JPS60216226A - 光の全反射を利用した光電式液面検知方法 - 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】 本発明は光電式液面検知方法２例えば機械的軸封装置の
加圧下の封圧＃ｌｌ滑油の微ｓ８の洩れのＳ積により保
有油１が保安限度以下に減少したことを検出するため、
付属加圧装置の＃ｉＪ溜のような閉塞空間内の液面が基
準高さ以下になったことを検知する等の目的に使用され
る光電式液面検知方法に関する。

工業的規模の機器における閉塞状態の空間内の液面の測
知には光電式方法が概して有利であり好んで採用されて
いるが、実稼動からする種々の妨害要因の影響を受けて
液面の連続的測定は勿論、液面の定位置検出さへ不ｕ１
１夾となり。

信頼すべき液面検知は非常に困難である。

従来、光電式液面検知方法としては、第１図に示すよう
に投光器（１）と受光器（２）とを液域（３）を挾むよ
うに設置し投光器の光が液体によって趨られるのを検知
する透過式方法、および＠２図に示すように投光器（υ
の光を液域（３）の液面で反射させてその反射光を受光
器（２）で検知する反射式方法がある。

透過式方法の場合、投光器（υと受光器（２）との距離
が大きいと投光器と受光器との位置合わせが困難である
こと、透明液体が検知できないこと、投光側と受光側と
が独立しているので装置の小形集約化ができないこと、
投光面および受光面に液滴あるいは蒸気の凝縮した曇り
などが付着し光の散乱により誤報が生じ易いこと、また
被測定液の結晶物および夾雑物が投、受光面双方に付着
し感度の低下を生ずること等の欠点があった。また反射
式方法の場合、外乱光あるいは投、受光面の汚れ、液滴
、蒸気＃細物の付着等の外乱に鋭敏であること、受光器
の位置合わせ困難であること、また液面の反射光を利用
するため液面にうねりがあれば光が散乱し正確な測定が
できないこと等の欠点があった。

本発明は、従来の光電式液面検知方法の前記欠点を根本
的にかつ全面的に解決することのできる改良光電式液面
検知方法を得ることを目的としてなされたものである。

本発明によれば検知原理が従来方法と異なるため、透明
液体でも検知可能となり、液面の揺動や投、受光面の汚
れおよび液滴や蒸気凝縮物の付着等の妨害原因の影響が
非常に小さくａ夾な検出が可能となる等の改善が実現さ
れる。

これらの結目的を達成するため、本発明の光電式液内検
知方法は、光の入射面、反射面、出射面を有するプリズ
ムを使用しその反射面を液体検知向として検知しようと
する液面の高さに設け、プリズムの入射面に投光器から
光を入射し、液体検知面における光の入射角が０面上に
液体が存在しない場合に臨界角を越えて全反射されるよ
うにし、プリズムの出射面から出射される反射光を受光
器に受けるよう設定し友ことを特徴とする。液体検知面
上に液体が存在する場合は光の入射角は臨界角より小さ
く光は屈折されて液体検知面から出射するので％前記設
定では受光器に直射入射されず、こうして液体検知面の
高さと比較される液面の高さを検知することができる。

以下、本発明を第６〜５図により具体的実施例につき詳
細に説明してその性質ｔ−明らかにする。

ｗ６３図、第４図および第５図において、プリズム（４
）として三角柱体形の直角プリズムを使用し、検知面（
５）　を上向水平に設置した場合の実施例について説明
する。プリズム（４）はガラスあるいは透明樹脂製でプ
リズムの５ｍのうち１面を液体検知面（５）としこの而
が検知しようとする液ｆｆ１ｉ　（６）の高さに水平に
して、また液体検知１１（５）に対する頂角部分（７）
を下位とし液域（ａ）内にあるようにして設置する。

投光器（１）からの光はプリズム（４）の入射面（８）
に、図示例では垂直に入射され、入射光（９）はこの面
では屈折せずに入射角（のを以って液体検知ｆｆｉ　（
５）に進む。第３図は液体検知面（６）上に液体が存在
せず、第４図は液体が存在する場合を示す。

プリズム（４）をガラス製とし、プリズムの液体検知面
（６）における入射光（９）の入射角（句をガラスの気
体に対する光の臨界角（θａ）以上とし、ガラスの液体
に対する臨界角（θｌ）未満とし、すなわちθａ≦θ〈
θｌの―係となるように設定するＯ第３図の場合、すな
わち液体検知面（５）上４１：液体がなく気体の存在す
る場合は、入射光（９）は全反射し、反射光ＬＬＱとな
ってプリズムの出射１四から出射され受光器（２）に入
射される。第３図では反射光叫は出射１１ｊ曹に垂直で
この面で屈折せずに出射されるように図示されている。

他力、８８４図の場合、すなわち液体検知面（６）上に
液体が存在する場合は、入射光（９）の大部分は液体検
知向（６）を透過し透過光（６）となりｇ中に散乱し伐
９の一部のみが低光力の反射光（６）となって受光器（
２）で検出される。従って反射光（至）−の光量差を検
出することによって液体検知向（５）上の液体の有無、
従って液面（６）と液体検知面（５）との比較高さによ
り液面を検知することができる。

次に本発明における液面検知の妨害装因の形動について
説明する。第５図は液体検知向（５）に液Ｉｍ！（１１
が付着した状態、いわゆる澹れ鍵状態を示す。この場合
、入射光（９）は液体検知面（６）を透過して液Ｗ４（
至）に入射するが、次に液膜（至）と気体との界面−に
達したとき、この入射角（ｄρは水膜液体の気体に対す
る臨界角より大きいため全反射し１反射光叫となって受
光器（２）に達する。

従って液体検知面（５）に液膜（３）が存在するという
誤報は生じない。一般に濡れ壁の液ＭｌｌＬ１の厚み非
電に小さいので、光軸のずれ、すなわち液膜がないとき
の反射光量とあるときの反射光量の位置の差は微少であ
り１反射光ａＱが受光器（２）からずれることもなく誤
報は生じない。

また水溶液の液面検知の際に液体検知１ｍ（５）に油膜
が付着している場合においては％第５図におけると同様
、油膜と気体との界面で入射光は全反射し受光器に達す
るので誤報とならない。

そして液体検知面（５）上に水溶液が存在する状態では
油膜と水溶液との界面では入射光（９）の大部分は透過
し反射光量は減少するので水溶液の液面検知が可能であ
る。

次に液体検知面（５）に粉体のような同形物が付着して
汚れている場合において＃′ｉ、液体検知面（５）上に
気体が存在すれば第６図のように入射光は全反射し、他
力液体が存在すればこの液体が固形付着物に浸透して液
体検知面（６）に運するため％第４図のように入射光（
９）の大部分は液体検知面（５）を透過し反射光が減少
するので検知可能である。

以上のように１本発明方法によると、ガラスあるいは透
ＥＪ＃樹脂の気体と液体に対する光の臨界角が異なるこ
とを利用し、プリズムを付加するだけの簡単な！！１１
によって各種の液体１例示すれはガラスあるいは透明樹
脂の気体に対する光の臨界角を越える臨界角を持つすべ
ての液体、持にスラリー液、気泡の混在した液および水
で代表される透明液体等の液面検知が可能でろって適用
範Ｈが広い。そして従来の光電式液面検知方法において
検９ｎを不能あるいは不確実にした各種ｖｉＮ要因は前
記のようにまた自明なようにナベで実質的影響のないよ
うにすることができる。さらに本発明の実施に用いる装
置はプリズムを用いる簡単な機構で投受光を行う次め小
形集約化が可能で安価で液面検知の確実性にすぐれる等
の＃効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の透過式方法の光電式液面検知の原理的構
成を示す図、第２図は従来の反射式方法の原理的構成を
示す図％ｗｉ６図は本発明方法の実施例において液体検
知面上に液体が存在しない場合の光路を示す図、第４図
は同じく液体検知面上に液体が存在する場合の光路を示
す図、第５図は同じく液体検知面上に液膜が付看してい
る場合の光路を示す図である。 （υ・・投光器、（２）・・受光Ｈ４％ＣＢ）・・液域
。 （４）・・プリズム％（６）・・液体検知面、（６）・
・液面％（７）・・頂角部分、（８）・・入射面、（旬
・・入・透過光、（ロ）・・液膜ｓ　ｕ４・・界面％（
の（θ雪）・・入射角。 特許出願人代理人氏名 弁理士　角　１）　嘉　宏 威１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光の入射１ｆｔ、反射ｍ、出射面を有するプリズムの反
   射面を液体検知面としてこれを被検知液体の検知すべき
   液面高さに設置し、投光器の光を入射面から液体検知面
   に向けて煕射し、液体検知面においてプリズムと液体の
   相折率の差によって生ずる光の臨界角の変化を利用し、
   液体検知面上に液体が存在する場合には入射光を透過さ
   せ、液体が存在しない場合には入射光を全反射させて出
   射面から出る出射光を受光器で受けるようにしたことを
   特徴とする光の全反射を利用した光電式液面検知方法。