JPH03165248A - 流体用センサ - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は筒状容器内に流体を流通させながらその濃度な
どを検出するセンサに関する。

Ｂ、従来の技術 近年、石油依存度を減らす目的などで石油燃料にアルコ
ールを混合してエンジン等を駆動することが行なわれて
いるが、このような混合燃料においては１石油燃料とア
ルコールの混合比を検出し。

これに基づいて燃料供給量や点火時期の調整を行ない、
混合比が変っても常に最適な出力が得られるようにする
必要がある。

このような石油燃料とアルコールの混合比を検出するセ
ンサとして、第１０図に示すものが知られている。第１
０図において、金属製の円筒容器５０にはアース線５１
が接続されて外部電極が構成され、両端にコネクタ５２
．５３が取付けられてその内部に燃料通過路５４が形成
される。燃料通過路５４内には１両端を絶縁材から成る
サポート部材５６．５７により支持された内部電極５５
が配設されている。そして円筒容器５０に設けた取付孔
に絶縁ブツシュ５８を介して取付けられたボルト５９の
先端が内部電極５５に螺着され、ボルト５９にリード線
６０が接続されている。

このような構成において、コネクタ５２．５３に燃料ホ
ースを接続して石油燃料とアルコールを混合した燃料Ｆ
を円筒容器５ｏ内に流すと１円筒容器（外部電極）５０
と内部電極５５との間では、燃料Ｆを誘電体とする第１
１図の等価回路で表わされるコンデンサ６５が構成され
る。

一般に、コンデンサ６５の静電容量Ｃは１次式％式％ 但し、Ａ：電極板の面積（ａＪ） ｔ：電極間の距離〔値〕 Ｅ：誘電体の誘電率［Ｆ／ｃ■］ Ｅｏ：真空の誘電率（＝８，８５４Ｘ１０−’）［Ｆ／
ｃｍ１１／１１１：誘電体の比誘電率 したがって、Ａ、ｔが一定であれば、誘電体の比誘電率
ｔ　／　ｔ　６に比例して静電容量Ｃ（Ｆ）が変化し、
静電容量Ｃを検出すれば、誘電体すなわち燃料Ｆの比誘
電率を知ることができる。そして、例えばガソリンの比
誘電率は約１．９５に対して、メタノールは約３２．４
であり、混合燃料の比誘電率は混合比に応じた値となる
ので、燃料の比誘電率ｔ　／　Ｅ　１）すなわち静電容
量Ｃを検出すれば混合比を知ることができる。

第１２図のグラフは、混合比に対する静電容量Ｃの変化
を測定した例であり、静電容量Ｃを検出することにより
混合燃料Ｆの混合比を知ることができるのがわかる。

静電容量Ｃは、例えば第１３図に示すような発振回路６
６の一部に接続される。この発振回路６６は、抵抗Ｒ工
、Ｒ，，Ｒ，等の回路定数と静電容量Ｃとによって決ま
る発振周波数ｆを出力し、静電容量Ｃの変化すなわち混
合比の変化が発振周波数ｆの変化として取り出される。

しかしながら、従来のボルト５９によって電気的接続部
を円筒容器の外側から閉塞する構造では、燃料の圧力が
高まるとボルト５９が押し出されて燃料洩れを起こす可
能性が高い。

そこで、本出願人は先に、特開平１−１９６５５７号公
報において第１４図に示すような流体用センサを提案し
た。第１４図において、金属製の筒状容器としての円筒
容器１はリード線２を接続して外部電極とされ、燃料Ｆ
の供給側端が開口され燃料コネクタを兼ねている。この
円筒容器１の内部に内部電極３が配設され、内部電極３
の供給側端部が従来と同様のサポート部材４で支持され
る。

内部電極３の剛性が高い場合にはこのサポート部材４は
不要である。一方、内部電極３の反対側端部はプラグ状
サポート部材５で支持され、このプラグ状サポート部材
５で円筒容器１の端部が閉塞される。そして、このプラ
グ状サポート部材５の手前の位置には、円筒容器１に連
通して側方に突出するコネクタを兼ねる燃料排出管６が
設けられる。

ここで１例えば鋼管から成る円筒容器１と燃料排出管６
とはロウ付けされ、その後、内外面の錆。

汚れ等を落してニッケルメッキ等が施される。ロウ付け
をすると、熱歪みの影響によって円筒容器１は燃料排出
管６の位置で曲がるため、その曲がりが修正される。

プラグ状サポート部材５は円筒容器内の燃料供給側と反
対側に小径部５Ａを有し、円筒容器１には、この小径部
５Ａが挿入される小径支持部ＩＡが形成され、この小径
支持部ＩＡの段差部とサポート部材５との間に０リング
７が配設される。また、内部電極３はプラグ状サポート
部材５を貫通して円筒容器１から突出され、誘電率が小
さく誘電損失が小さいテフロン等でできた絶縁ブツシュ
９を介してナツト１０により円筒容器１の端部に固定さ
れる。内部電極３の突出端には出力端子８が接続される
。

このような構成において、円筒容器１と排出管６とに燃
料ホースを接続して混合燃料を円筒容器１から排出管６
へ゛と流して上述と同様にしてガソリンとアルコールの
混合比が計測される。一般にこの混合燃料の圧力は１０
ｋｇ／ａＪ程度まで上昇するが、この圧力によりプラグ
状サポート部材５に作用する力はＯリング７を介して小
径部ＩＡで受け、これによりＯリング７が押しつぶされ
、サポート部材５と円筒容器１とのシール性が向上し、
燃料Ｆの洩れが防止される。

Ｃ６発明が解決しようとする課題 しかしながら、この従来センサにあっては、上述したロ
ウ付けによる熱歪みに起因して円筒容器１におけるＯリ
ング７の接触面の加工精度が悪く、０リング７によるシ
ールが不十分になる惧れがある。すなわち、その接触面
、特に円筒容器１の内周面の加工は、円筒容器１の左端
からドリルなどの加工工具を挿入して行われるが１円筒
容器１と燃料排出管６とのろう付けに起因して円筒容器
１が燃料排出管６との接合部を頂点としてくの字にゆが
んでおり、特に薄肉部ではあまり加工代が取れないので
、接触面の加工精度を高くできない。

本発明の技術的課題は、筒状容器とサポート部材との間
のシール面を変更してその加工精度の向上を図ることに
ある。

Ｄ６問題点を解決するための手段 一実施例を示す第１図に対応付けて本発明を説明すると
１本発明は、外部電極を構成するとともに被検出流体が
通過する筒状容器１１と、この筒状容器１１内に設置さ
れる内部電極１５と、筒状容器１１の一方の端部を閉塞
するとともに、内部電極１５を支持する電気絶縁体から
なるプラグ状サポート部材１４と、このプラグ状サポー
ト部材１４の手前で筒状容器１１に連通する被検出流体
排出管２１とを有する流体用センサに適用される。

そして、上述の技術的課題は次の構成で解決される。プ
ラグ状サポート部材１４で閉塞される筒状容器１１の一
端には小径部１３が形成され、プラグ状サポート部材１
４の外周面と筒状容器１１の内周面との間から漏れる燃
料を小径部の内周面に密接されたシール部材１７により
シールする。

Ｅ０作用 流体が筒状容器１１から排出側２１へと流れるときの流
体圧によってプラグ状サポート部材１４が筒状容器１１
の閉塞端部へ押圧され、プラグ状サポート部材１４と筒
状容器１１のシール性が向上するとともに、シール部材
１７が小径部１３の内周面に密接してシールするように
した。小径部１３は肉厚が厚く、筒状容器１１と排出管
２１とのろう付けなどに起因する変形が少ない上に、そ
の内周面の加工代を多くとれるから、ロウ付は等の加工
の後に小径部内周面を加工する精度が向上してシール部
材１７によるシール性が向上する。

なお以上では実施例の図面により本発明を説明したが、
これにより本発明が実施例に限定されるものではない。

Ｆ、実施例 一第１の実施例− 第１図および第２図に第１の実施例を示す。

第１図において、金ｇＩＩＩｌの筒状容器としての円筒
容器１１はリード線１２を接続して外部電極とされ、燃
料Ｆが供給される開口端１１ａは径方向に膨出されて燃
料コネクタ部を形成している０円筒容器１の開口端と対
向する閉塞端１１ｂには小径部１３が形成され、開口端
側から挿入したプラグ状サポート部材１４が小径部１３
の段部に着座されている。このサポート部材１４はテフ
ロンなどの絶縁体から形成される。

円筒容器１１の内部には、一端がプラグ状サポート部材
１４を貫通して保持されている内部電極１５が軸方向に
延設されている。この内部電極１５は、第２図に示すよ
うに略捧状に形成され。

その中央部分には角柱部１５ａが、端部にはねじ部１５
ｂが形成されている。角柱部１５ａは、第２図に示すよ
うにプラグ状サポート部材１４の一端面に形成されてい
る溝１４ａに嵌合され、組立時にプラグ状サポート部材
１４の溝１４ａを工具などで係止することによりねじ部
１５ｂへのナツト締付による内部電極１５の共回りを防
止している。なお、１４ｂは内部電極１５が貫通する丸
孔である。

さらに、内部電極１５に密に外挿された０リング１７の
外周部が小径部１３の内周面と密接され、これにより、
内部電極１５の外周部とプラグ状サポート部材１４の内
周部の間から漏れる燃料、およびプラグ状サポート部材
１４の外周部と円筒容器１１の内周部との間から漏れる
燃料をシールする。この結果、サポート部材１４による
円筒容器１１の完全なる閉塞が可能となる。

また、小径部１３には絶縁ブツシュ１８が嵌入されて０
リング１７をプラグ状サポート部材１４との間で押圧す
る。また、絶縁ブツシュ１８から突出する内部電極１５
のねじ部１５ｂにナツト１９を螺合して締め付けること
により出力端子２０を固定すると共に、角柱部１５ａに
よってプラグ状サポート部材１４を小径部１３の段差部
に押し付ける。そして、このプラグ状サポート部材１４
の手前の位置には、円筒容器１１に連通して側方に突出
するコネクタを兼ねる燃料排出管２１が設けられる。

このような構成において、円筒容器１１と排出管２１と
に燃料ホースを接続して混合燃料を円筒容器１１から排
出管２１へと流して上述と同様にしてガソリンとアルコ
ールの混合比が計測される。

一般にこの混合燃料の圧力は１０ｋｇ／ｃｓｆ程度まで
上昇するが、この圧力によりプラグ状サポート部材１４
に作用する力は小径部１３の段差部で受ける。そのため
、燃圧が高くなるほどサポート部材１４は大きな圧力で
段差部に押圧されてその押圧面で燃料のシールが可能と
なる。また、内部電極１５とサポート部材１４との間か
ら漏れる燃料と、サポート部材１４と円筒容器１１と間
から漏れる燃料は、Ｏリング１７でシールされ、円筒容
器１１の外部への燃料が漏洩するのを防止している。

この場合、内周面にＯリング１７が密接する小径部１３
の肉厚は十分厚いので、円筒容器１１と排出管２１との
ろう付けに起因する変形が少ない上、変形してもその加
工代が大きくとれるので。

所望の高い精度で小径部内周面を仕上げられ、従来のよ
うな接触面の精度不良に伴う燃料漏れが防止できる。さ
らに、小径部１３の筒内方の端縁部に面取りを施せば、
０リング１７の挿入が容易となる。

一変形例１− 第３図に示すように、内部電極１５の開口端側の先端１
５ｃを丸くすると、円筒容器１１内を流れる混合燃料に
乱れが発生せず、気泡の発生を抑制できる。その結果、
気泡の発生による誘電率が低下するという現象を防止で
き、測定精度が向上する。

なお、第４図に示すように、内部電極１５の先端部に６
角部１５ｄを形成して、ナツト締付時にその６角部１５
ｄを固定して周り止めするようにしてもよい。

一第２の実施例− 第５図に示すのは、プラグ状サポート部材３４の閉塞端
側に突部３４ａを設け、その突部３４ａの外周部と小径
部１３の内周面との間にＯリング１７Ａを介在させて、
プラグ状サポート部材３４の外周部と円筒容器１１の内
周部との間から漏れる燃料をシールするとともに、内部
電極１５をサポート部材３４に圧入してその間をシール
するものである。

このような構造により、次のような効果が得られる。

第１３図で説明したように、内部電極１５と円筒容器１
１との間で形成される静電容量は発振回路中に組み込ま
れるので、その発振を安定させるためには、内部電極１
５と円筒容器１１との間に介在される絶縁部材は電気損
失の少ないものを選択する必要がある。ところが、第１
図のようにその間に例えばフッ素ゴムの０リング１７が
介在する場合には、誘電率や誘電損失が大きくなるので
好ましくない０例えば、フッ素ゴムの比誘電率は６以上
で誘電損失は３％以上である。しかしながら、第５図の
構造にすれば、誘電率や誘電損失の高いフッ素ゴムの０
リングを使用できるので、誤差の小さいセンサが提供で
きる。

一第３の実施例− 第６図に示すのは、プラグ状サポート部材３４Ａを部材
３４１，３４２の２分割としたものである。一方の部材
３４１の一端面に凹部３４１ａを形成し、その凹部３４
１ａに内部電極１５に外挿されたＯリング２７を内挿し
て、内部電極１５の外周部とサポート部材３４との間の
シールを行うものである。第５図に示す第２の実施例よ
りもシ−ル性が向上する。

一第４の実施例− 第７図に示すのは、第１図に示す構造において。

内部電極をナツトで固定せずにスプリングリテーナ４５
で固定するものである。サポート部材４４を貫通して閉
塞端側に突出する内部電極１５Ａの一端を第８図に示す
スプリングリテーナ４５の孔４５ａに貫通させ、その先
端を一対のツメ４５ｂで挟持固定する。

この方式によれば、ナツト締付時の回転防止構造が不要
となる。また、出力端子４６がスプリングリテーナ４５
と一体化されて電気的接続が確実となる。

第９図はＯリングを使わずに燃料のシールを可能にする
実施例を示している。すなわち１円筒容器１１の小径部
１３の段差部をテーパー面１３１とし、そのテーパー面
１３１にプラグ状サポート部材４４Ａのテーパー面４４
１を当接させることにより１円筒容器１１と内部電極１
５Ｂとの間から漏れる燃料をシールする。また、内部電
極１５Ｂの中間部に断面円柱の大径部１５１を形成し、
その閉塞側端にテーパー面１５１ａを形成する。一方、
サポート部材４４Ａにはその大径部１５１が嵌合される
孔が形成され、その孔の底面がテーパー面とされ太径部
１５１のテーパー面１５１ａと当接して内部電極１５Ｂ
とサポート部材４４Ａとの間から漏れる燃料をシールす
る。

なお、混合燃料の濃度センサとして説明したが。

流体の誘電率の変動を引き起こす濃度以外の物理量を測
定するその他のセンサにも本発明を適用できる。

Ｇ８発明の効果 本発明によれば、プラグ状サポート部材と筒状容器との
間のシール部材を筒状容器の小径部の内周面に密接する
ようにしたので、小径部の内周面の加工精度が高くでき
るからシール部材によるシール性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実施例のセンサを示す縦断面図。 第２図はその内部電極の斜視図、第３図および第４図は
内部電極の先端の斜視図、第５図、第６図。 第７図は第２〜第４の実施例の縦断面図、第８図は第４
の実施例に使用するスプリングリテーナの斜視図、第９
図はさらに別の流体用センサを示す縦断面図である。 第１０図および第１４図は従来のセンサ構造を示す縦断
面図、第１１図は静電容量型センサの等価回路を示す概
略図、第１２図は燃料混合比と静電容量の関係を示すグ
ラフ、第１３図は検出回路を示す回路図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）外部電極を構成するとともに被検出流体が通過する
   筒状容器と、 この筒状容器内に設置される内部電極と、 前記筒状容器の一方の端部を閉塞するとともに、前記内
   部電極を支持する電気絶縁体からなるプラグ状サポート
   部材と、 このプラグ状サポート部材の手前で前記筒状容器に連通
   する被検出流体排出管とを有する流体用センサにおいて
   、 前記プラグ状サポート部材で閉塞される前記筒状容器の
   一端には小径部が形成され、前記プラグ状サポート部材
   の外周面と前記筒状容器の内周面との間から漏れる燃料
   を前記小径部の内周面に密接されたシール部材によりシ
   ールするようにしたことを特徴とする流体用センサ。