泄露检测器、泄露检测方法及配管网的监视装置的制造方法_2

文档序号:9493515阅读:来源:国知局

[0055] 通过这样设置,因为具备将振动声转换为电信号的压电元件、支承压电元件的一 端部的支承机构、将荷重负载于压电元件的另一端部的重物,所以弹性常数变小、共振频率 变低。因此,针对由合成树脂管的流体泄露产生的振动声灵敏度变高、能够将设定间距取得 较长,所以能够实现更高效的合成树脂管的漏水调查。
[0056] 进一步,压电元件的由支承机构支承的支承位置与重物的负载位置的距离被设为 能够以机械方式改变,从而能够自由地控制共振频率。因此,使用同一泄露检测器,对于不 同的配管部件,仅靠改变由支承机构支承的支承位置与重物的负载位置的距离就能够应 对。
[0057] 根据本发明的泄露检测方法,使用共振频率可变的泄露检测器,根据配管部件的 材料和管的口径,无需改变泄露检测器,通过改变其共振频率就能够进行高精度的泄露检 测。因此,与根据配管部件的材料和管的口径改变泄露检测器的泄露检测方法相比,能够简 化系统。
[0058] 为了使得压电元件的一端部被支承于基座、重物被负载于压电元件的另一端部 (未被支承于基座的部分),例如,只要支承膜状(或片状)压电元件的一端、并通过重物的 负载对压电元件施加弯曲变形而产生电位差,即可。由此,弹性常数变小、共振频率变低。因 此,对于由合成树脂管的流体泄露产生的振动声的灵敏度变高、能够将设定间距取得较长, 所以能够实现更高效的合成树脂管的漏水调查。
[0059] 在成为流体泄露的检测对象的配管部件中,除金属管还是合成树脂管的材料差别 外,按口径也分各种类型,共振频率因这些不同点而不同。根据本发明涉及的泄露检测器, 在泄露检测器侧能够使共振频率变化,所以使用同一泄露检测器,通过改变其共振频率能 够对各种配管部件中的流体泄露进行检测。
[0060] 如上所述,将重物负载于压电元件的系统的共振频率fo用fo=V(k/M)/2π表 示,在支承压电元件的一端的情况下,弹性常数k用k= 3EJ/L3(J=bh3/12)表示。
[0061] 这里,L是悬臂梁的长度,压电元件的由支承机构支承的支承位置与重物的负载位 置的距离与之相对应。即、通过改变支承位置与重物的负载位置的距离,能够使得共振频率 成为可变。
[0062] 若增大梁的长度L则共振频率fo变低,若减小L则fo变高。根据上式,可知fo 与L的3/2次方成反比例。
[0063] 由配管的泄露产生的泄露振动,成为高峰的频率因配管的材质和口径而不同。根 据本发明涉及的泄露检测器,能够配合配管的材质和口径以机械方式改变梁的长度,自如 地控制共振频率。
[0064] 距压电元件中的重物的负载位置的距离设为能够以机械方式改变的结构,没有特 别限定,但是,例如支承机构被设为具备:被固定于基座的支承机构;滑块,从上下两侧夹 着压电元件的处于一端侧的部分而在基座上移动从改变压电元件的被支承部分的长度。
[0065] 通过这样设定,能够以简单的结构改变支承位置与重物的负载位置的距离,另外, 能够使用于改变支承位置与重物的负载位置的距离的操作变得容易。
[0066] 优选,支承位置与重物的负载位置的距离最大时的泄露检测器的共振频率被设定 为150Hz以下,支承位置与重物的负载位置的距离最小时的泄露检测器的共振频率被设定 为400Hz以上。
[0067] 共振频率为150Hz以下的泄露检测器,适于泄露检测对象的配管部件为合成树脂 制且口径相对而言较大的情况,共振频率为400Hz以上的泄露检测器适于泄露检测对象的 配管部件为金属制且口径相对而言较小的情况。通过设为能够应用于共振频率为150Hz以 下及400Hz以上的任一情况,即使在例如作为对象的自来水管路中使用不同的配管部件, 使用同一泄露检测器,仅靠改变压电元件的由支承机构支承的支承位置与重物的负载位置 的距离就能够应用。
[0068] 本发明涉及的泄露检测方法,其特征在于,将上述任一泄露检测器设置于配管部 件的附近,检测由来自配管的流体泄露而产生的振动,从而判定有无流体泄露。
[0069] 在本发明涉及的泄露检测方法中,优选,与泄露检测对象的配管部件为合成树脂 制或金属制相对应地,对于合成树脂制的配管部件,将泄露检测器的共振频率设为可变范 围中的相对而言较低的值,对于金属制的配管部件,将泄露检测器的共振频率设为可变范 围中的相对而言较高的值,另外,优选,与泄露检测对象的配管部件的管的口径相对较大或 较小相对应地,对于口径相对而言较大的配管部件,将泄露检测器的共振频率设为可变范 围中的相对而言较低的值,对于口径相对而言较小的配管部件,将泄露检测器的共振频率 设为可变范围中的相对而言较高的值。
[0070] 这样,使用共振频率可变的泄露检测器,不根据配管部件的材料和管的口径而改 变泄露检测器,通过改变其共振频率,就能够进行高精度的泄露检测。因此,与根据配管部 件的材料和管的口径改变泄露检测器的泄露检测方法相比,能够简化系统。
[0071] 本发明涉及的配管网的监视装置,其特征在于,具备:多个泄露检测器,其分别安 装于由管及接头形成的配管网的多个部位,将伴随配管内流体的移动产生的压力变动转换 为电荷信号;通信机,其将在各泄露检测器所得的电荷信号发送;和显示装置,其在远处接 收来自通信机的发发送息并予以显示,泄露检测器具备基座、被支承于基座而将振动声转 换为电信号的压电元件和被负载于压电元件的重物,压电元件由高分子压电材料形成。
[0072] 作为压电元件,使用由锆钛酸铅、钛酸钡等陶瓷材料形成的元件、或由聚偏氟乙烯 等树脂材料形成的元件,等等。
[0073] 管及接头承受来自在配管网内流动的流体的力,设置于管或接头的压电元件由于 微小的振动、应变而变形,产生电压与电荷。产生的电压既可以原样作为信号发送,也可以 暂时将电荷蓄积于蓄电元件并作为发送信号的通信机所用的电源。信号的发送既可以是有 线方式也可以是无线方式,但是优选,不会在地震等灾害中断路的无线方式。信号的发送既 可以始终进行,也可以间歇地进行。另外,也可以:正常时不进行信号的发送,仅限于超过了 恒定规格范围的情况才进行信号发送。
[0074] 按各个压电元件设定地址信息,将其与电荷信号信息一起发送。由此,能够确定地 点,多个压电元件的电荷信号信息的管理变得容易。
[0075] 正常时,蓄积于蓄电元件的电荷既可以是全部,也可以是仅一部分原样作为信号 使用而蓄积余量。另外,获取电信号信息的压电元件与将电荷蓄积于蓄电元件的压电元件 也可以不是同一个压电元件。作为蓄电元件,使用例如电双层电容器等电容器,但是也不限 定于此。
[0076] 压电元件经由充电放大器连接于控制电路,有时在控制电路设置有判定在压电元 件所得的电荷信号是否正常的判定单元。
[0077] -般说来,上述压电元件的输出阻抗非常大,所以为了减小噪声的影响、作为信号 正确地进行提取,优选,通过充电放大器使电荷放大并将其转换为电压输出。
[0078] 用于根据信号判定异常的正常范围,只要按电压输出的上下限和、振动的频带等 预先设定即可。是否在正常范围内,既可以在接收侧判别,也可以在发送侧组装控制电路进 行判别。通过在发送侧设置控制电路以判定是否异常,从而将不需要的信息删除,不会有如 果该不需要的信息与在先记录了的地址信息一起信息化又要进行不需要的无线通信的情 况,因此适合。
[0079]作为显示装置,使用例如计算机,但是不限定于此。在异常时,优选,通过声或光发 出警报。不是必须显示数值信息等,也可以仅设为异常时的警报。
[0080]优选,压电元件设为聚偏氟乙烯的拉伸膜,并设置于接头。
[0081] 聚偏氟乙烯的拉伸膜,因具备柔性且耐冲击性优异、化学性质稳定这一点,而适于 作为压电元件材料。
[0082] 安装压电元件的地点,只要是管和接头等的配管网的一部分即可,没有特别限定, 但是优先,插入按恒定间隔设置且在施工时无切断等加工的接头中。另外,在地震等大的外 力施加于配管网的情况下,因为应力容易施加于接头,所以也容易检测配管网是否异常,很 合适。
[0083] 构成配管网的管和接头的材质也可以使用不锈钢、铸铁、混凝土、纤维增强塑料、 聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、氟系树脂等,没有特别限定。
[0084]另外,在配管网流动的流体的种类也可以是水、煤气、药液、油、泥浆等,没有特别 限定。
[0085] 发明的效果
[0086]根据本发明的泄露检测器,压电元件由高分子压电材料形成,所以压电元件的弹 性常数变低,将重物负载于压电元件的系统的共振频率也变低。因此,对于由合成树脂管的 流体泄露产生的振动声灵敏度变高,能够将设置间距取得较长,所以能够实现更高效的合 成树脂管的流体泄露调查。
[0087] 根据本发明的配管网的监视装置,从压电元件所得的电荷信号被显示于处于远处 的显示装置,该电荷信号信息在配管网正常时和异常时不同,从而能够监视配管网是否正 常。
【附图说明】
[0088] 图1是示意性表示本发明涉及的配管网的监视装置的1例的图。
[0089] 图2是表示本发明涉及的配管网的监视装置中使用的泄露检测器的框图。
[0090] 图3是表示泄露检测器安装于接头的1例的图。
[0091] 图4是表示泄露检测器安装于管的1例的图。
[0092] 图5是表示配管网的监视装置的正常时的输出状态的1例的图。
[0093] 图6是表示配管网的监视装置的异常时的输出状态的1例的图。
[0094] 图7是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第1实施方式的图。
[0095] 图8是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第2实施方式的图。
[0096] 图9是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第3实施方式的图。
[0097] 图10是图9的俯视图。
[0098] 图11是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第4实施方式的图。
[0099] 图12是图11的俯视图。
[0100] 图13是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第5实施方式的图。
[0101] 图14是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第6实施方式的图。
[0102] 图15是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第7实施方式的图。
[0103] 图16是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第8实施方式的图。
[0104] 图17示意性表示相对于第8实施方式的泄露检测器的比较例的作用的图。
[0105] 图18是示意性表示第8实施方式的泄露检测器的作用的图。
[0106] 图19是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第9实施方式的图。
[0107] 图20是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第10实施方式的图。
[0108] 图21表示第8实施方式的泄露检测器中的中立轴的求解方法的图。
[0109] 图22是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第11实施方式的图。
[0110] 图23是表示使滑块从图22的状态开始移动时的状态的图。
[0111] 图24是表示使用本发明中的泄露检测器所得的漏水音的1例的图。
[0112] 图25是表示使用以往的泄露检测器所得的漏水音的1例的图。
[0113] 符号说明
[0114] (1):配管网的监视装置、(2):配管网、(3):合成树脂管、⑷(5):接头、(6):泄露 检测器、(7);无线通信机、(8):解析装置、(9):压电元件、(11):电容器(蓄电元件)、(13): 控制电路、(21) (34) (38) (41):基座、(24) (28) (31) (33) (36) (37) (40):重物、(27) (29) (30) (32):支柱(支承机构)、(35) (39):支承机构、(41d):侧壁(支承机构)、(51):层叠 体、(52):加强材料层、(61):支承机构、(63):滑块
【具体实施方式】
[0115] 下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0116] 图1表示本发明涉及的配管网的监视装置的1个实施方式。
[0117] 配管网的监视装置(1)具备:由多个管(3)及多个接头(4) (5)构成的配管网(图 示为自来水管路网)(2);设置于各接头(4) (5)的泄露
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