JP3987041B2 - 液種識別装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体の熱的性質を利用して当該液体の種類を識別する液種識別装置に関するものである。

自動車の内燃エンジンでは、燃料として一般的にはガソリンまたは軽油が使用される。これらは、多種の炭化水素その他の材料の混合体である。しかるに、将来において化石燃料の産出量が減少するおそれがあること及び地球温暖化防止のため炭酸ガス排出量の削減が要請されることから、内燃エンジンの燃料としてガソリン中に植物由来の燃料であるアルコール例えばエタノールまたはメタノールを混合することが検討されている。

これらの燃料の材料組成はガソリンや軽油の原料となる原油の材料組成及び留出条件、さらにはアルコール添加量などに応じて決まる。従って、これら燃料の燃焼に関する特性はその材料組成に応じて異なり、このため、或る材料組成の燃料の燃焼を前提として内燃エンジンの側の燃焼条件（空燃比や単位時間あたりの燃料噴射量など）を最適に設定したとしても、他の燃料に関しては最適条件とならない場合がある。

内燃エンジンの出力効率を向上させて燃費を向上させ且つ排気ガス中の不完全燃焼生成物である炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）などの量を低減するためには、実際に内燃エンジンに供給される燃料に応じて理想的な比率にて空気を混合する（即ち空燃比を最適化して）等の制御を行って燃焼させることが必要である。

燃料の材料組成を一定にし最適燃焼条件が変化しないようにするために、上記化石燃料の成分である個々の炭化水素たとえばペンタン、シクロヘキサン、オクタン等、或いは個々のアルコールたとえばメタノール、エタノール等を、それぞれ単独でまたはせいぜい２種程度を混合して燃料として使用することが考えられている。この種の燃料には、大別して、炭化水素系燃料とアルコール系燃料とがある。

而して、このような各種の燃料が市中において並行して用いられるようになると、燃料タンクへの燃料補給の際に誤って所定のもの以外の燃料が補給されるおそれがある。内燃エンジンへと供給される燃料が所定のものと異なる場合には、エンジンの出力効率が極端に低下することがあり、そのような事態の発生は避けなければならない。

このため、自動車の側でも、燃料タンクから内燃エンジンへと供給される燃料の種類を実際に検知して、その種類が所定のものであることの確認を行うことが望ましい。

また、検知された燃料の種類が所定のものと類似のものである場合には、検知された燃料の種類に応じて内燃エンジンの燃焼条件の最適化を図ることが望ましい。即ち、内燃エンジンに実際に供給される燃料の種類を識別し、その識別結果に応じて内燃エンジンの燃焼条件を適宜設定することで、実際に燃焼に供される燃料の種類に応じた好適な燃焼状態（即ち、内燃エンジンの出力トルクを高め、排気ガス中の不完全燃焼生成物の量を低減する燃焼状態）を実現することが望ましい。

かくして、炭化水素系燃料とアルコール系燃料とでは互いに燃焼特性及び物性が大きく異なるので、先ず被測定液体（燃料）がこれらのうちのいずれに属するかを判別することが肝要である。また、被測定液体（燃料）が炭化水素系燃料またはアルコール系燃料のうちのどのようなものであるかを識別することが好ましい。

液体を含む流体の種類を識別する方法としては、例えば特開平１１−１５３５６１号公報（特許文献１）に、通電により発熱体を発熱させ、この発熱により感温体を加熱し、発熱体から感温体への熱伝達に対し被識別流体により熱的影響を与え、感温体の電気抵抗に対応する電気的出力に基づき、被識別流体の種類を判別する流体識別方法であって、発熱体ヘの通電を周期的に行うもの、が開示されている。
特開平１１−１５３５６１号公報（特に、段落［００４２］〜［００４９］）

しかしながら、特許文献１に記載の流体識別方法は、たとえば水と空気と油などの性状のかなり異なる流体について、代表値によって識別を行うことが可能であるが、上記の様な炭化水素系液体とアルコール系液体との峻別を正確且つ迅速に行うことは十分良好にはなし得ない。

本発明は、以上のような現状に鑑みて、特に燃料として使用され得る炭化水素系液体とアルコール系液体とを正確且つ迅速且つ簡易に識別することの可能な識別装置を提供することを目的とするものである。

また、本発明は、被測定液体が炭化水素系液体またはアルコール系液体のうちのどのようなものであるかを正確且つ迅速且つ簡易に識別することの可能な識別装置を提供することを目的とするものである。

本発明によれば、上記目的を達成するものとして、
炭化水素系液体またはアルコール系液体に属する被測定液体を識別する液種識別装置であって、
前記被測定液体の流通経路に臨んで配置された識別センサー部を備えており、前記識別センサー部は発熱体及び感温体を含んでなる傍熱型液種検知部と前記被測定液体の温度を検知する液温検知部とを有しており、
前記傍熱型液種検知部の発熱体に対して単一パルス電圧を印加して前記発熱体を発熱させ、前記傍熱型液種検知部の感温体と前記液温検知部とを含んでなる液種検知回路の出力に基づき前記被測定液体の識別を行う識別演算部を備えており、該識別演算部は、前記発熱体の発熱の際の、前記感温体の初期温度と前記単一パルス印加の開始から第１の時間経過時の第１温度との差に対応する液種対応第１電圧値及び前記感温体の初期温度と前記単一パルス印加の開始から前記第１の時間より長い第２の時間経過時の第２温度との差に対応する液種対応第２電圧値により、前記被測定液体の識別を行うことを特徴とする液種識別装置、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記第２の時間は前記単一パルスの印加時間である。本発明の一態様においては、前記第１の時間は前記単一パルスの印加時間の１／２以下である。本発明の一態様においては、前記第１の時間は０．５〜１．５秒である。本発明の一態様においては、前記単一パルスの印加時間は３〜１０秒である。

本発明の一態様においては、前記感温体の初期温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の開始前の初期電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均初期電圧値を用い、前記感温体の第１温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の開始から第１の時間経過時の第１電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均第１電圧値を用い、前記感温体の第２温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の開始から第２の時間経過時の第２電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均第２電圧値を用い、前記液種対応第１電圧値として前記平均第１電圧値と前記平均初期電圧値との差を用い、前記液種対応第２電圧値として前記平均第２電圧値と前記平均初期電圧値との差を用いる。

本発明の一態様においては、前記識別演算部には前記液温検知部から前記被測定液体の液温に対応する液温対応出力値が入力され、前記識別演算部では、既知の複数の種類の参照被測定液体について作成され液温に対する液種対応第１電圧値の関係を示す検量線を用いて、識別対象の被測定液体について得られた前記液温対応出力値と前記液種対応第１電圧値とに基づき、前記被測定液体が炭化水素系液体及びアルコール系液体のうちのいずれであるかの判別を行う。本発明の一態様においては、前記識別演算部には前記液温検知部から前記被測定液体の液温に対応する液温対応出力値が入力され、前記識別演算部では、炭化水素系液体及びアルコール系液体につきそれぞれ既知の複数の種類の参照被測定液体について作成され液温に対する液種対応第２電圧値の関係を示す検量線を用いて、識別対象の被測定液体について得られた前記液温対応出力値と前記液種対応第２電圧値と前記判別の結果とに基づき、前記被測定液体の識別を行う。

本発明の一態様においては、前記識別演算部はマイクロコンピュータを含んでなる。本発明の一態様においては、前記傍熱型液種検知部及び液温検知部はそれぞれ前記被測定液体との熱交換のための液種検知部用熱伝達部材及び液温検知部用熱伝達部材を備えている。

本発明によれば、傍熱型液種検知部の発熱体に対して単一パルス電圧を印加して前記発熱体を発熱させ、液種検知回路の出力に基づき識別演算部において、前記発熱体の発熱の際の液種対応第１電圧値及び液種対応第２電圧値により炭化水素系液体またはアルコール系液体に属する被測定液体の識別を行うようにしたので、被測定液体を迅速且つ容易に識別することが可能である。

特に、前記感温体の初期温度に対応する電圧値として平均初期電圧値を用い、前記感温体の第１温度に対応する電圧値として平均第１電圧値を用い、前記感温体の第２温度に対応する電圧値として平均第２電圧値を用い、前記液種対応第１電圧値として前記平均第１電圧値と前記平均初期電圧値との差を用い、前記液種対応第２電圧値として前記平均第２電圧値と前記平均初期電圧値との差を用いることで、より安定した識別が可能である。

また、液温に対する液種対応第１電圧値の関係を示す第１の検量線を用いて、被測定液体について得られた液温対応出力値と前記液種対応第１電圧値とに基づき、前記被測定液体が炭化水素系液体及びアルコール系液体のうちのいずれであるかの判別を行い、炭化水素系液体及びアルコール系液体のそれぞれについての液温に対する液種対応第２電圧値の関係を示す検量線を用いて、被測定液体について得られた液温対応出力値と前記液種対応第２電圧値と前記判別の結果とに基づき、前記被測定液体の識別を行うようにすることで、より精度の高い識別が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明による液種識別装置の一実施形態の使用状態を示す模式的構成図であり、図２〜４はその部分断面図である。本実施形態では被測定液体供給経路が被測定液体（燃料）のタンクから内燃エンジンへと被測定液体を供給するものであるが、本発明の被測定液体供給経路は、これに限定されることはなく、例えばタンクからタンクローリーへと被測定液体を供給する経路、或いは大型タンクから小型タンクへと被測定液体を供給する経路などであってもよい。

図１に示されているように、被測定液体タンクＴから内燃エンジンＥへと被測定液体を供給する経路の途中に被測定液体の種類を識別する液種識別装置１が配置されている。識別装置１は、測定部３と、被測定液体供給経路の上流側部分たるタンク側部分（配管）１４Ｔに管継手８Ｔにより一端が接続される第１流通路４Ｔと、被測定液体供給経路の下流側部分たる内燃エンジン側部分（配管）１４Ｅに管継手８Ｅにより一端が接続される第２流通路４Ｅとを備えている。測定部３は、ケース基板２ａ及びケースカバー２ｂにより形成される被測定液体流通経路２０を有しており、該流通経路はその一端（図１〜３では下端）が上記第１流通路４Ｔの他端と接続されており且つ他端（図１〜３では上端）が上記第２流通路４Ｅの他端と接続されている。

本実施形態の識別装置は、上記の測定部３、第１流通路４Ｔの一部（即ち、図１に示されているように被測定液体供給経路のタンク側部分１４Ｔと接続される端部を除く部分）及び第２流通路４Ｅの一部（即ち、図１に示されているように被測定液体供給経路のエンジン側部分１４Ｅと接続される端部を除く部分）を収容するハウジング６を備えている。更に、第１流通路４Ｔのハウジング６外の部分（即ち、被測定液体供給経路のタンク側部分１４Ｔと接続される端部）は断熱被覆材４Ｔ１により覆われており、第２流通路４Ｅのハウジング６外の部分（即ち、被測定液体供給経路のエンジン側部分１４Ｅと接続される端部）は断熱被覆材４Ｅ１により覆われている。

ハウジング６内には、後述する液種検知回路を構成する回路基板１２が配置されている。該回路基板１２には、後述する識別演算部を構成するマイクロコンピュータ（マイコン）が搭載されている。また、回路基板１２と外部との通信のための配線１３が設けられている。

ハウジング６の内部空間（測定部３、第１流通路４Ｔ、第２流通路４Ｅ及び回路基板１２等を除く部分）には断熱材が充填されている。この断熱材及び上記断熱被覆材４Ｔ１，４Ｅ１としては、例えば、ゴムまたは発泡プラスチックなどからなるものを使用することができる。かくして、第１流通路４Ｔ及び第２流通路４Ｅが金属製であっても、断熱被覆材４Ｔ１，４Ｔ１、ハウジング６及びその内部の断熱材が存在することで、測定部３に対する外部温度の影響を低減することができ、識別精度を向上させることができる。ハウジング６を設けない場合には、第１流通路４Ｔ及び第２流通路４Ｅの全体に断熱被覆を施すことが好ましい。

また、測定部３は、被測定液体流通経路２０に臨んで配置された識別センサー部２を有する。識別センサー部２は、発熱体及び感温体を含んでなる傍熱型液種検知部２１と被測定液体温度を測定する液温検知部２２とを有する。傍熱型液種検知部２１と液温検知部２２とは、上下方向に一定距離隔てて配置されている。図５に傍熱型液種検知部２１の断面図を示す。

図示されているように、これら傍熱型液種検知部２１と液温検知部２２とは、モールド樹脂２３によって一体化されている。図５に示されているように、傍熱型液種検知部２１は、発熱体及び感温体を含んでなる薄膜チップ２１ａ、該薄膜チップと接合材２１ｂにより接合された液種検知部用熱伝達部材としての金属製フィン２１ｃ、及び薄膜チップの発熱体の電極及び感温体の電極とそれぞれボンディングワイヤー２１ｄにより電気的に接続されている外部電極端子２１ｅを有する。液温検知部２２も同様な構成を有しており、液温検知部用熱伝達部材としての金属製フィン２２ｃ及び外部電極端子２２ｅを有する。

図６に傍熱型液種検知部２１の薄膜チップ２１ａの分解斜視図を示す。薄膜チップ２１ａは、たとえばＡｌ_２Ｏ_３からなる基板２１ａ１と、Ｔｉ／Ｐｔからなる感温体２１ａ２と、ＳｉＯ_２からなる層間絶縁膜２１ａ３と、ＴａＳｉＯ_２からなる発熱体２１ａ４及びＮｉからなる発熱体電極２１ａ５と、ＳｉＯ_２からなる保護膜２１ａ６と、Ｔｉ／Ａｕからなる電極パッド２１ａ７とを、順に適宜積層したものからなる。感温体２１ａ２は、図示はされていないが蛇行パターン状に形成されている。尚、液温検知部２２の薄膜チップ２２ａも同様な構造であるが、発熱体を作用させずに感温体２２ａ２のみを作用させる。

図３及び図４に示されているように、測定部３のケース基板２ａに、傍熱型液種検知部２１及び液温検知部２２のモールド樹脂２３が取り付けられている。ケース基板２ａには、液種検知部用フィン２１ｃ及び液温検知部用フィン２２ｃを経由するようにカバー部材２ｄが付設されている。このカバー部材により、液種検知部用フィン２１ｃ及び液温検知部用フィン２２ｃを順次通って図１〜３で上下方向に延びた上下両端開放の被測定液体導入路２４が形成される。尚、図４に示されているように、カバー部材２ｄをケース基板２ａに取り付けることでモールド樹脂２３のフランジ部がケース基板２ａの方へと押圧され、これによりモールド樹脂２３がケース基板２ａに対して固定されている。

以上のケース基板２ａ、ケースカバー２ｂ、カバー部材２ｄ、第１流通路４Ｔ及び第２流通路４Ｅは、いずれも耐腐食性材料たとえばステンレススチールからなる。

図７に、本実施形態における液種識別ための回路の構成を示す。上記の傍熱型液種検知部２１の感温体２１ａ２、液温検知部２２の感温体２２ａ２、及び２つの抵抗体６４，６６によりブリッジ回路６８が形成されている。このブリッジ回路６８の出力が差動増幅器７０に入力され、該差動増幅器の出力（液種検知回路出力またはセンサー出力ともいう）が不図示のＡ／Ｄ変換器を介して識別演算部を構成するマイコン（マイクロコンピュータ）７２に入力される。また、マイコン７２には液温検知部２２の感温体２２ａ２から液温検知増幅器７１を経て被測定液体液温に対応する液温対応出力値が入力される。一方、マイコン７２からは傍熱型液種検知部２１の発熱体２１ａ４への通電経路に位置するスイッチ７４に対してその開閉を制御するヒーター制御信号が出力される。

以下、本実施形態における液種識別動作につき説明する。

液種識別の際には、タンクＴからエンジンＥヘの被測定液体の供給を停止する。即ち、液種識別は、エンジン動作停止状態で行われる。タンクＴからエンジンＥヘの被測定液体の供給経路には、識別装置１の被測定液体流通経路２０、第１流通路４Ｔ及び第２流通路４Ｅの内部を含めて、常に被測定液体が充満している。従って、液種識別の際には、被測定液体導入路２４内を含めて被測定液体流通経路２０内の被測定液体は、理想的には実質上強制流動せしめられることはない。

マイコン７２からスイッチ７４に対して出力されるヒーター制御信号により、該スイッチ７４を所定時間（たとえば３〜１０秒間；図８では４秒間）閉じることで、発熱体２１ａ４に対して所定高さ（たとえば１０Ｖ）の単一パルス電圧Ｐを印加して該発熱体を発熱させる。この時の差動増幅器７０の出力電圧（センサー出力）Ｑは、図８に示されるように、発熱体２１ａ４への電圧印加中は次第に増加し、発熱体２１ａ４への電圧印加終了後は次第に減少する。

マイコン７２では、図８に示されているように、発熱体２１ａ４への電圧印加の開始前の所定時間（たとえば０．１秒間）センサー出力を所定回数（たとえば２５６回）サンプリングし、その平均値を得る演算を行って平均初期電圧値Ｖ１を得る。この平均初期電圧値Ｖ１は、感温体２１ａ２の初期温度に対応する。

また、図８に示されているように、発熱体への電圧印加の開始から比較的短い時間である第１の時間（例えば単一パルスの印加時間の１／２以下であって０．５〜１．５秒間；図８では１秒間）経過時（具体的には第１の時間の経過の直前）にセンサー出力を所定回数（たとえば２５６回）サンプリングし、その平均値をとる演算を行って平均第１電圧値Ｖ２を得る。この平均第１電圧値Ｖ２は、感温体２１ａ２の単一パルス印加開始から第１の時間経過時の第１温度に対応する。そして、平均初期電圧値Ｖ１と平均第１電圧値Ｖ２との差Ｖ０１（＝Ｖ２−Ｖ１）を液種対応第１電圧値として得る。

また、図８に示されているように、発熱体への電圧印加の開始から比較的長い時間である第２の時間（例えば単一パルスの印加時間；図８では４秒間）経過時（具体的には第２の時間の経過の直前）にセンサー出力を所定回数（たとえば２５６回）サンプリングし、その平均値をとる演算を行って平均第２電圧値Ｖ３を得る。この平均第２電圧値Ｖ３は、感温体２１ａ２の単一パルス印加開始から第２の時間経過時の第２温度に対応する。そして、平均初期電圧値Ｖ１と平均第２電圧値Ｖ３との差Ｖ０２（＝Ｖ３−Ｖ１）を液種対応第２電圧値として得る。

ところで、以上のような単一パルスの電圧印加に基づき発熱体２１ａ４で発生した熱の一部は被測定液体を介して感温体２１ａ２へと伝達される。この熱伝達には、パルス印加開始からの時間に依存して異なる主として２つの形態がある。即ち、パルス印加開始から比較的短い時間（例えば１．５秒）内の第１段階では、熱伝達は主として伝導が支配的である。これに対して、第１段階後の第２段階では、熱伝達は主として自然対流が支配的である。これは、第２段階では、第１段階で加熱された被測定液体による自然対流が発生し、これによる熱伝達の比率が高くなるからである。

第１段階での伝導による熱伝達には被測定液体の熱伝導率の関与が大きく、第２段階での自然対流による熱伝達には被測定液体の動粘度の関与が大きい。炭化水素系液体及びアルコール系液体に属する既知の幾つかの被測定液体（炭化水素系液体としてシクロヘキサン、ペンタン、オクタン、トルエン、ｏ−キシレン、及び、アルコール系液体としてメタノール、エタノール、プロパノール）について、本実施形態の装置で上記第１の時間を１．５秒として得られた液種対応第１電圧値Ｖ０１（＝Ｖ２−Ｖ１）と被測定液体の熱伝導率との関係を、図９に示す。また、同一の被測定液体について、本実施形態の装置で上記第２の時間を５秒として得られた液種対応第２電圧値Ｖ０２（＝Ｖ３−Ｖ１）と被測定液体の動粘度との関係を、図１０に示す。

図９から、液種対応第１電圧値Ｖ０１と被測定液体の熱伝導率とにかなりの相関があり、しかもアルコール系液体は液種対応第１電圧値Ｖ０１が境界値Ｖｓより小さい領域に位置し且つ炭化水素系液体は境界値Ｖｓより大きい領域に位置することがわかる。また、図１０から、液種対応第２電圧値Ｖ０２と炭化水素系液体の動粘度及びアルコール系液体の動粘度とにそれぞれ独立にかなりの相関があることがわかる。

そこで、本実施形態では、炭化水素系液体及びアルコール系液体に属する既知の幾つかの被測定液体（参照被測定液体）について、温度と液種対応第１電圧値Ｖ０１との関係を示す第１の検量線を予め得ておき、この検量線をマイコン７２の記憶手段に記憶しておく。第１検量線の例を図１１に示す。この例では、熱伝導率λがλ１及びλ２の参照被測定液体について、第１の検量線が作成されている。

図１１に示されているように、液種対応第１電圧値Ｖ０１は温度に依存するので、この第１の検量線を用いて測定対象の被測定液体の種類（ここでは、液種対応第１電圧値Ｖ０１による識別では、熱伝導率λにより被測定液体の種類を特定している）を識別する際には、液温検知部２２の感温体２２ａ２から液温検知増幅器７１を介して入力される液温対応出力値Ｔをも用いる。液温対応出力値Ｔの一例を図１２に示す。このような検量線をもマイコン７２の記憶手段に記憶しておく。

測定に際しては、先ず、測定対象の被測定液体について得た液温対応出力値Ｔから図１２の検量線を用いて温度値を得る。得られた温度値をｔとして、次に、図１１の第１の検量線において、温度値ｔに対応する各検量線の液種対応第１電圧値Ｖ０１（λ１；ｔ），Ｖ０１（λ２；ｔ）を得る。そして、測定対象の被測定液体について得た液種対応第１電圧値Ｖ０１（λｘ；ｔ）のλｘを、各検量線の液種対応第１電圧値Ｖ０１（λ１；ｔ），Ｖ０１（λ２；ｔ）を用いた比例演算を行って、決定する。即ち、λｘは、Ｖ０１（λｘ；ｔ），Ｖ０１（λ１；ｔ），Ｖ０１（λ２；ｔ）に基づき、以下の式
λｘ＝λ１＋
（λ２−λ１）［Ｖ０１（λｘ；ｔ）−Ｖ０１（λ１；ｔ）］
／［Ｖ０１（λ２；ｔ）−Ｖ０１（λ１；ｔ）］
から求める。以上のようにして液種の識別を正確に且つ迅速に（瞬時に）行うことができる。尚、図１１の第１の検量線として温度の代わりに液温対応出力値Ｔを用いたものを採用することで、図１２の検量線の記憶及びこれを用いた換算を省略することもできる。

図９からわかるように、得られた液種対応第１電圧値Ｖ０１につき境界値Ｖｓとの大小関係を判定することで、被測定液体が炭化水素系液体及びアルコール系液体のうちのいずれに属するものであるかの判別を行うことができる。

一方、本実施形態では、上記炭化水素系液体及びアルコール系液体のそれぞれに関して、幾つかの被測定液体（参照被測定液体）について、温度と液種対応第２電圧値Ｖ０２との関係を示す第２の検量線を予め得ておき、この検量線をマイコン７２の記憶手段に記憶しておく。第２検量線の例を図１３及び図１４に示す。図１３は炭化水素系液体に関するものであり、この例では、動粘度νがν１及びν２の参照被測定液体について第２の検量線が作成されている。また、図１４はアルコール系液体に関するものであり、この例では、動粘度νがν３及びν４の参照被測定液体について、第２の検量線が作成されている。上記の液種対応第１電圧値Ｖ０１を用いた識別で被測定液体が炭化水素系液体であると判別された場合には、以下の識別において図１３の第２の検量線を使用する。また、上記の液種対応第１電圧値Ｖ０１を用いた識別で被測定液体がアルコール系液体であると判別された場合には、以下の識別において図１４の第２の検量線を使用する。

図１３及び図１４に示されているように、液種対応第２電圧値Ｖ０２は温度に依存するので、この第２の検量線を用いて測定対象の被測定液体の種類（ここでは、液種対応第２電圧値Ｖ０２による識別では、動粘度νにより被測定液体の種類を特定している）を識別する際には、液温検知部２２の感温体２２ａ２から液温検知増幅器７１を介して入力される上記液温対応出力値Ｔをも用いる。

測定に際しては、先ず、測定対象の被測定液体について得た液温対応出力値Ｔから図１２の検量線を用いて温度値を得る。得られた温度値をｔとして、次に、図１３または図１４の第２の検量線において、温度値ｔに対応する各検量線の液種対応第２電圧値Ｖ０２（ν１；ｔ），Ｖ０２（ν２；ｔ）またはＶ０２（ν３；ｔ），Ｖ０２（ν４；ｔ）を得る。そして、測定対象の被測定液体について得た液種対応第２電圧値Ｖ０２（νｘ；ｔ）のνｘを、各検量線の液種対応第２電圧値Ｖ０２（ν１；ｔ），Ｖ０２（ν２；ｔ）またはＶ０２（ν３；ｔ），Ｖ０２（ν４；ｔ）を用いた比例演算を行って、決定する。即ち、νｘは、Ｖ０１（νｘ；ｔ），Ｖ０２（ν１；ｔ），Ｖ０２（ν２；ｔ）または（νｘ；ｔ），Ｖ０２（ν３；ｔ），Ｖ０２（ν４；ｔ）に基づき、以下の式
νｘ＝ν１＋
（ν２−ν１）［Ｖ０２（νｘ；ｔ）−Ｖ０２（ν１；ｔ）］
／［Ｖ０２（ν２；ｔ）−Ｖ０２（ν１；ｔ）］
または、
νｘ＝ν３＋
（ν４−ν３）［Ｖ０２（νｘ；ｔ）−Ｖ０２（ν３；ｔ）］
／［Ｖ０２（ν４；ｔ）−Ｖ０２（ν３；ｔ）］
から求める。以上のようにして液種の識別を正確に且つ迅速に（瞬時に）行うことができる。尚、図１３及び図１４の第２の検量線として温度の代わりに液温対応出力値Ｔを用いたものを採用することで、図１２の検量線の記憶及びこれを用いた換算を省略することもできる。

以上のようにして得られた液種の値（熱伝導率λまたは動粘度ν）を示す信号が不図示のＤ／Ａ変換器を介して、図７に示される出力バッファ回路７６へと出力され、ここからアナログ出力として不図示の自動車のエンジンの燃焼制御などを行うメインコンピュータ（ＥＣＵ）へと出力される。液温対応のアナログ出力電圧値もメインコンピュータ（ＥＣＵ）へと出力される。一方、液種値及び液温値を示す信号は、必要に応じてデジタル出力として取り出して、表示、警報その他の動作を行う機器へと入力することができる。

なお、以上のような液種識別の精度を高めるためには、液種検知部用フィン２１ｃ及び液温検知部用フィン２２ｃの周囲の被測定液体にできるだけ外的要因に基づく強制流動が生じにくくするのが好ましく、この点からカバー部材２ｄとくに上下方向の被測定液体導入路を形成するようにしたものの使用は好ましい。尚、カバー部材２ｄは、異物の接触を防止する保護部材としても機能する。

カバー部材２ｄは、更に、測定部３特に識別センサー部２の鉛直方向に対する傾角が変化する場合において、カバー部材が存在しない場合に比べ液種識別の精度を向上させるという機能をも発揮する。即ち、カバー部材が存在しない場合には、傾角の変化に対して、発熱体から発せられた熱が上記自然対流により感温体に伝達される形態の変化が大きく、従って、同一被測定液体の液種対応第２電圧値Ｖ０２の変化が大きく、このため他種類の被測定液体の場合の出力値との混同を生じない傾角範囲は比較的狭くなる。これに対して、カバー部材２ｄが存在する場合には、傾角の変化に対して、発熱体から発せられた熱が上記自然対流により感温体に伝達される形態の変化が小さく（即ち、自然対流は常に主としてカバー部材２ｄ内の被測定液体導入路に沿ってなされる）、従って、同一被測定液体の液種対応第２電圧値Ｖ０２の変化が小さく、このため他種類の被測定液体の場合の出力値との混同を生じない傾角範囲は比較的広い。

以上の実施形態では被測定流体として内燃エンジンに供給される燃料が用いられているが、本発明では、被測定流体はその他の形態の炭化水素系液体及びアルコール系液体であってもよい。そのような形態としては、石油プラントの品質管理のため又は環境中の炭化水素系液体及びアルコール系液体の分析のための試料の形態が例示される。また、本発明は、炭化水素系液体及びアルコール系液体の試料に対する熱伝導率や動粘度の測定のための装置として利用することも可能である。

本発明による液種識別装置の一実施形態の使用状態を示す模式的構成図である。 図１の液種識別装置の部分断面図である。 図１の液種識別装置の部分断面図である。 図１の液種識別装置の部分断面図である。 傍熱型液種検知部の断面図である。 傍熱型液種検知部の薄膜チップの分解斜視図である。 液種識別ための回路の構成図である。 発熱体に印加される単一パルス電圧Ｐとセンサー出力Ｑとの関係を示す図である。 液種対応第１電圧値Ｖ０１と被測定液体の熱伝導率との関係を示す図である。 液種対応第２電圧値Ｖ０２と被測定液体の動粘度との関係を示す図である。 第１の検量線の例を示す図である。 液温対応出力値Ｔの一例を示す図である。 第２の検量線の例を示す図である。 第２の検量線の例を示す図である。

符号の説明

１ 識別装置
２ 識別センサー部
２ａ ケース基板
２ｂ ケースカバー
２ｄ カバー部材
２１ 傍熱型液種検知部
２２ 液温検知部
２３ モールド樹脂
２４ 被測定液体導入路
２１ａ 薄膜チップ
２１ｂ 接合材
２１ｃ，２２ｃ 金属製フィン
２１ｄ ボンディングワイヤー
２１ｅ，２２ｅ 外部電極端子
２１ａ１ 基板
２１ａ２，２２ａ２ 感温体
２１ａ３ 層間絶縁膜
２１ａ４ 発熱体
２１ａ５ 発熱体電極
２１ａ６ 保護膜
２１ａ７ 電極パッド
３ 測定部
４Ｔ 第１流通路
４Ｅ 第２流通路
４Ｔ１，４Ｅ１ 断熱被覆材
６ ハウジング
８Ｔ，８Ｅ 管継手
１２ 回路基板
１３ 配線
１４Ｔ 被測定液体供給経路のタンク側部分
１４Ｅ 被測定液体供給経路の内燃エンジン側部分
２０ 被測定液体流通経路
６４，６６ 抵抗体
６８ ブリッジ回路
７０ 差動増幅器
７１ 液温検知増幅器
７２ マイコン（マイクロコンピュータ）
７４ スイッチ
７６ 出力バッファ回路
Ｔ タンク
Ｅ 内燃エンジン

Claims (10)

1. 炭化水素系液体またはアルコール系液体に属する被測定液体を識別する液種識別装置であって、
   前記被測定液体の流通経路に臨んで配置された識別センサー部を備えており、前記識別センサー部は発熱体及び感温体を含んでなる傍熱型液種検知部と前記被測定液体の温度を検知する液温検知部とを有しており、
   前記傍熱型液種検知部の発熱体に対して単一パルス電圧を印加して前記発熱体を発熱させ、前記傍熱型液種検知部の感温体と前記液温検知部とを含んでなる液種検知回路の出力に基づき前記被測定液体の識別を行う識別演算部を備えており、該識別演算部は、前記発熱体の発熱の際の、前記感温体の初期温度と前記単一パルス印加の開始から第１の時間経過時の第１温度との差に対応する液種対応第１電圧値及び前記感温体の初期温度と前記単一パルス印加の開始から前記第１の時間より長い第２の時間経過時の第２温度との差に対応する液種対応第２電圧値により、前記被測定液体の識別を行うことを特徴とする液種識別装置。
2. 前記第２の時間は前記単一パルスの印加時間であることを特徴とする、請求項１に記載の液種識別装置。
3. 前記第１の時間は前記単一パルスの印加時間の１／２以下であることを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の液種識別装置。
4. 前記第１の時間は０．５〜１．５秒であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の液種識別装置。
5. 前記単一パルスの印加時間は３〜１０秒であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の液種識別装置。
6. 前記感温体の初期温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の開始前の初期電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均初期電圧値を用い、前記感温体の第１温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の開始から第１の時間経過時の第１電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均第１電圧値を用い、前記感温体の第２温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の開始から第２の時間経過時の第２電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均第２電圧値を用い、前記液種対応第１電圧値として前記平均第１電圧値と前記平均初期電圧値との差を用い、前記液種対応第２電圧値として前記平均第２電圧値と前記平均初期電圧値との差を用いることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の液種識別装置。
7. 前記識別演算部には前記液温検知部から前記被測定液体の液温に対応する液温対応出力値が入力され、前記識別演算部では、既知の複数の種類の参照被測定液体について作成され液温に対する液種対応第１電圧値の関係を示す検量線を用いて、識別対象の被測定液体について得られた前記液温対応出力値と前記液種対応第１電圧値とに基づき、前記被測定液体が炭化水素系液体及びアルコール系液体のうちのいずれであるかの判別を行うことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の液種識別装置。
8. 前記識別演算部には前記液温検知部から前記被測定液体の液温に対応する液温対応出力値が入力され、前記識別演算部では、炭化水素系液体及びアルコール系液体につきそれぞれ既知の複数の種類の参照被測定液体について作成され液温に対する液種対応第２電圧値の関係を示す検量線を用いて、識別対象の被測定液体について得られた前記液温対応出力値と前記液種対応第２電圧値と前記判別の結果とに基づき、前記被測定液体の識別を行うことを特徴とする、請求項７に記載の液種識別装置。
9. 前記識別演算部はマイクロコンピュータを含んでなることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の液種識別装置。
10. 前記傍熱型液種検知部及び液温検知部はそれぞれ前記被測定液体との熱交換のための液種検知部用熱伝達部材及び液温検知部用熱伝達部材を備えていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の液種識別装置。

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