JPH0192621A - 液面検出装置 - 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】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、容器内部に貯蔵された液体の液面位置の目視
による検出に有効な液面検出装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、容器内部に貯蔵された液体の液面を検出する
各種の技術が知られている。このようなものとして、例
えば、以下のような技術が提案されている。すなわち、 （１）　液体を収容する容器内の液位の変動方向に向け
て延設された略山形のプリズム部を備えた透光体と、こ
の透光体に対して水平方向に離間対向配置させた反射板
と、この反射板と前記透光体とにより前記容器内の液位
を表示する表示装置とを具備した「液位表示装置」　（
実開昭６２−７０３１号公報）。

（２）　液面に浮くフロートに接続されたフロートアー
ムを回動自在に支承する支持体に設けられた抵抗体と、
上記フロートアームの回動に応じて上記抵抗体を摺動す
る主摺動子とを備え、液面位置を電気抵抗の変化により
検出する「液面検出器」　（実開昭６２−２８１２７号
公報）。

（３）　上下方向に配設された電気抵抗基板と、液面変
化に追随して前記電気抵抗基板に沿って上下移動するフ
ロートとを備え、液面変化に追随移動する前記フロート
の直線的変化を電気抵抗値の変位として取出すようにし
た「液量検出装置」　（実開昭６２−２８１２９号公報
）。

［発明が解決しようとする問題点コ しかし、上記従来技術には、以下のような問題点があり
、未だ不充分なものであった。すなわち、（１）　液面
と共に上下動するフロートの動きを電気抵抗値の変化等
に変換して検出する構成は、該フロートの動きを伝達、
あるいは、変換する機械的可動部分を有するので、容器
内部に比較的広い実装空間が必要になる。したがって、
二輪車の燃料タンク、家庭用ストーブの灯油タンク等、
比較的小型の容器への適用は困難であり、装置の小型化
に伴って、汎用性が低下するという問題点があった。

（２）　また、液面位置を電気信号に変換して検出した
場合は、該検出結果を表示するメータ等の電気信号に応
じて作動する表示器が必要になり、装置構成が複雑化す
ると共に、該表示器の実装スペースも必要になり、実装
性の低下を招くという問題もあった。このことは、例え
ば、二輪車の燃料タンク等、移動体に配設される容器に
適用する□場合に、特に大きな障害となっていた。

（３）　さらに、機械的可動部分を有する構成は、精密
な位置決めや所定の部品精度が要求されるので、装置の
部品点数や製造工数の増加を招き、作業能率が低下する
という問題点もあった。

（４）　また、容器が、例えば、車両等移動するものに
搭載されているときは、外部からの熱・振動・加速度等
が加わるので、装置の信頼性・耐久性が低下するという
問題点もあった。

（５）　さらに、プリズム等の光学素子を使用する構成
は、容器の側面方向からしか観測できず、特に上面から
は観測できないため、液面検出の作業性が低下し、しか
も、目視により計測するときは所定以上の明るさを必要
とするので、例えば、夜間等に、照明無しで液面位置を
計測することは極めて困難であり、液面表示視認性が悪
化するという問題もあった。

本発明は、小型の装置により、容器に貯蔵された液体の
液面位置を優れた視認性で好適に表示する液面検出装置
の提供を目的とする。

良二二１皿 ［問題点を解決するための手段］ 上記問題を解決するためになされた本発明は、容器に貯
蔵された液体の液面を検出する液面検出装置において、 上記容器内部に、上記液面と交差する方向に配設され、
予め定められた発光位置から直接照射される光の進行方
向を、予め定められた所定方向に変更する光学素子と、 上記発光位置に配設され、上記容器内部を照光する光源
と、 上記容器外周部の上記所定方向に配設され、上記光学素
子により進行方向を変更された光を受光して散乱する拡
散部材と、 を備えたことを特徴とする液面検出装置を要旨とするも
のである。

光学素子とは、容器内部に、液面と交差する方向に配設
され、予め定められた発光位置から直接照射される光の
進行方向を、予め定められた所定方向に変更するもので
ある。例えば、発光位置から発光される参照光である球
面波と、所定方向に向かう物体光である平行な平面波と
を、記録材料に逆の面から照射して作製した反射型ホロ
グラムにより実現できる。また、例えば、記録材料の同
一面側から物体光と参照光とを入射させて作製した透過
型ホログラムにより構成しても良い。さらに、例えば、
周知の回折格子と光学フィルタとの絹合せにより構成し
ても良い。

光源とは、発光位置に配設されて容器内部を照光するも
のである。例えば、所定波長の光を出力する発光ダイオ
ード等の単色光源により実現できる。また、例えば、ハ
ロゲン化金属ランプ、ナトリウムランプ等の放電ランプ
、あるいは、蛍光灯等の可視光線を発生するものであっ
ても良い。さらに、例えば、赤外線、あるいは、紫外線
を発生するものにより構成しても良い。

拡散部材とは、容器外周部の所定方向に配設され、光学
素子により進行方向を変更された光を受光して散乱する
ものである。例えば、すりガラス板等により実現できる
。また、例えば、散乱スクリーンであっても良い。さら
に、例えば、光源から可視光線以外の光線、紫外線等が
照射されている場合には、蛍光物質を塗布したすりガラ
スにより構成できる。また、例えば、光線の方向を規制
するガイド部材を備えたガラス板であっても良い。

［作用コ 本発明の液面検出装置は、液体を貯蔵する容器内部の予
め定められた発光位置に設置した光源の直接照射する光
の進行方向を、上記容器内部の液面と交差する方向に配
設された光学素子が予め定められた所定方向に変更し、
該進行方向を変更された光を、上記容器外周部の上記所
定方向に配設された拡散部材は、受光して散乱するよう
働く。

すなわち、液体を貯蔵する容器内部の予め定められた位
置から照射される光の内、角度選択性を有する光学素子
により、液体内部を通過せず直接照射される光、もしく
は、液体内部を通過した光の何れか一方を選択し、進行
方向を変更して容器外周部に導いて散乱させるのである
。

従って、本発明の液面検出装置は、簡単な装置構成で、
容器に貯蔵された液体の液面を明瞭に表示するよう働く
。

以上のように本発明の各構成要素が作用することにより
、本発明の技術的課題が解決される。

［実施例］ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。本発明の一実施例である液面検出装置の概略構成
を第１図に示す。

同図に示すように、液面検出装置１は、液体２を貯蔵す
る容器３内邪に配設されて該容器３内部を照光する発光
部４、上記容器３内部に、上記液面と略直交する方向で
あって上記発光部４に対向する位置である上記容器３の
側面に設けられて上記発光部４からの照射光を反射する
ホログラム乾板５および上記容器３の上面に設けられて
上記ホログラム乾板５から反射される光を散乱させる表
示部６から構成されている。

上記発光部４は、図示しない電源が投入されているか否
かを判定する０Ｎ１０ＦＦ［認窓１０ａを有する発光室
１０、該発光室１０内部に配設されて所定波長の単色光
を照射する発光ダイオード１１および該発光ダイオード
１１からの光を、同図の紙面に垂直方向に拡散させるこ
となく上記ホログラム乾板５に向かう方向に集光して該
ホログラム乾板５に導くシリンドリカルレンズ１２を備
えている。

上記ホログラム乾板５は、基板であるガラス板１３、該
ガラス板１３の片面に塗布された感光材料である丸材１
４から成り、さらに、上記丸材１４が塗布された側は、
水分等から悪影響を受けないように、カバーガラス１５
により、真空加熱後乾燥ガス中で完全にシールされてい
る。

上記表示部６は、外乱光防止のために配設されたガイド
ルーバ１６、上記ホログラム乾板５からの反射光を拡散
するすりガラス板１７から構成されている。

上記ホログラム乾板５は、第２図に示す、リップマンφ
ホログラム用光学系２１により露光して作製される。該
光学系２１では、まず、レーザ２２の出力するコヒーレ
ントなレーザ光をビームスプリッタ２３で分割して二つ
の可干渉性の光波を作る。一方の光ビームは、ミラー２
４．　２５、で方向変換され、対物レンズ２６、ピンホ
ール２７で集光され、同図に矢印Ｅで示す方向に進み、
乾・板２８および該乾板２日の裏面に塗布された乳剤２
９を参照光として照射する。他方の光は、ミラー３０．
３１で方向変換され、対物レンズ３２、ピンホール３３
で集光され、レンズ３４で拡大されて平行光線になった
後、同図に矢印Ｆで示す方向に進んで上記乾板２８およ
び乳剤２９を物体光として照射する。ここで、上記参照
光と物体光とが干渉し、これを現像定着するとホログラ
ムができる。このように作製されたホログラムは、矢印
Ｅ方向からの大射光のみを矢印Ｆ方向に反射する特性、
所謂角度選択性を持つ。なお、第１図に示す、発光ダイ
オード１１のホログラム乾板５に対する位置は、第２図
のピンホール２７の位置と同じであり、ホログラムは、
レーザ２２の波長と同一の波長（特定波長）の光、すな
わち、特定の方向に対しては、特定の色の光だけを反射
する、所謂波長選択性を有する。従って、第１図に示す
発光ダイオード１１が出力する光は、第２図に示す゛　
レーザの波長とほぼ等しい波長を有する光、もしくは、
該レーザの波長とほぼ等しい波長を含む光でなければな
らない。

なお、作成時のレーザ光と異なった波長の表示を行なう
時は、その波長の光が表示部６に反別される様に、あら
かじめ、作成時の角度をずらしておくか、あるいは、露
光後の現像・乾燥行程で乳剤を膨潤あるいは収縮させて
ホログラム乾板５の厚さを変化させる必要がある。

上記構成の液面検出装置１は、以下のように作動する。

すなわち、第１図に示すように、発光ダイオード１１か
ら照射された光の内、液体２内部に入射した光は、容器
３内邪の空気と液体２との屈折率の相違により進行方向
が変化し、同図に矢印Ａ、　　Ｂで示すように、ホログ
ラム乾板５への入射角が変わるので、反射しない。一方
、上記発光ダイオード１１から照射された光の内、容器
３内部の空気中を進行する光は、同図に矢印Ｃ，Ｄで示
すように、ホログラム乾板５へ、予め定められた所定の
入射角で入射するので反射して表示部６に到達する。し
たがって、同図に白抜き矢印Ｘで示す方向、すなわち、
容器３の上方から表示部６を観測すると、容器３の底面
から液体２の液面位置までの範囲に入射する光はホログ
ラム乾板５で反射しないので、表示部６では黒色に表示
され、一方、液体２の液面位置から容器３の上面までの
範囲に入射する光は、ホログラム乾板５の角度選択性お
よび波長選択性により反射するので、表示部６では上記
波長選択性に合致した波長に応じた所定の色で表示され
る。このように、容器３内邪の液体２の液面位置の変化
を、表示部６の光が照射されない黒色部分と所定の色の
光で照射されている部分との境界線の位置の変化により
検知できる。

なお本実施例において、ホログラム乾板５が光学素子に
、発光ダイオード１１が光源に、すりガラス板１７が拡
散部材に、各々該当する。

以上説明したように本実施例によれば、液面検出装置１
を小型化できると共に、液面表示視認性も向上できる。

このことは、例えば、液面検出装置１の充分な実装スペ
ースがタンク内部、あるいは、タンク周辺に確保し難く
、しかも、液面検出装置１の表示部６の目視による確認
が比較的困難な環境、例えば、夜間、暗い室内等で液面
の位置を検出する必要のある、二輪車の燃料タンク、も
しくは、石油ストーブの灯油タンク等に適用すると、好
適である。

また、表示部６をガイドルーバ１６およびすりガラス板
１７により構成し、ホログラム乾板５からの反射光をす
りガラス板１７で散乱させるので、何れの角度から観察
しても、表示された検出結果は同一であり、観測位置の
相違に起因する測定誤差を生じない。したがって、観測
者は液面検出装置１の上方の比較的広い角度範囲から液
面位置の表示を、視点の違いに起因する視差を伴うこと
なく、常時正確に観察できる。

さらに、液面検出装置１が発光部４に特定波長の光を照
射する発光ダイオード１１を内蔵し、しかも、ホログラ
ム乾板５が角度選択性と波長選択性とを併せ持つので、
液面検出に必要な明るさを確保できない環境、例えば、
夜間でも、暗視装置等を使用することなく、上記特定波
長に対応する特定の色により明瞭に表示される液面位置
を目視で正確に検出することが可能になる。

また、発光ダイオード１１、ホログラム乾板５および表
示部６を、容器内部の予め定められた位置関係に配設す
ると必ず液面を検出できるため、容器の最も観測し易い
位置、例えば、上面に表示部６を配置できるので、容易
に液面を検出できる。

さらに、発光ダイオード１１、ホログラム乾板５および
表示部６から成る簡単な装置構成で済み、正確な位置決
めを必要とする部分や機械的可動部分等がないため、摩
耗・劣化による損傷を生じないので、液面検出装置１の
信頼性・耐久性が向上すると共に、部品点数の削減によ
り液面検出装置１の組立工数も少なくできる。

また、発光ダイオード１１から照射される光が屈折する
液体を貯蔵している容器であれば、液体が、透明か着色
されているかに依らず全てに適用可能であるため、汎用
性の高い液面検出装置１を提供できる。

さらに、発光ダイオード１１は、例えば、ハロゲンラン
プ等に比較して、消費電力が少なくて済み、しかも、発
熱も少ないので、実装に好適である。

なお、本実施例では、容器３の上面に表示部６を設けた
。しかし、例えば、容器３の側面に表示部を配設するこ
ともできる。すなわち、発光部４、ホログラム乾板５は
既述した実施例と同様に構成し、該ホログラム乾板５の
裏面の容器３の側壁を既述した表示部６と同様の構成に
する。この場合、容器３の底面から液面までは、光がホ
ログラム乾板５およびカバーガラス板１５を透過してく
るため表示部は明るくなり、液面から容器３の上面まで
は、光がホログラム乾板５で反別して透過しないので表
示部は暗くなる。このように構成しても、上述した実施
例と同様な効果が得られる。

また、本実施例では、表示部６を容器３の上面に配設し
た。しかし、例えば、第３図に示すように、容器４３の
側面に配置するよう構成しても良い。すなわち、同図に
示すように、液面検出装置４１を、液体４２を貯蔵する
容器４３内部に配設されて該容器４３内部を照光する発
光部４４、上記容器４３内部に、上記液面と略直交する
方向であって上記発光部４４に対向する位置に設置され
、上記容器４３の側面に設けられて上記発光部４４から
の照射光を透過するホログラム乾板４５および該ホログ
ラム乾板４５の裏面側である上記容器４３の側壁に設け
られた力うス板から成る表示部４６から構成することも
できる。

上記発光部４４は既述した実施例と同様な構成であり、
ホログラム乾板４５は透過型ホログラムであり、特定の
角度から入射する光のみを所定方向に光路変更する。ま
た、上記表示部４６は、上記ホログラム乾板４５からの
透過光を通過させると共に、上記ホログラム乾板４５を
保護する。

上記のように構成すると、液面検出装置４１は次のよう
に作動する。すなわち、発光ダイオード５１から照射さ
れてシリンドリカルレンズ５２で集光された光の内、液
体４２内部に入射した光は、容器４３内部の空気と液体
４２との屈折率の相違により進行方向が変化し、同図に
矢印Ｇ、　　Ｈで示すように、ホログラム乾板４５へ所
定の入射角と異なる入射角で入射するので透過し、進行
方向をほとんど変更されないで表示部４６を介して容器
４３の斜め下方向に出る。一方、上記発光ダイオード５
１から照射されてシリンドリカルレンズ５２で集光され
た光の内、容器４３内部の空気中を進行する光は、同図
に矢印１．　　Ｊで示すように、ホログラム乾板４５へ
所定の大躬角で入射するので、光の進行方向がホログラ
ム乾板４５と略直交方向りこ変更されて容器４３の底面
と平行方向に出る。したがって、同図に白抜き矢印Ｙで
示す方向、すなわち、容器４３の側方から表示部４６を
観測すると、容器４３の底面から液体４２の液面位置ま
での範囲に入射する光はホログラム乾板４５の角度選択
性および波長選択性により透過時に進路を変えられない
ので、表示部４６が暗く表示され、一方、液体４２の液
面位置から容器４３の上面までの範囲に入射する光は、
ホログラム乾板４５透過時に角度選択性および波長選択
性により進路を該ホログラム乾板４５と略直交方向に変
更されるので、表示部４６が明るく表示される。このよ
うに、透過型ホログラム乾板４５を使用しても液面の位
置を検出できる。

さらに、本実施例では、発光ダイオード１１は単色の可
視光を照射するよう構成したので、液面位置は表示部６
に該単色で表示され、目視による視認性が向上できた。

しかし、例えば、赤外光や紫外光を照射する発光ダイオ
ードを使用するよう構成しても良い。このように構成し
た場合は、表示部６に蛍光物質を塗布したり、光の波長
を延長、もしくは、短縮する光学素子を設ければ、既述
した実施例と同様な効果が得られると共に、太陽光線等
の外乱光の影響を受けにくくなるという効果を奏する。

以上本発明のいくつかの実施例について説明したが、本
発明はこのような実施例に同等限定されるものではなく
、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態
様で実施し得ることは勿論である。

１豆り立里 以上詳記した′ように本発明の液面検出装置は、液体を
貯蔵する容器内部の予め定められた位置から照射される
光の内、角度選択性を有する光学素子により、液体内部
を通過せず直接照射される光、もしくは、液体内部を通
過した光の内部れか一方を選択し、進行方向を変更して
容器外周部に導いて散乱させるよう構成されている。こ
のため、装置の小型化の実現と液面表示視認性向上とを
両立できるという優れた効果を奏する。

このことは、例えば、二輪車の燃料タンク、もしくは、
石油ストーブの灯油タンク等、液面検出装置の充分な実
装空間が確保できず、しかも、液面表示の目視による確
認が比較的困難な環境、例えば、夜間、暗い室内等で使
用される液体貯蔵容器に適用すると、特に顕著な効果を
示す。

また、装置が光源を内蔵しているので、液面検出に必要
な明るさを確保できない環境下でも、暗視装置等を使用
することなく正確に液面位置を検出できる。

さらに、光を拡散部材で散乱させるため、観測可能範囲
が拡大されるので、観測者の視点の差に起因する測定誤
差を生じない。従って、何れの角度から見ても、常時正
確な液面位置を計測できる。

また、光源、光学素子および表示部を、予め定められた
位置関係に配設すると必ず液面を検出できるため、容器
の最も観測し易い位置に表示部を配置できるので、液面
検出の作業性が向上する。

ざらに、光源、光学素子および表示部から成る簡単な構
成で済み、微調整が必要になる位置決め部分や機械的可
動部分等がないので、装置の信頼性・耐久性が高まると
共に、部品点数の削減により装置の組立工数も低減でき
る。

また、光源から照射される光を屈折させられる液体を貯
蔵している容器であれば、液体の特性、例えば、着色の
有無等に依らず全てに適用可能であるため、装置の汎用
性が高まる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例を示す概略構成図、第２図は同
じくそのホログラム作成配置図、第３図はその他の実施
例を示す概略構成図である。 １　・・・　液面検出装置　　　　４　・・・　発光部
５　・・・　ホログラム乾板　　　６　・・・　表示部
１１　・・・　発光ダイオード １３　・・・　ガラス板　　　　　１４　・・・　乳剤
１７　・・・　すりガラス板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　容器に貯蔵された液体の液面を検出する液面検出装
   置において、 上記容器内部に、上記液面と交差する方向に配設され、
   予め定められた発光位置から直接照射される光の進行方
   向を、予め定められた所定方向に変更する光学素子と、 上記発光位置に配設され、上記容器内部を照光する光源
   と、 上記容器外周部の上記所定方向に配設され、上記光学素
   子により進行方向を変更された光を受光して散乱する拡
   散部材と、 を備えたことを特徴とする液面検出装置。