JP2006138671A - Device for detecting leakage of liquid in tank - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to an in-tank liquid leak detection device, and more particularly to an apparatus for detecting a liquid leak from a tank by converting it into a flow based on a liquid level fluctuation of the in-tank liquid.
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。 Fuel oil and various liquid chemicals are stored in the tank. For example, in recent years, a central fueling system in an apartment house has been proposed. In this system, fuel kerosene is supplied to each dwelling unit from a central kerosene tank through a pipe.
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。 The tank may crack due to deterioration with time, and in this case, the liquid in the tank leaks out of the tank. It is important to detect such a situation as soon as possible and appropriately deal with it in order to prevent a flammable explosion, environmental pollution or generation of toxic gas.
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。 As an apparatus for detecting leakage of liquid in a tank as soon as possible, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-185522 (Patent Document 1) discloses a measurement tube into which liquid in a tank is introduced, and a measurement thin tube positioned below the measurement tube. And measuring a flow rate of the liquid in the measurement capillary using a sensor unit attached to the measurement capillary, thereby detecting a minute liquid level fluctuation of the liquid in the tank, that is, a change in the liquid level. ing.
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。
上記特許文献1に記載の漏れ検知装置は、タンク上部に形成された計量口からタンク内へとほぼ垂直に挿入される。この検知装置がその上部をタンク計量口に固定保持された状態で使用されると、測定管、測定細管及びセンサ部等がタンク上部に対して固定されたことになる。 The leak detection device described in Patent Document 1 is inserted almost vertically into a tank from a measuring port formed in the upper part of the tank. When this detection device is used with its upper part fixed to the tank metering port, the measurement tube, the measurement thin tube, the sensor unit and the like are fixed to the upper part of the tank.
ところで、地上または地下に設置されたタンクは、温度変化により膨張収縮を繰り返している。このため、タンク内液体の量が不変で即ち液体の漏れがない場合においても、上記の漏れ検知装置はタンクの熱膨張により液面に対して垂直方向に移動する。この移動に基づき、測定細管内で液体が流通して流量が測定されるので、実際には液体漏れがないにも関わらず、漏れがあるものと誤検知するおそれがある。 By the way, the tank installed on the ground or underground repeats expansion and contraction due to temperature change. For this reason, even when the amount of liquid in the tank is unchanged, that is, when there is no liquid leakage, the leak detection device moves in the direction perpendicular to the liquid level due to thermal expansion of the tank. Based on this movement, the liquid flows in the measurement narrow tube and the flow rate is measured. Therefore, there is a possibility that the liquid is erroneously detected although there is no liquid leakage.
そこで、本発明の目的は、タンクの熱膨張収縮などによる寸法の変動があっても、誤検知を生ずることなく極微量の漏れを正確に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。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a tank liquid leakage detection device capable of accurately detecting a very small amount of leakage without causing erroneous detection even if there is a change in dimensions due to thermal expansion and contraction of the tank. It is to provide.
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内の液体の流量を測定するための流量センサ部と、
前記タンクの開口に前記装置を取り付ける際に前記タンク開口に対して固定される取付部材とを備えており、
前記測定管は前記取付部材に対して上下方向に相対移動可能に支持されており、
更に前記測定管またはそれに固定された部材を前記取付部材に対して下方へと付勢する付勢手段を備えてい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。
According to the present invention, the object as described above is achieved.
A device for detecting leakage of liquid in a tank,
A measuring capillary through which the liquid in the tank is introduced and discharged from the lower end;
A measuring tube connected to the upper end of the measuring thin tube and having a larger cross-sectional area than the measuring thin tube;
A flow rate sensor unit attached to the measurement capillary for measuring the flow rate of the liquid in the measurement capillary;
An attachment member fixed to the tank opening when the device is attached to the opening of the tank,
The measuring tube is supported so as to be movable relative to the mounting member in the vertical direction,
Furthermore, the apparatus for detecting leakage of liquid in a tank, further comprising an urging means for urging the measuring tube or a member fixed thereto downward with respect to the mounting member,
Is provided.
本発明の一態様においては、前記付勢手段はバネを含んでなる。 In one aspect of the present invention, the biasing means includes a spring.
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、前記装置は、更に、前記流量センサ部に接続された漏れ検知制御部を備えており、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を有しており、該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。本発明の一態様においては、更に、前記装置は前記液体の液位を測定するための圧力センサを備えており、前記漏れ検知制御部は、更に、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漏れを検知する。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の大きさに基づき前記タンク内の液体の漏れを検知した時に、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流量対応値に基づく漏れ検知の結果を出力し、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した時に、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、前記流量対応値に基づく漏れ検知を停止する。 In one aspect of the present invention, the flow rate sensor unit includes a first temperature sensor, a heater, and a second temperature sensor arranged in order along the measurement capillary, and the apparatus further includes the flow rate sensor. A leakage detection control unit connected to the sensor unit, the leakage detection control unit being connected to the voltage generation circuit for applying a voltage to the heater, the first temperature sensor and the second temperature sensor; A leak detection circuit that generates an output corresponding to the temperature difference detected by these temperature sensors, and a flow rate corresponding value corresponding to the liquid flow rate calculated using the output of the leak detection circuit. Based on this, the leakage of the liquid in the tank is detected. In one aspect of the present invention, the apparatus further includes a pressure sensor for measuring the liquid level of the liquid, and the leak detection control unit further includes a time of the liquid level measured by the pressure sensor. The leakage of the liquid in the tank is detected based on the magnitude of the change rate. In one aspect of the present invention, when the leak detection control unit detects a leak of the liquid in the tank based on the magnitude of the time change rate of the liquid level, the magnitude of the time change rate of the liquid level is When the liquid level is within a predetermined range, the result of the leak detection is output. When the level of the time change rate of the liquid level is smaller than the lower limit of the predetermined range, the result of the leak detection based on the flow rate corresponding value is output. When the time rate of change exceeds the upper limit of the predetermined range, output related to leakage is stopped. In one aspect of the present invention, when the leak detection control unit detects a leak of the liquid in the tank based on the magnitude of the time change rate of the liquid level, the magnitude of the time change rate of the liquid level is When the upper limit of the predetermined range is exceeded, leak detection based on the flow rate corresponding value is stopped for a predetermined time.
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。 In one aspect of the present invention, the pressure sensor is disposed in the vicinity of the lower end of the measurement capillary.
本発明によれば、タンク開口に固定される取付部材に対して上下方向に相対移動可能に支持された測定管またはそれに固定された部材を、付勢手段により取付部材に対し下方へと付勢するようにしたので、タンクへの装置取り付けに際して装置下端部を付勢力をもってタンク底板に当接させることができ、かくして、タンク底板に対する測定管、測定細管及び流量センサ部の配置を所定のものに設定することができ、タンクの熱膨張収縮などによる寸法の変動があっても、この所定配置をほぼ不変に維持できるので、誤検知を生ずることなく極微量の漏れを正確に検知することが可能となる。 According to the present invention, the measuring tube supported so as to be relatively movable in the vertical direction with respect to the mounting member fixed to the tank opening or the member fixed thereto is biased downward with respect to the mounting member by the biasing means. Therefore, when attaching the device to the tank, the lower end of the device can be brought into contact with the tank bottom plate with an urging force, and the arrangement of the measurement tube, the measurement thin tube and the flow rate sensor portion with respect to the tank bottom plate can be made predetermined. Even if there is a change in dimensions due to the thermal expansion and contraction of the tank, this predetermined arrangement can be maintained almost unchanged, so it is possible to accurately detect a very small amount of leakage without causing false detection. It becomes.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
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及び図3はいずれも本実施形態の漏れ検知装置の一部省略部分断面図である。 FIG. 1 is a partially broken perspective view for explaining an embodiment of a leak detection device for liquid in a tank according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are both partially omitted portions of the leak detection device of this embodiment. It is sectional drawing.
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。
The tank 1 has a
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、摺動部材191、回路収容部15、取付部材192、O−リング193及びコイルバネ194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、並びに摺動部材191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。
A part of the
流量測定部13では、図3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。
As shown in FIG. 3, in the flow
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。
The flow
液導入出部12では、図3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。
In the liquid introduction /
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。
The
図2に示されているように、キャップ16の上部には摺動部材191が取り付けられている。該摺動部材191は、上下方向に延びた外面円筒形状の部材であり、上部にはフランジ191aが形成されている。回路収容部15の下部には、取付部材192が固定されている。該取付部材192は、回路収容部15と一体となって、タンク開口(計量口5)への装置取り付けの際にタンク開口に対して固定される。この固定のための手段としては、不図示のボルトを用いたものや、取付部材192または回路収容部15と計量口5との位置関係を固定するための不図示の固定部材を用いたものなどが例示される。尚、取付部材192は回路収容部15の一部として一体的に形成することも可能である。
As shown in FIG. 2, a sliding
取付部材192は、計量口5内に位置しており、その内部には上下方向に貫通する開口部が形成されている。該開口部内には上記摺動部材191の上部が位置しており、取付部材192の開口部には、上記摺動部材フランジ191aの下面と係合することで摺動部材191の下方への移動を阻止すると共に、摺動部材191の外周面と当接することで該摺動部材の上下方向摺動のガイドとされるリング状小径部が形成されている。該リング状小径部に上記O−リング193が配置されている。該O−リング193は、タンクの気密維持の作用をなす。取付部材192の開口部内には、付勢手段として機能する上記コイルバネ194が、その下端を上記摺動部材フランジ191aの上面に当接し且つその上端を上記回路収容部15の下部に当接するようにして、圧縮状態で配置されている。
The
従って、測定管を構成する鞘管17は、取付部材192に対して上下方向に相対移動可能に支持されている。また、付勢手段を構成するコイルバネ194により、測定管を構成する鞘管17に固定された摺動部材191が取付部材192に対して下方へと付勢されている。
Therefore, the
上記回路収容部15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。
The
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。
The
鞘管17、センサホルダ13a、フィルタカバー12b、キャップ16、摺動部材191及びガイド管Pg、更には取付部材192及び回路収容部15の下部は、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。
The
図4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5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。
FIG. 4 is an enlarged perspective view of a portion where the
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。
When the
図6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。
FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of the flow rate sensor unit, pressure sensor, and leak detection control unit. As a power source for these circuits, a battery (not shown) arranged in the
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。
The thin
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。
Hereinafter, the leak detection operation in the present embodiment, that is, the operation of the
図7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7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7に示されるように、変化する。
FIG. 7 is a timing chart showing the relationship between the voltage Q applied from the pulse
図8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。
FIG. 8 shows a specific example of the relationship between the voltage Q applied from the pulse
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7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。
In the
図9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。
FIG. 9 shows a specific example of the relationship between the liquid level change rate corresponding to the flow rate F of the liquid in the
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。
Such a typical relationship between the integral value ∫ (S 0 -S) dt and the liquid level change speed can be stored in the
この第1の漏れ検知は、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。 This first leak detection is repeatedly performed at an appropriate time interval t2. The time t2 is, for example, 40 seconds to 5 minutes (however, a time longer than the integration time t3).
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。
Further, the
また、CPU68では、一定時間tt例えば2〜10秒毎に、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。
Further, the
図10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。 FIG. 10 shows a specific example of the relationship between the liquid level change rate and the time change rate P ′ of the liquid level corresponding output P. In the region where the liquid level change rate is 150 mm / h or less, there is a good linear relationship between the liquid level change speed and the time change rate P ′ of the liquid level corresponding output, and therefore the liquid level change rate and the liquid level time change rate. It can be seen that p ′ corresponds well. In this example, a good linear relationship was shown in the region where the liquid level change rate was 150 mm / h or less. However, a good linear relationship was obtained in the region up to the liquid level change rate of 200 mm / h. It is possible.
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。
Therefore, the leakage of the liquid in the tank can be obtained as the magnitude of the time change rate p ′ of the liquid level p measured by the
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。 This second leak detection can cover a wider liquid level change speed range than the first leak detection. On the other hand, the first leak detection can measure a minute liquid level change speed region with higher accuracy than the second leak detection.
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。
By the way, the change in the liquid level in the tank 1 also occurs when the liquid is injected from the liquid injection port 6 into the tank or when the liquid is supplied from the
そこで、CPU68では、漏れに関して、以下のような処理を行う。
Therefore, the
(1)第2の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、当該第2の漏れ検知の結果を漏れ検知信号として出力する。 (1) When the level of the liquid level time change rate p ′ is within a predetermined range (for example, 10 to 100 mm / h) in the second leak detection, the result of the second leak detection is output as a leak detection signal.
(2)第2の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、第1の漏れ検知の結果を漏れ検知信号として出力する。 (2) When the level of the liquid level time change rate p ′ is smaller than the lower limit of the predetermined range (for example, smaller than 10 mm / h) in the second leak detection, the result of the first leak detection is output as a leak detection signal. To do.
(3)第2の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。 (3) In the second leak detection, when the level of the liquid level time change rate p ′ exceeds the upper limit of the predetermined range (for example, greater than 100 mm / h), a cause other than the leak, for example, liquid injection or liquid supply Judgment and no leak detection signal is output.
更に、本実施形態では、上記(3)の状態に至った場合即ち第2の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。
Further, in the present embodiment, when the state (3) is reached, that is, when the level of the liquid level time change rate p ′ exceeds the upper limit of the predetermined range in the second leak detection, the
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。
The liquid level change rate or the liquid level time change rate is related to the leak amount (leak amount per unit time). That is, the liquid level change rate or the liquid level time change rate multiplied by the horizontal sectional area inside the tank at the liquid level corresponds to the liquid leakage amount. Therefore, the shape of the tank (that is, the relationship between the height position and the horizontal cross-sectional area inside the tank) is stored in the
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。 When the tank has a constant horizontal cross-sectional area regardless of the height, such as the vertical cylindrical shape shown in FIG. 1, the liquid level change rate or the liquid level time change rate The amount of leakage is simply proportional, so it is easy to multiply the liquid level change rate or liquid level time change rate by the proportional constant according to the horizontal cross-sectional area inside the tank regardless of the liquid level value itself. The amount of leakage can be calculated. That is, in this case, the leakage detected by the above-described device of the present invention is substantially equivalent to that based on the leakage amount.
以上の実施形態においては、タンク1の計量口5への装置取り付けに際して装置下端部(即ち液導入出部12の下端部)を付勢手段による付勢力をもってタンク底板4に当接させることができ、かくして、タンク底板4に対する鞘管17、測定細管13b及び流量センサ部並びに圧力センサ137の配置を所定のものに設定することができる。このため、タンク1の熱膨張収縮などによるタンク寸法の変動(即ちタンク天板2とタンク底板5との間の距離の変動)があっても、付勢手段による付勢力により、常に装置下端部を付勢手段による付勢力によりタンク底板4に当接させることができ、装置下端部に対する鞘管17、測定細管13b及び流量センサ部並びに圧力センサ137の配置を上記所定のままほぼ不変に維持できるので、誤検知を生ずることなく極微量の漏れを正確に検知することが可能となる。このような付勢力の作用を確保するために、取付部材192に対する摺動部材191の上下方向の移動可能距離を、熱膨張収縮などによるタンク寸法の変動量を考慮して、適宜設定しておく。例えば、検知装置長さが2〜4mの場合には、取付部材192に対する摺動部材191の上下方向の移動可能距離を3〜20cmとすることができる。
In the above embodiment, when the device is attached to the
尚、以上の実施形態では付勢手段としてコイルバネ194からなるものを用いているが、本発明においては、付勢手段として、その他の形状の圧縮状態のバネを含んでなるものやゴム等の弾性体を含んでなるものや、圧縮気体を付勢力発生源とする付勢力発生装置などを使用することも可能である。
In the above-described embodiment, the biasing means including the
また、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。
In the above embodiment, a pulse voltage generation circuit is used as the
本実施形態では、上記図6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。
In the present embodiment, a DC constant voltage Q is applied to the thin
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。
When the liquid in the measurement
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。 As described above, the two-point temperature difference detection type flow rate measurement is performed. In the present invention, the two-point temperature difference detection type flow rate measurement is a temperature difference (actually corresponding to the detected temperature difference) detected by the first and second temperature sensors respectively arranged on the upstream side and the downstream side of the heater. The value corresponding to the flow rate is obtained based on the difference in the electrical characteristics detected.
次に、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。本実施形態のCPU68の動作は、上記図1〜図10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。
Next, the leak detection operation in this embodiment, that is, the operation of the
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11はSの換算のための検量線の一例を示すものである。図11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10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。
That is, the
本実施形態は、上記図1〜図10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。
The present embodiment has an advantage that the calculation for obtaining the flow rate corresponding value in the first leak detection by the
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
191 摺動部材
191a 摺動部材フランジ
192 取付部材
193 O−リング
194 コイルバネ
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
69
Claims (7)
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内の液体の流量を測定するための流量センサ部と、
前記タンクの開口に前記装置を取り付ける際に前記タンク開口に対して固定される取付部材とを備えており、
前記測定管は前記取付部材に対して上下方向に相対移動可能に支持されており、
更に前記測定管またはそれに固定された部材を前記取付部材に対して下方へと付勢する付勢手段を備えていることを特徴とする、タンク内液体の漏れ検知装置。 A device for detecting leakage of liquid in a tank,
A measuring capillary through which the liquid in the tank is introduced and discharged from the lower end;
A measuring tube connected to the upper end of the measuring thin tube and having a larger cross-sectional area than the measuring thin tube;
A flow rate sensor unit attached to the measurement capillary for measuring the flow rate of the liquid in the measurement capillary;
An attachment member fixed to the tank opening when the device is attached to the opening of the tank,
The measuring tube is supported so as to be movable relative to the mounting member in the vertical direction,
The apparatus for detecting leakage of liquid in a tank, further comprising urging means for urging the measuring tube or a member fixed thereto downward with respect to the mounting member.
前記装置は、更に、前記流量センサ部に接続された漏れ検知制御部を備えており、
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を有しており、該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。 The flow rate sensor unit includes a first temperature sensor, a heater, and a second temperature sensor arranged in order along the measurement capillary.
The apparatus further includes a leak detection control unit connected to the flow rate sensor unit,
The leak detection control unit is connected to the voltage generation circuit for applying a voltage to the heater and the first temperature sensor and the second temperature sensor, and outputs an output corresponding to a temperature difference sensed by the temperature sensors. And a leak detection circuit for generating liquid, and detecting a leak of liquid in the tank based on a flow rate corresponding value corresponding to the flow rate of the liquid calculated using an output of the leak detection circuit. The in-tank liquid leak detection device according to claim 1.
前記漏れ検知制御部は、更に、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漏れを検知することを特徴とする、請求項3に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。 Furthermore, the device comprises a pressure sensor for measuring the liquid level of the liquid,
4. The tank according to claim 3, wherein the leak detection control unit further detects a liquid leak in the tank based on a magnitude of a time change rate of a liquid level measured by the pressure sensor. Internal liquid leak detection device.
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JP2013153699A (en) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Orion Machinery Co Ltd | Management method for component service life of milk scale |
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-
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