JPH051935A - 光の偏光特性を利用した液面レベルの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フロートスイッチやフロートレススイッチ等
では制御出来ない環境、狭い密閉された容器の中、腐蝕
性ガスの充満した容器内、又液体の特性としては油、有
機容剤、液化燃料、化学薬品等に対して、安全確実な方
法で液面レベルの制御をする。 【構成】 ガラス又は樹脂成形による透明な円筒容器の
中の液体に関して、水又は油、化学薬品等の液面レベル
を制御する手段として、円筒形容器断面の１端を基点０
として、その位置から右廻り角度で３０°〜１５０°へ
抜ける線上、又２１０°〜３３０°へ抜ける線上附近に
透過形光電センサーをセットし、気体と液体の光の屈折
率の違いを利用して液面レベルを制御する。 【効果】 検知のメカニズムがアナログ的変化でなく、
ＬからＨになるデジタル的変化である為、安定した確実
な制御入力が得られる。又非接触検出である為、センサ
ーの寿命が長い、金属をも腐蝕させる化学薬品をも安全
確実に制御出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】フロートスイッチやフロートレス
スイッチの使えない狭い密閉された容器や、腐蝕性ガス
のある容器内、油、有機容剤、化学薬品等の液面レベル
の制御に利用出来る。

【０００２】

【従来の技術】液面レベルを制御する方法としては、フ
ロートスイッチやフロートレススイッチ、静電容量形近
接スイッチ等がある。フロートレススイッチは一般的で
よく知られているが、水槽に電極を入れ、微弱な電流を
水中に流して電極と電極の間で水位を知るものである。
（図３）これ等は主に水位を制御する為に用いられる。
静電容量形近接スイッチは水以外のものに使用出来る
が、アナログ的調節を必要とする為、動作が不安定であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】フロートレススイッチ
等では制御出来ない環境、狭い密閉された容器の中、腐
蝕性ガスの充満した容器内、又物性としては油、有機容
剤、液化燃料、化学薬品等に対して、安全確実な方法で
液面レベルの制御をすることを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】透明な円筒形容器の中に
入った液体であれば、円筒容器の透明度を損わない限り
使用出来る。その方法として円筒容器の断面の１端を基
点０として、右廻り角度で３０°から１５０°へ抜ける
線上、又２１０°から３３０°へ抜ける線上に透過形光
電センサーをセットし、気体と液体の光の屈折率の違い
を利用して液面レベルの制御をする。

【０００５】

【作用】円筒形の透明な容器はガラス又はアクリルで出
来ている。この容器の左右に前項記述の要領で透明形光
電センサーの投受光器をセットすると、受光側から見た
場合、ガラス越しに投光器が見える。光を遮え切るもの
がないので、向き合った投受光器は、受光ＯＮの状態に
ある。透明な液体、水又は油を入れると水面又は油面が
上昇し、投受光器のレベルを越える。この時円筒容器の
断面は円であるから、ここへ液体が充たされるとレンズ
と同様の働きで光は屈折し、受光器側から見えていた投
光器は視界から見えなくなってしまう。つまり遮光状態
になった訳である。気体のときは直進していた光は円筒
容器の円の部分に液体が充たされたことによって屈折し
たのである。このメカニズムはアナログ的な曲線ではな
く、階段的なデジタル的変化、ＨかＬかという変化であ
る為、制御入力として扱う場合は安定した入力となり得
る。

【０００６】

【実施例】密閉された透明な圧力容器の代表的な例とし
て、オイラーセット（給油装置）があるので、これの実
施例について述べる。図１はオイラーセットに取付けら
れた透過形光電センサーを示す。図２にセンサーの取付
位置が示されている。円筒形容器の断面の１端を基点０
とし、右廻り角度で３０°から１５０°へ抜ける線上、
又２１０°から３３０°へ抜ける線上、いづれかに透過
形光電センサーの投受光器をセットする。セットする高
さによって制御レベルが決まる。図４は金属製タンクの
側面にガラス管レベルゲージを取付けてある。上下端で
容器内と連絡している。このレベルゲージに前記図２で
説明した要領で光電センサーをセットする訳であるが、
ガラス管の径はセンサーが有効に働く為に最低２５φ程
度必要である。又ガラス管を保護する為に、金属ケース
に収納した場合について考えると、ガラス管の半円部分
を露出させればセンサーが取付いてその上、目視でもレ
ベルを知ることが出来る利点がある。しかし完全に保護
するには、全面を金属ケースの中に収納し、センサーを
セットする位置に図５のように小さな窓を開ければよ
い。

【０００７】

【発明の効果】オイラーセットのように密閉された圧力
容器内にある透明な液体の液面を検出しようと試みて
も、適当な方法は見つからない。気体と液体の光の屈折
率の違いを利用して、光電センサーで検知するという基
本原理はオイラーセット以外にも広く応用することが出
来る。第１に挙げられる優れた点は検知のメカニズムが
アナログ的な曲線の変化でなく、階段を１段上がるよう
なデジタル的変化である点で、液面がセンサーに到達す
ると同時に光が屈折し、受光側から見えていた投光器は
視界から消える、つまり受光から遮光状態となる為、電
気的にはＬからＨに変化したことになり、制御入力とし
ては安定した信頼性の高いものとなる。それ故１度セッ
トすると、永年の使用に際して安定した狂いのない液面
レベルの制御が出来る。第２には光電センサーの使用に
よって非接触の検出が出来る点で、これはセンサーに消
耗する要素がない為永年の使用に耐える。しかし非接触
の最大の利点は次に述べるものである。つまり液面に触
れることなくレベル検出が出来るということは、化学薬
品等にはどうしても必要な条件である。例えば硫酸や硝
酸といった金属をも腐蝕させる薬品に対しても、安全確
実に液面レベルの制御が出来る訳である。

【図面の簡単な説明】

【図１】オイラーセットに透過形光電センサーを取付け
た側面図。

【図２】オイラーセットに透過形光電センサーを取付け
た断面図。

【図３】水槽にフロートレススイッチを取付けた側面
図。

【図４】水槽にガラス管レベルゲージを取付けた側面
図。

【図５】レベルゲージを金属ケースで覆い、センサーの
取付位置に孔を開けた状態を示す平面図。

【符号の説明】

Ａ 透過形光電センサー投光器 Ｂ 透過形光電センサー受光器 １ オイラーセット透明円筒容器 ２ 水槽 ３ フロートレススイッチ電極センサー ４ ガラス管レベルゲージ ５ 窓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ガラス又は樹脂成形による透明な円筒形
   容器の中の液体、特に透明な液体に関して、水又は油、
   化学薬品等の液面レベルを制御する手段として、円筒形
   容器断面の１端を基点０として、その位置から右廻り角
   度で３０°から１５０°へ抜ける線上、又２１０°から
   ３３０°へ抜ける線上附近に透過形光電センサーをセッ
   トし、気体と液体の光の屈折率の違いを利用して液面レ
   ベルを制御するようにした制御装置。