JP2009103690A - 流体検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特定の流体を早期に検知することができる流体検知装置を提供すること。
【解決手段】検知対象の流体にのみ反応して体積変動する流体検知体７と、流体検知体７の体積変動に伴い移動する作用体８と、作用体８の移動により反応して信号を発する反応体４とを備えた流体検知装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体が貯留する箇所において、特定の流体の存在あるいは到来を検知する流体検知装置に関する。

かかる流体検知装置を適用する箇所として、液体貯蔵タンクからの液体の漏洩を検知するために設置される検知管がある。

この検知管は、図８に示すように、地中に埋設される地下タンクＡ周囲の四隅部に配置される。この検知管Ｂには、その周面に液体が浸入可能な開口が多数形成されており、その先端がコンクリート底板Ｃに当接するまで埋設されている。地下タンクＡから液体が漏洩すると、その液体が検知管Ｂ内に到来し、この液体の到来を検知することにより地下タンクＡからの液体の漏洩を検知することができる。

従来は、検知管Ｂに液体が到来したことを検知するために、作業者が定期的に検知管Ｂ内に検知棒を挿入して肉眼で確認するのが一般的であった。しかし、この方法では、人手が必要であり、さらに検知管Ｂへの液体の到来を連続的に検知することはできないので、検知管Ｂに液体検知装置を設置して液体の到来を連続的かつ自動的に検知できるようにすることが好ましい。また、検知管Ｂには、地下タンク内の液体のほかに地下水が到来することがあるので、検知管Ｂに設置される液体検知装置は地下タンク内の液体の到来のみを検知できる構成とする必要がある。すなわち、検知管Ｂに設置される流体検知装置は、検知管Ｂに地下タンク内の液体のみが到来したことを検知できることはもとより、所定水位の地下水が存在する環境下において、地下タンク内の液体が到来した場合であってもその液体の到来を検知できる構成とする必要がある。

かかる構成を備えた液体検知装置として、従来、特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１の液体検知装置は、比重の異なる２つのフロート（内部フロート及びその外側を取り囲む外部フロート）とリードスイッチを一体的に第１液（水）上に浮かべ、第１液よりも比重の小さい第２液（油）の到来により内部フロートが外部フロートに対して所定値以上沈むとリードスイッチが作動して検知信号を発するように構成されている。

しかし、このように比重の異なる２つのフロートを用いてその相対位置の差により液体の到来を検知する液体検知装置では、横波等による液面の変動によってフロート間の相対位置が変化し、誤作動が生じやすい。また、それぞれのフロートに対応した比重の異なる２種類の液体間に十分な液面レベルの差が得られなければ検知信号が発せられないので、液体の早期検知が困難である。さらに、検知対象が液体に限られるので、その適用範囲が限定される。
実開昭５１−１５３６６０号公報

本発明が解決しようとする第１の課題は、特定の流体を早期に検知することができる流体検知装置を提供することにある。

第２の課題は、液体のみならず気体の検出も可能な流体検知装置を提供することにある。

本発明の流体検知装置は、検知対象の流体にのみ反応して体積変動する流体検知体と、流体検知体の体積変動に反応して信号を発する反応体とを備えたことを特徴とする。

このように、検知対象の流体にのみ反応して体積変動する流体検知体を利用することで、流体を直接検知できるので、従来のように比重の異なる２つのフロートを用いてその相対位置の差により液体を検知するものに比べ、早期に流体を検知できる。また、流体検知体は、同じ物質であれば気体あるいは液体の形態を問わず反応させることができるので、液体のみならず気体の検出も可能である。

本発明の流体検知装置には、流体検知体の体積変動に伴い移動する作用体を設け、この作用体の移動により反応体が反応して信号を発するようにすることができる。具体的には、作用体を磁石とし、流体検知体の体積変動により磁石と反応体間の距離が変動し、その磁力変動によって反応体が反応して信号を発するようにすることができる。

本発明の流体検知装置は液体を検知対象とする場合、流体検知体及び作用体はフロート体に組み込むか、流体検知体をフロート体とし、このフロート体に作用体を組み込むことができる。

フロート体は、検知対象の液体のみが存在あるいは到来する環境下であれば、検知対象の液体に浮くように構成してもよいし、浮かないように構成してもよい。すなわち、フロート体とともに流体検知体が検知対象の液体と接触して反応するような構成であればよい。

ただし、例えば水のような第１の液体が存在する可能性のある環境において、これよりも比重の小さい例えば油のような第２の液体の到来を検知するためには、フロート体は第１の液体に浮くように構成し、第２の液体の到来前は、フロート体を基準となる第１の液体の液面レベル付近に位置させておく必要がある。

また、このようなフロート体を備える本発明の流体検知装置の具体的な構成としては、フロート体を円筒体の外周側にその軸方向に沿って移動可能に配置し、反応体を円筒体の内部にその軸方向に所定間隔で複数配置または軸方向に連続して配置した構成とすることができる。

より具体的には、フロート体に備えられる作用体を磁石とし、反応体を磁石により作動するリードスイッチとすることができる。そのほか、作用体である磁石と組み合わせて使用できる反応体としては磁歪線などの金属やホールＩＣがあり、磁気に反応する磁気反応体であれば、とくに限定されない。

さらに作用体と反応体との組み合わせも、磁石と磁気反応体に限定されず、例えば、光源と光反応体、放射線源と放射線反応体など、非接触式で反応するものであればよい。

本発明は、以下の効果を奏する。

１．流体検知体によって流体を直接検知できるので、従来のように比重の異なる２つのフロートを用いてその相対位置の差により液体を検知するものに比べ、早期に流体を検知できる。

２．流体検知体は、同じ物質であれば気体あるいは液体の形態を問わず反応させることができるので、液体のみならず気体の検出も可能である。すなわち、液体検知用と気体検知用とで種類の異なる検知装置を使用する必要がなくなる。例えば、同じ区域で油を検知する場合、液体状態の油を検知するか、気体状態の油を検知するかにかかわらず、同じ構成の流体検知装置で検知可能である。これにより、使用者の設備費用負担を大幅に軽減できる。

３．液体を検知するためにフロート体を利用する場合、フロート体は１つだけで済むので、２つのフロートを用いる場合に比べ、作動が非常にスムーズで正確となり信頼性が大幅に向上する。また、コストも大幅に軽減できる。

以下、本発明に係る流体検知装置を、先に図８で説明した液体貯蔵タンクの周囲に埋設される検知管に適用した例によって、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明に係る流体検知装置を適用した液体貯蔵タンクの検知管近傍の全体構成を示す縦断面図である。同図に示す液体貯蔵タンクの検知管近傍自体の構成は先に図８で説明した構成と同一であるので、同一の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。

図１において、検知管Ｂの内部に本発明に係る流体検知装置１が挿入されている。液体検知装置１の円筒体２の内部には、後述するように軸方向に所定間隔で複数のリードスイッチがスイッチ体として配置されている。そして、それぞれのリードスイッチは、ケーブル３に並列に接続されており、少なくとも１つのリードスイッチが作動すると回路がつながり、その信号を流体検知信号としてケーブル３を介して外部に伝達することができる。なお、その流体検知信号は、これをそのままケーブル３を介して事務室や制御室等まで有線で伝達し警報等を発するようにすることができ、また、ケーブル３を無線発信器に接続して、この無線発信器によって所定の箇所に液体検知信号を伝達することもできる。

図２は、検知管Ｂの内部に挿入された流体検知装置１の一実施例を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。

円筒体２は、透磁性を有する非磁性の材料、例えばステンレス等の材料からなり、その軸線を上下方向として、その下端が検知管Ｂの底板に当接するように配置される。この円筒体２の内部には、軸方向に所定間隔で複数のリードスイッチ４が反応体として配置されている。それぞれのリードスイッチ４は、回路線５を介して図１に示したケーブル３に並列に接続されており、いずれかのリードスイッチ４が作動すると回路がつながり、その信号を流体検知信号としてケーブル３を介して外部に伝達する。なお、リードスイッチ４を軸方向に所定間隔で複数配置する代わりに軸方向に連続して配置しても、リードスイッチ４が軸方向の何れかの位置で作動すると同様に流体検知信号が外部に伝達される。

円筒体２の外周側には、フロート体６が円筒体２の軸線方向に沿って移動可能に配置されている。フロート体６は円環状に形成され、その内部空間に流体検知体７と作用体としての磁石８が組み込まれている。このフロート体６は、流体検知体７及び磁石８を含め全体として、水（第１の液体）及び油（第２の液体）に浮くように全体の比重が調整されている。またフロート体６は、その内部空間に液体が浸入できるように、外周の本体部分は例えばメッシュ材あるいは多孔質材で形成する。メッシュ材あるいは多孔質材で形成する代わりに、内部空間に通じる複数の貫通孔を形成してもよい。なお、第２の液体については、水と比重の異なる溶剤等を対象としてもよい。

流体検知体７は、検知対象の流体にのみ反応して体積変動する材料で形成する。本実施例の場合、水（第１の液体）が存在する可能性のある環境において油（第２の液体）の到来を検知するので、流体検知体７は、検知対象の第２の液体（油）には反応して体積変動し、第１の液体（水）には反応せず体積変動しない材料、具体的には油のみを吸収して膨潤（膨張）する天然もしくは合成の高分子体によって形成している。この流体検知体７は円環状に形成され、フロート体６の内部空間の外周側に配置されている。

磁石８は、円環状の流体検知体７の内周面に添うように配置されている。実施例では、流体検知体７の内周面の円周方向に沿って等間隔で６個の磁石８を配置している。これらの磁石８は、流体検知体７が油によって膨張していない定常状態において、円筒体２内部のリードスイッチ４が作動しない位置に配置される。磁石８は流体検知体７の内周面全体に配置してもよいが、油による流体検知体７の膨張の邪魔にならないように、所定の間隔をおいて複数配置することが好ましい。

以上の構成を有する液体検知装置１の動作を以下に説明する。

まず、検知管Ｂ内に水も油も存在しない場合は、図２に示すように、フロート体６は、その最下端の位置（実施例では検知管Ｂ底板上）にあり、流体検知体７は膨潤しておらず、磁石８がリードスイッチ４と所定間隔以上離れているので、リードスイッチ４は作動しない。

この状態から油が到来すると、図３に示すように流体検知体７が油１０を吸収して膨潤し、これに伴い磁石８がリードスイッチ４側に向けて移動し、その磁力変動によってリードスイッチ４が作動する。リードスイッチ４が作動すると、上述のとおり回路がつながり、その信号が流体検知信号としてケーブル３を介して外部に伝達される。その後、油１０がなくなると、流体検知体７は元の体積に戻り図２の状態となるので、リードスイッチ４は作動しなくなる。

次に、検知管Ｂ内に水が存在する場合について説明する。

図４は検知管Ｂ内に水１１のみが存在する状態を示す。上述のとおり、フロート体６は水及び油に浮くように構成されているので、フロート体６は水面レベル付近に位置する。このとき、流体検知体７は水とは反応せず膨潤しないので、リードスイッチ４は作動しない。

図５は図４の状態から油が到来した状態を示す。上述のとおり、フロート体６は水及び油に浮くように構成されているので、フロート体６の一部は油に浸漬した状態となる、そうすると、流体検知体７が油と反応し膨潤する。これに伴いリードスイッチ４が作動する。その後、油がなくなると、流体検知体７は元の体積に戻り図４の状態となるので、リードスイッチ４は作動しなくなる。

図６は磁石８に反応する反応体としてリードスイッチに代えて磁歪線９を使用した例である。磁歪線９では磁石８の接近により磁歪現象が起こり、磁石８が離れると磁歪現象が解消されるので、リードスイッチの場合と同様に油の到来を検知できる。

図７は、図２に示した流体検知装置の変形例を示す。図７において（ａ）は油が存在しない状態を示し、（ｂ）は油が到来した状態を示す、図７の例は、同図（ａ）に示すように、図２の例に比べて流体検知体７の半径方向（中心方向）の厚みを小さくし、磁石８を流体検知体７の内周面において対向する２箇所に配置したものである。その他の構成は図２の例と同一である。

このように流体検知体７の半径方向の厚みが小さいと、油が到来して流体検知体７が膨潤した場合、半径方向の体積変動よりも周方向の体積変動の影響が大きく、磁石８に接する流体検知体７の部分を、さらに厚みを小さくするなどして変形しやすい構造にすると、図７（ｂ）に示すように、流体検知体７は周方向の体積変動の影響によって、磁石８部分が半径方向内方、すなわちリードスイッチ４側に向けて押し出されるように変形する。これによってリードスイッチ４が作動する。

以上の実施例では、流体検知体７が油と反応して膨潤（膨張）するようにしたが、これとは逆に流体検知体７が油と反応して収縮し、これに伴って磁石８が移動し、その磁力変動によってリードスイッチ４あるいは磁歪線９が反応するようにしてもよい。

また、実施例では、フロート体６の内部空間に流体検知体７及び磁石８を組み込んだが、流体検知体７によってフロート体を構成し、このフロート体に磁石８を組み込むようにしてもよい。この場合も、水（第１の液体）及び油（第２の液体）に浮くように全体の比重を調整することが好ましいが、フロート体６は水（第１の液体）には浮くが、油（第２の液体）には浮かないように全体の比重を調整しても良い。

本発明の流体検知装置は、給油所に設置される検知管のほか、河川等においての浮遊液体の検知や、貯水槽等での浮遊液体の検知、あるいはそれらの気体状態での検知に利用可能である。

本発明に係る流体検知装置を適用した給液所の検知管近傍の全体構成を示す断面図である。 検知管の内部に挿入された流体検知装置の一実施例を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。 図２の状態から油が到来した状態を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。 検知管内に水のみが存在する状態を示す縦断面図である。 図４の状態から油が到来した状態を示す縦断面図である。 流体検知装置の他の実施例を示す縦断面図である。 液体検知装置のさらに他の実施例を示す横断面図である。 液体貯蔵タンク近傍の一般的な構成を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 液体検知装置
２ 円筒体
３ ケーブル
４ リードスイッチ（反応体）
５ 回路線
６ フロート体
７ 流体検知体
８ 磁石（作用体）
９ 磁歪線（反応体）
１０ 油
１１ 水

Claims (7)

1. 検知対象の流体にのみ反応して体積変動する流体検知体と、流体検知体の体積変動に反応して信号を発する反応体とを備えた流体検知装置。
2. 流体検知体の体積変動に伴い移動する作用体を備え、作用体の移動により反応体が反応して信号を発するようにした請求項１に記載の流体検知装置。
3. 作用体が磁石であり、流体検知体の体積変動により磁石と反応体間の距離が変動し、その磁力変動によって反応体が反応して信号を発するようにした請求項２に記載の流体検知装置。
4. 検知対象の流体が液体であり、流体検知体及び作用体をフロート体に組み込んだ請求項２または請求項３に記載の流体検知装置。
5. 検知対象の流体が液体であり、流体検知体をフロート体とし、このフロート体に作用体を組み込んだ請求項２または請求項３に記載の流体検知装置。
6. フロート体が、円筒体の外周側にその軸方向に沿って移動可能に配置され、反応体が、円筒体の内部にその軸方向に所定間隔で複数配置または軸方向に連続して配置されている請求項４または請求項５に記載の流体検知装置。
7. 作用体が磁石であり、スイッチ体が磁石により作動するリードスイッチである請求項６に記載の流体検知装置。

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