油検出装置および油検出方法
【課題】ごく狭い水路において油を確実に検出すること。
【解決手段】所定のパターンにより変調された所定の波長の光を照射するＡＳＫ変調回路１１、ＬＤ駆動回路１２およびＬＤ１９を有する投光部１３と、投光部１３から照射される光を線状に整形するラインレンズ２０と、投光部１３から照射される光の波長とは異なる波長であり所定のパターンにより変調された光を受光する蛍光検出部１４、共振・高周波増幅回路１５、検波回路１６および蛍光フィルタ２１と、蛍光検出部１４が受光した旨を油検出結果として出力するトーンデコーダ回路１８およびＬＤ制御＆信号演算部１０と、を有する油検出装置１を構成する。
【解決手段】所定のパターンにより変調された所定の波長の光を照射するＡＳＫ変調回路１１、ＬＤ駆動回路１２およびＬＤ１９を有する投光部１３と、投光部１３から照射される光を線状に整形するラインレンズ２０と、投光部１３から照射される光の波長とは異なる波長であり所定のパターンにより変調された光を受光する蛍光検出部１４、共振・高周波増幅回路１５、検波回路１６および蛍光フィルタ２１と、蛍光検出部１４が受光した旨を油検出結果として出力するトーンデコーダ回路１８およびＬＤ制御＆信号演算部１０と、を有する油検出装置１を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油検出装置および油検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川や海への油の流出は、自然環境に重大な悪影響を与える要因となるため、厳重に監視するべきものである。このような油の流出を監視するために、たとえば特許文献１には、主に海面に浮遊する油を検出する油検出装置が開示されている。また、たとえば特許文献２には、主に河川や湖沼に浮遊する油を検出する油検出装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１，２の油検出装置では、いずれも光源から水面に照射した光を油が吸収して発した蛍光を検出することにより、水面に浮遊する油を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２７５１３５号公報
【特許文献２】特開２００２−２１４１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の油検出装置は、海面、河川または湖沼などに流出した油を検出するものである。その一方で、建物内部において、建物外部に流出する可能性がある油を検出し、建物外部への油の流出を未然に防ぎたいという要望がある。
【０００６】
たとえば電力会社の発電所あるいは変電所では多数のトランスを使用している。これらの多数のトランスでは、絶縁油として多環芳香族炭化水素などの鉱物油が使用されている。もし、トランスの筐体に錆などにより微細な孔や亀裂が生じると、絶縁油の一部が流出する可能性が生じる。
【０００７】
したがって、このような発電所内あるいは変電所内にある排水ピットにおいて、外部（河川や海）に流出する可能性がある油を検出し、外部への油の流出を未然に防ぐことはきわめて有用である。
【０００８】
しかしながら、このような要望に対し、上述した従来の油検出装置は、いずれも海面、河川または湖沼などの広大な水域を想定したものであり、従来の油検出装置を、上述した排水ピットのようにごく狭い水路に適用することは困難である。
【０００９】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、ごく狭い水路において油を確実に検出することができる油検出装置および油検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの観点は、油検出装置としての観点である。すなわち、本発明の油検出装置は、所定のパターンにより変調された所定の波長の光を照射する投光部と、投光部から照射される光を線状に整形する照射領域整形手段と、投光部から照射される光の波長とは異なる波長であり所定のパターンにより変調された光を受光する受光部と、受光部が受光した旨を油検出結果として出力する出力部と、を有するものである。
【００１１】
さらに、照射領域整形手段により照射された線状の光の照射領域が当該線状の光の照射領域に直交する方向に往復運動するように投光部を首振り状態とする首振り機構部を有することができる。
【００１２】
さらに、投光部が照射する光の波長および受光部が受光する光の波長をそれぞれ変更可能とする波長変更手段を有することができる。
【００１３】
また、所定のパターンは、２０Ｈｚから２０ｋＨｚの信号であり、出力部は、所定のパターンの信号により変調された光を復調して得られる２０Ｈｚから２０ｋＨｚの可聴音を出力することができる。
【００１４】
本発明の他の観点は、油検出方法としての観点である。すなわち、本発明の油検出方法は、水面に浮遊する油を検出する油検出装置が行う油検出方法であって、投光部が、所定のパターンにより変調された所定の波長の光を照射するステップを実行し、照射領域整形手段が、投光部から照射される光を線状に整形するステップを実行し、受光部が、投光部から照射される光の波長とは異なる波長であり所定のパターンにより変調された光を受光するステップを実行し、出力部が、受光部が受光した旨を油検出結果として出力するステップを実行するものである。
【００１５】
さらに、首振り機構部が、照射領域整形手段により照射された線状の光の照射領域が当該線状の光の照射領域に直交する方向に往復運動するように投光部を首振り状態とする首振りステップを実行することができる。
【００１６】
さらに、波長変更手段が、投光部が照射する光の波長および受光部が受光する光の波長をそれぞれ変更可能とする波長変更ステップを実行することができる。
【００１７】
また、所定のパターンは、２０Ｈｚから２０ｋＨｚの信号であり、出力部が、所定のパターンの信号により変調された光を復調して得られる２０Ｈｚから２０ｋＨｚの可聴音を出力することにより油検出結果を出力するステップを実行することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ごく狭い水路において油を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る油検出装置のブロック構成図である。
【図２】図１のＡＳＫ変調回路が出力するＡＳＫ変調されたレーザダイオード（ＬＤ）駆動信号を説明するための図である。
【図３】図１のラインレンズを説明するための図である。
【図４】油に照射される励起光の波長とこの励起光を吸収して油が発する蛍光光の波長とを示す図である。
【図５】図１の投光部および蛍光検出部が排水ピットの水路上に配設されている状態を示す図である。
【図６】本発明の第二の実施の形態に係る投光部の首振り機構部を示す図である。
【図７】本発明の第三の実施の形態に係る油検出装置のブロック構成図である。
【図８】本発明の第四の実施の形態に係る油検出装置のブロック構成図である。
【図９】図８の油検出装置の使用形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（本発明の第一の実施の形態に係る油検出装置１について）
本発明の第一の実施の形態に係る油検出装置１の構成について図１を参照して説明する。油検出装置１は、レーザダイオード（以下ではＬＤと記す）制御＆信号演算部１０、ＡＳＫ(Amplitude Shift Keying)変調回路１１、ＬＤ駆動回路１２、投光部１３、蛍光検出部１４、共振・高周波増幅回路１５、検波回路１６、低周波増幅回路１７およびトーンデコーダ回路１８を有する。さらに、投光部１３は、ＬＤ１９およびラインレンズ（請求項でいう照射領域整形手段）２０を有する。また、蛍光検出部１４は、蛍光フィルタ２１を有する。
【００２１】
ＬＤ制御＆信号演算部１０は、たとえば、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、メモリ、入出力ポートなどにより構成される。なお、ＣＰＵの代わりにＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)などでもよい。ＬＤ制御＆信号演算部１０は、ユーザからの操作入力を受け付けて油検出装置１における油検出の処理を起動させる。ＬＤ制御＆信号演算部１０は、油検出装置１を起動させると後述するＡＳＫ変調回路１１を制御することによりＡＳＫ変調信号を発生させる。
【００２２】
また、ＬＤ制御＆信号演算部１０は、油検出装置１の油検出の結果を出力する。この出力形態として、たとえば液晶表示装置、有機ＥＬ( Electro Luminescence)表示装置などのディスプレイ装置へ検出結果をテキストデータ、画像データまたは図形データなどにより表示する。あるいは、出力形態として、紙面に検出結果を示すテキスト、画像、図形などを印刷する。あるいは、出力形態として、スピーカまたはヘッドホン（またはイヤホン）などに検出結果を音声データで出力する。なお、この音声データは、「油を検出しました。」などの合成音声によるメッセージである。あるいは、この音声データは、「ピー」という単純な発振音である。この単純な発振音の場合は、後述するトーンデコーダ回路１８の出力信号をそのまま出力しても「ピー」という発振音としてユーザが耳で聴くことができる。または、ＬＤ制御＆信号演算部１０は、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)などのランプを点灯もしくは点滅させることにより、油検出装置１が油を検出したことを報知してもよい。
【００２３】
ＡＳＫ変調回路１１は、後段のＬＤ駆動回路１２に対してＡＳＫ変調されたＬＤ駆動信号を出力する。ＡＳＫ変調回路１１は、図２に示すように、発振器３０および変調器３１を有する。発振器３０は、搬送波として、たとえば５００ｋＨｚの正弦波信号を発振する。変調器３１は、図２に示すように、発振器３０が発振する搬送波を、たとえば１．９５３ｋＨｚの信号である送信データにより変調する。これにより、変調器３１からＬＤ駆動信号が出力される。
【００２４】
なお、発振器３０が発振する搬送波の周波数としては、たとえば５０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚを想定している。また、送信データの信号の周波数としては、たとえば２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚを想定している。ここでは、搬送波の周波数を５００ｋＨｚ、送信データの信号の周波数を１．９５３ｋＨｚとして説明するが、各周波数をこれに限定するものではない。
【００２５】
ＬＤ駆動回路１２は、ＡＳＫ変調回路１１から出力されるＬＤ駆動信号に基づき投光部１３内のＬＤ１９を駆動させる。すなわち、ＬＤ駆動回路１２は、投光部１３内のＬＤ１９を１．９５３ｋＨｚの周期で５００ｋＨｚの点滅を繰り返すように駆動させる。
【００２６】
投光部１３は、筐体内にＬＤ１９が配設される。また、投光部３０の筐体には、ラインレンズ２０が取り付けられている。ラインレンズ２０は、図３に示すように、ＬＤ１９から照射される点光源の光を集光して線状の照射領域２４を得るための光学レンズである。なお、ＬＤ駆動回路１２内には、図３に示すように、ＬＤ駆動信号によりスイッチングを行うスイッチング回路２２が設けられている。また、電池２３は、油検出装置１の電源でありＬＤ１９にも電源を供給している。
【００２７】
蛍光検出部１４は、ごく弱い蛍光（たとえば１フォトン）であっても検出可能であるように、高い感度を有する光電子増倍管もしくは複数のアバランシェダイオードで構成された光検出素子であるＭＰＰＣ(Multi-Pixel Photon Counter)である。さらに、蛍光検出部１４は、蛍光フィルタ２１を有し、所望する波長（たとえば４３６ｎｍ（ナノメーター））の蛍光のみを選択的に受光可能としている。なお、蛍光検出部１４は、図３で示した線状の照射領域２４における蛍光を検出するものである。しかしながら蛍光検出部１４の検出範囲までもが線状である必要はなく、たとえば円形状であってもよい。
【００２８】
共振・高周波増幅回路１５は、蛍光検出部１４から出力される信号成分のうちで５００ｋＨｚの高周波成分に限定して増幅する。すなわち、共振・高周波増幅回路１５は、５００ｋＨｚの搬送波の信号成分に共振して増幅を行う。これにより、共振・高周波増幅回路１５は、所望する蛍光成分を雑音成分などの他の信号成分と分離して増幅することができる。
【００２９】
検波回路１６は、共振・高周波増幅回路１５が増幅した搬送波の信号成分から送信データである１．９５３ｋＨｚの信号を復調する。なお、検波回路１６は、送信データである１．９５３ｋＨｚの信号以外は検波（すなわち復調）しない。
【００３０】
このように、蛍光フィルタ２１によって、所望する波長（たとえば４３６ｎｍ）の蛍光のみを選択的に受光し、共振・高周波増幅回路１５によって、所望する高周波成分（たとえば５００ｋＨｚ）を有する蛍光のみを選択的に増幅し、検波回路１６によって、所望する周波数（たとえば１．９５３ｋＨｚ）の信号を有する蛍光のみを選択的に抽出することができる。したがって、所望する蛍光以外の外乱光については３重に高い精度で除去することができる。
【００３１】
低周波増幅回路１７は、検波回路１６が抽出した１．９５３ｋＨｚの信号である送信データの信号成分を増幅する。
【００３２】
トーンデコーダ回路１８は、低周波増幅回路１７が増幅した１．９５３ｋＨｚの信号である送信データを音声データとして抽出する。なお、一般的に人間の可聴周波数は、２０Ｈｚから２０ｋＨｚくらいといわれる。よって、１．９５３ｋＨｚの送信データは、これを音声データに変換した場合、そのまま人間の可聴周波数になる。
【００３３】
したがって、前述したように、ＬＤ制御＆信号演算部１０において、トーンデコーダ回路１８が抽出した音声データをそのまま出力しても「ピー」という発振音として人間が聴くことができる。よって、この発振音をもって検出結果出力としてもよい。
【００３４】
なお、請求項における投光部は、単に投光部１３のことではなく、ＬＤ制御＆信号演算部１０、ＡＳＫ変調回路１１、ＬＤ駆動回路１２およびＬＤ１９が協働して成立する。また、請求項における受光部は、単に蛍光検出部１４のことではなく、蛍光検出部１４、共振・高周波増幅回路１５、検波回路１６および蛍光フィルタ２１が協働して成立する。あるいは、請求項における受光部に、低周波増幅回路１７まで含めてもよい。また、請求項でいう出力部は、トーンデコーダ回路１８およびＬＤ制御＆信号演算部１０が協働して成立する。あるいは、請求項でいう出力部に、低周波増幅回路１７まで含めてもよい。
【００３５】
（油検出装置１の油検出の動作について）
次に、油検出装置１の油検出の動作について図１〜図５を参照して説明する。油検出装置１は、図１および図５に示すように、排水ピット５０を流れる水の水面４０に浮遊する油４１を検出するものである。油４１は、多環芳香族炭化水素などの鉱物油を想定している。油４１は、図４に示すように、波長４０５ｎｍ付近の励起光を吸収して波長４３６ｎｍ付近の蛍光光を発することが知られている。なお、図４では、説明を分り易くするために、励起光の光強度と比較した蛍光の光強度を実際よりも大きく描いてある。
【００３６】
油検出装置１は、図１および図５に示すように、排水ピット５０の上部に配設される。投光部１３から励起光が、排水ピット５０を流れる水の水面４０上の線状の照射領域２４に照射される。照射領域２４の長さは、排水ピット５０の横幅以上であることが好ましい。これにより、照射領域２４は、排水ピット５０を流れる水の水面４０を横切るようにして漏れなく励起光を照射することができる。
【００３７】
ここで、油４１が水面に存在すると、油４１は水面４０を流れるため、必ず照射領域２４を横切る。これにより、油４１は投光部１３から照射された励起光を吸収して蛍光（波長４３６ｎｍ付近の蛍光）を発する。油４１が発した蛍光は、蛍光フィルタ２１を透過したものだけが蛍光検出部１４によって捉えられる。このときに、油４１が発した蛍光は散乱光であるため、あらゆる角度に照射される。したがって、たとえば水面４０が波打っていたとしても、油４１から発生された蛍光の少なくとも一部は、蛍光検出部１４（の蛍光フィルタ２１）に入射するので、蛍光検出部１４は、油４１が発する蛍光を捉えることができる。
【００３８】
蛍光検出部４１に捉えられた蛍光は、５００ｋＨｚの高周波成分を含んでいる場合に限り共振・高周波増幅回路１５によって増幅される。共振・高周波増幅回路１５によって増幅された５００ｋＨｚの高周波成分を含む蛍光は、検波回路１６によって検波される。このとき検波回路１６は、１．９５３ｋＨｚの信号以外の信号については検波（抽出）しない。これにより、５００ｋＨｚの高周波成分を含む蛍光であっても１．９５３ｋＨｚの信号以外の信号である場合には、検波回路１６による検波は行われない。これにより水面４０からの所望する蛍光以外の雑音成分を除去することができる。このように蛍光フィルタ２１、共振・高周波増幅回路１５および検波回路１６の３つによって所望する蛍光以外の雑音成分を高い精度で除去することができる。
【００３９】
検波回路１６が抽出した１．９５３ｋＨｚの信号は、低周波増幅回路１７によって増幅される。低周波増幅回路１７によって増幅された１．９５３ｋＨｚの信号は、トーンデコーダ回路１８に入力されて音声データとしてＬＤ制御＆信号演算部１０に入力される。
【００４０】
ＬＤ制御＆信号演算部１０は、蛍光検出の結果出力としてトーンデコーダ回路１８から入力された音声データをそのまま出力してもよいし、あるいは、トーンデコーダ回路１８から音声データが入力されたことを契機として、ディスプレイ装置（不図示）に油を検出した旨の表示を行ってもよい。もしくは、トーンデコーダ回路１８から音声データが入力されたことを契機として、スピーカ（またはヘッドホンもしくはイヤホン）から油を検出した旨の音声メッセージ（「油を検出しました。」など）を送出してもよい。または、ＬＤ制御＆信号演算部１０は、トーンデコーダ回路１８から音声データが入力されたことを契機として、ＬＥＤなどのランプを点灯もしくは点滅させることにより、油検出装置１が油を検出した旨を報知してもよい。
【００４１】
（本発明の第二の実施の形態に係る投光部１３Ａについて）
次に、本発明の第二の実施の形態に係る投光部１３Ａについて図６を参照して説明する。投光部１３Ａは、図６に示すように、線状の光の照射領域２４が照射領域２４に直交する方向に往復運動するように投光部１３Ａを首振り状態とする首振り機構部６０を有する。なお、首振り機構部６０の詳細な構成の説明は省略するが、たとえば自動車のワイパーの往復運動機構あるいは扇風機などの首振り機構を応用することによって実現できる。
【００４２】
これによれば、たとえば排水ピット５０において、水面４０の流速が著しく小さく、図５に示す投光部１３による照射領域２４の上流に油４１があるが照射領域２４に到達するまでには長い時間を要するような場合を想定する。このような場合、図６に示すように、投光部１３Ａを首振り状態にすることによって、投光部１３と比較して投光部１３Ａは、水面４０の広い面積に対して励起光を照射することができる。これにより、排水ピット５０において、水面４０の流速が著しく小さい場合でも油４１を投光部１３と比較して素早く検出することができる。なお、蛍光検出部１４は、投光部１３Ａが首振り状態によって励起光を照射する面積の全てが蛍光検出部１４の検出範囲に含まれるように配設する。
【００４３】
（本発明の第三の実施の形態に係る油検出装置１Ａについて）
次に、本発明の第三の実施の形態に係る油検出装置１Ａについて図７を参照して説明する。油検出装置１Ａは、油検出装置１とは一部が異なる。以下では、油検出装置１と同一または同種の部材には同一または同一系の符号（同じ番号に“Ａ”または“Ｂ”等を添えた符号）を付してその説明を省略または簡略化し、主に異なる部材について説明する。
【００４４】
油検出装置１Ａは、ＬＤ制御＆信号演算部１０Ａに波長テーブル７０を有する。波長テーブル７０には、複数の油種♯１，♯２，♯３に対応する励起光および蛍光の波長が記録されている。ＬＤ制御＆信号演算部１０Ａは、波長テーブル７０を参照し、ユーザが設定した油種♯１，♯２，♯３に対応する励起光および蛍光の波長を認識して投光部１３Ｂおよび蛍光検出部１４Ａが扱う波長を設定する。請求項でいう波長変更手段は、波長テーブル７０に対応する。なお、波長テーブル７０を省略し、励起光および蛍光の波長の数値をユーザが直接的に操作入力によってＬＤ制御＆信号演算部１０Ａに設定してもよい。この場合、請求項でいう波長変更手段は、ＬＤ制御＆信号演算部１０Ａ自体になる。
【００４５】
投光部１３Ｂは、複数の油種♯１，♯２，♯３の励起光に対応する複数のＬＤ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ（図ではａ，ｂ，ｃと記す）を有する。そして、ＬＤ制御＆信号演算部１０Ａは、投光部１３Ｂに対し、どの波長に対応するＬＤ１９ａ，１９ｂ，１９ｃを選択するかを指示する。投光部１３Ｂは、ＬＤ制御＆信号演算部１０Ａからの指示に基づき、指示されたＬＤ１９ａ，１９ｂ，１９ｃを選択して励起光の光源とする。
【００４６】
なお、１つのＬＤ１９により複数の波長の励起光が照射可能であるならば、単一のＬＤ１９のみを有してもよい。あるいは、投光部１３Ｂは、単一波長の単一のＬＤ１９を有し、このＬＤ１９の光の波長を変換するための複数のフィルタを設け、ＬＤ制御＆信号演算部１０Ａからの指示によってこの複数のフィルタのいずれかを選択して設定するようにしてもよい。
【００４７】
このときに、投光部１３Ｂにおいて複数のフィルタの中から１つのフィルタを選択して設定する方法はどのような方法でもよい。たとえばフィルタがモータなどによって機械的に移動することにより所定の波長のフィルタが所定の位置にセットされるようにしてもよい。
【００４８】
また、蛍光検出部１４は、複数の油種♯１，♯２，♯３の蛍光に対応する複数の蛍光フィルタ２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ（図ではｄ，ｅ，ｆと記す）を有する。そして、ＬＤ制御＆信号演算部１０Ａは、蛍光検出部１４に対し、どの波長に対する蛍光フィルタ２１ｄ，２１ｅ，２１ｆを選択して設定するかを指示する。蛍光検出部１４は、ＬＤ制御＆信号演算部１０Ａからの指示に基づき、指示された蛍光フィルタ２１ｄ，２１ｅ，２１ｆを選択して設定する。
【００４９】
なお、複数の蛍光フィルタ２１ｄ，２１ｅ，２１ｆの中から１つの蛍光フィルタ２１ｄ，２１ｅ，２１ｆを選択して設定する方法はどのような方法でもよい。たとえば蛍光フィルタ２１ｄ，２１ｅ，２１ｆがモータなどによって機械的に移動することにより所定の波長の蛍光フィルタ２１ｄ，２１ｅ，２１ｆが所定の位置にセットされるようにしてもよい。あるいは、複数の蛍光フィルタ２１ｄ，２１ｅ，２１ｆにそれぞれ受光部（不図示）を設けておき、これら複数の蛍光フィルタ２１ｄ，２１ｅ，２１ｆおよび受光部（不図示）のセットを電気的に切替えることにより所定の波長の蛍光フィルタ２１ｄ，２１ｅ，２１ｆが設定されるようにしてもよい。
【００５０】
このようにして、油検出装置１Ａでは、複数の油種の検出に対応することができる。図７の波長テーブル７０の例では、最上段の油種♯１が第一の実施の形態で説明した多環芳香族炭化水素と呼ばれる鉱物油の波長の組合せになっている。
【００５１】
（本発明の第四の実施の形態に係る油検出装置１Ｂについて）
次に、本発明の第四の実施の形態に係る油検出装置１Ｂについて図８および図９を参照して説明する。油検出装置１Ｂは、油検出装置１とは一部が異なる。以下では、油検出装置１と同一または同種の部材には同一または同一系の符号を付してその説明を省略または簡略化し、主に異なる部材について説明する。
【００５２】
油検出装置１Ｂは、油検出装置１をハンディタイプとして構成した例である。回路部８０内には、図１に示す各部（ＬＤ制御＆信号演算部１０、ＡＳＫ変調回路１１、ＬＤ駆動回路１２、共振・高周波増幅回路１５、検波回路１６、低周波増幅回路１７、トーンデコーダ回路１８）が設けられている。そして、図９に示すように、投光部１３および蛍光検出部１４が回路部８０と共にユーザが片手で把持できるコンパクトな筐体８１内に収納されている。さらに、回路部８０にはヘッドホン８２が接続されており、油４１の検出結果としての音声データ（発振音など）が出力される。すなわちヘッドホン８２は、回路部８０内のＬＤ制御＆信号演算部１０に相当する回路に接続されている。
【００５３】
図９に示すように、油検出装置１Ｂによれば、ユーザは、油検出装置１Ｂの筐体８１を手に持ち、壁面９０に対して投光部１３から励起光を照射する。このとき、壁面９０に油４１が存在すると、油４１は励起光を吸収して蛍光を発する。この蛍光は、蛍光検出部１４によって受光され、回路部８０により音声データとしてヘッドホン８２に出力される。ユーザは、ヘッドホン８２から出力される音声データを耳で聴くことにより、壁面９０上に付着した油４１を検出することができる。なお、検出対象は、壁面９０の代わりに水面４０であってもよい。
【００５４】
また、ヘッドホンの代わりに、ディスプレイによる表示あるいはＬＥＤなどの表示灯の点灯または点滅を用いて検出結果を出力してもよい。
【００５５】
（本発明の実施の形態に係る効果について）
油検出装置１は、所定のパターンにより変調された所定の波長の励起光を線状に照射し、励起光とは異なる波長であり所定のパターンにより変調された蛍光を受光し、受光したことを表示することにより、ごく狭い水路において油を検出することができる。
【００５６】
特に、励起光を線状に照射することにより、排水ピットなどの狭い水路を横切るように励起光を照射することができる。これにより、水路の幅の全域にわたり確実に油検出を行うことができ、油４１を見逃すことがないようにできる。
【００５７】
また、所定の波長であり所定のパターンにより変調された蛍光を受光するので、所望する蛍光以外の外乱光の影響を除去することができる。
【００５８】
さらに、ラインレンズ２０により照射された線状の照射領域に直交する方向に往復運動するように投光部１３Ａを首振り状態とすることにより、たとえば著しく流速の小さい水路などにおいても素早く油４１を検出することができる。
【００５９】
また、油検出装置１Ａでは、投光部１３Ｂが照射する励起光の波長および蛍光検出部１４が受光する蛍光の波長をそれぞれ変更可能とすることにより、複数の油種に対応することができ、ユーザの幅広いニーズに対応することができる。
【００６０】
また、油検出装置１Ｂは、ハンディタイプとしてユーザが持ち運びできる。これにより、様々なものを検出対象とすることができ、ユーザの幅広いニーズに対応することができる。
【００６１】
（プログラムを用いた実施の形態について）
また、油検出装置１，１Ａ，１Ｂの各部（ＬＤ制御＆信号演算部１０，１０Ａ、ＡＳＫ変調回路１１、ＬＤ駆動回路１２、共振・高周波増幅回路１５、検波回路１６、低周波増幅回路１７、トーンデコーダ回路１８）は、所定のプログラムにより動作する汎用の情報処理装置によって構成されてもよい。例えば、汎用の情報処理装置は、メモリ、ＣＰＵ、入出力ポートなどを有する。汎用の情報処理装置のＣＰＵは、メモリなどから所定のプログラムとして制御プログラムを読み込んで実行する。これにより、汎用の情報処理装置には、油検出装置１，１Ａ，１Ｂの各部の機能が実現される。また、その他の機能についてもソフトウェアにより実現可能な機能については汎用の情報処理装置とプログラムとによって実現することができる。なお、上述したＣＰＵの代わりにＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰなどを用いてもよい。
【００６２】
なお、汎用の情報処理装置が実行する制御プログラムは、油検出装置１，１Ａ，１Ｂの出荷前に、汎用の情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであっても、油検出装置１，１Ａ，１Ｂの出荷後に、汎用の情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであってもよい。また、制御プログラムの一部が、油検出装置１，１Ａ，１Ｂの出荷後に、汎用の情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであってもよい。油検出装置１，１Ａ，１Ｂの出荷後に、汎用の情報処理装置のメモリなどに記憶される制御プログラムは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に記憶されているものをインストールしたものであっても、インターネットなどの伝送媒体を介してダウンロードしたものをインストールしたものであってもよい。
【００６３】
また、制御プログラムは、汎用の情報処理装置によって直接実行可能なものだけでなく、ハードディスクなどにインストールすることによって実行可能となるものも含む。また、圧縮されたり、暗号化されたりしたものも含む。
【００６４】
このように、汎用の情報処理装置とプログラムによって油検出装置１，１Ａ，１Ｂの機能を実現することにより、大量生産や仕様変更（または設計変更）に対して柔軟に対応可能となる。
【００６５】
（その他の実施の形態）
本発明の実施の形態は、その要旨を逸脱しない限り様々に変更が可能である。たとえば上述の実施の形態では、ラインレンズ２０を用いてＬＤ１９から照射される光を線状に整形したが、ラインレンズ２０を用いる以外にも様々な方法によって線状の照射領域を形成可能である。たとえば複数のＬＤを一例に配列し、一例に配列されたＬＤの照射方向の前面に細長い隙間を有するスリットを設けることによっても線状の照射領域を形成できる。
【００６６】
また、たとえば上述の実施の形態では、搬送波を５００ｋＨｚとして説明したが、搬送波は、５０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの周波数範囲の中で設定することができる。また、送信データの信号を１．９５３ｋＨｚとして説明したが、送信データの信号は、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの周波数範囲の中で設定することができる。また、これ以外の周波数でも、外乱光の影響を除去できるならばどのような周波数であってもよい。
【００６７】
また、上述の実施の形態では、ＡＳＫ変調の例を説明したが、変調方式は、ＡＳＫ変調以外でもよい。たとえばＡＤＫ変調の代わりにＦＳＫ(Frequency Shift Keying)変調あるいはＰＳＫ(Phase Shift Keying)変調などでもよい。
【００６８】
また、上述の実施の形態では、トーンデコーダ回路１８は人間の可聴周波数領域の音声データを出力するとして説明したが、人間の可聴周波数領域以外であってもＬＤ制御＆信号演算部１０，１０Ａがトーンデコーダ回路１８からの出力の有無を判別できるのであればどのような周波数であってもよい。
【００６９】
また、１つの油検出装置１，１Ａが複数の投光部１３，１３Ａおよび蛍光検出部１４の組合せを有するようにしてもよい。これによれば、排水ピット５０の水路上の複数箇所に投光部１３，１３Ａおよび蛍光検出部１４のセットを配設し、複数箇所で油検出を行うことができる。その他にも１つのＬＤ制御＆信号演算部１０，１０Ａを複数の油検出装置１，１Ａが共有するなど、油検出装置１，１Ａの構成要素の一部を複数の油検出装置１，１Ａで共有するようにしてもよい。
【００７０】
また、首振り機構部６０を有する投光部１３Ａの他に、投光部１３Ａの線状の照射領域２４と直交する方向に照射領域２４を有するもう１つの首振り機構部６０を有する投光部１３Ａを配設し、直交する２つの照射領域２４上で蛍光を検出した際の２つの照射領域２４の交点位置を求めることによって、油４１が検出された水面４０上の位置を求めるようにしてもよい。この構成は、水面４０の流速が著しく小さいか零である場合に油４１の水面４０上の位置を特定する上で有用である。
【符号の説明】
【００７１】
１，１Ａ，１Ｂ…油検出装置、１０，１０Ａ…ＬＤ制御＆信号演算部（投光部の一部、出力部の一部）、１３，１３Ａ…投光部、１４，１４Ａ…蛍光検出部（受光部の一部）、１５…共振・高周波増幅回路（受光部の一部）、１８…トーンデコーダ回路（出力部の一部）、２０…ラインレンズ（照射領域整形手段）、２１，２１Ａ…蛍光フィルタ（受光部の一部）、６０…首振り機構部、７０…波長テーブル（波長変更手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油検出装置および油検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川や海への油の流出は、自然環境に重大な悪影響を与える要因となるため、厳重に監視するべきものである。このような油の流出を監視するために、たとえば特許文献１には、主に海面に浮遊する油を検出する油検出装置が開示されている。また、たとえば特許文献２には、主に河川や湖沼に浮遊する油を検出する油検出装置が開示されている。
【０００３】
特許文献１，２の油検出装置では、いずれも光源から水面に照射した光を油が吸収して発した蛍光を検出することにより、水面に浮遊する油を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２７５１３５号公報
【特許文献２】特開２００２−２１４１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の油検出装置は、海面、河川または湖沼などに流出した油を検出するものである。その一方で、建物内部において、建物外部に流出する可能性がある油を検出し、建物外部への油の流出を未然に防ぎたいという要望がある。
【０００６】
たとえば電力会社の発電所あるいは変電所では多数のトランスを使用している。これらの多数のトランスでは、絶縁油として多環芳香族炭化水素などの鉱物油が使用されている。もし、トランスの筐体に錆などにより微細な孔や亀裂が生じると、絶縁油の一部が流出する可能性が生じる。
【０００７】
したがって、このような発電所内あるいは変電所内にある排水ピットにおいて、外部（河川や海）に流出する可能性がある油を検出し、外部への油の流出を未然に防ぐことはきわめて有用である。
【０００８】
しかしながら、このような要望に対し、上述した従来の油検出装置は、いずれも海面、河川または湖沼などの広大な水域を想定したものであり、従来の油検出装置を、上述した排水ピットのようにごく狭い水路に適用することは困難である。
【０００９】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、ごく狭い水路において油を確実に検出することができる油検出装置および油検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの観点は、油検出装置としての観点である。すなわち、本発明の油検出装置は、所定のパターンにより変調された所定の波長の光を照射する投光部と、投光部から照射される光を線状に整形する照射領域整形手段と、投光部から照射される光の波長とは異なる波長であり所定のパターンにより変調された光を受光する受光部と、受光部が受光した旨を油検出結果として出力する出力部と、を有するものである。
【００１１】
さらに、照射領域整形手段により照射された線状の光の照射領域が当該線状の光の照射領域に直交する方向に往復運動するように投光部を首振り状態とする首振り機構部を有することができる。
【００１２】
さらに、投光部が照射する光の波長および受光部が受光する光の波長をそれぞれ変更可能とする波長変更手段を有することができる。
【００１３】
また、所定のパターンは、２０Ｈｚから２０ｋＨｚの信号であり、出力部は、所定のパターンの信号により変調された光を復調して得られる２０Ｈｚから２０ｋＨｚの可聴音を出力することができる。
【００１４】
本発明の他の観点は、油検出方法としての観点である。すなわち、本発明の油検出方法は、水面に浮遊する油を検出する油検出装置が行う油検出方法であって、投光部が、所定のパターンにより変調された所定の波長の光を照射するステップを実行し、照射領域整形手段が、投光部から照射される光を線状に整形するステップを実行し、受光部が、投光部から照射される光の波長とは異なる波長であり所定のパターンにより変調された光を受光するステップを実行し、出力部が、受光部が受光した旨を油検出結果として出力するステップを実行するものである。
【００１５】
さらに、首振り機構部が、照射領域整形手段により照射された線状の光の照射領域が当該線状の光の照射領域に直交する方向に往復運動するように投光部を首振り状態とする首振りステップを実行することができる。
【００１６】
さらに、波長変更手段が、投光部が照射する光の波長および受光部が受光する光の波長をそれぞれ変更可能とする波長変更ステップを実行することができる。
【００１７】
また、所定のパターンは、２０Ｈｚから２０ｋＨｚの信号であり、出力部が、所定のパターンの信号により変調された光を復調して得られる２０Ｈｚから２０ｋＨｚの可聴音を出力することにより油検出結果を出力するステップを実行することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ごく狭い水路において油を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る油検出装置のブロック構成図である。
【図２】図１のＡＳＫ変調回路が出力するＡＳＫ変調されたレーザダイオード（ＬＤ）駆動信号を説明するための図である。
【図３】図１のラインレンズを説明するための図である。
【図４】油に照射される励起光の波長とこの励起光を吸収して油が発する蛍光光の波長とを示す図である。
【図５】図１の投光部および蛍光検出部が排水ピットの水路上に配設されている状態を示す図である。
【図６】本発明の第二の実施の形態に係る投光部の首振り機構部を示す図である。
【図７】本発明の第三の実施の形態に係る油検出装置のブロック構成図である。
【図８】本発明の第四の実施の形態に係る油検出装置のブロック構成図である。
【図９】図８の油検出装置の使用形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（本発明の第一の実施の形態に係る油検出装置１について）
本発明の第一の実施の形態に係る油検出装置１の構成について図１を参照して説明する。油検出装置１は、レーザダイオード（以下ではＬＤと記す）制御＆信号演算部１０、ＡＳＫ(Amplitude Shift Keying)変調回路１１、ＬＤ駆動回路１２、投光部１３、蛍光検出部１４、共振・高周波増幅回路１５、検波回路１６、低周波増幅回路１７およびトーンデコーダ回路１８を有する。さらに、投光部１３は、ＬＤ１９およびラインレンズ（請求項でいう照射領域整形手段）２０を有する。また、蛍光検出部１４は、蛍光フィルタ２１を有する。
【００２１】
ＬＤ制御＆信号演算部１０は、たとえば、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、メモリ、入出力ポートなどにより構成される。なお、ＣＰＵの代わりにＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)などでもよい。ＬＤ制御＆信号演算部１０は、ユーザからの操作入力を受け付けて油検出装置１における油検出の処理を起動させる。ＬＤ制御＆信号演算部１０は、油検出装置１を起動させると後述するＡＳＫ変調回路１１を制御することによりＡＳＫ変調信号を発生させる。
【００２２】
また、ＬＤ制御＆信号演算部１０は、油検出装置１の油検出の結果を出力する。この出力形態として、たとえば液晶表示装置、有機ＥＬ( Electro Luminescence)表示装置などのディスプレイ装置へ検出結果をテキストデータ、画像データまたは図形データなどにより表示する。あるいは、出力形態として、紙面に検出結果を示すテキスト、画像、図形などを印刷する。あるいは、出力形態として、スピーカまたはヘッドホン（またはイヤホン）などに検出結果を音声データで出力する。なお、この音声データは、「油を検出しました。」などの合成音声によるメッセージである。あるいは、この音声データは、「ピー」という単純な発振音である。この単純な発振音の場合は、後述するトーンデコーダ回路１８の出力信号をそのまま出力しても「ピー」という発振音としてユーザが耳で聴くことができる。または、ＬＤ制御＆信号演算部１０は、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)などのランプを点灯もしくは点滅させることにより、油検出装置１が油を検出したことを報知してもよい。
【００２３】
ＡＳＫ変調回路１１は、後段のＬＤ駆動回路１２に対してＡＳＫ変調されたＬＤ駆動信号を出力する。ＡＳＫ変調回路１１は、図２に示すように、発振器３０および変調器３１を有する。発振器３０は、搬送波として、たとえば５００ｋＨｚの正弦波信号を発振する。変調器３１は、図２に示すように、発振器３０が発振する搬送波を、たとえば１．９５３ｋＨｚの信号である送信データにより変調する。これにより、変調器３１からＬＤ駆動信号が出力される。
【００２４】
なお、発振器３０が発振する搬送波の周波数としては、たとえば５０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚを想定している。また、送信データの信号の周波数としては、たとえば２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚを想定している。ここでは、搬送波の周波数を５００ｋＨｚ、送信データの信号の周波数を１．９５３ｋＨｚとして説明するが、各周波数をこれに限定するものではない。
【００２５】
ＬＤ駆動回路１２は、ＡＳＫ変調回路１１から出力されるＬＤ駆動信号に基づき投光部１３内のＬＤ１９を駆動させる。すなわち、ＬＤ駆動回路１２は、投光部１３内のＬＤ１９を１．９５３ｋＨｚの周期で５００ｋＨｚの点滅を繰り返すように駆動させる。
【００２６】
投光部１３は、筐体内にＬＤ１９が配設される。また、投光部３０の筐体には、ラインレンズ２０が取り付けられている。ラインレンズ２０は、図３に示すように、ＬＤ１９から照射される点光源の光を集光して線状の照射領域２４を得るための光学レンズである。なお、ＬＤ駆動回路１２内には、図３に示すように、ＬＤ駆動信号によりスイッチングを行うスイッチング回路２２が設けられている。また、電池２３は、油検出装置１の電源でありＬＤ１９にも電源を供給している。
【００２７】
蛍光検出部１４は、ごく弱い蛍光（たとえば１フォトン）であっても検出可能であるように、高い感度を有する光電子増倍管もしくは複数のアバランシェダイオードで構成された光検出素子であるＭＰＰＣ(Multi-Pixel Photon Counter)である。さらに、蛍光検出部１４は、蛍光フィルタ２１を有し、所望する波長（たとえば４３６ｎｍ（ナノメーター））の蛍光のみを選択的に受光可能としている。なお、蛍光検出部１４は、図３で示した線状の照射領域２４における蛍光を検出するものである。しかしながら蛍光検出部１４の検出範囲までもが線状である必要はなく、たとえば円形状であってもよい。
【００２８】
共振・高周波増幅回路１５は、蛍光検出部１４から出力される信号成分のうちで５００ｋＨｚの高周波成分に限定して増幅する。すなわち、共振・高周波増幅回路１５は、５００ｋＨｚの搬送波の信号成分に共振して増幅を行う。これにより、共振・高周波増幅回路１５は、所望する蛍光成分を雑音成分などの他の信号成分と分離して増幅することができる。
【００２９】
検波回路１６は、共振・高周波増幅回路１５が増幅した搬送波の信号成分から送信データである１．９５３ｋＨｚの信号を復調する。なお、検波回路１６は、送信データである１．９５３ｋＨｚの信号以外は検波（すなわち復調）しない。
【００３０】
このように、蛍光フィルタ２１によって、所望する波長（たとえば４３６ｎｍ）の蛍光のみを選択的に受光し、共振・高周波増幅回路１５によって、所望する高周波成分（たとえば５００ｋＨｚ）を有する蛍光のみを選択的に増幅し、検波回路１６によって、所望する周波数（たとえば１．９５３ｋＨｚ）の信号を有する蛍光のみを選択的に抽出することができる。したがって、所望する蛍光以外の外乱光については３重に高い精度で除去することができる。
【００３１】
低周波増幅回路１７は、検波回路１６が抽出した１．９５３ｋＨｚの信号である送信データの信号成分を増幅する。
【００３２】
トーンデコーダ回路１８は、低周波増幅回路１７が増幅した１．９５３ｋＨｚの信号である送信データを音声データとして抽出する。なお、一般的に人間の可聴周波数は、２０Ｈｚから２０ｋＨｚくらいといわれる。よって、１．９５３ｋＨｚの送信データは、これを音声データに変換した場合、そのまま人間の可聴周波数になる。
【００３３】
したがって、前述したように、ＬＤ制御＆信号演算部１０において、トーンデコーダ回路１８が抽出した音声データをそのまま出力しても「ピー」という発振音として人間が聴くことができる。よって、この発振音をもって検出結果出力としてもよい。
【００３４】
なお、請求項における投光部は、単に投光部１３のことではなく、ＬＤ制御＆信号演算部１０、ＡＳＫ変調回路１１、ＬＤ駆動回路１２およびＬＤ１９が協働して成立する。また、請求項における受光部は、単に蛍光検出部１４のことではなく、蛍光検出部１４、共振・高周波増幅回路１５、検波回路１６および蛍光フィルタ２１が協働して成立する。あるいは、請求項における受光部に、低周波増幅回路１７まで含めてもよい。また、請求項でいう出力部は、トーンデコーダ回路１８およびＬＤ制御＆信号演算部１０が協働して成立する。あるいは、請求項でいう出力部に、低周波増幅回路１７まで含めてもよい。
【００３５】
（油検出装置１の油検出の動作について）
次に、油検出装置１の油検出の動作について図１〜図５を参照して説明する。油検出装置１は、図１および図５に示すように、排水ピット５０を流れる水の水面４０に浮遊する油４１を検出するものである。油４１は、多環芳香族炭化水素などの鉱物油を想定している。油４１は、図４に示すように、波長４０５ｎｍ付近の励起光を吸収して波長４３６ｎｍ付近の蛍光光を発することが知られている。なお、図４では、説明を分り易くするために、励起光の光強度と比較した蛍光の光強度を実際よりも大きく描いてある。
【００３６】
油検出装置１は、図１および図５に示すように、排水ピット５０の上部に配設される。投光部１３から励起光が、排水ピット５０を流れる水の水面４０上の線状の照射領域２４に照射される。照射領域２４の長さは、排水ピット５０の横幅以上であることが好ましい。これにより、照射領域２４は、排水ピット５０を流れる水の水面４０を横切るようにして漏れなく励起光を照射することができる。
【００３７】
ここで、油４１が水面に存在すると、油４１は水面４０を流れるため、必ず照射領域２４を横切る。これにより、油４１は投光部１３から照射された励起光を吸収して蛍光（波長４３６ｎｍ付近の蛍光）を発する。油４１が発した蛍光は、蛍光フィルタ２１を透過したものだけが蛍光検出部１４によって捉えられる。このときに、油４１が発した蛍光は散乱光であるため、あらゆる角度に照射される。したがって、たとえば水面４０が波打っていたとしても、油４１から発生された蛍光の少なくとも一部は、蛍光検出部１４（の蛍光フィルタ２１）に入射するので、蛍光検出部１４は、油４１が発する蛍光を捉えることができる。
【００３８】
蛍光検出部４１に捉えられた蛍光は、５００ｋＨｚの高周波成分を含んでいる場合に限り共振・高周波増幅回路１５によって増幅される。共振・高周波増幅回路１５によって増幅された５００ｋＨｚの高周波成分を含む蛍光は、検波回路１６によって検波される。このとき検波回路１６は、１．９５３ｋＨｚの信号以外の信号については検波（抽出）しない。これにより、５００ｋＨｚの高周波成分を含む蛍光であっても１．９５３ｋＨｚの信号以外の信号である場合には、検波回路１６による検波は行われない。これにより水面４０からの所望する蛍光以外の雑音成分を除去することができる。このように蛍光フィルタ２１、共振・高周波増幅回路１５および検波回路１６の３つによって所望する蛍光以外の雑音成分を高い精度で除去することができる。
【００３９】
検波回路１６が抽出した１．９５３ｋＨｚの信号は、低周波増幅回路１７によって増幅される。低周波増幅回路１７によって増幅された１．９５３ｋＨｚの信号は、トーンデコーダ回路１８に入力されて音声データとしてＬＤ制御＆信号演算部１０に入力される。
【００４０】
ＬＤ制御＆信号演算部１０は、蛍光検出の結果出力としてトーンデコーダ回路１８から入力された音声データをそのまま出力してもよいし、あるいは、トーンデコーダ回路１８から音声データが入力されたことを契機として、ディスプレイ装置（不図示）に油を検出した旨の表示を行ってもよい。もしくは、トーンデコーダ回路１８から音声データが入力されたことを契機として、スピーカ（またはヘッドホンもしくはイヤホン）から油を検出した旨の音声メッセージ（「油を検出しました。」など）を送出してもよい。または、ＬＤ制御＆信号演算部１０は、トーンデコーダ回路１８から音声データが入力されたことを契機として、ＬＥＤなどのランプを点灯もしくは点滅させることにより、油検出装置１が油を検出した旨を報知してもよい。
【００４１】
（本発明の第二の実施の形態に係る投光部１３Ａについて）
次に、本発明の第二の実施の形態に係る投光部１３Ａについて図６を参照して説明する。投光部１３Ａは、図６に示すように、線状の光の照射領域２４が照射領域２４に直交する方向に往復運動するように投光部１３Ａを首振り状態とする首振り機構部６０を有する。なお、首振り機構部６０の詳細な構成の説明は省略するが、たとえば自動車のワイパーの往復運動機構あるいは扇風機などの首振り機構を応用することによって実現できる。
【００４２】
これによれば、たとえば排水ピット５０において、水面４０の流速が著しく小さく、図５に示す投光部１３による照射領域２４の上流に油４１があるが照射領域２４に到達するまでには長い時間を要するような場合を想定する。このような場合、図６に示すように、投光部１３Ａを首振り状態にすることによって、投光部１３と比較して投光部１３Ａは、水面４０の広い面積に対して励起光を照射することができる。これにより、排水ピット５０において、水面４０の流速が著しく小さい場合でも油４１を投光部１３と比較して素早く検出することができる。なお、蛍光検出部１４は、投光部１３Ａが首振り状態によって励起光を照射する面積の全てが蛍光検出部１４の検出範囲に含まれるように配設する。
【００４３】
（本発明の第三の実施の形態に係る油検出装置１Ａについて）
次に、本発明の第三の実施の形態に係る油検出装置１Ａについて図７を参照して説明する。油検出装置１Ａは、油検出装置１とは一部が異なる。以下では、油検出装置１と同一または同種の部材には同一または同一系の符号（同じ番号に“Ａ”または“Ｂ”等を添えた符号）を付してその説明を省略または簡略化し、主に異なる部材について説明する。
【００４４】
油検出装置１Ａは、ＬＤ制御＆信号演算部１０Ａに波長テーブル７０を有する。波長テーブル７０には、複数の油種♯１，♯２，♯３に対応する励起光および蛍光の波長が記録されている。ＬＤ制御＆信号演算部１０Ａは、波長テーブル７０を参照し、ユーザが設定した油種♯１，♯２，♯３に対応する励起光および蛍光の波長を認識して投光部１３Ｂおよび蛍光検出部１４Ａが扱う波長を設定する。請求項でいう波長変更手段は、波長テーブル７０に対応する。なお、波長テーブル７０を省略し、励起光および蛍光の波長の数値をユーザが直接的に操作入力によってＬＤ制御＆信号演算部１０Ａに設定してもよい。この場合、請求項でいう波長変更手段は、ＬＤ制御＆信号演算部１０Ａ自体になる。
【００４５】
投光部１３Ｂは、複数の油種♯１，♯２，♯３の励起光に対応する複数のＬＤ１９ａ，１９ｂ，１９ｃ（図ではａ，ｂ，ｃと記す）を有する。そして、ＬＤ制御＆信号演算部１０Ａは、投光部１３Ｂに対し、どの波長に対応するＬＤ１９ａ，１９ｂ，１９ｃを選択するかを指示する。投光部１３Ｂは、ＬＤ制御＆信号演算部１０Ａからの指示に基づき、指示されたＬＤ１９ａ，１９ｂ，１９ｃを選択して励起光の光源とする。
【００４６】
なお、１つのＬＤ１９により複数の波長の励起光が照射可能であるならば、単一のＬＤ１９のみを有してもよい。あるいは、投光部１３Ｂは、単一波長の単一のＬＤ１９を有し、このＬＤ１９の光の波長を変換するための複数のフィルタを設け、ＬＤ制御＆信号演算部１０Ａからの指示によってこの複数のフィルタのいずれかを選択して設定するようにしてもよい。
【００４７】
このときに、投光部１３Ｂにおいて複数のフィルタの中から１つのフィルタを選択して設定する方法はどのような方法でもよい。たとえばフィルタがモータなどによって機械的に移動することにより所定の波長のフィルタが所定の位置にセットされるようにしてもよい。
【００４８】
また、蛍光検出部１４は、複数の油種♯１，♯２，♯３の蛍光に対応する複数の蛍光フィルタ２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ（図ではｄ，ｅ，ｆと記す）を有する。そして、ＬＤ制御＆信号演算部１０Ａは、蛍光検出部１４に対し、どの波長に対する蛍光フィルタ２１ｄ，２１ｅ，２１ｆを選択して設定するかを指示する。蛍光検出部１４は、ＬＤ制御＆信号演算部１０Ａからの指示に基づき、指示された蛍光フィルタ２１ｄ，２１ｅ，２１ｆを選択して設定する。
【００４９】
なお、複数の蛍光フィルタ２１ｄ，２１ｅ，２１ｆの中から１つの蛍光フィルタ２１ｄ，２１ｅ，２１ｆを選択して設定する方法はどのような方法でもよい。たとえば蛍光フィルタ２１ｄ，２１ｅ，２１ｆがモータなどによって機械的に移動することにより所定の波長の蛍光フィルタ２１ｄ，２１ｅ，２１ｆが所定の位置にセットされるようにしてもよい。あるいは、複数の蛍光フィルタ２１ｄ，２１ｅ，２１ｆにそれぞれ受光部（不図示）を設けておき、これら複数の蛍光フィルタ２１ｄ，２１ｅ，２１ｆおよび受光部（不図示）のセットを電気的に切替えることにより所定の波長の蛍光フィルタ２１ｄ，２１ｅ，２１ｆが設定されるようにしてもよい。
【００５０】
このようにして、油検出装置１Ａでは、複数の油種の検出に対応することができる。図７の波長テーブル７０の例では、最上段の油種♯１が第一の実施の形態で説明した多環芳香族炭化水素と呼ばれる鉱物油の波長の組合せになっている。
【００５１】
（本発明の第四の実施の形態に係る油検出装置１Ｂについて）
次に、本発明の第四の実施の形態に係る油検出装置１Ｂについて図８および図９を参照して説明する。油検出装置１Ｂは、油検出装置１とは一部が異なる。以下では、油検出装置１と同一または同種の部材には同一または同一系の符号を付してその説明を省略または簡略化し、主に異なる部材について説明する。
【００５２】
油検出装置１Ｂは、油検出装置１をハンディタイプとして構成した例である。回路部８０内には、図１に示す各部（ＬＤ制御＆信号演算部１０、ＡＳＫ変調回路１１、ＬＤ駆動回路１２、共振・高周波増幅回路１５、検波回路１６、低周波増幅回路１７、トーンデコーダ回路１８）が設けられている。そして、図９に示すように、投光部１３および蛍光検出部１４が回路部８０と共にユーザが片手で把持できるコンパクトな筐体８１内に収納されている。さらに、回路部８０にはヘッドホン８２が接続されており、油４１の検出結果としての音声データ（発振音など）が出力される。すなわちヘッドホン８２は、回路部８０内のＬＤ制御＆信号演算部１０に相当する回路に接続されている。
【００５３】
図９に示すように、油検出装置１Ｂによれば、ユーザは、油検出装置１Ｂの筐体８１を手に持ち、壁面９０に対して投光部１３から励起光を照射する。このとき、壁面９０に油４１が存在すると、油４１は励起光を吸収して蛍光を発する。この蛍光は、蛍光検出部１４によって受光され、回路部８０により音声データとしてヘッドホン８２に出力される。ユーザは、ヘッドホン８２から出力される音声データを耳で聴くことにより、壁面９０上に付着した油４１を検出することができる。なお、検出対象は、壁面９０の代わりに水面４０であってもよい。
【００５４】
また、ヘッドホンの代わりに、ディスプレイによる表示あるいはＬＥＤなどの表示灯の点灯または点滅を用いて検出結果を出力してもよい。
【００５５】
（本発明の実施の形態に係る効果について）
油検出装置１は、所定のパターンにより変調された所定の波長の励起光を線状に照射し、励起光とは異なる波長であり所定のパターンにより変調された蛍光を受光し、受光したことを表示することにより、ごく狭い水路において油を検出することができる。
【００５６】
特に、励起光を線状に照射することにより、排水ピットなどの狭い水路を横切るように励起光を照射することができる。これにより、水路の幅の全域にわたり確実に油検出を行うことができ、油４１を見逃すことがないようにできる。
【００５７】
また、所定の波長であり所定のパターンにより変調された蛍光を受光するので、所望する蛍光以外の外乱光の影響を除去することができる。
【００５８】
さらに、ラインレンズ２０により照射された線状の照射領域に直交する方向に往復運動するように投光部１３Ａを首振り状態とすることにより、たとえば著しく流速の小さい水路などにおいても素早く油４１を検出することができる。
【００５９】
また、油検出装置１Ａでは、投光部１３Ｂが照射する励起光の波長および蛍光検出部１４が受光する蛍光の波長をそれぞれ変更可能とすることにより、複数の油種に対応することができ、ユーザの幅広いニーズに対応することができる。
【００６０】
また、油検出装置１Ｂは、ハンディタイプとしてユーザが持ち運びできる。これにより、様々なものを検出対象とすることができ、ユーザの幅広いニーズに対応することができる。
【００６１】
（プログラムを用いた実施の形態について）
また、油検出装置１，１Ａ，１Ｂの各部（ＬＤ制御＆信号演算部１０，１０Ａ、ＡＳＫ変調回路１１、ＬＤ駆動回路１２、共振・高周波増幅回路１５、検波回路１６、低周波増幅回路１７、トーンデコーダ回路１８）は、所定のプログラムにより動作する汎用の情報処理装置によって構成されてもよい。例えば、汎用の情報処理装置は、メモリ、ＣＰＵ、入出力ポートなどを有する。汎用の情報処理装置のＣＰＵは、メモリなどから所定のプログラムとして制御プログラムを読み込んで実行する。これにより、汎用の情報処理装置には、油検出装置１，１Ａ，１Ｂの各部の機能が実現される。また、その他の機能についてもソフトウェアにより実現可能な機能については汎用の情報処理装置とプログラムとによって実現することができる。なお、上述したＣＰＵの代わりにＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰなどを用いてもよい。
【００６２】
なお、汎用の情報処理装置が実行する制御プログラムは、油検出装置１，１Ａ，１Ｂの出荷前に、汎用の情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであっても、油検出装置１，１Ａ，１Ｂの出荷後に、汎用の情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであってもよい。また、制御プログラムの一部が、油検出装置１，１Ａ，１Ｂの出荷後に、汎用の情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであってもよい。油検出装置１，１Ａ，１Ｂの出荷後に、汎用の情報処理装置のメモリなどに記憶される制御プログラムは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に記憶されているものをインストールしたものであっても、インターネットなどの伝送媒体を介してダウンロードしたものをインストールしたものであってもよい。
【００６３】
また、制御プログラムは、汎用の情報処理装置によって直接実行可能なものだけでなく、ハードディスクなどにインストールすることによって実行可能となるものも含む。また、圧縮されたり、暗号化されたりしたものも含む。
【００６４】
このように、汎用の情報処理装置とプログラムによって油検出装置１，１Ａ，１Ｂの機能を実現することにより、大量生産や仕様変更（または設計変更）に対して柔軟に対応可能となる。
【００６５】
（その他の実施の形態）
本発明の実施の形態は、その要旨を逸脱しない限り様々に変更が可能である。たとえば上述の実施の形態では、ラインレンズ２０を用いてＬＤ１９から照射される光を線状に整形したが、ラインレンズ２０を用いる以外にも様々な方法によって線状の照射領域を形成可能である。たとえば複数のＬＤを一例に配列し、一例に配列されたＬＤの照射方向の前面に細長い隙間を有するスリットを設けることによっても線状の照射領域を形成できる。
【００６６】
また、たとえば上述の実施の形態では、搬送波を５００ｋＨｚとして説明したが、搬送波は、５０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの周波数範囲の中で設定することができる。また、送信データの信号を１．９５３ｋＨｚとして説明したが、送信データの信号は、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの周波数範囲の中で設定することができる。また、これ以外の周波数でも、外乱光の影響を除去できるならばどのような周波数であってもよい。
【００６７】
また、上述の実施の形態では、ＡＳＫ変調の例を説明したが、変調方式は、ＡＳＫ変調以外でもよい。たとえばＡＤＫ変調の代わりにＦＳＫ(Frequency Shift Keying)変調あるいはＰＳＫ(Phase Shift Keying)変調などでもよい。
【００６８】
また、上述の実施の形態では、トーンデコーダ回路１８は人間の可聴周波数領域の音声データを出力するとして説明したが、人間の可聴周波数領域以外であってもＬＤ制御＆信号演算部１０，１０Ａがトーンデコーダ回路１８からの出力の有無を判別できるのであればどのような周波数であってもよい。
【００６９】
また、１つの油検出装置１，１Ａが複数の投光部１３，１３Ａおよび蛍光検出部１４の組合せを有するようにしてもよい。これによれば、排水ピット５０の水路上の複数箇所に投光部１３，１３Ａおよび蛍光検出部１４のセットを配設し、複数箇所で油検出を行うことができる。その他にも１つのＬＤ制御＆信号演算部１０，１０Ａを複数の油検出装置１，１Ａが共有するなど、油検出装置１，１Ａの構成要素の一部を複数の油検出装置１，１Ａで共有するようにしてもよい。
【００７０】
また、首振り機構部６０を有する投光部１３Ａの他に、投光部１３Ａの線状の照射領域２４と直交する方向に照射領域２４を有するもう１つの首振り機構部６０を有する投光部１３Ａを配設し、直交する２つの照射領域２４上で蛍光を検出した際の２つの照射領域２４の交点位置を求めることによって、油４１が検出された水面４０上の位置を求めるようにしてもよい。この構成は、水面４０の流速が著しく小さいか零である場合に油４１の水面４０上の位置を特定する上で有用である。
【符号の説明】
【００７１】
１，１Ａ，１Ｂ…油検出装置、１０，１０Ａ…ＬＤ制御＆信号演算部（投光部の一部、出力部の一部）、１３，１３Ａ…投光部、１４，１４Ａ…蛍光検出部（受光部の一部）、１５…共振・高周波増幅回路（受光部の一部）、１８…トーンデコーダ回路（出力部の一部）、２０…ラインレンズ（照射領域整形手段）、２１，２１Ａ…蛍光フィルタ（受光部の一部）、６０…首振り機構部、７０…波長テーブル（波長変更手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面に浮遊する油を検出する油検出装置において、
所定のパターンにより変調された所定の波長の光を照射する投光部と、
上記投光部から照射される光を線状に整形する照射領域整形手段と、
上記投光部から照射される光の波長とは異なる波長であり上記所定のパターンにより変調された光を受光する受光部と、
上記受光部が受光した旨を油検出結果として出力する出力部と、
を有する、
ことを特徴とする油検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の油検出装置であって、
前記照射領域整形手段により照射された線状の光の照射領域が当該線状の光の照射領域に直交する方向に往復運動するように前記投光部を首振り状態とする首振り機構部を有する、
ことを特徴とする油検出装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の油検出装置であって、
前記投光部が照射する光の波長および前記受光部が受光する光の波長をそれぞれ変更可能とする波長変更手段を有する、
ことを特徴とする油検出装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項記載の油検出装置であって、
前記所定のパターンは、２０Ｈｚから２０ｋＨｚの信号であり、前記出力部は、前記所定のパターンの上記信号により変調された光を復調して得られる２０Ｈｚから２０ｋＨｚの可聴音を出力することにより油検出結果を出力する、
ことを特徴とする油検出装置。
【請求項５】
水面に浮遊する油を検出する油検出装置が行う油検出方法であって、
投光部が、所定のパターンにより変調された所定の波長の光を照射するステップを実行し、
照射領域整形手段が、上記投光部から照射される光を線状に整形するステップを実行し、
受光部が、上記投光部から照射される光の波長とは異なる波長であり上記所定のパターンにより変調された光を受光するステップを実行し、
出力部が、上記受光部が受光した旨を油検出結果として出力するステップを実行する、
ことを特徴とする油検出方法。
【請求項６】
請求項５記載の油検出方法であって、
首振り機構部が、前記照射領域整形手段により照射された線状の光の照射領域が当該線状の光の照射領域に直交する方向に往復運動するように前記投光部を首振り状態とする首振りステップを実行する、
ことを特徴とする油検出方法。
【請求項７】
請求項５または６記載の油検出方法であって、
波長変更手段が、前記投光部が照射する光の波長および前記受光部が受光する光の波長をそれぞれ変更可能とする波長変更ステップを実行する、
ことを特徴とする油検出方法。
【請求項８】
請求項５から６のいずれか１項記載の油検出方法であって、
前記所定のパターンは、２０Ｈｚから２０ｋＨｚの信号であり、前記出力部が、前記所定のパターンの上記信号により変調された光を復調して得られる２０Ｈｚから２０ｋＨｚの可聴音を出力することにより油検出結果を出力するステップを実行する、
ことを特徴とする油検出装置。
【請求項１】
水面に浮遊する油を検出する油検出装置において、
所定のパターンにより変調された所定の波長の光を照射する投光部と、
上記投光部から照射される光を線状に整形する照射領域整形手段と、
上記投光部から照射される光の波長とは異なる波長であり上記所定のパターンにより変調された光を受光する受光部と、
上記受光部が受光した旨を油検出結果として出力する出力部と、
を有する、
ことを特徴とする油検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の油検出装置であって、
前記照射領域整形手段により照射された線状の光の照射領域が当該線状の光の照射領域に直交する方向に往復運動するように前記投光部を首振り状態とする首振り機構部を有する、
ことを特徴とする油検出装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の油検出装置であって、
前記投光部が照射する光の波長および前記受光部が受光する光の波長をそれぞれ変更可能とする波長変更手段を有する、
ことを特徴とする油検出装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項記載の油検出装置であって、
前記所定のパターンは、２０Ｈｚから２０ｋＨｚの信号であり、前記出力部は、前記所定のパターンの上記信号により変調された光を復調して得られる２０Ｈｚから２０ｋＨｚの可聴音を出力することにより油検出結果を出力する、
ことを特徴とする油検出装置。
【請求項５】
水面に浮遊する油を検出する油検出装置が行う油検出方法であって、
投光部が、所定のパターンにより変調された所定の波長の光を照射するステップを実行し、
照射領域整形手段が、上記投光部から照射される光を線状に整形するステップを実行し、
受光部が、上記投光部から照射される光の波長とは異なる波長であり上記所定のパターンにより変調された光を受光するステップを実行し、
出力部が、上記受光部が受光した旨を油検出結果として出力するステップを実行する、
ことを特徴とする油検出方法。
【請求項６】
請求項５記載の油検出方法であって、
首振り機構部が、前記照射領域整形手段により照射された線状の光の照射領域が当該線状の光の照射領域に直交する方向に往復運動するように前記投光部を首振り状態とする首振りステップを実行する、
ことを特徴とする油検出方法。
【請求項７】
請求項５または６記載の油検出方法であって、
波長変更手段が、前記投光部が照射する光の波長および前記受光部が受光する光の波長をそれぞれ変更可能とする波長変更ステップを実行する、
ことを特徴とする油検出方法。
【請求項８】
請求項５から６のいずれか１項記載の油検出方法であって、
前記所定のパターンは、２０Ｈｚから２０ｋＨｚの信号であり、前記出力部が、前記所定のパターンの上記信号により変調された光を復調して得られる２０Ｈｚから２０ｋＨｚの可聴音を出力することにより油検出結果を出力するステップを実行する、
ことを特徴とする油検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１１７８５７（Ｐ２０１１−１１７８５７Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７６１０８（Ｐ２００９−２７６１０８）
【出願日】平成２１年１２月４日（２００９．１２．４）
【出願人】（３９１０２６１０６）株式会社電制 (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月４日（２００９．１２．４）
【出願人】（３９１０２６１０６）株式会社電制 (12)
【Ｆターム（参考）】
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