JPH02128122A - 光液面センサ - 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】 〔概要〕 液体の表面が所定レベルに到達したか否かを検出する光
液面センサに関し、 構造が簡易であって引火性の液体に対し安全性の高い光
液面センサの提供を目的とし、液体を収容するタンクの
内側に固着し該液体の表面の上下方向に長さを有する筒
状の筐体と、永久磁石を内蔵して該液体より比重が小さ
く該筐体の外側に沿って上下動自在なフロートと、該筺
体内かつその長さ方向に挿通し少なくとも一端が該筐体
の外方に延伸している螢光ファイバと、 該筐体の内側かつ該螢光ファイバの一例に光を照射する
投光手段と、 該筐体の内側かつ該螢光ファイバの外側に沿って該永久
磁石の磁気力により該フロートと共に上下動し該螢光フ
ァイバと該投光手段との対向間を遮断可能な遮光部材と
を、 具えたことを特徴とし構成する。

〔産業上の利用分野］ 本発明は液体の表面が所定レベルに到達したか否かを検
出するセンサ、特に螢光ファイバを利用して構造が簡易
であり、引火性の液体に対し安全性の高い光液面センサ
に関する。

工業用水、油脂、薬品等、各種産業分野で用いられる液
体がタンク内に貯蔵されているとき、その液面位置を計
測し、液の貯蔵量を安全かつ効率的に管理する必要があ
る。

〔従来の技術〕

従来、液面が所定レベルに有るか否かを検出するセンサ
としては、リードスイッチを利用した電気型センサ、光
が液体表面で反射することを利用した光反射型センサ、
フロートの上下動によって光学系が変化するようにした
光応用型センサ等がある。

第４図は電気型センサの概略構成を示す断面図であり、
図中において、１は液体を収容するタンク、２はリード
スイッチ３を収容した筐体、４は永久磁石５を内蔵し液
体より比重の小さいフロート、６はリードスイッチ３の
開閉動作を検出する検出部である。

筐体２は、予め決められたレベルに液面７が達したこと
を知るため、タンクｌ内の所定位置に固着されている。

フロート４は、筐体２の外側を包囲する形で液面７の上
下動に応じて上下し、磁石５はリードスイッチ３を開閉
するのに必要な磁気力を有する。

液面７が丁度リードスイッチ３の位置に到達し、それま
で電気的にオフ状態であったものがオン状態になったリ
ードスイッチ３の動作は、検出部６によって検出される
ようになる。

第５図は光反射型センサの概略構成を示す側面図であり
、第４図と共通部分に同一符号を使用した第５図におい
て、８は液面７からの反射光を検出する検出部、９は検
出部８から垂下する光ファイバである。

検出部８に収容する光源からの光１０は、光ファイバ９
の先端から液面７に向けて拡散、放出されるが、光ファ
イバ９の先端から液面７に直進し液面７で反射した出射
光１０の一部は、光ファイバ９のコア部で捕捉され、検
出部８に検出されるようになる。

このとき、光ファイバ９の端面と液面７との距離と、光
ファイバ９のコア部への反射光との間に反比例関係があ
り、液面７が光ファイバ９のコアに近づくと、反射光が
増大して光信号が増え、液面７の位置を知ることができ
る。

第６図は光応用型センサの概略構成を示す側面図であり
、前出図と共通部分に同一符号を使用した第６図におい
て、１１は固定レンズ１２と１３および上下方向に移動
可能なレンズ１４を収容する筐体、１５は永久磁石１６
を内蔵し液体より比重が小さく筐体１１の外側に沿って
上下動自在なフロート、１７゜１８は筐体１１より上方
または下方へ延伸する光ファイバである。

一方の光ファイバ１７（または１８）から入射し、他方
の光ファイバ１８（または１７）から出射する光は、レ
ンズ１２と１３によって筐体１１内で平行光線となり、
該平行入線に対応する筐体１１の外側にフロート１５が
対応し、レンズ１４はフロート１５と共に上下動するよ
うに構成される。

このような液面センサはレンズ１４の位置によって、前
記平行光線の乱される度合が異なり光ファイバ１８から
検出される光量が変化するため、レンズ１４の位置即ち
液面７の高さを検出することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

第４図に示す電気型センサは、液体が引火性を有する化
学薬品や油であるとき、使用する電気のスパークによっ
て発火および爆発する危険性があって、安全上の問題点
がある。

第５図に示す光反射型センサは、液面の波動によって検
出が不安定となり、反射光を拾う光ファイバの先端面に
液体または液体の蒸気が被着すると液面の検出精度が急
激に低下するという問題点がある。

さらに、第６図に示す光応用型センサは、複数のレンズ
を使用し、かつ、１個のレンズが上下動するようになる
ため、構成が大型化し組立が複雑になるという問題点が
あった。

本発明は前記問題点に鑑みたものであり、構成が簡易で
あって引火性の液体に対し安全性の高い光波面センサの
提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の光波面センサはその一実施例を示す第１図によ
れば、 液体を収容するタンク１の内側に固着し該液体の表面７
の上下方向に長さを有する筐体２１と、永久磁石１６を
内蔵して該液体より比重が小さく筐体２１の外側に沿っ
て上下動自在なフロート１５と、筺体２１内かつその長
さ方向に挿通し少なくとも一端が筐体２１の外方に延伸
している螢光ファイバ２４と、 筐体２１の内側かつ螢光ファイバ２４の一側に光を照射
する投光手段となる発光ダイオード２２と、筐体２１の
内側かつ螢光ファイバ２４の外側に沿って永久磁石１６
の磁気力によりフロート１５と共に上下動し螢光ファイ
バ２４と発光ダイオード２２との対向間を遮断する遮光
部材２５とを、 具えてなることを特徴とする。

〔作用］ 上記手段によれば、引火等の安全性に対しては光（螢光
）ファイバを利用し、構造の簡易化に対してはレンズを
使用せず光を伝播できる螢光ファイバを利用し、さらに
、液体に浮かぶフロートと共に上下動する遮光部材を利
用することで、液面レベルの検出のための要部が液体に
汚染されないようになり、信頼性の高い光波面センサを
提供できるようにした。

〔実施例〕

以下に、図面を用いて本発明の実施例による光波面セン
サを説明する。

第１図は本発明の一実施例による光波面センサの概略構
成を示す側面図、第２図は螢光ファイバの説明図、第３
図は本発明の他の実施例による光波面センサの概略構成
を示す側面図である。

前出図と共通部分に同一符号を使用した第１図において
、タンクｌの内側壁に固着された筐体２１は、液面７の
上下方向に長さを有する筒状であり、支持金具２７に支
持される。その筐体２１の外側には、永久磁石１６を内
蔵し液体より比重の小さいフロート１５が、上下動自在
に嵌合する。筐体２１の内壁には、リード線２３の接続
された発光ダイオード（投光手段）２２が固着され、筐
体２１内には筐体２１と同軸の螢光ファイバ２４が挿通
し、−例に発光ダイオード２２の出射光が垂直に入射す
る螢光ファイバ２４の上部は筐体２１外に延伸する。永
久磁石１６との間に磁気吸引力の作用するリング状の遮
光性磁性部材（遮光部材）２５は、筐体２１の内側面か
つ螢光ファイバ２４の外側面に沿って、フロート１５の
上下動に従って上下動するようになる。

なお、螢光ファイバ２４は螢光物質を含むコア２４ａと
クラッド２４ｂよりなり、クラッド２４ｂを透過してコ
ア２４ａに入射した光は、第２図に示すように螢光物質
２６で吸収されて等方散乱光に変換され、コア２４ａお
よびクラッド２４ｂの屈折率によって決まる臨界角条件
によって該散乱光の一部は、全反射を繰り返しファイバ
２４内を伝播し、ファイバ２４の端面より出射するよう
になる。

このような光波面センサは、所望レベルの液面７に浮い
たフロート１５の側方に、発光ダイオード２２が対向す
るごとく筐体２１を固着させる。そして、液面７が所望
レベルより低いとき、発光ダイオード２２の出射光が螢
光ファイバ２４に入射し、該入射光は螢光ファイバ２４
の端面で検知される。次いで、液面７が所望レベルにな
ると、発光ダイオード２２からの出射光は磁性部材２５
に遮られて螢光ファイバ２４に入射しないようになり、
該遮蔽が螢光ファイバ２４の端面で検知される。

前出図と共通部分に同一符号を使用した第３図において
、タンク１の内側壁に密着層３１を介して固着された筺
体３２は、液面７の上下方向に長さを有する。その筐体
３２の外側には、永久磁石３４を内蔵し液体より比重の
小さいフロート３３が、上下動自在に嵌合する。筐体３
２内には上下方向に螢光ファイバ２４が挿通し、上部が
筐体３２外に延伸する螢光ファイバ２４の一例に外部か
らの照明光３６が入射する透孔（投光手段）３５が、タ
ンクＩに穿設してなる。

永久磁石３４との間に磁気吸引力の作用するリング状の
遮光性磁性部材（遮光部材）３７は、筐体３２の内側面
かつ螢光ファイバ２４の外側面に沿って、フロート３３
の上下動に従って上下動するようになる。

このような光液面センサは、所望レベルの液面７に浮い
たフロート３３の側方に、透孔３５が対向するようにす
る。すると、液面７が所望レベルより低いとき、透孔３
５からの入射光３Ｇは螢光ファイバ２４に入射し、その
ことは螢光ファイバ２４の端面で検知される。次いで、
液面７が所望レベルになると、入射光３６は磁性部材２
５に遮られて螢光ファイバ２４に入射しないようになり
、該遮蔽が螢光ファイバ２４の端面で検知される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、液面のレベル変化で上下動するフ
ロートによって、螢光ファイバに入射する光を開閉する
本発明の光液面センサは、構造が簡易であり、液面レベ
ルの検知に電気を使用しないため引火性を有する液体に
対し安全であり、かつ、液体によって液面レベル検出部
分が汚染されないため安定性に優れるという効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による光液面センサの概略構
成を示す側面図、 第２図は螢光ファイバの説明図、 第３図は本発明の他の実施例による光液面センサの概略
構成を示す側面図、 第４図は従来の電気型センサの概略構成図、第５図は従
来の光反射型センサの概略構成図、第６図は従来の光応
用型センサの概略構成図、である。 図中において、 １は液体の収容タンク、 ７は液体表面、 １５．３３はフロート、 １（ｉ、３４は永久磁石、 ２１．３２は筐体、 ２２は透光手段である発光ダイオード、２４は螢光ファ
イバ、 ２５．３７は遮光性の磁性部材（遮光部材）、３５は透
光手段である透孔、 を示す。 本発明の一実施例１はろ光５Ｎし功の概暉楕仄と示寸傷
１面図第　１　図 第２図 本発明の他の尖施イ＋１ｆ：よる光液否セシリの概略ネ
壽人と示すイｕ・）面図 晃　３　図 咲来／１電気型セノプリＩＲＪｒ構入図第４　図 徒釆ｎＬ反射型センブリ、胤希啄仄ｍ ７手 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 液体を収容するタンク（１）の内側に固着し該液体の表
   面（７）の上下方向に長さを有する筐体（２１、３２）
   と、 永久磁石（１６、３４）を内蔵して該液体より比重が小
   さく該筐体の外側に沿って上下動自在なフロート（１５
   、３３）と、 該筺体内かつその長さ方向に挿通し少なくとも一端が該
   筺体の外方に延伸している螢光ファイバ（２４）と、 該筐体の内側かつ該螢光ファイバの一側に光を照射する
   投光手段（２２、３５）と、 該筺体の内側かつ該螢光ファイバの外側に沿って該永久
   磁石の磁気力により該フロートと共に上下動し該螢光フ
   ァイバと該投光手段との対向間を遮断可能な遮光部材（
   ２５、３７）とを、 具えたことを特徴とする光液面センサ。