JPH02236146A - 光学式液体センサ及びその製造方法 - Google Patents
光学式液体センサ及びその製造方法Info
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- JPH02236146A JPH02236146A JP5764089A JP5764089A JPH02236146A JP H02236146 A JPH02236146 A JP H02236146A JP 5764089 A JP5764089 A JP 5764089A JP 5764089 A JP5764089 A JP 5764089A JP H02236146 A JPH02236146 A JP H02236146A
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- G02B6/2552—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding reshaping or reforming of light guides for coupling using thermal heating, e.g. tapering, forming of a lens on light guide ends
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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。
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、例えば自動車燃料としてのアルコール／ガソ
リン混合燃料の混合比や屈折率等の測定に用いられる、
光学式液体センサ及びその製造方法に関する． 〔従来の技術〕 この種光学式液体センサの内、特に、アルコール／ガソ
リン混合比を測定するのに通した光学式液体センサに関
する従来の技術を説明する．近い将来に、自動車燃料と
して排気公害対策や石油資源対策の必要性からアルコー
ル燃料が普及し、アルコール／ガソリン混合燃料の形で
使用されるものと予想されている．しかし、その混合比
は一定ではなく、供給側又は使用側の事情によって変動
する．この混合比が変わると、それに応じて空燃比、点
火時期、燃料供給速度等のエンジンのパラメータが調整
されないと、始動性、燃焼特性、燃料経済性、運転性、
機関出力、排気性ガス組成が損なわれる．そして、実車
テストを重ねる中で、この混合比を正確に測定でき構造
も簡単な液体センサが望まれるようになっている．この
ような液体センサとして、特開昭５７−５１９２０号公
報には第１１図に示す光学式液体センサが提案されてい
る．この光学式液体センサａは石英のガラスロッドｂと
その両端に配置された発光素子Ｃと受光素子ｄとから成
っている．そして、このガラスロッドｂは、燃料配管ｅ
の途中に設けられたヘッダｆにシールｇを介して、接液
状態で挿入されている．この液体センサａの測定原理は
、第９図に示すようにアルコール／ガソリン混合比に応
じて燃料の屈折率が変化し、この屈折率が変化するとガ
ラスロッドｂと混合燃料ｈ間の境界面から混合燃料中へ
屈折して透過する光量が変化することを応用したもので
ある．すなわち、一定出力の発光素子Ｃに対して、受光
素子ｄの出力を測定し、キヤリプレーシタンデータと付
き合わせて混合比を知るものである。この光学式液体セ
ンサは応答性に優れており注目されつつある．〔発明が
解決しようとする課題〕 従来の技術で説明した光学式液体センサにおいては、応
答性に優れるものの、ガラスロッドｂが直線的であるた
め、ガラスロッドｂに入射される光の各モードのほとん
どが最初に液体との境界面に到達した点での入射角によ
って、反射してガラスロンドｂ中を伝播するものと、屈
折して液体中へ透過するものとに分けられるので、ガラ
スロッドｂからの出射光量を液体屈折率との関係を直線
的なものとし、測定感度を良くするためには、かなり大
口径で長いガラスロッドｂを用いる必要があり、液体セ
ンサが大型化する（口径約５一一長さ好ましくは５ｃ一
以上）という問題点があった．また、ガラスロッドｂを
液体のへッド５または管路を貫通するように取付ける必
要があるため、ガラスロッドｂが破損したり、汚れたり
したときの取り換えや保全が容易でないという問題点も
あった． 本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、小型で保守、保全が容易であり
、測定感度の良い光学式液体センサ及びその製造方法を
提供しようとするものである． 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明の光学式液体センサ
は、大口径のガラス系光ファイバを逆方向に折り返し、
この光ファイバの往路の始端に発光素子を、復路の終端
に受光素子をそれぞれ設け、光ファイバの折り返し部は
検出部として露出させ、往路及び復路の大半は本体内に
密封して収納した光学式液体センサであって、光ファイ
バの往路及び復路はコアとクラッドから成り、折り返し
部はコアのみから成る部分を有するもの又は折り返し部
はコアが露出している部分を有するものである．そして
、折り返し部はコアのみから成る部分を有する光学式液
体センサの製造方法としては、コアのみから成る光ファ
イバで折り返し部を形成し、この折り返し部の両端にコ
アとクラッドから成る往路と復路を融着し、ついで往路
と復路を本体内に密封して収納する製造方法がある． また、折り返し部はコアが露出している部分を有する光
学式液体センサの製造方法としては、コアとクラッドか
ら成る光ファイバを折り曲げ加工して往路、復路及び折
り返し部を形成し、折り返し部の少なくとも一つの折り
返し点をガラス腐食液に接触させて部分的に腐食させて
コアを露出させ、ついで往路と復路を本体内に密封して
収納する製造方法がある． 〔作用〕 光ファイバの折り返し部は伝送ロスが多くなり、この伝
送ロスの程度が液体の屈折率の変化に応じて変化するこ
とで測定が可能となるが、コアのみから成る部分又はコ
アが露出している部分があるとこの伝送ロスがより多く
なり測定感度が上がる．そして、大口径の光ファイバと
したのは、伝送ロスを極小にする通信ケーブルとは異な
り、ある程度の伝送ロスがないと測定できなくなるとい
う意味で、小口径の通信ケーブルと区別するためである
． そして、コアのみから成る光ファイバで折り返し部を形
成し、この折り返し部の両端にコアとクラッドから成る
往路と復路を融着する製造方法によると、折り返し部の
全体がコアのみである光学式光センサとなる． また、コアとクラッドから成る光ファイバを折り曲げ加
工して往路、復路及び折り返し部を形成し、折り返し部
の少なくとも一つの折り返し点をガラス腐食液に接触さ
せて部分的に腐食させる製造方法によると、折り返し部
のコアが部分的に露出している光学式光センサとなる． 〔実施例〕 以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する． 第１図は本発明の光学式液体センサの断面図、第２図は
第１図の光学式液体センサの底面図、第３図及び第４図
は折り返し部の拡大図である．第１図において、光学式
液体センサｌは、大口径のガラス系光ファイバ２とこの
光ファイバ２の両端の発光素子３と受光素子４とこれら
を収納する零体５とからなっている． 光ファイバ２は、略平行（多少模状に傾斜していてもよ
い）の往路２ａと復路２ｂ，折り返し部２Ｃで形成され
ている．この折り返し部２Ｃが接液し、検出部を構成し
ている．この折り返し部２Ｃでは伝送ロスが多くその伝
送ロスの量は液体の屈折率で左右され、測定感度を決定
するので重要である．なお、折り返し部２Ｃの形状は図
示のように底部が直線のＵ字型に限らず、半円形のＵ字
型でもよい． 第３図において、往路２ａと復路２ｂは屈折率が高いコ
ア６と屈折率が低いクラッド７から成るもので構成され
ているが、折り返し部２Ｃ全体はコア６のみから成るも
ので構成されている．また、第４図において、゛往路２
ａと復路２ｂ及び折り返し部２ｃの大部分はコア６とク
ラッド７から成るもので構成されているが、折り返し部
２Ｃの折り返し点２ｄはコア６が部分的に露出している
もので構成されている．なお、第４図の例では左右の折
り返し点２ｄでコア６が露出しているが、左右何れかの
折り返し点２ｄでコア６が露出しているものでもよい．
また、折り返し部２０部分は、第３図と第４図の中間的
なものでもよい．また、この光ファイバ２の材料は石英
ガラスや多成分ガラスのガラス系である．その材質特に
屈折率は測定される液体の屈折率の変化範囲に基づいて
選定される．そして、この光ファイバ２の口径は、通常
の通信ケーブル用の如＜０．１ｍ一台のものではなく、
より大口径のものが選定される．ある程度の伝送ロスが
必要なこと及び形状の安定性や加工性から好ましくは０
．５ｍ一以上のものが使用される． 発光素子３は往路２ａの始端に、受光素子４は復路２ｂ
の終端に配置され、発光素子３よりの一定量の発光が、
光ファイバ２を通ってどれだけ伝送されたかを受光素子
４で測定し出力とするものである． 零体５は耐蝕金属製のホルダ８とアクリル製のアダプタ
９とからなっている．ホルダ８は全体として６角形状を
しておりその下方に取付ネジ８ａが加工されている（第
１図及び第２図参照）．この取付ネジ８ａで光学式液体
センサｌ全体を、検出部が接液するようにして配管等に
取付ける．また、このホルダ８には２本の孔８ｂが加工
されており、この孔８ｂに光ファイバ２を挿入して接着
剤１０等で密封する．アダプタ９は、発光素子３と受光
素子４を収納し、ホルダ８内に挿入されてエポキシ樹脂
等でホルダ８に固着されている．つぎに、上述した光学
式液体センサｌの作動を第５図に基づいて説明する．な
お、比較のため、折り返し部２Ｃ全体がコア６とクラッ
ド７から成る第５（ａ）のものと、折り返し部２ｃ全体
がコア６から成る第５（ｂ）のものとについて説明する
． 第５図（ａ）において、往路２ａからの光はコア６とク
ラッド７の境界面で反射しつつ折り返し部２Ｃに至る．
折り返し部２ｃに至った光は入射角が小さ《なり、コア
６とクラッド７の屈折率の比できまる臨界角ΦＣｉ以下
となる光は屈折透過光となってクラッド７に至る．さら
に、液体１２まで至るためにはクラッド７と液体ｌ２の
屈折率の比できまる臨界角ΦＣ，以下となる必要がある
．そして、液体ｌ２の屈折率がクラッド７の屈折率に近
づくと臨界角Φｃ８は大きくなって屈折透過光が多くな
り、伝送ロスが大となうて受光素子４の出力は小さ《な
る．液体ｌ２の屈折率がクラッド７の屈折率から離れる
と臨界角ΦＣよは小さ《なって屈折透過光が少なくなり
、伝送ロスが小となって受光素子４の出力は大きくなる
．したがって、液体ｌ２の屈折率の変化に応じて受光素
子４の出力が変化し、混合比等を測定することができる
．しかし、コア６とクラッド７間の屈折透過光は、折り
返し点２ｄの曲率分だけ入射角が大きくなって、クラッ
ド７から液体ｌ２への屈折透過光となる確率は低くなる
． 第５図（ｂ）において、コア６のみから成る折り返し部
２ｃによるものは、コア６と液体ｌ２の屈折率の比でき
まる臨界角ΦＣ，以下となったものはすべて屈折透過光
となって、測定感度は向上する．そして、屈折透過光と
なる確率は液体ｌ２の屈折率の変化に応じた臨界角ΦＣ
，の変化に左右されて測定感度がよ←なった状態で受光
素子４の出力が変化し、混合比等を測定することができ
る．また、その程度は折り返し部２ｃにおけるコア６の
みから成る部分の比率によっても左右される． 第６図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、第３図に示される
折り返し部全体がコアのみから成る光学式液体センサの
製造方法を示す図である．第６図（ａ）において、コア
のみから成る直線状の光ファイバ２′を非熱伝導性の型
１３の上に乗せて、コーナ部１４を小型バーナ１５等で
局部加熱して光ファイバ２′を軟化させる．光ファイバ
２′の先端部ｌ６は自重で略９０度折れ曲がる．つぎに
、第６図（ｂ）に示すように、光ファイバ２′の根元部
ｌ８を型ｌ３の側面に沿わせるよう反時計方向９０度回
転させる．そして、新たなコーナ部ｌ９を小型バーナ１
５等で局部加熱して、先端部ｌ６を自重で略９０度折り
曲げる．そして、第６図（Ｃ）において、余分な部分の
光ファイバ２′を切断すると底部が直線のＵ字型の折り
返し部２Ｃとなる．そして、コアとクラッドから成る往
路２ａと２ｂを折り返し部２ｃの両端に当接させて、バ
ーナ１５等で折り返し部２ｃに熱融着させて光ファイバ
２とする．つぎに、第６図（ｄ）において、この光ファ
イバ２の表面にエボキシ樹脂を薄く塗って本体５の孔８
ａに挿入する．また、発光素子３と受光素子４も零体５
内に挿入してエポキシ樹脂で固定する． 第６図（ｅ）（ｆ）は、第３図に示される折り返し部全
体がコアのみから成る光学式液体センサの他の製造方法
を示す図である． まず、第６図（ｅ）において、直線状の光ファイバ２′
の一端を、例えばホルダ２ｏの固定アーム２０ａに対し
回転可能な把握用アーム２０ｂで水平に保持し、コーナ
部１４を小型バーナ１５等で加熱して光ファイバ２を軟
化させる．光ファイバ２′の先端部ｌ６は自重で略９ｏ
度折れ曲がる．つぎに、第５図（ｒ）に示すように、ホ
ルダ２０の把握用アーム２０ｂを反時計方向に９０度回
動して、光ファイバ２′の根本部１８を垂直に保持し、
新たなコーナ部ｌ９を小型バーナ１５等で局部加熱して
、先端部ｌ６を自重で９０度折り曲げる．以下、同様に
して余分な部分の光ファイバ２′を切断すると底部が直
線のＵ字型光ファイバ２′を得る． 以上の製造方法によれば、往路２ａ，Ｉ路２ｂと折り返
し部２Ｃを別に作るので、同一厚みのものを製造でき、
製品毎の測定惑度のばらつきが少なく安定した品質が確
保できる。
リン混合燃料の混合比や屈折率等の測定に用いられる、
光学式液体センサ及びその製造方法に関する． 〔従来の技術〕 この種光学式液体センサの内、特に、アルコール／ガソ
リン混合比を測定するのに通した光学式液体センサに関
する従来の技術を説明する．近い将来に、自動車燃料と
して排気公害対策や石油資源対策の必要性からアルコー
ル燃料が普及し、アルコール／ガソリン混合燃料の形で
使用されるものと予想されている．しかし、その混合比
は一定ではなく、供給側又は使用側の事情によって変動
する．この混合比が変わると、それに応じて空燃比、点
火時期、燃料供給速度等のエンジンのパラメータが調整
されないと、始動性、燃焼特性、燃料経済性、運転性、
機関出力、排気性ガス組成が損なわれる．そして、実車
テストを重ねる中で、この混合比を正確に測定でき構造
も簡単な液体センサが望まれるようになっている．この
ような液体センサとして、特開昭５７−５１９２０号公
報には第１１図に示す光学式液体センサが提案されてい
る．この光学式液体センサａは石英のガラスロッドｂと
その両端に配置された発光素子Ｃと受光素子ｄとから成
っている．そして、このガラスロッドｂは、燃料配管ｅ
の途中に設けられたヘッダｆにシールｇを介して、接液
状態で挿入されている．この液体センサａの測定原理は
、第９図に示すようにアルコール／ガソリン混合比に応
じて燃料の屈折率が変化し、この屈折率が変化するとガ
ラスロッドｂと混合燃料ｈ間の境界面から混合燃料中へ
屈折して透過する光量が変化することを応用したもので
ある．すなわち、一定出力の発光素子Ｃに対して、受光
素子ｄの出力を測定し、キヤリプレーシタンデータと付
き合わせて混合比を知るものである。この光学式液体セ
ンサは応答性に優れており注目されつつある．〔発明が
解決しようとする課題〕 従来の技術で説明した光学式液体センサにおいては、応
答性に優れるものの、ガラスロッドｂが直線的であるた
め、ガラスロッドｂに入射される光の各モードのほとん
どが最初に液体との境界面に到達した点での入射角によ
って、反射してガラスロンドｂ中を伝播するものと、屈
折して液体中へ透過するものとに分けられるので、ガラ
スロッドｂからの出射光量を液体屈折率との関係を直線
的なものとし、測定感度を良くするためには、かなり大
口径で長いガラスロッドｂを用いる必要があり、液体セ
ンサが大型化する（口径約５一一長さ好ましくは５ｃ一
以上）という問題点があった．また、ガラスロッドｂを
液体のへッド５または管路を貫通するように取付ける必
要があるため、ガラスロッドｂが破損したり、汚れたり
したときの取り換えや保全が容易でないという問題点も
あった． 本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、小型で保守、保全が容易であり
、測定感度の良い光学式液体センサ及びその製造方法を
提供しようとするものである． 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明の光学式液体センサ
は、大口径のガラス系光ファイバを逆方向に折り返し、
この光ファイバの往路の始端に発光素子を、復路の終端
に受光素子をそれぞれ設け、光ファイバの折り返し部は
検出部として露出させ、往路及び復路の大半は本体内に
密封して収納した光学式液体センサであって、光ファイ
バの往路及び復路はコアとクラッドから成り、折り返し
部はコアのみから成る部分を有するもの又は折り返し部
はコアが露出している部分を有するものである．そして
、折り返し部はコアのみから成る部分を有する光学式液
体センサの製造方法としては、コアのみから成る光ファ
イバで折り返し部を形成し、この折り返し部の両端にコ
アとクラッドから成る往路と復路を融着し、ついで往路
と復路を本体内に密封して収納する製造方法がある． また、折り返し部はコアが露出している部分を有する光
学式液体センサの製造方法としては、コアとクラッドか
ら成る光ファイバを折り曲げ加工して往路、復路及び折
り返し部を形成し、折り返し部の少なくとも一つの折り
返し点をガラス腐食液に接触させて部分的に腐食させて
コアを露出させ、ついで往路と復路を本体内に密封して
収納する製造方法がある． 〔作用〕 光ファイバの折り返し部は伝送ロスが多くなり、この伝
送ロスの程度が液体の屈折率の変化に応じて変化するこ
とで測定が可能となるが、コアのみから成る部分又はコ
アが露出している部分があるとこの伝送ロスがより多く
なり測定感度が上がる．そして、大口径の光ファイバと
したのは、伝送ロスを極小にする通信ケーブルとは異な
り、ある程度の伝送ロスがないと測定できなくなるとい
う意味で、小口径の通信ケーブルと区別するためである
． そして、コアのみから成る光ファイバで折り返し部を形
成し、この折り返し部の両端にコアとクラッドから成る
往路と復路を融着する製造方法によると、折り返し部の
全体がコアのみである光学式光センサとなる． また、コアとクラッドから成る光ファイバを折り曲げ加
工して往路、復路及び折り返し部を形成し、折り返し部
の少なくとも一つの折り返し点をガラス腐食液に接触さ
せて部分的に腐食させる製造方法によると、折り返し部
のコアが部分的に露出している光学式光センサとなる． 〔実施例〕 以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する． 第１図は本発明の光学式液体センサの断面図、第２図は
第１図の光学式液体センサの底面図、第３図及び第４図
は折り返し部の拡大図である．第１図において、光学式
液体センサｌは、大口径のガラス系光ファイバ２とこの
光ファイバ２の両端の発光素子３と受光素子４とこれら
を収納する零体５とからなっている． 光ファイバ２は、略平行（多少模状に傾斜していてもよ
い）の往路２ａと復路２ｂ，折り返し部２Ｃで形成され
ている．この折り返し部２Ｃが接液し、検出部を構成し
ている．この折り返し部２Ｃでは伝送ロスが多くその伝
送ロスの量は液体の屈折率で左右され、測定感度を決定
するので重要である．なお、折り返し部２Ｃの形状は図
示のように底部が直線のＵ字型に限らず、半円形のＵ字
型でもよい． 第３図において、往路２ａと復路２ｂは屈折率が高いコ
ア６と屈折率が低いクラッド７から成るもので構成され
ているが、折り返し部２Ｃ全体はコア６のみから成るも
ので構成されている．また、第４図において、゛往路２
ａと復路２ｂ及び折り返し部２ｃの大部分はコア６とク
ラッド７から成るもので構成されているが、折り返し部
２Ｃの折り返し点２ｄはコア６が部分的に露出している
もので構成されている．なお、第４図の例では左右の折
り返し点２ｄでコア６が露出しているが、左右何れかの
折り返し点２ｄでコア６が露出しているものでもよい．
また、折り返し部２０部分は、第３図と第４図の中間的
なものでもよい．また、この光ファイバ２の材料は石英
ガラスや多成分ガラスのガラス系である．その材質特に
屈折率は測定される液体の屈折率の変化範囲に基づいて
選定される．そして、この光ファイバ２の口径は、通常
の通信ケーブル用の如＜０．１ｍ一台のものではなく、
より大口径のものが選定される．ある程度の伝送ロスが
必要なこと及び形状の安定性や加工性から好ましくは０
．５ｍ一以上のものが使用される． 発光素子３は往路２ａの始端に、受光素子４は復路２ｂ
の終端に配置され、発光素子３よりの一定量の発光が、
光ファイバ２を通ってどれだけ伝送されたかを受光素子
４で測定し出力とするものである． 零体５は耐蝕金属製のホルダ８とアクリル製のアダプタ
９とからなっている．ホルダ８は全体として６角形状を
しておりその下方に取付ネジ８ａが加工されている（第
１図及び第２図参照）．この取付ネジ８ａで光学式液体
センサｌ全体を、検出部が接液するようにして配管等に
取付ける．また、このホルダ８には２本の孔８ｂが加工
されており、この孔８ｂに光ファイバ２を挿入して接着
剤１０等で密封する．アダプタ９は、発光素子３と受光
素子４を収納し、ホルダ８内に挿入されてエポキシ樹脂
等でホルダ８に固着されている．つぎに、上述した光学
式液体センサｌの作動を第５図に基づいて説明する．な
お、比較のため、折り返し部２Ｃ全体がコア６とクラッ
ド７から成る第５（ａ）のものと、折り返し部２ｃ全体
がコア６から成る第５（ｂ）のものとについて説明する
． 第５図（ａ）において、往路２ａからの光はコア６とク
ラッド７の境界面で反射しつつ折り返し部２Ｃに至る．
折り返し部２ｃに至った光は入射角が小さ《なり、コア
６とクラッド７の屈折率の比できまる臨界角ΦＣｉ以下
となる光は屈折透過光となってクラッド７に至る．さら
に、液体１２まで至るためにはクラッド７と液体ｌ２の
屈折率の比できまる臨界角ΦＣ，以下となる必要がある
．そして、液体ｌ２の屈折率がクラッド７の屈折率に近
づくと臨界角Φｃ８は大きくなって屈折透過光が多くな
り、伝送ロスが大となうて受光素子４の出力は小さ《な
る．液体ｌ２の屈折率がクラッド７の屈折率から離れる
と臨界角ΦＣよは小さ《なって屈折透過光が少なくなり
、伝送ロスが小となって受光素子４の出力は大きくなる
．したがって、液体ｌ２の屈折率の変化に応じて受光素
子４の出力が変化し、混合比等を測定することができる
．しかし、コア６とクラッド７間の屈折透過光は、折り
返し点２ｄの曲率分だけ入射角が大きくなって、クラッ
ド７から液体ｌ２への屈折透過光となる確率は低くなる
． 第５図（ｂ）において、コア６のみから成る折り返し部
２ｃによるものは、コア６と液体ｌ２の屈折率の比でき
まる臨界角ΦＣ，以下となったものはすべて屈折透過光
となって、測定感度は向上する．そして、屈折透過光と
なる確率は液体ｌ２の屈折率の変化に応じた臨界角ΦＣ
，の変化に左右されて測定感度がよ←なった状態で受光
素子４の出力が変化し、混合比等を測定することができ
る．また、その程度は折り返し部２ｃにおけるコア６の
みから成る部分の比率によっても左右される． 第６図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、第３図に示される
折り返し部全体がコアのみから成る光学式液体センサの
製造方法を示す図である．第６図（ａ）において、コア
のみから成る直線状の光ファイバ２′を非熱伝導性の型
１３の上に乗せて、コーナ部１４を小型バーナ１５等で
局部加熱して光ファイバ２′を軟化させる．光ファイバ
２′の先端部ｌ６は自重で略９０度折れ曲がる．つぎに
、第６図（ｂ）に示すように、光ファイバ２′の根元部
ｌ８を型ｌ３の側面に沿わせるよう反時計方向９０度回
転させる．そして、新たなコーナ部ｌ９を小型バーナ１
５等で局部加熱して、先端部ｌ６を自重で略９０度折り
曲げる．そして、第６図（Ｃ）において、余分な部分の
光ファイバ２′を切断すると底部が直線のＵ字型の折り
返し部２Ｃとなる．そして、コアとクラッドから成る往
路２ａと２ｂを折り返し部２ｃの両端に当接させて、バ
ーナ１５等で折り返し部２ｃに熱融着させて光ファイバ
２とする．つぎに、第６図（ｄ）において、この光ファ
イバ２の表面にエボキシ樹脂を薄く塗って本体５の孔８
ａに挿入する．また、発光素子３と受光素子４も零体５
内に挿入してエポキシ樹脂で固定する． 第６図（ｅ）（ｆ）は、第３図に示される折り返し部全
体がコアのみから成る光学式液体センサの他の製造方法
を示す図である． まず、第６図（ｅ）において、直線状の光ファイバ２′
の一端を、例えばホルダ２ｏの固定アーム２０ａに対し
回転可能な把握用アーム２０ｂで水平に保持し、コーナ
部１４を小型バーナ１５等で加熱して光ファイバ２を軟
化させる．光ファイバ２′の先端部ｌ６は自重で略９ｏ
度折れ曲がる．つぎに、第５図（ｒ）に示すように、ホ
ルダ２０の把握用アーム２０ｂを反時計方向に９０度回
動して、光ファイバ２′の根本部１８を垂直に保持し、
新たなコーナ部ｌ９を小型バーナ１５等で局部加熱して
、先端部ｌ６を自重で９０度折り曲げる．以下、同様に
して余分な部分の光ファイバ２′を切断すると底部が直
線のＵ字型光ファイバ２′を得る． 以上の製造方法によれば、往路２ａ，Ｉ路２ｂと折り返
し部２Ｃを別に作るので、同一厚みのものを製造でき、
製品毎の測定惑度のばらつきが少なく安定した品質が確
保できる。
第７図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、第４図に示される折り返
し点のコアが部分的に露出している光学式液体センサ１
の製造方法を示す図である．第７図（ａ）において、ま
ず、コアとクラツドから成る直線状の光ファイバから底
面が直線のＵ字型の折り返し部２Ｃ’２有する光ファイ
バ２を製作する．そして、折り返し点２ｄ以外に塗装等
のマスキングを施す（一点鎖線で図示の部分）。ついで
、第７図（ｂ）において、この光ファイバ２の折り返し
部２Ｃをフッ化水素酸等のガラス腐食剤に浸す．すると
、第７図（ｃ）に示すように、折り返し点２ｄのみが腐
食され、コアが露出する．以上の製造方法によれば、比
較的容易に部分的にコアが露出する折り返し部２Ｃを形
成するとができる． つぎに、本発明の光学式液体センサ１をアルコール／ガ
ソリン混合比の測定に適用した場合を説明する． 第８図は検出装置２ｌの断面図である．検出装ｉｔ２１
には、燃料通路２２が設けられ、この燃料通路２２内の
燃料を測定する光学式液体センサ１と温度検出器２３と
が並列的に内蔵されている．また、プリント基１２４も
内蔵されてコンパクトにまとめられている．例えば、光
ファイバとして口径０．７５ｍ−のものを使用し、Ｕ字
型の折り返し部の巾を５−一とすると、光学式液体セン
サ１は長さ２５膳一程度まで小型化できる．したがって
、検出装２２０全体としても４０ｍｍ角程度以下の小型
のものとすることができる． つぎに、アルコール／ガソリン混合比の測定の場合の光
ファイバ２の測定惑度について、第９図と第ｌＯ図に基
づいて説明する． 第９図はアルコール濃度の変化に応じた屈折率の変化を
示すグラフ図、第１０図はコアのみから成る折り返し部
の光学式光七ンサの出力の一例を示すグラフ図である．
第９図において、液温によっても変動するが、アルコー
ル濃度が増すにつれて屈折率が減少している．したがっ
て、全アルコール濃度範囲の屈折率の最高値より高いコ
ア１．６２（クラッドの屈折率は１．５５）の多成分ガ
ラス光ファイバを用いると、全アルコール濃度範囲の測
定が可能となる．しかし、第１０図において、折り返し
部２ｂがコアとクラツドから成るものを用いた場合は、
実線で示すように勾配が緩やかとなって惑度は鈍くなる
．そこで、第３図又は第４図のように折り返し部２ｄ全
体がコアのみからなるものとすると、第ｌθ図において
点線で示すように勾配が急となって惑度は鋭くなる．な
お、ガラスの材料特にコアは、測定したいアルコールの
種類、濃度範囲や測定惑度に応じて選定すればよい． 〔発明の効果〕 本発明は、以上説明したように構成されているので、次
に記載されるような効果を奏する．大口径のガラス系光
ファイバを逆方向に折り返し、この折り返し部を検出部
として接液させる構造としてきるので、光学式光センサ
全体を小型化することができ、保守・点検も容易である
．さらに、光ファイバの往路及び復路はコアとクラッド
から成り、折り返し部はコアのみから成る部分を有する
もの又は折り返し部はコアが露出している部分を有する
ものとしているので、測定感度を向上させることができ
る． そして、コアのみから成る光ファイバで折り返し部を形
成し、この折り返し部の両端にコアとクラッドから成る
往路と復路を融着し、ついで往路と復路を本体内に密封
して収納する製造方法とすると、均一な厚みのコアが露
出するものを簡単に製作することができる． また、コアとクラッドから成る光ファイバを折り曲げ加
工して往路、復路及び折り返し部を形成し、折り返し部
の少なくとも一つの折り返し点をガラス腐食液に接触さ
せて部分的に腐食させてコアを露出させ、ついで往路と
復路を本体内に密封して収納する製造方法とすると、部
分的にコアが露出するものを簡単に製作することができ
る．
し点のコアが部分的に露出している光学式液体センサ１
の製造方法を示す図である．第７図（ａ）において、ま
ず、コアとクラツドから成る直線状の光ファイバから底
面が直線のＵ字型の折り返し部２Ｃ’２有する光ファイ
バ２を製作する．そして、折り返し点２ｄ以外に塗装等
のマスキングを施す（一点鎖線で図示の部分）。ついで
、第７図（ｂ）において、この光ファイバ２の折り返し
部２Ｃをフッ化水素酸等のガラス腐食剤に浸す．すると
、第７図（ｃ）に示すように、折り返し点２ｄのみが腐
食され、コアが露出する．以上の製造方法によれば、比
較的容易に部分的にコアが露出する折り返し部２Ｃを形
成するとができる． つぎに、本発明の光学式液体センサ１をアルコール／ガ
ソリン混合比の測定に適用した場合を説明する． 第８図は検出装置２ｌの断面図である．検出装ｉｔ２１
には、燃料通路２２が設けられ、この燃料通路２２内の
燃料を測定する光学式液体センサ１と温度検出器２３と
が並列的に内蔵されている．また、プリント基１２４も
内蔵されてコンパクトにまとめられている．例えば、光
ファイバとして口径０．７５ｍ−のものを使用し、Ｕ字
型の折り返し部の巾を５−一とすると、光学式液体セン
サ１は長さ２５膳一程度まで小型化できる．したがって
、検出装２２０全体としても４０ｍｍ角程度以下の小型
のものとすることができる． つぎに、アルコール／ガソリン混合比の測定の場合の光
ファイバ２の測定惑度について、第９図と第ｌＯ図に基
づいて説明する． 第９図はアルコール濃度の変化に応じた屈折率の変化を
示すグラフ図、第１０図はコアのみから成る折り返し部
の光学式光七ンサの出力の一例を示すグラフ図である．
第９図において、液温によっても変動するが、アルコー
ル濃度が増すにつれて屈折率が減少している．したがっ
て、全アルコール濃度範囲の屈折率の最高値より高いコ
ア１．６２（クラッドの屈折率は１．５５）の多成分ガ
ラス光ファイバを用いると、全アルコール濃度範囲の測
定が可能となる．しかし、第１０図において、折り返し
部２ｂがコアとクラツドから成るものを用いた場合は、
実線で示すように勾配が緩やかとなって惑度は鈍くなる
．そこで、第３図又は第４図のように折り返し部２ｄ全
体がコアのみからなるものとすると、第ｌθ図において
点線で示すように勾配が急となって惑度は鋭くなる．な
お、ガラスの材料特にコアは、測定したいアルコールの
種類、濃度範囲や測定惑度に応じて選定すればよい． 〔発明の効果〕 本発明は、以上説明したように構成されているので、次
に記載されるような効果を奏する．大口径のガラス系光
ファイバを逆方向に折り返し、この折り返し部を検出部
として接液させる構造としてきるので、光学式光センサ
全体を小型化することができ、保守・点検も容易である
．さらに、光ファイバの往路及び復路はコアとクラッド
から成り、折り返し部はコアのみから成る部分を有する
もの又は折り返し部はコアが露出している部分を有する
ものとしているので、測定感度を向上させることができ
る． そして、コアのみから成る光ファイバで折り返し部を形
成し、この折り返し部の両端にコアとクラッドから成る
往路と復路を融着し、ついで往路と復路を本体内に密封
して収納する製造方法とすると、均一な厚みのコアが露
出するものを簡単に製作することができる． また、コアとクラッドから成る光ファイバを折り曲げ加
工して往路、復路及び折り返し部を形成し、折り返し部
の少なくとも一つの折り返し点をガラス腐食液に接触さ
せて部分的に腐食させてコアを露出させ、ついで往路と
復路を本体内に密封して収納する製造方法とすると、部
分的にコアが露出するものを簡単に製作することができ
る．
第１図は本発明の光学式液体センサの断面図、第２図は
第１図の光学式液体センサの底面図、第３図及び第４図
は折り返し部の拡大図、第５図は光学式液体センサの作
動図、第６図は第３図の光学式液体センサの製造方法を
示す図、第７図は第４図の光学式液体センサの製造方法
を示す図、第８図は本発明の光学式液体センサをアルコ
ール／ガソリン混合比の測定に適用した場合の検出装置
の断面図、第９図はアルコール濃度の変化に応じた屈折
率の変化を示すグラフ図、第ｌＯ図はコアのみから成る
折り返し部の光学式光センサの出力の一例を示すグラフ
図、第１１図は従来の光学式液体センサの断面図である
．なお、図面中の主な符号の説明は下記の通りである． ２・・・光ファイバ ２ａ一往路 ２ｂ−・・復路 ２ｃ一・折り返し部（検出部） ３・・・発光素子 図 ４・・・受光素子 ６・・・コア ７・・・クラッド． 特許出願人 株式会社日立製作所 タック電線株式会社 代理人 弁理士 梶 良 之 第７図 （ａ） （ｂ） 纂８ （Ｃ） 第３［２１ （ａ） 第４ 図 図 （ｂ） 第９ 図 第１０図
第１図の光学式液体センサの底面図、第３図及び第４図
は折り返し部の拡大図、第５図は光学式液体センサの作
動図、第６図は第３図の光学式液体センサの製造方法を
示す図、第７図は第４図の光学式液体センサの製造方法
を示す図、第８図は本発明の光学式液体センサをアルコ
ール／ガソリン混合比の測定に適用した場合の検出装置
の断面図、第９図はアルコール濃度の変化に応じた屈折
率の変化を示すグラフ図、第ｌＯ図はコアのみから成る
折り返し部の光学式光センサの出力の一例を示すグラフ
図、第１１図は従来の光学式液体センサの断面図である
．なお、図面中の主な符号の説明は下記の通りである． ２・・・光ファイバ ２ａ一往路 ２ｂ−・・復路 ２ｃ一・折り返し部（検出部） ３・・・発光素子 図 ４・・・受光素子 ６・・・コア ７・・・クラッド． 特許出願人 株式会社日立製作所 タック電線株式会社 代理人 弁理士 梶 良 之 第７図 （ａ） （ｂ） 纂８ （Ｃ） 第３［２１ （ａ） 第４ 図 図 （ｂ） 第９ 図 第１０図
Claims (4)
- （１）大口径のガラス系光ファイバを逆方向に折り返し
、この光ファイバの往路の始端に発光素子を、復路の終
端に受光素子をそれぞれ設け、光ファイバの折り返し部
は検出部として露出させ、往路及び復路の大半は本体内
に密封して収納した光学式液体センサであって、光ファ
イバの往路及び復路はコアとクラッドから成り、折り返
し部はコアのみから成る部分を有することを特徴とする
光学式液体センサ。 - （２）コアのみから成る光ファイバで折り返し部を形成
し、この折り返し部の両端にコアとクラッドから成る往
路と復路を融着し、ついで往路と復路を本体内に密封し
て収納する請求項１記載の光学式液体センサの製造方法
。 - （３）大口径のガラス系光ファイバを逆方向に折り返し
、この光ファイバの往路の始端に発光素子を、復路の終
端に受光素子をそれぞれ設け、光ファイバの折り返し部
は検出部として露出させ、往路及び復路の大半は本体内
に密封して収納した光学式液体センサであって、光ファ
イバの往路及び復路はコアとクラッドから成り、折り返
し部はコアが露出している部分を有することを特徴とす
る光学式液体センサ。 - （４）コアとクラッドから成る光ファイバを折り曲げ加
工して往路、復路及び折り返し部を形成し、折り返し部
の少なくとも一つの折り返し点をガラス腐食液に接触さ
せて部分的に腐食させてコアを露出させ、ついで往路と
復路を本体内に密封して収納する請求項３記載の光学式
液体センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5764089A JPH02236146A (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | 光学式液体センサ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5764089A JPH02236146A (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | 光学式液体センサ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02236146A true JPH02236146A (ja) | 1990-09-19 |
Family
ID=13061489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5764089A Pending JPH02236146A (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | 光学式液体センサ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02236146A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0534562U (ja) * | 1991-10-16 | 1993-05-07 | 日本電子機器株式会社 | 光学式アルコールセンサ |
| WO1994024543A1 (fr) * | 1993-04-15 | 1994-10-27 | Japan Energy Corporation | Capteur du type a reflexion totale destine a mesurer l'indice de refraction |
-
1989
- 1989-03-08 JP JP5764089A patent/JPH02236146A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0534562U (ja) * | 1991-10-16 | 1993-05-07 | 日本電子機器株式会社 | 光学式アルコールセンサ |
| WO1994024543A1 (fr) * | 1993-04-15 | 1994-10-27 | Japan Energy Corporation | Capteur du type a reflexion totale destine a mesurer l'indice de refraction |
| US5565978A (en) * | 1993-04-15 | 1996-10-15 | Japan Energy Corporation | Total-reflection type refractive index sensor |
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