JPH0212033A - 流体漏洩検出システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流体を通す負荷に対し、その入口側流量と出
口側流量との差を求め、負荷からの流体の漏洩の有無を
検知する流体漏洩検出システムに関するものである。

（従来の技術〕 第８図は、高層ビル１−Ｉ〜１−４を擁してなる地域冷
房用冷水プラントであり、管理センタのタンク２に蓄え
られた冷房用冷水（以下、冷水）は、大供給ライン３．
、Ｉを介して高層ビルｌ−８〜１−４に供給される。こ
の高層ビル１−１〜１−４への冷水の供給は、大供給ラ
イン３−Ｉからの分岐供給ライン３−１．〜３−Ｉ４を
介して行われ、高層ビル１−１〜１−４にてその冷房に
貢献した冷水は、分岐戻りライン３−ｚｍ　”　３−ｚ
ａを介し大戻りライン３−２を通ってタンク２に戻され
る。

このような地域冷房用冷水プラントにおいて、過去に、
タンク２の水位が下がってゆくという事態が生じた。管
理センタ側では、全ての補充用ボンブ４を駆動し水位を
保とうと試みたが、この水位の降下を食い止めることは
できなかった。

これは、このプラントのどこかで冷水の漏れが生じてい
たことを意味している。ところが、その時点において、
このプラントは冷水の漏れを検知するシステムを備えて
おらず、そのため事故に気付いてから、事故の発生した
ビルを判別し、事故の個所を見つけ出し、補修を行うま
でに、十数時間を要した。

この事故は、真夏に発生し、ビル群の冷房がストップす
る寸前にまでになった。もし、復旧があと僅か遅れ、冷
房がストップするようなことになっていれば、銀行や証
券会社のコンピュータシステムを始め、多くの被害がビ
ルの内部で起こったであろうことが予想される。

このようなことから、今後このような事故を迅速に解決
するために、冷水の漏れが発生した時点で、それがどの
ビルで発生したものであるかを素早く検知できるシステ
ムが必要であるという要求が起こってきた。

すなわち、流体を通す負荷に対し、その入口側流量と出
口側流量との差を求め、負荷からの流体の漏洩の有無を
検知する流体漏洩検出システムの構築が急務となってき
た。この流体漏洩検出システムを既設の地域冷房用冷水
プラントに適用した場合、例えば第９図に示す如く、ビ
ル１．に対する冷水の流入通路口に設置された既設流量
計５に対し、ビル１．、ｌからの冷水の流出通路口に流
量計６を新設することになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような流体漏洩検出システムによる
と、新設する流量計６として超音波流量計を用いた場合
、この超音波流量計６によって出力側流量の測定を行う
ためには、その検出部の上流側１０Ｄ（Ｄ＝配管直径）
以上、下流側５Ｄ以上の直管部分が必要となる。すなわ
ち、それよりも直管部分の短い配管において流量の測定
を行うと、超音波流量計６の送出する出口側流量に応じ
た戻り流量信号が激し←脈動し、正確な測定を行うこと
が困難となる。殊に、第８図に示した地域冷房用冷水プ
ラントにおいては、新設する流量計６の取り付はスペー
スとして、全直管で４Ｄ程度しかないビルもあったため
、既存の技術で戻り流量を測定し、冷水の漏れ流量を求
めることは不可能であった。

また、流量計６として超音波流量計を用いない場合であ
−っでも、流体を通す負荷としてのビルにおいてその冷
水ラインは一次遅れ要素の特性を有しており、人口側流
量が急激に変化した場合、この入口側流量に対し出口側
流量が遅れて変化する。

このため、入口側流量の急激な変化時には、入口側流量
と出口側流量との間に大きな差が生じ、水漏れが生じた
ものと誤って検知されてしまう虞れがある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はこのような課題を解決するためになされたもの
で、負荷への流体の流入通路に配設され入口側流量に応
じた供給流量信号を送出する第１の流量計と、負荷から
の流体の流出通路に配設され出口側流量に応じた戻り流
量信号を送出する第２の流量計と、前記供給流量信号を
修正することによってこの供給流量信号に対する前記戻
り流量信号の一次遅れを補正する一次遅れ補正手段と、
この一次遅れ補正手段により修正された供給流量信号の
移動平均および前記戻り流量信号の移動平均を算出する
第１および第２の移動平均算出手段と、これら第１およ
び第２の移動平均算出手段の算出する移動平均の差を求
めて漏洩を検出する流体漏洩検出手段とを備えたもので
ある。

〔作用〕

したがってこの発明によれば、一次遅れ補正手段を用い
て供給流量信号を修正することにより、この供給流量信
号に対する戻り流量信号の一次遅れが補正される。また
、−次れ補正手段により修正された供給流量信号の移動
平均および戻り流量信号の移動平均を算出することによ
り、これら供給流量信号および戻り流量信号に生ずる脈
動が取り除かれる。

〔実施例〕

以下、本発明に係る流体漏洩検出システムを詳細に説明
する。

第１図は、この流体漏洩検出システムの一実施例を、地
域冷房用冷水プラントにおけるビル１に適用した場合の
ブロック回路構成図であり、第８図および第９図と同一
符号は同等構成要素を示しその説明は省略する。

この流体漏洩検出システムにおいて、ビル１に発生する
冷水の漏れは、冷水漏れ検出器７によって検知される。

すなわち、冷水漏れ検出器７は、既設流量計５の送出す
る入口側流量に応じた供給流量信号を入力とするビル特
性回路７１と、このビル特性回路７】によって修正され
た供給流量信号を入力とする移動平均回路７２と、超音
波流量計６の送出する出口側流量に応じた戻り流量信号
を入力とする出力特性変換回路７３と、この出力特性変
換回路７３によって補正された戻り流量信号を入力とす
る移動平均回路７４と、移動平均回路７３および７４の
出力を入力とする冷水漏れ検出回路７５とにより構成さ
れている。

出力特性変換回路７３は、この回路を周知の演算ユニノ
１−を用いて構成した場合、第２図に示すようなＴＢＬ
ｉなるユニット構造で示される。すなわら、その入力端
子７３−Ｉに超音波流量計６からの戻り流量信号を入力
することによって、この戻り流量信号の各流量に対する
変化特性が、既設流量計５の送出する供給流量信号の各
流量に対する変化特性と合致すべく、その内部に設定さ
れた折れ線テーブル（補正係数）にて補正されるものと
なっている。そして、この補正された戻り流量信号が、
その出力端子７３−２を介して、移動平均回路７４へ供
与される。

即ち、超音波１ｌＪｔ量計６の送出する戻り流量信号の
各流量に対する特性と、既設流量計５の送出する供給流
量信号の各流量に対する特性とは、異種類の流量計であ
るために当然異なるものであり、差流量＝供給ライン流
量（入口側流量）−戻すライン２ｉｔｆｆｉ　（出口側
流量）とした場合、既設流量計５の送出する供給流量信
号と超音波流量計６の送出する戻り流量信号との差から
求まる差汝量は、漏れが生じていない場合であっても流
量によって大きく変動する。今、ビル１　、において冷
水の漏れが生じておらず、超音波流量計６より得られる
戻り流量信号に対し上記折れ線テーブルによる補正を加
えないものとしたとき、この戻り流量信号に基づいて得
られる戻りライン流量と既設流量計５からの供給流量信
号に基づいて得られる供給ライン流量とから、第３図に
示すような差流量／供第１表 給ライン流量特性が得られたものとする。この特性図よ
り、供給ライン流量（Ｆ、　）と差波Ｉ（ΔＦ、、）と
の数値的関係は、上表（第１表）として得られる。

そして、この第１表より、出力特性変換回路７３におけ
る折れ線テーブルは、次表（第２表）のように求められ
る。ここで、ｘ７は補正前の戻り第２表 流量信号に基づいて得られる戻りライン流量、Ｙ、１は
補正後の戻りライン流量に基づいて得られる戻りライン
流量にそれぞれ対応する。

なお、この表において、Ｘ２〜Ｘ、およびＹ２〜Ｙ、は
、下記（１）式および（２）式に基づき求めた。

Ｘ、＝Ｆ、１−ΔＦ７　・・・（１１ Ｙ、＝Ｆ、％　　　　　・・・（２） また、Ｙｌは、Ｘ、＝０となし、下記（３）式に基づき
求めた。

（Ｆｌ　　−ΔＦ＋　　）　　＝（ｔ’ｔ　　−ΔＦｇ
）また、Ｙｌ。は、Ｘｌ。＝１００となし、下記（４）
式に基づき求めた。

（Ｆｌ−ΔＦり　　　（Ｆｌ。−ΔＦ１゜）すなわち、
第２表に示した折れ線テーブルを出力特性変換回路７３
に設定することによって、第３図に示す如く差流量／供
給ライン流量特性が得られる場合、超音波流量計６の送
出する戻り流量信号の各流量に対する特性が、既設流量
計５の送出する供給流量信号の各流量に対する特性と合
致するように補正されるようになる。即ち、システムの
スタート・アップ時に既設流量計５および超音波流量計
６の特性を調べ、戻り流量信号の各流量に対する変化特
性を供給流量信号の各流量に対する変化特性と合致する
ように折れ線テーブルを作れば、既設流量計５および超
音波流量計６の異なる２つの流量計の特性差を補正する
ことができるようになる。

一方、ビル特性回路７１は、この回路を周知の演算ユニ
ットを用いて構成した場合、第４図に示すようなＬ／Ｌ
なるユニット構造で示される。すなわち、その入力端子
７１−１に既設流量計５からの供給流量信号を入力する
ことによって、この供給流量信号に対する戻り流量信号
の一次遅れを補正すべく入力供給流量信号が修正され、
この修正された供給流量信号がその出力端子７１−２を
介して移動平均回路７２へ供与される。即ち、流体を通
す負荷としてのビル１−１においてその冷水ラインは一
次遅れ要素の特性を有しており、供給ライン流量が急激
に変化した場合、この供給ライン流量に対し戻りライン
流量が遅れて変化する。第５図（ａ）に示す特性Ｐ１は
供給ライン流量の急激な変化特性を示し、図示破線で示
した特性Ｐ２は特性Ｐ１に対して遅れて変化する戻りラ
イン流量特性を示している。この図よりも明らかなよう
に、供給ライン流量の急激な変化時には、戻りライン流
量と供給ライン流量との間に過大な誤差が生じてしまい
、この誤差が差流量として求められ、水漏れが生じたも
のと誤って検知されてしまう虞れがある。ビル特性回路
７１は、この一次遅れによる誤差を補正すべく設けられ
た回路であり、このビル特性回路７１に入力される供給
流量信号に修正を加えることによって、この修正された
供給流量信号に基づいて求められる供給ライン流量特性
Ｐ１′を、同図（ｂ）に示す如く、戻りライン流量特性
Ｐ２に合致させるようにする。つまり、既設流量計５か
らの供給流量信号をビル特性回路７１を用いて修正する
ことによって、この供給流量信号に対する戻り流量信号
（出力特性変換回路７３を介して得られる戻り流量信号
）の一次遅れが補正されるものとなり、これら供給流量
信号および戻り流量信号に基づいて得られる供給ライン
流量および戻りライン流量との間に、一次遅れによる過
大な誤差が生じなくなる。これにより、供給ライン流量
の急激な変化に対しても正確な漏洩検出が可能となる。

移動平均回路７２および７４は、この回路を周知の演算
ユニットを用いて構成した場合、第６図（δ）および（
ｂ）に示すようなＭＡＹなるユニット構造で示される。

すなわち、その入力端子７２−１および７４−１に、ビ
ル特性回路７１および出力特性変換回路７３を介して修
正された供給流量信号および補正された戻り流量信号を
入力することにより、この供給流量信号および戻り流量
信号の移動平均が算出される。本実施例において、移動
平均回路７２および７４は、Ｔ１分前からの１６個のデ
−夕の相加平均を算出するものとして構成されており、
Ｔ１分前、　　（１５／１６）　　・Ｔ１分前、・・・
・　（１／１６）　　・Ｔ２分前の１６個のデータの平
均値の演算を行い移動平均とする。そして、この供給流
量信号の移動平均および戻り流量信号の移動平均を、検
出供給流量信号および検出戻り流量信号として、その出
力端子７２−２および７４４を介し冷水漏れ検出回路７
５へ供与する。而して、この冷水漏れ検出回路７５にお
いて、検出供給流量信号と検出戻り流量信号との差（差
流量）が予め設定した値以上になった場合、水漏れが生
じたものと判断され、その判断信号が外部へ出力される
。

ここで、移動平均回路７２および７４は、ビル特性回路
７１および出力特性変換回路７３を介して入力される供
給流量信号および戻り流量信号に含まれる脈動を取り除
く役目を果たす。すなわち、供給ライン流量および戻り
ライン流量には、大小の脈動が存在する。このため、ビ
ル特性回路７１および出力特性変換回路７３を介して得
られる供給流量信号および戻り流量信号も脈動するもの
となり、この脈動が激しい場合、冷水漏れ検出回路７５
における誤動作の原因となる。殊に、直管部分が充分に
取れなかった場合の超音波流量計６からの戻り流量信号
は、その脈動が激しい。つまり、ビル特性回路７１およ
び出力特性変換回路７３を介して得られる供給流量信号
および戻り流量信号の移動平均を取ることによって、こ
の供給流量信号および戻り流量信号の値が平均化されて
その脈動が抑制されるものであり、このため冷水漏れ検
出回路７５において求められる差流量が乱れることがな
く、脈動の影響を除去した信頼性の高い漏洩検出が可能
となる。すなわち、直管部分が充分に取れない場所に超
音波流量計６を設置したとじ−でも、脈動に影響されな
い正確な漏洩検出が可能となり、超音波流量計６の設置
場所の上流側１゜０以上、下流側５Ｄ以上という直管部
分の規制が緩和されるものとなる。また、冷水漏れ検出
回路７５において比較される検出供給流量信号および検
出戻り流量信号の値が、移動平均回路７２および７４に
おいてＴ１分経過毎に更新されるので、この移動平均回
路７２および７４における処理時間ＴＩの値を短く設定
することにより、漏洩検出の応答速度を早めることが可
能となる。すなわち、冷水の急激な漏洩事故に対応する
ことが可能となり、この急激な漏洩事故を即座に発見し
アラームを発生させるなどの処置を施すことが可能とな
る。

第７図（′ｂ）は、冷水漏れ検出回路７５に入力される
検出供給流量信号および検出戻り流量信号に基づいて求
まる供給ライン流量特性Ｐ３および戻りライン流量特性
Ｐ４を示し、ビル１−＋において冷水の漏れが生じてい
ない場合には、同図（ａｌにおいて実線で示すＰ５なる
差流量特性が得られる。もし、ビル特性回路７１、出力
特性変換回路７３、移動平均回路７２．７４を設けず、
既設流量計５からの供給流量信号および超音波流量計６
からの戻り流量信号を冷水漏れ検出回路７５において直
接処理するような構成とした場合には、例えば同図（ａ
）に−点鎖線で示す如く差流量が大きく変化し、この変
化する差流量に基づき水漏れが生じたものと誤って判断
されてしまうことになる。

なお、本実施例においては、新設した超音波流量計６か
らの戻り流量信号を出力特性変換回路７３を用いて補正
するものとしたが、例えば既設流量計５に対して別個に
超音波流量計を設け、この超音波流量計より供給流量信
号を得るようになせば、出力特性変換回路７３を省略す
ることが可能となる。また、流量計６として既設流量計
５と同種のものを用いても、出力特性変換回路７３を省
略することが可能である。出力特性変換回路７３を用い
れば、既設流量計５と同種の流量計を入手できなくとも
、既存のビルに対し既設流量計５と新設する流量計６と
の特性差を補正して、その正確な漏洩検出が可能となる
。但し、冷水の流入通路口に配置する流量計と流出通路
口に配置する流量計とを同種あるいは同一仕様のものと
したとしても、個々にその特性上のばらつきがあるため
、実際には、出力特性変換回路７３は省略しない。

このように本実施例による漏洩検出システムによれば、
既存のビルにおける漏洩検出に対し、出力特性変換回路
７３を設けることによって、流量計６の種別を自由に選
択することができるという点で有意である。もちろん、
新設のビルに対しても同様にして適用できることは言う
までもない。

また、本実施例においては、戻りライン流量を検出する
ために流量計（戻り流量計）を１つだけ配置する構成と
したが、戻り流量計を複数設置し、これら戻り流量計か
らの戻り流量信号に基づいて、ビル１３．のどの位置で
水漏れが生じたのかを知ることも可能となる。また、本
実施例においては、戻り流量計として超音波流量計を採
用したが、電磁流量計等を戻り流量計として用いてもよ
く、供給ライン流量を検出するための流量計（供給流量
計）としても超音波流量計、電磁流量計等各種流量計が
考えられる。

さらに、本実施例においては、地域冷房用冷水プラント
を例として説明したが、このような冷水プラントに限定
されるものではなく、入口側流量と出口側流量とが同じ
であることが要求される負荷を擁し、入口側流量に対し
出口側流量が一次遅れ特性を有する系であれば、上述と
同様にして本発明を適用することが可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明による流体漏洩検出システム
によると、負荷への流体の流入通路に配設され入口側流
量に応じた供給流量信号を送出する第１の流量計と、負
荷からの流体の流出通路に配設され出口側流量に応じた
戻り流量信号を送出する第２の流量計と、前記供給流量
信号を修正することによってこの供給流量信号に対する
前記戻りＩＪｔｉ信号の一次遅れを補正する一次遅れ補
正手段と、この一次遅れ補正手段により修正された供給
流量信号の移動平均および前記戻り流量信号の移動平均
を算出する第１および第２の移動平均算出手段と、これ
ら第１および第２の移動平均算出手段の算出する移動平
均の差を求めて漏洩を検出する流体漏洩検出手段とを備
えたので、供給流量信号に対する戻り流量信号の一次遅
れが補正され、また供給流量信号および戻り流量信号に
生ずる脈動が取り除かれるようになり、一次遅れおよび
脈動に影響されない流体の漏洩検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る流体漏洩検出システムの一実施例
を地域冷房用冷水プラントにおけるビルに適用した場合
のブロック回路構成図、第２図はこのシステにおいて出
力特性変換回路として用いる演算ユニットを示すユニッ
ト構造図、第３図はこのシステムにおいて超音波流量計
より得られる戻り流量信号に対し補正を加えないものと
したときに得られる差流量／供給ライン流量特性図、第
４図はこのシステムにおいてビル特性回路として用いる
演算ユニットを示すユニット構造図、第５図はこのビル
特性回路による一次遅れ補正動作を説明する特性図、第
６図はこのシステムにおいて移動平均回路として用いる
演算ユニットを示すユニット構造図、第７図はこのシス
テムにおける冷水漏れ検出回路においてその検出供給流
量信号および検出戻り流量信号に基づいて求まる差流量
を説明する特性図、第８図は地域冷房用冷水プラントを
示す概略構成図、第９図はこの地域冷房用冷水プラント
に流体漏洩検出システムを適用する場合の新設流量計の
配置図である。 １−９・・・ビル、３−１．・・・分岐供給ライン、３
−２．・・・分岐戻りライン、５・・・既設流量計、６
・・・超音波２Ｊｔ量計、７・・・冷水漏れ検出器、７
１・・・ビル特性回路、７２．７４・・・移動平均回路
、７３・・・出力特性変換回路、７５・・・冷水漏れ検
出回路。 特許出願人　山武ハネウェル株式会社 東京瓦斯株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 流体を通す負荷に対しその入口側流量と出口側流量との
   差を求めて漏洩の有無を検知する流体漏洩検出システム
   において、前記負荷への流体の流入通路に配設され前記
   入口側流量に応じた供給流量信号を送出する第１の流量
   計と、前記負荷からの流体の流出通路に配設され前記出
   口側流量に応じた戻り流量信号を送出する第２の流量計
   と、前記供給流量信号を修正することによりこの供給流
   量信号に対する前記戻り流量信号の一次遅れを補正する
   一次遅れ補正手段と、この一次遅れ補正手段により修正
   された供給流量信号の移動平均および前記戻り流量信号
   の移動平均を算出する第１および第２の移動平均算出手
   段と、これら第１および第２の移動平均算出手段の算出
   する移動平均の差を求めて漏洩を検出する流体漏洩検出
   手段とを備えてなる流体漏洩検出システム。