JP2014178162A

JP2014178162A - 漏洩検出器

Info

Publication number: JP2014178162A
Application number: JP2013051255A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Kondo; 博昭近藤
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2014-09-25

Abstract

【課題】セラミック圧電材料を使用して、かつ、共振周波数を低くすることにより、合成樹脂管の漏水による振動音に対して感度が高く、設置スパンを長くとれるため、より効率的な合成樹脂管の流体漏洩調査が可能となる漏洩検出器を提供する。
【解決手段】漏洩検出器6は、台座21と、台座21に支持されて振動音を電気信号に変換する圧電素子22と、圧電素子22に積載された錘26とを備えている。圧電素子22は、セラミックによって形成されて、その一端部（一部のみ）が台座21に支持されており、錘26は、圧電素子22の他端部（台座21に支持されていない部分）に負荷されている。
【選択図】図３

Description

この発明は、漏洩検出器に関し、特に、水道管、建物配管、工場内配管などからなる各種配管において、精度よく流体漏洩を検出する検出器に関する。

従来より、漏水による水道管の振動をセンサーで検知することが一般になされている。この種の検出器に用いられる圧電材料は、チタン酸バリウムやジルコン酸チタン酸鉛などの圧電性セラミックが一般的であった。ジルコン酸チタン酸鉛（セラミック圧電材料）の弾性定数は、２〜１０×１０^１０（Ｎ／ｍ^２）であり、セラミック系の圧電素子を使った振動センサーは、共振周波数を数ｋＨｚとされることが多い。

また、特許文献１には、圧電素子を内蔵した検出部と剛性材料からなる台座部をゴム材料で連結した漏洩検出器が開示されている。これによれば、合成樹脂管に伝わる低周波振動を共振により増幅させることができるとされている。また、水道管路における消火栓等に２個の検出器を設置し、得られた相関波形を解析することで漏水箇所を特定できるとされている。

特許第３２２３３３７号公報

上記従来の漏洩検出器では、合成樹脂管における微小な振動音に対する感度が充分でなく、消火栓等に設置する検出器の設置スパンが短いために、広域の漏水調査を行おうとすると労力が大きいという問題があった。

この問題を解決するには、振動センサーの共振周波数を低くすればよいが、共振周波数を低くしようとすると錘を減らす必要がある。そうすると圧電素子にかかる応力が小さくなり、大きな出力が得られない。特許文献１のように、ゴム材料を用いて共振周波数を低周波にシフトさせることも可能であるが、この場合には、ゴム材料によって振動が減衰するために、圧電素子に効率よく振動を伝達することが出来ないという問題がある。

ゴム材料を用いずにセラミック材料からなる圧電素子を使用して、共振周波数を低下させることができれば、上記の問題を解決することができる。

この発明の目的は、セラミック圧電材料を使用して、かつ、共振周波数を低くすることにより、合成樹脂管の漏水による振動音に対して感度が高く、設置スパンを長くとれるため、より効率的な合成樹脂管の流体漏洩調査が可能となる漏洩検出器を提供することにある。

この発明による漏洩検出器は、配管からの流体漏洩によって生じる振動音を検知する漏洩検出器であって、台座と、台座に支持されて振動音を電気信号に変換する圧電素子と、圧電素子に負荷された錘とを備えており、圧電素子は、セラミックによって形成されて、その一部のみが台座に支持されており、錘は、圧電素子の台座に支持されていない部分に負荷されていることを特徴とするものである。

圧電素子の一部のみが台座に支持されて、錘が圧電素子の台座に支持されていない部分に負荷されているようにするには、例えば、シート状の圧電素子の片端ないしは両端を支持し、錘の負荷によって圧電素子に曲げ変形を加えることによって電位差を発生させるようにすればよく、これにより、バネ定数を小さくなり、共振周波数が低くなる。

この発明の漏洩検出器によると、圧電素子の一部のみが台座に支持されて、錘は、圧電素子の台座に支持されていない部分に負荷されている構成とすることで、材料的には高い共振周波数となるセラミックの圧電素子を使用しても、圧電素子に錘を負荷した系の共振周波数を低くすることができる。したがって、合成樹脂管の流体漏洩による振動音に対して感度が高くなり、設置スパンを長くとれるため、より効率的な合成樹脂管の漏水調査が可能となる。

圧電素子に錘を負荷した系の共振周波数について説明する。

バネ定数ｋ（Ｎ／ｍ）のバネの片端を固定し、片端に質量Ｍ（ｋｇ）の錘をつけたときの共振周波数ｆｏはｆｏ＝√（ｋ／Ｍ）／２πで表せる。

ここで、圧電素子をバネと見なすことができる。バネ定数のｋは圧電素子の弾性定数をＥとすると、ｋ＝Ｅ・Ａ／ｔで表すことができる（Ａは圧電素子の断面積（ｍ^２）、ｔは圧電素子の厚み（ｍ）を表す。）。

圧電素子の片端を支持する場合、バネ定数kは下記のように表される。

ｋ＝３ＥＪ／Ｌ^３（Ｊ＝ｂｈ^３／１２）
Ｅ：圧電材料の弾性定数Ｊ：断面２次モーメントＬ：長さｂ：幅ｈ：高さ（厚さ）。

圧電素子の両端を支持する場合、バネ定数kは下記のように表される。

ｋ＝１９２ＥＪ／Ｌ^３（Ｊ＝ｂｈ^３／１２）。

圧電素子の片端または両端を支持し、上記のバネ定数算出式と上記の共振周波数の算出式とにより、所望の共振周波数に検出器を設定することができる。

圧電素子は、０．５ｍｍ以上の可逆変形が可能ながシート状であることが好ましい。

このようにすると、出力電圧を高くすることができ、０．５ｍｍ以上の可逆変形が可能という条件を満たすように、圧電素子の寸法（長さ、幅、高さなど）を設定することで、より感度の高い漏洩検出器を得ることができる。

シート状のセラミックの圧電素子は、スパッタリング等の方法を用いてガラス基板上にチタン酸バリウムやジルコン酸チタン酸鉛（PZT）などの圧電体を製膜することで作成できる。作成した膜は、アルミシート等の補強層と組み合わせてもよい。セラミックシートには、銀やニッケル銅などの電極が必要に応じて取り付けられる。

圧電素子に錘を負荷した系の共振周波数は、１０Ｈｚ〜１０００Ｈｚ（より好ましくは、１０Ｈｚ〜２００Ｈｚ）の間に設定されていることが好ましい。圧電素子の一部のみが台座に支持されて、錘が圧電素子の台座に支持されていない部分に負荷されているようにすることで、共振周波数を１０００Ｈｚ以下〜２００Ｈｚ以下とすることが容易となる。このように設定することで、この発明の漏洩検出器を合成樹脂管の流体漏洩調査に好適なものとできる。

圧電素子の片端を支持する構成は、例えば、台座上に圧電素子の一方の端部を支持する支柱が設けられて、圧電素子の一方の端部が支柱に支持されており、圧電素子の他方の端部に錘が負荷されているものとされる。

圧電素子の両端を支持する構成は、例えば、台座上に圧電素子の両方の端部を支持する支柱が設けられて、圧電素子の各端部が対応する各支柱に支持されており、圧電素子の中央部に錘が負荷されているものとされる。

圧電素子の両端を支持して、中央部に錘を負荷する構成に代えて、圧電素子の中央部を支持して、両端部に錘を負荷する構成としてもよい。

また、台座上に圧電素子の周縁部を支持する支柱が設けられて、圧電素子の周縁部が支柱に支持されており、圧電素子の中央部に錘が負荷されているようにしてもよく、台座上に圧電素子の中央部を支持する支柱が設けられて、圧電素子の中央部が支柱に支持されており、圧電素子の周縁部に錘が負荷されているようにしてもよい。

この発明の漏洩検出器によると、圧電素子は、その一部のみが台座に支持されており、錘は、圧電素子の台座に支持されていない部分に負荷されているので、セラミックの圧電素子を使用して、共振周波数を低下させることができる。これにより、合成樹脂管の流体漏洩による振動音に対して感度が高くなり、設置スパンを長くとれるため、より効率的な合成樹脂管の流体漏洩調査が可能となる。

図１は、この発明による漏洩検出器が使用される一例としての配管の監視装置を模式的に示す図である。図２は、この発明の漏洩検出器に対する比較例を模式的に示す図である。図３は、この発明による漏洩検出器の第１実施形態を模式的に示す図である。図４は、この発明による漏洩検出器の第２実施形態を模式的に示す図である。図５は、図４の平面図である。図６は、この発明による漏洩検出器の第３実施形態を模式的に示す図である。図７は、この発明による漏洩検出器の第４実施形態を模式的に示す図である。図８は、図７の平面図である。図９は、この発明による漏洩検出器の第５実施形態を模式的に示す図である。図１０は、この発明による漏洩検出器の第６実施形態を模式的に示す図である。図１１は、この発明による漏洩検出器の第７実施形態を模式的に示す図である。図１２は、この発明による漏洩検出器を使用して得られる漏水音の１例を示す図である。図１３は、従来の漏洩検出器を使用して得られる漏水音の１例を示す図である。

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。

図１は、この発明による漏洩検出器が使用される一例としての配管の監視装置を示している。

配管の監視装置(1)は、複数の合成樹脂管(3)および複数の合成樹脂継手(4)(5)で構成された配管（図示は水道管路網）(2)と、各継手(4)(5)に設けられた漏洩検出器(6)と、各検出器(6)にそれぞれ接続された無線通信機(7)と、各無線通信機(7)から送られてくる情報を受け取って表示する表示装置(8)とを備えている。

配管(2)内で漏水が発生すると、合成樹脂管(3)および合成樹脂継手(4)(5)には、振動音が生じる。これに伴って、合成樹脂継手(4)(5)に貼り付けられた検出器(6)の圧電素子に付与される圧力が変動し、圧電素子において、圧力変動が電荷信号に変換される。

図２には、この発明の漏洩検出器(6)に対する比較例の漏洩検出器(6')を示している。比較例の漏洩検出器(6')は、鉄製の台座(11)と、台座(11)上に設置された圧電素子(12)と、圧電素子(12)の両面に銀ペーストを塗布して形成した上下１対の薄膜電極(13)(14)と、上側の薄膜電極(13)の上に積載された錘(15)とを備えている。台座(11)と錘(15)にはそれぞれ、リード線(16)(17)が取り付けられている。リード線(16)(17)に、表示装置(8)としてのオシロスコープやデータロガー等が接続され、これにより、台座(11)と錘(15)との間の電位差が測定されて表示装置(8)に記録される。

圧電素子(12)は、ジルコン酸チタン酸鉛（セラミック）によって形成されている。図２に示す比較例の漏洩検出器(6')においては、圧電素子(12)と錘(15)からなる系の共振周波数ｆｏ＝√（ｋ／Ｍ）／２π（ｋは圧電素子のバネ定数、Ｍは錘の質量）は、数ｋＨｚに設定されている。

実験的に口径７５ｍｍのポリ塩化ビニル製の配管(2)に台座(11)を固定し、そこから１０ｍ離れた地点においてポリ塩化ビニル製の合成樹脂管(3)を一定の力でハンマーを用いて叩いた。その時の波形（漏水音）の周波数スペクトルを図１３に示す。

比較のために、圧電素子(12)を高分子圧電材料であるポリフッ化ビニリデンの延伸フィルム（ＰＶＤＦフィルム）によって形成した場合の波形（漏水音）の周波数スペクトルを図１２に示す。

図１２と図１３とを比較すると、図１３においては、図１２で得られている合成樹脂管(3)の特徴的な振動である低周波領域の信号がほとんど拾えていないことが分かる。すなわち、ポリ塩化ビニル製のような合成樹脂管(3)の漏水による振動音に対して、材料特性的には、セラミック圧電材料は、高分子圧電材料に比べて感度が低いことが分かる。

この発明の漏洩検出器(6)は、セラミック圧電材料を使用して、しかも、高分子圧電材料と同等以上の漏水音の検出性能を有するもので、以下にその実施形態を示す。

漏洩検出器(6)の第１実施形態は、図３に示すように、鉄製の台座(21)と、台座(21)上に設置された圧電素子(22)と、下端部が台座(21)に固定されて上端部で圧電素子(22)を支持する支柱(23)と、圧電素子(22)の両面に銀ペーストを塗布して形成した上下１対の薄膜電極(24)(25)と、上側の薄膜電極(24)の上に積載された錘(26)とを備えている。支柱(23)と上側および下側の薄膜電極(24)(25)との間は絶縁されており、各薄膜電極(24)(25)にリード線(27)(28)が取り付けられている。リード線(27)(28)に、表示装置(8)としてのオシロスコープやデータロガー等が接続され、これにより、上側の薄膜電極(24)と下側の薄膜電極(25)との間の電位差が測定されて表示装置(8)に記録される。

この実施形態では、支柱(23)による圧電素子(22)の支持は、片持ち支持とされており、圧電素子(22)の一方の端部が支柱(23)の上端部に支持されており、錘(26)は、圧電素子(22)の他方の端部に積載されている。

圧電素子(22)は、ジルコン酸チタン酸鉛（セラミック）によって形成されている。圧電素子(22)の片端が支持されていることで、バネ定数kは下記のように表される。

ｋ＝３ＥＪ／Ｌ^３（Ｊ＝ｂｈ^３／１２）
Ｅ：圧電材料の弾性定数Ｊ：断面２次モーメントＬ：長さ（図３の左右方向の寸法）ｂ：幅（図３の紙面表裏方向の寸法）ｈ：高さ（図３の上下方向の寸法）
圧電素子(22)と錘(26)からなる系の共振周波数ｆｏ＝√（ｋ／Ｍ）／２πは、１０Ｈｚ〜１０００Ｈｚに設定されている。

この実施形態によると、リード線(27)(28)より電位差を測定することで、図１２に示したのと同じように、合成樹脂管(3)の特徴的な振動である低周波領域の信号を計測することができた。

漏洩検出器(6)の第２実施形態は、図４に示すように、鉄製の台座(31)と、台座(31)上に設置された圧電素子(32)と、下端部が台座(31)に支持されて上端部で圧電素子(32)を支持する１対の支柱(33)(34)と、圧電素子(32)の両面に銀ペーストを塗布して形成した上下１対の薄膜電極(35)(36)と、上側の薄膜電極(35)の上に積載された錘(37)とを備えている。各支柱(33)(34)と上側および下側の薄膜電極(35)(36)との間は絶縁されており、各薄膜電極(35)(36)にリード線(38)(39)が取り付けられている。リード線(38)(39)に、表示装置(8)としてのオシロスコープやデータロガー等が接続され、これにより、上下１対の薄膜電極(35)(36)間の電位差が測定されて表示装置(8)に記録される。

この実施形態では、支柱(33)(34)による圧電素子(32)の支持は、両持ち支持とされており、圧電素子(32)の両方の端部が支柱(33)(34)の上端部に支持されており、錘(37)は、圧電素子(32)の中央部に積載されている。

圧電素子(32)は、ジルコン酸チタン酸鉛（セラミック）によって形成されている。圧電素子(32)の両端が支持されていることで、バネ定数kは下記のように表される。

ｋ＝１９２ＥＪ／Ｌ^３（Ｊ＝ｂｈ^３／１２）
Ｅ：圧電材料の弾性定数Ｊ：断面２次モーメントＬ：長さ（図４の左右方向の寸法）ｂ：幅（図４の紙面表裏方向の寸法）ｈ：高さ（図４の上下方向の寸法）
圧電素子(32)と錘(37)からなる系の共振周波数ｆｏ＝√（ｋ／Ｍ）／２πは、１０Ｈｚ〜１０００Ｈｚに設定されている。

この実施形態においても、リード線(38)(39)より電位差を測定することで、図１２に示したのと同じように、合成樹脂管(3)の特徴的な振動である低周波領域の信号を計測することができた。

上記第２実施形態の漏洩検出器(6)における圧電素子(32)および薄膜電極(35)(36)の形状は、特に限定されないが、図５に示すように支柱(33)(34)間の距離に対応する長さがこれに直交する幅に比べて長い長方形状とすることで、曲げ変形量を大きいものとすることができる。共振周波数を小さくしたい場合には、より細長い長方形状とすることで対応できる。図５には、第２実施形態に対応する図を示しているが、図３に示す第１実施形態の漏洩検出器(6)における圧電素子(22)および薄膜電極(24)(25)の形状についても、同様である。

図４および図５に示す第２実施形態では、長方形状の圧電素子(32)の支持位置と錘(37)の負荷位置との関係について、圧電素子(32)が両端部で支持されて（すなわち両持ち）、錘(37)の重量が圧電素子(32)の中央部に負荷されているが、この第２実施形態における圧電素子(32)と錘(37)との位置関係を逆にしても、同様の効果を得ることができる。この実施形態を図６に示す。

図６において、漏洩検出器(6)の第３実施形態は、鉄製の台座(41)と、台座(41)上に設置された圧電素子(42)と、下端部が台座(41)に固定されて上端部で圧電素子(42)の中央部を支持する１本の支柱(43)と、圧電素子(42)の両面に銀ペーストを塗布して形成した上下１対の薄膜電極(44)(45)と、上側の薄膜電極(44)の各端部上にそれぞれ積載された錘(46)(47)とを備えている。支柱(43)と下側の薄膜電極(45)との間は絶縁されており、各薄膜電極(44)(45)にリード線(48)(49)が取り付けられている。リード線(48)(49)に、表示装置(8)としてのオシロスコープやデータロガー等が接続され、これにより、上下１対の薄膜電極(44)(45)間の電位差が測定されて表示装置(8)に記録される。

この実施形態では、支柱(43)による圧電素子(42)の支持は、中央部における１点支持とされており、錘(46)(47)は、支柱(43)によって支持されていない圧電素子(42)の両端部に積載されている。

圧電素子(42)は、第１および第２実施形態と同様に、ジルコン酸チタン酸鉛（セラミック）によって形成されている。圧電素子(42)の中央部が支持されて、両端部に錘(46)(47)が負荷されていることで、圧電素子(42)の支持は、片持ちが２つと見なすことができ、第１実施形態と同程度にバネ定数kを大きいものとすることができる。

圧電素子(42)と錘(46)(47)からなる系の共振周波数ｆｏ＝√（ｋ／Ｍ）／２πは、１０Ｈｚ〜１０００Ｈｚに設定されている。

この実施形態においても、リード線(48)(49)より電位差を測定することで、図１２に示したのと同じように、合成樹脂管(3)の特徴的な振動である低周波領域の信号を計測することができる。

また、図４および図５に示す第２実施形態では、長方形状の圧電素子(32)の両端部が支持されているが、圧電素子の形状を正方形または円形として、圧電素子(52)の（両端部ではなく）周縁部を支持して、錘(57)を圧電素子(52)の中央部に積載するようにしても、同様の効果を得ることができる。この実施形態を図７および図８に示す。

図７および図８において、漏洩検出器(6)の第４実施形態は、鉄製の台座(51)と、台座(51)上に設置された円形の圧電素子(52)と、下端部が台座(51)に固定されて上端部で圧電素子(52)を支持する円筒状の支柱(53)と、圧電素子(52)の両面に銀ペーストを塗布して形成した上下１対の薄膜電極(54)(55)と、上側の薄膜電極(54)の上に積載された錘(56)とを備えている。支柱(53)と上側および下側の薄膜電極(54)(55)との間は絶縁されており、各薄膜電極(54)(55)にリード線(57)(58)が取り付けられている。リード線(57)(58)に、表示装置(8)としてのオシロスコープやデータロガー等が接続され、これにより、上下１対の薄膜電極(54)(55)間の電位差が測定されて表示装置(8)に記録される。

この実施形態では、支柱(53)による圧電素子(52)の支持は、周縁部支持とされて、圧電素子(52)の周縁部（環状となっている）が支柱(53)の上端部に支持されている。また、錘(56)は、円形の圧電素子(52)の中心部分に積載されている。

圧電素子(52)は、ジルコン酸チタン酸鉛（セラミック）によって形成されている。圧電素子(52)の周縁部が支持されていることで、圧縮変形が小さくて、曲げ変形が大きいものとなっており、両持ち支持と同程度にバネ定数kを大きいものとすることができる。

図示省略するが、第２実施形態（図４および図５）に対する第３実施形態（図６）のように、第４実施形態における圧電素子(52)の周縁部支持・中心部分に錘(56)の関係を逆にして、圧電素子(52)の中央部を円柱状の支柱で支持するとともに、圧電素子(52)の周縁部に環状の錘を積載するようにしてもよい。圧電素子(52)の中央部を円柱状の支柱で支持するとともに、圧電素子(52)の中央部支持・周縁部に錘とすることで、圧縮変形が小さくて、曲げ変形が大きいものとなり、両持ち支持と同程度にバネ定数kを大きいものとすることができる。

上記各実施形態では、圧電素子(22)(32)(42)(52)の上面に錘(26)(37)(46)(47)(56)を積載することで負荷を与えるようにしているが、圧電素子の下面に錘を吊り下げるように固定して、圧電素子に負荷を与えるようにしてもよい。また、圧電素子(22)(32)(42)(52)を支柱(23)(33)(34)(43)(53)の上端部で支持する形態に代えて、圧電素子を支柱の下端部で吊り下げるように支持してもよい。その例を図９から図１１までに示す。

図９に示す第５実施形態の漏洩検出器(6)において、台座(61)は、底壁(61a)、頂壁(61b)および側壁(61c)を有する直方体の中空状とされており、頂壁(61b)に支柱(63)が垂下状に設けられている。圧電素子(62)は、図５に示した長方形状とされている。圧電素子(62)の両面には、銀ペーストを塗布することで上下１対の薄膜電極(64)(65)が形成されている。圧電素子(62)は、上側の薄膜電極(64)を介して、その中央部上面が支柱(63)の下端面に固定されている。錘(66)(67)は、直方体状のものが２つ使用されて、その上面が下側の薄膜電極(65)の両端部の下面にそれぞれ接着されている。支柱(63)の下端部と上側の薄膜電極(64)との間は絶縁されており、各薄膜電極(64)(65)にリード線(68)(69)が取り付けられている。リード線(68)(69)に、表示装置(8)としてのオシロスコープやデータロガー等が接続され、これにより、上下１対の薄膜電極(64)(65)間の電位差が測定されて表示装置(8)に記録される。

圧電素子(62)は、ジルコン酸チタン酸鉛（セラミック）によって形成されている。

この実施形態（第５実施形態）は、圧電素子(62)の中央部を支持して、圧電素子(62)の両端部に錘(66)(67)を負荷するようになっており、図６に示した第３実施形態（両持ちの実施形態）と同様の特性を奏することができる。

なお、図９において、圧電素子(62)を円形状または方形状に変更するとともに、錘(66)(67)を円筒状または角筒状に変更した実施形態（図７および図８に示す第４実施形態と類似の実施形態）としてもよい。

図１０には、片持ちの場合の変形例を示している。同図に示す第６実施形態の漏洩検出器(6)において、台座(71)は、底壁(71a)、頂壁(71b)および側壁(71c)を有する直方体の中空状とされており、頂壁(71b)の端部近くに支柱(73)が垂下状に設けられている。圧電素子(72)は、図５に示した長方形状とされている。圧電素子(72)の両面には、銀ペーストを塗布することで上下１対の薄膜電極(74)(75)が形成されている。圧電素子(72)は、片持ち、すなわち、一方の端部が上側の薄膜電極(74)を介して支柱(73)の下面に固定されて、他端が自由端とされている。錘(76)は、直方体状とされて、圧電素子(72)の他端部に積載されている。支柱(73)の下端部と上側の薄膜電極(74)との間は絶縁されており、各薄膜電極(74)(75)にリード線(77)(78)が取り付けられている。リード線(77)(78)に、表示装置(8)としてのオシロスコープやデータロガー等が接続され、これにより、上下１対の薄膜電極(74)(75)間の電位差が測定されて表示装置(8)に記録される。

圧電素子(72)は、ジルコン酸チタン酸鉛（セラミック）によって形成されている。

この実施形態（第６実施形態）は、圧電素子(72)の一端部を支持して、圧電素子(72)の他端部に錘(76)を負荷するようになっており、図３に示した第１実施形態と同様の特性を奏することができる。

図１１には、片持ちの場合の別の変形例を示している。同図に示す第７実施形態の漏洩検出器(6)において、台座(81)は、底壁(81a)、頂壁(81b)および側壁(81c)(81d)を有する直方体の中空状とされている。そして、頂壁(81b)に支柱を設けるのではなく、いずれか１つの側壁(81d)を支柱として使用する構成とされて、圧電素子(82)は、図５に示した長方形状とされて、その一端部が側壁（支柱）(81d)に固定されている。

圧電素子(82)の両面には、銀ペーストを塗布することで上下１対の薄膜電極(84)(85)が形成されている。錘(86)は、直方体状とされて、その上面が下側の薄膜電極(86)の他方の端部の下面に接着されている。支柱とされた側壁(81d)と上下の薄膜電極(84)(85)との間は絶縁されており、各薄膜電極(84)(85)にリード線(87)(88)が取り付けられている。リード線(87)(88)に、表示装置(8)としてのオシロスコープやデータロガー等が接続され、これにより、上下１対の薄膜電極(84)(85)間の電位差が測定されて表示装置(8)に記録される。

圧電素子(82)は、ジルコン酸チタン酸鉛（セラミック）によって形成されている。

この実施形態（第７実施形態）は、圧電素子(82)の一端部を支持して、圧電素子(82)の他端部に錘(86)を負荷するようになっており、図３に示した第１実施形態と同様の特性を奏することができる。

第１から第７までの実施形態によると、圧電素子(22)(32)(42)(52)(62)(72)(82)は、その一部のみが台座(21)(31)(41)(51)(61)(71)(81)に支持されており、錘(26)(37)(46)(47)(56)(66)(67)(76)(86)は、圧電素子(22)(32)(42)(52)(62)(72)(82)の台座(21)(31)(41)(51)(61)(71)(81)に支持されていない部分に負荷されており、曲げ変形を利用できることで、圧電素子(22)(32)(42)(52)(62)(72)(82)に錘(26)(37)(46)(47)(56)(66)(67)(76)(86)を負荷した系の共振周波数を所望の小さな値に容易に設定することができる。すなわち、上記各実施形態の漏洩検出器(6)によると、セラミック圧電素子を使用していながら、１０００Ｈｚより低周波数側の周波数帯域において大きな信号を記録することができ、従来困難であったポリ塩化ビニル製のような合成樹脂管(3)の漏水による振動音に対して感度が高くなる。したがって、検出器(6)の設置スパンを長くとれるため、効率的な合成樹脂管(3)の漏水調査が可能となる。

上記漏洩検出器(6)は、水道の配管装置からの漏水を検出する用途の他、水道以外の各種配管内の漏水を検出する用途や、例えば工場内の薬液等の配管における薬液等の流体の漏洩を検出する用途などでも使用される。

(2) ：配管
(3) ：合成樹脂管
(6) ：漏洩検出器
(21)(31)(41)(51)(61)(71)(81)：台座
(22)(32)(42)(52)(62)(72)(82)：圧電素子
(26)(37)(46)(47)(56)(66)(67)(76)(86)：錘
(23)(33)(34)(43)(53)(63)(73)(81d) ：支柱

Claims

配管からの流体漏洩によって生じる振動音を検知する漏洩検出器であって、台座と、台座に支持されて振動音を電気信号に変換する圧電素子と、圧電素子に負荷された錘とを備えており、圧電素子は、セラミックによって形成されて、その一部のみが台座に支持されており、錘は、圧電素子の台座に支持されていない部分に負荷されていることを特徴とする漏洩検出器。
圧電素子は、０．５ｍｍ以上の可逆変形が可能なシート状であることを特徴とする請求項１に記載の漏洩検出器。
圧電素子に錘を負荷した系における共振周波数が１０Ｈｚ〜１０００Ｈｚの間に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の漏洩検出器。
台座上に圧電素子の一方の端部を支持する支柱が設けられて、圧電素子の一方の端部が支柱に支持されており、圧電素子の他方の端部に錘が負荷されている請求項１から３までのいずれかに記載の漏洩検出器。
台座上に圧電素子の両方の端部を支持する支柱が設けられて、圧電素子の各端部が対応する各支柱に支持されており、圧電素子の中央部に錘が負荷されている請求項１から３までのいずれかに記載の漏洩検出器。
台座上に圧電素子の中央部を支持する支柱が設けられて、圧電素子の中央部が支柱に支持されており、圧電素子の両端部に錘が負荷されている請求項１から３までのいずれかに記載の漏洩検出器。
台座上に圧電素子の周縁部を支持する支柱が設けられて、圧電素子の周縁部が支柱に支持されており、圧電素子の中央部に錘が負荷されている請求項１から３までのいずれかに記載の漏洩検出器。
台座上に圧電素子の中央部を支持する支柱が設けられて、圧電素子の中央部が支柱に支持されており、圧電素子の周縁部に錘が負荷されている請求項１から３までのいずれかに記載の漏洩検出器。