JP2005228659A - 液漏れ検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 検出配線を付設した配線シ−トを備え、容状物から漏れ出た溶液が前記検出配線に付着することによって生ずる当該検出配線の抵抗変化を検出して液漏れを検出する液漏れ検出装置において、前記検出配線に雨水などの水が付着して発生する誤検出を防止すること。
【解決手段】 発振回路３１が出力する基準パルスをカウントするカウンタ−３２と、そのカウンタ−３２のカウントにしたがってＯＦＦ時間が定められるパルス発生回路３３とを備える電源部と、配線シ−ト１８の検出配線２０に付着した電解液による検出配線２０の抵抗変化を検出する検出回路３４と、検出回路３４の検出信号に応動する警報回路３５によって動作させる警報器３６とからなる監視部とより液漏れ検出装置を構成し、配線シ−ト１８の検出配線２０を前記電源部によって断続的に給電し、雨水等の水が検出配線２０に付着することによって生ずる誤警報を防止するようになっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、容状物から漏れ出た溶液を検出するための検出装置、例えば、鉛蓄電池から漏れ出た電解液などの溶液を検出するための検出装置に関する。

病院、学校、工場などには無停電電源装置が設置されているが、この無停電電源装置は多数の鉛蓄電池が備えられている。

図３は、無停電電源装置の回路例を示すブロック図である。
図示するように、無停電電源装置は、商用電源１１と負荷との間に、鉛蓄電池１２の充電と放電とを行なうための整流回路１３、制御回路１４、インバ−タ１５が設けられている。

具体的には、商用電源１１が停電しないかぎり、商用交流電圧ＡＣが整流回路13によって直流電圧ＤＣに変換され、この直流電圧ＤＣによって鉛蓄電池１２が充電される一方、その直流電圧ＤＣがインバ−タ１５によって交流電圧ＡＣに変換されて負荷に供給される。

商用電源１１が停電した場合は、制御回路１４が鉛蓄電池１２を充電から放電に自動切換えする。
これにより、鉛蓄電池１２が予備電源となり、鉛蓄電池１２から出力する直流電圧ＤＣがインバ−タ１５によって交流電圧ＡＣに変換されて負荷に供給される。

また、上記した無停電電源装置は、商用電源１１の停電が回復すると、制御回路１４が充電動作に切換わるため、鉛蓄電池１２の充電状態となる。
なお、この種の無停電電源装置は、多数の鉛蓄電池１２を台枠１６に設置して直列接続したものが多い。

上記した無停電電源装置は、設置工事による不備、特異故障、経年使用などのために鉛蓄電池１２から電解液（希硫酸液）が漏れ出ることがある。
この電解液は固有抵抗が小さいことから、漏れ出た電解液を通って大電流が流れ、火災の原因となることがあった。

この問題を解決するため、鉛蓄電池１２の電解液の漏れを検出し、液漏れによる事故を未然に防ぐことができる液漏れ検出装置が既に提案されている。

図４は上記の液漏れ検出装置を備えた無停電電源装置を示した回路ブロック図である。
液漏れ検出装置１７は、図５に示す拡大図より分かるように、配線シ−ト１８を台枠１６内に敷設し、この配線シ−ト１８の上面に鉛蓄電池１２が設置してあり、鉛蓄電池１２から電解液が漏れ出た場合には、その電解液が配線シ−ト１８の面上に流れ込むようになっている。

配線シ−ト１８は、図６に示してある通り、プラスチックフイルム１９の面上に銅箔板を接着剤によって接着した後、エッチング加工によって平行ライン状の検出配線２０を形成した構成となっている。
なお、この配線シ−ト１８は、２回路の検出配線２０が形成されている。
すなわち、給電端子２１ａ、２１ｂによって給電する一方の検出配線と給電端子２２ａ、２２ｂによって給電する他方の検出配線とを交互に接近させて配設したものとなっている。

また、この配線シ−ト１８の面上には、特殊塗料２３が塗布されている。
この特殊塗料２３は、鉛蓄電池１２から漏れ出た電解液が検出板１８の面上に流れることに反応し、溶解し、電解液を浸透させる作用を有している。

上記のように構成された配線シ−ト１８に電解液が付着すると、検出配線２０の各線間が電解液によって部分的に連結されることから、検出配線２０の抵抗値が変化する。
図４に示す監視部２４が上記した検出配線２０の抵抗変化を液漏れとして検出し、この検出によりブザ−などの警報器２５を動作させる。

なお、具体的には、配線シ−ト１８の検出配線２０には、給電端子２１ａ、２１ｂと２２ａ、２２ｂから常時一定の電圧（例えば、直流電圧ＤＣ５ボルト）が印加してあり、検出配線２０に電解液が付着したとき生ずる抵抗変化を検出電圧又は検出電流の変化として検出して警報する。

上記した液漏れ検出装置は、電解液の漏れを早期に発見し、液漏れによる火災などの事故を未然に防止することができ、安全対策の面で有効な検出装置であるが、ただ、配線シ−ト１８上に雨水などが付着することにより検出動作し、誤警報すると言う問題がある。
なお、配線シ−ト１８には特殊塗料２３が塗布してあるが、水がこの特殊塗料２３を浸透して検出配線２０に付着する。

すなわち、この液漏れ検出装置は、電解液などのように固有抵抗の小さい溶液が検出配線２０に付着したときに検出動作し、雨水のような固有抵抗の大きい水が検出配線に付着したときには検出動作しない構成となっているが、しかし、配線シ−ト２０の検出配線部間に水がたまってしまうと、配線間に水を通して微電流が流れ電気化学反応が起こる。

つまり、図７に示すように、電気化学反応によって導電性の薄膜が堆積し、検出配線２０の線間部にトラッキング２６が発生するようになり、このため、検出配線２０の抵抗変化が大きく現われ、本来検出動作しない雨水などが付着した場合にも検出動作し警報を発することがあると言う問題があった。

特願２００３−１４０３９９出願

溶液が検出配線に付着することによって生ずる当該検出配線の抵抗変化を検出して液漏れを検出する液漏れ検出装置において、検出配線に水が付着することによって生ずる誤動作を防止した液漏れ検出装置を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するため、本発明では、第１の発明として、容状物から漏れ出る溶液の流出部所に所定電圧で給電する検出配線を設け、漏れ出た溶液が付着することによって生ずる前記検出配線の抵抗変化を検出し、溶液漏れを検出する液漏れ検出装置において、前記検出配線を断続的に給電する給電手段を備えたことを特徴とする液漏れ検出装置を提案する。

第２の発明としては、上記した第１の発明の液漏れ検出装置において、前記検出配線は、プラスチックフイルムに検出配線を付設した配線シ−トとして構成したことを特徴とする液漏れ検出装置を提案する。

第３の発明としては、蓄電池から漏れ出た電解液を検出する液漏れ検出装置において、プラスチックフイルムに検出配線を付設した配線シ−トと、前記配線シ−トの検出配線に断続的に給電する給電手段と、前記配線シ−トの検出配線の抵抗変化に応動して検出動作する検出手段とを備え、前記配線シ−トを蓄電池に敷設し、蓄電池より漏れ出た電解液が配線シ−トの検出配線に付着することによって生ずる当該検出配線の抵抗変化に応動する前記検出手段によって電解液の漏れを検出することを特徴とする液漏れ検出装置を提案する。

第４の発明としては、上記した第１又は第３の発明の液漏れ検出装置において、前記給電手段は、電圧ＯＮ時間ｔ１と電圧ＯＦＦ時間ｔ２とがｔ１≦ｔ２の条件で電圧出力する構成としたことを特徴とする液漏れ検出装置を提案する。

第５の発明としては、上記した第１又は第３の発明の液漏れ検出装置において、前記給電手段は、電圧ＯＮ時間ｔ１が０．０１秒≦ｔ１≦６０秒、電圧ＯＦＦ時間ｔ２が６０秒≦ｔ２≦７２時間としてＯＮ、ＯＦＦを繰り返す検出配線の給電電圧を出力する構成としたことを特徴とする液漏れ検出装置を提案する。

第６の発明としては、上記した第４又は第５の発明の液漏れ検出装置において、前記給電手段は、出力電圧値にしたがって電圧ＯＮ時間ｔ１を設定したことを特徴とする液漏れ検出装置を提案する。

第７の発明としては、上記した第５又は第６の発明の液漏れ検出装置において、前記給電手段は、発振回路と、カウンタ−と、パルス発生回路とを備え、前記発振回路の出力パルスを前記カウンタ−によってカウントさせ、このカウンタ−のカウント値に応じて前記パルス発生回路がＯＮ時間ｔ１とＯＦＦ時間ｔ２のパルス電圧を出力し、このパルス電圧にしたがって検出配線を断続的に給電することを特徴とする液漏れ検出装置を提案する。

第８の発明としては、第１又は第３の発明の液漏れ検出装置において、前記検出手段の検出信号に応動するブザ−、ランプ、モニタなどの警報器を備えたことを特徴とする液漏れ検出装置を提案する。

本発明の液漏れ検出装置は、検出配線を断続的に給電する構成であることから、検出配線に雨水などが長時間（例えば、数ヶ月）付着してもトラッキングが発生しない。
この結果、水の付着によって検出配線の抵抗変化が生じないから、固有抵抗の小さい電解液などの溶液が検出配線に付着したときのみ検出動作する液漏れ検出装置となる。

また、本発明の液漏れ検出装置に備える給電手段は、電圧ＯＮ時間ｔ１と電圧ＯＦＦ時間ｔ２とをｔ１≦ｔ２の条件でＯＮ、ＯＦＦを繰り返して電圧出力する構成とすることができるが、０．０１秒≦ｔ１≦６０秒の電圧ＯＮ時間、６０秒≦ｔ２≦７２時間の電圧ＯＦＦ時間のＯＮ、ＯＦＦを繰り返す電圧出力電源として構成することが好ましい。

ＯＮ時間ｔ１を短くするほど検出精度が低下し、長くするほど電気化学反応が進行しトラッキングが発生しやすくなる。

また、ＯＦＦ時間ｔ２を短くするほど電気化学反応が進行し、長くするほど電解液の漏れ検出が遅くなるため、安全対策を考慮したＯＦＦ時間ｔ２として定める必要がある。

上記のように検出配線を断続的に給電することによって、検出配線部のトラッキングの発生を防ぐことができ、その上、連続給電に比べて電力消費の点でも有利な液漏れ検出装置となる。

また、検出配線に給電する給電電圧は、電圧値の高低によっても電気化学反応の進行速度が変わる。
このことから、電圧値を低くするときは電気化学反応の進行が遅くなるので、電圧ＯＮ時間ｔ１を長くすることができ、電圧値を高くするときには電気化学反応の進行が速くなるので、電圧ＯＮ時間ｔ１を短くすることができる。

次に、本発明の一実施形態について図面に沿って説明する。
図１は液漏れ検出装置３０を備えた無停電電源装置の回路ブロック図である。

この図において、無停電電源装置は、図４に示した従来の無停電電源装置と同じ構成としてあり、商用電源１１、鉛蓄電池１２、整流回路１３、制御回路１４、インバ−タ１５とから構成してあり、鉛蓄電池１２には配線シ−ト１８が敷設してある。
なお、本発明を実施するに際しては、配線シ−ト１８は２回路配線とする必要がなく、任意の回路配線数とすることができ、また、必ずしも特殊塗料を塗布しなくてもよい。

また、液漏れ検出装置３０は、電源部と監視部とからなり、電源部は、基準パルスを出力する発振回路３１、所定数の基準パルスを繰り返しカウントするカウンタ−３２、カウンタ−３２のカウントにしたがってＯＦＦ時間が制御されるパルス発生回路３３から構成し、監視部は、検出回路３４、警報回路３５、警報器３６から構成してある。

電源部のパルス発生回路３３は、ｔ１時間（０．０１秒≦ｔ１≦６０秒）のパルスを出力させるもので、カウンタ−３２は所定数の基準パルスをカウントする毎にパルス発生回路３３からパルス出力させるように制御する。

したがって、カウンタ−３２のカウントによってパルス発生回路３３のＯＦＦ時間が定まる。
つまり、カウンタ−３２のカウント時間をｔ０とすれば、ＯＦＦ時間ｔ２は、ｔ２＝ｔ０−ｔ１となる。
ただし、ＯＦＦ時間ｔ２については、６０秒≦ｔ２≦７２時間となるように定めてある。
なお、パルス発生回路３３の出力パルスに応じた給電電圧を配線シ−ト１８の給電端子２１ａ、２１ｂと２２ａ、２２ｂより印加する。

監視部の検出回路３４は、配線シ−ト１８の給電端子２１ａ、２１ｂと２２ａ、２２ｂに接続し、これら端子より取り出す監視電流を電圧変換して監視する。
すなわち、配線シ−ト１８の検出配線２０に抵抗変化があるとき、その抵抗変化に対応する電圧変化を検出し、その検出にしたがって警報回路３５を動作させる。

警報回路３５はその動作によって警報器３６を警報動作させ、液漏れの警報を発生させる。
警報器３６としては、ブザ−、ランプ、モニタなど視覚や聴覚によって認識できる表示器を用いることができる。

上記した液漏れ検出装置３０は、電源部によって配線シ−ト１８を断続的に給電する。
この給電状態で監視部が検出配線２０の抵抗変化の有無を監視し続ける。
鉛蓄電池１２に液漏れが発生し、その電解液が検出配線２０に付着すると、検出配線２０の配線間部の短絡などによって検出配線２０に抵抗変化が生じ、この抵抗変化が検出回路３４によって検出される。

したがって、既に述べたように、警報回路３５の動作にしたがって警報器３６が警報を発する。
この結果、警報器３６の警報により、電解液の液漏れを早期に発見し、その対処を行なうことができる。

一方、パルス給電する上記の液漏れ検出装置によれば、雨水などの水が検出配線２０に長時間付着してもトラッキングが発生しない。
配線シ−ト１８の検出配線２０に水が付着して起きる化学反応によるトラッキング現象は、印加電力の積算に比例すると考えられるが、検出配線２０に断続的な電圧を印加することによって起こるトラッキング現象は、印加電力の積算から予想されるトラッキング発生までの時間よりも遙かに長時間にわたって発生しないことが実験によって判明した。

実験は上記した無停電電源装置を使用し、また、配線シ−ト１８としては、２ｍｍ幅で厚み３５マイクロメ−トルの銅配線を２ｍｍ間隔で配置した検出配線２０を設けた。
そして、先ず、検出配線２０の配線間に５ボルトの直流電圧を連続的に印加し、また、検出配線間には純水を滴下して実験した。

この実験によれば、電気化学反応によりマイナス検出配線に化学物質が折出し、この折出物の成長によって電圧印加開始から５５分後にトラッキングができ警報器３６から警報が発生した。
この場合、検出配線電流をＡとすれば、
５Ｖ×Ａ×６０ｓｅｃ×５５ｍｉｎ＝５ＶＡ×３３００ｓｅｃ
の電力が消費された時点でトラッキングが発生したことになる。

次に、配線シ−ト１８の検出配線２０に断続的に給電して実験を行なった。
この実験では、ＯＮ時間ｔ１が１．５秒、ＯＦＦ時間ｔ２が３６０秒の直流電圧５Ｖを印加し、検出配線間には純水を滴下した。

この実験条件では、
５Ｖ×Ａ×７９２０００ｓｅｃ×１．５ｓｅｃ÷３６０ｓｅｃ
＝５ＶＡ×３３００ｓｅｃ
となり、計算上は２２０時間後、すなわち、１０日程で警報を発生することになる。

しかしながら、実験の結果では、１０日では警報は発生せず、検出配線間に生成する化学物質量が僅かなものであった。
そして、上記した実験条件では１００日経過後もトラッキングによる警報は発生しなかった。

この理由は、電気化学反応による化学物質の生成が、ＯＮ時間ｔ１で進行し、ＯＦＦ時間ｔ２ではＯＮ時間ｔ１で進行した生成がキャンセルするように働くためであると考えられる。

したがって、この液漏れ検出装置は、パルス電圧値にもよるが、ＯＮ時間ｔ１を０．０１秒≦ｔ１≦６０秒、ＯＦＦ時間ｔ２を６０秒≦ｔ２≦７２時間程度に定めても実施することができる。
しかし、ＯＮ時間ｔ１よりＯＦＦ時間ｔ２を大幅に長くするほど電気化学反応の進行が遅くなるので、事故防止の安全性、装置精度などを考慮すれば、ＯＮ時間ｔ１は、０．５秒≦ｔ１≦３．０秒、ＯＦＦ時間ｔ２は、３分≦ｔ２≦６０分程度に定めることが好ましい。

図２は、上記した液漏れ検出装置３０の実施例として示した回路図である。
図示するように、パルス発生回路３３の出力パルスＶＳ１によってトランジスタ３７がＯＮし、配線シ−ト１８の検出配線２０に給電電圧ＶＳ２が印加される。

そして、配線シ−ト１８の検出配線２０を流れ出た給電電流が検出回路３４の検出抵抗３８によって検出電圧ＶＳ３に変換される。
この検出電圧ＶＳ３は第１コンパレ−タ３９により基準電圧ＶＳ４と比較され、検出電圧ＶＳ３が基準電圧ＶＳ４を越えると、第１コンパレ−タ３９の出力電圧がＨｉｇｈからＬｏｗに変化する。

すなわち、配線シ−ト１８の検出配線２０に電解液が付着していない通常の監視状態では、検出回路２０には静電容量などによる電流以外はながれないから、ＶＳ３＜ＶＳ４となっており、検出回路３４が検出動作しないが、鉛蓄電池１２から電解液が漏れ、配線シ−ト１８の検出配線２０に電解液が付着することで、検出配線２０の抵抗が減少するように変化することから、検出配線電流が流れ、ＶＳ３＞ＶＳ４となり、第１コンパレ−タ３９がＬｏｗ出力電圧となる。

第１コンパレ−タ３９がＬｏｗ出力電圧となることにより、トランジスタ４０、４１がＯＮとなり、リレ−４２が動作し、このリレ−４２の動作に応動する警報器３６が警報を発生する。

一方、第２コンパレ−タ４３は自己保持回路を形成するもので、検出電圧ＶＳ３が基準電圧ＶＳ４を越えることにより、第１コンパレ−タ３９と同様にＬｏｗ出力電圧となる。
したがって、トランジスタ４４がＯＮすることから、検出抵抗３８に回路電圧Ｖｃｃが加わり、ＶＳ３＞ＶＳ４が保持される。

この結果、第１コンパレ−タ３９と第２コンパレ−タ４３とがＬｏｗ出力電圧を保持し、配線シ−ト１８の検出配線電流の変化にかかわらず、警報器３６の警報動作を続ける。
また、第２コンパレ−タ４３がＬｏｗ出力電圧となることにより、警報ランプ（ＬＥＤ）４５が点灯する。

以上、本発明の一実施形態として鉛蓄電池の液漏れ検出装置について説明したが、化学工場に備えられている溶液タンクの液漏れ検出装置としても同様に実施することができる。
このように実施する場合は、配線シ−ト１８を帯状に形成してタンク外周に巻き付けるように設けることができる。
その他、本発明は自動車に搭載される蓄電池の液漏れ検出装置として実施することができる。

鉛蓄電池の液漏れ検出装置、化学工場に備えられた溶液タンクの液漏れ検出装置、その他、固有抵抗の小さい液体が内装された容状物の液漏れ検出装置として利用することができる。

本発明の一実施形態である鉛蓄電池の液漏れ検出装置を示す回路ブロック図である。 上記した液漏れ検出装置の実施例を示す回路図である。 無停電電源装置の回路ブロック図である。 鉛蓄電池の液漏れ検出装置を備えた従来の無停電電源装置を示す回路ブロック図である。 上記した液漏れ検出装置に備える配線シ−トを鉛蓄電池に敷設した状態を示す断面図である。 一部を切欠いて示した上記配線シ−トの正面図である。 電気化学反応によって上記配線シ−トの検出配線に生ずるトラッキングを示す配線シ−トの一部拡大部分図である。

符号の説明

１２ 鉛蓄電池
１８ 配線シ−ト
１９ プラスチックフイルム
２０ 検出配線
３０ 液漏れ検出装置
３１ 発振回路
３２ カウンタ−
３３ パルス発生回路
３４ 検出回路
３５ 警報回路
３６ 警報器

Claims (8)

1. 容状物から漏れ出る溶液の流出部所に、所定電圧で給電する検出配線を設け、漏れ出た溶液が付着することによって生ずる前記検出配線の抵抗変化を検出し、溶液漏れを検出する液漏れ検出装置において、
   前記検出配線を断続的に給電する給電手段を備えたことを特徴とする液漏れ検出装置。
2. 請求項１に記載した液漏れ検出装置において、
   前記検出配線は、プラスチックフイルムに検出配線を付設した配線シ−トとして構成したことを特徴とする液漏れ検出装置。
3. 蓄電池から漏れ出た電解液を検出する液漏れ検出装置において、
   プラスチックフイルムに検出配線を付設した配線シ−トと、
   前記配線シ−トの検出配線に断続的に給電する給電手段と、
   前記配線シ−トの検出配線の抵抗変化に応動して検出動作する検出手段とを備え、
   前記配線シ−トを蓄電池に敷設し、蓄電池より漏れ出た電解液が配線シ−トの検出配線に付着することによって生ずる当該検出配線の抵抗変化に応動する前記検出手段によって電解液の漏れを検出することを特徴とする液漏れ検出装置。
4. 請求項１又は３に記載した液漏れ検出装置において、
   前記給電手段は、電圧ＯＮ時間ｔ１と電圧ＯＦＦ時間ｔ２とがｔ１≦ｔ２の条件で電圧出力する構成としたことを特徴とする液漏れ検出装置。
5. 請求項１又は３に記載した液漏れ検出装置において、
   前記給電手段は、電圧ＯＮ時間ｔ１が０．０１秒≦ｔ１≦６０秒、電圧ＯＦＦ時間ｔ２が６０秒≦ｔ２≦７２時間としてＯＮ、ＯＦＦを繰り返す検出配線の給電電圧を出力する構成としたことを特徴とする液漏れ検出装置。
6. 請求項４又は５に記載した液漏れ検出装置において、
   前記給電手段は、出力電圧値にしたがって電圧ＯＮ時間ｔ１を設定したことを特徴とする液漏れ検出装置。
7. 請求項５又は６に記載した液漏れ検出装置において、
   前記給電手段は、発振回路と、カウンタ−と、パルス発生回路とを備え、
   前記発振回路の出力パルスを前記カウンタ−によってカウントさせ、このカウンタ−のカウント値に応じて前記パルス発生回路がＯＮ時間ｔ１とＯＦＦ時間ｔ２のパルス電圧を出力し、このパルス電圧にしたがって検出配線を断続的に給電することを特徴とする液漏れ検出装置。
8. 請求項１又は３に記載した液漏れ検出装置において、
   前記検出手段の検出信号に応動するブザ−、ランプ、モニタなどの警報器を備えたことを特徴とする液漏れ検出装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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