(57)【要約】【課題】貯蔵容器内の液体の残量を把握することが可能であることと、貯蔵容器の外面に液面レベルの検出のための突出部を形成する必要のない小型電子機器用液面レベルセンサシステムを提供すること。【解決手段】発光素子アレイ１０３からの照射光は、発光素子側壁面１０６で透過した後は、エタノール溶液の液面が照射光の光路よりも下方にあるときには、直進光１２１となって受光素子アレイ１０１へ向かう。逆に、エタノール溶液の液面が照射光の光路よりも上方にあるときには、反射光１２１となって受光素子アレイ１０１に向かわない。受光素子１０２ａ〜ｈのうち受光したものは、外部へ信号を送る。外部にある制御部では、信号を送ってきた受光素子はエタノール溶液の液面よりも下方に位置すると判断し、その結果を表示部にエタノール溶液の残量として表示させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
小型電子機器に組み込まれると共に透光性の高い液体を貯蔵する収納容器と、発光素子及びその照射光の光路上に配置された受光素子を有し、これらによって該貯蔵容器内の該液体の液面レベルを光学的に検出するレベル検出手段とを備えた小型電子機器用液面レベルセンサシステムにおいて、
前記収納容器は、前記発光素子と前記受光素子との間に配置されると共に、少なくとも前記光路上にある壁面部が透光性の高い材料で形成され、
前記発光素子及び前記受光素子は、前記収納容器の上下方向にそれぞれ２個以上配列され、
前記レベル検出手段は、前記貯蔵容器内の前記液体の液面が前記光路より上にあるときには、前記貯蔵容器内に入った前記照射光が前記受光素子手前の前記壁面部と前記液体の界面で反射して前記受光素子まで届かず、前記貯蔵容器内の前記液体の液面が前記光路より下にあるときには、前記照射光が前記受光素子手前の前記壁面部を透過して前記受光素子まで届くようになされたことを特徴とする小型電子機器用液面レベルセンサシステム。
【請求項２】
透光性の高い液体を貯蔵する収納容器と、発光素子及びその照射光の光路上に配置された受光素子を有し、これらによって該貯蔵容器内の該液体の液面レベルを光学的に検出するレベル検出手段とを備えた小型電子機器用液面レベルセンサシステムにおいて、
前記収納容器は、少なくとも前記光路上にある壁面部が透光性の高い材料で形成され、
前記発光素子及び前記受光素子は、前記収納容器の上下方向にそれぞれ２個以上配列され、
前記レベル検出手段は、前記貯蔵容器内の前記液体の液面が前記光路より上にあるときには、前記貯蔵容器内に入った前記照射光がいずれかの前記壁面部と前記液体の界面で少なくとも１回反射し、さらに反射した前記照射光が前記受光素子手前の前記壁面部を透過して前記受光素子まで届き、前記貯蔵容器内の前記液体の液面が前記光路より下にあるときには、前記照射光が前記壁面部を透過して前記受光素子まで届かないようになされたことを特徴とする小型電子機器用液面レベルセンサシステム。
【請求項３】
前記収納容器の一部または全部を多面体状または放物面状に形成することによって、前記貯蔵容器内の前記液体の液面が前記光路より上にあるときに、前記壁面部が前記照射光を全反射させるようになしたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の小型電子機器用液面レベルセンサシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、小型電子機器用液面レベルセンサシステムに係り、特にエタノール水溶液など透光性の高い液体の液面レベルセンサシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
貯蔵容器に貯蔵された液体の液面高さを検出するセンサシステムには、液体の透光性を利用しているものがある。（例えば、特許文献１参照。）図５は、従来技術に係る液面レベルセンサシステムを示す断面図である。図５において、２０１は発光素子、２０２は受光素子、２０３はオイル皿透光部、２０４は発光素子側壁面、２０５は受光素子側壁面である。
【０００３】
図５は、電子写真装置の定着装置において用いられるオフセット防止液の有無を検出するためのものである。オイル皿透光部２０３は、オイル皿の一部であり、発光素子２０１からの照射光を透過する。オイル皿は、図示しないオイル補給タンクから供給されたオフセット防止液を所定量だけ定着装置に供給するためのものであり、オフセット防止液を一時的に貯留する。また、発光素子２０１からの照射光の光軸上には、受光素子２０２が対向して設けられている。
【０００４】
以上の構成において、発光素子２０１から照射された光は、オイル皿透光部２０３の発光素子側壁面２０４を透過してオイル皿透光部２０３内部に進む。このとき、オイル皿にオフセット防止液がある場合には、
【０００５】
ｎ×ｓｉｎθ１≧１    ｎ：オフセット防止液の屈折率
であれば、発光素子２０１からの照射光は、オフセット防止液と受光素子側壁面２０５との界面で全反射して受光素子２０２には届かない。また、オイル皿にオフセット防止液がない場合には、発光素子２０１からの照射光は、直進して受光素子２０２に届く。
【０００６】
したがって、受光素子２０２が発する信号を制御装置で処理することによって、オイル皿のオフセット防止液の有無を検出することが可能になる。
【０００７】
ところで、上記の液面レベルセンサシステムでは、液体が貯蔵容器に存在するか否かの確認はできるが、貯蔵容器にどの程度液体の残量があるかは把握することができない。また、上記のものでは、オイル皿透光部２０３をオイル皿の底から突出するように形成する必要があるが、小型電子機器に液面レベルセンサシステムを設ける場合には、貯蔵容器などに対して必要最小限の収納スペースしか確保できないことが多く、このように突出して形成される部分が機器の設計を困難にする原因となる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−２８１４９１号公報（第３−５頁、図３，図４）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述の課題を解決するために、小型電子機器用液面レベルセンサシステムにおいて、貯蔵容器内の液体の残量を把握することが可能な小型電子機器用液面レベルセンサシステムことを提供することを第１の目的とするものである。さらに、貯蔵容器の外面に液面レベルの検出のための突出部を形成する必要のない小型電子機器用液面レベルセンサシステムを提供することを第２の目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、本発明は、小型電子機器に組み込まれると共に透光性の高い液体を貯蔵する収納容器と、発光素子及びその照射光の光路上に配置された受光素子を有し、これらによって該貯蔵容器内の該液体の液面レベルを光学的に検出するレベル検出手段とを備えた小型電子機器用液面レベルセンサシステムにおいて、前記収納容器は、前記発光素子と前記受光素子との間に配置されるとともに、少なくとも前記光路上にある壁面部が透光性の高い材料で形成され、前記発光素子及び前記受光素子は、前記収納容器の上下方向にそれぞれ２個以上配列され、前記レベル検出手段は、前記貯蔵容器内の前記液体の液面が前記光路より上にあるときには、前記貯蔵容器内に入った前記照射光が前記受光素子手前の前記壁面部と前記液体の界面で反射して前記受光素子まで届かず、前記貯蔵容器内の前記液体の液面が前記光路より下にあるときには、前記照射光が前記受光素子手前の前記壁面部を透過して前記受光素子まで届くようになされたことを特徴とするものとした。
【００１１】
以上の手段によれば、貯蔵容器内の液体の液面が光路より上にあると、受光素子手前の貯蔵容器の壁面部と液体との界面で全反射して、受光素子に照射光が届かないので、それぞれの受光素子が信号を発信しているか否かを判断することによって液面レベルを知ることができる。なお、発光素子からの照射光が受光素子手前の貯蔵容器の壁面部に入射する角度は、光路より上にあるときに全反射する範囲に設定する必要がある。
【００１２】
また、本発明は、透光性の高い液体を貯蔵する収納容器と、発光素子及びその照射光の光路上に配置された受光素子を有し、これらによって該貯蔵容器内の該液体の液面レベルを光学的に検出するレベル検出手段とを備えたレベルセンサシステムにおいて、前記収納容器は、少なくとも前記光路上にある壁面部が透光性の高い材料で形成され、前記発光素子及び前記受光素子は、前記収納容器の上下方向にそれぞれ２個以上配列され、前記レベル検出手段は、前記貯蔵容器内の前記液体の液面が前記光路より上にあるときには、前記貯蔵容器内に入った前記照射光がいずれかの前記壁面部と前記液体の界面で少なくとも１回反射し、さらに反射した前記照射光が前記受光素子手前の前記壁面部を透過して前記受光素子まで届き、前記貯蔵容器内の前記液体の液面が前記光路より下にあるときには、前記照射光が前記壁面部を透過して前記受光素子まで届かないようになされたことを特徴とするものとした。
【００１３】
以上の手段によれば、貯蔵容器内の液体の液面が光路より上にあると、光路上にある貯蔵容器の壁面部と液体との界面で一回以上全反射し、その反射光が受光素子の手前の貯蔵容器の壁面部を透過して受光素子に届くので、それぞれの受光素子が信号を発信しているか否かを判断することによって液面レベルを知ることができる。反射光が受光素子手前の貯蔵容器の壁面部に入射する角度は、光路より上にあるときに全反射しない範囲に設定する必要がある。
【００１４】
さらに、本発明は、上記の手段において、前記収納容器の一部または全部を多面体状または放物面状に形成することによって、前記貯蔵容器内の前記液体の液面が前記光路より上にあるときに、前記壁面部が前記照射光を全反射させるようになすことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態に係る小型電子機器用液面レベルセンサシステムの一例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る小型電子機器用液面レベルセンサシステムの液面検出に係る部分の概要を示す斜視図である。また、図２は、照射光の反射状態を示す断面図であり、（ａ）はエタノール溶液で照射光が全反射した状態を示し、（ｂ）は照射光が直進した状態を示す。さらに、図３は、本発明の実施の形態に係る小型電子機器用液面レベルセンサシステムの全体構成を示すブロック図である。図１の符号において、１０１は受光素子アレイ、１０２ａ〜ｈは受光素子、１０３は発光素子アレイ、１０５は貯蔵容器、１０６は発光素子側壁面、１０７は受光素子側壁面である。また、図２の符号において、１０４ａ〜ｈは発光素子、１２０は反射光、１２１は直進光であり、それ以外の符号は図１と同じのものを示す。さらに、図３において、１０９は制御部、１１０は表示部、１１１は操作部、１１２は電源制御部、１１３はバスであり、その他の符号は図１と同じものを示す。
【００１６】
このシステムは、例えばノート型のパーソナルコンピュータのように、運搬が容易な小型電子機器において、燃料電池装置で使用されるエタノール溶液の液面レベルの検出に適用されるものである。もちろん、エタノール溶液でなくても、透光性の高い液体であれば適用可能である。また、図１及び図２に示すように、受光素子アレイ１０１と発光素子アレイ１０３とは、貯蔵容器１０１が介在した状態で設けられる。なお、図１及び図２において、周辺構造の記載を省略しているが、受光素子アレイ１０１及び発光素子アレイ１０３は小型電子機器に装着されるものである。また、貯蔵容器１０５は、小型電子機器への着脱が自由に行えるように構成されている。なお、燃料電池装置で使用されるエタノール溶液の液面レベルの検出は、本発明の応用例の一例を示しただけであり、小型電子機器において貯蔵される液体の透光性が高ければ、燃料電池装置以外の装置で使用される液体の液面レベルについても検出することが可能である。
【００１７】
また、貯蔵容器１０５は、エタノール溶液を貯蔵するためのものであり、５０ｍｌから１００ｍｌ程度の容量を持っている。また、エタノール溶液の液面レベルを検出するために、ガラスで形成されている。すなわち、図２の発光素子１０４ａ〜ｈからの照射光は、発光素子側壁面１０６を透過した後、エタノール溶液の液面が照射光の光路よりも下方にあるときには、直進光１２１となって受光素子側壁面１０７を透過し、受光素子アレイ１０１へ向かう。逆に、エタノール溶液の液面が照射光の光路よりも上方にあるときには、反射光１２１となって受光素子アレイ１０１には向かわない。また、受光素子側壁面１０７は、その断面が半円弧をなすような曲面状に形成されており、発光素子側壁面１０６と非平行面になされている。
【００１８】
なお、図２及びこれ以降の実施の形態に係る説明図においては、便宜上、貯蔵容器１０５と周囲との界面における照射光の屈折光を省略して記載する。また、貯蔵容器１０５は、透光性が高く、耐食性、耐熱性などに問題がない素材であれば、透明プラスチック材料などガラス以外のものであっても良い。さらに、貯蔵容器１０５の透光性は、発光素子アレイ１０３からの照射光の光路上の部分に確保されているならば、他の部分は金属など透光性のない素材であっても良い。また、受光素子側壁面１０７は、発光素子側壁面１０６と非平行面として形成されているならば、多角面状または断面が楕円弧をなすような曲面状に形成しても良い。さらに、発光素子側壁面１０６を多角面状などに形成しても良く、発光素子側壁面１０６と発光素子側壁面１０６との双方の面を多角面状などに形成することも可能である。くわえて、受光素子側壁面１０７の一部を凹面状にするなど、貯蔵容器１０１の側壁面の肉厚を部分的に薄くすることによってこれらの面を非平行面としても良い。
【００１９】
受光素子アレイ１０１は、受光素子１０２ａ〜ｈが設けられており、前述のように、小型電子機器にその構成部品として装着されるものである。受光素子１０２ａ〜ｈは、貯蔵容器の上下方向に配列されており、受光することで信号を出力する。なお、発光素子アレイ１０３にも同数の発光素子１０４ａ〜ｈが設けられており、各発光素子からの照射光を各発光素子が１対１の関係で受光するようになされている。なお、エタノール溶液や貯蔵容器１０５において照射光が若干拡散されて、本来受光すべき受光素子以外の受光素子に照射光がわずかに届くことも考えられる。また、照射光の入射角によっては、照射光が発光素子側壁面１０６や受光素子側壁面１０７を完全に透過せずにわずかに反射され、この反射光が貯蔵容器１０５内でさらに反射されることによって受光素子１０２ａ〜ｈに届くことも考えられる。したがって、受光素子１０２ａ〜ｈは、このようなノイズとなる照射光によって信号を出力することのないような閾値に設定されていることが望ましい。また、受光素子アレイ１０１及び発光素子アレイ１０３は、貯蔵容器１０５と一体のものとして構成することも可能である。
【００２０】
発光素子アレイ１０３は、前述のように受光素子１０２ａ〜ｈに対して１対１の関係をなすように、図２に図示した発光素子１０４ａ〜ｈが設けられている。これらの発光素子は、入力信号に応じて同時に発光する。なお、発光素子１０４ａ〜ｈは、連続的に発光させることもできるし、後述するように、外部からの制御に応じて一定間隔でまたは不定期に発光させることもできる。また、発光素子１０４ａ〜ｈを別個に発光可能なようにしても良い。さらに、発光素子１０４ａ〜ｈからの照射光は、エタノール溶液の液面がその光路よりも上方にあるときに、その光路上にある受光素子１０２ａ〜ｈ手前の受光素子側壁面１０７で全反射するように、受光素子側壁面１０７への入射角が調整されている。
【００２１】
さらに、この第１の実施の形態においては、全体として図３に示すような構成を有する。制御部１０９は、小型電子機器用液面レベルセンサシステムの動作を制御するものである。例えば、発光素子１０４ａ〜ｈに発光信号を送ったり、受光素子１０２ｄからの出力信号を受信し、受信した信号からからエタノール溶液の残量を判断してその結果を表示部１１０に表示させる。表示部１１０は、エタノール溶液の残量に関する情報を表示する。もちろん、残量以外の情報を表示させても良い。バス１１３は、信号の伝達路であり、例えば、制御部１０９からの信号を発光素子１０４ａ〜ｈへ伝達する手段となる。なお、これらの他に、操作部１１１を設けても良いし、小型電子機器の電源回路を制御する電源制御部１１２をバス１１３に接続しても良い。また、制御部１０９と電源制御部１１２を一体のものとし、液面レベルの判断と電源回路の制御を一括して行うようにしても良い。さらに、小型電子機器の動作を制御する制御部で制御するようにしても良い。
【００２２】
以上の構成によれば、制御部１０９から発光素子１０４ａ〜ｈへ所定の時間間隔で信号を送ると、発光素子１０４ａ〜ｈを所定時間毎に発光させることができる。そうすると、発光素子１０４ａ〜ｈからの照射光のうち、発光素子側壁面１０６を透過した後、その光路上にエタノール溶液が存在する場合には図２（ａ）の反射光１２０のように全反射されて受光素子に届かず、エタノール溶液が存在しない場合には図２（ｂ）のように直進光１２１となって受光素子まで届く。受光素子１０２ａ〜ｈのうち受光したものは、制御部１０９へ信号を送る。制御部１０９では、信号を送ってきた受光素子はエタノール溶液の液面よりも下方に位置すると判断し、その結果を表示部１１０にエタノール溶液の残量として表示させる。
【００２３】
次に、本発明の第１の実施の形態に係る小型電子機器用液面レベルセンサシステムの変形例を図面に基づいて説明する。図４は、本発明の第１の実施の形態に係る小型電子機器用液面レベルセンサシステムの変形例を示す断面図であり、（ａ）はエタノール溶液で照射光が全反射した状態を示し、（ｂ）は照射光が直進した状態を示す。図４において用いた符号は、図１の符号と同じものを示す。図４の例においては、貯蔵容器１０５の外形をほぼ直方体としており、小型電子機器に対する収納性を改善した例である。また、発光素子１０４ａ〜ｈの光路上には、隣り合う２つの壁面部が位置するようにしている。
【００２４】
また、上記の実施の形態とは逆に、受光素子アレイ１０１を発光素子１０４ａ〜ｈからの照射光が全反射したときの光路上に配置し、発光素子１０４ａ〜ｈからの照射光のうち、その光路上にエタノール溶液が存在する場合には全反射されて受光素子まで届き、エタノール溶液が存在しない場合には受光素子に届かないように構成することも可能である。したがって、小型電子機器の構造の理由などにより、図１に示した位置に受光素子アレイ１０１を配置できない場合には、こちらの構成を採用することで配置が可能になることも考えられる。さらに、図示しないが、小型電子機器の構造の理由などにより、受光素子アレイ１０１及び発光素子アレイ１０３の配置に制約がある場合に、受光素子側壁面１０７に凹部を形成することにより、発光素子１０４ａ〜ｈからの照射光が受光素子１０２ａ〜ｈに届くように反射方向を適宜設定できる。これは、貯蔵容器１０５の壁面の一部を外側へ膨出変形させることによっても実現可能であるが、この場合、貯蔵容器１０５の外形も変形するので、小型電子機器に対する収納性が悪くなる。これに対して、この例では貯蔵容器１０５の外形を変化させることがないので、小型電子機器に対する収納性が良い外形を保つことが可能となる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、小型電子機器用液面レベルセンサシステムにおいて、収納容器は、発光素子と受光素子との間に配置されると共に、少なくとも光路上にある壁面部が透光性の高い材料で形成され、発光素子及び受光素子は、収納容器の上下方向にそれぞれ２個以上配列され、レベル検出手段は、貯蔵容器内の液体の液面が光路より上にあるときには、貯蔵容器内に入った照射光が受光素子手前の壁面部と液体の界面で反射して受光素子まで届かず、貯蔵容器内の液体の液面が光路より下にあるときには、照射光が受光素子手前の壁面部を透過して受光素子まで届くようにしたので、貯蔵容器内の液体の残量を把握することが可能となる。
【００２６】
また、本発明は、小型電子機器用液面レベルセンサシステムにおいて、収納容器は、少なくとも光路上にある壁面部が透光性の高い材料で形成され、発光素子及び受光素子は、収納容器の上下方向にそれぞれ２個以上配列され、レベル検出手段は、貯蔵容器内の液体の液面が光路より上にあるときには、貯蔵容器内に入った照射光がいずれかの壁面部と液体の界面で少なくとも１回反射し、さらに反射した照射光が受光素子手前の壁面部を透過して受光素子まで届き、貯蔵容器内の液体の液面が光路より下にあるときには、照射光が壁面部を透過して受光素子まで届かないようにしたので、貯蔵容器内の液体の残量を把握することが可能となる。また、貯蔵容器の外面に液面レベルの検出のための突出部を形成しないので、収納性の良い貯蔵容器を提供することができる。
【００２７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る小型電子機器用液面レベルセンサシステムの液面検出に係る部分の概要を示す斜視図である。
【図２】照射光の反射状態を示す断面図であり、（ａ）はエタノール溶液で照射光が全反射した状態を示し、（ｂ）は照射光が直進した状態を示す。
【図３】本発明の実施の形態に係る小型電子機器用液面レベルセンサシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る小型電子機器用液面レベルセンサシステムの変形例を示す断面図であり、（ａ）はエタノール溶液で照射光が全反射した状態を示し、（ｂ）は照射光が直進した状態を示す。
【図５】従来技術に係る液面レベルセンサシステムを示す断面図である。
【符号の簡単な説明】
１０１        受光素子アレイ
１０２ａ〜ｈ  受光素子
１０３        発光素子アレイ
１０４ａ〜ｈ  発光素子
１０５        貯蔵容器
１０６        発光素子側壁面
１０７        受光素子側壁面
１０９        制御部
１１０        表示部
１１１        操作部
１１２        電源制御部
１１３        バス
１２０        反射光
１２１        直進光
２０１        発光素子
２０２        受光素子
２０３        オイル皿透光部
２０４        発光素子側壁面
２０５        受光素子側壁面
【図１】
2004333301.tif 000003
【図２】
2004333301.tif 000004
【図３】
2004333301.tif 000005
【図４】
2004333301.tif 000006
【図５】
2004333301.tif 000007