JPH0282138A

JPH0282138A - 混合液体の液体混合比検出器

Info

Publication number: JPH0282138A
Application number: JP23463288A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Miyata; 繁宮田; Kiyotaka Ono; 大野　清隆
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1988-09-19
Filing date: 1988-09-19
Publication date: 1990-03-22

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種以上の混合液体の混合割合を光学的に検
出する混合液体の液体混合比検出器に係り、特にガソリ
ンとアルコールなどの燃料混合比を検出するに好適な混
合液体の液体混合比検出器に関する。

［従来の技術］ガソリン代替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進められている。こ
のアルコール混合ガソリンは混合比が一定しないためそ
のまま使用すると、理論空燃比などの違いによりスムー
ズに運転できなかったり、ＮＯｘ、ＨＣ，Ｃ○等の発生
を増加さぜたりするので、適宜混合比を検出して最適な
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、
次に述べる特願昭６２−４３９６０号を提案している。

この検出装置は、外周面に二種類からなる液体を接触状
態に流動させた透光体と、この透光体の一端部に配置さ
れ、内部に発光素子および受光素子を収納したケースと
、この透光体の前記ケースとは反対方向に設けられた光
反射部材とを備え、前記発光素子から発し、前記透光体
を全反射して通過した光を前記光反射部材により反射さ
せ、前記透光体を介して前記受光素子に受けさせて発生
した出力により前記透光体の前記液体に対する屈折率を
連続的に算出して該液体の混合比を連続的に検知してい
る。

［発明が解決しようとする課題］しかるに、従来の検出装置は、次のような欠点がある。

透光体（ガラス）は、寸法、屈折率、機械的強度、化学
的耐性、軟化点および線膨張係数を全て満たす材料でな
ければならない。このため、（あ）ガラスは、型に鋳込
んで成型して製造したり、棒材やブロックから削りだし
、側面研磨を行って製造したりする。ガラスの成型体は
寸法がばらつき、ガラスに切削や研磨を行うと手間がか
かり製造費が高くなる。

（い）屈折率が被測定液体に対して大きくとれるような
鉛ガラス等を使おうとすると、機械的強度、化学的耐性
に低い材料を選択することになる。また、耐久性に優れ
た石英ガラス等を使おうとすると、屈折率が小さくなり
易く、且つ、所望の形状の物が無いので加工コストがか
かる。

本発明の目的は、製造コストが安価であるとともに耐久
性に優れた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、２種以上の液体を混
合してなる被測定液体より高い屈折率を有する材料で形
成されるとともに、前記被測定液体中に突出して配され
る透光性筒の一方の端面を反射面付蓋体で塞いだ容器内
に、前記被測定液体より屈折率が高い、液状、生液状ま
たはゲル状の封入体を封入し、他方の端面側に、発光素
子、出力用の受光素子および補償用の受光素子を配設し
、前記封入体の屈折率と、透光性筒の形状および屈折率
と、発光素子、出力用の受光素子および補償用の受光素
子の取り付は位置との関係を、（イ）発光素子からの光
が封入体中を進行し、該封入体と透光性筒内壁との境界
面で屈折し、透光性筒中を進行し、透光竹筒外壁と前記
被測定液体との境界面で反射し、透光性筒中を進行し、
透光性筒内壁と封入体との境界面で屈折し、再び封入体
中を進行し、前記反射面で反射し、封入体中を進行して
受光素子に入射し、且つ、（ロ）発光素子からの光が封
入体中を進行し、前記反射面で反射し、封入体中を進行
し、該封入体と透光性筒内壁との境界面で屈折し、透光
性筒中を進行し、透光竹筒外壁と被測定液体との境界面
で反射し、透光性筒中を進行し、透光性筒内壁と封入体
との境界面で屈折し、封入体中を進行して受光素子に入
射し、（ハ）発光素子からの光が封入体中を進行し、前
記反射面で反射され、再び封入体中を進行し、補償用の
受光素子に入射するように設定してなり、前記出力用の
受光素子は、検出したい混合比を有する被測定液体の臨
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、補償用の受光素子の出力が一定
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。

し作用および発明の効果コ本発明は、つぎの作用および効果を有する。

■混合液体の液体混合比検出器は、被測定液体中に突出
して配される透光性筒の一方の端面を反射面付蓋体で塞
いだ容器内に、封入体を封入しＣいる。このため、高精
度に製造されて市販されている透光性の管材および板材
を切断するだけで透光性筒の材料として使用できる。よ
って、検出器の製造コストは安価となる。

■混合液体の液体混合比検出器は、透光性筒と封入体力
匂１１材料となっている。このため、透光性筒は、機械
的強度、化学的耐性に優れた材料を選択できる。（ここ
で、透光性筒の屈折率を高くとれないという問題は、封
入体を被測定液体の取りうる屈折率より十分大きな屈折
率の材料を選択することにより補償できる。）よって、
検出器は耐久性に優れる。

■透光性筒（封入体を封入していない状態で）が被測定
液体との屈折率の差を余り取れない場合でも、透光性筒
の肉厚を薄くし、且つ、被測定液体の取る最大の屈折率
より封入体の屈折率を十分大きくすることにより透光体
の平均的屈折率を被測定液体の屈折率より十分に大きく
することができる。このため、光路は広がらず検出器は
寸法の延長を招き難い。

［実施例］つぎに本発明を第１図に示す一実施例に基づき説明する
。

混合液体の液体混合比検出器Ａは、第１図に示すように
、パイプ１内に突設して配設されたガラス管２と、該ガ
ラス管２の突出した一方の端面２１に接合された反射面
付円盤３と、ガラス管２内に封入されたシリコンオイル
４と、ガラス管２の他方の端面２２に接合された基台８
とからなる。

また、この基台８には発光ダイオード５、出力用のホト
ダイオード６および補償用のホトダイオード７が埋設さ
れている。

パイプ１は、混合燃料タンクとプレッシャレギュレータ
（いずれも図示せず）との間に配され、ガソリンとメタ
ノールとの混合燃料１１が流れる。

ガラス管２は、透光性の透光性筒で屈折率１゜５０のア
ルミノホウケイ酸ガラスで形成され、方の端面２１は、
前記反射面付円盤３で塞がれ、他方の端面２２は、基台
８で塞がれている。このガラス管２は、Ｏリング１２を
介してパイプ１に配設された固定金具１３に、低融点の
接着ガラス１４によって固着されている。

反射面付円盤３は、ガラス管２と同材質で、ガラス管２
の外径と面一状態になっている。この円盤３の一端面は
金属酸化物の蒸着により反射面３１が形成されている。

また、前記一方の端面２１と円盤３の一端面は低融点の
接着ガラスで接合されている。

シリコンオイル４は、屈折１１．５８の液体である。

発光ダイオード５は、ガリウム砒素型で赤外光を発光さ
せている。

出力用のホトダイオード６は、発光ダイオード５から出
た赤外光の臨界角が混合燃料１１の混合比に応じて変化
することにより受光面積が増減し、出力値が決定される
。この赤外光は次の（ニ）と（ホ）の光路を同時に進む
。

（ニ）発光ダイオード５からの光がシリコンオイル４中
を進行し、該シリコンオイル４とガラス管２の内壁２３
との境界面で屈折し、ガラス管２中を進行し、ガラス管
２の外壁２４と前記混合燃料１１との境界面で反射し、
ガラス管２中を進行し、ガラス管２の内壁２３とシリコ
ンオイル４との境界面で屈折し、再びシリコンオイル４
中を進行し前記反射面３１で反射し、シリコンオイル中
を進行してホトダイオード６に入射する。

（ホ）発光ダイオード５からの光がシリコンオイル４中
を進行し、前記反射面３１で反射し、シリコンオイル４
中を進行し、該シリコンオイル４とガラス管２の内壁２
３との境界面で屈折し、ガラス管２中を進行し、ガラス
管２の外壁２４と混合燃料１１との境界面で反射しガラ
ス管２中を進行し、ガラス管２の内壁２３とシリコンオ
イル４との境界面で屈折し、シリコンオイル４中を進行
してホトダイオード６に入射する。

ここでメタノールの割合が少ない時は、光路５１．５２
であり、多い時は光路５３．５４である。

補償用のホトダイオード７は、赤外光を常に反射面３１
で反射させ、ホトダイオード７の出力が一定となるよう
に発光ダイオード５の光景を制御している。

隔壁板８は、円板状を呈するシリコン樹脂製の透光体で
、その屈折率が１．４０とされ、前記他方の端面２２に
置かれている。また隔壁板８の外側と外蓋板８１との間
に充填されたシリコン樹脂製の透明な封止材９（屈折率
１．４０の接着剤）で塞がれている。この外蓋板８１は
、発光ダイオード５、出力用のホトダイオード６と、補
償用のホトダイオード７の電Ｍｌ（図示せず）が配設さ
れている。

本実施例の混合液体の液体混合比検出器Ａは、つぎの作
用および効果を有する。

（チ）混合液体の液体混合比検出器Ａは、ガラス管２お
よび反射面付円盤３にアルミノホウケイ酸ガラス製のガ
ラス管およびガラス円盤を使用している。ガラス管やガ
ラス円盤は、有底円筒よりも精度良く製造することが容
易である。また、容易に入手できる。よって、検出器Ａ
の製造コストは安価となる。

（す）ガラス管２は、機械的強度、化学的耐性に優れた
アルミノホウケイ酸ガラス製のガラス管を使用している
。よって、検出器Ａは耐久性に優れる。

（ヌ）ガラス管２の屈折率は１．５０で、混合燃料１１
の屈折率は１．３３〜１．４３であり、その差が余り大
きくとれていない。そのため、屈折率１．５８のシリコ
ンオイル４中よりガラス管２中に入った赤外光は、第２
図に示すように光路５５を通り、ガラス管２の屈折率が
１．５８である場合の赤外光の光路５６に比べ広がる。

しかし、ガラス管２の肉厚は薄いので光路の広がりは無
視でき、ガラス管２は寸法の延長を招き難い。

本発明は、」：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種であり、かつ、透光性筒および封入体より小さけ
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、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。

Ｃ９透光性筒は、多角形状の筒でも良い。

ｄ６反射面３１は、反射面付き円盤３が透光体である場
合は円盤３のどの部位に形成されていても良い。

ｅ、隔壁板８および封止材９は２透明であれば屈折率に
制限はなく、例えばエポキシ樹脂などでも良い。

【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一実施
例を示す断面図である。第２図はその検出器のガラス管
内の赤外光の光路を示す光路図である。図中　１・・・バイブ　２・・・ガラス管（透光性筒）
３・・・反射面付き円盤（反射面付蓋体）　４・・・シ
リコンオイル（封入体）　５・・・発光ダイオード（発
光素子〉　６・・・出力用にホトダイオード（出力用の
受光素子）　７・・・補償用のホトダイオード（補償用
のホトダイオード）　１１・・・ガソリンとメタノール
との混合燃料（被測定液体）２１・・・一方の端面　２
２・・・他方の端面　Ａ・・・混合液体の液体混合比検
出器

Claims

【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より高い
屈折率を有する材料で形成されるとともに、前記被測定
液体中に突出して配される透光性筒の一方の端面を反射
面付蓋体で塞いだ容器内に、前記被測定液体より屈折率
が高い、液状、半液状またはゲル状の封入体を封入し、他方の端面側に、発光素子、出力用の受光素子および補
償用の受光素子を配設し、前記封入体の屈折率と、透光性筒の形状および屈折率と
、発光素子、出力用の受光素子および補償用の受光素子
の取り付け位置との関係を、（イ）発光素子からの光が封入体中を進行し、該封入体
と透光性筒内壁との境界面で屈折し、透光性筒中を進行
し、透光性筒外壁と前記被測定液体との境界面で反射し
、透光性筒中を進行し、透光性筒内壁と封入体との境界
面で屈折し、再び封入体中を進行し、前記反射面で反射
し、封入体中を進行して受光素子に入射し、且つ、（ロ）発光素子からの光が封入体中を進行し、前記反射
面で反射し、封入体中を進行し、該封入体と透光性筒内
壁との境界面で屈折し、透光性筒中を進行し、透光性筒
外壁と被測定液体との境界面で反射し、透光性筒中を進
行し、透光性筒内壁と封入体との境界面で屈折し、封入
体中を進行して受光素子に入射し、（ハ）発光素子からの光が封入体中を進行し、前記反射
面で反射され、再び封入体中を進行し、補償用の受光素
子に入射するように設定してなり、前記出力用の受光素
子は、検出したい混合比を有する被測定液体の臨界角に
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、補償用の
受光素子の出力が一定となるように発光素子の光量の制
御を行うことを特徴とする混合液体の液体混合比検出器。