JPH0769246B2 - 漏液位置検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、液体を輸送あるいは貯槽する設備等から液体
が漏洩した場合に、その液体の漏洩位置を検出する漏液
位置検知装置に関する。

（従来の技術） 従来、例えば温水、薬液等の液体をパイプラインを介し
て輸送する際、液体がパイプラインから漏洩するという
事故が発生する場合があり、この漏洩事故の発生位置を
検知するために、これまで種々の漏液位置検知装置が提
案されている。この種の漏液位置検知装置は、例えば電
源及び比較抵抗器（基準抵抗器）等を備える検知部分と
センサ線及び信号線等を備えるセンサ部分とを主要構成
部分として有し、その際、比較抵抗器とセンサ線は直列
に接続されているものがある。

この漏液位置検知装置のセンサ部分において、例えばセ
ンサ線の始点から液体の漏洩点までのセンサ線抵抗値を
絶対値、換言すれば電圧降下の絶対値で測定して位置を
検知する方法をとっている場合には、漏液位置検知装置
の施工、配設状況により、センサ線長さを大きく変えな
ければならないとき、漏洩位置検知のために該検知部分
に用いられていたそれまでの同一の比較抵抗器では、相
対的に漏洩位置の検出精度が劣ることとなり、検出精度
を維持するためには比較抵抗器を変える必要があり、漏
液位置検知装置の施行、配設状況によって比較抵抗器を
変えなければならないという煩わしい問題がある。

さらに、この比較抵抗器を用いて測定するかぎり、位置
検知のために用いられるセンサ線の抵抗値は、位置検知
の誤差を防止するために、製造上等のバラつきを防止し
て、常に一定の値に維持する必要がある。

また、位置検知のために用いられるセンサ線の抵抗値を
常に一定の値に維持する必要があるのは、温度に対して
も同様であり、それゆえ温度等による抵抗変化のごく小
さい材料を選択しなければならず、用いられるセンサ線
の材料面からの制約を受けるという問題もある。

なお、その際、該漏液位置検知装置が定電流回路を採用
している場合には、定電流の制御範囲からはずれるとい
う問題を生じ、電流値等を変更する必要がある場合もあ
る。

さらに、定電流回路の場合、測定されるべき液体の導電
率によって電源出力が大きく変化し、特に導電率の小さ
い液体の場合には、液体の漏洩点での抵抗が増大し、電
源容量の大きいものが必要となる。

一方、ホィートストーンブリッジを用いた、いわゆるマ
レイループ（Murray loop）タイプの漏液位置検知装
置、すなわちセンサ部分の全長と漏洩点との案分比を測
定して位置を検知するような漏液位置検知装置では、セ
ンサ線抵抗値に対し、漏洩点において測定されるべき漏
洩部抵抗が大きいため、ブリッジに加わる測定電圧が 電源電圧に比べかなり小さくなり、精度も悪くなる。こ
の傾向は、測定されるべき液体の導電率が小さい液体に
対し、特にいちじるしい。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その
第１の目的は、液体の漏洩位置を検知するために配設さ
れるセンサ線の単位長さ当たりの抵抗値あるいは全抵抗
値が変化しても、漏洩位置の検出精度を悪化させること
なく、簡単かつ容易に、常に一定の精度で測定すること
ができる漏液位置検知装置を提供することである。

本発明の第２の目的は、製造等によるセンサ線の抵抗値
のバラつきあるいは温度等によりセンサ線の抵抗値が変
化しても、常に一定の精度で測定することができる漏液
位置検知装置を提供することである。

本発明の第３の目的は、漏洩が測定される被測定液体の
導電率が変わっても、常に一定の精度で測定することが
できる漏液位置検知装置を提供することである。

本発明の第４の目的は、漏液位置を測定するために用い
られるセンサ線に好ましくない電圧のような信号が重畳
された場合でも、この信号をキャンセルすることがで
き、測定誤差のない漏液位置検知装置を提供することで
ある。

本発明の第５の目的は、例えばシステム内において圧
力、温度、光、ガス等による異常が発生した場合に、こ
の異常発生位置も検知、表示することができる異常発生
位置検知装置を提供することである。

（課題を解決するための手段） 上記目的は、本発明の漏液位置検知装置によって達成さ
れる。すなわち、要約すれば、本発明は、液体の漏洩を
検知したときに、漏洩点の距離に比例した信号を出力す
るセンサ部分と、クロック信号を発生する発振回路と、
タイミング回路から発する所定のタイミング信号によっ
て前記クロック信号が入力されるアップ・ダウンカウン
タと、このアップ・ダウンカウンタからの出力信号が入
力されるディジタル・アナログコンバータおよび前記ア
ップ・ダウンカウンタで計数された計数値を表示する表
示器と、前記ディジタル・アナログコンバータからの出
力信号と前記センサ部分の出力信号とが入力されると共
に、これらの信号を比較し、前記アップ・ダウンカウン
タのアップ計数およびダウン計数を行わしめるコンパレ
ータと、前記センサ部分および前記ディジタル・アナロ
グコンバータに一定の矩形波信号を印加する電源とを備
える漏液位置検知装置である。

（作用） この発明の漏液位置検知装置によれば、センサ部分が、
漏洩した液体を検知したときには、センサ全長に印加さ
れる信号に対し、漏洩点までの距離に印加される信号の
比として、信号を出力するように構成されているので、
液体の漏洩位置を検知するために配設されるセンサ線の
長さが変化しても、漏洩位置の検出精度を悪化させるこ
となく、簡単かつ容易に、常に一定の精度で測定するこ
とができると共に、温度等によりセンサ線の抵抗値が変
化しても、常に一定の精度で測定することができ、さら
に、漏洩を測定する被測定液体の導電率が変わっても、
常に一定の精度で測定することができる。

（実施例） 以下、本発明を、その実施例に基づいて添付図面を参照
しつつ説明する。

第１図は、本発明による漏液位置検知装置の一実施例の
概略説明図である。

第１図を参照すると、本発明の漏液位置検知装置10が示
されており、この漏液位置検知装置10は、電源11及びこ
の電源11と並列に接続されているセンサ部分12を有して
いる。ここで、電源11は、例えば周波数0.5Hzの矩形波
電圧をセンサ部分12に印加する電源であり、センサ部分
12は信号線12a、抵抗線12bおよび吸上線12cを備えてお
り、このセンサ部分12は、漏洩した液体を検知したとき
に、漏洩点の位置に応じて、電源11からの印加電圧に比
例した出力電圧を発生するように構成されたものである
（本実施例では漏洩点までの抵抗線の長さに対して比例
した出力電圧）。すなわち、センサ部分12が、漏洩した
液体を検知したときには、センサ全長に印加される電圧
に対し、漏洩点までの抵抗線長さ（漏洩点までの距離）
に印加される電圧の比として、信号を出力するので、漏
洩点の距離に比例した電圧を出力することになる。

センサ部分12の一端側は、外部基準電圧印加タイプのデ
ィジタル・アナログコンバータ13の基準電圧端子に接続
され、その他端側は、接地されている。センサ部分12で
液体の漏洩が発生した場合には、センサ部分12から上記
したセンサ出力電圧が発せられ、このセンサ出力電圧は
高インピーダンス変換回路14に入力される。参照番号15
は、アップ・ダウンカウンタであり、このアップ・ダウ
ンカウンタ15はディジタル・アナログコンバータ13にデ
ィジタル信号を出力すると共に、表示器16にもディジタ
ル信号を出力する。

高インピーダンス変換回路14の出力信号は、コンパレー
タ17の非反転入力端子に入力され、このコンパレータ17
の反転入力端子には、ディジタル・アナログコンバータ
13からの出力信号が入力される。このコンパレータ17
は、高インピーダンス変換回路14を介して入力されるセ
ンサ出力値とディジタル・アナログコンバータ13の出力
値とを比較する。

コンパレータ17の出力信号は、アンド回路19の一端側入
力に送出されると共に、インバータ20を介してアンド回
路21の一端側入力にも送出されるように構成されてい
る。

アンド回路19及び21の他端側入力には、タイミング回路
22を介して発振回路23から発せられるクロック信号が入
力されるように構成されている。これらのアンド回路19
及び21の出力信号は、それぞれアップ・ダウンカウンタ
15のアップ計数側とダウン計数側に入力されるように構
成されている。なお、ここでタイミング回路22は、発振
回路23から発せられるクロック信号をアンド回路19およ
び21の他端側入力に入力する際、電源11からの印加電圧
のタイミングに合わせて、アンド回路19および21の他端
側入力にクロック信号を印加するようにタイミング信号
を発生するものである。

以上のように構成される上記実施例の作用について以下
に述べる。

いま、上記した構成になる本発明の漏液位置検知装置が
作動状態にあるとき、すなわち、電源11からの矩形波電
圧が、センサ部分12に印加されると共に、ディジタル・
アナログコンバータ13の基準電圧端子に印加されている
とき、センサ部分12にて液体の漏洩が発生すると、セン
サ部分12の吸上線12cを通じて、この液体の漏洩位置に
応じた出力信号すなわち、漏洩点の距離に比例した出力
電圧がセンサ部分12から高インピーダンス変換回路14を
介してコンパレータ17の非反転入力端子に入力され、一
方、コンパレータ17の反転入力端子には、ディジタル・
アナログコンバータ13からの出力電圧が入力される。こ
のディジタル・アナログコンバータ13からの出力電圧
は、アップ・ダウンカウンタ15から出力される計数値に
応じて、予め決められた電圧値を出力されるように設定
されているものである。

ここで、アップ・ダウンカウンタ15からディジタル・ア
ナログコンバータ13に出力される計数値は、発振回路23
から発せられるクロック信号をタイミング回路22から発
せられる所定のタイミングでアンド回路19および21を介
してアップ・ダウンカウンタ15に入力されるものであ
る。本実施例では、電源11から発せられる矩形波電圧の
プラス側のパルス幅をタイミングとして、クロック信号
をアップ・ダウンカウンタ15に入力する。そして、コン
パレータ17にてこれらの出力信号が比較される。

このとき、高インピーダンス変換回路14を介してコンパ
レータ17に入力されるセンサ部分12からのセンサ出力電
圧が、ディジタル・アナログコンバータ13の出力信号よ
りも大きい場合には、コンパレータ17の出力信号は、発
振回路23からのクロック信号と共にアンド回路19を介し
てアップ・ダウンカウンタ15のアップ側に入力され、そ
の結果ディジタル・アナログコンバータ13のセット値を
大きくするように作動する。

かくして、ディジタル・アナログコンバータ13から出力
されるアナログ信号が大きくなり、コンパレータ17に入
力されるセンサ出力電圧よりも大きくなると、コンパレ
ータ17は反転信号を出力し、この反転信号はインバータ
20を介し、発振回路23からのクロック信号と共にアンド
回路21を介してアップ・ダウンカウンタ15のダウン側に
入力され、その結果ディジタル・アナログコンバータ13
のセット値を小さくするように作動する。

このようにしてコンパレータ17は、ディジタル・アナロ
グコンバータ13からの出力信号をセンサ出力電圧に対し
て比較、制御し、結果的にアップ・ダウンカウンタ15か
らディジタル・アナログコンバータ13に入力されるクロ
ック信号を制御して、アップ・ダウンカウンタ15が交互
にアップ、ダウン動作を繰り返す状態になったときに、
漏液位置の測定位置と判断し、このときのアップ・ダウ
ンカウンタ15の出力信号が表示器16に入力され、漏液位
置が表示される。なお、上記した電源11の印加電圧を0.
5Hzの矩形波電圧としたのは、被漏洩液体の分極現象を
キャンセルするのに効果的であるためである。

次に、本発明の他の実施例を、第２図を参照して述べ
る。以下、第１図に示す実施例と同じ部分には同じ参照
番号を付して、その説明を省略する。この第２図に示す
実施例は、第１図に示す実施例とほぼ同じであるが、第
１図に示す実施例と異なるところは、ディジタル・アナ
ログコンバータ13の次段にスケース調整増幅器18、およ
び高インピーダンス変換回路14の次段に分極電圧補正回
路25を付加した点が異なる。

ここで、上記したスケール調整増幅器18について述べ
る。

いま、センサ部分12の出力信号のスケール値にディジタ
ル・アナログコンバータ13の出力値を調整する場合を考
えてみる。

電源11からセンサ部分12に印加されるセンサ印加電圧を
Ｅ、センサ出力電圧をＶ、センサ出力計数をｘ（０〜
１）とすると、センサ出力電圧Ｖ＝Exとなる。一方、デ
ィジタル・アナログコンバータ13に印加される印加電圧
もセンサ部分と同様にＥであり、ディジタル・アナログ
コンバータ13の出力値をｙ、ディジタル・アナログコン
バータ13の出力係数をｘ（０〜１）、スケール調整係数
をｚとすると、ディジタル・アナログコンバータ13の出
力値ｙ＝Exzとなる。ここで、ｘはセンサ出力係数また
はディジタル・アナログコンバータ13の出力係数で、回
路によって同一値になるように動作するものである。し
たがって、ｙ＝Vzという関係が成り立つ。その結果、デ
ィジタル・アナログコンバータ13の出力値はセンサ出力
電圧にスケール調整係数を掛算したことになる。それ
で、スケール調整係数ｚを調整することにより、スケー
ル調整を行うことができることになる。

次に、分極電圧補正回路25は、センサ出力信号に、例え
ば漏液検知時等に発生する分極電圧あるいは何らかの好
ましくない電圧のような信号が重畳している場合に、こ
の分極電圧あるいは何らかの電圧のような信号が測定誤
差になる場合があるので、分極電圧あるいは何らかの電
圧のみを補正してセンサの出力信号だけを取り出すよう
にしたものであり、この分極電圧補正回路25について以
下に述べる。

分極電圧補正回路25は、第３図にその具体的回路構成が
示されており、第２図に示すセンサ部分12から出力され
るセンサ出力信号は、高インピーダンス変換回路14の出
力側から＋側電圧レベル検出器26および−側電圧レベル
検出器27に入力される。これらの電圧レベル検出器から
の出力電圧は、それぞれ抵抗器Ｒを介してオペアンプ28
（例えば、ゲインが1/2）の非反転入力端子に入力され
るように構成されている。オペアンプ28の出力信号は、
抵抗器R/2を介してオペアンプ28の非反転入力端子にフ
ィードバックされると共に、抵抗器Ｒを介してオペアン
プ29の非反転入力端子に入力されるように構成されてい
る。また、このオペアンプ29（例えば、ゲインが１）の
非反転入力端子には、高インピーダンス変換回路14の出
力信号が抵抗器Ｒを介して入力されるように構成されて
いる。

このようになる分極電圧補正回路25では以下のように作
動する。

すなわち、いま、センサ出力信号を矩形波の出力信号Ｖ
とすると、分極電圧Vbが重畳された場合の合成信号は、
第４図に示すようになる。

すなわち、＋側電圧レベル検出器26の出力信号をP1とす
ると、P1＝Ｖ＋Vbであり、−側電圧レベル検出器26の出
力信号をP2とすると、P2＝−Ｖ＋Vbである。したがっ
て、オペアンプ28の出力A1は、−1/2（P1＋P2）＝−1/2
（Ｖ＋Vb−Ｖ＋Vb）＝−1/2（2Vb）＝−Vbとなる。

また、オペアンプ29の出力A2は、＋側のとき、−｛（Ｖ
＋Vb）＋（−Vb）｝＝−Ｖとなり、一方、−側のとき、
−｛−（Ｖ＋Vb）＋（−Vb）｝＝Ｖとなる。その結果、
出力信号は、Ｖのみの信号となり、分極電圧の影響を除
去して、センサ出力信号だけを取り出すことができる。

さらに、本発明の他の実施例を、第５図を参照して述べ
る。この第５図に示す実施例は、第１図に示すセンサ部
分に対応する部分のみを示したもので、その全体構成
は、第１図に示す実施例とほぼ同様であるが（ここで
は、センサ部分以外の構成は同じであるため、図示およ
びその説明は省略する）、第１図に示す実施例と異なる
ところは、第１図に示すものが連続的な数値表示として
漏液点位置を表示していたのに対し、第５図に示すもの
では漏液点位置の表示をブロック的な表示としたことで
ある。

すなわち、第５図を参照すると、第１図の実施例に示し
たセンサ部分と同様のセンサ部分12が示されており、こ
のセンサ部分12は、信号線12a、抵抗線12bおよび吸上線
12cを備えている。センサ部分12は、例えば、図示され
ているように、ブロック位置Ａ、ブロック位置Ｂおよび
ブロック位置Ｃの３ブロックに分割されており、各ブロ
ック位置の抵抗線12bには、固定抵抗器Ｒが直列関係に
接続されている。

ブロック位置Ａおよびブロック位置Ｂでは、吸上線12c
に接続される裸線状態のセンサ電極２、４が、それぞれ
配設されていると共に、それぞれの抵抗器Ｒの次段で抵
抗線12bに接続される裸線状態のセンサ電極１、３が接
続されている。

ブロック位置Ｃでは、裸線状態のセンサ電極６が吸上線
12cに直列関係で接続されると共に、裸線状態のセンサ
電極５が抵抗器Ｒの次段で抵抗線12bに接続されてい
る。したがって、ブロック位置Ａおよびブロック位置Ｂ
では、センサ電極を分岐して配設し、ブロック位置Ｃで
はセンサ電極を直列に接続して配設したものである。こ
のように構成することによって、各ブロック位置で対に
なるセンサ電極間で漏液が発生した場合に、全ブロック
位置の合計抵抗値に対する漏液点までの抵抗値の合計と
の比を表す出力信号を出力させ、第１図に示す実施例と
同様な信号処理を行わせることにより、漏液点のブロッ
ク位置を検知、表示することができる。なお、上記実施
例では、ブロック位置Ａおよびブロック位置Ｂでは、セ
ンサ電極を分岐して配設し、ブロック位置Ｃではセンサ
電極を直列に接続して配設したものを示したが、このブ
ロック位置Ｃに端末部を形成し、この端末部に、上記し
たようなブロック位置Ａおよびブロック位置Ｂをさらに
接続するような構成とすることもできる。

また、上記実施例では、対の裸線状態のセンサ電極が各
ブロック位置毎に配設されているが、このセンサ電極の
変わりに、圧力、熱、光、ガス等を感知してスイッチン
グ動作する各種スイッチ付きセンサ（例えば、圧力スイ
ッチあるいはバイメタルのようなサーマルスイッチ等）
を配設して、圧力、温度、光、ガス等の異常発生位置を
検知、表示することも可能である。

なお、上記実施例では、電源からの印加電圧を矩形波電
圧として述べたが、本発明はこれに限られずに直流電圧
を印加するように構成することもでき、また上記実施例
では、液体の漏洩点の距離に比例した電圧を出力すると
いう電圧比の場合について述べたが、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、抵抗比等を用いても良
く、その態様は、この発明の技術思想内で種々、変形、
変更が可能であることはもちろんのことである。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の漏液位置検知装置に
よれば、液体の漏洩を検知したときに、漏洩点の距離に
比例した信号を出力するセンサ部分と、クロック信号を
発生する発振回路と、タイミング回路から発する所定の
タイミング信号によって前記クロック信号が入力される
アップ・ダウンカウンタと、このアップ・ダウンカウン
タからの出力信号が入力されるディジタル・アナログコ
ンバータおよび前記アップ・ダウンカウンタで計数され
た計数値を表示する表示器と、前記ディジタル・アナロ
グコンバータからの出力信号と前記センサ部分の出力信
号とが入力されると共に、これらの信号を比較し、前記
アップ・ダウンカウンタのアップ計数およびダウン計数
を行わしめるコンパレータと、前記センサ部分および前
記ディジタル・アナログコンバータに一定の矩形波信号
を印加する電源とを備えるように構成したものであるか
ら、液体の漏洩位置を検知するために配設されるセンサ
線の長さが変化しても、漏洩位置の検出精度を悪化させ
ることなく、簡単かつ容易に、常に一定の精度で測定す
ることができると共に、温度等によりセンサ線の抵抗値
が変化しても、常に一定の精度で測定することができ、
さらに、漏洩を測定する被測定液体の導電率が変わって
も、常に一定の精度で測定することができるという大き
な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による漏液位置検知装置の一実施例の
概略説明図、 第２図は、本発明による漏液位置検知装置の他の実施例
の概略説明図、 第３図は、本発明に用いられる分極電圧補正回路の回路
構成図、 第４図は、センサ出力信号に分極電圧が重畳された場合
の合成信号を表す図、 第５図は、本発明による漏液位置検知装置のブロック位
置を用いた他の実施例の概略説明図である。 １、２、３、４、５、６…センサ電極 10…漏液位置検知装置、11…電源 12…センサ部分、13…ディジタル・アナログコンバータ 15…アップダウンカウンタ 16…表示器、17…コンパレータ 18…スケール調整増幅器、22…タイミング回路、23…発
振回路 25…分極電圧補正回路。 Ａ、Ｂ、Ｃ…ブロック位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小島 一幸 東京都世田谷区宮坂２丁目25番25号 株式 会社潤工社内 (72)発明者 杉淵 洋幸 東京都世田谷区宮坂２丁目25番25号 株式 会社潤工社内 (72)発明者 島田 紀元 埼玉県志木市上宗岡５丁目19番53号 株式 会社スパンドニクス内 審査官 菊井 広行

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体の漏洩を検知したときに、漏洩点の距
   離に比例した信号を出力するセンサ部分と、クロック信
   号を発生する発振回路と、タイミング回路から発する所
   定のタイミング信号によって前記クロック信号が入力さ
   れるアップ・ダウンカウンタと、このアップ・ダウンカ
   ウンタからの出力信号が入力されるディジタル・アナロ
   グコンバータおよび前記アップ・ダウンカウンタで計数
   された計数値を表示する表示器と、前記ディジタル・ア
   ナログコンバータからの出力信号と前記センサ部分の出
   力信号とが入力されると共に、これらの信号を比較し、
   前記アップ・ダウンカウンタのアップ計数およびダウン
   計数を行わしめるコンパレータと、前記センサ部分およ
   び前記ディジタル・アナログコンバータに一定の矩形波
   信号を印加する電源とを備える漏液位置検知装置。
2. 【請求項２】前記ディジタル・アナログコンバータの次
   段にスケール調整増幅器が設けられる請求項１に記載の
   漏液位置検知装置。
3. 【請求項３】前記コンパレータの前段に分極電圧補正回
   路が設けられる請求項１または２に記載の漏液位置検知
   装置。
4. 【請求項４】前記センサ部分をブロック毎に分割し、各
   ブロック毎に漏液位置を検知、表示する請求項１乃至請
   求項３のいずれか１項に記載の漏液位置検知装置。
5. 【請求項５】状態の変化を検知したときに、状態変化の
   発生位置の距離に比例した信号を出力するセンサ部分
   と、クロック信号を発生する発振回路と、タイミング回
   路から発する所定のタイミング信号によって前記クロッ
   ク信号が入力されるアップ・ダウンカウンタと、このア
   ップ・ダウンカウンタからの出力信号が入力されるディ
   ジタル・アナログコンバータおよび前記アップ・ダウン
   カウンタで計数された計数値を表示する表示器と、前記
   ディジタル・アナログコンバータからの出力信号と前記
   センサ部分の出力信号とが入力されると共に、これらの
   信号を比較し、前記アップ・ダウンカウンタのアップ計
   数およびダウン計数を行わしめるコンパレータと、前記
   センサ部分および前記ディジタル・アナログコンバータ
   に一定の矩形波信号を印加する電源とを備え、前記セン
   サ部分をブロック毎に分割し、各ブロック毎に圧力、
   熱、光、ガス等を感知してスイッチング動作するセンサ
   を有し、状態変化の発生位置を検知、表示する位置検知
   装置。