JPH0222540A - 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】 「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
ンジンの混合燃料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の混合燃料の混合比の検出器
に関する。

［従来の技術］ ガンリン代曹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うまく運転できなかった
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技術として、この特許出願人は、
特願昭６１−２２５７８号、特願昭６２−１６０２４２
号等を提案している。これらの技術では、第５図に示す
ように、透光体１００として固体が用いられていた。こ
こで、環境温度変化が生じると、固体の透光体１００の
屈折率がほとんど変化しないのに対し、被測定液体３０
０の屈折率は約−４Ｘ　１０−’／’Ｃで変化するので
臨界角がかわってしまう。このため受光素子４００への
到達面積４１０（２０℃の場合）、４２０　（６０℃の
場合）のように大幅に変化し、受光素子４００の出力値
は環境温度の士、昇に伴い、第６図のグラフに示すよう
に大幅に増大する。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、従来の技術では、環境温度変化による臨界角
変化の補正回路が必要となり、システムの部品点数が多
くなり、複雑でかさばり、コストが高くつく欠点があっ
た。

本発明の目的は、部品点数の低減により故障が少なく、
小型で、低価格な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、本発明は、 （ア）２種以上の液体を混合してなる被測定液体に晒さ
れた壁面を有し、前記被測定液体より屈折率が高い透光
体製容器と、該容器内に封入されるとともに、前記被測
定液体より屈折率が高い封入液体と、前記被測定液体と
接触する容器壁面以外の壁面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、前記出力用の受光
素子は、発光素子からの光が封入液体中を進行し、容器
壁と被測定液体との境界面で反射して出力用の受光素子
に入射し、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、 （イ）２種以上の液体を混合してなる被測定液体に晒さ
れた壁面を有し、前記被測定液体より屈折率の高い透光
体製容器と、該容器内に封入されるとともに、前記被測
定液体より屈折率が高い封入液体と、前記被測定液体と
接触する容器壁面以外の一端壁面に、円弧状面を持つ透
光ハウジング内に配された発光素子および補償用の受光
素子と、前記一端壁面と対向した壁面に配された出力用
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一端容器壁を通過し、封
入液体中を進行し、被測定液体と接触する容ｉ！％壁に
入射し、該容器壁と被測定液体との境界面で反射し、再
び封入液体中を進行して出力用の受光素子に入射するよ
うに設定され、前記透光ハウジングの円弧状面内で反射
された光は補償用の受光素子に入射するように設定され
、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、円弧状面内で反射された光を常に受け、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、 （つ）２種以上の液体を混合してなる被測定液体に晒さ
れた壁面を有し、前記被測定液体より屈折率の高い透光
体製容器と、該容器内に封入されるとともに、前記被測
定液体より屈折率が高い封入液体と、一端壁面に対向し
、反射面を有する壁面と、前記被測定液体と接触する容
器壁面以外の一端壁面に、発光素子、補償用の受光素子
および・出力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、封入液
体中を進行し、被測定液体と接触する前記容器壁に入射
し、該容器壁と被測定液体との境界面で反射し、再び封
入液体中を進行して前記反射面で反射され、さらに封入
液体中を進行し、出力用の受光素子に入射し、かつ、発
光素子からの光が、封入液体中を進行し、前記反射面で
反射され、再び封入液体中を進行して被測定液体と接触
する容器壁に入射し、該容器壁と被測定液体との境界面
で反射し、さらに封入液体中を進行し出力用の発光素子
に入射するように設定され、発光素子からの光が封入液
体中を進行し、前記反射面で反射され、再び封入液体中
を進行し補償用の受光素子に入射するように設定され、
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、反射光を常に受け、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、 （１）２種以上の液体を混合してなる被測定液体に晒さ
れた壁面を有し、前記被測定液体より屈折率の高い透光
体製容器と、該容器内に封入されるとともに、前記被測
定液体より屈折率が高い封入液体と、前記被測定液体と
接触する容器壁面以外の一端壁面に、発光素子、補償用
の受光素子および出力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
、封入液体中を進行し、被測定液体と接触する容器壁に
入射し、該容器壁と被測定液体との境界面で反射し、再
び封入液体中を進行して出力用の受光素子および補償用
の受光素子に入射するように設定され、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、反射光を常
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。

く請求項１の作用および効果〉 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た壁面を有し、前記被測定
液体より屈折率が高い透光体製容器と、容器内に封入さ
れるとともに、被測定液体より屈折率が高い封入液体と
、被測定液体と接触する容器壁面以外の壁面に配された
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、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、出力用
の受光素子は、発光素子からの光が封入液体中を進行し
、容器壁と被測定液体との境界面で反射して出力用の受
光素子に入射し、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、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っている。このため、 （Ｉ）被測定液体および封入液体は、検出器周囲に温度
変化が生じても、互いに相が同じであるので各々屈折率
が同様に変化し、同一混合比での臨界角はほとんど変わ
らない。

（Ｉ）透光体製容器、封入液体、発光素子、補償用の受
光素子、出力用の受光素子だけで、２種以」−の被測定
液体の、任意の２Ｍの液体の混合比が検出できる。

これらにより、検出器は、温度変化による臨界角変化の
補正回路が不要となり、システムの構成が簡素化され、
部品点数の低減により故障が少なく、小型で、低価格と
なる。

なお、請求項１は請求項２〜４の上位概念であるため、
請求項２〜４にも、同様の作用および効果を有する。

〈請求項２の作用および効果〉 円弧状面を持つ透光ハウジング内に発光素子および補償
用の受光素子を配し、一端壁面と対向した壁面に出力用
の受光素子を配している。このため発光素子、出力用の
受光素子および補償用の受光素子の保守、点検が容易に
なる。

く請求項３の作用および効果〉 一端壁面に対向し、反射面を有する壁面を設け、被測定
液体と接触する容器壁面以外の一端壁面に、発光素子、
補償用の受光素子および出力用の受光素子とを備えてい
る。このため検出器が・一体止できコンパクトになる。

〈請求項４の作用および効果〉 被測定液体と接触する容器壁面以外の一端壁面に、発光
素子、補償用の受光素子および出力用の受光素子とを備
えている。このため検出器は被測定液体が存在するパイ
プなどに突設せずに配設できる。よって液体が流れる場
合は検出器による抵抗が生じ難い。

［実施例１ つぎに本発明を第１図および第２図に示す第１実施例に
基づき説明する。

本発明の混合液体の液体混合比検出器Ｓ（請求項２に対
応）は、第１図に示すように、ガラスケース１と、シリ
コンオイル２と、発光ダイオード３と、出力用のホトダ
イオード４と、補償用のホトダイオード５と、透光ハウ
ジング６とからなり、混合燃料タンクとプレッシャレギ
ュレータくいずれも図示せず）とを連結するガソリンと
メタノールとの混合燃料９０が流れるバイブ９１内を貫
いて配設される。

ガラスケース１は、有底円筒状の屈折率１．５５の透光
体のフリント硝子で、前記パイプ９１に貫いて形成され
た開口９２に固定されている。ガラスケース１の外壁は
前記混合燃料９０と接触状態に保たれ、その一端は閏じ
られ他端は開口１１となっている。開口１１は、屈折率
１．５５のエポキシ樹脂製内蓋１２で水密的に塞がれ、
０リング９３とホルダ９４で開口９２に固定されている
。

閉じられた方も同様に０リング９３と固定金具９５で固
定されている。

シリコンオイル２は、屈折率１．５５の液体で、前記ガ
ラスケース１内に隙間なく封入されている。

発光ダイオード３は、ガリウム砒素型で赤外光３１を発
光させている。

ホトダイオード４は、ガソリンとメタノールとの混合燃
料９０の混合比のもつ臨界角に応じて受光量が変化する
位置に配され、受光量の変化により出力が増減する素子
である。

ホトダイオード５は、前記発光ダイオード３の発光量が
周囲の温度の上昇に伴い低下するので、これを補償する
ために、発光ダイオード３からの反射光を常に受け、そ
の出力が一定となるように発光ダイオード３の光量を制
御するために設けられている。

透光ハウジング６はガラスケース１の・一端に近接する
側は中空スペース６１を有する円弧状面６２となり、反
対側は前記発光ダイオード３およびホトダイオード５の
固着のための基台６３となっている。

本実施例の混合液体の液体混合比検出器Ｓは、つぎの作
用および効果を有する。

■混合燃料９０とシリコンオイル２の温度はほぼ同様に
変化し、その屈折率の変化率はどちらも約−４Ｘ　１０
−’／’Ｃであり、ガラスケース１の屈折率は、温度変
化により屈折率はほとんど変化しない。このため、固体
であるガラスケース１の部分で臨界角は変化するが、こ
の肉厚は薄いので第２図に示すように、出力用のホトダ
イオード４への到達面積４１（２０℃の場合）、４２（
６０℃の場合）のようにほとんど変化せず、出力用のホ
トダイオード４の出力値は環境温度が変化してもほとん
ど変化しない。

■上記の理由により温度変化による臨界角変化を補正す
る補正回路が不要となる。

よって混合液体の液体混合比検出器Ｓは、システムの構
成が簡素化され、部品点数の低減により故障が少なく、
小型で、低価格となる。

つぎに本発明を第３図に示す第２実施例に基づき訊明す
る。

本実施例では、混合液体の液体混合比検出器Ｔ（３求項
３に対応）は、第３図に示すように、ガラスケース１と
、エポキシ樹脂製内蓋１２と、シリコンオイル２と、発
光ダイオード３と、出力用のホトダイオード４と、補償
用のホトダイオード５と、外蓋板７とからなり、ガソリ
ンとメタノールとの混合燃料９０が流れるパイプ９１内
に突設して配設される。

ガラスケース１は、段付き円筒状を呈した屈折率１．５
５の透光体のフリント硝子で、一端は開口され、径大の
段部１１ａとなり、他端は閉じられ前記混合燃料９０と
接触状態に保たれている。

この他端の内壁１３には、金属、金属酸化物の塗布、焼
き付け、蒸米゛等により反射面１４が形成されている。

また、内部には前記シリコンオイル２が隙間なく封入さ
れている。

エポキシ樹脂製内蓋１２は、円板状を呈する透光体で、
その屈折率が１．５５とされ、前記段部１１ａに内面１
２１を接して液密状態に固着され、外面１２２に、発光
ダイオード３と、出力用のホトダイオード４と、補償用
のホトダイオード５を埋設している。これら発光ダイオ
ード３、出力用のホトダイオード４、補償用のホトダイ
オード５は、本実施例ではガラスケース１の一端側の開
口位置の同一平面上に配置されている。

シリコンオイル２は、屈折率１．５５の液体である。

出力用のホトダイオード４は、発光ダイオード３から出
た赤外光３１を上流外壁１５と、反射面１４で計２回と
、かつ反射面１４と、下流外壁１６とで計２回全反射さ
せて、混合燃料９０の混合比に応じた臨界角に受光面積
が対応し、出力値が決定される。

補償用のホトダイオード５は、赤外光３１を前記臨界角
に関係なく、常に反射面１４で反射させ、その出力が一
定となるように発光素子の光量を制御している。

外蓋板７は、前記外面１２２に固着され、発光ダイオー
ド３、出力用のホトダイオード４、補償用のホトダイオ
ード５の電極（図示せず）が固着されている。

本実施例の混合液体の液体混合比検出器Ｔは、つぎの作
用および効果を有する。

検出器１゛は、ガソリンとメタノールとの混合燃料９０
が流れるパイプ９１内に突設して配設されるので、パイ
プ９１の加工や配設が容易となり、電極が一方に形成さ
れるので、コントローラ（図示せず）への接続が容易と
なる。

つぎに本発明を第４図に示す第３実施例に基づき説明す
る。

本実施例では、混合液体の液体混合比検出器Ｕ（Ｊ１求
項４に対応）は、第４図に示すように、ガラスケース１
がパイプ９１の内壁９６にはみ出さずに配置され、ガラ
スケース１の外壁１７は透明のままとなっている。

補償用のホトダイオード５は、赤外光３１を前記臨界角
に関係なく、常に全反射が起きる位置に配置され、その
出力が一定となるように発光ダイオード３の光量を制御
している。

本実施例では、赤外光３１の反射が一回のため、発光ダ
イオード３、出力用のホトダイオード４、補償用のホト
ダイオード５の位置決めが容易で、かつ混合燃料９０の
流れの阻害がされ難い。

本発明は、上記実施例以外に次の実施態様を含む。

ａ、２種以上の液体とは、混合比が変化する液体が任意
の２一種であり、かつ、透光体製容器および封入液体よ
り小さければ良く、燃料以外の液体であっても良く、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、検出器は被測定液体を包囲するパイプなどに固着さ
れていなくても良い。

Ｃ８上記実施例で使用する混合燃料は、エタノール、Ｍ
ＴＢＥ、ブタノール、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、上記アルコール
類と、軽油との混合液体であっても良い。

６１発光素子、受光素子の使用する光は、単光色が望ま
しく、波長は特に限定されない。

ｅ、透光体製容器の内壁、外壁は、はぼ平行であれば良
い。

ｆ、エポキシ樹脂製内１１１２は、封入液体と同程度の
屈折率を有する透光体であれば良く、例えばシリコン樹
脂などでも良い。

ｇ、透光体製容器は、ガラスだけではなく、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
実施例を示し、混合燃料が流れるパイプ内に貫いて配設
された状態を示す断面歯、第２図は、その作動説明図で
ある。 第３図は本発明の、混合液体の液体混合比検出器の第２
実施例を示し、混合燃料が流れるパイプ内に突設された
状態を示す断面図である。 第４図は本発明の混合液体の液体混合比検出器の第３実
施例を示し、混合燃料が流れるパイプ内に内壁９６には
み出さずに配設された状態を示す断面図である。 第５図は従来の技術を示す説明図で、第６図は従来の技
術における環境温度と受光素子の出力との関係を示すグ
ラフである。 図中　１・・・ガラスケース（透光体製容器）　２・・
・シリコンオイル（封入液体）　３・・・発光ダイオー
ド（発光素子）　４・・・出力用のホトダイオード（出
力用の受光素子）　５・・・補償用のホトダイオード（
補償用の受光素子）　６・・・透光ハウジング１１・・
・開口　１２・・・エポキシ樹脂製内Ｍ　　１４・・・
反射面　１７・・・外壁（境界面）６２・・・円弧状面
　９０・・・ガソリンとメタノールとの混合燃料（被測
定液体）　　Ｓ、Ｔ、Ｕ・・・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
   た壁面を有し、前記被測定液体より屈折率が高い透光体
   製容器と、 該容器内に封入されるとともに、前記被測定液体より屈
   折率が高い封入液体と、 前記被測定液体と接触する容器壁面以外の壁面に配され
   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、 前記出力用の受光素子は、発光素子からの光が封入液体
   中を進行し、容器壁と被測定液体との境界面で反射して
   出力用の受光素子に入射し、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）２種以上の液体を混合してなる被測定液体に晒され
   た壁面を有し、前記被測定液体より屈折率の高い透光体
   製容器と、 該容器内に封入されるとともに、前記被測定液体より屈
   折率が高い封入液体と、 前記被測定液体と接触する容器壁面以外の一端壁面に、
   円弧状面を持つ透光ハウジング内に配された発光素子お
   よび補償用の受光素子と、 前記一端壁面と対向した壁面に配された出力用の受光素
   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
   らの光が一端容器壁を通過し、封入液体中を進行し、被
   測定液体と接触する容器壁に入射し、該容器壁と被測定
   液体との境界面で反射し、再び封入液体中を進行して出
   力用の受光素子に入射するように設定され、前記透光ハ
   ウジングの円弧状面内で反射された光は補償用の受光素
   子に入射するように設定され、 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、円弧状面内で反射された光を
   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。 ３）２種以上の液体を混合してなる被測定液体に晒され
   た壁面を有し、前記被測定液体より屈折率の高い透光体
   製容器と、 該容器内に封入されるとともに、前記被測定液体より屈
   折率が高い封入液体と、 一端壁面に対向し、反射面を有する壁面と、前記被測定
   液体と接触する容器壁面以外の一端壁面に、発光素子、
   補償用の受光素子および出力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、 （あ）発光素子からの光が、封入液体中を進行し、被測
   定液体と接触する前記容器壁に入射し、該容器壁と被測
   定液体との境界面で反射し、再び封入液体中を進行して
   前記反射面で反射され、さらに封入液体中を進行し、出
   力用の受光素子に入射し、かつ、 （い）発光素子からの光が、封入液体中を進行し、前記
   反射面で反射され、再び封入液体中を進行して被測定液
   体と接触する容器壁に入射し、該容器壁と被測定液体と
   の境界面で反射し、さらに封入液体中を進行し出力用の
   発光素子に入射するように設定され、 （う）発光素子からの光が封入液体中を進行し、前記反
   射面で反射され、再び封入液体中を進行し補償用の受光
   素子に入射するように設定され、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、反射光を常に受け、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。 ４）２種以上の液体を混合してなる被測定液体に晒され
   た壁面を有し、前記被測定液体より屈折率の高い透光体
   製容器と、 該容器内に封入されるとともに、前記被測定液体より屈
   折率が高い封入液体と、 前記被測定液体と接触する容器壁面以外の一端壁面に、
   発光素子、補償用の受光素子および出力用の受光素子と
   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、封入液体中を進行し、被測定液体と接触する
   容器壁に入射し、該容器壁と被測定液体との境界面で反
   射し、再び封入液体中を進行して出力用の受光素子およ
   び補償用の受光素子に入射するように設定され、 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、反射光を常に受け、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。