(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体漏洩箇所で発生している超音波である被検出音を検出する漏洩検出装置であって、
検出対象周波数の超音波を検出する受音素子と、
前記検出対象周波数と異なる周波数の加算音を出力するスピーカと、
前記スピーカから出力する加算音の周波数を、所定範囲で制御する出力制御手段と、
を備え、
前記出力制御手段は、前記加算音及び前記被検出音の合成音と前記検出対象周波数とが合致するように前記加算音の周波数を制御する、漏洩検出装置。
【請求項２】
操作入力を受け付ける操作手段と、
前記操作入力に基づいて、前記加算音を出力しない第１モードと、前記加算音を出力する第２モードとを択一的に切り換える切換制御手段と、をさらに備えた請求項１に記載の漏洩検出装置。
【請求項３】
前記出力制御手段は、前記加算音の周波数を、所定の時間の経過に伴って前記所定範囲でスイープさせる請求項１又は２に記載の漏洩検出装置。
【請求項４】
一端側に前記被検出音を内部に導く開口が形成され、他端側内部に前記受音素子が配設され、前記検出対象周波数の超音波が通過可能な内径を有する共振管を、さらに備えた請求項１〜３のいずれかに記載の漏洩検出装置。
【請求項５】
前記スピーカは、同一極性の２つのスピーカであり、前記共振管の一端側の内壁面に対向するように配設されている請求項４に記載の漏洩検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、流体漏洩箇所で発生している超音波である被検出音を検出する漏洩検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントなどの配管系や容器などでの流体漏洩箇所を探知するために漏洩検出装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。漏洩検出装置は、流体漏洩箇所で発生している超音波を検出することで、流体漏洩箇所の具体的な位置を探知できる。超音波は、マイクロホンを用いて検出される。漏洩検出装置に設けられるマイクロホンは、基本的に所定の周波数の超音波を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３２３４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した所定の周波数の超音波を検出する漏洩検出装置の場合、他の周波数の超音波を検出することが難しい。配管系を輸送される流体には、蒸気、空気やガスなどの気体、水や液剤などの液体があり、これら流体の漏洩の際に発生する超音波の周波数が同一であるとは限らない。したがって、所定の周波数に対応するだけでは、これら流体の漏洩の際に発生する超音波を適切に検出できない虞がある。
【０００５】
この場合、広範囲の周波数帯の超音波を検出することができるマイクロホンや、異なる周波数の超音波を検出する複数のマイクロホンを用いる構成も考えられるが、コストが上昇してしまう。
【０００６】
本願は、所定の周波数の超音波を検出する受音素子を用いて、コストアップを抑制しつつ広範囲の周波数帯の超音波を検出可能な漏洩検出装置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】
【０００７】
本願に開示する、流体漏洩箇所で発生している超音波である被検出音を検出する漏洩検出装置は、受音素子と、スピーカと、出力制御手段とを備える。受音素子は、検出対象周波数の超音波を検出する。スピーカは、前記検出対象周波数と異なる周波数の加算音を出力する。出力制御手段は、前記スピーカから出力する加算音の周波数を、所定範囲で制御する。また、出力制御手段は、前記加算音及び前記被検出音の合成音と前記検出対象周波数とが合致するように前記加算音の周波数を制御する。
【０００８】
前記漏洩検出装置は、操作入力を受け付ける操作手段と、前記操作入力に基づいて、前記加算音を出力しない第１モードと前記加算音を出力する第２モードとを択一的に切り換える切換制御手段と、をさらに備えるようにしてもよい。
【０００９】
前記出力制御手段は、前記加算音の周波数を、所定の時間の経過に伴って前記所定範囲でスイープさせるようにしてもよい。
【００１０】
前記漏洩検出装置は、一端側に前記被検出音を内部に導く開口が形成され、他端側内部に前記受音素子が配設され、前記検出対象周波数の超音波が通過可能な内径を有する共振管を、さらに備えるようにしてもよい。
【００１１】
前記スピーカは、同一極性の２つのスピーカであり、前記共振管の一端側の内壁面に対向するように配設されていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本願の漏洩検出装置によれば、検出対象周波数の超音波を検出する受音素子が備えられ、所定範囲に含まれる周波数の加算音がスピーカから出力される。そして、受音素子によって、検出対象周波数に等しい加算音及び被検出音の上側合成音又は下側合成音が検出される。すなわち、流体漏洩箇所で発生している被検出音の周波数は、検出対象周波数とは異なっていても、加算音との合成音が検出対象周波数に等しい場合には受音素子によって検出される。これにより、コストアップを抑制しつつ、広範囲の周波数帯の超音波を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１に係る漏洩検出装置の外観図である。
【図２】実施例１に係る漏洩検出装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面を参照して、本願に係る漏洩検出装置について説明する。なお、本願に開示する漏洩検出装置の構成は、以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１５】
第１  漏洩検出装置１の構成
図１は、漏洩検出装置１の外観図である。図２は、漏洩検出装置１のブロック図である。漏洩検出装置１は、可搬式であり、プラントなどの配管系や容器等に生じた流体漏洩箇所を探知する。具体的には、流体漏洩箇所で発生している超音波（被検出音）をマイクロホン１１で検出することで、流体漏洩箇所を非接触で探知する。また、漏洩検出装置１は、マイクロホン１１の検出対象周波数に等しい被検出音を検出する第１モードと、検出対象周波数とは異なる被検出音を検出する第２モードとを有する。詳細は後述する。
【００１６】
漏洩検出装置１は、本体１０、マイクロホン１１、スピーカ１２Ａ、１２Ｂ、信号処理回路１３、表示部１４、操作部１５を有している。本体１０は、ガン形状を呈し、先端部１０Ａに開口部２０及び共振管２１が配設されている。開口部２０は、外部空間から共振管２１に向かう方向に先細りする円錐形状を呈し、外部空間と共振管２１とを連通する。開口部２０は、外部空間で発生する超音波を共振管２１に導く。共振管２１には、開口部２０に接続された一端側に２つのスピーカ１２Ａ、１２Ｂが配設され、他端側に受音素子であるマイクロホン１１が配設されている。
【００１７】
マイクロホン１１は、所定の周波数（検出対象周波数）の被検出音に対して共振する。すなわち、マイクロホン１１は、検出対象周波数に等しい被検出音を検出する。この実施例では、４０ＫＨｚが検出対象周波数として説明する。マイクロホン１１によって検出された被検出音（電気信号）は、信号処理回路１３に入力される。そして、被検出音が検出されたことが表示部１４に表示（報知）される。なお、共振管２１は、検出対象周波数に等しい被検出音が通過できる大きさの内径で形成されている。すなわち、共振管２１は、不要な超音波を除去するフィルタ機能を有する。
【００１８】
スピーカ１２Ａ、１２Ｂは、同一極性であり、共振管２１の内壁面に対向するように配設されている。スピーカ１２Ａ、１２Ｂは、第２モードにおいて、同一の加算音（正弦波）を同一タイミングで出力する。詳細は後述する。
【００１９】
表示部１４は、本体１０のグリップＧの上方に配設され、信号処理回路１３（制御部３０）から受信した被検出音の検出結果（被検出音の有無）等の情報を表示する。また、表示部１４は、現在の実行モード（第１モード又は第２モード）を表示する。表示部１４は、例えば液晶表示装置である。
【００２０】
信号処理回路１３は、マイクロホン１１から入力された電気信号から被検出音の有無の判定、及び、表示部１４の表示制御を行う。また、スピーカ１２Ａ、１２Ｂへの加算音の出力を制御する。さらに、信号処理回路１３は、操作部１５からの操作内容に応じて実行モードを第１モード又は第２モードに切り換える。なお、信号処理回路１３の構成について詳細は後述する。
【００２１】
操作部１５（操作手段）は、トリガー１６等を有している。トリガー１６は、モード切換の入力を受け付ける。例えば、作業者がトリガー１６を引くごとに、第１モード及び第２モードが実行モードとして交互に切り換えられる。
【００２２】
第２  第１モード
第１モードでは、検出対象周波数（４０ＫＨｚ）に等しい被検出音が検出される。例えば、作業者は、グリップＧを片手で把持し、漏洩検出装置１の先端部１０Ａを、測定すべき配管等の設備に向ける。そして、先端部１０Ａの向きを設備の形状に沿って徐々に変化させていく。漏洩検出装置１の先端部１０Ａの指向方向が、流体漏洩箇所付近を向いている場合、流体漏洩箇所から放射されている超音波（被検出音）が、検出対象周波数に等しければマイクロホン１１によって電気信号として検出され、信号処理回路１３に送られる。そして、検出結果（被検出音あり）が表示部１４に表示される。なお、第１モードにおいて、スピーカ１２Ａ、１２Ｂからは何も出力されていない。
【００２３】
第３  第２モード
第２モードでは、検出対象周波数とは異なる周波数の被検出音が検出される。より詳細には、上記被検出音と加算音との合成音が検出される。
【００２４】
第２モード実行中、スピーカ１２Ａ、１２Ｂは、同一の加算音を同一タイミングで出力する。加算音は、共振管２１に進入しようとする被検出音に照射され、この被検出音と合成（乗算合成）される。加算音と被検出音との合成音は、加算音及び被検出音の加算周波数の上側合成音と、減算周波数の下側合成音とが含まれる。
加算周波数ｆ＝ｆ１＋ｆ２
減算周波数ｆ＝｜ｆ１−ｆ２｜
（ｆ１：被検出音の周波数、ｆ２：加算音の周波数）
【００２５】
例えば、１００ＫＨｚの加算音及び６０ＫＨｚの被検出音の合成音は、１６０ＫＨｚ（加算周波数）の上側合成音と、４０ＫＨｚ（減算周波数）の下側合成音とが含まれる。この場合、下側合成音は、周波数が４０ＫＨｚと検出対象周波数に等しいのでマイクロホン１１によって検出される。すなわち、漏洩検出装置１（マイクロホン１１）は、加算音と合成することで、検出対象周波数とは異なる被検出音であっても検出することができる。
【００２６】
また、この実施例では、加算音として、所定の時間の経過に伴って所定範囲で周波数をスイープさせるスイープ音を出力する。所定範囲は、例えば、４１ＫＨｚ〜１００ＫＨｚである。したがって、被検出音の周波数を特定しなくても、加算音と被検出音との合成音の周波数（加算周波数又は減算周波数）が検出対象周波数に等しい場合には、マイクロホン１１によって検出される。そして、第一モードと同様に検出結果が表示部１４に表示される。
【００２７】
なお、スピーカ１２Ａ、１２Ｂとしては、圧電セラミックを振動子に用いたスピーカが好ましい。
【００２８】
第４  信号処理回路１３の構成
信号処理回路１３は、制御部３０、検出回路部４０、加算音出力部５０を有している。制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ等から構成され、ＲＯＭに記憶されているプログラムに基づいて漏洩検出装置１の全体の動作を制御する。具体的には、実行モードの切換制御、表示部１４への表示制御、加算音の出力制御を行う。したがって、制御部３０は、本発明の出力制御手段及び切換制御手段に含まれる。
【００２９】
検出回路部４０は、増幅部４１、フィルタ部４２、検波部４３、整流部４４、ＡＤコンバータ４５等で構成され、マイクロホン１１によって検出された超音波（電気信号）を制御部に出力する。マイクロホン１１によって検出された超音波（電気信号）は、増幅部４１で所定の増幅率で増幅され、フィルタ部４２を通して検波部４３で検波された後、整流部４４で整流される。そして、整流された電気信号は、ＡＤコンバータ４５でアナログ信号からディジタル信号に変換されて制御部３０に入力される。
【００３０】
加算音出力部５０は、メモリ５１、読出回路部５２、ＤＡコンバータ５３、増幅部５４等で構成され、制御部３０の指示（制御信号）に基づいて加算音（スイープ音）をスピーカ１２Ａ、１２Ｂから出力させる。メモリ５１は、ＥＥＰＲＯＭ等であり、スイープ音の音響データを記憶している。音響データは、読出回路部５２によってメモリ５１から読み出され、音響信号としてＤＡコンバータ５３に出力される。そして、増幅部５４で所定の増幅率で増幅されてスピーカ１２Ａ、１２Ｂから加算音として出力される。
【００３１】
以上のように、第２モードにおいて、スピーカ１２Ａ、１２Ｂから所定範囲の周波数の加算音が出力され、検出対象周波数に等しい加算音及び被検出音の上側合成音又は下側合成音が受音素子（マイクロホン１１）によって検出される。すなわち、流体漏洩箇所で発生している被検出音の周波数は、検出対象周波数とは異なっていても、加算音との合成音が検出対象周波数に等しい場合にはマイクロホン１１によって検出される。これにより、コストアップを抑制しつつ、広範囲の周波数帯の超音波を検出することができる。
【００３２】
また、２つのスピーカ１２Ａ、１２Ｂが対向するように配設され、２つのスピーカ１２Ａ、１２Ｂの間の被検出音に加算音が照射されるので、加算音と被検出音とが合成され易い。しかも、スピーカ１２Ａ、１２Ｂの向きが、被検出音の進入方向（共振管２１の管方向）に対して直交しているので、加算音と被検出音とがより合成され易い。なお、加算音を出力するスピーカは１つであってもよいし、また被検出音の進入方向に対して直交していなくてもよい。
【００３３】
[その他の実施例]
（１）上述の実施例１では、加算音の音圧レベルは一定であるが、所定の時間の経過に伴って所定のレベル範囲でスイープさせるようにしてもよい。所定のレベル範囲でスイープさせることで、加算音と被検出音との音圧レベルが同等になるタイミングでは、マイクロホン１１による合成音の検出精度が高くなる。この場合、例えば、制御部３０と増幅部５４との間に増幅率制御回路を設け、制御部３０の指示に基づいて増幅率制御回路が増幅部５４の増幅率を変更することで音圧レベルを制御すればよい。
【００３４】
（２）上述の実施例１では、モードの切り換えが行われるが、モードの構成はなくてもよい。この場合、例えば、加算音を出力する期間と出力しない期間とを交互に設定すればよい。すなわち、加算音を出力する期間中は、検出対象周波数とは異なる被検出音の検出を行う。そして、加算音を出力しない期間中は、検出対象周波数に等しい被検出音の検出を行う。
【００３５】
（３）上述の実施例１では、第２モードにおいて、加算音との合成によって、検出対象周波数とは異なる被検出音が検出される構成であるが、さらに被検出音の合成前の周波数を推定するようにしてもよい。
【００３６】
この場合、マイクロホン１１が合成音を検出した際に出力されていた加算音の周波数に基づいて、制御部３０が合成前の被検出音の周波数を推定すればよい。例えば、１００ＫＨｚの加算音及び６０ＫＨｚの被検出音の下側合成音が検出された場合、加算音の周波数は１００ＫＨｚであるので、被検出音の周波数は６０ＫＨｚ又１４０ＫＨｚと推定される。推定された周波数は、表示部１４に表示してもよい。なお、制御部３０は、加算音出力部５０（読出回路部５２）から、現在の加算音の周波数の情報を取得すればよい。
【００３７】
また、制御部３０は、上述の推定された周波数に基づいて、別の周波数の加算音を出力させることで、より正確な周波数を推定するようにしてもよい。例えば、上記の被検出音の周波数が６０ＫＨｚ又１４０ＫＨｚと推定された後、２０ＫＨｚの加算音をスピーカ１２Ａ、１２Ｂから出力させる。その後、マイクロホン１１が合成音を検出した場合には、被検出音の周波数が６０ＫＨｚであると推定できる。また、マイクロホン１１が合成音を検出しなかった場合には、被検出音の周波数が１４０ＫＨｚであると推定できる。
【００３８】
（４）上述の実施例１では、周波数が４１ＫＨｚ〜１００ＫＨｚの所定範囲で加算音が出力されているが、特にこれに限定されるものではない。例えば、１０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚであってもよい。この場合、検出対象周波数の４０ＫＨｚは所定範囲から除けばよい。すなわち、４０ＫＨｚを除く１０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚを所定範囲とする。あるいは、１０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚを所定範囲とし、４０ＫＨｚの加算音を出力している間は、検出を行わないようにすればよい。
【００３９】
（５）上述の実施例１の漏洩検出装置は、配管や容器における流体漏洩だけでなく、配管継手部や、蒸気トラップや安全弁などの弁類での流体漏洩など、各種分野における種々の流体漏洩の探知に使用できる。また、漏洩流体についても、蒸気や空気、ガスなどの気体、水や液剤などの液体のいずれであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本願は、プラントなどの配管系や容器等における流体漏洩箇所を探知する漏洩検出装置に関し、所定の周波数（検索対象周波数）の超音波を検出する受音素子を用いて、コストアップを抑制しつつ広範囲の周波数帯の超音波を検出可能とするのに有用である。
【符号の説明】
【００４１】
１  漏洩検出装置
１１  マイクロホン
１２Ａ、１２Ｂ  スピーカ
１３  信号処理回路
２１  共振管
３０  制御部
４０  検出回路部
５０  加算音出力部
【図１】
0006450638.tif 000002
【図２】
0006450638.tif 000003