JPH04258746A - 液体の混合比センサ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、２種以上の透光性の
液体が混合した被測定液体の混合比を、光の屈折率の差
を利用して測定する液体の混合比センサにかかわり、と
くにその検出精度の向上に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体の混合比センサとして、被測定液体
に一部表面を接触させたガラス（プリズム）に、その近
傍に配置した発光素子で発光させた光を、前記一部表面
以外から入射させて該一部表面で反射させ、該発光素子
と対向的に配置した受光素子で受光し、その光量でガソ
リンとアルコールとの混合燃料などの混合比を検出する
方式のものが開発されている。

【０００３】この燃料などの混合比センサでは、発光素
子で発光した光の内、前記反射面に到達して反射され、
受光素子でその全反射による光量を測定される割合（以
下信号成分という）が大きく、それ以外の経路で受光素
子に入射する光（以下ノイズ成分という）が小さいほど
センサの感度が高くなる。さらに耐久性が要求されると
ともに、コンパクトで装着性に優れることが重要である
。

【０００４】この種の燃料混合比センサとして、図７に
示す如く、プリズムＰの被測定液に晒される反射面以外
の２面上に発光素子Ｈと受光素子Ｊとを搭載した構成が
公知である。

【０００５】しかるに、この構成の混合比センサは、つ
ぎの欠点がある。 ア）光線Ｌの如く、発光素子Ｈでの発光のうち一部が直
接受光素子Ｊに入射するため、ノイズ成分が大きく、セ
ンサの感度が悪い。 イ）光学ガラスであるプリズムへ、発光素子および受光
素子を直接搭載する構造では、発光素子、受光素子およ
び反射面の位置を精度良く設定することが難しく、かつ
耐振性が高く冗長的使用に耐える構成のセンサは製造困
難である。

【０００６】この発明の目的は、信号成分の割合が大き
く、よって感度が高くできる液体混合比センサの提供に
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、こ
の発明の液体の混合比センサは、２種以上の透光性の液
体が混合した被測定液体に接触した反射面を有するプリ
ズム、該プリズムに光を照射する発光素子、および前記
反射面での反射光を検知する受光素子を組み合わせた光
学式液体混合比センサにおいて、発光素子および受光素
子を前記プリズムから離して設置するとともに、発光素
子からの光が入射するプリズムの入射面を、前記反射面
とのなす角度が、被測定液体中の臨界角の最も大きい液
体の臨界角以下で、かつ臨界角の最も小さい液体の臨界
角以上となるように設定する構成を採用した。

【０００８】

【実施例】図１〜図３は、この発明の一実施例にかかる
ガソリン−アルコール混合燃料の混合比センサ１００を
示し、混合燃料が流れるエンジンの燃料供給路２００に
装着され、燃料混合比を検出する。センサ１００は、図
示上面がセンサ回路基板の設置室３０１となっている樹
脂製のセンサボディ３００内に、光学式液体混合比セン
サをユニット化したセンサユニット１と、前記燃料供給
路２００を構成する燃料パイプ２０１、２０２が外周に
対向してろう付けされ、被測定液体の測定室を形成する
金属製ハウジング２とを一体的にモールドしてなる。

【０００９】センサユニット１は、円筒状主体金具３と
、該主体金具３の先端（図示下端）部に融着ガラス４１
で融着されたプリズム４と、主体金具３内に嵌め込まれ
、発光素子および受光素子を保持している樹脂製の円柱
状素子ホルダ５とからなる。

【００１０】ハウジング２は、ステンレス製で有底円筒
状を呈し、下面中心が円錐台状に下方に膨出した底２１
と、円筒状の胴２２とを有する。胴２２の下部には、燃
料の流入口２３と流出口２４とが開けられ、前記燃料パ
イプ２０１、２０２の差込み用開口（穴）となっている
。また胴２２の上部外周には、周溝２５が設けられてい
る。ハウジング２の内部は前記流入口２３からガソリン
とアルコールとの混合燃料が流入し、前記流出口２４か
ら流出する燃料溜（測定室）Ｃとなっている。

【００１１】主体金具３は、下端部３１が内周縁状に形
成され、やや径小で前記ハウジングの胴２２に嵌め込ま
れた下部３２と、径大の上部３３とからなっている。下
端部３１の内周は、プリズム融着壁３４となっており、
下部３２が前記胴２２に嵌め込まれたとき下端面は前記
測定室Ｃに面するようになっている。

【００１２】プリズム４は、この実施例では円錐台型を
呈する光学ガラスからなり、面取りされた底辺４０が前
記プリズム融着壁３４に前記環状融着ガラス４１により
融着され、主体金具３３に固着されている。この融着は
融着ガラスと光学ガラスの融点の差を利用してなされ、
この融着ガラス４１が固着手段であるとともに、混合燃
料の一次シールとなっている。この構成により、プリズ
ム４は主体金具の下部３２に位置し、底面４２が被測定
燃料と接触する反射面（４２）となり、該下部３２の内
周壁とプリズム外周壁との間には環状の空間４３が形成
される。

【００１３】素子ホルダ５は、この実施例では上下に２
分割された下側ホルダ６および上側ホルダ７からなり、
主体金具の上端をかしめることにより主体金具内に一体
的に固定されている。下側ホルダ６は、前記環状空間４
３に差し込まれた筒部６１と、その上端に設けられフラ
ンジ部６２とからなる。胴部６１の内周壁には、後記す
る素子基板を差込むための軸方向の断面Ｉ字状溝６３、
６４が対向して平行的に形成されている。上側ホルダ７
は、下面に凹所７１が設けられた円板状を呈し、前記Ｉ
字状溝６３、６４に対応する位置には多数のテーパー付
小穴７３が開けられリードピン取り出し口となっている
。

【００１４】前記Ｉ字状溝６３、６４には、それぞれセ
ラミック製帯板状基板５１、５２が嵌め込まれている。 基板５１の表面には、点光源に近い小面積の光源である
発光素子５３よびそのリードが形成されている。基板５
２の表面には、上下方向に長い線状の受光素子５４よび
モニター用の受光素子５５が固着されるとともに、これ
ら素子のリードがプリントされている。

【００１５】基板５１および５２は、前記下側ホルダ６
の各Ｉ字状溝の下端と上側ホルダ７の凹所壁との間に挟
まれて上下方向に固定されている。これら基板５１、５
２の上端は前記凹所７１内へ突き出ており、この部分で
リードピン５６がろう付けされている。リードピン５６
は、前記小穴７３を挿通して上部に取り出されており、
凹所７１および小穴７３内にはエポキシ樹脂が充填され
、小穴７３の上端はシリコン樹脂による蓋がなされてい
る。

【００１６】前記プリズム４の円錐面４４は、前記発光
素子５３に面する側が該素子５３から照射された光の入
射面４５となっており、受光素子５４に面する側が底面
である反射面４２による反射光が受光素子５４を照射す
る出射面４６となている。入射面４５と反射面４２とは
、第２図に示す如くその交わる角度Θは、混合燃料が全
てガソリンであったときの臨界角αより小さく、混合燃
料が全てアルコールであったときの臨界角βより大きく
設定されている。最も望ましい角度Θは、使用される混
合燃料の混合比により異なり、たとえば１：１の混合比
のとき、その混合比の変動を検出するにはΘ＝（α＋β
）／２となる。

【００１７】発光素子５３は、前記プリズムの円錐面４
４から底面４２に効率良く光が入射するように円錐面の
中央付近の高さに設置される。またプリズム４の高さは
、高すぎると破線Ｌ１の如く天井面４７で反射し受光素
子５４に入射する光が生じこれがノイズ成分となるるの
で、円錐面４４に入射した光が屈折してプリズム内に入
ったあと、天井面４７で反射することのないように高さ
制限をする。

【００１８】さらにプリズム４の高さが低すぎると、一
点鎖線Ｌ２に示す如く信号成分となるべき反射面４２で
反射した光が天井面４７で再び反射して受光素子に入射
しない。よってプリズムの円錐面４４と発光素子５３お
よび受光素子５４との相対的高さは、発光素子５３が設
置された一方からプリズムの円錐面４４に入射した光が
、最も効率よく反射面４２での反射し、受光素子５４が
設置された他方から出射して受光素子５４に到達するよ
うに設定される。

【００１９】図４は第２実施例を示す。この混合比セン
サは、半球状のプリズム４を用いている。この構成にお
いても、発光素子５３での発光は、底面である反射面５
２と入射面４５の接線とのなす角Θが、ガソリンの臨界
角αより小さく、アルコールの臨界角βより大きい範囲
に最も効率よく入射するよう設定されている。

【００２０】図５および図６はプリズム４のさらに他の
形状を示す。図５は円柱を楔状に削って該楔面を入射面
４５および出射面４６としており、図６は円柱を直交す
る円筒面状に削り、この円筒面を入射面４５および出射
面４６としている。この形状のプリズムを用いても、上
記実施例と同じ効果がある。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の燃料混合
比センサは、発光素子をプリズムから離れて設置し、発
光素子からの光が入射するプリズムの入射面は、前記反
射面とのなす角度が、被測定液体中の臨界角の最も大き
い液体の臨界角以下で、かつ臨界角の最も大きい液体の
臨界角以上に設定しているので、ノイズ信号が受光素子
に入射する割合が低減でき、センサの感度を向上できる
。またプリズムのガラス面に発光素子および受光素子を
搭載するという困難な構造を排除でき、耐振性、耐久性
に優れる。さらにプリズムの入射面の傾斜を多段または
球面ないし円筒面とすることで、混合比センサをコンパ
クト化でき、搭載性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例にかかる燃料混合比センサの縦断面
図である。

【図２】図１の要部拡大図である。

【図３】素子ホルダの組付け図である。

【図４】第２実施例にかかる燃料混合比センサの要部拡
大図である。

【図５】プリズムの他の形状を示す斜視図である。

【図６】プリズムのさらに他の形状を示す斜視図である
。

【図７】従来の燃料混合比センサの概略図である。

【符号の説明】

１　　センサユニット ２　　測定室ハウジング ３　　円筒状主体金具 ４　　プリズム ４２　　反射面 ４５　　入射面 ５　　円柱状ホルダ ５３　　発光素子 ５４　　受光素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　２種以上の透光性の液体が混合した被
   測定液体に接触した反射面を有するプリズム、該プリズ
   ムに光を照射する発光素子、および前記反射面での反射
   光を検知する受光素子を組み合わせた光学式液体混合比
   センサにおいて、発光素子および受光素子は、前記プリ
   ズムから離れて設置され、発光素子からの光が入射する
   プリズムの入射面は、前記反射面とのなす角度が、被測
   定液体中の臨界角の最も大きい液体の臨界角以下で、か
   つ臨界角の最も小さい液体の臨界角以上に設定されたこ
   とを特徴とする液体の混合比センサ。