JPS6118880A - 静電気プロ−ブ - 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】 （１）産業上の利用分野 この発明は帯電している液体や気体等の流体の静電気を
検出するためのプローブ、特に電荷量または、電荷密度
を正確に測定できる静電気プローブに関するものである
。

（２）従来の技術 静電気の生じる液体、例えば代表的なものとして石油を
例にとると、石油をバイブ輸送して石油タンクに流入さ
せる場合、石油がパイプ、ポンプ、フィルタなどに接触
するときに帯電し、タンク内に電荷が蓄積して石油が高
電位になる現象がよく知られている。

ところで、石油タンクに貯蔵したあとにおいて、貯蔵量
を計測するために金属製の検尺棒を上部から挿入１ノた
り、石油の質を分析するためにサンプリング用金属製容
器を下降させることがある。

このような場合、帯電した石油と金属体との間に火花放
電が生じ、石油に着火して爆発する危険性がある。

上記のような危険を事前に予知し安全に作業するため、
従来より石油の帯電量、特に帯電電位を測定することが
行なわれており、本出願人も放射性物体と光応用電圧セ
ンサを組合ぜることにより、検出機構に発熱部がなく、
石油の帯電量を安全に測定できる静電気検出装置をすで
に提案した。

発−熱部のない検出装置に使用する光学式電圧センサは
、例えば特開昭５６−１００３６４で知られる通り、電
圧または電界の強さを光の強さに変換するセンサであり
、第７図はその椙造を例示している。

第５図において光学式電圧センサ１は、偏光板２．１／
４波長板３、ポッケルス素子４、検光子５で組立てられ
、発光素子６の光が光ファイバ７で偏光板２のレンズ８
に導かれ、検光子５の光がレンズ９と光ファイバ１０を
通って発光素子１１ニ導かれ、上記ポッケルス素子４に
電圧Ｖが印加されると透過光の強さが変り、この強さに
比例した受光素子１１の出力は第６図のような特性を示
すことになる。

このような光学式電圧センサ１は全て絶縁体である光学
部品で形成されており゛、内部には電気的能動素子を全
く含まないものである。

上記のような光学式電圧センサ１を用いた従来の静電気
検出装置は第７図と第８図に示すように下端部に金属電
極兼放射線物体収納容器１１を備えたプローブ１２の内
部に光学式電圧センサ１を収納し、プローブ１２の上部
から接地線および光ファイバを含む被覆ケーブル１３を
引出し、このプローブ１２を絶縁体１４で覆われた金属
容器１５内に入れ、絶縁体１６で密封して完全に覆った
構造に形成されている。

第８図はその使用状態を示しており、油タンクＡ内の油
面Ｂに対して金属容器１５を被覆ケーブル１３を使って
吊下げ、金属容器１５を油中に浸漬させ、油面Ｂの電荷
が金属電極兼放射線物体収納容器１１に流入し゛、光学
式電圧センサ１に生じる電圧を第５図の原理で光ファイ
バ１０を通して光信号で指示部１７に伝送することによ
り、油面Ｂの電位を検出するものである。

上記のような静電気検出装置はプローブ１２を絶縁体で
完全に密封した構造であるため、帯電している油面Ｂに
接近または接触しても、表面の合成樹脂絶縁体により火
花放電の危険性が少なく安全性に優れているという利点
がある反面、以下に示すような欠点がある。

即ち、プローブ１２を合成樹脂絶縁体が覆い、電極だけ
が露出しているため、同じ電荷密度の流体中であっても
周辺の容器形状、例えば油タンクの形状により電圧分布
が異なるため、電圧から電荷密度への換算ができず、電
圧または電位が測定できても電荷量または電荷密度を測
定することができないという問題がある。

（３）発明が解決しようとする問題点 そこでこの発明は任意の位置の電荷密度を正確に測定で
きるようにすることを目的とする。

（４）　　問題を解決するための手段 上記の問題点を解決するためにこの発明は相互に電気的
に絶縁された二つの電極において、一方の電極が他方の
電極を完全に覆い、少なくとも外側に位置する一方の電
極が流体を自由に透過させるように形成され、これらの
電極間の電位差をポッケルス素子を利用した光応用電圧
センサを用いて検出するようにしたものである。

（５）　　作用 内外二重構造の電極を帯電した流体中に侵入させると、
外側電極を透過してその内部に流体が流入し、内外電極
間に電位差が生じ、この電位差をポッケルス素子を利用
した光応用電圧センサで検出覆れば、電位差と比例する
電荷密度を電位差がら知ることができる。

（６）実施例 以下、この発明の実施例を添付図面の第１図ないし第４
図にもとづいて説明する。

図示のように、プローブ２１は内外二重構造に組合わせ
た外側電極２２と、内側電極２３および両電極間の空間
に収納した光応用電圧レンリ“１で構成されている。

上記外側電極２２と内側電極２３は共に内部中空の球形
に形成され外側電極２２は内側電極２３との間に充分な
空間を残して内側電極２３を完全に覆うことのできる直
径を有し、内側電極２３は外側電極２２の内部に絶縁ス
ペーサ２４でこの外側電極２２と同軸心状に配置されて
いる。

内外の両電極２２と２３は周囲に多数の透孔２５が設け
られ、その内部に流体が自由に流入し得るようになって
いる。

両電極２２と２３に流体の透過性を付与する構造は図示
のような透孔２５だけでなく、例えば金属あるいは導電
性の繊維を用いた網体で形成するようにしてもＪ：いと
共に、流体の透過性は外側電極２２にのみ付与するだけ
でもよい。

まｌｃ、両電極２２と２３は図示のような球状に限るも
ので【よなく、第２図のように大小の円筒体や、第３図
の如き角筒体を同軸心状に組合わせて形成してもよい。

前記外部電極２２と内部電極２３の間に組込まれた光応
用電圧センサ１は第５図に示したような構造であり、ポ
ッケルス素子のリード線２６．２７が外部電極２２およ
び内部電極２３に各々接続され、センサ１に接続した二
芯光ファイバ被覆ケーブル２８は外部電極２２を貫通し
て外部に引出され、光ファイバの端部は第５図のように
、発光素子６と受光素、子１１を備えた表示部に達して
いる。

この発明のプローブは上記のような描成であり、光アフ
イバ被覆ケーブル２８でプローブ２１を吊下げ、外部電
極２２を帯電した油中に浸漬すれば、外部電極２２の透
孔２５からその内部に油が流入し、同時に内部電極２３
内にも透孔２５から油が流入する。

このとき油が帯電しているときは内外の電極２２とう３
間に電位差ができ、この電位差を光応用電圧センサ１で
検出することにより、電位差に比例した電荷密度を知る
ことかできる。

（′７）効果 以上のように、この発明によると、二つの電極を一方の
電極が他方の電極を完全に覆うように二重構造に組合ｕ
１外側電極を液体が自由に透過づ”るように形成し、両
電極の電位差をポッケルス素子を利用した光応用電圧セ
ン１ノーを用いて検出するようにしたので、外部電極が
完全に内部電極を覆ったシールド構造になり、プローブ
を置く位置に関係なく両電極間の電位差を検出すること
ができ、電位差は電荷密度に比例するので、油タンク等
の任意の位置の電荷密度を正確に測定できる。

また、電位差を検出する光応用電圧センサに光ファイバ
今接続できるので、プローブを大地から電気的に浮かせ
て使うことができ、測一定が安全に実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係わる静電気プローブの要部切欠正
面図、第２図は電荷と電界、電位の分布関係を示す説明
図、第３図と第４図の各々はプローブの異なった形状を
示す斜視図、第５−は同上に組込み使用する光学式電圧
センサと指示部の斜視図、第６図は同上の特性を示すグ
ラフ、第７図は従来の検出装置を示す縦断面図、第８図
は同上の使用状態を示す説明図である。 １・・・光学式電圧センサ　２１・・・プローブ２２・
・・外側電極　２３・・・内側電極　２４・・・スペー
サ２５・・・透孔 特許出願人　　　住友電気工業株式会社代　　理　　人
　　　　　弁理士　　和　　１）　　昭第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 相互に電気的に絶縁された二つの電極において、一方の
   電極が他方の電極を完全に覆い、少なくとも外側に位置
   する一方の電極が流体を自由に透過させるように形成さ
   れ、これらの電極間の電位差をポッケルス素子を利用し
   た光応用電圧センサを用いて検出するようにした静電気
   プローブ。