JP2008222235A - 油量計測システム - Google Patents
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Abstract
【課題】作業者或いはタンクローリーのドライバーの手を煩わすことなく、且つ、荷卸し場所の路面傾斜の影響や、外気温の影響を受けることなく、ハッチ別の油量を安全で正確に軽量できる油量計量システムの提供。
【解決手段】タンクローリーの各ハッチ21に設けられた圧力センサーSp1、Sp2と、圧力センサーからの計測結果に基づいて当該ハッチの油量を演算する制御装置とを有し、制御装置は、圧力センサーSp1、Sp2の計測結果から油面の高さを求め、油面の高さから当該ハッチ21の油量を決定する制御を行う。温度センサーによる温度補正を行ってもよい。
【選択図】図1
【解決手段】タンクローリーの各ハッチ21に設けられた圧力センサーSp1、Sp2と、圧力センサーからの計測結果に基づいて当該ハッチの油量を演算する制御装置とを有し、制御装置は、圧力センサーSp1、Sp2の計測結果から油面の高さを求め、油面の高さから当該ハッチ21の油量を決定する制御を行う。温度センサーによる温度補正を行ってもよい。
【選択図】図1
Description
本発明は、タンクローリー内のハッチにおける油量を計測する技術に関する。
配送用ローリー(タンクローリー)では、全量荷卸しが前提となっており、タンクそのものが基準升となっているため、油面計の需要が無かった。
ところが、ガソリン価格の高騰や、タンクの大型化により、小分け荷卸しの需要が出てきた。そのような小分け荷卸しの需要によって、客先から油面計装備の要請がある。
ところが、ガソリン価格の高騰や、タンクの大型化により、小分け荷卸しの需要が出てきた。そのような小分け荷卸しの需要によって、客先から油面計装備の要請がある。
近年、油槽所から給油所へ燃料を運ぶ際に、タンクローリーによる輸送の効率向上が求められている。その一環として、タンクローリーの各ハッチ(ハッチ)に貯留された油を一つの給油所で全て荷卸しするばかりでなく、ハッチ毎に分割荷卸(いわゆる尺割荷卸)することで、タンクローリーの1回の輸送で複数の給油所への荷卸を行う場合がある。
燃料油の輸送は、交通量の少ない夜間に行われることも多く、そのような場合は、給油所の作業員がいない状況下で荷卸は行われる。
ここで、検尺棒による従来の計測方法では、タンクローリーの上部に作業員が登上しなければならず、係る作業は夜間においては極めて危険な作業となる。従って、検尺棒によらずに液位を計測することが望まれていた。
その様な要請に対して、各種のレベルセンサー或いは液面計(油面計)を適用することが考えられる。
ここで、検尺棒による従来の計測方法では、タンクローリーの上部に作業員が登上しなければならず、係る作業は夜間においては極めて危険な作業となる。従って、検尺棒によらずに液位を計測することが望まれていた。
その様な要請に対して、各種のレベルセンサー或いは液面計(油面計)を適用することが考えられる。
その様な各種のレベルセンサー或いは液面計(油面計)を適用する場合において、尺割荷卸の際には、指定量(荷卸量)が実際に荷卸されたか否かは、給油所側の油面計から出力されたデータと、上述の(油槽所において計測された)タンクローリー側の油面計との差によって把握することが出来る。
しかし、タンクローリーでは外気温の影響を受け易く、使用条件(タンク本体の要領変化や、油の膨張・収縮)は常時異なってくる。そのために、計測の精度が保てない。
しかし、タンクローリーでは外気温の影響を受け易く、使用条件(タンク本体の要領変化や、油の膨張・収縮)は常時異なってくる。そのために、計測の精度が保てない。
その他の従来技術として、タンクローリーに給油所情報を送信し、且つタンクローリーの荷卸情報を受信する無線機を給油所に設け、当該タンクローリーには荷卸情報を送信し、且つ給油所情報を受信する無線機を設ける技術が提案されている(特許文献1参照)。
しかし、当該技術は、タンクローリー車からの荷卸作業を容易にすることが目的であり、上述した問題を解決するものではない。
特開2002−362699号公報
しかし、当該技術は、タンクローリー車からの荷卸作業を容易にすることが目的であり、上述した問題を解決するものではない。
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、作業者或いはタンクローリーのドライバーの手を煩わすことなく、且つ、荷卸し場所の路面傾斜の影響や、外気温の影響を受けることなく、安全且つ正確に、ハッチ毎の油量を計量できる油量計量システムの提供を目的としている。
本発明の油量計測システムは、タンクローリーの各ハッチ(21)に設けられた圧力センサー(Sp1、Sp2)と、圧力センサー(Sp1、Sp2)からの計測結果に基づいて当該ハッチ(21)の油量を演算する制御装置(110)とを有し、該制御装置(110)は、圧力センサー(Sp1、Sp2)の計測結果(P0)から油面の高さ(H)を求め、油面の高さ(H)から当該ハッチ(21)の油量(Q)を決定する制御を行う様に構成されていることを特徴としている(請求項1)。
本発明において、前記圧力センサー(Sp1、Sp2)は各ハッチ(21)に上下方向位置が異なる様に2箇所設けられており、上方の圧力センサー(Sp1)はハッチ(21)内に油が充填されても油中に浸漬されない位置に設けられており、下方の圧力センサー(Sp2)はハッチ底部(21b)近傍位置に設けられており、前記制御装置(110)は、下方の圧力センサー(Sp2)の計測値(P24)と上方の圧力センサー(Sp1)の計測値(P14)との差圧(P24−P14)を補正し、その補正値(P0)により油面の高さ(H)を求め、油面の高さ(H)から当該ハッチの油量(Q)を決定する制御を行う様に構成されているのが好ましい(請求項2)。
ここで、上方の圧力センサー(Sp1)と下方の圧力センサー(Sp2)とは、通気管(連通管7)により連通しているのが好ましい(請求項3)。
或いは、上方の圧力センサー(Sp1)と下方の圧力センサー(Sp2)とは、絶対圧センサーで構成されているのが好ましい(請求項4)。
そして本発明において、前記制御装置(110)は、圧力センサー(Sp1、Sp2)の計測値を補正する補正テーブルを記憶しており、タンクローリー(1)の空荷時と満タン時における圧力センサー(Sp1、Sp2)の計測結果に基づいて当該補正テーブルを更新する制御を行う様に構成されているのが好ましい(請求項4)。
また本発明において、タンクローリー(1)の各ハッチ(21)には温度センサー(St1、St2)が設けられており、圧力センサー(Sp1、Sp2)の計測値は温度センサー(St2)の計測値に基づいて補正されるのが好ましい(請求項6)。
さらに本発明において、前記制御装置(110)は、タンクローリー(1)の空荷時に前記温度センサー(St2)の誤差(バラツキ)を補正(平均化、平準化)する制御を行う様に構成されているのが好ましい(請求項7)。
上述する構成を具備する本発明によれば、油量計量システム100に圧力センサー(Sp1、Sp2)を使用することで、可動部分がなくなり、タンクローリー(1)の走行中の振動に耐えることができる。また、圧力センサー(Sp1、Sp2)のハッチ(21)内での取付けも容易である。
本発明において、各ハッチ(21)には、上方の圧力センサー(Sp1)と下方の圧力センサー(Sp2)を通気管(連通管7)で接続して、センサー2個による差圧計測方式とすれば(請求項2、請求項3)、計測に際して、ハッチ(21)内の変動する蒸気圧の影響は相殺されるので、計測に当たって当該蒸気圧の影響を受けずに済む。また、通気管(連通管7)の一部がハッチ(21)外に露出しても外気の影響も受けることはない。同様に、センサーを絶対圧方式としても(請求項4)、外気の影響は受けない。
そして、圧力センサー(Sp1、Sp2)の計測値を補正する補正テーブルを記憶しており、タンクローリー(1)の空荷時と満タン時における圧力センサー(Sp1、Sp2)の計測結果に基づいて当該補正テーブルを更新する制御を行う様に制御装置(110)を構成すれば(請求項5)、個々の圧力センサー間の誤差(いわゆる「癖」)を校正して、油量を正確に計測(計量)することができる。
しかも、本発明の計量システムを使用するほど、圧力センサー間の誤差が正確となり、計量精度が向上する。
しかも、本発明の計量システムを使用するほど、圧力センサー間の誤差が正確となり、計量精度が向上する。
さらに、各ハッチ(21)に温度センサー(St1、St2)を設け、圧力センサー(Sp1、Sp2)の計測値が温度センサー(St2)の計測値に基づいて補正される様に構成すれば(請求項6)、温度変化、特に外気温の影響を最小限にして、油量を決定することが出来る。
そして、空荷時に前記温度センサー(St2)の誤差(バラツキ)を補正(平均化、平準化)する制御を行う様に構成すれば(請求項7)、個々の温度センサー間の誤差(いわゆる「癖」)を校正し、以って、圧力センサーの計測値を正確に補正して、油量計測の精度を向上することができる。
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。
先ず、実施形態に係る油量計測システムを実施するタンクローリーについて、図1、図2に基づいて説明する。
先ず、実施形態に係る油量計測システムを実施するタンクローリーについて、図1、図2に基づいて説明する。
図1において、タンクローリー1には、図示の例では4つのハッチ(油槽)21・・・を備えたタンク2が搭載されている。
図2も参照して、各ハッチ21には、上方の圧力センサー(以下、上方の圧力センサーを上部圧力センサーと言う)Sp1と、下方の圧力センサー(以下、下方の圧力センサーを下部圧力センサーと言う)Sp2とを備えている。
図2も参照して、各ハッチ21には、上方の圧力センサー(以下、上方の圧力センサーを上部圧力センサーと言う)Sp1と、下方の圧力センサー(以下、下方の圧力センサーを下部圧力センサーと言う)Sp2とを備えている。
上部圧力センサーSp1は、ハッチ21内に油が充填されても油中に浸漬されない位置に設けられている。下部圧力センサーSp2は、ハッチ21の底部21b近傍に設けられている。詳細については後述するが、図2の例では、上部圧力センサーSp1と下部圧力センサーSp2とは、連通管7によって連通している。
更に、ハッチ21の底部21b近傍に温度センサーSt2が設置され、ハッチ21内に油が充填されても油中に浸漬されない位置には、温度センサーSt1が設置されている。
更に、ハッチ21の底部21b近傍に温度センサーSt2が設置され、ハッチ21内に油が充填されても油中に浸漬されない位置には、温度センサーSt1が設置されている。
タンク2の前方には、荷役制御装置6が設けられている。
荷役制御装置6には、後述するコントロールユニット(第1実施形態では符号110、第2実施形態では符号110Aで表示する)と表示手段であるディスプレイ(120、図3参照)とが備えられている。
荷役制御装置6には、後述するコントロールユニット(第1実施形態では符号110、第2実施形態では符号110Aで表示する)と表示手段であるディスプレイ(120、図3参照)とが備えられている。
上部圧力センサーSp1はラインL1を介して、下部圧力センサーSp2はラインL2を介して、温度センサーSt2はラインL3を介して、温度センサーSt1はラインL4を介して、それぞれ、コントロールユニット(第1実施形態では符号110、第2実施形態では符号110Aで表示する)に接続されている。
図1において、各ハッチ21の底部には、図示しないバルブを備えた送出口29が設けられ、各送出口29は1本の供給パイプLoに接続されている。
供給パイプLoにおいて、ハッチ21とは反対側の端部近傍には、油供給用のバルブVが介装されている。
一方、給油所(ガソリンスタンド)の、しかるべき領域の地下Gには、地下タンク5が埋設してある。この地下タンク5は、注油パイプLtを介して、地上側の注油口3と接続されている。
供給パイプLoにおいて、ハッチ21とは反対側の端部近傍には、油供給用のバルブVが介装されている。
一方、給油所(ガソリンスタンド)の、しかるべき領域の地下Gには、地下タンク5が埋設してある。この地下タンク5は、注油パイプLtを介して、地上側の注油口3と接続されている。
図1では、車両前方のハッチ21から、例えば、レギュラーガソリン、ハイオクガソリン、軽油、灯油が順に積載されており、その内のレギュラーガソリンを給油所の地下タンク5に荷卸する場合が示されているものとする。
タンクローリー1の後端は、注油口3近傍に接近し、タンクローリー1の供給パイプLoが注油口3に接続され、そして、荷卸しされるべき油、例えばレギュラーガソリンが充填されているハッチ21では、送出口29における図示しない排出バルブが開放される。
そして、供給パイプLo後端の排出用バルブVが開放されて、タンクローリー1のハッチ21内のレギュラーガソリンが、給油所の地下タンク5に供給される(注油される)。
図1において、符号4は地表を示す。
タンクローリー1の後端は、注油口3近傍に接近し、タンクローリー1の供給パイプLoが注油口3に接続され、そして、荷卸しされるべき油、例えばレギュラーガソリンが充填されているハッチ21では、送出口29における図示しない排出バルブが開放される。
そして、供給パイプLo後端の排出用バルブVが開放されて、タンクローリー1のハッチ21内のレギュラーガソリンが、給油所の地下タンク5に供給される(注油される)。
図1において、符号4は地表を示す。
図3、図4は、本発明の油量計測システムの第1実施形態を示している。
図3において、全体を符号100で示す油量計測システムは、圧力センサーSp1、Sp2と、温度センサーSt2と、制御手段であるコントロールユニット110と、表示手段であるディスプレイ120とから構成されている。
図3において、全体を符号100で示す油量計測システムは、圧力センサーSp1、Sp2と、温度センサーSt2と、制御手段であるコントロールユニット110と、表示手段であるディスプレイ120とから構成されている。
上部圧力センサーSp1、下部圧力センサーSp2、温度センサーSt2は、図2で前述したように、タンクローリー1内の各ハッチ21に設けられている。なお、温度センサーSt1は、図3では省略されている。
コントロールユニット110は、圧力センサーSp1、Sp2及び温度センサーSt2からの信号に基づいて、各ハッチ21における油量を演算し、ディスプレイ120で演算結果を表示するように構成されている。
コントロールユニット110は、圧力センサーSp1、Sp2及び温度センサーSt2からの信号に基づいて、各ハッチ21における油量を演算し、ディスプレイ120で演算結果を表示するように構成されている。
コントロールユニット110は、減算ブロック111と、補正値演算ブロック112と、除算ブロック113と、残油量決定ブロック114と、乗算ブロック115と、除算ブロック116と、自動補正装置117と、記憶装置(データベース)118とを備えている。
上部圧力センサーSp1に接続したラインL1は、分岐点B1及びラインL11を介して、減算ブロック111に接続されている。
下部圧力センサーSp2に接続したラインL2は、分岐点B3及びライン21を介して、減算ブロック111に接続されている。
温度センサーSt2に接続したラインL3は、分岐点B5及びラインL31を介して、自動補正装置117に接続されている。
下部圧力センサーSp2に接続したラインL2は、分岐点B3及びライン21を介して、減算ブロック111に接続されている。
温度センサーSt2に接続したラインL3は、分岐点B5及びラインL31を介して、自動補正装置117に接続されている。
減算ブロック111と補正値演算ブロック112とは、ラインL12で接続されている。
補正値演算ブロック112と除算ブロック113とは、ラインL13で接続されている。
除算ブロック113と残油量決定ブロック114とは、ラインL14で接続されている。
残油量決定ブロック114と乗算ブロック115とは、ラインL15で接続されている。
乗算ブロック115と除算ブロック116とは、ラインL16で接続されている。
除算ブロック116とディスプレイ120とは、ラインL20で接続されている。
補正値演算ブロック112と除算ブロック113とは、ラインL13で接続されている。
除算ブロック113と残油量決定ブロック114とは、ラインL14で接続されている。
残油量決定ブロック114と乗算ブロック115とは、ラインL15で接続されている。
乗算ブロック115と除算ブロック116とは、ラインL16で接続されている。
除算ブロック116とディスプレイ120とは、ラインL20で接続されている。
分岐点B1において、ラインL1は、ラインL11とラインL181とに分岐している。
ラインL181は、分岐点B2で、ラインL182とラインL17とに分岐している。ラインL182はデータベース118に接続しており、ラインL17は自動補正装置117に接続している。
ラインL181は、分岐点B2で、ラインL182とラインL17とに分岐している。ラインL182はデータベース118に接続しており、ラインL17は自動補正装置117に接続している。
分岐点B3では、ラインL2がラインL21とラインL22とに分岐している。ラインL21は減算ブロック111に接続され、ラインL22は、分岐点B4でラインL23とラインL24とに分岐している。
ラインL23は、データベース118に接続されている。ラインL24は、自動補正装置117に接続されている。
ラインL23は、データベース118に接続されている。ラインL24は、自動補正装置117に接続されている。
分岐点B5ではラインL3がラインL31とラインL32とに分岐している。ライン31は自動補正装置117に接続され、ラインL32は、分岐点B6でラインL33とラインL34とに分岐している。ラインL33は、データベース118に接続されている。ラインL34は、補正値演算ブロック112に接続されている。
補正値演算ブロック112とデータベース118とは、ラインL28、ラインL82で接続されている。
データベース118と除算ブロック113とは、ラインL83で接続されている。
データベース118と残油量決定ブロック114とは、ラインL84で接続されている。
データベース118と乗算ブロック115とは、ラインL85で接続されている。
データベース118と除算ブロック116とは、ラインL86で接続されている。
データベース118と除算ブロック113とは、ラインL83で接続されている。
データベース118と残油量決定ブロック114とは、ラインL84で接続されている。
データベース118と乗算ブロック115とは、ラインL85で接続されている。
データベース118と除算ブロック116とは、ラインL86で接続されている。
減算ブロック111は、下部圧力センサーSp2で計測した数値P24から上部圧力センサーSp1で計測した数値P14を減算して、下部圧力センサーSp2で計測した圧力P24と上部圧力センサーSp1で計測した圧力P14との差圧を求めるように構成されている。
補正値演算ブロック112は、複数のセンサー間における誤差を補正して、個々のセンサーのいわゆる「癖」を解消するように構成されている。それにより、油量を求めるために必要なパラメータである温度T2と、差圧(P24−P14)の補正値P0を求める処理を行っている。ここで、温度T2はハッチ下部21bの温度であり、差圧(P24−P14)は、ハッチ上部において計測された圧力と、ハッチ下部において計測された圧力との差圧である。
補正値演算ブロック112は、複数のセンサー間における誤差を補正して、個々のセンサーのいわゆる「癖」を解消するように構成されている。それにより、油量を求めるために必要なパラメータである温度T2と、差圧(P24−P14)の補正値P0を求める処理を行っている。ここで、温度T2はハッチ下部21bの温度であり、差圧(P24−P14)は、ハッチ上部において計測された圧力と、ハッチ下部において計測された圧力との差圧である。
除算ブロック113は、補正値演算ブロック112で求められた差圧P0(ハッチ上部における圧力と、ハッチ下部における圧力との差圧の補正値)から、油面の高さHを求めるように構成されている。
ハッチ21の単位断面積における油の重量(質量m×g)は、上部圧力センサーSp1で計測した圧力と下部圧力センサーSp2で計測した圧力との差圧P0(=ρgH:ここで、「g」は重力加速度、「H」はハッチ底部から油面までの高さ)に等しいので、
mg=P0=ρgH
従って、ハッチ底部21bから油面までの高さHは、式 H=P0/ρg で求められる。
ハッチ21の単位断面積における油の重量(質量m×g)は、上部圧力センサーSp1で計測した圧力と下部圧力センサーSp2で計測した圧力との差圧P0(=ρgH:ここで、「g」は重力加速度、「H」はハッチ底部から油面までの高さ)に等しいので、
mg=P0=ρgH
従って、ハッチ底部21bから油面までの高さHは、式 H=P0/ρg で求められる。
残油量決定ブロック114は、除算ブロック113で求めた油面高さ「H」から、残油量を求める様に構成されている。ここで、残油量は容積であり、データベース118に記憶された図示しない特性テーブルによって決定される。そして「特性テーブル」は、油面高さ「H」と油量「Q」との関係を示すテーブル(表、例えば、後述の図15参照)である。
乗算ブロック115は、残油量決定ブロック114で決定された油量「Q」と、タンク底部21bの油の温度T2における密度「ρ」から、油の質量を求めるように構成されている。
除算ブロック116は、記憶装置118に記憶されたデータにより、油量(質量)を15℃の時の油量に換算するように構成されている。
除算ブロック116は、記憶装置118に記憶されたデータにより、油量(質量)を15℃の時の油量に換算するように構成されている。
圧力センサーSp1、Sp2、温度センサーStは、センサー毎に癖があるので、正確な数値を求めるためには、補正値(後述するM2、M3)を求めて校正する必要がある。ここで、センサーの使用如何により、係る癖が変化して、補正値を更新しなければ、油量を正確に演算出来ない可能性が存在する。
自動補正装置117は、圧力センサーSp1、Sp2、温度センサーStにおける補正値を、必要に応じて変更するように構成されている。
上部圧力センサーSp1で計測した圧力P14と、下部圧力センサーSp2で計測した圧力P24と、下部温度センサーSt2で求めた温度T24は、自動補正装置117により補正されて、データベース118に送られる。
自動補正装置117による補正値の変更の詳細については、後述する。
上部圧力センサーSp1で計測した圧力P14と、下部圧力センサーSp2で計測した圧力P24と、下部温度センサーSt2で求めた温度T24は、自動補正装置117により補正されて、データベース118に送られる。
自動補正装置117による補正値の変更の詳細については、後述する。
図3を参照して、計測手順の概略を説明する。
減算ブロック111に、上部圧力センサーSp1で計測した数値P14と、下部圧力センサーSp2で計測した数値P24とが入力される。そして、下部圧力センサーSp2の計測値P24から上部圧力センサーSp1の計測値P14が減算されて、差圧(P24−P14)が求まる。
減算ブロック111に、上部圧力センサーSp1で計測した数値P14と、下部圧力センサーSp2で計測した数値P24とが入力される。そして、下部圧力センサーSp2の計測値P24から上部圧力センサーSp1の計測値P14が減算されて、差圧(P24−P14)が求まる。
減算ブロック111で求めた差圧(P24−P14)は、ラインL12を経由して補正値演算ブロック112へ送られる。
ここで、上部圧力センサーSp1で計測した数値P14と下部圧力センサーSp2で計測した数値P24とは、各々のセンサーにおける誤差(或いは癖)を包含している。そのため、減算ブロック111で求めた差圧(P24−P14)は、ハッチ下部における圧力と、ハッチ上部における圧力との正確な差圧とは限らない。
補正値演算ブロック112では、上述したセンサー毎の誤差或いは癖を補正して、油量を求めるために必要なパラメータである差圧(P24−P14)との正確な数値を求める処理を行う。
ここで、上部圧力センサーSp1で計測した数値P14と下部圧力センサーSp2で計測した数値P24とは、各々のセンサーにおける誤差(或いは癖)を包含している。そのため、減算ブロック111で求めた差圧(P24−P14)は、ハッチ下部における圧力と、ハッチ上部における圧力との正確な差圧とは限らない。
補正値演算ブロック112では、上述したセンサー毎の誤差或いは癖を補正して、油量を求めるために必要なパラメータである差圧(P24−P14)との正確な数値を求める処理を行う。
また、補正値演算ブロック112は、温度センサーSt2で計測された温度T24を補正して、正確な温度T2を求めている。この温度T2も、油量を求めるために必要なパラメータである。
補正値演算ブロック112における温度T24の補正の詳細については、後述する。
補正値演算ブロック112で補正されたハッチ下部の正確な温度T2は、ラインL28経由でデータベース118に送られる。データベース118において、温度T2における補正値M2(空荷の状態における補正値)、M3(満タン状態における補正値)を選択し、選択された補正値M2、M3は、ラインL82経由でデータベース118から補正値演算ブロック112に送られる。
補正値演算ブロック112における温度T24の補正の詳細については、後述する。
補正値演算ブロック112で補正されたハッチ下部の正確な温度T2は、ラインL28経由でデータベース118に送られる。データベース118において、温度T2における補正値M2(空荷の状態における補正値)、M3(満タン状態における補正値)を選択し、選択された補正値M2、M3は、ラインL82経由でデータベース118から補正値演算ブロック112に送られる。
補正値演算ブロック112では、係る補正値M2、M3を用いて、差圧(P24−P14)を補正して、正確な差圧P0を求める。
以下に正確な差圧P0の演算について説明する。
満タン状態における下部圧力センサーSp2の計測値P23と、空荷状態における下部圧力センサーSp2の計測値P22とは、予め計測されている。そして、満タン状態における油面の高さH0も予め計測されている。
以下に正確な差圧P0の演算について説明する。
満タン状態における下部圧力センサーSp2の計測値P23と、空荷状態における下部圧力センサーSp2の計測値P22とは、予め計測されている。そして、満タン状態における油面の高さH0も予め計測されている。
下部圧力センサーSp2の計測値P24と空荷状態における下部圧力センサーSp2の計測値P22との差圧は、液面高さに比例する。従って、計測された時点における液面高さの暫定値Hは、次の式で求めることが出来る。
H=H0・(P24−P22)/(P23−P22)
また、下部圧力センサーSp2の計測値がP24である場合における補正値M4は、空荷の状態における補正値M2、満タン状態における補正値M3に対して、液面高さによる比例配分で求めることが可能である。
すなわち、補正値M4は、下式で求めることが出来る。
M4=M2+(H/H0)・(M3−M2)
H=H0・(P24−P22)/(P23−P22)
また、下部圧力センサーSp2の計測値がP24である場合における補正値M4は、空荷の状態における補正値M2、満タン状態における補正値M3に対して、液面高さによる比例配分で求めることが可能である。
すなわち、補正値M4は、下式で求めることが出来る。
M4=M2+(H/H0)・(M3−M2)
後述する様に、補正値M2、M3、M4は、「差」である場合と、「比率」である場合が存在する。
補正値が「差」である場合には、正確な圧力差P0は、次の式で求まる。
P0=(P24−P14)+M4 或いは P0=(P24−P14)−M4
一方、補正値が「比率」である場合には、正確な圧力差P0は、次の式で求まる。
P0=(P24−P14)・M4
補正値が「差」である場合には、正確な圧力差P0は、次の式で求まる。
P0=(P24−P14)+M4 或いは P0=(P24−P14)−M4
一方、補正値が「比率」である場合には、正確な圧力差P0は、次の式で求まる。
P0=(P24−P14)・M4
ここで、各種温度における各種油の密度或いは比重ρは、正確な数値が既に決定しており、予めデータベース118に記憶されている。温度T2における比重ρは、データベース118に記憶された数値を用いる。15℃における比重についても同様である。
補正データM2、M3、「油面高さ(H)−油量(Q)」特性テーブルについて、詳細は後述する。
図3で示す油量計測システム100における油量の計測の手順について、主として図4を参照して説明する。
図4において、先ず、上部圧力センサーSp1によって圧力P14を計測し、下部圧力センサーSp2によって圧力P24を計測する。同時に、温度センサーSt2によってハッチ底部21bの温度T24も計測する(ステップS1)。
ステップS2では、温度センサーSt2で計測した値T24を補正して、T2とする。
ステップS3における圧力差の温度補正は、補正値演算ブロック112に関連して、上述した通りに行われる。
すなわち、補正値M2(空荷における補正値)、M3(満タンにおける補正値)により、下部圧力センサーSp2の計測値P24と、上部圧力センサーSp1の計測値P14の差圧(P24−P14)を補正して、正確な差圧P0を求める。
補正値M2、M3によって求まる計測時の補正値M4を用いて、圧力差を補正する態様に関しては、後述する。
ステップS3における圧力差の温度補正は、補正値演算ブロック112に関連して、上述した通りに行われる。
すなわち、補正値M2(空荷における補正値)、M3(満タンにおける補正値)により、下部圧力センサーSp2の計測値P24と、上部圧力センサーSp1の計測値P14の差圧(P24−P14)を補正して、正確な差圧P0を求める。
補正値M2、M3によって求まる計測時の補正値M4を用いて、圧力差を補正する態様に関しては、後述する。
満タン状態における下部圧力センサーSp2の計測値P23と、空荷状態における下部圧力センサーSp2の計測値P22と、満タン状態における油面の高さH0は、予め計測されている。
そこでステップS4では、下部圧力センサーSp2の計測値P24と、上部圧力センサーSp1の計測値P14とが計測された時点における液面高さの暫定値Hを、除算ブロック113において次式で求める。
H=H0・(P24−P22)/(P23−P22)
そこでステップS4では、下部圧力センサーSp2の計測値P24と、上部圧力センサーSp1の計測値P14とが計測された時点における液面高さの暫定値Hを、除算ブロック113において次式で求める。
H=H0・(P24−P22)/(P23−P22)
次のステップS5では、残油量決定ブロック114において、油面の高さHよりハッチ21内の油量Qを決定する。
ステップS6では、15℃換算の容量表示を行うか否かを判断する。15℃換算の容量表示を行うのであれば(ステップS6がYES)、ステップS7に進む。
15℃換算の容量表示を行わないのであれば(ステップS6がNO)、ステップS10に進み、ハッチ21内の油量を表示した後、制御を終了する。
ステップS6では、15℃換算の容量表示を行うか否かを判断する。15℃換算の容量表示を行うのであれば(ステップS6がYES)、ステップS7に進む。
15℃換算の容量表示を行わないのであれば(ステップS6がNO)、ステップS10に進み、ハッチ21内の油量を表示した後、制御を終了する。
ステップS7では、乗算ブロック115において、ステップS5で求めた油量(残油量)Qから質量を演算する。そして、15℃換算容積を除算ブロック116で演算し(ステップS8)、演算した容積をモニタ120で表示して(ステップS9)、制御を終了する。
ステップS3における圧力差の補正は、以下の態様で行う。
下部圧力センサーSp2の計測値がP24である場合における補正値M4を、空荷の状態における補正値M2、満タン状態における補正値M3に対して、液面高さによる比例配分によって、具体的には下式により求める。
M4=M2+(H/H0)・(M3−M2)
補正値M4が「差」である場合には、正確な圧力差P0は、次の式で求まる。
P0=(P24−P14)+M4 或いは P0=(P24−P14)−M4
一方、補正値M4が「比率」である場合には、正確な圧力差P0は、次の式で求まる。
P0=(P24−P14)・M4
下部圧力センサーSp2の計測値がP24である場合における補正値M4を、空荷の状態における補正値M2、満タン状態における補正値M3に対して、液面高さによる比例配分によって、具体的には下式により求める。
M4=M2+(H/H0)・(M3−M2)
補正値M4が「差」である場合には、正確な圧力差P0は、次の式で求まる。
P0=(P24−P14)+M4 或いは P0=(P24−P14)−M4
一方、補正値M4が「比率」である場合には、正確な圧力差P0は、次の式で求まる。
P0=(P24−P14)・M4
図3、図4では、各ハッチ21における上部圧力センサーSp1、下部圧力センサーSp2による差圧P0により、ハッチ21内の油量を演算している。
これは、ハッチ内の油面の高さを直接計測して油量を求めることは、以下に示す問題点があり、そのような問題を回避するため、上部・下部の差圧を利用しているのである。
これは、ハッチ内の油面の高さを直接計測して油量を求めることは、以下に示す問題点があり、そのような問題を回避するため、上部・下部の差圧を利用しているのである。
油面高さを直接計測する場合の問題点を列挙する。
第1に、タンクは外気による温度変動によって積載液体の容積が膨張・収縮する。また、タンク自体も外気によって容積が変動する。したがって正確な容積の算出が困難となる。
第2に、タンク断面は、メーカ独自のノウハウによって低重心高を意図し、正確な楕円形状とは異なる形状に形成されている。そのため、油面高さと、油量とを正確に関係付けることが困難である。
第3に、油面高さを直接計測する装置には、油面の動き(うねり)や振動に耐え得るような頑丈な構造とするため、製造コストが嵩む。
第1に、タンクは外気による温度変動によって積載液体の容積が膨張・収縮する。また、タンク自体も外気によって容積が変動する。したがって正確な容積の算出が困難となる。
第2に、タンク断面は、メーカ独自のノウハウによって低重心高を意図し、正確な楕円形状とは異なる形状に形成されている。そのため、油面高さと、油量とを正確に関係付けることが困難である。
第3に、油面高さを直接計測する装置には、油面の動き(うねり)や振動に耐え得るような頑丈な構造とするため、製造コストが嵩む。
ここで、油量の計測に当たって、油面高さを直接計測しない手法として、静電容量方式や、圧力検出方式がある。
静電容量方式では、ハッチの高さ方向へ延在する中空円筒形状の電極を用いる。当該電極内に浸入する油の量により、静電容量が変化するので、当該電極の静電容量を計測することにより、油面高さが把握できる。
しかし、静電容量方式の場合、長い中空円筒形状の電極棒が必要なため、そのレイアウト及び取付作業に関して制約を受ける。また、長い電極は、振動に対して弱い。
静電容量方式では、ハッチの高さ方向へ延在する中空円筒形状の電極を用いる。当該電極内に浸入する油の量により、静電容量が変化するので、当該電極の静電容量を計測することにより、油面高さが把握できる。
しかし、静電容量方式の場合、長い中空円筒形状の電極棒が必要なため、そのレイアウト及び取付作業に関して制約を受ける。また、長い電極は、振動に対して弱い。
一方、圧力検出方式は、図示の実施形態と同様に、油の比重をρ、重力加速度をg、圧力計測個所から油面までの高さをHとした場合に、圧力p=ρgHとなることにより、油面高さHを求めるものである。
圧力検出方式は、例えば、図5に示す一般的な計測方法と、図6に示す計測方法1と、図7に示す計測方法2とがある。
圧力検出方式は、例えば、図5に示す一般的な計測方法と、図6に示す計測方法1と、図7に示す計測方法2とがある。
図5の一般的な計測方法では、ハッチの底部21bに設けた圧力センサーSpを、通気管8によってタンク外(ハッチ外)と連通する。そのため、大気との差圧を計測することになり、ハッチ内の圧力上昇を検出できない。
これに対して、通気管8をハッチ内上部の気相部に開口する(図示を省略)と、ハッチ上部の気相部の圧力と、センサーSpを設置した液相部の圧力との差圧を求めることが出来る。しかし、ハッチ内上部の気相部に開口された通気管8の内部には、ハッチ内上部に存在する蒸気が浸入し、当該蒸気が通気管8内で結露する。そして、通気管8内の結露は、圧力計測を不可能としてしまう。
なお、図5〜図7において、符号Pvは、ハッチ21内の気相部における蒸気圧を示す。
これに対して、通気管8をハッチ内上部の気相部に開口する(図示を省略)と、ハッチ上部の気相部の圧力と、センサーSpを設置した液相部の圧力との差圧を求めることが出来る。しかし、ハッチ内上部の気相部に開口された通気管8の内部には、ハッチ内上部に存在する蒸気が浸入し、当該蒸気が通気管8内で結露する。そして、通気管8内の結露は、圧力計測を不可能としてしまう。
なお、図5〜図7において、符号Pvは、ハッチ21内の気相部における蒸気圧を示す。
これに対して、図6の計測方法1では、絶対圧センサーSpa、Spbをハッチの上部及びハッチの底部に設置し、信号ラインLsを介して、ハッチ外の図示しない制御装置に伝送するように構成されている。ここで、気相部のセンサーSpaと液相部のセンサーSpbとは連通させてはいない。
気相部のセンサーSpaの計測値と、液相部のセンサーSpbの計測値とを比較して、圧力差を演算して、油量計測(演算)を行う。
図6の計測方法1では、絶対圧センサーが高価であり、システム導入コストを低く抑えることが困難である。
気相部のセンサーSpaの計測値と、液相部のセンサーSpbの計測値とを比較して、圧力差を演算して、油量計測(演算)を行う。
図6の計測方法1では、絶対圧センサーが高価であり、システム導入コストを低く抑えることが困難である。
図7の計測方法2では、通常の(絶対圧センサーではない)圧力センサーSp1、Sp2をハッチの上部及びハッチの底部に設置し、図示しない信号ラインで、ハッチ外の図示しない制御装置に計測結果を送信し、送信された計測結果(圧力)に基いて、油量計測(演算)を行うように構成されている。
ここで、気相部のセンサーSp1と液相部のセンサーSp2とは、通気管8同士がハッチ外で連通管7によって連通している(ハッチ内で連通しても良い)。これにより、ハッチ内の気相部における蒸気圧の変動の影響を相殺して、圧力差を計測することが可能である。
ここで、気相部のセンサーSp1と液相部のセンサーSp2とは、通気管8同士がハッチ外で連通管7によって連通している(ハッチ内で連通しても良い)。これにより、ハッチ内の気相部における蒸気圧の変動の影響を相殺して、圧力差を計測することが可能である。
通気管8及び連通管7により2つの圧力センサーSp1、Sp2を連通する態様の一例として、ハッチのマンホールを経由して、2つのセンサーの通気管8をハッチ外に延在させて、接続することが出来る。
なお、通気管8、連通管7により連通するに際しては、ハッチ内の蒸気が通気管8内へ侵入することや、ハッチ外における大気が通気管8内へ侵入することを防止するべく、配慮しなければならない。
なお、通気管8、連通管7により連通するに際しては、ハッチ内の蒸気が通気管8内へ侵入することや、ハッチ外における大気が通気管8内へ侵入することを防止するべく、配慮しなければならない。
図示の実施形態では、図7の計測方法2に基いている。図示の実施形態では、上方の圧力センサーSp1と下方の圧力センサーSp2とは1本の通気管7により連通している(図2参照)。
ただし、図6で示す様に、絶対圧センサーを用いた計測方法1を採用することも可能である。
図1、図2の実施形態では、全てのハッチ21において、上部及び下部に圧力センサーSp1、Sp2と温度センサーSt2を配置している。
ここで、「上部」なる文言は、満タン時においても油中に浸漬されない位置を意味している。一方、「下部」なる文言は、「空荷」以外では油中に浸漬される位置を意味している。
ただし、図6で示す様に、絶対圧センサーを用いた計測方法1を採用することも可能である。
図1、図2の実施形態では、全てのハッチ21において、上部及び下部に圧力センサーSp1、Sp2と温度センサーSt2を配置している。
ここで、「上部」なる文言は、満タン時においても油中に浸漬されない位置を意味している。一方、「下部」なる文言は、「空荷」以外では油中に浸漬される位置を意味している。
図示の実施形態では、ハッチ毎に2つの圧力センサーを配置すると共に、温度による圧力変動を構成するために、各圧力センサーの近傍位置に、温度センサーを設けている。
ここで、個々の温度センサーには誤差或いはバラツキ(癖)が存在するので、同一温度であっても、計測結果が異なってしまう。
これに対して、タンクローリー1の場合には、空荷で運転する場合が必ず存在し、空荷の際にはタンクローリー1に設けられた複数の温度センサーは同一の温度条件におかれるので、本来は同一の計測結果となるべきである。
図示の実施形態では、「空荷の際には各ハッチにおける複数の温度センサーが同一の温度条件におかれる」というタンクローリーの特徴を活かして、温度センサーの誤差或いはバラツキを補正するべく、平均化(平準化)を行っている。
ここで、個々の温度センサーには誤差或いはバラツキ(癖)が存在するので、同一温度であっても、計測結果が異なってしまう。
これに対して、タンクローリー1の場合には、空荷で運転する場合が必ず存在し、空荷の際にはタンクローリー1に設けられた複数の温度センサーは同一の温度条件におかれるので、本来は同一の計測結果となるべきである。
図示の実施形態では、「空荷の際には各ハッチにおける複数の温度センサーが同一の温度条件におかれる」というタンクローリーの特徴を活かして、温度センサーの誤差或いはバラツキを補正するべく、平均化(平準化)を行っている。
以下、図8を参照して、温度センサーSt2の平均化(平準化)の方法を説明する。
先ず、ステップS21では、ローリー1内の全てのハッチ21が空であるか否か、換言すれば、タンクローリー1が空荷であるか否かを判定する。そして、ローリー1内の全てのハッチ21が空になるまで(タンクローリー1が空荷になるまで)待機する(ステップS21がNOのループ)。
全てのハッチ21が空になったら(ステップS21がYES)、全ての温度センサーSt2で温度を計測する(ステップS22)。そして、その平均値を演算する(ステップS23)。
先ず、ステップS21では、ローリー1内の全てのハッチ21が空であるか否か、換言すれば、タンクローリー1が空荷であるか否かを判定する。そして、ローリー1内の全てのハッチ21が空になるまで(タンクローリー1が空荷になるまで)待機する(ステップS21がNOのループ)。
全てのハッチ21が空になったら(ステップS21がYES)、全ての温度センサーSt2で温度を計測する(ステップS22)。そして、その平均値を演算する(ステップS23)。
ステップS24では、各センサーSt2の計測値と平均値との差を、「誤差」として、データベース118に記憶する(ステップS24)。係る「誤差」を記憶することにより、温度センサーの平均化(平準化)は終了する。
ここで、温度センサーの平均化(平準化)は、一度だけ行えば良いものではなく、所定の間隔で繰り返し行って、温度センサーの経時変化に対応する必要がある。
ステップS25では、温度センサーSt2の平均化(平準化)を繰り返して行うべきタイミングとなったか否かを判定する。温度センサーの平均化(平準化)を行うべきタイミングであれば(ステップS25がYES)、ステップS21に戻り、ステップS21以降を繰り返す。
ここで、温度センサーの平均化(平準化)は、一度だけ行えば良いものではなく、所定の間隔で繰り返し行って、温度センサーの経時変化に対応する必要がある。
ステップS25では、温度センサーSt2の平均化(平準化)を繰り返して行うべきタイミングとなったか否かを判定する。温度センサーの平均化(平準化)を行うべきタイミングであれば(ステップS25がYES)、ステップS21に戻り、ステップS21以降を繰り返す。
油量計測システムの稼動当初に係る平均化が行われても、温度センサーSt2の補正或いは平均化に関するデータの絶対量が少ないので、当該平均化は実用範囲の一部でしか行わないことが予想される。
しかし、油量計測システムの使用と共に、空荷時における図8で示す様な補正を通年に亘って継続することにつれて、実用範囲について、精度の高い補正値を得ることが出来る。
しかし、油量計測システムの使用と共に、空荷時における図8で示す様な補正を通年に亘って継続することにつれて、実用範囲について、精度の高い補正値を得ることが出来る。
また、図8で示す様な補正或いは平均化を行うことにより、図示の実施形態においては、高価な温度センサーを使用しなくても、安価なセンサーを複数用いて、精度の高い計測を行うことが出来る。
次に、圧力センサーの補正について説明する。
最初に圧力センサーの初期校正について、図9を参照して説明する。
上述した通り、圧力センサーSp1、Sp2は、タンクローリー1のハッチ21内に複数個(図示の例では2個)配置されている。ここで、圧力センサーSp1、Sp2の各々には、不均一な誤差或いはバラツキが存在する。
圧力センサーSp1、Sp2におけるその様な不均一な誤差或いはバラツキを校正するため、図示の実施形態に係る油量計測システム100の稼動に際しては、図9のフローチャートで示すように、空荷の状態と、満タンの状態において、圧力センサーSp1、Sp2の校正を行う。
最初に圧力センサーの初期校正について、図9を参照して説明する。
上述した通り、圧力センサーSp1、Sp2は、タンクローリー1のハッチ21内に複数個(図示の例では2個)配置されている。ここで、圧力センサーSp1、Sp2の各々には、不均一な誤差或いはバラツキが存在する。
圧力センサーSp1、Sp2におけるその様な不均一な誤差或いはバラツキを校正するため、図示の実施形態に係る油量計測システム100の稼動に際しては、図9のフローチャートで示すように、空荷の状態と、満タンの状態において、圧力センサーSp1、Sp2の校正を行う。
図9において、空荷状態で圧力センサーSp1、Sp2の「0点」を調整する(ステップS31)。ステップS32では、満タン状態において、各ハッチ21の上部圧力P13と下部圧力P23を計測する。
ステップS33では、求めた圧力P23、P13から差圧(P23−P13)を演算する(ステップS33)。そして、その差圧を油の密度で除して、満タン時の液面の暫定高さを演算する(ステップS34)。
ステップS33では、求めた圧力P23、P13から差圧(P23−P13)を演算する(ステップS33)。そして、その差圧を油の密度で除して、満タン時の液面の暫定高さを演算する(ステップS34)。
ステップS35では、図示しない検尺棒により満タン時の液面高さを計測する。
下部圧力センサーSp2がハッチ底部21bより若干高い位置に配置される場合が多いので、ハッチ底部21bと下部圧力センサーSp2との垂直方向距離を考慮する必要がある。検尺棒による満タン時の油面高さの計測は、ハッチ底部21bと下部圧力センサーSp2との垂直方向距離を考慮するための補正として、行われる。
ステップS36では、ステップS34で求めた満タン時の液面の暫定高さと、ステップS35において検尺棒で計測した高さによって、圧力の補正(校正)を行う。そして、校正に関する制御を終了する。
下部圧力センサーSp2がハッチ底部21bより若干高い位置に配置される場合が多いので、ハッチ底部21bと下部圧力センサーSp2との垂直方向距離を考慮する必要がある。検尺棒による満タン時の油面高さの計測は、ハッチ底部21bと下部圧力センサーSp2との垂直方向距離を考慮するための補正として、行われる。
ステップS36では、ステップS34で求めた満タン時の液面の暫定高さと、ステップS35において検尺棒で計測した高さによって、圧力の補正(校正)を行う。そして、校正に関する制御を終了する。
温度センサーSt2の校正に関して説明したのと同様に、図9のフローチャートで示す校正が行われても、油量計測システムの稼動当初は、補正に関するデータの絶対量が少ないので、補正が行われる条件は、実用される範囲の一部にとどまることが予想される。
しかし、空荷時や満タン時において、図9で説明した様な補正を断続的に継続すれば、実用範囲の全てについて、精度が高い補正値を得ることが可能となる。
しかし、空荷時や満タン時において、図9で説明した様な補正を断続的に継続すれば、実用範囲の全てについて、精度が高い補正値を得ることが可能となる。
図示の実施形態では、空荷時における圧力センサーの補正値と、満タン時における圧力センサーの補正値とを、温度と圧力に対応して求めるためのマトリックスを作成する。
前述した補正値M2は、空荷時における圧力センサーの補正値を、温度と圧力から求めるマトリックス(図11参照)から求めたものである。そして、補正値M3は、満タン時における圧力センサーの補正値を、温度と圧力から求めるマトリックスから求めたものである。
前述した補正値M2は、空荷時における圧力センサーの補正値を、温度と圧力から求めるマトリックス(図11参照)から求めたものである。そして、補正値M3は、満タン時における圧力センサーの補正値を、温度と圧力から求めるマトリックスから求めたものである。
図10に、空荷時における圧力センサーの補正値M2を、温度と圧力から求めるマトリックスの一例を示す。
ここで、図10で示すマトリックスは、最上段の行(横軸)は上部の圧力P12であり、最左方の列(縦軸)は計測された温度である。そして、図10のマトリックスにおける各セルは、上部の圧力P12と下部の圧力P22との比率P22/P12である。
図示はされていないが、マトリックスの各セルを、上部の圧力P12と下部の圧力P22との差(P22−P12)として、マトリックスを作成しても良い。
ここで、図10で示すマトリックスは、最上段の行(横軸)は上部の圧力P12であり、最左方の列(縦軸)は計測された温度である。そして、図10のマトリックスにおける各セルは、上部の圧力P12と下部の圧力P22との比率P22/P12である。
図示はされていないが、マトリックスの各セルを、上部の圧力P12と下部の圧力P22との差(P22−P12)として、マトリックスを作成しても良い。
図10において、縦軸は温度を5℃刻みで設定しており、横軸は上部圧力センサーSp1で計測された圧力P12を、100kPから160kPまで、10kPa刻みに設定している。
図10のマトリックスの各セルは、空荷時(積み込み開始時)において、セルの横軸における温度及び縦軸における上部圧力P12と対応する補正値(下部圧力と上部圧力との比率P22/P12)である。
図10のマトリックスの各セルは、空荷時(積み込み開始時)において、セルの横軸における温度及び縦軸における上部圧力P12と対応する補正値(下部圧力と上部圧力との比率P22/P12)である。
図10における各セルの数値(図10の場合は、ハッチにおける上部の圧力P12と下部の圧力P22との比率P22/P12)は、空荷時(積み込み開始時)においては、各ハッチにおける上部の圧力と下部の圧力とは等しいので、圧力センサーにバラツキが無ければ、全てのセルが「1.000」となるはずである。
しかし、実際には、個々の圧力センサーに「癖」或いは特有の誤差が存在し、温度、圧力の如何によって、「1.000」以外の数値となる。
しかし、実際には、個々の圧力センサーに「癖」或いは特有の誤差が存在し、温度、圧力の如何によって、「1.000」以外の数値となる。
次に、図10のマトリックスを作成し、油量計測システムの稼動により各セルの数値(補正値)を補正する手順について、図10及び図11を参照して説明する。
上述した通り、もしも圧力センサーにバラツキが無ければ、図10における各セルの数値(P22/P12)は、空荷時(積み込み開始時)においては、各ハッチにおける上部の圧力と下部の圧力とは等しいので、全てのセルが「1.000」となるはずである。そのため、作成或いは補正を行うに際して、当初のマトリックスは、セルを全て「1.000」としておく。
以下に延べる手順に従って、各セルにおける数値(P22/P12)「1.000」を、補正(訂正或いは更新)する。
上述した通り、もしも圧力センサーにバラツキが無ければ、図10における各セルの数値(P22/P12)は、空荷時(積み込み開始時)においては、各ハッチにおける上部の圧力と下部の圧力とは等しいので、全てのセルが「1.000」となるはずである。そのため、作成或いは補正を行うに際して、当初のマトリックスは、セルを全て「1.000」としておく。
以下に延べる手順に従って、各セルにおける数値(P22/P12)「1.000」を、補正(訂正或いは更新)する。
図11において、ステップS41では、タンクローリー1が空荷であるか否かを判定する。そして、タンクローリー1が空荷になるまで、待機している(ステップS41がNOのループ)。
タンクローリー1が空荷になったら(ステップS41がYES)、ステップS42に進み、圧力センサーSp1、Sp2により、上部圧力P12、下部圧力P22を計測し、且つ、温度センサーSt2によって、ハッチ21内の温度Tを計測する。
タンクローリー1が空荷になったら(ステップS41がYES)、ステップS42に進み、圧力センサーSp1、Sp2により、上部圧力P12、下部圧力P22を計測し、且つ、温度センサーSt2によって、ハッチ21内の温度Tを計測する。
ステップS43では、下部圧力P22と上部圧力P12との比P22/P12を演算する。そして、図10で示すマトリックスにおいて、横軸の上部圧力P12、縦軸の温度Tの値が同一のセルについて、既に下部圧力P22と上部圧力P12が計測済みであるか否かを判断する(ステップS44)。
P12、Tの値が同一のセルについて、既に計測済みであれば(ステップS44がYES)、ステップS45に進む。一方、P12、Tの値が同一のセルについては、未だに計測がされていなければ(ステップS44がNO)、ステップS48に進む。
P12、Tの値が同一のセルについて、既に計測済みであれば(ステップS44がYES)、ステップS45に進む。一方、P12、Tの値が同一のセルについては、未だに計測がされていなければ(ステップS44がNO)、ステップS48に進む。
ステップS45では、演算されたP22/P12を加えた平均値を演算し、新たに演算された平均値を、当該セルの補正値として更新する。
一方、ステップS48では、当該セル内に、補正値(P22/P12)を新たに記憶する。
一方、ステップS48では、当該セル内に、補正値(P22/P12)を新たに記憶する。
図10のマトリックスの作成或いは更新において、計測が行われている範囲のセルと、計測が未だに行われていない範囲のセルとでは、処理が異なる。
図10において、太線で囲ったエリアが計測済みのセルを示し、太線で囲まれていない範囲は、計測が未だに行われていないセルを示す。計測が終了した範囲(セル)では、後述する補正値の平均化や、補正値の書換え、書換えられた補正値の近傍で且つ未計測であるセルの数値(補正値P22/P12)の書換えが必要となる。
すなわち、マトリックスの作成や更新に際しては、既に計測が行われているセルに該当する数値であるのか否かをチェックする必要がある。
図10において、太線で囲ったエリアが計測済みのセルを示し、太線で囲まれていない範囲は、計測が未だに行われていないセルを示す。計測が終了した範囲(セル)では、後述する補正値の平均化や、補正値の書換え、書換えられた補正値の近傍で且つ未計測であるセルの数値(補正値P22/P12)の書換えが必要となる。
すなわち、マトリックスの作成や更新に際しては、既に計測が行われているセルに該当する数値であるのか否かをチェックする必要がある。
ステップS46では、ステップS43で演算されたセルに隣接するセルが、既に計測されているのか否かを判断する。
ステップS43で演算されたセルに隣接するセルが計測されていなければ(ステップS46がYES)、セル内のP22/P12の数値を、隣接するセルに記憶する(ステップS47)。そして、ステップS46以降を繰り返す。
隣接するセルが既に計測されていれば(ステップS46がNO)、セルの数値(補正値P22/P12)を補正する制御を、一端終了する。
計測が未だに行われていないセルに、直近の計測が行われたセルの数値をそのまま適用する(ステップS46〜ステップS47)のは、圧力センサーに全く誤差が存在しない場合を想定した「1.000」という数値よりも、直近の計測値の方が、実際の数値(補正値P22/P12)に近くなると考えられるからである。
ステップS43で演算されたセルに隣接するセルが計測されていなければ(ステップS46がYES)、セル内のP22/P12の数値を、隣接するセルに記憶する(ステップS47)。そして、ステップS46以降を繰り返す。
隣接するセルが既に計測されていれば(ステップS46がNO)、セルの数値(補正値P22/P12)を補正する制御を、一端終了する。
計測が未だに行われていないセルに、直近の計測が行われたセルの数値をそのまま適用する(ステップS46〜ステップS47)のは、圧力センサーに全く誤差が存在しない場合を想定した「1.000」という数値よりも、直近の計測値の方が、実際の数値(補正値P22/P12)に近くなると考えられるからである。
補正値P22/P12の平均化の手法としては、例えば、同じ温度になった場合には、直近10回分のデータを平均化するようにしている。
また、例えばマトリックスの各セルにおける補正値P22/P12の変更は1日1回とする。換言すれば、同じ日に同じ温度の条件が数回あったとしても、補正値の変更は1回限りとする。
また、例えばマトリックスの各セルにおける補正値P22/P12の変更は1日1回とする。換言すれば、同じ日に同じ温度の条件が数回あったとしても、補正値の変更は1回限りとする。
空荷時の補正値のマトリックス(図10)と同様に、満タン時のマトリックスも作成する。
なお、各セルの数値(満タン時の下部センサーの計測値と上部圧力センサーの計測値の比P23/P13)が1.15〜1.20程度になる点を除き、満タン時のマトリックスは空荷時のマトリックス(図10)と同様であり、図示は省略する。
ここで、各セルの数値は、任意のハッチにおける上部の圧力P13と、下部の圧力P23との比(P23/P13)である。ただし、上部の圧力P13と下部の圧力P23との差(P23−P13)で、マトリックスの各セルの補正値を作成することも可能である。
なお、各セルの数値(満タン時の下部センサーの計測値と上部圧力センサーの計測値の比P23/P13)が1.15〜1.20程度になる点を除き、満タン時のマトリックスは空荷時のマトリックス(図10)と同様であり、図示は省略する。
ここで、各セルの数値は、任意のハッチにおける上部の圧力P13と、下部の圧力P23との比(P23/P13)である。ただし、上部の圧力P13と下部の圧力P23との差(P23−P13)で、マトリックスの各セルの補正値を作成することも可能である。
満タン時のマトリックスを作成し、油量計測システム100の稼動により各セルの数値(補正値)を補正する手順について、図12を参照して説明する。
図12において、ステップS51のループでは、タンクローリー1が満タンであるか否かを判定する。そして、タンクローリー1が満タンになるまで、待機する(ステップS51がNOのループ)。
タンクローリー1が満タンになったら(ステップS51がYES)、ステップS52で、圧力センサーSp1、Sp2で上部圧力P13、下部圧力P23を計測し、同時に温度センサーSt2によって、ハッチ21内の温度T4を計測する。
タンクローリー1が満タンになったら(ステップS51がYES)、ステップS52で、圧力センサーSp1、Sp2で上部圧力P13、下部圧力P23を計測し、同時に温度センサーSt2によって、ハッチ21内の温度T4を計測する。
ステップS53では、下部圧力P23と上部圧力P13との比率P23/P13を演算すると共に、その比率P23/P13の15℃の時の換算値(P23/P13)15℃を求め、P23/P13と換算値(P23/P13)15℃との比(P23/P13)/(P23/P13)15℃を計算する。
ステップS54では、P13、T4の値が同一のセルについて、(P23/P13)/(P23/P13)15℃は計測済みであれば(ステップS54がYES)、ステップS55に進む。P13、T4の値が同一のセルについて、(P23/P13)/(P23/P13)15℃が計測済みでなければ(ステップS54がNO)、ステップS58に進む。
ステップS55では、演算された数値(P23/P13)/(P23/P13)15℃を加えた平均値を演算し、平均値を更新する。
ステップS58では、対応するセル内に演算された数値を記憶する。即ち、未計測(未記入)のセルに、既に計測が行われて演算された補正値(P23/P13)/(P23/P13)15℃の数値をそのまま記入する。
ステップS58では、対応するセル内に演算された数値を記憶する。即ち、未計測(未記入)のセルに、既に計測が行われて演算された補正値(P23/P13)/(P23/P13)15℃の数値をそのまま記入する。
ステップS56では、隣接するセルにおいて、補正値(P23/P13)/(P23/P13)15℃に関する計測が既に行われているか否かを判断する。隣接するセルにおいて、計測が行われていなければ(ステップS56がYES)、ステップS53で求めた補正値(P23/P13)/(P23/P13)15℃を、隣接するセルに記憶し(ステップS57)、ステップS56以降を繰り返す。
隣接するセルにおいて、計測が行われていれば(ステップS56がNO)、セル内の補正値(P23/P13)/(P23/P13)15℃を更新する制御を、一端終了する。
隣接するセルにおいて、計測が行われていれば(ステップS56がNO)、セル内の補正値(P23/P13)/(P23/P13)15℃を更新する制御を、一端終了する。
次に、図13〜図15を参照して、油面高さHから、油量Qを求める態様について、説明する。
図13において、先ず、ハッチ21の断面を楕円形と仮定する。そして、ハッチ21の長径、短径、長さ(ローリー中心軸方向長さ)を計測して(或いは、予め計測されていた数値を)、コントロールユニット110に入力する(ステップS61)。
次のステップS62では、油面高さ(短径方向)と油量(容積)との関係(特性)を演算する。演算の方法については、後述する。
ステップS63では、検尺棒を用いて、油面高さと油量(容積)を計測し、ステップS62で演算した油面高さ(短径方向)と油量(容積)との関係(特性:演算で求めた数値)を、検尺棒を用いた計測値(実測値)によって補正し(ステップS64)、補正の制御を終了する。
次のステップS62では、油面高さ(短径方向)と油量(容積)との関係(特性)を演算する。演算の方法については、後述する。
ステップS63では、検尺棒を用いて、油面高さと油量(容積)を計測し、ステップS62で演算した油面高さ(短径方向)と油量(容積)との関係(特性:演算で求めた数値)を、検尺棒を用いた計測値(実測値)によって補正し(ステップS64)、補正の制御を終了する。
ステップS62における演算の具体的な方法としては、先ず、図14に示すように、タンクの断面形状を、長軸の端部の座標が(a、−a)、短軸の端部の座標が(b、−b)の楕円形として表す。図14において、油面は符号Fで示している。
縦軸をY軸、横軸をX軸とすれば、楕円の方程式は、
X2/a2+Y2/b2=1として表される。
原点(点o)から油面までの高さをcとする。すると、Y=cとなる。
したがって、油面Fと楕円の交点のX座標をa、b、cで表すと、
X=(a/b)(b2−c2)1/2となる。
油面下の液相の面積Soは、半円部Aと、三角形部Bと2箇所の部分扇形部Cの総和である。
半円部Aの面積Saは以下の式で表される。
Sa=πab/2
三角形部Bの面積Sbは、上記結果より以下の式で表される。
Sb=X・c=(ac/b)(b2−c2)1/2
2箇所の部分扇形の合計面積Scは、以下の式で表される。
Sc=absin(c/b)
したがって、油面下の液相の面積Soは、
So=πab/2+(ac/b)(b2−c2)1/2+absin(c/b)
として求められる。
縦軸をY軸、横軸をX軸とすれば、楕円の方程式は、
X2/a2+Y2/b2=1として表される。
原点(点o)から油面までの高さをcとする。すると、Y=cとなる。
したがって、油面Fと楕円の交点のX座標をa、b、cで表すと、
X=(a/b)(b2−c2)1/2となる。
油面下の液相の面積Soは、半円部Aと、三角形部Bと2箇所の部分扇形部Cの総和である。
半円部Aの面積Saは以下の式で表される。
Sa=πab/2
三角形部Bの面積Sbは、上記結果より以下の式で表される。
Sb=X・c=(ac/b)(b2−c2)1/2
2箇所の部分扇形の合計面積Scは、以下の式で表される。
Sc=absin(c/b)
したがって、油面下の液相の面積Soは、
So=πab/2+(ac/b)(b2−c2)1/2+absin(c/b)
として求められる。
ステップS64における補正を、図15の補正グラフを参照して詳述する。
図14で説明したのは、あくまでも完全な楕円形における油量の算定方法であるが、実態は、前述したような理由(例えば、タンクは安定性を意図して低重心にする等の理由)で、タンクローリー1の横断面の図形正しい楕円ではない。そこで、以下に記述する方法によって油量の補正を行うのである。
図14で説明したのは、あくまでも完全な楕円形における油量の算定方法であるが、実態は、前述したような理由(例えば、タンクは安定性を意図して低重心にする等の理由)で、タンクローリー1の横断面の図形正しい楕円ではない。そこで、以下に記述する方法によって油量の補正を行うのである。
図15は、横軸に液面(油面)高さHをとり、縦軸にハッチ内容積Qをとっている。
図15では、ステップS62で演算した油面高さ(短径方向)と油量(容積)との関係、すなわち完全な楕円としての油面高さと油量との特性を示す特性線LAが示されている。
それと共に、図15には、ステップS63で計測した検尺棒による油面高さと油量の関係(実測値)がプロット(X点)されており、プロット(X点)を結んだ特性曲線が符号LBで示されている。
図15では、ステップS62で演算した油面高さ(短径方向)と油量(容積)との関係、すなわち完全な楕円としての油面高さと油量との特性を示す特性線LAが示されている。
それと共に、図15には、ステップS63で計測した検尺棒による油面高さと油量の関係(実測値)がプロット(X点)されており、プロット(X点)を結んだ特性曲線が符号LBで示されている。
ここで、図4のフローチャートのステップS4において求めた油面の高さHxを図15の横軸に示し(図15の横軸における符号Hx)、この時の特性曲線LAから求まる油量Qxに補正値Δqを加えた(或いは減じた)油量Qtが、真の油量となる。
データベース118には、そのように、ステップS62で演算した油面高さで求めた油量と、その油面高さに対応する検尺棒で計測した油量との差である補正値Δqを、空荷から満タン状態まで連続的に記憶している。
データベース118には、そのように、ステップS62で演算した油面高さで求めた油量と、その油面高さに対応する検尺棒で計測した油量との差である補正値Δqを、空荷から満タン状態まで連続的に記憶している。
第1実施形態によれば、油量計量システム100に圧力センサーSp1、Sp2を使用することで、可動部分を無くして、タンクローリー1の走行中の振動により、油量計量システム100の部品が破損することを防止している。
また、圧力センサーSp1、Sp2について、ハッチ21内での取付けも容易である。
また、圧力センサーSp1、Sp2について、ハッチ21内での取付けも容易である。
また、第1実施形態では、各ハッチ21において、上部圧力センサーSp1と下部圧力センサーSp2を連通管7で接続して、差圧を計測する方式としているため、タンク内の蒸気圧が変動しても、その影響を受けない。また、連通管7の一部がハッチ21外に露出しても外気の影響も受けることはない。
ここで、図示はされていないが、圧力センサーを絶対圧センサーとすることが可能であり、その場合においても、蒸気圧の変動の影響や、外気の影響を受けずに済む。
ここで、図示はされていないが、圧力センサーを絶対圧センサーとすることが可能であり、その場合においても、蒸気圧の変動の影響や、外気の影響を受けずに済む。
コントロールユニット110は、圧力センサーSp1、Sp2の計測値を補正するためのマトリックス(或いは補正値のテーブル)を記憶しており、タンクローリー1の空荷時と満タン時における圧力センサーSp1、Sp2の計測結果を校正しつつ、差圧に基づいて油量を演算することが出来る。すなわち、正確な計測(計量)ができる。
図示の実施形態では、タンクローリー1の運転(空荷、満タンに積載した状態の繰り返し)を継続することにより、上述したマトリックス或いは補正テーブルを、更新する制御を行う様に構成されているので、計量システムを使用するに連れて、計量の精度が更新する。そして、センサーの経時変化に対応することが出来る。
また、図示の実施形態では、圧力センサーの近傍に温度センサーを配置しており、温度による積載油の体積変化については、運転中に補正テーブルを作成することによって、対処することが出来る。すなわち、温度による積載油の体積変化をも考慮した、正確な計量が行われるのである。
また、図示の実施形態では、圧力センサーの近傍に温度センサーを配置しており、温度による積載油の体積変化については、運転中に補正テーブルを作成することによって、対処することが出来る。すなわち、温度による積載油の体積変化をも考慮した、正確な計量が行われるのである。
図示の実施形態において、液面高さから油量を円座するに際しては、ハッチ断面を楕円形と推定し、ハッチの長径、短径とタンク軸方向の長さを暫定的に入力して、液面高さから油量(容積)を換算する特性曲線を作成する。そして、検尺棒による実測値によって、演算により得られた特性曲線を補正して、正確な液面高さ−油量(容積)特性を得ることが出来る。
係る処理によれば、ハッチの断面が正確な楕円形でなくても、正確な液面高さ−油量の換算特性が得られる。
係る処理によれば、ハッチの断面が正確な楕円形でなくても、正確な液面高さ−油量の換算特性が得られる。
ここで、温度によるタンク形状の変化、即ち、ハッチの容量変化についても、油量計測システムの稼働中に、補正テーブルを更新することによって、対応することができる。
図示の実施形態において、ハッチ毎に複数設置した温度センサーにより、これらのセンサーの計測値を平均化し、そして、空荷の際に温度センサーでハッチ内の温度を計測することにより、温度センサーの補正テーブルを作成することが出来る。そして、係る補正テーブルを用いることにより、安価な温度センサーを用いて、高精度な計測を実現することができる。
図16は、第1実施形態の変形例を示している。
図16の変形例では、15℃換算した残油量の容積を表示しない。そのため、図3における残油の質量を求める乗算ブロック(115)と、油量の15℃換算を行う除算ブロック(116)とが省略されている。
また、図示はされていないが、図16の変形例における計測では、図4のフローチャートにおける質量演算工程(S7)、15℃換算体積演算工程(S8)、15℃換算体積表示工程(S9)が不要である。
図16の変形例におけるその他の構成及び作用効果については、上述した第1実施形態と同様である。
図16の変形例では、15℃換算した残油量の容積を表示しない。そのため、図3における残油の質量を求める乗算ブロック(115)と、油量の15℃換算を行う除算ブロック(116)とが省略されている。
また、図示はされていないが、図16の変形例における計測では、図4のフローチャートにおける質量演算工程(S7)、15℃換算体積演算工程(S8)、15℃換算体積表示工程(S9)が不要である。
図16の変形例におけるその他の構成及び作用効果については、上述した第1実施形態と同様である。
図17は、本発明の第2実施形態を示している。
図17の第2実施形態の構成は、図3で示す第1実施形態の構成と同様であるが、差圧ΔPの演算処理が、図4で示す制御とは異なっている。
図17の第2実施形態の構成は、図3で示す第1実施形態の構成と同様であるが、差圧ΔPの演算処理が、図4で示す制御とは異なっている。
図17において、ステップS71では、上部圧力センサーSp1、下部圧力センサーSp2で圧力P14、P24を、上部温度センサーSt1によってハッチ上部の温度T14を計測する。
ステップS72では、計測した圧力P14と温度T14より補正値M2を求め、この補正値M2から、以下の算定式によって正確な差圧ΔP(圧力差P0)を求める(ステップS73)。
ステップS72では、計測した圧力P14と温度T14より補正値M2を求め、この補正値M2から、以下の算定式によって正確な差圧ΔP(圧力差P0)を求める(ステップS73)。
ステップS73において、補正値M2が「差」である場合は、
ΔP=P24−P14−M2 として求め、
補正値M2が「比率」である場合は、
ΔP=P24−P14−M2×P14 として求める。
ΔP=P24−P14−M2 として求め、
補正値M2が「比率」である場合は、
ΔP=P24−P14−M2×P14 として求める。
それ以降のステップS4〜S10については、図4と同様である。
図17におけるその他の構成及び作用効果については、第1実施形態と同様である。
図17におけるその他の構成及び作用効果については、第1実施形態と同様である。
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。
1・・・タンクローリー
3・・・注油口
6・・・荷役制御装置
7・・・連通管
21・・・ハッチ
100・・・油量計測システム
110・・・制御手段/コントロールユニット
111・・・減算ブロック
112・・・補正値演算ブロック
113・・・除算ブロック
114・・・残油量決定ブロック
115・・・乗算ブロック
116・・・除算ブロック
117・・・自動補正装置
118・・・記憶装置/データベース
120・・・表示装置/モニタ
Sp1・・・上部センサー
Sp2・・・下部センサー
St2・・・温度センサー
3・・・注油口
6・・・荷役制御装置
7・・・連通管
21・・・ハッチ
100・・・油量計測システム
110・・・制御手段/コントロールユニット
111・・・減算ブロック
112・・・補正値演算ブロック
113・・・除算ブロック
114・・・残油量決定ブロック
115・・・乗算ブロック
116・・・除算ブロック
117・・・自動補正装置
118・・・記憶装置/データベース
120・・・表示装置/モニタ
Sp1・・・上部センサー
Sp2・・・下部センサー
St2・・・温度センサー
Claims (7)
- タンクローリーの各ハッチに設けられた圧力センサーと、圧力センサーからの計測結果に基づいて当該ハッチの油量を演算する制御装置とを有し、該制御装置は、圧力センサーの計測結果から油面の高さを求め、油面の高さから当該ハッチの油量を決定する制御を行う様に構成されていることを特徴する油量計測システム。
- 前記圧力センサーは各ハッチに上下方向位置が異なる様に2箇所設けられており、上方の圧力センサーはハッチ内に油が充填されても油中に浸漬されない位置に設けられており、下方の圧力センサーはハッチ底部近傍位置に設けられており、前記制御装置は、下方の圧力センサーの計測値と上方の圧力センサーの計測値との差圧を補正し、その補正値により油面の高さを求め、油面の高さから当該ハッチの油量を決定する制御を行う様に構成されている請求項1の油量計測システム。
- 上方の圧力センサーと下方の圧力センサーとは、通気管により連通している請求項2の油量計測システム。
- 上方の圧力センサーと下方の圧力センサーとは、絶対圧センサーで構成されている請求項2の油量計測システム。
- 前記制御装置は、圧力センサーの計測値を補正する補正テーブルを記憶しており、タンクローリーの空荷時と満タン時における圧力センサーの計測結果に基づいて当該補正テーブルを更新する制御を行う様に構成されている請求項1〜請求項4の何れか1項の油量計測システム。
- タンクローリーの各ハッチには温度センサーが設けられており、圧力センサーの計測値は温度センサーの計測値に基づいて補正される請求項1〜請求項5の何れか1項の油量計測システム。
- 前記制御装置は、タンクローリーの空荷時に前記温度センサーの誤差を補正する制御を行う様に構成されている請求項6の油量計測システム。
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