JP5184264B2 - Leak sensor - Google Patents
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Description
本発明は油の漏液を検出する漏液センサに関し、特に空気と水と油の光の屈折率の違い、及び毛細管現象を利用した漏液センサに関する。 The present invention relates to a leak sensor that detects leak of oil, and more particularly to a leak sensor that utilizes the difference in the refractive index of light of air, water, and oil, and capillary action.
モータやベアリング製造等で潤滑油を用いる機械工場や、食品系油等を扱う食品工場などの工場の配管ライン系や排水系では、油の漏液が発生する恐れが有り、油の漏液を監視する必要が有る。また、石油の備蓄タンクや石油精製プラント、電力プラントにおいても油の漏液を監視する必要が有る。その他、河川や湖沼、海からの取水段階、公園やプール等では、水に浮遊する油を監視する必要が有る。このような油の漏液や水に浮遊する油を自動的に検出して報知するために、様々な種類の漏液センサが開発されている。 There is a risk of oil leakage in the piping line system and drainage system of factories such as machinery factories that use lubricating oil in motor and bearing manufacturing, and food factories that handle food-based oil. There is a need to monitor. In addition, it is necessary to monitor oil leakage in oil storage tanks, oil refining plants, and power plants. In addition, it is necessary to monitor oil floating in the water at rivers, lakes, water intake stages, parks and pools. In order to automatically detect and notify such oil leakage or oil floating in water, various types of leakage sensors have been developed.
従来の油の漏液を検出するための漏液センサとして、例えば光ファイバを用いた漏液センサがある。この漏液センサでは、発光部から光ファイバを通過する光を照射し、光ファイバを通過した光を受光部で受光するようにしている。光ファイバのセンシング部に油が付着すると、そこから光が漏れて、受光部での受光量が発光量に比べて減少するため、水に浮遊する油や水面上の油の膜を検出することができる。 As a conventional leak sensor for detecting a leak of oil, for example, there is a leak sensor using an optical fiber. In this liquid leakage sensor, light passing through the optical fiber is emitted from the light emitting portion, and the light passing through the optical fiber is received by the light receiving portion. When oil adheres to the sensing part of the optical fiber, light leaks from it, and the amount of light received at the light receiving part is reduced compared to the amount of light emitted. Can do.
この他に、静電容量によって水面上の油の漏液を検出する漏液センサがある。この漏液センサでは、水に浮くフロートに検知電極を設置し、検知電極に高周波電圧を印加し、検知電極周囲の静電容量の変化を検出する。水面上に油が流入し、検知電極に接すると、電極周囲の静電容量が大きく変化するため、水面上の油を検出することができる。 In addition to this, there is a liquid leakage sensor that detects oil leakage on the water surface by electrostatic capacitance. In this liquid leakage sensor, a detection electrode is installed on a float that floats on water, a high-frequency voltage is applied to the detection electrode, and a change in capacitance around the detection electrode is detected. When oil flows into the water surface and comes into contact with the detection electrode, the capacitance around the electrode changes greatly, so that the oil on the water surface can be detected.
また、水面が波立っている場合や、水が流れている場合でも、水面上の油の膜を検出できるようにした漏液センサとして、レーザ走査式の漏液センサがある。レーザ光の反射率は水に比べて油の方が大きいため、水面にレーザ光を当てて反射光強度の変化を検出することによって、水面上に浮遊する油の膜を検出することができる。更に、この漏液センサでは、レーザ光を走査するようにしているので、水面が波立っている場合や、水が流れている場合でも、水面上の油の膜を検出することができる。 Moreover, there is a laser scanning type leak sensor as a leak sensor that can detect an oil film on the water surface even when the water surface is rippled or when water is flowing. Since the reflectance of laser light is larger in oil than in water, an oil film floating on the water surface can be detected by detecting a change in reflected light intensity by applying laser light to the water surface. Furthermore, since this liquid leakage sensor scans the laser beam, it is possible to detect an oil film on the water surface even when the water surface is rippled or water is flowing.
上述の従来の油の漏液を検出するための漏液センサは全て、高価であるという問題がある。 All the above-described conventional leak sensors for detecting oil leaks are expensive.
また、上述の光ファイバを用いた漏液センサでは、光ファイバのセンシング部に油が付着しないと油の漏液を検出できず、漏液センサをフロートで浮かせる場合にフロートの比重の設定を厳密に行わないといけないという問題がある。 In addition, in the above-described leak sensor using an optical fiber, if the oil does not adhere to the sensing portion of the optical fiber, the leak of the oil cannot be detected, and the specific gravity of the float is strictly set when the leak sensor is floated on the float. There is a problem that must be done.
また、上述の静電容量による漏液センサは、検出する油の層の厚さによっては検出電極を交換する必要があり、油の層の厚さに関係なく油の漏液を検出できる漏液センサが望まれる。 In addition, the above-described leakage sensor based on the electrostatic capacity needs to replace the detection electrode depending on the thickness of the oil layer to be detected, and can detect the oil leakage regardless of the thickness of the oil layer. A sensor is desired.
本発明は上述のような事情によりなされたものであり、本発明の目的は、簡単な構造を持った安価な装置で、0.2mm〜0.4mm程度の非常に薄い油の膜を含む油の漏液を検出することができると共に、液面が波打っていても油の漏液を検出することのできる漏液センサを提供することにある。 The present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is an inexpensive apparatus having a simple structure and an oil including a very thin oil film of about 0.2 mm to 0.4 mm. Another object of the present invention is to provide a liquid leakage sensor that can detect oil leakage and can detect oil leakage even when the liquid surface is wavy.
本発明は、発光駆動部によって駆動され光を照射する発光器と、前記発光器から照射された光が入射するようになっているプリズム1と、前記プリズム1を透過した光を受光するプリズム2と、前記プリズム2から出射した光を受光するための受光器と、前記受光器での受光量から油の有無を判定する受光処理部と、前記判定の結果に応じて警報を発する警報部とを具備した漏液センサに関し、本発明の上記目的は、前記プリズム1の面Aと前記プリズム2の面Bは互いに向かい合っており、前記面Aと前記面Bの間の間隙部では、前記間隙部の下部を水、油又は油が浸入した水に浸けたとき、毛細管現象によって水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようになっており、前記発光器から照射され前記プリズム1に入射した光は、前記面Aに入射角αで入射するようになっており、前記入射角αと前記プリズム1の屈折率は、前記プリズム1に入射した光が前記面Aに入射する位置において前記面Aが空気又は水と接しているとき、前記プリズム1に入射した光が前記面Aで全反射すると共に、前記位置において前記面Aが油と接しているとき、前記プリズム1に入射した光が前記面Aを透過するように設定し、前記位置において前記面Aが油と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Aを透過し、前記面Bから前記プリズム2に入射して前記プリズム2を出射し、前記受光器は前記プリズム2を出射した光を受光するようになっていると共に、前記位置において前記面Aが空気又は水と接しているときに、前記プリズム1に入射して前記面Aで全反射した光を前記受光器は受光しないようになっていることによって達成される。
The present invention includes a light emitter that is driven by a light emission driving unit to irradiate light, a
本発明は、発光駆動部によって駆動され光を照射する発光器と、前記発光器から照射された光が入射するようになっているフロート部と、前記フロート部からの光を受光するための受光器と、前記受光器での受光量から油の有無を判定する受光処理部と、前記判定の結果に応じて警報を発する警報部とを具備した漏液センサに関し、本発明の上記目的は、前記フロート部はプリズム1とプリズム2とを具備し、前記プリズム1と前記プリズム2の高さを一致させるように支持部材で支持されており、前記プリズム1の面Aと前記プリズム2の面Bは互いに向かい合っており、前記面Aと前記面Bの間の間隙部では、前記間隙部の下部を水、油又は油が浸入した水に浸けたとき、毛細管現象によって水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようになっており、前記発光器から照射された光は前記プリズム1に入射して、前記面Aに入射角αで入射するようになっており、前記フロート部が水に浮いているとき、前記発光器から照射された光が前記面Aに入射する位置において、前記面Aは空気又は水と接し、前記フロート部が油又は油が浸入した水に浮いているとき、前記位置において前記面Aは油と接するように前記フロート部の比重が設定され、前記入射角αと前記プリズム1の屈折率は、前記位置において前記面Aが空気又は水と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Aで全反射すると共に、前記位置において前記面Aが油と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Aを透過するように設定し、前記位置において前記面Aが油と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Aを透過し、前記面Bから前記プリズム2に入射して前記プリズム2を出射し、前記受光器は前記プリズム2を出射した光を受光するようになっていると共に、前記位置において前記面Aが空気又は水と接しているときに、前記発光器から照射され前記面Aで全反射した光を前記受光器は受光しないようになっていることによって達成される。
The present invention includes a light emitter that is driven by a light emission driving unit to irradiate light, a float unit that receives light emitted from the light emitter, and a light receiving unit that receives light from the float unit. The liquid leakage sensor includes a detector, a light receiving processing unit that determines the presence or absence of oil from the amount of light received by the light receiver, and an alarm unit that issues an alarm according to the result of the determination. The float portion includes a
本発明の上記目的は、前記発光器から照射された光を誘導して前記プリズム1に入射させる光ファイバ1と、前記プリズム2を出射した光を誘導して前記受光器に受光させる光ファイバ2とを具備することによって、より効果的に達成される。
The object of the present invention is to guide the light emitted from the light emitter to enter the
本発明は、発光駆動部によって駆動され光を照射する発光器と、前記発光器から照射された光が入射するようになっているプリズムと、前記プリズムから出射した光を受光するための受光器と、前記受光器での受光量から油の有無を判定する受光処理部と、前記判定の結果に応じて警報を発する警報部とを具備した漏液センサに関し、本発明の上記目的は、前記プリズムに入射した光が進む前記プリズムの断面が四角形ABCDであり、前記四角形ABCDは∠Bが90°で、前記発光器から照射された光は辺ADに入射すると共に、前記光は辺ABに入射角αで入射するようになっており、前記プリズムは辺BCを含む面Yに反射鏡を貼着し、前記漏液センサは前記プリズムの前記辺ABを含む面Xとの間に間隙部を形成する面を具備した部材を具備し、前記間隙部内では、前記間隙部の下部を水、油又は油が浸入した水に浸けたとき、毛細管現象によって水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようになっており、前記入射角αと前記プリズムの屈折率は、前記光が前記辺ABに入射する位置において前記面Xが空気又は水と接しているとき、前記光は前記面Xで全反射し、前記位置において前記面Xが油と接しているとき、前記光は前記面Xを透過するように設定し、前記位置において前記面Xが空気又は水と接しているとき、前記光は前記反射鏡で反射され前記辺ADから前記プリズムを出射して前記受光器に受光されるようになっていると共に、前記位置において前記面Xが油と接しているとき、前記光は前記受光器に受光されないようになっていることによって達成される。 The present invention includes a light emitter that is driven by a light emission driving unit to emit light, a prism that receives light emitted from the light emitter, and a light receiver that receives light emitted from the prism. And a liquid leakage sensor comprising a light receiving processing unit that determines the presence or absence of oil from the amount of light received by the light receiver, and an alarm unit that issues an alarm according to the result of the determination. The section of the prism through which the light incident on the prism travels is a square ABCD. The square ABCD has a ridge B of 90 °, the light emitted from the light emitter enters the side AD, and the light enters the side AB. The prism is incident at an incident angle α, the prism has a reflecting mirror attached to the surface Y including the side BC, and the liquid leakage sensor has a gap portion between the prism and the surface X including the side AB. A part having a surface to form In the gap, when the lower part of the gap is immersed in water, oil or water infiltrated with water, the liquid level of the water in which water, oil or oil has infiltrated rises by capillary action. The incident angle α and the refractive index of the prism are such that when the surface X is in contact with air or water at the position where the light is incident on the side AB, the light is totally reflected by the surface X. The light is set to pass through the surface X when the surface X is in contact with oil at the position, and the light is reflected when the surface X is in contact with air or water at the position. Reflected by a mirror, exits the prism from the side AD, and is received by the light receiver. When the surface X is in contact with oil at the position, the light is received by the light receiver. Achieved by not being It is.
本発明の上記目的は、前記発光器から照射された光を誘導して前記プリズムの前記辺ADに入射させる光ファイバ1と、前記プリズムの前記辺ADを出射した光を誘導して前記受光器に受光させる光ファイバ2とを具備することによって、より効果的に達成される。
本発明は、発光駆動部によって駆動され光を照射する発光器と、前記発光器から照射された光が入射するようになっているフロート部と、前記フロート部からの光を受光するための受光器と、前記受光器での受光量から油の有無を判定する受光処理部と、前記判定の結果に応じて警報を発する警報部とを具備した漏液センサに関し、本発明の上記目的は、前記フロート部は、1つ又は2つのプリズムを具備し、前記プリズムは互いに向き合った2つの面Aと面Bを具備し、前記面Aと前記面Bの間の間隙部では、前記間隙部の下部を水、油又は油が浸入した水に浸けたとき、毛細管現象によって水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようになっており、前記発光器から照射された光は前記プリズムに入射して前記面Aに入射角αで入射するようになっており、前記フロート部が水に浮いているとき、前記発光器から照射された光が前記面Aに入射する位置において、前記面Aは空気又は水と接し、前記フロート部が油又は油が浸入した水に浮いているとき、前記位置において前記面Aは油と接するように前記フロート部の比重が設定され、前記入射角αと前記プリズムの屈折率は、前記位置において前記面Aが空気又は水と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Aで全反射すると共に、前記位置において前記面Aが油と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Aを透過するように設定し、前記位置において前記面Aが油と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Aを透過し、前記面Bに入射して前記プリズムを出射し、前記受光器は前記プリズムを出射した光を受光するようになっていると共に、前記位置において前記面Aが空気又は水と接しているときに、前記発光器から照射され前記面Aで全反射した光を前記受光器は受光しないようになっていることによって達成される。
The object of the present invention is to guide the light emitted from the light emitter and enter the side AD of the prism, and guide the light emitted from the side AD of the prism to receive the light receiver. This is achieved more effectively by including the
The present invention includes a light emitter that is driven by a light emission driving unit to irradiate light, a float unit that receives light emitted from the light emitter, and a light receiving unit that receives light from the float unit. The liquid leakage sensor includes a detector, a light receiving processing unit that determines the presence or absence of oil from the amount of light received by the light receiver, and an alarm unit that issues an alarm according to the result of the determination. The float portion includes one or two prisms, and the prism includes two surfaces A and B facing each other, and a gap between the surface A and the surface B includes a gap of the gap portion. When the lower part is immersed in water, oil or water infiltrated with oil, the liquid level of water, oil or oil infiltrated by capillarity rises, and the light emitted from the light emitter is Incident on the prism and incident on the surface A at an incident angle α When the float is floating in water, the surface A is in contact with air or water at a position where the light emitted from the light emitter is incident on the surface A, and the float is The specific gravity of the float part is set so that the surface A is in contact with the oil at the position when the oil floats in the oil or the water into which the oil has entered, and the incident angle α and the refractive index of the prism are When the surface A is in contact with air or water, the light emitted from the light emitter is totally reflected by the surface A, and when the surface A is in contact with oil at the position, the light is emitted from the light emitter. When the surface A is in contact with oil at the position, the light emitted from the light emitter is transmitted through the surface A and is incident on the surface B. The prism to emit the light Is configured to receive light emitted from the prism, and when the surface A is in contact with air or water at the position, the light emitted from the light emitter and totally reflected by the surface A is This is achieved by the fact that the light receiver does not receive light.
また、本発明は、発光駆動部によって駆動され光を照射する発光器と、前記発光器から照射された光が入射するようになっているプリズムと、前記プリズムから出射した光を受光するための受光器と、前記受光器での受光量から油の有無を判定する受光処理部と、前記判定の結果に応じて警報を発する警報部とを具備した漏液センサに関し、本発明の上記目的は、前記プリズムに入射した光が進む前記プリズムの断面が四角形ABCDであり、前記四角形ABCDは∠Bが90°で、前記発光器から照射された光は辺ADに入射すると共に、前記光は辺ABに入射角αで入射するようになっており、前記プリズムは辺BCを含む面Yに反射鏡を貼着し、前記漏液センサは前記プリズムの前記辺ABを含む面Xとの間に間隙部を形成する面を具備した部材を具備し、前記間隙部内では、前記間隙部の下部を水、油又は油が浸入した水に浸けたとき、毛細管現象によって水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようになっており、前記入射角αと前記プリズムの屈折率は、前記光が前記辺ABに入射する位置において前記面Xが空気又は水と接しているとき、前記光は前記面Xで全反射し、前記位置において前記面Xが油と接しているとき、前記光は前記面Xを透過するように設定し、前記位置において前記面Xが空気又は水と接しているとき、前記光は前記反射鏡で反射され前記辺ADから前記プリズムを出射して前記受光器に受光されるようになっていると共に、前記位置において前記面Xが油と接しているとき、前記光は前記受光器に受光されないようになっていることによって達成される。 In addition, the present invention provides a light emitter that is driven by a light emission driving unit and emits light, a prism that receives light emitted from the light emitter, and light that is emitted from the prism. The above-mentioned object of the present invention relates to a leak sensor including a light receiver, a light receiving processing unit that determines the presence or absence of oil from the amount of light received by the light receiver, and an alarm unit that issues an alarm according to the determination result. The cross section of the prism through which the light incident on the prism travels is a square ABCD, the square ABCD has a ∠B of 90 °, the light emitted from the light emitter enters the side AD, and the light The prism is incident at an incident angle α, the prism has a reflecting mirror attached to the surface Y including the side BC, and the liquid leakage sensor is disposed between the prism and the surface X including the side AB. Has a surface to form a gap In the gap, when the lower part of the gap is immersed in water in which water, oil, or oil has entered, the liquid level of water in which water, oil, or oil has entered is increased by capillary action. The incident angle α and the refractive index of the prism are such that when the surface X is in contact with air or water at a position where the light is incident on the side AB, the light is totally reflected by the surface X. When the surface X is in contact with oil at the position, the light is set to pass through the surface X. When the surface X is in contact with air or water at the position, the light is The light is reflected by a reflecting mirror, exits the prism from the side AD, and is received by the light receiver. When the surface X is in contact with oil at the position, the light is transmitted to the light receiver. By not receiving light. It is achieved.
本発明に係る漏液センサによれば、空気と水と油の光の屈折率の違い、及び毛細管現象による水や油の液面の上昇を利用して油の漏液を検出するようにしているので、簡単な構造を持った安価な装置で、0.2mm〜0.4mm程度の非常に薄い油の膜を含む油の漏液を検出することができると共に、液面が波打っていても油の漏液を検出することができる。そのため、油流出の環境汚染から見ても、早期の対応が可能になる。 According to the liquid leakage sensor according to the present invention, the oil leakage is detected by utilizing the difference in the refractive index of light between air, water and oil, and the rise in the liquid level of water or oil due to capillary action. Therefore, it is possible to detect an oil leak including a very thin oil film of about 0.2 mm to 0.4 mm with an inexpensive device having a simple structure, and the liquid surface is wavy. Can also detect oil leakage. Therefore, it is possible to take an early response from the viewpoint of environmental pollution caused by oil spills.
本発明に係る漏液センサでは、プリズムに間隙部を設けて、プリズムの下部を水、油又は油の浸入した水に浸けた場合に、水、油又は油の浸入した水が間隙部で毛細管現象を起こし、水、油又は油の浸入した水の液面が上昇するようにする。そして、プリズムに光を照射し、その光が間隙部に入射角αで入射するようにし、入射角α及びプリズムの屈折率を、光が間隙部に入射する位置において、プリズムが空気又は水と接している場合には光が全反射し、プリズムが油と接している場合には光が間隙部を透過するように設定する。従って、間隙部を透過する光を検出することによって、油の漏液を検出することができる。また、本発明に係る漏液センサでは、毛細管現象を利用しているので、薄い油の膜でも検出することができるようになっている。 In the liquid leakage sensor according to the present invention, when a gap is provided in the prism and the lower part of the prism is immersed in water, oil, or water infiltrated with oil, water, oil, or water infiltrated with water enters the capillary at the gap. Causes the phenomenon so that the level of water, oil or water infiltrated with oil rises. Then, the light is irradiated to the prism so that the light is incident on the gap at an incident angle α, and the incident angle α and the refractive index of the prism are set at the position where the light is incident on the gap. The light is totally reflected when in contact, and the light is transmitted through the gap when the prism is in contact with oil. Therefore, oil leakage can be detected by detecting light transmitted through the gap. Further, since the liquid leakage sensor according to the present invention utilizes the capillary phenomenon, it can be detected even with a thin oil film.
本発明に係る漏液センサでは、毛細管現象による水や油の液面の上昇を利用する。毛細管現象は、細い管状の物体の内側で液体が上昇(場合によっては下降)する現象であり、液体の表面張力、壁面のぬれ易さ、液体の密度によって液面の上昇する高さが決まる。ここで、毛細管現象によって水や油の液面が上昇する高さを測定した実験結果を示す。 In the liquid leakage sensor according to the present invention, an increase in the level of water or oil due to capillary action is used. Capillary phenomenon is a phenomenon in which a liquid rises (sometimes falls) inside a thin tubular object, and the height at which the liquid level rises is determined by the surface tension of the liquid, the ease of wetting of the wall surface, and the density of the liquid. Here, the experimental result which measured the height which the liquid level of water or oil rises by capillary action is shown.
図1に示されるように、半径rのアクリル製の円筒40を水や各種の油の液体23に入れる。毛細管現象によって、アクリル製の円筒40の外側の液面23Aに対して、アクリル製の円筒40内での液面23Bは高さhだけ上昇する。この液面の上昇する高さhを、円筒40の半径rが1mm、2mm、3mmの場合について測定した。測定結果は表1のようになる。表1で示されるそれぞれの液体及びアクリル製の円筒40の半径rに対する、液面の上昇する高さhの単位は、mmである。
As shown in FIG. 1, an acrylic cylinder 40 having a radius r is put in water or
次に図2に示されるように、板41の上に水又は各種の油の液滴24を作成し、液滴24の接触角θを測定する。固体の上に形成される液滴の接触角θは、下記数1の関係を満たす。
(数1)
γS=γL・cosθ−γSL
数1において、γSは固体の表面張力、γLは液体(液滴)の表面張力、γSLは固体と液体の界面張力である。接触角θは液体の固体へのぬれを表す指標として用いられ、接触角θが小さいと液体は固体にぬれ易く、接触角θが大きいと液体は固体にぬれにくいと評価される。実験では板41の材質として透明で油等に強いものを選び、アクリル、ポリプロピレン、テフロン(登録商標)(フッ素樹脂)、ポリエチレンの板41について、液滴24の接触角θを測定する。また、実験ではθ/2法によって接触角θを求める。θ/2法では図2に示されるように、液滴の直径dと、液滴の高さhを測定し、液滴の左右端点と頂点を結ぶ直線の固体表面に対する角度θ1を求める。微小液滴形状は円の一部と仮定できるため、幾何学の定理よりθ=2θ1が成り立つ。表2は、板41上に作成した水又は各種の油の液滴24の、直径dと、高さhと、θ/2法によって求めた接触角θを示しており、表2の(a)、(b)、(c)、(d)は、それぞれ板41がアクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレンの場合を示している。
Next, as shown in FIG. 2, water or
(Equation 1)
γ S = γ L · cos θ−γ SL
In
こんどは図3に示されるように、2枚の板42を1mmだけ離して液体23に入れ、この2枚の板42の間にできる間隙部43で起こる毛細管現象について調べる。図3(a)は板42の広い面を正面とする方向から見た場合の図で、図3(b)は2枚の板42の間にできる間隙部43を正面とし、下方において板42が液体に浸かっている方向から見た場合の図である。液体23は、水又は水に油を垂らした液体である。毛細管現象によって、2枚の板42の間にできる間隙部43内での液体23の液面23Bは、2枚のアクリル板42の外側の液面23Aに対して上昇する。このときの液面の上昇する高さhを、水(油を垂らさなかった場合)と、水に各種の油を垂らした場合について測定する。また、板42の材料の種類については、アクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレンの場合について実験を行う。それぞれの板42の材料の種類、及び液体の種類に対する、液面の上昇する高さhは表3に示される。表3では液面の上昇する高さhの単位はmmである。
This time, as shown in FIG. 3, the two
以上の実験結果から分かるように、水又は各種の油は、アクリル管内、及びアクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレンの2枚の板の間の間隙部内で、毛細管現象によって液面が上昇する。また、各種の油は水よりもアクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレンにぬれ易く、アクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレンの2枚の板の間の間隙部内での液面の上昇する高さは、水よりも各種の油の方が大きい。以上の性質を利用した、油の漏液を検出するための本発明に係る漏液センサの原理を、図面を参照しながら説明する。 As can be seen from the above experimental results, the liquid level of water or various oils rises by capillary action in the acrylic tube and in the gap between the two plates of acrylic, polypropylene, Teflon, and polyethylene. In addition, various oils are more easily wetted by acrylic, polypropylene, teflon, and polyethylene than water, and the height of the liquid level in the gap between the two plates of acrylic, polypropylene, teflon, and polyethylene is higher than that of water. The oil is bigger. The principle of the liquid leakage sensor according to the present invention for detecting oil leakage utilizing the above properties will be described with reference to the drawings.
本発明に係る漏液センサでは、図4(a)に示されるような2つのプリズム1とプリズム2を用いて、プリズム1の面1Aとプリズム2の面2Aとが間隙部3を形成するようにする。面1Aと面2Aは平行であっても、非平行であっても良いが、間隙部3の下部を水、油又は油が浸入した水に浸けた場合に、毛細管現象によって間隙部3内で水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようにする。前述の実験結果から、プリズム1とプリズム2の間の間隙部3の間隔(面1Aと面2Aの間の距離)は、1mm程度が望ましい。また、プリズム1及びプリズム2の材料には、アクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレン等を用いることができる。
In the liquid leakage sensor according to the present invention, the
図4(b)はプリズム1及びプリズム2の上面図である。本発明では、図4(b)に示されるように、このプリズム1及びプリズム2に光Lを照射する。光Lは面1Aの入射位置Pに入射角αで入射し、入射角α及びプリズムの屈折率を、入射位置Pにおいてプリズム1が空気又は水と接している場合に光Lが面1Aで全反射し、入射位置Pにおいてプリズム1が油と接している場合に光Lが面1Aを透過するように設定する。
FIG. 4B is a top view of the
光が屈折率n1の媒質から屈折率n2の媒質に入射するときの全反射の臨界角は、下記数2で与えられる。
(数2)
sinθ=n2/n1
プリズム1の屈折率をn=1.5とすると、水の屈折率は1.33、油(軽油)の屈折率は1.45であるから、入射角αは下記数3を満たす必要が有る。
(数3)
1.33/1.5≦sinα<1.45/1.5
従って、入射角αは下記数4に示される範囲にあれば良い。
(数4)
62.5°≦α≦75°
光Lがプリズム1の面1Bに対して垂直に入射し、プリズム1の∠Qが直角であるとすると、面1Aの傾き角βは下記数5に示される範囲にあれば良い。
(数5)
15°≦β≦27.5°
図5は、プリズム1とプリズム2の間の間隙部3が空気の場合と、プリズム1及びプリズム2の下部が水又は油に浸かっている場合の、プリズム1に入射する光Lの進路及び水又は油の液面の様子について説明する模式図である。
The critical angle of total reflection when light is incident on a medium having a refractive index n2 from a medium having a refractive index n1 is given by the following
(Equation 2)
sin θ = n2 / n1
If the refractive index of the
(Equation 3)
1.33 / 1.5 ≦ sin α <1.45 / 1.5
Accordingly, the incident angle α may be in a range represented by the following formula 4.
(Equation 4)
62.5 ° ≦ α ≦ 75 °
Assuming that the light L enters perpendicularly to the surface 1B of the
(Equation 5)
15 ° ≦ β ≦ 27.5 °
FIG. 5 shows the path of the light L incident on the
プリズム1及びプリズム2が地面20の上に置かれて、プリズム1とプリズム2の間の間隙部3が空気の場合は、図5(a)に示されるようになる。この場合、光Lはプリズム1の面1Aで全反射するため、光Lはプリズム2を透過しない。
When the
プリズム1及びプリズム2の下部が水21に浸かっている場合は、図5(b)に示されるようになる。水21は、プリズム1とプリズム2の間隙部3内で毛細管現象を起こし、間隙部3内で水21の液面21Aは上昇する。光Lがプリズム1の面1Aに入射する位置Pにおいてプリズム1は水21又は空気に接するようになり、光Lは面1Aで全反射し、プリズム2を透過しない。
When the lower part of the
プリズム1及びプリズム2の下部が油22に浸かっている場合は、図5(c)に示されるようになる。油22は、プリズム1とプリズム2の間隙部3内で毛細管現象を起こし、間隙部3内で油22の液面22Aは上昇する。そのため、光Lがプリズム1の面1Aに入射する位置Pにおいて、プリズム1は油と接するようになる。従って、この場合は光Lは面1Aで全反射せず、プリズム2を透過する。
When the lower part of the
図6は、光Lの進路について説明するプリズム1及びプリズム2の上面図である。光Lがプリズム1の面1Aに入射する位置Pにおいて、プリズム1が空気又は水と接している場合、光Lの進路は図6(a)に示されるようになる。この場合、光Lが面1Aに入射角αで入射すると、光Lは面1Aで全反射するので、光Lはプリズム2を透過しない。光Lがプリズム1の面1Aに入射する位置Pにおいて、プリズム1が油と接している場合は、光Lの進路は図6(b)に示されるようになる。この場合、光Lが面1Aに入射角αで入射すると、光Lは面1Aで屈折し、プリズム2の面2Aに入射して、プリズム2を透過する。面2Aが面1Aと平行であり、プリズム2の屈折率がプリズム1の屈折率と同じ場合、光Lはプリズム2内ではプリズム1内での光Lの進行方向と同じ向きに進行する。
FIG. 6 is a top view of the
本発明に係る漏液センサでは以上に説明した原理を利用して、プリズム2を透過する光を受光するための受光部を設け、その受光量によって油の漏液の有無を検出する。本発明に係る漏液センサでは、毛細管現象を利用しているので、薄い油の膜でも検出することができる。
In the liquid leakage sensor according to the present invention, using the principle described above, a light receiving portion for receiving the light transmitted through the
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図7は本発明の第1実施形態に係る漏液センサの斜視図である。 FIG. 7 is a perspective view of the liquid leakage sensor according to the first embodiment of the present invention.
この漏液センサは、発光駆動部10によって駆動され光を照射する発光器11と、発光器11から照射された光をフロート部7の発光部12Aまで誘導する光ファイバ12と、フロート部7の受光部13Aにおいて受光された光を受光器14まで誘導する光ファイバ13と、光ファイバ13によって誘導された光を受光するための受光器14と、受光器14での受光量から油の漏液の有無を判定する受光処理部15と、受光処理部15の判定の結果に応じて警報を発する警報部16とを具備している。警報部16によって発せられる警報は、例えば警告灯17を点灯或いは点滅する、又は警告音を発する等である。
The liquid leakage sensor includes a
漏液センサのフロート部7は、2つのプリズム1及びプリズム2と、プリズム1が取り付けられたフロート4と、プリズム2が取り付けられたフロート5と、フロート4の底面及びフロート5の底面に取り付けられ、フロート4及びフロート5を支持して、プリズム1の位置とプリズム2の位置を一定に保つための支持部材6とを具備している。
The
プリズム1の面1Aとプリズム2の面2Aは互いに向かい合って間隙部3を形成し、間隙部3の下部が水、油又は油が浸入した水に浸かった場合、間隙部3内で水、油又は油が浸入した水は毛細管現象を起こし、水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようになっている。面1Aと面2Aは互いに平行であっても良いし、非平行であっても良い。間隙部3の間隔(面1Aと面2Aの間の距離)は、1mm程度であることが望ましい。また、プリズム1及びプリズム2の材料には、アクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレン等を用いることができる。
The
光ファイバ12はフロート4内の発光部12Aまで発光器11から照射された光を誘導し、発光部12Aから照射された光Lはプリズム1に入射し、プリズム1の面1Aの入射位置Pに入射角αで入射するようにする。
The
フロート4及びフロート5によってフロート部7の比重が調節され、フロート部7が水に浮いている場合には、入射位置Pにおいてプリズム1が空気又は水に接し、フロート部7が油又は油が浸入した水に浮いている場合には、入射位置Pにおいてプリズム1が油に接するようにフロート部7の比重が設定される。
When the specific gravity of the
また、光Lの面1Aへの入射角αとプリズム1の屈折率は、入射位置Pにおいてプリズム1が空気又は水と接している場合には光Lが面1Aで全反射し、入射位置Pにおいてプリズム1が油と接している場合には光Lが面1Aを透過するように設定する。
The incident angle α of the light L to the
入射位置Pにおいてプリズム1が油と接している場合に面1Aを透過した光Lは、プリズム2に面2Aから入射する。このときプリズム2に入射した光Lを受光するように、受光部13Aをフロート5内に設置する。受光部13Aで受光された光は、光ファイバ13に誘導され、受光器14に受光される。
When the
なお、発光部12A及び受光部13Aは、必ずしもフロート4内及びフロート5内に設置しなくても良い。発光部12Aから照射した光Lがプリズム1の面1Aに入射する入射位置Pにおいてプリズム1が空気又は水と接している場合に、光Lが面1Aで全反射し、入射位置Pにおいてプリズム1が油と接している場合に、光Lが面1Aを透過し、プリズム2に入射して受光部13Aに受光されるようになっていれば良い。また、支持部材6はプリズム1の位置とプリズム2の位置を一定に保つように設置すれば良く、フロート4の底面及びフロート5の底面に取り付けるようになっていなくても良い。
The
図8は、本実施形態に係る漏液センサのフロート部7を、水、油又は油が浸入した水に浮かせた場合の、水、油又は油が浸入した水の液面及び発光部12Aから照射される光Lの進路について説明する模式図である。
FIG. 8 shows the liquid surface of the liquid leakage sensor according to the present embodiment and the
フロート部7を水21に浮かべた場合は、図8(a)に示されるようになる。間隙部3内では水21の液面21Aは、毛細管現象のため上昇する。発光部12Aから照射される光Lのプリズム1の面1Aへの入射位置Pにおいて、プリズム1は水21又は空気と接するようになる。従ってこの場合、光Lは面1Aで全反射し、受光部13Aには受光されず、受光処理部15は受光器14の受光量から油の漏液は無いと判定し、警報部16は警報を発しない。
When the
フロート部7を油22に浮かべた場合は、図8(b)に示されるようになる。間隙部3内では油22の液面22Aは毛細管現象のため上昇し、発光部12Aから照射される光Lのプリズム1の面1Aへの入射位置Pにおいて、プリズム1は油22と接するようになる。従ってこの場合、光Lは面1Aを透過し、プリズム2に面2Aから入射し、受光部13Aに受光され、受光処理部15は受光器14の受光量から油の漏液が有ると判定し、警報部16は警報を発する。
When the
フロート部7を油22の浸入した水21に浮かべた場合は、図8(c)に示されるようになる。間隙部3内で油22の液面22Aが毛細管現象によって上昇すると共に、油22が浸入することによって水21が排除され、図8(a)に示されるよりも水21の液面21Aが低くなる。このため、発光部12Aから照射される光Lのプリズム1の面1Aへの入射位置Pにおいて、プリズム1は油22と接するようになる。従ってこの場合、光Lは面1Aを透過し、プリズム2に面2Aから入射し、受光部13Aに受光され、受光処理部15は受光器14の受光量から油の漏液が有ると判定し、警報部16は警報を発する。
When the
本実施形態では、毛細管現象を利用しているので、水面上に薄い油の膜が有る場合でも油が間隙部3内を上昇すると共に間隙部内の水が排除され、発光部12Aから照射される光Lのプリズム1の面1Aへの入射位置Pにおいてプリズム1は油と接するようになり、油の漏液が有ることを検出することができる。また、油の膜の厚さに関係なく油の漏液を検出することができ、フロート部7は油に浮いても沈んでも良いので、フロート4及びフロート5の比重の設定が容易にできる。
In the present embodiment, since the capillary phenomenon is used, even when a thin oil film is present on the water surface, the oil rises in the
以下に、本実施形態に係る漏液センサによって、どの程度の量の油を検出することができるかを測定した実験について説明する。 Below, the experiment which measured how much oil was detectable with the leak sensor which concerns on this embodiment is demonstrated.
図9は本実験について説明する図である。本実験では、横150mm、縦120mmの容器19に水21を入れ、水21に漏液センサのフロート部7を浸ける。フロート4及びフロート5の比重は、プリズム1及びプリズム2の間隙部3以外の面で、プリズム1及びプリズム2の高さの1/3までが水に浸かるように設定する。間隙部3の間隔は1mmにする。
FIG. 9 is a diagram for explaining this experiment. In this experiment,
本実験では、光線スイッチ18の光線出力18Aから光が照射され、その光は光ファイバ12によって発光部12Aまで誘導される。そして、受光部13Aで受光された光は、光ファイバ13によって光線スイッチ18の光線入力18Bまで誘導され、光線スイッチ18は光線入力18Bでの受光量に応じて電圧を出力する。光線スイッチ18の出力電圧の最大値は2.8Vであり、油が検出されたとする閾値となる電圧(スレッシュホールド電圧)は1.2Vである。
In this experiment, light is emitted from the
本実験では、容器19内の水21に所定量の油を加えて、光線スイッチ18の出力電圧を測定する。各種の油の、加えられた油の量に対する光線スイッチ18の出力電圧は表4のようになる。
In this experiment, a predetermined amount of oil is added to the
図10は本発明の第2実施形態に係る漏液センサを示す図である。 FIG. 10 is a view showing a liquid leakage sensor according to the second embodiment of the present invention.
図10(a)は本実施形態の漏液センサの斜視図である。本実施形態の漏液センサのプリズム部30は、断面が四角形のプリズム31と、プリズム31のZ面に貼着され、発光器11から照射される光を発光部12Aまで誘導する光ファイバ12の発光部12Aと受光部13Aから受光した光を受光器14まで誘導する光ファイバ13の受光部13Aを固定すると共に、板状部材33を固定する固定部材32と、プリズム31のX面との間に間隙部35を形成する板状部材33と、プリズム31のY面に貼着された光を反射するための反射鏡34とを具備している。本実施形態の漏液センサのプリズム部30以外の構成は、第1実施形態の漏液センサと同じである。
FIG. 10A is a perspective view of the liquid leakage sensor of the present embodiment. The
板状部材33のプリズム31のX面と向かい合う面は、X面と平行であってもX面と非平行であっても良いが、プリズム部30の下部を水、油又は油が浸入した水に浸けた場合に、板状部材33とX面との間の間隙部35内で水、油又は油が浸入した水が毛細管現象を起こし、水、油又は油が浸入した水の液面が上昇する必要がある。間隙部35の間隔(X面と板状部材33のX面と向かい合う面との距離)は、1mm程度であることが望ましい。また、プリズム31及び板状部材33の材料には、アクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレン等を用いることができる。
The surface of the
発光部12Aと受光部13Aが有る面におけるプリズム部30の断面図を、図10(b)に示す。プリズム31の断面は四角形ABCDであり、四角形ABCDの∠Bは直角で、プリズム31のZ面上の辺ADには発光部12Aと受光部13Aが有り、プリズム31のX面上の辺が辺AB、プリズム31のY面上の辺が辺BCになる。
FIG. 10B shows a cross-sectional view of the
発光部12Aからプリズム31に照射された光L1は、辺AB上の入射位置Pに入射角αで入射するようにする。発光部12Aから照射される光L1の方向が辺ADに対して垂直である場合、∠Aの大きさをαにすれば良い。入射角α及びプリズム21の屈折率は、入射位置Pにおいてプリズム31が空気又は水と接している場合に、光L1がX面で全反射し、入射位置Pにおいてプリズム31が油と接している場合に、光L1がX面を透過するように設定する。
The light L1 applied to the
入射位置Pにおいてプリズム31が空気又は水と接している場合、図10(b)に示されるように、光L1はX面上で全反射して光L2となり、反射鏡34が貼着されているY面上の辺BCに入射する。光L2が反射鏡34で反射されると、反射された光L3の進行方向は光L1の進行方向と平行で逆向きになる。受光部13Aは、光L3を受光できる位置に設けるようにする。
When the
本実施形態では、漏液センサのプリズム部30の下部を水に浸けた場合、水は間隙部35で毛細管現象を起こし、間隙部35内で水の液面は上昇する。発光部12Aからプリズム21に入射した光LがX面に入射する入射位置Pにおいて、プリズム21は水又は空気と接する。そのため光Lは、図10(b)に示されるように、X面で全反射されてから反射鏡で反射され、受光部13Aに受光される。そして、受光処理部15は受光器14での受光量から油の漏液は無いと判定し、警報部17は警報を発しない。
In this embodiment, when the lower part of the
漏液センサのプリズム部30の下部を油又は油が浸入した水に浸けた場合、毛細管現象により間隙部35内で油の液面が上昇し、発光部12Aからプリズム31に入射した光LがX面に入射する入射位置Pにおいて、プリズム31は油と接するようになる。この場合、光Lの進路は図11に示されるようになり、光LはX面を透過して、板状部材33に入射する。板状部材33が光を透過する透明又は半透明の部材である場合、光Lは更に板状部材33を透過し、プリズム部30の外側に進行する。従って、受光部13Aには光Lは受光されず、受光処理部15は受光器14の受光量から油の漏液が有ると判定し、警報部16は警報を発する。
When the lower part of the
このように本実施形態では、プリズム31のX面と板状部材33との間の間隙部35で、水、油又は油が浸入した水が毛細管現象を起こし、間隙部35内で水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようになっているので、薄い油の膜でも油の漏液を検出することができる。
As described above, in the present embodiment, water, oil, or water in which oil has entered in the
図3に示されるように、2枚の平行な板42の下部を水に油を垂らした液体に浸けた場合、2枚の板42の間にできる間隙部43内での液面23Bは、垂らした油の種類及び油の量によっては、板42の両端部付近で高くなり、板42の中央付近では低くなる。第1実施形態及び第2実施形態に係る漏液センサでは、間隙部3、35の両端部付近で液面が高くなって中央付近で液面が低くなるより、中央付近で液面が最も高くなるようにした方が良い。
As shown in FIG. 3, when the lower part of two
そこで、図12に示されるような2枚のポリエチレンの板42で間隙部43を形成し、2枚の板42の下部を水に各種の油を垂らした液体23に浸けて、液体23の間隙部43内における液面23Bを観察する実験を行った。図12(a)は板42の広い面を正面とする方向から見た図で、図12(b)は板42を上方から見た上面図である。図12(b)に示されるように、2枚の板42は共に湾曲しており、間隙部43の両端部での間隙部43の間隔は2mmになっており、間隙部43の中央での間隙部43の間隔は1mmになっている。このようにした場合、毛細管現象によって間隙部43内では液面23Bは、間隙部43の外側の液面23Aより高くなると共に、図12(a)に示されるように、液面23Bは、間隙部43の中央付近で最も高く、間隙部43の両端部付近では低い、山形になる。
Therefore, a
次に、図13に示されるように、2枚の板42A、42Bの内、一方のポリエチレンの板42Aを湾曲させて、もう一方のアクリルの板42Bを平らにした場合に、2枚の板42A、42Bの下部を水に油を垂らした液体23に浸けて、2枚の板42A、42Bの間にできる間隙部43内での液面23Bを観察する実験を行った。図13(a)は板42A、42Bの広い面を正面とする方向から見た図で、図13(b)は板42A、42Bを上方から見た上面図である。図13(b)に示されるように、2枚の板42Aと板42Bの間にできる間隙部43は、間隙部43の両端部では2mmになっており、間隙部43の中央では1mmになっている。この場合、図13(a)に示されるように、毛細管現象によって間隙部43内では液面23Bは、間隙部43の外側の液面23Aより高くなる。更に、液面23Bは、図12に示される実験結果と同様に、間隙部43の中央付近で最も高く、間隙部43の両端部付近では低い、山形になる。
Next, as shown in FIG. 13, when one of the two
図12及び図13に示される実験の結果を利用して、第1実施形態に係る漏液センサのプリズム1及びプリズム2で、プリズム2の面2Aを傾きの異なる複数の面で構成する、或いは面2Aを湾曲させることによって、プリズム1とプリズム2の間にできる間隙部3の両端部での間隙部3の間隔を、間隙部3の中央部での間隙部3の間隔より大きくなるようにしても良い。例えば、プリズム1及びプリズム2の形状を図14に示されるようにしても良い。図14は発光部12A側のプリズム1と受光部13A側のプリズム2の上面図である。図14では、受光部13A側のプリズム2の間隙部3に面する面を、面2Aと面2Bと面2Cの3つの面で構成し、面2Bのプリズム2の面2Dに対する傾き角を面2Aの面2Dに対する傾き角より大きくし、面2Cの面2Dに対する傾き角を面2Aの面2Dに対する傾き角より小さくしている。その結果、プリズム1とプリズム2の間にできる間隙部3の中央部における間隙部3の間隔が、間隙部3の両端部における間隙部3の間隔より大きくなっている。ここで、発光部12A側のプリズム1の面1Aは平らな面にする。間隙部3の間隔は例えば、間隙部3の中央部での間隙部3の間隔(面1Aと面2Aの距離)を1mm、間隙部3の両端部での間隙部3の間隔を2mmにする。
Using the results of the experiment shown in FIG. 12 and FIG. 13, the
このようにすることによって、プリズム1及びプリズム2の下部を水、油又は油の浸入した水に浸けたとき、間隙部3の中央付近での液面の上昇する高さは、間隙部3の両端部付近での液面の上昇する高さより大きくなる。このため、間隙部3に面するプリズム1とプリズム2の面を互いに平行にして、間隙部3の中央部と両端部で間隙部3の間隔を一定にするより、より薄い油の膜でも油の漏液を検出することができる。
By so doing, when the lower portions of the
第2実施形態において同様の効果を得るには、第2実施形態における漏液センサのプリズム31の面Xと板状部材33の間にできる間隙部35の中央付近における間隙部35の間隔を、間隙部35の両端部付近の間隙部35の間隔より小さくする。このために、板状部材33の間隙部35に面する面を複数の面で構成するか、湾曲させるようにして、プリズム31の面Xは平らな面にする。このようにすることによって、プリズム31のX面と板状部材33のX面に面する面を互いに平行にして、間隙部35の中央部と両端部で間隙部35の間隔を一定にするより、より薄い油の膜でも油の漏液を検出することができる。
In order to obtain the same effect in the second embodiment, the interval of the
毛細管現象によって最適な液面の上昇を起こすための間隙部の条件は、検出する液体、即ち油の種類によって異なる。そこで、第1実施形態に係る漏液センサにおいて、発光部12A側のプリズム1と、受光部13A側のプリズム2の間にできる間隙部3に、取り外しができて光を透過する透明板8を挿入するようにして、検出する油の種類に応じて透明板8を交換するようにしても良い。
The condition of the gap for causing an optimal rise in the liquid level by capillary action varies depending on the type of liquid to be detected, that is, oil. Therefore, in the liquid leakage sensor according to the first embodiment, the
図15(a)は、プリズム1、プリズム2、及びプリズム1とプリズム2の間の間隙部3に挿入された透明板8の上面図である。プリズム1、プリズム2及び透明板8の下部を、水、油又は油の浸入した水の液体に浸けた場合、液体はプリズム1と透明板8の間の間隙部3Aと、プリズム2と透明板8の間の間隙部3Bにおいて毛細管現象を起こす。透明板8は、プリズム1とプリズム2の間にできる間隙部3の中央に配置する。透明板8の下面の高さと、プリズム1及びプリズム2の下面の高さは同じにする。
FIG. 15A is a top view of the
図15(b)は透明板8の形状の例を示す透明板8の上面図であり、図15(c)はこの透明板8を間隙部3に挿入した場合のプリズム1、プリズム2、及び透明板8の上面図である。図15(b)に示される透明板8は、透明板8の中央部での幅を2mmにし、透明板の両端部での幅を1mmにしている。図15(c)では、プリズム1とプリズム2の間の間隔(面1Aと面2Aの距離)を3mmにして、プリズム1と透明板8の間の間隙部3Aの中央部での間隙部3Aの間隔と、プリズム2と透明板8の間の間隙部3Bの中央部での間隙部3Bの間隔が共に1mmになるように、透明板8を配置する。このようにすると、間隙部3Aの両端部での間隙部3Aの間隔は、間隙部3Aの中央部での間隙部3Aの間隔より大きくなると共に、間隙部3Bの両端部での間隙部3Bの間隔は、間隙部3Bの中央部での間隙部3Bの間隔より大きくなる。そのため、間隙部3A及び間隙部3Bの間隔を間隙部3A及び間隙部3Bの中央部と両端部で一定にした場合に比べて、より薄い油の膜でも油の漏液を検出することができる。なお、透明板8の材料には、アクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレン等を用いることができる。
FIG. 15B is a top view of the
このように、プリズム1とプリズム2の間の間隙部3に透明板8を挿入するようにすることによって、検出する油の毛細管現象による液面の上昇を最適化できる。また、透明板8の厚さ及び形状を調節することによって、漏液センサが検出できる油の膜の厚さを調節することができる。
In this way, by inserting the
第1実施形態に係る漏液センサにおいて、プリズム1及びプリズム2を中身の詰まったものとして製造する場合、金型成型を行うのが困難である。そこで、プリズム1及びプリズム2を、光を透過する中空部材で製造しても良い。図16は、プリズム1及びプリズム2が中空部材から成る場合の、プリズム1とプリズム2の同じ高さの面における断面図である。プリズム1及びプリズム2の中空部材の内部には、検出する油と同じ又は検出する油とほぼ同じ屈折率を有する液体25が封入されている。プリズム1及びプリズム2の中空部材の材料にはアクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレン等を用いることができ、中空部材は厚さがほぼ均一で、できるだけ薄い方が良い。このようにするとプリズム1及びプリズム2の屈折率は封入した液体25の屈折率と同じになる。プリズム1及びプリズム2の中空部材は厚さがほぼ均一になっているので、金型成型によってプリズム1及びプリズム2を製造するのが容易にできる。
In the liquid leakage sensor according to the first embodiment, when the
発光部12Aからプリズム1に入射した光Lが、プリズム1の面1Aに入射する入射位置Pにおいてプリズム1が油と接している場合、プリズム1の屈折率はその油と同じ又はほぼ同じ屈折率を持っているので、光Lは直進して受光部13Aに受光される。光Lの入射位置Pにおいてプリズム1が水又は空気と接している場合に、光Lは面1Aで全反射する必要がある。この条件は、光Lの面1Aへの入射角をα、液体25の屈折率を1.45とすると、sinα≧1.33/1.45で与えられ、入射角αは、α≧66.5°を満たせば良い。従って、プリズム1の面1Aの傾き角βは、β≦23.5°を満たせば良い。例えば、プリズム1の面1Aの傾き角をβ=23°とすることができる。
When the light L incident on the
第1実施形態に係る漏液センサのプリズム1及びプリズム2の、別の実施例を図17に示す。図17(a)はプリズム1及びプリズム2の同じ高さの面における断面図である。プリズム1及びプリズム2は中空部材から成る。プリズム1の中空部材の内側には、プリズム1の面1Aに沿って、発光部12Aからプリズム1に入射する光Lが垂直に入射する方向を向いた複数の面1Bと、面1Bに対して垂直な方向を向いた複数の面1Cから成る階段状の構造が形成されている。プリズム2の中空部材の内側にも、プリズム2の面2Aに沿って、光Lの進行方向に対して垂直な方向を向いた複数の面2Bと、面2Bに対して垂直な方向を向いた複数の面2Cから成る階段状の構造が形成されている。プリズム1及びプリズム2の中空部材の内部は、空気又は光を透過する液体を封入しても良いし、真空にしても良い。プリズム1及びプリズム2の中空部材の材料にはアクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレン等を用いることができる。この場合も、プリズム1及びプリズム2が厚さがほぼ均一な中空部材から成るので、プリズム1及びプリズム2を金型成型で製造するのが容易にできる。
FIG. 17 shows another example of the
発光部12Aからプリズム1に入射する光Lは、中空部材の面1Bに垂直に入射するため、光Lは中空部材に入射しても屈折せず直進する。プリズム1の面1Aの傾き角βは、プリズム1の中空部材を構成する物質の屈折率が1.5である場合、数5の条件を満たせばよい。従って、例えばプリズム1の面1Aの傾き角は、β=24°とすることができる。
Since the light L incident on the
光Lがプリズム1の面1B及び面1Aに入射する際の反射光の弊害を除くために、図17(b)に示されるようにプリズム1の面1Cに光を遮蔽するための遮蔽板9を貼着しても良い。
In order to eliminate the adverse effect of the reflected light when the light L is incident on the surface 1B and the
第1実施形態に係る漏液センサのプリズム1及びプリズム2の、更に別の実施例を図18に示す。図18(a)はプリズム1及びプリズム2の同じ高さの面における断面図である。プリズム1及びプリズム2は、アクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレン等の光を透過する中空部材から成る。発光部12Aからプリズム1に入射した光Lは、中空部材の内側の面1Cに入射し、面1Cに入射した光Lは、中空部材の面1Aに入射角αで入射するようにする。面1Aは複数に分割されており、隣り合う面1Aの間には光Lの進行方向を向いた面1Bがある。プリズム1の面1Aを透過した光Lは、プリズム2の面2Aに入射する。プリズム2の面2Aは複数に分割されており、プリズム1の面1Aに平行な方向を向いている。隣り合う面2Aの間には、プリズム1の面1Bに平行な方向を向いた面2Bがある。プリズム2の面2Aに入射した光Lは面2Cからプリズム2の中空部材の内部に入射する。プリズム1及びプリズム2の中空部材の内部は、空気又は光を透過する液体を封入しても良いし、真空にしても良い。この実施例も、プリズム1及びプリズム2が厚さがほぼ均一な中空部材から成るので、プリズム1及びプリズム2を金型成型で製造するのが容易にできる。
FIG. 18 shows still another example of the
プリズム1の中空部材を構成する物質の屈折率が1.5である場合、光Lのプリズム1の面1Aへの入射角αは、数4の条件を満たせば良い。従って、面1Aの傾き角βは、数5の条件を満たせば良い。例えばプリズム1の面1Aの傾き角は、β=24°とすることができる。
When the refractive index of the substance constituting the hollow member of the
光Lがプリズム1の面1Aに入射する際の反射光の弊害を除くために、図18(b)に示されるようにプリズム1の面1Bに光を遮蔽するための遮蔽板9を貼着しても良い。
In order to eliminate the adverse effect of reflected light when the light L enters the
図16及び図17に示されるプリズム1及びプリズム2において、受光部13A側のプリズム2の面2Aを、図14に示されるように傾きの異なる複数の面で構成するようにする、或いは湾曲させることによって、プリズム1とプリズム2の間にできる間隙部3の両端部での間隙部3の間隔を、間隙部3の中央部での間隙部3の間隔より大きくしても良い。このようにすることによって、より薄い油の層でも油の漏液を検出することができる。また、図15に示されるように、プリズム1とプリズム2の間の間隙部3に透明板8を挿入するようにして、毛細管現象によって最適な液面の上昇を起こすように、検出する液体に応じて透明板8を交換するようにしても良い。
In the
第1実施形態に係る漏液センサでは、プリズム1及びプリズム2をフロートに取り付けるようにしているが、空のタンク又は床面上で油の漏液を検出する場合には、図19に示されるように、プリズム1及びプリズム2をフロートに取り付けない構成にしても良い。この場合、プリズム1及びプリズム2は床面20上に置かれ、発光部11から照射され光ファイバ12によって誘導された光は、発光部12Aからプリズム1に入射するようになっている。プリズム2には光を受光するための受光部13Aが設けられ、受光された光は受光部13Aから光ファイバ13によって誘導され受光器14に受光される。
In the liquid leakage sensor according to the first embodiment, the
第1実施形態及び第2実施形態に係る漏液センサでは、発光器11から照射された光を光ファイバ12で発光部12Aまで誘導し、受光部13Aで受光された光を光ファイバ13で受光器14まで誘導するようにしている。しかし、発光駆動部12、受光処理部15及び警報部16の備えられている位置から漏液を検出する位置が離れていて、光を光ファイバで誘導することができない場合、また防爆の危険がない場合には、プリズムに直接、発光器11からの光を入射させるようにすると共に、プリズムからの光を直接、受光器14に受光させるようにしても良い。
In the liquid leakage sensor according to the first and second embodiments, the light emitted from the
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to this, In the range which does not deviate from the meaning, it can change suitably.
1、2、31 プリズム
3、3A、3B,35、43 間隙部
4、5 フロート
6 支持部材
7 フロート部
8 透明板
9 遮蔽板
10 発光駆動部
11 発光器
12、13 光ファイバ
12A 発光部
13A 受光部
14 受光器
15 受光処理部
16 警報部
17 警告灯
18 光線スイッチ
19 容器
20 地面、床
21 水
22 油
23、25 液体
24 液滴
30 プリズム部
32 固定部材
33 板状部材
34 反射鏡
40 アクリル製の円筒
41、42、42A、42B 板
1, 2, 31
Claims (5)
前記プリズム1の面Aと前記プリズム2の面Bは互いに向かい合っており、前記面Aと前記面Bの間の間隙部では、前記間隙部の下部を水、油又は油が浸入した水に浸けたとき、毛細管現象によって水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようになっており、
前記発光器から照射され前記プリズム1に入射した光は、前記面Aに入射角αで入射するようになっており、
前記入射角αと前記プリズム1の屈折率は、前記プリズム1に入射した光が前記面Aに入射する位置において前記面Aが空気又は水と接しているとき、前記プリズム1に入射した光が前記面Aで全反射すると共に、前記位置において前記面Aが油と接しているとき、前記プリズム1に入射した光が前記面Aを透過するように設定し、
前記位置において前記面Aが油と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Aを透過し、前記面Bから前記プリズム2に入射して前記プリズム2を出射し、前記受光器は前記プリズム2を出射した光を受光するようになっていると共に、前記位置において前記面Aが空気又は水と接しているときに、前記プリズム1に入射して前記面Aで全反射した光を前記受光器は受光しないようになっていることを特徴とする漏液センサ。 A light emitter that is driven by a light emission drive unit to emit light, a prism 1 on which light emitted from the light emitter is incident, a prism 2 that receives light transmitted through the prism 1, and the prism A leakage detector comprising: a light receiver for receiving light emitted from the light receiving unit 2; a light receiving processing unit that determines the presence or absence of oil from the amount of light received by the light receiver; and an alarm unit that issues an alarm according to the determination result. A liquid sensor,
The surface A of the prism 1 and the surface B of the prism 2 face each other, and in the gap between the surface A and the surface B, the lower part of the gap is immersed in water, oil, or water in which oil has entered. The water level of water, oil or water that has entered the oil rises due to capillary action,
The light emitted from the light emitter and incident on the prism 1 is incident on the surface A at an incident angle α,
The incident angle α and the refractive index of the prism 1 are such that when the surface A is in contact with air or water at a position where the light incident on the prism 1 is incident on the surface A, the light incident on the prism 1 When the surface A is totally reflected at the surface A and the surface A is in contact with oil at the position, the light incident on the prism 1 is set to pass through the surface A,
When the surface A is in contact with oil at the position, the light emitted from the light emitter passes through the surface A, enters the prism 2 from the surface B, exits the prism 2, and receives the light. The device is adapted to receive light emitted from the prism 2, and is incident on the prism 1 and totally reflected by the surface A when the surface A is in contact with air or water at the position. A liquid leakage sensor, wherein the light receiver does not receive light.
前記フロート部は、プリズム1と、プリズム2と、前記プリズム1と前記プリズム2の高さを一致させるための支持部材とを具備し、
前記プリズム1の面Aと前記プリズム2の面Bは互いに向かい合っており、前記面Aと前記面Bの間の間隙部では、前記間隙部の下部を水、油又は油が浸入した水に浸けたとき、毛細管現象によって水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようになっており、
前記発光器から照射された光は前記プリズム1に入射して、前記面Aに入射角αで入射するようになっており、
前記フロート部が水に浮いているとき、前記発光器から照射された光が前記面Aに入射する位置において、前記面Aは空気又は水と接し、前記フロート部が油又は油が浸入した水に浮いているとき、前記位置において前記面Aは油と接するように前記フロート部の比重が設定され、
前記入射角αと前記プリズム1の屈折率は、前記位置において前記面Aが空気又は水と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Aで全反射すると共に、前記位置において前記面Aが油と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Aを透過するように設定し、
前記位置において前記面Aが油と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Aを透過し、前記面Bから前記プリズム2に入射して前記プリズム2を出射し、前記受光器は前記プリズム2を出射した光を受光するようになっていると共に、前記位置において前記面Aが空気又は水と接しているときに、前記発光器から照射され前記面Aで全反射した光を前記受光器は受光しないようになっていることを特徴とする漏液センサ。 A light emitter that is driven by a light emission drive unit to irradiate light, a float unit that receives light emitted from the light emitter, a light receiver for receiving light from the float unit, and A liquid leakage sensor comprising a light receiving processing unit that determines the presence or absence of oil from the amount of light received by a light receiver, and an alarm unit that issues an alarm according to the result of the determination,
The float unit includes a prism 1, a prism 2, and a support member for making the heights of the prism 1 and the prism 2 coincide with each other.
The surface A of the prism 1 and the surface B of the prism 2 face each other, and in the gap between the surface A and the surface B, the lower part of the gap is immersed in water, oil, or water in which oil has entered. The water level of water, oil or water that has entered the oil rises due to capillary action,
The light emitted from the light emitter enters the prism 1 and enters the surface A at an incident angle α.
When the float part is floating in water, the surface A is in contact with air or water at the position where the light emitted from the light emitter is incident on the surface A, and the float part is infiltrated with oil or oil. When the float floats on the surface, the specific gravity of the float part is set so that the surface A is in contact with oil at the position,
The incident angle α and the refractive index of the prism 1 are such that when the surface A is in contact with air or water at the position, the light emitted from the light emitter is totally reflected by the surface A, and at the position When the surface A is in contact with oil, the light emitted from the light emitter is set to pass through the surface A,
When the surface A is in contact with oil at the position, the light emitted from the light emitter passes through the surface A, enters the prism 2 from the surface B, exits the prism 2, and receives the light. The device is adapted to receive light emitted from the prism 2, and when the surface A is in contact with air or water at the position, the light is emitted from the light emitter and totally reflected by the surface A. A liquid leakage sensor characterized in that the light receiver does not receive light.
前記プリズムに入射した光が進む前記プリズムの断面が四角形ABCDであり、前記四角形ABCDは∠Bが90°で、前記発光器から照射された光は辺ADに入射すると共に、前記光は辺ABに入射角αで入射するようになっており、前記プリズムは辺BCを含む面Yに反射鏡を貼着し、
前記漏液センサは前記プリズムの前記辺ABを含む面Xとの間に間隙部を形成する面を具備した部材を具備し、前記間隙部内では、前記間隙部の下部を水、油又は油が浸入した水に浸けたとき、毛細管現象によって水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようになっており、
前記入射角αと前記プリズムの屈折率は、前記光が前記辺ABに入射する位置において前記面Xが空気又は水と接しているとき、前記光は前記面Xで全反射し、前記位置において前記面Xが油と接しているとき、前記光は前記面Xを透過するように設定し、
前記位置において前記面Xが空気又は水と接しているとき、前記光は前記反射鏡で反射され前記辺ADから前記プリズムを出射して前記受光器に受光されるようになっていると共に、前記位置において前記面Xが油と接しているとき、前記光は前記受光器に受光されないようになっていることを特徴とする漏液センサ。 A light emitter that is driven by a light emission drive unit to irradiate light, a prism that receives light emitted from the light emitter, a light receiver that receives light emitted from the prism, and the light receiver A liquid leakage sensor comprising a light receiving processing unit that determines the presence or absence of oil from the amount of light received by the vessel, and an alarm unit that issues an alarm according to the result of the determination,
The cross section of the prism through which the light incident on the prism travels is a square ABCD. The square ABCD has a ridge B of 90 °, the light emitted from the light emitter enters the side AD, and the light is side AB. Is incident at an incident angle α, and the prism attaches a reflecting mirror to the surface Y including the side BC,
The liquid leakage sensor includes a member having a surface that forms a gap portion with the surface X including the side AB of the prism. Within the gap portion, water, oil, or oil is placed under the gap portion. When immersed in infiltrated water, the level of water, oil or water infiltrated with oil rises by capillary action,
The incident angle α and the refractive index of the prism are such that when the surface X is in contact with air or water at the position where the light is incident on the side AB, the light is totally reflected by the surface X, and at the position When the surface X is in contact with oil, the light is set to pass through the surface X;
When the surface X is in contact with air or water at the position, the light is reflected by the reflecting mirror, exits the prism from the side AD, and is received by the light receiver. The liquid leakage sensor, wherein the light is not received by the light receiver when the surface X is in contact with oil at a position.
An optical fiber 1 for guiding the light emitted from the light emitter to be incident on the side AD of the prism; and an optical fiber 2 for guiding the light emitted from the side AD of the prism to be received by the light receiver. The liquid leakage sensor according to claim 4 comprising:
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