JPS582619A - 液面検出装置 - 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】 この発明は、液面を光学的に検出する装置に関する。

液面検出装置には種々のものがある６例えば、浮子を浮
べて検出するもの、槽底の液圧から検出するよう圧した
もの、液中に浸した電気抵抗の抵抗値から検出するよう
にしたもの、さらには超音波を利用して検出するように
した啄の等である。

しかし、これらを例えば外部に露出されることのないあ
る装置内に収められ友化学ａｗｉの液面検出装置として
利用するにけ、大仕掛けなものとなったり、あるいは薬
品Ｋｌ！Ａ影響を与えたりして適当でない。

この発明は、かかる化学薬品の液ｏ１ｉを検出する場合
においても何等の支障もなく簡単に液面を検出すること
のできる新たな液面検出装置を提供しようとするもので
ある。

この発明で利用しようとする現象は、光の反射並びに趙
折である。

一般に、光学的に密な媒質から疎な媒質への境界ｄｊＪ
Ｋ対し臨界角以上の投射角で投射する光線は全反射する
。しかし、両媒質の屈折率がほぼ等しくなると臨界角は
更に大きくなり反射しにくくなる０例えば、プリズムは
空気中では鏡としての作用會なすが、これを屈折率がほ
ぼ等しい液中に浸すと全反射＃Ｕはなくなり、プリズふ
として作用しな（なる。

また、空気に対するあらゆる物質の屈折率はすべてｌよ
り大きく、シ九がって液中の方が空気中よりも屈折光線
の屈折角はより小さくなる。

この発明は、この知見を利用しさらに発展させたもので
、導光杆体の一部に、その導光光軸が空間へ向って進行
する変化部を設け、この空間部に液面検出液を導入する
ようにして、この変化部が９気中にある時と液中にある
時のその導光杆体の導光度の変化から液［１を検出しよ
うとするものである。

すなわち、この発明では、導光杆体の一部に、その導ｙ
ｔ、′ｙｔ、軸が空間へ向って進行する変化部を設ける
。例えば導光杆体の一部を屈曲させ、あるいはこれを欠
除させる。そして、この導光杆体の導光度を検出するよ
うにして、前記変化部が空気中にある時と液中にある時
のその導光度の違いから液面を検出するようにする。

以下、この発明の具体的な構成を図示する実施例に基づ
いて説明する。

第１図、第２図は、この発明装置の基本的な構成説明図
である。これらの図において、（１）は、その内部にお
いて導光するようにし良導光杆体、＋２）はその光源で
あって導光杆体（１）の先端面に対設される。（３）は
その導光度を検出する検出器で、導光杆体（１）の終端
面に対設される。

導光杆体（１）は、これが浸漬される液体（７）の屈折
率とほぼ等しい屈折率を有する透明材質から形成され為
のを最良とするが、ガラス材質あるいｈａ形し中すいア
クリル樹脂等から形成したものでも良い、ガラス材質で
珍゛□収するときは、これが特に化学薬品に対して耐食
性に優れ、また、薬品に４悪影響を与えないので、化学
薬液類の液面検出において効果的となる。ｔ＋、この導
光杆体（１１Ｆｉ、繊維状に形成することができるので
一液槽内に収納する場合においても容積を取らず、極め
て小さく構成することができる。

この導光杆体（１）の一部分は、その導光光軸（４）が
？！闇へ向って進行するように変化せしめられる。

＠１図は、これをＵ字形に屈曲変形させた一例を示す、
この屈曲部６）が空気中にある時は、導光杆体（１）の
特性からその杆体（１）内の光線１６１は集線の如く内
面反射を繰り返しながら検出器（３）まで導光される。

しかし、これが液中にある時は導光杆体（１）と液体（
７）との境界面における臨界角は空気中におけるそれよ
りも大きくなり、したがって、導光杆体（１１内の光線
のほとんどは破線で示すようにその境界面で内面反射せ
ずに透過する。このため１この屈曲部（５１が液中にあ
る時は検出器（３）Ｋおける受光度は減少する。

＠２凶は、導光杆体（１）の一部分を欠除させた一例を
示す。この場合の屈曲部（５）は、アルミ蒸着膜等の反
射＃膜（８）で被覆されて、液中における漏光が防止さ
れる。そしてへ欠除させた切断面のうち、光の照射面と
なる方の切断ＩＩ　＋９１は、導光光軸（４）に対して
斜方向に形成される。これは、導光杆体（１；内の光線
（６）をこの傾斜−ｔＳ＋で屈折させ、他方の切断面一
に屈折光ＩＩを投射させないようにするためでＴｏｇ、
すなわち、空気中においては電導光杆体（１）内の光線
はこの傾斜ｍ（９）で実線で示す方向に屈折して他方の
切断ＷｔＭＩＫＦｉはとんど投射されない。

しかし、この欠除部ｌ′１１１が液中にある時は、その
屈折光線の屈折角は空気中のそれよりも小さくなり、破
線で示す方向に進行して他方の切断面（至）に投射する
。したがって、この場合においては、第１図のものとは
逆にこの欠除部ｑυが液中にある時に検出器（３１Ｋお
ける受光度を増加させることができる。

第１図の４のは、導光杆体１１１の変化部をＵ字形とし
た場合を示したが、これに限定されるものではなく、例
えばｓｒｓ図のように単にその一部分を傾斜させたもの
でも良い、この場合４、＠１図のものと同様に、これが
液中にある時に検出器（３１における受光度を減少させ
ることができる。したがって第３図のように傾斜させる
場合は、第２肉の導光杆体（１）に、この＠３図の傾斜
部０を併せ持たせることができる。かかる場合には、そ
の傾斜部０ｔとなる部分の反射被膜を除去しておく、そ
うす７Ｌば・　１つの導光杆体（１）で高さの異なる液
面を検出することができる。すなわち、傾斜部（１２１
を欠除部ｔ１１１の−Ｅ方に設ける。そして、両者が空
気中にある詩は、検出ａｇ＋３１には導光されない０次
に欠除（〃 部Ｌｕ１ｌが／＆而面下にあり、傾斜部が空電中にある
時は、欠除部ａｌｌを充填した一液体（７）を介して導
光され、検出器（３＋　ｉＣＪＪる導光度を増加させる
。次に傾斜部し、欠除部ｌとも液面ｌ下に没すると、傾
斜部−からｔｉが散逸して検出器（３）には導光されな
い・ また、導光杆体（１）を屈曲させる場合、これをらせん
状に形成すると、検出１！　ｆ３＋　ＶＣおける導光度
の変化はより顕著となり、液体（７）の屈折率が導光杆
俸山の屈折率よりもはるかに小さい場合に効果的となる
。

まＩＣｓ第１図の導光杆体（１）において、その組曲部
＋５）の表面１ｒ銭して他のｆ１＠面を反射被膜で被覆
しても良い、この場合には、液！１ｉｉａｌの検出範囲
を屈曲部（５）の上下幅の範囲に＠定することができる
。

また、１［図においては、欠除部ｌにおけろ光線の拡散
を効果的になさしめるため（・光の照射面となる方の断
面＋９）を導光光軸Ｇ４１に対して斜方向に形成してい
るが、これＷＣＷ＆定されるものではなく、例えば、こ
の断面（９）を凸レンズ状にあるいは鋸歯状に形成して
も良い、ま友、９４図に示す如く、単に平行に切除し友
ものでも良い、この場合においても、光線がその断面か
ら拡散して行く範囲は、液中の方が空気中よりもはるか
に狭く・したがって液中においては、検出器ａ）におけ
る受光度は、空気中和おけるそれよりも増加する。

光源（２１としては、小ＷＫｍ１作できる発光ダイオー
ド等が用いられるが、特に＠定はしない、しかし、光は
波長によって屈折率が異なるので、液体の屈折率に対応
して適宜の波長の光線を用いれば、検出−〇１における
受光度の変化をより顕著にすることができる。また、液
体によっては透光性の悪いものがあるが、かかる場合Ｋ
Ｆｉ、波長の長い光−例えば赤色光等を用いると良い。

また、光源（２）をバにス点燈するようにすれば、Ｊ光
を必要とする薬品に′Ｍする影響を少なくすることがで
きる。また、迷光をカットできる等の利点も有する。

検出器（３）はそこに到達する光線の強さから導光杆体
（１）の導光度を検出する。その検出素子としては、ホ
トトランジスタ、ホトダイオード等が用いられ、その検
出信号を図示しない適宜の指示器に入力して液体の有無
を指示させる。この場合、検出器（３）の検出信号がバ
νスの有無というような電気的な２値斐量である場合に
は、液の有無を直示することは簡単である。しかし、導
光杆体１１１の変形部の形状、あるいは、これと液体（
７）との屈折率の違いによって、検出器（３１に到る導
光度の変化が極めて微弱である場合がある。かかる場合
には、空気中にある時の検出信号値と、液中にある時の
検出信号値との偏差を取り出して、偏差のある時・ない
時に応じて液体（７）の有無を指示させるようにする。

そして、液面０を検出するＫＦｉ、導光杆体（１）の変
形部を液槽内の所望高さに保持しておき、光源（２）を
専燈させて検出Ｕ（３）における受光度を検出する。こ
の場合、導光杆体（１）として第１図に示すものを用い
る場合には、その屈曲部（５）が液面下にある時に１検
出器（３）の検出信号は零となり、屈曲部（５）が液面
より上方にある時＃ｉ、検出！ＩＩ　１３１は所定値の
検出信号を出力する。ｔた導光杆体（１１として第２図
に示すものを用いた場合には、検出器＋３１　ｉｊ１者
とは逆に動作する。

次に、この装置が正常に作動するか否かを簡単に検査す
る装置の一例を付記しておく６　ｓＳ図はその構成説明
図である０図（おいて、ａ番は導光杆体（１）の先端に
対設される投光用光源、西はその光源ａ番が点燈してい
るか否かを検査する光検出素子、（至）は導光杆体（１
）の終４１において、そこに導光される光を検出する光
検出素子、（１？＞はその光検出素子（至）が作動する
か否かを検査する検査用光源である。

このような光源Ｉ（２）と光検出素子Ｌｉ１−とをそれ
ぞれ図示の如く配設しておき、投光用光源−〇点燈の有
無を検査するには、光検出素子四を作動させて、その出
力の有無を艶る。ｉた、光検出素子−が正常に作動する
か否かは、検査用光源α？ｌｔ点燈させて、光検出素子
−の出力の有無を見る。こすしによって、液面検出の正
確さを期すことができる・ また、導光杆停止１１を複数用いれば、液槽内の檎々の
高さにおける１＆面を検出することができることは言う
までもない、また、槽内の上下する液面高さを逐次検出
して外部に指示することも容易である。

以上の如く、この発明は導光杆体の一部にその導光軸が
空間へ向って進行する変化部を設け、この空間部に液面
検出１＆を導入するようにし、導光杆体の導光度會検出
するように構成したので、液面？光学的に検出すること
ができる。

したがって、機械的な可動部分がなく、故障しにくい。

また導光杆体としてガラヌ繊維等を用いることができる
ので、化学薬品の液面検出に適し、しη為も非常に細く
小さく形成できるので、液槽内に収納しても容積を取ら
ない、さらには、光源をバＶス点燈することもできるの
で、遮光を必要とする薬品への影響４少なくすることが
でき、またホトダイオード等のドリフトの影響もなくす
ことができる専の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図・第２図は、この発明装置の一実施例の構成を示
す＠面図、第３図は、導光杆体の一部を傾斜させた場合
の部分側面図、第４図は、導光杆体の一部を欠除させた
場合の部分慟面肉、＠５図は、光源と光検出素子とを１
体に組み送本、これらのｆｗ、ｌ！＋を検査するよう（
構成した検出部の一例を示す部分側断面図である。 （１）・・・導光杆体　　（２１・・・光源　　（３）
・・・検出器（４）・−・光軸　　（５）−・屈曲部　
　曵７）・−・液面検出液（１１・・・欠除部　　＠・
・・傾斜杆体部第　１ｔｔｌ 第　４１ 第　２　田 箋　５　回

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ、導光杆体の一部にその導光光軸が空間へ向って進行
   する変化部を設け、この空間部に液面検出液を導入する
   ようにし、導光杆体の導光度を検出するようにしたこと
   を特徴とする液面検出装置。 λ　変化部が被検出液面に対して傾斜杆体部である特許
   請求の範囲ｖｇ１項記教の液面検出装置。 ３、変化部がＵ字形屈曲部である特許請求の範囲第１項
   記載の液面検出装置。 ４、変化部が導光杆体の一部欠除部である特許請求の範
   囲＠１項記載の液面検出装置。 ５、変化部が導光杆体に傾斜端面を有する欠除部である
   特許請求の範囲第１項記載の液面検出装置。