JP2011209289A - コリオリ流量計を用いたプロパン測定 - Google Patents

Abstract

【課題】コリオリ流量計からの質量流量からプロパンの総体積を決定する方法を提供する。
【解決手段】プロパンを顧客２０２に配送する方法において、輸送車両２００はプロパンを顧客２０２へ供給する。コリオリ流量計２１２は、輸送車両２００がプロパンを顧客２０２に供給するとき、プロパンの質量流量を測定する。コリオリ流量計２１２はプロパンの質量流量に基づいてプロパンの総体積を決定する。また、コリオリ流量計２１２は該質量流量と一定値とに基づいて、プロパンの調整された体積を決定する。一定値は基準温度でのプロパンの密度に対応し、調整可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、質量流量計システムの分野に関係し、特に、コリオリ流量計からの質量流量を用いたプロパンの測定方法に関する。

ほぼ３６０００台のボブテイル型トラックが、種々の燃料を配送するために米国のハイウェイや空港を走っている。典型的には、こうしたトラックやトレーラから燃料が積み下ろされるときにはいつも、販売又は管理のための移送が発生する。典型的には、こうしたトラックから積み下ろされた材料の体積を測定するために、容積式流量計測装置が設置される。

現在では、容積式流量計は燃料配送販売のために政府の認可を得ている。他の種の流量計は、路面走行の使用という厳しさに耐え得るかどうか、又は、こうした使用条件下では一般に使えないかどうかを確かめるために試験されたことがなかった。

ボブテイル型トラックは液体石油ガス又はＬＰＧ製品を輸送するのに使用される。ＬＰＧのもっとも一般的な形態はプロパンである。プロパンは天然ガスの処理ばかりでなく、原油を精製するプロセスからも生じる。プロパンやＬＰＧの他の形態は、必要になるまで岩塩ドーム、背斜その他の地形に貯蔵されることが多い。ボブテイル型トラックは、ＬＰＧを使用遠隔地点、例えば、暖房や自動車用プロパン燃料ステーションのためにプロパンが使用されるプロパン・タンクを有する田舎の家や、居住者のバーベキューその他に使用されるプロパン・タンクを満たすための近隣の配送点へ輸送するのに用いられる。プロパンが好まれるのは、典型的には１５０ｐｓｉよりも低い低圧で液体になるからである。分留されていない天然ガスもこうした装置で使用されるが、天然ガスは相当の高圧での貯蔵を必要とするため、金属貯蔵容器の破壊は大災害を招きかねない。

こうした販売においては、異なる温度や圧力が原因となる体積変動に起因する問題が生じる。こうした影響に対して、計測された販売体積を補正すると、殆どの場合、温度の影響のみが補正される。通常、温度補正は米国石油協会からの公表された標準データ、例えば、テーブル２４ ６０°Ｆへの体積低減、石油計測テーブル、ＡＰＩ標準：２４５０（ＡＳＴＭ指定：１２５０）１９５２ アメリカンＥｄを用いて行われる。

液体は１５０ｐｓｉ前後の低圧では本質的に圧縮不可能であるという前提のもとで温度のみの補正を行う一般的な慣行にもかかわらず、ＬＰＧはこうした圧力で液体の形に圧縮し得る状態を保つ。従来の容積式流量計は、標準状態、例えば、プロパンのための６０°Ｆ及び１５０ｐｓｉに対する計測精度に影響する圧力及び温度の変化に感応しない。従来の容積式流量計は変位された液体の体積を計測することはできるが、その体積を標準体積、例えば、標準圧力及び温度の条件での対応する体積へ変換するのに利用できる情報は十分には存在しない。

容積式流量計は現場条件下で壊れる又は故障することが多い。例えば、プロパンは潤滑性を欠くことで有名であり、プロパンを配送するのに使用される容積式流量計は、潤滑性欠如の結果として、所要の使用環境において急速に摩滅してしまう。配送されている物質の粒子が容積式流量計の可動部材を動かなくし、そのため、計測誤差を生む。また、容積式流量計は、圧力、温度及び配送されている物質の流体密度に感応しない。こうした条件が結び付きあい、現場での許容し得ない大きな計器不確定性をもたらす。

こうした分野では質量流量計は部分的にしか使用されないことが多い。これは、質量流量計が所要監督機関の認可を得ていなかったからである。質量流量計がこの使用環境で用いられてこなかった他の理由は、質量流量計が体積ではなく質量を測定するものであり、販売は体積によって行われなければならないという事実である。或る種の質量流量計、特にコリオリ流量計は密度の直接測定を実行するよう動作することができ、体積は質量／密度という指数として得ることができる。例えば、米国特許第４８７２３５１号は、未知の多層流体の密度をコリオリ流量計を用いて測定する正味オイル・コンピュータを開示している。米国特許第５６８７１００号は、振動管密度計として動作する質量流量計において質量流量効果に対して密度の読みを補正するコリオリ効果密度計を開示している。

コリオリ流量計は管を流れる物質の質量流量その他の情報を測定する。こうした質量流量計は米国特許第４１０９５２４号、４４９１０２５号及び再発行特許第３１４５０号に記載されている。コリオリ流量計は直線状の又は曲がった形状の１つ以上の管を備える。コリオリ質量流量計を流れる物質の特性に関する情報は高精度で導出されなければならない。しばしば、導出される質量流量情報が０．１５％よりも小さな誤差しか持たないことが要求されるからである。

コリオリ流量計の出力信号は正弦波状であって、物質が流れる流量計によって生成されるコリオリの力によって決定される量だけ時間又は位相が変位される。こうしたセンサ出力信号を受け取る信号処理回路はこの時間差を精度よく測定し、流れているプロセス物質の所望の特性を０．１５％よりも小さい所要誤差に対して生成する。

プロパンの販売及び配送を規制する機関は、総体積と調整された体積（これは正味体積とも呼ばれる）とを提供するよう配送事業体に要求する。規制機関は総体積を用いて流量計の精度を試験し、その精度に基づいて流量計に認可を与え又は拒否する。

顧客に配送する際、容積式流量計のような流量計システムは総体積を測定して提供する。次いで、流量計システムは１つ以上のファクタに基づいて総体積を調整し、調整された体積を得る。都合の悪いことに、流量計の校正がオフであったり流量計が故障していたりすると、調整された体積が総体積に基づいて計算されるとき、流量計によって作られた誤差は複合的になる。これは、プロパンの体積測定において許容できない誤差を生む結果となる。

本発明は、コリオリ流量計からの質量流量から直接にプロパンの調整された体積を決定することによって、上記課題の解決を促進する。有利なことに、調整された体積を質量流量から決定することは、情報を増やし、メンテナンスを軽減し、精度を上げる。有利なことに、コリオリ流量計は路上での使用という厳しさに耐え、従来の流量計のように摩滅することがない。

本発明の一例は、プロパンを顧客へ配送する方法を含む。輸送車両２０がプロパンを顧客へ輸送する。輸送車両はプロパンを輸送車両から顧客に供給する。コリオリ流量計は、輸送車両がプロパンを顧客に供給するとき、プロパンの質量流量を測定する。コリオリ流量計はプロパンの質量流量に基づいて前記プロパンの総体積を決定し、該総体積を提供する。また、コリオリ流量計は、該質量流量と一定値とに基づいて、プロパンの調整された体積を決定し、調整された体積を提供する。一定値は基準温度におけるプロパンの密度に対応する。

本発明の他の例は、プロパンを顧客へ配送する代替の方法を含む。輸送車両はプロパンを顧客へ輸送する。輸送車両はプロパンを輸送車両から顧客に供給する。コリオリ流量計は、輸送車両がプロパンを顧客に供給するとき、プロパンの質量流量を測定する。コリオリ流量計は、質量流量と一定値とに基づいて、プロパンの調整された体積を決定し、調整された体積を提供する。一定値は基準温度でのプロパンの密度に対応する。

本発明の一つの特徴は、プロパンを配送する方法を含み、該方法は、
輸送車両を用いてプロパンを顧客へ輸送するステップと、
前記プロパンを前記輸送車両から前記顧客に供給するステップと、
前記プロパンが前記輸送車両から前記顧客に供給されているとき、コリオリ流量計によって前記プロパンの質量流量を測定するステップと、
前記質量流量に基づいて前記プロパンの総体積を決定し、前記総体積を提供するステップと、
前記質量流量と一定値とに基づいてプロパンの調整された体積を決定し、該調整された体積を提供するステップと、
を備え、前記一定値が基準温度でのプロパンの密度に対応する。

好ましくは、前記方法は、プログラミング・インターフェースを介して前記一定値を調整するステップを更に備える。
好ましくは、前記一定値を調整するステップは、規制機関によって承認されたプロパン密度に基づいて前記一定値を調整することを含む。

好ましくは、前記一定値を調整するステップは、国の地域によって承認されたプロパン密度に基づいて前記一定値を調整することを含む。
好ましくは、前記一定値を調整するステップは、州によって承認されたプロパン密度に基づいて前記一定値を調整することを含む。

好ましくは、前記一定値を調整するステップは、プロパンの質に基づいて前記一定値を調整することを含む。
好ましくは、前記総体積は、プロパン密度に対する規制機関の要件を満足するものである。

好ましくは、前記基準温度はほぼ６０°Ｆを含む。
好ましくは、前記方法は、前記調整された体積に基づいて前記プロパンの請求書を発行するステップを更に備える。

本発明の他の特徴は、プロパンを配送する方法を含み、該方法は、
輸送車両を用いてプロパンを顧客へ輸送するステップと、
前記プロパンを前記輸送車両から前記顧客に供給するステップと、
前記プロパンが前記輸送車両から前記顧客に供給されているとき、コリオリ流量計によって前記プロパンの質量流量を測定するステップと、
前記質量流量と一定値とに基づいてプロパンの調整された体積を決定するステップと、
を備え、前記一定値が基準温度でのプロパンの密度に対応する。

好ましくは、前記方法は、前記一定値を入力するステップを更に備える。
好ましくは、前記一定値を入力するステップは、規制機関によって承認されたプロパン密度に基づいて前記一定値を入力することを含む。

好ましくは、前記一定値を入力するステップは、国の地域によって承認されたプロパン密度に基づいて前記一定値を入力することを含む。
好ましくは、前記一定値を入力するステップは、州によって承認されたプロパン密度に基づいて前記一定値を入力することを含む。

好ましくは、前記一定値を入力するステップは、プロパンの質に基づいて前記一定値を入力することを含む。
好ましくは、前記基準温度はほぼ６０°Ｆを含む。

好ましくは、前記方法は、前記調整された体積に基づいて前記プロパンの請求書を発行するステップを更に備える。

従来のコリオリ流量計を示す図である。 本発明の一例としての、プロパンを顧客へ配送するための輸送車両を示す図である。 本発明の一例としての、プロパンを配送する方法を示すフローチャートである。 本発明の一例としての、プロパンを配送する他の方法を示すフローチャートである。 本発明の一例としてのコリオリ流量計を示す図である。

図１は、本発明の理解を助けるために従来のコリオリ流量計を示している。図２〜図５及び以下の説明は、本発明の最良の実施の形態を如何に製造し使用するかを当業者に教示するために本発明の特定の例を示している。発明の原理を教示する目的で、本発明における慣用的な特徴は簡略化され又は省略されている。当業者であれば、本発明の範囲内に入る例からの変形を理解するであろう。当業者であれば理解するように、以下に記述する特徴は本発明の種々の変形を形成するよう様々に組み合わされ得る。その結果、本発明は以下に記述する特定の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲及びその均等物によってのみ限定される。

従来のコリオリ流量計―――図１
図１は従来のコリオリ流量計５を示している。コリオリ流量計５はコリオリ流量計センサ１０とコリオリ流量計電子装置２０とを備える。コリオリ流量計電子装置２０は経路１００を介してコリオリ流量計センサ１０に接続され、質量流量、密度、体積流量、総質量流量情報及び他の情報を経路２６を介して提供する。これらの測定値を提供する種々の市販のコリオリ流量計はコロラド州ボールダのマイクロ・モーション社から購入することができる。

コリオリ流量計センサ１０は一対のフランジ１０１、１０１′、マニホールド１０２及び流管１０３Ａ、１０３Ｂを備える。流管１０３Ａ、１０３Ｂにはドライバ１０４、ピックオフ・センサ１０５、１０５′及び温度センサ１０７が接続されている。ブレース・バー１０６、１０６′は各流管１０３Ａ、１０３Ｂが振動する軸Ｗ、Ｗ′を規定する。

測定される物質を運ぶパイプライン・システム（図１には示されていない）にコリオリ流量計センサ１０が挿入されると、物質はフランジ１０１を通ってコリオリ流量計センサ１０に入り、マニホールド１０２を通過し、そこで方向を変えて流管１０３Ａ、１０３Ｂに入り、流管１０３Ａ、１０３Ｂを通過してマニホールド１０２に戻り、そこでフランジ１０１′を通ってコリオリ流量計センサ１０から出る。

流管１０３Ａ、１０３Ｂはそれぞれ、曲げ軸Ｗ−Ｗ、Ｗ′−Ｗ′に関して同一の質量分布、慣性モーメント及び弾性係数を持つよう選択され且つ適切にマニホールド１０２に取り付けられる。流管１０３Ａ、１０３Ｂは本質的に平行にマニホールド１０２から外側へ延びる。

流管１０３Ａ、１０３Ｂは、ドライバ１０４によって各曲げ軸Ｗ、Ｗ′に関していわゆる流量計の第１位相はずれ曲げモードで駆動される。ドライバ１０４は多くの周知の装置のうちの１つであってよく、例えば、流管１０３Ａに取り付けられた磁石と、流管１０３Ｂに取り付けられ且つ両流管を振動させるために交流電流が通される対向コイルである。コリオリ流量計電子装置２０はリード線１１０を介してドライバ１０４に適切な駆動信号を印加する。

ピックオフ・センサ１０５、１０５′は、流管１０３Ａ、１０３Ｂの振動を測定するために、流管１０３Ａ、１０３Ｂのうちの少なくとも一方の対向端に固定される。流管１０３Ａ、１０３Ｂが振動すると、ピックオフ・センサ１０５は第１のピックオフ信号を生成し、ピックオフ・センサ１０５′は第２のピックオフ信号を生成する。第１のピックオフ信号はリード線１１１に印加され、第２のピックオフ信号はリード線１１１′に印加される。

温度センサ１０７は流管１０３Ａ、１０３Ｂのうちの少なくとも一方に固定される。温度センサ１０７は、システムの温度のための式を修正するために、流管の温度を測定する。経路１１２は温度信号を温度センサ１０７からコリオリ流量計電子装置２０へ運ぶ。

コリオリ流量計電子装置２０はリード線１１１に現れる第１のピックオフ信号とリード線１１１′に現れる第２のピックオフ信号を受け取る。コリオリ流量計電子装置２０は第１と第２のピックオフ信号を処理し、コリオリ流量計センサ１０を通過する物質の質量流量、密度又は他の特性を計算する。この計算された情報は経路２６を介してコリオリ流量計電子装置２０により利用手段（図１には図示せず）に印加される。

プロパンの配送―――図２〜図４
図２は、本発明の一例における、顧客２０２へプロパンを配送するための輸送車両２００を示している。輸送車両２００はプロパン・タンク２１０、コリオリ流量計２１２及びホース２１４を備える。また、輸送車両２００はポンプ、フィルタ、弁、校正系又は他の機構を備えることができるが、これらは説明を簡単にするために省略されている。顧客２０２はプロパン・タンク２２０を有する。ホース２１４はタンク２１０からタンク２２０へプロパンを供給するよう結合される。

以下の定義は本発明を理解する助けになるであろう。輸送車両はプロパンを輸送することができる任意の車両、例えば、ボブテイル型トラック、トラクタ型トラック等を含む。顧客はプロパンの供給を受ける人間又は事業体を含む。規制機関はプロパンの販売又は取引に関係する任意の法律、規則又はガイドラインを可決し、実施し又は解釈する任意の個人又は団体を含む。規制機関の一例は州の農務局である。

図３は、図２の顧客２０２へプロパンを配送する方法３００を示している。ステップ３０２において、輸送車両２００はプロパンを顧客２０２へ輸送する。プロパンの輸送は、輸送車両２００を路上で走行させて顧客２０２の場所に到着することを含む。ステップ３０４において、輸送車両２００はプロパンを輸送車両２００から顧客２０２に供給する。プロパンの供給は、ホース２１４をタンク２２０に接続してタンク２１０からタンク２２０へのプロパンの流れを開始させることを含む。ステップ３０６において、コリオリ流量計２１２は輸送車両２００がプロパンを顧客２０２に供給するときにプロパンの質量流量を測定する。コリオリ流量計２１２は、ステップ３０８において、プロパンの質量流量に基づいてプロパンの総体積を決定する。若干の例においては、コリオリ流量計２１２は供給されているプロパンの密度をも測定し、プロパンの質量流量と測定された密度とに基づいて総体積を決定してもよい。総体積はプロパン配送の規制機関の要件を満たすためのものである。例えば、農務局は全プロパン配送ユニットが総体積測定を行うことができることを求める。コリオリ流量計２１２は総体積を提供する。総体積の提供は、インターフェースを介して総体積を表示し、総体積を印字し、又は総体積を他のシステムへ転送することを含む。

また、コリオリ流量計２１２は、ステップ３１０において、質量流量と一定値とに基づいて、プロパンの調整された体積を決定する。一定値は基準温度でのプロパンの密度に対応する。基準温度は６０°Ｆである。コリオリ流量計２１２は調整された体積を提供する。調整された体積の提供は、調整された体積をインターフェースを介して表示し、総体積を印字し、又は総体積を他のシステムへ転送することを含む。当業者であれば、この開示に基づいて、現存のプロパン配送方法を方法３００を実行するように如何に修正するかを理解することができる。

本発明の一例においては、一定値は、規制機関、州又は国（例えば米国）の一地域によって承認された基準温度での基準密度を含む。例えば、ニューヨーク州はプロパンに対しては６０°Ｆにおける５０９ｋｇ／ｍ^３という基準密度を承認するが、カリフォルニア州はプロパンに対して６０°Ｆにおける５１０ｋｇ／ｍ^３という基準密度を承認する。

本発明の他の例においては、輸送車両２００から供給されたプロパンの販売者は、コリオリ流量計２１２によって決定された調整された体積に基づいて、プロパンの請求書を発行することになる。

図４は、プロパンを顧客２０２に供給する代替の方法４００を示している。ステップ４０２において、輸送車両２００はプロパンを顧客２０２へ輸送する。ステップ４０４において、輸送車両２００はプロパンを輸送車両２００から顧客２０２に供給する。プロパンの供給は、ホース２１４をタンク２２０に接続し、タンク２１０からタンク２２０へのプロパンの流れを開始させることを含む。ステップ４０６において、コリオリ流量計２１２は輸送車両２００がプロパンを顧客２０２に供給するときにプロパンの質量流量を測定する。コリオリ流量計２１２は、ステップ４０８において、質量流量と一定値とに基づいて、プロパンの調整された体積を決定する。一定値は、基準温度でのプロパンの密度に対応する。コリオリ流量計２１２は調整された体積を提供する。調整された体積の提供は、調整された体積をインターフェースを介して表示し、調整された体積を印字し、又は調整された体積を他のシステムへ転送することを含む。当業者であれば、この開示に基づいて、現存のプロパン配送方法を方法４００を実行するように如何に修正するかを理解することができる。

コリオリ流量計―――図５
図５は、本発明の一例としてのコリオリ流量計５００のブロック・ダイアグラムを示している。コリオリ流量計５００は流量計電子装置５３０、流量計センサ５３２及びプログラミング・インターフェース５３４を備える。流量計センサ５３２は図１のコリオリ流量計センサ１０と同じであってよい。流量計電子装置５３０は、プロパンが流量計センサ５３２を通って流れているときに流量計センサ５３２からピックオフ信号を受け取るよう構成されている。また、流量計電子装置５３０はピックオフ信号を処理してプロパンの質量流量を決定するよう構成されている。さらに、流量計電子装置５３０はプロパンの質量流量に基づいてプロパンの総体積を決定するよう構成されている。また、流量計電子装置５３０は、質量流量と一定値とに基づいてプロパンの調整された体積を決定するよう構成されている。

プログラミング・インターフェース５３４によって、ユーザーは、調整された体積を決定するよう、一定値を入力し、又は流量計電子装置５３０によって用いられる一定値を調整することができる。ユーザーは多くの理由で一定値の調整を望む。例えば、規制機関、州又は国の地域は基準温度でのプロパンの或る基準密度を承認することがある。こうした場合、ユーザーは、プログラミング・インターフェース５３４を用いて、当該地域に対する基準密度に基づいて一定値を調整する。また、ユーザーは、供給されているプロパンの質に基づいて一定値を調整することを望むこともある。ユーザーはコリオリ流量計５００を校正するために一定値を調整してもよい。

Claims (17)

1. プロパンを測定する方法であって、
   コリオリ流量計によって前記プロパンの質量流量を測定するステップと、
   前記質量流量に基づいて前記プロパンの総体積を決定して前記総体積を提供するステップと、
   前記質量流量と一定値とに基づいて前記プロパンの調整された体積を決定し、前記の調整された体積を提供するステップと、
   を備え、前記一定値が、基準温度でのプロパンの所望の密度に対応するよう調整可能であることを特徴とする方法。
2. 前記一定値をプログラミング・インターフェースを介して調整するステップを更に備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記一定値を調整する前記ステップが、規制機関によって承認されたプロパン密度に基づいて前記一定値を調整するステップを備える、請求項２に記載の方法。
4. 前記一定値を調整する前記ステップが、国の地域によって承認されたプロパン密度に基づいて前記一定値を調整するステップを備える、請求項２に記載の方法。
5. 前記一定値を調整する前記ステップが、州によって承認されたプロパン密度に基づいて前記一定値を調整するステップを備える、請求項２に記載の方法。
6. 前記一定値を調整する前記ステップが、前記プロパンの質に基づいて前記一定値を調整するステップを備える、請求項２に記載の方法。
7. 前記総体積を提供するステップが、プロパン配送のための規制機関の要件を満たすためのものである、請求項１に記載の方法。
8. 前記基準温度がほぼ６０°Ｆを含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記の調整された体積に基づいて前記プロパンの請求書を発行するステップを更に備える、請求項１に記載の方法。
10. プロパンを測定する方法であって、
    コリオリ流量計によって前記プロパンの質量流量を測定するステップと、
    前記質量流量と一定値とに基づいて前記プロパンの調整された体積を決定するステップと、
    を備え、前記一定値が、基準温度でのプロパンの所望の密度に対応するよう調整可能であることを特徴とする方法。
11. 前記一定値をプログラミング・インターフェースを介して入力するステップを更に備える、請求項１０に記載の方法。
12. 前記一定値を入力する前記ステップが、規制機関によって承認されたプロパン密度に基づいて前記一定値を入力するステップを備える、請求項１１に記載の方法。
13. 前記一定値を入力する前記ステップが、国の地域によって承認されたプロパン密度に基づいて前記一定値を入力するステップを備える、請求項１１に記載の方法。
14. 前記一定値を入力する前記ステップが、州によって承認されたプロパン密度に基づいて前記一定値を入力するステップを備える、請求項１１に記載の方法。
15. 前記一定値を入力する前記ステップが、プロパンの質に基づいて前記一定値を入力するステップを備える、請求項１１に記載の方法。
16. 前記基準温度がほぼ６０°Ｆを含む、請求項１０に記載の方法。
17. 前記の調整された体積に基づいて前記プロパンの請求書を発行するステップを更に備える、請求項１０に記載の方法。

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