JP3408897B2 - Gasoline / light oil identification device and identification method - Google Patents

Gasoline / light oil identification device and identification method

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JP3408897B2
JP3408897B2 JP20195195A JP20195195A JP3408897B2 JP 3408897 B2 JP3408897 B2 JP 3408897B2 JP 20195195 A JP20195195 A JP 20195195A JP 20195195 A JP20195195 A JP 20195195A JP 3408897 B2 JP3408897 B2 JP 3408897B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本願は、識別対象物としての
ガソリン及び軽油を識別するガソリン・軽油識別装置及
びその使用方法に関する。このようなガソリン・軽油識
別装置は、例えば、有人、無人のガソリンスタンド等に
設置され、ガソリンと軽油との誤認混同を防止し、爆発
あるいはエンジンの損傷等をなくす目的に使用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present application relates to a gasoline / light oil identification device for identifying gasoline and light oil as identification objects and a method of using the same. Such a gasoline / light oil identifying device is installed in, for example, a manned or unmanned gas station, and is used for the purpose of preventing misidentification of gasoline and light oil and eliminating explosion or engine damage.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、先の目的から、ガソリン・軽油識
別装置が半導体セラミックセンサ、接触燃焼式センサ等
のセンサを用いて開発されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a gasoline / light oil discriminating device has been developed by using a sensor such as a semiconductor ceramic sensor or a catalytic combustion type sensor for the above purpose.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】先ず、センサ自体の問
題点から指摘すると、半導体式セラミックセンサ、接触
燃焼式センサは、夫々、以下のような問題を有してい
る。半導体式セラミックセンサは、ガソリン・軽油を比
較的速い応答速度で高感度に検知することが可能である
が、雰囲気温度、湿度の影響を受け再現性・安定性に問
題がある。長期安定性もまた問題である。更に高濃度蒸
気に対してもセンサは感度が変化する等の問題がある。
接触燃焼式センサは、温度・湿度の影響は受け難いが、
長期安定性が問題である。さらに、高濃度蒸気に対して
は半導体式センサと同じくセンサ感度が変化する。特に
貴金属触媒を用いていることから、ガソリン・軽油中に
存在する硫黄(S)化合物(例えばH2S)により、ま
た産業界から家庭までよく使用されているシリコンパ
テ、ペンキ等から揮発してくるシリコン(Si)化合物
により被毒し感度の劣化がおこる。特にSi化合物によ
る被毒は触媒上に半永久的にSiO 2を形成するため、
極微量のSi化合物が雰囲気中に存在しても感度劣化は
時間と共に大きくなり、やがて感度がなくなる。Si化
合物及びS化合物による被毒は半導体式センサでも起こ
りセンサ感度が劣化する。このため安定性・信頼性ある
ガソリン・軽油の識別ができない。これを補うため標準
ガスによる点検がおこなわれているが、経費、人手がか
かる。次に両センサを備えたガソリン・軽油識別装置に
ついて説明すると、これらのセンサを用いたガソリン・
軽油識別装置は、比較的速くガソリン・軽油を識別する
が、充分ではなく、より短時間に識別することが望まれ
ている。本発明は、これらの点に鑑みなされたもので、
識別速度の速い安定性・信頼性あるガソリン・軽油識別
装置を実現するものである。
First, the question of the sensor itself is presented.
From the point of view, semiconductor ceramic sensors, contact
Each combustion type sensor has the following problems.
It Semiconductor ceramic sensors compare gasoline and light oil.
Capable of highly sensitive detection with a relatively fast response speed
However, the reproducibility and stability are affected by the ambient temperature and humidity.
There is a problem. Long-term stability is also an issue. Higher concentration steam
The sensor also has a problem such as a change in sensitivity with respect to qi.
The contact combustion type sensor is not easily affected by temperature and humidity,
Long-term stability is a problem. Furthermore, for high-concentration steam
As with the semiconductor type sensor, the sensor sensitivity changes. In particular
Since it uses a precious metal catalyst, it can be used in gasoline and light oil.
Sulfur (S) compounds present (eg H2S)
Silicone pads that are often used in industries and homes
Silicon (Si) compound volatilized from te, paint, etc.
This causes poisoning and deterioration of sensitivity. Especially with Si compounds
The poisoning that occurs on the catalyst is almost permanent SiO 2To form
Degradation of sensitivity does not occur even if a very small amount of Si compound is present in the atmosphere.
It grows over time and eventually loses sensitivity. Si conversion
Poisoning due to compounds and S compounds also occurs in semiconductor type sensors.
Sensor sensitivity deteriorates. Therefore, it is stable and reliable.
Can't identify gasoline / light oil. Standard to supplement this
Gas inspection is performed, but it is expensive and labor-intensive.
Light Next, for a gasoline / light oil identification device equipped with both sensors
Explaining about it, gasoline using these sensors
Light oil identification device identifies gasoline / light oil relatively quickly
However, it is not enough, and it is desirable to identify it in a shorter time.
ing. The present invention has been made in view of these points,
Stable and reliable identification of gasoline and diesel oil with fast identification speed
It realizes the device.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの、請求項1に係わり、識別対象物としてのガソリン
及び軽油を識別するガソリン・軽油識別装置の特徴構成
は、前記識別対象物のいずれかの蒸気が導かれる検知部
に、周囲雰囲気の熱伝導度に従って異なった出力値を出
力する熱伝導式センサの検知素子を備え、前記検知部に
導かれる前記蒸気に感応して前記熱伝導式センサが出す
出力値に基づいて、前記識別対象物が前記ガソリンであ
るか軽油であるかを識別する識別手段を備えることにあ
る。ここで熱伝導式センサとは検知素子と温度補償素子
という2つの素子から構成され、検知素子は被検ガス中
に曝露され、温度補償素子は標準ガス(空気)中に密閉
される構造を持つセンサをいう。検知素子と温度補償素
子をそれらの周囲の雰囲気温度より高温に加熱してお
き、被検ガスと空気との熱伝導度の違いにより検知素子
に生じた温度変化から被検ガスを検知するものである。
以上が熱伝導式センサの構成・構造・検知原理である
が、その形状は様々あり、本発明の検知部2はフロー型
と呼ばれる熱伝導式センサの1つである。従って、この
装置においては、識別対象物の蒸気が検知部に導かれ、
検知部に配設される検知素子によって感知され、熱伝導
式センサ出力が得られる。熱伝導式センサ出力は、周部
雰囲気がガソリン蒸気である場合と軽油蒸気である場合
とで、図5に一例を示すように、その出力が異なる。従
って、前記識別手段により、熱伝導式センサ出力と、予
めガソリン蒸気、軽油蒸気に対して判明している出力値
との関係から、識別対象物を識別することが可能とな
る。
In order to achieve the above object, according to claim 1, a gasoline / light oil identifying device for identifying gasoline and light oil as an object to be identified is characterized in that the object to be identified is The detection unit to which one of the vapors is introduced is provided with a detection element of a heat conduction type sensor that outputs different output values according to the thermal conductivity of the ambient atmosphere, and the heat conduction is performed in response to the vapor introduced to the detection unit. It is provided with an identification means for identifying whether the identification object is the gasoline or the light oil based on the output value output by the equation sensor. Here, the heat conduction type sensor is composed of two elements, a detection element and a temperature compensation element, the detection element is exposed to the test gas, and the temperature compensation element has a structure sealed in standard gas (air). A sensor. The sensing element and the temperature compensating element are heated to a temperature higher than the ambient temperature around them, and the test gas is detected from the temperature change generated in the sensing element due to the difference in thermal conductivity between the test gas and air. is there.
The above is the configuration, structure, and detection principle of the heat conduction type sensor, but there are various shapes, and the detection unit 2 of the present invention is one of the heat conduction type sensors called the flow type. Therefore, in this device, the vapor of the identification object is guided to the detection unit,
It is sensed by a sensing element provided in the sensing section, and a heat conduction type sensor output is obtained. The output of the heat conduction sensor is different depending on whether the surrounding atmosphere is gasoline vapor or light oil vapor, as shown in FIG. Therefore, the identification means can identify the object to be identified from the relationship between the output of the heat conduction type sensor and the output value that is known in advance for gasoline vapor and light oil vapor.

【0005】さて、熱伝導式センサは、その形状、構成
によらず、以下のような特徴を有している。即ち、熱伝
導式センサは高濃度蒸気、被毒物質に安定であり、また
長期安定性に非常に優れている。これはセンサの動作原
理が検知ガスと空気との熱伝導度の違いにより生じる加
熱された検知素子の温度変化を測定するという検知原理
が簡明な物理センサ(温度計)であるためであり、半導
体式センサ、接触燃焼式センサのように触媒作用等の化
学反応を利用していないためである。このため、半導体
式センサの半導体感応部や触媒及び接触燃焼式センサの
貴金属触媒が、高濃度蒸気に晒されて還元され半導体の
特性や触媒の酸化活性が変化するのに対し、熱伝導式セ
ンサのPt抵抗体は高濃度蒸気に長時間晒されてもその
抵抗値に変化がない。
The heat conduction type sensor has the following features regardless of its shape and configuration. That is, the heat conduction type sensor is stable to high-concentration vapor and poisonous substances, and is also very excellent in long-term stability. This is because the operation principle of the sensor is a physical sensor (thermometer) whose detection principle is simple: it measures the temperature change of a heated detection element caused by the difference in thermal conductivity between the detection gas and air. This is because a chemical reaction such as a catalytic action is not used unlike the type sensor and the catalytic combustion type sensor. Therefore, while the semiconductor sensitive part of the semiconductor type sensor and the catalyst and the noble metal catalyst of the catalytic combustion type sensor are exposed to high-concentration vapor and reduced to change the characteristics of the semiconductor and the oxidation activity of the catalyst, the heat conduction type sensor The Pt resistor does not change its resistance value even if it is exposed to high-concentration vapor for a long time.

【0006】また被毒についても、例えばSi被毒の場
合、半導体式センサでは、半導体感応部に特に活性の高
い触媒上に優先的にSiO2として積層し、半導体感応
部を変質させ、触媒の活性をも劣化させる。接触燃焼式
センサでは貴金属触媒上にSiO2が積層しその触媒活
性が劣化する。しかしながら、熱伝導式センサでは、た
とえSiO2が形成されても、その特性に影響を与えな
い。長期安定性について言えば、半導体式センサは、感
応部の半導体の焼結進行(高湿中では促進される)や触
媒の劣化等により問題であるし、接触燃焼式センサでは
その触媒活性が長期低落傾向にあることは良く知られて
いるところである。これに対し熱伝導式センサの感応部
であるPt抵抗体の経時的変化は殆ど認められない。従
って、先に説明した従来技術の課題を、解決することと
なっている。
Regarding poisoning, for example, in the case of Si poisoning, in a semiconductor type sensor, SiO 2 is preferentially laminated on a catalyst having a particularly high activity in the semiconductor sensitive portion to deteriorate the semiconductor sensitive portion, and It also deteriorates activity. In the catalytic combustion type sensor, SiO 2 is laminated on the noble metal catalyst and its catalytic activity deteriorates. However, in the heat conduction type sensor, even if SiO 2 is formed, its characteristics are not affected. Speaking of long-term stability, the semiconductor type sensor is problematic due to the progress of sintering of the semiconductor in the sensitive part (promoted in high humidity) and the deterioration of the catalyst. It is well known that there is a downward trend. On the other hand, the Pt resistor, which is the sensitive part of the heat conduction type sensor, hardly changes with time. Therefore, the problem of the prior art described above is to be solved.

【0007】さらに、ガソリン・軽油識別装置の特徴構
成は、前記熱伝導式センサが、前記検知部に配設される
前記検知素子と、標準雰囲気中に配設される温度補償素
子とを備えたものであり、前記検知素子が、絶縁性を有
する耐熱性不活性材料からなる不活性薄膜で被覆された
白金(Pt)を主成分とする線材からなるコイルである
ことにある。このように、検知素子と温度補償素子とを
備えたセンサ構造を採用すると、識別に於ける環境雰囲
気によらない識別を、正確に行える。 さらに、検知素
子を、表面に不活性薄膜層を備えた線材からなるコイル
として構成することにより、線材表面での接触燃焼によ
るセンサの誤動作を防止することが可能であるととも
に、熱伝導式センサの検知素子として、適切な温度状態
にコイル部を維持して、ガソリン蒸気、軽油蒸気の熱伝
導特性の差による、異なったセンサ出力を良好に得られ
るとともに、応答性、ウオーミングアップの迅速化を図
れる。
Furthermore, the characteristic structure of the gasoline / light oil identification device
The heat conduction type sensor comprises the detection element arranged in the detection section and a temperature compensation element arranged in a standard atmosphere, and the detection element has an insulating property. It is a coil made of a wire containing platinum (Pt) as a main component and covered with an inert thin film made of a heat-resistant inert material. As described above, when the sensor structure including the sensing element and the temperature compensating element is adopted, it is possible to accurately perform discrimination that does not depend on the environmental atmosphere. Furthermore, by configuring the sensing element as a coil made of a wire having an inert thin film layer on the surface, it is possible to prevent malfunction of the sensor due to contact combustion on the surface of the wire, As the detecting element, the coil portion is maintained in an appropriate temperature state, and different sensor outputs can be satisfactorily obtained due to the difference in heat conduction characteristics of gasoline vapor and light oil vapor, and responsiveness and warming-up can be accelerated.

【0008】さらに、請求項2に係わるガソリン・軽油
識別装置の特徴構成は、請求項1に係わるガソリン・軽
油識別装置において、前記耐熱性不活性材料が、シリカ
(SiO2)、アルミナ(Al23)、窒化珪素(Si3
4)、窒化アルミニウム(AlN)から選択される少
なくとも1種であり、前記不活性薄膜の厚みが0.01
μm〜10μmであり、前記線材の線径が5μm〜12
μmであり、前記コイルにおいて、ターン数が5〜12
ターンで、コイル外径が50μm〜150μmであり、
コイル間ピッチが前記線径の3倍以下であることにあ
る。ここで、シリカ(SiO2)、アルミナ(Al
23)、窒化珪素(Si34)、窒化アルミニウム(A
lN)らを採用する場合は、入手容易な材料であること
から、線材の表面に不活性薄膜を容易に形成できる。さ
らに、検知コイルの形状に関する限定に関しては、後述
する。
Further, the gasoline / light oil discriminating apparatus according to claim 2 is characterized in that, in the gasoline / light oil discriminating apparatus according to claim 1 , the heat-resistant inert material is silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), silicon nitride (Si 3
N 4 ), at least one selected from aluminum nitride (AlN), and the thickness of the inert thin film is 0.01
μm to 10 μm, and the wire diameter of the wire is 5 μm to 12
μm, and the number of turns in the coil is 5 to 12
At the turn, the coil outer diameter is 50 μm to 150 μm,
The pitch between the coils is 3 times or less the wire diameter. Here, silica (SiO 2 ), alumina (Al
2 O 3 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum nitride (A
In the case of adopting 1N) or the like, an inert thin film can be easily formed on the surface of the wire because it is a material that is easily available. Further, the limitation regarding the shape of the detection coil will be described later.

【0009】さらに、請求項3に係わるガソリン・軽油
識別装置の特徴構成は、請求項1または2に係わるガソ
リン・軽油識別装置において、前記検知素子を備えた前
記検知部に、吸引により前記識別対象物の揮発蒸気を導
く吸引・排出機構を備えるとともに、前記検知素子の周
部を流れる前記揮発蒸気の流速を緩和する流速緩和機構
を備えることにある。このように、吸引・排出機構を備
える場合は、液状態でタンク内に収容されている識別対
象物から、その蒸気を適切に検知部に導いて、熱伝導式
センサの構造に適した状態で、識別検知を行える。さら
に、流速緩和機構を備える作用・効果については、実施
の態様例及び効果の項で説明する。
Further, the characteristic configuration of the gasoline / light oil identification device according to claim 3 is that in the gasoline / light oil identification device according to claim 1 or 2 , the identification target by suction is applied to the detection section provided with the detection element. It is provided with a suction / exhaust mechanism for guiding the volatile vapor of the substance and a flow velocity relaxing mechanism for easing the flow velocity of the volatile vapor flowing through the peripheral portion of the detection element. As described above, when the suction / discharge mechanism is provided, the vapor is appropriately guided to the detection unit from the identification object stored in the tank in a liquid state, and in a state suitable for the structure of the heat conduction sensor. , Identification detection can be performed. Further, the operation / effect provided with the flow velocity alleviation mechanism will be described in the embodiment modes and effects section.

【0010】さらに、請求項4に係わるガソリン・軽油
識別装置の特徴構成は、請求項1〜3のいずれか1項に
係わるガソリン・軽油識別装置において、前記識別対象
物を貯留するタンク内の温度を検出する温度検出手段を
備えるとともに、予め測定された軽油飽和蒸気に対する
前記熱伝導式センサの出力値の温度依存性指標より、前
記温度検出手段により検出される温度における軽油飽和
蒸気の軽油基準出力値を求める基準出力値導出手段を備
え、前記識別手段が、前記軽油基準出力値に所定の安全
係数を乗じた値をガソリンと軽油との識別閾値とするこ
とにある。熱伝導式センサの出力は、その一例として図
5に示すように温度によって変化する。従って、温度検
出手段によってタンク内の温度を検出し、基準出力値導
出手段が、この温度に於ける軽油蒸気に対するセンサの
出力値を温度依存性指標より導出し、識別手段が、この
軽油基準出力値に所定の安全係数を乗じた値を識別閾値
として、ガソリンと軽油を識別する。熱伝導式センサの
出力は、軽油飽和蒸気に対して、非常に小さいため、こ
の方式を採ると、良好な識別が行える。
Further, the characteristic configuration of the gasoline / light oil discrimination device according to claim 4 is that in the gasoline / light oil discrimination device according to any one of claims 1 to 3 , the temperature in the tank for storing the discrimination target object. With a temperature detection means for detecting, the temperature dependence index of the output value of the heat conduction type sensor for light oil saturated vapor measured in advance, the light oil reference output of the light oil saturated vapor at the temperature detected by the temperature detection means. There is provided a reference output value derivation means for obtaining a value, and the identification means sets a value obtained by multiplying the light oil reference output value by a predetermined safety coefficient as a discrimination threshold value between gasoline and light oil. As an example, the output of the heat conduction type sensor changes with temperature as shown in FIG. Therefore, the temperature detecting means detects the temperature in the tank, the reference output value deriving means derives the output value of the sensor for the light oil vapor at this temperature from the temperature dependence index, and the identifying means determines the light oil reference output. Gasoline and light oil are discriminated using a value obtained by multiplying the value by a predetermined safety factor as a discrimination threshold. Since the output of the heat conduction type sensor is very small with respect to the light oil saturated vapor, if this method is adopted, good discrimination can be performed.

【0011】さらに、請求項5に係わる識別方法の特徴
手段は、請求項2に係わるガソリン・軽油識別装置を使
用するに、前記検知素子の温度を200℃以下の所定温
度に維持し、前記ガソリンと軽油の識別をおこなうこと
にある。このようにすると、後述するように、ガソリン
・軽油に対して、その安全基準を満たしながら、良好な
識別を行える。
Further, the characteristic means of the discrimination method according to claim 5 is that, when the gasoline / light oil discrimination device according to claim 2 is used, the temperature of the detection element is maintained at a predetermined temperature of 200 ° C. or lower, And to identify light oil. By doing so, as will be described later, good identification can be performed on gasoline / light oil while satisfying the safety standards thereof.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本願の実施の形態を以下、図面に
基づいて説明する。図1に、本願独特の熱伝導式センサ
を採用したガソリン・軽油識別装置100の装置構成ブ
ロック図を示し、図2、図3に、装置100の検知部2
の詳細構造を示した。図2は検知部2の断面正面図であ
り、図3は側面図である。図4に、本発明の熱伝導式セ
ンサに使用される素子1の構造を示した。先ず、装置1
00の概要について説明する。ガソリン・軽油識別装置
100は、識別対象物であるガソリンもしくは軽油のい
ずれかの蒸気が導かれる検知部2に、周囲雰囲気の熱伝
導度に従って異なった出力値を出力する熱伝導式センサ
の検知素子3を備え、この検知部2に導かれる蒸気に感
応して熱伝導式センサが出す出力値に基づいて、識別対
象物がガソリンであるか軽油であるかを識別する識別手
段4を備えて構成されている。ここで、前記検知素子3
が、絶縁性を有する耐熱性不活性材料からなる不活性薄
膜5で被覆された白金(Pt)を主成分とする線材6か
らなる微小コイル7であることに本願の一つの大きな特
徴がある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a device configuration of a gasoline / light oil identification device 100 that employs a heat conduction type sensor unique to the present application, and FIGS. 2 and 3 show a detection unit 2 of the device 100.
The detailed structure of 2 is a sectional front view of the detection unit 2, and FIG. 3 is a side view. FIG. 4 shows the structure of the element 1 used in the heat conduction type sensor of the present invention. First, the device 1
The outline of 00 will be described. The gasoline / light oil identification device 100 is a detection element of a heat conduction type sensor that outputs different output values according to the thermal conductivity of the ambient atmosphere to the detection unit 2 to which either vapor of gasoline or light oil that is an identification object is introduced. 3, and a discrimination means 4 for discriminating whether the discrimination target is gasoline or light oil based on the output value of the heat conduction type sensor which is sensitive to the steam guided to the detection section 2. Has been done. Here, the sensing element 3
However, one of the major features of the present application is that the micro coil 7 is composed of a wire 6 having platinum (Pt) as a main component and covered with an inactive thin film 5 made of a heat-resistant inactive material having an insulating property.

【0013】以下、素子1の構造、ガソリン・軽油識別
装置100の構造の順に詳細に説明していく。 1 熱伝導式センサに備えられる素子1の構造 熱伝導式センサで使用される素子1の一例を図2、図4
に示した。図2は、検知素子3として使用できる微小コ
イル7をベース8に取付けた状態を示しており、図4
は、微小コイル7を形成する線材6の断面構造を示して
いる。製作にあたっては、線径10μmの白金(Pt)
線9を用いてターン数6、コイル外径80μmの微小コ
イル7を作製する。この微小コイル7をNiピン10等
の電極に溶接する。線材6の表面に備えられる不活性薄
膜5は、例えばSiO 2層の場合、このコイルの両端に
電圧を印加し、コイルの温度を500℃以上にし、ヘキ
サメチルジシロキサン(CH3)3SiOSi(CH3)3
の蒸気で処理することによりSiO2の不活性薄膜5が
形成される。このSiO2不活性薄膜5を形成すること
により、Ptを主成分とする素子を不活性化することが
出来る。この不活性化処理(不活性薄膜形成処理)によ
り、熱伝導式センサの誤動作の原因となる可燃性ガスの
接触燃焼を防ぐことができる。このようにして得られた
素子1を、熱伝導式センサの検知素子3及び温度補償素
子11として使用する。
Hereinafter, the structure of element 1 and gasoline / light oil identification
The structure of the device 100 will be described in detail in order. 1. Structure of element 1 provided in heat conduction type sensor An example of the element 1 used in the heat conduction type sensor is shown in FIGS.
It was shown to. FIG. 2 shows a minute coil that can be used as the sensing element 3.
4 shows a state in which the coil 7 is attached to the base 8, and FIG.
Shows the cross-sectional structure of the wire 6 forming the micro coil 7.
There is. When making, platinum (Pt) with a wire diameter of 10 μm
A small coil with 6 turns and a coil outer diameter of 80 μm using wire 9.
Ile 7 is produced. This micro coil 7 is connected to the Ni pin 10 etc.
Weld to the electrode. An inert thin film provided on the surface of the wire 6.
The film 5 is, for example, SiO 2For layers, on both ends of this coil
Apply a voltage to raise the coil temperature to 500 ° C or higher and
Samethyldisiloxane (CH3)3SiOSi (CH3)3etc
By treating with steam of2Inert thin film 5
It is formed. This SiO2Forming an inert thin film 5
Can inactivate the element containing Pt as a main component.
I can. This inactivation treatment (inert thin film formation treatment)
Of the flammable gas that causes malfunction of the heat conduction sensor.
Contact combustion can be prevented. Thus obtained
The element 1 is replaced with the detection element 3 of the heat conduction type sensor and the temperature compensation element.
Used as child 11.

【0014】2 ガソリン・軽油識別装置100の構造 次に、本願のガソリン・軽油識別装置100の構成につ
いて説明する。この装置100は、先に説明した素子1
を、検知素子3及び温度補償素子11とした熱伝導式セ
ンサを、主要機器として備えたものである。ガソリン・
軽油識別装置100は、主要構成部位として、前述の熱
伝導式センサの検知素子3が備えられ、ガソリン・軽油
のいずれかの蒸気が導かれる検知部2、この検知部2に
ガソリンあるいは軽油の蒸気を導く蒸気導入部12、検
知部2に蒸気を導くための吸引流を発生するとともに、
これを排気する吸引・排出機構13、さらには、熱伝導
式センサの出力から、蒸気サンプルがガソリンか、軽油
かを判別する識別部14を備えて構成されている。前記
蒸気導入部12の先端には、温度検出手段としての温度
センサ15が備えられている。
2 Structure of Gasoline / Light Oil Discrimination Device 100 Next, the configuration of the gasoline / light oil discrimination device 100 of the present application will be described. This device 100 is the same as the device 1 described above.
The heat conduction type sensor having the sensing element 3 and the temperature compensating element 11 is provided as a main device. gasoline·
The light oil identifying apparatus 100 is provided with the detection element 3 of the above-described heat conduction type sensor as a main component, and a detection unit 2 into which either vapor of gasoline or light oil is introduced, and vapor of gasoline or light oil to the detection unit 2. And a suction flow for guiding the steam to the steam introducing section 12 and the detecting section 2 for guiding the
A suction / exhaust mechanism 13 for exhausting this, and an identification unit 14 for discriminating whether the vapor sample is gasoline or light oil based on the output of the heat conduction type sensor are provided. A temperature sensor 15 as a temperature detecting means is provided at the tip of the steam introducing portion 12.

【0015】この構成により、蒸気導入部12の吸引口
16に、識別対象物17の入ったタンク18を連結する
ことにより、ガソリンもしくは軽油の蒸気が、吸引・排
出機構13により、蒸気導入部12を通り検知部2に導
かれる。そして、この蒸気により検知素子3近傍の熱伝
導状態が決定され、熱伝導式センサによりセンサ出力が
出力される。同時に、タンク18内の温度が温度センサ
15により測定される。熱伝導式センサ及び温度センサ
の出力は増幅器19、A/D変換器20を経て識別部1
4内の計算機(演算処理部)21に入力される。この計
算機21内のソフトが、識別手段を主に構成している。
識別部14においては、基準出力値導出手段により、予
めメモリ22に入力されていたパラメター(例えば、
a,b,c)を用い、温度センサ15により検出された
温度における軽油の飽和蒸気に対するセンサ出力(例え
ば、aX2+bX+c、X:温度)が計算される。ここ
で、この軽油の飽和蒸気に対する出力曲線は、図5の−
△−線で示すような指標線である。これに安全係数(例
えば、2)を乗じ、識別閾値Sが求められる。そして、
先に説明した識別手段により、この識別閾値Sと熱伝導
式センサのセンサ出力値を比較することにより、ガソリ
ンと軽油とを識別する。即ち、センサ出力値が識別閾値
Sより高い場合は、蒸気をガソリンと判断し、センサ出
力値が識別閾値Sの1/2より低い場合は、蒸気を軽油
と判断する。但し、熱伝導式センサの出力が1/2S〜
Sにある場合は識別不可として処理し安全を確保する。
この識別閾値Sを、温度20℃の場合について図5に示
した。結果は、外部出力310に出力される。
With this configuration, by connecting the tank 18 containing the identification object 17 to the suction port 16 of the steam introducing section 12, the steam of gasoline or light oil is sucked and discharged by the suction / discharge mechanism 13. And is guided to the detection unit 2. Then, the heat conduction state near the detection element 3 is determined by this vapor, and the sensor output is output by the heat conduction type sensor. At the same time, the temperature inside the tank 18 is measured by the temperature sensor 15. The outputs of the heat conduction type sensor and the temperature sensor are passed through the amplifier 19 and the A / D converter 20 and the identification unit 1
4 is input to the computer (arithmetic processing unit) 21. The software in the computer 21 mainly constitutes the identification means.
In the identification unit 14, the parameters (eg,
a, b, c), the sensor output (for example, aX 2 + bX + c, X: temperature) for the saturated vapor of light oil at the temperature detected by the temperature sensor 15 is calculated. Here, the output curve of this light oil with respect to saturated steam is −
It is an index line as shown by the Δ-line. This is multiplied by a safety factor (for example, 2) to obtain the identification threshold value S. And
By the discrimination means described above, the discrimination threshold value S is compared with the sensor output value of the heat conduction type sensor to discriminate between gasoline and light oil. That is, when the sensor output value is higher than the identification threshold value S, it is determined that the steam is gasoline, and when the sensor output value is lower than 1/2 of the identification threshold value S, the steam is determined as light oil. However, the output of the heat conduction type sensor is 1 / 2S ~
If it is in S, it is treated as unidentifiable to ensure safety.
This discrimination threshold S is shown in FIG. 5 for the case where the temperature is 20 ° C. The result is output to the external output 310.

【0016】3 検知部2の詳細構造 次に、先に説明した検知部2の詳細構造について図2、
図3に基づいて説明する。図2には、検知部2を蒸気流
入側から見た断面正面図が、図3には、検知部2の側面
構造が示されている。同図に示すように、検知部2は、
蒸気が流れる検知流路2aを備えるとともに、この検知
流路2aに連通連結される検知素子配設部2bと、温度
補償素子11が配設される温度補償素子配設部2cとを
備えて構成されている。前述の検知流路2aには、流速
緩和機構としてのワイヤーメッシュ23が配設されてい
る。さらに、温度補償素子配設部2c内には、標準雰囲
気としての空気が密閉封入されている。ここで、前記ワ
イヤーメッシュ23は、検知素子3の周りに於ける蒸気
の流速による影響を緩和する。このように、ワイヤーメ
ッシュ23を備えることにより、熱伝導式センサの応答
速度は速くなり、再現性のある安定した識別が可能とな
る。
3 Detailed Structure of Detection Unit 2 Next, the detailed structure of the detection unit 2 described above will be described with reference to FIG.
It will be described with reference to FIG. 2 is a sectional front view of the detection unit 2 as seen from the steam inflow side, and FIG. 3 shows a side structure of the detection unit 2. As shown in FIG.
In addition to having a detection channel 2a through which vapor flows, a detection element disposition section 2b communicating with and connected to the detection channel 2a and a temperature compensation element disposition section 2c in which the temperature compensation element 11 is disposed are configured. Has been done. A wire mesh 23 as a flow velocity reducing mechanism is provided in the above-described detection flow path 2a. Further, air as a standard atmosphere is hermetically sealed in the temperature compensating element mounting portion 2c. Here, the wire mesh 23 reduces the influence of the flow velocity of vapor around the sensing element 3. As described above, by providing the wire mesh 23, the response speed of the heat conduction type sensor is increased, and stable and reproducible identification is possible.

【0017】本発明の熱伝導式センサの応答速度は速
く、拡散系では0.2秒以下である。しかしフロー系で
は応答速度は遅くなる。フロー系においては、一般に、
熱伝導式センサの検知素子3が温度計であるため、フロ
ー状態が安定するまで検知素子3の温度は変化し、従っ
て熱伝導式センサの出力も変化し一定値に達し難い。さ
らに、電源offの状態からon状態になる操作状況
は、無風状態からフロー状態になる状況と相似とみなす
ことができる。従って、熱伝導式センサの応答速度・ウ
ォーミング・アップ時間を早めるためには、速やかに安
定したフロー状態を確保する必要があるが、本願の流速
緩和機構(この例ではワイヤー・メッシュ23)は、検
知素子3周りの雰囲気の流速を制限するとともに温度状
態を安定化させて、迅速な応答が可能となっている。従
って、フロー系としての本願装置においては、秒以下
での検知が可能である。
The response speed of the heat conduction type sensor of the present invention is fast, and is 0.2 seconds or less in the diffusion system. However, the response speed becomes slow in the flow system. In flow systems, in general,
Since the detection element 3 of the heat conduction type sensor is a thermometer, the temperature of the detection element 3 changes until the flow state stabilizes, and therefore the output of the heat conduction type sensor also changes and it is difficult to reach a constant value. Furthermore, the operation situation from the power off state to the on state can be regarded as similar to the situation from the windless state to the flow state. Therefore, in order to speed up the response speed / warming-up time of the heat conduction type sensor, it is necessary to ensure a stable and stable flow state promptly. However, the flow velocity relaxation mechanism (wire mesh 23 in this example) of the present application is The flow velocity of the atmosphere around the detection element 3 is limited and the temperature state is stabilized, so that a quick response is possible. Therefore, in the device of the present application as a flow system, detection can be performed in less than 1 second.

【0018】4 熱伝導式センサのセンサ出力 上記のようにして構成される、熱伝導式センサのセンサ
出力について以下、説明する。図5に周囲温度−20℃
〜50℃におけるガソリン及び軽油の飽和蒸気圧に対す
る熱伝導式センサのセンサ出力を示す。−△−が軽油の
出力を示し、−○−がレギュラーガソリンのセンサ出力
を示し、−×−がハイオクガソリンのセンサ出力を示し
ている。同図に示すように、−20℃におけるガソリン
蒸気に対する熱伝導式センサの出力は50℃の軽油蒸気
に対する出力より大きく、周囲温度−20℃から50℃
において、熱伝導式センサによりガソリンと軽油の識別
が可能である。
4 Sensor Output of Heat Conduction Sensor The sensor output of the heat conduction sensor configured as described above will be described below. Fig. 5 Ambient temperature -20 ° C
The sensor output of the heat conduction type sensor with respect to the saturated vapor pressure of gasoline and light oil in -50 degreeC is shown. -△-shows the output of light oil,-○-shows the sensor output of regular gasoline, and -x- shows the sensor output of high-octane gasoline. As shown in the figure, the output of the heat conduction sensor for gasoline vapor at -20 ° C is larger than that for light oil vapor at 50 ° C, and the ambient temperature is -20 ° C to 50 ° C.
In, it is possible to distinguish between gasoline and light oil by a heat conduction type sensor.

【0019】5 熱伝導式センサの応答特性 次にセンサの応答性能について説明する。図6(イ)
に、これまで説明してきた微小コイル7(Pt線材6の
表面に不活性薄膜5を設けたものをコイルとして形成し
たもの)を用いた熱伝導式センサのガソリン1%に対す
る応答波形を、図6(ロ)に従来型熱伝導式センサ(P
t線材をコイル状に形成し、このコイル全体の周部に玉
状に耐熱性不活性材料の塊状体を形成したもの)を用い
た熱伝導式センサの応答波形を示した。このように、熱
伝導式センサは、1%程度のガソリン蒸気にあっても優
れた感度を有し、良好に、ガソリンを検知できる。さら
に、微小コイル7使用の熱伝導式センサと、従来型熱伝
導式センサとの応答速度を比較すると、前者のものでは
応答速度が1秒以内であるのに対し、従来型のものでは
10秒程度であり、前者のものが実用性に富むことが判
る。
5 Response Characteristics of Heat Conduction Sensor Next, the response performance of the sensor will be described. Figure 6 (a)
FIG. 6 shows a response waveform of the heat conduction type sensor using the minute coil 7 (the one in which the inert thin film 5 is provided on the surface of the Pt wire rod 6 formed as a coil) described above to 1% of gasoline. In (b), the conventional heat conduction type sensor (P
A response waveform of a heat conduction type sensor using a t-shaped wire formed in a coil shape and a ball-shaped agglomerate of a heat-resistant inert material formed around the entire coil) is shown. As described above, the heat conduction type sensor has excellent sensitivity even with about 1% of gasoline vapor, and can detect gasoline satisfactorily. Further, comparing the response speeds of the heat conduction type sensor using the micro coil 7 and the conventional type heat conduction type sensor, the response speed of the former type is within 1 second, whereas that of the conventional type is 10 seconds. It can be seen that the former one is highly practical.

【0020】6 ガソリン・軽油の識別設定 ガソリンと軽油の識別検知についてさらに詳細に以下説
明する。図5に示すように、熱伝導式センサにあって
は、ガソリンと軽油では蒸気圧がガソリンのほうが高い
ため、センサは常にガソリンに高感度である。そして、
それぞれの蒸気圧は温度により異なる。従って、使用雰
囲気温度−20℃〜50℃の場合、50℃におけるガソ
リン1%(分解能)に対するセンサ出力(ガソリン1%
に対する出力としては、センサと雰囲気との温度差が最
も小さいため、50℃の場合が最も小さい)が、50℃
における軽油の飽和蒸気圧に対するセンサ出力より高け
ればガソリンと軽油の識別は可能である。実際、本願の
ガソリン・軽油識別装置100においては、この状況が
実現するため、両者を識別検知できる。従って、本願の
装置100にあっては、安全性を見込んで50℃におけ
る軽油の飽和蒸気圧に対する出力の2倍の出力の時、ガ
ソリンと軽油を識別するものとする。さらに、50℃に
おける軽油の飽和蒸気圧に対する出力の2倍の出力にセ
ンサ出力が達するに要する時間を識別速度とすると、図
6(イ)に示すように、使用雰囲気温度−20℃〜50
℃において、この識別速度は微小コイル構造の場合、
0.35秒以内となる。この識別速度は充分実用的であ
る。またウォーミング・アップ時間も2秒以内と速く大
幅に短縮され、使用状態にない時は電源を切っておくこ
とができ、節電、安全性という点からも役に立つことと
なる。
6 Gasoline / Diesel Oil Discrimination Setting Gasoline / diesel oil discrimination detection will be described in more detail below. As shown in FIG. 5, in the heat conduction type sensor, since the vapor pressure of gasoline and light oil is higher in gasoline, the sensor is always highly sensitive to gasoline. And
Each vapor pressure depends on the temperature. Therefore, when the ambient temperature is -20 ° C to 50 ° C, the sensor output (gasoline 1% for gasoline 1% (resolution) at 50 ° C)
As for the output, the temperature difference between the sensor and the atmosphere is the smallest, so the case of 50 ° C is the smallest)
If it is higher than the sensor output for the saturated vapor pressure of light oil in, the discrimination between gasoline and light oil is possible. In fact, in the gasoline / light oil identification device 100 of the present application, this situation is realized, and therefore both can be identified and detected. Therefore, in the apparatus 100 of the present application, gasoline and light oil are discriminated when the output is twice the output for the saturated vapor pressure of light oil at 50 ° C. in consideration of safety. Further, assuming that the time required for the sensor output to reach an output that is twice the output for the saturated vapor pressure of light oil at 50 ° C. is the identification speed, as shown in FIG.
At ° C, this identification speed is
It will be within 0.35 seconds. This discrimination speed is sufficiently practical. The warm-up time is also greatly reduced to less than 2 seconds, and the power can be turned off when not in use, which is useful in terms of power saving and safety.

【0021】7 検知素子(微小コイル)3の構造検討 熱伝導式センサを作動させるためには、微小コイル7の
温度を周囲雰囲気温度より高める必要がある(本発明の
実施形態の場合前者の温度が110℃程度であり、後者
の温度は−20℃〜50℃程度となる)。また、熱伝導
式センサの出力は検知素子3及び温度補償素子11の両
端にかかるブリッジ電圧に比例するため、検知素子3及
び温度補償素子11の電気抵抗値は、ある程度の大きさ
がある必要がある。従って、線径の大きな線材6を用い
た場合は、コイルの外径、ターンを大きくしなければな
らない。さらに、これらの条件を充たしながら、なお且
つ応答時間、ウォーミング・アップ時間が速いことが、
実用的には好ましい。ここで、識別時間としては1秒以
内が実用的であり、ウォーミング・アップ時間は5秒以
内が実用的である。このような条件下に微小コイル7の
構造を検討した結果を以下に説明する。
7 Structural Study of Sensing Element (Micro Coil) 3 In order to operate the heat conduction sensor, it is necessary to raise the temperature of the micro coil 7 above the ambient atmospheric temperature (in the case of the embodiment of the present invention, the former temperature). Is about 110 ° C., and the temperature of the latter is about −20 ° C. to 50 ° C.). Further, since the output of the heat conduction type sensor is proportional to the bridge voltage applied to both ends of the sensing element 3 and the temperature compensating element 11, the electric resistance values of the sensing element 3 and the temperature compensating element 11 need to be large to some extent. is there. Therefore, when the wire rod 6 having a large wire diameter is used, the outer diameter of the coil and the turn must be increased. Furthermore, while satisfying these conditions, the response time and warm-up time are fast.
Practically preferable. Here, the identification time is practically within 1 second, and the warm-up time is practically within 5 seconds. The results of examining the structure of the micro coil 7 under such conditions will be described below.

【0022】7−1 微小コイル7の線径 微小コイル7の線径としては、線径5μm〜12μmを
採用することが上記の条件を満たす。線径が、5μm未
満ではコイルの線材の電気抵抗値が大きくなりコイルの
線材自身の熱伝導が悪くなるためか、熱伝導式センサの
応答速度が遅くなり識別速度も遅くなる。またPtを主
成分とする線材の入手が困難であり実用的でない。一
方、12μmより大きい場合は、上記の温度に関する条
件を充たすためには、コイルの外径、ターン数が大きく
なり、応答速度が遅くなり識別速度も遅くなり、これの
条件を満たし難い。これは系が大きくなったため系が熱
平衡に達するのに時間を要することと共に、素子の周囲
の熱分布が再構成され2次的に素子の温度に影響を与え
ることなどが原因として考えられる。
7-1 Wire Diameter of Micro Coil 7 As the wire diameter of the micro coil 7, it is necessary to adopt a wire diameter of 5 μm to 12 μm. If the wire diameter is less than 5 μm, the electric resistance value of the coil wire material increases and the heat conduction of the wire material of the coil itself deteriorates. Perhaps the response speed of the heat conduction type sensor becomes slow and the identification speed becomes slow. Further, it is difficult to obtain a wire containing Pt as a main component, which is not practical. On the other hand, when it is larger than 12 μm, in order to satisfy the above-mentioned conditions regarding the temperature, the outer diameter of the coil and the number of turns become large, the response speed becomes slow and the identification speed becomes slow, and it is difficult to satisfy these conditions. It is considered that this is because it takes time for the system to reach thermal equilibrium due to the size of the system becoming larger, and the heat distribution around the device is reconfigured to secondarily affect the temperature of the device.

【0023】7−2 微小コイル7のターン数 微小コイルのターン数としては、ターン数5〜12を採
用することが上記の条件を満たす。ターン数が、5ター
ン未満の場合は、熱的にコイル部の温度が上昇し難く、
感度が低めになってセンサ出力が小さくなり過ぎる。1
2ターンより大きいコイルは作製が難しくなり製造収率
が悪くなる。 7−3 微小コイル7のコイルピッチ 微小コイルのコイル外径としては、コイル外径50μm
〜150μmを採用することが上記の条件を満たす。コ
イルの外径が、50μm未満の場合は、コイル部の抵抗
が充分に保たれず熱的にコイル部の温度が上昇し難く、
感度が低めになってセンサ出力が小さくなり過ぎる。ま
た作製が難しくなり製造収率が悪くなる。150μmよ
り大きい場合、線径が大きい場合に述べたのと同じ理由
により応答速度ひいては識別速度が遅くなる。
7-2 Number of turns of micro coil 7 As the number of turns of the micro coil, the number of turns of 5 to 12 is adopted to satisfy the above condition. If the number of turns is less than 5 turns, the temperature of the coil part is hard to rise thermally,
The sensitivity is too low and the sensor output is too small. 1
A coil having more than 2 turns is difficult to manufacture and the manufacturing yield is poor. 7-3 Coil pitch of the minute coil 7 The coil outer diameter of the minute coil is 50 μm.
Adopting ˜150 μm satisfies the above conditions. If the outer diameter of the coil is less than 50 μm, the resistance of the coil cannot be sufficiently maintained and the temperature of the coil is unlikely to rise thermally,
The sensitivity is too low and the sensor output is too small. In addition, the production becomes difficult and the production yield deteriorates. If it is larger than 150 μm, the response speed and hence the identification speed will be slower for the same reason as described in the case of the large wire diameter.

【0024】7−4 微小コイル7の外径 微小コイルのコイルピッチが線径の3倍以下であること
が上記の条件を満たす。コイルのピッチが大きい場合
は、系が大きくなり上述した理由により応答速度が遅く
なる。またコイルの抵抗値が殆ど変わらないのに系だけ
大きくなるためコイルを高温にし難くなる。 7−5 不活性薄膜5の膜厚 微小コイルを構成する線材6に於ける不活性薄膜5の膜
厚は、0.01μm〜10μmであることが上記の条件
を満たす。不活性薄膜5の膜厚は、0.01μm以下で
は高濃度の可燃性ガスに対して接触燃焼を防ぐのに充分
な厚さではない。可燃性ガスの接触燃焼は局所的に開始
されていも加速的に発達する傾向にあり、0.01μm
以下の膜厚では可燃性ガスの接触燃焼の可能性があり、
熱伝導式センサの誤動作の危険性がある。また10μm
以上の膜厚は、コイル部分の熱容量を増しセンサの応答
速度を遅くする。ここで、上記の例では、不活性薄膜5
としてSiO2膜を採用したが、この例の他Al23
Si34、AlN等の少なくとも1種からなる薄膜であ
っても、接触燃焼防止の目的は達成できる。
7-4 Outer Diameter of Minute Coil 7 The above condition is satisfied when the coil pitch of the minute coil is 3 times or less the wire diameter. When the pitch of the coil is large, the system becomes large and the response speed becomes slow due to the reason described above. Also, since the resistance value of the coil hardly changes but only the system becomes large, it is difficult to raise the temperature of the coil. 7-5 Film Thickness of Inert Thin Film 5 The film thickness of the inactive thin film 5 in the wire 6 constituting the micro coil satisfies the above condition that the film thickness is 0.01 μm to 10 μm. If the thickness of the inert thin film 5 is 0.01 μm or less, it is not sufficient to prevent contact combustion with a high concentration of combustible gas. Contact combustion of combustible gas tends to develop at an accelerated rate even if locally initiated, and 0.01 μm
The following film thickness may cause catalytic combustion of flammable gas,
There is a risk of malfunction of the thermal conductivity sensor. 10 μm
The above film thickness increases the heat capacity of the coil portion and slows the response speed of the sensor. Here, in the above example, the inert thin film 5
Although a SiO 2 film is adopted as this, other than this example, Al 2 O 3 ,
Even with a thin film made of at least one of Si 3 N 4 and AlN, the purpose of preventing catalytic combustion can be achieved.

【0025】7−6 微小コイル7の線材 これまで説明してきた例では線材6としてPt線を用い
ているが、白金ロジウム線(PtとロジウムRhの合金
線)、白金ジルコニア線(ジルコニアZrO2分散強化
白金線)等のPtを主成分とする線材であれば本発明に
適用できる。
7-6 Wire Material of Micro Coil 7 Although Pt wire is used as the wire material 6 in the examples described above, platinum rhodium wire (alloy wire of Pt and rhodium Rh), platinum zirconia wire (zirconia ZrO 2 dispersion). Any wire rod containing Pt as a main component, such as a reinforced platinum wire, can be applied to the present invention.

【0026】8 従来型の熱伝導式センサとの比較 本願においては、ガソリンと軽油の識別を、熱伝導式セ
ンサによりおこなう。これまで説明してきたように、熱
伝導式センサを採用する場合は、他種のセンサを使用す
る場合より、様々に利点がある。しかしながら、同じく
熱伝導式センサを採用する場合にあっても、そのセンサ
構造により、その検知性能に差がでる。よって、以下、
この点について説明する。比較対象の従来型熱伝導式セ
ンサとは、検知素子3及び温度補償素子11として、サ
ーミスタを用いたり、Pt線で作られたコイルをアルミ
ナで覆い球状(球径0.7mm〜1mm程度)にしたも
の、或いは1mm×1mm角のアルミナ基板上にPt薄
膜抵抗体を形成したものである。先ず、これらの従来型
熱伝導式センサは、ガソリン・軽油の蒸気に対する応答
速度(本文では飽和出力の90%に達するのに要する時
間とする)が10秒程度であり、かなり遅い、また電源
を入れてから使用可能な状態になるウォーミング・アッ
プ時間が2〜3分かかる。従って、この点で、改良の余
地があり、実用上の見地から、先に説明した微小コイル
型のものを備えた熱伝導式センサを、ガソリン・軽油の
識別装置の主要部位に備えることが、応答性、ウォーミ
ング・アップ性能の上で、実用的である。
8 Comparison with Conventional Heat Conduction Sensor In the present application, the distinction between gasoline and light oil is performed by the heat conduction sensor. As described above, the use of the heat conduction type sensor has various advantages over the case of using other types of sensors. However, even when the heat conduction type sensor is also used, there is a difference in the detection performance depending on the sensor structure. Therefore,
This point will be described. The conventional heat conduction type sensor for comparison is a spherical element (sphere diameter 0.7 mm to 1 mm) in which a thermistor is used as the detecting element 3 and the temperature compensating element 11, or a coil made of Pt wire is covered with alumina. Or a Pt thin film resistor formed on a 1 mm × 1 mm square alumina substrate. First, these conventional heat conduction type sensors have a response speed to the vapor of gasoline / light oil (in this text, the time required to reach 90% of the saturated output) of about 10 seconds, which is quite slow It takes 2 to 3 minutes to warm up after putting it in. Therefore, in this respect, there is room for improvement, and from a practical point of view, it is necessary to equip the main part of the gasoline / light oil identification device with the heat conduction type sensor having the micro coil type described above, It is practical in terms of responsiveness and warming-up performance.

【0027】9 以上説明してきたガソリン・軽油識別
装置100の使用方法について説明すると、ガソリン・
軽油蒸気の発火温度は〜260℃であり、安全防爆構造
を考える場合、温度等級T3以上が要求されるので、素
子1の表面温度は200℃以下としなければならない。
さらに素子1の表面温度は135℃以下に保持すれば温
度等級T4が満たされ、より安全性が確保されて好まし
い。
9 A method of using the gasoline / light oil identification device 100 described above will be described.
The ignition temperature of light oil vapor is ~ 260 ° C, and when considering a safety explosion-proof structure, the temperature class T3 or higher is required, so the surface temperature of the element 1 must be 200 ° C or lower.
Further, if the surface temperature of the element 1 is kept at 135 ° C. or lower, the temperature class T4 is satisfied, and more safety is ensured, which is preferable.

【0028】〔別の実施の形態〕上記の実施の形態例に
おいては、検知素子3として使用される微小コイル7と
同一のものを、温度補償素子11として使用したが、こ
の温度補償素子11の雰囲気としては空気を採用するた
め、不活性薄膜5を備えない白金線をそのまま、温度補
償素子11として使用することも可能である。さらに、
タンク18内の温度を測定しない場合は、使用温度の上
限の軽油の飽和蒸気に対する熱伝導式センサの出力に安
全係数を乗じた値を識別閾値としてメモリに入力してお
き、これと熱伝導式センサの出力を比較することによ
り、ガソリンと軽油とを識別する構造を採用しても良
い。
[Another Embodiment] In the above embodiment, the same micro coil 7 used as the sensing element 3 was used as the temperature compensating element 11. Since air is used as the atmosphere, it is possible to use the platinum wire without the inert thin film 5 as it is as the temperature compensation element 11. further,
When the temperature inside the tank 18 is not measured, a value obtained by multiplying the output of the heat conduction type sensor for the saturated vapor of light oil at the upper limit of the operating temperature by the safety factor is input as a discrimination threshold value to the memory, and this value and the heat conduction type A structure for distinguishing gasoline and light oil by comparing the outputs of the sensors may be adopted.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上、説明してきたように、本願では、
安定性・信頼性あるガソリン・軽油識別装置を実現して
いる。熱伝導式センサは高濃度蒸気、被毒物質に安定で
あり(たとえSiO2を形成されても感度に影響しな
い)、また長期安定性に非常に優れている。これはセン
サの動作原理が検知ガスと空気との熱伝導度の違いによ
り生じる加熱された検知素子の温度変化を測定するとい
う検知原理が簡明な物理センサであるためであり、半導
体式センサ、接触燃焼式センサのように触媒作用等の化
学反応を利用していないためである。
As described above, in the present application,
We have realized a stable and reliable gasoline / light oil identification device. The thermal conductivity type sensor is stable to high-concentration vapor and poisonous substances (even if SiO 2 is formed, it does not affect the sensitivity), and has excellent long-term stability. This is because the operating principle of the sensor is a physical sensor whose sensing principle is simple, in which the temperature change of the heated sensing element caused by the difference in thermal conductivity between the sensing gas and air is measured. This is because a chemical reaction such as catalytic action is not used unlike the combustion sensor.

【0030】〔他種のセンサに対する利点〕図5はセン
サ温度110℃(周囲温度25℃)における、センサ出
力の結果である。これに対し半導体式センサをこのよう
な低温で作動させることは安定性・再現性の点で困難で
あり、温度パルス(400℃以上)を加えてセンサをリ
フレッシュする等の工夫が必要である。接触燃焼式セン
サもこのような低温では触媒に汚れが付着し触媒の酸化
活性が劣化するため安定性が問題となる。また接触燃焼
式センサは高濃度ガスの接触燃焼によりセンサ温度が高
くなり、ガソリン蒸気の発火・爆発の危険性がある。こ
れに対して熱伝導式センサは高濃度のガソリン・軽油蒸
気に対してもセンサ温度が殆ど変化せずに、好ましい状
況が実現できることが判る。
[Advantages over Other Types of Sensors] FIG. 5 shows the results of sensor output at a sensor temperature of 110 ° C. (ambient temperature of 25 ° C.). On the other hand, it is difficult to operate the semiconductor type sensor at such a low temperature in terms of stability and reproducibility, and it is necessary to devise such as adding a temperature pulse (400 ° C. or higher) to refresh the sensor. The catalytic combustion type sensor also has a problem in stability at such a low temperature because dirt adheres to the catalyst and the oxidation activity of the catalyst deteriorates. Further, the catalytic combustion sensor has a high sensor temperature due to catalytic combustion of high-concentration gas, and there is a risk of ignition and explosion of gasoline vapor. On the other hand, it can be seen that the heat conduction type sensor can realize a preferable situation with the sensor temperature hardly changing even with high-concentration gasoline / light oil vapor.

【0031】さらに、各特徴構成を備えることの利点
を、箇条書きする。 〔微小コイル構造を採用するための利点 1〕従来型の
熱伝導式センサの応答速度(90%応答)は10秒程度
と遅く、実用上改良の余地があった。微小コイル構造を
採用することにより識別速度の速いガソリン・軽油識別
装置が実現できた。識別速度は0.35秒以内である。
また、従来タイプの熱伝導式センサを用いた場合、無通
電状態から電源をonしてから2〜3分掛っていたウォ
ーミング・アップ時間が、2秒以内に大幅に短縮されて
いる。この為、従来素子では、実際上常時電源をいれた
状態で使用しなければならなかったが、この素子を用い
ることにより必要な時だけ電源をいれれば良くなり、電
気使用量が節減され、また素子を高温に保っていること
により生ずる危険性も減少することになる。 〔微小コイル構造を採用するための利点 2〕更に、熱
伝導式センサに使用されている素子として、シリコンの
異方性エッチングを利用し、シリコン基板上に架橋構造
または片持ち張り構造を構築し、その上にPtの微小薄
膜抵抗体を形成したものがある。この素子の応答速度は
速い。しかし熱的、機械的および長期安定性に問題があ
り様々な工夫が必要とされる。一方、本発明に使用され
ている素子はそのような問題が一切なく安定である。し
かもシリコンの異方性エッチングを利用し作製された素
子は製造が多数の行程からなっている。例えばシリコン
基板の酸化行程、何回かのパターン作製行程、ドライエ
ッチング行程、異方性エッチング行程、保護膜作製行程
等の行程があり、またそれぞれの行程が幾つかの小行程
からなり製造が複雑且つ大変である。またそれぞれの行
程に使用される装置は高価な装置である。これに対し本
発明に用いられている素子は製造が簡単であり、製造に
使用される装置は安価なものでも可能である。極端に言
えば手作りででも可能である。更に本発明に用いられて
いる素子は従来の熱伝導式センサと比較しても簡単且つ
安価に製造できる。従って、本発明ガソリン・軽油識別
装置も従来品と比較して簡単且つ安価に製造できる。
Further, the advantages of having each characteristic configuration are listed. [Advantages of adopting micro coil structure 1] The response speed (90% response) of the conventional heat conduction type sensor is as slow as about 10 seconds, and there is room for improvement in practical use. By adopting a micro coil structure, we have realized a gasoline / light oil identification device with a fast identification speed. The identification speed is within 0.35 seconds.
Further, when the conventional type heat conduction type sensor is used, the warming-up time, which takes 2 to 3 minutes after the power is turned on from the non-energized state, is greatly shortened within 2 seconds. For this reason, in the conventional element, it was necessary to actually use the power supply at all times, but by using this element, it is sufficient to turn on the power supply only when necessary, and electricity consumption is reduced. The risk of keeping the device at a high temperature will also be reduced. [Advantage 2 of adopting a micro coil structure] Furthermore, as an element used in a heat conduction sensor, anisotropic etching of silicon is used to construct a bridge structure or a cantilever structure on a silicon substrate. , There is a Pt minute thin film resistor formed thereon. The response speed of this element is fast. However, there are problems in thermal, mechanical and long-term stability, and various measures are required. On the other hand, the element used in the present invention is stable without any such problems. Moreover, a device manufactured by utilizing anisotropic etching of silicon has many steps in manufacturing. For example, there are processes such as a silicon substrate oxidation process, several pattern manufacturing processes, a dry etching process, an anisotropic etching process, a protective film manufacturing process, and the like, and each process consists of several small processes, which complicates manufacturing. And it's tough. Also, the equipment used for each process is expensive. On the other hand, the element used in the present invention is simple to manufacture, and the apparatus used for manufacturing can be inexpensive. Extremely speaking, it can be made by hand. Further, the element used in the present invention can be manufactured easily and inexpensively as compared with the conventional heat conduction type sensor. Therefore, the gasoline / light oil discriminating apparatus of the present invention can also be manufactured easily and inexpensively as compared with the conventional product.

【0032】〔流速緩和機構を備える利点〕測定が、フ
ロー系の場合、そもそも温度計の組合わせである熱伝導
式センサは流速の影響を受ける。この為フロー系で識別
を行う場合、速やかにフロー系を一定状態にし流速によ
る影響を緩和してやる工夫が必要である。これは、検知
素子の周囲にワイヤー・メッシュ、グラスウール、邪魔
板等を設置することにより可能であり、本発明の実施形
態ではワイヤーメッシュを採用した。
[Advantage of Providing Flow Rate Relaxing Mechanism] When the measurement is a flow system, the heat conduction type sensor, which is a combination of thermometers, is affected by the flow rate. For this reason, when identification is performed by the flow system, it is necessary to devise a method to quickly bring the flow system into a constant state and mitigate the influence of the flow velocity. This is possible by installing a wire mesh, glass wool, baffle plate, etc. around the sensing element, and the wire mesh is adopted in the embodiment of the present invention.

【0033】尚、特許請求の範囲の項に、図面との対照
を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明
は添付図面の構成に限定されるものではない。
It should be noted that reference numerals are added to the claims for convenience of comparison with the drawings, but the present invention is not limited to the configurations of the accompanying drawings by the entry.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の識別装置の装置構成ブロック図FIG. 1 is a block diagram of a device configuration of an identification device of the present invention.

【図2】本発明の識別装置の検知部の詳細構造を示す正
面断面図
FIG. 2 is a front sectional view showing a detailed structure of a detection unit of the identification device of the present invention.

【図3】本発明の識別装置の検知部の詳細構造を示す側
面図
FIG. 3 is a side view showing a detailed structure of a detection unit of the identification device of the present invention.

【図4】本発明の熱伝導式センサの検知素子の構造を示
す図
FIG. 4 is a diagram showing a structure of a detection element of the heat conduction type sensor of the present invention.

【図5】本発明の熱伝導式センサに於けるガソリン・軽
油飽和蒸気に対するセンサの出力を示す図
FIG. 5 is a diagram showing an output of a sensor for a gasoline / light oil saturated vapor in the heat conduction type sensor of the present invention.

【図6】熱伝導式センサの応答波形を示す図FIG. 6 is a diagram showing a response waveform of the heat conduction type sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 検知部 3 検知素子 4 識別手段 5 不活性薄膜 6 線材 7 コイル 11 温度補償素子 13 吸引排出機構 14 識別部 15 温度検出手段 17 識別対象物 18 タンク 2 detector 3 sensing elements 4 identification means 5 Inert thin film 6 wire rod 7 coils 11 Temperature compensation element 13 Suction and discharge mechanism 14 Identification section 15 Temperature detection means 17 Identification object 18 tanks

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−271468(JP,A) 特開 平6−27101(JP,A) 特開 昭64−16957(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/00 - 27/24 G01N 25/18 Continuation of front page (56) References JP-A-8-271468 (JP, A) JP-A-6-27101 (JP, A) JP-A 64-16957 (JP, A) (58) Fields investigated (Int .Cl. 7 , DB name) G01N 27/00-27/24 G01N 25/18

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 識別対象物としてのガソリン及び軽油を
識別するガソリン・軽油識別装置であって、 前記識別対象物(17)のいずれかの蒸気が導かれる検
知部(2)に、周囲雰囲気の熱伝導度に従って異なった
出力値を出力する熱伝導式センサの検知素子(3)を備
えると共に、標準雰囲気中に、熱伝導式センサの温度補
償素子(11)を備え、前記検知素子(3)が、絶縁性
を有する耐熱性不活性材料からなる不活性薄膜(5)で
被覆された白金(Pt)を主成分とする線材(6)から
なるコイル(7)であり、前記検知部(2)に導かれる
前記蒸気に感応して前記熱伝導式センサが出す出力値に
基づいて、前記識別対象物(17)が前記ガソリンであ
るか軽油であるかを識別する識別手段(4)を備えたガ
ソリン・軽油識別装置。
1. A gasoline / light oil identification device for identifying gasoline and light oil as an identification object, wherein a detection unit (2) to which vapor of any of the identification objects (17) is introduced has a surrounding atmosphere. Equipped with a sensing element (3) for a thermal conductivity sensor that outputs different output values according to thermal conductivity
The temperature of the heat conduction sensor in a standard atmosphere.
Compensation element (11), the sensing element (3) is an insulating
Inert thin film (5) made of heat-resistant inert material with
From the coated wire (6) whose main component is platinum (Pt)
Is a coil (7), and the discrimination target (17) is the gasoline or light oil based on the output value of the heat conduction type sensor that is sensitive to the steam guided to the detection unit (2). A gasoline / light oil identification device having an identification means (4) for identifying whether or not
【請求項2】 前記耐熱性不活性材料が、シリカ(Si
2)、アルミナ(Al23)、窒化珪素(Si
34)、窒化アルミニウム(AlN)から選択される少
なくとも1種であり、前記不活性薄膜(5)の厚みが
0.01μm〜10μmであり、前記線材(6)の線径
が5μm〜12μmであり、前記コイル(7)におい
て、ターン数が5〜12ターンで、コイル外径が50μ
m〜150μmであり、コイル間ピッチが前記線径の3
倍以下である請求項1記載のガソリン・軽油識別装置。
2. The heat-resistant inert material is silica (Si
O 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), silicon nitride (Si
3 N 4 ), at least one selected from aluminum nitride (AlN), the thickness of the inert thin film (5) is 0.01 μm to 10 μm, and the wire diameter of the wire (6) is 5 μm to 12 μm. In the coil (7), the number of turns is 5 to 12 and the coil outer diameter is 50 μm.
m to 150 μm, and the pitch between the coils is 3 of the wire diameter.
The gasoline / light oil identification device according to claim 1, which is less than or equal to twice.
【請求項3】 前記検知素子(3)を備えた前記検知部
(2)に、吸引により前記識別対象物(17)の揮発蒸
気を導く吸引・排出機構(13)を備えるとともに、前
記検知素子(3)の周部を流れる前記揮発蒸気の流速を
緩和する流速緩和機構(23)を備えた請求項1又は2
記載のガソリン・軽油識別装置。
3. The detection unit (2) having the detection element (3) is provided with a suction / exhaust mechanism (13) for guiding volatile vapor of the identification object (17) by suction, and the detection element (3). (3) with a flow rate relief mechanism to relieve the flow rate of the volatile vapor flowing peripheral portion (23) according to claim 1 or 2
Gasoline / light oil identification device described.
【請求項4】 前記識別対象物(17)を貯留するタン
ク(18)内の温度を検出する温度検出手段(15)を
備えるとともに、予め測定された軽油飽和蒸気に対する
前記熱伝導式センサの出力値の温度依存性指標により、
前記温度検出手段(15)により検出される温度におけ
る軽油飽和蒸気の軽油基準出力値を求める基準出力値導
出手段を備え、前記識別手段が、前記軽油基準出力値に
所定の安全係数を乗じた値をガソリンと軽油との識別閾
値(S)とするものである請求項1〜3のいずれか1項
に記載のガソリン・軽油識別装置。
With 4. comprises temperature detecting means (15) for detecting the temperature in the tank for storing identification object (17) (18), the heat conduction output of the sensor to premeasured gas oil saturated steam By the temperature dependence index of the value,
Reference output value deriving means for obtaining a light oil reference output value of light oil saturated steam at the temperature detected by the temperature detecting means (15) is provided, and the identifying means is a value obtained by multiplying the light oil reference output value by a predetermined safety factor. The gasoline / light oil discrimination device according to any one of claims 1 to 3 , wherein is a threshold value (S) for discriminating between gasoline and light oil.
【請求項5】 請求項2記載のガソリン・軽油識別装置
を使用するに、前記検知素子(3)の温度を200℃以
下の所定温度に維持し、前記ガソリンと軽油の識別をお
こなう識別方法。
To 5. Using gasoline and diesel identification apparatus according to claim 2, the identification method of the temperature was maintained to a predetermined temperature of 200 ° C. or less, and identifies the gasoline and light oil of the sensing element (3).
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