JP2005134312A

JP2005134312A - タンク内液体の漏れ検知装置

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Publication number: JP2005134312A
Application number: JP2003372766A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Yanagi; 清隆柳; Atsushi Koike; 淳小池
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2005-05-26
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: JP4342908B2

Abstract

【課題】圧力センサにより測定される液位の変動に基づく高精度のタンク内液体の漏れ検知装置を提供する。
【解決手段】タンク内液体が導入出される測定細管１３ｂと、それより断面積が大きな測定管１７と、測定細管に付設された温度センサ１３３，１３４及びヒータ１３５と、液位測定用圧力センサ１３７と、それらに接続された検知制御部１５ａとを備える。検知制御部１５ａは、ヒータ１３５にパルス電圧を印加する電圧発生回路と、温度センサ１３３，１３４の感知温度の差に対応する出力を生ずる漏れ検知回路と、測定管の上部に設けられた開閉弁１３７とを有する。開閉弁を閉じた状態で、漏れ検知回路の出力を用いて算出される液体流量対応値に基づきタンク内の液体の比重を検知し、これにより得られる比重値を用いて圧力センサによる液位の測定を行い、この液位の時間変化率の大きさに基づきタンク内液体の漏れを検知する。
【選択図】図２

Description

本発明は、タンク内液体の漏れ検知装置に関するものであり、特にタンクからの液体漏れをタンク内液体の液位変動に基づき検知する装置に関する。

燃料油や各種液体化学品などはタンク内に貯蔵されている。例えば、近年では、集合住宅における集中給油システムが提案されており、このシステムでは集中灯油タンクから配管を通じて各住戸に燃料用灯油が供給される。

タンクは経時劣化により亀裂を生ずることがあり、この場合にはタンク内液体がタンク外へと漏れ出す。このような事態をいち早く検知して適切に対処することは、引火爆発又は周囲環境汚染又は有毒ガス発生などを防止するために重要である。

タンク内液体の漏れをできるだけ早く検知する装置として、特開２００３−１８５５２２号公報（特許文献１）には、タンク内の液体が導入される測定管と該測定管の下方に位置する測定細管とを備え、該測定細管に付設したセンサ部を用いて測定細管内の液体の流量を測定することで、タンク内液体の微小な液面変動即ち液位変化を検知するようにしたものが開示されている。

この漏れ検知装置では、測定細管に付設されたセンサとして傍熱式流量計が使用されている。この流量計では、通電により発熱体を発熱させ、その発熱量のうちの一部を液体に吸収させ、この液体の吸熱量が液体の流量に応じて異なることを利用し、この吸熱の影響を感温体の温度変化による電気的特性値例えば抵抗値の変化により検知している。

しかしながら、上記特許文献１に記載の漏れ検知装置に使用されている傍熱式流量計は、流量値が例えば１ミリリットル／ｈ以下の極微量の領域では流量変化に対する電気回路出力の変化が小さくなるため、流量測定値の誤差が大きくなる傾向にある。このため、漏れ検知の精度の向上には限界があった。

ところで、上記の漏れ検知に際しては、発熱体への通電のための電源として外部商用電源を使用すると、外部から漏れ検知装置のセンサへと電源配線を敷設することが必要となる。このような電源配線は、長期使用のうちには、特に漏れ検知装置の構造部への取り入れ部分において漏電を生ずる可能性がある。液体が可燃性のものである場合又は電気伝導性を持つものである場合には、漏れ検知装置の構造部に付着した液体に対して漏電に基づく引火又はショートなどを引き起こすことがある。

このような観点からは、特に液体が可燃性又は電気伝導性のものである場合には、センサの発熱体の電源として漏れ検知装置の構造部内に内蔵された電池を利用するのが好ましい。その場合、できるだけ長い期間にわたって電池交換することなく漏れ検知を実施するためには、漏れ検知装置の消費電力の低減が望ましい。

更に、タンク内液体の漏れは液位変動の大きさに基づき検知することができる。この液位変動の測定には、圧力センサを用いることができる。ところで、圧力センサによる液位検知は、検知される液圧を液面から圧力センサまでの深さに換算するものであるため、その換算の際には被測定液体の比重が関与する。従って、比重が一定の被測定流体（例えば水）のみについて漏れ検知を行う場合には、予め当該液体の比重値を換算プログラムに入力しておくことで、圧力センサの出力に基づき直ちに液位値を得ることができ、これに基づき精度よく漏れ検知を行うことができる。

しかしながら、被測定液体が燃料油（ガソリン、ナフサ、灯油、軽油または重油）等の多数の有機化合物の混合組成物である場合には、同種の燃料油例えば灯油であっても、精製時の灯油留出条件によって化合物組成が異なり従って比重の異なる（例えば比重差０．０５）数多くの灯油が存在する。

従って、タンクに収容された例えば灯油について漏れ検知を行う場合には、漏れ検知装置において液圧から液位への換算プログラムに液体比重値として標準的な灯油の比重値を使用していても、実際にタンク内に収容されている灯油が標準的灯油とは異なる比重のものであるときには、換算による誤差が生ずる。タンク内の灯油の残量が少なくなると、新たに灯油を補充するが、その際の補充灯油は様々なものであり、従ってタンク内灯油の比重は灯油補充の度に変化することもある。かくして、灯油などの混合組成物の漏れ検知の場合には、以上のような換算誤差を含んで液位測定がなされることが多くなり、漏れ検知の精度が低下する傾向にある。
特開２００３−１８５５２２号公報

そこで、本発明の目的の１つは、圧力センサにより測定される液位の変動によりタンク内液体の漏れを検知する際の検知精度の高められたタンク内液体の漏れ検知装置を提供することにある。

また、本発明の目的の他の１つは、極微量の漏れを検知することの可能なタンク内液体の漏れ検知装置を提供することにある。

本発明の目的の更に他の１つは、漏れ検知を継続して実施でき且つ消費電力低減の可能な漏れ検知装置を提供することにある。

本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
タンク内の液体の漏れを検知する装置であって、
前記タンク内の液体が下端から導入出される測定細管と、
該測定細管の上端に接続され且つ前記測定細管より断面積が大きな測定管と、
前記測定細管に付設され、前記測定細管に沿って順に配置された第１の温度センサ、ヒータ及び第２の温度センサを含んでなる、前記測定細管内の液体の流量を測定するための流量センサ部と、
前記液体の液位を測定するための圧力センサと、
前記流量センサ部及び圧力センサに接続された漏れ検知制御部とを備えており、
該漏れ検知制御部は、前記ヒータに電圧を印加する電圧発生回路と、前記第１の温度センサ及び第２の温度センサに接続され且つこれら温度センサにより感知される温度の差に対応する出力を生ぜしめる漏れ検知回路と、前記測定管の上部に設けられた開閉弁とを有しており、前記開閉弁を閉じた状態で前記漏れ検知回路の出力を用いて算出される前記液体の流量に対応する流量対応値に基づき前記タンク内の液体の比重を検知し、これにより得られる比重値を用いて前記圧力センサによる前記液位の測定を行い、該液位の時間変化率の大きさに基づき前記タンク内の液体の漏れを検知することを特徴とする、タンク内液体の漏れ検知装置、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記漏れ検知制御部は、前記液体の比重を複数回検知し、これにより得られる複数の値の平均値を前記比重値として用いて前記液位の測定を行う。本発明の一態様においては、前記漏れ検知制御部は、前記比重値が所定の液種につき予め定められた特定の範囲内にある場合にのみ、得られた前記比重値を前記液位の測定に利用し、前記比重値が前記特定の範囲外にある場合にはエラー処理する。

本発明の一態様においては、前記タンク内液体の漏れ検知装置は更に前記液体の温度を測定するための第３の温度センサを備えており、前記漏れ検知制御部は、更に前記第３の温度センサに接続されており、前記比重検知において標準温度比重検量線を用いて比重値を得、この比重値を前記第３の温度センサにより測定される前記液体の実際の温度での比重値に換算し、この換算された比重値を前記液位の測定に用いる。

本発明の一態様においては、前記漏れ検知制御部は、更に、前記開閉弁を開いた状態で前記漏れ検知回路の出力を用いて算出される前記液体の流量に対応する流量対応値に基づき前記タンク内の液体の漏れを検知する微小漏れ検知を行い、前記漏れ検知において前記液位の時間変化率の大きさが所定範囲内の時には当該漏れ検知の結果を出力し、前記漏れ検知において前記液位の時間変化率の大きさが前記所定範囲の下限より小さい時には前記微小漏れ検知の結果を出力し、前記漏れ検知において前記液位の時間変化率の大きさが前記所定範囲の上限を越える時には漏れに関する出力を停止する。

本発明の一態様においては、前記漏れ検知制御部は、前記漏れ検知において前記液位の時間変化率の大きさが前記所定範囲の上限を越える時には、所定時間、前記微小漏れ検知を停止する。本発明の一態様においては、前記漏れ検知制御部は、前記漏れ検知において前記液位の時間変化率の大きさが前記所定範囲の上限を越える時には、前記所定時間、前記電圧発生回路及び漏れ検知回路の動作を停止させる。

本発明の一態様においては、前記電圧発生回路は前記ヒータに単一パルス電圧を印加するパルス電圧発生回路であり、前記漏れ検知制御部は、前記パルス電圧発生回路による前記ヒータへの単一パルス電圧の印加に応じて前記漏れ検知回路の出力と当該出力の当初値との差を積分することで前記液体の流量に対応する流量対応値を算出する。本発明の一態様においては、前記単一パルス電圧はパルス幅が２〜１０秒であり、前記流量対応値は前記漏れ検知回路の出力を２０〜１５０秒にわたって積分したものである。本発明の一態様においては、前記パルス電圧発生回路は前記単一パルス電圧を４０秒〜５分但し前記漏れ検知回路の出力と当該出力の当初値との差の積分時間より長い時間の間隔をおいて前記ヒータに印加する。本発明の一態様においては、前記漏れ検知制御部は前記液位の時間変化率を２〜１０秒毎に算出する。

本発明の一態様においては、前記測定管の上部に回路収容部が取り付けられており、該回路収容部内に前記漏れ検知制御部が配置されている。本発明の一態様においては、前記圧力センサは前記測定細管の下端の近傍に配置されている。本発明の一態様においては、前記第１の温度センサ及び第２の温度センサは何れも前記測定細管の外面と接触する熱伝達部材とこれに接合された感温体とを備えており、前記ヒータは前記測定細管の外面と接触する熱伝達部材とこれに接合された発熱体とを備えている。

本発明によれば、測定細管に沿って順に第１の温度センサ、ヒータ及び第２の温度センサを配置し、ヒータを発熱させて第１及び第２の温度センサにより感知される温度の差に対応する出力を生ぜしめる漏れ検知回路を用いて、測定細管の上端に接続され且つ測定細管より断面積が大きな測定管の上部に設けられた開閉弁を閉じた状態で、漏れ検知回路の出力を用いて算出される液体の流量に対応する流量対応値に基づきタンク内の液体の比重を検知し、これにより得られる比重値を用いて圧力センサによる液位の測定を行い、該液位の時間変化率の大きさに基づきタンク内液体の漏れを検知するので、タンク内液体の比重の如何に関わらず、圧力センサにより測定される液位の変動によりタンク内液体の漏れを検知する際の検知精度を高めることができる。

また、本発明によれば、開閉弁を開いた状態で漏れ検知回路出力を用いて算出される流量対応値に基づきタンク内液体の漏れを検知する微小漏れ検知と、圧力センサにより測定される液位の時間変化率の大きさに基づきタンク内の液体の漏れを検知する漏れ検知とを行い、この漏れ検知において液位時間変化率の大きさが所定範囲内の時にはこの漏れ検知の結果を出力し且つ所定範囲の下限より小さい時には微小漏れ検知の結果を出力し且つ所定範囲の上限を越える時には漏れに関する出力を停止するので、外部からタンク内への液体注入またはタンク内から外部への液体供給に伴う急激な液位変化を除外して微量の漏れを正確に検知することが可能となり、更に必要且つ十分な漏れ量範囲の漏れを精度よく検知することができる。

また、パルス電圧発生回路によるヒータへの単一パルス電圧の印加に応じて漏れ検知回路の出力と当該出力の当初値との差を積分することで測定細管内の液体の流量に対応する流量対応値を算出し、これに基づきタンク内の液体の漏れを検知するようにすれば、漏れ検知を長期にわたり継続して実施でき且つ消費電力低減が可能となる。従って、ヒータの電源として漏れ検知装置の構造部内に内蔵された電池を利用し、長期間にわたって電池交換することなく漏れ検知を実施することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明によるタンク内液体の漏れ検知装置の一実施形態を説明するための一部破断斜視図であり、図２は本実施形態の漏れ検知装置の一部省略断面図である。

タンク１は、計量口５及びタンク内へ液体を注入する際に使用される注液口６が形成された天板２と、タンク内からタンク外へと液体を供給する際に使用される給液口７が形成された側板３と、底板４とを有する。図１に示されている様に、タンク１内には、液体（例えばガソリン、軽油または灯油その他であって、多数の有機化合物の混合組成物からなる可燃性液体）Ｌが収容されている。ＬＳはその液面を示す。

漏れ検知装置１１は、タンク１の天板２に形成された計量口５を通って、一部がタンク１内へと挿入されており、全体として鉛直方向に配置されている。漏れ検知装置１１は、液導入出部１２、流量測定部１３、液溜め部１４、キャップ１６及び回路収容部１５を備えている。液導入出部１２、流量測定部１３及び液溜め部１４はタンク１の内部に位置しており、液面ＬＳは液溜め部１４の高さ範囲内に位置する。流量測定部１３及び液溜め部１４は、これらにわたって鉛直方向に延びた鞘管１７を含んで構成されている。

流量測定部１３では、図２に示すように、鞘管１７内にセンサホルダ１３ａが配置されており、該センサホルダにより鉛直方向の測定細管１３ｂが固定保持されている。測定細管１３ｂには、第１の温度センサ１３３、ヒータ１３５及び第２の温度センサ１３４が上側からこの順に配置されて取り付けられている。ヒータ１３５は第１の温度センサ１３３及び第２の温度センサ１３４から等距離の位置に配置されている。センサホルダ１３ａは、外側が鞘管１７により覆われているので、第１の温度センサ１３３、ヒータ１３５及び第２の温度センサ１３４は、液体Ｌによる腐食から保護される。測定細管１３ｂは、液溜め部１４と液導入出部１２との間での液体の流通経路として機能する。また、第１の温度センサ１３３、ヒータ１３５及び第２の温度センサ１３４により測定細管１３ｂ内の液体の流量を測定するための流量センサ部が構成される。

流量測定部１３には、測定細管１３ｂの下端の近傍においてセンサホルダ１３ａに取り付けられた圧力センサ１３７が設けられている。この圧力センサ１３７は、タンク内液体Ｌの液位を測定するためのものであり、例えばピエゾ素子やコンデンサータイプの圧力検知素子を利用することができ、液体の液位に対応した電気信号例えば電圧信号を出力する。

液導入出部１２では、図２に示されるように、フィルタカバー１２ｂがフィルタ１２ａをセンサホルダ１３ａの下部に対して固定している。フィルタ１２ａは、タンク内の液体に浮遊または沈殿するスラッジなどの異物を除去して、液体のみを測定細管１３ｂを介して液溜め部１４へと導入する機能を有する。また、フィルタカバー１２ｂの側壁には開口部が設けられており、タンク１内の液体Ｌは液導入出部１２のフィルタ１２ａを介して測定細管１３ｂへと導入される。

液溜め部１４は、流量測定部１３の上方に位置しており、鞘管１７により囲まれた空間Ｇを有し、この空間Ｇ内に測定細管１３ｂから導入される液体を溜めるように構成されている。この空間Ｇ内の液体の温度を測定するための第３の温度センサ１３６が、センサホルダ１３ａに取り付けられている。

鞘管１７の上部にはキャップ１６が固定されており、該キャップには液溜め部１４内と検知装置外のタンク内空間とを連通させる通気路１６ａが形成されている。キャップ１６には、通気路１６ａを開状態及び閉状態となすための開閉弁１３８が配置されている。該開閉弁の弁体１３８ａは上下移動可能であり、最下位置では通気路１６ａが閉状態（開閉弁を開いた状態）とされ、それより上の位置では通気路１６ａが開状態（開閉弁を閉じた状態）とされる。キャップ１６には回路収容部１５が取り付けられており、該回路収容部には漏れ検知制御部１５ａが収容されている。上記鞘管１７内にはセンサホルダ１３ａの上部とキャップ１６とを接続するように延びたガイド管Ｐｇが配置されており、流量測定部１３の第１の温度センサ１３３、ヒータ１３５及び第２の温度センサ１３４並びに圧力センサ１３７及び第３の温度センサ１３６と漏れ検知制御部１５ａとを接続する配線１８がガイド管Ｐｇ内を通って延びている。尚、開閉弁１３８は漏れ検知制御部１５ａに接続されている。

液溜め部１４における鞘管１７が本発明の測定管を構成する。測定細管１３ｂの断面積は、鞘管１７の断面積（但し、ガイド管Ｐｇの断面積を除く）に対して十分小さく（例えば１／５０以上、１／１００以下、更には１／３００倍以下）設定しておくことで、僅かな液体漏れの際の僅かな液位変化にも測定細管１３ｂ内に流量測定可能な液体流通を生ぜしめることができる。

鞘管１７、センサホルダ１３ａ、フィルタカバー１２ｂ、キャップ１６及びガイド管Ｐｇは、タンク１を構成する素材に近似した熱膨張係数を有する金属からなるのが好ましく、鋳鉄又はステンレス鋼などのタンク１の素材と同一の金属からなるのがより好ましい。

図３は、測定細管に対する第１の温度センサ１３３、ヒータ１３５及び第２の温度センサ１３４の取り付け部分の拡大斜視図であり、図４はその断面図である。ヒータ１３５は、測定細管１３ｂの外面に接触して配置された熱伝達部材１８１と、該熱伝達部材１８１に電気絶縁性薄膜を介して積層された薄膜発熱体１８２とを有する。薄膜発熱体１８２は、所要のパターンに形成されており、それへの通電のための電極には配線１８２’が接続されている。熱伝達部材１８１は、例えば厚さ０．２ｍｍ、幅２ｍｍ程度の金属又は合金からなる。配線１８２’はフレキシブル配線基板等の配線基板２４に形成された配線（図示せず）と接続されている。この配線が上記ガイド管Ｐｇ内の配線１８に接続されている。熱伝達部材１８１、薄膜発熱体１８２及び配線１８２’は、配線基板２４の一部及び測定細管１３ｂの一部とともに合成樹脂からなる封止部材２３により封止されている。尚、第１の温度センサ１３３及び第２の温度センサ１３４は、薄膜発熱体の代わりに薄膜感温体を使用することを除いて、ヒータ１３５と同様な構成を有する。

以上の様な漏れ検知装置１１を、開閉弁１３８による通気路１６ａの開閉状態を開状態として、タンク１の計量口５に取り付けると、上記のようにタンク内液体Ｌの液面ＬＳは、液溜め部１４の高さ範囲内に位置する。従って、圧力センサ１３７は液導入出部１２のフィルタ１２ａにより濾過されたタンク内液体Ｌに浸漬され、また、タンク内液体Ｌは、流量測定部１３の測定細管１３ｂを通って上昇し、液溜め部１４の空間Ｇ内へと導入され、ついには液溜め部１４内の液体の液面が漏れ検知装置外のタンク内液体の液面ＬＳと同一の高さになる。そして、タンク内液体の液面ＬＳが変動すると、これに追従して液溜め部１４内の液体の液面も変動し、この液面変動即ち液位変化に伴い測定細管１３ｂ内で液体の流動が生ずる。

図５は上記流量センサ部、圧力センサ、第３の温度センサ、及び漏れ検知制御部の回路構成を示す図である。これらの回路の電源としては、回路収容部１５内に配置された不図示の電池を用いることができる。

ヒータ１３５の薄膜発熱体１８２はパルス電圧発生回路６７に接続されており、該パルス電圧発生回路から適時単一パルス電圧が薄膜発熱体１８２に印加される。第１及び第２の温度センサ１３３，１３４を構成する薄膜感温体６０，６１は、漏れ検知回路７１に接続されている。即ち、薄膜感温体６０，６１は、抵抗体６２，６３と共にブリッジ回路を構成する。該ブリッジ回路には電源電圧Ｖ１が供給され、そのａ，ｂ点の電位差に対応する電圧出力信号が差動増幅器６５により得られる。この漏れ検知回路７１の出力は、温度センサ１３３，１３４の薄膜感温体６０，６１により感知される温度の差に対応しており、Ａ／Ｄコンバータ６６を介してＣＰＵ６８に入力される。又、上記パルス電圧発生回路６７は、ＣＰＵ６８からの指令により動作制御される。一方、圧力センサ１３７の出力はＡ／Ｄコンバータ７３を介してＣＰＵ６８に入力される。また、第３の温度センサ１３６の出力はＣＰＵ６８に入力される。更に、開閉弁１３８はそのドライバ１３９に接続されており、該ドライバはＣＰＵ６８からの指令により動作制御される。ＣＰＵには、クロック６９及びメモリ７０が接続されている。

以下、本実施形態における漏れ検知動作即ちＣＰＵ６８の動作につき説明する。本実施形態では、タンク内液体として灯油が使用されている。

図６は、パルス電圧発生回路６７から薄膜発熱体１８２に印加される電圧Ｑと漏れ検知回路７１の電圧出力Ｓとの関係を示すタイミング図である。ＣＰＵ６８からは、クロック６９に基づき、幅ｔ１の単一パルス状電圧が所定の時間間隔ｔ２で印加される。この単一パルス状電圧は、例えば、パルス幅ｔ１が２〜１０秒であり、パルス高Ｖｈが１．５〜４Ｖである。これにより薄膜発熱体１８２で生じた熱は、測定細管１３ｂ及びその内部の液体を加熱し、周囲に伝達される。この加熱の影響は薄膜感温体６０，６１に到達し、これら薄膜感温体の温度が変化する。ここで、測定細管１３ｂ内での液体の流量が零の場合には、対流による温度伝達の寄与を無視すれば、２つの感温体６０，６１での温度変化は同等である。しかし、タンク内液体がタンクから漏れた時のようにタンク内液体の液面が低下した場合には、液溜め部１４から測定細管１３ｂを通じて液体が検知装置外のタンク内へと液体導入出部１２から導出されるので、測定細管１３ｂ内の液体は上から下へと流動する。これにより、薄膜発熱体１８２からの熱は上側の温度センサ１３３の薄膜感温体６０よりも下側の温度センサ１３４の薄膜感温体６１の方へと多く伝達される。かくして、２つの薄膜感温体が検知する温度には差が生じて、これら薄膜感温体の抵抗値変化は互いに異なるものとなる。図６には、温度センサ１３３の薄膜感温体６０に印加される電圧ＶＴ１及び温度センサ１３４の薄膜感温体６１に印加される電圧ＶＴ２の変化が示されている。かくして、差動増幅器の出力即ち漏れ検知回路７１の電圧出力Ｓは、図６に示されるように、変化する。

図７に、パルス電圧発生回路６７から薄膜発熱体１８２に印加された電圧Ｑと漏れ検知回路７１の電圧出力Ｓとの関係の具体例を示す。この例では、単一パルス状電圧はパルス高Ｖｈが２Ｖでありパルス幅ｔ１が５秒であり、液位変化速度Ｆ［ｍｍ／ｈ］を変化させて電圧出力Ｓ［Ｆ］を得た。

ＣＰＵ６８では、パルス電圧発生回路６７によるヒータ１３５の薄膜発熱体１８２への単一パルス電圧の印加に応じて、単一パルス電圧印加の開始後の所定時間ｔ３において、漏れ検知回路の電圧出力Ｓとその当初値（即ち、単一パルス電圧印加開始時）Ｓ₀との差（Ｓ₀−Ｓ）を積分する。この積分値∫（Ｓ₀−Ｓ）ｄｔは、図６で斜線を付した領域に相当し、測定細管１３ｂ内の液体の流量に対応する流量対応値である。所定時間ｔ３は、例えば２０〜１５０秒である。

図８に、測定細管１３ｂ内の液体の流量Ｆに対応する液位変化速度と上記積分値∫（Ｓ₀−Ｓ）ｄｔとの関係の具体例を示す。この例では、積分値を得るための所定時間ｔ３を３０秒とし、互いに異なる３つの温度での関係を得た。液位変化速度１．５ｍｍ／ｈ以下の領域において、液位変化速度と積分値∫（Ｓ₀−Ｓ）ｄｔとの間に良好な直線的関係があることが分かる。尚、この例では液位変化速度１．５ｍｍ／ｈ以下の領域で良好な直線的関係が示されたが、測定管断面積に対する測定細管断面積の比や測定細管の長さなどを適宜設定することで、液位変化速度２０ｍｍ／ｈ以下の領域で良好な直線的関係が得られるようにすることが可能である。

このような積分値∫（Ｓ₀−Ｓ）ｄｔと液位変化速度との代表的な関係は、予めメモリ７０に検量線として記憶させておくことができる。従って、漏れ検知回路７１の出力を用いて算出される流量対応値である積分値∫（Ｓ₀−Ｓ）ｄｔに基づき、メモリ７０の記憶内容を参照して換算することにより、タンク内液体の漏れを液位変化速度として得ることができる。但し、或る値（例えば０．０１ｍｍ／ｈ）より小さな液位変化速度が得られた場合には、測定誤差範囲内であるとみなして、漏れなしと判定することができる。

積分値∫（Ｓ₀−Ｓ）ｄｔと液位変化速度との関係は、図８に示されるように厳密には液体の温度に応じて異なる。そこで、複数の温度毎に上記積分値∫（Ｓ₀−Ｓ）ｄｔと液位変化速度との関係を示す検量線をメモリ７０に記憶しておき、第３の温度センサ１３６により測定される温度（実測温度）に基づき、メモリ７０に記憶されている実測温度に最も近い温度の検量線を用いて、または複数の温度の検量線を用いた内挿または外挿により、積分値∫（Ｓ₀−Ｓ）ｄｔから液位変化速度への換算を行うようにすることができる。これによれば、より高い精度の漏れ検知が可能となる。

この漏れ検知（微小漏れ検知）は、適宜の時間ｔ２の間隔をおいて繰り返し実行される。時間ｔ２は、例えば４０秒〜５分（但し、上記積分時間ｔ３より長い時間）である。

更に、ＣＰＵ６８では、圧力センサ１３７からＡ／Ｄコンバータ７３を介して入力される液位対応出力Ｐを直ちに液位ｐに換算することができる。この換算は、液体の比重ρに関連しており、圧力センサ１３７により測定される圧力値をＰとし、圧力センサ１３７の高さ位置を基準とした液位をｐとし、重力の加速度をｇとして、
式（１）
ｐ＝Ｐ／（ρｇ）・・・（１）
を用いて行うことができる。この液位ｐの値は圧力センサ１３７の高さを基準としたものであるが、タンク１の計量口５の高さと漏れ検知装置の該計量口への取り付け部分から圧力センサ１３７迄の距離とを勘案することでタンク自体に対する液位値に変換することができる。これらの液位検知の結果を示す液位検知信号がＣＰＵ６８から出力される。

液体の比重ρは、次のようにして検知される。尚、この比重検知のフローを図１０に示す。

液体の比重検知は、タンク内に液体が補充のために注入される度に行われ、この液体注入の後に、液面が静定する適宜の時間をおいて、外部入力等によりスタートする。この時、流量センサ部のヒータ１３５に対し上記のパルス通電が開始される（既にパルス通電が実行されている場合には、それを継続する）。

そして、開閉弁１３８により通気路１６ａを閉状態となし（Ｓ１）、液面が静定する適宜の期間（例えば２〜５分間）静止させ（Ｓ２）た後に、上記のような積分値∫（Ｓ₀−Ｓ）ｄｔの測定を複数回（例えば５回）実施し（Ｓ３）、得られた複数の積分値∫（Ｓ₀−Ｓ）ｄｔの平均値を算出し（Ｓ４）、これにより得られた平均値から比重検量線を用いて比重ρを算出する（Ｓ５）。比重検量線は予め比重の知られた種々の比重の同種液体（例えば灯油を含む燃料油）について同様に積分値∫（Ｓ₀−Ｓ）ｄｔの測定を行うことで得ることができ、これをメモリ７０に記憶しておく。尚、Ｓ３において積分値∫（Ｓ₀−Ｓ）ｄｔの測定を１回のみ実施し、Ｓ４を省略し、Ｓ５において平均値として上記１回の測定により得られた値を使用してもよい。

次に、以上のようにして得られた比重ρが０．７以上且つ０．９５以下の範囲内にあるか否かの判定を行う（Ｓ６）。この判定は、液体が燃料油であるか否かを判定するものであり、ここで０．７≦ρ≦０．９５であると判定された場合には、液体が燃料油であるとして、このρの値を現在のタンク内液体の比重としてメモリ７０に記憶する（Ｓ７）。

一方、Ｓ６で０．７≦ρ≦０．９５以外であると判定された場合には、Ｓ３〜Ｓ５が３サイクル連続して実行したかどうかを判定し（Ｓ８）、３サイクル連続して実行したと判定された場合には、液体が燃料油ではないと最終確認するエラー処理を行う（Ｓ９）。ＣＰＵ６８は、これに基づき、外部に対して適宜の警告信号を発することができる。一方、Ｓ８で３サイクル連続して実行していないと判定された場合には、Ｓ３以降を実行する。尚、Ｓ８を省略して、Ｓ６から直ちにＳ９へと移行してもよい。

次に、Ｓ７またはＳ９の後に、開閉弁１３８により通気路１６ａを開状態となし（Ｓ１０）、比重検知を終了する。

また、ＣＰＵ６８では、一定時間ｔｔ例えば２〜１０秒毎に、以上のようにして得られた液位ｐの値をメモリ７０に記憶し、この記憶のたびに前回の記憶値との差分を算出し、これを液位の時間変化率ｐ’の値としてメモリ７０に記憶する。

図９に、液位変化速度と液位対応出力Ｐの時間変化率Ｐ’との関係の具体例を示す。液位変化速度１５０ｍｍ／ｈ以下の領域において、液位変化速度と液位対応出力の時間変化率Ｐ’との間に良好な直線的関係があり、従って液位変化速度と液位時間変化率ｐ’とが良好に対応することが分かる。尚、この例では液位変化速度１５０ｍｍ／ｈ以下の領域で良好な直線的関係が示されたが、更に液位変化速度２００ｍｍ／ｈまでの領域で良好な直線的関係が得られるようにすることが可能である。

従って、圧力センサ１３７により測定される液位ｐの時間変化率ｐ’の大きさとして、タンク内液体の漏れを得ることができる。

ところで、上記液体の比重ρは、厳密には液体の温度に応じて異なる。そこで、これに対応して、以上説明した比重検知の際には、次のような処理を行うことができる。

即ち、比重検量線として標準温度ＴＲ（例えば１５℃）におけるもの（標準温度比重検量線）を使用する。この標準温度比重検量線の作成に際しては、液体温度ＴＡで検出された比重がρ［ＴＡ］であったとして、これに基づき、標準温度ＴＲでの比重値ρ［ＴＲ］を式（２）
ρ［ＴＲ］＝ρ［ＴＡ］＋０．０００７１（ＴＡ−ＴＲ）・・・（２）
を用いて算出することができる。尚、この式（２）中の係数０．０００７１は、液体が燃料油である場合のものである。

そして、被検知液体について上記図１０を参照して説明した比重検知を行った際に、第３の温度センサ１３６により測定された温度がＴＸで、標準温度比重検量線を使用して換算された比重値がρ［ＴＸ］であったとして、現在の温度ＴＸでの補正された比重値ρ’［ＴＸ］を式（３）
ρ’［ＴＸ］＝ρ［ＴＸ］−０．０００７１（ＴＸ−ＴＲ）・・・（３）
を用いて算出することができる。尚、この式（３）中の係数０．０００７１は、液体が燃料油である場合のものである。

以上のようにして得られた補正された比重値ρ’［ＴＸ］を上記式（１）の比重値ρとして用いて液位への換算を行うことで、より高い精度の漏れ検知が可能となる。

以上のような圧力センサを用いた漏れ検知は上記微小漏れ検知に比べて広い液位変化速度範囲をカバーすることができる。一方、微小漏れ検知は圧力センサを用いた漏れ検知に比べて微小な液位変化速度領域を高い精度で測定することができる。

ところで、タンク１内での液位変化は、注液口６からタンク内への液体の注入がなされる時あるいは給液口７から外部への液体供給がなされる時にも発生する。しかし、これらの場合のタンク１内の液位の上昇または下降の速度は、漏れの場合の液位変化速度または液位時間変化率よりかなり大きいのが一般的である。

そこで、ＣＰＵ６８では、漏れに関して、以下のような処理を行う。

（１）圧力センサを用いた漏れ検知において液位時間変化率ｐ’の大きさが所定範囲（例えば１０〜１００ｍｍ／ｈ）内の時には、当該圧力センサを用いた漏れ検知の結果を漏れ検知信号として出力する。

（２）圧力センサを用いた漏れ検知において液位時間変化率ｐ’の大きさが上記所定範囲の下限より小さい（例えば１０ｍｍ／ｈより小さい）時には、微小漏れ検知の結果を漏れ検知信号として出力する。

（３）圧力センサを用いた漏れ検知において液位時間変化率ｐ’の大きさが上記所定範囲の上限を越える（例えば１００ｍｍ／ｈより大きい）時には、漏れ以外の原因例えば液体注入あるいは液体供給によるものと判定し、漏れ検知信号を出力しない。

更に、本実施形態では、上記（３）の状態に至った場合即ち圧力センサを用いた漏れ検知において液位時間変化率ｐ’の大きさが所定範囲の上限を越えた場合には、ＣＰＵ６８は、以後の所定時間ｔｍの間第１の漏れ検知を停止することができる。この漏れ検知停止の上記所定時間ｔｍは、上記外部からタンク内への液体注入あるいはタンク内から外部への液体供給の後の液面ＬＳの静定時間より若干長い時間とするのが好ましく、例えば１０〜６０分とすることができる。とくに、この所定時間ｔｍ中、ＣＰＵ６８は、パルス電圧発生回路６７及び漏れ検知回路７１の動作を停止させることができる。これによれば、電力消費量が低減される。

液位変化速度または液位時間変化率は漏れ量（単位時間あたりの漏れの量）と関係している。即ち、液位変化速度または液位時間変化率に当該液位でのタンク内部の水平断面積を乗じたものが液体の漏れ量に相当する。従って、予めタンクの形状（即ち高さ位置とタンク内部の水平断面積との関係）をメモリ７０に記憶しておき、このメモリの記憶内容を参照して、上記のようにして検知された液位及び漏れ（液位変化速度または液位時間変化率）に基づき、タンク内液体の漏れ量を算出することができる。

尚、タンクの形状が図１に示される縦型円筒形状などのようにタンク内部の水平断面積が高さによらず一定のものである場合には、液位変化速度または液位時間変化率と漏れ量とは単純な比例関係にあり、従って液位の値自体とは無関係に液位変化速度または液位時間変化率にタンク内部の水平断面積に応じた比例定数を乗ずることで容易に漏れ量を算出することができる。即ち、この場合には、上記の本発明装置により検知される漏れは漏れ量に基づくものと実質上同等である。

本発明によるタンク内液体の漏れ検知装置の一実施形態を説明するための一部破断斜視図である。図１の実施形態の漏れ検知装置の一部省略断面図である。測定細管に対する第１の温度センサ、ヒータ及び第２の温度センサの取り付け部分の拡大斜視図である。図３の断面図である。流量センサ部、圧力センサ及び漏れ検知制御部の回路構成を示す図である。薄膜発熱体に印加される電圧Ｑと漏れ検知回路の電圧出力Ｓとの関係を示すタイミング図である。薄膜発熱体に印加された電圧Ｑと漏れ検知回路の電圧出力Ｓとの関係の具体例を示す図である。液位変化速度と積分値∫（Ｓ₀−Ｓ）ｄｔとの関係の具体例を示す図である。液位変化速度と液位対応出力の時間変化率Ｐ’との関係の具体例を示す図である。比重検知のフロー図である。

符号の説明

１タンク
２天板
３側板
４底板
５計量口
６注液口
７給液口
Ｌ液体
ＬＳ液面
１１漏れ検知装置
１２液導入出部
１２ａフィルタ
１２ｂフィルタカバー
１３流量測定部
１３ａセンサホルダ
１３ｂ測定細管
１３３第１の温度センサ
１３４第２の温度センサ
１３５ヒータ
１３６第３の温度センサ
１３７圧力センサ
１３８開閉弁
１３８ａ弁体
１３９ドライバ
１４液溜め部
Ｇ空間
１５回路収容部
１５ａ漏れ検知制御部
１６キャップ
１６ａ通気路
１７鞘管
Ｐｇガイド管
１８配線
１８１熱伝達部材
１８２薄膜発熱体
１８２’ 配線
２３封止部材
２４配線基板
６０，６１薄膜感温体
６２，６３抵抗体
６５差動増幅器
６６Ａ／Ｄコンバータ
６７パルス電圧発生回路
６８ＣＰＵ
６９クロック
７０メモリ
７１漏れ検知回路
７３Ａ／Ｄコンバータ

Claims

タンク内の液体の漏れを検知する装置であって、
前記タンク内の液体が下端から導入出される測定細管と、
該測定細管の上端に接続され且つ前記測定細管より断面積が大きな測定管と、
前記測定細管に付設され、前記測定細管に沿って順に配置された第１の温度センサ、ヒータ及び第２の温度センサを含んでなる、前記測定細管内の液体の流量を測定するための流量センサ部と、
前記液体の液位を測定するための圧力センサと、
前記流量センサ部及び圧力センサに接続された漏れ検知制御部とを備えており、
該漏れ検知制御部は、前記ヒータに電圧を印加する電圧発生回路と、前記第１の温度センサ及び第２の温度センサに接続され且つこれら温度センサにより感知される温度の差に対応する出力を生ぜしめる漏れ検知回路と、前記測定管の上部に設けられた開閉弁とを有しており、前記開閉弁を閉じた状態で前記漏れ検知回路の出力を用いて算出される前記液体の流量に対応する流量対応値に基づき前記タンク内の液体の比重を検知し、これにより得られる比重値を用いて前記圧力センサによる前記液位の測定を行い、該液位の時間変化率の大きさに基づき前記タンク内の液体の漏れを検知することを特徴とする、タンク内液体の漏れ検知装置。
前記漏れ検知制御部は、前記液体の比重を複数回検知し、これにより得られる複数の値の平均値を前記比重値として用いて前記液位の測定を行うことを特徴とする、請求項１に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
前記漏れ検知制御部は、前記比重値が所定の液種につき予め定められた特定の範囲内にある場合にのみ、得られた前記比重値を前記液位の測定に利用し、前記比重値が前記特定の範囲外にある場合にはエラー処理することを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
前記タンク内液体の漏れ検知装置は更に前記液体の温度を測定するための第３の温度センサを備えており、前記漏れ検知制御部は、更に前記第３の温度センサに接続されており、前記比重検知において標準温度比重検量線を用いて比重値を得、この比重値を前記第３の温度センサにより測定される前記液体の実際の温度での比重値に換算し、この換算された比重値を前記液位の測定に用いることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
前記漏れ検知制御部は、更に、前記開閉弁を開いた状態で前記漏れ検知回路の出力を用いて算出される前記液体の流量に対応する流量対応値に基づき前記タンク内の液体の漏れを検知する微小漏れ検知を行い、前記漏れ検知において前記液位の時間変化率の大きさが所定範囲内の時には当該漏れ検知の結果を出力し、前記漏れ検知において前記液位の時間変化率の大きさが前記所定範囲の下限より小さい時には前記微小漏れ検知の結果を出力し、前記漏れ検知において前記液位の時間変化率の大きさが前記所定範囲の上限を越える時には漏れに関する出力を停止することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
前記漏れ検知制御部は、前記漏れ検知において前記液位の時間変化率の大きさが前記所定範囲の上限を越える時には、所定時間、前記微小漏れ検知を停止することを特徴とする、請求項５に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
前記漏れ検知制御部は、前記漏れ検知において前記液位の時間変化率の大きさが前記所定範囲の上限を越える時には、前記所定時間、前記電圧発生回路及び漏れ検知回路の動作を停止させることを特徴とする、請求項６に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
前記電圧発生回路は前記ヒータに単一パルス電圧を印加するパルス電圧発生回路であり、前記漏れ検知制御部は、前記パルス電圧発生回路による前記ヒータへの単一パルス電圧の印加に応じて前記漏れ検知回路の出力と当該出力の当初値との差を積分することで前記液体の流量に対応する流量対応値を算出することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
前記単一パルス電圧はパルス幅が２〜１０秒であり、前記流量対応値は前記漏れ検知回路の出力を２０〜１５０秒にわたって積分したものであることを特徴とする、請求項８に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
前記パルス電圧発生回路は前記単一パルス電圧を４０秒〜５分但し前記漏れ検知回路の出力と当該出力の当初値との差の積分時間より長い時間の間隔をおいて前記ヒータに印加することを特徴とする、請求項９に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
前記漏れ検知制御部は前記液位の時間変化率を２〜１０秒毎に算出することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
前記測定管の上部に回路収容部が取り付けられており、該回路収容部内に前記漏れ検知制御部が配置されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
前記圧力センサは前記測定細管の下端の近傍に配置されていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
前記第１の温度センサ及び第２の温度センサは何れも前記測定細管の外面と接触する熱伝達部材とこれに接合された感温体とを備えており、前記ヒータは前記測定細管の外面と接触する熱伝達部材とこれに接合された発熱体とを備えていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載のタンク内液体の漏れ検知装置。