JPH0769132B2 - 可変状態の変化に関する情報の検知獲得方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、可変状態の変化に関する情報の検知獲得方法
および装置に関する。

［従来技術］ 長い経路に沿って可変状態の変化、たとえば（水や他の
液体または気体）の漏れの発生、不十分なまたは過剰な
圧力、高すぎるまたは低すぎる温度、光または他の形の
電磁放射の存在または不存在、あるいは移動可能な部
材、たとえば化学プラントのバルブまたは浸入者警報シ
ステムを備えた建造物の窓の物理的位置の変化を検出
し、位置を見い出す為に、多くの方法が提案されてい
る。このような種類の変化は、本明細書では一般的に
「出来事」と呼ぶことにする。このような方法に付いて
は、米国特許第1,084,910号、第2,581,213号、第3,248,
646号、第3,384,493号、第3,800,216号および第3,991,4
13号、英国特許第1,481,850号ならびに西ドイツ国公開
特許第3001150.0号および第3225742号を参照することが
できる。しかし、既知の方法は、高価であり、あるいは
／または不正確であり、あるいは／または出来事が、高
いインピーダンス抵抗を持つ接続、たとえばイオン的導
電性接続エレメントを介して２つの導体間に電気的接続
を生じる場合には使用できない。

［発明の目的と構成］ 本発明者らは、液体の漏れ（以下、「出来事」というこ
ともある。）の発生を監視し、出来事の発生時（すなわ
ち、出来事が発生するやいなや、または発生後少したっ
て）に出来事に関する情報を検知、獲得するための簡単
かつ正確な方法およびを見い出した。この方法では、出
来事が発生すると、電源部材と既知のインピーダンス特
性を持つ位置検出部材との間に少なくとも１つの電気的
接続が作られ、接続は、出来事が発生する第１の点（ま
たはその位置が出来事の他のある特性により規定される
点）において作られる。そこで、既知の大きさの電流
が、電気的接続を介して、位置検出部材をその一端であ
る第２の点へ流される。第１と第２の点間の電圧降下が
測定され、次いで第１の点の位置が決定される。

出来事の発生が位置検出部材と電源部材との間に単一の
または非常に短い接続を生じさせる場合、「第１の点」
は容易に確認することができる。なぜなら、それが唯一
の接続点だからである。しかし、出来事が位置検出部材
上の２またはそれ以上の離れた位置および／または有限
長さにおいて接続を作る場合、「第１の点」、すなわち
測定された電圧降下から位置が決定される点は、ある中
間点である（接続が２またはそれ以上の離れた位置にあ
る場合、それは位置検出部材と電源部材との間の接続の
無い位置になるかもしれない）。この理由から、位置検
出部材への接続は、本明細書では第１の点で「作られ
る」（effective）であるという。

本発明は、既知方法の１またはそれ以上の欠点を解消す
る。多くの用途において、特に重要な利点は、得られた
情報が位置検出部材への接続のインピーダンスに無関係
で有り得ることである。すなわち、得られた情報は、接
続のインピーダンスに実質的でかつ未知の変化がたとえ
起こっても、同じ状態で有り得る。

本発明の一要旨によれば、長い検出経路に沿ったある位
置での液体電解質の漏れを監視し、かつ発生時に漏れを
検知し、位置を決定する方法であって、漏れの発生時
に、 （１）長い導電性位置検出部材と長い導電性電源部材と
の間に電気的接続が作られ、該接続は電解質を通過し、
実質的かつ未知のインピーダンスを有し； 位置検出部材および電源部材は、（ａ）相互に離されて
おり、（ｂ）該長い検知経路に沿って配置されており、 位置検出部材は、その一端から中間点までの抵抗が分か
れば中間点の位置が決定できるような、その長さに沿っ
て既知の抵抗特性を有しており、 位置検出部材および電源部材それぞれは、長い金属芯、
および該金金属芯を電気的に包囲している導電性ポリマ
ーから成る被覆を含んでなり、該位置検出部材および該
電源部材は両者で漏れの発生時に該電気的接続を可能と
するように漏れに対して感受性であり、 位置検出部材への接続は、漏れの位置である位置検出部
材上の第１の点で作られ； 接続が作られることにより、（ａ）接続、（ｂ）第１の
点と位置検出部材の一端である第２の点との間にある位
置検出部材の部分、および（ｃ）接続ならびに位置検出
部材上の第１と第２の点間に送られるべき既知固定量の
電流を発生させる制御電流電源から成る試験回路が形成
され；かつ 電流および位置検出部材の抵抗特性は、第１および第２
の点間での電圧降下を測定することにより両点間での位
置検出部材の抵抗を計算して液体の漏れの位置を決定で
きるようになっており、 （２）第１および第２の点間の電圧降下を、参照回路の
一部を成す電圧測定器具を用いて決定し、該参照回路
は、 （ａ）電圧測定器具、 （ｂ）第１と第２の点間にある位置検出部材の部分、お
よび （ｃ）長い検知経路に沿って配置された、絶縁された導
電性帰路部材から成り、 電圧測定器具は、（ｉ）位置検出部材の一端である第２
の点と（ii）帰路部材との間に接続されており、帰路部
材の他端は第２の点からは遠い方の位置検出部材の端に
接続されており、 電圧測定器具は、参照回路の他の要素のインピーダンス
に比べて非常に高いインピーダンスを持ち、 （３）液体電解質の漏れの位置を前記（２）のステップ
での測定から決定するシステム を与えることから成る方法。が提供される。

本発明は更に、（１）長い検知経路に沿って配置され、
一端から中間点までの抵抗が分かれば中間点の位置が決
定できるような、その長さに沿って既知の抵抗特性を有
している長い導電性位置検出部材、 （２）長い検知経路に沿って延びている長い導電性電源
部材、 該位置検出部材および該電源部材それぞれは、金属芯、
および該金属芯を電気的に包囲している導電性ポリマー
から成る被覆を含んでなり、 （３）得体電解質の漏れの発生時に位置検出部材と電源
部材との間の電気的接続を起こし、接続は、電解質を通
過し、質実的かつ未知のインピーダンスを有し、漏れの
位置である第１の点で作られるような漏れに感応性の接
続手段、 （４）第１の点と位置検出部材の一端である第２の点と
の間の電圧降下を決定する電圧測定器具、 （５）漏れが位置検出部材と電源部材との間に接続を形
成した時に既知固定量の電流Ｉを供給する、位置検出部
材上の第２の点に電気的に接続されている制御電流電
源、および （６）長い検知経路に沿って配置された、絶縁された導
電性帰路部材から成り、 電圧測定器具は、（ｉ）位置検出部材の一端である第２
の点と（ii）帰路部材との間に接続されており、帰路部
材の他端は第２の点からは遠い方の位置検出部材の端に
接続されており、 位置検出部材と電源部材との間に実質的かつ未知のイン
ピーダンスの電気的接続が得体電解質の漏れの発生によ
り生じ、試験回路と参照回路との形成が可能である、本
発明の方法に用いるのに適した装置を包含する。

加えて、本発明は、本発明の方法および装置において位
置検出部材（および場合により電源部材）として用いる
のに適した長い物品であって、 （Ａ）温度範囲０〜100℃において平均で0.003/℃より
小さい抵抗率の温度係数を持つ金属から成り、各長手方
向断面が10^-4〜10⁴ohm/フィートの抵抗を持つ長い芯、
および （Ｂ）導電性ポリマーから成り、芯を電気的に包囲し、
温度範囲０〜100℃の全温度で各長手方向断面が芯の抵
抗の少なくとも100倍の抵抗を持つ長いジャケットを含
んで成る物品を包含する。

以下の説明は、理解しやすいように節に分けて行う。各
節では、本発明の特定の部分毎の説明を主として行う。
しかし、本発明の異なる部分間の関係は非常に重要であ
り、これを念頭に置いて以下の説明は読まれるべきであ
る。また、図面中の特定の図に付いて説明する本発明の
特徴は、文脈からそう判断できる限り、本発明の一般的
な説明および他の図に付いても当てはまるものである。

1.本発明の電気的特性 本発明の基本的な電気的特性は、第１図を参照すると最
も良く理解することができる。第１図は、かなりの数の
本発明の好ましい方法および装置を模式的に示してい
る。第１図中、長い位置検出部材11、長い電源部材12、
電圧測定器具14、電源15、および長い帰路部材16が示さ
れている。電源部材は、電源を介して、位置検出部材の
一端に接続されており、出来事が無い場合、位置検出部
材と電源部材との間にはこれ以外の電気的接続は無い。
電源部材と位置検出部材との間には、（第１図には示さ
れていないが）出来事感応性接続手段がある。この出来
事感応性接続手段という用語は、連続的な出来事感応性
接続手段および複数の離れた出来事感応性接続手段を含
む意味で用いられる。出来事感応性接続手段は、ある出
来事が起こるあらゆる位置で導電性となる。第１図にお
いて、出来事が、位置検出部材の上のある場合にあるこ
と以外、位置は分からない第１の点１で起こったとす
る。出来事の結果、電気的接続Ｅが位置検出部材と電源
電源部材との間に作られる。電源15は、接続手段152を
介して、位置検出部材にその一端（２で示す）で接続さ
れている。この点が、本発明の方法および装置の上記説
明における「第２の点」である。（電圧測定器具が第１
と第２の点間の電圧降下を測定する為に配置される限
り、第２の点は、位置検出部材11の端部と接続点１との
間の既知の位置にあるいずれの点でもよい。）。電源
も、補助接続部材13により電源部材に接続される。複数
の接続151により模式的に示されているように、電源と
電源部材との間の接続は、電源部材上のいずれか１点ま
たはそれ以上の点で作られてよい。更にこれら接続は、
電源が位置検出部材の第１および第２の点間に既知の電
流を送りうる限り、どのようなインピーダンスを有して
もよい。従って、点１で接続を作ることにより、試験回
路が形成されることになる。試験回路は、接続、点１と
２との間の位置検出部材、電源15、補助接続部材13、お
よび（電源と接続点での電源部材との間で単一の接続15
1が作られるのでない場合）電源部材12の部分を含む。
後に更に説明するように、試験回路中のインピーダンス
の唯一の変化が電源と位置検出部材との間のインピーダ
ンスであるならば、重要な利点が得られる。この結果
は、位置検出部材と同じインピーダンス特性を持つ電源
部材、および電源部材へ点２から遠い末端においてのみ
接続されている補助接続部材を用いることにより達成さ
れる。

電圧測定器具は、位置検出部材の点２へ（復帰部材16を
介して）接続され、また位置検出部材上の１またはそれ
以上の点で接続される。そのような点の第２の点から距
離は、少なくとも第１の点からの距離と同じであり、複
数の接続141として模式的に示されているごとく、これ
らの接続は未知のインピーダンスを持つか、あるいは電
圧測定器具のインピーダンスに比べて非常に小さいイン
ピーダンスを持たなければならない。従って、電圧測定
器具は参照回路を形成し、参照回路は、器具14、少なく
とも点１と２との間の位置検出部材11および帰路部材16
を含んで成る。

電源15および電圧測定器具14は、あらゆる便利な方法
で、位置検出部材11上の点２へ接続することができる。
従って、複数の接続153で示されるように、接続手段152
および帰路部材16は、いかなる位置においても相互に接
続することができる。

次のことが分かれば、点１の位置を計算することができ
る： （ａ）点１と２の間を流れる電流、 （ｂ）参照回路の各要素のインピーダンス、 （ｃ）電圧測定器具により測定された電圧降下、 （ｄ）点２の位置、および （ｅ）点２の位置検出部材上の各点との間の位置検出部
材のインピーダンス。

これらの特質が知られているシステムは、多くの異なる
方法で与えることができる。第１の点の位置が検出でき
る正確さは、電圧測定器具のインピーダンスと参照回路
の他の要素のインピーダンスのあらゆる未知部分との比
により制限され、多くの場合、器具のインピーダンスと
参照回路の他の合計インピーダンスの比が非常に大きく
なるように要素を用いるのが便利である。それ故、これ
らの比は、好ましくは少なくとも100、より好ましくは
少なくとも1000、特に好ましくは10000である。これの
理由から、第１図の接続141および153は小さい抵抗を持
つものとして示されている。対照的に、位置検出部材と
電源部材との間のインピーダンス、および試験回路の他
の要素のインピーダンスは得られた情報の精度に影響を
与えない。これは本発明の重要な利点である。

2.出来事について与えられ得る情報 本発明の方法は、ある出来事が起こったことを検知する
だけでなく、出来事についての情報を与える。多くの場
合、出来事について与えられる情報は、特に出来事が第
１の点の位置（またはその近く）で起こった場合には、
出来事の位置である。しかし、与えられる情報は、他の
情報であってよい。たとえば、ある位置での温度を監視
している場合、位置検出部材上の１つの点は温度がある
温度範囲にある場合に検出でき、他の点は、温度が異な
る温度範囲にある場合に検出できる。今述べたように、
出来事の位置は、位置検出部材の第１の点に、またはそ
の近くにあってよい。しかし、必ずしもそうなる必要は
ない。たとえば、中央の位置検出部材上の異なる点に、
電気的にまたは他の状態で１またはそれ以上の出来事検
出ステーションを接続することができ、接続点の位置は
出来事検出ステーションの位置の特性である。本発明の
方法は、出来事の幾つかの所望の情報を与えるが、必ず
しも全ての情報ではない。たとえば、方法は、所定の出
来事（たとえば、バルブの開閉）が出来事の比較的多数
の可能な位置の内から比較的少数の異なる位置の１つま
たはそれ以上で起こったことを決定するのに有益に用い
ることができ、出来事が起こった場所を正確に決定する
ために目視による検査または他の検査（これは、本発明
の別の異なる方法であってよい。）に付することができ
る。

3.検知できる出来事、および検知するための出来事感応
性接続手段 本発明の方法で検知される出来事は、所望の出来事であ
っても、また所望されていない出来事（故障）であって
もよい。出来事は、ある状態の存在、または単一の可変
状態の変化（たとえばある値以上の圧力の増加）、２ま
たはそれ以上の可変状態の同時または連続的変化（たと
えば、温度の上昇を伴った圧力の増加）であってよい。
出来事は、非常に短時間のみ続く可変状態の変化であっ
ても、あるいはある最小時間保持される可変状態の変化
であってもよい。出来事は、位置検出部材上の第１の点
と第２の点との間に流される電流を直接的または間接的
に可能にするあるいは生じさせるならばどのような種類
のものであってもよい。上述のように、得られる情報
は、接続のインピーダンスに無関係である。それ故、位
置検出部材と電源部材との間の接続はどのような種類の
ものであってもよく、たとえば電子的接続（これは実質
上ゼロのあるいは実質的なインピーダンスを持ちう
る。）、または電解質の存在に起因するイオン的接続、
または誘導性接続であってよい。位置検出部材と電源部
材との間に接続を生じさせる為に起こる変化は、好まし
くは可逆的変化である。しかし、本発明は永久的な変化
に対しても有用であり、その場合にはシステムを再稼動
させる前に装置を交換または修理する必要がある。シス
テムは、出来事が起こっている間のみ信号を発するよう
に、あるいは出来事が過去に起こっても信号を発するよ
うに設計されていてよい。後者の場合、通常、システム
はリセットできるように設計される。

検知される出来事には次のような出来事が包含される
が、これらに限定されるものではない： A.位置検出部材および電源部材の露出表面間に、特に両
者の少なくとも１つの少なくとも一部が導電性ポリマー
で包囲された金属芯を有している場合、イオン性接続を
供給する水または他の電解質の存在。この場合、出来事
感応性接続手段は位置検出部材と電源部材との間の単な
る空間であってよく、あるいは電解質を集めるまたは吸
収する接続手段であってよい。

B.第１温度T₁以下の温度または第２温度T₂以上の温度の
存在。このような状態を検知する１つの装置では、位置
検出部材および電源部材は、T₁ではこれらを相互に絶縁
するがT₂ではこれらを相互に接続する接続手段により、
物理的に接触されている。たとえば、接続手段の少なく
とも一部分は、（ａ）第１物質および（ｂ）第１物質中
に分散され、温度がT₁からT₂へ変化した時移動性イオン
種を形成する第２物質を含んで成る。すなわち、第１物
質は、温度がT₁からT₂へ変化する時、相が変わる、たと
えば熔融するものであってよい。

温度変化を検知する他の装置では、位置検出部材および
電源部材は変形可能な絶縁媒体、たとえば少なくとも一
部分は流体（たとえば空気）である絶縁媒体により分離
されており、装置は、温度がT₁からT₂へ変化した時、形
状が変形し、それにより絶縁媒体を変形させることによ
りあるいは絶縁媒体自体が導電性である場合は接続手段
を絶縁媒体中に押しやって部材に接触させることによ
り、部材を接触させる接続手段を有する。接続手段は、
熱回復性ポリマーまたは熱回復性記憶金属から成ってい
てよく、あるいはバイメタルストリップから成っていて
よい。本明細書では、「記憶金属」という用語は、遷移
温度以上では強いオーステナイト状態にあり、該遷移温
度以下では弱いマルテンサイト状態にある金属合金（特
に種々の黄銅合金およびニッケルーチタン合金）であ
り、オーステナイト状態で第１の形状に加工され、マル
テンサイト状態に冷却されて変形されると、オーステナ
イト状態に加熱されるまでのその変形形状を保持し、加
熱されると元の状態に復帰する、あるいは復帰しようと
する合金を意味するものとして用いる。可逆的効果が望
まれる場合、特定のタイプの記憶金属を用いなければな
らないか、あるいは記憶金属部材を通常のスプリング金
属部材と組み合わせて接続手段を作ることができる。こ
の接続手段は、温度が遷移温度以上に上昇した時または
遷移温度以下に低下した時のいずれかに、位置検出部材
と電源部材とを接続する（詳細は添付図面を参照して後
に説明する）。形状記憶金属についての詳細な説明は、
たとえば米国特許第3,174,851号、第3,740,839号、第3,
753,700号、第4,036,669号、第4,144,104号、第4,146,3
92号、第4,166,739号および第4,337,090号に記載されて
いる。

C.ある物質の濃度の変化。物質は、たとえば気体、液
体、または気体もしくは液体中に分散された固体あって
よく、位置検出部材および電源部材は、該変化が生じる
までは両者を絶縁し、該変化の結果として両者を電気的
に接続する接続手段により物理的に接触されている。電
気的接続は、たとえば、物質と接続部材の少なくとも一
部との化学的反応の結果、たとえば移動性イオン種を放
出することにより形成されてもよい。更に、物質の存在
が接続部材の少なくとも一部の形状を変化させることが
できる。たとえば物質が導電性ポリマー製接続部材を膨
潤させる場合、あるいは物質がスプリング部材を変形状
態に保持している接着剤またはポリマーの溶剤である
か、もしくはたとえば煙感知器の中のイオン化チャンバ
ーの状態または光電管の伝導性を変化させることができ
る場合であり、これにより位置検出部材と帰路部材とを
接続するスイッチとして作用する。

D.第１の圧力P₁から第２と圧力P₂への変化。位置検出部
材および電源部材は、圧力P₁では両者を絶縁するが、圧
力P₂では両者間の電気的接続を可能にする接続部材によ
り接触されている。たとえば、接続部材は、空気または
他の流体絶縁物質から成るような変形性のものであって
よい。

E.電磁放射の強度または他の特性の変化。位置検出部材
および電源部材は、該放射にさらされ、該変化の前には
両部材を絶縁しているが該変化の後には電気的に接続す
る接続部材により物理的に接触されている。適切な装置
は、たとえば光電管である。

F.たとえば製油所または他の化学プラントでのバルブの
位置の変化、すなわち位置検出部材と電源部材との間の
接続部材のスイッチの位置の変化。

4.位置検出部材と電源部材との間の接続のインピーダン
スの範囲の設定 ある状況では、位置検出部材と電源部材との間の接続が
所定の範囲（たとえば、特定値以上、特定値以下、また
は２つの特定値の間）にあるインピーダンスを持つ場合
のみ、システムが出来事に関する信号を発するのが望ま
しいことがある。たとえば、非常に少量の電解質の存在
が非常に高い抵抗接続を形成する場合、通常システムは
出来事に関する信号を発しないのが好ましい。これらの
状況では、システムは、V/I比（ここで、Ｖは試験回路
中の電源の出力電圧（単位ボルト）、Ｉは試験回路中の
電流（単位アンペア）である。）が所定の範囲の外にあ
る場合には出来事の発生が信号とならないようにされて
いるのが好ましい。

このことは、電源が固定電流電源（これが好ましい。）
である場合、特に重要である。なぜなら、そうでなけれ
ば非常に高いインピーダンス接続を生じる出来事の発生
はボルトメータに出来事の位置についての誤った指示を
与えさせることになるからである。この理由は、固定電
流電源は、電源のコンプライアンス電圧が固定電流を試
験回路中に流すのに十分高いならば、初期の固定電流を
供給するのみであることによる。従って、試験回路のイ
ンピーダンスが高すぎるならば、試験回路中の実際の電
流は「固定」電流より小さくなり、位置検出部材上の第
１および第２の点間の電圧降下は第１の点の位置を正し
く表わさなくなる。この難点は、電流が固定値以下なら
ボルトメータ上（またはそれに付随した）表示装置を消
し去ることにより、あるいは試験回路中に、「固定」電
流以下の電流が回路に流れるのを防ぐ電流スイッチを設
けることにより、解決することができる。

出来事について与えられた情報が正しい場合でも、その
情報の搬送は望ましくないことがある。このような状況
では、定電流電源を用いると、電源の出力電圧を監視す
ることができ、出力電圧が所定の範囲になければ、情報
の搬送を防止することができる。同様に、定電圧電源を
用いても、試験回路中の電流を監視することができ、電
流が所定範囲になければ、情報の搬送を（たとえば電流
スイッチを用いることにより、もしくはボルトメータ上
のまたはに付随した表示装置を消すことにより）防止す
ることができる。

この種のシステムでは、（情報を搬送するか否かを決定
するための）臨界パラメータは試験回路のインピーダン
スである。従って、試験回路中の唯一の可変インピーダ
ンスが接続のインピーダンスであることが望ましい。こ
れは、試験回路中に、（１）第１および第２の点間にあ
る位置検出部材の部分に直列に接続され、（２）位置検
出部材の全インピーダンスと第１および第２の点間にあ
る位置検出部材の部分のインピーダンスとの差に実質的
に等しいインピーダンスを持つ要素を含ませることによ
り達成することができる。そのような要素は、好ましく
は、位置検出部材と同じインピーダンス特性を持つ電源
部材を用いること、および試験回路が、接続が作られる
ところでは合わせて同じインピーダンスを持つ電源部材
および位置検出部材の補助部分を含むのを確実にするこ
とにより、供給される。これは、帰路部材が試験回路を
形成するようにすることにより（第９図参照）、または
第２の点から遠い方の端で電源部材に接続された補助部
材を用いることにより、行うことができる。もしそのよ
うな要素が存在するならば、システムの感度は全長にわ
たって等しくなる。そのような要素が存在しないなら
ば、位置検出部材の（第１と第２の点間の）インピーダ
ンスは可変となり、出来事を信号化する接続のインピー
ダンスの範囲を正確に固定することができなくなる。そ
のような要素が存在しない場合、接続のインピーダンス
の限界値は、位置検出部材の全長インピーダンスの、好
ましくは少なくとも２倍、より好ましくは少なくとも５
倍、特に少なくとも10倍である。

このようなシステムの感度は、（たとえば異なる最少の
量の漏れを信号化するように）容易に変えることができ
る。固定電流電源を用いている場合、感度は、電源のコ
ンプライアンス電圧を変えることにより、および／また
は試験回路中に既知のインピーダンスを含ませることに
より、および／または出力電圧の予備選択された範囲を
変えることにより、変化させることができる。固定電圧
電源を用いている場合、電圧の大きさを変えることがで
き、および／または既知のインピーダンスを試験回路中
に含ませることができ、および／または予備選択された
電流値を変えることができる。

本発明は、V/I比が所定範囲内にある場合にのみ情報を
報告するシステムを供給するために位置検出部材、電源
部材および帰路部材に接続するのに適した装置であっ
て、 （１）第１ターミナル、 （２）第２ターミナル、 （３）第３ターミナル、 （４）第１および第２ターミナルを電源に接続する手
段、 （５）第２および第３ターミナルの間の電圧降下を測定
する電圧測定器具、 （６）電圧測定器具により測定された電圧降下から誘導
される情報を表示する表示ユニット、 および （７）第１および第ターミナルが電源に接続され、位置
検出部材ならびに電源部材を介して相互に接続されて試
験回路を形成した時、V/I（ここで、Ｖは電源の出力電
圧（単位ボルト）、Ｉは試験回路中の電流（単位アンペ
ア）である。）の比が所定の範囲外である場合、表示ユ
ニットが情報を表示するのを防止する器具 を有して成る装置を包含する。この装置は、多くの場
合、要素（１）〜（７）を取り付けるための支持部材、
および／または要素を物理的および／または電気的に保
護するハウジングを含んでいる。

5.基準インピーダンスを用いた位置検出部材での電圧降
下の測定 「固定」電流電源を非常に小さい電流の供給のために用
いる場合、電流は「固定」値から（出力電圧がコンプラ
イアンス電圧より低い場合においても）実質的に（たと
えば約４％）変化する。他の要因も試験回路の電流を時
間に対して変化させる。これらの状況下で、好ましくは
試験回路は位置検出部材に直列に接続される基準インピ
ーダンスを含み、第１の点の位置は第１の点と第２の点
との間での電圧降下と基準インピーダンスでの電圧降下
との比から計算される。実際、この手順によって、基準
インピーダンスでの電圧降下を測定することにより試験
回路の電流が測定される。さらに詳しくは、米国特許出
願第603,484号（1984年４月24日出願。発明者：ボノニ
およびフランク）を参照されたい。

6.位置検出部材 位置検出部材は好ましくは長い部材である。この用語
は、ある方向の長さが、他の寸法に比べて実質的に大き
い、たとえば少なくとも100倍、しばしば少なくとも100
0倍、時には少なくとも10000倍、そして少なくとも1000
00倍でさえある部材を意味するものとして用いられる。
しかしながら、位置検出部材は、シートまたは他のより
複雑な計上の部材であってもよい。

位置検出部材は、好ましくは容易にかつ正確に測定でき
る電圧降下を生じさせるのに十分なインピーダンスを持
つ。従って、該部材は、平均で少なくとも0.33オーム/m
（0.1オーム／フィート）、特に少なくとも3.3オーム/m
（１オーム／フィート）、たとえば3.3〜16.5オーム/m
（１〜５オーム／フィート）の抵抗を持つのが好まし
い。一方、好ましくはその抵抗は高すぎてはならず、好
ましくは平均で3.3x10⁴オーム/m（10⁴オーム／フィー
ト）より小さく、より好ましくは、3.3x10²オーム/m（1
0²オーム／フィート）より小さく、特に65.5オーム/m
（20オーム／フィート）より小さい。本発明の重要な特
徴は、作動条件下で、位置検出部材のインピーダンスが
実質的に第１の点と第２の点との間の距離にのみ依存し
ていることである。このことは、そうでないと電圧測定
器具により測定した電圧の変化から第１の点の位置を計
算することが不可能であるので、重要である。位置検出
部材は、単位長さ当たり抵抗が一定であり、電圧の変化
が第１の点と第２の点との間の距離に直接比例するよう
するため、長さに沿って均一な断面を有していてよい。
しかし、変圧変化と部材の長さを相関させるように部材
の長さに沿って既知と様式でインピーダンスが変化する
限り、これは本質的ではない。すなわち、ある状況で
は、低いインピーダンスを持つ長い中間要素により接続
された複数の離されたインピーダンスから成る位置検出
部材を用いることにより著しい利点が得られることがあ
る（これに関しては、1984年６月７日出願の米国特許出
願（発明者：ポール・ホウプトリ）を参照。）。位置検
出部材の抵抗率（従って、抵抗）に影響を与える最も一
般的な変数は、温度である。多くの物質、特に銅および
導電体として最も一般的に用いられる他の金属の抵抗は
温度により変化する。変化の程度は、多くの用途では重
要でないが、位置検出部材の長さに沿って温度が実質的
かつ予想不可能に変化することがある状況では第１の点
の位置検出に許容できない誤差をもたらす。従って、位
置検出部材は、−100℃から＋500℃、好ましくは０〜10
0℃、特に０〜200℃の温度範囲にある少なくとも１つの
25度の温度領域で平均で少なくとも0.003/℃、好ましく
は少なくとも0.0003/℃、特に少なくとも0.00003/℃の
インピーダンス（通常は抵抗）の温度係数を持つべきで
ある。簡単な金属導体については、インピーダンスの温
度係数は抵抗の温度係数と同じである。銅についての値
は、約0.007/℃である。より小さい抵抗の温度係数を持
つ金属はよく知られており、コンスタンタン（Constant
an、ユーレカ（Eureka）としても知られている。）、マ
ンガニン（Manganin）およびコペル（Copel）を包含す
る。他の例は、たとえばInternational Critical Table
s,第VI巻,156〜170頁（1929年、マグロウーヒル・ブッ
ク社から出版）に掲載されている。

もちろん、位置検出部材、電源部材および帰路部材が十
分強く、装着および使用中に被るストレスに耐えること
ができるように組み立てられなければならないことも重
要である。帰路部材については、これは問題とならな
い。なぜなら、該部材は通常のポリマー絶縁ジャケット
中に確実に包囲することができ、好ましくはそのように
包囲されているからである。しかしながら、電気的接触
が、位置検出部材および電源部材の中間点で必要であ
り、帰路部材の中間点でも必要となることがある。この
ことは、１またはそれ以上の部材が比較的小さい断面を
有するワイヤである時、問題となり得る。しかし、本発
明の多くの応用、特に出来事が電界質の存在である応用
では、所望の性質の優れた組み合わせが、位置検出部材
および／または金属芯と導電性ポリマーから成り該芯を
電気的に包囲する長いジャケットを含んで成る部材を用
いることにより得られることが見い出された。本明細書
では、「電気的に包囲する」とは、（両端の中間におい
て）芯に達する全ての電気経路がジャケットを通過する
ことを意味するものとして用いる。通常、導電性ポリマ
ーは完全に芯を包囲し、たとえば熔融押出法により供給
される。しかし、絶縁部分と導電部分を交互にもつジャ
ケットを用いることも可能である。

本明細書で用いる「導電性ポリマー」は、ポリマー成分
（たとえば、熱可塑性樹脂またはエラストマーもしくは
２種またはそれ以上のポリマーの混合物）と、ポリマー
成分中に分散された粒状導電性充填材（たとえば、カー
ボンブラック、グラファイト、金属粉末またはこれらの
２種またはそれ以上）を含んで成る組成物を意味する。
導電性ポリマーは、よく知られており、様々な用途と共
に次のような文献に記載されている： 米国特許第2,952,761号、第2,978,655号、第3,243,753
号、第3,351,882号、第3,571,777号、第3,757,086号、
第3,793,716号、第3,823,217号、第3,858,144号、第3,8
61,029号、第4,017,715号、第4,072,848号、第4,117,31
2号、第4,177,446号、第4,188,276号、第4,237,441号、
第4,242,573号、第4,246,468号、第4,250,400号、第4,2
55,698号、第4,271,350号、第4,272,471号、第4,304,98
7号、第4,309,596号、第4,309,597号、第4,314,230号、
第4,315,237号、第4,317,027号、第4,318,881号および
第4,330,704号;J.Applied Polymer Science19 813−815
（1975）,KlasonおよびKubat;Polymer Engineering and
Science18 649−653（1978）,Narkisら；西ドイツ公開
特許第2634999号、第2755077号、第2746602号、第27550
76号、第2821799号；ヨーロッパ公告特許出願第38718
号、第38715号、第38713号、第38714号、第38716号；英
国特許出願第2,076,106A号；米国特許出願第184,647
号、第250,491号、第273,525号、第274,010号、第272,8
54号、第300,709号、第369,309号および第380,400号。

通常、導電性ポリマーの抵抗率は、先に示した抵抗率の
好ましい温度係数をかなり越える割合で温度と共に変化
し、PTC導電性ポリマーの抵抗率は、しばしば100℃の温
度範囲で10倍またはそれ以上増加する。それ故、導電性
ポリマージャケットを含む位置検出部材では、遭遇する
可能性のある全ての温度、たとえば０〜100℃の全ての
温度において、導電性ポリマージャケットの各長手方向
断面が、芯の長手方向の抵抗より少なくとも100倍、好
ましくは少なくとも1000倍の抵抗を持つことが重要であ
る。このようにすると、（芯およびジャケットは並列に
接続されているので）ジャケットは長い導体の抵抗にな
んら実質的に関与せず、抵抗の温度変化は重要でなくな
る。

位置検出部材上の第２の点は、即知の位置を持たなけれ
ばならず、通常固定点である。システムが独立して生じ
る異なるタイプの出来事を検知するように設計されてい
る場合、第２の点は、好ましくは異なる出来事を検知す
るための同じ固定点である。長い位置検出部材の場合、
第２の点は通常、位置検出部材の一端または他端にあ
る。しかし、本発明はたとえば、異なる多くの出来事が
多くの第１の点を検証する場合、複数の第１の点の位置
を決定する為に複数の第２の点を同時にまたは次々に用
いることも包含する。

7.電源部材 電源部材は、好ましくは位置検出部材と同じ一般的な正
常を持ち、同じ一般的な経路をたどる。従って、位置検
出部材および電源部材は、同じ長い経路を、（必ずしも
必要ではないが）多くの場合は平行してたどる長い部材
であることが好ましい。電源部材と位置検出部材の隣接
した末端が（電源を介して）相互に接続されるならば、
非常に多種の長い電気的接続部材により、出来事官能性
接続手段への必要な接続が供給され、適切な場合には、
出来事官能性接続手段も供給される。従って、電源部材
は位置検出部材と同じであっても、また異なっていても
よい。特に位置検出部材が導電性ポリマージャケットに
より電気的に包囲されたワイヤである場合、電源部材
は、好ましくは導電性ポリマージャケットにより電気的
に包囲されたワイヤである。上記６節に示した導電性ポ
リマーに関する記述は、電源部材についても適用され
る。電源部材は、好ましくは実質的にリアクランスを持
たない。試験回路に制御された電流を供給するのに必要
な入力電圧を減少させるため、電源部材は位置検出部材
より小さい長さ当たりの抵抗を持つことができる。

唯一の可変インピーダンスが電源部材および位置検出部
材の間で出来事により作られる接続である試験回路を与
えるように両部材を接続する場合、電源部材は、実質的
に位置検出部材と同等であることが好ましい。

8.帰路部材 多くの場合、帰路部材も位置検出部材と同じ一般的な形
状を持ち、同じ一般的な経路をたどる。これは、帰路部
材が位置検出部材の末端へ電気的に接続され、他の部分
では検出部材から絶縁されている場合に好ましい。一方
これは、位置検出部材および電源部材がループの形状の
経路をとる場合には必要ではない。なぜなら、位置検出
部材の両端を（電圧測定器具を介して）接続する帰路部
材は比較的短い部材でありうるからである。出来事が発
生した特に位置検出部材と電源部材との間で接続が形成
されるのみならず、帰路部材と位置検出部材との間で第
１の点または第２の点からはずっと離れた位置検出部材
上のある点において既知抵抗の電気的接続が形成される
ような他の態様では、通常帰路部材は、電源部材および
位置検出部材と同じ一般的な経路をたどる。帰路部材
は、好ましくは実質的にリアクタンスを持たず、便利に
は出来事に関する所望の情報を得るのに帰路部材の抵抗
が無視しうる程度に十分低くなるような単位長さ当たり
の抵抗、たとえば位置検出部材の単位長さ当たり抵抗の
0.01倍以下の抵抗を持つ簡単な絶縁ワイヤであってよ
い。

9.長い接続部材のアッセンブリ 電源部材および位置検出部材、通常帰路部材、存在する
ならば補助部材、ならびに所望されるあらゆる長い部材
（たとえば、連続性を点検するための、または、物理的
強度を与えるための部材）は、所望の長い経路に沿って
配置できるケーブルを形成するように、あらゆる便利な
方法で一体にまとめられていてよい。所望ならば、帰路
部材または位置検出部材または他の部材は、比較的大き
く、強いものであって、他の部材が、たとえば巻き付け
より固定された、好ましくは追加の長い部材を含むこと
があるブレイドの形の補強部材であってよい。種々の巻
き付け形態に関しては、米国特許出願第556,740号およ
び第556,829号を参照することができる。

10.実質的に同等である位置検出部材および電源部材の
使用 非常に重要な改良は、試験回路中の唯一の可変インピー
ダンスが出来事の発生により作られたインピーダンスで
あるようなインピーダンス特性を持ち、かつそのように
接続される位置検出部材を用いることにより達成され
る。前記のように、これにより、所定範囲のインピーダ
ンスを持つ接続を作る出来事に対してのみ長さに沿った
全ての点で官能性となるシステムを設計することが可能
となる。他の重要な利点は、接続自体のインピーダンス
が測定できることである。これは、たとえば （ａ）一定電流電源を用いる場合、出力電圧を測定する
ことにより、 （ｂ）一定電圧電源を用いる場合、試験回路中の電流を
測定するようにより、または （ｃ）出来事の位置が決定された後、ボルトメータによ
り測定された電圧が出来事のインピーダンスの測定であ
るように、スイッチ配列を含ませることにより 行うことができる。

位置検出部材が、複数の分離インピーダンス要素を含む
前記ホウプトリの米国特許出願に記載の種類である場
合、電源部材は、好ましくは対応する分離インピーダン
ス要素を含む。そのようなシステムを組み立てるため
に、位置検出部材、電源部材および出来事が発生した時
にこれら部材を接続する出来事官能性接続部材にインピ
ーダンス要素を供給するように位置検出部材および電源
部材に接続することができる予備組み立てモジュールを
用いるのが便利である。このようなモジュールは、新規
であり、本発明の一部である。すなわち、本発明の別の
要旨によれば、出来事に関する情報を検知し、獲得する
方法において用いるのに適した出来事感応性モジュール
であって、 （１）実質的なインピーダンスを持つ第１インピーダン
ス要素、 （２）相対的に非常に小さいインピーダンスを持ち、一
端が第１インピーダンス要素に接続されている第１導
体、 （３）第１インピーダンス要素と等しいインピーダンス
を持つ第２インピーダンス要素、 （４）相対的に非常に小さいインピーダンスを持ち、一
端が第２インピーダンス要素に接続されている第２導
体、および （５）出来事の発生時に第１および第２導体間の電気的
接続を成すことができる出来事感応性接続手段を含んで
成り、 第１インピーダンス要素および第１導体は、出来事が無
い場合、第２インピーダンス要素および第２導体から電
気的に絶縁されており、 第１インピーダンス要素と第１導体は、長い位置検出部
材の中間要素の入力および出力部分に対して直列に接続
可能であり、第２インピーダンス要素と第２導体は、長
い電源部材の中間要素の入力および出力部分に対して直
列に接続可能であるモジュールが提供される。

好ましくは、モジュールは第１導体の他端に接続された
第３インピーダンス要素、および第２導体の他端に接続
された第４インピーダンス要素を含んでおり、第３およ
び第４要素は、第１および第２要素と同じインピーダン
スを持つ。このような好ましいモジュールを用いると、
位置検出部材の入り部分が第１要素に接続され、出部分
が第２要素に接続されているか、あるいはその逆である
かは、問題とはならなくなる。同様に、電源部材の入り
部分が第２要素に接続され、電源部材の出部分が第１要
素に節続されているか、あるいはその逆であるかは問題
とはならなくなる。このことはシステムの不正確な設置
の危険性を低減させる。実際、出来事官能性接続手段
が、その中を電流がどちら向きに流れようと、同様に作
動するならば、位置検出部材が導体の１つを介して接続
され、かつ電源部材が他の導体を介して接続されている
限り、電源部材および位置検出部材の中間部分がモジュ
ールにどのように接続されているかは、問題ではない。

モジュールはしばしば、要素（１）〜（５）が固定され
る支持部材、および／または物理的ならびに／もしくは
電気的に要素を保護するハウジング、および／または上
述のようにモジュールを接続するためのターミナルを含
む。

11.電力供給 第１および第２の点の間に流れる電流は、既知の大きさ
でなければならず、好ましくは制御された電流電源、た
とえばガルバノスタットにより供給される。しかし、第
１の点の位置を計算するために装置に電流測定器具が含
まれている限り、制御された電圧電源も使用可能であ
る。電流は、連続的なまたはパルス状の直流、もしくは
規則正しい正弦波または他の波形の交流であってよい。
第１と第２の点の間を流れる電流は、多くの場合、0.05
〜100mA、特に0.1〜10mA、たとえば0.5〜3mAである。し
かし、非常に長い経路について出来事を監視しなけらば
ならない場合、特に米国特許出願第603,484号に記載さ
れているように基準インピーダンスを用いる時には、さ
らに小さい電流を用いることができる。制御された電流
電源は、たとえばより低い電流レベルで検知された故障
を位置決定する場合に精度を向上するため、好ましくは
固定電流電源または所望の既知値の電流を供給するよう
に調節できる電流電源である。しかし、第１および第２
の点の間に流れる電流を測定する電流測定器具と組み合
わせて、固定電圧電源を用いることも可能である。電源
は、好ましくは常時第２の点で位置検出部材に接続さ
れ、出来事が存在しない時には、それ以外では位置検出
部材から絶縁されている。

12.電圧測定器具 電圧測定器具は、どのような形式のものでもよく、適切
な器具は当業者にはよく知られている。好ましくは、電
圧測定器具は、少なくとも10000ohm、好ましくは少なく
とも1megohm、特に少なくとも10megohmの抵抗をもつボ
ルトメータである。

13.装置の各要素間の物理的、電気的関係 第１図に付いての説明において簡潔に説明したように、
本発明の装置の各要素の物理的および電気的関係は、広
範に変えることができる。第２〜24図は、第１図に一般
的に示した回路の特定の例であって、かつ本発明の好ま
しい態様である多くの異なる配列を示す。第２〜24図の
それぞれには、電源15、電圧測定器具14、位置検出部材
11、電源部材12および帰路部材16がある。位置検出部材
は、抵抗体として示されているが、これは位置検出部材
に電源部材が接続される第１の点の位置を正確に検出で
きるのに電圧降下が十分大きいように、多少の抵抗を持
つ必要があるからである。電源部材は、いくつかの図面
では簡単な低抵抗導体として、また他の図面では位置検
出部材と同じ抵抗部材として、示されている。帰路部材
は簡単な低抵抗導体として示され、これが好ましいが、
帰路部材は、既知の抵抗である限り実質的な抵抗を持っ
ていてよい。接続Ｅ、E₁、E₂およびE₃は、試験回路の一
部を成すならば、抵抗体として示されているが、これ
は、本発明はこれらの接続が不確定で、高い抵抗を持つ
ことを許容するからである（もちろん、これら接続は実
質的にゼロの抵抗または実質的な既知の抵抗を持ってい
てよい。）。一方、これらと接続が参照回路の一部を成
すならば、簡単な導体として示されているが、これは、
これらの接続は既知で好ましくは小さい抵抗を持つこと
を要求するからである。多くの図面では、スイッチＳ、
S₁およびS₂が示されている。ゼロ抵抗電子接触を形成す
る簡単なスイッチに加え、試験回路には他の手段も採用
することができる。また、既知抵抗の接続を与える他の
手段を参照回路に用いることができる。第２〜29図の内
の多くの図面では、電源は制御された電流電源として示
されているが、第３図および第26図では、電源はバッテ
リであり、試験回路は電流計154を含んでいる。第４図
では、電源は制御された電圧交流電源であり、試験回路
は再び電流計154を含んでいる。

各要素間の可能な異なる関係を、第２〜29図を例として
用いて、説明する。

（Ａ）電源は、第２〜７図および第12〜29図に描かれて
いるように位置検出部材上の第２の点の近くに、または
第８〜９図に描かれているように第２の点から離れた位
置検出部材の端の近くに、配置することができる。多く
の場合、電源および電圧測定器具は、第２〜５図および
第７〜29図に描かれているように、相互に接近して配置
される。

（Ｂ）たとえば第10図に示されているように、装置は１
またはそれ以上のスイッチを含み、これらを一団とし
て、あるいは独立に作動させることにより、第２の点が
位置検出部材の一端にある第１配列（第２図参照）か
ら、第２の点が位置検出部材の他の端にある第２配列
（第９図参照）へと位置検出部材と電源部材との間の接
続の切り換えを行う。これにより、最初に出来事が発生
した一端からの距離の測定、次に出来事が発生した他の
端からの距離の測定が可能となる、 （Ｃ）装置は、出来事の発生が電源部材と位置検出部材
との間での接続だけでなく、第５、７、19および20図に
示されているように、帰路部材と位置検出部材との間で
の接続も生じさせるようなものとすることも可能であ
る。このようなシステムは、たとえば定長（cut−to−l
ength）装置を提供す場合に価値のあるものとなる。位
置検出部材と帰路部材との間の接続の形成は、たとえば
一団となったスイッチを用いることによる位置検出部材
と電源部材との間の接続の形成の直後の結果であってよ
く、あるいは一方の接続を生じさせる状態が他の接続を
生じさせてもよい。これら２つの可能性を第５図に示
す。別に、位置検出部材と帰路部材との間の接続は、位
置検出部材と電源部材との間の接続を生じさせた状態と
は異なる状態の存在の結果であってもよい。この可能性
を第７、19および20図に示す。

（Ｄ）たとえば第11図に示されているように、装置は１
またはそれ以上のスイッチを含んでいてよく、スイッチ
は一団となって、あるいは別個に作動してよい。これに
より、装置は第12図に描かれたような電気システムに変
換される。該システムでは、 （ａ）電流は、電源により位置検出部材の全長に流さ
れ、 （ｂ）帰路部材は、電圧測定器具を介して位置検出部材
上の第２の点に接続され、他の部分では位置検出部材か
ら絶縁されており、かつ （ｃ）第２のまたは異なるタイプの出来事が発生した場
合、既知インピーダンスの接続が位置検出部材と帰路部
材との間に形成され、これにより、電圧測定器具、第１
および第２の点の間にある位置検出部材ならびに帰路部
材の部分、および既知インピーダンスの接続から成る参
照回路が作られる。なお、電圧測定器具は、参照回路の
他の要素のインピーダンスを未知部分に比べて非常に大
きい既知インピーダンスを持つ。

（Ｅ）たとえば第13図に示されているように、出来事
は、複数の離れた位置それぞれでの特定の状態の存在か
ら成っていてよく、位置検出部材と電源部材との間の接
続は、直列に接続された複数の状態官能性部材から成る
出来事官能性接続部材を介して作られる。該状態官能性
部材はそれぞれ、該離れた位置に配置され、それぞれ
は、その位置に該状態が存在する時は導電性であり、そ
の位置に該状態が存在しない時は導電性ではない。

（Ｆ）たとえば第14図に示されているように、出来事
は、複数の離れた位置の少なくとも１箇所での特定の状
態の存在から成っていてよく、位置検出部材と電源部材
との間の接続は、並列に接続された複数の状態官能性部
材から成る出来事官能性接続部材を介して作られる。該
状態官能性部材はそれぞれ、該離れた位置に配置され、
それぞれは、その位置に該状態が存在する時は導電性で
あり、その位置に該状態が存在しない時は導電性ではな
い。

（Ｇ）たとえば第15図に示されているように、出来事
は、第１の位置での第１状態の存在および第２の位置
（第１の位置に近接していてよい。）での第２状態の存
在で成っていてよく、位置検出部材と電源部材との間の
接続は、（ａ）第１の位置にあり、第１の位置に第１状
態が存在する時は導電性であり、第１の位置に第１状態
が存在しない時は導電性ではない第１の状態官能性部材
および（ｂ）第２の位置にあり、第２の位置に第２状態
が存在する時は導電性であり、第２の位置に第２状態が
存在しない時は導電性ではなく、かつ第１の状態官能性
部材に直列に接続されている第２の状態官能性材から成
る出来事官能性接続部材を介して作られる。

（Ｈ）たとえば第16図に示されているように、出来事は
第１の位置での第１状態の存在または第２の位置（第１
の位置に近接していてよい。）での第２状態の存在でな
っていてよく、位置検出部材と電源部材との間の接続
は、（ａ）第１の位置にあり、第１の位置に第１状態は
存在する時は導電性であり、第１の位置に第１状態が存
在しない時は導電性ではない第１の状態官能性部材およ
び（ｂ）第２の位置にあり、第２の位置に第２状態が存
在する時は導電性であり、第２の位置に第２状態が存在
しない時は導電性ではなく、かつ第１の状態官能性部材
に並列に接続されている第２の状態官能性部材から成る
出来事官能性接続部材を介して作られる。

（Ｉ）たとえば第17図に示されているように、システム
は、２またはそれ以上の電源部材を含むこともでき、電
源部材は、（各電源部材について異なる）特定の状態が
存在している時、それぞれ位置検出部材に接続される。
この場合、出来事は、位置検出部材および電源部材が続
いている長い経路に沿った任意の点での２つ（またはそ
れ以上）の状態を１つの存在である。システムは、１つ
を除いて他の全ての電源部材を切り離し、よって特定の
状態のいずれが存在しているかを決定することが可能と
なるように、たとえば第17図に示されているようにスイ
ッチを含んでいてよい。

（Ｊ）たとえば第18図に示されているように、システム
は、補助電源部材を含んでいてよく、該補助電源部材
は、電源に接続されており、特定の第２状態が存在する
場合に電源部材（または他の補助電源部材）に接続され
ることになる。この第２状態は、電源部材を位置検出部
材に接続させた第１状態とは異なる。この場合、出来事
は、経路に沿った１またはそれ以上の任意の点での補助
電源部材を電源部材に接続させることになる第２状態、
および経路に沿った１またはそれ以上の点での電源部材
と位置検出部材とを接続させることになる第１状態の存
在である。

（Ｋ）たとえば第19図および第20図に示されているよう
に、システムは、少なくとも１つの補助復帰部材を含ん
でいてよく、該補助帰路部材は、電圧測定器具に接続さ
れており、第２状態が存在する場合に帰路部材に接続さ
れることになる。この第２状態は、電源部材を位置検出
部材に接続させた第１状態とは異なる。帰路部材は、第
19図に示されているように、第２の点から遠い位置検出
部材の端に接続することができる。この場合、出来事
は、経路に沿った１またはそれ以上の点での第１状態、
および経路に沿った１またはそれ以上の点での第２状態
の存在であり、与えられる情報は第２の点に最も近い第
１状態の位置である。

一方、第20図に示されているように、帰路部材は第３状
態の結果として位置検出部材に接続されるようにするこ
とができる。

（Ｌ）たとえば第21図に示されているように、装置がル
ープ状で長い経路に沿うようにすることも可能である。
こうすれば、帰路部材は、長い経路に沿う必要はなく、
電圧測定器具を介して、位置検出部材の両端を簡単に結
ぶことができる。

（Ｍ）たとえば第22図に示されているように、複数の出
来事検出ステーション（同じまたは異なる出来事を検出
することができる。）を位置検出部材から離れた位置に
配置し、位置検出部材と電源部材との間のスイッチ（た
とえば、電磁的に作動されるリレー）へ電気的に（また
は他の状態で）接続することが可能である。

（Ｎ）たとえば第23図に示されているように、出来事検
出が離れたゾーンにおいてのみ必要な場合、位置検出部
材は（ａ）複数の離れた長い位置検出要素（第23図中の
144A、114B、114Cおよび114D）および（ｂ）複数の離れ
た長い中間要素（第23図中の115A、115Bおよび115C）を
含むことができ、該位置検出要素はそれぞれは、接続が
形成される一連の点を与え、好ましくは比較的大きい単
位長さ当たりの抵抗を持ち、該中間要素は、位置検出要
素を物理的かつ電気的に接続するが、電源部材には直接
接続されることにはならず、好ましくは比較的小さい抵
抗を持つ。このシステムは、たとえば検知および位置決
定が街路に沿って相互に離された複数の家屋のそれぞれ
で必要とされるが、家屋の中間では必要でない場合に用
いることができるであろう。

（Ｏ）本発明の方法は、第24図に描かれているように、
分岐した経路に沿って出来事の位置検出を行うのにも用
いることができる。しかし、このように分岐システムを
用いる場合、電圧測定器具が第１の分岐点を越えた距離
での出来事を示したならば、故障について２またはそれ
以上の可能な位置が存在する。所望により、制御された
電流電源およびボルトメータを（好ましくは検知システ
ムとして同時に装着された低抵抗引込リード線を介し
て）分岐点で導体に接続することにより、位置を正確に
決定することができる。（この方策は、分岐システムに
おいて、出来事の一般的な領域が示された後、出来事の
位置を更に正確に与えようとするために用いることもで
きる。）。一方、異なる周波数の交流電源を連続的に用
いることができ、一度にただ１つの分岐のみが試験でき
るようにフィルターを異なる分岐に配置することもでき
る。

（Ｐ）たとえば第９図および第25〜29図に示されている
ように、電源部材が位置検出部材と同じインピーダンス
特性を持ち、試験回路の唯一の可変インピーダンスが接
続のインピーダンスであるように接続することも可能で
ある。第９、25、26、28および29図では、位置検出部材
および電源部材は一定の単位長さ当たり抵抗を持つ連続
抵抗体として示されている。第27図には、複数の抵抗体
111（位置検出部材中）および121（電源部材中）、さら
に複数の低抵抗中間要素112、122を含む位置検出部材お
よび電源部材が示され、これら抵抗体は同一または異な
る抵抗R₁〜Rmを持つことができる。第25、26、28および
29図の出来事接続Ｅは、中間の大きさの抵抗体として示
されている。第27図では、出来事接続はスイッチＳの１
つまたはそれ以上を閉じることにより形成される。スイ
ッチは、それらに直列になった、同一または異なった抵
抗体R_A〜R_Nを持つ。

第27図には、位置検出部材に直列接続された基準抵抗体
Rf、および基準低抗体での電圧降下を測定するボルトメ
ータ141も示されている。これによって、２つのボルト
メータで測定された電圧降下の比から接続の位置を計算
することができる。

第28図は、電源の出力電圧を測定する第２のボルトメー
タを含む以外は、第25図と同様である。接続Ｅのインピ
ーダンスは、出力電圧から計算することができる（電源
が所望の「固定」電流を送り出す限り）。

第29図は、やや第25図に似ているが、図示されているご
とく、帰路部材に接続できる（こうして第25図に示され
たようになる）ように、あるいは位置検出部材の近い端
から切断されて電源部材の近い端に接続できるようにス
イッチ161を含んでいる。後者の形態では、ボルトメー
タで測定された電圧は、接続Ｅのインピーダンスの測定
である。

14.電圧降下と距離の関係 電圧測定器具により測定された電圧降下と第１の点およ
び第２の点の間の距離との関係は、装置の設計に依存す
る。接続は位置検出部材の長さに沿った任意の点で形成
でき、位置検出部材は長さに沿って均一なインピーダン
スを持つ場合、関係は、第30図に示したように均一な傾
きの直線となる。出来事感応性接続部材が不連続で、位
置検出部材への接続は離れた点でのみ可能な場合、第31
図に示したような、点の集まりとなる。位置検出部材
が、第23図に示されているように位置検出ゾーンと接続
ゾーンに分割され、位置検出ゾーン任意の点で接続可能
な場合、関係は第32図のようになる。

15.特殊な出来事感応性接続手段 第33〜38図は、本発明の装置の断面図を示す。第33図お
よび第34図の装置は、金属芯121および導電性ポリマー
被覆122を持つ電源部材；温度変化に対して実質的に不
変の抵抗を有する金属から成る芯111および導電性ポリ
マー被覆112を持つ位置検出部材；および金属から成
り、ポリマー製絶縁ジャケット161により包囲された帰
路部材を含む。

第33図では、凹表面を持つポリマー絶縁接続部材20が電
源部材および位置検出部材の間に存在し、要素は、孔を
持ち従って液体透過性の絶縁ジャケット91により一体に
結合されている。第33図に示された装置の周囲に電解質
がない限り、位置検出部材および電源部材の間に電気的
接続はない。しかし、装置が電解質にさらされたなら、
位置検出部材と電源部材との間にイオン的接続が形成さ
れる。

第34図では、部材21が位置検出部材と電源部材との間に
存在し、要素は絶縁ジャケット92により包囲されてい
る。通常の状態では、部材21は位置検出部材と電源部材
との間の電気的接続を妨げるが、部材21は、出来事が発
生すると導電体となる物質から成るか、または含んでい
る。たとえば、部材21は、発泡構造がある出来事により
壊された時移動性イオン種を形成する物質を含む有機ポ
リマー発泡体から成っていてよい。そのような出来事と
してはたとえば、柔軟なジャケット92を通して伝えられ
る過剰な圧力を含む出来事、または発泡体を熔融する過
剰な温度を含む出来事、またはジャケット92に侵入し
（この為にジャケットには孔が設けられていてよい）、
発泡部材と反応する化合物の存在を含む出来事などがあ
る。部材21は、圧縮された時導電性となる物質で作られ
ていてよい。

第35図は、過剰温度故障状態を検知するための装置の断
面図である。位置検出部材11および電源部材12は、絶縁
ストリップ20により分離された金属ストリップであり、
導体間に空気ギャップ21を規定する。帰路部材16および
それを包囲する絶縁ジャケット161も存在する。金属ス
トリップ７および８から成るバイメタル製Ｃクリップが
絶縁パッド78を介してストリップ11および12の中央部分
に取り付けられており、通常の状態では、クリップは示
されたように開いた位置にあるが、温度がある値を越え
るとクリップは閉じ、ストリップ11および12を電気的に
接触させるように構成され、配列されている。適当なＣ
クリップは、ばね鋼部材および記憶金属部材から構想さ
れている。たとえば、通常の状態で内側の部材７がばね
鋼で作られ、外側の部材８がマルテンサイト状態の記憶
金属から作られており、部材７により延伸形態に保持さ
れていたとすると、温度が記憶金属の遷移温度に達した
場合、部材８は、部材７の弾性的抵抗に打ち勝ち、スト
リップ11および12を接触させるように回復する。

第36図は、いくぶん第35図に似ているが、温度が特定の
水準以下に低下した時にストリップ12をワイヤ11に電気
的に接触させるため、バイメタル部材を用いている。ス
トリップ12は、ばね鋼から作られた内側部材７および記
憶金属から作られた外側部材を８を持つＣクリップに接
続されている。Ｃクリップは、孔付絶縁部材20中の空気
ギャップ21によってワイヤ11から分離されている。通常
の状態では、記憶金属部材８はオーステナイト状態にあ
って、ストリップ11および12の間に接触がないようにば
ね鋼部材７を圧縮された形状に保持している。温度が記
憶金属の遷移温度以下に低下すると、部材８は弱いマル
テンサイト状態に変換され、ばね鋼部材は延伸してスト
リップ12とワイヤ11の間に電気的接続を生じさせる。

第35図および第36図では、一般にＣクリップは、不連続
な、離れている複数の部材から成る。けれども、連続Ｃ
クリップも満足のいくものである。

第37図および第38図には、たとえば侵入者警報装置とし
て床被覆の下に配置される、圧力の増加を検知する装置
が示されている。電源部材12は金属ストリップの形状で
あり、上表面に孔21を持つ絶縁ポリマーシートで包囲さ
れている。位置検出部材11は、定抵抗金属ワイヤであ
り、該ワイヤは、絶縁シート22により部材12から離され
ており、孔21を横切る。帰路部材16は第２導体の下に配
置され、全ての点で該導体から絶縁されている。種々の
要素は、柔軟なポリマージャケット92により包囲されて
いる。通常の状態では、位置検出部材および電源部材は
電気的に接続されていない。しかし、絶縁ジャケットの
上表面への圧力が十分に増加すると、位置検出部材が孔
21を通して電源部材に接触させられる。

次に実施例を示し本発明を具体的に説明する。

実施例１ 第２図に示した回路を作成した。制御された電流電源
は、18ボルトのコンプライアンス電圧を持つガルバノス
タットであり、0.001アンペアの制御された電流を発生
した。ボルトメータは、1megohmの入力インピーダンス
および200mAのフルスケール読みを有していた。電源部
材は、導電性ポリマー組成物の熔融押出ジャケットによ
り包まれた30AWG銅ワイヤ（直径約0.032cm）であった。
ジャケットの厚さは約0.1cm（0.04インチ）であった。
導電性ポリマー組成物は、25℃で約3ohm・cmの抵抗率を
持ち、熱可塑性ゴム（商品名:TPR−5490）に分散された
カーボンブラック（約45重量部）を含む。このゴムは、
ポリプロピレンとエチレン／プロピレンゴム（約55重量
部）のブレンドと考えられる。位置検出部材は、銅ワイ
ヤの代わりに30AWGコンスタンタンワイヤ（直径約0.032
cm）を用いる以外は電源部材と同じであった。第２導体
の抵抗は、9.65ohm/cm（2.940ohm/フィート）であっ
た。帰路部材は、12AWG銅ワイヤ（直径約0.28cm）であ
り、ポリマー絶縁ジャケットで包まれていた。

多数の試験において、湿ったスポンジを位置検出部材お
よび電源部材の間に配置して両者間の電気的接続を行わ
せたが、試験の間には部材を乾燥した。理論から予想さ
れた通り、湿ったスポンジまでの距離（ｍ）は、次の等
式から計算することができた： 式中、Ｖは、ボルトメータにより記録された電圧（ボル
ト）である。実際の距離と計算値ｄとの間の誤差は、0.
1％以下であった。

実施例２ 実施例１で用いたガルバノスタットおよびボルトメータ
を用いて第２図の装置を作成した。作動が第37図および
第38図のものとしていくぶん似ている装置を次のように
して作成した。電源部材を供給するために、銅ホイルの
ストリップを架橋ポリフッ化ビニリデンのチューブの内
底表面に取り付けた。位置検出部材を供給するために、
30AWGコンスタンタンワイヤ（直径約0.0332cm）をポリ
フッ化ビニリデンチューブの内上表面へ、銅ストリップ
とは径方向反対側に固定した。ワイヤは、全長にわたっ
てチューブと実質的に接触して保持されるように、一定
間隔毎にチューブ内で編まれていた。帰路部材は、30AW
G絶縁銅ワイヤ（直径約0.032cm）であった。

多くの試験において、近い末端から離れた位置でチュー
ブの上表面に圧力を加えた。チューブは弾性的に変形さ
れ、位置検出部材と電源部材とを接触させた。その結
果、ボルトメータの読みが得られ、それから圧力点の位
置を計算することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法の一般化された模式的回路図、 第２〜30図は、本発明の方法および装置の模式的回路
図、 第30〜32図は、第１の点と第２の点との間の電圧降下が
本発明の異なるシステムにおいてどのように変化しうる
かを示すグラフ、および 第33〜38図は、本発明の装置の模式的断面図である。 １……第１の点、２……第２の点、7,8……金属ストリ
ップ、11……位置検出部材、12……電源部材、13……補
助接続部材、14……電圧測定器具、15……電源、16……
帰路部材、20……ポリマー絶縁接続部材、21……電気ギ
ャップ、２……絶縁シート、78……絶縁パッド、91,92
……絶縁ジャケット、111……抵抗体、112……中間要
素、114……位置検出要素、121……抵抗体、122……中
間要素、141……ボルトメータ、152……接続手段、153
……、154……電流計、161……スイッチ、E,E₁,E₂およ
びE₃……接続、S,S₁およびS₃……スイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ６１８１０９ (32)優先日 1984年６月７日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） 審判番号 平5−12404 (72)発明者 ジエイムス・パトリツク・リード アメリカ合衆国94123カリフオルニア、サ ン・フランシスコ、ビーチ・ストリートナ ンバー10 1745番 (72)発明者 ピーター・エル・ブルツクス アメリカ合衆国カリフオルニア、ロス・ア ルトス、グレン・アルト611番 (72)発明者 トーマス・ダブリユ・トールズ アメリカ合衆国カリフオルニア、サン・フ ランシスコ、ジヤクソン・ストリート3034 番 (72)発明者 ラリー・ラツセル・リーダー アメリカ合衆国95129カリフオルニア、サ ン・ホセ、リトルオーク・ドライブ1182番 (56)参考文献 特開 昭53−75519（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】長い検知経路に沿ったある位置での液体電
   解質の漏れを監視し、かつ発生時に漏れを検知し、位置
   を決定する方法であって、漏れの発生時に、 （１）長い導電性位置検出部材と長い導電性電源部材と
   の間に電気的接続が作られ、該接続は電解質を通過し、
   実質的かつ未知のインピーダンスを有し； 位置検出部材および電源部材は、（ａ）相互に離されて
   おり、（ｂ）該長い検知経路に沿って配置されており、 位置検出部材は、その一端から中間点までの抵抗が分か
   れば中間点の位置が決定できるような、その長さに沿っ
   て既知の抵抗特性を有しており、位置検出部材および電
   源部材それぞれは、長い金属芯、および該金属芯を電気
   的に包囲している導電性ポリマーから成る被覆を含んで
   なり、該位置検出部材および該電源部材は両者で漏れの
   発生時に該電気的接続を可能とするように漏れに対して
   感受性であり、 位置検出部材への接続は、漏れの位置である位置検出部
   材上の第１の点で作られ； 接続が作られることにより、（ａ）接続、（ｂ）第１の
   点と位置検出部材の一端である第２の点との間にある位
   置検出部材の部分、および（ｃ）接続ならびに位置検出
   部材上の第１と第２の点間に送られるべき既知固定量の
   電流を発生させる制御電流電源から成る試験回路が形成
   され；かつ 電流および位置検出部材の抵抗特性は、第１および第２
   の点間での電圧降下を測定することにより両点間での位
   置検出部材の抵抗を計算して液体の漏れの位置を決定で
   きるようになっており、 （２）第１および第２の点間の電圧降下を、参照回路の
   一部を成す電圧測定器具を用いて決定し、該参照回路
   は、 （ａ）電圧測定器具、 （ｂ）第１と第２の点間にある位置検出部材の部分、お
   よび （ｃ）長い検知経路に沿って配置された、絶縁された導
   電性帰路部材から成り、電圧測定器具は、（ｉ）位置検
   出部材の一端である第２の点と（ii）帰路部材との間に
   接続されており、帰路部材の他端は第２の点からは遠い
   方の位置検出部材の端に接続されており、 電圧測定器具は、参照回路の他の要素のインピーダンス
   に比べて非常に高いインピーダンスを持ち、 （３）液体電解質の漏れの位置を前記（２）のステップ
   での測定から決定するシステム を与えることから成る方法。
2. 【請求項２】電源は、通常の環境では固定値Ｉで電流を
   供給し、接続の抵抗が非常に高ければＩよりも小さい電
   流を供給する電源であり、液体の漏れの位置は、ステッ
   プ３において第１および第２の点間の電流が実質的に該
   固定値Ｉである場合にのみ決定される第１項に記載の方
   法。
3. 【請求項３】電源部材が、位置検出部材と実質的に等し
   いインピーダンス特性を持ち、電源は、試験回路中で、 （ａ）第１の点と第２の点との間の位置検出部材の抵抗
   と （ｂ）試験回路の一部を形成している電源部材の部分の
   抵抗との 和が第１の点の位置に対して独立しているように、位置
   検出部材と電源部材とに接続されている第１項または第
   ２項に記載の方法。
4. 【請求項４】（１）長い検知経路に沿って配置され、一
   端から中間点までの抵抗が分かれば中間点の位置が決定
   できるような、その長さに沿って既知の抵抗特性を有し
   ている長い導電性位置検出部材、 （２）長い検知経路に沿って延びている長い導電性電源
   部材、 該位置検出部材および該電源部材それぞれは、金属芯、
   および該金属芯を電気的に包囲している導電性ポリマー
   から成る被覆を含んでなり、 （３）液体電解質の漏れの発生時に位置検出部材と電源
   部材との間の電気的接続を起こし、接続は、電解質を通
   過し、実質的かつ未知のインピーダンスを有し、漏れの
   位置である第１の点で作られるような漏れに感応性の接
   続手段、 （４）第１の点と位置検出部材の一端である第２の点と
   の間の電圧降下を決定する電圧測定器具、 （５）漏れが位置検出部材と電源部材との間に接続を形
   成した時に既知固定量の電流Ｉを供給する、位置検出部
   材上の第２の点に電気的に接続されている制御電流電
   源、および （６）長い検知経路に沿って配置された、絶縁された導
   電性帰路部材から成り、 電圧測定器具は、（ｉ）位置検出部材の一端である第２
   の点と（ii）帰路部材との間に接続されており、帰路部
   材の他端は第２の点からは遠い方の位置検出部材の端に
   接続されており、 位置検出部材と電源部材との間に実質的かつ未知のイン
   ピーダンスの電気的接続が液体電解質の漏れの発生によ
   り生じ、試験回路と参照回路との形成が可能である。長
   い検知経路に沿ったある位置での液体電解質の漏れを監
   視し、かつ発生時に漏れを検知し、位置を決定する装
   置。