JP5083094B2 - 給油所の相分離監視システム - Google Patents

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Description

本発明は、エタノール混合ガソリンからなる燃料油を貯留する給油所の相分離監視システムに関するものである。
従来より、給油所の地下タンク等の貯槽の燃料油の残量および水分量を測定する方法が提案されている。
特開平9−323799号(要約書)
近年、地球温暖化防止対策として、エタノール混合ガソリン(いわゆるバイオガソリン)が注目されている。エタノール混合ガソリンとは、ガソリンに植物性のエタノールを混合したものである。
ここで、給油所の地下タンクには、外気と連通している通気管が設けられているので、当該通気管から外気が流れ込む。外気温が高い夏場においては、高温多湿の外気が低温の地下タンク内に流入することにより、結露による水が地下タンク内の燃料に混入することがある。
通常のガソリンに水が混入してもガソリンと水とは分離したままだが、前記エタノール混合ガソリンにおいては、エタノールと水とは親和性が高いのでエタノール混合ガソリン中のエタノールと水分が混和して、一定割合以上の水分が混入すると、エタノール混合ガソリン中のエタノールはガソリン相から水相に移動して相分離を起こす。
前記相分離が発生すると、前記エタノール混合ガソリンからエタノールが抜けてしまうためにオクタン価や蒸留性状等の品質が保てなくなる。すなわち、エタノール混合ガソリンのエタノールの割合が少なくなると、オクタン価が下がりノッキングが生じ易くなるなどの不具合が生じる。そのため、エタノール混合ガソリンを扱う給油所では、相分離が生じないように該エタノール混合ガソリンの管理を行うことが重要となる。
したがって、本発明の目的は、エタノール混合ガソリンの相分離を防止することで、エタノール混合ガソリンの品質管理を行い得る給油所の相分離監視システムを提供することである。
前記目的を達成するために、本発明の給油所の相分離監視システムは、エタノール混合ガソリンからなる燃料油を貯留する地下タンクから給油装置により前記燃料油を汲み上げる給油所において、前記地下タンク中の燃料油の液相温度TL を計測する液相温度計と、前記地下タンク内の気相温度TA を計測する気相温度計と、前記燃料油の水分濃度Aを計測する水分濃度計測手段と、前記燃料油のエタノール濃度および前記液相温度計で計測された燃料油の液相温度TL から定まる前記燃料油において相分離を生じる基準水分濃度Wと前記計測された水分濃度Aとに基づいて、相分離の可能性を判別する相分離判別手段とを備え、前記水分濃度計測手段を前記給油所の地下タンクの外の部分に設けると共に、前記気相温度TA が前記液相温度TL よりも高い(高温雰囲気)か否か、あるいは、気相温度TA が液相温度TL よりも所定の設定温度ΔT以上高い(高温雰囲気)か否かを判別するサンプリング判別手段を設け、この判別結果に基づいて前記地下タンクから前記燃料油を汲み上げ、前記燃料油を前記水分濃度計測手段に導入してサンプリングすることで水分濃度を計測する。
図7に示すように、エタノール混合ガソリンは液相温度によって相分離の生じる水分の割合が異なる。例えば、E10(ガソリン中のエタノールの割合が10 vol%)において、液相温度が約20℃の場合には水分の割合が0.50 vol%程度で相分離が生じるのに対し、液相温度が約5℃の場合には水分の割合が0.40 vol%程度で相分離が生じる。したがって、液相温度TL から定まる基準水分濃度Wに基づいて相分離の判別を行う。
本発明においては、液相温度TL および気相温度TA に基づき、結露により水分濃度が上昇するおそれがあるときに頻繁にサンプリングを行うことにより、相分離が生じる前に該水分濃度を知ることができる。そのため、相分離が生じる前に、エタノール混合ガソリンを補給するなどすることで、相対的に水分濃度を低下させることができ、相分離を回避することが可能になるので、エタノール混合ガソリンの所定品質を保持することができる。
また、相分離を生じるおそれのないときにはサンプリング頻度を少なくすることができる。
本発明において、前回のサンプリング後の1つの地下タンクからの汲み上げ量が所定量Vよりも大きくなった場合で、かつ、前記高温雰囲気の場合に前記サンプリングを行うのが好ましい。
地下タンク内の油量が減ると大気が地下タンク内に入るので、水分量が上がるおそれがある。このような場合に、濃度計測と判別を行うことにより、前記相分離が生じないように地下タンクを監視する。
本発明において、前回のサンプリング後に一定時間tが経過した場合に、前記サンプリングを行うのが好ましい。
すなわち、ある程度時間が経過すると結露している可能性があるのでサンプリングを行うことにより前記相分離が生じないように地下タンクを監視する。
図7に示すように、エタノール混合ガソリンはエタノール濃度によっても相分離の生じる水分の割合が異なる。たとえば、E10(ガソリン中のエタノールの割合が10 vol%)とE3(ガソリン中のエタノールの割合が3 vol%)とでは、相分離の生じる水分の割合(基準水分濃度W)が全く異なる。ここで地下タンクには所定のエタノール濃度の燃料が貯留されているべきところ、タンクローリーから荷降しされる際に燃料油の油種を間違うことも考えられる。そこで、前記燃料油のエタノールの濃度を計測するエタノール濃度計測手段を前記給油所の地下タンクの外の部分に設けると共に、前記ポンプで汲み上げた燃料油を前記エタノール濃度計測手段に導入してエタノール濃度Bを計測し、当該計測したエタノール濃度Bに基づいて前記判別を前記判別手段が行うのが好ましい。
かかる態様によれば、実際のエタノール濃度を計測した上で相分離の監視を行うことが可能になる。
本発明において、前記ポンプは前記給油装置のポンプとは別に設けられているのが好ましい。
かかる態様によれば、別途、ポンプを設けることにより、給油装置の標準化が容易になる。そのため、大幅なコストアップを招くおそれがない。
本発明において、前記ポンプで汲み上げた燃料油を前記水分濃度計に導入する第1の流路と排油する第2の流路とに切り換える弁を設けるのが好ましい。
かかる態様によれば、相分離が生じた場合のエタノール混合ガソリンの排油が容易になる。
以下、本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
図1〜図4は実施例1を示す。
図1に示すように、給油所の地上には、1または複数の給油装置2が設置されており、給油所の地下には、燃料油(エタノール混合ガソリン)Oを貯留する地下タンクLが埋設されている。前記地下タンクLには、地上の外気に連通する通気管6が設けられている。
給油装置2:
前記地下タンクLには、給油管21を介して給油装置2が接続されている。給油装置2は、地下タンクL内の燃料油Oを給油ポンプ(第1ポンプ)P1により汲み上げて車両に供給するものであり、給油装置2から汲み上げられた燃料油Oの供給量をカウントする流量計(図示せず)を備えている。給油装置2には、給油ノズル20が設けられており、該給油ノズル20を車両の燃料タンクに差し込み燃料油Oを当該車両に給油する。前記給油が行われると、給油装置2は、前記流量計によりカウントされた燃料油Oの汲上供給量を制御部3に送信する。
濃度計42: 略円筒形の地下タンクL内には、吸上管40および第1戻し管43が地上に向って設けられている。吸上管40には、前記給油ポンプ(第1ポンプ)P1とは異なる循環ポンプ(第2ポンプ)P2が接続されている。前記循環ポンプP2により、吸上管40を介して汲み上げられた地下タンクL内の燃料油Oは、第1切換弁V1を介して濃度計42内に送られた後、第1戻し管43により地下タンクL内に戻される。
一方、地下タンクL内の燃料油Oを排出する場合には、第1切換弁V1を排出側に切り換えることにより、二点鎖線の矢印で示すように、地下タンクL内の燃料油Oが外部に汲み出される。
図2に示すように、前記吸上管40の下端部に設けられた開口40aは、地下タンクLの底部Laに接触するように設けられている。該吸上管40の前記下端部は斜めに切断されており、地下タンクLの底部Laから吸上管40の切断面の上端部までの高さhが約5mm程度になるように設定されている。
図1に示す前記濃度計42は、燃料油O中の水分濃度Aを計測する水分濃度計測手段と、該燃料油O中のエタノール濃度Bを計測するエタノール濃度計測手段とを有している。前記濃度計42としては、たとえば、赤外線を用いた市販の濃度計を採用することができる。
後述する所定のタイミングで、濃度計42によって検出された水分濃度Aおよびエタノール濃度Bは、たとえば、マイクロコンピュータからなる制御部3に送信される。
油面検知器1,水位検知器12:
前記地下タンクLには、油面検知器1および水位検知器12が設けられている。
油面検知器1としては、種々の機構が考えられるが、たとえば、特開平7−63595号公報に記載された測定装置を用いた場合について、簡単に説明する。
油面検知器1は、パイプ10と該パイプ10に案内されて上下方向に移動可能なフロート11からなる液位測定器を備えている。フロート11は、その見かけの比重、つまり全体としての比重が地下タンクL内の燃料油Oよりも小さくなるように設定されている。そのため、フロート11は燃料油Oの油面レベル上に浮かぶことになる。前記油面検知器1はフロート11の上下の位置を計測した油面検知信号を制御部3に送信する。
前記制御部3は、前記油面検知信号に基づき燃料油Oの油位を算出する。
前記パイプ10の下端には水位検知センサ13が設けられている。水位検知センサ13としては、電極を用いた公知の水検知センサを採用することができる。
水位検知センサ13は、地下タンクLの底部に近い位置から、上方に向って一定間隔(たとえば、1mm間隔)毎に、所定の高さまで一定の間隔で前記電極が配されている。前記電極が水に浸かると水位検知センサ13が水位検知器12に検知信号を送信する。前記電極には所定の番号が付されており、水位検知器12は、当該水に浸かった電極の番号を水検知信号として制御部3に送信する。前述したように、前記電極は上下方向に一定の間隔で配置されているので、水に浸かった電極番号を水検知信号として制御部3が受信することにより、水位を検出することができる。
気相温度計51,液相温度計52:
地下タンクL内には、市販の温度センサからなる気相温度計51および液相温度計52が設けられている。
気相温度計51は、地下タンクLの上部に取り付けられており、地下タンクL内の燃料油Oが満たされていない気相部Maの温度を計測し、当該気相温度信号を制御部3に送信する。
液相温度計52は、地下タンクLの下部に取り付けられており、地下タンクL内の燃料油Oの温度、すなわち液相部Moの温度を計測し、当該液相温度信号を制御部3に送信する。
なお、前記濃度計42および制御部3は、地上の建屋内など地下タンクLの外に設けられている。
制御部3の構成:
図3に示すように、前記制御部3は、CPU31、メモリ32および計時を行う計時手段33を備えている。
CPU31は、給油制御手段31a、サンプリング判別手段31bおよび相分離判別手段31cなどの演算手段を備えている。
メモリ32には、後述する所定量V、データテーブルDT、ウエイト時間twおよびサンプル時間tが予め設定記憶される記憶部が設けられている。つまり、メモリ32には、後述する種々の測定値や時刻など種々の値が記憶される。
前記データテーブルDT記憶部には、図7に示すような、燃料油のエタノール濃度Bごとに液相温度TL から定まる前記相分離を生じる基準水分濃度Wが、当該液相温度TL に互いに関連付けられて記憶されている。
つぎに、本給油所の相分離監視システムの運用方法について図4に示すフローチャートに基づいて説明する。
本システムがスタートすると、ステップS1に進み、図3のCPU31が給油装置2(図1)から給油された累積の総汲み上げ量が所定量(減量設定量)Vよりも大きいか否かの比較を行う。前記総汲み上げ量は、1つの地下タンクLについて給油装置2(図1)から給油が行われる度に制御部3に送信される前記汲上供給量を当該地下タンクLについて積算した値である。前記所定量Vとしては、地下タンクLの大きさや気候による地下タンクL内の気相部Maの上昇温度などを考慮した値であり、たとえば、100リットルや1000リットルなどの値に設定される。
総汲み上げ量での判別:
CPU31は、前記総汲み上げ量と所定量Vとを比較し、前記総汲み上げ量が所定量Vを超えた場合にはステップS2に進む。一方、前記総汲み上げ量が所定量V以下の小さい場合にはステップS10に進む。
ステップS2では、図3のCPU31が、図1の前記気相温度計51および液相温度計52から送信された気相温度信号および液相温度信号に基づき、気相温度TA および液相温度TL を算出する。サンプリング判別手段31bは、当該気相温度TA と当該液相温度TL との比較を行い、気相温度TA が液相温度TL を上回っている場合にはステップS3に進む。
一方、気相温度TA が液相温度TL 以下の場合にはステップS1に戻る。
ウエイト処理:
ステップS3では、ステップS4以降の結露予想が所定時間よりも頻繁に行われるのを防止するためにウエイト処理が行われる。
すなわち、CPU31が、前記計時手段33から現在の時刻を読み出し、当該現在時刻をメモリ32に記憶させる。メモリ32には、当該現在時刻と、前回、ステップS3において計時した前回の計時時刻とが記憶される。CPU31は、ステップS2が実行される度に、現在の時刻を現在時刻としてメモリ32に上書き保存させると共に、前回に計時した時刻(前回の現在時刻)を前回の計時時刻としてメモリ32に上書き保存させる。
CPU31は現在の時刻から、メモリ32から読み出した前回の計時時刻を減算して経過時間を算出する。CPU31は、メモリ32から前記ウエイト時間twを読み出し、前記経過時間とウエイト時間twとの比較を行う。当該差分時間よりもウエイト時間twが大きい場合には、CPU31は前記差分時間から所定時間が経過したと判断し、ステップS4に進む。一方、ウエイト時間twが差分時間以下の場合には、CPU31は前回の計時時刻から所定時間が経過していないと判断し、ステップS1に戻る。
結露予想:
ステップS4では、CPU31が図1の循環ポンプP2に運転開始信号を送信すると共に、第1切換弁V1を濃度計42側に開弁させてステップS5に進む。前記循環ポンプP2によって吸上管40から燃料油Oが汲み上げられ、第1切換弁V1を介して当該汲み上げられた燃料油Oが濃度計42に送られた後、該燃料油Oが第1戻し管43を通って地下タンクL内に戻される。
ステップS5では、濃度計42が水分濃度Aおよびエタノール濃度Bを検出し、当該水分濃度Aおよびエタノール濃度Bを制御部3に送信してステップS6に進む。
ステップS6では、CPU31が循環ポンプP2に運転終了信号を送信すると共に、第1切換弁V1を閉弁させてステップS7に進む。
ステップS7では、図3の相分離判別手段31cがメモリ32のデータテーブルDTから、当該地下タンクLに貯留されている燃料油Oの前記エタノール濃度Bの液相温度TL に対応する基準水分濃度Wを検索して読み出し、当該基準水分濃度Wに所定の余裕値αを乗算して比較設定値Cを算出してステップS8に進む。前記余裕値αとしては、0.5〜0.9程度の値が好ましい。
ステップS8では、相分離判別手段31cが、前記水分濃度Aと前記算出された比較設定値Cとを比較し、水分濃度Aが比較設定値Cよりも大きい場合にはステップS9に進む。一方、水分濃度Aが比較設定値C以下の場合にはステップS1に戻る。
ステップS9では、CPU31がタンク内の水分量が規定値よりも大きくなっており、このままでは相分離が生じるおそれがあると判断し、図1の表示器7に「水分濃度が高すぎます」などの警報表示を行うと共に、警報ブザー(図示せず)を鳴らせてステップS1に進む。
前記警報表示および警報ブザーが鳴らされると、作業員は、配送センター8に新たなエタノール混合ガソリンを当該給油所に搬送するように該配送センター8に連絡を取る。
燃料油Oの増加量での判別:
一方、ステップS10では、CPU31が燃料油Oが所定の前記所定量(増加所定量)Vよりも増加したか否かの判別を行う。
タンクローリーにより地下タンクLに燃料油Oが供給(荷降し)された場合、地下タンクL内の燃料油Oの液面が上昇し、CPU31が油面検知器1からの液面検知信号に基づき供給後の燃料油Oの総油量を算出する。CPU31は、供給後の燃料油Oの総油量から、供給前の燃料油Oの総油量を減算し、燃料油Oの増加量を算出する。
CPU31は、当該増加量とメモリ32から読み出した所定量Vとを比較し、増加量が前記所定量V以下の場合にはステップS11に進む。一方、前記増加量が所定量Vを超える場合にはステップS12に進む。
なお、所定量Vとしては、前述したステップS1で用いる前記減量所定量と、ステップS10で用いる増加所定量とが異なる値に設定されていてもよい。
所定時間毎にサンプリング:
ステップS11では、CPU31がメモリ32からサンプリング時間(一定時間)tを読み出し、前回のステップS11からサンプリング時間tが経過したか否かの判別を行う。サンプリング時間tが経過している場合には、ステップS4に進む。一方、サンプリング時間tが経過していない場合にはステップS12に進む。
したがって、所定時間毎にステップS4〜S8の結露予測がなされる。
なお、サンプリング時間tと前記ステップS3で説明したウエイト時間twとの関係は、サンプリング時間t>ウエイト時間twに設定されている。
水検知:
ステップS12では、CPU31が水位検知器12からの水検知信号に基づき、地下タンクL内の水位を計測し、前記水位検知器12が水を検知した場合には、ステップS13に進む。一方、水位検知器12が水を検知していない場合にはステップS1に戻る。
なお、測定誤差や許容できる範囲の所定の水位が予め設定されており、水位検知器12が水を検知した場合、前記所定の水位以上の場合にはステップS13に進み、一方、前記所定の水位よりも低い場合にはステップS1に戻る。
相分離発生:
ステップS13では、CPU31が相分離が生じていると判断し、表示器7に「ガソリン品質を確認して下さい」という表示を行わせると共に、図示しないブザーを鳴らしてステップS14に進む。
ステップS14では、CPU31が各給油装置2に品質警報信号を出力してステップS15に進む。
ステップS15では、給油装置2が前記品質警報信号を受信すると、全ての給油装置2の給油ポンプP1が停止され、車両への給油が停止される。
排水(燃料油Oの入換):
その後、オペレータは、循環ポンプP2を運転させると共に、第1切換弁V1を排出方向に切り換えて地下タンクL内の燃料油Oを排出する。
なお、前述したステップS5において計測されたエタノール濃度Bが規定のエタノール濃度に達していない場合には、ステップS9に進み直ちに警報を行うようにしてもよいし、ステップS13以降に進んでもよい。
図5は実施例2を示す。
図5に示すように、第2戻し管44、濃度計42に導入する第1流路101に開閉弁Vaを設け、排油するための第2流路102に第2切換弁V2を設けてもよい。
その他の構成は、実施例1と同様であり、同一部分または相当部分に同一符号を付して、その説明を省略する。
図8は実施例3を示す。
本実施例3の構成は前述した実施例1と同様であり、運用方法の異なる部分についてのみ説明する。
図8に示すフローチャートのステップS2において、図3のサンプリング判別手段31bが、メモリ32に記憶した設定温度ΔTを読み出し、気相温度TA が液相温度TL よりも設定温度ΔT以上であるか否かの判別を行う。すなわち、サンプリング判別手段31bは、気相温度TA と、液相温度TL に設定温度ΔTを加算した値との比較を行う。気相温度TA が当該加算値(液相温度TL +設定温度ΔT)以上であれば、ステップS4に進み、ステップS4以降の結露予測を行う。一方、気相温度TA が、該加算値(液相温度TL +設定温度ΔT)よりも小さい場合にはステップS1に戻る。
その他の運用は、実施例1と同様であり、同一動作に同一のステップ番号を付して、その説明を省略する。
なお、図6に示すように、地下タンクL内の気体の排出を許容する排出管61と、外気の進入を許容する吸入管62を地下タンクLに設けてもよい。前記排出管61および吸入管62には、所定の一方向のみに気体を通す逆止弁63,64が設けられ、気体の排出および進入のみをそれぞれ許容するように設定されている。
前記吸入管62には、外気を一時的に貯留する貯留室100が設けられている。前記貯留室100には、外気取入管65が連通して設けられている。外気取入管65内には、たとえば、シリカゲルなどの吸湿剤Cbが充填されていると共に、貯留室100内にも、シリカゲルなどの吸湿剤Cbが敷きつめられている。
一方、排出管61には活性炭のような化学物質吸着剤Caが充填されており、燃料油Oが気化した成分が外気に排出されるのを防止している。
したがって、湿気を含む外気が貯留室100内に取り入れられ、更に一時的に貯留されることにより、湿度の低い空気が貯留室100内に貯留される。そのため、地下タンクL内の燃料油Oが汲み上げられることにより燃料油Oの液面が下がり、吸入管62から地下タンクL内に空気が流入しても、湿度の低い貯留室100内の空気が地下タンクL内に流入するので、気相部Maの湿度の上昇を抑えることができる。そのため、結露が生じにくくなる。
なお、吸入と排出とを別々にすることで、吸湿剤Cbに気化燃料が吸着されるのを防止でき、シリカゲルによる確実な吸湿が期待できる。
また、前述した各実施例では、1つの地下タンクLを有するシステムについて説明したが、地下タンクLを複数個設けてもよい。かかる場合には、各地下タンクLごとに相分離の監視が行なわれる。
本発明はエタノール混合ガソリンからなる燃料油を貯留する給油所の相分離監視システムに利用することができる。
本発明の実施例1にかかる給油所の相分離監視システムを示す概略構成図である。 吸上管を示す概略側面図である。 制御部を示す概略構成図である。 給油所の相分離監視システムの運用方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例2にかかる給油所の相分離監視システムを示す概略構成図である。 エアベントの他の例を示す概略構成図である。 エタノール混合ガソリンの相分離特性を示す特性図である。 本発明の実施例3にかかる給油所の相分離監視システムの運用方法を示すフローチャートである。
符号の説明
1:油面検知器
2:給油装置
31b:サンプリング判別手段
31c:相分離判別手段
42:濃度計(水分濃度計測手段・エタノール濃度計測手段)
43:第1戻し管
44:第2戻し管
51:気相温度計
52:液相温度計
A:水分濃度
L:地下タンク
O:燃料油
P1:給油ポンプ
P2:循環ポンプ
t:サンプル時間(一定時間)
L :液相温度
A :気相温度
V1:第1切換弁
V2:第2切換弁
W:基準水分濃度
ΔT:設定温度

Claims (6)

  1. エタノール混合ガソリンからなる燃料油を貯留する地下タンクから給油装置により前記燃料油を汲み上げる給油所において、
    前記地下タンク中の燃料油の液相温度TL を計測する液相温度計と、
    前記地下タンク内の気相温度TA を計測する気相温度計と、
    前記燃料油の水分濃度Aを計測する水分濃度計測手段と、
    前記燃料油のエタノール濃度および前記液相温度計で計測された燃料油の液相温度TL から定まる前記燃料油において相分離を生じる基準水分濃度Wと前記計測された水分濃度Aとに基づいて、相分離の可能性を判別する相分離判別手段とを備え、
    前記水分濃度計測手段を前記給油所の地下タンクの外の部分に設けると共に、
    前記気相温度TA が前記液相温度TL よりも高いか否か、あるいは、気相温度TA が液相温度TL よりも所定の設定温度ΔT以上高いか否かを判別するサンプリング判別手段を設け、この判別結果に基づいて前記地下タンクから前記燃料油を汲み上げ、前記燃料油を前記水分濃度計測手段に導入してサンプリングすることで水分濃度を計測する給油所の相分離監視システム。
  2. 請求項1において、前回のサンプリング後の1つの地下タンクからの汲み上げ量が所定量Vよりも大きくなった場合で、かつ、高温雰囲気の場合に前記サンプリングを行うことを特徴とする給油所の相分離監視システム。
  3. 請求項1もしくは2において、前回のサンプリング後に一定時間tが経過した場合に、前記サンプリングを行う給油所の相分離監視システム。
  4. 請求項1ないし3のいずれか1項において、前記燃料油のエタノールの濃度を計測するエタノール濃度計測手段を前記給油所の地下タンクの外の部分に設けると共に、前記ポンプで汲み上げた燃料油を前記エタノール濃度計測手段に導入してエタノール濃度Bを計測し、当該計測したエタノール濃度Bに基づいて前記判別を前記判別手段が行う給油所の相分離監視システム。
  5. 請求項1ないし4のいずれか1項において、前記ポンプが前記給油装置のポンプとは別に設けられている給油所の相分離監視システム。
  6. 請求項1ないし4のいずれか1項において、前記ポンプで汲み上げた燃料油を前記水分濃度計に導入する第1の流路と排油する第2の流路とに切り換える弁を設けた給油所の相分離監視システム。
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