JPH0357922A - タンク内残量計測装置 - Google Patents

タンク内残量計測装置

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JPH0357922A
JPH0357922A JP1195203A JP19520389A JPH0357922A JP H0357922 A JPH0357922 A JP H0357922A JP 1195203 A JP1195203 A JP 1195203A JP 19520389 A JP19520389 A JP 19520389A JP H0357922 A JPH0357922 A JP H0357922A
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平沢 享
Mitsuo Takahashi
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明の給油所等に設置した貯液タンク内の残量を高精
度に、かつ短時間で計測しつるようにしたタンク内残量
計測装置に関する。 [従来の技術1 一般に、ガソリン給油所の地下タンク等にあっては、油
の残量を常時監視するために、第8図に示すようなタン
ク内残量計測装置が用いられている。 第8図において、1は給油所の敷地、2は事務室等の建
屋、3A,3B,3Cは敷地1の地下に設けられた貯波
タンク(全体として、「貯液タンク3」という),4A
,4B,4Cは貯液タンク3A,3B,3C内にそれぞ
れ挿入された?夜面センサ(全体として、「液面センサ
4」という)を示し、該t夜面センサ4はl本の金属製
筒体がらなる外筒と内簡を同軸円筒状に形成してなる静
電容量型液面センサとして構成され、1夜面高さに応じ
て外筒と内筒との間に形成される電極間静電容量に基づ
いて液面高さを測定するようになっている。 5は前記建屋2内に設けられたタンク監視装置で、該監
視装置5は処理回路(CPU).記憶回路(RAM,R
OM)等を含むコントロールユニット(図示せず)が設
けられると共に、残量等を表示する表示器6.貯液タン
ク3の番号等を設定するテンキー7.プリンタ8、残量
が少なくなったときこれを警報するブザー9等が設けら
れている。そして、前記タンク監視装置5のコントロー
ルユニットの記憶回路内には貯液タンク3の形状、長さ
、半径、鏡出し部分等の寸法、これら形状、寸法に対応
して液面高さと残量との関係を示す演算式を格納し、液
面センサ4A,4B,4Gから入力される静電容量に基
づいて、残量を演算するようになっている。 このように構成されるタンク内残量計測装置では、液面
センサ4の外筒,内筒の軸方向長さをβ、液面高さをΔ
2、外簡の内径をdl、内筒の外径をd2.被検液体の
誘電率をεとすると、内.外筒間に形成される電極間静
電容量Cは、C=KX {β十八℃(ε−1)}・・・
(1)で表わされることが知られている。この結果、検
出された静電容量Cを周波数変換、電圧変換等を行なう
ことによって、液面高さΔ℃を測定することができる。 一方、貯液タンクについて見ると、円筒体の軸方向長さ
(以下、胴長という〉、半径、軸方向端部のふくらみ(
以下鏡出しという)の有無、中仕切りの有無等がそれぞ
れタンク毎に異なっており、極めて多種類のタンクが使
用されている。また、タンク設置形態についても、第8
図中に示すように、鏡出しのない横置き円筒タンク4A
,鏡出しのない縦置き円筒タンク4B,鏡出しのある横
置き円筒タンク40等がある。 そして、これら多形式、多種類にわたるタンク内残量Δ
Qを゛演算するには、胴長をL.半径をr.鏡出しの画
数をf (m)として与えたとき、ΔQ=f[ΔJ2,
 L,  r,  f (m) ] −(2)の関係で
与えられるものである。従って、タンク内の液面高さΔ
βを検出することができれば、そのタンクについて予め
与えられた寸法数値によって(2)式の演算を行ない、
残量ΔQを求めることができる。 かくしてタンク監視装置5は、テンキー7によって選択
された貯液タンクの液面センサが静電容量を読込み、(
1)式によって液面高さΔ忍を演算し、(2)式によっ
て残量ΔQを演算し、表示器6に残量表示を行なわせ、
給油が必要なときにはブザー9を作動するようになって
いる。
【発明が解決しようとする課題】
然るに、前述のように構成される従来技術は、次のよう
な問題点がある。 第1に、液面センサ4の電極間静電容量Cは、(1)式
に示すように被検液体の誘電率εの関数であり、従って
測定された液面高さΔβも誘電率εの関数である。 然るに、従来技術によるタンク内残量計測装置において
は、例えばガソリン、軽油等の被検l夜体の誘電率εは
、その種類によってほぼ一定とされる公称値を予め定数
として付与した上で、静電容量Cを検出し、液面高さを
演算するのが普通である。 しかし、実際には被検液体が持っている真の誘電率ε(
実効誘電率)は、原油の産地、各製油所毎にバラツキが
あり、公称値とは個々に異なっており、当該公称値に基
づいて液面検出を行なっても正確な測定ができないとい
う問題点がある。 第2に、貯液タンク3内の残量ΔQは、(2)式に示す
ように各タンク毎の個有の寸法数値と液面高さΔ氾との
画数であり、それぞれのタンクに応じて異なる複雑な演
算式を持っている。従って、タンク監視装置5はその内
部に格納したタンク形式、寸法数値、残量演算式をもと
に残量ΔQを演算しなくてはならず、貯液タンク3が1
0本も埋設されている大型な給油所にあっては、タンク
監視装置5のコントロールユニットはこの複雑な演算に
多大な時間を必要とするという問題点がある。 第3に、最近のガソリン給油所は、事務の合理化、通信
システム、エレクトロニクス化の発展等により、販売管
理装置(以下、POSという)を設置したり元売店等の
通信のためにモデムホーンを設けるようになっており、
さらには屋外設置用のPOSまたは外部表示器等を設け
るようになってきている。そして、タンク監視装置5も
前述のPOS、モデムホーン、外部表示器等とデータ通
信する必要がある。 しかし、従来技術によるタンク監視装置5は、第2点目
の問題点として述べたように、タンク内残量ΔQの演算
に多忙となり、外部通信に十分な時間をとることができ
ず、給油所の円滑な運営に支障をきたすという問題点が
ある。 本発明はこのような従来技術の問題転に鑑みなされたも
ので、貯液タンク内に貯えられた被検液体の実効誘電率
を自動測定することによって液面高さを正確に演算する
と共に、貯戚タンク固有のt夜面高さと残量との関係を
予めタンクテーブルとして与えておくことによって、そ
の都度複雑な残量演算を不要とし、余裕な時間を通信時
間として使用することができるようにしたタンク内残量
計測装置を提供することを目的とする。 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するため、本発明が採用する構成は、1
本の外筒と該外筒内に設けられた上部内筒および下部内
筒とからなり、貯液タンク内に挿入される静電容量型の
液面センサと、該液面センサの上部内筒まで液面が存在
することを確認した後、外筒と下部内筒との間に形成さ
れる静電容量に基づいて被測液体の誘電率を演算する誘
電率演算手段と、前記液面センサの外筒と上部内筒およ
び外部内筒との間に形成される静電容量、前記誘電率演
算手段によって演算された誘電率に基づいて、前記貯液
タンク内の液面高さを演算する液面高さ演算手段と、前
記貯液タンクの形状に基づいて、該貯液タンクの液面高
さと残量との関係を予め演算し、両者の関係を記憶して
おくタンクテーブルと、前記液面高さ演算手段によって
演算された液面高さに基づき、前記タンクテーブルから
貯冫夜タンク内の残量を演算する残量l寅算手段とから
なる。
【作用〕
このように構成することにより、貯液タンクに給油され
、上部内筒まで液面が上昇している場合には、誘電率演
算手段によって実効誘電率を演算し、液面高さ演算手段
はこの実効誘電率から真の液面高さを演算する。一方、
残量演算手段はその貯冫夜タンクについて予め作成され
たタンクテーブルをアクセスし、求めた真の液面高さに
基づいて対応するタンク内残量を演算する。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を第l図ないし第7図を参照しつ
つ詳細に述べる。 図面において、1 1A,l IB,l IC,・・・
は本実施例に用いる貯液タンク(以下、全体として「貯
液タンクIIJという)で、該各貯戚タンク1lには油
液12A,12B,12c,・・・(全体として「油l
夜12」という)が貯えられ、13A,13B,13c
,・・・はその液面(全体として「液面13」という)
を示す。 14A,14B,14c,・・・は貯油タンク11A,
IIB,IIC,・・・内に挿入された本実施例の液面
センサ(全体として「液面センサ14」という)を示し
、該液面センサ14は同軸円筒形のla面センサとして
構成されている。 ここで、前記液面センサ14は、第3図に具体的に示す
ように、1本の筒体からなる外筒l5と、該外筒15内
に同軸に挿入された内筒l6とを有し、該内筒l6は上
部内筒16Aと、下部内筒16Bと、該下部内筒16B
の下側の水検出用内筒16Cの3本の筒体からなり、該
上部内筒16Aの下端と下部内筒16Bの上端は絶縁部
材17を介して接続されていると共に、下部内筒16B
の下端と水検出用内筒16cの上端も絶縁部材18を介
して接続されている。そして、前記液面センサl4は、
上部内筒16Aの信号線を19A、下部内筒16Bの信
号線を19B、水検出用内筒16cの信号線を19C、
外筒15の信号線を19D+ ,19D.とする5本の
信号線l9を介してタンク監視装置20と接続されてい
る。 次に、20は給油所の事務室内等に設けられたタンク監
視装置で、該タンク監視装置20のケーシング2OA内
には処理回路(CPU).入出力回路(I/O回路)等
を含む演算回路2lと、第5図に示すタンクテーブル、
後述の演算によって求められる誘電率、必要に応じて人
力されるタンクの形状、寸法関係等を記憶するRAMか
らなるデータメモリ22と、第4図.第6図,第7図に
示すプログラムを含む各種プログラムを記憶するROM
からなるプログラムメモリ23とが設けられている。 また、前記タンク監視装置20のケーシング2OA前面
側には、表示器24,テンキー25.油キー26,水キ
ー27を含む各種キーが設けられると共に、プリンタ2
8が設けられ、しかもブザー29が取付けられている。 方、演算回路21は本安防爆構成とするための本案ボッ
クス30,信号線19を介して各I〒液タンクIIA,
IIB,・・・毎に設けられた液面センサ14A.14
B,・・・と接続されている。 さらに、31は給油所建屋外に設けられた外部表示器、
32は例えば元売店等と通信するためのモデムホーンで
、これら外部表示器31.モデムホーン32は通信手段
としてRS485により演算回路2lと接続されている
。一方、33は事務室内に設けられたposで、該PO
S33ちRS485によりl寅算回路2lと接続されて
いる。 本実施例はこのように構成されるが、次にその作用につ
いて述べる。 まず、第4図を参照しつつ第5図に示すタンクテーブル
34の作成処理について述べる。なお、このタンクテー
ブル34はタンクの形状、設置形態、寸法関係等の諸条
件がわかれば、予め知られている所定の演算式によって
作成できるものであるから、工場からの出荷前に作成し
RAM22内に格納しておくことができ、また貯液タン
ク11の設置現場で作成することも可能である。 即ち、第4図のステップlにおいて、設置形態を含む貯
液タンク11のタンク形式、液面センサl4の形式を設
定し、ステップ2ではこれらタンク形式に対応する(2
)式の演算式を設定し、次のステップ3では当該タンク
についての寸法関係、即ち胴長L,半径r,鏡出しの画
数f (m)等を定数として入力する。 さて、貯液タンク11,液面センサ14の形式が定まれ
ば、該貯冫夜タンク11の底面がらl夜面センサ14の
下部内筒16B下端との間の高さ寸怯ΔI2oが一定値
として確定する。そこで、次のステップ4では一定高さ
寸法℃。を基準として1mm毎に液面高さΔ℃を変化さ
せ、その時の残量ΔQを演算する。この処理を1mmだ
け液面高さ△eを高くした都度繰返し、ステップ5にお
いて今回の演算該当タンクの〆夜面上限高さに達したと
き、その処理を終了する。従って、第4図の処理に基づ
いて、第5図に示すタンクテーブル34を作成すること
ができ、このタンクテーブル34はデータメモリ22内
に格納される。なお、このタンクテーブル34の作成は
給油所に設置される貯r夜タンクIIA,IIB,II
c,・・・毎に全て行なわれることは勿論である。 次に、給油所における実際の残量計測時の作用について
述べる。 まず、液面センサ14を用いた一般的な静電容量測定に
ついて述べる。 さて、上部内筒16Aの長さを4.、下部内筒16Bの
長さをβゎとし、また外筒15と上部内筒16Aによっ
て形成される静電容量をC.、外筒l5と下部内筒16
Bによって形成される静電容量をC5とし、空気の誘電
率をε。、液体12の誘電率をεとする。 いま、第3図に示すように、貯液タンク11内にはl夜
体l2がほぼ満タン状態で貯えられ、その液面l3は上
部内筒16Aの軸方向中間位置にあり、上部内筒16A
が液体l2に浸っている長さをΔβ1とする。 この状態で、外簡5と上部内筒16Aとの間に形成され
る静電容量C.を測定するには、上部内筒用信号線19
Aと外筒用信号線19D1のみをタンク監視装置20と
電気的に接続する。この結果、上記静電容量C.は、(
1)式から、C,,=K×{Δg a x ε+ ( 
’2 m−Δ忍.)×ε0・・・・・・(3) となり、空気の誘電率ε。は、ε。=1であるから、(
3)式は下記(4)式となる。 Ca =KX {ff.+Δ氾.(ε−11}  ・・
・(4)次に、外筒l5と下部内筒16Bとの間に形成
される静電容量Cbを測定するには、下部内筒用信号線
19Bと外筒用信号線19D,のみをタンク監視装置と
電気的に接続する。この際、下部内筒16Bはその全長
I2bにわたって液体l2に浸っているから、前記静電
容量Cゎは、下記(5)式となる。 Cb=KXj2bXε ’・(5) さらに、外筒l5と内筒16によって形成される全静電
容量C3を測定するには、上部内筒用信号線19Aおよ
び下部内筒用信号線19Bを並列接続としてタンク監視
装置20と電気的に接続する。これにより、全静電容量
C3は、(4)式、(5)式から、 Cs =C.+Cb =K×{β.+βゎ+(12。+Δ℃.)×(ε一Il
l・・・・・・(6) として検出しつる。ここで、(6)式中の(尼。+Δβ
.)は上部内筒16Aと下部内筒16B755液体2に
浸っている長さであり、(ε−1)なる誘電率を含む以
外は定数であるから、全静電容量C,が求められれば、
冫夜面高さ(β。+Δ℃.)を測定することができる。 一方、上記の説明は貯液タンク11内の液面l3が第3
図に示す状態にある場合について述べたが、液面l3が
下部内筒16Bの途中まで下がってくると、上部内筒1
6Aは液面に屠らないから、その静電容量C1即ち、空
容ffic.’は、C a ” K xβ. ・・・(
7)となり、下部内筒16Bの静電容量Cゎ′は(4)
式と同様に、 Cゎ =KX  {ff.  +Δ℃。(ε−1)l 
 ・・・(8)として求められる。従って、全静電容量
C,は、(7)式、(8)式から、 CIl=CI1′+CI, =K ×{ p m十忍。+ΔI2b(ε−1)}  
・・・(9)となり、これは(6)式の(Cゎ+八氾,
)をΔ℃。 とじたものである。 かくすれば、貯液タンク11内の全t夜面高さの範囲に
わたる一般式は、 Cs=K×{(C,l+4b)+(Δ℃.+ΔI!.b
)x (ε−1)}・・・・・・(lO) となり、上部内筒16Aと下部内筒16Bとを一本の内
筒l6とみなし、 と考えることにより、(1)式で示した従来技術のもの
と同様に液面検出することができる。 ところで、貯液タンク11に貯えられるl夜体は、消費
されて新たに補給される度毎に実効誘電率が異なるのが
一般的であり、また新たに補給するときにはほぼ満タン
にするのが通例である。 そこで、本実施例は実効誘電率の演算処理が可能となっ
ており、以下これについて第6図を参照しつつ述べる。 第6図において、ステップ11で一定時間、例えば1分
間、1時間、24時間等が経過したか否かを監視し、r
YESJと判定したときにはステップl2に進み(4)
式で演算される上部内筒16Aの静電容量C.を読込む
。次のステップ13ではデータメモリ22に記憶されて
いる空容量C.′を読出す。即ち、上部内筒16Aが液
体2に浸っていないΔ℃.=Oのときの静電容量C.は
、(7)式から明らかなように誘電率εを含まず、全て
定数により定まる既知の値である。 そこで、次のステップ14では、 C.>C.・・・(l2) か否か判定し、rYEsJと判定したときには、演面1
3は上部内筒16Aの下面位置よりも高く、下部内筒1
6Bは全部液体l2に浸っている位置にあることを表わ
している。 そこで、液面高さが(l2)式を満足する状態にあると
き、例えば貯液タンクl1が満タン状態にあるときには
、ステップ15に移って(5)式による静電容量C5を
読込み、ステップl6によって実効誘電率εを、 ただし、K’=l/K として求めることができ、ステップl7によってデータ
メモリ22内のエリアにこの値を更新することによって
処理が終了する。従って、本実施例では公称誘電率を使
用するのではなく、その都度の実効誘電率を用いて、l
夜面測定することができる。 さらに、本実施例によるタンク監視装置20による主た
る機能である液面高さと残量の演算処理について、第7
図を参照しつつ述べる。 まず、ステップ2lでは(lO)式により求められる全
静電容量C,を読込み、次のステップ22では第6図の
処理によって予め濱算されている実効誘電率εを読出す
。そして、次のステップ23では(10) . (u)
式の関係から、t夜面高さΔCを、として演算する。こ
の際、K,βは’tl面センサl4によって定まる定数
、εは実効誘電率、CSは上部内筒16Aおよび下部内
筒16Bと外筒l5との間に形或される全静電容量であ
るから、液面高さΔ尼を極めて高精度に演算しつる。 一方、ステップ23の処理によって現在の浦面高さΔC
が演算されたら、これをこの値Δ尼に基づいてタンクテ
ーブル34の冫夜面高さエリアをアクセスし、当該エリ
アに対応する残量エリアから直ちに残量ΔQを演算する
ことができる。具体的には、液面高さΔ℃がΔ℃4であ
れば残量はΔQ,である。 このように残量ΔQの演算が行なわれたら、タンク監視
装置20はテンキー25にタンク番号の設定、油キー2
6の押下等によって表示器24に残量ΔQを表示し、残
量が下限値に達すればブザ−29が作動し、プリントス
イッチの押下により、プリンタ28から残量ΔQ.ll
!面高さΔβ.水量等のデータがプリントアウトされる
。 本実施例は,前述のようにして予め設けられたタンクテ
ーブル34に基づいて残量ΔQの演算が行なわれるもの
であるから、タンク監視装置20内の演算回路2lは極
めて短時間で残量演算を行なうことができる。これに対
し、従来技術のものは、3次画数、三角泊数等を含む(
2)式の演算式を用いて、かつ各タンク毎の寸法関係の
定数を読込みながら残量演算を行なうものであり、本実
施例はかかる従来技術と比較して1/5〜l/100の
速度で残量計測が可能となる。従って、貯液タンク11
が10本も埋設されているような大型な給油所において
も、時間的に十分な余裕をもって演算処理を行なうこと
ができる。 さらに、本実施例のタンク監視装置20はRS485通
信によって外部位表示器31,モデムホーン29と接続
され、屋外での残量表示等を可能とすると共に、タンク
毎の残量、予測発注量等の元売の要求に応じたデータ通
信が可能となっており、またPOS33とちRS485
通信によって接続され、残量、売上量等のデータ通信が
可能となっている。 然るに、本実施例のタンク監視装置20では、先に述べ
たように各貯液タンクIIA,IIB,・・・毎の残量
演算時間を短縮できるため、これら外部通信に十分な時
間を持つことができる。この結果、l台のタンク監視装
置2゜Oによって残量ΔQや液面高さΔ忍の演算機能ば
かりでなく、外部通信機能も即応することができ、給浦
所の運営を円滑ならしめることができる。 なお、実施例では戚面センサl4の上部内筒16Aと下
部内筒16Bは絶縁部材l7を介して接続されているか
ら、液面が該絶縁部材l7の位置以上に高くなると、理
論的には静電容量と渋面高さとの間に段差ができるが、
実用的には無視できる程度の値とすることができる。 【発明の効果】 本発明に係るタンク内残量計測装置は以上詳細に述べた
如くであって、下記各項の効果を奏する。 ■ 液面センサの内間を上部内筒と下部内筒との分割型
とし、誘電率の測定も可能としたから、貯液タンク内に
貯えられている液体の実効誘電率を測定し、この測定結
果に基づいて液面高さの測定が可能であり、正確な1夜
面検出を行なうことができる。 ■ 貯1夜タンクの形状に基づいて、該貯液タンクの液
面高さと残量との関係を予めl寅算し、両者の関係をタ
ンクテーブルとして記憶しておく構成としたから、液面
高さがわかれば該タンクテーブルから短時間で直ちに残
量の演算を行なうことができ、従来技術のようにタンク
形状に応じた寸法関係、l寅算式によってその都度複雑
な演算を長時間かけて行なう必要がなく、多数本の貯液
タンクを埋設してなる給油所においても、残量管理、水
量管理,発注予測等に直ちに対応することができる。 ■ 前記■項に関連して、タンク内残量計測装置の処理
能力に余裕を与えることができるから、外部表示器、モ
デムホーン、POS等をオプションとして接続する場合
にも、これら外部機器とのデータ通信に即応でき、I8
油所の管理を円滑ならしめることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第7図は本発明の実施例に係り、第l図は
本実施例によるタンク内残量計測装置の全体構成図、第
2図は回路構成を示すブロック図、第3図は液面センサ
を示す縦断面図、第4図はタンクテーブル作成処理を示
す流れ図、第5図4 は第夕図の処理によって作成されたタンクテーブルを示
す説明図、第6図は誘電率演算処理を示す流れ図、第7
図は液面高さ、残量演算処理を示す流れ図、第8図は従
来技術によるタンク内残量計測装置を給油所に適用した
場合の構成図である。 l1・・・貯液タンク、12・・・油液.13・・・戚
面、l4・・・液面センサ、l5・・・外筒、16・・
・内筒、16A・・・上部内筒、16B・・・下部内筒
、20・・・タンク監視装置、2l・・・演算回路、2
2・・・データメモリ、23・・・プログラムメモリ、
24・・・表示器、25・・・テンキー、26・・・油
キー、27・・・水キー28・・・プリンタ、29・・
・ブザー、31・・・外部表示器、32・・・モデムホ
ーン、33・・・POS、34・・・タンクテーブル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1本の外筒と該外筒内に設けられた上部内筒および下部
    内筒とからなり、貯液タンク内に挿入される静電容量型
    の液面センサと、該液面センサの上部内筒まで液面が存
    在することを確認した後、外筒と下部内筒との間に形成
    される静電容量に基づいて被測液体の誘電率を演算する
    誘電率演算手段と、前記液面センサの外筒と上部内筒お
    よび外部内筒との間に形成される静電容量、前記誘電率
    演算手段によって演算された誘電率に基づいて、前記貯
    液タンク内の液面高さを演算する液面高さ演算手段と、
    前記貯液タンクの形状に基づいて、該貯液タンクの液面
    高さと残量との関係を予め演算し、両者の関係を記憶し
    ておくタンクテーブルと、前記液面高さ演算手段によっ
    て演算された液面高さに基づき、前記タンクテーブルか
    ら貯液タンク内の残量を演算する残量演算手段とから構
    成してなるタンク内残量計測装置。
JP1195203A 1989-07-27 1989-07-27 タンク内残量計測装置 Expired - Fee Related JP2789229B2 (ja)

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