JP4087291B2 - チューブ用液体センサ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はチューブ用液体センサに関し、更に詳細には特に微細な内径の極細の透光性チューブであってもその内部の液体の有無を精度よく検出することができるようになしたチューブ用液体センサに係わる。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】
特開平1−96515号公報
【特許文献2】
特開平10−253425号公報
【0003】
例えば、分析システムにおける透光性チューブからなる配管内の液体の有無を検出するセンサとして、上記特許文献1、2に示されたものがある。ここでこれら特許文献1、2に示されたものの概要について説明すると、図8及び図9に示す如く、発光素子100と受光素子101との間に透光性チューブ102を位置させ、該透光性チューブ102内を透過する光が液体の有無によって屈折が異なることを利用し、液体が存在しないときには受光し、液体が存在するときには受光しない位置に受光素子101を配置してなるものである。また、103は光を示す。尚、図8は透光性チューブ102内に液体が存在しないとき、図9は液体が存在するときの状態を示すものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、斯かる従来のセンサにあっては微細な内径の極細のチューブの場合に検出が困難であった。それは発光素子からの光を透光性チューブの軸からずらしたところに当てる必要があるからである。
【0005】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであって、微細な内径の極細のチューブであってもその内部の液体の有無を精度よく検出することができるようになしたチューブ用液体センサを提供せんとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
而して、本発明の要旨とするところは、発光素子2と受光素子3との間に透光性チューブ4を位置させると共にこれら発光素子2と受光素子3は透光性チューブ4の軸に直交する直線上に配置し、更に前記発光素子2と透光性チューブ4との間並びに透光性チューブ4と受光素子3との間に夫々凸レンズ5、6を配置し、前記発光素子2と透光性チューブ4との間の凸レンズ5により発光素子2からの光をその焦点が透光性チューブ4内における該透光性チューブ4の軸に直交する直線上となるように絞り込んで透光性チューブ4に入射させると共に、該透光性チューブ4の透過光を透光性チューブ4と受光素子3との間の凸レンズ6に当て、該凸レンズ6によって透光性チューブ4内の液体と気体の屈折率の違いによる透光性チューブ4内における光の焦点距離の変化を再焦点化し、開口径の小さな受光素子3による場合にはこれ自体の開口部を通して、また開口径の大きな受光素子3による場合にはこれと前記凸レンズ6との間に配置したピンホール部材7又はスリット部材の開孔又は間隙を通して前記凸レンズ6からの光を受光素子3に当てるようになしたことを特徴とするチューブ用液体センサにある。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図1は本発明の概略的説明図、図2、図3は本発明の原理説明図、図4は実施形態の正面図、図5は同平面図、図6は図5中A−A線断面図、図7は遮光カバーの斜視図である。
【0008】
先ず、図1を参照しつつ本発明の概略について説明する。
図中、1はチューブ用液体センサである。2は発光素子であり、本実施形態では白色の発光ダイオード(LED)を用いている。3は受光素子であり、本実施形態ではフォトダイオードを用いている。4は透光性チューブであり、本実施形態では外径1.6mm、内径0.1〜0.8mmのテフロン(登録商標)チューブを用いている。また、該透光性チューブ4に通す液体として、本実施形態ではメタノール又は水を用いている。そしてまた、これら発光素子2、受光素子3、透光性チューブ4の三者の配置関係は、発光素子2と受光素子3との間に透光性チューブ4を位置させると共に、発光素子2と受光素子3は透光性チューブ4の軸に直交する直線上に配置している。
【0009】
そして、上記の如き配置において、前記発光素子2と透光性チューブ4との間に凸レンズ5を配置する一方、前記透光性チューブ4と受光素子3との間に凸レンズ6を配置している。該凸レンズ5は発光素子2からの光を、その焦点が透光性チューブ内における該透光性チューブ4の軸と直交する直線上となるように絞り込んで透光性チューブ4に入射させるものであり、また凸レンズ6は透光性チューブ4の透過光を当て、透光性チューブ4内の液体と気体の屈折率の違いによる透光性チューブ4内における光の焦点距離の変化を再焦点化するものである。また、7は受光素子3と凸レンズ6の間に配置したピンホール部材であり、開孔7aを通して光を通過させ、それ以外の部分では光の通過を遮断するものである。尚、この他にスリット部材を用いるようにしてもよいし、或いは開口径の小さな受光素子の場合にはこれらを用いる必要がないものである。
【0010】
次に、本発明の原理を更に詳細に説明すると、凸レンズ5によって発光素子2からの光を、その焦点が透光性チューブ4内における該透光性チューブ4の軸に直交する直線上となるように絞り込んで透光性チューブ4に入射させると、図2に示す如く、透光性チューブ4内の液体の有無によって透光性チューブ4内における光の焦点距離が変化する。即ち、液体が存在するときの焦点距離と液体が存在しないときの焦点距離との間にはLの差が出る。そして、凸レンズ6によって透光性チューブ4内の液体と気体の屈折率の違いによる透光性チューブ4内における光の焦点距離の変化を再焦点化すると、図3に示す如く、焦点距離の差によって、ピンホール部材7の開孔7aを通過する光の量に差が出ることになる。即ち、例えば液体が存在する場合には光の殆どがピンホール部材7の開孔7aを通過し、また液体が存在しない場合には、光の中心部の一部がピンホール部材7の開孔7aを通過するのみで、それ以外の部分はピンホール部材7によって通過が遮断されることになる。そしてこのようにして受光素子3に受光される光の量に差が出ることから、該受光素子3であるフォトダイオードを流れる電流値に違いが生じ、液体の有無を明瞭に検出することができるものである。
【0011】
次に、図4乃至図7に示した具体的な実施形態について説明する。
8は角柱又は円柱状をなし、軸に沿って所要径の貫通孔9を設けると共に、長さ方向の略中央部に上面から中心部にかけて透光性チューブ4を嵌め込む切り込み10を設けた筐体である。尚、該筐体8は、本実施形態では、筐体8aと、該筐体8aの一方側の端部に被せて結合する、筐体8より短い筐体8bとをもって構成している。11は前記筐体8の切り込み10の位置に被せるコ字形の遮光カバーであり、両垂直壁11a、11aに下端から中心部にかけて透光性チューブ4を嵌め込む切り込み12を設けている。
【0012】
そして、該筐体8の貫通孔9の一端側に発光素子2を嵌合すると共に、貫通孔9の他端側に受光素子3を嵌合している。また、筐体8の貫通孔9の切り込み10と発光素子2との間に凸レンズ5を配置する一方、切り込み10と受光素子3との間に凸レンズ6を配置している。そして更に、筐体8の貫通孔9の凸レンズ6と受光素子3との間にピンホール部材7を配置してなるものである。
【0013】
而して、これを用いて透光性チューブ4内の液体の有無を検出する場合には、先ず遮光カバー11を一旦取り外し、筐体8の切り込み10内に透光性チューブ4を嵌め込む。そして再び遮光カバー11を被せた後、発光素子2と受光素子3により検出作業を行うものである。尚、液体の有無を検出する原理は前記の通りであるから、説明は省略する。
【0014】
【発明の効果】
本発明は、従来の如き発光素子からの光を透光性チューブの軸からずらしたところに当てるものではなく、光は透光性チューブの軸に当て、そしてまた発光素子と受光素子は透光性チューブの軸に直交する直線上に配置してなるものであり、加えて2枚のレンズを用いることにより前記の通りの作用効果を奏するものである。よって微細な内径の極細のチューブであってもその内部の液体の有無を精度よく検出することができるものである。また、分析システム等における既設の送液チューブに実施して、その内部の液体の有無を手軽に検出することも可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の概略的説明図である。
【図2】本発明の原理説明図である。
【図3】本発明の原理説明図である。
【図4】本発明の実施形態の正面図である。
【図5】本発明の実施形態の平面図である。
【図6】図5中A−A線断面図である。
【図7】遮光カバーの斜視図である。
【図8】従来のチューブ用液体センサの概略的説明図であり、透光性チューブ内に液体が存在しないときの状態を示すものである。
【図9】従来のチューブ用液体センサの概略的説明図であり、透光性チューブ内に液体が存在するときの状態を示すものである。
【符号の説明】
1 チューブ用液体センサ
2 発光素子
3 受光素子
4 透光性チューブ
5、6 凸レンズ
7 ピンホール部材
8 筐体
9 貫通孔
10 切り込み
11 遮光カバー
12 切り込み
Claims (1)
- 発光素子2と受光素子3との間に透光性チューブ4を位置させると共にこれら発光素子2と受光素子3は透光性チューブ4の軸に直交する直線上に配置し、更に前記発光素子2と透光性チューブ4との間並びに透光性チューブ4と受光素子3との間に夫々凸レンズ5、6を配置し、前記発光素子2と透光性チューブ4との間の凸レンズ5により発光素子2からの光をその焦点が透光性チューブ4内における該透光性チューブ4の軸に直交する直線上となるように絞り込んで透光性チューブ4に入射させると共に、該透光性チューブ4の透過光を透光性チューブ4と受光素子3との間の凸レンズ6に当て、該凸レンズ6によって透光性チューブ4内の液体と気体の屈折率の違いによる透光性チューブ4内における光の焦点距離の変化を再焦点化し、開口径の小さな受光素子3による場合にはこれ自体の開口部を通して、また開口径の大きな受光素子3による場合にはこれと前記凸レンズ6との間に配置したピンホール部材7又はスリット部材の開孔又は間隙を通して前記凸レンズ6からの光を受光素子3に当てるようになしたことを特徴とするチューブ用液体センサ。
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