TWI654430B - Water quality sensor - Google Patents

Abstract

本發明為有關一種水質感測器，該殼體之基座內設置有內殼體，且內殼體中收納有可供偵測洗滌電器中的洗滌液水質之作動模組，當基座因加工製造不慎或因碰撞而產生裂痕時，即可利用基座內部之內殼體來保護作動模組，以使洗滌液不會直接流入至作動模組，進而避免作動模組中之電路基板發生短路之情況，藉此提升水質感測器之防水性及使用壽命。

Description

水質感測器

本發明係提供一種水質感測器，尤指利用殼體之基座內裝設之內殼體來提升防水效能，以避免內殼體內收納之作動模組輕易發生短路之情形。

按，一般的家電產品中，部分需要連接水源進行作業，如：洗衣機、洗碗機等，利用水流配合清潔液、洗滌劑等進行清洗作業，即可不必動手而將衣物、碗盤餐具等予以清洗乾淨，但在清洗過程中，洗衣機內部的水流因衣物上的灰塵、細屑或清潔液、洗滌劑等影響，造成水質的濁度提高，或者洗衣機內部的水流因待洗衣物上沾附的髒污、細屑或塵土以及加入水流中的清潔液、洗滌劑亦會自來水的硬度等，亦會導致水質的濁度、顆粒濃度便會提高，而必須透過數次的清水進行洗清的作業，達到將衣物或碗盤餐具等清洗乾淨之目的，以供水質的離子濃度符合檢測標準，則目前在洗衣機或洗碗機中，都會加裝水質感測器，透過投射光源感測水質後反射接收，藉以感測水質顆粒濃度(水中顆粒濃度值，如：未溶解之清潔劑、雜質或灰塵或毛髮或衣物毛屑、棉絮等)值，以供判斷水質混濁度的情況，再設定洗衣機或洗碗機等家電產品的清洗作業模式(如：增加清洗次數或延長清洗時間等)。

然而，當水質感測器的外殼生產不良或運送時受到外力的碰撞時，會容易產生裂痕，而且若洗滌水有粒徑較大的顆粒(如：銅板或小石塊等)，在清洗的過程中亦容易撞擊到水質感測器的外殼，長期以來，其水質感測器的外殼亦會受到撞擊而產生裂痕，導致洗滌家電在運作時，其洗滌水會從裂痕中流入至水質感測器中，使水質感測器內部的電路板產生短路的情況，進而造成洗滌家電的損壞，藉此使洗滌家電無法再供使用。

是以，要如何設法解決上述習用之缺失與不便，即為從事此行業之相關業者所亟欲研究改善之方向所在。

本發明之主要目的乃在於該殼體之基座內設置有可透光之內殼體，且內殼體之收納空間中收納有可供偵測洗滌電器中的洗滌液水質之作動模組，當基座因加工製造不慎或因碰撞而產生裂痕時，即可透過基座內部之內殼體來保護作動模組，以避免洗滌電器中的洗滌液直接流入至作動模組，進而防止作動模組之電路基板與洗滌液導通而發生短路之情況，藉此達到提升水質感測器防水性及使用壽命之目的。

本發明之次要目的乃在於該內殼體裝設於基座之容置空間內時，其防水墊圈即會受到內殼體的凸環底面與容置槽擠壓，而產生壓縮變形，藉以填補基座與內殼體之間的縫隙，而具有防水之效果，且防水墊圈會使基座與內殼體之間形成出一空隙，所以當水質感測器於運輸的過程中，即可藉由防水墊圈的彈性預力來減少晃動，並配合基座與內殼體之間的空隙，來避免基座受到碰撞產生裂痕時，其內殼體連帶產生裂痕的情形 發生，藉此達到提升防水效能之目的。

本發明之另一目的乃在於該光感測部之光發射元件為位於遮光元件之遮光槽中，且遮光元件位於光發射元件與光接收元件之間設有阻隔層，當光發射元件發射出光線時，即不會直接照射到一旁之光接收元件，以避免光線照射到洗滌電器中之洗滌液前，其光接收元件已產生飽和串擾之情形。

本發明之再一目的乃在於該光接收元件為可透過聚光部之錐狀聚光體的聚光效果，來提升本身偵測的一致性與精確度，使清洗作業的判斷可更準確，進而使洗滌電器達到更佳的水利用率之目的。

1‧‧‧殼體

11‧‧‧基座

110‧‧‧容置空間

111‧‧‧透明面板

112‧‧‧容置槽

1121‧‧‧抵持面

113‧‧‧扣合部

1131‧‧‧凸扣

12‧‧‧內殼體

120‧‧‧收納空間

121‧‧‧透光部

122‧‧‧聚光部

1221‧‧‧聚光體

123‧‧‧凸環

124‧‧‧防水墊圈

1240‧‧‧穿孔

13‧‧‧蓋體

131‧‧‧扣持部

1311‧‧‧扣孔

132‧‧‧通孔

2‧‧‧作動模組

21‧‧‧電路基板

22‧‧‧光感測部

221‧‧‧光發射元件

2211‧‧‧第一插接腳

222‧‧‧光接收元件

2221‧‧‧第二插接腳

23‧‧‧遮光元件

231‧‧‧遮光槽

2311‧‧‧透孔

232‧‧‧阻隔層

24‧‧‧電連接器

3‧‧‧洗滌電器

31‧‧‧洗滌液

311‧‧‧顆粒

第一圖 係為本發明之立體外觀圖。

第二圖 係為本發明之立體分解圖。

第三圖 係為本發明另一視角之立體分解圖。

第四圖 係為本發明之側視剖面圖。

第五圖 係為本發明之另一側視剖面圖。

第六圖 係為本發明之使用狀態圖。

第七圖 係為本發明另一實施例之立體外觀圖。

第八圖 係為本發明另一實施例之立體分解圖。

第九圖 係為本發明另一實施例另一視角之立體分解圖。

第十圖 係為本發明另一實施例之側視剖面圖。

為達成上述目的與功效，本發明所採用之技術手段及其構造、實施之方法等，茲繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全瞭解。

請參閱第一至六圖，由圖中可清楚看出，本發明之水質感測器係包括殼體1及作動模組2，其中：該殼體1為包括基座11、內殼體12及蓋體13，其基座11內部形成有凹陷狀之容置空間110，並於容置空間110底部設有透明面板111，且容置空間110頂部設有擴大孔徑之容置槽112，而容置槽112底面處形成有環狀之抵持面1121，再於基座11頂部表面設有扣合部113，且扣合部113位於基座11表面設有呈環狀間隔排列之複數凸扣1131，而蓋體13中央處穿設有通孔132，再於容置空間110內收納有由透明材質製成之內殼體12，其內殼體12內部設有收納空間120，並於收納空間120底部設有透光部121，且透光部121表面上設有聚光部122，而聚光部122設有呈錐狀之聚光體1221，再於收納空間120開口處朝外設有位於容置槽112中之凸環123，又於內殼體12上套設有定位於凸環123底面與容置槽112底部間之防水墊圈124，而防水墊圈124內部設有供內殼體12穿過之穿孔1240，另於基座11頂部設有蓋體13，其蓋體13周緣處設有與扣合部113相互扣合之扣持部131，且扣持部131位於蓋體13周緣處穿設有供扣持於複數凸扣1131上之複數扣孔1311。

該作動模組2為包括電路基板21、光感測部22、遮光 元件23及電連接器24，其中該電路基板21為定位於內殼體12之收納空間120內，並與收納空間120底面形成相互垂直狀態，且於電路基板21一側表面上利用表面黏著的方式(SMD)電性連接有與內殼體12的透光部121相距一距離的光感測部22之光發射元件221及光接收元件222，而光發射元件221與光接收元件222之間為相距一距離，且光接收元件222為相距聚光部122之聚光體1221一距離處，再於光發射元件221外部罩設有遮光元件23所具之遮光槽231，而遮光槽231一側開設有透孔2311，又遮光元件23位於光發射元件221與光接收元件222之間設有阻隔層232，另該電路基板21一側表面且位於光感測部22一側處電性連接有供穿設定位於通孔132內之電連接器24。

上述殼體1之基座11內部為形成有凹陷狀之容置空間110，並於容置空間110底部設有透明面板111，但以上所述僅為基座11之較佳實施例而已，其殼體1之基座11亦可為全透明之設計，以光線通過；另外，該內殼體12之防水墊圈124可由彈性材質的材料製成(如：矽膠或橡膠等)。

再者，上述作動模組2之光感測部22至基座11之透明面板111外表面的距離A為介於1.5~15mm之間，又光感測部22之光發射元件221及光接收元件222為電性連接於電路基板21一側面，且光發射元件221與光接收元件222彼此間的中心距離B為介於3~10mm之間，且遮光元件23位於光發射元件221與光接收元件222之間的阻隔層232的厚度C為介於1~5mm之間，另外，該 遮光元件23之遮光槽231平行於電路基板21一側壁面與光發射元件221的距離D為介於1~5mm之間。

然而，上述光感測部22之光發射元件221可為紅外線光發射體、紫外線光發射體或雷射光發射體等，而該光接收元件222則可為數位型式之環境光感測器或可對應光發射元件221波長之感測器。

另外，上述作動模組2之遮光元件23為位於光感測部22之光發射元件221外設有遮光槽231，且遮光槽231一側開設有透孔2311，但遮光元件23於實際應用時，亦可完全罩設於光感測部22，並具有分別罩覆於光發射元件221及光接收元件222外部之遮光槽231，且各遮光槽231一側開設有透孔2311。

本發明於實際應用時，係組裝於洗滌電器3(如洗衣機或洗碗機等)內，使得基座11之透明面板111朝向洗滌電器3之洗滌空間內部，並將外部電連接插頭電性連接於作動模組2之電連接器24，以提供作動模組2所需之電能，而當洗滌電器3進行洗滌作業時，其作動模組2之電路基板21即會驅動光感測部22之光發射元件221朝遮光元件23遮光槽231一側之透孔2311射出光線，以供光線依序穿過於內殼體12之透光部121及基座11之透明面板111至洗滌電器3內之洗滌液31中，然而，在正常狀態下，光線於洗滌液31中之反射相當微弱，反之，若洗滌液31中存在顆粒311(如泥土、沙粒或洗衣粉等)時，則光線會碰到洗滌液31中之顆粒311並產生散射現象，此時，該洗滌液31中便會有部分的光線進入至內殼體12處，而內殼體12即可透過聚光部122之聚光體1221來將光線聚集，以供光感測部22 之光接收元件222來進行偵測作業，用以得知洗滌液31中之數位感測數值(如濁度值或光度值等)，而該洗滌電器3便可根據數位感測數值來判斷洗滌液31中是否有過多的顆粒311，進而再決定是否繼續進行洗滌作業。

再者，本發明之作動模組2為收納於內殼體12之收納空間120中，而內殼體12外設有一基座11，若基座11因加工製造不慎或因碰撞而產生裂痕時，其因基座11內還有一層內殼體12來保護作動模組2，所以洗滌電器3中的洗滌液31便不會直接流入接觸至作動模組2，以避免作動模組2之電路基板21發生短路之情況，進而達到提升水質感測器防水性及使用壽命之效用。

然而，本發明內殼體12上套設之防水墊圈124為由彈性材質製成，當內殼體12裝設於基座11之容置空間110內時，其防水墊圈124即會受到凸環123底面與容置槽112之抵持面1121擠壓，而產生些許壓縮變形，以填補基座11與內殼體12之間的縫隙，而具有防水之效果，且因防水墊圈124為套設於內殼體12外壁面，所以基座11與內殼體12之間會形成出一空隙，當水質感測器於運輸的過程中，即可藉由彈性材質之防水墊圈124的彈性預力，來減少晃動，並配合基座11與內殼體12之間的空隙，來避免基座11受到碰撞產生裂痕時，其內殼體12連帶產生裂痕的情形發生，藉此進一步達到提升防水效能。

另外，本發明光感測部22之光發射元件221為位於遮光元件23之遮光槽231中，且遮光元件23位於光發射元件221與 光接收元件222之間設有阻隔層232，所以當光發射元件221發射出光線時，僅會朝內殼體12外部照射，而不會直接照射到一旁之光接收元件222，以避免光線照射到洗滌電器3中之洗滌液31前，其光接收元件222已產生飽和串擾(Crosstalk)之情形，而該光接收元件222為可透過聚光部122之錐狀聚光體1221的聚光效果，來提升本身偵測的一致性與精確度，以使光接收元件222判斷清洗作業可更準確，進而使洗滌電器3具有更佳的水利用率。

再請參閱第七至十圖，由圖中可清楚看出，本發明另一實施例作動模組2光感測部22之光發射元件221及光接收元件222一側為進一步設有第一插接腳2211及第二插接腳2221，其第一插接腳2211及第二插接腳2221即可利用雙列直插封裝方式電性連接於作動模組2之電路基板21上，以具有方便維修、重工之效果。

綜上所述，本發明上述水質感測器於使用時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦發明，倘若 鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。

Claims (11)

1. 一種水質感測器，係包括殼體及作動模組，其中：該殼體所具之基座內部為形成有凹陷狀之容置空間，並於容置空間底部設有供光線通過之透明面板，且基座頂部表面設有扣合部，再於容置空間內收納有內殼體，其內殼體內部設有收納空間，並於收納空間底部設有供光線通過再投射至透明面板處之透光部，又於基座頂部設有蓋體，其蓋體周緣處設有與扣合部相互扣合之扣持部；該作動模組為具有定位於內殼體之收納空間內且與收納空間底面形成相互垂直狀態之電路基板，並於電路基板一側表面上電性連接有光感測部，且光感測部具有供電路基板驅動而投射光線之光發射元件，以及相距光發射元件一距離且供接收從預設洗滌液中反射回的光線之光接收元件，再於光發射元件外部罩設有遮光元件所具之遮光槽，且遮光槽一側開設有供光發射元件所發出光線通過而穿過透光部及透明面板至預設洗滌液中之透孔，而遮光元件位於光發射元件與光接收元件之間設有阻隔層，又於電路基板一側表面且位於光感測部一側處電性連接有電連接器。
2. 如申請專利範圍第1項所述之水質感測器，其中該基座之容置空間頂部為設有擴大孔徑且供內殼體定位之容置槽，而容置槽底面處形成有環狀之抵持面。
3. 如申請專利範圍第2項所述之水質感測器，其中該內殼體之收納空間開口處朝外設有位於容置槽中之凸環，並於內殼體上套設有定位於凸環底面與容置槽底部間且由彈性材質製成之防水墊圈，而防水墊圈內 部設有供內殼體穿過之穿孔。
4. 如申請專利範圍第1項所述之水質感測器，其中該基座之扣合部位於基座表面為設有呈環狀間隔排列之複數凸扣，而該蓋體之扣持部位於蓋體周緣處穿設有供扣持於複數凸扣上之複數扣孔，再於蓋體中央處穿設有供電連接器穿設定位之通孔。
5. 如申請專利範圍第1項所述之水質感測器，其中該殼體之內殼體為由透明材質製成。
6. 如申請專利範圍第1項所述之水質感測器，其中該內殼體之透光部表面上為設有使光線聚集並與光接收元件相距一距離之聚光部，且聚光部為朝光接收元件方向設有呈錐狀之聚光體。
7. 如申請專利範圍第1項所述之水質感測器，其中該光感測部之光發射元件為紅外線光發射體、紫外線光發射體或雷射光發射體，而該光接收元件為數位型式之環境光感測器或可對應光發射元件波長之感測器，且該光發射元件及光接收元件為利用表面黏著方式或雙列直插封裝方式電性連接於電路基板上。
8. 如申請專利範圍第1項所述之水質感測器，其中該光感測部之光發射元件與光接收元件彼此間的中心距離為介於3~10mm之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之水質感測器，其中該作動模組之光感測部至基座之透明面板外表面的距離為介於1.5~15mm之間。
10. 如申請專利範圍第1項所述之水質感測器，其中該遮光元件位於光發射元件與光接收元件之間的阻隔層的厚度為介於1~5mm之間。
11. 如申請專利範圍第1項所述之水質感測器，其中該遮光元件之遮光槽平行於電路基板一側壁面與光發射元件的距離為介於1~5mm之間。