JPS587986Y2 - 電池 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は液体屈折率測定装置を装着してなる電池に関す
るものである。

電池の充放電度合を検知する方法として電解液の比重を
測定する方法がよく知られている。

そしてこのための手段として、浮子を電解液中に浸漬し
てその触性度合を見る手段が一般に採用されている。

しかしながらその場合、かなりの量の電解液を必要とし
、さらに電槽内の電解液の比重を自動的にあるいは連続
的に測定することは実際上困難であった。

本考案は以上の点に鑑みてなされたものであり、電池に
おいて光透過性物体の界面へ入射される入射光を放射す
る光源と、該入射光のうち界面から光透過性物体中へ反
射される反射光を検知する感光素子とを備えた液体屈折
率測定装置を、その界面が光透過性材料からなる電槽を
介して電解液に接するごとく装着するものであり、電槽
内の電解液の比重を自動的かつ連続的に、しかも電池の
外部からの測定を可能にしたものである。

この液体屈折率測定装置の原理をその一実施例を示す第
１図により説明する。

すなわち第１図において、１は光源たる発光ダイオード
、２は光源の量測定用の感光素子たるホトダイオード、
３は光透過性物体、４は反射鏡、５は液体屈折率測定用
の感光素子たるホトダイオード、６は被検液体である。

次にその作動要領について説明する。

まず発光ダイオード１の光はホトダイオード２によりそ
の光量が常に一定になるように制御されている。

光りは光透過性物体３を通り、被検液体６との界面３′
に至る。

該界面３′で光りは被検液体６中へ入光する屈折光Ｌ１
と、光透過性物体３中へ反射される反射光Ｌ２に分れ、
該反射光Ｌ２は反射鏡４で全反射されてホトダイオード
５に至り、該ホトダイオード５にてその光量が検知され
る。

界面３′へ入射する光りの光量Ｅと反射光Ｌ２の光量Ｅ
２との関係は、界面３′で光りの入射角ｉと屈折光Ｌ１
の被検液体６への屈折角ｒとで、（１）式のように表わ
される。

（１）式より分かるごとく、入射角ｉが一定ならば、被
検液体６の屈折率の変化、すなわち屈折角ｒの変化ｊよ
反射光Ｌ２の光量の変化として表わされる。

そして液体の屈折率は液体の比重と相関々係にあるから
、液体の比重の変化は反射光Ｌ２の光量の変化として求
められる。

本考案はこうした液体屈折率測定装置をその界面が電池
の光透過性材料からなる電槽を介して電解液に接するご
とく装着することにより、電池内の電解液の比重を外部
から測定しようとするものである。

これを第２図により以下詳細に説明する。

すなわち７は光透過性材料からなる電槽であり、８は電
池極板、９は電解液である。

さらに３は液体屈折率測定装置の光透過性物体、３′は
液体屈折率測定装置の電槽７との界面、４は反射鏡であ
る。

次に界面３′付近の拡大正断面図を示す第３図によりそ
の動作要領を説明する。

すなわち１１は液体屈折率測定装置の界面３′と電槽７
とが接触する第１界面、１２は電槽７と電解液９とが接
触する第２界面である。

この場合、光りは第１界面１１で反射光Ｌ２□と屈折光
Ｌ′１１に分れる。

さらに屈折光Ｌ′、１は第２界面１２で反射光Ｌ’２□
と電解液９への屈折光Ｌ′□１とに分かれ、反射光Ｌ’
２□は第１界面１１で反射光Ｌ’ｌ□と光透過性物体３
への屈折光Ｌ２□とに分れる。

電槽７内の反射光Ｌ’ｌ□はさらに第１、第２界面１１
゜１２で反射、屈折を繰り返す。

第１界面１１での光透過性物体３側の入射角、反射角、
屈折角は等しく、それをｉとし、電槽７の第１、第２界
面１１．１２での入射角、反射角、屈折角も等しく、そ
れをｊとし、さらに第２界面１２での電解液９側の屈折
角をｒとする。

また反射光Ｌ２□の光量をＥ２□、電槽７から光透過性
物体３への屈折光の光量をＥ２．（ｋ＝２．３゜４・・
・・・・）と定義すると、液体屈折率測定装置のホトダ
イオード５で受ける光量Ｅ２は（２）式のごとくなる。

Ｅ２＝Ｅ２１＋Ｅ２２＋Ｅ２３＋・・・−・・・Ｅ２に
十曲・・−（２）反射光Ｌ２□の光量Ｅ２１は光透過性
物体３の材質と電槽７の材質との間で常に一定となり、
光りの光量Ｅとの間で（３）式の関係がある。

屈折光Ｌ′１、の光量Ｅ’ｌ□は入射光りの光量Ｅど反
射光Ｌ２１の光量Ｅ２１との差であり、よって（４）式
の関係がある。

第２界面１２での反射光Ｌ’２□の光量Ｅ′２、につい
ては（５）式が成立する。

第１界面１１での反射光Ｌ′２、の光量Ｅ′２、の、反
射光Ｌ’ｌ□の光量Ｅ′１２と光透過性物体３への屈折
光Ｌ２□の光量Ｅ２□との間には（６）、（７）式の関
係がある。

（３）〜（７）式より屈折光Ｌ２２の光量Ｅ２□は（８
）式で表わされる。

ただしｆ （ｊｒ） 、 ｆ （ｉｊ）を次式のごとく
する。

そして一般には電槽７から光透過性物体３への屈折光Ｌ
ｚｋ（ｋ ＝２．３．４・・・・・・）の光量Ｅ２ｋ（
ｋ ＝２．３４・・・・・・）は（９）式のようになる
。

ｆ （ｉｊ）が一定ならば、すなわち入射角ｉおよび電
槽７の材質と光透過性物体３の材質が定まるならば、ホ
トダイオード５が受ける光量Ｅ２はｆ（ｊｒ）の値によ
り一義的に定まる。

すなわち光量Ｅ２は電解液９の屈折率で定まる。

しかも光量Ｅ（２ｊ）のうちｊが大きくなるにつれて順
次減少し、光透過性物体３の材質の屈折率と電槽７の材
質の屈折率とがほぼ等しいときには、ｆ （ｉｊ） ＜
： １となる。

これより（２）式でｋ＞２の項を無視すると、（１０）
式が得られることになる。

またｆ（ｉｊ）＝Ｏとみなせるならば、光Ｌ２の光量Ｅ
２は（１）式と同じになる。

以上のことから液体屈折率測定装置の界面を光透過性材
料からなる電槽を介在させて電解液に接するごとく装着
しても、なお電解液の比重が測定できることがわかる。

この原理は電槽全部が光透過性材料から構成されていな
くとも、液体屈折率測定装置の界面と当接する部分が光
透過性であれば、その目的は達せられる。

また液体屈折率測定装置を電槽に装着する方法としては
、機械的に固定してもよいし、透明接着剤を薄く使用し
て電槽に接着してもよい。

さらに着脱自在に該装置を装着することにより、単一の
装置にて多くの個所の電解液の比重を測定することも可
能である。

本考案の内容は以上のごときであるから、以下のような
利点がある。

（１）電解液の比重を電槽の外部から測定ができ、測定
ごとに電解液を電池外に汲み出す必要がなく、また連続
的にかつ自動的に測定が可能である。

（２）液体屈折率測定装置の各構成部品を耐電解液性と
する必要がない。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案に使用する液体屈折率測定装置の一実施
例の正断面図、第２図は本考案の一実施例を示す正断面
図、第３図は第２図の界面付近の拡大正断面図である。 １・・・・・・光源、３・・・・・・光透過性物体、３
′・・・・・・界面、５・・・・・・感光素子、７・・
・・・・電槽、９・・・・・・電解液。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 光透過性物体の界面へ入射される入射光を放射する光源
   と、該入射光のうち界面から光透過性物体中へ反射され
   る反射光を検知する感光素子とを備えた液体屈折率測定
   装置を、その界面が光透過性材料からなる電槽を介して
   電解液に接するごとく装着してなる電池。