JPH09329560A

JPH09329560A - 油中水分検知装置

Info

Publication number: JPH09329560A
Application number: JP17173296A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Chino; 宏之千野; Atsushi Oyama; 敦大山; Shiyoukin Tei; 紹鈞鄭
Original assignee: Ebara Densan Ltd
Current assignee: Ebara Densan Ltd
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1996-06-11
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】コンパクトな構造で狭いメカニカル室等に容
易に装填が可能で、且つ油中水分を安定に検出すること
ができる油中水分検知装置を提供する。【解決手段】導電性の室壁７内の油Ａ中に浸漬され
る検知電極４０と、該検知電極と前記導電性の室壁７と
の間に存する油分を介して形成される静電容量と、該静
電容量と共振するコイルを備えた発振回路とからなり、
該発振回路の振幅が前記油中に含まれる水分の量に応じ
て変化することにより、前記油中の水分量を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は油中水分検知装置に
係り、例えばメカニカルシール室を介して電動機と一体
に構成された水中ポンプ装置において、メカニカルシー
ル室内の油中に水分が浸入したことを検知することがで
きる油中水分検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、電動機と一体に構成された水中
ポンプの断面図である。水中ポンプは図５に示すよう
に、概略、ポンプ部１と電動機部２とから構成されてい
る。そして、中間ケーシング４と主軸６との間には、ポ
ンプ部１側の圧力水が漏れて電動機部２内へと浸入する
のを防ぐためにメカニカルシール９，１０が設けられて
いる。これらメカニカルシール９，１０はメカニカルシ
ール室８内に封入された絶縁油Ａによって潤滑されてい
る。メカニカルシールは摺動部を持っているために、長
期使用による潤滑切れや、異物の噛み込みなど異常が発
生した場合には圧力水が漏れ、電動機の絶縁不良など重
大な事故を引き起こす恐れがある。このような事故を未
然に防ぐため、定期的にメカニカルシール室の油を交換
するか、ポンプのメカニカルシール室に油中水分検知器
を設け、油中水分を監視することが一般的に行われてい
る。

【０００３】このうち、油中水分検知器は、従来、次の
ような構造をとっている。図６に示すように、メカニカ
ルシール室８の潤滑油Ａの中に二つの電極１５を設け
る。電極の形状により、平行板コンデンサ（板状電極）
或いは円筒コンデンサ（円筒状電極）を構成する。この
油中水分検知器は該電極間の静電容量（即ち、正常な場
合には、メカニカルシール室の油の誘電率）を監視し、
水分の浸入による油の誘電率の変化を検知することで水
分が浸入したことを示す信号を出力する。

【０００４】さらに、図７は従来のフロート方式の油中
水分検知器の例である。メカニカルシール室８に隣接し
て、浸水検知器室２０を設ける。浸水検知器室２０の中
にフロート方式の浸水検知器２１が配設されている。そ
して、浸水検知器室２０の内部は連通路２２を介して、
メカニカルシール室８に連通されている。浸水が発生す
れば、メカニカルシール室８の中の液（油と浸入水）が
連通路２２を通じて、浸水検知器室２０に溜まり、浸水
検知器内のフロート２１が浮上して、異常が検知され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示す電極方式の油中水分検知器は、電極がメカニカルシ
ール室内の油と直接接触する。両電極間に交流電圧を加
えて、電極間の静電容量を測るのは一般的であるが、こ
の検知方法には次のような欠点がある。１．浸水による両電極間の静電容量の変化がほんの僅か
なので、その変化を弁別するために、複雑な回路が必要
であり、また、静電容量の変化を大きく取るために、電
極の表面積を増加しなければならず、検出器全体が大型
になり、機器本体を小型化するための障害となる。２．水分が浸入した際には、特に、汚水ポンプの場合、
浸入した水に含まれる雑液の成分がまちまちなので、メ
カニカルシール室内に浸入する水により検知電極に腐食
が発生する可能性があるため、長期使用ができない場合
があるという問題が生じる。３．メカニカルシール内部の油へ浸入した水分が軸の回
転によって撹拌される程度により、検知感度が左右され
る。このため、確実な検出を行うことが難しい。４．両電極は一般的に、一方をモータフレームへ設置
し、もう一方をメカニカルシール室内へ取付ける。この
両電極間の位置が変化することにより、検出しようとす
る静電容量が変化するために、両電極間の静電容量は、
電極のメカニカルシール室に取付ける位置に左右され、
計測が困難になる。

【０００６】一方、図７に示すフロート方式の浸水検知
器は機械的な検出手段であり、メカニカルシール室内に
浸水が発生すると、検知器室内部の液面が上昇するた
め、確実に動作するメリットがある。しかしながら、フ
ロートを収容する個別の部屋（室）が必要なので、構造
上、水中ポンプを大型化してコスト上のデメリットが生
じる。

【０００７】本発明は上述した事情に鑑みて為されたも
ので、コンパクトな構造で狭いメカニカル室等に容易に
装填が可能で、且つ油中水分を安定に検出することがで
きる油中水分検知装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の油中水分検出装
置は、導電性の室壁内の油中に浸漬される検知電極と、
該検知電極と前記導電性の室壁との間に存在する油分を
介して形成される静電容量と、該静電容量と共振するコ
イルを備えた発振回路とからなり、該発振回路の振幅が
前記油中に含まれる水分の量に応じて変化することによ
り、前記油中の水分量を検知することを特徴とする。

【０００９】又、前記検知電極の前記油中に浸漬される
部分が絶縁材で被覆されていることを特徴とする。

【００１０】又、請求項１記載の油中水分検知装置に用
いられる検知電極であって、絶縁材で形成された一端が
閉じた円筒状外囲器と、該外囲器の内壁側に被着された
電極を構成する金属皮膜と、前記外囲器の内部に配置さ
れたコイルを含めた発振回路とを備えたことを特徴とす
る。

【００１１】本発明の油中水分検出装置によれば、検知
電極を挿入したメカニカルシール室内の油中に浸水が発
生したとき、油中の水分による導電率の変化で発振周波
数の振幅変化が発生し、この変化を検知するので、簡単
な検知回路で容易に水分が侵入したことを検知できる。
検知電極はメカニカルシール室に侵入する汚水を含む水
分から絶縁されているので、電極の腐食、短絡という問
題が発生しない。又、油中の水分の存在による導電率の
変化を検知するので、電極の取付け位置の影響が少なく
安定に動作させることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
図面を参照しながら説明する。

【００１３】図１は、本発明の油中水分検知装置を組み
込んだ水中ポンプ装置を示す断面図である。メカニカル
シール室８に検知電極４０からなる油中水分検知装置が
設置されている。検知電極４０はメカニカルシール室８
に封入された油Ａ中に浸漬されて配置されている。検知
電極４０は、導電性材料（金属）からなるハウジング７
の一部であるメカニカルシール室８の内壁面との間に一
つのコンデンサを構成している。メカニカルシール室８
内の油（水が浸入するときは油・水混合体）Ａはこのコ
ンデンサの電解液になる。

【００１４】このようなコンデンサは図２の等価回路で
表すことができる。図２の符号Ｃはコンデンサ容量を表
し、その容量は電解液の誘電率の変化に正比例する関係
で変化する。図２の符号Ｒはコンデンサ漏れ電流に相当
する抵抗である。この抵抗値は電解液の導電率の変化に
伴って変化する。即ち、油中に水分が混入すると、導電
率がゼロでなくなり、抵抗値Ｒが小さくなる。即ち、コ
ンデンサの漏れ電流が大きくなる。

【００１５】このコンデンサＣは図３に示す検知回路の
発振回路５１に内蔵するコイルＬと自励発振回路を構成
する。コンデンサＣの電解液に相当する油中に水分が浸
入すると、電解液の導電率が増える。即ち発振回路のコ
ンデンサの漏れ電流が増え、ＬＣ型自励発振回路の
「Ｑ」が低下し、発振波形の振幅が下がる。後述する検
知回路はこの振幅の変化を監視し、発振回路の発振振幅
の低下を検出することにより、油中水分を検知する。

【００１６】図３は検知回路のブロック図を示してい
る。振幅検知回路５２は発振回路５１で発生する発振信
号の振幅を検出し、コンパレータ５３であらかじめ設定
している閾値と比較する。検知した振幅が閾値より低い
とき、コンパレータ５３の出力が反転し、出力駆動回路
５４を通して油中水分の存在を出力する。

【００１７】発振回路５１は、油中水分がゼロである
時、即ち導電率がほとんどゼロである時には、約５００
ｋHz、ピーク対ピークで約４Ｖの正弦波信号を発生す
る。水分浸入量が増大するに従って、油の導電率が高く
なり、検知電極４０と電動機ハウジング７で構成するコ
ンデンサの漏れ電流が上昇する。この際、誘電率も変化
するが、コンデンサの容量の変化がほんの僅か（数pF程
度）で、発振回路５１の発振周波数の変化は１０ｋHz〜
２０ｋHz程度である。これに対して、油中水分の存在に
よる導電率の変化により、発振振幅の変化（Ｑの変化）
は著しく大きく、発振回路５１の発振信号のピーク対ピ
ーク値振幅の変化が２Ｖ程度である。

【００１８】従って、従来技術に示したような、油中水
分の存在による静電容量Ｃの変化よりは、油中水分の存
在による導電率σの変化に伴う発振回路のＱの変化、即
ち、発振振幅の変化を捉えることにより、容易に油中水
分の存在を検知することができる。

【００１９】図４は、本発明に用いる検知電極４０につ
いて、その構造の詳細を示したものである。検知電極４
０は、一端が閉じられた円筒状の棒体４８と取付け金具
４７から構成する。棒体４８はプラスチック材等の絶縁
材で成形したパイプであり、その内側に金属層４２がメ
ッキ又は蒸着により被覆されている。この金属層４２が
一方の電極になる。棒体４８の一端が密閉され、棒体４
８内の金属層４２は棒体外の油分と水分の混合液と完全
に絶縁されている。このため、汚水等の水分が検知電極
４０に接触しても、電極の腐食といった問題が生じな
い。

【００２０】棒体４８のもう一端には、取付け金具４７
を設けて封止している。取付け金具４７と棒体４８の内
側の接触部には金属層がないので、金属層４２と取付け
金具４７とは互いに絶縁されている。そして、棒体４８
の内部には検知回路５０が収納されている。金属層４２
は金属バネ４４を通して、検知回路５０と連結する。検
知回路５０は連結金具４６を通して、取付け金具４７と
連結し、共通接地を取る。検知回路５０には、コイルＬ
及び図６に示す発振回路５１、振幅検知回路５２、コン
パレータ５３、出力駆動回路５４等が内蔵される。尚、
これらの検知回路の一部は、検知棒パイプ外部へ外付と
するようにしてもよい。

【００２１】検知電極のこのような構造はとてもコンパ
クトで、あたかも一本のネジのように簡単にメカニカル
シール室に取付けることができる。また、電極を構成す
る金属層４２と検知回路５０の連結が最短距離になるの
で、連結距離による検知感度の低下の問題、或いはノイ
ズ侵入の問題が無視できる。又、検知回路５０に必要な
各種回路をコンパクトに収納することができる。

【００２２】尚、上述した実施例はポンプのメカニカル
シール室内の油に混入した水分を検知するものである
が、本発明の趣旨はポンプのメカニカルシール室に限ら
ず、各種導電性容器に保持された油中の水分の検出に広
く適用できるのは勿論のことである。

【００２３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、電動機と一体に構成された水中ポンプのメカニカル
シール室等における、油内に混入した水分を小型、取付
け簡単な装置で、容易且つ確実に検出することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の油中水分検知装置を備えた
水中ポンプの縦断面図。

【図２】水分を含む油の等価回路図。

【図３】油中水分検知回路のブロック図。

【図４】検知電極の構造を示す説明図。

【図５】モータと一体構造の水中ポンプの縦断面図。

【図６】従来の油中水分検知装置を備えた水中ポンプの
縦断面図。

【図７】従来の他の油中水分検知装置を備えた水中ポン
プの縦断面図。

【符号の説明】

７ポンプハウジング８メカニカルシール室９，１０メカニカルシール４０電極棒Ａ油

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性の室壁内の油中に浸漬される検知
電極と、該検知電極と前記導電性の室壁との間に存在す
る油分を介して形成される静電容量と、該静電容量と共振するコイルを備えた発振回路とからな
り、該発振回路の振幅が前記油中に含まれる水分の量に応じ
て変化することにより、前記油中の水分量を検知するこ
とを特徴とする油中水分検知装置。
【請求項２】前記検知電極の前記油中に浸漬される部
分が絶縁材で被覆されていることを特徴とする請求項１
記載の油中水分検知装置。
【請求項３】請求項１記載の油中水分検知装置に用い
られる検知電極であって、絶縁材で形成された一端が閉じた円筒状外囲器と、該外
囲器の内壁側に被着された電極を構成する金属皮膜と、
前記外囲器の内部に配置されたコイルを含めた発振回路
とを備えたことを特徴とする検知電極。