JP2007248375A - 光学式油検知器 - Google Patents
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Abstract
【課題】誤作動を防ぐことができると共に、敷設が容易な光学式油検知器を提供する。
【解決手段】水に漏れ出た油を光ファイバによって検知する光学式油検知器において、水に浮き、水位の変動に応じて昇降するフロート17aと、該フロート17aに固定されて該フロート17aと共に昇降するファイバセンサ(光ファイバ)42と、該ファイバセンサ42の一端に配されて該ファイバセンサ42に光を送信する発光素子34と、前記ファイバセンサ42の他端に配されて該ファイバセンサ42から入力された光を電気信号に変換する受光素子35とを備えている。これら発光素子34及び受光素子35はフロート17a内に収容することができる。
【選択図】図1
【解決手段】水に漏れ出た油を光ファイバによって検知する光学式油検知器において、水に浮き、水位の変動に応じて昇降するフロート17aと、該フロート17aに固定されて該フロート17aと共に昇降するファイバセンサ(光ファイバ)42と、該ファイバセンサ42の一端に配されて該ファイバセンサ42に光を送信する発光素子34と、前記ファイバセンサ42の他端に配されて該ファイバセンサ42から入力された光を電気信号に変換する受光素子35とを備えている。これら発光素子34及び受光素子35はフロート17a内に収容することができる。
【選択図】図1
Description
この発明は、光学式油検知器に関するものである。
ケーブルが敷設されている地下道や、排水ピットなどの設備で漏油を検出するための装置として光学式漏油検知器が用いられている。この光学式漏油検知器としては、光ファイバを油センサ(ファイバセンサ)として利用するもの、つまり光ファイバの表面に油が付着すると光漏洩量が増大して光ファイバの光伝送損失が増大するという性質を利用したものが知られており(特許文献1参照)、例えば、排水ピット内に設置されて水に漏れ出す油を検出する際に使用される。
従来の光学式漏油検知器1は、図6に示すように、先端が排水ピットP内の水Wに浸漬されるファイバセンサ2と、ファイバセンサ2を支持するセンサ支持金具3と、排水ピットPのグレーチングカバー4にセンサ支持金具3を固定するセンサフランジ5と、ファイバセンサ2の他端に設けられ光/電変換を行う変換器6と、変換器6と接続された監視器7とを備えており、漏油が排水ピットP内に流れ込んで水Wに混入すると、当該漏油は、ファイバセンサ2により検知され、変換器6を介して監視器7に伝送される構成を有するものが知られている(非特許文献1参照)。
特公昭59−20092号公報
http://www.iscube.co.jp/seihin/olm/image/setsutiimage2.GIF
しかしながら、このような従来の光学式漏油検知器では、水と空気の屈折率が異なることから、排水ピットP内の水Wに急激な水面変動が生じると、ファイバセンサ2が水に触れる部分と空気に触れる部分の比が大きく変化し、ファイバセンサ2の光漏洩量が増減する。これによって漏油検知の誤作動を引き起こしてしまう場合があった。また、排水ピットPから変換器6の受光素子までは、設置現場にて、現場の状況に応じて光ケーブルの敷設を行う必要がある。しかしながら、光ケーブルの設置作業には光ケーブルの端末処理等の特殊技能が必要であるため、容易な設置を妨げているという問題があった。更に、ファイバセンサ2に異物や細菌が付着し、漏油検知の誤作動及びファイバセンサ2の早期劣化を引き起こしてしまう場合があった。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、誤作動を防ぐことができると共に敷設作業が容易で、かつファイバセンサの早期劣化を防止する光学式油検知器を提供することを目的とする。
本発明においては、上記の課題を解決するために、以下の手段を採用した。
第1の発明は、油が光ファイバに付着したときに生ずる光漏洩量の変化に基づいて油を検知する光学式油検知器において、フロートと、該フロートに固定された前記光ファイバと、該光ファイバの一端に光を入射する発光素子と、前記光ファイバの他端から出射された光を電気信号に変換する受光素子とを備え、前記発光素子と前記受光素子とが前記フロートの内部に収容され、前記発光素子と、前記受光素子と、前記発光素子に電力を供給し、前記受光素子の出力を増幅する回路を有した基板とが、金属製筐体で覆われていることを特徴とする。
本発明によれば、センサとしての光ファイバがフロートと共に水面に浮いた状態であるので、急激な水面変動が生じても光ファイバに接する水と空気との比の変動はほとんどない。
また、従来のようにファイバセンサを排水ピット等の外部にまで敷設する必要がない。すなわち、特殊技能が必要な光ファイバの端末処理を全て工場でのフロート製造工程で行うことが可能となる。また、従来のようにファイバセンサを変換器にまで延ばして敷設する場合には、ファイバセンサの敷設可能距離(約20m)以内に変換器を設ける必要があった。本発明によれば、発光素子及び受光素子がフロートに内蔵されているため、フロートから延びる配線は通常の電気ケーブルでよい。したがって、設置箇所の限定がなくなる。
更に、この発明によれば、発光素子、受光素子及び基板とを金属製筐体にて覆い、防爆バリアと組み合わせることにより、本質安全防爆構造とすることができる。したがって、設置箇所の限定がなくなる。
第1の発明は、油が光ファイバに付着したときに生ずる光漏洩量の変化に基づいて油を検知する光学式油検知器において、フロートと、該フロートに固定された前記光ファイバと、該光ファイバの一端に光を入射する発光素子と、前記光ファイバの他端から出射された光を電気信号に変換する受光素子とを備え、前記発光素子と前記受光素子とが前記フロートの内部に収容され、前記発光素子と、前記受光素子と、前記発光素子に電力を供給し、前記受光素子の出力を増幅する回路を有した基板とが、金属製筐体で覆われていることを特徴とする。
本発明によれば、センサとしての光ファイバがフロートと共に水面に浮いた状態であるので、急激な水面変動が生じても光ファイバに接する水と空気との比の変動はほとんどない。
また、従来のようにファイバセンサを排水ピット等の外部にまで敷設する必要がない。すなわち、特殊技能が必要な光ファイバの端末処理を全て工場でのフロート製造工程で行うことが可能となる。また、従来のようにファイバセンサを変換器にまで延ばして敷設する場合には、ファイバセンサの敷設可能距離(約20m)以内に変換器を設ける必要があった。本発明によれば、発光素子及び受光素子がフロートに内蔵されているため、フロートから延びる配線は通常の電気ケーブルでよい。したがって、設置箇所の限定がなくなる。
更に、この発明によれば、発光素子、受光素子及び基板とを金属製筐体にて覆い、防爆バリアと組み合わせることにより、本質安全防爆構造とすることができる。したがって、設置箇所の限定がなくなる。
第2の発明は、上記第1の発明において、前記フロート外周に球状曲面を設け、該球状曲面に沿って前記光ファイバを設けることを特徴とする。
この発明によれば、光ファイバを適切な曲率に保った状態でフロートに取り付けることが可能であり、よって光ファイバの過度の曲げによる光漏洩量の増大を防止することができる。
この発明によれば、光ファイバを適切な曲率に保った状態でフロートに取り付けることが可能であり、よって光ファイバの過度の曲げによる光漏洩量の増大を防止することができる。
第3の発明は、上記第2の発明において、前記フロートに前記光ファイバよりも外方に突出する突部を設けることを特徴とする。
この発明によれば、光ファイバが外部物体と接触して損傷することを防止することができる。
この発明によれば、光ファイバが外部物体と接触して損傷することを防止することができる。
第4の発明は、上記第1〜3のいずれかの発明において、前記光ファイバに除菌対策が施されていることを特徴とする。
この発明によれば、光ファイバの外面被覆が剥離されているファイバセンサに異物や細菌等が付着することを防ぐことができる。これにより漏油検知の誤作動及びファイバセンサの早期劣化を防止することができる。
この発明によれば、光ファイバの外面被覆が剥離されているファイバセンサに異物や細菌等が付着することを防ぐことができる。これにより漏油検知の誤作動及びファイバセンサの早期劣化を防止することができる。
第5の発明は、上記第1〜4のいずれかの発明において、前記フロートは、上部に開口を備えた胴部と、該胴部の開口を防水状態に密閉する蓋体とをケーシングとして備え、更に前記フロートは、水に浮いたときに、前記蓋体と前記胴部との接合部よりも僅かに下方に喫水線が位置するように重量バランスが設定されていることを特徴とする。
この発明によれば、胴部と蓋体との接合部は常に水面上に位置した状態となる。したがって、フロート内への浸水の可能性を低下させることができる。また、喫水線がフロートの十分上部に位置している、すなわちフロートの大半の部位が水中に位置していることにより、フロートの姿勢を安定に保つことができる。好ましくは、フロート内の下部にバラストを設けること等により、フロートの重心が下部に位置するようにする。これにより更に姿勢を安定させることができる。
この発明によれば、胴部と蓋体との接合部は常に水面上に位置した状態となる。したがって、フロート内への浸水の可能性を低下させることができる。また、喫水線がフロートの十分上部に位置している、すなわちフロートの大半の部位が水中に位置していることにより、フロートの姿勢を安定に保つことができる。好ましくは、フロート内の下部にバラストを設けること等により、フロートの重心が下部に位置するようにする。これにより更に姿勢を安定させることができる。
なお、胴部の形状を下方に細くなるテーパ状とすることで、上部ほど大きい浮力を受ける。したがって、これによっても重心を下げることができ、上記と同様にフロートの姿勢を安定して保つことができる。
本発明によれば、センサをフロート型とすることで、センサと水面との位置関係が常に一定となり、急激な水位変動下でも光漏洩量が増減することなく安定した漏油検知が可能となるうえ、既設水槽等への設置においても特別な追加工事が不要なことから僅かな設置工数で追設が可能となる。
また、フロートに光/電変換機能を内蔵することで特殊技能が必要な光ファイバの端末処理を全て工場でのフロート製造過程で実施することが可能となり、現地での工事では一般ケーブルを扱うのみとなることから、ケーブルの中継作業も簡単で現地工事が容易となる。
また、フロートに光/電変換機能を内蔵することで特殊技能が必要な光ファイバの端末処理を全て工場でのフロート製造過程で実施することが可能となり、現地での工事では一般ケーブルを扱うのみとなることから、ケーブルの中継作業も簡単で現地工事が容易となる。
一方、フロート内に光/電変換機能を内蔵したことにより、当該機能を有する部位が防爆性能を有しないと、労働安全衛生法第42条の規定により、設置箇所が限定されることとなるが、発光素子、受光素子及び基板を金属製筐体内に収容し、防爆バリアと組み合わせることで、本質安全防爆構造と認められるため、設置箇所を限定することなく使用することができる。
また、ファイバセンサは、光ファイバの外面被覆を剥離した状態で使用されているが、除菌対策を施すことで、異物や細菌等の付着を防ぐことができ、安定した漏油検知が可能になると共に、ファイバセンサの耐久性向上を図ることができる。
また、ファイバセンサは、光ファイバの外面被覆を剥離した状態で使用されているが、除菌対策を施すことで、異物や細菌等の付着を防ぐことができ、安定した漏油検知が可能になると共に、ファイバセンサの耐久性向上を図ることができる。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。なお、以下の説明では、従来と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
図1は本実施形態に係るフロート型光学式油検知器17の要部つまりフロート17aの構成を示す斜視図、図2は当該フロート17aの縦断面図、図3は図2のA−A線に沿った縦断面図、また図4は本フロート型光学式油検知器17の全体構成を示す概略図である。
図1は本実施形態に係るフロート型光学式油検知器17の要部つまりフロート17aの構成を示す斜視図、図2は当該フロート17aの縦断面図、図3は図2のA−A線に沿った縦断面図、また図4は本フロート型光学式油検知器17の全体構成を示す概略図である。
本フロート型光学式油検知器17におけるフロート17aは、防水状態で密閉された樹脂製のケーシング18、ケーシング18内に設けられた基板19、及び同じくケーシング18内の下部に設けられたバラスト20を備えている。ケーシング18は、上部に開口を備えると共に、下方が細いテーパ形状であって、下端は球状曲面をなす閉口端となっている胴部18aと、胴部18aの上部開口を防水状態で覆う蓋体18bと、蓋体18bに設けられたコネクタ類を覆う着脱可能に構成された保護カバー18cとを備えている。蓋体18bは、図2に示すように防水用のOリング22a、22bを胴部18aとの間に挟んだ状態で、胴部18aにボルト留めされている。保護カバー18cは、ファイバセンサ42及びケーブル25に適切な曲率を保った状態で保護できる構造となっている。
バラスト20は、胴部18a内部の下端部にボルト21により固定されている。バラスト20はフロート17aを水に浮かべた場合に、図2の基準水位(喫水線)WLが蓋体18bと胴部18aとの接合部より僅かに下方に位置するように重さを調整するためのものである。また、バラスト20は、第1のピース20a、第2のピース20bとで2分割された構造となっており、第1のピース20aの取付孔20cは長孔形状とされており、胴部18aの中心から偏心させて胴部18aに固定することができるようになっており、その偏心によってフロート17aの重心の調整を容易にする構造となっている。
基板19は、ドーナツ形状をしており、発光素子34及び受光素子35を実装し、発光素子34及び受光素子35がコネクタ43B、44Bと対峙するように水平姿勢で金属製筐体23内に収容され、蓋体18bの内面側に固定されたスペーサ36により金属製筐体23はケーシング18内に固定されている。基板19には、発光素子34に電力を供給する電源回路や、受光素子35の出力を増幅する増幅回路が形成されている。
金属製筐体23は、アルミニウム製の下部筐体23aと同じくアルミニウム製の上部筐体23bからなり、IP20以上の保護構造を有している。IPとは、異物の侵入に対する保護と水の浸入に対する保護を規格化しているもので、IEC規格で規定されている機器の保護構造を示したものである。ここで、IECとは、International Electrotechnical Commissionの略で、北米、南米、欧州、アジア各国が加盟している国際電気標準会議のことである。IP20とは、指先又は、長さが80mmを超えない指先類似物が内部の充電部又は可動部に接触する恐れがないこと、直径12mmを超える固形物体が内部に侵入しないこと、を満たすものである。発光素子34、受光素子35及び基板19を金属製筐体23に収容し、防爆バリアと組み合わせることにより、労働安全衛生法第42条の規定に基づく、電気機械器具防爆構造規格で定める本質安全防爆構造に適合し、危険場所においても使用することが可能となる。
金属製筐体23は、アルミニウム製の下部筐体23aと同じくアルミニウム製の上部筐体23bからなり、IP20以上の保護構造を有している。IPとは、異物の侵入に対する保護と水の浸入に対する保護を規格化しているもので、IEC規格で規定されている機器の保護構造を示したものである。ここで、IECとは、International Electrotechnical Commissionの略で、北米、南米、欧州、アジア各国が加盟している国際電気標準会議のことである。IP20とは、指先又は、長さが80mmを超えない指先類似物が内部の充電部又は可動部に接触する恐れがないこと、直径12mmを超える固形物体が内部に侵入しないこと、を満たすものである。発光素子34、受光素子35及び基板19を金属製筐体23に収容し、防爆バリアと組み合わせることにより、労働安全衛生法第42条の規定に基づく、電気機械器具防爆構造規格で定める本質安全防爆構造に適合し、危険場所においても使用することが可能となる。
フロート17aには、ケーシング18の外周を一周してファイバセンサ42が設けられている。ファイバセンサ42は、プラスチックから形成された単一芯線の光ファイバからなり、ケーシング18の側壁に設けられたガイド部18d及び底部に設けられたガイド部18eによって案内されている。
ここで、図2に示すように、ファイバセンサ42は、ケーシング18(胴部18a)の球状曲面に沿って設けられているので、ファイバセンサ42を過度に曲げることで発生する光の漏れを抑えることができる。
また、図2に示すように、各ガイド部18d、18eは、ケーシング18の外周に巻き付けられたファイバセンサ42よりも外方に突出するようにケーシング18に設けられており、これによってファイバセンサ42が外部物体と接触して損傷するのを防止する。各ガイド部18d、18eには、光ファイバを保護する保護材等が設置できるようにねじ穴18fが形成されている。
ここで、ケーシング18の底部には光ファイバの外径と同等のスリット18gが設けられており、光ファイバを容易に案内可能なように形成されている。更に、ガイド部18eは不使用時にフロート17aを支える台であると共に、使用時には後述するロッド60が固定されるようになっている。
ここで、図2に示すように、ファイバセンサ42は、ケーシング18(胴部18a)の球状曲面に沿って設けられているので、ファイバセンサ42を過度に曲げることで発生する光の漏れを抑えることができる。
また、図2に示すように、各ガイド部18d、18eは、ケーシング18の外周に巻き付けられたファイバセンサ42よりも外方に突出するようにケーシング18に設けられており、これによってファイバセンサ42が外部物体と接触して損傷するのを防止する。各ガイド部18d、18eには、光ファイバを保護する保護材等が設置できるようにねじ穴18fが形成されている。
ここで、ケーシング18の底部には光ファイバの外径と同等のスリット18gが設けられており、光ファイバを容易に案内可能なように形成されている。更に、ガイド部18eは不使用時にフロート17aを支える台であると共に、使用時には後述するロッド60が固定されるようになっている。
ファイバセンサ42は、端部にそれぞれ発光側及び受光側のファイバコネクタ43A、44Aを備え、これらファイバコネクタ43A、44Aは蓋体18bに設けられたコネクタ43B、44Bにそれぞれ固定される。蓋体18bの内面側(フロート17aの内部)には、それぞれコネクタ43B、44Bに対して発光素子(LED)34及び受光素子(フォトダイオード)35が設けられている。発光素子34及び受光素子35は配線によって基板19に電気的に接続されている。
また、蓋体18bには監視器7に接続されるケーブル25も着脱自在に固定される。
ケーブル25は基板19に外部から電力を供給すると共に、電気信号に変換された受光素子35の出力を監視器7に出力するためのケーブルである。ケーブル25は、蓋体18bの中央部に設けられたケーブルクランプ56によって着脱自在に固定されるようになっており、ケーブルクランプ56に固定されたケーブル25は、フロート17a内部の基板19に対して電気的に接続される。ケーブルクリート58は、ケーシング18の胴部18aと蓋体18bとを接合しているボルトで蓋体18bに係合されており、ケーブル25を狭持して固定することができるように形成されている。ケーブルクリート58により、ケーブル25の引き出し方向を固定できるため、バラスト20で重心を調整することでケーブル25の自重でフロート17aが傾かない構造となっている。
ケーブル25は基板19に外部から電力を供給すると共に、電気信号に変換された受光素子35の出力を監視器7に出力するためのケーブルである。ケーブル25は、蓋体18bの中央部に設けられたケーブルクランプ56によって着脱自在に固定されるようになっており、ケーブルクランプ56に固定されたケーブル25は、フロート17a内部の基板19に対して電気的に接続される。ケーブルクリート58は、ケーシング18の胴部18aと蓋体18bとを接合しているボルトで蓋体18bに係合されており、ケーブル25を狭持して固定することができるように形成されている。ケーブルクリート58により、ケーブル25の引き出し方向を固定できるため、バラスト20で重心を調整することでケーブル25の自重でフロート17aが傾かない構造となっている。
次に、ファイバセンサ42の詳細な構成について説明する。
ファイバセンサ42は、図2に示すように、所定の検知範囲に亘って被膜が裂かれて芯線(光ファイバ芯線)が露出している。この検知範囲は、水位WLを挟んで上下の範囲を含むが、ファイバセンサ42の内、水面に浮遊している異物と直接接触する気中に露出した部分を極力短くし、水位WLの下方をより広く設定されている。これにより、水面に浮遊している異物の影響を受けにくくすることができると共に、混濁してある程度の厚みをもつ油を検出でき、また油が浮上してきた場合に、迅速に検出することができる。また、水位WLをフロート17aの上部に位置させることで、後述するように安定した姿勢を保つことができる。
ここで、多孔を有する銅製プレート38がガイド部18dに、ねじ穴18fを介して取り付けられている。ファイバセンサ42は、異物や細菌等が付着することにより、光伝送損失が増大し、漏油したものと誤作動する可能性があることや、光ファイバ芯線自身が付着物により侵食され、早期に劣化してしまう可能性がある。したがって、銅製プレート38を取り付けることで、ファイバセンサ42を保護することができると共に、銅の微量金属作用により細菌類を死滅させることで付着を抑えることができる。また、銅製プレート38にプラスチックカバー39を設け、除菌剤等を収納可能な構成となっている。
ファイバセンサ42は、図2に示すように、所定の検知範囲に亘って被膜が裂かれて芯線(光ファイバ芯線)が露出している。この検知範囲は、水位WLを挟んで上下の範囲を含むが、ファイバセンサ42の内、水面に浮遊している異物と直接接触する気中に露出した部分を極力短くし、水位WLの下方をより広く設定されている。これにより、水面に浮遊している異物の影響を受けにくくすることができると共に、混濁してある程度の厚みをもつ油を検出でき、また油が浮上してきた場合に、迅速に検出することができる。また、水位WLをフロート17aの上部に位置させることで、後述するように安定した姿勢を保つことができる。
ここで、多孔を有する銅製プレート38がガイド部18dに、ねじ穴18fを介して取り付けられている。ファイバセンサ42は、異物や細菌等が付着することにより、光伝送損失が増大し、漏油したものと誤作動する可能性があることや、光ファイバ芯線自身が付着物により侵食され、早期に劣化してしまう可能性がある。したがって、銅製プレート38を取り付けることで、ファイバセンサ42を保護することができると共に、銅の微量金属作用により細菌類を死滅させることで付着を抑えることができる。また、銅製プレート38にプラスチックカバー39を設け、除菌剤等を収納可能な構成となっている。
図5に示すように、ファイバセンサ42の両端には、ファイバコネクタ43A、44Aが取り付けられており、発光素子34の側にはコネクタ43Aと結合するコネクタ43Bが、そして受光素子35の側にはコネクタ44Aと結合するコネクタ44Bが各々設けられる。これらのコネクタ43A〜44Bを介して発光素子34及び受光素子35に対してファイバセンサ42を着脱可能としている。
次に、ファイバセンサ42の端部に取り付けられるコネクタ43A、44Aの部分について説明する。コネクタ43A、44Aは取付金具45、保護チューブ46、雌ねじ部47を含む。光ファイバ芯線10をその端部から所定長さだけ突出させて筒状の取付金具45をファイバセンサ42に挿入し固定する。この取付金具45の端でファイバセンサ42 が折れ曲がって損傷しないようにゴム製の保護チューブ46をファイバセンサ42の長い方に位置する取付金具45の端部周辺に被覆する。保護チューブ46とは反対側の取付金具45の端部(すなわちファイバセンサ42の端部)の側に雌ねじ部47を取り付ける。この雌ねじ部47は回転自由かつ軸方向には限定された僅かな範囲だけで移動可能に取付金具45に係合する。
発光素子34及び受光素子35の側のコネクタ43B及び44Bは断面で示してある。コネクタ43B、44Bの先端にはそれぞれ雄ねじ48、48’が設けてあり、その内側には前記取付金具45の先端を受け入れる広穴49、49’と光ファイバ芯線10を受け入れる狭穴50、50’が段階的に穿ってある。雄ねじ48、48’と反対側に位置して、蓋体18bには前記狭穴50、50’と連通する素子挿入用の穴51、51’が設けられている。この穴51、51’内にカラー52、52’が挿入される。カラー52、52’の外径は穴51、51’の内径に合わせ、その内径は素子34、35の外径に合わせるものとする。そして、このカラー52、52’の中に素子34、35が挿入される。このカラー52、52’は合成樹脂など電気的絶縁物からなり、素子34、35を挿入する際の芯合わせ及び電気的絶縁に役立つ。
コネクタ43B、44Bにコネクタ43A、44Aを結合する場合は、ファイバセンサ42の先端の光ファイバ芯線10を一点鎖線で示すように狭穴50、50’に挿入し、雌ねじ部47を雄ねじ48、48’に螺合させて取付金具45の先端が広穴49、49’の底に当たるまで締め付ける。そうすると、狭穴50、50’の中における光ファイバ芯線10の先端と発光素子34、受光素子35の先端との間隔xは理想的な距離に設定されるようになっている。発光素子34からの光を光ファイバ芯線10に有効に入射させるには、この間隔xはあまり開いてはならず、例えば光ファイバ芯線10の直径が1.2mmであるとすると、間隔xは0.2mm乃至0.4mmの範囲に入るようにコネクタ43A、43B(44A、44B)を構成するとよい。
更に、図4を参照して本フロート型光学式油検知器17の敷設状態を説明する。
フロート17aには、ガイド部18eが備える孔57(図3参照)にロッド60の先端が回動自在に固定される。ロッド60の他端は排水ピットPの側壁に設けられた壁面用ブラケット63により、回動軸を水平方向であってロッド60の延在方向に対して垂直に向け回動自在に固定されている。これにより水位WLの変化(水位WL1←→水位WL2)に追従して、フロート17aがピットP内を高さ方向に移動するようになっている。ロッド60は、ステンレス製であり、3つのロッド部60a、60b、60cがそれぞれロッドコネクタ61、62によって伸縮自在に連結されている。
また、ケーブル25がロッド60にクランプされていることで、フロート17aから延びたケーブル25はロッド60に案内され、壁面用ブラケット63を介して監視器7に接続される。
なお、監視器7には適宜コンピュータを接続して設定、データの収集などを行うようにしても良い。
フロート17aには、ガイド部18eが備える孔57(図3参照)にロッド60の先端が回動自在に固定される。ロッド60の他端は排水ピットPの側壁に設けられた壁面用ブラケット63により、回動軸を水平方向であってロッド60の延在方向に対して垂直に向け回動自在に固定されている。これにより水位WLの変化(水位WL1←→水位WL2)に追従して、フロート17aがピットP内を高さ方向に移動するようになっている。ロッド60は、ステンレス製であり、3つのロッド部60a、60b、60cがそれぞれロッドコネクタ61、62によって伸縮自在に連結されている。
また、ケーブル25がロッド60にクランプされていることで、フロート17aから延びたケーブル25はロッド60に案内され、壁面用ブラケット63を介して監視器7に接続される。
なお、監視器7には適宜コンピュータを接続して設定、データの収集などを行うようにしても良い。
以上のように構成された本フロート型光学式油検知器17は、以下のように使用される。
発光素子34を常時作動させた状態とし、ファイバセンサ42に光を入射させる。光は水中に露出したファイバセンサ42を通り、受光素子35によって受光され、受光素子35の出力は基板19が備える増幅回路で増幅された後、ケーブル25により監視器7に伝送される。そして、ファイバセンサ42の検知範囲に油が付着すると、受光素子35による受光量は小さくなるので、監視器7に加わる信号は所定量を超えて低下する。これにより監視器7において異常を示す警報信号が発生される。
ここで、水位WLが変化した場合、水に浮いた状態にあるフロート17aは水位変化に追従して上下動するので、水面とファイバセンサ42との位置関係は略一定となる。
発光素子34を常時作動させた状態とし、ファイバセンサ42に光を入射させる。光は水中に露出したファイバセンサ42を通り、受光素子35によって受光され、受光素子35の出力は基板19が備える増幅回路で増幅された後、ケーブル25により監視器7に伝送される。そして、ファイバセンサ42の検知範囲に油が付着すると、受光素子35による受光量は小さくなるので、監視器7に加わる信号は所定量を超えて低下する。これにより監視器7において異常を示す警報信号が発生される。
ここで、水位WLが変化した場合、水に浮いた状態にあるフロート17aは水位変化に追従して上下動するので、水面とファイバセンサ42との位置関係は略一定となる。
すなわち、本実施形態のフロート型光学式油検知器17によれば、ファイバセンサ42がフロート17aに設けられているので、ファイバセンサ42と水面との位置関係が常に一定となり、急激な水位変動下でも光漏洩量が増減することなく安定した漏油検知が可能となる。更に、既設水槽等への設置においても特別な追加工事が不要なことから、僅かな設置工数で追設が可能となる。
また、フロート17aの内部に発光素子34、光信号を電気信号に変換する受光素子35、及び信号を増幅する増幅回路を備えた基板19が備えられているので、従来のようにファイバセンサ42を排水ピットPの外部にまで敷設する必要がない。すなわち、特殊技能が必要なファイバセンサ42の端末処理を全て工場での製造工程で行うことが可能となり、現地の設置工事ではケーブル25のみの配線作業でよい。したがって、設置作業を容易に行うことができる。
また、従来のようにファイバセンサ42を変換器6にまで延ばして敷設する場合には、ファイバセンサ42の敷設可能距離(約20m)以内に変換器6を設ける必要があった。しかしながら、本実施形態においては、変換器6の機能を有する受光素子35及び基板19がフロート17aに内蔵されているので、設置箇所の限定がなくなり、漏油検出を行う場所から20m以内に変換器6を設けることが困難な場所にも漏油センサを設けることができる。
そして、フロート17aの内部に発光素子34、光信号を電気信号に変換する受光素子35、及び信号を増幅する増幅回路を備えた基板19が備えられていることで、労働安全衛生法第42条により、設置箇所が限定されることとなるが、発光素子34、受光素子35及び基板19を金属製筐体23に収容し、防爆バリアと組み合わせることで、本質安全防爆構造と認められるため、設置箇所を限定することなく使用することができる。
また、従来のようにファイバセンサ42を変換器6にまで延ばして敷設する場合には、ファイバセンサ42の敷設可能距離(約20m)以内に変換器6を設ける必要があった。しかしながら、本実施形態においては、変換器6の機能を有する受光素子35及び基板19がフロート17aに内蔵されているので、設置箇所の限定がなくなり、漏油検出を行う場所から20m以内に変換器6を設けることが困難な場所にも漏油センサを設けることができる。
そして、フロート17aの内部に発光素子34、光信号を電気信号に変換する受光素子35、及び信号を増幅する増幅回路を備えた基板19が備えられていることで、労働安全衛生法第42条により、設置箇所が限定されることとなるが、発光素子34、受光素子35及び基板19を金属製筐体23に収容し、防爆バリアと組み合わせることで、本質安全防爆構造と認められるため、設置箇所を限定することなく使用することができる。
また、図4に示す敷設状態では、ロッド60がフロート17aの水平方向の動作範囲を制限するので、フロート17aが他の機器類や壁面に接触することを防ぐことができる。
また、ケーブル25がロッド60にクランプされているので、激しい水面の変動やケーブル25の自重によるフロート17aの傾きを防止し、フロート17aの垂直性を保つことができる。
また、下部に重心のあるフロート17aの下端においてロッド60により回動自在に支持されているので、フロート17aが傾くと下端を回動中心としてフロート17aが回動して迅速に姿勢が戻る。すなわちフロート17aの垂直姿勢をさらに安定して保持することができる。
また、ケーブル25がロッド60にクランプされているので、激しい水面の変動やケーブル25の自重によるフロート17aの傾きを防止し、フロート17aの垂直性を保つことができる。
また、下部に重心のあるフロート17aの下端においてロッド60により回動自在に支持されているので、フロート17aが傾くと下端を回動中心としてフロート17aが回動して迅速に姿勢が戻る。すなわちフロート17aの垂直姿勢をさらに安定して保持することができる。
また、水位WLが蓋体18bの僅か下方となるようにフロート17aの重量バランスが設定されているので、胴部18aと蓋体18bとの接合部は常に水面上に位置した状態となる。したがって、フロート17a内への浸水の可能性を低下させ、フロート17aを良好な防水状態に保つことができる。
また、水位WLがフロート17aの十分上部に位置し、バラスト20によって重心は下方にあるので、フロート17aを安定した垂直姿勢で浮いた状態に保つことができる。すなわち、フロート17aが傾いた場合に浮力の作用によって迅速に垂直姿勢に戻る。
更に、バラスト20の胴部18aに対する固定位置(水平方向位置)を可変することによりフロート17aを垂直姿勢に設定することができる。
また、水位WLがフロート17aの十分上部に位置し、バラスト20によって重心は下方にあるので、フロート17aを安定した垂直姿勢で浮いた状態に保つことができる。すなわち、フロート17aが傾いた場合に浮力の作用によって迅速に垂直姿勢に戻る。
更に、バラスト20の胴部18aに対する固定位置(水平方向位置)を可変することによりフロート17aを垂直姿勢に設定することができる。
また、胴部18a下部が球状曲面となっているので、ファイバセンサ42を適切な曲率に保った状態でケーシング18の周囲に設けることができる。
更に、胴部18aが下方に細くなるテーパ状であるので、上部ほど大きい浮力を受ける。したがって、これによっても重心を下げることができ、上記と同様にフロート17aの垂直姿勢を安定して保つことができる。
ファイバセンサ42は、光ファイバの外面被覆を剥離した状態で使用されているが、銅製プレート38により除菌対策を施すことで、異物や細菌等の付着を防ぐことができ、安定した漏油検知が可能になると共に、ファイバセンサ42の耐久性向上を図ることができる。
更に、胴部18aが下方に細くなるテーパ状であるので、上部ほど大きい浮力を受ける。したがって、これによっても重心を下げることができ、上記と同様にフロート17aの垂直姿勢を安定して保つことができる。
ファイバセンサ42は、光ファイバの外面被覆を剥離した状態で使用されているが、銅製プレート38により除菌対策を施すことで、異物や細菌等の付着を防ぐことができ、安定した漏油検知が可能になると共に、ファイバセンサ42の耐久性向上を図ることができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施形態では、プラスチックから形成された単一芯線の光ファイバ、つまりプラスチックファイバをファイバセンサ42として用いたが、このようなプラスチックファイバに代えて、石英から形成されると共に複数本の芯線からなる石英ファイバをファイバセンサ42として用いても良い。
(2)また、フロート17aの形状は上記実施形態に限定されるものではない。安定して垂直姿勢を保持できるものであればよい。しかしながら、上記実施形態で示したように球状の曲面を備えていることで、光ファイバの所定以上の曲率で取り付けることが容易となる。
(3)上記実施形態では、ドーナツ形状の基板19を水平姿勢でケーシング18内に収容したが、これに代えて基板19を長方形状にすると共に、垂直姿勢で収容しても良い。
(4)上記実施形態では、図2に示したように、ファイバセンサ42をフロート17aに対して垂直方向に略一周するように設けたが、フロート17aに対するファイバセンサ42の設け方(巻き付け方)はこれに限定されるものではない。
(5)上記実施形態では、図2に示したように、油の検知範囲をファイバセンサ42 においてフロート17aの片側に位置する部位に設定しているが、検知範囲はこれに限定されるものではない。本フロート型光学式油検知器17の使用条件等に応じて、例えばフロート17aの両側或いは下側に設定しても良い。
(6)上記実施形態では、銅製プレート38により除菌対策を施しているが、銀製やチタン製のプレートを使用しても良い。
(7)上記実施形態では、本フロート型光学式油検知器17のロッド60を用いた敷設について説明したが、柔軟性のあるロープを用いてフロート17aを壁面用ブラケット63につなぐことによりフロート17aを流れ止めするようにしても良い。また、壁面用ブラケット63から斜め下方に向かってロッドを固定した状態で設け、フロート17aが当該ロッドに沿ってエスカレータ式に上下するようにしても良いし、固定式のロッドを垂直に設け、フロート17aが当該ロッドに沿ってエレベータ式に上下するようにしても良い。更には、ピット上面からスプリングを吊り下げ、スプリング先端にフロート17aを設置しても良い。また、設置場所によっては、固定物に係止することなく単純に水に浮いた状態で敷設しても良い。
(8)なお、本フロート型光学式油検知器17の使用状態としては、ピット内の水に浮かせた状態だけではなく、例えばフロート17aを床上に載置して当該床上に漏れ出してきた油を検出する場合が考えられる。この場合、検知範囲をフロート17aの下側に設定してピットの床上に漏れ出た油を検知する。すなわち、本フロート型光学式油検知器17は水に浮く構造を有していることを特徴としているが、使用状態は水に浮いた状態とは限らない。
(1)上記実施形態では、プラスチックから形成された単一芯線の光ファイバ、つまりプラスチックファイバをファイバセンサ42として用いたが、このようなプラスチックファイバに代えて、石英から形成されると共に複数本の芯線からなる石英ファイバをファイバセンサ42として用いても良い。
(2)また、フロート17aの形状は上記実施形態に限定されるものではない。安定して垂直姿勢を保持できるものであればよい。しかしながら、上記実施形態で示したように球状の曲面を備えていることで、光ファイバの所定以上の曲率で取り付けることが容易となる。
(3)上記実施形態では、ドーナツ形状の基板19を水平姿勢でケーシング18内に収容したが、これに代えて基板19を長方形状にすると共に、垂直姿勢で収容しても良い。
(4)上記実施形態では、図2に示したように、ファイバセンサ42をフロート17aに対して垂直方向に略一周するように設けたが、フロート17aに対するファイバセンサ42の設け方(巻き付け方)はこれに限定されるものではない。
(5)上記実施形態では、図2に示したように、油の検知範囲をファイバセンサ42 においてフロート17aの片側に位置する部位に設定しているが、検知範囲はこれに限定されるものではない。本フロート型光学式油検知器17の使用条件等に応じて、例えばフロート17aの両側或いは下側に設定しても良い。
(6)上記実施形態では、銅製プレート38により除菌対策を施しているが、銀製やチタン製のプレートを使用しても良い。
(7)上記実施形態では、本フロート型光学式油検知器17のロッド60を用いた敷設について説明したが、柔軟性のあるロープを用いてフロート17aを壁面用ブラケット63につなぐことによりフロート17aを流れ止めするようにしても良い。また、壁面用ブラケット63から斜め下方に向かってロッドを固定した状態で設け、フロート17aが当該ロッドに沿ってエスカレータ式に上下するようにしても良いし、固定式のロッドを垂直に設け、フロート17aが当該ロッドに沿ってエレベータ式に上下するようにしても良い。更には、ピット上面からスプリングを吊り下げ、スプリング先端にフロート17aを設置しても良い。また、設置場所によっては、固定物に係止することなく単純に水に浮いた状態で敷設しても良い。
(8)なお、本フロート型光学式油検知器17の使用状態としては、ピット内の水に浮かせた状態だけではなく、例えばフロート17aを床上に載置して当該床上に漏れ出してきた油を検出する場合が考えられる。この場合、検知範囲をフロート17aの下側に設定してピットの床上に漏れ出た油を検知する。すなわち、本フロート型光学式油検知器17は水に浮く構造を有していることを特徴としているが、使用状態は水に浮いた状態とは限らない。
7 監視器 17 フロート型光学式油検知器 17a フロート 18 ケーシング18a 胴部 18b 蓋体 18d ガイド部(突部) 18e ガイド部(突部) 19 基板 34 発光素子 35 受光素子 42 ファイバセンサ(光ファイバ) 60 ロッド P 排水ピット WL 基準水位(喫水線)
Claims (5)
- 油が光ファイバに付着したときに生ずる光漏洩量の変化に基づいて油を検知する光学式油検知器において、
フロートと、
該フロートに固定された前記光ファイバと、
該光ファイバの一端に光を入射する発光素子と、
前記光ファイバの他端から出射された光を電気信号に変換する受光素子とを備え、
前記発光素子と前記受光素子とが前記フロートの内部に収容され、
前記発光素子と、前記受光素子と、前記発光素子に電力を供給し、前記受光素子の出力を増幅する回路を有した基板とが、金属製筐体で覆われていることを特徴とする光学式油検知器。 - 前記フロート外周に球状曲面を設け、該球状曲面に沿って前記光ファイバを設けることを特徴とする請求項1に記載の光学式油検知器。
- 前記フロートに前記光ファイバよりも外方に突出する突部を設けることを特徴とする請求項2に記載の光学式油検知器。
- 前記光ファイバに除菌対策が施されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光学式油検知器。
- 前記フロートは、上部に開口を備えた胴部と、該胴部の開口を防水状態に密閉する蓋体とをケーシングとして備え、更に前記フロートは、水に浮いたときに、前記蓋体と前記胴部との接合部よりも僅かに下方に喫水線が位置するように重量バランスが設定されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光学式油検知器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006074861A JP2007248375A (ja) | 2006-03-17 | 2006-03-17 | 光学式油検知器 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112010002873T5 (de) | 2009-08-04 | 2012-06-14 | Illinois Tool Works, Inc. | Optischer Sensor zum Erfassen des Flüssigkeitsniveaus in einem Behälter, insbesondere für einen lösbaren Behälter für ein elektrisches Haushaltsgerät, sowie eine zugeordnete Linse und Verfahren |
CN108693324A (zh) * | 2018-05-21 | 2018-10-23 | 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 | 一种渗漏石油在线监测装置 |
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2006
- 2006-03-17 JP JP2006074861A patent/JP2007248375A/ja active Pending
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