WO2006057220A1

WO2006057220A1 - タンク内液体の漏れ検知装置

Info

Publication number: WO2006057220A1
Application number: PCT/JP2005/021365
Authority: WO
Inventors: Kiyotaka Yanagi; Atsushi Koike
Original assignee: Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2006-06-01
Also published as: US7647820B2; US20080115565A1; JP2006153634A

Abstract

　タンク内液体が低粘度液体であっても傍熱式流量計による流量測定精度の低下を抑制することができ、検知精度低下を生ずることなく長期にわたって極微量の漏れを正確に検知することの可能なタンク内液体の漏れ検知装置であって、液導入出部１２から導入出されるタンク内液体が流量測定部１３内に位置する測定細管１３ｂ，１３ｂ’，１３ｂ”にその下端から導入出される。測定細管の上端に液溜め部１４の測定管１７が接続される。測定管１７は測定細管より断面積が大きい。測定細管に付設され液体の流量を測定するための流量センサ部を備える。流量センサ部はヒータ１３５及び温度センサ１３３．１３４を含む。測定細管はヒータ１３５に対応する位置から上端開口までの距離Ｌ１が２０ｍｍ以上４５ｍｍ以下である。

Description

明細書

タンク内液体の漏れ検知装置

技術分野

[0001] 本発明は、タンク内液体の漏れ検知装置に関するものであり、特にタンクからの液体漏れをタンク内液体の液位変動に基づく流動に変換して検知する装置に関する。背景技術

[0002] 燃料油や各種液体化学品などはタンク内に貯蔵されている。タンクは経時劣化により亀裂を生ずることがあり、この場合にはタンク内液体がタンク外へと漏れ出す。このような事態をいち早く検知して適切に対処することは、引火爆発又は周囲環境汚染又は有毒ガス発生などを防止するために重要である。

[0003] タンク内液体の漏れをできるだけ早く検知する装置として、特開 2003— 185522号公報 (特許文献 1)には、タンク内の液体が導入される測定管と該測定管の下方に位置する測定細管とを備え、該測定細管に付設したセンサ部を用いて測定細管内の液体の流量を測定することで、タンク内液体の微小な液面変動即ち液位変化を検知するようにしたものが開示されている。

[0004] この漏れ検知装置では、測定細管に付設されたセンサとして傍熱式流量計が使用されている。この流量計では、通電により発熱体を発熱させ、その発熱量のうちの一部を液体に吸収させ、この液体の吸熱量が液体の流量に応じて異なることを利用し、この吸熱の影響を感温体の温度変化による電気的特性値例えば抵抗値の変化により検知している。

[0005] 上記特許文献 1に記載の漏れ検知装置は、タンク上部に形成された計量口からタンク内へとほぼ垂直に挿入される。この検知装置がその上部をタンク計量口に固定保持された状態で使用されると、測定管、測定細管及びセンサ部等がタンク上部に対して固定されたことになる。

特許文献 1：特開 2003— 185522号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題 [0006] ところで、上記傍熱式流量計を利用した漏れ検知装置においては、測定細管内の液体の流量が測定され、これに基づき漏れ検知がなされる。しかるに、傍熱式流量計においては、発熱体 (ヒータ）により測定細管内の液体を加熱するので、加熱された部分の液体の温度が上昇し、測定細管内で対流が発生する。

[0007] この測定細管内での対流は、液体の流動性が低レ、場合すなわち液体の動粘度が高い場合には、あまり問題とならないが、液体の流動性が高い場合すなわち液体の動粘度が低い場合には流量測定の結果にかなりの影響を及ぼすことがある。たとえば、液体がガソリンであって動粘度が低い状態（温度が 20°Cであって動粘度が 0. 8 mm²/s程度の場合）には、測定細管内で発生する対流が無視できなくなり、傍熱式流量計により測定される流量の値には対流による無視できない寄与分が含まれることになり、漏れ検知の精度が低下することがある。

[0008] 特に、実際にはタンク内液体の液位変動がなぐ本来は測定細管内での液体流量が零と検知されるべき場合には、上記対流により生ずる流量のみが傍熱式流量計で測定されることになる。このように、実際のタンク内液体の液位変動量が小さい場合には、流量測定結果に及ぼす対流の影響が相対的に大きくなる。

[0009] 微量の漏れを検知する場合には、漏れの有無の判定基準となる流量値は小さいので、上記対流が漏れの有無の判定に及ぼす影響はかなりのものとなる。力べして、上記対流は漏れ検知精度を低下させる要因となる。

[0010] そこで、本発明の目的は、タンク内液体が低粘度液体であっても傍熱式流量計による流量測定精度の低下を抑制することができ、検知精度低下を生ずることなく長期にわたって極微量の漏れを正確に検知することの可能なタンク内液体の漏れ検知装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0011] 本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、

タンク内の液体の漏れを検知する装置であって、

前記タンク内の液体が下端から導入出される測定細管と、

該測定細管の上端に接続され且つ前記測定細管より断面積が大きな測定管と、前記測定細管に付設され前記測定細管内の液体の流量を測定するための流量センサ部とを備えており、

前記流量センサ部はヒータ及び温度センサを含んでなり、前記測定細管は前記ヒータに対応する位置から上端開口までの距離が 20mm以上 45mm以下であることを特徴とする、タンク内液体の漏れ検知装置、

が提供される。

[0012] 本発明の一態様においては、前記測定細管の長さは 30mm以上 65mm以下である。本発明の一態様においては、前記測定細管の管内断面積は 0. 75mm²以上 5m m²以下である。

[0013] 本発明の一態様においては、前記測定細管は、前記流量センサ部のパッケージ内に位置する第 1部分と、該第 1部分の上部に接続された第 2部分とを含んでなる。本発明の一態様においては、前記第 2部分は前記パッケージに取り付けられている。本発明の一態様においては、前記第 2部分は前記測定管の内部に延出している。

[0014] 本発明の一態様においては、前記温度センサは第 1の温度センサ及び第 2の温度センサからなり、前記流量センサ部は前記測定細管に沿って順に配置された前記第 1の温度センサ、前記ヒータ及び前記第 2の温度センサを含んでなる。

[0015] 本発明の一態様においては、前記装置は、更に、前記流量センサ部に接続された漏れ検知制御部を備えており、該漏れ検知制御部は、前記ヒータに電圧を印加する電圧発生回路と、前記第 1の温度センサ及び第 2の温度センサに接続され且つこれら温度センサにより感知される温度の差に対応する出力を生ぜしめる漏れ検知回路とを有しており、該漏れ検知回路の出力を用いて算出される前記液体の流量に対応する流量対応値に基づき前記タンク内の液体の漏れを検知する。本発明の一態様においては、更に、前記装置は前記液体の液位を測定するための圧力センサを備えており、前記漏れ検知制御部は、更に、前記圧力センサにより測定される液位の時間変化率の大きさに基づき前記タンク内の液体の漏れを検知する。本発明の一態様においては、前記漏れ検知制御部は、前記液位の時間変化率の大きさに基づき前記タンク内の液体の漏れを検知した時に、前記液位の時間変化率の大きさが所定範圏内の時には当該漏れ検知の結果を出力し、前記液位の時間変化率の大きさが前記所定範囲の下限より小さい時には前記流量対応値に基づく漏れ検知の結果を出力し、前記液位の時間変化率の大きさが前記所定範囲の上限を越える時には漏れに関する出力を停止する。本発明の一態様においては、前記漏れ検知制御部は、前記液位の時間変化率の大きさに基づき前記タンク内の液体の漏れを検知した時に、前記液位の時間変化率の大きさが前記所定範囲の上限を越える時には、所定時間、前記流量対応値に基づく漏れ検知を停止する。

発明の効果

[0016] 本発明によれば、測定細管を、それに付設された流量センサ部のヒータに対応する位置から上端開口までの距離が 20cm以上 40cm以下となるようにしたので、タンク内液体が低粘度液体であっても傍熱式流量計による流量測定精度の低下を抑制することができ、検知精度低下を生ずることなく長期にわたって極微量の漏れを正確に検知することが可能になる。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]本発明によるタンク内液体の漏れ検知装置の一実施形態を説明するための一部破断斜視図である。

[図 2]図 1の実施形態の漏れ検知装置の一部省略断面図である。

[図 3]図 1の部分拡大図である。

[図 4]測定細管に対する第 1の温度センサ、ヒータ及び第 2の温度センサの取り付け部分の拡大斜視図である。

[図 5]図 3の断面図である。

[図 6]流量センサ部、圧力センサ及び漏れ検知制御部の回路構成を示す図である。

[図 7]薄膜発熱体に印加される電圧 Qと漏れ検知回路の電圧出力 Sとの関係を示すタイミング図である。

[図 8]薄膜発熱体に印加された電圧 Qと漏れ検知回路の電圧出力 Sとの関係の具体例を示す図である。

[図 9]液位変化速度と積分値 ί (S 一 S) dtとの関係の具体例を示す図である。

0

[図 10]液位変化速度と液位対応出力の時間変化率 P'との関係の具体例を示す図である。

[図 11]漏れ検知回路の電圧出力 Sの換算のための検量線の一例を示す図である。 [図 12]本発明実施形態と本発明範囲外の参考形態とにおける実験結果を示す図である。

符号の説明

1 タンク

2 天板

3 側板

4 底板

5 計量口

6 注液口

7 給液口

L 液体

LS 液面

11 漏れ検知装置

12 液導入出部

12a フイノレタ

12b フィルタカバー

13 流量測定部

130 流量センサ部パッケージ

13a センサホノレダ

13b 測定細管第 1部分

13b' 測定細管第 2部分

13b" 測定細管第 3部分

133 第 1の温度センサ

134 第 2の温度センサ

135 ヒータ

137 圧力センサ

14 液溜め部

G 空間 15 回路収容部

15a 漏れ検知制御部

16 キャップ

16a 通気路

17, 171 鞘管

Pg ガイド管

18 配線

181 熱伝達部材

182 薄膜発熱体

182' 配線

23 封止部材

24 配線基板

60, 61 薄膜感温体

62, 63 抵抗体

65 差動増幅器

66 A/Dコンバータ

67 電圧発生回路

68 CPU

69 クロック

70 メモリ

71 漏れ検知回路

73 A/Dコンバータ

発明を実施するための最良の形態

[0019] 以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

[0020] 図 1は本発明によるタンク内液体の漏れ検知装置の一実施形態を説明するための一部破断斜視図であり、図 2は本実施形態の漏れ検知装置の一部省略断面図であり、図 3はその部分拡大図である。

[0021] タンク 1は、計量口 5及びタンク内へ液体を注入する際に使用される注液口 6が形成された天板 2と、タンク内からタンク外へと液体を供給する際に使用される給液口 7 が形成された側板 3と、底板 4とを有する。図 1に示されている様に、タンク 1内には、液体 (例えばガソリンやジェット燃料 [動粘度 1. 2mm²/s (20°C)程度]等の低動粘度で可燃性の液体) Lが収容されている。 LSはその液面を示す。

[0022] 漏れ検知装置 11は、タンク 1の天板 2に形成された計量口 5を通って、一部がタンク 1内へと揷入されており、全体として鉛直方向に配置されている。漏れ検知装置 11は、液導入出部 12、流量測定部 13、液溜め部 14、キャップ 16及び回路収容部 15を備えている。液導入出部 12、流量測定部 13及び液溜め部 14はタンク 1の内部に位置しており、液面 LSは液溜め部 14の高さ範囲内に位置する。図 3に示されているように、流量測定部 13は鉛直方向に延びた鞘管 171を含んで構成されており、液溜め部 14は鉛直方向に延びた鞘管 17を含んで構成されてレ、る。

[0023] 流量測定部 13では、図 2に示すように、鞘管 171内にセンサホルダ 13aが配置されており、該センサホルダにより鉛直方向の測定細管第 1部分 13bが固定保持されている。測定細管第 1部分 13bには、第 1の温度センサ 133、ヒータ 135及び第 2の温度センサ 134が上側からこの順に配置されて取り付けられている。ヒータ 135は第 1 の温度センサ 133及び第 2の温度センサ 134から等距離の位置に配置されている。センサホルダ 13aは、外側が鞘管 171により覆われているので、第 1の温度センサ 13 3、ヒータ 135及び第 2の温度センサ 134は、液体 Lによる腐食力も保護される。

[0024] これら第 1の温度センサ 133、ヒータ 135及び第 2の温度センサ 134は、測定細管第 1部分 13b内の液体の流量を測定するための流量センサ部を構成し、図 3に示されているように、パッケージ 130により被覆されている。測定細管第 1部分 13bは、流量センサ部パッケージ 130内に位置しており、その上下両端開口部が該パッケージから突出している。測定細管第 1部分 13bの上端開口には、測定細管第 2部分 13b' の下端部が接続されている。即ち、測定細管第 2部分 13b'は、流量センサ部パッケージ 130に取り付けられており、測定管を構成する液溜め部 14の鞘管 17の内部にまで突出している。また、測定細管第 1部分 13bの下端開口には、測定細管第 3部分 13b"の上端部が接続されている。即ち、測定細管第 3部分 13b"は、流量センサ部ノッケージ 130に取り付けられており、液導入出部 12と連通している。以上の第 1部分 13b〜第 3部分 13b"からなる測定細管は、液溜め部 14と液導入出部 12との間での液体の流通経路として機能する。本発明においては、以上のような形態をも、測定細管の上端に測定管が接続されている形態であるものとする。

[0025] 流量測定部 13には、測定細管第 3部分 13b"の下端の近傍においてセンサホルダ 13aに取り付けられた圧力センサ 137が設けられている。この圧力センサ 137は、タンク内液体 Lの液位を測定するためのものであり、例えばピエゾ素子やコンデンサータイプの圧力検知素子を利用することができ、液体の液位に対応した電気信号例えば電圧信号を出力する。

[0026] 液導入出部 12では、図 2に示されるように、フィルタカバー 12bがフィルタ 12aをセンサホルダ 13aの下部に対して固定している。フイノレタ 12aは、タンク内の液体に浮遊または沈殿するスラッジなどの異物を除去して、液体のみを測定細管を介して液溜め部 14へと導入する機能を有する。また、フィルタカバー 12bの側壁には開口部が設けられており、タンク 1内の液体 Lは液導入出部 12のフィルタ 12aを介して測定細管へと導入される。

[0027] 液溜め部 14は、流量測定部 13の上方に位置しており、鞘管 17により囲まれた空間 Gを有し、この空間 G内に測定細管から導入される液体を溜めるように構成されている。鞘管 17の上部にはキャップ 16が固定されており、該キャップには液溜め部 14内と検知装置外のタンク内空間とを連通させる通気路 16aが形成されている。キャップ 1 6には回路収容部 15が取り付けられており、該回路収容部には漏れ検知制御部 15a が収容されてレ、る。上記鞘管 17内にはセンサホルダ 13aの上部とキャップ 16とを接続するように延びたガイド管 Pgが配置されており、流量測定部 13の第 1の温度センサ 133、ヒータ 135及び第 2の温度センサ 134並びに圧力センサ 137と漏れ検知制御部 15aとを接続する配線 18がガイド管 Pg内を通って延びている。

[0028] 液溜め部 14における鞘管 17が本発明の測定管を構成する。測定細管とくに第 1部分 13bの管内断面積は、鞘管 17の管内断面積 (但し、ガイド管 Pgの外形断面積を除く）に対して十分小さ例えば 1/50以下、 1/100以下、更には 1Z300以下）設定しておくことで、僅力な液体漏れの際の僅力な液位変化にも測定細管とくに第 1 部分 13b内に流量測定可能な液体流通を生ぜしめることができる。測定細管第 1部分 13bの管内断面積は、たとえば 0. 75mm²以上 5mm²以下である。測定細管第 2 部分 13b'及び測定細管第 3部分 13b"の管内断面積も、測定細管第 1部分 13bの管内断面積と同等なものとすることができる。

[0029] 測定細管、鞘管 17, 171、センサホルダ 13a、フィルタカバー 12b、キャップ 16及びガイド管 Pgは、タンク 1を構成する素材に近似した熱膨張係数を有する金属からなるのが好ましぐ鎳鉄又はステンレス鋼などのタンク 1の素材と同一の金属からなるのがより好ましい。

[0030] 図 4は、測定細管に対する第 1の温度センサ 133、ヒータ 135及び第 2の温度センサ 134の取り付け部分の拡大斜視図であり、図 5はその断面図である。ヒータ 135は、測定細管第 1部分 13bの外面に接触して配置された熱伝達部材 181と、該熱伝達部材 181に電気絶縁性薄膜を介して積層された薄膜発熱体 182とを有する。薄膜発熱体 182は、所要のパターンに形成されており、それへの通電のための電極には配線 182'が接続されている。熱伝達部材 181は、例えば厚さ 0. 2mm、幅 2mm程度の金属又は合金からなる。配線 182'はフレキシブル配線基板等の配線基板 24に形成された配線（図示せず）と接続されている。この配線が上記ガイド管 Pg内の配線 18 に接続されている。熱伝達部材 181、薄膜発熱体 182及び配線 182'は、配線基板 24の一部及び測定細管 13bの一部とともに合成樹脂からなる封止部材 23により封止されている。尚、第 1の温度センサ 133及び第 2の温度センサ 134は、薄膜発熱体の代わりに薄膜感温体を使用することを除いて、ヒータ 135と同様な構成を有する。

[0031] 以上の様な漏れ検知装置 11をタンク 1の計量口 5に取り付けると、上記のようにタンク内液体 Lの液面 LSは、液溜め部 14の高さ範囲内に位置する。従って、圧力センサ 137は液導入出部 12のフィルタ 12aにより濾過されたタンク内液体 Lに浸漬され、また、タンク内液体 Lは、流量測定部 13の測定細管の第 3部分 13b"、第 1部分 13b及び第 2部分 13b'を通って上昇し、液溜め部 14の空間 G内へと導入され、ついには液溜め部 14内の液体の液面が漏れ検知装置外のタンク内液体の液面 LSと同一の高さ（測定細管第 2部分 13b'の上端より高い高さ）になる。そして、タンク内液体の液面 LSが変動すると、これに追従して液溜め部 14内の液体の液面も変動し、この液面変動即ち液位変化に伴い測定細管内で液体の流動が生ずる。 [0032] 図 6は上記流量センサ部、圧力センサ及び漏れ検知制御部の回路構成を示す図である。これらの回路の電源としては、回路収容部 15内に配置された不図示の電池を用いることができる。

[0033] ヒータ 135の薄膜発熱体 182は電圧発生回路 67に接続されている。本実施形態では、電圧発生回路 67としてパルス電圧発生回路が使用されている。該パルス電圧発生回路から適時単一パルス電圧が薄膜発熱体 182に印加される。第 1及び第 2の温度センサ 133, 134を構成する薄膜感温体 60， 61は、漏れ検知回路 71に接続されている。即ち、薄膜感温体 60, 61は、抵抗体 62, 63と共にブリッジ回路を構成する。該ブリッジ回路には電源電圧 VIが供給され、その a, b点の電位差に対応する電圧出力信号が差動増幅器 65により得られる。この漏れ検知回路 71の出力は、温度センサ 133, 134の薄膜感温体 60, 61により感知される温度の差に対応しており、 A/ Dコンバータ 66を介して CPU68に入力される。又、上記パルス電圧発生回路 67は、 CPU68からの指令により動作制御される。一方、圧力センサ 137の出力は A/D コンバータ 73を介して CPU68に入力される。 CPUには、クロック 69及びメモリ 70力 S 接続されている。

[0034] 以下、本実施形態における漏れ検知動作即ち CPU68の動作につき説明する。

[0035] 図 7は、パルス電圧発生回路 67から薄膜発熱体 182に印加される電圧 Qと漏れ検知回路 71の電圧出力 Sとの関係を示すタイミング図である。 CPU68力は、クロック 69に基づき、幅 tlの単一パルス状電圧が所定の時間間隔 t2で印加される。この単一パルス状電圧は、例えば、パルス幅 tlが 2〜10秒であり、パルス高 Vhが 1. 5〜4 Vである。これにより薄膜発熱体 182で生じた熱は、測定細管第 1部分 13b及びその内部の液体を加熱し、周囲に伝達される。この加熱の影響は薄膜感温体 60, 61に到達し、これら薄膜感温体の温度が変化する。ここで、測定細管第 1部分 13b内での液体の流量が零の場合には、対流による熱伝達の寄与を無視すれば、 2つの感温体 60， 61での温度変化は同等である。しかし、タンク内液体がタンクから漏れた時のようにタンク内液体の液面が低下した場合には、液溜め部 14から測定細管 13bを通じて液体が検知装置外のタンク内へと液体導入出部 12から導出されるので、測定細管 13b内の液体は上から下へと流動する。これにより、薄膜発熱体 182からの熱は上側の温度センサ 133の薄膜感温体 60よりも下側の温度センサ 134の薄膜感温体 61 の方へと多く伝達される。力べして、 2つの薄膜感温体が検知する温度には差が生じて、これら薄膜感温体の抵抗値変化は互いに異なるものとなる。図 7には、温度センサ 133の薄膜感温体 60に印加される電圧 VT1及び温度センサ 134の薄膜感温体 6 1に印加される電圧 VT2の変化が示されている。力べして、差動増幅器の出力即ち漏れ検知回路 71の電圧出力 Sは、図 7に示されるように、変化する。

[0036] 図 8に、ノ^レス電圧発生回路 67から薄膜発熱体 182に印加された電圧 Qと漏れ検知回路 71の電圧出力 Sとの関係の具体例を示す。この例では、単一パルス状電圧はパルス高 Vhが 2Vでありパルス幅 tlが 5秒であり、液位変化速度 F[mm/h]を変化させて電圧出力 S [F]を得た。

[0037] CPU68では、パルス電圧発生回路 67によるヒータ 135の薄膜発熱体 182への単ーノルス電圧の印加に応じて、単一パルス電圧印加の開始後の所定時間 t3において、漏れ検知回路の電圧出力 Sとその当初値 (即ち、単一パルス電圧印加開始時） S との差 (S — S)を積分する。この積分値 ί (S S) dtは、図 7で斜線を付した領域

0 0 0

に相当し、測定細管第 1部分 13b内の液体の流量に対応する流量対応値である。所定時間 t3は、例えば 20〜： 150秒である。

[0038] 図 9に、測定細管第 1部分 13b内の液体の流量 Fに対応する液位変化速度と上記積分値 ί (S 一 S) dtとの関係の具体例を示す。この例では、積分値を得るための所

0

定時間 t3を 30秒とし、互いに異なる 3つの温度での関係を得た。液位変化速度 1. 5 mm/h以下の領域において、液位変化速度と積分値 ί (S 一 S) dtとの間に温度に

0

よらず良好な直線的関係があることが分かる。尚、この例では液位変化速度 1. 5mm Zh以下の領域で良好な直線的関係が示されたが、測定管の管内断面積に対する測定細管第 1部分の管内断面積の比や測定細管の長さなどを適宜設定することで、液位変化速度 20mm/h以下の領域で良好な直線的関係が得られるようにすることが可能である。

[0039] このような積分値 ί (S _S) dtと液位変化速度との代表的な関係は、予めメモリ 70

0

に記憶させておくことができる。従って、漏れ検知回路 71の出力を用いて算出される流量対応値である積分値 ί (S —S) dtに基づき、メモリ 70の記憶内容を参照して換算することにより、タンク内液体の漏れを液位変化速度として得ることができる。但し、或る値 (例えば 0. Olmm/h)より小さな液位変化速度が得られた場合には、測定誤差範囲内であるとみなして、漏れなしと判定することができる。

[0040] この第 1の漏れ検知は、適宜の時間 t2の間隔をおいて繰り返し実行される。時間 t2 は、例えば 40秒〜 5分 (但し、上記積分時間 t3より長い時間）である。

[0041] 更に、 CPU68では、圧力センサ 137から A/Dコンバータ 73を介して入力される液位対応出力 Pを直ちに液位 pに換算することができる。この液位 pの値は圧力センサ 137の高さを基準としたものである力タンク 1の計量口 5の高さと漏れ検知装置の該計量口への取り付け部分から圧力センサ 137迄の距離とを勘案することでタンク自体に対する液位値に変換することができる。これらの液位検知の結果を示す液位検知信号が CPU68から出力される。

[0042] また、 CPU68では、一定時間 tt例えば 2〜： 10秒毎に、液位 pの値をメモリ 70に記憶し、この記憶のたびに前回の記憶値との差分を算出し、これを液位の時間変化率 p 'の値としてメモリ 70に記憶する。

[0043] 図 10に、液位変化速度と液位対応出力 Pの時間変化率 P'との関係の具体例を示す。液位変化速度 150mm/h以下の領域において、液位変化速度と液位対応出力の時間変化率 P 'との間に良好な直線的関係があり、従つて液位変化速度と液位時間変化率 P'とが良好に対応することが分かる。尚、この例では液位変化速度 150 mm/h以下の領域で良好な直線的関係が示された力更に液位変化速度 200mm Zhまでの領域で良好な直線的関係が得られるようにすることが可能である。

[0044] 従って、圧力センサ 137により測定される液位 pの時間変化率 p'の大きさとして、タンク内液体の漏れを得ることができる。

[0045] この第 2の漏れ検知は上記第 1の漏れ検知に比べて広い液位変化速度範囲をカバ一することができる。一方、第 1の漏れ検知は第 2の漏れ検知に比べて微小な液位変化速度領域を高レ、精度で測定することができる。

[0046] ところで、タンク 1内での液位変化は、注液口 6からタンク内への液体の注入がなされる時あるいは給液口 7から外部への液体供給がなされる時にも発生する。しかし、これらの場合のタンク 1内の液位の上昇または下降の速度は、漏れの場合の液位変化速度または液位時間変化率よりかなり大きいのが一般的である。

[0047] そこで、 CPU68では、漏れに関して、以下のような処理を行う。

[0048] (1)第 2の漏れ検知において液位時間変化率 p'の大きさが所定範囲（例えば 10〜

100mm/h)内の時には、当該第 2の漏れ検知の結果を漏れ検知信号として出力する。

[0049] (2)第 2の漏れ検知において液位時間変化率 p'の大きさが上記所定範囲の下限より小さい（例えば 10mm/hより小さい）時には、第 1の漏れ検知の結果を漏れ検知信号として出力する。

[0050] (3)第 2の漏れ検知において液位時間変化率 p'の大きさが上記所定範囲の上限を越える（例えば 100mm/hより大きい）時には、漏れ以外の原因例えば液体注入あるいは液体供給によるものと判定し、漏れ検知信号を出力しない。

[0051] 更に、本実施形態では、上記（3)の状態に至った場合即ち第 2の漏れ検知において液位時間変化率 P'の大きさが所定範囲の上限を越えた場合には、 CPU68は、以後の所定時間 tmの間第 1の漏れ検知を停止することができる。この漏れ検知停止の上記所定時間 tmは、上記外部からタンク内への液体注入あるいはタンク内から外部への液体供給の後の液面 LSの静定時間より若干長い時間とするのが好ましぐ例えば 10〜60分とすることができる。とくに、この所定時間 tm中、 CPU68は、パルス電圧発生回路 67及び漏れ検知回路 71の動作を停止させることができる。これによれば、電力消費量が低減される。

[0052] 液位変化速度または液位時間変化率は漏れ量（単位時間あたりの漏れの量）と関係してレ、る。即ち、液位変化速度または液位時間変化率に当該液位でのタンク内部の水平断面積を乗じたものが液体の漏れ量に相当する。従って、予めタンクの形状（即ち高さ位置とタンク内部の水平断面積との関係）をメモリ 70に記憶しておき、このメモリの記憶内容を参照して、上記のようにして検知された液位及び漏れ (液位変化速度または液位時間変化率）に基づき、タンク内液体の漏れ量を算出することができる

[0053] 尚、タンクの形状が図 1に示される縦型円筒形状などのようにタンク内部の水平断面積が高さによらず一定のものである場合には、液位変化速度または液位時間変化率と漏れ量とは単純な比例関係にあり、従って液位の値自体とは無関係に液位変化速度または液位時間変化率にタンク内部の水平断面積に応じた比例定数を乗ずることで容易に漏れ量を算出することができる。即ち、この場合には、上記の本発明装置により検知される漏れは漏れ量に基づくものと実質上同等である。

[0054] 以上の実施形態においては、図 2に示されているように、測定細管において、ヒータ 135に対応する位置から上端 (即ち第 2部分 13b'の上端）の開口までの距離 L1が 2 Omm以上 45mm以下とされている。また、測定細管の長さ（即ち第 3部分 13b"の下端開口力第 2部分 13b'の上端開口までの距離) L2は 30mm以上 65mm以下とされている。

[0055] このように、本実施形態においては、特に、ヒータ 135に対応する位置から上側の距離 L1を 20mm以上としているので、液体の動粘度が比較的低い場合、たとえばガソリンやジェット燃料などのように動粘度が 1. 5mm²/s [20°C]以下の場合であっても、測定細管内の特にヒータ 135より上方における圧損の作用により、測定細管内の液体がヒータの発熱で加熱されても測定細管内で発生する対流は小さいものとなる。このため、流量測定に対する対流の影響は無視することができ、力べして検知精度を低下させることなく微量の漏れを検知することができる。尚、本実施形態では、ヒータ 135に対応する位置から上側の距離 L1を 45mm以下としているので、上記圧損が大きくなりすぎず、更に漏れ検知可能な液位範囲が狭すぎるようなこともな良好な漏れ検知が可能である。

[0056] 更に、本実施形態においては、測定細管の長さ L2を 30mm以上としているので、液体の動粘度が比較的低い場合であっても、測定細管における圧損の作用により、測定細管内で発生する対流は小さいものとなる。このため、流量測定に対する対流の影響は無視することができ、力べして検知精度を低下させることなく微量の漏れを検知すること力 Sできる。尚、本実施形態では、測定細管の長さ L2を 65mm以下としているので、上記圧損が大きくなりすぎず、更に漏れ検知可能な液位範囲が狭すぎるようなこともなく、良好な漏れ検知が可能である。

[0057] 図 11に、以上のような本発明実施形態と本発明範囲外の参考形態とにおける、流量測定での上記対流の影響の相違に関する実験結果を示す。図 11 (A)は本発明実施形態によるものであり、 L1は 36. 5mmで、 L2は 50. 5mmで、測定細管の管内断面積は、第 1部分 13bが 0. 95mm²で、第 2部分 13b'が 0. 95mm²で、第 3部分 1 3b"が 0. 95mm²であった。液体としてガソリンを用いた。タンクからの液体の実際の漏れがなく且つ液位変動もない条件下で、上記積分値 ί (S 一 S) dtの時間平均値（

0

直前 300秒間の平均値）としてえられた電圧出力（V)を示す。電圧出力の変動は殆どないことがわかる。図 11 (B)は参考形態によるものであり、測定細管第 2部分の長さを本発明実施形態のものより 22cm短縮し、測定管内への延出がないようにしたこと以外は、本発明実施形態のものと同様にした。即ち、 L1は 14. 5mmで、 L2は 28. 5mmであった。本発明実施形態のものと同様に、タンクからの液体の実際の漏れがなく且つ液位変動もない条件下で、上記積分値 ί (S — S) dtの時間平均値 (直前 3

0

00秒間の平均値）としてえられた電圧出力（V)を示す。電圧出力の変動は本発明実施形態のものに比べて大きくなり、漏れ検知精度の低下の要因となりやすいことが分かる。

[0058] 以上の実施形態では電圧発生回路 67としてパルス電圧発生回路が用いられている力本発明においては、電圧発生回路 67としてヒータ 135に一定の電圧（即ち一定の直流電圧）を印加する定電圧発生回路を用いることも可能である。以下、そのような実施形態につき説明する。

[0059] 本実施形態では、上記図 6の電圧発生回路 67として使用される定電圧発生回路からヒータ 135の薄膜発熱体 182に対して直流定電圧 Qが印加される。これにより、ヒータ 135は一定の発熱状態を維持し、その熱の一部は熱伝達部材 181を介して測定細管 13b内の液体へと伝達され、これが液体加熱のための熱源として利用される。

[0060] 測定細管内の液体が流通していない時、即ち測定細管内での液体の流量が零の場合には、対流による熱伝達の寄与を無視すれば、第 1及び第 2の温度センサ 133 ， 134の検知温度は実質上同一である。しかし、測定細管 13b内で液体流通が生ずると、ヒータ 135による液体加熱の影響は上流側より下流側の方に強く発生するので、第 1及び第 2の温度センサ 133， 134の検知温度が互いに異なるようになる。第 1及び第 2の温度センサ 133， 134の検知温度どうしの差に相当する電圧出力は流体流量に対応しているので、それを流量値出力とする。即ち、漏れ検知回路 71のブリッジ回路の a， b点の電位が差動増幅回路 65に入力される。予めブリッジ回路の抵抗体 6 2， 63の抵抗値を適宜設定することで、差動増幅回路から第 1及び第 2の温度センサ 133， 134の検知温度どうしの差に相当する電圧出力 Sを得ることができる。

[0061] 以上のようにして、二定点温度差検知式流量測定がなされる。本発明でいう二定点温度差検知式流量測定は、ヒータの上流側及び下流側にそれぞれ配置された第 1 及び第 2の温度センサにより検知される温度差 (実際には検知温度差に対応して検知される電気的特性の差）に基づき流量対応値を得るものをいう。

[0062] 次に、本実施形態における漏れ検知動作即ち CPU68の動作につき説明する。本実施形態の CPU68の動作は、上記図 1〜図 11に関し既に説明した実施形態のものと、第 1の漏れ検知の動作においてのみ相違し、他は同様である。

[0063] 即ち、 CPU68では、電圧出力 Sに基づき、内蔵する検量線を用いて対応する流量値への換算を行う。図 12は Sの換算のための検量線の一例を示すものである。図 12 に示されているように、流量値に対応する液位変化速度が例えば 10mm/hより小さレ、領域では、液位変化速度と電圧出力 Sとの間に良好な直線状の対応関係がある。従って、 CPU68では、漏れに関して、上記図 1〜図 11に関し説明した実施形態のものと同様な処理を行うことができる。

[0064] 本実施形態は、上記図 1〜図 11に関し説明した実施形態のものに比べて、 CPU6 8での第 1の漏れ検知における流量対応値を得る演算が簡単になるという利点がある

[0065] 図 12に、以上のような本発明実施形態と本発明範囲外の参考形態とにおける、流量測定での上記対流の影響の相違に関する実験結果を示す。図 12 (A)は本発明実施形態によるものであり、 L1は 36. 5mmで、 L2は 50. 5mmで、測定細管の管内断面積は、第 1部分 13bが 0. 95mm²で、第 2部分 13b'が 0. 95mm²で、第 3部分 1 3b"が 0. 95mm²であった。液体としてガソリンを用いた。タンクからの液体の実際の漏れがなく且つ液位変動もない条件下で得られた、上記電圧出力 S及びその直前 3 00秒間の平均電圧出力 Saを示す。 S及び Saの変動は殆どないことがわかる。図 12 ( B)は参考形態によるものであり、測定細管第 2部分の長さを本発明実施形態のものより 22mm短縮し、測定管内への延出がないようにしたこと以外は、本発明実施形態のものと同様にした。即ち、 L1は 14. 5mmで、 L2は 28. 5mmであった。本発明実施形態のものと同様に、タンクからの液体の実際の漏れがなく且つ液位変動もない条件下で、上記電圧出力 S及びその直前 300秒間の平均電圧出力 Saを示す。 S及び Saの変動は本発明実施形態のものに比べて大きくなり、漏れ検知精度低下の要因となりやすいことが分かる。

Claims

請求の範囲

[1] タンク内の液体の漏れを検知する装置であって、

前記タンク内の液体が下端から導入出される測定細管と、

前記流量センサ部はヒータ及び温度センサを含んでなり、前記測定細管は前記ヒータに対応する位置から上端開口までの距離が 20mm以上 45mm以下であることを特徴とする、タンク内液体の漏れ検知装置。

[2] 前記測定細管の長さは 30mm以上 65mm以下であることを特徴とする、請求項 1に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。

[3] 前記測定細管の管内断面積は 0. 75mm²以上 5mm²以下であることを特徴とする、請求項 1に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。

[4] 前記測定細管は、前記流量センサ部のパッケージ内に位置する第 1部分と、該第 1 部分の上部に接続された第 2部分とを含んでなることを特徴とする、請求項 1に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。

[5] 前記第 2部分は前記パッケージに取り付けられていることを特徴とする、請求項 4に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。

[6] 前記第 2部分は前記測定管の内部に延出していることを特徴とする、請求項 4に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。

[7] 前記温度センサは第 1の温度センサ及び第 2の温度センサからなり、前記流量センサ部は前記測定細管に沿って順に配置された前記第 1の温度センサ、前記ヒータ及び前記第 2の温度センサを含んでなることを特徴とする、請求項 1に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。

[8] 前記装置は、更に、前記流量センサ部に接続された漏れ検知制御部を備えており、該漏れ検知制御部は、前記ヒータに電圧を印加する電圧発生回路と、前記第 1の温度センサ及び第 2の温度センサに接続され且つこれら温度センサにより感知される温度の差に対応する出力を生ぜしめる漏れ検知回路とを有しており、該漏れ検知回路の出力を用いて算出される前記液体の流量に対応する流量対応値に基づき前記タンク内の液体の漏れを検知することを特徴とする、請求項 7に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。

[9] 更に、前記装置は前記液体の液位を測定するための圧力センサを備えており、前記漏れ検知制御部は、更に、前記圧力センサにより測定される液位の時間変化率の大きさに基づき前記タンク内の液体の漏れを検知することを特徴とする、請求項 8に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。

[10] 前記漏れ検知制御部は、前記液位の時間変化率の大きさに基づき前記タンク内の液体の漏れを検知した時に、前記液位の時間変化率の大きさが所定範囲内の時には当該漏れ検知の結果を出力し、前記液位の時間変化率の大きさが前記所定範囲の下限より小さい時には前記流量対応値に基づく漏れ検知の結果を出力し、前記液位の時間変化率の大きさが前記所定範囲の上限を越える時には漏れに関する出力を停止することを特徴とする、請求項 9に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。

[11] 前記漏れ検知制御部は、前記液位の時間変化率の大きさに基づき前記タンク内の液体の漏れを検知した時に、前記液位の時間変化率の大きさが前記所定範囲の上限を越える時には、所定時間、前記流量対応値に基づく漏れ検知を停止することを特徴とする、請求項 9に記載のタンク内液体の漏れ検知装置。