JP6303900B2 - Liquid detection sensor - Google Patents
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Description
本発明は、検出対象領域に存在する液体を検出する液体検出センサに関する。 The present invention relates to a liquid detection sensor that detects a liquid present in a detection target region.
従来から、液体検出センサは、液体を扱う電子機器や製造装置などに搭載されている。例えば、特許文献1には、洗濯槽の一部を透明な壁面にて形成し、この壁面に対向する外槽壁に、発光素子および受光素子を配設する構成が記載されている。発光素子からの光は透明な壁面に水位が到達すると透過し、到達しない時は反射して受光素子に入射し、受光素子の光量変化で水位検出を行うことができる。また、該特許文献1には、前記透明な壁面をプリズムにて構成することも記載されている。
Conventionally, a liquid detection sensor is mounted on an electronic device or a manufacturing apparatus that handles liquid. For example,
特許文献2には、インクタンクの内部に形成され、液室に液体が存在しないときには外部から入射した光を外部へ反射し、液室に液体が存在する場合は外部から入射した光を外部へ反射しない機能を有するプリズムにおいて、その形状を特定の形状とし、かつその全光線透過率およびヘイズ値を特定の値とする構成が記載されている。これにより、安価なコストにて、動作が安定したインク残量の検出が可能となる。
In
特許文献3には、液体を介して基板に露光光を照射して基板を露光する露光装置において、プリズムを含む検出器を使って光学的に液体漏れを検出する構成が記載されている。検出器は、プリズムと、該プリズムの第1面に取り付けられてプリズムに対して光を投射する投光部と、プリズムの第2面(第1面とほぼ直角をなす面)に取り付けられて投光部から射出された光のプリズムの第3面での反射光を受光する受光部とを備えている。投光部からの光は、第3面に液体が付着していない場合は、第3面で全反射されて受光部に受光され、第3面に液体が付着している場合は、液体が付着した箇所で透過し、受光部の光量変化で液体の存在検出を行うことができる(特許文献3の図14、図15参照)。
しかしながら、上述のような従来技術では、例えば1.5mm以下のような僅かな層厚の液体(微量の液体)を検出することができないといった問題があった。これについて具体的に説明する。 However, the conventional technology as described above has a problem that it is not possible to detect a liquid having a slight layer thickness (a small amount of liquid) of, for example, 1.5 mm or less. This will be specifically described.
特許文献1は、洗濯槽の液面を検出する液位センサであるため、僅かな層厚の液体を検出するといった概念を有するものではない。したがって、液位センサを洗濯槽の底面近傍に設けたとしても、底面に存在する僅かな層厚な液体を検出し得るものではない。
Since
特許文献2の構成では、高さ3.2mmのプリズムが例示されているが、このようなプリズムの高さでは、本発明が検出することを目的とする僅かな層厚の液体の場合、プリズムが液体より突出してしまう。そのため、プリズムの斜面の液体と接していない部分にて反射されて光が受光素子に入り、液体があるにも関わらず、液体がないと誤検出される。そこで、僅かな層厚の液体を検出するべく、プリズムの高さを例えば1.5mm程度にまで小さくすることも考えられる。しかしながら、プリズムをそのように小さくすると、発光素子および受光素子も小さくし、それらの間隔も小さくする必要がある。さらに、受光素子に入る光量を確保するには、発光量の大きい高パワーの発光素子を用いる必要がある。そのため、製造が容易で安価な発光素子および受光素子を使用できなくなる。
In the configuration of
一方、特許文献3の構成では、第3面を液体収容容器の底面に設けることで、底面からの高さに関わりなく、底面に存在する液体を検出することはできる。しかしながら、本発明が検出することを目的とする僅かな層厚の液体の場合、層厚が薄いために液面で反射した光までもが受光部に入り、液体が存在するのに存在しないと誤検出する恐れがある。このような誤検出を回避するためには、光学系や受光部を工夫して第3面で反射した光のみが受光部に入るようにする必要がある。
On the other hand, in the configuration of
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、その目的は、従来検出できなかった僅かな層厚の液体を、製造が容易で安価な発光素子および受光素子を用いて検出することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to detect a liquid having a slight layer thickness, which has not been conventionally detected, using a light-emitting element and a light-receiving element that are easy to manufacture and inexpensive.
本発明の液体検出センサは、上記の課題を解決するために、発光素子より光学部材に光を照射し、その反射光を受光素子にて受光し、光量変化により前記光学部材に接する液体の有無を検出する液体検出センサにおいて、前記発光素子および受光素子は、液体が載る載置面の裏側に、前記載置面に沿って並んで配置され、前記光学部材は、前記発光素子および受光素子が並ぶ方向に並設された複数のプリズムであり、各プリズムは、突き合された2つの斜面部が前記載置面上の液体と接するように、前記載置面の上方に向かって凸をなすように設けられていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the liquid detection sensor of the present invention irradiates the optical member with light from the light emitting element, receives the reflected light with the light receiving element, and the presence or absence of liquid in contact with the optical member due to a change in the amount of light In the liquid detection sensor for detecting the light, the light emitting element and the light receiving element are arranged along the mounting surface on the back side of the mounting surface on which the liquid is placed, and the optical member includes the light emitting element and the light receiving element. A plurality of prisms arranged side by side in the arrangement direction, and each prism protrudes upward from the placement surface so that the two sloped portions that face each other are in contact with the liquid on the placement surface. It is characterized by being provided as follows.
上記構成によれば、発光素子から照射された光が複数のプリズムに反射されて受光素子に至るか否かで、載置面上に液体が存在するか否かを検出することができる。また、プリズムは載置面の上方に向かって凸をなすように設けられているので、プリズムが載置面の下に向かって凸をなす特許文献3の構成と比較して、液面で反射されて再びプリズム内に戻る光の影響を少なくして検出精度を高めることができる。
According to the above configuration, it is possible to detect whether or not the liquid is present on the mounting surface based on whether the light emitted from the light emitting element is reflected by the plurality of prisms and reaches the light receiving element. In addition, since the prism is provided so as to protrude upward from the mounting surface, it is reflected by the liquid surface as compared with the configuration of
そして、配置するプリズムを複数としているので、個々のプリズムを従来よりも小さなものとでき、従来検出できなかった僅かな層厚の液体も検出することができる。また、複数のプリズムを配置したことで、個々のプリズムを従来よりも小さくしても、発光素子および受光素子、並びにそれらの間隔を小さくする必要はなく、製造が容易で安価な発光素子および受光素子を用いることができる。さらに、複数のプリズムからの反射光を受光素子に入射させているので、発光素子に発光量の大きい高パワーの素子を用いなくとも、検出に必要な受光量を確保できる。 Since a plurality of prisms are arranged, each prism can be made smaller than the conventional prism, and a liquid with a slight layer thickness that cannot be detected conventionally can be detected. Also, by arranging a plurality of prisms, it is not necessary to reduce the light emitting element and the light receiving element, and the distance between them even if the individual prisms are made smaller than before, and the light emitting element and the light receiving element that are easy to manufacture and inexpensive. An element can be used. Furthermore, since the reflected light from the plurality of prisms is incident on the light receiving element, the amount of received light necessary for detection can be ensured without using a high power element with a large light emission amount as the light emitting element.
また、当該センサを搭載した機器が少々傾いても、複数のプリズムの全てが液面から出てしまうような状態にはなり難く、傾きに強い構成とできる。しかも、複数のプリズムとした場合、一部のプリズムに製造時からの形状異常や、経年変化による形状異常があったとしても、使用することができるので、プリズム形状の寿命が長く成型歩留りも高い、ロバスト性の高い構成とできる。 Further, even if the device on which the sensor is mounted is slightly inclined, it is difficult for all of the plurality of prisms to come out of the liquid surface, and the structure is strong against inclination. Moreover, when a plurality of prisms are used, even if some prisms have a shape abnormality from the time of manufacture or a shape abnormality due to aging, they can be used, so the prism shape has a long life and a high molding yield. It can be configured with high robustness.
本発明の液体検出センサにおいては、さらに、前記複数のプリズムに並設された少なくとも1つの予備用のプリズムを備える構成とすることもできる。 The liquid detection sensor of the present invention may further include at least one spare prism provided in parallel with the plurality of prisms.
複数のプリズムと発光素子との位置がずれ、複数のプリズムの一部に光が入らなくなったとしても、複数のプリズムに並んで設けられた予備用のプリズムを備えることで、その代替物として機能させることができる。予備用のプリズムは複数のプリズムと同じ工程で製造できるので、製造コストが嵩むこともない。 Even if the position of the plurality of prisms and the light emitting element shifts and light does not enter a part of the plurality of prisms, it functions as an alternative by providing a spare prism provided alongside the plurality of prisms. Can be made. Since the spare prism can be manufactured in the same process as the plurality of prisms, the manufacturing cost does not increase.
本発明の液体検出センサにおいては、さらに、前記載置面は、液体収容容器の底面であり、該液体収容容器内部に収容されている液体を検出対象とする構成とすることもできる。 In the liquid detection sensor of the present invention, the placement surface may be a bottom surface of the liquid storage container, and the liquid stored in the liquid storage container may be a detection target.
この場合、前記複数のプリズムは、前記底面に形成された凹部に設けられている構成とすることもできる。 In this case, the plurality of prisms may be provided in recesses formed on the bottom surface.
これによれば、液体収容容器の底面の凹部に溜まった液体が検出対象となる。したがって、液体収容容器の底面全域に広がってしまい、底面に直にプリズムを設けた構成では検出できないような微量の液体であっても、凹部に溜めて層厚を確保することで、同じプリズム高さにて検出することができる。また、底面に形成された凹部にプリズムを設けたことで、液体収容容器における底面部分の厚みを薄くできるといった効果もある。 According to this, the liquid accumulated in the concave portion on the bottom surface of the liquid container becomes a detection target. Therefore, even if a very small amount of liquid spreads over the entire bottom surface of the liquid container and cannot be detected by the configuration in which the prism is provided directly on the bottom surface, the same prism height can be obtained by accumulating in the recess to ensure the layer thickness. It can be detected. In addition, since the prism is provided in the recess formed on the bottom surface, there is an effect that the thickness of the bottom surface portion of the liquid container can be reduced.
本発明の液体検出センサにおいては、さらに、前記載置面は、液体が流通する管状部材の底部であり、該管状部材内部を流れる液体を検出対象とする構成とすることもできる。 In the liquid detection sensor of the present invention, the placement surface may be a bottom of a tubular member through which the liquid flows, and the liquid flowing inside the tubular member may be a detection target.
本発明の液体検出センサにおいては、さらに、前記複数のプリズムの前記載置面からの高さが1.5mm以下である構成とすることもできる。 In the liquid detection sensor of the present invention, the height from the placement surface of the plurality of prisms may be 1.5 mm or less.
このような高さとすることで、僅かな層厚の液体を確実に検出することができる。 By setting it to such a height, it is possible to reliably detect a liquid having a slight layer thickness.
本発明の傾き検出センサは、物体に搭載され、該物体の傾きを検出する傾き検出センサにおいて、請求項1に記載の液体検出センサと、該液体検出センサの前記複数のプリズムが底部に形成された液体封入容器と、該液体封入容器内部に封入された所定量の液体と、を備え、前記所定量の液体は、前記液体封入容器の傾きに応じて前記複数のプリズムのうちの液面から露出するプリズムの数が変化するような量に設定されていることを特徴としている。
An inclination detection sensor according to the present invention is mounted on an object and detects the inclination of the object. The liquid detection sensor according to
本発明の液体検出センサを用いて、物体の傾きを検出する傾き検出センサを提供できる。 An inclination detection sensor for detecting the inclination of an object can be provided using the liquid detection sensor of the present invention.
本発明は、僅かな層厚の液体を、製造が容易で安価な発光素子および受光素子を用いて検出することができるといった効果を奏する。 The present invention has an effect that a liquid having a small layer thickness can be detected using a light-emitting element and a light-receiving element that are easy to manufacture and inexpensive.
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
〔実施の形態1〕
図1は、液体検出センサ10を搭載した機器1の要部構成を示す模式図である。機器1は、液体5を収容する液体収容容器3と、液体収容容器3内部に収容された液体5の有無を検出する液体検出センサ10とを有する。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main part of a
液体検出センサ10は、発光素子13より光学部材12に光を照射し、その反射光を受光素子15にて受光し、光量変化により光学部材12に接する液体の有無を検出するものである。
The
発光素子13および受光素子15は、液体収容容器3の底面(液体が載る載置面)3aの裏側に、底面3aに沿って並んで配置されている。なお、ここで言う「発光素子13および受光素子15が、底面3aに沿って並んで配置されている」とは、発光素子13と受光素子15とが、底面3aの法線方向に並んでいる場合を除けば、どのような配置でもよい。発光素子13および受光素子15は、液体収容容器3の下方外部に位置する。
The
光学部材12は、液体収容容器3の底面に、液体収容容器3内部に面するように設けられる。光学部材12は、複数のプリズム111,112…11nよりなる(nはプリズムの個数を示す整数である)。複数のプリズム111〜11nは、断面三角形状をなす三角プリズムであり、突き合された2つの斜面(斜面部)が底面3a上の液体5と接するように底面3aより突出して設けられている。複数のプリズム111〜11nは、発光素子13と受光素子15とが並ぶ方向に並設されている。なお、図1の例では、n=3として、3個のプリズム111〜113からなる構成を例示するが、プリズムの数は3つに限られるものではなく、2つ以上であればよい。
The
複数のプリズム111〜11nは、例えば層厚が1.5mm以下の僅かな層厚の液体を検出するためには、底面3aからの高さが少なくとも1.5mm以下の微小なものとなる。
The plurality of
図2、図3は、液体検出センサ10における発光素子13から照射された光の進路を説明する図面である。
2 and 3 are diagrams for explaining the path of light emitted from the
複数のプリズム111〜11nには、液体収容容器3の外部下方より発光素子13からの光が入射する。ここで、液体5が存在しない場合は、複数のプリズム111〜11nの表面に液体5が接しない。そのため、図2に示すように、複数のプリズム111〜11nへ入射した光は、各プリズム111〜11nの空気6との界面となる斜面で反射され、光路(1)→ 光路(2)→ 光路(3)を経て受光素子15へと至る。
Light from the
一方、僅かな層厚の液体であっても、複数のプリズム111〜11nの各頂点に液面がくる程度の液体5が存在する場合は、複数のプリズム111〜11nの表面に液体5が接する。そのため、図3に示すように、複数のプリズム111〜11nへ入射した光は、光路(1)→ 光路(4)という経路を辿り、液体5内に吸収されてしまい、受光素子15には至らない。
On the other hand, even a slight layer thickness of the liquid, if the degree of the liquid 5 that the liquid level is at the respective apexes of the plurality of
このように、発光素子13から照射された光が複数のプリズム111〜11nに反射されて受光素子15に至るか否かで、液体収容容器3内部に液体が存在するか否かを検出することができる。また、複数のプリズム111〜11nは底面3aの上方に向かって凸をなすように設けられているので、プリズムが底面3aの下に向かって凸をなす構成と比較して、液面で反射されて再びプリズム内に戻る光の影響を少なくして検出精度を高めることができる。
As described above, whether the liquid is present in the
そして、複数のプリズム111〜11nを配置しているので、個々のプリズムを従来よりも小さなものとでき、従来検出できなかった僅かな層厚の液体も検出することができる。
Since the plurality of
また、複数のプリズム111〜11nを配置したことで、個々のプリズムを従来よりも小さくしても、発光素子13および受光素子15、並びにそれらの間隔を小さくする必要はなく、製造が容易で安価な発光素子および受光素子を用いることができる。
Further, since the plurality of
さらに、複数のプリズム111〜11nからの反射光を受光素子15に入射させているので、発光素子13に発光量の大きい高パワーの素子を用いなくとも、検出に必要な受光量を確保できる。
Further, since the reflected light from the plurality of
しかも、図4の(a)に示すように、微小な複数のプリズム111〜11nとしたことで、機器1が少々傾いた程度では、複数のプリズム111〜11nの全てが液面から出てしまうような状態にはならず、傾きに強い構成とできる。これに対し、単一のプリズム112を用いた従来の液体検出センサの場合は、図4の(b)に示すように、同程度の機器111の傾きによってもプリズム112が液面より出てしまい、液体5を検出することができない。
Moreover, as shown in FIG. 4 (a), that was small plurality of
加えて、複数のプリズム111〜11nとした場合、一部のプリズムに製造時からの形状異常や、経年変化による形状異常があったとしても、使用することができる。これにより、プリズム形状の寿命が長く成型歩留りも高い、ロバスト性の高い構成とすることができる。
In addition, when a plurality of
以下、複数のプリズム111〜11nと、発光素子13および受光素子15との関係について説明する。
Hereinafter, the relationship between the plurality of
図5は、複数のプリズム111〜11nの斜面が空気6との界面であるとして、発光素子13から照射された光の進路をシミュレートしたものである。複数のプリズム111〜11nのうちの、発光素子13に最も近い1番目のプリズム111の斜面Lの下端を、発光素子13から出射される発散光の中心に位置させている。
FIG. 5 simulates the path of light emitted from the
発光素子13から照射され、発散して進む光のうち、各プリズム111〜11nの発光素子13側の斜面L(図において左側斜面)に達した光は、該斜面Lにて反射されて受光素子15側の斜面R(図において右側斜面)に達し、該斜面Rにて反射されて受光素子15に至る。一方、発散して進む光のうち、各プリズム111〜11nの受光素子15側の斜面R(図において右側斜面)に達した光は、該斜面Rを透過する。
Of the light emitted from the
図5に示すように、複数のプリズム111〜11nは、高さが1.5mm以下の微小なプリズムではあるが、発光素子13から照射されて発散する光の到達領域に合わせて複数配置され、各プリズム111〜11nからの反射光が受光素子15に至るように構成されているので、受光素子15における受光量を確保することができる。複数のプリズム111〜11nを、発光素子13から照射されて発散する光の到達領域に併せて配置するとは、換言すると、発光素子13の半値角(指向性)に併せて配置することである。半値角とは、発光素子13正面の光度を100%とし、光度がその半分の50%となる角度を示す値である。
As shown in FIG. 5, the plurality of
また、図5に示すように、複数のプリズム111〜11nにおいては、発光素子13側の斜面Lの角度は、発光素子13に最も近い1番目のプリズム111にて最も大きく、発光素子13から離れるに従い小さくなるように設定されている構成が好ましい。このようにすることで、斜面Lの角度が複数のプリズム全てにおいて等しい構成よりも、受光素子15に至る光量を増加させて、光を有効に利用することができる。受光素子15側の斜面Rは、斜面Lにて反射されて当該斜面Rに達した光を反射して受光素子15に到達させることができる角度に設定される。
Further, as shown in FIG. 5, in the plurality of
図6は、発光素子13および受光素子15に対して、複数のプリズム111〜11nを配置する場合の位置関係を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a positional relationship when a plurality of
発光素子13の半値角をθLED、発光素子13とプリズム底面間の距離をLdis、1番目のプリズム111から最も遠いn番目のプリズム11nの頂点までの距離をLpriとすると、発光素子13と複数のプリズム111〜11nとの間には、以下の関係式(1)を満足することが好ましい。
When the half-value angle of the light-emitting
関係式(1)を満足することで、発光素子13から照射される発散光のうち、受光素子15側の位置する右側に進む光を有効に利用することが可能となる。
By satisfying the relational expression (1), it is possible to effectively use the light that travels to the right located on the
また、複数のプリズム111〜11nのうち、発光素子13からの光がプリズム底面より垂直に入る1番目のプリズム111においては、その発光素子13側の斜面Lの角度をθLpri(1)とすると、複数のプリズム111〜11nを構成する透明樹脂の屈折率が1.5程度である場合、関係式(2)を満足することが好ましい。
Further, among the plurality of
プリズム111の屈折率が1.5程度である場合、1番目のプリズム111の斜面Lの角度θLpri(1)が70°以上であると、プリズム111の斜面Lに達して該斜面Lにて反射されたとしても、その光が受光素子15側の斜面Rに達することはない。そのため、斜面Rにて反射させて受光素子15に到達させる、といったことができない。関係式(2)を満足することで、発光素子13から垂直に入る強い光を、確実に受光素子15に到達させることができる。
When the
また、複数のプリズム111〜11nのうち、発光素子13からの光がプリズム底面より平行に近い状態で入る、発光素子13から最も遠いプリズム11nにおいては、その発光素子13側の斜面Lの角度をθLpri(n)とすると、複数のプリズム111〜11nを構成する透明樹脂の屈折率が1.5程度である場合、関係式(3)を満足することが好ましい。
Further, among the plurality of
プリズム111の屈折率が1.5程度である場合、最終のn番目のプリズム11nの斜面Lの角度θLpri(n)が50°以上であると、プリズム底面より水平に近い角度で入射した光は、図7に示すように、斜面Lに達することがない。図7は、プリズム内に底面より水平に近い角度で入射した光の進路を示す説明図である。そのため、斜面Lおよび斜面Rにて反射させて受光素子15に到達させる、といったことができない。関係式(3)を満足することで、発光素子13から最も横になった角度で入る光をも、受光素子15に到達させることができる。
When the
また、複数のプリズム111〜11nにおける受光素子15側の斜面Rの角度をθRpriとすると、角度θRpriと発光素子13の半値角θLEDとは、関係式(4)を満足することが好ましい。
When the angle of the slope R on the
上述したように、複数のプリズム111〜11nにおいて、受光素子15側の斜面Rは、斜面Lにて反射されて当該斜面Rに達した光を反射して受光素子15に到達させることができる角度に設計される。複数のプリズム111〜11nにおいて、発光素子13側の斜面Lの角度が、発光素子13から離れるに従い小さくなるように設定されている場合、斜面Rは、発光素子13から離れるに従い大きくなるように設定される。
As described above, in the plurality of
例えば、半値角θLEDが30°の発光素子13の場合、図8に示すように、複数のプリズム111〜11nは、最も発光素子13側にある1番目のプリズム111の斜面Lの角度は45°、その斜面Rの角度は27°、続く2番目のプリズム112の斜面Lの角度は43.30°、その斜面Rの角度は27.50°、…というように設定される(一例)。図8は、半値角θLEDが30°の発光素子13における、複数のプリズム111〜11nの設定角度と、複数のプリズム111〜11nの斜面が空気との界面であるとして、発光素子13から照射された光の進路をシミュレートした結果を示すものである。
For example, in the case of the
また、例えば、半値角θLEDが80°の発光素子13の場合は、図9に示すように、複数のプリズム111〜11nは、最も発光素子13側にある1番目のプリズム111の斜面Lの角度は40.50°、その斜面Rの角度は28°、続く2番目のプリズム112の斜面Lの角度は39°、その斜面Rの角度は28.20°、…というように設定される(一例)。図9は、半値角θLEDが80°の発光素子13における、複数の111〜11nの設定角度と、複数のプリズム111〜11nの斜面が空気との界面であるとして、発光素子13から照射された光の進路をシミュレートした結果を示すものである。
Further, for example, if the half-value angle theta LED is 80 ° of the
図8、図9の例にて示すように、半値角θLEDが30°以上の場合は、複数のプリズム111〜11nにおいて、角度θRpriと発光素子13の半値角θLEDにおいて、関係式(4)を満足させることができる。
As shown in the examples of FIGS. 8 and 9, when the half-value angle θ LED is 30 ° or more, the relationship between the angle θ Rpri and the half-value angle θ LED of the
これに対し、半値角θLEDが30°よりも小さい場合、例えば20°の発光素子13においては、関係式(4)を満足させると、図10に示すように、複数の111〜11nは、最も発光素子13側にある1番目のプリズム111の斜面Lの角度は45°、その斜面Rの角度は18°、続く2番目のプリズム112の斜面Lの角度は43.30°、その斜面Rの角度は17°、…というように設定される(一例)。図10は、半値角θLEDが20°の発光素子13における、複数のプリズム111〜11nの設定角度と、複数のプリズム111〜11nの斜面が空気との界面であるとして、発光素子13から照射された光の進路をシミュレートした結果を示すものである。
In contrast, if the half-value angle theta LED is smaller than 30 °, in the light-emitting
図10に示すように、斜面Rの角度θRpriが20°よりも小さくなると、複数のプリズム111〜11nを構成する透明樹脂の屈折率が1.5程度である場合、斜面Rにて反射されてプリズム底面に入射する光の入射角が臨界角を超えてしまい、プリズム底面より出射しなくなる。
As shown in FIG. 10, when the angle θ Rpri of the slope R is smaller than 20 °, when the refractive index of the transparent resin constituting the plurality of
つまり、関係式(4)を満足させた場合、斜面Lからの反射光を斜面Rにて反射させて受光素子15に到達させるには、半値角θLEDが30°以上の比較的広い発光素子13を使用する必要がある。換言すると、関係式(4)を満足することで、発光素子13として、半値角θLEDが30°以上といった発散角の大きい、複数のプリズム111〜11nを配置する構成に適したものに限定することができる。
That is, when the relational expression (4) is satisfied, in order to reflect the reflected light from the slope L on the slope R and reach the
(変形例1)
前述の液体検出センサ10では、複数のプリズム111〜11nのうちの1番目のプリズム111の斜面Lに、発光素子13から出射される垂直な光、つまり、発散光の中心の光が入射する構成していた。しかしながら、この構成では、発光素子13から出射される光のうちの半分のみが複数のプリズム111〜11nへと導かれ、残りの半分は導かれない。
(Modification 1)
In the
そこで、図11に示すように、変形例の液体検出センサ104では、発光素子13を傾け、発光素子13から出射される発散光の中心の光が、複数のプリズム111〜11nのうちの中央部分に位置するプリズム(図11の例ではプリズム112)の斜面Lに入射する構成としている。図11は、変形例の液体検出センサ104における発光素子13から照射された光の進路を説明する図面であり、液体が存在しない場合の進路を示す。
Therefore, as shown in FIG. 11, in the
このような構成とすることで、発光素子13から出射される光全体を複数のプリズム111〜11nへと導くことができ、光を有効に利用できる。
This structure generates a may direct the entire light emitted from the
(変形例2)
図12に示すように、変形例の液体検出センサでは、複数のプリズム111〜11nに、さらにn+1番目、n+2番目の予備用のプリズム11n+1,11n+2 が設けられた構成である。図12は、変形例を示すもので、複数のプリズムに加えて予備用のプリズムが設けられた構成を示す図面である。
(Modification 2)
As shown in FIG. 12, the liquid detection sensor according to the modification has a configuration in which n + 1-th and n + 2-th
予備用のプリズム11n+1,11n+2には、複数のプリズム111〜11nが発光素子13の光照射領域に対して適切に配設された場合は、光が入射することはない。しかしながら、複数のプリズム111〜11nが形成されている液体収容容器3に対するセット位置がずれ、複数のプリズム111〜11nと発光素子13との位置がずれた場合に、光が入るようになる。予備用のプリズム11n+1,11n+2は、光が入らなくなった複数のプリズム111〜11nのうちの1部のプリズムの代替物として機能する。
Light does not enter the
予備用のプリズムは、ずれる方向が決まっている場合は、ずれる方向にのみ設ければよい。ずれる方向が決まっていない場合は、図12の例のように、複数のプリズム111〜11nの並びの両側に設ければよい。予備用のプリズムの数は、ずれ量を考慮して設ければよい。また、大きなずれを考慮して、複数のプリズム111〜11nを複数セット、設けてもよい。
If the direction of deviation is determined, the spare prism may be provided only in the direction of deviation. If the direction of displacement is not determined, it may be provided on both sides of the arrangement of the plurality of
〔実施の形態2〕
図13は、パイプ(管状部材)20の内側に液体検出センサ10の複数のプリズム111〜11nが配置された構成を示す模式図である。複数のプリズム111〜11nの高さを微小としたことで、細いパイプ20の内部にも、その下部の一部を透明な樹脂材料からなる構成として複数のプリズム111〜11nを配置することで、液体の流れを阻害することなく、パイプ20内部に残る僅かな層厚の液体を検出することができる。また、微小のプリズムであるので、泡(気泡)が付き難い。
[Embodiment 2]
FIG. 13 is a schematic diagram showing a configuration in which a plurality of
図14は、パイプ20の内側に従来の液体検出センサにおける単一のプリズム112が配置された構成を示す模式図である。この場合、僅かな層厚の液体を検出できないだけでなく、単一のプリズム112の存在によって液体の流路が狭くなり、流れに支障を来し、詰まりなどが生じやすくなる。
FIG. 14 is a schematic diagram showing a configuration in which a
〔実施の形態3〕
図15は、本実施の形態である傾き検出センサ50の模式図である。傾き検出センサ50は、物体に搭載され、該物体の傾きを検出するものである。前記した液体検出センサ10と、液体検出センサ10の複数のプリズム111〜11nが底部に形成された液体封入容器30と、液体封入容器30内部に封入された所定量の液体5と、を備える。前記所定量の液体5は、液体封入容器30の傾きに応じて複数のプリズム111〜11nのうちの液面から露出するプリズムの数が変化するような量に設定されている。具体的には、液体封入容器30が水平面に設置された状態で液面が複数のプリズム111〜11nの頂点に位置するように液量が調整されている。
[Embodiment 3]
FIG. 15 is a schematic diagram of an
僅かな層厚の液体を検出することができるので、液体封入容器の傾きによって複数のプリズム111〜11nのうちに液体と接しないものが出ると、受光素子15における受光量が変化する。この受光量の変化量と傾きを予め関係付けておくことで、物体の傾きを検出することができる。
Since a liquid with a slight layer thickness can be detected, the amount of light received by the
〔実施の形態4〕
図16は、液体収容容器3の底面3aに形成された凹部3bに液体検出センサ10の複数のプリズム111〜11nが配置された構成を示す斜視図である。このような構成では、液体収容容器3の底面3aに存在する液体が凹部3bに溜まり、該凹部3bに溜まった液体が検出対象となる。
[Embodiment 4]
FIG. 16 is a perspective view showing a configuration in which a plurality of
したがって、図17の(b)に示すように、液体収容容器3の底面3aに直に複数のプリズム111〜11nを設けた図1の構成では、底面3a全域に広がって検出に必要な層厚に達しないような微量の液体5であっても、図17の(a)に示すように、凹部3bに溜めて層厚を確保することで、複数のプリズム111〜11nの高さは同じままで検出することができる。
Therefore, as shown in FIG. 17B, in the configuration of FIG. 1 in which the plurality of
また、底面3aに形成された凹部3bにプリズムを設けたことで、液体収容容器3における底面部分の厚みhを、図1の構成よりも薄くすることができる。
Further, by providing the prism in the
(変形例3)
図18は、液体収容容器3の底面3aに形成された凹部3bに液体検出センサ10の複数のプリズム111〜11nが配置された別の構成を示す斜視図である。図18の構成では、凹部3bが、複数のプリズム111〜11nの形成領域のみに設けられている。
(Modification 3)
FIG. 18 is a perspective view showing another configuration in which the plurality of
したがって、図16の構成よりも、凹部3bにより多くの液体5を集約することが可能となり、複数のプリズム111〜11nの高さを同じとしたままで、図16の構成よりも微量な液体5の検出が可能となる。
Therefore, it is possible to concentrate more liquid 5 in the
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、微量の液体を検出することができるので、液漏れの検出や、傾く場所に設置される恐れのある機器、液体をコンパクトに無駄なく収容する必要がある機器などに好適に利用できる。 Since the present invention can detect a very small amount of liquid, it can be suitably used for liquid leak detection, equipment that may be installed in an inclined place, equipment that needs to store liquid compactly without waste, and the like. .
1 機器
3 液体収容容器
3a 底面(載置面)
3b 凹部
5 液体
6 空気
10 液体検出センサ
111〜11n プリズム
12 光学部材
13 発光素子
15 受光素子
20 パイプ(管状部材)
30 液体封入容器
50 傾き検出センサ
104 液体検出センサ
1
30 Liquid Enclosed
Claims (9)
前記発光素子および受光素子は、液体が載る載置面の裏側に、前記載置面に沿って並んで配置され、
前記光学部材は、前記発光素子および受光素子が並ぶ方向に並設された複数のプリズムであり、各プリズムは、突き合された2つの斜面部が前記載置面上の液体と接するように、前記載置面の上方に向かって凸をなすように設けられ、
前記載置面は、液体が流通する管状部材の底部であり、該管状部材内部を流れる液体を検出対象とすることを特徴とする液体検出センサ。 In the liquid detection sensor that irradiates the optical member with light from the light emitting element, receives the reflected light with the light receiving element, and detects the presence or absence of the liquid in contact with the optical member by the change in the amount of light,
The light emitting element and the light receiving element are arranged side by side along the mounting surface on the back side of the mounting surface on which the liquid is placed,
The optical member is a plurality of prisms juxtaposed in the direction in which the light emitting element and the light receiving element are arranged, and each prism has two abutted butted surfaces in contact with the liquid on the mounting surface. Provided so as to protrude upward from the placement surface ,
The mounting surface is a bottom portion of a tubular member through which liquid flows, and a liquid flowing through the tubular member is a detection target .
前記発光素子および受光素子は、液体が載る載置面の裏側に、前記載置面に沿って並んで配置され、
前記光学部材は、前記発光素子および受光素子が並ぶ方向に並設された複数のプリズムであり、各プリズムは、突き合された2つの斜面部が前記載置面上の液体と接するように、前記載置面の上方に向かって凸をなすように設けられ、
前記複数のプリズムに並設された少なくとも1つの予備用のプリズムを備え、該予備用のプリズムは前記複数のプリズムと同じ高さを有していることを特徴とする液体検出センサ。 In the liquid detection sensor that irradiates the optical member with light from the light emitting element, receives the reflected light with the light receiving element, and detects the presence or absence of the liquid in contact with the optical member by the change in the amount of light,
The light emitting element and the light receiving element are arranged side by side along the mounting surface on the back side of the mounting surface on which the liquid is placed,
The optical member is a plurality of prisms juxtaposed in the direction in which the light emitting element and the light receiving element are arranged, and each prism has two abutted butted surfaces in contact with the liquid on the mounting surface. Provided so as to protrude upward from the placement surface ,
A liquid detection sensor comprising: at least one spare prism arranged in parallel with the plurality of prisms, the spare prism having the same height as the plurality of prisms .
請求項1又は3に記載の液体検出センサと、
該液体検出センサの前記複数のプリズムが底部に形成された液体封入容器と、
該液体封入容器内部に封入された所定量の液体と、を備え、
前記所定量の液体は、前記液体封入容器の傾きに応じて前記複数のプリズムのうちの液面から露出するプリズムの数が変化するような量に設定されていることを特徴とする傾き検出センサ。 In an inclination detection sensor mounted on an object and detecting the inclination of the object,
The liquid detection sensor according to claim 1 or 3 ,
A liquid sealed container in which the plurality of prisms of the liquid detection sensor are formed at the bottom;
A predetermined amount of liquid enclosed in the liquid enclosure,
The predetermined amount of liquid is set to such an amount that the number of prisms exposed from the liquid surface of the plurality of prisms changes according to the inclination of the liquid enclosure. .
発光素子より光学部材に光を照射し、その反射光を受光素子にて受光し、光量変化により前記光学部材に接する液体の有無を検出する液体検出センサであって、前記発光素子および受光素子は、液体が載る載置面の裏側に、前記載置面に沿って並んで配置され、前記光学部材は、前記発光素子および受光素子が並ぶ方向に並設された複数のプリズムであり、各プリズムは、突き合された2つの斜面部が前記載置面上の液体と接するように、前記載置面の上方に向かって凸をなすように設けられている液体検出センサと、
該液体検出センサの前記複数のプリズムが底部に形成された液体封入容器と、
該液体封入容器内部に封入された所定量の液体と、を備え、
前記所定量の液体は、前記液体封入容器の傾きに応じて前記複数のプリズムのうちの液面から露出するプリズムの数が変化するような量に設定されていることを特徴とする傾き検出センサ。 In an inclination detection sensor mounted on an object and detecting the inclination of the object,
A liquid detection sensor that irradiates an optical member with light from a light emitting element, receives the reflected light with a light receiving element, and detects the presence or absence of liquid in contact with the optical member by a change in light amount, wherein the light emitting element and the light receiving element are The optical member is a plurality of prisms arranged side by side along the placement surface on the back side of the placement surface on which the liquid is placed, and arranged in the direction in which the light emitting element and the light receiving element are arranged. Is a liquid detection sensor provided so as to protrude upward from the placement surface, so that the two sloped portions that face each other are in contact with the liquid on the placement surface ,
A liquid sealed container in which the plurality of prisms of the liquid detection sensor are formed at the bottom;
A predetermined amount of liquid enclosed in the liquid enclosure,
The predetermined amount of liquid is set to such an amount that the number of prisms exposed from the liquid surface of the plurality of prisms changes according to the inclination of the liquid enclosure. .
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