JPS5831339Y2 - 蓄電池用比重検出器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は蓄電池の電解液の比重を計る比重検出器に関す
るものである。

一般に蓄電池の電解液の比重は、電池の状態と密接な関
係があり、特に鉛電池においては、残存容量を知るため
には比重を計測すれば良い。

そのため従来より、簡便に比重を計るために種々の装置
が考案されている。

電解液濃度即ち比重の変化により、電解液の屈折率が変
化するのに着目して、発光部と受光部を併用し、光量変
化を電気信号として取り出す方法もその一つであるが、
屈折率の変化が極めて微少であるため未だに実用化され
ていないのが現状である。

この屈折率の変化を検出する方式のものは、浮子の浮力
を検出する方式のものに比べて、電解液液面の変化、動
揺等の影響を全く受けないという利点を有することが考
えられる。

また、光電変換によって極めて簡単に遠隔操作で比重の
表示ができるという利点がある。

本考案の目的は簡単な構造で、しかも簡便に電解液の比
重を屈折率の変化として検出する比重計を得ることにあ
る。

前記の目的を達成するための本考案の要旨とするところ
は次のとおりである。

即ち、電解液の屈折率よりも大きな屈折率を有する透明
で一様な物質によって形成された円柱又は平行な面を有
する角柱の軸方向の一端に受光部を設け、相対する一端
には前記円柱又は角柱の軸と不平行になる方向へ、ある
立体角で光を出す発光素子を設けて、電解液の屈折率が
変化すれば発光部から出て、円柱又は角柱の側面で反射
し、受光部に達する光の量が変化することを検出する比
重検出器である。

次に図面に示した一実施例で鉛電池用比重検出器につい
て具体的に説明する。

第１図は本考案の原理説明図であり、屈折率ｎ１の物質
Ｉから屈折率ｎ２（ｎｌ＞ｎ２）の物質ＩＩに光が入射
した場合を示している。

光線Ａの場合、光の反射・屈折の法則によす、一部は入
射角ｉに等しい反射角でＡ′として反射し、また一部は
次式に従ってＡ／／として屈折角γで屈折する。

即ちｎ 、ｓｉｎ ｉ ＝ ｎ ２ｓｉｎγ・・・・・
・（１）光が屈折率の大きいものから小さいものに入る
時には屈折角は入射角より必ず大きいから、入射角を次
第に増していくと屈折角が９０°になるときか′ある。

これが光線Ｂの場合で、式（２）が成り立つ。即ちｎ１
ｓｉｎθ＝ｎ２Ｓｉｎ９０°＝ ｎ ２−・・・−（２
）いわゆる全反射という現象であり、θを臨界角といい
、θより入射角の大きな光線は全て反射されることにな
る。

ところで、硫酸の屈折率は２０℃において、各濃度に対
し次表の如くなっている。

また屈折率が上記硫酸の屈折率）り大きい透明な物質の
１つにアクリル樹脂があるが、その屈１折率は゛メチル
エステル□で１．４０３２であ衣。

ｌ’（２）式からアクリル樹脂と水及び５０％□硫酸と
の間め臨界：：角を求めれば、水の場谷で７１．８°、
５０％硫酸では８３゜８°となる′。

□ □ ・ ・１ − 第′２図は本考案の二実施例である比重検出器を淡い硫
酸中は入れ・た場合の光線の状況を示し：であ□
・ １ １．１ □ 。

る。

・・ ・ ・ １゜１はアクリル樹脂
で出來ｆ、＝ Ｐｌ’柱又は角柱であ１り一端にＣｄＳ
素子又はホトトランジスタ等の受光素子２″を：取付け
くもう−１一端にはランブゴを□取付↓すである。

ランプ３の光線は遮光器 （三よづて、光のＩ中心部ち
光軸□５・に対１角度１め広′が□す；を：有する一点
鎖線範囲内の光線と、なっている□。

また、□光軸は下の円柱又は角柱の軸に対し９０°−傾
斜しており、ランプ３カンら出た光線が２．受光素子２
□に直接入射する量を極力抑制している。

□ ′□第、２図（辷おい七、う・′
ンプ３：ｂ・ら□出た光線６を１全反射の臨界とすれば
、図中α＋β＋δ−９０°の範□囲内に出た光線は全て
受光素子２に入射する。

界面・に対し、□臨界角以上の入射角で入射した光線は
、１．図中破線で示す光軸方向の光線の如く、反射と屈
折を操り返して進む７Ｓｉ、界面で一部□が屈゛折され
る夫め、次第に減衰し七行く。

光線５′１は界面で７回反対するので、反射率をＫ（〈
１）・とすれば、受光素−１−□２に達した時はランプ
３゛１が：ら放射きｈ’＃＝時点での強さ１こ討しに７
ま・で減寮する□ことにな□す、実際には受光素子２で
検出されない。

第３図は濃い硫酸中に入れた場谷の光線の状況１１□ζ
Ｊ を示す。

硫酸濃度力吠きくなり、屈折率が地加すると（２）式に
より臨界角も大きくなる。

光線７を全反射の臨界とすれば、第３′図においてα十
β＋δ９０°の範囲内に出た光線は全て受光素子２に入
射するカモα′〈α□であるため、淡い硫酸に比べて濃
い硫酸中では受光素子２に入射する光線量は少ないこと
になる。

また、淡い硫酸中と同様に臨界角以上の入射角の光線は
減衰する。

以上、実施例につい：で述べたが、角柱の長さ４０ｍ／
ｍ、β＝４５°、 δ＝＝４０°とし、受光素子２Ｄ、
：ＣｄＳ素子を用いでミ□微少定電流を流し、硫酸濃度
を重化□させで実験したところ□、ＣｄＳに発生ずる電
圧は水の場合で０．５〜．比重１．４め硫酸で１．３□
Ｖを得、その間比重の変化に従って電圧値も変化した。

−また、実施例で゛は、６光素子と七て一般の小型
ランプを用いて説明したが発光ダ不オニ゛：Ｌ′を使用
する□ことも可能である。

□・本考案は以上に説明した構成を有するもめで次
のような効果を得ることができる。

即ち、従来の比重：計測素子に比べて、電解液の動揺、
液面の変化による影響を受けず、極めて簡便に比重計測
を行なうことが七゛きる。

□ ・

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の原理図を示し、第２′図は本考案の一
実施例を示すと共（ご、淡い電解液中に浸漬した場合の
光線の状態を示す。 第３図は、同じ：く濃い電解液中に浸漬じた場合を示す
。 ・ □１・・・・・・アクリル樹脂の円柱又・は角
柱、２・＝・・・・受光素子、３・・・・・・ランプ、
４・・・・・・遮光器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 蓄電池の電解液の屈折率よりも大きな屈折率を有する透
   明で一様な物質によって形成された円柱又は平行な面を
   持つ角柱の軸方向の一端に受光素子を設け、相対する一
   端には、前記円柱又は角柱の軸と不平行になる方向へ、
   ある立体角で光を出す発光素子を設けた蓄電池用比重検
   出器。