JPS60135726A - 透明液面の移動検出器 - 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】 本発明は、透明液面の移動検出器に関する。

従来、移動物体が特定の位置を通過したことを検出する
方法として、その特定の位置に光線を発し、その光を光
電管によって受光しておき、　、その種動物体がその光
線をさえぎったとき、光電管がその光線のさえぎられた
ことを感知する方法がある。

しかし、このような従来の方法はその移動物体が透明で
ある場合は、その光をさえぎる−ことができないため、
上記方法によって透明な移動物体の通過を検出すること
はできない。

また、従来、液面の移動を計測する他の方法として、液
面上に浮子を浮かしその浮子の動きを計４１１する方法
もあるが、そのような方法によると浮子が非常に軽く、
且つ浮子と管壁との間は摩擦、が存在するため、その摩
擦、浮子９浮力および浮子の質量によって、浮子が振動
的に移動することになる。

その結果、そのような計測値は外乱を含んだものとなる
。

本発明の目的は、上記のような問題に対し、透明な物体
、特に透明な液体の液面の通過を検出する透明液面の移
動検出器を提供することにある。

本発明は、下記の構成からなっている。

透明管の管内は、透明な液体の液面が上下方向に移動す
る構成をなし、 前記透明管の軸方向に対する垂直方向の一直線上ににお
いて、前記透明管外方の一方の側には発光素子を、前記
透明管外方の他方の側には受光素子をそれぞれ配設し、 前記透明管は、前記−直線上において、前記発光素子と
ｉｉＩ記受光受光素子置する両側に向けて凸の形状をな
し、 前記発光素子は前記受光素子に向かって光を発する構成
をなし、 前記液面の上昇により、前記液面が前記−直線」二を通
過するとき、前記管内の前記液体は前記光に対して６１
７７作用をする、 以−ヒの構成からなっている。

また、−１−記構数において、 透明管がその垂直方向の一直線上において、発光素子と
受光素子の位置する両側に向けて凸となっている形状は
、その垂直方向における透明管の横断面形状が凸レンズ
の形状をなしているものとすることかできる。

Ｉ下記の本発明における作用は下記のとおりである。

透明管の垂直方向の一直線上に透明管を挟設して発光素
子と受光素子が配設しているため、管内が空気等の気体
で満たされているときは、管内と管外が同一の光の屈折
率を有した空気によって満たされていることになるから
、発光素子から発する光は放射状に広がってしまい、受
光素子が受光するその光の量は非常に少ないｂのとなっ
てしまう。

したがって、受光素子はその受光の程度では゛上気的出
力が少ないものとなっている。

これに対し、その液面がその管内を上昇して発光素子と
受光素子が位置する該−直線上を通過するときは、その
−直線上における透明管の中が透明な液体によって満た
されたことになるしかも、液体は空気等に対し光の屈折
率が高い値を有し、刊つその透明な液体が発光素子と受
光素子の側に向か４て占の形状をした透明管内に満たさ
れることになるので、その部分における透明管は６９７
女の効果を有することとなる。　′　□ したがって、その液面が該−直線上を通過すると同時に
Ｊ今まで発光素子２ｈから透明管に向かって放射状に広
がっていた光が、上記凸のレンズ作用によって受光素子
の位置へ集光されるようになる。

このように、その光が集光されて受光素子へ受光する光
量が急増すると、受光素予め等価抵抗は急激に減少し、
受光素子からの電気的な出力か急増する。　“ このように液面が該二直線上を通過することによって、
受光素子からの電気的な出力が急増するという性質は、
その通過をその電気的な出力の変化としてとらえ、その
変化番記録計等に人力して液面通過め計測をすることが
できる。

したがって、本発明は透明液面の移動検出器として使用
することができるものとなる。

以にのようなことより、本発明は下記のような効果を有
するものである。

従来に８ｔする液面に浮子を浮かせたａ−＋測と異なり
、液面の移動を直接、光によって測定する構成としてい
菰ため、液面と管との間に生ずる摩擦は零に近い。

そのため、その液面は浮子を使用した従来の方法に比し
、液面移動の際の振動が少なくなりその測定値は外乱の
少ない精度の高いものとなる。

また、透明管の横断面形状を凸レンズの形状とするとき
は、発光素子からの光を受光素子へ有効に集光すること
が可能となって、透明液面の移動検出器としての能力を
更に向上させることが可能となるものである。

以下、実施例に基づいて本発明を説明する。

第１図は、本発明における一実施例として′の透明液面
の移動検出器をシステム図によって示したものである。

ガラス材等によって構成している透明管ｌは、その軸方
向を垂直に向けて固設しており、透明管ｌの上方からは
Ｏ〜２０　ｃ　ｃ　／　ｍ　ｉ　ｎ程度の一定流量の透
明液体が透明管ｌにおけるシリンダｌａ内に流入してい
る。

透明管１にはソレノイド弁１ｂを固設し、ソレノイド弁
１ｂは配線４ａの信号によって透明管１における上部１
ｆと下部１ｇとの間を連通させ、あるいはその連通を閉
じる構成としている。

透明管ｌにおける上下２箇所には、検出器２および３を
固設し、検出器２および３はそれぞれ透明管ｌの両側に
発光素子２ａあるいは３ａと受光素子２ｂあるいは３ｂ
を対向して配設させる構成としている。

発光素子２ａあるいは３ａのそれぞれは、計算器４から
の配線２ｃあるいは３ｃを介して供給される電力によっ
て光を発する構成をなし１、受光素子２ｂあるいは３ｂ
は発光素子２ａあるいは３ａから発する光を受光するこ
とによって、受光素子の等価抵抗を減少させ、そのこと
によって受光素子を流れる電流が増大し、その増大した
電流は配線２ｃあるいは３ｃを介して計算器４に入力さ
れる構成となっている。

なを、配線２Ｃおよび３ｃのそれぞれは複数の電線から
構成し、発光素子２ａあるいは３ａのそれぞれと受光素
子２ｂあるいは３ｂのそれぞれには、それぞれ配線２ｃ
および３ｃにおける専用の電線が接続しているものであ
る。

以上の第１図の構成において、以下、第２図および第３
図を使用しながら、その作用を説明する。

なお、第２図および第３図のそれぞれは、第１図におけ
る。検出器２のイ矢視図を示し、第２図はシリンダｌａ
内が空気のみによって満たされている状態を示し、第３
図は透明の液体が液面１Ｃのレベルまで達した状態を示
している。

第１図における作動の１サイクルにおける最初には、ソ
レノイド弁１ｂが開の状態となってシリンダ１４におけ
る上部ｉｆとＦ部１ｇが連通している。

このような状態においてはＪシリンダｌａ内は空気のみ
となっているから、透明管ｌにおける外側も内側も共に
同じ空気の雰囲気となって、透明管１における外側と内
側をそれぞれ通過する光の屈折率は、該外側と内側とも
に同じと′なっている。

したがって、この状態において発光素＋２ａから発する
光は、第２図に示す矢印２ｄのように放射状に広がり、
受光素子２ｂにおける該光の受光量は非常に少ないもの
となり、受光素子２ｂにおいてはその等価抵抗が大きい
ものとなっている。

この状態において計算器４が配線４ａを介し　−一−て
ソレノイド弁ｉｂに指令を送ると、ソレノイド弁ｔｂは
その指令によって上部Ｉｆと下部１ｇとの連通を閉じ、
上部から流入している透明の液体が上部ｉｆに溜り始め
る。

このように透明の液体がシリンダｌａにおける上部ｉｆ
に溜り始めると、その液面がシリンダｌａ内を上昇し始
め、やがてその液面は第１図に示す液面１ｃのレベルま
で達する。

液体が液面１ｃに達すると、発光素子２ａと受光素子２
ｂを結ぶ面上（検出器２における検出面）におけるシリ
ンダｌａ内は、光の屈折率が空気のそれに対し大きな値
となった該透明の液体で満たされることになる。

このような状態におい、て透明管ｌの横断面形状は、第
２図あるいは第３図に示すように、発光素子２ａおよび
受光素子２ｂの両者の方向にを満たした検出器２の検出
面における透明￥？ｌしたがって、発光素子２ａから放
射状に出た光は、透明管ｌ内の上記レンズ作用に−って
。

第３図に示す矢印２ｅのように受光素子２ｂに向かって
集光されることになる。

このように、発光素子２ａからの光が受光素子２ｂに集
光して受光素子２ｂにおける受光量が増大すると、受光
素子の性質から、受光素子２ｂからの電気的な出力が増
大し、その電気的な出力は配線２Ｃを介して計算器４に
入力するこのように液面が検出器２の検出面に達したこ
とを受光素子２ｂが計算器４に退色すると１、．１算器
４はその時からの経過する時間を積９ル始める。

この−間積算の最中においてもシリンタｌａ内には、そ
の上方から液体が流入しているため、シリンタｌａ内に
おける液面は連続して上昇し続けている。

このように液面が」−７してゆき、やがてその載面が第
１図における液面１ｄのレヘルまで達すると、検出器３
においては第３図において説明した現象と同一の現象が
生じて、受光素子３ｂがも高い（＋ｌｊの電気的な出力
がＪ算器４に出力する。

、］］算器４が受光素子３ｂから高い値の電気的出力を
受信したことによって、計算器４は上記の時間積１を停
止し、計算器４はその積算された経過時間値によって、
液面１Ｃか１ら液面１ｄまでの容積を除し、その除した
値をシリンダ１ａへ流人してきた液体の中位時間あたり
の流量として、訓算器４はこれをアナログ値に変換し、
その変換した値を図示していない記録紙に自動記録する
。

また、このとき計頂、器、４は配線４　ａ、にソレノイ
ド、弁ｌｂを開とさせる信号を送り、そのことによって
ソレノブド弁ｉｂは上部ｉｆと上部１ｇを連通させ、上
部１ｆにおける液体が一気に下□第１図ｇ側へ落下して
上記動作の１サイクルを終丁し、シリンダｌ′ａ′内は
最初の状態にもどり、この状態から計算器４は１すび上
記サイクルの作動を繰り返□すことになる。

また、上記第３図における透明な液体によるレンズ作用
は、透明管ｌの横断面形状を２点破線１ｅによって示す
ような凸レンズ形状にすると、更にその集光効果が良好
となる。

しかし、」ニ記実施例は手軽に単品の透明液面の移動検
出器を作成する場合には円管形状の透明管１を使用する
ことカ七便利であるため、その実施例には円管状の透明
管ｌを使用したものである。

したがって、本発明における透明液面め移動検出器を量
産するよ）なときは、透明管ｌの横断面形状を第３図に
おける２点破線１ｅによって示す凸レンズ形状とするこ
とが望ましい。

また、上記実施例において、発光素子２ａあるいは３ａ
と受光素４２ｂあるいは３ｂおよび透明管１との相対的
な位置関係は、第１図において下記のようになっている
。

第１図において、寸法ａおよびｂが等しく置かれた場合
、 Ｒ：透明管ｌの半径、 ｎニジリンダｌ　ａ’内における液体の光に対する相対
屈折率、 として、 ａ　＋　Ｒ−＝　Ｒ＊　ｎ／　”（ｎ　−１）の関係に
なっている復、受光集子２ｂあるいは３ｂがその集光さ
れた焦点に位置することとなる。

ただし、」ニ記実施例と異なりａ＝ｂ以外の場合におい
ても、本発明の実施が０丁能であることは容易に理解き
れるであろう。

また、−上記実施例においては、透明管ｌの肉厚とその
光の屈折率を無視してきたが、上記実施例において１０
ミリ程度の外径の円管において、その肉厚が０．７ミリ
程度の場合であれば上記無視は問題とならない。

また、−ヒ記実施例は流量の計測を個々しているが、本
発明における透明液面の移動検出器は、マノメータにお
ける液面の移動を自動的に検出するよフな他の実施にも
広く利用できるものであることは容易に理解できるであ
ろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における一実施例としての透明液面の
移動検出器をシステム図によって示したものであり、 第２図および第３図のそれぞれは、第１図における検出
器２の、それぞれの動作におけるイ矢視図を示したもの
である。 実施例に使用した符合は下記のとおりである１：透明管 １ａ：シリンダ、ｌｂ＝ソレノイド弁 、　ｌｃおよびｌｄ：液面、　ｌｅ：凸レンズ状の形状
、ｌｆｌ二部、１ｇ：下 部。 ２および３：検出器 ２ａおよび３ａ：発光素子、２ｂおよ び３ｂ：受光素子、　２ｃおよび３ｃ：配線。 ４：計算器 ４ａ：配線。 特許出願人　三輪精機株式会社 代表者　西海悦史

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透明管の管内は、透明な液体の液面が上下刃向に移
   動する構成をなし、 前記透明管の軸方向に対する垂直方向の一直線上におい
   て、前記透明管外方の一方の側には発光素子を、前記透
   明管外方の他方の側には受光素子をそれぞれ配設し、 前記透明管は前記−直線上において、前記発光素子と前
   記受光素子の位置する両側に向けて凸の形状をなし、 １ｉ；」記発光素子は前記受光素子に向かって光を発す
   る構成をなし、　、 １）１１記液面の上昇により、前記液面が前記−直線上
   を通過するとき、前記管内の前記液体は前記光に対して
   凸レンズ作用をする、以ｔの構成からなることを特徴と
   する透明液面の移動検出器。　１ ２、透明管がその垂直方向の一直線上において、発光素
   子と受光素子の位置する両側に向けて凸となっている形
   状は、その垂直方向にあける透明管の断面形状が凸レン
   ズの形状をなしているものである特許請求の範囲第１項
   記載の透明液面の移動検出器。