(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-07-26
(45)【発行日】2022-08-03
(54)【発明の名称】液体種別判別センサ
(51)【国際特許分類】
G01N 21/41 20060101AFI20220727BHJP
【ＦＩ】
G01N21/41 A
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2021544214
(86)(22)【出願日】2021-05-11
(86)【国際出願番号】 JP2021017903
【審査請求日】2021-08-04
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000219565
【氏名又は名称】東横化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000224
【氏名又は名称】特許業務法人田治米国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】平川 清
(72)【発明者】
【氏名】李 丞祐
【審査官】小野寺 麻美子
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第０５９４６０８４（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許第０６４６６３２３（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】特開平０１－２８２４４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－０９２００６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００６－５１５０７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００２－５４４４７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭６３－０５００４４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１８－１２８２７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１７００７７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２１／００ － Ｇ０１Ｎ ２１／８３
Ａ６１Ｂ ５／０６ － Ａ６１Ｂ ５／２２
Ｇ０１Ｎ １／００ － Ｇ０１Ｎ １／４４
Ｇ０１Ｎ ３３／００ － Ｇ０１Ｎ ３３／９８
Ｇ０１Ｎ ３５／００ － Ｇ０１Ｎ ３７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
平凸レンズ、平凸レンズを該レンズのコバで支持するレンズホルダ、平凸レンズの平面に当接して光を出射する出射用光ファイバ、平凸レンズの平面に当接して光を受光する受光用光ファイバ、出射用光ファイバに接続した発光部、及び受光用光ファイバに接続して光量を計測する光量計測部を備えた液体種別判別センサであって、出射用光ファイバのコアの端面が平凸レンズのコバ上に位置し、かつ出射用光ファイバのコアの前記端面における中心軸が平凸レンズのコバと一致するように又はコバからレンズホルダ側にシフトするように出射用光ファイバが設けられている液体種別判別センサ。
【請求項2】
受光用光ファイバのコアの端面が平凸レンズのコバ上に位置している請求項１記載の液体種別判別センサ。
【請求項3】
受光用光ファイバのコアの端面が、平凸レンズの平面の中心を対称の中心として出射用光ファイバのコアの端面と対称の位置に設けられている請求項２記載の液体種別判別センサ。
【請求項4】
受光用光ファイバのコアの端面における中心軸が平凸レンズの平面を貫いている請求項２記載の液体種別判別センサ。
【請求項5】
レンズホルダを装着するブラケットを有し、ブラケットが該ブラケットの上面に降ってきた液体を平凸レンズの凸面の下に誘導する流路又は斜面を有する請求項１～４のいずれかに記載の液体種別判別センサ。
【請求項6】
平凸レンズ、レンズホルダ、出射用光ファイバ及び受光用光ファイバを含む検知部の設置面と平凸レンズの凸面との距離が０．４～０．６ｍｍに保持される請求項１～５のいずれかに記載の液体種別判別センサ。
【請求項7】
平凸レンズの凸面に対向して設けられる反射板を備え、該反射板と平凸レンズの凸面との距離が０．４～０．６ｍｍに保持される請求項１～５のいずれかに記載の液体種別判別センサ。
【請求項8】
光量計測部が、光量に応じて異なる色の光を発光させるレベル表示部を有する請求項１～７のいずれかに記載の液体種別判別センサ。
【請求項9】
光量計測部が、光量に応じて所定のランプを発光させる警告灯を有する請求項１～８のいずれかに記載の液体種別判別センサ。
【請求項10】
発光部が赤色光を発光する請求項１～９のいずれかに記載の液体種別判別センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体種別判別センサに関する。
【背景技術】
【0002】
化学反応槽における反応の進行度を調べることのできる装置として、平凸レンズの凸面を化学反応槽内の液体と接触させ、該平凸レンズの平面に光を光ファイバで入射させ、該平凸レンズの凸面で全反射を繰り返し、平凸レンズの平面から出射した光を受光し、その受光した光の波長を分析することで全反射により吸収された波長を特定し、その波長によって化学反応槽における反応の進行度を調べる装置が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１４－２３８３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述した装置によれば、液体を分析対象とした場合に液体の種類をある程度特定することができる。しかしながら、液体の種類を特定するために平凸レンズから出射した光の分光分析をすることが必要となる。
【0005】
これに対し、本発明は平凸レンズと液体の界面の全反射を利用して液体の種類を特定する装置において、より簡便かつ高精度に液体の種類を特定することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者は、平凸レンズの凸面に液体を接触させ、平凸レンズの平面に出射用光ファイバで光を入射させ、平凸レンズの凸面で全反射を繰り返した光を受光用光ファイバで受光する場合に、（ａ）受光用光ファイバにおける受光光量は、平凸レンズの凸面に液体が接触していないときの受光光量に対して減少しており、この減少量は液体の屈折率と色に関係することから、予め分析対象となることが予想される液体の色と屈折率と受光光量との関係を調べておくと、分光分析をすることなく簡便に液体の種類を特定できること、また（ｂ）平凸レンズにコバを形成しておくと、平凸レンズを容易に安定的に保持することが可能になること、（ｃ1）出射用光ファイバの端面、特にコアを平凸レンズのコバ上に配置すると、平凸レンズの凸面全体をセンシングエリア（全反射を繰り返す領域）として機能させることが可能になり、凸面に接触している液体の分析精度が向上すること、（ｃ2）特に出射用光ファイバの端面における中心軸を平凸レンズの平面を貫くようにすると、平凸レンズ内に入射した光において、平凸レンズの平面に垂直な方向の光の割合を高めることができ、それにより平凸レンズの凸面に液体が接触しているときの受光用光ファイバにおける受光光量と、凸面に液体が接触していないときの受光用光ファイバにおける受光光量との差が大きくなり、凸面に接触している液体の分析精度が向上すること、を見出し、本発明を完成させた。
【0007】
即ち、本発明は、平凸レンズ、平凸レンズを該レンズのコバで支持するレンズホルダ、平凸レンズの平面に当接して光を出射する出射用光ファイバ、平凸レンズの平面に当接して光を受光する受光用光ファイバ、出射用光ファイバに接続した発光部、及び受光用光ファイバに接続して光量を計測する光量計測部を備えた液体種別判別センサであって、
出射用光ファイバの端面が平凸レンズのコバ上に位置するように出射用光ファイバが設けられている液体種別判別センサを提供する。
出射用光ファイバの端面が平凸レンズのコバ上に位置するように出射用光ファイバが設けられている液体種別判別センサを提供する。
【0008】
また、本発明は、平凸レンズ、平凸レンズを該レンズのコバで支持するレンズホルダ、平凸レンズの平面に当接して光を出射する出射用光ファイバ、平凸レンズの平面に当接して光を受光する受光用光ファイバ、出射用光ファイバに接続した発光部、及び受光用光ファイバに接続して光量を計測する光量計測部を備えた液体種別判別センサであって、
出射用光ファイバの端面が平凸レンズのコバ上に位置し、かつ出射用光ファイバの前記端面における中心軸が平凸レンズの平面を貫くように出射用光ファイバが設けられている液体種別判別センサを提供する。
出射用光ファイバの端面が平凸レンズのコバ上に位置し、かつ出射用光ファイバの前記端面における中心軸が平凸レンズの平面を貫くように出射用光ファイバが設けられている液体種別判別センサを提供する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、出射用光ファイバの端面、特にコアが平凸レンズのコバ上に位置するように出射用光ファイバが設けられているので、平凸レンズの凸面全体を、全反射を繰り返す領域であるセンシングエリアとして機能させることが可能になる。したがって、平凸レンズの凸面で全反射を繰り返し、受光用光ファイバで受光された光の光量に基づいて平凸レンズが接している液体の種別を判別する際の判別精度を向上させることができる。
【0010】
また、本発明の好ましい態様においては、出射用光ファイバの端面が平凸レンズのコバ上に位置し、かつその端面での出射用光ファイバの中心軸が平凸レンズの平面を貫くように出射用光ファイバが設けられているので、出射用光ファイバから平凸レンズに入射する光において、ファイバの中心軸方向の強度の大きい光の割合を高くすることができる。したがって、平凸レンズの凸面で全反射を繰り返し、受光用光ファイバで受光された光の光量に基づいて平凸レンズが接している液体の種別を判別する際の判別精度を向上させることができる。
【0011】
また、本発明によれば、受光用光ファイバで受光した光の光量に基づいて液体の種別を判別できるので装置構成が簡便になり、装置の製造コストを低減させることができる。例えば、本発明の液体種別判別センサは従前より液体の判別に用いられているＣｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ（ＣＣＤ）分光光度計、錘とロードセルを用いたプロセス用比重計等と比して製造コストを１／５以下にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一または同等の構成要素を表している。
【0014】
（全体構成）
図１は、本発明の一実施例の液体種別判別センサ１の概略構成図である。この液体種別判別センサ１は、検出又は判別すべき液体に接触させる平凸レンズを備えた検知部２、及び制御部３を有する。図２は検知部２の正面図、図３Ａ～３Ｄは検知部２の断面図、図４は検知部２の分解図である。
図１は、本発明の一実施例の液体種別判別センサ１の概略構成図である。この液体種別判別センサ１は、検出又は判別すべき液体に接触させる平凸レンズを備えた検知部２、及び制御部３を有する。図２は検知部２の正面図、図３Ａ～３Ｄは検知部２の断面図、図４は検知部２の分解図である。
【0015】
検知部２は、平凸レンズ１０、平凸レンズ１０を該レンズのコバ１０ａで支持するレンズホルダ１１、平凸レンズの平面１０ｂに当接して光を出射する出射用光ファイバ１２、平凸レンズの平面１０ｂに当接して光を受光する受光用光ファイバ１３を有している（図３Ａ～３Ｄ）。一方、制御部３は、出射用光ファイバ１２に接続する出射用光コネクタ３１、該コネクタ３１に接続した発光部、受光用光ファイバ１３に接続する受光用光コネクタ３２、該コネクタ３２に接続して受光用光ファイバ１３で受光された光の光量を計測する光量計測部、計測した光量のレベル表示部３３等を有している（図１）。
【0016】
（検知部）
図３Ａ等に示したように検知部２において、レンズホルダ１１は耐薬品性樹脂で底部に開口部を有する有底筒状に形成されており、この開口部に平凸レンズ１０が嵌められ、開口部の内壁全周がコバ１０ａの全周を押さえている。このようにレンズホルダ１１がコバ１０ａで平凸レンズ１０を支持することによりレンズホルダ１１における平凸レンズ１０の支持状態が安定し、これらが密着した状態を維持することができる。また、レンズホルダ１１内の気密性が向上し、防水防塵を確保することができるので、検知部２は屋外設置にも好適となる。加えて、平凸レンズ１０とレンズホルダ１１とが真空密着の状態となるので、平凸レンズ１０をレンズホルダ１１に嵌め込むだけで固定され、外れにくくなる。また、レンズホルダ１１の屈折率を出射用光ファイバ１２のクラッドの屈折率に合わせることで、出射用光ファイバ１２のコアから平凸レンズ１０に入射した光を、平凸レンズ１０のコバ１０ａとレンズホルダ１１との界面で効率的に全反射させることができる。
図３Ａ等に示したように検知部２において、レンズホルダ１１は耐薬品性樹脂で底部に開口部を有する有底筒状に形成されており、この開口部に平凸レンズ１０が嵌められ、開口部の内壁全周がコバ１０ａの全周を押さえている。このようにレンズホルダ１１がコバ１０ａで平凸レンズ１０を支持することによりレンズホルダ１１における平凸レンズ１０の支持状態が安定し、これらが密着した状態を維持することができる。また、レンズホルダ１１内の気密性が向上し、防水防塵を確保することができるので、検知部２は屋外設置にも好適となる。加えて、平凸レンズ１０とレンズホルダ１１とが真空密着の状態となるので、平凸レンズ１０をレンズホルダ１１に嵌め込むだけで固定され、外れにくくなる。また、レンズホルダ１１の屈折率を出射用光ファイバ１２のクラッドの屈折率に合わせることで、出射用光ファイバ１２のコアから平凸レンズ１０に入射した光を、平凸レンズ１０のコバ１０ａとレンズホルダ１１との界面で効率的に全反射させることができる。
【0017】
ここで、レンズホルダ１１の形成材料としては、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等の耐薬品性樹脂を使用することが好ましい。また平凸レンズ１０としては、合成石英、合成樹脂、高屈折率ガラス等で形成された、曲率半径３～４ｍｍ、レンズ径４～６ｍｍ、コバ厚１～３ｍｍのレンズを使用することができる。
【0018】
レンズホルダ１１内では、該レンズホルダ１１に支持された平凸レンズ１０上に遮光部品１４が設けられ、その上にレンズホルダ１１と同様に耐薬品性樹脂で形成されたブッシュ１５が設けられている。レンズホルダ１１の内面において平凸レンズ１０を囲む部分は、平凸レンズ１０の平面１０ｂと面一の面１１ａとなっている。
【0019】
出射用光ファイバ１２はブッシュ１５内に圧入され、遮光部品１４を通り、出射用光ファイバ１２の端面１２ａが平凸レンズの平面１０ｂとレンズホルダ１１の内側の面１１ａに当接する。このとき端面１２ａ、特にコアは平凸レンズのコバ１０ａ上に位置する（図３Ａ～３Ｃ）。また、出射用光ファイバ１２の端面１２ａにおける中心軸Ａ１は、コバ１０ａからレンズホルダ１１側にシフトしていてもよいが（図３Ａ、３Ｂ）、好ましくは平凸レンズの平面１０ｂを貫いている（図３Ｃ）。
【0020】
受光用光ファイバ１３もブッシュ１５内に圧入され、遮光部品１４を通り、受光用光ファイバ１３の端面１３ａが平凸レンズの平面１０ｂ及びレンズホルダ１１の内側の面１１ａに当接する。このとき端面１３ａ、特にコアは平凸レンズのコバ１０ａ上に位置している（図３Ａ～３Ｃ）。そして、受光用光ファイバ１３の端面１３ａにおける中心軸Ａ２は、コバ１０ａからレンズホルダ１１側にシフトしていてもよく（図３Ａ）、平凸レンズの平面１０ｂを貫いていてもよい（図３Ｂ、３Ｃ）。受光用光ファイバ１３の端面１３ａは、平凸レンズ１０の平面１０ｂの中心を対称の中心として出射用光ファイバ１２の端面１２ａと対称の位置に設けられていることが好ましい（図３Ａ、３Ｃ）。
【0021】
出射用光ファイバ１２と受光用光ファイバ１３を上述の位置に設けることにより、この検知部２では、図５Ａに示すように、出射用光ファイバ１２から平凸レンズ１０に入射する光では、その中心軸Ａ１方向の高強度の光の割合が高くなる。さらに、出射用光ファイバ１２から出射された光が平凸レンズの凸面１０ｃで全反射を繰り返すセンシングエリアＤとして該凸面１０ｃの全径を広く利用することができる。
【0022】
図５Ｂに示すように平凸レンズ１０の凸面１０ｃが液体ｘに接触すると、出射用光ファイバ１２から入射した光は凸面１０ｃで全反射を繰り返し、あるいは検知部２の設置面Ｐで反射されて受光用光ファイバ１３で受光される。この受光光量は平凸レンズ１０の凸面１０ｃが液体ｘと接触していない場合に比して低減しており、低減量は液体ｘの屈折率と色に依存するので受光光量から液体種別を判別することが可能となる。よって、上述のように平凸レンズ１０の凸面１０ｃにおけるセンシングエリアＤを広くし、平凸レンズ１０に入射する光において出射用光ファイバ１２の中心軸Ａ１方向の高強度の光の割合が高くなることにより液体種別の判別精度を向上させることが可能となる。
【0023】
これに対し図６に示したように、出射用光ファイバ１２の端面１２ａと受光用光ファイバ１３の端面１３ａをそれぞれ完全に平凸レンズ１０の平面１０ｂ内に配置すると、平凸レンズ１０に入射する光の強さと方向のばらつきが大きくなり、センシングエリアＤも狭くなるので、液体ｘの種類の判別精度が低下する。
【0024】
一方、レンズホルダ１１に嵌められたブッシュ１５は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等の耐薬品性樹脂で形成されたブラケット１６と係合する（図３Ａ～３Ｃ）。この係合により、平凸レンズ１０の凸面１０ｃと該凸面１０ｃに対向する検知部２の設置面Ｐとの距離ｈが０．４～０．６ｍｍに保持されることが好ましい。このような距離ｈとすることにより、平凸レンズ１０の凸面１０ｃと検知部２の設置面Ｐとの間に液体が浸透して平凸レンズ１０の凸面１０ｃが液体で濡れやすくなる。これに対し、距離ｈが広すぎると平凸レンズ１０のセンシングエリアＤを液体ｘで濡らすために凸面１０ｃと設置面Ｐとの間に保持させることが必要となる液体が不用に多くなる。反対に、距離ｈが狭すぎると組み立て公差の設定が難しくなる。
【0025】
検知部２の設置面Ｐに凹凸があることにより出射用光ファイバ１２から出射された光のうち設置面Ｐで反射された光が受光用光ファイバ１３で受光されにくい場合、設置面Ｐが石、コンクリート等で形成されていることにより検知部２の設置時に平凸レンズ１０の凸面１０ｃが傷つくおそれのある場合などにおいては、図３Ｄに示すように、平凸レンズ１０の凸面１０ｃに対向するように反射板１７を検知部２の設置面Ｐに設けてもよい。この場合、平凸レンズ１０の凸面１０ｃと反射板１７との間には、上述の距離ｈが保持されるようにすることが好ましい。
【0026】
ブラケット１６には、検知部２を所定の設置位置にネジ等で固定できるように孔部３７と切り欠き部３８が設けられている（図１）。また、ブラケット１６の上面に降ってきた液体が平凸レンズ１０の凸面１０ｃの下に誘導されるようにする流路１８や斜面１９が形成されている（図２）。これにより検知部２の設置箇所に僅かな液体が降ってきた場合でも、その液体の種別を判別することが可能となる。
【0027】
なお、この検知部２では上述のように光ファイバ１２、１３と平凸レンズ１０を用いて液体種別を判別するので、判別すべき液体がガソリンなどの可燃物で発火の危険を有するものであっても、検知部２の設置箇所が防爆エリアであっても、安全に使用することができる。
【0028】
（制御部）
制御部３は、その筐体３０の表面に、出射用光ファイバ１２に接続する出射用光コネクタ３１と、受光用光ファイバ１３に接続する受光用光コネクタ３２を有する。出射用光コネクタ３１は筐体３０内に組み込まれた発光部と接続し、受光用光コネクタ３２は筐体３０内に組み込まれた光量計測部と接続している（図１）。
制御部３は、その筐体３０の表面に、出射用光ファイバ１２に接続する出射用光コネクタ３１と、受光用光ファイバ１３に接続する受光用光コネクタ３２を有する。出射用光コネクタ３１は筐体３０内に組み込まれた発光部と接続し、受光用光コネクタ３２は筐体３０内に組み込まれた光量計測部と接続している（図１）。
【0029】
発光部は発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ、以下、ＬＥＤ）光源等で構成され、所定波長の光を出射用光コネクタ３１に送る。発光部には市販のＬＥＤライト、光ファイバアンプ等を使用することができる。出射用光コネクタ３１に送る光の波長を可変としてもよい。出射用光コネクタ３１に送る光として赤色光を使用した場合、平凸レンズ１０に接触している液体が赤色光を吸収しやすい青色系の液体であると、赤色光が平凸レンズ１０に出射されてから受光用光ファイバ１３で受光されるまでの間に赤色光が液体に吸収されやすく、平凸レンズ１０が液体と接触していることによる受光光量の減少量が多くなるので液体の判別精度が向上する。また赤色光は、可視光であるため、平凸レンズ１０に光が出射されていることを肉眼で確認でき、一般に危険を示す色と認識される点でも好ましい。なお、紫外線はレンズホルダ１１を形成する樹脂を劣化させるので好ましくなく、また、検知部２を屋外設置した場合には太陽光を誤検知する虞があるため検知部の遮光が必要となる点でも好ましくない。
【0030】
一方、光量計測部はフォトダイオード等の受光素子で構成され、受光用光ファイバ１３で受光された光の光量が電圧として計測される。制御部３は、その筐体３０の表面に受光光量のレベルを示すレベル表示部３３、警告灯３４、閾値設定用ロータリーディップスイッチ３５、感度調整用トリマ３６を有している。レベル表示部３３では複数のＬＥＤランプが配列しており、光量計測部で計測された光量に応じた数のＬＥＤランプが点灯する。ＬＥＤランプとして発光色の異なるものを備えていることが好ましい。例えば、光量計測部で計測された光量が、平凸レンズ１０が液体に接触していない状態に相当する場合、図７Ａに示すように緑色ランプＧの一部を点灯させ、他のランプを消灯させる。光量計測部で計測された光量が、平凸レンズ１０が水に接触している状態に相当する場合、図７Ｂに示すように緑色ランプＧ及び黄色ランプＹの一部を点灯させ、他のランプを消灯させる。同様に所定の第１の液体（例えば、エチルアルコール）との接触に相当する場合には図７Ｃに示すように緑色ランプＧ、黄色ランプＹ及び赤色ランプＲの一部を点灯させ、他のランプを消灯させる。同様に所定の第２の液体（例えば、イソプロピルアルコール）との接触に相当する場合には図７Ｄに示すように緑色ランプＧ、黄色ランプＹ及び赤色ランプＲを点灯させる。
【0031】
また、必要により警告灯３４を点灯させてもよい。警告灯３４も発光色の異なるＬＥＤランプから構成することができ、警告のレベルに応じて点灯させるランプの色を、例えば緑色から黄色又は赤色に変えてもよい。さらに、検出された液体が、検知部２の設置箇所における異常な漏液の虞を示す場合に、設置箇所の管理システムに警告信号が発信されるようにしてもよい。
【0032】
受光光量に応じてレベル表示部３３のＬＥＤランプや警告灯３４をどのように点灯させるかは、予め、光量計測部で計測された電圧と液体の屈折率との関係を、例えば、種々の濃度のショ糖水溶液からなる屈折率標準液（以下、標準液という）を用いて計測しておき、個々のＬＥＤランプを点灯させる閾値を設定すればよい。例えば、標準液の屈折率と光量計測部で計測された電圧とに図８の関係がある場合に、図９に示すようにレベル表示部３３の緑色ランプＧ、黄色ランプＹ及び赤色ランプＲ、ならびに警告灯３４の黄色ランプＹ及び赤色ランプＲを点灯させる電圧の閾値(1)～(5)を設定し、検出された電圧が閾値を下回った場合に対応するランプを点灯させる。この閾値(1)～(5)は適宜変更できるようにすることが好ましい。本実施例では閾値(1)を、平凸レンズ１０が水に接触した状態に対応させるために８００ｍＶに設定し、検出電圧が８００ｍＶを超えている場合にはレベル表示部３３で緑色ランプＧ１またはＧ２が点灯し、８００ｍＶ以下になるとランプＧ１、Ｇ２に加えて黄色ランプＹ３が点灯し、警告灯３４も黄色に点灯するようにしている。閾値(2)～(5)は図９に示した閾値に設定しており、例えば検出電圧が６１０ｍＶ以下になると緑色ランプＧ１、Ｇ２、黄色ランプＹ３、Ｙ４に加えて赤色ランプＲ５が点灯し、警告灯３４も赤色に点灯する。閾値(2)～(5)は閾値設定用ロータリーディップスイッチ３５で変更可能である。
【0033】
なお、受光光量に対応する電圧と、屈折率との関係のみでは、平凸レンズ１０が接触している液体の種類の判別をすることはできないが、検知部２を設置する個々の場所に応じて検出される液体の種類は限定されるので、検知部２を設置する場所ごとに検出すべき液体の種類に応じて警告灯３４の点灯の閾値を定めることが好ましい。例えば、ガソリンの屋外配管の継ぎ手付近に検知部２を設置した場合、判別対象となる液体はガソリンと、雨水となるが、ガソリンと雨水とは屈折率が異なることから、検出された当該液体が、雨水なのかガソリンなのか、それらの混合液なのかを判別することができ、ガソリン又はガソリンの混合液であることが検出された場合には継ぎ手における漏液が問題になるので、警告灯３４が点灯し、警告信号が発信されるようにする。
【0034】
なお、本発明において光量計測部による計測結果の表示方法は、ＬＥＤランプの発光色と発光したＬＥＤランプの個数を利用して光量を表す方法に限られない。例えば、計測結果を数値で表示してもよい。
【0035】
（用途）
・漏液センサ
本発明の液体種別判別センサは、漏液の危険性がある箇所に設置して漏液の有無を検知する漏液センサとして使用することができる。その場合、単なる液体の検知ではなく、漏液が問題となる所定の種類の液体の検知を常時行うことが可能となる。例えば、図１０Ａに示すように、屋外設置されている配管４０の継手部分４１の下に検知部２を設置し、該配管４０を通る液体の屈折率を予め調べておくことにより、検知部２が雨水ｗに接触している場合には警告灯３４に黄色ランプを点灯させ、図１０Ｂに示すように、検知部２が継手部分４１から漏れた液体ｘに接触している場合には、それが雨水ｗにより希釈されている場合でも、警告灯３４に赤色ランプを点灯させることができる。さらに、異常な漏液に対する警告の発信機能により、液漏れの有無を２４時間体制で常時監視することが可能となる。同様にして、配管の経年劣化や腐食などによる漏液、各種装置からの液漏れも常時監視することが可能となる。この場合、レンズホルダ１１やブッシュ１５を耐薬品性樹脂で形成することにより、漏液が問題となる液体が酸性又はアルカリ性であっても、腐食性であっても、漏液した液体に検知部２を接触させることが可能となる。
・漏液センサ
本発明の液体種別判別センサは、漏液の危険性がある箇所に設置して漏液の有無を検知する漏液センサとして使用することができる。その場合、単なる液体の検知ではなく、漏液が問題となる所定の種類の液体の検知を常時行うことが可能となる。例えば、図１０Ａに示すように、屋外設置されている配管４０の継手部分４１の下に検知部２を設置し、該配管４０を通る液体の屈折率を予め調べておくことにより、検知部２が雨水ｗに接触している場合には警告灯３４に黄色ランプを点灯させ、図１０Ｂに示すように、検知部２が継手部分４１から漏れた液体ｘに接触している場合には、それが雨水ｗにより希釈されている場合でも、警告灯３４に赤色ランプを点灯させることができる。さらに、異常な漏液に対する警告の発信機能により、液漏れの有無を２４時間体制で常時監視することが可能となる。同様にして、配管の経年劣化や腐食などによる漏液、各種装置からの液漏れも常時監視することが可能となる。この場合、レンズホルダ１１やブッシュ１５を耐薬品性樹脂で形成することにより、漏液が問題となる液体が酸性又はアルカリ性であっても、腐食性であっても、漏液した液体に検知部２を接触させることが可能となる。
【0036】
・配管内の液体種別の判別センサ
図１１に示すように、異なる液体ｘ又は液体ｙが通る配管４２に検知部２を設置することにより、検知部２の設置箇所で液体ｘ又は液体ｙのいずれが配管４２内を流れているかを判別することができる。
図１１に示すように、異なる液体ｘ又は液体ｙが通る配管４２に検知部２を設置することにより、検知部２の設置箇所で液体ｘ又は液体ｙのいずれが配管４２内を流れているかを判別することができる。
【0037】
・液面センサ
図１２に示すように、液体槽４３の所定の液面の高さに検知部２を設置することにより、液体槽４３内において液面センサとして使用することができる。また、この液体槽４３を、液体が所定の反応を行う反応槽として使用する場合には、この液体槽４３に取り付けた検知部２を、槽内で進んでいる反応経過のチェックに使用することができる。
図１２に示すように、液体槽４３の所定の液面の高さに検知部２を設置することにより、液体槽４３内において液面センサとして使用することができる。また、この液体槽４３を、液体が所定の反応を行う反応槽として使用する場合には、この液体槽４３に取り付けた検知部２を、槽内で進んでいる反応経過のチェックに使用することができる。
【0038】
・槽内管理センサ
図１３に示すように、薬液ｘを貯留していた液体槽４３を水ｗで洗浄する場合の配管４２に検知部２を設置することにより、液体槽４３内に薬液ｘが残っている状態と、洗浄が完了して液体槽４３内に水ｗだけが存在する場合とを区別する槽内管理センサとして使用することができる。これにより、無用に洗浄を重ねることを省略でき、効率的に槽内を洗浄することが可能となる。この他、本発明の液体種別判別センサは種々の場面で使用することができる。
図１３に示すように、薬液ｘを貯留していた液体槽４３を水ｗで洗浄する場合の配管４２に検知部２を設置することにより、液体槽４３内に薬液ｘが残っている状態と、洗浄が完了して液体槽４３内に水ｗだけが存在する場合とを区別する槽内管理センサとして使用することができる。これにより、無用に洗浄を重ねることを省略でき、効率的に槽内を洗浄することが可能となる。この他、本発明の液体種別判別センサは種々の場面で使用することができる。
【実施例】
【0039】
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。
出射用光ファイバと受光用光ファイバを平凸レンズに当接させるにあたり、それらの好適な位置を調べるため、図３Ｃ、３Ｄに示した検知部２において、平凸レンズ１０に対して出射用光ファイバ１２の中心軸Ａ１と、受光用光ファイバ１３の中心軸Ａ２との距離（ピッチ）を図１４に示すように変えた。そしてそれぞれのピッチにおいて、出射用光ファイバ１２のコア及び受光用光ファイバ１３のコアが平凸レンズ１０の平面１０ｂに当接している部分の面積とこれらのコアの断面積との割合（％）を求めた。結果を図１４に示す。この場合、平凸レンズ１０の仕様は次の通りである。
出射用光ファイバと受光用光ファイバを平凸レンズに当接させるにあたり、それらの好適な位置を調べるため、図３Ｃ、３Ｄに示した検知部２において、平凸レンズ１０に対して出射用光ファイバ１２の中心軸Ａ１と、受光用光ファイバ１３の中心軸Ａ２との距離（ピッチ）を図１４に示すように変えた。そしてそれぞれのピッチにおいて、出射用光ファイバ１２のコア及び受光用光ファイバ１３のコアが平凸レンズ１０の平面１０ｂに当接している部分の面積とこれらのコアの断面積との割合（％）を求めた。結果を図１４に示す。この場合、平凸レンズ１０の仕様は次の通りである。
【0040】
平凸レンズの仕様
レンズ材料：合成石英
平面１０ｂの直径：５．０ｍｍ
凸面１０ｃの曲率半径：３．６９ｍｍ
コバ１０ａの厚さ：１．５ｍｍ
レンズ材料：合成石英
平面１０ｂの直径：５．０ｍｍ
凸面１０ｃの曲率半径：３．６９ｍｍ
コバ１０ａの厚さ：１．５ｍｍ
【0041】
それぞれのピッチにおいて、平凸レンズ１０に液体が接触していないときの光量計測部における電圧を求めた。結果を図１５に示す（同図の右縦軸）。また、平凸レンズ１０の凸面１０ｃを屈折率１．３３の液体（水）に浸漬させた状態と、屈折率１．４４の液体（ガソリン）に浸漬させた状態のそれぞれにおいて光量計測部で電圧を計測し、それらの差を求めた。この電圧差も図１５に示す（同図の左縦軸）。
【0042】
図１５から、出射用光ファイバ１２のコアと受光用光ファイバ１３のコアとが平凸レンズ１０のコバ１０ａ上に配置されていると、平凸レンズ１０に接触させる液体の屈折率を変えた場合に、各ピッチにおいて光量計測部で電圧の差を計測できることが分かり、この場合に計測される電圧の差が大きいのは、出射用光ファイバと受光用光ファイバのそれぞれのコアの平凸レンズに当接している部分の面積のコアの断面積に対する面積が９５～７３％の場合（即ち、出射用光ファイバと受光用光ファイバのピッチが４．２～４．６ｍｍの場合）であり、光ファイバ端面の全面が平凸レンズに当接している場合ではないことがわかる。
【0043】
また、出射用光ファイバと受光用光ファイバのピッチが４．２～４．６ｍｍの場合に、平凸レンズが液体と接触していないときの電圧が最も大きいのはピッチ４．６ｍｍであること、したがって、この測定系では液体種別の判別精度を高くするため、ピッチを４．６ｍｍとするのが好ましいことがわかる。
【符号の説明】
【0044】
１ 液体種別判別センサ
２ 検知部
３ 制御部
１０ 平凸レンズ
１０ａ コバ
１０ｂ 平面
１０ｃ 凸面
１１ レンズホルダ
１１ａ 面
１２ 出射用光ファイバ
１２ａ 端面
１３ 受光用光ファイバ
１３ａ 端面
１４ 遮光部品
１５ ブッシュ
１６ ブラケット
１７ 反射板
１８ 流路
１９ 斜面
３０ 筐体
３１ 出射用光コネクタ
３２ 受光用光コネクタ
３３ レベル表示部
３４ 警告灯
３５ ロータリーディップスイッチ
３６ 感度調整用トリマ
３７ 孔部
３８ 切り欠き部
４０ 配管
４１ 継手部分
４２ 配管
４３ 液体槽
Ａ１、Ａ２ 中心軸
Ｄ センシングエリア
ｈ 平凸レンズの凸面と液体種別判別センサの設置面との距離
Ｐ 設置面
ｗ 雨水（水）
ｘ 液体（薬液）
ｙ 液体
２ 検知部
３ 制御部
１０ 平凸レンズ
１０ａ コバ
１０ｂ 平面
１０ｃ 凸面
１１ レンズホルダ
１１ａ 面
１２ 出射用光ファイバ
１２ａ 端面
１３ 受光用光ファイバ
１３ａ 端面
１４ 遮光部品
１５ ブッシュ
１６ ブラケット
１７ 反射板
１８ 流路
１９ 斜面
３０ 筐体
３１ 出射用光コネクタ
３２ 受光用光コネクタ
３３ レベル表示部
３４ 警告灯
３５ ロータリーディップスイッチ
３６ 感度調整用トリマ
３７ 孔部
３８ 切り欠き部
４０ 配管
４１ 継手部分
４２ 配管
４３ 液体槽
Ａ１、Ａ２ 中心軸
Ｄ センシングエリア
ｈ 平凸レンズの凸面と液体種別判別センサの設置面との距離
Ｐ 設置面
ｗ 雨水（水）
ｘ 液体（薬液）
ｙ 液体
【要約】
液体種別判別センサ１は、平凸レンズ１０、平凸レンズ１０を該レンズのコバ１０ａで支持するレンズホルダ１１、平凸レンズの平面１０ｂに当接して光を出射する出射用光ファイバ１２、平凸レンズの平面１０ｂに当接して光を受光する受光用光ファイバ１３、出射用光ファイバ１２に接続した発光部、及び受光用光ファイバ１３に接続して光量を計測する光量計測部を備える。出射用光ファイバの端面１２ａが平凸レンズのコバ１０ａ上に位置し、好ましくはその端面１２ａにおける中心軸Ａ１が平凸レンズの平面１０ｂを貫くように出射用光ファイバ１２が設けられている。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】