(57)【要約】【課題】光を使って透明管内の液面の有無を検知する液面検出装置において、透明管８の肉厚や外径寸法に影響を受けず、安定した光量を保つ液面検出装置を提供する。【解決手段】石英製の透明管８を用い、投光軸１６と受光軸１７とを透明管８の中心軸に直角な平面上に、各々の光軸が透明管の中心軸に向くよう配置し、さらに各々の光軸のなす角度を９０度とすることで、透明管８の肉厚や外径に関わりなく、液体の有無を検出するための受光量を安定に保つ。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明管の外部にある投光部から透明管に向け投光した光を、透明管の外部にある受光部で受光し、その受光量の変化によって、透明管の中の液体の有無を検出する手段であり、
該透明管を石英製の円形管とし、投光軸と受光軸とを透明管の中心軸に直角な平面上に、各々の光軸が透明管の中心軸に向くよう配置し、さらに各々の光軸のなす角度を９０度とすることで、透明管の肉厚や外径に関わりなく、液体の有無を検出するための受光量を安定に保つことを特徴とする液面検出装置。
【請求項２】
透明管の外部にある投光部から透明管に向け投光した光を、透明管の外部にある反射板で反射し、さらに、透明管の外部にある受光部で受光し、その受光量の変化によって、透明管の中の液体の有無を検出する手段であり、
該透明管を石英製の円形管とし、投光軸と受光軸と反射軸とを透明管の中心軸に直角な平面上に、各々の光軸が透明管の中心軸に向くよう配置し、さらに投光軸と反射軸との光軸のなす角度を９０度とすることで、透明管の肉厚や外径に関わりなく、液体の有無を検出するための受光量を安定に保つことを特徴とする液面検出装置。
【請求項３】
前記透明管は石英管であることを特徴とする請求項又は２記載の液面検出装置。
【請求項４】
前記透明管内は外部からシールされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の液面検出装置。
【請求項５】
透明管内に液体と気体とがあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の液面検出装置。
【請求項６】
前記液体は純水乃至超純水であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の液面検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明管の外部から光をあて、その受光量の変化によって内部の液の有無を検出するための液面検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体産業用に純水蒸気を得るためのボイラーが登場したが、純水に電流を流す方法や、浮子やセンサーを容器の中に設置して液面を検出するような直接的な方法は、純水の比抵抗が高く電気を通さないことや、純水への汚染物質の混入、センサーの耐熱性、蒸気と液体の誤検知などを考慮すると採用が難しい。そこで、圧力容器から取り出した透明管の外から間接的に管内の液面を検出する方法がとられる。
【０００３】
管内の液面を検出する方法として、異なる材質の透明体を通る光の屈折率の差を利用し、透明管の外部にある投光部から透明管に向け投光した光を、透明管の外部にある受光部で受光し、その受光量の変化によって、透明管の中の液体の有無を検出するものが実用に供されている。
【０００４】
図５は実用の液面検出装置の説明図である。透明管３の中に液体が無い場合、透明管３と透明管３内部の気体との屈折率の差が大きいため、投光部から投光した光は透明管３の内面または外面で反射し、受光部で受光する。これに対して、透明管３の中に液体４があるときは、透明管３と液体４の屈折率の差が小さいため、投光した光はほとんど液中に放射され、受光部に戻らない。この受光量の差をもって液面の有無を検出する。
【０００５】
透明管の内部圧力が高い場合、管の肉厚ｔを大きくして機械的強度を大きくする必要があるが、従来の方法では、投光部から透明管３の内面または外面までの距離をある程度限定して光を反射させるため、透明管３の肉厚ｔや外径Ｄが変化した場合、反射角度が変わったり、あるいは透明管３の内・外面で反射せずに透過するなどして受光量が減り、液がある場合の光量と差がつきにくくなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、透明管の肉厚や外径が変化しても受光量が減らず、液面を正確に検出することができる液面検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の液面検出装置は、。透明管の外部にある投光部から透明管に向け投光した光を、透明管の外部にある受光部で受光し、その受光量の変化によって、透明管の中の液体の有無を検出する手段であり、
該透明管を石英製の円形管とし、投光軸と受光軸とを透明管の中心軸に直角な平面上に、各々の光軸が透明管の中心軸に向くよう配置し、さらに各々の光軸のなす角度を９０度とすることで、透明管の肉厚や外径に関わりなく、液体の有無を検出するための受光量を安定に保つことを特徴とする。
【０００８】
本発明の液面検出装置は、透明管の外部にある投光部から透明管に向け投光した光を、透明管の外部にある反射板で反射し、さらに、透明管の外部にある受光部で受光し、その受光量の変化によって、透明管の中の液体の有無を検出する手段であり、
該透明管を石英製の円形管とし、投光軸と受光軸と反射軸とを透明管の中心軸に直角な平面上に、各々の光軸が透明管の中心軸に向くよう配置し、さらに投光軸と反射軸との光軸のなす角度を９０度とすることで、透明管の肉厚や外径に関わりなく、液体の有無を検出するための受光量を安定に保つことを特徴とする。
【０００９】
前記透明管は石英管であることを特徴とする。石英以外であっても石英と同等の光学的性質を有する材料からなる管でもよい。
【００１０】
前記透明管内は外部からシールされていることを特徴とする。
【００１１】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の液面検出装置。
透明管内に液体と気体が併存していることを特徴とする。液体の蒸気などの気体が存在する場合液面の正確な検出は従来困難であった。本発明では、液体と気体とが併存している場合であっても正確な液面の検出が可能である。
【００１２】
前記液体は純水乃至超純水であることを特徴とする。純水あるいは超純水は電気伝導度が低いため電気的な手法によっては液面の検出はできない。しかし、本発明では電気伝導度の低い液体の液面の検出も正確に行うことができる。
【００１３】
【実施例】
（実施例１）
本発明の液面検出装置は、図１、図２に示すように、上フランジ７と下フランジ１１の間に透明石英管８とパッキン６をはさんで固定するためのタイロッド５、透明石英管８の内部を高圧または減圧に保つためのパッキン６、パッキン６と透明石英管８を固定するための上フランジ７と下フランジ１１、液面を検知するための透明石英管８、投光・受光のための光センサー９、光センサーを固定するためのセンサー固定板１０、光の投光部１２、光の受光部１３、光路１４、透明石英管の中心軸１５、投光軸１６、受光軸１７を設けてなるものである。
【００１４】
投光軸１６と受光軸１７は透明石英管の中心軸１５に直角な平面上に配置し、それぞれの光軸は透明石英管の中心軸１５に向けてあり、投光軸１６と受光軸１７のなす角度は９０度とする。透明石英管８は、たとえば肉厚３．７ｍｍと外径１４．４ｍｍ、肉厚２．３ｍｍと外径１５．１ｍｍの寸法を有するものなどを用いたが、特に制約はない。
【００１５】
透明石英管８の中に液がない場合、投光部１２より投光した光は、光路１４を通って受光部１３へ到達するため、透明石英管８の肉厚や外径寸法の変化による光量の減少がほとんどないことを見出した。
【００１６】
一方、図３に示すように、透明石英管８の中に液体１９がある場合、光は光路１８のように直進し、受光部１３に受光しない。この場合も、透明石英管８の肉厚や外形寸法は受光に影響しない。
【００１７】
（実施例２）
図４は投光部２１、受光部２２をもつ光センサー２０と光を反射するための反射鏡２４、光路２３からなる装置の構成である。投光部２１から投光した光は光路２３を通り反射板（反射鏡）２４で反射され、光路２３を通って受光部２２で受光する。液体がある場合には投光した光はそのまま直進し、受光部へ戻らない。このような方法でも本発明の目的を達成することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液面検出装置は、液面検出の際の受光量が透明管の寸法に影響されないため、肉厚寸法を大きくすることで透明管の機械的強度を大きくすることができる。また、石英製の透明管を用いるので透明度、耐熱性、耐熱衝撃性、耐薬品性に優れ、管内の流体に対する汚染もほとんどない。さらに、透明管内部が蒸気と液体で構成される場合にも、受光量は安定しており、液面の誤検知がない。
【００１９】
このような特徴をもつ本発明は、高清浄度や高信頼性が要求される半導体製造用の純水ボイラーなどの高圧容器の液面検知や、減圧蒸留装置などの液面検知に適する。
【図面の簡単な説明】
【図１】液面検出装置の実施方法を示した図である。（実施例）
【図２】液面検出装置の実施方法を示した図である。（実施例）
【図３】液面検出装置の実施方法を示した図である。（実施例）
【図４】液面検出装置の実施方法を示した図である。（実施例）
【図５】従来装置の説明図である。（従来の技術）
【符号の説明】
１    投光部
２    受光部
３    透明管
４    液体
５    タイロッド
６    パッキン
７    上フランジ
８    透明石英管
９    光センサー
１０    センサー固定板
１１    下フランジ
１２    投光部
１３    受光部
１４    光路
１５    透明石英管の中心軸
１６    投光軸
１７    受光軸
１８    光路
１９    液体
２０    光センサー
２１    投光部
２２    受光部
２３    光路
２４    反射鏡
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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