JPH0545315A

JPH0545315A - 水検出装置

Info

Publication number: JPH0545315A
Application number: JP4016710A
Authority: JP
Inventors: Alfonso Niemand; ニーマンドアルフオンソ
Original assignee: Sasol Oil & Fertilizers Pty Ltd
Current assignee: Sasol Oil & Fertilizers Pty Ltd
Priority date: 1991-02-01
Filing date: 1992-01-31
Publication date: 1993-02-23
Also published as: EP0497373A1

Abstract

(57)【要約】【目的】容易かつ短時間のうちに検出を行える水検出
装置を提供する。【構成】プローブ12内にメタルコア16と編状体20とを
設けて、水検知部を構成する。プローブ12から導かれる
ケーブル14において、プローブ12から離れた位置に、電
子回路40が設けられる。回路40には発光ダイオード58が
設けられる。プローブ12が水中に位置されたときには、
発光ダイオード58が発光する。プローブ12が非水の液中
に位置されたときには、発光ダイオード58は発光しな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水検出装置に関する。
詳細には、本発明は、たとえば貯蔵容器内における液化
炭化水素のような非水の液体中における水の存在を検出
するための、水検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリン、ガソリン／アルコール混合
液、ディーゼル燃料、パラフィン、航空燃料などの低粘
度の炭化水素液が静止状態にあるとき、たとえば貯留容
器やタンクに貯留されるときには、それらに含まれる水
分が沈降して、前記容器やタンクの底部において水の層
が生じることを、本出願人は認識している。もし水が存
在する場合には、この水の層を除去するために必要な処
理をとることができるように、そのような水の沈降が生
じているかどうかを容易に判定できることがきわめて重
要である。従来、このようなタンクの底部における水の
層を検出するときには、棒体すなわち浸漬棒の先端に、
たとえばアメリカ合衆国テキサス州ヒューストンのカラ
ーカットプロダクツ社の商品名「KOLOR-CUT M2」など
の水指示ペーストの塊を取り付け、この棒体を炭化水素
液の貯留容器の天井部の出入口を通ってその内部に挿入
して、ペーストの塊を容器の床部に接触させ、この棒体
を引き出し、ペーストの色彩を観察して、タンク内の底
部における水の層の存在を示す色彩の変化の有無を調べ
ている。上述のKOLOR-CUT M2では、水の存在により、そ
の色彩が錆色から薄茶色に変化する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の方法では、作業が困難になるとともに、時間を要
し、製品寿命がしばしば短命化し、さらに試験結果であ
る色彩の変化がしばしば不明確になるという欠点があ
る。

【０００４】そこで本発明は、このような欠点を少なく
とも緩和する水検出装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の水検出装置は、携帯式の長尺プローブと、この
プローブ内に設けられた水検知手段と、このプローブの
一端から導かれる可撓性の接続部材と、前記プローブか
ら離れた位置で前記可撓性接続部材に接続されるととも
に、前記水検知手段に相互動作可能に接続され、かつ前
記水検知手段が水中に位置されたときには信号を発する
とともに、非水の液中に位置されたときには信号を発し
ない携帯式の指示手段とを有する。

【０００６】

【作用】このようなものであると、使用時には、プロー
ブは、可撓性の接続部材により、上述の低粘度の炭化水
素液などで代表される非水の液体を貯留した容器やタン
クの出入口を通って、その底部に到達するまで降下され
る。そして沈降している水が検知手段にて検知され、指
示手段がこのような水の存在を指示する。

【０００７】水検知手段は、プローブにおいて同心状に
配置された一対の電極で構成することができる。一方、
可撓性の接続部材は導電ケーブルの形態とすることがで
きて、このケーブルの導線は、このケーブルの一端にお
いて、前記電極に接続される。指示手段は、ケーブルの
他端において導線に接続された電気回路にて構成するこ
とができる。

【０００８】プローブは、一方の電極を構成する外部導
電スリーブと、このスリーブの内部に沿って延びる他方
の電極とを有することができる。スリーブは、液体を内
部に入り込ませるための、少なくとも一つの開口を有す
ることができる。

【０００９】ケーブルは同軸ケーブルにて構成できる。
この同軸ケーブルは、導電性のメタルコアと、このコア
の周囲に設けられた電気絶縁性のプラスチック材料から
なる内部層と、この絶縁内部層の周囲に設けられた導電
性のメタルメッシュと、このメッシュの周囲に設けられ
た電気絶縁性材料からなる外部層とによって構成されて
いる。このメッシュがプローブのスリーブの一端に接続
されるとともに、ケーブルの絶縁内部層とメタルコアと
がスリーブ内に突き出てその他端に向かい合うように構
成することができる。コアはスリーブの前記他端に近接
した位置で露出状態とされて、前記他方の電極を構成す
ることができる。コアの先端は、スリーブの他端に設け
られた電気絶縁シールに固定することができる。

【００１０】本装置は、プローブから離れた位置におけ
るケーブルの端部に接続されるポケットサイズの携帯ホ
ルダを備えることができ、このホルダは、電気回路のハ
ウジングとして機能することができる。この電気回路
は、一方の電極に接続されるとともに、ハウジング内に
収容された直流（ＤＣ）電池の一方の端子に接続された
第１の回路部を有することができ、この第１の回路部に
は、少なくとも一つの抵抗と、この電気回路に電源を投
入するためにホルダの外部から操作可能な第１のスイッ
チとが設けられる。また電気回路は、他方の電極と電池
の他方の端子とに接続された第２の回路部を有すること
ができ、この第２の回路部には、抵抗と、やはりホルダ
の外部から操作可能な第２のスイッチとが設けられる。
さらに電気回路は、第１の回路部と第２の回路部とを結
ぶ第３の回路部を有することができる。この第３の回路
部には、信号発送器と、さらなる抵抗と、スイッチング
素子としての適当なトランジスタとが設けられる。これ
ら抵抗とトランジスタとは、次のようにして選択され
る。すなわち、第１および第２のスイッチを動作させた
場合において、電極が水中に位置されているときには信
号発送器が信号を発送させるとともに、非水液中に位置
されているときには信号を発生させないという動作が可
能なように選択される。信号発生器すなわち警報器は、
動作時に発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）にて構成す
ることができる。このため、ＬＥＤの発光によって信号
が形成される。

【００１１】電気回路は、第１の回路部と第２の回路部
との間にわたる電池テスト部を含むことができる。この
電池テスト部は第３のスイッチを有し、第１、第２およ
び第３のスイッチを動作させた場合において、電池の能
力が十分なときにのみ、ＬＥＤが発光するように構成さ
れる。

【００１２】

【実施例】図面において、参照番号10は、本発明にもと
づく携帯式の水検出装置を示す。この装置10は、参照番
号12によって示される長尺のプローブすなわちセンサを
有し、このプローブから、可撓性の絶縁同軸の電気ケー
ブル14が導かれている。電気ケーブル14は、その内部に
メタルコア16を有する。電気絶縁性のプラスチック材料
18がコア16の周囲に配置され、この内部絶縁層18の周囲
には、外部メタルメッシュすなわち編状体20が設けられ
ている。電気絶縁製の材料からなる外部層22が、メッシ
ュすなわち編状体20の周囲に設けられている。

【００１３】プローブ12は、ステンレス鋼製の外チュー
ブ24を有する。このチューブ24の一端26には、ケーブル
14のメタルメッシュすなわち編状体20がクランプ状態で
取り付けられており、またケーブルの一部分がチューブ
24内へ突き出ている。このように内部絶縁層18は、チュ
ーブ24に沿いその他端28に向けて延びるが、しかしこの
他端からある程度の距離をおいて止まっている。ケーブ
ルのメタルコア16の一部分は、チューブの他端28に近接
した位置で露出されるとともに、このチューブの他端28
に設けられた電気絶縁性シール30に固定される。チュー
ブ24における他端28の近傍には、このチューブ24内に液
体を入り込ませるための複数の開口32が設けられてい
る。普通には、このチューブ24は、長さが少なくとも30
cm、たとえば30cmから50cmの間に形成され、外径が少な
くとも６mm、たとえば６mmから10mmの間に形成され、そ
して壁厚が約0.75mmに形成される。開口32の直径は約３
mmである。あるいは、単一の長い開口（図示せず）を形
成することもできる。さらに、上述の複数の開口を、互
いにプローブの反対側に位置し、しかもさらにプローブ
の長さ方向にも間隔をおいた配置とすることもできる。

【００１４】本装置10は、電気ケーブル14の他端に取り
付けられた携帯式のホルダすなわちハウジング34をも含
む。このホルダは、参照番号40で示される電気／電子回
路を収容する。このホルダ34はポケットサイズで、通
常、長さが約８cm、幅が約５cm、厚さが約３cmに形成さ
れる。必要に応じ、このホルダを利用者のベルトなどに
留めるためのクリップ（図示せず）を設けることもでき
る。

【００１５】この回路40は、ケーブル14のコア16とメタ
ルメッシュ20とのいすれか一方に接続された第１の回路
部42を有する。この回路部42は、１ｋΩの抵抗44と、ス
イッチ46とを有する。この回路部は、直流９ボルトの電
池48の陽極端子に接続される。

【００１６】回路40は、ケーブルコア16とメタルメッシ
ュ20との他方に接続された第２の回路部50をも有する。
この回路部は、１ＭΩの抵抗52とオンオフスイッチ54と
を有する。この回路部は、電池48の陰極端子に接続され
る。回路部42、50は、さらなる回路部56にて構成される
スイッチ回路のためのバイアス回路を形成する。この回
路部56は、発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる警報すな
わち指示器58と、１ｋΩの抵抗60と、スイッチング素子
としての汎用のBC/109/NPN型のトランジスタ62とを有す
る。

【００１７】最後に、回路40は電池テスト回路64を有
し、このテスト回路は、チューブ24とコア16とで構成さ
れる電極と並列に、回路部42、50に接続される。回路64
はスイッチ66を有し、このスイッチは、オン位置に切り
換えられたときに、電極を短絡させる。スイッチ46、66
は、バネ構造の押しボタン式のものである。

【００１８】使用時には、プローブ12は、ケーブル14に
よって、炭化水素液たる石油製品の貯蔵タンク70の出入
口68を通って、このタンクのベースの低い位置において
このベースすなわち底部72に接触するまで降下される。
こうしてプローブはタンク内の液体石油製品74内に浸漬
され、そして、炭化水素製品から水の層76が沈降してい
ると仮定したときに、この水の層76の内部に位置するこ
とになる。

【００１９】そして本装置10が、スイッチ54によって作
動すなわちスイッチオンされる。その後、スイッチ46、
66が同時に押されて作動され、電池が試験される。もし
ＬＥＤ58が発光したなら、このことは電池の能力が十分
であることを示す。そしてスイッチ66が開放され、スイ
ッチ46のみが押されたままとなって動作する。タンク70
内に水の層76が存在する場合には、ＬＥＤ58は再び発光
する。しかし、水の層が存在しない場合には、スイッチ
46を押してもＬＥＤはもはや発光しない。

【００２０】すなわち本装置10の動作は、大きくは二つ
の原理にもとづいている。第１に、水分を含む低粘度の
炭化水素液が貯留されたときには、この水分は、はっき
りとした低部の層として、炭化水素液すなわち石油製品
から分離するという原理にもとづいている。第２に、水
の導電度と、炭化水素液すなわち石油製品の導電度との
間には、著しい差が存在するという原理にもとづいてい
る。よって、プローブ12が水中に位置されると、バイア
ス用の回路部42、50はトランジスタ62をバイアスして導
通状態とさせる。一方、プローブが炭化水素液中に位置
されると、トランジスタ62は非導通状態にバイアスされ
る。また電池テストスイッチ66が作動されると、トラン
ジスタ62は導通状態にバイアスされる。

【００２１】より詳細には、本発明の装置10の機能は、
地下水などのように炭化水素燃料を汚染する水の電気抵
抗は、一般的には約3500オームであるという点にもとづ
いている。有機炭化水素燃料の一般的な電気抵抗は、10
00000 オームを越える。媒体の導電度Ｋは、次のように
定義することができる。

【００２２】Ｋ＝Ｉ ÷ ＲＡここで、Ｉは、電極間距離、すなわちプローブ12におけ
るチューブ24とコア16との間の距離、Ｒは、問題とする
媒体の電気抵抗、すなわちチューブ内におけるコア16の
まわりの空間を満たす媒体の電気抵抗、そしてＡは、電
極の有効表面積である。

【００２３】プローブ12についての上述の寸法によれ
ば、Ｉ＝１mm、Ａ＝30mm²となる。水の場合はＲ＝3500
オームとなるため、この水の導電度Ｋは９ミリジーメン
ス／メートルとなる。一般的な炭化水素石油製品のＲは
1000000 オームを越えるため、その導電度Ｋは0.03ミリ
ジーメンス／メートル未満となる。このように水の導電
度は有機炭化水素燃料のそれのおよそ300 倍大きくな
る。

【００２４】トランジスタ62のベースとエミッタとの間
に約0.5 ボルトかそれ以上の電位差が与えられると、直
ちにそのコレクタに電流が流れて、ＬＥＤにも電流が流
れる。トランジスタのベースとエミッタとの間のトリガ
電圧のために必要な最少の電流は、センサの電極を通し
て、水の導電度にもとづき供給される。しかし、炭化水
素燃料の導電度は、この目的で十分な電流を供給するた
めには、十分なものではない。

【００２５】本装置10は、上述のように、炭化水素液を
貯留するタンク内における水の存在を検出する際に、従
来公知の浸漬棒を用いた方法にに比べ本質的な利点があ
る。また、使用が容易であるうえに、より高精度かつ正
確に水の存在の有無を測定できる利点もある。また、暗
い所でも使用できる。しかも、広範囲における適用が可
能で、たとえば広い範囲の異なった石油製品における水
の存在の測定のために利用することができ、さらに石油
とＣ₂−Ｃ₆アルコールとが混合したもののような混合
液にさえも利用可能である。

【００２６】本装置10は、比較的簡単な構成であり、か
つそのために製造コストが比較的安価であるという、さ
らなる利点がある。そのメンテナンスの費用もきわめて
低額で、しかも安全に使用できる。プローブ12は、もし
必要なら、これを単に希酢酸などの弱酸溶液の中に浸漬
し、電気分解の結果として電極に堆積した金属塩を溶解
することで、簡単に再生することができる。このような
溶解塩の堆積は、電極を使用するときにおける通常の問
題点であり、使用期間にわたって装置の信頼性に影響を
及ぼす。本装置10においては、その携帯性のゆえに、電
極を容易に再生することができ、このためそのプローブ
を、必要に応じ簡単かつ経済的に再生することができ
る。

【００２７】さらに、本装置10は、小さく、コンパクト
で、しかも携帯性を有するため、いかなる修正や装置の
取り付けを要することなしに、多目的に応用される。た
とえば、低粘度で水分を溶解し得るどのような石油製品
のタンクにおいても、水の有無の検出に使用することが
できる。

【００２８】本装置10は、上述のように、電池テスト機
能を備えることで、測定精度を確保するというさらなる
利点を有している。電池が弱いと、水が存在しないこと
を示す否定的な読みが生じることになる。すなわち、た
とえプローブが水の層の中に位置していても、ＬＥＤ58
が発光しないことになる。

【００２９】本装置10は、所要エネルギが少ないという
観点から、経済的に使用することもできる。本装置で
は、試験しないときにはスイッチが開かれるため、試験
を行っているときしか電流が流れないことになる。さら
に、本装置10の回路40は、ただ一つのトランジスタを用
いただけのきわめて簡単な構成であり、またＬＥＤ58が
警報器として作用するため、外部の警報システムへの接
続を行うことは必要でない。

【００３０】本装置10は、試掘用孔、水冷システム、水
タンクや、品質管理試験所における他の製品貯蔵タンク
などの水位のごとき、他の応用分野において、水や他の
導電性の液体の存在やその水位を指示するために、使用
することができる。

【００３１】長尺のプローブ12によって、本装置10を広
範囲かつ普遍的に使用することができる。たとえば、プ
ローブを小さな開口から挿入することができて、通常は
接近しにくい部分への使用が可能となる。プローブ12が
細長く形成されているため、これを石油製品などの液の
中に容易に入り込ませることができる。かつプローブ12
はステンレス鋼製で、しかも長さが約30cm、外径が約６
mmに形成されているため、ほとんどの石油燃料中に良好
に入り込むことができる。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によると、携帯
式の長尺のプローブと、このプローブ内に設けられた水
検知手段と、このプローブの一端から導かれる可撓性の
接続部材と、前記プローブから離れた位置で前記可撓性
接続部材に接続されるとともに、前記水検知手段に相互
動作可能に接続され、かつ前記水検知手段が水中に位置
されたときには信号を発するとともに、非水の液中に位
置されたときには信号を発しない携帯式の指示手段とを
有する構成としたため、構成が簡単なうえに小形で携帯
性を有し、しかも容易かつ迅速に操作可能な水検出装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづく携帯式の水検出装置の斜視図
である。

【図２】図１の水検出装置の回路図である。

【図３】図１の装置におけるプローブの拡大斜視図であ
る。

【図４】図１の装置の使用状態を示す概略図である。

【符号の説明】

12 プローブ 14 ケーブル 16 メタルコア 20 編状体 34 ホルダ 40 電気／電子回路 58 指示器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者アルフオンソニーマンド南アフリカ共和国，トランスヴアール州ローデプールト，ウイルロパーク，デイーデイーブラウンドライブ 49

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】携帯式の水検出装置であって、携帯式の長尺プローブと、このプローブ内に設けられた水検知手段と、このプローブの一端から導かれる可撓性の接続部材と、前記プローブから離れた位置で前記可撓性接続部材に接
続されるとともに、前記水検知手段に相互動作可能に接
続され、かつ前記水検知手段が水中に位置されたときに
は信号を発するとともに、非水の液中に位置されたとき
には信号を発しない携帯式の指示手段とを有することを
特徴とする。
【請求項２】請求項１記載の水検出装置であって、水
検知手段がプローブに於いて同心状に配置された一対の
電極で構成され、可撓性の接続部材が導電ケーブルの形
態とされ、このケーブルの導線がこのケーブルの一端に
おいて前記電極に接続され、かつ、指示手段が、このケ
ーブルの他端において前記導線に接続された電気回路に
て構成されていることを特徴とする。
【請求項３】請求項２記載の水検出装置であって、プ
ローブが、一方の電極を構成する外部導電スリーブと、
このスリーブの内部にそって延びる他方の電極とで構成
され、かつ、前記スリーブが、液体を内部に入り込ませ
るための少なくとも一つの開口を有することを特徴とす
る。
【請求項４】請求項３記載の水検出装置であって、ケ
ーブルが同軸ケーブルにて構成され、この同軸ケーブル
が、導電性のメタルコアと、このコアの周囲に設けられ
た電気絶縁性のプラスチック材料からなる内部層と、こ
の絶縁内部層の周囲に設けられた導電性のメタルメッシ
ュと、このメッシュの周囲に設けられた電気絶縁性材料
からなる外部層とにより構成され、かつ、前記メッシュ
がプローブのスリーブの一端に接続されるとともに、ケ
ーブルの内部絶縁層とメタルコアとがスリーブ内に突き
出てその他端に向かい合うように構成され、前記メタル
コアが前記スリーブの他端に近接した位置で露出されて
前記他方の電極を構成し、さらに前記メタルコアの先端
が、前記スリーブの他端に設けられた電気絶縁シールに
固定されていることを特徴とする。
【請求項５】請求項２から４までのいずれか１項記載
の水検出装置であって、プローブから離れた位置におけ
るケーブルの端部に接続されたポケットサイズの携帯ホ
ルダを備え、このホルダが電気回路のハウジングを構成
し、かつ、この電気回路が、一方の電極に接続されると
ともに、ハウジング内に収容された直流電池の一方の端
子に接続された第１の回路部を有して、この第１の回路
部が、少なくとも一つの抵抗と、この電気回路に電源を
投入するためにホルダの外部から操作可能な第１のスイ
ッチとを具備し、また前記電気回路が、他方の電極と電
池の他方の端子とに接続された第２の回路部を有して、
この第２の回路部が、抵抗と、ホルダの外部から操作可
能な第２のスイッチとを具備し、また前記電気回路が、
第１の回路部と第２の回路部とを結ぶ第３の回路部を有
して、この第３の回路部が、信号発送器と、さらなる抵
抗と、スイッチング素子としてのトランジスタとを具備
し、さらに、前記第１および第２のスイッチを動作させ
た場合において、電極が水中に位置されているときには
信号発送器が信号を発送させるとともに、非水液中に位
置されているときには信号を発生させないという動作が
可能なように、前記抵抗とトランジスタとが選択されて
いることを特徴とする。
【請求項６】請求項５記載の水検出装置であって、信
号発生器が動作時に発光する発光ダイオードにて構成さ
れ、前記電気回路が第１の回路部と第２の回路部との間
にわたる電池テスト部を備え、かつこの電池テスト部が
第３のスイッチを有して、第１、第２および第３のスイ
ッチを動作させた場合において、電池の能力が十分なと
きにのみ、前記発光ダイオードが発光するように構成さ
れていることを特徴とする。