JPS63284423A - 光ファイバ−を利用した液面指示計 - 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】 （３−１）産業上の利用分野 本発明は液体容器に使用される光ファイバーを利用した
液面指示計に係るものであり、特に液化石油ガス容器の
ように内圧を有する可燃性液体容器に便利に使用される
光ファイバーを利用した液面指示計に関する。

（３−２）従来の技術 密閉された液体容器の液面を検知する液面指示計として
は従来、容器の外部にガラス管を垂直に設け、この管を
容器内部と連結して液面を目視するものが一般的によく
用いられている。しかしながらこの液面指示計はガラス
管が強度的に弱く、液化石油ガスのように内圧を有する
可燃性液体容器には不適であり、特に一般家庭用の液化
石油ガスの容器に対しては保安の観点から使用すること
はできなかった。

また従来容器内の液面に浮子を浮べ、その浮子に洟結し
たロープ等を容器外部に取出し、それに錘等を下げ、浮
子の位置を外部から観察する液面指示計が知られている
。しかしながらこの方法はロープ等の容器からの取出し
部のシール部分の抵抗と錘の重さをバランスさせる技術
に問題点があり、内圧が掛る液体容器については正確で
安価なものは得難かった。

これ等のものの外に従来容器上部に設けた電極板と液面
に浮べた電極板との間の静電容量を計測して液面を知る
方法が知られているが、可燃性液体容器の場合は電気機
器は防爆構造としなければならないので原価高となる欠
点があった。

（３−３）発明が解決しようとする問題点本発明は液体
容器の液面指示計の以上述べた欠点を解消し、特に液化
石油ガス容器のように内圧を有する可燃性液体容器に便
利に使用され、正確で安価で、しかも家庭等で使用する
場合にも防災保安上何等の問題点のない液体容器用の液
面指示計を提供しようとするものである。

（３−０問題点を解決するための手段およびその作用 本発明は最近光ファイバーを使用する技術分野が大幅に
広がり、光ファイバーが手軽に安価に入手できる点、光
ファイバーが可撓性に富み、自在に曲げることができ、
光はこの自在に曲げられたファイバー内を忠実に進行す
る点、光ファイバーと気体との間の屈折率の違いが大き
いのに対して光ファイバーと液体との屈折率の違いが極
めて小さい点等に着眼してなされたものであり、液体容
器用液面指示計を次のような構成のものとすることによ
って前記した問題点を解決しているのである。すなわち
それは、一端をファイバー軸に対してその角度が４５°
以上となるように切断し、その面を鏡面研磨した光ファ
イバーの他端を集光レンズを介して光を透過し易い材質
のネックおよび集光子に連結して成る複数個（ｎ個）の
液面センサーの、前記光ファイバーをその前記一端が互
いに所定の距離を持つように配置してバンドルを形成し
、かつ前記ネックおよび集光子を遮光膜を隔てて並べて
集光子列を形成し、該集光子列を液容器外部の見易い位
置に設置し、前記バンドルを液容器の上部から垂下して
成る光ファイバーを利用した液面指示計である。

このような構成・の液面指示計においてはその個々の液
面センサーの集光子から入射した光がネック、レンズ、
光ファイバーを経由して切断した前記一端面に到達し、
その一端面が気相中にあるときはその端面で反射してま
た集光子に戻り、液相中にあるときはその一端面から液
中に散乱して元に戻らないので、集光子列に明暗を生じ
、明暗の境目に液面があり、あらかじめ定められた数値
から液面の高さを読取ることができるのである０以上か
ら明らかなようにこの液面指示計は機械装置部分がなく
、運動する部分もないので、損耗がなく、保守が容易で
あり、電気機器がないので可燃性の液体に対して使用す
る場合でも防爆対策が不要である。また光ファイバーは
極めて細いものであるから狭い部分にも容易に設置する
ことができ、容器からの取出し部分のシールも容易であ
る。前記した入射光は昼間は自然光で充分であり、夜間
や屋内の特に暗い場所等では手持のスポットライト等を
使用すれば充分に読取りが可能である。

また光ファイバーは可撓性に富むので、集光子列は最も
見易い適切な場所に設置することが可能であり、化学プ
ラント等においては計器室に置いて管理をすることが可
能である。

（３−５）実施例 以下図面に基づいて本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明に係る光ファイバーを利用した液面指示
計を液化石油ガスの容器に取付けた状況を示した一部断
面を含む図である。同図において液化石油ガスの容器１
の上部には容器弁２がねじ３によって取付けられている
。容器弁の上部にはハンドル４が、下部には液化ガス出
入りテーナ−５が取付けられており、リテーナ−には流
通孔６が穿孔されている。またその本体部分には充填ロ
ア、安全弁８が取付けられている。この容器弁２の中に
は光ファイバーを利用した液面指示計１１が取付けられ
ている。その液面指示部１２の要部である集光子列１３
はその表示面１３Ａを外に向けて容器弁の本体部分に取
付けられており（第２図参照）、その検出部である光フ
ァイバーのバンドル１４は液の出入が自由な保護管１５
の中に収納されて、リテーナ−５部分から下方に垂下さ
れている。

第２図は光ファイバーを利用した液面指示計１１を拡大
して示した図、第３図は液面センサー２１を更に拡大し
て示した斜視図である０両図において、液面指示計１１
はｎ個の液面センサー２１から成っている。液面センサ
ー２１は矩形板状の集光子２２、集光子の−の面に接続
される台形板状のネック２３、ネックに接続されている
レンズ２４、レンズに接続されている光ファイバー２５
とから成っており、集光子２２もネック２３も光を透過
しやすい材質から成っている。

ｎ個の液面指示計の集光子２２およびネック２３は遮光
膜を隔てて重ね合わされて集光子列１３を形成しており
、集光子のネックと接続している面と反対側の面２２Ａ
は集光子列の指示面１３Ａを形成している。また３本の
光ファイバー２５はまとめて適宜に束ねられてバンドル
１４を形成している。

第４図（イ）、（ロ）、（ハ）および第５図はは本発明
に係る液面指示計の測定端部の構造と測定原理を示した
もので、第４図の（ロ）図および（ハ）図はいずれも（
イ）図の円Ｘ部分を拡大して示した図である０両図にお
いて、光ファイバー２５は中心部にあるガラス等から成
るコア２５Ａと、このコアの周囲に同心円をなして形成
されているクラッド２５Ｂと、これらを覆う外被２５Ｃ
とから成っている。この光ファイバー２５の−の端部（
円Ｘで示される部分）はそのファイバー軸と４５°以上
の角度（０）をなすように切断され、切断面２５Ｄは鏡
面研磨されている。また光ファイバーの他端面は前記し
たようにレンズ２４、ネック２３を介して集光子２２に
接続されている。集光子の面２２Ａに入射した光は第４
図（イ）に示したように光ファイバー２５の前記一端部
に到達するが、この一端部が同図に示すように気相部分
にあるときは気体と光ファイバーのコア２５Ａとの間の
屈折率に大きな差があるため、光は切断面２５Ｄで全部
反射し、光フアイバー内を逆戻りして再度集光子の面２
２Ａに達するため、面２２Ａは明るく輝く、切断面の形
状は（ロ）図に示すように１つの面で形成しても、（ハ
）図に示すように２つの面でＶ字状に形成してもよい。

この一端部が第５図で示すように液中にあるときは、液
体と光ファイバーのコア２５Ａとの間の屈折率には大き
な差がないので、光は切断面２５Ｄで反射することなく
、液中に進み、そこで散乱するため、集光子の面２２Ａ
は暗い、したがって、前記したｎ個の光ファイバーの一
端部をそれぞれ液容器の適当な高さの部分に配置してお
けば、液面の高さを知ることができる。

第６図および第７図は以上述べた測定原理を実際の液面
指示計に利用した状況を示した図である。すなわち両図
において、保護管１５内のバンドル１４のｎ木の光ファ
イバー２５の一端面はそれぞれ所定の距離ｌを持つよう
に切断され（第７図参照）、その一番長いものは容器の
ほぼ底に達するように、またモの一番短いものはその容
器に定められた一番高い液面レベルになるように設置さ
れている。またそれらの光ファイバーに連結されている
集光子２２の面２２Ａがその一端面の位置と呼応するよ
うに並べられて液面指示部１２の集光子列の指示面１３
Ａを形成している（第６図参照）。

以上例示した液面指示計１１では前記したように容器の
外側に設置された集光子列の指示面における明暗の境界
面を読取ることによって、液面を正確に読むことができ
る。

第８図は本発明の別の実施例を示したものであり、（イ
）は全体の構成を示した図、（ロ）は液面センサー２１
を示した図である。前記した実施例は集光子２２が矩形
板状のものであり、ネックは台形板状をなしていたが、
本例の場合は集光子２２が環状板を環軸を含む平面でｎ
等分した形状をなしており、ネック２３は中空円錐台を
その軸を含む平面でｎ等分した形状をしている（（ロ）
図参照）、シたがってその集光子列１３は円環と中空円
錐台とが結合した形状をしており、指示面１３Ａは円環
がｎ木の線で等分された形状をしている。

以上述べた実施例は主として本発明に係る光ファイバー
を利用した液面指示計を液化石油ガスの容器に取付けて
使用した場合について述べているが、本液面指示計は液
化石油ガス以外の可燃性液体に便利に使用できることは
論するまでもない、また可燃性液体以外の一般的な液体
にも勿論便利に使用できる。

また以上述べた実施例では集光子列が液体容器の容器弁
中に取付けられていたが、これは必ずしもこの位置に取
付ける必要はなく、容器外部の最も見易い位置に取付け
ることができることは論するまでもない。

（３−８）発明の効果 本発明は液体容器の液面指示計に巧妙に光ファイバーを
利用することによって、次に示すような優れた効果を示
すものである。

■　機械装置部分がなく運動部分もないので、機器に損
耗部分がなく、保守が容易で耐用年数も大きい。

■　電気機器がないので、可燃性液体に対して使用する
場合でも防爆対策が不要であり原価安となる。

■　液面指示部を適当な場所に設置でき、計器室におけ
る集中管理が可使である。

■　使用している光ファイバーは極めて細いので（クラ
ッドの外径が通常０．１ｍｍ程度）、極めて狭い部分１
例えば前記したように液化石油ガスの容器弁の中等に設
置することができる。

■　光ファイバーが細く、しかも運動部分がないため、
部品の容器取出し部分のシールが容易であるため、内圧
の掛る容器、可燃性ガスの容器に使用するのに最適であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光ファイバーを利用した液面指示
計を液化石油ガスの容器に取付けた状況を示した一部断
面を含む図、第２図は光ファイバーを利用した液面指示
計を拡大して示した図、第３図は液面センサーを更に拡
大して示した斜視図、第４図（イ）、（ロ）、（ハ）お
よび第５図はは本発明に係る液面指示計の測定端部の構
造と測定原理を示したもので、第４図の（ロ）図および
（ハ）図はいずれも（イ）図の円Ｘ部分を拡大して示し
た図、第６図および第７図は本発明の測定原理を実際の
液面指示計に利用した状況を示した図、第８図は本発明
の別の実施例を示したちのであり、（イ）は全体の構成
を示した図、（ロ）は液面センサーを示した図である。 １・・・液化石油ガス容器 ２・・・容器弁　　　　３・・・ねじ ４・・・ハンドル　　　５・・・リテーナ−６・・・流
通孔　　　　７・・・充填口８・−・安全弁 １１１１・・液面指示計　１２０の・液面指示部１３拳
・・集光子列 １３Ａ・・指示面 １４１１・・バンドル　　１５・・・保護管２１・・・
液面センサー ２２・・・集光子列 ２２Ａ−・面　　　　　２３・・・ネック２４・・・レ
ンズ ２５働・・光ファイバー ２５Ａ・・コア　　　　２５Ｂ・・クラッド２５Ｃ・・
外被　　　　２５Ｄ拳・切断面特許出願人　日東機械株
式会社（ほか１名）代理人　　　弁理士　　　　　塚本
大三部第１図　　　第２図 第６図 第７図 第８図　、１

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端をファイバー軸に対してその角度が４５°以
   上となるように切断し、その面を鏡面研磨した光ファイ
   バーの他端を集光レンズを介して光を透過し易い材質の
   ネックおよび集光子に連結して成る複数個（ｎ個）の液
   面センサーの、前記光ファイバーをその前記一端が互い
   に所定の距離を持つように配置してバンドルを形成し、
   かつ前記ネックおよび集光子を遮光膜を隔てて並べて集
   光子列を形成し、該集光子列を液容器外部の見易い位置
   に設置し、前記バンドルを液容器の上部から垂下して成
   る光ファイバーを利用した液面指示計。
2. （２）前記液容器は液化石油ガス容器であり、前記見易
   い位置はその上部に設けられた容器弁中であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバーを
   利用した液面指示計。
3. （３）前記ネックは台形板状をなし、前記集光子は矩形
   板状をなし、従って前記集光子列は直方体と断面が台形
   の角柱とを結合した形状をなしていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバーを利用した
   液面指示計。
4. （４）前記ネックは中空円錐台をその軸を含む平面でｎ
   等分した形状をなし、前記集光子は環状板をその環軸を
   含む平面でｎ等分した形状をなし、従って、前記集光子
   列は環状板と中空円錐台との結合した形状をなしている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光ファ
   イバーを利用した液面指示計。