JP2022085124A - 燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料が高吐出で供給され、燃料液中に水の微粒子や気泡が生じる場合であっても、燃料に混入した水（含水率）を高精度に検知することが可能な燃料供給装置を提供する。【解決手段】燃料供給路中の燃料に対してテラヘルツ波を出力するテラヘルツ波発信部５１、および燃料供給路中の燃料を通過した後のテラヘルツ波を受信するテラヘルツ波受信部５６を備えた水検知センサ５０と、水検知センサ５０のテラヘルツ波受信部５１によって受信されたテラヘルツ波の受信信号に基づいて燃料供給路中の燃料の含水率を計測し、給液ノズル２５に向けて送液される燃料の異常の有無を判定する水混入検出部と、を備え、燃料供給装置筐体２が、水検知センサ５０、ポンプ１１、および流量計１５が収容されているエリア６と、給液制御部４０が収容されているエリア７とに仕切り５で分割され、両エリア６，７間の回路接続はバリア回路７０を介して行う。【選択図】図１

Description

本開示は、車両等の供給対象に燃料を供給する燃料供給装置に関する。

ガソリンスタンドのような燃料供給所では、燃料は貯溜タンクに貯蔵されている。供給対象に対する燃料供給は、貯溜タンクに連通接続されて設置された燃料供給装置によって行われる。供給対象に供給された燃料供給量（給液量）は、燃料供給装置によって計測・表示される。

また、貯溜タンクは、貯溜している燃料の増減に伴って容量変化するタンク内の気相部分の圧力を調整できるように、通常、タンク内の気相部分が大気と連通可能な構造になっている。燃料供給所では、貯溜タンクや、貯溜タンクと燃料供給装置との間を連通接続する配管は、通常、燃料供給所の地下等に設置されている。

このような燃料供給所では、貯溜タンク内の気相部分の空気（大気）中に含まれる水蒸気の結露によって、貯蔵されている燃料に水分が混入したり、貯溜タンクや燃料供給装置との間を連通接続する配管に生じた腐食や亀裂によって、タンク外部の地中の水分がタンク内や配管内に浸入したりすることが起こり得る。誤って、許容範囲を超えた水分が混入している燃料を供給対象である車両に供給してしまうと、燃焼不良によってエンジン不調やエンジン停止等の不具合を起こす可能性があった。

そこで、車両等の供給対象に供給する燃料に混入している水を検知する機能を備えて、供給燃料の含水率が所定の含水率を超えたこと、すなわち供給燃料液中に混入している水分が許容範囲を超えたことを検出すると、供給対象に対する燃料供給を停止するように構成された燃料供給装置が開発されている。このような燃料供給装置では、燃料液中への水分の混入を、供給燃料の静電容量、導電率、濁度等の物性値を測定し、その測定値に基づいて検知している。

特開２０１７－１５４７４６号公報

ところで、トラックやバス等の大型燃料タンクの燃料補給に使用される燃料供給装置では、燃料供給作業時間を短縮するため、単位時間当たりの燃料流量を大きくして高吐出（例えば、流量７５Ｌ／ｍｉｎ）で燃料供給が行われる。

しかし、特許文献１のような水検知機能を備えた燃料供給装置をこのような高吐出型の燃料供給装置に適用しようとした場合、従来の測定方式の水混入検出器で、供給対象に供給する燃料の静電容量、導電率、濁度等の物性値を測定しても、燃料供給路を流れる燃料の流速（単位時間当たりの流量）が大きくなることで燃料の液中に発生する微細な気泡や水の微粒子についても、タンク内や配管内に浸入した水分と同様に検出してしまい、正確な含水率の判定が困難であることが判明した。

例えば、燃料に光を照射して燃料の濁度を測定する場合は、液中に微細な気泡や水の微粒子が発生したときは、これらにより照射光が散乱されるため、透過光の他、散乱光の測定が必須となり、必要なセンサの数が増えるとともに、燃料液中に混入している水分の演算処理も複雑化する課題があった。さらに、可視光を照射する場合、センサを臨ませる燃料供給路部分には可視光が透過する透明性の高い材料を用いることが必須となるが、そのような材料の表面には燃料や水等が付着しやすく、センサを臨ませた表面が汚れたり、計測精度が低下する課題があった。

本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、燃料が高吐出で供給され、燃料液中に水の微粒子や気泡が生じる場合であっても、燃料に混入した水（含水率）を高精度に検知することが可能な燃料供給装置を提供することを目的とする。

本開示に係る燃料供給装置は、表示器が設けられた燃料供給装置筐体と、一側が貯溜タンクと連通され、他側が先端に給液ノズルを有する給液ホースの基端と連通され、ポンプおよび流量計が設けられた燃料供給路と、給液ノズルの操作に応じてポンプの駆動を制御するとともに、流量計に付設された流量発信器から出力される流量信号に基づいて供給対象に対する給液量を演算して表示器に表示する給液制御部と、燃料供給路中の燃料に対してテラヘルツ波を出力するテラヘルツ波発信部、および燃料供給路中の燃料を通過した後のテラヘルツ波発信部から出力されたテラヘルツ波を受信するテラヘルツ波受信部を備えた水検知センサと、水検知センサのテラヘルツ波受信部によって受信されたテラヘルツ波の受信信号に基づいて燃料供給路中の燃料の含水率を計測し、給液ノズルに向けて送液される燃料の異常の有無を判定する水混入検出部と、を備え、燃料供給装置筐体の筐体内が、水検知センサ、ポンプ、および流量計が収容されているエリアと、給液制御部が収容されているエリアとに仕切りで分割され、両エリア間の回路接続はバリア回路を介して行われている。

本開示に係る燃料供給装置によれば、供給対象に対する燃料供給が高吐出で行われる場合であっても、燃料に混入した水分（含水率）を高精度に検知することが可能である。

なお、上記した以外の課題、構成及び効果については、以下の発明を実施するための形態の説明により明らかにされる。

本開示の燃料供給装置の一実施の形態に係る給油機の一実施例の構成説明図である。 本実施例の給油機における、水検知センサが設けられた部分の燃料供給路部分を模式的に表した断面の概略模式図である。 本実施例の給油機における、水検知センサの回路接続に係る一実施例の説明図である。 本実施例の給油機における、水混入検出検知器の水混入検出制御回路に記憶されている検量線を説明するための模式図である。 本実施例の給油機における、水混入検出検知器の水混入検出制御回路に記憶されている別の検量線を説明するための模式図である。 本実施例の給油機における、給油制御装置による水混入給油作業制御処理のフローチャートである。 本実施例の給油機における、水検知センサの回路接続に係る変形例の説明図である。

以下、本開示に係る燃料供給装置の実施形態について説明する。説明に当たっては、本開示に係る燃料供給装置を、いわゆるガソリンスタンドの給油機に適用した場合を例に、添付図面を参照しながら説明する。なお、本開示に係る燃料供給装置の構成は、供給対象に燃料を供給するための燃料供給装置であれば、ガソリンスタンド以外の燃料供給所の燃料供給装置にも適用可能である。また、図示した給油機の構成は、本開示に係る燃料供給装置の理解のためのものであり、本開示に係る燃料供給装置の構成を適用したガソリンスタンドの給油機の一実施例の構成に過ぎず、決して本開示に係る燃料供給装置の構成を限定的に解釈するために用いられるものではない。すなわち、以下の説明や図面における記述は、本開示の燃料供給装置又はその適用例をいかなる意味においても限定するものではない。

図１は、本開示の燃料供給装置の一実施の形態に係る給油機の一実施例の構成説明図である。図１では、給油機の一実施例として給油系統を複数備えた給油機を例に、その一部切り欠き断面図が表されている。各給油系統はそれぞれ同様な構成になっている。

給油機１は、給油機筐体２内に、送液機器としてのポンプ１１、流量計測機器としての流量計１５が設けられた燃料供給路３を備えている。

燃料供給路３の一端側は、地下に設けられた貯溜タンク９０から延びる延設配管９１と接続され、貯溜タンク９０に連通されている。燃料供給路３の他端側は、給油機筐体２から延出された給油ホース２１の基端側と接続され、給油ホース２１を介して、ホース先端側に設けられた給油ノズル２５に連通されている。この場合、貯溜タンク９０内には、例えばレギュラーガソリン、ハイオクガソリン、軽油といった車両用燃料や、例えば灯油といった灯火用燃料が貯溜されている。

ポンプ１１は、ポンプ駆動用モータ１２により駆動され、貯溜タンク９０に貯留されている燃料を汲み上げる。ポンプ駆動回路１３は、ポンプ駆動用モータ１２と図示せぬポンプ駆動用電源との間に配置され、後述するポンプ駆動信号に基づいてポンプ駆動用電源からポンプ駆動用モータ１２にモータ駆動電流を供給する。

流量計１５は、ポンプ駆動用モータ１２の駆動によって、ポンプ１１から給油ホース２１を介して給油ノズル２５に送液された燃料液量の計測を行う。流量計１５には、流量発信器１６が付設されている。流量発信器１６は、予め定められた単位流量（例えば、０.０１Ｌ）毎の燃料の流れに応じた流量パルスを生成し、流量計１５によって計測された燃料液量に応じた流量パルス信号を出力する。

給油ノズル２５には、操作レバーの操作に応動して開閉弁し、車両等の供給対象内における燃料油液の液面がノズル先端の吐出パイプに達すると操作レバーの操作位置にかかわらず閉弁する自動閉弁機構が備えられている。給油ノズル２５は、給油機筐体２に設けられたノズル掛け３１に対して取り出し・収納自在になっており、給油作業（燃料供給作業）が行われていない間、換言すれば非作業時および待機時は、ノズル掛け３１に収納される。ノズル掛け３１には、ノズル掛け３１に対する給油ノズル２５の取り出し・収納を検出するノズルスイッチ３２が設けられている。ノズルスイッチ３２は、給油ノズル２５の取り出し・収納に応じたノズル検知信号を出力する。

また、給油機１の給油機筐体２内には、車両等の供給対象に対する燃料供給作業の実行制御を行い、作業毎に供給対象に供給された燃料液量いわゆる給油量（給液量）を演算する給油制御装置４０が設けられている。給油制御装置４０は、ノズルスイッチ３２から入力されるノズル検知信号に応じてポンプ駆動信号をポンプ駆動回路１３に出力制御することによって、ポンプ駆動用モータ１２の駆動制御を行い、ポンプ１１の送液制御を行う。また、給油制御装置４０は、流量発信器１６から入力される流量パルス信号に基づいて供給対象に供給された燃料液量いわゆる給油量を演算し、表示器３５に表示する。給油制御装置４０は、例えば、マイクロプロセッサ、メモリ、インタフェース等を備えたコンピュータ装置によって構成されている。そして、給油制御装置４０は、給油機、販売時点情報管理機、給油管理機といった給油所内機器をネットワーク接続した給油所ＬＡＮ（SS- Local Area Network）とも通信接続されている。

表示器３５は、給油機筐体２に、表示面を筐体外部に臨ませて設けられている。表示器３５には、給油制御装置４０から、給油量をはじめとした、各種情報の表示データが供給される。

また、給油機筐体２には、給油ノズル２５から供給対象に供給される燃料の含水率Ｒｗが異常になったり、その兆候が現れた場合に、異常やその兆候の発生を報知する警報器３８も設けられている。警報器３８は、例えばブザー等により構成され、各種警報情報に対応した警報発生信号が、給油制御装置４０から供給される。

また、給油機１の給油機筐体２内には、燃料供給路３における流量計１５の流出側に、供給対象に対する供給燃料液中の含水率Ｒｗを計測するための水検知センサ５０が設けられている。水検知センサ５０は、テラヘルツ波を発振出力するテラヘルツ波発信部５１と、テラヘルツ波発信部５１から発振出力されたテラヘルツ波を受信するテラヘルツ波受信部５６とを備えている。

図２は、本実施例の給油機における、水検知センサが設けられた燃料供給路部分を模式的に表した断面図である。図２では、燃料の流れ方向に対して垂直な燃料供給路の断面部分が表れている。

図２に示すように、水検知センサ５０は、供給対象に供給される燃料が流通する燃料供給路３に設けられたセンサ取付部に、テラヘルツ波発信部５１とテラヘルツ波受信部５６が所定間隔で互いの発信面と受信面を相対向させるようにして、着脱可能にかつ気液密に固定されている。

この場合、テラヘルツ波発信部５１は、テラヘルツ波共鳴トンネルダイオード（ＲＴＤ：Resonant Tunnel Diode）等を有して構成されたＲＴＤ発振器５２を備え、所定の周波数のテラヘルツ波を発振出力する機能を有する。図示の例では、ＲＴＤ発振器５２は、筒状のセンサ筐体５４の一側開口部を閉塞するように気液密に設けられた隔離板５３に、テラヘルツ波の出射面を向けて配置されている。

テラヘルツ波受信部５６は、テラヘルツ波共鳴トンネルダイオード等を有して構成されたＲＴＤ受信器５７を備え、所定の周波数のテラヘルツ波を受信検出する機能を有する。図示の例では、ＲＴＤ受信器５７は、テラヘルツ波発信部５１の場合と同様に、筒状のセンサ筐体５９の一側開口部を閉塞するように気液密に設けられたが隔離板５８に、受信面（テラヘルツ波の入射面）を向けて配置されている。

テラヘルツ波発信部５１およびテラヘルツ波受信部５６に、テラヘルツ波共鳴トンネルダイオードが適用される場合、テラヘルツ波発信部５１およびテラヘルツ波受信部５６それぞれの隔離板５３、５８は、燃料供給路３に所在している燃料との関係で、テラヘルツ波発信部５１のテラヘルツ波出射端面、テラヘルツ波受信部５６のテラヘルツ波入射端面になる。この隔離板５３、５８によって、テラヘルツ波発信部５１のＲＴＤ発振器５２およびテラヘルツ波受信部５６のＲＴＤ受信器５７は、供給燃料と接液しないようになっている。

隔離板５３、５８は、テラヘルツ波を透過し、かつ、燃料及び水と接触しても、変形、膨潤、溶解等の劣化を起こさない材料で構成されている。加えて、給油機１が使用される様々な環境での燃料温度に鑑み、例えば－２０℃から４０℃の熱耐性がある材料で構成されていることが望ましい。そのような材料として、例えば、フッ素樹脂材を、隔離板５３、５８全体の材料として用いることができる。

隔離板５３、５８は、隔離板５３、５８全体をフッ素樹脂材で構成するのに替えて、ガラスや石英等のテラヘルツ波透過性材料を基板とし、その表面にフッ素樹脂を塗布した構成としてもよい。この場合、テラヘルツ波透過性材料としては、目的とする含水率Ｒｗの測定（例えば、Ｒｗ＜２％、２％≦Ｒｗ＜５％、及びＲｗ≧５％の判別）が可能な程度に、テラヘルツ波を減衰させることなく十分透過させることができる材料が用いられ得る。

一例として、隔離板５３、５８に適用可能なフッ素樹脂として、エチレンテトラフルオロエチレン(以下、ＥＴＦＥ)、四フッ化エチレン-パーフルオロアルコキシエチレンの共重合体(ＰＦＡ)を用いることができる。なお、隔離板５３、５８に適用可能なフッ素樹脂としては、上記に例示したものに限定されるものではなく、所定のテラヘルツ波透過性、耐油性、耐水性、耐熱性を有し、含水率Ｒｗ＜２％、２％≦Ｒｗ＜５％、Ｒｗ≧５％の判別が可能な材料であればよい。さらに、フッ素樹脂の中でも、テラヘルツ波が極性分子によって吸収されることから、非極性分子からなるフッ素樹脂が望ましい。

このような隔離板５３、５８の材料に用いられるフッ素樹脂は、撥油性及び撥水性を有する。燃料や水等の隔離板５３、５８への付着による汚れやすさの指標として、表面自由エネルギーがある。すなわち、表面自由エネルギーが低いと、燃料や水が付着しにくく、表面自由エネルギーが高いと、燃料や水が付着しやすくなる。したがって、表面自由エネルギーが低いフッ素樹脂を隔離板５３、５８の材料として用いることで、隔離板５３、５８の表面の汚れを抑制することができ、これにより含水率Ｒｗの計測精度を上げることができる。

また、隔離板５３、５８の表面、すなわちテラヘルツ波発信部５１の発信面およびテラヘルツ波受信部５６の受信面が燃料や水等の付着によって汚れにくいことから、水検知センサ５０のメンテナンスや、隔離板５３、５８等の水検知センサ５０の構成部品の交換の頻度を下げることも可能となる。隔離板５３、５８の形状は、テラヘルツ波発信部５１のＲＴＤ発振器５２およびテラヘルツ波受信部５６のＲＴＤ受信器５７を、供給燃料に接液させない形状であれば、図示の形状でなくてもよい。

給油機１では、水分が混入した燃料を供給対象に大流量・高吐出で給油する際、燃料と水分が混じり合い、液中に水泡や気泡が発生する。これらの水泡や気泡は、従来の供給燃料の静電容量、導電率、濁度等の物性値を測定する水検知センサでは、供給対象に対する供給燃料液中に混入した水分の測定においてノイズの原因となる。このようなノイズの原因になる水泡や気泡の粒子径は、発明者らによる静水下での気泡及び水泡の評価では、およそ２００～３００μｍの範囲である。

これに対し、本実施例の給油機１では、水検知センサ５０は、波長が３ｍｍ～３００μｍ（周波数が０．１ＴＨｚ～１．０ＴＨｚ）のテラヘルツ波を、テラヘルツ波発信部５１から出力し、テラヘルツ波受信部５６で受信する。そして、テラヘルツ波の波長（３ｍｍ～３００μｍ）は、このような大流量・高吐出で給油する際に燃料液中に発生する水泡や気泡の粒子径（２００～３００μｍ程度）と同等か、それよりも十分に長い波長帯である。したがって、テラヘルツ波は、このような大流量・高吐出で給油する際に燃料液中に発生する水泡や気泡による散乱の影響をほとんど受けない。そのため、本実施例の給油機１によれば、燃料を大流量・高吐出で給油する場合においても、精度良く燃料の含水率Ｒｗを計測することが可能である。

次に、テラヘルツ波が燃料液中を伝搬する行程距離、すなわち、燃料供給路３におけるテラヘルツ波が伝搬する部分の流路長（テラヘルツ波が伝搬するテラヘルツ波発信部５１とテラヘルツ波受信部５６との間の燃料供給路３における検出域の距離）Ｌについて検討する。テラヘルツ波の燃料液中での伝搬は、流路長（距離）Ｌが長くなるにつれて、伝搬するテラヘルツ波の減衰量が多くなり、テラヘルツ波の受信量の損失が大きくなるため、含水率Ｒｗの計測精度が低下する。この観点からは、流路長Ｌは短いほうが好ましい。その一方で、流路長Ｌが極端に短かくなると、この間に所在する水によるテラヘルツ波の吸収量が減少し、含水率Ｒｗの差に起因する受信強度の差を判別しにくくなる。そのため、センサ取付部によって、燃料供給路３におけるテラヘルツ波が伝搬する部分の流路長Ｌは、含水率Ｒｗの計測精度が低くならず、かつ、含水率Ｒｗの変化量を判別することができる長さに設定されている。そして、この流路長Ｌは、テラヘルツ波の周波数と、水の吸収係数に基づいて算出することが可能である。例えば、テラヘルツ波の波長が０．３ＴＨｚである場合における水の吸収係数は１００ｃｍ^－１である（非特許文献、S.G.Wamen et al, Appl.opt. vol.23, p.1206(1984)）。

そこで、本実施例での計測目的とする含水率Ｒｗ≧５％を検知するためには、テラヘルツ波の水による吸収が大きいために、流路長Ｌは短いほうが好ましい。流路長Ｌをあまりに長くすると、水によるテラヘルツ波の吸収が大きく、テラヘルツ波が全量減衰してしまい、テラヘルツ波を検出できなくなることが生じ得る。したがって、含水率Ｒｗの差に起因する受信強度の差が顕れる範囲で、流路長Ｌが短い方が、伝搬に伴うテラヘルツ波の損失が少なくなり、受信強度を高められるため、含水率Ｒｗの検出感度を高くすることができる。燃料供給路３の管路幅よりも長い流路長Ｌを設定することもできるが、検出感度の低下、又は含水率Ｒｗの計測のための部分が大型化するという問題がある。

このようにして燃料供給路３におけるテラヘルツ波が伝搬する部分の流路長Ｌを適確に設定することによって、燃料の含水率Ｒｗが安全基準を超える５％（第２の閾値）に達したか否かを検出することに加え、安全基準は満たしているが装置の保守点検が必要又は推奨されると判断されるレベル（２％（第１の閾値）≦Ｒｗ＜５％）にあるか否かについても高精度に検出することが可能となる。高精度な水検知が可能となることで、給油機１、貯溜タンク９０、延設配管９１といった給油所設備の保守や点検等の対策を早期に施すことができるシステムを提供することができる。

なお、図示は省略するが、ＲＴＤ発振器５２と隔離板５３との間、およびＲＴＤ受信器５７と隔離板５８との間にコリメートレンズを配置することもできる。コリメートレンズを配置することで、テラヘルツ波受信部５６におけるＲＴＤ受信器５７でのテラヘルツ波の受信強度を高め、テラヘルツ波をより遠方まで高い強度でテラヘルツ波発信部５１から発信することができるようになる。テラヘルツ波受信部５６におけるテラヘルツ波の受信強度が十分に高く、含水率Ｒｗの定量が可能であれば、コリメートレンズは用いなくてもよい。

図３は、本実施例の給油機における、水検知センサの回路接続に係る一実施例の説明図である。

テラヘルツ波発信部５１およびテラヘルツ波受信部５６を有した水検知センサ５０は、同じく給油機筐体２内に設けられた水混入検出器６０に接続されている。水混入検出器６０は、水検知センサ５０のテラヘルツ波発信部５１およびテラヘルツ波受信部５６を作動制御し、水検知センサ５０のテラヘルツ波受信部５６のＲＴＤ受信器５７が受信したテラヘルツ波受信信号に基づいて、燃料供給路３を介して供給対象に供給される燃料の含水率Ｒｗを計測し、ポンプ１１から流量計１５を介して給油ホース２１および給油ノズル２５に向けて送液される燃料の異常の有無を判定する。水混入検出器６０は、図示の例では、センサ駆動・検出回路６１と、水混入検出制御回路６２とを有する構成になっている。

センサ駆動・検出回路６１は、水混入検出制御回路６２から、直流バイアス電源（DC Bias）と交流バイアス電源（1MHz + Bias）の供給を受け、水検知センサ５０のテラヘルツ波発信部５１にＲＴＤ発振器５２の発振駆動信号を出力する。また、センサ駆動・検出回路６１は、水検知センサ５０のＲＴＤ受信器５７から、燃料液中を伝搬してきたテラヘルツ波の検出出力の供給を受け、水混入検出制御回路６２にテラヘルツ波受信信号（受信波）を出力する。

水混入検出制御回路６２は、センサ駆動・検出回路６１、および図示の例ではバリア回路７０を介して給油制御装置４０と接続され、例えば、増幅回路、ＡＤ変換回路、デジタルシグナルプロセッサ（digital signal processor、ＤＳＰ）、シリアル通信回路を有したデジタル信号処理システムで構成されている。水混入検出制御回路６２は、バリア回路７０を介して、給油制御装置４０から駆動電源（DC 12V）の供給を受け、センサ駆動・検出回路６１の直流バイアス電源（DC Bias）と交流バイアス電源（1MHz+ Bias）を生成する。また、水混入検出制御回路６２は、センサ駆動・検出回路６１から供給されるテラヘルツ波受信信号に基づいて、テラヘルツ波発信部５１とテラヘルツ波受信部５６との間の、テラヘルツ波が伝搬する燃料供給路３の検出域を通過する燃料の含水率Ｒｗを演算し、供給対象に供給される燃料の異常の有無を判定する。

水混入検出制御回路６２では、例えば、センサ駆動・検出回路６１からのテラヘルツ波受信信号はテラヘルツ波の受信強度に応じた大きさの電圧信号に変換され、このテラヘルツ波の受信強度に応じた大きさの電圧信号から、例えば、供給対象への供給液種や供給燃料の吐出量に応じた検量線に基づいて、供給対象に供給する燃料の含水率Ｒｗを演算する。

図４、図５は、水混入検出検知器の水混入検出制御回路に記憶されている検量線を説明するための模式図である。図４は、供給液種が軽油で吐出流量が７５Ｌ／ｍｉｎである場合における給油機の給油系統に係る検量線の模式図であり、図５は、供給液種がレギュラーガソリンで吐出流量が４０Ｌ／ｍｉｎである場合における給油機の給油系統に係る検量線の模式図である。

図４および図５ともに、含水率Ｒｗを様々に変化させた場合における、テラヘルツ波受信信号のテラヘルツ波の受信強度ＲＳをプロットした結果を示したものである。図中、同一の含水率Ｒｗの値に対するテラヘルツ波の受信強度ＲＳの値のばらつき（標準偏差）は、エラーバーで示してある。いずれの供給液種とも、含水率Ｒｗが大きくなるほど、テラヘルツ波受信信号によるテラヘルツ波の受信強度ＲＳは低下する。検量線Ｃは、このように含水率Ｒｗを様々に変化させた場合における、含水率Ｒｗそれぞれに対応したテラヘルツ波の受信強度ＲＳをプロットした結果を基にして作成される。本実施例の給油機１では、いずれの給油系統とも、検出域の距離Ｌ、ＲＴＤ発振器５２の発信端面とＲＴＤ受信器５７の受信端面との間の距離（テラヘルツ波の伝搬路長さ）を各々所定距離とし、コリメートレンズを使用しない構成、隔離板５３、５８にはＥＴＦＥを使用、ＲＴＤ発振器５２の発振周波数が０．３ＴＨｚで同一であるため、供給液種の違いや吐出流量の大きさの違いによる影響を余り受けずに、含水率Ｒｗが２％未満、２％以上５％未満、５％以上であるかの判定が一次関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）形式の検量線Ｃを用いて可能であることが理解される。

このように、図示の水検知センサ５０および水混入検出器６０の構成によれば、燃料の含水率Ｒｗが、安全基準を超える５％（第２の閾値）に達したか否かを検出することに加え、安全基準は満たしているが装置の保守点検が必要又は推奨されると判断されるレベル（２％（第１の閾値）≦Ｒｗ＜５％（第２の閾値））にあるか否かについても高精度に検出することが可能となる。

水混入検出制御回路６２は、このようにして遂次演算した供給燃料の含水率Ｒｗや判定結果を含水率時間波形出力や判定出力として、バリア回路７０を介して、給油制御装置４０に供給する。また、水混入検出制御回路６２は、給油制御装置４０やメンテナンスターミナル８１とも、バリア回路７０を介して、それぞれシリアル通信接続されている。そして、これら給油制御装置４０や、メンテナンスターミナル８１にメンテナンス時に接続されるメンテナンス作業用ＰＣ８２（メンテナンス作業用端末）との間で、水混入検出制御回路６２は、各種の制御指示やトレンドデータを含む各種データ情報を交信することができる。

その上で、本実施例の給油機１は、図１に示すように、その給油機筐体２の内部が、仕切り５によって、テラヘルツ波発信部５１およびテラヘルツ波受信部５６を有する水検知センサ５０、供給対象に燃料を送液するポンプ１１、供給対象に供給された燃料を計測する流量計１５等といった燃料供給路３に直接配設される機器が収容されている第１のエリア６と、給油制御装置４０等の燃料供給路３に直接配設する必要のない機器が収容されている第２のエリア７とに分割された構成になっている。そして、仕切り５は、第２のエリア７内に、第１のエリア６内の雰囲気の進入を防ぐことができる構成になっている。

このような給油機筐体２の内部構造に基づき、図３に示した水検知センサ５０の回路接続の実施例では、水検知センサ５０、および水混入検出器６０のセンサ駆動・検出回路６１や水混入検出制御回路６２が、第１のエリア６内に配設された構成になっている。そして、この場合、第１のエリア６は防爆域（危険エリア）に該当するため、例えば、水検知センサ５０は、図２に示すようにモールド樹脂８でモールドされ、水混入検出器６０は、第１のエリア６内に配設されたポンプ駆動回路１３の場合と同様に、図１に示すように耐圧防爆ボックス９に収容された構成になっている。

これに対し、給油制御装置４０、表示器３５、警報器３８、およびメンテナンスターミナル８１（メンテナンス作業用ＰＣ８２の接続ターミナル）は、図１に示すように第２のエリア７内に配設された構成になっている。そして、この場合、第２のエリア７は非防爆域（非危険エリア）に該当するため、第１のエリア６内に配設された水混入検出器６０、ポンプ駆動回路１３等とは、バリア回路７０を介して信号接続された構成になっている。

その結果、図示の例によれば、水混入検出器６０を水検知センサ５０の近傍に配置することができ、テラヘルツ波受信部５６のＲＴＤ受信器５７と水混入検出器６０のセンサ駆動・検出回路６１との間の信号伝送距離を極力短くすることができるので、ＲＴＤ受信器５７から出力される微弱なテラヘルツ波受信信号に対し、信号伝送距離による減衰や信号伝送路からの雑音受信を防ぐことができ、燃料に混入した水（含水率Ｒｗ）をより高精度に検知することが可能になる。また、給油制御装置４０、およびメンテナンスターミナル８１等にあっては、防爆構造を採用しなくても済むようになり、バリア回路７０を介して接続された水混入検出器６０や水検知センサ５０を含め、給油機に備えられている電気機器・回路のメンテナンスを、メンテナンス作業用ＰＣ８２を使用して、給油制御装置４０およびメンテナンスターミナル８１が配置された第２のエリア７側からも行えるようになり、メンテナンス作業が容易にかつ効率的に行えるようになる。

次に、本実施例の給油機１に係り、水混入検出器６０の含水率Ｒｗの測定に基づく、給油制御装置４０による水混入給油作業制御処理について、図６を参照しながら説明する。水混入給油作業制御処理は、例えば、給油機１に電源が供給されている給油機稼働中、または、給油機稼働中においてノズルスイッチ３２のノズル検知信号に基づき給油ノズル２５がノズル掛け３１から取り出された状態になっている給油作業中に、給油制御装置４０によって実行される。

図６は、給油制御装置による水混入給油作業制御処理のフローチャートである。

例えば、給油ノズル２５がノズル掛け３１から取り出されて供給対象に対する給油作業が開始されると、給油制御装置４０は、水混入検出器６０に、供給燃料の含水率Ｒｗの測定を指示し、水混入検出器６０から供給燃料の含水率Ｒｗの演算結果と、その判定出力を読み込む（ステップＳ１１）。

給油制御装置４０は、読み込んだ水混入検出器６０からの判定出力が、含水率Ｒｗが２％未満であるか否かを判別する（ステップＳ１２）。そして、給油制御装置４０は、水混入検出器６０からの判定出力が含水率Ｒｗが２％未満である場合は（ステップＳ１２のＹｅｓ）、ステップＳ１１に戻り、水混入検出器６０による供給燃料の含水率Ｒｗの演算結果とその判定出力とに基づく水混入給油作業制御処理が継続され、給油作業が継続される。

給油制御装置４０は、読み込んだ水混入検出器６０からの判定出力が、含水率Ｒｗが２％未満でない場合は（ステップＳ１２のＮｏ）、読み込んだ水混入検出器６０からの判定出力が含水率Ｒｗが２％以上で５％未満であるか否かを判別する（ステップＳ１３）。そして、給油制御装置４０は、水混入検出器６０からの判定出力が、含水率Ｒｗが２％以上で５％未満である場合は（ステップＳ１３のＹｅｓ）、供給燃料の含水率Ｒｗは、車両での使用としては許容範囲内であるが、燃料供給装置において保守点検が必要又は推奨されると判断され得るものとして、表示器３５及び／又は警報器３８を用いて、メンテナンス要請の推奨警報を発する（ステップＳ１４）。そして、この場合も、ステップＳ１１に戻り、水混入検出器６０による供給燃料の含水率Ｒｗの演算結果とその判定出力とに基づく水混入給油作業制御処理が継続され、給油作業が継続される。したがって、本実施例では、水混入検出器６０からの判定出力が、含水率Ｒｗが２％以上で５％未満である場合は（ステップＳ１３のＹｅｓ）、メンテナンス要請の推奨警報は発しても、給油作業は継続されるので、もし、その判定出力が今回読み込み時だけのイレギュラーな判定結果であるならば、給油制御装置４０は、実行中の給油作業や次の給油作業を禁止することはしない。

一方、給油制御装置４０は、読み込んだ水混入検出器６０からの判定出力が、含水率Ｒｗが５％以上であると判別した場合は（ステップＳ１３のＮｏ）、給油制御装置４０は、ポンプ駆動回路１３に駆動禁止信号を出力して、即時にポンプ１１を停止させるとともに、供給燃料の含水率Ｒｗは、車両での使用としては許容範囲外であり、給油機１、貯溜タンク９０、延設配管９１といった給油所設備装置の保守点検が必要とされるとして、メンテナンス要請の注意警報を発する（ステップＳ１５）。したがって、本実施例では、水混入検出器６０からの判定出力が、含水率Ｒｗが５％以上である場合は（ステップＳ１３のＮｏ）、給油制御装置４０は、実行中の給油作業だけではなく次以降の給油作業も禁止し、給油機１、貯溜タンク９０、延設配管９１といった給油所設備装置の保守点検が行われてリセットされるまで、ポンプ１１の駆動、すなわち供給対象に対する燃料供給を許可しない。

このように、本実施例の給油機１によれば、水泡や気泡による散乱の影響を殆ど受けずに含水率Ｒｗの測定を行うことができる。これにより、供給対象に対する燃料供給が高吐出で行われる場合であっても、燃料に混入した水分（含水率）を高精度に検知することができ、給油作業における車両等の供給対象に対する水混入事故を正確に防止することができる。また、水検知センサ５０は、隔離板５３、５８がテラヘルツ波の透過性が高い材料で構成され、 かつ、 撥油性と撥水性が高い材料で構成されるため、燃料や水等の汚れがつきにくく、含水率Ｒｗを高精度に検知することが可能となる。

図７は、本実施例の給油機における、水検知センサの回路接続に係る変形例の説明図である。図７において、図３で説明した構成と同一または同様な構成については、図中に同一符号を付し、以下では、重複する説明は省略する。

図７に示す水検知センサ５０の回路接続においては、バリア回路７０が、水混入検出器６０のセンサ駆動・検出回路６１と水混入検出制御回路６２との間に配置されている。したがって、水混入検出器６０のセンサ駆動・検出回路６１は、第１のエリア６で耐圧防爆ボックス９に収容されて水検知センサ５０の近傍に配置することができ、水混入検出制御回路６２は、そのまま第２のエリア７に配置することが可能になる。

これにより、増幅回路、ＡＤ変換回路、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、シリアル通信回路を有したデジタル信号処理システムで構成されている水混入検出制御回路６２におけるデジタルシグナルプロセッサの処理機能を、給油制御装置４０のマイクロプロセッサ、メモリ、インタフェース等を備えたコンピュータ装置で兼用させる場合に適用することができる。

以上、本開示に係る燃料供給装置の実施形態を実施例を挙げて説明したが、これらは例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。本開示に係る燃料供給装置の実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 給油機（燃料供給装置）、 ２ 給油機筐体（燃料供給装置筐体）、
３ 燃料供給路、 ５ 仕切り、 ６ 第１のエリア、 ７ 第２のエリア、
８ モールド樹脂、 ９ 耐圧防爆ボックス、 １１ ポンプ、
１２ ポンプ駆動用モータ、 １３ ポンプ駆動回路、 １５ 流量計、
１６ 流量発信器、 ２１ 給油ホース（給液ホース）、
２５ 給油ノズル（給液ノズル）、 ３１ ノズル掛け（ノズル収納部）、
３２ ノズルスイッチ（ノズル検知器）、 ３５ 表示器、
３８ 警報器、 ４０ 給油制御装置（給液制御部）、
５０ 水検知センサ、 ５１ テラヘルツ波発信部、
５２ ＲＴＤ発振器、 ５３ 隔離板、 ５４ センサ筐体、
５６ テラヘルツ波受信部、 ５７ ＲＴＤ受信器、
５８ 隔離板、 ５９ センサ筐体、 ６０ 水混入検出器、
６１ センサ駆動・検出回路、 ６２ 水混入検出制御回路、 ７０ バリア回路、
８１ メンテナンスターミナル、 ８２ メンテナンス作業用ＰＣ、
９０ 貯溜タンク、 ９１ 延設配管。

Claims (1)

1. 表示器が設けられた燃料供給装置筐体と、
   一側が貯溜タンクと連通され、他側が先端に給液ノズルを有する給液ホースの基端と連通され、ポンプおよび流量計が設けられた燃料供給路と、
   前記給液ノズルの操作に応じて前記ポンプの駆動を制御するとともに、前記流量計に付設された流量発信器から出力される流量信号に基づいて供給対象に対する給液量を演算して前記表示器に表示する給液制御部と、
   前記燃料供給路中の燃料に対してテラヘルツ波を出力するテラヘルツ波発信部、および前記燃料供給路中の燃料を通過した後の前記テラヘルツ波発信部から出力されたテラヘルツ波を受信するテラヘルツ波受信部を備えた水検知センサと、
   前記水検知センサの前記テラヘルツ波受信部によって受信されたテラヘルツ波の受信信号に基づいて前記燃料供給路中の燃料の含水率を計測し、前記給液ノズルに向けて送液される燃料の異常の有無を判定する水混入検出部と、
   を備え、
   前記燃料供給装置筐体の筐体内が、前記水検知センサ、前記ポンプ、および前記流量計が収容されているエリアと、前記給液制御部が収容されているエリアとに仕切りで分割され、両エリア間の回路接続はバリア回路を介して行われている、
   燃料供給装置。

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