JP4814482B2 - 燃料供給装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料供給装置に係り、特に供給された燃料の流量変化から異常の有無を監視するよう構成された燃料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車の燃料タンクに燃料を供給する給油装置などの燃料供給装置においては、燃料を送出する燃料送出手段としてのポンプ、ポンプから送出された燃料を自動車の燃料タンク（被燃料供給体）に供給する燃料供給経路と、該燃料供給経路を流れる燃料の流量を計測する流量計とが設けられている。
【０００３】
そして、給液所の地下タンクに貯留された燃料は、ポンプによって汲み上げられて給液ノズルから燃料タンクに供給される。また、地下タンクには、燃料タンクを汲み上げるための挿入管路が上方から挿入されており、挿入管路の上端部と給油装置との間は地中に埋設された燃料供給管路によって連通される。
【０００４】
このように、地下タンクと給油装置との間を連通する燃料供給経路では、例えば、配管に亀裂があったり、あるいは地下タンクの残量が少なくなった場合、あるいは温度上昇やポンプの送液動作により気泡が燃料に混入してしまうことがある。このように、燃料に気泡が混入された場合、流量計測値に誤差が生じる。そのため、例えば、燃料供給経路に気泡混入を検出するための気泡検出センサユニットを設けた構成のものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１８８４００号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の燃料供給装置では、燃料供給経路に気泡検出センサユニットを設けて気泡混入を検出するように構成したため、その分構成が複雑化しており、さらには、既存設備に適用することが難しかった。
そこで、本発明は、上記課題を解決した燃料供給装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有する。
【０００８】
本発明は、燃料を送出する燃料送出手段と、
該燃料送出手段により送出された燃料を被燃料供給体に供給する燃料供給経路と、
該燃料供給経路を流れる燃料の流量を計測するピストン往復動型の容積式流量計とを有する燃料供給装置において、
前記容積式流量計から出力された流量パルスの周期毎の割り込み処理に基づく所定時間内における前記燃料供給経路を流れる燃料の最大流量と最小流量とを求めると共に、当該最大流量と当該最小流量との差よりなる脈動振幅を求める振幅計測手段と、
前記容積式流量計から出力される各瞬時流量と当該各瞬時流量に応じた理論脈動幅との対応関係を予め記憶する振幅記憶手段と、
前記振幅計測手段により計測された前記脈動振幅が、前記振幅記憶手段に記憶されている前記最大流量と前記最小流量とを求めたときにおける前記燃料供給経路を流れる燃料の瞬時流量に応じた理論脈動幅を超えているか否かを判定し、超えている場合には、気泡混入による異常と判定し、その判定結果を出力する判定手段と、を備えたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明になる燃料供給装置の一実施例を示す概略構成図である。図２は燃料供給装置の外観形状を示す図であり、(Ａ)は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【００１５】
図１及び図２に示されるように、燃料供給装置１０は、自動車の燃料タンク（図示せず）にガソリン等の燃料を供給する計量機１１と、計量機１１に燃料を供給するための地下タンク２２とを有する。燃料供給装置１０の筐体１２の側面からは、給液ノズル１４に接続された給液ホース１６が引き出されている。
【００１６】
給液ノズル１４は、通常、筐体１２の側面に設けられたノズル掛け１８に掛止されている。そして、顧客の自動車が給液所に到着すると、給液所の作業員は、給液ノズル１４をノズル掛け１８から外して自動車の燃料タンク（被燃料供給体）に設けられた給液口（図示せず）に挿入する。給液ノズル１４は、レバー１４ａが引き上げられる方向に操作されると、内部の弁部が開弁して燃料を供給することが可能になる。
【００１７】
また、筐体１２の内部には、給液ホース１６が連通接続された給液管路２０が配設されており、給液管路（燃料供給経路）２０の下端が地下タンク２２に挿入された挿入管路（燃料供給経路）２４に接続されている。挿入管路２４は、地下タンク２２の上方から垂直に挿入されており、その先端２４ａが地下タンク２２の底部近傍まで延在している。
【００１８】
尚、本実施例では、計量機１１の底部から引き出された配管がそのまま下方に延在して地下タンク２２に挿入される構成を一例として挙げたが、これに限らず、実際の施工例では、地下タンク２２の位置が計量機１１から離れた位置にあるので、挿入管路２４の上端から水平方向に延在形成された水平管路を介して計量機１１内部の給液管路２０に連通接続される。
【００１９】
筐体１２の内部に設けられた給液管路２０には、油液を地下タンク２２から吸引するための給液ポンプ（燃料送出手段）２６と、燃料の供給量を計測するための流量計２８と、給液ポンプ２６の吸込側に設けられたフィルタ３０と、給液ポンプ２６の吐出側に設けられたストレーナ３２とが配設されている。
【００２０】
流量計２８は、例えば、ピストン往復動型の容積式流量計（詳細な構造は、特開平８−９４４０８号公報を参照）であり、吸い込まれた燃料の体積を流量に変換して流量パルス発信器２８ａから流量パルス（流量信号）を出力するように構成されている。そのため、流量計２８は、気泡の体積分も計測してしまう構造であり、燃料に気泡が含まれている場合には、計測誤差が生じてしまう。
【００２１】
フィルタ３０は、地下タンク２２内の異物が挿入管路２４に吸い込まれた場合に異物が給液ポンプ２６に吸い込まれることを防止する。また、ストレーナ３２は、フィルタ３０によって侵入を防止しきれなかった微細な異物や給液ポンプ２６内で発生する金属粉等の異物を燃料から除去するものである。
【００２２】
また、筐体１２の前面には、給油量を表示するための給油量表示器３４が配設されている。そして、筐体１２の内部には、各機器を制御する制御装置３６が設けられている。
【００２３】
制御装置３６は、上記ノズル掛け１８に設けられたノズルスイッチ１８ａと、給液ポンプ２６を駆動するポンプモータ２６ａと、流量計２８によって計測された流量に比例する流量パルスを出力する流量パルス発信器２８ａと、給油量表示器３４と、油種や給液量を設定するための設定器３８とが電気的に接続されている。
【００２４】
そして、制御装置３６は、後述するように給液ノズル１４がノズル掛け１８より外されてノズルスイッチ１８ａからの信号が入力されると、流量パルス発信器２８ａから出力される流量パルス信号を積算して給油量を算出して給油量表示器３４に表示する。
【００２５】
図３は各機器の構成を示すブロック図である。
図３に示されるように、制御装置３６は、給液ポンプモー夕２６ａ、給液量表示器３４、油種ランプ３８ａ、設定器表示器３８ｂに対して制御信号を送信すると共に、流量パルス発信器２８ａ、ノズルスイッチ１８ａ、表示確認スイッチ３８ｃ、基準吐出量設定スイッチ３８ｄからの入力信号を受信するＩ／Ｏ(入力/出力)ポート３６ａを有する。
【００２６】
また、制御装置３６は、Ｉ／Ｏポート３６ａで受信した入力信号に基づいて、後述するような監視処理、判定処理、報知処理、給油作業制御処理、給油作業時計測処理、計測結果表示処理、基準吐出量設定処理等のデータ処理を行なうＣＰＵ(中央処理装置)３６ｂ、ＣＰＵ３６ｂでの処理プログラムが格納されたＲＯＭ３６ｃ、ＣＰＵ３６ｂでのデータ処理時にワーク領域として用いられるＲＡＭ３６ｄ、計時を行なうタイマ３６eを有する。
【００２７】
ここで、図４（Ａ）（Ｂ）を参照して、流量パルス発信器２８ａから出力される流量パルスについて説明する。図４（Ａ）は給液開始時の流速変化の一例を示すグラフ、図４（Ｂ）は流量パルスの周期変化の一例を示す図である。
【００２８】
流量パルス発信器２８ａは、例えばロータリエンコーダによって構成されており、容積式流量計の回転軸（図示せず）と機械的に結合されており、流量計２８の回転軸の回転数に同期したパルスを出力する。その出力パルス数は、流量パルス発信器２８ａの仕様により異なるが、例えば５０パルス/回転を出力するように調整されている。
【００２９】
流量パルス発信器２８ａから出力された流量パルス（流量信号）をカウントすることにより瞬時流量が求まる。この瞬時流量は、単位時間当たりに出力されたパルス数を流量に換算して得られるが、単位時間は任意に設定される数値であり、例えば、１秒間に供給される流量（L/sec）あるいは１分間に供給される流量(L/min）を瞬時流量として設定することも可能である。
【００３０】
図４（Ａ）（Ｂ）に示されるように、給液される燃料の流速に比例して流量パルスのパルス周期も変化する（ｔ1＞ｔ2＞ｔ3）ことから、この流量パルスの周波数は流速に比例していることが分かる。
【００３１】
図５（Ａ）〜（Ｄ）は、瞬時流量及び気泡の有無に応じた脈動振幅の変化を示すのグラフである。ここで、図５（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、通常給液の場合と供給される燃料に気泡が混入した場合の、瞬時流量の脈動振幅の違いについて説明する。尚、図５（Ａ）〜（Ｄ）は横軸に時間、縦軸に瞬時流量を示したグラフである。
【００３２】
図５(Ａ)に示すグラフＩは、給液ノズル１４のノズルレバー１４ａを上段（全開位置）に開弁操作した状態で空気を混入させない場合の実験結果であり、瞬時流量は規定流量ＱLを超える最大流量（例えば、４８L/min）で供給された場合の流量変化の一例を示している。この規定流量ＱLは、燃料に気泡が混入しない状態で給液された場合の瞬時流量の基準値である。
【００３３】
従って、グラフＩから規定流量ＱLを超える流量値が計測された場合には、燃料に気泡が混入していないことが分かる。また、グラフＩから燃料に気泡が混入していない場合は、供給開始から供給終了まで規定流量ＱLを超える流量値が計測されることが分かる。
【００３４】
この場合、流量パルス発信器２８ａから出力される流量パルスの周波数変動が比較的小さいため、燃料供給中の流量変動の脈動振幅も比較的小さい。本実施例においては、例えば、このグラフＩの流量変動の脈動振幅Vaを気泡が混入しない正常な場合の基準値とする。この流量変動の脈動振幅Vaは、燃料供給時の基準値として制御装置３６のＲＯＭ３６ｃ（振幅記憶手段）に記憶される。
【００３５】
図５(Ｂ)に示すグラフIIは、給液ノズル１４のノズルレバー１４ａを上段（全開位置）に開弁操作した状態で給液管路２０に約３０L/minの気泡を混入させた場合の実験結果であり、瞬時流量は規定流量ＱL以下の流量で供給された場合の流量変化の一例を示している。
【００３６】
グラフIIの流量は、上記規定流量ＱL以下の低流量であるので、低流量値が計測された場合には、燃料に気泡が混入していることが分かる。
【００３７】
また、流量パルス発信器２８ａから出力される流量パルスは、流量に比例した周波数で出力されるため、燃料に気泡が混入されている場合には、流量パルスの周波数変動が比較的大きいため、燃料供給中の流量の脈動振幅Vbも比較的大きい。
【００３８】
従って、グラフIIIの脈動振幅Vbが基準となる脈動振幅Vaよりも大きい（Vb＞Va）場合には、燃料に気泡が混入されていることが分かる。
【００３９】
図５(Ｃ)に示すグラフIIIは、給液ノズル１４のノズルレバー１４ａを上段（全開位置）に開弁操作した状態で給液管路２０に約１０L/minの空気を混入させた場合の実験結果であり、瞬時流量は規定流量ＱL以下の流量で供給された場合の流量変化の一例を示している。
【００４０】
グラフIIIの流量は、上記規定流量ＱL以下の低流量であるので、低流量値が計測された場合には、燃料に気泡が混入していることが分かる。
【００４１】
また、グラフIIIの燃料に混入される空気量は、上記グラフIIの１／３であっても、流量パルスの周波数変動が比較的大きいため、燃料供給中の流量変動の脈動振幅Vcも比較的大きい。
【００４２】
従って、瞬時流量の脈動振幅Vcが基準となる脈動振幅Vaよりも大きい（Vc＞Va）ので、燃料に気泡が混入されていることが分かる。
【００４３】
図５(Ｄ)に示すグラフIVは、給液ノズル１４のノズルレバー１４ａを下段（半開位置）に開弁操作した状態で空気を混入させない場合の実験結果であり、瞬時流量は規定流量ＱL以下の流量（例えば、２２L/min）で供給された場合の流量変化の一例を示している。
【００４４】
グラフIVの流量は、上記規定流量ＱL以下の低流量であるが、瞬時流量の脈動振幅Vdが基準となる脈動振幅Vaと略等しい（Vd＝Va）ので、燃料に気泡が混入されていないことが分かる。
【００４５】
図５(Ｅ)に示すグラフＶは、給液ノズル１４のノズルレバー１４ａを低流量位置に開弁操作した状態で空気を混入させない場合の実験結果であり、瞬時流量は規定流量ＱL以下（例えば、１０L/min）の流量で供給された場合の流量変化の一例を示している。
【００４６】
グラフＶの流量は、上記規定流量ＱL以下の低流量であるが、瞬時流量の脈動振幅Veが基準となるの脈動振幅Vaよりも小さく（Ve＜Va）安定しているので、燃料に気泡が混入されていないことが分かる。
【００４７】
上記グラフＩとIIとを比較してみると、燃料に気泡が混入したことにより流量が低下することが分かる。これは、図示しないエアセパレータ（気液分離器）によって気泡が分離された燃料を供給するためであり、このときの平均瞬時流量は、約２５L/min程度であった。
【００４８】
次に上記グラフIIとIVとを比較してみると、両者とも略同じ平均流量であるものの、グラフIVよりもグラフIIの方が脈動振幅が大きい（Vd＜Vb）ことが分かる。これは、流量計２８がピストン往復動型容積式流量計であり、ピストンが往復運動することでピストンストローク分の容積が計測するように構成されている。そのため、エアセパレータ（気液分離器）によって除去されなかった気泡が流量計２８に流入された場合には、ピストン動作が気泡を圧縮する際にピストン速度が変動してしまい、パルス周波数が変動する。よって、流量計２８のピストン動作が不安定となり、その動作的なばらつきによって上記グラフII，IIIのように瞬時流量の脈動振幅が大きく変動することになる。
【００４９】
また、上記グラフIIIとＶとを比較してみると、両者の瞬時流量は共に低流量であるが、グラフIIIの脈動振幅VcがグラフＶの脈動振幅Veよりも大きい（Vc＞Ve）、これは、供給される燃料に気泡が混入していることによるものであることが分かる。
【００５０】
図６は瞬時流量と脈動振幅との関係を示すグラフである。
図６に示されるように、通常給液の場合（燃料に気泡が混入しない場合）、瞬時流量と脈動振幅は、グラフVIから比例関係にあることが分かる。このグラフVIは、気泡無し領域と気泡発生領域との境界線であり、グラフVIの下側は気泡無し領域であり、グラフVIの上側は気泡発生領域である。
【００５１】
このグラフVIから、高流量で給液する場合の脈動振幅は、低流量で給液する場合よりも大きい値となる。すなわち、燃料の供給を開始してから所定時間が経過したのに、瞬時流量が上昇せずに脈動振幅が大きくなった場合には、燃料に気泡が混入したものと判定することが可能になる。これにより、燃料に気泡が混入したことを燃料供給中に判定することが可能になり、配管の亀裂や地下タンクの残量不足などによる気泡混入を正確に判定することができる。しかも、気泡を検出するためのセンサ等を設けずに気泡混入を判定することが可能であるので、既存の設備をそのまま利用することができ、構成が複雑化することを防止できる。
【００５２】
また、通常の瞬時流量で燃料供給を行う場合、許容すべき脈動振幅（異常と判定されない振幅）は、ポンプ２６と流量計２８との動作によって起こる脈動によって生じる。このうち、ポンプ２６によって発生する脈動は周波数が高く、流量変動として捉えることは難しい。
【００５３】
これに対し、流量計２８は、ピストン往復動型の容積式流量計であるので、軸回転に連携して４つのスライドベーンが交互にピストン動作をするパッシブな機構である。そのため、流量計２８のピストン動作に伴う脈動流の振幅、脈動周波数は、共に燃料供給量（流量）に比例して発生する。
【００５４】
そこで、以下の式（１）が成立する。
ｖｂｐ−ｐ≦ｖ×ｋ …（１）
上記式（１）において、ｖｂｐ−ｐは脈動流の振れ幅（脈動振幅）、ｖは測定瞬時流量、ｋは脈動流係数である。
【００５５】
従って、上記（１）を満足しない場合は、燃料に気泡が混入していることを判定できる。ここで、燃料に気泡が混入しているか否かを判定する判定方法について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５６】
気泡混入判定処理は、制御装置３６のＲＯＭ３６ｃに記憶された制御プログラムを制御装置３６のＣＰＵ３６ｂが実行することにより処理される。尚、上記制御プログラムには、燃料の供給を制御するための処理も含まれているが、以下の説明では、本発明に関連する処理を抜粋して説明する。
【００５７】
制御装置３６のＣＰＵ３６ｂは、流量パルス発信器２８ａから流量パルスが入力されると、流量パルスの立ち上がりエッジに同期して図７に示す割り込み処理を起動する。図７のＳ１１では、動作状態が待機中かどうかを確認する。Ｓ１１において、動作状態が燃料の供給を行っていない状態で流量パルスが入力されたときは、Ｓ１２に進み、待機状態続行タイマカウンタをスタートさせる。続いて、Ｓ１３では、動作状態を計測中に設定する。そして、Ｓ１４では、流量パルス計測用のタイマカウンタをスタートさせる。
【００５８】
また、上記Ｓ１１において、動作状態が計測中に設定されているときに流量パルスが入力された場合、Ｓ１５に進み、待機状態続行タイマカウンタをクリアし、Ｓ１６で流量パルス計測用に動作しているタイマカウンタを読み出し、変数ｔ１に記憶する。続いて、Ｓ１７に進み、流量パルス計測用に動作しているタイマカウンタをリスタートさせ次の流量パルスの入力があるまでの周期計測を開始する。
【００５９】
次に、Ｓ１８では、今回の流量を計測するために、各流量計２８ごとに設定されている器差や温度補正係数、圧力補正係数などのメータファクターを用いて流量パルスの周期から瞬時流量を算出し、その値を変数Ｑｎとして記憶する。
【００６０】
この瞬時流量に対して、Ｓ１９では、デジタルローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理を施し、高周波成分を取り除く。ここで、Ｓ２０において、前回の計測で流量変動（脈動流）が立ち上がり状態であるか否かを確認する。
【００６１】
Ｓ２０で前回の計測で流量変動（脈動流）が立ち上がり状態であるときは、Ｓ２１に進み、今回の値Ｑｎと前回の値（つまり立ち上がり状態で発生した流量の最大値）Ｑmaxと比較する。Ｓ２１において、Ｑｎ＞Ｑmaxであるときは、Ｓ２２に進み、流量変動がまだ立ち上がり状態であると判断し、ＱmaxをＱｎに更新する。
【００６２】
Ｓ２１において、Ｑｎ＜Ｑmaxであるときは、Ｓ２３に進み、流量変動が立ち下がり状態に遷移したと判断し、Ｓ２４で立ち下がり状態で発生した最低流量としてＱminをＱｎに更新する。
【００６３】
また、上記Ｓ２０において、前回の計測で流量変動（脈動流）が立ち下がり状態であるときは、Ｓ２５に進み、流量変動がまだ立ち下り状態であるかどうかを確認するために、今回の値Ｑｎと前回の値（つまり立ち下がり状態で発生した流量の最小値）Ｑminと比較する。
【００６４】
Ｓ２５において、Ｑｎ＞Ｑminであるときは、Ｓ２６に進み、流量変動が立ち上がり状態に遷移したと判断し、Ｓ２７では、立ち上がり状態で発生した最大流量としてＱmaxをＱｎに更新する。次のＳ２８では、流量変動の脈動振幅ΔＱ１を求めるためにΔＱ１＝Ｑmax−Ｑminを計算し（請求項１記載の振幅計測手段に相当する）、Ｓ２９で前述した式（１）を用いて流量Ｑｎにおける理論脈動幅を求め、この理論脈動幅を変数ΔＱ0として記憶する。
【００６５】
次いで、流量変動の脈動振幅ΔＱ１がＱｎにおいて許容できる脈動幅であるかを判定するために、Ｓ３０において、判定処理を行う（請求項１記載の判定手段に相当する）。Ｓ３０では、流量変動の脈動振幅ΔＱ１が理論脈動幅ΔＱ0に対して許容範囲（±ε％）内であれば、流量変動幅を正常とする。
【００６６】
Ｓ３０において、判定の結果、範囲内である場合には、Ｓ３１で脈動振幅が正常と判断し、Ｓ３０において、判定の結果、流量変動の脈動振幅ΔＱ１が理論脈動幅ΔＱ0に対して許容範囲（±ε％）外であれば、Ｓ３２に進み、気泡が混入しており、異常と判定する。
【００６７】
次のＳ３３では、異常発生（気泡混入）を音声あるいはアラームなどで報知する。そのため、給液所の係員は、地下タンクの残量を確認し、残量が規定値以上ある場合には、直ちにメンテンス会社に連絡して原因を調査させて、気泡混入の原因が配管の亀裂あるいはポンプ２６によるかどうかを確認できる。
【００６８】
そして、Ｓ３４では、ポンプモータ２６ａへの通電を遮断して燃料の供給を停止させる。これにより、気泡が混入した燃料が供給されることを防止し、燃料の供給不足、及び流量計２８による計測誤差の発生を防止することが可能になる。
【００６９】
また、上記Ｓ２５において、Ｑｎ≦Ｑminであるときは、Ｓ３５に進み、流量変動がまだ立ち上がり状態であると判断し、ＱmaxをＱｎに更新する。
【００７０】
このように、流量変動の脈動振幅ΔＱ１が理論脈動幅ΔＱ0に対して許容範囲（±ε％）内に入っている場合には、供給される燃料に気泡が混入していないと判定され、流量変動の脈動振幅ΔＱ１が理論脈動幅ΔＱ0に対して許容範囲（±ε％）に入っていない場合は、燃料供給中に配管に亀裂が発生したり、あるいは地下タンクの残量が少なくなったり、あるいは温度上昇やポンプの送液動作により気泡が燃料に混入したことを推測できる。
【００７１】
図８は待機状態移行タイマカウンタオーバフロー発生割り込み処理を示すフローチャートである。
【００７２】
制御装置３６のＣＰＵ３６ｂは、燃料供給が終了した場合に待機状態とするために、流量パルスの立ち上がりエッジを検出してから、一定時間が経過すると、待機状態移行タイマカウンタオーバフロー発生割り込みが発生し、図８に示す処理が起動される。Ｓ４１では、待機状態移行タイマカウンタを停止させ、Ｓ４２では、動作状態を待機状態に移行する。
【００７３】
ここで、判定処理方法の変形例１について図９のフローチャートを参照して説明する。上記図７に示す判定方法では、燃料供給開始から終了まで判定処理を行ったが、図９に示す変形例１の判定処理では、ＣＰＵ３６ｂの演算処理の負担を軽減し、且つ判定確度を向上させるため、所定流量（規定流量ＱＬ）以下に減少した場合に気泡混入の判定処理を行うように設定されている（図５（Ｂ）（Ｃ）参照）。
【００７４】
図９に示すＳ５１〜Ｓ５４は、前述したＳ１１〜Ｓ１４と同一処理であり、Ｓ５６〜Ｓ５９は前述したＳ１５〜Ｓ１８と同一処理であり、Ｓ６２〜Ｓ７８は前述したＳ１９〜Ｓ３５と同一処理であり、その説明は省略する。
【００７５】
ＣＰＵ３６ｂは、燃料の供給を行っていない状態から最初の流量パルスが入力された場合には、Ｓ５１〜Ｓ５４で上記Ｓ１１〜Ｓ１４と同一処理を行った後、Ｓ５５で制御プログラムの動作状態を非判定状態に設定する。
【００７６】
また、Ｓ５１で計測中の場合は、Ｓ５６〜Ｓ５９で前述したＳ１５〜Ｓ１８と同一処理を行った後、Ｓ６０で制御プログラムの動作状態が気泡混入判定中かどうかを確認する。Ｓ６０において、気泡混入判定中である場合には、Ｓ６１に進み、流量Ｑｎが判定開始設定値（規定流量）ＱＬ以上か否かを確認する。
【００７７】
Ｓ６１において、流量Ｑｎが判定開始設定値（規定流量）ＱＬ以下のときは、通常の燃料供給状態でないので、Ｓ６２〜Ｓ７８で前述したＳ１９〜Ｓ３５と同一処理を行う。
【００７８】
また、上記Ｓ６１において、流量Ｑｎが判定開始設定値(規定流量)ＱL以上のときは、通常の燃料供給状態であるので、Ｓ７９に進み、非判定中に遷移する。
【００７９】
また、上記Ｓ６０において、気泡混入判定中でない場合には、Ｓ８０に進み、流量Ｑｎが判定開始設定値(規定流量)ＱL以下か否かを確認する。Ｓ８０で流量Ｑｎが判定開始設定値(規定流量)ＱL以下の場合には、Ｓ８１に進み、判定中に遷移させる。次のＳ８２では、流量脈動の状態を立ち上がりに設定し、続いて、Ｓ８３で流量変動がまだ立ち上がり状態であると判断し、ＱmaxをＱｎに更新する。
【００８０】
また、上記Ｓ８０において、流量Ｑｎが判定開始設定値(規定流量)ＱL以上の場合（図５（Ａ）参照）には、通常の燃料供給状態であるので、何もせずに今回の処理を終了する。
【００８１】
このように、変形例１では、Ｓ６１において、流量Ｑｎが判定開始設定値(規定流量)ＱL以上のときは、通常の燃料供給状態であるので、非判定中に遷移させ、流量Ｑｎが判定開始設定値(規定流量)ＱL以下のときは、気泡が発生している可能性が高い流量域であるので、Ｓ６２以降の判定処理を行うため、気泡混入の可能性が低い流量域での判定処理を省略して無駄な判定処理を削減しうる。
【００８２】
ここで、判定処理方法の変形例２について図１０のフローチャートを参照して説明する。上記変形例１では、１回の判定で気泡混入の有無を検出したが、例えば、外乱によって同様な現象が発生することも想定でき、その結果、誤判定となることが考えられる。
【００８３】
そこで、変形例２では、誤判定防止による確度向上を目的として、所定時間異常な流量信号（流量変動幅が異常値）が継続した場合、気泡混入の可能性が高いと判断することにより、気泡混入の誤判定を防止する。
【００８４】
図１０に示すＳ９１〜Ｓ９５は、前述したＳ５１〜Ｓ５５と同一処理であり、Ｓ９７〜Ｓ１１５は前述したＳ５６〜Ｓ７４と同一処理であり、Ｓ１２５〜Ｓ１３０は前述したＳ７８〜Ｓ８３と同一処理であり、その説明は省略する。
【００８５】
ＣＰＵ３６ｂは、燃料の供給を行っていない状態から最初の流量パルスが入力された場合には、Ｓ９１〜Ｓ９５で上記Ｓ５１〜Ｓ５５と同一処理を行った後、Ｓ９６で制御プログラムの動作状態を判定時間外に設定する。
【００８６】
また、Ｓ９１で計測中の場合は、Ｓ９７〜Ｓ１１４で前述したＳ５６〜Ｓ７３と同一処理を行った後、Ｓ１１４で流量変動の脈動振幅ΔＱ１が理論脈動幅ΔＱ0に対して許容範囲（±ε％）内であれば、Ｓ１１５で流量変動幅を正常とする。続いて、Ｓ１１６では、判定タイマをストップし、Ｓ１１７で制御プログラムの動作状態を判定時間外に設定する。
【００８７】
また、Ｓ１１４において、流量変動の脈動振幅ΔＱ１が理論脈動幅ΔＱ0に対して許容範囲（±ε％）外であれば、Ｓ１１８で判定タイマによるカウントが判定時間中か否かを確認する。Ｓ１１８において、判定時間中であれば、Ｓ１１９に進み、予め設定された所定時間が経過したかどうかを確認する。
【００８８】
上記Ｓ１１９において、所定時間が経過していないときは、今回の処理を終了して次の流量パルスが入力されるのを待機しており、流量パルスが入力されると、上記Ｓ９１，Ｓ９７〜Ｓ１０４,Ｓ１０９〜Ｓ１１４,Ｓ１１８,Ｓ１１９の処理を繰り返す。そして、上記Ｓ１１９において、Ｓ１１４の判定処理により脈動振幅ΔＱ１が理論脈動幅ΔＱ0に対して許容範囲（±ε％）外の状態が所定時間継続したときは、Ｓ１２０に進み、気泡が混入しており、異常と判定する。
【００８９】
次のＳ１２０では、異常発生（気泡混入）を音声あるいはアラームなどで報知する。そして、Ｓ１２１に進み、ポンプモータ２６ａへの通電を遮断して燃料の供給を停止させる。これにより、気泡が混入した燃料が供給されることを防止し、燃料の供給不足、及び流量計２８による計測誤差の発生を防止することが可能になる。
【００９０】
また、上記Ｓ１１８において、判定時間中でないときは、Ｓ１２３に進み、判定タイマをスタートさせ、Ｓ１２４で判定時間中に遷移させる。また、Ｓ１２５〜Ｓ１３０では、前述したＳ７８〜Ｓ８３と同じ処理を実行する。
【００９１】
このように、変形例２では、脈動振幅ΔＱ１が理論脈動幅ΔＱ0に対して許容範囲（±ε％）外の状態が所定時間継続したときは、気泡が混入しており、異常と判定するため、脈動振幅が外乱の影響を受けにくくなり、気泡混入の判定精度がより高められる。
【００９２】
尚、上記実施の形態では、自動車の燃料タンクにガソリン等の燃料を供給する場合を一例としてあげたが、これに限らず、ガソリン以外の液体燃料を供給する装置であれば、他の液体燃料を供給する装置にも本発明を適用できるのは勿論である。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃料を送出する燃料送出手段と、該燃料送出手段により送出された燃料を被燃料供給体に供給する燃料供給経路と、該燃料供給経路を流れる燃料の流量を計測するピストン往復動型の容積式流量計とを有する燃料供給装置において、前記容積式流量計から出力された流量パルスの周期毎の割り込み処理に基づく所定時間内における前記燃料供給経路を流れる燃料の最大流量と最小流量とを求めると共に、当該最大流量と当該最小流量との差よりなる脈動振幅を求める振幅計測手段と、前記容積式流量計から出力される各瞬時流量と当該各瞬時流量に応じた理論脈動幅との対応関係を予め記憶する振幅記憶手段と、前記振幅計測手段により計測された前記脈動振幅が、前記振幅記憶手段に記憶されている前記最大流量と前記最小流量とを求めたときにおける前記燃料供給経路を流れる燃料の瞬時流量に応じた理論脈動幅を超えているか否かを判定し、超えている場合には、気泡混入による異常と判定し、その判定結果を出力する判定手段と、を備えたため、燃料に気泡が混入したことを燃料供給中に判定することが可能になり、配管の亀裂や地下タンクの残量不足などによる気泡混入を正確に判定することができ、且つ気泡を検出するためのセンサ等を設けずに気泡混入を判定することが可能であるので、既存の設備をそのまま利用することができ、構成が複雑化することを防止できる。
また、瞬時流量の差違に関係なく気泡の混入の有無を判定することが可能になり、気泡検出の精度をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる燃料供給装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】燃料供給装置の外観形状を示す図であり、(Ａ)は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図３】各機器の構成を示すブロック図である。
【図４】給液開始時の流速変化の一例及び流量パルスの周期を変化の一例を示す図である。
【図５】瞬時流量及び気泡の有無に応じた脈動振幅の変化を示すのグラフである。
【図６】瞬時流量と脈動振幅との関係を示すグラフである。
【図７】判定処理方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】待機状態移行タイマカウンタオーバフロー発生割り込み処理を示すフローチャートである。
【図９】判定処理方法の変形例１を説明するためのフローチャートである。
【図１０】判定処理方法の変形例２を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 燃料供給装置
１１ 計量機
１４ 給液ノズル
１８ ノズル掛け
１８ａ ノズルスイッチ
２０ 給液管路
２４ 挿入管路
２６ 給液ポンプ
２６ａ ポンプモータ
２８ 流量計
２８ａ 流量パルス発信器
３６ 制御装置
３６ｂ ＣＰＵ
３８ 設定器
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料供給装置に係り、特に供給された燃料の流量変化から異常の有無を監視するよう構成された燃料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車の燃料タンクに燃料を供給する給油装置などの燃料供給装置においては、燃料を送出する燃料送出手段としてのポンプ、ポンプから送出された燃料を自動車の燃料タンク（被燃料供給体）に供給する燃料供給経路と、該燃料供給経路を流れる燃料の流量を計測する流量計とが設けられている。
【０００３】
そして、給液所の地下タンクに貯留された燃料は、ポンプによって汲み上げられて給液ノズルから燃料タンクに供給される。また、地下タンクには、燃料タンクを汲み上げるための挿入管路が上方から挿入されており、挿入管路の上端部と給油装置との間は地中に埋設された燃料供給管路によって連通される。
【０００４】
このように、地下タンクと給油装置との間を連通する燃料供給経路では、例えば、配管に亀裂があったり、あるいは地下タンクの残量が少なくなった場合、あるいは温度上昇やポンプの送液動作により気泡が燃料に混入してしまうことがある。このように、燃料に気泡が混入された場合、流量計測値に誤差が生じる。そのため、例えば、燃料供給経路に気泡混入を検出するための気泡検出センサユニットを設けた構成のものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１８８４００号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の燃料供給装置では、燃料供給経路に気泡検出センサユニットを設けて気泡混入を検出するように構成したため、その分構成が複雑化しており、さらには、既存設備に適用することが難しかった。
そこで、本発明は、上記課題を解決した燃料供給装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有する。
【０００８】
本発明は、燃料を送出する燃料送出手段と、
該燃料送出手段により送出された燃料を被燃料供給体に供給する燃料供給経路と、
該燃料供給経路を流れる燃料の流量を計測するピストン往復動型の容積式流量計とを有する燃料供給装置において、
前記容積式流量計から出力された流量パルスの周期毎の割り込み処理に基づく所定時間内における前記燃料供給経路を流れる燃料の最大流量と最小流量とを求めると共に、当該最大流量と当該最小流量との差よりなる脈動振幅を求める振幅計測手段と、
前記容積式流量計から出力される各瞬時流量と当該各瞬時流量に応じた理論脈動幅との対応関係を予め記憶する振幅記憶手段と、
前記振幅計測手段により計測された前記脈動振幅が、前記振幅記憶手段に記憶されている前記最大流量と前記最小流量とを求めたときにおける前記燃料供給経路を流れる燃料の瞬時流量に応じた理論脈動幅を超えているか否かを判定し、超えている場合には、気泡混入による異常と判定し、その判定結果を出力する判定手段と、を備えたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明になる燃料供給装置の一実施例を示す概略構成図である。図２は燃料供給装置の外観形状を示す図であり、(Ａ)は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【００１５】
図１及び図２に示されるように、燃料供給装置１０は、自動車の燃料タンク（図示せず）にガソリン等の燃料を供給する計量機１１と、計量機１１に燃料を供給するための地下タンク２２とを有する。燃料供給装置１０の筐体１２の側面からは、給液ノズル１４に接続された給液ホース１６が引き出されている。
【００１６】
給液ノズル１４は、通常、筐体１２の側面に設けられたノズル掛け１８に掛止されている。そして、顧客の自動車が給液所に到着すると、給液所の作業員は、給液ノズル１４をノズル掛け１８から外して自動車の燃料タンク（被燃料供給体）に設けられた給液口（図示せず）に挿入する。給液ノズル１４は、レバー１４ａが引き上げられる方向に操作されると、内部の弁部が開弁して燃料を供給することが可能になる。
【００１７】
また、筐体１２の内部には、給液ホース１６が連通接続された給液管路２０が配設されており、給液管路（燃料供給経路）２０の下端が地下タンク２２に挿入された挿入管路（燃料供給経路）２４に接続されている。挿入管路２４は、地下タンク２２の上方から垂直に挿入されており、その先端２４ａが地下タンク２２の底部近傍まで延在している。
【００１８】
尚、本実施例では、計量機１１の底部から引き出された配管がそのまま下方に延在して地下タンク２２に挿入される構成を一例として挙げたが、これに限らず、実際の施工例では、地下タンク２２の位置が計量機１１から離れた位置にあるので、挿入管路２４の上端から水平方向に延在形成された水平管路を介して計量機１１内部の給液管路２０に連通接続される。
【００１９】
筐体１２の内部に設けられた給液管路２０には、油液を地下タンク２２から吸引するための給液ポンプ（燃料送出手段）２６と、燃料の供給量を計測するための流量計２８と、給液ポンプ２６の吸込側に設けられたフィルタ３０と、給液ポンプ２６の吐出側に設けられたストレーナ３２とが配設されている。
【００２０】
流量計２８は、例えば、ピストン往復動型の容積式流量計（詳細な構造は、特開平８−９４４０８号公報を参照）であり、吸い込まれた燃料の体積を流量に変換して流量パルス発信器２８ａから流量パルス（流量信号）を出力するように構成されている。そのため、流量計２８は、気泡の体積分も計測してしまう構造であり、燃料に気泡が含まれている場合には、計測誤差が生じてしまう。
【００２１】
フィルタ３０は、地下タンク２２内の異物が挿入管路２４に吸い込まれた場合に異物が給液ポンプ２６に吸い込まれることを防止する。また、ストレーナ３２は、フィルタ３０によって侵入を防止しきれなかった微細な異物や給液ポンプ２６内で発生する金属粉等の異物を燃料から除去するものである。
【００２２】
また、筐体１２の前面には、給油量を表示するための給油量表示器３４が配設されている。そして、筐体１２の内部には、各機器を制御する制御装置３６が設けられている。
【００２３】
制御装置３６は、上記ノズル掛け１８に設けられたノズルスイッチ１８ａと、給液ポンプ２６を駆動するポンプモータ２６ａと、流量計２８によって計測された流量に比例する流量パルスを出力する流量パルス発信器２８ａと、給油量表示器３４と、油種や給液量を設定するための設定器３８とが電気的に接続されている。
【００２４】
そして、制御装置３６は、後述するように給液ノズル１４がノズル掛け１８より外されてノズルスイッチ１８ａからの信号が入力されると、流量パルス発信器２８ａから出力される流量パルス信号を積算して給油量を算出して給油量表示器３４に表示する。
【００２５】
図３は各機器の構成を示すブロック図である。
図３に示されるように、制御装置３６は、給液ポンプモー夕２６ａ、給液量表示器３４、油種ランプ３８ａ、設定器表示器３８ｂに対して制御信号を送信すると共に、流量パルス発信器２８ａ、ノズルスイッチ１８ａ、表示確認スイッチ３８ｃ、基準吐出量設定スイッチ３８ｄからの入力信号を受信するＩ／Ｏ(入力/出力)ポート３６ａを有する。
【００２６】
また、制御装置３６は、Ｉ／Ｏポート３６ａで受信した入力信号に基づいて、後述するような監視処理、判定処理、報知処理、給油作業制御処理、給油作業時計測処理、計測結果表示処理、基準吐出量設定処理等のデータ処理を行なうＣＰＵ(中央処理装置)３６ｂ、ＣＰＵ３６ｂでの処理プログラムが格納されたＲＯＭ３６ｃ、ＣＰＵ３６ｂでのデータ処理時にワーク領域として用いられるＲＡＭ３６ｄ、計時を行なうタイマ３６eを有する。
【００２７】
ここで、図４（Ａ）（Ｂ）を参照して、流量パルス発信器２８ａから出力される流量パルスについて説明する。図４（Ａ）は給液開始時の流速変化の一例を示すグラフ、図４（Ｂ）は流量パルスの周期変化の一例を示す図である。
【００２８】
流量パルス発信器２８ａは、例えばロータリエンコーダによって構成されており、容積式流量計の回転軸（図示せず）と機械的に結合されており、流量計２８の回転軸の回転数に同期したパルスを出力する。その出力パルス数は、流量パルス発信器２８ａの仕様により異なるが、例えば５０パルス/回転を出力するように調整されている。
【００２９】
流量パルス発信器２８ａから出力された流量パルス（流量信号）をカウントすることにより瞬時流量が求まる。この瞬時流量は、単位時間当たりに出力されたパルス数を流量に換算して得られるが、単位時間は任意に設定される数値であり、例えば、１秒間に供給される流量（L/sec）あるいは１分間に供給される流量(L/min）を瞬時流量として設定することも可能である。
【００３０】
図４（Ａ）（Ｂ）に示されるように、給液される燃料の流速に比例して流量パルスのパルス周期も変化する（ｔ1＞ｔ2＞ｔ3）ことから、この流量パルスの周波数は流速に比例していることが分かる。
【００３１】
図５（Ａ）〜（Ｄ）は、瞬時流量及び気泡の有無に応じた脈動振幅の変化を示すのグラフである。ここで、図５（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、通常給液の場合と供給される燃料に気泡が混入した場合の、瞬時流量の脈動振幅の違いについて説明する。尚、図５（Ａ）〜（Ｄ）は横軸に時間、縦軸に瞬時流量を示したグラフである。
【００３２】
図５(Ａ)に示すグラフＩは、給液ノズル１４のノズルレバー１４ａを上段（全開位置）に開弁操作した状態で空気を混入させない場合の実験結果であり、瞬時流量は規定流量ＱLを超える最大流量（例えば、４８L/min）で供給された場合の流量変化の一例を示している。この規定流量ＱLは、燃料に気泡が混入しない状態で給液された場合の瞬時流量の基準値である。
【００３３】
従って、グラフＩから規定流量ＱLを超える流量値が計測された場合には、燃料に気泡が混入していないことが分かる。また、グラフＩから燃料に気泡が混入していない場合は、供給開始から供給終了まで規定流量ＱLを超える流量値が計測されることが分かる。
【００３４】
この場合、流量パルス発信器２８ａから出力される流量パルスの周波数変動が比較的小さいため、燃料供給中の流量変動の脈動振幅も比較的小さい。本実施例においては、例えば、このグラフＩの流量変動の脈動振幅Vaを気泡が混入しない正常な場合の基準値とする。この流量変動の脈動振幅Vaは、燃料供給時の基準値として制御装置３６のＲＯＭ３６ｃ（振幅記憶手段）に記憶される。
【００３５】
図５(Ｂ)に示すグラフIIは、給液ノズル１４のノズルレバー１４ａを上段（全開位置）に開弁操作した状態で給液管路２０に約３０L/minの気泡を混入させた場合の実験結果であり、瞬時流量は規定流量ＱL以下の流量で供給された場合の流量変化の一例を示している。
【００３６】
グラフIIの流量は、上記規定流量ＱL以下の低流量であるので、低流量値が計測された場合には、燃料に気泡が混入していることが分かる。
【００３７】
また、流量パルス発信器２８ａから出力される流量パルスは、流量に比例した周波数で出力されるため、燃料に気泡が混入されている場合には、流量パルスの周波数変動が比較的大きいため、燃料供給中の流量の脈動振幅Vbも比較的大きい。
【００３８】
従って、グラフIIIの脈動振幅Vbが基準となる脈動振幅Vaよりも大きい（Vb＞Va）場合には、燃料に気泡が混入されていることが分かる。
【００３９】
図５(Ｃ)に示すグラフIIIは、給液ノズル１４のノズルレバー１４ａを上段（全開位置）に開弁操作した状態で給液管路２０に約１０L/minの空気を混入させた場合の実験結果であり、瞬時流量は規定流量ＱL以下の流量で供給された場合の流量変化の一例を示している。
【００４０】
グラフIIIの流量は、上記規定流量ＱL以下の低流量であるので、低流量値が計測された場合には、燃料に気泡が混入していることが分かる。
【００４１】
また、グラフIIIの燃料に混入される空気量は、上記グラフIIの１／３であっても、流量パルスの周波数変動が比較的大きいため、燃料供給中の流量変動の脈動振幅Vcも比較的大きい。
【００４２】
従って、瞬時流量の脈動振幅Vcが基準となる脈動振幅Vaよりも大きい（Vc＞Va）ので、燃料に気泡が混入されていることが分かる。
【００４３】
図５(Ｄ)に示すグラフIVは、給液ノズル１４のノズルレバー１４ａを下段（半開位置）に開弁操作した状態で空気を混入させない場合の実験結果であり、瞬時流量は規定流量ＱL以下の流量（例えば、２２L/min）で供給された場合の流量変化の一例を示している。
【００４４】
グラフIVの流量は、上記規定流量ＱL以下の低流量であるが、瞬時流量の脈動振幅Vdが基準となる脈動振幅Vaと略等しい（Vd＝Va）ので、燃料に気泡が混入されていないことが分かる。
【００４５】
図５(Ｅ)に示すグラフＶは、給液ノズル１４のノズルレバー１４ａを低流量位置に開弁操作した状態で空気を混入させない場合の実験結果であり、瞬時流量は規定流量ＱL以下（例えば、１０L/min）の流量で供給された場合の流量変化の一例を示している。
【００４６】
グラフＶの流量は、上記規定流量ＱL以下の低流量であるが、瞬時流量の脈動振幅Veが基準となるの脈動振幅Vaよりも小さく（Ve＜Va）安定しているので、燃料に気泡が混入されていないことが分かる。
【００４７】
上記グラフＩとIIとを比較してみると、燃料に気泡が混入したことにより流量が低下することが分かる。これは、図示しないエアセパレータ（気液分離器）によって気泡が分離された燃料を供給するためであり、このときの平均瞬時流量は、約２５L/min程度であった。
【００４８】
次に上記グラフIIとIVとを比較してみると、両者とも略同じ平均流量であるものの、グラフIVよりもグラフIIの方が脈動振幅が大きい（Vd＜Vb）ことが分かる。これは、流量計２８がピストン往復動型容積式流量計であり、ピストンが往復運動することでピストンストローク分の容積が計測するように構成されている。そのため、エアセパレータ（気液分離器）によって除去されなかった気泡が流量計２８に流入された場合には、ピストン動作が気泡を圧縮する際にピストン速度が変動してしまい、パルス周波数が変動する。よって、流量計２８のピストン動作が不安定となり、その動作的なばらつきによって上記グラフII，IIIのように瞬時流量の脈動振幅が大きく変動することになる。
【００４９】
また、上記グラフIIIとＶとを比較してみると、両者の瞬時流量は共に低流量であるが、グラフIIIの脈動振幅VcがグラフＶの脈動振幅Veよりも大きい（Vc＞Ve）、これは、供給される燃料に気泡が混入していることによるものであることが分かる。
【００５０】
図６は瞬時流量と脈動振幅との関係を示すグラフである。
図６に示されるように、通常給液の場合（燃料に気泡が混入しない場合）、瞬時流量と脈動振幅は、グラフVIから比例関係にあることが分かる。このグラフVIは、気泡無し領域と気泡発生領域との境界線であり、グラフVIの下側は気泡無し領域であり、グラフVIの上側は気泡発生領域である。
【００５１】
このグラフVIから、高流量で給液する場合の脈動振幅は、低流量で給液する場合よりも大きい値となる。すなわち、燃料の供給を開始してから所定時間が経過したのに、瞬時流量が上昇せずに脈動振幅が大きくなった場合には、燃料に気泡が混入したものと判定することが可能になる。これにより、燃料に気泡が混入したことを燃料供給中に判定することが可能になり、配管の亀裂や地下タンクの残量不足などによる気泡混入を正確に判定することができる。しかも、気泡を検出するためのセンサ等を設けずに気泡混入を判定することが可能であるので、既存の設備をそのまま利用することができ、構成が複雑化することを防止できる。
【００５２】
また、通常の瞬時流量で燃料供給を行う場合、許容すべき脈動振幅（異常と判定されない振幅）は、ポンプ２６と流量計２８との動作によって起こる脈動によって生じる。このうち、ポンプ２６によって発生する脈動は周波数が高く、流量変動として捉えることは難しい。
【００５３】
これに対し、流量計２８は、ピストン往復動型の容積式流量計であるので、軸回転に連携して４つのスライドベーンが交互にピストン動作をするパッシブな機構である。そのため、流量計２８のピストン動作に伴う脈動流の振幅、脈動周波数は、共に燃料供給量（流量）に比例して発生する。
【００５４】
そこで、以下の式（１）が成立する。
ｖｂｐ−ｐ≦ｖ×ｋ …（１）
上記式（１）において、ｖｂｐ−ｐは脈動流の振れ幅（脈動振幅）、ｖは測定瞬時流量、ｋは脈動流係数である。
【００５５】
従って、上記（１）を満足しない場合は、燃料に気泡が混入していることを判定できる。ここで、燃料に気泡が混入しているか否かを判定する判定方法について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５６】
気泡混入判定処理は、制御装置３６のＲＯＭ３６ｃに記憶された制御プログラムを制御装置３６のＣＰＵ３６ｂが実行することにより処理される。尚、上記制御プログラムには、燃料の供給を制御するための処理も含まれているが、以下の説明では、本発明に関連する処理を抜粋して説明する。
【００５７】
制御装置３６のＣＰＵ３６ｂは、流量パルス発信器２８ａから流量パルスが入力されると、流量パルスの立ち上がりエッジに同期して図７に示す割り込み処理を起動する。図７のＳ１１では、動作状態が待機中かどうかを確認する。Ｓ１１において、動作状態が燃料の供給を行っていない状態で流量パルスが入力されたときは、Ｓ１２に進み、待機状態続行タイマカウンタをスタートさせる。続いて、Ｓ１３では、動作状態を計測中に設定する。そして、Ｓ１４では、流量パルス計測用のタイマカウンタをスタートさせる。
【００５８】
また、上記Ｓ１１において、動作状態が計測中に設定されているときに流量パルスが入力された場合、Ｓ１５に進み、待機状態続行タイマカウンタをクリアし、Ｓ１６で流量パルス計測用に動作しているタイマカウンタを読み出し、変数ｔ１に記憶する。続いて、Ｓ１７に進み、流量パルス計測用に動作しているタイマカウンタをリスタートさせ次の流量パルスの入力があるまでの周期計測を開始する。
【００５９】
次に、Ｓ１８では、今回の流量を計測するために、各流量計２８ごとに設定されている器差や温度補正係数、圧力補正係数などのメータファクターを用いて流量パルスの周期から瞬時流量を算出し、その値を変数Ｑｎとして記憶する。
【００６０】
この瞬時流量に対して、Ｓ１９では、デジタルローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理を施し、高周波成分を取り除く。ここで、Ｓ２０において、前回の計測で流量変動（脈動流）が立ち上がり状態であるか否かを確認する。
【００６１】
Ｓ２０で前回の計測で流量変動（脈動流）が立ち上がり状態であるときは、Ｓ２１に進み、今回の値Ｑｎと前回の値（つまり立ち上がり状態で発生した流量の最大値）Ｑmaxと比較する。Ｓ２１において、Ｑｎ＞Ｑmaxであるときは、Ｓ２２に進み、流量変動がまだ立ち上がり状態であると判断し、ＱmaxをＱｎに更新する。
【００６２】
Ｓ２１において、Ｑｎ＜Ｑmaxであるときは、Ｓ２３に進み、流量変動が立ち下がり状態に遷移したと判断し、Ｓ２４で立ち下がり状態で発生した最低流量としてＱminをＱｎに更新する。
【００６３】
また、上記Ｓ２０において、前回の計測で流量変動（脈動流）が立ち下がり状態であるときは、Ｓ２５に進み、流量変動がまだ立ち下り状態であるかどうかを確認するために、今回の値Ｑｎと前回の値（つまり立ち下がり状態で発生した流量の最小値）Ｑminと比較する。
【００６４】
Ｓ２５において、Ｑｎ＞Ｑminであるときは、Ｓ２６に進み、流量変動が立ち上がり状態に遷移したと判断し、Ｓ２７では、立ち上がり状態で発生した最大流量としてＱmaxをＱｎに更新する。次のＳ２８では、流量変動の脈動振幅ΔＱ１を求めるためにΔＱ１＝Ｑmax−Ｑminを計算し（請求項１記載の振幅計測手段に相当する）、Ｓ２９で前述した式（１）を用いて流量Ｑｎにおける理論脈動幅を求め、この理論脈動幅を変数ΔＱ0として記憶する。
【００６５】
次いで、流量変動の脈動振幅ΔＱ１がＱｎにおいて許容できる脈動幅であるかを判定するために、Ｓ３０において、判定処理を行う（請求項１記載の判定手段に相当する）。Ｓ３０では、流量変動の脈動振幅ΔＱ１が理論脈動幅ΔＱ0に対して許容範囲（±ε％）内であれば、流量変動幅を正常とする。
【００６６】
Ｓ３０において、判定の結果、範囲内である場合には、Ｓ３１で脈動振幅が正常と判断し、Ｓ３０において、判定の結果、流量変動の脈動振幅ΔＱ１が理論脈動幅ΔＱ0に対して許容範囲（±ε％）外であれば、Ｓ３２に進み、気泡が混入しており、異常と判定する。
【００６７】
次のＳ３３では、異常発生（気泡混入）を音声あるいはアラームなどで報知する。そのため、給液所の係員は、地下タンクの残量を確認し、残量が規定値以上ある場合には、直ちにメンテンス会社に連絡して原因を調査させて、気泡混入の原因が配管の亀裂あるいはポンプ２６によるかどうかを確認できる。
【００６８】
そして、Ｓ３４では、ポンプモータ２６ａへの通電を遮断して燃料の供給を停止させる。これにより、気泡が混入した燃料が供給されることを防止し、燃料の供給不足、及び流量計２８による計測誤差の発生を防止することが可能になる。
【００６９】
また、上記Ｓ２５において、Ｑｎ≦Ｑminであるときは、Ｓ３５に進み、流量変動がまだ立ち上がり状態であると判断し、ＱmaxをＱｎに更新する。
【００７０】
このように、流量変動の脈動振幅ΔＱ１が理論脈動幅ΔＱ0に対して許容範囲（±ε％）内に入っている場合には、供給される燃料に気泡が混入していないと判定され、流量変動の脈動振幅ΔＱ１が理論脈動幅ΔＱ0に対して許容範囲（±ε％）に入っていない場合は、燃料供給中に配管に亀裂が発生したり、あるいは地下タンクの残量が少なくなったり、あるいは温度上昇やポンプの送液動作により気泡が燃料に混入したことを推測できる。
【００７１】
図８は待機状態移行タイマカウンタオーバフロー発生割り込み処理を示すフローチャートである。
【００７２】
制御装置３６のＣＰＵ３６ｂは、燃料供給が終了した場合に待機状態とするために、流量パルスの立ち上がりエッジを検出してから、一定時間が経過すると、待機状態移行タイマカウンタオーバフロー発生割り込みが発生し、図８に示す処理が起動される。Ｓ４１では、待機状態移行タイマカウンタを停止させ、Ｓ４２では、動作状態を待機状態に移行する。
【００７３】
ここで、判定処理方法の変形例１について図９のフローチャートを参照して説明する。上記図７に示す判定方法では、燃料供給開始から終了まで判定処理を行ったが、図９に示す変形例１の判定処理では、ＣＰＵ３６ｂの演算処理の負担を軽減し、且つ判定確度を向上させるため、所定流量（規定流量ＱＬ）以下に減少した場合に気泡混入の判定処理を行うように設定されている（図５（Ｂ）（Ｃ）参照）。
【００７４】
図９に示すＳ５１〜Ｓ５４は、前述したＳ１１〜Ｓ１４と同一処理であり、Ｓ５６〜Ｓ５９は前述したＳ１５〜Ｓ１８と同一処理であり、Ｓ６２〜Ｓ７８は前述したＳ１９〜Ｓ３５と同一処理であり、その説明は省略する。
【００７５】
ＣＰＵ３６ｂは、燃料の供給を行っていない状態から最初の流量パルスが入力された場合には、Ｓ５１〜Ｓ５４で上記Ｓ１１〜Ｓ１４と同一処理を行った後、Ｓ５５で制御プログラムの動作状態を非判定状態に設定する。
【００７６】
また、Ｓ５１で計測中の場合は、Ｓ５６〜Ｓ５９で前述したＳ１５〜Ｓ１８と同一処理を行った後、Ｓ６０で制御プログラムの動作状態が気泡混入判定中かどうかを確認する。Ｓ６０において、気泡混入判定中である場合には、Ｓ６１に進み、流量Ｑｎが判定開始設定値（規定流量）ＱＬ以上か否かを確認する。
【００７７】
Ｓ６１において、流量Ｑｎが判定開始設定値（規定流量）ＱＬ以下のときは、通常の燃料供給状態でないので、Ｓ６２〜Ｓ７８で前述したＳ１９〜Ｓ３５と同一処理を行う。
【００７８】
また、上記Ｓ６１において、流量Ｑｎが判定開始設定値(規定流量)ＱL以上のときは、通常の燃料供給状態であるので、Ｓ７９に進み、非判定中に遷移する。
【００７９】
また、上記Ｓ６０において、気泡混入判定中でない場合には、Ｓ８０に進み、流量Ｑｎが判定開始設定値(規定流量)ＱL以下か否かを確認する。Ｓ８０で流量Ｑｎが判定開始設定値(規定流量)ＱL以下の場合には、Ｓ８１に進み、判定中に遷移させる。次のＳ８２では、流量脈動の状態を立ち上がりに設定し、続いて、Ｓ８３で流量変動がまだ立ち上がり状態であると判断し、ＱmaxをＱｎに更新する。
【００８０】
また、上記Ｓ８０において、流量Ｑｎが判定開始設定値(規定流量)ＱL以上の場合（図５（Ａ）参照）には、通常の燃料供給状態であるので、何もせずに今回の処理を終了する。
【００８１】
このように、変形例１では、Ｓ６１において、流量Ｑｎが判定開始設定値(規定流量)ＱL以上のときは、通常の燃料供給状態であるので、非判定中に遷移させ、流量Ｑｎが判定開始設定値(規定流量)ＱL以下のときは、気泡が発生している可能性が高い流量域であるので、Ｓ６２以降の判定処理を行うため、気泡混入の可能性が低い流量域での判定処理を省略して無駄な判定処理を削減しうる。
【００８２】
ここで、判定処理方法の変形例２について図１０のフローチャートを参照して説明する。上記変形例１では、１回の判定で気泡混入の有無を検出したが、例えば、外乱によって同様な現象が発生することも想定でき、その結果、誤判定となることが考えられる。
【００８３】
そこで、変形例２では、誤判定防止による確度向上を目的として、所定時間異常な流量信号（流量変動幅が異常値）が継続した場合、気泡混入の可能性が高いと判断することにより、気泡混入の誤判定を防止する。
【００８４】
図１０に示すＳ９１〜Ｓ９５は、前述したＳ５１〜Ｓ５５と同一処理であり、Ｓ９７〜Ｓ１１５は前述したＳ５６〜Ｓ７４と同一処理であり、Ｓ１２５〜Ｓ１３０は前述したＳ７８〜Ｓ８３と同一処理であり、その説明は省略する。
【００８５】
ＣＰＵ３６ｂは、燃料の供給を行っていない状態から最初の流量パルスが入力された場合には、Ｓ９１〜Ｓ９５で上記Ｓ５１〜Ｓ５５と同一処理を行った後、Ｓ９６で制御プログラムの動作状態を判定時間外に設定する。
【００８６】
また、Ｓ９１で計測中の場合は、Ｓ９７〜Ｓ１１４で前述したＳ５６〜Ｓ７３と同一処理を行った後、Ｓ１１４で流量変動の脈動振幅ΔＱ１が理論脈動幅ΔＱ0に対して許容範囲（±ε％）内であれば、Ｓ１１５で流量変動幅を正常とする。続いて、Ｓ１１６では、判定タイマをストップし、Ｓ１１７で制御プログラムの動作状態を判定時間外に設定する。
【００８７】
また、Ｓ１１４において、流量変動の脈動振幅ΔＱ１が理論脈動幅ΔＱ0に対して許容範囲（±ε％）外であれば、Ｓ１１８で判定タイマによるカウントが判定時間中か否かを確認する。Ｓ１１８において、判定時間中であれば、Ｓ１１９に進み、予め設定された所定時間が経過したかどうかを確認する。
【００８８】
上記Ｓ１１９において、所定時間が経過していないときは、今回の処理を終了して次の流量パルスが入力されるのを待機しており、流量パルスが入力されると、上記Ｓ９１，Ｓ９７〜Ｓ１０４,Ｓ１０９〜Ｓ１１４,Ｓ１１８,Ｓ１１９の処理を繰り返す。そして、上記Ｓ１１９において、Ｓ１１４の判定処理により脈動振幅ΔＱ１が理論脈動幅ΔＱ0に対して許容範囲（±ε％）外の状態が所定時間継続したときは、Ｓ１２０に進み、気泡が混入しており、異常と判定する。
【００８９】
次のＳ１２０では、異常発生（気泡混入）を音声あるいはアラームなどで報知する。そして、Ｓ１２１に進み、ポンプモータ２６ａへの通電を遮断して燃料の供給を停止させる。これにより、気泡が混入した燃料が供給されることを防止し、燃料の供給不足、及び流量計２８による計測誤差の発生を防止することが可能になる。
【００９０】
また、上記Ｓ１１８において、判定時間中でないときは、Ｓ１２３に進み、判定タイマをスタートさせ、Ｓ１２４で判定時間中に遷移させる。また、Ｓ１２５〜Ｓ１３０では、前述したＳ７８〜Ｓ８３と同じ処理を実行する。
【００９１】
このように、変形例２では、脈動振幅ΔＱ１が理論脈動幅ΔＱ0に対して許容範囲（±ε％）外の状態が所定時間継続したときは、気泡が混入しており、異常と判定するため、脈動振幅が外乱の影響を受けにくくなり、気泡混入の判定精度がより高められる。
【００９２】
尚、上記実施の形態では、自動車の燃料タンクにガソリン等の燃料を供給する場合を一例としてあげたが、これに限らず、ガソリン以外の液体燃料を供給する装置であれば、他の液体燃料を供給する装置にも本発明を適用できるのは勿論である。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃料を送出する燃料送出手段と、該燃料送出手段により送出された燃料を被燃料供給体に供給する燃料供給経路と、該燃料供給経路を流れる燃料の流量を計測するピストン往復動型の容積式流量計とを有する燃料供給装置において、前記容積式流量計から出力された流量パルスの周期毎の割り込み処理に基づく所定時間内における前記燃料供給経路を流れる燃料の最大流量と最小流量とを求めると共に、当該最大流量と当該最小流量との差よりなる脈動振幅を求める振幅計測手段と、前記容積式流量計から出力される各瞬時流量と当該各瞬時流量に応じた理論脈動幅との対応関係を予め記憶する振幅記憶手段と、前記振幅計測手段により計測された前記脈動振幅が、前記振幅記憶手段に記憶されている前記最大流量と前記最小流量とを求めたときにおける前記燃料供給経路を流れる燃料の瞬時流量に応じた理論脈動幅を超えているか否かを判定し、超えている場合には、気泡混入による異常と判定し、その判定結果を出力する判定手段と、を備えたため、燃料に気泡が混入したことを燃料供給中に判定することが可能になり、配管の亀裂や地下タンクの残量不足などによる気泡混入を正確に判定することができ、且つ気泡を検出するためのセンサ等を設けずに気泡混入を判定することが可能であるので、既存の設備をそのまま利用することができ、構成が複雑化することを防止できる。
また、瞬時流量の差違に関係なく気泡の混入の有無を判定することが可能になり、気泡検出の精度をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる燃料供給装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】燃料供給装置の外観形状を示す図であり、(Ａ)は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図３】各機器の構成を示すブロック図である。
【図４】給液開始時の流速変化の一例及び流量パルスの周期を変化の一例を示す図である。
【図５】瞬時流量及び気泡の有無に応じた脈動振幅の変化を示すのグラフである。
【図６】瞬時流量と脈動振幅との関係を示すグラフである。
【図７】判定処理方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】待機状態移行タイマカウンタオーバフロー発生割り込み処理を示すフローチャートである。
【図９】判定処理方法の変形例１を説明するためのフローチャートである。
【図１０】判定処理方法の変形例２を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 燃料供給装置
１１ 計量機
１４ 給液ノズル
１８ ノズル掛け
１８ａ ノズルスイッチ
２０ 給液管路
２４ 挿入管路
２６ 給液ポンプ
２６ａ ポンプモータ
２８ 流量計
２８ａ 流量パルス発信器
３６ 制御装置
３６ｂ ＣＰＵ
３８ 設定器
Claims (1)
- 燃料を送出する燃料送出手段と、
該燃料送出手段により送出された燃料を被燃料供給体に供給する燃料供給経路と、
該燃料供給経路を流れる燃料の流量を計測するピストン往復動型の容積式流量計とを有する燃料供給装置において、
前記容積式流量計から出力された流量パルスの周期毎の割り込み処理に基づく所定時間内における前記燃料供給経路を流れる燃料の最大流量と最小流量とを求めると共に、当該最大流量と当該最小流量との差よりなる脈動振幅を求める振幅計測手段と、
前記容積式流量計から出力される各瞬時流量と当該各瞬時流量に応じた理論脈動幅との対応関係を予め記憶する振幅記憶手段と、
前記振幅計測手段により計測された前記脈動振幅が、前記振幅記憶手段に記憶されている前記最大流量と前記最小流量とを求めたときにおける前記燃料供給経路を流れる燃料の瞬時流量に応じた理論脈動幅を超えているか否かを判定し、超えている場合には、気泡混入による異常と判定し、その判定結果を出力する判定手段と、
を備えたことを特徴とする燃料供給装置。
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