JPH0466820A

JPH0466820A - 液面センサー

Info

Publication number: JPH0466820A
Application number: JP17853690A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Kimura; 木村　宏晃; Taichi Masuda; 増田　太一; Takao Kawashima; 川嶋　伯夫; Jinichi Sato; 仁一佐藤; Shinichi Kamiyama; 神山　慎一
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1990-07-06
Filing date: 1990-07-06
Publication date: 1992-03-03

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、血液等の吸光度のある液体を容器内に所定量
注入されたことを検知する液面センサーに関する。例え
ば人工肺本体に注入された血液量を検知する液面センサ
ーに間する。

【従来の技術】

一般に、容器内に入った液体の高さを検出する液面セン
サ一種々なものがあった。例えば第７図（ａ）、　（ｂ
）に示した液面センサーは透過型のセンサーの断面図で
あり、２本の光ファイツク７３．７４が光の授受が可能
となるように、その端面を対向するように配置して、更
にこの２本の光ファイバ７３．７４間に液体７２を注入
する容器７１を挿入配置したものである。この透過型液
面センサーでは、第７図（ａ）に示すように容器７１内
の液体７２が少なくその液面が光フアイバ間の光伝送路
より低い場合は、送光用光ファイバ７１からの光が容器
内でほとんど減衰せずに受光用光ファイバ７４へ伝送で
きる。しかし、第７図（ｂ）のように容器内の液体が増
えて液面が前述光伝送路を越えると、送光ファイバ７３
から受光用光ファイバ７４への光が減衰するために、容
器内に液体が所定量以上にあること検知することができ
る。また他の液面センサーとしては、例えば反射型センサー
があるが、この断面図を第８図（ａ）、（ｂ）に示す。第８図（ａ）、　（ｂ）に示した反射型の液面センサー
は、平行に並べた２本の光ファイバ８３．８４の各端面
に三角錘形状のプリズム８５を取り付けた構造を有して
いる。この液面センサーは、第８図（ａ）に示すように
、容器内８１に液体８２が少なくて、プリズム８５が空
気中にある状態では、送光用光ファイバ８３の光がプリ
ズム８５の側面で２回反射した後受光用光ファイバ８４
に入射される。しかし、第８図（ｂ）に示すように、容
器８１内の液体量が増えて、プリズム８５に液面がふれ
る状態にすると、送光用光ファイバ８３からの光はプリ
ズム８５の側面で反射されずに一部液体中に放射される
ために、受光用光ファイバ８４への受光量が減衰する。これによって、容器８１内の液面を検知することができ
る。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、従来の液面センサーにおいては、液体を
注入する容器等によっては、液面の検知が困難となる場
合があった。例えば、血液中の二酸化炭素と酸素を交換
させるた人工肺において、その人工肺内部に充填した中
空糸に送られる血液量が一定量送られているかどうか検
知する場合や、たくさんの魚もしくは海草等をを飼育し
ているフールの液体量を検知する場合等、前述した従来
の透過型も反射型のセンサーいずれも不適当である。まず、透過型の液面センサーおいては、透過光量によっ
て液面の検知を行うので、容器内へ入射した光をその容
器の反対側から出射できるように、容器内で光が透過で
きる伝送路を設定することが必要となる。したがって、
前述した人工肺本体にあっては本体内部に中空糸が充填
されているために伝送路を設定することが難しく、また
魚、海草等を飼育するプールでは、伝送路が遮断される
ことがありその設定は非常に困難である。一方、反射型の液面センサーにあっては、液面の検知に
プリズムの側面を一度液面に浸す必要があるために、プ
リズムによって液体内に不純物が混入する可能性がある
。このため反射型の液体センサーを人工肺本体に使用す
る場合、血液中に不純物が混入するとその安全性に問題
が生じ、また魚、海草など飼育しているプールに用いた
場合は、魚、海草の成長や実験データ等に影響を与える
恐れがある。本発明は、以上の課題を検討した結果、従来の反射型の
液体センサーを改良検討したものであり、液面に対し被
接触で検知することができる液体センサーを提供するも
のである。

【課題を解決するための手段】

本発明は、次に示す構成によって前述課題を解決するも
のである。すなわち、本発明の液面センサーは、吸光度
を有した液体を注入し少なくとも器壁が光透過な物質で
形成した容器外部より光を照射する光出射部と、前記光
出射部からの光が、前記容器の内壁面で反射した光を受
光する光入射部とからなり、前記光出射部と光入射部と
の設置位置が、前記容器の内壁部の反射面の法線方向に
対して、各々等しい角度で傾斜して形成し、また前記光
入射部に入射した光量レベルにて液面の有無を検知する
ことを特徴とする。

【作用】

本発明の液面センサーは、光透過なもので形成された容
器に、その外側から光出射部で光を照射し、その光出射
部の光が容器内壁面で反射された光を光入射部で入射す
るように、前記光出射部と光入射部との配置関係が、容
器内壁の反射面の法線方向に対して、各々等しい角度で
傾斜させである。したがって、本発明に液面センサーは
、反射方式でありながら、容器内の液体に対して被接触
で液面検出を行える。第５図は、本発明の液面センサーの検査原理を説明する
ための断面図である。同図（ａ）より、光出射部１１及
び光入射部１２は、容器７の内壁面の法線軸に対して角
度θで傾斜しである。したがって、その容器７内に液体
がない場合において、光出射部１１から容器７に対して
光を照射すると、その容器７の内壁面で反射されて、光
入射部１２に入射される。しかし、容器７内に液体１９
が注入されると、前述と異なり光出射部１１からの光の
一部が内壁面で反射されずに、液体側へ放射される。こ
のために光入射部１２に入射される光量が減衰して容器
内の液面が上昇したことを検知することができる。

【実施例】

以下、本発明の液面センサーの一実施例を図面に基づい
て説明する。第１図は、液面センサーの一例を示す拡大断面図である
。同図において、光入射部１１は、被覆材３で被覆された
光ファイバ１と、その光フアイバ１先端に取り付けたレ
ンズ２とから構成される。なお、光出射部１１も同様に
、被覆材６で被覆した光ファイバ５と、その光ファイバ
５の先端にレンズ４を取り付けた構造をとっている。この光入射部１１は、光ファイバ１の他端から光源（回
路）より伝送した光を、レンズ２により平行光に近い光
にして容器７へ照射する。また光＄封部１１は、容器７
の内壁面で反射された光をレンズ４で集光し光ファイバ
５へ入射する。このため光入射部１１と光出射部１２と
は、法線軸に対して角度θで傾斜しており、この角度θ
は容器屈折率及び液体の屈折率、吸光度等に応じて適宜
設定するのが望ましい。第６図は、光入射部及び光出射部の法線軸となす角度θ
を測定した図である。同図（ｂ）にその測定に用いた液
面センサーの構成図であり、光出射部１１と光入射部１
２に光ファイバを用い、また容器７の材質にポリ力、ま
た液体に染料を混入させた水を使用した。同図（ｂ）の
液面センサーの角度θを変化させ、液体の有無による光
入射部１２への入射光量比を求めたところ、同図（ａ）
に示す特性曲線が得られた。同図（ａ）より、法線軸と
なす角度θが６０度以上となると、液面の検知精度が向
上する。また、光入射部と光出射部は、第１図に示した構造のも
のに限定されるものではなく、適宜変更可能である。例えば第３図は、容器７の側面に光ファイバで形成した
光入射端部及び光出射端部を密着したものであり、容器
に密着するために光フアイバ端面を傾斜面としている。また、光入射部と光出射部と間では、前述した角度θを
大きくとりかつ容器に近接すると、光出射部からの光が
直接光入射部に入るというクロストークが生じる。第４
図は、そのクロストークを防止する液面センサーの断面
図である。第４図は、光入射部１２と光出射部１１との
間に遮光部２０を形成したものである。また同図（１）
）は、液面センサーヘッド２７の断面図であり、このセ
ンサーへ・ノド２７には、その内部に取り付けた光入射
部１１と光出射部１２の間に遮光部２１ａを形成しであ
る。また、光出射部と光入射部とは、光ファイバでなく発受
光素子で構成されるものとしてもよい。本発明の液面センサーが適用できる容器としては、器壁
が光透過の材質で形成したものである必要があるが、そ
の形状は円筒形、角型等種々のものに適用できる。例え
ば、この容器には中空糸で充填した人工肺がある。また
、本発明で検査される液体としては、血液等の吸光度を
有しているものが対象となる。第２図は、本発明の液面センサーを用いた液面検出装置
の一例を示す概要図である。この液面検出装置は、光出
射端部１１、光入射端部１２は、前述した液面センサー
を用いである。光出射端部１１は、容器７へ光を照射す
るが、この光は光ファイバ１３よって光源１０からの光
が導かれる。また、光入射部１２は、容器７で反射された光を入射し
、光ファイバ１４で導かれて、ＰＤ等の受光素子１５で
受光される。受光素子１５で受光された受光信号は、液
面判定回路１６に入力され、そこで受光レベルによって
容器７に液面が光入出射部１１．１２の位置に達してい
るかどうかを判定する。液面判定回路１６は、その判定
結果によって、液面が達している場合は、ブザー１７や
ランプ１８によって報知する。第２図において、液面センサーを容器７の複数筐所ｌこ
設置して、容器内の液量を細かく検知できるようにして
もよい。

【効果】

本発明の液面センサーによれば、容器内壁面で反射され
た光のレベルによって液体の有無を検知するものである
ので、液面に対して非接触で液面の検知が行える。また
反射式であるので、透過型のように光入出射部の位置合
わせが困難でなく、比較的簡便にできる利点を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の液面センサーの拡大断面図、第２図
は、本発明の液面センサーを用いた液面検出装置、第３
図は、他の液面センサーの断面図、第４図は、クロスト
ークを防止した液面セッサの断面図、第５図は、本発明
の液面センサーの作用を説明するための図、第６図は液
面センサーにおけう最適な角度θを説明するための図、
第７図ないし第７図は、従来の液面センサーを示す断面
図である。１．５．１３．１４、・・・光ファイバ２．４・・・レ
ンズ、３．６・−・被覆材、７・・・容器、１１・・・光出射端部、１２・・・光入射端部、１５・・・受光素子、１６・・・液面判定回路１７−・・ブザー１８・・・ランプ第１図第５図第２図第７図（ｂ）第８図（ｂ）手続補正書

Claims

【特許請求の範囲】

（１）吸光度を有した液体を注入し少なくとも器壁が光
透過な物質で形成した容器外部より光を照射する光出射
部と、前記光出射部からの光が、前記容器の内壁面で反射した
光を受光する光入射部とからなり、前記光出射部と光入
射部との設置位置が、前記容器の内壁部の反射面の法線
方向に対して、各々等しい角度で傾斜して形成し、また
前記光入射部に入射した光量レベルにて液面の有無を検
知することを特徴とする液面センサー。
（２）前記光出射部と法線方向と成す傾斜角度及び前記
光入射部と法線方向と成す傾斜角度が、少なくとも６０
度以上であることを特徴とする請求項第１項記載の液面
センサー。（３）前記光入射部と光出射部とが、光ファ
イバからなることを特徴とする請求項第１項記載の液面
センサー。