JP5425532B2 - 漏液検知装置 - Google Patents

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Description

本発明は、水、酸性溶液、アルカリ溶液等の電気的導通を有する液体や、アルコール、シンナー、ベンジン等の電気的絶縁特性を有する液体の漏液を確実かつ効率良く検知する漏液検知装置に関する。
プラント、工場等の設備では配管により液体の供給を行っており、配管には多くの個所に接続用の継手が設けられているため、継手から液体が漏液する場合が多い。また、配管の腐食や破損等によっても漏液は発生する。更には、装置の安全性や信頼性を保持する面から、装置へ雨水、油等の液体が接触することを防止する必要もある。このような要請のため、漏液の検出が必要とされている。
漏液検出の手法として図1に示すような導電方式、図2に示すような液量方式がある。図1に示す導電方式では、2本の絶縁線310,320の所定間隔に電極311〜31n、321〜32nを設け、各絶縁線310、320の両端には電源301及び検知装置としての電流計302を接続したものを、漏液検知場所に配設しておく。そして、漏液300が生じた場合、各絶縁線310,320の電極311〜31n及び321〜32n(図1では電極312及び322)が短絡状態となって電流計302に電流が流れ、漏液300を検知することができる。
しかし、この導電方式では、水、酸性溶液、アルカリ溶液のように電気的導通がある液体の漏液は検知できるが、アルコール、シンナー等の有機性液体では絶縁特性のために、漏液を検知できない欠点がある。
また、図2に示す液量方式では、液体溶液330の上方に漏斗331を設けておき、液体容器330の所定位置に発光用及び受光用の液管センサ332,333を設けたものを、漏液検知場所に設置しておく。そして、漏液334が生じた場合、漏斗331より液体溶液330に漏液334が貯溜して行き、所定量が溜まると液管センサ332,333により漏液334を検知することができる。
この液量方式では、液体を比較的選択しなくても良いが、液体容器330に溜まる漏液334の量が充分でないと検知不可能であり、設備が高価になってしまうという欠点がある。
更に静電容量を使用した方式もあるが、センサのS/N比が悪く、実用性が低い。
上述のような問題を解決した漏液センサとして、特公平4−70572号公報(特許文献1)、特公平5−14216号公報(特許文献2)、特許第3756683号公報(特許文献3)に示されるものが提案されている。その原理(反射式)は概ね図3及び図4に示すようになっている。
即ち、検知部340は2枚の樹脂又はガラスの板341,342の間に白色系の薄紙343が挿入された構造となっており、板341には透明若しくは半透明なものが使用され、板342に黒色で不透明なものが使用されている。そして、薄紙343の下方部には、床板344との接触部345が設けられている。検知部340の正面(板341の近傍)には、検知部340の表面に光KPを照射する発光部346が設けられており、その下方には検知部340内の薄紙343からの白色の反射光FPを受光する受光部347が設けられている。
このような構成において、漏液のない通常時には、受光部347は薄紙343からの反射光FPを受光しており、後段に設けられている比較器(図示せず)が受光部347の出力レベルを基準値と比較して、出力レベルが基準値以下となっているので例えば論理値「0」を出力している。これにより、漏液が発生していないことを報知することができる。
一方、床板344に漏液348が生じると、検知部340の接触部345から毛細現象により漏液348が吸収されて行き、板341及び342の空気がなくなり、吸収部分349を生じる。ここでは、薄紙343後方の板342が黒色であるので、白色から黒色への変化を生じる。これにより、薄紙343から受光部347への反射光FPがなくなり、受光部347の出力レベルが基準値を超えるので比較器は例えば論理値「1」を出力する。これにより、漏液348が発生したことを報知することができる。
特公平4−70572号公報 特公平5−14216号公報 特許第3756683号公報
上述の漏液検知装置を実際に使用する場合には、複数の漏液検知装置を並列接続し、漏液を検知したい場所毎に単体の漏液検知装置を電気的に接続して設置するようにしている。そのため、漏液検知の場所が多く存在する場合には配線が複雑になり、設置作業にも多大な労力と時間を要している。このため、多点での漏液検知を容易にかつ効率良く行うことのできる装置の出現が強く望まれている。
一方では、薄紙のような液体吸収体の毛細現象を利用した漏液センサは、液体の吸収により透明になる液体吸収体の透過光又は反射光の変化量を利用してあらゆる液体の漏液を検知できるので、装置の信頼性も高く、安価に構成できる利点がある。また、液体吸収体を使用する場合には、乾燥させれば再利用可能といった利点もある。
本発明は上述のような事情によりなされたものであり、本発明の目的は、漏液検知が確実で、装置の信頼性も高く、安価に構成できると共に、多点での漏液検知を容易にかつ効率良く行うことのできる漏液検知装置を提供することにある。
本発明は薄紙等の液体吸収体を使用した漏液検知装置に関し、本発明の上記目的は、長形状の上下挟持部材の間に液体吸収体及び光吸収体を挟持し、前記下挟持部材の底面には浸透穴が設けられ、前記上挟持部材と前記液体吸収体との間に透明部材を介して複数の発光部及び受光部が具備されており、前記複数の発光部及び受光部は、電子基板に装着され、前記電子基板は、前記透明部材と共に両端が閉じられた透明収縮チューブに囲繞されて、密閉構造となった電子基板体を構成し、前記各発光部の照射光の前記液体吸収体による反射光の程度によって液体の漏液を検知することにより達成される。
本発明の漏液検知装置によれば、漏液検知の手段に液体吸収体による光の反射の有無を用いているため、長形状で運搬や設置に好適な漏液検知装置を安価に構成することができる。長形状に構成できるため、多点観測に優れており、液体吸収体を用いているため、電気的導通を有する液体や電気的絶縁特性を有する液体の漏液を確実かつ効率良く検知することができる。
また、漏液検知の手段に液体吸収体を用いているため、漏液が液体吸収体に吸収されて伝達され、光学的検知部でない場所に漏液があっても液体の吸収による伝達で確実に検知することができると共に、液体吸収体は乾燥させれば取り替えることなく再利用可能である。液体吸収体を使用することにより液体の浸入口が狭く若しくは小さくても良く、床に設置したときに付着する塵、埃、綿埃等によって漏液検知に悪影響が出ることも緩和される。更に電子基板は透明防水体で巻回されているので、装置全体に漏液があっても誤動作しない利点がある。
従来の漏液センサの一例を示す模式図である。 従来の漏液センサの他の例を示す模式図である。 従来の紙を用いた漏液センサの一例を示す模式図である。 本発明に係る漏液検知装置の概略を示す外観図である。 本発明に係る漏液検知装置の内部構成の一部を示す断面図である。 本発明に用いる紙と光吸収体の積層状態を示す図である。 本発明に用いる透明チューブの斜視図である。 透明チューブ内に紙及び光吸収体の積層構造を挿入した状態を示す斜視図である。 図9の径方向断面図である。 装置基礎部材の斜視図である。 装置基礎部材の断面図である。 電子基板と透明部材の斜視図である。 電子基板体に使用する透明収縮チューブの斜視図である。 電子基板体の断面図である。 本発明の装置本体の展開図である。 装置本体の断面図である。 検知センサ及び検知回路の一例を示す結線図である。 検知センサ及び検知回路の他の例を示す結線図である。 本発明の動作例(ソフトウェア駆動)を示すフローチャートである。
本発明に係る漏液検知装置は、毛細現象によって水等の液体を吸収する紙や布等の液体吸収体を漏液検知要素に用いており、液体吸収体への光の照射による反射光の有無(強さ)に基づいて漏液を検知する。漏液検知の手段に液体吸収体による光の反射の有無を用いているため、電気的導通を有する液体や電気的絶縁特性を有する液体の如何を問わず漏液を確実かつ効率良く検知することができる。漏液検知装置を長形状に構成し、長形状本体内に防水加工された複数の検知センサを内蔵しており、漏液検知装置を漏液検知場所に容易にかつ迅速に設置することができると共に、多点観測や運搬等にも適している。また、液体吸収体を用いているため、漏液が液体吸収体に吸収されて伝達され、光学的検知部でない場所に漏液があっても液体の吸収による伝達で確実に検知することができると共に、液体吸収体は乾燥させれば取り替えることなく再利用可能であり、非常に経済的である。
以下に本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図4は、本発明に係る漏液検知装置10の外観構成例を示しており、断面矩形の長形状の装置本体11内には複数の検知センサ20が間隔をあけて内蔵されており、各検知センサ20はリード線1で検知/駆動装置30に電気的に接続されている。検知センサ20の間隔は一定であっても、不規則であっても構わない。装置本体11内の複数の検知センサ20は検知/駆動装置30で駆動されると共に、検知センサ20が漏液2,3を検知した場合には検知/駆動装置30で光や音で報知するようになっている。
図5は漏液検知装置10の長軸方向の中央部断面を部分的に示しており、各検知センサ20は電子基板23に取り付けられた発光部21及び受光部22と、図示しない駆動検知回路とで構成されており、発光部21から照射された光は光軸合わせする透明部材24を経て液体吸収体としての薄紙25で反射され、反射された光は再度透明部材24を経て受光部22で受光される。薄紙25の下面には黒色等の光吸収体26が配設されており、底部の漏液をも検知できるように、薄紙25は光吸収体26の全体を包むように巻回若しくは層設されている。なお、電子基板23は防水加工されており、本例では製造を容易にするため、透明部材24と一体的に透明収縮チューブに密着して内蔵されている。
このような構成において、漏液検知装置10の装置本体11を漏液を検知したい場所、例えばプラント配管部、自動販売機設置部、駅構内、ガソリンスタンド等に設置し、リード線1で接続して検知/駆動装置30を監視員や管理人等が駐在する漏液監視位置に設置する。そして、検知/駆動装置30に設けられている電源スイッチをオンすることにより、各検知センサ20の発光部21から光が照射され、漏液検知動作が開始される。
漏液がない場合には、発光部21から照射された光は薄紙25の表面で反射され、受光部22で反射光が受光される。受光部22で反射光が受光されることにより、比較器等で漏液がないと判定され、検知/駆動装置30でも漏液の報知(ランプ点灯若しくは点滅、ブザー音出力等)は出力されない。
一方、図4に示すように検知センサ20の配置場所で水2が漏液となると、薄紙25に水2が直ちに浸透し、これにより発光部21から照射された光は薄紙25に吸収され、受光部22は反射光を受光しない。受光部22が反射光を受光しないと受光部22の出力レベルが変化し、前述のようにそれが漏液として検知される。漏液の検知は検知/駆動装置30に伝送され、検知/駆動装置30は漏液の検知を光や音等で監視員、管理人等に報知する。
なお、本発明では漏液検知の手段に液体吸収体を使用しているので、検知センサ20が配置されていない場所に水3が漏液した場合でも、水3は薄紙25に浸透して遂には近くの検知センサ20の光反射位置に達するので、水3の漏液を上述と同様に検知することができる。つまり、本発明の漏液検知装置10によれば、漏液が装置本体11で発生すれば、検知センサ20の位置でなくても検知することができ、任意の位置での漏液を検知することができる。
次に、具体的な構成と動作を説明する。
本発明に係る漏液検知装置10の構造を理解するために、先ず製造工程を説明する。
本発明で使用する液体吸収体は、吸水性のある不織布、紙(薄紙)、和紙、包帯等を利用でき、例えばコーヒーフィルタに使用される不織布を利用できるが、ここでは薄紙25を液体吸収体の例に挙げて説明する。また、長形板状の光吸収体26にはABS、塩ビ、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリカーボネイル等を利用でき、本発明では図6に示すように薄紙25を光吸収体26の両面にコの字状に重ねて積層し、両端部を接着剤若しくは両面テープで固定して積層構造とし、図7に示すような熱可塑性樹脂で成る断面円環状で、多数の浸透穴27Aが設けられている透明チューブ27内に挿入する。透明チューブ27の内径は光吸収体26に薄紙25を積層した積層構造の幅と略同一若しくは僅かに小さくなっており、積層構造が丁度弾性を有する透明チューブ27内に嵌着されるような関係になっている。図8は透明チューブ27内に薄紙25と光吸収体26の積層構造が挿入された状態を示しており、図9はその径方向の断面図であり、透明チューブ27は断面楕円状になっている。
なお、上述では薄紙25を光吸収体26にコの字状に積層して積層構造を形成しているが、2重巻き、3重巻き等の多層巻きとしても良い。多層巻きの場合には、当然光吸収体26の長軸方向両側で上下の薄紙が繋がった構造となる。
このようにして薄紙25と光吸収体26の積層構造が透明チューブ27内に挿入された状態で、全体を70〜80℃に1〜2分間程度加熱すると、透明チューブ27が軟化して収縮し、その後室内温度に冷却して戻すと図10に示すように略一体的な板状部材に固定され、これを装置基礎部材28とする。図11は装置基礎部材28の断面図であり、装置基礎部材28は紙25及び光吸収体26に透明チューブ27が密着した積層構造になっている。ただし、透明チューブ27には多数の浸透穴27Aが設けられているため、装置基礎部材28の外部に水を付着若しくは漬けると、水は浸透穴27Aを通して薄紙25に達する。下側の薄紙25にのみ水が付着しても、水は毛細現象によって上側薄紙25に浸透する。
また、本発明の漏液検知装置10では図12に示すように、検知センサ20やその他の回路部品を装着された電子基板23と、発受光の光軸合わせを行うための長形板状の透明部材24とを内臓しているが、電子基板23及び透明部材24を積層した後、図13に示すような透明収縮チューブ27Bに装着する。電子基板23及び透明部材24の積層体を透明収縮チューブ27Bに装着した後、全体を70〜80℃に1〜2分間程度加熱すると、透明収縮チューブ27Bが軟化して収縮し、その後室内温度に冷却して戻すことにより、図14に示されるような透明部材24に電子基板23が固定された電子基板体29を得ることができる。電子基板23には電力を供給したり、検知信号を送受するためのリード線1が接続されている。電子基板体29は電子基板23に装着された電子部品を防水するものであるから、両端も閉じられた密閉構造になっており、全体が水没しても漏液検知動作に支障を生じないようになっている。
本発明では上述のようにして作成された装置基礎部材28及び電子基板体29を、図15に示すような上下1対の合成樹脂等で成る挟持部材12及び13で挟持して着脱自在に保持する。挟持部材12及び13の長さは、装置基礎部材28及び電子基板体29の長さと略同一である。上挟持部材12は断面コの字状の空洞筒になっており、下部には内側に突出した突起部121及び122が設けられている。電子基板体29の幅は上挟持部材12の内側寸法と略同一になっており、上挟持部材12内に電子基板体29が着脱自在に装着されて保持される。なお、着脱自在でない場合には、電子基板体29の両側面を上挟持部材12の内壁面に接着剤等で固定しても良く、或いは電子基板体29の上面に所定間隔に固定用の突起物を設け、突起物の上面と上挟持部材12の内側上面とを接着剤等で固定しても良い。
一方、下挟持部材13は長形状の板状底面131で構成され、板状底面131には多数の浸透穴132が設けられていると共に、両サイドには上挟持部材12の突起部121及び122と係合させるための弾性を有する係合片133及び134が所定間隔に垂設されている。そして、下挟持部材13の板状底面131上に装置基礎部材28を載置し、更にその上に電子基板体29を装着された上挟持部材12を下挟持部材13に嵌着して係合する。この係合は、上挟持部材12の突起部121及び122を下挟持部材13の係合片133及び134の外側にそれぞれ嵌着して行う。弾性部材による嵌着であるため、上挟持部材12と下挟持部材13とは着脱自在である。
図16は上述のようにして作成された装置本体11の断面構造を示しており、上挟持部材12と下挟持部材13とが、突起部121及び122を下挟持部材13の係合片133及び134の外側より嵌着することにより係合されている。
次に、検知センサと検知回路の結線図の一例を図17及び図18に示して説明する。
図17の例では検知センサ201〜20nが装置本体に設けられ、各検知検知センサ201〜20nの発光ダイオードD11〜D1nからの照射光が薄紙P1で反射され、薄紙P1からの反射光が直列接続されたフォトトランジスタT11〜T1nに入射される。検知/駆動装置には、フォトトランジスタT11〜T1nの出力を基準値と比較して2値「0」又は「1」を出力する比較器CM1と、検知センサ201〜20nに電力を供給するバッテリBT1と、比較器CM1の出力に応じてオン・オフして出力信号OUT1を出力するトランジスタTr1とを具備している。
このような構成において、漏液がない状態では図示のように、各検知検知センサ201〜20nの発光ダイオードD11〜D1nからの照射光が薄紙P1で反射されてフォトトランジスタT11〜T1nに入射されるので、フォトトランジスタT11〜T1nが全てオンとなっており、比較器CM1の入力電圧が基準値よりも小さくなっており、その結果トランジスタTr1がオンしている。そのため、出力信号OUT1は「L」となっている。そして、漏液が発生して薄紙P1のどこかが水で浸透されると、そこに対応する検知センサでの反射光がなくなり、当該検知センサのフォトトランジスタがオフとなる。フォトトランジスタT11〜T1nは直列接続であり、いずれか1つでもオフになると比較器CM1への入力電圧が基準値よりも高くなって、トランジスタTr1がオフして出力信号OUT1は「H」となる。これにより、ランプを点灯したり、ブザーを鳴動させたりする。
図18の例では検知センサ211〜21nが装置本体に設けられ、各検知検知センサ211〜21nの発光ダイオードD21〜D2nからの照射光が薄紙P2で反射され、薄紙P2からの反射光がフォトトランジスタT211〜T21nに入射される。フォトトランジスタT211〜T21nの各出力は基準値#1と比較する比較器CM21〜CM2nに入力され、比較器CM21〜CM2nの出力はトランジスタT221〜T22nに入力される。トランジスタT221〜T22nの出力がワイアードオアに接続されて検知/駆動装置に入力される。検知/駆動装置には、トランジスタT221〜T22nの出力を基準値#2と比較して2値「0」又は「1」を出力する比較器CM2と、検知センサ211〜21nに電力を供給するバッテリBT2と、比較器CM2の出力に応じてオン・オフして出力信号OUT2を出力するトランジスタTr2とを具備している。
このような構成において、漏液がない状態では図示のように、各検知検知センサ211〜21nの発光ダイオードD21〜D2nからの照射光が薄紙P2で反射されてフォトトランジスタT211〜T21nに入射され、フォトトランジスタT211〜T21nの出力値が比較器CM21〜CM2nの基準値#1よりも大きくなっているので、トランジスタT221〜T22nがオフとなっている。この結果、検知/駆動装置の比較器CM2の入力電圧が基準値#2よりも高くなり、その結果トランジスタTr2がオフしている。そのため、出力信号OUT2は「H」となっている。
そして、漏液が発生して薄紙P2のどこかが水で浸透されるとそこに対応する検知センサでの反射光がなくなり、当該検知センサのフォトトランジスタがオフとなる。フォトトランジスタT211〜T21nがオフになるとその出力値が比較器CM21〜CM2nの基準値#1より小さくなり、対応するトランジスタがオンする。トランジスタT221〜T22nの出力はワイアードオアの接続であり、いずれか1つでもオンになると比較器CM2への入力電圧が基準値よりも小さくなって、トランジスタTr2がオンして出力信号OUT2は「L」となる。これにより、ランプを点灯したり、ブザーを鳴動させたりする。
一方、検知センサ毎に漏液を検知する構成で、ソフトウェアで処理する場合の動作を図19のフローチャートを参照して説明する。
漏液検知装置10の装置本体11を漏液を検知したい場所(例えばプラント配管部、自動販売機設置部、駅構内、ガソリンスタンド等)に設置し、リード線1を延ばして検知/駆動装置30を監視員や管理人等が駐在する漏液監視位置に設置する。そして、検知/駆動装置30に設けられている電源スイッチをオンすることにより(ステップS1)、各検知センサ20の発光部21から光が照射され、漏液検知動作が開始される。漏液検知動作が開始されたことを示す動作ランプが点灯される(ステップS2)。動作ランプの点灯により、監視員や管理人等は漏液検知装置10が動作していることを確認することができる。
そして、検知センサ20による漏液検知を順番に行うための検出カウンタ(図示せず)を初期値に設定し(ステップS3)、設定された初期値に該当する検知センサ20における漏液検知を判断する(ステップS4)。漏液検知は前述のように、漏液がない場合には、発光部21から照射された光は薄紙25の表面で反射され、受光部22で反射光が受光され、漏液があると、薄紙25に水2が浸透することにより発光部21から照射された光は薄紙25で吸収され、受光部22は反射光を受光しないことによって、電気的に検知される。
上記ステップS4で漏液が検知されない場合には検出カウンタを「+1」し(ステップS5)、全ての検知センサ20が漏液検知を実行するまで上記ステップS4にリターンして上記動作を繰り返す(ステップS6)。
また、上記ステップS4で漏液が検知されると、検知/駆動装置30の漏液ランプを点灯(又は点滅)し(ステップS7)、ブザー音を出力して漏液発生を監視員、管理人等に報知して終了する(ステップS8)。なお、漏液検知の場所は検出カウンタで管理されているので、どの検知センサが漏液を検知したかを即座に知ることができる。
上述では水の漏液を説明したが、酸性溶液、アルカリ溶液等の電気的導通を有する液体や、アルコール、シンナー、ベンジン等の電気的絶縁特性を有する液体についても同様に漏液を検知することができる。また、上述では浸透穴を開けられた透明チューブを用いて薄紙25と光吸収体の積層構造を形成しているが、両面テープを用いて薄紙25と光吸収体の積層構造を形成することも可能である。この場合は透明チューブで装置基礎部材を構成する必要がなく、表面に透明チューブの面がないので液体が直接薄紙に触れて浸透していく。
1 リード線
2、3 水(漏液)
10 漏液検知装置
11 装置本体
12 上挟持部材
13 下挟持部材
20 検知センサ
21 発光部
22 受光部
23 電子基板
24 透明部材
25 薄紙
26 光吸収体
27 透明チューブ
27B 透明収縮チューブ
28 装置基礎部材
29 電子基板体
30 検知/駆動装置

Claims (1)

  1. 長形状の上下挟持部材の間に液体吸収体及び光吸収体を挟持し、前記下挟持部材の底面には浸透穴が設けられ、前記上挟持部材と前記液体吸収体との間に透明部材を介して複数の発光部及び受光部が具備されており、前記複数の発光部及び受光部は、電子基板に装着され、前記電子基板は、前記透明部材と共に両端が閉じられた透明収縮チューブに囲繞されて、密閉構造となった電子基板体を構成し、前記各発光部の照射光の前記液体吸収体による反射光の程度によって液体の漏液を検知するようになっていることを特徴とする漏液検知装置。
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