JPH02249953A - 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関する。

［従来の技術］ 第５図に示すように、従来の混合比検出器りでは、バイ
ブ１００の段部１０１にＯリング２００を周設し、円柱
状のガラス透光体３００を金属製ホルダ４００に固定し
ている。また、Ｏリング２００の端面とガラス透光体３
００の端面は面一となっている。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、従来の混合比検出器は、つぎのような欠点が
ある。

（ア）被測定液体５００がＯリング２００の隙間を通っ
て検出器Ｃ内へ浸入し易い。

（イ）ガラス透光体３００の金属製ホルダ４００への固
着に手間がかかる。

本発明の目的はつぎのとおりである。

■被測定液体と検出器との液密性に優れる液体混合比検
出器の提供（請求項１）。

■封着後発生する力は金具から接着ガラスおよびガラス
透光体への圧縮応力であるようにした液体混合比検出器
の提供（請求項２）。

°■封着後のガラス透光体への圧縮応力を小さくした液
体混合比検出器の提供（請求項３）。

■ガラス透光体が圧縮応力を受（′）ても、軸方向の引
っ張り力が発生し難く、ガラス透光体の破壊が起き難い
液体混合比検出器の提供（請求項４）６■ガラス透光体
と金属製ホルダとの接合が容易であり、ガラス透光体と
金属製ホルダとの接合強度に優れる液体混合比検出器の
提供（請求項５）。

［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の液体混合比検出器は、つ
ぎの構成を採用した。

■内に少なくとも２種類の物質が混合してなる被測定液
体が存在するハウジングに装着されるとともに、透光体
取付孔が開けられた金属製ホルダと、柱状を呈し、側壁
が前記金属製ホルダの孔に挿通されるとともに、少なく
とも下端面が前記被測定液体に浸されるよう前記ホルダ
に保持されるガラス透光体と、該ガラス透光体の側壁あ
るいは上端面側に配され透光体内へ光を入射させる発光
素子、および透光体の側壁あるいは上端面側に配され、
被測定液体と透光体の下端面とにより決まる臨界角以上
の光を受光する受光素子と、前記ガラス透光体より低い
軟化温度を有するとともに、前記金属ホルダとガラス透
光体との間に介在され、両者を接合するとともに両者の
隙間を封着する接着用ガラスとからなる。

■上記■の構成を有し、かつ、前記ガラス透光体、接着
用ガラス、および金属製ホルダの順に熱膨張係数を大き
くしている。

■上記■の構成を有し、がっ、前記接着用ガラス、ガラ
ス透光体、および金属製ホルダの順に熱膨張係数を太き
している。

■上記■または■の構成を有し、がっ、前記ガラス透光
体は、前記下端面が前記接着」ガラスの前記底面より突
出しているか、または前記」一端面が接着用ガラスの前
記上面より突出している。

■上記■の構成を有し、かつ、前記透光体取付孔は円形
であり、また、ガラス透光体は円柱体であり、かつ、前
記接着用ガラスは、環状を呈するとともに、底面が前記
被測定液体に浸り、外周壁が前記孔の周面に当接され内
周壁が前記ガラス透光体の側壁に当接されて、前記金属
製ホルダとガラス透光体とを接合する接着用ガラスリン
グである。

［作用および発明の効果］ 〈請求項１について〉 ■接着用ガラス（ガラス粉末が成形ガラスがは問わない
）は加熱すると軟化し、ガラス透光体と金属製ホルダと
を隙間なく接合するので被測定液体がホルダ内へ浸入せ
ず６、被測定液体と検出器との液密性に優れる。

■接着用ガラスはガラス透光体より低い軟化温度を有す
る。このため、加熱により接着用ガラスを溶融し、ガラ
ス透光体と金属製ホルダとを接合する際、ガラス透光体
の側壁の接合面の熱変形を最小限度にくい止められる。

〈請求項２について〉 ガラス透光体、接着用ガラス（同化後）、および金属製
ホルダの順に熱膨張係数を大きくしているので封着後ガ
ラス透光体へががる力は圧縮応力となる。ガラスは引張
り力より圧縮力に対する方が耐力が大きいのでガラス透
光体の破壊が起き難い く請求項３について〉 接着用ガラス（固化後）、ガラス透光体、および金属製
ホルダの順に熱膨張係数が大きくなるようにしている。

このため、封着後に接着用ガラスはガラス透光体への圧
縮応力を［衝するように作用する。接着用ガラスへの圧
縮応力は大きくなるが、圧縮力であるので十分耐えるこ
とができる。

く請求項４について〉 温度が上昇すると第３図に示すように圧縮応力Ｆが発生
しガラス透光体にががる。ここで、ガラス透光体は、下
端面を接着用ガラスの底面より突出させているか、また
は上端面を接着用ガラスの上面より突出させている。こ
のため、圧縮応力Ｆは、はぼ径方向にガラス透光体の中
心方向に加わり、引っ張り力Ｈは小さくなる。

よって、温度変化が生じてもガラス透光体の破壊が起き
難い。

なお、ガラス透光体の上端面を接着用ガラスの上面より
突出させている場合も同様の理由により引っ張り力■１
は小さくなる。

く請求項５について〉 ■透光体取付孔は円形であり、また、ガラス透光体は円
柱体である。さらに請求項４の構成も有し、各材料間の
熱膨張係数の関係、およびガラス透光体と接着ガラスと
の接合関係を規定している。このためつぎの効果を奏す
る。

温度」−昇により径方向の圧縮応力Ｆがガラス透光体に
かかる（第３図参照）。

ガラス透光体は円柱体であるので径方向の圧縮応力Ｆは
ガラス透光体の中心で径方向の応力としては相殺される
。ここで、ガラス透光体は、下端面を接着用ガラスの底
面より突出させているか、または上端面を接着用ガラス
の上面より突出させているので、径方向の引っ張り力１
（（ガラス透光体の中心位置に発生する）は極めて小さ
くなる。

よって、検出器は温度変化が生じてもガラス透光体の破
壊が起き難い。

■接着用ガラスは、環状を呈するガラスリングである。

このため、この接着用ガラスリングを加熱して軟化させ
るだけで容易にガラス透光体と金属製ホルダとの固着が
行え、かつ加熱した際、ガラスリングからの気泡の発生
がほとんどなく、また硬化後、密度の差を生じ難いので
接合強度に優れる。

［実施例］ つぎに、本発明の第１実施例（請求項１．２．４．５に
対応）を第１図に基づき説明する。

第１図に示すごとく、ガソリン・アルコール混合比検出
器Ａは、底部１１に円形孔１２が開けられた金属製ホル
ダと１と、前記円形孔１２内に遊嵌され、下端面２ＬＪ
ｔ端面２２および側壁２３をもつガラス透光体２と、該
透光体２の側壁２３側に配される発光ダイオード３１お
よびホトダイオード３２．３３と、外周壁４１を周面１
３に当接し、内周壁４２を側壁２３に当接してガラス透
光体２と金属製ホルダ１とを接合する接着用ガラスリン
グ４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５１が流れるバイブ５０の穿設孔５２
に、Ｏリング５３を介して取付けられている。

金属製ホルダ１は５ＵＳ４０３　（熱膨張係数；１１　
ｘ　１０−’／’Ｃ）のステンレス鋼で形成されている
。また、孔１２の周面１３（板厚ｔ＝１ｍｍ）と前記ガ
ラス透光体２のｌ１ｌＩ壁２３との間には前記ガラスリ
ング４用の等幅の環状スペースが設けられている。金属
製ホルダ１の底部１１の内側には樹脂円筒３４が固定さ
れその内壁に発光ダイオード３１、出力用のホトダイオ
ード３２、温度補償する補償用のホトダイオード３３が
取り付けられている。また、金属製ホルダ１内は前記ホ
トダイオード３２が埋入する位置までシリコンゲル３５
が入れられている。なお、３６は光路を示す。検出器Ａ
の作動原理は、出力用のホトダイオード３２への入射光
が混合燃料５１とガラス透光体２とにより決まる臨界角
により増減されることにより成り立っており、これによ
り、混合燃料５１の混合比の検出を行っている。

ガラス透光体２は、直径８ｍｍ、長さ６ｍｍのフリント
ガラス（熱膨張係数；　１０．０ＸＩＯ””’／’Ｃ）
の円柱体である。なお、下端面２１は混合燃料５１に浸
されている。また、全反射を起こす境界面でもある。

接着用ガラスリング４は、幅１．５ｒｎｒｎ、厚さ１ｍ
ｍのフリントガラス（熱膨張係数；１０．５５　ｘ　１
０−’／”Ｃ）で形成され、軟化温度が前記ガラス透光
体２のフリントガラスより１００℃前後低いものである
。このガラスリング４は、前記混合燃料５１に浸される
底面４３より０．３ｍｍ突出させてガラス透光体２の下
端面２１を接着している。

本実施例の、ガソリン・アルコール混合比検出器Ａは、
上記構成のものを２０個製造して装着したところ全ての
ガラス透光体２に異常がおきなかった。請求項４（ガラ
ス透光体２と接着用ガラスリング４との接合関係の規定
をしている部分）の効果を調べるため、ガラスリング４
の底面４３とガラス透光体２の下端面２１を面一に接着
した第４図に示す比較品を２０個製造しく材料は同一で
ある）、同様に装着したところ５個がガラス透光体２の
破壊を起こした。

第４図に示す比較品は、ガラス透光体１の下端面２１が
ガラスリング４の底面４３と面一に接合されているので
温度変化により発生する圧縮応力Ｆはやや上方にずれ、
合成されて外向きの引っ張り力Ｈとなり、これによりガ
ラス透光体２の破壊を引き起こしている。

本実施例の検出器Ａは、底部１１の厚み１．が１ｍｍで
あるので、混合燃料５１の圧力により金属製ホルダ１は
変形しない、そのため、ホトダイオード３２．３３の出
力は上記の原因では変動しない、さらに、第３図に示し
た圧縮応力Ｆは、はぼ径方向にガラス透光体２の中心方
向に加わり、引っ張り力Ｈ（ガラス透光体２の中心位置
で」二方向に発生する）は極めて小さくなる。よって、
温度変化が生じてもガラス透光体２の破壊が起き難い。

また、ガラス透光体２より低い軟化温度とは、種々実験
の結果１００℃以上が、ガラスリング４によりガラス透
光体２と金属製ホルダ１とを接着する際、接着が容易で
あることが判明した。

つぎに、本発明の第２実施例（請求項１．２．４．５）
を第２図に基づき説明する。

第２図に示すごとく、本発明の構成を採用したガソリン
・アルコール混合比検出器Ｂは、ガラス透光体２の上端
面２２を接着用ガラスリング４の上端面４４より１ｍｍ
突出させている。

金属製ホルダ１は、第１実施例と同一材料であり、本実
施例ではホルダ１の内壁に段部１４が周設されている０
発光ダイオード３１、ホトダイオード３２．３３は、こ
の段部１４に係着された樹脂円盤３７の内側に配着され
ている。これらの素子の配着位置は円盤３７の中心を通
る同一線上である。また、３８は反射面である。ここで
、金属製ホルダ１の孔１２の大きさおよび形状は同じで
あり、底部１１の厚さも１ｍｍで同一である。

ガラス透光体２は、その寸法、形状および軟化温度は第
１実施例のものと同一である。ただし、熱ｍ張係数は９
．５Ｘ１０−’／’Ｃであり、ガラス透光体２と金属製
ホルダ１の熱膨張係数の差は１゜５　Ｘ　１０−’／’
Ｃである。

接着用ガラスリング４は、その寸法、形状および軟化温
度は第１実施例のものと同一・であり、熱膨張係数は１
０．５Ｘ１０−’／’Ｃである。

本実施例の検出器Ｂは、ガラス透光体２と金属製ホルダ
１との熱膨張係数の差が第１実施例のものより大きいの
で接着用ガラスリング４の土、＠面４４から突出させる
ガラス透光体２の突出距離を若干長くしている。また、
同様に士、端面４４と上端面２２とが面一の比較品を製
造して装着したところガラス割れが多発した。これに対
し、検出器Ｂは全くガラス割れを生じなかった。

本実施例と第１実施例との比較により、ガラス透光体２
と金属製ホルダ１との熱膨張係数が離れている程、透光
体２の下端面２１の接着用ガラスリング４の底面４３よ
りの突出距離、または、透光体２の土、端面２２の接着
用ガラスリング４の上面４４よりの突出距離を長くする
必要があることが判明した。

ガラス透光体２、金属製ホルダ１、接着用ガラスリング
４の熱膨張係数を同じにし、かつ屈折率、接合性を全゛
ζ満たすことは通常困難を伴う。しかし、本実施例のよ
うにガラス透光体２と金属製ホルダ１との熱膨張係数の
差を１　、５　Ｘ　１０−’／”Ｃ程度にする場合にお
いて、１ｍｍ程度のガラス透光体２の突出を行うことで
ガラス透光体２の破損が防止できる。

つぎに、本発明の第３実施例（請求項１．３．４．５）
を第２図とともに説明する。

本実施例の検出器Ｃは、以下の点を除き第１実施例と同
じ構成である。

接着用ガラスリング４の熱膨張係数は９．５×１０−’
／’Ｃである。

本実施例の検出器Ｃは接着ガラスと金属ホルダの熱膨張
係数の差は１．５Ｘ１０−’／’Ｃであるが透光体ガラ
スおよび接着ガラスに割れは発生しなかった。

本発明は上記実施例以外につぎの実施態様を含む。

ａ、被測定液体は、異なる液体どうし、または、同体が
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。

ｂ、ガラス透光体のガラスは、被測定液体に浸蝕されな
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実施例および第３実施例を示す断面図であ
る。 第２図はその第２実施例を示す断面図である。 第３図は本発明の請求項４の作用効果を説明するための
説明図である。 第４図は第１実施例の比較品において引っ張り力の発生
する様子を示す説明図である。 第５図は従来の混合比検出器の要部断面図である。 図中　１・・・金属製ホルダ　２・・・ガラス透光体４
・・・接着用ガラスリング（接着用ガラス）１２・・・
円形孔（透光体取付孔）１３・・・周面　２１・・・下
端面　２２・・・」一端面　２３・・・側壁　３１・・
・発光ダイオード（発光素子）　３２．３３・・・ホト
ダイオード（受光素子）４１・・・外周壁　４２・・・
内周壁　４３・・・底面　５０・・・バイブ（ハウジン
グ）５１・・・ガソリン・メタノール混合燃料（被測定
液体）Ａ、Ｂ、Ｃ・・・ガソリン・アルコール混合比検
出器（液体混合比検出器） 第５図 デ幻

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）内に少なくとも２種類の物質が混合してなる被測定
   液体が存在するハウジングに装着されるとともに、透光
   体取付孔が開けられた金属製ホルダと、 柱状を呈し、側壁が前記金属製ホルダの孔に挿通される
   とともに、少なくとも下端面が前記被測定液体に浸され
   るよう前記ホルダに保持されるガラス透光体と、 該ガラス透光体の側壁あるいは上端面側に配され透光体
   内へ光を入射させる発光素子、および透光体の側壁ある
   いは上端面側に配され、被測定液体と透光体の下端面と
   により決まる臨界角以上の光を受光する受光素子と、 前記ガラス透光体より低い軟化温度を有するとともに、
   前記金属ホルダとガラス透光体との間に介在され、両者
   を接合するとともに両者の隙間を封着する接着用ガラス
   と からなる液体混合比検出器。 ２）前記ガラス透光体、接着用ガラス、および金属製ホ
   ルダの順に熱膨張係数を大きくした請求項１記載の液体
   混合比検出器。 ３）前記接着用ガラス、ガラス透光体、および金属製ホ
   ルダの順に熱膨張係数を大きくした請求項１記載の液体
   混合比検出器。 ４）前記ガラス透光体は、前記下端面が前記接着用ガラ
   スの前記底面より突出しているか、または前記上端面が
   接着用ガラスの前記上面より突出している請求項２また
   は請求項３記載の液体混合比検出器。 ５）前記透光体取付孔は円形であり、また、ガラス透光
   体は円柱体であり、かつ、 前記接着用ガラスは、環状を呈するとともに、底面が前
   記被測定液体に浸り、外周壁が前記孔の周面に当接され
   内周壁が前記ガラス透光体の側壁に当接されて、前記金
   属製ホルダとガラス透光体とを接合する接着用ガラスリ
   ングである請求項４記載の液体混合比検出器。