(57)【要約】【課題】配管内部から発生する異常音を検出して配管設備の異常の事前兆候をキャッチすることができる配管設備異常箇所検出システムおよび方法を提供する。【解決手段】配管設備異常箇所検出システム１は、配管２に設けられた第１および第２の音源方向検出装置１０1，１０2と、音源方向検出装置１０1，１０2の出力信号に基づいて異常箇所を検出する異常箇所検出部３とを具備する。各音源方向検出装置１０1，１０2は、第１の方向からの異常音を最先に検出するための第１のマイクロホンと、第１のマイクロホンと所定の間隔をあけて設けられかつ第２の方向からの異常音を最先に検出するための第２のマイクロホンと、第１および第２のマイクロホンの出力信号が入力されるフリップフロップ回路と、フリップフロップ回路の第１および第２の出力信号に基づいて異常音の音源方向を検出する音源方向検出部とを備える。【選択図】  図１
2005181100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管（２）に設けられた少なくとも２個の音源方向検出装置（１０1，１０2；２０；３０；５０）と、
該少なくとも２個の音源方向検出装置（１０1，１０2；２０；３０；５０）の出力信号に基づいて異常箇所を検出する異常箇所検出部（３）と、
を具備し、
前記少なくとも２個の音源方向検出装置（１０1，１０2；２０；３０；５０）がそれぞれ、
複数の方向からの異常音をそれぞれ最先に検出するための複数個のマイクロホンと、
該複数個のマイクロホンのうちの異なる組合せの２個ずつのマイクロホンの出力信号がそれぞれ入力され、かつ、該入力された２個のマイクロホンの出力信号に基づいてどちらのマイクロホンに異常音が先に到達したかを検出する少なくとも１つの到達先後検出手段と、
該少なくとも１つの到達先後検出手段の出力信号に基づいて異常音の音源方向を検出する音源方向検出手段とを備える、
ことを特徴とする、配管設備異常箇所検出システム。
【請求項２】
前記複数個のマイクロホンが、第１乃至第ｎの方向からの異常音をそれぞれ最先に検出するための第１乃至第ｎのマイクロホンを含み、
前記少なくとも１つの到達先後検出手段が、前記第１乃至第ｎのマイクロホンのうちの異なる組合せの２個ずつのマイクロホンの出力信号がそれぞれ入力され、かつ、該入力された２個のマイクロホンのどちらに異常音が先に到達したかを示す出力信号をそれぞれ出力する第１乃至第ｎ（ｎ−１）／２のフリップフロップ回路を含み、
前記音源方向検出手段が、前記第１乃至第ｎ（ｎ−１）／２のフリップフロップ回路の出力信号に基づいて、該第１乃至第ｎ（ｎ−１）／２のフリップフロップ回路のうちの第ｍのマイクロホンの出力信号が入力される（ｎ−１）個のフリップフロップ回路の出力信号がすべて該第ｍのマイクロホンに異常音が先に到達したことを示す場合には第ｍの方向を異常音の音源方向として決定する音源方向検出部を含む、
ことを特徴とする、請求項１記載の配管設備異常箇所検出システム。
【請求項３】
前記少なくとも２個の音源方向検出装置（１０1，１０2；２０；３０；５０）がそれぞれ、前記各マイクロホンの出力に接続された増幅回路（５３，５４）および波形整形回路（５５，５６）をさらに備えることを特徴とする、請求項１または２記載の配管設備異常箇所検出システム。
【請求項４】
前記各マイクロホンが、
一つの面が集音部（１１１）とされた容器（１１０）と、
該容器（１１０）に充填された固体中伝播音伝達物質（１２０）と、
前記容器（１１０）内に前記固体中伝播音伝達物質（１２０）で覆われて設けられたマイクロホン（１３０）と、
を備えることを特徴とする、請求項１乃至３いずれかに記載の配管設備異常箇所検出システム。
【請求項５】
前記異常箇所検出部（３）に接続された記憶装置と、
前記少なくとも２個の音源方向検出装置（１０1，１０2；２０；３０；５０）において同時刻に異常音の検出を行わせるためのタイミング調整手段と、
をさらに具備し、
異常音が発生した日時およびその発生箇所を前記記憶装置に記憶させる、
ことを特徴とする、請求項１乃至４いずれかに記載の配管設備異常箇所検出システム。
【請求項６】
少なくとも２個の音源方向検出装置（１０1，１０2；２０；３０；５０）を配管設備に設け、
前記各音源方向検出装置（１０1，１０2；２０；３０；５０）において、
ｎ個のマイクロホンを用いてｎ個の方向からの異常音をそれぞれ最先に検出し、
前記ｎ個のマイクロホンのうちの異なる組合せの２個ずつのマイクロホンのどちらに異常音が先に到達したかをそれぞれ検出し、
前記ｎ個のマイクロホンのうちの特定のマイクロホンの方に他のすべてのマイクロホンよりも異常音が先に到達したと検出すると、前記ｎ個の方向のうち該特定のマイクロホンが異常音を最先に検出する方向を異常音の音源方向と決定し、
前記各音源方向検出装置（１０1，１０2；２０；３０；５０）において決定された異常音の音源方向に基づいて前記配管設備における異常箇所を検出する、
ことを特徴とする、配管設備異常箇所検出方法。
【請求項７】
前記少なくとも２個の音源方向検出装置（１０1，１０2；２０；３０；５０）において同時刻に異常音の検出を行い、
異常音が発生した日時およびその発生箇所を記憶する、
ことを特徴とする、請求項６記載の配管設備異常箇所検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管設備異常箇所検出システムおよび方法に関し、特に、複数個のマイクロホンへの異常音の到達の先後により異常音の音源方向を検出して配管設備の異常の事前兆候をキャッチするための配管設備異常箇所検出システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力供給の主役である原子力発電所設備は多種多様な配管の複雑な組合せから成り立っており、これらは主に日常の現場パトロールによる設備点検により保全が図られている。しかし、現場パトロールは定期的に、しかも設備の主要な箇所を重点的に行われているのが実態であり、配管設備の全てを点検し、未然に事故を防止することは非常に困難である。このため、配管設備事故が原子力発電所の運転中に発生することもある。
原子力発電所の配管トラブルが発生すると、原子炉を手動停止しており、原子力発電所稼働率の低下を招いている。
【０００３】
人には視覚・聴覚・触覚・嗅覚・味覚の５感（センサ）が備わっているが、配管設備異常の事前兆候をより早く的確にキャッチするためには、これらのセンサの中でより適切なものを選択することが重要である。多くの場合、配管設備の顕在化された異常の状態は配管の破裂・破断・屈曲等のように視覚に訴えるものであるが、トラブルに至るまでの過程はほとんど外部からは見えない配管内で起っている。このため、配管異常の事前兆候の検出は視覚・嗅覚・味覚による方法は困難であるといえる。したがって、聴覚（音）または触覚（熱、温度）による異常検出が残された方法となる。
【０００４】
配管設備の中には、ほとんどの場合、液体もしくは気体が流れている。この状態で何らかの異常が発生したとすれば流れに乱れが生じると考えられる。このとき、一般的には、流れの乱れによる振動音が発生するとともに、この状態が長く持続すると発熱し、温度変化となって現れると考えられる。ここで、音は空気中を約３４０ｍ／秒（１５℃）（固体の鉄の中では約５９５０ｍ／秒）の一定速度で伝播するのに対して、熱の伝播速度は一般的に音よりかなり遅く、かつ、熱の伝播速度は伝播媒体の容積等に大きく左右されると考えられる。
これらのことから、配管設備異常の事前兆候をキャッチするには異常音を感知する装置（センサ）が適切であるといえるが、配管設備異常の事前兆候をキャッチし、それに対応するためには、異常音の大きさだけではなく、配管のどこから異常音が発生しているかを検出する必要がある。
【０００５】
なお、配管設備の異常検出装置および方法としては、以下の特許文献に開示されているものが提案されている。
【特許文献１】特開平１０−６２３６１号公報
【特許文献２】特開平９−１５９６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１（特開平１０−６２３６１号公報）は、電磁波発生手段と、発生させた電磁波を埋設配管の一端部から入射する電磁波入射手段と、埋設配管を導電体導波管として作用させて電磁波を伝搬させたときに受信される反射または透過電磁波の波形データから電磁波の埋設配管および配管周囲の媒質との相互作用による振幅、位相、インピーダンス、減衰率の変化を検出して配管設備の異常を検知する異常検知手段とを具備して構成された管路の異常診断装置を開示する。しかしながら、この異常診断装置は、電磁波を埋設配管に入射させて配管設備の異常を検知するものであり、配管内部から発生する異常音を検出して配管設備異常の事前兆候をキャッチするものではない。
【０００７】
上記特許文献２（特開平９−１５９６５６号公報）は、地中に埋設された配管の表面の一部を露出させ、この露出部に超音波送受信器から配管内部に超音波を送信して配管内部の媒体内部を伝播させると共に、配管の異状部分からの反射波をこの超音波送受信器で受信し、この反射波の到達時間から配管の異常部分を検出する地中埋設管の異常検出方法を開示する。しかしながら、この異常検出方法は、超音波を地中埋設管内部に送信させて配管の異常部分を検出するものであり、配管内部から発生する異常音を検出して配管設備異常の事前兆候をキャッチするものではない。
【０００８】
本発明の目的は、配管内部から発生する異常音を検出して配管設備の異常の事前兆候をキャッチすることができる配管設備異常箇所検出システムおよび方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の配管設備異常箇所検出システムは、配管（２）に設けられた少なくとも２個の音源方向検出装置（１０1，１０2；２０；３０；５０）と、該少なくとも２個の音源方向検出装置（１０1，１０2；２０；３０；５０）の出力信号に基づいて異常箇所を検出する異常箇所検出部（３）とを具備し、前記少なくとも２個の音源方向検出装置（１０1，１０2；２０；３０；５０）がそれぞれ、複数の方向からの異常音をそれぞれ最先に検出するための複数個のマイクロホンと、該複数個のマイクロホンのうちの異なる組合せの２個ずつのマイクロホンの出力信号がそれぞれ入力され、かつ、該入力された２個のマイクロホンの出力信号に基づいてどちらのマイクロホンに異常音が先に到達したかを検出する少なくとも１つの到達先後検出手段と、該少なくとも１つの到達先後検出手段の出力信号に基づいて異常音の音源方向を検出する音源方向検出手段とを備えることを特徴とする。
ここで、前記複数個のマイクロホンが、第１乃至第ｎの方向からの異常音をそれぞれ最先に検出するための第１乃至第ｎのマイクロホンを含み、前記少なくとも１つの到達先後検出手段が、前記第１乃至第ｎのマイクロホンのうちの異なる組合せの２個ずつのマイクロホンの出力信号がそれぞれ入力され、かつ、該入力された２個のマイクロホンのどちらに異常音が先に到達したかを示す出力信号をそれぞれ出力する第１乃至第ｎ（ｎ−１）／２のフリップフロップ回路を含み、前記音源方向検出手段が、前記第１乃至第ｎ（ｎ−１）／２のフリップフロップ回路の出力信号に基づいて、該第１乃至第ｎ（ｎ−１）／２のフリップフロップ回路のうちの第ｍのマイクロホンの出力信号が入力される（ｎ−１）個のフリップフロップ回路の出力信号がすべて該第ｍのマイクロホンに異常音が先に到達したことを示す場合には第ｍの方向を異常音の音源方向として決定する音源方向検出部を含んでもよい。
前記少なくとも２個の音源方向検出装置（１０1，１０2；２０；３０；５０）がそれぞれ、前記各マイクロホンの出力に接続された増幅回路（５３，５４）および波形整形回路（５５，５６）をさらに備えてもよい。
前記各マイクロホンが、一つの面が集音部（１１１）とされた容器（１１０）と、該容器（１１０）に充填された固体中伝播音伝達物質（１２０）と、前記容器（１１０）内に前記固体中伝播音伝達物質（１２０）で覆われて設けられたマイクロホン（１３０）とを備えてもよい。
前記異常箇所検出部（３）に接続された記憶装置と、前記少なくとも２個の音源方向検出装置（１０1，１０2；２０；３０；５０）において同時刻に異常音の検出を行わせるためのタイミング調整手段とをさらに具備し、異常音が発生した日時およびその発生箇所を前記記憶装置に記憶させてもよい。
【００１０】
本発明の配管設備異常箇所検出方法は、少なくとも２個の音源方向検出装置（１０1，１０2；２０；３０；５０）を配管設備に設け、前記各音源方向検出装置（１０1，１０2；２０；３０；５０）において、ｎ個のマイクロホンを用いてｎ個の方向からの異常音をそれぞれ最先に検出し、前記ｎ個のマイクロホンのうちの異なる組合せの２個ずつのマイクロホンのどちらに異常音が先に到達したかをそれぞれ検出し、前記ｎ個のマイクロホンのうちの特定のマイクロホンの方に他のすべてのマイクロホンよりも異常音が先に到達したと検出すると、前記ｎ個の方向のうち該特定のマイクロホンが異常音を最先に検出する方向を異常音の音源方向と決定し、前記各音源方向検出装置（１０1，１０2；２０；３０；５０）において決定された異常音の音源方向に基づいて前記配管設備における異常箇所を検出することを特徴とする。
ここで、前記少なくとも２個の音源方向検出装置（１０1，１０2；２０；３０；５０）において同時刻に異常音の検出を行い、異常音が発生した日時およびその発生箇所を記憶してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の配管設備異常箇所検出システムおよび方法は、以下に示すような効果を奏する。
（１）配管系統の主要箇所にそれぞれ設置された音源方向検出装置により検出した異常音の音源方向に基づいて異常音の発生箇所を検出することができるため、簡単な構成で配管設備の異常の事前兆候をキャッチすることができる。
（２）各マイクロホンの出力側に増幅回路および波形整形回路を設けることにより、小さい異常音や立上り波形が急峻でない異常音であっても、その音源方向を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
配管内部から発生する異常音を検出して配管設備の異常の事前兆候をキャッチすることができるという目的を、複数の方向からの異常音をそれぞれ最先に検出するための複数個のマイクロホンのうちの異なる組合せの２個ずつのマイクロホンの入力信号を少なくとも１つのフリップフロップ回路にそれぞれ入力しかつこのフリップフロップ回路の出力信号に基づいて異常音の音源方向を決定する音源方向検出装置を配管系統の主要箇所にそれぞれ設置することにより実現した。
【実施例１】
【００１３】
以下、本発明の配管設備異常箇所検出システムおよび方法の実施例について図面を参照して説明する。
本発明の一実施例による配管設備異常箇所検出システム１は、図１に示すように、配管２に設けられた第１および第２の音源方向検出装置１０1，１０2と、第１および第２の音源方向検出装置１０1，１０2の出力信号に基づいて異常箇所を検出する異常箇所検出部３とを備える。
【００１４】
第１および第２の音源方向検出装置１０1，１０2は、２方向（第１および第２の方向）のうちのいずれの方向に音源があるかを検出する２端子センサであり、図２に示す音源方向検出装置１０と同様な構成を有する。ここで、音源方向検出装置１０は、第１の方向からの異常音を最先に検出するための第１のマイクロホン１１と、第１のマイクロホン１１と所定の間隔をあけて設けられかつ第２の方向からの異常音を最先に検出するための第２のマイクロホン１２と、第１および第２のマイクロホン１１，１２の出力信号Ａ，Ｂが入力されるフリップフロップ回路（ＦＦ回路）１３と、フリップフロップ回路１３の第１および第２の出力信号ＱA，ＱBが入力される音源方向検出部１４とを備える。
【００１５】
第１および第２のマイクロホン１１，１２の出力信号Ａ，Ｂは、無音状態の場合にはハイレベルとなり、異常音が入力されるとロウレベルとなる。また、第１および第２のマイクロホン１１，１２は、空気中を伝播する多種多様な雑音（空気中伝播音）の中に曝されている配管２の異常音を検出する場合には、空気中伝播音を遮断し真に必要な配管からの異常音のみを抽出しなければならないため、空気中伝播音を遮断し配管内を伝播する異常音のみを集音するマイクロホンとして、図３に示す固体中伝播音集音マイクロホン１００を使用する。
ここで、固体中伝播音集音マイクロホン１００は、一つの面が集音部１１１とされた固体中伝播音集音マイク容器１１０と、固体中伝播音集音マイク容器１１０に充填されたゴム状粘土などの固体中伝播音伝達物質１２０と、固体中伝播音集音マイク容器１１０内に固体中伝播音伝達物質１２０で覆われて設けられたマイクロホン１３０とを備える。すなわち、固体中伝播音集音マイクロホン１００は、空気中伝播音を遮断するとともに配管２内を伝播する異常音を効率良く集音するために、コンデンサマイクロホンなどのマイクロホン１３０全体を固体中伝播音伝達物質１２０で覆って固体中伝播音集音マイク容器１１０に収容するとともに、固体中伝播音集音マイク容器１１０の集音部１１１を配管２の表面に密着できるようにしたものである。これにより、固体中伝播音集音マイクロホン１００では、配管２からの異常音のみを固体中伝播音集音マイク容器１１０の集音部１１１から取り込んでマイクロホン１３０により検出することができる。
【００１６】
フリップフロップ回路１３は、複数個のマイクロホンのうちの異なる組合せの２個ずつのマイクロホンの出力信号がそれぞれ入力されかつ入力された２個のマイクロホンの出力信号に基づいてどちらのマイクロホンに異常音が先に到達したかを検出する少なくとも１つの到達先後検出手段として機能し、図４にその一例の回路図を示すように、２安定マルチバイブレータの２つの入力端子に第１および第２のマイクロホン１１，１２の出力信号Ａ，Ｂをそれぞれ入力するように構成されている。すなわち、フリップフロップ回路１３は、図５に示すように、第１のマイクロホン１１の出力信号Ａがハイレベルからロウレベルに変化すると、第１の出力信号ＱAはハイレベルのときにはロウレベルに変化するとともに第２の出力信号ＱBはロウレベルのときにはハイレベルに変化し、かつ、第２のマイクロホン１２の出力信号Ｂがハイレベルからロウレベルに変化すると、第１の出力信号ＱAはロウレベルのときにはハイレベルに変化するとともに第２の出力信号ＱBはハイレベルのときにはロウレベルに変化する。
【００１７】
音源方向検出部１４は、フリップフロップ回路１３の第１または第２の出力信号ＱA，ＱBのレベルが変化すると、所定の時間経過後にフリップフロップ回路１３の第１および第２の出力信号ＱA，ＱBのレベルを検出し、検出したフリップフロップ回路１３の第１および第２の出力信号ＱA，ＱBのレベルに基づいて異常音の音源方向を決定する。
【００１８】
以上のように構成された音源方向検出装置１０は、図６に示すように、第１の方向から異常音が発生すると、時刻ｔ1で第１のマイクロホン１１の出力信号Ａがハイレベルからロウレベルに変化したのち、第１のマイクロホン１１と第２のマイクロホン１２との間隔によって決まる異常音の到達時間差分だけ遅れた時刻ｔ2で第２のマイクロホン１２の出力信号Ｂがハイレベルからロウレベルに変化する。これにより、時刻ｔ1でフリップフロップ回路１３の第１の出力信号ＱAがハイレベルからロウレベルに変化するとともに第２の出力信号ＱBがロウレベルからハイレベルに変化し、また、時刻ｔ2でフリップフロップ回路１３の第１の出力信号ＱAがロウレベルからハイレベルに変化するとともに第２の出力信号ＱBがハイレベルからロウレベルに変化する。音源方向検出部１４は、時刻ｔ2から所定時間遅れた時刻ｔ3でフリップフロップ回路１３の第１および第２の出力信号ＱA，ＱBのレベルを検出する。その結果、第１の出力信号ＱAのレベルがハイレベルであるため、音源方向検出部１４は、第１の方向を異常音の音源方向と決定する。
【００１９】
一方、第２の方向から異常音が発生すると、時刻ｔ4で第２のマイクロホン１２の出力信号Ｂがハイレベルからロウレベルに変化したのち、第１のマイクロホン１１と第２のマイクロホン１２との間隔によって決まる異常音の到達時間差分だけ遅れた時刻ｔ5で第１のマイクロホン１１の出力信号Ａがハイレベルからロウレベルに変化する。これにより、時刻ｔ4ではフリップフロップ回路１３の第１の出力信号ＱAはハイレベルのままであり第２の出力信号ＱBもロウレベルのままであるが、時刻ｔ5ではフリップフロップ回路１３の第１の出力信号ＱAがハイレベルからロウレベルに変化するとともに第２の出力信号ＱBがロウレベルからハイレベルに変化する。音源方向検出部１４は、時刻ｔ5から所定時間遅れた時刻ｔ6でフリップフロップ回路１３の第１および第２の出力信号ＱA，ＱBのレベルを検出する。その結果、第２の出力信号ＱBのレベルがハイレベルであるため、音源方向検出部１４は、第２の方向を異常音の音源方向と決定する。
【００２０】
すなわち、音源方向検出部１４は、表１に示す音源方向検出原理に基づいて２方向（第１および第２の方向）のうちのいずれの方向に音源があるかを検出する。
【表１】
2005181100.tif 000003
【００２１】
次に、図１に示した本実施例による配管設備異常箇所検出システム１の動作について、図１に×印で示した箇所で異常音が発生した場合を例として説明する。
図１に×印で示した箇所で異常音が発生すると、第１および第２の音源方向検出装置１０1，１０2は、上記した音源方向検出装置１０と同様の動作を行い、図示白抜き矢印で示す方向を異常音の音源方向として検出する。その結果、異常箇所検出部３は、第１および第２の音源方向検出装置１０1，１０2の出力信号が配管２の第１の音源方向検出装置１０1と第２の音源方向検出装置１０2との間に異常音の発生箇所があることを示しているため、配管２の異常箇所を検出することができる。
【００２２】
また、たとえば配管設備が図７に示すように４行４列の配管からなる場合であっても、図に示すように各配管の接続点間に音源方向検出装置１０を設けることにより、異常箇所検出部３は各音源方向検出装置１０の出力信号に基づいて配管設備の異常箇所を検出することができる。たとえば、図示×印で示す箇所で異常音が発生すると、各音源方向検出装置１０は図示矢印で示す方向を異常音の音源方向として検出するため、異常箇所検出部３は、各音源方向検出装置１０が示す異常音の音源方向を辿ることにより配管設備の異常箇所を検出することができる。
【００２３】
以上の説明では、音源方向検出装置として２端子センサを用いたが、配管２が図８に示すようにＴ字状または十字状に接続されている場合には、図９に示すような音源方向検出装置２０または図１０に示すような音源方向検出装置３０をその接続点に設けてもよい。
【００２４】
ここで、図９に示す音源方向検出装置２０は、３方向（第１乃至第３の方向）のうちのいずれの方向に音源があるかを検出する３端子センサであり、第１の方向からの異常音を最先に検出するための第１のマイクロホン２１と、第１のマイクロホン２１と所定の間隔をあけて設けられかつ第２の方向からの異常音を最先に検出するための第２のマイクロホン２２と、第１および第２のマイクロホン２１，２２と所定の間隔を置いて設けられかつ第３の方向からの異常音を最先に検出するための第３のマイクロホン２３と、第１および第２のマイクロホン２１，２２の出力信号Ａ，Ｂが入力される第１のフリップフロップ回路２４と、第１および第３のマイクロホン２１，２３の出力信号Ａ，Ｃが入力される第２のフリップフロップ回路２５と、第２および第３のマイクロホン２２，２３の出力信号Ｂ，Ｃが入力される第３のフリップフロップ回路２６と、第１のフリップフロップ回路２４の第１および第２の出力信号Ｑ1A，Ｑ1Bと第２のフリップフロップ回路２５の第１および第２の出力信号Ｑ2A，Ｑ2Cと第３のフリップフロップ回路２６の第１および第２の出力信号Ｑ3B，Ｑ3Cとが入力される音源方向検出部２７とを備える。
【００２５】
第１乃至第３のフリップフロップ回路２４〜２６は、複数個のマイクロホンのうちの異なる組合せの２個ずつのマイクロホンの出力信号がそれぞれ入力されかつ入力された２個のマイクロホンの出力信号に基づいてどちらのマイクロホンに異常音が先に到達したかを検出する少なくとも１つの到達先後検出手段として機能し、図４に示したフリップフロップ回路１３と同様の構成を有する。
音源方向検出部２７は、表２に示すように、第１乃至第３のフリップフロップ回路２４〜２６の出力信号Ｑ1A，Ｑ1B，Ｑ2A，Ｑ2C，Ｑ3B，Ｑ3Cのレベルを検出し、第１のフリップフロップ回路２４の第１の出力信号Ｑ1Aおよび第２のフリップフロップ回路２５の第１の出力信号Ｑ2Aのレベルがハイレベルであるときには第１の方向を異常音の音源方向と決定し、第１のフリップフロップ回路２４の第２の出力信号Ｑ1Bおよび第３のフリップフロップ回路２６の第１の出力信号Ｑ3Bのレベルがハイレベルであるときには第２の方向を異常音の音源方向と決定し、第２のフリップフロップ回路２５の第２の出力信号Ｑ2Cおよび第３のフリップフロップ回路２６の第２の出力信号Ｑ3Cのレベルがハイレベルであるときには第３の方向を異常音の音源方向と決定する。
【表２】
2005181100.tif 000004
【００２６】
音源方向検出装置２０の動作については、図２に示した音源方向検出装置１０の動作と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
図１０に示した音源方向検出装置３０は、４方向（第１乃至第４の方向）のうちのいずれの方向に音源があるかを検出する４端子センサであり、第１の方向からの異常音を最先に検出するための第１のマイクロホン３１と、第１のマイクロホン３１と所定の間隔をあけて設けられかつ第２の方向からの異常音を最先に検出するための第２のマイクロホン３２と、第１および第２のマイクロホン３１，３２と所定の間隔をあけて設けられかつ第３の方向からの異常音を最先に検出するための第３のマイクロホン３３と、第１乃至第３のマイクロホン３１〜３３と所定の間隔をあけて設けられかつ第４の方向からの異常音を最先に検出するための第４のマイクロホン３４と、第１および第２のマイクロホン３１，３２の出力信号Ａ，Ｂが入力される第１のフリップフロップ回路３５と、第１および第３のマイクロホン３１，３３の出力信号Ａ，Ｃが入力される第２のフリップフロップ回路３６と、第１および第４のマイクロホン３１，３４の出力信号Ａ，Ｄが入力される第３のフリップフロップ回路３７と、第２および第３のマイクロホン３２，３３の出力信号Ｂ，Ｃが入力される第４のフリップフロップ回路３８と、第２および第４のマイクロホン３２，３４の出力信号Ｂ，Ｄが入力される第５のフリップフロップ回路３９と、第３および第４のマイクロホン３３，３４の出力信号Ｃ，Ｄが入力される第６のフリップフロップ回路４０と、第１のフリップフロップ回路３５の第１および第２の出力信号Ｑ1A，Ｑ1Bと第２のフリップフロップ回路３６の第１および第２の出力信号Ｑ2A，Ｑ2Cと第３のフリップフロップ回路３７の第１および第２の出力信号Ｑ3A，Ｑ3Dと第４のフリップフロップ回路３８の第１および第２の出力信号Ｑ4B，Ｑ4Cと第５のフリップフロップ回路３９の第１および第２の出力信号Ｑ5B，Ｑ5Dと第６のフリップフロップ回路４０の第１および第２の出力信号Ｑ6C，Ｑ6Dとが入力される音源方向検出部４１とを備える。
【００２８】
第１乃至第４のフリップフロップ回路３５〜４０は、複数個のマイクロホンのうちの異なる組合せの２個ずつのマイクロホンの出力信号がそれぞれ入力されかつ入力された２個のマイクロホンの出力信号に基づいてどちらのマイクロホンに異常音が先に到達したかを検出する少なくとも１つの到達先後検出手段として機能し、図４に示したフリップフロップ回路１３と同様の構成を有する。
音源方向検出部４１は、表３に示すように、第１乃至第４のフリップフロップ回路３５〜４０の出力信号Ｑ1A，Ｑ1B，Ｑ2A，Ｑ2C，Ｑ3A，Ｑ3D，Ｑ4B，Ｑ4C，Ｑ5B，Ｑ5D，Ｑ6C，Ｑ6Dのレベルを検出し、以下のようにして異常音の音源方向を決定する。
（１）第１のフリップフロップ回路３５の第１の出力信号Ｑ1A，第２のフリップフロップ回路３６の第１の出力信号Ｑ2Aおよび第３のフリップフロップ回路３７の第１の出力信号Ｑ3Aのレベルがハイレベルであるときには、第１の方向を異常音の音源方向と決定する。
（２）第１のフリップフロップ回路３５の第２の出力信号Ｑ1B，第４のフリップフロップ回路３８の第１の出力信号Ｑ4Bおよび第５のフリップフロップ回路３９の第１の出力信号Ｑ5Bのレベルがハイレベルであるときには、第２の方向を異常音の音源方向と決定する。
（３）第２のフリップフロップ回路３６の第２の出力信号Ｑ2C，第４のフリップフロップ回路３８の第２の出力信号Ｑ4Cおよび第６のフリップフロップ回路４０の第１の出力信号Ｑ6Cのレベルがハイレベルであるときには、第３の方向を異常音の音源方向と決定する。
（４）第３のフリップフロップ回路３７の第２の出力信号Ｑ3D，第５のフリップフロップ回路３９の第２の出力信号Ｑ5Dおよび第６のフリップフロップ回路４０の第２の出力信号Ｑ6Dのレベルがハイレベルであるときには、第４の方向を異常音の音源方向と決定する。
【表３】
2005181100.tif 000005
【００２９】
音源方向検出装置３０の動作については、図２に示した音源方向検出装置１０の動作と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３０】
なお、ｎ本の配管が接続されている場合には、次のような音源方向検出装置をその接続点に設けてもよい。すなわち、この音源方向検出装置は、ｎ方向（第１乃至第ｎの方向）のうちのいずれの方向に音源があるかを検出するｎ端子センサであり、第１乃至第ｎの方向からの異常音をそれぞれ最先に検出するための第１乃至第ｎのマイクロホンと、第１乃至第ｎのマイクロホンのうちの異なる組合せの２個ずつのマイクロホンの出力信号がそれぞれ入力される第１乃至第ｎ（ｎ−１）／２のフリップフロップ回路と、第１乃至第ｎ（ｎ−１）／２のフリップフロップ回路の出力信号が入力される音源方向検出部とを備える。
【００３１】
ここで、第１乃至第ｎのマイクロホンは、他のマイクロホンと所定の間隔をあけて設けられている。
第１乃至第ｎ（ｎ−１）／２のフリップフロップ回路は、複数個のマイクロホンのうちの異なる組合せの２個ずつのマイクロホンの出力信号がそれぞれ入力されかつ入力された２個のマイクロホンの出力信号に基づいてどちらのマイクロホンに異常音が先に到達したかを検出する少なくとも１つの到達先後検出手段として機能し、図２に示したフリップフロップ回路１３と同様の構成を有するとともに同様に動作する。すなわち、第１乃至第ｎ（ｎ−１）／２のフリップフロップ回路は、入力される２個のマイクロホンの出力信号のうち一方のマイクロホンの出力信号がハイレベルからロウレベルに変化すると、第１の出力信号はハイレベルのときにはロウレベルに変化するとともに第２の出力信号はロウレベルのときにはハイレベルに変化し、かつ、他方のマイクロホンの出力信号がハイレベルからロウレベルに変化すると、第１の出力信号はロウレベルのときにはハイレベルに変化するとともに第２の出力信号はハイレベルのときにはロウレベルに変化する。
音源方向検出部は、表４に示すように、第１乃至第ｎ（ｎ−１）／２のフリップフロップ回路の出力信号のレベルを検出し、第１乃至第ｎ（ｎ−１）／２のフリップフロップ回路のうちの第ｍ（ｍ＝１〜ｎ）のマイクロホンの出力信号が入力される（ｎ−１）個のフリップフロップ回路の出力信号がすべて、第ｍ（ｍ＝１〜ｎ）のマイクロホンの出力信号がハイレベルからロウレベルに変化したことを示す場合に、第ｍの方向を異常音の音源方向として決定する。なお、表４は、各フリップフロップ回路に入力される２個のマイクロホンの出力信号の組合せを示しており、表中の丸印は、表の第１行目に記載されたマイクロホンの出力信号がハイレベルからロウレベルに変化したことを示す。
【表４】
2005181100.tif 000006
【００３２】
本実施例による音源方向検出装置の動作については、図２に示した音源方向検出装置１０の動作と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３３】
異常音の振幅が小さい場合やその立上り波形がギザギザしている場合には、図１１に示すような音源方向検出装置５０を用いればよい。この音源方向検出装置５０は、第１および第２の増幅回路５３，５４と、波形整形回路として機能する第１および第２の微分回路５５，５６とを備え、第１および第２のマイクロホン５１，５２の出力信号Ａ，Ｂを第１および第２の増幅回路５３，５４で増幅したのちに第１および第２の微分回路５５，５６で立上りエッジを急峻にする点で、図２に示した音源方向検出装置１と異なる。
【００３４】
したがって、音源方向検出装置５０では、異常音の振幅が小さくかつその立上り波形がギザギザしているために第１および第２のマイクロホン５１，５２の出力信号Ａ，Ｂの振幅が小さい場合や立上り波形がギザギザしている場合でも、第１および第２の増幅回路５３，５４で振幅を大きくするとともに第１および第２の微分回路５５，５６で立上りエッジを急峻にしてフリップフロップ回路５７に入力することができるため、正確に音源の方向を検出することができる。
【００３５】
なお、上記した他の音源方向検出装置においても、各マイクロホンの出力側に増幅回路および微分回路を設けることにより、音源方向検出装置５０と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
配管設備の異常音発生のデータを蓄積したい場合には、異常箇所検出部（図１参照）に記憶装置（不図示）を接続するとともに、各音源方向検出装置において同時刻に異常音の検出を行わせるためのタイミング調整手段（たとえば、電波時計など）を異常箇所検出部または各音源方向検出装置に設けることにより、異常音が発生した日時およびその発生箇所を記憶装置に記憶させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上説明したように、本発明の配管設備異常箇所検出システムおよび方法は、たとえば、原子力発電所配管設備の異常音発生箇所検出のみならず、現在電力流通設備の主流となっているＧＩＳ設備のスペーサー絶縁不良による地絡事故発生箇所検出、さらには石油コンビナート等での異常音発生時および異常発生の前駆兆候音発生時等、異常音を発生するあらゆる設備の異常音発生箇所検出に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施例による配管設備異常箇所検出システムの構成を示す図である。（実施例１）
【図２】図１に示した音源方向検出装置１０の構成を示す図である。（実施例１）
【図３】図２に示した音源方向検出装置１０に使用されるマイクロホンの一例の構成を示す図である。（実施例１）
【図４】図２に示したフリップフロップ回路１３の一例を示す回路図である。（実施例１）
【図５】図４に示したフリップフロップ回路１３の動作を説明するためのタイミングチャートである。（実施例１）
【図６】図２に示した音源方向検出装置１０の動作を説明するためのタイミングチャートである。（実施例１）
【図７】４行４列の配管からなる配管設備における音源方向検出装置１０の配置の一例を示す図である。（実施例１）
【図８】３端子センサおよび４端子センサとしての音源方向検出装置２０，３０を説明するための図である。（実施例１）
【図９】３端子センサとしての音源方向検出装置２０の構成を示す図である。（実施例１）
【図１０】４端子センサとしての音源方向検出装置３０の構成を示す図である。（実施例１）
【図１１】増幅回路および微分回路を備える音源方向検出装置５０の構成を示す図である。（実施例１）
【符号の説明】
【００３９】
１  配管設備異常箇所検出システム
２  配管
３  異常箇所検出部
１０，２０，３０，５０  音源方向検出装置
１１，１２，２１〜２３，３１〜３４，５１，５２，１３０  マイクロホン
１３，２４〜２６，３５〜４０，５７  フリップフロップ回路
１４，２７，４１，５８  音源方向検出部
５３，５４  増幅回路
５５，５６  微分回路
１００  固体中伝播音集音マイクロホン
１１１  集音部
１１０  固体中伝播音集音マイク容器
１２０  固体中伝播音伝達物質
【図１】
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【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】
2005181100.tif 000013
【図８】
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【図９】
2005181100.tif 000015
【図１０】
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【図１１】
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