JPH02107948A - 混合液体の液体混合比検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野］ 本発明は、２種以上の異なる燃料を混合して利用するエ
ンジンの燃料混合比を光学的に検出する検出器に係り、
特にガソリンとアルコールなどの混合燃料の混合比の検
出に好適な混合液体の液体混合比検出器に関する。

［従来の技術］ ガソリン代替燃料として天然ガス、石炭ガス、バイオマ
スより製造されるアルコール燃料をガソリンと混合させ
、既存の内燃機関に利用する試みが各地で進められてい
る。このアルコール混合ガソリンはそのまま使用すると
、理論空燃比などの違いにより正常に運転できなかった
り、ＮＯｘ、ＨＣ，Ｃｏ等の発生を増加させたりするの
で、混合比を適宜検出して最適な噴射量を決定する必要
がある。

この混合比を検出する装置として、この特許出願人は、
特願昭６１−２２５７８号を提案している。この装置は
、第５図に示すように、ケーシング１００内にＯリング
２００．２０１で保持およびシールし、少なくとも一側
面に混合燃ｆ１３００を接触させた透光体４００と、該
透光体４００の一端面４１０側に配置された発光素子５
００と、前記透光体４００の他端面４２０側に配置され
、前記発光素子５００より放射されて前記透光体４００
を通過した光量の測定を行う受光素子６００と、前記発
光素子５００の発光量の測定を行う補償用受光素子７０
０とを備え°Ｃなる。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、従来の装置では、つぎに述べる欠点があった
。

（ア）透光体は二つのＯリングにより両端を保持および
シールされている。発光素子、受光素子は各々透光体の
一端面、他端面側のケーシングに配されている。このた
め、■検出器は組付は工数がかかる。■シール部分が］
二箇所のため信頼性に欠ける。■透光体の取付けの際、
位置がずれ易く検出器の特性がばらつく。

（イ）発光素子と受光素子とが一側面と他側面側に分か
れるので、各素子が接続される電極ピンが分けられ、制
御回路からの配線が部分される。

（つ）透光体が固体であるので温度が変化すると臨界角
が変わる。このため、これを補う補償手段が必要である
。

本発明の目的は、組イ１けが容易で、シールが簡単で、
特性のばらつきが少なく、かつ、温度変化に伴う臨界角
の変化が少ない混合液体の液体混合比検出器の提供にあ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記課題の達成のため、本発明の混合液体の液体混合比
検出器は、（■）２種以十の液体を混合してなる被測定
液体に晒され、前記被測定液体より高い屈折率を有する
透光体容器と、該容器の開口を封止する蓋と、前記被測
定液体より屈折率が高く、前記容器内に充填された液状
またはゲル状の透光物質と、該透光物質中に配された発
光素子、出力用の受光素子および補償用の受光素子とを
備え、前記容器の形状と、発光素子、出力用の受光素子
および補償用の受光素子の取付は位置との関係は、発光
素子からの光が、透光物質中を進行し、容器壁面と前記
被測定液体との境界面で反射し、再び透光物質中を進行
して各受光素子に入射するように設定されてなり、前記
透光体容器は、前記被測定液体が入ったハウジングに設
けられた穴から、該ハウジング内方に向かつて突設され
て使用され、前記出力用の受光素子は、被測定液体の混
合比のもつ臨界角に応じて受光量が増減され、前記補償
用の受光素子は、発光素子からの光を常に受け、その出
力が一定となるように発光素子の光量の制御を行う構成
、および、（ＩＩ）前記（Ｉ＞の構成を有し、かつ、前
記各受光素子は、前記蓋の前記透光物質に晒される側に
設けられ、前記発光素子は、前記蓋に挿着され容器内に
配された、基台上に取付けられる構成を採用した。

［作用および発明の効果］ 本発明は、つぎの作用および効果を有する。

〈請求項１について〉 （力）２拙以上の液体を混合してなる被測定液体が満た
されたハウジングに設けられた穴から、該ハウジングの
内方に向がって突設され、被測定液体より屈折率の高い
透光体容器と、容器の開口を封止する蓋と、容器内に充
填され、被測定液体より屈折率の高い液状またはゲル状
の透光物質と、透光物質中に配された、発光素子、出力
用の受光素子および補償用の受光素子とを備えている。

このため、ハウジングの穴へ検出器を突設する際、シー
ル部分が一箇所で済むのでシールの信頼性が高い。また
、検出器は、透光物質を充填し、各素子を配し、蓋で開
口を封止して組付けた後、ハウジングの穴へ突設すれば
良く突設時における司法変化は起きない。また、部品点
数が滅−）たため組付は工数が少なく−Ｃ済む。

（−８）各素子からのリード線が接続される電極ピンを
蓋側に集中でき、制御回路（図示せず）への接続が容易
である。

（り）透光体容器の透光物質は、被測定液体の温度変化
に従い、はぼ同温度となる。そのため、透光物質と被測
定液体の各屈折率はほぼ同様に変化する（温度変化だけ
の場合臨界角はほぼ一定）。

ここで、透光体容器（固体）の屈折率の温度係数が約−
Ｉ　Ｘ　１０−’／℃で、液状またはゲル状の透光物質
および被測定液体のそれは一２ｘｉｏ−’／℃〜−−６
ｘ　１０−’／’Ｃである。容器壁が薄い場合、臨界角
の変化はほとんど無視できる。よって、温度変化による
臨界角の変化を補止するイ段は不要となる。

〈請求項２について〉 （ケ）各受光素子は、蓋の前記透光物質に晒される側に
設けられている。このため、発光素子からの光が、該発
光素子と蓋との距離を著しく離さなくても良く、透光体
の突出部分を短くできる。

また、発光素子は、蓋に挿着され容器内に配された、基
台」−に取付けられている。このため、発光素子の位置
決めやリード線の取り出しが容易となる。

［実施例］ つぎに本発明を第１図および第２図に示す第１実施例（
ｊ１求項１．２に対応）に基づき説明する。

本発明の混合液体の液体混合比検出器Ａは、第１図に示
すように、混合燃料１が流れるパイプ１１に設けられな
穴１２から内方に向かって突設された有底ガラス管２と
、該ガラス管２の開口２１を封止するシリコン樹脂３お
よびボルダ４と、前記ガラス管２内に充填されたシリコ
ンオイル５と、該シリコンオイル５中に配された、発光
ダイオード６、出力用のホトダイオード７および補償用
のホトダイオード８とを備えＣなる。

混合燃料１はガソリンとメタノールとの混合燃料であり
、メタノールの混合割合が大きい程、臨界角は小さい。

ガラス管２は、有底円筒状を呈し、屈折率１゜５５のフ
リントガラスである。

シリコン樹脂３は、出力用のホトダイオード７、補償用
のホトダイオード８、電極ピン７１．７２．８１が配さ
れた樹脂製の円板基板９１（第２図参照）と、該円板基
板９１の端に直交して洞貫され、発光ダイオード６が配
された樹脂製の板状基板９２との接合体の、ピン突設側
をモールドし、かつ、液密的にホルダ４を封止している
。

ホルダ４は、金属材料で形成され、段付円筒状を呈して
いる。このホルダ４は、段部４１に接名ガラス４２を配
し前記ガラス管２の外周を固着している。また、段部４
３に配設されたＯリング４４でパイプ１１に固着されて
いる。

シリコンオイル５は、屈折率が１．５５の、電気絶縁性
を有する液体である。

°　発光ダイオード６は、前記ガラス管２の底に近い板
状基板９２」二に配設され、そのリード線は該板状基板
９２中を通り、電極ピン６１．６２に接続されている。

また、発光ダイオード６は、ガリウム砒素タイプで、赤
外光６３を発光させている。

この赤外光６３は、シリコンオイル５中を進行し、ガラ
ス管２の壁面と混合燃料１との境界面で反射し、再びシ
リコンオイル５中を進行して出力用のホトダイオード７
に入射する。

前記出力用のホトダイオード７は、前記円板基板９１の
シリコンオイル５に晒される側で、かつ、中央部寄りに
配され、混合燃料１の混合比のもつ臨界角に応じて受光
量が増減される６また、このホトダイオード７が配設さ
れた板状基板９２は、位置決めがなされた後シリコン樹
脂３で固定される。

補償用のホトダイオード８は、前記円板基板９１のシリ
コンオイル５に晒される側で、かつ、端寄りに配され、
発光ダイオード６からの赤外光６３を常に受け、その出
力が一定となるように発光ダイオード６の光量の制御を
行っ゛〔いる。なお、この補償は、前記発光ダイオード
６の経時変化による疲労や光路中の透光性の劣化を相殺
するために行う。

本発明の混合液体の液体混合比検出器Ａは、つぎの作用
および効果を奏する。

（あ）パイプ１１の穴１２へ検出器へを突設する際、Ｏ
リング４４が一箇所で済むのでシールの信頼性が高い。

くい）検出器Ａは、各ホトダイオード７．８が配設され
た円板基板９１に洞貫される、発光ダイオード６が配設
された板状基板９２の位置決めを行い、ガラス管２内に
シリコンオイル５を封入し、シリコン樹脂３で円板基板
９１の外方をモールドするとともに開口２１を封止して
組刊（゛）た後、パイプ１１の穴１２へＯリング４４を
介して突設すれば良く、突設時における１法変化は起き
ない。

また、部品点数が従来のものに比較して減ったため組付
は工数が少なくて済む。

（う）電極ピン６１．６２．７１．７２．８１をシリコ
ン樹脂３側に集中でき、制御回路への接続が容易である
。

（え）シリコンオイル５は、混合燃料１の温度変化に従
い、はぼ同温度となる。そのため、シリコンオイル５と
混合燃料１の各屈折率はほぼ同様に変化する（温度変化
だけの場合臨界角はほぼ一定）。ここ゛乙固体であるガ
ラス管２の屈折率の温度係数は約−Ｉ　Ｘ　１０−’／
’Ｃで、液状のシリコンオイル５および混合燃料１のそ
れは−２Ｘ　１０”’／℃・〜−ｃ、　ｘ　ｔ　Ｏ’／
℃である。ガラス管２の壁が薄いので臨界角の変化はほ
とんど無視でき、温度変化による臨界角の変化を補正す
る手段は不要である。

つぎに本発明を第３図に示す第２実施例（請求項１．２
に対応）に基づき説明する。

混合液体の液体混合比検出器Ｂは、２本の電極兼固定金
具９３．９４で懸架した基台９５」−に発光ダイオード
６を取付けている。

本実施例では、ガラス管２内に充填する、透光物質は第
１実施例と同様のシリコンオイル５を使用しているので
電極兼固定金具９３．９４の金属表面は露出している。

本発明の混合液体の液体混合比検出器Ｂは、つぎの作用
および効果を奏する。

（お）発光ダイオード６がガラス管２の底の中央付近に
配置することができるので、赤外光６３の光路が効率的
にとれ、ガラス管２の著しい突出を招かない。

つぎに本発明を第４図に示す第３実施例（請求項１に対
応）に基づき説明する。

本実施例では、ホトダイオード７．８は板状基板９２＋
、に取付けられている。

（か）本実施例の混合液体の液体混合比検出器Ｃは、ガ
ラス管２の突設部分が長くなるがダイオード６．７．８
からの電極ピン６１．６２．７１．７２．８１が板状基
板９２」ユに配設でき、シリコン樹脂３によるモールド
が容易である。

本発明は、」ユ記実施例以外に次の実施態様を含む。

ａ、２種以１の液体とは、混合比が変化する液体が任意
の２ｓであり、かつ、透光板および封入液体より小さけ
れば良く、燃料以外の液体であつＣも良く、流れの方向
性は自由であり、また、静止状態であっても良い。

ｂ　」−記実施例で使用する混合燃料は、エタノール、
メタノール、メチル−１−ブヂルエーテル（ＭＴＢＥ＞
、ブタノール、ｔ−ブヂルアルコール〈ＴＢＡ）、その
他高級アルコールを含む複合アルコールと、ガソリンと
の混合液体、」−記アルコール類と、軽油との混合燃料
であっても良い。

Ｃ，ガラス管２は、ガラス以外に透明な樹脂でも良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の混合液体の液体混合比検出器の第１実
施例を示す断面図、第２図はその要部斜視図、第３図は
本発明の混合液体の液体混合比検出器の第２実施例を示
す断面図、第４図はその第３実施例を示す断面図である
。第５図は従来の混合液体の液体混合比検出器の断面図
である。 図中　１・・・混合燃料（被測定液体）　２・・・有底
ガラス管（透光体容器）　３・・・シリコン樹脂（Ｍ）
。 ４・・・ホルダ（蓋）５・・・シリコンオイル（透光物
債）　６・・・発光ダイオード（発光素子）　７・・・
出力用のホトダイオ・−ド（出力用の受光素子）８・・
・補償用のホトダイオード（補償用の受光素子）１１・
・・パイプ（ハウジング）１２・・・穴　９１・・円板
基板（基台）９２・・・板状基板（基台）９５・・・基
台　Ａ、Ｂ、Ｃ・・・混合液体の液体混合比検出器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）２種以上の液体を混合してなる被測定液体に晒され
   、前記被測定液体より高い屈折率を有する透光体容器と
   、 該容器の開口を封止する蓋と、 前記被測定液体より屈折率が高く、前記容器内に充填さ
   れた液状またはゲル状の透光物質と、該透光物質中に配
   された発光素子、出力用の受光素子および補償用の受光
   素子とを備え、 前記容器の形状と、発光素子、出力用の受光素子および
   補償用の受光素子の取付け位置との関係は、発光素子か
   らの光が、透光物質中を進行し、容器壁面と前記被測定
   液体との境界面で反射し、再び透光物質中を進行して各
   受光素子に入射するように設定されてなり、 前記透光体容器は、前記被測定液体が入つたハウジング
   に設けられた穴から、該ハウジング内方に向かって突設
   されて使用され、 前記出力用の受光素子は、被測定液体の混合比のもつ臨
   界角に応じて受光量が増減され、 前記補償用の受光素子は、発光素子からの光を常に受け
   、その出力が一定となるように発光素子の光量の制御を
   行う混合液体の液体混合比検出器。 ２）前記各受光素子は、前記蓋の前記透光物質に晒され
   る側に設けられ、 前記発光素子は、前記蓋に挿着され容器内に配された、
   基台上に取付けられる請求項１記載の混合液体の液体混
   合比検出器。