JPH0626845Y2

JPH0626845Y2 - 液体濃度センサ

Info

Publication number: JPH0626845Y2
Application number: JP1989011583U
Authority: JP
Inventors: 邦光田村; 泰三鷹取; 忠章桝井; 章博石原
Original assignee: Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Current assignee: Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Priority date: 1989-01-31
Filing date: 1989-01-31
Publication date: 1994-07-20
Anticipated expiration: 2004-01-31
Also published as: JPH02103254U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、例えばエンジンオイルの劣化に伴う不溶解成
分の濃度等を光透過損失の程度によって測定する液体濃
度センサに関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の液体濃度の判定方法としては、第６図に
示す吸収セルと光度計を使用するものが提案されている
（出願人の先願に係る実願昭６２−１５９８４１号参
照）。第６図（Ａ）は吸収セルａの構成を示す。吸収セ
ルａは、透明樹脂やガラス材等の透明材を断面長方形の
微小間隙ｅを有する長尺物に成形した後、所定の長さに
切断したものである。第６図（Ｂ）はこの吸収セルａを
用いて液体を吸収する作動を示す図である。吸収セルａ
を液体槽ｂの中に漬けると、液体ｃは毛細管現象によっ
て微小間隙ｅ内に吸収され、吸収セルａを液体槽ｂから
取り出しても液体ｃは微小間隙ｅ内に吸収されたままと
なる。第６図（Ｃ）は吸収セルａを光度計ｄで測定して
いる状態を示す図である。光度計ｄは発光素子と受光素
子を相対向して配置しており、吸収セルａを挿入すると
液体を吸収した微小間隙ｅを隔てた透明板の両側に発光
素子と受光素子が位置するようになっている。そして、
光の透過損失を測定することによって濃度を知るもので
ある（例えばエンジンオイルにおいては、光の透過損失
と不溶解成分濃度とは比例関係にある）。なお、吸収セ
ルａを光度計ｄに挿入するときは、その外表面の液体を
布等で拭き取る必要がある。また、吸収セルａは使い捨
てである。

従来の技術で説明した吸収セルと光度計を使用する液体
濃度センサにおいては、一旦液体を吸収セルａに吸収さ
せて光度計ｄに装着するという二段階の手順であり、測
定操作が迅速にできないという問題点があった。また、
吸収セルａは使い捨てであり数多く備品として持つ必要
があり、液体槽の形状によってはそのまま漬けることが
難しい場合もあるという問題点があった。さらに、吸収
セルは、押出形成によるか又はスペーサー板を両端に位
置させてその両側に透明板を接着させて製作されるが、
微小間隙を０．３mmより小さくすることは加工上困難性
があり、バラツキが生じやすいという問題点があった。

〔考案が解決しようとする課題〕

本考案は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、操作
が簡単で繰り返し使用できる高感度の液体濃度センサを
提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本考案における液体濃度セ
ンサは、相対向する発光素子と受光素子をこれらの間に
微小間隙を形成した樹脂内に埋設して一体化し、少なく
とも発光素子と受光素子間の樹脂を透明樹脂としてなる
液体濃度センサにおいて、発光素子の駆動回路や受光素
子の増幅回路も前記樹脂内に埋設し、発光素子と駆動回
路からなる発光回路の発光特性及び受光素子と増幅器か
らなる受光回路の受光特性の液体温度による変動を補償
する補償回路を備えたものとし、これらの回路の所要の
リード線を前記樹脂外に取り出せるようにしたものであ
る。

そして、前記樹脂は、少なくとも発光素子と受光素子間
に設けられる内部樹脂とその外部に設けられる外部樹脂
とからなり、内部樹脂は透明樹脂、外部樹脂は非透明樹
脂とすることが好ましい。

また、基板をコの字型に切り欠き、コの字型切り欠きの
内面両側に発光素子と受光素子を相対向して取付け、駆
動回路や増幅回路を基板上に取付け、これらを樹脂内に
埋設して一体化するものもある。

また、微小間隙の四方が開口していることが好ましい。

〔作用〕

微小間隙を形成した樹脂内に埋設して一体化された発光
素子と受光素子は、液体槽の液体の光透過損失を直接測
定可能とし、液体のサンプル取りを不要にするように働
く。

そして、樹脂内に埋設された発光素子の駆動回路や受光
素子の増幅回路には、液体温度による発光特性や受光特
性の変動を補償する温度補償回路が設けられているので
測定誤差が少ない。そして、外部樹脂を非透明樹脂とす
ることにより、外乱光の影響をなくし、それに伴う誤差
をなくす。

また、コの字型に切り欠きを有する基板は、発光素子、
受光素子やこれらの回路を取付けて、樹脂内に一体的に
埋設し易くする。

また、微小間隙の四方の開口は、液体の洗浄又は吸い取
り操作をし易くする。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は液体濃度センサの正面図、第２は液体濃度セン
サの側面図、第３図は接続コード等と一体化された液体
濃度センサの一例を示す斜視図である。

第１図及び第２図において、液体濃度センサは、発光素
子１、受光素子２、発光素子１の駆動回路３、受光素子
２の増幅回路４、基板５及びこれらを一体的に内蔵し微
小間隙９を有する樹脂モールド６から成っている。

基板５はセラミック等をコの字型の切り欠き７を有する
形状に成形したものである。この切り欠き７の内面両側
７ａ、７ｂに発光素子１と受光素子２が相対向して接着
材等で取付けられる。そして、基板５の上面８に発光素
子１の駆動回路３と受光素子２の増幅回路４が接着材等
で取付けられる。なお、３ａ、４ａはプリント配線、３
ｂ、４ｂはリード線である。このように、基板５に発光
素子１、受光素子２及びこれらの回路３、４を取付けた
状態で樹脂６内に埋設され一体化され、外部にでるのは
リード線３ｂ、４ｂのみとなる。

発光素子１と受光素子２間の樹脂６には、微小間隙９が
形成されている。この微小間隙９の間隙εは吸収セルの
ように射出成形によるものより小さくすることができ
る。そして、この間隙εは、毛細管現象による液体の吸
い上げのためや、小型化および測定感度向上のためには
小さいほどよいが、対象とする液体の透明度に応じて適
宣選択すればよい。また、この微小間隙９はその上下が
開口しており、その前後においても面取り１０と孔１１
によって開口している。したがって、液体槽中へ直接浸
漬する場合は、面取り１０が、また試料採取棒によって
試料液を採取する場合は、孔１１が微小間隙９内への液
体の吸収を容易にする。さらに、孔１１は微小間隙９の
底部にストレスが集中するのを緩和し、クラックの発生
を防止する。また、アルコール等の適宣の洗浄剤に浸漬
するだけで再使用が可能となり、吸い取り紙やエアーノ
ズル等によっても、容易に微小間隙９の液体を取り除い
て清掃することができる。なお、このような微小間隙９
の製造方法としては、切削等の機械加工によって加工す
る方法、金型内の中子によって成形する方法等がある。

樹脂６は、光透過のために、少なくとも発光素子１と受
光素子２間においては、透明樹脂１２とする必要があ
る。第１図の例では加工上の便から発光素子１と受光素
子２間だけでなく、その周囲も透明樹脂１２としてい
る。なお、外光の影響を無視できる使用状態のものは全
体を透明樹脂１２とすることも可能である。このような
透明樹脂１２としては、エポキシ樹脂、アリルジグリコ
ールカーボネイト（ＡＤＣ）樹脂（例えば、ユニケム・
シンシティ社製ＲＶＡ７^TM）等のように透明性が良く且
つ物理的、化学的特性に優れたものが使用される。そし
て、発光素子１と受光素子２間以外の樹脂は非透明樹脂
１３でよい。外光が多い液体の測定にあっては、むしろ
発光素子１と受光素子２間以外の樹脂を非透明樹脂とし
て外乱光の影響を排除する必要がある。このような非透
明樹脂１３としては、物理的、化学的特性に優れ、成形
加工性と非透明性も良い樹脂が選定される。例えば、カ
ーボンブラックを適量混合したエポキシ樹脂が用いられ
る。

第３図は、第１図及び第２図で説明した液体濃度センサ
を、センサヘッド１４、リード線３ｂ、４ｂを被覆する
接続コード１５及び測定器本体への取付キャップ１６と
してまとめたものである。センサヘッド１４は１０mm前
後に小型化されており、接続コード１５とほぼ同じ径と
なっている。接続コード１５に適度の可撓性を持たせる
と複雑な形状の液体槽にも挿入可能となる。

第４図は発光素子１と駆動回路３からなる発光回路の一
例を示す回路図である。発光素子１は入力電圧Ｖｃｃの
印加を受けて発光するが、周囲温度特に液体の温度の影
響を受ける。そこで、サーミスタＲ_THとトランジスタＴ
_ｒによる電圧Ｖ_BEの温度特性を利用した温度補償回路と
なっている。

第５図は受光素子２と増幅回路４からなる受光回路の一
例を示す回路図である。受光素子２の出力はアンプＡ_１
で増幅されるが、このアンプＡ_１が周囲温度特に液体の
温度の影響を受ける。そこで、サーミスタＲ_THと抵抗Ｒ
_１を並列接続するアンプＡ_２によって温度補償する回路
となっている。第４図及び第５図に示すように、発光素
子１の駆動回路３と受光素子２の増幅回路４も一体に埋
設し、温度補償可能とした液体濃度センサにあっては、
液体の温度に係わらず正確な濃度を簡単な回路構成で測
定可能である。

つぎに、上述した構成の液体濃度センサの作動を第１図
乃至第３図に基づいて説明する。

第３図の液体濃度センサにおいて、取付キャップ１６を
図示されない測定器本体（電源及び出力電圧を測定し光
損失（ｄＢ）又は液体濃度等に変換し記録し表示する装
置を内蔵する）に接続する。そして、接続コード１５を
操作してセンサヘッド１４を測定したい液体に漬ける。
すると、液体の濃度に応じた光透過損失が発生しその程
度を測定器本体で処理して濃度を知る。測定後は、セン
サヘッド１４を清掃すれば何回でも再使用が可能であ
る。

〔考案の効果〕

本考案は、上述したように構成されているので以下に記
載する効果を奏する。

発光素子と受光素子を微小間隙を形成する樹脂内に埋設
して一体化し、少なくとも発光素子と受光素子間の樹脂
を透明樹脂とし、液体の光透過損失を直接測定可能とし
たので、サンプリングが不要となり簡単な操作で濃度が
測定できる。また、微小間隙の形成についても、切削等
の機械加工による方法、金型内の中子によって形成する
方法等により容易に微小間隙を形成できるので、高感度
の濃度センサを製作することができる。

そして、温度補償回路を備えた発光素子の駆動回路や受
光素子の増幅回路も樹脂内に埋設し、これらの回路のリ
ード線を取り出せるようにしたので、液体にセンサヘッ
ドを漬けるだけで温度補償もでき、正確に測定できる。

さらに、外部樹脂を非透明樹脂とすることにより、外乱
光の影響をなくし、それに伴う誤差をなくすことができ
る。

また、基板をコの字型に切り欠き、コの字型切り欠きの
内面両側に発光素子と受光素子を相対向して取付け、駆
動回路や増幅回路を基板上に取付け、これらを樹脂内に
埋設して一体化すると、位置決めが確実となって効率よ
くセンサヘッドの製作ができる。

また、微小間隙の四方が開口しており、清掃が容易であ
るので、再使用のための手間が少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は液体濃度センサの正面図、第２図は液体濃度セ
ンサの側面図、第３図は接続コード等と一体化された液
体濃度センサの一例を示す斜視図、第４図は発光素子の
駆動回路の一例を示す回路図、第５図は受光素子の増幅
回路の一例を示す回路図、第６図は従来の液体濃度セン
サを示す図である。なお、図中の主な符号は下記の通り
である。１……発光素子２……受光素子３……駆動回路４……増幅回路４ａ、４ｂ……リード線５……基板６……樹脂７……コの字型の切り欠き９……微小間隙１２……透明樹脂１３……非透明樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者石原章博大阪府東大阪市岩田町２丁目３番１号タツタ電線株式会社内 (56)参考文献特開昭57−51296（ＪＰ，Ａ) 特開昭47−1848（ＪＰ，Ａ)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】相対向する発光素子と受光素子をこれらの
間に微小間隙を形成した樹脂内に埋設して一体化し、少
なくとも発光素子と受光素子間の樹脂を透明樹脂として
なる液体濃度センサにおいて、発光素子の駆動回路及び
受光素子の増幅回路も前記樹脂内に埋設し、発光素子と
駆動回路からなる発光回路の発光特性及び受光素子と増
幅器からなる受光回路の受光特性の液体温度による変動
を補償する補償回路を備えたものとし、これらの回路の
所要のリード線を前記樹脂外に取り出せるようにしたこ
とを特徴とする液体濃度センサ。
【請求項２】樹脂は、少なくとも発光素子と受光素子間
に設けられる内部樹脂とその外部に設けられる外部樹脂
とからなり、内部樹脂は透明樹脂、外部樹脂は非透明樹
脂とした請求項１記載の液体濃度センサ。
【請求項３】基板をコの字型に切り欠き、コの字型切り
欠きの内面両側に発光素子と受光素子を相対向して取付
け、駆動回路や増幅回路を基板上に取付け、これらを樹
脂内に埋設して一体化した請求項１又は２記載の液体濃
度センサ。
【請求項４】微小間隙の四方が開口している請求項１乃
至３記載の液体濃度センサ。