(57)【要約】【課題】弁における流体の漏洩を的確に検出する。【解決手段】まず、温度制御部が、検出対象となる弁の周辺の温度を均一化するように制御する（Ｓ１０）。つづいて、温度制御部によりその温度を維持しつつ、漏洩検出装置により弁の内部で発生したＡＥ波を検出する（Ｓ１２）。ＡＥ波は、弁棒と導波棒を介して変換手段に入力され、変換手段で電気信号に変換される。変換されたＡＥ信号は、信号取得部により解析装置に入力され、解析部がＡＥ信号を解析することにより、弁における流体の漏洩が検出される（Ｓ１４）。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管に設けられた弁における流体の漏洩を検出する漏洩検出装置であって、
前記弁の内部で発生したアコースティックエミッションを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された前記アコースティックエミッションを解析して前記流体の漏洩を検出する解析手段と、
前記アコースティックエミッションの伝播経路の温度を制御する温度制御手段と、
を備えることを特徴とする漏洩検出装置。
【請求項２】
前記温度制御手段は、前記取得手段により前記アコースティックエミッションを取得する際に、前記伝播経路の温度が実質的に均一になるように制御することを特徴とする請求項１に記載の漏洩検出装置。
【請求項３】
前記温度制御手段は、前記取得手段により前記アコースティックエミッションを取得する際に、前記伝播経路の温度が実質的に変化しないように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の漏洩検出装置。
【請求項４】
前記温度制御手段は、前記伝播経路の温度の低下を抑制するように制御することを特徴とする請求項３に記載の漏洩検出装置。
【請求項５】
前記解析手段は、特定の周波数の前記アコースティックエミッションの強度に基づいて、前記流体の漏洩の量を推定することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の漏洩検出装置。
【請求項６】
配管に設けられた弁における流体の漏洩を検出する方法であって、
前記弁の内部で発生したアコースティックエミッションを取得するステップと、
前記アコースティックエミッションを解析して前記流体の漏洩を検出するステップと、を含み、
前記取得するステップに先立って、前記アコースティックエミッションの伝播経路の温度を実質的に均一にするステップを更に含み、
前記検出するステップは、前記均一にするステップにおいて設定された温度を維持しつつ実行されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管に設けられた弁における流体の漏洩を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、流体の流路を形成する配管には、流体の流量を制御するために、弁が設けられる（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された弁では、皿バネが皿バネ支持部材により弁棒に一体的に取り付けられているので、保守点検時には、これらを一体的に取り出して、迅速に作業を行うことができる。
【特許文献１】特開平８−２３３１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、保守点検が容易であったとしても、シートパッキンの摩耗などにより、弁において流体が漏洩する可能性はある。少量の漏洩でも問題になるような場合には、漏洩を的確に検出する技術が求められる。
【０００４】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、弁における流体の漏洩を的確に検出する技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のある態様は、漏洩検出装置に関する。この装置は、配管に設けられた弁における流体の漏洩を検出する漏洩検出装置であって、前記弁の内部で発生したアコースティックエミッションを取得する取得手段と、前記取得手段により取得された前記アコースティックエミッションを解析して前記流体の漏洩を検出する解析手段と、前記アコースティックエミッションの伝播経路の温度を制御する温度制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
前記温度制御手段は、前記取得手段により前記アコースティックエミッションを取得する際に、前記伝播経路の温度が実質的に均一になるように制御してもよい。前記温度制御手段は、前記取得手段により前記アコースティックエミッションを取得する際に、前記伝播経路の温度が実質的に変化しないように制御してもよい。前記温度制御手段は、前記伝播経路の温度の低下を抑制するように制御してもよい。これにより、ノイズを低減することができ、流体の漏洩を的確に検出することができる。温度制御手段は、伝播経路の温度を一定に保つべく、周囲の温度変化に合わせて伝播経路を昇温又は降温することが可能な装置であってもよいし、そのような装置を制御する制御プログラムなどであってもよいし、単に伝播経路の温度変化を抑制するための保温剤などであってもよい。
【０００７】
前記解析手段は、特定の周波数の前記アコースティックエミッションの強度に基づいて、前記流体の漏洩の量を推定してもよい。
【０００８】
本発明の別の態様は、漏洩検出方法に関する。この方法は、配管に設けられた弁における流体の漏洩を検出する方法であって、前記弁の内部で発生したアコースティックエミッションを取得するステップと、前記アコースティックエミッションを解析して前記流体の漏洩を検出するステップと、を含み、前記取得するステップに先立って、前記アコースティックエミッションの伝播経路の温度を実質的に均一にするステップを更に含み、前記検出するステップは、前記均一にするステップにおいて設定された温度を維持しつつ実行されることを特徴とする。
【０００９】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、配管に設けられた弁における流体の漏洩を的確に検出する技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態に係る漏洩検出装置２０の構成例を示す。漏洩検出装置２０は、配管に設けられた弁１０に取り付けられており、弁１０における流体の漏洩を検出する。弁１０は、弁箱１２に取り付けられた弁蓋１３と、弁蓋１３の下部に設けられた弁体１４を押圧する弁棒１５とを備える。弁棒１５は、ハンドル１６により回転され、回転により上下に摺動される。そして、弁体１４の上下動により弁座が着脱し、流路が開閉される。
【００１２】
弁１０の内部を流体が流れるときに、その流量に応じた強度のアコースティックエミッション（Acoustic Emission：以下、「ＡＥ」と表記する）波が発生することが、本発明者の実験により分かっている。ＡＥ波は、例えば、流体と接する面における、流体との摩擦などにより発生すると考えられる。この現象を利用して、弁１０における流体の漏洩を検出することができる。例えば、弁１０の全閉時においても流路が完全に密閉されないなどの要因により流体がリークする場合、その流れにより発生するＡＥ波を検出することにより、漏洩を検出することが可能となる。ＡＥは弾性波動であり、連続媒体中を数ｍ以上にわたって伝播するので、漏洩の発生を高感度で検知することができる。
【００１３】
漏洩検出装置２０は、弁１０内で発生したＡＥ波を弁１０の外部へ導波する導波棒２１と、導波棒２１を弁棒１５に接するように固定するための治具２２と、導波棒２５により導波されたＡＥ波を電気信号に変換する変換手段２３と、変換された電気信号を解析装置３０へ伝達するケーブル２４と、を備える。弁体１４付近で発生したＡＥ波は、弁棒１５の内部を伝播し、導波棒２１を介して変換手段２３へ入力される。変換手段２３は、圧電素子などを利用してＡＥ波を電気信号に変換する。変換された電気信号は、ケーブル２４を介して解析装置３０へ入力される。解析装置３０は、入力された電気信号を解析して、弁１０における流体の漏洩を検出する。
【００１４】
このような構成によれば、弁棒１５と導波棒２１とを介して、ＡＥ波を効率良く高感度で取得することができる。また、ＡＥ波を検出するためのセンサを配管に取り付ける場合に比べて、検出感度が高い上に、取り付けが容易であり、弁１０が保温材などにより覆われている場合であっても、ハンドル１６側から取り付けることができる。そのため、着脱が容易であり、運転中であっても停止中であっても漏洩を検出可能である。さらに、配管や弁１０の施工後であっても取り付けることが可能である。
【００１５】
治具２２は、導波棒２１を弁棒１５の外部端に押し付けるための弾性体を含んでもよい。このような構成によれば、導波棒２１と弁棒１５の接触部分におけるＡＥ波の散乱や減衰を低減させることができる。また、導波棒２１と弁棒１５とを同じ材質、例えばステンレス鋼により構成してもよい。このような構成によれば、導波棒２１と弁棒１５の接触部分におけるＡＥ波の反射や散乱を低減させることができる。
【００１６】
図２は、漏洩検出装置２０により検出されるＡＥ波の信号レベルの周波数依存性を示す。例えば、矩形４０で示した領域の周波数においては、流量とＡＥ信号レベルとの相関が高い。このような特定の周波数におけるＡＥ信号レベルをモニタすることにより、漏洩を精度良く検出することができる。図２に示すように、流体が流れていない状態であってもＡＥ波は発生しているので、漏洩検出装置２０は、このバックグラウンドノイズを計測し、検出されたＡＥ信号からバックグラウンドノイズを除去して解析を行う。
【００１７】
図３は、流体の流量と、図２に示した特定の周波数領域４０におけるＡＥ波の信号レベルとの関係を示す。検出されたＡＥ信号からバックグラウンドノイズを除去した信号レベルは、リーク量の増加に伴って増加している。したがって、検出されたＡＥ信号の強度に基づいて、漏洩の量を定量的に把握することができる。
【００１８】
図４は、解析装置３０の内部構成の例を示す。解析装置３０は、信号取得部３２、解析部３４、及び温度制御部３６を含む。信号取得部３２は、変換手段２３により変換された電気信号を、ケーブル２４を介して取得する。解析部３４は、信号取得部３２が取得したＡＥ信号を解析する。解析部３４は、流体の漏洩がないときに計測したバックグラウンドノイズを保持し、取得したＡＥ信号からバックグラウンドノイズを除去する。さらに、解析部３４は、バックグラウンドノイズを除去したＡＥ信号の、所定の周波数における強度に基づいて、漏洩の有無、及び漏洩の量を推定する。解析に用いる周波数は、予め実験などにより決定され、解析部３４に保持されてもよい。解析部３４は、漏洩があると判断するためのしきい値を保持しておき、ＡＥ信号レベルがそのしきい値を超えたときに、漏洩が発生したと判断してもよい。このしきい値は、バックグラウンドノイズの幅や、ＡＥ信号の測定誤差などを考慮して決定されてもよい。また、解析部３４は、図３に示したような信号強度と漏洩量との関係を保持しておき、信号強度に基づいて漏洩量を推定してもよい。この信号強度と漏洩量の関係は、予め実験などにより決定され、解析部３４に保持されてもよい。
【００１９】
温度制御部３６は、ＡＥ信号を取得する際に、予め、配管や弁１０内部など、ＡＥ波の伝播経路の温度を均一化するように制御し、また、ＡＥ信号の測定中に、この温度を維持するように制御する。ＡＥは、温度変化に敏感であり、特に、温度の下降により顕著に変化することが、本発明者の実験により分かっている。温度変化により弁１０や配管を構成する部材にある種の「軋み」が発生し、結果としてＡＥ波が乱されてノイズが発生すると考えられる。したがって、ＡＥ波の測定前に、ＡＥ波の伝播経路の温度を均一化するとともに、測定中は、急激な温度変化がないように、特に、温度の低下を抑制するように保温する。
【００２０】
温度制御部３６は、ＡＥ信号の測定に先立って、所定時間、所定の温度の流体を配管に流すよう制御し、弁１０周辺の温度を均一化してもよい。例えば、温度制御部３６は、配管に設けられた図示しない電磁ポンプに制御信号を送り、電磁ポンプを例えば５分間駆動させて配管及び弁１０に流体を流し、弁１０及び配管の温度を均一化してもよい。また、弁１０の周辺に図示しない保温手段を設け、この保温手段に制御信号を送り、所定の温度に保温してもよい。例えば、配管及び弁１０を２００℃から６００℃の間のある温度に保温してもよい。配管及び弁１０の温度は、所定の温度から１℃以上降下しないように制御されるのが好ましい。また、所定の温度から５℃、より好ましくは２℃以上上昇しないように制御されるのが好ましい。これにより、ノイズの発生を抑え、ＡＥ信号を精度良く解析することができるので、弁１０における流体の漏洩を的確に検出することができる。
【００２１】
図５は、本発明の実施の形態に係る漏洩検出方法の手順を示すフローチャートである。まず、温度制御部３６は、検出対象となる弁１０の周辺の温度を均一化するように制御する（Ｓ１０）。つづいて、温度制御部３６によりその温度を維持しつつ、漏洩検出装置２０により弁１０の内部で発生したＡＥ波を検出する（Ｓ１２）。検出したＡＥ信号は、信号取得部３２により解析装置３０に入力され、解析部３４がＡＥ信号を解析することにより、弁１０における流体の漏洩を検出する（Ｓ１４）。
【００２２】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る漏洩検出装置の構成例を示す図である。
【図２】漏洩検出装置により検出されるＡＥ波の信号レベルの周波数依存性を示す図である。
【図３】流体の流量と、図２に示した特定の周波数領域におけるＡＥ波の信号レベルとの関係を示す図である。
【図４】解析装置の内部構成の例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る漏洩検出方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２４】
１０・・・弁、１２・・・弁箱、１３・・・弁蓋、１４・・・弁体、１５・・・弁棒、１６・・・ハンドル、２０・・・漏洩検出装置、２１・・・導波棒、２２・・・治具、２３・・・変換手段、２４・・・ケーブル、３０・・・解析装置、３２・・・信号取得部、３４・・・解析部、３６・・・温度制御部。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図２】
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