特許 7012971 光学式レベル検出装置及びその計量方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-21

(45)【発行日】2022-01-31

(54)【発明の名称】光学式レベル検出装置及びその計量方法

(51)【国際特許分類】

   G01F 23/292 20060101AFI20220124BHJP

【ＦＩ】

G01F23/292 C

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020043730

(22)【出願日】2020-03-13

(65)【公開番号】P2021143971

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2020-03-13

(73)【特許権者】

【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】100212657

【弁理士】

【氏名又は名称】塚原 一久

(72)【発明者】

【氏名】池上 幸紀

【審査官】岡田 卓弥

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第６０４９０８８（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開昭５７－１３６１２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｆ ２３／２９２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光素子（７）、受光素子（８）及びプリズム（９）を用いて容器（１）内の液体（２）の量を検出する光学式レベル検出装置において、
前記プリズム（９）を保持する筐体（２１）と、前記プリズム（９）の外側に位置し、前記プリズム（９）を覆うように前記筐体（２１）に設けられ、アルミ板金又は金属板金よりなるフロントカバー（２０）と、前記フロントカバー（２０）の上部及び下部に形成された上部開口（２０ａ）及び下部開口（２０ｂ）と、を有し、
前記容器（１）内における前記液体（２）の揺れによる液面高さの変動を、前記フロントカバー（２０）によって抑制させる構成とした光学式レベル検出装置において、
前記フロントカバー（２０）の前記プリズム（９）側の内面（２０ｃ）は、光沢のないように形成された表面処理面（２０ｃＡ）よりなり、前記液体（２）中に位置する前記プリズム（９）から透過した光が、前記フロントカバー（２０）の表面処理面（２０ｃＡ）で反射して前記プリズム（９）内に戻ることのないように構成され、
前記フロントカバー（２０）の表面処理面（２０ｃＡ）は、（Ａ）、アルミ板金クロム酸陽極処理（重クロム酸封孔処理）、（Ｂ）、アルミ板金黒色着色クロム酸陽極処理、（Ｄ）、アルミ板金黒色着色クロム酸陽極処理艶消し、（Ｅ）、アルミ板金クロム酸陽極処理（酢酸ニッケル封孔処理）、（Ｆ）、金属板金塗装〔エピライト（登録商標）＃１０００〕茶色、のいずれかひとつよりなり、
前記フロントカバー（２０）は、断面でみて凹型をなし、かつ、前記プリズム（９）を覆っていることを特徴とする光学式レベル検出装置。

【請求項2】

発光素子（７）、受光素子（８）及びプリズム（９）を用いて容器（１）内の液体（２）の量を検出する光学式レベル検出装置において、
前記プリズム（９）を保持する筐体（２１）と、前記プリズム（９）の外側に位置し、前記プリズム（９）を覆うように前記筐体（２１）に設けられ、アルミ板金又は金属板金よりなるフロントカバー（２０）と、前記フロントカバー（２０）の上部及び下部に形成された上部開口（２０ａ）及び下部開口（２０ｂ）と、を有し、
前記容器（１）内における前記液体（２）の揺れによる液面高さの変動を、前記フロントカバー（２０）によって抑制させる光学式レベル検出装置の計量方法において、
前記フロントカバー（２０）の前記プリズム（９）側の内面（２０ｃ）は、光沢のないように形成された表面処理面（２０ｃＡ）よりなり、前記液体（２）中に位置する前記プリズム（９）から透過した光が、前記フロントカバー（２０）の表面処理面（２０ｃＡ）で反射して前記プリズム（９）内に戻ることのないようにし、
前記フロントカバー（２０）の表面処理面（２０ｃＡ）は、（Ａ）、アルミ板金クロム酸陽極処理（重クロム酸封孔処理）、（Ｂ）、アルミ板金黒色着色クロム酸陽極処理、（Ｄ）、アルミ板金黒色着色クロム酸陽極処理艶消し、（Ｅ）、アルミ板金クロム酸陽極処理（酢酸ニッケル封孔処理）、（Ｆ）、金属板金塗装〔エピライト（登録商標）＃１０００〕茶色、のいずれかひとつを用い、
前記フロントカバー（２０）は、断面でみて凹型をなし、かつ、前記プリズム（９）を覆っていることを特徴とする光学式レベル検出装置の計量方法。

【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及びその計量方法に関し、特に、プリズムの前面側にフロントカバーを設けて、容器内の液面高さの変動を抑制させると共に、フロントカバーの内面に光の反射を抑える表面処理面を形成することにより、計量の誤判定を防止するための新規な改良に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、プリズムを用いて容器内の液体の量の検出を行うことは、例えば、特許文献１にも開示されているように周知のことである。
例えば、一般に用いられている従来構成の一例を示すと、図３及び図４で示されるように構成されていた。すなわち、図３の構成において、燃料からなる液体２が収容されたタンク等の容器１内には、この容器１とほぼ同じ長さで構成された光学式レベル検出装置３が設けられている。

【0003】

前記光学式レベル検出装置３は、複数のフォトセル４が基板５の一面に整列配置されており、図３の構成では、上部フォトセル４ａと下部フォトセル４ｂとが、取り出されて拡大図示されている。
前記各フォトセル４ａ、４ｂは、いずれも同じ構成で、基板５において、互いに独立してＬＥＤからなる発光素子７とフォトトランジスタ等からなる受光素子８がプリズム９に設けられている。

【0004】

前記上部フォトセル４ａは、前記容器１の空気１０に対応して複数配置され、前記下部フォトセル４ｂは、前記容器１の液体２に対応して複数配置されている。
従って、図３の構成において、空気１０に対応する前記上部フォトセル４ａの発光素子７からプリズム９へ入射された光１１は、プリズム９の内面で直角に反射し、受光素子８に戻るため、前記上部フォトセル４ａが空気（又は、水、氷、等）に対応していることが分かる。

【0005】

一方、前記下部フォトセル４ｂが前記燃料からなる液体に対応する場合には、前記光１１が前記プリズム９の斜面で反射することなく、透過して前記発光素子８に戻ることはないため、下部フォトセル４ｂが燃料２に対応していることが分り、燃料２の残量を確認することができる。
尚、図４は、周知のスネルの法則を示すもので、空気及び燃料等の異なる媒質ｎ_１、ｎ_２に対する入射光１１の入射角θと屈折光１１の屈折角γを示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１８-５１１０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従来の光学式レベル検出装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、図３に示した光学式レベル検出装置においては、空気に対応する各プリズム９において、発光素子７からの光１１は、プリズム９の内面で反射して受光素子８内に入光し、この受光素子８から出力する出力信号によって、空気１０の範囲を検出することができる。
また、液体２に対応して位置する各プリズム９においては、発光素子７からの光１１は、プリズム９では反射せず、直線状に透過して液体２内に入光するため、受光素子８からは、出力信号が発生することはない。
従って、各受光素子８からの出力信号の有無によって、容器１内における液体２の液量を計量することができるが、図３から明らかであるように、プリズムが外から見える構造であるため、容器１内の振動によって液面が揺れると、検出する液面高さが変動し、検出の安定性に欠けていた。
また、外部からの振動によって、容器１内でスプラッシュが発生して、液体２の液面より離れた位置のプリズム９に液体がかかった場合、光が透過し、受光素子８からの出力信号が出力されず、発光素子７であるＬＥＤが故障したものと誤判定されることがあった。

【0008】

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、特に、プリズムの前面側にフロントカバーを設けて、容器内の液面高さの変動を抑制させると共に、アルミ板金又は金属板金よりなるフロントカバーの内面に光の反射を抑える表面処理面を形成することにより、スプラッシュによる発光素子の故障によるものとする誤判定を防止することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明による光学式レベル検出装置及びその計量方法は、発光素子、受光素子及びプリズムを用いて容器内の液体の量を検出する光学式レベル検出装置において、前記プリズムを保持する筐体と、前記プリズムの外側に位置し、前記プリズムを覆うように設けられ、アルミ板金又は金属板金よりなるフロントカバーと、前記フロントカバーの上部及び下部に形成された上部開口及び下部開口と、を有し、前記容器内における前記液体の揺れによる液面高さの変動を、前記フロントカバーによって抑制させ、前記フロントカバーの前記プリズム側の内面は、光沢のないように形成された表面処理面よりなり、前記液体中に位置する前記プリズムから透過した光が、前記フロントカバーの表面処理面で反射して前記プリズム内に戻ることのないようにし、前記フロントカバーの表面処理面は、（Ａ）、アルミ板金クロム酸陽極処理（重クロム酸封孔処理）、（Ｂ）、アルミ板金黒色着色クロム酸陽極処理、（Ｄ）、アルミ板金黒色着色クロム酸陽極処理艶消し、（Ｅ）、アルミ板金クロム酸陽極処理（酢酸ニッケル封孔処理）、（Ｆ）、金属板金塗装〔エピライト（登録商標）＃１０００〕茶色、のいずれかひとつよりなり、前記フロントカバーは、断面でみて凹型をなし、かつ、前記プリズムを覆っている構成と方法である。

【発明の効果】

【0010】

本発明による光学式レベル検出装置及びその計量方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、プリズムの外側を覆うように、アルミ板金又は金属板金よりなるフロントカバーが設けられ、このフロントカバーの上部と下部に各々開口を有しているため、容器内の液面揺れ（スロッシング）により、検出する液面高さが変動することを抑制することができ、液面位置の検出を平滑化できる。
また、フロントカバーの内面に、前記段落０００９で述べた（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）のいずれかひとつに光沢のないようにした表面処理面が設けられているため、発光素子からの光がフロントカバーで反射してプリズム内に戻ることのないようにし、誤検出の防止を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施の形態による光学式レベル検出装置を示す図２の（Ｂ）のＡ－Ａ拡大横断面図である。

【図2】（Ａ）は図１の光学式レベル検出装置の正面図である。（Ｂ）は（Ａ）の左側面図である。（Ｃ）は（Ｂ）の底面図である。

【図3】従来の光学式液量計の構成図である。

【図4】スネルの法則を示す特性図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明による光学式レベル検出装置及びその計量方法は、プリズムの前面側にフロントカバーを設けて、容器内の液面高さの変動を抑制させると共に、フロントカバーの内面に光の反射を抑える表面処理面を形成することにより、計量の誤判定を防止することである。

【実施例】

【0013】

以下、図面と共に、本発明による光学式レベル検出装置及びその計量方法の好適な実施の形態について説明する。
尚、図３で示す従来構成は、本発明の実施の形態の構成とほぼ同一であり、異なる構成は、フロントカバー２０が追加されていることであるため、図３の構成を本発明の実施の形態に援用するものとする。
図１において符号１で示されるものは図３の容器１であり、この容器１の内壁１ａ（図３に示す）には、図２の（Ａ）及び（Ｂ）で示される縦長形状の光学式レベル検出装置３が設けられている。

【0014】

図１で示される光学式レベル検出装置３は、図２の（Ｂ）のＡ－Ａ横断面図を拡大して示している。
前記光学式レベル検出装置３の四角枠状の筐体２１には、複数の支柱２２を介して縦長状の基板５が設けられている。
前記基板５の一面には、ゴム等からなる筒状の光遮蔽体２３が設けられ、この光遮蔽体２３に一対の保持孔２４が設けられている。
前記各保持孔２４内には、ＬＥＤ等の発光素子７及びフォトトランジスタ等の受光素子８が各々設けられており、前記光遮蔽体２３には、前記発光素子７及び受光素子８に面して、プリズム９が設けられている。尚、この光遮蔽体２３は光を反射することのないような黒いゴム等で構成されている。

【0015】

前記筐体２１には、前記各プリズム９を覆い、かつ、その外側に位置するように断面凹状のフロントカバー２０が設けられ、このフロントカバー２０は、その端部２０Ａがボルト、ピン等の接続部材２５を介して前記筐体２１に接続されている。前記フロントカバー２０は、光を反射することのない表面処理面を有するアルミ板金又は金属板金で構成されている。

【0016】

図１で示す筐体２１、基板５及びフロントカバー２０は、図２の（Ａ）、（Ｂ）で示されるように、図１の紙面と直交する垂直方向Ｅに沿って延設されている。
前記各素子７、８は、図２の（Ａ）で示されるように、前記基板５の長手方向（前述の垂直方向Ｅと同じ）に沿って、所定間隔毎に配設されている。
前記フロントカバー２０の長手方向の両端には、図２のように、上部開口２０ａと下部開口２０ｂとが形成され、前記光学式レベル検出装置３を図３のように、前記液体２が収容されている容器１内に設置した場合には、容器１内における前記液体２の揺れによる液面高さの変動を、前記フロントカバー２０の各開口２０ａ、２０ｂから液体２を案内することによって防止することができるように構成されている。

【0017】

すなわち、前記フロントカバー２０によりプリズム９を囲うことで、フロントカバー２０の外面の液面の波（スロッシング）を防波することで抑制している。

【0018】

前記フロントカバー２０の内面２０ｃには、前記液体２中に位置するプリズム９から透過した光が、前記フロントカバー２０の内面２０ｃで反射して再び前記プリズム９内に戻るような事態が発生することのないように、光沢、かつ、光反射のない表面処理面２０ｃＡを有する非反射材料で形成されている。

【0019】

前記表面処理面２０ｃＡに関しては、種々の処理によってフロントカバー表面処理による光の反射検証結果が得られている。
すなわち、種々実験の結果、前記フロントカバー２０の前記プリズム９側の内面２０ｃは、光沢のないように形成された表面処理面２０ｃＡよりなり、前記液体２中に位置する前記プリズム９から透過した光が、前記フロントカバー２０の表面処理面２０ｃＡで反射して前記プリズム９内に戻ることのないように構成され、前記フロントカバー２０の表面処理面２０ｃＡは（Ａ）、アルミ板金クロム酸陽極処理（重クロム酸封孔処理）、（Ｂ）、アルミ板金黒色着色クロム酸陽極処理、（Ｄ）、アルミ板金黒色着色クロム酸陽極処理艶消し、（Ｅ）、アルミ板金クロム酸陽極処理（酢酸ニッケル封孔処理）、（Ｆ）、金属板金塗装〔エピライト（登録商標）＃１０００〕茶色、のいずれかひとつを用いれば、前記受光素子８から正常な状態の出力電圧が得られ、従来のような誤検出が行われることを防止することができる。

【産業上の利用可能性】

【0020】

本発明による光学式レベル検出装置は、プリズムの外側にアルミ板金又は金属板金よりなる断面凹状のフロントカバーを設けているため、液体の揺れによる液面高さの変動を抑制させ、かつ、フロントカバーの内面に光沢、かつ、光反射のない陽極処理又は塗装からなる表面処理面が形成されていることにより、フロントカバーで反射した光がプリズム内に戻ると云うこともなく、光学式レベル検出装置の精度を向上できる。

【符号の説明】

【0021】

１ 容器
１ａ 内壁
２ 液体
３ 光学式レベル検出装置
５ 基板
７ 発光素子
８ 受光素子
９ プリズム
１０ 空気
２０ フロントカバー
２０Ａ 端部
２０ａ 上部開口
２０ｂ 下部開口
２０ｃ 内面
２０ｃＡ 表面処理面
２１ 筐体
２２ 支柱
２３ 光遮蔽体
２４ 保持孔
２５ 接続部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】