JPH08170942A

JPH08170942A - 有機ガス種別判別装置

Info

Publication number: JPH08170942A
Application number: JP31502594A
Authority: JP
Inventors: Kenji Motosugi; 賢司本杉; Riu Yuan; ユアン・リウ; Satoru Yamamoto; 哲山本
Original assignee: Hoechst Japan Ltd
Current assignee: Sanofi Aventis KK
Priority date: 1994-12-19
Filing date: 1994-12-19
Publication date: 1996-07-02
Also published as: EP0718621A1

Abstract

(57)【要約】【目的】有機ガスの種別を確実に判別する装置を提供
すること。【構成】ｍ種（ただし、ｍ≧２）の燃料蒸気のうちの
任意の燃料蒸気が通される燃料蒸気通路１に沿ってｎ個
（ただし、ｎ≧ｍ）の検出ユニット２１〜２ｎが配設さ
れる。それぞれの検出ユニットは光源部２１_Eと、ｍ種
の異なる燃料蒸気のうちの１つに対して固有の反射特性
を示すセンサ部材２１_Sと、センサ部材２１_Sからの反射
光を受光してその強度に応じた大きさの信号を出力する
検出部２１_Dとを備える。それぞれの検出部から出力さ
れる信号を比較することにより、燃料蒸気通路１に導入
された燃料蒸気が何であるかを判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、有機ガス（ｏｒｇａ
ｎｉｃｖａｐｏｕｒ）、例えば燃料蒸気の種別を判別
するための有機ガス種別判別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンスタンド等の自動車燃料供給施
設において、自動車に燃料を供給する際に、運転者また
は給油作業者による誤給油を防止するための装置が提案
されている。特公平４−６４９５８号には、接触燃焼式
ガスセンサを用いて、自動車に給油を始める前に、燃料
タンク内の燃料蒸気を吸引し、その濃度を測定すること
によって、該自動車の燃料の種類を判定し、誤給油を防
止する装置が開示されている。この装置は、燃料蒸気の
設定値以上となると該燃料をガソリンと判定し、逆に、
燃料蒸気の濃度が設定値以下の場合には該燃料を軽油と
判定する。

【０００３】しかしながら、給油時には自動車の燃料タ
ンクの給油口は大気に開放されているので、吸引された
燃料蒸気の濃度は、気象条件のような外的要因に大きく
左右されことが考えられる。このため、ガソリン車であ
っても、蒸気濃度の測定値が実際よりも低くなることが
あるので、ガソリン車を軽油車と誤判定してしまい、誤
給油を惹起する恐れがある。この次点は、燃料蒸気の濃
度を測定するという手法を用いる限り回避することはで
きない。

【０００４】また、特開平２−８５２００号には、吸引
した燃料蒸気を笛状の機構を通して排出する際の排気音
の違いで油種を判定する方法が開示されている。この方
法においては、排気音の違いは燃料蒸気の密度に起因す
るので、燃料蒸気がある程度以上の濃度で存在すること
が必要である。燃料蒸気の濃度が極めて低い場合には動
作が保証されないという欠点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記問題点に鑑み、本
発明は、有機ガスの種別の誤判別を回避し、有機ガスを
より確実に判別することができる有機ガス種別判別装置
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】こうした目的を達成する
ために、本発明は、ｍ種（ただし、ｍは２以上の正の整
数）の異なる有機ガスに対してそれぞれ固有の反射特性
を示すｍ個のセンサ部材と、前記ｍ個のセンサ部材のそ
れぞれに対応して設けられ、それぞれの対応の前記セン
サ部材を照射するためのｍ個の光源部と、前記ｍ個の光
源部にそれぞれ対応して設けられており、前記ｍ個の光
源部から発せられて対応の前記センサ部材で反射された
光を受光し、該光の強度を表す信号をそれぞれ出力する
ｍ個の検出部と、前記ｍ個の検出部から前記ｍ種の有機
ガスのそれぞれについて得られた信号のそれぞれの大き
さを相互に比較して、これらの信号相互の大きさの差を
求め、求められた差の符号に基づいて有機ガスの種別を
判別する回路と、を具備し、前記ｍ個のセンサ部材を被
測定有機ガス内に置いたときに前記ｍ個の検出部から得
られる信号を処理して前記被測定有機ガスが前記ｍ個の
有機ガスのうちのどれであるかを判別することを特徴と
する有機ガス種別判別装置を提供する。

【０００７】それぞれの前記センサ部材は、反射用基板
と、該反射用基板上に形成された高分子薄膜とを備え、
それぞれの前記高分子薄膜は前記ｍ個の有機ガスに対し
て互いに異なる固有の反射特性を示す。この反射特性
は、例えば、前記高分子薄膜の膜厚と該高分子薄膜の屈
折率との積によって定義される。

【０００８】前記ｍ個の光源部のうち少なくとも１個の
光源部を、発光ダイオード、半導体レーザ等の発光部で
構成し、前記ｍ個の検出部のうち少なくとも１個の検出
部をフォトダイオード、フォトトランジスタ等の光検出
部で構成してもよい。

【０００９】前記ｍ個の光源部のうちの少なくとも１個
の光源部を、発光ダイオード、半導体レーザ等の発光部
からの光を光ファイバ及びコリメータを介して対応の前
記センサ部材に収束させる構成とし、また、前記ｍ個の
検出部のうちの少なくとも１個の検出部を、フォトダイ
オード、フォトトランジスタ等の光検出部を光ファイバ
を介してコリメータと接続した構成とし、対応する前記
光源部から発せられて前記センサ部材で反射された光を
該コリメータで受光し、受光された光を前記光ファイバ
を通して前記光検出部に供給するようにしてもよい。こ
のとき、前記光源の発光端と前記検出部の受光端とを前
記センサ部材に対向配置させるのが好ましい。

【００１０】この発明に係る有機ガス種別判別装置は、
前記ｍ個の光源部の少なくとも発光端と前記ｍ個の検出
部の少なくとも受光端とを、前記有機ガスの通路を介し
て前記ｍ個のセンサ部材と対向配置させた筐体構造とす
ることが好ましい。この場合、有機ガスの種別を判別す
る前記回路をも筐体に含ませてもよい。前記有機ガスの
通路は、該有機ガスの入口から出口にかけて直線状であ
っても、湾曲していても、屈曲していてもよい。このよ
うな通路を屈曲させて前記有機ガスの流れの中心が前記
センサ部材の高分子薄膜の表面の近傍を通るようにする
と、この発明に係る有機ガス種別判別装置の応答が速く
なるので好ましい。

【００１１】

【作用】ｍ個のセンサ部材は、ｍ種の異なる有機ガスに
対してそれぞれ異なる固有の反射特性を示す。これらｍ
個のセンサ部材を被測定有機ガス内に置き、それぞれを
光源部によって照射すると、ｍ個の光源部から発せられ
た光はｍ個のセンサ部材によって有機ガスの種類とその
濃度に応じた強度で反射される。この反射された光をｍ
個の検出部で受光し、ｍ個の有機ガスのそれぞれについ
て得られた信号のそれぞれの大きさを相互に比較してこ
れらの信号相互の大きさの差を求め、求められた差の符
号に基づいて被測定有機ガスがｍ種の有機ガスのうちの
どれであるかを判別することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係る有機ガス種別判別装置の
一実施例を、燃料蒸気の判別に応用した場合を例にとっ
て具体的に説明する。図１は、本発明を応用した燃料蒸
気判別装置の構成を概念的に示す図である。この燃料蒸
気判別装置はｍ種（ただし、ｍは２以上の整数）の燃料
蒸気の種別を判別するための装置であって、筐体に形成
され燃料蒸気の通路となる空隙である燃料蒸気通路１の
一端１１からｍ種の燃料蒸気のうちの１つが導入され、
他端１２から排出される。この燃料蒸気通路１に沿って
第１〜第ｍの検出ユニット２１〜２ｍが配置される。

【００１３】これらの検出ユニットはいずれも、光源部
とセンサ部材と検出部とを筐体（点線で示す）内に一体
的に配設した構造をしており、第１の検出ユニット２１
を例にとってその構造を説明する。第１の検出ユニット
２１は、燃料蒸気通路１側に向けて光を発射する光源部
２１_Eと、燃料蒸気通路１を挟んで光源部２１_Eと対向す
る位置に燃料蒸気と接触するように配置され且つ光源部
２１_Eによって照射されるセンサ部材２１_Sと、燃料蒸気
通路１に関して光源部２１_Eと同じ側に配置されセンサ
部材２１_Sで反射された光を受光する検出部２１_Dとを備
えている。以上の構造はいずれの検出ユニットにも共通
するが、センサ部材２１_S〜２ｍ_Sは互いに異なる特性を
持っている。即ち、任意の検出ユニット２ｋ（ただし、
ｋは２以上でｍ以下の正の整数）のセンサ部材２ｋ_Sの
ｍ種の燃料蒸気に対する反射特性の組は、任意の検出ユ
ニット２ｊ（ただし、ｊは２以上、ｍ以下であってｋと
は異なる整数）のセンサ部材２ｊ_Sのｍ種の燃料蒸気に
対する反射特性の組とは異なっている。

【００１４】したがって、これらの検出ユニット２１〜
２ｍの検出部２１_D〜２ｍ_Dの出力信号を信号処理部３に
供給し、これらの出力信号に例えば大小の比較等の処理
を施すことにより、燃料蒸気通路１に導入された燃料蒸
気が何であるかを判別することができる。

【００１５】ｍ個の検出ユニット２１〜２ｍの代表とし
ての検出ユニット２１の構成要素について図２のａを参
照して更に説明する。図２のａにおいて、光源部２１_E
を成す発光部２１_LEの発光端と検出部２１_Dを成す光検
出部２１_LDの受光端とは共に燃料蒸気通路１に平行に配
置されている。センサ部材２１_Sは、シリコン・ウエハ
等の平坦な基板の上に上記発光端と受光端とに対向する
ように形成された高分子薄膜２１_Pを備えている。発光
部２１_LEは、可視光又は近赤外光を発するものであれば
任意のもの、例えば半導体レーザや発光ダイオードを使
用することができるが、発光ダイオードが大きさや価格
の面で優れている。光検出部２１_LDには例えばフォトダ
イオードやフォトトランジスタが使用できる。高分子薄
膜２１_Pは、第１の燃料蒸気との反応又は第１の燃料蒸
気の吸着もしくは吸収によってその厚みと屈折率が変化
するような性質を持っており、例えばスピン・コーティ
ング法によって基板上に形成される。

【００１６】なお、発光部２１_LEと光検出部２１_LDとが
一体となった素子（発光ダイオードとフォトトランジス
タから成る「フォトインタラプタ」または「フォトリフ
レクタ」と称される素子）を使用してもよい。

【００１７】発光部２１_LEと光検出部２１_LDとを燃料蒸
気通路１の近傍に配置できないときには、図２のｂに示
すように、発光部２１_LEに光ファイバ２１_F1を介してコ
リメータ２１_C1を結合して光源部２１_Eを構成し、光検
出部２１_LDに光ファイバ２１_F ₂を介してコリメータ２１
_C2を結合して検出部２１_Dを構成し、コリメータ２１_C1
の発光端とコリメータ２１_C2の受光端とを燃料蒸気通路
１に面するように配置して、これらのコリメータによっ
て平行光を照射、受光するようにしてもよい。

【００１８】図２のａ及びｂにおいて、発光部２１_LE及
びコリメータ２１_C1の発光端と、光検出部２１_LD及びコ
リメータ２１_C2の受光端とを燃料蒸気通路１に平行に配
置する必要はなく、発光端を燃料蒸気通路１に対して所
定の角度だけ傾斜させ、それに対応して受光端を傾斜さ
せるようにしてもよい。

【００１９】図１の燃料蒸気判別装置における燃料蒸気
の判別は、干渉増幅反射法（Ｉｎｔｅｒｆｅｒａｎｃｅ
ＥｎｈａｎｃｅｄＲｅｆｌａｃｔｉｏｎ）に基づい
て行われる。以下、これについて詳述する。燃料蒸気が
図１の燃料蒸気判別装置の燃料蒸気通路を通されると、
センサ部材２１_S〜２ｍ_Sのそれぞれの高分子薄膜の膜厚
と屈折率との積が変化する。この変化は高分子薄膜から
の反射光の強度の変化即ち反射特性の変化として検出部
によって検出され、電気信号に変換されて出力される。
実際には屈折率の変化は少ないと考えられるので、燃料
蒸気の存在によって変化するのは主として高分子薄膜の
膜厚である。ただし、１つの燃料蒸気に対する膜厚の変
化は全部のセンサ部材で同じではなく、導入された１つ
の燃料蒸気に対しては、センサ部材２１_S〜２ｍ_Sのうち
の１つのセンサ部材の高分子薄膜の膜厚が他の残りのセ
ンサ部材の高分子薄膜の膜厚よりも大きく変化する。前
者は該燃料蒸気に対して大きな感度を有するセンサ部材
であり、後者は該燃料蒸気に対して小さい感度を有する
センサ部材である。したがって、導入される燃料蒸気毎
に、ｍ個の検出ユニット２１〜２ｍは異なる反射特性の
組を生成する。図３は、波長９４０ｎｍの光を２３°の
入射角で照射したときの或る種の燃料蒸気に対して大き
な感度を有する高分子薄膜の膜厚の変化と反射率との関
係している。ここから理解されるとおり、高分子薄膜の
膜厚の増加と共に反射率は増減を繰り返す。このため、
高分子薄膜の膜厚を反射率の極小値に対応する厚さより
少し厚い値に設定すれば、一定程度までの膜厚増加に対
しては反射率は単調増加になり、逆に、膜厚を反射率の
極大値に対応する厚さより少し厚い値に設定すれば、一
定程度までの膜厚増加に対しては反射率は単調減少にな
る。高分子薄膜の膜厚は燃料蒸気濃度の増加と共に単調
に増加する関数と考えられるから、上記のように高分子
薄膜の膜厚を極大値又は極小値に選べば、燃料蒸気濃度
と反射率（即ち、検出部の出力）との間に単調増加また
は単調減少の関数関係が成立する。ここに、検出部の出
力とは燃料蒸気が存在するときの検出部の出力から空気
が存在するときの検出部の出力を差し引いた値である。
高分子薄膜の膜厚の変化と反射率の変化との関係は光の
高分子薄膜への入射角及びそこでの反射角にも依存する
ので、Ｐ偏光とＳ偏光を半分づつ含む光の場合は高分子
薄膜への入射角及びそこでの反射角が小さくなるように
配置すると、検出部の感度を高めることができる。

【００２０】ところで、燃料蒸気の濃度と高分子薄膜の
膜厚の変化との関係（したがって、燃料蒸気の濃度と高
分子薄膜の反射率との関係）は、燃料の種類及びセンサ
部材に使用される高分子の種類によって一義的に決ま
る。つまり、センサ部材に使用する高分子の種類を選ぶ
ことによって、特定の燃料蒸気に対する固有の反射特性
又は感度を発現させることが原理的に可能である。理想
的には、ガソリンや軽油といった特定の燃料蒸気に対し
てのみ大きな感度を有し、他の燃料蒸気への感度がゼロ
の高分子を使用することが好ましいが、実際には、どの
ような高分子を選ぼうとも、不所望の燃料蒸気への感度
をゼロにすることは難しい。そこで、本発明において
は、図１に示すように、ｍ種の燃料蒸気に対する感度が
互いに異なるｍ種の高分子を用いてｍ系統の検出ユニッ
トを用意し、それらの検出ユニットから出力される信号
の相互の大小関係の組み合わせから、燃料蒸気の種類又
は油種を推定する。例えば、判別すべき燃料蒸気がガソ
リン蒸気と軽油蒸気の２種類であるとし、高分子γから
なる検出ユニットＡの出力と高分子δからなる検出ユニ
ットＢの出力とガソリン蒸気及び軽油蒸気の濃度との関
係即ち感度特性が、図４に示すように、被測定燃料蒸気
がガソリン蒸気の場合には検出ユニットＡの出力Ｓ
（Ａ）₁は検出ユニットＢの出力Ｓ（Ｂ）₁より常に大き
く、一方、被測定燃料蒸気が軽油蒸気の場合には、検出
ユニットＡの出力Ｓ（Ａ）₂は検出ユニットＢの出力Ｓ
（Ｂ）₂より常に小さいように設定されたとする。そこ
で、検出ユニットＡ、Ｂを燃料蒸気通路に沿って配設し
てガソリン蒸気又は軽油蒸気を燃料蒸気通路に通した場
合、Ｓ（Ａ）₁＞Ｓ（Ｂ）₁であれば、被測定燃料蒸気は
その濃度にかかわりなくガソリン蒸気であると推定する
ことができ、Ｓ（Ａ）₂＜Ｓ（Ｂ）₂であれば、被測定燃
料蒸気はその濃度にかかわりなく軽油蒸気であると推定
することができる。また、図５のように、被測定燃料蒸
気がガソリン蒸気の場合には検出ユニットＡの出力Ｓ
（Ａ）₁は検出ユニットＢの出力Ｓ（Ｂ）₁より常に小さ
く、一方、被測定燃料蒸気が軽油蒸気の場合には検出ユ
ニットＡの出力Ｓ（Ａ）₂は検出ユニットＢの出力Ｓ
（Ｂ）₂より常に大きいように検出ユニットＡ、Ｂの感
度が設定されているときには、Ｓ（Ａ）₂＞Ｓ（Ｂ）₂で
あれば、被測定燃料蒸気はその濃度にかかわりなく軽油
蒸気であり、Ｓ（Ａ）₁＜Ｓ（Ｂ）₁であれば、被測定燃
料蒸気はその濃度にかかわりなくガソリン蒸気であると
推定することができる。更に、図４や図５の関係は検出
ユニットの出力が直接満たしている必要はなく、例えば
図６のように、被測定燃料蒸気がガソリン蒸気のときも
軽油蒸気のときも常にＳ（Ａ）₁＞Ｓ（Ｂ）₁及びＳ
（Ａ）₂＞Ｓ（Ｂ）₂である場合であっても、ガソリン蒸
気に対するＳ（Ａ）₁／Ｓ（Ｂ）₁が軽油蒸気に対するＳ
（Ａ）₂／Ｓ（Ｂ）₂よりも大きければ、いづれかの検出
ユニットの出力を適当な利得で増幅ないし減衰させるこ
とによって、図４の関係を満たすように変換することが
できる。

【００２１】以上述べたような２種の燃料蒸気を判別す
るための装置は、軽油蒸気よりもガソリン蒸気に対して
大きな感度を有する検出ユニットＡとガソリン蒸気より
も軽油蒸気に対して大きな感度を有する検出ユニットＢ
とを筺体内に一体に支持する構造とするのが好ましい。
図７のａ、ｂはその一例を示しており、燃料蒸気判別装
置は、ガソリン蒸気に対して感度を有する検出ユニット
Ａのセンサ部材Ａ_Sを燃料蒸気通路１を挟んで発光部Ａ
_LE及び光検出部Ａ_LDと対向配置し、その下流側に、軽油
蒸気に対して感度を有する検出ユニットＢのセンサ部材
Ｂ_Sを燃料蒸気通路１を挟んで発光部Ｂ_LE及び光検出部
Ｂ_LDと対向配置し、一体に支持するようにしたものであ
る。被測定燃料蒸気を導入、排出する燃料蒸気通路１
は、安全性の観点から、外の空間に対して封止すること
が望ましい。筺体は金属又はプラスチックスで構成し得
る。燃料蒸気通路１に導入された被測定燃料蒸気の流れ
の中心とセンサ部材の高分子薄膜の表面との距離は近い
こと、好ましくは１ｍｍ以下であることが望ましく、被
測定燃料蒸気の流路は直線状でも、湾曲していても、屈
曲していても良い。

【００２２】なお、図７のａ、ｂにおける発光部Ａ_LE、
Ｂ_LE及び光検出部Ａ_LD、Ｂ_LDを、図２のｂに示すよう
に、光ファイバを介してコリメータと接続するようにし
てもよい。また、図８に示すように、光源部Ａ_E、Ｂ_Eを
駆動、制御すると共に検出部Ａ_D、Ｂ_Dの信号処理を行う
信号処理部３を筐体の外部に一体に設ける構造とするこ
ともできる。これにより、検出部Ａ_D、Ｂ_Dと信号処理部
３とを接続する線が判別装置の外部に露出しないので、
取り扱いの容易な構造とすることができる。また、光フ
ァイバを使用するため、筐体に電気エネルギが供給され
ず、防爆の観点からも優れている。

【００２３】ここで、図１の信号処理部３の構成と動作
を、ガソリンと軽油との判別を行うために上記の２つの
検出ユニットＡ、Ｂを使用した場合を例にとって説明す
る。信号処理部３としては、アナログ回路と論理回路と
を組み合わせた回路又はマイクロコンピュータを用いた
回路を用いることができる。まず、図９は、アナログ回
路と論理回路との組み合わせによる回路の一例のブロッ
ク・ダイアグラムを示している。本回路は、２つの出力
演算部と差分演算部と判定部とからなる。図１の燃料蒸
気判別装置は、該装置に通常は空気を供給しているが或
る時点からガソリン又は軽油を供給する外部の制御系と
同期して動作する。

【００２４】出力演算部は、軽油蒸気よりもガソリン蒸
気に対してより大きな感度を有する検出ユニットＡの出
力をバッファ増幅器１０を介して受け取るサンプル・ア
ンド・ホールド回路１１と反転増幅器１２とからなる第
１の系統と、ガソリン蒸気よりも軽油蒸気に対してより
大きな感度を有する検出ユニットＢの出力をバッファ増
幅器１４を介して受け取るサンプル・アンド・ホールド
回路１５と反転増幅器１６とからなる第２の系統とから
なり、両系統は制御系が空気を供給しているときはサン
プル・モードとなっていて、このときの検出ユニット
Ａ、Ｂからの出力信号を表す値がコンデンサ１３、１７
に蓄積される。次に、制御系が空気の供給を止めて被測
定燃料蒸気の供給に切り換えられた瞬間に、スタート・
パルスＳＰがサンプル・アンド・ホルド回路１１、１５
に印加されてホールド・モードへ切り換えられる。これ
により、コンデンサ１３、１７に蓄積されている値は反
転増幅器１２、１６の非反転入力に加えられ、検出ユニ
ットＡ、Ｂからの被測定燃料蒸気に対する出力信号は反
転増幅器１２、１６の反転入力に加えられるので、反転
増幅器１２、１６は空気に対する値と被測定燃料蒸気に
対する値との差分に相当する大きさの信号に一定の利得
を乗じた大きさの反転信号をそれぞれ出力する。つま
り、検出ユニットＡ，Ｂの被測定燃料蒸気に対する出力
から空気に対する出力を差し引いた値をそれぞれＳ
（Ａ），Ｓ（Ｂ）とし、反転増幅器１２、１６の利得を
Ｇａ，Ｇｂとすると、出力演算部の出力はそれぞれ−Ｇ
ａ＊Ｓ（Ａ）、−Ｇｂ＊Ｓ（Ｂ）で表される。

【００２５】なお、検出ユニットＡ、Ｂの近傍に温度に
よって抵抗が変化する素子（例えばサーミスター）を配
置し、この素子を利用して反転増幅器１２、１６の利得
が温度とともに適当な形で変化するよう調整することに
よって、２つの検出ユニットの出力の燃料蒸気濃度への
依存性が温度によって変動するのを補正することも可能
である。

【００２６】差分演算部は差動増幅器１８で構成され、
その反転入力に第１の系統と出力が、非反転入力に第２
の系統の出力がそれぞれ与えられるので、差動増幅器１
８は２つの系統の出力の差を提供する。つまり、差動増
幅器１８の出力ＶｄはＧａ＊Ｓ（Ａ）−Ｇｂ＊Ｓ（Ｂ）
に等しい。

【００２７】次に、判定部はＧａ＊Ｓ（Ａ）とＧｂ＊Ｓ
（Ｂ）の大小関係をＶｄの符号で判定する。これを実現
するために、判定部は２つの比較器１９、２０を有す
る。これらの比較器の非反転入力には差動増幅器１８の
出力Ｖｄが印加され、反転入力にはそれぞれスレッショ
ルド・レベル＋Ｖ_TH1と−Ｖ_TH2が与えられる。これによ
って比較器１９、２０は出力Ｖｄとスレッショルド・レ
ベル＋Ｖ_TH1、−Ｖ_TH2との比較結果を表す出力ＣＭＰ
１、ＣＭＰ２を提供する。即ち、比較器１９、２０は出
力Ｖｄの方がスレショルド・レベル＋Ｖ_TH1、−Ｖ_TH2よ
り高いときハイ・レベルの、低いときにはロー・レベル
の信号を出力する。比較器１９、２０の出力ＣＭＰ１、
ＣＭＰ２はそれぞれアンド回路２１及びノア回路２２に
入力される。したがって、出力ＣＭＰ１とＣＭＰ２がと
もにハイ・レベルのときにはアンド回路２１の出力はハ
イ・レベル、ノア回路２２の出力はロー・レベルとな
る。逆に、出力ＣＭＰ１、ＣＭＰ２が共に負のときに
は、アンド回路２１の出力はロー・レベル、ノア回路２
２の出力はハイ・レベルとなる。そこで、アンド回路２
１の出力がハイ・レベルでノア回路２２の出力がロー・
レベルのときにはフリップ・フロップ２３のＱ出力ＯＵ
Ｔ₁はハイ・レベル、フリップ・フロップ２４のＱ出力
ＯＵＴ₂はロー・レベルとなり、逆に、アンド回路２１
の出力がロー・レベルでノア回路２２の出力がハイ・レ
ベルのときにはフリップ・フロップ２４のＱ出力ＯＵＴ
₂はハイ・レベル、フリップ・フロップ２３のＱ出力Ｏ
ＵＴ₁はロー・レベルとなる。一方、スタート・パルス
ＳＰによって起動されたタイマＴＭは、スタート・パル
スが供給されてから所定の時間が経過した時点でクロッ
ク・パルスをフリップ・フロップ２３、２４に与える。
これにより、これらフリップ・フロップの出力がラッチ
される。

【００２８】したがって、被測定燃料蒸気を供給した場
合、フリップ・フロップ２３のＱ出力ＯＵＴ₁がハイ・
レベルとなれば、Ｖｄは正であり、したがって被測定燃
料蒸気はガソリン蒸気であると判定することができ、フ
リップ・フロップ２４のＱ出力ＯＵＴ₂がハイ・レベル
となれば、Ｖｄは負であり、したがって被測定燃料蒸気
は軽油蒸気であると判定することができる。こうした判
定結果は、ディジタル信号又はアナログ信号として取り
出すことができる。

【００２９】比較器１９、２０の出力ＣＭＰ１とＣＭＰ
２との一方が正で他方が負のときは、Ｖｄが２つのスレ
ショルド・レベルの間にあることになり、Ｖｄの符号の
判定、したがって被測定燃料蒸気の種別の判定はできな
い。２つのスレショルド・レベルの絶対値をゼロに近づ
ければ、Ｖｄの符号が判定不能となるという状況は減少
するが、一方でノイズによる誤判定の可能性が増加す
る。このため、スレショルド・レベルはノイズ・レベル
との兼ね合いで適当な値に決定することが必要である。
なお、燃料蒸気の濃度が低すぎるときにも、Ｖｄの符号
を判定することは不可能である。

【００３０】なお、図９の判定部として、差分演算部の
出力を一定時間にわたって積分し、その積分結果の符号
を判定する回路を用いることも可能である。この回路に
よれば、差分を大きくすることができるばかりでなく、
積分によってノイズ成分が平均化されるため、Ｓ／Ｎを
向上させることができる。

【００３１】次に、図１０により、信号処理部３をマイ
クロコンピュータを用いて構成した場合について説明す
る。２つの検出ユニットＡ、Ｂの出力はそれぞれバッフ
ァ増幅器３０、３１を介してＡ／Ｄ変換器３３、３４に
よってディジタル・データに変換され、データ・バスを
介してマイクロコンピュータ３６に供給される。マイク
ロコンピュータ３６は、図９の回路と同じ演算を行うた
めのプログラムを記憶したメモリ３７に接続され、判別
結果をディジタル・データ、ディジタル信号又はアナロ
グ信号として出力ＯＵＴに与える。また、図１０に示す
ように、適宜の温度センサＴＳを検出ユニットＡ、Ｂの
近傍に配置し、温度センサＴＳの出力をバッファ増幅器
３２を介してＡ／Ｄ変換器３５に与えてディジタル信号
としてマイクロコンピュータ３６に取り込むことによっ
て、図９の回路において行った温度補償のための演算を
ソフトウエアで行うことも可能である。

【００３２】検出ユニットのセンサ部材に高分子薄膜と
して形成されるポリマーは、下記の繰り返し単位（I）
を有するホモポリマーまたはコポリマーが好ましい。

【００３３】

【化１】式中、Ｘは、−Ｈ、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−ＣＨ₃、
−ＣＦ₃、−ＣＮ又は−ＣＨ₂−ＣＨ₃を表し、Ｒ¹は−Ｒ
²又は−Ｚ−Ｒ²を表し、Ｚは、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ
−、−ＮＲ²’−、−（Ｃ＝Ｙ）−、−（Ｃ＝Ｙ）−Ｙ
−、−Ｙ−（Ｃ＝Ｙ）−、−（ＳＯ₂）−、−Ｙ′−
（ＳＯ₂）−、−（ＳＯ₂）−Ｙ’、−Ｙ’−（ＳＯ₂）
−Ｙ’−、−ＮＨ−（Ｃ＝Ｏ）−、−（Ｃ＝Ｏ）−ＮＨ
−、−（Ｃ＝Ｏ）−ＮＲ²′−、−Ｙ’−（Ｃ＝Ｙ）−
Ｙ’−又は−Ｏ−（Ｃ＝Ｏ）−（ＣＨ₂）_n−（Ｃ＝Ｏ）
−Ｏ−表し、Ｙは、同一の又は異なるＯ又はＳを表し、
Ｙ’は、同一の又は異なるＯ又はＮＨを表し、ｎは０〜
２０の整数を表し、Ｒ²及びＲ²’は、同一の又は異なる
水素、直鎖アルキル基、分枝アルキル基、シクロアルキ
ル基、不飽和炭化水素基、アリール基、飽和若しくは不
飽和ヘテロ環、又はそれらの置換体を表す。但し、Ｒ¹
は水素、直鎖アルキル基、分枝アルキル基でない。

【００３４】式中、Ｘは好ましくはＨまたはＣＨ₃であ
り、Ｒ¹は好ましくは置換若しくは非置換アリール基又
は−Ｚ−Ｒ²であり、Ｚは好ましくは−Ｏ−、−（Ｃ＝
Ｏ）−Ｏ−、又は、−Ｏ−（Ｃ＝Ｏ）−であり、Ｒ²は
好ましくは直鎖アルキル基、分枝アルキル基、シクロア
ルキル基、不飽和炭化水素基、アリール基、飽和若しく
は不飽和ヘテロ環又はそれらの置換体である。

【００３５】高分子薄膜として使用されるポリマーは、
単一の繰り返し単位（I）のみから成るポリマーでも、
他の繰り返し単位と上記の繰り返し単位（I）とから成
るコポリマーでも、上記の繰り返し単位（I）の二種類
以上から成るコポリマーでもよい。コポリマー中の繰り
返し単位の配列はいかなるものでもよく、例えば、ラン
ダムコポリマー、交互コポリマー、ブロックコポリマー
又はグラフトコポリマーを使用することができる。特
に、高分子薄膜は、ポリメタクリル酸エステル類、ポリ
アクリル酸エステル類から調製されるのが好ましい。エ
ステルの側鎖基は、好ましいは直鎖若しくは分枝アルキ
ル基又はシクロアルキル基であり、炭素数は好ましくは
４〜２２である。

【００３６】高分子薄膜として特に好ましいポリマーを
以下に列挙する：ポリ（メタクリル酸ドデシル）ポリ（メタクリル酸イソデシル）ポリ（メタクリル酸2−エチルヘキシル）ポリ（メタクリル酸2−エチルヘキシル−ｃｏ−メタク
リル酸メチル）ポリ（メタクリル酸2-エチルヘキシル−ｃｏ−スチレ
ン）ポリ（メタクリル酸メチル−ｃｏ−アクリル酸2−エチ
ルヘキシル）ポリ（メタクリル酸メチル−ｃｏ−メタクリル酸2−エ
チルヘキシル）ポリ（メタクリル酸イソブチル−ｃｏ−メタクリル酸グ
リシジル）ポリ（メタクリル酸シクロヘキシル）ポリ（メタクリル酸オクタデシル）ポリ（メタクリル酸オクタデシル−ｃｏ−スチレン）ポリ（プロピオン酸ビニル）ポリ（メタクリル酸ドデシル−ｃｏ−スチレン）ポリ（メタクリル酸ドデシル−ｃｏ−メタクリル酸グリ
シジル）ポリ（メタクリル酸ブチル）ポリ（メタクリル酸ブチル−ｃｏ−メタクリル酸メチ
ル）ポリ（メタクリル酸ブチル−ｃｏ−メタクリル酸グリシ
ジル）ポリ（メタクリル酸2−エチルヘキシル−ｃｏ−メタク
リル酸グリシジル）ポリ（メタクリル酸シクロヘキシル−ｃｏ−メタクリル
酸グリシジル）ポリ（メタクリル酸シクロヘキシル−ｃｏ−メタクリル
酸メチル）ポリ（メタクリル酸ベンジル−ｃｏ−メタクリル酸2−
エチルヘキシル）ポリ（メタクリル酸2−エチルヘキシル−ｃｏ−ジアセ
トンアクリルアミド）ポリ（メタクリル酸2−エチルヘキシル−ｃｏ−メタク
リル酸ベンジル−ｃｏ−メタクリル酸グリシジル）ポリ（メタクリル酸2−エチルヘキシル−ｃｏ−メタク
リル酸メチル−ｃｏ−メタクリル酸グリシジル）ポリ（桂皮酸ビニル）ポリ（メタクリル酸ブチル−ｃｏ
−メタクリル酸）ポリ（桂皮酸ビニル−ｃｏ−メタクリル酸ドデシル）ポリ（メタクリル酸テトラヒドロフルフリル）ポリ（メタクリル酸ヘキサデシル）ポリ（メタクリル酸2−エチルブチル）ポリ（メタクリル酸2−ヒドロキシエチル）ポリ（メタクリル酸シクロヘキシル−ｃｏ−メタクリル
酸イソブチル）ポリ（メタクリル酸シクロヘキシル−ｃｏ−メタクリル
酸2−エチルヘキシル）ポリ（メタクリル酸ブチル−ｃｏ−メタクリル酸2−エ
チルヘキシル）ポリ（メタクリル酸ブチル−ｃｏ−メタクリル酸イソブ
チル）ポリ（メタクリル酸シクロヘキシル−ｃｏ−メタクリル
酸ブチル）ポリ（メタクリル酸シクロヘキシル−ｃｏ−メタクリル
酸ドデシル）ポリ（メタクリル酸ブチル−ｃｏ−メタクリル酸エチ
ル）ポリ（メタクリル酸ブチル−ｃｏ−メタクリル酸オクタ
デシル）ポリ（メタクリル酸ブチル−ｃｏ−スチレン）ポリ（４−メチルスチレン）ポリ（メタクリル酸シクロヘキシル−ｃｏ−メタクリル
酸ベンジル）ポリ（メタクリル酸ドデシル−ｃｏ−メタクリル酸ベン
ジル）ポリ（メタクリル酸オクタデシル−ｃｏ−メタクリル酸
ベンジル）ポリ（メタクリル酸ベンジル−ｃｏ−メタクリル酸テト
ラヒドロフルフリル）ポリ（メタクリル酸ベンジル−ｃｏ−メタクリル酸ヘキ
サデシル）ポリ（メタクリル酸ドデシル−ｃｏ−メタクリル酸メチ
ル）ポリ（メタクリル酸ドデシル−ｃｏ−メタクリル酸エチ
ル）ポリ（メタクリル酸2−エチルヘキシル−ｃｏ−メタク
リル酸ドデシル）ポリ（メタクリル酸2−エチルヘキシル−ｃｏ−メタク
リル酸オクタデシル）ポリ（メタクリル酸2−エチルブチル−ｃｏ−メタクリ
ル酸ベンジル））ポリ（メタクリル酸テトラヒドロフルフリル−ｃｏ−メ
タクリル酸グリシジル）ポリ（スチレン−ｃｏ−アクリル酸オクタデシル）ポリ（メタクリル酸オクタデシル−ｃｏ−メタクリル酸
グリシジル）ポリ（４−メトキシスチレン）ポリ（メタクリル酸2−エチルブチル−ｃｏ−メタクリ
ル酸グリシジル）ポリ（スチレン−ｃｏ−メタクリル酸テトラヒドロフル
フリル）ポリ（メタクリル酸2−エチルヘキシル−ｃｏ−メタク
リル酸プロピル）ポリ（メタクリル酸オクタデシル−ｃｏ−メタクリル酸
イソプロピル）ポリ（3−メチル−4−ヒドロキシスチレン−ｃｏ−4−
ヒドロキシスチレン）ポリ（スチレン−ｃｏ−メタクリル酸2−エチルヘキシ
ル−ｃｏ−メタクリル酸グリシジル）なお、上記のメタクリル酸エステルポリマー又はコポリ
マーにおいて、メタクリル酸に代えてアクリル酸を用い
てもよい。また、上記のポリマーは、それ自体架橋する
ことが可能であるが、該ポリマー中に架橋用の反応性基
を有する化合物を導入することによって架橋することも
可能である。そのような架橋用の反応性基としては、例
えば、アミノ基、水酸基、カルボキシル基、エポキシ
基、カルボニル基及びウレタン基並びにそれらの誘導体
や、マレイン酸、フマル酸、ソルビン酸、イタコン酸及
び桂皮酸並びにそれらの誘導体を挙げることができる。
可視光、紫外光又は高エネルギー放射線の照射によって
カルベン又はニトレンを形成することが可能な化学構造
を有する物質もまた架橋剤として使用し得る。架橋ポリ
マーより形成されたフィルムは不溶性であるので、セン
サの高分子薄膜を形成するポリマーを架橋することによ
り、センサの安定性を増すことができる。架橋方法には
特に制限はなく、従来公知の架橋方法、例えば加熱によ
る方法の他に、光や放射線の照射による方法を用いるこ
とができる。

【００３７】ここで、ガソリン蒸気と軽油蒸気の判別を
行うために本発明に係る燃料蒸気判別装置を具体化した
実例について説明する。この燃料蒸気判別装置は図１１
に示す構造をしており、長さ４０ｍｍ、幅２０ｍｍ、高
さ２０ｍｍの直方体をした筺体４０の両端に、内径２ｍ
ｍの穴のあいた直径６ｍｍ、長さ１０ｍｍの燃料蒸気導
入ポート４１及び燃料蒸気排出ポート４２が設けられて
いる。この装置の燃料蒸気通路は、図１１に示すように
屈曲部を有する。この屈曲部により、この装置に導入さ
れた燃料蒸気は強制的に流れの方向が変えられるため、
その流れの中心がセンサ部材の高分子薄膜の近傍を通過
することになる。これにより、この装置における判別に
対する応答は速くなる。筐体４０の内部には、中心波長
９４０ｎｍの発光ダイオードとシリコン・フォトトラン
ジスタとが一体化された素子４３（例えば、浜松ホトニ
クス社製のフォトリフレクタＰ２８２６）と、これと対
向する位置に配設されガソリン蒸気に感度を有するセン
サ部材４４とからなる検出ユニットＡと、同じく中心波
長９４０ｎｍの発光ダイオードとシリコン・フォトトラ
ンジスタとが一体化された素子４５と、これと対向する
位置に配設され軽油蒸気に感度を有するセンサ部材４６
とからなる検出ユニットＢとが設けられている。

【００３８】上記のフォトリフレクタＰ２８２６におい
ては、発光ダイオードとフォトトランジスタとは２．１
ｍｍの間隔で配設されているので、発光ダイオードから
発せられた光のセンサ部材への入射角、したがって該光
のセンサ部材からの反射角は１９．３度である。センサ
部材４５、４６は長さ約８ｍｍ幅約６ｍｍの長方形の厚
さ約０．５ｍｍのシリコン・ウェハ上にスピンコート法
で膜厚約２００ｎｍの高分子薄膜を形成したものであ
る。センサ部材４４の高分子にはポリ（メタクリル酸ベ
ンジル−ｃｏ−メタクリル酸2−エチルヘキシル）、セ
ンサ部材４６の高分子にはポリ（メタクリル酸オクタデ
シル−ｃｏ−メタクリル酸グリシジル）が使用された。

【００３９】図１２は、フォトリフレクタＰ２８２６を
用いた検出ユニットＡ、Ｂと図９の回路との接続関係を
示す図である。それぞれの検出ユニットの発光ダイオー
ドは１０ｍＡの定電流電源５０により連続的に駆動さ
れ、フォトトランジスタのコレクタは抵抗５１、５２に
よって電圧信号に変換され、バッファ増幅器１０、１４
（オペアンプによるボルテージフォロワー回路）で低イ
ンピーダンスに変換されて出力演算回路に入力される。
以下の動作は図９について既に説明したとおりであるか
ら、ここでは省略する。図１２においては、被測定燃料
蒸気がガソリン蒸気と軽油蒸気のどちらであるかをフリ
ップ・フロップ２３、２４のＱ出力ＯＵＴ₁、ＯＵＴ₂で
示すと共に、タイマＴＭの出力ＯＵＴ₃を利用して出力
データが有効か無効かを指示するようにしている。図９
の回路について説明したとおり、タイマＴＭはスタート
・パルスＳＰの印加時、即ち燃料蒸気判別装置に被測定
燃料蒸気が供給され始めた時点に起動される。したがっ
て、タイマＴＭの出力ＯＵＴ₃はスタートパルスＳＰの
印加時から一定の時間はロー・レベルにあってデータが
無効であることを指示し、その時間の経過後はハイ・レ
ベルになってデータが有効であることを指示する。フリ
ップ・フロップ２３、２４のＱ出力ＯＵＴ₁、ＯＵＴ₂は
タイマＴＭの出力ＯＵＴ₃がハイ・レベルのときにのみ
有効である。

【００４０】図１２の反転増幅器１８の利得を２とし、
スレッショルド・レベル＋Ｖ_TH1＝−Ｖ_TH2＝５ｍＶとし
たときの温度２０℃における種々の濃度のガソリン蒸気
に対する判定結果を以下の表１に、軽油蒸気に対する判
定結果を以下の表２に示す。フリップ・フロップ２３、
２４は被測定燃料蒸気の導入後約０．２５秒で出力をラ
ッチするようにした。なお、これらの表において、１は
ハイ・レベルを、０はロー・レベルを示す。

【００４１】

【表１】

【表２】これらの表から、ガソリン蒸気及び軽油蒸気がある程度
の濃度以上であれば蒸気の種類を判別可能であることが
わかる。

【００４２】次に、ガソリン蒸気と軽油蒸気とメタノー
ル蒸気との３種類の燃料蒸気を判別するための燃料蒸気
判別装置について説明する。この燃料蒸気判別装置は図
１１に示す判別装置と同様の構造をしており、３種類の
燃料蒸気を判別するために３個の検出ユニットＡ、Ｂ、
Ｃが設けられている。検出ユニットＡのセンサ部材の高
分子にはポリ（メタクリル酸２−エチルヘキシル−ｃｏ
−メタクリル酸グリシジル）を、検出ユニットＢのセン
サ部材の高分子にはポリ（メタクリル酸オクタデシル−
ｃｏ−メタクリル酸グリシジル）を、検出ユニットＣの
センサ部材の高分子にはポリ（３−メチル−４−ヒドロ
キシスチレン−ｃｏ−４−ヒドロキシスチレン）をそれ
ぞれ使用する。なお、高分子材料は上記のものに限定さ
れない。これらの高分子はシリコン基板上にスピンコー
ト法によって厚さ約４００ｎｍの薄膜として形成されて
いる。

【００４３】図１３はガソリン蒸気に対する検出ユニッ
トＡ〜Ｃの出力を、図１４は軽油蒸気に対する検出ユニ
ットＡ〜Ｃの出力を、図１５はメタノール蒸気に対する
検出ユニットＡ〜Ｃの出力をそれぞれ示している。図１
３〜図１５から、（１）検出ユニットＡは軽油蒸気より
もガソリン蒸気に対して大きな感度を有し、メタノール
蒸気には殆ど感度がないこと、（２）検出ユニットＢは
軽油蒸気よりもガソリン蒸気に対して大きな感度を有
し、メタノール蒸気には殆ど感度がないこと、（３）検
出ユニットＣはメタノール蒸気に対して大きな感度を有
するが、ガソリン蒸気及び軽油蒸気に対しては殆ど感度
がないことがわかる。

【００４４】図１６は、こうした検出ユニットＡ〜Ｃの
感度特性に鑑みて、これらの検出ユニットによりガソリ
ン蒸気、軽油蒸気及びメタノール蒸気を判別するための
回路を示している。この回路は図９の２種類の蒸気の判
別のための回路を３種類の蒸気の判別のために拡張した
もので、同様に出力演算部と差分演算部と判定部とから
成る。出力演算部は３個の検出ユニットＡ、Ｂ、Ｃに対
応して３系統設けられ、それらの構成及び動作は図９に
ついて行ったと同じである。ここで、それぞれの出力演
算部の出力を−Ｇａ＊Ｓ（Ａ）、−Ｇｂ＊Ｓ（Ｂ）、−
Ｇｃ＊Ｓ（Ｃ）とする。

【００４５】差分演算部には３つの差動増幅器６１、６
２、６３が設けられる。第１の差動増幅器６１の反転入
力には−Ｇａ＊Ｓ（Ａ）が、非反転入力には−Ｇｂ＊Ｓ
（Ｂ）が与えられるので、差動増幅器６１の出力Ｖ₁は
Ｇａ＊Ｓ（Ａ）−Ｇｂ＊Ｓ（Ｂ）に等しい。第２の差動
増幅器６２の反転入力には−Ｇｂ＊Ｓ（Ｂ）が、非反転
入力には−Ｇｃ＊Ｓ（Ｃ）が与えられるので、差動増幅
器６２の出力Ｖ₂はＧｂ＊Ｓ（Ｂ）−Ｇｃ＊Ｓ（Ｃ）に
等しい。また、第３の差動増幅器６３の反転入力には−
Ｇｃ＊Ｓ（Ｃ）が、非反転入力には−Ｇａ＊Ｓ（Ａ）が
与えられるので、差動増幅器６３の出力Ｖ₃はＧｃ＊Ｓ
（Ｃ）−Ｇａ＊Ｓ（Ａ）に等しい。

【００４６】判定部は差動増幅器６１、６２、６３の出
力Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が正負いずれの符号を有するかに基
づいて燃料蒸気の種類を判定する。前述の図１３〜図１
５によれば、判定方法は以下のとおりである。考え得る
６とおりの大小関係のうちＧａ＊Ｓ（Ａ）＞Ｇｂ＊Ｓ
（Ｂ）＞Ｇｃ＊Ｓ（Ｃ）及びＧａ＊Ｓ（Ａ）＞Ｇｃ＊Ｓ
（Ｃ）＞Ｇｂ＊Ｓ（Ｂ）の場合はガソリン蒸気、Ｇｂ＊
Ｓ（Ｂ）＞Ｇａ＊Ｓ（Ａ）＞Ｇｃ＊Ｓ（Ｃ）及びＧｂ＊
Ｓ（Ｂ）＞Ｇｃ＊Ｓ（Ｃ）＞Ｇａ＊Ｓ（Ａ）の場合は軽
油蒸気、Ｇｃ＊Ｓ（Ｃ）＞Ｇｂ＊Ｓ（Ｂ）＞Ｇａ＊Ｓ
（Ａ）及びＧｃ＊Ｓ（Ｃ）＞Ｇａ＊Ｓ（Ａ）＞Ｇｂ＊Ｓ
（Ｂ）の場合はメタノール蒸気、であると判定される。

【００４７】これをＶ１、Ｖ２、Ｖ３の符号の組み合わ
せで表現すると、Ｖ１＞０、Ｖ２＞０、Ｖ３＜０又はＶ
１＞０、Ｖ２＜０、Ｖ３＜０の場合、即ち、Ｖ１＞０且
つＶ３＜０のときにはガソリン蒸気、Ｖ１＜０、Ｖ２＞
０、Ｖ３＜０又はＶ１＜０、Ｖ２＞０、Ｖ３＞０の場
合、即ち、Ｖ２＞０且つＶ１＜０のときには軽油蒸気、
Ｖ１＞０、Ｖ２＜０、Ｖ３＞０又はＶ１＜０、Ｖ２＜
０、Ｖ３＞０の場合、即ち、Ｖ３＞０且つＶ２＜０のと
きにはメタノール蒸気、であると判定される。

【００４８】こうした判定動作を行うために、判定部は
６つの比較器６４〜６９と３つのアンド回路７０〜７２
と３つのフリップ・フロップ７３〜７５とを備える。差
動増幅器６１の出力Ｖ１は比較器５４の非反転入力と比
較器６５の反転入力とに与えられる。一方、比較器６４
の反転入力には正のスレショルド電圧＋Ｖ_THが印加さ
れ、比較器６５の非反転入力には負のスレショルド電圧
−Ｖ_THが印加されるので、比較器６４の出力Ｖ１１はＶ
１＞＋Ｖ_THのときのみハイレベルとなり、比較器６５の
出力Ｖ１２はＶ１＜−Ｖ_THのときのみハイレベルとな
る。同様に、差動増幅器６２の出力Ｖ２は比較器６６、
６７に、差動増幅器６３のＶ３は比較器６８、６９にそ
れぞれ与えられ、Ｖ２＞＋Ｖ_THのとき比較器６６の出力
Ｖ２１がハイレベルに、Ｖ２＜−Ｖ_THのとき比較器６７
の出力Ｖ２２がハイレベルに、Ｖ３＞＋Ｖ_THのとき比較
器６８の出力Ｖ３１がハイレベルに、Ｖ３＜−Ｖ_THのと
き比較器６９の出力Ｖ３２がハイレベルになる。比較器
６４の出力Ｖ１１と比較器６９の出力Ｖ３２とはアンド
回路７０に、比較器６５の出力Ｖ１２と比較器６６の出
力Ｖ２１とはアンド回路７１に、比較器６７の出力Ｖ２
２と比較器６８の出力Ｖ３１とはアンド回路７２にそれ
ぞれ印加される。

【００４９】この結果、アンド回路７０の出力Ａ１はＶ
１＞＋Ｖ_TH且つＶ３＜−Ｖ_THのとき、即ち燃料蒸気がガ
ソリン蒸気である場合にハイレベルになり、アンド回路
７１の出力Ａ２はＶ２＞＋Ｖ_TH且つＶ１＜−Ｖ_THのと
き、即ち燃料蒸気が軽油蒸気である場合にハイレベルに
なる。また、アンド回路７２の出力Ａ３はＶ３＞＋Ｖ_TH
且つＶ２＜−Ｖ_THのとき、即ち燃料蒸気がメタノール蒸
気である場合にハイレベルになる。これらのアンド回路
７０〜７２の出力Ａ１〜Ａ３は、図９について説明した
と同様に、燃料蒸気供給後一定時間経過してからそれぞ
れ対応のフリップ・フロップ７３〜７５によってラッチ
され、燃料蒸気の種類によってフリップ・フロップ７３
〜７５の出力ＯＵＴ１、ＯＵＴ２、ＯＵＴ３のいずれか
１つがハイレベルになり、燃料蒸気の判別結果を表す。

【００５０】以下の表３〜表５は、それぞれ燃料蒸気が
ガソリン蒸気、軽油蒸気及びメタノール蒸気であるとき
の比較器６４〜６９の出力Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ２１、Ｖ
２２、Ｖ３１、Ｖ３２とフリップ・フロップ７３〜７５
の出力ＯＵＴ１、ＯＵＴ２、ＯＵＴ３がハイレベルＨＩ
とローレベルＬＯのいずれにあるかを示している。な
お、スレショルド電圧±Ｖ_THは±５ｍＶである。

【００５１】

【表３】

【表４】

【表５】これらの表からも、相対濃度がある程度以上大きけれ
ば、ガソリン蒸気と軽油蒸気とのメタノール蒸気とに応
じてフリップ・フロップ７３〜７５の出力ＯＵＴ１、Ｏ
ＵＴ２、ＯＵＴ３のいずれか１つがハイレベルになり、
燃料蒸気の判別が可能であることがわかる。

【００５２】本実例では、燃料蒸気判別装置の性能を評
価するために、任意の湿度を発生するいわゆる分流法と
呼ばれる方法と同様の方法で任意の濃度のガソリン蒸
気、軽油蒸気及びメタノール蒸気を燃料蒸気判別装置に
供給することができるようにした。このためのシステム
構成を図１７に示す。図１７において、キャリヤ・ガス
（窒素ガス）の流れ７６は二分され、一方は質量流量コ
ントローラ７７を介して、燃料（ガソリン、軽油等）を
入れたバブラ７８に導入される。バブラ７８においてキ
ャリヤ・ガスは該燃料の蒸気でほぼ飽和された状態とな
って合流点７９に導かれる。もう一方のキャリヤ・ガス
は質量流量コントローラ８０を経てそのままの状態で合
流点７９に導かれ、ここで２つの流れは合流される。こ
うして、それぞれの流れの質量流量の比で決まる濃度の
燃料蒸気が発生される。蒸気溜８１はバルブ８２を介し
て本発明の燃料蒸気判別装置８３の燃料蒸気導入ポート
に接続され、その燃料蒸気排出ポートは吸引装置（図示
せず）に接続される。また、燃料蒸気判別装置８３はバ
ルブ８４を介して空気供給源と接続される。バブラ７
８、蒸気溜８１、バルブ８２、８４及び燃料蒸気判別装
置８３は一定温度に維持するための恒温槽（一点鎖線で
示す）内に配設される。実際の給油機への応用を考え、
通常はバルブ８２が閉、バルブ８４が開の状態で空気を
吸引し、燃料蒸気の判別時にバルブ８２を開き、バルブ
８４を閉じて、蒸気溜８１からの燃料蒸気を燃料蒸気判
別装置８３に導入する。

【００５３】仮に純粋な液体をバブラ７８に入れたとし
て、その時の温度における飽和蒸気圧をＰｓ、キャリヤ
・ガスのうちバブラ７８における流量をαＦ、もう一方
の流量を（１−α）Ｆとし、キャリヤ・ガスはバブラ８
２で燃料蒸気により完全に飽和されると仮定すると、発
生する該液体の蒸気の蒸気圧ＰはαＰ_Ｓに等しい。この
とき、発生する液体蒸気の蒸気圧と飽和蒸気圧との比Ｐ
／Ｐ_Ｓを相対濃度と呼ぶことにすると、αは即ち液体蒸
気の相対濃度である。相対濃度はいずれの温度において
も０から１までの値をとる。相対濃度は混合物であるガ
ソリンや軽油の場合には厳密に定義することはできない
が、αをもって近似的に濃度を表す指標とすることは可
能である。したがって、ガソリン蒸気や軽油蒸気の場合
もαを相対濃度と考えてよい。

【００５４】

【発明の効果】以上、一実施例に基づいて本発明を詳細
に説明したところから明らかなとおり、本発明は有機ガ
スの種別の誤判別を回避し、確実に有機ガスの種別を判
別することができるので、有機ガスが燃料蒸気である場
合には、例えばガソリン・スタンドでの誤給油を防止す
ることができるという格別の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を応用した燃料蒸気判別装置の構成を概
念的に示す図である。

【図２】ａは、図１の検出ユニットの構成を概略的に示
す図であり、ｂは、図１の検出ユニットの変形例を示す
図である。

【図３】本発明の動作原理である干渉増幅反射法を説明
するためのグラフを示す図である。

【図４】ガソリン蒸気と軽油蒸気とに対して異なる感度
を持つ２つの検出ユニットの出力とこれらの蒸気の濃度
との関係の一例をを示す図である。

【図５】ガソリン蒸気と軽油蒸気とに対して異なる感度
を持つ２つの検出ユニットの出力とこれらの蒸気の濃度
との関係の他の例を示す図である。

【図６】ガソリン蒸気と軽油蒸気とに対して異なる感度
を持つ２つの検出ユニットの出力とこれらの蒸気の濃度
との関係の更に他の例を示す図である。

【図７】ａは、図１の検出ユニットのうちの２つを筐体
内に一体に配設した本発明に係る燃料蒸気判別装置の縦
断面図であり、ｂは、ａに示す燃料蒸気判別装置の線I
−Iに沿う横断面図である。

【図８】図７のａに示す燃料蒸気判別装置の変形例を示
す図である。

【図９】ガソリン蒸気と軽油蒸気とを判別するための図
１に示す信号処理部の回路例を示す図である。

【図１０】図１に示す信号処理部の他の回路例を示す図
である。

【図１１】図１に示す燃料蒸気判別装置を、２つの検出
ユニットを含む形に具体化したときの実例の縦断面図で
ある。

【図１２】図１１の検出ユニットと信号処理部とを併せ
て示す図である。

【図１３】ガソリン蒸気の相対濃度と、本発明に係る３
つの異なる検出ユニットの出力との関係を示すグラフで
ある。

【図１４】軽油蒸気の相対濃度と、図１３の測定で使用
した検出ユニットの出力との関係を示すグラフである。

【図１５】メタノール蒸気の相対濃度と、図１３の測定
で使用した検出ユニットの出力との関係を示すグラフで
ある。

【図１６】ガソリン蒸気と軽油蒸気とメタノール蒸気と
を判別するための図１に示す信号処理部の回路例を示す
図である。

【図１７】本発明の燃料蒸気判別装置に燃料蒸気を送る
ためのシステムを概略的に示す図である。

【符号の説明】

１：気体通路、２１〜２ｍ：検出ユニット、３：信
号処理部、２１_E〜２ｍ_E：光源部、２１_D、２ｍ_D：
検出部、２１_S、２ｍ_S：センサ部材、２１_P：高分
子薄膜、２１_C1、２１_C2：コリメータ、２１_F1、２
１_F2：光ファイバ、Ａ、Ｂ、Ｃ：検出ユニット、４
３、４５：フォトリフレクタ、４４、４６：センサ部
材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｍ種（ただし、ｍは２以上の正の整数）
の異なる有機ガスに対してそれぞれ固有の反射特性を示
すｍ個のセンサ部材と、前記ｍ個のセンサ部材のそれぞれに対応して設けられ、
それぞれの対応の前記センサ部材を照射するためのｍ個
の光源部と、前記ｍ個の光源部にそれぞれ対応して設けられており、
前記ｍ個の光源部から発せられて対応の前記センサ部材
で反射された光を受光し、該光の強度を表す信号をそれ
ぞれ出力するｍ個の検出部と、前記ｍ個の検出部から前記ｍ種の有機ガスのそれぞれに
ついて得られた信号のそれぞれの大きさを相互に比較し
て、これらの信号相互の大きさの差を求め、求められた
差の符号に基づいて有機ガスの種別を判別する回路と、
を具備し、前記ｍ個のセンサ部材を被測定有機ガス内に
置いたときに前記ｍ個の検出部から得られる信号を処理
して前記被測定有機ガスが前記ｍ個の有機ガスのうちの
どれであるかを判別することを特徴とする有機ガス種別
判別装置。
【請求項２】それぞれの前記センサ部材が、反射用基
板と、該反射用基板上に形成された高分子薄膜とを備
え、それぞれの前記高分子薄膜は前記ｍ個の有機ガスに
対して互いに異なる固有の反射特性を示すことを特徴と
する請求項１記載の有機ガス種別判別装置。
【請求項３】前記センサ部材の前記反射特性が、前記
高分子薄膜の膜厚と該高分子薄膜の屈折率との積によっ
て定義されることを特徴とする請求項２記載の有機ガス
種別判別装置。
【請求項４】前記ｍ個の光源部のうち少なくとも１個
の光源部が発光ダイオード、半導体レーザ等の発光部で
構成され、前記ｍ個の検出部のうち少なくとも１個の検
出部がフォトダイオード、フォトトランジスタ等の光検
出部で構成されることを特徴とする請求項１〜３記載の
有機ガス種別判別装置。
【請求項５】前記ｍ個の光源部のうちの少なくとも１
個の光源部を、発光ダイオード、半導体レーザ等の発光
部からの光を光ファイバ及びコリメータを介して対応の
前記センサ部材に収束させる構成としたことを特徴とす
る請求項１〜３記載の有機ガス種別判別装置。
【請求項６】前記ｍ個の検出部のうちの少なくとも１
個の検出部を、フォトダイオード、フォトダイオード等
の光検出部を光ファイバを介してコリメータと接続した
構成とし、対応する前記光源部から発せられて前記セン
サ部材で反射された光を該コリメータで受光し、受光さ
れた光を前記光ファイバを通して前記光検出部に供給す
るようにしたことを特徴とする請求項１〜３記載の有機
ガス種別判別装置。
【請求項７】前記光源部の発光端と前記検出部の受光
端とを、前記センサ部材に対向配置させたことを特徴と
する請求項１〜６記載の有機ガス種別判別装置。
【請求項８】前記ｍ個の光源部の少なくとも発光端と
前記ｍ個の検出部の少なくとも受光端とが前記有機ガス
の通路を介して前記ｍ個のセンサ部材と対向配置された
筐体構造であることを特徴とする請求項１〜７記載の有
機ガス種別判別装置。
【請求項９】前記有機ガスが燃料蒸気であることを特
徴とする請求項１〜８記載の有機ガス種別判別装置。