JP2722048B2 - 液面センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃焼型暖房機の液体燃料
の補給時期を告知するときなど、液体のレベルを検知す
るときに使用される液面センサに関するものであり、詳
細には光学式と称されて大気と液体との屈折率の相違に
より検出を行う方式とした液面センサに係るものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の液面センサ９０の構成の
例を示すものが図４であり、３端子若しくは４端子のリ
ードフレーム９１（図は３端子の例で示してある）には
ＬＥＤによる発光部９２と、ホトダイオードによる受光
部９３とが所定間隔で発光方向と受光方向とをともに下
向きとした同一方向で、且つ、両者が平行と成るように
してマウントされている。

【０００３】前記したマウントが行われた発光部９２と
受光部９３とは、透明樹脂によりモールドが行われてケ
ース９４が形成されるが、このときに、前記ケース９４
には前記発光部９２と受光部９３との前面側に液面を検
出するための半球状としたレンズ部９４ａが設けられる
と共に、後面側にはこの液面センサ９０を適宜に保持さ
せるためなどとして例えば円筒状、鍔状とされたベース
部９４ｂが設けられている。

【０００４】上記のように形成された液面センサ９０
は、前記レンズ部９４ａが大気中にあるときにはレンズ
部９４ａが形成された部材の屈折率と大気の屈折率との
差により発光部９２からの光の一部に内面反射をするも
のを生じ、この内面反射した光が受光部９３に達して出
力を生じる。

【０００５】また、前記レンズ部９４ａが液体中にある
ときには、レンズ部９４ａと液体との境界面での屈折率
の差が殆どないものとなるので、発光部９２からの光は
全てが液体中に直進するものとなり、受光部９３に達す
るものを生じないものとなる。従って、この液面センサ
９０においては、受光部９３に出力を生じたことで燃焼
型暖房機の液体燃料など液体の量の不足を検知するもの
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の構成の液面センサ９０においては、図５に示す
ように液面Ｌが低下し、レンズ部９４ａが大気中に露出
する過程において、レンズ部９４ａに付着した液体が残
余して液溜りＷを生じるものとなり、この液溜りＷによ
り光漏れなどを生じて検出の応答速度が遅くなり、例え
ば給油のタイミングを失うなどの問題点を生じている。

【０００７】また、この点を解決するために図６に示す
ようにリードフレーム９１を略直角に折曲げ、発光軸と
受光軸とを略水平として、これらの軸上に液溜りＷを生
じないようにしたものが提案されているが、上記したよ
うに半球状のレンズ部９４ａを有する構成では側面でも
感度を有するものであるので、依然として液溜りＷの発
生により応答速度が遅くなるものとなり、同様な問題を
生じて、この点の解決が課題とされるものとなってい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の
課題を解決するための具体的手段として、発光部と受光
部とをレンズ部とベース部とで構成されるケースで封止
され、前記レンズ部は高屈折率の透明部材とされている
液面センサにおいて、前記発光部と受光部とは垂直に配
置され、前記ケースの前記レンズ部は前記発光部と受光
部とを焦点とする回転楕円面として形成され、前記ベー
ス部の下辺には頂点を下方とする円錐部が設けられてい
ることを特徴とする液面センサを提供することで課題を
解決するものである。

【０００９】

【実施例】つぎに、本発明を図に示す一実施例に基づい
て詳細に説明する。図１および図２に符号１で示すもの
は本発明に係る液面センサであり、この液面センサ１に
はリードフレーム２上にＬＥＤによる発光部３とホトダ
イオードによる受光部４とが、発光軸と受光軸とを平行
にするようにマウントされているものであり、更に、樹
脂などによるケース５により封止が行われているもので
ある点は従来例のものと同様である。

【００１０】また、前記ケース５にはレンズ部５ａとベ
ース部５ｂとが設けられ、少なくとも前記レンズ部５ａ
の部分は樹脂など高屈折率の透明部材とされて、このレ
ンズ部５ａへの接触により液体の有無を検出するもので
ある点も従来例のものと同様であるが、本発明により前
記発光部３と受光部４とはこの両者を通過する線が垂直
となるように前記リードフレーム２上に配置されてい
る。

【００１１】上記に加えて本発明ではレンズ部５ａの形
状が前記発光部３と受光部４を焦点とする回転楕円面と
して形成されるものであり、即ち、前記発光部３と受光
部４とを通過する線を長軸Ｚとし、これら発光部３と受
光部４とを焦点とする楕円形を前記した長軸Ｚを軸とし
て回転させたときに得られる形状であり、従って、前記
レンズ部５ａはベース部５ｂから突出する形状となる。

【００１２】このときに、前記ベース部５ｂは前記レン
ズ部５ａと同一の透明部材で形成されていても良いが、
通常には前記発光部３及び受光部４は背面側には発光機
能或いは受光機能は有していないものであるので、例え
ば黒色などとした不透明部材で形成しても良いものであ
る。

【００１３】加えて、前記ベース部５ｂの取付状態での
下辺には本発明により円錐部５ｃが設けられるものとさ
れ、この円錐部５ｃは頂点を下方として垂直方向に中心
軸を有するものとして形成されている。尚、前記円錐部
５ｃの水平断面は必ずしも眞円である必要はなく、前記
ベース部５ｂの端面形状から滑らかに円錐形状に移行す
るもの、或いは、水平断面が楕円状のものとされていて
も良く、要は前記ベース部５ｂとの接続に当たり液溜り
Ｗをこの部分に生じさせるような極端な段差、コーナな
どを生じない形状で有れば良い。また、前記円錐部５ｃ
は一部がレンズ部５ａに掛かっていても良い。

【００１４】次いで、上記の構成とした本発明による液
面センサ１の作用および効果について説明を行えば、先
ず、発光部３と受光部４とを垂直に配置するものとした
ことで、この液面センサ１が大気中にあるときに、前記
レンズ部５ａの面内で発光部３ａからの光を内面反射し
て受光部４に達する光を生じる反射面Ｈは、図３に示す
ように発光部３と受光部４とを通過する線、即ち、長軸
Ｚに直交する帯状となる。

【００１５】これに対して前記レンズ部５ａの上端部Ｕ
と下端部Ｄとは、大気中にあるときも発光部３からの光
に対しては内面反射により全反射角を行う臨界角以上と
なり、この部分に達した光は大気中に放散されるものと
なるので、結果的には液体の存在、不存在を検出する作
用には何等に関与しないものとなる。

【００１６】特に下端部Ｄにおいては、レンズ部５ａが
液体から大気中に露出する際には、殆ど全ての場合に液
溜りＷを発生するものとなるので、この部分が不感部と
なることは、液溜りＷの発生による検出の遅れを確実に
回避できるものとする。

【００１７】また、前記レンズ部５ａを発光部３と受光
部４と焦点とする回転楕円面としたことで、このレンズ
部５ａの曲率は前記上端部Ｕと下端部Ｄとの近傍で大き
く、反射面Ｈで小さいものとなり、しかも、反射面Ｈは
従来例で採用していた球面よりも長軸側に接近するもの
となるので、内面反射を行う反射面Ｈの面積も広くな
り、液体の不存在時の受光部４からの出力も増加し、検
出の確実性を一層に向上させるものとなる。

【００１８】更に、本発明により前記ベース部５ｂに頂
点を下方とする円錐状の円錐部５ｃが設けられたこと
で、前記レンズ部５ａの下端部Ｄおよびベース部５ｂの
下辺に生じた液溜りＷはこの円錐部５ｃに沿って流下す
るものとなる。このときに前記円錐部５ｃが頂点を下方
とする円錐状とされていることで、前記液溜りＷは流下
に伴って接触面積が減少するものとなり、表面張力など
による保持力の限界を超えて滴下し、液溜りＷは速やか
に排除されるものとなる。

【００１９】従って、本発明の液面センサ１において
は、上記したレンズ部５ａの下端部Ｄを検出に対する不
感部としたことと相俟て液溜りＷの発生により生じる検
出の遅れを実質的に生じないものとして、例えば液体が
レンズ部５ａに接触を生じなくなったとき、言い換えれ
ば液体の補充の必要性を生じたときには直ちに出力を生
じて、その状態を速やかに告知できるものとなる。

【００２０】

【発明の効果】以上に説明したように本発明により、発
光部と受光部とは垂直に配置され、ケースのレンズ部は
前記発光部と受光部と焦点とする回転楕円面として形成
され、ベース部の下辺には頂点を下方とする円錐部が設
けられている液面センサとしたことで、第一には発光部
と受光部とを垂直に配置したことで、液溜りを生じるレ
ンズ部の下端部を検出時の不感部として影響を減じると
共に、更に第二には円錐部を設けることで液溜りを速や
かに滴下させ排除するものとして、上記液溜りによる検
出の応答速度を向上させて、この種の液面センサの性能
向上に極めて優れた効果を奏するものである。

【００２１】また、前記レンズ部を発光部と受光部と焦
点とする回転楕円面として形成することで、液面センサ
の大気中にあるときの出力を増加させ、液中時との出力
差を増大し、検出の判定を容易なものとし上記と併せ
て、この種の液面センサの性能向上に一層に優れた効果
を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る液面センサの一実施例を示す示
す正面図である。

【図２】 図１のＡ―Ａ線に沿う断面図である。

【図３】 同じ実施例の作用を示す説明図である。

【図４】 従来例を示す断面図である。

【図５】 従来例の使用状態を示す説明図である。

【図６】 別の従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１……液面センサ ２……リードフレーム ３……発光部 ４……受光部 ５……ケース ５ａ……レンズ部 ５ｂ……ベース部 ５ｃ……円錐部 Ｗ……液溜り

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光部と受光部とをレンズ部とベース部
   とで構成されるケースで封止され、前記レンズ部は高屈
   折率の透明部材とされている液面センサにおいて、前記
   発光部と受光部とは垂直に配置され、前記ケースの前記
   レンズ部は前記発光部と受光部とを焦点とする回転楕円
   面として形成され、前記ベース部の下辺には頂点を下方
   とする円錐部が設けられていることを特徴とする液面セ
   ンサ。