(57)【要約】【課題】工場等に設置されたエア供給装置のエアリーク量を工場内の雰囲気温度の変化等に係わらず常に正確に検出するエアリーク量検出装置及びこれを備えた流量計を提供する。【解決手段】エアリーク量検出装置２０は、エア送給用配管内のエア圧力を測定する圧力センサ１２と、エア配管内のエア温度を測定する温度センサ１３と、圧力センサによる圧力値が第１の圧力値まで下降した時点から第１の圧力値よりもさらに低い第２の圧力値まで下降するまでの圧力下降時間を測定する圧力下降時間計測部１６とを備え、圧力下降時間計測部が、温度センサの出力に基づき第１の圧力値検出後に第２の圧力値検出までの間、第１の圧力値検出時からのエア温度変化分のみに伴うエア圧力変化分をキャンセルする圧力補正部１６ａを有している。【選択図】        図１
2004157055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エア供給用のコンプレッサと当該コンプレッサに接続され所望の位置にエアを送給するエア送給用配管とを備えた動力用エア供給設備に使用されるエアリーク量検出装置であって、
前記エア送給用配管内のエア圧力を測定する圧力センサと、
前記エア送給用配管内のエア温度を測定する温度センサと、
前記圧力センサによる圧力値が第１の圧力値まで下降した時点から第１の圧力値よりもさらに低い第２の圧力値まで下降するまでの圧力下降時間を計測する圧力下降時間計測手段とを備え、
前記圧力下降時間計測手段が、前記温度センサの出力に基づき前記第１の圧力値検出後に前記第２の圧力値検出までの間、前記第１の圧力値検出時からのエア温度変化分のみに伴うエア圧力変化分をキャンセルする圧力補正手段を有することを特徴とするエアリーク量検出装置。
【請求項２】
エア供給用のコンプレッサと当該コンプレッサに接続され所望の位置にエアを送給するエア送給用配管とを備えた動力用エア供給設備に使用されるエアリーク量検出装置であって、
前記エア送給用配管内のエア圧力を測定する圧力センサと、
前記エア送給用配管内のエア温度を測定する温度センサと、
前記圧力センサによる圧力値が第１の圧力値まで下降した時点から第１の圧力値よりもさらに低い第２の圧力値まで下降するまでの圧力下降時間を計測するとともに、前記圧力値が第２の圧力値まで上昇した時点から第１の圧力値まで上昇するまでの圧力上昇時間を計測する圧力変化時間計測手段とを備え、
前記圧力変化時間計測手段は、前記圧力下降時に圧力センサによる第１の圧力値検出後に前記第２の圧力値検出までの間、前記第１の圧力値検出時からのエア温度変化分のみに伴うエア圧力変化分をキャンセルすると共に、前記圧力上昇時に圧力センサによる第２の圧力値検出後に前記第１の圧力値検出までの間、前記第２の圧力値検出時からのエア温度変化分のみに伴うエア圧力変化分をキャンセルする圧力補正手段を有し、
かつ、前記圧力変化時間計測手段によって測定された圧力上昇時間と圧力下降時間との相対関係よりエア漏洩率を算出するエア漏洩率算出手段を備えたことを特徴とするエアリーク量検出装置。
【請求項３】
前記エア漏洩率と前記エア送給用配管の取り付けられるコンプレッサの単位時間あたりのエネルギー消費量とから漏洩したエアに相当する電力消費量を算出する無駄電力消費量算出手段を備えたことを特徴とする、請求項２に記載のエアリーク量検出装置。
【請求項４】
前記無駄電力消費量算出手段が、前記無駄電力消費量に相当する金額を更に算出可能とすることを特徴とする、請求項３に記載のエアリーク量検出装置。
【請求項５】
請求項１における圧力下降時間、請求項２におけるエア漏洩率、請求項３における無駄電力消費量、請求項４における金額の少なくともいずれか１つを表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のエアリーク量検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のエアリーク量検出装置を備え、当該エアリーク量検出装置の取り付けられるエア送給用配管のエア流量を測定可能とすることを特徴とする流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は工場の動力源として使用されるエア供給装置の配管からのエアリーク量を測定するエアリーク量検出装置及びこれを備えた流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば自動車の車両組み立て工場などにおいては、例えばインパクトレンチなどのような工具やウインドウ取り付け装置などのアクチュエータを駆動するためにエアが供給されている。かかる駆動用エアの供給に当たって、工場内の様々な場所でエアが使用される関係上、コンプレッサに接続されたエア配管装置を無数に分岐させてそれぞれ所望の作業エリアにエアを供給するようになっている。
【０００３】
このような工場設備内のエア供給のためにエア配管が多数の継手（カップリング）を介して分岐接続されているために、様々な場所でエアの漏れ（リーク）が必然的に発生する。そして、この漏れに伴うエアリーク量を測定することで、コンプレッサの駆動電力のうち、どの程度のエアがリークによってエア送給に際して無駄な電力として使われているかを確認できるような装置が求められている。
【０００４】
なお、かかるエアリーク量を流量計のみで測定することも考えられるが、流量計のみでは微少流量を測定できなかったり逆流を測定できなかったりして使用に適さない。
【０００５】
一方、配管内の気体リークを検出する従来技術として、内燃機関が停止した状態で遮断弁を閉じ、この状態において燃料管路内のガス燃料の一定時間経過後の圧力減圧量を測定することにより燃料管路から燃料の漏れを検出するガス燃料供給装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３０４０００号公報（第４−５頁、図１）
【発明が解決しようとする課題】
工場内のエア配管は一般に工場内に縦横無尽に配設されている。また、例えば夏場などにおいては工場の稼働時と工場停止時に伴う工場内の冷房の作動非作動によって工場内の雰囲気温度もかなり変化する。そして、これに応じてエア配管内のエア温度もかなり変化する。従って、単にエア配管内のエア圧力を圧力センサで測定してその圧力の減圧量に応じて空気リーク量をチェックする装置では、空気が圧縮性流体であるが故に正確な空気リーク量を検出することができない。なお、上述したガス燃料供給装置における燃料ガスの漏れ検出に関しては、本来漏れるべきでない気体であるガスの漏れを判断することを目的とし、圧力センサのみを用いて燃料配管内の減圧量を測定してガス燃料の漏れを瞬時に判断するものである。従って、本発明の課題である、ある程度のリークを前提条件とした空気のリーク量を雰囲気温度変化の影響を受けずに正確に検出するという課題とは異なるものである。
【０００７】
本発明の目的は、工場等に設置されたエア供給装置のエアリーク量を工場内の雰囲気温度の変化に係わらず常に正確に検出するエアリーク量検出装置、及びかかるエアリーク量検出装置を備えた流量計を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明にかかるエアリーク量検出装置は、エア供給用のコンプレッサと当該コンプレッサに接続され所望の位置にエアを送給するエア送給用配管とを備えた動力用エア供給設備に使用されるものであって、エア送給用配管内のエア圧力を測定する圧力センサと、エア配管内のエア温度を測定する温度センサと、圧力センサによる圧力値が第１の圧力値まで下降した時点から第１の圧力値よりもさらに低い第２の圧力値まで下降するまでの圧力下降時間を計測する圧力下降時間計測手段とを備え、圧力下降時間計測手段が、温度センサの出力に基づき第１の圧力値検出後に第２の圧力値検出までの間、第１の圧力値検出時からのエア温度変化分のみに伴うエア圧力変化分をキャンセルする圧力補正手段を有している。
【０００９】
圧力下降時間計測手段を用いて第１の圧力値から第２の圧力値までの圧力下降時間を測定するに当たって、第１の圧力値検出後にエア温度の変化量のみに基づくエア圧力変化分をキャンセルするので、圧力下降時間測定時間内にエアの温度変化があっても測定圧力がこの影響を受けることなく常に正確なエアリーク量を圧力下降時間に換算して求める。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載のエアリーク量検出装置は、エア供給用のコンプレッサと当該コンプレッサに接続され所望の位置にエアを送給するエア送給用配管とを備えた動力用エア供給設備に使用されるものであって、エア送給用配管内のエア圧力を計測する圧力センサと、エア送給用配管内のエア温度を計測する温度センサと、圧力センサによる圧力値が第１の圧力値まで下降した時点から第１の圧力値よりもさらに低い第２の圧力値まで下降するまでの圧力下降時間を計測するとともに、圧力値が第２の圧力値まで上昇した時点から第１の圧力値まで上昇するまでの圧力上昇時間を計測する圧力変化時間計測手段とを備え、当該圧力変化時間計測手段は、圧力下降時に圧力センサによる第１の圧力値検出後に第２の圧力値検出までの間、第１の圧力値検出時からのエア温度変化分のみに伴うエア圧力変化分をキャンセルするとともに、圧力上昇時に圧力センサによる第２の圧力値検出後に第１の圧力値検出までの間、第２の圧力値検出時からのエア温度変化分のみに伴うエア圧力変化分をキャンセルする圧力補正手段とを有し、かつ圧力変化時間計測手段によって計測された圧力上昇時間と圧力下降時間との相対関係よりエア漏洩率を算出するエア漏洩率算出手段を備えている。
【００１１】
請求項１に記載のエアリーク量検出装置と同様に、圧力補正手段によって圧力上昇時間や圧力下降時間内におけるエアの温度変化のみに伴うエア圧力のシフト量をキャンセルすることができ、正確なエア漏洩率を算出する。
【００１２】
また、コンプレッサ起動時における圧力上昇時の第２の圧力値から第１の圧力値までの圧力上昇時間と圧力下降時の第１の圧力値から第２の圧力値までの圧力下降時間とを相対的に比較することによって、エアリーク量検出装置の取り付けられるエア配管の種類や配設状態に係わらず常に正確なエア漏洩率を算出する。
【００１３】
また、本発明の請求項３に記載のエアリーク量検出装置は、請求項２に記載のエアリーク量検出装置において、漏洩率とエア送給用配管の取り付けられるコンプレッサの単位時間あたりのエネルギー消費量とから漏洩したエアに相当する電力消費量を算出する無駄電力消費量算出手段を備えている。
【００１４】
漏洩率を求めるだけでなく、この漏洩率に基づいて実際に漏洩したエアに相当するコンプレッサの電力消費量を求めることができるので、エアリークの度合いを直感的で分かり易い値として算出する。
【００１５】
また、本発明の請求項４に記載のエアリーク量検出装置は、請求項３に記載のエアリーク量検出装置において、無駄電力消費量算出手段が、無駄電力消費量に相当する金額を更に算出可能としている。
【００１６】
請求項３に記載の無駄電力消費量算出手段が無駄電力消費量を金額に換算して算出可能であるので、請求項３に比べて省エネがどの程度阻害されているかをより直感的に認識することができる。
【００１７】
また、本発明の請求項５に記載のエアリーク量検出装置は、請求項１乃至請求項４のいずれかの記載のエアリーク量検出装置において、請求項１における圧力下降時間、請求項２におけるエア漏洩率、請求項３における無駄電力消費量、請求項４における金額の少なくともいずれか１つを表示する表示手段を備えている。
【００１８】
圧力下降時間、エア漏洩率、エアリークに基づく無駄電力消費量やこれに相当する金額を表示することによって、エアリークに伴う無駄エネルギーの程度をその場で確認することができる。
【００１９】
また、本発明の請求項６に記載のエアリーク量検出装置は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のエアリーク量検出装置を備え、当該エアリーク量検出装置の取り付けられるエア配管のエア流量を測定可能な流量計である。
【００２０】
流量計が配管に供給されるエア流量を単に測定するだけでなく、エアリーク量をも正確に算出することができるので、流量計自体にエア配管のリーク量検出や無駄電力量の把握等の有用な付加的機能を持たせることができる。また、流量計一台でエアリーク量も測定できるので、圧力計等新たな測定機器を設置する必要はなく、コスト低減や設置工事の削減につながる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態にかかるエアリーク量検出装置について図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、コンプレッサＣ及びこれに接続されたエア配管Ｐの一部を示すと共に、空気管路に取り付けられた流量計Ｒの概略ブロック図を示している。流量計Ｒは、差圧型発信器１を備え、エア配管Ｐの一部に設けたオリフィスＳの上流側近傍圧力と下流側近傍圧力を測定し、この差圧を求めることでエア配管内のエア流量を測定するようになっている。なお、図１では流量計Ｒの下流側エア配管Ｐを一部しか図示していないが、実際のエア供給装置では、例えば工場内全体にエア配管Ｐが配設されるようになっており、図示しない部分のエア配管Ｐは無数に分岐されて工場内の所望の位置にそれぞれの配管端部がつながれている。これによって、工場内の各作業位置やアクチュエータの設置位置にコンプレッサからのエアをくまなく供給するようになっている。
【００２３】
差圧型発信器１は、図１に示すように、上述した差圧を差圧センサ１１で測定し、流量演算部１５でエア流量を算出するだけでなく、差圧型発信器内部に設けられた圧力センサ１２により空気配管内のエア圧力を測定すると共に、当該差圧型発信器に設けられた温度センサ１３により差圧型発信器の出力ドリフトを補償するようになっている。従って、かかる温度センサ１３によって空気配管内のエア温度を常に測定可能としている。そして、差圧型発信器１により検出されたエア圧力とエア温度の出力はエアリーク検出装置１０を構成する圧力下降時間計測部１６及び圧力補正部１６ａに送られ、エアリーク量と相関関係を有する圧力下降時間が求まるようになっている。また、エアリーク検出装置１０には表示装置１４が接続されている。
【００２４】
以下、上述の差圧型発信器１を用いたエアリーク量検出の方法について具体的に説明する。
【００２５】
本発明の第１の実施形態にかかるエアリーク量検出装置１０は上述の差圧型発信器内部に一体に設けられ、図２のフロー図に示すように操作者がエアリーク量検出モードを選択し、マニュアルモードでエアリーク量を測定できるようになっている（ステップＳ１）。更には、このマニュアルモードとは別に圧力センサ１２がエア圧力を常に監視しており、エアリーク量検出モードに移行することなく圧力が一定圧力まで下降したときに強制的にエアリーク量を測定する強制モードも有している（ステップＳ１ａ）。
【００２６】
このようなエアリーク量検出モードになった場合の処理ステップについて以下に説明する。まず、操作者がエアリーク量検出モード（ステップＳ１）を選択した場合、圧力下降時間計測部１６が図示しないエア配管内の全閉止バルブに閉止信号を送ると共に、コンプレッサ停止信号をコンプレッサに送る（ステップＳ２）。これによって、エア配管からある程度のエアリークがあると、エア配管内の圧力が徐々に下降していく。
【００２７】
そして、エア配管内のエア圧力が下降して圧力Ｐ１に達するのを圧力センサ１２が検出する。エア圧力が圧力Ｐ１まで下降したことを圧力センサ１２が検出すると、エアリーク量検出ステップを開始する。具体的には圧力Ｐ１を検出した時間を記憶する（ステップＳ３）。なお、圧力Ｐ１は予め設定された固定値である。
【００２８】
一方、圧力センサ１２はコンプレッサＣの動作状態がどのようになっているかには係わり無く、エア配管内のエア圧力を常に監視している（ステップＳ１ａ）。そして、上述したマニュアルのエアリーク量検出モードを選択しないにも係わらず配管内のエア圧力が圧力Ｐ１まで下降したときにも、この時点の時間を記憶する（ステップＳ３）。
【００２９】
このようにエア圧力が圧力Ｐ１まで下降した後、圧力Ｐ１まで下降したときから更に圧力が下がり、圧力Ｐ１からこれよりもさらに低い圧力Ｐ２までエア圧力が下降するのに要する時間を計測する（ステップＳ５）。ここで、圧力Ｐ２も予め設定された固定値である。
【００３０】
なお、ステップＳ３からステップＳ５に至るまでの間、圧力Ｐ１に達したときのエア配管のエア温度を温度センサ１３によって測定し、圧力Ｐ１に達した後のエア圧力の測定において以下のように圧力Ｐ１検出時点からの温度変化分のみに伴う圧力変動分をキャンセルする（ステップＳ４）。このキャンセル（補償）の原理は以下の通りである。
【００３１】
配管内の気体はボイル・シャルルの法則よりＰＶ／Ｔ＝一定である。ここで配管から漏れがない（Ｖ＝一定）と仮定したとき、温度が仮に１／２になったとすると、圧力Ｐ’は、Ｐ’＝Ｐ×１／２より、圧力も１／２となる。ステップＳ３からステップＳ５までの間、温度を測定しなかったとすると、この圧力差はエアの漏れと誤検出される。
【００３２】
ここで、配管内の具体的温度上昇を一例としてあげると以下の通りとなる。
【００３３】
圧力Ｐ１の時の温度が２５°Ｃであったとする。その後、工場内の空調が停止したことにより配管内の温度は３５°Ｃまで上昇したとすると、温度を補正した圧力Ｐ’は以下の通りとなる。
Ｐ’＝Ｐ１×（２５＋２７３）／（（２５＋２７３）＋１０）
よって、Ｐ’≒Ｐ１×０．９６８
と求めることができる。つまり、温度の補正を行わないと、
（（２５＋２７３）＋１０）／（２５＋２７３）＝１．０３４倍分圧力が増加したことになり、その分漏れを検知することや微少な漏れを検知することができない。
【００３４】
しかしながら、本実施形態における圧力補正部１６ａは、ボイル・シャルルの法則により温度の変化分に基づいて測定圧力を補正する。上記例では測定圧力を２倍に補正することにより温度の影響を除いた圧力値を得ることができる。これにより、より正確な圧力を測定し、微少な漏れも検出することが可能となる。
【００３５】
すなわち、本実施形態においては圧力センサ１２が圧力Ｐ１を検出したときの温度をＴ１とする。それ以降、圧力Ｐ２を検出するまでの間で圧力センサ１２が圧力値Ｐ’を検出し、この検出時点の温度がＴ１＋ΔＴとする。この場合、この温度変化量ΔＴをキャンセルした圧力Ｐとの関係は以下のように求められる。
【００３６】
Ｐ／Ｔ１＝Ｐ’／（Ｔ１＋ΔＴ）
よって、温度変化量ΔＴをキャンセルした圧力Ｐは以下のようになる。
【００３７】
Ｐ＝Ｐ’×Ｔ１／（Ｔ１＋ΔＴ）
このようにしてステップＳ３からステップＳ５の間において、圧力センサ１２によって測定される圧力値のうち、温度センサ１３によって測定されたエア温度の変化分のみによる圧力変化分をキャンセルしながら圧力測定を行う。そして、同じくステップＳ５で上記測定によって求められた圧力Ｐ１検出時から圧力Ｐ２検出時までの時間を計測し、上記時間をステップＳ６でエアリーク量のみに関係する圧力下降時間とする。
【００３８】
なお、図３には上述した配管内の圧力を縦軸に、エア圧力の下降に伴う時間軸を横軸に示している。時間における区間Ａにおいては配管内の圧力がほぼ一定の状態で圧力が或る範囲内でハンチングしていることが分かる。そして、▲１▼において操作者がエアリーク量検出モードを選択すると配管バルブが閉じられかつコンプレッサが停止するので、区間Ｂにおいて配管からのエアリークにより圧力が徐々に下降していく。そして、▲２▼においてエア圧力がＰ１に達し、この時点から圧力Ｐ２まで更に下降する時間を計測するようになっている。
【００３９】
なお、コンプレッサを停止してからエア配管内の圧力がＰ２を越えて下降するまで、例えば数時間とかなり長時間要する場合が一般的であり、かつこのようなエアリーク量検出のためのマニュアルモード選択は、例えば、工場の稼働停止直後などに行う場合が多い。従って、例えば夏場などではこのような数時間という長時間を経過するとこの時間内において工場内冷房設備の停止により工場内の雰囲気温度が急激に上昇する。これに伴ってエア配管内の温度も上昇する。このようにエア配管内の温度が時間の経過とともに上昇すると、本来、エアリークの状態特性が図３の実線で示す場合であるにも係わらず、計測時間中、図３の一点鎖線に示すようにエア配管内の時間と圧力変化との関係が変化してしまう。
【００４０】
これによって、エア温度の変化による圧力変動分をキャンセルしないで圧力測定を行うと、本来、圧力下降時間を図３の実線で示す圧力下降曲線に基づき圧力Ｐ１検出時から圧力Ｐ２検出時までの時間ｔと計測すべきにも係わらず、図３の一点鎖線で示す圧力下降曲線に基づき、圧力Ｐ１検出時から圧力Ｐ２検出時までの時間ｔ’として長めに計測してしまう。すなわち、本来温度変化が無い場合に得られるべきエアリーク量に対してより少ないエアリーク量として誤検出してしまう。
【００４１】
一方、例えば冬場などにおいて、工場設備の稼働停止と同時にエアリーク量検出モードを選択すると、上述した夏場の場合とは逆に工場設備の停止と同時に工場内の雰囲気温度が暖房設備の停止によって急激に下降し、これに応じてエア配管内のエア温度も低下する。従って、エア温度の変化による圧力変動分をキャンセルしないで圧力測定を行うと、図３に示す２点鎖線のように本来温度変化がない場合にエア圧力が低下する変化に比べてより傾きの大きい圧力変化となり、その結果、かかる温度変化を無視して圧力Ｐ１から圧力Ｐ２まで下降する時間を計測すると計測時間がｔ”と本来温度変化がない場合の圧力下降に基づく圧力Ｐ１検出時から圧力Ｐ２検出時までの時間ｔに対して短めに計測してしまう。すなわち、エアリーク量が実際のエアリーク量に比べて多めに誤検出される。
【００４２】
しかしながら、本発明においては上述した通り、圧力センサがエア圧力Ｐ１を測定した時、この時点の温度Ｔに対する変化量ΔＴを常に測定する。そして、この温度変化のみに基づく圧力の変化分を上述したボイル・シャルルの法則に基づいてキャンセルし、圧力センサが圧力Ｐ１を検出した以降、この圧力Ｐ１の検出時と同一の温度で検出される圧力に測定圧力を補正する。これによって、配管内の圧力低下度合いは配管内のエアリーク量のみに依存し、エア温度の変化から影響を受けることは無くなる。すなわち、エア温度の変化によって圧力下降曲線が図３に示す実線から一点鎖線や二点鎖線のようにシフトすることがなくなる。これによって、エア温度の変化に係わらず計測時間ｔが大きい場合はエア配管からのエアリーク量が少なく、計測時間ｔが小さい場合はエア配管からのリーク量が大きいと判断することができる。
【００４３】
以上のように、本発明の第１の実施形態にかかるエアリーク量検出装置は、空気が圧縮性流体である故に生じる温度変化に伴う圧力測定時のエア温度変化の影響をなくし、圧力Ｐ１から圧力Ｐ２までの計測時間を配管内のエアリーク量のみに応じた計測時間として算出することができる。そして、このように計測された時間を表示装置１４によって逐次表示して確認することができる。または、かかる表示装置１４を設けなくても通信手段（電話回線）を介して各工場の省エネを管理する会社にデータを送るようにしても良い。なお、表示装置１４にこのような圧力低下に応じた計測時間を表示させるようにした場合、現場の作業者がその場で工場内のエアリーク量を把握することができ、省エネの意識を高めることができる。
【００４４】
続いて、本発明の第２の実施形態にかかるエアリーク量検出装置について説明する。なお、第１の実施形態と同様な構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４５】
本発明の第２の実施形態にかかるエアリーク量検出装置２０は、図４に示すようにエア配管Ｐに設置された差圧型発信器２に一体に備わっている。
【００４６】
即ち、差圧型発信器２は、第１の実施形態の場合と同様に、オリフィスＳの上流側と下流側の差圧を測定する差圧センサ２１、配管内のエア圧力を測定する圧力センサ２２、及び配管内のエア温度を測定する温度センサ２３を備え、これらの出力が流量演算部２５に入力され、配管内のエア流量を測定するようになっている。
【００４７】
エアリーク量検出装置２０は、内部に圧力変化時間計測部２６、圧力補正部２６ａ、エア漏洩率算出部２７、無駄電力消費量算出部２８、無駄金額算出部２９を備えており、表示装置２４によってこれらの内容を表示可能としている。
【００４８】
ここで、圧力センサ２２及び温度センサ２３の出力値は、エアリーク量検出装置２０においても使用されるようになっている。すなわち、圧力センサ２２によって検出された配管内のエア圧力値はエアリーク量検出装置２０に送られる。また、温度センサ２３によって検出された配管内のエア温度もエアリーク量検出装置２０に送られる。そして、圧力変化時間計測部２６及び圧力補正部２６ａの演算結果に基づきエア漏洩率算出部２７がエア漏洩率を求めると共に、このエア漏洩率に基づき無駄電力消費量算出部２８が無駄電力消費量を算出し、無駄金額算出部２９がこの無駄電力に相当する金額を算出するようになっている。そして、これらのエア漏洩率や無駄電力消費量、及び無駄電力消費量に相当する金額が表示装置２４によって表示される。なお、かかる表示装置２４を設けずに、若しくはかかる表示装置２４とともに、図４に示すようにエア漏洩率や無駄電力消費量、及びこれに相当する金額を第１の実施形態と同様に電話回線を介して遠隔の場所に送信するようにしても良い。
【００４９】
続いて、エアリーク量検出装置２０によるエア漏洩率算出方法について説明する。図５及び図６に示すフローチャートから分かるように、最初にコンプレッサＣを起動して工場内のエア配管Ｐに空気を送給する（ステップＳ１１）。コンプレッサＣの起動に伴い、エア配管内の圧力が図７に示すように急激に上昇する。ここで、エアリーク量検出装置２０は、圧力センサの値がＰ２まで上昇するか否かを監視し、エア圧力がＰ２に達した時点の時間を記憶する（ステップＳ１２）。そして、エア圧力がＰ２に達した以降、この時点のエア温度Ｔ２を基準としてこれ以降測定するエア圧力をこの温度に換算したエア圧力に補正する（ステップＳ１３）。なお、圧力Ｐ２は予め設定された固定値である。すなわち、エア圧力Ｔ２検出後のエア圧力は、圧力センサが具体的に測定した圧力Ｐ”に対し、温度変化分をキャンセルした圧力値をＰとすると、この圧力Ｐは以下の式で求められる。
【００５０】
Ｐ＝Ｐ”×Ｔ２／（Ｔ２＋ΔＴ）
ここで、ΔＴは温度センサによって測定された圧力Ｐ２検出時の温度とそれ以降の圧力測定時点の温度との偏差量である。そして、圧力Ｐが予め決められた圧力Ｐ２よりも大きい圧力Ｐ１に達したときの時間を測定し、上述した圧力Ｐ２に達したときから圧力Ｐ１まで上昇するまでの圧力上昇時間ｔ１（図７参照）を算出する（ステップＳ１４）。
【００５１】
その後、エア圧力Ｐはエアコンプレッサの作動に伴い上述した第１の実施形態における図３に示すような小さな振幅のハンチング（図７では特に図示せず）を繰り返しながら圧力Ｐ１を上回るほぼ一定レベルで安定する。続いて、操作者がエアリーク量検出モードを選択すると（ステップＳ１５）、エア配管内のすべての閉止バルブが閉じられると共にコンプレッサＣが停止し（ステップＳ１６）、エア配管内の圧力が下降し始める。このように第１の実施形態と同様のマニュアルモードによりエアリーク量検出モードを選択するか（ステップＳ１５）、または圧力センサ２２が常時エア配管内の圧力を検出することで（ステップＳ１７）、エア配管内の圧力が圧力Ｐ１まで下降するのを圧力センサ２２が検出する（ステップＳ１８）。
【００５２】
そして、エア配管内の圧力がＰ１に達したのを圧力センサ２２が検知すると、圧力Ｐ１に達した時点の時間を上述した第１の実施形態と同様に記憶する（ステップＳ１８）。
【００５３】
続いて、この時点から、圧力センサ２２によって測定される圧力値を、第１の実施形態と同様な方法でエア温度による変化量のみをキャンセルした圧力値に換算して算出する（ステップＳ１９）。すなわち、圧力Ｐ１における温度をＴ１とすると、圧力センサ２２の検出圧力Ｐ’に対してエア温度の変化分ΔＴをキャンセルしたエア配管内の圧力Ｐは以下の式で表される。
【００５４】
Ｐ＝Ｐ’×Ｔ１／（Ｔ１＋ΔＴ）
この補正後の圧力値Ｐが圧力Ｐ１を検出した時点から圧力Ｐ２まで下降するまでの時間を測定し、この時間を圧力下降時間ｔ２（図７参照）として算出する（ステップＳ２０）。
【００５５】
続いて、以上のように算出した圧力上昇時間ｔ１及び圧力下降時間ｔ２に基づいてエア漏洩率演算部２７がエア漏洩率Ｌｐを算出する（ステップＳ２１）。エア漏洩率Ｌｐは以下の式で求まる。
【００５６】
Ｌｐ＝（ｔ１／（ｔ１＋ｔ２））×１００（％）
このように、本発明の第２の実施形態にかかるエアリーク量検出装置２０は、エア圧力上昇時間ｔ１とエア圧力下降時間ｔ２との間の相対的な関係（圧力上昇時間ｔ１と圧力下降時間ｔ２との合計における圧力上昇時間ｔ１の占める割合）として算出される。すなわち、配管内のエアリーク量が小さいと、ｔ２の値が大きくなりエア漏洩率Ｌｐは小さくなる。その逆に、配管内のエアリーク量が大きいと、ｔ２の値が小さくなりエア漏洩率Ｌｐが大きくなる。また、このようにエア漏洩率Ｌｐを圧力上昇時間と圧力下降時間との間の値のみで算出しているので、エア配管内の容量が変わっても常に正しいエア漏洩率Ｌｐを算出することができるというメリットがある。
【００５７】
また、エア漏洩率Ｌｐによってエアリーク量が表され、エア漏洩率Ｌｐが大きいとエアリーク量も大いと判断でき、逆にこれが小さいとエアリーク量も小さいと判断できるので、かかるエア漏洩率Ｌｐを表示装置２４に表示することで現場操作者の保守点検に役立たせることができる。
【００５８】
続いて、上述したエア漏洩率Ｌｐに基づき単位時間当たりのコンプレッサのエネルギー消費量（Ｗ）及び稼動時間（Ｔ）を掛け合わせることによって、エアリーク量に相当する無駄電力消費量Ｌｅの算出を行う（ステップＳ２２）。無駄電力消費量Ｌｅは以下の式で求めることができる。
【００５９】
Ｌｅ＝Ｗ×Ｔ×Ｌｐ／１００（ｋＷｈ）
このように求めた無駄電力消費量Ｌｅを、上述のエア漏洩率Ｌｐと同様に表示装置２４によって表示すると、操作者にとって直感的で分かり易い値として把握することができる。
【００６０】
また、上述した無駄電力消費量に電力に対する金額（Ｃｙ（円／ｋＷｈ））をかけ合わせることによって、無駄電力消費量に相当した金額に換算した値を求めることができる（ステップＳ２３）。即ち、金額Ｃｏは以下の式で求めることができる。
【００６１】
Ｃｏ＝Ｃｙ×Ｌｅ（円）
そして、この金額や上述したエア漏洩率Ｌｐ、無駄電力消費量Ｌｅを必要に応じて表示装置２４に表示することによって工場内の保守点検や省エネ度合いの確認等に役立たせることができる（ステップＳ２４）。
【００６２】
なお、上述したエア漏洩率Ｌｐや無駄電力消費量Ｌｅ、及びこの無駄電力消費量Ｌｅに相当する金額Ｃｏのデータを第一の実施形態と同様に電話回線を利用して工場のエネルギー管理会社に送信してもよい。これによって、例えば工場稼働日ごとのエア漏洩率Ｌｐの変化をトレンドとして把握することができ、エネルギーの管理がし易くなる。また、エアリークが急激に大きくなった場合、何らかの不具合が発生したとして迅速に対応することもできる。また、例えば月単位、年単位などの無駄電力消費量Ｌｅに基づく金額を算出することも可能である。
【００６３】
なお、上述の実施形態においては、エアリーク量検出装置１０，２０は差圧型発信器１，２に一体に設けられた形態で説明したが、必ずしもこの構成に限らず、流量計とエアリーク量検出装置とが別体に設けられていても良い。
【００６４】
また、第２の実施形態にかかるエアリーク量検出装置２０において、無駄電力消費量Ｌｅやこれに相当する金額Ｃｏを算出することは必ずしも必要とせず、エア漏洩率Ｌｐのみを算出するようにしても良い。また、エアリーク量検出装置１０，２０において、必ずしも表示装置１４，２４を備える必要はなく、表示装置１４，２４の代わりに上述した電話回線を利用したデータ送信手段のみを備えていても良い。
【００６５】
また、上述の実施形態ではエアの温度変化があった場合、閾値である圧力Ｐ１，Ｐ２は予め設定した固定値として逐次測定する圧力値の温度変化分のみをキャンセルすることで対応したが、これとは異なり圧力上昇時の圧力Ｐ１や圧力下降時の圧力Ｐ２を、温度変化に応じてこの変化分に相当する圧力をキャンセルして逐次測定する圧力値は圧力センサの出力をそのまま用いるようにしても良い。すなわち、例えば圧力下降時間を計測する場合、圧力センサ１２，２２が圧力Ｐ１検出後、圧力Ｐ２検出時点の圧力Ｐ１検出時からの温度変化量をΔＴとすると、閾値であるＰ２を以下のＰ２’に補正する。
【００６６】
Ｐ２’＝Ｐ２×（Ｔ１＋ΔＴ）／Ｔ１
これとは異なり圧力上昇時間を計測する場合、圧力センサ１２，２２が圧力Ｐ２検出後、圧力Ｐ１検出時点の圧力Ｐ２検出時からの温度変化量をΔＴとすると、閾値であるＰ１を以下のＰ１’に補正する。
【００６７】
Ｐ１’＝Ｐ１×（Ｔ２＋ΔＴ）／Ｔ２
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかるエアリーク量検出装置は、圧力下降時間計測手段を用いて第１の圧力値から第２の圧力値までの圧力下降時間を計測するに当たって、第１の圧力値検出後にエア温度の変化量のみに基づくエア圧力変化分をキャンセルする。そのため、圧力下降時間計測時間内においてエアの温度変化があってもこの測定圧力が影響を受けることなく常に正確なエアリーク量を圧力下降時間に換算して求めることが可能となる。
【００６８】
本発明の請求項２に記載のエアリーク量検出装置は、請求項１に記載の場合と同様に、圧力補正手段によって圧力上昇時間や圧力下降時間内におけるエアの温度変化のみに伴うエア圧力のシフトをキャンセルすることができ、正確なエア漏洩率を算出することが可能となる。
【００６９】
また、コンプレッサ起動時における圧力上昇時の第２の圧力値から第１の圧力値までの圧力上昇時間と圧力下降時の第１の圧力値から第２の圧力値までの圧力下降時間とを相対的に比較するようになっている。これによって、エアリーク量検出装置の取り付けられるエア配管の種類や配設状態に係わらず常に正確なエア漏洩率を算出することが可能となる。
【００７０】
また、本発明の請求項３に記載のエアリーク量検出装置は、漏洩率を求めるだけでなく、この漏洩率に基づいて実際に漏洩したエアに相当するコンプレッサの電力消費量を求めることができるので、エアリーク量の度合いを直感的で分かり易い値として算出することが可能となる。
【００７１】
また、本発明の請求項４に記載のエアリーク量検出装置は、請求項３に記載の無駄電力消費量算出手段が無駄電力消費量を金額に換算して算出可能であるので、請求項３に比べて省エネがどの程度阻害されているかをより直感的に認識することが可能となる。
【００７２】
また、本発明の請求項５に記載のエアリーク量検出装置は、圧力下降時間、エア漏洩率、エアリークに基づく無駄電力消費量やこれに相当する金額を表示できる。これによって、エアリークに伴う無駄エネルギーの程度をその場で確認することが可能となる。
【００７３】
また、本発明の請求項６に記載のエアリーク量検出装置は、流量計が配管に供給されるエア流量を単に測定するだけでなく、エアリーク量をも正確に算出することができるので、流量計自体にエア配管のリーク量検出や無駄電力量の把握等の有用な付加的機能を持たせることが可能となる。また、流量計一台でエアリーク量も測定できるので、圧力計等新たな測定機器を設置する必要がなく、コスト低減や設置工事の削減につながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるエアリーク量検出装置を備えた流量計をエア配管に設置した状態で示す概略構成図である。
【図２】図１のエアリーク量検出装置を用いて配管内のエアリーク量検出手順を示すフローチャートである。
【図３】図１のエアリーク量検出装置に基づいて配管内の圧力下降時間を計測する方法を説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかるエアリーク量検出装置を備えた流量計をエア配管に設置した状態で示す概略構成図である。
【図５】図４のエアリーク量検出装置を用いてエア漏洩率や、無駄電力消費量、及び無駄電力消費量に相当する金額を求めるフローチャートである。
【図６】図５に続くフローチャートである。
【図７】第２の実施形態にかかるエアリーク量検出装置を用いてエアリーク量を検出する方法を説明する図である。
【符号の説明】
１    差圧型発信器
２    差圧型発信器
１０    エアリーク検出装置
１１    差圧センサ
１２    圧力センサ
１３    温度センサ
１４    表示装置
１５    流量演算部
１６    圧力下降時間計測部
１６ａ    圧力補正部
２０    エアリーク量検出装置
２１    差圧センサ
２２    圧力センサ
２３    温度センサ
２４    表示装置
２５    流量演算部
２６    圧力変化時間計測部
２６ａ    圧力補正部
２７    エア漏洩率算出部
２８    無駄電力消費量算出部
２９    無駄金額算出部
Ｃ    コンプレッサ
Ｐ    エア配管
Ｒ    流量計
Ｓ    オリフィス
Ｌｐ    エア漏洩率
Ｌｅ    無駄電力消費量
Ｃｏ    無駄金額
Ｃｙ    電力に対する金額
【図１】
2004157055.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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