JP5614730B2 - 給油装置用センサ - Google Patents

Description

本発明は、燃料油、灯油、その他の各種油を供給する給油装置で用いられるセンサに関し、より詳細には、給油装置が供給している油の種類の判別や、その他の給油装置に関する情報を計測することが出来る複合センサに関する。

燃料油の品質、とりわけ燃料油に含まれる異物（例えば、水や空気）の存在や油種の異なる燃料油の混入は、燃料油を取り扱う機器にとっての性能や、販売先での安全及び環境に対して大きな影響を与える。
また、ガソリンエンジンに対して軽油を供給した場合、家庭用の灯油を購入した顧客に謝ってガソリンを販売してしまった場合の様に、油種を誤認した場合には、火災等の深刻な事故や故障に至る可能性がある。

さらに、エンジン用の燃料油に異物（水）が混入した場合、エンジンの始動不能、燃焼不良によるノッキングの発生や、ノッキング多発によるエンジン破損という重大事故にも繋がりかねない。
これに加えて、給油所（ガソリンスタンド）における給油配管の腐食は、給油系統に空気を侵入させ、燃料油の計量精度を損なわせる。また、給油配管の腐食によって、燃料油の地下への漏洩が進み、地下水汚染やベーパ（気化したガソリン）による引火火災の危険性も伴う。

その他、給油装置自体に故障が発生する恐れがあり、係る故障は給油所の営業に支障をきたし、販売機会を損失し、その他の深刻な事態を招く恐れがある。
係る給油装置自体の故障を検知するために、異常を検知するためのセンサを設けることが望ましい。
しかし、故障を検知する機能を有するセンサは電子機器が多く、給油装置に設置するためには防爆構造とする必要がある。そして、防爆構造にするとコストの高騰を招いてしまう。そして、廉価で使い易いセンサは現時点では提供されていない。

その他の従来技術として、例えば、ローリー車のタンク室別に操作キーを用意し、タンク室の底弁操作ハンドルと荷積み用ハッチ操作ハンドルとを封印ワイヤによって連結し、特定の操作キーだけが特定タンク室の荷積み用ハッチと底弁操作ハンドルだけで操作出来る様にして、誤荷卸しを防止する技術（特許文献１参照）が存在する。
上述した様に、供給するべき油種とは異なった油種を地下の貯油タンクや車両等に供給してしまうと重大な事態を惹起する。そのため、供給されている油種を常時判別して、誤った油種が供給された場合には速やかに対処することが望まれる。しかし、上述した従来技術（特許文献１）では、給油されている油種を常時監視、判別することは出来ない。

特公平３−６０７６０号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、給油装置に関する各種情報を、簡易な構造で且つ広範囲に亘って取得することが出来る給油装置用センサの提供を目的としている。

本願の請求項１に係る発明の給油装置用センサは、透光性材質からなる導光体プリズム（１）を給油系統（２）に設け、該プリズム（１）に照射装置（３）と、該給油系統（２）を流れる油とプリズム（１）の境界面（Ｆ１２）で反射した光（Ｒ１ｒ）を受光する受光装置（４）とを設けた給油装置用センサにおいて、前記プリズム（１）の境界面（Ｆ１２）は給油系統（２）の流路（２Ｆ）内に露出するように取付けられ、前記受光装置（４）で受光した領域（４α）の位置および受光量で油種を判別する制御ユニット（ＣＵ１１）を備え、前記制御ユニット（ＣＵ１１）は、受光装置（４）が受光していれば（Ｓ１）、受光領域決定ブロック（１１ａ）によって受光装置（４）における受光領域を決定し（Ｓ２）、屈折率決定ブロック（１１ｂ）では、前記受光領域決定ブロック（１１ａ）で決定した受光領域と記憶ブロック（１１ｆ）に記憶された受光領域と屈折率との関係から屈折率を決定し（Ｓ３）、油種決定ブロック（１１ｃ）では、前記屈折率決定ブロック（１１ｂ）で決定した屈折率と記憶ブロック（１１ｆ）に記憶された屈折率と油種との関係から油種を決定し（Ｓ４）、警報判定ブロック（１１ｄ）は、前記油種決定ブロック（１１ｃ）で特定した給油管２を流過する油種と、給油装置のコントロールユニット４０が記憶している給油されるべき油種とを比較して、一致しているか否かを判断し、一致していなければ、警報装置２０に警報発令の情報を発信し、給油停止装置３０に給油を停止する旨の制御信号を発信する機能を有し、また受光装置（４）は複数の素子（ＰＤ）を備え、該素子（ＰＤ）の各々に接続される光ファイバー（ＰＦ２１〜ＰＦ２５）には、油種判別と管路２Ｆ中の油内の異物（水／空気）混入率以外の情報に関するセンサー（ＰＳ２１〜ＰＳ２５）の出力である光を伝達していることを特徴としている。

本願の請求項１に係る発明の給油装置用センサは、透光性材質からなる導光体プリズム（１）を給油系統（２）に設け、該プリズム（１）に照射装置（３）と、該給油系統（２）を流れる油とプリズム（１）の境界面（Ｆ１２）で反射した光（Ｒ１ｒ）を受光する受光装置（４）とを設けた給油装置用センサにおいて、前記プリズム（１）の境界面（Ｆ１２）は給油系統（２）の流路（２Ｆ）内に露出するように取付けられ、前記受光装置（４）は前記境界面（Ｆ１２）を透過した光が前記油中に混入した異物に反射した反射光（Ｒ２ｒ）を受光する位置に配置されており、そして前記異物の混入率を判定する制御ユニット（ＣＵ１２）を備え、前記制御ユニット（ＣＵ１２）は、受光増加量演算ブロック（１２ｅ）では受光装置（４）の検出信号を読み込む（Ｓ１１）とともに、前記検出信号から前記反射光（Ｒ２ｒ）による受光増加量を演算し（Ｓ１２）、さらに受光増加量演算ブロック（１２ｅ）では、記憶ブロック（１２ｆ）に記憶された受光増加量と異物混入率の特性を用いて異物混入率を決定し（Ｓ１２）、第１の比較ブロック（１２ｇ）では、前記受光増加量演算ブロック（１２ｅ）で決定した異物混入率と記憶ブロック（１２ｆ）に記憶された第１のしきい値と比較し（Ｓ１３）、異物混入率が第１のしきい値以上であれば、受光変動量演算ブロック（１２ｈ）で、単位時間当たりの受光量の変動量を演算し（Ｓ１４）、第２比較ブロック（１２ｉ）では、前記受光変動量演算ブロック（１２ｈ）で演算した単位時間当たりの受光量の変動量が第２のしきい値以上であるか否かを判断し（Ｓ１５）、判定ブロック（１２ｊ）では、前記受光変動量演算ブロック（１２ｈ）で演算した単位時間当たりの受光量の変動量が第２のしきい値以上であれば、異物は空気であると判断し（Ｓ１６）、該変動量が第２のしきい値未満であれば異物は水であると判断する（Ｓ１７）機能を有し、また受光装置（４）は複数の素子（ＰＤ）を備え、該素子（ＰＤ）の各々に接続される光ファイバー（ＰＦ２１〜ＰＦ２５）には、油種判別と管路２Ｆ中の油内の異物（水／空気）混入率以外の情報に関するセンサー（ＰＳ２１〜ＰＳ２５）の出力である光を伝達していることを特徴としている。

当該その他のセンサ（ＰＳ２１）としては、例えば、いわゆる「光ダイヤフラム」（５０）を用いて、圧力が上昇してダイヤフラム（５０）が変形すると、受光量が変化することを用いて、給油系統（２）における圧力（油圧）を計測することが出来る。側に受光されなくなる。
また、油圧を計測するべき箇所に光ファイバ（ＰＳＦ）を浸漬して、その他のセンサを構成することが可能である。油圧が変動すると、浸漬されている光ファイバ（ＰＳＦ）の伝送効率が変化するので、当該浸漬されている光ファイバ（ＰＳＦ）に入力される光量と出力される光量を計測して、伝送効率を求めることにより、光ファイバ（ＰＳＦ）が浸漬されている領域の油圧が求まるのである。

その他のセンサとして、油の漏洩の有無を検出する油漏洩センサ（ＰＳ２３）を用いることが出来る。
係る油漏洩センサ（ＰＳ２３）として、例えば、油漏洩の有無を検出するべき位置に皿状容器（パン６０）を設け、パン（６０）内に光ファイバ（ＰＳＧ）を設置し、当該光ファイバ（ＰＳＧ）の表面が親油性材料である（撥水親油コーティングが施されている）。光ファイバ（ＰＳＧ）の表面が親油性材料であるため、パン（６０）内に油が滴下して光ファイバの表面に接触すると、当該接触箇所から光ファイバ（ＰＳＧ）内を伝送されている光がファイバ（ＰＳＧ）外に漏れ出し、光ファイバ（ＰＳＧ）から出力される光量が減少する。
当該光量を計測することにより、油が滴下しているか否か、すなわち、油が漏洩しているか否かを判定することが出来る。

これに加えて、特殊な傷をつけた光ファイバを給油系統中に配置して、温度変化により光位相が変化することを利用して、光ファイバを配置した箇所の油温を計測することが可能である。
或いは、特殊な傷をつけた光ファイバが変形すると光位相が変化することを利用して、給油装置内の歪や、変形を検出することも可能である。

それとは別に、インライン濃度計や果実の糖度計で利用されている光ファイバを用いたセンサを使用して、燃料の性状の変化を計測することが可能である。

本発明の実施に際しては、前記給油系統は給油配管であるのが好ましい。
また前記給油系統は、ポンプ内の配管であるのが好ましい。

上述する構成を具備する本発明によれば、受光装置（４）を、油と導光体（プリズム１）の境界面（Ｆ１２）で反射した光（Ｒ１ｒ）を受光する位置に設けることと、光ファイバ（ＰＦ２１〜ＰＦ２５）を接続可能に構成することにより、比較的容易に且つ給油装置内の広範囲に亘って、各種情報を取得することが可能である。
例えば、本発明によれば、前記受光装置（４）は、油と導光体（プリズム１）の境界面（Ｆ１２）で反射した光を受光する位置に設けられており、給油系統（２）を流れる油の屈折率により、前記反射した光（Ｒ１ｒ）が前記導光体（１）内を透過する経路が変化する。そのため、給油系統（２）を流れる油の屈折率により、受光装置（４）において前記反射した光（Ｒ１ｒ）が受光される範囲が変動する。受光装置（４）において前記反射した光（Ｒ１ｒ）が受光される範囲から、給油系統（２）を流れる油の屈折率が求まる。
ここで、給油系統（２）を流れる油の屈折率が求まれば、その油種も決定される。これにより本発明によれば、給油系統（２）を流れる油を常時監視して、その油種を判別することが可能である。

本発明において、受光装置（４）が受光した範囲から油種を決定する機能を有する制御装置（ＣＵ１１）を設け、受光装置（４）の検出信号を当該制御装置（ＣＵ１２）に送出するようにすれば、受光装置（４）の受光範囲から直ちに油種を識別することが出来る。
ここで、異なる種類の油が混合してしまった場合でも、その混合率により屈折率は変動する。そして、前記給油系統（２）を流れる油の屈折率の履歴を保存しておけば、屈折率の変動を過去の履歴と比較することにより、異なる種類の油が混合している状態であるのか否かを判断することが可能である。

そして本発明の給油装置用センサ（１００）において、前記給油系統（２）が給油所の貯油タンクに連通する給油管であれば、例えばタンクローリから貯油タンクに荷卸しする際に誤った油種が貯油タンクに供給されてしまった場合（いわゆる「コンタミ」が生じた場合）においても、給油管を流れる油の屈折率から直ちに誤った油種が供給されていることを検知して、荷卸し停止等の必要な処理を実行することが出来る。

本発明において、前記受光装置（４）が、給油系統（２）を流れる油と導光体（１）の境界面（Ｆ１２）を透過した光（Ｒ２）が前記油中に混入した異物（Ｃ：水、空気）に反射した反射光（Ｒ１ｒ）を受光する位置に配置されており、前記制御装置（ＣＵ１２）が、受光装置（４）が受光した給油系統（２）を流れる油と導光体（１）の境界面（Ｆ１２）を透過した光（Ｒ２）と前記反射光（Ｒ２ｒ）との総和から前記異物（Ｃ）の混入率を決定する機能を有していれば、給油系統（２）を流れる油中に混在する異物（Ｃ）が多いほど異物（Ｃ）による反射光量が増加するので、受光装置（４）が受光した光量の総和も増加する。
従って、受光装置（４）が受光した光量の総和から、異物（Ｃ）の混入率を決定することが可能である。

ここで、異物（Ｃ）による反射光量は、例えば異物（Ｃ）が水である場合には変動量が小さいが、異物（Ｃ）が空気である場合には変動量が大きいことが知られている。
本発明において、前記制御装置（ＣＵ１２）は、受光装置（４）が受光した前記総和の単位時間当たりの変動量から、異物（Ｃ）の種類を判定する（異物Ｃが水であるか空気であるかを判定する）機能を有していれば、上述した様に異物（Ｃ：水／空気）の混入率を求める際に、異物（Ｃ）の種類（水か空気か）を判断することが出来る。

これに加えて本発明によれば、油の漏洩を検知することにより、給油装置の異常を検出して、油漏洩による被害と周囲環境への悪影響を最小限に留めることが出来る。
また、油圧を検出することにより、ストレーナの目詰まりやポンプ運転状況の評価、給油ノズル、各種バルブの正常作動の確認を行うことが出来る。
さらに、給油装置各部の歪や変形、管路やホースの破断等を検出して、それによる被害を最小限に抑えることが出来る。
それに加えて、油の油温や性状を検出して、給油するべき油品質管理、計量精度の維持を行うことも出来る。

本発明において、光ファイバを用いてセンサと組合せ、センサの検出結果を伝送すれば、離隔した箇所に確実に計測結果を伝送することが出来て、しかも、電気的な増幅装置を必要とせず、火花が発生する恐れがないので、防爆構造が不要になる。

本発明の実施形態を示すブロック図である。 本発明の実施形態で用いられる受光装置を示す説明図である。 本発明の実施形態による油種判別の概要を示すブロック図である。 屈折率と燃料油と混入率との特性を示す図である。 油種判別を行う制御ユニットのブロック図である。 実施形態における油種判別の制御を示すフローチャートである。 実施形態における油種判別機構を組み込んだ給油ポンプの平面図である。 本発明の実施形態による水や空気の混入率演算の概要を示すブロック図である。 水や空気の混入率演算で用いられる受光装置における受光量の概要を示す特性図である。 水や空気の混入率演算を行う制御ユニットを示すブロック図である。 実施形態における水や空気の混入率演算の制御を示すフローチャートである。 実施形態で用いられるダイヤフラム状の部材を有する油圧計測センサの概要を示す説明図である。 実施形態で用いられる光ファイバを油中に浸漬されるタイプの油圧計測センサの概要を示す説明図である。 油の漏洩の有無を検出する油漏洩センサの概要を示す説明図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図1において、全体を符号１００で示す給油装置用センサは、導光体であるプリズム１と、プリズム１を取付ける給油管２と、照射装置（光照射用のファイバ、以下、「光ファイバ」と言う）３と、受光装置４と、給油装置（図示せず）のコントロールユニットＣＵとを備えている。
プリズム１の境界面Ｆ１２は、給油管２の流路２Ｆ内に露出するように取り付けられている。換言すれば、境界面Ｆ１２は、プリズム１と流路２Ｆ内を流れる油との境界面である。

図１で示す様に、受光装置４の符号４αで示す範囲は、油とプリズムの境界面Ｆ１２で反射した光、管路２Ｆ中の油内の異物（水／空気）で反射した光を受光する領域として用いられる。そして、当該受光する領域の位置や受光量は、油種判別（図３〜図６を参照して後述する）及び／又は異物（水／空気）混入率判定（図８〜図１１を参照して後述する）のためのパラメータとして用いられる。
範囲４αの計測結果（受光量）は、信号伝達ラインＳＬ１を介して、油種判別を実行する制御ユニットＣＵ１１に送られる。或いは、信号伝達ラインＳＬ２を介して、管内２Ｆを流れる油における異物（水や空気）の混入率を判定する制御ユニットＣＵ１２へ送られる。

受光装置４の符号４βで示す範囲は、光ファイバＰＦ２１〜ＰＦ２５が接続されている。
光ファイバＰＦ２１〜ＰＦ２５内には、それぞれ、センサＰＳ２１〜ＰＳ２５（図１では図示せず：図１２〜図１４参照）からの出力（計測結果）としての光が伝送される。
ここでセンサＰＳ２１〜ＰＳ２５は、その他の給油装置（図示せず）に関する情報であって、油種判別と管路２Ｆ中の油内の異物（水／空気）混入率以外の情報を計測するために設けられている。センサＰＳ２１〜ＰＳ２５の詳細については後述する。

受光装置４の概要を示す図２において、受光装置４は複数（例えば１２８個）のフォトダイオードＰＤで構成されている。ただし、受光層４を構成する複数の素子はフォトダイオード以外の素子も使用可能である。
個々のフォトダイオードＰＤには、光ファイバＰＦ２１〜ＰＦ２５と接続、取り外しが可能である。そしてフォトダイオードＰＤは、光ファイバＰＦ２１〜ＰＦ２５内を伝送されてフォトダイオードＰＤに到達した光量に対応した電気信号を発生する機能を有している。
図１において、センサＰＳ２１〜ＰＳ２５から光ファイバＰＦ２１〜ＰＦ２５を介して送られた光が、受光装置４の個々のフォトダイオードＰＤにおいて、電気信号に変換される。当該電気信号は、信号伝達ラインＳＬ２１〜ＳＬ２５を介して、制御ユニットＣＵ２１〜ＣＵ２５に送られる。
図１において、給油装置（図示せず）のコントロールユニットＣＵは、制御ユニットＣＵ１１、ＣＵ１２、ＣＵ２１〜ＣＵ２５を包含している。

次に、図３〜図６を参照して、本発明の実施形態により、流路（例えば、給油配管）内２Ｆを流れる油（ガソリン、灯油等の燃料油）の種類を判別する態様を説明する。
図３は、図１で示す構成において、流路（例えば、給油配管）内２Ｆを流れる油（ガソリン、灯油等の燃料油）の種類を判別する機能を発揮する構成を示している。図１で説明したのと同様に、図３において、プリズム１の境界面Ｆ１２は、給油管２の流路内２Ｆに露出するように取り付けられている。
プリズム１の一方の側面（図３では左側）には光ファイバ３が固定され、プリズム１の他方の側面（図３では右側）には受光装置４が固定されている。
図示の実施形態において、受光装置４は複数のフォトダイオードＰＤで構成されている。またプリズム１としては、流路内２Ｆを流れる燃料油の屈折率をｎ２とし、プリズム１の屈折率をｎ１とすると、ｎ１＜ｎ２であるプリズムが選択される。

光ファイバ３の端部３ｅから照射される光Ｒ１は、６０°〜７０°の角度で広がりつつ（拡散して）、プリズム１内を進行する。
プリズム１と油（給油管２の流路２Ｆ内を流れる油：例えば、燃料油）との境界面Ｆ１２において、油側（流路２Ｆ側）への入射角が臨界角α以上の領域の光Ｒ２は、屈折しつつ油側（流路２Ｆ側）へ進行する。
一方、油側（流路２Ｆ側）への入射角が臨界角α未満の領域の光は、プリズム１と油の境界面Ｆ１２で反射して、プリズム１の他方の側面（光ファイバ３を取付けていない側の側面）に設けられた受光装置４に照射される。
ここで、光の照射手段として光源に接続された光ファイバ３を用いているのは、光源から離隔した箇所に確実に光源からの光を伝達することが出来て、しかも、給油装置に組み込まれても、防爆構造とする必要が無いからである。

プリズム１と油の境界面Ｆ１２で反射した光が受光装置４に照射される領域は、流路内２Ｆを流れる油の屈折率により変動する。
ここで、プリズムの屈折率、ファイバの取付け位置、受光装置の取付け位置は一定なので、光ファイバ３からプリズム１内に入射した光Ｒ１がプリズム１と油の境界面Ｆ１２で反射し、境界面Ｆ１２で反射した反射光Ｒ１ｒが受光装置４に照射される領域を特定できれば、特定された領域（反射光Ｒ１ｒが受光装置４に照射される領域）から流路内２Ｆを流れる油の屈折率が求まる。そして、求められた屈折率からから、油の種類を判別することが出来る。

図４は、油（例えば、冬用軽油、夏用軽油、灯油、冬用ガソリン、夏用ガソリン）の屈折率を示している。
図４において、「冬用軽油」、「夏用軽油」、「灯油」、「冬用ガソリン」、「夏用ガソリン」と表示されている棒状の部分は、それぞれ、純度１００％の場合（異なる油が混入している割合である混入率０％の場合）における屈折率の範囲を示している。
図３で示す受光装置４がプリズム１と油の境界面Ｒ１２で反射した光Ｒ１ｒを受光した範囲を特定して、特定された受光範囲から流路２Ｆ内を流れる油の屈折率を決定したならば、例えば図４で示す様な屈折率と油種との関係を示す図表や特性図を用いて、決定された屈折率から流路２Ｆ内を流れる油の種類を決定することが出来る。

ここで、図４における直線Ｌは、夏用軽油に灯油が混合した場合における屈折率と灯油混合率の特性を示している。直線Ｌの左端は夏用軽油１００％で灯油０％の状態であり、直線Ｌの右端は灯油１００％で夏用軽油０％の状態である。
直線Ｌから明らかなように、異なる種類の油が混入すると屈折率は変化する。そのため、異なる種類の油が混入してしまうと、図３における受光装置４の受光範囲からは、異なる種類の油の混合率を求めることが出来なくなる。
これに対して、流路内２Ｆを流れる油の屈折率の履歴を保存することにより、屈折率の変動を過去の履歴と比較して、異なる種類の油が混合している状態であるのか否かを判断することが可能である。

次に図５を参照して、油種判別を実行する制御ユニットＣＵ１１について説明する。
図５において、油種判別を実行する制御ユニットＣＵ１１は、受光領域決定ブロック１１ａと、屈折率決定ブロック１１ｂと、油種決定ブロック１１ｃと、警報判定ブロック１１ｄと、記憶ブロック１１ｆとを備えている。

受光領域決定ブロック１１ａは、受光装置４（図３参照）とラインＳＬ１で接続され、受光装置４（図３参照）の検出信号に基づいて、反射光Ｒ１ｒ（図３参照）の受光領域を決定する。
図３を参照して説明した様に、プリズム１の境界面Ｆ１２で反射した光Ｒ１ｒを受光装置４が受光する。ここで、給油管２を流れる油の屈折率により反射光Ｒ１ｒがプリズム１内を透過する経路が変化するので、給油管２を流れる油の種類が変わると屈折率が変動して、受光装置４が反射光Ｒ１ｒを受光する範囲も変動する。
なお、図３では、受光装置４の受光範囲を、破線のハッチングを施したエリアＥで示している。しかし、実際に反射光Ｒ１ｒを受光するのは、受光装置４のプリズム１側（図３では左側）の面Ｄである。

屈折率決定ブロック１１ｂは、受光領域決定ブロック１１ａとラインＬｂで接続され、記憶ブロック１１ｆとはラインＬｆｂで接続されている。
屈折率決定ブロック１１ｂは、受光領域決定ブロック１１ａで決定された受光領域の情報と、記憶ブロック１１ｆに記憶された受光領域と屈折率の関係から、給油管２を流過している油種の屈折率を決定する機能を有している。

油種決定ブロック１１ｃは、屈折率決定ブロック１１ｂとラインＬｃで接続され、記憶ブロック１１ｆとはラインＬｆｃで接続されている。
油種決定ブロック１１ｃは、屈折率決定ブロック１１ｂで決定された屈折率と、記憶ブロック１１ｆに記憶された屈折率と油種との関係（例えば図４の様な図表、特性図、テーブル、数式等）から、給油管２を流過している油種を決定する機能を有している。

警報判定ブロック１１ｄは、油種決定ブロック１１ｃとラインＬｄで接続され、警報装置２０とラインＬ_２０で接続され、給油停止装置３０とラインＬ_２０で接続され、給油装置のコントロールユニット４０とラインＬ_４０で接続されている。
油種決定ブロック１１ｃで特定した油種と、給油装置４０のコントロールユニットＣＵ（図１におけるＣＵ１１、ＣＵ１２、ＣＵ２１〜ＣＵ２５以外のコントロールユニット）で記憶されている本来給油するべき油種とを比較して、上記特定した油種が、本来給油するべき油種と異なる場合には「警報を発して給油を停止」と判断する機能を有している。
そして警報判定ブロック１１ｄは、「警報を発して給油を停止」と判断した場合には、警報装置２０に警報を発信し、給油停止装置３０に現在給油中の油種の給油を停止させる制御信号を発信する機能を有する様に構成されている。

次に、主として図６に基づいて、図５をも参照しつつ、制御ユニットＣＵ１１を用いて油種を判別する制御について説明する。
先ず、図６のステップＳ１では、制御ユニットＣＵ１１は、受光装置４が受光しているか否かを判断する。受光装置４が受光していなければ（ステップＳ１がＮＯ）、ステップＳ１を繰り返す（ステップＳ１がＮＯのループ）。
一方、受光装置４が受光していれば（ステップＳ１がＹＥＳ）、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、受光領域決定ブロック１１ａによって、受光装置４における受光領域を決定（特定）する。
そしてステップＳ３に進み、屈折率決定ブロック１１ｂにより、ステップＳ２で決定した受光領域と、記憶ブロック１１ｆに記憶された受光領域と屈折率との関係から、給油管２を流過する油種の屈折率を決定する。
次のステップＳ４では、油種決定ブロック１１ｃにより、ステップＳ３で決定した屈折率と、記憶ブロック１１ｆに記憶された屈折率と油種との特性（例えば、図４の様な図表）から、給油管２を流過する油種を決定（特定）する。

ステップＳ５に進み、警報判定ブロック１１ｄは、ステップＳ４で特定した給油管２を流過する油種と、給油装置４０（図３参照）が記憶している給油されるべき油種とを比較して、給油管２を流過する油種が給油すべき油種と一致しているか否かを判断する。
給油管２を流過する油種が給油すべき油種と一致していれば（ステップＳ５がＹＥＳ）、異なる油種が混合する事態は生じていないと判断して、ステップＳ６に進む。
一方、給油管２を流過する油種が給油すべき油種と一致していなければ（ステップＳ５がＮＯ）、異なる油種が混合してしまうと判断して、ステップＳ７に進み、警報装置２０に警報発令の情報を発信し、給油停止装置３０に給油を停止する旨の制御信号を発信する。これにより、警報が発令され、給油が停止する。

ステップＳ６では、コントロールユニットＣＵ１１は、制御を終了するか否かを判断する。
制御を続行するのであれば（ステップＳ６がＮＯ）、ステップＳ１まで戻り、再びステップＳ１以降を繰り返す。
一方、制御を終了するのであれば（ステップＳ６がＹＥＳ）、そのまま制御を終了する。

図３では、実施形態における油種判別を行う機構を、図示しない給油装置の給油配管２に介装された状態が示されている。
ただし当該油種判別機構を、給油装置のポンプや流量計に組み込むことが可能である。
図７は、実施形態に係る給油装置用センサ１００を給油ポンプ５に組み込んだ状態を示しており、当該給油装置用センサ１００は、符号Ｐ１、Ｐ２で示す位置の領域内に組み込まれている。
ここで、位置Ｐ１は、図７の紙面に垂直な方向であって、紙面後方に離隔する側（看者から離隔する側）に設けられた気液分離用サイクロンの入口部分近傍の位置である。また、位置Ｐ２はポンプ吐出口５１近傍であり、当該ポンプ吐出口５１から、図７の紙面に垂直な方向の紙面手前側（看者に近接する側）に油が吐出される位置である。

次に、図８〜図１１を参照して、図示の実施形態において、水や空気等（いわゆる「異物」）の混入率を判定する態様について説明する。
なお図８において、異種の油が混入した場合には、管内を流れる油の屈折率が変化して、受光装置４が受光する範囲が変動する。従って、図３〜図６を参照して上述した態様にて、油種変更或いは異種油の混合を判断することが出来る。係る判断については、図３〜図６で上述しているので、重複説明は省略する。

図８において、管内２Ｆを流れる油に水や空気等のいわゆる「異物」Ｃが混入した場合には、当該異物（水や空気）は微小な粒子として油中に存在する。
プリズムと油との境界面Ｆ１２で反射されずに、管内２Ｆの油中に直進した光（図１、図３において、臨界角αを示す直線Ｒ２よりも上方の領域の光）は、水の粒子や空気の粒子により反射すると、その反射光は受光装置４に向って直進する。
そのため、受光装置で受光される光量は、プリズムと油との境界面Ｆ１２で反射された光Ｒ１ｒと、水の粒子や空気の粒子（異物C）で反射された光Ｒ２ｒの和（総量）となる。

図９には、受光装置４の受光面Ｄ（図３参照）の位置と、受光される光量の関係（特性）が、模式的に表現されている。
図９において、直線Ｒ２（臨界角に対応する）よりも上方の領域は、リズム１と油との境界面Ｆ１２で反射した光が受光される領域である。
図９において符号ＬＰ１で示す波形（実線で示す波形）は、水の粒子や空気の粒子で反射される光Ｒ２ｒ（図８参照）が存在しない場合（水／空気の混入率が０％の場合）における特性を示している。この特性ＬＰ１（水／空気の混入率が０％の場合における受光装置の受光量特性）は、例えば、給油装置による出荷前の段階において、予め特定して、記憶装置（図１０の記憶ブロック１２ｆ）に記憶しておくことが出来る。

一方、図９において符号ＬＰ２で示す波形は、水の粒子や空気の粒子Ｃで反射される光Ｒ２ｒが存在する場合における受光装置４の位置と受光量の特性である。
図９における符号δは、水の粒子や空気の粒子Ｃで反射される光Ｒ２ｒにより増加した（受光装置４の）受光量であり、水の粒子や空気の粒子Ｃで反射される光Ｒ２ｒ（図９に於ける符号ＬＰｃで示した分布）の量に比例する。
そのため、水の粒子や空気の粒子Ｃで反射される光Ｒ２ｒにより増加した受光量δを求めることにより、給油管２内を流れる油における水や空気の混入率を求めることが出来る。

ここで、水の粒子からの反射の場合は、受光量の変動が小さくなり、空気の粒子からの反射の場合は受光量の変動が大きくなる傾向がある。
従って、受光量の変動の大小を判断すれば、異物Ｃが水であるか空気であるかを判断することが可能である。

次に、図１０を参照して、管内２Ｆを流れる油における水や空気の混入率を判定する機能を有する制御ユニットＣＵ１２について説明する。
図１０において、制御ユニットＣＵ１２は、受光増加量演算ブロック１２ｅと、第１の比較ブロック１２ｇと、単位時間当たりの受光変動量演算ブロック（以下、「変動量演算ブロック」と略記する）１２ｈと、第２の比較ブロック１２ｉと、判定ブロック１２ｊと、タイマ１２ｔ（計時手段）と、報知処理ブロック１２ｋと、給油停止処理ブロック１２ｎと、記憶ブロック１２ｆを備えている。

受光増加量演算ブロック１２ｅは、受光装置４（図８参照）とラインＳＬ２で接続され、受光装置４からの検出信号を受信して、異物Ｃの反射光Ｒ２ｒによって増加した受光増加量δを演算する機能を有する。
それと共に受光増加量演算ブロック１２ｅは、受光増加量δと異物（水、空気）混入率の特性（記憶ブロック１２ｆに記憶）を用いて、異物（水、空気）混入率を決定する機能を有している。

第１の比較ブロック１２ｇは、受光増加量演算ブロック１２ｅとラインＬｇで接続され、記憶ブロック１２ｆとはラインＬｆｇで接続されている。
第１の比較ブロック１２ｇは、受光増加量演算ブロック１２ｅで決定された異物（水、空気）混入率と、記憶ブロック１２ｆに記憶された第１のしきい値（警報及び／又は給油停止が必要になる異物混合率）を比較する機能を有している。

変動量演算ブロック１２ｈは、受光増加量演算ブロック１２ｅとラインＬｅｈで接続され、第１の比較ブロック１２ｇとラインＬｈで接続され、タイマ１２ｔとはラインＬｔで接続されている。
そして、変動量演算ブロック１２ｈは、受光増加量演算ブロック１２ｅで演算された受光増加量δと、第１の比較ブロック１２ｇの比較結果と、タイマ１２ｔの計時とによって、受光量の単位時間当たりの変動を演算する機能を有している。

第２の比較ブロック１２ｉは、変動量演算ブロック１２ｈとラインＬｉで接続され、記憶ブロック１２ｆとはラインＬｆｉで接続されている。そして、第２の比較ブロック１２ｉは、変動量演算ブロック１２ｈで演算した受光量の単位時間当たりの変動量と、記憶ブロック１２ｆに記憶された第２のしきい値から、異物が空気であるか、水であるかを判断する機能をする様に構成されている。

判定ブロック１２ｊは、第１の比較ブロック１２ｇとラインＬｇｊで接続され、第２の比較ブロック１２ｉとラインＬｊで接続され、記憶ブロック１２ｆとはラインＬｆｊで接続されている。
そして、判定ブロック１２ｊは、第１の比較ブロック１２ｇで行った比較結果及び第２の比較ブロック１２ｉで行った比較結果と、記憶ブロック１２ｆに記憶された給油停止のしきい値及び報知（警報）のしきい値とを比較して、異物（水或いは空気）混入の報知（警報）の必要性、給油停止処理の必要性を判断するように構成されている。

また、判定ブロック１２ｊは、報知処理ブロック１２ｋとラインＬｊｋで接続され、給油停止処理ブロック１２ｎとラインＬｊｎで接続され、記憶ブロック１２ｆとは出力ラインＬｊｆで接続され、モニタＭとラインＬｊｍで接続されている。
判定ブロック１２ｊの判定結果は、報知処理ブロック１２ｋ、給油停止処理ブロック１２ｎ及びモニタＭに伝達される。

判定結果を受信した報知処理ブロック１２ｋは、異物の混入率が報知（警報）のしきい値（第１のしきい値：例えば、混入率１％）を越えた場合に、異物が混入した旨を報知（警報）する処理を行なうために、ラインＬ_２１を介して報知手段２０にその旨を伝達する。
また、判定結果を受信した給油停止処理ブロック１２ｉは、異物の混入率が給油停止のしきい値（例えば、混入率３％）を越えた場合に、給油停止処理を行うべく、ラインＬ_３１を介して図示しないポンプ駆動用モータを停止させる。
なお、警報あるいは給油停止の処理が行なわれた旨を、モニタＭで標示しても良い。

次に、主として図１１を参照し、図１０をも参照しつつ、給油管２内を流れる油における水や空気の混入率を求める制御について説明する。
なお、油種を判別するための制御については、第１実施形態と同様であるため、説明は省略する。

図１１のステップＳ１１において、制御ユニットＣＵ１２の受光増加量演算ブロック１２ｅにより受光装置４の検出信号（受光量）を読み込み、ステップＳ１２で、当該受光装置４の検出信号（受光量）から受光増加量を演算する。
そしてステップＳ１２では、受光増加量演算ブロック１２ｅにより、受光増加量δと異物（水、空気）混入率の特性（記憶ブロック１２ｆに記憶）を用いて、異物（水、空気）混入率を決定する。

続くステップＳ１３では、第１の比較ブロック１２ｇが、ステップＳ１２で演算した異物混入率と、記憶ブロック１２ｆに記憶された第１のしきい値を比較して、異物混入率が警報及び／又は給油停止を必要とするレベルであるか否かを判断する。
異物混入率が第１のしきい値未満であれば（ステップＳ１３がＮＯ）、異物混入率が警報及び／又は給油停止を必要とするレベルまで達しておらず、給油を継続しても問題がないと判断する。そしてステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９では、判定ブロック１２ｊは、一連の制御を終了するか否かを判断する。一連の制御を終了するのであれば（ステップＳ１９がＹＥＳ）、そのまま制御を終え、制御を続けるのであれば（ステップＳ１９がＮＯ）、ステップＳ１１まで戻り再びステップＳ１１以降を繰り返す。
一方、異物混入率が第１のしきい値以上であれば（ステップＳ１３がＹＥＳ）、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、受光変動量演算ブロック１２ｈが単位時間当たりの受光量の変動量を演算して、第２の比較ブロック１２ｉが単位時間当たりの受光量の変動量が第２のしきい値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１５）。
単位時間当たりの受光量の変動量が第２のしきい値以上である場合は（ステップＳ１５がＹＥＳ）、判定ブロック１２ｊで「混入した異物は空気である」と判断する（ステップＳ１６）。そして、ステップＳ１８に進む。
一方、単位時間当たりの受光量の変動量が第２のしきい値未満である場合は（ステップＳ１５がＮＯ）、判定ブロック１２ｊで「混入した異物は水である」と判断する（ステップＳ１７）。そして、ステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８では、判定ブロック１２ｊは、異物混入率が給油停止のしきい値以上か否かを判断する。ステップＳ１８の段階では、異物混入率が第１のしきい値以上であり、警報及び／又は給油停止が必要である。
異物混入率が給油停止のしきい値以上であれば（ステップＳ１８がＹＥＳ）、判定ブロック１２ｊは、給油停止処理ブロック１２ｎに「給油停止」の情報を伝達し、給油停止処理ブロック１２ｎは、給油停止機構（例えば、図示しない給油ポンプ）を停止させる旨を伝達する（ステップＳ２２）。

一方、異物混入率が給油停止のしきい値未満であれば（ステップＳ１８がＮＯ）、判定ブロック１２ｊは「給油停止をするほどではないが、警報を発して注意を促す必要がある状態」と判断する。
そして、報知処理ブロック１２ｋに「異物混入」の情報を伝達し、報知処理ブロック１２ｋは、図示しない警報装置に警報発令を伝達する（ステップＳ２１）。

なお、図７の位置Ｐ２に装置を設ける場合には、図１０、図１１における異物が水か空気かを判断するための構成及び制御は不必要である。図７において、ポンプ吐出口５１近傍の位置Ｐ２は気液分離用サイクロンの下流側であるため、油中に空気は包含されておらず、異物として混在するのは水のみだからである。

次に、図１２〜図１４を参照して、センサＰＳ２１〜ＰＳ２５を説明する。
図示の実施形態において、センサＰＳ２１は、給油装置における給油系統内の油の圧力を、いわゆる「光ダイヤフラム」を用いて計測する油圧計測センサである。
油圧計測センサＰＳ２１を用いて給油系統の油圧を計測することにより、ストレーナの目詰まりの有無、ポンプ運転状況、給油ノズルの正常作動の確認、各種バルブの制御作動の確認を行うことが可能である。

図１２は、係る油圧計測センサＰＳ２１の概要を示す。図１２において、油圧計測センサＰＳ２１は、ダイヤフラム（光ダイヤフラム）５０と、反射板５５と、照射側光ファイバ３と、受光側光ファイバＰＦ２１（図１参照）とを備えている。
油圧計測センサＰＳ２１は、図示では明示しない流路の一部に配置されている。当該流路に、平面状で且つ可撓性を有するダイヤフラム（光ダイヤフラム）５０を設け、ダイヤフラム５０の表面（流路の裏面側）に反射板５５を貼り付けている。
図１２における反射板５５の上方には、照射側光ファイバ３と受光側光ファイバＰＦ２１が配置されている。照射側光ファイバ３と受光側光ファイバＰＦ２１は、油圧が適正で光ダイヤフラム５０が平坦な状態の場合には、受光側光ファイバＰＦ２１の反射角度βが照射側光ファイバ３の入射角度αに等しく、照射側光ファイバ３から照射された光が、受光側光ファイバＰＦ２１に受光されるよう配置されている。

油圧計測センサＰＳ２１は上述のように構成されているので、油圧が上昇するとダイヤフラム５０が変形（上方へ膨張：破線の状態）して、反射板５５も上昇し、照射側からの光が受光側に受光されなくなる。
上述した様に、照射側光ファイバ３、受光側光ファイバＰＦ２１を用いると、離隔した箇所に確実に光を伝送することが出来て、しかも、電気的な装置（例えば増幅装置）を必要とせず、火花が発生する恐れがないので、防爆構造にする必要が無い。

図１３は、図１２とは別種の油圧計測センサＰＳ２２を示している。
油圧計測センサＰＳ２２は光ファイバＰＳＦにより構成されており、光ファイバＰＳＦは給油管２の流路内２Ｆ（油圧を計測するべき箇所）に浸漬されている。
流路２Ｆの油圧が変動すると浸漬されている光ファイバＰＳＦが変形し、光ファイバＰＳＦの伝送効率が変化する。そのため、浸漬されている光ファイバＰＳＦに入力される光量と出力される光量を計測して、伝送効率を求めれば、光ファイバＰＳＦが浸漬されている領域の油圧が求まる。
センサＰＳ２２の光ファイバＰＳＦの出力側は図１の光ファイバＰＦ２２に接続されている。

図１４は、油の漏洩の有無を検出する油漏洩センサＰＳ２３を示している。
このセンサＰＳ２３は、油漏洩の有無を検出するべき位置に皿状容器（パン）６０を設け、パン６０内に光ファイバＰＦＧを設置する。
図１４では示されていないが、光ファイバＰＦＧの表面側は親油性材料で構成されている（撥水親油コーティングが施されている）。そのため、図１４で示すように、パン６０内に油ＯＬが滴下して光ファイバＰＦＧの表面に接触すると、当該接触箇所から光ファイバＰＦＧ内を伝送されている光Ｒｉが光ファイバＰＦＧ外に漏れ出てしまう。その結果、光ファイバＰＦＧ出力側の光量が減少する。
光ファイバＰＦＧ出力側は、図１のＰＦ２３に接続されている。光ファイバＰＦＧ出力側の光量により、油が漏れて、パンに滴下したか否かが判断できる。
給油装置からの油の漏洩を検知すれば、例えば給油ホースの破断等を検出して、当該破断等による悪影響（例えば、周囲環境への悪影響）を最小限に留めることが出来る。
図１４における符号Ｒｉは入射光を示し、符号Ｒｏは出力側の光を示している。

図１のセンサＰＳ２４として、図示はされていないが、特殊な傷をつけた光ファイバを給油系統中に配置して、温度変化により光位相が変化することを利用して、光ファイバを配置した箇所の油温を計測することが可能である。
或いは、特殊な傷をつけた光ファイバが変形すると光位相が変化することを利用して、給油装置内の歪や、変形を検出することも可能である。
さらに、図１のセンサＰＳ２５として、図示はされていないが、インライン濃度計や果実の糖度計で利用されている光ファイバを用いたセンサを使用することが出来る。
それにより、燃料の性状の変化を計測することが可能である。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。

１・・・導光体／プリズム
２・・・給油系統／給油管
３・・・照射装置／光ファイバ
４・・・受光装置
５・・・給油ポンプ
１１ａ・・・受光領域決定ブロック
１１ｂ・・・屈折率決定ブロック
１１ｃ・・・油種決定ブロック
１１ｄ・・・警報判定ブロック
２０・・・警報装置
３０・・・給油停止装置
４０・・・給油装置のコントロールユニット
１００・・・給油装置用センサ
ＣＵ・・・コントロールユニット
ＣＵ１１・・・制御ユニット
ＰＳ２１・・・油圧計測センサ
ＰＦ２１・・・光ファイバ

Claims (2)

1. 透光性材質からなる導光体プリズム（１）を給油系統（２）に設け、該プリズム（１）に照射装置（３）と、該給油系統（２）を流れる油とプリズム（１）の境界面（Ｆ１２）で反射した光（Ｒ１ｒ）を受光する受光装置（４）とを設けた給油装置用センサにおいて、前記プリズム（１）の境界面（Ｆ１２）は給油系統（２）の流路（２Ｆ）内に露出するように取付けられ、前記受光装置（４）で受光した領域（４α）の位置および受光量で油種を判別する制御ユニット（ＣＵ１１）を備え、前記制御ユニット（ＣＵ１１）は、受光装置（４）が受光していれば（Ｓ１）、受光領域決定ブロック（１１ａ）によって受光装置（４）における受光領域を決定し（Ｓ２）、屈折率決定ブロック（１１ｂ）では、前記受光領域決定ブロック（１１ａ）で決定した受光領域と記憶ブロック（１１ｆ）に記憶された受光領域と屈折率との関係から屈折率を決定し（Ｓ３）、油種決定ブロック（１１ｃ）では、前記屈折率決定ブロック（１１ｂ）で決定した屈折率と記憶ブロック（１１ｆ）に記憶された屈折率と油種との関係から油種を決定し（Ｓ４）、警報判定ブロック（１１ｄ）は、前記油種決定ブロック（１１ｃ）で特定した給油管２を流過する油種と、給油装置のコントロールユニット４０が記憶している給油されるべき油種とを比較して、一致しているか否かを判断し、一致していなければ、警報装置２０に警報発令の情報を発信し、給油停止装置３０に給油を停止する旨の制御信号を発信する機能を有し、また受光装置（４）は複数の素子（ＰＤ）を備え、該素子（ＰＤ）の各々に接続される光ファイバー（ＰＦ２１〜ＰＦ２５）には、油種判別と管路２Ｆ中の油内の異物（水／空気）混入率以外の情報に関するセンサー（ＰＳ２１〜ＰＳ２５）の出力である光を伝達していることを特徴とする給油装置用センサ。
2. 透光性材質からなる導光体プリズム（１）を給油系統（２）に設け、該プリズム（１）に照射装置（３）と、該給油系統（２）を流れる油とプリズム（１）の境界面（Ｆ１２）で反射した光（Ｒ１ｒ）を受光する受光装置（４）とを設けた給油装置用センサにおいて、前記プリズム（１）の境界面（Ｆ１２）は給油系統（２）の流路（２Ｆ）内に露出するように取付けられ、前記受光装置（４）は前記境界面（Ｆ１２）を透過した光が前記油中に混入した異物に反射した反射光（Ｒ２ｒ）を受光する位置に配置されており、そして前記異物の混入率を判定する制御ユニット（ＣＵ１２）を備え、前記制御ユニット（ＣＵ１２）は、受光増加量演算ブロック（１２ｅ）では受光装置（４）の検出信号を読み込む（Ｓ１１）とともに、前記検出信号から前記反射光（Ｒ２ｒ）による受光増加量を演算し（Ｓ１２）、さらに受光増加量演算ブロック（１２ｅ）では、記憶ブロック（１２ｆ）に記憶された受光増加量と異物混入率の特性を用いて異物混入率を決定し（Ｓ１２）、第１の比較ブロック（１２ｇ）では、前記受光増加量演算ブロック（１２ｅ）で決定した異物混入率と記憶ブロック（１２ｆ）に記憶された第１のしきい値と比較し（Ｓ１３）、異物混入率が第１のしきい値以上であれば、受光変動量演算ブロック（１２ｈ）で、単位時間当たりの受光量の変動量を演算し（Ｓ１４）、第２比較ブロック（１２ｉ）では、前記受光変動量演算ブロック（１２ｈ）で演算した単位時間当たりの受光量の変動量が第２のしきい値以上であるか否かを判断し（Ｓ１５）、判定ブロック（１２ｊ）では、前記受光変動量演算ブロック（１２ｈ）で演算した単位時間当たりの受光量の変動量が第２のしきい値以上であれば、異物は空気であると判断し（Ｓ１６）、該変動量が第２のしきい値未満であれば異物は水であると判断する（Ｓ１７）機能を有し、また受光装置（４）は複数の素子（ＰＤ）を備え、該素子（ＰＤ）の各々に接続される光ファイバー（ＰＦ２１〜ＰＦ２５）には、油種判別と管路２Ｆ中の油内の異物（水／空気）混入率以外の情報に関するセンサー（ＰＳ２１〜ＰＳ２５）の出力である光を伝達していることを特徴とする給油装置用センサ。

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