JP5257171B2 - 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、切断や切削など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、放熱器から外部に熱を放散している。この場合、冷却液が通る配管（ホース及び継手等を含む；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、配管の周囲に吸湿剤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、漏えいした水との接触によって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が提案されている。

特開平８−１８５７１７号公報 特開２０００−１６４３９０号公報 特開２００６−２５８６８４号公報 特開２００７−１６３２５５号公報 特開２００７−２１８８３９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つける必要があり、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、漏えいした水との接触により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などにもよるが、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タグと前記配管から漏えいした前記液体を吸収して拡散する多孔質シートとを配置し、前記多孔質シートと接する部分に前記液体と接することで消失する導電体膜を前記ＩＣタグの周囲を囲むように配置し、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タグと多孔質シートとを配置し、この多孔質シートと接する部分（例えば多孔質シートの周囲又はＩＣタグの表面等）に、ＩＣタグを囲むようにして、液に溶解しやすい導電体膜を配置する。液漏れのない状態では、導電体膜により電磁波が遮蔽され、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多孔質シートが液を吸収して拡散し、液が導電体膜と接触する。これにより、導電体膜が液に溶解して消失し、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。

図１は、熱源を有する装置（例えば、電子計算機）の筺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。 図２は、第１の実施形態に係る液漏れ検出方法を示す断面図であり、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筺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、ＩＣタグの構成を示すブロック図である。 図７は、ＩＣタグリーダの構成を示すブロック図である。 図８は、液漏れ検出時の動作を示すフローチャートである。 図９は、配管から漏れた液によって電磁遮蔽膜が溶解して消失した状態を示す模式図である。 図１０は、第２の実施形態に係る液漏れ検出方法を示す図である。

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）の筺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筺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の溝部１２ａに挿入され、この溝部１２ａをかしめることで継ぎ手金具１２に固定されている。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１８に挟まれて積層されており、これらの防湿フィルム１８で水分から保護されるため、漏水が発生しても機能が損なわれることはない。防湿フィルム１８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及び接続部の周囲には、例えば織布又は不織布よりなる多孔質シート１６が巻き付けられている。なお、多孔質シート１６に樹脂の低密度焼結体又は樹脂の発泡体等を用いてもよい。多孔質シート１６は、水分を吸収するとともに、毛細管現象により吸収した水分を速やかに多孔質シート１６の全体に行き渡らせることができる。

多孔質シート１６の周囲には、例えば厚さが１００μｍ程度のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）樹脂フィルムよりなるケース１７が配置されている。このケース１７は、接続部から液漏れが発生した場合に外部への液漏れを防ぐとともに、外部からの水分の侵入を阻止して結露などによる液漏れの誤検出を防ぐ。

ケース１７の内周面（多孔質シート１６と接する面）上には、例えば厚さが１０μｍ程度の水溶性導電性高分子膜からなる電磁遮蔽膜（導電体膜）１５が形成されている。この電磁遮蔽膜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。電磁遮蔽膜１５は、液漏れが発生すると多孔質シート１６中の水に溶解して消失し、電磁波遮蔽能力を失う。電磁遮蔽膜１５に用いられる水溶性導電性高分子としては、例えば、三菱レイヨン株式会社製アクアパス（登録商標）、バイエル社製バイトロン（登録商標）、昭和電工株式会社製エスペイサー（登録商標）等を用いることができる。これらの他、水溶性を有し、且つ十分な導電性を有することで電磁波遮蔽能力を有する材料であれば電磁遮蔽膜１５に用いることができし、これを乾燥させることで形成できる。

多孔質シート１６の端部には、吸湿膨張材シート（液体吸収材）１４が配置されている。吸湿膨張材シート１４は、水分を吸収すると膨張する樹脂を含み、配管から液漏れが発生した場合に水を吸収して膨張することで、ケース１７と配管との間の隙間を閉塞して外部への液漏れを防ぐ。水分を吸収すると膨張する樹脂には、ポリアクリル酸系樹脂、ポバール系樹脂、ポリオキシエチレン系樹脂及びセルロース系樹脂などがある。例えば、三洋化成工業株式会社製のアクアパール、サンフレッシュ、サンウエット（いずれも登録商標）、株式会社日本触媒製のアクアリックＣＡ（登録商標）、住友精化株式会社製のアクアキープ、アクアコーク（いずれも登録商標）、帝人ファイバー株式会社製のベルオアシス（登録商標）等を用いることができる。また、同様な機能を有する樹脂材料として、内部分子構造に吸湿機能を与えるカルボン酸基又はスルホン酸基等を有するポリウレタン樹脂の発泡フォーム等を用いてもよい。この場合には、ポリウレタンフォームの最表層に樹脂密度の高いスキン層を設けることで止水機能を高めることができる。

一方、図１に示すように、熱源を有する装置２０の筺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の筺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中の符号２２で示す部材はアンテナ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はプラスチックなど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６はＩＣタグ１３の構成を示すブロック図であり、図７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６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に到達した電磁波は、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）とにより交流電流に変換されて整流器３２に入力される。整流器３２は、入力された交流電流を所定の電圧の直流電流に変換し、これを駆動電流として出力する。この駆動電流により、復調器３３、変調器３４及び制御部３６が動作する。

メモリ３５には、その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コードの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７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コードの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から電磁波として出力する。

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１０μｍ程度の水溶性導電性高分子膜（電磁遮蔽膜１５）によって２０〜４０ｄＢ程度減衰させることができる一方、水分による減衰は比較的少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８は、液漏れ検出時の動作を示すフローチャートである。図９は、配管から漏れた液によって電磁遮蔽膜が溶解して消失した状態を示す模式図である。

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、主制御部からの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、ＩＣ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膜１５によって減衰されてＩＣタグ１３に届く。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には、図９に示すように、漏れた液が多孔質シート１６を伝わって電磁遮蔽膜１５に接触する。これにより、電磁遮蔽膜１５が水に溶解して消失し、ＩＣカードリーダ４０からの電磁波がほとんど減衰されずにＩＣタグ１３に届くようになる。なお、電磁遮蔽膜１５は完全に消失しなくてもよく、電磁遮蔽膜１５の一部が消失してＩＣカードリーダ４０からＩＣタグ１３に電磁波が届くようになればよい。

ＩＣタグ１３に十分な強度の電磁波が届くと、整流器３２からＩＣタグ１３内の各部の動作に必要な電力が供給され、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従ってメモリ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、あらかじめ設定されたプログラムに従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。したがって、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ＩＣタグリーダ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箇所を容易に特定することができる。

本実施形態では、多孔質シート１６が液を吸収して拡散し、それにより電磁遮蔽膜１５が溶解して消失す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。

また、接続部から液漏れが発生した場合であっても、多孔質シート１６の端部側に配置された吸湿膨張材シート１４によって冷却水が吸収される。さらに吸湿膨張材シート１４の膨張により配管とケース１７との隙間が塞がれるので、外部への液の流出を防止することができる。

（第２の実施形態）
図１０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。本実施形態は、電磁遮蔽膜１５がＩＣタグ１３の表面を覆うように形成されている点で第１の実施形態と異なる。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１０において、図３と同一物には同一の符号を付している。

本実施形態では、ホース１１と継ぎ手金具１２との接続部に電磁遮蔽膜１５で被覆されたＩＣタグ１３が取り付けられている。さらにＩＣタグ１３及び接続部の周囲に多孔質シート１６が巻きつけられている。多孔質シート１６の周囲には樹脂フィルムよりなるケース１７が巻き付けられている。

本実施形態は、配管から液漏れが生じると、漏えいした液が多孔質シート１６によって吸収され拡散される。ＩＣタグ１３の表面上の電磁遮蔽膜１５は、多孔質シート１６に吸収された液と接触することで溶解して消失する。これにより、ＩＣタグ１３とＩＣタグリーダ４０との通信が可能となり、液漏れを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、若しくは有機溶媒を移送する配管の液漏れに適用することができる。

例えば、有機溶媒を移送する配管の液漏れに適用する場合には、電磁遮蔽膜１５を有機溶媒に対する溶解性の大きな導電性高分子材料膜とすることができる。この場合には、液漏れした有機溶媒に電磁遮蔽膜１５が接触することで、電磁遮蔽膜１５が有機溶媒に溶解して消失するため、ＩＣタグリーダ４０から送信された信号がＩＣタグ１３に確実に届くようになる。

また、例えば酸やアルカリを移送する配管の液漏れに適用する場合には、電磁遮蔽膜１５を酸又はアルカリと反応することで導電性を失う材料としてもよい。

１０…ホースアセンブリ、１１…ホース、１２…継ぎ手金具、１３…ＩＣタグ（ＲＦＩＤ）、１４…吸湿膨張材シート、１５…電磁遮蔽膜、１６…多孔質シート、１７…ケース、１８…防湿フィルム、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、２２…固定具、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タグと前記配管から漏えいした前記液体を吸収して拡散する多孔質シートとを配置し、
   前記多孔質シートと接する部分に前記液体と接することで消失する導電体膜を前記ＩＣタグの周囲を囲むように配置し、
   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. さらに、前記多孔質シートを覆うケースを有し、前記導電体膜は前記ケース上に形成されてい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. 前記導電体膜は前記ＩＣタグの表面上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液漏れ検出方法。
4. 前記導電体膜は水溶性導電性高分子材料からなることを特徴とする請求項１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、前記配管から漏えいした液体を吸収して拡散する多孔質シートと、
   前記多孔質シートと接する部分に前記ＩＣタグの周囲を囲むように配置され、前記液体と接することで消失する導電体膜と、
   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箇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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