JP6303900B2 - 液体検出センサ - Google Patents

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。

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。

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。

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）。

特開昭５４−５８４６５号公報（１９７９年５月１１日公開） 特開２００５−４１１８３号公報（２００５年２月１７日公開） 特開２００７−５８３０号公報（２００７年１月１１日公開）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 半値角θ_ＬＥＤ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。 半値角θ_ＬＥＤ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。 半値角θ_ＬＥＤ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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

〔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。

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。

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。

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_１，１１_２…１１_ｎ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_１〜１１_ｎ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_１〜１１_ｎ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_１〜１１_３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。

複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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。

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。

複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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_１〜１１_ｎ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_１〜１１_ｎへ入射した光は、各プリズム１１_１〜１１_ｎ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。

一方、僅かな層厚の液体であっても、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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_１〜１１_ｎ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_１〜１１_ｎ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。

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_１〜１１_ｎ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_１〜１１_ｎ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。

そして、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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。

また、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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。

さらに、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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。

しかも、図４の（ａ）に示すように、微小な複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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_１〜１１_ｎ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。

加えて、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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。

以下、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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。

図５は、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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_１〜１１_ｎのうちの、発光素子１３に最も近い１番目のプリズム１１_１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。

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_１〜１１_ｎ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_１〜１１_ｎ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。

図５に示すように、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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_１〜１１_ｎ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_１〜１１_ｎ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。

また、図５に示すように、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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_１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。

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_１〜１１_ｎを配置する場合の位置関係を示す説明図である。

発光素子１３の半値角をθ_ＬＥＤ、発光素子１３とプリズム底面間の距離をＬ_ｄｉｓ、１番目のプリズム１１_１から最も遠いｎ番目のプリズム１１_ｎの頂点までの距離をＬ_ｐｒｉとすると、発光素子１３と複数のプリズム１１_１〜１１_ｎとの間には、以下の関係式（１）を満足することが好ましい。

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。

また、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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_１においては、その発光素子１３側の斜面Ｌの角度をθ_{Ｌｐｒｉ（１）}とすると、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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。

プリズム１１_１の屈折率が１．５程度である場合、１番目のプリズム１１_１の斜面Ｌの角度θ_{Ｌｐｒｉ（１）}が７０°以上であると、プリズム１１_１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。

また、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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_ｎにおいては、その発光素子１３側の斜面Ｌの角度をθ_{Ｌｐｒｉ（ｎ）}とすると、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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。

プリズム１１_１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_ｎの斜面Ｌの角度θ_{Ｌｐｒｉ（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。

また、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎにおける受光素子１５側の斜面Ｒの角度をθ_Ｒｐｒｉとすると、角度θ_Ｒｐｒｉと発光素子１３の半値角θ_ＬＥＤとは、関係式（４）を満足することが好ましい。

上述したように、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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_１〜１１_ｎ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。

例えば、半値角θ_ＬＥＤ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_１〜１１_ｎは、最も発光素子１３側にある１番目のプリズム１１_１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_２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θ_ＬＥＤが３０°の発光素子１３における、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎの設定角度と、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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。

また、例えば、半値角θ_ＬＥＤ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_１〜１１_ｎは、最も発光素子１３側にある１番目のプリズム１１_１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_２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θ_ＬＥＤが８０°の発光素子１３における、複数の１１_１〜１１_ｎの設定角度と、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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。

図８、図９の例にて示すように、半値角θ_ＬＥＤが３０°以上の場合は、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎにおいて、角度θ_Ｒｐｒｉと発光素子１３の半値角θ_ＬＥＤにおいて、関係式（４）を満足させることができる。

これに対し、半値角θ_ＬＥＤ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_１〜１１_ｎは、最も発光素子１３側にある１番目のプリズム１１_１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_２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θ_ＬＥＤが２０°の発光素子１３における、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎの設定角度と、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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。

図１０に示すように、斜面Ｒの角度θ_Ｒｐｒｉが２０°よりも小さくなると、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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。

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θ_ＬＥＤ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θ_ＬＥＤが３０°以上といった発散角の大きい、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎを配置する構成に適したものに限定することができる。

（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_１〜１１_ｎのうちの１番目のプリズム１１_１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_１〜１１_ｎへと導かれ、残りの半分は導かれない。

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_１〜１１_ｎ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_２）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。

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_１〜１１_ｎへと導くことができ、光を有効に利用できる。

（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_１〜１１_ｎに、さらにｎ＋１番目、ｎ＋２番目の予備用のプリズム１１_ｎ＋１，１１_ｎ＋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。

予備用のプリズム１１_ｎ＋１，１１_ｎ＋２には、複数のプリズム１１_１〜１１_ｎ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_１〜１１_ｎ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_１〜１１_ｎ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１１_ｎ＋１，１１_ｎ＋２は、光が入らなくなった複数のプリズム１１_１〜１１_ｎのうちの１部のプリズムの代替物として機能する。

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_１〜１１_ｎ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_１〜１１_ｎを複数セット、設けてもよい。

〔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_１〜１１_ｎ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_１〜１１_ｎ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_１〜１１_ｎ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。

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。

〔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_１〜１１_ｎ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_１〜１１_ｎ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_１〜１１_ｎの頂点に位置するように液量が調整されている。

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_１〜１１_ｎ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。

〔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_１〜１１_ｎ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。

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_１〜１１_ｎ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_１〜１１_ｎの高さは同じままで検出することができる。

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。

（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_１〜１１_ｎ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_１〜１１_ｎの形成領域のみに設けられている。

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_１〜１１_ｎ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。

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。

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。

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_１〜１１_ｎ 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

Claims (9)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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４に記載の液体検出センサ。
6. 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３に記載の液体検出センサ。
7. 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１〜６の何れか１項に記載の液体検出センサ。
8. 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。
9. 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。

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