JPH04168335A - 漏液監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、水道管などの管路からの液漏れ（漏水）を
監視する漏液監視装置に関する。

【従来の技術】

現在、都市水道での水漏れは相当量のものとなっており
、漏水箇所を早急に発見して復旧することが望まれてい
る。 このような水道管などの管路からの液漏れ（漏水）を監
視する場合、漏れてきた水などの液体に感応するセンサ
を設ければよいと考えられる。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、水道管などの管路は通常網の目のように
張り巡らされておりその全長は非常に長いのが普通であ
り、他方、センサは非常に狭い範囲の液漏れを検出する
だけのいわゆる点型のセンサであるから、そのため、そ
の全長で液漏れを検出しようとすると、きわめて多くの
センサを管路に沿って配置しなければならなくなって経
済的に実現困難であるとともに、たとえ配置できたとし
てもそこからの検出信号をどのように監視センターに送
るか、監視センターで漏水検出した箇所の位置確定をど
のように行うか、などの難問があり、結局、このように
多数のセンサを管路に沿って配置するということは現実
的ではないことになる。 この発明は、上記に鑑み、管路からの液もれを、その管
路の全長にわたって、液漏れ位置とともに、安価・容易
に検出することのできる、漏液監視装置を提供すること
を目的とする。

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、この発明による漏液監視装置
においては、管路とは熱的に実質的に絶縁され、且つ該
管路からの漏液に浸る位置において、該管路に添わされ
るよう配置された温度センシング用の光ファイバと、該
光ファイバの一端に接続され該光ファイバからの後方散
乱光を計測する後方散乱光計測装置とを備えることが特
徴となっている。

【作　　用】

一般に、光ファイバの一部を加温すると、その温度上昇
した部分での散乱光が増大する。そこで、光ファイバの
一端からパルス光を入射し、その−端に戻ってくる後方
散乱光を観測し、後方散乱光の強度によりその温度が計
測され、またパルス光の入射から後方散乱光が戻ってく
るまでの時間により温度上昇した位置が計測されること
になる。 一方、上記のような温度センシング用の光ファイバを水
道管などの管路に添わせて敷設し、この光ファイバを管
路とは熱的に絶縁し、且つ管路がら漏れてきた水などの
液体に浸るようにしておく。 すると、漏れてきた水などに浸ることによってその光フ
ァイバのその浸った箇所だけが池の部分と温度が異なる
ことになる。 そこで、この温度センシング用光ファイバの一端に後方
散乱光計測装置を接続して、その光ファイバの後方散乱
光を計測することにより、管路の全長のどこで漏液が生
じても、その漏液を、その箇所の位置とともに検出する
ことが可能となる。 後方散乱光計測装置は光ファイバの一端に設置するだけ
でよく、この装置が設置された場所から、管路の全長で
の漏液の監視を一括して行えることになる。 また、温度センシング用の光ファイバは１本の管路につ
き１本でよく、検出長さ当りの単価は非常に安価である
とともに、小型・軽量で敷設も容易である。 さらに、光ファイバは本質的に防爆性であって、高い安
全性を備えている。 そのため、網の目のように張り巡らされた水道管などの
管路の全長での漏液及びその位置の検出を、きわめて安
全に且つ安価・容易に行うことができる。

【実　施　例】

以下、この発明の一実施例について図面を参照しながら
詳細に説明する。第１図に示す実施例では、水道管１の
下側に発泡ポリエチレンや発泡スチロール等の透水性の
断熱材２が取り付けられ、さらにこの断熱材２の下に保
護・受水板３が取り付けられる。温度センシング用光フ
ァイバ４はこの保護・受水板３内に収納されるようにし
て、水道管１に添わされる。 保護・受水板３はたとえば金属板や樹脂板などからなり
、温度センシング用光ファイバ４を保護するとともに、
断熱材２を通して漏れてきた水を受ける機能を果たす。 これにより、水道管１で漏水事故が生じると、その漏れ
た水が断熱材２を通って保護・受水板３で受けられて滞
留し、温度センシング用光ファイバ４がその水に浸され
ることになる。 すると、温度センシング用光ファイバ４の温度が変化す
ることになるため、この温度センシング用光ファイバ４
の一端に後方散乱光計測装置を接続しておけば、その温
度変化箇所つまり漏水箇所を検出することができる。す
なわち、この水道管１が地中に埋められているとすると
、地中の温度は一定である。他方、水道管１内に流れて
いる水の温度は、夏期、秋期では地中の温度よりも低く
、冬期、春期では地中の温度よりも高い。そのため水道
管１から漏水がなければ温度センシング用光ファイバ４
の周囲温度も一定であるが、漏水があると、その水で温
度が変化して、漏水箇所の検出が可能となる。 断熱材２は、水道管１の温度が直接温度センシング用光
ファイバ４に伝わらないようにするためのものである。 そのため、温度センシング用光ファイバ４が水道管１に
直接接触しないよう温度センシング用光ファイバ４を水
道管１がら一定距離だけ離して埋設することができれば
断熱材は不要であるが、一般にはこのような工事は施工
上手間がかかるし、管路の変形などによってそれらの間
の相対位置が変化し相互に接触することもある。 そのため、上記のように透水性の断熱材２を設ければ、
温度センシング用光ファイバ４が水道管１自体の温度に
直接影響されないようにする構造を簡便に実現でき、信
頼性の向上に役立つ。 また、保護・受水板３は、必ずしも必要であるというわ
けではないが、上記のように設ければ温度センシング用
光ファイバ４を確実に漏水に浸して温度変化を生じさせ
ることができるので、これを設けることが望ましい。 温度センシング用光ファイバ４としては、通常の通信用
光ファイバを用いることができる。たとえばエポキシア
クリレートやウレタン樹脂などのプライマリ−コートを
持ち、さらにその上に金属管やＦＲＰ、ＣＦＲＰなどの
シースを設けた、シングルモード用の石英系光ファイバ
や、ＧＩ型光ファイバなどを用いることができる。なお
プライマリ−コートとしてはヤング率の大きい材料を薄
くつけることが好ましい。 この実施例では外径４０ｍｍの水道管１に厚さ６０ｗｌ
１１１の発泡スチレンでなる断熱材２を取り付けた。 保護・受水板３は、厚さ０．５＋＋ｎｙ＋の亜鉛鍍金鉄
板から作っている。温度センシング用光ファイバ４とし
てコア径５０μｍ、外径１２５μｍのＧＩ型光ファイバ
にステンレススチール被覆したものを用いている。 この温度センシング用光ファイバ４の一端には、後方散
乱光計測装置が接続される。この後方散乱光計測装置か
ら温度センシング用光ファイバ４の一端にパルス光を入
射すると、そのパルス光が温度センシング用光ファイバ
４を長さ方向に伝搬して行くとき、その長さ方向の各位
置で散乱を生じる。これによる後方散乱光は、温度セン
シング用光ファイバ４の長さ方向各位室に対応した時間
遅れで順次戻ってくるため、時間ごとの後方散乱光強度
を計測することにより、各位置での散乱光強度を求める
ことができる。そしてこの散乱光強度は温度依存性を有
しているため、温度センシング用光ファイバ４の長さ方
向各位室での温度、すなわち漏水の有無を検出すること
ができる。 光ファイバの後方散乱光の計測法としては、０ＴＤＲ（
Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅ
ｃｔｏｍｅｔｒｙ）法、トＯＴＤＲ（Ｒａｍａｎ　０ｐ
ｔｉｃａｌ　ＴｉＩｎｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃ
ｔｏｍｅｔｒｙ）法、ＯＦ　Ｄ　Ｒ（０ｐｔｉｃａｌ　
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　　ＤｏｍａｉｎＲｅｆ　ｌｅｃｔ
ｏｍｅｔｒｙ）法等を採用できる。この実施例では後方
散乱光計測装置として、第２図で示すような、温度分解
能±１°Ｃ１距離分解能Ｉ　ＴＩＩのラマン散乱光検出
型０ＴＤＲ装置（Ｒ−ＯＴＤＲ装置）を用いている。 水道管１の漏水を検出する場合、水道管１が網の目のよ
うに多数張り巡らされているので、できるだけ多数の水
道管１を一つの後方散乱光計測装置で一括監視すること
が望まれる。そのため、水道管１の各々に設けられた多
数の温度センシング用光ファイバ４を切り換えてそれら
の後方散乱光を順次計測することが必要となる。この第
２図で示す後方散乱光計測装置の場合、多数の温度セン
シング用光ファイバ４を機械式光スィッチ７で切り換え
る構成をとっている。 すなわち、この後方散乱光計測装置では、第２図に示す
ように、レーザ光源５からのレーザ光を分光器６を経て
機械式光スィッチ７に送り、各温度センシング用光ファ
イバ４に順次入射するようにしている。レーザ光源５と
してはここではレーザダイオードで励起したＮｄ：ＹＬ
Ｆレーザを用い、コンピュータ１１の制御下、波長１．
３μｍのレーザをパルス状に発生している。温度センシ
ング用光ファイバ４の数はたとえば１０本とし、これら
を機械式光スィッチ７で切り換える。この機械式光スィ
ッチ７は光コネクタを機械的に移動して切り換えるもの
で、ここでは切換寿命１００万回、挿入損失０．７ｄＢ
のものを用いた。この機械式光スィッチ７はコンピュー
タ１１で制御され、１０　’Ｏｍ５ｅｃの切換速度で切
り換えられる。 温度センシング用光ファイバ４において戻ってきた後方
散乱光は機械式光スィッチ７を経て分光器６に送られ、
ストークス光の成分と反ストークス光の成分とに分けら
れ、それぞれ受光素子８により電気信号に変換された後
、アンプ９を通してデジタル平均１ヒ処理回路１０に送
られる。このようなパルス光入射−後方散乱光検出のプ
ロセスを機械式光スィッチ７を高速に切り換えながら多
数回繰り返してストークス光成分と反ストークス光成分
の多数のデータを得て、それらを各温度センシング用光
ファイバ４ごとに平均化処理し、その結果をコンピュー
タ１１に送る。コンピュータ１１ではストークス光成分
のデータと反ストークス光成分のデータとの比をとると
ともに、その結果の時間軸方向の分布を得て、それを各
温度センシング用光ファイバ４ごとに表示する。これに
より、多数の水道管１において、毎秒１リツターで土中
に流出する漏水箇所の即時の検出ができな。 なお、機械式光スィッチ７は損失は低く且つ切換光フア
イバ数も多数とすることができるという長所があるが、
切換速度、寿命に制限があり、そのため、これに代えて
電気的切換スイッチを用いることも考えられる。電気的
切換スイッチを用いる場合、後方散乱光計測装置はたと
えば第３図のように構成できる。すなわち、レーザ光源
５からのパルス光は光フアイバカプラ１２で分配して分
光器６を経て各温度センシング用光ファイバ４に同時に
入射する。温度センシング用光ファイバ４の後方散乱光
は分光器６によりストークス光成分と反ストークス光成
分とに分離され、それぞれの温度センシング用光ファイ
バ４につきこれらの各成分の光が受光素子８により電気
信号に変換されアンプ９により増幅される。この電気信
号が、電気的切換スイッチ１３により各成分ごとに切り
換えられる。この電気的切換スイッチ１３により、温度
センシング用光ファイバ４の各々についての、各成分の
電気信号がデジタル平均化処理装置１０に送られる。こ
のような電気的切換スイッチ１３を用いた場合、温度セ
ンシング用光ファイバ４の数に制限があるが、損失が低
く、且つ信頼性が高いという利点が得られる。

【発明の効果】

この発明の漏液監視装置によれば、管路の全長のどこで
漏液が生じても、その漏液箇所の位置を検出することが
可能で、且つ管路の全長での漏液の監視を一括して行え
ることになる。また、温度センシング用の光ファイバは
、安全・安価・小型・軽量で敷設も容易であって、管路
の長い距離においてきわめて容易且つ安価に漏水監視を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を模式的に示す断面図、第
２図は上記実施例にががる後方散乱光計測装置の構成を
表すブロック図、第３図は他の実施例にかかる後方散乱
光計測装置の構成を表すブロック図である。 １・・・水道管、２・・・断熱材、３・・・保護・受水
板、４・・・温度センシング用光ファイバ、５・・・レ
ーザ光源、６・・・分光器、７・・・機械式光スィッチ
、８・・・受光素子、９・・・アンプ、１ｏ・・・デジ
タル平均化処理装置、１１・・・コンピュータ、１２・
・・光フアイバカプラ、１３・・・電気的切換スイッチ
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）管路とは熱的に実質的に絶縁され、且つ該管路か
   らの漏液に浸る位置において、該管路に添わされるよう
   配置された温度センシング用の光ファイバと、該光ファ
   イバの一端に接続され該光ファイバからの後方散乱光を
   計測する後方散乱光計測装置とを備えることを特徴とす
   る漏液監視装置。