JPH10300557A - 液面センサ - Google Patents

液面センサ

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JPH10300557A
JPH10300557A JP12310597A JP12310597A JPH10300557A JP H10300557 A JPH10300557 A JP H10300557A JP 12310597 A JP12310597 A JP 12310597A JP 12310597 A JP12310597 A JP 12310597A JP H10300557 A JPH10300557 A JP H10300557A
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JP
Japan
Prior art keywords
light
tubular case
liquid level
receiving element
level sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP12310597A
Other languages
English (en)
Inventor
Naoki Ota
直樹 太田
Atsushi Hayashi
淳 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissei Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissei Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリズムを使用することなく、複数箇所の液
面の検出が可能な液面センサを提供する。 【解決手段】 管状ケース1内に、少なくとも1個以上
の発光素子2A及び受光素子2Bを管状ケース1の軸方
向に沿って配置させるとともに、発光素子2Aから受光
素子2Bへ至る光路Lに屈折率が管状ケースの屈折率と
ほぼ等しい透明な液体または固体の充填材3を充填させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリズムを用いる
ことなく、複数箇所の液面を検出することが可能な液面
センサに関するものである。
【0002】
【従来技術】従来、液面センサとして、プリズム反射面
を軸方向に沿って、軸側面に設けるとともに、プリズム
反射面にそれぞれ対面するように発光素子および受光素
子を配置した液面センサが知られている(実開昭64−
8636号公報)。
【0003】しかしながら、このような従来の液面セン
サにおいて、例えば、射出成形により、ケースと一体で
プリズム反射体を作成しようとする場合、プリズム部分
の厚さが不均一なため、成形時にひけ等の歪みが発生
し、高い精度でプリズムを成形するのが困難であった。
【0004】また、検出する液体が薬品等の場合には、
使用するプリズム及びケースの材料には耐薬品性が要求
されるが、透明であり、しかも、耐薬品性に優れた材料
として知られているPFA樹脂(4フッ化エチレン・6
フッ化プロピレン共重合体)等のフッ素樹脂を使用する
と、ガラス等に比較して透明性が劣るため、プリズムの
様に、厚さの有る物を作成する場合には、光の透過率が
落ちるとともに、プリズム内で、光の乱反射が起き、検
出精度が悪くなってしまうという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、か
かる従来の問題点を解消し、プリズムを使用することな
く、複数箇所の液面の検出が可能な液面センサを提供す
ることを課題とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために、鋭意検討を重ねた結果、ケース内に、
屈折率がケースの材料の屈折率に近い充填材を充填する
事により、プリズムを使用することなく液面を検出する
ことが可能であることを見出し、本発明を完成するに至
った。
【0007】すなわち、本発明は、管状ケースの内部
に、少なくとも1個以上の発光素子及び受光素子を管状
ケースの軸方向に沿って配置させるとともに、発光素子
から受光素子へ至る光路に、屈折率が管状ケースの屈折
率とほぼ等しい透明な液体または固体の充填材を充填さ
せたことを特徴とする液面センサである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を説
明する。図1は、本発明の液面センサの一例を示す縦断
面図、図2は、図1において充填材を充填していない状
態でのA−A線矢視断面図、図3は、図1のA−A線矢
視断面図である。
【0009】1は管状ケース、2は発光素子2Aと受光
素子2Bから構成され、管状ケース1の内部に、軸方向
に沿って配置されたフォトインタラプタ、3は屈折率を
変えるための充填材である。4はフォトインタラプタ2
を設置してある基板、5はリード線である。
【0010】同図においては、5ヶ所の液面レベルを検
出するため、管状ケース1の内部、軸方向に沿って、5
個のフォトインタラプタ2を設けてある。
【0011】まず、本発明では管状ケース1の内部に充
填材3を充填する必要があるが、その理由について述べ
る。管状ケース1の内部、即ち、発光素子2Aから受光
素子2Bへ至る光路に充填材3が充填されていない場合
には、図2に示す様に、発光素子2Aから出た光は、管
状ケース1の屈折率が管状ケース1の内部の空気の屈折
率より大きいので、管状ケース1の内側の面(図2の1
Bで示す)の所では屈折してしまい、管状ケース1の外
側の面(図2の1Aで示す)への光の入射角は、全反射
が生じる臨界角以下となってしまう。
【0012】このため、管状ケース1の内側の面(1
B)で屈折した光は、管状ケース1の外側の面(1A)
で屈折してセンサ外部へ出てしまい、受光素子2Bへ入
光しない。つまり、発光素子2Aから受光素子2Bへ至
る光路Lが形成されない。
【0013】そこで、図3に示す様に、管状ケース1の
内部空間(特に発光素子2Aから受光素子2Bへ至る光
路)を、空気の屈折率より大きい屈折率を有する管状ケ
ース1と屈折率が近い透明な材料で充填する事により、
管状ケース1の外側の面(1A)への光の入射角を臨界
角以上にする事ができる。
【0014】従って、管状ケース1の外側の面(1A)
で光の反射が可能となり、外側の面(1A)で全反射し
た光は受光素子2Bへ到達する事ができる様になる。つ
まり、発光素子2Aから受光素子2Bへ至る光路Lが形
成される。
【0015】管状ケース1の内部に、充填材3が充填さ
れている状態で、管状ケース1の外側に液体が存在する
場合には、フォトインタラプタ2の発光素子2Aから出
た光は、管状ケース1の外側の面(1A)で屈折してし
まい、充填材3が無い場合と同じ状態となり、受光素子
2Bへ到達しなくなる。つまり、発光素子2Aから受光
素子2Bへ至る光路Lが形成されない。
【0016】このように、管状ケース1の内部に、発光
素子2Aと受光素子2Bからなるフォトインタラプタ2
を設け、発光素子2Aから受光素子2Bへ至る光路Lに
充填材3を充填すれば、プリズムを使用しなくても、液
面の検出が可能となる。
【0017】なお、充填材3は、管状ケース1の屈折率
とほぼ等しい屈折率を有する透明な液体又は固体である
ことが必要であるが、ここで「ほぼ等しい」とは管状ケ
ース1の屈折率±0.2であることを意味する。
【0018】以上の説明では、センサ中央部に位置する
フォトインタラプタ2近辺の液面の検出方法について述
べたが、液面センサの他の位置に設置されたフォトイン
タラプタ2についても、全く同様に検出を行なうことが
できる。
【0019】従って、各フォトインタラプタ2の受光素
子2Bへの光の入射状態を個々にモニタすれば、プリズ
ムを使用しなくとも、複数箇所の液面の検出が可能であ
る。
【0020】ここで、管状ケース1の材質としては、耐
薬品性の有るフッ素樹脂、とり分け、FEP樹脂(4フ
ッ化エチレン・6フッ化プロピレン共重合体)、PTF
E樹脂(ポリ4フッ化エチレン)、ETFE樹脂(エチ
レン・4フッ化エチレン共重合体)等の共重合体樹脂が
加工性が良く好ましい。
【0021】管状ケース1の内径としては、フォトイン
タラプタ2が内蔵できる程度の大きさであれば特に制限
はない。
【0022】管状ケースの肉厚は、光の透過性、強度上
の関係から0.05mm〜1mmの範囲内にある事が望
ましい。
【0023】さらに、フォトインタラプタ2と管状ケー
ス1との間の距離は、受光素子2Bの感度の点で、0.
2mm〜0.6mmの範囲内である事が望ましい。
【0024】管状ケース1の断面形状については、図
2、図3の円形状に限らず、図4の長円形あるいは、図
5の四角形状等任意の形状が選択可能である。
【0025】さらに、図1〜図5に示した液面センサ
は、タンク内の液体に浸漬して液面の検出を行なうもの
であるが、図6に示す様に、管状ケース1の外側に液体
流路6を一体に設けても良い。
【0026】これまでの説明では、発光素子2A、受光
素子2Bを使用した実施例を示したが、この部分を図7
に示す様に、光ファイバ固定具8を介して、発光素子2
Aの代わりに発光側光ファイバの出射端7Aを取付け、
受光素子2Bの代わりに、受光側光ファイバの入射端7
Bを取付けても良い。ただし、この場合には、液面セン
サの外部に別途、発光部及び受光部を設けることにな
る。
【0027】使用する発光側及び受光側光ファイバは、
光ファイバが主材となっており、外径2.2mm(クラ
ッド径1mm)のコアがPMMA樹脂、クラッドがフッ
化アクリレート樹脂、シースがポリエチレンのプラスチ
ック光ファイバ、あるいは外径2.2mm(クラッド径
230μm)のHPCF(ハードプラスチッククラッド
ファイバ)、コアが石英ガラス外径200ミクロン、ク
ラッドがフッ化アクリレート樹脂、外径230ミクロ
ン、シースがフッ素樹脂、外径500ミクロン、補強材
がケブラー、外部被覆部材が塩化ビニル等が用いられ
る。
【0028】特に、耐熱性が要求される用途では、耐熱
用光ファイバを使用すれば良い。なお、図4〜図7にお
いて、図1〜図3と同一部分には同一符号を付してその
説明を省略する。
【0029】本発明で使用する充填材3としては、透明
な液体または固体であって、屈折率が管状ケース1の屈
折率とほぼ等しいもの(即ち、管状ケース1の屈折率±
0.2)であれば、任意のものを用いることができる
が、例えば、管状ケース1がフッ素樹脂の場合は、シリ
コーンポリマーが好ましく用いられる。
【0030】シリコーンポリマーとしては、例えば、O
F−101(信越化学工業株式会社製)、OF−106
(信越化学工業株式会社製)、SE1821(東レ・ダ
ウコーニング株式会社製)、SE1740(東レ・ダウ
コーニング株式会社製)等が挙げられる。
【0031】最後に、本発明の液面センサの取付け・設
置方法について、図8〜図10を用いて説明する。図8
は、図3〜図6のいずれかの液面センサを用いて、実際
に4ヶ所の液面検出を行なった場合の取付け・設置状態
を示す図である。
【0032】同図において、リード線5は発光素子及び
受光素子に給電したり、あるいは受光素子で検出した液
面検出信号を表示部に伝え、液面のレベル表示を行なう
ための物である。
【0033】この場合には、液面センサは図示した様
に、タンク内の液に浸漬させるだけで、液面の検出が可
能であり、タンクの端に立て掛けたり、あるいはタンク
の上フタ等につり下げるだけで良いので、設置が非常に
楽である。
【0034】次に、図9は、管状ケースに隣接して液体
流路を有する図6の液面センサを用いて、タンク外部で
4ヶ所の液面検出を行なった場合の取付け・設置状態を
示す図である。
【0035】前述した様に、図6の液面センサは、タン
ク内に立て掛けたり、タンクの上フタ等につり下げる方
法での設置が可能であるが、図9に示す様に、タンクの
外部での検出も可能である。
【0036】ここで、タンクの上下にある2本の導液パ
イプは、タンク内の液を図6の液面センサの液体流路6
へ導くためのものである。
【0037】同図から明らかな様に、2本の導液パイプ
の片側は、タンクの上下2ヶ所に設けられた、導液パイ
プ接続用穴に接続し、反対側は、液面センサの液体流路
6の上下2ヶ所と接続すれば良い。ただし、この場合タ
ンク2ヶ所に導液パイプのための穴あけ加工が必要とな
る。
【0038】最後に、図10は、光ファイバを使用した
図7の液面センサを用いて、4ヶ所の液面検出を行なっ
た場合の取付け・設置状態を示す図である。
【0039】この場合には、液面センサは光源(発光
部)及び受光部を有していないので、図示した様に、外
部に別途、光源及び受光部が設けられている。なお、光
源、受光部と液面センサ間は発光用及び受光用光ファイ
バで接続されている。
【0040】従って、光源からの光は発光側光ファイバ
を経由し、液面センサの発光側光ファイバの出射端7A
へ伝達される。
【0041】一方、液面センサの受光側光ファイバの入
射端7Bで受光した光は、受光側光ファイバを経由し
て、受光部へ入光する。その後、外部に有る受光部に接
続された表示部にて検出した受光信号に応じた液面レベ
ルが表示される。
【0042】以上、説明した様に、管状ケース内部に基
板あるいは光ファイバ固定具を介して、フォトインタラ
プタ(発光受光素子)あるいは光ファイバ端部を取付け
る構成としたので、検知したい液面位置、液面箇所の数
に応じて、各種の応用が可能である。
【0043】
【発明の効果】本発明の液面センサによれば、設置が容
易で、プリズムを使用することなく、複数箇所の液面の
検出が可能である。しかも、フッ素樹脂を使用した場合
は、耐薬品性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液面センサの一例を示す縦断面図であ
る。
【図2】図1において、充填材を充填していない状態で
のA−A線矢視断面図である。
【図3】図1のA−A線矢視断面図である。
【図4】長円形の管状ケースを使用した本発明の他の例
を示す横断面図である。
【図5】四角形の管状ケースを使用した本発明の更に他
の例を示す横断面図である。
【図6】液体流路を管状ケースに隣接して一体に設けた
例を示す横断面図である。
【図7】発光素子、受光素子の代わりに、光ファイバを
使用した例を示す横断面図である。
【図8】本発明の液面センサの取付け・設置状態を示す
概略図である。
【図9】図6に示した本発明の液面センサの取付け・設
置状態を示す概略図である。
【図10】図7に示した本発明の液面センサの取付け・
設置状態を示す概略図である。
【符号の説明】
1 管状ケース 2 フォトインタラプタ 2A 発光素子 2B 受光素子 3 充填材 4 基板 5 リード線 6 液体流路 7A 発光側光ファイバの出射端 7B 受光側光ファイバの入射端 8 光ファイバ固定具 L 光路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 管状ケースの内部に、少なくとも1個以
    上の発光素子及び受光素子を該管状ケースの、軸方向に
    沿って配置させるとともに、該発光素子から該受光素子
    へ至る光路に、屈折率が該管状ケースの屈折率とほぼ等
    しい透明な液体または固体の充填材を充填させたことを
    特徴とする液面センサ。
  2. 【請求項2】 管状ケースが、厚さ0.1mm〜1mm
    のフッ素樹脂チューブであることを特徴とする請求項1
    記載の液面センサ。
  3. 【請求項3】 充填材が透明なシリコーンポリマーであ
    ることを特徴とする請求項1記載の液面センサ。
  4. 【請求項4】 発光素子が発光側光ファイバの出射端で
    あり、受光素子が受光側の光ファイバの入射端であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の液面センサ。
JP12310597A 1997-04-25 1997-04-25 液面センサ Pending JPH10300557A (ja)

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JP12310597A JPH10300557A (ja) 1997-04-25 1997-04-25 液面センサ

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002101337A1 (fr) * 2001-06-12 2002-12-19 Naoyuki Omatoi Dispositif de detection de niveau de liquide
JP2016092030A (ja) * 2014-10-29 2016-05-23 東京エレクトロン株式会社 液処理装置及び液処理方法
KR20220049918A (ko) * 2020-10-15 2022-04-22 주식회사 비앤티 액체 레벨 감지 센서 및 그 조립 방법

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