JPS5831340Y2 - 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持
つ角柱の軸方向の一端に受光素子を、相対する一端には
発光素子を設け、該発光素子と前記円柱又は角柱との間
の一部に遮光板を挿入して、電解液の屈折率が変化すれ
ば、発光素子から出て、円柱又は角柱の側面で反射し、
受光素子に達する光の量の変化分だけを検出する比重検
出器である。

次に図面に例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
■から屈折率ｎ ２（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 １ｓｉｎ ｉ ＝ ｎ ２ｓｉｎ ７− （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ｎ
１ｓｉｎθ＝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、つている。

屈折率が上記硫酸の屈折率よ・り大きい、透明な物質の
１つにアクリル樹脂があるが、その屈折率はメチルエス
テルで１．４０３２である。

（２）式からアクリル樹脂と水及び５０％硫酸との間の
臨界角を求めれば、水の場合で７１・８°、５０％硫酸
では８３・８゜となる。

□・ ・ ・・ □第２図は本考案
の一実施例である・比重検出器を淡い硫酸中に入れた場
合の光線の状況を示しである。

・１はアクリル樹脂で
出来た円柱又は角柱であり一端にＣｄＳ素゛子又はホ斗
トランジスタ等の受光素子２を取付けＪもう一端にはラ
ンプ３を取付けである。

、ランプ３の光線は遮光板４によってさえぎられ、直接
受光素子：２には入射しないで、′遮光板４に・よって
遮光されない光線のうち、アクリル樹脂１の中で屈折、
反射したものが入射するようになっている。

即ち、□図中６で示され、円柱又は角柱の軸（二点鎖線
）に対し、角度δの範囲以内に出る光線は無く、受光素
子２に入射する光量の不変化部分を除き、変化の割合が
できるだけ大ぎくなるようにしてあ□る。

５はランプ３の防水と取付けを兼用した容器である。

第２図において、ランプ３から出た光線７を全反射の臨
界とすれば、図中α−δの範囲内に出た光は全て受光素
子２に入射する。

また、界面に対し臨界角以上め入射角で入射した光は、
図中破線で示すように、反射と屈折を繰□・り返し：で
進むが、界面で一部が屈折されるため、次第に減衰して
行く。

図中破線で示す光線は、界面で３回反射じているのでに
反射率をｋ（〈１）とすれば、受光素子２に達した時は
ランプ３から放射された時点での強さに対し、ｋ３まで
減衰することになり、実際（＝は受光素子２でぽとんど
感知されない。

第３図は濃い硫酸中に入れた場合の光線の状況を示す。

硫酸濃度が大きくなり、屈折率が増加すると（２）式に
より臨界角も大きくなる。

光線８を全反射の臨界とすれば、第３図においてβ−δ
の範囲内に出た光線は全て受光素子２に入射するが、α
〉βであるため、淡い硫酸に比べて１．濃い硫酸中では
受。

光素子２に入射する光の量は少ないことになる。

またミ、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、実施例について述べたが、受光素子、２にＣｄＳ
素子を用いて、微少定電流を流し、硫酸濃度を変化させ
て実験したところ、ｃｄＳに発生する。

電圧は、水の場合で０・５■、比重１．４の硫酸で、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。

□・ □、、、 ・
尚、実施例では発光素子として一般の小型ランプを用い
て説明したが、発光ダイオードを使用すること・も可能
である。

本考案は以上に説明、した構成を有するもので次のよう
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
を行なうことができる。

゛以上、円柱又は角柱の両端に発光部と受光
部とを各々取付けた場合について説明したが、一端に発
光部と受光部他端に鏡を取付けても、・原理的には全く
同じ比重検出器を構成することが出来ることは言うまで
もない。

・ ；

【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
施例を示すと共に、淡い電解液中に浸漬した場合の状態
を示す。 第３図は同じく濃い電解液中に浸漬した場合を示す。 １・・・・・・アクリル樹脂の円柱又は角柱、２・・・
・・・受光素子、３・・・・・・ランプ、４・・・・・
・遮光板。

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
   持つ角柱の光媒体の一端に受光素子、相対する一端には
   発光素子を設けるか、又は一端に受光素子と発光素子、
   相対する一端には鏡を設け、該発光素子と前記受光素子
   との間の一部に発光素子からの光線が直接受光素子に入
   るのをさえぎる遮光板を挿入した蓄電池用比重検出器。