JP6998908B2 - 位置検知システム及び位置検知方法 - Google Patents

Description

本技術は、液体が漏洩した位置を検知する位置検知システム及び位置検知方法に関する。

従来、液体が漏洩した位置を検知するために、液体の浸透により特性インピーダンスが変化するケーブルを用いて、ＴＤＲ（Time Domain Reflectometry）法により液体の浸透位置を検知するシステムが知られている（特開昭５８－３３１４５号公報（特許文献１）、特開昭５９－１２５００３号公報（特許文献２））。当該システムでは、ケーブルの一端（パルス入射端）にパルス信号を入射してから、液体の漏洩地点の反射波によってパルス入射端の電圧が降下するまでの時間に基づいて、パルス入射端から漏洩地点までの距離が計測される。

特開昭５８－３３１４５号公報 特開昭５９－１２５００３号公報

反射波によるパルス入射端の電圧降下を検知するために、通常、パルス入射端の電圧値が閾値と比較される。上記従来のシステムは、ケーブルの全長が予め定められていることを前提としており、当該ケーブルに応じた固定値が閾値として予め設定される。そのため、対象場所（例えば工場など）に上記従来のシステムのケーブルを一旦設置した後に当該対象場所の拡張または縮小に伴ってケーブルの全長を変更したい場合、使用者は、システム全体を入れ替える必要がある。

本開示は、上記の問題点に着目してなされたもので、ケーブルの全長を変更する場合であってもシステム全体を入れ替える必要のない位置検知システム及び位置検知方法を提供することを目的としている。

本開示に係る位置検知システムは、液体の浸透によってインピーダンスが変化する検知ケーブルと、検知ケーブルの一端に入射されるパルス信号を生成するパルス生成器と、パルス生成器がパルス信号を生成してから、検知ケーブルの一端の電圧値が閾値を下回るまでの検知時間に基づいて、液体の浸透位置を検知する検知部とを備える。閾値は可変である。位置検知システムは、検知ケーブルの全長に応じて閾値を調整するための調整部をさらに備える。

本開示の別の局面に係る位置検知方法は、液体の浸透によってインピーダンスが変化する検知ケーブルを用いて、液体の浸透位置を検知する。位置検知方法は、検知ケーブルの一端にパルス信号を入射するステップと、パルス信号を入射してから、検知ケーブルの一端の電圧値が閾値を下回るまでの検知時間に基づいて、液体の浸透位置を検知するステップとを備える。閾値は可変である。位置検知方法は、検知ケーブルの全長に応じて閾値を調整するステップをさらに備える。

上記の位置検知システム及び位置検知方法によれば、検知ケーブルの全長が変更されたとしても、検知部の構成をそのまま利用することができる。そのため、検知ケーブルの全長を変更した場合であっても、システム全体を入れ替える必要がなくなる。

本開示によれば、ケーブルの全長を変更する場合であってもシステム全体を入れ替える必要がない。

実施の形態に係る位置検知システムの概略的な構成を示す図である。 図１に示す位置検知システムが備える単位ケーブルの一例を示す断面図である。 パルス信号の入力端である端子の電圧の時間変化の一例を模式的に示す図である。 パルス信号の入力端である端子から酸の浸透位置までの距離による電圧波形の変化を模式的に示す図である。 パルス信号ごとの閾値の変化を示す図である。 塩酸が検知ケーブルに浸透したときの電圧波形と、硫酸が検知ケーブルに浸透したときの電圧波形との一例を模式的に示す図である。 液体の粘度と液体の検知ケーブルへの浸透量との関係を示す図である。 検証実験１における比誘電率と粘度と検知可能領域との関係を示す図である。 検証実験２における比誘電率と粘度と検知可能領域との関係を示す図である。 検証実験３における比誘電率と粘度と検知可能領域との関係を示す図である。 パルス生成器とパルス信号の入射端との間の接続構成と、当該入射端の電圧の時間変化とを示す図である。 図１に示す検知システムが備える単位ケーブルの別の例を示す断面図である。 図１に示す検知システムが備える単位ケーブルのさらに別の例を示す断面図である。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。また、以下で説明する実施の形態または変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。以下では、酸（例えば塩酸、硫酸など）が漏洩した位置を検知する位置検知システムについて説明する。ただし、位置検知システムは、酸以外の液体が漏洩した位置を検知するシステムであってもよい。

（位置検知システムの構成）
図１は、実施の形態に係る位置検知システムの概略的な構成を示す図である。図２は、図１に示す位置検知システムが備える単位ケーブルの一例を示す断面図である。図１に示されるように、位置検知システム１００は、検知ケーブル１と、パルス生成器２と、検知部３と、調整部４と、表示装置５とを備える。

検知ケーブル１は、少なくとも１本の単位ケーブル１０を含む。検知ケーブル１が複数本の単位ケーブル１０を含む場合、複数本の単位ケーブル１０は、直列に接続される。

少なくとも１本の単位ケーブル１０は、予め定められた長さＬ１（例えば５０ｍ）を有する。検知ケーブル１を構成する単位ケーブル１０の本数をＮとするとき、検知ケーブル１の全長Ｌ０は、Ｎ×Ｌ１となる。位置検知システム１００の使用者は、酸の漏洩を検知したい対象場所の広さに応じて単位ケーブル１０の本数を適宜調整することにより、検知ケーブル１の全長Ｌ０を変更することができる。そのため、一旦検知ケーブル１を設置した後に対象場所の拡張または縮小を行なう場合であっても、使用者は、容易に検知ケーブル１の全長Ｌ０を変更することができる。

図２に示されるように、単位ケーブル１０は、２本の検知用心線１１，１２と、編組体２０とを含む。検知用心線１１，１２は撚り合され、その外周に、酸に溶けないポリエチレンの糸と酸に溶けやすいポリエステルの糸とによって構成された編組体２０が設けられる。

検知用心線１１，１２は、例えば軟銅線により構成された導体１１ａ，１２ａと、導体１１ａ，１２ａの外周を被覆する可溶性絶縁被膜１１ｂ，１２ｂとをそれぞれ有する。可溶性絶縁被膜１１ｂ，１２ｂは、酸に溶けやすい耐水性高分子（例えばポリエステル系熱可塑性エラストマー）によって構成される。

このような構成の単位ケーブル１０において、検知用心線１１の点ｃ１（図１参照）及び検知用心線１２の点ｃ２の周囲に酸が浸透したとする。このとき、点ｃ１付近の可溶性絶縁被膜１１ｂと点ｃ２付近の可溶性絶縁被膜１２ｂとが酸に溶解し、検知用心線１１と検知用心線１２とが導通する。点ｃ１と点ｃ２との間のインピーダンスＺｓは、可溶性絶縁被膜１１ｂ，１２ｂの酸への溶解量が増大するにつれて低下する。

図１に示されるように、隣り合う２つの単位ケーブル１０の検知用心線１１同士は、コネクタ端子１３によって接続される。隣り合う２つの単位ケーブル１０の検知用心線１２同士は、コネクタ端子１４によって接続される。

検知ケーブル１の一端に位置する単位ケーブル１０の検知用心線１１のコネクタ端子１５は、パルス生成器２及び検知部３に接続される。検知ケーブル１の一端に位置する単位ケーブル１０の検知用心線１２のコネクタ端子１６は、グランドに接続される。

検知ケーブル１の他端に位置する単位ケーブル１０の検知用心線１１のコネクタ端子１７と検知用心線１２のコネクタ端子１８との間には、検知ケーブル１の断線を検知する目的で終端抵抗器１９が接続され、オープン状態か否かを検知する。

パルス生成器２は、検知ケーブル１のコネクタ端子１５に入射されるパルス信号（電圧パルス信号）を生成する。パルス生成器２は、パルス信号の生成を開始するときに、生成開始を示す信号（生成開始信号）を検知部３に出力する。検知ケーブル１の終端のコネクタ端子１７，１８間が終端抵抗器１９によってインピーダンスの不整合があっても、検知ケーブル１において酸の浸透がない場合にはパルス信号に対する反射波は終端の条長でしか検知できない。しかしながら、検知ケーブル１において酸の浸透があると、酸の浸透位置において、検知用心線１１と検知用心線１２との間のインピーダンスＺｓが低下し、特性インピーダンスが変化する。その結果、酸の浸透位置において、反射波が生じる。反射波の位相は、パルス信号と逆位相である。そのため、酸の浸透位置からの反射波がコネクタ端子１５に到達するタイミングで、コネクタ端子１５に入射されているパルス信号と反射波とが重畳し、コネクタ端子１５の電圧が降下する。

検知部３は、検知ケーブル１のコネクタ端子１５の電圧に基づいて、酸の浸透位置を検知する。検知部３は、比較器３１と演算部３２とを含む。

比較器３１は、検知ケーブル１のコネクタ端子１５の電圧値と閾値とを比較し、比較結果を演算部３２に出力する。例えば、比較器３１は、コネクタ端子１５の電圧値が閾値よりも大きい場合にハイレベルの信号を出力し、コネクタ端子１５の電圧値が閾値よりも小さい場合にローレベルの信号を出力する。閾値は、酸の浸透位置からの反射波がない場合のコネクタ端子１５の電圧値よりも低く、酸の浸透位置からの反射波により降下したコネクタ端子１５の電圧値よりも高い値となるように、調整部４によって設定される。調整部４による閾値の設定方法については後述する。

演算部３２は、パルス生成器２がパルス信号の生成を開始してから、比較器３１の出力信号がハイレベルからローレベルに変化したタイミングまでの検知時間Ｔａに基づいて、コネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離Ｌ２を算出する。演算部３２は、パルス生成器２から生成開始信号を受けた時刻を、パルス生成器２がパルス信号の生成を開始した時刻とする。例えば、検知用心線１１の点ｃ１及び検知用心線１２の点ｃ２の周囲に酸が浸透した場合、コネクタ端子１５から点ｃ１までの距離Ｌ２を演算する。演算部３２は、演算結果を表示装置５に表示する。表示装置５は、たとえば液晶ディスプレイである。これにより、使用者は、検知ケーブル１における酸の浸透位置を認識できる。

比較器３１から出力される信号がハイレベルからローレベルに変化したタイミングは、酸の浸透位置からの反射波がコネクタ端子１５に到達するタイミングに相当する。そのため、検知時間Ｔａは、パルス信号がコネクタ端子１５から酸の浸透位置まで伝播する時間と、当該パルス信号の反射波が酸の浸透位置からコネクタ端子１５まで伝播する時間との合計である。すなわち、検知時間Ｔａは、パルス信号がコネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離Ｌ２を往復する時間である。検知ケーブル１におけるパルス信号及び反射波の伝達速度をＶとすると、検知ケーブル１上の２点間の距離Ｌと当該２点間をパルス信号が往復するのに要する時間Ｔとの相関関係を示す関数は、
Ｌ＝（Ｖ／２）×Ｔ・・・式（１）
で示される。真空中の光速をｃ、検知ケーブル１の比誘電率をεとすると、Ｖは、Ｖ＝ｃ／ε^１／２の式に従って予め求められる。演算部３２は、検知時間Ｔａを上記の式（１）のＴに代入することにより、コネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離Ｌ２（＝（Ｖ／２）×Ｔａ）を算出できる。

演算部３２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、処理プログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）及びデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）とによって構成される。演算部３２は、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従った処理を実行する。

（調整部）
調整部４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、処理プログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、タッチパネル、キーボード等の入力装置とによって構成される。

本実施の形態の位置検知システム１００の比較器３１で用いられる閾値は可変である。調整部４は、以下のようにして閾値を調整する。

図３は、パルス信号の入力端であるコネクタ端子１５の電圧の時間変化の一例を模式的に示す図である。図３に示す例では、時刻ｔ０においてパルス信号の生成が開始され、時刻ｔ１において酸の浸透位置からの反射波による電圧降下が見られる。電圧波形Ａ１は、検知ケーブル１の全長がＬ０＿１であるときの波形である。電圧波形Ａ２は、検知ケーブル１の全長がＬ０＿２（＞Ｌ０＿１）であるときの波形である。電圧波形Ａ３は、検知ケーブル１の全長がＬ０＿３（＞Ｌ０＿２）であるときの波形である。図３に示されるように、検知ケーブル１の全長が長くなるにつれ、検知ケーブル１の特性インピーダンスが大きくなり、コネクタ端子１５の電圧レベルが低くなる。

反射波による電圧降下を確認するためには、当該電圧降下前の電圧レベルと電圧降下後の電圧レベルとの間の中間の電圧値を閾値として設定することが好ましい。コネクタ端子１５の電圧レベルが検知ケーブル１の全長に応じて変化するため、調整部４は、検知ケーブル１の全長に応じて閾値を調整する。

具体的には、調整部４は、検知ケーブル１の全長がＬ０＿１である場合、電圧波形Ａ１における電圧降下前の電圧レベルと電圧降下後の電圧レベルとの間の閾値Ｔｈ１を設定する。同様にして、調整部４は、検知ケーブル１の全長がＬ０＿２である場合（電圧波形Ａ２の場合）、閾値Ｔｈ２（＜Ｔｈ１）１を設定し、検知ケーブル１の全長がＬ０＿３である場合（電圧波形Ａ３の場合）、閾値Ｔｈ３（＜Ｔｈ２）を設定する。すなわち、調整部４は、検知ケーブル１の全長Ｌ０が長くなるほど閾値を低下させる。

調整部４は、検知ケーブル１の全長と閾値との対応関係を示すテーブルを予め記憶しておき、検知ケーブル１の全長Ｌ０の入力を受け付け、受け付けた全長Ｌ０に対応する閾値をテーブルから読み出すことにより、閾値を設定する。テーブルは、検知ケーブル１の全長とコネクタ端子１５の電圧レベルとの相関関係に基づいて予め作成される。当該相関関係は、予め実験的または理論的に求められる。

上述したように、検知ケーブル１の全長Ｌ０は、単位ケーブル１０の本数Ｎと単位ケーブル１０の長さＬ１との積で決定される。単位ケーブル１０の長さＬ１は、例えば５０ｍに予め定められている。そのため、調整部４は、単位ケーブル１０の本数と閾値との対応関係を示すテーブルを予め記憶しておき、検知ケーブル１を構成する単位ケーブル１０の本数Ｎの入力を受け付け、受け付けた本数Ｎに対応する閾値をテーブルから読み出してもよい。

（利点）
以上のように、位置検知システム１００は、検知ケーブル１の全長に応じて閾値を調整する調整部４を備える。これにより、検知ケーブル１の全長が変更されたとしても、検知部３の構成をそのまま利用することができる。そのため、検知ケーブル１の全長を変更した場合であっても、位置検知システム１００全体を入れ替える必要がなくなる。

図３に示す例において、閾値がＴｈ２に固定されている場合、検知ケーブル１の全長がＬ０＿２からＬ０＿１またはＬ０＿３に変更されると、検知部３は、反射波による電圧降下を検知することができない。しかしながら、検知ケーブル１の全長に応じて閾値が調整されるため、検知部３は、酸の浸透位置からの反射波による電圧降下の有無を適切に判断できる。

さらに、検知ケーブル１は、直列に接続される単位ケーブル１０によって構成される。そのため、使用者は、単位ケーブル１０の接続本数を変更するだけで、容易に検知ケーブル１の全長を変更できる。このとき、調整部４は、検知ケーブル１に含まれる単位ケーブル１０の本数の入力を受け付け、受け付けた本数に応じて閾値を調整することができる。これにより、使用者は、単位ケーブル１０の本数Ｎを入力するだけで、適切な閾値を設定することができる。

（検証実験）
位置検知システム１００による液体の漏洩の検知性能を検証する実験を行なった。

上述したように、検知ケーブル１に酸が浸透した場合、可溶性絶縁被膜１１ｂ，１２ｂが酸に溶解して検知用心線１１と検知用心線１２とが導通し、浸透位置において検知用心線１１と検知用心線１２との間のインピーダンスＺｓが大きく低下する。

しかしながら、検知用心線１１と検知用心線１２との間のインピーダンスＺｓは、検知用心線１１及び検知用心線１２の周囲の誘電率にも影響される。そのため、酸以外の液体が検知ケーブル１に浸透することにより、当該浸透位置の誘電率が変化し、インピーダンスＺｓが低下し得る。液体の浸透位置においてインピーダンスＺｓが低下すれば、当該浸透位置において反射波が生じる。そのため、酸以外の液体の検知ケーブル１への浸透位置も検知できる可能性がある。そこで、酸以外の液体の浸透位置の検知性能を検証する実験も合わせて行なった。

（検証実験１）
以下の条件に従って、検証実験１を行なった。
・検知ケーブル１の全長：１００ｍ。
・検知ケーブル１への液体の浸透方法：２．５ｍｌ／分の速度で液体を滴下した。
・滴下位置：３ｍ，５０ｍ，１００ｍ。
・液体の種類：水道水、純水、塩水、硫酸９８％、塩酸３５％、エタノール水溶液（濃度１０～９９％）、水酸化ナトリウム水溶液（濃度３～２５％）。
・評価方法：検知ケーブル１の対象位置に液体を浸透させてから５分以内に、検知部３によって当該対象位置±４ｍの範囲内の浸透位置が検知された場合に検知成功とする。同じ対象位置について３回実験を行ない、３回とも検知成功した場合に検知可能と評価した。このようにして、複数の対象位置の各々について検知可否を評価した。

検証実験１の結果を以下の表１に記す。表１において、対象位置は、検知ケーブル１のコネクタ端子１５（パルス信号の入射端）からの距離（条長）で示される。

（検証実験２）
検知ケーブル１への液体の浸透方法を除いて、検証実験１と同じ条件で検証実験２を行なった。検知ケーブル１への液体の浸透方法は、検知ケーブル１のうち対象位置を中心とする１５ｃｍ長の範囲を液体中に浸漬する方法とした。また、浸漬位置は、３ｍ，５０ｍ，１００ｍとした。検証実験２の結果を以下の表２に記す。

（検証実験３）
検知ケーブル１の長さを１５０ｍとし、対象位置を中心とする３０ｃｍ長の範囲を液体に浸漬する点を除いて、検証実験２と同じ条件で検証実験３を行なった。また、浸漬位置は、３ｍ，５０ｍ，１００ｍ，１５０ｍとした。検証実験３の結果を以下の表３に記す。

（考察）
表１～３に示されるように、酸（硫酸及び塩酸）を検知ケーブル１に浸透させた場合、その浸透位置を精度良く検知できることが確認された。また、酸以外の液体であっても、検知ケーブル１への浸透位置を精度良く検知できることが確認された。これは、酸以外の液体であっても、浸透位置の誘電率が変化することにより、インピーダンスＺｓが変化するためである。

エタノール水溶液は、濃度に応じて比誘電率が変化する。エタノールよりも水の比誘電率が高いため、濃度が高くなるほど、エタノール水溶液の比誘電率が低下する。表１～３に示されるように、対象位置に液体を滴下する検証実験１に比べて液体中に対象位置を浸漬させる検証実験２，３では、コネクタ端子１５から５１～１００ｍの範囲で検知可能となる濃度の上限が高くなる。これは、対象位置を液体に浸漬することにより、検知ケーブル１への液体の浸透量が大きくなり、比誘電率の低い液体であっても浸透位置からの反射波による電圧降下量が大きくなるためである。

また、表１～３に示されるように、コネクタ端子１５からの条長が長くなるほど、検知可能となるエタノール水溶液の濃度の上限が低くなる。これは、後述するように、反射波によるコネクタ端子１５の電圧の降下波形は、コネクタ端子１５と当該浸透位置との距離が長くなるほどなまるためである。反射波によるコネクタ端子１５の電圧の降下波形がなまると、検知精度が低くなる。したがって、比誘電率の相対的に高い液体の浸透によって電圧降下量が大きくなる場合に限り、浸透位置を精度良く検知できる。

水酸化ナトリウム水溶液の粘度は、濃度が高くなるほど高くなる。液体を滴下したときの検知ケーブル１への浸透量は、液体の粘度に依存する。

図７は、液体の粘度と液体の検知ケーブルへの浸透量との関係を示す図である。図７（ａ）には、粘度が相対的に低い場合の液体の浸透量が示され、図７（ｂ）には、粘度が相対的に高い場合の液体の浸透量が示される。図示されるように、粘度が高い場合、滴下箇所から検知ケーブル１の長さ方向へ浸透しにくくなる。そのため、液体中に対象位置を浸漬させる検証実験２，３に比べて対象位置に液体を滴下する検証実験１では、検知可能となる水酸化ナトリウム水溶液の濃度の上限が低くなる。

図８は、検証実験１における比誘電率と粘度と検知可能領域との関係を示す図である。図９は、検証実験２における比誘電率と粘度と検知可能領域との関係を示す図である。図１０は、検証実験３における比誘電率と粘度と検知可能領域との関係を示す図である。図８～１０に示される関係は、検知可能と評価されたときの対象位置と液体の比誘電率と液体の粘度とをグラフ上にプロットすることにより得られる。

図８～図１０に示されるように、検知対象となる液体の粘度は、４．０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、２．０ｍＰａ・ｓ以下であることがさらに好ましい。なお、液体の粘度が低いほど浸透しやすくなるため、液体の粘度の下限を設定する必要はない。

また、検知対象となる液体の比誘電率は、４０以上であることが好ましく、８０以上であることがさらに好ましい。なお、液体の比誘電率が高いほどインピーダンスの変化量が大きくなり、浸透位置が検知しやすくなるため、液体の比誘電率の上限を設定する必要はない。

（変形例１）
酸の浸透位置からの反射波は、コネクタ端子１５と当該浸透位置との距離が長くなるほど減衰しやすい。そのため、反射波によるコネクタ端子１５の電圧の降下波形は、コネクタ端子１５と当該浸透位置との距離が長くなるほどなまる。言い換えると、電圧の降下波形の傾きが緩やかになる。

図４は、パルス信号の入力端である端子から酸の浸透位置までの距離による電圧波形の変化を模式的に示す図である。図４（ａ）には、コネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離が短いときの電圧波形が示される。図４（ｂ）には、コネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離が長いときの電圧波形が示される。図４（ｃ）には、コネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離が図４（ｂ）のときよりもさらに長いときの電圧波形が示される。図４において、時刻ｔ０は、パルス信号の生成を開始するタイミングである。

図４（ａ）に示されるように、コネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離が短い場合、時刻ｔ０から電圧が降下し始めるまでの降下開始時間Ｔｂ＿１と、時刻ｔ０から電圧値が閾値Ｔｈを下回る時刻ｔ１＿１までの検知時間Ｔａ＿１との時間差ΔＴ１は、非常に短い。降下開始時間Ｔｂ＿１は、パルス信号がコネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離を往復する真の時間に相当する。そのため、検知時間Ｔａ＿１を上記の式（１）のＴに代入することにより得られる距離Ｌ２をコネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離と見なしても、計測誤差は小さい。

図４（ｂ）に示されるように、コネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離が長くなると、時刻ｔ０から電圧が降下し始めるまでの降下開始時間Ｔｂ＿２と、時刻ｔ０から電圧値が閾値Ｔｈを下回る時刻ｔ１＿２までの検知時間Ｔａ＿２との時間差ΔＴ２は長くなる。図４（ｃ）に示されるように、コネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離がさらに長くなると、時刻ｔ０から電圧が降下し始めるまでの降下開始時間Ｔｂ＿３と、時刻ｔ０から電圧値が閾値Ｔｈを下回る時刻ｔ１＿３までの検知時間Ｔａ＿３との時間差ΔＴ３はさらに長くなる。そのため、検知時間Ｔａ＿２，Ｔａ＿３を上記の式（１）のＴに代入することにより得られる距離Ｌ２をコネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離と見なすと、計測誤差が大きくなる。すなわち、演算結果により得られた距離Ｌ２は、コネクタ端子１５から酸の浸透位置までの真の距離よりも長くなる。

このような計測誤差を小さくするために、検知部３の演算部３２は、検知時間Ｔａを上記の式（１）のＴに代入することにより得られた距離Ｌ２を補正量だけ短くなるように補正した補正距離Ｌ２’を、コネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離として算出してもよい。

図４（ｂ）に示す例では、降下開始時間Ｔｂ＿２と検知時間Ｔａ＿２との差ΔＴ２を上記の式（１）のＴに代入することにより得られる距離が補正量として予め定められることが好ましい。同様に、図４（ｃ）に示す例では、降下開始時間Ｔｂ＿３と検知時間Ｔａ＿３との差ΔＴ３を上記の式（１）のＴに代入することにより得られる距離が補正量として予め定められることが好ましい。そのため、パルス信号を生成してから電圧が降下し始めるまでの降下開始時間とパルス信号を生成してから電圧値が閾値Ｔｈを下回るまでの検知時間との時間差と、当該検知時間との相対関係が予め実験等により確認される。補正量は、当該時間差を上記の式（１）のＴに代入することにより得られる。これにより、検知時間と補正量との対応関係を示す情報が予め作成される。図４に示されるように、降下開始時間と検知時間との時間差は、検知時間が長いほど長くなる。そのため、補正量は、検知時間が長くなるほど大きくなる。

例えば、演算部３２は、検知時間と補正量との対応関係を示すテーブルを予め記憶しておき、時刻ｔ０から電圧値が閾値Ｔｈを下回るまでの検知時間Ｔａに対応する補正量を当該テーブルから読み出す。演算部３２は、時刻ｔ０から電圧値が閾値Ｔｈを下回るまでの検知時間Ｔａを上記の式（１）のＴに代入することにより得られた距離Ｌ２（＝（Ｖ／２）×Ｔａ）から補正量だけ減算した補正距離Ｌ２’を、コネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離として算出する。

もしくは、演算部３２は、実験等によって確認された、降下開始時間と検知時間との時間差と、当該検知時間との相関関係を示すテーブルを予め記憶しておいてもよい。この場合、演算部３２は、時刻ｔ０から電圧値が閾値Ｔｈを下回るまでの検知時間Ｔａに対応する時間差ΔＴを当該テーブルから読み出す。演算部３２は、検知時間Ｔａから読み出した時間差を減算した時間Ｔａ’（＝Ｔａ－ΔＴ）を上記の式（１）のＴに代入することにより補正距離Ｌ２’を算出してもよい。この場合も、演算部３２は、検知時間Ｔａを上記の式（１）のＴに代入することにより得られた距離Ｌ２（＝（Ｖ／２）×Ｔａ）から補正量（＝（Ｖ／２）×ΔＴ）だけ短い補正距離Ｌ２’を、コネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離として算出している。

変形例１によれば、検知部３によって算出される、コネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離の計測誤差を小さくできる。

（変形例２）
本変形例では、別の方法を用いて、反射波によるコネクタ端子１５の電圧の降下波形のなまりに起因する計測誤差を小さくする。本変形例では、検知ケーブル１が複数の区間に区分けされ、パルス生成器２は、当該区間の個数回だけパルス信号を一定時間間隔で生成する。当該一定時間は、パルス信号が検知ケーブル１の全長の２倍の距離を伝播するのに要する時間よりも長い時間である。

検知部３で用いられる閾値は、パルス信号ごと（つまり、区間ごと）に異なる。閾値は、対応する区間において酸の浸透が生じたときの電圧降下を検知できるとともに、電圧が降下し始めるタイミングと電圧が閾値を下回るタイミングとの時間差が所定範囲内になるように、予め実験等によって定められる。すなわち、本変形例では、調整部４は、検知ケーブル１の全長に応じて閾値を調整するとともに、パルス信号ごとに閾値をさらに微調整する。

図５は、パルス信号ごとの閾値の変化を示す図である。図５（ａ）には、コネクタ端子１５からの距離が短い区間に対応する閾値と、当該区間において酸の浸透が生じたときのコネクタ端子１５の電圧波形とが示される。図５（ｂ）には、コネクタ端子１５からの距離が長い区間に対応する閾値と、当該区間において酸の浸透が生じたときのコネクタ端子１５の電圧波形とが示される。図５（ｃ）には、コネクタ端子１５からの距離が図５（ｂ）のときよりもさらに長い区間に対応する閾値と、当該区間において酸の浸透が生じたときのコネクタ端子１５の電圧波形とが示される。

図５（ａ）に示されるように、コネクタ端子１５からの距離が短い区間において酸の浸透が生じた場合、当該区間からの反射波によって、コネクタ端子１５の電圧は急峻に降下する。そのため、比較的小さい閾値Ｔｈ＿１を設定しても、電圧が降下し始めるタイミングと電圧が閾値を下回るタイミングとの時間差ΔＴを所定範囲内にすることができる。これにより、検知時間Ｔａ＿１を上記の式（１）のＴに代入することにより得られる距離Ｌ２をコネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離と見なしても、計測誤差は小さい。検知時間Ｔａ＿１は、時刻ｔ０から電圧値が閾値Ｔｈ＿１を下回る時刻ｔ１＿１まで時間である。さらに、反射波がコネクタ端子１５に到達していないときの電圧レベルと閾値Ｔｈ＿１との差が大きいため、電圧波形に含まれるノイズによる誤検知を抑制できる。

図５（ｂ）に示されるように、コネクタ端子１５からの距離が長い区間において酸の浸透が生じた場合、当該区間からの反射波によってコネクタ端子１５の電圧は、緩やかに降下する。そのため、閾値Ｔｈ＿１よりも大きい閾値Ｔｈ＿２を設定することにより、電圧が降下し始めるタイミングと電圧が閾値を下回るタイミングとの時間差ΔＴを所定範囲内にすることができる。これにより、検知時間Ｔａ＿２を上記の式（１）のＴに代入することにより得られる距離Ｌ２をコネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離と見なしても、計測誤差は小さい。検知時間Ｔａ＿２は、時刻ｔ０から電圧値が閾値Ｔｈ＿２を下回る時刻ｔ１＿２まで時間である。

図５（ｃ）に示されるように、コネクタ端子１５からの距離がさらに長い区間において酸の浸透が生じた場合、当該対象区間からの反射波によってコネクタ端子１５の電圧は、さらに緩やかに降下する。そのため、閾値Ｔｈ＿２よりも大きい閾値Ｔｈ＿３を設定することにより、電圧が降下し始めるタイミングと電圧が閾値を下回るタイミングとの時間差ΔＴを所定範囲内にすることができる。これにより、検知時間Ｔａ＿３を上記の式（１）のＴに代入することにより得られる距離Ｌ２をコネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離と見なしても、計測誤差は小さい。検知時間Ｔａ＿３は、時刻ｔ０から電圧値が閾値Ｔｈ＿３を下回る時刻ｔ１＿３まで時間である。

調整部４は、検知ケーブル１の全長と区間と閾値との対応関係を示すテーブルを予め記憶しておき、検知ケーブル１の全長及び区間に応じた閾値をテーブルから読み出せばよい。テーブルは、検知ケーブル１の全長及び区間と、当該区間で酸の浸透が生じたときのコネクタ端子１５の電圧波形との相関関係に基づいて予め作成される。当該相関関係は、予め実験等により確認される。

ただし、図５（ｂ）（ｃ）に示されるように、比較的大きい閾値が設定されると、電圧波形に含まれるノイズによる誤検知の頻度が高まる。そのため、検知部３は、ある区間に対応する閾値を用いて算出した距離Ｌ２が当該区間に含まれる場合に当該距離Ｌ２を有効とし、算出した距離Ｌ２が当該区間に含まれない場合に当該距離Ｌ２を無効とする。検知部３は、有効と判断した距離Ｌ２を、コネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離として決定する。

または、検知部３は、ｎ番目（ｎは１以上の整数）のパルス信号に対して、コネクタ端子１５からの距離がｎ番目に短い区間に対して調整された閾値を用いる。１番目のパルス信号に対して算出した距離Ｌ２だけコネクタ端子１５から離れた位置が属する区間をｋ番目の区間とするとき、検知部３は、ｋ番目のパルス信号に対して算出した距離Ｌ２を、コネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離として決定する。もしくは、検知部３は、１～ｋ番目のパルス信号に対して算出した距離Ｌ２の収束値を、コネクタ端子１５から酸の浸透位置までの距離として決定してもよい。

（変形例３）
図６は、濃度３５％の塩酸が検知ケーブルに浸透したときの電圧波形と、濃度９８％の硫酸が検知ケーブルに浸透したときの電圧波形との一例を模式的に示す図である。濃度３５％の塩酸が検知ケーブル１に浸透した場合、可溶性絶縁被膜１１ｂ，１２ｂ（図２参照）の溶解の進行が遅く、検知用心線１１と検知用心線１２との間の電気抵抗の低下量が小さい。そのため、図６のＡ線に示されるように、酸の浸透位置からの反射波による電圧の降下量も小さい。これに対し、濃度９８％の硫酸が検知ケーブル１に浸透した場合、可溶性絶縁被膜１１ｂ，１２ｂ（図２参照）の溶解の進行が速く、検知用心線１１と検知用心線１２との間の電気抵抗の低下量が大きい。そのため、図６のＢ線に示されるように、酸の浸透位置からの反射波による電圧の降下量も大きい。

このように、酸の種類に応じて、反射波によるコネクタ端子１５の電圧の降下量が異なる。したがって、調整部４は、検知ケーブル１の全長に応じて閾値を調整するとともに、さらに、検知対象となる酸の種類の入力を受け付け、受け付けた種類に基づいて、閾値をさらに調整してもよい。例えば、図６に示されるように、調整部４は、濃度３５％の塩酸が入力された場合には閾値Ｔｈａを設定し、濃度９８％の硫酸が入力された場合には閾値Ｔｈｂを設定する。

調整部４は、検知ケーブル１の全長と酸の種類と閾値との対応関係を示すテーブルを予め記憶しておき、検知ケーブル１の全長及び酸の種類に応じた閾値をテーブルから読み出せばよい。テーブルは、検知ケーブル１の全長及び酸の種類とコネクタ端子１５の電圧波形との相関関係に基づいて予め作成される。当該相関関係は、予め実験等により確認される。

（変形例４）
上記の説明では、同一の長さＬ１を有する単位ケーブル１０によって検知ケーブル１を構成するものとした。しかしながら、検知ケーブル１は、異なる長さを有する複数種類の単位ケーブルによって構成されてもよい。例えば、使用者は、長さ２５ｍの第１単位ケーブル及び長さ５０ｍの第２単位ケーブルを適宜組み合わせて検知ケーブル１を構成してもよい。これにより、検知ケーブル１の全長Ｌ０の選択の幅が広がる。この場合、調整部４は、第１単位ケーブルの本数Ｎ１と、第２単位ケーブルの本数Ｎ２との入力を受け付け、受け付けた本数Ｎ１，Ｎ２を用いて、Ｌ０＝２５×Ｎ１＋５０×Ｎ２の式に従って検知ケーブル１の全長Ｌ０を算出する。調整部４は、検知ケーブル１の全長と閾値との対応関係を示すテーブルを予め記憶しておき、算出した検知ケーブル１の全長Ｌ０に対応する閾値をテーブルから読み出すことにより、閾値を設定すればよい。

（変形例５）
上記の説明では、漏洩の対象となる液体を酸としたが、水、塩水、アルカリなどの他の導電性液体であってもよい。例えば、検知用心線１１，１２（図２参照）は、可溶性絶縁被膜１１ｂ，１２ｂの代わりに、水、アルカリなどの導電性液体を吸収可能な材質の被膜を含んでもよい。このような検知用心線１１，１２で構成された検知ケーブル１を用いることにより、導電性液体の浸透位置において、検知用心線１１と検知用心線１２とが導通し、電気抵抗が低下する。その結果、導電性液体の浸透位置からの反射波によりコネクタ端子１５の電圧が降下する。この場合、雨水による誤検知を避けるため、検知ケーブル１は屋内に設置される。

（変形例６）
図１１は、パルス生成器とパルス信号の入射端との間の接続構成と、当該入射端の電圧の時間変化とを示す図である。

図１１（ａ）には、パルス生成器２とコネクタ端子１５との間に抵抗器６のみが配置される接続構成が示される。当該接続構成の場合、コネクタ端子１５の電圧波形は、パルス信号を入射した直後の期間（立ち上がり期間）においてなまる。すなわち、コネクタ端子１５の電圧は、立ち上がり期間において、徐々に上昇してから一定値で安定する。

図１１（ｂ）には、パルス生成器２とコネクタ端子１５との間に抵抗器６とコンデンサ７との並列回路が配置される接続構成が示される。当該接続構成の場合、コネクタ端子１５の電圧波形は、立ち上がり期間において急峻となる。すなわち、コネクタ端子１５の電圧は、立ち上がり期間において、急激に上昇してから降下し、一定値で安定する。立ち上がり期間における電圧の上昇度は、コンデンサ７の容量によって調整される。

液体の浸透が生じた場合、浸透位置に応じたタイミングでコネクタ端子１５の電圧降下が生じる。電圧降下は、比較器３１の出力がハイレベルからローレベルに変化したことにより検知される。図１１（ａ）に示す電圧波形において、コネクタ端子１５に近い位置で液体の浸透が生じた場合、当該浸透による電圧降下を検知できない可能性がある。立ち上がり期間の電圧波形がなまっているため、液体の浸透による電圧降下が見えづらくなるためである。そのため、図１１（ｂ）に示されるように、パルス生成器２とコネクタ端子１５との間に抵抗器６とコンデンサ７との並列回路を配置することが好ましい。

（変形例７）
図１１に示されるように、パルス信号をコネクタ端子１５に入力した直後の立ち上がり期間においてコネクタ端子１５の電圧が不安定になりやすい。当該立ち上がり期間に酸の浸透位置からの反射波による電圧降下があったとしても、当該電圧降下を確認できない可能性がある。そこで、検知ケーブル１のうちコネクタ端子１５側の所定長の端部を、液体の漏洩のない安全場所に配設するようにしてもよい。言い換えると、検知ケーブル１のうちコネクタ端子１５から所定長さの端部を除く部分が液体の漏洩の検知対象範囲に敷設される。安全場所に配設される端部の長さは、立ち上がり期間でパルス信号が往復する長さ以上となるように定められる。これにより、液体の漏洩が想定される範囲の全域において、液体の浸透位置を精度良く検知することができる。

もしくは、検知ケーブル１におけるコネクタ端子１５側の端部に遅延回路が設けられてもよい。これにより、反射波がコネクタ端子１５に到達するタイミングを遅くすることができる。その結果、パルス信号をコネクタ端子１５に入力した直後の立ち上がり期間に反射波による電圧降下が生じることを回避できる。

（変形例８）
図１に示す位置検知システムが備える単位ケーブルは、図２に示す構成に限定されない。図１２は、図１に示す検知システムが備える単位ケーブルの別の例を示す断面図である。図１３は、図１に示す検知システムが備える単位ケーブルのさらに別の例を示す断面図である。

図１２に示されるように、２本の検知用心線１１，１２の各検知用心線上にも編組体２１が設けられてもよい。これにより、漏洩した液体が検知用心線１１，１２上の編組体２１に浸透し毛細管現象で線状にも液体が含浸するため、より検知性能が良好になる。

好ましくは、図１３に示されるように、図１２において編組体２０の外側（最外層）に編組体２２が設けられてもよい。編組体が二重に施されることで漏洩した液体がさらに浸透し易くなり、編組体２１や編組体２２に漏洩した液体がさらに留まりやすくなる。それにより、さらに検知性能が良好になるとともに２本の検知用心線１１，１２が傷付き難くなるなど、検知システム上の作業特性も向上する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 検知ケーブル、２ パルス生成器、３ 検知部、４ 調整部、５ 表示装置、６ 抵抗器、７ コンデンサ、１０ 単位ケーブル、１１，１２ 検知用心線、１１ａ，１２ａ 導体、１１ｂ，１２ｂ 可溶性絶縁被膜、１３，１４，１５，１６，１７，１８ コネクタ端子、１９ 終端抵抗器、２０～２２ 編組体、３１ 比較器、３２ 演算部、１００ 位置検知システム。

Claims (9)

1. 液体の浸透によってインピーダンスが変化する検知ケーブルと、
   前記検知ケーブルの一端に入射されるパルス信号を生成するパルス生成器と、
   前記パルス生成器が前記パルス信号を生成してから、前記検知ケーブルの前記一端の電圧値が閾値を下回るまでの検知時間に基づいて、前記液体の浸透位置を検知する検知部とを備える位置検知システムであって、
   前記閾値は可変であり、
   前記検知ケーブルの全長に応じて前記閾値を調整するための調整部をさらに備え、
   前記調整部は、前記検知ケーブルの全長が長くなるほど前記閾値を低下させる、位置検知システム。
2. 前記検知ケーブルは、少なくとも１本の単位ケーブルを含み、
   前記検知ケーブルの全長は、前記少なくとも１本の単位ケーブルの本数によって変更され、
   前記調整部は、前記検知ケーブルに含まれる前記少なくとも１本の単位ケーブルの本数の入力を受け付け、受け付けた本数に基づいて前記閾値を調整する、請求項１に記載の位置検知システム。
3. 前記検知部は、前記検知ケーブル上の２点間の距離と当該距離を前記パルス信号が往復するのに要する時間との相関関係を示す関数に前記検知時間を代入することにより得られる距離から補正量だけ短い距離を、前記検知ケーブルの前記一端から前記浸透位置までの距離として算出し、
   前記補正量は、前記検知時間が長くなるほど大きい、請求項１または２に記載の位置検知システム。
4. 前記パルス生成器は、一定時間間隔で複数回前記パルス信号を生成し、
   前記閾値は、複数回生成された前記パルス信号ごとに異なる、請求項１または２に記載の位置検知システム。
5. 前記調整部は、前記液体の種類に応じて前記閾値をさらに調整する、請求項１から４のいずれか１項に記載の位置検知システム。
6. 前記パルス生成器と前記検知ケーブルの前記一端との間に配置された、抵抗器とコンデンサとの並列回路をさらに備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の位置検知システム。
7. 前記検知ケーブルのうち前記一端から所定長さの端部を除く部分が前記液体の漏洩の検知対象範囲に敷設される、請求項１から６のいずれか１項に記載の位置検知システム。
8. 前記検知ケーブルにおける前記一端側に設けられた遅延回路をさらに備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の位置検知システム。
9. 液体の浸透によってインピーダンスが変化する検知ケーブルを用いて、前記液体の浸透位置を検知する位置検知方法であって、
   前記検知ケーブルの一端にパルス信号を入射するステップと、
   前記パルス信号を入射してから、前記検知ケーブルの前記一端の電圧値が閾値を下回るまでの検知時間に基づいて、前記液体の浸透位置を検知するステップとを備え、
   前記閾値は可変であり、
   前記検知ケーブルの全長に応じて前記閾値を調整するステップをさらに備え、
   前記調整するステップは、前記検知ケーブルの全長が長くなるほど前記閾値を低下させるステップを含む、位置検知方法。

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