JPS6022730B2 - 光学式液面検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液面位の検知を光学的方法により行なう光学式
液面検知装置に係るものである。

従来、液面位の検知方法としては、浮子によるもの、所
望測定液面位まで垂下した電極によるものがあるが、こ
の種のものでは装置が複雑になったり、動作の信頼性に
欠けるなどの欠点がある。

本発明はかかる欠点を改良した光学式液面検知装置に関
するものであり、基部に光源と感光素子とを備えるとと
もに先端に規定液面まで垂下する入光界面を形成し、側
面をテーパー状として全反射面を形成した光透過体を有
することを特徴とするものである。以下、本発明をその
一実施例を示す第１図により説明する。

すなわち該図面において１は光源であり、光源１から出
た光Ｌはガラスや合成樹脂、特に安価な材料としてポリ
スチロール、ポリカーボネートなどよりなる光透過体２
を透過して入光界面３に至る。この時、光の一部は光透
過体２の側面のテーパ−状の全反射面に照射されるが、
その入光角１、光透過体２の屈折率Ｎｓ，外部流体の屈
折率Ｎｅの間に【１｝式の関係があるとき、光は全て内
部反射して外部へ洩れることなく入光界面３に集中する
。叢＞Ｓｉｍ ‐・‐・‐・（１’またそ
れ以外の極端に広がった光は光透過体２より外部に抜け
る。

次に該入光界面３へ至った光Ｌは屈折光Ｌと反射光セに
分かれるが、この時外部流体の屈折率の差異により屈折
光Ｌおよび反射光−の光量は変化する。

すなわち入光界面３が被検液体４と接していない時、接
している時に比べ反射光Ｌ２の光量は増大する。該反射
光Ｌは再度光透過体２中を透過してホト・トランジスタ
よりなる感光素子５に至り光量を計測され、その値によ
り入光界面３が被検液体４に接しているかどうか、すな
わち被検液体４が規定液面まであるかどうかが検知され
る。今、光透過体２の側面の全反射面を入光界面３と９
０ｏの角度を有するようにしたもの、すなわち鞠方面と
平行な側面を有するものＡと、本発明のごとく６３ｏの
テーパー状にしたもの８につき駁した結果を第１表に示
す。

なお被検液体ねとしては３０％の硫酸を用いた。第 １
表 以上の結果より？本発明のごとく光透過体の側面の全反
射面をテーパー状としたものが〜よりその光の利用率が
良く、また入光界面が被検液体と接触している時として
いない時の変化が顕著であることがわかる。

次に光透過体の入光界面を備える先端の角度を１８０ｏ
すなわち平面状のものから２００のものまで変化させた
時の、入光界面が被検液体と接触していないときの感光
素子よりの電流を測定した結果を第２表に示す。

第 ２ 表 以上の結果より、先端の形状が平面状のものよりも角度
を有している方が光の利用率が良く、変化も大であるこ
とがわかる。

またその電流は１１０ｏのとき最大値を示し、４００以
下ではその効果は減少する。この点に鑑みて第２図に示
すごとく、光透過体２′の先端を角度を有する構成とな
し、入光界面３′を形成するものも一方法である。また
本発明の他の実施例を示す第３・４図につき説明する。
すなわち本実施例は２個の入光界面３″ａ，３″ｂを備
えた構成としものであり、第５図に示すごとく被検液体
４″の液面によって感光素子５″よりの電流値が階段状
に変化するので、液面を更に詳しく知ることができる。
なおこの入光界面の数を更に増しても良いことはもちろ
んである。以上本発明のいくつかの実施例につき述べた
がし例えば検知誤動作をなくすため、外部光を遮断する
ための「遮光物で光透明体を被包するなど、特許請求の
範囲を逸脱しない範囲で様々な実施態様が考えられる。

次に本発明を蓄電池の電解液面位の検知に応用した種々
の実施例につき説明する。

すなわち本発明のごとき光学式液面検知装置は液面位の
検知部を離れた場所ででも蓄電池と一体としてでも設け
ることができ、また電極によるものに対比して腐食した
り、電極と電解液との間の火花が蓄電池の発生ガスに引
火したりする欠点もなく、更に光源の電源を蓄電池より
得ることが可能であるなどの様々な利点を有するもので
ある。第６図に示す実施例は蓄電池蓋６に本発明の光学
式液面検知装置Ａを配してなるものである。

なお本実施例では該装置Ａの入光界面３川を蓄電池の最
低液面より少し高い位置に設け、早めに電解液７の不足
を知ることができる構成としている。また第？図に示す
実施例は液面検知装置Ａ′を徴孔体８で被包し蓄電池の
セパレーターなどよりのあくが光透過体２″に付着しな
いようにしたものである。なお本実施例のごとく構成す
ることにより、上述の光の遮蔽効果が得られるのは勿論
である。

更に第８図に示されるものは蓄電池蓋６′の形状を従来
のものと変えることなく光学式液面検知装置Ａ″を蓄電
池に配することができよう、その液口栓９に該装置Ａ″
を取付けたものであり、液面の検知が「注液時、非注液
購いずれでも行なえるよう、該液□栓９に開閉自在な蓋
１０を設けた構成としたものである。また第９図に示さ
れるものは，上記実施例を更に改良したものであり「蓋
１０′の開閉に運動して光学式液面検知装置Ａ川を上下
させ、それぞれ最高最低液面の検知を行なうことができ
るようにしたものである。

以上、蓄電池に本発明の光学式液面検知装置を配したい
くつかの実施例につき述べたが、蓄電池の液面を計る手
段としては、他に注液器に該装置を配することなどが考
えられる。

叙上、本発明は蓄電池の電解液面など、様々な液面の検
知が可能なものであり、その工業上の価値は大である。

図面の簡単な説明第１図は本発明の−実施例を示す縦断
面図。

第２図は本発明の他の実施例を示す要部縦断面図。第３
，４図は本発明の他の実施例を示す縦断面図および縦断
側面図。第５図は第３，４図に示す実施例における液面
に対する感光素子よりの電流値を示す線図。第６，７図
は本発明を蓄電池に配した実施例をそれぞれ示す縦断面
図。第８，９図は同じく液□栓に配した実施例をそれぞ
れ示す縦断面図。１・・・・・・光源、２，２′， ２
″・…・・光透過体、３，３′，３″ａ，３″ｂ，３川
・・・・・・入光界面、Ａ，Ａ′，Ａ′′，Ａ……・・
・光学式液面検知装置。

第１図第２図 第５図 第３図 第４図 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基部に光源と感光素子とを備えるとともに、先端に
   所望測定液面位まで垂下する入光界面を形成し、側面を
   テーパー状として全反射面を形成した光透過体を有する
   ことを特徴とする光学式液面検知装置。 ２ 光透過体の先端角が４０°以上であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の光学式液面検知装置
   。 ３ 複数個の入光界面を備えた光透過体を有することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光学式液面検
   知装置。