JP2825866B2

JP2825866B2 - 液体濃度センサ

Info

Publication number: JP2825866B2
Application number: JP22520989A
Authority: JP
Inventors: 雄二松原; 叡一郎高野瀬; 義春井川; 錠治野々山
Original assignee: Shiroki Corp
Current assignee: Shiroki Corp
Priority date: 1989-08-31
Filing date: 1989-08-31
Publication date: 1998-11-18
Anticipated expiration: 2013-11-18
Also published as: JPH0389150A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、反射膜が形成された端面を有し、被測定液
体中に配設される検知部と、検知部に光ビームを出射す
る発光部と、検知部での反射光を検出する光検出部とを
有し、検知部での全反射特性が被測定液体の濃度値によ
り変化することを利用して被測定液体の濃度を求める液
体濃度センサに関する。

（従来の技術）従来、液体の濃度（体積％）と、その液体の屈折率と
は一定の相関関係があることが知られている。この相関
関係を利用して、第７図に示すような液体濃度センサが
考えられている。

図において、ガラスでなる中実ロッド（以下ガラスロ
ッドと呼ぶ）１は材質が石英で、屈折率がn₁である。こ
のガラスロッド１の一端側（先端側）は検知部として用
いられ、端面が半球状に形成されている。そして、その
端面には、アルミニウム反射膜1aが蒸着等により形成さ
れている。ガラスロッド１の他端部側（基端部側）に
は、ホルダ２によって、受発光一体素子３が設けられて
いる。この受発光一体素子３は、発光面がガラスロッド
１の他端部側端面に当接する発光部としての発光ダイオ
ード3aと、受光面が同じく他端部側端面に当接する光検
出部としてのフォトダイオード3bとが一体的に設けられ
たものである。

発光部駆動回路４は発光ダイオード3aを駆動する回
路、濃度測定回路５はフォトダイオード3bから得られる
アナログ電気信号から、屈折率がn₂の被測定液体６の濃
度信号を求める回路である。７は濃度測定回路５から出
力される濃度信号を表示する表示部である。

次に、上記構成の動作を説明する。発光ダイオード3a
が、発光部駆動回路４によって駆動され、光ビームを出
射する。発光ダイオード3aより出射した光ビームはガラ
スロッド１内を伝搬し、反射膜1aで反射する。この反射
ビームがセンシング部分Ａに入射する。センシング部分
Ａにて、一部の光ビームは被測定液体６中へ透過してい
くが、残りの光ビームは全反射する。そして、全反射し
た光ビームはフォトダイオード3bに入射する。

フォトダイオード3bに入射した光ビームは、ここでア
ナログ電流信号に変換される。このアナログ電流信号
は、濃度測定回路５で被測定液体６の濃度信号に変換さ
れ、液晶表示部７に表示される。

上記構成によれば、全反射を起こす光ビームの光量
は、被測定液体６の屈折率n₂の関数となる。一方、被測
定液体６の濃度と、被測定液体６の屈折率n₂とは一定の
相関関係があるので、全反射を起こす光ビームの光量、
すなわち、フォトダイオード3bに入射する光量を検出す
ることにより、被測定液体６の濃度を測定することがで
きる。

（発明が解決しようとする課題）しかし、上記構成の従来例においては、センシング部
としてガラスロッド１を用いている。しかし、ガラスは
加工性が悪く、高価なので、透明樹脂（例えばアクリル
樹脂;PMMA）を使用することが考えられる。この様な透
明樹脂を用いると、アルミニウム（Al）等の蒸着膜の定
着性が悪く、反射膜が剥がれやすい。また、このアルミ
ニウム等の蒸着膜自体が外部に露出しているため傷がつ
きやすい。

よって、センシング部が一定の精度を保持できないと
いう問題点がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目
的は、センシング部に透明樹脂を用いて、一定の精度を
保持できる液体濃度センサを提供することにある。

（課題を解決するための手段）上記課題を解決する本発明は、透明樹脂でなる中実ロ
ッドと、該中実ロッドの一方の端面に形成された検知部
と、前記中実ロッドの他方の端面に設けられ前記検知部
に光ビームを出射する発光部と、前記中実ロッドの他方
の端面に設けられ前記検知部からの反射光を検出する光
検出部とを有し、前記検知部に、第１のガラス蒸着層、
アルミ蒸着層、第２のガラス蒸着層からなる反射膜を形
成したものである。

（作用）本発明の液体濃度センサにおいて、発光部より出射し
た光ビームは、中実ロッド内を伝搬し、反射膜で反射す
る。この反射ビームの一部は中実ロッド内から被測定液
体中へ透過していくが、残りの反射ビームは中実ロッド
と被測定液体との境界面で全反射し、中実ロッド内にと
どまり、光検出部に入射する。

（実施例）次に図面を用いて本発明の実施例を説明する。第１図
は本発明の一実施例を示す平面構成図である第３図にお
けるロッドの反射膜の拡大図、第２図は本発明の一実施
例を説明する側面構成図、第３図は第２図における平面
構成図、第４図は第２図におけるロッドの取り付けを説
明する構成図、第５図は第４図におけるＶ−Ｖ断面図、
第６図は本実施例の液体濃度センサの電気的説明を行う
ブロック図である。

先ず、第１図乃至第５図を用いて本実施例の構成を説
明する。第２図及び第３図において、11はロアケース、
12はアッパケース、13は電池ホルダであり、これらで本
実施例の液体濃度センサのケースが構成されている。

14はロアース11の先端部に設けられるアクリル樹脂
（PMMA）のロッドである。このロッド14の取り付けを第
４図及び第５図を用いて説明する。

ロアケース11の先端部には貫通穴11aが穿設され、内
壁面に２カ所の凹部11bが設けられている。アッパケー
ス12の先端部がロアケースの11の内部に嵌入し、更に、
凹部11bに係合可能な凸部12aが形成されている。また、
アッパケース12の凸部12a近傍には切欠穴12bが形成され
ており、凸部12a近傍は片持ち状態となって、第４図に
おいて矢印Ｉ方向に撓むことができるようになってい
る。

15はロッド14の基端部に取り付けられ、発光ダイオー
ド15aとフォトセンサ15bが一体的に形成された受発光一
体素子である。その受発光一体素子15はアッパケース12
の先端部に設けられた段付き溝12cに保持されている。1
6はロアケース11内の防水及びロッド14の抜止めを行う
Ｏリングである。

再び、第２図及び第３図に戻って、17は被測定液体の
濃度値を表示する液晶表示板（LCD）である。

ロッド14の先端部の端面は半球状に形成されている。
そして、その半球状の端面には、反射膜14aが蒸着され
ている。

ここで、第１図を用いてロッド14の反射膜14aの説明
を行う。

本実施例の反射膜14aは、第１のガラス蒸着層14bと、
アルミ蒸着層14cと、第２のガラス蒸着層14dとからなる
３層構造となっている。

次に、第６図を用いて本実施例の電気的構成を説明す
る。この図において、16は受発光一体素子15からのアナ
ログ電気信号のオフセット調整を行う減算回路である。
17はオフセット調整がなされたアナログ信号を増幅する
増幅回路、18は増幅されたアナログ信号と、所定の値と
の比較を行い、液晶表示のための信号を生成するコンパ
レータ、19はコンパレータで生成された信号を用いて液
晶表示板17を駆動するLCD駆動回路である。

次に、上記構成の動作を説明する。発光ダイオード15
aが、図示しない発光部駆動回路によって駆動され、光
ビームを出射する。発光ダイオード15aより出射した光
ビームはロッド14内を伝搬し、反射膜14aで反射する。
この反射ビームがセンシング部分に入射する。センシン
グ部分にて、一部の光ビームは被測定液体中へ透過して
いくが、残りの光ビームは全反射する。そして、全反射
した光ビームはフォトセンサ15bに入射する。

フォトセンサ15bに入射した光ビームは、ここでアナ
ログ電流信号に変換される。このアナログ電流信号は、
第６図で説明を行った回路を経て濃度信号に変換され、
液晶表示板17に表示される。

上記構成によれば、センシング部としてアクリル樹脂
のロッド14を用いている。よって、加工性が良好で、安
価である。

又、アクリル樹脂に対する第１のガラス蒸着層14bの
定着性は良好で、第１のガラス蒸着層14bに対するアル
ミ蒸着層14cの定着性は良好なので、反射膜14aは剥がれ
にくくなっている。更に、第２のガラス蒸着層14dを設
けたことにより、アルミ蒸着層14cが傷つきにくくなっ
ている。よって、センシング部が一定の精度を保持でき
るようになる。

（発明の効果）以上述べたように、本発明では、透明樹脂でなる中実
ロッドと、該中実ロッドの一方の端面に形成された検知
部と、前記中実ロッドの他方の端面に設けられ前記検知
部に光ビームを出射する発光部と、前記中実ロッドの他
方の端面に設けられ前記検知部からの反射光を検出する
光検出部とを有し、前記検知部に、第１のガラス蒸着
層、アルミ蒸着層、第２のガラス蒸着層からなる反射膜
を形成したので、一定の精度を保持できる液体濃度セン
サを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平面構成図である第３
図におけるロッドの反射膜の拡大図、第２図は本発明の一実施例を説明する側面構成図、第３図は第２図における平面構成図、第４図は第２図におけるロッドの取り付けを説明する構
成図、第５図は第４図におけるＶ−Ｖ断面図、第６図は本実施例の液体濃度センサの電気的説明を行う
ブロック図、第７図は従来例を説明する構成図である。これらの図において、 1;ガラスロッド、1a,14a;反射膜 2;ホルダ、3,15;受発光一体素子 3a、15a;発光ダイオード 3b、15b;フォトダイオード 4;発光部駆動回路、5;濃度測定回路 6;被測定液体、7;表示部 14;ロッド 14b;第１のガラス蒸着層 14c;アルミ蒸着層 14d;第２のガラス蒸着層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野々山錠治神奈川県藤沢市桐原町２番地シロキ工業株式会社内 (56)参考文献特開平２−22539（ＪＰ，Ａ) 実開平３−40552（ＪＰ，Ｕ) 実開平３−21758（ＪＰ，Ｕ) 実開平３−95951（ＪＰ，Ｕ) 実公昭49−34851（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】透明樹脂でなる中実ロッドと、該中実ロッ
ドの一方の端面に形成された検知部と、前記中実ロッド
の他方の端面に設けられ前記検知部に光ビームを出射す
る発光部と、前記中実ロッドの他方の端面に設けられ前
記検知部からの反射光を検出する光検出部とを有し、前記検知部に、第１のガラス蒸着層、アルミ蒸着層、第
２のガラス蒸着層からなる反射膜を形成したことを特徴
とする液体濃度センサ。