JP4485235B2 - Fiber optic sensor - Google Patents
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Description
本発明は、水などの液体とガソリン、灯油および軽油などの液体とを選択的に検知することのできるセンサーに関する。 The present invention relates to a sensor capable of selectively detecting a liquid such as water and a liquid such as gasoline, kerosene and light oil.
従来、石油パイプライン、石油貯蔵タンクあるいはガソリンスタンドのガソリン貯蔵タンクなどにおいて、石油の漏洩やガソリンの漏洩が生じた場合に、この漏洩を検知するセンサーとして特公昭59−47256号公報(特許文献1)のものが提案されている。この特許文献1のものは、導電性物質を含有する連続多孔質PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)材料を用いて電気信号を利用し、水あるいはガソリンの漏洩を選択的に検知できるようになっている。
Japanese Patent Publication No. 59-47256 (Patent Document 1) is a sensor that detects a leakage of oil or gasoline in an oil pipeline, an oil storage tank, or a gasoline storage tank of a gas station. ) Has been proposed. According to the technique disclosed in
しかし、このような石油およびガソリンなどの危険物を取扱う石油パイプライン、石油貯蔵タンクあるいはガソリンスタンドのガソリン貯蔵タンクなどにおいては、火災や爆発事故などを未然に防ぐために防爆型であることが求められ、電気的信号を利用した特公昭59−47256号の提案では防爆の観点から好ましくなかった。 However, such oil pipelines, oil storage tanks or gasoline storage tanks of gas stations that handle dangerous materials such as oil and gasoline are required to be explosion-proof to prevent fires and explosion accidents. The proposal of Japanese Examined Patent Publication No. 59-47256 using an electrical signal was not preferable from the viewpoint of explosion prevention.
これに対し、本願出願人は、電気信号を使用しないセンサーとして結晶性パーフルオロ樹脂からなる溶融物の成形後に延伸したものをコアとし、このコアを囲繞するように撥水性多孔質層を設けたプラスチック光ファイバーを、センサーとして用いることを特願2003−066032号で提案している。(特許文献2) On the other hand, the applicant of the present application has a core that is stretched after molding a melt made of crystalline perfluoro resin as a sensor that does not use an electrical signal, and a water-repellent porous layer is provided so as to surround the core. Japanese Patent Application No. 2003-066602 proposes to use a plastic optical fiber as a sensor. (Patent Document 2)
しかし、特許文献2において提案されているセンサーは、水以外の被検知液体を検知するために、水に対して撥水性を有する多孔質層がコアの周囲に設けられている。かくして、このセンサーは、撥水性の多孔質層によって水あるいは純水のような液体を透過させないので検知せず、一方、この多孔質層を透過する、例えばガソリンのような被検知液体を検知し、その結果、選択的にガソリンのような被検知液体を検知できるように構成されている。したがって、上記した特願2003−066032号では、水あるいはガソリンなどを選択的に検知するために撥水性の多孔質層をコアの周囲に設けなければならず、センサーを構成する部材が増えるばかりか、それを周囲に設けるための煩わしさがあるという問題があった。
However, in the sensor proposed in
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、防爆型でかつ、撥水性の多孔質層を設けることなく、水などの液体とガソリン、灯油、軽油などの液体とを選択的に検知することができるセンサーを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a liquid such as water and a liquid such as gasoline, kerosene and light oil without providing an explosion-proof and water-repellent porous layer. It is an object of the present invention to provide a sensor that can selectively detect.
本発明の課題は、本発明のプラスチック光ファイバーセンサによって達成される。すなわち、本発明のプラスチック光ファイバーセンサは、結晶性含ふっ素樹脂からなるモノフィラメントを3〜10倍に延伸して、1.38〜1.40の屈折率を有する光透過可能なコアと成し、該コアの屈折率よりも大きい屈折率を有する被検知液体の漏洩を検知するようにしたことを特徴とするプラスチック光ファイバーセンサである。 The object of the present invention is achieved by the plastic optical fiber sensor of the present invention. That is, plastic optical fiber sensor of the present invention, by stretching the monofilament made of crystalline fluorine-containing resin in 3-10 times, forms a light permeable core having a refractive index of 1.38 to 1.40, the A plastic optical fiber sensor characterized in that leakage of a liquid to be detected having a refractive index larger than that of a core is detected .
すなわち、本発明は、結晶性含ふっ素樹脂からなるモノフィラメントを延伸して光透過可能と成し、その屈折率を被検知液体の屈折率よりも小さくしたことを特徴とするプラスチック光ファイバーセンサーなので、防爆型で、水などの液体とガソリンなどの液体とを選択的に検知することができるようになる。 That is, the present invention is a plastic optical fiber sensor characterized in that a monofilament made of a crystalline fluorine-containing resin is stretched so that light can be transmitted and its refractive index is made smaller than that of the liquid to be detected. The mold can selectively detect liquids such as water and liquids such as gasoline.
以下、本発明による漏洩センサーを、好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
図1は、本発明による漏洩センサーを備える漏洩検知装置の好ましい実施の形態の概略説明図である。
A preferred embodiment of a leak sensor according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a preferred embodiment of a leak detection apparatus including a leak sensor according to the present invention.
図1を参照すると、漏洩検知装置10が示されており、この漏洩検知装置10は、漏洩センサー1を備えており、この漏洩センサー1の一端側には、漏洩センサー1に光を入力する光源2が設けられており、漏洩センサー1の他端側には、漏洩センサー1を介して光源2からの光を受光する受光部3が設けられており、さらに、この受光部3からの出力が入力される光測定器4が設けられている。
この漏洩センサー1は、ポリふっ化ビニリデンの溶融物をモノフィラメント状に押出し成形し、その後、大気中150℃の条件下で約5.5倍に長手方向に延伸することによって光透過可能なコアと成され、屈折率1.40を有している。
なお、このコアは、特許文献2に記載のセンサーにおけるコアに相当するが、このコアの周囲には、本発明が解決しようとする課題に記載されていることから明らかなように、特許文献2に記載の従来技術におけるセンサーとは異なり、撥水性の多孔質を設けることがない。 なお、上記実施例では延伸倍率を約5.5倍としたが、この延伸倍率は3倍〜10倍の範囲が望ましく、延伸倍率が3倍以下の場合には、光を透過させるための透明性が得られないので漏洩センサーとして好ましくなく、延伸倍率が10倍以上の場合には、モノフィラメントの耐クラック性などの機械特性が著しく低下し漏洩センサーとして好ましくない。ここで、延伸倍率を3倍〜10倍とした場合の漏洩センサー1の屈折率は1.38〜1.42の範囲となっている。
また、この漏洩センサー1の材料としては、上記したポリふっ化ビニリデンの他にエチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレンなどの樹脂を用いることもできるが、使用する材料によって任意の延伸倍率を設定することができ、延伸後の屈折率は1.38〜1.42の範囲となっていることが必要である。
Referring to FIG. 1, a
The
Note that this core corresponds to the core in the sensor described in
In addition to the above-mentioned polyvinylidene fluoride, a resin such as ethylene tetrafluoroethylene copolymer and polychlorotrifluoroethylene can be used as the material of the
今、このように構成された漏洩検知装置10の作動時、漏洩検知装置10の漏洩センサー1に、例えば、ガソリン貯蔵タンクなどから漏洩したガソリン(屈折率1.40〜1.42)などの被検知液体が漏洩センサー1に到来、付着して付着部5を形成すると、この被検知液体の屈折率は、漏洩センサー1の屈折率1.40以上あるので、つまり、センサーすなわちコアの屈折率よりも大きい屈折率を有する被検知液体であるので、光源2からの光が漏洩センサー1の付着部5から漏洩センサー1の外部へ放出される結果、受光部3で受光する光量が減少し、その光量が光測定器4に表示される。この光量の減少によって被検知液体の到来、すなわち漏洩を検知することができる。なお、この実施の態様では、光測定器4において、光量の減少が、検知前の光量から70.0%以上低下したときに、被検知液体が到来したと設定されているが、この被検知液体の到来の判定を行う光量の減少の設定は必要に応じて任意に設定することができる。
Now, when the
次に、屈折率が漏洩センサー1よりも小さい水などが到来、付着したとしても、その付着部分より光源2からの光が漏洩センサー1の外部へ放出されず、その結果、光量の減少が起こらず、光測定器4は、光量の減少が検知設定値以下のため水を検知しない。
Next, even if water or the like having a refractive index smaller than that of the
結晶性含ふっ素樹脂として、ポリふっ化ビニリデン(PVdF)(KFポリマー(登録商標)#1100:呉羽化学社製)を押出し成形機からダイ温度300℃で押出し、直ちに冷媒によって0℃の急冷を行い、直径1.1mmのモノフィラメントを作製した。
次いで、大気中150℃において、このモノフィラメントを送出し速度0.18m/分、引取り速度1.0m/分で張力を加えて当初の長さの5.5倍に延伸し、直径0.46mmの延伸材料を得た。
次いで、張力を加えた状態を保持し、大気中140℃で2分間の熱固定を行い屈折率1.40のプラスチック光ファイバーセンサーを得た。
Polycrystalline vinylidene fluoride (PVdF) (KF polymer (registered trademark) # 1100: manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd.) as a crystalline fluororesin is extruded from an extruder at a die temperature of 300 ° C. and immediately cooled to 0 ° C. with a refrigerant. A monofilament having a diameter of 1.1 mm was produced.
Next, at 150 ° C. in the atmosphere, the monofilament is fed out at a speed of 0.18 m / min and tension is applied at a take-up speed of 1.0 m / min, and stretched to 5.5 times the original length, and the diameter is 0.46 mm. A stretched material was obtained.
Next, the tensioned state was maintained, and heat setting was performed in the atmosphere at 140 ° C. for 2 minutes to obtain a plastic optical fiber sensor having a refractive index of 1.40.
得られたプラスチック光ファイバーセンサーを60mmに切断し、その一端部を光源(MG9001A:アンリツ社製)に接続し、他端部を受光部(AQ−1966SENSOR:安藤電気社製)に接続し、この受光部で受光した光量を光測定器(オプティカルパワーメーターAQ1135E:安藤電気社製)に表示させるようにし、この光ファイバーセンサーに、検知しようとする液体が漏洩により接触して生じた光量の変化の結果を表1に示す。用いた液体はふっ素系不活性液体、水、ガソリン、灯油、軽油である。この表1のものはプラスチック光ファイバーセンサーへの光源からの入射光の光量を検知前の光量とし、検知しようとする液体の光ファイバーセンサーへの接液時に、光ファイバーセンサーを経由して受光部へ入射される光の受光量を測定したもので、光量の変化によって漏洩検知可能かどうかを判定した。 The obtained plastic optical fiber sensor is cut to 60 mm, one end thereof is connected to a light source (MG9001A: manufactured by Anritsu), and the other end is connected to a light receiving unit (AQ-1966 SENSOR: manufactured by Ando Electric Co., Ltd.). The amount of light received by the optical unit is displayed on an optical measuring instrument (Optical Power Meter AQ1135E: manufactured by Ando Electric Co., Ltd.). Table 1 shows. The liquid used is a fluorine-based inert liquid, water, gasoline, kerosene, and light oil. In Table 1, the amount of incident light from the light source to the plastic optical fiber sensor is the amount of light before detection, and when the liquid to be detected is in contact with the optical fiber sensor, it enters the light receiving section via the optical fiber sensor. The amount of light received was measured, and it was determined whether leakage could be detected by the change in the amount of light.
表1に示したように、屈折率が1.40よりも大きいガソリン、灯油あるいは軽油を検知しようとする液体、すなわち被検知液体とした場合、この液体が、漏洩などにより光ファイバーセンサーに接液したときは、光量が検知前の光量から短時間のうちに急激に減少するので、接液部分から光が屈折して光ファイバーセンサー外部へ放出されたと判定し、漏液検知を可とした。また、検知しようとする液体が雨水のような水(屈折率1.33)である場合、水が光ファイバーセンサーに接液したときは、光量の減少が少ないので、被検知液体以外の液体であると判定し漏液検知を不可とした。なお、水とは性質の異なるふっ素系不活性液体を同様に測定した場合も、上記と同様に、光量が減少して検知前の光量から所定値以下の低下となるので、接液部分から光が屈折していないと判定し、被検知液体以外の液体であると判定し、漏液検知を不可とした。かくして、被検知液体とそれ以外の液体を選択的に検知することができる。 As shown in Table 1, when a liquid whose refractive index is greater than 1.40 is to be detected, i.e., a liquid to be detected, that is, a liquid to be detected, this liquid contacts the optical fiber sensor due to leakage or the like. At that time, the amount of light suddenly decreased in a short time from the amount of light before detection, so it was determined that the light was refracted from the liquid contact portion and emitted to the outside of the optical fiber sensor, and leakage detection was enabled. In addition, when the liquid to be detected is water such as rainwater (refractive index 1.33), when the water comes into contact with the optical fiber sensor, the amount of light is less decreased, so that the liquid is a liquid other than the liquid to be detected. It was judged that the leak was impossible. Even when a fluorine-based inert liquid having a different property from water is measured in the same manner, the amount of light decreases and falls below a predetermined value from the amount of light before detection. It was determined that the liquid was not refracted, and it was determined that the liquid was a liquid other than the liquid to be detected. Thus, the liquid to be detected and other liquids can be selectively detected.
なお、上述の実施例では、ガソリン、灯油、軽油など、屈折率が1.40〜1.47のような液体を被検知液体として述べてきたが、他に、ベンゼン、トルエンのような屈折率が1.47〜1.52を有する液体を被検知液体としても良く、要するに光ファイバーセンサーの屈折率1.38〜1.42よりも屈折率が大きい液体を被検知液体として、漏洩を検知することができる。
1 漏洩センサー
2 光源
3 受光部
4 光測定器
5 付着部
10 漏洩検査装置 1010
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