JPH01140024A - 液位検知センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、浸入する水などの液体の検知をすると共に、
どの程度の液位の液体が浸入したかを光学的に検知する
液位検知センサに関する。

〔従来技術〕

従来、液面の位置を光学的に検知する液面センサとして
は、光ファイバを０字状に形曲さ廿たもの、２本の光フ
ァイバの先端を′互に加熱融着して球状に形成させたも
の、又はその先端に光学的なプリズムを取付けたものが
知られている。

これらのセンサは、いずれもセンサの一端から光を入射
させて、センサの先端が液面に触れた場合、光ファイバ
の気体中と液体中との屈折率に差があるため、センサの
先端部で光伝送損失が起り、この損失差によって液面の
位置が検出されるものである。これらのセンサは、気温
が下がると光ファイバの先端が、雰囲気中に含まれる水
分の結露又は凍結によって、更には雰囲気中の塵埃や浸
、入する汚泥水などの付着によって不透光化されるので
、センサの機能を低下させ、且つ誤動作を起すという問
題がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上記のかかる問題を解決することを目的とす
るもので、水分の結露又は凍結および汚泥水等による不
透光化の影響を受けることなく、浸入する液体の検知と
共に、その液位を光学的に検知できる液位検知センサを
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討を
重ねた結果、本発明を完成させたものである。

本発明の液位検知センサは片端にセンサヘッドを設けた
光ファイバケーブル部と前記光ファイバケーブル部の他
端に接続された光損失測定部とから成る光センサと、下
端を開口し、前記センサヘッドを内蔵する内筒の上方に
乾燥部、軸部を順次設けて成る内筒内に前記センサヘッ
ド支持部と、前記内筒の一部または全部を内包し、前記
内筒の開口端面より上方に適宜数の通液孔を有する外筒
とを備え、前記センサヘッドの先端は前記内筒の中空部
と通光可能に設けて成り、前記乾燥部または軸部に通気
孔を有することを特徴とするものである。

次に、本発明の構成について更に説明する。

内筒は、加工性がよく、耐食性があり、強度の大きい材
料であればよく、ステンレス材、真鍮材が好ましいが特
に限定されない。たとえば、透明プラスチック材または
ガラス材でもよい。

外筒は、透明プラスチック材又はガラス材が用いられる
が、特に限定されない。外筒の通液孔から被検知液より
も比重が大きく、被検知液に難溶で混合せず、且つ低融
点、高沸点の液体を注入し、内、外筒に充液して本発明
の液位検知センサを使用する。

充液する液体としては、フッ素系不活性液体、シリコー
ン油、アルキルビフェニル類、等が使用可能である。

〔作　用〕

本発明の液位検知センサは、被検知液よりも比重が大き
く、被検知液に難溶で混合せず、且つ低融点、高沸点の
液体を液面が内筒下端より上にくるように充液して用い
ることにより、内筒中空部下方からの外気、塵埃の侵入
が防止される。また、内筒の乾燥部又は軸部に設けられ
た通気孔からの浸入する外気は乾燥部で吸湿、乾燥され
、塵埃の浸入も阻止されるので、内筒中空部はたえず乾
燥したクリーンな状態に保たれ、センサヘッド先端が雰
囲気中に含まれる水分の結露または凍結を受けることが
なく、塵埃等に汚損されることがない。

また、外筒の通液孔から被検知液が浸入したときは、内
筒内の中空部の充液が被検知液の液位に対応して上昇す
ることになり、その液位の変化を光センサで検知するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、実施例にもとづいて本発明を説明する。

第１図は液位検知センサ（２１）であって、（１）は下
端に開口部（２）を有し、上方に乾燥剤（３）を充填す
る乾燥部（４）を備えたアクリル樹脂製の内筒、（５）
は内筒（１）を外方から内包して固着し、内筒（１）の
開口部（２）の端面より上方に適宜数の通液孔（６）　
、　（６°）を有するアクリル樹脂製の外筒、（７）は
通気孔（８）を有する真鍮製の軸部、（９）は気体を透
過し、液体には不透性のテフロンの生テープ、（１０）
は通気孔（８）の上端にテフロン生テープを被着させる
バインド材、（１１）は底部補強用の真鍮製金属キャッ
プ、（１２）は光ファイバケーブル部、（１２”）は光
を出射するＧｌ型光ファイバ、（１２”）は光を受光す
るＧｌ型光ファイバ、（１３）は光ファイバケーブル部
（１２）を軸部（７）内に気密に固定する接着剤、（１
４）は光ファイバケーブル部（１２）の他端と接続する
ための発光素子と受光素子を有する光伝送損失測定部、
（１５）はＧｌ型光ファイバ（１２”）、（１２”）の
片端にセルフォックレンズ（１６）、（１６’）と直角
プリズム（１７）を結合させたセンサヘッド、（１日）
はセンサヘッド（１５）を内蔵するセンサヘッド支持部
、（１９）は外筒（５）の通液孔（６）から外筒（５）
と内筒（１）に充液された比重１．９のフッ素系不活性
液体〔例えば、米国スリーエム社製・フロリナートＲ）
、（２０）は内筒（１）内に形成される中空部である。

第２図はセンサへ・ノド支持部（１８）の詳細を示すも
ので、（１２）は光ファイバケーブル部、（１２’）、
　（１２°゛）はＧｌ型光ファイバ、（２２）　、　（
２２”）は光フアイバ補強層、（２３）　、　（２３”
）は外被、（１７）はセルフォックレンズ（１６）　、
　（１６’　”）の下端に結合した直角プリズム、（２
４）　、　（２４°）はセルフォックレンズ（１６）　
、　（１６’）とＧｌ型光ファイバ（１２）　。

（１２′）とを突き合せ接続するための接続管、（２５
）はＣＩ型光ファイバ（１２）　、　（１２°）の片端
にセルフォックレンズ（１６）　、　（１６′）と直角
プリズム（１７）を結合させたセンサヘッド（１５）全
体を保護する真鍮製の金属保護管で、その下半部はセン
サヘッド（１５）を内包して下方にのび、その延長部（
２５’）の外周をテーパー状に先端まで削成した液切り
部（２６）が形成され、また、上端には内筒（１）内に
金属保護管（２５）を保持するための鍔（２７）が設け
られ、さらに、上端部の近くに通気孔（３０）が設けら
れている。

次に、第１図のように作製した液位検知センサ（２１）
を地下タンク又は地下穴に設置し、その雰囲気中に含ま
れる水分が温度変化によって結露又は凍結しても、セン
サヘッド（１５）は通気孔（８）に装着されたナイロン
生テープ（９）によって外部からの水分が浸入すること
な（、内筒（１）上部の乾燥部（４）に充填される乾燥
剤（３）によって内筒（１）の中空部（２０）が一定の
湿度雰囲気に保たれるので、液位検知能を失することな
く維持される。

ここで、地下タンク又は地下穴内に、外部より被検知液
である水が浸入すると、内筒（１）外筒（５）に充液さ
れ、平衡水準に保たれたフッ素系不活性液体の液位は、
液位検知センサ（２１）の外筒（５）の通液孔（６）か
ら第１図の矢印のように、水が浸入して外筒（５）内の
フッ素系不活性液体（１９）の液位を押し下げると共に
、内筒（１）内のフッ素系不活性液体（１９）の液位が
中空部（２０）内を上昇し、浸入する水位によって、遂
に、センサヘッド（１５）の直角プリズム（１７）を浸
漬することになる。しかるとき、Ｇｌ型光ファイバ（１
２“）から出射される光は直角プリズム（１７）に上昇
したフッ素系不活性液体（１９）内に吸収されて光の量
が損失し、受光するＧｌ型光ファイバ（１２”）で受け
る光の量が大きく滅失されるので、水の検知と上昇する
浸入水位を液位検知センサ（２１）で測定することがで
きる。

次に、地下タンク又は地下穴に浸入した水を、例えば排
水ポンプで浸入した水位を下げると、内筒（１）内のセ
ンサヘッド支持部（１８）の直角プリズム（１７）を浸
漬していたフッ素系不活性液体（１９）も下って、内筒
（１）内に中空部（２０）が再び形成される。

しかるとき、センサヘッド支持部（１８）の金属保護管
（２５）の外周に付着するフッ素系不活性液体（１９）
は、その管（２５）壁を重力降下によって降下し、液切
り部（２６）に至ってその尖端部から内筒（１）内に滴
落すると共に、直角プリズム（１７）付着しているフッ
素系不活性液体（１９）は直角エッヂの先端（２８）に
凝集して液切り部（２６）の内壁（２９）をったって内
筒（１）内にすべて滴落し、元の状態に復帰する。以上
の説明かられかるように、センサヘッド（１５）の直角
プリズム（１７）は、常に充液されたフッ素系不活性液
体（１９）のみで浸漬が繰返され、外部の塵埃や浸入す
る汚泥水などで汚染されて不透光化されないので、本液
位検知センサ（２１）は繰返し使用することができる。

第３図は、下端に開口部（２）を有し、上方に乾燥剤（
３）を充填する乾燥部（４）を備えた金属製の内筒（１
）の上端乾燥部（４）に、通気孔（８）を有する金属製
軸部（７）を継合し、内筒（１）の開口部（２）の端面
より上方に適宜数の通液孔（６）　、　（６”）を有す
るアクリル樹脂製の外筒（５”）でもって、内筒（１）
および軸部（７）を外方より内包し、固着させた液位検
知センサ（２１）で、第１図と同様に、内筒（１）内に
は光ファイバケーブル部（１２）の片端にセンサヘッド
（１５）を内蔵するセンサヘッド支持部（１８）が挿設
、され、光ファイバケーブル部（１２）の他端が光伝送
損失測定部（１４）に接続され、内筒（１）外筒（５°
）内にはフッ素系不活性液体（１９）が充液されて、そ
の液位検知能は第１図で説明したものと同様なものであ
る。

以上の実施例では、センサヘッドとしてセルフォックレ
ンズと直角プリズムを組合せたものを例示したが、セン
サヘッドの構造はこれに限定されるものではなく、２本
の光ファイバの先端を互に加熱融着したものや、光ファ
イバをＵ字状に膨曲させたものなど充液する液体の液面
を検知できるものであればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の液位検知センサは一定の
湿度範囲に保持された内筒内に、センサヘッドを内蔵す
るセンサヘッド支持部を挿設して内筒の中空部と通光可
能にし、通液孔を有する外筒で内筒を内包した構成とし
ているので、被検知液の比重より大きく且被検知液に難
溶で混合せず、低融点、高沸点の液体を用いて内外筒に
充液し、充液の液面が少なくとも内筒の下端より上に来
るように充液すれば、センサヘッドの先端が水分の影響
による結露又は凍結を受けることがなく、塵埃など°に
汚損されることもない。

したがって、外筒の通液孔から被検知液が浸入したとき
は、内筒内の中空部の充液が被検知液の液位に対応して
上昇し、センサヘッドの先端に達したときは確実に浸入
する液位を検知することができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図は本発明に係る液位検知センサの断
面図、第２図はセンサヘッド支持部の説明図で、（＾）
はＩ−Ｉ断面図、（Ｂ）はｎ−ｎ断面図、（Ｃ）はｍ−
ｍ断面図である。図中の符号は次の通りである。 （１）・・・・・・内筒、（２）・・・・・・開口部、
（３）・・・・・・乾燥剤、（４）・・・・・・乾燥部
、（５）、（５’）・・・・・・外筒、（６）　、　（
６“）・・・・・・通液孔、（７）・・・・・・軸部、
（８）・・・・・・通気孔、（９）・・・・・・テフロ
ン生テープ、（１０）・・・・・・バインド材、（１１
）・・・・・・底部金属キャップ、（１２）・・・・・
・光ファイバケーブル部、（１２’）・・・・・・光を
出射するＣＩ型光ファイバ、（１２”）・・・・・・光
を受光するＣＩ型光ファイバ、（１３）・・・・・・接
着剤、（１４）・・・・・・光伝送損失測定部、（１５
）・・・・・・センサヘッド、（１６）　、　（１６”
）・・・・・・セルフォックレンズ、（１７）・・・・
・・直角プリズム、（１８）・・・・・・センサヘッド
支持部、（１９）・・・・・・フッ素系不活性液体、（
２０）・・・・・・中空部、（２１）・・・・・・液位
検知センサ、（２２）、　（２２’）・・・・・・光フ
アイバ補強層、（２３）　、　（２３′）・・・・・・
外被、（２４）。 （２４’）・・・・・・接続管、（２５）・・・・・・
金属保護管、（２５’）・・・・・・延長部、（２６）
・・・・・・液切り部、（２７）・・・・・・鍔、（２
８）・・・・・・直角プリズムの直角エッヂ先端、（２
９）・・・・・・液切り部の内壁、（３０）・・・・・
・通気孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 片端にセンサヘッドを設けた光ファイバケーブル部と前
   記光ファイバケーブル部の他端に接続された光伝送損失
   測定部とから成る光センサと、下端を開口し、前記セン
   サヘッドを内蔵する内筒の上方に乾燥部、軸部を順次設
   けて成るセンサヘッド支持部と、前記内筒の一部又は全
   部を内包し、前記内筒の開口端面より上方に適宜数の通
   液孔を有する外筒とを備え、前記センサヘッドの先端は
   前記内筒の中空部と通光可能に設けて成り、前記乾燥部
   又は軸部に通気孔を有することを特徴とする液位検知セ
   ンサ。