軽油モニタ

【課題】不正軽油を各種の識別原理に従って高精度に識別可能とした軽油モニタを提供する。
【解決手段】軽油以外の成分を含む不正軽油を識別するための軽油モニタであって、識別対象であるサンプルＳ’に紫外線を照射した際に発生するサンプル中のクマリンによる蛍光強度を測定してサンプルＳ’が不正軽油であるか否かを識別可能とした軽油モニタにおいて、サンプルＳ’を収容するサンプル容器２０Ａを、その中心軸ｃが鉛直線ｂに対し所定角度傾くように配置すると共に、サンプル容器２０Ａの下方に紫外線を出射するＬＥＤ等の光源１０Ｂを配置し、更に、必要に応じてサンプル容器２０Ａの端部近傍に蛍光集光用のレンズ１１を配置する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽油以外の成分を含む不正軽油を識別するための軽油モニタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンを使用する自動車や重機等の燃料として、一部で不正軽油が販売、使用されている。これらの不正軽油は、主に、灯油や重油を軽油に混合したものや、あるいは重油を脱色したものを軽油と称しているものがほとんどである。
不正軽油の流通は、その使用によって環境汚染やエンジンの故障、寿命低下を招くため、従来より種々の不正軽油識別方法が提供されている。
【０００３】
不正軽油識別方法の代表的なものとしては、灯油及び重油に識別剤としてクマリンを添加しておき、燃料タンク等から抜き取った燃料を分析してクマリンが検出されれば、軽油であるべき燃料に灯油また重油が混入していることから不正軽油と識別する方法があり、この方法は特許文献１に記載されている。
ここで、クマリンの分析方法としてはサンプルに所定濃度のアルコール及びアルカリ溶液を加えてサンプル中のクマリンをアルカリ液層に抽出し、このアルカリ液層に紫外線を照射した際に発生する蛍光強度を目視により検出する定性分析法（簡易測定法）や分光光度計により測定する定量分析法が知られている（「軽油識別剤標準分析方法作業マニュアル」（社団法人全国石油協会平成６年３月発行）を参照）。
【０００４】
また、不正軽油識別の他の方法として、特許文献２に記載されているように、ガスクロクロマトグラフィを用いてサンプルの成分を分析することにより、軽油と不正軽油とを識別する方法もある。
【０００５】
しかしながら、前述したクマリン分析による識別方法では、灯油や重油に濃硫酸や苛性ソーダ等の薬品を加えてクマリンを除去した場合には、これらを軽油として誤認してしまう問題がある。
更に、何れの従来技術でも、１サンプル当たり多くの費用が必要なため、不正軽油の使用を取り締まる自治体等にとって大きな負担となっていた。
また、サンプルの密度や屈折率から不正軽油を識別する方法も提案されているが、例えば灯油と重油を混合したものと軽油との識別が困難である。
【０００６】
上記の点に鑑み、出願人は、不正軽油を低コストにて確実に識別可能とした軽油識別方法及び軽油モニタを、特願２００７−３２１４９５号（以下、先願という）として出願している。
この先願に係る軽油識別方法の一例では、識別対象であるサンプルの色度値をＡＳＴＭ色試験方法により検出し、この色度値を色度しきい値と比較する色判定工程と、前記サンプルによる吸光度の一次微分値のスペクトルを測定し、このスペクトルの所定の波長領域の面積値を特徴量として面積しきい値と比較する面積値判定工程と、を有し、前記色判定工程及び面積値判定工程における比較結果を用いて前記サンプルが不正軽油であるか否かを識別している。
【０００７】
また、上記先願に係る軽油モニタの一例としては、軽油以外の成分を含む不正軽油を識別するための軽油モニタにおいて、識別対象であるサンプルに光を照射する光源と、前記サンプルの透過光から前記サンプルの色度値をＡＳＴＭ色試験方法により検出し、検出した前記色度値を色度しきい値と比較する色判定手段と、前記サンプルによる吸光度の一次微分値のスペクトルを測定するスペクトル測定手段と、前記スペクトルの所定の波長領域の面積値を特徴量として面積しきい値と比較する面積値判定手段と、前記色判定手段及び面積値判定手段による比較結果を用いて前記サンプルが不正軽油であるか否かを識別する識別手段と、を備えている。
【０００８】
以下、上記先願発明について略述する。まず、図９は、先願に係る軽油モニタの一例を示す主要部構成図である。
図９において、１０は可視光から近赤外光に至る波長の光を出射するタングステンハロゲンランプ等の光源であり、この光源１０から出射した光は、不正軽油であるか否かを識別するべきサンプルが収容されたサンプル容器２０を透過している。この透過光は、可視光及び近赤外光用のビームスプリッタ３０に入射し、反射光はカラーセンサ４０へ、透過光は近赤外光用の分光光度計５０に入射する。
【０００９】
カラーセンサ４０は、ビームスプリッタ３０からの反射光（可視光）を観測し、ＪＩＳＫ−２５８０「石油製品−色試験方法」に規定されたＡＳＴＭ色試験方法により、サンプルのＡＳＴＭ色度値を求める。
そして、図示されていない信号処理回路により上記ＡＳＴＭ色度値を軽油の色度値に相当するしきい値（色度しきい値という）Ｔｃと比較して、サンプルが軽油または不正軽油である可能性を判定する。例えば、サンプルのＡＳＴＭ色度値が色度しきい値Ｔｃより小さい場合に、そのサンプルが軽油である可能性が高いと判定する。
【００１０】
また、分光光度計５０は、ビームスプリッタ３０の透過光（近赤外光）のスペクトルを測定するものである。そして、このスペクトルを前記信号処理回路によって解析することにより、サンプルが軽油または不正軽油である可能性を判定する。
【００１１】
なお、図１０は、先願に係る軽油モニタの他の例を示す主要部構成図である。
この例では、図９におけるビームスプリッタ３０を省略し、かつ、可視光及び近赤外光用の分光光度計６０を用いている。分光光度計６０は、前記同様にサンプル容器２０を透過した近赤外光のスペクトルを測定する機能を有するほか、前記カラーセンサ４０の機能を備えており、サンプル容器２０を透過した可視光を対象としてサンプルのＡＳＴＭ色度値を測定することが可能となっている。
【００１２】
次いで、分光光度計５０または６０におけるスペクトルの解析原理について説明する。
すなわち、この先願発明では、分光光度計５０または６０により測定される近赤外光の吸光度一次微分値のスペクトルは、サンプルが軽油の場合と不正軽油の場合とで顕著に相違するという知見に基づいてスペクトルを解析し、その解析結果と前記ＡＳＴＭ色度値の測定結果との両方を用いて不正軽油を識別している。
【００１３】
ここで、図１１は光の波長が９１０［ｎｍ］〜９４０［ｎｍ］までの吸光度一次微分値のスペクトル、図１２は光の波長が８５０［ｎｍ］〜８９０［ｎｍ］までの吸光度一次微分値のスペクトルである。これらのスペクトルの測定では、凡例に示すように、軽油として２号軽油ａ，２号軽油ｂ（ａ，ｂの相違は元売り会社の相違），３号軽油，特３号軽油を用い、不正軽油として重油＋灯油（各５０％），重油，灯油を用いている。
【００１４】
図１１，図１２から明らかなように、軽油及び不正軽油のスペクトルは、ある波長領域において明確な相違があり、この相違に着目すれば不正軽油の識別が可能である。
すなわち、図１１において、例えば９１７［ｎｍ］〜９２８［ｎｍ］の波長領域Ａ１’に着目すると、不正軽油では、吸光度の一次微分値が軽油に比べておおむね負側に大きくなっている。また、図１２において、８６０［ｎｍ］〜８７０［ｎｍ］の波長領域Ａ３’に着目すると、不正軽油では、吸光度の一次微分値が軽油に比べておおむね正側に大きく、同じく８７４［ｎｍ］〜８８６［ｎｍ］の波長領域Ａ２’に着目すると、不正軽油では、吸光度の一次微分値が軽油に比べておおむね負側に大きくなっている。
このため、これらの波長領域Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’における吸光度一次微分値の面積値を特徴量として用い、この特徴量を所定のしきい値（面積しきい値という）と比較することによって不正軽油を識別することができる。
【００１５】
なお、この先願発明によれば、ある波長領域における吸光度一次微分値の面積値だけでなく、吸光度一次微分値のスペクトルにおける選択した二つの波長の各値（一次微分値）の差の値を特徴量として用いることもできる。
【００１６】
【特許文献１】特開平１０−３８８７８号公報（段落［０００４］〜［００１３］等）
【特許文献２】特開２００６−２３１８４号公報（段落［００２０］〜［００３３］等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記先願発明は、サンプルのＡＳＴＭ色度値の測定と近赤外光のスペクトル解析とを併用して不正軽油を識別するものであるが、これに加えてサンプルのクマリン分析を行うことができれば、各種の識別原理を用いて不正軽油を高精度に識別することができるようになり、軽油モニタの汎用性や使い勝手が向上することが明らかである。
【００１８】
ここで、クマリン分析では、前述した如くサンプル（例えば２０ｍｌ）に所定濃度のアルコール（同じく３．５ｍｌ）及びアルカリ溶液（同じく３ｍｌ）を加えてサンプル中のクマリンをアルカリ液層に抽出するため、図１３に示すように、サンプル容器２０Ａ内のサンプルＳ’は、その比重によってサンプル（不正軽油であれば、真正の軽油以外の成分）Ｓ１、アルコールＳ２、及び、最も少量のアルカリ溶液Ｓ３に分離する。そして、クマリンの検出は、アルカリ溶液Ｓ３に紫外線ＬＥＤ等の光源１０Ｂから紫外線を照射した際に発生する蛍光（散乱光）の強度を、必要に応じ光ファイバ５１等を介して分光光度計５０（６０）により測定するものであるが、光源１０Ｂからの紫外線がアルカリ溶液Ｓ３を通過する経路が長い方が蛍光の発生量が多くなるので、クマリンを高精度に検出することができる。
【００１９】
いま、ＡＳＴＭ色度値の測定及びスペクトル解析を行う分光光度計をそのまま用いてクマリン分析を行う場合を考えると、アルカリ溶液Ｓ３中の紫外線の照射経路を長くするには、例えば、ＡＳＴＭ色度値の測定及びスペクトル解析に用いる光源１０Ａの下方であってサンプル容器２０Ａの側方にクマリン分析用の光源１０Ｂを配置し、この光源１０Ｂからの紫外線をサンプル容器２０Ａの底面に平行になるようにアルカリ溶液Ｓ３中を透過させることが考えられる。
しかし、前述のようにアルカリ溶液Ｓ３は少量であり、その深さｄが僅かであるため、この深さｄに合わせてサンプル容器２０Ａの側方に光源１０Ｂを配置することは困難であり、他方の光源１０Ａと干渉（接触）しないような位置に光源１０Ｂを配置することも難しい。従って、光源１０Ｂとしては、例えば図１３に示す如くサンプル容器２０の下方に配置せざるを得ず、その場合には、深さｄが僅かであるためにアルカリ溶液Ｓ３中の紫外線の通過経路を長くすることが困難である。
【００２０】
すなわち、従来では、単一の分光光度計を用いて、ＡＳＴＭ色度値の測定及びスペクトル解析と共に、クマリン分析を高精度に行えるようにした軽油モニタを構成することが難しいため、その実現が強く望まれていた。
そこで、本発明の解決課題は、サンプル容器の配置構造を改良することにより、ＡＳＴＭ色度値の測定、スペクトル解析、及びクマリン分析等の各種識別原理に従って不正軽油を高精度に識別可能とした軽油モニタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するため、請求項１に係る軽油モニタは、軽油以外の成分を含む不正軽油を識別するための軽油モニタであって、識別対象としてのサンプルに紫外線を照射した際に発生する前記サンプル中のクマリンによる蛍光強度を測定して前記サンプルが不正軽油であるか否かを識別可能とした軽油モニタにおいて、
前記サンプルを収容するサンプル容器を、その中心軸が鉛直線に対し所定角度傾くように配置すると共に、前記サンプル容器の下方に紫外線を出射する第１の光源を配置したものである。
【００２２】
請求項２に係る軽油モニタは、請求項１に記載した軽油モニタにおいて、前記サンプル容器の端部近傍に、蛍光を集光するためのレンズを配置したものである。
【００２３】
請求項３に係る軽油モニタは、請求項１または２に記載した軽油モニタにおいて、可視光から近赤外光までの光を出射可能な第２の光源と、第２の光源からサンプルを透過した光を用いてサンプルのＡＳＴＭ色度値、スペクトル、及び前記蛍光強度を測定する単一の測定手段と、これらのＡＳＴＭ色度値、スペクトル、及び前記蛍光強度の測定結果に基づいて、サンプルが不正軽油であるか否かを識別する識別手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、サンプル容器を鉛直線に対し傾斜して配置したため、サンプルのＡＳＴＭ色度値、スペクトル、及びクマリンによる蛍光強度を単一の分光光度計によって測定することが可能になり、これら各種の識別原理を併用して不正軽油を高精度に識別することができる。
また、これにより、サンプル容器内のアルカリ溶液における紫外線の通過経路を長く確保できるので、アルカリ溶液にクマリンが含有されている場合には、サンプル容器の底面に対して垂直方向の蛍光の発生領域が広がって蛍光の検出が容易になるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１，図２は、この実施形態に係る軽油モニタの主要部を示す模式図であり、図１はサンプルＳのＡＳＴＭ色度値及びスペクトルを測定する場合、図２はサンプルＳ’ 中のクマリン分析を行う場合のものである。
【００２６】
これらの図において、１０Ａは可視光から近赤外光までを出射可能なタングステンハロゲンランプ等の光源、１０Ｂは紫外線を出射してサンプルＳ’中のクマリン分析を行うための紫外線ＬＥＤ等の光源、２０，２０ＡはサンプルＳ，Ｓ’が収容されるサンプル容器、２１，２１Ａは蓋、７０はサンプルＳのＡＳＴＭ色度値及びスペクトルを測定し、かつ、前記クマリン分析時にクマリンから発生する蛍光強度を測定するための分光光度計である。
また、１１は、光源１０ＡからサンプルＳを経た透過光、及び、下記のアルカリ溶液Ｓ３内に存在するクマリンによって発生する蛍光（散乱光）を集光するために、サンプル容器２０，２０Ａの端部近傍に配置されたレンズである。なお、本実施形態において、上記レンズ１１は、少なくとも前記蛍光を集光可能な位置に配置すれば良く、必ずしも前記透過光まで集光することは要求されない。
ここで、クマリン分析時に使用するサンプルＳ’は、前記同様にサンプル（例えば２０ｍｌ）Ｓ１とアルコール（同じく３．５ｍｌ）Ｓ２とアルカリ溶液（同じく３ｍｌ）Ｓ３とに分離している。
なお、便宜的に、光源１０Ｂを請求項における第１の光源、光源１０Ａを同じく第２の光源というものとする。
【００２７】
本実施形態の特徴は、サンプルＳのＡＳＴＭ色度値及びスペクトル測定用の分光光度計７０を用いてサンプルＳ’中のクマリン分析も行うために、サンプル容器２０，２０Ａの配置構造を改良した点にあり、具体的には、サンプル容器２０，２０Ａの中心軸ｃを鉛直線ｂに対して角度αだけ傾けて配置してある。
ここで、サンプル容器には異なる符号２０，２０Ａを用いているが、サンプルＳ，Ｓ’のコンタミネーションを洗浄によって防止できれば、単一のサンプル容器を用いても良い。
【００２８】
また、分光光度計７０は、図１０に示した分光光度計６０と同様に、サンプルＳを透過した可視光を対象としてＡＳＴＭ色試験方法によるＡＳＴＭ色度値を測定する機能、及び、サンプルＳを透過した近赤外光のスペクトルを測定する機能を有するほか、前記「軽油識別剤標準分析方法作業マニュアル」に記載された定量分析法等によるクマリン分析機能を有しており、具体的には、光源１０Ｂからの紫外線がサンプルＳ’中のアルカリ溶液Ｓ３に照射された際に、含有するクマリンによって発生する蛍光（散乱光）の強度を測定する機能を有する。
図示されていないが、分光光度計７０には信号処理回路が接続されており、この信号処理回路によりＡＳＴＭ色度値の比較判定、スペクトルの解析、蛍光強度の測定等を行い、不正軽油を識別することが可能になっている。
【００２９】
図３は、図１，図２を上面から見た平面図に相当している。
図３において、分光光度計７０は、光源１０Ａからサンプル容器２０内のサンプルＳを介した透過光、及び、クマリン分析時にサンプル容器２０Ａ内のアルカリ溶液Ｓ３からの散乱光が入射する分光器としての反射型の回折格子７１と、この回折格子７１により反射した紫外線−可視光−近赤外光の波長範囲の光を検出する光度計（検出器）７２とを備えている。なお、分光光度計７０の構成はこれに限定されるものではなく、単一の検出器により紫外線−可視光−近赤外光の波長範囲の光を検出可能であればよい。
【００３０】
図４は、本実施形態の作用を説明するための図である。
図４（ａ）は図１３と同等のものであって、サンプル容器２０Ａの中心軸ｃが鉛直線ｂと一致するように配置した比較例である。一方、図４（ｂ）は本実施形態によりサンプル容器２０Ａの中心軸ｃを鉛直線ｂに対して角度α（例えば３５°）だけ傾けて配置した例である。
両者を比較すると、アルカリ溶液Ｓ３の液層の深さはｄ’＞ｄとなり、サンプル容器２０Ａの下方に前記光源１０Ｂを配置した場合に、本実施形態の図４（ｂ）では、比較例の図４（ａ）に比べてアルカリ溶液Ｓ３内の紫外線通過経路を長く確保できるので、それに伴ってクマリン含有時におけるサンプル容器２０Ａの底面に対して垂直方向の蛍光の発生領域を広くすることができる。このため、サンプル容器２０Ａの端部近傍にレンズ１１を配置すれば、クマリンにより発生した蛍光を容易かつ効率的に集光して分光光度計７０に導くことができ、蛍光強度を高精度に検出することができる。
【００３１】
次に、図５はこの実施形態の軽油モニタを構成するモニタ本体１００の斜視図であり、１０１は前記光源１０Ａ，１０Ｂ、分光光度計７０等を備えた検出部、１０２はサンプル容器２０，２０Ａを収納するための凹部である容器収納部、１０３はサンプル容器２０，２０Ａのセット用窓部、１０４は光源の駆動回路や分光光度計７０の受光信号処理回路等を構成する回路基板、１０５は操作スイッチ、１０６は電源スイッチ、１０７は測定結果等を表示する表示部である。
【００３２】
また、図６は軽油モニタの主要部の構成図であり、（ａ）はカバー（図示せず）を外した状態の平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｃ）は（ｄ）のＡ−Ａ断面図、（ｄ）は正面図、（ｅ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
これらの図において、１１１は電源としてのバッテリー、２００はケース、２０１はサンプル容器２０，２０Ａ等の付属品を収納するための付属品収納部である。
【００３３】
更に、図７は前記検出部１０１の斜視図であり、１０８，１０９は検出部１０１をモニタ本体１００に取り付けるための支持板、１１０は光源１０Ａが収納されている光源収納部である。
また、図８は検出部１０１の構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）のＥ−Ｅ断面図、（ｄ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
この実施形態では、支持板１０８，１０９により検出部１０１を傾けてモニタ本体１００に取り付けることにより、図１，図２等に示したサンプル容器２０，２０Ａの中心軸ｃと鉛直線ｂとの間の傾斜角度αを確保している。
【００３４】
図５〜図８から明らかなように、この実施形態の軽油モニタでは、カバーを外した状態でサンプル容器２０，２０Ａのセット用窓部１０３及び容器収納部１０２が露出する。このため、使用者はＡＳＴＭ色度値及びスペクトル測定を行うためのサンプルＳが収容されたサンプル容器２０、または、クマリン分析を行うためのサンプルＳ’が収容されたサンプル容器２０Ａを、容器収納部１０２に沿って斜めにセットするだけで測定準備が完了するので、極めて使い勝手が良いものである。
また、使用していないサンプル容器２０または２０Ａ等は付属品収納部２０１に収納しておけばよいため、これらを紛失するおそれもない。
【００３５】
以上のように、本実施形態に係る軽油モニタによれば、サンプル容器２０，２０Ａの配置構造を改良したことにより、ＡＳＴＭ色度値の測定やスペクトル解析による識別動作とクマリン分析による識別動作とを単一の分光光度計を用いて実現可能であり、これら各種の識別原理に従って不正軽油を高精度に識別することができる。
また、従来の軽油モニタに対して検出部１０１や光学系の配置構造を変更する等の改良を加えるだけで良いから、低コストにて提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態の主要部を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態の主要部を示す模式図である。
【図３】図１，図２の平面図に相当する図である。
【図４】本発明の実施形態及び比較例の作用を示す図である。
【図５】本発明の実施形態におけるモニタ本体の斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係る軽油モニタの主要部の構成図である。
【図７】本発明の実施形態における検出部の斜視図である。
【図８】本発明の実施形態における検出部の構成図である。
【図９】先願発明の主要部の構成図である。
【図１０】先願発明の主要部の構成図である。
【図１１】先願発明における吸光度一次微分値のスペクトルを示す図である。
【図１２】先願発明における吸光度一次微分値のスペクトルを示す図である。
【図１３】クマリン分析動作の説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０Ａ，１０Ｂ：光源
１１：レンズ
２０，２０Ａ：サンプル容器
２１，２１Ａ：蓋
７０：分光光度計
７１：回折格子
７２：光度計（検出器）
１００：モニタ本体
１０１：検出部
１０２：容器収納部
１０３：セット用窓部
１０４：回路基板
１０５：操作スイッチ
１０６：電源スイッチ
１０７：表示部
１０８，１０９：支持板
１１０：光源収納部
１１１：バッテリー
２００：ケース
２０１：付属品収納部
Ｓ１：サンプル
Ｓ２：アルコール
Ｓ３：アルカリ溶液
Ｓ，Ｓ’：サンプル

【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽油以外の成分を含む不正軽油を識別するための軽油モニタであって、識別対象としてのサンプルに紫外線を照射した際に発生する前記サンプル中のクマリンによる蛍光強度を測定して前記サンプルが不正軽油であるか否かを識別可能とした軽油モニタにおいて、
前記サンプルを収容するサンプル容器を、その中心軸が鉛直線に対し所定角度傾くように配置すると共に、前記サンプル容器の下方に紫外線を出射する第１の光源を配置したことを特徴とする軽油モニタ。
【請求項２】
請求項１に記載した軽油モニタにおいて、
前記サンプル容器の端部近傍に、蛍光を集光するためのレンズを配置したことを特徴とする軽油モニタ。
【請求項３】
請求項１または２に記載した軽油モニタにおいて、
可視光から近赤外光までの光を出射可能な第２の光源と、
第２の光源からサンプルを透過した光を用いてサンプルのＡＳＴＭ色度値、スペクトル、及び前記蛍光強度を測定する単一の測定手段と、
これらのＡＳＴＭ色度値、スペクトル、及び前記蛍光強度の測定結果に基づいて、サンプルが不正軽油であるか否かを識別する識別手段と、
を備えたことを特徴とする軽油モニタ。

【図１】