(57)【要約】（課題）本発明の目的は、センサのレイアウト上の制約が小さく、かつ、検知には不利な条件下にあっても、高感度かつ高精度での検知が可能な液体検知システムを提供することである。（課題を解決するための手段）  本発明にかかる液体検知システムは、第一の導体、前記第一の導体と電気的に絶縁された第二の導体、および、前記第一の導体と前記第二の導体との間に形成された誘電体層を備え、液体との接触により静電容量が変化する検知ケーブルと、前記検知ケーブルとともに、前記検知ケーブルの前記静電容量を含む発振回路を構成するタイマＩＣと、前記タイマＩＣから前記発振回路の生成される周波数に対応するパルスを取得し、単位時間あたりの前記パルス数をカウントすることで前記検知ケーブルの静電容量を算出する演算部と、前記演算部に印加される電圧である第一電圧を発生する第一電圧発生部と、前記タイマＩＣに印加される電圧である第二電圧を発生する第二電圧発生部と、を備えることを特徴とする。
2020059866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の導体、前記第一の導体と電気的に絶縁された第二の導体、および、前記第一の導体と前記第二の導体との間に形成された誘電体層を備え、液体との接触により静電容量が変化する検知ケーブルと、
前記検知ケーブルとともに、前記検知ケーブルの前記静電容量を含む発振回路を構成するタイマＩＣと、
前記タイマＩＣから前記発振回路の生成される周波数に対応するパルスを取得し、単位時間あたりの前記パルス数をカウントすることで前記検知ケーブルの静電容量を算出する演算部と、
前記演算部に印加される電圧である第一電圧を発生する第一電圧発生部と、
前記タイマＩＣに印加される電圧である第二電圧を発生する第二電圧発生部と、を備えることを特徴とする液体検知システム。
【請求項２】
前記液体検知システムの前記発振回路が、ＣＲ発振回路であることを特徴とする、請求項１に記載の液体検知システム。
【請求項３】
前記第二電圧発生部は電源リファレンスＩＣを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の液体検知システム。
【請求項４】
前記第二電圧発生部はさらに、電源リファレンスＩＣに印加される第三電圧を生成するチャージポンプを含むことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の液体検知システム。
【請求項５】
前記第三電圧は前記第一電圧より高く、かつ、前記第三電圧は、前記第二電圧より高いことを特徴とする、請求項４に記載の液体検知システム。
【請求項６】
前記演算部の指令に基づき、少なくとも計測状況を制御部に送信する通信部をさらに備えることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の液体検知システム。
【請求項７】
前記演算部にデータを提供する記憶部をさらに備え、
前記第二電圧は、当該記憶部、前記演算部、前記通信部、または前記タイマＩＣのうち、前記タイマＩＣのみに印加されることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の液体検知システム。
【請求項８】
前記第一電圧発生部から発生する第一電圧の値Ｖ１と前記第二電圧発生部から発生する第二電圧Ｖ２の値との比Ｖ１／Ｖ２は、０．７以上１．３以下であることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載の液体検知システム。
【請求項９】
第一の導体、前記第一の導体と電気的に絶縁された第二の導体、および、前記第一の導体と前記第二の導体との間に形成された誘電体層を備え、液体との接触により静電容量が変化する検知ケーブルと、
前記検知ケーブルの静電容量を算出する演算部を備える計測部と、
前記計測部において算出された静電容量の変化が予め定めた条件を満たすときに、検知ケーブルと液体との接触を検知したことを通知する通知部を備える制御部と、
前記検知ケーブルと前記計測部とを接続する第一のケーブルと、
前記計測部と前記制御部とを接続する第二のケーブルとを備え、
前記第一のケーブルは、前記第二のケーブルより短いことを特徴とする液体検知システム。
【請求項１０】
複数の計測部と、
当該複数の計測部からの信号を受信する制御部と、を備え、
前記複数の計測部は、
第一の検知ケーブルと、当該第一の検知ケーブルへの液体の接触を判定する第一の演算部と、当該第一の演算部の接触判定情報を信号として外部に送信する第一の通信部と、を有する第一の計測部と、
第二の検知ケーブルと、当該第二の検知ケーブルへの液体の接触を判定する第二の演算部と、当該第二の演算部の接触判定情報を信号として外部に送信する第二の通信部と、を有する第二の計測部と、
第三の検知ケーブルと、前記第三の検知ケーブルへの液体の接触を判定する第三の演算部と、当該第三の演算部の接触判定情報を信号として外部に送信する第三の通信部、を備えた第三の計測部と、  を有し、
前記第一の計測部および前記第二の計測部は、それぞれ接触判定情報を他の計測部の通信部を経由せずに前記制御部に送信し、
前記第三の計測部は、前記第三の計測部の接触判定情報を前記第一の計測部の前記第一の通信部を経由して前記制御部に送信することを特徴とする液体検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体検知システムに関する。特に、ケーブル構造を有するセンサの、静電容量の変化を検出することにより、被検知液体が接触したことを検知する液体検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体の検知手段としては、光学型、電極間抵抗値型、静電容量変化型などが知られている。なかでも、静電容量の変化により液体の接触を検知する静電容量変化型は、検出速度や検出感度に優れるだけでなく、油や有機溶剤のような高い電気抵抗を有する液体も検知できる点において優れている。近年の安全要求や環境意識の高まりにより、その液体の貯槽および使用機器（例えば燃料タンクおよび発電機）の周辺だけでなく、貯槽から使用機器までの輸送経路となる配管を含めて、これらの液体の漏洩を早い段階で検知できることが求められる。しかし配管は建屋内を、長距離にわたり、何度も屈曲しながら３次元的に敷設されることが多く、漏洩監視のための液体検知センサでは、このような複雑なレイアウト下における短時間での、かつ、高感度での検知が求められる。【０００３】
特許文献１には、パルス信号発生回路に接続された静電容量型の水分量検知素子を有し、静電容量の変化に応じたパルス信号を出力する発振手段と、該発振手段から出力されたパルス信号の一定時間におけるパルス数を計測し、その計数結果に基づいて水分量を求めるディジタル演算処理手段と、前記水分量検知素子にかかる直流成分を除去する直流成分除去手段とを具備する水分量検出装置が開示されている。特許文献１には、水分量検知素子が水酸化アルミニウム等からなる静電容量型のものであることの他に詳細の開示は無く、一定以上の距離にわたる検知、あるいは複雑なレイアウト下における検知を可能とする技術に関する開示も無い。【０００４】
特許文献２の図１及び図３を、本願明細書の図７及び図８にそれぞれ示す。特許文献２は、検知される水分の比誘電率に基づいて静電容量が変化する水分センサ１と、水分センサの静電容量の変化を周波数の変化に変換するＣＭＯＳタイマからなる発振器２とを備え、水分センサと発振器との間にコンデンサを入れたことを特徴とする水分検知装置を開示する。概水分センサ１は、フレキシブル基板５の片面に二本の導電性の検知ライン６、７と間隔をあけて平行に設け、両検知ライン６、７から内側に検知突子８、９を交互に突出させてくし形にし、隣り合う検知突子８、９間に水分が接触すると両検知ライン６、７間の浮遊容量が変化するようにしてある。
特許文献２には、演算や通信を担う要素への給電構造に関する詳細な開示は無い。また、フレキシブル基板技術を用いるものであるため、センサのレイアウト上の制約が大きい上に、一定以上の長尺化は精度上、コスト上現実的ではない。【０００５】
特許文献３には、液体が浸透することにより特性インピーダンスが変化する漏洩検出ケーブルを用いた漏洩検出装置が開示されている。一端が検出器に接続された検出ケーブルの他端には検出ケーブルの特性インピーダンスと等価のインピーダンスを有する終端器が接続されているため、漏洩がない場合には、検出ケーブルに入射されるパルス信号は、反射波を生じない。漏洩が生じて液体が浸透すると、浸透した部分の特性インピーダンスが変化し反射波を生じる。検出器は、この反射波を検出することにより、漏洩を検出するとともに、漏洩箇所を特定することができる。この検出ケーブルはケーブルの構造を有しているため、十分な実績のある汎用技術を用いることにより、１ｍ以上はもちろん、数百ｍを超える場合であっても効率よく製造することができる。また、ケーブル構造のため、いずれの方向にも容易に曲がり、また、検出感度の指向性なども無いことからセンサ配置のレイアウト上の自由度を大きく高めることができる。
しかしながら、特許文献３に示された特性インピーダンス変化を用いた検知回路は、回路が複雑になりがちであること、検出ケーブル内に液体の浸透以外の要因による特性インピーダンスの変化点を含まないように敷設する必要があるなど、敷設性に改善の余地があった。【０００６】
これに対して、静電容量変化を検知可能な検知システムに、特許文献３の検出ケーブルを応用したケーブル構造の静電容量センサを適用することにより、シンプルな構成でありながら、レイアウトの自由度が極めて高く、かつ、敷設性に優れた液体検知システムを構成することが考えられる。しかしながら、単にこれらを組み合わせただけでは、所望の検知感度や判定精度を得られないことが懸念された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平７−９５０５５
【特許文献２】特開２００２−３５７５８２
【特許文献３】特開２０１２−５２８３６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、センサのレイアウト上の制約が小さく、かつ、検知には不利な条件下にあっても、高感度かつ高精度での検知が可能な液体検知システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的達成のため、本発明にかかる液体検知システムは、第一の導体、前記第一の導体と電気的に絶縁された第二の導体、および、前記第一の導体と前記第二の導体との間に形成された誘電体層を備え、液体との接触により静電容量が変化する検知ケーブルと、前記検知ケーブルとともに、前記検知ケーブルの前記静電容量を含む発振回路を構成するタイマＩＣと、前記タイマＩＣから前記発振回路の生成される周波数に対応するパルスを取得し、単位時間あたりの前記パルス数をカウントすることで前記検知ケーブルの静電容量を算出する演算部と、前記演算部に印加される電圧である第一電圧を発生する第一電圧発生部と、前記タイマＩＣに印加される電圧である第二電圧を発生する第二電圧発生部と、を備えることを特徴とする。【００１０】
また、上記目的達成のため、本発明にかかる液体検知システムは、第一の導体、前記第一の導体と電気的に絶縁された第二の導体、および、前記第一の導体と前記第二の導体との間に形成された誘電体層を備え、液体との接触により静電容量が変化する検知ケーブルと、前記検知ケーブルの静電容量を算出する演算部を備える計測部と、前記計測部において算出された静電容量の変化が予め定めた条件を満たすときに、検知ケーブルと液体との接触を検知したことを通知する通知部を備える制御部と、前記検知ケーブルと前記計測部とを接続する第一のケーブルと、前記計測部と前記制御部とを接続する第二のケーブルとを備え、前記第一のケーブルは、前記第二のケーブルより短いことを特徴とする。【００１１】
また、上記目的達成のため、本発明にかかる液体検知システムは、複数の計測部と、当該複数の計測部からの信号を受信する制御部と、を備え、  前記複数の計測部は、  第一の検知ケーブルと、当該第一の検知ケーブルへの液体の接触を判定する第一の演算部と、当該第一の演算部の接触判定情報を信号として外部に送信する第一の通信部と、を有する第一の計測部と、  第二の検知ケーブルと、当該第二の検知ケーブルへの液体の接触を判定する第二の演算部と、当該第二の演算部の接触判定情報を信号として外部に送信する第二の通信部と、を有する第二の計測部と、  第三の検知ケーブルと、前記第三の検知ケーブルへの液体の接触を判定する第三の演算部と、当該第三の演算部の接触判定情報を信号として外部に送信する第三の通信部、を備えた第三の計測部と、  を有し、  前記第一の計測部および前記第二の計測部は、それぞれ接触判定情報を他の計測部の通信部を経由せずに前記制御部に送信し、  前記第三の計測部は、前記第三の計測部の接触判定情報を前記第一の計測部の前記第一の通信部を経由して前記制御部に送信することを特徴とする。【００１２】
本発明によれば、センサのレイアウト上の制約が小さく、かつ、検知には不利な条件下にあっても、高感度かつ高精度での検知が可能な液体検知システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る液体検知システムの一例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る検知ケーブルの一例を示す断面図である。
【図３】本発明に係る制御部および制御部を有する液体検知システムの一例を示す図である。
【図４】本発明に係る多点監視における通信の接続を説明する図である。
【図５】本発明に係る多点監視における動作を説明する図である。
【図６】本発明に係る多点監視における検知ケーブルの敷設の一例を示す図である。
【図７】従来の水分検知装置を示す図である。
【図８】従来の水分検知装置における水分センサを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る漏洩検出装置について詳細に説明する。それぞれの図面において、同一、又は類似する機能を有する構成素子には、同一、又は類似する符号が付される。したがって、先に説明した構成要素と同一、又は類似する機能を有する構成素子に関しては、改めて説明をしないことがある。
また、以下に説明する実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。また、それぞれの実施例における各々の実施形態は、本発明の技術的な意義を失わない範囲で自由に組み合わせてもよい。
【００１５】
（第一の実施形態）
図１は、本発明に係る液体検知システムの一例を示すブロック図である。本実施形態において液体検知装置ＬＤＳは、計測部ＭＵとセンサ部ＳＵとを含む。計測部ＭＵは配線基板を含んでおり、該配線基板上には、後述する複数の電子部品が形成されている。該配線基板はコネクタＭＣ１を含み、計測部ＭＵとセンサ部ＳＵとは、概配線基板上に形成されたコネクタＭＣ１を介して電気的に接続される。センサ部ＳＵは液体と接触することにより、接触した位置の静電容量が変化する領域を備えたケーブル状の構造を有する検知ケーブルを含む。
検知ケーブルは、コネクタＭＣ１に直接接続される。あるいは、検知ケーブルの一端に設けられ、コネクタＭＣ１と接続可能なセンサ側コネクタ（不図示）を介して検知ケーブルとコネクタＭＣ１とが接続されてもよい。センサ部ＳＵは、検知ケーブルの一端とコネクタＭＣ１との間に形成され、これらを電気的に接続するリードケーブルをさらに備えていてもよい。
【００１６】
検知ケーブルは２つの導体及びその間に形成された誘電体層を含む。２つの導体は互いに向かい合う面をそれぞれ有し、かつ、電気的に絶縁されている。このような構成により、検知ケーブルは容量素子としての機能を有する。検知ケーブルは可とう性を備えた紐状の長尺体であり、上記の２つ導体及びその間に形成された誘電体のそれぞれは、長尺体の長手方向に沿って延伸する。誘電体層は空気層を含み、検知対象となる液体が誘電体層に浸入可能に構成されている。この構成により、検知ケーブルの静電容量は、検知対象液体の検知ケーブルの誘電体層への浸入により、変化する。
【００１７】
図２は、検知ケーブルの例を示す断面図である。図２（ａ）に示す第１の例の検知ケーブルＳＤＣは、中心導体ＳＣＣと、外部導体ＳＯＣとを有する。中心導体ＳＣＣは、軟銅線などで形成できる。外部導体ＳＯＣは、錫めっき軟銅線からなる編組として形成できる。外部導体ＳＯＣは、錫めっき軟銅線及び多孔質ＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ポリテトラフルオロエチレン）テープを混合した編組としても形成できる。本実施形態において中心導体ＳＣＣは、７本の銅からなる素線を撚り合わせて構成される。中心導体ＳＣＣは、検知ケーブルＳＤＣの一端の側において図１に示す計測部ＭＵのコネクタＭＣ１に電気的に接続され、検知ケーブルＳＤＣの他端の側においては他の電流経路や伝送経路と接続されることなく終端を構成して良い。外部導体ＳＯＣは、検知ケーブルＳＤＣの一端の側において図１に示す計測部ＭＵのコネクタＭＣ１に電気的に接続され、検知ケーブルＳＤＣの他端の側においては他の電流経路や伝送経路と接続されることなく終端を構成して良い。また、外部導体ＳＯＣは、接地されていることが好ましく、例えば図１に示す計測部ＭＵの接地電位を有する端子と電気的に接続される。
検知ケーブルＳＤＣの中心導体ＳＣＣと外部導体ＳＯＣとの間には誘電体層ＳＰＬが形成される。誘電体層ＳＰＬは、例えば多孔質ＰＴＦＥのテープを中心導体ＳＣＣの周囲に巻回させることにより形成される。第１の例の検知ケーブルＳＤＣは、中心導体ＳＣＣと外部導体ＳＯＣとを第一、第二の電極とし、誘電体層ＳＰＬを誘電体とする容量素子を構成している。この容量素子は、検知対象とする液体が外部導体ＳＯＣを介して誘電体層ＳＰＬに浸透することにより静電容量が変化するため、検知ケーブルとして機能させることが出来る。
【００１８】
検知ケーブルＳＤＣは、図２（ａ）に示すように、中心導体ＳＣＣと誘電体層ＳＰＬとの間に、内部保護層ＳＩＰＬをさらに有していても良い。内部保護層ＳＩＰＬは、例えばＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）などの樹脂を用いた押出しにより形成され、中心導体ＳＣＣに油類が浸透することを防止できる。外部導体ＳＯＣの外周には、さらに外部保護層ＳＯＰＬおよび／または保護編組ＳＢＬが形成されていても良い。外部保護層ＳＯＰＬは、例えば多孔質ＰＴＦＥのテープで形成される。多孔質ＰＴＦＥは、良好な撥水性を有する一方、油類を容易に浸透させる特性を有する。このため、多孔質ＰＴＦＥのテープを材料として含む外部保護層ＳＯＰＬは雨水などの水分を浸透させずに、油類を誘電体層ＳＰＬに透過させることが可能である。保護編組ＳＢＬは例えばアラミド繊維や難燃ポリエステル糸を編組することにより構成され、こすれ等の物理的な外部作用から検知ケーブルＳＤＣを保護する。
【００１９】
同図の断面視において、保護編組ＳＢＬの空気含有率は外部保護層ＳＯＰＬの空気含有率より大きいことが好ましい。また、外部保護層ＳＯＰＬの空気含有率は誘電体層ＳＰＬより大きいことが好ましい。また、誘電体層ＳＰＬの空気含有率は内部保護層ＳＩＰＬの空気含有率より大きいことが好ましい。ここで空気含有率は、各層の断面観察において、その層を構成する１つまたは複数の材料が占める面積をＳＭａｔとし、それらの材料が存在せず空気が占める面積ＳＡｉｒとしたとき、
ＳＡｉｒ／（ＳＡｉｒ＋ＳＭａｔ）  （％）  
として、計算される。このように、一つの層より外側にある層の空気含有率を相対的に大きくすることにより、検知対象となる液体の浸透を促進し、検出速度、検出感度に優れた検知ケーブルを得ることが出来る。
【００２０】
図２（ｂ）は第２の例の検知ケーブルＳＤＣを側面から見た図であり、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＸ−Ｘ‘で示した位置における検知ケーブルＳＤＣの断面を示す図である。この第２の例の検知ケーブルＳＤＣは、可とう性を有し、検知ケーブルＳＤＣに機械的な強度を与える芯材ＳＣＴを備える。芯材ＳＣＴの外周には、２本の導体線ＳＵＣ１とＳＵＣ２とが、それぞれ等ピッチで、らせん状に巻きつけられている。これらの芯材、導体線の外側から、これらを覆う外部保護層をさらに有していても良い（不図示）。この検知ケーブルは、導体線ＳＵＣ１と導体線ＳＵＣ２との間で容量素子を構成する。
【００２１】
芯材ＳＣＴは、例えば、樹脂のみで構成され、また金属に樹脂が被覆された紐状のもので構成されてもよく、樹脂製の中空のチューブ状でも、これらの多層構造でも構わない。全体または一部が多孔質であることが好ましく、芯材の表面が巻回された多孔質ＰＴＦＥのテープにより構成されていることが特に好ましい。導体線ＳＵＣ１およびＳＵＣ２は、例えば金属素線または金属素線の撚り線からなり、表面に絶縁膜が形成されていても良い。外部保護層は樹脂および／または金属からなり、充実層でもよく、多孔質層でも良い。検知感度、検知速度の観点からはメッシュや編組のように接触した液体が速やかに透過、浸透する構成であることが好ましい。
図２（ｂ）および図２（ｃ）に示す第２の例の検知ケーブルＳＤＣは、容量を構成する２つの電極となる導体線ＳＵＣ１およびＳＵＣ２がいずれも、第２の例の検知ケーブルＳＤＣの芯材ＳＣＴの表面に配置されるため、上述した第１の例の検知ケーブルＳＤＣと比較して、検知する液体が直接外部から誘電体層となる芯材ＳＤＣに浸透するため、短時間での検出が可能となる。また、多孔質層への浸透がなくても容量変化が生じるため、多孔質層に浸透しない、または、浸透しにくい液体の検知も可能となる。
【００２２】
図２に示した検知ケーブルは、いずれも、電線の製造技術を利用することにより、数ｍはもちろん、数百ｍに及ぶものまで安定した品質で製造できる。また、これらの検知ケーブルは、同心円構造の断面を有する、または、螺旋構造を有するため、いずれの方向にも容易に湾曲する。
さらに、他の容量検知素子と異なり、電極を構成する導体として金属素線を用いるため、湾曲や摺動による劣化なども発生しにくい。制約はあるが、条件によっては可動部への取り付けも可能である。
さらに、検知ケーブルのいずれの方向において液体と接触した場合であっても、同様の感度での検知が可能である。
【００２３】
検知ケーブルＳＤＣの直線長をＬＳＤＣとしたとき、レイアウトの自由度の観点からは、ＬＳＤＣが１ｍ以上であれば好ましく、２．５ｍ以上であればさらに好ましく、１０ｍ以上であれば特に好ましい。また、検知ケーブルは断面が円形であることが好ましく、その最大径は１０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がさらに好ましい。
また、検知ケーブルは、検知ケーブルの直径の３０倍に相当する曲げ半径で１０回曲げ伸ばししても容量素子としての機能が破壊されない程度の可とう性を備えるとよい。  
また、検知ケーブルの容量は、その長さにもよるが、感度の観点からは５０ｐＦ／ｍ以上が好ましく、１００ｐＦ／ｍ以上が特に好ましい。後述する発振回路の機能さえ損なわない範囲であれば、その上限は特に限定されないが、５００ｐＦ／ｍ以下が好ましく、２００ｐＦ／ｍ以下が特に好ましい。
【００２４】
検知ケーブルＳＤＣと計測部ＭＵとを電気的に接続するリードケーブルは、検知ケーブルと同様に可とう性を備えた紐状の長尺体である。リードケーブルは、少なくとも２つの導体線を含み、これらの２つの導体線は、検知ケーブルの２つの導体にそれぞれ接続される。リードケーブルは、２心平行線や、ツイストペア構造でもよいが、好ましくは同軸構造で構成される。このようにリードケーブルは検知ケーブルと共通の構成を複数備えることがあるが、肉眼で検知ケーブルとの違いを識別可能な外観を備えるとよい。リードケーブルは、例えば充実層からなるリードケーブル保護層により被覆されることにより被検知液体との接触による静電容量の変化を防止できる。
【００２５】
リードケーブルもその構造から静電容量を有する。ある検知ケーブルと、その検知ケーブルに接続されたリードケーブルにおいて、リードケーブルの単位長さあたりの容量は、検知ケーブルの単位長さあたりの容量よりも小さいことが好ましい。リードケーブルの容量は、検知ケーブルＳＤＣの容量より小さいことがさらに好ましい。これにより、リードケーブルの長さが検知ケーブルに対して大きな場合であっても、リードケーブルの容量により検知精度が低下することを抑制することができる。このような構成は、リードケーブルの長さが検知ケーブルの長さより大きな場合に好ましく、リードケーブルの長さが検知ケーブルの長さの３倍より大きな場合に特に好ましい。
【００２６】
本発明に係る液体検知システムの検知対象となる液体としては、空気との比誘電率の差が大きな液体が好ましい。例えば比誘電率が１．８以上の液体の検出に好適である。また、比較的低い電圧で検知が可能であるため、油、有機溶媒のような可燃性の液体の漏洩検知に特に好適である。
【００２７】
再び図１を参照して、計測部ＭＵは、演算部ＭＰ、タイマＩＣ部ＭＴ、および、コネクタＭＣ１を含んでいる。タイマＩＣ部ＭＴは、発振器として機能し、少なくともセンサ部ＳＵの静電容量を含む容量からなる容量素子Ｃ（不図示）、抵抗素子Ｒ（不図示）とともにＣＲ発振回路を構成する。この発振回路の発振周波数は接続された容量素子の合成静電容量と、接続された抵抗素子の合成抵抗により定まるため、発振回路の容量の一部または全部として検知ケーブルの静電容量を利用することにより、発振周波数の変化から検知ケーブルの静電容量の変化を検知することができる。ここで、容量素子Ｃおよび抵抗素子Ｒと周波数との関係は、周波数Ｆ＝１．４４／（Ｃ×Ｒ）で表される。
発振器としては、個別の素子を用いて、所望の機能を実現する回路を構成しても良いが、タイマＩＣ部ＭＴとしては市販のタイマＩＣを適用することが好ましい。タイマＩＣは複数のトランジスタ、ダイオードおよび抵抗等を１つのシリコンダイに搭載、パッケージ化したものである。タイマＩＣは、安価で小型なだけでなく、成熟技術であるため高い信頼性を備えている。タイマＩＣとしては、例えばＴｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社のＬＭＣ５５５ＣＭやＮＥ５５５、あるいは５５５をデュアル化した５５６等を適用することが出来る。これらのタイマＩＣは、その出力ピンより、発振周波数に等しいパルス信号を出力する。演算部ＭＰは、このパルス信号を受信し、単位時間当たりのパルス数をカウントすることにより、その期間における、検知ケーブルの静電容量値やその変化を算出することができる。そして、演算部ＭＰは、検知ケーブルの静電容量値やその変化に基づき、検知ケーブルへの液体の接触を公知の手法により判定することができる。
【００２８】
計測部ＭＵは、さらに表示部ＭＤを備えていても良い。なお、図１において、白抜きの両矢印は信号伝送経路を示している。表示部ＭＤは例えば液晶またはＬＥＤによる表示手段を含んでおり、例えば演算部ＭＰの命令に基づき、計測状況、計測値、異常の有無などを外部より視認可能に表示することが出来る。計測部ＭＵはさらに記憶部ＭＭを有していても良い。記憶部ＭＭはＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ、ディップスイッチなどの記憶手段を含んでおり、演算部ＭＰにおける演算に必要なデータや、計測のログなどを保持しており、演算部ＭＰの命令に応じてこれらのデータを格納したり、演算部ＭＰに提供することが出来る。
【００２９】
本実施形態において、計測部ＭＵは、演算部ＭＰに印加される電圧を生成する第一電圧生成部ＭＥ１と、タイマＩＣ部ＭＴに印加される電圧を生成する第二電圧生成部ＭＥ２とを備える。これにより、本実施形態の液体検知システムは検知ケーブルと組み合わせた場合であっても、高感度かつ高精度での検知を安定して提供される。
【００３０】
本実施形態において、高感度かつ高精度での検知が得られる理由を以下に具体的に説明する。
上述のように検知ケーブルは優れた検知特性を有する。しかし、その長さに起因する計測上の課題があり、外的要因の変動により、課題が顕在化して測定精度が低下し得ることを本願発明者らは見出した。
１つ目は検知ケーブルを長くするほど、計測される静電容量の変化が相対的に小さくなる傾向を有する点である。静電容量変化型のセンサであっても、従来のポイントセンサやフレキシブル基板技術を適用したセンサであれば、検知範囲が小さいため、液体の接触により誘電体層中の大きな領域か、全ての領域の静電容量が変化する。このため、検知される静電容量の変化量も大きく、液体の検知判定が比較的容易であった。これに対して検知ケーブルを用いた液体検知では検知範囲が１ｍ以上、２．５ｍ以上、あるいは１０ｍ以上と長距離にわたる。このため、漏洩の形態によっては、また、少なくとも漏洩の初期においては、検知ケーブルの検知範囲中の一部しか液体と接触しないことも多い。このような場合においては、誘電体層中のごく一部のみの静電容量しか変化しない。従って、従来より小さな静電容量の変化をもって液体の検知を判定することが求められることになる。
【００３１】
２つ目は検知ケーブルが長くなるに従い、外部ノイズの影響を受けやすくなる点である。検知ケーブルの長さを活かして、長距離の検知領域を設定することは、検知ケーブルがさまざまな電磁波環境を通過する形になることを意味する。また、長い検知ケーブルは外部ノイズを拾うアンテナとしても作用し得る。これらにより、センサ部から計測部にノイズが流入し、これが検出精度に悪い影響を与えることがある。
【００３２】
つまり、静電容量変化型の検知ケーブルを用いた液体検知では、判定に必要な静電容量変化は小さくなる一方で、判定の障害となるノイズの影響は大きくなってしまうことがある。これが、タイマＩＣ部を含む発振回路と検知ケーブルとを単純に組み合わせただけでは、所望の精度を得られないとの課題を発生させていると考えた。
【００３３】
上記の課題に対して、発振回路の駆動電圧を高くすることで、外部ノイズの影響を相対的に小さくすることが考えられる。しかし電圧を高くすることは発振回路の温度上昇だけでなく、仮に検知ケーブルに絶縁破壊が生じた場合に、過熱リスクを増大させることとなり、一定以上の高電圧化は好ましくない。また、逆に、長い検知ケーブルがノイズの発信源となってしまう虞もある。こうなると、他の機器への影響との観点から、レイアウト上の制約となってしまう。
あるいは、検知ケーブルの長さを制限することにより、静電容量の変化量を相対的に大きくして判定に必要な信号を大きくする、あるいは、検知ケーブルが通過する領域を制限する（例えば、小さな領域内で検知ケーブルを周回させるなどで密集配置させる）ことによりノイズの影響を小さくすることも考えられるが、このような制限を設けることは、検知ケーブルのレイアウトの自由度の高さを損なってしまう。
【００３４】
このように、一定以上の長さの検知ケーブルを備え、その静電容量の変化を用いて判定する液体検知は、その原理上、感度や精度が不安定になる要素が内在すると考えた。この状態であっても、実用に十分な感度、精度は備えているが、より不利な条件が重なったときに課題が顕在化する虞がある。例えば、より多くの情報をより短時間で処理するような、演算規模の増大による測定精度の悪化である。
【００３５】
鋭意研究した結果、本願発明者らは、タイマＩＣに、高精度に制御された安定した電圧を印加することで、計測値が安定することを見出した。しかも、この方法はレイアウトの自由度を損なうとの課題を生じない。
計測部ＭＵ上にタイマＩＣと共に搭載される演算部ＭＰは、例えばマイコンであり、動作による消費電力の変動が大きい。タイマＩＣ部が電源系統を演算部ＭＰと共有している場合、演算部ＭＰの動作状況次第では、タイマＩＣに印加される電圧の低下が発生してしまい、これが計測値の悪化要因となっていた。これに対して本実施形態において、計測部ＭＵは、演算部ＭＰに印加される電圧を生成する第一電圧生成部ＭＥ１とは別に、タイマＩＣ部ＭＴに印加される電圧を生成する第二電圧生成部ＭＥ２を備える。これにより、演算部ＭＰの動作状況によらず、安定した計測が可能となる。
【００３６】
演算部ＭＰの動作状況による供給電圧の低下は、全長が大きな検知ケーブルでは静電容量が大きいこと、また、上述の検知ケーブル固有の課題による誤差要因と重畳して作用し、検知ケーブルにおいて顕在化しやすくなったものと推測される。
【００３７】
図１を参照して、計測部ＭＵにおける各ブロック間の電力供給の接続を説明する。計測部ＭＵの第一電圧生成部ＭＥ１には、計測部ＭＵの外部より、外部電圧が印加される（外部電圧の供給ラインを二重線で示す）。外部電圧は例えばＤＣ２４Ｖである。第一電圧生成部は、例えばＤＣ５Ｖ（第一電圧）を生成するＤＣ−ＤＣコンバータであり、演算部ＭＰにこの電圧を印加する（第一電圧の供給ラインを実線で示す）。第一電圧生成部の出力電圧の精度は例えば±２％を超える大きさであっても良い。第一電圧は、演算部ＭＰの他に、表示部ＭＤ、記憶部ＭＭ、第二電圧生成部ＭＥ２にも印加されていて良い。
第二電圧生成部ＭＥ２は、例えばＤＣ５Ｖ（第二電圧）を生成する電圧リファレンスＩＣを含み、タイマＩＣ部にこの電圧を印加する（第二電圧の供給ラインを一点鎖線で示す）。第二電圧生成部の出力電圧の精度は例えば±１％以下であることが好ましい。第二電圧生成部ＭＥ２は例えばリニア型のレギュレータである。
【００３８】
上述のように、本実施形態において、第一電圧と第二電圧はほぼ等しい場合であっても、あえて、演算部ＭＰに電圧を印加する第一電圧生成部と、タイマＩＣ部に電圧を印加する第二電圧生成部とを分離することにより、高い感度を高い精度を得ることができる。ここで、第一電圧と第二電圧はほぼ等しいとは、第一電圧発生部から発生する第一電圧の値Ｖ１と前記第二電圧発生部から発生する第二電圧Ｖ２の値との比Ｖ１／Ｖ２が、０．７以上１．３以下であることを意味する。
【００３９】
第二電圧生成部ＭＥ２は、さらにチャージポンプを備えていても良い。このチャージポンプは印加された電圧（例えば前記第一電圧の５Ｖ）を、例えば約７Ｖに昇圧して、昇圧した電圧を前記の電圧リファレンスＩＣに印加する。このように、電圧リファレンスＩＣにマージンを含めた電圧を印加することで、電圧リファレンスＩＣの出力電圧の精度をさらに向上することができる。概チャージポンプは、例えばスイッチング型のレギュレータである。
【００４０】
計測部ＭＵが上記の構成を有することにより、演算部ＭＰの消費電力の変動によらず、タイマＩＣ部に高精度に制御された電圧を供給できるため、演算規模を拡大した場合であっても、検知ケーブルのレイアウトに制約を与えることなく、高精度での液体検知が可能となる。
本実施例において、第二電圧生成部ＭＥ２には、第一電圧生成部ＭＥ１が生成した電圧が印加される形を説明したが、これに限定されず、例えば、定格の範囲内で外部からの電圧が第二電圧生成部ＭＥ２に直接印加されてもよく、あるいは、他のＤＣ−ＤＣコンバータで生成された電圧が印加される形としても良い。また、第二電圧生成部ＭＥ２が生成する第二電圧は、表示部に印加されない形が好ましく、さらに記憶部にも印加されない形とすることがより好ましい。第二電圧生成部ＭＥ２が生成する第二電圧はタイマＩＣ部のみに印加される形が、特に好ましい。
【００４１】
（第一の実施形態の変形例）
計測部ＭＵはさらに通信部ＭＲＴを含んでいても良い。通信部ＭＲＴは、演算部の指令に基づき、計測部ＭＵの計測状況や、異常検知などを制御盤等の他の機器に送信する。このような通信は制御盤からの指令をトリガとして発生することも多く、静電容量の計測中に演算部ＭＰの消費電力を大きく変動させることがある。このため、計測部ＭＵが通信部ＭＲＴを含む場合、演算部ＭＰに印加される電圧を生成する第一電圧生成部ＭＥ１とは別に、タイマＩＣ部ＭＴに印加される電圧を生成する第二電圧生成部ＭＥ２を備えることは、高精度の検知を得るうえで特に有効である。
【００４２】
（第二の実施形態）  
本実施形態において、計測部ＭＵは、タイマＩＣ部とコネクタＭＣ１との間にローパスフィルタＭＦを備える。ローパスフィルタは例えばπ形フィルタで構成され、センサ部ＳＵが拾った外部ノイズのうち、高周波成分がタイマＩＣに伝わることを防止する。計測部ＭＵの発振回路は数ｋＨｚで動作させて良い。これに対して、例えば漏液監視対象の近傍に配置されたノイズ発生源が発する４０ｋＨｚを超えるノイズを検知ケーブルが拾ってしまい、検知精度を悪化させることがわかった。これに対して、ローパスフィルタにより、必要なパルス信号は残しつつ、不要なノイズを効果的に除去することができる。
【００４３】
本実施形態において、タイマＩＣ部ＭＴに印加される電圧を生成する第二電圧生成部ＭＥ２を備えることは必須ではない。ただし、上記のローパスフィルタに加え、タイマＩＣ部ＭＴに印加される電圧を生成する第二電圧生成部ＭＥ２を備えることで、タイマＩＣ部に印加される２つのばらつき要因、つまり電源電圧の揺らぎと、センサ部からのノイズ、を共に抑制することができるため、高精度の検知を得るうえで特に有効である。
【００４４】
（第三の実施形態）
図３（ａ）および図３（ｂ）を用いて、第三の実施形態を説明する。本実施形態において液体検知システムＬＤＳは、通知部ＣＡを有する制御部ＣＵをさらに含む。制御部ＣＵは、計測部ＭＵと制御部通信ケーブルＣＣＣにより接続されており、計測部ＭＵとの間で、いずれか１方向または双方向の信号の送受信を行うように構成されている。計測部ＭＵと検知ケーブルＳＤＣとは、上述の実施例と同様のリードケーブルＳＬＣにて接続されている。
【００４５】
監視対象が大規模化したとき、計測部と検知ケーブルとの間の距離が大きくなる場合がある。検知ケーブルの敷設位置は漏洩が発生する懸念がある位置、あるいは、漏洩を監視すべき位置に固定される一方で、計測部の位置は必ずしも漏洩の位置とは関係なく、管理者や管理機器にとって監視しやすい場所に配置しなくてはならないためである。このような場合であっても、検知ケーブル自体を長くしたり、リードケーブルを長くすることにより、監視は可能である。しかし、前述のようにリードケーブルも静電容量を有しており、リードケーブルの長さに比例して大きくなるリードケーブルの静電容量が発振回路の合成容量に上乗せされてしまうため、検知精度を悪化させてしまう。
これに対して、本実施形態における液体検知システムは以下の構成を有する。
【００４６】
第一の導体、前記第一の導体と電気的に絶縁された第二の導体、および、前記第一の導体と前記第二の導体との間に形成された誘電体層を備え、液体との接触により静電容量が変化する検知ケーブルと、前記検知ケーブルの静電容量を算出する演算部を備える計測部と、前記計測部において算出された静電容量の変化が予め定めた条件を満たすときに、検知ケーブルと液体との接触を検知したことを通知する通知部を備える制御部と、前記検知ケーブルと前記計測部とを接続する第一のケーブルと、前記計測部と前記制御部とを接続する第二のケーブルとを備える。
さらに、前記第一のケーブルは、前記第二のケーブルより短い。
【００４７】
本実施形態における液体検知システムは、該検知システムの利用者や管理者に対して、液体との接触を検知したことや異常が発生したことを通知する通知部と検知ケーブルとの間の距離を大きくせざるを得ない場合であっても、タイマＩＣ及び演算部を含む計測部と通知部を含む制御部とを別体として構成し、かつ、計測部を検知ケーブルに近い位置に配置することにより、リードケーブルが過度に長くなることを防止でき、検知精度の悪化を抑制することが出来る。
【００４８】
図３（ａ）に示すように、制御部ＣＵは通知部ＣＡを備える。通知部ＣＡは、液晶ディスプレイやＬＥＤのような表示手段でも良く、あるいは、ブザー、スピーカのように音声により通知する音声発生手段でも良い。あるいは他の機器にある表示手段、音声発生手段による通知を発生させるための信号送信手段であっても良い。通知部ＣＡは、例えば制御部ＣＵの動作状態を外部に通知できる。通知部ＣＡは、さらに、計測部ＭＵから制御部通信ケーブルＣＣＣを介して取得した情報や、該情報に基づいた判定結果などを外部に通知できる。
制御部ＣＵはさらに操作部ＣＯを有していても良い。操作部ＣＯは例えばキーボード、タッチパネル、またはプッシュボタンなどの入力インターフェースを含み、操作部ＣＯの操作により、制御部ＣＵの各機能の動作の制御だけでなく、制御部通信ケーブルを介して計測部ＭＵの動作を遠隔で制御することができる。
制御部ＣＵは、記憶素子などを含む記憶部ＣＭ、記憶部ＣＭに格納されたプログラムを実行する演算部ＣＰ，計測部との通信を制御する通信部ＣＣ１を備えていても良い。さらに制御部ＣＵは、計測部ＭＵ同様にタイマＩＣ部ＭＴ、演算部ＭＰ、第一電圧生成部ＭＥ１、第二電圧生成部ＭＥ２、ローパスフィルタＭＦ、及び、コネクタＭＣ１の一部又は全部を含み、該コネクタＭＣ１に接続された検知ケーブルの静電容量の変化を監視する内部計測部ＣＩＭを備えていても良い。
【００４９】
本実施形態において計測部ＭＵは、図１と同様の構成であってもよいが、少なくともタイマＩＣ部ＭＴと演算部ＭＰと通信部ＭＲＴがあれば良く、例えば表示部ＭＤを省略することができる。換言すれば、計測部ＭＵは接続された検知ケーブルＳＤＣの静電容量の変化を監視でき、かつ、その監視結果を外部に送信できればよい。また、本実施形態において、測定精度を維持できる範囲内であれば、第二電圧生成部を省略し、第一電圧生成部が生成した電圧をタイマＩＣ部に印加することもできる。しかし、本実施形態においては、制御部通信ケーブルＣＣＣを介した通信の消費電力によるタイマＩＣを含む発振回路の不安定化を抑制するとの効果が得られるため、第一の実施形態同様に第二電圧生成部を備えることが特に好ましい。
【００５０】
制御部通信ケーブルＣＣＣは、例えば差動伝送を用いた信号伝送用の導体線だけで構成される。制御部通信ケーブルＣＣＣは、さらに、制御部ＣＵから計測部ＭＵに電源を供給する電源線を含めて構成してもよい。このような構成においては、計測部ＭＵの配置上の制約を小さくでき、結果的にリードケーブルをさらに短くすることが可能となる。
【００５１】
本実施形態において、計測部ＭＵは検知ケーブルＳＤＣの静電容量の変化を監視する。この監視結果は、定期的に、あるいは制御部ＣＵの要求に応じる形で、制御部ＣＵに送信される。静電容量の変化が所定の条件を満たすとき、例えば、静電容量の変化量あるいは変化率が予め定めた所定の値より大きなとき、制御部ＣＵは通知部ＣＵを介して検知ケーブルと検知対象の液体の接触があったと判定したことを通知する。ここで検知ケーブルと検知対象の液体の接触があったと判定したことの通知は、接触が意味することの通知を含む。例えば、漏洩等の異常が発生したことの通知であってもよい。通知を受けた管理者は、操作部ＣＯの操作により必要な情報を表示させたり、警報を止めるなどの処置を行うことができる。なお、静電容量の変化が所定の条件を満たすかの判定は制御部で行ってもよく、計測部で行ってもよい。
【００５２】
（第四の実施形態）
監視対象領域がとくに広い場合など、検知ケーブル長を極端に長くしないと対象領域をカバーできないことがある。しかし単純に長くすることは上述の検知ケーブルの長さに起因する課題を顕在化させる虞がある。図４を用いて、第四の実施形態を説明する。本実施形態における液体検知システムは例えば、以下の構成を有する。
【００５３】
第一の導体、前記第一の導体と電気的に絶縁された第二の導体、および、前記第一の導体と前記第二の導体との間に形成された誘電体層を備え、液体との接触により静電容量が変化する第一の検知ケーブルと、
第一の導体、前記第一の導体と電気的に絶縁された第二の導体、および、前記第一の導体と前記第二の導体との間に形成された誘電体層を備え、液体との接触により静電容量が変化する第二の検知ケーブルと、
前記第一の検知ケーブルに接続され、前記第一の検知ケーブルの静電容量の変化を監視する第一の計測部と、
前記第二の検知ケーブルに接続され、前記第二の検知ケーブルの静電容量の変化を監視する第二の計測部と、
前記第一の計測部及び前記第二の計測部と第一のケーブルを介して通信可能に構成され、前記第一の計測部または前記第二の計測部において観測された静電容量の変化が、予め定めた条件を満たすときにセンサケーブルと液体との接触を通知する制御部とをそなえることを特徴とする。
【００５４】
また、本実施形態における、液体検知システムは、例えば以下の構成を有していてもよい。
複数の計測部と、当該複数の計測部からの信号を受信する制御部と、を備え、  前記複数の計測部は、  第一の検知ケーブルと、当該第一の検知ケーブルへの液体の接触を判定する第一の演算部と、当該第一の演算部の接触判定情報を信号として外部に送信する第一の通信部と、を有する第一の計測部と、  第二の検知ケーブルと、当該第二の検知ケーブルへの液体の接触を判定する第二の演算部と、当該第二の演算部の接触判定情報を信号として外部に送信する第二の通信部と、を有する第二の計測部と、  第三の検知ケーブルと、前記第三の検知ケーブルへの液体の接触を判定する第三の演算部と、当該第三の演算部の接触判定情報を信号として外部に送信する第三の通信部、を備えた第三の計測部と、  を有し、  前記第一の計測部および前記第二の計測部は、それぞれ接触判定情報を他の計測部の通信部を経由せずに前記制御部に送信し、前記第三の計測部は、前記第三の計測部の接触判定情報を前記第一の計測部の前記第一の通信部を経由して前記制御部に送信することを特徴とする
【００５５】
つまり、監視対象領域を２つ以上の区画に分割し、それぞれに専用の検知ケーブルの敷設し、かつ各検知ケーブルに専用の計測部を接続した上で、これら複数の計測部を１つの制御部で管理する構成を備える。これにより、監視者からの見かけ上は１つの連続した長距離監視を行う検知ケーブルでありながら、検知精度の悪化を抑制することが出来る。例えば、検知区画によらず、同一の処置が求められる場合などには、単純な対応が可能となり好適である。あるいは、制御部においていずれの計測区画による検知かを識別可能に通知する構成としても良い。およその位置が分かることにより、作業者の現場確認を迅速に行うことができる。本実施形態において、制御部ＣＵ、計測部ＭＵの構成や動作は、第三の実施形態における制御部ＣＵ、計測部ＭＵの構成や動作と同様であってもよい。
【００５６】
図４（ａ）は、制御部ＣＵに対して、各計測部ＭＵ１０〜ＭＵ１２を直列に接続した例を示す図である。計測部ＭＵ１０、計測部ＭＵ１１、計測部ＭＵ１２はそれぞれセンサ部ＳＵ１０、センサ部ＳＵ１１、センサ部ＳＵ１２が接続される。計測部ＭＵ１０は制御部ＣＵと直接接続される。計測部ＭＵ１１および計測部ＭＵ１２は、他の計測部を経由して制御部ＣＵに接続される。例えば、計測部ＭＵ１０は、計測部ＭＵ１１や計測部ＭＵ１２の計測した静電容量値を取得し、制御部ＣＵに送信する。このようにすることで、接続される計測部の数が大きくなった場合であっても、制御部ＣＵの負荷が極端に大きくなることを防止できる。また、長距離の監視が必要な場合においても、通信の中継の過程で信号の品質を復元することが可能であるため、敷地内で距離の離れた２点間を結ぶ液体輸送路の漏洩監視などに好適である。
【００５７】
図４（ｂ）は、制御部ＣＵに対して、各計測部ＭＵ１０〜ＭＵ３０を並列に接続した例を示す図である。それぞれの計測部ＭＵ１０〜ＭＵ３０は、他の計測部を介することなく、直接制御部との通信を行う。図４（ａ）のように計測部を直列に接続した場合、各計測部で通信負荷に大きな違いが生じることとなる。たとえば計測部ＭＵ１２は計測部ＭＵ１１と通信するだけだが、計測部ＭＵ１０は、制御部ＣＵ、計測部ＭＵ１１、さらには計測部ＭＵ１２との通信が発生しうる。これにより、通信に伴う演算部による消費電力の変動も計測部ＭＵ１０と、計測部ＭＵ１２とで大きな差が生じる可能性がある。これに対して、図４（ｂ）のように、各計測部ＭＵ１０〜ＭＵ３０を並列に接続することで、各計測部毎の通信による電圧変動の影響を小さくすることができる。このような接続においては、通信ラインを一筆書きのように形成する必要がなく、制御部ＣＵから放射状に監視領域を展開できるため、液体輸送路が３次元で複雑に交差するようなプラントや、分岐や合流を含む液体輸送路における漏洩の監視などに好適である。
【００５８】
図４（ｃ）は、制御部ＣＵに対して、計測部ＭＵ１０〜ＭＵ３０を並列に接続し、さらに計測部ＭＵ１０〜ＭＵ３０のそれぞれに、複数の計測部を直列に接続した構成の例を示す図である。上記のように直列、並列それぞれには長短所があり、制御部ＣＵに接続される計測部ＭＵの数が多くなると、どうしても何れかの課題が顕在化してしまう。これに対して、複数の計測部が直列に接続されたブロックを構成し、さらに各ブロックの中の１つの計測部ＭＵを並列に制御部ＣＵに接続することにより、それぞれの特徴を活かした高感度高精度の監視ネットワークを構築することができる。例えば、１００ｃｈ以上、さらには３００ｃｈ以上の計測部を含む大規模な監視体制を構築する場合に好適である。
【００５９】
本発明によれば、図４に示されるように、制御部ＣＵに対して、複数の計測部ＭＵが、直列及び／又は並列に接続された場合であっても、任意の計測部との個別の通信制御が可能である。図５は、本発明に係る多点監視における動作を説明する図である。液体検知システムＬＤＳは制御部ＣＵと、この制御部ＣＵに制御部通信ケーブルを介して接続された複数の計測部ＭＵを含む。図示は省略するが、複数の計測部ＭＵにはそれぞれセンサ部ＳＵが接続されている。複数の計測部ＭＵには、それぞれに固有の識別番号が設定されている。これら識別番号は、各計測部ＭＵのメモリやディップスイッチなどに保持され、計測部ＭＵは自身の識別番号を読み出すことができる。説明のため、図５におけるそれぞれの計測部ＭＵには、ＭＵの後ろの位置に、１−１、１−２、２−１、２−２ａ、２−３ａ、及び、２−２ｂからなる、それぞれの識別番号を表示している。以下において、特定の計測部ＭＵを指すときはＭＵ１−１のようにＭＵに続けて識別番号を併記する形で表記する。
制御部ＣＵおよび計測部ＭＵは、通信用のポートを備える。制御部ＣＵの通信用のポートは制御部ＣＵ内の通信部ＣＣ１（不図示）に接続され、通信部から送出された信号はこのポートを介して、制御部ＣＵの外部に送出される。あるいは、制御部ＣＵの外部から送られてきた信号は、該ポートを介して、制御部ＣＵの通信部にて受信される。計測部ＭＵの通信ポートも同様に、計測部ＭＵの通信部ＭＲＴ（不図示）で送受信される信号は、計測部ＭＵの通信ポートを介して、計測部の内外を行き来する。
これらの通信ポートは、制御部通信ケーブルを介して他の計測部ＭＵ又は制御部ＣＵの通信ポートと接続される。
【００６０】
制御部ＣＵは下流側ポートＣＤＰを備える。複数の計測部ＭＵは、それぞれ、上流側ポートＭＵＰと、下流側ポートＭＤＰとを備える。それぞれの計測部ＭＵにおいて、上流側ポートＭＵＰは、制御部ＣＵに向かってデータを送受信するポートであり、下流側ポートＭＤＰは制御部ＣＵと逆の向きにデータを送受信するポートである。例えば、図５において、計測部ＭＵ１−１の上流側ポートＭＵＰは、制御部ＣＵの下流側ポートと接続され、計測部ＭＵ１−１の下流側ポートＭＤＰは、計測部ＭＵ１−２の上流側ポートと接続される。
【００６１】
複数の計測部ＭＵは、それぞれに接続された検知ケーブルの静電容量の変化を監視し、その結果を保持している。制御部ＣＵは任意の制御部の保持する情報を取得することができる。制御部ＣＵが制御部ＭＵ２−３ａの保持している監視結果を取得する方法を例として説明する。まず、制御部ＣＵは、全ての計測部ＭＵに対して、制御部ＭＵ２−３ａの監視結果を要求する信号を送信する。概信号は、計測部ＭＵ１−１及びＭＵ２−１のような接続においては、制御部ＣＵから直接届けられる。一方、例えば計測部ＭＵ１−２のような接続においては計測部ＭＵ１−１を介して届けられてもよい。本例において、指定された計測部ＭＵ２−３ａは、上流側ポートＭＵＰの電気的な状態を変化させる。例えばＨｉｇｈレベルにあった電位をＬｏｗレベルに切り替える。計測部ＭＵ１−２の上流側に隣接する位置には計測部ＭＵ２−２ａが接続されている。計測部ＭＵ２−２ａの下流側ポートＭＤＰは、計測ＭＵ２−３ａの上流側ポートの電気的な状態の変化を取得すると、計測部ＭＵ２−２ａの下流側ポートＭＤＰで受信した情報を計測部ＭＵ２−２ａの上流側ポートＭＵＰから上流にむけて送信可能な状態になる。また、計測部ＭＵ２−３ａと同様に、計測部ＭＵ２−２ａの上流側ポートＭＵＰの電気的な状態を変化させることで、計測部ＭＵ２−１が、その下流側ポートＭＤＰで受信した情報を上流側ポートＭＵＰから上流に向けて、本例においては制御部ＤＵに向けて、送信可能な状態になる。
計測部ＭＵ２−３ａは、計測部ＭＵ２−３ａから制御部ＣＵに至る情報の伝送通路が形成されたのちに、要求された情報、すなわち監視結果を制御部ＣＵに対して送信する。
【００６２】
本実施形態に係る液体検知システムＬＤＳは上記の構成を有することにより、例えば１００ｋｍを超えるような長距離に至る監視領域の監視が可能となる。また、プラントのように複数の配管が複雑に入り組んだ状態にあっても、高い自由度で監視網を設定することが可能となる。また、固有の識別番号さえあれば接続位置を問わず制御部との個別の通信が可能となるため、監視網を構築したあとであっても、計測部の追加や削除、分岐の生成などを容易に行える。
なお、計測部ＭＵは、２種類の受電に対応できることが特に好ましい。制御部通信ケーブルと同梱された電源ケーブルを介して、上流又は下流に位置する他の計測部ＭＵから給電される第一の受電手段をそなえることで、電源供給の制約を受けない計測部の配置が可能となる。これに加え、外部電源から給電される第二の受電手段備えることで、特定の計測部ＭＵが大きな距離だけ離れた位置に配置された場合や、給電側となる特定の計測部ＭＵに、受電側となる他の計測部ＭＵが多く接続された場合においても、安定した動作を得ることができる。
【００６３】
図６は、本発明に係る多点監視における検知ケーブルの敷設の一例を示す図である。図６（ａ）を用いて監視対象となる液体利用系の構成を説明する。概液体利用系は輸送路ＬＰＬを含み、該輸送路ＬＰＬの一端には貯液槽ＬＵＴ１が接続され、輸送路ＬＰＬの他端には貯液槽ＬＵＴ２が接続される。貯液槽ＬＵＴ１は例えばメインタンクであり、１０００Ｌを超える燃料、例えば重油を保持する。貯液槽ＬＵＴ２は例えば非常用発電機内の燃料タンクであり貯液量は１００Ｌ以下と貯液槽ＬＵＴ１より小さい。貯液槽ＬＵＴ２は発電時にエンジンに供給される燃料の最終貯留位置であり、燃料の消費変動を吸収するバッファ的な機能を有する。輸送路ＬＰＬはパイプラインであり、図示されないポンプやバルブを含んでいてよい。発電機が燃料を消費すると、貯液槽ＬＵＴ１から、輸送路ＬＰＬを介して、貯液槽ＬＵＴ２、つまり発電機内の燃料タンクに燃料が補給される。本例においては、貯液槽ＬＵＴ１が地下階に配置され、貯液槽ＬＵＴ２が地上階に設置されている。従って輸送路ＬＰＬ及びその監視領域は図においてＬＤＲ２及びＬＤＲ４で示された水平方向に延伸する区画と、ＬＤＲ３で示された垂直方向に延伸する領域を含む区画とを有する。監視領域はさらに、図においてＬＤＲ１及びＬＤＲ５で示された、貯液槽ＬＵＴ１の下の領域と貯液槽ＬＵＴ２の下の領域とをそれぞれ含む２つの区画を有する。なお、図６及びその説明において下方とは重力の向きと同じ向きを意味し、水平方向は前記下方に対して垂直な方向を意味する。本液体利用系において、貯液槽ＬＵＴ１は万が一の破損などにより漏洩した燃料がフロア上に広がったり土壌に浸透することを防止するため、フロアに形成された凹部からなるピットＬＵＰ上に載置されている。
【００６４】
このような１つの経路からなる監視対象に検知ケーブルＳＤＣを敷設する場合は、１本の検知ケーブルを用い、区画ＬＤＲ１、ＬＤＲ２，ＬＤＲ３，ＬＤＲ４，及びＬＤＲ５をこの順に通過させることでも監視は可能である。しかし、漏液量が少ない場合や、監視対象が大きく検知ケーブルＳＤＣが長い場合には上述したような理由から十分な感度が得られなかったり、判定の精度が悪化する虞があった。
これに対して、本発明の第四の実施形態にかかる液体検知システムは、図６（ｂ）に示される、以下の構成のいずれか１つ以上を含む。これにより、液体との接触により静電容量が変化する検知ケーブルを用いた液体検知において、高い感度と高い精度を有する検知が実現される。
検知システムＬＤＳは、複数の計測部ＭＵを含み、複数の計測部ＭＵは制御部通信ケーブルＣＣＣを介して１つの制御部ＣＵに接続される。それぞれの計測部ＭＵは、監視対象のそれぞれの区画に敷設された検知ケーブルＳＤＣと接続されている。計測部ＭＵと検知ケーブルＳＤＣとは直接接続されていてもよいが、好ましくはリードケーブルＳＬＣを介して接続される。監視区画ＬＤＲ１、つまり、貯液槽ＬＵＴ１の漏液検知を例に説明すると、ピットＬＵＰの底面上に検知ケーブルＳＤＣ１が敷設されており、検知ケーブルＳＤＣ１はリードケーブルＳＬＣ１を介して計測部ＭＵ１に接続される。他の区画も同様に、監視区画ＬＤＲ２には検知ケーブルＳＤＣ２が、監視区画ＬＤＲ３には検知ケーブルＳＤＣ３が、監視区画ＬＤＲ４には検知ケーブルＳＤＣ４が、監視区画ＬＤＲ５には検知ケーブルＳＤＣ５が、それぞれ敷設される。監視区画あたりの検知ケーブルは１つでも複数でもよく、本図において区画ＬＤＲ２には３本の検知ケーブルＳＤＣ２が敷設された例を示している。図示は省力しているが区画ＬＤＲ２のうち検知ケーブルＳＤＣ２が敷設されていない領域に更に多くの検知ケーブルＳＤＣ２を敷設してもよい。なお、区画ＬＤＲ１および区画ＬＤＲ５のように底面が平坦な貯液領域の場合には、その直下の床上に検知ケーブルを敷設してよい。一方で区画ＬＤＲ２及び区画ＬＤＲ４のように水平方向に延伸するパイプラインのように底面が円形の漏液検知では、その外周面のうち最も下方の領域にそって検知ケーブルを敷設してよい。
【００６５】
本実施形態の液体検知システムＬＤＳは、長さの異なる検知ケーブルを含む。例えば、輸送路ＬＰＬのうち、水平方向に延伸する領域において、より上方、すなわち高い位置にある区画（図のＬＤＲ４）に敷設された検出ケーブルＳＤＣ４は、それより低い位置にある区画（図のＬＤＲ２）に敷設された検出ケーブルＳＤＣ２より短い。液体の自重による圧力が小さく、漏液量が小さい場合であっても高感度高精度での検知が可能となる。他の例としては、輸送経路ＬＰＬのうち、経路の高低差が小さい区画（図のＬＤＲ２）に敷設された検出ケーブルＳＤＣ２は、それより高低差が大きな区画（図のＬＤＲ３）に敷設された検出ケーブルＳＤＣ３より短い。さらに他の例としては、貯液槽ＬＵＴの下方の監視領域において、貯液槽の貯液量が小さな区画（図のＬＤＲ５）に敷設された検出ケーブルＳＤＣ５は、それより貯液槽の貯液容量が大きな区画（図のＬＤＲ１）に敷設された検出ケーブルＳＤＣ１より短い。さらに他の例としては、漏洩した液体をためる凹部になっていない区画（図のＬＤＲ５）に敷設された検出ケーブルＳＤＣ５は、漏洩した液体をためる凹部内の区画（図のＬＤＲ１）に敷設された検出ケーブルＳＤＣ１より短い。
このように、それぞれの監視対象位置において、想定される漏液量に基づいて検知ケーブルの静電容量の変化を考慮して、検知ケーブルを適切な長さとすることで、系全体として高い検知感度と検知精度を実現できる。
【００６６】
また、液体の存在を監視する対象に敷設後の検知ケーブルの一端と他端との間の直線距離をＤＳＤＣとしたときのＤＳＤＣ／ＬＳＤＣの値は、検知ケーブルを屈曲させながら敷設した場合における、検知ケーブルの単位長さあたりの監視領域の大きさの指標となる。例えば、ＤＳＤＣ／ＬＳＤＣの値が１の場合は、検知ケーブルが直線的に敷設されているｋとを意味し、１より小さいと湾曲部を含むことを意味する。
一筆書きなどの制約が小さく、レイアウトの自由度が極めて大きな本実施形態においては、このＤＳＤＣ／ＬＳＤＣの値が０．３以上となるような効率的な敷設が可能であり、０．５以上となるようなさらに効率的な敷設も可能となる。ＤＳＤＣ／ＬＳＤＣの値は単独の検知ケーブルにおいて算出してもよく、同一の制御部ＣＵに接続された複数の検知ケーブルのうち、無作為に抽出した５本の検知ケーブルそれぞれのＤＳＤＣ／ＬＳＤＣの値の平均値として算出してもよい。
【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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【国際調査報告】
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