JPH02218940A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、少なくとも２種類の物質を混合してなる被測
定液体の混合比を検出する検出器に係わり、特にガソリ
ンとアルコールとの混合比の検出に好適な検出器に関す
る。

［従来の技術］ 近年、自動車の内燃機関において、ガソリン代用燃料と
して、ガソリン・アルコール混合燃料を用いることが考
えられている。しかし、そのまま使用すると理論空燃比
などの違いにより、スムーズに運転できない。このため
、ガソリンとアルコールとの混合比を検出する検出器が
必要となってくる。従来の技術として例えば、実開昭６
２−１２１５４７号公報には、第６図に示すように、混
合燃料１１０との境界面２１０を有する三角プリズム２
００を配し、他の二面に発光素子３００、受光素子４０
０を取付けてなる検出器りが記載されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、この検出器りはつぎのような欠点がある。■
三角プリズムを使用しているので材料代が高くなる。■
温度補償や発光ダイオードの経時変化の補償が不十分で
あり、精度が悪い。このため、この特許出願人は、つぎ
に述べる検出器Ｃを特願昭６３−２９５４７８号で提案
している。

第５図に示すように、検出器Ｃは、ガソリン・メタノー
ル６００に境界面７１０が接する円板状ガラス７００を
設置し、該ガラス７００の側面の外側に発光ダイオード
８１０と、ホトダイオード８２０．８３０とを対向配置
している。

しかし、この検出器Ｃでもつぎの課題がある。

（あ）ガラス７００の軸方向の厚みが厚くなり、ガラス
７００の重量増大を招く。

（い）ホトダイオード８２０へ入射する光の範囲が広い
ので受光面積の大きいものを使用する必要が生じる。

本発明の目的は、透光体の重量の低減および受光素子の
小型化が図られた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］ 上記目的の達成のため本発明は、つぎの構成を採用した
。

■柱状を呈するとともに、少なくとも２種類の物質を混
合してなる被測定液体に浸される境界面を有する透光体
と、該透光体を保持するホルダと、前記透光体の周壁側
の任意位置に配される発光素子と、前記透光体を挟んで
前記発光素子と対向的に配される少なくとも一つの受光
素子と、前記透光体と、発光素子および受光素子との間
に配される液状またはゲル状の透光性を有する充填材と
からなる液体混合比検出器において、前記発光素子から
発光した光は前記充填材中を進み透光体に入射し、透光
体中を進み、透光体と被測定液体とにより決まる臨界角
以上の場合前記境界面で全反射し、透光体中を進み、前
記周壁または前記境界面と対向する端面から出射するよ
うに、前記柱状透光体の形状および受光素子の取り付け
位置が決められている。

■前記■の構成を有し、かつ、充填材は透光体より屈折
率が小さく、境界面への入射角が、少なくとも透光体と
充填材とにより決まる臨界角以上のものについては、境
界面で反射の後、周壁から出射する。

［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奏する。

〈請求項１について〉 発光素子から発光した光は充填材中を進み透光体に入射
し、透光体中を進み、透光体と被測定液体とにより決ま
る臨界角以上の場合前記境界面で全反射し、透光体中を
進み、周壁または境界面と対向する端面から出射するよ
うに、透光体の形状および受光素子の取り付け位置が決
められている。

このため、境界面で全反射した光を全て透光体の周壁側
から充填材中へ出射させる必要はないので透光体の軸方
向の厚みを薄くすることができる。

よって、透光体を軽くする。ことができ、ホルダとの保
持強度が軽くなった分だけ有利となる。

く請求項２について〉 ■充填材は透光体より屈折率が小さい。このため第２図
に示すように、透光体の端面から充填材中に出射する際
、光路に示すように曲げられる。よって、被個定液体の
屈折率の増減に伴う受光素子に入射する軸方向の光の広
がりは抑えられ受光素子は受光面積の小さなものが使用
できる。

■境界面への入射角が、少なくとも、透光体と充填材と
により決まる臨界角以上のものについては、境界面で反
射の後、周壁から出射するように規定しているのは、境
界面と対向する端面で反射を起こさないようにするため
である。

［実施例］ つぎに、本発明の第１実施例（請求項１および２）を第
１図に基づき説明する。

第１図のごとく、ガソリン・アルコール混合比検出器Ａ
は、底部に円形孔１１が開けられた金属ホルダと１と、
前記円形孔１１内に遊嵌されるガラス柱２と、ホルダ１
内に入れられたシリコンゲル３と、該シリコンゲル中に
配される発光ダイオード４、出力用ホトダイオード５、
補償用ホトダイオード６と、ガラス柱２とホルダ１とを
接合する接着用ガラスリング７とからなる。また、この
検出器Ａは、ガソリン・メタノール混合燃料５１０（屈
折率１．３３〜１．４３）が流れるパイプ５００の穿設
孔５２０に、Ｏリング５３０を介して取付けられている
。

金属ホルダ１はステンレス鋼で形成されている。

また、円形孔１１の周面と前記ガラス柱２との間には前
記ガラスリング７用の等幅の環状スペースが設けられて
いる。金属ホルダ１の底面１．２には樹脂円筒１３が固
着されている。

ガラス柱２は、直径８ｍｍ、長さ２．５ｍｍのフリント
ガラス（Ｍ折率１．５８）の円柱体である。２１は前記
混合燃料５１０に浸されるとともに全反射が行われる境
界面、２２は該境界面２１と対向する端面、２３はガラ
スリング７の内壁と接する周壁である。

シリコンゲル３は、屈折率１．４０で透光性を有する充
填材である。また、このシリコンゲル３は前記樹脂円筒
１３の上方開口付近まで金属ホルダ１内に入れられてい
る。

発光ダイオード４は、樹脂円筒１３の内壁で、かつ前記
端面２２の延長線よりやや下方位置に配されている。

出力用ホトダイオード５は、樹脂円筒１３の内壁で、か
つ前記端面２２の延長線を跨いで配されている。

補償用ホトダイオード６は、樹脂円筒１３の内壁で、か
つ前記端面２２の延長線より下方位置に配されている。

接着用ガラスリング７は、肉厚ｌｌｎｍ、高さ１ｍｍの
フリントガラスで形成され、軟化温度が前記ガラス柱２
より低いものである。このガラスリング７は、前記混合
燃料５１０に浸される境界面２１を突出させてガラス柱
２を接着している。

つぎに第２図とともに光路の説明をする。

発光素子４から発光した光で、光路４１にあたる光は、
シリコンゲル３中を進みガラス柱２に入射し、ガラス柱
２中を進み、境界面２１への入射角は常にガラス柱２と
混合燃料５１０とにより決まる臨界角以上であり、この
境界面２１で全反射し、ガラス柱２中を進み、周壁２３
からシリコンゲル３中へ出射し、シリコンゲル３を進み
補償用ホトダイオード６へ入射する。

発光ダイオード４から発光した光で、光路４２にあたる
光は、シリコンゲル３中を進みガラス柱２に入射し、ガ
ラス柱２中を進み境界面２１への入射角はちょうどガラ
ス柱２と混合燃料５１０とにより決まる臨界角であり、
この境界面２１で全反射し、ガラス柱２中を進み、周壁
２３からシリコンゲル３中へ出射し、シリコンゲル３を
進み出力用ホトダイオード５へ入射する。なお、範囲４
３がガソリン・アルコール混合燃料５１０のガソリンと
アルコールの現在の混合比における受光面積である。混
合比が変化し、例えば、臨界角が大きくなると光路４２
は光路４１方向に近づき範囲４３は狭くなる。

つぎに端面２２における光の屈折を第３図とともに説明
する。

本実施例ではガラス柱２（実線で示す）の屈折率が封入
体であるシリコンゲル３の屈折率より大きくしである。

このため、発光ダイオード４からの光の光路４２は実線
（第３図でθ４〉θ３である）のとおりである。

ここで、光路４２の光を周壁２３からシリコンゲル３中
へ出射させる場合は、ガラス柱２は破線２４に示すよう
に大きいものが必要である。この場合の光の進路は破線
に示すように光路４４となり、周壁２３からシリコンゲ
ル３中への出射は（図示第３図でθ１くθ２である）の
とおりとなる。

本実施例のガソリン・アルコール混合比検出器Ａはつぎ
の作用および効果を奏する。

（ア）光路４２の光を周壁２３からシリコンゲル３中へ
出射させる場合はガラス柱２は破線２４に示すように大
きいものが必要となるが、検出器Ａではガラス柱２が実
線で示す大きさのものを用いれば良く、小型化、軽量化
が図れる。

（イ）ガラス柱２の軽量化に伴い、金属ホルダ１との接
合に際し、その接合強度の点で有利となる。

（つ）光路４２の光を周壁２３からシリコンゲル３中へ
出射させる場合の光路４２は破ｆｆ１４４となり、出力
用ホトダイオード５への入射が広がる。

検出器Ａでは光路４２は実線で示す道筋を通り著しく広
がらない。このため、出力用ホトダイオード５の受光面
積は小さくてすむ。よって、小型のホトダイオードが使
用でき検出器Ａのコストは低減される。ここで、シリコ
ンゲル３とガラス柱２との屈折率との差が大きい程この
効果は顕著となる。なお、シリコンゲル３がガラス柱２
の屈折率と同じか、それを越える場合はこの効果は生じ
ない。

（１）上記の理由により、ガラス柱２は軸方向の長さを
短くできる。このため、温度変化によりガラスリング７
から受ける応力が小さくなるのでガラス柱２の割れが起
き難い。

つぎに、本発明の第２実施例（請求項１および２）を第
４図に基づき説明する。

本実施例の検出器Ｂでは第４図に示すように、発光ダイ
オード４の発光強度モニタ用の補止用ホトダイオード６
を出力用ホトダイオード５の上方に配置しており、入射
光４５は透光体２を通らずにシリコンゲル３中を通って
補償用ホトダイオード６へ入射する。このような配置で
もガソリン・メタノール混合燃料５１０の混合比の変化
にかかわらず発光ダイオード４の発光強度を監視できる
。

本実施例の検出器Ｂでは補償用ホトダイオード６への入
射光４５が接着用ガラスリング７で邪魔されることがな
い。また、ホトダイオード６の配設位置が混合燃料５１
０の混合比による臨界角の影響を受けない。よって、ホ
トダイオード６の位置決めが容易である。

本発明は、上記実施例以外に次の実施態様を含む。

ａ、透光体の屈折率は、透光体の大きさ、発光素子、受
光素子の配置の容易さから見て、被測定液体との臨界角
を４５°以上となるように決めることが望ましい。

６１発光素子、受光素子の配置は透光体の周壁側であっ
て各々対向していれば良く、境界面と対向する端面より
内方でも外方でも良い。

Ｃ１被測定液体は、異なる液体どうし、または、固体が
溶けている液体であれば良く、静止していても流動して
いても良い。

ｄ、透光体は、被測定液体に侵されないものであれば良
く、ソーダガラス、パイレックスガラス、ホウケイ酸ガ
ラス等を使用しＣも良く、ガラス以外であっても良い。

ｅ、透光体は、上記実施例では加工のし易さから円柱体
を使用したが、正多角柱体を使用しても良い。

ｆ、透光体を保持するホルダは、上記実施例では金属製
のものを用いたが、セラミック、プラスチックなどを用
いても良く、また、保持方法はその他○リングを介して
行っても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる、ガソリン・アルコール混合比
検出器の第１実施例を示す断面図である。 第２図はその検出器における光の光路を示す要部断面図
である。 第３図はその検出器での端面における光の屈折の様子を
示す説明図である。 第４図は本発明にかかる、ガソリン・アルコール混合比
検出器の第２実施例を示す断面図である。 第５図はこの特許出願人が提案した、特願昭６３−２９
５４７８号公報記載の検出器の断面図である。 第６図は従来の検出器の断面図である。 図中　１・・・金属ホルダ（ホルダ）　２・・・ガラス
柱（透光体）　３・・・シリコンゲル（充填材）　４・
・・発光ダイオード（発光素子）　５・・・出力用ホト
ダイオード（受光素子）　６・・・補償用ホトダイオー
ド（受光素子）２２・・・端面　２３・・・周壁　５１
０・・・ガソリン・メタノール混合燃料（被測定液体）
Ａ、Ｂ・・・ガソリン・アルコール混合比検出器（液体
混合比検出器）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）柱状を呈するとともに、少なくとも２種類の物質を
   混合してなる被測定液体に浸される境界面を有する透光
   体と、 該透光体を保持するホルダと、 前記透光体の周壁側の任意位置に配される発光素子と、 前記透光体を挟んで前記発光素子と対向的に配される少
   なくとも一つの受光素子と、 前記透光体と、発光素子および受光素子との間に配され
   る液状またはゲル状の透光性を有する充填材と からなる液体混合比検出器において、 前記発光素子から発光した光は前記充填材中を進み透光
   体に入射し、透光体中を進み、透光体と被測定液体とに
   より決まる臨界角以上の場合前記境界面で全反射し、透
   光体中を進み、前記周壁または前記境界面と対向する端
   面から出射するように、前記柱状透光体の形状および受
   光素子の取り付け位置が決められていることを特徴とす
   る液体混合比検出器。 ２）前記充填材は前記透光体より屈折率が小さく、かつ
   、 境界面への入射角が、少なくとも、透光体と充填材とに
   より決まる臨界角以上のものについては、境界面で反射
   の後、周壁から出射することを特徴とする請求項１記載
   の液体混合比検出器。