(57)【要約】      （修正有）【課題】貯蔵装置内の液状材料の貯蔵量を正確に測定する貯蔵量測定システム及び方法を提供する。【解決手段】アスファルトタンク１内の溶融したアスファルトの貯蔵量を測定する貯蔵量測定システムは、アスファルトタンク内のアスファルトの液面を浮揚する測定対象物２０と、測定対象物の位置データを測定対象物に非接触で測定するセンサ３０と、測定対象物の位置及びアスファルトの貯蔵量を演算する制御装置と、を備えている。センサは測定対象物の送信器から発せられた信号を受信し、制御装置は信号の伝播時間及び伝播速度に基づいて測定対象物の位置及びアスファルトの貯蔵量を演算する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯蔵装置内に貯蔵された液状材料の貯蔵量を測定する貯蔵量測定システムであって、
前記貯蔵装置内の液状材料の液面を浮揚する測定対象物と、
前記測定対象物の位置データを前記測定対象物に非接触で測定する測定装置と、
前記測定対象物の位置データに基づいて、前記測定対象物の位置及び前記液状材料の貯蔵量を演算する制御装置と、
を備えていることを特徴とする貯蔵量測定システム。
【請求項２】
前記測定対象物は、信号を発する発信器を備えており、
前記測定装置は、前記貯蔵装置内に設けられて、前記信号を受信する複数の受信器を備えており、
前記位置データは、前記複数の受信器がそれぞれ受信した前記信号の伝播速度及び伝播時間を含むことを特徴とする請求項１記載の貯蔵量測定システム。
【請求項３】
前記受信器は、平面から視て略正三角形の各頂点に配設されていることを特徴とする請求項２記載の貯蔵量測定システム。
【請求項４】
前記測定装置は、前記貯蔵装置内に設けられて、前記測定対象物を撮影する複数の撮影部を備えており、
前記位置データは、前記複数の撮影部がそれぞれ撮影した前記測定対象物を含む画像データを含むことを特徴とする請求項１記載の貯蔵量測定システム。
【請求項５】
前記撮影部は、任意に開閉可能でレンズを保護するシャッタを備えていることを特徴とする請求項４記載の貯蔵量測定システム。
【請求項６】
前記測定対象物は、前記液状材料の温度以上の耐熱性を有していることを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載の貯蔵量測定システム。
【請求項７】
前記液状材料は、溶融したアスファルトであることを特徴とする請求項１から６の何れか１項記載の貯蔵量測定システム。
【請求項８】
貯蔵装置内に貯蔵された液状材料の貯蔵量を測定する貯蔵量測定方法であって、
前記貯蔵装置内の液状材料の液面に測定対象物を浮揚させる工程と、
前記測定対象物の位置データを前記測定対象物に非接触で測定する工程と、
前記測定対象物の位置データに基づいて、前記液状材料の貯蔵量を演算する工程と、
を含んでいることを特徴とする貯蔵量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯蔵装置内に貯蔵された液状材料の貯蔵量を測定する貯蔵量測定システム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高温且つ高粘度の液状材料は、温度管理された貯蔵装置内に貯蔵されるのが一般的である。例えば、道路舗装材の原料となるアスファルトは、ヒータを備えたアスファルトタンク内に溶融した状態で貯蔵されている。
【０００３】
特許文献１には、溶融したアスファルトを加熱する熱源体を備えたアスファルトタンクが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平２−１２０３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したようなアスファルトタンクでは、溶融したアスファルトの貯蔵量を測定するために、フロート式レベル計、隔膜式レベル計又は超音波式レベル計等が用いられている。
【０００６】
しかしながら、フロート式レベル計では、溶融したアスファルトの液面に浮かぶフロートに高粘度のアスファルトが付着することで、フロートがステムに固着してしまい、アスファルトの液面高さを正確に測定できない虞があった。
【０００７】
また、隔膜式レベル計では、高粘度のアスファルトがレベル計内の経路を塞ぎ、アスファルトの貯蔵量に応じた圧力が正確に測定できない虞があった。
【０００８】
また、超音波式レベル計では、溶融アスファルトがタンクローリや供給配管からアスファルトタンク内に投入される場合に、溶融アスファルトの液面が波打つとともにミストが飛散して、超音波がアスファルトの液面で正確に反射しなかったり、アスファルトタンクの内部に撹拌機や電気ヒータ等の異物が存在する場合に、超音波が異物で遮られるため、アスファルトの液面高さを正確に測定できないという問題があった。
【０００９】
そこで、貯蔵装置内の液状材料の貯蔵量を正確に測定するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る貯蔵量測定システムは、貯蔵装置内に貯蔵された液状材料の貯蔵量を測定する貯蔵量測定システムであって、前記貯蔵装置内の液状材料の液面を浮揚する測定対象物と、前記測定対象物の位置データを前記測定対象物に非接触で測定する測定装置と、前記測定対象物の位置データに基づいて、前記測定対象物の位置及び前記液状材料の貯蔵量を演算する制御装置と、を備えている。
【００１１】
この構成によれば、測定装置が液状材料の液面を浮揚する測定対象物の位置データを取得し、制御装置が測定対象物の位置データに基づいて測定対象物の位置及び液状材料の貯蔵量を演算するため、液状材料の詰まりや液面の波打ちや貯蔵装置内の異物に起因する測定不良を回避して、液状材料の貯蔵量を精度良く把握することができる。
【００１２】
また、本発明に係る貯蔵量測定システムは、前記測定対象物は、信号を発する発信器を備えており、前記測定装置は、前記貯蔵装置内に設けられて、前記信号を受信する複数の受信器を備えており、前記位置データは、前記複数の受信器がそれぞれ受信した前記信号の伝播速度及び伝播時間を含むことが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、発信器から発せられた信号を複数の受信器が受信し、発信器から各受信器に至るまでの信号の伝播速度及び伝播時間に基づいて、測定対象物の位置及び液状材料の貯蔵量を演算するため、液状材料の貯蔵量を精度良く把握することができる。
【００１４】
また、本発明に係る貯蔵量測定システムは、前記受信器は、平面から視て略正三角形の各頂点に配設されていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、互いに等しい距離だけ離間する受信器が発信器からの信号を受信することにより、測定対象物の位置を正確に測定可能なため、液状材料の貯蔵量を精度良く把握することができる。
【００１６】
また、本発明に係る貯蔵量測定システムは、前記測定装置は、前記貯蔵装置内に設けられて、前記測定対象物を撮影する複数の撮影部を備えており、前記位置データは、前記複数の撮影部がそれぞれ撮影した前記測定対象物を含む画像データを含むことが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、撮影部が測定対象物を含む液状材料の液面を撮影した画像データに基づいて、測定対象物の位置及び液状材料の貯蔵量を演算するため、液状材料の貯蔵量を精度良く把握することができる。
【００１８】
また、本発明に係る貯蔵量測定システムは、前記撮影部は、任意に開閉可能でレンズを保護するシャッタを備えていることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、シャッタが非撮影時に閉じて、液状材料のミスト等が撮影部のレンズに付着することが抑制されるため、液状材料の液面を写した画像データを鮮明に撮影することができる。
【００２０】
また、本発明に係る貯蔵量測定システムは、前記測定対象物は、前記液状材料の温度以上の耐熱性を有していることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、測定対象物が液状材料の液面に長期に亘って浮揚可能なため、液状材料の貯蔵量を所望のタイミングで把握することができる。
【００２２】
また、本発明に係る貯蔵量測定システムは、前記液状材料は、溶融したアスファルトであることが好ましい。
【００２３】
この構成によれば、高粘度のアスファルトの詰まりやアスファルトを撹拌する撹拌機による信号の妨げが回避され、アスファルトの液面の波打ちにかかわらず測定対象物の位置を測定可能なため、アスファルトの貯蔵量を精度良く把握することができる。
【００２４】
上記課題を解決するために、本発明に係る貯蔵量測定方法は、貯蔵装置内に貯蔵された液状材料の貯蔵量を測定する貯蔵量測定方法であって、前記貯蔵装置内の液状材料の液面に測定対象物を浮揚させる工程と、前記測定対象物の位置データを前記測定対象物に非接触で測定する工程と、前記測定対象物の位置データに基づいて、前記液状材料の貯蔵量を演算する工程と、を含んでいる。
【００２５】
この構成によれば、液状材料の液面を浮揚する測定対象物の位置データを取得し、測定対象物の位置データに基づいて測定対象物の位置及び液状材料の貯蔵量を演算するため、液状材料の詰まりや液面の波打ちや貯蔵装置内の異物に起因する測定不良を回避して、液状材料の貯蔵量を精度良く把握することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、液状材料の液面に浮揚する測定対象物の位置データを取得し、測定対象物の位置データに基づいて測定対象物の位置及び液状材料の貯蔵量を演算するため、液状材料の詰まりや液面の波打ちや貯蔵装置内の異物に起因する測定不良を回避して、液状材料の貯蔵量を精度良く把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る貯蔵量測定システムの構成を模式的に示す縦断面図。
【図２】図１の距離センサの配置位置を模式的に示す平面図。
【図３】図１の貯蔵量測定システムの構成を示すブロック図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る貯蔵量測定システムの構成を模式的に示す縦断面図。
【図５】図４の距離センサの配置位置を模式的に示す平面図。
【図６】図４の貯蔵量測定システムの構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。
【００２９】
また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。
【００３０】
また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。
【００３１】
＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態に係る貯蔵量測定システム１０を適用したアスファルトタンク１の構成を示す模式図である。アスファルトタンク１内には、道路舗装材の原料となる溶融したアスファルト（以下、単に「アスファルト」と称す）が貯蔵されている。
【００３２】
アスファルトタンク１は、タンク本体２と、供給パイプ３と、取出パイプ４と、を備えている。
【００３３】
タンク本体２は、中空で略円柱状に形成されている。なお、タンク本体２の形状は如何なるものであっても構わない。
【００３４】
供給パイプ３は、Ｕ字状に形成されてタンク本体２の外部から側壁を跨いで内部に届くように延伸されている。供給パイプ３は、図示しないポンプでタンク本体２の外部から内部にアスファルトを供給する。
【００３５】
取出パイプ４は、タンク本体２の底壁に設けられて、タンク本体２の内部と外部を連通している。取出パイプ４は、図示しないポンプでタンク本体２の内部からアスファルトを排出する。
【００３６】
タンク本体２内のアスファルトの液面は、アスファルトの貯蔵量に応じて上下する。例えば、図１の実線で示す液面Ｓ１までアスファルトが貯蔵されていた状態から、アスファルトがタンク本体２の外部に排出されると、アスファルトの液面Ｓ２は図１の破線で示す高さまで下がる。
【００３７】
タンク本体２の底部には、３つのヒータ５が図１の紙面垂直方向に並んで設けられている。ヒータ５は、アスファルトを所定温度（例えば、２００℃）に維持するように加熱する。
【００３８】
ヒータ５の周囲には、ヒートパックプレート６が設けられている。ヒートパックプレート６は、ヒータ５単体でアスファルトを加熱する場合と比べて、ヒートパックプレート６が設けられた分だけアスファルトとの伝熱面積が拡大してヒータ５の伝熱効果が増大する。
【００３９】
タンク本体２内には、撹拌機７が設けられている。撹拌機７の撹拌翼が回転することにより、タンク本体２内のアスファルトが撹拌されて、アスファルト全体が均一な温度に保たれる。
【００４０】
アスファルトタンク１には、貯蔵量測定システム１０が設けられている。貯蔵量測定システム１０は、図１〜３に示すように、測定対象物２０と、センサ３０と、制御装置４０と、を備えている。
【００４１】
測定対象物２０は、球状又は円盤状に形成されており、アスファルトの液面に浮揚する。測定対象物２０は、例えば鋼製であり、アスファルトの温度以上の耐熱性を有している。
【００４２】
測定対象物２０は、所定時間おきに信号を発する発信器２１を備えている。発信器２１が発する信号は、例えば超音波又は電波であるがこれらに限定されるものではない。発信器２１は、測定対象物２０に内蔵された電源から給電されている。
【００４３】
センサ３０は、発信器２１から発せられる信号を受信する受信器３１を備えた距離センサである。センサ３０は、タンク本体２の蓋体の内側に３台設けられている。センサ３０は、互いに所定距離だけ離れて設けられており、平面から視て略正三角形の頂点に配設されている。センサ３０は、第１の送受信部５０及び第２の送受信部６０を介して無線又は有線で制御装置４０に接続されている。
【００４４】
制御装置４０は、パーソナルコンピュータ等で構成されている。制御装置４０は、外部からの入力情報を記憶する記憶部と、記憶部に書き込まれた各種データ及び各種処理プログラムを取り出して演算を行う演算部と、各装置に制御信号を送信して動作制御を行う制御部と、を備えている。
【００４５】
また、制御装置４０には、タンク本体２の貯蔵量に関するデータが予め記憶されている。このようなデータとしては、例えば、タンク本体２の容積及びタンク本体２の内部に設けられた各種装置の体積等に基づいて予め用意された、アスファルトの液面高さとアスファルトの貯蔵量に関するテーブル（液面高さ／貯蔵量テーブル）であるが、これに限定されるものではない。
【００４６】
制御装置４０には、ディスプレイ７０及び図示しない入力装置が接続されている。ディスプレイ７０に表示される画面は制御装置４０によって制御されている。入力装置は、例えば、キーボード等の文字情報入力デバイス、マウスやタッチパネル等のポインティングデバイスを備えている。
【００４７】
センサ３０及び第１の送受信部５０は、タンク本体２の内部又は近傍に設けられている。制御装置４０、第２の送受信部６０及びディスプレイ７０は、アスファルトタンク１から離れた遠隔操作室に設けられる。したがって、アスファルトタンク１のオペレータは、タンク本体２から離れた場所でアスファルトの貯蔵量を確認することができる。
【００４８】
次に、本実施形態に係る貯蔵量測定システム１０の作用について説明する。
【００４９】
［準備工程］
まず、発信器２１及び受信器３１の時間情報を同期させる。これにより、発信器２１から受信器３１に伝わった信号の伝播時間を正確に測定することができる。
【００５０】
次に、測定対象物２０をタンク本体２内に投下する。なお、測定対象物２０内の電源が発信器２１を起動できない程度に消耗した場合には、上述した時間調整を行った新たな測定対象物２０を投下する。
【００５１】
［測定工程］
発信器２１は、所定時間（例えば、１０秒）おきに信号を発する。信号は、タンク本体２の空間を伝播して３つのセンサ３０の受信器３１にそれぞれ達する。
【００５２】
センサ３０は、信号を受信すると、発信器２１から受信器３１まで伝播した信号の伝播速度及び伝播時間（位置データ）を第１の送受信部５０及び第２の送受信部６０を介して制御装置４０に送る。具体的には、センサ３０は、発信器２１が信号を発した時間から受信器３１が信号を受信した時間との差を伝播時間として制御装置４０に送る。なお、信号の伝播速度は、信号の種類に応じて予め設定されたものである。制御装置４０に信号の伝播速度が予め記憶されている場合には、センサ３０は、信号の伝播時間のみを位置データとして制御装置４０に送る。
【００５３】
制御装置４０は、センサ３０から送られた信号の伝播速度及び伝播時間に基づいて、測定対象物２０の位置、すなわちアスファルトの液面高さを演算する。具体的には、まず、信号の伝播速度及び伝播時間に基づいて３つのセンサ３０から測定対象物２０までの直線距離を演算する。そして、センサ３０を中心とし、上述した直線距離を半径とする球面を想定し、３つの球面の交点を測定対象物２０の位置としてその３次元座標を算出する。センサ３０が適度に離間することにより、上述した３つの球面それぞれを区別し易くなり、測定対象物２０の位置を正確に測定することができる。
【００５４】
制御装置４０は、測定対象物２０の高さをアスファルトの液面高さとして算出する。また、制御装置４０は、記憶部に予め記憶された液面高さ／貯蔵量テーブル及びセンサ３０から送られた位置データに基づいて演算されたアスファルトの液面に基づいて、アスファルトの貯蔵量を演算する。
【００５５】
制御装置４０は、アスファルトの貯蔵量をディスプレイ７０に表示する。オペレータは、アスファルトタンク１から離れた場所でアスファルトの貯蔵量を確認することができる。
【００５６】
このようにして、アスファルトの液面を浮揚する測定対象物２０の発信器２１から発せられた信号の伝播時間及び伝播速度に基づいて測定対象物２０の位置及びアスファルトの貯蔵量を演算するため、アスファルトの詰まりや液面の波打ちやアスファルトタンク１内の異物による妨げに起因する測定不良を回避して、アスファルトの貯蔵量を精度良く把握することができる。
【００５７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る貯蔵量測定システム１０について、図４〜６に基づいて説明する。なお、本実施形態は、測定対象物２０の位置を演算する際に測定対象物２０を撮影した画像を用いる点で第１実施形態と異なる。以下に説明する構成以外の構成は、上述した第１実施形態の構成と同様である。
【００５８】
図４は、本実施形態に係る貯蔵量測定システム１０を適用したアスファルトタンク１である。タンク本体２内には、２台のカメラ８０が設けられている。カメラ８０は、タンク本体２の蓋体の内側に設けられている。２つのカメラ８０は、図５に示すようにカメラ８０の光学中心の距離ｂだけ離れて設けられている。
【００５９】
カメラ８０は、アスファルトの液面を浮揚する測定対象物２０が視野内に収まるようにレンズ８１を下方に向けた状態で固定されている。なお、カメラ８０は、レンズ８１を保護するために、開閉自在なシャッタ８２を備えている。
【００６０】
次に、本実施形態に係る貯蔵量測定システム１０の作用について説明する。
【００６１】
［準備工程］
まず、カメラ８０間の光学中心の距離ｂ及びカメラ８０の焦点距離ｆを制御装置４０に記憶する。
【００６２】
制御装置４０は、オペレータの入力装置を介したシャッタ８２の開指示が入力されると、シャッタ８２を閉状態から開状態に移行させる。
【００６３】
［測定工程］
２台のカメラ８０が、測定対象物２０が写るアスファルトの液面の画像を同時に撮影する。ここで、「同時」とは、必ずしも完全に同時である必要はなく、若干の時間ズレを伴うがほぼ同時である場合をも含むものとする。なお、画像は、静止画像及び動画の何れであっても構わない。
【００６４】
カメラ８０は、第１の送受信部５０及び第２の送受信部６０を介して制御装置４０に画像（位置データ）を送る。
【００６５】
制御装置４０は、カメラ８０が撮影した画像に画像解析を適用して、測定対象物２０の位置を演算する。具体的には、まず、２枚の画像それぞれに対して測定対象物２０の位置をパターン認識により特定する。次に、画像に写った測定対象物２０の視差Ｄを演算する。そして、制御装置４０は、視差Ｄに焦点距離ｆを乗じた値をカメラ８０間の光学中心の距離ｂで除することにより、測定対象物２０の３次元位置を算出する。
【００６６】
制御装置４０は、測定対象物２０の高さをアスファルトの液面高さとして算出する。また、制御装置４０は、記憶部に予め記憶された液面高さ／貯蔵量テーブル及びカメラ８０から送られた画像に基づいて演算されたアスファルトの液面に基づいて、アスファルトの貯蔵量を演算する。
【００６７】
制御装置４０は、アスファルトの貯蔵量をディスプレイ７０に表示する。オペレータは、アスファルトタンク１から離れた場所でアスファルトの貯蔵量を確認することができる。
【００６８】
このようにして、液面に浮揚する測定対象物２０が写った液面の画像データを取得し、この画像データに基づいて測定対象物２０の位置及びアスファルトの貯蔵量を演算するため、アスファルトの詰まりや液面の波打ちやアスファルトタンク１内の異物による妨げに起因する測定不良を回避して、アスファルトの貯蔵量を精度良く把握することができる。
【００６９】
また、本発明は上記で説明した以外にも、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【００７０】
上述した各実施形態では、アスファルトを貯蔵するアスファルトタンクを例に説明したが、本発明は、アスファルト以外の高温且つ高粘度の液状材料の貯蔵量測定にも適用可能であり、例えば、液状のチョコレートを製造するプラントや化粧品を製造するプラント等にも適用可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１  ・・・  アスファルトタンク
２  ・・・  タンク本体
３  ・・・  供給パイプ
４  ・・・  取出パイプ
５  ・・・  ヒータ
６  ・・・  ヒートパックプレート
７  ・・・  撹拌機
１０・・・  貯蔵量測定システム
２０・・・  測定対象物
２１・・・  送信器
３０・・・  センサ（測定装置）
３１・・・  受信器
４０・・・  制御装置
５０・・・  第１の送受信器
６０・・・  第２の送受信器
７０・・・  ディスプレイ
８０・・・  カメラ（測定装置）
【図１】
2019045161.tif 000003
【図２】
2019045161.tif 000004
【図３】
2019045161.tif 000005
【図４】
2019045161.tif 000006
【図５】
2019045161.tif 000007
【図６】
2019045161.tif 000008