JP2019082467A - 漏液感知システム及び漏液感知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】漏液感知システム及び漏液感知方法を提供する。【解決手段】漏液と接触する感知部と、感知部に直流電流を印加し、感知部の電気抵抗を測定する抵抗測定部と、抵抗測定部によって測定された電気抵抗の経時的な変化推移を示す第１グラフを基にして、漏液を危険溶液または安全溶液と判断する判断部を具備し、該危険溶液は、酸性溶液またはアルカリ性溶液であり、該安全溶液は、水であることを特徴とする漏液感知システムである。【選択図】図１

Description

本発明は、漏液感知システム及び漏液感知方法に係り、さらに詳細には、化学薬品と水との区別が容易であり、化学薬品の漏液感度を向上させることができる漏液感知システム及び漏液感知方法に関する。

液体を使用する産業設備または工場では、液体を入れる容器周囲や、液体を輸送するパイプの継ぎ目周囲に、漏液センサを設け、水や化学薬品の漏れを感知する。

特に、化学薬品が容器やパイプの外部に流出する場合、化学薬品の漏液が、土壌、地下水などに侵透することになれば、周辺の自然環境を汚染させるだけではなく、人体にも接触し、各種の致命的な疾病を誘発することになってしまう。

従って、化学薬品の取り扱いにおいて、格別の注意が要求され、室内または屋外に設けられた化学薬品保存所には、薬品の漏れいかんを監視するための多様なシステムが具備される必要がある。

そのような漏液感知システムには、多様な方式の漏液検出方式が利用されるが、短絡回路方式、ｐＨ感知方式、紙変色方式などをその例として挙げることができる。具体的には、短絡回路方式システムの場合、伝導性溶液の接触によって短絡回路が生成されることにより、伝導性が変化することを感知するものであり、ｐＨ感知方式及び紙変色方式の場合、ｐＨ変化による測定器の数値変化や、特殊用紙の色変化を感知するのである。

従来の漏れ感知システム及び漏れ感知方法の場合、化学薬品と水との区別が困難であり、室外設置時、雨水などによるエラーも生じる。また、十分な量の漏れ溶液を集めるための空間を別途に設けたり、直接肉眼で確認しなければならないというような煩わしさが伴った。

本発明が解決しようとする課題は、前述のところのような問題点を含み、多くの問題点を解決するためのものであり、化学薬品と水との区別が容易であり、化学薬品の漏液感度を向上させることができる漏液感知システム及び漏液感知方法を提供することを目的とする。しかし、そのような課題は、例示的なものであり、それによって、本発明の範囲が限定されるものではない。

本発明の一側面によれば、漏液と接触する感知部、前記感知部に直流電流を印加し、前記感知部の電気抵抗を測定する抵抗測定部、及び前記抵抗測定部によって測定された電気抵抗の経時的な変化推移を示す第１グラフを基にして、前記漏液を危険溶液または安全溶液と判断する判断部を具備し、前記危険溶液は、酸性溶液またはアルカリ性溶液であり、前記安全溶液は、水であることを特徴とする漏液感知システムが提供される。

前記判断部は、特定時間区間での電気抵抗の測定値に対して曲線あてはめ（curve fitting）を行って算出した第２グラフの傾きに係わるデータと、前記第２グラフと前記第１グラフとの偏差に係わるデータと、を算出する算出部を具備することができる。

酸性溶液及びアルカリ性溶液のうち少なくとも一つの前記傾きに係わる第１標準データ、及び前記偏差に係わる第２標準データ、並びに水の前記傾きに係わる第３標準データ、及び前記偏差に係わる第４標準データを保存するデータベース部をさらに具備することができる。

前記判断部は、現在の電気抵抗の測定値を基に算出された前記傾きに係わるデータを、前記第１標準データ及び前記第３標準データと比較し、現在の電気抵抗の測定値を基に算出された前記偏差に係わるデータを、前記第２標準データ及び前記第４標準データと比較することができる。

前記判断部が前記漏液を危険溶液と判断する場合、警報信号を出力する出力部をさらに具備することができる。

前記測定された電気抵抗をデジタル値に変換するアナログ・デジタル変換部をさらに具備することができる。

前記感知部は、ベース層、前記ベース層上に配置され、前記ベース層の長手方向に延長された少なくとも１つの反応パターンを具備する漏液反応層、及び前記漏液反応層上に配置され、前記少なくとも１つの反応パターンの一部を露出させる複数の開口部が相互離隔されるように具備された保護層を具備することができる。

前記少なくとも１つの反応パターンは、グラフェン及び黒鉛のうち少なくとも一つ、伝導性高分子、及びバインダを含んでもよい。

前記少なくとも１つの反応パターンは、前記ベース層の幅方向に相互離隔された第１反応パターン及び第２反応パターンを含んでもよい。

前記複数の開口部は、前記ベース層の長手方向に延長された仮想の第１行に沿って配置される複数の第１開口部と、前記ベース層の長手方向に延長された仮想の第２行に沿って配置される複数の第２開口部と、を含んでもよい。

前記漏液反応層は、前記ベース層の長手方向に延長されるが、前記少なくとも１つの反応パターンから前記ベース層の幅方向に離隔された導電パターンを含んでもよい。

本発明の他の側面によれば、漏液と接触する感知部に直流電流を印加し、前記感知部の電気抵抗を測定する段階、及び前記測定された電気抵抗の経時的な変化推移を示す第１グラフを基にして、前記漏液を危険溶液または安全溶液と判断する段階を含み、前記危険溶液は、酸性溶液またはアルカリ性溶液であり、前記安全溶液は、水であることを特徴とする漏液感知方法が提供される。

前記感知部の電気抵抗を測定する段階は、前記直流電流が流れる方向をスイッチングし、電気抵抗をリアルタイムで測定する段階でもある。

前記感知部の電気抵抗を測定する段階後、前記測定された電気抵抗を基にして、現在状態が正常状態であるか否かということを判断する段階をさらに含んでもよい。

特定時間区間において、前記第１グラフに対して曲線あてはめを行って第２グラフを算出する段階、及び前記第２グラフの傾きに係わるデータと、前記第２グラフと前記第１グラフとの偏差に係わるデータと、を算出する段階をさらに含んでもよい。

算出された前記傾きに係わるデータ、及び前記偏差に係わるデータをデータベース部にリアルタイムで保存する段階をさらに含んでもよい。

前記漏液を危険溶液または安全溶液と判断する段階は、現在の電気抵抗の測定値を基に算出された前記傾きに係わるデータ、及び前記偏差に係わるデータを、標準データと比較する段階を含んでもよい。

前記標準データは、酸性溶液またはアルカリ性溶液の前記傾きに係わる第１標準データ、及び前記偏差に係わる第２標準データ、並びに水の前記傾きに係わる第３標準データ、及び前記偏差に係わる第４標準データを含んでもよい。

前記漏液を危険溶液と判断する場合、警報信号を出力する段階をさらに含んでもよい。

前記測定された電気抵抗をデジタル値に変換する段階をさらに含んでもよい。

本発明による前述のところのようになされる本発明の一実施形態によれば、化学薬品の漏液感度を向上させることができる。

また、化学薬品と水とを容易に区別することができる。

また、肉眼などを利用して直接確認しないとしても、化学薬品の液漏れいかんを迅速に感知することができる。

ここで、以上のような効果によって、本発明の範囲が限定されるものではないということは言うまでもない。

本発明の一実施形態による漏液感知システムを概略的に図示した構成図である。 図１の漏液感知システムの感知部を概略的に図示した斜視図である。 図２の感知部の概略的な抵抗・時間曲線である。 図２の感知部の概略的な抵抗・時間曲線である。 図２の感知部の概略的な抵抗・時間曲線である。 本発明の他の実施形態による漏液感知システムを概略的に図示した構成図である。 本発明のさらに他の実施形態による漏液感知システムを概略的に図示した構成図である。 本発明のさらに他の実施形態による漏液感知システムを概略的に図示した構成図である。 本発明の一実施形態による漏液感知方法を概略的に図示したフローチャートである。 本発明の一実施形態による漏液感知方法を利用して化学薬品及び水を感知した場合、感知部の抵抗・時間曲線の一例である。 本発明の一実施形態による漏液感知方法を利用して化学薬品及び水を感知した場合、感知部の抵抗・時間曲線の一例である。 本発明の他の実施形態による漏液感知方法を利用して化学薬品及び水を感知した場合、感知部の抵抗・時間曲線の一例である。 本発明の他の実施形態による漏液感知方法を利用して化学薬品及び水を感知した場合、感知部の抵抗・時間曲線の一例である。

本発明は、多様な変換を加えることができ、さまざまな実施形態を有することができるが、特定実施形態を図面に例示し、詳細な説明によって詳細に説明する。しかし、それは、本発明を、特定の実施形態について限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変換、均等物ないし代替物を含むものであると理解されなければならない。本発明の説明において、関連公知技術に係わる具体的な説明が、本発明の要旨を不明確にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。

本明細書で使用される第１、第２のような用語は、多様な構成要素の説明に使用されるが、該構成要素は、用語によって限定されるものではない。該用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみに使用される。

本明細書において、層、膜、領域、板のような部分が、他の部分の「上に」または「上部に」あるというとき、それは、他部分の「真上に」ある場合だけではなく、その中間にさらに他の部分がある場合も含む。

本明細書で使用されるｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、直交座標系上の３軸に限定されるものではなく、それを含む広い意味にも解釈される。例えば、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、互いに直交してもよいが、互いに直交しない互いに異なる方向を指すこともできる。

以下、本発明による実施形態について、図面を参照して詳細に説明するが、図面を参照しての説明において、実質的に同一であったり対応したりする構成要素は、同一図面番号を付し、それに係わる重複説明は、省略する。図面において、多くの層及び領域を明確に表現するために、厚みを拡大して示した。そして、図面において、説明の便宜のために、一部の層及び領域の厚みは、誇張されて示されてもいる。

図１は、本発明の一実施形態による漏液感知システムを概略的に図示した構成図であり、図２は、図１の漏液感知システムの感知部を概略的に図示した斜視図であり、図３Ａないし図３Ｃは、図２の感知部の概略的な抵抗・時間曲線である。

まず、図１及び図２を参照すれば、本発明の一実施形態による漏液感知システムは、感知部１００、抵抗測定部２００及び判断部３００を具備する。

感知部１００は、漏液ＬＥと接触する部分であり、一種の漏液センサとして機能する。具体的には、感知部１００は、図２に図示されているように、ベース層１１０と、ベース層１１０上に配置される漏液反応層１２０と、漏液反応層１２０上に配置される保護層１３０と、を具備する。

ベース層１１０は、感知部１００を支持する部分であり、そのようなベース層１１０の形状により、感知部１００の全体形状が決定される。例えば、ベース層１１０は、フィルム型に形成されもするが、必ずしもそれに限定されるものではなく、円筒状、角柱のようなバルク型にも形成される。従って、ベース層１１０の形状により、感知部１００の形態がフィルム型またはバルク型で変わる。

一実施形態において、ベース層１１０は、図１などに図示されているように、＋Ｘ方向に長く延長された形態のフィルムでもあり、さらに具体的には、＋Ｘ方向に延長された長辺を有する長方形フィルムでもある。

ベース層１１０は、多様な材質によっても形成されるが、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、フルオロエチレンビニルエーテル（ＦＥＶＥ）のような柔軟な材質の樹脂によっても形成される。それにより、複雑な形状を有する構造物の外面にも、感知部１００の設置が可能である。

一方、ベース層１１０下部には、接着層９０が配置されもする。それにより、薬品の漏れいかんを監視する必要がある容器、設備、配管などに、感知部１００を容易に付着させることができる。

接着層９０は、設置面に安定して付着されるように、薄型フィルムの形態にも形成され、ベース層１１０と同一であるか、または類似した形状を有するようにも形成される。

ベース層１１０上には、漏液反応層１２０が配置される。漏液反応層１２０は、化学薬品や水などの漏液ＬＥと反応し、電気抵抗の変化が発生する部分であり、そのような漏液反応層１２０を介して、実質的に漏液ＬＥの感知がなされる。

漏液反応層１２０は、ベース層１１０の長手方向、すなわち、＋Ｘ方向に延長された少なくとも１つの反応パターン１２１を具備する。反応パターン１２１の配置、形状、個数などに係わる多様な実施形態は、図４ないし図６を参照して後述する。

少なくとも１つの反応パターン１２１は、ペースト状態で準備し、ベース層１１０上に塗布され、またはインク状態で準備し、ゴムパッドを利用し、ベース層１１０上にプリンティングされもする。しかし、それらは、あくまでも例示に過ぎず、それら以外にも、多様な方式でベース層１１０上にパターニングされもする。

一実施形態において、少なくとも１つの反応パターン１２１は、グラフェン、伝導性高分子及びバインダを含んでもよい。

通電状態にあるグラフェンに、化学溶液や水が接触することになれば、接触液体がグラフェンの表面を覆いながら、一時的に追加回路が形成される。それにより、グラフェンの電気抵抗に変化が発生することになるが、そのような抵抗変化のパターンは、グラフェンに接触する液体の化学的特性によって異なる。具体的には、グラフェンに接触する液体が酸性溶液であるか、塩基性溶液であるか、あるいは水であるかということにより、グラフェン抵抗変化のパターンが異なる。

グラフェンに酸性溶液が接触する場合、図３Ａに図示されているように、経時的におおむねグラフェンの電気抵抗が低下する。一方、グラフェンにアルカリ性溶液が接触する場合、図３Ｂに図示されているように、経時的におおむねグラフェンの電気抵抗が増大することになる。一方、グラフェンに水が接触する場合には、図３Ｃに図示されているように、経時的におおむねグラフェンの抵抗値が持続的な増減を示すことになる。このとき、グラフェンの抵抗値が変化する傾きは、酸性溶液やアルカリ性溶液に比べて大きくない。

従って、グラフェンを含む反応パターン１２１が通電された状態で、漏液ＬＥに接触する場合、反応パターン１２１の電気抵抗変化パターンを分析すれば、当該漏液ＬＥが酸性溶液であるか、塩基性溶液であるか、それとも水であるかということを確認することができる。

一方、反応パターン１２１に含まれるグラフェンは、単層または多層のグラフェン（ＧＯ，ｒＧＯ，ＧＮＰ）を含み、伝導性を有するＣＮＴ（carbon nanotube）や黒鉛でも代替される。

本発明の一実施形態による漏液感知システムは、前述のような反応パターン１２１の電気抵抗の変化を測定することにより、感知された漏液ＬＥが化学薬品であるか、あるいは水であるかということを比較的正確に判断することができる。

漏液反応層１２０上には、保護層１３０が配置される。保護層１３０は、漏液反応層１２０の全体長を覆うように配置され、それにより、漏液反応層１２０に具備された少なくとも１つの反応パターン１２１が外部衝撃などにより、押し付けられたり切断されたりするようなことを防止する。

保護層１３０には、複数の開口部１３０ｏｐが具備される。このとき、複数の開口部１３０ｏｐは、相互離隔されるように形成され、そのような複数の開口部１３０ｏｐは、少なくとも１つの反応パターン１２１の一部を外部に露出させる。それにより、複数の開口部１３０ｏｐを介して、漏液ＬＥが感知部１００内に流入され、少なくとも１つの反応パターン１２１に接触することになる。

そのとき、複数の開口部１３０ｏｐは、反応パターン１２１と重畳されるように整列された状態で、反応パターン１２１の長手方向である＋Ｘ方向に沿い、概して一列に配置され、それにより、漏液ＬＥが反応パターン１２１に安定して接触することができるようになる。

保護層１３０は、多様な材質によって形成され、例えば、ベース層１１０と同一であるか、あるいは類似して、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、フルオロエチレンビニルエーテル（ＦＥＶＥ）のような柔軟な材質の樹脂によっても形成される。

一方、図２などには図示されていないが、漏液反応層１２０を、外部衝撃からさらに効果的に保護するために、保護層１３０と漏液反応層１２０との間には、粘着層（図示せず）がさらに具備されてもよい。そのような粘着層は、保護層１３０を漏液反応層１２０に付着させる用途にも使用され、その場合、前記粘着層には、接着物質が含まれてもよい。

前述のような感知部１００には、抵抗測定部２００が連結される。抵抗測定部２００は、感知部１００、具体的には、グラフェンなどを含む反応パターン１２１の電気抵抗を測定する。それにより、反応パターン１２１が漏液ＬＥに接触するとき、反応パターン１２１に発生する電気抵抗の変化を確認することができる。

反応パターン１２１の電気抵抗を測定するために、抵抗測定部２００は、反応パターン１２１に電気的に連結され、直流電流を印加する。具体的には、抵抗測定部２００は、反応パターン１２１の両端に連結され、電路を形成することができる。

図１などに具体的に図示されていないが、抵抗測定部２００には、印加される直流電流を調節することができる調節部（図示せず）が具備され、前記調節部は、ボタン式またはダイヤル式でもある。また、抵抗測定部２００には、測定条件などを表示するディスプレイ部（図示せず）が具備されてもよい。

抵抗測定部２００によって測定された反応パターン１２１の電気抵抗は、判断部３００に伝送されるが、このとき、測定された電気抵抗のアナログ値を、アナログ・デジタル変換部２５０を介してデジタル値に変換した後、判断部３００に入力することができる。そのように、アナログ値をデジタル値に変換することにより、その後、判断部３００において、前記デジタル値を基に、複雑な演算や大規模のデータ処理を容易に行うことができる。

判断部３００は、入力された電気抵抗値から算出された電気抵抗データを基にして、漏液ＬＥが危険溶液であるか、あるいは安全溶液であるかということを判断することになる。ここで、危険溶液とは、酸性溶液またはアルカリ性溶液を意味し、安全溶液とは、水を意味する。

具体的には、判断部３００が判断の基にする電気抵抗データは、反応パターン１２１に対して測定された電気抵抗の経時的な変化推移を示すグラフであり、以下、そのような原本データ（raw data）を第１グラフと定義する。

判断部３００は、算出部３１０を具備することができるが、この算出部３１０においては、前記第１グラフに他グラフと比較して分析しやすいように、線形の第２グラフを算出することになる。

一方、判断部３００及び算出部３１０が第１グラフを基にして、漏液ＬＥを危険溶液または安全溶液と判断する具体的な方法については、図７などを参照して後述する。

その後、判断部３００が漏液ＬＥを、危険溶液、すなわち、酸性溶液またはアルカリ性溶液と判断する場合、出力部４００が警報信号を出力することになる。ここで、図１などに具体的に図示されていないが、前記警報信号は、警告音や、警告画面の形態でもあり、あるいはお知らせメッセージ形態で管理者に直接送信されるものでもあるということは言うまでもない。

そのように、警報信号を介して、酸性溶液またはアルカリ性溶液の漏れを管理者に直接的に知らせることにより、化学薬品漏れによって発生する危険をあらかじめ迅速に防止することができる。

図４は、本発明の他の実施形態による漏液感知システムを概略的に図示した構成図であり、図５は、本発明のさらに他の実施形態による漏液感知システムを概略的に図示した構成図であり、図６は、本発明のさらに他の実施形態による漏液感知システムを概略的に図示した構成図である。

図４ないし図６に図示された実施形態による漏液感知システムは、図１などに図示された実施形態による漏液感知システムと、感知部１００の構造、及び感知部１００と保存測定部２００との連結方式に違いがあるのみ、それ以外の残り構成は、図１などに図示された実施形態と同一であるか、あるいは類似している。従って、以下では、図１及び図２を参照して説明したところと重複する内容は、縮約するか、あるいは省略する。

また、図４ないし図６に図示されたいかなる実施形態にも、図１に図示されたアナログ・デジタル変換部２５０、判断部３００及び出力部４００の構成がいずれも同一に適用されるので、図４ないし図６には、そのような構成の図示を省略した。

まず、図４を参照すれば、本発明の他の実施形態による漏液感知システムの場合、感知部１００ａに、複数の反応パターン１２１，１２２が具備される。

感知部１００ａは、ベース層（図示せず）上に、漏液反応層１２０が配置され、漏液反応層１２０上に、保護層１３０が配置される。

一実施形態において、漏液反応層１２０は、それぞれ＋Ｘ方向に延長された第１反応パターン１２１及び第２反応パターン１２２を具備することができる。このとき、第１反応パターン１２１及び第２反応パターン１２２は、前記ベース層１１０または保護層１３０の幅方向である＋Ｙ方向に相互離隔されるようにも配置される。

従って、保護層１３０に形成された複数個の開口部１３０ｏｐも、複数の第１開口部１３１ｏｐと、複数の第２開口部１３２ｏｐと、を含む。このとき、複数の第１開口部１３１ｏｐは、第１反応パターン１２１に対応し、第１反応パターン１２１の一部を露出させる開口部であり、複数の第２開口部１３２ｏｐは、第２反応パターン１２２に対応し、第２反応パターン１２２の一部を露出させる開口部である。

第１反応パターン１２１及び第２反応パターン１２２が相互離隔されるように形成されることにより、複数の第１開口部１３１ｏｐは、＋Ｘ方向に延長された仮想の第１行Ｌ１に沿って配置され、複数の第２開口部１３２ｏｐは、＋Ｘ方向に延長されるが、第１行Ｌ１と異なる仮想の第２行Ｌ２に沿っても配置される。

ここで、図４には、反応パターン１２１，１２２の個数が２個であるように図示されているが、必ずしもそれに限定されるものではなく、漏液監視面積などを考慮し、反応パターンの個数は３個以上になってもよいということは言うまでもない。

感知部１００ａには、抵抗測定部２００が連結され、この抵抗測定部２００は、反応パターン１２１，１２２それぞれに連結され、反応パターン１２１，１２２の電気抵抗変化を測定することになる。

このとき、図４に図示されているように、反応パターン１２１，１２２それぞれは、抵抗測定部２００に並列連結され、そのような場合、反応パターン１２１，１２２それぞれに、概して同一電流が印加され、電気抵抗の変化グラフを複数個得ることができる。

しかし、抵抗測定部２００の連結方式は、必ずしも並列連結に限定されるものではなく、抵抗測定部２００と、反応パターン１２１，１２２それぞれは、いずれも一列に連結され、直列回路を構成することもできる。そのような場合、反応パターン１２１，１２２それぞれの電気抵抗を合算した値を基にして、電気抵抗の変化グラフを得ることができる。

そのように、感知部に、反応パターンが複数個具備されることにより、前記反応パターンと漏液との接触面積が増大し、化学薬品の漏液感度を向上させることができ、一方、反応パターンが損傷されても、他方の反応パターンにより、電気抵抗の変化を測定することができる。

次に、図５を参照すれば、本発明のさらに他の実施形態による漏液感知システムの場合、感知部１００ｂに１つの反応パターン１２１が具備されるが、反応パターン１２１を露出させる複数個の開口部１３０ｏｐが複数個の行に形成される。

本実施形態の場合にも、感知部１００ｂは、ベース層（図示せず）上に、漏液反応層１２０が配置され、漏液反応層１２０上に、保護層１３０が配置される。

一実施形態において、漏液反応層１２０は、＋Ｘ方向に延長された反応パターン１２１を具備し、そのような反応パターン１２１を露出させるために、保護層１３０には、複数の第１開口部１３１ｏｐ及び複数の第２開口部１３２ｏｐが形成される。

このとき、複数の第１開口部１３１ｏｐは、＋Ｘ方向に延長された仮想の第１行Ｌ１に沿って配置され、複数の第２開口部１３２ｏｐは、＋Ｘ方向に延長されるが、第１行Ｌ１と異なる仮想の第２行Ｌ２に沿って配置される。

ここで、図５には、複数の開口部１３０ｏｐの行数が２列であるように図示されているが、必ずしもそれに限定されるものではなく、漏液監視面積などを考慮し、複数の開口部は、３行以上の行にも形成されるということは言うまでもない。

そのように、感知部に反応パターンの一部を露出させる複数の開口部が、複数行に形成されることにより、前記反応パターンと漏液との接触面積が増大し、化学薬品の漏液感度を向上させることができる。

次に、図６を参照すれば、本発明のさらに他の実施形態による漏液感知システムの場合、感知部１００ｃは、反応パターン１２１以外に、別途の導電パターン１２５をさらに具備することができる。

本実施形態の場合にも、感知部１００ｃは、ベース層（図示せず）上に、漏液反応層１２０が配置され、漏液反応層１２０上に、保護層１３０が配置される。

一実施形態において、漏液反応層１２０は、＋Ｘ方向に延長された反応パターン１２１及び反応パターン１２１と同様に、＋Ｘ方向に延長された導電パターン１２５を具備することができる。このとき、導電パターン１２５は、反応パターン１２１から、前記ベース層または保護層１３０の幅方向である、＋Ｙ方向に離隔されるようにも配置される。

保護層１３０には複数の開口部１３１ｏｐが形成され、この複数の開口部１３１ｏｐを介して、反応パターン１２１の一部が露出される。

一方、抵抗測定部２００と、反応パターン１２１及び導電パターン１２５は、いずれも一列に連結され、直列回路を構成することができる。そのような場合、抵抗測定部２００から直流電流が印加された状態で、反応パターン１２１及び導電パターン１２５に漏液が接触するとき、前述の実施形態におけるところと同一に、反応パターン１２１に含まれたグラフェンの物性により、電気抵抗の変化が発生し、他方、反応パターン１２１及び導電パターン１２５が直列連結された回路にショート（short）が生じもする。

従って、前述のような電気抵抗の変化及びショートなどを利用し、化学薬品の液漏れいかんをさらに正確に確認することができる。

図７は、本発明の一実施形態による漏液感知方法を概略的に図示したフローチャートであり、図８Ａ及び図８Ｂは、本発明の一実施形態による漏液感知方法を利用し、化学薬品及び水を感知した場合、感知部の抵抗・時間曲線の一例であり、図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の他の実施形態による漏液感知方法を利用し、化学薬品及び水を感知した場合、感知部の抵抗・時間曲線の一例である。

本発明の一実施形態による漏液感知方法は、図７に図示されているような段階によっても構成される。このとき、図１などを参照して説明した実施形態による漏液感知システムを利用し、前述の段階が遂行される。

まず第一に、感知部の電気抵抗を測定し、第１グラフを算出する段階（Ｓ１）を経る。

この段階（Ｓ１）は、大きく見て、２個の細部段階にも分けられる。具体的には、漏液と接触する感知部に直流電流を印加し、少なくとも１つの反応パターンの電気抵抗を測定する第１段階を経て、第１段階で測定された結果を基にし、前記電気抵抗の経時的な変化推移を示す第１グラフを算出する第２段階を経る。

第１段階の場合、直流電流を持続的に印加しながら、少なくとも１つの反応パターンの電気抵抗をリアルタイムで測定することになる。

一実施形態において、直流電流が単一方向に持続的に流れるようにすることもでき、他の実施形態において、直流電流が流れる方向をスイッチングし、電流が正方向と逆方向とに交差して流れるようにすることもできる。後者のように、電流の印加方向をスイッチングする場合、電子のように、電流を単一方向に印加する場合より、測定結果の正確度をさらに高めることができる。

その後、第２段階において、リアルタイムで測定された電気抵抗をＹ軸にし、時間の流れをＸ軸にする電気抵抗・時間曲線形態の第１グラフを算出する。この段階においては、第１段階で測定された電気抵抗をデジタル値に変換する過程を経ることができる。

例えば、図８Ａは、酸性溶液が反応パターンに接触した場合、反応パターンに係わる抵抗・時間曲線を示したものであり、太い実線で表現された曲線が原本データである第１グラフに該当する。このとき、反応パターンに含まれたグラフェンが酸性溶液に反応し、グラフェンの電気抵抗は、経時的におおむね低下する傾向を示す。

例えば、図８Ｂは、水が反応パターンに接触した場合、反応パターンに係わる抵抗・時間曲線を示したものであり、それも、太い実線で表現された曲線が原本データである第１グラフに該当する。このとき、反応パターンに含まれたグラフェンが水に反応し、グラフェンの電気抵抗は持続的に増減する傾向を示す。すなわち、第１グラフは、不規則的に上下に揺れる傾向を示すようになる。

前述のような図８Ａ及び図８Ｂの場合、直流電流を単一方向に流れるようにして測定した結果であるのに対し、図９Ａ及び図９Ｂは、直流電流が流れる方向をスイッチングして測定した結果である。

例えば、図９Ａは、酸性溶液が反応パターンに接触した場合、反応パターンに係わる抵抗・時間曲線を示したものであり、太い実線で表現された曲線が原本データである第１グラフに該当する。その場合にも、図８Ａと類似して、反応パターンに含まれたグラフェンが酸性溶液に反応し、グラフェンの電気抵抗は、経時的におおむね低下する傾向を示す。

例えば、図９Ｂは、水が反応パターンに接触した場合、反応パターンに係わる抵抗・時間曲線を示したものであり、それも、太い実線で表現された曲線が原本データである第１グラフに該当する。その場合にも、図８Ｂと類似して、反応パターンに含まれたグラフェンが水に反応し、グラフェンの電気抵抗は、不規則的に増大していて低下するパターンを反復するようになる。

一方、前記の第１段階及び第２段階を経た後、測定された電気抵抗を基にして、現在状態が正常状態であるか否かということを判断する段階（Ｓ２）をさらに経ることになる。すなわち、算出された第１グラフにおいて、経時的に電気抵抗値に特別な変化がない場合、現在状態は、漏液との接触が生じていない正常状態であるところに反し、電気抵抗値が経時的に有意味な変化を示す場合、現在状態は、化学薬品や水のような漏液が反応パターンに接触した状態でもある。

従って、第２段階で算出された第１グラフ上に、電気抵抗の有意味な変化が示されていない場合には、再び第１段階に戻り、反応パターンの抵抗をリアルタイムで測定し、第１グラフ上に、電気抵抗の有意味な変化が示される場合には、次の段階（Ｓ３）に移ることになる。

次に、以前段階（Ｓ１）で算出された第１グラフに対して、特定時間区間において、曲線あてはめ（curve fitting）を行い、第２グラフを算出する段階（Ｓ３）を経る。

この段階（Ｓ３）では、図８Ａに図示されているように、グラフのＸ軸に対して、特定時間区間Ｔを選択し、この特定時間区間Ｔでの第１グラフＧ１のパターンに対して曲線あてはめを行い、第１グラフＧ１に近似した第２グラフＧ２を算出する。そのような特定時間区間での曲線あてはめは、連続的に行われる。

一実施形態において、曲線あてはめの方法として、回帰分析法を利用し、第１グラフＧ１に近似した第２グラフＧ２を算出することができる。

単純線形回帰分析を利用する場合、第２グラフＧ２は、下記数式１のような線形関数で示すことができ、このとき、数式１での係数及び定数は、下記数式２で示すことができる。

このとき、数式１でのｘ、ｙは、それぞれ時間、抵抗値を意味し、数式２でのｎは、データ個数を意味する。

しかし、曲線あてはめの方法は、必ずしも線形回帰分析法に限定されるものではなく、回帰分析法のうちでも多重回帰分析法が利用され、それ以外に、線形関数ではない曲線関数を第２グラフＧ２の関数として算出することもできる。

次に、前記数式１及び２によって算出された第２グラフの傾きに係わるデータと、第２グラフと第１グラフのとの偏差に係わるデータと、を算出する段階（Ｓ４）を経る。

図８Ａを参照すれば、この段階（Ｓ４）においては、以前段階（Ｓ１）で算出した第２グラフＧ２の線形傾きと、第２グラフＧ２に対する第１グラフＧ１の標準偏差と、を算出することになる。ここで、第２グラフＧ２の傾きは、多様な方式によっても計算されるが、第２グラフＧ２が線形関数グラフである場合、前記傾きは、第２グラフＧ２の線形傾きでもある。一方、第２グラフＧ２が曲線関数グラフである場合、例えば、特定時間区間Ｔでの第２グラフＧ２の接線傾きの平均でもある。ここで、それは、あくまでも例示であるのみ、第２グラフＧ２の傾き算出には、多様な方法が利用されるということは言うまでもない。

第２グラフＧ２に対する第１グラフＧ１の標準偏差の場合、下記数式３または数式４によって算出することができる。

このとき、数式３でのｄ_１，ｄ_２，…，ｄ_ｎは、抵抗の実測値から、数式１及び２から算出された抵抗の推定値を差し引いた値を意味し、数式４でのｘ_１，ｘ_２，…，ｘ_ｎは、時間を意味し、ｍは、平均値をそれぞれ意味する。また、数式３及び４におけるｎは、前述のように、データ個数を意味する。

一方、図８Ａに図示された細い実線の曲線は、線形関数グラフである第２グラフＧ２と、実際測定値の散布に該当する第１グラフＧ１との標準偏差を示したグラフである。

前述のように算出された傾きに係わるデータ及び偏差に係わるデータは、データベース部にリアルタイムで保存される。そのように保存されたデータは、危険溶液または安全溶液を判断するための基準になる標準データを作るのに基礎資料にもなる。

具体的には、酸性溶液に接触する反応パターンの抵抗・時間曲線をデータベース化し、そのような抵抗・時間曲線から、酸性溶液に係わる反応パターンの標準抵抗・時間曲線を導き出すことができる。それと同様に、アルカリ性溶液に接触する反応パターンの抵抗・時間曲線をデータベース化し、そのような抵抗・時間曲線から、アルカリ性溶液に係わる反応パターンの標準抵抗・時間曲線を導き出すことができる。従って、そのような過程を経て、酸性溶液（または、アルカリ性溶液）の標準抵抗・時間曲線において、傾きに係わるデータ及び偏差に係わるデータが、それぞれ第１標準データ及び第２標準データとして算出される。

それだけではなく、水に接触する反応パターンの抵抗・時間曲線も、前述のように、データベース化し、水に係わる反応パターンの標準抵抗・時間曲線を導き出し、その後、前記標準抵抗・時間曲線の傾きに係わるデータを第３標準データとして算出し、前記標準抵抗・時間曲線の偏差に係わるデータを第４標準データとして算出することができる。

次に、現在状態で算出された第１グラフの傾きに係わるデータと、第２グラフと第１グラフとの偏差に係わるデータとをそれぞれ前述の標準データと比較する段階（Ｓ５）を経る。

この段階（Ｓ５）は、現在反応パターンに接触する漏液が危険溶液であるか安全溶液であるかということを実質的に判断する段階に該当する。

図８Ａを参照すれば、第１グラフＧ１の傾きに係わるデータを、酸性溶液（または、アルカリ性溶液）の判断資料である第１標準データ、及び水の判断資料である第３標準データとそれぞれ比較し、前記判断資料と、現在測定値を基にしたデータとの類似性を分析することになる。

併せて、第１グラフＧ１の偏差に係わるデータも、酸性溶液（または、アルカリ性溶液）の判断資料である第２標準データ、及び水の判断資料である第４標準データとそれぞれ比較し、前記判断資料と、現在測定値を基にしたデータとの類似性を分析することになる。

その後、以前段階（Ｓ５）で分析された類似性を判断根拠とし、漏液が危険溶液であるか、あるいは安全溶液であるかということを判断する段階（Ｓ６）を経る。

この段階（Ｓ６）では、第１グラフＧ１の傾きに係わるデータ、及び偏差に係わるデータそれぞれが、前述の第１標準データ及び第３標準データと類似していると分析される場合、現在反応パターンに接触された漏液は、酸性溶液（または、アルカリ性溶液）と判断される。しかし、それと異なり、第１グラフＧ１の傾きに係わるデータ、及び偏差に係わるデータそれぞれが、前述の第２標準データ及び第４標準データと類似していると分析される場合には、現在反応パターンに接触された漏液は、水であると判断される。

次に、以前段階（Ｓ６）において、漏液が安全溶液である水であると判断される場合、さらに最初段階（Ｓ１）である反応パターンの電気抵抗を測定する段階に戻り、それとは異なり、漏液が危険溶液である酸性溶液、あるいはアルカリ性溶液であると判断される場合には、警報信号を出力する段階（Ｓ７）を経ることになる。

警報信号を出力する段階（Ｓ７）は、警告音や、警告画面の形態で警報信号を出力したり、お知らせメッセージを管理者に伝送したりする形態で警報を出力することができる。それにより、化学薬品の漏れ情報を確認した管理者は、設備補修、漏液拡散防止などの諸般の措置を迅速に取ることができる。

一方、図８Ａと同様に、図８Ｂ、図９Ａ及び図９Ｂには、実際測定値の散布に該当する第１グラフが太い実線で表現されており、前記第１グラフに対して曲線あてはめを行って算出した第２グラフと第１グラフとの偏差が細い実線で表現されている。

このとき、図８Ａと図８Ｂとの細い実線で表現された抵抗偏差・時間曲線を比較すれば、酸性溶液に接触された反応パターンが、水に接触された反応パターンより概して抵抗偏差が小さいということを確認することができる。そのような特徴は、図９Ａと図９Ｂとの細い実線を比較しても同様である。

同時に、反応パターンに、単一方向に電流を印加した図８Ａ及び図８Ｂの場合、酸性溶液での抵抗偏差グラフ（図８Ａの細い実線参照）と、水での抵抗偏差グラフ（図８Ｂの細い実線参照）とのいずれも不規則なパターンを示す。それに対し、反応パターンに正方向及び逆方向にスイッチングしながら電流を印加した図９Ａ及び図９Ｂの場合、酸性溶液での抵抗偏差グラフ（図９Ａの細い実線参照）に比べ、水での抵抗偏差グラフ（図９Ｂの細い実線参照）は、はるかに不規則なパターンを示す。

従って、前述のように、電流の印加方向をスイッチングする場合、電流を単一方向に印加する場合より、測定結果の正確度がさらに高いということを確認することができる。

以上で説明したように、本発明の一実施形態によれば、化学薬品の漏液感度を向上させることができる。また、化学薬品と水とを容易に区別することができ、肉眼などを利用して直接確認しないとしても、化学薬品の液漏れいかんを迅速に感知することができる

本発明は、図面に図示された一実施形態を参照して説明したが、それらは、例示的なものに過ぎず、当該分野で当業者であるならば、それらから多様な変形、及び実施形態の変形が可能であるという点を理解するであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決められるものである。

本発明の、漏液感知システム及び漏液感知方法は、例えば、化学薬品取り扱い関連の技術分野に効果的に適用可能である。

９０ 接着層
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ 感知部
１１０ ベース層
１２０ 漏液反応層
１２１ 反応パターン（第１反応パターン）
１２２ 第２反応パターン
１３０ 保護層
１３０ｏｐ 開口部
１３１ｏｐ 第１開口部
１３２ｏｐ 第２開口部
２００ 抵抗測定部
２５０ アナログ・デジタル変換部
３００ 判断部
３１０ 算出部
４００ 出力部
Ｌ１ 第１行
Ｌ２ 第２行
ＬＥ 漏液

Claims (20)

1. 漏液と接触する感知部と、
   前記感知部に直流電流を印加し、前記感知部の電気抵抗を測定する抵抗測定部と、
   前記抵抗測定部によって測定された電気抵抗の経時的な変化推移を示す第１グラフを基にして、前記漏液を危険溶液または安全溶液と判断する判断部と、を具備し、
   前記危険溶液は、酸性溶液またはアルカリ性溶液であり、前記安全溶液は、水であることを特徴とする漏液感知システム。
2. 前記判断部は、
   特定時間区間での電気抵抗の測定値に対して曲線あてはめを行って算出した第２グラフの傾きに係わるデータと、前記第２グラフと前記第１グラフとの偏差に係わるデータと、を算出する算出部を具備することを特徴とする請求項１に記載の漏液感知システム。
3. 酸性溶液及びアルカリ性溶液のうち少なくとも１つの前記傾きに係わる第１標準データ、及び前記偏差に係わる第２標準データと、
   水の前記傾きに係わる第３標準データ、及び前記偏差に係わる第４標準データと、を保存するデータベース部をさらに具備することを特徴とする請求項２に記載の漏液感知システム。
4. 前記判断部は、
   現在の電気抵抗の測定値を基に算出された前記傾きに係わるデータを、前記第１標準データ及び前記第３標準データと比較し、
   現在の電気抵抗の測定値を基に算出された前記偏差に係わるデータを、前記第２標準データ及び前記第４標準データと比較することを特徴とする請求項３に記載の漏液感知システム。
5. 前記判断部が、前記漏液を危険溶液と判断する場合、警報信号を出力する出力部をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の漏液感知システム。
6. 前記測定された電気抵抗をデジタル値に変換するアナログ・デジタル変換部をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の漏液感知システム。
7. 前記感知部は、
   ベース層と、
   前記ベース層上に配置され、前記ベース層の長手方向に延長された少なくとも１つの反応パターンを具備する漏液反応層と、
   前記漏液反応層上に配置され、前記少なくとも１つの反応パターンの一部を露出させる複数の開口部が相互離隔されるように具備された保護層と、を具備することを特徴とする請求項１に記載の漏液感知システム。
8. 前記少なくとも１つの反応パターンは、グラフェン及び黒鉛のうち少なくとも一つ、伝導性高分子、及びバインダを含むことを特徴とする請求項７に記載の漏液感知システム。
9. 前記少なくとも１つの反応パターンは、
   前記ベース層の幅方向に相互離隔された第１反応パターン及び第２反応パターンを含むことを特徴とする請求項７に記載の漏液感知システム。
10. 前記複数の開口部は、
    前記ベース層の長手方向に延長された仮想の第１行に沿って配置される複数の第１開口部と、前記ベース層の長手方向に延長された仮想の第２行に沿って配置される複数の第２開口部と、を含むことを特徴とする請求項７に記載の漏液感知システム。
11. 前記漏液反応層は、
    前記ベース層の長手方向に延長されるが、前記少なくとも１つの反応パターンから、前記ベース層の幅方向に離隔された導電パターンを含むことを特徴とする請求項７に記載の漏液感知システム。
12. 漏液と接触する感知部に直流電流を印加し、前記感知部の電気抵抗を測定する段階と、
    前記測定された電気抵抗の経時的な変化推移を示す第１グラフを基にして、前記漏液を危険溶液または安全溶液と判断する段階と、を含み、
    前記危険溶液は、酸性溶液またはアルカリ性溶液であり、前記安全溶液は、水であることを特徴とする漏液感知方法。
13. 前記感知部の電気抵抗を測定する段階は、
    前記直流電流が流れる方向をスイッチングし、電気抵抗をリアルタイムで測定する段階であることを特徴とする請求項１２に記載の漏液感知方法。
14. 前記感知部の電気抵抗を測定する段階後、
    前記測定された電気抵抗を基にして、現在状態が正常状態であるか否かということを判断する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の漏液感知方法。
15. 特定時間区間において、前記第１グラフに対して曲線あてはめを行って第２グラフを算出する段階と、
    前記第２グラフの傾きに係わるデータと、前記第２グラフと前記第１グラフとの偏差に係わるデータと、を算出する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の漏液感知方法。
16. 算出された前記傾きに係わるデータ、及び前記偏差に係わるデータをデータベース部にリアルタイムで保存する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の漏液感知方法。
17. 前記漏液を危険溶液または安全溶液と判断する段階は、
    現在の電気抵抗の測定値を基に算出された前記傾きに係わるデータ、及び前記偏差に係わるデータを、標準データと比較する段階を含むことを特徴とする請求項１５に記載の漏液感知方法。
18. 前記標準データは、
    酸性溶液またはアルカリ性溶液の前記傾きに係わる第１標準データ、及び前記偏差に係わる第２標準データと、
    水の前記傾きに係わる第３標準データ、及び前記偏差に係わる第４標準データと、を含むことを特徴とする請求項１７に記載の漏液感知方法。
19. 前記漏液を危険溶液と判断する場合、警報信号を出力する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の漏液感知方法。
20. 前記測定された電気抵抗をデジタル値に変換する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の漏液感知方法。