特許 7075549 漏洩量推定方法、漏洩量推定装置及び漏洩量推定システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-17

(45)【発行日】2022-05-25

(54)【発明の名称】漏洩量推定方法、漏洩量推定装置及び漏洩量推定システム

(51)【国際特許分類】

   G01M 3/24 20060101AFI20220518BHJP

【ＦＩ】

G01M3/24 A

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2021570182

(86)(22)【出願日】2021-02-25

(86)【国際出願番号】 JP2021007173

【審査請求日】2021-11-25

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390000011

【氏名又は名称】ＪＦＥアドバンテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106518

【弁理士】

【氏名又は名称】松谷 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(72)【発明者】

【氏名】田村 有為

【審査官】福田 裕司

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－２５３３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１８－００１４９９８（ＫＲ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／０９８１６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２７６５４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００２－１２２５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００３５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１４９２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１４５３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４２０１０９２（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第０６２４７３５３（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許第０５１３６８７６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ ３／００～３／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに得られる、前記漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧を含むパラメータと、前記気体の漏洩量との関係を示す複数の検量線を準備し、
前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに前記パラメータを検出し、
前記検出した前記パラメータに基づいて、前記準備した検量線のうちのいずれか１つを選択し、
前記検出したパラメータのうち、漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧に基づいて、前記選択した検量線から漏洩量を推定し、
前記パラメータは、前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときの前記漏洩検出対象物内の気体の圧力であり、
前記漏洩検出対象物内の気体の圧力が相違する複数の圧力区間を設定し、
前記複数の検量線から前記設定した圧力区間毎に適用する検量線を決定する、漏洩量推定方法。

【請求項2】

適用する検量線を切り換える気体圧力の閾値Ｐ_thは、次式に基づいて算出する、請求項１に記載の漏洩量推定方法。

【請求項3】

前記検量線の数が２であるとき、前記数式で、Ｍ＝１として適用する検量線を切り換える閾値を算出する、請求項２に記載の漏洩量推定方法。

【請求項4】

漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに得られる、前記漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧を含むパラメータと、前記気体の漏洩量との関係を示す複数の検量線を準備し、
前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに前記パラメータを検出し、
前記検出した前記パラメータに基づいて、前記準備した検量線のうちのいずれか１つを選択し、
前記検出したパラメータのうち、漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧に基づいて、前記選択した検量線から漏洩量を推定し、
前記パラメータは、前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときの音波の音圧であり、
前記音圧が相違する複数の音圧区間を設定し、
前記複数の検量線から前記設定した音圧区間毎に適用する検量線を決定する、漏洩量推定方法。

【請求項5】

前記音圧区間の閾値は、模擬漏洩検出物において予め設定した圧力閾値で発生する音圧を使用する、請求項４に記載の漏洩量推定方法。

【請求項6】

前記複数の検量線は、線形関数で表される検量線と、非線形関数で表される検量線を含む、請求項１～５のいずれか１つに記載の漏洩量推定方法。

【請求項7】

前記非線形関数の検量線は次式で表される、請求項６に記載の漏洩量推定方法。

【請求項8】

前記係数ｃは３である、請求項７に記載の漏洩量推定方法。

【請求項9】

決定した複数の検量線を１つの近似関数とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の漏洩量推定方法。

【請求項10】

前記音波の音圧を、測定環境から予想される減衰量に基づいて補正する、請求項１から９のいずれか１項に記載の漏洩量推定方法。

【請求項11】

前記音波の音圧を所定時間測定し、ピークホールドにより最大音圧又は最大漏洩量を検出する、請求項１から１０のいずれか１項に記載の漏洩量推定方法。

【請求項12】

前記音波の音圧を複数方向から測定し、ピークホールドにより最大音圧又は最大漏洩量を検出する、請求項１から１１のいずれか１項に記載の漏洩量推定方法。

【請求項13】

漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに得られる、前記漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧を含むパラメータと、前記気体の漏洩量との関係を示す複数の検量線を記憶する記憶部と、
前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに前記パラメータを検出する検出部と、
前記パラメータから、前記複数の検量線のうちのいずれかを選択する選択部と、
前記検出した漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧に基づいて、前記選択した検量線から漏洩量を推定する推定部と、
を備えており、
前記パラメータは、前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときの前記漏洩検出対象物内の気体の圧力であり、
前記漏洩検出対象物内の気体の圧力が相違する複数の圧力区間が設定されており、
前記推定部は、前記複数の検量線から前記設定した圧力区間毎に適用する検量線を決定する漏洩量測定装置。

【請求項14】

漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに得られる、前記漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧を含むパラメータと、前記気体の漏洩量との関係を示す複数の検量線を記憶する記憶部と、
前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに前記パラメータを検出する検出部と、
前記パラメータから、前記複数の検量線のうちのいずれかを選択する選択部と、
前記検出した漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧に基づいて、前記選択した検量線から漏洩量を推定する推定部と、
を備えており、
前記パラメータは、前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときの音波の音圧であり、
前記音圧が相違する複数の音圧区間が設定されており、
前記推定部は、前記複数の検量線から前記設定した音圧区間毎に適用する検量線を決定する漏洩量測定装置。

【請求項15】

漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに得られる、前記漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧を含むパラメータと、前記気体の漏洩量との関係を示す複数の検量線を記憶する記憶部と、
前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに前記パラメータを検出する検出部と、
前記パラメータから、前記複数の検量線のうちのいずれかを選択する選択部と、
前記検出した、前記漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧に基づいて、前記選択した検量線から漏洩量を推定する推定部と、
を備えており、
前記パラメータは、前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときの前記漏洩検出対象物内の気体の圧力であり、
前記漏洩検出対象物内の気体の圧力が相違する複数の圧力区間が設定されており、
前記推定部は、前記複数の検量線から前記設定した圧力区間毎に適用する検量線を決定する漏洩量測定システム。

【請求項16】

漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに得られる、前記漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧を含むパラメータと、前記気体の漏洩量との関係を示す複数の検量線を記憶する記憶部と、
前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに前記パラメータを検出する検出部と、
前記パラメータから、前記複数の検量線のうちのいずれかを選択する選択部と、
前記検出した、前記漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧に基づいて、前記選択した検量線から漏洩量を推定する推定部と、
を備えており、
前記パラメータは、前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときの音波の音圧であり、
前記音圧が相違する複数の音圧区間が設定されており、
前記推定部は、前記複数の検量線から前記設定した音圧区間毎に適用する検量線を決定する漏洩量測定システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、漏洩量推定方法、漏洩量推定装置及び漏洩量推定システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、配管等から漏出した流体の漏洩量を、漏洩時に発生する超音波の音圧から推定するようにした漏洩量推定方法が公知である（例えば、特許文献１、２参照）。

【0003】

特許文献１には、漏洩する際に発生する超音波を超音波センサで検出し、ピーク検出器にて得られたピーク値に基づいてガス漏洩量を推定するようにした方法が開示されている。

【0004】

特許文献２には、漏洩部から発生する音圧の周波数成分からノイズを除去し、得られた周波数成分から漏洩量を推定するようにした方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】実開平６－２８６８７号公開実用新案公報

【文献】特開２０１４－１４９２０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、前記いずれの特許文献に開示される方法であっても、漏洩する際に発生する音圧と、漏洩量が線形比例することを前提として漏洩量を推定するようにしている。このため、発生音圧と漏洩量が線形比例しない領域については、漏洩量を推定できない。具体的には、音圧レベルが低い領域では、音圧から推定した漏洩量と実際の漏洩量との間には大きな乖離がある。

【0007】

本発明では、音圧レベルの違いに拘わらず、適切に漏洩量を推定することができる漏洩量推定方法、漏洩量推定装置及び漏洩量推定システムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、前記課題を解決するための手段として、漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに得られる、前記漏洩に伴って発生する音波の音圧を含むパラメータと、前記気体の漏洩量との関係を示す複数の検量線を準備し、前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに前記パラメータを検出し、前記検出した前記パラメータに基づいて、前記準備した検量線のうちのいずれか１つを選択し、前記検出したパラメータのうち、前記漏洩に伴って発生する音波の音圧に基づいて、前記選択した検量線から漏洩量を推定し、前記パラメータは、前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときの前記漏洩検出対象物内の気体の圧力であり、前記漏洩検出対象物内の気体の圧力が相違する複数の圧力区間を設定し、前記複数の検量線から前記設定した圧力区間毎に適用する検量線を決定する、漏洩量推定方法を提供する。
適用する検量線を切り換える気体圧力の閾値Ｐ _th は、次式に基づいて算出してもよい。

前記検量線の数が２であるとき、前記数式で、Ｍ＝１として適用する検量線を切り換える閾値を算出してもよい。

【0009】

これによれば、漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに得られるパラメータの違いに応じた適切な検量線を選択し、漏洩量を的確に推定することができる。

【0010】

前記検量線は、線形関数で表される検量線と、非線形関数で表される検量線を含んでいてもよい。

【0011】

これによれば、非線形関数を導入することで、対象外であった発生音圧と漏洩量が線形比例しない領域で、音圧での漏洩量の推定が可能となる。

【0012】

前記非線形関数の検量線は次式で表すことができる。

【0013】

前記係数ｃは３であるのが好ましい。

【0014】

これによれば、漏洩する流体が非圧縮性亜音速流で流動している場合の漏洩量を推定することができる。

【0018】

本発明の一態様は、漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに得られる、前記漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧を含むパラメータと、前記気体の漏洩量との関係を示す複数の検量線を準備し、前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに前記パラメータを検出し、前記検出した前記パラメータに基づいて、前記準備した検量線のうちのいずれか１つを選択し、前記検出したパラメータのうち、漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧に基づいて、前記選択した検量線から漏洩量を推定し、前記パラメータは、前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときの音波の音圧であり、前記音圧が相違する複数の音圧区間を設定し、前記複数の検量線から前記設定した音圧区間毎に適用する検量線を決定する、漏洩量推定方法を提供する。

【0019】

前記音圧区間の閾値は、模擬漏洩検出物において予め設定した圧力閾値で発生する音圧を使用すればよい。

【0020】

決定した複数の検量線を１つの近似関数とするのが好ましい。

【0021】

前記音波の音圧を、測定環境から予想される減衰量に基づいて補正するのが好ましい。

【0022】

前記音波の音圧を所定時間測定し、ピークホールドにより最大音圧又は最大漏洩量を検出するのが好ましい。

【0023】

前記音波の音圧を複数方向から測定し、ピークホールドにより最大音圧又は最大漏洩量を検出するのが好ましい。

【0024】

本発明の一態様は、前記課題を解決するための手段として、漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに得られる、前記漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧を含むパラメータと、前記気体の漏洩量との関係を示す複数の検量線を記憶する記憶部と、前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに前記パラメータを検出する検出部と、前記パラメータから、前記複数の検量線のうちのいずれかを選択する選択部と、前記検出した漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧に基づいて、前記選択した検量線から漏洩量を推定する推定部と、を備えており、前記パラメータは、前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときの前記漏洩検出対象物内の気体の圧力であり、前記漏洩検出対象物内の気体の圧力が相違する複数の圧力区間が設定されており、前記推定部は、前記複数の検量線から前記設定した圧力区間毎に適用する検量線を決定する漏洩量測定装置を提供する。
本発明のさらなる一態様は、漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに得られる、前記漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧を含むパラメータと、前記気体の漏洩量との関係を示す複数の検量線を記憶する記憶部と、前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに前記パラメータを検出する検出部と、前記パラメータから、前記複数の検量線のうちのいずれかを選択する選択部と、前記検出した漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧に基づいて、前記選択した検量線から漏洩量を推定する推定部と、備えており、前記パラメータは、前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときの音波の音圧であり、前記音圧が相違する複数の音圧区間が設定されており、前記推定部は、前記複数の検量線から前記設定した音圧区間毎に適用する検量線を決定する漏洩量測定装置を提供する。

【0025】

本発明の一態様は、前記課題を解決するための手段として、漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに得られる、前記漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧を含むパラメータと、前記気体の漏洩量との関係を示す複数の検量線を記憶する記憶部と、前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに前記パラメータを検出する検出部と、前記パラメータから、前記複数の検量線のうちのいずれかを選択する選択部と、前記検出した漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧に基づいて、前記選択した検量線から漏洩量を推定する推定部と、を備えており、前記パラメータは、前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときの前記漏洩検出対象物内の気体の圧力であり、前記漏洩検出対象物内の気体の圧力が相違する複数の圧力区間が設定されており、前記推定部は、前記複数の検量線から前記設定した圧力区間毎に適用する検量線を決定する漏洩量測定システムを提供する。
本発明のさらなる一態様は、漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに得られる、前記漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧を含むパラメータと、前記気体の漏洩量との関係を示す複数の検量線を記憶する記憶部と、前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときに前記パラメータを検出する検出部と、前記パラメータから、前記複数の検量線のうちのいずれかを選択する選択部と、前記検出した、前記漏洩に伴って発生する気体の音波の音圧に基づいて、前記選択した検量線から漏洩量を推定する推定部と、を備えており、前記パラメータは、前記漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩するときの音波の音圧であり、前記音圧が相違する複数の音圧区間が設定されており、前記推定部は、前記複数の検量線から前記設定した音圧区間毎に適用する検量線を決定する漏洩量測定システムを提供する。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に漏洩する流体から発せられる音波の音圧レベルの違いに拘わらず、適切に漏洩量を推定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】第１実施形態に係る漏洩量推定装置の使用形態を示す概略説明図。

【図2】図１の漏洩量推定装置のブロック図。

【図3】音圧と漏洩量との関係を示すグラフ。

【図4】図２の制御部で実行する漏洩量推定方法を示すフローチャート。

【図5】第２実施形態に係る漏洩量推定装置のブロック図。

【図6】図５の制御部で実行する漏洩量推定方法を示すフローチャート。

【図7】他の実施形態に係る漏洩量測定システムの概略構成図。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは相違している。

【0029】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る漏洩量推定装置１を漏洩検出対象物の一例である配管２から周囲雰囲気中への流体（気体）の漏洩量Ｑを推定するために採用した例を示す（図１中、配管２からの気体の漏洩状態を２点鎖線で示す。）。

【0030】

漏洩量推定装置１は、図２に示すように、検出部３、記憶部４及び制御部５を備える。

【0031】

検出部３は音圧検出部６を含む。音圧検出部６は、例えば、図１に示すように、配管２から漏洩した気体から発生する超音波を収集するパラボラ反射板７と、パラボラ反射板７によって収集された超音波を検出する超音波マイク８とで構成することができる。パラボラ反射板７を使用することで、指向性を高くしてピンポイントで漏洩箇所を検出することが可能となる。なお、超音波マイク８で検出した超音波から後述する制御部でその音圧レベルが算出される。

【0032】

記憶部４は、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの記憶装置である。記憶部４には、予め漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に気体が漏洩する際に発生する音波の音圧Ｓと漏洩量Ｑの関係を示す複数の検量線や、これら検量線に基づいて漏洩量Ｑを推定するための制御プログラム等が記憶されている。

【0033】

記憶部４に予め記憶されている検量線は、漏洩検出対象物から周囲雰囲気中に漏洩する気体の流速の違いに応じて、圧縮性音速流、圧縮性亜音速流、及び非圧縮性亜音速流に対応した３種類としている。流速ｖが音速を超える超音速流は、ラバール・ノズル等の特殊な形状をした管を通る場合でないと発生しないため、ここでは対象外としている。また、音速流では流体の密度ρが一定の非圧縮性流れとはなり得ないため、密度ρが圧力Ｐの変化に応じて変化する圧縮性音速流のみを対象としている。また、流れの全ての部分で音速（マッハ数Ｍ＝１）よりも小さい亜音速流では、密度ρの変化が無視できる低速の流れ（マッハ数Ｍ＜０．３）であれば、圧縮性流体であっても非圧縮性流れとして扱うことができる。そこで、亜音速流では、非圧縮性流れと圧縮性流れとに分けている。漏洩する気体の流れが、圧縮性音速流（Ｍ＝１）であるのか、圧縮性亜音速流（０．３≦Ｍ＜１）であるのか、あるいは、非圧縮性亜音速流（Ｍ＜０．３）であるのかは、漏洩する気体から発せられる音波の音圧の違いによって判断する。ここでは、予め模擬漏洩検出物について気体が漏洩したときに発せられる音波の音圧を測定し、漏洩する気体の速度を推定し、漏洩する気体の流れが前記いずれの速度領域に属するのかで３つの音圧区間を設定し、検出された音圧がいずれの音圧区間に属しているのかで検量線を選択するようにしている。

【0034】

音圧が最も高い第１音圧区間となる圧縮性音速流（Ｍ＝１）では、音圧をＳとしたとき、気体の漏洩量Ｑは、従来同様、線形関数である（数１）に従って推定する。

【0035】

【数1】

【0036】

音圧が最も低い第２音圧区間である非圧縮性亜音速流（Ｍ＜０．３）では、音圧をＳとしたとき、流体の漏洩量Ｑは、非線形関数である（数２）に従って推定する。

【数2】

【0037】

（数２）は、以下のようにして決定している。すなわち、漏洩する気体の流速ｖが低速（Ｍ＜０．３）であれば、音の発生要因として音響二極子が卓越していることが知られている（例えば、乱流工学（空力音響学の基礎）（http://aero.me.tut.ac.jp/Lectures/Turbulence/turb_sound.pdf）参照）。音響二極子により発生する音圧Ｓは、流体の密度をρとしたとき、Ｓ∝ρｖ^３の関係が成立することも公知である（例えば、流体騒音の基礎（https://www.jstage.jst.go.jp/article/tsj1973/24/12/24_12_753/_pdf/-char/ja）参照）。そして、漏洩量Ｑには、Ｑ∝ρｖの関係がある。したがって、漏洩量Ｑと音圧Ｓとの間には、次の関係が成立する。

【0038】

この関係に基づいて前記（数２）を導き出し、音圧Ｓから漏洩量Ｑを推定するようにしている。なお、（数２）は、漏洩する流体が非圧縮性亜音速流で流動している場合であるので、係数ｃは３とすることができる。

【0039】

漏洩する気体の流速ｖがＭ≧０．３を満足するとき、音の発生要因として音響四極子が卓越し、発生する音圧Ｓは、Ｓ∝ρｖ^４の関係が成立することが知られている。このため、音圧が中間の第３音圧区間である圧縮性亜音速流（０．３≦Ｍ＜１）では、そのまま前記（数２）の関係が成立するとは言えない。しかしながら、圧縮性亜音速流では、実測データから、非圧縮性亜音速流で成立する関係に基づいて漏洩量Ｑを推定してもそれほど誤差が生じない点に着目し、ここでは非圧縮性亜音速流と同様に（数２）を使用している。

【0040】

図３は、漏洩箇所における音波の音圧Ｓと流体の漏洩量Ｑの関係を示すグラフである。グラフ中、各点が実測データであり、実線が（数１）及び（数２）により算出した関係を示す検量線である。流速ｖが音速流で、（数１）の線形関数を採用し、亜音速流で、（数２）の非線形関数を採用することで、実測データに近い関係を得ることができた。

【0041】

制御部５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。制御部５は、音圧検出部６での検出データを読み込み、読み込んだデータに基づいて、記憶部４から読み込んだ制御プログラムを、ＲＡＭを作業領域として漏洩量推定処理を実行する。制御部は、検量線選択処理を実行することにより機能する選択部９と、漏洩量推定処理を実行することにより機能する推定部１０とを備える。なお、制御部５は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成してもよい。

【0042】

続いて、第１実施形態での漏洩量推定処理について、図４のフローチャートに従って説明する。

【0043】

漏洩量推定処理では、まず、音圧検出部６で検出される、漏洩する流体（気体）の音圧データを読み込む（ステップＳ１）。この場合、音圧検出部６による検出は所定時間（例えば、約３０秒間）行い、そのときにピークホールドにより検出される最大値を検出データとするのが好ましい。これは、１回の検出中であっても、気体の漏洩状態によって検出値がばらつくため、最も漏洩量Ｑが多いと判断される最大値を選択するためである。

【0044】

そして、読み込んだ音圧データに基づいて音圧区間を特定する音圧区間特定処理を実行する（ステップＳ２）。音圧区間特定処理では、読み込んだ音圧が予め設定しているいずれの音圧区間に該当するのかを判断する。

【0045】

続いて、特定された音圧区間に基づいて使用する検量線を選択する検量線選択処理を実行する（ステップＳ３：選択部）。選択される検量線は、ここでは（数１）で特定される第１検量線、又は（数２）で特定される第２検量線のいずれか一方である。

【0046】

その後、音圧検出部６で検出された音圧データに基づいてステップＳ３で選択した検量線に従って漏洩量Ｑを算出する漏洩量算出処理を実行する（ステップＳ４：算出部）。漏洩量算出処理では、例えば、第１検量線が選択されていれば、検出された音圧Ｓを（数１）に代入して漏洩量Ｑを算出する。また、第２検量線が選択されていれば、検出された音圧Ｓを（数２）に代入して漏洩量Ｑを算出する。

【0047】

このように、前記第１実施形態によれば、音圧Ｓの違いによって漏洩量Ｑの算出に使用する検量線を変更しているので、一連の処理の結果として推定される漏洩量Ｑと実際の漏洩量との誤差を抑えることができる。特に、音圧レベルが小さい微小リーク段階で、漏洩量Ｑを正確に推定することができるので、早期に漏洩箇所の修復等を行うことが可能となる。

【0048】

（第２実施形態）
第２実施形態では、図５に示すように、前記第１実施形態とは、検出部３に音圧検出部６に加えて圧力検出部１１を備える点で相違する。また、第２実施形態では、以下のようにして配管２内の気体の圧力の閾値を算出し、算出される圧力の閾値と比較して、漏洩検出対象物内の気体の圧力がいずれの圧力区間に属しているのかに基づいて検量線を選択し、漏洩量Ｑを推定するようにしている点でも、前記第１実施形態と相違する。なお、第１実施形態と同様な構成については同一符号を付してその説明を省略する。

【0049】

圧力検出部１１は、配管２内に配置されている。圧力検出部１１には、例えば、圧力センサを使用することができる。

【0050】

配管２内の気体の絶対圧がＰ、配管外部の絶対圧（大気圧）がＰ_０であるとき、漏洩部での流速ｖ(Ｍ：マッハ数)は漏洩する気体の比熱比γを用いて次式で表される。

【0051】

【数3】

【0052】

そこで、（数３）から、（数１）と（数２）で特定される検量線を切り換える気体の絶対圧Ｐを算出する。そして、圧力値に基づいていずれの検量線を採用するのかの圧力区間を設定する。ここでは、漏洩部での気体の流速ｖがマッハ数Ｍ＝１となるときの圧力値が、圧縮性音速流と圧縮性亜音速流の臨界値となる。これにより、臨界値よりも大きい第１圧力区間と第２圧力区間とに分けられ、圧力検出部７で検出される圧力値がいずれの圧力区間に属するのかを特定することができる。

【0053】

漏洩する気体が種類の異なるものであれば、（数３）の比熱比γの値が変化する。そして、（数３）から得られるＰも変化する。したがって、いずれの検量線を採用するのかを判断するときの閾値圧力Ｐ_ｔｈも変化することになる。

【0054】

また、配管外部の絶対圧Ｐ_０が異なる場合も、（数３）から得られる配管２内の気体の絶対圧Ｐ_ｔｈも変化する。したがって、いずれの検量線を採用するのかを判断する閾値圧力Ｐ_ｔｈも変化することになる。

【0055】

このように、圧力区間は、配管外部の絶対圧や気体の種類の違いに基づく比熱比の違いを考慮して設定することができる。例えば、配管外部の絶対圧Ｐ_０が大気圧（１０１．３２５ｋＰａ）に等しく、かつ漏洩する気体が空気や窒素である場合、比熱比γ＝１．４０であり、大気圧はＰ_０＝１０１．３２５ｋＰａであるため、流速ｖの閾値であるマッハ数Ｍ＝１を代入してＰ＝１９１．８ｋＰａを得ることができる。したがって、配管２内の圧力Ｐが大気圧Ｐ_０よりも約９０．４ｋＰａ高い圧力となれば、その流れはマッハ数Ｍ＝１を満足することが分かる。そこで、（数１）で特定される検量線を選択し、漏洩量Ｑを推定すればよい。また、配管２内の圧力Ｐが約９０．４ｋＰａ未満であれば、その流れはマッハ数Ｍ＜１を満足することが分かる。そこで、（数２）で特定される検量線を選択し、漏洩量Ｑを推定する。

【0056】

配管外部の絶対圧を実測し、漏洩気体の種類を調査して比熱比を特定することにより、検量線を切り替える閾値Ｐ_ｔｈを逐次計算して更新することもできるが、本実施形態では、最も漏洩が多いと予測される状況を、比熱比γ＝１．４０、Ｐ_０＝１０１．３２５ｋＰａとして算出した閾値Ｐ_ｔｈ＝１９１．８ｋＰａ使用している。

【0057】

第２実施形態での漏洩量推定処理について、図６に示すフローチャートに従って説明する。

【0058】

漏洩量推定処理では、まず、圧力検出部で検出された配管内の気体の圧力データを読み込む（ステップＳ１１）。そして、読み込んだ圧力データに基づいて圧力区間を特定する（ステップＳ１２）。圧力区間は、前述のように、気体の種別に応じた比熱比の違いを考慮し、流速に基づいて（数３）により得られた値から特定する。続いて、特定された圧力区分に基づいて使用する検量線を選択する検量線選択処理を実行する（ステップＳ１３）。選択される検量線は、前記第１実施形態と同様、（数１）で特定される第１検量線と、（数２）で特定される第２検量線の２種類である。

【0059】

また、音圧検出部６で検出された漏洩箇所から漏れ出る気体の音波の音圧を読み込み（ステップＳ１４）、その音圧データに基づいてステップＳ１３で選択した検量線に従って漏洩量Ｑを算出する漏洩量算出処理を実行する（ステップＳ１５：算出部）。この漏洩量算出処理は、前記第１実施形態と同様である。

【0060】

このように、第２実施形態によれば、圧力区間は、前述のように、気体の種別に応じた比熱比γの違いを考慮し、流速ｖに基づいて（数３）により得られた値から設定することができる。したがって、より一層、気体の漏洩量を正確に推定することが可能となる。

【0061】

なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

【0062】

前記実施形態では、２つの検量線に基づいて漏洩量Ｑを推定するようにしたが、１つの検量線で推定するようにしてもよい。具体的に、次式によれば、（数１）及び（数２）で特定される２つの検量線を１つの検量線に近似することができ、音圧レベルの違いによって検量線を選択する必要がなくなる。

【0063】

【数4】

【0064】

前記実施形態では、測定環境の違いについては考慮しなかったが、考慮するようにしてもよく、例えば、以下のような場合が考えられる。

【0065】

前記実施形態では、漏洩箇所と測定位置（音圧検出部６）との間の距離については考慮しなかったが、この距離の違いに応じて推定される漏洩量Ｑを補正するのが好ましい。具体的に、漏洩により発生する音圧レベルは、漏洩箇所から離れるに従って減衰する。そこで、この減衰量を考慮して音圧レベルを補正することにより漏洩量Ｑを推定する。例えば、規格ＩＳＯ－９６１３に基づいて、幾何拡散による減衰及び大気吸収による減衰を考慮して音圧レベルを補正することができる。

【0066】

規格ＩＳＯ－９６１３によると、大気吸収による減衰量は、漏洩箇所と測定位置（音圧検出部６）での温度、湿度、気圧の違い、又測定に使用する超音波の周波数によっても変化する。このため、これらのパラメータも考慮して音圧レベルを補正するようにしてもよい。また同様に、減衰量は、床、壁等での反射を考慮するようにしてもよい。

【0067】

前記実施形態では、漏洩の検出角度については考慮しなかったが、この検出角度の違いに応じて推定される漏洩量Ｑを補正するのが好ましい。具体的に、音圧レベルが同一であっても、検出部３（超音波マイク８）の指向方向と漏洩位置の噴出方向との間の角度が相違すると、検出される音圧Ｓから推定される気体の漏洩量Ｑと実際の気体の漏洩量Ｑとは相違する。そこで、漏洩箇所での噴出方向を検出し、この噴出方向と検出部の指向方向とが成す角度に基づいて漏洩量Ｑの誤差を低減すればよい。漏洩する気体の噴出方向に対し、検出部３の指向方向が成す角度が１５°から３５°（最適には２０°）となるようにして検出すると、音圧Ｓが最大値となった。このため、この角度で検出した音圧Ｓに基づいて検量線を作成すればよいことが分かる。但し、配管２の亀裂や腐食による漏洩では噴出方向を把握するのは難しい。そこで、漏洩箇所に対してマイクロホンを向ける角度を種々変更し、検出される音圧Ｓが最大となる角度での音圧Ｓを検出データとして読み込むようにするのが好ましい。例えば、検出部３を、漏洩箇所を中心する同一円又は球面上で移動させて漏洩する気体が発する音波の音圧を検出すればよい。また、検出部３は、漏洩箇所までの距離を測定する装置と連携させ、測定される距離による減衰補正を行うことにより最大漏洩量を推定するようにしてもよい。

【0068】

前記実施形態では、漏洩量推定装置１が、検出部３、記憶部４及び制御部５を全て備える構成としたが、これらは必ずしも１つの機器が備える構成としなくてもよく、インターネット等により接続された異なる機器で構成するようにしてもよい。例えば、図７に示すように、検出部３及び通信部１２を備えた第１機器１３をドローン等で現場に送り、得られたデータをサーバ１４側の制御部５で把握して漏洩量を推定するようにしてもよい。また、記憶部４をサーバ１４側に設け、クライアント側の制御部５で漏洩量を推定するようにしてもよい。各機器は、前記検出部３等の各部材を単独で構成しても、適宜組み合わせた構成としてもよく、その使用形態は自由に設定することができる。

【符号の説明】

【0069】

１ 漏洩量推定装置
２ 配管（漏洩検出対象物）
３ 検出部
４ 記憶部
５ 制御部
６ 音圧検出部
７ パラボラ反射板
８ 超音波マイク
９ 選択部
１０ 推定部
１１ 圧力検出部

【要約】

漏洩検出対象物２から気体が漏洩するときに得られる、前記漏洩に伴って発生する音波の音圧を含むパラメータと、前記気体の漏洩量との関係を示す複数の検量線を準備する。前記漏洩検出対象物２から気体が漏洩するときに前記パラメータを検出する。前記検出したパラメータに基づいて、前記準備した検量線のうちのいずれか１つを選択する。前記検出した前記漏洩に伴って発生する音波の音圧に基づいて、前記選択した検量線とから漏洩量を推定する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】