JP4787947B2 - 防爆型音響センサ - Google Patents
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このエリア内における配管等の大規模漏洩事故を早期に発見するために漏洩検出システムが用いられている。
この漏洩検出システムには種々の方法が用いられるが、昨今、配管の近傍にマイクロフォンを配置し、配管内に流通する流体の音や漏洩した際の音をマイクロフォンで収集することが検討されている。
この光マイクロフォンの従来例として、一端部が開口されたハウジングの開口部に振動膜を設け、この振動膜に先端がそれぞれ対向する2本の光ファイバをハウジング内に収納し、このうち1本の光ファイバの基端を光源と接続して膜に光を照射し、残り1本の光ファイバに光検出器を接続して膜から反射した光を信号として検出する構造のものがある(特許文献1)。
この従来例では、配管内で流通する流体が漏洩すると、マイクロフォンの振動膜の振動状態が変化するので、この振動膜の振動変化を光の信号の変化として検出し、漏洩を発見する。
例えば、通常の電気マイクロフォンでは、センサ部を防爆化するだけでなく、センサ設置工事のために接地工事が必要であり、容易に機器の設置を行うことができない。そして、石油精製装置内には大容量の電動機等、電磁ノイズ源が散在するため、電気マイクロフォンはノイズの影響を受けやすい。
通常のマイクロフォンは屋内で使用するか、屋外であっても、別途、雨よけを設けて使用する。しかし、製油所等の危険物取扱エリアは屋外が多いので、室内用のマイクロフォンをそのまま使用するわけにはいかず、別途、雨よけ施設を設置するには、その施設の構造が複雑とならざるを得ない。
特に、光マイクロフォンでは、湿度ある環境で連続的に安定した使用ができないので、石油精製装置等で使用する場合には耐候性、耐環境性が必要とされる。
また、本発明の他の防爆型音響センサは、危険物取扱エリアに配置され振動音を光の信号として検知するセンサ本体と、前記危険物取扱エリアから離れた安全な非危険物取扱エリアに配置され前記センサ本体で検出された光の信号を電気に変換する光電変換器と、前記センサ本体と前記光電変換器とを接続する光ケーブルとを備え、前記センサ本体は、一部が開口された有底筒状の筐体と、この筐体の開口を閉塞する振動膜と、前記筐体内で前記光ケーブルの一端部と接続され前記振動膜にレーザ光を照射するとともに前記振動膜から反射されたレーザ光を受光するレーザ受発光部と、前記振動膜に対向配置された防水膜を有し前記筐体の全体を覆う防水部材と、を含み、前記防水部材は、前記筐体を覆う第1ブロック体と、この第1ブロック体の基端側に螺合され前記コネクタを覆う第2ブロック体と、この第2ブロック体の基端側に螺合された第3ブロック体と、前記第1ブロック体の先端に螺合された正面部とを備え、前記防水部材と前記振動膜との間にはスペースが形成され、このスペースの気圧を調整するために、前記正面部の中心部に設けられた円板部において、前記防水膜と略同一平面内となる位置に設けられ、前記防水膜より柔軟な材料から形成され、前記防水部材の内外に圧力差が生じると、前記防水膜が変形する前に変形する気圧調整膜が前記防水部材に取り付けられたことを特徴とする。
しかも、振動膜の振動を電気信号ではなく光信号で非危険物取扱エリアに伝達するから、危険物取扱エリア内で電磁ノイズ源が散在しても、ノイズの影響を受けにくいので精度の高い検出を行うことができる。
その上、センサ本体の筐体には防水部材が設けられているので、振動膜やレーザ受発光部というセンサの重要な部分が筐体だけでなく防水部材で覆われているので、十分な防爆機能を果たせるとともに、雨風等に対しても強い耐候性、耐環境性を得ることができる。
この構成の発明では、防水部材を、防水膜が嵌合された正面部と、ケース本体とに分けて構成したので、ケース本体の内部に振動膜やレーザ受発光部を装着した後にケース本体の正面側に正面部を接合することで、防水部材を筐体に簡単に取り付けることができる。
この構成の発明では、気候の変化により筐体内の気圧が変化しても、気圧調整膜によって筐体内部の気圧が一定に保たれるため、振動膜及び防水膜の動きに悪影響を及ぼすことがなく、精度の高い漏洩検出を行うことができる。
図1は本発明の第1実施形態にかかる防爆型音響センサの概略構成を示す図である。
図1において、防爆型音響センサ1は、危険物取扱エリアAに配置されるセンサ本体11と、非危険物取扱エリアBに配置される光電変換器12と、センサ本体11と光電変換器12とをそれぞれ接続する2本の光ケーブル13とを備えている。本実施形態では、この防爆型音響センサ1は1セット設けられるものでもよく、あるいは、複数セット設けられるものでもよい。
ここで、危険物取扱エリアAとは製油所や石油化学工場等であって、その施設を構成する配管に可燃性の高い危険な流体が流れるエリアをいう。このエリアでは、防災管理が徹底されており、人の出入りも制限されている。非危険物取扱エリアBとは事務管理部門等の事務所が設置される安全なエリアをいう。
筐体110は、金属、プラスチック、その他の硬質材料から有底円筒状に形成されている。筐体110の内周部には振動膜111の外周縁を嵌合する嵌合溝110Aが周方向に沿って形成されている。筐体110の底部には光ケーブル13を挿通するための孔部110Bが軸方向に延びて形成されている。
振動膜111は、金属、プラスチック、その他の弾性材料から略円板状に形成されている。
防水部材113は振動膜111に対向配置された防水膜1131と、この防水膜1131の周縁部と嵌合する正面部1132と、この正面部1132に接合されるとともに筐体110の側面及び背面部にそれぞれ接合されるケース本体1133とを備えている。
正面部1132は金属、プラスチック、その他の硬質材料のうち防水機能を有する材料から略平板リング状に形成されている。
ケース本体1133は金属、プラスチック、その他の硬質材料のうち防水機能を有する材料から有底円筒状に形成されており、その内部には筐体110に嵌合する嵌合部1133Aが形成されている。ケース本体1133の底部には光ケーブル13を挿通するための孔部1133Bが軸方向に延びて形成されている。
筐体110の内部において振動膜111で仕切られたスペースと、振動膜111と防水膜1131との間のスペースとを連通する内圧調整チューブ14が筐体110の筒部に設けられている。内圧調整チューブ14はプラスチック材料から形成されている。
光電変換器12は図示しない制御装置と接続されており、この制御装置は、光電変換器12及びコネクタ15を介してレーザ発光部1122に信号を送り、かつ、レーザ受光部1123からコネクタ15及び光電変換器12を介して信号を受け取るサーバを備え、このレーザ受光部1123から受け取る信号の変化を光から電気信号に変換し、パソコン(パーソナルコンピュータ)等の演算装置に入力し、パソコン等にて異常を検知する。
危険物取扱エリアAの配管に流体が流通すると、流通に際して騒音が生じる。すると、配管内を流通している流体の音によってセンサ本体11の振動膜111が振動する。レーザ受発光部112のレーザ発光部1121から照射したレーザ光は振動膜111で反射してレーザ受光部1122で受光し、その光信号が光ケーブル13を通って非危険物取扱エリアBにある光電変換器12に送られる。振動膜111の振動が一定であれば、規定の光の信号が光電変換器12に送られる。
ここで、配管に漏洩があると、配管の漏洩箇所から音が生じ、この騒音に重畳して測定された音の変化に伴って振動膜111の振幅等が変化する。すると、レーザ発光部1121から照射されて振動膜111で反射した後にレーザ受光部1122で受光されるレーザ光の光路が変化することになり、この変化したレーザ光の信号が光ケーブル13を通じて光電変換器12を介してパソコン等に送られ、このパソコン等によって漏洩が検出される。
(1)本実施形態では、センサ本体11が危険物取扱エリアAに配置され、そのセンサ本体11から出力される光の信号を電気信号に変換する光電変換器12が非危険物取扱エリアBに配置され、これらのセンサ本体11と光電変換器12とをそれぞれ接続する光ケーブル13とを備えて防爆型音響センサ1を構成しているから、光電変換器12から出力された電気信号をパソコン等に入力し、このパソコン等にて異常を検知する作業員が非危険物取扱エリアBで作業できることから作業員の安全が確保される。しかも、センサ本体11の信号を電気信号ではなく光信号で非危険物取扱エリアBに伝達するから、危険物取扱エリアA内で仮に電磁ノイズ源が散在しても、光はノイズの影響を受けにくいので精度の高い検出を行うことができる。
(4)防水部材113は振動膜111に対向配置された防水膜1131を有するから、配管内を流通する流体の騒音によって防水膜1131が振動し、この振動が振動膜111に伝達されるので、防水部材113を設けることで強い耐候性、耐環境性を得ることができる。
図2は第2実施形態にかかる防爆型音響センサ2の概略構成図である。
図2において、防爆型音響センサ2は危険物取扱エリアAに配置されるセンサ本体21と、前記光電変換器12及び前記光ケーブル13とを備えている。本実施形態では、光ケーブル13は1本である。
レーザ受発光部212は振動膜111に向けてレーザ光を照射するレーザ発光部と、振動膜111から反射されたレーザ光を受光するレーザ受光部とが一体に構成された構造であり、このレーザ受発光部112と光ケーブル13とはコネクタ15を介して接続されている。このコネクタ15は筐体110の底部に一部が嵌合されている。
防水部材213は、前記防水膜1131及び正面部1132と、この正面部1132に接合されるとともに筐体110の側面及び背面部にそれぞれ接合されるケース本体2133とを備えている。
ケース本体2133の筒状部であってスペースを挟んで筐体110の周面と対向する位置には気圧調整膜20が設けられている。この気圧調整膜20は防水部材213と振動膜111との間に形成されたスペースの気圧を調整するものであり、防水膜1131より柔軟な材料から形成されている。気候の変化により、防水部材213の内外に圧力差が生じると、防水膜1131が変形する前に気圧調整膜20が変形する。
ケース本体2133の底部にはコネクタ15及び光ケーブル13を挿通するための孔部2133Bが軸方向に延びて形成されている。
(8)防水部材213と振動膜111との間にはスペースが形成され、このスペースの気圧を調整する気圧調整膜20が防水部材213のケース本体2133に取り付けられので、気候の変化により筐体110内の気圧が変化しても、気圧調整膜20によって筐体110内部の気圧が一定に保たれる。そのため、振動膜111及び防水膜1131の動きに悪影響を及ぼすことがなく、精度の高い音響信号の変換を行うことができる。
図3は第2実施形態を実用化した場合の防爆型音響センサ3の構成図である。
図3において、防爆型音響センサ3は危険物取扱エリアAに配置されるセンサ本体31と、前記光電変換器12(図3では図示せず)及び前記光ケーブル13とを備えている。
レーザ受発光部は第2実施形態のレーザ受発光部212と同じ構造であり、光ケーブル13とはコネクタ15を介して接続されている。
第1ブロック体3131は、筐体110の外周部を嵌合するものであり、その先端部から振動膜111を露出させる開口が形成されている。第1ブロック体3131と筐体110とに内圧調整チューブ14が設けられている。
第2ブロック体3132は、その先端部に筐体110の基端部と当接する当接部3132Aが形成され、その軸芯に沿って略円柱状のコネクタ15を挿通する孔部3132Bが形成されている。
第3ブロック体3133はコネクタ15の端部を覆うものである。
正面部3134はキャップ状に形成されており、その中心部には円板部3134Aが設けられている。この円板部3134Aには防水膜1131と気圧調整膜20とが略同一平面内に設けられている。
(10)ケース本体を第1〜第3ブロック体3131〜3133から構成し、これらを互いに螺合して一体化する構成としたので、防水部材313を筐体110及びコネクタ15に簡単に取り付けることができる。
たとえば、前記実施形態では、振動膜111に防水膜1131を対向配置したが、本発明では、振動膜111と防水膜1131との位置関係は任意に設定することができる。
Claims (2)
- 危険物取扱エリアに配置され振動音を光の信号として検知するセンサ本体と、前記危険物取扱エリアから離れた安全な非危険物取扱エリアに配置され前記センサ本体で検出された光の信号を電気に変換する光電変換器と、前記センサ本体と前記光電変換器とを接続する光ケーブルとを備え、
前記センサ本体は、一部が開口された有底筒状の筐体と、この筐体の開口を閉塞する振動膜と、前記筐体内で前記光ケーブルの一端部と接続され前記振動膜にレーザ光を照射するとともに前記振動膜から反射されたレーザ光を受光するレーザ受発光部と、前記振動膜に対向配置された防水膜を有し前記筐体の全体を覆う防水部材と、を含み、
前記防水部材は前記防水膜の周縁部と嵌合する正面部と、この正面部に接合されるとともに前記筐体の側面及び背面部にそれぞれ接合されるケース本体とを備え、
前記ケース本体は、有底円筒状に形成されており、この内周部は前記筐体の筒状部の一側面が当接され、この他側面が所定間隔離れて配置され、
この間隔から形成されるスペースは、前記防水部材と前記振動膜との間に形成されたスペースと連続して形成され、
このスペースの気圧を調整するために、前記ケース本体の筒状部であって前記スペースを挟んで前記筐体の周面と対向する位置に設けられ、前記防水膜より柔軟な材料から形成され、前記防水部材の内外に圧力差が生じると、前記防水膜が変形する前に変形する気圧調整膜が前記防水部材に取り付けられた
ことを特徴とする防爆型音響センサ。 - 危険物取扱エリアに配置され振動音を光の信号として検知するセンサ本体と、前記危険物取扱エリアから離れた安全な非危険物取扱エリアに配置され前記センサ本体で検出された光の信号を電気に変換する光電変換器と、前記センサ本体と前記光電変換器とを接続する光ケーブルとを備え、
前記センサ本体は、一部が開口された有底筒状の筐体と、この筐体の開口を閉塞する振動膜と、前記筐体内で前記光ケーブルの一端部と接続され前記振動膜にレーザ光を照射するとともに前記振動膜から反射されたレーザ光を受光するレーザ受発光部と、前記振動膜に対向配置された防水膜を有し前記筐体の全体を覆う防水部材と、を含み、
前記防水部材は、前記筐体を覆う第1ブロック体と、この第1ブロック体の基端側に螺合され前記コネクタを覆う第2ブロック体と、この第2ブロック体の基端側に螺合された第3ブロック体と、前記第1ブロック体の先端に螺合された正面部とを備え、
前記防水部材と前記振動膜との間にはスペースが形成され、
このスペースの気圧を調整するために、前記正面部の中心部に設けられた円板部において、前記防水膜と略同一平面内となる位置に設けられ、前記防水膜より柔軟な材料から形成され、前記防水部材の内外に圧力差が生じると、前記防水膜が変形する前に変形する気圧調整膜が前記防水部材に取り付けられた
ことを特徴とする防爆型音響センサ。
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