JP2010116981A - バルク管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】バルク貯槽温度をセンタ管理システムに送信する手段を備え、センタ監視システムにより温度データを活用したバルク貯槽の管理を行うことができるようにする。
【解決手段】バルク管理システムは、バルク貯槽１の内部の液化ガスの残量データを公衆回線を介して取得し、取得した残量データに基づいてバルク貯槽１の内部の液化ガスの残量管理を行うセンタ監視システムを備える。このバルク管理システムは、バルク貯槽１のガス残量と温度を測定するための超音波センサユニット２を備えている。そしてセンタ監視システムは、残量データに加えて温度データを取得し、温度データに基づいて液化ガスの産気率を補正し、補正した産気率を使用して、残量データに基づきバルク貯槽１の内部の液化ガスの残量を正確に予測する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バルク管理システム、より詳細には、液化ガスを充填するバルク貯槽を遠隔から管理するセンタ管理システムを備えたバルク管理システムに関する。

ＬＰＧなどの液化ガスを貯蔵するためにバルク貯槽が用いられ、各家庭や事業所等に固定設置されて、ガス器具等にガスを供給できるようになっている。例えば、ガス事業者は、タンクローリをバルク貯槽の設置場所まで運行し、その設置場所においてタンクローリからバルク貯槽に液化ガスを充填することによりガスの供給が途絶えないようにしている。

一般的に、バルク貯槽には液面を検出するための液残量計測装置が設けられている。この液残量計測装置としては、フロート式の液面計・液面スイッチや超音波センサを使用した液面計（超音波式液面計）などが用いられる。超音波式液面計は、例えばバルク容器類の底面にその超音波素子を設置して、超音波パルスをバルク貯槽の内部に送波し、液面で反射して戻ってきた超音波を受波するまでの時間情報に基づいて、バルク貯槽内部の液化ガスの残量検出を行うようにしたものである。

バルク貯槽の液化ガスの残量管理は、上記のような液残量計測装置を用い、もしくは液残量計測装置とガスメータとを組み合わせ、液残量計測装置が計測した液残量データ、または液残量データとガスメータにより計測した積算値データとを、ＮＣＵ（網制御装置）を介して公衆回線網によって例えば液化ガスの供給元の遠隔監視端末に送信する。遠隔監視端末は、センタ監視システムに接続されている。センタ監視システムでは、バルク貯槽のガス切れを防止するために、効率的な搬送管理を行うようにしている。また、また、バルク貯槽から収集した情報を分析し、効率的なバルク配送計画を作成する、等の工夫も取り入れられている。

上記のようなセンタ監視システムは、もともとガスメータの遠隔検針、保安業務を遂行する為に構築されたシステムであって、従来のシリンダ容器交換供給方式においては、ガスメータの使用量、容器交換情報、自動切換器情報等を収集して管理することで、必要充分な機能をもったシステムであった。そして、その後導入されたバルク供給方式においても、液化ガスの軒先在庫量（各家庭や事業所などのガス需用家における液化ガスの在庫量）が増加したのみで、シリンダ容器交換供給方式と同じ管理手法で管理運用していた。

センタ監視システムの効率的な運用方法やバルク貯槽用液面計の技術に関し、例えば特許文献１には、 安価な装置を用いてＬＰＧ供給元が各エンドユーザーの残液量を把握し、かつ各エンドユーザー毎の適切な残液量で警報を受けることを目的とした技術が開示されている。バルク貯槽内のＬＰＧ残液量を検出する液面計は、３点以上の接点と計測装置とを有し、各接点はそれぞれ一定の残液量において電気的に閉となる。計測装置は、警報を発生する残液量を定める警報設定値を記憶している。そして計測装置は、警報設定値に定めた残液量と現在閉となった接点に対応する残液量が一致した場合に警報を出力し、計測装置は現在又は直前に閉となった接点に対応する残液量を出力し、計測装置は外部からの指令に基づいて警報設定値の残液量を変更する。

また、特許文献２では、交換対象容器の残ガス量の低減とガス切れ率を低くすることを目的とした液化石油ガス配送管理システム開示されている。ここでは、ガス配送元から各ユーザへの液化石油ガス容器の配送タイミングを管理するコンピュータは、各ユーザの当月１日平均使用量に基づいて算出されたガス切れ防止のための安全確保日数をガス切れ予定日から減じて配送予定日として設定するようにしている。

また、特許文献３には、 ガスボンベ内部の液化ガスの液面をガスボンベの外部から正確かつ簡便に検出するための液面位置検出装置が開示されている。この液面位置検出装置は、超音波パルスを送受波する超音波センサを備えている。例えば、本装置をガスボンベの外壁側面に接触させて上下方向に移動させた際に、ガスボンベの内部の液化ガスの液面を通過した時点で、受波する超音波パルスの形状が変化する。液化ガス液面位置検出装置は、変化した超音波パルスの形状に基づいて、液面位置を検出する検出手段と、その検出結果を例えばインジケータの点灯により報知する手段とを有する。報知手段として、有線または無線を介して管理センタに検出情報を報知するシステムを構成することができる。

また、特許文献４には、無駄なく商品の配送を行うことを目的とした商品配送システムが開示されている。この商品配送システムは、複数の顧客のＬＰガスの残存量をそれぞれ推定する在庫推定手段と、顧客からのＬＰガスのオーダーを抽出するオーダー抽出手段と、在庫推定手段及びオーダー抽出手段からの指令に基づいて複数の顧客の間を最短で商品を配送する最適な配送車を決定する配車手段と、この配車手段の配車情報に基づいて配送車が複数の顧客を最短ルートで配送できるように配送車のルートを探索するルート探索手段とを備えている。
特開２０００−２２０７９７公報 特開平８−３２９１５９公報 特開２００１−３０４９４０公報 特開２００１−３０７２７９公報

液化ガスからのＬＰガスの発生能力は、自然気化供給方式の場合、設置環境とくにバルク貯槽の周囲温度に左右される。従来のシリンダ容器交換方式でも原理的には同様であるが、同じ軒先在庫量の場合には、周囲空気との接触表面積の小さいバルク貯槽の方が温度の影響を受けやすい。このため、バルク貯槽には液温度計が具備されており、重要な管理項目となっている。

シリンダ容器供給方式を前提としたセンタ監視システムでは、バルク貯槽の温度情報を転送する手順を定める仕様が具備されてなく、正確なバルク貯槽の運用状態の把握を難しくしていた。また、残量管理予測も精度面を確保するのが難しかった。

ガス需要家の消費設備に対してのバルク供給設備の供給能力は、ガス需要家との事前打合せによって決めてられている。しかしながら、ガス需要家によるガス使用量の変動、特に夏季冷房用ＧＨＰ（ガスヒートポンプ）の負荷稼働率の増加や生産ラインの変更等で、バルク供給設備の設置時に想定した以上のガス使用量があった場合には、センタ監視システムでは、そのバルク供給設備の供給能力の把握等が困難となる。

また、バルク貯槽に設置した超音波液面計は、計測した液面高さをバルク貯槽の体積に換算し、残液量比（％値）を表示する。ここでは、正確な液面高さを求めるために温度補正をする必要があり、バルク貯槽の温度を１℃単位で計測して、内部補正演算に使用している。また、バルク供給設備では、キー操作により計測温度を表示させることも可能となっている。しかしながら、シリンダ容器交換方式を前提とした従来のセンタ監視システムでは、計測した温度データを遠隔端末装置に伝送する手順を定める仕様が具備されていなかった。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、バルク貯槽内部の液化ガスの残量データを取得し、取得した残量データに基づいてバルク貯槽内部の液化ガスの残量管理を行うセンタ監視システムを備えたバルク管理システムにおいて、バルク貯槽温度をセンタ管理システムに送信する手段を備え、センタ監視システムにより温度データを活用したバルク貯槽の管理を行うことができるようにしたバルク管理システムを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、バルク貯槽内部の液化ガスの残量データを公衆回線を介して取得し、該取得した残量データに基づいて前記バルク貯槽内部の液化ガスの残量管理を行うセンタ監視システムを備えたバルク管理システムであって、該バルク管理システムは、前記バルク貯槽の温度を測定するための温度測定手段を有し、前記センタ監視システムは、前記残量データに加えて、前記温度測定手段が測定した温度データを取得し、該温度データに基づいて液化ガスの産気率を補正し、補正した産気率を使用して、前記残量データに基づきバルク貯槽内部の液化ガスの残量を予測することを特徴としたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記バルク貯槽の温度が異常であると判断したときに、所定の方式で警報を発生する温度異常警報手段を有し、前記センタ管理システムは、前記温度計測手段が計測した温度データと、所定の温度の下限値及び上限値とを比較し、前記温度データが前記下限値より低いかもしくは前記上限値より高い場合には、前記バルク貯槽の温度が異常であるものと判断し、前記温度異常警報手段を動作して警報を発生することを特徴としたものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記バルク貯槽の温度データに基づいて、前記バルク貯槽からガスを供給するバルク供給設備のガス供給能力が不足していると判断したときに、所定の方式で警報を発生する供給能力異常警報手段を有し、前記センタ管理システムは、複数の前記バルク貯槽の温度データを取得し、該取得した複数の温度データのなかから、所定条件を満足しない低い温度の温度データを抽出し、該抽出した温度データを計測した前記バルク貯槽について、前記供給能力が不足しているものと判断し、前記供給能力異常警報手段を動作して警報を発生することを特徴としたものである。

本発明のバルク管理システムによれば、バルク貯槽内部の液化ガスの残量データを取得し、取得した残量データに基づいてバルク貯槽内部の液化ガスの残量管理を行うセンタ監視システムを備えたバルク管理システムにおいて、バルク貯槽温度をセンタ管理システムに送信する手段を備え、センタ監視システムにより温度データを活用したバルク貯槽の管理を行うことができるようになる。

さらに本発明によれば、ガスの消費量変動や季節変動の要因により変化する産気率を実測温度で補正するので、残量予測精度の向上を計ることができ、適切な配送計画が作成できるようになる。また、本発明に係るバルク管理システムによれば、バルク貯槽の温度をセンタ監視システムで監視することが可能となる。また、バルク貯槽温度データを時系列データとして蓄積すれば、保安上有用なデータとなる。
さらに、本発明に係るバルク管理システムによれば、ガスの供給能力が不足しているバルク貯槽の抽出が可能となり、設備改善計画に有用なデータを提供でき、ガス供給の質の向上を計ることができる。

図１は、本発明のバルク管理システムに適用できるバルク貯槽の概略構成を説明するための図で、横型ＬＰガスバルク貯槽に超音波式液面計による液残量計測装置を設置した例を示すものである。また、図２は、本発明の配送管理システムに適用できるバルク貯槽の他の例の概略構成を説明するための図で、竪型ＬＰガスバルク貯槽に超音波式液面計による液残量計測装置を設置した例を示すものである。

図１に示す横型ＬＰガスバルク貯槽１には、バルク貯槽１の液残量を計測するための液残量計測装置として超音波式液面計が設置されている。また、図２に示す竪型ＬＰガスバルク貯槽１には、バルク貯槽１の液残量を計測するための液残量計測装置として超音波式液面計が設置されている。これらの超音波式液面計は、図示したように貯槽底部外壁面に設置した超音波センサユニット２を備えている。

超音波センサユニット２は、超音波の液中の伝播遅延時間を計測することにより、液面Ｓまでの距離を求める。ここで液化ガスの超音波伝播音速は、約−０．８％／℃の温度特性を持っているので、液面Ｓまでの正確な距離を算出するためには温度補正が必須である。従って超音波センサユニット２には、温度検出用センサのサーミスタがバルク貯槽１の鋼板に熱結合された状態で実装されており、これによりバルク貯槽１の温度を計測している。この温度検出用センサのサーミスタが本発明の温度計測手段に該当する。

超音波センサユニット２は、センサケーブル４によりコントロールユニット３に接続される。コントロールユニット３は、ガスメータ通信インターフェースを介してＮＣＵ（網制御装置）５に接続され、公衆回線を経て液化ガスの供給元の遠隔端末装置（図示せず）に接続されている。遠隔端末装置はセンタ監視システム（図示せず）に接続され、これにより、センタ監視システムと、超音波式液面計による液残量計測装置（温度計測手段を含む）とを備えた本発明のバルク管理システムの実施形態が構築される。

コントロールユニット３では、キー操作を行うことで、超音波センサユニット２で測定した温度を表示させることが可能である。ここで従来では、センタ監視システムから送信する温度データ要求がシステム全体として定義されていなかったので、センタ監視システムからコントロールユニット３に対する温度データ要求や、温度データ要求に対するコントロールユニット３からの応答を行うことはできなかった。

ガスメータの性能検査を自動化するため業界標準規格のガスメータインターフェース仕様書が定められており、超音波式液面計を製造するメーカは、その仕様書のメーカ仕様オプション領域に、独自に温度検針要求電文を機能追加している。このメーカ仕様オプション領域は、ガスメータのセンタ監視システムでは不使用領域となっている。
本発明に係る実施形態では、センタ監視システムのアプリケーションソフトに温度検針要求機能と対応した表示等の処理機能を追加する。これにより、センタ監視システムでは、超音波式液面計から温度データの取得が可能となる。ここでセンタ監視システムからガスメータに温度検針要求電文を送信すると、二次障害が発生する可能性がある。これに対処するために、センタ監視システムのアプリケーションソフトによって、温度検針要求電文をセンタ監視システムから超音波式液面計のみに送信可能となるようにインターロックを施している。

センタ監視システムでは、コントロールユニット３から時系列に取得した液残量データをもとにガスの使用量を予測し、バルク貯槽１への充填タイミングを予測算出する。ここで季節、設置環境、使用量等の組合せ条件に応じて、バルク超槽１の内部の産気率が変わり、ガス発生量が変化するので、季節要因の補正係数を取り入れることにより精度向上を図る。ここでは温度が判れば、その液化ガスの産気率を算出することができ、ガス使用量の予測精度の向上を図ることができる。

また、本実施形態のバルク管理システムは、バルク貯槽１の温度の上限値及び下限値を設定しておき、センタ監視システムでコントロールユニット３から温度データを取得したときに、温度の上限値または下限値を超えた場合（上限値より高い温度か下限値より低い温度であった場合）に警報を行う。この場合、センタ管理システムが備える端末装置に警報情報を表示させることで、温度の異常警報を行うようにする。異常警報は、音声出力等の他の方式を用いた警報であってもよく、警報を行うための方式を限定するものではない。この警報を行う手段が、本発明の温度異常警報手段に相当する。

異常警報を行う温度の一例として、安全上の理由から上限値が＋４０℃であることが望ましく、下限値はＬＰガスの気化温度限界の−３０℃までとする。ここで下限値として、バルク貯槽１の液化ガスからのガス発生能力が著しく低下する−２０℃を設定することができる。なお、上限値と下限値はこれらの温度に限定されることはない。

バルク貯槽１は、法令により充填量を総容積の８５％以下に抑えるべく過充填防止弁が設けられている。しかしながら、稀に過充填防止弁の故障により８５％以上に過充填されてしまう。この場合、例えば炎天下に設置されているバルク貯槽１では、日射により温度が上昇し、内圧が上昇して安全弁の動作に至る場合がある。
本実施形態の一例では、液残量計測装置により計測された液残量データが８５％を超過し、かつ時刻が昼間となった場合、センタ監視システムは、バルク貯槽に設けられたコントロールユニット３から定期的に温度データを取得する。そして、取得した温度データから安全弁の動作の危険性を推測し、温度が上限値を越えていることを示す警報を発することができる。また、バルク貯槽１の温度が−２０℃以下などの下限値になったときには、バルク貯槽の液化ガスからのガス発生能力が著しく低下するので、温度が下限値を下回っていることを示す警報を発する。

上記のようにバルク管理システムの実施形態では、センタ監視システムは、温度計測手段により計測された温度の異常を所定の方式で警報する温度異常警報手段を有している。そしてセンタ管理システムは、温度計測手段が計測した温度データと、予め定めた温度の下限値及び上限値とを比較し、温度データが下限値より低いかもしくは上限値より高い場合に、上記の温度異常警報手段を動作させて警報を発生させるようにしている。

さらに本発明によるバルク管理システムの実施形態では、温度測定手段により測定された温度データをセンタ監視システムで取得し、データ処理することにより、ガスの供給能力が不足しているバルク供給設備を抽出し、警報を発する手段を備える。

バルク貯槽１のガス供給方式には、気相供給方式と強制気化器を経由して供給する液相供給方式、及びこれら両者を併用する気相液相併用方式の３方式がある。気相供給方式と気相液相併用方式が一般的である。気相供給方式ではガス発生時に気化熱が奪われるので、バルク貯槽１は外気温度より５℃〜１０℃低くなる。また、気相液層共用方式では、バルク貯槽１は外気温度より５℃ほど低くなる。両方式とも、ガスの消費量が増加すると、ガス発生時の気化熱が多く奪われるので、バルク貯槽１の温度が低下していき、例えば夏季であってもバルク貯槽１の温度が氷点下にまで至る。このようなバルク貯槽１の温度を監視していれば、ガスの発生能力が消費量に対して適切であるか否かを判断することができる。

本実施形態では、複数のバルク貯槽１から測定温度を取得し、その取得した複数の温度データのなかから、所定条件（以下に示す平均値と標準偏差による条件、あるいは平均値から所定レベル低い温度を閾値とする条件等）を満足しない低い温度の温度データを抽出し、その抽出した温度データを計測したバルク貯槽１について、ガスの供給能力が不足しているものと判断し、警報手段を動作して警報を発生させるようにする。

センタ監視システムにより管理を行っているバルク供給設備の数は、通常、少なくとも数十以上である。そこで、センタ監視システムでは、管理しているバルク供給設備の全部の温度データ、もしくは統計上必要以上の数の温度データから、バルク貯槽１の温度データの平均値と標準偏差値σを求め、測定した温度データが平均値より低い側１σに入っていないものは、ガスの発生能力が不足しているものと判断して警報を発する。

上記の例では、発生能力を判断する処理として、正規分布での下限領域に温度データが分布しているものを異常と判断する事例を示したが、処理方法はこれだけに限らない。
バルク貯槽の１ガス発生能力は、バルク貯槽１の形状、周囲温度、及び液残量の各パラメータの複合要因で決まる。例えば、液残量３０％以下で外気温度−５℃の場合と、液残量５０％で外気温度５℃の場合ではガス発生能力では約２倍の差がある。
このようにバルク貯槽１におけるガスの発生能力は、バルク貯槽１のタイプ、ガス消費量、設置環境（標高、風通り具合）等で刻々と変化するが、バルク貯槽１の供給能力範囲内ならば、外気温度との差が５℃〜１０℃の範囲で収まる。つまり、バルク貯槽１の種類によらず、外気温度に対して±５℃以内の温度バラツキになる。

バルク貯槽１におけるガス発生能力が不足すると、バルク貯槽１の内圧が低下して液化ガスの気化が促される。そして、それに伴い気化熱も奪われ、ガス需給のバランスした点で落ち着き、バルク貯槽１の温度低下が顕在化する。
センタ監視システムで複数のバルク貯槽１の温度データを取得して温度データの平均値を求め、平均値より所定レベル以上低くなっている温度データを判別することで、温度低下が著しいバルク貯槽１を抽出することができる。そして、これにより温度低下が著しいバルク貯槽１の場合には、バルク供給設備の供給能力が不足しているものと判断することができる。センタ監視システムでは、供給能力不足と判断したバルク貯槽１があれば、センタ管理システムが備える端末装置に警報情報を表示させることで、供給能力の異常警報を行うようにする。異常警報は、音声出力等の他の方式を用いた警報であってもよく、警報を行うための方式を限定するものではない。この警報を行う手段が、本発明の温度異常警報手段に相当する。

バルク供給設備の供給能力の不足が慢性的であれば、その供給能力を補充する手立てを講じる必要がある。この場合、気相供給方式のシステムであれば強制気化器を設置して気相液相併用方式への能力アップを図ったり、気相液相併用方式の場合は強制気化器の容量アップやバルク貯槽１の増設等、データに基づいた合理的・計画的な設備投資を行うことができるようになる。

上記実施形態の機能は、超音波式液面計の温度測定機能を利用し、業界標準規格のガスメータインターフェース仕様書のメーカ仕様オプション領域に温度検針要求機能を追加すると共に、センタ監視システムのアプリケーションソフトに温度検針要求機能と対応した表示等の処理機能を追加することで実現することができる。この場合、超音波液面計（端末側）、ネットワーク機器（ＮＣＵ）、センタ監視システム側のいずれもハードウェアの追加は不要で、超音波液面計とセンタ監視システム側のアプリケーションソフトウェアの機能追加だけで、本発明の実施形態の機能を実現することができる。

本発明のバルク管理システムに適用できるバルク貯槽の概略構成を説明するための図である。 本発明の配送管理システムに適用できるバルク貯槽の他の例の概略構成を説明するための図である。

符号の説明

１…バルク超槽、２…超音波センサユニット、３…コントロールユニット、４…センサケーブル。

Claims (3)

1. バルク貯槽内部の液化ガスの残量データを公衆回線を介して取得し、該取得した残量データに基づいて前記バルク貯槽内部の液化ガスの残量管理を行うセンタ監視システムを備えたバルク管理システムであって、
   該バルク管理システムは、前記バルク貯槽の温度を測定するための温度測定手段を有し、
   前記センタ監視システムは、前記残量データに加えて、前記温度測定手段が測定した温度データを取得し、該温度データに基づいて液化ガスの産気率を補正し、補正した産気率を使用して、前記残量データに基づきバルク貯槽内部の液化ガスの残量を予測することを特徴とするバルク管理システム。
2. 請求項１に記載のバルク管理システムにおいて、前記バルク貯槽の温度が異常であると判断したときに、所定の方式で警報を発生する温度異常警報手段を有し、
   前記センタ管理システムは、前記温度計測手段が計測した温度データと、所定の温度の下限値及び上限値とを比較し、前記温度データが前記下限値より低いかもしくは前記上限値より高い場合には、前記バルク貯槽の温度が異常であるものと判断し、前記温度異常警報手段を動作して警報を発生することを特徴とするバルク管理システム。
3. 請求項１または２に記載のバルク管理システムにおいて、前記バルク貯槽の温度データに基づいて、前記バルク貯槽からガスを供給するバルク供給設備のガス供給能力が不足していると判断したときに、所定の方式で警報を発生する供給能力異常警報手段を有し、
   前記センタ管理システムは、複数の前記バルク貯槽の温度データを取得し、該取得した複数の温度データのなかから、所定条件を満足しない低い温度の温度データを抽出し、該抽出した温度データを計測した前記バルク貯槽について、前記供給能力が不足しているものと判断し、前記供給能力異常警報手段を動作して警報を発生することを特徴とするバルク管理システム。

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