Apparatus and method for calibrating a plurality of manifold tank

【発明の詳細な説明】 複数の多岐管タンクを較正するための装置および方法本発明は、広義には貯蔵タンク内の材料の量を求めるよう設計された較正するシステムのための技術に関し、特に、複数の多岐管タンク（すなわち、互いに流体が出入りできる複数のタンク）内の液量を求めるよう設計されたシステムの連続的かつ自動で行われる較正技術に関する。 液体用サイホンタンクの多岐接続は、燃料小売場などで燃料の種類に関係なく総貯蔵量を増すために利用されている一般的な方法である。 タンクシステムの完全な状態を追従するために用いられている再調和方法では、分配メータで示される量とタンクの指示値とを再び一致させる場合、極めて高精度なタンク較正チャートを用いて差を最小限に抑える必要がある。 タンクストラップチャートとも呼ばれているタンクチャートを利用して、インチ単位で示されているタンクの燃料液面指示値をガロン単位の容量に変換する。 これは、ガロン単位で計量した容量を比較するのに必要である。 現在、複数のタンクが多岐接続されている場合に再調和のための高精度なタンク較正チャートが得られる便利な方法は存在しない。 タンクの多岐接続は米国では特に便利である。 なぜなら近年の有鉛燃料から無鉛燃料への移行により、小売場の所有者は一般に二種類だけしかない燃料のために地下で三つのタンクを操作するようになったからである。 以前は、低級有鉛燃料、低級無鉛燃料、高級（一般に無鉛）燃料に別々のタンクが必要であった。 現在必要なのは、低級無鉛燃料と高級無鉛燃料のみである。 中級燃料は、高級無鉛燃料から低級無鉛燃料までどの燃料とも配合することができる。 低級燃料は一般に高級燃料の一〜二倍よく売れるため、貯蔵容量を倍にしたいという需要に応じるために低級用のタンクに余分なタンクを多岐接続する場合がある。 これによって、一つのタンクでしか使うことのできない現在のタンク較正方法では問題が生じる。 周知の単一のタンク較正技術では、分配期間中のタンク燃料液面レベルの低下を測定し、液面レベルの低下に関連している容量の変化と、この期間の分配メータによる燃料の分配量とを比較する。 タンクに入っている実量（ガロン／インチ）は、計量済容量対タンク液面レベル低下比すなわち（ガロン／インチ＝ｄＶ／ ｄｈ＝液面ｈでの計量済容量（インチ）／液面レベルの低下（インチ））を用いて様々なタンク液面レベルで求められる。 ｄＶ／ｄｈはタンクの液面レベルｈに応じて変化するため、これらのデータを通常のタンク使用時に一定範囲の燃料液面レベルについて蓄積する。 適当な量のデータが蓄積されたら、既存のタンクチャートを調整するか、あるいは新たなタンクチャートを作成して、タンクを較正する。 様々な技術を利用して、この機能を実施するためのデータを使うことができる。 多岐接続されたタンクシステムから較正の目的で得られるデータには、同一の計量済容量と液面レベルの低下量が含まれているが、この場合は、液面レベルの低下量は両方のタンクから得られる。 このため、分配によって量が変化したのはどちらのタンクであるのか見極める上で問題が生じる。 全ての燃料が一つのタンクから供給されるわけではない。 事実、多岐接続されたサイホンであるため、燃料は両方のタンクから供給されることになり、結果として複数のタンクで液位を同じにすることができる。 サイホンの限られた動作に比べると分配速度の方が速いため、液位が同じになるまでには時間がかかる。 しかしながら、一般に燃料液面レベルの指示値を得るのにかかる時間は、複数のタンクの燃料液面レベルが等しいということを確実にするためには十分な長さの安定時間とはならない。 液面レベルが安定したまたは静的なものとして入手できたとしても、各タンクごとにどれだけの燃料が計量されたかを求めることはできない。 本発明は、上記の問題に対する解決策を提供することに関する。 本発明の一態様によれば、多岐接続された液体貯蔵タンクを較正するための装置が得られる。 この装置は、各タンクの液位を検知してプロセッサが受信する第一および第二の出力信号を供給するためのセンサを含む。 センサは、一対のキャパシタンスプローブすなわち一対の磁歪プローブを含む。 各プローブは、それぞれ別個のタンク内に配置されている。 この装置はさらに、貯蔵タンク内にまたは貯蔵タンクから外へ分配される液体の量を計測し、第三の出力信号をプロセッサに送信するための計量装置を含む。 プロセッサは、一つのタンクでの複数の液位変化と、これに関連した他タンクでの液位変化との比を含む第一のデータ値セットを格納するよう動作する。 液位の変化を求めるのに利用される液位は、関連した分配期間後の複数のアイドル期間中に、タンク内の液体の様々な液位でセンサによって測定される。 プロセッサは、更に、複数の分配期間中に各タンク内からあるいは各タンクにから外へ分配された液体の量を表す第二のデータ値セットに基づいて、タンクの寸法を求めるよう動作する。 プロセッサは、分配直前の液位測定値と分配直後の液位測定値とに基づいて、各タンク内にまたはタンクから外へ分配された液量を算出するアルゴリズムでプログラミングされている。 このアルゴリズムは、分配直前および分配直後における各タンク内の液体の容量を算出するための数式を用いている。 算出された値は、分配期間中に各タンク内にまたはタンクから外へ分配された液量を求めるのに利用される。 数式は、分配期間での各タンクにおける液面レベルおよびタンクの寸法に基づくものである。 プロセッサはさらに、複数の計量期間中に各タンク内にまたはタンクから外へ分配された液体の量に対応する第三のデータ値セットを格納するよう動作する。 第三のデータ値セットは、分配期間でのタンク内の液面レベルに対応する液位比を利用して求められる。 本発明の他の実施例では、プロセッサは、複数の分配期間に一定の差分液面レベル変化ごとに各タンク内にまたはタンクから外へ分配された液体の差分量を表す第二のデータ値セットに基づいてタンクの寸法を求めるよう動作する。 プロセッサは、 液位測定値に基づいて、一定の差分液面レベル変化ごとに各タンク内にまたはタンクから外へ分配された液体の量の差分を算出するアルゴリズムでプログラミングされている。 このアルゴリズムは、一定の差分液面レベル変化ごとに各タンク内にまたはタンクから外へ分配された液体の差分量を算出するための数式を利用している。 数式は、液位測定値およびタンクの寸法に基づくものである。 本発明のこの実施例では、プロセッサはさらに、各タンクにおける容量変化とこれに関連した液位変化の複数の比を含む第三のデータ値セットを格納するよう動作する。 関連した変化を求めるのに利用される液位測定値は、対応する複数の分配期間中にセンサによって得られる。 各容量変化は、容量の変化が求められた時点またはその前後における液位に対応する液位比と、容量変化が求められた分配期間に計量装置によって測定された分配済液量の変化の関数である。 本発明によれば、非線形曲線適合化ルーチンを利用してタンクの寸法を導出する。 プロセッサは、このルーチンでプログラミングされていると好ましい。 このルーチンは、容量Ｖまたは導関数ｄＶ／ｄｈを表す分析モデルに第三のデータ点セット（差分容量ｄＶｉまたは導関数ｄＶ／ｄｈｉに対するｈｉ、 こで、ｉ＝１，２， _… ，Ｎおよびｉはデータ点の数、Ｎはデータ点の総数を示す）を適合させることで、ｈおよびタンク寸法の関数としてタンクの寸法をサーチする。 これらの関数については、それぞれ付録Ｂ（Ｖ＝Ｖ（ｈ，寸法））およびＣ（ｄＶ／ｄｈ＝ｄＶ／ｄｈ（ｈ，寸法））に挙げておく。 前記モデルはタンクの寸法に対して非線形であるため、非線形曲線適合化ルーチンが必要とされる。 このルーチンは、寸法をサーチし、これらの寸法値に制約条件（例えば、タンクの端の形状は０〜１の範囲でしか変化できない）をつけて測定値（ｄＶｉまたはｄＶ／ｄｈｉ）と推測値（ｄＶｉまたはｄＶ／ｄｈｉ）との間の余りの二乗和（ ＳＳＲ）に最小値を与える。 当業者であれば、前記ルーチンは多くの形態および実施例をとり得るということが分かるであろう。 非線形曲線適合化の問題に適用可能で市場で入手可能な制約付き最小化ルーチンの例としては、２４ Ｐｒｉｍ ｅ Ｐａｒｋ Ｗａｙ，Ｎａｔｉｃｋ，ＭＡ，０１７６０，Ｕ． Ｓ． Ａ． のＴｈ ｅ ＭａｔｈＷｏｒｋｓ，Ｉｎｃ． ，から入手可能なＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ｔｏｏｌｂｏｘや、１４００ Ｏｐｕｓ Ｐｌａｃｅ，Ｓｕｉｔｅ ２００， Ｄｏｗｎｅｒｓ Ｇｒｏｖｅ，ＩＬ，６０５１５，ＵＳＡのＮｕｍ ｅｒｉｃａｌ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ Ｇｒｏｕｐから入手可能なＮＡＧ Ｃ Ｌｉｂｒａｒｙなどに含まれている。 測定されたデータは異常値（実質的に不正確な実験点）を含むことが多いので、粗い推測の方法を前記ルーチンと併用してこれらの異常値を除去する必要がある。 繰り返すが、これらの方法は多くの形態をとり得る。 例えば、異常値の除去を以下のように処理することも可能である。 各繰り返し時、制約付き最小化ルーチンを用いて曲線をデータ点に合わせ、余りの標準偏差を算出する。 次に、適合化曲線の幅の回りの信頼区間すなわち 幅＝α°（余りの標準偏差） を描く。 ここで、αは入力「幅パラメータ」であり、例えばα＝３である。 これらの区間から外れる実験点は全て異常値と見なされて除去される。 次に、曲線を残りの点に合わせる。 一定のコンシステンシーが得られる（例えば、ｎ回の繰り返しで除去される点が１％未満しかない。この場合コンシステンシーは０．９９ になる）と、繰り返しは収束する。 代替的実施例では、プロセッサは、センサによって検知されるタンク内での予め定められた液位に対応する、多岐接続タンク内にまたは多岐接続タンクから外へ分配された液体の量を表す第一のデータ値セットに基づいてタンクの寸法を求めるよう動作する。 プロセッサは、液位測定値から第一のデータ値を算出するためのアルゴリズムでプログラミングされている。 この実施例のプロセッサはまた、第三の出力信号から導出された第二のデータ値セットを格納する。 第二のデータ値セットは、計量した液量の実際の容量に対応しており、この容量は予め定められた液位に関連している。 次に、プロセッサは、上述した制約付き最小化ルーチンを利用してタンクの寸法を求める。 本発明の他の態様では、多岐接続された液体貯蔵タンクを較正するための方法が得られる。 この方法は、他のタンクにおける液位の変化とこれに関連する一つのタンクにおける液位の変化との複数の比を含む第一のデータ値セットを生成するステップを含む。 液位の変化を求めるのに利用される液位は、対応する複数の分配期間の後であり、タンク内の液体が様々な液位にある時に、対応する複数の分配期間の後にくる複数のアイドル期間中に測定される。 この方法はさらに、複数の分配期間中に各タンク内にまたは各タンクから外へ分配された液量の推測値を示す第二のデータ値セットを生成するステップを含む。 第二のデータ値セットを生成するステップは、分配直前と分配直後に得られる液位測定値に基づいて各タンク内にまたは各タンクから外へ分配された液量を算出するための上述したアルゴリズムを用いて実施される。 この方法はさらに、複数の分配期間中に各タンク内にまたは各タンクから外へ分配された液量に対応する第三のデータ値セットを生成するためのステップを含む。 第三のデータ値セットは、計量期間中タンク内における液体の液面レベルに対応する液位比を使って決定される。 代替的方法では、複数の分配期間中における一定の差分液面レベル変化単位ごとに各タンク内にまたは各タンクから外へ分配された液体の差分量に対応している第二のデータ値セットを生成する。 第二のデータ値セットを生成するためのステップは、液位測定値に基づいて、一定の差分液面レベル変化単位ごとに各タンク内にまたは各タンクから外へ分配された差分液量を算出するためのアルゴリズムを利用する。 この方法はさらに、各タンクにおける複数の容量変化とこれに関連した液位の変化との比を含む第三のデータ値セットを生成するためのステップを含む。 関連した変化を求めるのに利用される液位測定値は、対応する複数の分配期間中に得られる。 各容量変化は、容量の変化が求められた時点またはその前後における液位に対応している液位比の変化と、容量の変化量が求められる分配期間中に計測手段によって測定される分配液量の関数である。 いずれか一方または両方の方法で、制約付き最小化ルーチンを利用して、上述したような異常値をなくすことができる。 多岐接続タンクを較正するためのさらに他の代替的方法が得られる。 この方法は、タンク内の予め定められた液位に対応する、多岐接続タンク内にまたは多岐接続タンクから外へ分配された液量の推測値を表す第一のデータ値セットを生成するためのステップを含む。 第一のデータ値セットを生成するためのステップは、液位測定値から第一のデータ値を算出するためのアルゴリズムを用いて実施される。 この方法はさらに、計測装置によって測定されたタンク内にまたは各タンクから外へ分配された液体の量に対応している、第二のデータ値セットを生成するためのステップを含む。 計量された液体の実容量は、予め定められた液位に関連している。 このアルゴリズムは、タンクの寸法に基づいて予め定められた液位から第一のデータ値を算出するための数式を少なくとも一つ利用している。 次に、上述したようにして異常値を除去する制約付き最小化ルーチンを二組のデータセットに適用することができる。 本発明の上述した特徴およびその他の特徴は、添付の図面を用いてなされる本発明の詳細な説明を参照すると最もよく理解できよう。 第１図は、本発明を実施した燃料分配システムの概略図である。 第２Ａ図および第２Ｂ図は、互いに多岐接続された二個のタンクから、本発明に基づいてアイドル期間中に得られた実際の液位測定値を、（ｈ ₁ ，ｈ ₂ ）平面上で示すグラフである。 ここで、ｈ ₁ ，ｈ ₂は、測定された燃料液面レベルである。 第２Ｂ図は、第２Ａ図を拡大した図である。 第３Ａ図および第３Ｂ図は、比点（二乗）対等価液面レベルのグラフである。 付録Ａに示した式によって比点に合わせ、上述した非線形曲線適合化ルーチンを用いた曲線も示されている。 第３Ａ図は第３Ｂ図を拡大した図である。 第４図は、各タンクについてそれぞれ（データ点の下側の二つのクラスタ）およびタンクの組み合わせについて（データ点の上側のクラスタ）の等価液面レベルの関数としての、ｄＶ／ｄｈデータ点（差分液面レベル単位あたりの差分容量）のグラフである。 第５図は、本発明において用いられる液体貯蔵タンクの寸法を示す図である。 第６図ないし第８図は、非ゼロ勾配を有する液体貯蔵タンクにおいて存在し得る様々な液位を示す図である。 第９図は、本発明による較正方法を実施するプロセッサで行われるステップの図である。 以下、図面を用いて説明するが、まず最初に第１図を参照すると、一対の多岐接続されたタンクを有する燃料分配システムが、全体として参照符号１０で示されている。 燃料分配システム１０は、サイホンパイプ１６で接続された二つの液体貯蔵タンク１２および１４を含む。 液体貯蔵タンク１２および１４は、例えばオクタン価が同一のガソリンなどの同一の液体を貯蔵し、従来からある構成のものである。 貯蔵タンク１２および１４は一般に円筒形で、平ら、球面、あるいは楕円形の端部を有する。 これらのタンクは、スチールまたはファイバガラス材料で作られている。 サイホンパイプ１６は、タンクの液位が異なる高さになると貯蔵タンク１２と１４との間で液体を移動させる。 一対の分配装置１８および１９が、分配ライン２０を介して液体貯蔵タンク１ ２に接続されている。 分配装置１８および１９は、従来からある構成のものである。 これらの装置は、ポンプと、バルブと、分配される燃料の量を計量するための計量装置とを含み、現場の制御装置２２ に接続された複数の分配装置のうちの二つであることもある。 当業者であれば分かるように、分配装置１８および１９は、他のタンクに接続されていてもよい。 現場の制御装置２２は従来からある構成のものであり、同一の一つまたは複数のタンクに接続された各分配装置によって分配された量の容量およびコストを表示するための手段を含む。 後者の手段は、データすなわち分配された総量に対応しているメータの指示値を供給するための従来の回路を含む。 この情報は、それぞれ分配装置１８および１９に接続された通信線２４および２５を介して現場の制御装置２２に送信される。 本発明は、多岐接続タンク較正システムに関する。 このシステムは、通信線２ ４および２５を介して現場の制御装置２２に接続された計量装置を含む。 また、 上記のシステムは、周知の構成をした一対のタンク液位センサ２６および２７を含む。 これらのセンサは、それぞれ液体貯蔵タンク１２および１４内に設置されている。 タンク液位センサ２６および２７は各々、貯蔵タンク内の液体の液位変化に応答して電気信号を供給するトランスデューサ（例えば、磁歪プローブまたは複合キャパシタンスプローブなど）を含む。 このようなタンク液位検知装置の例としては、１２５ Ｐｏｗｄｅｒ Ｆｏｒｅｓｔ Ｄｒｉｖｅ，Ｓｉｍｓｂｕｒｙ，ＣＴ，０６０７０，Ｕ． Ｓ． Ａ． のＶｅｅｄｅｒ Ｒｏｏｔから入手可能なＭＡＧ１およびＭＡＧ２Ｍａｇｎ ｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ Ｐｒｏｖｅｓが含まれる。 センサ２６および２７から得られる液位信号は、それぞれ通信線２８および２ ９を介して通信され、タンクゲージ３０に送られる。 液位センサ２６および２７ からの液位信号は、次に通信線３４を介してコンピュータ３２に送られる。 コンピュータ３２は通信線３６を介して現場の制御装置２２からのデータ信号も受信する。 このデータ信号は、「計量値」すなわちタンク１２および１４に接続された分配装置１８および１９によって分配された燃料の総量を示している。 コンピュータ３２はマイクロプロセッサを含み、必要に応じてすなわち、信号入力がデジタル形式ではなくアナログの場合などに一つ以上のＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換器を含んでもよい。 タンクゲージ３０は、各貯蔵タンク１２および１４における材料の量を表示するが、このゲージはセンサ２６および２７からの液位信号を中継し、通信線３４を介してコンピュータ３２に送る。 タンクゲージ３０は、任意にプリンタ（図示せず）に接続されていてもよい。 センサ２６および２７によって測定された液位と一緒に現場の制御装置２２から通信される計量指示値を利用して、タンク１２および１４に対する較正データを導出することができる。 この導出は、以下に概要を示すようなタスクを処理するようプログラミングされたコンピュータ３２のマイクロプロセッサによって達成される。 すなわち、第２Ａ図および第２Ｂ図に示されるセグメントを合わせて個々の比点を生成し、非線形曲線適合化ルーチン（第３図）を利用して比点を等価液面レベルの関数として適合化し、二つのタンク間のトランザクションを二つに分割する。 較正はさらに、各タンクごとに同一の非線形曲線適合化ルーチンを使用して、差分容量を（差分長さ単位または差分長さ単位あたりの容量）液面レベル（第４図に示す曲線）に対して適合させることも含む。 マイクロプロセッサは、タンク１２および１４を以下のようにして較正するのに使用される複数組のデータを生成するようプログラミングされていてもよい。 第一に、タンク１２および１４のそれぞれにおいてセンサ２６および２７によって検出される液位を、分配期間（または搬送期間後）後のアイドル期間中に収集する。 この情報から、二つのタンク１２および１４間の導関数（ｄＶ／ｄｈ）の比を求めることができる。 すなわち、

計量後の時間、一つのタンクから他のタンクに何ガロンの燃料が移動するかは分からないが、どの時間帯幅をとっても一つのタンクを出る量は他のタンクに入る量と完全に等しいことは分かっている。 したがって、以下の比が求められる（ 絶対値｜ｄＶ／ｄｈ｜のみを考慮するため、符号は無視する）。 アイドル時間では、 ｄｖ

_tank1 ＝ｄｖ

_tank2

である。 Ｒはタンクの液面レベルによって変化するため、かなり高度な方法を使用して全てのｄｈ

_tank2 ／ｄｈ

_tank1データを組み合わせ、ばらつきを減らし、連続したＲ曲線対液面レベルｈすなわち計測データを分けるのに必要な液面レベル範囲にわたるＲ（ｈ）を生成する。 これらの方法については、以下において簡単に説明する。 一度コンピュータ３２と通信すると、液位液面レベル測定値を利用して、複数のアイドル期間における二つのタンク１２と１４との間のｄｈ

_tank2 ／ｄｈ

_tank1

の比Ｒのファイルを構築する。 第２Ａ図に示されるように、液位測定値を（ｈ

₁

，ｈ

₂ ）平面にプロットすることができる。 第２Ａ図は、複数のアイドル期間に各タンクで得られる実際の液位測定値をプロットしたものである。 第２Ｂ図から分かるような個々のセグメント（点の並び）は、異なるアイドル時間を示している。 第２Ｂ図から分かるようなセグメントの傾斜は、比Ｒに等しい。 この傾斜は、（最も簡単な場合では）前記セグメントｈ

₂ ＝ｆ（ｈ

₁ ）を線形適合化することによって得られる。 すなわち、各アイドル期間で少なくとも一つの比点を生成することができる。 この傾斜（および比）は等価液面レベルｈ

_eq ＝０．５＊（ｈ

₁

＋ｈ

₂ ）の関数である。 （線形または非線形の）曲線を第２Ａ図および第２Ｂ図に示される各データセグメントに合わせることができる。 線ｈ

₁ −ｈ

₂ ＝Δｈ

_s （タンクの安定条件に対応している）との交点におけるこの曲線の傾斜は、与えられた（ｈ

₁ ，ｈ

₂ ）の組み合わせに対する比Ｒと等しい。 このようにして得られた比点を第３Ａ図および第３Ｂ図においてプロットする。 これは、Ｒをｈ（ｉｄｅｌ）の関数として関連させている。 従来技術の当業者間で周知の標準線形回帰分析を、異常値の除去と一緒にデータに適用し、データに合う線形曲線を生成することができる。 線形曲線によって、タンクの中程で測定される液面レベルの値については幾分正確なＲが得られるが、タンクの最上部および底部付近での液面レベル測定値については、極めて正確なＲを得ることはできない。 非線形曲線を適合し、タンクの最上部および底部付近で測定した液面レベルに対応する、より正確なＲ値を得る必要がある。 付録Ａに、第３Ａ図および第３Ｂ図におけるグラフにプロットされた比点に適合する、ｈ（ｉｄｅｌ）の関数としてＲに関連した非線形曲線を得るのに有用な式を示しておく。 非線形関数は、タンクの上側および下側の端におけるデータをより正確に適合化する。 第３Ａ図および第３Ｂ図は、収集した実データに適合する非線形曲線のグラフを示す。 比Ｒ

²がｈ

_eqの関数として示されている。 第３Ａ図および第３Ｂ図はまた、異常値の除去についても示している。 第３Ａ図および第３Ｂ図の両方において、適合化曲線と、上側の境界と下側の境界とが示されている。 第３Ｂ図では、いくらかの異常値（境界外の点）も示されている。 これらの異常値は、最終的な適合状態が示されている第３Ａ図にあるように最終的には除去される。 第３Ａ図および第３Ｂ図の曲線から比Ｒ（ｈ（ｂｕｓ ｙ））を得ることができ、これを利用して後述する第一較正データを得ることができる。 二つのタンク１２および１４の計量容量を別々に分けるのにＲを利用するために、平均すなわち「等価」液面レベルｈ

_eqならびに個々の液面レベルｈ

₁ ，ｈ

₂のいずれをもＲ曲線に依存しない変数として利用できる。 Ｒは、タンクの安定条件に対応している液面レベルについて（生成され）求められる。 平面（ｈ

₁ ，ｈ

₂ ） において、これらの点は線ｈ

₁ −ｈ

₂ ＝Δｈ

_sに従属している。 ここで、Δｈ

_sは二つのタンクの流体液位間のオフセット量を示す安定液面レベルである。 測定された静的な液面レベルは常に、二つのタンク１２と１４との間で同じ差分Δｈ

_sになる。 燃料液位は重力の関係で等しくなることが多いが、測定プローブの指示値は、いくつかの要因のうちタンクの深さが等しくないということもあって固定オフセットを有する。 比Ｒが求められたら、分配された容量を二つのタンクについて分け、単一のタンク較正技術を各タンクに適用する。 このような較正技術の例は、米国特許第４ ，９７７，５２８号に記載されており、本願明細書ではかかる特許の開示内容を参照により組み込む。 当業者であれば明らかなように、他の単一のタンク較正技術を利用することもできる。 一つのタンクに対する実現可能な較正は以下のようにして行われる。 別々の差分容量（ｄＶ）または導関数（ｄＶ／ｄｈ）を、タンクストラップチャートまたはタンクの寸法に基づく数式によって求められた各タンクの容量変化と比較する。 タンクストラップチャートまたは等価な数式を使用して、タンクの液面レベルに基づいてタンク内の液体の容量を求める。 いずれの場合でも、液位の関数としての容量（Ｖ）または導関数（ｄＶ／ｄｈ）の連続曲線をプロットする。 液位を知ることで、単にチャート上の関連した値を減算するだけで差分容量（ｄＶ）を求めることができる。 数式を利用する場合、タンク内の液体の容量を、タンク内の液体の液面レベルおよびタンクに関連したいくつかの幾何学的パラメータ（付録Ｂ）の関数として表現する。 より正確にいうと、数式表現は五つの幾何学的パラメータからなるセットに基づいている。 これらのパラメータは、タンクの直径（Ｄ）、タンクの円筒部分の長さ（Ｌ）、次元のない端部形状ファクタ（ｅ）、タンクの底と検知用プローブの底部との間の距離であるオフセット（Ｏ）、傾斜（ｔ）である。 第５図は、端部が楕円形の標準的な円筒形タンクの幾何学的パラメータを示す。 端部形状（ｅ ）は、各楕円端の長さ（ｅＤ）を決め、０〜１の間の値になる。 例えば、端部が平らなタンクではｅ＝０になり、端部が球状のタンクではｅ＝１になる。 タンクの傾斜は、タンクの（円筒形部分の）左側が右側に対して（またはその逆）どれだけ高くなっているかという高さである。 一般に、水が下側の端にたまるようタンクは若干傾斜させて設置されている。 容量の計算に利用されるタンク中程における燃料液面レベルｈ

_mを直接求めるのではなく、以下のようにして求める。 ｈｍ＝ｈ＋Ｏ−Δｌｔａｎα＝ｈ＋Ｏ

_l ， α＝ａｓｉｎ（ｔ／Ｌ）， ここで、（第５図を参照すると）、ｈはプローブの指示値、Ｏはオフセット、Δ ｌはプローブとタンク中程との間の距離、Ｌ はタンクの円筒形部分の長さ、ｔは（長さ単位での）傾斜である。 傾斜がない場合には、Ｏ

_l ＝Ｏになる。 ゼロではない傾斜がある場合には、Ｏ

_lの組み合わせをオフセットと呼び、適合化方法によってこれを得る。 容量は、Ｖ＝Ｖ

_left ＋Ｖ

_ri

_ght ＋Ｖ

_middleとして得られる。 ここで、Ｖ

_leftはタンクの左端部分での液体の容量、Ｖ

_middleはタンクの中程（円筒形）部分での液体の容量、Ｖ

_rightはタンクの右端部分での液体の容量である。 傾斜のあるタンクおよび傾斜のないタンクについてＶ

_left 、Ｖ

_righ ｔおよびＶ

_middleを求めるための式を付録Ｂに示す。 タンクストラップチャートまたは数式のいずれかを使用して、本発明による方法は、各タンクにおける液体の容量を、まずタンクから液体を分配する前に求め、次に液体を分配した直後に求めることを必要とする。 続いてこれら二つの容量の差（ｄＶ

_estimated ）を求め、比Ｒを利用して求められた各タンクの差分容量（ｄＶ）と比較する。 上述した非線形の制約付き最小化ルーチンをさらに適用してタンクの寸法を導出する。 あるいは、タンクストラップチャートまたは数式を用いて求められる容量の差分とＲ比を用いて求められた分配容量とを比較するのではなく、液面レベルの関数としての容量の第一の導関数である差分液面レベルあたりの差分容量（すなわち、ｄＶ／ｄｈ値）を比較することもできる。 この方法によって、より一層正確な結果を得ることが出来る。 差分容量対液面レベルに関連した曲線は、液面レベルの関数としての容量の曲線よりもスムーズであるためである。 さらに、差分容量ではなくｄＶ／ｄｈを比較する方が、異常値すなわちイレギュラーなデータ点をより一層簡単に取り除くことができる。 この別の方法では、Ｒ比を用いて各タンクにおける液面レベルの変化単位あたり分配された容量（（ｄＶ／ｄｈ）

_tank1および（ｄＶ／ｄｈ）

_tank2 ）を算出する。 このデータは、分配期間（または輸送期間）に計量手段によって測定される分配液量ｄＶと、様々な分配期間にセンサ２６および２７によって測定される開放及び閉鎖燃料液面レベルｈ１

_open 、ｈ１

_close 、ｈ２

_open 、ｈ２

_closeとから導出される。 関連した分配量がＶ

_meter 、二つのタンクについての静的開放及び閉鎖燃料液面レベルがｈ１

_open 、ｈ１

_close 、ｈ２

_open 、ｈ２

_closeでの特定の分配期間について、以下の導出式はタンクの別々のデータ点をどのようにして得るかを示している。 セットｄｈ

_tank1 ＝ｈ１

_open −ｈ１

_close ， ｄｈ

_tank2 ＝ｈ２

_open −ｈ２

_close ， 次に、以下の二つの式から未知の（ｄＶ／ｄｈ）

_tank1および（ｄＶ／ｄｈ）

_tan

_k2を求めることができる。 ここで、Ｒ（ｈ

_eq （ｂｕｓｙ））は関数Ｒ（ｈ

_eq （ｉｄｌｅ））の係数として生成された。 分配量ｄＶが両方のタンクから引き出されるシステムの状態を示す第二の式は、 ｄＶ

_tank1 ＋ｄＶ

_tank2 ＝ｄＶ となる。 システムの解は、Ｒ（ｈ

_eq ）＝Ｒ（ｈ

_eq （ｂｕｓｙ））である形態を有する。 次に、各タンクごとにＶ

_meterについて上記の乗数を用いて別々の較正データ点を生成する。 燃料は分配され、タンクはサイクルされ、別々のデータ点が別々のデータセットすなわち において蓄積され、コンピュータ３２に格納される。 このデータを比曲線Ｒ（ｈ ）の場合とほぼ同じようにして曲線に合わせる。 第４図は、ｈ

_eqの関数としてのデータ点（ｄＶ／ｄｈ）

_compoiste （上側クラスタ）、（ｄＶ／ｄｈ）

_tank1 （中程のクラスタ）、（ｄＶ／ｄｈ）

_tank2 （下側のクラスタ）のグラフである。 次に、このデータを、付録Ｃに示される式を用いて算出された各タンクについての差分液面レベルあたりの差分容量と比較する。 付録Ｃに示される式は、タンクの幾何学的パラメータから導出されたものである。 非線形曲線適合化ルーチンは、 差分容量の適合化に関して上述したものと同様である。 精度は劣るが、さらに他の代替例として、多岐接続タンク１２および１４の較正方法はどれだけの量の燃料が各タンクからそれぞれ供給されたかということを無視する。 代わりに、分配された量の合計から合計タンク較正値を生成することができる。 必要なのは、両方のタンクから供給された総量のみである。 したがって、計量した量および組み合わせとしての液面レベルとを利用して、「等価の」組み合わせタンクチャートまたは組み合わせ数式を生成する。 二つのタンクでの液面レベルについては、単に平均をとってもよい。 この方法は、絶対容量の式または差分容量対差分液面レベルの式のいずれにも適用することができる。 流れ図を第９図に示す。 同図には、本発明によって多岐接続タンク１２および１４を較正するにあたってコンピュータ３２によって実施される方法ステップが示されている。 本願開示内容から利益を得る当業者であれば、本発明は様々な形態および実施例を取り得ることは明らかであろう。 本発明を理解できるよう幾つかの実施例を説明したが、これらの実施例は一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。 むしろ、本発明は添付の請求の範囲に記載された本発明の趣旨および範囲内の全ての修正内容、等価な内容および代替的な内容が包含されるものとする。 付録Ａ 比（ｄＶ／ｄｈ）

₁ ／（ｄＶ／ｄｈ）

₂は、等価アイドル液面レベルならび二つのにタンクの直径（Ｄ

₁ ，Ｄ

₂ ）、端部形状、オフセット（Ｏ

₁ ，Ｏ

₂ ）および長さ（Ｌ

₁ ，Ｌ

₂ ）の非線形関数である。 端部が平らなタンクでは、この関数は以下のようになる。 ここで、Ｏ

₁

^* ＝Ｏ

₁ ＋０．５＊Δｈ

_s 、Ｏ

₂

^* ＝Ｏ

₂ −０．５＊Δｈ

_sである。 端部が平らではないタンクでも、上記の関数は、ｈ

_eqがいずれかのタンクの最上部または底部に近づいたときの比の上下動を直線よりもよく反映する。 ｒａｔｉｏ

²はタンク寸法の非線形関数であるため、非線形曲線の適合化ルーチンが必要になる。 利用できるリソースによっては、タンクの最上部または底部付近での精度は落ちるが点を直線に合わせることも可能である。 付録Ｂ 燃料液面レベルの関数としての液体貯蔵タンク内の燃料容量１． 傾斜ゼロの場合におけるタンク内の燃料容量 この場合、α＝０でタンクの一部における容量は以下の通りである。 ここで、Ｒ＝Ｄ／２はタンクの半径、ｈ

_m ＝ｈ＋Ｏはタンクの中程における燃料の液面レベルである。 ２． 傾斜がゼロではない場合におけるタンク内の燃料容量 この場合、液面レベルを、円筒形部分の端における液面レベルの平均と、燃料表面とタンクの楕円表面との交点の平均（それぞれ、（ｈ

_L ＋ｈ

₊ ）／２または（ ｈ

_R ＋ｈ

_- ）／２）としてとり、Ｖ

_middleについては正確な式を利用し、Ｖ

_leftおよびＶ

_rightについては楕円形のセグメントに対する近似を用いる。 傾斜した燃料表面がタンクの円筒形部分内でタンク表面と交わらない場合には、規則的な形であるとされる。 規則的ではない場合は、式を若干補正する。 その時の手順は以下の式に基づくものである。 第一に、ｈ

_Rおよびｈ

_L （第６図）を求める。 すなわち、 オフセットを考慮し、ｈ

_mの有意な値を以下の式で区切る。 ｈ

_mがこれらの限界値未満または限界値を上回る場合には、戻り容量はそれぞれゼロであるか満杯であり、導関数ｄＶ／ｄｈはいずれの場合もゼロである。 ｈ

_LがＤ（円筒形部分の直径）以下であってｈ

_Rがゼロ以上である場合には、規則的（第６図）であると言える。 規則的な場合かつ傾きがゼロでない場合について、 ここで、ｘ

₁ ＝（ｈ

_L −Ｒ）／Ｒ，ｘ

₂ ＝（ｈ

_R −Ｒ）／Ｒ，Ｒ＝Ｄ／２は半径である。 規則的な場合についてのＶ

_leftおよびＶ

_rightは、それぞれ以下のように近似される。 ここで、（第６図） ｈ

_L0 ＝（ｈ

_L ＋ｈ

₊ ）／２，ｈ

_R0 ＝（ｈ

_R ＋ｈ

_- ）／２， となる。 ｈ

_Φ ＝ｈ

_L ＋ｘ

_L ＊ｓｉｎα，ｈ

_- ＝ｈ

_R −ｘ

_R ＊ｓｉｎα， 不規則な場合（第７図および第８図）には、以下の式を適用する。 ｈ

_L ＞Ｄである場合（第７図）には、 Ｖ

_left ＝Ｖ

_left （Ｄ），Ｖ

_right ＝Ｖｒｉｇｈｔ（ｈ

_R0 ）， Ｖ

_middie ＝πＲ

² ｂ＋Ｒ

² （Ｌ−ｂ）・Ｉ（１，ｘ

₂ ）， となり、ｈ

_R ＜０である場合（第８図）には、 Ｖ

_left ＝Ｖ

_left （ｈ

_L0 ），Ｖ

_right ＝０， Ｖ

_middle ＝Ｒ

² （Ｌ−ｂ）・Ｉ（ｘ

₁ ，０）， となる。 付録Ｃ 燃料液面レベルに関する液体貯蔵タンク内の燃料容量の導関数１． 傾斜がゼロの場合におけるタンクについての導関数 導関数は、 であり、ここで、 Ｒ＝Ｄ／２はタンクの半径、ｈ

_m ＝ｈ＋Ｏはタンクの中程における燃料の液面レベルである。 ２． 傾斜がゼロではない場合におけるタンクについての導関数 規則的な場合（第６図）における導関数ｄＶ／ｄｈは、以下のように表される。 ここで、ｘ

₁ ＝（ｈ

_L −Ｒ）／Ｒ，ｘ

₂ ＝（ｈ

_R −Ｒ）／Ｒ． である。 導関数ｄＶ

_left ／ｄｈ、ｄＶ

_right ／ｄｈは、以下のように近似される。 規則的ではない場合（第７図および第８図）、以下の式を適用する。 ｈ

_L ＞Ｄ （第７図）の場合、 となる。 ｄＶ

_left ／ｄｈ＝０，ｄＶ

_right ／ｄｈは規則的な式から求められ、ここで、Ｉ（ｘ

₁ ，ｘ

₂ ）は付録Ｂセクション２において定義した通りである。 ｈ

_R

＜０（第８図）である場合、 となる。 ｄＶ

_right ／ｄｈ＝０，ｄＶ

_left ／ｄｈは規則的な式から求められる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年６月１６日【補正内容】 測定されたデータは異常値（実質的に不正確な実験点）を含むことが多いので、粗い推測の方法を前記ルーチンと併用してこれらの異常値を除去する必要がある。 繰り返すが、これらの方法は多くの形態をとり得る。 例えば、異常値の除去を以下のように処理することも可能である。 各繰り返し時、制約付き最小化ルーチンを用いて曲線をデータ点に合わせ、余りの標準偏差を算出する。 次に、適合化曲線の幅の回りの信頼区間すなわち 幅＝α°（余りの標準偏差） を描く。 ここで、αは入力「幅パラメータ」であり、例えばα＝３である。 これらの区間から外れる実験点は全て異常値と見なされて除去される。 次に、曲線を残りの点に合わせる。 一定のコンシステンシーが得られる（例えば、ｎ回の繰り返しで除去される点が１％未満しかない。この場合コンシステンシーは０．９９ になる）と、繰り返しは収束する。 代替的実施例では、プロセッサは、センサによって検知されるタンク内での予め定められた液位に対応する、多岐接続タンクに内または多岐接続タンクから外へ分配された液体の量を表す、またはその推定値である第一のデータ値セットに基づいてタンクの寸法を求めるよう動作する。 プロセッサは、液位測定値から第一のデータ値を算出するためのアルゴリズムでプログラミングされている。 この実施例のプロセッサはまた、第三の出力信号から導出された第二のデータ値セットを格納する。 第二のデータ値セットは、計量した液量の実際の容量に対応しており、この容量は予め定められた液位に関連している。 次に、プロセッサは、上述した制約付き最小化ルーチンを利用してタンクの寸法を求める。 本発明の他の態様では、多岐接続された液体貯蔵タンクを較正するための方法が得られる。 この方法は、他のタンクにおける液位の変化とこれに関連する一つのタンクにおける液位の変化との複数の比を含む第一のデータ値セットを生成するステップを含む。 液位の変化を求めるのに利用される液位は、対応する複数の分配期間の後であり、タンク内の液体が様々な液位にある時に、対応する複数の分配期間の後にくる複数のアイドル期間中に測定される。 この方法はさらに、複数の分配期間中に各タンクに計量流入または各タンクから計量流出する液量の推測値を示す第二のデータ値セットを生成するステップを含む。 第二のデータ値セットを生成するステップは、分配直前と分配直後に得られる液位測定値に基づいて各タンク内にまたは各タンクから外へ分配された液量を算出するための上述したアルゴリズムを用いて実施される。 この方法はさらに、複数の分配期間中に各タンク内にまたは各タンクから外へ分配された液量に対応する第三のデータ値セットを生成するためのステップを含む。 第三のデータ値セットは、計量期間中タンク内における液体の液面レベルに対応する液位比を使って決定される。 ２． 前記プロセッサはさらに、複数の分配期間中に各タンク内にあるいは各タンクから外へ分配された液体の量を表す第二のデータ値セットに基づいて、タンクの寸法をより正確に求めるよう動作し、前記処理手段は、分配直前の液位測定値と分配直後の液位測定値とに基づいて、各タンク内にまたは各タンクから外へ分配された液量を算出するアルゴリズムでプログラミングされている請求の範囲第１項に記載の装置。 ３． 前記アルゴリズムは、分配直前および分配直後における各タンク内の液体の容量を算出するための少なくとも一つの数式を用いており、前記算出された容量は、前記分配期間中に各タンクに計量流入または各タンクから計量流出する液量を求めるのに利用され、前記少なくとも一つの数式は、前記複数の分配期間での各タンクにおける液面レベルおよびタンクの寸法に基づくものである請求の範囲第２項に記載の装置。 ４． 前記プロセッサはさらに、複数の分配期間中に各タンク内にまたは各タンクから外へ分配された液体の量に対応する第三のデータ値セットを格納するよう動作し、前記第三のデータ値セットは、前記複数の分配期間でのタンク内の液面レベルに対応する前記液位比を利用して求められる請求の範囲第３項に記載の装置。 ５． 前記プロセッサは、複数の分配期間中に一定の差分液面レベル変化ごとに各タンク内にまたは各タンクから外へ分配された液体の差分量を表す第二のデータ値セットに基づいてタンクの寸法をより正確に求めるよう動作し、前記処理手段は、液位測定値に基づいて、一定の差分液面レベル変化ごとに各タンク内にまたは各タンクから外へ分配された液体の量の差分を算出するアルゴリズムでプログラミングされている請求の範囲第１項に記載の装置。 ６． 前記アルゴリズムは、一定の差分液面レベルごとに各タンク内にまたは各タンクから外へ分配された液体の量を算出するための少なくとも一つの数式を利用しており、前記数式は、前記複数の分配期間におけるタンク内の液体の液面レベルおよびタンクの寸法に基づくものである請求の範囲第５項に記載の装置。 ７． 前記プロセッサはさらに、各タンクにおける容量変化とこれに関連した液位変化との複数の比を含む第三のデータ値セットを格納するよう動作し、前記関連した変化を求めるのに利用される前記液位測定値は、対応する複数の分配期間中にセンサによって得られ、各容量変化は、容量の変化が求められた時点またはその前後における液位に対応する液位比と、容量変化が求められた分配期間中に少なくとも一つの計量装置によって測定された分配済液量の変化の関数である請求の範囲第６項に記載の装置。 ８． 多岐接続されたタンクを較正するための装置であって、 （ａ） タンク内に配置されたセンサであって、各タンク内における液位を検知し、第一および第二の出力信号を供給するための前記センサと、 （ｂ） 貯蔵タンク内にまたは貯蔵タンクから外へ分配された液量を測定し、 第三の出力信号を供給するための少なくとも一つの計測装置と、 （ｃ） 前記第一および第二の出力信号を受信するための第一および第二の入力と、前記第三の出力信号を受信するための第三の入力とを有するプロセッサとを備えており、該プロセッサは、 ｉ． 前記センサによって検知されたタンクの測定液位に対応する、組み合わされたタンク内にまたはタンクから外へ分配された液体の推測値を表す第一のデータ値セットに基づいてタンクの寸法をより正確に求めるよう動作し、前記プロセッサは前記第一および第二の出力信号から前記第一のデータ値を算出するためのアルゴリズムでプログラミングされており、 ｉｉ． 前記第三の出力信号から導出された第二のデータ値セットであって、前記測定された液位に関連している、計測された液体の実際の容量に対応している前記第二のデータ値セットを格納するよう動作する較正装置。 １８． 前記アルゴリズムは、タンクの寸法に基づいて、前記測定液位から前記第一のデータ値を算出するための少なくとも一つの数式を利用している請求の範囲第１７項に記載の方法。 １９． 第二の値セットと第三の値セットとを比較するステップをさらに含む請求の範囲第１３項または第１６項に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ