JP5765637B2 - Foreign matter detection device - Google Patents

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本発明は、車両等に燃料油(油)を供給する給油所で用いられる給油装置に関する。より詳細には、本発明は、そのような給油装置において、燃料油中に水等の異物が混入したことを検知する技術に関する。 The present invention relates to a fueling device used in a filling station that supplies fuel oil (oil) to a vehicle or the like. More specifically, the present invention relates to a technique for detecting that foreign matters such as water are mixed in fuel oil in such a fueling device.

給油所では、給油装置により、給油所の地下タンクに貯留されているガソリン等の燃料油を、車両等に供給している。
地下タンク等の破損による外的要因と、誤操作等の人的要因と、事故や自然災害等による要因によって、燃料油に水が浸入することが考えられる。この様な各種要因により燃料油に水が混入してしまうと、水を含んだガソリンを車両に供給してしまうことになり、エンジンの始動不能を招き、燃焼不良によるノッキングの発生を惹起し、最悪の場合にはノッキング多発によるエンジンの破損という事態に至るという問題がある。
In a gas station, fuel oil such as gasoline stored in an underground tank of the gas station is supplied to a vehicle or the like by a fueling device.
Water may enter the fuel oil due to external factors such as damage to underground tanks, human factors such as erroneous operations, and factors such as accidents and natural disasters. If water is mixed into the fuel oil due to various factors like this, gasoline containing water will be supplied to the vehicle, causing the engine to be unable to start, and causing knocking due to poor combustion, In the worst case, there is a problem that the engine is damaged due to frequent knocking.

そのような問題に対処するため、液体の種類毎に静電容量が異なる性質を利用して、液体の性状を検出することが考えられる。
ここで、静電容量Cは C=(ε0・εs・S)/d (ただし、Sは電極の面積、ε0は真空の誘電率、εsは誘電体の誘電率、dは電極間の距離) なる式により求めることが出来る。
静電容量Cが大きいほど外乱の影響を小さくすることが出来るので、液体の性状を検出するのに有効である。
In order to cope with such a problem, it is conceivable to detect the property of the liquid by utilizing the property that the capacitance is different for each type of liquid.
Here, the capacitance C is C = (ε0 · εs · S) / d (where S is the area of the electrode, ε0 is the dielectric constant of the vacuum, εs is the dielectric constant of the dielectric, and d is the distance between the electrodes) It can be obtained by the following formula.
Since the influence of the disturbance can be reduced as the electrostatic capacitance C is larger, it is effective for detecting the property of the liquid.

静電容量を計測して燃料油に水等の異物が混入したか否かを検出するには、燃料油の供給系統中に一対の板状の電極を燃料油の流れに対して、平行に配置して、当該一対の板状電極間に燃料油を流過させる必要がある。上述した様に、一対の板状電極の静電容量が大きいほど、好適である。
しかし、板状電極の面積を大きくすると、給油装置における燃料油の供給系統(配管やポンプユニット等の供給用機器)の内部に設置することは困難である。
また、板状電極の間隔を小さくすると、一対の板状電極間の領域の流体抵抗が大きくなり、また、ゴミその他の異物が滞留し易くなってしまうので、不都合である。
In order to measure the capacitance and detect whether water or other foreign matter is mixed in the fuel oil, a pair of plate-like electrodes are placed in parallel to the fuel oil flow in the fuel oil supply system. It is necessary to dispose the fuel oil between the pair of plate electrodes. As described above, the larger the capacitance of the pair of plate electrodes, the better.
However, when the area of the plate electrode is increased, it is difficult to install the fuel electrode in the fuel oil supply system (supplying equipment such as piping and pump units) in the fueling device.
Further, if the interval between the plate electrodes is reduced, the fluid resistance in the region between the pair of plate electrodes is increased, and dust and other foreign matters are liable to stay, which is disadvantageous.

その他の従来技術として、アルコール混合ガソリンの比誘電率に対応した電圧を検出して、ガソリン性状の変化を検出する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、係る従来技術では、金属製の箱型ケーシングが必要であり、当該ケーシングを設置するだけのスペースを確保しなければならず、給油装置における燃料油の供給系統内部に設置することが困難である。
As another conventional technique, a technique has been proposed in which a voltage corresponding to the relative dielectric constant of alcohol-mixed gasoline is detected to detect a change in gasoline properties (see, for example, Patent Document 1).
However, in the related art, a metal box-shaped casing is necessary, and a space for installing the casing must be secured, and it is difficult to install the casing inside the fuel oil supply system in the fueling device. is there.

特開平5−288707号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-288707

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、燃料油の供給系統内部に設置して、燃料油中に例えば水の様な異物が混入することを検知することが出来る給油装置の提供を目的としている。 The present invention has been proposed in view of the above-described problems of the prior art, and can be installed inside a fuel oil supply system to detect that foreign matters such as water are mixed in the fuel oil. The purpose is to provide a refueling device that can be used.

本発明によれば、燃料油を貯留する地下タンク(1)から給油機構(2)における給油ホース接続部までの配管(4、5)途中に給油用ユニット(3)を設け、前記配管(4、5)又は給油用ユニット(3)の何れかに燃料油中に異物が混入したことを検知するための静電容量式の水検知センサ(10A)を設けた給油装置の異物混入検知装置において、前記静電容量式の水検知センサ(10A)はリング状部材(11A)の一方の端部に半径方向外方に設けた第1の円筒状の網状電極(121A)及び前記第1の円筒状の網状電極(121A)の半径方向内方に設けた第2の円筒状の網状電極(122A)が同心状に間隔を空けて固設されており、該第1および第2の網状電極(121A、122A)は給油装置のポンプ(3P)のストレーナ(31)の外側に被せるように取付けられており、前記リング状部材(11A)側はストレーナ(31)の開口部側となって開口されていると共に、該リング状部材(11A)の反対側は閉塞部材(32)によって閉塞され、ストレーナ(31)の開口部から入った燃料油(F)は半径方向外方に流れて第2の網状電極(122A)と第1の網状電極(121A)とを経由してストレーナ(31)の半径方向外方に流出するようになっている。
ここで水検知センサ(10A)は、水のみではなく、その他の異物の混入も検出可能であることが好ましい。
According to the present invention, the fuel supply unit (3) is provided in the middle of the pipes (4, 5) from the underground tank (1) for storing fuel oil to the fuel hose connection part in the fuel supply mechanism (2), and the pipe (4 5) In the foreign matter contamination detection device of the fueling device provided with a capacitance type water detection sensor (10A) for detecting that foreign matter is mixed in the fuel oil in either the fuel supply unit (3). The capacitance type water detection sensor (10A) includes a first cylindrical mesh electrode (121A) provided radially outward at one end of a ring-shaped member (11A) and the first cylinder. A second cylindrical mesh electrode (122A) provided radially inward of the mesh mesh electrode (121A) is concentrically spaced and fixed, and the first and second mesh electrodes ( 121A, 122A) is the stray of the pump (3P) of the fueling device The ring-shaped member (11A) side is opened as the opening portion side of the strainer (31), and is opposite to the ring-shaped member (11A). Is closed by the closing member (32), and the fuel oil (F) entering from the opening of the strainer (31) flows outward in the radial direction to cause the second mesh electrode (122A) and the first mesh electrode (121A). And flow out radially outward of the strainer (31).
Here, it is preferable that the water detection sensor (10A) can detect not only water but also other foreign matters.

本発明において、網電極(121A、122A)は、いわゆる「網の目」を構成している場合のみならず、多数の貫通孔を有する形状も包含するのが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the mesh electrodes (121A, 122A) include not only a case of so-called “mesh” but also a shape having a large number of through holes.

また本発明において、網電極(の一方或いは双方)が絶縁されているのが好ましい。
絶縁については、例えば、絶縁材を網電極(121A、122A)にコーティングすることが好ましい。
Moreover, in this invention, it is preferable that the mesh electrode (one or both) is insulated.
For insulation, for example, it is preferable to coat the mesh electrode (121A, 122A) with an insulating material.

さらに本発明において、前記センサ(10A)は、絶縁されていない網電極と、絶縁された網電極を有しているのが好ましい。
この場合、絶縁されていない網電極と、絶縁された網電極との間に、絶縁されていない電極を配置するのが好ましい。
Furthermore, in the present invention, the sensor (10A) preferably has an uninsulated mesh electrode and an insulated mesh electrode.
In this case, it is preferable to dispose an uninsulated electrode between the uninsulated mesh electrode and the insulated mesh electrode.

上述する構成を具備する本発明によれば、前記配管(、5)又は給油用ユニット()のいずれかに静電容量式の水検知センサ(10A)を設けているので、燃料油中に水(或いは、その他の異物)が混入した場合に、静電容量或いは誘電率の変化により、直ちに検出することが出来る。
そのため、水を含んだガソリンを車両に供給してしまうことを防止して、エンジンの始動不能、燃焼不良によるノッキングの発生、エンジンの破損という事態に至ることを未然に防止することが出来る。
According to the present invention having the above-described configuration, the capacitance type water detection sensor (10A) is provided in either the pipe ( 4 , 5) or the oil supply unit ( 3 ). When water (or other foreign matter) is mixed in, it can be immediately detected by a change in capacitance or dielectric constant.
For this reason, it is possible to prevent the gasoline containing water from being supplied to the vehicle, and to prevent the engine from starting, the occurrence of knocking due to poor combustion, and the engine from being damaged.

ここで、前記センサ(10A)を網電極(121A、122A)で構成しているので、網電極(121A、122A)を流路(或いは、燃料油の流線F)に対して直交する方向に配置しても、燃料油は網状の電極(121A、122A)を抵抗なく通過することが出来る。
そして、網電極(121A、122A)間の間隔を狭くしても、抵抗が大きくなることはなく、静電容量を大きくして、ノイズの影響を小さくすることが出来る。
Here, since the sensor (10A) is composed of the mesh electrodes (121A, 122A), the mesh electrodes (121A, 122A) are arranged in a direction perpendicular to the flow path (or the flow line F of the fuel oil). Even if it arrange | positions, fuel oil can pass through a mesh-like electrode (121A, 122A) without resistance.
And even if the interval between the mesh electrodes (121A, 122A) is narrowed, the resistance does not increase, and the capacitance can be increased to reduce the influence of noise.

これに加えて、本発明は、網電極(121A、122A)はストレーナ(31)の外側に取付け可能に構成しているので、センサ(10A)の取付け位置のスペースを節約することが出来る。
そして、網電極(121A、122A)を、一方が開口した中空円筒状に構成しているので、板状の網電極(12)に比較して、電極の面積を広くして、静電容量を大きくすることが出来る。
In addition, according to the present invention, the mesh electrodes (121A, 122A) can be attached to the outside of the strainer (31), so that the space for the sensor (10A) can be saved.
Since the mesh electrodes (121A, 122A) are formed in a hollow cylindrical shape with one opening, the electrode area is increased compared to the plate-shaped mesh electrode (12), and the capacitance is increased. It can be enlarged.

さらに、網電極(の一方或いは双方)が絶縁されていれば(異なる特性を有する2つの網電極を用いれば)、電極間を流れる燃料油を介して短絡電流(漏れ電流)が流れることが防止され、漏れ電流をカットすることにより、静電容量の変化のみを確実に高精度で検出することが出来る。
そして、漏れ電流によりセンサ(10A)の感度が上昇し過ぎてしまうことも防止される。
Furthermore, if the mesh electrode (one or both) is insulated (if two mesh electrodes having different characteristics are used), a short circuit current (leakage current) is prevented from flowing through the fuel oil flowing between the electrodes. By cutting the leakage current, it is possible to reliably detect only the change in capacitance with high accuracy.
And it is also prevented that the sensitivity of the sensor (10A) increases too much due to the leakage current.

本発明の参考例に係る給油装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the oil supply apparatus which concerns on the reference example of this invention. 本発明の参考例の要部を構成するセンサを示す側面図である。It is a side view which shows the sensor which comprises the principal part of the reference example of this invention. 図2のセンサの斜視図である。It is a perspective view of the sensor of FIG. 図2のA部拡大図である。It is the A section enlarged view of FIG. 板状電極を用いた一般的なコンデンサを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the general capacitor | condenser using a plate-shaped electrode. 図5のコンデンサの不都合を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the inconvenience of the capacitor | condenser of FIG. 図2のセンサの概念図である。It is a conceptual diagram of the sensor of FIG. 図2のセンサのメリットを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the merit of the sensor of FIG. 本発明の実施形態の要部を構成するセンサを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the sensor which comprises the principal part of embodiment of this invention. 図9のセンサにおけるX−X断面を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XX cross section in the sensor of FIG. 図9のセンサが配置されるポンプストレーナの斜視図である。FIG. 10 is a perspective view of a pump strainer in which the sensor of FIG. 9 is arranged. 図9のセンサを図11のポンプストレーナに被せた状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which covered the sensor of FIG. 9 on the pump strainer of FIG. 図10のX−X断面を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XX cross section of FIG. 図9のセンサが被せられる給油ポンプの斜視図である。It is a perspective view of the oil supply pump which covers the sensor of FIG. エタノールへの加水率と静電容量の関係の一例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows an example of the relationship between the hydrolysis rate to ethanol, and an electrostatic capacitance. 本発明の実施形態で用いられるセンサの漏れ電流を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the leakage current of the sensor used by embodiment of this invention. センサの作用を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the effect | action of a sensor. 電流の周波数と漏れ電流の影響を図表により示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the influence of the frequency of an electric current, and leakage current with a chart. ガソリン中に包含されるエタノールの比率と静電容量の関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the ratio of the ethanol included in gasoline, and an electrostatic capacitance.

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〜図8は本発明の参考例を示している。
先ず図1を参照して、本発明の参考例が適用される給油装置の概要を示す。
図1において、全体を符号100で示す給油装置は、給油所(ガソリンスタンド等)の地下に埋設した地下タンク1と、給油機構2と、給油ポンプと流量計から成るユニット3(給油用ユニット3)と、地下埋設配管4と、給油機構内配管5と、給油ホース6と、給油ノズル7を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
1 to 8 show reference examples of the present invention.
First, referring to FIG. 1, an outline of a fueling device to which a reference example of the present invention is applied is shown.
In FIG. 1, an oil supply apparatus denoted by reference numeral 100 as a whole is a unit 3 (an oil supply unit 3) comprising an underground tank 1, an oil supply mechanism 2, an oil supply pump, and a flow meter buried underground in a gas station (gasoline station or the like). ), Underground buried pipe 4, oil supply mechanism internal pipe 5, oil supply hose 6, and oil supply nozzle 7.

給油用ユニット3及び給油機構内配管5は、給油機構2内に設けられており、地下埋設配管4は、地下タンク1と給油用ユニット3を接続している。
給油機構内配管5は、給油用ユニット3と給油ホース6を接続している。そして給油ホース6の先端には、給油ノズル7が設けられている。
明確には図示されていないが、給油ノズル7は、給油機構2の外周パネルに設けたノズル掛け(図示せず)に係止されている。
本発明の参考例の異物混入検知装置(以下、「センサ」と言う)10は、図2において概要が示されている。そして図1において、センサ10(図2参照)は、地下埋設配管4、給油用ユニット3、給油機構内配管5の何れかに介装されている。
そしてセンサ10は、静電容量の変化により、水が混入することを検知することが出来る。燃料油と水は誘電率が大きく相違するので、燃料油に少量の水が混入しても、静電容量は大きく変化するためである。
The oil supply unit 3 and the oil supply mechanism internal pipe 5 are provided in the oil supply mechanism 2, and the underground buried pipe 4 connects the underground tank 1 and the oil supply unit 3.
The oil supply mechanism internal pipe 5 connects the oil supply unit 3 and the oil supply hose 6. An oil supply nozzle 7 is provided at the tip of the oil supply hose 6.
Although not clearly shown, the oil supply nozzle 7 is locked to a nozzle hook (not shown) provided on the outer peripheral panel of the oil supply mechanism 2.
A foreign matter contamination detection apparatus (hereinafter referred to as “sensor”) 10 according to a reference example of the present invention is schematically shown in FIG. In FIG. 1, the sensor 10 (see FIG. 2) is interposed in any of the underground buried pipe 4, the oil supply unit 3, and the oil supply mechanism internal pipe 5.
And the sensor 10 can detect that water mixes by the change of an electrostatic capacitance. This is because the dielectric constant of fuel oil and water is greatly different, and the capacitance changes greatly even if a small amount of water is mixed into the fuel oil.

ここで、異物が混入した燃料油の誘電率は、燃料油の誘電率と異物の誘電率の和となるので、燃料油と異物が均一に混合されていなくても、正確に異物の有無を検出することが出来る。
そのため、燃料油が給油用ユニット3のポンプにおける回転体(図示せず)よりも地下タンク1側の領域、換言すれば当該回転体により均一に混合される位置よりも地下タンク1側の領域であっても、燃料油に異物(図示の実施形態では水)が混入した場合には、その旨及び混入率を正確に判断することが出来る。
Here, since the dielectric constant of the fuel oil mixed with foreign matter is the sum of the dielectric constant of the fuel oil and the dielectric constant of the foreign matter, the presence or absence of foreign matter can be accurately detected even if the fuel oil and the foreign matter are not evenly mixed. Can be detected.
Therefore, the fuel oil is located in the underground tank 1 side of the rotating body (not shown) in the pump of the refueling unit 3, in other words, in the underground tank 1 side of the area where the fuel oil is uniformly mixed by the rotating body. Even in such a case, when foreign matter (water in the illustrated embodiment) is mixed in the fuel oil, the fact and the mixing rate can be accurately determined.

本発明の参考例に係るセンサ10を、図2〜図4を参照して説明する。
図2〜図4において、センサ10は、円環状の枠体11と、一対の網状電極12と、静電容量演算装置13と、一対のケーブル14で構成されている。網状電極12は、その周縁部が、間隔を一定にするための枠体11により支持されている。図示されていないが、間隔を一定にするためのスペーサを、網状電極12、12間に配置しても良い。
図4で示す様に、円環状の枠体11の断面形状は凸状であり、その凸状の突出部11tは(円環の)半径方向内方を向いている。
一対の網状電極12は、枠体11における凸状突出部11tの両側部11s及び段部11aに当接して配置されている。
ここで、「網状」なる文言は、いわゆる「網の目」を有する形状のみならず、多数の貫通孔を有する形状をも包含する趣旨で用いられている。
A sensor 10 according to a reference example of the present invention will be described with reference to FIGS.
2 to 4, the sensor 10 includes an annular frame 11, a pair of mesh electrodes 12, a capacitance calculation device 13, and a pair of cables 14. The edge of the mesh electrode 12 is supported by a frame 11 for making the interval constant. Although not shown, a spacer for making the interval constant may be disposed between the mesh electrodes 12 and 12.
As shown in FIG. 4, the cross-sectional shape of the annular frame 11 is convex, and the convex protrusion 11t faces inward in the radial direction (of the ring).
The pair of mesh electrodes 12 are disposed in contact with both side portions 11 s and the step portions 11 a of the projecting protrusion portion 11 t of the frame body 11.
Here, the term “mesh” is used to include not only a shape having a so-called “mesh” but also a shape having a large number of through holes.

網状電極12の面積をS、真空の誘電率をε0、誘電体(網状電極12)の誘電率をεs、電極間の距離をdとすれば、
静電容量Cは C=(ε0・εs・S)/d なる式により求められる。
ここで、静電容量Cが大きいほど外乱の影響を小さくすることが出来るので、液体の性状を検出するのに有効である。
センサ10における枠体11の直径Dは、その設置場所が、例えば、地下埋設配管4(図1参照)内であれば、地下埋設配管4の内径によって上限値が決まる。従って、一対の網状電極12において大きな静電容量Cを得るためには、一対の網状電極12間の距離dを小さく設定すればよい。
図2〜図4の本発明の参考例における一対の網状電極12であれば、網状電極12間の距離dを小さく設定しても、電極が網状であるため燃料油は容易に網状電極11の網の目を通過することが出来る。そのため、図2〜図4の網状電極12であれば、検知対象物である燃料油が当該電極12を通過する際の通過抵抗が大きくなってしまうことはない。
If the area of the mesh electrode 12 is S, the dielectric constant of vacuum is ε0, the dielectric constant of the dielectric (mesh electrode 12) is εs, and the distance between the electrodes is d,
The capacitance C is obtained by the following formula: C = (ε0 · εs · S) / d
Here, since the influence of disturbance can be reduced as the capacitance C increases, it is effective for detecting the properties of the liquid.
The upper limit of the diameter D of the frame 11 in the sensor 10 is determined by the inner diameter of the underground buried pipe 4 if the installation location is, for example, in the underground buried pipe 4 (see FIG. 1). Therefore, in order to obtain a large capacitance C in the pair of mesh electrodes 12, the distance d between the pair of mesh electrodes 12 may be set small.
2 to 4, even if the distance d between the mesh electrodes 12 is set to a small value, the fuel oil can be easily added to the mesh electrode 11 because the electrodes are mesh. You can go through the mesh. Therefore, with the mesh electrode 12 of FIGS. 2 to 4, the passage resistance when the fuel oil as the detection target passes through the electrode 12 does not increase.

図5は、図2〜図4の網状電極12を使用せずに、平板形状の電極(板状電極)12Pにより構成された一般的な構成のコンデンサ10Jが示されている。図5における一般的なコンデンサ10Jでは、電極12P間に電化が溜まり、電場が形成される。
ここで、図5で示す様な一般的な板状電極12Pを用いたコンデンサ10Jを燃料油の供給配管内に配置する場合には、図6で示す様に、板状電極12Pは、燃料油の供給配管における流線Fに対して並行に配置せざるを得ない。燃料油供給配管の流線Fに対して直交する方向に板状電極12Pを配置すると、板状電極12Pが燃料油の流れをせき止めてしまうからである。
FIG. 5 shows a capacitor 10J having a general configuration constituted by a plate-shaped electrode (plate electrode) 12P without using the mesh electrode 12 of FIGS. In the general capacitor 10J in FIG. 5, electrification accumulates between the electrodes 12P, and an electric field is formed.
Here, when the capacitor 10J using the general plate electrode 12P as shown in FIG. 5 is arranged in the fuel oil supply pipe, as shown in FIG. It must be arranged in parallel to the streamline F in the supply pipe. This is because if the plate electrode 12P is arranged in a direction orthogonal to the flow line F of the fuel oil supply pipe, the plate electrode 12P blocks the flow of the fuel oil.

上述した様に、コンデンサ10Jでは、その静電容量が大きいほど外乱の影響を小さくすることが出来るので、静電容量から液体の性状を検出するには有効である。
しかし、コンデンサ10Jの板状電極12Pの面積を大きくすると、給油装置における燃料油の供給系統(配管やポンプユニット等の供給用機器)の内部にコンデンサJを設置することが困難となる。
一方、板状電極12Pの間隔dを小さくすると、一対の板状電極12P間の領域における流体抵抗が大きくなり、且つ、ゴミその他の異物が滞留し易くなってしまうので、不都合である。
As described above, in the capacitor 10J, the influence of the disturbance can be reduced as the capacitance increases, which is effective for detecting the property of the liquid from the capacitance.
However, if the area of the plate-like electrode 12P of the capacitor 10J is increased, it becomes difficult to install the capacitor J inside the fuel oil supply system (supplying equipment such as a pipe and a pump unit) in the fueling device.
On the other hand, if the distance d between the plate-like electrodes 12P is reduced, the fluid resistance in the region between the pair of plate-like electrodes 12P is increased, and dust and other foreign matters are liable to stay.

ここで、電極12間の静電容量Cは電場の雰囲気で決定されるため、図7で示す様に、電極12を網で構成しても、板状の電極と同程度の電荷が貯留される。すなわち、図2〜図4で示す本発明の参考例のセンサ10であれば、従来の板状電極12Pを用いたコンデンサ10Jと同様な静電容量が得られる。
また、図2〜図4で示す本発明の参考例のセンサ10であれば、図8で示す様に、供給配管の燃料油の流線Fに直交する方向に網状電極12を配置しても、燃料油は網状電極12の「網の目」(或いは、多数の貫通口)を容易に通過することが出来るので、供給配管内において、図2〜図4のセンサ10を燃料油の流線Fに直交する方向に配置しても、燃料油の流れを妨げてしまうことはない。
さらに、燃料油は網状電極12の「網の目」(或いは、多数の貫通口)を抵抗なく通過することが出来るので、一対の網状電極12間の間隔dを狭くしても、燃料油の流れの抵抗は増加しない。換言すれば、図2〜図4で示す本発明の参考例のセンサ10であれば、燃料油の流れの抵抗を大きくすること無く、一対の網状電極間の間隔を狭くして電極間の静電容量を大きくすることが出来る。
これにより、図2〜図4で示す本発明の参考例に係るセンサ10であれば、静電容量を大きくして外乱の影響を小さくすると共に、燃料油の流れを妨げてしまうこと無く、その誘電率を正確且つ有効に検出することが出来る。
Here, since the capacitance C between the electrodes 12 is determined by the atmosphere of the electric field, as shown in FIG. 7, even if the electrodes 12 are configured by a net, charges similar to those of the plate-like electrodes are stored. The That is, if it is the sensor 10 of the reference example of this invention shown in FIGS. 2-4, the electrostatic capacitance similar to the capacitor | condenser 10J using the conventional plate-shaped electrode 12P will be obtained.
In the case of the sensor 10 of the reference example of the present invention shown in FIGS. 2 to 4, as shown in FIG. 8, the mesh electrode 12 may be arranged in a direction perpendicular to the flow line F of the fuel oil in the supply pipe. Since the fuel oil can easily pass through the “mesh” (or many through holes) of the mesh electrode 12, the sensor 10 of FIGS. Even if it is arranged in a direction perpendicular to F, the flow of fuel oil is not hindered.
Furthermore, since the fuel oil can pass through the “mesh” (or a large number of through holes) of the mesh electrode 12 without resistance, the fuel oil can be obtained even if the distance d between the pair of mesh electrodes 12 is narrowed. The flow resistance does not increase. In other words, in the sensor 10 of the reference example of the present invention shown in FIGS. 2 to 4, the gap between the pair of mesh electrodes is reduced without increasing the resistance of the flow of fuel oil, and the static electricity between the electrodes is reduced. Capacitance can be increased.
Thereby, if it is the sensor 10 which concerns on the reference example of this invention shown in FIGS. 2-4, while increasing an electrostatic capacitance and making the influence of a disturbance small, it will not disturb the flow of fuel oil, but the The dielectric constant can be detected accurately and effectively.

次に、図9〜図14を参照して、本発明の実施形態に係るセンサ10Aについて説明する。
図9、図10で示すセンサ10Aは、図14で示すポンプ3Pのストレーナ31(ストレーナ31単体としては図11参照)に被せて使用する様に構成されている。ここでポンプ3Pは、図1で示す給油用ユニット3に包含される。
図9において、センサ10Aは、リング状部材11Aにおける一方の端部(図9では端部)に、図10で示す様に、網状電極121A(半径方向外方の電極)、122A(半径方向内方の電極)が同心状に所定の間隔を空けて固設されている。このセンサ10Aを、図11に示すストレーナ31に被せて使用する。
図11における矢印Fは、ストレーナ31に流入し、流出する燃料油の流れを示している。
Next, a sensor 10A according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The sensor 10A shown in FIGS. 9 and 10 is configured to be used by being placed on the strainer 31 of the pump 3P shown in FIG. 14 (see FIG. 11 for the strainer 31 alone). Here, the pump 3P is included in the oil supply unit 3 shown in FIG.
9, the sensor 10A has one end in the ring member 11A (the right end in FIG. 9), as shown in Figure 10, mesh electrodes 121A (radially outward of the electrodes), 122A (radial Inner electrodes) are fixed concentrically at a predetermined interval. This sensor 10A is used by being put on a strainer 31 shown in FIG.
An arrow F in FIG. 11 indicates the flow of the fuel oil that flows into and out of the strainer 31.

センサ10Aでは、図9、図11における右端側が、図14で示す様に、閉塞部材32によって閉塞されている。
図12に示す様にストレーナ31の開口部(図12の左端部)から入った燃料油Fは、図13で示す様にストレーナ31の半径方向外方に流れ、センサ10Aの内側電極122A及び外側電極121Aを経由して、ストレーナ31の半径方向外方に流出する。
In the sensor 10A, the right end side in FIGS. 9 and 11 is closed by the closing member 32 as shown in FIG.
As shown in FIG. 12, the fuel oil F that has entered from the opening of the strainer 31 (the left end in FIG. 12) flows outward in the radial direction of the strainer 31 as shown in FIG. It flows out radially outward of the strainer 31 via the electrode 121A.

図2〜図8を参照して本発明の参考例で説明したのと同様に、図9〜図14を参照して説明したセンサ10Aによれば、燃料油に含まれる異物が均一に混合される位置よりも上流側(図1の地下タンク1側)の領域、すなわちポンプの回転体よりも上流側(図1の地下タンク1側)の領域であっても、例えば水が混入しているか否かを正確に判断することが出来る。
そのため、ポンプの回転体の上流側に位置する部材であるストレーナ31(図14)に、図示の実施形態に係るセンサ10Aを配置することが出来る。
As described in the reference example of the present invention with reference to FIGS. 2 to 8, according to the sensor 10 </ b> A described with reference to FIGS. 9 to 14, the foreign matters contained in the fuel oil are uniformly mixed. Even in the region upstream of the position (underground tank 1 side of FIG. 1), that is, the region upstream of the pump rotating body (underground tank 1 side of FIG. 1), is water mixed, for example? It is possible to accurately determine whether or not.
Therefore, the sensor 10A according to the illustrated embodiment can be disposed on the strainer 31 (FIG. 14), which is a member located on the upstream side of the pump rotor.

図13から明らかな様に、ストレーナ31を構成する金属製の網状部材は、本発明の実施形態で用いられるセンサ10Aにおける網状電極を構成しない。
ストレーナ31は異物を捕獲して燃料油をろ過出来る様に、網の目が小さく構成されている。そのため、燃料油の流れに対する抵抗が大きく、燃料油の流れの流線方向に移動してしまう恐れがある。本発明の実施形態で用いられるセンサ10Aにおける一方の網状部材をストレーナ31の網状部材により構成した場合には、ストレーナ31が燃料油の流線方向に移動すると網状部材間の間隔、すなわち電極の間隔が変動し、静電容量が変化してしまう。そのため、ストレーナ31を流れる液体の誘電率の演算結果が変動するので、水の混入の有無及びその混入率が正確に判定できなくなってしまう。
そのため、ストレーナ31を構成する金属製の網状部材は、センサ10Aにおける網状電極を構成しないのである。
As apparent from FIG. 13, the metal mesh member constituting the strainer 31 does not constitute the mesh electrode in the sensor 10A used in the embodiment of the present invention.
The strainer 31 is configured to have a small mesh so as to capture foreign matter and filter the fuel oil. Therefore, the resistance against the flow of the fuel oil is large, and there is a possibility that the fuel oil moves in the streamline direction. When one mesh member in the sensor 10A used in the embodiment of the present invention is constituted by the mesh member of the strainer 31, when the strainer 31 moves in the flow direction of the fuel oil, the interval between the mesh members, that is, the electrode interval. Fluctuates and the capacitance changes. For this reason, the calculation result of the dielectric constant of the liquid flowing through the strainer 31 fluctuates, so that the presence / absence of water mixing and the mixing rate cannot be accurately determined.
Therefore, the metal mesh member constituting the strainer 31 does not constitute a mesh electrode in the sensor 10A.

図9、図10で示すセンサ10Aは、図2〜図4で示すセンサ10に比較して、電極の面積を大きくして、静電容量を大きくすることが出来る。
また、図9、図10で示すセンサ10Aを図11で示すポンプストレーナ31に被せることにより、センサ10Aの設置スペースを確保し、その分、給油機構2におけるレイアウト上の制約を小さくすることが出来る。
この様なセンサ10Aは、本質的に安全な防爆構造(本安構造)を提供出来る。
The sensor 10A shown in FIGS. 9 and 10 can increase the capacitance by increasing the area of the electrode as compared with the sensor 10 shown in FIGS.
Further, by placing the sensor 10A shown in FIGS. 9 and 10 on the pump strainer 31 shown in FIG. 11, the installation space for the sensor 10A can be secured, and the restriction on the layout of the oil supply mechanism 2 can be reduced accordingly. .
Such a sensor 10A can provide an intrinsically safe explosion-proof structure (main safety structure).

図9〜図14を参照して説明した本発明の実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図1〜図8の本発明の参考例と同様である。 Other configurations and operational effects of the embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 9 to 14 are the same as those of the reference example of the present invention of FIGS.

図15は、エタノールへの加水率と静電容量の関係性を示す特性図である。
図15で示す様に、エタノール等のアルコール製品についても、図示の実施形態(図1〜図8の本発明の参考例、図9〜図14の実施形態)で水が混入していることを有効に検知することが出来る。
ガソリン(誘電率2程度)と水(誘電率80)の場合と同様に、エタノール(誘電率20前後)と水(誘電率80)の誘電率も大きく異なっており、エタノール中に水が混入すると静電容量も大きく変化するからである。
FIG. 15 is a characteristic diagram showing the relationship between the hydrolysis rate to ethanol and the capacitance.
As shown in FIG. 15, the alcohol product such as ethanol is also mixed with water in the illustrated embodiment (the reference example of the present invention in FIGS. 1 to 8 and the embodiment in FIGS. 9 to 14). It can be detected effectively.
As in the case of gasoline (dielectric constant of about 2) and water (dielectric constant 80), the dielectric constants of ethanol (dielectric constant around 20) and water (dielectric constant 80) are also very different. This is because the capacitance also changes greatly.

エタノールへの加水率と静電容量の関係を示す図15において、エタノールへの加水率が0.5以上になって初めて静電容量の増加が顕著に示されている。
しかし、水の添加量(加水率)が0.5mol以下であっても、センサの感度(静電容量の違いを検出する感度)を高くすれば、エタノール中に水が混入したことと、その混入率(加水率)を検知することが可能である。
In FIG. 15, which shows the relationship between the water addition rate to ethanol and the capacitance, the increase in capacitance is notable until the water addition rate to ethanol becomes 0.5 or more.
However, even if the amount of water added (hydrolysis ratio) is 0.5 mol or less, if the sensitivity of the sensor (sensitivity for detecting the difference in capacitance) is increased, that water is mixed in ethanol and its It is possible to detect the mixing rate (hydrolysis rate).

図示は省略するが、図9〜図13で示す本発明の実施形態に係るセンサ10Aについて、網状部材で構成された中空円筒形状の電極121A、122Aを、絶縁体で被覆して、燃料油の導電性による漏れ電流を遮断して、漏れ電流によるセンサ感度の上昇による誤検出を防止することが可能である。
その場合、網状電極121A、122Aの双方について絶縁材で被覆することも出来るし、何れか一方のみを絶縁材で被覆しても良い。
一対の網状電極の双方を絶縁材で被覆しても、何れか一方の網状電極のみを絶縁材で被覆しても、網状電極間に漏れ電流が流れないからである。
Although not shown, for the sensor 10A according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 9 to 13, the hollow cylindrical electrodes 121A and 122A made of a mesh member are covered with an insulator, and the fuel oil It is possible to block leakage current due to conductivity and prevent erroneous detection due to increase in sensor sensitivity due to leakage current.
In that case, both of the mesh electrodes 121A and 122A can be covered with an insulating material, or only one of them may be covered with an insulating material.
This is because no leakage current flows between the mesh electrodes even if both of the pair of mesh electrodes are covered with an insulating material or only one of the mesh electrodes is covered with an insulating material.

センサ10Aにおいて、網状電極121A、122Aが絶縁材で被覆されている理由について、図16、図17を参照して説明する。
水は不純物が混入した場合、導電体となる性質を有している。静電容量の計測は一般的には、不純物が混入した水に電流を流し、端子間電圧が上昇(或は、下降)する時間を計測して行う。この(不純物混入により水が導電体となった)場合、電極間に短絡電流が流れ、電化が蓄積されるまでの時間が長くなり、あたかも静電容量が増加した様に見える。
図16(A)は、電極12間に導電体が存在せず、短絡電流が流れない状態を模式的に示している。静電容量の測定は、図16(A)の状態で電極12間に電流を流し、端子間電圧が上昇(降下)する時間を計測することにより行われる。
The reason why the mesh electrodes 121A and 122A are covered with an insulating material in the sensor 10A will be described with reference to FIGS.
Water has a property of becoming a conductor when impurities are mixed therein. Generally, the capacitance is measured by passing a current through water mixed with impurities and measuring the time during which the voltage between terminals rises (or falls). In this case (water becomes a conductor due to impurities), a short-circuit current flows between the electrodes, and the time until electrification is accumulated becomes longer, and it seems as if the capacitance has increased.
FIG. 16A schematically shows a state where no conductor exists between the electrodes 12 and no short-circuit current flows. The capacitance is measured by passing a current between the electrodes 12 in the state of FIG. 16A and measuring the time during which the voltage between the terminals rises (falls).

ここで、燃料油(水が混入した燃料油を含む)は導電体である。
一対の電極12間に導電性を有する液体が存在すると、燃料油、すなわち導電性液体により、電極12間が短絡されて、図16(B)で示す様に短絡電流(漏れ電流)が流れる。
短絡電流が流れると、見かけの静電容量が増加する(静電容量が増加した様に見えてしまう)。換言すると、短絡電流が流れると、電極間の静電容量の変化量に比較して、見かけの静電容量の変化量が大きくなる。
そして、見かけの静電容量の変化量が大きくなるため、燃料油に水が混入した場合の静電容量の変化も大きくなり、センサとしての感度が上昇する。
Here, fuel oil (including fuel oil mixed with water) is a conductor.
When a liquid having conductivity exists between the pair of electrodes 12, the electrodes 12 are short-circuited by the fuel oil, that is, the conductive liquid, and a short-circuit current (leakage current) flows as shown in FIG.
When the short-circuit current flows, the apparent capacitance increases (it appears as if the capacitance has increased). In other words, when the short-circuit current flows, the apparent change amount of the capacitance becomes larger than the change amount of the capacitance between the electrodes.
And since the amount of change in the apparent capacitance increases, the change in capacitance when water is mixed into the fuel oil also increases, and the sensitivity as a sensor increases.

しかし、センサの感度が上昇することにより、誤検出が生じる可能性が存在する。例えば、センサの感度が上昇して静電容量の変化を検出したとしても、当該静電容量の変化が、「水の混入による静電容量の変化か?」、「温度変化による静電容量の変化か?」、或いは「その他の要因による静電容量の変化か?」を区別することができない。その結果、「温度変化による静電容量の変化」であるにも拘らず、「水の混入による静電容量の変化」と誤判定してしまう事態が生じ得る。
これに対して、網状電極121A、122Aを絶縁体で被覆して、燃料油の導電性による漏れ電流を遮断して、図17で示す状態とすれば、網状電極121A、122A間に漏れ電流が流れないので、見かけの静電容量の変化量が大きくなり過ぎることがない。そのため、センサの感度が良くなり過ぎることがなくなり、上述した誤検出が防止される。
However, there is a possibility that erroneous detection occurs due to an increase in sensitivity of the sensor. For example, even if the sensitivity of the sensor is increased and a change in capacitance is detected, the change in capacitance is “a change in capacitance due to the mixing of water?” It is impossible to distinguish between “changes” and “changes in capacitance due to other factors”. As a result, although it is “a change in capacitance due to a temperature change”, a situation may be erroneously determined as “a change in capacitance due to mixing of water”.
On the other hand, if the mesh electrodes 121A and 122A are covered with an insulator to block the leakage current due to the conductivity of the fuel oil, and the state shown in FIG. 17 is obtained, the leakage current is generated between the mesh electrodes 121A and 122A. Since it does not flow, the apparent capacitance change amount does not become too large. Therefore, the sensitivity of the sensor does not become too good, and the above-described erroneous detection is prevented.

次に図18を参照して、一対の電極間における充電と放電の周期について、説明する。
図示の実施形態(図1〜図8の本発明の参考例、図9〜図14の実施形態)において、センサにおける水や異物の混入検知回路の計測周波数を早くする(一対の電極間における充電と放電の周期を短くする)ことにより、漏れ電流を小さくして、漏れ電流の影響を小さくすることが出来る。
Next, with reference to FIG. 18, the cycle of charging and discharging between a pair of electrodes will be described.
In the illustrated embodiment (the reference example of the present invention in FIGS. 1 to 8 and the embodiment in FIGS. 9 to 14), the measurement frequency of the water and foreign matter detection circuit in the sensor is increased (charging between a pair of electrodes) By shortening the discharge cycle), the leakage current can be reduced and the influence of the leakage current can be reduced.

電流は電圧に比例し、充電と放電の周期が変動しても、一対の電極間の蓄積電流と漏れ電流の比に差は出ない。
ところが、図18に示す様に、検出回路の計測周波数を早くすれば、漏れ電流が流れる時間が短くなるために漏れ電流の総量が小さくなり(図18(B))、逆に検出回路の計測周波数を遅くすれば、漏れ電流が流れる時間が長くなるために漏れ電流の総量が大きくなる(図18(A))。
検出対象(燃料油の種類と異物の種類)、検出の目的に対応して、適正な放電と充電の周期(混入検知回路の計測周波数)が存在するので、当該適正な周期(周波数)をケース・バイ・ケースで決定することにより、より精度が高く、目的に合致した検出を行うことが出来る。
図18(A)、(B)において、「漏れ」は漏れ電流、「充電」は電極間への充電電流、「放電」は電極間からの放電電流を意味している。
The current is proportional to the voltage, and there is no difference in the ratio between the accumulated current and the leakage current between the pair of electrodes even if the charging and discharging cycles vary.
However, as shown in FIG. 18, if the measurement frequency of the detection circuit is increased, the time during which the leakage current flows is shortened, so the total amount of leakage current is reduced (FIG. 18B), and conversely the measurement of the detection circuit. If the frequency is slowed down, the leakage current flows for a long time, and the total amount of leakage current increases (FIG. 18A).
There is an appropriate discharge and charge cycle (measurement frequency of the contamination detection circuit) corresponding to the detection target (type of fuel oil and type of foreign matter) and the purpose of detection, so the appropriate cycle (frequency) is the case.・ By determining on a case-by-case basis, the detection can be performed with higher accuracy and meeting the purpose.
18A and 18B, “leakage” means leakage current, “charging” means charging current between the electrodes, and “discharging” means discharging current from between the electrodes.

図19は、アルコール燃料におけるガソリンとアルコールの割合(エタノール比率)と静電容量の関係を示している。
混合燃料であるアルコール混合ガソリンについては公知である。当該アルコール混合ガソリンとして、例えば、E3(エタノール3%含有)、E5(エタノール5%含有)、E10(エタノール10%含有)等が用いられている。また、海外ではE23(エタノール23%含有)、E85(エタノール85%含有)等も利用されている。
ガソリンとエタノールでは誘電率が一桁異なるので、図示の実施形態を適用することにより、エタノール比率を演算することが出来る。これにより、異なる種類の燃料を誤って混合してしまう事態(いわゆる「コンタミ」)を防止することが出来る。
FIG. 19 shows the relationship between the ratio of gasoline to alcohol (ethanol ratio) and the capacitance in alcohol fuel.
Alcohol-mixed gasoline, which is a mixed fuel, is known. As the alcohol mixed gasoline, for example, E3 (containing 3% ethanol), E5 (containing 5% ethanol), E10 (containing 10% ethanol), and the like are used. In addition, E23 (containing 23% ethanol), E85 (containing 85% ethanol), and the like are also used overseas.
Since gasoline and ethanol have different dielectric constants by an order of magnitude, the ethanol ratio can be calculated by applying the illustrated embodiment. As a result, a situation (so-called “contamination”) in which different types of fuel are erroneously mixed can be prevented.

レギュラーガソリンに含まれるエタノール比率の違いによる静電容量は、図19で示す様に比例関係となる。したがって、静電容量を計測することによって、レギュラーガソリンに含まれるエタノール比率(%)を知ることができる。
しかし、静電容量は温度依存があるため、絶対的な数値(エタノール比率)を知るには、温度センサと合わせて補正する必要がある。
図25において、実線は、センサにおける一対の網状電極の配置を燃料の流れの方向に対して並列に配置した静電容量であり、破線は、一対の網状電極の配置を燃料の流れの方向に対して直列に配置した静電容量である。
The capacitance due to the difference in the ratio of ethanol contained in regular gasoline has a proportional relationship as shown in FIG. Therefore, the ethanol ratio (%) contained in the regular gasoline can be known by measuring the capacitance.
However, since the capacitance has temperature dependence, it is necessary to correct it together with the temperature sensor in order to know the absolute value (ethanol ratio).
In FIG. 25, the solid line is a capacitance in which the arrangement of the pair of mesh electrodes in the sensor is arranged in parallel with the direction of fuel flow, and the broken line is the arrangement of the pair of mesh electrodes in the direction of fuel flow. In contrast, the capacitance is arranged in series.

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。 It should be noted that the illustrated embodiment is merely an example, and is not a description to limit the technical scope of the present invention.

1・・・地下タンク
2・・・給油機構
3・・・給油用ユニット
4・・・地下埋設配管
5・・・給油機構内配管
6・・・給油ホース
7・・・給油ノズル
10・・・水検知センサ
11・・・枠体
12・・・網電極
13・・・静電容量演算装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Underground tank 2 ... Oil supply mechanism 3 ... Unit for oil supply 4 ... Underground piping 5 ... Pipe in oil supply mechanism 6 ... Oil supply hose 7 ... Oil supply nozzle 10 ... Water detection sensor 11... Frame 12... Mesh electrode 13.

Claims (1)

燃料油を貯留する地下タンク(1)から給油機構(2)における給油ホース接続部までの配管(4、5)途中に給油用ユニット(3)を設け、前記配管(4、5)又は給油用ユニット(3)の何れかに燃料油中に異物が混入したことを検知するための静電容量式の水検知センサ(10A)を設けた給油装置の異物混入検知装置において、前記静電容量式の水検知センサ(10A)はリング状部材(11A)の一方の端部に半径方向外方に設けた第1の円筒状の網状電極(121A)及び前記第1の円筒状の網状電極(121A)の半径方向内方に設けた第2の円筒状の網状電極(122A)が同心状に間隔を空けて固設されており、該第1および第2の網状電極(121A、122A)は給油装置のポンプ(3P)のストレーナ(31)の外側に被せるように取付けられており、前記リング状部材(11A)側はストレーナ(31)の開口部側となって開口されていると共に、該リング状部材(11A)の反対側は閉塞部材(32)によって閉塞され、ストレーナ(31)の開口部から入った燃料油(F)は半径方向外方に流れて第2の網状電極(122A)と第1の網状電極(121A)とを経由してストレーナ(31)の半径方向外方に流出することを特徴とする異物混入検知装置。
An oil supply unit (3) is provided in the middle of the pipe (4, 5) from the underground tank (1) for storing fuel oil to the oil supply hose connection in the oil supply mechanism (2), and the pipe (4, 5) or for oil supply In the foreign matter contamination detection device of a fueling device provided with a capacitance type water detection sensor (10A) for detecting that foreign matter is mixed in fuel oil in any of the units (3), the capacitance type The water detection sensor (10A) includes a first cylindrical mesh electrode (121A) provided radially outward at one end of the ring-shaped member (11A) and the first cylindrical mesh electrode (121A). ) In the radial direction, the second cylindrical mesh electrode (122A) is concentrically spaced and fixed, and the first and second mesh electrodes (121A, 122A) are oiled. Outside the strainer (31) of the pump (3P) of the device The ring-shaped member (11A) side is opened as the opening side of the strainer (31), and the opposite side of the ring-shaped member (11A) is the blocking member (32). The fuel oil (F) that is blocked by the flow and enters from the opening of the strainer (31) flows outward in the radial direction and passes through the second mesh electrode (122A) and the first mesh electrode (121A) to form the strainer. (31) A foreign matter contamination detection device that flows outward in the radial direction.
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