(57)【要約】【課題】コンパクトな形状で誤作動を防止できるフォトセンサ及びレベルセンサを提供する。【解決手段】ケーシング１３と、ケーシング１３に設けたプリズム１４と、ケーシング１３内に収容した発光部１５及び受光部１６とを備え、プリズム１４が、発光部１５及び受光部１６と対向する入射面２６及び出射面２７と、入射面２６に入射した光を出射面２７へ反射する反射面２８と、を有し、反射面２８を検出対象物質と接触可能に配置して使用されるフォトセンサであり、発光部１５の照射エリア３１と受光部１６の受光エリア３２とが互いに重なる領域３３を形成し、且つ発光部１５から照射エリア３１に向かう光線と受光エリア３２から受光部１６に向かう光線とが平行とならないように、発光部１５と受光部１６とを互いに異なる向きに配置した。【選択図】図３
2012093232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと該ケーシングに設けられたプリズムと上記ケーシング内に収容された発光部及び受光部とを備え、上記プリズムが、上記発光部及び受光部と対向する入射面及び出射面と、該入射面に入射した光を該出射面へ反射する反射面と、を有し、該反射面が検出対象物質と接触可能に配置されるフォトセンサにおいて、
上記発光部は照射エリアに光を照射し、
上記受光部は受光エリアからの光を受光し、
上記発光部及び上記受光部は、上記照射エリアと上記受光エリアとが互いに重なる領域を形成し、且つ、上記発光部から上記照射エリアに向かう光線と上記受光エリアから上記受光部に向かう光線とが平行とならないように、互いに異なる向きに配置されていることを特徴とする、フォトセンサ。
【請求項２】
前記入射面及び前記出射面が平面からなり、該入射面と出射面とのなす角が３６度以上１３１度以下であることを特徴とする、請求項１に記載のフォトセンサ。
【請求項３】
前記受光部と前記出射面との間に空気層が設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のフォトセンサ。
【請求項４】
前記プリズムは前記入射面、前記出射面及び前記反射面により構成される略三角形形状の輪郭を有することを特徴とする、請求項１乃至３の何れかに記載のフォトセンサ。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載のフォトセンサと、前記プリズムを液体収容空間内に突出させて液体容器に装着するための装着部と、を備えていることを特徴とする、レベルセンサ。
【請求項６】
前記装着部は、前記液体収容空間内の液面に対して前記反射面を斜めに配置可能であることを特徴とする、請求項５に記載のレベルセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象物質の有無を検出可能なフォトセンサとこのフォトセンサを用いたレベルセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液面レベルを光学的に検出する装置が知られている。
下記特許文献１には液槽の外壁面に取り付けられる液体検出装置について開示されている。液体検出装置は、屈曲した柱状体により略Ｖ字形状に形成された導光部材と、Ｖ字状の一方の端部に接続された光源と、他方の端部に接続された光センサとを備えている。導光部材は屈曲部分において液槽の外壁面に面接触した状態で装着されている。
【０００３】
この液体検出装置では、導光部材の装着位置に対応する液槽内に液体が存在しない場合、液槽と内部の空気との間で屈折率差が大きいことにより、光源からの光が液槽の内壁面で反射して光センサにより受光される。液槽内に液体が存在する場合、液槽と内部の液体との間で屈折率差が小さいことで、光源からの光が液槽の内壁面で反射せずに液槽に入射し、光センサでは受光されない。よって導光部材の装着位置において液体の有無を検知することが可能である。
【０００４】
下記特許文献１の液体検出装置では、光源として光ファイバを用いたり、導光部材の柱状体を長くしているため、指向性の高い光が液槽の内壁面に到達する。そのため、Ｖ字状の屈曲部分における柱状体間の角度や、導光部材の両端における光源や光センサの位置を調整することで、光源から出射して液槽内壁面で反射した光を精度よく光センサで検出することが可能である。
このような液体検出装置では、指向性の高い光を利用して光源と光センサとの間の干渉や乱反射した光の影響等を防止するために、光ファイバや柱状体等からなる導光経路が長く構成されていた。そのため液体検出装置全体が大きな形状となっており、しかもその形状全体が液槽の外側に突出していた。
【０００５】
コンパクトな形状で液面レベルを光学的に検知可能な装置として、下記特許文献２には、プリズムを有するケーシング内に発光部及び受光部が収容された液面検知用光電スイッチが記載されている。
例えば図１０に示すように、この光電スイッチ５０は各種の液体容器１１等に装着して使用することができる。
【０００６】
光電スイッチ５０は、図１１（ａ）に示すように、中空で頂部側が液密に形成されたケーシング１３と、ケーシング１３の頂部に設けられたプリズム１４と、プリズム１４と対向してケーシング１３内に近接配置された発光部１５及び受光部１６と、発光部１５と受光部１６との間に設けられた遮光部５１とを備えている。
プリズム１４は正面視で略三角形形状を呈し、発光部１５及び受光部１６と対向する入射及び出射面２９と、発光部１５側から入射した光を受光部１６側へ反射するための２つの反射面２８，２８とを備える。この反射面２８，２８は外表面に露出している。
【０００７】
この光電スイッチ５０は、図１１（ａ）に示すように、反射面２８，２８に液体が接触していない状態では、プリズム１４の材料と気体との屈折率差が大きいため、プリズム１４内を進む光が反射面２８，２８で反射する。そのため、発光部１５側から入射した光が一方の反射面２８で反射し、他方の反射面２８で再び反射し、受光部１６側で出射して、受光部１６により検出される。
【０００８】
液体容器１１内に液体が収容され、液面が上昇してプリズム１４の反射面２８，２８に接触すると、プリズム１４の材料と液体との屈折率差が小さくなるため、プリズム１４内を進む光が反射面２８，２８で反射しなくなる。そのため、発光部１５側から入射した光が反射面２８からそのまま液体容器１１内に出射し、受光部１６で光が検出されなくなる。これにより受光部１６からの信号によって、液体の液面が光電スイッチのプリズム１４に到達したか否かを検出することができる。
【０００９】
この特許文献２の光電スイッチ５０では、発光部１５と受光部１６との間に遮光部５１が設けられているため、発光部１５からの光がケーシング１３内部で乱反射するなどにより受光部１６に到達することが防止されている。それ故、発光部１５と受光部１６とが近接配置されていても、確実に反射面２８，２８において反射した光を受光部１６で検出することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０６−１２０１９３号公報
【特許文献２】意匠登録第１１５０４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、このような光電スイッチ５０では、図１１（ａ）に示すように、入射及び出射面２９に対して直交方向に入射して反射面２８，２８に到達する光と、反射面２８，２８から入射及び出射面２９に到達して入射及び出射面２９から直交方向に出射する光とが略平行になっている。
そのため、図１１（ｂ）に示すように、反射面２８に液体が接触して入射及び出射面２９に対して直交方向に入射した光が液体容器１１内に出射すると、図１０に示すように、液体容器１１の容器壁１２の内壁面に到達する。この光は内壁面で反射し、再度光電スイッチ５０に戻り、反射面２８からそのまま入射し、受光部１６に到達する。
その結果、液体容器１１内に液体が収容されて液面が光電スイッチ５０に達していても、受光部１６で光を検出してしまうという誤作動が生じることがあった。
【００１２】
また、図１１（ｃ）に示すように、液体中に固形の異物３７が存在するような場合には、反射面２８に液体が接触して反射面２８から光が液体中に出射すると、液体中の異物３７において反射して再びプリズム１４に戻り、そのまま入射して受光部１６に到達することがある。このような場合にも、液体容器１１内に液体が収容されて液面が光電スイッチ５０に達していても、受光部１６で光を検出してしまい誤作動が生じることがあった。
【００１３】
上記特許文献２のように発光部１５と受光部１６とが並べて近接配置されている場合、図１１（ｄ）に示すように、発光部１５の光が照射される照射エリア３１と受光部１６で受光可能な光が得られる受光エリア３２との重なる領域３３が広く形成されている。そのため、液体がプリズム１４に接触すると、液体中の広く重なる領域３３に異物が存在する場合は、異物により反射した光がプリズム１４に入射されて受光部１６で検出されることになる。両エリアが重なる領域３３により液体容器１１の容器壁１２の内壁面が存在すると、内壁面により反射した光がプリズム１４に入射して受光部１６で検出され、誤作動が生じるという問題があった。
【００１４】
そこで、本発明のフォトセンサは、コンパクトな形状で誤作動を防止できるフォトセンサとレベルセンサとを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成する本発明のフォトセンサは、ケーシングとケーシングに設けられたプリズムとケーシング内に収容された発光部及び受光部とを備え、プリズムが、上記発光部及び受光部と対向する入射面及び出射面と、入射面に入射した光を該出射面へ反射する反射面と、を有し、反射面が検出対象物質と接触可能に配置されるフォトセンサであって、発光部は照射エリアに光を照射し、受光部は受光エリアからの光を受光し、発光部及び受光部は、照射エリアと受光エリアとが互いに重なる領域を形成し、且つ、発光部から照射エリアに向かう光線と受光エリアから受光部に向かう光線とが平行とならないように、互いに異なる向きに配置されたことを特徴とする。
【００１６】
本発明のフォトセンサでは、プリズムにより発光部からの光が入射面へ入射し、反射面で反射して出射面から出射し、受光部へ到達するように構成されており、プリズムの反射面が検出対象物質と接触するようになっている。そのため反射面に検出対象物質が接触した状態と反射面に検出対象物質が接触しない状態とで、プリズムとプリズムの周囲の媒体との間の屈折率差を変化させることができる。例えば反射面に検出対象物質が接触しない状態では、入射面から入射した光が反射面で出射面へ反射されて受光部で検出される。検出対象物質が反射面に接触した状態では、入射面から入射した光が反射面で反射されずにそのまま出射され、受光部で検出されない。これによりプリズムの反射面に検出対象物質が接触しているか否かが検出される。
【００１７】
ケーシングにプリズムが設けられ、照射エリアと受光エリアとが互いに重なる領域を形成するようにプリズムの入射面及び出射面に対向配置された発光部及び受光部がケーシング内に収容されており、発光部、受光部及びプリズムを互いに近接配置してケーシングにより一体化できる。そのためフォトセンサをコンパクトに形成することができる。
コンパクト化していても、発光部から照射エリアに向かう光線と受光エリアから受光部に向かう光線とが平行とならないように、発光部及び受光部が互いに異なる向きに配置されている。そのためプリズムに検出対象物質が接触した状態で、発光部から照射された光が反射面から検出対象物質中に出射したとき、検出対象物質中で照射エリアと受光エリアとが重なる領域が小さくなる。よって、反射面から検出対象物質中に出射され、周囲の部材や検出対象物質中の異物で反射して再びプリズムに戻り、受光部に到達する光が抑制され、誤作動が防止される。従って、本発明のフォトセンサではコンパクトな形状で誤作動を防止することが可能である。
【００１８】
このフォトセンサでは、入射面及び出射面が平面からなり、入射面と出射面とのなす角が３６度以上１３１度以下であるのがよい。受光部と出射面との間には空気層が設けられているのがよい。
【００１９】
上記目的を達成する本発明のレベルセンサは、上述のようなフォトセンサと、プリズムを液体収容空間内に突出させて液体容器に装着するための装着部と、を備えている。
【００２０】
本発明のレベルセンサによれば、上述のようなフォトセンサからなるので、収容容器内の液面レベルをコンパクトな構成で検出でき、収容容器の内壁面や収容される液体の異物等に起因した誤動作が防止できる。このようなレベルセンサでは、装着部が反射面を液体収容空間内の液面に対して斜めに配置可能であるのがよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のフォトセンサ又はレベルセンサによれば、発光部、受光部及びプリズムを互いに近接配置してケーシングにより一体化しているので、フォトセンサをコンパクトに形成できる。発光部からの光が反射面から検出対象物質中に出射したとき、周囲の部材や検出対象物質中の異物で反射して再びプリズムに戻り、受光部に到達する光が抑制さるので、フォトセンサの誤作動が防止される。従って、コンパクトな形状で誤作動を防止できるフォトセンサとレベルセンサとを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係るフォトセンサが液体容器に配置された状態を示す概略縦断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施形態に係るフォトセンサの斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は平面図、（ｆ）は底面図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施形態に係るフォトセンサが気体中に配置されたときの動作を説明する図、（ｂ）はフォトセンサが液体中に配置されたときの動作を説明する図、（ｃ）はフォトセンサが異物を含有した液体中に配置されたときの動作を説明する図、（ｄ）はフォトセンサの発光エリア及び受エリアを説明する図である。
【図４】本発明の実施形態に係るフォトセンサが液体容器内の液体中に配置されたときの動作を詳細に説明する図である。
【図５】本発明の実施形態に係るフォトセンサが流路に配置された状態を示す概略縦断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の実施形態に係るフォトセンサ頂部の変形例を示す部分側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は斜視図である。である。
【図７】（ａ）は本発明の実施形態に係るフォトセンサ頂部の他の変形例を示す部分側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は斜視図である。
【図８】（ａ）は本発明の他の実施形態に係るフォトセンサの斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は平面図、（ｆ）は底面図である。
【図９】（ａ）は本発明の別の実施形態に係るフォトセンサの斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は平面図、（ｆ）は底面図である。
【図１０】従来のフォトセンサが液体容器中に配置された状態を示す概略縦断面図である。
【図１１】（ａ）は従来のフォトセンサが気体中に配置されたときの動作を説明する図、（ｂ）はフォトセンサが液体中に配置されたときの動作を説明する図、（ｃ）はフォトセンサが異物を含有した液体中に配置されたときの動作を説明する図、（ｄ）はフォトセンサの発光エリア及び受エリアを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の幾つかの実施形態について図を用いて詳細に説明する。
本実施形態はフォトセンサを用いたレベルセンサの例である。図１に示すように、フォトセンサ１０は液体容器１１の上部側の容器壁１２から液体収容空間内に突出するように固定して装着されている。
【００２４】
フォトセンサ１０は、図２（ａ）〜（ｆ）及び図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、ケーシング１３と、ケーシング１３の一端側に設けられたプリズム１４と、ケーシング１３内に収容された発光部１５及び受光部１６とを備えている。ケーシング１３の他端側には液体容器１１に装着するための装着部１７が設けられている。
【００２５】
ケーシング１３は、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、プリズム１４を有して内部に中空部１８を備えている。形状は特に限定されないが、ここでは一軸方向に延びる一対の対向平面を有し、軸と直交する断面形状が略小判形状の筒状に形成されている。一端側はプリズム１４を設けて液密に形成されており、他端側が製作過程では開口している。中空部１８には発光部１５及び受光部１６と、配線や基板等の必要な部材とが収容された状態で樹脂等により充填されて内部が液密になっている。
ケーシングの材料は特に限定されないが、成形が容易な樹脂等を用いるのがよい。ここではプリズム１４と同じ材料が使用されている。
【００２６】
装着部１７は、ケーシング１３を液体容器１１に装着するための構造であれば特に限定されない。ここではケーシング１３の他端側に弾性変形可能に設けられた一対のフック部２１と、ケーシング１３より大きいベース部２２とを備える。ベース部２２を容器壁１２の外表面に当接させて、フック部２１を容器壁１２の内表面に弾性により係止することで、液体容器１１に装着可能となっている。
ベース部２２にはコネクタ部２３が設けられており、発光部１５及び受光部１６と外部の電源や処理装置等とが電気的に接続される。
【００２７】
プリズム１４は、中空部１８内で所定位置及び向きで固定された発光部１５及び受光部１６と対向する入射面２６及び出射面２７と、入射面２６に入射した光を出射面２７へ反射する反射面２８と、を有している。
プリズム１４の形状は、入射面２６、出射面２７、反射面２８を有すれば何ら限定されない。ここでは、入射面２６は発光部１５から照射される光束の中心軸に対して直交方向に配置された平面からなり、出射面２７は受光部１６で受光される光束の中心軸に対して直交方向に配置された平面からなる。さらに反射面２８は入射面２６に入射した光を出射面２７へ反射可能な平面からなる。
【００２８】
本実施形態では、プリズム１４の入射面２６、出射面２７及び反射面２８を含んで形成される輪郭、即ち正面視における形状は略三角形形状となっている。なおケーシング１３と一体成形されているため、ケーシング１３との接続部分が不可避的に設けられている。
入射面２６と出射面２７とは互いに異なる向きに配設されている。入射面２６と出射面２７とのなす角は、３６度以上１３１度以下とされるのが好適である。特に入射面２６と出射面２７とのなす角が略直角で輪郭形状が略直角三角形となるのがよい。入射面２６と出射面２７とがこのような角度であれば、発光部１５から照射される光が拡散光であっても、後述する誤作動をより確実に防止できる。
【００２９】
このフォトセンサ１０では、装着部１７により液体容器１１に装着されることで、プリズム１４の反射面２８が検出対象物質と接触可能に配置されている。
検出対象物質は、液体、気体等の変形自在な物質であって、検出対象物質がプリズム１４に対して接触した状態と接触しない状態とで、プリズム１４との屈折率差が大きく変化する物質であればよい。即ち、プリズム１４に接触しない状態では発光部１５からの光が反射面２８で反射され、プリズム１４に接触することで発光部１５からの光が反射面２８から出射可能となる物質などである。例えば、水、石油等の液体、混合液、スラリー、ゲル、粘性体等であれば、プリズム１４に気体が接触した状態からこれらが接触した状態になることで、プリズム１４との屈折率差を大きく変化させることが可能である。
【００３０】
この実施形態では、フォトセンサ１０が装着部１７により液体容器１１に装着された状態で、液体容器１１の液体収容空間内の液面に対して反射面２８が斜めに配置されるように構成されている。
【００３１】
プリズム１４を構成する材料は、プリズム１４の反射面２８に接触する水、石油等の検出対象物質に対する屈折率差ができるだけ小さいものが好適である。発光部１５から照射される光の透過性ができるだけ高い材料がよく、プリズム１４に接触する検出対象物質に対する十分な安定性を有する材料がよく、ケーシング１３とプリズム１４とを一体に形成する場合には成形が容易な樹脂等の材料を用いるのがよい。
【００３２】
この実施形態では、ケーシング１３及びプリズム１４を構成する材料として、ナイロン、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂を使用している。樹脂によりケーシング１３及びプリズム１４を成形する場合には、プリズム１４の肉厚とケーシング１３の肉厚とが同じに形成するのがよい。このようにすれば使用時に加温等を受けた際に、成形時の残留応力によりプリズム１４が破損することを防止できる。
【００３３】
発光部１５は、プリズム１４に光を照射可能なものであればよく、ＬＥＤ等の発光素子等であってもよく、光源がケーシング１３外部に配置されて光ファイバ等の導光部材によりプリズム１４の入射面２６に対向する位置まで光が導かれるようにしてもよい。
受光部１６は、発光部１５により照射される光を受光して電気信号を生成可能なものであればよく、受光素子等であってもよく、受光素子がケーシング１３外部に配置されて光ファイバ等の導光部材によりプリズム１４の出射面２７に対向する位置から光が導かれるようにしてもよい。
【００３４】
発光部１５は照射エリア３１に光を照射可能に構成されており、受光部１６は受光エリア３２からの光を受光可能に構成されている。
ここで照射エリア３１とは、発光部１５に対向して基準受光部を配置して発光部１５を発光させたときに測定される光の強さを１００％としたとき、５０％の強さの光が到達できる仮想の空間である。受光エリア３２とは、受光部１６に対向して基準光源を配置したときに測定される受光量を１００％としたとき、５０％の受光量となる仮想の空間である。照射エリア３１及び受光エリア３２の形状は、図においては楕円形状を例示しているが特に限定されるものではない。
【００３５】
このフォトセンサ１０では、発光部１５と受光部１６とが互いに異なる向きに配置されている。これにより、発光部１５から照射エリア３１に向かう光線と受光エリア３２から受光部１６に向かう光線とが平行にならないようにしている。特に発光部１５から照射エリア３１に向かう全ての光線と、受光エリア３２から受光部１６に向かう全ての光線とが平行にならないように、発光部１５と受光部１６とが配置されるのが好ましい。
これらの発光部１５及び受光部１６は、照射エリア３１と受光エリア３２とが互いに重なる領域３３を形成するように配置されることが必要である。照射エリア３１と受光エリア３２とが重ならないように発光部１５及び受光部１６を配置し、発光部１５からの光を反射面２８で反射させて受光部１６で受光するには、発光部１５及び受光部１６を互いに大きく離間させたり、互いに離間する向きに配置し、これに対応してプリズム１４やケーシング１３を大きくしなければならないからである。
【００３６】
本実施形態では、ケーシング１３内において受光部１６が出射面２７から離間した位置に配置されることで、受光部１６と出射面２７との間にケーシング１３内の空気が配置された空気層３６ａが設けられている。
またケーシング１３内において発光部１５が入射面２６から離間した位置に配置されることで、発光部１５と入射面２６との間にケーシング１３内の空気が配置された空気層３６ｂが設けられている。
【００３７】
次に、このような構成を有するフォトセンサ１０の動作について説明する。
このフォトセンサ１０は、図３（ａ）に示すように、反射面２８に液体が接触していない状態では、プリズム１４の材料と気体との屈折率差が大きいため、プリズム１４内を進む光が反射面２８で反射する。そのため、発光部１５側から入射した光が反射面２８で反射し、出射面２７から出射して、受光部１６により検出される。
液体容器１１内に液体が収容され、液面が上昇してプリズム１４の反射面２８に接触すると、プリズム１４の材料と液体との屈折率差が小さくなるため、プリズム１４内を進む光が反射面２８で反射しなくなる。そのため、発光部１５側から入射した光が反射面２８からそのまま液体容器１１内に出射し、受光部１６で光が検出されなくなる。
よって受光部１６からの電気信号により、液体の液面がフォトセンサ１０のプリズム１４に到達したか否かを検出することができる。
【００３８】
このフォトセンサ１０では、図３（ａ）に示すように、入射面２６に対して直交方向に入射して反射面２８に到達する光と、反射面２８から出射面２７に到達して出射面２７に対して直交方向に出射する光とが異なる方向となっている。
そのため、図３（ｂ）に示すように、反射面２８に液体が接触した際、入射面２６に対して直交方向に入射した光が液体容器１１内に出射すると、図４に示すように、液体容器１１の容器壁１２の内壁面に到達する。この光は内壁面で反射し、再度フォトセンサ１０に戻り、反射面２８からそのまま入射するが、受光部１６が異なる方向であるためその光が受光部１６に到達することはない。
【００３９】
また、図３（ｃ）及び図４に示すように、液体中に固形の異物３７が存在するような場合、反射面２８に液体が接触して反射面２８から光が液体容器１１内の液体中に出射すると、液体中の異物３７において反射して再びプリズム１４に戻り、そのまま入射する。しかし受光部１６が異なる方向であるため、受光部１６に到達することは従来に比べて格段に少ない。
【００４０】
特に、図４に示すように、受光部１６と出射面２７との間に空気層３６ａが設けられているため、発光部１５からの光が反射面２８近傍に存在する液中の異物３７において反射し、その光が出射面２７に到達したとしても、出射面２７から空気層３６ａへ出射する際、更に大きく屈折する。そのため、受光部１６に光が到達することを有効に防止することができる。
【００４１】
このフォトセンサ１０では、図３（ｄ）に示すように、発光部１５からの照射エリア３１と受光部１６への受光エリア３２とが互いに重なる領域３３が形成されているものの、発光部１５と受光部１６とが異なる向きで配置されている。そのため、図１１（ｄ）のように発光部１５と受光部１６とを並べて近接配置した場合に比べ、図３（ｄ）のように照射エリア３１と受光エリア３２とが互いに重なる領域３３が格段に小さくなっている。その結果、重なる領域３３が小さい分、その領域に存在する異物３７の量も少なくでき、発光部１５からの光が異物３７により反射して受光部１６に到達することが格段に少なくなる。
【００４２】
以上のようなフォトセンサ１０によれば、照射エリア３１と受光エリア３２とが互いに重なる領域３３を形成するようにプリズム１４の入射面２６及び出射面２７に対向配置された発光部１５及び受光部１６がケーシング１３内に収容されている。そのため発光部１５、受光部１６及びプリズム１４を互いに近接配置してケーシング１３により一体化でき、フォトセンサ１０をコンパクトに形成することができる。しかも反射面２８が検出対象物質と接触するため、液体容器１１の外側に大きく突出するようなことがなくフォトセンサ１０をコンパクトに配置することもできる。
発光部１５から照射エリア３１に向かう光線と受光エリア３２から受光部１６に向かう光線とが平行とならないように、発光部１５及び受光部１６が互いに異なる向きに配置されている。そのためプリズム１４に液体が接触した状態で、発光部１５から照射された光が反射面２８から液中に出射したとき、液中で照射エリア３１と受光エリア３２とが重なる領域３３が小さくなる。よって、反射面２８から液中に出射した光が周囲の部材や液中の異物で反射して再びプリズム１４に戻り、受光部１６に到達する光を抑制でき、誤作動を防止することができ、コンパクトな形状で誤作動を防止するフォトセンサ１０を実現できる。
【００４３】
このフォトセンサ１０では、受光部１６と出射面２７との間に空気層３６ａが設けられている。この空気層３６ａはプリズム１４との屈折率差が大きいため、異物３７等により反射してプリズム１４を透過して出射面２７から出射する光をより大きく屈折させる。また空気層３６ａはプリズム１４との屈折率差が大きいため、異物３７等により反射して出射面２７に対して小さい角度で到達する光を全反射する。そのため反射して再びプリズム１４に戻った光が受光部１６に到達することをより確実に防止できる。
一方、発光部１５と入射面２６との間にも空気層３６ｂを設ければ、発光部１５から一部の光線が受光部１６側へ向けて斜めに照射された場合にも、空気層３６ａとプリズム１４との界面で屈折することで、受光部１６に到達することを防止できる。
【００４４】
このフォトセンサ１０では、プリズムが入射面２６、出射面２７及び反射面２８により略三角形形状の輪郭に形成されている。ここでは反射面２８が１つの平面からなるので、発光部１５からの光が反射面２８における１回の反射で受光部１６に到達する。反射面２８を透過した光線がプリズム１４の外で反射したとしても、その光は反射部で反射した光とは異なる角度で出射面２７に到達することになる。そのためプリズム１４の外で反射した光を受光部１６で検知する誤動作をより防止できる。しかもプリズム１４が三角形形状であればプリズムを小型化できる。
【００４５】
このフォトセンサ１０では、液体収容空間内に収容される液体の液面に対して反射面２８が斜めに配置されている。これにより照射エリア３５及び受光エリア３６に対して広い反射面２８を確保でき、液体に接触しない状態では十分な反射光を得ることができて耐久性を向上でき、液体に接触する状態では検出精度を向上できる。
【００４６】
以上のような実施形態は、本発明の範囲内で適宜変更可能である。
例えば上記実施形態ではフォトセンサ１０をレベルセンサとして使用した例を説明したが、例えば図５に示すように、フォトセンサ１０を流体の流路４１に設け、流路４１内に流体が流動しているか否かを検知することも可能である。
【００４７】
上記では、ケーシング１３の一端部にプリズム１４をケーシング１３と同程度の肉厚で外側に突設した例について説明したが、例えば図６（ａ）乃至（ｃ）に示すように、ケーシング１３の外殻４２を一端側で傾斜させて形成し、その傾斜部位に外殻４２から内側に突出させてプリズム１４を形成することも可能である。その場合、プリズム１４を外殻４２と同程度の肉厚で形成しつつケーシング１３の外殻４２の外表面形状を簡素にすることが可能である。
また図７（ａ）乃至（ｃ）に示すように、ケーシング１３の一端側を傾斜させ、その部分全体をプリズム１４とすることも可能である。
【００４８】
上記では、ケーシング１３の他端部に装着部１７を設けた例について説明したが、図８（ａ）〜（ｆ）に示すように、プリズム１４とは反対の他端部に装着部を設けずにケーシング１３だけで形成してもよく、他端部に上記実施形態とは異なる適宜な構成の装着部を設けることも可能である。
【００４９】
上記では、装着部１７からケーシング１３が大きく突出し、その先端にプリズム１４を設けたが、図９のように、ケーシング１３の装着部１７からの突出量を小さくしてもよい。これにより装着部１７の近接位置で検出対象物質を検出することが可能である。
【００５０】
上記では、プリズム１４の反射面２８をケーシング１３の一方側に斜めに形成した平面により構成したが、反射面２８は入射面２６からの光を受光部１６で受光できるように出射面２７側に反射できれば特に限定されず、曲面であってもよく、ケーシング１３の一端側の頂部に装着部１７と平行に設けることも可能である。
上記では、プリズム１４の反射面２８を１面にしたが、複数の反射面を設けて入射面２６からの光を出射面２７に反射するように構成することも可能である。
また入射面２６及び出射面２７も平面でなく、曲面形状に形成してもよい。さらに凹部状に形成して、発光部１５や受光部を埋め込んでもよい。
【００５１】
上記では、ケーシング１３の一端側に発光部１５を配置し、装着部１７側に受光部１６を配置したが、発光部１５と受光部１６とを逆に配置しても同等の作用が得られることは説明するまでもない。
【符号の説明】
【００５２】
１０  フォトセンサ
１１  液体容器
１２  容器壁
１３  ケーシング
１４  プリズム
１５  発光部
１６  受光部
１７  装着部
１８  中空部
２１  フック部
２２  ベース部
２３  コネクタ部
２６  入射面
２７  出射面
２８  反射面
３１  照射エリア
３２  受光エリア
３３  重なる領域
３６ａ，３６ｂ  空気層
３７  異物
４１  流路
４２  外殻
５０  光電スイッチ
５１  遮光部
【図１】
2012093232.tif 000003
【図２】
2012093232.tif 000004
【図３】
2012093232.tif 000005
【図４】
2012093232.tif 000006
【図５】
2012093232.tif 000007
【図６】
2012093232.tif 000008
【図７】
2012093232.tif 000009
【図８】
2012093232.tif 000010
【図９】
2012093232.tif 000011
【図１０】
2012093232.tif 000012
【図１１】
2012093232.tif 000013