JP5452902B2 - 漏液検知システム及び漏液検知方法 - Google Patents
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また本発明によれば、複数の場所において漏液が発生した場合でも、それぞれの漏液の検知位置を特定できる漏液検知システム及び漏液検知方法を提供することが可能となる。
本発明の一実施形態による漏液検知システムは、液体の接触によって通電状態が変化する複数のセンサ線を、遅延スイッチを用いて接続したものである。そして、この漏液検知システムでは、その複数のセンサ線の一つに電圧を印加したとき、遅延スイッチによって各センサ線に電圧が印加されるタイミングが異なる。そこで、この漏液検知システムは、各センサ線に電圧が印加されるタイミングにおいて、センサ線に流れる電流の変化量を調べることにより、漏液の発生を検知するだけでなく、漏液の検知位置を特定する。
なお、センサ線として、他のタイプのセンサ線、例えば、互いに異なる抵抗値を持つ3本の導線を有し、それらの導線を通液可能に絶縁したセンサ線を使用してもよい。さらに、センサ線として、絶縁被覆の一部もしくは全部が液滴がしみ込めるようにメッシュ状になっているもの、あるいは、絶縁被覆の外側に一組の導電性の部材(電極)を取付け、その電極が絶縁被覆を貫通して内部のそれぞれの導体に電気的に接続されているものを用いることもできる。
また、3本の導線を有するセンサ線を使用する場合、遅延スイッチは、少なくとも2本の導線に対して接続されるスイッチを有する。そして、遅延スイッチは、3本の導線のうち、何れか2本の導線間に電圧が印加されてから、所定の遅延時間が経過した後、少なくとも一つのスイッチをONにすることで、本発明と同様の動作を任意の2本の導線間について行うことができる。
図3は、各センサ線に印加される電圧のタイミングチャートを示す。図3において、一番上から順に、それぞれ、図1に示したセンサ線2−1、センサ線2−2、センサ線2−3及びセンサ2−nに印加される電圧の波形301、302、303及び304が示される。また図3において、横軸は経過時間を表し、縦軸は電圧を表す。そして、各波形に示された電圧値がHであることは、対応するセンサ線には電圧が印加されている状態を表し、その電圧値がLであることは、対応するセンサ線には電圧が印加されていない状態を表す。
波形301が示すように、電圧源4が、時刻t1において、センサ線2−1に対して電圧の印加を開始する(すなわち、電圧源4はONになる)。その後、波形302が示すように、遅延スイッチ3−1による遅延時間τだけ遅れて、センサ線2−2に印加される電圧も立ち上がる。さらに、波形303が示すように、波形302の立ち上がり時間よりも遅延スイッチ3−2による遅延時間τだけ遅れて、センサ線2−3に印加される電圧も立ち上がる。以後、同様に、着目するセンサ線と電圧源4との間に接続された遅延スイッチの数が1個増える度に、そのセンサ線に印加される電圧の立ち上がり時間は、遅延時間τずつ遅くなる。そして、波形304が示すように、n番目のセンサ線2−nに印加される電圧は、時刻t1よりも、τ×(n-1)だけ遅れて立ち上がる。その後、電圧源4が、時刻t2において電圧の印加を止めると(すなわち、電圧源4がOFFになると)、各センサ線に印加される電圧も同時にLに低下する。
以下、検出装置5の各部について詳細に説明する。
図5(a)に示すように、漏液が発生していない場合、各センサ線からその隣接する遅延スイッチを経由する経路で消費される各電流Iは、ほぼ等しい。そのため、図5(b)に示すように、電流計51で測定される電流値501は、遅延スイッチの遅延時間τが経過する度に、Iずつ増加する。
次に、制御部54は、電流値Imと、前回の電流値の測定値Im-1との差を計算して、電流値の変化量ΔImを求める(ステップS103)。なお、電圧源4が電圧印加を開始した直後(m=1のとき)では、制御部54は、Im-1=0として、変化量ΔImを求める。そして、制御部54は、電流値の変化量ΔImを、閾値Th1と比較する(ステップS104)。その変化量ΔImが、閾値Th1以上場合、制御部54は、電圧源4からm番目に接続されたセンサ線2−m上で漏液が発生したと判定する(ステップS105)。
このように、制御部54が複数回にわたって異常を検知したときに、漏液が発生したと判定することにより、ノイズなどに起因する誤検出を減らすことができる。
以下、上記の変化回数に基づいて漏液が発生したセンサ線の位置を特定する場合の実施形態について説明する。この場合、制御部54は、カウンタを有する。カウンタの初期値は0である。そして制御部54は、電圧源4がセンサ線に対する電圧の印加を開始した後、電流計51で測定された電流値が、所定の閾値Th2以上増加する度に、カウンタの値を1増加させる。カウンタの値は、ONとなった遅延スイッチの数に対応する。所定の閾値Th2は、上記の閾値Th1よりも小さく、1本のセンサ線及び1個の遅延スイッチによる消費電流の推定値よりも、わずかに小さな値に設定される。例えば、1本のセンサ線及び1個の遅延スイッチによる消費電流の推定値が10μAのとき、閾値Th2は、9μAに設定される。
この場合においても、制御部54は、電流値が上記の閾値Th1以上増加したとき、漏液が発生したと判定する。そして漏液が発生したと判定したときのカウンタの値がcであれば、制御部54は、漏液の検知位置を、センサ線2−(c+1)と特定する。
まず、検出装置5の制御部54は、電圧源4に、センサ線への電圧印加を開始させる(ステップS201)。このとき、カウンタの値cを0に設定する。そして、検出装置5の電流計51は、センサ線2−1に流れる電流値Iの変化量ΔIを測定する(ステップS202)。
そして、制御部54は、電流値の変化量ΔIを、閾値Th1と比較する(ステップS203)。その変化量ΔIが、閾値Th1以上場合、制御部54は、電圧源4から(c+1)番目に接続されたセンサ線2−(c+1)上で漏液が発生したと判定する(ステップS204)。
あるいは、検出装置は、電圧源に電圧の印加を開始させた時点から、電流計で測定される電流値が、遅延スイッチの遅延時間τよりも長時間にわたって一定となったとき、最後に上記の閾値Th2以上変動した時間までの経過時間teを計時する。そして検出装置は、その経過時間teを、遅延スイッチの遅延時間τで除する。検出装置は、得られた値r(=te/τ、ただし、小数点以下切捨て)を、センサ線間に接続された遅延スイッチの総数と比較する。その得られた値rが、遅延スイッチの総数以上であれば、検出装置は、センサ線は断線していないと判定する。一方、得られた値rが、遅延スイッチの総数未満である場合、検出装置は、電圧源から、(r+1)番目に接続されたセンサ線が断線したと判定する。
図9は、本発明の他の実施形態による、ターミネータを用いてセンサ線の断線または遅延スイッチの故障を検知可能とした漏液検知システム10の概略構成図である。図9において、漏液検知システム10の各要素のうち、図1に示した漏液検知システム1の対応する要素と同様の構成及び機能を有するものについては、その対応する要素と同一の参照番号を付した。図9に示す漏液検知システム10は、図1に示した漏液検知システム1と比較して、電圧源4(あるいは検出装置5)から最も遠いセンサ線2−nの終端に、遅延スイッチ3−nの代わりにターミネータ6が接続されている点で異なる。そのため、以下では、ターミネータ6及びターミネータ6に関連する検出装置5の動作について詳しく説明する。漏液検知システム10のその他の要素については、漏液検知システム1に関する上記の説明を参照されたい。
あるいは、パルス状の電流値の変化を検出するために、ターミネータ6が生じるパルス電流の発振周期の数倍程度の所定期間における、そのパルス電流の時間変化の波形を表した基準波形情報を、検出装置5が有する記憶装置に予め記憶させておいてもよい。この場合、制御部54は、検出された電流値からその所定期間の長さで抽出した電流値の波形を、基準波形情報と、例えば、パターンマッチングを用いて比較する。両波形が一致すると判定した場合には、制御部54は、パルス状の電流値の変化が検出されたと判定し、両波形が一致しないと判定した場合には、制御部54は、パルス状の電流値の変化は検出されていないと判定する。さらに、制御部54は、パルス状の電流値の変化を検出するために、上記の方法の代わりに、あるいは上記の方法と組み合わせて、公知の様々な手法を利用することができる。また、制御部54は、測定された電流値からノイズを軽減して、パルス状の電流値の変化の検出精度を向上するために、電流計51で測定された電流値に対して、ローパスフィルタ処理を行って高周波成分を除去してもよい。この場合には、ローパスフィルタのカットオフ周波数を、ターミネータ6が生じるパルス電流の発振周波数よりも高く、代表的なノイズ成分の周波数よりも低い値、例えば、20Hz〜100Hz程度の値に設定することが好ましい。
逆に、ターミネータは、遅延スイッチにより生じる電流とは特性の異なる電流を生じさせるものとして、遅延スイッチの遅延時間よりも短い遅延時間を経過した後に、電流を生じさせるものであってもよい。この場合には、検出装置は、遅延スイッチによる電流の増加を検出した後に、ターミネータの遅延時間に相当する時間が経過した時点で電流値の増加を検出すると、ターミネータが検出されたと判定すればよい。一方、電圧が印加された遅延スイッチが増えたことによるステップ状の電流値の増加が最後に検出されてから、ターミネータの遅延時間に相当する時間が経過しても電流値の増加が検出されることなく、その後さらに、1個の遅延スイッチによる遅延時間よりも長い所定期間を経過しても電流値の増加が検出されなければ、検出装置はターミネータが検出できないと判定する。なお、この場合には、何れかのセンサ線に付着した液滴による生じる電流とターミネータにより生じる電流の区別を容易にするために、ターミネータにより生じる電流の波形または電流値も、一つの遅延スイッチ及び1本のセンサ線により生じる電流値と異なるように、ターミネータを構成することが好ましい。
2−1、2−2、2−3、2−n センサ線
3−1、3−2、3−3、3−n 遅延スイッチ
31 タイマ回路
32 スイッチ
4 電圧源
5 検出装置
51 電流計
52 タイマ
53 通信部
54 判定部
6 ターミネータ
61 抵抗
62 パルス発振器
Claims (9)
- 液体の接触により通電状態が変化する複数のセンサ線と、
前記複数のセンサ線の何れかに接続され、当該センサ線に電圧を印加する電圧源と、
前記複数のセンサ線のうち、互いに隣接する2本のセンサ線間に接続され、当該2本のセンサ線の一方を通じて電流を供給されてから所定の遅延時間経過した後、他方のセンサ線に通電させる、少なくとも一つの遅延スイッチと、
前記複数のセンサ線の何れかに接続され、前記複数のセンサ線に流れる電流の合計値について、前記少なくとも一つの遅延スイッチの何れかが、前記他方のセンサ線に通電する前後の変化量を検出し、該変化量が第1の基準値を超えたとき、漏液が発生したと判定する検出器と、
を有し、前記一方のセンサ線にはタイマ回路が設けられており、該タイマ回路に電圧が印加されると前記所定の遅延時間経過後に前記遅延スイッチがオンとなり、前記他方のセンサ線に通電することを特徴とする漏液検知システム。 - 前記検出器は、前記電圧源が電圧印加を開始した時から、前記変化量が前記第1の基準値を越えた漏液検知時までの経過時間を計時し、該経過時間と前記所定の遅延時間から、前記少なくとも一つの遅延スイッチのうち、前記漏液検知時において前記他方のセンサ線に通電させた遅延スイッチを特定し、該特定された遅延スイッチにより通電されたセンサ線上で漏液が発生したと判定する、請求項1に記載の漏液検知システム。
- 前記検出器は、前記変化量が、前記第1の基準値よりも低い第2の基準値を越えて変化した回数を計数し、かつ、前記変化量が前記第1の基準値を超えた漏液検知時の当該回数に基づいて、前記少なくとも一つの遅延スイッチのうち、前記漏液検知時において前記他方のセンサ線に通電させた遅延スイッチを特定し、該特定された遅延スイッチにより通電されたセンサ線上で漏液が発生したと判定する、請求項1または2に記載の漏液検知システム。
- 前記複数のセンサ線のうち、前記電圧源から最も離れたセンサ線の終端に接続されるターミネータをさらに有し、該ターミネータは、前記電圧源から前記複数のセンサ線及び前記少なくとも一つの遅延スイッチを通じて通電されると、前記遅延スイッチにより生じる電流とは異なる特性を持つターミネータ電流を生じさせ、
前記検出器は、前記ターミネータ電流を検出すると、前記ターミネータが検出されたと判定する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の漏液検知システム。 - 前記ターミネータ電流は、前記遅延スイッチにより生じる電流と異なる波形を有する、請求項4に記載の漏液検知システム。
- 前記ターミネータ電流は所定の周期で電流値が変化する周期波形を有し、前記遅延スイッチにより生じる電流は、時間により変動しない波形を有する、請求項5に記載の漏液検知システム。
- 液体の接触により通電状態が変化する複数のセンサ線のうちの第1のセンサ線に通電させるステップと、
前記第1のセンサ線から電流を供給された後、所定の遅延時間経過した後に、前記複数のセンサ線のうちの第2のセンサ線に通電させるステップと、
前記第2のセンサ線に通電したときに、前記複数のセンサ線に流れる電流の合計値の変化量を検出するステップと、
前記変化量が第1の基準値を超えているか否か判定し、前記変化量が該第1の基準値を超えている場合、漏液が発生したと判定するステップと、
を含み、前記第1のセンサ線にはタイマ回路が設けられており、該タイマ回路に電圧が印加されると前記所定の遅延時間経過後に遅延スイッチがオンとなり、前記第2のセンサ線に通電することを特徴とする漏液検知方法。 - 前記複数のセンサ線は、前記複数のセンサ線のうちの互いに隣接する2本のセンサ線間に接続され、当該2本のセンサ線の一方を通じて電流を供給されてから前記所定の遅延時間経過した後、他方のセンサ線に通電させる、少なくとも一つの遅延スイッチによって接続され、
前記複数のセンサ線に通電を開始した時から、前記変化量が前記第1の基準値を越えた漏液検知時までの経過時間を計時するステップをさらに有し、
前記判定ステップは、前記経過時間と前記所定の遅延時間から、前記少なくとも一つの遅延スイッチのうち、前記漏液検知時において前記第2のセンサ線に通電させた遅延スイッチを特定し、該第2のセンサ線上で漏液が発生したと判定する、請求項7に記載の漏液検知方法。 - 前記複数のセンサ線は、前記複数のセンサ線のうちの互いに隣接する2本のセンサ線間に接続され、当該2本のセンサ線の一方を通じて電流を供給されてから前記所定の遅延時間経過した後、他方のセンサ線に通電させる、少なくとも一つの遅延スイッチによって接続され、
前記変化量が、前記第1の基準値よりも低い第2の基準値を越えて変化した回数を計数するステップをさらに有し、
前記判定ステップは、前記変化量が前記第1の基準値を超えた漏液検知時の当該回数に基づいて、前記少なくとも一つの遅延スイッチのうち、前記漏液検知時において前記第2のセンサ線に通電させた遅延スイッチを特定し、該第2のセンサ線上で漏液が発生したと判定する、請求項7または8に記載の漏液検知方法。
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