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, Patent Document 1 describes a configuration in which a part of a washing tub is formed with a transparent wall surface, and a light emitting element and a light receiving element are arranged on an outer tub wall facing the wall surface. Light from the light emitting element is transmitted when the water level reaches the transparent wall surface, and when it does not reach, it is reflected and incident on the light receiving element, and the water level can be detected by changing the light quantity of the light receiving element. Patent Document 1 also describes that the transparent wall surface is constituted by a prism.

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 Patent Document 2, light that is formed inside an ink tank and reflects from the outside when no liquid is present in the liquid chamber is reflected to the outside. When liquid is present in the liquid chamber, the light that is incident from the outside is reflected to the outside. In the prism having the function of not reflecting, a configuration is described in which the shape is a specific shape and the total light transmittance and the haze value are specific values. This makes it possible to detect the remaining amount of ink with stable operation at low cost.

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)。   Patent Document 3 describes a configuration in which an exposure apparatus that irradiates a substrate with exposure light through a liquid to expose the substrate optically detects a liquid leak using a detector including a prism. The detector is attached to a prism, a light projecting unit that is attached to the first surface of the prism and projects light onto the prism, and a second surface of the prism (a surface that is substantially perpendicular to the first surface). And a light receiving unit that receives the light reflected from the third surface of the prism of the light emitted from the light projecting unit. The light from the light projecting unit is totally reflected by the third surface when the liquid is not attached to the third surface and received by the light receiving unit, and when the liquid is attached to the third surface, the liquid is It is possible to detect the presence of the liquid by changing the amount of light at the light receiving portion (see FIGS. 14 and 15 of Patent Document 3).

特開昭54−58465号公報(1979年5月11日公開)Japanese Patent Laid-Open No. 54-58465 (published on May 11, 1979) 特開2005−41183号公報(2005年2月17日公開)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-41183 (released on February 17, 2005) 特開2007−5830号公報(2007年1月11日公開)JP 2007-5830 A (published January 11, 2007)

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 Patent Document 1 is a liquid level sensor that detects a liquid level of a washing tub, it does not have a concept of detecting a liquid having a slight layer thickness. Therefore, even if the liquid level sensor is provided in the vicinity of the bottom surface of the washing tub, it is not possible to detect a slightly thick liquid existing on the bottom surface.

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 Patent Document 2, a prism having a height of 3.2 mm is exemplified, but in the case of a liquid having a slight layer thickness intended to be detected by the present invention, the prism has such a height. Protrudes from the liquid. For this reason, the light is reflected by the portion of the prism slope that is not in contact with the liquid, and the light enters the light receiving element. Therefore, it is conceivable to reduce the height of the prism to, for example, about 1.5 mm in order to detect a liquid having a slight layer thickness. However, if the prism is so small, the light emitting element and the light receiving element must be small, and the distance between them must be small. Furthermore, in order to secure the amount of light entering the light receiving element, it is necessary to use a high power light emitting element with a large light emission amount. Therefore, it becomes impossible to use a light-emitting element and a light-receiving element that are easy to manufacture and inexpensive.

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 Patent Document 3, by providing the third surface on the bottom surface of the liquid container, the liquid existing on the bottom surface can be detected regardless of the height from the bottom surface. However, in the case of a liquid with a slight layer thickness intended to be detected by the present invention, since the layer thickness is thin, even the light reflected by the liquid surface enters the light receiving unit, and the liquid exists but does not exist. There is a risk of false detection. In order to avoid such erroneous detection, it is necessary to devise the optical system and the light receiving unit so that only the light reflected by the third surface enters the light receiving unit.

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 Patent Document 3 in which the prism protrudes downward from the mounting surface. Thus, the detection accuracy can be improved by reducing the influence of the light returning to the prism again.

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 claim 1 and the plurality of prisms of the liquid detection sensor are formed at the bottom. And a predetermined amount of liquid sealed inside the liquid sealed container, the predetermined amount of liquid from the liquid surface of the plurality of prisms according to the inclination of the liquid sealed container It is characterized in that the amount is set so that the number of exposed prisms changes.

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.

本発明の実施の一形態に係る、液体検出センサを搭載した機器の要部構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the principal part structure of the apparatus which mounts the liquid detection sensor based on one Embodiment of this invention. 上記液体検出センサにおける発光素子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。It is drawing explaining the path | route of the light irradiated from the light emitting element in the said liquid detection sensor, and shows the path | route when a liquid does not exist. 上記液体検出センサにおける発光素子から照射された光の進路を説明する図面であり、液体が存在する場合の進路を示す。It is drawing explaining the path | route of the light irradiated from the light emitting element in the said liquid detection sensor, and shows the path | route in case a liquid exists. 傾いた状態の機器に搭載された液体検出センサにおける光学部材と液面との関係を示す模式図であり、(a)は上記液体検出センサの場合を示し、(b)は従来の液体検出センサの場合を示す。It is a schematic diagram which shows the relationship between the optical member and liquid level in the liquid detection sensor mounted in the apparatus of the inclined state, (a) shows the case of the said liquid detection sensor, (b) is the conventional liquid detection sensor. This case is shown. 複数のプリズムの斜面が空気との界面である場合の、発光素子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図面である。It is drawing which shows the result of having simulated the course of the light irradiated from the light emitting element in case the inclined surface of a some prism is an interface with air. 発光素子および受光素子に対して複数のプリズムを配置する場合の位置関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the positional relationship in the case of arrange | positioning a some prism with respect to a light emitting element and a light receiving element. 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。It is explanatory drawing which shows the course of the light which injected into the prism at the angle near horizontal from the bottom face. 半値角θLEDが30°の発光素子における、複数のプリズムの設定角度と、複数のプリズムの斜面が空気との界面であるとして、発光素子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図面である。FIG. 9 shows the result of simulating the path of light emitted from the light emitting element, assuming that the setting angle of the plurality of prisms and the slopes of the plurality of prisms are interfaces with air in a light emitting element with a half-value angle θ LED of 30 °. It is a drawing. 半値角θLEDが80°の発光素子における、複数のプリズムの設定角度と、複数のプリズムの斜面が空気との界面であるとして、発光素子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図面である。FIG. 6 shows the result of simulating the path of light emitted from the light emitting element, assuming that the setting angle of the plurality of prisms and the slopes of the plurality of prisms are the interfaces with air in the light emitting element having a half-value angle θ LED of 80 °. It is a drawing. 半値角θLEDが20°の発光素子における、複数のプリズムの設定角度と、複数のプリズムの斜面が空気との界面であるとして、発光素子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図面である。FIG. 6 shows the result of simulating the path of light emitted from the light emitting element, assuming that the setting angle of the plurality of prisms and the slopes of the plurality of prisms are interfaces with air in the light emitting element having a half-value angle θ LED of 20 °. It is a drawing. 変形例の液体検出センサにおける発光素子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。It is drawing explaining the path | route of the light irradiated from the light emitting element in the liquid detection sensor of a modification, and shows a path | route when a liquid does not exist. 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。It is a figure which shows the modification and shows the structure provided with the reserve prism in addition to the some prism. 本発明の実施の他の形態を示すもので、管状部材であるパイプの内側に液体検出センサの複数のプリズムが配置された構成を示す模式図である。FIG. 25 is a schematic diagram illustrating a configuration in which a plurality of prisms of a liquid detection sensor are arranged inside a pipe that is a tubular member according to another embodiment of the present invention. 管状部材であるパイプ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が配置された構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure by which the single prism in the conventional liquid detection sensor is arrange | positioned inside the pipe which is a tubular member. 本発明の実施の他の形態を示すもので、傾き検出センサの模式図である。The other form of implementation of this invention is shown and it is a schematic diagram of an inclination detection sensor. 本発明の実施の他の形態を示すもので、液体収容容器の底面に形成された凹部に液体検出センサの複数のプリズムが配置された構成を示す斜視図である。FIG. 24 is a perspective view showing a configuration in which a plurality of prisms of a liquid detection sensor are arranged in a recess formed on the bottom surface of a liquid container, showing another embodiment of the present invention. 複数プリズムを底面の凹部に設けた構成の効果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the effect of the structure which provided the several prism in the recessed part of the bottom face. 変形例を示すもので、液体収容容器の底面に形成された凹部に液体検出センサの複数のプリズムが配置された構成を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a configuration in which a plurality of prisms of a liquid detection sensor are arranged in a recess formed on the bottom surface of a liquid container, showing a modification.

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 device 1 on which a liquid detection sensor 10 is mounted. The device 1 includes a liquid storage container 3 that stores the liquid 5 and a liquid detection sensor 10 that detects the presence or absence of the liquid 5 stored in the liquid storage container 3.

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 liquid detection sensor 10 irradiates the optical member 12 with light from the light emitting element 13, receives the reflected light with the light receiving element 15, and detects the presence or absence of the liquid in contact with the optical member 12 by changing the light amount.

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 light emitting element 13 and the light receiving element 15 are arranged along the bottom surface 3 a on the back side of the bottom surface (mounting surface on which the liquid is placed) 3 a of the liquid container 3. Here, “the light emitting element 13 and the light receiving element 15 are arranged along the bottom surface 3a” means that the light emitting element 13 and the light receiving element 15 are aligned in the normal direction of the bottom surface 3a. Any arrangement is possible except in some cases. The light emitting element 13 and the light receiving element 15 are located outside the liquid container 3 below.

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11,11…11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11〜11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11〜11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11〜11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 optical member 12 is provided on the bottom surface of the liquid container 3 so as to face the inside of the liquid container 3. The optical member 12 includes a plurality of prisms 11 1 , 11 2 ... 11 n (n is an integer indicating the number of prisms). The plurality of prisms 11 1 to 11 n are triangular prisms having a triangular cross section, and are provided so as to protrude from the bottom surface 3 a so that two butted slopes (slope portions) are in contact with the liquid 5 on the bottom surface 3 a. Yes. The plurality of prisms 11 1 to 11 n are juxtaposed in the direction in which the light emitting element 13 and the light receiving element 15 are arranged. In the example of FIG. 1, a configuration including three prisms 11 1 to 11 3 is illustrated as n = 3. However, the number of prisms is not limited to three, and may be two or more. .

複数のプリズム11〜11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 prisms 11 1 to 11 n have a minute height of at least 1.5 mm or less from the bottom surface 3a in order to detect a liquid having a slight layer thickness of 1.5 mm or less, for example. .

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 light emitting element 13 in the liquid detection sensor 10.

複数のプリズム11〜11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11〜11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11〜11へ入射した光は、各プリズム11〜11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 light emitting element 13 is incident on the plurality of prisms 11 1 to 11 n from below the liquid storage container 3. Here, when the liquid 5 does not exist, the liquid 5 does not contact the surfaces of the plurality of prisms 11 1 to 11 n . Therefore, as shown in FIG. 2, the light incident on the plurality of prisms 11 1 to 11 n is reflected by the inclined surface that becomes the interface with the air 6 of each prism 11 1 to 11 n , and the optical path (1) → the optical path ( 2) → It reaches the light receiving element 15 through the optical path (3).

一方、僅かな層厚の液体であっても、複数のプリズム11〜11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11〜11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11〜11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 prisms 11 1 to 11 n exist, the plurality of prisms 11 1 to 11 n surface Liquid 5 contacts. Therefore, as shown in FIG. 3, the light incident on the plurality of prisms 11 1 to 11 n follows the path of the optical path (1) → the optical path (4), and is absorbed in the liquid 5. Is not reached.

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11〜11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11〜11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 liquid container 3 is detected based on whether the light emitted from the light emitting element 13 is reflected by the plurality of prisms 11 1 to 11 n and reaches the light receiving element 15. can do. In addition, since the plurality of prisms 11 1 to 11 n are provided so as to protrude upward from the bottom surface 3a, the prisms 11 1 to 11 n have a liquid surface as compared with a configuration in which the prism protrudes downward from the bottom surface 3a. The detection accuracy can be improved by reducing the influence of the light reflected and returning to the prism.

そして、複数のプリズム11〜11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 prisms 11 1 to 11 n are arranged, the individual prisms can be made smaller than conventional ones, and a liquid having a slight layer thickness that could not be detected conventionally can also be detected.

また、複数のプリズム11〜11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 prisms 11 1 to 11 n are arranged, it is not necessary to reduce the light emitting element 13 and the light receiving element 15 and the distance between them even if the individual prisms are made smaller than the conventional prism, and the manufacturing is easy. Inexpensive light emitting elements and light receiving elements can be used.

さらに、複数のプリズム11〜11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 prisms 11 1 to 11 n is incident on the light receiving element 15, the amount of received light necessary for detection can be secured without using a high power element with a large light emission amount for the light emitting element 13. it can.

しかも、図4の(a)に示すように、微小な複数のプリズム11〜11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11〜11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 prisms 11 1 to 11 n, the degree to which device 1 is tilted slightly, all of the plurality of prisms 11 1 to 11 n is the liquid surface It is possible to have a structure that is resistant to tilting. On the other hand, in the case of a conventional liquid detection sensor using a single prism 112, as shown in FIG. 4B, the prism 112 protrudes from the liquid surface even when the device 111 is tilted to the same degree. The liquid 5 cannot be detected.

加えて、複数のプリズム11〜11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 prisms 11 1 to 11 n are used, some prisms can be used even if they have a shape abnormality from the time of manufacture or a shape abnormality due to secular change. Thereby, it can be set as the structure with high robustness with a long lifetime of a prism shape, and a high molding yield.

以下、複数のプリズム11〜11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 prisms 11 1 to 11 n and the light emitting element 13 and the light receiving element 15 will be described.

図5は、複数のプリズム11〜11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11〜11のうちの、発光素子13に最も近い1番目のプリズム11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 light emitting element 13 assuming that the slopes of the plurality of prisms 11 1 to 11 n are interfaces with the air 6. Of the plurality of prisms 11 1 to 11 n , the lower end of the slope L of the first prism 11 1 closest to the light emitting element 13 is positioned at the center of the divergent light emitted from the light emitting element 13.

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11〜11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11〜11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 light emitting element 13 and diverging and traveling, the light that has reached the slope L on the light emitting element 13 side (left side slope in the drawing) of each of the prisms 11 1 to 11 n is reflected by the slope L. The light reaches the light receiving element 15 side inclined surface R (right inclined surface in the figure), is reflected by the inclined surface R, and reaches the light receiving element 15. On the other hand, of the light that diverges and travels, the light that has reached the slope R (right slope in the drawing) of each of the prisms 11 1 to 11 n on the light receiving element 15 side passes through the slope R.

図5に示すように、複数のプリズム11〜11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11〜11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11〜11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 prisms 11 1 to 11 n are minute prisms having a height of 1.5 mm or less, but a plurality of prisms 11 1 to 11 n are arranged in accordance with the arrival area of light emitted from the light emitting element 13 and diverging. Since the reflected light from each of the prisms 11 1 to 11 n reaches the light receiving element 15, the amount of light received by the light receiving element 15 can be ensured. Arranging the plurality of prisms 11 1 to 11 n together with the arrival region of the light emitted from the light emitting element 13 and diverging in other words, by arranging the prisms 11 1 to 11 n together with the half-value angle (directivity) of the light emitting element 13. is there. The half-value angle is a value indicating an angle at which the light intensity of the front surface of the light emitting element 13 is 100% and the light intensity is 50% of the half.

また、図5に示すように、複数のプリズム11〜11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11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 prisms 11 1 to 11 n , the angle of the inclined surface L on the light emitting element 13 side is the largest at the first prism 11 1 closest to the light emitting element 13, and the light emitting element The structure set so that it may become small as it leaves | separates from 13 is preferable. In this way, the amount of light reaching the light receiving element 15 can be increased and light can be used more effectively than in a configuration in which the angle of the inclined surface L is the same in all the plurality of prisms. The slope R on the light receiving element 15 side is set to an angle at which the light reflected by the slope L and reaching the slope R can be reflected to reach the light receiving element 15.

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11〜11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 prisms 11 1 to 11 n are arranged with respect to the light emitting element 13 and the light receiving element 15.

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11から最も遠いn番目のプリズム11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11〜11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 element 13 is θ LED , the distance between the light-emitting element 13 and the prism bottom surface is L dis , and the distance from the first prism 11 1 to the apex of the n-th prism 11 n farthest is L pri It is preferable that the following relational expression (1) is satisfied between the element 13 and the plurality of prisms 11 1 to 11 n .

Figure 0006303900
Figure 0006303900

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 light receiving element 15 side among the divergent light emitted from the light emitting element 13.

また、複数のプリズム11〜11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11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11〜11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 prisms 11 1 to 11 n, in the first prism 11 1 light enters the vertical than the prism bottom surface of the light emitting element 13, the angle of the slope L of the light emitting element 13 side theta Lpri (1 ) , When the refractive index of the transparent resin constituting the plurality of prisms 11 1 to 11 n is about 1.5, it is preferable that the relational expression (2) is satisfied.

Figure 0006303900
Figure 0006303900

プリズム11の屈折率が1.5程度である場合、1番目のプリズム11の斜面Lの角度θLpri(1)が70°以上であると、プリズム11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 prism 11 1 of the refractive index is about 1.5, the first prism 11 first angle of slope L theta Lpri (1) is at 70 ° or more, the slant surface reaches the inclined surface L of the prism 11 1 Even if it is reflected by L, the light does not reach the slope R on the light receiving element 15 side. For this reason, the light cannot be reflected by the slope R and reach the light receiving element 15. By satisfying the relational expression (2), strong light entering vertically from the light emitting element 13 can surely reach the light receiving element 15.

また、複数のプリズム11〜11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11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11〜11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 prisms 11 1 to 11 n, the light from the light emitting element 13 enters a parallel state close than the prism bottom surface, in the farthest prism 11 n from the light emitting element 13, the slope of the light emitting element 13 side L Is the angle θ Lpri (n) , it is preferable that the relational expression (3) is satisfied when the refractive index of the transparent resin constituting the plurality of prisms 11 1 to 11 n is about 1.5.

Figure 0006303900
Figure 0006303900

プリズム11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11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 prism 11 1 of the refractive index is about 1.5, the final n th prism 11 n slope L angle theta Lpri (n) is 50 ° or more, incident at an angle close to the horizontal than the prism bottom surface As shown in FIG. 7, the emitted light does not reach the slope L. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the path of light that has entered the prism at an angle closer to the horizontal than the bottom surface. Therefore, the light cannot be reflected on the slope L and the slope R and reach the light receiving element 15. By satisfying the relational expression (3), light that enters from the light emitting element 13 at the most horizontal angle can also reach the light receiving element 15.

また、複数のプリズム11〜11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 light receiving element 15 side of the plurality of prisms 11 1 to 11 n is θ Rpri , the angle θ Rpri and the half-value angle θ LED of the light emitting element 13 satisfy the relational expression (4). Is preferred.

Figure 0006303900
Figure 0006303900

上述したように、複数のプリズム11〜11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11〜11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 prisms 11 1 to 11 n , the slope R on the light receiving element 15 side reflects the light reflected by the slope L and reaches the slope R to reach the light receiving element 15. Designed at an angle that can. In the plurality of prisms 11 1 to 11 n , when the angle of the inclined surface L on the light emitting element 13 side is set so as to decrease as the distance from the light emitting element 13 increases, the inclined surface R increases as the distance from the light emitting element 13 increases. Set to

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11〜11は、最も発光素子13側にある1番目のプリズム11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11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11〜11の設定角度と、複数のプリズム11〜11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 light emitting element 13 having a half-value angle θ LED of 30 °, the plurality of prisms 11 1 to 11 n are arranged on the slope L of the first prism 11 1 closest to the light emitting element 13 as shown in FIG. The angle is 45 °, the angle of the inclined surface R is 27 °, the angle of the inclined surface L of the second prism 112 is 43.30 °, the angle of the inclined surface R is 27.50 °, and so on. (One case). 8, in the light-emitting element 13 of the half-value angle theta LED is 30 °, the setting angles of a plurality of prisms 11 1 to 11 n, as the slope of the plurality of prisms 11 1 to 11 n is the interface with air, the light emitting The result of having simulated the course of the light irradiated from the element 13 is shown.

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11〜11は、最も発光素子13側にある1番目のプリズム11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11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11〜11の設定角度と、複数のプリズム11〜11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 light emitting element 13, as shown in FIG. 9, the plurality of prisms 11 1 to 11 n, 1 th prism 11 1 in the most light-emitting element 13 side the angle of slope L 40.50 °, the angle of slope R is 28 °, the angle of the second prism 11 and second inclined surfaces L the subsequent 39 °, the angle of the slope R is 28.20 °, ... and so on Set (example). 9, in the light-emitting element 13 of the half-value angle theta LED is 80 °, the setting angles of a plurality of 11 1 to 11 n, as the slope of the plurality of prisms 11 1 to 11 n is the interface with air, the light emitting element 13 shows the result of simulating the path of light emitted from 13.

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11〜11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 light emitting element 13 in the plurality of prisms 11 1 to 11 n . Equation (4) can be satisfied.

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11〜11は、最も発光素子13側にある1番目のプリズム11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11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11〜11の設定角度と、複数のプリズム11〜11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 element 13, for example 20 °, when satisfying the relation (4), as shown in FIG. 10, a plurality of 11 1 to 11 n is the most angle of the first prism 11 1 slope L in the light-emitting element 13 side is 45 °, the angle of the slope R is 18 °, the angle of the second prism 11 and second inclined surface L that persists 43.30 ° The angle of the slope R is set to 17 °, etc. (an example). 10, in the light-emitting element 13 of the half-value angle theta LED is 20 °, the setting angles of a plurality of prisms 11 1 to 11 n, as the slope of the plurality of prisms 11 1 to 11 n is the interface with air, the light emitting The result of having simulated the course of the light irradiated from the element 13 is shown.

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11〜11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 prisms 11 1 to 11 n is about 1.5, the slope R The incident angle of light reflected and incident on the bottom surface of the prism exceeds the critical angle and is not emitted from the bottom surface of the prism.

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11〜11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 light receiving element 15, a relatively wide light emitting element having a half-value angle θ LED of 30 ° or more. 13 should be used. In other words, by satisfying the relational expression (4), the light emitting element 13 is suitable for a configuration in which a plurality of prisms 11 1 to 11 n having a large divergence angle such that the half-value angle θ LED is 30 ° or more are arranged. It can be limited.

(変形例1)
前述の液体検出センサ10では、複数のプリズム11〜11のうちの1番目のプリズム11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11〜11へと導かれ、残りの半分は導かれない。
(Modification 1)
In the liquid detection sensor 10 described above, the perpendicular light emitted from the light emitting element 13, that is, the light at the center of the divergent light, is incident on the slope L of the first prism 11 1 among the plurality of prisms 11 1 to 11 n. It was configured to be incident. However, in this configuration, only half of the light emitted from the light emitting element 13 is guided to the plurality of prisms 11 1 to 11 n and the remaining half is not guided.

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11〜11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11)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 liquid detection sensor 104 of the modification, the light emitting element 13 is tilted, and the center light of the divergent light emitted from the light emitting element 13 is out of the plurality of prisms 11 1 to 11 n . The light is incident on the inclined surface L of the prism (prism 11 2 in the example of FIG. 11) located in the central portion. FIG. 11 is a diagram for explaining the path of light emitted from the light emitting element 13 in the liquid detection sensor 104 of the modification, and shows the path when no liquid is present.

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11〜11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 light emitting element 13 into a plurality of prisms 11 1 to 11 n, it can be effectively utilized light.

(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11〜11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 spare prisms 11 n + 1 , 11 n + 2 are further provided in the plurality of prisms 11 1 to 11 n . FIG. 12 shows a modified example and is a drawing showing a configuration in which a spare prism is provided in addition to a plurality of prisms.

予備用のプリズム11n+1,11n+2には、複数のプリズム11〜11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11〜11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11〜11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11〜11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 spare prisms 11 n + 1 and 11 n + 2 when the plurality of prisms 11 1 to 11 n are appropriately disposed with respect to the light irradiation region of the light emitting element 13. However, when the set position with respect to the liquid container 3 in which the plurality of prisms 11 1 to 11 n are formed is shifted and the positions of the plurality of prisms 11 1 to 11 n and the light emitting element 13 are shifted, light enters. become. The spare prisms 11 n + 1 and 11 n + 2 function as an alternative to a part of the plurality of prisms 11 1 to 11 n that cannot receive light.

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11〜11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11〜11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 prisms 11 1 to 11 n as in the example of FIG. The number of spare prisms may be provided in consideration of the shift amount. In consideration of a large shift, a plurality of prisms 11 1 to 11 n may be provided.

〔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11〜11が配置された構成を示す模式図である。複数のプリズム11〜11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11〜11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 prisms 11 1 to 11 n of the liquid detection sensor 10 are arranged inside a pipe (tubular member) 20. By making the height of the plurality of prisms 11 1 to 11 n minute, the plurality of prisms 11 1 to 11 n are also arranged inside the thin pipe 20 with a part of the lower part made of a transparent resin material. By doing so, it is possible to detect the liquid having a slight thickness remaining inside the pipe 20 without obstructing the flow of the liquid. Moreover, since it is a minute prism, it is difficult to have bubbles (bubbles).

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 single prism 112 in a conventional liquid detection sensor is arranged inside a pipe 20. In this case, not only the liquid with a small layer thickness cannot be detected, but also the flow path of the liquid becomes narrow due to the presence of the single prism 112, which obstructs the flow and easily causes clogging.

〔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11〜11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11〜11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11〜11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 inclination detection sensor 50 according to the present embodiment. The tilt detection sensor 50 is mounted on an object and detects the tilt of the object. The liquid detection sensor 10 described above, the liquid enclosure 30 in which the plurality of prisms 11 1 to 11 n of the liquid detection sensor 10 are formed at the bottom, and a predetermined amount of the liquid 5 enclosed in the liquid enclosure 30. Prepare. The predetermined amount of the liquid 5 is set such that the number of prisms exposed from the liquid surface of the plurality of prisms 11 1 to 11 n changes according to the inclination of the liquid enclosure 30. Specifically, the liquid amount is adjusted so that the liquid level is positioned at the apexes of the plurality of prisms 11 1 to 11 n in a state where the liquid enclosure 30 is installed on a horizontal plane.

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11〜11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 light receiving element 15 changes when any of the prisms 11 1 to 11 n comes out of contact with the liquid due to the inclination of the liquid enclosure. The inclination of the object can be detected by associating the change amount and the inclination of the received light amount in advance.

〔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11〜11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 prisms 11 1 to 11 n of the liquid detection sensor 10 are arranged in the recess 3 b formed in the bottom surface 3 a of the liquid container 3. In such a configuration, the liquid present on the bottom surface 3a of the liquid container 3 is accumulated in the recess 3b, and the liquid accumulated in the recess 3b is a detection target.

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11〜11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11〜11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 prisms 11 1 to 11 n are provided directly on the bottom surface 3a of the liquid storage container 3, it is spread over the entire bottom surface 3a and is necessary for detection. Even if it is a trace amount of liquid 5 that does not reach the layer thickness, as shown in FIG. 17A, it is stored in the recess 3b to secure the layer thickness, thereby increasing the height of the plurality of prisms 11 1 to 11 n . It can be detected while the same.

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 recess 3b formed on the bottom surface 3a, the thickness h of the bottom surface portion of the liquid container 3 can be made thinner than the configuration of FIG.

(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11〜11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11〜11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 prisms 11 1 to 11 n of the liquid detection sensor 10 are arranged in the recess 3 b formed in the bottom surface 3 a of the liquid container 3. In the configuration of FIG. 18, the recess 3 b is provided only in the formation region of the plurality of prisms 11 1 to 11 n .

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11〜11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 recess 3b than in the configuration of FIG. 16, and the amount of the plurality of prisms 11 1 to 11 n is kept the same, and a smaller amount than in the configuration of FIG. The liquid 5 can be detected.

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
11〜11 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 Device 3 Liquid container 3a Bottom surface (mounting surface)
3b Concave portion 5 Liquid 6 Air 10 Liquid detection sensors 11 1 to 11 n Prism 12 Optical member 13 Light emitting element 15 Light receiving element 20 Pipe (tubular member)
30 Liquid Enclosed Container 50 Tilt Detection Sensor 104 Liquid Detection Sensor

Claims (9)

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
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ことを特徴とする請求項1に記載の液体検出センサ。   The liquid detection sensor according to claim 1, further comprising at least one spare prism arranged in parallel with the plurality of prisms. 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
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 .
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ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の液体検出センサ。 Placing surface is a bottom of the liquid container, the liquid detection according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the liquid contained inside the liquid container and the detection target Sensor. 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ことを特徴とする請求項に記載の液体検出センサ。 The liquid detection sensor according to claim 4 , wherein the plurality of prisms are provided in a recess formed in the bottom surface. 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請求項に記載の液体検出センサ。 The liquid detection sensor according to claim 3 , wherein the placement surface is a bottom portion of a tubular member through which the liquid flows, and the liquid flowing inside the tubular member is a detection target. 前記複数のプリズムの前記載置面からの高さが1.5mm以下であることを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の液体検出センサ。 Liquid sensor according to any one of claim 1 to 6, wherein the height from the mounting surface of the plurality of prisms is 1.5mm or less. 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. .
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、
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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