JPH04507002A - 漏洩検出装置 - 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】 漏洩検出装置 本発明は、漏洩検出装置、特に、化学物質又は炭化水素を含む液体の地下貯蔵タ ンクの漏洩検出装置に関するものである。

狛吸の背景 環境保護症（ＥＰＡ）の規則は、燃料油、加熱油及びガソリンのような炭化水素 を含む液体を貯蔵する地下貯蔵タンクの漏洩検出装置を要求している。ＥＰＡは 、米国内には、７５０．０００箇所の基地に約２百万個のタンクがあり、その５ 分の１のタンクに漏洩が生じていると推定している。

漏洩検出装置の主たる問題点は、温度変化に起因する貯蔵液体の容積の変化に対 応することである。炭化水素を含む流体は比較的大きい膨張率を有するため、漏 洩を生じない場合でも、温度低下の結果、タンク内の液体の容積が著しく減少す る虞れがある。勿論、かかる変化を補償しなかったならば、温度変化に起因する 液位の変化と漏洩とを区別することは出来ない。

タンク内の流体を測定しかつ漏洩を検出するための各種の装置が提案されている 。例えば、ホール（Ｉｏｈｒｌ）　ヘの米国特許第４．２４４．２１８号及び同 第４．３８７．７７８号は、ロードセルに接続され、タンク内の液体内に伸長す るプランジャを備える流体測定装置に関するものである。しかし、これら特許に 記載された装置は、広範囲の較正を必要とする。グツドウィン（Ｇｏｏｄｗ　ｉ 　ｎ　）への米国特許第３．１６７７、、．３５６号は、液体の計量方法に関す るものであり、測定すべき液体中に浸漬させた本体を備えている。この本体は、 釣合いビームの一端により支持される。

ハンゼル（Ｈａｎｓｅり等への米国特許第４．３００．３８８号は、液体中に伸 長しかつバランスにより支持されたセンサを備える漏洩測定装置を開示している 。該センサは、タンク内の炭化水素の蒸発を補償するカップ部分を備えている。

該センサには液体が充填されており、このセンサは慎重に較正しなければならな い。

セネズ（Ｓｅｎｅｓｅ）等への米国特許第４．４５３．４００号、同第４．６０ ４．８９３号及び同第４゜６３０、４６７号は全て、漏洩検出器、及び電球から の光をフォトレジスタに向けるその使用方法に関するものである。電球及びフォ トレジスタは固定状態に保持される一方、フォトレジスタはフロートの頂部に保 持されたインディアインギ溶液のカップ内に浸漬される。フォトレジスタを覆う 溶液の液位は、フロートの位置に従って変化するため、フロートの僅かな垂直方 向への動きがフォトレジスタにより検出される。

介ＩＢＡ（Ｄ４閂歴 本発明の幾つかの特徴のうち、炭化水素を含む液体用の略円筒状の地下貯蔵タン クの改良、された漏洩検出装置を提供する点が注目される。該装置は、同一高さ のタンクの対応する横表面領域に対し術的間係にてその垂直方向の長さに沿って 変化する外面形状を備える特別な形状のディスプレイサーを備えている。更に、 該ディスプレイサーは、熱膨張率の極めて小さい材料にて製造される。該装置は 温度変化に起因するタンクの容積の変化を補償する一方、漏洩を示すタンク内の 液体の体積の極めて僅かな変化を検出する。本発明の漏洩検出装置は、使用時の 信頼性が高く、有効寿命が長くかつ比較的容易にしかも経済的に製造し得るもの である。本発明のその他の特徴の一部は、以下の説明及び添付図面から明らかに なるであろう。

図面の簡単な説明 第１図は、液体タンク内に吊り下げたディスプレイサーを備える本発明の各種の 特徴を具体化する漏洩検出装置の正面図、第２図は、第１図のディスプレイサー の拡大正面図、第３図は、ディスプレイサーの下端の拡大正面図、第４図は、デ ィスプレイサーの上端の同様の図、第５図は、ロードセル、及びディスプレイサ ーを該ロードセルに接続する支持ケーブルを示す正面図、 第６図は、コンピュータにより受け入れ可能であるようにロードセルの出力信号 を調整する回路を示すブロック図である。

幾つかの図面を通じ、対応する構成要素は対応する参照符号で表示する。

好適な実施例の説明 添付図面を参照すると、ガソリン又は加熱油のような炭化水素を含む液体を保持 するタンクの液体の漏洩検出装置が第１図に全体として参照符号２０で示しであ る。該タンク２２は、例えば、略円筒状である地下ガソリン貯蔵タンクとするこ とが出来、該タンクはタンク本体から上方に伸長しかつタンクの内部に連通ずる 中央に配置したパイプ２４を備えている。一般的なガソリン貯蔵タンクは、内径 約２．４３ｍ　（８フイート）である。漏洩検出装置２０．は、垂直軸線を有し かつタンク内の液体の略全高さに沿って伸長する細長いディスプレイサー２６を 備えている。第５図に最も良（図示するように、該ディスプレイサーの上端２８ は、望ましくはケーブル３２の形態の支持手段によりパイプ２４の頂部付近に支 持されたロードセル３・０に取り付けられる。ディスプレイサー２６の下端３４ は、タンク底部から僅かに上方の位置にある。内径約２．４３ｍ（８フイート） の−例としてのタンクの場合、下端３４は底部から約６．３５ｍｍ（約１／４イ ンチ）ぐらい離間させることが出来る。

アルキメデスの原理に従い、静止流体中に浸漬させた物体は、押し除けた流体の 重量に等しい垂直力の作用を受ける。ディスプレイサー２６の重量は、押し除け た流体の重量以上か又はその押し除けた重量に等しいため、ロードセル３０はデ ィスプレイサー２６の重量から押し除けた流体の重量を引いた値に等しい出力を 提供する。タンク２２内の流体の温度は液位に関係なく一定であった（熱層化を 生じない）と仮定する。更に、流体の温度が一定に維持されていると仮定する。

こうした仮定の下、ロードセルの出力の変化は、タンクの液位の変化を示す。

より具体的には、タンクから液体を送出していないのに、ロードセルの出力が変 化することはタンクに漏洩が生じていることを示す。

これら何れの仮定も実際の適用には、意味がない。液体の熱層化が生じ、大気温 度は特に２４時間の期間中に著しく変化する。更に、炭化水素を含む液体は極め て大きい熱膨張率を有する。例えば、ガソリンの膨張率は１’Ｃ当たり０．００ ６である。１０．０００ガソリンを保持する直径約２．４３ｍ（８フイート）の −例としてのタンクの場合、１″Ｃの温度上昇は、約２２．７　ｊ（約６ガロン ）の増加に匹敵する。故に、従来のディスプレイサーの場合、ロードセルの出力 の変化は液位が温度変化又は漏洩の何れかに起因して変化していることを示す。

本発明のディスプレイサー２６は、１００当たり２０Ｘ１０〜６以下の膨張率の 小さい材料にて形成される。更に、かかるディスプレイサー２６の断面積は、プ ローブの全長に沿った任意の点にてタンクの横断面積に正比例する。その結果、 ロードセルの出力は、保持される流体の体積ではなく、その質量に関係する。温 度変化は、体積を増大させる一方、漏洩が全（生じてないと仮定した場合、密度 が減少し、流体の質量は一定である。ロードセルの出力は質量の変化に関係する ため、この出力を利用して流体の漏洩を知ることが出来る。

より具体的には、ディスプレイサー２６は、線膨張率（１６Ｃ当たり）が３゜２ Ｘ１０−’のパイレックス（Ｐｙｒｅｘ）のようなガラス、熱膨張率０．４５Ｘ １０−６の石英、又は熱膨張率３乃至４Ｘ１０−’の磁器にて形成することが望 ましい。

ディスプレイサーは、それぞれ上方半殻体３６及び下方半殻体３８にて形成する ことが出来る。少な（とも下方半殻体３８は、キャビティ４０を有している。約 ２．４３ｍ　（８フイート）の−例としてのディスプレイサーの場合、キャビテ ィを画成する半殻体、又は２つの半殻体の肉厚は約１２．７ｍｍ　（約０．５０ インチ）乃至約３．８１ｍｍ（約０．１５０インチ）の範囲にあることが望まし い。

−例としてのディスプレイサーの重量は、約８．８４５ｋｇ　（約１９．５ボン ド）であることが望ましい。ディスプレイサーの殻体と所望の重量との間の不足 重量は、半殻体を接続してディスプレイサーを完成させる前に、鋼又は鉛ショッ トのようなバラストをディスプレイサーの下方半殻体３８のキャビティ内に加え ることにより補正することが出来る。ねじ付きロッド４２等がディスプレイサー の上方半殻体の頂部から伸長し、ディスプレイサーのケーブル３２への接続を容 易にすることが望ましい。

円筒状タンク２２は、典型的に炭化水素を含む液体の熱膨張率に比べて比較的小 さい熱膨張率を有する材料にて形成される。かかるタンクは、通常、鋼（２６− １０−’）又はアルミニウム（２３Ｘ１０−’）にて形成される。ディスプレイ サーには存在しないタンクの膨張を制限するファクタが存在するため、ディスプ レイサーの材料は、タンクの材料より熱膨張率が小さいものであることを要する 。

第１に、地下タンクを囲繞する土壌が吸熱体として機能することである。第２に 、タンク周囲の裏込めに使用される土壌はタンクの膨張を物理的に制限する働き をすることである。即ち、温度変化に起因するディスプレイサー２６の形状の変 化は、その温度変化に起因するタンク２２の形状の変化を直接反映するものであ る。

タンクがディスプレイサーと同様に温度変化に起因するその自然の収縮又は膨張 が制限されないならば、タンク及びディスプレイサーは同一の材料にて形成する ことが可能である。しかし、実際には、タンクは温度変化に起因する形状の変化 が著しく制限される一方、ディスプレイサーは著しく自由であり（その環境に影 響されない）、ディスプレイサーは熱膨張率の小さい材料にて形成し、その結果 、ディスプレイサーの変化がタンクの変化に概ね一致するようにしなければなら ない。

パイプ２４及びケーブル３２は、熱膨張率の略等しい材料にて形成する必要があ る。これは、ケーブルが温度変化に伴ないパイプの膨張又は収縮と等しく変化し ない場合、ロードセル３０に作用する力は貯蔵した液体の質量の変化に関係なく 変化するからである。各々に鋼を使用するようなパイプ及びケーブルに熱膨張率 の略等しい（１パーセントの範囲内）の材料を選択することにより、温度変化に 起因するパイプの膨張又は収縮を補償することが可能となる。

ディスプレイサー２６の径と直径約２．４３ｍ（８フイート）の−例としてのｄ ＝ディスプレイサーの直径 ｍ＝タンクの内側の最大高さ ｈ＝タンク底部からの距離 内径約２．４３ｍ　（８フイート）の−例としてのタンクの場合、ディスプレイ サーの最大直径は、タンク底部から約１２１．９２ｃｍ（４８インチ）の位置に あり、−例として、約８．８９ｃｍ　（３，５インチ）の最大直径とすることが 出来る。

直径約２．４３ｍ（８フイート）の−例としてのタンクに対する上記等式は、デ ィスプレイサーがタンクに着座しないように小さい空隙があるディスプレイサー の底部を除いて、ディスプレイサー２６の断面積とタンク２２の断面積との比が タンクの任意の高さにて一定であることから得られるものである。タンクは正円 形の円筒状であるため、該タンクの長さは一定である。タンク底部から所定の距 離における水平位（Ｃ）の長さは次式で表される。

ｃ＝２　Ｒ”−（Ｒ−ｈ）”　＝　２？　（２）ここで、 Ｒ＝タンクの半径 Ｄ（タンク直径）＝２Ｒを代入すると、その理由： （Ａ）ディスプレイサーの断面積と弦の長さくｃ）の比が一定である。

（Ｂ）ｃＬ、、がタンクの中間の高さにおけるディスプレイサーの直径とする場 合、タンクの中間の高さにおけるディスプレイサーの面積は、（ｄ□、／２）２ πとなり、 （ｄ、、、／２）　２π　＝　一定　（４）タンク内部の特定の高さにおけるデ ィスプレイサーの面積は次の通りとなる。

タンク内部の特定の高さにおけるディスプレイサーの直径は次の通りとなる。

タンクの直径が約２４３．８ｃｍ　（９６インチ）でディスプレイサーの最大直 径が約８．８９ｃｍ　（３，５インチ）の−例の場合、タンクの高さの関数とし て温度センサ４４がその略中間にてディスプレイサーの外面上に配置される。該 温度センサ４４は、保護外側シースで被覆することが望ましく、熱電対のような 抵抗型の温度エレメントとすることが出来る。温度センサ４４からの導線（図示 せず）は、ロードセル３０を保持する同一の支持体４６に接続することが出来る 。支持体４６は、パイプ２４の上端においてキャップの形態とすることが出来る ０パイプの上端及びキャップは、地面の高さでカバー５０を有する入口ハウジン グ４８上に配置することが望ましい。ケーブルコネクタ５２は支持体４６に取り 付け、ロードセル及びセンサの出力を保持する電気ケーブル５４は、カバー５０ を通って伸長し、タンク２２から遠方に配置される第６図のブロック図に示した 回路に信号を送る。

温度センサ４４の出力は漏洩の存在の有無を判断する働きはしないが、この出力 は体積の換算に使用することが出来る。上述のように、ロードセルの出力は保持 した液体の質量を表示する。液体の平均温度で因数分解することにより、その質 量は、タンク中身のガロン単位による測定値に換算することが出来る。これは在 庫の評価及び管理に有用である。

ロードセル３０は、少なくとも１００．０００対１の分解能を備え、特に、１． ０００．０００対１の分解能を備えることが望ましい。かかる分解能は、石英結 晶技術により容易に実現される。第６図に示した回路は従来型式とすることが出 来る。該回路はロードセル３０及びセンサ４４の出力を測定し、その出力をイン ターフェイス回路６０を介してコンピュータ回路（図示せず）への特定な入力に 変換する変換回路５８の電源５６を備えると記載すれば十分である。コンピュー タは、特に、プログラムを組み込み、漏洩の測定値（ガロン／時間）及びタンク 内の全ガロン量を瞬間的に表示することが可能である。コンピュータは、又漏洩 が所定の値を上廻る場合、警報状態を表示するようにプログラムを組むことも出 来る。

上記に鑑み、本発明の幾つかの目的が実現され、その他の有利な結果が得られる ことが明らかであろう。

本発明の範囲から逸脱せずに上記の構造に各種の変形例が可能であるため、上記 説明に含まれ又は添付図面に示した全ての事項は、単に一例に過ぎず、限定的な 意味を有するものと解釈されるべきではない。

ＦＩＧ、１ 補正帯の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の７第１項） 平成　４年　２月　７日ｌ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．水平軸線を中心として略対称である略円筒状のタンクであって、ガソリン又 は加熱油のような化学物質又は炭化水素を含む液体を保持し、上方に伸長しかつ 該タンクの内部と連通するパイプを備えるタンクからの液体の漏洩検出装置にし て、 垂直軸線を有しかつ前記タンク内の液体の略全高さに沿って伸長すると共に、上 端及び下端を有する細長いディスプレイサーであって、その下端は前記タンクの 底部に近接するが、該底部から離間して終端となり、更に、１℃当たり２０×１ ０−６以下の線膨張率を有する材料にて形成され、前記垂直軸線を通る面を中心 として略対称であり、回転表面である外面を有し、前記タンク内の同一高さにお けるタンクの水平表面積に対応するその長さに沿って径の異なるディスプレイサ ーと、 前記液体内に配置された前記ディスプレイサーの重量を表示する表示手段と、前 記パイプの内側を伸長しかつ前記ディスプレイサーの上端を前記表示手段に接続 する支持手段とを備えることを特徴とする漏洩検出装置。
2. ２．請求の範囲第１項に記載の漏洩検出装置にして、前記表示手段が、ロードセ ルであって、前記ディスプレイサーにより前記ロードセルに加えられる力に関係 する出力周波数を提供し、１００，０００対１の最小分解能を有するロードセル を備えることを特徴とする漏洩検出装置。
3. ３．請求の範囲第１項に記載の漏洩検出装置にして、前記ディスプレイサーが略 次式に従って、タンク内の高さに沿って直径が変化することを特徴とする装置。 ｄ＝２√（ｄｍｎｘ／２）２π■　＊　√２ＤＨ−ｈ２ここで、 ｄ＝高さｈにおける前記ディスプレイサーの直径ｄｍｎｘ＝前記ディスプレイサ ーの選択最大径Ｄ＝タンクの直径（タンクの最大高さ）ｈ＝タンク底部からの高 さ
4. ４．請求の範囲第１項に記載の漏洩検出装置にして、前記液体の温度を測定する ために使用されるセンサであって、前記ディスプレイサーの中間点付近に位置決 めされるセンサを更に備えることを特徴とする装置。
5. ５．請求の範囲第１項に記載の漏洩検出装置にして、前記ディスプレイサーがガ ラスにて形成されることを特徴とする装置。
6. ６．請求の範囲第１項に記載の漏洩検出装置にして、前記ディスプレイサーが磁 器にて形成されることを特徴とする装置。
7. ７．請求の範囲第１項に記載の漏洩検出装置にして、前記ディスプレイサーが石 英にて形成されることを特徴とする装置。
8. ８．請求の範囲第１項に記載の漏洩検出装置にして、前記ディスプレイサーによ り担持されかつ前記ディスプレイサーの中間点付近に配置される温度センサを更 に備えることを特徴とする装置。
9. ９．請求の範囲第１項に記載の漏洩検出装置にして、前記ディスプレイサーがバ ラストを受け入れる内部キャビティを備えることを特徴とする装置。
10. １０．請求の範囲第１項に記載の漏洩検出装置にして、前記パイプ及び前記支持 手段が相互に１パーセント以下の線膨張率を有する材料にて形成されることを特 徴とする装置。
11. １１．水平軸線を中心として略対称である略円筒状のタンクであって、ガソリン 又は加熱油のような化学物質又は炭化水素を含む液体を保持し、上方に伸長しか つ該タンクの内部と連通するパイプを備えるタンクからの液体の漏洩検出装置に して、 垂直軸線を有しかつ前記タンク内の液体の略全高さに沿って伸長すると共に、上 端及び下端を有する細長いディスプレイサーであって、その下端は前記タンクの 底部に近接するが該底部から離間して終端となり、更に１℃当たり２０×１０− ６以下の線膨張率を有する材料にて形成され、前記垂直軸線を通る任意の面を中 心として略対称であり、回転表面である外面を有し、前記タンク内の同一高さに おけるタンクの水平表面積に対応するその長さに沿って径が異なり、その中間点 付近にて最大の水平方向断面積を有し、スペーサの重量が前記タンク内の液体の 質量に対応するディスプレイサーと、前記液体内に配置された前記ディスプレイ サーの重量を表示する、前記パイプに隣接して支持されたロードセルと、 前記パイプ内を伸長しかつ前記ディスプレイサーの上端を前記表示手段に接続す る支持手段とを備えることを特徴とする装置。
12. １２．水平軸線を中心として略対称である略円筒状のタンクであって、ガソリン 又は加熱油のような化学物質又は炭化水素を含む液体を保持し、上方に伸長しか つ該タンクの内部と連通するパイプを備えるタンクからの液体の漏洩検出装置に して、 垂直軸線を有しかつ前記タンク内の液体の略全高さに沿って伸長すると共に、上 端及び下端を有する細長いディスプレイサーであって、その下端は前記タンクの 底部に近接するが該底部から離間して終端となり、更に１℃当たり２０×１０− ６以下の線膨張率を有する材料にて形成され、前記垂直軸線を通る任意の面を中 心として略対称であり、回転表面である外面を有し、その重量が前記タンク内の 液体の質量に対応出来るようにした形態を備えるディスプレイサーと、前記液体 内に配置された前記ディスプレイサーの重量を表示する、前記パイプの上端に隣 接して支持されたロードセルと、前記パイプ内を伸長しかつ前記ディスプレイサ ーの上端を前記表示手段に接続する支持手段と、 前記ディスプレイサーによって担持されかつ前記ディスプレイサーの中間点付近 に隣接して配置された温度センサであって、これにより、前記ロードセルの出力 が前記液体の質量に対応し、前記センサの出力を使用して、前記タンク内の液体 の容積を表示する温度センサとを備えることを特徴とする装置。