(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
漏液検知帯に平衡３芯ケーブルを介して接続される漏液検出器であって、
前記平衡３芯ケーブルの送信芯線に漏液検知信号（第１信号）を出力し、漏液検知に用いられた漏液検知信号（第２信号）が前記平衡３芯ケーブルの受信芯線を介して入力されるマイクロコンピュータを有し、    
前記マイクロコンピュータは、前記第２信号に対して、該第２信号に重畳される可能性のある周期が異なりかつ低周波の複数の周期性ノイズそれぞれの１周期の最小公倍数またはその整数倍の期間にわたってＡ／Ｄ変換を行い、前記各Ａ／Ｄ変換値それぞれの合計の平均値を演算し、演算した平均値と漏液検知レベルとを比較して漏液の有無を判定することを特徴とする漏液検出器。
【請求項２】
前記漏液検知帯は、一対の漏液検知電極を有し、一方の漏液検知電極が、前記平衡３芯ケーブルの前記送信芯線に接続され、他方の漏液検知電極が、前記平衡３芯ケーブルの２本の受信芯線の内の一方の受信芯線に接続され、前記両受信芯線からの受信信号を差動増幅して前記第２信号とする差動増幅器を備える請求項１記載の漏液検出器。
【請求項３】
前記第１信号は、一定周期の矩形波信号であり、前記マイクロコンピュータは、前記第１信号を出力して一定期間が経過した後に、前記Ａ／Ｄ変換を開始する請求項１または２記載の漏液検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の周期性ノイズ（互いに周期が異なりかつ低周波）のいずれかが重畳され得る信号を処理して漏液を検出する漏液検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建物内部の壁面、床面、装置表面、その他の漏液検知箇所に漏液センサを配置する一方、漏液検出器からはその漏液センサに対して漏液検知信号を出力する。そして、漏液検出器は、漏液センサから出力される前記漏液検知信号の状態から漏液検知箇所に付着する水、薬液、その他の液体（粘度を問わない）などの漏液状態を検出する。
【０００３】
前記漏液検出においては、漏液検出器に一対の信号線それぞれの一端側を接続するとともに、両信号線を建物内部の壁面、床面上を引き回して配設したうえで両信号線それぞれの他端側に漏液検知箇所に設置された漏液センサとして一対の漏液検知電極を個別に接続する。なお、前記一対の信号線を絶縁被覆し、その絶縁被覆の一部を欠如させることで一対の信号線それぞれを部分的に露出させ、この露出した各信号線部分それぞれを前記漏液検知電極としてなる漏液検知帯がある。このような漏液検知帯は、電力ケーブル等の他のケーブルと隣接して敷設されることが殆どであるために、他のケーブルからの信号等が電気的なノイズとなって侵入しやすく、また空中を伝播する輻射ノイズ成分も侵入しやすい。
【０００４】
このような漏液検知電極を用いた場合、前記漏液検出器としては、漏液検知帯内の一方の漏液検知電極に漏液検知信号を印加し、両漏液検知電極間の電気的な開放短絡による他方の漏液検知電極側からの漏液検知信号を受信し、その受信した漏液検知信号の状態から漏液を検出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような漏液検出に使用される漏液検出器は、一般に、ミリ秒程度の低速度で検出動作をし、そのノイズの周波数成分は低周波数である。例えば１ｋＨｚ以下の低周波のノイズの中で最大のエネルギを有するノイズは、電力ケーブルからの誘導ノイズであるが、この誘導ノイズには静電誘導ノイズと、電磁誘導ノイズとがある。このようなノイズは、漏液検知帯内の信号線に重畳されてしまうとその区別は無意味となる。ところで、電力ケーブル内の前記ノイズは使用する地域によって６０Ｈｚと５０Ｈｚとがある。したがって、漏液検知信号の状態から正確に漏液状態を検出するためには電力ケーブルからの商用周波数で５０Ｈｚまたは６０Ｈｚのノイズの影響を排除することが必要である。
【０００６】
そこで、本発明者らは、そうしたノイズの影響を排除する方法等の実現に向けて鋭意努力していたところ、上述したノイズが周期性を有していることに着目した結果、ノイズに影響されることなく正確な漏液検出を可能とした漏液検出器を提供することができるに至った。なお、この場合、上述のように商用電源によるノイズは、周波数的には６０Ｈｚと５０Ｈｚとがあり、そのいずれに対してもそのノイズに影響されることなく正確な漏液検出を可能とすることが必要となる。
【０００７】
したがって、本発明は、複数の周期性ノイズ（互いに周期が異なりかつ低周波）のいずれかが重畳され得る信号から、そのいずれの周期性ノイズが重畳されても当該周期性ノイズに影響されることなく正確な漏液検出を可能とした漏液検出器を提供することを解決すべき課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、漏液検知帯に平衡３芯ケーブルを介して接続される漏液検出器であって、前記平衡３芯ケーブルの送信芯線に漏液検知信号（第１信号）を出力し、漏液検知に用いられた漏液検知信号（第２信号）が前記平衡３芯ケーブルの受信芯線を介して入力されるマイクロコンピュータを有し、前記マイクロコンピュータは、前記第２信号に対して、該第２信号に重畳される可能性のある周期が異なりかつ低周波の複数の周期性ノイズそれぞれの１周期の最小公倍数またはその整数倍の期間にわたってＡ／Ｄ変換を行い、前記各Ａ／Ｄ変換値それぞれの合計の平均値を演算し、演算した平均値と漏液検知レベルとを比較して漏液の有無を判定するようにして上述の課題を解決している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１および図２は本発明の実施の形態に係る信号処理方法の説明に供する信号波形図である。この信号処理方法は、後述する漏液検出システムに使用される漏液検出器において、その漏液検出器内のマイクロコンピュータによる信号処理方法である。本実施の形態で取り扱うノイズは、周期が異なりかつ低周波の複数の周期性ノイズの一例として６０Ｈｚと５０Ｈｚの周期性ノイズを対象としている。これは、上述した漏液検知帯が電力ケーブルと隣接配置され、その電力ケーブルからの商用周波数である６０Ｈｚ、５０Ｈｚの周期性ノイズが漏液検知帯内の漏液検知信号に重畳しやすいからである。このシステムで取り扱う信号としてマイクロコンピュータから送信される漏液検知信号Ｓ１と、漏液検知帯を通過してマイクロコンピュータに再び入力される漏液検知信号Ｓ２としている。したがって、マイクロコンピュータから出力される漏液検知信号Ｓ１を説明の都合でノイズ非重畳漏液検知信号Ｓ１、マイクロコンピュータに入力される漏液検知信号Ｓ２をノイズ重畳漏液検知信号Ｓ２ということがある。
【００１１】
以下、図１および図２を参照して説明する。漏液検出器内のマイクロコンピュータから定周期Ｔ（＝１３５ｍｓ）毎に出力される矩形波の漏液検知信号Ｓ１は漏液検知帯に入力される前であるので図１（ａ）で示すように周期性ノイズが重畳されていないノイズ非重畳の信号である。漏液検知帯を通過した漏液検知信号Ｓ２は、図１（ｂ）で示すように隣接電力ケーブルからの周期性ノイズが重畳されかつ波形も歪んでいるノイズ重畳の信号である。
【００１２】
漏液検知信号Ｓ２の波形について図２を参照して詳しく説明する。この場合、電力ケーブルからの周期性ノイズの周波数は６０Ｈｚまたは５０Ｈｚとする。漏液検知信号Ｓ２は、漏液検知帯を通過するために抵抗成分と容量成分とによって、ノイズ非重畳液検知信号Ｓ１とは異なり立ち上がりおよび立ち下がり（過渡期）それぞれにＴ１，Ｔ３で示すように一定の時間がかかる。漏液検知信号Ｓ２は、立ち上がり過渡期を過ぎ、漏液検出レベルに達すると直流の目的信号部が破線で示されるように、漏液検出レベルで直流的に安定する。この場合、周期性ノイズは目的信号に重畳したままである。したがって、漏液検知信号Ｓ２を、多数回、Ａ／Ｄ変換しその平均をとれば、その平均値は目的信号レベルに近づく。しかし、無作為に前記平均をとると周期性ノイズの半周期の誤差が発生する。例えば８ビットのＡ／Ｄ変換をすると、目的信号に対する平均値の誤差を例えば０．３９％以内に収めようとすると半周期の２５６倍の時間が必要となる。この時間は６０Ｈｚの周期性ノイズの場合では２．１３秒となる。５０Ｈｚの周期性ノイズの場合では２．５６秒になり、これでは漏液検出器での検出応答の速度低下となり、上記システムでは到底容認できない程の長時間となる。
【００１３】
本実施の形態では、前記平均化の時間を大幅に制約し、しかもその制約の中で前記誤差をより低減できるようにしている。すなわち、周期性ノイズは、目的信号レベルを中心に正の半周期（＋）と負の半周期（−）とが対称にあらわれる。そこで、周期性ノイズの１周期の間で平均をとると正の半周期（＋）分と負の半周期（−）分とが相殺されて無くなる。ここで周期性ノイズは商用周波数であるから、その１周期の時間は、６０Ｈｚの場合では１周期が１６．７ｍｓ、５０Ｈｚの場合は１周期が２０ｍｓである。この場合、漏液検出システムで使用される商用周波数は６０Ｈｚであるか５０Ｈｚであるかは不明である。したがって、システムとしては６０Ｈｚの周期性ノイズに対しても５０Ｈｚの周期性ノイズに対しても対応可能とすることが必要である。そこで、マイクロコンピュータでは、６０Ｈｚの周期性ノイズの１周期１６．７ｍｓと、５０Ｈｚの周期性ノイズの１周期２０ｍｓとの最小公倍数である１００ｍｓを演算する。そこで、マイクロコンピュータは、期間Ｔ１の経過後の期間Ｔ２を１００ｍｓに設定する。そうすると、６０Ｈｚの周期性ノイズの周期数は、１００ｍｓの期間Ｔ２の間に６周期となり、５０Ｈｚの周期性ノイズの周期数は、１００ｍｓの期間Ｔ２の間に５周期となる。６０Ｈｚの周期性ノイズの周期数が６周期であることは、前記正の半周期（＋）の数が６であり、負の半周期（−）の数も６となり、正負の周期数が一致する。したがって、前記目的信号レベルを中心に６０Ｈｚの周期性ノイズにおいては正の半周期（＋）と負の半周期（−）とは誤差無く相殺される。同様に、５０Ｈｚの周期性ノイズの周期数が５周期であることは、前記正の半周期（＋）の数が５であり、負の半周期（−）の数も５となり、正負の周期数が一致する。したがって、前記目的信号レベルを中心に５０Ｈｚの周期性ノイズにおいては正の半周期（＋）と負の半周期（−）とは誤差無く相殺される。こうした考えからはその最小公倍数の整数倍でも前記相殺が可能となる。もちろん、期間Ｔ２の開始時点でその周期性ノイズの位相がどのようになっていても誤差無く相殺が可能となる。
【００１４】
そこで、本実施の形態の方法においては、６０Ｈｚの周期性ノイズが重畳される漏液検知信号Ｓ２では図２（ａ）で示すようにその立ち上がり過渡期Ｔ１の２０ｍｓを除いた直流安定部分のところの期間Ｔ２を１００ｍｓとし、この期間Ｔ２の間では▲１▼〜▲６▼までの６周期分の周期性ノイズが重畳されている漏液検知信号Ｓ２をＡ／Ｄ変換し、全Ａ／Ｄ変換値の合計値を、Ａ／Ｄ変換回数で除算して平均することで目的信号レベルに対して正の半周期（＋）と負の半周期（−）それぞれの周期性ノイズが相殺され、その結果、その平均値を、周期性ノイズが重畳されないときの目的信号として取り扱うができる。同様に、５０Ｈｚの周期性ノイズが重畳される漏液検知信号Ｓ２では図２（ｂ）で示すようにその立ち上がり過渡期Ｔ１の２０ｍｓを除いた直流安定部分である目的信号のところの期間Ｔ２を１００ｍｓとし、この期間Ｔ２の間では▲１▼〜▲５▼までの５周期分の周期性ノイズが重畳されている漏液検知信号Ｓ２をＡ／Ｄ変換し、全Ａ／Ｄ変換値の合計値を、Ａ／Ｄ変換回数で除算して平均することで目的信号レベルに対して正の半周期（＋）と負の半周期（−）それぞれの周期性ノイズが相殺され、その結果、その平均値を、周期性ノイズが重畳されないときの目的信号として取り扱うことができる。
【００１５】
次に、本実施の形態の方法を図３で示される漏液検知システムで使用される漏液検出器に適用した例を説明する。
【００１６】
図３において、このシステムは、漏液検知帯１と、平衡３芯ケーブル２と、漏液検出器３とを有している。漏液検知帯１は、絶縁被膜４内に２本の導体５，６が互いに対して一定の間隔を保って収納されるとともに、その絶縁被膜４が前記両導体５，６それぞれの側縁で部分的に欠如されることで両導体５，６を部分的に外部に複数箇所にわたって露出され、それぞれの露出箇所７，８で露出されている導体部分を漏液検知電極５ａ，６ａとしてなる。平衡３芯ケーブル２は、矩形波の漏液検知信号Ｓ１の送信に用いる送信芯線９と、第１および第２受信芯線１０，１１とを有する。送信芯線９の一端側は導体５を介して一方の漏液検知電極５ａに、第１受信芯線１０の一端側は導体６を介して他方の漏液検知電極６ａに、それぞれ、接続され、第２受信芯線１１は漏液検知帯１に対して無接続とされている。
【００１７】
漏液検出器３は、１３５ｍｓ毎に漏液検知信号Ｓ１を送信する送信端子１２と、信号Ｓ３，Ｓ４を受信する第１、第２受信端子１３，１４とを備える。送信端子１２は送信芯線９の他端側に、第１および第２受信端子１３，１４は第１および第２受信芯線１０，１１の他端側に、それぞれ、接続される。
【００１８】
漏液検出器３は、漏液検知信号Ｓ１を出力するマイクロコンピュータ１５と、ドライバ１６とを有する。漏液検出器３は、両受信端子１３，１４間に並列に接続された第１および第２ブリッジ抵抗１６，１７と、複数の分圧抵抗として電圧Ｖの電源とグランドとの間に接続され接続中点が両ブリッジ抵抗１６，１７の接続中点２３に接続される第１および第２分圧抵抗１８，１９とを有する。漏液検出器３はまた、第１受信端子１３の受信信号Ｓ３を増幅する差動増幅器２０と、第２受信端子１４の受信信号Ｓ４を増幅する差動増幅器２１と、この差動増幅器２０，２１それぞれの出力を増幅する差動増幅器２２とを有している。差動増幅器２２の両入力部（−）（＋）は、それぞれ、差動増幅器２０，２１の出力部に抵抗２４，２５を介して接続されている。また差動増幅器２２の入力部（＋）は抵抗２６を介して接地されている。差動増幅器２２の入力部（−）と出力部は抵抗２７で接続されている。２８〜３１は抵抗である。
【００１９】
平衡３芯ケーブル２の各芯線９〜１１間には分布容量Ｃ０１〜Ｃ０３が存在する。分布容量Ｃ０１，Ｃ０２，Ｃ０３は互いに等しい。第１、第２ブリッジ抵抗１６，１７の抵抗値は互いに等しい。分圧抵抗１８，１９の抵抗値も互いに等しい。平衡３芯ケーブル２内の前記分布容量によってノイズ成分は両受信端子１３，１４それぞれに対し同相同レベルで入力される。
【００２０】
マイクロコンピュータ１５から出力された漏液検知信号Ｓ１は、送信端子１２を介して平衡３芯ケーブル２の送信芯線９内を通り、漏液検知帯１の一方の導体５に入力される。漏液検知箇所に漏液の発生が無いときは、漏液検知帯１において対向する漏液検知電極５ａ，６ａ間が短絡されていない。したがって、漏液検知信号Ｓ１は、他方の漏液検知電極６ａにあらわれず、漏液検出器３の両受信端子１３，１４それぞれの受信信号Ｓ３，Ｓ４はノイズ成分のみとなる。このノイズ成分は平衡３芯ケーブル内の前記容量関係によって同相状態で各受信端子１３，１４それぞれにあらわれる。
【００２１】
したがって、各受信端子１３，１４に対応する各差動増幅器２０，２１それぞれの入力部に入力される信号Ｓ３，Ｓ４は同相ノイズ成分のみであるから、差動増幅器２０，２１それぞれで増幅されたノイズ成分は次段の差動増幅器２２で相殺除去される結果、差動増幅器２２は、ノイズ成分に影響されることなく漏液していないことを示す漏液検知信号Ｓ２を出力することができる。
【００２２】
一方、漏液検知箇所に漏液が発生して漏液検知電極５ａ，６ａ間が短絡されると、漏液検知信号Ｓ１は、平衡３芯ケーブル２の送信芯線９、漏液検知帯１の導体５、漏液検知電極５ａ、６ａ、導体６、平衡３芯ケーブルの受信芯線１０を通り、漏液検出器３の第１受信端子１３に入力される。ノイズ成分は、前記と同様、平衡３芯ケーブル２内の前記容量Ｃ０１〜Ｃ０３の関係で第１受信端子１３と第２受信端子１４とにそれぞれ同相で入力される。したがって、差動増幅器２０にはノイズ成分が重畳した受信信号Ｓ３が入力されて増幅され、差動増幅器２１には図中で示されるノイズ成分のみの受信信号Ｓ４が入力されて増幅される。差動増幅器２２では前記両差動増幅器２０，２１それぞれの出力信号を差動増幅すると、ノイズ成分が相殺除去されて漏液の検知に対応した図中で示される漏液検知信号Ｓ２が差動増幅器２２からは出力される。
【００２３】
したがって、マイクロコンピュータ１５は、差動増幅器２２の漏液検知信号Ｓ２から、漏液検知電極５ａ，６ａ間が漏液によって短絡していると検出する。
【００２４】
以上で図３の漏液検出システムの説明が終了したが、上記システムによれば、マイクロコンピュータ１５に入力される漏液検知信号Ｓ２にはノイズが除去されているはずであるが、この漏液検知信号Ｓ２には図１（ｂ）および図２で示すようにして周期性ノイズが重畳されている。
【００２５】
以下、図１ないし図３、ならびに図４のフローチャートを参照して本実施の形態の方法によるマイクロコンピュータ１５の動作について説明する。各ステップｎ１〜ｎ１０の動作主体はマイクロコンピュータ１５である。
【００２６】
図１で示されるノイズ非重畳の漏液検知信号Ｓ１を時刻ｔ１（送信タイミング）で出力し（ｎ１）、同時に、漏液検知信号Ｓ２の立ち上がりの過渡期Ｔ１の時間２０ｍｓの計測を開始する（ｎ２）。時刻ｔ１から時間２０ｍｓ経過後の時刻ｔ２でその計測が終了したと判定すると（ｎ３）、期間Ｔ２の１００ｍｓの計測を開始するとともに（ｎ４）、その期間Ｔ２内で漏液検知信号Ｓ２のＡ／Ｄ変換を行う（ｎ５）。１００ｍｓが経過すると、マイクロコンピュータ１５は、Ａ／Ｄ変換動作を終了し（ｎ６）、すべてのＡ／Ｄ変換値の平均を演算する（ｎ７）。平均の演算は、全Ａ／Ｄ変換値をＡ／Ｄ変換回数で除算する演算である。こうして演算して求められた平均値を漏液検出レベルと大小比較し（ｎ８）、平均値＞漏液検知レベルであれば、漏液有りと判定し（ｎ９）、そうでなければ漏液無しと判定する（ｎ１０）。
【００２７】
したがって、本システムでは、使用される電源の周波数が６０Ｈｚであっても５０Ｈｚであっても、その電源からのノイズに影響されることなく漏液の検出を正確に行うことができる。
【００２８】
なお、漏液検出システムにおいては、図３で示されるような漏液検出器３を複数設置し、各漏液検出器３それぞれによって様々な漏液検知箇所での漏液を検出することがある。このような場合、各漏液検出器間どうしがそれぞれの漏液検出動作に対して干渉（相互間干渉）するのを防止する必要がある。そのため、主電源を配備し、個々の漏液検出器３に対する電源は、その主電源から生成するとともに、その主電源から電気的に絶縁分離されるようになっている。これについて図５を参照して説明すると、３２は各漏液検出器共用の主電源回路、３３は絶縁分離回路、３４は漏液検出用電源回路、３４はスイッチング回路である。絶縁分離回路３３は、主電源回路３２と漏液検出用電源回路３４とを絶縁分離するためのトランス３３ａとフォトカプラ３３ｂとを備える。スイッチング回路３４は、漏液検出用電源回路３３の出力をフォトカプラ３３ｂを介して入力し、漏液検出用電源を制御している。したがって、漏液検出器３は、それ自体の漏液検出用電源を主電源から絶縁分離することで、漏液検出動作の安定化が可能となる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、漏液検知信号（第１信号）を出力し、漏液検知に用いられた漏液検知信号（第２信号）が入力されるマイクロコンピュータを有し、前記マイクロコンピュータは、前記第２信号に対して、該第２信号に重畳される可能性のある周期が異なりかつ低周波の複数の周期性ノイズそれぞれの１周期の最小公倍数またはその整数倍の期間にわたってＡ／Ｄ変換を行い、前記各Ａ／Ｄ変換値それぞれの合計の平均値を演算し、演算した平均値と漏液検知レベルとを比較して漏液の有無を判定するので、漏液検出システムで漏液検知帯と隣接して電力ケーブルが敷設されている場合、その電力ケーブルから漏液検知帯内の漏液検知信号に重畳される周期性ノイズの周波数が６０Ｈｚであるか、５０Ｈｚであるかが不明であっても、マイクロコンピュータに入力される漏液検知信号に基づいて周期性ノイズに影響されることなく誤差の無い正確な漏液検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の説明に供する波形図
【図２】図１（ｂ）の要部の拡大波形図
【図３】本実施の形態の信号処理方法に従うマイクロコンピュータ内蔵の漏液検出器を用いた漏液検出システムのブロック図
【図４】図３のマイクロコンピュータの動作説明に供するフローチャート
【図５】図３の漏液検出器の電源回路図
【符号の説明】
１  漏液検知帯
２  平衡３芯ケーブル
３  漏液検出器
５ａ，６ａ  漏液検知電極
９  送信芯線
１０  第１受信芯線
１１  第２受信芯線
１２  送信端子
１３  第１受信端子
１４  第２受信端子
【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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