JP5257014B2 - 液漏れ検出方法及び液漏れ検出システム - Google Patents

Description

本発明は、液漏れを検出する液漏れ検出方法及び液漏れ検出システムに関する。

電子計算機には、稼働により発生する熱を除去するために冷却機構が設けられている。また、切断や切削等の加工を行う工作機械にも、冷却機構を必要とするものがある。一般的な冷却機構には大別して空冷式と液冷式とがある。液冷式冷却機構には冷却効率が高いという利点があり、多量の熱が発生する装置の冷却に使用されている。

液冷式冷却機構では、例えば冷却液を熱源の近傍と放熱器との間に循環させて熱源で発生した熱を放熱器に移送し、放熱器から外部に放散している。この場合、冷却液が通る配管（ホース及び継ぎ手等を含む：以下、同じ）から液が漏れてしまうと、装置の温度が上昇して正常な稼働ができなくなり、極端な場合には装置が故障することもある。また、漏れた液により電気系統がショートするおそれもある。このため、液漏れを早期に検出して何らかの対策を施すことが必要となる。

液漏れを検出する方法として、配管の周囲に吸湿材と湿度センサとを配置することが提案されている。また、配管に電波を発信するＩＣチップを取り付け、接水によりＩＣチップの発信機能が停止又は阻害されることを利用して液漏れを検出することも提案されている。
特開２０００−１６４３９０号公報 特開２００７−２１８８３９号公報 特表２００１−５０８８７７号公報

しかしながら、湿度センサを用いて液漏れを検出する方法では、液漏れ監視箇所が多い場合に各監視箇所にそれぞれ湿度センサを取り付ける必要があり、配線工事やメンテナンスが煩雑になるという問題がある。一方、接水によりＩＣチップの発信機能が停止又は阻害されることを利用して液漏れを検出する方法では、ＩＣチップの取り付け方法等にもよるが、液漏れが発生してからＩＣチップの発信機能が確実に停止する又は阻害されるまでに時間がかかるという不確定な問題がある。

以上から、工事やメンテナンスが比較的簡単であり、液漏れを早期に検出できて信頼性が高い液漏れ検出方法及び液漏れ検出システムを提供することを目的とする。

一観点によれば、液体が通る配管の周囲にＩＣタグと液体を吸収して膨張する吸湿膨張材シートとを配置し、前記吸湿膨張材シートの周面に前記ＩＣタグを覆うように導電体膜を配置し、前記導電体膜を挟んで前記ＩＣタグの反対側にＩＣタグリーダのアンテナを配置して、前記ＩＣタグリーダにより前記ＩＣタグから出力される電磁波の有無を検出して液体の漏れの有無を判定する液漏れ検出方法が提供される。

上記一観点によれば、配管の周囲にＩＣタグと吸湿膨張材シートとを配置し、さらに吸湿膨張材シートの周囲に導電体膜を配置する。液漏れがない状態では、導電体膜により電磁波が遮断され、ＩＣタグとＩＣタグリーダとの間の通信はできない。しかし、液漏れが発生すると吸湿膨張材シートが液を吸収して膨張し、導電体膜を破損する。これにより、ＩＣタグとＩＣタグリーダとの間の通信が可能になる。従って、ＩＣタグとＩＣタグリーダとの間の通信が不可能であるなら液漏れがなく、ＩＣタグとＩＣタグリーダとの間の通信が可能であるなら液漏れが発生していると判定することができる。

以下、実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態では、ホースアセンブリの先端の継ぎ手金具部分の液漏れを検出する場合について説明する。図１〜図４は第１の実施形態に係る液漏れ検出方法を示す図である。図１は熱源を有する装置（例えば、電子計算機）の筐体側面に冷却水が通るホースアセンブリを取り付けた状態を示す側面図である。また、図２は図１に示すホースアセンブリの先端部を紙面に平行な面で切断した断面図であり、図３は図１のＩ−Ｉ線による断面図である。更に、図４は熱源を有する装置の筐体側面の冷却水ホースアセンブリ取り付け部を示す図である。

図２に示すように、ホースアセンブリ１０は、フレキシブル性を有する樹脂又はゴム製のホース１１の端部に継ぎ手金具１２を接続して形成されている。ホース１１は継ぎ手金具１２の端面に設けられた溝１２ａにはめ込まれ、液漏れが発生しないように継ぎ手金具１２をかしめて固定されている。また、継ぎ手金具１２の先端部の周面には雄ねじ１２ｂが形成されている。

図２，図３に示すように、ホース１１と継ぎ手金具１２との接続部（以下、単に「接続部」ともいう）の上にはパッシブ型（無電源型）ＩＣタグ（ＲＦＩＤ）１３が取り付けられている。ＩＣタグ１３は、図５に示すように、一対の防湿フィルム１６に挟んでラミネートされている。漏水が発生してもこれらの防湿フィルム１６によりＩＣタグ１３に水分が浸入することを防止でき、ＩＣタグ１３の機能が損なわれることはない。防湿フィルム１６としては、例えばＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）又はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）フィルムを使用することができる。ＩＣタグ１３の詳細は後述する。

ＩＣタグ１３を含む接続部の周囲には、吸湿膨張材シート１４が巻き付けられている。この吸湿膨張材シート１４は、水分を吸収すると膨潤する樹脂（吸水性高分子）を主成分としてシート状に形成したものである。例えば吸湿膨張材シート１４として、吸水膨潤性を有するポリウレタン及び塩化ビニル等の合成樹脂にアクリル酸系樹脂及びセルロース系樹脂等の吸水性樹脂を混練したものを材料として形成した不織布を使用することができる。ポリウレタンは吸湿機能部であるカルボン酸基又はスルホン酸基を内部分子構造に含み、高い吸水性と膨張性とを有している。

吸湿膨張材として市販されているものには、アクアパール、サンフレッシュ、サンウェット（いずれも三洋化成工業製）、アクアリックＣＡ（日本触媒製）、アクアキープ、アクアコーク（いずれも住友精化製）、ベルオアシス（帝人ファイバー製）などがある。吸湿膨張材シート１４として、これらの吸湿膨張材を使用してもよい。これらの吸湿膨張材はいずれもアクリル酸塩からなる樹脂を主成分としている。

なお、吸湿膨潤材シート１４の最表層に樹脂密度の高いスキン層を設けることが好ましい。これにより、外部から吸湿膨張材シート１４内に水分が進入することを阻止することができ、液漏れの誤検出を防止することができる。

吸湿膨張材シート１４の周囲には、例えば厚さが３０μｍのアルミニウム箔からなる電磁遮蔽シート（導電体膜）１５が配置される。この電磁遮蔽シート１５は、後述するＩＣタグリーダ４０からの電磁波を遮断するものである。電磁遮蔽シート１５は、吸湿膨張材シート１４の膨潤により容易に破損又は脱落することが重要であり、そのために例えば図６に示すように電磁遮蔽シート１５に適宜切れ込み１５ａを設けて破れやすくしてもよい。また、例えば図７に示すように、粘着力が弱い粘着剤１７等により電磁遮蔽シート１５の両端を接合し、吸湿膨張材シート１４の膨潤により電磁遮蔽シート１５がホースアセンブリ１０から容易に脱落するようにしてもよい。電磁遮蔽シート１５として、ナイロンに銀やスズなどの金属をコーティングした導電性繊維からなる金属メッシュ材を使用することもできる。また、ステンレスなどの剛直性を有する薄い鋼板でもよい。

一方、図１に示すように、熱源を有する装置２０の筐体側面には冷却水ホースアセンブリ取り付け口２１が設けられている。この冷却水ホースアセンブリ取り付け口２１の内面には雌ねじが形成されており、継ぎ手金具１２の先端部を冷却水ホースアセンブリ取り付け口２１にねじ込んで、ホースアセンブリ１０を冷却水ホースアセンブリ取り付け口２１に接続する。ここでは、図４に示すように、装置２０は２系統の冷却水配管、すなわち２つの冷却水供給配管（ＩＮ）と２つの冷却水戻り配管（ＯＵＴ）とを有するものとする。

また、図１，図４に示すように、装置２０の筐体側面の冷却水ホースアセンブリ取り付け口２１の近傍には、ＩＣタグリーダ４０のアンテナ４１が配置されている。図１中の２２はアンテナ４１を装置２０に固定するための固定具であり、この固定具２２はプラスチック等の絶縁材料により形成されている。

なお、本実施形態では、図４に示すようにＩＣタグリーダ４０のアンテナ４１が４つの冷却水ホースアセンブリ接続部の近傍を通るように配置されている。これにより、これら４つの冷却水ホースアセンブリ接続部の液漏れを１つのＩＣタグリーダ４０で検出するようになっている。

図８はＩＣタグ１３の構成を示すブロック図、図９はＩＣタグリーダ４０の構成を示すブロック図である。

ＩＣタグ１３は、図８に示すように、アンテナ３１、整流器３２、復調器３３、変調器３４、メモリ３５及び制御部３６を有している。アンテナ３１で受信した信号は、整流器３２及び復調器３３に入力される。すなわち、アンテナ３１が受信する電磁波には、整流器３２を介して電力を供給する目的の電磁波だけでなく、伝達すべき信号（命令）が含まれている。

アンテナ３１で受信した電力は、アンテナ３１自身のインダクタンスとそのインダクタンスに並列に接続されたコンデンサ（図示せず）とによる共振作用により昇圧され、交流電圧として整流器３２に供給される。整流器３２は、交流電圧を直流電圧に変換し駆動電力として出力する。この駆動電力により、復調器３３、変調器３４、メモリ３５及び制御部３６は動作可能になる。

メモリ３５には、予め当該ＩＣタグ１３に固有のＩＤコード（識別コード）が記録されている。復調器３３は、アンテナ３１を介して受信した信号を復調して制御部３６に出力する。制御部３６は、復調器３３を介してＩＣタグリーダ４０からＩＤコード読み出し命令を受信すると、メモリ３５からＩＤコードを読み出して変調器３４に出力する。変調器３４は、制御部３６を介して伝達されたＩＤコードをキャリア波に重畳して変調し、アンテナ３１から電磁波として出力する。

一方、ＩＣタグリーダ４０は、図９に示すように、アンテナ４１、送信器４２、受信器４３及び制御部４５を有している。このＩＣタグリーダ４０は、図４に示すように主制御部５０に接続されている。制御部４５は、主制御部５０からの信号に基づき、ＩＤコード読み出し命令を発行して送信器４２に出力する。送信器４２は、制御部４５から入力したＩＤコード読み出し命令をキャリア波に重畳して変調し、アンテナ４１から電磁波として送信する。

受信器４３は、ＩＣタグ１３から送信された電磁波をアンテナ４１で受信すると、受信した電磁波からＩＤコードを抽出し、制御部４５に出力する。制御部４５は、受信器４３から取得したＩＤコードを主制御部５０（図４参照）に転送する。

本実施形態では、ＩＣタグ１３とＩＣタグリーダ４０との間の通信に１３．５６ＭＨｚ帯の電磁波を使用する。この周波数帯の電磁波は、例えば厚さが２０〜３０μｍ程度のアルミニウム箔により容易に遮断することができる一方、若干の水分では通信が遮断されないという性質を有する。なお、本実施形態において、ＩＣタグ１３とＩＣタグリーダ４０との間の最大通信距離は１．０〜１．５ｍ程度である。

図１０は、液漏れ検出時の動作を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１１において、主制御部５０は、例えば一定の時間毎にＩＣカードリーダ４０に液漏れ検査要求信号を出力する。ＩＣカードリーダ４０の制御部４５は、主制御部５０から液漏れ検査要求信号を受信すると、ステップＳ１２において、ＩＤコード読み出し命令を発行する。これにより、ＩＣタグリーダ４０の送信器４２は、ＩＤコード読み出し命令をキャリア波に重畳し、アンテナ４１から電磁波として出力する。

その後、ステップＳ１３に移行し、ＩＣカードリーダ４０の制御部４５はＩＤコードの受信の有無を判定する。ホース１１と継ぎ手金具１２との接続部に液漏れがない場合、ＩＣカードリーダ４０から出力された電磁波は接続部の周囲に配置された電磁遮蔽シート１５により遮断されてＩＣタグ１３には届かない。このためＩＣタグ１３は動作せず、ＩＣカードリーダ４０にはＩＤコードが伝達されない。この場合、ステップＳ１３からステップＳ１１に戻る。

一方、液漏れが発生した場合は、図１１に示すように、吸湿膨張材シート１４が漏れた液を吸収して膨張する。これにより、電磁遮蔽シート１５が破壊されて、接続部から電磁遮蔽シート１５が脱落し、ＩＣカードリーダ４０からの電磁波がＩＣタグ１３に届くようになる。ＩＣタグ１３に電磁波が届くと、整流器３２からＩＣタグ１３内の各部に電力が供給され、制御部３６、復調器３３、変調器３４及びメモリ３５が動作を開始する。そして、制御部３６はＩＣタグリーダ４０から送られてきたＩＤコード読み出し命令にしたがってメモリ３５からＩＤコードを読み出し、変調器３４及びアンテナ３１を介してＩＤコードをＩＣタグリーダ４０に送信する。

ＩＣタグリーダ４０の制御部４５は、ステップＳ１３においてＩＤコードを受信すると、ステップＳ１４に移行し、主制御部５０にＩＤコードを出力する。主制御部５０は、ＩＣタグリーダ４０からＩＤコードを受信すると、ステップＳ１５に移行し、ＩＤコードを解析して液漏れが発生した箇所を特定する。そして、ステップＳ１６に移行し、予め設定されたプログラムにしたがって警報を発生する。また、主制御部４０は、装置２０への冷却水の供給を停止するとともに、装置２０の稼働を停止する。

本実施形態においては、液漏れセンサとしてパッシブ型（無電源型）ＩＣタグ１３を使用するので、センサが極めて小型であり、センサへの電気配線も不要である。しかも、本実施形態においては、複数の液漏れセンサ（ＩＣタグ１３）を１台のＩＣタグリーダ４０で管理することができる。従って、センサの設置及びメンテナンスが容易である。

また、本実施形態では、ＩＣタグ１３毎に固有のＩＤコードが付与されており、液漏れのときにはＩＣタグ１３からＩＤリーダ４０を介して主制御部５０にＩＤコードを伝達するので、主制御部５０では液漏れが発生した個所を容易に特定することができる。

更に、本実施形態では、吸湿膨張材シート１４が液を吸収して膨張し、それにより電磁遮蔽シート１５が破壊されることを利用して液漏れを検出するので、液漏れを迅速かつ高感度で検出することができ、液漏れによる装置の損傷を防止することができる。

（第２の実施形態）
図１２は第２の実施形態に係る液漏れ検査方法を示す図である。本実施形態が第１の実施形態と異なる点はＩＣタグ１３の配置が異なることにあり、その他の構成は基本的に第１の実施形態と同様であるので、重複する部分の説明は省略する。なお、図１２において、図３と同一物には同一符号を付している。

本実施形態では、ホース１１と継ぎ手金具１２との接続部の周囲に第１の吸湿膨張材シート１４ａを巻いた後、その上にＩＣタグ１３を配置し、更にその周囲に第２の吸湿膨張材シート１４ｂを巻いている。そして、第２の吸湿膨張材シート１４ｂの上には、第１の実施形態と同様に電磁波を遮断する電磁遮蔽シート１５が巻き付けられている。

第１の実施形態では、ＩＣタグ１３に整合する位置に液漏れが発生した場合、液が吸湿膨張材シート１４に達するまでに時間がかかることが考えられる。一方、本実施形態では、ホース１１と継ぎ手金具１２との接続部とＩＣタグ１３との間に第１の吸湿膨張材シート１４ａを配置している。そのため、ＩＣタグ１３に整合する位置に液漏れが発生しても、第１の吸湿膨張材シート１４ａが即座に膨張して電磁遮蔽シート１５を破壊され、液漏れを迅速に検出することができる。

（その他の実施形態）
上述した第１及び第２の実施形態ではいずれも熱源を有する装置の冷却に用いる冷却水の配管からの液漏れを検出する場合について説明したが、第１又は第２の実施形態で説明した構造を酸又はアルカリ等の薬液を搬送する配管の液漏れに適用することもできる。

例えばＫＯＨ又はＮａＯＨ等の強アルカリ液を移送する配管の液漏れに第１又は第２の実施形態で説明した構造を適用した場合、液漏れした強アルカリ液によりアルミニウム箔からなる電磁遮蔽シート１５が溶解し、ＩＣタグリーダ４０から送信された信号がＩＣタグ１３により確実に届くようになる。

図１は、第１の実施形態に係る液漏れ検出方法を示す図であり、熱源を有する装置の筐体側面に冷却水が通るホースアセンブリを取り付けた状態を示している。 図２は、第１の実施形態に係る液漏れ検出方法を示す図であり、図１に示すホースアセンブリの先端部を紙面に平行な面で切断した断面を示している。 図３は、図１のＩ−Ｉ線による断面図である。 図４は、第１の実施形態に係る液漏れ検出方法を示す図であり、熱源を有する装置の筐体側面の冷却水ホースアセンブリ取り付け部を示している。 図５は、一対の防湿フィルムにラミネートされたＩＣタグを示す模式図である。 図６は、切れ込みを設けて破れやすくした電磁遮蔽シートの平面図である。 図７は、電磁遮蔽シートの両端を粘着力が弱い粘着剤等により接合して接続部から脱落しやすくした状態を示す模式図である。 図８は、ＩＣタグの構成を示すブロック図である。 図９は、ＩＣタグリーダの構成を示すブロック図である。 図１０は、液漏れ検出時の動作を示すフローチャートである。 図１１は、吸湿膨張材シートが漏れた液を吸収して膨張し、電磁遮蔽シートが破壊された状態を示す模式図である。 図１２は、第２の実施形態に係る液漏れ検査方法を示す図である。

符号の説明

１０…ホースアセンブリ、１１…ホース、１２…継ぎ手金具、１３…ＩＣタグ、１４，１４ａ，１４ｂ…吸湿膨張材シート、１５…電磁遮蔽シート、１６…防湿フィルム、１７…粘着剤、２０…熱源を有する装置、２１…冷却水ホースアセンブリ取り付け口、３１…アンテナ、３２…整流器、３３…復調器、３４…変調器、３５…メモリ、３６…制御部、４０…ＩＣタグリーダ、４１…アンテナ、４２…送信器、４３…受信器、４５…制御部、５０…主制御部。

Claims (6)

1. 液体が通る配管の周囲にＩＣタグと液体を吸収して膨張する吸湿膨張材シートとを配置し、
   前記吸湿膨張材シートの周面に前記ＩＣタグを覆うように導電体膜を配置し、
   前記導電体膜を挟んで前記ＩＣタグの反対側にＩＣタグリーダのアンテナを配置して、
   前記ＩＣタグリーダにより前記ＩＣタグから出力される電磁波の有無を検出して液体の漏れの有無を判定することを特徴とする液漏れ検出方法。
2. 前記ＩＣタグは、電磁波を受信して駆動電力を得るパッシブ型ＩＣタグであることを特徴とする請求項１に記載の液漏れ検出方法。
3. 前記ＩＣタグは、防湿フィルムに挟まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液漏れ検出方法。
4. 前記吸湿膨張材シートの表層には、他の部分よりも樹脂密度が高いスキン層が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液漏れ検出方法。
5. 配管の周囲に配置されたＩＣタグと、
   前記ＩＣタグが配置された部分の前記配管の周囲に配置され、液体を吸収すると膨張する吸湿膨張材シートと、
   前記吸湿膨張材シートの周囲に前記ＩＣタグを覆うように配置された導電体膜と、
   前記導電体膜を挟んで前記ＩＣタグの反対側に配置されたアンテナを有するＩＣタグリーダと、
   前記ＩＣタグリーダに接続された主制御部とを有し、
   前記主制御部は、前記ＩＣタグリーダと前記ＩＣタグとの間の通信状態に応じて前記配管からの液漏れの有無を判定することを特徴とする液漏れ検出システム。
6. 前記主制御部は、前記ＩＣタグリーダを介して前記ＩＣタグにＩＤコードの送信を要求し、
   前記ＩＣタグから送られてきた前記ＩＤコードにより液漏れ個所を特定することを特徴とする請求項５に記載の液漏れ検出システム。

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