CN104272076B - 泄漏检测器 - Google Patents

Abstract

在根据本发明的流体泄漏检测器中，利用传感器薄膜(10)，它包括中央支撑薄膜(13)以及在其顶表面上的第一图案化导电电极薄膜(11)和在支撑薄膜的底表面上的第二图案化导电电极薄膜。第一导电电极薄膜(11)的图案具有大致圆形开口(1)。开口的尺寸基于液滴尺寸随后基于要测量的流体的表面张力进行选择，使所形成的流体滴完全放入开口(1)中。在支撑薄膜(13)中和位于其底表面上的第二导电电极薄膜中，开口已被冲压，其中心点与第一电极薄膜中的开口(1)的中心点相同。在支撑薄膜(13)中和第二电极薄膜中制成的开口的直径小于在第一电极薄膜(11)中制成的开口(1)的直径。开口的直径使得待测量流体的流体滴能够穿过支撑薄膜(13)中的开口(1a)，而不管流体的表面张力如何。由此，第一和第二电极薄膜之间的绝缘电阻低于预定阈值。绝缘电阻的这种变化由流体泄漏检测器的电子单元指示。

Description

泄漏检测器

技术领域

本发明涉及一种用于检测流体泄漏的泄漏检测器。

背景技术

为检测流体泄漏，已经提供了不同的解决方案。在专利US7735510中提供了由两个部件组装并安装在适当位置的槽，例如，位于接收器下方。在槽的一个边缘上存在开口，通过该开口，泄漏的水排出到橱柜的前方，从而可以看到隐藏的漏水。

在专利JP9243497中，公开了一种检测器垫，它由在支撑材料的不同侧横向铺设的导体组成。如果检测器垫变湿，则横向铺设的导体之间的绝缘变成导通。由此形成的漏电流可以被检测和指示。

在出版物US2009/0284382中，公开了一种电缆状泄漏检测器。当干燥时，电缆的导体之间的材料是绝缘体，但随着它变湿，它使电缆的导体短路。短路电流被检测到，并且它可以或目测或通过警报信号来指示。

在出版物US2010/0302047中，示出了一种检测器，它有两个梳形元件组成。该梳子的齿以交错的方式布置。如果流体，诸如例如水，进入梳子的齿之间，则传感器两个“梳子”的齿之间存在被检测和指示的电流。例如，在Andel公司可获得这种泄漏检测器。这种泄漏传感器薄膜只能在指状电极的方向上进行切割。泄漏传感器薄膜根据物体的形状形成是不可能的。

出版物GB2218242公开了一种具有两个导电薄膜(至少“上面一个”被穿孔)的解决方案，在它们之间有绝缘材料。在出版物GB2218242中，导电薄膜之间的绝缘层由两个分离的绝缘层组成，它们在制造泄漏检测器的结束步骤接合成一体结构。一个绝缘层(薄膜)与“下”电极薄膜接合，而另一个与“上”电极薄膜接合。在接合上述两个薄膜单元(绝缘薄膜和电极薄膜)之前，它们被穿孔(它们中的至少一个)，并分别切割成应用所需要的形状。在切割之后，将所述泄漏检测器的电极置成彼此相对，使得绝缘层彼此抵靠。在此之后，该结构利用绝缘薄膜中的孔被“焊接”在一起。这种两阶段切割装置旨在防止在与形状切割相关的电极薄膜之间产生短路。

也称为印在纸上的水泄漏指示器。某公司生产的是SensibleSolutionsSwedenAb。这家公司的泄漏检测器基于印在一张纸的两面的电极。因为大气湿度对泄漏检测器的基体材料会有影响，所以如果大气湿度较高，则泄漏检测器需要不时地更换。另一方面，该解决方案不允许用户根据应用所需的形状来修改检测器。

在上述出版物中所公开的解决方案不能使泄漏检测器的自由成形成为应用的形状。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的泄漏检测器，其传感器薄膜可以例如通过切割自由成形。用于经过薄膜的管或电缆的开口可以例如在根据本发明的传感器薄膜中进行切割，绝缘电阻不会降低至低于泄漏防护(leakguard)的预定绝缘电阻值。

本发明的目的通过传感器薄膜来实现，在其中间具有支撑薄膜，并且在支撑薄膜的两侧，导电的电极薄膜被图案化，两个电极薄膜具有彼此对准的开口点。上电极薄膜的开口的直径足够大，以使待检测的单个流体滴(dropofthefluid)不会填满它。支撑薄膜和下电极薄膜的开口的直径被选择成使得由待检测流体的表面张力确定的流体滴穿过开口，而不管直到下电极薄膜的开口的表面张力如何。由此，在上电极薄膜和下电极薄膜之间产生短路，其结果是，绝缘电阻降低至低于泄漏识别限制。

根据本发明的泄漏防护装置的优点在于，用户可以从传感器薄膜切割出采用了被监测对象的形状的泄漏传感器。切割成形的泄漏传感器薄膜可以甚至在非常狭窄的空间内进行安装，并且另一方面，可能泄漏的区域可以广泛地覆盖有传感器薄膜。

进一步，本发明的优点在于，传感器薄膜可以有利地在辊对辊工艺中例如制造为丝网印刷电子装置。

一种根据本发明的流体泄漏检测器，包括

-检测器电子装置及其电源，和

-传感器薄膜，包括

-图案化的支撑薄膜

-形成在支撑薄膜的顶表面上的第一导电电极薄膜，该电极薄膜的图案部分地覆盖支撑薄膜的顶表面

-形成在支撑薄膜的底表面上的第二电极薄膜，该第二电极薄膜的图案部分地覆盖支撑薄膜的底表面，并且第二导电薄膜被构造成抵靠应用表面来放置

-所述导电电极薄膜之间测量的电阻变化被构造成指示流体泄漏，

其特征在于，支撑薄膜的图案、第一导电电极薄膜的图案和第二导电电极薄膜的图案相对于彼此进行构造，使得完成的传感器薄膜可以切割成应用所需要的形状，而不会低于传感器薄膜的预定电阻值。

本发明的一些有利实施例在从属权利要求中公开。

本发明的基本思想如下：在根据本发明的流体泄漏检测器中，利用传感器薄膜，它包括中央支撑薄膜以及在其顶表面上的第一图案化导电电极薄膜和在支撑薄膜的底表面上的第二图案化导电电极薄膜。第一导电电极薄膜的图案具有相等距离的大致圆形开口。开口的尺寸基于液滴尺寸随后基于要测量的流体的表面张力进行选择。开口的直径要足够大，使所形成的流体滴完全放入开口中。在支撑薄膜中和位于其底表面上的第二导电电极薄膜中，开口已被冲压，其中心点与第一电极薄膜中的开口的中心点相同。在支撑薄膜中和第二电极薄膜中制成的开口的直径小于在第一电极薄膜中制成的开口的直径。该开口的直径还基于要测量的流体的表面张力特性进行选择。开口的直径被选择成使得待测量流体的流体滴能够穿过支撑薄膜中的开口，而不管流体的表面张力如何。当流体经过支撑薄膜中的开口时，然后，导电连接在第一和第二电极薄膜之间形成。由此，第一和第二电极薄膜之间的绝缘电阻低于预定阈值。因流体泄漏引起的绝缘电阻的这种变化由流体泄漏检测器的电子单元检测出。

附图说明

在下文中，本发明将进行详细说明。在描述中，参考了附图，其中

图1a通过举例的方式示出了根据本发明第一实施例的传感器薄膜的上侧，

图1b通过举例的方式示出了根据本发明第一实施例的传感器薄膜的底侧，

图1c通过举例的方式示出了根据本发明第二实施例的传感器薄膜的上侧，

图1d通过举例的方式示出了根据本发明第二实施例的传感器薄膜的底侧，

图2通过举例的方式示出了属于根据本发明的传感器薄膜的开口，

图3通过举例的方式示出了根据本发明的泄漏传感器的电子单元，和

图4通过举例的方式示出了传感器薄膜和电子单元之间的连接。

具体实施方式

在下面的描述中，实施例仅仅作为示例而给出，并且本领域技术人员也可以除说明书中描述之外的一些其它方式实现本发明的基本思路。虽然描述可在若干地方参考某一实施例或多个实施例，但这并不意味着参考将仅涉及一个描述的实施例，或者所描述的特性将只在一个所描述的实施例中是可用的。两个或更多个实施例的个别特征可被组合，并且因此可提供本发明的新实施例。

图1a和1b示出了根据本发明的泄漏检测器的第一实施例的传感器薄膜10。在本实施例中，传感器薄膜10包括三个连续的材料层。中间材料层，支撑层13，有利地包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。其厚度可以有利地根据应用来选择。厚度可以是例如30-60μm。

图1a示出了根据本发明第一实施例的传感器薄膜10的顶视图。在本实施例中，在支撑薄膜13的顶表面上，铝薄膜被层压。其厚度可以有利地根据应用来选择。铝薄膜的厚度可以是例如9-36μm。

在铝薄膜已被层压到支撑薄膜3上之后，开口1在水平和垂直两方向上每隔一段距离被蚀刻于铝薄膜中。通过蚀刻制成的开口1有利地形成在铝薄膜中彼此垂直的列14a和14b以及行15a和15b。相邻开口1彼此在同一行或列中的距离可以有利地在10-15mm的范围内。有利地，各行开口和各列开口被布置成使得相邻两列14a和14b的开口在同一行例如行15a和15b中是不对齐的。随着所有开口蚀刻在铝薄膜中，第一导电电极薄膜11被成功地制成。

在本发明的有利实施例中，在第一电极薄膜11中被蚀刻的开口的直径为4mm数量级。在本实施例中，在被蚀刻的开口1的中间，在下一步骤，开口被冲压，其直径在2mm的范围内。被冲压的开口还延伸通过在支撑薄膜13下方层压的铝薄膜，使得它们的直径保持相同。

当有利地机械采用冲压工具来冲压第一电极薄膜11时，在支撑薄膜13的顶表面和底表面上的电极薄膜11和12之间存在生成短路的危险。这有利地通过在第一电极薄膜11中蚀刻开口而被防止，其直径基本上大于通过在支撑薄膜13中冲压而制成的开口的直径。相应尺寸的开口需要在支撑薄膜13底表面上的第二电极薄膜12之中，以防止由于水层导致的故障警报，水层可能因大气湿度而压缩在支撑薄膜侧的第二电极薄膜的表面上。

图1a进一步示出了电子电路3，其有利地属于泄漏检测器。电子电路可以是由有利地连接到根据本发明的传感器薄膜10的分离部件构成的电子装置。该装置的连接可以或者利用分离的导体或者通过将装置焊接到传感器薄膜10的连接点中来执行。

在本发明的有利实施例中，电子检测器3的至少一部分部件通过印刷或丝网印刷方法被实现到传感器薄膜10的表面上。

在本发明的有利实施例中，电子检测器3由单独的电缆连接到传感器薄膜10。在流体泄漏传感器的应用中，电缆的导体有利地通过各向异性胶连接到传感器薄膜10的电极薄膜11和12。有利地，电缆长度约为1m。

图1b示出了从下方观察的根据本发明第一实施例的传感器薄膜10。传感器薄膜10底表面上的第二电极薄膜12的开口有利地从位于传感器薄膜10顶表面上的第一电极薄膜的开口1的中心点进行冲孔。

图1c示出了根据本发明第二实施例的传感器薄膜10a的顶视图。在本实施例中，在支撑薄膜13的顶表面上，铝薄膜被层压，与第一实施例相同。其厚度可以有利地根据应用来选择。铝薄膜的厚度可以是例如9-36μm。

在铝薄膜已被层压到支撑薄膜13上之后，开口1被蚀刻于铝薄膜中，与第一实施例相同。在本实施例中，除了开口，矩形切割线16a和16b被蚀刻于传感器薄膜11a的顶表面上。在这些切割线中，铝从支撑薄膜13的顶表面去除。

图1d分别示出了从下方观察的根据本发明第二实施例的传感器薄膜10a。在本实施例中，在支撑薄膜13的底表面上，铝薄膜被层压，与第一实施例相同。其厚度可以有利地根据应用来选择。铝薄膜的厚度可以是例如9-36μm。在本实施例中，同样，矩形切割线17a和17b被蚀刻于传感器薄膜12a的底表面上。在这些切割线中，铝从支撑薄膜13的底表面去除。

图1c和1d示出的切割线16a/16b和17a/17b相对于彼此对齐，使得通过沿着这些切割线进行切割，支撑薄膜的一个或另一表面分别缺少铝层。由此，在切割中可能产生短路的可能性被最小化。

图2通过举例的方式示出了根据本发明的传感器薄膜的开口1的几何结构。在第一电极薄膜11中制成的开口的直径显著大于贯通支撑薄膜13和第二电极薄膜12的孔。由此，流体滴能够形成金属薄膜11和12之间的导电路径。

例如，如果第一电极薄膜中的孔的直径为4mm且支撑薄膜(PET)的厚度为36μm，并且支撑薄膜13和第二电极薄膜的孔的直径为2mm，而且在一个孔中存在去离子水，则导电路径创建在第一和第二电极薄膜之间，其电阻在10-20MΩ的范围内。因为去离子水不包含离子，所以其导电率小于例如自来水的导电率。因此，可以设计出如此敏感的泄漏检测器，使之感测孔中的去离子水，因而也感测自来水，和例如包括洗涤剂的水。

图3示出了泄漏检测器的示例性电子检测器3。电子检测器3可有利地附接至传感器薄膜10。

在另一有利实施例中，电子检测器3是它自己的单独电子单元，使用电缆连接到传感器薄膜10的电极薄膜11和12。

在第三有利实施例中，传感器薄膜10的两个电极薄膜被用作连接电缆的导体。在本实施例中，传感器薄膜的一部分以经由电极薄膜11和12从外部电压源将电压供给至电子检测器3的方式被切割。

有利地，根据图3的检测器3包括合适的处理单元32或可编程逻辑。处理单元32被构造成确定和指示第一和第二电极薄膜之间的绝缘电阻。如果预定的绝缘电阻值通过下方，则检测器3被构造成检测流体泄漏。检测流体泄漏由检测构件33完成。检测构件可包括指示器灯，诸如不同颜色的LED和/或蜂鸣器。

电子检测器3的电源31充当电池或蓄电池，例如CR20323V电池。完整的电池持续19个月的监测模式、0.4个月的警报模式和1.2个月的低电量模式。在警报模式下，传感器薄膜的电阻有利地每秒测量一次。

例如，下面的功能信号可以在根据本发明的电子检测器3中被程序化：

-操作检测器；绿色LED每10秒闪烁一次

-检测流体的检测器；红色LED每秒闪烁一次，和/或声音信号(3声)每5秒响一次

-低电池(低于2.5V的电池电压)；声音信号，每10分钟一次。

在第四有利实施例中，检测器3的电路板的处理单元32进一步包括光隔离开路集电极输出构件(opto-isolatedopen-collectoroutputmeans)，从那里，泄漏警报可以传送到外部警报装置。

在第五有利实施例中，24V/3,3V直流电压转换器有利地安装在检测器3的电路板上，借助该转换器，在泄漏检测器中使用的工作电压可以从外部9-24V直流电压源供给到泄漏检测器的检测器电路3。有利地，直流电压转换器进一步包括II类保护绝缘层，由此，外部电源电压在任何情况下不会危及用户。

在第六有利实施例中，主电压被用作对检测器3的供电。主电压由单独的变压器/充电装置转换为有利的5V直流电压。直流电压经由集成在检测器3中的USB端口(通用串行接口)有利地供给到检测器3的供电部分31。在本实施例中，检测器3用电缆有利地连接到传感器薄膜10。检测器3可以例如用粘合剂标签(adhesivelabel)在测量部位处附接于合适的壁表面上。

除了光警报器或代替光警报器的也是蜂鸣器，可以用作警报手段。蜂鸣器可以是检测器3的一部分，或者蜂鸣器是上述充电装置的一部分。

在有利实施例中，检测器3进一步包括用于在属性上建立无线射频链路到接收器的构件。接收器有利地连接到在属性控制中使用的电子智能系统。

图4示出了将传感器薄膜10的第一和第二电极薄膜与电子检测器3连接的示例。电池的正极，即电压+U，连接到第一电极薄膜11。第一电极薄膜11和第二电极薄膜12之间的绝缘电阻由电阻器Rs指示。有利地，它超过50MΩ。

传感器薄膜10的第二电极薄膜12连接到属于分压器R1和R2的电阻器R1的正极。通过分压器的电阻值R1和R2的关系，阈值被确定，这将导致泄漏警报。在一种情况下，电阻R1和R2的总电阻有利地在10MΩ的范围内。在泄漏检测中被监测的电压连接到A/D转换器的输入端，其在电阻R1和R2的连接点处包括于泄漏检测器的电子部分3的处理构件32中。据推测，几乎没有任何电流来到模拟数字转换器的输入端，由此其输入端的电压可以由下式计算：

$U_{\mathrm{ADC}}=\frac{R2}{\mathrm{Rs}+R1+R2}U$

当根据本发明的传感器薄膜10干燥时，它的电阻无穷大，并且由此被监测的电压U_ADC＝0V。利用电阻R1和R2的合适值，检测器单元3可以被程序化，以使警报被激活，例如当U_ADC高于0.5V时。这对应于绝缘电阻值38MΩ的这样一种情况：泄漏检测器的电极薄膜之间的原始绝缘电阻高于50MΩ。

以上，描述了根据本发明的泄漏传感器，其电极薄膜通过将铝薄膜层压于塑料支撑薄膜的两面上来实现。

对于本领域技术人员很明显的是，电极薄膜也可以通过其它已知的制造方法来制造。电极薄膜可以例如通过印刷或丝网印刷方法(所谓的印刷电子装置)而制造于支撑薄膜上。在本发明的有利实施例中，顶表面的电极进行丝网印刷或从碳糊(carbonpaste)印刷在支撑薄膜的顶表面上。泄漏检测器的灵敏度可以进一步通过向碳糊添加有机糊材料来调整。通过例如灵敏度调整的泄漏检测器，也可以指示由缩合产生的湿度损害。

进一步，对于本领域技术人员很明显的是，即贯通了根据本发明的泄漏检测器的支撑薄膜的孔也可以以通过冲压之外的其它方式来制造。可以利用激光束来制造所述孔。

自然地，作为支撑薄膜，任何薄膜都可以使用，其绝缘电阻为几十兆欧。这些薄膜可包括不同的塑料薄膜、由有机材料或特殊纸制成的薄膜。

利用根据本发明的泄漏检测器，可以有利地检测水泄漏、油泄漏、酒精泄漏、冷却剂泄漏或药物泄漏。

以上，描述了根据本发明的泄漏检测器的一些有利实施例。本发明并不限定于上述解决方案，但本发明的思想可以在权利要求的范围内以多种方式施用。

Claims (15)

1.一种流体泄漏检测器，包括

-检测器电子装置(3)及其电源(31)，和

-传感器薄膜(10,10a)，包括

-图案化的支撑薄膜(13)

-形成在支撑薄膜(13)的顶表面上的第一导电电极薄膜，该电极薄膜的图案部分地覆盖支撑薄膜(13)的顶表面

-形成在支撑薄膜(13)的底表面上的第二导电电极薄膜(12)，该电极薄膜的图案部分地覆盖支撑薄膜(13)的底表面，并且第二导电电极薄膜(12)被构造成抵靠应用表面来放置

-所述导电电极薄膜(11,12)之间测量的电阻变化被构造成指示流体泄漏，

其特征在于，支撑薄膜(13)的图案、第一导电电极薄膜的图案(1,16a,16b)和第二电极薄膜的图案(1a,17a,17b)相对于彼此布置，使得完成的传感器薄膜(10,10a)可以切割成应用所需要的形状，而不会低于传感器薄膜(10,10a)的预定电阻值。

2.根据权利要求1所述的流体泄漏检测器，其特征在于，

-第一导电电极薄膜(11)的图案包括开口(1)，开口(1)的直径大于流体滴的直径

-第二导电电极薄膜(12)的图案包括开口(1a)，开口(1a)的尺寸在流体滴的范围内

-第二导电电极薄膜(12)的开口(1a)与经过支撑薄膜(13)的开口对准，并且

-第一导电电极薄膜(11)的开口(1)和第二导电电极薄膜(12)的开口(1a)相对于彼此定位，使得支撑薄膜(13)不同侧面上的成对开口各具有与其各对开口共同的中心点。

3.根据权利要求2所述的流体泄漏检测器，其特征在于，

-支撑薄膜(3)由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)制成，并且

-第一导电电极薄膜(11)和第二导电电极薄膜(12)是层压到聚对苯二甲酸乙二酯薄膜中的铝薄膜。

4.根据权利要求3所述的流体泄漏检测器，其特征在于，

-聚对苯二甲酸乙二酯薄膜的厚度为30-60μm，并且

-铝薄膜的厚度为9-36μm。

5.根据权利要求2所述的流体泄漏检测器，其特征在于，

-第一导电电极薄膜(11)的开口(1)的直径在4mm的范围内

-第二导电电极薄膜(12)的开口(1a)的直径在2mm的范围内。

6.根据权利要求5所述的流体泄漏检测器，其特征在于，第一导电电极薄膜(1)上的流体滴被构造成使得第一导电电极薄膜(11)和第二导电电极薄膜(12)之间的绝缘电阻下降到低于38MΩ，这被构造成由泄漏检测器的检测器电子装置(3)来指示。

7.根据权利要求1所述的流体泄漏检测器，其特征在于，支撑薄膜(13)由在支撑薄膜上的流体的影响下绝缘电阻减小的材料制成。

8.根据权利要求7所述的流体泄漏检测器，其特征在于，在支撑薄膜(13)上方，第一导电电极薄膜(11)被图案化，并且在下方，第二导电电极薄膜(12)通过印刷或丝网印刷制造方法被图案化。

9.根据权利要求8所述的流体泄漏检测器，其特征在于，至少第一导电电极薄膜(11)由导电性碳糊制成。

10.根据权利要求8或9所述的流体泄漏检测器，其特征在于，

-第一导电电极薄膜(11)的图案包括开口(1)，开口(1)的尺寸大于流体滴的尺寸

-第二导电电极薄膜(12)的图案包括开口(1a)，开口(1a)的尺寸在流体滴的范围内，并且

-第二导电电极薄膜(12)的开口(1a)还延伸通过支撑薄膜(13)，进入第一导电电极薄膜(11)的相应开口(1)中。

11.根据权利要求10所述的流体泄漏检测器，其特征在于，第一导电电极薄膜(11)上的流体滴被构造成使支撑薄膜(13)的绝缘电阻下降到低于38MΩ，这被构造成由泄漏检测器的检测器电子装置(3)来指示。

12.根据权利要求11所述的流体泄漏检测器，其特征在于，检测器电子装置(3)的电路元件的至少一部分是被印制或丝网印刷的电子装置。

13.根据权利要求12所述的流体泄漏检测器，其特征在于，检测器电子装置(3)的输入单元(34)或者直接连接到传感器薄膜(10)的电极薄膜(11,12)，或者输入单元(34)由电缆与传感器薄膜(10)的电极薄膜(11,12)连接。

14.根据权利要求1-13之一所述的流体泄漏检测器，其特征在于，流体泄漏检测器的第一导电电极薄膜(11)的图案包括开口(1)，开口(1)的直径大于水滴的直径，并且第二导电电极薄膜(12)的图案包括开口(1a)，开口(1a)的直径在水滴的数量级内。

15.根据权利要求1-13之一所述的流体泄漏检测器，其特征在于，

-第一导电电极薄膜(11)的图案包括开口(1)，开口(1)的直径被构造成大于油滴尺寸、酒精滴尺寸、冷却剂滴尺寸或药物流体滴尺寸，并且

-第二导电电极薄膜(12)的图案包括开口(1a)，开口(1a)的直径是油滴尺寸、酒精滴尺寸、冷却剂滴尺寸或药物流体滴尺寸。