JPS5920092B2

JPS5920092B2 - 光学式油検出器

Info

Publication number: JPS5920092B2
Application number: JP53070660A
Authority: JP
Inventors: 正哉田中; 光夫大野; 定男出川
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1978-06-12
Filing date: 1978-06-12
Publication date: 1984-05-10
Also published as: JPS54161990A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は油漏れなどを検出するための光学式油検出器に
関する。

最近の石油、石油化学プラントからの漏油事故の多発や
、法的な油漏れ検出装置の設置の義務付けの強化等によ
り信頼度の高、゛油漏れ検出装置が必要とされて（・る
。

従来の油漏れ検出装置は静電容量変化方式によるもので
、例えば第１図に示すようなフロート１を油タンク等に
対して所定箇所に設けられた溜めますに浮かせるかある
〜゛は空ピットに金属スタッドで配置したものである。

すなわち、フロート１の喫水線位置２の内面には電極３
が配設され、この電極３には電子回路４から微弱な高周
波電流が加えられており、油漏れがな（・ときは電極３
に加えられた高周波電流はフロート１の壁面（合成樹脂
製）を通して水中ある（・は金属スタンド（図示せず）
に拡散減衰する。しかし漏油により溜めますある（・は
空ピットに油が流入すると、流入する油５により電極３
近傍の比誘電率が大きく変化し高周波電流の減衰が小さ
くなる。従つて、この変化を電子回路４によつて検出し
、この検出信号をケーブル６を介して取り出し、油漏れ
警報器（図示せず）等を作動して（・る。なお、錘Ｔは
フローノト１の喫水線を電極３の配設位置にあわせる
ためのものである。しかしながら、上記従来の装置では
漏洩油を溜めなければならな（・ため油漏れ量が相当大
きくならな（・と油漏れを検出できな（・ので、検出す
るま；でに時間がかかり警報発信が遅れ、処置が間に
合わなくなるおそれがあつた。

また、油タンクのどの部分から漏れて（・るかを正確に
検出できなかつた。

更に装置を油に浮かすため、なんらかの防爆構造にしな
ければならな（・という不都合があつた。本発明は上述
の点に鑑みてなされたもので、その一端から光を入射す
るとこの光を他端に低損失で伝達することができるライ
トガイドを用（・て光学式油検出器を構成し、前記ライ
トガイドに油が接触した場合に生じる該ライトガイドの
透過光量の減少にもとづ（・て油検出を行なうようにし
たものである。以下本発明を添付図面の実施例にもとづ
℃・て詳細に説明しよう。

第２図は本発明の構成を原理的に示した図で、ライトガ
イド１０を１本のライトガイド素線にて示して〜゛る。

縦断面にて示したライトガイド１０は、ガラス繊維また
は合成樹脂繊維から成るガイドコア１１の外周をクラツ
ド１２で覆つたもので、クラツド１２によつて覆われて
（・ないコア１１の一端から入射された光を他端に低損
失で伝達することができるものである。このライトガイ
ド１０による光の伝達の原理及び油検出の原理を第３図
及び第４図を参照して説明する。ライトガイドコア１１
の屈折率をｎ１、クラツド１２の屈折率をＮ２とすると
、両者の屈折率の関係はｎ１〉Ｎ２となるように選定さ
れる。

そうすると、コア１１に対する光の入射角がコア１１と
クラツド１２との間の臨界角γに対応する角度α（これ
を受容角と（・う）よりも小さければ、一端からコア１
１に入射した光１１はクラツド１２との界面で全反射を
繰返しながら低損失で他端に到達する。一般的な油検出
（より広くは液体検出）の原理７から見れば、クラツド
１２はガラス又は合成樹脂である必要はなくコア１１の
屈折率ｎ１よりも低い屈折率の光媒体例えば空気（Ｎ２
二１）であればよ（・。

そこで説明を簡単にするためにクラツドが空気である場
合につ（・て説明する。第４図に示すようにクラッドが
空気であるガイドコア１１の表面にコア１１の屈折率ｎ
１より大きな屈折率Ｎ３の光媒体１３が付着すると、コ
ア中を伝播する光１，は界面で全反射することができず
１部はＩ２経路で光媒体１３中に出て行く。この光媒体
１３が原油や重油のように光を吸収しやす〜・媒体の場
合にはそこを通過する光は殆んど吸収され、その表面１
３′（′反射し、再びコア１１内に戻つてくる光１３，
ｉ４は極めて僅かである。従つて、受光端に受光素子を
配置して光量の変化を監視すれば油の付着を検出するこ
とができる。そこで、第２図に示すようにライトガイド
１０の一端に発光素子１４を、他端に受光素子１５を配
し、発光素子１４から一定量の光をコア１１に入射し、
透過光量を受光素子１５で電気信号に変換する。

受光素子１５の出力は増幅回路１６を介して比較回路１
７に加わり、警報基準値と比較される。透過光量の減少
によつて、検出信号が警報基準値よりも小さくなると、
比較回路１７の出力が警報回路１８に与えられ、ランプ
あるいはブザー等の警報器１９が作動する。ところで、
原理的にはクラッド１２は空気でもよ（・と述べたが、
使用条件、環境によつては不要のものがガイドコア１１
に直接触れたりして誤動作の原因となり、空気では実用
に適さな（・。

そのため、クラツド１２は空気（気体）以外の材質で構
成しなければならな（・。また、クラツド１２はコア１
１からみだりに剥離するようなものであつてはならず、
と（・つて検出対象である油を侵透させな（゛ほど堅固
なものであつても困る。この点を鑑みて、本発明ではク
ラツド１２を、検出対象である油によつて膨潤される材
質のものによつて構成するようにして〜・る。

例えば、原油、重油、ガソリン等の石油系の油を検出対
象とする場合はシリコン樹脂によつてクラツド１２を構
成するとよ（・。こうすると、上記検出対象である油が
クラツド１２に付着したした際、クラツド１２の該油の
付着部において膨潤が生じる。このようにクラッド１２
に膨潤が生じた場合は該クラツド１２とガイドコア１１
との界面が剥離または剥離に近（・状態となつてこの部
分に複雑な凹凸ができ、入射された光は乱反射し易くな
る。このため、全反射してコア１１内を通過していた光
の一部が外部にもれ、受光素子に至る通過光量が減少す
る。また、クラツド１２に上記膨潤に伴なつて油の浸透
が生じることもある。このような場合は該浸透した油が
ガイドコア１１に直接接触する。この際、上記油の屈折
率がクラツド１２の屈折率よりも大きければこの接触部
とコア１１との臨界角が減少することから、これによつ
ても受光素子に至る透過光量は減少する。なお、上記浸
透した油の屈折率がガイドコア１１の屈折率よりも大き
（・場合には、前述したようにコア１１内を通過する光
の一部がこの油によつて吸着されることから、この場合
も勿論受光素子に至る透過光量は減少する。ただし、本
発明では、クラツド１２に膨潤を生じさせるだけで上述
したような良好な油の検出を実現するものであり、該ク
ラツド１２の膨潤をもつて油検出の十分条件とする。第
５図は本発明に係る光学式油検出器の具体的構成を側面
で示したもので、第６図には線−で示すその横断面が示
されて（・る。

第６図から明らかなように、第２図に示したライトガイ
ド素線１０を複数本束ね、これをシース２１で被覆して
油検出器本体（以下オイルデイテクタケーブルと℃・う
）２２として℃・る。

シース２１はライトガイド１０を外部からの機械的力に
よる損傷を防ぐ保護作用のほ力軸を吸収し易くするため
のものであり、例えば木綿、石綿等を用（゛ることがで
きる。オイルデイテクタケーブル２２の両端には光コネ
クタ２３Ａ及び２４Ａが取付けられており、発光素子１
４の側にはコネクタ２３Ａと結合するコネクタ２３Ｂが
、そして受光素子１５の側にはコネクタ２４Ａと結合す
るコネクタ２４Ｂが夫々設けられる。

これらのコネクタ２３Ａ〜２４Ｂを介して発光素子１４
及び受光素子１５に対してオイルデイテクタケーブル２
２を着脱可能として℃・る。これは、油を１度検出する
とオイルデイテクタケーブル２２が汚染されるため、ケ
ーブル２２のみを取替えるのに便ならしめるためである
。オイルデイテクタケーブル２２の端部に取付けられる
コネクタ２３Ａ（または２４Ａ）の部分につ（゛て説明
する。

コネクタ２３Ａ（または２４Ａ）は取付け金具２５、保
護チユーブ２６、雌ねじ部２７を含む。ライトガイド１
０の束をその端部から所定長さだけ突出させて筒状の取
付け金具２５をケーブル２２に挿入し固定する。この金
具２５の端でケーブル２２が折れ曲つて損傷しな℃・よ
うにゴム性の保護チユーブ２６をケーブル２２の長（・
方に位置する金具２５の端部周辺に被覆する。保護チユ
ーブ２６とは反対側の取付け金具２５の端部（すなわち
ケーブル２２の端部）の側に雌ねじ部２７を取付ける。
この雌ねじ部２７は回転自由かつ軸方向には限定された
僅かな範囲でだけ移動可能に取付け金具２５に係合する
。発光素子１４及び受光素子１５の側のコネクタ２３Ｂ
及び２４Ｂは断面で示してある。

コネクタ２３Ｂ（２４Ｂ）の先端には雄ねじ２８（２８
′）が設けてあり、その内側には前記金具２５の先端を
受け入れる広穴２９（２９○とライトガイド１０の束を
受け入れる狭穴３０（３σりが段階的に穿つてある。雄
ねじ２８（２８りと反対側の端部には前記狭穴３０（３
０りと連通する素子挿入用の穴３１（３１りが設けられ
て℃・る。この穴３１（３Ｖ）内にカラー３２（３２●
が挿入される。カラー３２（３２りの外径は穴３１（３
１７）の内径に合わせ、その内径は発光素子１４（ある
℃・は受光素子１５）の外径に合わせるものとする。そ
して、このカラー３２（３２○の中に発光素子１４（ま
たは受光素子１５）が挿人される。このカラー３２（３
２つは合成樹脂など電気的絶縁物から成り、素子１４（
または１５）の挿入の際の心合わせ及び電気的絶縁に役
立つ。コネクタ２３Ｂ（２４Ｂ）はフランジ部３３（３
３′）の箇所でネジ等によつて電気回路収納用のケース
３４に固定される。ケース３４内には発光素子１４や受
光素子１５のほか、発光素子１４に電力を供給する電源
回路（図示せず）や受光素子１５の出力を増幅する増幅
回路１６を収納する。

オイルデイテクタケーブル２２とこれを接続したケース
３４は油漏れある℃・は油汚染を検出すべき箇所に設置
し、増幅回路１６の出力は有線あるいは無線でケース３
４からとり出して遠隔地の油漏れ監視センター内に設置
された比較回路１７、警報回路１８等のプロツクに伝送
する。無線伝送の場合はケース３４内に無線送信器が収
納される。勿論、比較回路１７から警報器１９に至るプ
ロツクをケース３４にすべて収納してもよ（・ｏケーブ
ル２２を２つ折りにして使用する場合は発光素子１４と
受光素子１５のケース３４は同一とし、画素子１４，１
５を分離して使用する場合はケース３４は夫々別ケース
となる。コネクタ２３Ｂ（２４Ｂ）にコネクタ２３Ａ（
２４Ａ）を結合する場合は、ケーブル２２の先端のライ
トガイド１０の束を一点鎖線で示すよぅに狭穴３０（３
０つに挿入し、雄ねじ部２７を雄ねじ２８（２８′）に
螺合させて取付け金具２５の先端が広穴２９（２９○の
底に当たるまで締めつける。

そうすると、狭穴３０（３０つの中におけるライトガイ
ド１０の先端と発光素子１４（または受光素子１５）の
先端との間隔ｘは理想的な距離に設定されるようになつ
て（゛る。発光素子１４からの光をライトガイド１０に
有効に入射させるにはこの間隔ｘはあまり開いてはなら
ず、例えばライトガイド１０の束の直径が１．２ｗｍで
あるとすると、間隔Ｘは０．２７ｍ乃至０．４ｗｎの範
囲に入るようにコネクタ２３Ａ，２３Ｂ（２４Ａ，２４
Ｂ）を構成するとよ℃・。一本のライトガイド素線１０
の直径が１８０μｍのものを１９本束ねてライトガイド
１０の束を作成した場合にその束の直径が１．２ｍであ
つたことが試作によつて確かめられて（゛る。第７図及
び第８図にお（・ては本発明の油検出器をオイルタンク
３５の漏洩油検出に応用した場合の一例が示されて（゛
る。

オイルタンク３５の底面直下には第７図、第８図に示す
ようにＸＹ方向の格子状のケーブルピツト３６を形成し
、そこにＸＹ方向２系統の第５図に示した構成からなる
オイルデイテクタケーブル２２Ｘ，２２Ｙを布設する。
両ケーブルは第５図に示したようにコネクタ（図示せず
）を介して発光素子１４Ｘ（１４Ｙ）及び受光素子１５
Ｘ（１５Ｙ）に連結される。この受光素子１５Ｘ（１５
Ｙ）の出力はアンブ３７で増巾させた後、比較器３８に
おいて基準信号と比較される。従つて、オィルデイテク
タケーブル２２Ｘ，２２Ｙのいづれかの位置に油漏れが
生じとこの油がオイルティテイクタケーブルに付着し受
光素子１５Ｘ（１５Ｙ）による受光量は小さくなるので
比較器３８に加わる信号は所定値を超えて低下する。こ
れにより比較器３８からは警報器３９に異常を示す警報
信号が発生される。尚、オイルデイテクタケーブル２２
の保護を十分に行な（・た（・場合は適宜の液体可透式
フレキシブル保護管内にケーブル２２を入れて使用する
とよＬ・。

このフレキシブル保護管としては、例えば、コイルバネ
を骨材としこのコイルバネの外側に可撓性の細線部材で
形成したブレードを編組巻装して可撓性の筒体を形成し
て成る液体可透式フレキ４シブル保護管を用いること
ができる。なお、上述の説明では、ライトガイドを多数
束ねて多心構造のオイルデイテクタケーブルを構成する
例につき述べたが、これは機械的保護およびフ品質安定
性が十分であれば少数または単一のライトガイドであつ
てもよ（・。

また、油漏れ検出湯所もタンク底面に限らず任意の場所
で行な℃・得るのは勿論である。また、本発明の検出対
象とし得るのは油に限らな（・。この場合クラツド１２
の材質は、検出対象液体によつて膨潤される性質のもの
を用いることは（・うまでもな（・。以上説明したよう
に本発明によれば、ライトガイドを用（゛て光学式に検
出するようにして（・るので検出箇所を線状に設定する
ことができ、検出範囲が広がる。

また、クラツドの材質を工夫しているので、検出対象液
体のみに素速く反応し、検出が迅速確実になる。更に、
コネクタを用（・てオイルデイテクタケーブルの部分を
着脱自在にしたので、取替えが容易になると（・う利点
がある。また、オイルデイテクタケーブルをオイルタン
クの底にＸＹ２方向に布設すれば、ケーブルの布設路近
傍のどの場所にお（・ても油漏れが生ずれば受光量の減
少を自動的に検出して直ちに警報が発せられるので油漏
れ検出は迅速確実であり、また、検出系統数を増せば更
に細かく油漏れを検出できる上油漏れ位置の特定も正確
に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の油漏れ検出装置を例示する一部切欠側
面図、第２図は本発明に係る光学式油検出器の構成を原
理的に示した一部縦断面図を含む概要図、第３図はライ
トガイドによる光伝達の原理を説明するための断面図、
第４図はライトガイドによる一般的な油検出の原理を説
明するための断面図、第５図は本発明に係る光学式油検
出器の一具体例を示す一部断面側面図、第６図は第５図
の線−で示す横断面図、第７図は本発明をオイルタンク
の漏洩検出に応用した場合の側面図、第８図は第７図の
タンク底面図である。１０・・・ライトガイド、１１・・・ライトガイドコア
、１２・・・クラツド、１３，２０・・・油、１４，１
４Ｘ・・・発光素子、１５，１５Ｘ・・・受光素子、１
９，３０・・・警報器、２１．．．シース、２２・・・
オイルデイテクタケーブル、２３Ａ，２３Ｂ，２４Ａ，
２４Ｂ・・・コネクタ、２５・・・取付け金具、２６・
・・保護チユーブ、２７・・・雌ねじ部、２８・・・雄
ねじ、３２・・・カラー、３４・・・電気回路収納ケー
ス３５・・・オイルタンク、３６・・・ケーブルピツ
ト。

Claims

【特許請求の範囲】

１所定屈折率の線状のガイドコアの外周を該コアより
も小さな屈折率をもちかつ油等の検出対象液体によつて
膨潤される性質をもつクラッド材によつて被覆して、被
覆されていない前記コアの一端から他端に低損失で光を
伝達するよう成したライトガイドと、このライトガイド
を１乃至複数本束ねたものの外周を被覆する侵液性の保
護被覆材と、前記ライトガイドの一端に配される発光素
子と、前記ライトガイドの他端に配される受光素子と、
前記発光素子及び受光素子と前記ライトガイドの各端部
とを所定位置関係で着脱自在に夫々連結するコネクタと
、前記受光素子の受光量に応じた信号をとり出す電気回
路とを具え、前記検出対象液体が前記クラッド材を膨潤
したときに生じる前記受光量の減少に基づいて前記検出
対象液体を検出する光学式油検出器。