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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-05-24
(45)【発行日】2022-06-01
(54)【発明の名称】検知器
(51)【国際特許分類】
G01N 21/15 20060101AFI20220525BHJP
G01N 21/47 20060101ALI20220525BHJP
【ＦＩ】
G01N21/15
G01N21/47 D
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2017202577
(22)【出願日】2017-10-19
(65)【公開番号】P2019074491
(43)【公開日】2019-05-16
【審査請求日】2020-09-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000219451
【氏名又は名称】東亜ディーケーケー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107216
【弁理士】
【氏名又は名称】伊與田 幸穂
(74)【代理人】
【識別番号】100104880
【弁理士】
【氏名又は名称】古部 次郎
(72)【発明者】
【氏名】奥村 剛人
(72)【発明者】
【氏名】石飛 毅
【審査官】横尾 雅一
(56)【参考文献】
【文献】実開昭５８－０８２６５２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開平０７－１４５９５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６３－１６３１１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２５０７６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００２／０１１８３６６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開平０７－１９０４４３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２１／００ － Ｇ０１Ｎ ２１／６１
Ｇ０１Ｎ ２１／８４ － Ｇ０１Ｎ ２１／９５８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
検知光を出力する出力手段と、前記出力手段の前記検知光が被検知面で反射した反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段により受光された前記反射光の情報を基に前記被検知面に関する情報を取得する取得手段と、
前記反射光の光路方向に延び、当該反射光の光路を囲む囲み部材と、
前記囲み部材の内側にエアを供給する供給手段であって、当該囲み部材の内側においてエアを前記被検知面の方向に向かうように供給すると共に、エアの供給に伴う圧力作用により当該囲み部材の外側の空気をエアと共に当該囲み部材の内側に供給する供給手段と、
を備え、
前記囲み部材の内部空間に位置する内筒部と当該囲み部材とを前記被検知面側で互いに接続する接続部を備えることで、前記供給手段により当該囲み部材の内側に供給されるエア及び空気が当該被検知面とは反対の方向に向かった後に当該被検知面の方向に向かうことを特徴とする検知器。
【請求項2】
検知光を出力する出力手段と、
前記出力手段の前記検知光が被検知面で反射した反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段により受光された前記反射光の情報を基に前記被検知面に関する情報を取得する取得手段と、
前記反射光の光路方向に延び、当該反射光の光路を囲む囲み部材と、
前記囲み部材の内側にエアを供給する供給手段であって、当該囲み部材の内側においてエアを前記被検知面の方向に向かうように供給すると共に、エアの供給に伴う圧力作用により当該囲み部材の外側の空気をエアと共に当該囲み部材の内側に供給する供給手段と、
を備え、
前記囲み部材には、前記供給手段によりエアが供給される位置よりも前記被検知面から遠い位置に、周方向に沿って間隔を開けて複数の通気口が形成されていることを特徴とする検知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば浄水場や河川、湖沼の水面に検知光を反射させることで油膜を検知する油膜検知器等の検知器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
油膜による光の反射率が水面による光の反射率よりも高いことに着目し、水面に光を照射してその反射光の強度を測定することで反射率を求め、これによって水面の状況を検知する検知方法がある。
【0003】
水面に照射した光の反射光の強度を測定することで反射率を求め、これによって水面での油膜の有無を検知する場合、装置に結露が生じて油膜検知の精度が低下するという事態に対応する種々の構成が従来から提案されている。
例えば、特許文献１には、加熱雰囲気中の被測定対象からの放射エネルギーを受光する検出部と、測定雰囲気中のエアを浄化する浄化手段と、検出部の被測定対象方向に設けられ浄化手段よりの熱風エアを噴出するエアパージ管とを備えた構成が開示されている。
例えば、特許文献１には、加熱雰囲気中の被測定対象からの放射エネルギーを受光する検出部と、測定雰囲気中のエアを浄化する浄化手段と、検出部の被測定対象方向に設けられ浄化手段よりの熱風エアを噴出するエアパージ管とを備えた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特公平３－３７１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ここで、検知器と被検知面との間の光が通る空間に光に影響を与える障害物質が漂っている場合に所定圧のエアで空間内の障害物質を減少させて障害物質に起因する影響を抑制する場合、多くのエア供給量が必要になると、コストがかかってしまうことが想定される。
【0006】
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、光に影響を与える障害物質が存在する環境下でコストを低減しつつ障害物質に起因する検知結果の影響を抑制可能な検知器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
かかる目的のもと、本発明が適用される検知器は、検知光を出力する出力手段と、前記出力手段の前記検知光が被検知面で反射した反射光を受光する受光手段と、前記受光手段により受光された前記反射光の情報を基に前記被検知面に関する情報を取得する取得手段と、前記反射光の光路方向に延び、当該反射光の光路を囲む囲み部材と、前記囲み部材の内側にエアを供給する供給手段であって、当該囲み部材の内側においてエアを前記被検知面の方向に向かうように供給すると共に、エアの供給に伴う圧力作用により当該囲み部材の外側の空気をエアと共に当該囲み部材の内側に供給する供給手段と、を備え、前記囲み部材の内部空間に位置する内筒部と当該囲み部材とを前記被検知面側で互いに接続する接続部を備えることで、前記供給手段により当該囲み部材の内側に供給されるエア及び空気が当該被検知面とは反対の方向に向かった後に当該被検知面の方向に向かうことを特徴とするものである。
また、本発明が適用される検知器は、検知光を出力する出力手段と、前記出力手段の前記検知光が被検知面で反射した反射光を受光する受光手段と、前記受光手段により受光された前記反射光の情報を基に前記被検知面に関する情報を取得する取得手段と、前記反射光の光路方向に延び、当該反射光の光路を囲む囲み部材と、前記囲み部材の内側にエアを供給する供給手段であって、当該囲み部材の内側においてエアを前記被検知面の方向に向かうように供給すると共に、エアの供給に伴う圧力作用により当該囲み部材の外側の空気をエアと共に当該囲み部材の内側に供給する供給手段と、を備え、前記囲み部材には、前記供給手段によりエアが供給される位置よりも前記被検知面から遠い位置に、周方向に沿って間隔を開けて複数の通気口が形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明が適用される検知器は、検知光を出力する出力手段と、前記出力手段の前記検知光が被検知面で反射した反射光を受光する受光手段と、前記受光手段により受光された前記反射光の情報を基に前記被検知面に関する情報を取得する取得手段と、前記反射光の光路方向に延び、当該反射光の光路を囲む囲み部材と、前記囲み部材の内側にエアを供給する供給手段であって、当該囲み部材の内側においてエアを前記被検知面の方向に向かうように供給すると共に、エアの供給に伴う圧力作用により当該囲み部材の外側の空気をエアと共に当該囲み部材の内側に供給する供給手段と、を備え、前記囲み部材には、前記供給手段によりエアが供給される位置よりも前記被検知面から遠い位置に、周方向に沿って間隔を開けて複数の通気口が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、光に影響を与える障害物質が存在する環境下でコストを低減しつつ障害物質に起因する検知結果の影響を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】油膜検知器の油膜検知器本体の構成例を示すブロック図である。
【図2】油膜検知器の別の油膜検知器本体の構成例を示すブロック図である。
【図3】第１の実施の形態に係る油膜検知器を説明する概略図である。
【図4】第２の実施の形態に係る油膜検知器を説明する概略図である。
【図5】本実施の形態による効果を確認する実験を説明する図であり、（ａ）は実験装置を説明する図であり、（ｂ）は実験結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本実施の形態では、被検知面（検知対象面）に検知光を反射させて油膜を検知する機能を持つ油膜検知器１について説明する。かかる機能は、被検知面としての液面に油膜が存在するときの光の反射率と存在しないときの光の反射率とが違うという性質を利用するものである。液面としては、例えば浄水場や河川、湖沼等の液面を指すものであり、液面の位置が高くなったり低くなったり、また、液面が波立ったりするものである。
油膜検知器１には、油膜の有無を検知する被検知面の近くの構造物に据え置いて用いる固定式と、被検知面に対して移動する移動式と、がある。
本実施の形態では、被検知面（検知対象面）に検知光を反射させて油膜を検知する機能を持つ油膜検知器１について説明する。かかる機能は、被検知面としての液面に油膜が存在するときの光の反射率と存在しないときの光の反射率とが違うという性質を利用するものである。液面としては、例えば浄水場や河川、湖沼等の液面を指すものであり、液面の位置が高くなったり低くなったり、また、液面が波立ったりするものである。
油膜検知器１には、油膜の有無を検知する被検知面の近くの構造物に据え置いて用いる固定式と、被検知面に対して移動する移動式と、がある。
【0011】
〔油膜検知器１の油膜検知器本体２Ａ，２Ｂ〕
本実施の形態に係る油膜検知器１の構成について説明する。まず、油膜検知器１の本体として、油膜検知器本体２Ａと油膜検知器本体２Ｂを説明する。油膜検知器本体２Ａを図１で説明し、油膜検知器本体２Ｂを図２で説明する。なお、油膜検知器本体２Ａと油膜検知器本体２Ｂは、レーザ走査式を採用し、液面の高さ変化の影響を低減させている。
図１は、油膜検知器１の油膜検知器本体２Ａの構成例を示すブロック図である。
油膜検知器１の油膜検知器本体２Ａは、検知光としてのレーザ光Ｌ１を発光する出力手段の一例としてのレーザ光源１００と、レーザ光源１００により発光されたレーザ光Ｌ１を、照射範囲を有する平行光として出力する照射部２００と、を備えている。更に説明すると、照射部２００は、レーザ光Ｌ１を走査することにより照射範囲を照射するレーザ光Ｌ２を出力する。レーザ光Ｌ２は、レーザ光Ｌ２の光路上流側での照射範囲（ビーム群の横断面積）と光路下流側での照射範囲（ビーム群の横断面積）との大きさの差が無い乃至ほとんど無いいわゆる平行光である。
なお、本書で平行光というときには、１本のレーザ光を走査することによりビーム群に構成された光の照射範囲（横断面積）が光路上の位置によって実質的に変わりがないレーザ光を言うものとする。
本実施の形態に係る油膜検知器１の構成について説明する。まず、油膜検知器１の本体として、油膜検知器本体２Ａと油膜検知器本体２Ｂを説明する。油膜検知器本体２Ａを図１で説明し、油膜検知器本体２Ｂを図２で説明する。なお、油膜検知器本体２Ａと油膜検知器本体２Ｂは、レーザ走査式を採用し、液面の高さ変化の影響を低減させている。
図１は、油膜検知器１の油膜検知器本体２Ａの構成例を示すブロック図である。
油膜検知器１の油膜検知器本体２Ａは、検知光としてのレーザ光Ｌ１を発光する出力手段の一例としてのレーザ光源１００と、レーザ光源１００により発光されたレーザ光Ｌ１を、照射範囲を有する平行光として出力する照射部２００と、を備えている。更に説明すると、照射部２００は、レーザ光Ｌ１を走査することにより照射範囲を照射するレーザ光Ｌ２を出力する。レーザ光Ｌ２は、レーザ光Ｌ２の光路上流側での照射範囲（ビーム群の横断面積）と光路下流側での照射範囲（ビーム群の横断面積）との大きさの差が無い乃至ほとんど無いいわゆる平行光である。
なお、本書で平行光というときには、１本のレーザ光を走査することによりビーム群に構成された光の照射範囲（横断面積）が光路上の位置によって実質的に変わりがないレーザ光を言うものとする。
【0012】
また、油膜検知器本体２Ａは、被検知面の一例としての液面Ｗに照射するレーザ光Ｌ３の光軸と液面Ｗで反射したレーザ光Ｌ４の光軸とが同軸となるようにレーザ光Ｌ３，Ｌ４を導く同軸落射部３００と、同軸落射部３００からのレーザ光Ｌ５を受光する受光手段の一例としての受光部４００と、を備えている。この同軸落射部３００は、入射した光の一部を反射して残りを透過させるハーフミラー３１０を有する。このハーフミラー３１０は、反射光と透過光の強さがほぼ等しくなるように形成されている板状部材である。
更に説明すると、同軸落射部３００は、照射部２００からのレーザ光Ｌ２をハーフミラー３１０に反射させ、その反射光であるレーザ光Ｌ３を液面Ｗに全反射するように導き、かつ、液面Ｗで全反射したレーザ光Ｌ４をハーフミラー３１０に透過させ、その透過光であるレーザ光Ｌ５を受光部４００に受光されるように導く。レーザ光Ｌ４は、レーザ光Ｌ３の入射角に等しい角度で液面Ｗから反射していく。すなわち、レーザ光Ｌ３の入射角とレーザ光Ｌ４の反射角とは互いに等しい。
なお、レーザ光Ｌ３の出射およびレーザ光Ｌ４の入射は、透明部材である窓部８００を介して行われる。窓部８００は、例えばガラスで構成される。
更に説明すると、同軸落射部３００は、照射部２００からのレーザ光Ｌ２をハーフミラー３１０に反射させ、その反射光であるレーザ光Ｌ３を液面Ｗに全反射するように導き、かつ、液面Ｗで全反射したレーザ光Ｌ４をハーフミラー３１０に透過させ、その透過光であるレーザ光Ｌ５を受光部４００に受光されるように導く。レーザ光Ｌ４は、レーザ光Ｌ３の入射角に等しい角度で液面Ｗから反射していく。すなわち、レーザ光Ｌ３の入射角とレーザ光Ｌ４の反射角とは互いに等しい。
なお、レーザ光Ｌ３の出射およびレーザ光Ｌ４の入射は、透明部材である窓部８００を介して行われる。窓部８００は、例えばガラスで構成される。
【0013】
このように、照射部２００は、液面Ｗの油膜検知に用いる検知光を、所定の範囲を照射する平行光として出力するように構成されている。そして、同軸落射部３００は、検知光をハーフミラー３１０により液面Ｗに全反射させ、その全反射した反射光（検知光）をハーフミラー３１０により受光部４００に向かわせるように構成されている。
このため、検知光を広い範囲に照射することが可能であり、液面Ｗの高さが変動して油膜検知器本体２Ａに対する距離が変わっても、受光部４００による油膜検知に必要な検知光の受光に影響を受けず、また、液面Ｗが波立ったりしても、同様に、油膜検知に必要な検知光の受光に影響を受けない。
このため、検知光を広い範囲に照射することが可能であり、液面Ｗの高さが変動して油膜検知器本体２Ａに対する距離が変わっても、受光部４００による油膜検知に必要な検知光の受光に影響を受けず、また、液面Ｗが波立ったりしても、同様に、油膜検知に必要な検知光の受光に影響を受けない。
【0014】
また、油膜検知器本体２Ａは、受光部４００が受光したレーザ光Ｌ５を所定の信号に変換することでレーザ光Ｌ５の強度情報を得て液面Ｗの反射率を演算する演算部５００と、演算部５００による演算結果ないしレーザ光Ｌ５の強度情報を基に、液面Ｗに油膜が存在することを取得する取得手段の一例としての判断部６００と、判断部６００により液面Ｗに油膜が存在するとの判断がされるとユーザに通知する通知部７００と、を備えている。
【0015】
ここで、レーザ光源１００としては、図示しないレーザダイオードと、レーザダイオードに所定の電圧が印加されるように制御する図示しない駆動回路と、で構成する例が考えられる。
照射部２００および同軸落射部３００の構成については上述したとおりである。
受光部４００としては、レーザ光Ｌ５を集光するための図示しない集光レンズと、集光した光の強度に応じた電気信号に変換する図示しないフォトダイオードと、で構成する例が考えられる。
照射部２００および同軸落射部３００の構成については上述したとおりである。
受光部４００としては、レーザ光Ｌ５を集光するための図示しない集光レンズと、集光した光の強度に応じた電気信号に変換する図示しないフォトダイオードと、で構成する例が考えられる。
【0016】
また、演算部５００及び判断部６００としては、予め定められた動作制御プログラム（ファームウェア）に従ってデジタル演算処理を実行する図示しないＣＰＵ(Central Processing Unit)と、ＣＰＵの作業用メモリ等として用いられる図示しないＲＡＭ(Random Access Memory)と、ＣＰＵにより実行される処理プログラムや処理プログラムにて用いられる各種のデータが格納される図示しないＲＯＭ(Read Only Memory)と、で構成する例が考えられる。
また、通知部７００としては、ユーザに対して視覚的に通知する図示しない表示画面で構成する例が考えられ、また、汎用の通信手段にて遠隔のユーザに通知するための通信インターフェースで構成する例が考えられる。
また、通知部７００としては、ユーザに対して視覚的に通知する図示しない表示画面で構成する例が考えられ、また、汎用の通信手段にて遠隔のユーザに通知するための通信インターフェースで構成する例が考えられる。
【0017】
図２は、油膜検知器１の別の油膜検知器本体２Ｂの構成例を示すブロック図である。なお、油膜検知器本体２Ｂの基本的な構成は、上述した油膜検知器本体２Ａ（図１参照）と共通するため、同じ構成には同じ符号を用い、また、その説明を省略することがある。
図２に示す油膜検知器１の油膜検知器本体２Ｂは、レーザ光源１００、照射部２００、同軸落射部３００、受光部４００、演算部５００、判断部６００及び通知部７００を備えている。同軸落射部３００は、ハーフミラー３１０を有する。このような油膜検知器本体２Ｂの構成は、油膜検知器本体２Ａと共通する。
図２に示す油膜検知器１の油膜検知器本体２Ｂは、レーザ光源１００、照射部２００、同軸落射部３００、受光部４００、演算部５００、判断部６００及び通知部７００を備えている。同軸落射部３００は、ハーフミラー３１０を有する。このような油膜検知器本体２Ｂの構成は、油膜検知器本体２Ａと共通する。
【0018】
ここで、油膜検知器本体２Ｂが油膜検知器本体２Ａと相違する構成について具体的に説明する。油膜検知器本体２Ｂが備える同軸落射部３００は、ハーフミラー３１０を透過して液面Ｗに検知光を照射すると共にハーフミラー３１０で反射して受光部４００に検知光を入射する点で、ハーフミラー３１０で反射して液面Ｗに検知光を照射すると共にハーフミラー３１０を透過して受光部４００に検知光を入射する油膜検知器本体２Ａが備える同軸落射部３００と異なる。
【0019】
すなわち、油膜検知器本体２Ｂが備える同軸落射部３００では、液面Ｗを照射するレーザ光Ｌ３はハーフミラー３１０を透過したものであり、受光部４００に受光されるレーザ光Ｌ５はハーフミラー３１０で反射したものである。言い換えると、油膜検知器本体２Ｂが備える同軸落射部３００では、照射部２００からのレーザ光Ｌ２をハーフミラー３１０に透過させ、その透過光であるレーザ光Ｌ３を液面Ｗに全反射するように導き、かつ、液面Ｗで全反射したレーザ光Ｌ４をハーフミラー３１０に反射させ、その反射光であるレーザ光Ｌ５を受光部４００に受光されるように導く。
【0020】
〔本実施の形態の意義〕
ここで、例えば復水ピットが７０度や８０度（摂氏）程度の比較的高い温度であると、液面Ｗから湯気が立ちのぼり、復水ピットが半密閉であるときには、ピット内が湯気で充満する場合がある。かかる場合、油膜検知器１からのレーザ光が液面Ｗとの間を往復する際に湯気と乱反射してレーザ光が減衰することで、油膜検知器１による検知結果が安定しなくなり、好ましくない。検知結果に悪影響を及ぼす湯気等の障害物質が存在する環境下でも検知結果を安定させるため、障害物質の除去にエア（圧縮空気）を用いることが考えられる。すなわち、油膜検知器１と液面Ｗとの間の空間に漂う障害物質を所定圧のエアで減少させ、障害物質に起因する悪影響を抑制する方法である。
しかしながら、レーザ光の光路を含む空間にある障害物質を除去するためのエア供給量が必要になり、油膜検知器１を設置する場所にそのようなエア供給装置が備わっていなければ、検知結果を安定化させることが困難になる。また、油膜検知器１にエア供給装置を追加する構成も考えられるが、エア供給装置が大型化し、広い設置スペースが必要になり、さらには、装置一体化によるユニットの大型化や高額化（高イニシャルコスト）になることが想定される。また、エアの消費量が多くなることから、エア供給装置を動かすために多くのランニングコストがかかってしまうことも想定される。
そこで、本実施の形態では、油膜検知器１と液面Ｗとの間の障害物質を減らし検知結果に与える影響を軽減するのに必要なエアの量を抑制可能な構成を備える。
以下、本実施の形態における具体的な構成として、第１の実施の形態および第２の実施の形態を説明する。
ここで、例えば復水ピットが７０度や８０度（摂氏）程度の比較的高い温度であると、液面Ｗから湯気が立ちのぼり、復水ピットが半密閉であるときには、ピット内が湯気で充満する場合がある。かかる場合、油膜検知器１からのレーザ光が液面Ｗとの間を往復する際に湯気と乱反射してレーザ光が減衰することで、油膜検知器１による検知結果が安定しなくなり、好ましくない。検知結果に悪影響を及ぼす湯気等の障害物質が存在する環境下でも検知結果を安定させるため、障害物質の除去にエア（圧縮空気）を用いることが考えられる。すなわち、油膜検知器１と液面Ｗとの間の空間に漂う障害物質を所定圧のエアで減少させ、障害物質に起因する悪影響を抑制する方法である。
しかしながら、レーザ光の光路を含む空間にある障害物質を除去するためのエア供給量が必要になり、油膜検知器１を設置する場所にそのようなエア供給装置が備わっていなければ、検知結果を安定化させることが困難になる。また、油膜検知器１にエア供給装置を追加する構成も考えられるが、エア供給装置が大型化し、広い設置スペースが必要になり、さらには、装置一体化によるユニットの大型化や高額化（高イニシャルコスト）になることが想定される。また、エアの消費量が多くなることから、エア供給装置を動かすために多くのランニングコストがかかってしまうことも想定される。
そこで、本実施の形態では、油膜検知器１と液面Ｗとの間の障害物質を減らし検知結果に与える影響を軽減するのに必要なエアの量を抑制可能な構成を備える。
以下、本実施の形態における具体的な構成として、第１の実施の形態および第２の実施の形態を説明する。
【0021】
〔第１の実施の形態〕
図３は、第１の実施の形態に係る油膜検知器１を説明する概略図であり、一部を破断して示す。なお、本実施の形態に係る油膜検知器１は、上述の油膜検知器本体２Ａ，２Ｂのいずれかを備える。
同図に示すように、油膜検知器１は、油膜検知器本体２Ａ，２Ｂの下側に設けられる囲み部材の一例としてのフード３を備える。かかるフード３は、油膜検知器本体２Ａ，２Ｂと液面Ｗとの間を進むレーザ光Ｌ３，Ｌ４（図１または図２参照）の光路を囲んでいる。
なお、油膜検知器１のフード３を油膜検知器本体２Ａ，２Ｂに取り付ける場合と、別部材にフード３を取り付けることで油膜検知器本体２Ａ，２Ｂに対する位置が定まる場合と、がある。また、取外しできるようにフード３を被取付け側に取り付けられる構成を採用し、状況に応じて使用者が後付けないし切り離しできるようにしてもいい。すなわち、油膜検知器１は、フード３を備える構成の場合と、フード３を備えない構成の場合と、がある。
図３は、第１の実施の形態に係る油膜検知器１を説明する概略図であり、一部を破断して示す。なお、本実施の形態に係る油膜検知器１は、上述の油膜検知器本体２Ａ，２Ｂのいずれかを備える。
同図に示すように、油膜検知器１は、油膜検知器本体２Ａ，２Ｂの下側に設けられる囲み部材の一例としてのフード３を備える。かかるフード３は、油膜検知器本体２Ａ，２Ｂと液面Ｗとの間を進むレーザ光Ｌ３，Ｌ４（図１または図２参照）の光路を囲んでいる。
なお、油膜検知器１のフード３を油膜検知器本体２Ａ，２Ｂに取り付ける場合と、別部材にフード３を取り付けることで油膜検知器本体２Ａ，２Ｂに対する位置が定まる場合と、がある。また、取外しできるようにフード３を被取付け側に取り付けられる構成を採用し、状況に応じて使用者が後付けないし切り離しできるようにしてもいい。すなわち、油膜検知器１は、フード３を備える構成の場合と、フード３を備えない構成の場合と、がある。
【0022】
フード３は、筒形状のフード本体３１を含み、フード本体３１の一端３１ａおよび他端３１ｂが開口している。フード本体３１の筒形状により、フード本体３１の内周面側に内部空間Ａが形成される。
フード３は、取付け状態では上下方向に延びる。そして、フード本体３１の一端３１ａは、油膜検知器本体２Ａ，２Ｂ側に位置し、油膜検知器本体２Ａ，２Ｂにおいてレーザ光Ｌ３の出射およびレーザ光Ｌ４の入射が行われる窓部８００（図１または図２参照）に対峙する。フード３の取付け状態では、開口する一端３１ａが油膜検知器本体２Ａ，２Ｂにより塞がれるようになる。また、フード本体３１の他端３１ｂは、液面Ｗ側に位置する。以下、一端３１ａを上端３１ａということがあり、他端３１ｂを下端３１ｂということがある。
フード３は、取付け状態では上下方向に延びる。そして、フード本体３１の一端３１ａは、油膜検知器本体２Ａ，２Ｂ側に位置し、油膜検知器本体２Ａ，２Ｂにおいてレーザ光Ｌ３の出射およびレーザ光Ｌ４の入射が行われる窓部８００（図１または図２参照）に対峙する。フード３の取付け状態では、開口する一端３１ａが油膜検知器本体２Ａ，２Ｂにより塞がれるようになる。また、フード本体３１の他端３１ｂは、液面Ｗ側に位置する。以下、一端３１ａを上端３１ａということがあり、他端３１ｂを下端３１ｂということがある。
【0023】
さらに説明すると、フード３は、フード本体３１の内部空間Ａに位置する間仕切り部３２を備えている。この間仕切り部３２は、フード本体３１よりも小形の筒形状で両端が開口する内筒部３２ａと、内筒部３２ａとフード本体３１の内周面とを互いに接続する接続部３２ｂと、を有する（二重筒構造）。
接続部３２ｂは、内筒部３２ａとフード本体３１との間に位置し内筒部３２ａの下端に接続するものであり、筒形状の全周にわたって形成されている。このため、フード本体３１の内部空間Ａにおいて、間仕切り部３２の上側空間と下側空間とが内筒部３２ａの開口によってつながっている。間仕切り部３２は、仕切り部材の一例である。
なお、本実施の形態では、フード本体３１および内筒部３２ａは共に、横断面円形状の円筒形状であるが、これに限られず、横断面が円形状以外の形状である筒形状の例も考えられる。
接続部３２ｂは、内筒部３２ａとフード本体３１との間に位置し内筒部３２ａの下端に接続するものであり、筒形状の全周にわたって形成されている。このため、フード本体３１の内部空間Ａにおいて、間仕切り部３２の上側空間と下側空間とが内筒部３２ａの開口によってつながっている。間仕切り部３２は、仕切り部材の一例である。
なお、本実施の形態では、フード本体３１および内筒部３２ａは共に、横断面円形状の円筒形状であるが、これに限られず、横断面が円形状以外の形状である筒形状の例も考えられる。
【0024】
フード３は、フード本体３１の内部空間Ａに、コンプレッサ等により圧縮されたエア（圧縮空気）を供給するためのアスピレータ（吸気具）３３を備えている。このアスピレータ３３は、コンプレッサ等からのエア供給管（不図示）が接続される供給口３３ａと、外気（大気、空気）を取り込む取込み口３３ｂと、内部空間Ａ内に位置する導入口３３ｃと、を有する。そして、アスピレータ３３は、供給口３３ａから供給されるエアを利用して減圧状態を形成することで取込み口３３ｂから外気を取り込み、外気をエアと共に導入口３３ｃから内部空間Ａに導くものである。すなわち、エアと外気とが混ざり合った混合気が導入口３３ｃから内部空間Ａに導かれる。
このようなアスピレータ３３を使うことで、供給口３３ａから供給されるエアが少量であっても、内部空間Ａに対し大きな風量を導くことができ、エア消費量の削減を実現することが可能である。アスピレータ３３は、供給手段の一例である。
このようなアスピレータ３３を使うことで、供給口３３ａから供給されるエアが少量であっても、内部空間Ａに対し大きな風量を導くことができ、エア消費量の削減を実現することが可能である。アスピレータ３３は、供給手段の一例である。
【0025】
なお、内部空間Ａに導かれる混合気（エアおよび外気）には、大気中の様々な微粒子を除去することや配管内のサビ等が混入していないこと等が求められ、供給する混合気の高い清浄度が必要となる場合がある。したがって、そのような場合には、例えばアスピレータ３３の取込み口３３ｂにエアフィルタを設けることが考えられる。
【0026】
アスピレータ３３の導入口３３ｃは、フード３の上端３１ａ寄りに位置し、また、下端３１ｂは開口していることから、アスピレータ３３により内部空間Ａに導かれた混合気は、フード３の下端３１ｂから排気される。すなわち、フード３の内部空間Ａ内において、上から下に向かう混合気の流れが形成される。このため、液面Ｗからの湯気がフード３の内部空間Ａに進入することが抑制される。
また、エアと外気による混合気は、フード３の下端３１ｂから比較的勢いよく下方に吹き出されるので、液面Ｗにまで達することで、フード３の下端３１ｂと液面Ｗとの間の湯気をほかに追いやる。このため、従来よりも少ないエア量で油膜検知器本体２Ａ，２Ｂと液面Ｗとの間にある湯気を減らすことができ、湯気が検知結果に与える悪影響を軽減することが可能になる。
また、エアと外気による混合気は、フード３の下端３１ｂから比較的勢いよく下方に吹き出されるので、液面Ｗにまで達することで、フード３の下端３１ｂと液面Ｗとの間の湯気をほかに追いやる。このため、従来よりも少ないエア量で油膜検知器本体２Ａ，２Ｂと液面Ｗとの間にある湯気を減らすことができ、湯気が検知結果に与える悪影響を軽減することが可能になる。
【0027】
ここで、アスピレータ３３の導入口３３ｃから導かれるエア等は、間仕切り部３２の内筒部３２ａに向かう。内筒部３２ａの下端には接続部３２ｂがあるので、エア等は下方に行くことができず、例えば内筒部３２ａの周方向に移動しつつ上方に向かうという流れが形成される。すなわち、アスピレータ３３の導入口３３ｃからのエア等は、内部空間Ａ内を上昇し、油膜検知器本体２Ａ，２Ｂの窓部８００の曇りを軽減することが可能である。
【0028】
より詳細に説明すると、湯気が出ている液面Ｗの上方に位置する油膜検知器本体２Ａ，２Ｂの窓部８００は結露し易く、結露することで検知結果に悪影響を及ぼしてしまうことから、例えば窓部８００をヒータで加熱することで結露の防止を図っている。しかしながら、ヒータ加熱の場合には電気の消費量が多くなってしまい、好ましくない。そこで、本実施の形態では、エアと外気との混合気を、フード３の下端３１ｂから排出する前に、上昇させて窓部８００に向かわせ、これにより窓部８００の結露をなくし、ヒータ加熱なしでも結露による検知結果の悪影響を防止している。
なお、当然ながら、混合気による結露防止と共にヒータ加熱を併用することも考えられ、その場合には、ヒータ加熱が少なくて済み、消費電力を抑制することが可能になる。
付言すると、本実施の形態では、フード３の上端３１ａが開口する構成を採用するが、上端３１ａにガラス等の透明部材を設けることで、２枚ガラスによる結露抑制を図ることが考えられる。
なお、当然ながら、混合気による結露防止と共にヒータ加熱を併用することも考えられ、その場合には、ヒータ加熱が少なくて済み、消費電力を抑制することが可能になる。
付言すると、本実施の形態では、フード３の上端３１ａが開口する構成を採用するが、上端３１ａにガラス等の透明部材を設けることで、２枚ガラスによる結露抑制を図ることが考えられる。
【0029】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態に係る油膜検知器１について説明する。なお、第２の実施の形態に係る油膜検知器１は、上述の第１の実施の形態と共通する構成を備えることから、同じ構成には同じ符号を用いることがあり、また、その説明を省略することがある。
図４は、第２の実施の形態に係る油膜検知器１を説明する概略図であり、図３の場合と同じく、一部を破断して示す。
図４に示すように、第２の実施の形態に係る油膜検知器１は、第１の実施の形態の場合と同じく、油膜検知器本体２Ａ，２Ｂのいずれかを備えるほか、フード３を備える。
このフード３は、上述した筒形状のフード本体３１を含み、内周面側に内部空間Ａが形成されている。
なお、フード３は、第１の実施の形態の場合と異なり、間仕切り部３２およびアスピレータ３３を備えていない。
次に、第２の実施の形態に係る油膜検知器１について説明する。なお、第２の実施の形態に係る油膜検知器１は、上述の第１の実施の形態と共通する構成を備えることから、同じ構成には同じ符号を用いることがあり、また、その説明を省略することがある。
図４は、第２の実施の形態に係る油膜検知器１を説明する概略図であり、図３の場合と同じく、一部を破断して示す。
図４に示すように、第２の実施の形態に係る油膜検知器１は、第１の実施の形態の場合と同じく、油膜検知器本体２Ａ，２Ｂのいずれかを備えるほか、フード３を備える。
このフード３は、上述した筒形状のフード本体３１を含み、内周面側に内部空間Ａが形成されている。
なお、フード３は、第１の実施の形態の場合と異なり、間仕切り部３２およびアスピレータ３３を備えていない。
【0030】
さらに説明すると、フード３は、コンプレッサ等により圧縮されたエアを供給するエア供給管（不図示）が接続されるＬ字状の接続具３４を備えている。この接続具３４は、エア供給管が接続される供給口３４ａと、内部空間Ａ内に位置する導入口３４ｂと、を有する。導入口３４ｂは、フード本体３１の下端３１ｂ側に向く下向きである。このため、供給口３４ａのエアは、導入口３４ｂから下向きに排出される。内部空間Ａにおいて、エアによる下方に流れる風が形成され、これにより、内部空間Ａおよびフード３の下端３１ｂと液面Ｗとの間にある湯気が押しやられ、湯気による悪影響を軽減可能になる。
【0031】
より詳細には、フード３は、フード本体３１において接続具３４よりも上端３１ａ寄りの位置に形成された通気口３５を備えている。かかる通気口３５は、フード本体３１の周方向に沿って間隔を開けて複数が形成されている。内部空間Ａでエアが下向きに流れることで、エジェクタ効果が作用し、通気口３５から外気が引き込まれる。例えば、エアを１とした場合、外気が６程度になり、フード本体３１の下端３１ｂから排出される風量が多くなり、第１の実施の形態でのアスピレータ３３を用いることなく、効率的に湯気を排除できる。接続具３４およびフード本体３１の通気口３５は、供給手段の一例である。
【0032】
また、フード３の通気口３５は、油膜検知器本体２Ａ，２Ｂの窓部８００に近い位置であることから、通気口３５からの外気は、窓部８００の結露を抑制するように作用する。このため、第２の実施の形態の場合でも、窓部８００が結露することに伴う悪影響を防止することができる。
【0033】
なお、上述したように、本実施の形態として油膜検知器１を説明したが、これに限られず、他の検知器例えば、液面Ｗの高さを検知する水位計にも適用することができる。また、油膜検知器１以外の光学式分析装置にも適用することができる。
また、フード３にエアを供給するコンプレッサ等を常時作動させる場合のほか、検知器を常時作動させておく必要がない場合には、コンプレッサの作動を検知器の作動時期に合わせて制御する場合も考えられる。すなわち、測定前にコンプレッサ等の作動が開始し、測定後にはコンプレッサ等の作動を停止する変形例である。
また、フード３にエアを供給するコンプレッサ等を常時作動させる場合のほか、検知器を常時作動させておく必要がない場合には、コンプレッサの作動を検知器の作動時期に合わせて制御する場合も考えられる。すなわち、測定前にコンプレッサ等の作動が開始し、測定後にはコンプレッサ等の作動を停止する変形例である。
【0034】
〔確認実験〕
図５は、本実施の形態による効果を確認する実験を説明する図であり、（ａ）は実験装置を説明する図であり、（ｂ）は実験結果を示す表である。
図５（ａ）に示すように、ホットプレート４２の上側に油膜検知器本体２Ａないし油膜検知器本体２Ｂを配置した。ホットプレート４２で水が約１００度まで加熱され、ホットプレート４２から湯気が立ち上る。
油膜検知器本体２Ａ，２Ｂの窓部８００（図３または図４参照）の下に筒形状のフード４１を配置した。また、油膜検知器本体２Ａ，２Ｂとフード４１との間から、下向きのエア供給（パージ）を行った。かかるパージによる下向きのエア流で、ホットプレート４２の湯気は、フード３の内部空間Ａおよびフード３とホットプレート４２との間の空間から取り除かれた。
なお、この実験装置では、フード３の直径が１２５ｍｍであり、フード３とホットプレート４２の液面までの距離Ｌは、５００ｍｍ～１１００ｍｍの範囲で実験を行った。
図５は、本実施の形態による効果を確認する実験を説明する図であり、（ａ）は実験装置を説明する図であり、（ｂ）は実験結果を示す表である。
図５（ａ）に示すように、ホットプレート４２の上側に油膜検知器本体２Ａないし油膜検知器本体２Ｂを配置した。ホットプレート４２で水が約１００度まで加熱され、ホットプレート４２から湯気が立ち上る。
油膜検知器本体２Ａ，２Ｂの窓部８００（図３または図４参照）の下に筒形状のフード４１を配置した。また、油膜検知器本体２Ａ，２Ｂとフード４１との間から、下向きのエア供給（パージ）を行った。かかるパージによる下向きのエア流で、ホットプレート４２の湯気は、フード３の内部空間Ａおよびフード３とホットプレート４２との間の空間から取り除かれた。
なお、この実験装置では、フード３の直径が１２５ｍｍであり、フード３とホットプレート４２の液面までの距離Ｌは、５００ｍｍ～１１００ｍｍの範囲で実験を行った。
【0035】
図５（ｂ）に示すように、距離Ｌが５００ｍｍにおける検知レベル（DETECT LEVEL）と距離Ｌが１１０ｍｍにおける検知レベル（DETECT LEVEL）を、通常時反射強度である常温水の場合、パージなし／結露なしの場合（測定開始直後）、パージなし／結露ありの場合、およびパージあり／結露なしの場合に分けて測定した。
常温水であれば、距離Ｌが５００ｍｍの場合と距離Ｌが１１００ｍｍの場合とで差がほとんどない。そして、測定開始直後のパージなし／結露なしのとき、常温水のときよりも検知レベルが低下したものの、距離Ｌが５００ｍｍの場合と距離Ｌが１１００ｍｍの場合との差がわずかにある程度である。パージなし／結露ありのときには、検知レベルが大幅に低下した。そして、パージあり／結露なしの場合のときは、ほぼ測定開始直後の検知レベルまで回復した。
このように、パージがないと窓部８００（図３または図４参照）に結露が生じ、検知レベルが低下する一方で、パージがあると、その結露がなくなり、検知レベルが戻った。エア供給により、検知レベルの低下が抑制されることが実験で明らかになった。
常温水であれば、距離Ｌが５００ｍｍの場合と距離Ｌが１１００ｍｍの場合とで差がほとんどない。そして、測定開始直後のパージなし／結露なしのとき、常温水のときよりも検知レベルが低下したものの、距離Ｌが５００ｍｍの場合と距離Ｌが１１００ｍｍの場合との差がわずかにある程度である。パージなし／結露ありのときには、検知レベルが大幅に低下した。そして、パージあり／結露なしの場合のときは、ほぼ測定開始直後の検知レベルまで回復した。
このように、パージがないと窓部８００（図３または図４参照）に結露が生じ、検知レベルが低下する一方で、パージがあると、その結露がなくなり、検知レベルが戻った。エア供給により、検知レベルの低下が抑制されることが実験で明らかになった。
【0036】
そして、本実施の形態では、上述したように、アスピレータ３３による減圧作用（第１の実施の形態）ないしエアおよび通気口３５によるエジェクタ効果（第２の実施の形態）を利用することで、フード３内の内部空間Ａに外気を取り込んでいる。これにより、少ないエア供給量で、内部空間Ａにおけるより多くの流量を確保することができ、エア消費量を抑制しつつ、油膜検知器本体２Ａ，２Ｂの検知結果に湯気が及ぼす悪影響を抑制することが可能になる。
【符号の説明】
【0037】
１…油膜検知器、３…フード、３２…間仕切り部、３３…アスピレータ、３４…接続具、３５…通気口、１００…レーザ光源、４００…受光部、６００…判断部、Ｗ…液面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】