(57)【要約】【課題】  配管部材の故障予測や劣化判定を行うことを目的とする。【解決手段】  配管部材に、センサを配置し、センサと通信可能に接続された診断装置６０が、センサで得られた各種データを受信し、配管部材の劣化に関する過去の蓄積データと比較分析を行う。さらに、診断装置６０は、当該比較分析に基づいて、配管部材の故障予測及び劣化判定を行い、無線通信により、通信端末１０に故障予測及び劣化判定の結果を出力する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管部材に関する情報を検知するセンサと、
前記センサで得られた各種データを受信し、前記配管部材の劣化に関する過去の蓄積データと比較分析を行う診断装置と、を備え、
前記診断装置は、当該比較分析に基づいて、前記配管部材の故障予測及び劣化判定を行うことを特徴とする配管部材の診断システム。
【請求項２】
前記診断装置と通信可能な通信端末をさらに備え、
前記配管部材の故障予測及び劣化判定の結果ならびに前記各種データを出力することを特徴とする請求項１に記載の配管部材の診断システム。
【請求項３】
前記配管部材がバルブであることを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載の配管部材の診断システム。
【請求項４】
前記通信端末は、前記バルブの開閉状態、開閉回数、累積稼働時間の少なくとも一つを出力することを特徴とする請求項３に記載の配管部材の診断システム。
【請求項５】
前記バルブは、所定の信号を受信することで開閉可能な自動バルブであって、
前記診断装置は、前記自動バルブに開閉信号を送信する手段を備え、
前記通信端末は、
前記バルブの開閉及び、当該開閉の開度の入力操作を受付ける手段と、
当該入力操作を受付けた開閉の開閉信号を前記診断装置に送信する手段と、を備えることを特徴とする請求項３または４のいずれか一項に記載の配管部材の診断システム。
【請求項６】
前記センサが前記バルブ周辺に設置されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の配管部材の診断システム。
【請求項７】
前記バルブが樹脂製であることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の配管部材の診断システム。
【請求項８】
前記バルブがボールバルブ、ダイヤフラムバルブ、ゲートバルブ、バタフライバルブ、調節弁、自動流量制御弁、自動圧力制御弁、逆止弁、ストップ弁、定流量弁、電磁弁及びピンチ弁から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする請求項３〜７のいずれか一項に記載の配管部材の診断システム。
【請求項９】
前記配管部材がパイプ、継手、フランジ、タンク及び流量計から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載の配管部材の診断システム。
【請求項１０】
前記センサが、リミットスイッチ、位置検出センサ、温度センサ、歪センサ、漏液センサ、振動センサから選ばれる少なくとも一つのセンサであることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の配管部材の診断システム。
【請求項１１】
センサと診断装置を有する配管部材において、前記センサが配管部材に関する情報を検知し、前記センサで得られた各種データを診断装置に送信し、前記診断装置において前記配管部材の劣化に関する蓄積データと比較分析を行い、前記配管部材の故障予測及び劣化判定を行うことを特徴とする配管部材の診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報システムを使用して、配管部材の診断をするシステム及び、診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、センサと情報通信システムを利用して、バルブのような配管部材を遠隔から監視するシステムが知られている（特許文献１参照）。また、配管システムの表面の一部を切削して採取された試料を分析し、配管システムの劣化状態を診断する方法が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１０−５１５１４４号公報
【特許文献２】特開２０１６−  ３３５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１に記載された発明によれば、センサにより配管部材（バルブ）の状況を、ある程度把握することはできるが、バルブや配管部材の故障予測や劣化判定を行うまでには至らない。一方、特許文献２に記載された発明は、配管部材が樹脂等である場合に限り、表面の一部を切削して採取し、劣化状況を診断することが開示されているが、配管部材そのものを切削する必要がある。そのため切削方法によっては劣化を促進させてしまう場合がある。
そこで、本発明は、センサを含めた情報処理システムを活用して、配管部材の故障予測や劣化判定を行うシステム及び、診断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】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明の診断システムは、配管部材に関する情報を検知するセンサと、前記センサで得られた各種データを受信し、前記配管部材の劣化に関する過去の蓄積データと比較分析を行う診断装置と、を備え、前記診断装置は、当該比較分析に基づいて、前記配管部材の故障予測及び劣化判定を行うことを第１の特徴とする。
【０００６】
また、本発明の診断システムは、第１の特徴において、前記診断装置と通信可能な通信端末をさらに備え、前記配管部材の故障予測及び劣化判定の結果ならびに前記各種データを出力することを第２の特徴とする。
【０００７】
また、本発明の診断システムは、第１の特徴において、前記配管部材がバルブであることを第３の特徴とする。
【０００８】
また、本発明の診断システムは、第３の特徴において、前記通信端末は、前記バルブの開閉状態、開閉回数、累積稼働時間の少なくとも一つを出力することを第４の特徴とする。
【０００９】
また、本発明の診断システムは、第３の特徴において、前記バルブは、所定の信号を受信することで開閉可能な自動バルブであって、前記診断装置は、前記自動バルブに開閉信号を送信する手段を備え、前記通信端末は、前記バルブの開閉及び、当該開閉の開度の入力操作を受付ける手段と、当該入力操作を受付けた開閉の開閉信号を前記診断装置に送信する手段と、を備えることを第５の特徴とする。
【００１０】
また、本発明の診断システムは、第３の特徴において、前記センサが前記バルブ周辺に設置されていることを第６の特徴とする。
【００１１】
また、本発明の診断システムは、第１から６の特徴において、前記バルブが樹脂製であることを第７の特徴とする。
【００１２】
また、本発明の診断システムは、第３から７の特徴において、前記バルブがボールバルブ、ダイヤフラムバルブ、ゲートバルブ、バタフライバルブ、調節弁、自動流量制御弁、自動圧力制御弁、逆止弁、ストップ弁、定流量弁、電磁弁及びピンチ弁から選ばれる少なくとも一つであることを第８の特徴とする。
【００１３】
また、本発明の診断システムは、第１の特徴において、前記配管部材がパイプ、継手、フランジ、タンク及び流量計から選ばれる少なくとも一つであることを第９の特徴とする。
【００１４】
また、本発明の診断システムは、第１から９の特徴において、前記センサが、リミットスイッチ、位置検出センサ、角度センサ、温度センサ、歪センサ、漏液センサ、振動センサから選ばれる少なくとも一つのセンサであることを第１０の特徴とする。
【００１５】
また、本発明の診断方法は、センサと診断装置を有する配管部材において、前記センサが配管部材に関する情報を検知し、前記センサで得られた各種データを診断装置に送信し、前記診断装置において前記配管部材の劣化に関する蓄積データと比較分析を行い、前記配管部材の故障予測及び劣化判定を行うことを第１１の特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、各種センサを通じて配管部材に関する多くの情報を得ることができ、過去の配管部材の劣化に関する蓄積データを利用することで、より高精度な故障予測や劣化判定行うことが可能となる。また、大規模なネットワークシステムを必要とせず、情報端末等を用いて容易に配管部材の診断システムが構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態における診断システム１のシステム構成図である。
【図２】本発明の実施の形態における診断装置６０の構成ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態における蓄積データのデータテーブル図である。
【図４】本発明の実施の形態における蓄積データのデータテーブル図である。
【図５】本発明の実施の形態における通信端末１０の画面イメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、好適な実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。但し、下記の実施の形態は本発明を具現化した例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態における配管部材の診断システム１のシステム構成図である。配管部材の診断システム１は、工場、施設等で設置された配管部材に対して取り付けられるシステムであって、少なくとも診断装置６０と配管部材とから構成される。なお、通信端末１０は、診断装置６０の各種データを出力するために使用され、本システムに備えられることが望ましい。
【００２０】
配管部材は、内部を液体又は気体を流すための部材であれば特に限定はされないが、例えば、バルブ５０であってもよく、また、パイプ５、継手（図示せず）、フランジ（図示せず）、タンク１０００、流量計（図示せず）から選ばれるいずれかひとつであってもよい。
【００２１】
バルブ５０は、内部に流れる液体又は気体の流量を、手動又は自動で調整する装置、器具であって、例えば、ボールバルブ、ダイヤフラムバルブ、ゲートバルブ、バタフライバルブ、調節弁、自動流量制御弁、自動圧力制御弁、逆止弁、ストップ弁、定流量弁、電磁弁及びピンチ弁などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。バルブ５０は、所定の信号を受信することで弁の開閉を自動で行ったり、弁の開き具合である開度を自動で調整する自動バルブであることが好ましい。自動バルブは、流量を調整する弁を空気で駆動させるエア式と、電気で駆動させる電動式のいずれかであってもよく、また、電磁石で駆動させる電磁式でもよい。
【００２２】
バルブ５０の材質は、特に限定はされないが、好ましくは樹脂であって、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、塩素化ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ−Ｃ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等を用いることができる。さらに、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）には硬質ポリ塩化ビニル、硬質耐衝撃性ポリ塩化ビニルも含まれる。また、部分的にゴム材質、例えば、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴム、ポリテトラフルオロエチレンをシール部に使用されていてよい。
【００２３】
診断装置６０は、配管部材（図１の例では、バルブ５０とタンク１０００）の上部に固定して設置され、各種センサ及び、開スイッチ４０、閉スイッチ４１が通信可能に接続されている。診断装置６０は、各種センサで得られたデータを受信し、配管部材の劣化に関する過去の蓄積データと比較分析を行う装置である。さらに、診断装置６０は、この比較分析に基づいて、配管部材の故障予測及び劣化判定を行う。
【００２４】
図２は、診断装置６０の電気的な構成ブロック図である。診断装置６０は、各種データを演算制御する制御部６１と、通信端末１０と無線通信を行う無線通信部６５と、各種データ及び過去の蓄積データを記憶する記憶部６２と、各種センサ等と接続される外部入出力部６４と、配管部材がバルブ５０の場合に、開閉をカウントするカウンタ部６７、バルブ５０を開いた時間を計測するタイマ部６６を備える。
【００２５】
制御部６１は、各種データの演算制御を行うマイクロコンピュータやＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）であってよい。無線通信部６５は、通信端末１０と無線通信を行うため、ＷｉＦｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｈａｒｔ、ＩＳＡ１００、Ｚｉｇｂｅｅ等の通信を実現するための装置、例えば、ＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ）モジュール通信キットであってよい。記憶部６２は、各種データを書き込み可能なメモリー、ハードディスク等であってよい。
【００２６】
外部入出力部６４には、各種センサと開スイッチ４０、閉スイッチ４１が通信可能に接続される。外部入出力部６４は、例えば、アナログ・デジタル変換（ＡＤＣ）、デジタル・アナログ変換（ＤＡＣ）、絶縁変換するための比較器、アナログ入出力回路（ＡＩＯ）、増幅回路（ＡＭＰ）、パルス変調回路（ＰＷＭ）、シリアル通信ポート（ＳＩＯ）、ＵＳＢ回路等であってよい。
【００２７】
センサは、配管部材に関する情報を検知するための装置であって、例えば、バルブ５０内、周辺環境、流れる気体や液体、地中などの温度を測る温度センサ３３、環境や土壌の湿度を測る湿度センサ（図示せず）、バルブ内外の液漏れを検知する漏液センサ３１、７４，流れる気体や液体の圧力や衝撃圧を測る圧力センサ（図示せず）、大気圧センサ（図示せず）、配管部材の歪みを検知する歪センサ３０、配管部材の振動を検知する振動センサ（図示せず）、流量や流速を測る流量センサ（図示せず）、回転角度、流れ速度、ＰＷＭ変調を計測するパルスセンサ（図示せず）、開閉位置を検出するリミットスイッチ（図示せず）、開閉角度を検出する位置検出センサ（図示せず）、液体濃度を計測する濃度計（図示せず）、流れる液体又は周辺環境のＰＨを計測するＰＨセンサ７１、流れる気体や周辺環境を測るガス検知センサ（図示せず）、紫外線強度を計測するＵＶ照度センサ７０、明るさを検知する照度センサ（図示せず）、磁気センサ（図示せず）、人体や障害物を検知する赤外線センサ（図示せず）、夜間を検知する光センサ（図示せず）、火災を検知する炎センサ（図示せず）、接触を検知するタッチセンサ（図示せず）、液が流れる音や騒音を検知するマイクサウンドセンサ（図示せず）、非破壊測定を行う超音波センサ（図示せず）、液量を検知するための液面センサ７３、土壌の水質を分析する土壌分析センサ３２等であってよい。
【００２８】
センサの設置場所は、目的とするデータを収集できる箇所であれば特に限定はされないが、バルブ本体の内部または外周部でもよく、また、バルブ近傍の周辺に設置されてもよい。また、バルブ以外の配管部材に設置されていてもよい。図１に示すように、歪センサ３０、漏液センサ３１、温度センサ３３、圧力センサ３５は、配管部材、例えば、バルブ５０に設置され、温度センサ３３、振動計センサ３４は、パイプ５に設置される。ＵＶ照度センサ７０は、タンク１０００や配管部材の上部（日が照る場所）に設置され、ＰＨ計センサ７１、温度センサ３３は、タンク１０００の内部に設置され、液面センサ７５、光センサ７３は、タンク１０００の内部でかつタンク１０００の底に設置される。土壌分析センサ３２は、バルブ５０の近傍で配管部材が配置される下部の土壌内部に設置される。
【００２９】
通信端末１０は、少なくとも診断装置６０と無線通信可能な端末であって、操作者からタッチ等の操作入力を受付ける入力部と、データ等の結果を出力する表示部又は音声出力を行う出力部を備える。通信端末１０は、コンピュータ端末、スマートフォン、タブレット型端末であってよい。また、通信端末１０は、他の通信端末３００または制御システムに接続され、通信端末１０からのデータを互いに送受信してよい。
【００３０】
診断装置６０は、各種センサが検知したデータを受信し、記憶部６２に受信したデータを蓄積する。蓄積したデータは、例えば、図３、図４に示すようなテーブルで、受信した時間、日付とともに、各センサから受信した結果を蓄積する。
【００３１】
そして、診断装置６０は、新たに受信したデータを、記憶部６２に蓄積されたデータと比較分析を行う。ここでの比較分析の一例として、例えば、ある配管部材が特定のバルブで過去のデータを蓄積し、その特定のバルブから新たに受信したデータが、振動センサ、歪センサが検知した情報で「異常あり」（地震等が発生したなどの理由で）である場合は、図３の11時のデータと同一であると分析し、11時15分以降に発生するように、漏液が始まる可能性がある。そこで、故障予測として、漏液が今後、発生する可能性があることを予測する。
【００３２】
また、劣化判定の一例としては、例えば、上記の特定のバルブで、新たに受信したデータが、圧力センサが前日よりも、０．１Ｐａ減ったと検知した場合は、図４の4月9日のデータと同一の可能性があると分析し、配管部材が劣化している可能性があり、漏液する可能性があることを判定する。
【００３３】
診断装置６０は、これらの故障予測や劣化判定の結果を、通信端末１０に送信して、出力する。出力例としては、予めこれらの故障予測や劣化判定の結果と、メッセージやアイコン等を予め対応付けておいて、この結果の時にメッセージ等を表示してよい。メッセージとしては、例えば、「バルブに振動と歪みを検知したために、過去の経験では漏液する可能性が高いです」、「バルブが劣化しているため、近日中に漏液する可能性があります」を表示する。
【００３４】
上述のように故障予測、劣化判定を行った場合には、故障や劣化が発生したため、何らかの対応が必要となり、所定の対策を行うことが望ましい。ここで、例えば、配管部材がバルブ５０の場合は、ひとまずは、バルブ５０の開閉を行ってみて、故障や劣化が本当に発生しているか、様子を見てみたいことがある。そこで、以下ではバルブ５０が、自動バルブの場合に、通信端末１０から操作者がバルブ５０の開閉を行うことについて説明する。
【００３５】
診断装置６０は、配管部材がバルブ５０であって、バルブ５０が自動バルブの場合は、開スイッチ４０、閉スイッチ４１に所定の信号を送信することで、自動バルブの弁の開閉を行うことができる。ここで、自動バルブの開閉は、弁が回転または上下動することで行われるため、回転の場合には角度センサ及びリミットスイッチの回転位置情報から、また、上下動の場合には位置センサ及びリミットスイッチの上下動位置情報から、弁の開き具合である開度が決定する。
【００３６】
図５は、通信端末１０が画面表示した際の、画面イメージ図である。図５に示すように、例えば、Ａ型ＶＡＬＶＥ、Ｂ型ＶＡＬＶＥ、Ｃ型ＶＡＬＶＥなどのいくつかのバルブのうち、操作者は、所定のバルブを選択し、バルブ毎に無効、有効等の入力操作を行い、全開または全閉の選択や、開度コントロール８０で開度の調整を行う。すなわち、開度コントロール８０の操作スイッチ８１を左右に操作することで、開度を何％にするかを決定できる。通信端末１０は、決定された開度を診断装置６０に送信し、診断装置６０が自動バルブに開閉信号を送信する。この信号を受信した自動バルブが物理的にバルブの開閉を行う。
【００３７】
そして、実際の開度は、現在値モニター８２の数値で入力操作した値と同一であるか、確認することが可能である。この場合、例えば、操作者が６０％と開度を操作しているにもかかわらず、現在値が７５％で停止してしまえば、このバルブが故障していることを予測できる。また、バルブの開閉回数８３は、診断装置６０のカウンタ部６７がバルブから信号を受信して、カウントし、その結果を通信端末１０に表示する。さらに、稼働時間８４は、診断装置６０のタイマ部６６がバルブから信号を受信して、計時し、その結果を通信端末１０に表示する。なお、自動バルブが「開く」動きをすべきか、「閉まる」動きをすべきかは、自動バルブの現在値の開度と、操作者が、今、入力操作した開度数値の大小によって決定されるにすぎない。すなわち、現在値の開度（例えば、６０％）が入力操作された開度（例えば、７５％）よりも小さければ、「開く」動きの信号を送出するし、現在値の開度（例えば、７５％）が入力操作された開度（例えば、６０％）よりも大きければ、「閉まる」動きの信号を送出する。
【００３８】
上記の実施の形態によれば、過去の配管部材の劣化に関する蓄積データを利用することで、配管部材の故障予測や劣化判定を行うことが可能となり、操作者が配管部材の状況を知り、操作することが可能となる。
【符号の説明】
【００３９】
１        診断システム、    ５      パイプ、      １０          通信端末
３０      歪センサ、      ３１      漏液センサ、  ３２      土壌分析センサ
３３      温度センサ、    ３５      圧力センサ
４０      開スイッチ、    ４１      閉スイッチ
５０      バルブ、        ６０      診断装置
６１      制御部、        ６２      記憶部
６４      外部入出力部、  ６６      タイマ部、  ６７  カウンタ部
７０      ＵＶ照度センサ、７１      ＰＨセンサ、７３    光センサ
７４    漏液センサ、      ７５      液面センサ
１０００  タンク
【図１】
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【図２】
2018073154.tif 000004
【図３】
2018073154.tif 000005
【図４】
2018073154.tif 000006
【図５】
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