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公開番号2025104530
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-10
出願番号2023222402
出願日2023-12-28
発明の名称光学式レベル検出装置
出願人多摩川精機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01F 23/292 20060101AFI20250703BHJP(測定;試験)
要約【課題】液体の液面高さ検出に用いる光学検出体の故障を判別する。
【解決手段】複数の光学検出体110を有するセンサ部100と制御部120とを備える光学式レベル検出装置1であり、複数の光学検出体110の各々は、発光体111、受光体112、及びプリズム113を備え、プリズム113は、液体中において発光体111からの光を透過し、液体外において発光体111からの光を反射して受光体112に導くよう構成され、制御部120は、複数の光学検出体110の各々が備える発光体111を発光させ、複数の光学検出体110に各々が備える受光体112から出力される電圧を第1閾値Vth1と比較し、液体の有無を検出し、複数の光学検出体110の各々が備える発光体111を発光させず、発光しない発光体111に対応する受光体112から出力される電圧を第1閾値Vth1と比較し、受光体112の故障を判別する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の光学検出体（110）を有するセンサ部（100）と、制御部（120）とを備える光学式レベル検出装置（1）であって、
前記複数の光学検出体（110）の各々は、
発光体（111）、受光体（112）、及びプリズム（113）を備え、
前記プリズム（113）は、液体中において前記発光体（111）からの光を透過し、液体外において前記発光体（111）からの光を反射して前記受光体（112）に導くよう構成され、
前記制御部（120）は、
前記複数の光学検出体（110）の各々が備える前記発光体（111）を発光させ、前記複数の光学検出体（110）に各々が備える前記受光体（112）から出力される電圧を第１閾値（Vth1）と比較し、前記液体の有無を検出し、
前記複数の光学検出体（110）の各々が備える前記発光体（111）を発光させず、発光しない前記発光体（111）に対応する前記受光体（112）から出力される電圧を前記第１閾値（Vth1）と比較し、前記受光体（112）の故障を判別する、
光学式レベル検出装置。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
前記複数の光学検出体（110）の各々は前記制御部（120）に接続され、
前記制御部（120）は、
前記複数の光学検出体（110）の各々が備える前記発光体（111）への発光駆動電圧の印加の有無を制御し、
前記発光体（111）への前記発光駆動電圧の印加の有無を識別し、前記発光駆動電圧が印加されないことが識別された前記発光体（111）に対応する前記受光体（112）から出力される電圧を前記第１閾値（Vth1）と比較して前記故障の判別を行う、
請求項１に記載の光学式レベル検出装置。
【請求項３】
前記受光体（112）から出力される前記電圧は、
前記複数の光学検出体（110）の前記発光体（111）を発光させ、前記複数の光学検出体（110）の各々が液体外に位置する時に、前記プリズム（113）により反射された前記発光体（111）からの光を受光した前記受光体（112）から出力される第１電圧（E1）と、
前記複数の光学検出体（110）の前記発光体（111）を発光させ、前記複数の光学検出体（110）の各々が液体中に位置する時に、前記発光体（111）からの光を受光しない前記受光体（112）から出力される第２電圧（E2）と、
前記複数の光学検出体（110）の各々の前記発光体（111）を発光させず、正常な前記受光体（112）から出力される第３電圧（E3）と、
前記複数の光学検出体（110）の各々の前記発光体（111）を発光させず、ショート故障状態の前記受光体（112）から出力される第４電圧（E4）と、
のいずれかの状態にある、
請求項１に記載の光学式レベル検出装置。
【請求項４】
前記制御部（120）は、
前記第１電圧（E1）、前記第２電圧（E2）、前記第３電圧（E3）、及び前記第４電圧（E4）を、前記第１閾値（Vth1）と比較し、
前記第１電圧（E1）及び前記第４電圧（E4）を第１信号状態と判定し、
前記第２電圧（E2）及び前記第３電圧（E3）を前記第１信号状態と異なる第２信号状態と判定する、
請求項３に記載の光学式レベル検出装置。
【請求項５】
前記複数の光学検出体（110）の各々は、前記発光体（111）からの光の一部を前記受光体（112）に導くよう構成された導光部（117）を更に備え、
前記制御部（120）は、前記複数の光学検出体（110）の各々が備える前記発光体（111）を発光させ、前記複数の光学検出体（110）に各々が備える前記受光体（112）から出力される電圧を当該光学検出体（110）の故障を判別する第２閾値（Vth2）と比較する、
請求項１に記載の光学式レベル検出装置。
【請求項６】
前記導光部（117）は、前記プリズム（113）により反射される光より少ない量の光を前記発光体（111）から前記受光体（112）に導くよう構成される、
請求項５に記載の光学式レベル検出装置。
【請求項７】
前記発光体（111）と前記受光体（112）との間に遮光部（115）が設けられ、
前記導光部（117）は、光透過部（117a）を備え、
前記光透過部（117a）は、前記遮光部（115）のいずれかの位置に設けられる、
請求項６に記載の光学式レベル検出装置。
【請求項８】
前記導光部（117）は、反射部（117b）を備え、
前記反射部（117b）は、前記プリズム（113）を透過しようとする前記発光体（111）からの光の一部を反射して前記受光体（112）に導くよう構成される、
請求項６に記載の光学式レベル検出装置。
【請求項９】
前記受光体（112）から出力される前記電圧は、
前記複数の光学検出体（110）の前記発光体（111）を発光させ、前記複数の光学検出体（110）の各々が液体外に位置する時に、前記プリズム（113）により反射された前記発光体（111）からの光を受光した前記受光体（112）から出力される第１電圧（E1）と、
前記複数の光学検出体（110）の前記発光体（111）を発光させ、前記複数の光学検出体（110）の各々が液体中に位置する時に、前記導光部（117）により導かれた前記発光体（111）からの光を受光した前記受光体（112）から出力される第５電圧（E5）と、
前記複数の光学検出体（110）の前記発光体（111）を発光させ、前記発光体（111）または前記受光体（112）の故障の時に前記受光体（112）から出力される第６電圧（E6）と、
のいずれかの状態にあり、
前記制御部（120）は、前記第１電圧、前記第５電圧及び前記第６電圧を前記第１閾値（Vth1）及び前記第２閾値（Vth2）と比較し、前記液体の有無の検出と前記故障の判別とを行う、
請求項５から請求項８のいずれか一項に記載の光学式レベル検出装置。
【請求項１０】
前記制御部（120）は、
前記第１電圧（E1）を第１信号状態と判定し、
前記第６電圧（E6）を前記第１信号状態と異なる第２信号状態と判定し、
前記第５電圧（E5）を前記第１信号状態及び前記第２信号状態の中間の第３レベルと判定する、
請求項９に記載の光学式レベル検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光学検出体を用いて液体のレベルを検出する光学式レベル検出装置に関し、特に、複数の光学検出体のいずれかの故障を判別可能な光学式レベル検出装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
容器に貯留された燃料等の液体のレベル（液面高さ）を検出するためのレベル検出装置が知られている。このレベル検出装置では、発光体と受光体とプリズムからなる光学検出体を垂直方向に複数備え、プリズムにおける光の反射と透過との違いにより、液面高さを検出するように構成されている。この種の光学式レベル検出装置は、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１１０６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された光学式レベル検出装置は、発光体と受光体とプリズムとを用いた光学検出体を垂直方向に複数個設けて構成される。光学検出体が液体中に位置する場合、発光体から照射された光は、プリズムの９０°の角に接する面から液体に向けて進む。よって、発光体から照射された光は、受光体に到達しない。
一方、光学検出体が液体中に位置せず、液体外に位置する場合、発光体から照射された光は、プリズムの９０°の角で反射され、受光体に向けて進む。よって、発光体から照射された光は、受光体に到達する。このようにして、複数の光学検出体の各々におけるセンサ出力信号の有無により、液体の液面高さを検出することができる。
【０００５】
一方、複数の光学検出体のいずれかにおいて、発光体または受光体の故障により、受光体から正しいセンサ出力信号が出力されないことがある。
この場合、発光体の故障または受光体が絶縁状態になるオープン故障では、受光体からセンサ出力信号は、光学検出体が液体中に位置するのと同じ状態になる。このため、液体中か故障かを区別することができない。また、受光体が短絡状態になるショート故障では、受光体からセンサ出力信号は、光学検出体が液体外（気体中）に位置するのと同じ状態になる。このため、液体外か故障かを区別することができない。
【０００６】
このため、光学式レベル検出装置において、光学検出体の故障を判別できることが望まれていた。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、液体の液面高さ検出に用いる光学検出体の故障を判別することが可能な光学式レベル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】
【０００７】
この発明に係る光学式レベル検出装置は、複数の光学検出体を有するセンサ部と、制御部とを備える光学式レベル検出装置であって、複数の光学検出体の各々は、発光体、受光体、及びプリズムを備え、プリズムは、液体中において発光体からの光を透過し、液体外において発光体からの光を反射して受光体に導くよう構成され、制御部は、複数の光学検出体の各々が備える発光体を発光させ、複数の光学検出体に各々が備える受光体から出力される電圧を第１閾値と比較し、液体の有無を検出し、複数の光学検出体の各々が備える発光体を発光させず、発光しない発光体に対応する受光体から出力される電圧を第１閾値と比較し、受光体の故障を判別する。
【０００８】
この発明に係る光学式レベル検出装置において、複数の光学検出体の各々は制御部に接続され、制御部は、複数の光学検出体の各々が備える発光体への発光駆動電圧の印加の有無を制御し、発光体への発光駆動電圧の印加の有無を識別し、発光駆動電圧が印加されないことが識別された発光体に対応する受光体から出力される電圧を第１閾値と比較して故障の判別を行う。
【０００９】
この発明に係る光学式レベル検出装置において、受光体から出力される電圧は、複数の光学検出体の発光体を発光させ、複数の光学検出体の各々が液体外に位置する時に、プリズムにより反射された発光体からの光を受光した受光体から出力される第１電圧と、複数の光学検出体の発光体を発光させ、複数の光学検出体の各々が液体中に位置する時に、発光体からの光を受光しない受光体から出力される第２電圧と、複数の光学検出体の各々の発光体を発光させず、正常な受光体から出力される第３電圧と、複数の光学検出体の各々の発光体を発光させず、ショート故障状態の受光体から出力される第４電圧と、のいずれかの状態にある。
【００１０】
この発明に係る光学式レベル検出装置において、制御部は、第１電圧、第２電圧、第３電圧、及び第４電圧を、第１閾値と比較し、第１電圧及び第４電圧を第１信号状態と判定し、第２電圧及び第３電圧を第１信号状態と異なる第２信号状態と判定する。
（【００１１】以降は省略されています）

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