特許 5936684 光学的流量センサー用のセンサー構成部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5936684

(24)【登録日】2016年5月20日

(45)【発行日】2016年6月22日

(54)【発明の名称】光学的流量センサー用のセンサー構成部品

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/05 20060101AFI20160609BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/05

【請求項の数】18

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2014-511766(P2014-511766)

(86)(22)【出願日】2012年5月23日

(65)【公表番号】特表2014-517922(P2014-517922A)

(43)【公表日】2014年7月24日

(86)【国際出願番号】EP2012002175

(87)【国際公開番号】WO2012159741

(87)【国際公開日】20121129

【審査請求日】2015年1月19日

(31)【優先権主張番号】102011102430.5

(32)【優先日】2011年5月24日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】504299782

【氏名又は名称】ショット アクチエンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｓｃｈｏｔｔ ＡＧ

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100096943

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 伸一

(74)【代理人】

【識別番号】100102808

【弁理士】

【氏名又は名称】高梨 憲通

(74)【代理人】

【識別番号】100128646

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 恒夫

(74)【代理人】

【識別番号】100128668

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 正巳

(74)【代理人】

【識別番号】100134393

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 克彦

(72)【発明者】

【氏名】ランフトル，ラインハルト

(72)【発明者】

【氏名】ハルトル，ヘルムト

【審査官】 横尾 雅一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２０７４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−０３６９４５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０２−００５０５６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６１−０４８１００（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０７−１９８６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１７０８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−０４９９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３８００１４７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５０４６８５４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 実開平０７−０１４３５９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０３−１７９７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２３６５０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／００−２１／６１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つの構成部品区分（１１．１、１１．２）、および少なくとも１つのセンサー区分（５）を含む、流体および／または気体媒体のための光学的流量センサー用のセンサー構成部品（１）であって、
前記センサー区分（５）が、前記センサー区分（５）の断面（Ｑ_１）を介して光通過が可能であるように配置されている少なくとも２つのサイトグラス（３．１、３．２；４０３．１、４０３．２）をセンサー区分（５）内のいくつかの空所部（５０．１、５０．２；４５０．１、４５０．２）の領域に含むか、または
前記センサー区分（５）が、ただ１つのサイトグラス（３．１）を空所部の領域に含み、前記空所部に向かい合う側の上に、反射性の面として、鏡面処理されているか、または研磨されている表面が装備されていて、したがって前記センサー区分の断面（Ｑ_１）を介して２回の光通過が可能であるようになっており、このとき
前記センサー構成部品が、１つまたは複数の空所部（５０．１、５０．２；４５０．１、４５０．２）に組み込み可能な収容構成部品を含む場合において、
前記サイトグラス（３．１、３．２、４０３、４０３．１、４０３．２、５０３）が前記収容構成部品と、圧力ガラス嵌めの形態で材料固定的に接合されていることを特徴とする、センサー構成部品（１）。

【請求項2】

前記サイトグラス（４０３）が前記収容構成部品の収容開口部（４２２）に直接ガラス嵌めされていることを特徴とする、請求項１に記載のセンサー構成部品。

【請求項3】

前記サイトグラス（５０３）が、前記収容構成部品の収容開口部（５２２）に、ハンダガラスを用いて、ガラス嵌めされていることを特徴とする、請求項１に記載のセンサー構成部品。

【請求項4】

前記サイトグラス（３．１、３．２、４０３、４０３．１、４０３．２、５０３）が、ホウケイ酸ガラス、アルカリケイ酸ガラス、またはサファイアガラスであることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のセンサー構成部品。

【請求項5】

前記サイトグラス（４０３．１、４０３．２）が、少なくとも１０バールの圧力に耐えることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のセンサー構成部品。

【請求項6】

前記センサー構成部品が、断面を有する管形体として形成されていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のセンサー構成部品。

【請求項7】

前記センサー区分（５）における前記センサー構成部品の前記断面Ｑ_１が、前記構成部品区分（１１．１、１１．２）における前記断面Ｑ_３よりも小さいことを特徴とする、請求項６に記載のセンサー構成部品。

【請求項8】

前記収容構成部品が、円形の厚壁収容構成部品（４２０．１、４２０．２、４２０）であり、その際、前記円形収容構成部品の外径ＡＤについて、
ＡＤ＞１．３×ＩＤ、
ＡＤ＞１．４×ＩＤ、又は
ＡＤ＞１．５×ＩＤ
であり、ここで、ＩＤは、前記収容開口部（４２２、５２２）の直径と一致する前記収容構成部品の内径であることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のセンサー構成部品。

【請求項9】

前記サイトグラスについての、通過する光線のビーム直径に関しての光学的要求が十分に満たされるように、前記収容開口部（２２）のサイズが選択されていることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のセンサー構成部品。

【請求項10】

少なくとも１つの光学センサーを備えた光学的流量センサーであって、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のセンサー構成部品を含むことを特徴とする光学的流量センサー。

【請求項11】

光源を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の光学的流量センサー。

【請求項12】

前記光源が、波長領域１μｍから２μｍの波長を有する光を放射することを特徴とする、請求項１１に記載の光学的流量センサー。

【請求項13】

液体または気体媒体を収容および／または供給するための装置であって、請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の少なくとも１つの光学的流量センサー（１）を有することを特徴とする装置。

【請求項14】

前記液体または気体媒体が、下記の媒体：天然ガス、水素、窒素、酸素、内燃機関の排ガス、工業用プロセスガス、液化石油ガス、空気、水、特に塩水、特にエンジン、駆動装置用途、および油圧用途のためのオイル、アルコール、特にメタノールおよびエタノール、ガソリンおよびディーゼル燃料、ナタネ油、メチルエステル、航空機用タービン燃料、尿素および尿素溶液、フルオロ炭化水素のうちの１種であることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。

【請求項15】

前記装置が、センサー構成部品と、材料固定的に、ハンダ付け、硬質ハンダ付け、または溶接によって接合されている配管部品（７．１、７．２、４０７．１、４０７．２）を含むことを特徴とする、請求項１３乃至１４のいずれか１項に記載の装置。

【請求項16】

前記配管部品（７．１、７．２、４０７．１、４０７．２）が、断面Ｑ_２を有し、前記断面Ｑ_２が本質的に、前記センサー区分における前記センサー構成部品の断面Ｑ_１に対応していることを特徴とする、請求項１５に記載の装置。

【請求項17】

特に請求項１乃至９のいずれか１項に記載の流体および／または気体媒体のための光学的流量センサー用のセンサー構成部品を製造する方法であって、
少なくとも１つの空所部（４５０．１、４５０．２）を備えたセンサー区分を得るステップと、
収容開口部（４２２）を備えた収容構成部品を得るステップと、
サイトグラス（４０３、４０３．１、４０３．２）を、前記収容構成部品の前記少なくとも１つの収容開口部（４２２）に組み込むステップと、
前記サイトグラスが溶融付着して、圧力ガラスの形態で、前記少なくとも１つの収容開口部（４２２）にガラス嵌めされるように、サイトグラスおよび収容構成部品を加熱するステップと、
硬質ハンダ付けによって、前記収容構成部品を前記センサー区分の前記空所部（４５０．１、４５０．２）に組み込み、かつ接合させるステップとを有する方法。

【請求項18】

特に請求項１乃至９のいずれか１項に記載の流体および／または気体媒体のための光学的流量センサー用のセンサー構成部品を製造する方法であって、
少なくとも１つの空所部（４５０．１、４５０．２）を備えたセンサー区分を得るステップと、
収容開口部（５２２）を備えた収容構成部品を得るステップと、
ガラスハンダ（５００）およびサイトグラス（５０３）を前記少なくとも１つの収容開口部（５２２）に組み込むステップと、
前記サイトグラス（５０３）が前記ガラスハンダ（５００）と、前記収容開口部（５２２）内で圧力ガラスの形態で融合するように、ガラスハンダ（５００）、サイトグラス（５０３）、および収容構成部品を加熱するステップと、
硬質ハンダ付け、レーザー溶接、またはハンダ付けによって、前記収容構成部品を前記センサー区分の前記空所部（４５０．１、４５０．２）に組み込み、かつ接合させるステップとを有する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、少なくとも１つの構成部品区分および少なくとも１つのセンサー区分を含む、特に流体および／または気体媒体のための光学的流量センサー用のセンサー構成部品に関し、その際、そのセンサー区分は、少なくとも１つのサイトグラスがその中に配置されている少なくとも１つまたは複数の空所部（Ａｕｓｓｐａｒｕｎｇ）を含む。

【背景技術】

【0002】

独国特許第１０ ２００８ ０５８ ０７１（Ａ１）号から、流量センサーの形態のセンサー構成部品が知られており、この特許においては、媒体、例えば、液体または気体の物理的特性が決定される。その物理的特性、例えば、温度が感知される媒体は例えば、配管系統に輸送されるか、または容器、例えばタンクなどに貯蔵される。独国特許第１０ ２００８ ０５８ ０７１（Ａ１）号に記載されているセンサーには、湿度センサー、圧力センサー、容量センサー、導電性を測定するためのセンサー、および温度センサーなどの機械的および電気的センサーが包含されているに過ぎない。光学センサーは従来、物理的特性を決定するためには、独国特許第１０ ２００８ ０５８ ０７１（Ａ１）号による適用の場合には使用されていなかった。容量センサーの欠点は、媒体、特に液体、好ましくは燃料の成分しか測定することができないことであった。決定することができるそのような媒体の成分は例えば、エタノールであった。

【0003】

独国特許第１０ ２００７ ０２５ ５８５（Ａ１）号から、内燃機関を運転する方法、およびその運転パラメーターを決定する装置が公知である。その方法では、少なくとも一部の内燃機関用の動力用燃料に光を照射し、動力用燃料を透過した光または動力用燃料に反射した光の強度を決定する。独国特許第１０ ２００７ ０２５ ５８５（Ａ１）号ではこのために、燃料配管内に、２つの石英ガラスウィンドウを含むガラスキュベットを入れる。そうすると、ガラスキュベットが、燃料流内または燃料配管内での測定位置となる。光学的流量センサー用のセンサー構成部品としてのガラスキュベットの欠点は、ガラスキュベットを燃料配管内に簡単には取り付けることができないことである。さらなる欠点は、製造が複雑であり、断面にガラスキュベットを、特に石英ガラスウィンドウの領域で適合させることが困難であることである。

【0004】

米国特許出願公開第２００５／０２８６０５４（Ａ１）号は、光学センサーシステムを示している。航空機タンク内の燃料不活性化システム中の酸素含有率のモニタリング。このために測定用空隙には、サファイアガラスまたは石英ガラスからなるガラス板が装備されている。測定用空隙は、高多孔性金属フォームからなる。測定用空隙は、燃料配管内に装着されているのではなく、むしろ、タンク内空間に装着されている。したがって、米国特許出願公開第２００５／０２８６０５４（Ａ１）号から知られているセンサーシステムは、燃料配管内で流量センサーとして使用するためには適していない。

【0005】

独国特許第４２ ４１ ０９８（Ａ１）号は、高温の排ガス流を光学的に測定するための装置を示しており、その際、排ガス管内で直接、放射線透過性板が使用されている。それに加えて、独国特許第４２ ４１ ０９８（Ａ１）号では、放射線透過性板の材料についての記載も、さらに排ガス管についての記載も、さらにまた、その放射線透過性板を排ガス管とどのように接合させているかなどの記載もない。独国特許第４２ ４１ ０９８（Ａ１）号の装置も、苦労して初めて断面を適合させることができるという欠点を有する。

【0006】

米国特許第６ ０２３ ３２４（Ａ）号は、放出機械内の研磨粒子流を決定するための装置を示している。米国特許第６ ０２３ ３２４（Ａ）号には、センサー区分の組立についての記載は全く成されていなく、そのセンサー区分が管形で光学的に透過性であることが説明されているに過ぎない。

【0007】

欧州特許第０ ９６７ ４６６（Ａ１）号には、流体の流速および／または流量をそれで測定することができる乱流センサーが記載されている。欧州特許第０ ９６７ ４６６（Ａ１）号による測定管は、光学的な屈折むらおよび気泡がない、耐熱性のガラスからなる２つのウィンドウが液密および気密に組み込まれている壁を有し、その際、測定管の材料は記載されていない。他の前記した文献全ての場合と同様に、サイトグラスが直接、測定管の材料の壁にガラス嵌めされており（ｅｉｎｇｌａｓｅｎ）、そこに述べられている欠点を有する。前記で挙げられた系の全ての場合と同様のさらなる欠点が存在する。これは、ガラス嵌めの際に、測定管全体を加熱しなければならないという欠点を有する。

【0008】

媒体、特に液体またはガス、好ましくは、動力用燃料の物理的特性の測定が、米国特許第７，０３０，６２９（Ｂ１）号および米国特許出願公開第２００７／００５６３６５（Ａ１）号に記載されている。これらのセンサーでは総じて、物理的特性を感知するために、容量測定を必要とする。このことは、前記のように、媒体のうちの１種の成分、例えば、エタノールしか決定することができないという欠点を有していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】独国特許第１０ ２００８ ０５８ ０７１（Ａ１）号

【特許文献2】独国特許第１０ ２００７ ０２５ ５８５（Ａ１）号

【特許文献3】米国特許出願公開第２００５／０２８６０５４（Ａ１）号

【特許文献4】独国特許第４２ ４１ ０９８（Ａ１）号

【特許文献5】米国特許第６ ０２３ ３２４（Ａ）号

【特許文献6】欧州特許第０ ９６７ ４６６（Ａ１）号

【特許文献7】米国特許第７，０３０，６２９（Ｂ１）号

【特許文献8】米国特許出願公開第２００７／００５６３６５（Ａ１）号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

したがって本発明の課題は、従来技術の欠点が回避されているセンサー構成部品を提供することである。特に、そのセンサー構成部品は、媒体が輸送されている配管に簡単な技術および方法で組み込むことができ、配管内で輸送されている媒体の物理的特性の光学的感知を可能にすべきである。特に、輸送される媒体は、燃料、例えば、ガソリン、ディーゼル燃料、ナタネ油、メチルエステルなどであるべきであり、さらに気密性が提供されるべきである。さらに、構成部品は、簡単に製造可能であるべきであり、種々の媒体に適合し得るべきである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明では、構成部品区分および少なくとも１つのセンサー区分を含む、流体および／または気体媒体のための光学的流量センサー用のセンサー構成部品において、センサー区分が、サイトグラスを収容することができる空所部を含むことによって、この課題を達成する。センサー区分には、１つのサイトグラスまたは少なくとも２つのサイトグラスが装備されていてよい。サイトグラスは好ましくは、センサー区分の断面を介して光通過が可能であるように配置されている。このことは好ましくは、両方のサイトグラスが、それぞれ向かい合う側に取り付けられていることによって達成される。

【0012】

本発明ではさらに、センサー構成部品が、１つまたは複数の空所部に組み込み可能な収容構成部品を含み、その際、その収容構成部品は、サイトグラスを収容構成部品で収容し、そのサイトグラスは、材料固定的に（ｓｔｏｆｆｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）、かつ／または気密に接合されていることが企図されている。

【0013】

複数のサイトグラスまたは１つのサイトグラスを収容する収容構成部品を備えたセンサー構成部品の複合形態は、多数の利点を有する。

【0014】

例えば１つには、残りのセンサー構成部品と組み合わせる前に、サイトグラスを収容構成部品に組み込むことが可能である。このことによって、ガラス嵌めのために、センサー構成部品全体を高温に曝露する必要がなくなる。さらなる利点は、１つまたは複数の収容構成部品を個別に、センサー構成部品の空所部に組み込むことができることにある。このことによって例えば、点検窓を備えた収容構成部品の領域で流体媒体が流れ通る断面を、感知される流体媒体、光源などの光学構成要素、またはグラス材料に個別に適合させ得ることが可能である。光学構成要素では特に、光源から放射される光の波長に適合させることが可能であり、グラス材料では、透明度または反射率など、その光学的特性に適合させることが可能である。

【0015】

複合形態のさらなる利点は、それぞれの方法実施に合わせて材料を選択することが可能であることである。

【0016】

さらに、複合形態によって、主に変形によるセンサー構成部品の非切削製造の可能性が開かれる。空所部は、センサー構成部品内に、打ち抜きまたは穿孔によって組み込むことができる。

【0017】

本発明の第１の形態では、１つまたは複数の空所部に組み込み可能な収容構成部品は、特にキャップとして、好ましくは特殊鋼製キャップとして、またはコバールもしくは鋼から形成されていてよい。前記のように、収容構成部品をセンサー区分の空所部内に入れる前に、サイトグラスを収容構成部品に組み込むことができる。このことは、サイトグラスを組み込む際に、センサー区分全体ではなく、収容構成部品、特にキャップのみを加工または加熱すればすむという利点を有する。先ず、グラス材料を、キャップの抜き取り部に組み込むか、またははめ込む。次いで原則的には、サイトグラスを収容構成部品と接合させるいくつかの可能性を考えることができる。

【0018】

第１の形態では、サイトグラスを収容構成部品と、ハンダ材料、例えば金属ハンダまたはガラスハンダによって接合させる。

【0019】

サイトグラスおよび収容構成部品を、金属ハンダまたはガラスハンダを用いて接合させる場合、サイトグラス材料の膨張係数と、収容構成部品の材料の膨張係数は、ほぼ同じである。すなわち、グラス材料が膨張係数において、収容構成部品の材料に一致しているガラスであるいわゆる適合ガラス嵌め（ａｎｇｅｐａｓｓｔｅ Ｅｉｎｇｌａｓｕｎｇ）である。適合させて実施する場合のほぼ同じ膨張係数とは、膨張係数の差が互いに２０％未満、特に１０％未満であることを意味する。

【0020】

適合させて実施する本発明の第１の形態では、温度変化の際に、異なる膨張に基づく応力亀裂が回避される。

【0021】

サイトグラスを、外径ＡＤを有する円形収容構成部品の内径ＩＤを有する本質的に円形の抜き取り部に組み込む場合、サイトグラスがハンダ付けされる収容構成部品について、ＡＤ＜１．２×ＩＤ、特にＡＤ＜１．１×ＩＤ、特に好ましくはＡＤ＜１．０５×ＩＤである。すなわち、収容構成部品の外壁は、比較的薄い。

【0022】

金属ハンダまたはガラスハンダによって抜き取り部と接合されているサイトグラスを含むセンサー構成部品の気密性は、好ましくは１０バール未満であり、好ましくは１バールから１０バールの間である。金属ハンダで、またはガラスハンダで収容構成部品と接合されたサイトグラスを含む収容構成部品は、センサー構成部品の空所部にハンダ付けすることができ、そのセンサー構成部品を再度、ハンダ付けによって、またはレーザー溶接によって、燃料導管に接合させることができる。グラス材料をハンダ付けする場合、ハンダ付け温度（第１ハンダ付け温度）は好ましくは２００℃から５００℃、好ましくは２５０℃から３５０℃である。燃料導管を、ハンダ付けされた収容構成部品を備えたセンサー構成部品とハンダ接合させる際のハンダ付け温度（第２ハンダ付け温度）は常に、グラス材料をキャップにハンダ付けしたハンダ付け温度未満である。

【0023】

第２の形態では、サイトグラスを、収容構成部品の抜き取り部にガラス嵌めする。すなわち、グラス材料を先ず、抜き取り部にはめ込み、次いで、グラス材料、および好ましくは金属からなる収容構成部品を加熱して、グラス材料が溶融付着して、冷却した後に、金属がグラス材料上で収縮し、グラス材料と、収容構成部品の金属との間に摩擦接合（ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇｅ Ｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇ）が形成するようにする。この技術は、グラス材料の膨張係数が、収容構成部品の材料と異なり、すなわち、その差が、必ずではないが通常は、２０％超であるいわゆる圧力ガラス嵌めである。本発明の第２の実施形態の場合に、収容構成部品が外径ＡＤの円形であり、抜き取り部が内径ＩＤの円形であると、ＡＤ＞１．３×ＩＤ、好ましくはＡＤ＞１．４×ＩＤ、特に好ましくはＡＤ＞１．５×ＩＤである。

【0024】

グラス材料が溶融付着し、圧力ガラス接合が形成される第２の形態の利点は、収容構成部品を空所部の領域内で、硬質ハンダによってセンサー構成部品と接合させることができることにある。硬質ハンダは例えば、７００℃から１０５０℃、好ましくは８００℃から９００℃の範囲のハンダ付け温度を示す。

【0025】

収容構成部品の抜き取り部への組み込みに続いて、これを、センサー区分内の抜き取り部に設置し、収容構成部品を、例えば、第１の実施例ではハンダ付けもしくはレーザー溶接によって、または第２の実施例では硬質ハンダもしくはレーザー溶接もしくはハンダ付けによって、センサー区分と接合させる。従来技術においてのように、ガラス嵌めのためにセンサー区分全体を加熱する必要はない。

【0026】

有利にはセンサー区分の抜き取り部への収容構成部品の取り付けを、センサー区分と配管部品、例えば燃料配管とのハンダ付け、レーザー溶接、または硬質ハンダ付けと一緒に行う。本質的に全ての構成部品を一緒に加工、すなわちハンダ接合させるか、または硬質ハンダ付けすることができることによって、従来技術の構成部品に対して、加工時間がかなり節約される。

【0027】

サイトグラスを収容構成部品に組み込む代わりに、金属ハンダを用いて直接、サイトグラスをセンサー区分と空所部の範囲内で接合させることができる。

【0028】

本発明の第１の形態では、金属ハンダを用いて、ハンダ付けによって、サイトグラスを簡単な技術および方法で、金属、特に特殊鋼、コバールまたは鋼と接合させることができるように、サイトグラスは好ましくは、少なくとも辺縁領域で、すなわち、その平坦面の周囲で金属被覆されている。必ずではないが好ましくは、金属被覆部は、高い銅分を含んでよい。

【0029】

特に、アルカリケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、またはサファイアガラスは十分な機械的耐荷力を有し、これらは、金属被覆された辺縁層と共に形成すると、特殊鋼と直接接合させることができる。

【0030】

アルカリケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、またはサファイアガラスは、高い機械的強度および高い耐薬品性に基づき、サイトグラスとして好ましい。

【0031】

サイトグラスを収容する収容構成部品、特にキャップを備えたセンサー区分の形態は、センサー区分の領域内のセンサー構成部品または光学的流量センサーの空所部内に、あらかじめ作成された、例えばサイトグラスを装備したキャップ、特に金属製キャップ、例えば、特殊鋼製キャップを後から設置することができるという利点を有する。

【0032】

キャップとしての収容構成部品の形態の代わりに、１つまたは複数のサファイアガラスを収容していて、そのサファイアガラスと一緒に、センサー区分の空所部の領域に配置されるリングとしての形態も考えられるであろう。このために、リングをセンサー区分とハンダ接合させることができる。

【0033】

好ましくは、センサー構成部品は、断面、好ましくは円形断面を有する管形体（ｒｏｈｒｆｏｅｒｍｉｇｅｒ Ｋｏｅｒｐｅｒ）として形成されている。

【0034】

その種の実施形態では、センサー区分におけるセンサー構成部品の断面Ｑ_１が、接続している配管部品の断面Ｑ_２と本質的に同じであると、有利である。このことは、配管部品からセンサー区分へと移行する際に、よりわずかな流れ抵抗しか生じないという利点を有する。

【0035】

空所部内での収容構成部品相互の距離Ａを調節することによって、光源またはグラス材料または感知される媒体の光学的特性を容易に調節することができる。センサー構成部品の内径ＤＳをさらに調節することによって、断面Ｑ_１を、導管の断面Ｑ_２に適合させることが可能となる。

【0036】

本発明による形態のさらなる利点は、収容構成部品内の抜き取り部の大きさを調節することができることである。抜き取り部の大きさ、この場合はサイトグラスのための直径は、例えばビーム幅または照射容積に関連する光学的要求を満たし得るように選択する。

【0037】

センサー構成部品の他に、本発明は、本発明によるセンサー構成部品を含む少なくとも１つの光学センサーを備えた光学的流量センサーも提供する。

【0038】

光学的流量センサーは有利には、光源、特に発光ダイオード、特に発光ダイオードアレイを含む。

【0039】

光源、特に発光ダイオード、好ましくは発光ダイオードアレイは好ましくは、赤外線、特に波長領域１μｍから２μｍの波長を有する光を放射する。

【0040】

他の波長も同様に考えられる。好ましくは、測定される流体および／または気体媒体を通過する際に十分に高い透過率を有するような波長を選択する。このことについては、その開示内容全体が本出願に組み込まれる独国特許第１０ ２００７ ０２５ ５８５（Ａ１）号に指摘されている。ある種の光学センサーは光源、例えばＬＥＤ光源アレイを含み、光をビームスプリッターの後に、第１のサイトグラス、媒体、特に、液体、好ましくは感知される液体を有する燃料、および第２の点検窓を介して、到達した光シグナルを検出する第１の検出器へと向ける。到達した光線をスペクトル分解して検出すると、特に好ましい。そのような場合には、検出器を用いて、光学的流量センサーを流れ通るいくつかの物質を検出することができる。検出器が１種のみの物質を検出すべき場合には、例えば、その物質に特徴的な唯一の波長の検出で十分であろう。光源の一部の光はビームスプリッターの後に直接、第２の検出器へと向けられて、そこで同様に、スペクトル分解して検出される。次いで、第１の検出器のシグナルと、第２の検出器のシグナルとを比較することで、媒体、特に液体、好ましくは燃料の組成について推論することができる。

【0041】

サイトグラスが、平行平面性であり、機械的耐荷性であり、好ましくは金属、特に特殊鋼、コバール、または鋼と接合可能なガラス板であると、特に好ましい。平行平面性であり、金属、特に特殊鋼、コバールまたは鋼と接合可能なガラス板は、機械的耐荷性である。ガラス板は、光学的特性を示すために、平面で形成されていても、屈曲して形成されていてもよい。本出願では、種々の形態、すなわち、単一ガラス板も、積層ガラス板または複合ガラス板も、ガラス板と理解される。特にガラス板は、特殊な機能、例えば、フィルター機能、例えば、エッジフィルター、カラーフィルター、または透過フィルターも含む。さらに、ガラス板は、コーティング、特に、反射防止コーティング、またはＵＶコーティングもしくはＩＲコーティングなどの規定の波長を遮断するコーティングなどの機能性コーティングも装備していてよい。

【0042】

本発明による光学的流量センサーの他に、本発明は、その種の光学的流量センサーを備えた、液体または気体媒体を収容および／または供給するための装置も提供する。

【0043】

その物理的特性を配管内で、または容器内で、光学的流量センサーを用いて測定することができる媒体としては、ガスまたは液体が該当する。ガスとしては、特に、気体の形か、または圧縮もしくは液体の形の天然ガス、または液化石油ガスが該当する。例えば水素、Ｎ_２、Ｏ_２などの工業ガスも、特に液体水素および液体窒素などの液体の形であっても、測定することができる。さらに、内燃機関の排ガス、ならびに化学工業および半導体工業のプロセスガス、ならびに空気を、それらの物理的特性について調べることができる。配管内、または容器内でそれらの物理的特性について、本発明によるセンサー構成部品を用いて測定することができるさらなる媒体は特に、水、塩水、特に駆動装置、油圧オイル用のオイル、特に動力燃料中の混和物としてのアルコール、特にメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ブタンジオールである。それらの物理的特性を、本発明による形態を用いてセンサー装置内で測定することができるさらなる液体は特に、ガソリンおよびディーゼル燃料などの燃料、ナタネ油、メチルエステル、ならびに航空機用タービンまたは船舶モーターおよび／もしくは船舶タービン用の燃料である。現在、例えばディーゼル車両の場合に排ガス精製のために使用される尿素または尿素溶液などの排ガス精製用の液体物質も、本発明による実施によって、配管内で、または容器内で検出することができる。さらに、工業、特に化学工業および半導体工業における各種のプロセス液を、本発明による実施によって、配管またはタンクで、感知することができる。例えばフルオロ炭化水素などの空調設備または冷蔵庫で使用される媒体も、本発明による装置を用いて検出することができる。

【0044】

本発明による装置を用いて検出することができるガスまたは液体の、ここで示した列挙は、単なる例に過ぎず、限定的なものではないことを理解されたい。

【0045】

特に好ましくは、装置は、センサー構成部品と、好ましくは構成部品区分と、特に材料固定的に、好ましくはハンダ付け、硬質ハンダ付け、または溶接、特にレーザー溶接によって接合されている配管部品を含む。

【0046】

特に好ましくは、本発明による光学的流量センサーを動力燃料配管内で、特に動力燃料混合物の組成を決定するために使用する。光学的流量センサー、要するに、その種の光学的流量センサーを備えた液体または気体媒体を収容および／または供給するための装置のセンサー構成部品の他に、本発明は、光学的流量センサー用のセンサー構成部品を製造する方法も提供する。本発明による光学的流量センサー用のセンサー構成部品は、様々な技術および方法で製造することができる。

【0047】

本発明による方法では、サイトグラスを先ず、収容構成部品、例えばキャップに組み込み、かつサイトグラスを収容構成部品と接合させる。

【0048】

続いて、サイトグラスを備えた収容構成部品を、センサー構成部品のセンサー区分の空所部に組み込む。

【0049】

サイトグラスを、収容構成部品の収容開口部に組み込むために、第１の方法では、サイトグラスが圧力ガラスの形で、少なくとも１つの収容開口部にガラス嵌めされるように、サイトグラスおよび収容構成部品を加熱することができる。この場合、ガラスは溶融付着する。

【0050】

続いて、収容構成部品を空所部に組み込み、かつ空所部の範囲内で、センサー構成部品またはセンサー区分と接合させる。

【0051】

収容構成部品の収容開口部に直接ガラス嵌めする代わりに、ガラスハンダを、少なくとも１つの収容開口部に組み込むことができる。続いて、サイトグラスを組み込み、かつガラスハンダがサイトグラスと、収容開口部内で圧力ガラスの形態で融合するように、サイトグラスおよび収容構成部品を加熱する。引き続き、収容構成部品を空所部に組み込み、かつ空所部の範囲内で、センサー構成部品またはセンサー区分と接合させる。

【0052】

グラス材料を溶融付着させ、収容開口部に圧力ガラス嵌めとして組み込む前記の２つの方法の利点は、収容構成部品をセンサー構成部品と、硬質ハンダまたはレーザー溶接によって接合させることが可能であることである。センサー構成部品も、硬質ハンダで、例えば配管部品に接合させることができる。直接ガラス嵌めのためのグラス材料として、例えば、α≒１０×１０^−６Ｋの膨張係数を有するＳＣＨＯＴＴ ＡＧ社のＧｌａｓ Ｂ２７０などのアルカリケイ酸塩ガラス、またはα≒５〜６×１０^−６Ｋの膨張係数を有するＳＣＨＯＴＴ ＡＧ社のＧｌａｓ ８８００もしくは８４３６などのホウケイ酸ガラスが適している。

【0053】

ハンダガラスによってサイトグラスをガラス嵌めするために可能な例示的なガラスの組合せは、サイトグラスとしてのＳＣＨＯＴＴ ＡＧ社のホウケイ酸ガラス８８００と、ハンダガラスとしてのＧｌａｓ Ｇ０１８１６１との組合せである。この代わりに、Ｓｃｈｏｔｔ ＡＧ社のホウケイ酸ガラス８８００をハンダガラスとしても、サイトグラスとしてのサファイアガラスと組合せて使用することができる。

【0054】

さらなる別の方法では、先ずサイトグラスを、少なくとも辺縁領域で金属被覆する。次いで、収容構成部品、特にキャップ、特に特殊鋼製キャップへの金属被覆されたサイトグラスのハンダ付けを行う。キャップの代わりに、１つまたは複数のサイトグラスが配置されているリングを、空所部の領域内に組み込むこともできる。キャップまたはリングを製造し、それらに１つまたは複数のサイトグラスを装着した後に、ハンダ付けされたサイトグラスを備えたキャップまたはリングをセンサー構成部品と、特にセンサー構成部品の開口部の領域で、好ましくは溶接によって、特にレーザー溶接、ハンダ付けによって接合させる。

【0055】

さらに別の実施形態では、流体および／または気体媒体のための流量センサー用のセンサー構成部品を製造するために、センサー構成部品のセンサー区分に、空所部の領域で、ガラスハンダ、特にガラスハンダリングを装備することができる。それに続いて、サイトグラスを、ガラスハンダリングと、特に溶接によって接合させる。ガラスハンダは通常、低い溶融温度を有するので、センサー構成部品およびサイトグラスの熱負荷は通常わずかである。

【0056】

下記では、本発明を図面によって説明するが、それらに限定されることはない。

【図面の簡単な説明】

【0057】

【図1】金属ハンダまたはガラスハンダによって収容構成部品と接合されているサイトグラスを備えた本発明によるセンサー構成部品を概要的に示す図である。

【図2】光源およびセンサーと共にサイトグラスを示す図である。

【図3】辺縁領域で金属被覆されているサイトグラスを備えた収容構成部品を示す図である。

【図4】図３によるキャップの領域におけるセンサー構成部品の断面を示す図である。

【図5】サイトグラスおよび特殊鋼管の接合の別の形態を示す図である。

【図6】直接的にガラス嵌めされたサイトグラスを備えた収容構成部品を示す図である。

【図7】ガラスハンダによってガラス嵌めされたサイトグラスを備えた収容構成部品を示す図である。

【図8】図６によって直接的にガラス嵌めされているサイトグラスを備えているか、または図７におけるセンサー構成部品を概要的に示す図である。

【図9】図６または図７によるキャップの領域におけるセンサー構成部品の断面を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0058】

図１は、光学的流量センサー４用のセンサー構成部品のセンサー区分５の領域に取り付けられている２つのサイトグラス３．２、３．１を備えた、本発明によるセンサー構成部品１を概要的に示している。サイトグラス３．２、３．１はここでは、金属ハンダまたはガラスハンダで、この場合には、図３に詳細に示されているように、キャップ２０、２０．１、２０．２の形態の収容構成部品と接合されていて、センサー構成部品の抜き取り部５０．１、５０．２にそれぞれ設置されて、センサー構成部品１と、例えばハンダ付けまたはレーザー溶接によって材料固定的に接合されている。センサー構成部品１、したがって光学的流量センサーは再度、配管に、配管部品７．１、７．２で取り付けられているか、または接続されている。配管部品７．１、７．２と、光学的流量センサー１のセンサー構成部品との接合は、センサー構成部品１の領域９．１、９．２で行われる。光学的流量センサーのセンサー構成部品１は、センサー区分５の他に、配管部品７．１、７．２と接合されている２つの構成部品区分１１．１、１１．２を含む。光学的流量センサーは、光源、ビームスプリッター、ならびに２つの光学的検出器、すなわち、第１の検出器、および第２の検出器を含む。これは、図２に詳細に示されている。光学的流量センサー用のセンサー構成部品１は好ましくは、断面、好ましくは円形断面を有する管形体である。管形体は例えば、特殊鋼管であってよい。

【0059】

図１に示されているような形態では、Ｑ_２のセンサー区分５または管形体の断面は、サイトグラス３．１、３．２を備えているセンサー区分５の領域においてＱ_１まで減少する。このことは有利ではあるが、強制的なものではない。図１による形態の場合のサイトグラス３．１、３．２は、センサー区分のそれぞれ向かい合う側に配置されている。サイトグラス３．１、３．２の配置によって、センサー区分の領域における断面Ｑ_１が決まる。センサー区分の領域における断面Ｑ_１は、サイトグラスを備えた両方の収容構成部品の距離Ａと、センサー構成部品の内径ＤＳによって決まり、センサー構成部品の空所部内における収容構成部品相互の距離Ａを調節することによって、簡単に調節される。特に、感知される媒体の透過性に応じて、特に、光源、およびグラス材料の光学的特性を考慮しながら、測定に十分な媒体の照射が保証されるように、距離を選択することが可能である。次いで、センサー区分における断面Ｑ_１が本質的に、配管部品の領域における断面Ｑ_２に対応するように、センサー構成部品の内径ＤＳを選択する。配管部品は通常、円形断面、内径ＤＲを有する管であるので、Ｑ_２は、Ｑ_２＝π×（ＤＲ／２）^２で示される。サイトグラスを備えた収容構成部品、例えばキャップは、センサー区分の空所部内で、軸方向に対して鉛直に、すなわち垂直に移動させることができるので、キャップ相互の距離Ａ、したがって、断面Ｑ_１を、センサー区分の領域において、例えば、貫流媒体、光源、またはサイトグラスの光学的特性に合わせて調節することができる。さらなる利点は、収容構成部品内の抜き取り部のサイズ、およびサイトグラスの直径を、光学的要求に合わせることができることである。

【0060】

図１に示されている実施形態では、特殊鋼製キャップの形態の収容構成部品内の１つのサイトグラスまたは複数のサイトグラス３．１、３．２は、本発明の第１の実施形態では金属ハンダを伴う。収容構成部品はここでは、図１に示されているように、外径ＡＤ、および内径ＩＤを有する円形収容開口部２２を有する円形である。図１による収容構成部品では、外壁は非常に薄い、すなわち、ＡＤ＜１．２×ＩＤ、好ましくはＡＤ＜１．１×ＩＤ、特にＡＤ＜１．０５×ＩＤである。サイトグラスを非常に薄い外壁を有する収容構成部品と、好ましくは金属ハンダでハンダ付けすることによって接合させることができるように、点検窓３．１、３．２は金属被覆されている。サイトグラスまたは点検窓３．１、３．２は、例えば、平行平面に形成されていて、収容構成要素、この場合には特殊鋼製キャップ２０に組み込まれている、金属被覆されているサファイアガラスである。他のグラス材料も可能である。ここでは、サイトグラス３．１、３．２は、平行平面１２．１、１２．２、１２．３、１２．４の一方の側の上の辺縁領域に、金属被覆部１０を有する。好ましくは、サイトグラス３．１、３．２を、収容構成部品１の金属、特に特殊鋼と、簡単な技術および方法で、特にハンダ付けによって接合させることができるように、金属被覆部１０が施与されている。これは図２に詳細に示されている。

【0061】

図２には、光学的流量センサーにおいて実施され得るような、光学センサーの実施形の可能性がさらに詳細に示されている。さらに、これらに限られないが、例えば図１に示されているように、収容容器、特に特殊鋼製キャップ内に、金属ハンダでのハンダ付けによって設置することができるようなサイトグラス３．１、３．２が示されている。

【0062】

図６から図７による収容容器内にガラス嵌めされている点検窓、および図５によるセンサー構成部品に直接施与されている点検窓を備えている実施形態でも、これに限られないが、図２に示されている光学センサーを使用することができる。

【0063】

光学センサーは、好ましくは例えば１μｍから２μｍのＩＲ波長領域の光を放射する発光ダイオードであってよい光源２００を含む。光源の後の光路において、ビームスプリッター２１０は、第１のサイトグラス３．１を介して、センサー構成部品（図示せず）の内部に向けられている。光の一部２２０は、センサー構成部品の内部の媒体２３０を通過し、その際に、例えば、照射された媒体に特異的な吸収によって減衰され、第２の点検窓３．２を通過し、次いで、第１の検出器２４０．１に当たる。第１の検出器２４０．１で、入射光はスペクトル分解される。次いで、指定のＩＲ波長での光シグナルの減衰によって、例えばＩＲ分光法と同様に、照射された媒体の組成についての推論が可能となる。媒体を介して吸収を定量化することができるように、ビームスプリッター２１０の後の光源２００の光の別の一部２５０は、第２の検出器２４０．２に向けられて、そこでも同様に再度、スペクトル分解される。次いで、第１の検出器のシグナルと第２の検出器のシグナルとを比較することで、直接的な定量化が可能となる。

【0064】

２つの検出器を用いる前記の形態の代わりに、唯一の検出器のみを使用して、光源を交互パルス運転で運転することも可能であろう。記載したように、金属被覆部１０が設けられているサイトグラス３．１、３．２は、収容開口部２２に、または収容開口部の上方に、特にキャップ２０の形態の収容構成部品と共に、金属ハンダを用いてハンダ接合させることができる。ガラスハンダを用いてハンダ接合させる場合には、金属被覆部はなくてよい。この場合、好ましくはハンダを使用する。その場合、ハンダ付け温度は好ましくは、２００℃から５００℃の範囲、好ましくは２５０℃から３５０℃の範囲である。

【0065】

金属被覆部が高い銅分を有すると、ハンダ付けは特に簡単である。

【0066】

好ましくは、センサー構成部品では、例えば図１に示されているように、サイトグラス、特にホウケイ酸ガラスまたはサファイアガラスを直接的または間接的に、センサー構成部品１の空所部もしくは開口部内に、または空所部もしくは開口部上に、センサー区分５の領域で設置するか、載せるか、または直接的にハンダ付着させる。

【0067】

図３は、収容構成部品のための例として、例えば深絞りによって製造された、薄い外壁を備えた特殊鋼製キャップ２０を示している。特殊鋼製キャップは、開口部または収容開口部２２を有する。開口部または収容開口部２２の上に、サイトグラス、特にサファイアガラス３．１を組み込み、かつ金属被覆部１０の領域で、特殊鋼製キャップ２０とハンダ接合させる。ハンダ材料としてこの場合、特にＡｕ／Ｓｎを使用する。

【0068】

サイトグラス、例えばサファイアガラスを備えた収容構成部品、特に特殊鋼製キャップを製造した後に、これを、図４に示されているように、図１からのセンサー構成部品１のセンサー区分５内の空所部５０．１、５０．２に設置する。サイトグラス３．１、３．２を担持する特殊鋼製キャップ２０と、センサー構成部品１のセンサー区分５との接合は、溶接またはハンダ付けによって行うことができる。さらに、両方のサイトグラス板３．１、３．２は、距離Ａをおいて向かい合っていて、したがって光が、センサー構成部品１の一方の側から他方の側へと通過することができ、そうしてサイトグラス３．１、３．２の間を流れる流体の物理的特性を決定することができるようになっていることが、図４から明らかである。ここでは、サイトグラス３．１、３．２を距離Ａをおいて含む収容構成部品、特にキャップ２０が設置される光学的流量センサー用のセンサー構成部品１の空所部５０．１、５０．２が、図４で明確に分かる。

【0069】

センサー区分の領域における断面Ｑ_１は、サイトグラスを備えた両方の収容構成部品の距離Ａと、センサー構成部品の内径ＤＳとによって決まる。センサー構成部品の空所部内における収容構成部品相互の距離Ａを調節することによって、簡単に調節される。特に、感知される媒体の透過性に応じて、特に、光源、およびグラス材料の光学的特性を考慮しながら、測定に十分な媒体の照射が保証されるように、距離を選択することが可能である。次いで、センサー区分における断面Ｑ_１が本質的に、配管部品の領域における断面Ｑ_２に対応するように、センサー構成部品の内径ＤＳを選択する。配管部品は通常、円形断面、内径ＤＲを有する管であるので、Ｑ_２は、Ｑ_２＝π×（ＤＲ／２）^２で示される。さらなる利点は、収容構成部品内の空所部のサイズ、およびサイトグラスの直径を、光学的要求に適合させることができることである。

【0070】

サイトグラス３．１、３．２を収容構成部品に収容し、その収容構成部品をセンサー構成部品の空所部５０．１、５０．２に組み込む代わりに、サイトグラス３．１、３．２を直接、空所部に組み込み、かつ例えば金属被覆されたガラス部品を空所部にハンダ付けすることによって接合させることもできる。しかし、そのような実施形態は、サイトグラス間の距離がセンサー構成部品の寸法によって決まってしまい、そのために、サイトグラス３．１、３．２相互の距離を容易に調節することができず、したがって、光学的特性を調節することができないという欠点を有する。

【0071】

サイトグラス３．１、３．２を空所部内にハンダ付けする代わりに、サイトグラス３．１、３．２を空所部５０．１、５０．２の領域内で、センサー区分１にハンダ付けすることができる。図５には、サイトグラスを、例えば特殊鋼管として形成されているセンサー構成部品と接合させるそのような別の形態が示されている。図３および図４で記載されたように、サイトグラス、例えばサファイアガラスを収容構成部品または特殊鋼製キャップ、または空所部に設置する代わりに、特に管形態のセンサー構成部品１上に、サイトグラス３．１、３．２をセンサー区分５の空所部５０．１、５０．２の領域で載せることを企図することができる。サイトグラス３．１、３．２、特にサファイアガラスを、金属ハンダを用いてセンサー区分と、領域２０２．１、２０２．２でハンダ接合させる。

【0072】

図６および７には、少なくとも１つのサイトグラスを収容構成部品の収容開口部に組み込み、かつ接合させ、次いで、センサー構成部品の空所部に組み込み、かつセンサー構成部品と接合させる第２の別の可能性が示されている。前記したように、サイトグラスを第１のステップで、収容構成部品と接合させる。その場合、好ましくは、収容構成部品をあらかじめ作成し、次いで、さらなる方法ステップで、あらかじめ作成した収容構成部品を空所部の領域でセンサー構成部品と、例えば、溶接、好ましくはレーザー溶接、ハンダ付けによって、または他にも硬質ハンダ付けによって接合させる。この場合、サイトグラス間の距離Ａを調節することができる。

【0073】

図６から９による形態では、収容構成部品の外壁は、グラスを圧力ガラスの形態で収容構成部品にガラス嵌めすることができるように十分に厚い。収容構成部品が外径ＡＤで円形に形成されていて、例えば穿孔または打ち抜きによって収容構成部品に組み込まれる収容開口部が内径ＩＤを有する場合、十分な壁厚は、ＡＤ＞１．３×ＩＤ、好ましくはＡＤ＞１．４×ＩＤ、特にＡＤ＞１．５×ＩＤで示される。外径および内径は、図６、７、および９に示されている。

【0074】

図６は、サイトグラス４０３を、これらに限られないが、好ましくは特殊鋼、コバール、または鋼からなる周囲リング４２０としてここでは設計されている収容構成部品の収容開口部に直接ガラス嵌めする本発明の形態を示している。サイトグラス４０３を、好ましくは鋼、特に特殊鋼、またはコバールからなる収容構成部品の収容開口部４２２に設置し、続いて、加熱し、それによって、グラス材料を溶融付着し、金属、好ましくは特殊鋼がサイトグラスのグラス材料上で収縮し、その結果圧力ガラス嵌めが生じることによって、直接的なガラス嵌めを行う。圧力ガラス嵌めは、グラス材料と、収容構成部品の金属との熱膨張率の差の結果である。好ましくは、圧力ガラス嵌めでは、８００℃超、好ましくは９００℃超、特に９５０℃超の非常に高い溶融温度を有するガラス、例えば、ホウケイ酸ガラス、ケイ酸アルミニウムガラス、またはサファイアガラスを使用する。高い溶融温度を有するガラスは、収容構成部品、したがってセンサー構成部品全体を硬質ハンダ付けすることができるという利点を有する。硬質ハンダ付けによって、配管部品を接続することも可能である。

【0075】

圧力ガラス嵌めのさらなる利点は、高い圧力、特に少なくとも１０バールの圧力でも、気密が保証されることである。サイトグラスのための材料として好ましくは、ホウケイ酸ガラス、アルカリケイ酸ガラス、例えば、ＳＣＨＯＴＴ ＡＧ社（Ｍａｉｎｚ所在）のＧｌａｓ Ｂ２７０またはサファイアガラスを使用する。

【0076】

図７は、サイトグラス５０３がハンダガラス５００によって、ここでは、これに限られないが好ましくは特殊鋼からなる周囲リング５２０としての収容構成部品の収容開口部にガラス嵌めされる本発明の形態を示している。ガラス嵌めは、ハンダガラス５００をサイトグラス５０３と一緒に、好ましくは鋼、特に特殊鋼からなる収容構成部品の収容開口部５２２に設置し、続いて、加熱し、それによって、ハンダガラスを金属およびサイトグラス５０３と気密に融合させることによって行う。図６による実施例の場合と同様に、図５による実施例の場合でも、圧力ガラス嵌めであり、すなわち、材料によって、すなわちグラス材料と金属とで膨張係数が異なる不適合ガラス嵌めである。不適合実施では、グラス材料および１種または複数の金属の膨張係数は、２０％超の差があってよい。

【0077】

図６による直接的なガラス嵌めとは異なり、比較的低温を有するハンダガラスを使用すると、気密な金属−サイトグラスの接合を得ることができ、それというのも、そのハンダガラスがサイトグラスよりも低い溶融温度を有するためである。可能な組合せは、ホウケイ酸ガラスであるサイトグラス８８００と組み合わせたハンダガラスＧ０１８１６１の使用、またはサイトグラスとしてのサファイアガラスと合わせてのハンダガラスとしてのホウケイ酸ガラス８８００の使用である。特に、直接的なガラス嵌めが不可能である１０００℃超の溶融温度を有するサファイアガラスでは、高温ハンダガラスを用いてのガラス嵌めは、圧力ガラス接合の形態で収容構成部品の抜き取り部に組み込む１つの可能性を提示する。図８には、図４と同様にセンサー構成部品の断面が示されている。図４と同じ構成部品に、４００を足した参照番号が付けられている。図４とは異なり、図８においては、センサー構成部品の両方の空所部４５０．１、４５０．２で使用される収容構成部品は、これに関連する図６または図７による圧力ガラス嵌めを伴う収容構成部品である。センサー構成部品は、空所部の組み込みに至るまで、簡単な技術および方法で変形によって製造することができる。配管部品４０７．１、４０７．２も、変形によって製造することができる。配管部品４０７．１、４０７．２は、断面Ｑ_２を有する。配管部品４０７．１、４０７．２の断面Ｑ_２は、サイトグラスの領域のセンサー構成部品の断面Ｑ_１に、ほぼ対応している。このことは、図９に具体的に示されている。配管の領域の断面が、測定領域の断面と十分に対応していることによって、流れ抵抗による損失が生じない。構成部品区分４１１．１、４１１．２の領域におけるセンサー構成部品の断面は、Ｑ_１およびＱ_２よりも大きくする。そして、例えば、配管部品４０７．１、４０７．２を、構成部品区分４１１．１、４１１．２と硬質ハンダ接合させるか、またはレーザー溶接することによって、配管部品４０７．１、４０７．２をセンサー構成部品に接続し得るように、その断面を選択する。センサー構成部品の領域における断面Ｑ_１は、サイトグラス相互の距離Ａおよび内径ＤＳによって決まる。距離Ａは、調節することができる。センサー構成部品の空所部内で、収容構成部品相互の距離Ａを調節することによって、センサー構成部品の光学的特性を容易に調節することができる。特に、感知される媒体の透過性に応じて、特に、光源、およびグラス材料の光学的特性を考慮しながら、測定に十分な媒体の照射が保証されるように、距離を選択することが可能である。次いで、センサー区分における断面Ｑ１が本質的に、配管部品の領域における断面Ｑ_２に対応するように、センサー構成部品の内径ＤＳを選択する。配管部品は通常、円形断面および内径ＤＲを有する管であるので、Ｑ_２は、Ｑ_２＝π×（ＤＲ／２）^２で示される。さらなる利点は、収容構成部品内の抜き取り部のサイズ、およびサイトグラス直径を、光学的要求に合わせることができることである。

【0078】

図４と同様に、図９には、センサー区分の領域におけるセンサー構成部品の断面が示されている。図４に対して、グラス材料またはサイトグラス４０３．１、４０３．２を圧力ガラスの形態で収容開口部に収容することができるように、図６に示されているような収容構成部品は、十分に厚い外壁を有する。図９の収容構成部品は、外径ＡＤ＞１．３×ＩＤ、好ましくはＡＤ＞１．４×ＩＤ、特にＡＤ＞１．５×ＩＤを有する周囲リング４２０．１、４２０．２として形成されている。収容構成部品は、ここでは管形に形成されているセンサー区分４０５における両方の空所部４５０．１、４５０．２に、硬質ハンダ付けされている。さらに、図９には、周囲リング４２０．１、４２０．２の形態の両方の収容構成部品の距離Ａと、内径ＤＳとが示されており、これらが一緒に、センサー区分４０５における貫流断面を決定する。

【0079】

２つの空所部５０．１、５０．２、４５０．１、４５０．２、および光線の照射方向に配置されている検出器を備えた提示の実施形態の代わりに、１つの空所部のみに、サイトグラスが装備されていて、その空所部に向かい合う側には、反射性の面または鏡面処理されている（ｂｅｓｐｉｅｇｅｌｔｅ）か、もしくは研磨されている面が装備されていて、したがって媒体を介して送られた光線が反射して、光源と同じ側に配置されている検出器に送られるようになっていることも可能であろう。そのような形態は、光学的道程が、液体媒体を２回通過する際に２倍になるという利点を有し、そのことは、透過率の変化がわずかな場合、例えば、高度に希釈された物質の場合、または、検出される物質が吸収極小であるか、またはその付近である検出波長で測定する場合に特に有利である。そのような形態は、明確には示さないが、当業者には理解できるであろう。

【0080】

したがって本発明を用いることで、流体媒体、特に燃料、燃料成分、天然ガス、水素、窒素、酸素、内燃機関の排ガス、工業用プロセスガス、液化石油ガス、空気、水、特に塩水、特にエンジン、駆動装置用途、および油圧用途のためのオイル、アルコール、特にメタノールおよびエタノール、ガソリンおよびディーゼル燃料、ナタネ油、メチルエステル、航空機用タービン燃料、尿素および尿素溶液、フルオロ炭化水素の光学的測定を可能にするセンサー構成部品が初めて提供される。

【0081】

さらに、１つまたは複数の収容構成部品がその空所部（複数可）内で使用されるセンサー構成部品を変えなくても、収容構成部品の距離を、センサー区分の領域において非常に容易に、種々の媒体、光源などに合わせることができる。センサー区分の領域における貫流断面Ｑ_１を接続配管の配管断面Ｑ_２と一致させ、そのことによって、流れ抵抗を防止することができるように、センサー区分における内径ＤＳを、センサー区分の領域における距離に適合させることができる。特に、収容構成部品の収容開口部に入れられたサイトグラスを備えた本発明による形態によって、サイトグラスのサイズ、特にサイトグラスの直径を光学的要求に簡単に合わせることができる。さらなる利点は、変形によって簡単に製造することが可能であること、特に圧力ガラス嵌めでは、個々の構成部品を硬質ハンダ付けすることができることである。

【0082】

本発明は、以下の項目に記載されている態様に関するが、その記載のうちの一部は、特許請求の範囲に含まれない。

【0083】

１． 少なくとも１つの構成部品区分（１１．１、１１．２）、および光学センサーを収容するための少なくとも１つのセンサー区分（５）を含む、特に流体および／または気体媒体のための光学的流量センサー（１）であって、センサー区分（５）が少なくとも１つのサイトグラス（３．１、３．２）を含むことを特徴とする光学的流量センサー。

【0084】

２． センサー区分（５）が、センサー区分（５）の断面（Ｑ_２）を介して光通過が可能であるように配置されている少なくとも２つのサイトグラス（３．１、３．２）を、特に１つまたは複数の空所部（５０．１、５０．２）領域に含むか、またはセンサー区分（５）が、ただ１つのサイトグラス（３．１）を特に１つの空所部の領域に含み、その空所部に向かい合う側の上に、反射性の面、特には鏡面処理されているか、または研磨されている表面が装備されていて、したがってセンサー区分の断面（Ｑ_２）を介して２回の光通過が可能であるようになっていることを特徴とする、項目１に記載の光学的流量センサー（１）。

【0085】

３． サイトグラス（３．１、３．２）が、平行平面性であり、機械的耐荷性であり、特殊鋼と接合可能なガラスプレートであることを特徴とする、項目１乃至２のいずれか１項目に記載されている光学的流量センサー。

【0086】

４． サイトグラス（３．１、３．２）が、金属被覆部を含む辺縁領域（１０）を備えた平面（１２．１、１２．４）を有することを特徴とする、項目１乃至３のいずれか１項目に記載の光学的流量センサー。

【0087】

５． 金属被覆部が銅分を含むことを特徴とする、項目４に記載の流量センサー。

【0088】

６． サイトグラス（３．１、３．２）が、ホウケイ酸ガラス、特にサファイアガラスであることを特徴とする、項目１乃至５のいずれか１項目に記載の光学的流量センサー。

【0089】

７． センサー区分（５）が、特に空所部（複数可）（５０．１、５０．２）の領域に、サイトグラス（３．１、３．２）を収容するキャップ（２０）、特に特殊鋼製キャップ、またはコバールもしくは鋼からなるキャップ（２０）を含むことを特徴とする、項目１乃至６のいずれか１項目に記載のセンサー構成部品。

【0090】

８． センサー区分（５）が、空所部（複数可）（５０．１、５０．２）の領域に、サイトグラス（３．１、３．２）および／またはセンサー区分（５）の材料と融合し得るガラスリング（２００．１、２００．２）を含むことを特徴とする、項目１乃至６のいずれか１項目に記載の光学的流量センサー。

【0091】

９． 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の少なくとも１つの光学的流量センサー（１）を有することを特徴とする、液体または気体媒体を収容および／または供給するための装置。

【0092】

１０． 液体または気体媒体が、下記の媒体：天然ガス、水素、窒素、酸素、内燃機関の排ガス、工業用プロセスガス、液化石油ガス、空気、水、特に塩水、特にエンジン、駆動装置用途、および油圧用途のためのオイル、アルコール、特にメタノールおよびエタノール、ガソリンおよびディーゼル燃料、ナタネ油、メチルエステル、航空機用タービン燃料、尿素および尿素溶液、フルオロ炭化水素のうちの１種であることを特徴とする、項目９に記載の装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】