JPH0792005A - 液位センサ - Google Patents

液位センサ

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JPH0792005A
JPH0792005A JP23495293A JP23495293A JPH0792005A JP H0792005 A JPH0792005 A JP H0792005A JP 23495293 A JP23495293 A JP 23495293A JP 23495293 A JP23495293 A JP 23495293A JP H0792005 A JPH0792005 A JP H0792005A
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JP
Japan
Prior art keywords
liquid level
light
liquid
prism
level sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP23495293A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshihiko Sato
俊彦 佐藤
Yuichi Kato
祐一 加藤
Kenji Endo
謙治 遠藤
Akira Tanbachi
明 丹波地
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.)
Secom Co Ltd
Maxell Ltd
Original Assignee
Secom Co Ltd
Kyushu Hitachi Maxell Ltd
Hitachi Maxell Ltd
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Publication date
Application filed by Secom Co Ltd, Kyushu Hitachi Maxell Ltd, Hitachi Maxell Ltd filed Critical Secom Co Ltd
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Publication of JPH0792005A publication Critical patent/JPH0792005A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体の液位をプリズムを利用した光学的手段
により高精度で検出可能にすることを目的とする。 【構成】 液体の液面に垂直方向に長く延設した光学プ
リズム12を用い、同プリズム12に対して検出光を発
光素子13aから投射し、液位Lが所定位置を越えてい
るときは、プリズム12から液中に検出光が屈折、発散
し、液位Lが所定位置以下のときは、検出光がプリズム
12の内部で反射し、受光素子13bが反射光を受光す
るように構成し、液体はプリズム12の表面を自由落下
式に滴下する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液体を貯留するタンク
内に設置される液位センサに関し、特に、光の反射によ
り貯留液の有無を検出して検出信号を発生する液位セン
サに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、水槽内に貯留された水、その他の
液体の液位やオイルタンク内の液位を検出する液位セン
サは、例えば、実開昭56−12824号公報に開示さ
れ、また図2に示すように、先端に円錐形のプリズム7
0を有し、内部に発光素子72と、受光素子74とが内
蔵されている。この種の液位センサにおいては、液位が
センサの検出点、つまり液位センサの先端のプリズム7
0が水中から脱した状態にあると、同プリズム70が発
光素子72から発光された光をプリズム内部に反射し、
受光素子74により受光するように構成されている。そ
して、液位が液位センサの検出点の位置または同検出点
を越えた位置に達すると、プリズム70と液との屈折率
との関係から(水の場合にはプリズムと水との屈折率が
略等しい関係にある)発光素子72の光はプリズム70
を透過、発散し、受光素子74で受光しなく成る構成と
作用原理になっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の液位セ
ンサは、液位が次第に減少し、液位が液位センサ以下に
なっても、液滴が液位センサの検出点、つまり、プリズ
ム70の部分に付着し、発光素子72の光を反射するこ
とがなかったり、又は反射光量が減衰されてしまい、故
に、受光素子74は誤検出を起こし易いと言う欠点があ
る。
【0004】更に、液位センサを金属性タンクや鏡面反
射する材質のタンク内に設置した場合、液位が液位セン
サの検出点以上の位置に達していても発光素子72で発
光された光がタンク表面に反射してプリズム内部に戻
り、同プリズム内部の受光素子74で受光することがあ
り、誤動作の原因になっていた。依って、本発明の目的
は、上述した従来の液位センサの欠点を解消し、液位検
出の精度を従来より向上させることが可能な液位センサ
を提供せんとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の目的に鑑み、本発
明は、液体の液面領域に配置される光学プリズムを介し
て発光手段から発光された検出光を受光手段で受光する
か否かによって液位を検知する液位センサにおいて、液
位が変化する液体の液面に対して前記プリズムの光屈
折、反射作用域が垂直方向に連続延設されるように筐体
に保持され、該連続延設された光屈折、反射作用域の所
定部位に前記発光手段から発光された検出光が入光され
るように構成したことを特徴とする液位センサを提供す
るものである。
【0006】
【作用】上述の構成によれば、液位の検出過程で、プリ
ズムの光屈折、反射作用域が液面に対して垂直に延びて
いるから、該プリズムに付着した液体の滴は、上記光屈
折、反射作用域から更に下方へ自然落下式にプリズム面
に沿って流下して行く。この結果、プリズムの光屈折、
反射作用域は、同域が液面以上に位置している時には、
液の滴の付着による誤動作することなく、確実に検出光
を受光手段に向けて反射、受光せしめ、プリズムの光屈
折、反射作用域が液面以下に位置していると、検出光を
液中へ屈折透過させながら受光手段には達しないように
作用する。故に、正確な液位検出が可能となる。
【0007】
【実施例】以下、本発明を添付図面に示す実施例に従っ
て詳細に説明する。図1は、本発明に係る液位センサの
作用原理を説明する略示拡大斜視図、図2は従来の液位
センサの構成を示した部分正面図、図3は本発明に係る
液位センサの外部から見た正面図、図4は液位センサの
内部構成を示す断面図、図5は、図3に示す液位センサ
を矢視5−5で示す側面から見た側面図、図6は、例え
ば、タンク内の水位検出に用いるために、同タンク内に
上記液位センサを2つ組み込んでモジュール化し、設置
される一つのユニットの正面図、図7は同ユニットの側
面図である。
【0008】図3〜図5を参照すると、液位センサ10
は、筐体11、プリズム部12、フォトセンサ部13、
電気回路部14、電源ケーブル15、信号ケーブル16
を有して構成されている。上記フォトセンサ部13は、
液位検出用の発光素子13a、受光素子13bとを有
し、発光素子13aから発光された検出光は、直接、受
光素子13bにより受光しないようになっている。
【0009】プリズム部12は、三角柱形状の透明な透
過性の素材、例えば、アクリル樹脂のような合成樹脂や
石英ガラスのようなガラス素材によって形成され、検出
対象となる液体の屈折率に近い材質を選定して構成され
る。そして、フォトセンサ部13を中心としてその受光
領域長さ(3mm)より長く、例えば10mmの長さを
有するように形成され、たとえ液がプリズム部12の素
材とのなじみが良く、滴状に付着残留しても、その位置
は受光領域より外れているので、屈折作用上での誤動作
が生じることはない。
【0010】他方、電気回路部14には電源ケーブル1
5を介して所要電力が供給され、同電気回路部14は発
光素子13aに通電して同発光素子13aから検出用の
光を発光させる。そして、液位がフォトセンサ部13の
検出点位置より低位のとき、即ち、プリズム部12のフ
ォトセンサ部13と対向する位置が水中から脱し、空中
にあるときには、発光素子13aから発光された検出光
がプリズム部12の内部を通過し、プリズム部12の表
面に反射して受光素子13bに達し、そこで同受光素子
13bにより受光することになる。
【0011】電気回路部14は受光素子13bにより検
出光を受光すると、これを増幅して信号ケーブル16を
介して外部に検出信号を出力、送信する構成になってい
る。ここで、図1を参照すると、液位Lが液位センサ1
0の所定の検出点位置P以下に低下するにつれて、液面
に対して垂直の延設された縦長のプリズム部12の上方
域が水面上に現れるが、このとき、発光素子13aから
発光した検出光Dはプリズム部12の内部で反射を繰り
返して受光素子13bに反射光Daとして受光され、液
位低下を示す信号を同受光素子13bから送出すること
になる。
【0012】他方、液位Lが所定の検出点Pを越えて上
位に来ると、発光素子13aから発光された検出光D
は、プリズム部12と液との境界域で屈折しながらプリ
ズム部12を透過し、液中に発散して受光素子13bに
達しない。このように、液位Lの検出点位置Pに関する
レベル変化が受光素子13bによる検出光の受光の有無
によって検出されるのである。
【0013】ここで、液位Lの変化過程で、液体の滴は
フォトセンサ部13の有効検出部、つまり、該フォトセ
ンサ部13に対向し、同フォトセンサ部13からの発光
に従って液位検出に直接的に関与するプリズム部分から
十分に長く確保したプリズム下方域を伝わり、プリズム
部12の最下位部にのみ付着する。すなわち、プリズム
部12のフォトセンサ部13に対向する位置には付着し
ないので、発光素子13aの検出光はプリズム部12の
表面で反射され、受光素子13bで確実に受光すること
ができる。
【0014】なお、上述の実施例では、プリズム部12
に対向してフォトセンサ部13の発光素子13aと、受
光素子13bとを配置し、発光素子13aから発出した
検出光が直接、プリズム部12に入光し、或いは反射光
を直接、受光する構成としたが、発光、受光素子13
a、13bから成るフォトセンサ部13を、例えば、液
の貯留タンクから離隔した位置に設け、このフォトセン
サ部13とタンク内の液中に浸漬、配置したプリズム部
12との間を光導体、例えば、周知の光ファイバーで接
続することにより、フォトセンサ部13を液体から隔離
し、液濡れのない防湿性の高い検出系を構成してフォト
センサ部13の発光、受光素子13a、13bを保護す
ることができる。
【0015】また、図6、図7に示す実施例では、モジ
ュール化した液位センサユニット内に組み込まれた2つ
の液位センサ10によって、液位Laの変化を2つの異
なる所定の位置P1、P2に関して検出するように構成
されている。同実施例において、2つの液位センサ10
のそれぞれの筐体11の周囲を液体が同ユニット下方か
ら流入し、自由に通過可能に構成され、かつ同ユニット
は、内面が光を反射しない素材から成るか、或いは光無
反射処理を施したカバー17で覆った構成としている。
つまり、後者のカバーの構成は、カバー17の内面を色
彩的処理、例えば黒色や赤色等の着色手段を塗装する処
理の他に、形状的処理として例えば検出光の反射光路が
プリズム部12へ向かないよう内面を傾斜させたり、凹
凸形状を付与する等の処理手段がとられる。
【0016】このような構成とすれば、液位センサ10
が液中にある場合、発光素子13aから発出した検出光
がプリズム部12を通過してもカバー17で吸収され、
従って、プリズム部12への光の戻りが生ずることはな
く、誤動作が防止される。また、本実施例のように、カ
バー17で覆う場合は、液位センサ10を水中から出し
入れするとき、他の機器と打ち当たることによる衝撃
で、損傷または破損することから保護することができ、
しかもユニット内に格納されることで、用途に応じて
は、使用者に液位センサ10の存在を気付かせず、故
に、改造やいたずら防止のためにも有効である。
【0017】なお、図3〜図5に示した実施例におい
て、液位センサ10の筐体11を固定するために、取付
フランジ18、19が設けられており、この取付けフラ
ンジ18、19が延設、配置された筐体部分はプリズム
部12から離れた位置にすることにより、合成樹脂材や
ガラス素材で筐体11とプリズム部12とを一体成形加
工時における収縮歪みによるプリズム部12の角度や表
面平坦度が阻害されるのを防止している。
【0018】なお、筐体11における部分11aは、成
形時のゲート位置で、プリズム部12に対して取付けフ
ランジ18と反対側に選定、設定し、特に、合成樹脂材
を用いるとき、射出当初の溶融樹脂が取付けフランジ1
8を形成するようにして、その後段部位のプリズム部1
2に異物が混入したり、焼け樹脂材が入らないように
し、透明度を高めている。
【0019】また、液位センサ10を前述のごとく、カ
バー17で被覆したユニット内に格納する場合、液面に
波立ちや攪拌乱流が発生してもカバー17で制波効果が
得られ、液位の誤検出やチャタリング現象を抑制できる
効果が得られる。この作用効果は、カバー17の内面と
プリズム部12との対向距離が小さい程、また、カバー
17内の液量が少ない程、確実なものとすることができ
る。
【0020】
【発明の効果】以上の実施例の説明を介して理解できる
ように、本発明によれば、液体の液面領域に配置される
光学プリズムを介して発光手段から発光された検出光を
受光手段で受光するか否かによって液位を検知する液位
センサにおいて、液位が変化する液体の液面に対して前
記プリズムの光屈折、反射作用域が垂直方向に連続延設
されるように筐体に保持され、該連続延設された光屈
折、反射作用域の所定部位に上記発光手段から発光され
た検出光が入光されるように構成したので、液位の検出
に当たり、液の滴等による誤動作を防止でき、信頼性の
高い液位センサを得ることができる。
【0021】しかも、本発明の液位センサは、プリズム
部と液、大気との間の屈折率の関係から液位検出光とし
て発出される光の透過現象と反射現象とを利用して液位
検出を行う動作原理に基づくことから、水から油に至る
多種の液体に適用可能である点で高い有用性を備えてい
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る液位センサの作用原理を説明する
略示拡大斜視図である。
【図2】従来の液位センサの構成を示した部分正面図で
ある。
【図3】本発明に係る液位センサの外部から見た正面図
である。
【図4】同液位センサの内部構成を示す断面図である。
【図5】図3に示す液位センサを矢視5−5で示す側面
から見た側面図である。
【図6】タンク内の水位検出等に用いるために、同タン
ク内に上記液位センサを2つ組み込んでモジュール化
し、設置される一つのユニットの正面図である。
【図7】同ユニットの側面図である。
【符号の説明】
10…液位センサ 11…筐体 12…プリズム部 13…フォトセンサ部 13a…発光素子 13b…受光素子 L…液位 La…液位
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 謙治 福岡県田川郡方城町大字伊方4680番地 九 州日立マクセル株式会社内 (72)発明者 丹波地 明 福岡県田川郡方城町大字伊方4680番地 九 州日立マクセル株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体の液面領域に配置される光学プリズ
    ムを介して発光手段から発光された検出光を受光手段で
    受光するか否かによって液位を検知する液位センサにお
    いて、 液位が変化する液体の液面に対して前記プリズムの光屈
    折、反射作用域が垂直方向に連続延設されるように筐体
    に保持され、該連続延設された光屈折、反射作用域の所
    定部位に前記発光手段から発光された検出光が入光され
    るように構成したことを特徴とする液位センサ。
  2. 【請求項2】 発光手段から発光された光を受光手段で
    受光するか否かによって液位を検知する液位センサにお
    いて、 前記発光手段が液面に平行に発光されるように設けられ
    る請求項1に記載の液位センサ。
JP23495293A 1993-09-21 1993-09-21 液位センサ Pending JPH0792005A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113677385A (zh) * 2019-04-10 2021-11-19 康美公司 具有流体管理结构的滤筒组件

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113677385A (zh) * 2019-04-10 2021-11-19 康美公司 具有流体管理结构的滤筒组件
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