(57)【要約】【課題】密閉容器の浸水を外部から高精度に検知する。【解決手段】密閉容器１は、屋外で用いられる密閉容器である。気密判定装置８において、誘導コイル２は、交流電源３から電力供給を受けて、密閉容器１の底面に交流磁場ＡＭを印加するコイルである。交流電源３は、誘導コイル２に電力を供給するとともに、電力信号ＰＳを参照用として移相器４に出力する。移相器４は、交流電源３から参照用として電力信号ＰＳを取得し、その位相を所定時間だけ調整してロックインアンプ６に出力する。温度センサ５は、密閉容器１の底面から出る赤外線ＵＲにより底面の温度を測定し、その温度を示す温度信号ＴＳをロックインアンプ６に出力する。ロックインアンプ６は、電力信号ＰＳ及び温度信号ＴＳを取得し、それらに基づいて直流出力ＤＯを生成し、判定器７に送出する。判定器７は、直流出力ＤＯを取得し、直流出力ＤＯに応じて密閉容器１内部の浸水の有無を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋外で用いられる、金属からなる密閉容器の内部における浸水の有無を判定する気密判定装置であって、
前記密閉容器の外面に、前記密閉容器の外部から非接触で磁場を印加する手段と、
前記密閉容器の外部から非接触で前記外面の温度を測定する手段と、
前記磁場の印加による前記外面の温度上昇分が所定値以下の場合に、前記密閉容器の内部が浸水していると判定する手段と、
を備えることを特徴とする気密判定装置。
【請求項２】
屋外で用いられる、金属からなる密閉容器の内部における浸水の有無を判定する気密判定装置であって、
前記密閉容器の外面に、前記密閉容器の外部から非接触で磁場を印加する手段と、
前記密閉容器の外部から非接触で前記外面の温度を測定する手段と、
前記密閉容器の内部が浸水していない状態において、予め前記磁場の印加による前記外面の温度上昇分を取得し、記憶する手段と、
随時前記磁場の印加による前記外面の温度上昇分を取得し、その取得した前記温度上昇分と、記憶した前記温度上昇分との差が所定値以上の場合に、前記密閉容器の内部が浸水していると判定する手段と、
を備えることを特徴とする気密判定装置。
【請求項３】
屋外で用いられる、金属からなる密閉容器の内部における浸水の有無を判定する気密判定装置であって、
前記密閉容器の外面に、前記密閉容器の外部から非接触で磁場を印加する手段と、
前記密閉容器の外部から非接触で前記外面の温度を測定する手段と、
前記磁場の印加による前記外面の温度の位相が前記磁場の位相より所定値以上遅れている場合に、前記密閉容器の内部が浸水していると判定する手段と、
を備えることを特徴とする気密判定装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の気密判定装置であって、
前記磁場を印加する手段は、
磁場を発生させる誘導コイルと、
前記誘導コイルに電力を供給する電源と、
を備えることを特徴とする気密判定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の気密判定装置であって、
前記電源から電力を受けて、その電力の位相を前記温度の位相に調整する手段と、
調整した前記電力の位相と、測定した前記温度の位相とを乗算し、その乗算値を出力する手段と、
前記乗算値が所定値以下の場合に、前記密閉容器の内部が浸水していると判定する手段と、
をさらに備えることを特徴とする気密判定装置。
【請求項６】
屋外で用いられる、金属からなる密閉容器の内部における浸水の有無を判定する気密判定方法であって、
前記密閉容器の外面に、前記密閉容器の外部から非接触で磁場を印加するステップと、
前記密閉容器の外部から非接触で前記外面の温度を測定するステップと、
前記磁場の印加による前記外面の温度上昇分が所定値以下の場合に、前記密閉容器の内部が浸水していると判定するステップと、
を実行することを特徴とする気密判定方法。
【請求項７】
屋外で用いられる、金属からなる密閉容器の内部における浸水の有無を判定する気密判定方法であって、
前記密閉容器の外面に、前記密閉容器の外部から非接触で磁場を印加するステップと、
前記密閉容器の外部から非接触で前記外面の温度を測定するステップと、
前記密閉容器の内部が浸水していない状態において、予め前記磁場の印加による前記外面の温度上昇分を取得し、記憶するステップと、
随時前記磁場の印加による前記外面の温度上昇分を取得し、その取得した前記温度上昇分と、記憶した前記温度上昇分との差が所定値以上の場合に、前記密閉容器の内部が浸水していると判定するステップと、
を実行することを特徴とする気密判定方法。
【請求項８】
屋外で用いられる、金属からなる密閉容器の内部における浸水の有無を判定する気密判定方法であって、
前記密閉容器の外面に、前記密閉容器の外部から非接触で磁場を印加するステップと、
前記密閉容器の外部から非接触で前記外面の温度を測定するステップと、
前記磁場の印加による前記外面の温度の位相が前記磁場の位相より所定値以上遅れている場合に、前記密閉容器の内部が浸水していると判定するステップと、
を実行することを特徴とする気密判定方法。
【請求項９】
請求項６ないし請求項８のいずれか一項に記載の気密判定方法であって、
前記磁場を印加するステップは、
磁場を発生させる誘導コイルと、
前記誘導コイルに電力を供給する電源と、
を用いることを特徴とする気密判定方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の気密判定方法であって、
前記電源から電力を受けて、その電力の位相を前記温度の位相に調整するステップと、
調整した前記電力の位相と、測定した前記温度の位相とを乗算し、その乗算値を出力するステップと、
前記乗算値が所定値以下の場合に、前記密閉容器の内部が浸水していると判定するステップと、
をさらに実行することを特徴とする気密判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉容器内部の浸水の有無を非破壊かつ非接触で判定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋外設備の密閉容器については、経年劣化により内部に水が浸入し、故障の原因になっている。そこで、容器を開けることなく非破壊の状態のままで、容器内部の浸水を検査する方法として、次のようなものがある。  
（１）予め容器内部にセンサを設置する（例えば、特許文献１の漏水検出装置）。  
（２）容器内部における超音波のエコーを測定し、水の有無を診断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３１５６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術には、次のような課題や問題がある。  
（１）予め内部にセンサを設置する方法
センサを設置していない既設の設備を検査することはできない。例えば、電柱の柱上に設置された開閉器内の浸水検査のニーズがあるが、このニーズには対応できない。  
（２）超音波エコーを測定する方法
浸水量が少ない場合、検出精度が低くなる。また、超音波検出器を容器の測定面に接触させる必要があり（非接触での測定が不可能）、その接触状態により測定精度が低くなることがある。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、密閉容器の浸水を外部から高精度に検知することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、屋外で用いられる、金属からなる密閉容器の内部における浸水の有無を判定する気密判定装置であって、前記密閉容器の外面に、前記密閉容器の外部から非接触で磁場を印加する手段と、前記密閉容器の外部から非接触で前記外面の温度を測定する手段と、前記磁場の印加による前記外面の温度上昇分が所定値以下の場合に、前記密閉容器の内部が浸水していると判定する手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、密閉容器の内部が浸水している場合には、磁場の印加による熱が水にも伝わるので、密閉容器の外面における温度上昇の幅が小さく限定される。そこで、温度上昇の幅が所定値以下のときに、内部が浸水していると判定する。また、磁場を印加する手段及び温度を測定する手段が密閉容器の外面から離れているので、精度よく測定及び判定を行うことができる。
【０００８】
また、本発明は、屋外で用いられる、金属からなる密閉容器の内部における浸水の有無を判定する気密判定装置であって、前記密閉容器の外面に、前記密閉容器の外部から非接触で磁場を印加する手段と、前記密閉容器の外部から非接触で前記外面の温度を測定する手段と、前記密閉容器の内部が浸水していない状態において、予め前記磁場の印加による前記外面の温度上昇分を取得し、記憶する手段と、随時前記磁場の印加による前記外面の温度上昇分を取得し、その取得した前記温度上昇分と、記憶した前記温度上昇分との差が所定値以上の場合に、前記密閉容器の内部が浸水していると判定する手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、密閉容器の内部が浸水している場合の、外面における温度上昇の幅は小さく限定されるので、浸水していない場合の温度上昇の幅より小さくなる。そこで、浸水していない時と、測定時との温度上昇の幅の差が所定値以上のときに、内部が浸水していると判定する。また、磁場を印加する手段及び温度を測定する手段が密閉容器の外面から離れているので、精度よく測定及び判定を行うことができる。
【００１０】
また、本発明は、屋外で用いられる、金属からなる密閉容器の内部における浸水の有無を判定する気密判定装置であって、前記密閉容器の外面に、前記密閉容器の外部から非接触で磁場を印加する手段と、前記密閉容器の外部から非接触で前記外面の温度を測定する手段と、前記磁場の印加による前記外面の温度の位相が前記磁場の位相より所定値以上遅れている場合に、前記密閉容器の内部が浸水していると判定する手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、密閉容器の内部が浸水している場合、磁場の印加による熱が水にも伝わるので、密閉容器の外面における熱伝導が遅くなる。そこで、温度の位相が磁場の位相より所定値以上遅れているときに、内部が浸水していると判定する。また、磁場を印加する手段及び温度を測定する手段が密閉容器の外面から離れているので、精度よく測定及び判定を行うことができる。
【００１２】
また、本発明は、上記気密判定装置において、前記磁場を印加する手段が、磁場を発生させる誘導コイルと、前記誘導コイルに電力を供給する電源と、を備えることとしてもよい。
【００１３】
この構成によれば、誘導コイルの電源を入切することにより、密閉容器の外面に対する加熱時間を短縮できるので、短時間の浸水判定が可能である。これによれば、浸水判定に係る作業の効率化が可能になる。
【００１４】
また、本発明は、上記気密判定装置において、前記電源から電力を受けて、その電力の位相を前記温度の位相に調整する手段と、調整した前記電力の位相と、測定した前記温度の位相とを乗算し、その乗算値を出力する手段と、前記乗算値が所定値以下の場合に、前記密閉容器の内部が浸水していると判定する手段と、をさらに備えることとしてもよい。
【００１５】
この構成によれば、電力の位相を温度の位相に調整すると、それらの乗算値は最大となり、温度変化のピーク値が求められる。そのピーク値を評価することにより、正確な浸水判定を行うことができる。また、電力の位相＝温度の位相になるため、温度の位相を正確に特定できるので、その位相に基づいて浸水判定を行うこともできる。
【００１６】
なお、本発明は、気密判定方法を含む。その他、本願が開示する課題及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、密閉容器の浸水を外部から高精度に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】密閉容器内部の浸水の有無を検知するためのハードウェア構成を示す図である。
【図２】熱伝導度測定法の操作手順を示すフローチャートである。
【図３】電力信号ＰＳと、温度信号ＴＳとの位相のずれを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を説明する。本発明の実施の形態に係る気密判定装置は、離れた箇所から、密閉容器の外面に磁場を印加し、その磁場の印加に応じて上昇した外面の温度を測定し、その温度に基づいて密閉容器の内部が浸水しているか否かを判定するものである。
【００２０】
≪装置の構成≫
図１は、密閉容器内部の浸水の有無を検知するためのハードウェア構成を示す図である。全体構成としては、密閉容器１及び気密判定装置８からなる。気密判定装置８は、誘導コイル２、交流電源３、移相器４、温度センサ５、ロックインアンプ６及び判定器７を備え、内蔵されたＣＰＵ（Central Processing Unit）がプログラムを実行して各機器を制御することにより、密閉容器１の浸水の有無を判定する。
【００２１】
密閉容器１は、屋外で用いられ、浸水の可能性のある密閉容器であり、例えば、電柱に設置される柱上開閉器等である。誘導コイル２は、密閉容器１の底面から離れて設置され、交流電源３から電力の供給を受けて、密閉容器１の底面に交流磁場ＡＭを印加するコイルである。交流電源３は、誘導コイル２に電力を供給するとともに、その電力と同じ時間的変化を示す電力信号ＰＳを参照用として移相器４に出力する。移相器４は、交流電源３から参照用として電力信号ＰＳを取得し、電力信号ＰＳの位相を調整してロックインアンプ６に出力する。
【００２２】
温度センサ５は、密閉容器１の底面から離れて設置され、密閉容器１の底面から出る赤外線ＵＲを検出することにより、その底面の温度を測定し、その温度の時間的変化を示す温度信号ＴＳをロックインアンプ６に出力する。ロックインアンプ６は、移相器４から交流電源３の電力信号ＰＳ（その位相を調整した信号を含む）を取得し、温度センサ５から密閉容器１外面の温度信号ＴＳを取得し、取得した電力信号ＰＳ及び温度信号ＴＳに基づいて直流出力ＤＯを生成し、その直流出力ＤＯを判定器７に送出する。判定器７は、ロックインアンプ６から直流出力ＤＯを受けて、その直流出力ＤＯに応じて密閉容器１内部の浸水の有無を判定し、その判定結果を表示するものであり、ＰＣ（Personal Computer）又は簡易な専用装置により実現される。
【００２３】
≪操作手順≫
図２は、熱伝導度測定法の操作手順を示すフローチャートである。熱伝導度測定法は、誘導コイル２による密閉容器１外部表面の加熱及びロックインアンプ６による増幅を用いるものであり、測定対象である密閉容器１の材質が金属の場合に適用される。以下の操作手順は、気密判定装置８が自動で各機器を制御する手順であるが、オペレータが手動で各機器に動作のトリガを与える手順としてもよい。
【００２４】
まず、誘導コイル２により密閉容器１の外部底面に数十〜数百Ｈｚの交流磁場ＡＭを印加する（Ｓ２０１）。これにより、金属である密閉容器１の底面に渦電流を発生し、渦電流によるジュール熱で交流磁場ＡＭの印加点の底面が加温される。そして、印加点から周囲へ熱が伝導する。次に、温度センサ５により印加点から所定距離（例えば、数ｃｍ）だけ離れた箇所の温度を測定する（Ｓ２０２）。
【００２５】
ここで、交流電源３により、誘導コイル２による交流磁場ＡＭ印加の入切を所定の周波数で繰り返す（Ｓ２０３）。次に、温度センサ５の出力電圧（温度信号ＴＳ）を、交流磁場ＡＭ印加の入切周波数（電力信号ＰＳ）と同期を取って、ロックインアンプ６により検出する（Ｓ２０４）。これは、移相器４を用いて、温度信号ＴＳの位相に一致するように電力信号ＰＳの位相を調整することにより、温度信号ＴＳ×電力信号ＰＳの値が最大になるようにするものである。これにより、ロックインアンプ６の直流出力ＤＯが、密閉容器１の底面における温度変化、すなわち、熱伝導度の大きさを表すことになり、周囲の温度変化の影響を受けない正確な値が得られる。そして、判定器７が、ロックインアンプ６の直流出力ＤＯに応じて密閉容器１内部における浸水の有無を判定する（Ｓ２０５）。
【００２６】
≪浸水有無判定の詳細≫
続いて、ロックインアンプ６の直流出力ＤＯに応じた浸水有無判定の詳細について説明する。ロックインアンプ６の、温度信号ＴＳの入力値をＴｓｉｎ（ωｔ＋α）［Ｋ］とし、電力信号ＰＳの入力値をＨｓｉｎ（ωｔ＋β）［Ｗ］とする。そして、Ｔを交流磁場ＡＭの印加前後の温度変化ΔＴとし、Ｈを１として、２つの入力値を乗算することにより、式１の算出値が得られる。  
ΔＴｓｉｎ（ωｔ＋α）×ｓｉｎ（ωｔ＋β）
＝ΔＴ／２×ｃｏｓ（α−β）−ΔＴ／２×ｃｏｓ（２ωｔ＋α＋β）・・・式１
【００２７】
次に、式１の算出値から、ローパスフィルタにより交流分（第２項）をカットすると、ロックインアンプ６の直流出力ＤＯの値は、式２のようになる。  
ΔＴ／２×ｃｏｓ（α−β）  ・・・式２
【００２８】
式２によれば、温度変化ΔＴ及び遅延時間（α−β）の大きさにより、直流出力ＤＯの値が確定することになる。温度変化ΔＴは、密閉容器１の外面に交流磁場ＡＭを印加する前後の温度上昇分である。遅延時間（α−β）は、温度信号ＴＳと、電力信号ＰＳとの位相差である。なお、調整なしの電力信号ＰＳの位相と、交流磁場ＡＭの位相とは、同じである。
【００２９】
測定方法としては、まず、移相器４を用いて電力信号ＰＳの位相βを変化させることにより、式２の直流出力ＤＯの値が最大になる位相β及びその際の直流出力ＤＯの値ΔＴ／２を記録する。これは、図２のＳ２０４における「同期を取る」ことに相当し、電力信号ＰＳの位相βを温度信号ＴＳの位相αに合わせて、β＝αとするものである。そして、α−β＝０であるから、ｃｏｓ（α−β）＝ｃｏｓ０°＝１となるので、式２の値が最大となる。次に、移相器４による電力信号ＰＳの位相βの調整がない（β＝０）とした場合、図３に示すように、温度信号ＴＳは、電力信号ＰＳより遅延時間αだけ位相がずれることになる。この遅延時間αは、密閉容器１の底面を熱が伝導する時間に相当する。
【００３０】
浸水判定方法（図２のＳ２０５の詳細）としては、密閉容器１の内部が浸水している場合には、内部の水にも熱が伝わるので、底面を伝導する熱が少なくなる。そのため、交流磁場ＡＭの印加点から離れた箇所の温度変化ΔＴ（実際の温度上昇分）が所定値より小さければ、浸水していると判定する。また、密閉容器１の内部が浸水している場合には、内部の水にも熱が伝わるので、底面における熱伝導に時間がかかるため、印加点から離れた箇所の温度上昇が遅くなる。そのため、温度信号ＴＳの遅延時間αが所定値より大きければ、浸水していると判定する。なお、遅延時間αは、温度信号ＴＳの、電力信号ＰＳ及び交流磁場ＡＭからの位相の遅れを示す。
【００３１】
以上説明した本発明の実施の形態によれば、密閉容器１の底面に対して、離れた箇所に設置された誘導コイル２により加熱（誘導加熱）を行い、同じく離れた箇所に設置された温度センサ５により温度測定を行うことにより、非接触、非破壊の検査が可能である。そして、誘導コイル２に対する交流電源３の入切により加熱時間を短縮することにより、短時間で検査を行うことが可能である。これによれば、作業の効率化が可能になる。また、ロックインアンプ６による同期増幅により、周囲温度の影響を受けることなく高精度に、交流磁場ＡＭに応じた温度変化を測定することができる。
【００３２】
以上によれば、密閉容器１の内部における浸水の有無を外部から簡易に、かつ、高精度に判定することができる。
【００３３】
≪その他の実施の形態≫
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。例えば、上記実施の形態では、温度変化ΔＴは、実際に交流磁場ＡＭを印加してからの温度上昇分としたが、実際の温度上昇分と、密閉容器１の内部が浸水していないときに予め測定した温度上昇分との差分値を評価するようにしてもよい。この場合、浸水時を含む実際の温度上昇分が、浸水していない時の温度上昇分より小さいと考えられるので、差分値が所定値以上であれば、浸水していると判定することになる。
【符号の説明】
【００３４】
１      密閉容器
２      誘導コイル
３      交流電源
４      移相器
５      温度センサ
６      判定器
７      ロックインアンプ
８      気密判定装置
ＡＭ    交流磁場
ＤＯ    直流出力
ＰＳ    電力信号
ＴＳ    温度信号
ＵＲ    赤外線
【図２】
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【図３】
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【図１】
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