(57)【要約】【課題】  本発明は流量計の流量計測可能範囲に流量（流速）を自動的に制御することを課題とする。【解決手段】  流体供給装置１０の制御装置４８は、流体供給経路２０を流れる流体の流量が流量計３０の流量計測可能範囲であるか否かを判定し、流体の流量が流量計３０の流量計測可能範囲を超えていることが判定された場合には、流量制御弁３２の弁開度を絞って流体供給経路２０を流れる流量を減少させる。また、流量制御弁３２の弁開度の更新回数ｎが予め設定された所定回数Ｙを超えたとき、あるいは周波数のばらつきがしきい値Ｘの２倍以上である場合は、流体の供給を緊急停止するため、異常が発生したまま流体供給が継続されることを防止でき、流体の流出を食い止めることができる。【選択図】  図１
2006123925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を貯蔵する貯蔵タンクと、
一端が前記貯蔵タンクに連通され、他端が被流体供給体に流体を供給するためのノズルに連通された流体供給経路と、
前記流体供給経路に設けられたポンプと、
前記流体供給経路に設けられ、前記ポンプにより圧送された流体の供給量を計測する供給量計測手段と、
を有する流体供給装置において、
前記流体供給経路を流れる流体の流量が前記供給量計測手段の流量計測可能範囲であるか否かを判定する判定手段と、
前記流体の流量が前記供給量計測手段の流量計測可能範囲を超えていることが前記判定手段により判定された場合には、前記流体供給経路を流れる流体の流量を減少させる流量制御手段と、
を備えたことを特徴とする流体供給装置。
【請求項２】
前記流量制御手段は、弁開度を調整可能な構成とされた流量調整弁を有し、前記流量調整弁の弁開度を絞るように制御して前記流量が前記供給量計測手段の流量計測可能範囲に入るように前記流体供給経路を流れる流体の流量を減少させることを特徴とする請求項１に記載の流体供給装置。
【請求項３】
前記流量制御手段は、前記流量調整弁の弁開度を調整する場合に調整後の弁開度データを記憶する記憶手段を有し、前記ポンプを起動する際に前記記憶手段に記憶された弁開度データに基づいて前記流量調整弁の弁開度を設定することを特徴とする請求項２に記載の流体供給装置。
【請求項４】
前記流量制御手段は、前記流量調整弁の弁開度調整回数が予め設定された所定回数以上に達した場合、前記ノズルへの流体の供給を停止させることを特徴とする請求項２乃至３に記載の流体供給装置。
【請求項５】
前記流量制御手段は、前記流体の流量が前記供給量計測手段の流量計測可能範囲を予め設定された所定量以上超えている場合には、前記ノズルへの流体の供給を停止させることを特徴とする請求項２乃至４に記載の流体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体供給装置に係り、特に供給される流体の流量が流量計測可能な状態となるように構成された流体供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体供給装置としては、例えば、油液を配送する車両の荷台に搭載された貯蔵タンクと、貯蔵タンクの油液を送液するポンプと、ポンプからノズルへ供給された供給量を計測する流量計（供給量計測手段）と、流量計の下流に連通された給油ホースと、給油ホースの先端に連通された給油ノズルとを有する装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の流体供給装置では、配管抵抗やポンプの吸い上げ能力（揚程）や貯蔵タンクとの高低差などの条件によってノズルから吐出される流量が決まる。そして、流量計は、その装置から供給される流体の流量が流量計測可能範囲に入るように流量計の口径などが選択されている。しかしながら、組立工程が終了した装置の検査工程でポンプの吐出能力のばらつきや配管抵抗の差違などによって流体の流量が変動するため、配管途中に固定絞りを設けることで流体の流量が流量計の流量計測可能範囲に入るように調整作業を行っていた。
【特許文献１】特開平６−１３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来は、流体の流量が流量計の流量計測可能範囲に入るように調整する手段として弁の弁開度を手動操作で調整するか、あるいは開口面積を選択した固定絞りを取り付けるといった流量調整作業を行うため、流量調整に手間がかかるばかりか、流量計測可能範囲の上限値になるように調整することが難しく、流量計測可能範囲の上限値よりも何段階か低い流量になるように設定することになる。
【０００５】
そのため、従来の流量調整方法では、供給される流量が流量計の流量計測可能範囲の上限値よりもかなり低く設定されてしまうおそれがあり、その場合には、ポンプの吐出能力（供給可能流量）よりも低い流量で流体が供給されることになるため、その分供給時間が長くかかるという問題が生じる。
【０００６】
また、従来の装置には、配管やホースからの漏れが発生した場合でも漏れ発生に気付かずに流体を供給し続けてしまうため、流量表示部に表示された積算流量と実際に供給された流体の供給量とが一致しないという問題が生じる。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題を解決した流体供給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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
【０００９】
請求項１記載の発明は、流体を貯蔵する貯蔵タンクと、一端が前記貯蔵タンクに連通され、他端が被流体供給体に流体を供給するためのノズルに連通された流体供給経路と、前記流体供給経路に設けられたポンプと、前記流体供給経路に設けられ、前記ポンプにより圧送された流体の供給量を計測する供給量計測手段と、を有する流体供給装置において、前記流体供給経路を流れる流体の流量が前記供給量計測手段の流量計測可能範囲であるか否かを判定する判定手段と、前記流体の流量が前記供給量計測手段の流量計測可能範囲を超えていることが前記判定手段により判定された場合には、前記流体供給経路を流れる流体の流量を減少させる流量制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記流量制御手段が、弁開度を調整可能な構成とされた流量調整弁を有し、前記流量調整弁の弁開度を絞るように制御して前記流量が前記供給量計測手段の流量計測可能範囲に入るように前記流体供給経路を流れる流体の流量を減少させることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記流量制御手段が、前記流量調整弁の弁開度を調整する場合に調整後の弁開度データを記憶する記憶手段を有し、前記ポンプを起動する際に前記記憶手段に記憶された弁開度データに基づいて前記流量調整弁の弁開度を設定することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４記載の発明は、前記流量制御手段が、前記流量調整弁の弁開度調整回数が予め設定された所定回数以上に達した場合、前記ノズルへの流体の供給を停止させることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５記載の発明は、前記流量制御手段が、前記流体の流量が前記供給量計測手段の流量計測可能範囲を予め設定された所定量以上超えている場合には、前記ノズルへの流体の供給を停止させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、流体の流量が供給量計測手段の流量計測可能範囲を超えていることが判定された場合には、流体供給経路を流れる流体の流量を減少させるため、流体の流量を供給量計測手段の流量計測可能範囲の上限値となるように自動的に調整することが可能になり、ポンプの吸い上げ能力（揚程）や配管抵抗などの条件に拘らず、流体供給精度を確保することができると共に、従来のものよりも流体供給時間の短縮化を図ることが可能になる。
【００１５】
また、本発明によれば、流量調整弁の弁開度を絞るように制御して流体の流量が供給量計測手段の流量計測可能範囲に入るように流量を減少させるため、常に流体の流量が供給量計測手段の流量計測可能範囲の上限値となるように調整することが可能になり、従来のものよりも流体供給時間の短縮化を図ることが可能になる。
【００１６】
また、本発明によれば、ポンプを起動する際に記憶手段に記憶された弁開度データに基づいて流量調整弁の弁開度を設定するため、常に流体の流量が供給量計測手段の流量計測可能範囲の上限値となるように調整することが可能になり、従来のものよりも流体供給時間の短縮化を図ることが可能になる。
【００１７】
また、本発明によれば、流量調整弁の弁開度調整回数が予め設定された所定回数以上に達した場合、配管系統またはホースなどで破断による漏れが生じている可能性が高いので、ノズルへの流体の供給を停止させることで、流量計測値と実際の供給量とが一致しないといった不都合を解消すると共に、流体の漏れを防止することができる。
【００１８】
また、本発明によれば、流体の流量が供給量計測手段の流量計測可能範囲を予め設定された所定量以上超えている場合には、配管系統またはホースなどで破断による漏れが生じている可能性が高いので、ノズルへの流体の供給を停止させることで、流量計測値と実際の供給量とが一致しないといった不都合を解消すると共に、流体の漏れを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明になる流体供給装置の一実施例を示す構成図である。図１に示されるように、流体供給装置１０は、筐体１２の下部に流体を貯蔵する貯蔵タンク１４と、貯蔵タンク１４の上方に設けられた計装部１６とを有する。貯蔵タンク１４に貯蔵される流体としては、例えば、自動車等の車両の燃料として用いられる油液、あるいは燃料以外の化学薬品（例えば、自動車の排気ガスを浄化する浄化装置で消費される尿素など）がある。
【００２１】
貯蔵タンク１４と計装部１６との間には、隔壁１８が設けられており、この隔壁１８には流体供給経路２０の一端を構成する吸い上げ管路２１が貫通している。
【００２２】
計装部１６の流体供給経路２０には、ポンプ２８、流量計３０、流量制御弁（流量制御手段）３２、ホース継ぎ手３４、ホース３６、ノズル３８が設けられている。流量制御弁３２は、例えば、制御信号により回転角度を制御されるステッピングモータ（図示せず）により弁体が駆動されて弁開度を段階的に制御されるように構成されている。尚、流量制御弁３２の構成は、これに限るものではなく、他の駆動手段により弁体を駆動するもの（例えば、スプールを軸方向に摺動させる弁構造）でも良いのは勿論である。
【００２３】
ノズル３８は、吐出口に流体供給により発生する負圧により空気を吸引するための空気導入口を有しており、この空気導入口が液面によって閉塞されると、ノズル３８に内蔵された弁機構が自動的に閉弁動作して流体の供給を停止するように構成されている。このような液面検知による自動閉弁機構は、周知のものであるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【００２４】
流量計３０は、超音波式渦流量計からなり、流路内を流れる液体の流量に応じて渦発生体の下流に発生するカルマン渦を超音波の伝播速度の変化によって検出し、超音波受信器から出力される流量パルスの積算値から流速（瞬時流量）を求めるように構成されている。尚、超音波式渦流量計の構成及び検出回路、流量演算回路は、周知のものであるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【００２５】
また、超音波式渦流量計では、回転子が流量に比例して回転する容積式流量計などのように可動部品がないので、例えば、被測流体が腐食性流体のような場合でも、流量計内部の腐食防止の保護膜が摺動抵抗により磨耗するといったことがないので、腐食性流体に対する耐久性が確保されている。
【００２６】
超音波式渦流量計では、図２（ａ）に示されるように、液体中に気泡がないと、超音波が液体中を支障なく進行することができるため、等間隔の流量パルスが得られ、流量パルスの欠落が発生しない。ところが、図２（ｂ）に示されるように、液体中に気泡があると、超音波が気泡によって進行することができず、等間隔の流量パルスが得られないので、流量パルスが欠落する。従って、流量計３０から出力される流量パルスの欠落を監視することにより液体中の気泡混入を検出することが可能になる。
【００２７】
また、超音波式渦流量計では、カルマン渦が発生する流速範囲が決められており、ポンプ２８の吸い上げ能力（揚程）や配管抵抗などの条件によって決まる流量に応じて口径（流路の直径）を選択する。よって、流量計３０は、カルマン渦が発生する流量領域（流量計測可能範囲）の流量を計測できるように設けられている。そして、超音波式渦流量計では、カルマン渦が超音波伝播経路を通過する際にカルマン渦の渦巻き方向によって、超音波の進行速度が加速または減速されるため、超音波センサの送信波と受信波との位相差からカルマン渦の存在を検出することが可能になる。流量計３０の演算部では、送信波と受信波との位相差が生じた場合に流量パルスを生成しており、この流量パルスを積算することで流量を求めることができる。
【００２８】
しかしながら、超音波式渦流量計では、カルマン渦が発生する流速範囲が流量と口径（流路の直径）によって決まるため、ポンプ２８の吸い上げ能力（揚程）のばらつき、あるいは配管抵抗の差違や貯蔵タンク１４との高低差などの条件変化により流速が増大した場合には、カルマン渦の周波数が高くなり、流速が流量計測可能範囲を超えてしまうと次第にカルマン渦が崩れた状態に変化する。
【００２９】
図３は流速とカルマン渦の周波数との関係を示すグラフである。図３に示されるように、流量計３０の流量計測可能範囲の流速（図３中、下限値A〜上限値B）であれば、流速の変化に対してカルマン渦の周波数が正比例することが分かる。また、流量計測可能範囲を超える流速（図３中、上限値B以上）の場合には、カルマン渦の周波数が急激に変動してしまい、カルマン渦を検出することができなくなる。従って、制御装置４８は、後述するように流量制御弁３２の弁開度を制御して、流体供給経路２０に供給される流量（流速）が流量計３０の流量計測可能範囲に入るように自動的に流量を調整する。
【００３０】
計装部１６には、上記ポンプ２８、流量計３０、流量制御弁３２の他に、流量計３０により計測された流体の供給量、または流体の補給量を表示する流量表示部４６と、各弁やポンプなどを制御するCPU（Central processing unit）を有する制御装置４８と、流体供給経路２０を介して供給される流量が流量計３０の流量計測可能範囲の上限を超える場合に報知する警告灯（報知手段）５０とが設けられている。
【００３１】
また、筐体１２の右側面には、使用しないときのノズル３８を掛止するノズル掛け５２が設けられている。そして、ノズル掛け５２には、ノズル３８を検出するノズルスイッチ５４が設けられている。このノズルスイッチ５４は、ポンプ起動スイッチとして機能するスイッチであり、ノズル３８がノズル掛け５２に掛止されているときにオンになり、ノズル３８がノズル掛け５２から外れるとオフになる。そして、ノズル３８がオフになると、ポンプ２８に駆動電圧が印加されてポンプ制御が行われる。
【００３２】
また、計装部１６には、制御装置４８の制御プログラムや演算処理を行うデータなどを記憶するメモリ（記憶手段）５８が設けられている。
【００３３】
メモリ５８には、流体供給経路２０を流れる流体の流量が流量計３０の流量計測可能範囲であるか否かを判定する制御プログラム（判定手段）と、流体の流量が流量計３０の流量計測可能範囲を超えていることが判定された場合には、流体供給経路２０を流れる流体の流量を減少させる制御プログラム（流量制御手段）とが格納されている。
【００３４】
ここで、上記構成とされた流体供給装置１０の制御装置４８が実行する制御処理について図４に示すフローチャートを参照して説明する。尚、図４に示す制御処理としては、貯蔵タンク１４からノズル３８に流体を供給する供給モード処理（Ｓ１１〜Ｓ１９）と、流体の流量（流速または瞬時流量）が流量計３０の流量計測可能範囲を超えた場合の異常判定モード処理（Ｓ２０〜Ｓ２４）とがある。
【００３５】
図４に示されるように、制御装置４８は、Ｓ１１でノズルスイッチ５４がオフになったかどうかをチェックする。Ｓ１１において、ノズル３８がノズル掛け５２から外されてノズルスイッチ５４がオフであるときは、作業員が流体供給操作を行うため、Ｓ１２に進み、流量表示部４６に表示されている供給量の積算値をゼロリセットする。次のＳ１３では、ポンプ駆動信号を出力してポンプ２８を駆動すると共に、流量制御弁３２を開弁させる。このとき、流量制御弁３２は、メモリ５８に記憶された前回の弁開度データに基づいて弁開度が設定される。
【００３６】
これにより、ノズル３８よりの流体の供給が可能となり、ノズル３８より吐出された場合には、Ｓ１４で流体の流量が流量計３０により計測され、この流量より流体の供給量（積算流量）が演算されて、この供給量（積算流量）が流量表示部４６に表示される。
【００３７】
続いて、Ｓ１５に進み、流量計３０から出力された流量パルスの周波数のばらつき（所定時間内の変動幅）を演算する。次のＳ１６では、上記Ｓ１５で演算された周波数のばらつき（所定時間内の変動幅）が予め設定されたしきい値よりも大きいかどうかをチェックする。このＳ１６の処理は、流体供給経路２０を流れる流体の流量が流量計３０の流量計測可能範囲であるか否かを判定する判定手段の処理である。Ｓ１６において、周波数のばらつき（所定時間内の変動幅）がしきい値未満の場合には、流量計測が正常に行われているので、このまま供給モード処理を行う。
【００３８】
次のＳ１７では、Ｓ１１でノズルスイッチ５４がオンかどうかをチェックする。Ｓ１８において、ノズルスイッチ５４がオフであるときは、流体供給が継続しているものと判断して上記Ｓ１４以降の処理を繰り返す。
【００３９】
作業員は、ノズル３８が液面検知による自動閉弁機構が動作して流体供給が停止した場合には、ノズル３８をノズル掛け５２に戻して供給作業を終了する。そして、Ｓ１８において、ノズルスイッチ５４がオンであるときは、ノズル３８がノズル掛け５２に戻されたため、Ｓ１８に進み、ポンプ駆動信号の出力を停止すると共に、流量制御弁３２を閉弁させる。
【００４０】
上記Ｓ１６において、周波数のばらつき（所定時間内の変動幅）がしきい値Ｘ以上の場合には、異常判定モード処理に移行する。すなわち、Ｓ１９に移行して周波数のばらつき（所定時間内の変動幅）がしきい値Ｘの２倍以上かどうかをチェックする。Ｓ１９において、周波数のばらつき（所定時間内の変動幅）がしきい値Ｘの２倍以上でない場合は、Ｓ２０に進み、流量制御弁３２の弁開度をマイナス５％に更新して流量（流速または瞬時流量）を減少させると共に、更新された弁開度のデータをメモリ５８に記憶させる（流量制御手段、記憶手段）。このメモリ５８に記憶された弁開度のデータが次回のポンプ起動時に調整される流量制御弁３２の弁開度となる。
【００４１】
このように、流量制御弁３２の弁開度を絞ることにより、流体供給経路２０に供給される流量（流速または瞬時流量）が流量計３０の流量計測可能範囲に入るように自動的に流量を調整するため、常に正確な流量計測を行えるので、流量表示部４６に表示される流量積算値と実際にノズル３８から供給された供給量とが一致しており、ポンプ２８の吸い上げ能力（揚程）や配管抵抗などの条件に拘らず、流体供給精度を確保することができる。また、Ｓ２０では、流量計３０の弁開度を段階的に絞ることにより、常に供給可能な流量（流速または瞬時流量）を流量計３０の流量計測可能範囲の上限値となるように調整することが可能になり、従来のものよりも流体供給時間の短縮化を図ることが可能になる。
【００４２】
次のＳ２１では、流量制御弁３２の弁開度の更新回数ｎに１を加算する。そして、Ｓ２２に進み、更新回数ｎが予め設定された所定回数Ｙを超えたかどうかをチェックする。Ｓ２２において、更新回数ｎが予め設定された所定回数Ｙを超えていないときは、上記Ｓ１７に戻り、Ｓ１７以降の処理を行う。
【００４３】
上記Ｓ２２において、更新回数ｎが予め設定された所定回数Ｙを超えたとき、あるいは上記Ｓ１９において、周波数のばらつき（所定時間内の変動幅）がしきい値Ｘの２倍以上である場合は、何らかの異常事態（例えば、流体供給経路２０の漏れやホース３６の破断など）が発生したことによる流量制御不能状態であると判断してＳ２３に進み、アラーム（警告）を発すると共に、警告灯５０を点滅させて報知する。
【００４４】
この後は、Ｓ２４に移行してポンプ駆動信号の出力を停止すると共に、流量制御弁３２を閉弁させ、上記アラームと警告灯５０の点滅はＳ２５でノズルスイッチ５４がオンになるまで継続して行われる。そして、Ｓ２５でノズルスイッチ５４がオンになると、Ｓ２６に進み、アラーム（警告）を停止すると共に、警告灯５０も消灯させる。
【００４５】
このように、更新回数ｎが予め設定された所定回数Ｙを超えたとき、あるいは周波数のばらつきがしきい値Ｘの２倍以上である場合は、流体の供給を緊急停止するため、異常が発生したまま流体供給が継続されることを防止でき、流体の流出を食い止めることができる。さらに、上記Ｓ２４で異常発生を作業員に知らせるため、作業員は、アラーム（警告）及び、警告灯５０の点滅により、何らかの異常事態が発生したことを認識でき、直ちに異常箇所の点検、修理作業にとりかかることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
上記実施例では、流量計３０として超音波式渦流量計を用いて説明したが、これ以外の流量計を用いた構成の流体供給装置にも本発明を適用することができるのは勿論である。
【００４７】
また、上記実施例では、筐体１２の下部に貯蔵タンク１４が設けられた構成を一例として挙げたが、これに限らず、貯蔵タンク１４が筐体１２の外部に設置される構成のものにも本発明が適用できるのは勿論である。
【００４８】
また、貯蔵タンク１４に貯蔵される流体としては、ポンプにより圧送することができる液体であれば供給及び補給が可能であるので、ガソリン等の燃料や化学薬品や冷却用液や洗浄液など様々な種類の流体が考えられる。
【００４９】
また、上記実施例では、更新回数ｎが予め設定された所定回数Ｙを超えたとき、あるいは周波数のばらつきがしきい値Ｘの２倍以上である場合、Ｓ２４において、ポンプ駆動信号の出力を停止すると共に、流量制御弁３２を閉弁させて流体の供給を緊急停止するようにしたが、これに限らず、ポンプ停止または流量制御弁３２の閉弁の何れか一方により流体の供給を緊急停止するようにしても良いには勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明になる流体供給装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】超音波式渦流量計から出力される流量パルスの波形図であり、(ａ)は液体中に気泡がない場合の波形図、（ｂ）は液体中に気泡が混入した場合の波形図である。
【図３】流速とカルマン渦の周波数との関係を示すグラフである。
【図４】制御装置４８が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１０  流体供給装置
１２  筐体
１４  貯蔵タンク
１６  計装部
２０  流体供給経路
２１  吸い上げ管路
２８  ポンプ
３０  流量計
３２  流量制御弁
３８  ノズル
４０  第２電磁弁
４６  流量表示部
４８  制御装置
５０  警告灯
５４  ノズルスイッチ
５８  メモリ
【図１】
2006123925.tif 000003
【図２】
2006123925.tif 000004
【図３】
2006123925.tif 000005
【図４】
2006123925.tif 000006