JP6602598B2 - 液体センサ - Google Patents

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、チューブにおいて挟持の対象とする部分の長さが長いことから本体部とチューブとの間に隙間が生じやすく、チューブに対する十分な保持力が得られにく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、チューブに対する保持力を向上することにある。

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、前記チューブを挟持するための一対の弾性片を有する保持部材と、前記一対の弾性片の間の空間に対して、前記チューブの長手方向と交差する方向である照射方向に沿って検出光を照射する投光部と、前記一対の弾性片の間の空間を透過した前記検出光を受光する受光部と、を備え、前記一対の弾性片の各々には、前記チューブの長手方向と交差する方向であって、かつ、前記照射方向とは異なる方向である延在方向に延びるスリットが形成されており、前記一対の弾性片の各々に形成されたスリットが前記投光部と前記受光部との間の前記検出光の光軸上に位置する。

上記構成によれば、一対の弾性片をスリットによってチューブの長手方向に分割してチューブに対して密着させやすくすることで、チューブを嵌めやすくすることができるとともに、チューブに対する保持力を向上することができる。また、弾性片を分割するために形成したスリットが検出光の光路としても機能する。このため、検出光の光路を確保するために貫通孔等を別途形成する必要が無く、弾性片の強度を低下することがないため、この点においてもチューブに対する保持力を向上することができる。

上記液体センサにおいて、前記一対の弾性片において前記チューブが挿抜される先端縁には、前記一対の弾性片の間の空間の外側から内側に向けて次第に幅狭となる第１のテーパ面が形成されていることが好ましい。

上記構成によれば、チューブが第１のテーパ面にガイドされつつ一対の弾性片に挟持されるため、チューブを簡便に保持部材に保持させることができる。
上記液体センサにおいて、前記一対の弾性片の先端縁のうち前記チューブの長手方向の両端には、前記チューブ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のテーパ面が形成されていることが好ましい。

上記構成によれば、チューブをその長手方向の一端側から他端側の順に一対の弾性片に挟持させる際に、チューブが第２のテーパ面にガイドされつつ挟持されるため、チューブを更に簡便に保持部材に保持させることができる。

上記液体センサにおいて、前記スリットは、前記一対の弾性片を前記チューブの挿抜方向に貫通しており、前記保持部材における前記一対の弾性片の形成面には、前記スリットに連通する凹部が形成されていることが好ましい。

上記構成によれば、スリットを通過した入射光の一部が光軸から外れるようにスリットから射出されたとしても、こうした入射光はスリットを通過した後に保持部材の凹部内で散乱・反射されることとなるため、こうした入射光が受光部に誤って入光することを抑制できる。

上記液体センサにおいて、前記保持部材は、前記液体センサを対象物に取り付けるための取付部を有する本体ケースに装着されるものであり、前記本体ケースの材質は、前記保持部材の材質よりも剛性が高いことが好ましい。

上記構成によれば、本体ケースが比較的剛性の高い材質により構成されるため、液体センサを対象物に対して安定して取り付けることができる。
上記液体センサにおいて、前記保持部材に対する前記チューブの保持方向は、前記対象物に対する前記本体ケースの取付方向と同一方向であることが好ましい。

上記構成によれば、例えば液体センサの対象とするチューブが室内の壁面に沿って引き回されているとき等に、本体ケースを対象物となる室内の壁面に対して直接取り付けることが可能となる。また、本体ケースの取付動作とチューブの保持動作が同一方向から行われるため、それらの動作を簡便に行うことも可能となる。

上記液体センサにおいて、前記保持部材は、黒色の材質により構成されていることが好ましい。
上記構成によれば、スリットを通過した入射光が保持部材で散乱・反射することが低減されるため、こうした光が受光部に誤って入光することを抑制できる。

上記液体センサにおいて、前記投光部から出射された光の一部を前記チューブの長手方向と交差する方向において遮光する遮光部を有し、前記遮光部は、前記投光部から出射された光のうち、前記チューブにおいて前記液体が通る領域を通過する光以外の光を遮光するように設けられることが好ましい。

チューブの面における反射等によって液体が通る領域以外を通過する光が受光素子に入光されると、誤判定を招く場合がある。上記構成によれば、液体が通る領域を通過する光以外の光が遮光部によって遮られて受光部に入光しないため、誤判定が抑制される。

上記液体センサにおいて、前記遮光部は、前記チューブにおいて、内周面より前記一対の弾性片の基端側を通過する光を遮断する第１の遮光部を含むことが好ましい。
上記の構成によれば、第１の遮光部により、チューブの内周面より、一対の弾性片の基端側の光が遮られる。このため、液体が通る領域を通過する光以外の光が第１の遮光部によって遮られて受光部に入光しないため、誤判定が抑制される。

上記液体センサにおいて、前記第１の遮光部は、前記スリット内に設けられることが好ましい。
上記の構成によれば、液体が通る領域以外を通過する光が遮られる。また、液体が通る領域を通過する光を遮る量が少なくなり、受光部に入光する検出光の光量の低下が抑制される。

上記液体センサにおいて、前記遮光部は、前記チューブにおいて、内周面より前記一対の弾性片の先端側を通過する前記検出光を遮断する第２の遮光部を含むことが好ましい。
上記の構成によれば、第２の遮光部により、チューブの内周面より、一対の弾性片の先端側の光が遮られる。このため、液体が通る領域を通過する光以外の光が第２の遮光部によって遮られて受光部に入光しないため、誤判定が抑制される。

本発明によれば、チューブに対する保持力を向上することができる。

第一実施形態の液体センサの斜視図。 液体センサの分解斜視図。 カバー部材の斜視図。 図３の４−４線矢視断面図。 カバー部材の平面図。 液体センサの断面図。 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。 第二実施形態の液体センサの斜視図。 液体センサの分解斜視図。 カバー部材の断面を示す斜視図。 液体センサの断面図。 （ａ）（ｂ）は検出光の状態を示す説明図。 （ａ）はチューブにおける検出光の状態を示す説明図、（ｂ）は不要光の遮光状態を示す説明図。

（第一実施形態）
以下、第一実施形態の液体センサを説明する。
図１に示すように、本実施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。本体ケース１０は、これらのボルト孔１３に挿通された固定ボルト等（図示略）により、例えば壁面等の対象物Ｓに固定される。

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。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が保持される。なお、カバー部材２０にチューブＴを保持する方向をチューブＴの保持方向とする。液体センサ（本体ケース１０）を対象物Ｓに取り付ける方向、対象物Ｓにおいて本体ケース１０の取付られる面に垂直な方向を液体センサ（本体ケース１０）の取付方向とする。これら、チューブＴの保持方向と液体センサの取付方向は互いに同じ方向、つまり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いる。投光フレーム３２と受光フレーム３３は、基板フレーム３１の長手方向の一端及び他端から、それぞれ同一方向に垂直に立設されている。

基板フレーム３１は、ボトムフレーム部３１Ａ、サイドフレーム部３１Ｂ、カバーフレーム部３１Ｃを含む。ボトムフレーム部３１Ａには液体センサにおける各種の動作を制御する回路素子３４が実装されている。サイドフレーム部３１Ｂは四角枠状をなし、回路素子３４を囲む。カバーフレーム部３１Ｃは、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素子３４の実装空間を閉塞する。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。第１の嵌合部３５及び第２の嵌合部３６には、投光フレーム３２及び受光フレーム３３がそれぞれ嵌合される。これにより、基板フレーム３１に投光フレーム３２と受光フレーム３３が固定される。

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。
図３に示すように、カバー部材２０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いる。この一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂの先端縁には、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。先端縁の第１のテーパ面Ｐ１により、一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂの先端部の間の幅は、挿入方向において、次第に幅狭となる。つまり、一対の弾性片５１Ａ，５１ＢにおいてチューブＴが挿抜される先端縁には、一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂの間の空間の外側から内側に向けて、一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂの先端部の間の幅が、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。

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延びるスリット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を貫通している。さらに、スリット５２は、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、カバー部材２０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、カバー部材２０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、カバー部材２０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。

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。

このとき、検出光ＳＬの屈折態様は、チューブＴの材質の屈折率と、チューブＴの内部の媒質の屈折率との差に応じて変化する。
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、液体Ｌの屈折率は、空気Ａの屈折率よりも大きい。したがって、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。

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、液体Ｌの屈折率は、空気Ａの屈折率よりも小さい。したがって、屈折率の差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ことを可能とする。具体的には、受光素子３８は受光量に応じたレベルの信号を出力する。図２に示す基板フレーム３１に実装された回路素子３４からなる検出回路は、受光素子３８から出力される信号のレベル（たとえば電圧値）と閾値とを比較し、その比較結果に応じた検出信号を生成する。この検出信号により、チューブＴの内部の媒体が液体Ｌか空気Ａかを判定することを可能とする。

次に、本実施形態の液体センサの作用について説明する。
一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂは、その長手方向の中央位置にスリット５２が形成されることにより、同方向に複数に分割されている。そのため、一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂがその長手方向の全域に亘って連続して延びる構成と比較して弾性変形がしやすくなり、チューブＴに対する密着性も向上することとなる。

また、本実施形態では、チューブＴの保持を目的として形成したスリット５２が、チューブＴ内の液体を光学的に検出する上で必要となる検出光ＳＬの光路としても機能する。そのため、このような検出光ＳＬの光路を形成することを目的として、一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂにスリット５２や貫通孔を新たに設ける場合と比較して、一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂの強度を向上することにもなる。

したがって、上記実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）カバー部材２０における一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂをスリット５２によってチューブＴの長手方向に分割してチューブＴに対して密着させやすくすることで、チューブＴを嵌めやすくすることができるとともに、チューブＴに対する保持力を向上することができる。また、弾性片５１Ａ，５１Ｂを分割するために形成したスリット５２が検出光ＳＬの光路としても機能する。このため、検出光ＳＬの光路を確保するために貫通孔等を別途形成する必要が無く、弾性片５１Ａ，５１Ｂの強度を低下することがないため、この点においてもチューブＴに対する保持力を向上することができる。

（２）一対の弾性片５１Ａ，５１ＢにおいてチューブＴが挿抜される先端縁には、一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂの間の空間の外側から内側に向け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。そのため、チューブＴが第１のテーパ面Ｐ１にガイドされつつ一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂに挟持されるため、チューブＴを簡便にカバー部材２０に保持させることができる。

（３）一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂの先端縁のうちチューブＴの長手方向の両端には、チューブＴ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。そのため、チューブＴをその長手方向の一端側から他端側の順に一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂに挟持させる際に、チューブＴが第２のテーパ面Ｐ２にガイドされつつ挟持されるため、チューブＴを更に簡便にカバー部材２０に保持させることができる。

（４）スリット５２は、一対の弾性片５１Ａ，５１ＢをチューブＴの挿抜方向に貫通しており、カバー部材２０における一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂの形成面には、スリット５２に連通する凹部５４が形成されている。そのため、スリット５２を通過した検出光の一部が光軸ＡＸから外れるようにスリット５２から射出されたとしても、こうした検出光はスリット５２を通過した後にカバー部材２０の凹部５４内で散乱・反射されることとなるため、こうした検出光が受光素子３８に誤って入光することを抑制できる。

（５）カバー部材２０は、液体センサを対象物Ｓに取り付けるためのボルト孔１３を有する本体ケース１０に装着されるものであり、本体ケース１０の材質は、カバー部材２０の材質よりも剛性が高い。そのため、本体ケース１０が比較的剛性の高い材質により構成されるため、液体センサを対象物Ｓに対して安定して取り付けることができる。

（６）カバー部材２０に対するチューブＴの保持方向は、対象物Ｓに対する本体ケース１０の取付方向と同一方向である。そのため、例えば液体センサの対象とするチューブＴが室内の壁面に沿って引き回されているとき等に、本体ケース１０を対象物Ｓとなる室内の壁面等に対して直接取り付けることが可能となる。また、本体ケース１０の取付動作とチューブＴの保持動作が同一方向から行われるため、それらの動作を簡便に行うことも可能となる。

（７）カバー部材２０は黒色の樹脂材料により構成されている。そのため、スリット５２を通過した検出光ＳＬがカバー部材２０で散乱・反射することが低減されるため、こうした検出光ＳＬが受光素子３８に誤って入光することを抑制できる。

（第二実施形態）
次に、第二実施形態の液体センサを説明する。
なお、第一実施形態と同じ部材については同じ符号を付し、説明の一部または全てを省略する。

図８に示すように、本実施形態の液体センサの外装は、本体ケース１０とカバー部材７０とにより構成されている。カバー部材７０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。カバー部材７０は、第一実施形態のカバー部材２０と同様に、黒色の樹脂材料により構成されている。

図９に示すように、本体ケース１０の筒部１２には、センサユニット３０が収容される。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、ボトムフレーム部３１Ａ、サイドフレーム部３１Ｂ、カバーフレーム部３１Ｃを含む。

カバー部材７０及びセンサユニット３０は、本体ケース１０の挿通孔４１に挿通された位置決めピン４３により、本体ケース１０に対して固定されている。カバー部材７０には挿通孔４０が形成されている。カバー部材７０は、挿通孔４０を本体ケース１０の挿通孔４１と重なるように、本体ケース１０に挿入される。位置決めピン４３は、本体ケース１０の挿通孔４１とカバー部材７０の挿通孔４０に挿通される。

図８に示すように、カバー部材７０の天面Ｐは略矩形状に形成されている。カバー部材７０には、天面Ｐから本体ケース１０に向かって凹溝５０が形成されている。凹溝５０は、天面Ｐの長手方向の中央位置に、天面Ｐの短手方向の一端から他端まで直線状に延びている。凹溝５０には、一対の弾性片７１Ａ，７１Ｂが配設ざれている。一対の弾性片７１Ａ，７１Ｂは、凹溝５０の底面から凹溝５０の開口端、つまり天面Ｐの方向に向かって延びるように形成されている。また、一対の弾性片７１Ａ，７１Ｂは、凹溝５０の長手方向の全域、つまり長手方向の一端から他端まで延びている。一対の弾性片７１Ａ，７１Ｂは、円弧状に湾曲している。そして、一対の弾性片７１Ａ，７１Ｂは、湾曲している内周面を互いに対向するように形成されている。一対の弾性片７１Ａ，７１Ｂは、これらの弾性片７１Ａ，７１Ｂにより保持するチューブＴの外径に応じて湾曲している。

図１１に示すように、一対の弾性片７１Ａ，７１Ｂの先端縁は、チューブＴが挿抜される開口端を形成している。この一対の弾性片７１Ａ，７１Ｂの先端縁には、弾性片７１Ａ，７１Ｂ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。先端縁の第１のテーパ面Ｐ１により、一対の弾性片７１Ａ，７１Ｂの先端部の間の幅は、挿入方向において、次第に幅狭となる。つまり、一対の弾性片７１Ａ，７１ＢにおいてチューブＴが挿抜される先端縁には、一対の弾性片７１Ａ，７１Ｂの間の空間の外側から内側に向けて、一対の弾性片７１Ａ，７１Ｂの先端部の間の幅が、次第に幅狭となる第１のテーパ面Ｐ１が形成されている。

一対の弾性片７１Ａ，７１Ｂにおける長手方向の中央位置には、一対の弾性片７１Ａ，７１Ｂの基端から先端までの延びるスリット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７１Ａ，７１Ｂを貫通している。さらに、スリット５２は、凹溝５０の底面に形成された凹部５４に連通している。

図１１に示すように、投光素子３７と受光素子３８は、互いに対向するように配置されている。投光素子３７と受光素子３８とを結ぶ直線（一点鎖線）を光軸ＡＸとする。スリット５２は、光軸ＡＸ上に配設されている。

図１１に示すように、カバー部材７０には、光軸ＡＸ上に配設された通過孔５５Ａ，５５Ｂを有している。通過孔５５Ａ，５５Ｂは、たとえば凹溝５０を形成する側壁５６Ａ，５６Ｂのスリット５７Ａ，５７Ｂにより形成される。凹溝５０の内側面５０Ａ，５０Ｂを形成する側壁５６Ａ，５６Ｂには、長手方向中央に、上記のスリット５２と同じ方向に沿って延びるスリット５７Ａ，５７Ｂが形成されている。

図１０に示すように、スリット５７Ａは、側壁５６Ａを貫通し、投光素子３７（図１１参照）が配置される空間５８Ａと凹溝５０内とを連通する通過孔５５Ａを形成する。同様に、スリット５７Ｂは、側壁５６Ｂを貫通し、受光素子３８（図１１参照）が配置される空間５８Ｂと凹溝５０内とを連通する通過孔５５Ｂを形成する。

図１０に示すように、スリット５２には、遮光部７２Ａ，７２Ｂが形成されている。遮光部７２Ａは、スリット５２により分割された２つの弾性片７１Ａの間に形成されている。同様に、遮光部７２Ｂは、スリット５２により分割された２つの弾性片７１Ｂの間に形成されている。

遮光部７２Ａ，７２Ｂは、凹溝５０の底面から、一対の弾性片７１Ａ，７１Ｂの先端に向かって延びる直線状に形成されている。各遮光部７２Ａ，７２Ｂは、それぞれの先端が、一対の弾性片７１Ａ，７１Ｂにより保持されるチューブＴ（図示略）の外周面と当接するように形成されている。本実施形態において、遮光部７２Ａ，７２Ｂは、スリット５２内にあって、一対の弾性片７１Ａ，７１Ｂと一体的に形成されている。

側壁５６Ａ，５６Ｂにはそれぞれ遮光部７３Ａ，７３Ｂが配設されている。図８に示すように、遮光部７３Ａは、側壁５６Ａに形成されたスリット５７Ａを跨ぐように形成されている。同様に、遮光部７３Ｂは、側壁５６Ｂに形成されたスリット５７Ｂを跨ぐように形成されている（図１０参照）。

遮光部７２Ａ，７２Ｂ，７３Ａ，７３Ｂは、投光素子３７から出射される光の一部を遮る。この液体センサにおいて、液体Ｌの有無に応じて、チューブＴにおいて液体Ｌが通る領域、つまりチューブＴの内側の領域を通過し受光素子３８にて受光する検出光ＳＬの受光量が変化する。液体センサは、受光素子３８の受光量により、チューブＴの内部が液体Ｌで満たされているか空気Ａで満たされているか、つまり液体Ｌの有無を判定する。したがって、液体Ｌが通る領域を通過しない光は、検出に対する不要光となる。遮光部７２Ａ，７２Ｂ，７３Ａ，７３Ｂは、投光素子３７から出射される光のうち、チューブＴにおいて液体Ｌが通る領域、つまりチューブＴの内側の領域を通過する光以外の光（不要光）を遮るように設けられている。

次に、本実施形態の液体センサの作用について説明する。
検出光ＳＬは、２つの媒質の境界（界面）を通過するとき、２つの媒質の屈折率の差に応じて、屈曲する。

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）には、投光素子３７、受光素子３８、チューブＴ、遮光部７２Ａ，７２Ｂ，７３Ａ，７３Ｂの模式的に示されている。図１２（ａ）において、チューブＴの内部は液体Ｌで満たされている。一方、図１２（ｂ）において、チューブＴの内部は気泡等による空気Ａで満たされている。

チューブＴの屈折率と液体Ｌの屈折率との差は、チューブＴの屈折率と空気Ａの屈折率の差よりも小さい。このため、図１２（ａ）に示す場合、投光素子３７から出射された検出光ＳＬは、チューブＴと液体Ｌとをほぼ直線状に通過する。このため、検出光ＳＬは受光素子３８により受光されない。一方、図１２（ｂ）に示す場合、投光素子３７から出射された検出光ＳＬは、チューブＴの内周面Ｔａにおいて屈折し、光軸ＡＸとほぼ平行にチューブＴの内部を進む。そして、チューブＴの内周面Ｔａ及び外周面Ｔｂにおいて屈折し、受光素子３８により受光される。

受光素子３８は、受光量に応じたレベルの信号を出力する。この信号のレベル（たとえば電圧値）を所定のしきい値と比較し、比較結果に応じたレベルの検出信号が生成される。この検出信号のレベルは、チューブＴ内部の媒質に対応する。したがって、検出信号のレベルにより、チューブＴの内部（検出光ＳＬが透過する領域）の媒質を判定することが可能となる。

ところで、投光素子３７から出射される検出光ＳＬは、投光素子３７から放射状に拡散される。検出光ＳＬは、屈折率差と境界（界面）への入射角度に応じて反射する場合がある。

図１３（ａ）において、一点鎖線にて示す光Ｓａは不要光であり、チューブＴの内周面Ｔａと外周面Ｔｂにおいて反射し、受光素子３８に到達する。つまり、不要光Ｓａは、チューブＴの内周面Ｔａよりも凹溝５０の底面側、つまり一対の弾性片７１Ａ，７１Ｂの基端側を通過し、媒質（図では空気Ａ）を通過しない。二点鎖線にて示す光Ｓｂは不要光であり、チューブＴにおいて、内周面Ｔａより一対の弾性片７１Ａ，７１Ｂの先端側を通過し、受光素子３８に到達する。つまり、不要光Ｓｂは、媒質（空気Ａ）を通過しない。これらの不要光Ｓａ，Ｓｂは、チューブＴの内部の媒質に影響されない。つまり、媒質の検出に対して不要な光（不要光）である。

そして、これらの不要光は、図１２（ａ）に示すように、チューブＴの内部が液体Ｌにより満たされているときにも、受光素子３８にて受光される。このため、図１２（ｂ）に示すように、チューブＴの内部が空気Ａにより満たされたときとの受光量の差が少なくなり、しきい値の設定を難しくする。また、しきい値の設定によっては、誤判定を招く虞がある。

図１３（ｂ）に示すように、本実施形態の遮光部７２Ａ，７３Ａは、不要光Ｓａ，Ｓｂを遮る。したがって、不要光Ｓａ，Ｓｂは、受光素子３８に到達しない。このため、受光素子３８における受光量は、チューブＴの内部の媒質（液体Ｌまたは空気Ａ）に応じて変化する。このため、受光量の差が大きく、誤判定を抑制することができる。また、受光量の差が大きいため、しきい値を容易に設定することができる。

なお、図１３（ｂ）において破線は不要光である不要光Ｓａ，Ｓｂの光路を示す。遮光部７２Ｂ，７３Ｂは、これらの光路に配置されている。したがって、迷光（乱反射等による光）が破線にて示す光路を通る場合がある。このような迷光は、受光素子３８における受光量の変動を招く、つまり外乱となる。遮光部７２Ｂ，７３Ｂは、迷光を遮り、受光量の変動を抑制する。このため、迷光等による誤判定を抑制することができる。

本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１１）第一実施形態に示した（１），（２），（４）〜（７）と同様の効果を得ることができる。

（１２）遮光部７２Ａ，７２Ｂ，７３Ａ，７３Ｂは、投光素子３７から出射される光の一部を遮る。遮光部７２Ａ，７２Ｂ，７３Ａ，７３Ｂは、投光素子３７から出射される光のうち、チューブＴにおいて液体Ｌが通る領域、つまりチューブＴの内側の領域を通過する光以外の光（不要光）を遮るように設けられている。したがって、不要光Ｓａ，Ｓｂは、受光素子３８に到達しない。このため、受光素子３８における受光量は、チューブＴの内部の媒質（液体Ｌまたは空気Ａ）に応じて変化する。このため、受光量の差が大きく、誤判定を抑制することができる。

（１３）遮光部７２Ａ，７２Ｂは、一対の弾性片７１Ａ，７１Ｂを分割するスリット５２内に配設されている。スリット５２は、投光素子３７から出射される検出光ＳＬが通過する。したがって、スリット５２内に配設された遮光部７２Ａ，７２Ｂは、検出光ＳＬの一部を容易に遮光する。

（１４）遮光部７２Ａ，７２Ｂは、一対の弾性片７１Ａ，７１Ｂを分割するスリット５２内に配設されている。投光素子３７から出射される光（出射光）は、放射状に広がる。この出射光は、液体Ｌが通るチューブＴの内部を通過する検出光ＳＬと、チューブＴの内部を通過しない不要光Ｓａを含む。したがって、遮光部７２Ａ，７２ＢをチューブＴに接するように配設することにより、不要光Ｓａを遮光し、遮光部７２Ａ，７２Ｂにより検出光ＳＬを遮る量を少なくすることができる。つまり、検出光ＳＬの光量の低下を抑制することができる。

なお、上記各実施形態は、以下のような形態にて実施することもできる。
・上記実施形態において、カバー部材２０の材質の色として、黒色以外の色を採用してもよい。

・上記実施形態において、対象物Ｓに対する本体ケース１０の取付方向と、一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂ，７１Ａ，７１Ｂに対するチューブＴの保持方向とが互いに異なる方向であってもよい。

・上記実施形態において、凹溝５０の底面に形成された凹部５４を省略してもよい。
・上記実施形態において、一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂの先端縁は、チューブＴの長手方向の全域に亘って一定幅となる端面を有するように構成してもよい。

・上記実施形態において、一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂ，７１Ａ，７１Ｂの先端縁は、チューブＴの挿抜方向に沿って直線状に延びる端面を有するように構成してもよい。
・上記実施形態において、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。

・第二実施形態において、遮光部７３Ａ，７３Ｂを省略してもよい。投光素子３７から出力される検出光ＳＬは、出射される光の中心から角度が大きくなるほど光量が少なくなる。したがって、チューブＴにおいて、内周面Ｔａよりも一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂの先端側を通る検出光の光量が、液体Ｌの有無を判定する結果に対する影響が少ない場合がある。このため、影響が少ない検出光ＳＬを出射する投光素子３７を用いた液体センサでは、遮光部７３Ａ，７３Ｂの省略が可能となる。

・第二実施形態において、受光素子３８側の遮光部７２Ｂ，７３Ｂを省略してもよい。また、投光素子３７側の遮光部７２Ａ，７３Ａを省略してもよい。
・第二実施形態では、チューブＴの近傍に配設された遮光部７２Ａ，７２Ｂ，７３Ａ，７３Ｂにより不要光を遮光する。したがって、カバー部材７０において、通過孔５５Ａ，５５Ｂの大きさや形状を適宜変更してもよい。

・第二実施形態において、第一実施形態と同様に、一対の弾性片５１Ａ，５１Ｂは端部に第２のテーパ面Ｐ２を有するものとしてもよい。

１０…本体ケース、１３…ボルト孔（取付部）、２０，７０…カバー部材（保持部材）、３７…投光素子（投光部）、３８…受光素子（受光部）、５１Ａ，５１Ｂ…弾性片、５２…スリット、５４…凹部、７１Ａ，７１Ｂ…弾性片、７２Ａ，７２Ｂ…遮光部（第１の遮光部）、７３Ａ，７３Ｂ…遮光部（第２の遮光部）、ＡＸ…光軸、Ｌ…液体、Ｐ１…第１のテーパ面、Ｐ２…第２のテーパ面、Ｓ…対象物、ＳＬ…検出光、Ｔ…チューブ、Ｔａ…内周面。

Claims (11)

1. 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、
   前記チューブを挟持するための一対の弾性片を有する保持部材と、
   前記一対の弾性片の間の空間に対して、前記チューブの長手方向と交差する方向である照射方向に沿って検出光を照射する投光部と、
   前記一対の弾性片の間の空間を透過した前記検出光を受光する受光部と、
   を備え、
   前記一対の弾性片の各々には、前記チューブの長手方向と交差する方向であって、かつ、前記照射方向とは異なる方向である延在方向に延びるスリットが形成されており、前記一対の弾性片の各々に形成されたスリットが前記投光部と前記受光部との間の前記検出光の光軸上に位置する
   ことを特徴とする液体センサ。
2. 前記一対の弾性片において前記チューブが挿抜される先端縁には、前記一対の弾性片の間の空間の外側から内側に向けて次第に幅狭となる第１のテーパ面が形成されている
   請求項１に記載の液体センサ。
3. 前記一対の弾性片の先端縁のうち前記チューブの長手方向の両端には、前記チューブ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のテーパ面が形成されている
   請求項２に記載の液体センサ。
4. 前記スリットは、前記一対の弾性片を前記チューブの挿抜方向に貫通しており、
   前記保持部材における前記一対の弾性片の形成面には、前記スリットに連通する凹部が形成されている
   請求項１〜３の何れか一項に記載の液体センサ。
5. 前記保持部材は、前記液体センサを対象物に取り付けるための取付部を有する本体ケースに装着されるものであり、
   前記本体ケースの材質は、前記保持部材の材質よりも剛性が高い
   請求項１〜４の何れか一項に記載の液体センサ。
6. 前記保持部材に対する前記チューブの保持方向は、前記対象物に対する前記本体ケースの取付方向と同一方向である
   請求項５に記載の液体センサ。
7. 前記保持部材は、黒色の材質により構成されている
   請求項１〜６の何れか一項に記載の液体センサ。
8. 前記投光部から出射された光の一部を前記チューブの長手方向と交差する方向において遮光する遮光部を有し、
   前記遮光部は、前記投光部から出射された光のうち、前記チューブにおいて前記液体が通る領域を通過する光以外の光を遮光するように設けられた
   請求項１〜７の何れか一項に記載の液体センサ。
9. 前記遮光部は、前記チューブにおいて、内周面より前記一対の弾性片の基端側を通過する光を遮断する第１の遮光部を含む
   請求項８に記載の液体センサ。
10. 前記第１の遮光部は、前記スリット内に設けられた
    請求項９に記載の液体センサ。
11. 前記遮光部は、前記チューブにおいて、内周面より前記一対の弾性片の先端側を通過する前記検出光を遮断する第２の遮光部を含む
    請求項９または１０に記載の液体センサ。

Images