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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024176875
(43)【公開日】2024-12-19
(54)【発明の名称】光学式レベル検出装置
(51)【国際特許分類】
G01F 23/292 20060101AFI20241212BHJP
【ＦＩ】
G01F23/292 C
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023095720
(22)【出願日】2023-06-09
(71)【出願人】
【識別番号】000203634
【氏名又は名称】多摩川精機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110423
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道治
(74)【代理人】
【識別番号】100111648
【弁理士】
【氏名又は名称】梶並 順
(74)【代理人】
【識別番号】100221729
【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 圭介
(74)【代理人】
【識別番号】100188514
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 隆裕
(72)【発明者】
【氏名】池上 幸紀
【テーマコード（参考）】
2F014
【Ｆターム（参考）】
2F014FA02
(57)【要約】
【課題】複数の光学検出体を用いて液体のレベルを検出する際に、光学検出体の異常を判別する。
【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２００とを備える光学式レベル検出装置１であって、複数の光学検出体１１０の各々は、発光体１１１、プリズム１１３、導光部１１７、及び受光体１１２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、導光部１１７は、発光体１１１からの光の一部を受光体１１２に導くよう構成され、制御部２００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、液体の有無を検出する第１の閾値及び当該光学検出体１１０の故障を診断する第２の閾値と比較する。
【選択図】図１
【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２００とを備える光学式レベル検出装置１であって、複数の光学検出体１１０の各々は、発光体１１１、プリズム１１３、導光部１１７、及び受光体１１２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、導光部１１７は、発光体１１１からの光の一部を受光体１１２に導くよう構成され、制御部２００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、液体の有無を検出する第１の閾値及び当該光学検出体１１０の故障を診断する第２の閾値と比較する。
【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（200）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）、プリズム（113）、導光部（117）、及び受光体（112）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、
前記導光部（117）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、
前記制御部（200）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、液体の有無を検出する第１の閾値及び当該光学検出体（110）の異常を判別する第２の閾値と比較する、
光学式レベル検出装置。
前記複数の光学検出体（110）の各々は、
発光体（111）、プリズム（113）、導光部（117）、及び受光体（112）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、
前記導光部（117）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、
前記制御部（200）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、液体の有無を検出する第１の閾値及び当該光学検出体（110）の異常を判別する第２の閾値と比較する、
光学式レベル検出装置。
【請求項2】
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１に記載の光学式レベル検出装置。
請求項１に記載の光学式レベル検出装置。
【請求項3】
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２に記載の光学式レベル検出装置。
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２に記載の光学式レベル検出装置。
【請求項4】
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２に記載の光学式レベル検出装置。
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２に記載の光学式レベル検出装置。
【請求項5】
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電圧と、
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２電圧と、
前記複数の光学検出体（110）の各々の前記発光体（111）または前記受光体（112）の異常の時に前記受光体（112）から出力される第３電圧と、
のいずれかの状態にあり、
前記制御部（200）は、
各々の前記受光体（112）から出力される前記第１電圧、前記第２電圧、及び前記第３電圧のうちのいずれかを、前記第１の閾値及び前記第２の閾値と比較する、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学式レベル検出装置。
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電圧と、
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２電圧と、
前記複数の光学検出体（110）の各々の前記発光体（111）または前記受光体（112）の異常の時に前記受光体（112）から出力される第３電圧と、
のいずれかの状態にあり、
前記制御部（200）は、
各々の前記受光体（112）から出力される前記第１電圧、前記第２電圧、及び前記第３電圧のうちのいずれかを、前記第１の閾値及び前記第２の閾値と比較する、
請求項１から請求項４のいずれか一項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、光学式レベル検出装置に関し、特に、複数の光学検出体を用いて液体のレベルを検出する際に、複数の光学検出体のいずれかの異常を判別可能な光学式レベル検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
容器に貯留された燃料等の液体のレベル（液面の高さ）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、発光体と受光体と直角プリズムからなる光学検出体を垂直方向に複数備え、直角プリズムにおける光の反射と透過との違いにより、液体のレベル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】
【特許文献1】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、発光体と受光体と直角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、直角プリズムの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、直角プリズムの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受光信号の有無により、液体のレベルを検出することができる。
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、直角プリズムの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受光信号の有無により、液体のレベル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少なくとも一方の異常により、受光体から受光信号が出力されないことがある。この場合、受光体から受光信号が出力されない現象は、光学検出体１１０が液体中に位置するのと同じ状態であり、区別できない。このため、光学検出体の異常を判別することが困難であるという問題があった。
【0006】
このため、光学式レベル検出装置において、光学検出体の異常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、複数の光学検出体を用いて液体のレベルを検出する際に、光学検出体の異常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。
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、複数の光学検出体を用いて液体のレベルを検出する際に、光学検出体の異常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、プリズム、導光部、及び受光体を備え、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、導光部は、発光体からの光の一部を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、液体の有無を検出する第１の閾値及び当該光学検出体の異常を判別する第２の閾値と比較する。
【0008】
この発明に係る光学式レベル検出装置において、導光部は、プリズムにより反射される光より少ない量の光を発光体から受光体に導くよう構成される。
【0009】
この発明に係る光学式レベル検出装置において、発光体と受光体との間に遮光部が設けられ、導光部は、光透過部を備え、光透過部は、遮光部のいずれかの位置に設けられる。
【0010】
この発明に係る光学式レベル検出装置において、導光部は、反射部を備え、反射部は、プリズム透過しようとする発光体からの光の一部を反射して受光体に導くよう構成される。
【0011】
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各々が液体中に位置する時に、導光部により導か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２電圧と、複数の光学検出体の各々の発光体または受光体の異常の時に受光体から出力される第３電圧と、のいずれかの状態にあり、制御部は、各々の受光体から出力される第１電圧、第２電圧、及び第３電圧のうちのいずれかを、第１の閾値及び第２の閾値と比較する。
【発明の効果】
【0012】
この発明に係る光学式レベル検出装置において、発光体からの光の一部を導光部により受光体に導くよう構成しておき、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、液体の有無を検出する第１の閾値及び当該光学検出体の異常を判別する第２の閾値と比較することにより、複数の光学検出体を用いて液体のレベルを検出する際に、光学検出体の異常を判別することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】実施の形態１に係る光学式レベル検出装置の構成を示す構成図である。
【図2】実施の形態１に係る光学式レベル検出装置の主要部の構成を示す説明図である。
【図3】実施の形態１に係る光学式レベル検出装置の全体構成を示す構成図である。
【図4】実施の形態１に係る光学式レベル検出装置の発光体と受光体との接続を示す回路図である。
【図5】比較例における液体レベルの検出状態を示す説明図である。
【図6】実施の形態１に係る光学式レベル検出装置の液体レベルの検出状態を示す説明図である。
【図7】正常な光学検出体による液体レベル検出時のセンサ出力信号の特性を示す特性図である。
【図8】異常な光学検出体を含む比較例の液体レベル検出時のセンサ出力信号の特性を示す特性図である。
【図9】実施の形態１に係る光学式レベル検出装置の液体レベル検出時のセンサ出力信号の特性を示す特性図である。
【図10】比較例と実施の形態との相違を説明する説明図である。
【図11】実施の形態２に係る光学式レベル検出装置の主要部の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の光学式レベル検出装置の実施の形態につき、図面を用いて説明する。なお、各図において、同一部分には同一符号を付している。
【0015】
実施の形態１．
はじめに、実施の形態１における光学式レベル検出装置１の基本的な構成について、図１～図４を用いて説明する。
図１は、実施の形態１に係る光学式レベル検出装置１の構成を示す構成図である。図２は、実施の形態１に係る光学式レベル検出装置１の主要部の構成を示す説明図である。図３は、実施の形態１に係る光学式レベル検出装置１の全体構成を示す構成図である。図４は、実施の形態１に係る光学式レベル検出装置１の発光体と受光体との接続を示す回路図である。
はじめに、実施の形態１における光学式レベル検出装置１の基本的な構成について、図１～図４を用いて説明する。
図１は、実施の形態１に係る光学式レベル検出装置１の構成を示す構成図である。図２は、実施の形態１に係る光学式レベル検出装置１の主要部の構成を示す説明図である。図３は、実施の形態１に係る光学式レベル検出装置１の全体構成を示す構成図である。図４は、実施の形態１に係る光学式レベル検出装置１の発光体と受光体との接続を示す回路図である。
【0016】
光学式レベル検出装置１は、主に、センサ部１００と、制御部２００とを備えている。センサ部１００には、ケース１０１と、基板１０５と、複数の光学検出体１１０が設けられている。ここでは、図３に示すように、センサ部１００に１６個の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐが設けられている場合を具体例として示す。
ケース１０１は、センサ部１００内に液体４００等が浸入しないように防水機能を有している。基板１０５は、複数の光学検出体１１０に駆動信号を供給すると共に、複数の光学検出体１１０から得られた検出信号を制御部２００に供給するための配線が設けられている。
図１では、複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐのうち、光学検出体１１０Ａ、光学検出体１１０Ｂ、光学検出体１１０Ｃ、光学検出体１１０Ｏ、及び光学検出体１１０Ｐを拡大して示している。図２では、光学検出体１１０Ｈと光学検出体１１０Ｉとを更に拡大して示している。
複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐの各々は、発光体１１１、受光体１１２、プリズム１１３、遮光部１１４～１１６、及び導光部１１７を備えて構成されている。
ケース１０１は、センサ部１００内に液体４００等が浸入しないように防水機能を有している。基板１０５は、複数の光学検出体１１０に駆動信号を供給すると共に、複数の光学検出体１１０から得られた検出信号を制御部２００に供給するための配線が設けられている。
図１では、複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐのうち、光学検出体１１０Ａ、光学検出体１１０Ｂ、光学検出体１１０Ｃ、光学検出体１１０Ｏ、及び光学検出体１１０Ｐを拡大して示している。図２では、光学検出体１１０Ｈと光学検出体１１０Ｉとを更に拡大して示している。
複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐの各々は、発光体１１１、受光体１１２、プリズム１１３、遮光部１１４～１１６、及び導光部１１７を備えて構成されている。
【0017】
プリズム１１３は、９０°の角を有する、いわゆる直角プリズムを用いることができる。なお、プリズム１１３として、液体中または気体中（液体外）に位置する９０°の角を有していればよく、９０°、４５°、及び４５°の角を有する三角形のプリズムであってもよいし、９０°、１３５°、１３５°、９０°、及び９０°の角を有する５角形のプリズムであってもよい。
また、発光体１１１と受光体１１２の向きを調整することで、液体中または気体中に位置する角を９０°以外に設定することが可能である。例えば、発光体１１１、受光体１１２、及びプリズム１１３の構成と配置として、本件出願人による特開２０２１－１４８５９０号公報に記載された各種のプリズム、発光素子、及び受光素子の構成と配置とを用いることが可能である。
また、発光体１１１と受光体１１２の向きを調整することで、液体中または気体中に位置する角を９０°以外に設定することが可能である。例えば、発光体１１１、受光体１１２、及びプリズム１１３の構成と配置として、本件出願人による特開２０２１－１４８５９０号公報に記載された各種のプリズム、発光素子、及び受光素子の構成と配置とを用いることが可能である。
【0018】
この実施の形態１では、プリズム１１３は９０°の角を有するものを具体例としており、プリズム１１３の９０°の角は、液体または気体の中に位置するように配置される。発光体１１１と受光体１１２とは、プリズム１１３の９０°の角に対向する面に向けて設けられている。
発光体１１１は、プリズム１１３の９０°の角に対向する面から、プリズム１１３の９０°に接する一方の面に向けて光を照射する。受光体１１２は、プリズム１１３の９０°の角に接する２つの面で反射された光を受光する。なお、この明細書において、「９０°の角で反射される」と言った場合、「９０°の角に接する２つの面で反射される」ことを意味するものとする。
発光体１１１は、プリズム１１３の９０°の角に対向する面から、プリズム１１３の９０°に接する一方の面に向けて光を照射する。受光体１１２は、プリズム１１３の９０°の角に接する２つの面で反射された光を受光する。なお、この明細書において、「９０°の角で反射される」と言った場合、「９０°の角に接する２つの面で反射される」ことを意味するものとする。
【0019】
遮光部１１４は、発光体１１１からの光が隣接する光学検出体の受光体１１２に到達しないように、発光体１１１からの光の漏れを遮断している。遮光部１１５は、発光体１１１と受光体１１２との間に設けられる。遮光部１１５は、導光部１１７による場合を除き、発光体１１１からの光が受光体１１２に直接到達しないように、発光体１１１からの光の漏れを遮断している。遮光部１１６は、隣接する光学検出体の発光体１１１からの光が受光体１１２に到達しないように、隣接する光学検出体１１０からの光の漏れを遮断している。
【0020】
導光部１１７は、同一の光学検出体の中で、発光体１１１からの光の一部を受光体１１２に導くよう構成されている。導光部１１７は、プリズム１１３の９０°の角により反射される光より少ない量の光を、同一の光学検出体の中で発光体１１１から受光体１１２に導くよう構成される。導光部１１７は、図２のように、遮光部１１５のいずれかの位置に光透過部１１７ａとして構成することが可能である。なお、遮光部１１５全体を所定の濃度または光透過率の半透明部材で構成し、光透過部１１７ａと同様な特性とすることも可能である。
【0021】
光学式レベル検出装置１は、図３に示すように、センサ部１００に含まれる複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐの各々におけるプリズム１１３での光の反射または透過を利用し、容器３００内の液面４０１の高さを液体４００のレベルとして検知するために使用される。
【0022】
制御部２００は、複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐの各々の発光体１１１を異なるタイミングで順次発光させる駆動信号を光学式レベル検出装置１に供給し、複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐの各々の受光体１１２から異なるタイミングで順次出力されるセンサ出力信号を受信し、受信したセンサ出力信号を処理することにより液体４００のレベルを検出する。
また、制御部２００は、複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐの各々の受光体１１２から出力されるセンサ出力信号を複数の閾値と比較することで、複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐのいずれかの異常を判別する。
また、制御部２００は、複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐの各々の受光体１１２から出力されるセンサ出力信号を複数の閾値と比較することで、複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐのいずれかの異常を判別する。
【0023】
光学式レベル検出装置１において、複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐの各々における発光体１１１と受光体１１２とは、図４に示すように、１行～４行とＡ列～Ｄ列との４行×４列マトリクス回路において、発光受光複合素子Ａ１～Ａ４、Ｂ１～Ｂ４、Ｃ１～Ｃ４、及びＤ１～Ｄ４（以下、これらをＡ１～Ｄ４と言う）として構成することができる。発光受光複合素子Ａ１～Ｄ４は、光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐの各々の発光体１１１及び受光体１１２に対応している。ここで、発光体１１１はフォトダイオードで構成され、受光体１１２はフォトトランジスタで構成されている。
【0024】
以上のような４行×４列マトリクス回路において、制御部２００からのＡ列選択信号～Ｄ列選択信号と１行選択信号～４行選択信号とにより、発光受光複合素子Ａ１～Ｄ４の各々の発光体１１１は異なるタイミングで選択的に発光する。これに対応して、発光受光複合素子Ａ１～Ｄ４の各々の受光体１１２は、発光体１１１からの光を受光した場合に、受光信号をセンサ出力として出力する。受光体１１２からの受光信号は発光体１１１の発光に同期して得られるため、制御部２００は、受光信号の有無により液体４００のレベルを検出することができる。
【0025】
以下、光学式レベル検出装置１について、複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐを用いて液体４００のレベルを検出する際に、複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐの各々の異常を判別する本実施の形態について、図５～図９を参照して説明する。
【0026】
図５は、比較例における液体レベルの検出状態を示す説明図である。図６は、実施の形態１に係る光学式レベル検出装置１の液体レベルの検出状態を示す説明図である。図７は、正常な光学検出体による液体レベル検出時のセンサ出力信号の特性を示す特性図である。図８は、異常な光学検出体を含む比較例の液体レベル検出時のセンサ出力信号の特性を示す特性図である。図９は、実施の形態１に係る光学式レベル検出装置１の液体レベル検出時のセンサ出力信号の特性を示す特性図である。
なお、図７～図９の特性図のセンサ出力信号は、図３に示すマトリクス回路のフォトトランジスタをＮＰＮ型トランジスタにより構成すると共に、電源電圧Ｖccを＋５Ｖとした場合の具体例を示している。図３のマトリクス回路にＰＮＰ型トランジスタにより構成する場合、図７～図９の特性図における０Ｖと５Ｖとを反転した特性になる。また、電源電圧Ｖccの変更により、任意の電圧のセンサ出力信号を得ることができる。
なお、図７～図９の特性図のセンサ出力信号は、図３に示すマトリクス回路のフォトトランジスタをＮＰＮ型トランジスタにより構成すると共に、電源電圧Ｖccを＋５Ｖとした場合の具体例を示している。図３のマトリクス回路にＰＮＰ型トランジスタにより構成する場合、図７～図９の特性図における０Ｖと５Ｖとを反転した特性になる。また、電源電圧Ｖccの変更により、任意の電圧のセンサ出力信号を得ることができる。
【0027】
複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐを用いて液体４００のレベルを検出する際、光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐの全てが正常である場合、図７のセンサ出力信号を得ることができる。
液体外に位置する光学検出体１１０Ｉ～１１０Ｐにおいて、発光体１１１からの光はプリズム１１３で反射し、受光体１１２に到達する。このため、光学検出体１１０Ｉ～１１０Ｐの受光体１１２は、発光体１１１からの光に対応して電流が流れ、センサ出力信号として０Ｖ付近の第１電圧を出力する。
液体外に位置する光学検出体１１０Ｉ～１１０Ｐにおいて、発光体１１１からの光はプリズム１１３で反射し、受光体１１２に到達する。このため、光学検出体１１０Ｉ～１１０Ｐの受光体１１２は、発光体１１１からの光に対応して電流が流れ、センサ出力信号として０Ｖ付近の第１電圧を出力する。
【0028】
また、液体中に位置する光学検出体１１０Ａ～１１０Ｈにおいて、発光体１１１からの光はプリズム１１３から液体中を進む。このため、光学検出体１１０Ａ～１１０Ｈの受光体１１２は、発光体１１１からの光を受光せず、電流が流れないため、センサ出力信号として５Ｖ付近の第２電圧を出力する。
そして、図示しない制御部は、以上のような第１電圧と第２電圧とのセンサ出力信号を、第１電圧と第２電圧との中間に設定された液面閾値Ｖｔｈと比較することにより、液体４００のレベルが光学検出体１１０Ｈの高さであるとして検出することができる。
そして、図示しない制御部は、以上のような第１電圧と第２電圧とのセンサ出力信号を、第１電圧と第２電圧との中間に設定された液面閾値Ｖｔｈと比較することにより、液体４００のレベルが光学検出体１１０Ｈの高さであるとして検出することができる。
【0029】
図５は、比較例として、複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐのうち、光学検出体１１０Ａ～１１０Ｃ、１１０Ｅ～１１０Ｇ、及び１１０Ｍ～１１０Ｐを省略し、光学検出体１１０Ｄ及び１１０Ｈ～１１０Ｌを拡大して示している。
ここで、複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐのうち、光学検出体１１０Ｄ、１１０Ｉ、及び１１０Ｋが異常であり、それ以外は正常であるとする。このときの光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐからのセンサ出力信号を図８に示す。
ここで、複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐのうち、光学検出体１１０Ｄ、１１０Ｉ、及び１１０Ｋが異常であり、それ以外は正常であるとする。このときの光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐからのセンサ出力信号を図８に示す。
【0030】
異常でなく液体外に位置する光学検出体１１０Ｊ、及び１１０Ｌ～１１０Ｐにおいて、発光体１１１からの光はプリズム１１３で反射し、受光体１１２に到達する。このため、光学検出体１１０Ｊ、及び１１０Ｌ～１１０Ｐの受光体１１２は、発光体１１１からの光に対応して電流が流れ、センサ出力信号として０Ｖ付近の第１電圧を出力する。
異常でなく液体中に位置する光学検出体１１０Ａ～１１０Ｃ、及び１１０Ｅ～１１０Ｈにおいて、発光体１１１からの光はプリズム１１３から液体中を進み、受光体１１２に到達しない。このため、光学検出体１１０Ａ～１１０Ｃ、及び１１０Ｅ～１１０Ｈの受光体１１２は、センサ出力信号として５Ｖ付近の第２電圧を出力する。
異常である光学検出体１１０Ｄ、１１０Ｉ、及び１１０Ｋでは、発光体または受光体の少なくとも一方の異常により、受光体１１２から受光信号が出力されない。このため、光学検出体１１０Ｄ、１１０Ｉ、及び１１０Ｋは、液体中に位置するのと同じ状態になる。このため、光学検出体１１０Ａ～１１０Ｃ、及び１１０Ｅ～１１０Ｈの受光体１１２は、センサ出力信号として５Ｖ付近の第２電圧を出力する。
異常でなく液体中に位置する光学検出体１１０Ａ～１１０Ｃ、及び１１０Ｅ～１１０Ｈにおいて、発光体１１１からの光はプリズム１１３から液体中を進み、受光体１１２に到達しない。このため、光学検出体１１０Ａ～１１０Ｃ、及び１１０Ｅ～１１０Ｈの受光体１１２は、センサ出力信号として５Ｖ付近の第２電圧を出力する。
異常である光学検出体１１０Ｄ、１１０Ｉ、及び１１０Ｋでは、発光体または受光体の少なくとも一方の異常により、受光体１１２から受光信号が出力されない。このため、光学検出体１１０Ｄ、１１０Ｉ、及び１１０Ｋは、液体中に位置するのと同じ状態になる。このため、光学検出体１１０Ａ～１１０Ｃ、及び１１０Ｅ～１１０Ｈの受光体１１２は、センサ出力信号として５Ｖ付近の第２電圧を出力する。
【0031】
光学検出体１１０Ｄでは、図８の［Ｄ］に示すように、発光体または受光体の少なくとも一方の異常により、センサ出力信号が第２電圧になるが、液体中に位置する場合と同じ第２出力電圧であり、液体中に位置するか異常であるか不明であり、異常であることを判別できない。
同様に、光学検出体１１０Ｉでも、図８の［Ｉ］に示すように、発光体または受光体の少なくとも一方の異常により、センサ出力信号が第２電圧になるが、液体中に位置する場合と同じ第２出力電圧であり、液体中に位置するか異常であるか不明であり、異常であることを判別できない。
光学検出体１１０Ｋでは、図８の［Ｋ］に示すように、発光体または受光体の少なくとも一方の異常により、センサ出力信号が第２電圧になるが、両隣の光学検出体１１０Ｊ及び１１０Ｌが液体外の第１電圧を示しているため、光学検出体１１０Ｋが液体外に位置することが明らかなため、異常であると判別することができる。
そして、以上のような第１電圧と第２電圧とのセンサ出力信号を、第１電圧と第２電圧との中間に設定された液面閾値Ｖｔｈと比較した場合、液体４００のレベルを実際とは異なる光学検出体１１０Ｉの高さであるとして検出する。
同様に、光学検出体１１０Ｉでも、図８の［Ｉ］に示すように、発光体または受光体の少なくとも一方の異常により、センサ出力信号が第２電圧になるが、液体中に位置する場合と同じ第２出力電圧であり、液体中に位置するか異常であるか不明であり、異常であることを判別できない。
光学検出体１１０Ｋでは、図８の［Ｋ］に示すように、発光体または受光体の少なくとも一方の異常により、センサ出力信号が第２電圧になるが、両隣の光学検出体１１０Ｊ及び１１０Ｌが液体外の第１電圧を示しているため、光学検出体１１０Ｋが液体外に位置することが明らかなため、異常であると判別することができる。
そして、以上のような第１電圧と第２電圧とのセンサ出力信号を、第１電圧と第２電圧との中間に設定された液面閾値Ｖｔｈと比較した場合、液体４００のレベルを実際とは異なる光学検出体１１０Ｉの高さであるとして検出する。
【0032】
図６は、実施の形態１に係る光学式レベル検出装置１における複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐのうち、光学検出体１１０Ａ～１１０Ｃ、１１０Ｅ～１１０Ｇ、及び１１０Ｍ～１１０Ｐを省略し、光学検出体１１０Ｄ及び１１０Ｈ～１１０Ｌを拡大して示している。
ここで、複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐのうち、光学検出体１１０Ｄ、１１０Ｉ、及び１１０Ｋが異常であり、それ以外は正常であるとする。このときの光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐからのセンサ出力信号を図９に示す。
異常でなく液体外に位置する光学検出体１１０Ｊ、及び１１０Ｌ～１１０Ｐにおいて、発光体１１１からの光はプリズム１１３で反射し、受光体１１２に到達する。このため、光学検出体１１０Ｊ、及び１１０Ｌ～１１０Ｐの受光体１１２は、発光体１１１からの光に対応して電流が流れ、センサ出力信号として０Ｖ付近の第１電圧を出力する。
ここで、複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐのうち、光学検出体１１０Ｄ、１１０Ｉ、及び１１０Ｋが異常であり、それ以外は正常であるとする。このときの光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐからのセンサ出力信号を図９に示す。
異常でなく液体外に位置する光学検出体１１０Ｊ、及び１１０Ｌ～１１０Ｐにおいて、発光体１１１からの光はプリズム１１３で反射し、受光体１１２に到達する。このため、光学検出体１１０Ｊ、及び１１０Ｌ～１１０Ｐの受光体１１２は、発光体１１１からの光に対応して電流が流れ、センサ出力信号として０Ｖ付近の第１電圧を出力する。
【0033】
異常でなく液体中に位置する光学検出体１１０Ａ～１１０Ｃ、及び１１０Ｅ～１１０Ｈにおいて、発光体１１１からの光の大部分はプリズム１１３から液体中を進むが、導光部１１７を通して発光体１１１からの一部の光が受光体１１２に到達する。このため、光学検出体１１０Ａ～１１０Ｃ、及び１１０Ｅ～１１０Ｈの受光体１１２は、発光体１１１からの一部の光に対応して電流が流れ、センサ出力信号として４Ｖ付近の第２電圧を出力する。なお、導光部１１７を通して受光体１１２に到達する光量により、第１電圧と第３電圧との間で第２電圧を調整することができる。
異常である光学検出体１１０Ｄ、１１０Ｉ、及び１１０Ｋでは、発光体または受光体の少なくとも一方の異常により、受光体１１２に電流が流れず、受光体１１２から受光信号が出力されない。このため、光学検出体１１０Ｄ、１１０Ｉ、及び１１０Ｋは、図９の［Ｄ］、［Ｉ］、及び［Ｋ］に示すように、５Ｖ付近の第３電圧のセンサ出力信号を出力する。
異常である光学検出体１１０Ｄ、１１０Ｉ、及び１１０Ｋでは、発光体または受光体の少なくとも一方の異常により、受光体１１２に電流が流れず、受光体１１２から受光信号が出力されない。このため、光学検出体１１０Ｄ、１１０Ｉ、及び１１０Ｋは、図９の［Ｄ］、［Ｉ］、及び［Ｋ］に示すように、５Ｖ付近の第３電圧のセンサ出力信号を出力する。
【0034】
すなわち、受光体１１２から出力される電圧は、
・複数の光学検出体１１０の各々が液体外に位置する時にプリズム１１３により反射された発光体１１１からの光を受光した受光体１１２から出力される第１電圧と、
・複数の光学検出体１１０の各々が液体中に位置する時に導光部１１７により導かれた発光体１１１からの光を受光した受光体１１２から出力される第２電圧と、
・複数の光学検出体１１０の各々の発光体１１１または受光体１１２の異常の時に受光体１１２から出力される第３電圧と、
のいずれかになる。
・複数の光学検出体１１０の各々が液体外に位置する時にプリズム１１３により反射された発光体１１１からの光を受光した受光体１１２から出力される第１電圧と、
・複数の光学検出体１１０の各々が液体中に位置する時に導光部１１７により導かれた発光体１１１からの光を受光した受光体１１２から出力される第２電圧と、
・複数の光学検出体１１０の各々の発光体１１１または受光体１１２の異常の時に受光体１１２から出力される第３電圧と、
のいずれかになる。
【0035】
制御部２００は、第１電圧と第２電圧との中間に液面閾値として第１の閾値Ｖｔｈ１と、及び、第２電圧と第３電圧との中間に異常判別閾値として第２の閾値Ｖｔｈ２とを予め定めておく。
そして、制御部２００は、各々の受光体１１２から出力される第１電圧、第２電圧、及び第３電圧のうちのいずれかを、第１の閾値Ｖｔｈ１及び第２の閾値Ｖｔｈ２と比較することにより、複数の光学検出体１１０を用いて液体４００のレベルを検出する際に、光学検出体１１０の異常を判別することができる。
そして、制御部２００は、各々の受光体１１２から出力される第１電圧、第２電圧、及び第３電圧のうちのいずれかを、第１の閾値Ｖｔｈ１及び第２の閾値Ｖｔｈ２と比較することにより、複数の光学検出体１１０を用いて液体４００のレベルを検出する際に、光学検出体１１０の異常を判別することができる。
【0036】
光学検出体１１０Ｄでは、図９の［Ｄ］に示すように、発光体または受光体の少なくとも一方の異常によりセンサ出力信号が第３電圧になる。この第３電圧は、第２の閾値Ｖｔｈ２との比較により液体中に位置する場合のセンサ出力信号の第２電圧と判別可能である。よって、光学検出体１１０Ｄを異常と判別できる。
光学検出体１１０Ｉでも、図９の［Ｉ］に示すように、発光体または受光体の少なくとも一方の異常により、センサ出力信号が第３電圧になる。この第３電圧は、第２の閾値Ｖｔｈ２との比較により液体中に位置する場合のセンサ出力信号の第２電圧と判別可能である。よって、光学検出体１１０Ｉを異常と判別できる。
光学検出体１１０Ｋでは、図９の［Ｋ］に示すように、発光体または受光体の少なくとも一方の異常により、センサ出力信号が第３電圧になる。この第３電圧は、第２の閾値Ｖｔｈ２との比較により異常であると判別できる。このため、隣接する光学検出体１１０Ｊ及び１１０Ｌとの比較は不要になり、異常判別処理を簡略化し、異常の判別を比較例よりも迅速に行える。
光学検出体１１０Ｉでも、図９の［Ｉ］に示すように、発光体または受光体の少なくとも一方の異常により、センサ出力信号が第３電圧になる。この第３電圧は、第２の閾値Ｖｔｈ２との比較により液体中に位置する場合のセンサ出力信号の第２電圧と判別可能である。よって、光学検出体１１０Ｉを異常と判別できる。
光学検出体１１０Ｋでは、図９の［Ｋ］に示すように、発光体または受光体の少なくとも一方の異常により、センサ出力信号が第３電圧になる。この第３電圧は、第２の閾値Ｖｔｈ２との比較により異常であると判別できる。このため、隣接する光学検出体１１０Ｊ及び１１０Ｌとの比較は不要になり、異常判別処理を簡略化し、異常の判別を比較例よりも迅速に行える。
【0037】
以上のように、制御部２００は、第１電圧と第２電圧と第３電圧とのセンサ出力信号を、第１の閾値Ｖｔｈ１及び第２の閾値Ｖｔｈ２と比較することで、液体４００のレベルを光学検出体１１０Ｈの高さであると正確に検出すると共に、光学検出体１１０Ｄ、１１０Ｉ、及び１１０Ｋの異常を判別することができる。
制御部２００は、光学式レベル検出装置１により検出された液体４００のレベルを外部に出力すると共に、複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐのうち異常と判別されたものを異常情報として外部に出力する。
制御部２００は、光学式レベル検出装置１により検出された液体４００のレベルを外部に出力すると共に、複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐのうち異常と判別されたものを異常情報として外部に出力する。
【0038】
以上説明した比較例と実施の形態１とにおける、発光、透過、反射、受光、センサ出力信号の電圧の相違を図１０に一覧形式でまとめた状態で示す。図１０は、比較例と実施の形態との相違を説明する説明図である。以上の説明における０Ｖ付近の電圧を「ＬＯ」、５Ｖ付近の電圧を「ＨＩ」、４Ｖ付近の電圧を中間電圧の意味で「ＭＩＤ」と記載している。
【0039】
本実施の形態における異常判別は、起動時または測定開始時に故障診断として実行してもよいし、測定中に得られた電圧により実行してもよい。
なお、経年変化により導光部１１７の特性が変化すると、それに応じて実施の形態１の第２電圧も変化することがある。この場合、制御部２００は、第２電圧の変化に応じて第２の閾値Ｖｔｈ２を調整することが望ましい。
なお、経年変化により導光部１１７の特性が変化すると、それに応じて実施の形態１の第２電圧も変化することがある。この場合、制御部２００は、第２電圧の変化に応じて第２の閾値Ｖｔｈ２を調整することが望ましい。
【0040】
実施の形態２．
ここで、実施の形態２における光学式レベル検出装置１の基本的な構成について、図１１を用いて説明する。図１１は、実施の形態２に係る光学式レベル検出装置１の主要部の構成を示す説明図である。図１１では、複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐのうち、光学検出体１１０Ｈと光学検出体１１０Ｉとを拡大して示している。なお、ここに示されていない光学検出体１１０Ａ～１１０Ｇ及び１１０Ｊ～１１０Ｐも同様な構成であるとする。
ここで、実施の形態２における光学式レベル検出装置１の基本的な構成について、図１１を用いて説明する。図１１は、実施の形態２に係る光学式レベル検出装置１の主要部の構成を示す説明図である。図１１では、複数の光学検出体１１０Ａ～１１０Ｐのうち、光学検出体１１０Ｈと光学検出体１１０Ｉとを拡大して示している。なお、ここに示されていない光学検出体１１０Ａ～１１０Ｇ及び１１０Ｊ～１１０Ｐも同様な構成であるとする。
【0041】
導光部１１７は、図１１のように、プリズム１１３の一部の領域に反射部１１７ｂを備え、プリズム１１３を透過しようとする発光体１１１からの光の一部を反射して受光体１１２に導くように構成することが可能である。ここで、プリズム１１３の一部の領域とは、液体中または液体外に位置する９０°の角を挟む面のいずれかの領域になる。これにより、反射部１１７ｂは、同一の光学検出体の中で、プリズム１１３の９０°の角により反射される光より少ない量の光を、発光体１１１から受光体１１２に導くことができる。
なお、反射部１１７ｂを、プリズム１１３の９０°の角を挟むように２つの反射部に分離して同様な反射を行うことも可能である。
なお、反射部１１７ｂを、プリズム１１３の９０°の角を挟むように２つの反射部に分離して同様な反射を行うことも可能である。
【0042】
導光部１１７として、実施の形態１で説明した光透過部１１７ａと実施の形態２で説明した反射部１１７ｂとを混在して使用することが可能である。また、導光部１１７として、光透過部１１７ａと反射部１１７ｂとを併用することも可能である。
【0043】
［実施の形態により得られる効果］
以上の実施の形態で説明した光学式レベル検出装置１は、複数の光学検出体１１０を有するセンサ部１００と、制御部２００とを備え、複数の光学検出体１１０の各々は、発光体１１１、プリズム１１３、導光部１１７、及び受光体１１２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に導くように構成され、導光部１１７は、発光体１１１からの光の一部を受光体１１２に導くように構成され、制御部２００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、液体の有無を検出する第１の閾値及び当該光学検出体１１０の故障を診断する第２の閾値と比較することにより、複数の光学検出体１１０を用いて液体４００のレベルを検出する際に、光学検出体１１０の異常を判別することができる。
以上の実施の形態で説明した光学式レベル検出装置１は、複数の光学検出体１１０を有するセンサ部１００と、制御部２００とを備え、複数の光学検出体１１０の各々は、発光体１１１、プリズム１１３、導光部１１７、及び受光体１１２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に導くように構成され、導光部１１７は、発光体１１１からの光の一部を受光体１１２に導くように構成され、制御部２００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、液体の有無を検出する第１の閾値及び当該光学検出体１１０の故障を診断する第２の閾値と比較することにより、複数の光学検出体１１０を用いて液体４００のレベルを検出する際に、光学検出体１１０の異常を判別することができる。
【0044】
以上の実施の形態で説明した光学式レベル検出装置１において、導光部１１７は、プリズム１１３により反射される光より少ない量の光を発光体１１１から受光体１１２に導くことにより、受光体１１２から出力される電圧をそれぞれ異なる電圧にすることが可能になり、複数の光学検出体１１０を用いて液体４００のレベルを検出する際に、光学検出体１１０の異常を判別することが可能になる。
【0045】
以上の実施の形態で説明した光学式レベル検出装置１において、発光体１１１と受光体１１２との間に遮光部１１５が設けられ、遮光部１１５のいずれかの位置に、光透過部１１７ａを導光部１１７として設けることで、導光部１１７は、プリズム１１３により反射される光より少ない量の光を発光体１１１から受光体１１２に確実に導くことができ、複数の光学検出体１１０を用いて液体４００のレベルを検出する際に、光学検出体１１０の異常を判別することが可能になる。
【0046】
以上の実施の形態で説明した光学式レベル検出装置１において、導光部１１７は反射部１１７ｂを備え、プリズム１１３を透過しようとする発光体１１１からの光の一部を反射部１１７ｂにより反射して受光体１１２に導くことで、導光部１１７は、液体外においてプリズム１１３により反射される光より少ない量の光を、発光体１１１から受光体１１２に確実に導くことができ、複数の光学検出体１１０を用いて液体４００のレベルを検出する際に、光学検出体１１０の異常を判別することが可能になる。
【0047】
以上の実施の形態で説明した光学式レベル検出装置１において、受光体１１２から出力される電圧は、複数の光学検出体１１０の各々が液体外に位置する時に、プリズム１１３により反射された発光体１１１からの光を受光した受光体１１２から出力される第１電圧と、複数の光学検出体１１０の各々が液体中に位置する時に、導光部１１７により導かれた発光体１１１からの光を受光した受光体１１２から出力される第２電圧と、複数の光学検出体１１０の各々の発光体１１１または受光体１１２の故障の時に受光体１１２から出力される第３電圧と、のいずれかの状態にあり、制御部２００は、各々の受光体１１２から出力される第１電圧、第２電圧、及び第３電圧のうちのいずれかを、第１の閾値及び第２の閾値と比較することにより、複数の光学検出体１１０を用いて液体４００のレベルを検出する際に、光学検出体１１０の異常を確実に判別することができる。
【符号の説明】
【0048】
１ 光学式レベル検出装置、１００ センサ部、１０１ ケース、１０５基板、１１０，１１０Ａ～１１０Ｐ 光学検出体、１１１ 発光体、１１２ 受光体、１１３ プリズム、１１４，１１５，１１６ 遮光部、１１７ 導光部、１１７ａ 光透過部、１１７ｂ 反射部、２００ 制御部、３００ 容器、４００ 液体、４０１ 液面、Ａ１～Ａ４，Ｂ１～Ｂ４，Ｃ１～Ｃ４，Ｄ１～Ｄ４ 発光受光複合素子。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
