JP3296401B2 - タンク液量測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術の分野】本発明は、タンク等に収容
された液体の液面をフロートの移動により測定するタン
ク液量測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】地下に埋設されたタンクや、またローリ
等に搭載されたタンク内の液面測定は、通常、検尺棒を
使用して行われているが、人手に頼る必要があるばかり
でなく、オンラインによる液面管理ができないという問
題を抱えている。このような問題を解消するため、円筒
電極を同心状に配置して２つの電極間の静電容量が液面
に比例することを利用した液面測定装置も提案されてい
るが、油種や水分によリ静電容量が変化しやすく、測定
精度を確保するためにはデータ処理回路が複雑化すると
いう問題がある。

【０００３】このような問題を解消するため、磁歪線の
周囲に測定領域全体に渡るように受信コイルを巻回し、
また上端に送信コイルを設けてなる電歪現象を利用した
変位検出手段に、磁石を内蔵したフロートを液面に追従
可能に設けた液面測定装置も提案されている（特開昭59
-37418号公報）。

【０００４】これによれば、フロートの位置を検出する
ため、比較的簡単な測定回路により高い精度で液面を検
出することができるものの、特開平7-49256号公報にみ
られるように各液面測定装置には送信コイルに駆動パル
スを印加する駆動パルス発生手段と、駆動パルスにより
計時を開始し、また受信コイルからの信号により計時を
停止するカウント手段と、送信コイルから基準測定点ま
でのクロックカウント数を格納したデータ補正手段等か
らなる信号処理ユニットが必要であるため、複数のタン
クに設置する場合にはシステムのコストが上昇するとい
う問題がある。このような問題を解消するためには、複
数の液面検出手段からの受信パルスを切換手段を介して
共通の信号処理ユニットで処理することが考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、受信パ
ルスは、磁歪線の端部での音響インピーダンスの極端な
変化や、またフロートの磁石による磁気歪みに起因して
発生するものであるから、この受信パルスをケーブルに
より信号処理ユニットに伝送する途中で雑音の影響を受
け易く、ときには大きな誤差を発生する虞が有る。これ
を回避して測定の信頼性を確保するには、測定時間を延
長して平均すべきデータ数を多くして誤差を小さくせざ
るを得ない。

【０００６】ところが、地下タンク程度のサイズの液面
レベルを測定するには１回の測定に数ミリ秒程度の時間
が掛かり、かつ測定精度を確保しようとすると経験的に
は１０００回分程度のデータが必要となる。したがっ
て、１台の液面検出器からの最終測定結果を得るまでに
数秒程度の時間を要して、例えば１０台の液面検出器の
全てからの最終の測定結果を得までに数１０秒程度の時
間を要する。

【０００７】一方、ローリによる荷卸しの際にはタンク
の液量が急速に変化するから、測定精度を或程度犠牲に
してもタイムリーな測定結果を得ることが必要で、また
タンクの微小な漏洩を検出するためには高い精度の測定
値が必要となる。このようなトレードオフの関係にある
要求に応えるために、測定周期を手動により切換ること
も考えられるが、忘却などによる切り換えミスや切換作
業を必要として取り扱いが面倒であるなどの問題があ
る。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的とするところはフロートの移動
を磁歪現象を利用して測定する複数台の液面検出器によ
る液量データの出力周期を液位の変化に対応して自動的
に切り替えることができる磁歪式液量測定装置を提供す
ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、液面測定領域に垂設される
磁歪線と、該磁歪線に沿って上下動する磁石付きフロー
トと、前記磁歪線に一定周期の発振パルスを出力するパ
ルス送信手段と、前記磁歪線の上端領域に設けられたパ
ルス受信手段と、該パルス受信手段により検出された発
振パルスの通過波、前記磁石による反射波、及び前記磁
性線の下端での反射波とをパルス信号として出力する磁
歪式液面検出器と、前記磁歪式液面検出器に接続され
て、一定周期で走査しながら前記磁歪式液面検出器から
出力されたパルス信号を取り込む切換手段と、前記発振
パルスの通過波によるパルス信号でクロックの計数を開
始し、前記磁石での反射波、及び前記磁歪線の下端での
反射波によるパルス信号で計数動作を停止しながら所定
回数の積算動作を行う第１カウンタと、第１カウンタの
計数値を所定回数分積算する第２カウンタと、第１カウ
ンタ、第２カウンタとの計数値に基づいて液位を算出
し、前記液位で更新させながら記憶手段に前回の液位と
して格納させ、また前回の液位と今回の液位との差分の
有無から液位変化を判断するとともに、液位変化が検知
された場合には第１カウンタの計数値に基づく液位を最
終データとして出力し、また液位変化が検知されない場
合には第２カウンタの計数値に基づく液位を最終データ
として出力する演算判定手段とを備えるようにした。

【００１０】

【作用】液量の変化を検出して第１カウンタ、もしくは
第２カウンタの計数値のいずれかに基づいて最終データ
を得ることにより、前者の場合には測定周期を短縮で
き、また後者の場合には精度を確保する。

【００１１】

【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図１は、本発明が適用された給油
装置の一実施例を示すものであって、図中符号１、１、
１は、貯油タンクで、それぞれに後述する磁歪式液面検
出器２、２、２が設置されていて、これら磁歪式液面検
出器２、２、２は、ケーブル３、３、３により切換手段
４に接続されている。切換手段４には、共通の信号処理
装置５が接続されていて、この信号処理装置５にはＰＯ
Ｓ６、及び計量機７、７、７が接続されている。

【００１２】図２は、本発明の一実施例を示すものであ
って、図中符号４は、前述の切換手段で、複数の磁歪式
液面検出器２、２、２からのパルス信号を受け、走査制
御手段３０から走査信号により複数の液面検出器２、
２、２からのパルス信号を切換ながら共通の信号処理ユ
ニット５に出力するものである。

【００１３】磁歪式液面検出器２は、磁歪線２２の上端
部に設けられたパルス送信手段２４と、パルス受信手段
２５と、磁歪線２２の外側に移動自在に設けられたリン
グ状磁石１９とにより構成されている。この磁石１９は
フロート２０に取付けられていて、被測定タンク１内の
液面に追従して移動するようになっている。またパルス
送信手段２４は駆動パルス発生回路１６からの信号を受
け、一定周期Ｔ0で磁歪線２２を励振するための発振パ
ルス（図３（I））を出力するように構成されている。

【００１４】駆動パルス発生回路１６は、出力したパル
スがパルス受信手段２５を通過してから磁歪線２２の下
端に到達して、反射波によるパルス信号（図３（II）の
パルスＺ）をパルス受信手段２５が受信するまでの時間
Ｔ1、この実施例では１．０ミリ秒の３倍を超える時間
Ｔ0、この実施例では５ミリ秒を周期として測定動作の
有無に関わりなく発振パルスを出力している。これによ
り、パルス受信手段２５で全くパルス信号が検出されな
いアイドル時間Ｔ3＝１．５ミリ秒（Ｔ3＜Ｔ2（＝Ｔ0−
Ｔ1））（図３（II））を、パルス受信手段２５で検出
される通過波と反射波とに起因して発生するパルス信号
の時間間隔よりも長く設定できる。

【００１５】符号３０は、走査制御手段で、一定の周
期、この実施例では１００ミリ秒で液面検出器２を切り
替えるように構成されている。３１は、受信回路で、切
換手段４を介して入力されたパルス信号の内、パルス送
信手段２４から送信された発振パルスがパルス受信手段
２５を通過した時に発生するパルス信号Ｘ（図３（I
I））を検知して測定開始時点を判別するもので、上述
したアイドル時間を積極的に利用して、パルス信号が受
信できない時間がＴ3を超えた時点で受信されたパルス
信号を、パルス送信手段２４から送信されたパルスが受
信手段２５を通過したことに起因して発生したパルス信
号として認識し、次に入力したパルス信号をフロート２
０の磁石１９の位置からの反射波に起因して発生したパ
ルス信号Ｙとして認識し、さらに続いて入力するパルス
信号を磁歪線２２の下端２２ａからの反射波に起因して
発生したパルス信号Ｚとして認識するように構成されて
いる。

【００１６】３２は、カウンタで、パルス受信回路３１
からの最初のパルス信号、つまりパルス送信手段２４か
ら出力されたパルスがパルス受信手段２５を通過したこ
とによるパルス信号Ｘによりクロック発生回路３４から
のクロック（図３（III））の計数を開始し、引き続く
パルス信号、つまりフロート２０の磁石１９の位置での
反射波に起因して発生したパルス信号Ｙ（図３（I
I））、及び磁歪線２２の下端２２ａの反射波で発生し
たパルス信号Ｚ（図３（II））までクロックを計数する
とともに、この計数動作が測定回数カウンタ３３により
一定回数、この実施例では１６回カウントされた段階
で、その計数内容を積算カウンタ３５と演算判定手段３
６に出力するものである。

【００１７】積算カウンタ３５は、切換手段４に接続さ
れる液面検出器２の台数分の領域が確保されていて、各
液面検出器２のカウンタ３２での計数値をそれぞれ加算
して区別可能に記憶でき、かつカウンタ３２からの９６
０回分の計数値の積算に必要な時間Ｔ、この実施例では
９０秒を計時するための計時手段を内蔵していて、この
時間Ｔの経過後にリセットするように構成されている。

【００１８】３６は、演算判定手段で、カウンタ３２及
び積算カウンタ３５の各領域に格納されている積算デー
タより、各タンク２の液位Ｂ、液位Ｅを算出し、さらに
記憶手段３７に格納されている前回の液位Ｃ、または積
算カウンタ３５での積算時間前のカウンタ３２に基づい
て求められた液位Ｄと比較してタンク２の液面レベルの
変化の有無を判定し、表示手段３８に出力するものであ
る。

【００１９】次に上述した装置の動作を図４、図５に示
したフローチャートに基づいて説明する。積算カウンタ
３５のデータ採取量が規定値、この実施例では９６０回
分に到達、つまり精度切換時間Ｔが経過すると（図４
ステップ イ）、演算判定手段３６は、液面変化フラッ
グをオフにセットし、また積算カウンタ３５をリセット
し、さらに積算カウンタ３５のデータ採取量を規定する
タイマをスタートさせる（図４ ステップ ロ）。

【００２０】一方、切換手段４により選択された液面検
出器２は、内蔵の駆動パルス発生回路１６の発振パルス
（図３（I））を常時受けている。発振パルスを受けた
送信手段２４は、発振パルスの時間幅に一致する急激な
磁界を発生して磁歪線２２に機械的歪みを生じさせる。

【００２１】この歪みは疎密波となって磁歪線２２の下
端２２ａに向けて約５Ｋｍ／ｓの速度で伝搬し、パルス
受信手段２５は通過波と、フロート２０の磁石１９の位
置での反射波と、磁歪線２２の下端２２ａでの反射波と
に起因して発生するパルス信号Ｘ、Ｙ、Ｚを出力する。

【００２２】受信回路３１は、３種類のパルス信号Ｘ、
Ｙ、Ｚのいずれものも受信できない期間がアイドル時間
Ｔ3（１．５ミリ秒）継続した後に受信されたパルス信
号、つまり通過波のパルス信号Ｘによりカウンタ３２の
計数動作を開始させる。下端に向けて伝搬した疎密波が
液面位置のフロート２０の磁石１９の位置、及び磁歪線
２２の下端２２ａに到達すると、これらの位置での反射
波に起因してパルス信号Ｙ、Ｚが発生する。受信回路３
１は、これらのパルス信号Ｙ、Ｚをカウンタ３２に出力
して計数動作を停止させて、１測定周期内のクロックを
積算する。

【００２３】以後、次のパルス信号Ｘによりカウンタ３
３の計数動作を再開させ、次のパルス信号Ｙ、Ｚで計数
動作を停止させて、１測定期間内のクロックを積算する
という動作を繰返す。

【００２４】このような計数動作が計数カウンタ３３に
設定されている１６回となった段階、つまり１００ミリ
秒の測定期間が終了した段階で、演算手段３６はカウン
タ３２に格納されている１６回分の計数値の平均を演算
してタンク２の第１液位Ｂを算出するとともに、カウン
タ３２に格納されている１６回分の計数値を積算カウン
タ３５の当該液面検出器２の領域に出力して加算する
（図４ ステップ ハ）。

【００２５】演算手段３６は、今回測定された液位Ｂと
前回の走査時に測定されて記憶手段３７に格納されてい
る前回の液位Ｃとを比較し、誤差以上の差分が存在する
場合には（図４ ステップ ニ）、当該タンク２の液面
変化フラッグをオンとしてから（図４ ステップ
ホ）、今回の液位Ｂで記憶手段３７の前回の液位Ｃを更
新する（図４ ステップ ヘ）。

【００２６】また誤差の範囲内で一致する場合には（図
４ ステップ ニ）、当該タンク２のフラッグを変更す
ることなく今回の液位Ｂで記憶手段３７の前回の液位Ｃ
を更新する（図４ ステップ ヘ）。

【００２７】このようにして積算カウンタ３５での計数
値の加算回数が規定値に達するまで、つまり時間Ｔが経
過するまでは（図４ ステップ ト）、演算手段３６は
全てのタンク２についての液面変化フラッグのオン、オ
フを検出し（図５ ステップイ）、液面変化フラッグが
オフの場合には９０秒前の液位Ｄと今回の液位Ｂとを比
較して誤差の範囲で一致する場合には、積算カウンタ３
５での積算データが９６０回分となった段階で（図５
ステップ ハ）、積算カウンタ３５の計数値Ｅの平均Ｅ
／９６０を演算して高精度測定による液位Ｆを算出する
（図５ ステップ ニ）。

【００２８】一方、今回の液位Ｂと９０秒前の液位Ｄと
を比較した結果、一致しない場合には（図５ ステップ
ロ）、測定モードを低精度モードにセットして（図５
ステップ ホ）、液面データの取得周期を切換手段４
の周期に一致させて、ローリ等の液補給時の急激な液位
変化を監視できる体勢をとる。

【００２９】そして、高精度モードがセットされている
場合には（図５ ステップ ヘ）、表示手段３８に今回
の測定の液位データとして９６０回の計数値の平均液位
Ｆを出力し（図５ ステップ ト）、また低精度モード
が選択されている場合には液位データＸとして１測定期
間Ｔ0での１６回分の計数値の平均液位Ｂを出力し（図
５ ステップ チ）、次のタンク２の計測に移る（図５
ステップ リ）。

【００３０】今の場合には精度切換時間Ｔが経過してい
ないので（図４ ステップ イ）、液面変化フラッグ、
積算カウンタ３５を操作することなく、１測定周期Ｔ０
内での測定を実行する（図４ ステップ ハ）。

【００３１】一方、積算カウンタ３５での計数値の加算
回数が規定値に到達した場合には（図４ ステップ
ト）、演算判定手段３６は記憶手段３７の９０秒前の液
位Ｄと今回の測定の液位Ｂとを比較し、相違する場合に
は（図４ ステップ チ）、液面変化フラッグをオンに
して（図４ ステップ ヌ）９０秒前に測定した液位Ｄ
を更新する（図４ ステップ オ）。

【００３２】一方、９０秒前の液位Ｄと今回の液位Ｂと
が誤差の範囲で一致する場合には（図４ ステップ
チ）、現在の液面変化フラッグがオンであるか否かを点
検し、液面変化フラッグがオフの場合には（図４ ステ
ップ リ）、液面変化に対応するための低精度モードか
ら脱出して漏洩に起因する微量な液位の変化を検出でき
る高精度モードをセットして（図４ ステップ ル）液
位データの取得の速度よりも測定精度を優先させた測定
に移り、９０秒前に測定した液位Ｄを更新する（図４
ステップ オ）。

【００３３】他方、液面変化フラッグの点検の結果、液
面変化フラッグがオンとなっている場合には（図４ ス
テップ リ）９０秒前に測定した液位Ｄを更新する（図
４ステップ オ）。

【００３４】このようにして全ての貯油タンク２につい
ての高精度測定モードでの値Ｄとの比較を実行し（図４
ステップ ワ）、この工程が終了した段階で前述の図
６のステップ（イ）に移り、以後図７のステップ（イ）
乃至（リ）の工程を繰返して図５のステップ（イ）に戻
る。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
液面測定領域に垂設される磁歪線と、磁歪線に沿って上
下動する磁石付きフロートと、磁歪線に一定周期の発振
パルスを出力するパルス送信手段と、磁歪線の上端領域
に設けられたパルス受信手段と、パルス受信手段により
検出された発振パルスの通過波、磁石による反射波、及
び磁性線の下端での反射波とをパルス信号として出力す
る磁歪式液面検出器と、磁歪式液面検出器に接続され
て、一定周期で走査しながら磁歪式液面検出器から出力
されたパルス信号を取り込む切換手段と、発振パルスの
通過波によるパルス信号でクロックの計数を開始し、磁
石での反射波、及び磁歪線の下端での反射波によるパル
ス信号で計数動作を停止しながら所定回数の積算動作を
行う第１カウンタと、第１カウンタの計数値を所定回数
分積算する第２カウンタと、第１カウンタ、第２カウン
タとの計数値に基づいて液位を算出し、液位で更新させ
ながら記憶手段に前回の液位として格納させ、また前回
の液位と今回の液位との差分の有無から液位変化を判断
するとともに、液位変化が検知された場合には第１カウ
ンタの計数値に基づく液位を最終データとして出力し、
また液位変化が検知されない場合には第２カウンタの計
数値に基づく液位を最終データとして出力する演算判定
手段とを備えたので、信号処理手段の共通化を図りつ
つ、液位の変化を検出して第１カウンタ、もしくは第２
カウンタの計数値のいずれに基づいて最終データを得る
かを選択して、測定周期の短縮か、精度の確保か自動的
に選択することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のタンク液量測定装置が適用された給油
装置の一実施例を示す図である。

【図２】本発明のタンク液面測定装置の一実施例を示す
構成図である。

【図３】同上測定装置の動作を示す波形図である。

【図４】同上装置の動作を示すフローチャートである。

【図５】同上装置の動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

２ 磁歪式液面検出器 ３ ケーブル ４ 切換手段 ５ 測定手段 ６ ＰＯＳ ７ 計量機 １６ 駆動パルス発生回路 １９ 磁石 ２０ フロート ２２ 磁歪線 ２４ パルス送信手段 ２５ パルス受信手段

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液面測定領域に垂設される磁歪線と、該
   磁歪線に沿って上下動する磁石付きフロートと、前記磁
   歪線に一定周期の発振パルスを出力するパルス送信手段
   と、前記磁歪線の上端領域に設けられたパルス受信手段
   と、該パルス受信手段により検出された発振パルスの通
   過波、前記磁石による反射波、及び前記磁性線の下端で
   の反射波とをパルス信号として出力する磁歪式液面検出
   器と、 前記磁歪式液面検出器に接続されて、一定周期で走査し
   ながら前記磁歪式液面検出器から出力されたパルス信号
   を取り込む切換手段と、 前記発振パルスの通過波によるパルス信号でクロックの
   計数を開始し、前記磁石での反射波、及び前記磁歪線の
   下端での反射波によるパルス信号で計数動作を停止しな
   がら所定回数の積算動作を行う第１カウンタと、 第１カウンタの計数値を所定回数分積算する第２カウン
   タと、 第１カウンタ、第２カウンタとの計数値に基づいて液位
   を算出し、前記液位で更新させながら記憶手段に前回の
   液位として格納させ、また前回の液位と今回の液位との
   差分の有無から液位変化を判断するとともに、液位変化
   が検知された場合には第１カウンタの計数値に基づく液
   位を最終データとして出力し、また液位変化が検知され
   ない場合には第２カウンタの計数値に基づく液位を最終
   データとして出力する演算判定手段とからなるタンク液
   量測定装置。
2. 【請求項２】 前記パルス送信手段から出力される発振
   パルスの周期が、前記パルス受信手段で検出される発振
   パルスの通過波と磁歪線の下端での反射波との時間差の
   ２倍以上に設定されていて、前記パルス受信手段でパル
   ス信号を検出しないアイドル時間を検知して前記第１カ
   ウンタでの計数開始の基準を識別する請求項１に記載の
   タンク液量測定装置。