(57)【要約】【課題】  ガソリンスタンドにおける誤操作、給油中の給油口からのノズル脱落による油の撒き散らしを防ぎ、安全性を確保する給油ガンを提供する。【解決手段】    ノズルの先端部付近の光の明度を受光部１４とフォトダイオード１６とで検知するとともに、ノズルの三次元姿勢およびその変動を姿勢検知センサ１７で検知し、ノズルの三次元姿勢が安全姿勢であるための第１条件に適合し、変動範囲が安全範囲であるための第２条件に適合し、かつノイズ先端部付近の明度が安全明度であるための第３条件に適合するときのみ、ガントリガ１１の操作によるノズル先端部からの液体燃料の排出を可能にするガン制御装置１８を備えて給油ガン１を構成した。【選択図】図４  
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の取込機構が設けられたガン筐体と、このガン筐体の所定部位より延設されたノズルと、前記取込機構により取り込んだ液体を前記ノズルの先端部から排出させ又は排出停止させるためのガントリガとを有する給液ガンであって、
前記ガン筐体の所定部位に、前記ノズルの三次元姿勢を検知する姿勢検知センサと、この姿勢検知センサにより検知された三次元姿勢が所定の不揮発性メモリに記録されている安全姿勢であるための第１条件に適合するかどうかを判定し、適合するときのみ、前記ガントリガの操作による前記ノズル先端部からの液体の排出を可能にするガン制御装置とが設けられている、
給液ガン。
【請求項２】
前記姿勢検知センサは、姿勢の変動速度をも検知するものであり、
前記ガン制御装置は、前記第１条件に適合し、且つ、前記姿勢検知センサで検知した変動速度が前記不揮発性メモリに記録されている安全変動範囲である第２条件に適合するかどうかを判定し、前記第１条件および前記第２条件に適合するときのみ、前記排出を可能にするように構成されている、
請求項１記載の給液ガン。
【請求項３】
前記ノズルの先端部付近の光を受光する受光部と、この受光部で受光した光の明度に応じた値の電力信号を出力する光電変換素子とをさらに有しており、
前記ガン制御装置は、前記電力信号により導出される前記先端部付近の明度が前記不揮発性メモリに記録されている安全明度であるための第３条件に適合するかどうかを判定し、前記第１条件ないし第３条件のすべてに適合することを条件として前記液体の流出を可能にする、
請求項２記載の給液ガン。
【請求項４】
前記受光部は前記先端部付近の光を集光する部材により形成されており、前記光電変換素子は外部光が遮断された部位に配されており、前記受光部で受光した光が光ファイバを通じて前記光電変換素子に伝達される、
請求項３記載の給液ガン。
【請求項５】
前記ガン制御装置は、前記第１条件ないし第３条件のすべてに適合する状態が継続する時間を検知する状態検知手段を備え、この状態検知手段が一定時間を検知することを条件として前記液体の排出を可能にし、該継続が途切れた時点で前記排出を不能にする、
請求項２記載の給液ガン。
【請求項６】
前記姿勢検知センサが、互いに直交する３軸回りのジャイロデータを出力するジャイロセンサを含んで成り、
前記ガン制御装置は、前記ジャイロセンサから出力されるジャイロデータを二重積分するとともに、この二重積分により得られたデータをデジタル化し、さらに、デジタル化されたデータをサンプリングすることにより、前記第１条件又は前記第２条件に適合するかどうかの判定対象となる姿勢サンプリングデータを生成する、
請求項１ないし５のいずれかの項記載の給液ガン。
【請求項７】
前記ガン制御装置は、前記ガン筐体又は前記ノズルが所定の姿勢で固定されたことを検知したときに、自律的に、前記姿勢検知センサの初期化と前記ノズルの初期位置の設定とを行うように構成されている、
請求項６記載の給液ガン。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかの項記載の給液ガンと、給液対象となる液体を前記給液ガンに供給するための給液機構と、この給液機構の動作を制御する制御装置とを備えて成り、
前記制御装置は、前記給液ガンが備えるガン制御装置との間で信号の受け渡しを行うインタフェース手段と、このインタフェース手段を通じて前記ガン制御装置から前記液体燃料の排出が可能であることを表す制御信号を受け取ったときのみ、前記給液機構に前記給液ガンへ液体を流出させるための制御処理を行うプロセッサユニットとを有する、
給液装置。
【請求項９】
前記給液ガンを収容するためのガン収容体をさらに備えており、
前記制御装置は、前記給液ガンが前記ガン収容体に収容され、予め定めた基準姿勢で固定されたことを検知したときに、前記インタフェース手段を通じて前記ガン制御装置に前記姿勢検知センサの初期化と前記ガン筐体又はノズルの初期位置設定とを行わせるための信号を送出するように構成されている、
請求項８記載の給液装置。
【請求項１０】
液体の取込機構が設けられたガン筐体と、このガン筐体の所定部位から延設されたノズルと、前記取込機構により取り込んだ液体を前記ノズルの先端部から排出させ又は排出停止させるためのガントリガとを有し、さらに、前記ノズルの三次元姿勢を検知する姿勢検知センサと、前記ノズルの先端部付近の光を受光する受光部と、この受光部で受光した光の明度に応じた値の電力信号を出力する光電変換素子とが設けられた給液ガンに搭載されるガン制御装置であって、
操作時の前記ノズルが安全姿勢であるための第１条件、操作時の前記ノズルの変動速度が安全変動範囲であるための第２条件、前記先端部付近の明度が安全明度であるための第３条件が記録された不揮発性メモリと、
前記ガントリガが操作されたことを表すガントリガ信号、前記姿勢検知センサから出力されたセンサ出力信号および前記光電変換素子から出力される電力信号の入力を受け付けるとともに、受け付けたこれらの信号を所定構造のデータに変換する第１インタフェース手段と、
この第１インタフェース手段で変換された各データを取り込み、取り込んだデータのうち前記センサ出力信号に基づくデータから前記ノズルの三次元姿勢およびその変動速度を特定するとともに前記電力信号に基づくデータから前記先端部付近の明度を特定し、特定した三次元姿勢が前記第１条件に適合し、その変動速度が前記第２条件に適合し、且つ、特定した明度が前記第３条件に適合する安全状態であることを条件として、前記ガントリガ信号に基づくデータによる前記ノズル先端部からの液体の排出を可能にする制御信号を生成するプロセッサユニットと、
このプロセッサユニットにより生成された前記制御信号を前記取込機構への液体供給を行う液体供給制御手段へ出力する第２インタフェース手段とを有する、
ガン制御装置。
【請求項１１】
前記プロセッサユニットは、前記安全状態におけるデータを時系列に揮発性メモリに蓄積し、一定時間安全状態が継続する安定状態のときに前記制御信号を生成する、
請求項１０記載のガン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給液時に操作者により操作される給液ガン、この給液ガンを構成する部品並びに給液ガンを含んで構成される給液装置に関する。特に、ガソリンや灯油のように、給液ガンから漏れたり、給液ガンの誤操作等によって巻き散らかされると危険となる石油系の液体燃料を扱う給液ガン等に関する。
【背景技術】
【０００２】
操作者が液体を目的の場所に供給するための操作ツールとして、給液ガンが幅広い分野で知られている。給液ガンは、ガン状に成形されたガン筐体に、液体供給機構から取り込んだ液体の排出弁と、操作者の操作により排出弁を開閉するガントリガと、ガントリガが引かれたときに（つまり排出弁を開く操作がなされたときに）液体を放出するためのノズルとが設けられている。給液ガンを使用する場合、操作者は、ノズルの先端を目的の場所に向けてガントリガを引く操作を行う。これにより、排出弁が開かれ、取り込んだ液体がノズルより放出される。液体がガソリンや灯油のような液体燃料の場合、給液ガンは、「給油ガン」と呼ばれる場合もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の給液ガンは、それがどのような状態におかれているかどうかを問わず、操作者によりガントリガが引かれれば、ノズルから液体が放出される機構になっている。例えば、操作者が誤って目的の場所以外に向けてガントリガを引いても、液体は放出され、撒き散らしが起きてしまう。ガソリン等の液体燃料の場合にこのように撒き散らしが発生すると、大変危険な状態に陥るため、改善が望まれていた。
本発明は、このような問題を解消することができる給液ガンおよびその部品、給液装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成するため、本発明は、給液ガン、給液装置およびガン制御装置を提供する。
本発明の給液ガンは、液体の取込機構が設けられたガン筐体と、このガン筐体の所定部位より延設されたノズルと、前記取込機構により取り込んだ液体を前記ノズルの先端部から排出させ又は排出停止させるためのガントリガとを有し、前記ガン筐体の所定部位に、前記ノズルの三次元姿勢を検知する姿勢検知センサと、この姿勢検知センサにより検知された三次元姿勢が所定の不揮発性メモリに記録されている安全姿勢であるための第１条件に適合するかどうかを判定し、適合するときのみ、前記ガントリガの操作による前記ノズル先端部からの液体の排出を可能にするガン制御装置とが設けられているものである。
第１条件は、具体的には、予め定めた基準姿勢に対する相対的な変位量より導出されるノズルの先端部の向きが、目的の給液対象部位に向いているかどうかを判定するために、予め実測により定めた条件である。例えば、ノズル先端が規定される鉛直下向きの円錐形状の範囲の実測データ群のいずれかに属することを第１条件とすることができる。
この発明の給液ガンによれば、操作者による操作時に、姿勢検知センサによって安全姿勢であることが検知されたときのみガン制御装置がノズル先端部からの液体排出を可能にするので、誤操作等によって液体が不用意に排出される事態が防止される。
【０００５】
誤操作等による影響をより確実になくす観点からは、前記姿勢検知センサを、姿勢の変動速度をも検知するものとし、前記ガン制御装置が、前記第１条件に適合し、且つ、前記姿勢検知センサで検知した変動速度が前記不揮発性メモリに記録されている安全変動範囲である第２条件に適合するかどうかを判定し、前記第１条件および前記第２条件に適合するときのみ、前記排出を可能にするように構成する。
あるいは、さらに、前記ノズルの先端部付近の光を受光する受光部と、この受光部で受光した光の明度に応じた値の電力信号を出力する光電変換素子とをさらに備えた給液ガンとし、前記ガン制御装置が、前記電力信号により導出される前記先端部付近の明度が前記不揮発性メモリに記録されている安全明度であるための第３条件に適合するかどうかを判定し、前記第１ないし第３条件のすべてに適合することを条件として前記液体の流出を可能にする。前記受光部は、例えば、前記先端部付近の光を集光する部材により形成されており、前記光電変換素子は外部光が遮断された部位に配されており、前記受光部で受光した光が光ファイバを通じて前記光電変換素子に伝達されるように構成される。
【０００６】
上記の撒き散らかしを確実に防止する観点からは、前記ガン制御装置に、前記第１ないし第３条件のすべてに適合する状態が継続する時間を検知する状態検知手段を備え、この状態検知手段が一定時間を検知することを条件として前記液体の排出を可能にし、該継続が途切れた時点で前記排出を不能にするようにする。
【０００７】
上述した姿勢検知センサは、互いに直交する３軸回りのジャイロデータを出力するジャイロセンサを含んで成るものを用いることができる。この場合、前記ガン制御装置は、前記ジャイロセンサから出力される信号を二重積分するとともに、この二重積分により得られたデータをデジタル化し、さらに、デジタル化されたデータをサンプリングすることにより、前記第１条件又は第２条件に適合するかどうかの判定対象となる姿勢サンプリングデータを生成するように構成される。
【０００８】
検知精度を高める観点からは、前記ガン制御装置が、前記ガン筐体又は前記ノズルが所定の姿勢で固定されたことを検知したときに、自律的に、前記姿勢検知センサの初期化と前記ノズルの初期位置の設定とを行うように構成する。
【０００９】
本発明の給液装置は、上述した給液ガンと、給液対象となる液体を前記給液ガンに供給するための給液機構と、この給液機構の動作を制御する制御装置とを備えて成るものである。この制御装置は、前記給液ガンが備えるガン制御装置との間で信号の受け渡しを行うインタフェース手段と、このインタフェース手段を通じて前記ガン制御装置から前記液体燃料の排出が可能であることを表す制御信号を受け取ったときのみ、前記給液機構に前記給液ガンへ液体を流出させるための制御処理を行うプロセッサユニットとを有する。
このように構成される給液装置では、給液ガン側が安全姿勢であることが検知されない限り、給液ガンに液体が供給されないので、誤操作等による撒き散らかしの発生を確実になくすことができる。
【００１０】
給液ガン側の姿勢検知センサの検知精度をより簡易に高める観点からは、給液ガンを収容するためのガン収容体をさらに備えた給液装置とし、前記制御装置は、前記給液ガンが前記ガン収容体に収容され、予め定めた基準姿勢で固定されたことを検知したときに、前記インタフェース手段を通じて前記ガン制御装置に前記姿勢検知センサの初期化と前記ガン筐体又はノズルの初期位置設定とを行わせるための信号を送出するように構成する。
【００１１】
本発明のガン制御装置は、液体の取込機構が設けられたガン筐体と、このガン筐体の所定部位から延設されたノズルと、前記取込機構により取り込んだ液体を前記ノズルの先端部から排出させ又は排出停止させるためのガントリガとを有し、さらに、前記ノズルの三次元姿勢を検知する姿勢検知センサと、前記ノズルの先端部付近の光を受光する受光部と、この受光部で受光した光の明度に応じた値の電力信号を出力する光電変換素子とが設けられた給液ガンに搭載されるガン制御装置であって、操作時の前記ノズルが安全姿勢であるための第１条件、操作時の前記ノズルの変動速度が安全変動範囲であるための第２条件、前記先端部付近の明度が安全明度であるための第３条件が記録された不揮発性メモリと、前記ガントリガが操作されたことを表すガントリガ信号、前記姿勢検知センサから出力されたセンサ出力信号および前記光電変換素子から出力される電力信号の入力を受け付けるとともに、受け付けたこれらの信号を所定構造のデータに変換する第１インタフェース手段と、この第１インタフェース手段で変換された各データを取り込み、取り込んだデータのうち前記センサ出力信号に基づくデータから前記ノズルの三次元姿勢およびその変動速度を特定するとともに前記電力信号に基づくデータから前記先端部付近の明度を特定し、特定した三次元姿勢が前記第１条件に適合し、その変動速度が前記第２条件に適合し、且つ、特定した明度が前記第３条件に適合する安全状態であることを条件として、前記ガントリガ信号に基づくデータによる前記ノズル先端部からの液体の排出を可能にする制御信号を生成するプロセッサユニットと、このプロセッサユニットにより生成された前記制御信号を前記取込機構への液体供給を行う液体供給制御手段へ出力する第２インタフェース手段とを有するものである。前記プロセッサユニットは、好ましくは、前記安全状態におけるデータを時系列に揮発性メモリに蓄積し、一定時間安全状態が継続する安定状態のときに前記制御信号を生成するように動作するように構成する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、給液ガンがどのような状態で操作されているかを正しく検知し、安全状態であることが確認されたときのみ、ガントリガの操作によってノズルから液体が放出されるので、操作者が誤って目的の場所以外に向けてガントリガを引いても、液体は放出されず、撒き散らしが防止されるという効果がある。このような効果は、ガソリン等の液体燃料の場合には、安全確保の観点から絶大なものがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の給液装置を、ガソリン、灯油等の液体燃料の給油に用いる給油装置として実施する場合の形態例を説明する。この給油装置は、通常、ガソリンスタンド等に設置されて使用される。
【００１４】
［給油装置］
この実施の形態の給油装置は、図１に示されるように、給液ガンの一例となる給油ガン１と、給油ガン１を収容するための給油ガンラック２とを有するものである。
給油ガンラック２には、ラック制御装置２０と給油ポンプ２３とが設けられている。ラック制御装置２０は、メモリとプロセッサとを有するプロセッサユニットを主要構成として含むもので、メモリに記録されているプログラムを適宜実行することにより、給油ポンプ２３を含むラック内部品の動作を制御するための各種処理を行う。ラック制御装置２０の処理内容については後述する。給油ポンプ２３は、給油ガン１の操作に起因するラック制御装置２０の制御により、液体燃料を供給したり、供給を停止するように動作する。
【００１５】
給油ガンラック２には、また、給油ポンプ２３からの液体燃料を給油ガン１に導くための供給ホース２６が設けられている。この供給ホース２６には、液体燃料を通すための燃料供給路のほか、給油ガン１とラック制御装置２０との間で制御信号の受け渡しを行うための信号線が併設されている。
【００１６】
給油ガンラック２の操作面部には、給油ガン１を保持するための給油ガンホルダ２１と、給油ガン１をマウントする機能を有するガンマウンタ２２と、各種メータ２４および現金投入口２５等が形成されている。
【００１７】
給油ガンホルダ２１におけるガンマウンタ２２は、図２のように、給油ガン１がそれにマウントされた場合に、ガンマウント信号を給油ガン１と電気的に接続されている信号線を通じて、給油ガン１に対して出力する。
【００１８】
図３は、ガンマウンタ２２に給油ガン１がマウントされたことを検出するための原理を示すガンマウンタ２２の内部構造図である。給油ガン１がガンマウンタ２２から外された状態、つまり給油ガン１がマウントされない状態のとき、ガンマウンタ２２は、図３（ａ）に示されるように、給油ガン１を受け止めるためのマウントバー２２１が、それを支持する回転軸２２２と復元バネ２２３による復元力の作用によって、時計回り方向に持ち上げられた状態にある。このとき、マウントバー２２１の下部に設置されたマイクロスイッチ２２４は、作動しない（ＯＦＦ状態）。この状態において、給油ガン１をガンマウンタ２２に設置すると、図３（ｂ）に示されるように、マウントバー２２１は、マウント時の押圧力によって押し下げられる。そして、マウントバー２２１の端面部がマイクロスイッチ２２４に当たり、このマイクロスイッチ２２４が作動して（ＯＮ状態）、所定レベルの信号をラック制御装置２０に伝達する。これにより、ラック制御装置２０は、給油ガン１がガンマウンタ２２にマウントされたことを検知し、所要の処理を行うことができる。なお、回転軸２２２自体に復元機構が設けられている場合は、復元バネ２２３は存在しない。
【００１９】
［給油ガン］
図４は、この実施形態における給油ガン１の構造を示す断面図である。給油ガン１は、給油装置２から供給ホース２６を通じて送られた液体燃料を取り込むための液体取込機構を備えたガン筐体１０ａと、このガン筐体１０ａから延設されたノズル１０ｂと有している。液体取込機構は、具体的には、液体燃料をノズル１０ｂに導くための燃料供給管１３と、この燃料供給管１３の途中に設けられた排出制御弁１２である。排出制御弁１２は、ガン筐体１０ａの操作部位に設けられたガントリガ１１の操作によって開閉可能になっている。操作者によりガントリガ１１が引かれたときは、排出制御弁１２は開状態となり、ノズル１０ａの先端部から液体燃料が排出可能になる。ガントリガ１１が解除されたときは、排出制御弁１２が閉状態となり、液体燃料の排出が停止する。
【００２０】
ガン筐体１０ａには、また、ガン姿勢に応じた燃料液体の放出制御を行うための制御機構が設けられている。すなわち、ノズル１０ｂの先端部に、その周辺の光を受光するための受光部１４と、この受光部１４で受光した光をノズル１０ｂの内部を通じてガン筐体１０ａの所定部位に伝達するための光ファイバ１５と、光ファイバ１５により伝達されてきた光をその光量（明度）に応じた電力信号（電圧値）に変換するためのフォトセンサ（光電変換素子）１６と、姿勢検知センサの一例となる三次元（以下、３Ｄ）ジャイロセンサ１７と、ガン制御装置１８とが設けられている。
ガン制御装置１８には、フォトセンサ１６および三次元ジャイロセンサ１７の出力信号（ジャイロデータ）と、ガントリガ１１の操作状況を表すガントリガ信号とが入力される。ガン制御装置１８には、また、上述した供給ホース２６に併設された信号線１９が配線されており、これにより、給油装置２のラック制御装置２０との間で信号の入出力を行うことができるようになっている。
【００２１】
受光部１４は、具体的には、ノズル先端部付近の光を集光しやすくするために、光を散乱させるための金属粉ないし金属色の樹脂粉が混入されたガラス材であり、表面性を大きく確保した部分と受光した光を光ファイバ１５に効果的に伝達するテーパ状の部分とから成る。光量を充分確保できる場合、あるいは、受光時間が比較的長い使用形態の場合は、受光部１４は、光ファイバ１５の端部であってもよい。逆に、光量を確保しくにい使用形態の場合には、フォトセンサ１６をそのままノズル先端部に設けるようにしてもよい。この場合は、光ファイバ１５に代えて、ガン制御装置１８とフォトセンサ１６とを電力線で接続することになる。
【００２２】
フォトセンサ１６は、受光した光の量に応じて出力電力値が変化する素子、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ、ｃｄｓ導電セル等を用いることができる。
【００２３】
３Ｄジャイロセンサ１７は、それが配備された部位の互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸の軸線回りの角速度と加速度の少なくとも一方、本例ではＸ−Ｙ−Ｚ軸の加速度および角速度を時系列に計測するセンサであり、これにより、給油ガン１（ノズル先端部）の相対的な三次元姿勢およびその変動速度を表すジャイロデータを出力する。３Ｄジャイロセンサ１７としては、好ましくは、ガン制御装置１８からキャリブレーション信号が出力されたときに、自らの計測値を初期化するとともに初期位置を表す初期データを出力するキャリブレーション機能を有するものを用いるが、これらの機能が存在しない場合は、それをガン制御装置１８内、あるいはガン制御装置１８と３Ｄジャイロセンサ１７との間に設けるようにしてもよい。
【００２４】
［ガン制御装置］
ガン制御装置１８は本発明を実施する上で、上述した３Ｄジャイロセンサ１７およびフォトセンサ１６と協働して重要な役割を果たす装置である。そこで、このガン制御装置１８について、詳細に説明する。
【００２５】
ガン制御装置１８は、図５に示されるように、一種のコンピュータであるＭＰＵ（micro-processor-unit）１８１と、このＭＰＵ１８１を中心とした動作の基準タイミングを生成する水晶発振回路１８２と、ＭＰＵ１８１に、ＩＰＬ（初期動作）、メインルーチン、サンプリングタスク、ジャッジメントタスクを実行させるためのプログラムおよびその実行に必要なデータが記録されたＲＯＭ１８３と、サンプリングタスクによって作成されるデータおよびジャッジメントタスクによって呼び出されるデータ等を更新自在に記録するためのＲＡＭ１８４と、ジャッジメントタスクにおいてノズル１０ｂの三次元姿勢を特定する際に使用されるガン姿勢基準データ、第１条件であるガン姿勢安全判断基準データおよびガン姿勢安定判断基準データ、第２条件である変動判断基準データ、および、第３条件であるノズル先端基準明度データを記録するＦＬＡＳＨメモリ１８５と、入力される信号を受け付けるための入力インターフェイス１８７と、ガン制御装置２０の外部、例えば給油装置２（ラック制御装置２０）への各種制御信号等を出力するための出力インタフェース１８８と、入力インターフェイス１８７および出力インタフェース１８８との接続を行うＩ／Ｏバス１８６と、３Ｄジャイロセンサ１７で計測された角速度又は加速度を時間積分による変位への変換を行う二重積分回路１８９と、入力されたアナログ信号をガン制御装置１８が認識可能なデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄコンバータ１９０とを備えている。ＦＬＡＳＨメモリ１８５に記録される各基準データは、ガン筐体１０ａおよびノズル１０ｂの形状等に応じて、変更することがすることができる。
【００２６】
ＭＰＵ１８１は、３Ｄジャイロセンサの出力、フォトセンサ１６の出力、ガントリガ信号、ガンマウント信号を入力し、３Ｄジャイロセンサから出力される信号を二重積分回路２８によって変位への変換を行った後、フォトセンサ１６の出力と共にＡ／Ｄコンバータ１９０によってディジタル化する。そして、これにより得られたデジタル信号をガントリガ信号、ガンマウント信号と共にＩ／Ｏバス１８６へ入力し、内部で動作しているサンプリングタスクによって入力されたデータのサンプリングを行う。もう一つのジャッジメントタスクによって、ＦＬＡＳＨメモリ１８５上の各種基準データと比較し、ノズル１０ｂの先端がノズル先端基準明度データより特定される基準明度よりも明るいか、暗いかを示すノズル先端明度データ、ガン姿勢基準データとの比較により導出されるノズル１０ｂの先端の三次元姿勢がガン姿勢安全判断基準データで定める範囲に属し、且つ給油ガン１（ノズル１０ｂ）の変動速度が変動判断基準データで定める範囲に属する安全状態であるかどうかを示す姿勢安全信号、その安全状態が１０回分のサンプリングの間安定しているかどうかを示す姿勢安定信号と、３Ｄジャイロセンサの初期化と、給油ガン１の初期位置取得を行うキャリブレーション信号とを出力する。
【００２７】
Ｉ／Ｏバス１８６には、二重積分回路１８９で二重積分され、Ａ／Ｄコンバータ１９０でデジタル変換された３Ｄジャイロ信号（Ｘ−Ｙ−Ｚ軸の加速度、角速度：２０ｂｉｔｘ６点）と、Ａ／Ｄコンバータ１９０でデジタル信号に変換されたフォトセンサ１６の入力（２０ｂｉｔ：１点）と、デジタル信号として入力されたガンマウント信号（給油ガン１がガンマウント２２にマウントされていない場合に論理“０”（以下、「ＬＯ」と表現する）となり、ガンマウンタ２２にマウントされている場合に論理“１”（以下、「ＨＩ」と表現する）となり、ガントリガ信号（ガントリガが引かれた場合をＨＩとし、引かれていない場合をＬＯとする。）のデジタル２点を入力する。
【００２８】
Ｉ／Ｏバス１８６の出力としては、ＨＩ／ＬＯで表すディジタル出力に、給油ガン１の状態判定結果により生成される制御信号（給油可信号（給油可でＨＩ、給油不可でＬＯ）、給油ノズル先端明度（給油ノズル先端明度が基準明度よりも暗い場合にＨＩ，基準明度よりも明るい場合にＬＯ）、姿勢安全信号（給油ガン１の姿勢が安全状態にある場合にＨＩ、安全状態にない場合にＬＯ）、姿勢安定信号（給油ガン１の姿勢が安定状態にある場合にＨＩ、安定状態にない場合にＬＯ））４点、３Ｄジャイロセンサ１７への制御信号（リセット信号（リセットを行う場合にＨＩ、行わない場合にＬＯ）、キャリブレーション信号（キャリブレーションを行う場合にＨＩ、行わない場合にＬＯ）、クロックパルス信号（３Ｄジャイロセンサ１７内のタイミングの為、水晶発振回路１８２よりパルスを送出））３点、エラー信号（後述する自己診断処理によりエラー発生の場合にＨＩ、エラーなしの場合にＬＯ）１点の計８点の出力を行う。
【００２９】
以上のように構成されるガン制御装置１８により、給油ガン１の姿勢、状態検知、及び給油口内へのノズル挿入状態を認知し、認知結果をもとに給油制御を行うときの動作を以下に説明する。
【００３０】
［ＩＰＬ（Initial Program Loader）］
図６は、電源投入時に行われるＩＰＬ処理の手順図である。ガン制御装置１８は、ハードウエアの自己診断プログラムを読み出し（ＳＴ１０１）、これを実行して自己診断処理を行う（ＳＴ１０２）。自己診断処理は、具体的には、次のようなものである。まず、ＲＯＭ１０３の記録データを読込み、チェックサムを確認する。また、ＲＡＭ１８４にダミーデータを書き込んだ後、その読み出しを行い、チェックサムを確認する。さらに、ＦＬＡＳＨメモリ１８５の記録データを読み込み、チェックサムを確認する。その後、Ｉ／Ｏバス１８６の入力データの読込み処理と、出力データの書込み処理とを行う。さらに、二重積分回路１８９およびＡ／Ｄコンバータ１９０の動作確認を行う。
いずれかの確認の際にエラーが発生した場合、ガン制御装置１８は、Ｉ／Ｏバス１８６を通じて給油装置２のラック制御装置２０にエラー信号を出力し、以後の処理を停止する（ＳＴ１０３：異常、ＳＴ１０４）。
【００３１】
診断結果が正常であった場合は（ＳＴ１０３：正常）、リセット信号出力により、３Ｄジャイロセンサ１７等を初期化する（ＳＴ１０５）。具体的には、ＲＡＭ１８４の記録データをクリアし、Ｉ／Ｏバス出力を全てＬＯとした後、Ｉ／Ｏバス１８６から３Ｄジャイロセンサ１７にリセット信号を出力する。このリセット信号により３Ｄジャイロセンサ１７の初期化が終了すると、３Ｄジャイロセンサ１７にキャリブレーション信号を出力し、３Ｄジャイロセンサ１７より初期データを取得する。そして、この初期データをＲＡＭ１８４に記録する（ＳＴ１０６）。初期データは、給液ガン１（ノズル１０ｂ）がガンマウンタ２２にマウントされることによって固定されたときの傾斜角度のオフセット値、例えば、図１２に示されるＺ軸上からの傾斜角度θ0である。その後、メインルーチンを起動する（ＳＴ１０７）。
【００３２】
［メインルーチン］
メインルーチンは、図７に示す手順で、繰り返し実行される。すなわち、あるサンプリングタイミングで、Ｉ／Ｏバス１８６を通じて給油装置２からのガンマウント信号の取得を試みる（ＳＴ２０１）。そのサンプリングタイミングのときに給油ガン１がガンマウンタ２２にマウントされている場合は、信号線１９を通じて前述したガンマウント信号が送られてくるので、ガン制御装置１８は、このガンマウント信号を確認したときは、Ｉ／Ｏバス１８６からキャリブレーション信号を出力してキャリブレーションを行い、３Ｄジャイロセンサ１７等の初期データを取得するとともに、この初期データをＲＡＭ１８４に記録する（ＳＴ２０２：Yes、ＳＴ２０３）。
給油ガン１がガンマウンタ２２にマウントされていない状態の場合、すなわち、給油装置２からガンマウント信号が送られてこない場合は、水晶発振回路１８２よりクロック信号を取得し、クロックカウンタのカウント値をＬＳＢのビットを起点に“１”ずつインクリメントする（ＳＴ２０４）。サンプリングタイミングとして、クロックカウンタのビットが“３”すなわち、８回目（＝２３）のサンプリングタイミングであった場合は、サンプリングタスクを起動する（ＳＴ２０５：Yes、ＳＴ２０６）。クロックカウンタのビットが“３”でない場合は、Ｉ／Ｏバス１８６よりガントリガ信号の取得を試みる（ＳＴ２０８）。ガントリガ１１が引かれていない場合は、ＳＴ２０１以降の処理を繰り返す（ＳＴ２０８：No）。ガントリガ１１が引かれている状態にある場合、ジャッジメントタスクを起動する（ＳＴ２０８：Yes、ＳＴ２０９）。
【００３３】
［サンプリングタスク］
ＳＴ２０６のサンプリングタスクは、水晶発振回路１８２から出力されるクロック信号のタイミングでＩ／Ｏバス１８６から入力されるデータをサンプリングし、それにより得られたデータをＲＡＭ１８４にサンプリングデータとして記録するタスクである。
サンプリングタスクでは、給油ガン１の３Ｄ姿勢を表すデータのサンプリングと、給油ガン１の時系列的な３Ｄ姿勢を表すガン時系列姿勢データのサンプリングと、ノズル先端部の光の明度を表すノズル先端明度データのサンプリングとを行うとともに、これにより得られた各サンプリングデータを既にＲＡＭ１８４に記録されている該当サンプリングデータに上書きする。以下、このタスクの内容を、図８を参照して詳しく説明する。
【００３４】
［ガン姿勢データのサンプリング］
ＲＡＭ１８４に記録されている姿勢サンプリングデータ（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸上の位置座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と、Ｘ−Ｙ，Ｙ−Ｚ，Ｚ−Ｘ面からの相対角度（θｘ、θｙ、θｚ））を取得し、これらをプログラム変数に読み込む（ＳＴ３０１）。また、Ｉ／Ｏバス１８６より３Ｄジャイロデータ（Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’、θｘ’、θｙ’、θｚ’）を取得し、これＲをプログラム変数に読み込む（ＳＴ３０２）。そして、新規ガン姿勢サンプリングデータを作成し、これらをＲＡＭ１８４に上書きする（ＳＴ３０３）。
【００３５】
すなわち、ＲＡＭ１８４より読み出した、既に記録されている姿勢サンプリングデータ（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）に、Ｉ／Ｏバス１８６から読み出した３Ｄジャイロデータ（Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’、θｘ’、θｙ’、θｚ’）を加えたデータ（ｎＸ＝Ｘ＋Ｘ’、ｎＹ＝Ｙ＋Ｙ’、ｎＺ＝Ｚ＋Ｚ’、θｎｘ＝θｘ＋θｘ’、θｎｙ＝θｙ＋θｙ’、θｎｚ＝θｚ＋θｚ’）を、新規姿勢サンプリングデータ（ｎＸ’、ｎＹ’，ｎＺ’、θｎｘ、θｎｙ、θｎｚ）として上書き保存する。
【００３６】
給油ガン１の時系列姿勢データは、姿勢サンプリングデータの１０回分の履歴データをＲＡＭ１８４に保存する。そして、それぞれ、位置座標（Ｘ０，Ｘ１，・・・・Ｘ９、Ｙ０，Ｙ１・・・・Ｙ９，Ｚ０，Ｚ１  ・・・Ｚ９）、角度情報（θｘ０，θｘ１・・・θｘ９，θｙ０，θｙ１・・・θｙ９，θｚ０，θｚ１・・・θｚ９）のように新しい順に１０回分保存し、サンプリングタイミング毎にデータを更新する（ＳＴ３０４〜ＳＴ３０７）。ＳＴ３０４〜ＳＴ３０７において、「ｎ」は０〜９、「Ｈ」はヒストリカルデータ、すなわち古いデータである。ガン時系列姿勢データの更新は、ＲＡＭ１８４の２番目に古いデータ（Ｈ−ｎデータ）を１番古いデータ（Ｈ−ｎ＋１データ）に上書きし、３番目に古いデータを２番目に上書きし・・・と繰り返すことにより行う。一番新しいデータは、最新のガン姿勢サンプリングデータ（Ｘｎ＝Ｘｎ−１、Ｙｎ＝Ｙｎ−１、Ｚｎ＝Ｚｎ−１、θｘｎ＝θｘｎ−１、θｘｎ＝θｘｎ−１、θｚｎ＝θｚｎ−１。（ｎ＝９，８，７・・・・１までを繰り返す。））である（ＳＴ３０８）。
その後、Ｉ／Ｏバス入力により、フォトセンサ信号を取得し、これを新規ノズル先端明度サンプリングデータとしてＲＡＭ１８４に上書きする（ＳＴ３０９）。さらに、この新規ノズル先端明度サンプリングデータをＲＡＭ１８４上の最新のノズル先端明度データに上書きする（ＳＴ３１０）。
【００３７】
［ジャッジメントタスク］
ＳＴ２０９のジャッジメントタスクは、図９および図１０のように実行される。
ジャッジメントタスクは、まず、Ｉ／Ｏバス入力によりガントリガ信号を取得し（ＳＴ４０１）、機械的に給油を行うオーダとして、ガントリガ信号が確認されたかどうか、すなわちガントリガ１１が引かれているかどうかを判定する。ガントリガ１１が引かれていないと判定したときは（ＳＴ４０２：Ｎｏ）、Ｉ／Ｏバス出力として、給油可信号、ノズル先端明度データ、姿勢安全信号、姿勢安定信号をそれぞれＬＯに設定して処理を終える（ＳＴ４０３）。これにより、給油装置２からの液体燃料の供給は行われない。
ガントリガ１１が引かれていると判断した場合は、処理を続行し、ノズル１０ｂの先端明度判定を行う。ノズル先端明度判定は、例えば、サンプリングタスクによりＲＡＭ１８４に記録されているノズル先端明度データと、ＦＬＡＳＨメモリ１８５上のノズル先端明度基準データとをプログラム内の変数として読み出し（ＳＴ４０４〜ＳＴ４０６）、両者を比較することにより行う。具体的には、ノズル先端明度データにより導出される明度が、ノズル先端明度基準データにより導出される明度よりも明るいと判定した場合（ＳＴ４０６：明）、ノズル１０ｂの先端が給油口内に入っていないと判断し、Ｉ／Ｏバス出力として、ノズル先端明度データにＬＯを設定して、処理を終える（ＳＴ４０７）。これにより、ガントリガ１１が引かれたとしても、給油装置２からの液体燃料の供給が行われないので、ノズル先端から液体燃料を排出することができない。
他方、ＳＴ４０６において、明度が暗いと判断した場合（ＳＴ４０６：暗）、ノズル１０ｂの先端が給油口内に入っていると判定し、Ｉ／Ｏバス出力のノズル先端明度データにＨＩを設定して処理を続行し、ガン姿勢データ判定を行う（ＳＴ４０８）。
【００３８】
ガン姿勢データ判定は、サンプリングタスクによりＲＡＭ１８４に記録されたガン姿勢サンプリングデータとＦＬＡＳＨメモリ１８５上のガン姿勢基準データ、ガン姿勢安全判断基準データ、変動判断基準データをそれぞれプログラム内の変数に読み出して三次元姿勢と各基準データで定める範囲とをそれぞれ導出して比較することにより行う。具体的には、給油ガン１（ノズル１０ｂ）の三次元姿勢を表すデータが、予め安全状態を定義したエリア内のデータに属するかどうか、すなわち、図１１に示されるように、給油ガン１のノズル先端部が給油口内に挿入されている場合にのみ取りうる姿勢が、給油口入り口を頂点とした円錐のエリア内に向いているかどうかを判定する。属しない場合は安全でないと判定し（ＳＴ４１１：Ｎｇ）、Ｉ／Ｏバス出力の給油可信号と姿勢安全信号にそれぞれＬＯを設定して、処理を終える（ＳＴ４１２）。これにより、ガントリガ１１が引かれ、且つ、ノズル先端部付近の明度が暗い、つまりノズル先端部が給油口に挿入されている場合であっても、液体燃料の排出は行われない。
ＳＴ４１１において、円錐のエリア内に属する場合は、姿勢が安全であると判定し、Ｉ／Ｏバス出力の姿勢安全信号にＨＩを設定して処理を続行し（ＳＴ４１２：Ｏｋ、ＳＴ４１３）、引き続き、ガン時系列姿勢判定を行う。
【００３９】
ガン時系列姿勢判定は、給油ガン１（ノズル１０ｂ）の安定状態が、一定時間にわたって継続しているかどうかを判定することをいう。本例では、ＲＡＭ１８４に保存されているガン時系列姿勢データのすべてにおいて、上述した安定状態となり、さらに、全てのガン時系列姿勢データのＸ、Ｙ、Ｚの位置座標の移動量の最大差の絶対値が３０［ｍｍ］以下で推移している場合に姿勢安全状態と判定する。
図１０は、図９に続いて行われるガン時系列姿勢判定の手順を示している。すなわち、ＲＡＭ１８４に記録された過去１０回分全てのガン姿勢時系列データＨ−ｎを取得し、これらのガン姿勢時系列データＨ−ｎと、ＦＬＡＳＨメモリ１８５上の各基準データとをプログラム内の変数に読み出して比較することにより、全てのガン時系列姿勢データが安全状態を定義する上記の円錐のエリア内に属するかどうかを判定し、一つでも円錐のエリア外にある場合は安定状態でないと判定し、Ｉ／Ｏバス出力の姿勢安定信号と給油可信号にＬＯを設定して終了する（ＳＴ４１４〜ＳＴ４１９：Ｎｏ）。ｎは０〜９、Ｈはヒストリカルデータ（過去に記録されたデータ）である。
すべてのループで安全状態を定義する円錐のエリア内にあり、且つ移動量の推移が３０［ｍｍ］より小さい場合は、安定状態にあると判定し、Ｉ／Ｏバス出力の姿勢安定信号と給油可信号にＨＩを設定して処理を終える（ＳＴ４１９：Ｙｅｓ、ＳＴ４２０）。
【００４０】
以上のサンプリングタスクとジャッジメントタスクとを給油ガン１がガンマウンタ２２にマウントされ、ガンマウント信号がマウントされている状態に変化するまで繰り返す。このようにして、給油中の誤操作、給油口からのノズル脱落に対応し、油の撒き散らしを防止する。
【００４１】
［給油ポンプの制御］
ラック制御装置２０は、給油ガン１において、給油可能な条件が全て成立した場合にのみＨＩが出力される給油可信号、ノズル先端部が給油口に挿入されてフォトセンサ１６に光が届かなくなった場合にＨＩとなる給油ノズル先端明度データ、給油ガン１の姿勢が安全状態にある場合にＨＩになる姿勢安全信号、給油ガン１の姿勢が安全状態にありそれが継続されている場合にＨＩなる姿勢安定信号を入力し、給油可信号、給油ノズル先端明度、姿勢安全信号、姿勢安定信号全てがＨＩになった状態でのみ給油ポンプ２３を作動させ、一つでもＨＩでない場合、給油ポンプ２３の動作を停止させる。
このように、本実施形態の給油装置では、操作時の給油ガン１の姿勢を検知し、検知した姿勢が実測データをもとに予め定義した安全状態であることを条件として、給油ガン１のノズル１０ｂからの液体燃料を排出可能にしたので、操作者が誤って目的の場所以外に向けてガントリガ１１を引いたり、急激に変動させた状態でガントリガ１１を引いても、液体燃料がノズル１０ｂから排出されず、安全性が確保できるという利点がある。
【００４２】
なお、この実施形態では、給油ガン１に、受光部１４、フォトダイオード１６、３Ｄジャイロセンサ１７を実装するとともに、ガン制御装置１８のＦＬＡＳＨメモリ１８５に第１条件〜第３条件のすべてを記録し、給油ガン１（ノズル１０ｂ）の姿勢、その変動範囲、ノズル先端部付近の明度がすべて条件に満たす場合に給油ポンプ２３から液体燃料が給油ガン１に供給されるようにした例を示したが、いずれか１つ又は２つの条件を、満たしたときに液体燃料が給油ガン１に供給されるようにしてもよい。つまり、受光部１４とフォトダイオード１６のみを実装し、３Ｄジャイロセンサ１７を実装しない構成、受光部１４とフォトダイオード１６を実装せずに、３Ｄジャイロセンサ１７のみを実装する構成も可能である。前者の場合は、上述した第１条件及び第２条件は不要であり、後者の場合は第３条件が不要となる。
この実施形態では、排出の対象となる液体がガソリン等の液体燃料である場合の例を示したが、本発明は、このような液体に限定されるものでないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】給油ガンと給油ガンラックとを有する給油装置の全体構成図。
【図２】ガンマウンタを有する給油ガンラックの外観斜視図。
【図３】ガンマウンタに給油ガンがマウントされたことを検出するための原理を示すガンマウンタの内部構造図であり、（ａ）は給油ガンがガンマウンタから外された状態、（ｂ）は給油ガンがガンマウンタにマウントされた状態を示す。
【図４】給油ガンの構造を示す側部断面図。
【図５】給油ガンに備えられるガン制御装置の構成図。
【図６】ガン制御装置により実行されるＩＰＬの手順説明図。
【図７】ガン制御装置により実行されるメインルーチンの手順説明図。
【図８】ガン制御装置により実行されるサンプリングタスクの実行手順の説明図。
【図９】ガン制御装置により実行されるジャッジメントタスクの実行手順の説明図。
【図１０】ジャッジメントタスクの実行手順の続きを示す説明図。
【図１１】３Ｄジャイロセンサにおける安定領域の説明図。
【図１２】３Ｄジャイロセンサにおけるキャリブレーションの説明図。
【符号の説明】
【００４４】
１・・・給油ガン、２・・・給油装置、１０ａ・・・ガン筐体、１０ｂ・・・ノズル、１１・・・ガントリガ、１２・・・排出弁、１３・・・燃料供給路、１４・・・受光部、１５・・・光ファイバ、１６・・・フォトセンサ、１７・・・３Ｄジャイロセンサ、１８・・・ガン制御装置、２０・・・ラック制御装置、２１・・・ガンホルダ、２２・・・ガンマウンタ、２３・・・給油ポンプ、２４・・・表示パネル、２５・・・現金等投入口、１８１・・・ＭＰＵ、１８２・・・水晶発振回路、１８３・・・ＲＯＭ、１８４・・・ＲＡＭ、１８５・・・ＦＬＡＳＨメモリ、１８６・・・Ｉ／Ｏバス、１８７・・・入力インタフェース、１８８・・・出力インタフェース、１８９・・・二重積分回路、１９０・・・Ａ／Ｄコンバータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2005298011.tif 000010
【図９】
2005298011.tif 000011
【図１０】
2005298011.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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