(57)【要約】 【課題】  組み立てが容易で、かつ精度良く液面レベルを検出することができる光学式レベルセンサ及びこのこのセンサを用いた液面検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】  この光学式レベルセンサ１は、直線状に形成され、その中間部分に切欠き空間部が形成された棒状のケース１Ａと、前記ケースの一端部に形成されたケースの軸線に沿った第一の孔１ｃと、前記ケースの他端部に形成され、前記第一の孔の軸線と同一直線上に形成された第二の孔１ｄとを備え、前記第一の孔側の切欠き空間部１ｉを画定する壁面１ｅが、前記切欠き空間部を拡げる方向の傾斜面に形成され、前記第一の孔１ｃに発光素子１ａが配設されると共に、前記第２の孔１ｃに受光素子１ｂが配設されている。【選択図】  図１
2005140745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状に形成され、その中間部分に切欠き空間部が形成された棒状のケースと、前記ケースの一端部に形成されたケースの軸線に沿った第一の孔と、前記ケースの他端部に形成され、前記第一の孔の軸線と同一直線上に形成された第二の孔とを備え、
前記第一の孔側の切欠き空間部を画定する壁面が、前記切欠き空間部を拡げる方向の傾斜面に形成され、
前記第一の孔に発光素子が配設されると共に、前記第２の孔に受光素子が配設されていることを特徴とする請求項１に記載された光学式レベルセンサ。
【請求項２】
前記第一の孔及び前記第二の孔は貫通孔であって、光透過性部材によって前記貫通孔を閉塞し、前記光透過性部材によって前記切欠き空間部を画定すると共に、
前記第一の孔側の切欠き空間部を画定する光透過性部材が、前記切欠き空間部を拡げる傾斜面に形成される共に、前記第二の孔側の切欠き空間部を画定する光透過性部材が、前記ケースの軸線に対して垂直な面に形成されることを特徴とする請求項１に記載された光学式レベルセンサ。
【請求項３】
前記請求項１または請求項２のいずれかに記載された光学式レベルセンサと、前記発光素子を制御する投光制御回路と、前記受光素子を制御する受光制御回路と、前記投光接続制御回路と前記受光制御回路に接続された液位検出回路と、前記液位検出回路に接続された表示装置とを備えることを特徴とする液面検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば液体が貯留されたタンク内等に設置されて液面検出を行うレベルセンサ及び液面検出装置に関し、特に、光学式手段を用いて貯留液体の有無を検出する光学式レベルセンサ及びこのセンサを用いた液面検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体が貯留されたタンク内等に設置されて液面検出を行うセンサとして、例えば、光学式レベルセンサが用いられている。
この光学式レベルセンサは、液面にレーザ光を照射し、その反射光を検出してその強さや時間で液面までの距離を測定するように構成されている。この光学式レベルセンサにあっては、センサ自体が複雑であり、また高価であった。そのため、従来から構成が簡単で、しかも安価に製造できる光学式レベルセンサが、特許文献１（特開平１１−３０５４９号公報）に提案されている。
【０００３】
次に、この特許文献１に記載された光学式レベルセンサを図４に基づいて説明する。尚、図４（Ａ）は、従来の光学式レベルセンサの正面図、（Ｂ）はそのＡ−Ａ矢視断面図である。
図４において、光学式レベルセンサ１０は、互いに交叉する第１の反射面１１と第２の反射面１２とが形成された光学プリズム部１３が一体成形された透明なケース１４と、ケース１４内部に内蔵され、前記第１の反射面１１と第２の反射面１２に夫々対向する発光素子１５と受光素子１６とで構成されている。
その結果、前記光学プリズム部１３を介して発光素子１５と受光素子１６との間に光信号路１７が形成され、発光素子１５と受光素子１６と光学プリズム部１３とによって、光スイッチが構成されている。
【０００４】
ここで、前記ケース１４は、所定長さを有するチューブ１８から構成される。このチューブ１８は、横断面形状が四角形に形成されており、その先端部は閉塞されている。また、チューブ１８の基端部は円錐形に形成されている。このケース用のチューブ１８の先端部分における１つののコーナ部に、前記光学プリズム部１３が形成されている。
【０００５】
この場合、前記第１の反射面１１と第２の反射面１２は、コーナ部において隣接し互いに交叉する２つの面により形成される。第１の反射面１１と第２の反射面１２に夫々対向する発光素子１５と受光素子１６とは並列して配設され、基板１９に装着される。前記発光素子１５と受光素子１６には、図示しない電線が接続されており、この電線を被覆するチューブ２０が設けられている。
【０００６】
その作用について説明すると、前記光スイッチが空気中にある場合は、発光素子１５から発せられる光は、この発光素子１５、第１の反射面１１、第２の反射面１２及び受光素子１６を結ぶ光信号路１７を経て該受光素子１６に至り、これにより光スイッチが閉じて、オンの状態となっている。
【０００７】
一方、光スイッチの光学プリズム部１３が液面に触れると、発光素子１５から発せられる光は第１の反射面１１にて屈折されながら液中に進み、光信号路１７を通らないため、受光素子１６には至らず、これにより光スイッチが開いて、オフの状態となる。
このように、光スイッチのＯＮ−ＯＦＦを検出することにより、タンク内の液面を検出することができる。なお、かかる光学式レベルセンサ１０は、前記取付用のフランジ部を用いて液体が貯留されたタンクや壁等に取り付けるようにしている。
【特許文献１】特開平１１−３０５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前記した従来の光学式レベルセンサ１０にあっては、発光素子１５からの光を、第１の反射面１１、第２の反射面１２で反射し、その反射光を受光素子１６で受けるように構成されているため、発光素子１５、受光素子１６とを、第１の反射面１１、第２の反射面１２に対して、精度良く取り付けなければならず、組み立て精度が必要とされていた。特に、発光素子１５及び受光素子１６は基板１９に取り付けられ、また基板１９がチューブ１８内に取り付けられるため、前記発光素子１５及び受光素子１６を基板１９に精度良く取り付けるのみならず、該基板１９をチューブ１８内に精度よく取り付けなければならず、組み立て作業が困難であった。
【０００９】
本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、組み立てが容易で、かつ精度良く液面レベルを検出することができる光学式レベルセンサ及びこのセンサを用いた液面検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した目的を達成するためになされた本発明にかかる光学式レベルセンサは、直線状に形成され、その中間部分に切欠き空間部が形成された棒状のケースと、前記ケースの一端部に形成されたケースの軸線に沿った第一の孔と、前記ケースの他端部に形成され、前記第一の孔の軸線と同一直線上に形成された第二の孔とを備え、前記第一の孔側の切欠き空間部を画定する壁面が、前記切欠き空間部を拡げる方向の傾斜面に形成され、前記第一の孔に発光素子が配設されると共に、前記第２の孔に受光素子が配設されていることを特徴としている。
【００１１】
このように、ケースの一端部にケースの軸線に沿った第一の孔と、前記ケースの他端部に前記第一の孔の軸線と同一直線上に第二の孔とを設け、前記第一の孔に発光素子を配設すると共に第２の孔に受光素子を配設することによって、直線状の光信号路が形成される。
即ち、ケース中間部分の切欠き空間部に液体が存在しない場合には、発光素子１５から発せられる光は、直進し、受光素子１６によって受光され、これにより光スイッチが閉じて、オンの状態となる。一方、ケース中間部分の切欠き空間部に液体が存在する場合には、発光素子１５から発せられる光は、斜面部で屈折するため、受光素子１６に至らず、これにより光スイッチが開いて、オフの状態となる。
【００１２】
しかも、この光学式レベルセンサは、前記発光素子、受光素子を、第一の孔と第二の孔に配設することにより、容易に組み立てることができる。即ち、発光素子と受光素子との位置関係を調整することなく、孔の内部に発光素子と受光素子を収納することにより、直線状の光信号路を容易に形成できる。
【００１３】
また、前記第一の孔及び前記第二の孔は貫通孔であって、光透過性部材によって前記貫通孔を閉塞し、前記光透過性部材によって前記切欠き空間部を画定すると共に、前記第一の孔側の切欠き空間部を画定する光透過性部材が、前記切欠き空間部を拡げる傾斜面に形成される共に、前記第二の孔側の切欠き空間部を画定する光透過性部材が、前記ケースの軸線に対して垂直な面に形成されることが望ましい。
このように、前記第一の孔及び前記第二の孔を貫通孔として形成し、光透過性部材によって前記貫通孔を閉塞するように構成しても良い。
【００１４】
尚、前記光学式レベルセンサと、前記発光素子を制御する投光制御回路と、前記受光素子を制御する受光制御回路と、前記投光接続制御回路と前記受光制御回路に接続された液位検出回路と、前記液位検出回路に接続された表示装置とを備えることにより液面検出装置とされる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、組み立てが容易で、かつ精度良く液面レベルを検出することができる光学式レベルセンサ及びこのこのセンサを用いた液面検出装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明にかかる光学式レベルセンサ及びこの光学式レベルセンサを用いた液面検出装置の一実施形態について図１乃至図３に基づいて説明する。図１は、本発明にかかる液面検出装置の一実施形態の概略構成図であり、図２は光学式レベルセンサのケースを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。また、図３は光学式レベルセンサの光路Ｌを示した図であって、（ａ）は液体のない場合の光路Ｌを示した図、（ｂ）は液体のある場合の光路Ｌを示した図である。
【００１７】
この光学式レベルセンサ１は、発光素子１ａと受光素子１ｂを相対向して配置、保持するケース１Ａに特徴がある。
このケース１Ａについて詳述すると、このケース１Ａには、直線状の棒状に形成され、その中間部分に切欠き空間部１ｉが形成されると共に、その両端部には発光素子１ａと受光素子１ｂが取り付けられる保持部１Ｂ、１Ｃが形成されている。
前記ケース１Ａの保持部１Ｂ、１Ｃには、ケースの軸線に沿った同一直線上に貫通孔１ｃ、１ｄが形成されている。即ち、前記貫通孔１ｃ、１ｄは、相対向して一直線状に配置されると共に、この貫通孔１ｃ、１ｄは、発光素子１ａ、受光素子１ｂががたつくことなく、収納できる大きさに形成されている。
【００１８】
尚、前記ケース１Ａに形成された貫通孔１ｃ、１ｄは、ドリル等の手段を用いて形成しても良いが、金型による成形手段を用いれば、ケース１Ａを成形する際に同時に形成することができる。
また、前記貫通孔１ｃ、１ｄをケース１Ａの端面から一定の径に形成し、その先を小径の貫通孔１ｃ、１ｄとしても良い。即ち、段部１ｊ、１ｋを形成することによって、発光素子１ａ，受光素子１ｂの取り付け位置を規定しても良い。
【００１９】
また、前記貫通孔１ｃ側の切欠き空間部に面した（切欠き空間部１ｉを画定する）壁面１ｅが、前記切欠き空間部１ｉを拡げる方向の傾斜面として形成されている。一方、前記貫通孔１ｄ側の切欠き空間部に面した（切欠き空間部１ｉを画定する）壁面１ｆは、ケース１Ａの軸線（貫通孔１ｃ、１ｄを結ぶ直線）に対して、垂直な面にとして形成されている。
【００２０】
そして、前記貫通孔１ｃ、１ｄの切欠き空間部１ｉに面した側は、前記光透過性部材１ｇ、１ｈが接着剤で貼付され、前記光透過性部材１ｇ、１ｈによって、貫通孔１ｃ、１ｄは閉塞されている。
したがって、前記光透過部材１ｇによって、前記切欠き空間部１ｉを画定すると共に、前記光透過性部材１ｇが、前記切欠き空間部を拡げる傾斜面に形成されている。同様に、前記光透過部材１ｈによって、前記切欠き空間部１ｉを画定すると共に、前記光透過性部材１ｈが、前記ケース１Ａの軸線に対して垂直な面に形成されている。
なお、前記光透過性部材１ｇ、１ｈは、ケース１Ａに対して接着剤で貼付したが、特にこれに限定されるものではなく、前記光透過性部材１ｇ、１ｈをケース１Ａに対して融着するようにしても良い。
【００２１】
このように貫通孔１ｃ、１ｄが閉塞されているため、タンク２内の液体Ａが発光素子１ａ、受光素子１ｂに接するのを防止できる。なお、ケース１Ａの端面側の貫通孔１ｃ、１ｄの開口部は、合成樹脂剤等の封止部材で密閉される。
【００２２】
また、ケース１Ａ及び光透過性部材１ｇ、１ｈは、透明なガラス体、あるいは透明な合成樹脂体で構成することができ、ガラス体を選択するか合成樹脂材を選択するかは、タンク２内に収納されている液体Ａの性質などが考慮され決定される。
なお、ケース１Ａ自体は必ずしも光透過性部材である必要はなく、少なくとも、前記貫通孔１ｃ、１ｄを閉塞する部材（光透過性材質）のうち、前記貫通孔１ｃ、１ｄを臨む部分が光透過性を備えていれば良い。
【００２３】
このように構成された光学式レベルセンサ１は、発光素子１ａと受光素子１ｂが直線状に設けられ、直線状の光信号路が形成される。
そして、図３（ａ）に示すように、ケース中間部分の切欠き空間部１ｉに液体が存在しない場合には、発光素子１ａから発せられる光は、直進し、受光素子１ｂによって受光され、これにより光スイッチが閉じて、オンの状態となる。一方、図３（ｂ）に示すように、ケース中間部分の切欠き空間部１ｉに液体が存在する場合には、発光素子１ａから発せられる光は、斜面部を形成する光透過性部材１ｇと液体の界面において屈折し、受光素子１ｂに至らず、これにより光スイッチが開いて、オフの状態となる。
【００２４】
このように、液体の存在の有無を、発光素子１ａ及び受光素子１ｂによって検出することができる。しかも、ケース１Ａの貫通孔１ｃ、１ｄに発光素子１ａ、受光素子１ｂを収納することによって、両者を相対向した一直線上に配置することができ、容易に組み立てることができると共に、光路調整等を行う必要がない。
【００２５】
また、前記発光素子１ａとして、赤外線ＬＥＤを用いることが、安定度、値段、自然光に比べて相対的に強度が少ない波長領域である観点から好ましい。
一方、前記受光素子１ｂとしてはフィルタ付きのフォトトランジスタが好ましい。発光素子１ａからの光をフォトトランジスタでアナログデータとして光強度を受け、その光強度を所定の閾値によって液体の有無を判断する。このような方法によれば、油などの粘性のある液体に対しても適性に判別することができる。
【００２６】
このような光学式レベルセンサを用いた液面検出装置は、前記発光素子１ａを制御する投光制御回路３と、前記受光素子１ａを制御する受光制御回路４と、前記投光接続制御回路３と前記受光制御回路４に接続された液位検出回路５と、前記液位検出回路５に接続された表示装置６とを備えている。
【００２７】
即ち、図１に示すように、タンク２の高さ方向に、複数の光学式レベルセンサ１Ａを配設され（図１では２個の光学式レベルセンサ１Ａが配設されている）、夫々の発光素子１ａと投光制御回路３が電気的に接続される。一方、夫々の受光素子１ｂと受光制御回路４が電気的に接続される。そして、前記投光制御回路３と受光制御回路４が電気的に接続された液位検出回路５によって、液面レベルが検出され、前記液位検出回路５に電気的に接続された表示装置６に表示される。
【００２８】
このように構成された液面検知装置にあっては、下側の光学式レベルセンサ１Ａ及び上側の光学式レベルセンサ１Ａが共に、発光素子１ａからの光を受光素子１ｂが受光した場合には、タンク２内の液面は下側の光学式レベルセンサ１Ａより下側に液面が位置している（あるいはタンク２内に液体Ａが存在しない）と認められ、その旨が表示装置６に表示される。
また、下側光学式レベルセンサ１Ａにおいて、発光素子１ａからの光を受光素子１ｂが受光せず、上側の光学式レベルセンサ１Ａにおいて、発光素子１ａからの光を受光素子１ｂが受光した場合には、タンク２内の液面は下側の光学式レベルセンサ１Ａより上位置であり、上側光学式レベルセンサ１Ａより下位置に液面が位置していると認められ、その旨が表示装置６に表示される。
更に、下側の光学式レベルセンサ１Ａ及び上側の光学式レベルセンサ１Ａが共に、発光素子１ａからの光を受光素子１ｂが受光しない場合には、タンク２内の液面は上側の光学式レベルセンサより上側に液面が位置していると認められ、その旨が表示装置６に表示される。
【００２９】
なお、上記実施形態にあっては、二つの光学式レベルセンサを用いているが、タンク内に数多く設けることによって、精度良く液面レベルを検出することができる。また、上記実施形態にあっては、発光素子１ａと受光素子１ｂを貫通孔１ｃ、１ｄに収納する場合について説明したが、必ずしも、貫通孔である必要はなく、単なる孔であってもよい。この場合には、斜面部はケース１Ａ自体に形成されると共に、ケース１Ａは光透過部材で形成する必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、あらゆる液体（粘性のある液体を含む）の液面レベルの検知に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明にかかる液面検出装置の一実施形態の概略構成図である。
【図２】図２は、光学式レベルセンサのケースを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】図３は、光学式レベルセンサの光路を示した図であって、（ａ）は液体のない場合の光路を示した図、（ｂ）は液体のある場合の光路を示した図である。
【図４】図４は、従来の光学式レベルセンサを示す図であって、（Ａ）は側面図、（Ｂ）はＡ−Ａ矢視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１       光学式レベルセンサ
１Ａ      ケース
１ａ      発光素子
１ｂ      受光素子
１ｃ      貫通孔
１ｄ      貫通孔
１ｅ      壁面
１ｆ      壁面
１ｇ      光透過部材
１ｈ      光透過部材
１ｉ      切欠き空間部
１ｊ      段部
１ｋ      段部
２        タンク
３        投光制御回路
４        受光制御回路
５        液位検出回路
６        表示回路
Ｌ        光路
【図１】
2005140745.tif 000003
【図２】
2005140745.tif 000004
【図３】
2005140745.tif 000005
【図４】
2005140745.tif 000006