(57)【要約】【課題】光ファイバ（油センサ）の外周面における水以外の付着物の発生を抑制あるいは防止することを目的とする。【解決手段】光学式油検知器は、光ファイバ３１に入射された検知光を用いて油を検知する光学式油検知器であって、光ファイバ３１を振動させる超音波振動子４０を具備する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバに入射された検知光を用いて油を検知する光学式油検知器であって、
前記光ファイバを振動させる加振部を具備することを特徴とする光学式油検知器。
【請求項２】
前記加振部は、前記光ファイバに対向して設けられた超音波振動子を備え、該超音波振動子から前記光ファイバに向けて超音波を放射して前記光ファイバを振動させることを特徴とする請求項１に記載の光学式油検知器。
【請求項３】
前記加振部は、圧電素子を備え、前記圧電素子により前記光ファイバを振動させることを特徴とする請求項１に記載の光学式油検知器。
【請求項４】
前記加振部は、所定の時間間隔で前記光ファイバを振動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学式油検知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式油検知器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを用いて水中の油の有無を検知する光学式油検知器が知られている。光学式油検知器は、水面近傍で浮遊するフロートと、フロートの表面に固定された光ファイバと、光ファイバの一端に検知光を入射する投光部と、光ファイバの他端から出射された検知光を電気信号に変換する受光部とを備え、投光部から光ファイバを介して受光部に入射される検知光の減少量に基づいて水中の油の有無を検知している（下記特許文献１参照）。
【０００３】
より詳細に説明すると、水の屈折率は光ファイバの外周部の屈折率よりも小さいので、外周面に水のみが存在する場合には、上記検知光は光ファイバ内を外周面で反射しながら通過する。しかしながら、光ファイバの外周面に油が付着すると、油の屈折率のほうが光ファイバの外周部の屈折率よりも大きいので、上記検知光は油の付着箇所から外部に一部漏洩することになる。このように光学式油検知器は、上述の原理に基づいて光ファイバを通過する検知光の減少量から水中の油の有無（すなわち光ファイバに付着した油の有無）を検知するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４００８９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来技術において、油センサとして機能する光ファイバは水に浸漬された状態のまま長期間放置されるので、その外周面に水中に存在する微生物や藻などが付着することがある。このような事態が発生すると、外周面に発生した水以外の付着物の影響により検知光の減少量に変化が生じるため、検知結果の信憑性が低下するという問題が生じることになる。このような信憑性の低下を回避する方法として、光ファイバに付着した付着物を除去する清掃作業を行うことが考えられるが、このような清掃作業は、フロート（つまり光ファイバ）を水中から引き上げて行わなければならないため極めて煩雑である。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、光ファイバ（油センサ）の外周面における水以外の付着物の発生を抑制あるいは防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、光学式油検知器に係る第１の解決手段として、光ファイバに入射された検知光を用いて油を検知する光学式油検知器であって、前記光ファイバを振動させる加振部を具備するという手段を採用する。
【０００８】
本発明では、光学式油検知器に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記加振部は、前記光ファイバに対向して設けられた超音波振動子を備え、該超音波振動子から前記光ファイバに向けて超音波を放射して前記光ファイバを振動させるという手段を採用する。
【０００９】
本発明では、光学式油検知器に係る第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記加振部は、圧電素子を備え、前記圧電素子により前記光ファイバを振動させるという手段を採用する。
【００１０】
本発明では、光学式油検知器に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの解決手段において、前記加振部は、所定の時間間隔で前記光ファイバを振動させるという手段を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、加振部が光ファイバを振動させるので、付着物の発生を抑制または防止できる。したがって、光ファイバを水中から引き上げて清掃する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光学式油検知器Ａの全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光学式油検知器Ａのフロート型検知部１の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る光学式油検知器Ａのフロート型検知部１の断面図である。
【図４】図３のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る光学式油検知器Ａのフロート型検知部１における光ファイバ３１の外周面を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態におけるフロート型検知部１Ａの構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕                
第１実施形態に係る光学式油検知器Ａは、排水ピットＰに貯留された水に混入した油の有無を検知する検知器である。光学式油検知器Ａは、図１に示すようにフロート型検知部１と、監視部２と、振動駆動部３と、ロッド４と、ケーブル５とを備えている。
【００１４】
フロート型検知部１は、排水ピットＰに貯留された水の水面近傍で浮遊し、水中の油の有無を検知し、検知結果を油検知信号として監視部２に出力する。なお、フロート型検知部１の詳細は後述する。
監視部２は、排水ピットＰの近傍に設置され、水中の油を検出した場合に警報信号を外部のコンピュータなどに出力する機器であり、フロート型検知部１から入力される油検知信号に基づいて警報信号を発生する警報発生部２ａと、フロート型検知部１の油検知機能及び警報発生部２ａが必要とする電力を発生する監視用電源２ｂとを具備する。
振動駆動部３は、フロート型検知部１に設けられた超音波振動子４０を駆動するものであり、タイマ３ａと振動駆動電源３ｂとを具備する。タイマ３ａは、超音波振動子４０を駆動するための振動駆動信号を定期的に出力する。振動駆動電源３ｂは、フロート型検知部１における超音波振動子４０が必要とする電力を発生する。
【００１５】
ロッド４は、一端が側壁用ブラケット６によって排水ピットＰの側壁に支持され、他端にフロート型検知部１が取り付けられている。側壁用ブラケット６は、このようなロッド４をある程度の範囲内で鉛直方向かつ水平方向に回動自在に支持する。
ケーブル５は、フロート型検知部１と監視部２及び振動駆動部３とを電気的に接続し、監視用電源２ｂの電力、振動駆動電源３ｂの電力及びタイマ３ａの振動駆動信号をフロート型検知部１に供給するとともに、フロート型検知部１の油検知信号を監視部２に供給する。このようなケーブル５は、図示するようにロッド４に支持されてフロート型検知部１と監視部２及び振動駆動部３とを接続している。
【００１６】
次に、図２〜４を参照してフロート型検知部１の詳細構成を説明する。
フロート型検知部１は、フロート１０、基板２０、光検知部３０、超音波振動子４０及び振動子支持部５０を備えている。なお、超音波振動子４０は、上述したタイマ３ａとともに本実施形態における加振部を構成する。
フロート１０は、防水状態で密閉された内部空間を有する樹脂製であり、下方に向かうに従い細くなる有底の略円筒状を呈し、図２及び図３に示すようにフロート型検知部１の外形を主に構成する部材であり、基板２０などを収容する胴部１１と、胴部１１の側面に設けられた第１ガイド部１２と、胴部１１の底部に設けられた第２ガイド部１３とを有している。第１ガイド部１２及び第２ガイド部１３は、後述する光ファイバ３１を案内するための凹部を有している。なお、フロート１０は、水面近傍に浮遊できるだけの浮力を有し、喫水線ＷＬ１，ＷＬ２（図１参照）が胴部１１の上端よりもわずかに下方に位置するような浮力に調整されている。
【００１７】
基板２０は、円形であり、水平方向に配置されてフロート１０内に収容されている。また、基板２０は、後述する投光素子３２に電力を供給する電源回路や受光素子３３の出力を増幅する増幅回路等を有しており、投光素子３２及び受光素子３３に電気的に接続されている。
光検知部３０は、フロート１０に設けられ水中の油の有無を検知するものであり、フロート１０の外周面に設けられる光ファイバ３１と、光ファイバ３１の一端から検知光を入射させる投光素子３２と、光ファイバ３１の他端から出射された検知光を受光する受光素子３３とを有している。
【００１８】
光ファイバ３１は、アクリル製プラスチックから形成された単一芯線の光ファイバケーブルであり、図３に示すように、第１ガイド部１２及び第２ガイド部１３に案内されてフロート１０の表面に縦方向に１周して固定されている。光ファイバ３１の一端は、投光側コネクタ３４を介して投光素子３２に接続されており、他端は、受光側コネクタ３５を介して受光素子３３に接続されている。また、光ファイバ３１は、所定の検知範囲Ｓに亘って被膜が剥がされて芯線（光ファイバ芯線）を露出している。この検知範囲Ｓは、喫水線ＷＬを挟んで上下の検知範囲を含んでいるが、混濁してある程度の厚みをもつ油及び浮上してくる油を迅速に検出するために、喫水線ＷＬの下方は上方よりも長くなるように構成されている。
投光素子３２は、光ファイバ３１に光を投光する発光ダイオード（ＬＥＤ）である。受光素子３３は、投光素子３２が投光する光を受光し電気信号に変換するフォトダイオード（ＰＤ）である。
【００１９】
超音波振動子４０は、光ファイバ３１に向けて超音波ｕｃを放射して振動させるものであり、振動子支持部５０によってフロート１０から吊り下げられた状態で支持され、また超音波放射口４０ａが光ファイバ３１に対向するように配置されている。超音波振動子４０は、ケーブル５を介して振動駆動部３と電気的に接続されており、振動駆動部３のタイマ３ａから振動駆動信号が入力されると、超音波ｕｃを放射する。なお、上記超音波振動子４０は、振動駆動電源３ｂの電力に基づいて稼動するが、例えば、基板２０と超音波振動子４０とが電気的に接続されている場合に、基板２０が監視用電源２ｂからの電力を超音波振動子４０に振り分け、超音波振動子４０は当該電力に基づいて稼動するようにしてもよい。その場合には、振動駆動電源３ｂを不要として、監視用電源２ｂの電力により振動駆動部３のタイマ３ａの電力をまかなうようにしてもよい。
振動子支持部５０は、超音波振動子４０をフロート１０から吊り下げる状態に支持する。
【００２０】
次に、光学式油検知器Ａの光ファイバ３１に付着した微生物及び藻などの付着物の除去動作について説明する。
排水ピットＰに貯留されている水の中には微生物や藻が自由に漂っており、光ファイバ３１の検知範囲Ｓの外周面に付着する場合がある。そして、検知範囲Ｓの外周面に付着した微生物や藻などは徐々に成長し、光ファイバ３１の正常な検知機能を阻害する場合がある。
【００２１】
本光学式油検知器Ａでは、このような光ファイバ３１の機能障害を未然に防ぐために、タイマ３ａから超音波振動子４０に所定の時間間隔で振動駆動信号を出力し、以て超音波ｕｃを光ファイバ３１に向けて所定の時間間隔で放射する。すなわち、超音波振動子４０は、タイマ３ａから振動駆動信号が入力される度に超音波ｕｃを光ファイバ３１に向けて放射するので、これによって光ファイバ３１は所定の時間間隔で振動する。この結果、光ファイバ３１への微生物や藻などの付着、つまり光ファイバ３１の外周面における水以外の付着物の発生が抑制あるいは防止される。
例えば、図５の（ａ）に示すように、光ファイバ３１の外周面に細菌ｂｃ（黒色の斑点）が付着・繁殖した状態であっても、超音波ｕｃを８分間放射することによって、図５の（ｂ）に示すように細菌ｂｃの付着は大幅に減少し、光ファイバ３１の機能障害は解消される。
【００２２】
第１実施形態によれば、超音波振動子４０が光ファイバ３１に超音波ｕｃを定期的に放射して振動させるので、光ファイバ３１の付着物を除去することが可能であり、よって光ファイバ３１の外周面における付着物の発生を抑制あるいは防止することができる。したがって、光ファイバ３１を水中から引き上げて清掃することなく、付着物に起因する光ファイバ３１の機能障害を防止することができる。
【００２３】
〔第２実施形態〕
次に、図６を参照して第２実施形態に係る光学式油検知器Ｂについて説明する。
なお、本光学式油検知器Ｂは、上述した第１実施形態に係る光学式油検知器Ａに対してフロート型検知部のみが異なる。したがって、図６では、本光学式油検知器Ｂにおけるフロート型検知部１Ａの構成を示すと共に、以下ではフロート型検知部１Ａの構成の特徴を説明する。また、図６に示すフロート型検知部１Ａにおいて、図２に示すフロート型検知部１の構成要素と同一の要素については同一の符号を付している。
【００２４】
フロート型検知部１Ａにおけるフロート１０Ａは、胴部１１の側面上部に設けられた第３ガイド部１４を有している。この第３ガイド部１４は、フロート１０Ａの表面において水平方向に周回する光ファイバ３１Ａを案内する凹部を有している。
【００２５】
光ファイバ３１Ａは、図６に示すように第１ガイド部１２及び第２ガイド部１３に案内されてフロート１０Ａの表面に縦方向に１周するとともに第３ガイド部１４に案内されてフロート１０Ａの表面において水平方向に１周して固定されている。光ファイバ３１Ａは、第１実施形態における検知範囲Ｓ（図３参照）だけでなく、フロート１０Ａの表面を水平方向に１周する範囲も芯線が露出している。すなわち、光ファイバ３１Ａにおいて、検知範囲Ｓとともにフロート１０Ａの表面を水平方向に１周する範囲も油の検知範囲となる。
【００２６】
超音波振動子４０Ａは、図６に示すように２つ設けられている。それぞれの超音波振動子４０Ａは、フロート１０Ａの表面において縦方向及び水平方向に周回する光ファイバ３１Ａに超音波放射口４０ａＡが対向するように配置されている。
振動子支持部５０Ａは、フロート１０Ａの表面に水平方向に周回する光ファイバ３１Ａに超音波放射口４０ａＡが対向するように２つの超音波振動子４０Ａを支持する。
【００２７】
次に、このように構成されたフロート型検知部１Ａの光ファイバ３１Ａに発生した付着物の除去動作について説明する。
振動駆動部３のタイマ３ａは、所定の時間間隔で振動駆動信号を２つの超音波振動子４０Ａに出力する。各々の超音波振動子４０Ａは、タイマ３ａから振動駆動信号が入力されると、超音波ｕｃを光ファイバ３１Ａに向けて放射する。この結果、光ファイバ３１Ａが振動し、当該光ファイバ３１Ａに発生した付着物が剥がれ落ちる。
【００２８】
すなわち、本フロート型検知部１Ａでは、２つの超音波振動子４０Ａが光ファイバ３１Ａに向けて超音波ｕｃを放射するので、フロート１０Ａの表面において縦方向及び水平方向に周回する光ファイバ３１Ａに付着物が発生することを抑制あるいは防止することが可能である。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
すなわち、上記実施形態では、加振部に超音波振動子４０，４０Ａを用いたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、超音波振動子４０，４０Ａに代えて圧電素子を用いるようにしてもよい。具体的には、光ファイバ３１、３１Ａの一部に接触するように圧電素子を取り付け、圧電素子をタイマ３ａで駆動することにより光ファイバ３１、３１Ａを直接振動させて、光ファイバ３１、３１Ａにおける付着物の発生を抑制または防止するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
Ａ，Ｂ…光学式油検知器、１，１Ａ…フロート型検知部、２…監視部、２ａ…警報発生部、２ｂ…監視用電源、３…振動駆動部、３ａ…タイマ（加振部）、３ｂ…振動駆動電源、４…ロッド、５…ケーブル、６…側壁用ブラケット、１０，１０Ａ…フロート、１１…胴部、１２…第１ガイド部、１３…第２ガイド部、１４…第３ガイド部、２０…基板、３０，３０Ａ…光検知部、３１，３１Ａ…光ファイバ、３２…投光素子、３３…受光素子、３４…投光側コネクタ、３５…受光側コネクタ、４０，４０Ａ…超音波振動子（加振部）、４０ａ，４０ａＡ…超音波放射口、５０，５０Ａ…振動子支持部、ＷＬ１，ＷＬ２，ＷＬ…喫水線、ｕｃ…超音波、ｂｃ…細菌
【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６】
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【図５】
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