JPH09243630A

JPH09243630A - 有機ガス種別判別装置

Info

Publication number: JPH09243630A
Application number: JP5202396A
Authority: JP
Inventors: Kenji Motosugi; 賢司本杉; Yusuke Takano; 祐輔高野
Original assignee: Hoechst Japan Ltd
Current assignee: Sanofi Aventis KK
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 1997-09-19
Also published as: WO1997033156A1

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で安全性の高い有機ガス種別判別装置を
提供すること。【解決手段】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蒸気流路１に沿ってｍ個
の検出ユニット２１〜２ｎが配設される。それぞれの検
出ユニットの光源部２１_Eは第１の光ファイバ２１_F1を
介して、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を照射する。セン
サ部材２１_Sからの反射光は第２の光ファイバ２１_F2で
受光され、その強度に応じた大きさの信号が検出部２１
_Dから出力される。信号処理部３はこれらの信号を比較
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。この欠点は、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】こうした欠点を解決するために、本願の出
願人は特願平６−３１５０２５号（平成６年１２月１９
日出願）において、異なる有機ガスのうちの１つに対し
て固有の反射特性を示す複数個のセンサ部材を利用した
有機ガス種別判別装置を提案した。この提案された判別
装置は有機ガスの種別を判別するのに極めて有効なもの
である。該特許出願で開示された実施例のうち、光源部
からの光をコリメータを介してセンサ部材に照射し、該
センサ部材で反射された光をコリメータによって検出部
に集光するようにした有機ガス種別判別装置は、光源部
と検出部との配置の自由度が増し、燃料蒸気の流路の近
傍に配置できない場合にも対応できて便利なものであ
る。しかし、こうしたコリメータを使用する構成を採用
すると、コリメータ自体が高価であって或る程度までし
か小さくできないという制約があるために、有機ガス種
別判別装置の小型化、低廉化に限度があった。

【０００６】

【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
より確実に且つ安全に判別することができ、しかも、低
廉化、小型化が可能な有機ガス種別判別装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【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光を発するｍ個の光源部と、該
ｍ個の光源部から発生した光を対応する前記センサ部材
に導くためのｍ個の第１の光ファイバと、前記ｍ個の光
源部と前記ｍ個の光ファイバとにそれぞれ対応して設け
られており、前記センサ部材で反射された光を対応する
後述の検出部に導くｍ個の第２の光ファイバと、該ｍ個
の第２の光ファイバによって導かれた光を受光し、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。前記有機ガスは、例えば燃料蒸
気である。

【０００８】前記第１の光ファイバの前記発光端と前記
第２の光ファイバの前記受光端とは、前記被測定有機ガ
スの流路に関して、それぞれ対応する前記センサ部材と
対向する側に配置された筐体構造であることが好まし
い。前記流路は、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。
このような流路を屈曲させて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、応答速度を向上させることができる。

【０００９】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て
おり、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、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。

【００１０】前記光源部は発光ダイオード、半導体レー
ザ等の発光部で、また、前記ｍ個の検出部はフォトダイ
オード、フォトトランジスタ等の光検出部で構成するこ
とができる。

【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
光源部からの光によって光ファイバを介して照射する
と、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光ファイバを介して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】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る有機ガス種別
判別装置の一実施形態を、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略的に示す図であ
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ＨＳに形成された蒸気流路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。この蒸気流路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
２１_E、２２_E、・・・、２ｍ_Eと、該光源部から出力さ
れた光を伝える第１の光ファイバ２１_F1、２２_F1、・・
・、２ｍ_F1と、該第１の光ファイバの発光端から出た光
によって直接照射され、該光を反射するよう蒸気流路１
内に設けられたセンサ部材２１_S、２２_S，・・・、２ｍ
_Sと、該センサ部材によって反射された光を受光端に受
け取る第２の光ファイバ２１_F2、２２_F2、・・・、２ｍ
_F2と、該第２の光ファイバによって伝えられた光の強度
を検出し、検出された光の強度に比例する信号を出力す
る検出部２１_D、２２_D、・・・、２ｍ_Dと、を備えた同
じ構造をしており、これらの検出部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、蒸気流路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。

【００１４】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。

【００１５】なお、図１では、第１の検出ユニット２１
〜第ｍの検出ユニット２ｍのそれぞれが光源部を備える
ように図示されているが、１つの光源部からの光をｍ本
の第１の光ファイバ２１_F1、２２_F1、・・・、２ｍ_F1に
分配するようにしてもよい。また、それぞれの検出ユニ
ットに光源部を設けた場合、第１の光ファイバと第２の
光ファイバとの開放端を光結合／分配器を介して第３の
光ファイバに結合し、第３の光ファイバによってセンサ
部材を照射し、そこからの反射光を伝えるようにしても
よい。要は、光源部と検出部とを筺体ＨＳから離して配
置すると共に、第１の光ファイバを伝わる光によって個
々のセンサ部材を照射し、そこで反射された光を第２の
光ファイバを介して検出部に伝えることができればよ
い。また、安全性の観点から、蒸気流路１を外の空間に
対して封止することが望ましい。

【００１６】以下、図２により、ｍ個の検出ユニット２
１〜２ｍの代表として第１の検出ユニット２１を例にと
ってその具体的構造を説明する。図２において、光源部
２１_Eの光出力端は第１の光ファイバ２１_F1の一端と結
合され、第１の光ファイバ２１_F1の他端は蒸気流路１内
に突出してセンサ部材２１_Sを照射する。一方、検出部
２１_Dの光入力端は第２の光ファイバ２１_F2の一端と結
合され、第２の光ファイバ２１_F2の他端はセンサ部材２
１_Sによって反射された光を受光するように蒸気流路１
内に突出して設けられる。

【００１７】図１及び図２に示すとおり、この発明にお
いては、第１の光ファイバ２１_F1からの光を集光してセ
ンサ部材２１_Sを照射するために、また、センサ部材２
１_Sから反射された光を集光して第２の光ファイバ２１
_F2に伝えるためにコリメータを使っていないので、第１
の光ファイバ２１_F1及び第２の光ファイバ２１_F2はコア
径の大きいものを使用し、光ファイバ２１_F1の発光端と
センサ部材２１_Sの表面との距離及び光ファイバ２１_F2
の受光端とセンサ部材２１_Sの表面との距離はできるだ
け小さくすることが好ましい。例えば、コア径は０．５
ｍｍ以上あることが望ましく、１ｍｍ以上あることが特
に望ましい。光ファイバ２１_F1の発光端とセンサ部材２
１_Sの表面との距離及び光ファイバ２１_F2の受光端とセ
ンサ部材２１_Sの表面との距離は３ｍｍ以下であること
が望ましい。発光端及び受光端は、該発光端から発せら
れた光及び該受光端で受光される光がセンサ部材２１_S
の法線に対して好ましくは６０度以下、特に好ましく
は、機械加工の容易さを考慮して４５度又は３０度をな
すように配設される。また、ここで使用される光ファイ
バ２１_F1、２１_F2としては通常のものが用いられるが、
実用的にはプラスティックファイバ（ＰＯＦ）が適当で
ある。光ファイバ２１_F1の発光端及び光ファイバ２１_F2
の受光端の機械的強度を保ち、且つ、これら発光端及び
受光端を固定する際の機械的精度を確保するために、必
要によっては、これらの端部を筺体ＨＳ内に設けられた
金属製の筒の中に固定するようにしてもよい。

【００１８】センサ部材２１_Sは、シリコン・ウェーハ
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。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。光源部２１_E
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
でよく、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。また、検出部２１_D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。

【００１９】検出ユニット２１〜２ｍのセンサ部材２１
_S〜２ｍ_S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。

【００２０】

【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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】なお、図２に示すとおり、第１の光ファイ
バ２１_F1の発光端と第２の光ファイバ２１_F2の受光端と
は、センサ部材２１_Sに対向するよう蒸気流路１の長さ
方向に僅かに変位している。しかし、第１の光ファイバ
２１_F1の発光端と第２の光ファイバ２１_F2の受光端とセ
ンサ部材２１_Sの法線のなす平面は、蒸気流路１の長さ
方向に対していかなる角度を成していてもよい。

【００２５】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蒸気流路１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、ある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、互いに異なる燃料蒸
気に対する各センサ部材の膜厚変化のパターンは互いに
異なっている。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。

【００２６】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。

【００２７】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を燃料蒸気流路に沿って配設し
てガソリン蒸気又は軽油蒸気を蒸気流路に通した場合、
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。

【００２８】図７は、上で説明したような２種の燃料蒸
気を判別するために、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とを備える判別装置の構成を概略的に示す図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）は線ｂ−ｂに沿う断面図であ
る。筺体ＨＳの内部には、被測定燃料蒸気を導入、排出
する蒸気流路１が形成され、検出ユニットＡのセンサ部
材Ａ_Sと検出ユニットＢのセンサ部材Ｂ_Sとは、蒸気流路
１の中途に形成された部屋１′内に蒸気通路１に沿って
配設される。

【００２９】具体的には、図７に示すとおり、光源部Ａ
_Eに一端が結合された第１の光ファイバＡ_F1の発光端
は、検出ユニットＡのセンサ部材Ａ_Sを照射するために
筺体ＨＳを通り抜けてセンサ部材Ａ_Sの近くまで伸び、
検出部Ａ_Dに一端が結合された第２の光ファイバＡ_F2も
筺体ＨＳを通り抜け、その受光端は、センサ部材Ａ_Sで
反射された光を受光するようセンサ部材Ａ_Sの近くに設
けられる。第１の光ファイバＡ_F1の発光端と第２の光フ
ァイバＡ_F2の受光端とは、センサ部材Ａ_Sの面内に立て
た法線を含む面内にあればよく、好ましくは更に、蒸気
流路１の長さ方向に直角な面内にある。ここでは、発光
端及び受光端は、該発光端から発せられた光及び該受光
端で受光される光がセンサ部材Ａ_Sの上記法線に対して
４５度をなすように配設されているが、特にこれに制限
されない。

【００３０】検出ユニットＢの構造も検出ユニットＡと
同様である。光源部Ｂ_Eに一端が結合された第１の光フ
ァイバＢ_F1の発光端は、検出ユニットＢのセンサ部材Ｂ
_Sを照射するために筺体ＨＳを通り抜けてセンサ部材Ｂ_S
の近くまで伸び、検出部Ｂ_Dに一端が結合された第２の
光ファイバＢ_F2も筺体ＨＳを通り抜け、その受光端は、
センサ部材Ｂ_Sで反射された光を受光するようセンサ部
材Ｂ_Sの近くに設けられる。第１の光ファイバＢ_F1の発
光端と第２の光ファイバＢ_F2の受光端とは、センサ部材
Ｂ_Sの面内に立てた法線を含む面内にあればよく、好ま
しくは更に、蒸気流路１の長さ方向に直角な面内にあ
る。ここでは、発光端及び受光端は、該発光端から発せ
られた光及び該受光端で受光される光がセンサ部材Ｂ_S
の上記法線に対して４５度をなすように配設されている
が、特にこれに制限されない。

【００３１】光源部Ａ_E、Ｂ_Eには発光ダイオード、例え
ば中心波長が６７０ｎｍの発光ダイオードを用いること
ができ、検出部Ａ_D、Ｂ_Dとしてはシリコン・フォトダイ
オードを用いることができる。第１の光ファイバＡ_F1、
Ｂ_F1及び第２の光ファイバＡ_F2、Ｂ_F2のコア径は例えば
１ｍｍであり、筺体ＨＳは金属又はプラスチックスで構
成し得る。また、蒸気流路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
離は小さい、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。

【００３２】第１の光ファイバＡ_F1、Ｂ_F1及び第２の光
ファイバＡ_F2、Ｂ_F2は、筺体ＨＳに穿たれた貫通穴をそ
れぞれ通って部屋１′まで伸びており、第１の光ファイ
バＡ_F1、Ｂ_F1の発光端及び第２の光ファイバＡ_F2、Ｂ_F2
の受光端は該貫通穴内に固定される。このときの機械的
強度と機械的精度を上げるために、これら発光端及び受
光端を金属製の円筒（例えばフェル−ル）Ｍを用いて固
定することが好ましい。第１の光ファイバＡ_F1、Ｂ_F1及
び第２の光ファイバＡ_F2、Ｂ_F2としてコア径１ｍｍのも
のを使用したときには、これら光ファイバの発光端及び
受光端に直径３．１５ｍｍのフェル−ルを取り付け、こ
のフェル−ルを筺体ＨＳに接着するのがよい。もしく
は、コネクタを用いて筺体に固定することもできる。セ
ンサ部材を構成する高分子薄膜として、センサ部材Ａ_S
には厚さ１５０ｎｍのポリ（メタクリル酸ベンジルーｃ
ｏ−メタクリル酸２−エチルヘキシル）の膜を、センサ
部材Ｂ_Sには厚さ１５０ｎｍのポリ（メタクリル酸オク
タデシルーｃｏ−メタクリル酸グリシジル）の膜を用い
ることができる。

【００３３】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図７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８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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】なお、図８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。

【００４１】次に、図９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８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９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３
２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８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。

【００４２】図８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、２
４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。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【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。

【００４５】以上説明してきた２種類の燃料蒸気の種別
判別装置の変形として、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
蒸気判別装置を実現することができる。この燃料蒸気種
別装置は、図７に示す判別装置と同様に、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を
蒸気流路に沿って設けられる。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
形成される。

【００４６】図１０はガソリン蒸気に対する検出ユニッ
トＡ〜Ｃの出力を、図１１は軽油蒸気に対する検出ユニ
ットＡ〜Ｃの出力を、図１２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
０〜図１２に示すグラフから、（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。

【００４７】図１３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８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８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。

【００４８】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。

【００４９】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１０〜図１
２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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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８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。

【００５３】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。

【００５４】

【表３】

【００５５】

【表４】

【００５６】

【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。

【００５７】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１４に示す。図１４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。

【００５８】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。

【００５９】

【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、安価で小型な有機ガス種別判別装置を提供することが
できる、光源部、検出部及び信号処理部をセンサ部材から離し
て任意の位置に配置することができるので、有機ガスに
接触する部分に電気回路を設けないで済み、安全性が高
いため、爆発性雰囲気が発生する可能性のある場所にも
設置することができる、等の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
略的に示す図である。

【図２】図１の検出ユニットの構成を概略的に示す図で
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つの
検出ユニットを備える、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ｂ−ｂに沿う横断面図である。

【図８】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９】図１に示す信号処理部の他の回路例を示す図で
ある。

【図１０】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１１】軽油蒸気の相対濃度と、図１０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１２】メタノール蒸気の相対濃度と、図１０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１３】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１４】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：蒸気流路、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

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光を
発するｍ個の光源部と、該ｍ個の光源部から発生した光
を対応する前記センサ部材に導くためのｍ個の第１の光
ファイバと、前記ｍ個の光源部と前記ｍ個の光ファイバとにそれぞれ
対応して設けられており、前記センサ部材で反射された
光を対応する後述の検出部に導くｍ個の第２の光ファイ
バと、該ｍ個の第２の光ファイバによって導かれた光を
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】前記第１の光ファイバの前記発光端と前
記第２の光ファイバの前記受光端とが、前記被測定有機
ガスの流路に関して、それぞれ対応する前記センサ部材
と対向する側に配置された筐体構造であることを特徴と
する請求項１記載の有機ガス種別判別装置。
【請求項３】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又は２記載の有機ガス種別判別装置。
【請求項４】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３記載の有機ガス
種別判別装置。
【請求項５】前記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６】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１〜４記載の有機ガス種別判別装置。