JPH07120293A - 液面センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 液面センサは、併設された送光用光ファイバ
束１と受光用光ファイバ束２と、この送光及び受光用光
ファイバ束１及び２の端部が口金３に固定され配設され
たセンサヘッドからなり、このセンサヘッドの先端に、
プリズム状先端部４を有し、送光及び受光用光ファイバ
束１及び２の端部が、単層の直線ライン状にかつ、セン
サヘッド断面の中間部及び外周近傍部に配設されてい
る。 【効果】 出射光が有効に利用して受光用光ファイバで
受光される光量を高め、液面センサの検出効率を向上さ
せることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバを利用し
て液面のレベルを検知する液面センサに関し、より詳細
には、全反射を利用して高効率な検知ができる光ファイ
バ液面センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバを利用して液面のレベルを検
知する液面センサには、従来から種々の提案がなされて
いる。例えば、コアとクラッドを有する送光及び受光用
光ファイバの端部を融着一体化して球状を形成して、送
光用光ファイバから出射した光が、対象液体に接触して
いないとき内面で全反射して隣接受光用光ファイバに入
射し、対象液体と接触しているとき透過させて液面検知
する液面検知センサー（特開昭５７−３９３１６号公
報）、コアとクラッドを有する光ファイバの先端を、円
錐状に形成しその円錐面に反射膜を設け、空気中と水中
との全反射する臨界角の差を利用して被検液面を検知す
る液面センサ（特開昭５７−１３２０２３号公報）、軸
心に斜交する端面を有する送光及び受光用一対の光ファ
イバの端部を、その端面を背面合わせに揃え、各軸心線
が互いに平行するように接着して反射面として光結合部
を構成し、空気中と水中との全反射する臨界角の差を利
用して被検液面を検知する液面センサ（特開昭５７−１
４７０１７号、特開昭６２−１８４３１５号公報）があ
る。

【０００３】更に、送光用光ファイバの端面に反射体が
取り付けられ、この反射体で反射された後、媒質により
全反射され、受光用光ファイバに到達し、他方、センサ
部の周辺の媒質の屈折率が大きくなるに従ってセンサ部
からの全反射量が減少して被検液面を検知する液面セン
サ（特公平３−１７２８８号公報）、送光及び受光用光
ファイバの先端部の前方に直角プリズムを配置して、対
象液体に接触していないときプリズム内面の２点で全反
射して隣接受光用光ファイバに入射し、対象液体と接触
しているとき透過させて液面検知する液面検知センサー
（特開平１−９７８１８号公報）、更に、送光及び受光
用光ファイバの先端部の前方に、フッ素樹脂製保護チュ
ーブと一体成形された円錐プリズムを配置し、送光及び
受光用光ファイバの先端部が、前方に向かって互いに拡
開して、対象液体に接触していないときプリズム内面の
２点で全反射して隣接受光用光ファイバに入射し、対象
液体と接触しているとき透過させて液面検知する液面検
知センサー（特開平５−９９７２９号公報）がある。

【０００４】また、酸やアルカリなどの腐蝕性液体の液
面を検知する場合、この液体を接触する部分を耐蝕性無
機材料若しくはフッ素樹脂で構成する液面検知センサー
（実開昭６０−６９３８号公報）がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の液面セ
ンサのうち、センサヘッドの先端に、プリズム状、円錐
状若しくは多角錐状先端部を有する液面センサでは、対
象液体に接触していないとき先端部の内側面の２点で全
反射して隣接受光用光ファイバに入射し、対象液体と接
触しているとき透過させて液面検知する。しかしなが
ら、例えば、図６に示すようにセンサヘッドに円錐プリ
ズムを配設した従来の液面センサでは、送光用光ファイ
バ端部の配置が単に受光用光ファイバ端部に位置と対象
に配置されているだけであるので、送光用光ファイバか
ら出射する光が、広がって、円錐プリズムの第１内側面
のみならず、これに対向する第２内側面にも反射する。
その為に、出射光が有効に利用されず、従って、受光用
光ファイバで受光される光量も低下して液面センサの検
出効率が低下する不都合がある。

【０００６】この発明は上記背景に基づきなされたもの
であり、その目的とするところは、出射光が有効に利用
して受光用光ファイバで受光される光量を高め液面セン
サの検出効率が向上させる液面センサを提供することで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、この発明に
より解決される。すなわち、この発明の液面センサは、
併設された送光用光ファイバ束と受光用光ファイバ束
と、この送光及び受光用光ファイバ束の端部に配設され
たセンサヘッドからなる液面センサであって、このセン
サヘッドの先端に、プリズム状、円錐状若しくは多角錐
状透明先端部を有し、少なくとも送光用光ファイバ束の
端部が、単層若しくは多層のライン状にかつ、センサヘ
ッド断面の中間部若しくは外周近傍部に配設され、この
センサヘッドの先端部の第１内側面と対向する第２内側
面において、送光用光ファイバから出射した光が、検知
対象液体に接触していないとき全反射して受光用光ファ
イバに入射し、この液体と接触しているとき透過させて
液面検知することを特徴とするものである。

【０００８】この発明の好ましい態様において、受光用
光ファイバ束の端部も、送光用光ファイバ束の端部と対
象に、単層若しくは多層のライン状にかつ、センサヘッ
ド断面の中間部若しくは外周近傍部に配設することがで
きる。

【０００９】この発明の好ましい別の態様では、送光用
光ファイバ束の端部を、直線ライン状に配列することが
できる。

【００１０】この発明の好ましい別の態様では、送光用
光ファイバ束の端部を、円弧ライン状に配列することが
できる。

【００１１】

【作用】上記構成を有するこの発明では、下記のよう
に、動作・作用する。この発明の液面センサにおいて、
発光素子などから出射された光は、送光用光ファイバ内
を伝播し、その端部から出射する。この送光用光ファイ
バの端部に配設されたセンサヘッドのプリズム状、円錐
状若しくは多角錐状先端部に、光が入射して、先端部の
第１内側面とこれと対向する第２内側面で、対象液体に
接触していないとき、２回全反射する。反射された光
は、受光用光ファイバに入射しその内部を伝播して、例
えば、受光素子で光量を検出する。他方、液面センサヘ
ッドに対象液体と接触しているとき、対象液体の屈折率
と先端部の屈折率との差が小さいので、全反射せずその
まま透過する。受光用光ファイバへの入射光量が減少
し、これを検出して液面の有無を検知する。

【００１２】センサヘッドでの送光用光ファイバ束の端
部が、単層若しくは多層のライン状にかつ、センサヘッ
ド断面の中間部若しくは外周近傍部に配設されているの
で、送光用光ファイバからの出射光にある程度の広がり
があっても、従来のような先端部の第１内側面のみなら
ずこれと対向する第２内側面にも直接に出射せず、先端
部の第１内側面のみに出射してここで全反射し、次いで
第２内側面で全反射する。

【００１３】

【実施例】この発明を、図面を参照しつつ、以下の実施
例により、具体的に説明する。図１に、この発明による
一実施例の概略縦断面図（Ａ）及び横断面図（Ｂ）を示
す。この態様の液面センサは、併設された送光用光ファ
イバ束１と受光用光ファイバ束２と、この送光及び受光
用光ファイバ束１及び２の端部が口金３に固定され配設
されたセンサヘッドからなり、このセンサヘッドの先端
に、プリズム状先端部４を有し、送光及び受光用光ファ
イバ束１及び２の端部が、単層の直線ライン状にかつ、
センサヘッド断面の中間部及び外周近傍部に配設されて
いる。

【００１４】この態様の液面センサの動作を説明する。
発光素子など（図示せず）から出射された光は、送光用
光ファイバ束１内を伝播し、その端面から出射し、プリ
ズム状先端部４に光が入射して、先端部の第１内側面４
ａ及びこれに対向する第２内側面４ｂで、対象液体に接
触していないとき、双方側面で２回全反射する。反射さ
れた光は、受光用光ファイバ２に入射しその内部を伝播
して、受光素子（図示せず）で光量を検出する。他方、
液面センサヘッドに対象液体と接触しているとき、対象
液体の屈折率とプリズム状先端部（例えば、材質：透明
フッ素樹脂）の屈折率（例えば、１．３５）との差が小
さいので、全反射せずそのまま透過する。受光用光ファ
イバへの入射光量が減少し、これを検出して液面の有無
を検知する。

【００１５】この態様において、センサヘッドでの送光
用光ファイバ束の端部が、ライン状にかつセンサヘッド
断面の中間部若しくは外周近傍部に配設されているの
で、送光用光ファイバからの出射光にある程度の広がり
があっても、先端部の第１内側面４ａのみに出射してこ
こで全反射し、次いで第２内側面４ｂで全反射する。

【００１６】この発明は、上記実施例に限定されず種々
の変更・変形が可能である。例えば、図２に、この発明
による他の実施例の概略断面図を示す。この態様の液面
センサは、先端部４が円錐状に形成され、受光及び送光
用光ファイバ束１及び２の端部を、円弧ライン状に配列
されている。この様に円錐中心に点対称に受光及び送光
用光ファイバ束１及び２の端部が配列されているので、
出射光を有効に利用することができる。

【００１７】また、この発明において、送光用光ファイ
バ束１の端部を、複数層にライン状に配列することがで
きる。更に、この発明において、受光用光ファイバ束２
の端部を、広い範囲に配列することができる。例えば、
図３に示すように、受光用光ファイバ束２の端部の配列
を、広くにすることができる。この様な配置により、全
反射光を広く受光でき検出効率を高めることができる。

【００１８】また、この発明において、受光及び送光用
光ファイバ束の端部配置を各々、分割することもでき
る。例えば、図４に示すように、先端部４が４角錐状に
形成され、受光及び送光用光ファイバ束１及び２の端部
を、各々２本の円弧ライン状に配列されている。

【００１９】上記実施例では、いずれもセンサヘッドの
断面形状が円形であったが、この発明においては、種々
の形状をとることができる。例えば、図５に示したよう
に、矩形にすることもできる。

【００２０】

【発明の効果】この発明の液面センサにより、出射光が
有効に利用して受光用光ファイバで受光される光量を高
め、液面センサの検出効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明による一実施例の概略断面図
（Ａ）及び横外観図（Ｂ）を示す。

【図２】図２は、この発明による別の一実施例の概略断
面図を示す。

【図３】図３は、この発明による他の一実施例の概略断
面図を示す。

【図４】図４は、この発明による他の一実施例の概略断
面図を示す。

【図５】図５は、この発明による他の一実施例の概略断
面図を示す。

【図６】図６は、従来の液面センサの一例の概略縦断面
図及び横断面図を示す。

【符号の説明】

１ 送光用光ファイバ ２ 受光用光ファイバ ３ 口金 ４ 先端部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 併設された送光用光ファイバ束と受光用
   光ファイバ束と、該送光及び受光用光ファイバ束の端部
   に配設されたセンサヘッドからなる液面センサであっ
   て、 該センサヘッドの先端に、プリズム状、円錐状若しくは
   多角錐状透明先端部を有し、 少なくとも送光用光ファイバ束の端部が、単層若しくは
   多層のライン状にかつ、センサヘッド断面の中間部若し
   くは外周近傍部に配設され、 該センサヘッドの該先端部の第１内側面と対向する第２
   内側面において、送光用光ファイバから出射した光が、
   検知対象液体に接触していないとき全反射して受光用光
   ファイバに入射し、該液体と接触しているとき透過させ
   て液面検知することを特徴とする液面センサ。