JP2019200076A - ボンベ管理システム、ボンベ管理プログラム及びガスリーク検出システム - Google Patents

ボンベ管理システム、ボンベ管理プログラム及びガスリーク検出システム Download PDF

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Abstract

【課題】複数のガスボンベの交換時期を一括管理できるようにする。【解決手段】複数のガス分析装置２０２にユーティリティガス又は校正ガスを供給する複数のガスボンベ２０３を管理するボンベ管理システム１００であって、複数のガスボンベ２０３それぞれの圧力を検出する複数の圧力センサ２と、各圧力センサ２の検出圧力から各ガスボンベ２０３のボンベ残量を算出し、各ガスボンベ２０３の交換時期を管理する管理装置３とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ボンベ管理システム、ボンベ管理方法及びガスリーク検出システムに関するものである。
自動車開発において、燃費競争やレギュレーションへの対応、電動化やコネクティビティ等といった業務の複雑化・工数増加を背景に、実験・試験を効率的に実施していくことが求められる。実験や試験において分析計を扱う場合、実験・試験を中断させないために、事前に校正ガスを封入したガスボンベのボンベ残量の確認やガスボンベ交換時における校正ガス濃度値の更新を実施しなければならない。校正ガス濃度値の更新にあたっては、ガスボンベの濃度値を手元に控え、分析計の前に行って手入力にて校正ガス濃度値を設定しているユーザが大半である。
ここで、校正ガス濃度の設定を容易にするものとしては、特許文献１に示すものがある。特許文献１に示す試験システムは、スパンガスの種類とスパンガスの濃度とを複数の分析装置に一括設定できるように構成されている。
しかしながら、複数のガスボンベのボンベ残量の確認は、試験を始める前にガスボンベが収容されたボンベ室に行く必要があり、各所に配置されているボンベ室の前に行って確認すると時間がかかってしまう。そうすると、実験・試験を中断する時間も長くなってしまう。また、確認ミスによる人的ミスも発生しやすい。
特許第５７１８２７７号公報
そこで本発明は上記問題点を解決すべくなされたものであり、複数のガスボンベの交換時期を一括管理できるようにすることをその主たる課題とするものである。
すなわち本発明に係るボンベ管理システムは、車両又は車両の一部である供試体の排ガスを分析するガス分析装置にボンベガスを供給する複数のガスボンベを管理するボンベ管理システムであって、前記複数のガスボンベそれぞれの圧力を検出する複数の圧力センサと、前記各圧力センサの検出圧力から各ガスボンベのボンベ残量を算出し、前記各ガスボンベのボンベ残量と前記ガス分析装置におけるガス種毎の想定されるガス使用量とを比較して、前記各ガスボンベの交換時期を管理する管理装置とを備えることを特徴とする。
このようなものであれば、複数のガスボンベそれぞれの圧力を検出する複数の圧力センサを用いて複数のガスボンベのボンベ残量を算出して、各ガスボンベの交換時期を管理しているので、複数のガスボンベの交換時期を一括管理できるようになる。また各ガスボンベの交換時期を管理することで、ボンベ室に行って確認する必要がなくなり、実験・試験を中断する時間を短縮することができる。また、確認ミスによる人的ミスも低減することができる。
排ガス分析システム等の試験システムは、複数のガス分析装置を備えている。このようなシステムに好適に用いるためには、前記管理装置は、ガス種毎に前記複数のガス分析装置の想定されるガス使用量を積算し、当該積算したガス使用量と、前記各ガスボンベのボンベ残量とを比較することが望ましい。
前記管理装置は、前記各ガスボンベのボンベ残量と、前記複数のガス分析装置におけるガス種毎の想定されるガス使用量とを比較して、前記交換時期を管理することが望ましい。
この構成であれば、ガス分析装置の想定されるガス使用量を考慮して交換時期を管理することができるので、ボンベ残量がゼロになる前に、ガスボンベを交換することができる。これにより、試験が中断される待機時間を短縮することができる。
前記管理装置は、前記複数のガス分析装置それぞれの試験スケジュールを取得し、それら試験スケジュールに基づいて、前記複数のガス分析装置で使用するガス種毎の想定されるガス使用量を算出することが望ましい。
この構成であれば、試験スケジュールを取得することで、各ガス分析装置において今後使用する（想定される）ガス使用量を予め予想することができるので、ボンベ残量がゼロになる前に、ガスボンベを交換することができる。その結果、試験を途中で中断しないようにできる。
ガスボンベのガス種の中には、試験スケジュールに加えて、試験スケジュールとは別に使用されるものがある。このガスボンベの交換時期をより精度良く管理するためには、前記管理装置は、前記複数のガス分析装置におけるガス種毎の想定されるガス使用量として、試験スケジュールに基づくガス使用量と、試験スケジュールとは別に使用されるガス使用量との合計値を用いることが望ましい。
前記管理装置は、前記試験スケジュールとは別に使用されるガス使用量として、前記複数のガス分析装置それぞれに設定される所定周期のメンテナンスにおけるガス使用量を用いることが望ましい。
前記管理装置は、前記ガスボンベの納期日数に基づいて、前記交換時期を管理することが望ましい。
この構成であれば、ガスボンベのボンベ残量をゼロにすること無く、ガスボンベを交換することができる。
ガスボンベの交換時期の管理をより精度良く行うためには、前記管理装置は、ガス種、ボンベ残圧及び試験スケジュールを入力パラメータとして、機械学習アルゴリズムに基づいて、前記各ガスボンベの交換時期を予測する機械学習部を有することが望ましい。
また、本発明に係るボンベ管理方法は、車両又は車両の一部である供試体の排ガスを分析するガス分析装置にボンベガスを供給する複数のガスボンベを管理するボンベ管理方法であって、前記複数のガスボンベそれぞれに圧力センサを設けて、前記複数のガスボンベの圧力を検出し、前記各圧力センサの検出圧力から各ガスボンベのボンベ残量を算出し、前記各ガスボンベのボンベ残量と前記ガス分析装置におけるガス種毎の想定されるガス使用量とを比較して、前記各ガスボンベの交換時期を管理することを特徴とする。
さらに、本発明に係るボンベ管理プログラムは、車両又は車両の一部である供試体の排ガスを分析するガス分析装置にボンベガスを供給する複数のガスボンベと、当該複数のガスボンベそれぞれの圧力を検出する複数の圧力センサとを有するシステムに用いられるボンベ管理プログラムであって、前記各圧力センサの検出圧力から各ガスボンベのボンベ残量を算出するボンベ残量算出部と、前記各ガスボンベのボンベ残量と前記複数のガス分析装置におけるガス種毎の想定されるガス使用量とを比較して、前記各ガスボンベの交換時期を管理する交換時期管理部と、としての機能をコンピュータに備えさせることを特徴とする。
その上、本発明に係るリーク検出システムは、車両又は車両の一部である供試体の排ガスを分析するガス分析装置と、当該ガス分析装置にボンベガスを供給する複数のガスボンベとの間のガスリークを検出するリーク検出システムであって、前記複数のガスボンベそれぞれの圧力を検出する複数の圧力センサと、前記ガス分析装置を流れる流量を検出する流量センサと、前記各圧力センサの検出圧力から各ガスボンベのボンベ残量を算出し、前記流量センサの検出流量から前記ガス分析装置のガス使用量を算出し、前記ボンベ残量と前記ガス使用量とからガスリークを検出する管理装置とを備えることを特徴とする。
この構成であれば、各圧力センサの検出圧力から各ガスボンベのボンベ残量を算出し、流量センサの検出流量からガス分析装置のガス使用量を算出し、ボンベ残量とガス使用量とからガスリークを検出するので、ガス分析装置に対して複数のガスボンベが接続されたシステムにおけるガスリークを一括して監視することができる。
以上に述べた本発明によれば、複数のガスボンベの交換時期を一括管理できるようにすることができる。
本実施形態の排ガス分析システムの構成を模式的に示す図である。 同実施形態のボンベ管理システムの構成を模式的に示す図である。 ガスボンベのボンベ残量の経時変化を示す模式図である。 変形実施形態のボンベ管理システムの構成を模式的に示す図である。 変形実施形態のボンベ管理システムの構成を模式的に示す図である。
以下、本発明の一実施形態に係るボンベ管理システムについて、図面を参照しながら説明する。
本実施形態のボンベ管理システム１００は、図１に示すように、車両又は車両の一部である供試体から排出されるエンジン排ガスを分析する１又は複数の排ガス分析システム２００のガスボンベ２０３の管理に用いられるものである。なお、供試体としては、車両、エンジン、又は、パワートレイン（車両駆動系）等である。
１又は複数の排ガス分析システム２００は、供試体の試験に用いられるものであり、車両が搭載されるシャシダイナモメータ、エンジンの出力軸に連結されるエンジンダイナモメータ又は、車両駆動系を試験するための駆動系試験設備等の負荷装置２０１、供試体から排出される排ガスをサンプリングするＣＶＳ装置、自動運転ロボット又はファン等のその他の試験用設備２０２、排ガス中の測定対象成分を分析する１又は複数のガス分析装置２０３、１又は複数のガス分析装置２０３にボンベガス（ここでは、ユーティリティガス又は校正ガス）を供給する複数のガスボンベ２０４、負荷装置２０１、試験用設備２０２、又はガス分析装置２０３等を制御し、所定の試験スケジュールに基づいて排ガス試験を実行する制御装置２０５などを有している。１又は複数の排ガス分析システム２００は、１つの建屋に設けられたものであってもよいし、複数の建屋に分けて設けられたものであっても良い。所定の試験スケジュールは、例えば各国の法規に対応した排ガス認証試験を含み、コールドスタート試験、トランジェント試験、ホットスタート試験、ランニングロス蒸散ガス試験、ホットソーク蒸散ガス試験、ダイアナル蒸散ガス試験等を含ませることができる。この試験スケジュールは、予めオペレータにより設定される。
なお、ユーティリティガスは、ガス分析装置２０３の排ガス分析時に必要なガスであり、例えば、Ｈ２ガス及びＯ２ガスである。また、校正ガスは、ガス分析装置２０２の校正時に必要なガスであり、スパン校正用の校正ガスは、例えば、ＣＯガス、ＣＯ２ガス、Ｃ３Ｈ８ガス、ＣＨ４ガス、ＮＯガス、ＮＯ２ガス、及びＮ２Ｏガスであり、ゼロ校正用の校正ガスは、例えば、Ｎ２ガスである。スパン校正用の校正ガスは、濃度毎に用意されている。これらのガスは、試験スケジュールに応じたガス分析装置（低濃度分析用、高濃度分析用）により使用するガス種又はガス濃度が決定される。このガス分析装置の選択は、乗用車用、トラック用、ガソリン車用、ディーゼル車用、天然ガス車用などに応じて行われる。
複数のガスボンベ２０４は、１つのボンベ室において集中して配置されていてもよいし、複数のボンベ室、又は、所定の箇所に分散して配置されていても良い。各ガスボンベ２０４からガスが供給される複数のガス分析装置２０３は、１つの排ガス分析システム２００に含まれるものであってもよいし、複数の排ガス分析システム２００に含まれるものであっても良い。
そして、ボンベ管理システム１００は、複数のガスボンベ２０４それぞれの圧力を用いて、複数のガスボンベ２０４を管理するものである。
具体的にボンベ管理システム１００は、図２に示すように、複数のガスボンベ２０４それぞれの圧力を検出する複数の圧力センサ２と、各圧力センサ２の検出圧力から各ガスボンベ２０４のボンベ残量を算出し、各ガスボンベ２０４の交換時期を管理する管理装置３とを備えている。
圧力センサ２は、各ガスボンベ２０４に設けられている。この圧力センサ２としては、ガスボンベ２０４に備え付けられたものであってもよいし、ガスボンベ２０４の出力ポートに後付けされたものであっても良い。この圧力センサ２の圧力検出信号は、有線又は無線の通信回線により管理装置３に出力される。
管理装置３は、ＣＰＵ、内部メモリ、入出力インターフェース、キーボードやマウス等の入力機器、ディスプレイやプリンタ等の出力機器、通信回線を介して圧力センサ２や制御装置２０５と通信可能な通信機器等を有する専用乃至汎用のものである。
そして、管理装置３は、内部メモリに格納されたボンベ管理プログラムに基づいてＣＰＵ及び周辺機器が協働することによって、ボンベ残量算出部３１、交換時期管理部３２等としての機能を発揮する。
ボンベ残量算出部３１は、複数の圧力センサ２の圧力検出信号を常時又は間欠的に受け付けて、各ガスボンベ２０４のボンベ残量を算出するものである。具体的にボンベ残量算出部３１は、各圧力センサから出力される電流信号（単位：ｍＡ）からボンベ残量（単位：Ｌ）を算出する。
交換時期管理部３２は、各ガスボンベ２０４のボンベ残量Ｒと複数のガス分析装置２０３におけるガス種毎の積算した想定されるガス使用量Ｕとを比較して、各ガスボンベ２０４の交換時期を予測して管理する。ここで、交換時期は、年月日であっても良いし、現在からの期間（例えば３０日後など）であっても良い。
また、交換時期管理部３２は、制御装置２０５から複数のガス分析装置２０３それぞれの試験スケジュールを取得して、複数のガス分析装置２０３全体で使用するガス種毎の想定されるガス使用量Ｕを算出する。
ここで、ガス種毎の想定されるガス使用量Ｕは、試験スケジュールに基づくガス使用量Ｕ１と、試験スケジュールとは別に使用されるガス使用量Ｕ２との合計値（Ｕ１＋Ｕ２）である。試験スケジュールとは別に使用されるガス使用量Ｕ２は、例えば、複数のガス分析装置２０３それぞれに設定される所定周期（例えば１ヶ月に１回）のメンテナンスにおけるガス使用量である。
具体的に交換時期管理部３２は、図３に示すように、以下の式により交換時期を算出する。
０≦（ボンベ残量Ｒ）−（交換までの日数）×ａ−（交換までの日数）×ｂ
係数ａは、試験スケジュールで消費されるガス使用量Ｕ１の平均的な傾きである。係数ａは、使用するガス分析装置２０３に応じて異なる値とすることができる。また、係数ａは、試験スケジュールの内容に応じて異ならせることができる。
また、係数ｂは、定期的に実施される校正によるガス使用量Ｕ２の平均的な傾きである。係数ｂは、使用するガス分析装置２０３に応じて異なる値とすることができる。
さらに、交換時期管理部３２は、ガスボンベ２０４の納期日数に基づいて、交換時期を管理することもできる。この場合、交換時期管理部３２は、以下の式により交換時期を算出する。
０≦（ボンベ残量Ｒ）−（交換までの日数＋納期日数）×ａ−（交換までの日数＋納期日数）×ｂ
上記により算出した交換までの日数（交換時期）は、管理装置３のディスプレイなどに表示される。また、当該交換時期が所定期間よりも短い場合には、ユーザに交換を促すためのアラームを出す等の報知手段を設けても良い。その他、管理装置３は、算出した交換時期に基づいてガスボンベを自動的に発注する発注部を有しても良い。
＜本実施形態の効果＞
本実施形態のボンベ管理システム１００によれば、複数のガスボンベ２０４それぞれの圧力を検出する複数の圧力センサ２を用いて複数のガスボンベ２０４のボンベ残量Ｒを算出して、各ガスボンベ２０４の交換時期を予測して管理しているので、複数のガスボンベ２０４の交換時期を一括管理できるようになる。また各ガスボンベの交換時期を予測して管理することで、ボンベ室に行って確認する必要がなくなり、実験・試験を中断する時間を短縮することができる。また、確認ミスによる人的ミスも低減することができる。
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記各実施形態に限られるものではない。
例えば、管理装置３は、図４に示すように、機械学習アルゴリズムにより交換時期を予測する機械学習部３３を有するものであっても良い。具体的に機械学習部３４は、ガス種、各ガスボンベ２０４のボンベ残圧及び各ガス分析装置２０３の試験スケジュール、各ガスボンベ２０４の納期日数などを入力パラメータとして、機械学習アルゴリズムに基づいて、各ガスボンベ２０４の交換時期を予測する。また、機械学習部３３は、前記実施形態の係数ａ及び係数ｂを機械学習アルゴリズムによって更新するものであっても良い。
交換時期管理部３２は、前記実施形態の計算式を用いること無く、ボンベ残量算出部３１により得られたボンベ残量と、各ガス分析装置２０３の試験スケジュールにおけるガス使用量とを比較して、交換時期を管理するようにしても良い。この場合、交換時期管理部３２は、各ガス分析装置２０３の試験スケジュールにおけるガス使用量を概算し、その概算したガス使用量とボンベ残量とを比較することによって、交換時期を管理する。
また、前記実施形態の管理装置３は、複数のガス分析装置２０３と、複数のガスボンベ２０４との間のガスリークを検出する機能を有するものであっても良い。この場合、図５に示すように、排ガス分析システム１００には、複数のガス分析装置２０３それぞれを流れる流量を検出する複数の流量センサ４が設けられている。
そして、管理装置３は、図５に示すように、ボンベ残量算出部３１の他に、各流量センサ４の検出流量から各ガス分析装置２０３のガス使用量を算出するガス使用量算出部３４と、ボンベ残量とガス使用量とからガスリークを検出するリーク検出部３５とを有する。リーク検出部３５は、ボンベ残量から求まるガス使用量と、流量センサ４の検出流量から求まるガス使用量とを比較して、その差が所定範囲外の場合には、ガスリークが発生していると判断する。ガスリークが発生する知らせるアラーム等を出す報知手段を設けることが望ましい。
なお、管理装置３は、ガスボンベの交換時期を管理すること無く、ガスリークを検出する機能のみを有するものであっても良い。
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の変形や組み合わせを行っても構わない。
１００・・・ボンベ管理システム
２０３・・・ガス分析装置
２０４・・・ガスボンベ
２・・・圧力センサ
Ｒ・・・ボンベ残量
Ｕ・・・ガス使用量
Ｕ１・・・試験スケジュールに基づくガス使用量
Ｕ２・・・メンテナンスにおけるガス使用量
３・・・管理装置
３１・・・ボンベ残量算出部
３２・・・交換時期算出部
３３・・・機械学習部
３４・・・ガス使用量算出部
３５・・・リーク検出部

Claims (10)

  1. 車両又は車両の一部である供試体の排ガスを分析するガス分析装置にボンベガスを供給する複数のガスボンベを管理するボンベ管理システムであって、
    前記複数のガスボンベそれぞれの圧力を検出する複数の圧力センサと、
    前記各圧力センサの検出圧力から各ガスボンベのボンベ残量を算出し、前記各ガスボンベのボンベ残量と前記ガス分析装置におけるガス種毎の想定されるガス使用量とを比較して、前記各ガスボンベの交換時期を管理する管理装置とを備えるボンベ管理システム。
  2. 前記ガス分析装置が複数設けられており、
    前記管理装置は、ガス種毎に前記複数のガス分析装置の想定されるガス使用量を積算し、当該積算したガス使用量と、前記各ガスボンベのボンベ残量とを比較する、請求項１記載のボンベ管理システム。
  3. 前記管理装置は、前記複数のガス分析装置それぞれの試験スケジュールを取得し、それら試験スケジュールに基づいて、前記複数のガス分析装置で使用するガス種毎の想定されるガス使用量を算出する、請求項１又は２記載のボンベ管理システム。
  4. 前記管理装置は、前記複数のガス分析装置におけるガス種毎の想定されるガス使用量として、試験スケジュールに基づくガス使用量と、試験スケジュールとは別に使用されるガス使用量との合計値を用いる、請求項３記載のボンベ管理システム。
  5. 前記管理装置は、前記試験スケジュールとは別に使用されるガス使用量として、前記複数のガス分析装置それぞれに設定される所定周期のメンテナンスにおけるガス使用量を用いる、請求項３又は４記載のボンベ管理システム。
  6. 前記管理装置は、前記ガスボンベの納期日数に基づいて、前記交換時期を管理する、請求項１乃至５の何れか一項に記載のボンベ管理システム。
  7. 前記管理装置は、ガス種、ボンベ残圧及び試験スケジュールを入力パラメータとして、機械学習アルゴリズムに基づいて、前記各ガスボンベの交換時期を予測する機械学習部を有する、請求項１乃至６の何れか一項に記載のボンベ管理システム。
  8. 車両又は車両の一部である供試体の排ガスを分析するガス分析装置にボンベガスを供給する複数のガスボンベを管理するボンベ管理方法であって、
    前記複数のガスボンベそれぞれに圧力センサを設けて、前記複数のガスボンベの圧力を検出し、
    前記各圧力センサの検出圧力から各ガスボンベのボンベ残量を算出し、前記各ガスボンベのボンベ残量と前記ガス分析装置におけるガス種毎の想定されるガス使用量とを比較して、前記各ガスボンベの交換時期を管理するボンベ管理方法。
  9. 車両又は車両の一部である供試体の排ガスを分析するガス分析装置にボンベガスを供給する複数のガスボンベと、当該複数のガスボンベそれぞれの圧力を検出する複数の圧力センサとを有するシステムに用いられるボンベ管理プログラムであって、
    前記各圧力センサの検出圧力から各ガスボンベのボンベ残量を算出するボンベ残量算出部と、
    前記各ガスボンベのボンベ残量と前記複数のガス分析装置におけるガス種毎の想定されるガス使用量とを比較して、前記各ガスボンベの交換時期を管理する交換時期管理部と、としての機能をコンピュータに備えさせることを特徴とするボンベ管理プログラム。
  10. 車両又は車両の一部である供試体の排ガスを分析するガス分析装置と、当該ガス分析装置にボンベガスを供給する複数のガスボンベとの間のガスリークを検出するリーク検出システムであって、
    前記複数のガスボンベそれぞれの圧力を検出する複数の圧力センサと、
    前記ガス分析装置を流れる流量を検出する流量センサと、
    前記各圧力センサの検出圧力から各ガスボンベのボンベ残量を算出し、前記流量センサの検出流量から前記ガス分析装置のガス使用量を算出し、前記ボンベ残量と前記ガス使用量とからガスリークを検出する管理装置とを備えるガスリーク検出システム。
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