JP2006047185A - タンク内液体の漏れ検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 誤検出を抑制し、液体量の増減の程度に応じたきめ細かく的確な表示や警告を可能にするタンク内液体の漏れ検知装置を提供する。
【解決手段】 流量センサ部の出力を用いて算出される流量対応値に基づき液量変化を検知する第１液量変化検知と、圧力センサにより測定される液位の時間変化率に基づき液量変化を検知する第２液量変化検知とを行う。第１段階Ｓ１にて第２液量変化検知で得られた液量変化の絶対値が第１所定値Ｃ１を越えないと判定された場合には、中間段階Ｓｉを経て第２段階Ｓ２にて複数回の第２液量変化検知で得られた液量変化から液量変化平均絶対値を得、これが第１所定値より小さい第２所定値Ｃ２を越えると判定された場合には当該液量変化平均絶対値に係る液量変化の平均値を液量変化として出力し、液量変化平均絶対値が第２所定値Ｃ２を越えないと判定された場合には第１液量変化検知で得られた液量変化を出力する。
【選択図】 図１０

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く流動に変換して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。
特開２００３−１８５５２２号公報

ところで、タンク内液体の液位変化は、種々の原因により発生する。例えば、上記のようなタンク亀裂に基づくタンク内液体のタンク外への漏れ以外にも、タンク亀裂を介しての外部液体のタンク内への浸入や、外部からタンク内への正規の液体の注入あるいはタンク内から外部への正規の液体の供給（汲み出し）が挙げられる。

また、現実にはタンク内液体の増減がない場合であっても、タンクに加えられる外力に基づき一時的にタンク内に部分的液位変化（波立ち）が生ずることがある。このような場合、流量計の位置での瞬時流量値に基づきタンク内液体の増減を検知すると、タンクからの液体の漏れやタンクへの液体流入があるものと誤って判断されることになる。

また、流量計から出力される電気信号は漏れ検知のための制御部へと入力されるのであるが、この信号伝達の経路に対して外部から電磁的ノイズが入り込むことがある。このノイズは、例えば雷などによる極めて短い時間のものであることが多い。その場合には、流量計から出力される信号が漏れ及び流入なしのものであっても、制御部に入力される信号は漏れまたは流入ありの場合のものと同様なものになる。この場合にも、上記同様に誤った判断がなされる。

以上のような状況に鑑みて、タンク内液体の量の変動（増減）を的確に把握し、その程度に応じてきめ細かく的確な表示や警告などを行うことが望まれる。

そこで、本発明の第１の目的は、流量計を用いた漏れ検知における誤検出の発生を抑制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。

また、本発明の第２の目的は、タンク内液体の量の増減の程度に応じてきめ細かく的確な表示や警告などを行うことを可能にする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該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、
前記流量センサ部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液量変化を第１の周期で検知する第１の液量変化検知と前記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前記タンク内の液体の液量変化を第２の周期で検知する第２の液量変化検知とを行い、
第１段階にて前記第２の液量変化検知で得られた前記液体の液量変化の絶対値が第１の所定値を越えるか否かを判定し、ここで前記液体の液量変化の絶対値が前記第１の所定値を越えないと判定された場合には、
第２段階にて複数回の前記第２の液量変化検知で得られた前記液体の液量変化の平均値の絶対値としての液量変化平均絶対値を得、該液量変化平均絶対値が前記第１の所定値より小さい第２の所定値を越えるか否かを判定し、ここで、前記液量変化平均絶対値が前記第２の所定値を越えると判定された場合には当該液量変化平均絶対値に係る前記液量変化の平均値を液量変化として出力し、前記液量変化平均絶対値が前記第２の所定値を越えないと判定された場合には前記第１の液量変化検知で得られた液量変化を出力する、
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、前記第１の液量変化検知で得られた液量変化の絶対値が前記第２の所定値より小さい第３の所定値を越えない場合には、液量変化なしとみなす判断を行い、その判断結果を前記液量変化に代えて又はそれと共に出力する。

本発明の一態様においては、前記漏れ検知制御部は、前記液量変化平均絶対値が前記第２の所定値を越えないと判定された場合において、前記第１の液量変化検知で得られた液量変化の符号が負の場合には液体漏れと判断し且つ正の場合には液体流入と判断し、その判断結果を前記液量変化に代えて又はそれと共に出力する。

本発明の一態様においては、前記漏れ検知制御部は、前記液量変化平均絶対値が前記第２の所定値を越えると判定された場合には、液体の漏れまたは流入に起因する要液量管理と判断し、その判断結果を前記液量変化と共に出力する。

本発明の一態様においては、前記漏れ検知制御部は、前記第１段階で前記液体の液量変化の絶対値が前記第１の所定値を越えると判定された場合には、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であると判断し、その判断結果を前記液量変化と共に出力する。本発明の一態様においては、前記漏れ検知制御部は、前記第１段階で前記液体の液量変化の絶対値が前記第１の所定値を越えると判定された場合において、前記第２の液量変化検知で得られた液量変化の符号が負の場合には前記液体供給と判断し且つ正の場合には前記液体注入と判断し、その判断結果を前記液量変化と共に出力する。

本発明の一態様においては、前記漏れ検知制御部は、前記第１段階で前記液体の液量変化の絶対値が前記第１の所定値を越えると最後に判定された時から所定時間が経過した後に前記第２段階へと移行するようにし、前記所定時間中は液面安定待ちであることを示す信号を出力する。本発明の一態様においては、前記漏れ検知制御部は、前記所定時間中は前記第１の液量変化検知を停止する。本発明の一態様においては、前記漏れ検知制御部は、前記所定時間中は前記流量センサ部の動作を停止させる。

本発明の一態様においては、前記漏れ検知制御部は、前記液量変化平均絶対値が前記第２の所定値を越えないと判定された場合には、出力される前記液量変化として、前記液量変化の平均値を求めた複数回の前記第２の液量変化検知に要する時間における前記第１の液量変化検知での平均的な液量変化を出力する。

本発明の一態様においては、前記流量センサ部は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り、前記漏れ検知制御部は、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を有している。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し、これに基づき前記タンク内の液体の液量変化を検知する。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、前記電圧発生回路は前記ヒータに一定の電圧を印加する定電圧発生回路である。

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。

本発明によれば、第１段階にて液体の液量変化の絶対値が第１の所定値を越えないと判定された場合に、第２段階にてタンク内液体の揺動発生などの一時的または瞬間的な要因に基づく部分的に液位の急激な変動があってもそれを時間平均化して液量変化平均絶対値を得る第２の液量検知を行い、この液量変化平均絶対値が第２の所定値を越えると判定された場合には当該液量変化平均絶対値に係る液量変化の平均値を液量変化として出力し、液量変化平均絶対値が第２の所定値を越えないと判定された場合には第１の液量変化検知で得られた液量変化を出力するので、流量計を用いた漏れ検知における誤検出の発生を抑制することが可能になる。また、本発明によれば、タンク内液体の量の増減の程度に応じてきめ細かく的確な表示や警告などを行うことが可能になる。

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の可燃性液体）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。

流量測定部に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。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。

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は電圧発生回路６７に接続されている。本実施形態では、電圧発生回路６７としてパルス電圧発生回路が使用されている。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。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タンク内液体の液量変化検知（漏れ検知を含む）の動作即ちＣＰＵ６８の動作につき説明する。尚、以下の説明では液量変化すなわち種々の原因によるタンク内液体の増減を、「漏れ」により代表させている。従って、たとえば、第１の液量変化検知及び第２の液量変化検知は、それぞれ単に第１の漏れ検知及び第２の漏れ検知と称されている。

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、対流による熱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）Ｓ_０との差（Ｓ_０−Ｓ）を積分する。この積分値∫（Ｓ_０−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。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∫（Ｓ_０−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∫（Ｓ_０−Ｓ）ｄｔとの間に温度によらず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∫（Ｓ_０−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∫（Ｓ_０−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、漏れなしと判断することができる。

この第１の漏れ検知は、適宜の時間ｔ２の間隔をおいて（即ち第１の周期ｔ１＋ｔ２で）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。

また、ＣＰＵ６８では、一定時間ｔｔ例えば２〜１０秒毎に（即ち第２の周期ｔｔで）、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。

この第２の漏れ検知は上記第１の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、第１の漏れ検知は第２の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、通常の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、本実施形態では、漏れを含む液量変化の検知及びその結果の出力に関して、以下のような処理を行う。図１０は、本実施形態におけるタンク内液体の液量変化の検知及びその結果の出力のフローを示す図である。

先ず、第１段階（Ｓ１）で、上記第２の漏れ検知で得られた液量変化ΔＬＶ２（液位時間変化率ｐ’に対応する）の絶対値｜ΔＬＶ２｜が第１の所定値Ｃ１を越えるか否かを判定する。第１の所定値Ｃ１は、例えば、液位時間変化率換算で１００〜２００ｍｍ／ｈ程度とすることができる。ここで、液量変化の絶対値｜ΔＬＶ２｜が第１の所定値Ｃ１を越えると判定された場合には、続いて第１−１段階（Ｓ１−１：この段階は本発明でいう第１段階の一部である）で液量変化ΔＬＶ２の符号を判別する。ここで、ΔＬＶ２の符号が負の場合には液体供給と判断し且つ正の場合には液体注入と判断し、それらの判断結果を液量変化ΔＬＶ２と共に出力する。この出力の内容は、ＣＰＵ６８に接続された不図示の表示部にて表示することができる。そして、第１段階Ｓ１へと戻る。

他方、第１段階Ｓ１で液量変化の絶対値｜ΔＬＶ２｜が第１の所定値Ｃ１を越えないと判定された場合には、続いて中間段階（Ｓｉ）において、第１段階Ｓ１で液量変化の絶対値｜ΔＬＶ２｜が第１の所定値Ｃ１を越えると最後に判定された時から所定時間Ｔｒが経過したか否かを判定する。所定時間Ｔｒ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。ここで、所定時間Ｔｒが経過していないと判定された時即ちこの所定時間中は、液面安定待ち（待機中）であることを示す信号を出力する。この出力の内容は、上記表示部にて表示することができる。漏れ検知制御部は、この所定時間中は第１の漏れ検知を停止させることができる。その際、流量センサ部の動作、具体的には電圧発生回路６７及び漏れ検知回路７１の動作を停止させることができ、これによれば電力消費量の低減が可能となる。そして、第１段階Ｓ１へと戻る。尚、第１段階Ｓ１で液量変化の絶対値｜ΔＬＶ２｜が第１の所定値Ｃ１を越えると判定された場合（即ち、液体注入または液体供給が検知された時）には、液面安定待ちは中止される。他方、中間段階Ｓｉにおいて所定時間Ｔｒが経過したと判定された時には、第２段階（Ｓ２）へと進む。

第２段階Ｓ２では、複数回たとえば２０〜３００回の前記第２の漏れ検知で得られた前記液体の液量変化ΔＬＶ２の平均値Ａｖ（ΔＬＶ２）の絶対値としての液量変化平均絶対値｜Ａｖ（ΔＬＶ２）｜を得る。即ち、この段階では、先ず、予め定められた上記複数回の第２の液量検知の結果が得られるまで、該検知結果をメモリに記憶する。これには、上記第２の周期に上記複数回の回数を乗じた時間（たとえば２〜１０分）がかかる。そして、得られた液量変化平均絶対値｜Ａｖ（ΔＬＶ２）｜が上記第１の所定値Ｃ１より小さい第２の所定値Ｃ２を越えるか否かを判定する。第２の所定値Ｃ２は、例えば、液位変化速度換算で１０〜２０ｍｍ／ｈ程度とすることができる。ここで、液量変化平均絶対値｜Ａｖ（ΔＬＶ２）｜が第２の所定値Ｃ２を越えると判定された場合には、当該液量変化平均絶対値｜Ａｖ（ΔＬＶ２）｜に係る液量変化平均値Ａｖ（ΔＬＶ２）を液量変化として出力する。この液量変化は、タンク内の液量管理の上から無視することができない量であるため、液体漏れまたは液体流入に起因する要液量管理と判断し、その判断結果を液量変化と共に出力する。この出力の内容は、ＣＰＵ６８に接続された不図示の表示部にて表示することができる。そして、第１段階Ｓ１へと戻る。尚、第１段階Ｓ１で液量変化の絶対値｜ΔＬＶ２｜が第１の所定値Ｃ１を越えると判定された場合（即ち、液体注入または液体供給が検知された時）には、要液量管理は中止される。他方、第２段階（Ｓ２）において液量変化平均絶対値｜Ａｖ（ΔＬＶ２）｜が第２の所定値Ｃ２を越えないと判定された場合には、第２−１段階（Ｓ２−１：この段階は本発明でいう第２段階の一部である）へと進む。

第２−１段階Ｓ２−１では、第１の漏れ検知で得られた液量変化ΔＬＶ１の絶対値｜ΔＬＶ１｜が上記第２の所定値Ｃ２より小さい第３の所定値Ｃ３を越えるか否かを判定する。第３の所定値Ｃ３は、例えば、液位変化速度換算で０．０１〜０．０３ｍｍ／ｈ程度とすることができる。ここで、液量変化の絶対値｜ΔＬＶ１｜が第３の所定値Ｃ３を越えないと判定された場合には、得られた液量変化は測定誤差の範囲内であり実質的には液量変化なし（漏れなし）とみなす判断を行い、その判断結果を液量変化に代えて又はそれと共に出力する。この出力の内容は、ＣＰＵ６８に接続された不図示の表示部にて表示することができる。そして、第１段階Ｓ１へと戻る。他方、第２−１段階Ｓ２−１で液量変化の絶対値｜ΔＬＶ１｜が第３の所定値Ｃ３を越えると判定された場合には、第２−２段階（Ｓ２−２：この段階は本発明でいう第２段階の一部である）へと進む。

第２−２段階Ｓ２−２では、液量変化ΔＬＶ１の符号を判別する。ここで、ΔＬＶ１が負の場合には液体漏れと判断し且つ正の場合には液体流入と判断し、それらの判断結果を液量変化ΔＬＶ１に代えて又はそれと共に出力する。この出力の内容は、ＣＰＵ６８に接続された不図示の表示部にて表示することができる。そして、第１段階Ｓ１へと戻る。

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）等の液量変化と関係している。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等の液量変化に相当する。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）等の液量変化に基づき、タンク内液体の漏れ量等の液量変化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等の液量変化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等の液量変化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等の液量変化は漏れ量等の液量変化量に基づくものと実質上同等である。

図１１に、第２の漏れ検知で得られた液量変化ΔＬＶ２と、上記第２段階での複数回の第２の漏れ検知で得られた液量変化ΔＬＶ２の平均値Ａｖ（ΔＬＶ２）との関係の具体例を示す。これは実際にはタンク内液量の変化がない条件下での検知結果を示すものであり、ここでは液量変化は対応する液位変化速度で表されている。液量変化ΔＬＶ２は５秒ごとに得られ、液量変化平均値Ａｖ（ΔＬＶ２）は５分ごとに得られたものである。第３の所定値Ｃ３が液位変化速度換算で０．０２ｍｍ／ｈであるとして、液量変化ΔＬＶ２では、漏れなしと判断される液位変化速度範囲から外れた測定値が比較的短い時間ではあるがしばしば現れている。この原因としては、出力線を介して検知装置内に進入する電磁波による電気回路や電子回路への影響や、一時的な機械的外力の印加による液面変動が考えられる。これに対して、比較的長い時間にわたって平均化された液量変化平均値Ａｖ（ΔＬＶ２）では、漏れなしと判断される液位変化速度範囲から外れた測定値は現れていない。かくして、本発明によれば、実体を良好に反映した検知が可能であることが分かる。

図１２は、種々の要因でタンク内液量が変化する場合の液位及び液位変化速度の変化、更にはこれらの各状態に伴いＣＰＵ６８から出力される判断結果の内容を示す図である。タンク内への液体の注入及びそれに続く安定待ちの後の第２段階では、５分ごとに判断が示される。図示されているように、液体の漏れ（または流入）が３回継続した場合に異常ありと判定して警告を発するようにすることができる。

以上の実施形態では、時間ｔ３にわたって積分して得られる積分値∫（Ｓ_０−Ｓ）ｄｔを用いて第１の漏れ検知（第１の液量変化検知）を行っているので、いわば平均化された液量変化が得られる。従って、誤検知の低減に有利である。

以上の実施形態では電圧発生回路６７としてパルス電圧発生回路が用いられているが、本発明においては、電圧発生回路６７としてヒータ１３５に一定の電圧（即ち一定の直流電圧）を印加する定電圧発生回路を用いることも可能である。以下、そのような実施形態につき説明する。

本実施形態では、上記図５の電圧発生回路６７として使用される定電圧発生回路からヒータ１３５の薄膜発熱体１８２に対して直流定電圧Ｑが印加される。これにより、ヒータ１３５は一定の発熱状態を維持し、その熱の一部は熱伝達部材１８１を介して測定細管１３ｂ内の液体へと伝達され、これが液体加熱のための熱源として利用される。

測定細管１３ｂ内の液体が流通していない時、即ち測定細管１３ｂ内での液体の流量が零の場合には、対流による熱伝達の寄与を無視すれば、第１及び第２の温度センサ１３３，１３４の検知温度は実質上同一である。しかし、測定細管１３ｂ内で液体流通が生ずると、ヒータ１３５による液体加熱の影響は上流側より下流側の方に強く発生するので、第１及び第２の温度センサ１３３，１３４の検知温度が互いに異なるようになる。第１及び第２の温度センサ１３３，１３４の検知温度どうしの差に相当する電圧出力は流体流量に対応しているので、それを流量値出力とする。即ち、漏れ検知回路７１のブリッジ回路のａ，ｂ点の電位が差動増幅回路６５に入力される。予めブリッジ回路の抵抗体６２，６３の抵抗値を適宜設定することで、差動増幅回路から第１及び第２の温度センサ１３３，１３４の検知温度どうしの差に相当する電圧出力Ｓを得ることができる。

以上のようにして、二定点温度差検知式流量測定がなされる。本発明でいう二定点温度差検知式流量測定は、ヒータの上流側及び下流側にそれぞれ配置された第１及び第２の温度センサにより検知される温度差（実際には検知温度差に対応して検知される電気的特性の差）に基づき流量対応値を得るものをいう。

次に、本実施形態における液量変化検知（漏れ検知を含む）の動作即ちＣＰＵ６８の動作につき説明する。本実施形態のＣＰＵ６８の動作は、上記図１〜図１２に関し既に説明した実施形態のものと、第１の漏れ検知の動作においてのみ相違し、他は同様である。

即ち、ＣＰＵ６８では、電圧出力Ｓに基づき、内蔵する検量線を用いて対応する流量値への換算を行う。図１３はＳの換算のための検量線の一例を示すものである。図１３に示されているように、流量値に対応する液位変化速度が例えば１０ｍｍ／ｈより小さい領域では、液位変化速度と電圧出力Ｓとの間に良好な直線状の対応関係がある。従って、ＣＰＵ６８では、漏れに関して、上記図１〜図１２に関し説明した実施形態のものと同様な処理を行うことができる。

但し、電圧出力Ｓの取り出しは適宜のタイミングで行うことができるが、出力される液量変化としては、第２段階において液量変化平均値Ａｖ（ΔＬＶ２）を求めた複数回の第２の液量変化検知に要する時間における平均的なものを出力するのが、誤検知の低減の観点からは、有利である。

本実施形態は、上記図１〜図１２に関し説明した実施形態のものに比べて、ＣＰＵ６８での第１の漏れ検知における流量対応値を得る演算が簡単になるという利点がある。

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∫（Ｓ_０−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。 タンク内液体の液量変化の検知及びその結果の出力のフローを示す図である。 液量変化ΔＬＶ２とその平均値Ａｖ（ΔＬＶ２）との具体例を示す図である。 種々の要因でタンク内液量が変化する場合の液位及び液位変化速度の変化更にはこれらの各状態の判断結果の内容を示す図である。 漏れ検知回路の電圧出力Ｓの換算のための検量線の一例を示す図である。

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
１３７ 圧力センサ
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
６６ Ａ／Ｄコンバータ
６７ 電圧発生回路
６８ ＣＰＵ
６９ クロック
７０ メモリ
７１ 漏れ検知回路
７３ Ａ／Ｄコンバータ

Claims (17)

1. 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該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、
   前記流量センサ部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液量変化を第１の周期で検知する第１の液量変化検知と前記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前記タンク内の液体の液量変化を第２の周期で検知する第２の液量変化検知とを行い、
   第１段階にて前記第２の液量変化検知で得られた前記液体の液量変化の絶対値が第１の所定値を越えるか否かを判定し、ここで前記液体の液量変化の絶対値が前記第１の所定値を越えないと判定された場合には、
   第２段階にて複数回の前記第２の液量変化検知で得られた前記液体の液量変化の平均値の絶対値としての液量変化平均絶対値を得、該液量変化平均絶対値が前記第１の所定値より小さい第２の所定値を越えるか否かを判定し、ここで、前記液量変化平均絶対値が前記第２の所定値を越えると判定された場合には当該液量変化平均絶対値に係る前記液量変化の平均値を液量変化として出力し、前記液量変化平均絶対値が前記第２の所定値を越えないと判定された場合には前記第１の液量変化検知で得られた液量変化を出力する、
   ことを特徴とする、タンク内液体の漏れ検知装置。
2. 前記漏れ検知制御部は、前記第１の液量変化検知で得られた液量変化の絶対値が前記第２の所定値より小さい第３の所定値を越えない場合には、液量変化なしとみなす判断を行い、その判断結果を前記液量変化に代えて又はそれと共に出力することを特徴とする、請求項１に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
3. 前記漏れ検知制御部は、前記液量変化平均絶対値が前記第２の所定値を越えないと判定された場合において、前記第１の液量変化検知で得られた液量変化の符号が負の場合には液体漏れと判断し且つ正の場合には液体流入と判断し、その判断結果を前記液量変化に代えて又はそれと共に出力することを特徴とする、請求項１に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
4. 前記漏れ検知制御部は、前記液量変化平均絶対値が前記第２の所定値を越えると判定された場合には、液体の漏れまたは流入に起因する要液量管理と判断し、その判断結果を前記液量変化と共に出力す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。
5. 前記漏れ検知制御部は、前記第１段階で前記液体の液量変化の絶対値が前記第１の所定値を越えると判定された場合には、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であると判断し、その判断結果を前記液量変化と共に出力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。
6. 前記漏れ検知制御部は、前記第１段階で前記液体の液量変化の絶対値が前記第１の所定値を越えると判定された場合において、前記第２の液量変化検知で得られた液量変化の符号が負の場合には前記液体供給と判断し且つ正の場合には前記液体注入と判断し、その判断結果を前記液量変化と共に出力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。
7. 前記漏れ検知制御部は、前記第１段階で前記液体の液量変化の絶対値が前記第１の所定値を越えると最後に判定された時から所定時間が経過した後に前記第２段階へと移行するようにし、前記所定時間中は液面安定待ちであることを示す信号を出力することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
8. 前記漏れ検知制御部は、前記所定時間中は前記第１の液量変化検知を停止することを特徴とする、請求項７に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
9. 前記漏れ検知制御部は、前記所定時間中は前記流量センサ部の動作を停止させ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。
10. 前記漏れ検知制御部は、前記液量変化平均絶対値が前記第２の所定値を越えないと判定された場合には、出力される前記液量変化として、前記液量変化の平均値を求めた複数回の前記第２の液量変化検知に要する時間における前記第１の液量変化検知での平均的な液量変化を出力することを特徴とする、請求項１〜９に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
11. 前記流量センサ部は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り、前記漏れ検知制御部は、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を有してい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。
12. 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１１に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
13. 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し、これに基づき前記タンク内の液体の液量変化を検知することを特徴とする、請求項１１〜１２のいずれかに記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
14. 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１３に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
15. 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１３〜１４のいずれかに記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
16. 前記電圧発生回路は前記ヒータに一定の電圧を印加する定電圧発生回路であることを特徴とする、請求項１１〜１２のいずれかに記載のタンク内液体の漏れ検知装置。
17. 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１〜１６のいずれかに記載のタンク内液体の漏れ検知装置。

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