JPH0534562U

JPH0534562U - 光学式アルコールセンサ

Info

Publication number: JPH0534562U
Application number: JP9259391U
Authority: JP
Inventors: 秀樹上岡
Original assignee: 日本電子機器株式会社
Priority date: 1991-10-16
Filing date: 1991-10-16
Publication date: 1993-05-07

Abstract

(57)【要約】【目的】光学式アルコールセンサに用いる発光素子の
寿命を向上させ、全体の構成を簡略化する。【構成】アルコール混合燃料が矢示Ａ方向に流れる燃
料配管１の途中にセンサ本体２１を取付け、センサ本体
２１と蓋体２２との間に緩衝材４を介して発光素子５と
受光素子６とを収容し、発光素子５からの光を受光素子
６に導くガラス管７の屈曲部７Ａを燃料配管１内に突出
させる。そして、駆動回路２３から発光素子５に三角波
からなる駆動電流を印加し、発光素子５を所定時間毎に
点滅させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えばガソリン中にメタノール等のアルコールを混合したアルコール混合燃料のアルコール濃度を検出するのに用いて好適な光学式アルコールセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

図５に従来技術による光学式アルコールセンサを示す。

【０００３】図において、１はアルコール混合燃料の流路を構成する燃料配管を示し、該燃料配管１は金属パイプ等によって構成され、その上流端は燃料タンク内の燃料ポンプ（いずれも図示せず）に接続され、下流端は燃料配管１内の燃料圧力（燃圧）を調整する圧力レギュレータ（図示せず）に接続されている。また、該燃料配管１の途中には噴射弁（図示せず）が設けられ、この噴射弁は燃料配管１内のアルコール混合燃料をエンジンの燃料室（図示せず）内に向けて噴射する。

【０００４】２は燃料配管１の途中に設けられたセンサ本体を示し、該センサ本体２は有底筒状に形成され、外周側が燃料配管１の取付部１Ａ内に螺着され、該取付部１Ａを閉塞した略円板状の底部２Ａと、該底部２Ａから上向きに延設され、燃料配管１から径方向外向きに突出した筒部２Ｂとから構成されている。また、該センサ本体２は筒部２Ｂの開口端側が蓋体３によって閉塞され、該蓋体３とセンサ本体２との間には弾性ゴム材料等からなる緩衝材４が装入されている。

【０００５】５，６はセンサ本体２内に緩衝材４を介して設けられた発光部、受光部としての発光素子、受光素子を示し、該発光素子５は発光ダイオード等によって構成され、受講素子６はフォトディテクタ等によって構成されている。そして、該発光素子５、受光素子６は燃料配管１の軸方向に所定寸法だけ離間してセンサ本体２内に略平行に配設され、発光素子５からの光は後述のガラス管７を介して受光素子６で受光される。

【０００６】７は発光素子５から光を受光素子６に導く光路部材としてのガラス管を示し、該ガラス管７は石英ガラス等の透光性材料により所定長さのパイプ状に形成され、長さ方向中間部は略Ｕ字形状の屈曲部７Ａとなっている。また、該ガラス管７の長さ方向両端側はセンサ本体２の底部２Ａ側からセンサ本体２内に挿嵌され、発光素子５の先端面と受光素子６の先端面とにそれぞれ対向して開口するようになっている。そして、該ガラス管７の屈曲部７Ａはセンサ本体２から燃料配管１内へと突出し、燃料配管１内を矢示Ａ方向に流通するアルコール混合燃料中に浸漬されている。

【０００７】８はセンサ本体２内の発光素子５に径方向から当接するように、センサ本体２の筒部２Ｂ等に設けられた他の受光素子を示し、該受光素子８は前記受光素子６とほぼ同様に構成されているものの、該受光素子８は発光素子５からの光を参照光として受光し、参照信号を後述の駆動回路９に出力するようになっている。９は発光素子５を発光させる駆動回路を示し、該駆動回路９はその入力側が受光素子８等に接続され、出力側が発光素子５に接続されている。そして、該駆動回路９は発光素子５に駆動電流としての直流電流を印加して発光素子５を発光させると共に、このときの発光量が周囲温度等の熱影響で変化するのを防止すべく、受光素子８からの参照信号に基づいて前記直流電流の電流値を制御するようになっている。

【０００８】１０は受光素子６の出力側に接続された処理回路を示し、該処理回路１０はフィルタやオペアンプ等を含んで構成され、発光素子５からの光を受光素子６が受光したときに、該受光素子６から出力される検出信号中のノイズを除去した後に増幅して、前記アルコール混合燃料中のアルコール濃度に対応した出力信号を出力端子１１から出力させる。

【０００９】このように構成される従来技術では、駆動回路９から発光素子５に直流電流を印加すると、該発光素子５からガラス管７内に向けて所定光量の光が矢示Ｂ方向に発光される。そして、この光はガラス管７内を伝播する間、例えばガラス管７の屈曲部７Ａで燃料配管１内のアルコール混合燃料との境界面において矢示Ｃ方向に反射されたり、矢示Ｄ方向にアルコール混合燃料中へと透過されたりする。

【００１０】ここで、メタノール等のアルコールの屈折率はガソリン等の燃料の屈折率よりも小さいから、燃料中のアルコール濃度が低い場合には前記矢示Ｃ方向の光量が増大し、アルコール濃度が高い場合には前記矢示Ｄ方向の光量が増大する。この結果、発光素子５から矢示Ｂ方向に発光された光のうち、受光素子６が矢示Ｅ方向に受光する光の光量は燃料中のアルコール濃度が低くなるにつれて増大するので、受光素子６からの検出信号もこれに応じて増減し、処理回路１０を介して出力端子１１からアルコール濃度に対応した出力信号が取り出される。

【００１１】また、駆動回路９から一定の直流電流を発光素子５に出力する場合、発光素子５からの光量は該発光素子５の事故発熱等に影響されて変化してしまうから、受光素子８は発光素子５からの光を参照光として受光し、駆動回路９に参照信号を出力することにより、駆動回路９で前記直流の電流値をフィードバック制御させ、発光素子５から常に所定光量の光が発光されるようにしている。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述した従来技術では、駆動回路９により発光素子５に直流電流を印加して該発光素子５を発光させているから、発光素子５からの発光量を所定光量に保持しない限り、アルコール濃度の検出が難しくなり、このためには発光素子５に近接させて受光素子８を設け、該受光素子８からの参照信号に基づいて発光素子５に印加する直流電流の値をフィードバック制御しなければならず、駆動回路９の回路構成が複雑化し、受光素子８等により部品点数が増加して組立て時の作業性が悪くなるという問題がある。

【００１３】また、発光素子５には直流電流を印加し続けているため、アルコール濃度の検出動作時に発光素子５は所定の光量をもって発光し続けるようになり、該発光素子５は自己発熱量が増加し、この熱影響によって寿命が低下してしまうという問題がある。

【００１４】本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本考案は発光素子の自己発熱量を減少させて発光素子の寿命を向上できる上に、駆動回路等の回路構成を簡略化でき、部品点数を削減して組立て時の作業性を向上できるようにした光学式アルコールセンサを提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

上述した課題を解決するために本考案が採用する構成の特徴は、駆動回路を、発光部に三角波からなる駆動電流を印加する三角波発生器によって構成したことにある。

【００１６】

【作用】

上記構成により、発光部は三角波からなる駆動電流によって点減を繰返すようになり、発光部の自己発熱量を大幅に減少させることができる。そして、このときの熱影響によって発光部の発光量が変化するのを抑えることができ、発光部の駆動電流をフィードバック制御する必要がなくなる。

【００１７】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図１ないし図４に基づき説明する。なお、実施例では前述した従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

【００１８】図中、２１はアルコールセンサの本体を構成するセンサ本体を示し、該センサ本体２１は従来技術で述べたセンサ本体２とほぼ同様に、底部２１Ａと筒部２１Ｂとから有底筒状に形成され、筒部２１Ｂの開口端側は蓋体２２によって閉塞されている。また、該蓋体２２とセンサ本体２１との間には発光素子５，受光素子６が緩衝材４を介して発光素子５からの光はガラス管７を介して受光素子６に導かれるようになっている。

【００１９】２３はセンサ本体２１内の発光素子５に駆動電流を印加する駆動回路を示し、該駆動回路２３は三角波発生器によって構成され、図２に示す如く三角波２４からなる駆動電流を発光素子５に印加する。ここで、この三角波２４は二等辺三角形状をなし、所定の周波数をもってその電流値がスレッシュホールドとなる電流値i0を上，下するので、発光素子５は所定時間毎に点減を繰返し、発光時にはその発光量が三角波２４の波形に対応して漸増しつつ、ピーク値に達した後に漸減する。そして、発光素子５は駆動電流の三角波２４が電流値i0を上，下する度毎に点減を繰返し、その発光量はピーク値の前，後で漸増，漸減するので、発光素子５の自己発熱量は従来技術のものに比較して約半分程度となる。

【００２０】また、発光素子５からの光はガラス管７内を伝播する間、燃料通路１内を矢示Ａ方向に流れるアルコール混合燃料との境界面において図１中の矢示Ｃ方向に反射したり、矢示Ｄ方向に透過したりして、受光素子６は矢示Ｅ方向の光を受光する。そして、受光素子６の受光量は前記アルコール混合燃料中のアルコール濃度が高くなるに応じて減少するので、受光素子６からの検出信号は図３に示す如く、例えばアルコール濃度が１００％のときには実線で示す特性線２５の如く三角波の傾きが小さくなり、アルコール濃度が０％のときには点線で示す特性線２６の如く三角波の傾きが大きくなる。

【００２１】さらに、２７は受光素子６の出力側に接続された処理回路を示し、該処理回路２７は従来技術で述べた処理回路１０とほぼ同様に、フィルタやオペアンプ等を含んで構成されているものの、該処理回路２７には微分器が設けられている。そして、該処理回路２７は受光素子６からの検出信号を微分器で微分することにより、図３に示す特性線２５，２６の如く三角波からなる検出信号の傾きを波高値に変換し、図４に示す特性線２８，２９の如く矩形波からなるパルス状の出力信号を出力端子３０から出力させる。ここで、図４に実線で示す特性線２８は図３中の特性線２５に対応し、点線で示す特性線２９は特性線２６に対応し、その波高値はアルコール濃度が高くなるに応じて減少する。

【００２２】本実施例による光学式アルコールセンサは上述の如き構成を有するもので、その基本的動作については従来技術によるものと格別差異はない。

【００２３】然るに本実施例では、駆動回路２３を三角波発生器によって構成し、発光素子５に図２に示す如く三角波２４からなる駆動電流を印加するようにしたから、発光素子５は所定時間毎に点減を繰返して発光量が漸増、漸減するようになり、発光素子５の自己発熱量を低減でき、該発光素子５が熱影響によって寿命が低下するのを効果的に防止できる。

【００２４】また、発光素子５の自己発熱量が減少するので、該発光素子５からの発光量が熱影響によって変化するのを抑えることができ、従来技術の如く参照信号用の受光素子８を別途設けて駆動電流をフィードバック制御する必要がなくなり、駆動回路２３を三角波発生器等で簡単な回路構成とすることができる上に、部品点数を減らすことができ、組立て時の作業性等を確実に向上できる。

【００２５】さらに、受光素子６の出力側に接続した処理回路２７は微分器を含んで構成され、受光素子６から図３に示す特性線２５，２６の如く出力される三角波の検出信号を微分するようにしているから、この検出信号の傾きを波高値に変換して図４に示す特性線２８，２９の如く、矩形波からなるパルス状の出力信号を出力端子３０から出力でき、この出力信号の波高値からアルコール濃度を高精度に検出できる。

【００２６】従って、本実施例によれば、発光素子５の自己発熱量を低減させて該発光素子５の寿命を向上でき、熱影響による発光量の変化を抑えることができる上に、駆動回路２３の回路構成を簡略化でき、組立て時の作業性を向上できる等、種々の効果を奏する。

【００２７】なお、前記実施例では、燃料配管１の途中に当該アルコールセンサのセンサ本体２１等を設けるものとして述べたが、本考案はこれに限らず、例えばアルコール混合燃料を収容する燃料タンク等の流路途中にセンサ本体２１等を設けるようにしてもよい。

【００２８】また、前記実施例では、駆動電流としての三角波２４を図２に示す如く電流値 i0（スレッシュホールド）を上，下させるものと述べたが、これに替えて、駆動電流を電流値i0よりも高い三角波によって構成してもよく、この場合には、発光素子５は点灯し続けるものの、その発光量がピーク値の前，後で漸増、漸減するので、発光素子５の自己発熱量を確実に低減でき、熱影響を抑えることができる。

【００２９】さらに、駆動回路２３で発生する駆動電流は図２に示す三角波２４以外に、例えば鋸歯状波と呼ばれる各種の三角波を用いることができ、また、截頭状三角波等を用いてもよい。

【００３０】また、前記実施例では、光路部材としてガラス管７を用いるものとして述べたが、本考案はこれに限らず、例えば光ファイバー等の光路部材を用いてもよい。

【００３１】

【考案の効果】

以上詳述した通り本考案によれば、駆動回路を三角波発生器によって構成し、発光部に三角波からなる駆動電流を印加するようにしたから、発光部の発光量を増，減させて、自己発熱量を低減でき、発光部の寿命を確実に向上できる。また、発光部の熱影響を減らすことによって、発熱量が経時変化するのを抑えることができるから、駆動電流を駆動回路でフィードバック制御する必要がなくなり、駆動回路の回路構成を簡略化できると共に、部品点数を削減でき、組立て時の作業性を向上できる等、種々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例による光学式アルコールセンサ
を示す縦断面図である。

【図２】駆動電流の特性を示す特性線図である。

【図３】検出信号の特性を示す特性線図である。

【図４】出力信号の特性を示す特性線図である。

【図５】従来技術による光学式アルコールセンサを示す
縦断面図である。

【符号の説明】

１燃料配管（流路）５発光素子（発光部）６受光素子（受光部）７ガラス管（光路部材）２１センサ本体２２蓋体２３駆動回路（三角波発生器）２４三角波２７処理回路

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】アルコール混合燃料の流路途中に設けら
れるセンサ本体と、該センサ本体内に離間して設けられ
た発光部及び受光部と、該発光部からの光を受光部に導
くべく、透光性材料によって形成され、少なくとも途中
部分が前記流路内のアルコール混合燃料に浸漬される光
路部材と、該光路部材内に前記発光部から光を発光させ
るべく、該発光部に駆動電流を印加する駆動回路とから
なる光学式アルコールセンサにおいて、前記駆動回路は
発光部に三角波からなる駆動電流を印加する三角波発生
器によって構成したことを特徴とする光学式アルコール
センサ。