(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製容器の接地状態を判定する非接地検出装置であって、
接地電極が電気的に接地された静電容量式レベルスイッチと、
前記静電容量式レベルスイッチを前記金属製容器上で支持する支持部と、を有し、
前記支持部は、支持している前記静電容量式レベルスイッチの測定電極の位置を変更可能に構成され、
前記静電容量式レベルスイッチを、前記金属製容器または前記金属製容器と電気的に接続されている部分に、前記支持部を介して配置し、
前記静電容量式レベルスイッチの測定電極が前記金属製容器または前記金属製容器と電気的に接続されている部分に接触した状態において前記静電容量式レベルスイッチが検出した静電容量、または前記静電容量式レベルスイッチの測定電極が前記金属製容器または前記金属製容器と電気的に接続されている部分との間に所定の隙間を有する状態において前記静電容量式レベルスイッチが検出した静電容量、に基づいて、前記金属製容器の接地状態を判定する非接地検出装置。
【請求項２】
前記静電容量式レベルスイッチの測定電極が記金属製容器または前記金属製容器と電気的に接続されている部分に接触している場合、前記静電容量式レベルスイッチが検出した静電容量が任意の閾値未満で前記金属製容器が電気的に接地されていると判定し、
前記静電容量式レベルスイッチの測定電極が記金属製容器または前記金属製容器と電気的に接続されている部分と所定の隙間を有する場合、前記静電容量式レベルスイッチが検出した静電容量が任意の閾値以上で前記金属製容器が電気的に接地されていると判定する請求項１に記載の非接地検出装置。
【請求項３】
記金属製容器または前記金属製容器と電気的に接続されている部分と前記接地電極とを電気的に接続し、前記静電容量式レベルスイッチを介して前記金属製容器を接地させるとともに、前記静電容量式レベルスイッチが検出した静電容量に基づいて前記金属製容器の接地状態を判定する請求項１または請求項２に記載の非接地検出装置。
【請求項４】
前記支持部は、記金属製容器または前記金属製容器と電気的に接続されている部分に対する前記静電容量式レベルスイッチの測定電極の位置を変更可能に構成される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の非接地検出装置。
【請求項５】
前記支持部は、３本以上の脚を有し、前記静電容量式レベルスイッチに対する角度を独立して任意に変更可能に構成される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の非接地検出装置。
【請求項６】
前記静電容量式レベルスイッチは、耐圧防爆仕様であり、本質安全防爆構造を有するバリヤを介して電気的に接地されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の非接地検出装置。
【請求項７】
金属製容器の接地状態を判定する非接地検出装置であって、
接地電極が電気的に接地された静電容量式レベルスイッチと、
前記静電容量式レベルスイッチを記金属製容器または前記金属製容器と電気的に接続されている部分に連結する連結部と、を有し、
前記連結部によって、前記静電容量式レベルスイッチの接地電極と測定電極とが記金属製容器または前記金属製容器と電気的に接続されている部分に電気的に接続されるように、前記静電容量式レベルスイッチを前記金属製容器に連結し、前記接地電極を介して前記金属製容器を接地させるとともに、前記静電容量式レベルスイッチが検出した静電容量に基づいて前記金属製容器の接地状態を判定する非接地検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接地検出装置に関する。詳しくは、静電容量式レベルスイッチを用いた非接地検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、引火性の液体等をドラム缶や石油缶等の金属製容器に充填する設備では、金属製容器に帯電した静電気の放電による引火を防止するために、金属製容器が電気的に接地された状態で引火性の液体を充填するように構成されている。金属製容器に帯電していた静電気は、接地されることで大地に放電される。また、液体の充填中に液体が撹拌されることで生じる静電気や伝導率が低い液体が輸送されるときに生じる静電気は、金属製容器が接地された状態で液体を充填することで大地に放電される。このような、設備において、金属製容器の接地状態を測定する接地測定器が知られている。例えば特許文献１の如くである。
【０００３】
特許文献１に記載の接地測定器は、被測定物であるドラム缶の静電容量の変化を検出する正極側電極と負極側電極とが対向するように配置された一対の電極を有している。一対の電極間の固有の静電容量は、ドラム缶が一対の電極に近接すると、金属製容器であるドラム缶の影響で変化する。接地測定器は、一対の電極間の固有の静電容量の変化をブリッジ回路により検出し、偏差電圧として取り出す。ドラム缶が接地されている場合、一対の電極間の固有の静電容量は変化しない。ドラム缶が接地されていない場合、一対の電極間の固有の静電容量が変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−６６７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように構成される接地測定器は、充填位置に搬送される金属製容器の上面から所定の間隔をもって静止させる。接地測定器は、充填位置で液体が充填されている金属製容器の静電容量の変化を測定する。しかし、金属製容器が車両に積載されたタンクＴ等である場合、液体が充填されるにつれて車両に加わる液体の重量が増大し、車両の荷台が降下する。つまり、車両に積載された金属製容器は、液体が充填されるにつれてその位置が変動する。このため、非接触で金属製容器の静電容量の変化を検出する接地測定器では、電極と金属製容器との距離の変動が生じ、静電容量の変化の測定による接地状態の検出が難しいとう問題があった。
【０００６】
一方、テスター等を金属製容器に接触させて接地状態を検出する場合、金属製容器の位置が変動しても接地状態を検出することができる。しかし、金属製容器が塗装されている場合、接触による検出では非導電状態のため接地状態を検出することができない。
【０００７】
本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、金属製容器の状態に応じて接地状態の検出の態様を切り替えることができる非接地検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
即ち、第一の発明は、金属製容器の接地状態を判定する非接地検出装置である。接地電極が電気的に接地された静電容量式レベルスイッチと、前記静電容量式レベルスイッチを前記金属製容器上で支持する支持部と、を有し、前記支持部は、支持している前記静電容量式レベルスイッチの測定電極の位置を変更可能に構成され、前記静電容量式レベルスイッチを前記金属製容器上に前記支持部を介して配置し、前記静電容量式レベルスイッチの測定電極が前記金属製容器に接触した状態での前記静電容量式レベルスイッチの静電容量、または前記静電容量式レベルスイッチの測定電極が前記金属製容器との間に所定の隙間を有する状態での前記静電容量式レベルスイッチの静電容量に基づいて前記金属製容器の接地状態を判定する非接地検出装置である。
【０００９】
第二の発明は、前記静電容量式レベルスイッチの測定電極が前記金属製容器に接触している場合、前記静電容量式レベルスイッチの静電容量が任意の閾値未満で前記金属製容器が電気的に接地されていると判定し、前記静電容量式レベルスイッチの測定電極が前記金属製容器と所定の隙間を有する場合、前記静電容量式レベルスイッチの静電容量が任意の閾値以上で前記金属製容器が電気的に接地されていると判定する非接地検出装置である。
【００１０】
第三の発明は、前記静電容量式レベルスイッチの接地電極と前記金属製容器とを電気的に接続する接地部を有し、前記接地部によって前記金属製容器と前記接地電極とを電気的に接続し、前記静電容量式レベルスイッチを介して前記金属製容器を接地させるとともに、前記静電容量式レベルスイッチの静電容量に基づいて前記金属製容器の接地状態を判定する非接地検出装置である。
【００１１】
第四の発明は、前記支持部は、前記金属製容器に対する前記静電容量式レベルスイッチの測定電極の位置を変更可能に構成される非接地検出装置である。
【００１２】
第五の発明は、前記支持部は、３本以上の脚を有し、前記静電容量式レベルスイッチに対する角度を独立して任意に変更可能に構成される非接地検出装置である。
【００１３】
第六の発明は、前記静電容量式レベルスイッチは、耐圧防爆仕様であり、本質安全防爆構造を有するバリヤを介して電気的に接地されている非接地検出装置である。
【００１４】
第七の発明は、金属製容器の接地状態を判定する非接地検出装置である。接地電極が電気的に接地された静電容量式レベルスイッチと、前記静電容量式レベルスイッチを記金属製容器または前記金属製容器と電気的に接続されている部分に連結する連結部と、を有し、前記連結部によって、前記静電容量式レベルスイッチの接地電極と測定電極とが記金属製容器または前記金属製容器と電気的に接続されている部分に電気的に接続されるように、前記静電容量式レベルスイッチを前記金属製容器に連結し、前記接地電極を介して前記金属製容器を接地させるとともに、前記静電容量式レベルスイッチが検出した静電容量に基づいて前記金属製容器の接地状態を判定する非接地検出装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１６】
第一の発明においては、静電容量式レベルスイッチの閾値を調節することで、金属製容器に静電容量式レベルスイッチの測定電極を接触させている状態と、金属製容器に静電容量式レベルスイッチの測定電極を接触させていない状態とで、金属製容器の接地状態を示す静電容量を計測することができる。これにより、非接地検出装置は、金属製容器の状態に応じて接地状態の検出の態様を切り替えることができる。
【００１７】
第二の発明においては、静電容量式レベルスイッチが検出する静電容量によって接地状態を判断するので、静電容量式レベルスイッチと金属製容器との接触している状態でも接触していない状態でも接地状態を判断することができる。これにより、非接地検出装置は、金属製容器の状態に応じて接地状態の検出の態様を切り替えることができる。
【００１８】
第三の発明においては、アースラインが確保できない場合、静電容量式レベルスイッチを介して金属製容器を接地させつつ、接地状態を監視することができる。これにより、非接地検出装置は、金属製容器の状態に応じて接地状態の検出の態様を切り替えることができる。
【００１９】
第四の発明においては、支持部によって金属製容器に対する静電容量式レベルスイッチの位置を変更することができる。これにより、非接地検出装置は、金属製容器の状態に応じて接地状態の検出の態様を切り替えることができる。
【００２０】
第五の発明においては、支持部の脚の角度を調整することで静電容量式レベルスイッチが金属製容器に対して適切な姿勢および位置に配置される。これにより、非接地検出装置は、金属製容器の状態に応じて接地状態の検出の態様を切り替えることができる。
【００２１】
第六の発明においては、耐圧防爆仕様の静電容量式レベルスイッチとバリヤとを接続することで、可燃性ガス等が含まれる雰囲気での接地状態の検出が可能になる。これにより、非接地検出装置は、金属製容器が配置されている環境の影響を抑制して、金属製容器の状態に応じて接地状態の検出の態様を切り替えることができる。
【００２２】
第七の発明においては、連結部によって金属製容器の任意の場所に静電容量式レベル計を固定することができる。また、アースラインが確保できない場合、静電容量式レベルスイッチを介して金属製容器を接地させつつ、接地状態を監視することができる。これにより、非接地検出装置は、金属製容器の状態に応じて接地状態の検出の態様を切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は本発明に係る非接地検出装置の第一実施形態の概略図を示す。（Ａ）は静電容量式レベルスイッチの測定電極が金属製容器に接触していない状態を示し、（Ｂ）は静電容量式レベルスイッチの測定電極が金属製容器に接触している状態を示す。
【図２】非接地検出装置の制御構成を示すブロック図。
【図３】ドラム缶の接地状態を検出する態様を示す概略図。
【図４】図４は第一実施形態に係る非接地検出装置によるドラム缶の接地検出の概略図を示す。（Ａ）はドラム缶が接地されている状態の静電容量の状態を示し、（Ｂ）はドラム缶が接地されていない状態の静電容量の状態を示す。
【図５】タンクローリーのタンクの接地状態を検出する態様を示す概略図。
【図６】図６は第一実施形態に係る非接地検出装置によるタンクの接地検出の概略図を示す。（Ａ）はタンクが接地されている状態の静電容量の状態を示し、（Ｂ）はタンクが接地されていない状態の静電容量の状態を示す。
【図７】図７は第二実施形態に係る非接地検出装置によるドラム缶の接地検出の概略図を示す。（Ａ）はドラム缶が接地されている状態の静電容量の状態を示し、（Ｂ）はドラム缶が接地されていない状態の静電容量の状態を示す。
【図８】図８は第二実施形態に係る非接地検出装置によるタンクの接地検出の概略図を示す。（Ａ）はタンクが接地されている状態の静電容量の状態を示し、（Ｂ）はタンクが接地されていない状態の静電容量の状態を示す。
【図９】非接地検出装置の第三実施形態を示す概略図。
【図１０】図１０は本発明に係る非接地検出装置の支持部における他の構成を示す。（Ａ）は静電容量式レベルスイッチの測定電極が金属製容器に接触していない状態を示し、（Ｂ）は静電容量式レベルスイッチの測定電極が金属製容器に接触している状態を示す。
【図１１】第三実施形態に係る非接地検出装置のおける静電容量式レベル計の別実施形態を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
初めに、図１と図２とを用いて、本発明に係る非接地検出装置の第一実施形態である非接地検出装置１について説明する。
【００２５】
図１に示すように、非接地検出装置１は、金属製容器が接地されていない状態である非接地を検出する装置である。非接地とは、金属製容器が大地と電気的に接続されていない状態をいい、例えばアース線が連結されていない場合、アース線が断線している場合、アース線が絶縁物質に接続されている場合等をいう。非接地検出装置１は、充填設備１００（図３参照）に設けられている。非接地検出装置１は、静電容量式レベルスイッチ２、支持部１２を具備している。
【００２６】
静電容量式レベルスイッチ２は、接地電極５と測定電極４との間の静電容量を検出するセンサである。静電容量式レベルスイッチ２は、基部３、測定電極４、接地電極５、電圧出力部７（図２参照）、静電容量変換部８（図２参照）、制御部９（図２参照）、収容部１１を備える。
【００２７】
基部３は、接地電極５と測定電極４とを支持する部材である。基部３は、板状部材から形成されている。基部３の一側面には、接地電極５と測定電極４とが配置されている。基部３の他側面は、電圧出力部７、静電容量変換部８、制御部９が収容される収容部１１の一部を構成している。
【００２８】
測定電極４は、金属製容器との間の静電容量を測定する電極である。測定電極４は、金属等の導電性材料から形成されてる。測定電極４は、例えば棒状に形成されている。測定電極４は、基部３の一側面に固定されている。測定電極４は、基部３の一側面に対して略垂直になるように配置されている。
【００２９】
接地電極５は、接地される電極である。接地電極５は、金属等の導電性材料から形成されてる。接地電極５は、例えば円環状に形成されている。接地電極５は、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ等のフッ素系樹脂やエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などからなる絶縁体６によって基部３および測定電極４と絶縁された状態で測定電極４の基部３側である基端に固定されている。測定電極４と接地電極５とは、所定の間隔Ｇ０だけ離間されている。接地電極５は、配線を介して接地されている。
【００３０】
図２に示すように、電圧出力部７は、測定電極４と接地電極５との間に電圧を印可する回路である。電圧出力部７は、実体的には、複数の電子回路や電子部品等から構成されている。電圧出力部７は、回路基板１１ｂ（図１参照）に実装されている。電圧出力部７は、測定電極４と接地電極５とに接続されている。電圧出力部７は、制御部９からの制御信号に基づいて、所定の周波数の交流電圧である入力電圧を測定電極４と接地電極５とに印可可能に構成されている。
【００３１】
静電容量変換部８は、静電容量を電圧に変換する回路である。静電容量変換部８は、実体的には、複数の電子回路や電子部品等から構成されている。静電容量変換部８は、回路基板１１ｂに実装されている。静電容量変換部８は、測定電極４と接地電極５とに接続されている。静電容量変換部８は、測定電極４と接地電極５との間に加わる交流電圧を出力電圧Ｖｏに変換する。
【００３２】
制御部９は、静電容量式レベルスイッチ２を制御する回路である。制御部９は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。制御部９は、電圧出力部７、静電容量変換部８等の動作を制御するために種々のプログラムやデータが格納されている。制御部９は、回路基板１１ｂに実装されている。
【００３３】
制御部９は、電圧出力部７に接続され、測定電極４と接地電極５とに印可する交流の入力電圧を供給することができる。
【００３４】
制御部９は、静電容量変換部８に接続され、静電容量変換部８が変換した出力電圧Ｖｏを取得することができる。
【００３５】
制御部９には、金属製容器が設置されているか否かを判断する閾値Vｓを任意に設定する閾値調整部１０を有している。制御部９では、閾値調整部１０によって金属製容器の容量に応じた閾値Ｖｓが設定されている。閾値Ｖｓは、金属製容器の容量が増大するほど大きな値に設定される。制御部９は、出力電圧Ｖｏが設定された閾値Vｓを上回ると充填設備１００の制御装置１０２に接地している旨の検出信号を送信する。
【００３６】
制御部９は、図示しない電源に接続され、電圧出力部７に供給する電流を取得することができる。
【００３７】
収容部１１は、基部３の他側面と有底円筒状のカバー１１ａとから構成されている。収容部１１は、基部３の他側面をカバー１１ａで密閉するように構成されている。つまり、収容部１１は、基部３の他側面とカバー１１ａで覆われた空間が収容空間として構成されている。収容部１１には、回路基板１１ｂが設けられている。回路基板１１ｂには、電圧出力部７、静電容量変換部８、制御部９が実装されている。これにより、回路基板１１ｂの電圧出力部７、静電容量変換部８および制御部９は、収容部１１内に密閉されている。
【００３８】
支持部１２は、静電容量式レベルスイッチ２を支持する部材である。支持部１２は、基部３に設けられている。支持部１２は、３本の脚から構成されている。３本の脚は、それぞれの一側端部が基部３の一側面に揺動自在に連結されている。さらに、３本の脚は、測定電極４を中心とする円上に等間隔で配置されている。また、３本の脚は、それぞれが伸縮自在に構成されている。
【００３９】
支持部１２は、３本の脚の姿勢と長さを金属製容器の形状や傾斜状態に応じて変更することで、静電容量式レベルスイッチ２を金属製容器に対して適切な位置および姿勢に保持することができる。支持部１２は、例えば静電容量式レベルスイッチ２の測定電極４が金属製容器に対して所定の間隔Ｇ１を有している位置（図１（Ａ）参照）と金属製容器に接触した位置（図１（Ｂ））とに配置することができる。支持部１２の先端部である金属製容器との接触面は、絶縁性材料によって覆われている。
【００４０】
このように構成される非接地検出装置１は、後述する外部の接地部１３によって金属製容器が接地されているか否かを静電容量式レベルスイッチ２の静電容量によって判定する。
【００４１】
次に、図２、図３および図４を用いて、ドラム缶Ｄを金属製容器として、非接地検出装置１による接地検出について説明する。本実施形態において、充填設備１００のローラーコンベア１０１によって充填位置まで搬送されるものとする。ドラム缶Ｄは、塗装されているドラム缶も塗装されていないドラム缶も含む。塗装されているドラム缶Ｄは、ローラーコンベア１０１との接触面において電気的に接続可能な状態に構成されている。
【００４２】
図３に示すように、充填位置に搬送されたドラム缶Ｄは、充填位置のローラーコンベア１０１に搭載された状態で停止している。非接地検出装置１の静電容量式レベルスイッチ２は、充填位置まで搬送されたドラム缶Ｄの上面に支持部１２を介して載置される。この際、静電容量式レベルスイッチ２は、支持部１２の調整によって測定電極４がドラム缶Ｄの上面に接触していない状態で配置されている。静電容量式レベルスイッチ２から所定の間隔Ｇ１を有し、ドラム缶Ｄの上面に接触していない状態で配置されている。これにより、測定電極４とドラム缶Ｄとは、間隔Ｇ１を有するコンデンサとみなせる。この際、静電容量式レベルスイッチ２は、閾値調整部１０（図２参照）によって閾値Ｖｓの値がドラム缶Ｄの容量に応じた値に設定される。
【００４３】
図３に示すように、接地部１３は、金属製容器を接地させるアース線である。接地部１３は、充填設備１００に含まれる。接地部１３は、導電性材料からなる配線１３ａと導電性材料からなるクランプ装置１３ｂとから構成されている。接地部１３は、配線１３ａの一端が接地され、配線１３ａの他端にクランプ装置１３ｂが接続されている。クランプ装置１３ｂは、金属製容器または金属製容器に接続されている導電性材料をクランプ可能に構成されている。つまり、接地部１３は、金属製容器または金属製容器に接続されている導電性材料をクランプ装置１３ｂでクランプすることで金属容器を接地することができる。
【００４４】
なお、接地部１３は、金属製容器がドラム缶Ｄである場合、搬送用のローラーコンベア１０１を接地して、接地部１３として用いてもよい。また、接地部１３は、クランプ装置１３ｂに代えて金属製容器であるドラム缶ＤやタンクＴの充填口に充填ノズルと共に差し込むロート装置でもよい。
【００４５】
図２に示すように、静電容量式レベルスイッチ２の制御部９は、電圧出力部７によって測定電極４と接地電極５とに交流電圧を印可する。測定電極４と接地電極５との間には、リアクタンスが存在する。リアクタンスは、交流電圧により変化する。測定電極４と接地電極５との間には、リアクタンスの変化によって静電容量に応じた交流電圧が加わる。制御部９は、静電容量変換部８によって交流電圧を出力電圧Ｖｏに変換する。
【００４６】
図４に示すように、測定電極４とドラム缶Ｄとの間には、ドラム缶Ｄのマイナス電荷ｅ−、間隔Ｇ１および入力電圧に応じた静電容量が生じる。
【００４７】
図４（Ａ）に示すように、ドラム缶Ｄとローラーコンベア１０１とが電気的に接続されている場合、つまり、ドラム缶Ｄが接地部１３であるローラーコンベア１０１を介して接地されている場合、ドラム缶Ｄは、プラス電荷ｅ＋が大地に流れ、マイナス電荷ｅ−が増大する。従って、測定電極４と接地されているドラム缶Ｄとの間の静電容量Ｃ１は、ドラム缶Ｄのマイナス電荷ｅ−の量に応じて増大する。
【００４８】
図４（Ｂ）に示すように、ドラム缶Ｄが接地部１３であるローラーコンベア１０１を介して接地されていない場合、ドラム缶Ｄのプラス電荷ｅ＋が大地に流れずにドラム缶Ｄに留まるため、ドラム缶Ｄのマイナス電荷ｅ−は増大しない。従って、接地されていないドラム缶Ｄと測定電極４との間の静電容量Ｃ２は、ドラム缶Ｄのマイナス電荷ｅ−の量に応じて増大しない。つまり、ドラム缶Ｄが接地されている場合の静電容量Ｃ１は、ドラム缶Ｄが接地されていない場合の静電容量Ｃ２よりも大きい。
【００４９】
図２に示すように、制御部９には、閾値調整部１０によってドラム缶Ｄの容量に応じた閾値Ｖｓが設定されている。制御部９は、静電容量変換部８からの出力電圧Ｖｏが閾値Vｓ以上の場合（静電容量Ｃ１に応じた出力電圧Ｖｏの場合）、ドラム缶Ｄが接地されているとして、検出信号を充填設備１００の制御装置１０２に出力する。一方、制御部９は、静電容量変換部８からの出力電圧Ｖｏが閾値Vｓ未満の場合（静電容量Ｃ２に応じた出力電圧Ｖｏの場合）、ドラム缶Ｄが接地されていない非接地状態であるとして、検出信号を充填設備１００の制御装置１０２に出力しない。
【００５０】
次に、図２、図５および図６を用いて、タンクローリー等の車両に搭載されたタンクＴを金属製容器として、非接地検出装置１による接地検出について説明する。本実施形態において、タンクＴは、塗装されていないものとする。本実施形態において、タンクＴは、充填位置まで移動されているものとする。また、タンクＴは、接地部１３のクランプ装置１３ｂでタンクＴの一部がクランプされるものとする。なお、タンクＴは、クランプ装置１３ｂに代えてロート装置を充填口に差し込んで接地してもよい。
【００５１】
図５に示すように、タンクＴについて接地状態を検出する場合、非接地検出装置１の静電容量式レベルスイッチ２は、充填位置まで移動えされたタンクＴの上面に支持部１２を介して載置される。静電容量式レベルスイッチ２は、支持部１２の調整によって測定電極４がタンクＴの上面に接触している状態で配置されている。これにより、タンクＴを電気的に含む測定電極４と接地電極５とは、間隔Ｇ０を有するコンデンサとみなせる。この際、静電容量式レベルスイッチ２は、閾値調整部１０によって閾値Ｖｓの値がタンクＴの容量に応じた値に設定される。
【００５２】
図２に示すように、静電容量式レベルスイッチ２の制御部９は、電圧出力部７によって測定電極４と接地電極５とに交流電圧を印可する。タンクＴを電気的に含む測定電極４と接地電極５との間には、リアクタンスが存在する。リアクタンスは、交流電圧により変化する。測定電極４と接地電極５との間には、リアクタンスの変化によって静電容量に応じた交流電圧が加わる。制御部９は、静電容量変換部８によって交流電圧を出力電圧Ｖｏに変換する。
【００５３】
図６に示すように、タンクＴを電気的に含む測定電極４と接地電極５との間には、タンクＴのマイナス電荷ｅ−、測定電極４と接地電極５との間隔Ｇ０および入力電圧とに応じた静電容量が生じる。
【００５４】
タンクＴと接地部１３（図５参照）とが電気的に接続されている場合、つまり、タンクＴが接地部１３を介して接地されている場合、タンクＴを電気的に含む測定電極４と接地電極５とは、それぞれ接地されている。従って、タンクＴを電気的に含む測定電極４と接地電極５とは、同電位であり、短絡状態とみなすことができる。この場合、タンクＴを電気的に含む測定電極４と接地電極５との間には、静電容量が生じない。
【００５５】
一方、タンクＴが接地部１３であるクランプ装置１３ｂを介して接地されていない場合、タンクＴ側のプラス電荷ｅ＋が大地に流れずにタンクＴに留まるため、タンクＴ側にプラス電荷ｅ＋が存在する。従って、タンクＴを電気的に含む測定電極４との間には、タンクＴ側のプラス電荷ｅ＋の量に応じた静電容量Ｃ３が生じる。つまり、タンクＴが接地されていない場合の静電容量Ｃ３は、タンクＴが接地されている場合の静電容量よりも大きい。
【００５６】
図２に示すように、制御部９は、静電容量変換部８からの出力電圧Ｖｏが閾値Vｓ未満の場合（静電容量が生じていない場合の出力電圧Ｖｏの場合）、タンクＴが接地されているとして、検出信号を充填設備１００の制御装置１０２に出力しない。一方、制御部９は、静電容量変換部８からの出力電圧Ｖｏが閾値Vｓ以上の場合（静電容量Ｃ３に応じた出力電圧Ｖｏの場合）、タンクＴが接地されていない非接地状態であるとして、検出信号を充填設備１００の制御装置１０２に出力する。
【００５７】
このように構成することで、非接地検出装置１は、静電容量式レベルスイッチ２の閾値Ｖｓをドラム缶ＤおよびタンクＴを含む金属製容器の容量に応じた値に調節することで、金属製容器に静電容量式レベルスイッチ２の測定電極４を接触させている状態と、金属製容器に静電容量式レベルスイッチ２の測定電極４を接触させていない状態とで、静電容量式レベルスイッチ２が検出した静電容量から金属製容器の接地状態を判定することができる。また、非接地検出装置１は、静電容量式レベルスイッチ２が検出する静電容量によって接地状態を判断するので、静電容量式レベルスイッチ２と金属製容器との接触している状態でも接触していない状態でも接地状態を判断することができる。これにより、非接地検出装置１は、金属製容器の状態や形状に応じて接地状態の検出の態様を切り替えることができる。
【００５８】
非接地検出装置１は、支持部１２によって金属製容器に対する静電容量式レベルスイッチ２の位置を変更することができる。支持部１２が３本の脚を有している場合、支持部１２の脚の角度を調整することで静電容量式レベルスイッチ２を金属製容器に対して適切な姿勢および位置に配置される。つまり、非接地検出装置１は、支持部１２によって静電容量式レベルスイッチ２の測定電極４が金属製容器に接触させた状態と、測定電極４が金属製容器と所定の間隔Ｇ１を有する状態とに切り替えることができる。これにより、非接地検出装置１は、金属製容器の状態や形状に応じて接地状態の検出の態様を切り替えることができる。
【００５９】
以下に、図２、図７および図８を用いて、本発明の第二実施形態に係る非接地検出装置１４について説明する。なお、以下の各実施形態に係る非接地検出装置１４は、図１から図６に示す非接地検出装置１において、非接地検出装置１に替えて適用されるものとして、その説明で用いた名称、図番、符号を用いることで、同じものを指すこととし、以下の実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。
【００６０】
図７に示すように、非接地検出装置１４は、接地部１５によって金属製容器と電気的に接続されている。
【００６１】
接地部１５は、金属製容器を接地させるアース線である。接地部１５は、導電性材料からなる配線１５ａと導電性材料からなるクランプ装置１５ｂとから構成されている。接地部１５は、配線１５ａの一端が静電容量式レベルスイッチ２の接地電極５に接続され、配線１５ａの他端にクランプ装置１５ｂが接続されている。接地部１５は、金属製容器または金属製容器に接続されている導電性材料をクランプ装置１５ｂでクランプすることで接地電極５を介して金属製容器を接地することができる。なお、接地部１５は、クランプ装置１５ｂに代えて金属製容器であるドラム缶ＤやタンクＴの充填口に充填ノズルと共に差し込むロート装置でもよい。
【００６２】
次に、ドラム缶Ｄを金属製容器として、非接地検出装置１４による接地検出について説明する。本実施形態において、ドラム缶Ｄは、塗装されているドラム缶Ｄも塗装されていないドラム缶Ｄも含む。塗装されているドラム缶Ｄは、接地部１５のクランプ装置１５ｂで電気的に接続可能な箇所、例えば塗装されていない注入口や空気抜き孔を有する。
【００６３】
ドラム缶Ｄの上面には、支持部１２を介して非接地検出装置１４の静電容量式レベルスイッチ２が載置される。この際、静電容量式レベルスイッチ２は、支持部１２の調整によって測定電極４がドラム缶Ｄの上面に接触していない状態で配置されている。測定電極４とドラム缶Ｄの上面とは、間隔Ｇ１を有している。これにより、測定電極４とドラム缶Ｄとは、間隔Ｇ１を有するコンデンサとみなせる。この際、静電容量式レベルスイッチ２は、閾値調整部１０によって閾値Ｖｓの値がドラム缶Ｄの容量に応じた値に設定される。
【００６４】
次に、ドラム缶Ｄは、接地部１５のクランプ装置１５ｂによって静電容量式レベルスイッチ２の接地電極５に接続される。ドラム缶Ｄは、接地部１５および接地電極５を介して接地される。つまり、ドラム缶Ｄは、非接地検出装置１４によって接地される。なお、ドラム缶Ｄは、クランプ装置１５ｂに代えてロート装置を充填口に差し込んで接地してもよい。
【００６５】
測定電極４とドラム缶Ｄとの間には、ドラム缶Ｄのマイナス電荷ｅ−と間隔Ｇ１と入力電圧に応じた静電容量が生じる。
【００６６】
図７（Ａ）に示すように、ドラム缶Ｄと接地部１５のクランプ装置１５ｂとが電気的に接続されている場合、つまり、ドラム缶Ｄが接地部１５および静電容量式レベルスイッチ２を介して接地されている場合、ドラム缶Ｄは、プラス電荷ｅ＋が大地に流れ、マイナス電荷ｅ−が増大する。従って、測定電極４と接地されているドラム缶Ｄとの間の静電容量Ｃ４は、ドラム缶Ｄのマイナス電荷ｅ−の量に応じて増大する。
【００６７】
図７（Ｂ）に示すように、ドラム缶Ｄと接地部１５のクランプ装置１５ｂとが電気的に接続されていない場合、つまりドラム缶Ｄが接地部１５および静電容量式レベルスイッチ２を介して接地されていない場合、ドラム缶Ｄのプラス電荷ｅ＋が大地に流れずにドラム缶Ｄに留まるため、ドラム缶Ｄのマイナス電荷ｅ−は増大しない。従って、接地されていないドラム缶Ｄと測定電極４との間の静電容量Ｃ５は、ドラム缶Ｄのマイナス電荷ｅ−の量に応じて増大しない。つまり、ドラム缶Ｄが接地されている場合の静電容量Ｃ４は、ドラム缶Ｄが接地されていない場合の静電容量Ｃ５よりも大きい。
【００６８】
図２に示すように、制御部９は、静電容量変換部８からの出力電圧Ｖｏが閾値Vｓ以上の場合（静電容量Ｃ４に応じた出力電圧Ｖｏの場合）、ドラム缶Ｄが接地されているとして、検出信号を充填設備１００の制御装置１０２に出力する。一方、制御部９は、静電容量変換部８からの出力電圧Ｖｏが閾値Vｓ未満の場合（静電容量Ｃ５に応じた出力電圧Ｖｏの場合）、ドラム缶Ｄが接地されていない非接地状態であるとして、検出信号を充填設備１００の制御装置１０２に出力しない。
【００６９】
同様に、塗装されていないドラム缶Ｄについて接地状態を検出する場合、非接地検出装置１４は、静電容量式レベルスイッチ２の測定電極４をドラム缶Ｄの上面に接触させた状態でも接地の検出が可能である。
【００７０】
次に、図８を用いて、タンクローリー等の車両に搭載されたタンクＴを金属製容器として、非接地検出装置１４による接地検出について説明する。本実施形態において、タンクＴは、塗装されていないものとする。本実施形態において、タンクＴは、充填位置まで移動されているものとする。
【００７１】
図８に示すように、タンクＴについて接地状態を検出する場合、非接地検出装置１４の静電容量式レベルスイッチ２は、充填位置まで移動されたタンクＴの上面に支持部１２を介して載置される。静電容量式レベルスイッチ２は、支持部１２の調整によって測定電極４がタンクＴの上面に接触している状態で配置されている。これにより、タンクＴを電気的に含む測定電極４と接地電極５とは、間隔Ｇ０を有するコンデンサとみなせる。この際、静電容量式レベルスイッチ２は、閾値調整部１０によって閾値Ｖｓの値がタンクＴの容量に応じた値に設定される。
【００７２】
次に、タンクＴは、接地部１５のクランプ装置１５ｂによって静電容量式レベルスイッチ２の接地電極５に接続される。なお、タンクＴは、クランプ装置１５ｂに代えてロート装置を充填口に差し込んで接地してもよい。
【００７３】
タンクＴを電気的に含む測定電極４と接地電極５との間には、タンクＴのマイナス電荷ｅ−と、測定電極４および接地電極５の間隔Ｇ０と、入力電圧とに応じた静電容量が生じる。
【００７４】
図８（Ａ）に示すように、タンクＴと接地部１５のクランプ装置１５ｂとが電気的に接続されている場合、つまり、タンクＴが接地部１５および静電容量式レベルスイッチ２を介して接地されている場合、タンクＴを電気的に含む測定電極４と接地電極５とは、同電位であり、短絡状態とみなすことができる。この場合、タンクＴを電気的に含む測定電極４と接地電極５との間には、静電容量が生じない。
【００７５】
一方、タンクＴと接地部１５であるクランプ装置１５ｂとが電気的に接続されていない場合、つまりタンクＴが接地部１５および静電容量式レベルスイッチ２を介して接地されていない場合、タンクＴ側のプラス電荷ｅ＋が大地に流れずにタンクＴに留まるため、タンクＴ側のマプラス電荷ｅ＋が存在する。従って、タンクＴを電気的に含む測定電極４との間の静電容量Ｃ１０は、タンクＴ側のプラス電荷ｅ＋の量に応じた静電容量Ｃ６が生じる。つまり、タンクＴが接地されていない場合の静電容量Ｃ６は、タンクＴが接地されていない場合の静電容量よりも大きい。
【００７６】
図２に示すように、制御部９は、静電容量変換部８からの出力電圧Ｖｏが閾値Vｓ未満の場合（静電容量が生じていない場合の出力電圧Ｖｏの場合）、タンクＴが接地されているとして、検出信号を充填設備１００の制御装置１０２に出力しない。一方、制御部９は、静電容量変換部８からの出力電圧Ｖｏが閾値Vｓ以上の場合（静電容量Ｃ６に応じた出力電圧Ｖｏの場合）、タンクＴが接地されていない非接地状態であるとして、検出信号を充填設備１００の制御装置１０２に出力する。
【００７７】
このように構成することで、非接地検出装置１４は、接地部１５および静電容量式レベルスイッチ２を介してドラム缶ＤとタンクＴとを含む金属製容器を接地させつつ、その接地状態を監視することができる。つまり、非接地検出装置１４は、金属製容器を接地させるアースラインが確保できない場合に、静電容量式レベルスイッチ２と金属製容器とを接地部１５にて電気的に接続することで金属製容器を接地させ、その接地状態を検出することができる。これにより、非接地検出装置１４は、金属製容器の状態に応じて接地状態の検出の態様を切り替えることができる。
【００７８】
次に、図９を用いて、本発明に係る非接地検出装置の第三実施形態である非接地検出装置１６について説明する。接地の検出対象である金属製容器は、可燃性ガスが雰囲気に含まれる領域で充填作業が行われる。つまり、非接地検出装置１６は、可燃性ガスが雰囲気に含まれる領域に配置されている金属製容器の接地を検出する。非接地検出装置１６は、耐圧防爆構造の静電容量式レベルスイッチ１７、支持部１２、接地部１３（図３参照）、本質安全防爆構造を有するバリヤ１８を具備している。
【００７９】
耐圧防爆構造の静電容量式レベルスイッチ１７は、静電容量式レベルスイッチ１７の内部で引火や爆発が生じた場合に、静電容量式レベルスイッチ１７の筐体がその爆発に耐え、外部に熱や圧力が漏れない構造を有する。
【００８０】
図９に示すように、バリヤ１８は、本質安全防爆構造の中継装置である。バリヤ１８は、可燃性ガスが雰囲気に含まれる領域にある耐圧防爆構造の静電容量式レベルスイッチ１７などのＯＮ／ＯＦＦ信号を可燃性ガスが雰囲気に含まれない領域に中継する。バリヤ１８は、可燃性ガスへの引火を引き起こす火花や配線の高温加熱を未然に防ぐ本質安全防爆構造を有している。
【００８１】
バリヤ１８には、耐圧防爆構造の静電容量式レベルスイッチ１７が電気的に接続されている。これにより、バリヤ１８と耐圧防爆構造の静電容量式レベルスイッチ１７との間は、本質安全回路ＳＬが構成されている。つまり、非接地検出装置１６は、可燃性ガスが含まれる領域で断線、過電流、短絡等が生じても可燃性ガスに引火しないように構成されている。バリヤ１８は耐圧防爆構造の静電容量式レベルスイッチ１７に作動電流を供給するように構成されている。また、バリヤ１８は、耐圧防爆構造の静電容量式レベルスイッチ１７から制御信号を取得し、充填設備１００の制御装置１０２（図２参照）に送信するように構成されている。
【００８２】
このように構成される非接地検出装置１６は、耐圧防爆構造の静電容量式レベルスイッチ１７とバリヤ１８とを接続することで、可燃性ガス等が含まれる雰囲気でも可燃性ガスに引火することなく接地状態の検出が可能になる。これにより、非接地検出装置１６は、金属製容器が配置されている環境の影響を抑制して、金属製容器の状態に応じて接地状態の検出の態様を切り替えることができる。
【００８３】
なお、上述した全ての実施形態において、支持部は、３本の脚を有する支持部１２から構成されているが、他の構成である支持部１９でもよい。
【００８４】
図１０に示すように、支持部１９は、圧縮ばね等の弾性部材から構成されている。弾性部材は、基部３の一側面に設けられている。また、弾性部材は、基部３の一側面に略垂直な方向に伸縮可能に配置されている。弾性部材は、例えば測定電極４を中心とする円上に等間隔で少なくとも３つ配置されている。弾性部材は、静電容量式レベルスイッチ２、１４、１７、１７が金属製容器の上面に載置された状態において、測定電極４と金属製容器との間に間隔Ｇ１が生じるように構成されている。
【００８５】
図１０（Ａ）に示すように、支持部１９は、静電容量式レベルスイッチ２、１４、１７を金属製容器の上面に載置した場合、弾性部材が静電容量式レベルスイッチ２、１４、１７の自重によって収縮する。この際、静電容量式レベルスイッチ２、１４、１７は、弾性部材が収縮した状態で測定電極４と金属製容器との間に間隔Ｇ１が生じている。
【００８６】
図１０（Ｂ）に示すように、支持部１９は、金属製容器の上面に載置された静電容量式レベルスイッチ２、１４、１７が金属製容器に向かって押圧されると、圧縮ばねである支持部１９の軸方向に収縮する。これにより、静電容量式レベルスイッチ２、１４、１７は、測定電極４が金属製容器に接触する。このように、支持部１９は、圧縮ばねを弾性変形させることで、静電容量式レベルスイッチ２、１４、１７を金属製容器に対して適切な位置および姿勢に保持することができる。
【００８７】
また、図１１に示すように、支持部１９を有する静電容量式レベルスイッチ１４は、支持部１９を軸方向に押圧することで、測定電極４と接地電極５とをドラム缶ＤまたはタンクＴの金属製容器の同一表面に接触させる構成でもよい。この際、静電容量式レベルスイッチ１４は、それぞれ複数の測定電極４と接地電極５とを有していてもよい。
【００８８】
また、静電容量式レベルスイッチ１４は、測定電極４と接地電極５との少なくとも一方を支持部１９の収縮する方向に移動可能に構成することで、測定電極４と接地電極５とが金属製容器に等しく接触される。また、静電容量式レベルスイッチ１４は、測定電極４と接地電極５との近傍に連結部として例えばマグネットを配置してもよい。金属製容器が磁性体の場合、静電容量式レベルスイッチ１４は、金属製容器に向かって押圧されるとマグネットによって金属製容器の表面に保持される。さらに、静電容量式レベルスイッチ１４は、測定電極４と接地電極５とが金属製容器と電気的に接続される。これにより、静電容量式レベルスイッチ１４は、接地電極５を介して金属製容器を接地させるとともに、検出した静電容量に基づいて金属製容器の接地状態を判定することができる。
【００８９】
なお、静電容量式レベルスイッチ２、１４、１７には、静電容量式レベル計が含まれる。また、バリヤ１８は、バリヤリレーでもよい。
【００９０】
上述の実施形態は、代表的な形態を示したに過ぎず、一実施形態の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【符号の説明】
【００９１】
１    非接地検出装置
２    静電容量式レベルスイッチ
４    測定電極
５    接地電極
１２    支持部
１３    接地部
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６    静電容量
Ｇ０、Ｇ１    隙間
【要約】
【課題】金属製容器の状態に応じて接地状態の検出の態様を切り替えることができる非接地検出装置を提供する。
【解決手段】金属製容器の電気的な接地状態を検出する非接地検出装置１であって、接地電極５が電気的に接地された静電容量式レベルスイッチ２と、静電容量式レベルスイッチ２の支持部１２と、を有し、支持部１２は、測定電極４の位置を変更可能に構成され、接地部１３によって前記金属製容器を接地させた状態で、静電容量式レベルスイッチ２を前記金属製容器上に支持部１２を介して配置し、静電容量式レベルスイッチ２の測定電極が前記金属製容器に接触した状態での静電容量式レベルスイッチ２の静電容量Ｃ３、Ｃ４、または静電容量式レベルスイッチ２の測定電極４が所定の隙間Ｇ１を有する状態での静電容量式レベルスイッチ２の静電容量Ｃ１、Ｃ２に基づいて接地状態を判定する。
【選択図】図１【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】
0006651077.tif 000008
【図８】
0006651077.tif 000009
【図９】
0006651077.tif 000010
【図１０】
0006651077.tif 000011
【図１１】
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