JP2011064533A - 燃料判別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軽油に重油または灯油が混入されているか否かを正確に判定可能にする。
【解決手段】重油の赤外光透過率と軽油の赤外光透過率は異なるため、赤外光発光素子１３および赤外光受光素子１４を用いて検査対象燃料の赤外光透過率を測定し、その赤外光透過率に基づいて検査対象燃料への重油の混入の有無を判定する。また、灯油の紫外光透過率と軽油の紫外光透過率は異なるため、紫外光発光素子１５と紫外光受光素子１６を用いて検査対象燃料の紫外光透過率を測定し、その紫外光透過率に基づいて検査対象燃料への灯油の混入の有無を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、軽油に重油または灯油が混入されているか否かを判定する燃料判別装置に関するものである。

従来、検査対象となる燃料の屈折率及び温度を検出し、その検出結果に基づいて軽油に他の種類の燃料が混合されているか否かの判定を行うようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１４５３４０号公報

しかしながら、特許文献１の図４に示されるように、Ａ重油が混合された軽油（以下、重油混合軽油または粗悪燃料という）の屈折率の値と、他の種類の燃料が混合されていない軽油（以下、正規軽油という）の屈折率の値は非常に近く、また、灯油が混合された軽油（以下、灯油混合軽油または粗悪燃料という）の屈折率の値と、正規軽油の屈折率の値も非常に近い。実際は、粗悪燃料と正規軽油の屈折率の範囲が重なっているものもあるため、正規軽油か重油混合軽油か灯油混合軽油かを屈折率から判別することは困難である。

また、Ａ重油と灯油をともに混合した場合、軽油相当の屈折率となるため、正規軽油と粗悪燃料の区別もできない。

本発明は上記点に鑑みて、軽油に重油または灯油が混入されているか否かを正確に判定可能にすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、第１測定手段（１３、１４、Ｓ１００）により測定した赤外光透過率に基づいて第１判定手段（Ｓ１２０）が検査対象燃料への重油の混入の有無を判定し、第２測定手段（１５、１６、Ｓ１１０）により測定した紫外光透過率に基づいて第２判定手段（Ｓ１３０）が検査対象燃料への灯油の混入の有無を判定することを特徴とする。

これによると、重油の赤外光透過率と軽油の赤外光透過率は異なるため、赤外光透過率に基づいて軽油に重油が混入されているか否かを判定することができる。また、灯油の紫外光透過率と軽油の紫外光透過率は異なるため、紫外光透過率に基づいて軽油に灯油が混入されているか否かを判定することができる。したがって、軽油に重油または灯油が混入されているか否かを正確に判定にすることができる。

この場合、重油の赤外光透過率は軽油の赤外光透過率よりも低く、灯油の紫外光透過率は軽油の紫外光透過率よりも高いため、請求項２に記載の発明のように、赤外光透過率が第１基準値よりも低いときに重油の混入有りと判定し、紫外光透過率が第２基準値よりも高いときに灯油の混入有りと判定することにより、軽油に重油が混入されているか否かを正確に判定することができるとともに、軽油に灯油が混入されているか否かを正確に判定することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の燃料判別装置において、重油濃度と赤外光透過率との関係を定義した重油濃度データを記憶する重油濃度データ記憶手段（１７２）を備え、第１判定手段（Ｓ１２０）は赤外光透過率に基づいて重油濃度データから検査対象燃料中の重油濃度を求めることを特徴とする。

これによると、重油濃度と赤外光透過率は所定の関係を有しているため、重油が混入されている場合の重油濃度を求めることができる。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の燃料判別装置において、灯油濃度と紫外光透過率との関係を重油濃度毎に定義した重油濃度毎灯油濃度データを記憶する灯油濃度データ記憶手段（１７２）を備え、第２判定手段（Ｓ１３０）は重油濃度と紫外光透過率とに基づいて重油濃度毎灯油濃度データから検査対象燃料中の灯油濃度を求めることを特徴とする。

これによると、灯油濃度と紫外光透過率は重油濃度毎に所定の関係を有しているため、重油濃度にかかわらず灯油濃度を正確に求めることができる。

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料判別装置において、第１測定手段（１３、１４、Ｓ１００）は、検査対象燃料に向けて赤外光を発光する赤外光発光素子（１３）と、赤外光発光素子（１３）から発光されて検査対象燃料を通過した赤外光を受光する赤外光受光素子（１４）とを備えることを特徴とする。

これによると、赤外光を用いて検査対象燃料の赤外光透過率を測定することができる。

請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の燃料判別装置において、第２測定手段（１５、１６、Ｓ１１０）は、検査対象燃料に向けて紫外光を発光する紫外光発光素子（１５）と、紫外光発光素子（１５）から発光されて検査対象燃料を通過した紫外光を受光する紫外光受光素子（１６）とを備えることを特徴とする。

これによると、紫外光を用いて検査対象燃料の紫外光透過率を測定することができる。

請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の燃料判別装置において、第１判定手段（Ｓ１２０）および第２判定手段（Ｓ１３０）による判定結果を表示する表示部（２）を備えることを特徴とする。

これによると、判定結果を容易に確認することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態に係る燃料判別装置の全体構成を示す模式的な平面図である。 図１のセル１１の斜視図である。 軽油、Ａ重油、および灯油に関する、入射光の波長と光透過率との関係を示す図である。 図３における入射光の波長が９００ｎｍ以下の領域を拡大して示す図である。 国内市販軽油にＡ重油を混入させた燃料の、紫外域から赤外域の光透過率特性を示す図である。 波長８７０ｎｍの赤外光発光素子１３を用いた場合の、Ａ重油濃度と光透過率との関係を示す図である。 波長３６５ｎｍの紫外光発光素子１５を用いた場合の、重油濃度毎の灯油濃度と光透過率との関係を示す図である。 図１の制御装置１７にて実行される制御処理のフローチャートである。

本発明の一実施形態について説明する。図１は一実施形態に係る燃料判別装置の全体構成を示す模式的な平面図、図２は図１のセルの斜視図である。

この燃料判別装置は、ディーゼルエンジンに使用される燃料（すなわち軽油）に重油または灯油が混入されているか否かを判定するものであり、例えば整備工場にて用いられる。

燃料判別装置は、検査対象燃料の光透過率を測定し、その光透過率に基づいて軽油に重油または灯油が混入されているか否かを判定するとともに、重油濃度や灯油濃度を演算する検出部１と、検出部１による判定結果や演算結果を表示する表示部２と、電源スイッチ３とを備えている。

検出部１は、検査対象燃料を入れるセル１１を備え、このセル１１は、光透過率を低下させ難い材料（例えば石英ガラス）よりなり、セルホルダー１２の凹部に挿入されて位置決め保持されている。セルホルダー１２には、赤外光Ａを通過させるための第１スリット１２１と、紫外光Ｂを通過させるための第２スリット１２２とが形成されている。

セル１１内において光が透過する部分の長さ（すなわち光路長）Ｌ１、Ｌ２は、本実施例では、赤外光Ａの光路長Ｌ１は１０ｍｍ、紫外光Ｂの光路長Ｌ２は１ｍｍにしている。

セルホルダー１２の外部で且つ第１スリット１２１の一端側には、通電時にセル１１内の検査対象燃料に向けて一定量の赤外光Ａを発光する赤外光発光素子１３が配置されている。また、セルホルダー１２の外部で且つ第１スリット１２１の他端側には、赤外光発光素子１３から発光されて検査対象燃料を透過した赤外光Ａを受光し、透過量に応じた電気信号を出力する赤外光受光素子１４が配置されている。

セルホルダー１２の外部で且つ第２スリット１２２の一端側には、通電時にセル１１内の検査対象燃料に向けて一定量の紫外光Ｂを発光する紫外光発光素子１５が配置されている。また、セルホルダー１２の外部で且つ第２スリット１２２の他端側には、紫外光発光素子１５から発光されて検査対象燃料を透過した紫外光Ｂを受光し、透過量に応じた電気信号を出力する紫外光受光素子１６が配置されている。

赤外光発光素子１３および紫外光発光素子１５は、例えばＬＥＤを用いる。また、赤外光受光素子１４および紫外光受光素子１６は、例えばＰＤ（フォトダイオード）を用いる。

検出部１は、制御装置１７を備えている。この制御装置１７は、ＣＰＵ１７１、ＲＯＭ１７２、ＲＡＭ１７３、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭ１７２などに記憶されたプログラムに従って各種演算や処理を行う。

この制御装置１７は、赤外光受光素子１４および紫外光受光素子１６から電気信号が入力され、その電気信号に基づいて赤外光Ａの透過量（以下、赤外光透過量という）および紫外光Ｂの透過量（以下、紫外光透過量という）を演算する。

さらに、制御装置１７は、既知である赤外光発光素子１３からの赤外光Ａの発光量（以下、赤外光入射量という）と、演算にて求めた赤外光透過量とに基づいて、赤外光透過率を演算する。なお、赤外光透過率＝赤外光透過量／赤外光入射量、である。

さらにまた、制御装置１７は、既知である紫外光発光素子１５からの紫外光Ｂの発光量（以下、紫外光入射量という）と、演算にて求めた紫外光透過量とに基づいて、紫外光透過率を演算する。なお、紫外光透過率＝紫外光透過量／紫外光入射量、である。

そして、制御装置１７は、赤外光透過率および紫外光透過率に基づいて、軽油に重油または灯油が混入されているか否かを判定するとともに、重油濃度や灯油濃度を演算し、その判定結果や演算結果を表示部２に表示させるようになっている。

図３は、軽油、Ａ重油、および灯油に関する、光路長が１ｍｍの場合の、入射光の波長と光透過率との関係を示す図である。図４は、図３における入射光の波長が９００ｎｍ以下の領域を拡大して示す図である。

図３、図４に示すように、軽油、Ａ重油、および灯油の光透過率特性は異なる。具体的には、入射光の波長が５８０ｎｍ以上の領域Ｃ（図４参照）では、軽油および灯油の光透過率は等しく、且つ、重油の光透過率は軽油および灯油の光透過率よりも低くなっている。また、入射光の波長が３００〜５００ｎｍの領域Ｄ（図４参照）では、軽油、重油、および灯油のそれぞれの透過率が異なっている。

図５は、国内市販軽油にＡ重油を混入させた燃料の、光路長が１０ｍｍの場合の、紫外域から赤外域の光透過率特性を示す図である。なお、光路長を１０ｍｍとしたのは、重油濃度に対する光透過率変化を大きく捉えるためである。

図５に示すように、Ａ重油の濃度が増加するに従い、光透過率が低下する。そして、前述したように入射光の波長が５８０ｎｍ以上の領域Ｃでは軽油および灯油の光透過率は等しいため、この領域Ｃの光透過率から、軽油中のＡ重油濃度、灯油中のＡ重油濃度、もしくは灯油と軽油の混合燃料中のＡ重油濃度を検出することができる。

そして、赤外域（すなわち波長７８０ｎｍ以上）では光透過率が燃料の色の影響を受けないため、本実施形態では、赤外光発光素子１３として波長８７０ｎｍの市販ＬＥＤを用いている。なお、図６は、波長８７０ｎｍの赤外光発光素子１３を用いた場合の、Ａ重油濃度と光透過率との関係を示す図である。この図６に示されたＡ重油濃度と光透過率との関係は、重油濃度データとしてＲＯＭ１７２に記憶されている。なお、ＲＯＭ１７２は、本発明の重油濃度データ記憶手段に相当する。

前述したように入射光の波長が３００〜５００ｎｍの領域Ｄでは、軽油、重油、および灯油のそれぞれの透過率が異なっているため、この領域Ｄの光透過率から灯油濃度を検出することができる。

そして、紫外域（すなわち波長３８０ｎｍ以下）では光透過率が燃料の色の影響を受けないため、本実施形態では、紫外光発光素子１５として波長３６５ｎｍの市販ＬＥＤを用いている。なお、図７は、波長３６５ｎｍの紫外光発光素子１５を用いた場合の、光路長が１ｍｍの場合における、重油濃度毎の灯油濃度と光透過率との関係を示す図である。この図７に示された重油濃度毎の灯油濃度と光透過率との関係は、重油濃度毎灯油濃度データとしてＲＯＭ１７２に記憶されている。なお、ＲＯＭ１７２は、本発明の灯油濃度データ記憶手段に相当する。

次に、重油または灯油の混入判定および濃度演算について説明する。図８は制御装置１７にて実行される制御処理のフローチャートである。

まず、検査対象燃料をセル１１に入れ、このセル１１をセルホルダー１２にセットする。そして、電源スイッチ３を入れると、表示部２、赤外光発光素子１３、赤外光受光素子１４、紫外光発光素子１５、紫外光受光素子１６、および制御装置１７に通電され、制御装置１７は制御処理を開始する。

図８に示すように、制御装置１７は、まず、赤外光受光素子１４からの電気信号に基づいて赤外光透過量を測定して、赤外光透過率を演算する（Ｓ１００）。なお、Ｓ１００、赤外光発光素子１３、および赤外光受光素子１４は、本発明の第１測定手段を構成する。

続いて、紫外光受光素子１６からの電気信号に基づいて紫外光透過量を測定して、紫外光透過率を演算する（Ｓ１１０）。なお、Ｓ１１０、紫外光発光素子１５、および紫外光受光素子１６は、本発明の第２測定手段を構成する。

続いて、第１判定手段としてのＳ１２０では、Ｓ１００で求めた赤外光透過率に基づいて検査対象燃料への重油の混入の有無を判定する。具体的には、赤外光透過率が第１基準値（本例では、１．０）よりも低いときに重油の混入有りと判定する。

また、このＳ１２０では、Ｓ１００で求めた赤外光透過率に基づいて、ＲＯＭ１７２に記憶された重油濃度データ（図６参照）から検査対象燃料中の重油濃度を求める。

なお、Ｓ１２０では、赤外光透過率を第１基準値と比較して重油の混入有無を判定したが、赤外光透過率に基づいて求めた重油濃度が０％である場合は重油の混入無しと判定し、赤外光透過率に基づいて求めた重油濃度が０％でない場合は重油の混入有りと判定するようにしてもよい。

続いて、第２測定手段としてのＳ１３０では、Ｓ１１０で求めた紫外光透過率およびＳ１２０で求めた重油濃度に基づいて検査対象燃料への灯油の混入の有無を判定する。具体的には、紫外光透過率が第２基準値よりも高いときに灯油の混入有りと判定する。

ここで、図７に示すように、重油濃度毎に灯油濃度と光透過率との関係が異なるため、重油濃度毎に第２基準値の値が異なる。すなわち、各重油濃度の燃料において灯油濃度が０％である場合の紫外光透過率の値が第２基準値となる。因みに、重油濃度が０％（すなわち、重油混入無し）の場合の第２基準値は、０．２３である。

また、このＳ１３０では、Ｓ１１０で求めた紫外光透過率およびＳ１２０で求めた重油濃度に基づいて、ＲＯＭ１７２に記憶された重油濃度毎灯油濃度データ（図７参照）から検査対象燃料中の灯油濃度を求める。具体的には、重油濃度毎灯油濃度データの中から、Ｓ１２０で求めた重油濃度に対応するデータを選定し、Ｓ１１０で求めた紫外光透過率に基づいてその選定したデータから検査対象燃料中の灯油濃度を求める。

なお、Ｓ１３０では、紫外光透過率を第２基準値と比較して灯油の混入有無を判定したが、紫外光透過率に基づいて求めた灯油濃度が０％である場合は灯油の混入無しと判定し、紫外光透過率に基づいて求めた灯油濃度が０％でない場合は灯油の混入有りと判定するようにしてもよい。

続いて、Ｓ１４０では、Ｓ１２０およびＳ１３０での判定結果および演算結果を出力して、表示部２に表示させる。具体的には、正規軽油か粗悪燃料かを表示させ、粗悪燃料の場合はさらに、重油濃度および灯油濃度を表示させる。

以上述べたように、本実施形態によると、軽油に重油や灯油が混入されているか否かを正確に判定にすることができる。また、重油や灯油が混入されている場合の重油濃度や灯油濃度を正確に求めることができる。

１３ 赤外光発光素子（第１測定手段）
１４ 赤外光受光素子（第１測定手段）
１５ 紫外光発光素子（第２測定手段）
１６ 紫外光受光素子（第２測定手段）

Claims (7)

1. 軽油に重油または灯油が混入されているか否かを判定する燃料判別装置であって、
   赤外光を用いて検査対象燃料の赤外光透過率を測定する第１測定手段（１３、１４、Ｓ１００）と、
   前記第１測定手段（１３、１４、Ｓ１００）にて測定した赤外光透過率に基づいて検査対象燃料への重油の混入の有無を判定する第１判定手段（Ｓ１２０）と、
   紫外光を用いて検査対象燃料の紫外光透過率を測定する第２測定手段（１５、１６、Ｓ１１０）と、
   前記第２測定手段（１５、１６、Ｓ１１０）にて測定した紫外光透過率に基づいて検査対象燃料への灯油の混入の有無を判定する第２判定手段（Ｓ１３０）とを備えることを特徴とする燃料判別装置。
2. 前記第１判定手段（Ｓ１２０）は、前記第１測定手段（１３、１４、Ｓ１００）にて測定した赤外光透過率が第１基準値よりも低いときに重油の混入有りと判定し、
   前記第２判定手段（Ｓ１３０）は、前記第２測定手段（１５、１６、Ｓ１１０）にて測定した紫外光透過率が第２基準値よりも高いときに灯油の混入有りと判定することを特徴とする請求項１に記載の燃料判別装置。
3. 重油濃度と赤外光透過率との関係を定義した重油濃度データを記憶する重油濃度データ記憶手段（１７２）を備え、
   前記第１判定手段（Ｓ１２０）は、前記第１測定手段（１３、１４、Ｓ１００）にて測定した赤外光透過率に基づいて前記重油濃度データから検査対象燃料中の重油濃度を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料判別装置。
4. 灯油濃度と紫外光透過率との関係を重油濃度毎に定義した重油濃度毎灯油濃度データを記憶する灯油濃度データ記憶手段（１７２）を備え、
   前記第２判定手段（Ｓ１３０）は、前記第１判定手段（Ｓ１２０）にて求めた重油濃度と前記第２測定手段（１５、１６、Ｓ１１０）にて測定した紫外光透過率とに基づいて前記重油濃度毎灯油濃度データから検査対象燃料中の灯油濃度を求めることを特徴とする請求項３に記載の燃料判別装置。
5. 前記第１測定手段（１３、１４、Ｓ１００）は、
   検査対象燃料に向けて赤外光を発光する赤外光発光素子（１３）と、
   前記赤外光発光素子（１３）から発光されて検査対象燃料を通過した赤外光を受光する赤外光受光素子（１４）とを備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料判別装置。
6. 前記第２測定手段（１５、１６、Ｓ１１０）は、
   検査対象燃料に向けて紫外光を発光する紫外光発光素子（１５）と、
   前記紫外光発光素子（１５）から発光されて検査対象燃料を通過した紫外光を受光する紫外光受光素子（１６）とを備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の燃料判別装置。
7. 前記第１判定手段（Ｓ１２０）および前記第２判定手段（Ｓ１３０）による判定結果を表示する表示部（２）を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の燃料判別装置。

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