JPH1130547A

JPH1130547A - 光電式液面検出装置

Info

Publication number: JPH1130547A
Application number: JP18544697A
Authority: JP
Inventors: Isamu Takesako; 勇竹迫
Original assignee: SEKISUI PLANT SYST KK
Current assignee: SEKISUI PLANT SYST KK
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】外気温や液温、湿度に影響されない液面の検出
を可能とし、またゴミや埃の付着を確実に防止して、正
確な液面検出を継続して可能とする。【解決手段】液面を検出するための透明管１１の外表面
に対してそれぞれ同一の入射角度及び屈折角度を保って
配置された発光素子１２及び受光素子１３とを備え、透
明管１１内に液体が有る状態又は無い状態のいずれか一
方の状態において、発光素子１２から照射された光が透
明管１１を通って透明管１１の内部空間に入り、透明管
１１の液体層中又は気体層中を経て、再び透明管１１を
通り、受光素子１３によって受光されるように、発光素
子１２と受光素子１３との配置位置及び配置角度が設定
されている光電式液面検出装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、貯液槽などに貯留
された液体の液面レベルを検出する光電式液面検出装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、貯液槽に貯留された液体の液
面レベルや、ビン等に充填された液体の液面レベルなど
を検出する光電式液面検出装置が種々提案されている。

【０００３】例えば、実開昭５５−１１２２２３号公報
に開示されている光電式液面検出器（以下、従来技術１
という）は、投光素子と投光用レンズとを有する投光器
と、受光素子と受光用レンズとを有する受光器と、液体
を貯留するタンクに外付けする形で設けられた透明部材
からなる補助水路と、投光素子から投光用レンズを介し
て発射される光を制限するスリットと、受光用レンズを
介して受光器で受光される光を制限する遮蔽板とからな
り、投光器と受光器とは、補助水路の所定高さ位置にお
いて、補助水路を介する左右の対称位置に配置された構
成となっている。

【０００４】また、実公昭３７−５１７４号公報に開示
されている容器内の液面位置検査装置（以下、従来技術
２という）は、移動される光学的透明容器の移動方向の
両側に受光装置と光源及びレンズからなる発光装置とを
配設してなる測光装置を、上下に２組配置するととも
に、両発光装置よりそれぞれ発せられる平行光束が容器
の所定液面位置の上下にあるように配置し、かつ発光装
置と容器との間及び受光装置と容器との間にそれぞれ遮
光板を配置した構成となっている。

【０００５】また、実開平７−１４３２７号公報に開示
されている液体のレベル検出装置（以下、従来技術３と
いう）は、透光性を有し、かつ液体を収容するビールビ
ン等の容器と、この容器の外部からこの容器内の液体の
液面に対し、この液面の下方から、臨界角よりも大きな
角度で光を投射する投光器と、上記容器を中心として、
上記投光器に対し、反対側の位置に、上記液体のレベル
方向に配設した複数の光電式受光器からなる光検出器
と、この光検出器の出力信号を処理する信号処理回路と
を備えた構成となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術１、２のものは、共にレンズを用いているため、レン
ズの表面にゴミや埃が付着して曇ったり、外気温が低く
液温が高い場合、また湿度が高い場合などの条件によ
り、レンズ表面に結露を生じたりして、検出が困難にな
るといった問題があった。

【０００７】また、従来技術１、２のものは、投光素子
又は発光装置から照射される光を遮蔽する遮蔽板（遮光
板）が必要であるため、部品点数の増加を招くととも
に、小スペース化の妨げになるといった問題もあった。

【０００８】また、従来技術１のものは、補助水路（透
明部材）や所定高さレベル部分、透光素子、透光用レン
ズ、受光素子、受光用レンズなどの表面にゴミや埃がこ
びりついて検出が困難にならないようにする為に、これ
ら全体をカバー部材で覆っているが、このカバー部材が
大きくなって嵩張ってしまうといった問題があった。

【０００９】また、従来技術１のものでは、投光素子、
投光用レンズ、補助水路（透明部材）、受光素子、受光
用レンズ及び遮蔽板の相互の位置関係、従来技術２のも
のでは、光源、レンズ、２枚の遮光板、受光装置の相互
の位置関係が極めて微妙であり、適正な位置関係に設定
することが非常に難しいといった問題があった。

【００１０】また、従来技術３のものは、透光性を有す
るビールビン等の容器の外部の下方からこの容器内の液
面に向かって臨界角よりも大きな角度で光を投射するこ
ととされている。もっとも、従来技術３の実施例１の段
落１１においては、「入射角がθｃよりも大きくなる
と、屈折光は存在しなくなり、全て反射光になる。この
境目の入射角θｃを臨界角と言う。液面レベルを検出す
るには、この臨界角から光を当てて、光検出器４で検出
すればよい。」と記載されている。なお、一般的によく
知られているように、直角プリズムは、各面に垂直に入
射する光を他の面で直角に全反射させる特徴をもってお
り、各種の光学機械に用いられている。このような光の
性質があるので、液面レベルを検出する為には、まさし
く丁度の臨界角から光を投射し、大気中に出た屈折光を
液面に沿って進ませ、光検出器４で検出するようにしな
ければならない。つまり、従来技術３に示されている構
成を採用した場合には、ビールビン等の外部の下方か
ら、臨界角（丁度臨界角の角度）の入射角で光を投射す
る必要があり、大気中に出た屈折光を水面すれすれに進
ませ、光検出器によって検出するようにせねばならな
い。しかし、臨界角よりも大きな入射角θ₁で光を投射
した場合には、光は水面に沿って進まず、入射角θ ₁と
同一の角度である反射角θ₁で全反射してしまい、光検
出器によって検出されないことになる。また、ビールビ
ン等の容器の口部には微妙な膨らみがあり、臨界角を求
めることは一層困難なこととなる。また、ビールビン等
の容器内に収容された液体の表面に泡などが存在してい
ると、光が乱反射して、液面に沿って進みにくくなり、
光検出器によって検出することは極めて難しいことにな
る。さらに又、ビールビン等の口部の狭い容器内の液体
の表面が表面張力によって盛り上がり、あるいは凹陥し
た状態（従来技術３の図５、６に描かれている液面参
照）となっていて、水平状態にない場合には、光を臨界
角で投射し、大気中に出た屈折光を液面に沿って進ま
せ、光検出器によって検出することは甚だ困難なことと
なる。

【００１１】本発明はこのような問題点を解決するため
に創案されたもので、その目的は、外気温や液温、湿度
に影響されずに液面の検出が可能であり、ゴミや埃の付
着を確実に防止でき、部品点数の増加がないため小スペ
ース化が可能であり、かつ発光素子や受光素子の位置関
係を容易に設定できる光電式液面検出装置を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１記載の光電式液面検出装置は、液
面を検出するための透光部材を有する液体貯留部と、こ
の透光部材の外表面に対してそれぞれ同一の入射角度及
び屈折角度を保って配置された発光素子及び受光素子と
を備え、前記液体貯留部内に液体が有る状態又は無い状
態のいずれか一方の状態においてのみ、前記発光素子か
ら照射された光が前記透光部材の外表面で屈折されて液
体貯留部の内部空間に入り、前記透光部材の内表面と前
記内部空間内の液体層又は気体層との境界面で屈折され
た後、再び前記透光部材に進入して屈折され、更に前記
透光部材の外表面で屈折され、前記受光素子によって受
光されるように、前記発光素子と前記受光素子との配置
位置及び配置角度が設定されているものである。

【００１３】また、本発明の請求項２記載の光電式液面
検出装置は、液面を検出するための透光部材を有する液
体貯留部と、この透光部材の外表面に対してそれぞれ同
一の入射角度及び屈折角度を保って配置された発光素子
及び受光素子と、前記発光素子と前記透光部材の外表面
との間の光路及び前記受光素子と前記透光部材の外表面
との間の光路をそれぞれ密閉状態に保護する保護部材と
を備え、前記液体貯留部内に液体が有る状態又は無い状
態のいずれか一方の状態においてのみ、前記発光素子か
ら照射された光が前記液体貯留部の透光部材を通って液
体貯留部の内部空間に入り、液体貯留部の内部空間内の
液体層又は気体層を経て、再び前記透光部材を通り、前
記透光部材の外方の前記受光素子によって受光されるよ
うに、前記発光素子と前記受光素子との配置位置及び配
置角度が設定されているものである。

【００１４】また、本発明の請求項３記載の光電式液面
検出装置は、請求項１又は２記載のものにおいて、前記
発光素子の入射角度が１０°から６０°の範囲内に設定
されているものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１６】図１は、本発明の光電式液面検出装置を適
用した貯液槽１の概略構造を示している。

【００１７】この貯液槽１は、上水、中水、消防用水、
腐食性の強い液体などの各種液体を貯留する貯液槽であ
って、病院、学校、高層住宅、集合住宅あるいは工場な
どに設置される。

【００１８】ここに示す貯液槽（高置水槽）１は、揚水
ポンプ２を設けた揚水管３を介して図示しない受水槽と
接続されており、貯液槽１の上部には、オーバーフロー
管４が取り付けられている。

【００１９】また、貯液槽１の外側壁１ａには、本発明
の光電式液面検出装置１０が取り付けられている。

【００２０】この光電式液面検出装置１０は、貯液槽１
の外側壁１ａに外付けされ、かつ立設された透明管（液
体貯留部）１１と、この透明管１１の外表面に対してそ
れぞれ同一の入射角度及び屈折角度を保って配置された
発光素子１２及び受光素子１３と、これら発光素子１２
及び受光素子１３を接続するファイバーユニット（破線
により示す）１４と、このファイバーユニット１４に接
続されて制御盤２５との間で信号の授受を行うアンプユ
ニット１５とを備えている。透明管１１の材質として
は、プラスチックなどの合成樹脂やガラス材などが好適
に用いられる。

【００２１】発光素子１２及び受光素子１３は、本実施
形態では、貯液槽１に貯留される液体の各検出レベル
（すなわち、上限警報レベルＨ′、ハイレベルＨ、ロー
レベルＬ、下限警報レベルＬ′：このレベルについては
後述する）に対応する４か所の高さ位置にそれぞれ配置
されており、これに対応してファイバーユニット１４や
アンプユニット１５もそれぞれ配置されている。

【００２２】透明管１１の上端部は、上部ゲージバルブ
１６を介して、上限警報レベルＨ′よりも上方位置の外
側壁１ａに形成された連通孔１ｂに接続されており、下
端部は、下部ゲージバルブ１７を介して、下限警報レベ
ルＬ′よりも下方位置の外側壁１ａに形成された連通孔
１ｃに接続されている。

【００２３】すなわち、外側壁１ａの連通孔１ｂの外面
周辺に、ボルト１９をねじ込むための複数個（少なくと
も２個以上）の雌ねじ穴が形成されたフランジ１８を、
溶接や接着等によって水密に固着し、このフランジ１８
に図示しない止水材（パッキンなど）を介して、上部ゲ
ージバルブ１６のフランジ部１６ａを添設し、ボルト１
９をフランジ部１６ａ側からフランジ１８の各雌ねじ穴
にねじ込むことにより、フランジ１８にフランジ部１６
ａを締めつけて、上部ゲージバルブ１６を外側壁１ａに
取り付ける。また、同様にして、外側壁１ａの下方位置
の連通孔１ｃの外面周辺に固着されたフランジ１８に、
下部ゲージバルブ１７のフランジ部１７ａを取り付け
る。なお、上記のようなフランジ結合に限定されるもの
ではなく、直接溶接等によって貯液槽１に固着するよう
にしてもよい。また、透明管１１の上端は必ずしも貯液
槽１と連通状態になっている必要はなく、透明管１１の
下端が貯液槽１と連通状態になっておればよい。

【００２４】また、下部ゲージバルブ１７の下方の口に
は、開閉バルブ２２を有する排出管２１が取り付けられ
ている。すなわち、下部ゲージバルブ１７を閉じた後に
この開閉バルブ２２を開くことにより、透明管１１内の
液体を、開閉バルブ２２及び排出管２１を通して外部に
排出することができるようになっている。

【００２５】また、開閉バルブ２２を閉じた状態とし、
各ゲージバルブ１６，１７を開いた状態とすると、貯液
槽１内の液体が透明管１１内に流入し、このとき貯液槽
１内の液体の液面と透明管１１内の液体の液面とは同じ
液位となる。つまり、透明管１１の液位が貯液槽１内の
液位を示していることになる。

【００２６】また、各光電式液面検出装置１０，１０・
・・によって透明管１１内の液位が検出されると、各液
面検出装置１０，１０・・・からの信号が制御盤２５に
供給されて、揚水ポンプ２への通電を制御すると同時
に、警報ランプ２６の点灯／消灯、警報ブザー２７の発
鳴／停止を制御するようになっている。

【００２７】すなわち、貯液槽（高置水槽）１に貯留さ
れる液体の液位は、通常、設定された範囲内で変動して
いる。例えば、液体が消費されることによって貯液槽１
内の液位がローレベルＬに低下すると、そのレベルＬに
配置された光電式液面検出装置１０がその液位を検出し
て揚水ポンプ２を作動させ、受水槽内の液体を揚水管３
を介して貯液槽１内に供給する。また、貯液槽１内の液
位が上昇してハイレベルＨに達すると、そのレベルＨに
配置された光電式液面検出装置１０がその液位を検出し
て揚水ポンプ２の作動を停止させる。また、異常状態と
なり、液位がレベルＬ′に低下した場合、あるいは液位
がレベルＨ′に上昇した場合には、警報ランプ２６を点
灯させるとともに、警報ブザー２７を発鳴させるように
なっている。

【００２８】なお、透明管１１の上端部は、ナット１６
ｂによって上部ゲージバルブ１６に取り付けられてお
り、このナット１６ｂの締め付けを緩めることにより、
透明管１１の上端部が上部ゲージバルブ１６から取り外
せるようになっている。同様に、透明管１１の下端部
は、ナット１７ｂによって下部ゲージバルブ１７に取り
付けられており、このナット１７ｂの締め付けを緩める
ことにより、透明管１１の下端部が下部ゲージバルブ１
７から取り外せるようになっている。従って、透明管１
１内を清掃する場合や、新しい透明管１１と取り替える
場合等には、透明管１１内の液体を抜いた後、これらナ
ット１６ｂ，１７ｂの締め付けを緩めて透明管１１を取
り外せばよい。

【００２９】図２（ａ），（ｂ）は、光電式液面検出装
置１０の発光素子１２及び受光素子１３の配置位置の一
実施形態を示している。ただし、本実施形態では、透明
管１１は円筒形状となっている。

【００３０】本実施形態では、発光素子１２と受光素子
１３とは同一水平面内（図１に示す状態）に配置されて
おり、かつ発光素子１２は、透明管１１の外表面に対す
る入射角度（つまり、同一水平面内での法線Ｔに対する
角度）θ１が９０°以下（すなわち、透明管１１に臨界
角で入射する角度以下、具体的には、１０°〜６０°の
範囲内、より好適には２０°〜５０°の範囲内）となる
ように配置されている。また、受光素子１３の受光角度
（屈折角度）θ２は、発光素子１２の入射角度θ１と等
しい角度となるように設定されている。

【００３１】より詳しく述べると、本実施形態では、透
明管１１内に液体が無い状態において、発光素子１２か
ら照射された光が透明管１１の外表面で屈折されて透明
管１１の内部空間に入射され、透明管１１の内表面と内
部空間内の気体層（空気層）との境界面で屈折された
後、再び透明管１１の内表面で屈折され、更に透明管１
１の外表面で屈折されて、受光素子１３で受光されるよ
うに、発光素子１２と受光素子１３との配置位置及び配
置角度が設定されている〔図２（ａ）参照〕。

【００３２】もっとも実際上は、透明管１１に液が無い
状態の時に、発光素子１２から光を照射し、受光素子１
３が受光する位置を求めることによって、発光素子１２
と受光素子１３との配置位置及び配置角度を極めて容易
に設定することができる。

【００３３】一方、図２（ｂ）は、透明管１１内に液体
が有る場合の光の経路を示している。すなわち、発光素
子１２から照射された光が透明管１１の外表面で屈折さ
れて透明管１１の内部空間に入射され、透明管１１の内
表面と内部空間内の液体層との境界面で屈折された後、
再び透明管１１の内表面で屈折され、更に透明管１１の
外表面で屈折されて外部に照射される。このとき、気体
層での屈折角Ｒ（＝θ１）よりも液体層での屈折角ｒの
ほうが小さいので、透明管１１の外表面から外部に照射
される光は、受光素子１３から離れた位置を通ることに
なる。

【００３４】つまり、透明管１１内に液体が無い場合に
は、発光素子１２からの照射光が受光素子１３で受光さ
れ、透明管１１内に液体が有る場合には、発光素子１２
からの照射光が受光素子１３で受光されない配置関係と
なっている。

【００３５】また、発光素子１２から透明管１１の外表
面までの光路、及び透明管１１の外表面から受光素子１
３までの光路は保護部材２９によって密閉状態に保たれ
ている。保護部材２９としては、例えばゴムチューブや
プラスチックチューブのような弾力性のあるもの、金属
やプラスチック等のカバー、パテ等が単独で、もしくは
併用して用いられる。つまり、透明管１１の近傍に発光
素子１２及び受光素子１３を固定し、光路が確保される
ような中空状態の保護部材２９によって、透明管１１と
発光素子１２、及び透明管１１と受光素子１３とを連結
する構成となされる。すなわち、こうしておけば、保護
部材２９によって保護された透明管１１の外表面や、発
光素子１２の端面の照射部、及び受光素子１３の端面の
受光部等にゴミや埃が付着しないので、光の透過が悪く
なるといった心配がない。また、完全密閉状態にして大
気中の湿気が保護部材内に入り込まないようにしておけ
ば、高い外気温、冷たい液温、高い湿度等の悪条件下に
おいても、透明管１１の外表面の光通過部に結露する恐
れがなくなる。

【００３６】なお、発光素子１２及び受光素子１３を、
法線Ｔ上の対向配置（つまり、上下に延びる透明管１１
の中心軸と直交する同一水平面内の対向配置）に配設し
ないのは、次の理由による。発光素子１２及び受光素子
１３を透明管１１の法線Ｔ上の対向位置に配設した場
合、透明管１１内を流れるのが粉粒体であれば発光素子
１２からの照射光が粉粒体で遮断されるので粉粒体の検
知が可能である。しかし、透明管１１内を流れるのが透
明もしくは半透明の液体であれば、発光素子１２からの
照射光が遮断もしくは屈折されることなく液体を通過し
て受光素子１３により受光される。つまり、液体の有無
にかかわらず、発光素子１２から照射された光は、法線
Ｔに沿って直進し、受光素子１３によって受光される。
すなわち、液体の有無を検出することができないからで
ある。

【００３７】図３（ａ），（ｂ）は、光電式液面検出装
置１０の発光素子１２及び受光素子１３の配置位置の他
の実施形態を示している。つまり、受光素子１３を、透
明管１１内に液体が有る場合の光の経路上に配置したも
のである。図２（ａ），（ｂ）に示す配置位置は、透明
管１１内に液体が無い場合に受光素子１３で光を検知す
るものであるが、本例では、透明管１１内に液体が有る
場合に受光素子１３で光を検知するものである。その他
の構成は、図２（ａ），（ｂ）に示したものと同様であ
る。

【００３８】すなわち、本実施形態では、図３（ｂ）に
示すように、透明管１１内に液体が有る状態において、
発光素子１２から照射された光が透明管１１の外表面で
屈折されて透明管１１の内部空間に入射され、透明管１
１の内表面と内部空間内の液体層との境界面で屈折され
た後、再び透明管１１の内表面で屈折され、更に透明管
１１の外表面で屈折されて受光素子１３で受光されるよ
うに、発光素子１２と受光素子１３との配置位置及び配
置角度が設定されている。

【００３９】もっとも実際上は、透明管１１に液が有る
状態の時に、発光素子１２から光を照射し、受光素子１
３が受光する位置を求めることによって、発光素子１２
と受光素子１３との配置位置及び配置角度を極めて容易
に設定することができる。一方、図３（ａ）は、透明管
１１内に液体が無い場合の光の経路を示している。つま
り、発光素子１２から照射された光は、透明管１１を経
て透明管１１の内部空間（気体層）内へ入射され、再び
透明管１１内に入り透明管１１の外表面から外部に照射
される。このとき、気体層での屈折角Ｒが液体層での屈
折角ｒより大きいので、透明管１１の外表面から外部に
照射される光は、受光素子１３から離れた位置を通る。
すなわち、透明管１１内に液体が有る場合には、発光素
子１２からの照射光が受光素子１３で受光され、透明管
１１内に液体が無い場合には、発光素子１２からの照射
光が受光素子１３で受光されない配置関係となってい
る。

【００４０】図４（ａ），（ｂ）は、光電式液面検出装
置１０の発光素子１２及び受光素子１３の配置状態（透
明管１１への取付構造）の他の実施形態を示している。

【００４１】すなわち、発光素子１２及び受光素子１３
の配置位置及び配置角度は図２（ａ），（ｂ）に示した
ものと全く同様であるが、本実施形態では、発光素子１
２及び受光素子１３の先端部分を透明管１１の外表面に
沿わせた湾曲面に形成して、透明管１１の外表面に直接
添設し、その周囲にパテ等の固定部材（保護部材）３０
を付着させ、透明管１１に直接取り付けている。このよ
うにすれば、保護部材２９によって光路を密閉状態とし
た図２（ａ），（ｂ）の場合と同様に、透明管１１の外
表面（光路表面）へのゴミや埃の付着を防止することが
できる。また、大気中の湿気が、保護部材２９内に侵入
して透明管１１の外表面に結露することを確実に防止す
ることができる。また、発光素子１２及び受光素子１３
を、透明管１１の外表面に接触させた状態で強固に固着
することができるので、光の進路をより正確に確保する
ことができる。

【００４２】なお、通常の貯液槽の場合は３本乃至５本
の電極棒を天井から吊るしたり、上下に揺動可能なフロ
ートを液面に浮かしたりして液面の検出を行っている
が、貯液槽内の液体が強い腐食性を有している場合には
液面検知体を液に直接接触させるこのような液面検出装
置を採用できない場合がある。しかし、本発明の場合
は、光電式液面検出装置１０を液に直接接触させる必要
がないので、貯液槽１及び液面を検出するための液体貯
留部（透明管１１まわりの貯留部）を耐蝕性の強いプラ
スチック等の材料で作ることによって、経時的に長期に
わたって正確な液面の検出を行うことができる。

【００４３】また、透明管１１の外表面に発光素子１２
及び受光素子１３を付設するだけの簡単なものであるか
ら、安価である。

【００４４】図５（ａ），（ｂ）は、光電式液面検出装
置１０の発光素子１２及び受光素子１３を透明管１１に
取り付ける取付構造の他の実施形態を示している。

【００４５】本実施形態では、発光素子１２及び受光素
子１３を透明管１１に直接取り付けるのではなく、透明
管１１を保護する保護管３１に取り付けている。

【００４６】保護管３１は略筒状に形成されており、こ
の筒状の保護管３１内に透明管１１が挿入される。な
お、保護管３１の側面には、その上端縁部近傍から下端
縁部近傍にかけてスリット状に切欠された切欠部３２が
設けられていて、透明管１１の内部を目視することがで
きるようになっている。

【００４７】この切欠部３２と反対側の周面には、発光
素子１２を螺合固定して光路を形成する発光側光路管３
３と、受光素子１３を螺合固定して光路を形成する受光
側光路管３４とが設けられている。発光側光路管３３及
び受光側光路管３４は、請求項３に記載の保護部材を兼
用している。発光側光路管３３と受光側光路管３４とは
同一水平面内に配置されており、かつ発光側光路管３３
は、透明管１１の外表面に対する入射角度θ１が９０°
以下（すなわち、透明管１１に臨界角で入射する角度以
下。具体的には、１０°〜６０°の範囲内、より好適に
は２０°〜５０°の範囲内）となるように配置されてい
る。また、受光側光路管３４の受光角度（屈折角）θ２
は、発光側光路管３３の入射角度θ１と等しい角度とな
るように設定されている。

【００４８】発光側光路管３３及び受光側光路管３４の
内周面には、それぞれ雌ねじ部３３ａ，３４ａが形成さ
れている。一方、発光素子１２及び受光素子１３は、外
周面に雄ねじ部３５ａ，３６ａが形成されるとともに、
当たり止め用のフランジ部３５ｂ，３６ｂが形成された
保持部材３５，３６にそれぞれ収納される形で保持され
ている。そして、発光素子１２を収納保持した保持部材
３５の雄ねじ部３５ａを、フランジ部３５ｂが当接する
まで発光側光路管３３の雌ねじ部３３ａにねじ込むこと
により、発光素子１２を所定の入射角度θ１に固定し、
受光素子１３を収納保持した保持部材３６の雄ねじ部３
６ａを、フランジ部３６ｂが当接するまで受光側光路管
３４の雌ねじ部３４ａにねじ込むことにより、受光素子
１３を所定の受光角度（屈折角度）θ２に固定するもの
である。

【００４９】つまり、発光素子１２を収納した保持部材
３５を発光側光路管３３にねじ込むだけで発光素子１２
の配置位置及び配置角度が設定でき、受光素子１３を収
納した保持部材３６を受光側光路管３４にねじ込むだけ
で受光素子１３の配置位置及び配置角度が設定できるの
で、図２ないし図４に示した取付構造に比べて、発光素
子１２及び受光素子１３の位置関係の設定が極めて容易
に行える。したがって、発光素子１２や受光素子１３の
保守点検、取替え作業等を容易に行うことができる。

【００５０】なお、保持部材３５，３６を、発光素子１
２及び受光素子１３に対して回転可能に取り付けておけ
ば、雄ねじ部３５ａ，３６ａを発光側光路管３３及び受
光側光路管３４の雌ねじ部３３ａ，３４ａにねじ込むと
き、発光素子１２及び受光素子１３が保持部材３５，３
６に伴って回転する（すなわち、ファイバーユニット１
４が捩じれる）といった不具合は発生しない。

【００５１】また、図５（ｂ）では、１個の保護管３１
に、発光側光路管３３及び受光側光路管３４を上下２組
設けているが、１個の保護管３１に必要に応じて１組乃
至複数組を設けることができる。

【００５２】図６（ａ），（ｂ）は光電式液面検出装置
１０の発光素子１２及び受光素子１３を透明管１１に取
り付ける取付構造の他の実施形態を示している。

【００５３】本実施形態では、発光素子１２及び受光素
子１３を透明管１１に直接取り付けるのではなく、貯液
槽１の外側壁１ａに付設した支持部材４１に取り付けて
いる。

【００５４】支持部材４１は、平板状の支持本体４２の
一側部に、貯液槽１の外側壁１ａに溶接又は接着などに
よって取り付けるフランジ部４３が形成された平面視Ｔ
字形状に形成されており、この支持本体４２の一面に、
透明管１１側に向かって平行に延設された１対の腕片４
４，４５が形成されている。この腕片４４，４５には、
発光素子１２を螺合固定して光路を形成する発光側光路
管４６と、受光素子１３を螺合固定して光路を形成する
受光側光路管４７とが設けられている。

【００５５】発光側光路管４６と受光側光路管４７とは
同一水平面内に配置されており、かつ発光側光路管４６
は、透明管１１の外表面に対する入射角度θ１が９０°
以下（すなわち、透明管１１に臨界角で入射する角度以
下。具体的には、１０°〜６０°の範囲内、より好適に
は２０°〜５０°の範囲内）となるように配置されてい
る。また、受光側光路管４７の受光角度（屈折角度）θ
２は、発光側光路管４６の入射角度θ１と等しい角度と
なるように設定されている。

【００５６】発光側光路管４６及び受光側光路管４７の
内周面には、それぞれ雌ねじ部４６ａ，４７ａが形成さ
れている。一方、発光素子１２及び受光素子１３は、外
周面に雄ねじ部４８ａ，４９ａが形成されるとともに、
当たり止め用のフランジ部４８ｂ，４９ｂが形成された
保持部材４８，４９にそれぞれ収納される形で保持され
ている。そして、発光素子１２を収納保持した保持部材
４８の雄ねじ部４８ａを、フランジ部４８ｂが当接する
まで発光側光路管４６の雌ねじ部４６ａにねじ込むこと
により、発光素子１２を所定の入射角度θ１に固定し、
受光素子１３を収納保持した保持部材４９の雄ねじ部４
９ａを、フランジ部４９ｂが当接するまで受光側光路管
４７の雌ねじ部４７ａにねじ込むことにより、受光素子
１３を所定の受光角度（屈折角度）θ２に固定するもの
である。

【００５７】つまり、発光素子１２を収納した保持部材
４８を発光側光路管４６にねじ込むだけで発光素子１２
の配置位置及び配置角度が設定でき、受光素子１３を収
納した保持部材４９を受光側光路管４７にねじ込むだけ
で受光素子１３の配置位置及び配置角度が設定できるの
で、図２ないし図４に示した取付構造に比べて、発光素
子１２及び受光素子１３の位置関係の設定が極めて容易
に行える。

【００５８】また、本実施形態では、発光側光路管４６
から透明管１１の外表面までの光路、及び透明管１１の
外表面から受光側光路管４７までの光路が、例えばゴム
チューブ、プラスチックチューブ、金属管等からなる保
護部材５０によって密閉状態に保護されている。つま
り、保護部材５０の一方の開口部に発光側光路管４６又
は受光側光路管４７と結合固定され、他方の開口部は透
明管１１の外表面に沿う湾曲面に形成されて、透明管１
１の外表面に当接されている。この時、必要に応じて、
バンド、接着剤、パテ等が併用される。したがって、保
護部材５０によって保護された透明管１１の外表面に
は、ゴミや埃等が付着することがなく、光の透過が悪く
なるといった心配がない。

【００５９】なお、保持部材４８，４９を、発光素子１
２及び受光素子１３に対して回転可能に取り付けておけ
ば、雄ねじ部を発光側光路管４６及び受光側光路管４７
の雌ねじ部にねじ込むとき、発光素子１２及び受光素子
１３が保持部材４８，４９に伴って回転する（すなわ
ち、ファイバーユニット１４が捩じれる）といった不具
合は発生しない。

【００６０】図７（ａ），（ｂ）は、本発明の光電式液
面検出装置１０の他の実施形態を示している。

【００６１】本実施形態は、貯液槽１の外側壁１ａに外
付けする形で設けられる液体貯留部を、円筒形状の透明
管１１ではなく、従来からある透視式液面計と同じ構造
としたものである。

【００６２】すなわち、縦長の２枚の透明ガラス板５
１，５２を対向させ、対面している両面の全周側縁部に
止水用のパッキン５５，５５を位置させる。そして、こ
の透明ガラス板５１，５２の対向している面を、スペー
サ部材５３の縦長の空間部（スリット）５６の両側の凹
陥部５３ａ，５３ａ内にそれぞれ嵌入した状態とするこ
とによって、これら透明ガラス板５１，５２、スペーサ
部材５３及び止水用のパッキン５５，５５により液体昇
降用の空間部５６を形成する。また、透明ガラス板５
１，５２の外側（空間部５６と反対側）の面の全周側縁
部に、それぞれクッション材５７，５７を位置させ、押
え板５８，５９の縦長の貫通穴（透視窓）５８ｃ，５９
ｃの内側の凹陥部５８ａ，５９ａ内にそれぞれ嵌入した
状態に配置し、これら押え板５８，５９の両外側部をス
タッドボルト６０及びナット６１，６１で締め付けるこ
とにより、押え板５８，５９、透明ガラス板５１，５２
及びスペーサ部材５３を一体的に固定する。

【００６３】なお、押え板５８，５９の側縁部全周にボ
ルト挿通穴５８ｂ，５９ｂがそれぞれ形成され、このボ
ルト挿通穴５８ｂ，５９ｂに対向するスペーサ部材５３
の側縁部全周にもボルト挿通穴５３ｂがそれぞれ形成さ
れている。ここに、両端に雄ねじ部６０ａ，６０ａが形
成されたスタッドボルト６０を、ボルト挿通穴５８ｂ，
５３ｂ，５９ｂに一連に挿通し、押え板５８，５９から
突出したスタッドボルト６０の両端の雄ねじ部６０ａ，
６０ａにそれそれナット６１，６１を螺合し、締め付け
ることによって、押え板５８，５９、透明ガラス板５
１，５２及びスペーサ部材５３を一体的に固定する。

【００６４】スタッドボルト６０及びナット６１，６１
を１組とする締付具は、図７（ａ）に示すように、押え
板５８，５９の側縁部全周に所定の間隔で複数組取り付
けられている。もっとも、スタッドボルト（両端にねじ
を設けた頭の無いボルト）６０の代わりに、長ボルト
（頭付きボルト）を使用することもできる。また、押え
板５８，５９には、縦長の透視窓５８ｃ，５９ｃが形成
されており、空間部５６内の液体が透明ガラス板５１，
５２を通して目視できるようになっている。

【００６５】このような構造の液体貯留部（透視式液面
計）において、本実施形態では、発光素子１２を一方の
透明ガラス板５１の外側に配置し、受光素子１３を他方
の透明ガラス板５２の外側に配置している。すなわち、
一方の透明ガラス板５１の外側に、発光素子１２を止め
ねじ５４により固定して光路を形成する発光側光路管６
２を配置し、他方の透明ガラス板５２の外側に、受光素
子１３を止めねじ５４により固定して光路を形成する受
光側光路管６３を配置している。

【００６６】発光側光路管６２は支持プレート６２ａに
付設されており、この支持プレート６２ａは、押え板５
８の外側の面に添設され、スタッドボルト６０及びナッ
ト６１を利用して固定されている。また、受光側光路管
６３は支持プレート６３ａに設けられており、この支持
プレート６３ａは、押え板５９の外側の面に添設され、
スタッドボルト６０及びナット６１を利用して固定され
ている。

【００６７】発光側光路管６２と受光側光路管６３とは
同一水平面内に配置されており、かつ発光側光路管６２
は、透明ガラス板５１の外表面に対する入射角度θ１が
９０°以下（すなわち、透明ガラス板５１に臨界角で入
射する角度以下。具体的には、１０°〜６０°の範囲
内、より好適には２０°〜５０°の範囲内）となるよう
に配置されている。また、受光側光路管６３の受光角度
（屈折角度）θ２は、発光側光路管６２の入射角度θ１
と等しい角度となるように設定されている。

【００６８】より詳しく述べると、本実施形態では、空
間部５６内に液体が有る状態において、発光素子１２か
ら照射された光が透明ガラス板５１の外表面で屈折され
て空間部５６内部に入射され、透明ガラス板５１の内表
面と空間部５６内の液体層との境界面で屈折された後、
透明ガラス板５２の内表面で屈折され、更に透明ガラス
板５２の外表面で屈折されて受光素子１３で受光される
ように、発光素子１２と受光素子１３との配置位置及び
配置角度が設定されている。なお、空間部５６内に液体
が有る場合のこのような光の経路を、図７（ｂ）中にお
いて実線で示す。

【００６９】一方、空間部５６内に液体が無い場合の光
の経路を、図７（ｂ）中において、破線で示す。すなわ
ち、発光素子１２から照射された光が透明ガラス板５１
の外表面で屈折されて空間部５６内部に入射され、透明
ガラス板５１の内表面と空間部５６内の気体層との境界
面で屈折された後、透明ガラス板５２の内表面で屈折さ
れ、更に透明ガラス板５２の外表面で屈折されて外部に
照射される。このとき、気体層での屈折角が液体層での
屈折角より大きいので、透明ガラス板５２の外表面から
外部に照射される光は、受光素子１３から離れた位置を
通ることになる。

【００７０】つまり、空間部５６内に液体が有る場合に
は、発光素子１２からの照射光が受光素子１３で受光さ
れ、空間部５６内に液体が無い場合には、発光素子１２
からの照射光が受光素子１３で受光されない配置関係と
なっている。

【００７１】また、本実施形態では、発光側光路管６２
及び受光側光路管６３の先端部分を透明ガラス板５１及
び透明ガラス板５２の外表面に沿う角度に形成して、透
明ガラス板５１及び透明ガラス板５２の外表面に隙間な
く当接させている。すなわち、発光側光路管６２及び受
光側光路管６３は、請求項３に記載の保護部材を兼用し
ている。このようにすれば、透明ガラス板５１及び透明
ガラス板５２の外表面（光路表面）へのゴミや埃の付着
を防止することができる。

【００７２】また、図７（ａ）には、１個の支持プレー
ト６２ａ又は６３ａに２個の発光側光路管６２，６２又
は受光側光路管６３，６３を取り付けているが、１個の
支持プレート６２ａ又は６３ａに１個の発光側光路管６
２又は受光側光路管６３を取り付けるようにしてもよ
い。この方が、光電式液面検出装置１０の高さ方向の配
置位置を変更する場合に、各光電式液面検出装置１０を
単独で移動できるため、便利である。

【００７３】図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の
光電式液面検出装置１０を配管途中の空気抜用配管６５
に設けられた透視式サイトグラス７０に適用した実施形
態を示している。

【００７４】すなわち、ここに示す光電式液面検出装置
１０は、透視式サイトグラス７０の透光部材の外表面に
対してそれぞれ一定の入射角度及び屈折角度を保って配
置された発光素子１２及び受光素子１３と、これら発光
素子１２及び受光素子１３を接続するファイバーユニッ
ト（破線により示す）１４と、このファイバーユニット
１４に接続されて制御盤２５との間で信号の授受を行う
アンプユニット１５とを備えている。

【００７５】制御盤２５は、リレーＲとタイマーリレー
ＴＲとを備えており、アンプユニット１５の出力が、タ
イマーリレーＴＲ及びリレーＲを介して、空気抜用配管
６５に設けられたエアー抜き弁（電磁弁又はモータバル
ブ）６６に導かれるようになされている。

【００７６】タイマーリレーＴＲは、アンプユニット１
５からの信号を受けると、予め設定された一定時間をカ
ウントした後、リレーＲを介してエアー抜き弁６６を閉
制御又は開制御する。

【００７７】透視式サイトグラス７０の構造は従来のも
のと全く同様であって、図８（ｃ）に示すように、円盤
形状の２枚の透明ガラス板７１，７２を水平方向に対向
させ、この透明ガラス板７１，７２の対向する両側縁部
間に、止水用のパッキン７５，７５及び短筒形状のスペ
ーサ部材７３を介挿することにより、これら透明ガラス
板７１，７２及びスペーサ部材７３によって液溜まり用
の空間部７６を形成している。また、透明ガラス板７
１，７２の外面側（空間部７６と反対側）に、それぞれ
クッション材７７，７７を介して、貫通穴（覗き穴）を
有する押え板７８，７９をそれぞれ配置し、これら押え
板７８，７９をボルト８０及びナット８１〔図８（ｂ）
参照〕とで締め付けることにより、押え板７８，７９、
透明ガラス板７１，７２及びスペーサ部材７３を一体的
に挟持固定している。

【００７８】このような構造の透視式サイトグラス７０
において、本実施形態では、押え板７８のさらに外側に
発光側光路管８４を付設した盲板８２が取り付けられ、
押え板７９のさらに外側に受光側光路管８５を付設した
盲板８３が取り付けられている。また、盲板８２，８３
の外周縁にボルト挿通穴８２ａ，８３ａが形成されてい
る。

【００７９】すなわち、ボルト８０を盲板８３のボルト
挿通穴８３ａ、押え板７９のボルト挿通穴７９ａ、押え
板７８のボルト挿通穴７８ａ、盲板８２のボルト挿通穴
８２ａ間に挿通させ、ナット８１を締め付けることによ
り、両盲板８２，８３、押え板７８，７９、透明ガラス
板７１，７２及びスペーサ部材７３を一体的に挟持固定
している。

【００８０】また、盲板８２に付設されている発光側光
路管８４には、発光素子１２を収納保持している保持部
材８７が螺合固定されており、盲板８３に付設されてい
る受光側光路管８５には、受光素子１３を収納保持して
いる保持部材８８が螺合固定されている。なお、保持部
材８７，８８と発光側光路管８４及び受光側光路管８５
との取付構造は、図６に示したものと同様であるので、
ここでは説明を省略する。

【００８１】発光側光路管８４と受光側光路管８５とは
同一水平面内に配置されており、かつ発光側光路管８４
は、透明ガラス板７１の外表面に対する入射角度θ１が
９０°以下（すなわち、透明ガラス板７１に臨界角で入
射する角度以下。具体的には、１０°〜６０°の範囲
内、より好適には２０°〜５０°の範囲内）となるよう
に配置されている。また、受光側光路管８５の受光角度
（屈折角度）θ２は、発光側光路管８４の入射角度θ１
と等しい角度となるように設定されている。

【００８２】より詳しく述べると、本実施形態では、空
間部７６内に液体が有る状態において、発光素子１２か
ら照射された光が透明ガラス板７１の外表面で屈折され
て空間部７６に入射され、透明ガラス板７１の内表面と
空間部７６内の液体層との境界面で屈折された後、透明
ガラス板７２の内表面で屈折され、更に透明ガラス板７
２の外表面で屈折されて受光素子１３で受光されるよう
に、発光素子１２と受光素子１３との配置位置及び配置
角度が設定されている。なお、空間部７６内に液体が有
る場合のこのような光の経路を、図８（ｃ）中におい
て、実線で示す。

【００８３】一方、空間部７６内に液体が無い場合の光
の経路を、図８（ｃ）中において、破線で示す。すなわ
ち、発光素子１２から照射された光が透明ガラス板７１
の外表面で屈折されて空間部７６内部に入射され、透明
ガラス板７１の内表面と空間部７６内の気体層との境界
面で屈折された後、透明ガラス板７２の内表面で屈折さ
れ、更に透明ガラス板７２の外表面で屈折されて外部に
照射される。このとき、気体層での屈折角が液体層での
屈折角より大きいので、透明ガラス板７２の外表面から
外部に照射される光は、受光素子１３から離れた位置を
通ることになる。つまり、空間部７６内に液体が有る
場合には、発光素子１２からの照射光が受光素子１３で
受光され、空間部７６内に液体が無い場合には、発光素
子１２からの照射光が受光素子１３で受光されない配置
関係となっている。

【００８４】また、本実施形態では、発光側光路管８４
及び受光側光路管８５の先端部分を、透明ガラス板７１
及び透明ガラス板７２の外表面に当接させていない。し
かしながら、盲板８２と透明ガラス板７１との間、及び
盲板８３と透明ガラス板７２との間は、密閉状態とされ
ており、透明ガラス板７１及び透明ガラス板７２の外表
面へのゴミや埃の付着が防止されている。

【００８５】つまり、本実施形態では、発光側光路管８
４、受光側光路管８５、盲板８２，８３が、請求項３に
記載の保護部材を兼用している。

【００８６】図９（ａ），（ｂ），（ｃ）は、光電式液
面検出装置１０の発光素子１２及び受光素子１３を透明
管１１に取り付ける取付構造の他の実施形態を示してい
る。ただし、図９（ａ）において、透明管１１の上部に
取り付けられた光電式液面検出装置１０は、図５
（ａ），（ｂ）に示した光電式液面検出装置１０の構造
の変形例を示し、透明管１１の下部に配置された光電式
液面検出装置１０は、図６（ａ），（ｂ）に示した光電
式液面検出装置１０の構造の変形例を示している。

【００８７】すなわち、透明管（本実施形態ではガラス
管）１１には、その高さ方向の全長にわたって一対の防
護材８６，８６が相対して添設（若しくは添着）されて
おり、この防護材８６，８６の上部及び下部に光電式液
面検出装置１０が取り付けられている。

【００８８】上部の光電式液面検出装置１０は、透明管
１１及び防護材８６，８６を内包する短円筒形状のスラ
イド部材９１に取り付けられている。そして、スライド
部材９１は、左右に２分割された１対の分割片９２，９
３からなっており、各分割片９２，９３の両側縁部に
は、それぞれ外側方に延設された腕片９２ａ，９３ａが
形成されている。また、これら腕片９２ａ，９３ａに
は、上下方向に所定の間隔で、縦長のボルト挿通穴９２
ｂ，９３ｂ（ただし、９３ｂは図示されていない）が複
数組（本実施形態では３組）形成されている。

【００８９】また、スライド部材９１の分割片９２，９
３を透明管１１の両側方から近接させて透明管１１及び
防護材８６，８６を挟み込み、当接した両腕片９２ａ，
９３ａの各ボルト挿通穴９２ｂ，９３ｂにボルト９４を
挿通し、ナット９９で締め付けることによって、スライ
ド部材９１を透明管１１の任意の位置に挟持固定するこ
とができる。更に、ボルト挿通穴９２ｂ，９３ｂが縦長
に形成されているので、両分割片９２，９３をボルト挿
通穴９２ｂ，９３ｂの長さ分だけ上下にずらすことがで
きる。つまり、後述するように、発光素子１２及び受光
素子１３の相互の位置関係を微調整することができる構
成となされている。

【００９０】また、一方の分割片９２には、発光素子１
２を螺合固定して光路を形成する発光側光路管９５が設
けられており、他方の分割片９３には、受光素子１３を
螺合固定して光路を形成する受光側光路管９６が設けら
れている。発光側光路管９５と受光側光路管９６とは同
一垂直面内に配置されており、かつ発光側光路管９５
は、透明管１１の外表面に対する入射角度θ１が９０°
以下（すなわち、透明管１１の対向する２点を通る同一
垂直面内において、透明管１１に臨界角で入射する角度
以下。具体的には、１０°〜６０°の範囲内、より好適
には２０°〜５０°の範囲内）となるように配置されて
いる。また、受光側光路管９６の受光角度（屈折角度）
θ２は、発光側光路管９５の入射角度θ１と等しい角度
となるように設定されている。

【００９１】発光側光路管９５及び受光側光路管９６の
内周面には、それぞれ雌ねじ部９５ａ，９６ａ（ただ
し、９６ａは図示を省略している）が形成されている。
一方、発光素子１２及び受光素子１３は、外周面に雄ね
じ部９７ａ，９８ａが形成されるとともに、当たり止め
用のナット９７ｂ，９８ｂが螺合された保持部材９７，
９８にそれぞれ収納される形で保持されている。また、
ナット９７ｂ，９８ｂは、ワッシャ９７ｃ，９８ｃを介
挿したダブルナットとなっている。

【００９２】そして、発光素子１２を収納保持した保持
部材９７の雄ねじ部９７ａを、ナット９７ｂが当接する
まで発光側光路管９５の雌ねじ部９５ａにねじ込むこと
により、発光素子１２を所定の入射角度θ１に固定し、
受光素子１３を収納保持した保持部材９８の雄ねじ部９
８ａを、ナット９８ｂが当接するまで受光側光路管９６
の雌ねじ部９６ａにねじ込むことにより、受光素子１３
を所定の受光角度（屈折角度）θ２に固定するものであ
る。

【００９３】つまり、発光素子１２を収納した保持部材
９７を発光側光路管９５にねじ込むだけで発光素子１２
の配置位置及び配置角度が設定でき、受光素子１３を収
納した保持部材９８を受光側光路管９６にねじ込むだけ
で受光素子１３の配置位置及び配置角度が設定できるの
で、図２ないし図４に示した取付構造に比べて、発光素
子１２及び受光素子１３の位置関係の設定が極めて容易
に行える。

【００９４】一方、透明管１１の下部に配置された光電
式液面検出装置１０は、図９（ａ），（ｃ）に示すよう
に、貯液槽１の外側壁１ａに溶接又は接着等によって取
付固定された支持部材１０１に取り付けられている。

【００９５】支持部材１０１は、平板状の支持本体１０
２の一側部に、貯液槽１の外側壁１ａに取り付けるフラ
ンジ部１０３が形成された平面視Ｌ字形状に形成されて
おり、この支持本体１０２の一面に、透明管１１の軸芯
に対して一定の傾斜角度を持って平行に延設された１対
の腕片（発光側腕片１０４及び受光側腕片１０５）が形
成されている。発光側腕片１０４には、発光素子１２を
収納保持した保持部材１０７を螺合固定するための雌ね
じ部１０４ａ（図示省略）が形成されており、受光側腕
片１０５には、受光素子１３を収納保持した保持部材１
０８を螺合固定するための雌ねじ部１０５ａが形成され
ている。

【００９６】発光側腕片１０４は、溶接又は接着によっ
て支持部材１０１に固定されている。受光側腕片１０５
は、その基端部に形成されたフランジ部１０５ｂに設け
られたボルト挿通穴１０５ｃと、支持本体１０２に設け
られた縦長のボルト挿通穴１０２ａとに挿通されたボル
ト１１１、及びナット１１２によって、支持部材１０１
に固定されている。なお、ボルト挿通穴１０２ａが縦長
に形成されているので、受光側腕片１０５をボルト挿通
穴１０２ａの長さ分だけ上下にずらせることができる。
つまり、ボルト挿通穴１０２ａが透明管１１の軸芯と平
行に縦長に形成されているので、後述するように、発光
素子１２及び受光素子１３の相互の位置関係を微調整す
ることができる。

【００９７】雌ねじ部１０４ａと雌ねじ部１０５ａと
は、透明管１１の軸芯を通る同一垂直面内に配置されて
いる。なお、雌ねじ部１０４ａに取り付けられる発光素
子１２の透明管１１表面に対する入射角度θ１が９０°
以下（すなわち、透明管１１に臨界角で入射する角度以
下。具体的には、１０°〜６０°の範囲内、より好適に
は２０°〜５０°の範囲内）となるように、雌ねじ部１
０４ａが設けられている。また、雌ねじ部１０５ａに取
り付けられる受光素子１３の受光角度（屈折角度）θ２
が、発光素子１２の入射角度θ１と等しい角度となるよ
うに、雌ねじ部１０５ａが設けられている。

【００９８】ここに、発光素子１２を収納保持した保持
部材１０７の雄ねじ部１０７ａ（図示省略）を、ナット
１０７ｂが当接するまで発光側腕片１０４の雌ねじ部１
０４ａ（図示省略）にねじ込むことにより、発光素子１
２を所定の入射角度θ１に固定することができる。ま
た、受光素子１３を収納保持した保持部材１０８の雄ね
じ部１０８ａを、ナット１０８ｂが当接するまで受光側
腕片１０５の雌ねじ部１０５ａにねじ込むことにより、
受光素子１３を所定の受光角度（屈折角度）θ２に固定
することができる。

【００９９】つまり、発光素子１２を収納した保持部材
１０７を発光側腕片１０４にねじ込むだけで発光素子１
２の配置位置及び配置角度が設定でき、受光素子１３を
収納した保持部材１０８を受光側腕片１０５にねじ込む
だけで受光素子１３の配置位置及び配置角度が設定でき
る。

【０１００】また、ボルト挿通穴１０２ａが縦長に形成
されており、受光側腕片１０５をボルト挿通穴１０２ａ
の長さ分だけ上下にずらせることができるので、発光素
子１２及び受光素子１３の相互の位置関係を微調整する
ことができる。すなわち、透明管１１に液体が無い状態
のとき（もしくは、液体が有る状態のとき）に、発光素
子１２から光を照射し、受光素子１３が受光する位置を
求めることによって、発光素子１２と受光素子１３との
配置位置及び配置角度を極めて容易に設定することがで
きる。

【０１０１】図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）は、図８に
示した光電式液面検出装置１０の変形例を示している。
すなわち、図８では同一水平面内に配置していた発光素
子１２及び受光素子１３を、本実施形態では、同一垂直
面内に配置した構成としたものであり、その他の構成は
図８に示したものと全く同様であるので、ここでは同部
材に同符号を付すこととし、詳細な説明を省略する。ま
た、発光素子１２及び受光素子１３を同一垂直面内に配
置する点に関しては、図９に示した実施形態のものと全
く同様であるが、本実施形態では、図１０（ｃ）におい
て右斜下方から左斜上方に向けて光を照射する場合を例
示している。従って、図１０（ｃ）において、右斜下方
に配置される素子が発光素子１２、左斜上方に配置され
る素子が受光素子１３となっている。

【０１０２】すなわち、発光素子１２と受光素子１３と
は同一垂直面内に配置されており、かつ発光素子１２
は、透明ガラス板７１の外表面に対する入射角度θ１が
９０°以下（すなわち、透明ガラス板７１に臨界角で入
射する角度以下。具体的には、１０°〜６０°の範囲
内、より好適には２０°〜５０°の範囲内）となるよう
に配置されている。また、受光素子１３の受光角度（屈
折角度）θ２は、発光素子１２の入射角度θ１と等しい
角度となるように設定されている。

【０１０３】なお、本実施形態では、空間部７６内に液
体が有る状態において、発光素子１２から照射された光
が透明ガラス板７１、空間部７６内の液体層、透明ガラ
ス板７２を経て受光素子１３で受光されるように、発光
素子１２と受光素子１３との配置位置及び配置角度が設
定されている〔このような光の経路を、図１０（ｃ）中
に実線で示す〕。

【０１０４】一方、空間部７６内に液体が無い場合の光
の経路を、図１０（ｃ）中において、破線で示す。すな
わち、発光素子１２から照射された光は透明ガラス板７
１、空間部７６内の気体層、透明ガラス板７２を経て、
透明ガラス板７２の外表面から外部に照射される。この
とき、気体層での屈折角が液体層での屈折角より大きい
ので、透明ガラス板７２の外表面から外部に照射される
光は、受光素子１３から離れた位置を通る。つまり、空
間部７６内に液体が有る場合には、発光素子１２からの
照射光が受光素子１３で受光され、空間部７６内に液体
が無い場合には、発光素子１２からの照射光が受光素子
１３で受光されない配置関係となっている。

【０１０５】また、本実施形態では、発光素子１２及び
受光素子１３の先端部分を透明ガラス板７１及び透明ガ
ラス板７２の外表面に添設した傾斜面に形成している。
これにより、透明ガラス板７１及び透明ガラス板７２の
外表面（光路表面）へのゴミや埃の付着を防止すること
ができる。

【０１０６】図１１（ａ）〜（ｄ）は、図７に示した光
電式液面検出装置１０の変形例を示している。すなわ
ち、図７では同一水平面内に配置していた発光素子１２
及び受光素子１３を、本実施形態では、同一垂直面内に
配置した構成としたものであり、その他の構成は、発光
素子１２及び受光素子１３の取付構造を除いて図７に示
したものとほとんど同じ構成である。

【０１０７】すなわち、縦長の２枚の透明ガラス板１２
１，１２２を対向させ、対面している両面の全周側縁部
に止水用のパッキン１２５，１２５を位置させる。そし
て、この透明ガラス板１２１，１２２の対向している面
を、スペーサ部材１２３の縦長の空間部（スリット）１
２６の両側の凹陥部１２３ａ，１２３ａ内にそれぞれ嵌
入した状態とすることによって、これら透明ガラス板１
２１，１２２、スペーサ部材１２３及び止水用のパッキ
ン１２５，１２５により液体昇降用の空間部１２６を形
成する。また、透明ガラス板１２１，１２２の外側（空
間部１２６と反対側）の面の全周側縁部に、それぞれク
ッション材１２７，１２７を位置させ、押え板１２８，
１２９の縦長の貫通穴（透視窓）１２８ｃ，１２９ｃの
内側の凹陥部１２８ａ，１２９ａ内にそれぞれ嵌入した
状態で配置し、これら押え板１２８，１２９の両外側部
をスタッドボルト１３０及びナット１３１，１３１及び
スプリングワッシャ１３２とで締め付けることにより、
押え板１２８，１２９、透明ガラス板１２１，１２２及
びスペーサ部材１２３を一体的に固定する。

【０１０８】なお、押え板１２８，１２９の側縁部全周
にボルト挿通穴１２８ｂ，１２９ｂがそれぞれ形成され
ている。ここに、両端に雄ねじ部１３０ａ，１３０ａが
形成されたスタッドボルト１３０を、ボルト挿通穴１２
８ｂ，１２９ｂに一連に挿通し、押え板１２８，１２９
から突出したスタッドボルト１３０の両端の雄ねじ部１
３０ａ，１３０ａにそれそれナット１３１，１３１を螺
合し、締め付けることによって、押え板１２８，１２
９、透明ガラス板１２１，１２２及びスペーサ部材１２
３を一体的に固定する。

【０１０９】スタッドボルト１３０及びナット１３１，
１３１を１組とする締付具は、図１１（ａ）に示すよう
に、押え板１２８，１２９の側縁部全周に所定の間隔で
複数組取り付けられている。もっとも、スタッドボルト
（両端にねじを設けた頭の無いボルト）１３０の代わり
に、長ボルト（頭付きボルト）を使用することもでき
る。また、押え板１２８，１２９には、縦長の透視窓１
２８ｃ，１２９ｃが形成されており、空間部１２６内の
液体が透明ガラス板１２１，１２２を通して目視できる
ようになっている。

【０１１０】このような構造の液体貯留部（透視式液面
計）において、本実施形態では、発光素子１２を一方の
透明ガラス板１２１の外側に配置し、受光素子１３を他
方の透明ガラス板１２２の外側に配置している。

【０１１１】すなわち、発光素子１２と受光素子１３と
は同一垂直面内に配置されており、かつ発光素子１２
は、透明ガラス板１２１の外表面に対する入射角度θ１
が９０°以下（すなわち、透明ガラス板１２１に臨界角
で入射する角度以下。具体的には、１０°〜６０°の範
囲内、より好適には２０°〜５０°の範囲内）となるよ
うに配置されている。また、受光素子１３の受光角度
（屈折角度）θ２は、発光素子１２の入射角度θ１と等
しい角度となるように設定されている。

【０１１２】なお、本実施形態では、空間部１２６内に
液体が無い状態において、発光素子１２から照射された
光が透明ガラス板１２１、空間部１２６内の気体層、透
明ガラス板１２２を経て受光素子１３で受光されるよう
に、発光素子１２と受光素子１３との配置位置及び配置
角度が設定されている〔このような光の経路を、図１１
（ｃ）中において実線で示す〕。

【０１１３】一方、空間部１２６内に液体が有る場合の
光の経路を、図１０（ｄ）中において、実線で示す。す
なわち、発光素子１２から照射された光が透明ガラス板
１２１、空間部１２６内の液体層、透明ガラス板１２２
を経て、透明ガラス板１２２の外表面から外部に照射さ
れる。このとき、液体層での屈折角が気体層での屈折角
より小さいので、透明ガラス板１２２の外表面から外部
に照射される光は、受光素子１３から離れた位置を通
る。つまり、空間部１２６内に液体が無い場合には、発
光素子１２からの照射光が受光素子１３で受光され、空
間部１２６内に液体が有る場合には、発光素子１２から
の照射光が受光素子１３で受光されない配置関係となっ
ている。

【０１１４】また、本実施形態では、発光素子１２から
透明ガラス板１２１の外表面までの光路、及び透明ガラ
ス板１２２の外表面から受光素子１３までの光路は、例
えばゴムチューブやプラスチックチューブ、又はパテの
ような弾力性のある保護部材１３９によって密閉状態に
保たれている。このようにすれば、保護部材１３９によ
って保護された透明ガラス板１２１及び１２２の外表面
や、発光素子１２の端面の照射部、及び受光素子１３の
端面の受光部等にゴミや埃が付着しないので、光の透過
が悪くなるといった心配がない。また、完全密閉状態に
して大気中の湿気が保護部材内に入り込まないようにし
ておけば、高い外気温、冷たい液温、高い湿度等の悪条
件下においても、透明ガラス板１２１及び１２２の外表
面の光通過部に結露する恐れがなくなる。

【０１１５】

【発明の効果】以上のように本発明の光電式液面検出装
置によれば、レンズを使用しないので、レンズの表面に
ゴミや埃が付着して曇ったり、外気温や液温、湿度など
の条件によってレンズ表面に結露したりすることがな
く、常に正確に液面の検出を行うことができる。また、
従来の光電式液面検出装置のような遮蔽板（遮光板）も
不要であるため、部品点数が少なくてすむ。また、液体
貯留部内に液体が有る状態又は無い状態のいずれかの状
態の時に、発光素子から光を照射し、受光素子が受光す
る位置を求めることによって、発光素子と受光素子との
配置位置及び配置角度を極めて容易に設定することがで
きる。つまり、遮蔽板（遮光板）を微妙な位置に設置す
る必要が無く、また、透明体の外部の下方からまさしく
丁度の臨界角の入射角度で光を投射する必要がない。ま
た、液体の表面に泡などが浮遊していたり、表面張力に
よって液面が盛り上がり、あるいは凹陥した状態となっ
ていても、支障なく検出できる。

【０１１６】また、本発明の請求項２記載の光電式液面
検出装置は、発光素子と透光部材の外表面との間の光
路、及び受光素子と透光部材の外表面との間の光路をそ
れぞれ密閉状態に保護する保護部材を備えているので、
保護部材によって保護された透光部材の外表面、発光素
子端面の照射部、及び受光素子端面の受光部等にゴミや
埃が付着することを確実に防止でき、光の透過が悪くな
るといった心配がない。また、完全密閉状態にして大気
中の湿気が保護部材内に入り込まないようにすることに
よって、高い外気温、冷たい液温、高い湿度等の悪条件
下においても、透光部材の外表面の光透過部に結露する
恐れがない。したがって、経時的に正確な液面検出を行
うことができる。また、光電式液面検出装置全体を被覆
する大きなカバー部材も不要である。

【０１１７】また、本発明の場合は、光電式液面検出装
置を液に直接接触させる必要がないので、貯液槽及び液
面を検出するための液体貯留部を耐蝕性の強いプラスチ
ック等の材料で作ることによって、液体が強い腐食性を
有している場合にも長期にわたって継続して正確に液面
を検出できる。

【０１１８】また、液体貯留部の透光部材の外表面に発
光素子及び受光素子を付設するだけの簡単なものである
から、安価である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光電式液面検出装置を適用した貯液槽
の概略構成図である。

【図２】本発明の光電式液面検出装置の発光素子及び受
光素子の配置位置の一実施形態を示しており、（ａ）は
液体貯留部内に液体が無い場合に発光素子からの光が受
光素子で受光できるように配置した構成を示す水平断面
図、（ｂ）は液体貯留部内に液体が有る場合の光路を示
す水平断面図である。

【図３】本発明の光電式液面検出装置の発光素子及び受
光素子の配置位置の他の実施形態を示しており、（ａ）
は液体貯留部内に液体が無い場合に発光素子からの光が
受光素子で受光できないように配置した構成を示す水平
断面図、（ｂ）は液体貯留部内に液体が有る場合に発光
素子からの光が受光素子で受光できるように配置した構
成を示す水平断面図である。

【図４】本発明の光電式液面検出装置の発光素子及び受
光素子の透明管への取付構造の他の実施形態を示してお
り、（ａ）は水平断面図、（ｂ）は要部斜視図である。

【図５】本発明の光電式液面検出装置の発光素子及び受
光素子の透明管への取付構造の他の実施形態を示してお
り、（ａ）は水平断面図、（ｂ）は要部斜視図である。

【図６】本発明の光電式液面検出装置の発光素子及び受
光素子の透明管への取付構造の他の実施形態を示してお
り、（ａ）は水平断面図、（ｂ）は要部正面図である。

【図７】本発明の光電式液面検出装置の他の実施形態を
示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ
線断面図である。

【図８】本発明の光電式液面検出装置を配管途中の空気
抜用配管に設けられた透視式サイトグラスに適用した実
施形態を示しており、（ａ）は電気回路を含めた配管
図、（ｂ）は光電式液面検出装置を一部切り欠いて示す
斜視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

【図９】本発明の光電式液面検出装置の発光素子及び受
光素子を透明管に取り付ける取付構造の他の実施形態を
示しており、（ａ）は一部切欠縦断面図、（ｂ）は要部
斜視図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

【図１０】図８に示した光電式液面検出装置の変形例を
示しており、（ａ）は電気回路を含めた配管図、（ｂ）
は要部斜視図、（ｃ）は（ｂ）のＤ−Ｄ線断面図であ
る。

【図１１】図７に示した光電式液面検出装置の変形例を
示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ
線断面図、（ｃ）は（ａ）のＦ−Ｆ線断面図、（ｄ）は
（ａ）のＦ−Ｆ線断面図である。

【符号の説明】

１貯液槽（貯留タンク）１０光電式液面検出装置１１透明管（液体貯留部）１２発光素子１３受光素子２９，５０保護部材３０固定部材（保護部材）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液面を検出するための透光部材を有する
液体貯留部と、この透光部材の外表面に対してそれぞれ
同一の入射角度及び屈折角度を保って配置された発光素
子及び受光素子とを備え、前記液体貯留部内に液体が有る状態又は無い状態のいず
れか一方の状態においてのみ、前記発光素子から照射さ
れた光が前記透光部材の外表面で屈折されて液体貯留部
の内部空間に入り、前記透光部材の内表面と前記内部空
間内の液体層又は気体層との境界面で屈折された後、再
び前記透光部材に進入して屈折され、更に前記透光部材
の外表面で屈折され、前記受光素子によって受光される
ように、前記発光素子と前記受光素子との配置位置及び
配置角度が設定されていることを特徴とする光電式液面
検出装置。
【請求項２】液面を検出するための透光部材を有する
液体貯留部と、この透光部材の外表面に対してそれぞれ
同一の入射角度及び屈折角度を保って配置された発光素
子及び受光素子と、前記発光素子と前記透光部材の外表
面との間の光路及び前記受光素子と前記透光部材の外表
面との間の光路をそれぞれ密閉状態に保護する保護部材
とを備え、前記液体貯留部内に液体が有る状態又は無い状態のいず
れか一方の状態においてのみ、前記発光素子から照射さ
れた光が前記液体貯留部の透光部材を通って液体貯留部
の内部空間に入り、液体貯留部の内部空間内の液体層又
は気体層を経て、再び前記透光部材を通り、前記透光部
材の外方の前記受光素子によって受光されるように、前
記発光素子と前記受光素子との配置位置及び配置角度が
設定されていることを特徴とする光電式液面検出装置。
【請求項３】前記発光素子の入射角度が１０°から６
０°の範囲内である請求項１又は２記載の光電式液面検
出装置。