JP2005315774A - 車載タンク収集量算出装置およびそれを備えたバキューム車、その収集量算出方法、プログラムならびに記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】１個のレベルセンサと１乃至２個の傾斜角センサを用いて装置を安価に構成することができ、車載タンクが楕円柱状、円柱状または楕円もしくは円に近い近似楕円柱状もしくは近似円柱状であっても正確に収集液体の体積を算出することができることを目的とする。
【解決手段】車載タンク１８の後部における収集液体の深さである液面高さを示す液面計としての透明管１９での液面高さを検出するレベルセンサ１７と、車両の基準水平面となる水平架台２２の地球水平面に対する傾斜角を車両のピッチ角・ロール角として検出する傾斜角センサ８と、透明管に沿ってレベルセンサを上下動させるモータ９と、全体を制御し演算する中央処理装置１０１と、を有し、中央処理装置は、液面高さとピッチ角とロール角とに基いて収集液体の水平面を示す３次元平面方程式を算出し、３次元平面方程式および車載タンク断面の楕円形状または円形状から収集液体の体積を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載された楕円柱状または円柱状等の車載タンクの収集液体の体積を算出する車載タンク収集量算出装置およびそれを備えたバキューム車、車載タンク収集量算出装置における収集量算出方法、ならびに、その方法を実行するためのプログラム、ならびに、そのプログラムの記録媒体に関するものである。

従来、タンク内の液体収集量（液量）を測定する方法（正確には算出する方法）としては、特許文献１に記載されているものがある。
この特許文献１においては、計量タンクの四隅にそれぞれレベルゲージを設け、その４個のレベルゲージの指示値の最高値と最低値とに基いて液量を算出することが記載されている。
特開昭６１−２６４２１９号公報

しかしながら、従来のタンク内液体収集量測定方法（算出方法）においては、四隅にレベルゲージ（レベルセンサ）を設ける必要があるが、車載タンクの四隅にレベルゲージを設けようとすると、必然的に車載タンクの容量は小さいものとなり、収集効率が悪くなると共に、４個ものレベルゲージが必要であることにより高価格になるため、実用性に欠けるという問題点を有していた。また、車載タンクの四隅にレベルゲージを設ける場合、既存の車両に対して大幅な改造が必要で、汎用性に欠けるという問題点を有していた。さらに、従来の液量算出方法は、正確な楕円形状を前提していると共に算出精度が低く、正確に収集液体の体積を算出することができないという問題点も有していた。
この車載タンク収集量算出装置およびそれを備えたバキューム車、車載タンク収集量算出装置における収集量算出方法、プログラムならびに記録媒体では、装置を安価に構成することができ、既存の車両に対しても大掛かりな改造等を行うことなく容易に取付けることができ、車載タンクが楕円柱状、円柱状または楕円もしくは円に近い近似楕円柱状もしくは近似円柱状であっても正確に収集液体の体積を算出することが要求されている。

本発明は、この要求を満たすため、１個のレベルセンサと１乃至２個の傾斜角センサを用いて装置を安価に構成することができ、既存の車両に対しても容易に外付けすることができ、車載タンクが楕円柱状、円柱状または楕円もしくは円に近い近似楕円柱状もしくは近似円柱状であっても正確に収集液体の体積を算出することができる車載タンク収集量算出装置、および、１個のレベルセンサと１乃至２個の傾斜角センサで安価に構成され、車載タンクが楕円柱状、円柱状または楕円もしくは円に近い近似楕円柱状もしくは近似円柱状であっても正確に収集液体の体積を算出することができる車載タンク収集量算出装置を備えたバキューム車、１個のレベルセンサと１乃至２個の傾斜角センサを用いて装置を安価に構成し、車載タンクが楕円柱状、円柱状または楕円もしくは円に近い近似楕円柱状もしくは近似円柱状であっても正確に収集液体の体積を算出するための車載タンク収集量算出装置における収集量算出方法、ならびに、その方法を実行するためのプログラム、ならびに、そのプログラムの記録媒体を提供することを目的とする。

本発明の車載タンク収集量算出装置は、自動車等の車両に搭載された楕円柱状または円柱状の車載タンクの後部における収集液体の深さである液面高さを示す液面計としての透明管に沿って上下動することにより透明管における液面高さを検出するレベルセンサと、車両の基準水平面となる水平架台の地球水平面に対する傾斜角を車両のピッチ角およびロール角として検出する傾斜角センサと、透明管に沿ってレベルセンサを上下動させるモータと、全体を制御し演算する中央処理装置と、を有し、中央処理装置は、透明管における液面高さとピッチ角とロール角とに基いて車載タンク内における地球水平面である収集液体の水平面を示す３次元平面方程式を算出し、算出した３次元平面方程式および車載タンク断面の楕円形状または円形状から収集液体の体積を算出する構成を有している。

本発明のバキューム車は、自動車等の車両に搭載された楕円柱状または円柱状の車載タンクの後部における収集液体の深さである液面高さを示す液面計としての透明管に沿って上下動することにより透明管における液面高さを検出するレベルセンサと、車両の基準水平面となる水平架台の地球水平面に対する傾斜角を車両のピッチ角およびロール角として検出する傾斜角センサと、透明管に沿ってレベルセンサを上下動させるモータと、全体を制御し演算する中央処理装置と、を有し、中央処理装置が、透明管における液面高さとピッチ角とロール角とに基いて車載タンク内における地球水平面である収集液体の水平面を示す３次元平面方程式を算出し、算出した３次元平面方程式および車載タンク断面の楕円形状または円形状、若しくは楕円形状又は円形状に近似された近似楕円形状又は近似円形状から収集液体の体積を算出する車載タンク収集量算出装置を備えている構成を有している。

本発明の車載タンク収集量算出装置における収集量算出方法は、自動車等の車両に搭載された楕円柱状または円柱状の車載タンクの後部における収集液体の深さである液面高さを示す液面計としての透明管に沿って上下動することにより透明管における液面高さを検出するレベルセンサと、車両の基準水平面となる水平架台の地球水平面に対する傾斜角を車両のピッチ角およびロール角として検出する傾斜角センサと、透明管に沿ってレベルセンサを上下動させるモータと、全体を制御する中央処理装置と、を有する車載タンク収集量算出装置における収集量算出方法であって、透明管における液面高さとピッチ角とロール角とに基いて車載タンク内における地球水平面である収集液体の水平面を示す３次元平面方程式を算出し、算出した３次元平面方程式および車載タンク断面の楕円形状または円形状、若しくは楕円形状又は円形状に近似された近似楕円形状又は近似円形状から収集液体の体積を算出する構成を有している。

本発明のプログラムは、上記収集量算出方法における各ステップを実行するためのプログラムである構成を有している。

本発明の記録媒体は、上記プログラムを記録した記録媒体である構成を有している。

本発明の車載タンク収集量算出装置が、自動車等の車両に搭載された楕円柱状または円柱状、若しくは楕円柱状又は円柱状に近似された近似楕円柱状又は近似円柱状の車載タンクの後部における収集液体の深さである液面高さを示す液面計としての透明管に沿って上下動することにより透明管における液面高さを検出するレベルセンサと、車両の基準水平面となる水平架台の地球水平面に対する傾斜角を車両のピッチ角およびロール角として検出する傾斜角センサと、透明管に沿ってレベルセンサを上下動させるモータと、全体を制御し演算する中央処理装置と、を有し、中央処理装置が、透明管における液面高さとピッチ角とロール角とに基いて車載タンク内における地球水平面である収集液体の水平面を示す３次元平面方程式を算出し、算出した３次元平面方程式および車載タンク断面の楕円形状または円形状、若しくは楕円形状又は円形状に近似された近似楕円形状又は近似円形状から収集液体の体積を算出することができるので、（ａ）算出した３次元平面方程式で示される３次元空間内の平面と楕円柱状または円柱状、若しくは楕円柱状又は円柱状に近似された近似楕円柱状又は近似円柱状の車載タンクとで囲まれた領域の容積（囲繞領域容積）を微小容積に分割して積分することにより正確に収集液体の体積を算出することができ、（ｂ）液面高さを検出する１個のレベルセンサと液面の二軸方向の傾斜を検出する１乃至２個の傾斜角センサにより装置を安価に構成することができると共に、（ｃ）車載タンクが楕円柱状又は円柱状に近似された近似楕円柱状又は近似円柱状であっても、予め車載タンクの形状に近似した楕円又は円の式を用いて正確に収集液体の体積を算出することができ、（ｄ）さらに１個のレベルセンサと１乃至２個の傾斜角センサ、レベルセンサを上下動させるモータを取付けるだけで良いので車載効率に優れると共に、大掛かりな改造等を行うことなく既存の車両にも容易に取付けることができ汎用性に優れるという有利な効果が得られる。

さらに、中央処理装置が、楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円の長径および短径ならびに車載タンクの前後方向の長さであるタンク長を設定する初期化手段と、透明管における液面高さを算出すると共にピッチ角とロール角とを取得する計測値取得手段と、車載タンクを前後方向に微小長さに分割したときの分割面と３次元平面方程式の示す平面との交線を示す２次元の直線の方程式を決定する直線方程式決定手段と、２次元の直線と楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円の形状とに囲まれた面積を微小長さ毎にそれぞれ算出する面積算出手段と、算出した面積のそれぞれと微小長さとを乗算して得られた体積を累算して収集液体の体積を求める体積累算手段と、を有することにより、（ａ）車載タンクを前後方向に微小長さに分割したときの分割面と３次元平面方程式の示す平面との交線を各微小長さにおける液面の高さを表す２次元の直線方程式として求めることができ、（ｂ）この２次元の直線方程式と車載タンクの縦断面形状である楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円とに囲まれた面積と車載タンクの微小長さとから各微小長さにおける収集液体の体積を算出することができ、（ｃ）この各微小長さの体積を累算して収集液体の全体体積を精度良く算出することができ信頼性に優れるという有利な効果が得られる。

さらに、中央処理装置が、２次元の直線と楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円との交点を求める交点座標算出手段と、交点の値に応じてケース番号を決定するケース番号決定手段とを備え、面積算出手段が、２次元の直線と楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円の形状とに囲まれた面積の算出方法をケース番号に応じて変えることができるので、（ａ）２次元の直線と楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円との正確な交点を計算することができ、（ｂ）その交点の位置に応じて正確な液面高さを用いて面積を算出することにより、交点の位置によって生じる誤差を解消することができるので、更に正確に収集液体の体積を算出することができ信頼性を向上できるという有利な効果が得られる。

さらに、車載タンクの後壁又は側壁若しくは透明管の上端及び下端にそれぞれ配設される天井板及び床板と、天井板と床板との間に透明管の長手方向と平行に配設されモータにより駆動する駆動部と、駆動部に配設され駆動部の駆動により上下動するキャリッジと、キャリッジに装設されたレベルセンサと、を備え、レベルセンサが、透明管に出射光を出射する出射部及び透明管の内部の収集液体に反射された出射光の反射光を受光する受光部が透明管に対向して配設された反射型、または透明管に出射光を出射する出射部と透明管を透過した出射光の透過光を受光する受光部が透明管を挟んで対向して配設された透過型であることにより、（ａ）モータで駆動部を駆動させるだけでキャリッジを天井板と床板との間で上下動させることができ、キャリッジに配設された反射型又は透過型のレベルセンサを透明管に沿って上下動させることができ、収集液体に反射された反射光又は透明管を透過した透過光を受光部で確実に検出することができ、（ｂ）受光部での反射光又は透過光の強さを検出することにより泡を判別して泡の影響を排除し正確な液面高さを測定することができ、液面高さの計測誤差を低減することができるので、更に正確に収集液体の体積を算出することができ信頼性に優れるという有利な効果が得られる。

本発明のバキューム車が、自動車等の車両に搭載された楕円柱状または円柱状、若しくは楕円柱状又は円柱状に近似された近似楕円柱状又は近似円柱状の車載タンクの後部における収集液体の深さである液面高さを示す液面計としての透明管に沿って上下動することにより透明管における液面高さを検出するレベルセンサと、車両の基準水平面となる水平架台の地球水平面に対する傾斜角を車両のピッチ角およびロール角として検出する傾斜角センサと、透明管に沿ってレベルセンサを上下動させるモータと、全体を制御し演算する中央処理装置と、を有し、中央処理装置が、透明管における液面高さとピッチ角とロール角とに基いて車載タンク内における地球水平面である収集液体の水平面を示す３次元平面方程式を算出し、算出した３次元平面方程式および車載タンク断面の楕円形状または円形状、若しくは楕円形状又は円形状に近似された近似楕円形状又は近似円形状から収集液体の体積を算出する車載タンク収集量算出装置を備えていることにより、（ａ）簡単な構成で省スペース性に優れ、（ｂ）収集先の現場において即座に正確な収集液体の体積を算出することができるという有利な効果が得られる。

本発明の車載タンク収集量算出装置における収集量算出方法は、自動車等の車両に搭載された楕円柱状または円柱状、若しくは楕円柱状又は円柱状に近似された近似楕円柱状又は近似円柱状の車載タンクの後部における収集液体の深さである液面高さを示す液面計としての透明管に沿って上下動することにより透明管における液面高さを検出するレベルセンサと、車両の基準水平面となる水平架台の地球水平面に対する傾斜角を車両のピッチ角およびロール角として検出する傾斜角センサと、透明管に沿ってレベルセンサを上下動させるモータと、全体を制御し演算する中央処理装置と、を有することにより、（ａ）透明管における液面高さとピッチ角とロール角とに基いて車載タンク内における地球水平面である収集液体の水平面を示す３次元平面方程式を算出し、算出した３次元平面方程式および車載タンク断面の楕円形状または円形状、若しくは楕円形状又は円形状に近似された近似楕円形状又は近似円形状から収集液体の体積を算出することができるので、（ｂ）算出した３次元平面方程式で示される３次元空間内の平面と楕円柱状または円柱状、若しくは楕円柱状又は円柱状に近似された近似楕円柱状又は近似円柱状の車載タンクとで囲まれた領域の容積（囲繞領域容積）を微小容積に分割して積算することにより正確に収集液体の体積を算出することができ、（ｃ）液面高さを検出する１個のレベルセンサと液面の二軸方向の傾斜を検出する１乃至２個の傾斜角センサにより装置を安価に構成することができると共に、（ｄ）車載タンクが楕円柱状または円柱状、若しくは楕円柱状又は円柱状に近似された近似楕円柱状又は近似円柱状であっても、予め車載タンクの形状に近似した楕円又は円の式を用いて正確に収集液体の体積を算出することができ信頼性、汎用性に優れるという有利な効果が得られる。

さらに、楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円の長径および短径ならびに車載タンクの前後方向の長さであるタンク長を設定する初期化ステップと、透明管における液面高さを算出すると共にピッチ角とロール角とを取得する計測値取得ステップと、車載タンクを前後方向に微小長さに分割したときの分割面と３次元平面方程式の示す平面との交線を示す２次元の直線の方程式を決定する直線方程式決定ステップと、２次元の直線と楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円の形状とに囲まれた面積を微小長さ毎にそれぞれ算出する面積算出ステップと、算出した面積のそれぞれと微小長さとを乗算して得られた体積を累算して収集液体の体積を求める体積累算ステップと、を有するので、（ａ）車載タンクを前後方向に微小長さに分割したときの分割面と３次元平面方程式の示す平面との交線として各微小長さにおける液面の高さを表す２次元の直線方程式を求めることができ、（ｂ）この２次元の直線方程式と車載タンクの縦断面形状である楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円とに囲まれた面積と車載タンクの微小長さとから各微小長さにおける収集液体の体積を算出することができ、（ｃ）この各微小長さの体積を累算して収集液体の全体体積を精度良く算出することができ信頼性に優れるという有利な効果が得られる。

さらに、２次元の直線と楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円との交点を求める交点座標算出ステップと、交点の値に応じてケース番号を決定するケース番号決定ステップと、を備え、面積算出ステップが、２次元の直線と楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円の形状とに囲まれた面積の算出方法をケース番号に応じて変えることができるので、（ａ）２次元の直線と楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円との正確な交点を計算することができ、（ｂ）その交点の位置に応じて正確な液面高さを用いて面積を算出することにより、交点の位置によって生じる誤差を低減することができ、更に正確に収集液体の体積を算出することができ信頼性を向上させることができるという有利な効果が得られる。

本発明のプログラムは、上記いずれかの収集量算出方法における各ステップを実行するためのプログラムであることにより、任意のコンピュータを用いて任意の時間にプログラムを実行することができ、上記いずれかの収集量算出方法を任意の時間に実行することができるという有利な効果が得られる。

本発明の記録媒体は、上記プログラムを記録した記録媒体であることにより、記録媒体読み取り可能なコンピュータを用いて任意の時間に任意の場所で上記プログラムを実行することができ、上記いずれかの収集量算出方法を任意の時間に任意の場所で実行することができるという有利な効果が得られる。

本発明は、１個のレベルセンサと１乃至２個の傾斜角センサを用いて装置を安価に構成し、車載タンクが楕円柱状または円柱状、若しくは若しくは楕円柱状又は円柱状に近い近似楕円柱状又は近似円柱状であっても正確に収集液体の体積を算出するという目的を、収集液体の液面高さと車載タンクのピッチ角およびロール角とに基いて収集液体の３次元平面方程式を算出し、算出した３次元平面方程式および車載タンクの楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円の形状から収集液体の体積を算出することにより実現した。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、自動車等の車両に搭載された楕円柱状または円柱状、若しくは楕円柱状又は円柱状に近似された近似楕円柱状又は近似円柱状の車載タンクの後部における収集液体の深さである液面高さを示す液面計としての透明管に沿って上下動することにより透明管における液面高さを検出するレベルセンサと、車両の基準水平面となる水平架台の地球水平面に対する傾斜角を車両のピッチ角およびロール角として検出する傾斜角センサと、透明管に沿ってレベルセンサを上下動させるモータと、全体を制御する中央処理装置と、を有し、中央処理装置は、透明管における液面高さとピッチ角とロール角とに基いて車載タンク内における地球水平面である収集液体の水平面を示す３次元平面方程式を算出し、算出した３次元平面方程式および車載タンク断面の楕円形状または円形状、若しくは楕円形状又は円形状に近似された近似楕円形状又は近似円形状から収集液体の体積を算出することとしたものであり、（ａ）算出した３次元平面方程式で示される３次元空間内の平面と楕円柱状または円柱状若しくは楕円柱状又は円柱状に近似された近似楕円柱状又は近似円柱状の車載タンクとで囲まれた領域の容積（囲繞領域容積）が収集液体の体積となるので、囲繞領域容積を微小容積に分割して積分することにより正確に収集液体の体積を算出することができ、（ｂ）液面高さを検出する１個のレベルセンサと液面の二軸方向の傾斜を検出する１乃至２個の傾斜角センサにより装置を安価に構成することができ、（ｃ）車載タンクが楕円柱状または円柱状、若しくは楕円柱状又は円柱状に近似された近似楕円柱状又は近似円柱状であっても予め車載タンクの形状に近似した楕円又は円の式を用いて正確に収集液体の体積を算出することができ、（ｄ）さらに１個のレベルセンサと１乃至２個の傾斜角センサ、レベルセンサを上下動させるモータを取付けるだけで良いので車載効率に優れると共に、大掛かりな改造等を行うことなく既存の車両にも容易に取付けることができ汎用性に優れるという作用・効果を有する。

ここで、レベルセンサは車載タンクの前方又は後方の中央に取付けることができるので、車載タンクや車両の形状に応じて選択することができ、設計の自由度を向上させることができる。
また、傾斜角センサは車両の基準水平面となる水平架台に配設することにより、車載タンク内の液面の傾斜角を水平架台の地球水平面に対する傾斜角として測定することができる。傾斜角センサは、車両の水平架台のピッチ角およびロール角に相当するニ軸の傾斜角を平面的に１個で測定できるものが好適に用いられる。また、設置面積が細長く水準器のように一軸の傾斜角のみしか測定できない傾斜角センサの場合、２個の傾斜角センサを車両の水平架台の長手方向に平行な方向とそれに直交する方向にそれそれ配設し、水平架台のピッチ角およびロール角を別々に測定する。

上記課題を解決するためになされた第２の発明は、中央処理装置は、楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円の長径および短径ならびに車載タンクの前後方向の長さであるタンク長を設定する初期化手段と、透明管における液面高さを算出すると共にピッチ角とロール角とを取得する計測値取得手段と、車載タンクを前後方向に微小長さに分割したときの分割面と３次元平面方程式の示す平面との交線を示す２次元の直線の方程式を決定する直線方程式決定手段と、２次元の直線と楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円の形状とに囲まれた面積を微小長さ毎にそれぞれ算出する面積算出手段と、算出した面積のそれぞれと微小長さとを乗算して得られた体積を累算して収集液体の体積を求める体積累算手段と、を有することとしたものであり、（ａ）初期化手段を有することにより、車載タンクの楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円の長径および短径ならびに車載タンクの前後方向の長さであるタンク長を設定するだけで寸法や形状の異なる車載タンクに対応して収集液体の体積を計算することができ、（ｂ）計測値取得手段を有することにより、レベルセンサ及び傾斜角センサによる測定値に基づいて、透明管における液面高さを算出すると共にピッチ角とロール角を取得して車載タンク内の液面を表す３次元平面方程式を容易に求めることができ、（ｃ）直線方程式決定手段を有することにより、車載タンクを前後方向に微小長さに分割したときの分割面と３次元平面方程式の示す平面との交線を各微小長さにおける液面を示す２次元の直線方程式として求めることができ、分割面における任意の点での液面高さを求めることができ、（ｄ）面積算出手段を有することにより、２次元の直線方程式と車載タンクの縦断面形状である楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円とに囲まれた面積と車載タンクの微小長さとから各微小長さにおける収集液体の体積を算出することができ、（ｅ）体積累算手段を有することにより、各微小長さの体積を累算して収集液体の全体体積を算出することができるという作用・効果を有する。

上記課題を解決するためになされた第３の発明は、中央処理装置は、２次元の直線と楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円との交点を求める交点座標算出手段と、交点の値に応じてケース番号を決定するケース番号決定手段と、を備え、面積算出手段は、２次元の直線と楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円の形状とに囲まれた面積の算出方法をケース番号に応じて変えることとしたものであり、（ａ）交点座標算出手段を有することにより、２次元の直線と楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円との正確な交点を計算することができ、（ｂ）ケース番号決定手段を有することにより、その交点の位置に応じて適切なケース番号を決定することができ、面積算出手段によってケース番号に応じた面積の算出方法を選択することができるので、正確な液面高さを用いて面積を算出することができ、交点の位置によって生じる誤差を解消することができ、更に正確に収集液体の体積を算出することができるという作用・効果を有する。

上記課題を解決するためになされた第４の発明は、車載タンクの後壁又は側壁若しくは透明管の上端及び下端にそれぞれ配設される天井板及び床板と、天井板と床板との間に透明管の長手方向と平行に配設されモータにより駆動する駆動部と、駆動部に配設され駆動部の駆動により上下動するキャリッジと、キャリッジに装設されたレベルセンサと、を備え、レベルセンサが、透明管に出射光を出射する出射部及び透明管の内部の収集液体に反射された出射光の反射光を受光する受光部が透明管に対向して配設された反射型、または透明管に出射光を出射する出射部と透明管を透過した出射光の透過光を受光する受光部が透明管を挟んで対向して配設された透過型であることとしたものであり、（ａ）モータで駆動部を駆動させるだけでキャリッジを天井板と床板との間で上下動させることができ、キャリッジに配設された反射型又は透過型のレベルセンサを透明管に沿って上下動させることができ、収集液体に反射された反射光又は透明管を透過した透過光を受光部で確実に検出することができ、（ｂ）受光部での反射光又は透過光の強さを検出することにより泡を判別して泡の影響を排除し正確な液面高さを測定することができ、液面高さの計測誤差を低減することができるので、更に正確に収集液体の体積を算出することができるという作用・効果を有する。

ここで、駆動部としてはボルトねじ軸のほか、天井板と床板との間に環状に配設したエンドレスベルトやチェーン等を用いることができる。駆動部としてボルトねじ軸を用いる場合、ボルトねじ軸に螺合させたナットをキャリッジとして使用することができる。モータを正逆回転させることにより、駆動部に配設されたキャリッジを上下動させることができる。

上記課題を解決するためになされた第５の発明は、自動車等の車両に搭載された楕円柱状または円柱状、若しくは楕円柱状又は円柱状に近似された近似楕円柱状又は近似円柱状の車載タンクの後部における収集液体の深さである液面高さを示す液面計としての透明管に沿って上下動することにより透明管における液面高さを検出するレベルセンサと、車両の基準水平面となる水平架台の地球水平面に対する傾斜角を車両のピッチ角およびロール角として検出する傾斜角センサと、透明管に沿ってレベルセンサを上下動させるモータと、全体を制御する中央処理装置と、を有し、中央処理装置が、透明管における液面高さとピッチ角とロール角とに基いて車載タンク内における地球水平面である収集液体の水平面を示す３次元平面方程式を算出し、算出した３次元平面方程式および車載タンク断面の楕円形状または円形状、若しくは楕円形状又は円形状に近似された近似楕円形状又は近似円形状から収集液体の体積を算出する車載タンク収集量算出装置を備えることとしたものであり、（ａ）１個のレベルセンサと１乃至２個の傾斜角センサ、レベルセンサを上下動させるモータを取付けるだけで良いので簡単な構成で省スペース性に優れ、（ｂ）収集先の現場において即座に正確な収集液体の体積を算出することができるという作用・効果を有する。

上記課題を解決するためになされた第６の発明は、自動車等の車両に搭載された楕円柱状または円柱状、若しくは楕円柱状又は円柱状に近似された近似楕円柱状又は近似円柱状の車載タンクの後部における収集液体の深さである液面高さを示す液面計としての透明管と、透明管に沿って上下動することにより透明管における液面高さを検出するレベルセンサと、車両の基準水平面となる水平架台の地球水平面に対する傾斜角を車両のピッチ角およびロール角として検出する傾斜角センサと、透明管に沿ってレベルセンサを駆動するモータと、全体を制御し演算する中央処理装置と、を有する車載タンク収集量算出装置における収集量算出方法であって、透明管における液面高さとピッチ角とロール角とに基いて車載タンク内における地球水平面である収集液体の水平面を示す３次元平面方程式を算出し、算出した３次元平面方程式および車載タンク断面の楕円形状または円形状、若しくは楕円形状又は円形状に近似された近似楕円形状又は近似円形状から収集液体の体積を算出することとしたものであり、（ａ）算出した３次元平面方程式で示される３次元平面と楕円柱状または円柱状、若しくは楕円柱状又は円柱状に近似された近似楕円柱状又は近似円柱状の車載タンクとで囲まれた領域の容積（囲繞領域容積）が収集液体の体積となるので、囲繞領域容積を微小容積に分割して積分することにより正確に収集液体の体積を算出することができ、（ｂ）液面高さを検出する１個のレベルセンサと液面の二軸方向の傾斜を検出する１乃至２個の傾斜角センサにより装置を安価に構成することができ、（ｃ）車載タンクが楕円柱状または円柱状、若しくは楕円柱状又は円柱状に近似された近似楕円柱状又は近似円柱状であっても予め車載タンクの形状に近似した楕円又は円の式を用いて正確に収集液体の体積を算出することができるという作用・効果を有する。

上記課題を解決するためになされた第７の発明は、楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円の長径および短径ならびに車載タンクの前後方向の長さであるタンク長を設定する初期化ステップと、透明管における液面高さを算出すると共にピッチ角とロール角とを取得する計測値取得ステップと、車載タンクを前後方向に微小長さに分割したときの分割面と３次元平面方程式の示す平面との交線を示す２次元の直線の方程式を決定する直線方程式決定ステップと、２次元の直線と楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円の形状とに囲まれた面積を微小長さ毎にそれぞれ算出する面積算出ステップと、算出した面積のそれぞれと微小長さとを乗算して得られた体積を累算して収集液体の体積を求める体積累算ステップと、を有することとしたものであり、（ａ）初期化ステップを有することにより、車載タンクの楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円の長径および短径ならびに車載タンクの前後方向の長さであるタンク長を設定するだけで寸法や形状の異なる車載タンクに対応して収集液体の体積を計算することができ、（ｂ）計測値取得ステップを有することにより、透明管における液面高さを算出すると共にピッチ角とロール角を取得することができ、車載タンク内の液面を表す３次元平面方程式を容易に求めることができ、（ｃ）直線方程式決定ステップを有することにより、車載タンクを前後方向に微小長さに分割したときの分割面と３次元平面方程式の示す平面との交線を各微小長さにおける液面を示す２次元の直線方程式として求めることができ、分割面における任意の点での液面高さを求めることができ、（ｄ）面積算出ステップを有することにより、２次元の直線方程式と車載タンクの縦断面形状である楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円とに囲まれた面積と車載タンクの微小長さとから各微小長さにおける収集液体の体積を算出することができ、（ｅ）体積累算ステップを有することにより、各微小長さの体積を累算して収集液体の全体体積を算出することができるという作用・効果を有する。

上記課題を解決するためになされた第８の発明は、２次元の直線と楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円との交点を求める交点座標算出ステップと、交点の値に応じてケース番号を決定するケース番号決定ステップと、を備え、面積算出ステップは、２次元の直線と楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円の形状とに囲まれた面積の算出方法をケース番号に応じて変えることとしたものであり、（ａ）交点座標算出ステップを有することにより、２次元の直線と楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円との正確な交点を計算することができ、（ｂ）ケース番号決定ステップを有することにより、その交点の位置に応じて適切なケース番号を決定することができ、面積算出ステップによってケース番号に応じた面積の算出方法を選択することができるので、正確な液面高さを用いて面積を算出することができ、交点の位置によって生じる誤差を解消することができ、更に正確に収集液体の体積を算出することができるという作用・効果を有する。

上記課題を解決するためになされた第９の発明は、上記いずれかの収集量算出方法における各ステップを実行するためのプログラムであることとしたものであり、任意のコンピュータを用いて任意の時間にプログラムを実行することができ、上記いずれかの収集量算出方法を任意の時間に実行することができるという作用・効果を有する。

上記課題を解決するためになされた第１０の発明は、上記プログラムを記録した記録媒体であることとしたものであり、記録媒体読み取り可能なコンピュータを用いて任意の時間に任意の場所で上記プログラムを実行することができ、上記いずれかの収集量算出方法を任意の時間に任意の場所で実行することができるという作用・効果を有する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による車載タンク収集量算出装置を示すブロック図である。
図１において、１は全体の制御やデータ入力、文字・図形の表示、データ記憶などを行うコンピュータ部、２はプリンタ７との間でデータの入出力を行うためのプリンタインタフェース部、３は傾斜角センサ８からの角度データを取り込むための傾斜角センサインタフェース部、４は後述のレベルセンサ１７からのオン・オフ信号を入力するためのレベルセンサインタフェース部、５は後述のパルスモータ９を駆動するパルスモータドライバ９ａに駆動信号を出力するためのパルスモータインタフェース部、６は後述のリミットスイッチ１０、１１からのオン・オフ信号を入力するためのリミットスイッチインタフェース部、８は自動車等の車両の後述の水平架台２２の地球水平面に対する傾斜角を車両のピッチ角およびロール角として検出する傾斜角センサ、９は透明管１９と平行に配置されたボルトねじ軸１２によりレベルセンサ１７をキャリッジとしてのナット１３を介して上下動させるモータとしてのパルスモータ、１４はリミットスイッチ１０、１１の検知棒１０ａ、１１ａを蹴るためのドグ、１５は駆動部としてのボルトねじ軸１２の上限となる天井板、１６はボルトねじ軸１２の下限となる床板、１７は後述の透明管１９に沿って上下動することにより透明管１９における液面高さを検出するレベルセンサ、１８は自動車等の車両に搭載され液体（人間や家畜等の動物の糞尿や各種廃油、廃液等の液体）収集量算出の対象となる楕円柱状または円柱状の車載タンク、１９は車載タンク１８の後部における収集液体の深さである液面高さを示す液面計としての透明管、２０、２１は車載タンク１８内部と透明管１９とを連通させる連通管、２２は車両と地球水平面との角度差（ピッチ角とロール角）を検出するための車両の基準水平面としての水平架台、１０１は全体を制御し演算する中央処理装置（ＣＰＵ）、１０２はデータを入力するための入力装置、１０３は文字や図形を表示する表示装置、１０４はデータを記憶するＲＡＭ、１０５はデータやプログラムを記憶するＲＯＭ、１０６は各部２〜６、１０１〜１０５を接続するためのバスである。

図２（ａ）は車載タンク１８と透明管１９との配置関係を示す斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の前後方向の縦断面図、図２（ｃ）は透明管１９の液面検知方法を示す説明図、図２（ｄ）は傾斜角センサ８を示す縦断面図、図２（ｅ）は傾斜角センサ８を示す平面図である。
図２（ａ）、（ｂ）において、２０、２１は図１と同様の連通管、２３は車載タンク１８内において収集液体により形成された液体平面（車載タンク１８内における地球水平面である収集液体の水平面を示す３次元空間における平面）、２４は体積算出の対象としての収集液体である。図２（ａ）に示すように、透明管１９は車載タンク１８の後方中央に連通管２０、２１を介して取付けられ、従って透明管１９は車載タンク１８の後部の収集液体の液面高さ（液体の深さ）を測定することになる。なお、車載タンク１８は通常前部が後部より高くなっており、水平架台２２に対して所定の角度のピッチ角を有する。
また図２（ｃ）において、１４は図１と同様のキャリッジ、１７は図１と同様のレベルセンサ、２４ａは透明管１９の液面の上方に形成された泡、２５ａはレベルセンサ１７から出射される光（出射光）、２５ｂは出射光２５ａに対する反射光である。尚、レベルセンサ１７は、出射光２５ａを出射する出射部及び出射光２５ａに対する反射光２５ｂを受光する受光部がそれぞれ透明管１９に対向するようにキャリッジ１４に配設されている。
透明管１９において、液体部分においては光の反射率は大きく、したがって反射光も強いが、泡部分においては光の反射率は小さく、したがって反射光も弱い。空気の部分においては反射光は更に弱くなる。このようにして液体のみが検知される。レベルセンサ１７は、強い反射光を検知したときにオン信号を出力する。図１においては、パルスモータ９を駆動してキャリッジ１３を天井板１５に接触するまで上昇させる。キャリッジ１３を上昇させると、ドグ１４が最初はリミットスイッチ１０の検知棒１０ａを蹴り、次にリミットスイッチ１１の検知棒１１ａを蹴るので、中央処理装置１０１は、検知棒１１ａを蹴った時点でリミットスイッチ１１からオン信号が入力されるので、キャリッジ１３が天井板１５に接触したことを認識することができる。このようにしてキャリッジ１３の初期位置を定めた後、キャリッジ１３および出射光を送出しているレベルセンサ１７を徐々に下降させ、レベルセンサ１７が液体からの強い反射光を検知した時点でキャリッジ１３を停止させる。この位置が液面高さｚ_ａであるが、この高さはパルスモータを駆動したパルス数により認識することができる。

次に、傾斜角センサの一例について、その原理を説明する。
図２（ｄ）、（ｅ）において、２６ａ〜２６ｅは上部電極、２７ａ〜２７ｅは上部電極２６ａ〜２６ｅと共にコンデンサを形成する下部電極、２８ａ〜２８ｅ、２９ａ〜２９ｅは上部電極、３０は上部電極用平板３１と下部電極用平板３２とを支える筐体、３３は上部電極用平板３１と下部電極用平板３２との間に貯溜されている液体である。この傾斜角センサ８は、上部電極と下部電極との間で形成されるコンデンサの容量（キャパシティ）の値が貯蔵液体の量（つまり厚み）により異なることを利用したものであり、例えば図２（ｄ）に示すように液体の量が右側で多い場合には、電極２６ｅと２７ｅで形成されるコンデンサの容量は、電極２６ａと２７ａとで形成されるコンデンサの容量よりも大きくなる。これを利用して各部の液体の量（厚み）を算出し、液体３３の傾斜角すなわち車両の傾斜角を算出するものである。

図３は、中央処理装置１０１の機能実現手段（プログラムにより機能が実現された手段）を示す機能ブロック図である。
図３において、１１１は車載タンク１８の左右方向の縦断面形状としての楕円または円の長径２ａおよび短径（円においては同じ）２ｂならびに車載タンク１８の前後方向の長さであるタンク長ｃを設定する初期化手段、１１２は透明管１９における液面高さｚ_ａとピッチ角θ_ｙとロール角θ_ｘとを取得する計測値取得手段である。
ここで、車載タンク１８と座標軸ｘｙｚとの関係を説明する。図５は車載タンク１８と座標軸ｘｙｚとの関係を示す説明図である。座標軸ｘｙｚの原点は、車載タンク１８の後部の中央の最下部とする。車載タンク１８の左右方向の縦断面形状は例えば図５では楕円であり、この楕円の長径方向がｘ軸、短径方向がｚ軸である。ただし、楕円の中心はｘ＝０、ｚ＝ｂの位置である。図５の楕円柱の長さ方向がｙ軸である。また、車載タンク１８の長さはタンク長ｃである。また、図６はｚｘ座標を示す座標図である。図６において、２３は図２（ａ）、（ｂ）と同様の液面である。ｚｘ座標において、液面２３とｘ軸との成す角度がロール角θ_ｘであり、液面２３を表す直線がｇ_ｉである。なお、ｇ_ｉは車載タンク１８を前後方向（ｙ方向）に対して微小長さに分割したときに液面２３のｉ番目の微小長さにおけるｚｘ平面での液面高さを示す２次元の直線の方程式である。また、図７はｙｚ座標を示す座標図である。図７において、２３は図２（ａ）、（ｂ）と同様の液面である。ｙｚ座標において、液面２３とｙ軸との成す角度がピッチ角θ_ｙである。

１１３は楕円輪郭点を算出する楕円輪郭点算出手段である。図８は楕円輪郭点ｚ_１（０）、ｚ_１（ｉ）、ｚ_１（ｎｘ）、ｚ_２（０）、ｚ_２（ｉ）、ｚ_２（ｎｘ）を示すｚｘ座標図である。図８において、ｎｘは長径２ａの分割数、Δｘは分割した微細長さである。
１１４は車載タンク１８を前後方向（ｙ方向）に微小長さに分割したときに液面２３を表す３次元平面方程式から得られる２次元の直線ｇ_ｉ（図６）を示す直線方程式を決定する直線方程式決定手段、１１５は後述のαの値に基く判定を行うα判定手段、１１６はｙの値の変化に伴って変化する液面高さαｚ_ａの値に基く判定を行うαｚ_ａ判定手段、１１７は図６に示す楕円と直線ｇ_ｉとの交点座標を算出する交点座標算出手段、１１８は交点座標算出手段１１７で算出した交点の値に応じてケース番号を決定するケース番号決定手段、１１９は２次元の直線ｇ_ｉと楕円または円（ここでは楕円）の形状とに囲まれた面積を微小長さ毎にそれぞれ算出する面積算出手段、１２０は算出した面積のそれぞれと微小長さとを乗算して得られた体積を累算して収集液体の体積を求める体積累算手段、１２１はスライス番号ｊを“１”だけ増加させるスライス番号増加手段、１２２はスライス番号ｊがｎｙに達したか否かを判定するスライス番号判定手段である。ｎｙは、図５に示すように車載タンク１８をｙ軸方向に微小長さΔｙに分割した場合の分割数である。

１２３はスライス番号ｊをリセットするスライス番号リセット手段、１２４は今回の液体積込み量（つまり今回の液体増加量）を算出するか否かを判定する積込み量算出判定手段、１２５は全体積込み量（または今回積込み量）を算出する積込み量算出手段、１２６は算出結果をＲＡＭ１０４に記憶させる記憶手段である。

このように構成された車載タンク収集量算出装置について、その動作を図４〜図８を用いて説明する。
図４において、まず、初期化手段１１１は、車載タンク１８の左右方向の縦断面形状としての楕円または円の長径２ａ、その短径２ｂ（円ではａ＝ｂ）、車載タンク１８の前後方向の長さであるタンク長ｃ、今回の積込み量（新たな積込み量）を算出するか否かのフラグ（積込み算出フラグ）ｆ_ｖ、液体の体積Ｖ＝０、ｘ軸方向の分割数ｎｘ、ｙ軸方向の分割数ｎｙ、スライス番号ｊ＝０を設定する（Ｓ１）。次に、計測値取得手段１１２は、透明管１９における液面高さｚ_ａをレベルセンサ１７がオンとなったときの出力パルス数から算出し、ピッチ角θ_ｙとロール角θ_ｘとを傾斜角センサ８から取得する（Ｓ２）。液面高さｚ_ａの値は、前述したように、天井板１５に到達したキャリッジ１３をレベルセンサ１７がオン信号を出力するまで下降させ、オン信号を出力した時点でのモータ出力パルス数（キャリッジ１３を下降させるためのパルス数）をカウントすることにより得られる。
次に、楕円輪郭点算出手段１１３は、図８に示す楕円輪郭点ｚ_１（０）、・・・、ｚ_１（ｉ）、・・・、ｚ_１（ｎｘ）、ｚ_２（０）、・・・、ｚ_２（ｉ）、・・・、ｚ_２（ｎｘ）を算出する（Ｓ３）。これは、楕円の式（数１）から（数２）に示すようにｚを求め、（数３）の楕円の上側の点のｚ座標ｚ_１（ｉ）と（数４）の楕円の下側の点のｚ座標ｚ_２（ｉ）とを求めるものである。なお、ｘ座標ｘ_ｉ＝ｘ_ｉ−１＋（２ａ／ｎｘ）であり、ｘ_０＝−ａである。

次に、直線方程式決定手段１１４は、車載タンク１８を前後方向（ｙ方向）に微小長さΔｙに分割したときに液面２３（図２（ａ）、（ｂ）参照）を表す２次元の直線ｇ_ｉ（図６参照）を示す直線方程式を決定する（Ｓ４）。直線ｇ_ｉは、液面２３を示す３次元平面方程式を或るｙ軸の位置でｚｘ面に平行に切断したときに得られる直線であり、図６に示すようにｘ軸とはｘ_ａで交わり、図７に示すようにｙ軸とはｙ_ａで交わる。ｘ_ａ、ｙ_ａは（数５）、（数６）から求められ、ｙ_ｊ＝ｊ・Δｙ（ｊ＝１、２、・・・、ｍ＝ｎｙ）とすると、直線ｇ_ｉを示す直線方程式は液体の水平面を示す３次元平面方程式（数７）から（数８）となる。ここで、ｙ_ａｊ＝１−（ｙ_ｊ／ｙ_ａ）と置き換えるとｇ_ｉは（数９）となり、（数９）を変形すると（数１０）となる。

さらに、直線方程式決定手段１１４は、（数１１）と（数１２）からαとβを求め、このα、βを用いるとｇ_ｉは（数１３）のようになる。

次に、α判定手段１１５は、α＝０に到達したか否かを判定する（Ｓ５）。α＝０とは液面高さがゼロとなる点であり、α＜０において面積計算を行うと、図７に示すように、負の面積を算出することになり、液体の体積算出において誤差となる。これを避けるためにαがゼロに到達したか否かの判定を行う。αがゼロに到達したと判定した場合にはステップＳ１３へ移行し、面積および体積の計算は行わない。次に、αｚ_ａ判定手段１１６は、液面高さαｚ_ａが２ｂよりも小さいか否かを判定する（Ｓ６）。図２（ｂ）からすると、αｚ_ａ＜２ｂではなくなること（つまり液面が車載タンク１８の最高部に達すること）は有り得ないが、車載タンク１８が満タンに近くなると、可能性としては有るので、この判定を行う。すなわち、αｚ_ａ＝２ｂとなった場合には面積Ｓ＝πａｂ（楕円面積であり、車載タンク１８の最大面積）として固定化し（Ｓ１７）、ステップＳ９における面積計算は行わない。これによりＳ＞πａｂとなって誤差が生じるのを防止することができると共に計算時間を短縮することができる。

次に、交点座標算出手段１１７は、図６に示す楕円と直線ｇｉとの交点座標Ｃ１、Ｃ２を算出する（Ｓ７）。楕円と直線ｇ_ｉとの交点座標を求める方程式は（数１４）で表され、（数１５）に展開される。Ａ、Ｂ、Ｃを（数１６）、（数１７）、（数１８）のように定義すると、ｘは（数１９）のように表され、（数２０）、（数２１）で表されるＣ１、Ｃ２のｘ座標ｘ_Ｃ１、ｘ_Ｃ２が交点として求まる。（数２０）、（数２１）と（数１３）から、ｘ_Ｃ１、ｘ_Ｃ２に対応するＣ１、Ｃ２のｚ座標ｚ_Ｃ１、ｚ_Ｃ２が（数２２）、（数２３）のように求まり、２つの交点Ｃ１、Ｃ２のｘ座標、ｚ座標が求まる。

次に、ケース番号決定手段１１８は交点座標算出手段１１７で算出した交点の値に応じてケース番号を決定する（Ｓ８）。これを図１１（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はケース１、２、３、４の場合を示す座標図である。例えば図１１（ａ）の場合はｘ＝−ａの近傍では楕円上の座標値を用いて微小体積を求めることになり、２つの交点Ｃ１とＣ２との間では直線ｇ_ｉ上の座標値を用いて微小体積を求めることになる。また図１１（ｄ）の場合は２つの交点Ｃ１とＣ２との間で図１１（ａ）の場合と同様に直線ｇ_ｉ上の座標値を用いて微小体積を求めることになる。このようにケース番号を決定した後に（ステップＳ８においてｚ_１（ｉ）の置換を行った後に）面積算出手段１１９は、２次元の直線ｇ_ｉと楕円または円（ここでは楕円）の形状とに囲まれた面積Ｓを微小長さ毎にそれぞれ算出する（Ｓ９）。この面積は台形公式を用いた（数２４）により求められる。

次に、体積累算手段１２０は算出した面積Ｓのそれぞれと微小長さΔｙとを乗算して得られた体積（Ｓ・Δｙ）を累算してｙ_ｊ＝ｊ・Δｙまでの収集液体の体積Ｖを求める（Ｓ１０）。次に、スライス番号増加手段１２１は、ｙ_ｊ＝ｊ・Δｙにおけるスライス番号ｊを“１”だけ増加させる（Ｓ１１）。次に、スライス番号判定手段１２２は、スライス番号ｊがｎｙに達したか否かを判定する（Ｓ１２）。スライス番号ｊがｎｙに達したと判定した場合はステップＳ１３へ移行し、スライス番号リセット手段１２３はスライス番号ｊをリセットする。スライス番号ｊがｎｙに達していないと判定した場合はステップＳ３へ戻る。次に、積込み量算出判定手段１２４は今回の液体積込み量（つまり今回の液体増加量）を算出するか否かを積込み算出フラグｆ_ｖに基いて判定する（Ｓ１４）。算出フラグｆ_ｖ＝１であれば、積込み量算出手段１２５は、今回の液体積込み量Ｖ_ａ＝Ｖ−Ｖ_ｂを算出し、算出フラグｆ_ｖ＝０であれば今回の液体積込み量Ｖ_ａを算出しない（Ｓ１５）。ここでＶ_ｂは前回測定時の積込み量である。次に、記憶手段１２６は算出結果ＶまたはＶ_ａをＲＡＭ１０４に記憶させる（Ｓ１６）。

図９は、図３のケース番号決定手段１１８を示す機能ブロック図である。
図９において、１２７は交点Ｃ１のｚ座標値ｚ_Ｃ１に基いてケース番号を決定するＣ１判定手段、１２８は交点Ｃ２のｚ座標値ｚ_Ｃ２に基いてケース番号を決定するＣ２判定手段、１２９はケース番号に応じてｚ_１（ｉ）の座標値を置換するｚ_１（ｉ）置換手段である。

このように構成されたケース番号決定手段１１８について、その動作を図１０を用いて説明する。図１０はケース番号決定手段１１８の動作を示すフローチャートである。
図１０において、まず、Ｃ１判定手段１２７は、交点Ｃ１のｚ座標値ｚ_Ｃ１＞ｂか否かを判定し（Ｓ２１）、ｚ_Ｃ１＞ｂである場合にはケース番号１（図１１（ａ））または２（図１１（ｂ））であり、ｚ_Ｃ１≦ｂである場合にはケース番号３（図１１（ｃ））または４（図１１（ｄ））であると判定する。ｚ_Ｃ１＞ｂの場合において、Ｃ２判定手段１２８は、交点Ｃ２のｚ座標値ｚ_Ｃ２≧ｂか否かを判定し（Ｓ２２）、ｚ_Ｃ２≧ｂであればケース番号１であり、ｚ_Ｃ２＜ｂであればケース番号２であると判定する。ｚ_Ｃ１≦ｂの場合において、Ｃ２判定手段１２８は、交点Ｃ２のｚ座標値ｚ_Ｃ２≧ｂか否かを判定し（Ｓ２３）、ｚ_Ｃ２≧ｂであればケース番号３であり、ｚ_Ｃ２＜ｂであればケース番号４であると判定する。これらのケース番号の判定に基いて、ｚ_１（ｉ）置換手段１２９は、ｚ_１（ｉ）の座標値を置換する（Ｓ２４）。

なお、本実施の形態では、対象となる車載タンク１８は縦断面形状が楕円または円であるとしたが、縦断面形状が楕円近似または円近似であっても、予めその断面形状を近似した楕円または円の方程式を記憶しておくことにより、同様に適用可能であり、同様の作用・効果を奏する。
なお、本実施の形態では、レベルセンサ１７は出射光２５ａに対する反射光２５ｂを利用して液面高さを検出するようにしたが、本発明はこれに限らず、出射光に対する透過光を利用するようにしてもよい。
また、リミットスイッチ１０、１１を天井板１５の近傍に設けたが、床板１６の近傍に設け、レベルセンサ１７を床板１６に当接させた後に上昇させて液面高さｚ_ａを検出するようにしてもよい。
なお、車載タンク１８に液体を吸引するための真空ポンプと車載タンク１８を連結する管路の途中にはトラップを接続してもよい。これにより、真空ポンプ内に収集液体２４が流入するのを防止して真空ポンプを保護できると共に、車載タンク１８内を確実に減圧して収集液体２４を吸引、収集するだけでなく、廃液などの消泡を行なうことができる。

以上のように本実施の形態によれば、中央処理装置１０１は、透明管１９における液面高さとピッチ角とロール角とに基いて車載タンク１８内における地球水平面である収集液体２４の水平面を示す３次元平面方程式を算出し、算出した３次元平面方程式および車載タンク断面の楕円形状または円形状から収集液体２４の体積を算出することにより、算出した３次元平面方程式で示される３次元平面と楕円柱状または円柱状の車載タンク１８とで囲まれた領域の容積（囲繞領域容積）が収集液体２４の体積となるので、囲繞領域容積を微小容積に分割して積分することにより正確に収集液体２４の体積を算出することができ、液面高さを検出する１個のレベルセンサ１７と収集液体２４の液面の二軸方向の傾斜を検出する１個の傾斜角センサ８により装置を安価に構成することができると共に、車載タンク１８が楕円柱状または円柱状であっても正確に収集液体２４の体積を算出することができ、さらに各１個のレベルセンサ１７と傾斜角センサ８、レベルセンサ１７を上下動させるパルスモータ９等を取付けるだけで良いので、車載効率を高めることができ省スペース性に優れ、大掛かりな改造等を行うことなく既存の車両にも容易に取付けることができ汎用性に優れる。

さらに、中央処理装置１０１は、楕円または円の長径および短径ならびに車載タンク１８の前後方向の長さであるタンク長を設定する初期化手段１１１と、透明管１９における液面高さを算出すると共にピッチ角とロール角とを取得する計測値取得手段１１２と、車載タンク１８を前後方向に微小長さに分割したときの分割面と３次元平面方程式の示す平面との交線を示す２次元の直線の方程式を決定する直線方程式決定手段１１４と、２次元の直線と楕円または円の形状とに囲まれた面積を微小長さ毎にそれぞれ算出する面積算出手段１１９と、算出した面積のそれぞれと微小長さとを乗算して得られた体積を累算して収集液体２４の体積を求める体積累算手段１２０とを有することにより、車載タンク１８を前後方向に微小長さに分割したときの分割面と３次元平面方程式の示す平面との交線を示す２次元の直線の方程式を微小長さにおける収集液体２４の液面の高さを表す２次元の直線方程式として求めることができ、この２次元の直線方程式と車載タンク１８の縦断面形状である楕円または円とに囲まれた面積と車載タンク１８の微小長さとから微小長さにおける収集液体２４の体積を算出することができ、この微小長さの体積を累算して収集液体２４の全体体積を算出することができるので、液面高さを検出する１個のレベルセンサ１７と収集液体２４の液面の二軸方向の傾斜を検出する１個の傾斜角センサ８により装置を安価に構成することができると共に、車載タンク１８が楕円柱状または円柱状であっても容易かつ正確に収集液体２４の体積を算出することができ、さらに各１個のレベルセンサ１７と傾斜角センサ８、レベルセンサ１７を上下動させるパルスモータ９等を取付けるだけで良いので、車載効率を高めることができ省スペース性に優れ、大掛かりな改造等を行うことなく既存の車両にも容易に取付けることができ汎用性に優れる。

さらに、中央処理装置１０１は、２次元の直線と楕円または円との交点を求める交点座標算出手段１１７と、交点の値に応じてケース番号を決定するケース番号決定手段１１８とを備え、面積算出手段１１９は、２次元の直線と楕円または円の形状とに囲まれた面積の算出方法をケース番号に応じて変えることにより、２次元の直線と楕円または円との交点の位置に応じて生じる誤差を解消することができるので、更に正確に収集液体２４の体積を算出することができる。

さらに、車載タンク１８の後壁又は側壁若しくは透明管１９の上端及び下端にそれぞれ連設された天井板１５及び床板１６と、天井板１５と床板１６との間に透明管１９の長手方向と平行に配設されパルスモータ９により回転するボルトねじ軸１２と、ボルトねじ軸１２に螺合されボルトねじ軸１２の回転に伴って上下動するキャリッジとしてのナット１３と、透明管１９に出射光２５ａを出射する出射部及び透明管１９の内部の収集液体２４に反射された出射光２５ａの反射光２５ｂを受光する受光部が透明管１９に対向しナット１３に配設された反射型のレベルセンサ１７と、を有することにより、パルスモータ９でボルトねじ軸１２を回転させるだけでナット１３を天井板１５と床板１６との間で上下動させることができ、ナット１３に配設されたレベルセンサ１７を透明管１９に沿って上下動させることができ、収集液体２４に反射された反射光２５ｂを受光部で確実に検出することができ、泡２４ａを検出することなく液面高さの計測誤差を低減することができるので、更に正確に収集液体２４の体積を算出することができる。

さらに、楕円柱状または円柱状の車載タンク１８の後部における収集液体２４の深さである液面高さを示す液面計としての透明管１９に沿って上下動することにより透明管１９における液面高さを検出するレベルセンサ１７と、車両の基準水平面となる水平架台２２の地球水平面に対する傾斜角を車両のピッチ角およびロール角として検出する傾斜角センサ８と、透明管１９に沿ってレベルセンサ１７を上下動させるモータとしてのパルスモータ９と、全体を制御し演算する中央処理装置１０１と、を有し、中央処理装置１０１が、透明管１９における液面高さとピッチ角とロール角とに基いて車載タンク１８内における地球水平面である収集液体２４の水平面を示す３次元平面方程式を算出し、算出した３次元平面方程式および車載タンク１８断面の楕円形状または円形状から収集液体２４の体積を算出する車載タンク収集量算出装置を備えているバキューム車は、簡単な構成で車載効率が高く省スペース性に優れ、収集先の現場において即座に正確な収集液体２４の体積を算出することができる。

さらに、楕円柱状または円柱状の車載タンク１８に代えて、楕円柱状または円柱状に近似する近似楕円柱状または近似円柱状の車載タンク１８を収集量算出の対象とする場合、車載タンク１８が楕円柱状から少しずれた近似楕円柱状または円柱状から少しずれた近似円柱状であっても、車載タンク１８の形状に近似した楕円または円の式を用いることにより、正確に収集液体２４の体積を算出することができる。

さらに、図４、図１０に示す各ステップを実行するためのプログラムを有すれば、任意のコンピュータを用いて任意の時間にプログラムを実行することができ、上記いずれかの収集量算出方法を任意の時間に実行することができる。

さらに、上記プログラムを記録した記録媒体を有すれば、記録媒体読み取り可能なコンピュータを用いて任意の時間に任意の場所で上記プログラムを実行することができ、上記いずれかの収集量算出方法を任意の時間に任意の場所で実行することができる。

本発明は、自動車等の車両に搭載された楕円柱状または円柱状の車載タンクの収集液体の体積を算出する車載タンク収集量算出装置およびそれを備えたバキューム車、車載タンク収集量算出装置の収集量算出方法、ならびに、その方法を実行するためのプログラム、ならびに、そのプログラムの記録媒体に関し、１個のレベルセンサと１乃至２個の傾斜角センサを用いて装置を安価に構成することができ、車載タンクが楕円柱状、円柱状または楕円もしくは円に近い近似楕円柱状もしくは近似円柱状であっても正確に収集液体の体積を算出することができ、既存の車両に対しても大掛かりな改造等を行うことなく容易に取付けることができる。

本発明の実施の形態１による車載タンク収集量算出装置を示すブロック図 （ａ）車載タンクと透明管との配置関係を示す斜視図、（ｂ）（ａ）の前後方向の縦断面図、（ｃ）透明管の液面検知方法を示す説明図、（ｄ）傾斜角センサを示す縦断面図、（ｅ）傾斜角センサを示す平面図 中央処理装置の機能実現手段を示す機能ブロック図 中央処理装置の動作を示すフローチャート 車載タンクと座標軸ｘｙｚとの関係を示す説明図 ｚｘ座標を示す座標図 ｙｚ座標を示す座標図 楕円輪郭点を示すｚｘ座標図 図３のケース番号決定手段を示す機能ブロック図 ケース番号決定手段の動作を示すフローチャート （ａ）ケース１の場合を示す座標図、（ｂ）ケース２の場合を示す座標図、（ｃ）ケース３の場合を示す座標図、（ｄ）ケース４の場合を示す座標図

符号の説明

１ コンピュータ部
２ プリンタインタフェース部
３ 傾斜角センサインタフェース部
４ レベルセンサインタフェース部
５ パルスモータインタフェース部
６ リミットスイッチインタフェース部
８ 傾斜角センサ
９ パルスモータ
９ａ パルスモータドライバ
１０、１１ リミットスイッチ
１２ ボルトねじ軸
１３ ナット（キャリッジ）
１４ ドグ
１５ 天井板
１６ 床板
１７ レベルセンサ
１８ 車載タンク
１９ 透明管
２０、２１ 連通管
２２ 水平架台
２３ 液体平面
２４ 収集液体
２４ａ 泡
２５ａ 出射光
２５ｂ 反射光
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ、２９ｅ 上部電極
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、２７ｅ 下部電極
３０ 筐体
３１ 上部電極用平板
３２ 下部電極用平板
３３ 液体
１０１ 中央処理装置（ＣＰＵ）
１０２ 入力装置
１０３ 表示装置
１０４ ＲＡＭ
１０５ ＲＯＭ
１０６ バス
１１１ 初期化手段
１１２ 計測値取得手段
１１３ 楕円輪郭点算出手段
１１４ 直線方程式決定手段
１１５ α判定手段
１１６ αｚ_ａ判定手段
１１７ 交点座標算出手段
１１８ ケース番号決定手段
１１９ 面積算出手段
１２０ 体積累算手段
１２１ スライス番号増加手段
１２２ スライス番号判定手段
１２３ スライス番号リセット手段
１２４ 積込み量算出判定手段
１２５ 積込み量算出手段
１２６ 記憶手段
１２７ Ｃ１判定手段
１２８ Ｃ２判定手段
１２９ ｚ_１（ｉ）置換手段

Claims (10)

1. 自動車等の車両に搭載された楕円柱状または円柱状、若しくは楕円柱状又は円柱状に近似された近似楕円柱状又は近似円柱状の車載タンクの後部における収集液体の深さである液面高さを示す液面計としての透明管に沿って上下動することにより前記透明管における液面高さを検出するレベルセンサと、前記車両の基準水平面となる水平架台の地球水平面に対する傾斜角を前記車両のピッチ角およびロール角として検出する傾斜角センサと、前記透明管に沿って前記レベルセンサを上下動させるモータと、全体を制御し演算する中央処理装置と、を有し、
   前記中央処理装置は、前記透明管における液面高さと前記ピッチ角と前記ロール角とに基いて前記車載タンク内における地球水平面である前記収集液体の水平面を示す３次元平面方程式を算出し、算出した前記３次元平面方程式および前記車載タンク断面の楕円形状または円形状、若しくは楕円形状又は円形状に近似された近似楕円形状又は近似円形状から前記収集液体の体積を算出することを特徴とする車載タンク収集量算出装置。
2. 前記中央処理装置は、前記楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円の長径および短径ならびに前記車載タンクの前後方向の長さであるタンク長を設定する初期化手段と、前記透明管における液面高さを算出すると共に前記ピッチ角と前記ロール角とを取得する計測値取得手段と、前記車載タンクを前後方向に微小長さに分割したときの分割面と前記３次元平面方程式の示す平面との交線を示す２次元の直線の方程式を決定する直線方程式決定手段と、前記２次元の直線と前記楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円の形状とに囲まれた面積を前記微小長さ毎にそれぞれ算出する面積算出手段と、算出した前記面積のそれぞれと前記微小長さとを乗算して得られた体積を累算して前記収集液体の体積を求める体積累算手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の車載タンク収集量算出装置。
3. 前記中央処理装置は、前記２次元の直線と前記楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円との交点を求める交点座標算出手段と、前記交点の値に応じてケース番号を決定するケース番号決定手段と、を備え、
   前記面積算出手段は、前記２次元の直線と前記楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円の形状とに囲まれた面積の算出方法を前記ケース番号に応じて変えることを特徴とする請求項２に記載の車載タンク収集量算出装置。
4. 前記車載タンクの後壁又は側壁若しくは前記透明管の上端及び下端にそれぞれ配設される天井板及び床板と、前記天井板と前記床板との間に前記透明管の長手方向と平行に配設され前記モータにより駆動する駆動部と、前記駆動部に配設され前記駆動部の駆動により上下動するキャリッジと、前記キャリッジに装設された前記レベルセンサと、を備え、前記レベルセンサが、前記透明管に出射光を出射する出射部及び前記透明管の内部の前記収集液体に反射された前記出射光の反射光を受光する受光部が前記透明管に対向して配設された反射型、または前記透明管に出射光を出射する出射部と前記透明管を透過した前記出射光の透過光を受光する受光部が前記透明管を挟んで対向して配設された透過型であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の車載タンク収集量算出装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１に記載の車載タンク収集量算出装置を備えたことを特徴とするバキューム車。
6. 自動車等の車両に搭載された楕円柱状または円柱状、若しくは楕円柱状又は円柱状に近似された近似楕円柱状又は近似円柱状の車載タンクの後部における収集液体の深さである液面高さを示す液面計としての透明管に沿って上下動することにより前記透明管における液面高さを検出するレベルセンサと、前記車両の基準水平面となる水平架台の地球水平面に対する傾斜角を前記車両のピッチ角およびロール角として検出する傾斜角センサと、前記透明管に沿って前記レベルセンサを上下動させるモータと、全体を制御し演算する中央処理装置と、を有する車載タンク収集量算出装置における収集量算出方法であって、
   前記透明管における液面高さと前記ピッチ角と前記ロール角とに基いて前記車載タンク内における地球水平面である前記収集液体の水平面を示す３次元平面方程式を算出し、算出した前記３次元平面方程式および前記車載タンク断面の楕円形状または円形状、若しくは楕円形状又は円形状に近似された近似楕円形状又は近似円形状から前記収集液体の体積を算出することを特徴とする車載タンク収集量算出装置における収集量算出方法。
7. 前記楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円の長径および短径ならびに前記車載タンクの前後方向の長さであるタンク長を設定する初期化ステップと、前記透明管における液面高さを算出すると共に前記ピッチ角と前記ロール角とを取得する計測値取得ステップと、前記車載タンクを前後方向に微小長さに分割したときの分割面と前記３次元平面方程式の示す平面との交線を示す２次元の直線の方程式を決定する直線方程式決定ステップと、前記２次元の直線と前記楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円の形状とに囲まれた面積を前記微小長さ毎にそれぞれ算出する面積算出ステップと、算出した前記面積のそれぞれと前記微小長さとを乗算して得られた体積を累算して前記収集液体の体積を求める体積累算ステップと、を有することを特徴とする請求項６に記載の車載タンク収集量算出装置における収集量算出方法。
8. 前記２次元の直線と前記楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円との交点を求める交点座標算出ステップと、前記交点の値に応じてケース番号を決定するケース番号決定ステップと、を備え、
   前記面積算出ステップは、前記２次元の直線と前記楕円または円、若しくは楕円又は円に近似された近似楕円又は近似円の形状とに囲まれた面積の算出方法を前記ケース番号に応じて変えることを特徴とする請求項７に記載の車載タンク収集量算出装置における収集量算出方法。
9. 請求項６乃至８のいずれか１に記載された車載タンク収集量算出装置における収集量算出方法における各ステップを実行するためのプログラム。
10. 請求項９に記載のプログラムを記録した記録媒体。

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