(57)【要約】【課題】  複数の反射形光センサを用いて多点検出を行う場合であっても、その設備コストを安価に抑えることのできる光センシング装置を提供する。【解決手段】  一対の光導入部と光導出部とを備え、センシング部に付着する液体の有無に応じて上記光導入部から導入された光を選択的に前記光導出部に伝播するｎ個（ｎ：２以上の自然数）の光センサ(１)を備えたものであって、特に上記複数の光センサにおける上記各光導入部と光導出部とを［ｎ−１］本の中継用光ファイバ(３)を用いて順次直列に連結し、中継用光ファイバにより直列に連結された光センサ列における始端側光センサの光導入部および終端側光センサの光導出部に、光検出器本体まで延設される一対の伝送用光ファイバ(４ａ,４ｂ)の一端をそれぞれ連結する。【選択図】      図１
2006184070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の光導入部と光導出部とを備え、センシング部に付着する液体の有無に応じて上記光導入部から導入された光を選択的に前記光導出部に伝播するｎ個（ｎ：２以上の自然数）の光センサと、
これらの光センサの光導入部と光導出部とを順次直列に連結した［ｎ−１］本の中継用光ファイバと、
上記中継用光ファイバにより直列に連結された光センサ列における始端側光センサの光導入部および終端側光センサの光導出部にそれぞれ一端が連結され、他端側が光検出器本体まで延設される一対の伝送用光ファイバと
を具備したことを特徴とする光センシング装置。
【請求項２】
前記光センサは、所定の間隔を隔てて平行に並べて設けた光導入部と光導出部にそれぞれ対峙させて設けられて上記光導入部と光導出部とを結ぶ反射光路を形成するプリズム体を前記センシング部としたものであって、
上記プリズム体は、そのプリズム面に付着した液体により該プリズム面での反射率を変化させて前記反射光路を遮断するものである請求項１に記載の光センシング装置。
【請求項３】
前記中継用光ファイバは、前記光センサ列を形成する複数の光センサにそれぞれ一体化して設けられたものである請求項１に記載の光センシング装置。
【請求項４】
前記光検出器本体は、前記中継用光ファイバにより直列に連結された光センサ列と対をなして設けられるものである請求項１に記載の光センシング装置。
【請求項５】
一対の発光素子と受光素子とを備え、センシング部に付着する液体の有無に応じて上記発光素子から放出された光を選択的に前記受光素子に伝播するｎ個（ｎ：２以上の自然数）の光センサと、
これらの光センサの発光素子および受光素子をそれぞれ順次直列に連結した［ｎ−１］対の中継用信号線と、
上記中継用信号線により直列に連結された光センサ列における始端側および終端側の各光センサの発光素子および受光素子にそれぞれ一端が連結され、他端側が光検出器本体まで延設される２対の伝送用信号線と
を具備したことを特徴とする光センシング装置。
【請求項６】
前記光センサは、光学的に分離させて並べて設けた発光素子と受光素子の発光面および受光面にそれぞれ対峙させて設けられて上記発光素子と受光素子とを結ぶ反射光路を形成するプリズム体を前記センシング部としたものであって、
上記プリズム体は、そのプリズム面に付着した液体により該プリズム面での反射率を変化させて前記反射光路を遮断するものである請求項５に記載の光センシング装置。
【請求項７】
前記光検出器本体は、前記中継用信号線により直列に連結された光センサ列と対をなして設けられるものである請求項５に記載の光センシング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液面レベル計や液漏れ検出器として用いるに好適な多点検出型の光センシング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液面レベル計や液漏れ検出器におけるセンサの１つとして、反射形光センサが提唱されている。この種の反射形光センサは、液体の有無を検出するセンシング部としてプリズムを用い、そのプリズム面に液体が付着するか否かによって該プリズム面での光の反射率が変化することを利用して上記センシング部（プリズム）に導入した光を透過または反射させ、その反射光が検出されるか否かによって上記液体の有無を検出するように構成される（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
尚、上記反射形光センサは、例えば液面レベル計として用いる場合には監視対象となる貯液槽（容器）等に設置され、また液漏れ検出器として用いる場合には液密に封止された機器内部等に設置される。そしてこれらの反射形光センサは、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（レーザダイオード）等の発光素子、およびフォトトランジスタ等の受光素子を備えた検出器本体（いわゆるアンプ）に対して、光伝送用の一対の光ファイバを介して光学的に接続して使用される。
【特許文献１】特開２００１−１８３２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで複数の貯液槽における各液面レベルを監視する場合、当然のことながら各貯液槽に反射形光センサをそれぞれ設置することが必要である。また液密に封止された設備機器内部における液漏れ監視対象部位が複数箇所ある場合には、これらの各監視対象部位毎に反射形光センサをそれぞれ設置することが必要である。しかしながら複数個の反射形光センサを用いて多点検出を行う場合、各反射形光センサ毎に検出器本体を準備することが必要である。しかもこれらの複数の反射形光センサと、これらの各反射形光センサにそれぞれ対応する複数の検出器本体とを個々に光ファイバを用いて接続することが必要である。これ故、そのシステム構成が大掛かりとなることが否めず、また複数本の光ファイバの敷設に多大な経費と労力とが必要となることが否めない。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、液面レベル計や液漏れ検出器として複数の反射形光センサを用いて多点検出を行う場合であっても、その設備コストを安価に抑えることのできる光センシング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するべく本発明は、例えば複数の貯液槽（容器）の全てが空になったことを速やかに検出しなければならないような場合には、逆に少なくとも１つの貯液槽での貯液量が確保されていることが確認できれば良いこと、また設備機器の内部における液漏れを複数の反射形光センサを用いて多点検出する場合には、専ら、その１つにおいて液漏れが検出されたとき、これを上記設備機器の異常発生として判定すれば良いことに着目してなされている。
【０００７】
そこで本発明に係る光センシング装置は、請求項１に記載するように一対の光導入部と光導出部とを備え、センシング部に付着する液体の有無に応じて上記光導入部から導入された光を選択的に前記光導出部に伝播するｎ個（ｎ：２以上の自然数）の光センサを備えたものであって、特に上記複数の光センサにおける上記各光導入部と光導出部とを［ｎ−１］本の中継用光ファイバを用いて順次直列に連結し、中継用光ファイバにより直列に連結された光センサ列における始端側光センサの光導入部および終端側光センサの光導出部に、光検出器本体まで延設される一対の伝送用光ファイバの一端をそれぞれ連結したことを特徴としている。
【０００８】
ちなみに前記各光センサは、例えば請求項２に記載するように所定の間隔を隔てて平行に並べて光ファイバからなる光導入部と光導出部とを設け、この光導入部と光導出部にそれぞれ対峙させて上記光導入部と光導出部とを結ぶ反射光路を形成するプリズム体を前記センシング部として設けた構造体として実現される。そして上記プリズム体のプリズム面に付着した液体により該プリズム面での反射率が変化したとき、プリズム体に導入された光を透過させることで前記反射光路を遮断するように構成される。
【０００９】
好ましくは前記中継用光ファイバは、請求項３に記載するように前記光センサ列を形成する複数の光センサにそれぞれ一体化して設けるようにすれば良い。また請求項４に記載するように前記光検出器本体は、前記中継用光ファイバにより直列に連結された光センサ列と対をなして設けるようにすれば良い。
また本発明に係る光センシング装置は、請求項５に記載するように一対の発光素子と受光素子とを備え、センシング部に付着する液体の有無に応じて上記発光素子から放出された光を選択的に前記受光素子に伝播するｎ個（ｎ：２以上の自然数）の光センサを備えたものであって、特に上記複数の光センサの発光素子および受光素子を［ｎ−１］対の中継用信号線を用いてそれぞれ順次直列に連結し、中継用信号線により直列に連結された光センサ列における始端側および終端側の各光センサの発光素子および受光素子に、光検出器本体まで延設される２対の伝送用信号線の各一端をそれぞれ連結したことを特徴としている。
【００１０】
ちなみに各光センサは、例えば請求項６に記載するように光学的に分離させて並べて発光素子と受光素子とを設け、上記発光素子の発光面と前記受光素子受光面とにそれぞれ対峙させて上記発光素子と受光素子とを結ぶ反射光路を形成するプリズム体を前記センシング部として設けた構造体として実現される。そしてプリズム体のプリズム面に付着した液体により該プリズム面での反射率が変化したとき、プリズム体に導入された光を透過させることで前記反射光路を遮断するように構成される。この場合においても前記光検出器本体は、前記中継用信号線により直列に連結された光センサ列と対をなして設ける要にすれば良い。
【発明の効果】
【００１１】
このような構成の光センシング装置によれば、複数の光センサが中継用光ファイバ／中継用信号線を介して直列に接続されているので、この光センサ列に対する光検出器本体への光学的／電気的な接続については一対の伝送用光ファイバまたは２対の伝送用信号線を用いるだけで簡易に行い得る。しかも複数の光センサを直列接続した光センサ列に対して１個の光検出器本体を設けるだけで良い。従って複数の光センサを用いて多点検出を行う場合、光検出器本体との間に敷設する伝送用光ファイバ／伝送用信号線の本数を減らすと共にその敷設コストを下げることができ、また光センサの数に比較して光検出器本体の数を少なくすることができるので、この点でもその設備コストを低減し得る等の効果が奏せられる。
【００１２】
また複数の光センサに対して予め中継用光ファイバをそれぞれ一体化しておけば、例えば液漏れ検出対象とする設備機器に対して光センサを容易に設置する（組み付ける）ことができるので、その取り扱いが容易である等の効果が奏せられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る光センシング装置について説明する。
図１および図２は本発明の第１の実施形態に係る光センシング装置の要部概略構成と、その使用形態をそれぞれ示すもので、１ａ,１ｂはそれぞれ光センサである。尚、ここでは２つの光センサ１ａ,１ｂを直列接続して用いられる光センシング装置を例に説明するが、一般的には３本以上の光センサ１を直列に接続して用いる場合にも同様に適用することができる。
【００１４】
尚、図１は複数（２つ）の貯液槽Ａ,Ｂにそれぞれ貯留される液体（例えば水や薬液）の貯留量を監視するべく、上記各貯液槽Ａ,Ｂにそれぞれ光センサ１ａ,１ｂを設置する例を示している。また図２は各種の設備機器における、例えば水濡れが厳禁された２つの密閉空間Ｘ,Ｙにおける外部からの水の進入（水漏れ）を監視するべく、上記密閉空間Ｘ,Ｙにそれぞれ光センサ１ａ,１ｂを設置する例を示している。
【００１５】
さて上記光センサ１（１ａ,１ｂ）は、基本的には図３にその概略的な断面構造を示すように、光導入部および光導出部をなす一対の光ファイバ１１,１２を所定の間隔を隔てて平行に並べて設けると共に、これらの光ファイバ（光導入部および光導出部）１１,１２の各端面に対峙させて上記光導入部と光導出部とを結ぶ反射光路を形成するプリズム体１３をセンシング部として設けたものからなる。厳密には上記各光ファイバ１１,１２の各端面がプリズム体１３に対する光導入部および光導出部となる。ちなみに前記一対の光ファイバ１１,１２を保持すると共に、その先端部にプリズム体１３を形成したセンサ本体１４は、例えばＰＦＡ（ぺルフルオロ・アルコキシ・フッ素樹脂）等の透明な合成樹脂からなる。また上記プリズム体１３は、例えばその外周面を４５°の斜面とした円錐体からなる。特にこの例では、プリズム体１３の先端部に階段状の液溜め部５が設けられている。この液溜め部５は、プリズム体１３の斜面（プリズム面）に付着した液体をその周面に滴状に溜めることで上記斜面（プリズム面）からの液体の流れ出しを早め、いわゆる水切れを良くする役割を担う。
【００１６】
このような構造の光センサ１は、前述した特許文献１にも詳しく解説されるようにプリズム体１３が空気中に晒されている場合には、プリズム体１３の構成素材（例えば上述したＰＦＡ）の屈折率と空気の屈折率との違いによりそのプリズム面にて光の反射作用を呈し、前記光導入部（光ファイバ１１）からプリズム体１３に導入された光を反射して光導出部（光ファイバ１２）に導く反射光路を形成する。そしてプリズム体１３が液体（例えば水）に浸漬したとき、或いはそのプリズム面に液体が付着したとき、その液体の屈折率とプリズム体１３の屈折率とがほぼ等しくなることから、前述した光導入部（光ファイバ１１）から導入された光を反射することなく透過し、これによって前記反射光路を消滅（遮断）する作用を呈する。従ってこのような構造の反射形光センサ１によれば、光導入部（光ファイバ１１）から導入した光が光導出部（光ファイバ１２）から検出されるか否かによって、前記プリズム体１３が液体中に浸漬しているか否か、或いはそのプリズム面に液体が付着しているか否かを検出することが可能となる。
【００１７】
さてこのような反射形光センサ１を複数個（この例では２個）用いて構成される光センシング装置は、図１および図２にそれぞれ示すように光センサ１ａ,１ｂの光導入部と光導出部とを中継用光ファイバ３を介して直列に接続して光センサ列を形成すると共に、上記光センサ１ａの光導入部、および光センサ１ｂの光導出部に一対の伝送用光ファイバ４ａ,４ｂをそれぞれ接続して構成される。この一対の伝送用光ファイバ４ａ,４ｂは、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（レーザダイオード）等の発光素子５ａ、およびフォトトランジスタ等の受光素子５ｂを備えた検出器本体（いわゆるアンプ）５の設置場所まで導かれる長尺のものからなる。そして上記検出器本体５の光出力端子および受光端子にそれぞれ光コネクタを介して接続される。
【００１８】
尚、光コネクタについては特開２００４−２９４９０６号公報等に開示されるような、光結合すべき２本の光ファイバの各端面を同軸に位置合わせして当接させ、この状態で上記２本の光ファイバを一体に結合保持する構造のものであれば十分である。
また前述した中継用光ファイバ３については、光センシング装置としての用途とその仕様が予め定まっているような場合には、所定の長さの光ファイバとして光センサ１ａ,１ｂ間に固定的に取り付けておくようにすれば良い。また光センサ１ａに一体に組み付けられて光導出部をなす光ファイバ１２と、光センサ１ｂに一体に組み付けられて光導入部をなす光ファイバ１１とを上述した光コネクタを用いて光学的に連結することで、等価的に中継用光ファイバ３を実現することも可能である。
【００１９】
かくして上述した如く構成された光センシング装置によれば、複数（２個）の光センサ１ａ,１ｂが中継用光ファイバ３を介して直列に接続されて光センサ列を構成しているので、この光センサ列への光の入出力に供する一対の伝送用光ファイバ４ａ,４ｂを光検出器本体５の設置場所まで延設し、上記伝送用光ファイバ４ａ,４ｂを光コネクタを用いて光検出器本体５に接続（連結）するだけで、簡易にその敷設作業を行い得る。しかも複数（２個）の光センサ１ａ,１ｂを用いて多点検出するにも拘わらず、光検出器本体５との間に一対の伝送用光ファイバ４ａ,４ｂを敷設するだけで良い。また複数の光センサ１ａ,１ｂを直列接続した光センサ列に対して１個の光検出器本体５を設けるだけで良いので、設備コストの高い光検出器本体５の必要個数を減らすことができる。従って複数の光センサ１ａ,１ｂを用いて多点検出を行うといえども、従来のように複数の光センサ１ａ,１ｂのそれぞれに対応した光検出器本体５を準備し、またこれらの間で個別に伝送用光ファイバ４ａ,４ｂを敷設する必要がないので、その設備コストを低減し得る等の効果が奏せられる。
【００２０】
また前述したように複数の光センサ１ａ,１ｂに対して、予め液漏れ検出対象とする設備機器の仕様に合わせた所定の長さの中継用光ファイバ３をそれぞれ一体化しておけば、上記設備機器に対して上記光センサ１ａ,１ｂを容易に設置する（組み付ける）ことが可能であり、またその設置現場において上記光センサ１ａ,１ｂを直列に連結する必要もないので、その取り扱いが非常に容易である。特に３個以上の光センサを直列に接続して多点検出を行うような場合、その効果が大きい。
【００２１】
次に本発明の第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態に係る光センシング装置は、複数の光センサ２１ａ,２１ｂにそれぞれ対をなす発光素子２２と受光素子２３とを組み込み、これらの各光センサ２１ａ,２１ｂにおける発光素子２２および受光素子２３をそれぞれ電気的に直列接続して構成される。この場合においても、３本以上の光センサ２１（２１ａ,２１ｂ,〜２１ｎ）を直列に接続して用いる場合にも同様に適用することができることは言うまでもない。
【００２２】
ちなみに上記各光センサ２１ａ,２１ｂにそれぞれ設けられる発光素子２２および受光素子２２は、図４に示すようにその発光面と受光面の向きを揃え、且つ光学的に分離されて所定の間隔を隔てて並べて前述したプリズム体１３に対峙させて設けられる。そして発光素子２２から射出される光を前述したプリズム体１３が形成する反射光路を介して受光素子２３に導くように構成される。
【００２３】
そしてこのような反射形光センサ２１を複数個（この例では２個）用いて構成される光センシング装置は、図４に示すように各光センサ２１ａ,２１ｂにそれぞれ設けられた発光素子２２および受光素子２３を、それぞれ中継用信号線２４,２５を介して順次直列に接続して光センサ列を形成すると共に、上記各光センサ１ａ,１ｂにおける発光素子２２および受光素子２３を２対の伝送用信号線２６ａ,２６ｂ,２７ａ,２７ｂをそれぞれ接続して構成される。これらの伝送用信号線２６ａ,２６ｂ,２７ａ,２７ｂは、ＬＥＤ駆動電源および増幅器を備えた検出器本体（いわゆるアンプ）５の設置場所まで導かれる長尺の信号ケーブル（電線）、具体的には４芯の信号ケーブルとして実現される。そして上記伝送用信号線２６ａ,２６ｂ,２７ａ,２７ｂは、検出器本体５の信号出力端子および信号検出端子にそれぞれコネクタを介して電気的に接続される。
【００２４】
このように構成された光センシング装置によれば、前述した第１の実施形態と同様に発光素子２２および受光素子２３をそれぞれ中継用信号線２４,２５を介して直列に接続した光センサ列に対して、検出器本体５との間で２対の伝送用信号線（４芯の信号ケーブル）２６ａ,２６ｂ,２７ａ,２７ｂを用いて電気的に接続するだけで良いので、その敷設作業の簡易化を図ると共に、設備コストの低廉化を図ることが可能となる。しかも光センサ列を構成する複数の光センサ２１については、例えば予め中継用信号線２４,２５を用いてその発光素子２２および受光素子２３をそれぞれ直列に接続しておけば良いので、光センサ列自体を単品部品として取り扱うことも容易である等の効果が奏せられる。
【００２５】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば光センサ１自体の構成は種々変形可能なことは言うまでもなく、構造や大きさの異なる複数種の反射形光センサを直列に接続して用いる場合にも同様に適用可能である。またここではプリズム体１３への液体の付着により反射光路を遮断する構造の光センサを例に説明したが、逆にプリズム体１３に液体が付着したとき、光導入部と光導出部とを結ぶ光路を形成するように光センサを構成することも可能である。
【００２６】
また中継用光ファイバ３を介して直列に接続された複数の光ファイバ１の始端側に発光素子を組み込むと共に、その終端側に受光素子を組み込み、これらの発光素子および受光素子と検出器本体５との間を４芯の信号ケーブルを用いて電気的に接続するように構成することもできる。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光センシング装置の概略構成と、その使用形態を示す図。
【図２】本発明に係る光センシング装置の別の使用形態を示す図。
【図３】光センシング装置に用いられる光センサの一例を示す概略構成図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る光センシング装置の概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００２８】
１（１ａ,１ｂ）  光センサ
３  中継用光ファイバ
４ａ,４ｂ  伝送用光ファイバ
５  光検出器本体（アンプ）
１１  光導入部（光ファイバ）
１２  光導出部（光ファイバ）
１３  プリズム体
２１（２１ａ,２１ｂ）  光センサ
２２  発光素子
２３  受光素子
２４,２５  中継用信号線
２６ａ,２６ｂ,２７ａ,２７ｂ  伝送用信号線
【図１】
2006184070.tif 000003
【図２】
2006184070.tif 000004
【図３】
2006184070.tif 000005
【図４】
2006184070.tif 000006