(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構造を持った安価な装置で、薄い油膜を含む油の漏液を検出することができる漏液センサの提供。【解決手段】光を照射する発光器１１と照射された光が入射するようになっているプリズム１とプリズム１を透過した光を受光するプリズム２とプリズム２から出射した光を受光するための受光器１４と受光器での受光量から油の有無を判定する受光処理部１５とを具備し、プリズム１の面Ａとプリズム２の面Ｂは互いに向かい合っており、両面の間隙部３では間隙部の下部を水、油又は油が浸入した水に浸けたとき毛細管現象によって液面が上昇するようになっており、プリズム１に入射した光は面Ａに入射角αで入射するようになっており、入射した光が面Ａに入射する位置において面Ａが空気又は水と接しているときプリズム１に入射した光が面Ａで全反射、面Ａが油と接しているときプリズム１に入射した光が面Ａを透過してプリズム２に入射し受光器に受光される。【選択図】図７
2010054424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光駆動部によって駆動され光を照射する発光器と、前記発光器から照射された光が入射するようになっているプリズム１と、前記プリズム１を透過した光を受光するプリズム２と、前記プリズム２から出射した光を受光するための受光器と、前記受光器での受光量から油の有無を判定する受光処理部と、前記判定の結果に応じて警報を発する警報部とを具備した漏液センサであって、
前記プリズム１の面Ａと前記プリズム２の面Ｂは互いに向かい合っており、前記面Ａと前記面Ｂの間の間隙部では、前記間隙部の下部を水、油又は油が浸入した水に浸けたとき、毛細管現象によって水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようになっており、
前記発光器から照射され前記プリズム１に入射した光は、前記面Ａに入射角αで入射するようになっており、
前記入射角αと前記プリズム１の屈折率は、前記プリズム１に入射した光が前記面Ａに入射する位置において前記面Ａが空気又は水と接しているとき、前記プリズム１に入射した光が前記面Ａで全反射すると共に、前記位置において前記面Ａが油と接しているとき、前記プリズム１に入射した光が前記面Ａを透過するように設定し、
前記位置において前記面Ａが油と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Ａを透過し、前記面Ｂから前記プリズム２に入射して前記プリズム２を出射し、前記受光器は前記プリズム２を出射した光を受光するようになっていると共に、前記位置において前記面Ａが空気又は水と接しているときに、前記プリズム１に入射して前記面Ａで全反射した光を前記受光器は受光しないようになっていることを特徴とする漏液センサ。
【請求項２】
発光駆動部によって駆動され光を照射する発光器と、前記発光器から照射された光が入射するようになっているフロート部と、前記フロート部からの光を受光するための受光器と、前記受光器での受光量から油の有無を判定する受光処理部と、前記判定の結果に応じて警報を発する警報部とを具備した漏液センサであって、
前記フロート部は、プリズム１と、プリズム２と、前記プリズム１と前記プリズム２の高さを一致させるための支持部材とを具備し、
前記プリズム１の面Ａと前記プリズム２の面Ｂは互いに向かい合っており、前記面Ａと前記面Ｂの間の間隙部では、前記間隙部の下部を水、油又は油が浸入した水に浸けたとき、毛細管現象によって水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようになっており、
前記発光器から照射された光は前記プリズム１に入射して、前記面Ａに入射角αで入射するようになっており、
前記フロート部が水に浮いているとき、前記発光器から照射された光が前記面Ａに入射する位置において、前記面Ａは空気又は水と接し、前記フロート部が油又は油が浸入した水に浮いているとき、前記位置において前記面Ａは油と接するように前記フロート部の比重が設定され、
前記入射角αと前記プリズム１の屈折率は、前記位置において前記面Ａが空気又は水と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Ａで全反射すると共に、前記位置において前記面Ａが油と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Ａを透過するように設定し、
前記位置において前記面Ａが油と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Ａを透過し、前記面Ｂから前記プリズム２に入射して前記プリズム２を出射し、前記受光器は前記プリズム２を出射した光を受光するようになっていると共に、前記位置において前記面Ａが空気又は水と接しているときに、前記発光器から照射され前記面Ａで全反射した光を前記受光器は受光しないようになっていることを特徴とする漏液センサ。
【請求項３】
前記発光器から照射された光を誘導して前記プリズム１に入射させる光ファイバ１と、前記プリズム２を出射した光を誘導して前記受光器に受光させる光ファイバ２とを具備した請求項１又は２に記載の漏液センサ。
【請求項４】
発光駆動部によって駆動され光を照射する発光器と、前記発光器から照射された光が入射するようになっているプリズムと、前記プリズムから出射した光を受光するための受光器と、前記受光器での受光量から油の有無を判定する受光処理部と、前記判定の結果に応じて警報を発する警報部とを具備した漏液センサであって、
前記プリズムに入射した光が進む前記プリズムの断面が四角形ＡＢＣＤであり、前記四角形ＡＢＣＤは∠Ｂが９０°で、前記発光器から照射された光は辺ＡＤに入射すると共に、前記光は辺ＡＢに入射角αで入射するようになっており、前記プリズムは辺ＢＣを含む面Ｙに反射鏡を貼着し、
前記漏液センサは前記プリズムの前記辺ＡＢを含む面Ｘとの間に間隙部を形成する面を具備した部材を具備し、前記間隙部内では、前記間隙部の下部を水、油又は油が浸入した水に浸けたとき、毛細管現象によって水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようになっており、
前記入射角αと前記プリズムの屈折率は、前記光が前記辺ＡＢに入射する位置において前記面Ｘが空気又は水と接しているとき、前記光は前記面Ｘで全反射し、前記位置において前記面Ｘが油と接しているとき、前記光は前記面Ｘを透過するように設定し、
前記位置において前記面Ｘが空気又は水と接しているとき、前記光は前記反射鏡で反射され前記辺ＡＤから前記プリズムを出射して前記受光器に受光されるようになっていると共に、前記位置において前記面Ｘが油と接しているとき、前記光は前記受光器に受光されないようになっていることを特徴とする漏液センサ。
【請求項５】
前記発光器から照射された光を誘導して前記プリズムの前記辺ＡＤに入射させる光ファイバ１と、前記プリズムの前記辺ＡＤを出射した光を誘導して前記受光器に受光させる光ファイバ２とを具備した請求項４に記載の漏液センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油の漏液を検出する漏液センサに関し、特に空気と水と油の光の屈折率の違い、及び毛細管現象を利用した漏液センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータやベアリング製造等で潤滑油を用いる機械工場や、食品系油等を扱う食品工場などの工場の配管ライン系や排水系では、油の漏液が発生する恐れが有り、油の漏液を監視する必要が有る。また、石油の備蓄タンクや石油精製プラント、電力プラントにおいても油の漏液を監視する必要が有る。その他、河川や湖沼、海からの取水段階、公園やプール等では、水に浮遊する油を監視する必要が有る。このような油の漏液や水に浮遊する油を自動的に検出して報知するために、様々な種類の漏液センサが開発されている。
【０００３】
従来の油の漏液を検出するための漏液センサとして、例えば光ファイバを用いた漏液センサがある。この漏液センサでは、発光部から光ファイバを通過する光を照射し、光ファイバを通過した光を受光部で受光するようにしている。光ファイバのセンシング部に油が付着すると、そこから光が漏れて、受光部での受光量が発光量に比べて減少するため、水に浮遊する油や水面上の油の膜を検出することができる。
【０００４】
この他に、静電容量によって水面上の油の漏液を検出する漏液センサがある。この漏液センサでは、水に浮くフロートに検知電極を設置し、検知電極に高周波電圧を印加し、検知電極周囲の静電容量の変化を検出する。水面上に油が流入し、検知電極に接すると、電極周囲の静電容量が大きく変化するため、水面上の油を検出することができる。
【０００５】
また、水面が波立っている場合や、水が流れている場合でも、水面上の油の膜を検出できるようにした漏液センサとして、レーザ走査式の漏液センサがある。レーザ光の反射率は水に比べて油の方が大きいため、水面にレーザ光を当てて反射光強度の変化を検出することによって、水面上に浮遊する油の膜を検出することができる。更に、この漏液センサでは、レーザ光を走査するようにしているので、水面が波立っている場合や、水が流れている場合でも、水面上の油の膜を検出することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の従来の油の漏液を検出するための漏液センサは全て、高価であるという問題がある。
【０００７】
また、上述の光ファイバを用いた漏液センサでは、光ファイバのセンシング部に油が付着しないと油の漏液を検出できず、漏液センサをフロートで浮かせる場合にフロートの比重の設定を厳密に行わないといけないという問題がある。
【０００８】
また、上述の静電容量による漏液センサは、検出する油の層の厚さによっては検出電極を交換する必要があり、油の層の厚さに関係なく油の漏液を検出できる漏液センサが望まれる。
【０００９】
本発明は上述のような事情によりなされたものであり、本発明の目的は、簡単な構造を持った安価な装置で、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度の非常に薄い油の膜を含む油の漏液を検出することができると共に、液面が波打っていても油の漏液を検出することのできる漏液センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、発光駆動部によって駆動され光を照射する発光器と、前記発光器から照射された光が入射するようになっているプリズム１と、前記プリズム１を透過した光を受光するプリズム２と、前記プリズム２から出射した光を受光するための受光器と、前記受光器での受光量から油の有無を判定する受光処理部と、前記判定の結果に応じて警報を発する警報部とを具備した漏液センサに関し、本発明の上記目的は、前記プリズム１の面Ａと前記プリズム２の面Ｂは互いに向かい合っており、前記面Ａと前記面Ｂの間の間隙部では、前記間隙部の下部を水、油又は油が浸入した水に浸けたとき、毛細管現象によって水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようになっており、前記発光器から照射され前記プリズム１に入射した光は、前記面Ａに入射角αで入射するようになっており、前記入射角αと前記プリズム１の屈折率は、前記プリズム１に入射した光が前記面Ａに入射する位置において前記面Ａが空気又は水と接しているとき、前記プリズム１に入射した光が前記面Ａで全反射すると共に、前記位置において前記面Ａが油と接しているとき、前記プリズム１に入射した光が前記面Ａを透過するように設定し、前記位置において前記面Ａが油と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Ａを透過し、前記面Ｂから前記プリズム２に入射して前記プリズム２を出射し、前記受光器は前記プリズム２を出射した光を受光するようになっていると共に、前記位置において前記面Ａが空気又は水と接しているときに、前記プリズム１に入射して前記面Ａで全反射した光を前記受光器は受光しないようになっていることによって達成される。
【００１１】
本発明は、発光駆動部によって駆動され光を照射する発光器と、前記発光器から照射された光が入射するようになっているフロート部と、前記フロート部からの光を受光するための受光器と、前記受光器での受光量から油の有無を判定する受光処理部と、前記判定の結果に応じて警報を発する警報部とを具備した漏液センサに関し、本発明の上記目的は、前記フロート部はプリズム１とプリズム２とを具備し、前記プリズム１と前記プリズム２の高さを一致させるように支持部材で支持されており、前記プリズム１の面Ａと前記プリズム２の面Ｂは互いに向かい合っており、前記面Ａと前記面Ｂの間の間隙部では、前記間隙部の下部を水、油又は油が浸入した水に浸けたとき、毛細管現象によって水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようになっており、前記発光器から照射された光は前記プリズム１に入射して、前記面Ａに入射角αで入射するようになっており、前記フロート部が水に浮いているとき、前記発光器から照射された光が前記面Ａに入射する位置において、前記面Ａは空気又は水と接し、前記フロート部が油又は油が浸入した水に浮いているとき、前記位置において前記面Ａは油と接するように前記フロート部の比重が設定され、前記入射角αと前記プリズム１の屈折率は、前記位置において前記面Ａが空気又は水と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Ａで全反射すると共に、前記位置において前記面Ａが油と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Ａを透過するように設定し、前記位置において前記面Ａが油と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Ａを透過し、前記面Ｂから前記プリズム２に入射して前記プリズム２を出射し、前記受光器は前記プリズム２を出射した光を受光するようになっていると共に、前記位置において前記面Ａが空気又は水と接しているときに、前記発光器から照射され前記面Ａで全反射した光を前記受光器は受光しないようになっていることによって達成される。
【００１２】
本発明の上記目的は、前記発光器から照射された光を誘導して前記プリズム１に入射させる光ファイバ１と、前記プリズム２を出射した光を誘導して前記受光器に受光させる光ファイバ２とを具備することによって、より効果的に達成される。
【００１３】
本発明は、発光駆動部によって駆動され光を照射する発光器と、前記発光器から照射された光が入射するようになっているプリズムと、前記プリズムから出射した光を受光するための受光器と、前記受光器での受光量から油の有無を判定する受光処理部と、前記判定の結果に応じて警報を発する警報部とを具備した漏液センサに関し、本発明の上記目的は、前記プリズムに入射した光が進む前記プリズムの断面が四角形ＡＢＣＤであり、前記四角形ＡＢＣＤは∠Ｂが９０°で、前記発光器から照射された光は辺ＡＤに入射すると共に、前記光は辺ＡＢに入射角αで入射するようになっており、前記プリズムは辺ＢＣを含む面Ｙに反射鏡を貼着し、前記漏液センサは前記プリズムの前記辺ＡＢを含む面Ｘとの間に間隙部を形成する面を具備した部材を具備し、前記間隙部内では、前記間隙部の下部を水、油又は油が浸入した水に浸けたとき、毛細管現象によって水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようになっており、前記入射角αと前記プリズムの屈折率は、前記光が前記辺ＡＢに入射する位置において前記面Ｘが空気又は水と接しているとき、前記光は前記面Ｘで全反射し、前記位置において前記面Ｘが油と接しているとき、前記光は前記面Ｘを透過するように設定し、前記位置において前記面Ｘが空気又は水と接しているとき、前記光は前記反射鏡で反射され前記辺ＡＤから前記プリズムを出射して前記受光器に受光されるようになっていると共に、前記位置において前記面Ｘが油と接しているとき、前記光は前記受光器に受光されないようになっていることによって達成される。
【００１４】
本発明の上記目的は、前記発光器から照射された光を誘導して前記プリズムの前記辺ＡＤに入射させる光ファイバ１と、前記プリズムの前記辺ＡＤを出射した光を誘導して前記受光器に受光させる光ファイバ２とを具備することによって、より効果的に達成される。
本発明は、発光駆動部によって駆動され光を照射する発光器と、前記発光器から照射された光が入射するようになっているフロート部と、前記フロート部からの光を受光するための受光器と、前記受光器での受光量から油の有無を判定する受光処理部と、前記判定の結果に応じて警報を発する警報部とを具備した漏液センサに関し、本発明の上記目的は、前記フロート部は、１つ又は２つのプリズムを具備し、前記プリズムは互いに向き合った２つの面Ａと面Ｂを具備し、前記面Ａと前記面Ｂの間の間隙部では、前記間隙部の下部を水、油又は油が浸入した水に浸けたとき、毛細管現象によって水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようになっており、前記発光器から照射された光は前記プリズムに入射して前記面Ａに入射角αで入射するようになっており、前記フロート部が水に浮いているとき、前記発光器から照射された光が前記面Ａに入射する位置において、前記面Ａは空気又は水と接し、前記フロート部が油又は油が浸入した水に浮いているとき、前記位置において前記面Ａは油と接するように前記フロート部の比重が設定され、前記入射角αと前記プリズムの屈折率は、前記位置において前記面Ａが空気又は水と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Ａで全反射すると共に、前記位置において前記面Ａが油と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Ａを透過するように設定し、前記位置において前記面Ａが油と接しているとき、前記発光器から照射された光が前記面Ａを透過し、前記面Ｂに入射して前記プリズムを出射し、前記受光器は前記プリズムを出射した光を受光するようになっていると共に、前記位置において前記面Ａが空気又は水と接しているときに、前記発光器から照射され前記面Ａで全反射した光を前記受光器は受光しないようになっていることによって達成される。
【００１５】
また、本発明は、発光駆動部によって駆動され光を照射する発光器と、前記発光器から照射された光が入射するようになっているプリズムと、前記プリズムから出射した光を受光するための受光器と、前記受光器での受光量から油の有無を判定する受光処理部と、前記判定の結果に応じて警報を発する警報部とを具備した漏液センサに関し、本発明の上記目的は、前記プリズムに入射した光が進む前記プリズムの断面が四角形ＡＢＣＤであり、前記四角形ＡＢＣＤは∠Ｂが９０°で、前記発光器から照射された光は辺ＡＤに入射すると共に、前記光は辺ＡＢに入射角αで入射するようになっており、前記プリズムは辺ＢＣを含む面Ｙに反射鏡を貼着し、前記漏液センサは前記プリズムの前記辺ＡＢを含む面Ｘとの間に間隙部を形成する面を具備した部材を具備し、前記間隙部内では、前記間隙部の下部を水、油又は油が浸入した水に浸けたとき、毛細管現象によって水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようになっており、前記入射角αと前記プリズムの屈折率は、前記光が前記辺ＡＢに入射する位置において前記面Ｘが空気又は水と接しているとき、前記光は前記面Ｘで全反射し、前記位置において前記面Ｘが油と接しているとき、前記光は前記面Ｘを透過するように設定し、前記位置において前記面Ｘが空気又は水と接しているとき、前記光は前記反射鏡で反射され前記辺ＡＤから前記プリズムを出射して前記受光器に受光されるようになっていると共に、前記位置において前記面Ｘが油と接しているとき、前記光は前記受光器に受光されないようになっていることによって達成される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る漏液センサによれば、空気と水と油の光の屈折率の違い、及び毛細管現象による水や油の液面の上昇を利用して油の漏液を検出するようにしているので、簡単な構造を持った安価な装置で、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度の非常に薄い油の膜を含む油の漏液を検出することができると共に、液面が波打っていても油の漏液を検出することができる。そのため、油流出の環境汚染から見ても、早期の対応が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る漏液センサでは、プリズムに間隙部を設けて、プリズムの下部を水、油又は油の浸入した水に浸けた場合に、水、油又は油の浸入した水が間隙部で毛細管現象を起こし、水、油又は油の浸入した水の液面が上昇するようにする。そして、プリズムに光を照射し、その光が間隙部に入射角αで入射するようにし、入射角α及びプリズムの屈折率を、光が間隙部に入射する位置において、プリズムが空気又は水と接している場合には光が全反射し、プリズムが油と接している場合には光が間隙部を透過するように設定する。従って、間隙部を透過する光を検出することによって、油の漏液を検出することができる。また、本発明に係る漏液センサでは、毛細管現象を利用しているので、薄い油の膜でも検出することができるようになっている。
【００１８】
本発明に係る漏液センサでは、毛細管現象による水や油の液面の上昇を利用する。毛細管現象は、細い管状の物体の内側で液体が上昇（場合によっては下降）する現象であり、液体の表面張力、壁面のぬれ易さ、液体の密度によって液面の上昇する高さが決まる。ここで、毛細管現象によって水や油の液面が上昇する高さを測定した実験結果を示す。
【００１９】
図１に示されるように、半径ｒのアクリル製の円筒４０を水や各種の油の液体２３に入れる。毛細管現象によって、アクリル製の円筒４０の外側の液面２３Ａに対して、アクリル製の円筒４０内での液面２３Ｂは高さｈだけ上昇する。この液面の上昇する高さｈを、円筒４０の半径ｒが１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍの場合について測定した。測定結果は表１のようになる。表１で示されるそれぞれの液体及びアクリル製の円筒４０の半径ｒに対する、液面の上昇する高さｈの単位は、ｍｍである。
【００２０】
【表１】
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表１から実験を行った全ての水又は油の液体２３について、アクリル製の円筒４０内での液面２３Ｂがアクリル製の円筒４０の外側の液面２３Ａよりも高くなっており、毛細管現象が起こっていることが分かる。液面の上昇する高さｈは、水又は各種の油の全ての液体に対してアクリル製の円筒４０の半径ｒが小さいほど大きくなっており、全ての油は水に比べて液面の上昇する高さｈが大きくなっている。
【００２１】
次に図２に示されるように、板４１の上に水又は各種の油の液滴２４を作成し、液滴２４の接触角θを測定する。固体の上に形成される液滴の接触角θは、下記数１の関係を満たす。
（数１）
γＳ＝γＬ・ｃｏｓθ−γＳＬ
数１において、γＳは固体の表面張力、γＬは液体（液滴）の表面張力、γＳＬは固体と液体の界面張力である。接触角θは液体の固体へのぬれを表す指標として用いられ、接触角θが小さいと液体は固体にぬれ易く、接触角θが大きいと液体は固体にぬれにくいと評価される。実験では板４１の材質として透明で油等に強いものを選び、アクリル、ポリプロピレン、テフロン（登録商標）（フッ素樹脂）、ポリエチレンの板４１について、液滴２４の接触角θを測定する。また、実験ではθ／２法によって接触角θを求める。θ／２法では図２に示されるように、液滴の直径ｄと、液滴の高さｈを測定し、液滴の左右端点と頂点を結ぶ直線の固体表面に対する角度θ１を求める。微小液滴形状は円の一部と仮定できるため、幾何学の定理よりθ＝２θ１が成り立つ。表２は、板４１上に作成した水又は各種の油の液滴２４の、直径ｄと、高さｈと、θ／２法によって求めた接触角θを示しており、表２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ板４１がアクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレンの場合を示している。
【００２２】
【表２】
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表２より、アクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレンの全ての板４１について、全ての油の液滴の接触角θは水の液滴の接触角θより大きくなっている。テフロンについては、実験で用いた他の材料に比べて油の液滴の接触角θが大きいが、全ての油の液滴の接触角θが水の液滴の接触角θより大きいという性質は持っている。従って、各種の油は、アクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレンの板に、水よりもぬれ易いことが分かる。
【００２３】
こんどは図３に示されるように、２枚の板４２を１ｍｍだけ離して液体２３に入れ、この２枚の板４２の間にできる間隙部４３で起こる毛細管現象について調べる。図３（ａ）は板４２の広い面を正面とする方向から見た場合の図で、図３（ｂ）は２枚の板４２の間にできる間隙部４３を正面とし、下方において板４２が液体に浸かっている方向から見た場合の図である。液体２３は、水又は水に油を垂らした液体である。毛細管現象によって、２枚の板４２の間にできる間隙部４３内での液体２３の液面２３Ｂは、２枚のアクリル板４２の外側の液面２３Ａに対して上昇する。このときの液面の上昇する高さｈを、水（油を垂らさなかった場合）と、水に各種の油を垂らした場合について測定する。また、板４２の材料の種類については、アクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレンの場合について実験を行う。それぞれの板４２の材料の種類、及び液体の種類に対する、液面の上昇する高さｈは表３に示される。表３では液面の上昇する高さｈの単位はｍｍである。
【００２４】
【表３】
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表３の２段目と３段目は板４２がアクリルの場合で、２段目には室温で測定した場合の液面の上昇する高さｈが示され、３段目には水温を５℃にして測定した場合の液面の上昇する高さｈが示されている。表３より、アクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレンの全ての板４２、及び実験で調べた全ての液体２３について、間隙部４３内での液面２３Ｂは、板４２の外側の液面２３Ａに対して上昇しており、毛細管現象が起こっていることが分かる。また、液面の上昇する高さｈは、アクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレンの全ての板４２に対して、水に各種の油を垂らした液体の方が、油を垂らさなかった水よりも大きくなっている。
【００２５】
以上の実験結果から分かるように、水又は各種の油は、アクリル管内、及びアクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレンの２枚の板の間の間隙部内で、毛細管現象によって液面が上昇する。また、各種の油は水よりもアクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレンにぬれ易く、アクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレンの２枚の板の間の間隙部内での液面の上昇する高さは、水よりも各種の油の方が大きい。以上の性質を利用した、油の漏液を検出するための本発明に係る漏液センサの原理を、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
本発明に係る漏液センサでは、図４（ａ）に示されるような２つのプリズム１とプリズム２を用いて、プリズム１の面１Ａとプリズム２の面２Ａとが間隙部３を形成するようにする。面１Ａと面２Ａは平行であっても、非平行であっても良いが、間隙部３の下部を水、油又は油が浸入した水に浸けた場合に、毛細管現象によって間隙部３内で水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようにする。前述の実験結果から、プリズム１とプリズム２の間の間隙部３の間隔（面１Ａと面２Ａの間の距離）は、１ｍｍ程度が望ましい。また、プリズム１及びプリズム２の材料には、アクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレン等を用いることができる。
【００２７】
図４（ｂ）はプリズム１及びプリズム２の上面図である。本発明では、図４（ｂ）に示されるように、このプリズム１及びプリズム２に光Ｌを照射する。光Ｌは面１Ａの入射位置Ｐに入射角αで入射し、入射角α及びプリズムの屈折率を、入射位置Ｐにおいてプリズム１が空気又は水と接している場合に光Ｌが面１Ａで全反射し、入射位置Ｐにおいてプリズム１が油と接している場合に光Ｌが面１Ａを透過するように設定する。
【００２８】
光が屈折率ｎ１の媒質から屈折率ｎ２の媒質に入射するときの全反射の臨界角は、下記数２で与えられる。
（数２）
ｓｉｎθ＝ｎ２／ｎ１
プリズム１の屈折率をｎ＝１．５とすると、水の屈折率は１．３３、油（軽油）の屈折率は１．４５であるから、入射角αは下記数３を満たす必要が有る。
（数３）
１．３３／１．５≦ｓｉｎα＜１．４５／１．５
従って、入射角αは下記数４に示される範囲にあれば良い。
（数４）
６２．５°≦α≦７５°
光Ｌがプリズム１の面１Ｂに対して垂直に入射し、プリズム１の∠Ｑが直角であるとすると、面１Ａの傾き角βは下記数５に示される範囲にあれば良い。
（数５）
１５°≦β≦２７．５°
図５は、プリズム１とプリズム２の間の間隙部３が空気の場合と、プリズム１及びプリズム２の下部が水又は油に浸かっている場合の、プリズム１に入射する光Ｌの進路及び水又は油の液面の様子について説明する模式図である。
【００２９】
プリズム１及びプリズム２が地面２０の上に置かれて、プリズム１とプリズム２の間の間隙部３が空気の場合は、図５（ａ）に示されるようになる。この場合、光Ｌはプリズム１の面１Ａで全反射するため、光Ｌはプリズム２を透過しない。
【００３０】
プリズム１及びプリズム２の下部が水２１に浸かっている場合は、図５（ｂ）に示されるようになる。水２１は、プリズム１とプリズム２の間隙部３内で毛細管現象を起こし、間隙部３内で水２１の液面２１Ａは上昇する。光Ｌがプリズム１の面１Ａに入射する位置Ｐにおいてプリズム１は水２１又は空気に接するようになり、光Ｌは面１Ａで全反射し、プリズム２を透過しない。
【００３１】
プリズム１及びプリズム２の下部が油２２に浸かっている場合は、図５（ｃ）に示されるようになる。油２２は、プリズム１とプリズム２の間隙部３内で毛細管現象を起こし、間隙部３内で油２２の液面２２Ａは上昇する。そのため、光Ｌがプリズム１の面１Ａに入射する位置Ｐにおいて、プリズム１は油と接するようになる。従って、この場合は光Ｌは面１Ａで全反射せず、プリズム２を透過する。
【００３２】
図６は、光Ｌの進路について説明するプリズム１及びプリズム２の上面図である。光Ｌがプリズム１の面１Ａに入射する位置Ｐにおいて、プリズム１が空気又は水と接している場合、光Ｌの進路は図６（ａ）に示されるようになる。この場合、光Ｌが面１Ａに入射角αで入射すると、光Ｌは面１Ａで全反射するので、光Ｌはプリズム２を透過しない。光Ｌがプリズム１の面１Ａに入射する位置Ｐにおいて、プリズム１が油と接している場合は、光Ｌの進路は図６（ｂ）に示されるようになる。この場合、光Ｌが面１Ａに入射角αで入射すると、光Ｌは面１Ａで屈折し、プリズム２の面２Ａに入射して、プリズム２を透過する。面２Ａが面１Ａと平行であり、プリズム２の屈折率がプリズム１の屈折率と同じ場合、光Ｌはプリズム２内ではプリズム１内での光Ｌの進行方向と同じ向きに進行する。
【００３３】
本発明に係る漏液センサでは以上に説明した原理を利用して、プリズム２を透過する光を受光するための受光部を設け、その受光量によって油の漏液の有無を検出する。本発明に係る漏液センサでは、毛細管現象を利用しているので、薄い油の膜でも検出することができる。
【００３４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３５】
図７は本発明の第１実施形態に係る漏液センサの斜視図である。
【００３６】
この漏液センサは、発光駆動部１０によって駆動され光を照射する発光器１１と、発光器１１から照射された光をフロート部７の発光部１２Ａまで誘導する光ファイバ１２と、フロート部７の受光部１３Ａにおいて受光された光を受光器１４まで誘導する光ファイバ１３と、光ファイバ１３によって誘導された光を受光するための受光器１４と、受光器１４での受光量から油の漏液の有無を判定する受光処理部１５と、受光処理部１５の判定の結果に応じて警報を発する警報部１６とを具備している。警報部１６によって発せられる警報は、例えば警告灯１７を点灯或いは点滅する、又は警告音を発する等である。
【００３７】
漏液センサのフロート部７は、２つのプリズム１及びプリズム２と、プリズム１が取り付けられたフロート４と、プリズム２が取り付けられたフロート５と、フロート４の底面及びフロート５の底面に取り付けられ、フロート４及びフロート５を支持して、プリズム１の位置とプリズム２の位置を一定に保つための支持部材６とを具備している。
【００３８】
プリズム１の面１Ａとプリズム２の面２Ａは互いに向かい合って間隙部３を形成し、間隙部３の下部が水、油又は油が浸入した水に浸かった場合、間隙部３内で水、油又は油が浸入した水は毛細管現象を起こし、水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようになっている。面１Ａと面２Ａは互いに平行であっても良いし、非平行であっても良い。間隙部３の間隔（面１Ａと面２Ａの間の距離）は、１ｍｍ程度であることが望ましい。また、プリズム１及びプリズム２の材料には、アクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレン等を用いることができる。
【００３９】
光ファイバ１２はフロート４内の発光部１２Ａまで発光器１１から照射された光を誘導し、発光部１２Ａから照射された光Ｌはプリズム１に入射し、プリズム１の面１Ａの入射位置Ｐに入射角αで入射するようにする。
【００４０】
フロート４及びフロート５によってフロート部７の比重が調節され、フロート部７が水に浮いている場合には、入射位置Ｐにおいてプリズム１が空気又は水に接し、フロート部７が油又は油が浸入した水に浮いている場合には、入射位置Ｐにおいてプリズム１が油に接するようにフロート部７の比重が設定される。
【００４１】
また、光Ｌの面１Ａへの入射角αとプリズム１の屈折率は、入射位置Ｐにおいてプリズム１が空気又は水と接している場合には光Ｌが面１Ａで全反射し、入射位置Ｐにおいてプリズム１が油と接している場合には光Ｌが面１Ａを透過するように設定する。
【００４２】
入射位置Ｐにおいてプリズム１が油と接している場合に面１Ａを透過した光Ｌは、プリズム２に面２Ａから入射する。このときプリズム２に入射した光Ｌを受光するように、受光部１３Ａをフロート５内に設置する。受光部１３Ａで受光された光は、光ファイバ１３に誘導され、受光器１４に受光される。
【００４３】
なお、発光部１２Ａ及び受光部１３Ａは、必ずしもフロート４内及びフロート５内に設置しなくても良い。発光部１２Ａから照射した光Ｌがプリズム１の面１Ａに入射する入射位置Ｐにおいてプリズム１が空気又は水と接している場合に、光Ｌが面１Ａで全反射し、入射位置Ｐにおいてプリズム１が油と接している場合に、光Ｌが面１Ａを透過し、プリズム２に入射して受光部１３Ａに受光されるようになっていれば良い。また、支持部材６はプリズム１の位置とプリズム２の位置を一定に保つように設置すれば良く、フロート４の底面及びフロート５の底面に取り付けるようになっていなくても良い。
【００４４】
図８は、本実施形態に係る漏液センサのフロート部７を、水、油又は油が浸入した水に浮かせた場合の、水、油又は油が浸入した水の液面及び発光部１２Ａから照射される光Ｌの進路について説明する模式図である。
【００４５】
フロート部７を水２１に浮かべた場合は、図８（ａ）に示されるようになる。間隙部３内では水２１の液面２１Ａは、毛細管現象のため上昇する。発光部１２Ａから照射される光Ｌのプリズム１の面１Ａへの入射位置Ｐにおいて、プリズム１は水２１又は空気と接するようになる。従ってこの場合、光Ｌは面１Ａで全反射し、受光部１３Ａには受光されず、受光処理部１５は受光器１４の受光量から油の漏液は無いと判定し、警報部１６は警報を発しない。
【００４６】
フロート部７を油２２に浮かべた場合は、図８（ｂ）に示されるようになる。間隙部３内では油２２の液面２２Ａは毛細管現象のため上昇し、発光部１２Ａから照射される光Ｌのプリズム１の面１Ａへの入射位置Ｐにおいて、プリズム１は油２２と接するようになる。従ってこの場合、光Ｌは面１Ａを透過し、プリズム２に面２Ａから入射し、受光部１３Ａに受光され、受光処理部１５は受光器１４の受光量から油の漏液が有ると判定し、警報部１６は警報を発する。
【００４７】
フロート部７を油２２の浸入した水２１に浮かべた場合は、図８（ｃ）に示されるようになる。間隙部３内で油２２の液面２２Ａが毛細管現象によって上昇すると共に、油２２が浸入することによって水２１が排除され、図８（ａ）に示されるよりも水２１の液面２１Ａが低くなる。このため、発光部１２Ａから照射される光Ｌのプリズム１の面１Ａへの入射位置Ｐにおいて、プリズム１は油２２と接するようになる。従ってこの場合、光Ｌは面１Ａを透過し、プリズム２に面２Ａから入射し、受光部１３Ａに受光され、受光処理部１５は受光器１４の受光量から油の漏液が有ると判定し、警報部１６は警報を発する。
【００４８】
本実施形態では、毛細管現象を利用しているので、水面上に薄い油の膜が有る場合でも油が間隙部３内を上昇すると共に間隙部内の水が排除され、発光部１２Ａから照射される光Ｌのプリズム１の面１Ａへの入射位置Ｐにおいてプリズム１は油と接するようになり、油の漏液が有ることを検出することができる。また、油の膜の厚さに関係なく油の漏液を検出することができ、フロート部７は油に浮いても沈んでも良いので、フロート４及びフロート５の比重の設定が容易にできる。
【００４９】
以下に、本実施形態に係る漏液センサによって、どの程度の量の油を検出することができるかを測定した実験について説明する。
【００５０】
図９は本実験について説明する図である。本実験では、横１５０ｍｍ、縦１２０ｍｍの容器１９に水２１を入れ、水２１に漏液センサのフロート部７を浸ける。フロート４及びフロート５の比重は、プリズム１及びプリズム２の間隙部３以外の面で、プリズム１及びプリズム２の高さの１／３までが水に浸かるように設定する。間隙部３の間隔は１ｍｍにする。
【００５１】
本実験では、光線スイッチ１８の光線出力１８Ａから光が照射され、その光は光ファイバ１２によって発光部１２Ａまで誘導される。そして、受光部１３Ａで受光された光は、光ファイバ１３によって光線スイッチ１８の光線入力１８Ｂまで誘導され、光線スイッチ１８は光線入力１８Ｂでの受光量に応じて電圧を出力する。光線スイッチ１８の出力電圧の最大値は２．８Ｖであり、油が検出されたとする閾値となる電圧（スレッシュホールド電圧）は１．２Ｖである。
【００５２】
本実験では、容器１９内の水２１に所定量の油を加えて、光線スイッチ１８の出力電圧を測定する。各種の油の、加えられた油の量に対する光線スイッチ１８の出力電圧は表４のようになる。
【００５３】
【表４】
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表４より、オリーブ油以外の油については、油を８ｃｃ又は６ｃｃ加えただけで漏液センサによって油が検出されていることが分かる。従って、本実施形態に係る漏液センサは、厚さ０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度の薄い油の膜でも検出することができることが分かる。従来の水と油の静電容量の違いによって油を検出する漏液センサでは、油の膜の厚さが３ｍｍ程度以上にならないと油の漏液を検出することができなかった。これに比較して、本実施形態に係る漏液センサは、非常に薄い油の膜でも検出することができる。
【００５４】
図１０は本発明の第２実施形態に係る漏液センサを示す図である。
【００５５】
図１０（ａ）は本実施形態の漏液センサの斜視図である。本実施形態の漏液センサのプリズム部３０は、断面が四角形のプリズム３１と、プリズム３１のＺ面に貼着され、発光器１１から照射される光を発光部１２Ａまで誘導する光ファイバ１２の発光部１２Ａと受光部１３Ａから受光した光を受光器１４まで誘導する光ファイバ１３の受光部１３Ａを固定すると共に、板状部材３３を固定する固定部材３２と、プリズム３１のＸ面との間に間隙部３５を形成する板状部材３３と、プリズム３１のＹ面に貼着された光を反射するための反射鏡３４とを具備している。本実施形態の漏液センサのプリズム部３０以外の構成は、第１実施形態の漏液センサと同じである。
【００５６】
板状部材３３のプリズム３１のＸ面と向かい合う面は、Ｘ面と平行であってもＸ面と非平行であっても良いが、プリズム部３０の下部を水、油又は油が浸入した水に浸けた場合に、板状部材３３とＸ面との間の間隙部３５内で水、油又は油が浸入した水が毛細管現象を起こし、水、油又は油が浸入した水の液面が上昇する必要がある。間隙部３５の間隔（Ｘ面と板状部材３３のＸ面と向かい合う面との距離）は、１ｍｍ程度であることが望ましい。また、プリズム３１及び板状部材３３の材料には、アクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレン等を用いることができる。
【００５７】
発光部１２Ａと受光部１３Ａが有る面におけるプリズム部３０の断面図を、図１０（ｂ）に示す。プリズム３１の断面は四角形ＡＢＣＤであり、四角形ＡＢＣＤの∠Ｂは直角で、プリズム３１のＺ面上の辺ＡＤには発光部１２Ａと受光部１３Ａが有り、プリズム３１のＸ面上の辺が辺ＡＢ、プリズム３１のＹ面上の辺が辺ＢＣになる。
【００５８】
発光部１２Ａからプリズム３１に照射された光Ｌ１は、辺ＡＢ上の入射位置Ｐに入射角αで入射するようにする。発光部１２Ａから照射される光Ｌ１の方向が辺ＡＤに対して垂直である場合、∠Ａの大きさをαにすれば良い。入射角α及びプリズム２１の屈折率は、入射位置Ｐにおいてプリズム３１が空気又は水と接している場合に、光Ｌ１がＸ面で全反射し、入射位置Ｐにおいてプリズム３１が油と接している場合に、光Ｌ１がＸ面を透過するように設定する。
【００５９】
入射位置Ｐにおいてプリズム３１が空気又は水と接している場合、図１０（ｂ）に示されるように、光Ｌ１はＸ面上で全反射して光Ｌ２となり、反射鏡３４が貼着されているＹ面上の辺ＢＣに入射する。光Ｌ２が反射鏡３４で反射されると、反射された光Ｌ３の進行方向は光Ｌ１の進行方向と平行で逆向きになる。受光部１３Ａは、光Ｌ３を受光できる位置に設けるようにする。
【００６０】
本実施形態では、漏液センサのプリズム部３０の下部を水に浸けた場合、水は間隙部３５で毛細管現象を起こし、間隙部３５内で水の液面は上昇する。発光部１２Ａからプリズム２１に入射した光ＬがＸ面に入射する入射位置Ｐにおいて、プリズム２１は水又は空気と接する。そのため光Ｌは、図１０（ｂ）に示されるように、Ｘ面で全反射されてから反射鏡で反射され、受光部１３Ａに受光される。そして、受光処理部１５は受光器１４での受光量から油の漏液は無いと判定し、警報部１７は警報を発しない。
【００６１】
漏液センサのプリズム部３０の下部を油又は油が浸入した水に浸けた場合、毛細管現象により間隙部３５内で油の液面が上昇し、発光部１２Ａからプリズム３１に入射した光ＬがＸ面に入射する入射位置Ｐにおいて、プリズム３１は油と接するようになる。この場合、光Ｌの進路は図１１に示されるようになり、光ＬはＸ面を透過して、板状部材３３に入射する。板状部材３３が光を透過する透明又は半透明の部材である場合、光Ｌは更に板状部材３３を透過し、プリズム部３０の外側に進行する。従って、受光部１３Ａには光Ｌは受光されず、受光処理部１５は受光器１４の受光量から油の漏液が有ると判定し、警報部１６は警報を発する。
【００６２】
このように本実施形態では、プリズム３１のＸ面と板状部材３３との間の間隙部３５で、水、油又は油が浸入した水が毛細管現象を起こし、間隙部３５内で水、油又は油が浸入した水の液面が上昇するようになっているので、薄い油の膜でも油の漏液を検出することができる。
【００６３】
図３に示されるように、２枚の平行な板４２の下部を水に油を垂らした液体に浸けた場合、２枚の板４２の間にできる間隙部４３内での液面２３Ｂは、垂らした油の種類及び油の量によっては、板４２の両端部付近で高くなり、板４２の中央付近では低くなる。第１実施形態及び第２実施形態に係る漏液センサでは、間隙部３、３５の両端部付近で液面が高くなって中央付近で液面が低くなるより、中央付近で液面が最も高くなるようにした方が良い。
【００６４】
そこで、図１２に示されるような２枚のポリエチレンの板４２で間隙部４３を形成し、２枚の板４２の下部を水に各種の油を垂らした液体２３に浸けて、液体２３の間隙部４３内における液面２３Ｂを観察する実験を行った。図１２（ａ）は板４２の広い面を正面とする方向から見た図で、図１２（ｂ）は板４２を上方から見た上面図である。図１２（ｂ）に示されるように、２枚の板４２は共に湾曲しており、間隙部４３の両端部での間隙部４３の間隔は２ｍｍになっており、間隙部４３の中央での間隙部４３の間隔は１ｍｍになっている。このようにした場合、毛細管現象によって間隙部４３内では液面２３Ｂは、間隙部４３の外側の液面２３Ａより高くなると共に、図１２（ａ）に示されるように、液面２３Ｂは、間隙部４３の中央付近で最も高く、間隙部４３の両端部付近では低い、山形になる。
【００６５】
次に、図１３に示されるように、２枚の板４２Ａ、４２Ｂの内、一方のポリエチレンの板４２Ａを湾曲させて、もう一方のアクリルの板４２Ｂを平らにした場合に、２枚の板４２Ａ、４２Ｂの下部を水に油を垂らした液体２３に浸けて、２枚の板４２Ａ、４２Ｂの間にできる間隙部４３内での液面２３Ｂを観察する実験を行った。図１３（ａ）は板４２Ａ、４２Ｂの広い面を正面とする方向から見た図で、図１３（ｂ）は板４２Ａ、４２Ｂを上方から見た上面図である。図１３（ｂ）に示されるように、２枚の板４２Ａと板４２Ｂの間にできる間隙部４３は、間隙部４３の両端部では２ｍｍになっており、間隙部４３の中央では１ｍｍになっている。この場合、図１３（ａ）に示されるように、毛細管現象によって間隙部４３内では液面２３Ｂは、間隙部４３の外側の液面２３Ａより高くなる。更に、液面２３Ｂは、図１２に示される実験結果と同様に、間隙部４３の中央付近で最も高く、間隙部４３の両端部付近では低い、山形になる。
【００６６】
図１２及び図１３に示される実験の結果を利用して、第１実施形態に係る漏液センサのプリズム１及びプリズム２で、プリズム２の面２Ａを傾きの異なる複数の面で構成する、或いは面２Ａを湾曲させることによって、プリズム１とプリズム２の間にできる間隙部３の両端部での間隙部３の間隔を、間隙部３の中央部での間隙部３の間隔より大きくなるようにしても良い。例えば、プリズム１及びプリズム２の形状を図１４に示されるようにしても良い。図１４は発光部１２Ａ側のプリズム１と受光部１３Ａ側のプリズム２の上面図である。図１４では、受光部１３Ａ側のプリズム２の間隙部３に面する面を、面２Ａと面２Ｂと面２Ｃの３つの面で構成し、面２Ｂのプリズム２の面２Ｄに対する傾き角を面２Ａの面２Ｄに対する傾き角より大きくし、面２Ｃの面２Ｄに対する傾き角を面２Ａの面２Ｄに対する傾き角より小さくしている。その結果、プリズム１とプリズム２の間にできる間隙部３の中央部における間隙部３の間隔が、間隙部３の両端部における間隙部３の間隔より大きくなっている。ここで、発光部１２Ａ側のプリズム１の面１Ａは平らな面にする。間隙部３の間隔は例えば、間隙部３の中央部での間隙部３の間隔（面１Ａと面２Ａの距離）を１ｍｍ、間隙部３の両端部での間隙部３の間隔を２ｍｍにする。
【００６７】
このようにすることによって、プリズム１及びプリズム２の下部を水、油又は油の浸入した水に浸けたとき、間隙部３の中央付近での液面の上昇する高さは、間隙部３の両端部付近での液面の上昇する高さより大きくなる。このため、間隙部３に面するプリズム１とプリズム２の面を互いに平行にして、間隙部３の中央部と両端部で間隙部３の間隔を一定にするより、より薄い油の膜でも油の漏液を検出することができる。
【００６８】
第２実施形態において同様の効果を得るには、第２実施形態における漏液センサのプリズム３１の面Ｘと板状部材３３の間にできる間隙部３５の中央付近における間隙部３５の間隔を、間隙部３５の両端部付近の間隙部３５の間隔より小さくする。このために、板状部材３３の間隙部３５に面する面を複数の面で構成するか、湾曲させるようにして、プリズム３１の面Ｘは平らな面にする。このようにすることによって、プリズム３１のＸ面と板状部材３３のＸ面に面する面を互いに平行にして、間隙部３５の中央部と両端部で間隙部３５の間隔を一定にするより、より薄い油の膜でも油の漏液を検出することができる。
【００６９】
毛細管現象によって最適な液面の上昇を起こすための間隙部の条件は、検出する液体、即ち油の種類によって異なる。そこで、第１実施形態に係る漏液センサにおいて、発光部１２Ａ側のプリズム１と、受光部１３Ａ側のプリズム２の間にできる間隙部３に、取り外しができて光を透過する透明板８を挿入するようにして、検出する油の種類に応じて透明板８を交換するようにしても良い。
【００７０】
図１５（ａ）は、プリズム１、プリズム２、及びプリズム１とプリズム２の間の間隙部３に挿入された透明板８の上面図である。プリズム１、プリズム２及び透明板８の下部を、水、油又は油の浸入した水の液体に浸けた場合、液体はプリズム１と透明板８の間の間隙部３Ａと、プリズム２と透明板８の間の間隙部３Ｂにおいて毛細管現象を起こす。透明板８は、プリズム１とプリズム２の間にできる間隙部３の中央に配置する。透明板８の下面の高さと、プリズム１及びプリズム２の下面の高さは同じにする。
【００７１】
図１５（ｂ）は透明板８の形状の例を示す透明板８の上面図であり、図１５（ｃ）はこの透明板８を間隙部３に挿入した場合のプリズム１、プリズム２、及び透明板８の上面図である。図１５（ｂ）に示される透明板８は、透明板８の中央部での幅を２ｍｍにし、透明板の両端部での幅を１ｍｍにしている。図１５（ｃ）では、プリズム１とプリズム２の間の間隔（面１Ａと面２Ａの距離）を３ｍｍにして、プリズム１と透明板８の間の間隙部３Ａの中央部での間隙部３Ａの間隔と、プリズム２と透明板８の間の間隙部３Ｂの中央部での間隙部３Ｂの間隔が共に１ｍｍになるように、透明板８を配置する。このようにすると、間隙部３Ａの両端部での間隙部３Ａの間隔は、間隙部３Ａの中央部での間隙部３Ａの間隔より大きくなると共に、間隙部３Ｂの両端部での間隙部３Ｂの間隔は、間隙部３Ｂの中央部での間隙部３Ｂの間隔より大きくなる。そのため、間隙部３Ａ及び間隙部３Ｂの間隔を間隙部３Ａ及び間隙部３Ｂの中央部と両端部で一定にした場合に比べて、より薄い油の膜でも油の漏液を検出することができる。なお、透明板８の材料には、アクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレン等を用いることができる。
【００７２】
このように、プリズム１とプリズム２の間の間隙部３に透明板８を挿入するようにすることによって、検出する油の毛細管現象による液面の上昇を最適化できる。また、透明板８の厚さ及び形状を調節することによって、漏液センサが検出できる油の膜の厚さを調節することができる。
【００７３】
第１実施形態に係る漏液センサにおいて、プリズム１及びプリズム２を中身の詰まったものとして製造する場合、金型成型を行うのが困難である。そこで、プリズム１及びプリズム２を、光を透過する中空部材で製造しても良い。図１６は、プリズム１及びプリズム２が中空部材から成る場合の、プリズム１とプリズム２の同じ高さの面における断面図である。プリズム１及びプリズム２の中空部材の内部には、検出する油と同じ又は検出する油とほぼ同じ屈折率を有する液体２５が封入されている。プリズム１及びプリズム２の中空部材の材料にはアクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレン等を用いることができ、中空部材は厚さがほぼ均一で、できるだけ薄い方が良い。このようにするとプリズム１及びプリズム２の屈折率は封入した液体２５の屈折率と同じになる。プリズム１及びプリズム２の中空部材は厚さがほぼ均一になっているので、金型成型によってプリズム１及びプリズム２を製造するのが容易にできる。
【００７４】
発光部１２Ａからプリズム１に入射した光Ｌが、プリズム１の面１Ａに入射する入射位置Ｐにおいてプリズム１が油と接している場合、プリズム１の屈折率はその油と同じ又はほぼ同じ屈折率を持っているので、光Ｌは直進して受光部１３Ａに受光される。光Ｌの入射位置Ｐにおいてプリズム１が水又は空気と接している場合に、光Ｌは面１Ａで全反射する必要がある。この条件は、光Ｌの面１Ａへの入射角をα、液体２５の屈折率を１．４５とすると、ｓｉｎα≧１．３３／１．４５で与えられ、入射角αは、α≧６６．５°を満たせば良い。従って、プリズム１の面１Ａの傾き角βは、β≦２３．５°を満たせば良い。例えば、プリズム１の面１Ａの傾き角をβ＝２３°とすることができる。
【００７５】
第１実施形態に係る漏液センサのプリズム１及びプリズム２の、別の実施例を図１７に示す。図１７（ａ）はプリズム１及びプリズム２の同じ高さの面における断面図である。プリズム１及びプリズム２は中空部材から成る。プリズム１の中空部材の内側には、プリズム１の面１Ａに沿って、発光部１２Ａからプリズム１に入射する光Ｌが垂直に入射する方向を向いた複数の面１Ｂと、面１Ｂに対して垂直な方向を向いた複数の面１Ｃから成る階段状の構造が形成されている。プリズム２の中空部材の内側にも、プリズム２の面２Ａに沿って、光Ｌの進行方向に対して垂直な方向を向いた複数の面２Ｂと、面２Ｂに対して垂直な方向を向いた複数の面２Ｃから成る階段状の構造が形成されている。プリズム１及びプリズム２の中空部材の内部は、空気又は光を透過する液体を封入しても良いし、真空にしても良い。プリズム１及びプリズム２の中空部材の材料にはアクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレン等を用いることができる。この場合も、プリズム１及びプリズム２が厚さがほぼ均一な中空部材から成るので、プリズム１及びプリズム２を金型成型で製造するのが容易にできる。
【００７６】
発光部１２Ａからプリズム１に入射する光Ｌは、中空部材の面１Ｂに垂直に入射するため、光Ｌは中空部材に入射しても屈折せず直進する。プリズム１の面１Ａの傾き角βは、プリズム１の中空部材を構成する物質の屈折率が１．５である場合、数５の条件を満たせばよい。従って、例えばプリズム１の面１Ａの傾き角は、β＝２４°とすることができる。
【００７７】
光Ｌがプリズム１の面１Ｂ及び面１Ａに入射する際の反射光の弊害を除くために、図１７（ｂ）に示されるようにプリズム１の面１Ｃに光を遮蔽するための遮蔽板９を貼着しても良い。
【００７８】
第１実施形態に係る漏液センサのプリズム１及びプリズム２の、更に別の実施例を図１８に示す。図１８（ａ）はプリズム１及びプリズム２の同じ高さの面における断面図である。プリズム１及びプリズム２は、アクリル、ポリプロピレン、テフロン、ポリエチレン等の光を透過する中空部材から成る。発光部１２Ａからプリズム１に入射した光Ｌは、中空部材の内側の面１Ｃに入射し、面１Ｃに入射した光Ｌは、中空部材の面１Ａに入射角αで入射するようにする。面１Ａは複数に分割されており、隣り合う面１Ａの間には光Ｌの進行方向を向いた面１Ｂがある。プリズム１の面１Ａを透過した光Ｌは、プリズム２の面２Ａに入射する。プリズム２の面２Ａは複数に分割されており、プリズム１の面１Ａに平行な方向を向いている。隣り合う面２Ａの間には、プリズム１の面１Ｂに平行な方向を向いた面２Ｂがある。プリズム２の面２Ａに入射した光Ｌは面２Ｃからプリズム２の中空部材の内部に入射する。プリズム１及びプリズム２の中空部材の内部は、空気又は光を透過する液体を封入しても良いし、真空にしても良い。この実施例も、プリズム１及びプリズム２が厚さがほぼ均一な中空部材から成るので、プリズム１及びプリズム２を金型成型で製造するのが容易にできる。
【００７９】
プリズム１の中空部材を構成する物質の屈折率が１．５である場合、光Ｌのプリズム１の面１Ａへの入射角αは、数４の条件を満たせば良い。従って、面１Ａの傾き角βは、数５の条件を満たせば良い。例えばプリズム１の面１Ａの傾き角は、β＝２４°とすることができる。
【００８０】
光Ｌがプリズム１の面１Ａに入射する際の反射光の弊害を除くために、図１８（ｂ）に示されるようにプリズム１の面１Ｂに光を遮蔽するための遮蔽板９を貼着しても良い。
【００８１】
図１６及び図１７に示されるプリズム１及びプリズム２において、受光部１３Ａ側のプリズム２の面２Ａを、図１４に示されるように傾きの異なる複数の面で構成するようにする、或いは湾曲させることによって、プリズム１とプリズム２の間にできる間隙部３の両端部での間隙部３の間隔を、間隙部３の中央部での間隙部３の間隔より大きくしても良い。このようにすることによって、より薄い油の層でも油の漏液を検出することができる。また、図１５に示されるように、プリズム１とプリズム２の間の間隙部３に透明板８を挿入するようにして、毛細管現象によって最適な液面の上昇を起こすように、検出する液体に応じて透明板８を交換するようにしても良い。
【００８２】
第１実施形態に係る漏液センサでは、プリズム１及びプリズム２をフロートに取り付けるようにしているが、空のタンク又は床面上で油の漏液を検出する場合には、図１９に示されるように、プリズム１及びプリズム２をフロートに取り付けない構成にしても良い。この場合、プリズム１及びプリズム２は床面２０上に置かれ、発光部１１から照射され光ファイバ１２によって誘導された光は、発光部１２Ａからプリズム１に入射するようになっている。プリズム２には光を受光するための受光部１３Ａが設けられ、受光された光は受光部１３Ａから光ファイバ１３によって誘導され受光器１４に受光される。
【００８３】
第１実施形態及び第２実施形態に係る漏液センサでは、発光器１１から照射された光を光ファイバ１２で発光部１２Ａまで誘導し、受光部１３Ａで受光された光を光ファイバ１３で受光器１４まで誘導するようにしている。しかし、発光駆動部１２、受光処理部１５及び警報部１６の備えられている位置から漏液を検出する位置が離れていて、光を光ファイバで誘導することができない場合、また防爆の危険がない場合には、プリズムに直接、発光器１１からの光を入射させるようにすると共に、プリズムからの光を直接、受光器１４に受光させるようにしても良い。
【００８４】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】アクリル製の円筒を液体に入れた場合の毛細管現象について示す図である。
【図２】板の上に形成された液滴を示す図である。
【図３】間隙部を形成する２枚の板を液体に入れた場合の毛細管現象について示す図である。
【図４】毛細管現象を起こすように間隙部を形成するようにしたプリズムを示す図である。
【図５】プリズムの間隙部が空気の場合及びプリズムの下部が水又は油に浸かっている場合の、プリズムに入射する光の進路と水又は油の液面の様子について説明する模式図である。
【図６】光の進路について説明するプリズムの上面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る漏液センサの斜視図である。
【図８】第１実施形態に係る漏液センサのフロート部を、水、油又は油が浸入した水に浮かせた場合の、水、油又は油が浸入した水の液面及び光の進路について説明する模式図である。
【図９】第１実施形態に係る漏液センサが、どの程度の量の油を検出することができるかを測定する実験について説明する図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る漏液センサを示す図である。
【図１１】第２実施形態に係る漏液センサのプリズム部の下部を油又は油が浸入した水に浸けた場合の光の進路を示す図である。
【図１２】２枚の湾曲した板の間で起こる毛細管現象を観察する実験について説明する図である。
【図１３】一方の板を湾曲させ、もう一方の板を平らにした場合の、２枚の板の間で起こる毛細管現象を観察する実験について説明する図である。
【図１４】２つのプリズムの間にできる間隙部の中央部で、毛細管現象による液面の上昇の高さが大きくなるようにしたプリズムの実施例について示す図である。
【図１５】２つのプリズムの間にできる間隙部で起こる毛細管現象による液面の上昇を最適化するために、２つのプリズムの間にできる間隙部に透明板を挿入するようにした実施例について示す図である。
【図１６】プリズムを中空部材から成るようにしたプリズムの実施例を示す図である。
【図１７】プリズムを中空部材から成るようにしたプリズムの別の実施例を示す図である。
【図１８】プリズムを中空部材から成るようにしたプリズムの更に別の実施例を示す図である。
【図１９】第１実施形態に係る漏液センサで、プリズムをフロートに取り付けないようにした場合の漏液センサを示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１、２、３１                    プリズム
３、３Ａ、３Ｂ，３５、４３      間隙部
４、５                          フロート
６                              支持部材
７                              フロート部
８                              透明板
９                              遮蔽板
１０                            発光駆動部
１１                            発光器
１２、１３                      光ファイバ
１２Ａ                          発光部
１３Ａ                          受光部
１４                            受光器
１５                            受光処理部
１６                            警報部
１７                            警告灯
１８                            光線スイッチ
１９                            容器
２０                            地面、床
２１                            水
２２                            油
２３、２５                      液体
２４                            液滴
３０                            プリズム部
３２                            固定部材
３３                            板状部材
３４                            反射鏡
４０                            アクリル製の円筒
４１、４２、４２Ａ、４２Ｂ      板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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