(57)【要約】【課題】信号線等の少ない物量と敷設作業によって多点の状態監視を行うことのできる状態監視装置を提供する。【解決手段】被監視部１に設置された検出部２と、前記検出部２の出力信号が予め設定した条件を満たしたときに動作するスイッチ３と、前記スイッチ３と直列に接続された共振器４と、前記スイッチ３および前記共振器４からなる回路の共振特性を測定する共振測定器５と、前記予め設定した条件を保持する記憶装置６と、前記回路の共振特性から前記被監視部１の状態を判定する演算装置７とを備えた構成とする。【選択図】  図１
2004184165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被監視部に設置された検出部と、前記検出部の出力信号が予め設定した条件を満たしたときに動作するスイッチと、前記スイッチと直列に接続された共振器と、前記スイッチおよび前記共振器からなる回路の共振特性を測定する共振測定器と、前記予め設定した条件を保持する記憶装置と、前記回路の共振特性から前記被監視部の状態を判定する演算装置とを備えたことを特徴とする状態監視装置。
【請求項２】
被監視部に設置され前記被監視部の状態に応じて変化する共振特性を有する共振器と、前記共振器の共振特性を測定する共振測定器と、前記共振特性を前記被監視部の状態に関連付けるパラメータを保持する記憶装置と、前記被監視部の状態を演算し監視する監視装置とを備えたことを特徴とする状態監視装置。
【請求項３】
被監視部に設置された検出部と、前記検出部の出力信号が予め設定した条件を満たしたときに開動作するスイッチと、前記スイッチと直列に接続され前記被監視部の状態に応じて変化する共振特性を有する共振器と、前記予め設定した条件と前記共振器の共振特性を前記被監視部の状態に関連付けるパラメータを保持する記憶装置と、前記スイッチおよび前記共振器からなる回路の共振特性を測定する共振測定器と、前記測定された共振特性から前記被監視部の状態を判定し監視する診断装置とを備えたことを特徴とする状態監視装置。
【請求項４】
複数の前記被監視部に対応して共振の鋭さまたは共振周波数の少なくとも一方の異なる共振器が並列に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の状態監視装置。
【請求項５】
前記共振器は水晶振動子であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の状態監視装置。
【請求項６】
前記スイッチおよび前記共振器からなる回路は既存のケーブルに接続されており、前記記憶装置と前記演算装置あるいは前記記憶装置と前記監視装置あるいは前記記憶装置と前記診断装置と既存の信号処理装置とを切り換える切換装置を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の状態監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラントの特定部位の温度や湿度を測定し、あるいは配管、バルブ等からの漏えいを検出してプラントの状態を監視する状態監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電プラントや火力発電プラントなどの状態監視あるいは異常検知には種々のセンサや装置が考案されてきている。また、これらプラントの監視対象箇所は多数に上るため、多点の監視手法についても検討されている。例えば、温度を測定して異常を検知するもの、漏えいによりスイッチが入り異常を検知するもの、被監視部を監視カメラで監視するもの、異常時に発生する音を使って検知するもの、あるいは近接センサや光を応用したものなど、さまざまなものが考案されている。
【０００３】
以下、図１３、図１４を参照して状態監視装置の従来例について説明する。  図１３は従来例１の状態監視装置の構成を示す図である。この状態監視装置は、監視対象３１の表面に熱電対３２を取り付けて温度を計測することで状態を監視する。この場合、熱電対３２と信号線３３はそれぞれ１対１につながれており、多点を監視する場合には多チャンネルの信号処理装置３４が必要である。また、監視個所の特定は熱電対３２と信号線３３との対応付けによって行う（下記特許文献１参照）。
【０００４】
図１４は従来例２を示す。この例のように被監視部１を監視カメラ３５で監視する場合、比較的限られたエリアについての監視が行われることが多く、離れた位置にある多点の監視を行う場合には、複数の監視カメラ３５をそれぞれの監視箇所に配置し、また、信号線３３もそれぞれの監視カメラ３５用に敷設しなければならない。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−６４０９８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の状態監視装置においては、多点を監視対象とする場合、検出装置と信号線が１対１に対応しているため物量が多く、また、信号線の敷設作業に多くの工数を要するという問題がある。
そこで本発明は、信号線等の少ない物量と敷設作業によって多点の状態監視を行うことのできる状態監視装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、被監視部に設置された検出部と、前記検出部の出力信号が予め設定した条件を満たしたときに動作するスイッチと、前記スイッチと直列に接続された共振器と、前記スイッチおよび前記共振器からなる回路の共振特性を測定する共振測定器と、前記予め設定した条件を保持する記憶装置と、前記回路の共振特性から前記被監視部の状態を判定する演算装置とを備えた構成とする。
【０００８】
請求項２の発明は、被監視部に設置され前記被監視部の状態に応じて変化する共振特性を有する共振器と、前記共振器の共振特性を測定する共振測定器と、前記共振特性を前記被監視部の状態に関連付けるパラメータを保持する記憶装置と、前記被監視部の状態を演算し監視する監視装置とを備えた構成とする。
【０００９】
請求項３の発明は、被監視部に設置された検出部と、前記検出部の出力信号が予め設定した条件を満たしたときに開動作するスイッチと、前記スイッチと直列に接続され前記被監視部の状態に応じて変化する共振特性を有する共振器と、前記予め設定した条件と前記共振器の共振特性を前記被監視部の状態に関連付けるパラメータを保持する記憶装置と、前記スイッチおよび前記共振器からなる回路の共振特性を測定する共振測定器と、前記測定された共振特性から前記被監視部の状態を判定し監視する診断装置とを備えた構成とする。
【００１０】
請求項４の発明は、複数の前記被監視部に対応して共振の鋭さまたは共振周波数の少なくとも一方の異なる共振器が並列に設けられている構成とする。
請求項５の発明は、前記共振器は水晶振動子である構成とする。
【００１１】
請求項６の発明は、前記スイッチおよび前記共振器からなる回路は既存のケーブルに接続されており、前記記憶装置と前記演算装置あるいは前記記憶装置と前記監視装置あるいは前記記憶装置と前記診断装置と既存の信号処理装置とを切り換える切換装置を備えている構成とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る状態監視装置の第１の実施の形態を図１から図７を参照して説明する。本実施の形態の状態監視装置は、図１に示すように、監視用ケーブル２４に接続された複数の検出ユニット２５を備え、各検出ユニット２５は、被監視部１に設置された検出部２と、検出部２に連動し予め設定した判定条件により閉となるスイッチ３と、スイッチ３に直列に接続された共振器４を備えている。
【００１３】
監視用ケーブル２４の始端には回路の共振特性を測定する共振測定器５が接続され、設定した条件を保持する記憶装置６と、共振測定器５で測定した共振特性を記憶装置６に保持された条件と比較評価し被監視部１の状態を判定する演算装置７を備えている。
【００１４】
図１では検出部２とスイッチ３をそれぞれ分割して記載しているが、通例検出部とスイッチは機能を兼ね備えたものが多く、図２に示すように、バイメタル８を用いて温度上昇でスイッチが動作するようなものとすれば温度により異常を検知することができる。
【００１５】
本実施の形態では共振器４は、コイル９とコンデンサ１０および抵抗１１を直列に接続した直列共振回路で構成するものとしている。また、演算装置７で異常を判定することにしているが、この構成の場合、通常状態（異常がなくスイッチ３が開となっている場合）では共振器４が回路につながれておらず、図３（ａ）に示すように、共振ピークは検出されないが、被監視部１の異常によりスイッチ３が閉じ共振器４が回路につながれると、図３（ｂ）に示すように、共振のピークが現われて異常を検知することができる。図３（ｂ）では代表的な共振を１つ記載したのみであるが、複数の被監視部１がある場合には複数の共振ピークが現われる。
【００１６】
次に、共振ピークの現われ方を図４および図５によって説明する。まず、共振の鋭さがそれぞれの被監視部１ごとに異なるような共振器４の構成とする場合について説明する。共振の鋭さは回路のＬＣＲ成分を変更することによって調整することができ、例えば抵抗値１１を変えることにより図４に示すようなインピーダンス特性をもたせることができる。
【００１７】
記憶装置６にインピーダンスの周波数特性（共振の鋭さ）と被監視部１の位置のデータを保持しておき、共振測定器５でインピーダンス特性を測定し、演算装置７で記憶装置６のデータと比較評価することで異常判定を行うことができる。
【００１８】
共振周波数を変えて監視箇所を判定する場合は次のようになる。共振周波数も回路のＬＣＲ成分を変更することにより調整でき、例えばコイル９とコンデンサ１０の値を変えれば図５に示ようなすインピーダンス特性をもった共振器とすることができる。この場合には、記憶装置６にインピーダンスの周波数特性（共振周波数）と被監視部１の位置のデータを保持しておくことによって、上記と同様に異常判定を行うことができる。
【００１９】
なお、上記では共振器４をコイル９、コンデンサ１０、抵抗１１で構成したが、図６に示すように共振器４として水晶振動子１２を用いてもよい。水晶振動子１２は共振が非常に鋭いため、図７に示すように狭い周波数範囲に多数の異なる共振ピークを持つように設定することができる。また、上記では共振の鋭さと共振周波数の一方を変えた場合について説明したが、両方をパラメータとして被監視部１の位置を特定することもできる。
【００２０】
以上説明したように本実施の形態の状態監視装置は、共振特性が被監視部１の位置で異なるようにした共振器４を用いることにより、１本の監視用ケーブルで複数箇所の対象を監視することができ、効率のよい状態監視を行うことができる。
【００２１】
次に、本発明に係る状態監視装置の第２の実施の形態について図８を参照して説明する。本実施の形態の状態監視装置は、既存装置１３のつながれている既設ケーブル１４に、検出部２、スイッチ３および共振器４からなる検出ユニット２５を既存装置１３と並列に接続した構成としている。
【００２２】
図８では例えば既存装置１３が電動弁のように電気ケーブルにつながれており、またそれを監視する場合、すなわち被監視部が既存装置１３である場合を示しているが、被監視部と既存装置１３は異なっていてもよく、既設ケーブル１４が敷設されている個所であれば被監視部を任意に設定することができる。
【００２３】
既存の設備を利用する場合には、通常、既設ケーブル１４に既設の処理回路１５がつながれている。そのため本実施の形態では、記憶装置と演算装置あるいは記憶装置と監視装置あるいは記憶装置と診断装置からなる信号処理装置１６を既設の処理回路１５と切換装置１７により切換可能に接続しておき、通常は既設の処理回路１４が動作し、状態監視を行うときに信号処理装置１６が動作するようにする。この構成では、通常時には既存の設備と状態監視装置は電気的に接続されていないため、共振器４に対する既存設備の電気的影響を無視することができる。
【００２４】
本実施の形態によれば、既設ケーブル１４を利用して状態監視装置を構成することができるため、あらたなケーブル敷設作業などが不要となり経済性を一層向上させることができる。
【００２５】
次に、本発明に係る状態監視装置の第３の実施の形態について説明する。
基本的な装置の構成は前記第１の実施の形態（図１）と同様であるので説明を省略する。本実施の形態は、通常時はスイッチ３が閉じた状態にしておき、異常が起きた場合にスイッチ３が開となり、共振特性が消失するようにしたものである。すなわち本実施の形態における異常の検出は、第１の実施の形態とは逆で、共振特性がなくなったことにより異常と判定するものである。異常が起こった監視対象の位置の特定は第１の実施の形態と同様に行うことができる。
【００２６】
また、本実施の形態では通常状態で共振特性が現われている構成としているため、共振器４やスイッチ３の故障の場合もこれを検知することができる。例えば共振器４の断線などにより共振器４自体が機能しなくなった場合なども共振ピークが消失するためである。
【００２７】
なお、本実施の形態のスイッチ動作を前記第２の実施の形態（図８）に適用することも可能である。しかし、通常時に共振器４が既存システムと接続された構成となるため既存システムの電気的特性によっては共振器４が使用できない場合もあるが、その場合には第１の実施の形態の構成とする。
この第３の実施の形態では、共振器４やスイッチ３など状態監視装置自体の故障検知も行うことができ、信頼性の高い状態監視装置を提供することができる。
【００２８】
次に、本発明に係る状態監視装置の第４の実施の形態を図９から図１１を用いて説明する。本実施の形態の状態監視装置は、図９に示すように、被監視部１に設置され共振特性が被監視部１の状態に応じて変化する機能を有する共振器４と、共振特性を測定する共振測定器５と、共振特性を被監視部１の状態に関連付けるパラメータを保持した記憶装置６と、被監視部１の温度などの物理量を記憶装置６のパラメータを用いて算出し、また、その表示あるいは記録等を行う演算表示記録装置１８とからなる。
【００２９】
共振器４は、ＬＣＲ直列共振回路に温度係数の大きい抵抗１９を用いた構成、あるいは、共振周波数が温度に依存する水晶振動子２０を用いた構成、あるいは、水晶振動子表面に高分子膜を蒸着した水晶振動子２１を用いた構成である。
【００３０】
共振器４が、温度係数の大きい抵抗１９を用いたＬＣＲ直列共振回路の場合、被監視部１の温度上昇に伴い抵抗値が増大し、共振の鋭さが低下する。温度係数の大きな抵抗としては、測温抵抗体に使われている白金やニッケルなどを用いる。なお、実施例では抵抗が温度で変化するものを用いたが、ＬＣＲ成分のいずれが変化する構成でもよく、また、ＬＣＲ成分が変化することにより共振周波数が変化する構成でもよい。
【００３１】
共振周波数が温度に依存する水晶振動子２０としては、例えば図１０に示したような共振周波数の温度特性をもち水晶温度計として適用されているＹカット水晶を用いる。この場合、記憶装置６には温度と共振周波数を関連付けるパラメータを保持しておき状態を監視する。
【００３２】
図１１に、高分子膜２２を蒸着した水晶振動子２１の概略の構造を示す。この種の水晶振動子はガスセンサ、湿度センサあるいはにおいセンサとして実用化されており、ガスや湿度によって共振周波数が変化する。これを利用することにより、被監視部１近傍のケーブルなどの火災に伴い発生するガスや湿度の上昇によって、異常を検知することができる。この場合も、監視は共振周波数の変化から行う。
【００３３】
演算表示記録装置１８では、記憶装置６に保持した共振特性を被監視部１の状態量に変換するパラメータを使って表示／記録する。さらに、記憶装置６にしきい値を設定しておき異常判定を行うようにしてもよい。
【００３４】
本実施の形態の状態監視装置は、被監視部１の状態を継続的に監視することができる。また、異なる種類の物理量を対象とした監視あるいは異常判定も行うことができる。
【００３５】
次に、本発明に係る状態監視装置の第５の実施の形態を図１２を用いて説明する。本実施の形態の状態監視装置は、被監視部１に設置した検出部２と、予め設定した条件により回路を切り離すように動作するスイッチ３と、スイッチ３と直列に接続され共振特性が被監視部１の状態に応じて変化する共振器４と、設定した条件および共振特性を前記被監視部１の状態に関連付けるパラメータを保持する記憶装置６と、回路の共振特性を測定する共振測定器５と、共振特性を比較して被監視部１の状態を監視・判定する機能を有する診断装置２３からなる。
【００３６】
本実施の形態の状態監視装置は、前記第４の実施の形態にさらにスイッチ３を追加し、共振器４とは別に検出部２で被監視部１の異常を検知し回路が切り離されるようにしたものである。本実施の形態の状態監視装置は、診断装置２３は共振特性の変化から被監視部１の状態を監視するとともに、共振ピークの消失で異常の発生を判定する。記憶装置６に異常と判定するしきい値をデータとして保持しなくともよい。あるいは、しきい値データを保持し検出部２による検出と２重化してもよい。
【００３７】
本実施の形態の状態監視装置は、異常発生までの状態変化をモニタすることができるうえに、異常発生の検知を２重化することができるため、信頼性の高い状態監視を行うことができる。
【００３８】
以上説明したように、本発明の各実施の形態の状態監視装置は、複数の検出部を１本のケーブルに接続して異常の起こった位置を特定することが可能であり、また、異なる物理量について異常を検知することができる。あるいはまた、既設のケーブルを利用することができるため、あらたなケーブル敷設工事の必要がなく経済性の高い状態監視を行うことができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、信号線等の少ない物量と敷設作業によって多点の状態監視を行うことのできる状態監視装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の状態監視装置の構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の状態監視装置の他の例の要部を示す図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の状態監視装置の動作を説明し、（ａ）は被監視部に異常のないとき、（ｂ）は被監視部に異常が発生したときの曲線図。
【図４】本発明の第１の実施の形態の状態監視装置の動作を説明し、共振の鋭さを変えて多点を監視する場合の共振状態を示す曲線図。
【図５】本発明の第１の実施の形態の状態監視装置の動作を説明し、共振周波数を変えて多点を監視する場合の共振状態を示す曲線図。
【図６】本発明の第１の実施の形態の状態監視装置の第２の他の例の構成を示す図。
【図７】本発明の第１の実施の形態の第２の他の例の状態監視装置の動作を説明する曲線図。
【図８】本発明の第２の実施の形態の状態監視装置の構成を示す図。
【図９】本発明の第４の実施の形態の状態監視装置の構成を示す図。
【図１０】本発明の第４の実施の形態の状態監視装置に備えられる水晶振動子の共振周波数の温度依存性を示す曲線図。
【図１１】本発明の第４の実施の形態の状態監視装置に備えられる表面に高分子膜を蒸着した水晶振動子を示す立面図。
【図１２】本発明の第５の実施の形態の状態監視装置の構成を示す図。
【図１３】従来の第１の例の状態監視装置を示す図。
【図１４】従来の第２の例の状態監視装置を示す図。
【符号の説明】
１…被監視部、２…検出部、３…スイッチ、４…共振器、５…共振測定器、６…記憶装置、７…演算装置、８…バイメタル、９…コイル、１０…コンデンサ、１１…抵抗、１２…水晶振動子、１３…既存装置、１４…既設ケーブル、１５…既設の処理回路、１６…信号処理装置、１７…切換装置、１８…演算表示記録装置、１９…温度係数の大きい抵抗、２０…共振周波数が温度に依存する水晶振動子、２１…高分子膜を蒸着した水晶振動子、２２…高分子膜、２３…診断装置、２４…監視用ケーブル、２５…検出ユニット、３１…監視対象、３２…熱電対、３３…信号線、３４…多チャンネル信号処理装置、３５…監視カメラ。
【図１】
2004184165.tif 000003
【図２】
2004184165.tif 000004
【図３】
2004184165.tif 000005
【図４】
2004184165.tif 000006
【図５】
2004184165.tif 000007
【図６】
2004184165.tif 000008
【図７】
2004184165.tif 000009
【図８】
2004184165.tif 000010
【図９】
2004184165.tif 000011
【図１０】
2004184165.tif 000012
【図１１】
2004184165.tif 000013
【図１２】
2004184165.tif 000014
【図１３】
2004184165.tif 000015
【図１４】
2004184165.tif 000016