JP6248645B2

JP6248645B2 - パイプ液体検出センサ

Info

Publication number: JP6248645B2
Application number: JP2014009140A
Authority: JP
Inventors: 弘吉地; 勝行宇田; 吉田　真也; 真也吉田
Original assignee: 竹中電子工業株式会社
Priority date: 2014-01-22
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2017-12-20
Anticipated expiration: 2034-01-22
Also published as: JP2015137908A

Description

本発明は、パイプやチューブ等の円筒形管内の液体の有無を、液体に触れることなく検出するパイプ液体検出センサに関するものである。

断面が円形のパイプやチューブ等の円筒形管内に、液体が有るか否かを外部から自動的かつ安定的に検出する液体検出センサは、各種考え出されている。光を透過させる材質で形成された管に、その外側から光出射部で光を照射し、その光出射部の光が管の内壁面に当り、そこで反射された光が光入射部に入射する構成とし、前記光出射部と光入射部の配置関係が、管内壁の反射面の法線方向に対して、各々等しい角度で傾斜させた形となる様にした反射形の液体検出センサがあった（例えば、特許文献１参照）。

また、光出射部と光入射部の配置関係を変更し、管径が異なる場合でも、最適な状態となる様にすることも考えられていた（例えば、特許文献２参照）。

しかし、液体検出センサの固定方法については、特許文献２に示されている様な、２個のネジで管を挟む格好で取り付けるといったごく普通の形態が採用されているだけで、作業性を含めた細部の検討はなされていなかった。もっぱら、安定的に液体の有無を検出することが、課題となっていた。

円筒形管に物体を固定する場合、Ｕ字溝を形成した本体と板材で、管を挟み込み、Ｕ字溝を隔てた両側をネジにて締め付ける構成がごく普通の固定方法である。この場合、Ｕ字溝の深さは、挟む管の直径の２分の一よりも浅く設定され、２個のネジで同じくらいの力で締め付けることが要求される。本体と板材との隙間を均等に維持しながら２個のネジを交互に少しずつ締め付けるといった作業が必要となり、かなり煩わしい。

特開平４−６６８２０号公報

特開２００４−４５３１９号公報

解決しようとする問題点は、液体検出センサを管に固定する際、少なくとも２箇所のネジ止めが必要であり、作業性が悪く、一人の人間が一方の手で支えながら、他方の手でネジ止めするといったことは難しいという点である。

本発明は、本体と板材に設けたV字溝で管を挟み込む構成とした。板材の一方には、軸受け長穴を備えた軸受け部を形成し、軸受け長穴を本体側の支持部に設けた支持軸が支える構成として、回転軸が移動可能となる様にした。板材の他方には、ネジ止め機構を設け、板材を貫通したネジが本体側に埋め込んだナットにはめ込まれる構成とし、ナットの両サイド（V字溝に沿う方向）には、シリコンゴム等でできた弾性材を板材側に突出する形に埋め込んでおき、ネジをナット回し込むのに応じて、板材と本体のV字溝と、挟み込んだ管との間に適度な摩擦力が生じる様にした。そのため、１個のネジの締め付けだけで固定される構造となった。

本発明のパイプ液体検出センサは、１個のネジの締め付けだけで固定される構造であるので、一人の人間の作業で簡単に取り付けることができる。１個のネジが、管を挟む方向に締め付けて固定する構造であるので、複数のセンサを並べて設置することができる。しかも、作業性は、単品取り付け時と変わらない。1個のネジが、管を挟む方向に締め付けて固定する構造であるので、作業者の利き腕がどちらであっても、作業性は、変わらないという利点がある。また、軽量なセンサに採用すれば、管に直接固定することができ、センサ本体を、特別な場所に固定する必要がなくなる。管を挟み込む板材は、本体に対し移動可能な回転軸で支持されているので、パイプ液体検出センサを固定することのできる管の直径には、ある程度の幅を持たすことが可能となり、1台のパイプ液体検出センサの適用可能な管の直径の範囲が拡大した。

図１はパイプ液体検出センサをパイプに固定した状態を示した説明図である。図２はパイプ液体検出センサからケースカバーを取り除いた状態を示した説明図である。図３は図１のＡ−Ａ拡大断面図であり、ケースカバーがセンサ本体に結合される状態を示した説明図である。

パイプ液体検出センサをφ１．６mmからφ２．６mmの透明パイプに一人の人間の作業で簡単に取り付けることができる様にするという目的を、最小の部品点数で、パイプに対する固定強度を損なわずに実現した。

図１は、本発明のパイプ液体検出センサをパイプに固定した状態を示した説明図である。Ｓは、パイプ液体検出センサであり、Ｐは円筒形管（以下パイプと言う）である。パイプＰはパイプ液体検出センサＳの本体１０とケースカバー３０の間に挟まれる形で固定されている。２６と２７は、取付穴であり、壁面などの固定対象面にセンサの背面を接触させ、固定用ネジ（図示省略）を通して固定するためのものである。

パイプ液体検出センサに向かって右側の側面には、センサの本体１０とケースカバー３０との接続部が形成されている。接続部は、ケースカバー３０の右側に設けた２個の軸受け部（３１と３２）にそれぞれ形成された２個の軸受け長穴（３３と３４）が、本体１０の支持部Ｇの上方と下方に突き出す形で形成された２本の支持軸（図２の１１と１２を参照）によって支持されるようになっている。３６は、ケースカバー固定用ネジであり、２１は、電源線、信号出力線を内蔵したコードである。センサ本体１０とケースカバー３０は、共に樹脂成形により製造されている。

図２は、パイプ液体検出センサＳからケースカバー３０を取り除いた状態を示した説明図である。本体１０の右側の支持部Ｇは、センサ本体１０の正面側にケースカバー３０の厚み分だけ突き出た形をしており、その上方と下方には、支持軸１１と支持軸１２が形成されている。支持軸１１と支持軸１２は、正面側に向かって斜めにカットされており、ケースカバー３０の軸受け部（３１と３２）にそれぞれ形成された２個の軸受け長穴（３３と３４）が、ケースカバー３０をセンサ本体１０側に密着させる形で押し込むことにより合体されるようにしてある。ケースカバー３０の右側に設けた２個の軸受け部（３１と３２）が、ケースカバー３０をセンサ本体１０側に密着させる形で押し込む過程で、支持軸１１と支持軸１２に設けた、正面側に向かって斜めにカットされた面に接触し、上下方向に押し広げられ、それぞれの軸受け部に形成された２個の軸受け長穴（３３と３４）の縁が支持軸先端を乗り越え、支持軸に合体する。支持部Ｇにも、支持軸１１と支持軸１２に設けた、正面側に向かって斜めにカットされた面に続く形で、正面側に向かって斜めにカットした傾斜加工部（１３と１４）を形成し、ケースカバー３０をセンサ本体１０側に密着させ合体させる作業が、よりスムーズに実行されるようにしてある。

１７は、光出射部であり、１８は、光入射部である。光出射部１７から出た光がここにセットされたパイプの内壁面に当り、そこで反射された光が光入射部に入射する。光出射部と光入射部の配置関係は、パイプ内壁の反射面の法線方向に対して、各々ほぼ等しい角度で傾斜させた形となる様にしてある。２２は、感度調整ボリウムであり、２３は、動作表示灯、２４は、安定表示灯である。パイプ液体検出センサをパイプに取り付け、パイプ内に液体がない状態で安定表示灯２４が点灯するまで感度調整ボリウムを回す。次に、パイプ内に液体を通し、動作表示灯が点灯するかどうかを確認する。安定表示灯２４が点灯するときの閾値（光入射部に入射する光の量）と、動作表示灯が点灯するときの閾値（光入射部に入射する光の量）を適切に設定しておけば、以上の動作確認が、パイプ液体検出センサが、安定して機能することの保証となる。パイプ内に液体が存在するときには、パイプ内壁の反射面での反射光の量が、液体側に屈折して出て行く光の量が増加する分だけ減少するので、液体の存在により屈折して出て行く光の量が多くなるような光出射部と光入射部の配置関係他の設定状態に調整しておけば、それだけパイプ液体検出センサの動作は安定する。

１９と２０は、シリコンゴムでできた円筒型の弾性材であり、この弾性材は、本体１０から正面側に向かって突出する形に埋め込まれている。ケースカバー固定用ネジ３６をセンサ本体１０に内蔵したナット１６に回し込むのに応じて縮む。弾性材１９と弾性材２０は、ケースカバー固定用ネジ３６の両側に同じ高さとなる様に配置されているので、ケースカバー固定用ネジ３６の締め付けに応じ、ケースカバー３０は、本体１０との距離を一定に保ちながらほぼ平行に移動する。

次に、ケースカバーがセンサ本体に対し回転軸が移動可能となる様に結合されることについて詳しく説明する。図３は図１のＡ−Ａ拡大断面図であり、ケースカバーがセンサ本体に結合される状態を示した説明図である。破線で示したものは、パイプ液体検出センサＳの本体１０から、ケースカバー３０が支持軸を中心に回転し開かれた状態のケースカバーである。３６は、ケースカバー固定用ネジであり、１６は本体１０に埋め込まれたナットである。本体１０のＶ字溝１５にパイプＰを沿わせ、ケースカバー３０を本体１０側に閉じるように接近させ、ケースカバー３０のＶ字溝３５がパイプＰに接触する様にする。そして、ケースカバー固定用ネジ３６の先端をナット１６にはめ込み締め付ける。すると、ケースカバー３０は、本体１０との距離を一定に保ちながらほぼ平行に移動しケースカバー３０のＶ字溝３５とパイプＰとの間に力が加わり、摩擦力が発生する。

図３は、φ２mm前後のパイプＰを挟み込んだ状態を示しており、ケースカバー支持軸１２が、軸受け部３２に設けた軸受け長穴３４のほぼ中央に位置し、停止している。取り付け対象パイプ径の最小値であるφ１．６mmのパイプＰを挟み込んだときは、本体１０とケースカバー３０とは、密着した状態に近い状態で停止し、ケースカバー支持軸１２が、軸受け部３２に設けた軸受け長穴３４の上側に位置することになる。取り付け対象パイプ径の最大値であるφ２．６mmのパイプＰを挟み込んだときは、本体１０とケースカバー３０とは、図３に示した状態よりも遠い状態で停止し、ケースカバー支持軸１２が、軸受け部３２に設けた軸受け長穴３４の下側に位置することになる。

このように、ケースカバーがセンサ本体に対し回転軸が移動可能となる様に結合されているので、挟み込むパイプの直径がφ１．６mmであっても、φ２．６mmであってもほぼ同じ力で本体とケースカバーのＶ字溝と接触することになり、固定強度が一定に保たれる。そして、光ファイバーＦＬを経て光源（図示省略）から出た光が、光出射部１７からパイプＰに向かって出され、光入射部１８に入射した光が光ファイバーＦＲを経て受光素子（図示省略）に達する。

軽量なセンサに採用すれば、細径パイプに直接固定することができ、例えば点滴のチューブにぶら下げる状態で取り付け、点滴液の終了を検知する医療用のセンサにも応用することができる。

Ｓパイプ液体検出センサ
Ｐパイプ
１０パイプ液体検出センサＳの本体
１１支持軸
１２支持軸
１３傾斜加工部
１４傾斜加工部
１５Ｖ字溝
１７光出射部
１８光入射部
１９弾性材
２０弾性材
２１コード
２２ボリウム
２３動作表示灯
２４安定表示灯
２６取付穴
２７取付穴
３０パイプ液体検出センサＳのケースカバー
３１軸受け部
３２軸受け部
３３軸受け長穴
３４軸受け長穴
３５Ｖ字溝
３６ケースカバー固定用ネジ
ＦＬ光ファイバー
ＦＲ光ファイバー

Claims

光を透過させる材質で形成された管に、その外側から光出射部で光を照射し、その光出射部の光が管の内壁面に当り、そこで反射された光が光入射部に入射する構成とし、前記光出射部と光入射部の配置関係が、管内壁の反射面の法線方向に対して、各々等しい角度で傾斜させた形となる様にし、管内に液体が有るか否かを外部から検出する反射形のパイプ液体検出センサにおいて、前記光を透過させる材質で形成された管は、センサ本体と板材に設けたV字溝で挟み込まれる構成とし、前記板材の一方には、軸受け長穴を備えた軸受け部を形成し、前記軸受け長穴をセンサ本体側の支持部に設けた支持軸が支え、回転軸が移動可能となる様にし、板材の他方には、ネジ止め機構を設け、前記板材を貫通したネジがセンサ本体側に埋め込んだナットにはめ込まれる構成とし、ナットのV字溝に沿う方向の両サイドには、弾性材を板材側に突出する形に埋め込み、ネジをナット回し込むのに応じて、前記板材が、本体のV字溝との間に挟み込んだ管を押し込み、板材と管との間および管と本体との間に力が加わり、摩擦力を生じさせる様にしたことを特徴とするパイプ液体検出センサ。
前記センサ本体側の支持部に設けた支持軸は、正面側に向かって斜めにカットされていることを特徴とする請求項１に記載のパイプ液体検出センサ。