JP2016102701A - 液体センサの組立方法及び液体センサ - Google Patents

Abstract

【課題】様々な径のチューブに対する保持力を担保することのできる液体センサの組立方法及び液体センサを提供する。【解決手段】チューブＴを保持する保持部を有するとともに、液体センサを対象物Ｓに取り付けるための本体ケース１０に対して着脱可能に装着されるカバー部材２０と、カバー部材２０に保持されたチューブＴに対してチューブＴの長手方向と交差する方向から検出光を照射する投光素子と、チューブＴを透過した検出光を受光する受光素子と、を備え、第１の径のチューブＴに対応する一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂを有する第１のカバー部材は、一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂを弾性変形させつつチューブＴを保持する一方で、第１の径よりも大きい第２の径のチューブＴに対応する凹部を有する第２のカバー部材は、凹部を弾性変形させることなくチューブＴを保持する。【選択図】図１

Description

本発明は、透光性を有するチューブ内の液体の有無を光学的に検出する液体センサ及び該液体センサの組立方法に関する。

従来から、この種の液体センサとしては、特許文献１に記載の液体センサが知られている。この液体センサでは、大弧状の本体部の内側に透光性のチューブが挟持された状態で、発光素子からチューブに向けて光が照射され、チューブを通じた光が受光素子によって受光される。チューブにおける光の屈折態様がチューブ内の液体の有無に応じて異なるため、チューブ内の液体の有無を受光素子の受光量に基づいて光学的に検出することが可能である。

特開平８−２９３２３４号公報

ところで、上記文献に記載の液体センサでは、対象とするチューブの径によっては、チューブに対する保持力を十分に発揮させることができないという問題があった。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、様々な径のチューブに対する保持力を担保することのできる液体センサの組立方法及び液体センサを提供することにある。

上記課題を解決する液体センサの組立方法は、透光性を有するチューブを保持する保持部を有するとともに、本体ケースに対して装着されるカバー部材と、前記カバー部材に保持された前記チューブに対して前記チューブの長手方向と交差する方向から検出光を照射する投光部と、前記チューブを透過した前記検出光を受光する受光部と、を備え、前記チューブ内の液体の有無を検知する液体センサの組立方法において、第１の径のチューブに対応する第１の保持部を有するとともに前記第１の保持部を弾性変形させつつ前記チューブを保持する第１のカバー部材、及び、前記第１の径よりも大きい第２の径のチューブに対応する第２の保持部を有するとともに前記第２の保持部を弾性変形させることなく前記チューブを保持する第２のカバー部材の何れか一方を前記カバー部材として選択して前記本体ケースに対して装着する工程を含む。

また、上記課題を解決する液体センサは、透光性を有するチューブ内の液体の有無を検知する液体センサであって、前記チューブを保持する保持部を有するとともに、前記液体センサを対象物に取り付けるための本体ケースに対して装着されるカバー部材と、前記カバー部材に保持された前記チューブに対して前記チューブの長手方向と交差する方向から検出光を照射する投光部と、前記チューブを透過した前記検出光を受光する受光部と、を備え、第１の径のチューブに対応する第１の保持部を有する第１のカバー部材は、前記第１の保持部を弾性変形させつつ前記チューブを保持する一方で、前記第１の径よりも大きい第２の径のチューブに対応する第２の保持部を有する第２のカバー部材は、前記第２の保持部を弾性変形させることなく前記チューブを保持する。

一般に、径の小さいチューブは硬く、径の大きいチューブは柔らかくなる傾向にある。この点、上記構成又は方法では、比較的径の大きいチューブに対応する第２のカバー部材が、保持部を弾性変形させることなくチューブを保持するため、こうした径の大きいチューブ側を変形させてチューブを保持することができる。そのため、径の大きいチューブに対応するカバー部材の全体形状が大型化することがないため、径の異なる複数のカバー部材を共通の本体ケースに装着することができる。したがって、本体ケースに対してカバー部材を交換するだけで、互いに異なる径を有する複数のチューブに対応することができる。

上記液体センサにおいて、前記第１のカバー部材は、前記第１の保持部として一対の弾性片を有し、前記第２のカバー部材は、前記第２の保持部として凹部を有することが好ましい。

上記構成によれば、径の大きいチューブに対応する第２のカバー部材が、径の小さいチューブに対応する第１のカバー部材よりも保持部の変形量を抑えつつチューブを保持する構成を実現することができる。

上記液体センサにおいて、前記カバー部材には、前記保持部が一体形成されていることが好ましい。
上記構成によれば、保持部を別部品構成とする場合と比較して、カバー部材の生産性を高めることができる。

上記液体センサにおいて、前記第２のカバー部材は、硬質樹脂で形成されていることが好ましい。
上記構成によれば、カバー部材としての設計の自由度を担保しつつ、径の大きいチューブに対応する第２のカバー部材として保持部の変形量を抑えつつチューブを保持する構成を実現することができる。

本発明によれば、様々な径のチューブに対する保持力を担保することができる。

液体センサの一実施の形態の斜視図。 同実施の形態の液体センサの分解斜視図。 第１のカバー部材の斜視図。 図３の４−４線矢視断面図。 第１のカバー部材の平面図。 第１のカバー部材が装着された液体センサの断面図。 第１のカバー部材が装着された液体センサの要部拡大断面図であって、（ａ）は、チューブ内が液体で満たされているときの検出光の屈折態様を示し、（ｂ）は、チューブ内が空気で満たされているときの検出光の屈折態様を示す。 第２のカバー部材の斜視図。 図８の９−９線矢視断面図。 第２のカバー部材の平面図。 第２のカバー部材が装着された液体センサの断面図。 第２のカバー部材が装着された液体センサの要部拡大断面図であって、（ａ）は、チューブ内が液体で満たされているときの検出光の屈折態様を示し、（ｂ）は、チューブ内が空気で満たされているときの検出光の屈折態様を示す。

以下、液体センサの一実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施の形態の液体センサの外装は、本体ケース１０とカバー部材２０とにより構成されている。

本体ケース１０は、例えば硬質樹脂等からなり、平板部１１と、平板部１１から突出した筒部１２とを有している。平板部１１には、その厚み方向に貫通するボルト孔１３が二箇所に形成されている。そして、これらボルト孔１３に図示しない固定ボルト等が挿入されることにより、例えば壁面等の対象物Ｓに対して本体ケース１０が固定される。

カバー部材２０は、本体ケース１０の筒部１２の開口端に取り付けられている。また、カバー部材２０において液体センサの外側に露出する部分には、液体センサの測定対象となる透光性のチューブＴが保持されている。なお、カバー部材２０がチューブＴを保持する状態において、チューブＴの長手方向がチューブＴの保持方向であり、また、対象物Ｓにおいて本体ケース１０の取付られる面の延びる方向が取付方向であり、これら保持方向と取付方向とは同一方向である。

図２に示すように、本体ケース１０の筒部１２には、チューブＴ内の液体の有無を検知するセンサユニット３０が収容されている。センサユニット３０は、基板フレーム３１と、投光フレーム３２と、受光フレーム３３とを有している。基板フレーム３１は、一方向に細長く延びており、その長手方向の一端及び他端から投光フレーム３２及び受光フレーム３３がそれぞれ同一方向に垂直に立設されることにより、全体として略Ｕ字状をなすように構成されている。

基板フレーム３１は、液体センサにおける各種の動作を制御する回路基板３４が実装されたボトムフレーム部３１Ａと、四角枠状をなして回路基板３４を囲むようにボトムフレーム部３１Ａに取り付けられるサイドフレーム部３１Ｂと、ボトムフレーム部３１Ａとサイドフレーム部３１Ｂとにより囲まれた回路基板３４の実装空間を閉塞するカバーフレーム部３１Ｃとを備えている。なお、カバーフレーム部３１Ｃは、一方向に細長く延びており、その長手方向の一端及び他端には第１の嵌合部３５及び第２の嵌合部３６がそれぞれ設けられている。そして、カバーフレーム部３１Ｃは、これら嵌合部３５，３６が投光フレーム３２及び受光フレーム３３に対してそれぞれ嵌合することにより、それらフレーム３２，３３を基板フレーム３１に対して位置決め固定する役割も果たす。

また、カバー部材２０は、本体ケース１０の筒部１２にセンサユニット３０が収容された状態で、本体ケース１０の筒部１２の開口を閉塞するようにカバー部材２０が嵌合されている。このとき、カバー部材２０に形成された挿通孔４０と本体ケース１０に形成された挿通孔４１とが重なるように配置されることとなり、これら重なり合った挿通孔４０，４１に対して本体ケース１０の外側から位置決めピン４３が挿入されている。この位置決めピン４３は、センサユニット３０における基板フレーム３１のカバーフレーム部３１Ｃに対して上方から接触することで、本体ケース１０の筒部１２内でのセンサユニット３０の収容位置を位置決めする役割を果たす。

次に、カバー部材２０の構成について詳細に説明する。なお、本実施の形態では、互いに異なる径のチューブを保持対象とする複数のカバー部材２０が本体ケース１０に対して着脱可能に装着される。そして、以下の説明では、第１の径のチューブを保持対象とするカバー部材２０を第１のカバー部材２０Ａとし、第１の径よりも大きい第２の径のチューブを保持対象とするカバー部材２０を第２のカバー部材２０Ｂとするものとし、これらカバー部材２０Ａ，２０Ｂの何れか一方が選択されて本体ケース１０に対して装着されることにより液体センサが組み立てられる。

図３に示すように、第１のカバー部材２０Ａは、例えば黒色の軟質樹脂等により一体成形されており、略矩形状をなす天面Ｐの長手方向の中央位置には、天面Ｐの短手方向の一端から他端に亘って直線状に延びる凹溝５０が形成されている。凹溝５０の底面には、円弧状に湾曲して凹溝５０の長手方向の全域に亘って延びる一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂが形成されている。この一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂは、チューブＴを挟持して保持する役割を果たす。

図４に示すように、一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂの先端縁は、チューブＴが挿抜される開口端を形成しており、これら先端縁には、弾性片５１Ａ，５１Ｂの先端から基端に向かう方向であるチューブＴの挿入方向において、次第に幅狭となる第１のテーパ面Ｐ１が形成されている。

図５に示すように、一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂの先端縁における凹溝５０の長手方向の両端には、凹溝５０の長手方向の両端から中央に向けて次第に幅狭となる第２のテーパ面Ｐ２が形成されている。また、一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂにおける長手方向の中央位置には、一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂの基端から先端までの全域に亘って延在するスリット５２が形成されている。スリット５２は、凹溝５０の底面と直交する方向に沿って、一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂを貫通し、さらに、凹溝５０の底面に形成された凹部５４に連通している。

図６に示すように、第１のカバー部材２０Ａが本体ケース１０に嵌合された状態では、投光素子３７と受光素子３８とがスリット５２を介して互いに対向するように配置される。そして、投光素子３７からスリット５２の延在方向と交差する方向に照射される検出光は、第１のカバー部材２０Ａに形成された通過孔５５Ａから凹溝５０内に入射される。また、この検出光は、凹溝５０内において一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂの各々に形成されたスリット５２を介して一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂの間の空間を通過した後、第１のカバー部材２０Ａに形成された通過孔５５Ｂを介して受光素子３８に受光される。すなわち、スリット５２は、投光素子３７と受光素子３８との間に形成される検出光の光軸ＡＸ上に配置されている。

そのため、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂに透光性のチューブＴが保持された状態で投光素子３７から検出光が照射されると、その照射された検出光がスリット５２を介してチューブＴの外表面に到達し、更にはチューブＴの内部を横切るようにチューブＴを透過した後に受光素子３８に受光される。

ここで、図７（ａ）に示すように、チューブＴの内部が液体Ｌで満たされているときには、チューブＴと液体Ｌとの屈折率の差が比較的小さくなる。そのため、投光素子３７から照射された検出光ＳＬのうち、チューブＴと液体Ｌとの界面で屈折したことにより受光素子３８に到達しない検出光ＳＬの比率が比較的少なくなる。

その一方で、図７（ｂ）に示すように、チューブＴの内部が気泡等により空気Ａで満たされているときには、チューブＴと空気Ａとの屈折率が比較的大きくなる。そのため、投光素子３７から照射された検出光ＳＬのうち、チューブＴと空気Ａとの界面で屈折したことにより受光素子３８に到達しない検出光の比率が比較的多くなる。

そこで、本実施の形態では、受光素子３８における受光量を所定の閾値と比較し、その受光量が所定の閾値未満であるときに、チューブＴの内部が空気Ａで満たされていると判定するようにしている。

一方、図８〜図１０に示すように、第２のカバー部材２０Ｂは、その全体構成が第１のカバー部材２０Ａとほぼ共通しているものの、硬質樹脂により一体成形されており、第１の保持部としての一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂを有さず、凹溝５０に代えて半円状に湾曲した凹部６０が第２の保持部として一体形成されており、この凹部６０によりチューブＴを保持する点で第１のカバー部材２０Ａとは構成が異なる。

そのため、図１１に示すように、第２のカバー部材２０Ｂが本体ケース１０に嵌合された状態では、第１のカバー部材２０Ａと同様にして、投光素子３７と受光素子３８とが互いに対向するように配置される。

そして、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、第２のカバー部材２０Ｂに透光性のチューブＴが保持された状態で投光素子３７から検出光ＳＬが照射されると、その照射された検出光ＳＬがチューブＴの外表面に到達し、更にはチューブＴの内部を横切るようにチューブＴを透過した後に受光素子３８に受光される。このとき、第１のカバー部材２０Ａと同様にして、受光素子３８の受光量を所定の閾値と比較することにより、チューブＴ内の液体の有無が判定されることとなる。

次に、本実施の形態の液体センサの作用について説明する。
一般に、径の小さいチューブは硬く、径の大きいチューブは柔らかくなる傾向にある。そのため、本実施の形態では、径の小さいチューブＴを保持するときには、第１のカバー部材２０Ａを本体ケース１０に装着する。そして、第１のカバー部材２０Ａが備える一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂを弾性変形させつつチューブＴを保持する。

ここで、保持対象を径の大きいチューブＴに変更するときには、第１のカバー部材２０Ａを本体ケース１０から取り外した後に、第２のカバー部材２０Ｂを本体ケース１０に新たに装着する。そして、チューブＴを弾性変形させつつ第２のカバー部材２０Ｂの凹部６０に押し込んで保持する。

すなわち、径の小さいチューブＴを保持する際にはチューブＴの弾性変形を伴うことなくチューブＴを保持する一方で、径の大きいチューブＴを保持する際にはチューブＴを弾性変形させつつチューブＴを保持する。そのため、径の大きいチューブＴを保持する際にも、第２のカバー部材２０Ｂを大型化する必要がないため、互いに異なる径を有する複数のチューブＴに対応するカバー部材２０Ａ，２０Ｂを共通の本体ケース１０に装着することが可能となる。

したがって、上記実施の形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）径の大きいチューブＴに対応する第２のカバー部材２０Ｂが、凹部６０を弾性変形させることなくチューブＴを保持するため、こうした径の大きいチューブＴ側を変形させてチューブＴを保持することができる。そのため、径の大きいチューブＴに対応する第２のカバー部材２０Ｂの全体形状が大型化することがないため、径の異なる複数のカバー部材２０Ａ，２０Ｂを共通の本体ケース１０に装着することができる。したがって、本体ケース１０に対してカバー部材２０Ａ，２０Ｂを交換するだけで、互いに異なる径を有する複数のチューブＴに対応することができる。

（２）第１のカバー部材２０Ａは、チューブＴを保持する一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂを有する一方で、第２のカバー部材２０Ｂは、チューブＴを保持する凹部６０を有する。そのため、径の大きいチューブＴに対応する第２のカバー部材２０Ｂが、径の小さいチューブＴに対応する第１のカバー部材２０ＡよりもチューブＴを保持する部分の変形量を抑えつつチューブＴを保持する構成を実現することができる。

（３）カバー部材２０には、チューブＴを保持する部分が一体形成されている。そのため、チューブＴを保持する部分を別部品構成とする場合と比較して、カバー部材２０の生産性を高めることができる。

（４）第２のカバー部材２０Ｂは硬質樹脂で形成されている。そのため、カバー部材としての設計の自由度を担保しつつ、径の大きいチューブＴに対応する第２のカバー部材２０ＢとしてチューブＴを保持する部分の変形量を抑えつつチューブＴを保持する構成を実現することができる。

なお、上記実施の形態は、以下のような形態にて実施することもできる。
・上記実施の形態において、第２のカバー部材２０Ｂは、第１のカバー部材２０Ａと同一材料によって構成してもよい。

・上記実施の形態において、第１のカバー部材２０Ａは、一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂを別部品構成で構成してもよい。
・上記実施の形態において、投光素子３７と受光素子３８とは必ずしも互いに対向して配置される必要はなく、投光素子３７からの検出光の照射方向と受光素子３８への検出光の入射方向とが斜めに交差するように構成してもよい。

１０…本体ケース、２０…カバー部材、２０Ａ…第１のカバー部材、２０Ｂ…第２のカバー部材、３７…投光部としての投光素子、３８…受光部としての受光素子、５１Ａ，５１Ｂ…第１の保持部としての一対の弾性片、６０…第２の保持部としての凹部、Ｌ…液体、Ｓ…対象物、ＳＬ…検出光、Ｔ…チューブ。

Claims (5)

1. 透光性を有するチューブを保持する保持部を有するとともに、本体ケースに対して装着されるカバー部材と、
   前記カバー部材に保持された前記チューブに対して前記チューブの長手方向と交差する方向から検出光を照射する投光部と、
   前記チューブを透過した前記検出光を受光する受光部と、
   を備え、前記チューブ内の液体の有無を検知する液体センサの組立方法において、
   第１の径のチューブに対応する第１の保持部を有するとともに前記第１の保持部を弾性変形させつつ前記チューブを保持する第１のカバー部材、及び、前記第１の径よりも大きい第２の径のチューブに対応する第２の保持部を有するとともに前記第２の保持部を弾性変形させることなく前記チューブを保持する第２のカバー部材の何れか一方を前記カバー部材として選択して前記本体ケースに対して装着する工程を含む
   ことを特徴とする液体センサの組立方法。
2. 透光性を有するチューブ内の液体の有無を検知する液体センサであって、
   前記チューブを保持する保持部を有するとともに、前記液体センサを対象物に取り付けるための本体ケースに対して装着されるカバー部材と、
   前記カバー部材に保持された前記チューブに対して前記チューブの長手方向と交差する方向から検出光を照射する投光部と、
   前記チューブを透過した前記検出光を受光する受光部と、
   を備え、
   前記カバー部材は、第１の径のチューブに対応する第１の保持部を有する第１のカバー部材、及び、前記第１の径よりも大きい第２の径のチューブに対応する第２の保持部を有する第２のカバー部材の何れか一方が選択されてなり、
   前記第１のカバー部材は、前記第１の保持部を弾性変形させつつ前記チューブを保持する一方で、
   前記第２のカバー部材は、前記第２の保持部を弾性変形させることなく前記チューブを保持する
   ことを特徴とする液体センサ。
3. 前記第１のカバー部材は、前記第１の保持部として一対の弾性片を有し、
   前記第２のカバー部材は、前記第２の保持部として凹部を有する
   請求項２に記載の液体センサ。
4. 前記カバー部材には、前記保持部が一体形成されている
   請求項２又は請求項３に記載の液体センサ。
5. 前記第２のカバー部材は、硬質樹脂で形成されている
   請求項２〜４の何れか一項に記載の液体センサ。

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