異種液体混入検知装置および方法
【課題】 装置の設置場所、環境温度、異種液体の混入を検知する液面の状態などの影響を受けにくく高い耐久性を備えた異種液体検知システムを提供する。
【解決手段】 喫水線の下方と上方と間を結ぶ無限軌道で回転する無限軌道式ベルト装置１１０により液面付近の少量の液分が引き上げられてゆく。液面に生じる波の影響を受けない高さにおいてスクレーパー１２０の歯１２１が無限軌道式ベルト装置のベルト面に当接するように配置されている。スクレーパーの歯１２１によりベルト１１１から掻き落とされた液体はセンサ１３０に導かれ、センサ１３０内の透光性を有する検知プレート１３２を通過して流出する。検知プレート１３２を挟むように発光部１３３と受光部１３４が直角に取り付けられており、検知プレート１３２上の液体を透過した光を受光部１３４で受光する。異種液体の混入によりセンサ１３０で検出するＲＧＢの色比率が変化し、異種液体の混入を検知する。
【解決手段】 喫水線の下方と上方と間を結ぶ無限軌道で回転する無限軌道式ベルト装置１１０により液面付近の少量の液分が引き上げられてゆく。液面に生じる波の影響を受けない高さにおいてスクレーパー１２０の歯１２１が無限軌道式ベルト装置のベルト面に当接するように配置されている。スクレーパーの歯１２１によりベルト１１１から掻き落とされた液体はセンサ１３０に導かれ、センサ１３０内の透光性を有する検知プレート１３２を通過して流出する。検知プレート１３２を挟むように発光部１３３と受光部１３４が直角に取り付けられており、検知プレート１３２上の液体を透過した光を受光部１３４で受光する。異種液体の混入によりセンサ１３０で検出するＲＧＢの色比率が変化し、異種液体の混入を検知する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯蔵目的である液体に対して、異種の液体が混入しているか否かを検知するための異種液体混入検知装置および方法に関する。特に人の目視による常時監視が困難な設備での異種液体の混入検知、例えば、船舶における船舶内燃機の冷却水清水タンクなどへの油等の異種液体の混入検知、工場設備・発電設備等の蒸気を用いた熱交換器の冷却水への油等の異種液体の混入検知、プール・浴場等での水・お湯への異種液体の混入検知、工場排水の清浄度監視などに適用される。
【背景技術】
【０００２】
従来、異種液体の混入を検知する異種液体検知システムとして、油膜・漏油検知器が知られている。筐体の構造として、検知液面に対して浮子を浮かべて浮子内にセンサを組み込んで液面を監視するフロート式と、貯蔵タンク等の喫水面近くの壁面に固定子を取り付け、固定子内にセンサを組み込んで液面を監視する固定式とがある。また、異種液体の検知方式として透過式と静電容量式がある。
【０００３】
透過式は、水が循環する配管の一側面の対向する位置（上下、左右等）にガラス部を設け、ガラス部を挟んで投光部と受光部を設け、投光部からガラス部を介して光を照射し、液面を通過した透過光を受光部で受け、当該透過光の光度を計測して油分を検知する方法である。
なお、透過式は光を透過させる必要があるため、透過度の低い液体に対する異種液体検知システムには不向きである。例えば、内燃機関等の冷却油等と熱交換する循環水の場合は循環水中に防錆剤が入っているためにもともと透過度が低く、透過式での油分の検知は不向きであると言われている。そこで、船舶における船舶内燃機の冷却水清水タンクなどへの異種液体検知システムなどに用いられることが多い。
【０００４】
静電容量式は、液体、粉体、塊体などのあらゆる物質がもっている固有の誘導率を利用した検知方法である。検知液面の表面に漂う物質の静電容量を検出し、その変化を捉える方法である。
なお、静電容量式は、静電容量の変化を捉えるために異種液体の量・厚みがある程度必要となるという問題がある。例えば、異種液体が油の場合では油膜の厚みが１ｃｍ以上ないと静電容量の変化を検知できない。つまり、少量の異種液体の検知には不向きな方式であると言える。
【０００５】
また、静電容量は、温度、湿度などの影響を受けやすいため、検知方式として静電容量式を用いる場合には温度、湿度等の計測条件を一定にする必要がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３１７２９３号公報
【特許文献２】特開２００１−８２０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の異種液体検知システムでは、筐体の構成がフロート式、固定式のいずれであっても、また、異種液体の検知方式が透過式、静電容量式のいずれであっても、検知液面が静止していることが条件となる。もし、検知液面に波紋や流れが存在すると、浮子式の場合は浮子自体が揺れ動いてしまい、固定式の場合も固定子に対する検知液面の水位や状態が安定しないため、検知結果にノイズが混入することとなり、信頼性の高い異種液体の検知ができない。
【０００８】
また、上記従来の異種液体検知システムでは、筐体の構成がフロート式、固定式のいずれであっても、また、異種液体の検知方式が透過式、静電容量式のいずれであっても、装置が液面上に設置されなければならないが、検知液面に波紋や流れが存在すると、装置内に液体が浸水してしまい、不具合が生じるおそれがある。
【０００９】
また、異種液体の検知方式が静電容量式である場合は、温度、湿度などの影響を受けないように配慮する必要があるが、異種液体を検知する液面の温度や湿度等の計測条件を一定に保つことは容易ではない。
【００１０】
このように、上記従来の異種液体検知システムでは、検知液面の静止状態、検知液面の温度、湿度環境などの影響を受けると、検知の信頼性の低下を招くという問題があった。
【００１１】
上記問題点に鑑み、本発明は、装置の設置場所、環境温度、異種液体の混入を検知する液面の状態などの影響を受けにくく、検知信頼性が高い異種液体検知システムおよび検知方法を提供することを目的とする。また、本発明は、装置の故障が少なく、高い耐久性を備えた異種液体検知システムおよび検知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】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の異種液体検知システムは、正常液体に対して異種液体の混入を検知する異種液体検知システムであって、検査対象液体の喫水線の下方と上方を結ぶ無限軌道で回転する無限軌道式ベルト装置と、前記無限軌道に沿って移動する前記無限軌道式ベルト装置のベルト面に対して歯が当たるように配置されたスクレーパーと、前記スクレーパーの歯により前記無限軌道式ベルト装置のベルト面から掻き落とされた液体を受け取って透光性を有する検知プレートを通過させて流出させる液体流路と、前記検知プレートを挟んで対向する発光部および受光部とを備え、前記受光部で受光される信号変化を検出して前記正常液体とは異なる前記異種液体の混入を検知するセンサとを備えた異種液体検知システムである。
【００１３】
なお、前記スクレーパーの配置位置は、前記無限軌道式ベルト装置の前記無限軌道のうち前記ベルトの移動方向が上方から下方へ移動する経路中で前記液面の喫水線より上の位置であることが好ましく、さらに言えば、前記液面の喫水線より上の位置とは、前記液面に生じ得る波の影響を受けない高さの位置であることが好ましい。
【００１４】
上記構成により、無限軌道式ベルト装置が液面の喫水線の下方と上方と間を結ぶ無限軌道で回転するため、液体を貯蔵するタンク等が多少揺れ動いても無限軌道式ベルト装置により確実に、液面付近の液体を表面張力や表面摩擦などで上方に掬い上げることができ、また、スクレーパーにより確実にセンサ内に掻き取ることができ、センサにて高い信頼性の異種液体検知が可能となる。従来の浮子式のセンサや固定式のセンサではタンク等の揺れ動きにより生じてしまう不具合が本発明の異種液体検知システムでは発生しない。
【００１５】
次に、無限軌道式ベルト装置のベルトの取り付けに関して、前記無限軌道式ベルト装置のベルトの上方のプーリーは設置箇所の壁面に対して固定され、前記無限軌道式ベルト装置のベルトの下方のプーリーは設置箇所の壁面に対して固定せずに遊離状態として前記ベルトを介して吊り下がった状態とし、前記ベルトに対して前記下方のプーリーの重量のテンションがかかり、前記ベルトが鉛直下方に垂れ下がった状態となるものであることが好ましい。
上記構成により、下方のプーリーを設置箇所の壁面に固定する必要はないために設置が容易であるとともに、ベルトが常に鉛直下方に保たれ、また、ベルトにかかるテンションも略一定となる。
【００１６】
センサについては多様なタイプを適用することができる。
例えば、検知プレート上の液体の色比率の変化を検出するタイプのセンサがある。このタイプのセンサは、前記発光部と前記受光部を結ぶ線が前記検知プレートに対して直角に取り付けられる。
このタイプのセンサであれば、船体の揺れや光源のゆらぎなどで受光量の強度変化が起こったとしても光の色比率は変化しないため誤動作が起こる可能性が低い。つまり、ノイズの影響を受けにくい方式であると言える。もし、センサが受光量の強度変化を判定するものであれば、船体の揺れによる光の反射や光源のゆらぎやなどで生じる光の受光量の強度変化を捉えて誤動作が起こる可能性がある。
次に、検知プレート上の前記液体による屈折率の変化を検出するタイプのセンサがある。このタイプのセンサは、前記発光部と前記受光部を結ぶ線が前記検知プレートに対して斜めに取り付けられる。つまり、液体が介在する検知プレートに対して屈折率の変化を捉えやすい角度となるように取り付けておく。
【００１７】
次に、本発明の異種液体検知方法は、正常液体に対して異種液体の混入を検知する異種液体検知方法であって、検査対象液体の喫水線の下方と上方を結ぶ無限軌道で回転する無限軌道式ベルト装置により前記液面から液体を引き揚げ、前記無限軌道に沿って移動する前記無限軌道式ベルト装置のベルト面に対して歯が当たるように配置されたスクレーパーにより前記液体を掻き落とし、前記スクレーパーの歯により前記無限軌道式ベルト装置のベルト面から掻き落とされた液体を受け取って透光性を有する検知プレートを通過させ、前記検知プレートを挟んで対向する発光部から発射され受光部で受光される信号変化をセンサにより検出し、前記正常液体とは異なる前記異種液体の混入を検知する異種液体検知方法である。
【００１８】
上記方法によれば、無限軌道式ベルト装置が液面の喫水線の下方と上方と間を結ぶ無限軌道で回転するため、液体を貯蔵するタンク等が多少揺れ動いても無限軌道式ベルト装置により確実に、液面付近の液体を表面張力や表面摩擦などで上方に掬い上げることができ、また、スクレーパーにより確実にセンサ内に掻き取ることができ、センサにて高い信頼性の異種液体検知が可能となる。従来の浮子式のセンサや固定式のセンサではタンク等の揺れ動きにより生じてしまう不具合が本発明の異種液体検知方法では発生しない。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の異種液体検知システムによれば、無限軌道式ベルト装置が液面の喫水線の下方と上方と間を結ぶ無限軌道で回転するため、液体を貯蔵するタンク等が多少揺れ動いても無限軌道式ベルト装置により確実に、液面付近の液体を表面張力や表面摩擦などで上方に掬い上げることができ、また、スクレーパーにより確実にセンサ内に掻き取ることができ、センサにて高い信頼性の異種液体検知が可能となる。従来の浮子式のセンサや固定式のセンサではタンク等の揺れ動きにより生じてしまう不具合が本発明の異種液体検知システムでは発生しない。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の異種液体検知システムの実施例を説明する。
本発明の異種液体検知システムは、例えば、船舶における船舶内燃機の冷却水清水タンク等への油等の異種液体の混入検知、工場設備・発電設備等の蒸気を用いた熱交換器の冷却水への油等の異種液体の混入検知、プール・浴場等での水・お湯への異種液体の混入検知、工場排水の清浄度監視などに適用されるが、ここでは、正常状態で存在する正常液体を水とし、当該水に対して油などの異種液体の混入を検知する例、例えば、船舶における船舶内燃機の冷却水清水タンクへの油等の異種液体の混入を検知する構成例を説明する。なお、本発明はこれらの構成例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明の異種液体検知システム１００全体の構成を模式的に示した図である。図２は無限軌道式ベルト装置１１０の構成を示した図、図３はスクレーパー１２０とセンサ１３０の構成を示す図である。各図に示した各構成要素の形状は一例であり、本発明の異種液体検知システム１００は多様な形状に対応できることは前述の通りである。
【００２２】
実施例１の構成例において、異種液体検知システム１００は、無限軌道式ベルト装置１１０、スクレーパー１２０、センサ１３０、制御部１４０を備えた構成となっている。タンク２００内には正常液体として水２１０が貯蔵されている。
【００２３】
無限軌道式ベルト装置１１０は、図１に示すように、液面の喫水線の下方と上方と間を結ぶ無限軌道で回転するようにタンク２００内に取り付けられており、ベルト１１１、プーリー１１２ａ，１１２ｂ、モーター１１３、その他回転駆動に必要な機構系や制御系を備えたものとなっている。制御系がモーター１１３を駆動させることによりプーリー１１２ａを回転させ、ベルト１１１がプーリー１１２ａ，１１２ｂ間を無限軌道にて回転する。
【００２４】
例えば、タンク２００の内壁面にフランジ（図示せず）が設けられており、モーター１１３が取付けられている。モーター１１３の回転軸にプーリー１１２ａが嵌め込まれて固定されている。モーター１１３には駆動に必要なケーブル類や電子回路基板（図示せず）が設けられ、更に、モーターの回転部はカバー（図示せず）に覆われ、外部からの緩衝に対して保護されている。
【００２５】
ここで、ベルト１１１の長さは、適用するタンク２００により適切に選択することが好ましいが、図２に示すように、タンク２００の中での通常想定している貯蔵水の一番低い状態の喫水線（Low）よりもプーリー１１２ｂが低い位置に取り付けられ、タンク２００の中での通常想定している貯蔵水の一番高い状態の喫水線（High）よりもプーリー１１２ａおよびセンサ１３０が高い位置に取り付けられる必要があるため、プーリー１１２ａとセンサ１３０下面までの距離をＳとすると、プーリー１１２ａとプーリー１１２ｂの径Ｒとすると、ベルト１１１の長さＬは２×（High−Low＋Ｓ＋２Ｒ）よりも大きいものとすれば良い。プーリー１１２ａ，プーリー１１２ｂの各々の取り付け位置も前述のとおり、プーリー１１２ｂはタンク２００の中での通常想定している貯蔵水の一番低い状態の喫水線（Low）よりも低い位置に取り付け、プーリー１１２ａおよびセンサ１３０はタンク２００の中での通常想定している貯蔵水の一番高い状態の喫水線（High）よりも高い位置に取り付ける。
【００２６】
ベルト１１１の素材は限定されないが、もし、その表面が高い撥水性の素材であれば水や混入した異種液体を上方に上げることができないので、ある程度の親水性や表面摩擦がある素材を選び、表面摩擦がでるように表面加工を施しておくことが好ましい。素材としては、ゴムベルト、金属ベルトなどがある。
【００２７】
ベルト１１１の張り方であるが、たわんでいる状態では後述するようにスクレーパー１１２による液体の掻き落としには不向きであるため、たわまない程度のテンションにてベルト１１１を張っておく。ここで、下方のプーリー１１２ｂの取り付け方法であるが、以下の２通りの方法がある。
【００２８】
第１の方法は、プーリー１１２ｂの回転軸を何らかの機構系を介してタンク２００の内壁面に機械的に取り付けるものである。この方法によれば、プーリー１１２ｂの取り付け位置は固定され、当該位置がタンク２００の中での通常想定している貯蔵水の一番低い状態の喫水線（Low）よりも低い位置であれば、異種液体検知システムの稼動において支障は生じない。
【００２９】
第２の方法は、プーリー１１２ｂの重量とガイド（図示せず）により、ベルト１１１に対して常に下方向に力がかかる構造とする方法である。つまり、ベルト１１１には常に下方向の一定のテンションがかけられて鉛直下方に向けてたわむことなく引っ張られている。尚、ベルト１１１の長さＬが上記のように２×（High−Low＋Ｓ＋２Ｒ）よりも大きいものに調整されておれば、プーリー１１２ｂは常に液体の喫水線の下となり、ベルト１１１は無限軌道を移動する中で、液面の喫水線近くの液体を表面張力およびベルト１１１との間の表面摩擦により上に引き上げることができる。
【００３０】
次に、スクレーパー１２０は、図３に示すように、無限軌道式ベルト装置１１０のベルト１１１面に対して歯１２１が当たるように配置されている。スクレーパー１２０の素材は剛性のある板片であれば良く、例えばプラスチック片で良い。
【００３１】
スクレーパー１２０のベルト１１１面に対する取り付け位置に関しては、この構成例では、図３に示すように、無限軌道式ベルト装置１１０のベルト１１１の無限軌道のうち、ベルト１１１の移動方向が上方から下方へ移動する経路中でタンク２００の貯蔵水の液面の喫水線より上である。このようにベルト１１１の移動方向が上方から下方へ移動する経路中でスクレーパー１２０の歯１２１を当てることで、ベルト１１１面上にある液体をベルト１１１面から掻き落として分離しやすくなり、後述するセンサ１３０に導きやすくなる。
【００３２】
ここで、スクレーパー１２０のベルト１１１面に対する取り付け角度であるが、図３（ｂ）に示すように、ベルト１１１面に対して対向するように角度Ａをつけて配設することが好ましい。スクレーパー１２０はベルト１１１面上にある液体をベルト１１１面から掻き落とすものであるため、角度Ａをつけてスクレーパー１２０の歯を当てると、直角に歯を当てるよりも掻き落としやすくなるからである。スクレーパー１２０の歯１２１により無限軌道式ベルト装置１１０のベルト１１１面から掻き落とされた液体は、センサ１３０に導かれてゆく。
【００３３】
次に、センサ１３０は、導かれてきた液体が、正常液体である水２１０のみであるか、その他の油などの不純物である異種液体２１１が混入しているかを判別するものである。
センサ１３０は、図３に示すように、液体流路１３１、検知プレート１３２、発光部１３３、受光部１３４、その他電子回路（図示せず）を備えている。
【００３４】
液体流路１３１は、スクレーパー１２０で掻き落とされた液体を受け取って検知プレート１３２上を通過させてタンク内に還流させる液体の流路である。
【００３５】
検知プレート１３２は、透光性を有する板材であり、例えば透明なガラスや透明なプラスチックなどで形成されている。液体流路１３１の一部として組み込まれ、液体流路１３１を流れる液体が検知プレート１３２上を通過するように配設されている。
【００３６】
発光部１３３は、白色ＬＥＤ素子などの発光素子を備えたものである。
受光部１３４は、受光した光のＲＧＢ色比率を捉える受光素子を備えたものである。
発光部１３３および受光部１３４は、検知プレート１３２を挟んで対向するように配設され、発光部１３３から発射された光が受光部１３４で直接受光されるように調整されている。図３の例では発光部１３３と受光部１３４の両者を結ぶ線が検知プレート１３２に対して直角に取り付けられている。
【００３７】
ここで、図３では、発光部１３３が下、受光部１３４が上に配設されているが、発光部１３３が上、受光部１３４が下に配設されていても良い。発光部１３３が下、受光部１３４が上に配設されている場合、作業員が船舶内燃機の冷却水清水タンク内を覗いて異種液体検知システム１００を目視する場合に作業員が発光部１３３の発光を確認しやすいというメリットがある。
【００３８】
図４は検知プレート１３２上の液体による受光部１３３で受光される色の色比率の変化を検出する原理を説明する図である。
図４（ａ）は、油などの異種液体が混入せずに水のみの液体２１０が検知プレート１３２上に存在している場合に、センサ１３０で捉えた光のＲＧＢの色比率の例を示す図である。この例では水のみの液体２１０を透過し、受光部１３４で受光された光に含まれるＲ：Ｇ：Ｂの色比率は８：５：３であるとする。なお、検知プレート１３２が透明なガラスなどの素材であれば受光した光のＲＧＢの色比率には影響を与えない。
【００３９】
次に、図４（ｂ）は、油などの異種液体２１１が混入し、その異種液体２１１が無限軌道式ベルト装置１１０により上方へ上げられ、スクレーパー１２０で掻き落とされ、センサ１３０の液体流路１３１から検知プレート１３２上に異種液体２１１が導かれた状態である。検知プレート１３２上には油などの異種液体２１１のみ、または、水２１０に加えて異種液体２１１が混在してその比重に応じて水分の上に油膜などの液膜を張るか、水分の下に油層などの液層を形成している。この状態において、異種液体２１１を透過し、受光部１３４で受光された光に含まれるＲ：Ｇ：Ｂの色比率は８.５：４.５：３であるとする。そのため、センサ１３０において、図４（ａ）で受光される光のＲ：Ｇ：Ｂの色比率は８：５：３であったものが、図４（ｂ）で受光される光のＲ：Ｇ：Ｂの色比率が８.５：４.５：３に変化していることが検知される。
【００４０】
センサ１３０は、受光される光のＲＧＢ色比率が変化したことを検出すれば、検知プレート１３２上の液体に水２１０とは異なる異種液体２１１が混入したと判別できる。
【００４１】
次に、本発明の異種液体検知システムの動作を順を追って簡単にまとめておく。
図５は本発明の異種液体検知システムの動作の流れを分かりやすく示す図である。図６は、本発明の異種液体検知システム１００の動作の流れを簡単に示したフローチャートである。
【００４２】
（動作の流れ１）
［無限軌道式ベルト装置１１０の駆動、液面付近の液体の引き上げ］
モーター１１３を作動すると、プーリー１１２ａが回転を開始し、それに伴いベルト１１１が図７の矢印１の方向に沿って無限軌道の回転を開始する。この時、ベルト１１１のうちタンク２００内の水面付近において下方（水面下）から上方（水面上）へ移動するベルト１１１により表面張力で水面の液分がベルト面にのったまま矢印方向へ引き上げられる。
【００４３】
（動作の流れ２）
［無限軌道式ベルト装置１１０のベルト移動にのった液体の移動］
無限軌道式ベルト装置１１０のベルト移動は無限軌道で回転を続け、タンク２００内の水面付近において引き上げられた液分がベルト面にのったまま上方への移動を続ける。やがて無限軌道式ベルト装置１１０のベルト移動はプーリー１１２ａにより折り返され、ベルト１１１の移動方向が矢印２の下向き方向へ反転する。
【００４４】
（動作の流れ３）
［スクレーパー１２０による液分の掻き落とし］
無限軌道式ベルト装置１１０のベルト移動を続けるとやがてスクレーパー１２０が配設されている箇所に至る。当該個所においてスクレーパー１２０の歯１２１がベルト１１１の表面と当接しており、表面張力によりベルト面に残留している液分を掻き落とす。
液分はベルト１１１からスクレーパー１２０を介して矢印３の方向に流れてゆく。
【００４５】
（動作の流れ４）
［センサ１３０における液分の屈折率の変化検出］
液分が矢印３の流れに沿って移動すると、液分は検知プレート１３２上を通過する。検知プレート１３２に対して発光部１３３から光が発射されており、当該照射光は、検知プレート１３２および液分を介して受光部１３４において受光される。この際、水２１０とは異なる異種液体２１１が検知プレート１３２上を通過すると、受光部１３２で受光される光のＲＧＢの色比率が変化し、センサ１３０においてＲＧＢの色比率の変化が検出される。
【００４６】
（動作の流れ５）
［センサ１３０における異種液体混入の有無の判別、信号出力］
センサ１３０は、受光された光のＲＧＢの色比率の変化を検出しなければ異種液体２１１の混入はないと判別し、受光された光のＲＧＢの色比率の変化を検出すると異種液体２１１の混入があったものと判別する。その後、異種液体検出システム１００は制御部（図示せず）から異種液体混入判別信号を出力する。
【００４７】
（動作の流れ６）
［センサ１３０に取り込んだ液分の循環］
センサ１３０に取り込んで検知プレート１３２面で異種液体の混入検知に用いられた液分はそのまま矢印４の流れに沿ってタンク２００内の水面へ戻される。
【実施例２】
【００４８】
実施例２の異種液体検知システム１００ａとして、センサ部１３０ａで用いるセンサとして光の屈折率の変化を検出するタイプのセンサを用いた構成例を示す。
実施例２の異種液体検知システム１００ａの各構成要素は、受光部１３４ａを除き、実施例１の異種液体検知システム１００の各構成要素と同様で良い。
【００４９】
受光部１３４ａは、受光素子を複数並べ、発光素子から発射された光の屈折率が変化しても光を捉えることができる受光素子アレイを形成した構成となっている。受光素子アレイとなっていると屈折率の変化による光線のずれが検出しやすくなる。
発光部１３３および受光部１３４ａは、検知プレート１３２を挟んで対向するように配設され、発光部１３３から発射された光が受光部１３４ａで直接受光されるように調整されている。
【００５０】
図７は検知プレート１３２上の液体による屈折率の変化を検出する原理を説明する図である。
ここで、図７に示すように、発光部１３３と受光部１３４ａは、両者を結ぶ線が検知プレート１３２に対して斜めに取り付けられている。これは、本構成において、センサ１３０ａが、異種液体の混入の判別として、検知プレート１３２上の液体による屈折率の変化を検出して判別するものであるからである。
【００５１】
図７（ａ）は、油などの異種液体が混入せずに水のみの液体２１０が検知プレート１３２上に存在している場合の光の屈折の様子を示す図である。センサ１３０ａは、デフォルトの初期設定として、発光部１３３から発射された光が図７（ａ）のように屈折して受光部１３４ａに受光されるものと調整されている。検知プレートの素材（ガラスやプラスチック）に応じた屈折率も加味して調整しておくことが好ましい。ここでは受光部１３４ａには受光素子（１）から受光素子（７）までが並べられているものとする。
図７（ａ）に示すように、発光部１３３から発射された光は正常液体である水２１０の水面に対して斜めに当たって屈折し、境界面で角度が変化して受光部１３４ａの所定位置に受光される。この例では、受光素子（３）に受光されている。
【００５２】
次に、図７（ｂ）は、油などの異種液体２１１が混入し、その異種液体２１１が無限軌道式ベルト装置１１０により上方へ上げられ、スクレーパー１２０で掻き落とされ、センサ１３０ａの液体流路１３１から検知プレート１３２上に異種液体２１１が導かれた状態である。検知プレート１３２上には油などの異種液体２１１のみ、または、水２１０に加えて異種液体２１１が混在してその比重に応じて水分の上に油膜などの液膜を張るか、水分の下に油層などの液層を形成している。この状態において、検知プレート１３２上の異種液体２１１は水２１０のみの屈折率とは異なる屈折率を示すようになる。そのため、発光部１３３から発射された光は液面に対して斜めに当たって屈折し、その境界面で角度が変化して受光部１３４ａの所定位置に受光される。そのため、図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）とは屈折する角度が変化し、この例では、光線がより深い方向に屈折する。ここで、受光部１３４ａが複数の受光素子を持つ受光素子アレイであれば、センサ１３０ａは、図７（ｂ）では、図７（ａ）で受光していた受光素子（３）とは異なる受光素子（４）によって光線が受光されたことを検出することができる。
【００５３】
センサ１３０はａ、光線が受光される受光素子が変化したことを検出すれば（この例では受光素子（３）から受光素子（４）へ変化した）、検知プレート１３２上の液体に水２１０とは異なる異種液体２１１が混入したと判別できる。
センサ部１３０ａにより異種液体２１１の混入が検知された後の動作は、実施例１と同様で良い。
【００５４】
以上、実施例において説明した本発明の異種液体検知システムによれば、無限軌道式ベルトにより液面近くの少量の液分を確実に引き上げ、液面に多少の波などの揺らぎがあっても信頼性の高い異種液体混入検知を行うことができる。
また、装置の設置場所、環境温度、異種液体の混入を検知する液面の状態などの影響を受けにくく、検知信頼性が高く、装置の故障が少なく、高い耐久性を備えた異種液体検知システムおよび検知方法を提供することができる。
【００５５】
以上、本発明の異種液体検知システムの構成例における好ましい実施例を図示して説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の異種液体検知システムは、人の目視による常時監視が困難な設備での異種液体の混入検知、例えば、船舶における船舶内燃機の冷却水清水タンクなどへの油等の異種液体の混入検知、工場設備・発電設備等の蒸気を用いた熱交換器の冷却水への油等の異種液体の混入検知、プール・浴場等での水・お湯への異種液体の混入検知、工場排水の清浄度監視などに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施例１にかかる本発明の異種液体検知システム１００全体の構成を模式的に示した図
【図２】無限軌道式ベルト装置１１０の構成を示した図
【図３】スクレーパー１２０とセンサ１３０の構成を示した図
【図４】検知プレート１３２上の液体による色比率の変化を検出する原理を説明する図
【図５】本発明の異種液体検知システムの動作の流れを分かりやすく示す図
【図６】異種液体検知システム１００の動作の流れを簡単に示したフローチャート
【図７】実施例２にかかるセンサ部１３０ａにおける検知プレート１３２上の液体による屈折率の変化を検出する原理を説明する図
【符号の説明】
【００５８】
１００ 異種液体検知システム
１１０ 無限軌道式ベルト装置
１１１ ベルト
１２０ スクレーパー
１２１ 歯
１３０ センサ
１３１ 液体流路
１３２ 検知プレート
１３３ 発光部
１３４ 受光部
２００ タンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯蔵目的である液体に対して、異種の液体が混入しているか否かを検知するための異種液体混入検知装置および方法に関する。特に人の目視による常時監視が困難な設備での異種液体の混入検知、例えば、船舶における船舶内燃機の冷却水清水タンクなどへの油等の異種液体の混入検知、工場設備・発電設備等の蒸気を用いた熱交換器の冷却水への油等の異種液体の混入検知、プール・浴場等での水・お湯への異種液体の混入検知、工場排水の清浄度監視などに適用される。
【背景技術】
【０００２】
従来、異種液体の混入を検知する異種液体検知システムとして、油膜・漏油検知器が知られている。筐体の構造として、検知液面に対して浮子を浮かべて浮子内にセンサを組み込んで液面を監視するフロート式と、貯蔵タンク等の喫水面近くの壁面に固定子を取り付け、固定子内にセンサを組み込んで液面を監視する固定式とがある。また、異種液体の検知方式として透過式と静電容量式がある。
【０００３】
透過式は、水が循環する配管の一側面の対向する位置（上下、左右等）にガラス部を設け、ガラス部を挟んで投光部と受光部を設け、投光部からガラス部を介して光を照射し、液面を通過した透過光を受光部で受け、当該透過光の光度を計測して油分を検知する方法である。
なお、透過式は光を透過させる必要があるため、透過度の低い液体に対する異種液体検知システムには不向きである。例えば、内燃機関等の冷却油等と熱交換する循環水の場合は循環水中に防錆剤が入っているためにもともと透過度が低く、透過式での油分の検知は不向きであると言われている。そこで、船舶における船舶内燃機の冷却水清水タンクなどへの異種液体検知システムなどに用いられることが多い。
【０００４】
静電容量式は、液体、粉体、塊体などのあらゆる物質がもっている固有の誘導率を利用した検知方法である。検知液面の表面に漂う物質の静電容量を検出し、その変化を捉える方法である。
なお、静電容量式は、静電容量の変化を捉えるために異種液体の量・厚みがある程度必要となるという問題がある。例えば、異種液体が油の場合では油膜の厚みが１ｃｍ以上ないと静電容量の変化を検知できない。つまり、少量の異種液体の検知には不向きな方式であると言える。
【０００５】
また、静電容量は、温度、湿度などの影響を受けやすいため、検知方式として静電容量式を用いる場合には温度、湿度等の計測条件を一定にする必要がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３１７２９３号公報
【特許文献２】特開２００１−８２０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の異種液体検知システムでは、筐体の構成がフロート式、固定式のいずれであっても、また、異種液体の検知方式が透過式、静電容量式のいずれであっても、検知液面が静止していることが条件となる。もし、検知液面に波紋や流れが存在すると、浮子式の場合は浮子自体が揺れ動いてしまい、固定式の場合も固定子に対する検知液面の水位や状態が安定しないため、検知結果にノイズが混入することとなり、信頼性の高い異種液体の検知ができない。
【０００８】
また、上記従来の異種液体検知システムでは、筐体の構成がフロート式、固定式のいずれであっても、また、異種液体の検知方式が透過式、静電容量式のいずれであっても、装置が液面上に設置されなければならないが、検知液面に波紋や流れが存在すると、装置内に液体が浸水してしまい、不具合が生じるおそれがある。
【０００９】
また、異種液体の検知方式が静電容量式である場合は、温度、湿度などの影響を受けないように配慮する必要があるが、異種液体を検知する液面の温度や湿度等の計測条件を一定に保つことは容易ではない。
【００１０】
このように、上記従来の異種液体検知システムでは、検知液面の静止状態、検知液面の温度、湿度環境などの影響を受けると、検知の信頼性の低下を招くという問題があった。
【００１１】
上記問題点に鑑み、本発明は、装置の設置場所、環境温度、異種液体の混入を検知する液面の状態などの影響を受けにくく、検知信頼性が高い異種液体検知システムおよび検知方法を提供することを目的とする。また、本発明は、装置の故障が少なく、高い耐久性を備えた異種液体検知システムおよび検知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】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の異種液体検知システムは、正常液体に対して異種液体の混入を検知する異種液体検知システムであって、検査対象液体の喫水線の下方と上方を結ぶ無限軌道で回転する無限軌道式ベルト装置と、前記無限軌道に沿って移動する前記無限軌道式ベルト装置のベルト面に対して歯が当たるように配置されたスクレーパーと、前記スクレーパーの歯により前記無限軌道式ベルト装置のベルト面から掻き落とされた液体を受け取って透光性を有する検知プレートを通過させて流出させる液体流路と、前記検知プレートを挟んで対向する発光部および受光部とを備え、前記受光部で受光される信号変化を検出して前記正常液体とは異なる前記異種液体の混入を検知するセンサとを備えた異種液体検知システムである。
【００１３】
なお、前記スクレーパーの配置位置は、前記無限軌道式ベルト装置の前記無限軌道のうち前記ベルトの移動方向が上方から下方へ移動する経路中で前記液面の喫水線より上の位置であることが好ましく、さらに言えば、前記液面の喫水線より上の位置とは、前記液面に生じ得る波の影響を受けない高さの位置であることが好ましい。
【００１４】
上記構成により、無限軌道式ベルト装置が液面の喫水線の下方と上方と間を結ぶ無限軌道で回転するため、液体を貯蔵するタンク等が多少揺れ動いても無限軌道式ベルト装置により確実に、液面付近の液体を表面張力や表面摩擦などで上方に掬い上げることができ、また、スクレーパーにより確実にセンサ内に掻き取ることができ、センサにて高い信頼性の異種液体検知が可能となる。従来の浮子式のセンサや固定式のセンサではタンク等の揺れ動きにより生じてしまう不具合が本発明の異種液体検知システムでは発生しない。
【００１５】
次に、無限軌道式ベルト装置のベルトの取り付けに関して、前記無限軌道式ベルト装置のベルトの上方のプーリーは設置箇所の壁面に対して固定され、前記無限軌道式ベルト装置のベルトの下方のプーリーは設置箇所の壁面に対して固定せずに遊離状態として前記ベルトを介して吊り下がった状態とし、前記ベルトに対して前記下方のプーリーの重量のテンションがかかり、前記ベルトが鉛直下方に垂れ下がった状態となるものであることが好ましい。
上記構成により、下方のプーリーを設置箇所の壁面に固定する必要はないために設置が容易であるとともに、ベルトが常に鉛直下方に保たれ、また、ベルトにかかるテンションも略一定となる。
【００１６】
センサについては多様なタイプを適用することができる。
例えば、検知プレート上の液体の色比率の変化を検出するタイプのセンサがある。このタイプのセンサは、前記発光部と前記受光部を結ぶ線が前記検知プレートに対して直角に取り付けられる。
このタイプのセンサであれば、船体の揺れや光源のゆらぎなどで受光量の強度変化が起こったとしても光の色比率は変化しないため誤動作が起こる可能性が低い。つまり、ノイズの影響を受けにくい方式であると言える。もし、センサが受光量の強度変化を判定するものであれば、船体の揺れによる光の反射や光源のゆらぎやなどで生じる光の受光量の強度変化を捉えて誤動作が起こる可能性がある。
次に、検知プレート上の前記液体による屈折率の変化を検出するタイプのセンサがある。このタイプのセンサは、前記発光部と前記受光部を結ぶ線が前記検知プレートに対して斜めに取り付けられる。つまり、液体が介在する検知プレートに対して屈折率の変化を捉えやすい角度となるように取り付けておく。
【００１７】
次に、本発明の異種液体検知方法は、正常液体に対して異種液体の混入を検知する異種液体検知方法であって、検査対象液体の喫水線の下方と上方を結ぶ無限軌道で回転する無限軌道式ベルト装置により前記液面から液体を引き揚げ、前記無限軌道に沿って移動する前記無限軌道式ベルト装置のベルト面に対して歯が当たるように配置されたスクレーパーにより前記液体を掻き落とし、前記スクレーパーの歯により前記無限軌道式ベルト装置のベルト面から掻き落とされた液体を受け取って透光性を有する検知プレートを通過させ、前記検知プレートを挟んで対向する発光部から発射され受光部で受光される信号変化をセンサにより検出し、前記正常液体とは異なる前記異種液体の混入を検知する異種液体検知方法である。
【００１８】
上記方法によれば、無限軌道式ベルト装置が液面の喫水線の下方と上方と間を結ぶ無限軌道で回転するため、液体を貯蔵するタンク等が多少揺れ動いても無限軌道式ベルト装置により確実に、液面付近の液体を表面張力や表面摩擦などで上方に掬い上げることができ、また、スクレーパーにより確実にセンサ内に掻き取ることができ、センサにて高い信頼性の異種液体検知が可能となる。従来の浮子式のセンサや固定式のセンサではタンク等の揺れ動きにより生じてしまう不具合が本発明の異種液体検知方法では発生しない。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の異種液体検知システムによれば、無限軌道式ベルト装置が液面の喫水線の下方と上方と間を結ぶ無限軌道で回転するため、液体を貯蔵するタンク等が多少揺れ動いても無限軌道式ベルト装置により確実に、液面付近の液体を表面張力や表面摩擦などで上方に掬い上げることができ、また、スクレーパーにより確実にセンサ内に掻き取ることができ、センサにて高い信頼性の異種液体検知が可能となる。従来の浮子式のセンサや固定式のセンサではタンク等の揺れ動きにより生じてしまう不具合が本発明の異種液体検知システムでは発生しない。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の異種液体検知システムの実施例を説明する。
本発明の異種液体検知システムは、例えば、船舶における船舶内燃機の冷却水清水タンク等への油等の異種液体の混入検知、工場設備・発電設備等の蒸気を用いた熱交換器の冷却水への油等の異種液体の混入検知、プール・浴場等での水・お湯への異種液体の混入検知、工場排水の清浄度監視などに適用されるが、ここでは、正常状態で存在する正常液体を水とし、当該水に対して油などの異種液体の混入を検知する例、例えば、船舶における船舶内燃機の冷却水清水タンクへの油等の異種液体の混入を検知する構成例を説明する。なお、本発明はこれらの構成例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明の異種液体検知システム１００全体の構成を模式的に示した図である。図２は無限軌道式ベルト装置１１０の構成を示した図、図３はスクレーパー１２０とセンサ１３０の構成を示す図である。各図に示した各構成要素の形状は一例であり、本発明の異種液体検知システム１００は多様な形状に対応できることは前述の通りである。
【００２２】
実施例１の構成例において、異種液体検知システム１００は、無限軌道式ベルト装置１１０、スクレーパー１２０、センサ１３０、制御部１４０を備えた構成となっている。タンク２００内には正常液体として水２１０が貯蔵されている。
【００２３】
無限軌道式ベルト装置１１０は、図１に示すように、液面の喫水線の下方と上方と間を結ぶ無限軌道で回転するようにタンク２００内に取り付けられており、ベルト１１１、プーリー１１２ａ，１１２ｂ、モーター１１３、その他回転駆動に必要な機構系や制御系を備えたものとなっている。制御系がモーター１１３を駆動させることによりプーリー１１２ａを回転させ、ベルト１１１がプーリー１１２ａ，１１２ｂ間を無限軌道にて回転する。
【００２４】
例えば、タンク２００の内壁面にフランジ（図示せず）が設けられており、モーター１１３が取付けられている。モーター１１３の回転軸にプーリー１１２ａが嵌め込まれて固定されている。モーター１１３には駆動に必要なケーブル類や電子回路基板（図示せず）が設けられ、更に、モーターの回転部はカバー（図示せず）に覆われ、外部からの緩衝に対して保護されている。
【００２５】
ここで、ベルト１１１の長さは、適用するタンク２００により適切に選択することが好ましいが、図２に示すように、タンク２００の中での通常想定している貯蔵水の一番低い状態の喫水線（Low）よりもプーリー１１２ｂが低い位置に取り付けられ、タンク２００の中での通常想定している貯蔵水の一番高い状態の喫水線（High）よりもプーリー１１２ａおよびセンサ１３０が高い位置に取り付けられる必要があるため、プーリー１１２ａとセンサ１３０下面までの距離をＳとすると、プーリー１１２ａとプーリー１１２ｂの径Ｒとすると、ベルト１１１の長さＬは２×（High−Low＋Ｓ＋２Ｒ）よりも大きいものとすれば良い。プーリー１１２ａ，プーリー１１２ｂの各々の取り付け位置も前述のとおり、プーリー１１２ｂはタンク２００の中での通常想定している貯蔵水の一番低い状態の喫水線（Low）よりも低い位置に取り付け、プーリー１１２ａおよびセンサ１３０はタンク２００の中での通常想定している貯蔵水の一番高い状態の喫水線（High）よりも高い位置に取り付ける。
【００２６】
ベルト１１１の素材は限定されないが、もし、その表面が高い撥水性の素材であれば水や混入した異種液体を上方に上げることができないので、ある程度の親水性や表面摩擦がある素材を選び、表面摩擦がでるように表面加工を施しておくことが好ましい。素材としては、ゴムベルト、金属ベルトなどがある。
【００２７】
ベルト１１１の張り方であるが、たわんでいる状態では後述するようにスクレーパー１１２による液体の掻き落としには不向きであるため、たわまない程度のテンションにてベルト１１１を張っておく。ここで、下方のプーリー１１２ｂの取り付け方法であるが、以下の２通りの方法がある。
【００２８】
第１の方法は、プーリー１１２ｂの回転軸を何らかの機構系を介してタンク２００の内壁面に機械的に取り付けるものである。この方法によれば、プーリー１１２ｂの取り付け位置は固定され、当該位置がタンク２００の中での通常想定している貯蔵水の一番低い状態の喫水線（Low）よりも低い位置であれば、異種液体検知システムの稼動において支障は生じない。
【００２９】
第２の方法は、プーリー１１２ｂの重量とガイド（図示せず）により、ベルト１１１に対して常に下方向に力がかかる構造とする方法である。つまり、ベルト１１１には常に下方向の一定のテンションがかけられて鉛直下方に向けてたわむことなく引っ張られている。尚、ベルト１１１の長さＬが上記のように２×（High−Low＋Ｓ＋２Ｒ）よりも大きいものに調整されておれば、プーリー１１２ｂは常に液体の喫水線の下となり、ベルト１１１は無限軌道を移動する中で、液面の喫水線近くの液体を表面張力およびベルト１１１との間の表面摩擦により上に引き上げることができる。
【００３０】
次に、スクレーパー１２０は、図３に示すように、無限軌道式ベルト装置１１０のベルト１１１面に対して歯１２１が当たるように配置されている。スクレーパー１２０の素材は剛性のある板片であれば良く、例えばプラスチック片で良い。
【００３１】
スクレーパー１２０のベルト１１１面に対する取り付け位置に関しては、この構成例では、図３に示すように、無限軌道式ベルト装置１１０のベルト１１１の無限軌道のうち、ベルト１１１の移動方向が上方から下方へ移動する経路中でタンク２００の貯蔵水の液面の喫水線より上である。このようにベルト１１１の移動方向が上方から下方へ移動する経路中でスクレーパー１２０の歯１２１を当てることで、ベルト１１１面上にある液体をベルト１１１面から掻き落として分離しやすくなり、後述するセンサ１３０に導きやすくなる。
【００３２】
ここで、スクレーパー１２０のベルト１１１面に対する取り付け角度であるが、図３（ｂ）に示すように、ベルト１１１面に対して対向するように角度Ａをつけて配設することが好ましい。スクレーパー１２０はベルト１１１面上にある液体をベルト１１１面から掻き落とすものであるため、角度Ａをつけてスクレーパー１２０の歯を当てると、直角に歯を当てるよりも掻き落としやすくなるからである。スクレーパー１２０の歯１２１により無限軌道式ベルト装置１１０のベルト１１１面から掻き落とされた液体は、センサ１３０に導かれてゆく。
【００３３】
次に、センサ１３０は、導かれてきた液体が、正常液体である水２１０のみであるか、その他の油などの不純物である異種液体２１１が混入しているかを判別するものである。
センサ１３０は、図３に示すように、液体流路１３１、検知プレート１３２、発光部１３３、受光部１３４、その他電子回路（図示せず）を備えている。
【００３４】
液体流路１３１は、スクレーパー１２０で掻き落とされた液体を受け取って検知プレート１３２上を通過させてタンク内に還流させる液体の流路である。
【００３５】
検知プレート１３２は、透光性を有する板材であり、例えば透明なガラスや透明なプラスチックなどで形成されている。液体流路１３１の一部として組み込まれ、液体流路１３１を流れる液体が検知プレート１３２上を通過するように配設されている。
【００３６】
発光部１３３は、白色ＬＥＤ素子などの発光素子を備えたものである。
受光部１３４は、受光した光のＲＧＢ色比率を捉える受光素子を備えたものである。
発光部１３３および受光部１３４は、検知プレート１３２を挟んで対向するように配設され、発光部１３３から発射された光が受光部１３４で直接受光されるように調整されている。図３の例では発光部１３３と受光部１３４の両者を結ぶ線が検知プレート１３２に対して直角に取り付けられている。
【００３７】
ここで、図３では、発光部１３３が下、受光部１３４が上に配設されているが、発光部１３３が上、受光部１３４が下に配設されていても良い。発光部１３３が下、受光部１３４が上に配設されている場合、作業員が船舶内燃機の冷却水清水タンク内を覗いて異種液体検知システム１００を目視する場合に作業員が発光部１３３の発光を確認しやすいというメリットがある。
【００３８】
図４は検知プレート１３２上の液体による受光部１３３で受光される色の色比率の変化を検出する原理を説明する図である。
図４（ａ）は、油などの異種液体が混入せずに水のみの液体２１０が検知プレート１３２上に存在している場合に、センサ１３０で捉えた光のＲＧＢの色比率の例を示す図である。この例では水のみの液体２１０を透過し、受光部１３４で受光された光に含まれるＲ：Ｇ：Ｂの色比率は８：５：３であるとする。なお、検知プレート１３２が透明なガラスなどの素材であれば受光した光のＲＧＢの色比率には影響を与えない。
【００３９】
次に、図４（ｂ）は、油などの異種液体２１１が混入し、その異種液体２１１が無限軌道式ベルト装置１１０により上方へ上げられ、スクレーパー１２０で掻き落とされ、センサ１３０の液体流路１３１から検知プレート１３２上に異種液体２１１が導かれた状態である。検知プレート１３２上には油などの異種液体２１１のみ、または、水２１０に加えて異種液体２１１が混在してその比重に応じて水分の上に油膜などの液膜を張るか、水分の下に油層などの液層を形成している。この状態において、異種液体２１１を透過し、受光部１３４で受光された光に含まれるＲ：Ｇ：Ｂの色比率は８.５：４.５：３であるとする。そのため、センサ１３０において、図４（ａ）で受光される光のＲ：Ｇ：Ｂの色比率は８：５：３であったものが、図４（ｂ）で受光される光のＲ：Ｇ：Ｂの色比率が８.５：４.５：３に変化していることが検知される。
【００４０】
センサ１３０は、受光される光のＲＧＢ色比率が変化したことを検出すれば、検知プレート１３２上の液体に水２１０とは異なる異種液体２１１が混入したと判別できる。
【００４１】
次に、本発明の異種液体検知システムの動作を順を追って簡単にまとめておく。
図５は本発明の異種液体検知システムの動作の流れを分かりやすく示す図である。図６は、本発明の異種液体検知システム１００の動作の流れを簡単に示したフローチャートである。
【００４２】
（動作の流れ１）
［無限軌道式ベルト装置１１０の駆動、液面付近の液体の引き上げ］
モーター１１３を作動すると、プーリー１１２ａが回転を開始し、それに伴いベルト１１１が図７の矢印１の方向に沿って無限軌道の回転を開始する。この時、ベルト１１１のうちタンク２００内の水面付近において下方（水面下）から上方（水面上）へ移動するベルト１１１により表面張力で水面の液分がベルト面にのったまま矢印方向へ引き上げられる。
【００４３】
（動作の流れ２）
［無限軌道式ベルト装置１１０のベルト移動にのった液体の移動］
無限軌道式ベルト装置１１０のベルト移動は無限軌道で回転を続け、タンク２００内の水面付近において引き上げられた液分がベルト面にのったまま上方への移動を続ける。やがて無限軌道式ベルト装置１１０のベルト移動はプーリー１１２ａにより折り返され、ベルト１１１の移動方向が矢印２の下向き方向へ反転する。
【００４４】
（動作の流れ３）
［スクレーパー１２０による液分の掻き落とし］
無限軌道式ベルト装置１１０のベルト移動を続けるとやがてスクレーパー１２０が配設されている箇所に至る。当該個所においてスクレーパー１２０の歯１２１がベルト１１１の表面と当接しており、表面張力によりベルト面に残留している液分を掻き落とす。
液分はベルト１１１からスクレーパー１２０を介して矢印３の方向に流れてゆく。
【００４５】
（動作の流れ４）
［センサ１３０における液分の屈折率の変化検出］
液分が矢印３の流れに沿って移動すると、液分は検知プレート１３２上を通過する。検知プレート１３２に対して発光部１３３から光が発射されており、当該照射光は、検知プレート１３２および液分を介して受光部１３４において受光される。この際、水２１０とは異なる異種液体２１１が検知プレート１３２上を通過すると、受光部１３２で受光される光のＲＧＢの色比率が変化し、センサ１３０においてＲＧＢの色比率の変化が検出される。
【００４６】
（動作の流れ５）
［センサ１３０における異種液体混入の有無の判別、信号出力］
センサ１３０は、受光された光のＲＧＢの色比率の変化を検出しなければ異種液体２１１の混入はないと判別し、受光された光のＲＧＢの色比率の変化を検出すると異種液体２１１の混入があったものと判別する。その後、異種液体検出システム１００は制御部（図示せず）から異種液体混入判別信号を出力する。
【００４７】
（動作の流れ６）
［センサ１３０に取り込んだ液分の循環］
センサ１３０に取り込んで検知プレート１３２面で異種液体の混入検知に用いられた液分はそのまま矢印４の流れに沿ってタンク２００内の水面へ戻される。
【実施例２】
【００４８】
実施例２の異種液体検知システム１００ａとして、センサ部１３０ａで用いるセンサとして光の屈折率の変化を検出するタイプのセンサを用いた構成例を示す。
実施例２の異種液体検知システム１００ａの各構成要素は、受光部１３４ａを除き、実施例１の異種液体検知システム１００の各構成要素と同様で良い。
【００４９】
受光部１３４ａは、受光素子を複数並べ、発光素子から発射された光の屈折率が変化しても光を捉えることができる受光素子アレイを形成した構成となっている。受光素子アレイとなっていると屈折率の変化による光線のずれが検出しやすくなる。
発光部１３３および受光部１３４ａは、検知プレート１３２を挟んで対向するように配設され、発光部１３３から発射された光が受光部１３４ａで直接受光されるように調整されている。
【００５０】
図７は検知プレート１３２上の液体による屈折率の変化を検出する原理を説明する図である。
ここで、図７に示すように、発光部１３３と受光部１３４ａは、両者を結ぶ線が検知プレート１３２に対して斜めに取り付けられている。これは、本構成において、センサ１３０ａが、異種液体の混入の判別として、検知プレート１３２上の液体による屈折率の変化を検出して判別するものであるからである。
【００５１】
図７（ａ）は、油などの異種液体が混入せずに水のみの液体２１０が検知プレート１３２上に存在している場合の光の屈折の様子を示す図である。センサ１３０ａは、デフォルトの初期設定として、発光部１３３から発射された光が図７（ａ）のように屈折して受光部１３４ａに受光されるものと調整されている。検知プレートの素材（ガラスやプラスチック）に応じた屈折率も加味して調整しておくことが好ましい。ここでは受光部１３４ａには受光素子（１）から受光素子（７）までが並べられているものとする。
図７（ａ）に示すように、発光部１３３から発射された光は正常液体である水２１０の水面に対して斜めに当たって屈折し、境界面で角度が変化して受光部１３４ａの所定位置に受光される。この例では、受光素子（３）に受光されている。
【００５２】
次に、図７（ｂ）は、油などの異種液体２１１が混入し、その異種液体２１１が無限軌道式ベルト装置１１０により上方へ上げられ、スクレーパー１２０で掻き落とされ、センサ１３０ａの液体流路１３１から検知プレート１３２上に異種液体２１１が導かれた状態である。検知プレート１３２上には油などの異種液体２１１のみ、または、水２１０に加えて異種液体２１１が混在してその比重に応じて水分の上に油膜などの液膜を張るか、水分の下に油層などの液層を形成している。この状態において、検知プレート１３２上の異種液体２１１は水２１０のみの屈折率とは異なる屈折率を示すようになる。そのため、発光部１３３から発射された光は液面に対して斜めに当たって屈折し、その境界面で角度が変化して受光部１３４ａの所定位置に受光される。そのため、図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）とは屈折する角度が変化し、この例では、光線がより深い方向に屈折する。ここで、受光部１３４ａが複数の受光素子を持つ受光素子アレイであれば、センサ１３０ａは、図７（ｂ）では、図７（ａ）で受光していた受光素子（３）とは異なる受光素子（４）によって光線が受光されたことを検出することができる。
【００５３】
センサ１３０はａ、光線が受光される受光素子が変化したことを検出すれば（この例では受光素子（３）から受光素子（４）へ変化した）、検知プレート１３２上の液体に水２１０とは異なる異種液体２１１が混入したと判別できる。
センサ部１３０ａにより異種液体２１１の混入が検知された後の動作は、実施例１と同様で良い。
【００５４】
以上、実施例において説明した本発明の異種液体検知システムによれば、無限軌道式ベルトにより液面近くの少量の液分を確実に引き上げ、液面に多少の波などの揺らぎがあっても信頼性の高い異種液体混入検知を行うことができる。
また、装置の設置場所、環境温度、異種液体の混入を検知する液面の状態などの影響を受けにくく、検知信頼性が高く、装置の故障が少なく、高い耐久性を備えた異種液体検知システムおよび検知方法を提供することができる。
【００５５】
以上、本発明の異種液体検知システムの構成例における好ましい実施例を図示して説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の異種液体検知システムは、人の目視による常時監視が困難な設備での異種液体の混入検知、例えば、船舶における船舶内燃機の冷却水清水タンクなどへの油等の異種液体の混入検知、工場設備・発電設備等の蒸気を用いた熱交換器の冷却水への油等の異種液体の混入検知、プール・浴場等での水・お湯への異種液体の混入検知、工場排水の清浄度監視などに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施例１にかかる本発明の異種液体検知システム１００全体の構成を模式的に示した図
【図２】無限軌道式ベルト装置１１０の構成を示した図
【図３】スクレーパー１２０とセンサ１３０の構成を示した図
【図４】検知プレート１３２上の液体による色比率の変化を検出する原理を説明する図
【図５】本発明の異種液体検知システムの動作の流れを分かりやすく示す図
【図６】異種液体検知システム１００の動作の流れを簡単に示したフローチャート
【図７】実施例２にかかるセンサ部１３０ａにおける検知プレート１３２上の液体による屈折率の変化を検出する原理を説明する図
【符号の説明】
【００５８】
１００ 異種液体検知システム
１１０ 無限軌道式ベルト装置
１１１ ベルト
１２０ スクレーパー
１２１ 歯
１３０ センサ
１３１ 液体流路
１３２ 検知プレート
１３３ 発光部
１３４ 受光部
２００ タンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正常液体に対して異種液体の混入を検知する異種液体検知システムであって、
検査対象液体の喫水線の下方と上方を結ぶ無限軌道で回転する無限軌道式ベルト装置と、
前記無限軌道に沿って移動する前記無限軌道式ベルト装置のベルト面に対して歯が当たるように配置されたスクレーパーと、
前記スクレーパーの歯により前記無限軌道式ベルト装置のベルト面から掻き落とされた液体を受け取って透光性を有する検知プレートを通過させて流出させる液体流路と、前記検知プレートを挟んで対向する発光部および受光部とを備え、前記受光部で受光される信号変化を検出して前記正常液体とは異なる前記異種液体の混入を検知するセンサとを備えた異種液体検知システム。
【請求項２】
前記スクレーパーの配置位置が、前記無限軌道式ベルト装置の前記無限軌道のうち前記ベルトの移動方向が上方から下方へ移動する経路中で前記検査対象液体の喫水線より上の位置である請求項１に記載の異種液体検知システム。
【請求項３】
前記検査対象液体の喫水線より上の位置が、前記液面に生じ得る波の影響を受けない高さの位置である請求項２に記載の異種液体検知システム。
【請求項４】
前記無限軌道式ベルト装置のベルトの上方のプーリーは設置箇所の壁面に対して固定され、前記無限軌道式ベルト装置のベルトの下方のプーリーは設置箇所の壁面に対して固定せずに遊離状態として前記ベルトを介して吊り下がった状態とし、前記ベルトに対して前記下方のプーリーの重量のテンションがかかり、前記ベルトが鉛直下方に垂れ下がった状態とした請求項１から３のいずれか１項に記載の異種液体検知システム。
【請求項５】
前記発光部と前記受光部を結ぶ線が前記検知プレートに対して直角に取り付けられており、前記センサが、前記検知プレート上の前記液体の色比率の変化を検出するものである請求項１から４のいずれか１項に記載の異種液体検知システム。
【請求項６】
前記発光部と前記受光部を結ぶ線が前記検知プレートに対して斜めに取り付けられており、前記センサが、前記検知プレート上の前記液体による屈折率の変化を検出するものである請求項１から４のいずれか１項に記載の異種液体検知システム。
【請求項７】
正常液体に対して異種液体の混入を検知する異種液体検知方法であって、
検査対象液体の喫水線の下方と上方を結ぶ無限軌道で回転する無限軌道式ベルト装置により前記液面から液体を引き揚げ、
前記無限軌道に沿って移動する前記無限軌道式ベルト装置のベルト面に対して歯が当たるように配置されたスクレーパーにより前記液体を掻き落とし、
前記スクレーパーの歯により前記無限軌道式ベルト装置のベルト面から掻き落とされた液体を受け取って透光性を有する検知プレートを通過させ、前記検知プレートを挟んで対向する発光部から発射され受光部で受光される信号変化をセンサにより検出し、前記正常液体とは異なる前記異種液体の混入を検知する異種液体検知方法。
【請求項８】
前記発光部と前記受光部を結ぶ線が前記検知プレートに対して直角に取り付けられており、前記センサが、前記検知プレート上の前記液体の色比率の変化を検出するものである請求項７に記載の異種液体検知方法。
【請求項９】
前記発光部と前記受光部を結ぶ線が前記検知プレートに対して斜めに取り付けられており、前記センサが、前記検知プレート上の前記液体による屈折率の変化を検出するものである請求項７に記載の異種液体検知方法。
【請求項１】
正常液体に対して異種液体の混入を検知する異種液体検知システムであって、
検査対象液体の喫水線の下方と上方を結ぶ無限軌道で回転する無限軌道式ベルト装置と、
前記無限軌道に沿って移動する前記無限軌道式ベルト装置のベルト面に対して歯が当たるように配置されたスクレーパーと、
前記スクレーパーの歯により前記無限軌道式ベルト装置のベルト面から掻き落とされた液体を受け取って透光性を有する検知プレートを通過させて流出させる液体流路と、前記検知プレートを挟んで対向する発光部および受光部とを備え、前記受光部で受光される信号変化を検出して前記正常液体とは異なる前記異種液体の混入を検知するセンサとを備えた異種液体検知システム。
【請求項２】
前記スクレーパーの配置位置が、前記無限軌道式ベルト装置の前記無限軌道のうち前記ベルトの移動方向が上方から下方へ移動する経路中で前記検査対象液体の喫水線より上の位置である請求項１に記載の異種液体検知システム。
【請求項３】
前記検査対象液体の喫水線より上の位置が、前記液面に生じ得る波の影響を受けない高さの位置である請求項２に記載の異種液体検知システム。
【請求項４】
前記無限軌道式ベルト装置のベルトの上方のプーリーは設置箇所の壁面に対して固定され、前記無限軌道式ベルト装置のベルトの下方のプーリーは設置箇所の壁面に対して固定せずに遊離状態として前記ベルトを介して吊り下がった状態とし、前記ベルトに対して前記下方のプーリーの重量のテンションがかかり、前記ベルトが鉛直下方に垂れ下がった状態とした請求項１から３のいずれか１項に記載の異種液体検知システム。
【請求項５】
前記発光部と前記受光部を結ぶ線が前記検知プレートに対して直角に取り付けられており、前記センサが、前記検知プレート上の前記液体の色比率の変化を検出するものである請求項１から４のいずれか１項に記載の異種液体検知システム。
【請求項６】
前記発光部と前記受光部を結ぶ線が前記検知プレートに対して斜めに取り付けられており、前記センサが、前記検知プレート上の前記液体による屈折率の変化を検出するものである請求項１から４のいずれか１項に記載の異種液体検知システム。
【請求項７】
正常液体に対して異種液体の混入を検知する異種液体検知方法であって、
検査対象液体の喫水線の下方と上方を結ぶ無限軌道で回転する無限軌道式ベルト装置により前記液面から液体を引き揚げ、
前記無限軌道に沿って移動する前記無限軌道式ベルト装置のベルト面に対して歯が当たるように配置されたスクレーパーにより前記液体を掻き落とし、
前記スクレーパーの歯により前記無限軌道式ベルト装置のベルト面から掻き落とされた液体を受け取って透光性を有する検知プレートを通過させ、前記検知プレートを挟んで対向する発光部から発射され受光部で受光される信号変化をセンサにより検出し、前記正常液体とは異なる前記異種液体の混入を検知する異種液体検知方法。
【請求項８】
前記発光部と前記受光部を結ぶ線が前記検知プレートに対して直角に取り付けられており、前記センサが、前記検知プレート上の前記液体の色比率の変化を検出するものである請求項７に記載の異種液体検知方法。
【請求項９】
前記発光部と前記受光部を結ぶ線が前記検知プレートに対して斜めに取り付けられており、前記センサが、前記検知プレート上の前記液体による屈折率の変化を検出するものである請求項７に記載の異種液体検知方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２２０８７９（Ｐ２０１１−２２０８７９Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９１２００（Ｐ２０１０−９１２００）
【出願日】平成２２年４月１２日（２０１０．４．１２）
【出願人】（５９１１１４７３３）バルコエンヂニヤリング株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１２日（２０１０．４．１２）
【出願人】（５９１１１４７３３）バルコエンヂニヤリング株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]