JP2008209363A - 漏液センサ - Google Patents

Abstract

【課題】漏液の油と水分を分離して検出する漏液センサを提供する。
【解決手段】発光器、プリズム及び受光器で成り、前記受光器の受光量で漏液を検出する光学式漏液センサ部と、１対の電極を発振要素として発振し、発振周波数の変化量で前記漏液を検出する導電式漏液センサ部とを具備し、２種類の液体の漏液を検出することを特徴とする漏液センサ。
【選択図】図３

Description

本発明は漏液センサに関し、特に油と水を分離して検出することができる漏液センサに関する。

従来工場等の設備では、配管により液体を供給したり、タンクに液体を貯留したりしている。しかし、配管には多くの個所に接続用の継手が設けられ、また、タンクには液体の入出口が設けられているため、継手や入出口から液体が漏液する場合が多い。また、外部から雨水等が流れ込むこともあり、半導体製造ラインや食品の加工ライン等では水の漏液発生は致命傷である。そこで、液体の漏液の監視を常時行なわなければならず、従来の漏液監視手段としては光学式や導電式が知られている。

特許第３２２０４４０号公報（特許文献１）には、水、酸性溶液、アルカリ溶液等の電気的導通を有する液体や、アルコール、シンナー、ベンジン等の有機性で絶縁性を有する液体の漏液を検知する光学式の漏液センサが開示されている。図１（Ａ）、（Ｂ）は光学式漏液センサ１００の原理構成図を示しており、発光器１０１から光１０２を照射し、プリズム１０４で光１０２を反射させて受光器１０５に入射させる。漏液がない図１（Ａ）の場合には、プリズム１０４からの光１０２Ａが正しい光軸で受光器１０５に入力する。しかし、図１（Ｂ）に示すように漏液１１０があると、漏液１１０によってプリズム１０４の光反射角（屈折角）若しくは透過光量（透過率）が変化し、受光器１０５への入射光量が変化する。このように光学式漏液センサ１００は、発光器１０１の発光量を一定にし、受光器１０５の入射光量を検出することによって漏液１１０の有無を検出する。

また、特開２００５−１５６５４１号公報（特許文献２）は、漏液が浸透し得る気体層又は漏液浸透層を介して、漏液と接触し得る少なくとも１つの漏液検知部を具え、漏液検知部が、少なくとも１つの光学式反射境界面を含む光学式漏液検知部、導電性／絶縁性液体の存在によって電極間インピーダンスが変化する電極対を含む導電式漏液検知部で成る漏液センサを開示している。図２（Ａ）、（Ｂ）は特許文献２に開示されている導電式漏液センサの検知原理を示しており、直流電源としてバッテリ２０１に抵抗２０２を介して、直列に電極２１０Ａ、２１１Ａ、…と電極２１０Ｂ、２１１Ｂ、…とが対向して接続されている。そして、抵抗２０２を流れる電流を電圧計２０３で計測する。図２（Ａ）の状態では電流が流れないが、図２（Ｂ）に示すように漏液２２０があると、電極２１１Ａと電極２１１Ｂとが電気的に導通することにより電流が流れ、電圧計２０３で電流に対応した電圧Ｖが計測されることにより、漏液２２０の検出を行う。
特許第３２２０４４０号公報 特開２００５−１５６５４１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている漏液センサ１００は、筐体の樹脂及び対象となる液体や空気の屈折率の違いによる検出のため、水のみ或いは油のみは検出できても、油と水が入り混じった状態の液体では油分の方が水より比重が軽いため、油が水の上層に来てしまうので光が透過してしまい、水の漏液と油の漏液を正確に分離して検出することが出来ない。また、漏液センサを逆向きにすれば、理論上水が下層、油が上層に来るので、油と水が入り混じった状態での検出は可能になるが、空気の分を考慮すると測定が困難である。

また、特許文献２に開示されている漏液センサ２００は対象物の導電性に依存しているため、導電性のある水には反応するが、水よりもより絶縁体に近い油には反応しにくく電流が流れないので、油の漏液を検出することができない。また、入力電源を交流にして導通及び静電容量を測定すれば検出可能と考えられるが、空気と油の差異が微小であり、複雑かつ高価な測定回路が必要となるのでコスト面でも問題がある。

近年ガソリンスタンドではガソリン漏れの他に、水の漏液を検知して水がガソリンタンク等に入らないようにすることが強く望まれていると共に、食品加工ライン等では油の漏液による混入は致命傷となり、水と油を区別して検出する必要性が強まっている。にも拘らず、従来の漏液センサでは水と油を区別して検出することができなかった。

本発明は上述のような事情からなされたものであり、本発明の目的は、油と水の特性が相違していることに着目し、光学式漏液センサと導電式漏液センサの長所を組み合わせ、コストアップとなることなく簡便に漏水、油の液漏れを区別して検出できる漏液センサを提供することにある。

本発明は漏液センサに関し、本発明の上記目的は、発光器、プリズム及び受光器で成り、前記受光器の受光量で漏液を検出する光学式漏液センサ部と、１対の電極を発振要素として発振し、発振周波数の変化量で前記漏液を検出する導電式漏液センサ部とを設け、２種類の液体の漏液を分離検出が達成される。

また、前記光学式漏液センサ部から出力された信号を液有無信号として、前記導電式漏液センサ部から出力された信号を水と油を区別する区別信号として処理する検出回路を設け、ランプ等で報知することで達成される。

本発明の漏液センサによれば、光学式漏液センサと導通（導電）式漏液センサの特長を組み合わせているので、漏液の有無と、漏液がある場合には水と油を区別しての検出が可能である。そのため、ガソリンスタンドや半導体製造ライン、食品加工ライン等での漏液検出に特に有用である。

また、本発明の漏液センサによれば、水、酸性溶液、アルカリ溶液等の電気的導通を有する液体や、超純水、アルコール、シンナー、ベンジン等の有機性溶液等の絶縁性を有する液体の漏液を、小量の漏液量でも確実に検知可能であると共に、２０℃において、６×１０^−２Ｎ／ｍ以下である低表面張力を有する液体、特に３×１０^−２Ｎ／ｍ以下である低表面張力を有する薄層状液体の漏液でも、高速に検知することが可能である。ガソリン、灯油、機械油、シリコンオイル、食用油等の検出も可能である。

本発明は光学式漏液センサ部で漏液の有無を検出し、導電式漏液センサ部で電気的導通性のある液体（例えば水）と、電気的導通性の無い油や有機性溶液とを区別して検出する。しかも構造的に簡易であり、コストアップとならない特徴がある。

以下に、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図３（Ａ）は、本発明の漏液センサ１０の構成例を示しており、漏液センサ１０は漏液を検出するための床１上に設置され、光学式漏液センサ部を構成する発光器１１、プリズム１２及び受光器１３が設けられ、プリズム１２の底面が床１に設置されている。また、発光器１１及び受光器１３は検出回路２０に接続されており、導電式漏液センサ部を構成する１対の電極板１４及び１５が、漏液センサ１０の筐体底部に設けられており、電極板１４及び１５は検出回路２０に接続されると共に、電極板１４及び１５の下部が筐体外部に突出した構造となっている。

検出回路２０の構成は図４に示すようになっており、受光器１３からの検出信号ＤＴは増幅器２１で増幅されてコンパレータ２２に入力される。コンパレータ２２は増幅器２１からの検出信号ＤＴａを基準値Ｖ_ｒ２と比較し、基準値Ｖ_ｒ２に対する大小に応じて２値の液有無信号ＬＳを出力する。また、１対の電極板１４及び１５は、本発明では静電容量として作用させ、発振器２３からの１要素として使用する。発振器２３の出力（周波数信号）ＦはＦ−Ｖ変換器２４に入力され、周波数ｆに対応した電圧Ｖに変換され、電圧Ｖはコンパレータ２５に入力される。コンパレータ２５は電圧Ｖを基準値Ｖ_ｒ１と比較し、基準値Ｖ_ｒ１に対する大小に応じて２値の油と水の区別信号ＤＳを出力する。なお、Ｆ−Ｖ変換器２４の特性は、例えば図５に示すように周波数ｆが高くなるに従って電圧Ｖが大きくなる。

コンパレータ２５から出力される区別信号ＤＳはＡＮＤ回路２６Ａに入力されると共に、ＮＯＴ回路２６Ｂを経てＡＮＤ回路２６Ｃに入力され、コンパレータ２２から出力される液有無信号ＬＳはＡＮＤ回路２６Ａに入力されると共に、ＮＯＴ回路２６Ｂに入力される。そして、ＡＮＤ回路２６Ａの出力が“Ｈ”となったときにランプ２０Ａが点灯し、ＮＯＴ回路２６Ｂの出力が“Ｈ”となったときにランプ２０Ｂが点灯し、ＡＮＤ回路２６Ｃの出力が“Ｈ”となったときにランプ２０Ｃが点灯する。

このような構成において、図３（Ａ）のように床１上に水や油の漏液が無い場合、コンパレータ２２は液無しを示す“Ｌ”の液有無信号ＬＳが出力される。従って、コンパレータ２５からの区別信号ＤＳに関係なく、ＮＯＴ回路２６Ｂの出力は“Ｈ”となってランプ２０Ｂが点灯する。これにより、現在は液無し、つまり漏液が無いことを知ることができる。

次に、図３（Ｂ）のように床１上に液体２が漏れた場合、前述したようにプリズム１２の屈折率若しくは透過率が変化することによって、コンパレータ２２の出力である液有無信号ＬＳが“Ｌ”から“Ｈ”に変わるので、ＮＯＴ回路２６Ｂの出力が“Ｌ”となってランプ２０Ｂが消灯し、液漏れがあることを知ることができる。そして、漏液２の存在によって電極板１４及び１５で構成する静電容量が変化し、発振器２３の発振周波数ｆが変化し、これがＦ−Ｖ変換器２４で電圧Ｖに変換される。水と油では誘電率が異なるため静電容量も異なり、その結果発振器２３の発信周波数も異なり、電圧Ｖは水と油で相違する。そのため、基準値Ｖ_ｒ１に対して、コンパレータ２５からの区別信号ＤＳを水に対して“Ｌ”とし、油及び空気に対して“Ｈ”とすることができる。区別信号ＤＳが“Ｈ”、つまり油と空気の場合にはＡＮＤ回路２６Ａの出力が“Ｈ”となってランプ２０Ａが点灯する。これにより、油の漏液であることが分かる。また、区別信号ＤＳが“Ｌ”、つまり水の場合にはＡＮＤ回路２６Ｃの出力が“Ｈ”となってランプ２０Ｃが点灯する。これにより、水の漏液であることが分かる。

なお、上述では検出回路２０を漏液センサ１０内に設けているが配線や無線で外部に設けても良い。また、ランプ２０Ａ〜２０Ｃに代えて、或いはランプに加えて音等で報知することも可能である。

また、Ａ／Ｄ変換器付きのマイクロコンピュータ（若しくはＣＰＵ等の電子処理手段）を使用することにより、コンパレータ２２、Ｆ−Ｖ変換器２４、コンパレータ２５を不要とすることができる。更にマイクロコンピュータを使用すれば、ＡＮＤ回路２６Ａ及び２６Ｃ、ＮＯＴ回路２６Ｂを設けることなく論理演算することも可能であり、シンプルなものとなる。

図６は本発明に適用できる発振回路の一例を示しており、電極板１４及び１５で容量Ｃを形成し、電極板１５に増幅器２３１を接続し、更にバンドパスフィルタ（位相調整）２３３及び増幅器２３４を接続し、増幅器２３４の出力Ｆａが電極板１４に（フィードバックとして）接続されている。増幅器２３１にはゲイン調整部２３２が設けられており、ゲイン調整部２３２で増幅器２３１のゲインを可変する。

このような構成において、液体（水、油等）が電極板１４及び１５に接触すれば、電極板１４及び１５間の容量Ｃが変化する。よって、容量Ｃが小さいときは発振せず、容量Ｃが適正な値（漏液時）になると発振するようにすることにより、液体の有無を検出することができる。

図７は本発明の漏液センサ３０の構造例を示しており、円盤状の筐体３１内に基板３２が配設されており、基板３２に発光器３３及び受光器３４が設けられている。発光器３３及び受光器３４に対向するようにその下方にプリズム３５が設けられ、更に１対の電極３６Ａ及び３６Ｂが設けられている。基板３２上に検出回路が取り付けられていてもよく、筐体３１が上下に分割可能に着脱可能に形成された合成樹脂部材で構成されていても良い。かかる構造の合成樹脂部材としては、ポリエチレンテレフタレート、アモルファス性ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン等が使用でき、また、一体成形用の熱可塑性エラストマーとしてはポリブタジエン樹脂が使用可能である。

更に図８に別の実施形態の漏液センサ４０を示して説明する。円盤状本体は筐体本体４１とキャップ部４２とで分割可能に形成され、筐体本体４１の底部中央にプリズム４３が配設され、本例では４対の電極４４ａ、４４ｂ〜４７ａ、４７ｂが筐体本体４１の底部に設けられている。また、筐体には電源や信号線等を配線する配線チューブ４８が連結されている。電極４４ａ、４４ｂ〜４７ａ、４７ｂは直列に接続されても、並列に接続されても良い。

このように複数対の電極４４ａ、４４ｂ〜４７ａ、４７ｂを設けることにより、広範囲での漏液を検出することができる。なお、本例では４対の電極を設けているが、電極の対数は任意である。

本発明の漏液センサによれば、水、酸性溶液、アルカリ溶液等の電気的導通を有する液体や、超純水、アルコール、シンナー、ベンジン等の有機性溶液等の絶縁性を有する液体の漏液を、小量の漏液量でも確実に検知可能であると共に、２０℃において、６×１０^−２Ｎ／ｍ以下である低表面張力を有する液体、特に３×１０^−２Ｎ／ｍ以下である低表面張力を有する薄層状液体の漏液でも、高速に検知することが可能である。ガソリン、灯油、機械油、シリコンオイル、食用油等の検出に最適な効果をもたらす。

従来の光学式漏液センサの検知原理を示す図である。 従来の導電（導通）式漏液センサの検知原理を示す図である。 本発明の漏液センサの構成例を示す構成図である。 本発明の漏液センサの検出回路の一例を示すブロック図である。 Ｆ−Ｖ変換器の特性例を示す図である。 発振回路の他の例を示す回路図である。 本発明の漏液センサの他の構成例を示す構造図である。 本発明の漏液センサの更に他の構成例を示す底面図及び側面図である。

符号の説明

１ 床
１０、３０、４０ 漏液センサ
１１、３３、１０１ 発光器
１２、３５、４３、１０４ プリズム
１３、３４、１０５ 受光器
１４、１５ 電極板
２０ 検出回路
２０Ａ〜２０Ｃ ランプ
２１、２３１、２３４ 増幅器
２２、２５ コンパレータ
２３ 発振器
２４ Ｆ−Ｖ変換器
２６Ａ、２６Ｃ ＡＮＤ回路
２６Ｂ ＮＯＴ回路
３１ 筐体
３２ 基板
４１ 筐体本体
４２ キャップ部
４８ 配線チューブ
１００ 光学式漏液センサ
１０２ 光
１０３ 検出器底面
１１０、２２０ 漏液
２００ 導電式漏液センサ
２０１ バッテリ
２０２ 抵抗
２０３ 電圧計
２３２ ゲイン調整部
２３３ バンドパスフィルタ

Claims (8)

1. 発光器、プリズム及び受光器で成り、前記受光器の受光量で漏液を検出する光学式漏液センサ部と、１対の電極を発振要素として発振し、発振周波数の変化量で前記漏液を検出する導電式漏液センサ部とを具備し、２種類の液体の漏液を検出することを特徴とする漏液センサ。
2. 前記光学式漏液センサ部及び前記導電式漏液センサ部の各出力に基づいて、漏液の有無、漏液の種類を判定して出力する検出回路を具備した請求項１に記載の漏液センサ。
3. 前記検出回路は、前記光学式漏液センサ部から出力された検出信号を増幅器とコンパレータによって処理することにより液有無信号を出力するようになっている請求項２に記載の漏液センサ。
4. 前記検出回路は、前記導電式漏液センサ部の電極板に接続され、前記電極板を静電容量として作用させ、発振器の１要素として使用し、Ｆ−Ｖ変換器とコンパレータによって処理することにより、水と油を区別する区別信号を出力するようになっている請求項２に記載の漏液センサ。
5. 前記１対の電極に接続されたゲイン調整部を有する第１増幅器と、前記第１増幅器の出力に接続されたバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタの出力を入力接続され、出力を前記１対の電極の一方にフィードバックする第２増幅器とを具備して発振回路を形成している請求項２に記載の漏液センサ。
6. 前記検出回路は、前記液有無信号又は前記区別信号が出力されたとき、それらの出力を報知するランプで成っている請求項２乃至５のいずれかに記載の漏液センサ。
7. 前記検出回路は、前記導電式漏液センサ部の電極板に接続され、前記電極板を静電容量として作用させ、発振器の１要素として使用し、前記発振器の発振周波数を直接測定して処理するマイクロコンピュータ若しくは電子処理手段を具備している請求項２に記載の漏液センサ。
8. 前記マイクロコンピュータ若しくは電子処理手段の処理結果を表示する表示手段を更に具備している請求項７に記載の漏液センサ。

Images