JP7195231B2

JP7195231B2 - 処理装置、処理システム及び生産システム

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Publication number: JP7195231B2
Application number: JP2019129759A
Authority: JP
Inventors: 孝章末松; 将宏伊藤
Original assignee: Hitachi Plant Services Co Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Services Co Ltd
Priority date: 2019-07-12
Filing date: 2019-07-12
Publication date: 2022-12-23
Anticipated expiration: 2039-07-12
Also published as: JP2021015039A

Description

本発明は、処理装置、処理システム及び生産システムに関する。

例えば飲料品、医薬、食品等の生産システムでは、例えば原料液、培養液等が金属製の配管内部を流通する。配管は例えばステンレス等の不動態形成金属により構成され、配管内壁には不動態皮膜が形成される。不動態皮膜の形成により、配管内部での腐食が抑制される。しかし、何らかの原因により不動態皮膜に欠損が生じ、不動態皮膜内部の金属が露出することがある。欠損を起点する腐食が生じ易くなることから、生じた欠損は修復されることが好ましい。なお、ここでいう欠損とは、例えば、不動態皮膜の割れ、傷、錆、剥離、溶解等を含む。

欠損検査を行う技術として、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、測定すべきステンレス鋼の被検体を直接一極とし、該被検体は同一材質よりなり活性化状態とした他の一極は被検体を溶解することができる電解液を含浸せしめた帯水性紙葉物質を介して上記被検体表面に接触せしめるとともに、該両極間の自然発生電位を測定し、該発生電位の変化から被検体の不動態化の程度を判定する金属の不動態化効果の簡易測定方法が記載されている。

特公平５－２３３８６号公報（特に請求項１参照）

特許文献１に記載の技術では、欠損検査を行う部位への検査装置の設置により、欠損検査が行われる。そして、特許文献１に記載の技術において、作業員が欠損を確認した場合、欠損修復のため作業員は、配管内部への例えば不動態形成液（例えば硝酸等）の流通を行う。このため、欠損が確認されるたびに作業員による欠損修復作業が行われ、作業が煩雑である。

本発明は、作業員の作業負担を軽減可能な処理装置、処理システム及び生産システムを提供することを課題とする。

本発明の処理装置は、流体流路を形成する不動態形成金属製の流路形成部材の内壁に形成された不動態皮膜の欠損の有無を検査する検査装置での検査結果に基づいて、前記内壁での前記不動態皮膜の欠損を検出する検出部と、前記検出部によって前記欠損が検出されたとき、前記内壁への前記不動態皮膜の形成が必要と判定する形成開始判定部と、前記形成開始判定部によって前記不動態皮膜の形成が必要と判定されたとき、前記流路形成部材への不動態形成液の流通により前記流路形成部材の内壁に不動態皮膜を形成する施工装置を駆動させて、前記内壁への前記不動態皮膜の形成を行う第１制御部と、前記不動態形成液の流通開始後、前記不動態形成液の流通停止条件を満たしたときに前記不動態形成液の流通停止と判定する形成停止判定部と、前記形成停止判定部による不動態形成液の流通停止の判定時に、前記流路形成部材で形成された前記流体流路への前記不動態形成液の流通を停止するように前記施工装置を制御する第２制御部と、を備える。その他の解決手段は発明を実施するための形態において後記する。

本発明によれば、作業員の作業負担を軽減可能な処理装置、処理システム及び生産システムを提供できる。

第１実施形態に係る生産システムの系統図である。反応部における検査装置の設置部分を拡大した図である。反応部における検査装置の設置部分を拡大した図であり、図２とは異なる部分を示す図である。処理装置のブロック図である。応答値に基づく欠損検出方法を説明する図である。第１実施形態に係る処理方法を示すフローチャートである。第２実施形態に係る生産システムの系統図である。第２実施形態に係る処理方法を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態（本実施形態）を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されず、本発明の効果を著しく損なわない範囲で任意に変形して実施できる。本発明は、異なる実施形態同士を組み合わせて実施してもよい。異なる実施形態において、同じ部材及びステップ番号については同じ符号を付すものとし、説明の簡略化のために重複する説明は省略する。参照する各図は模式的なものであり、実際の装置構成と厳密に一致する装置構成を図示するものではない。

図１は、第１実施形態に係る生産システム１００の系統図である。生産システム１００は、生産装置１０と、施工装置２０と、検査装置４０と、処理装置５０とを備える。これらのうち、本実施形態の処理システム（符号は付さず）は、施工装置２０と検査装置４０と処理装置５０とを備える。図１において、装置群（例えば生産装置１０等）を構成する各装置を装置群毎に破線で囲っているが、以下で説明する装置群の装置であっても、図示の都合上、同じ破線で囲まないことがある。

生産装置１０は、原料流体を用いて目的流体を生産するものである。例えば原料流体は液体原料であり、目的流体は液体生産物である。例えば、液体原料として糖類を溶解させた水及び色素液等を使用することで、例えば清涼飲料水等の飲料品を生産できる。同様にして、生産装置１０によって食品も生産できる。また、液体原料として液体培地を使用し、液体生産物として培養液を得る場合、例えばバイオ医薬品を生産する微生物の培養により、培養した微生物から医薬品を生産できる。

生産装置１０は、原料流体を貯留するタンク１８と、弁１１と、原料流体を流すポンプ１２と、熱媒（例えば蒸気）により原料流体を加熱する熱交換器１３と、長大な流路形成部材１７（図２、図３参照。図１では図示しない）により構成される反応部１４と、目的流体を回収するタンク１５と、弁１６とを備える。これらは、図１において実線矢印で示す流路形成部材１７により接続される。

流路形成部材１７は原料流体又は目的流体のうちの少なくとも一方が流れる流体流路を形成するものである。流路形成部材１７は、例えば配管、タンク、又はポンプのうちの少なくとも１種を含む。流路形成部材１７が例えば配管である場合には、流体流路は配管内部に形成される。流路形成部材１７が例えばタンク１５，１８等である場合には、原料流体はタンク１５，１８の中で流動するため、タンク１５，１８の内部に流体流路が形成される。流路形成部材１７が例えばポンプ１２である場合には、流体流路は、ポンプ１２を構成する羽根車（図示しない）に流体が接触するように形成される。即ち、流体流路は、ポンプ１２の内部に形成される。以下の説明では、説明の簡略化のために、流路形成部材１７が配管である例を主に示す。

流路形成部材１７は、不動態形成金属製であり、不動態形成金属は例えば、アルミニウム、クロム、チタン等の単体又は合金のほか、ステンレス等を含む。流路形成部材１７の内壁１７ｂ（図１では図示しない。図２、図３参照）には不動態皮膜１７ａが形成され、流路形成部材１７の腐食が抑制される。

熱交換器１３で加熱された原料流体は、反応部１４を流れる。反応部１４の流通時、流路形成部材１７の内部での反応促進により、目的流体が生産される。生産された目的流体は、タンク１５に回収され、弁１６の開弁により、外部に取り出される。

生産システム１００は、反応部１４を構成する流路形成部材１７の内壁１７ｂでの不動態皮膜の欠損の有無を検査する検査装置４０を備える。検査装置４０は、流路形成部材１７の内壁１７ｂでの不動態皮膜１７ａの欠損の有無を非破壊で検査する非破壊検査装置（検査装置４０の一例）を含む。非破壊検査装置を備えることで、流路形成部材１７を破壊することなく、流路形成部材１７の内壁１７ｂでの不動態皮膜の欠損の有無を検査できる。

図２は、反応部１４における検査装置４０の設置部分１４ａ（図１をあわせて参照）を拡大した図である。例えば配管等の流路形成部材１７の内部には、白抜き矢印で示すように、原料流体等が流れる。流路形成部材１７の内壁１７ｂには、上記のように不動態皮膜１７ａが形成される。これらの点は、後記する図３においても同様である。

検査装置４０は、流路形成部材１７に接続される第１電極４５を備える。第１電極４５は、流路形成部材１７の外周に電気的に接続される。第１電極４５は導電性金属（検査環境中で耐食性を持つもの）により構成される。第１電極４５は、例えば環状であり、例えば円管状の流路形成部材１７の外表面に対し例えば溶接等により固定される。なお、例えば円管状の第１電極４５の内壁１７ｂと同じく例えば円管状の流路形成部材１７の内壁１７ｂとが同一面になるように、第１電極４５の内壁１７ｂが流路形成部材１７の一部を構成するようにしてもよい。

第１電極４５は、図２において破線矢印で示す電気信号線を通じて、電源装置４１（図２では図示しない。図１参照）に接続される。電源装置４１については、図１を参照しながら後記する。

図３は、反応部１４における検査装置４０の設置部分１４ｂ（図１をあわせて参照）を拡大した図であり、図２とは異なる部分を示す図である。検査装置４０は、第２電極４６を備える。第２電極４６は、流路形成部材１７で形成された流体流路を流れる導電性の欠損検査液（後記する）と接触し、かつ、流路形成部材１７とは絶縁して配置されるものである。第２電極４６は、外側に張り出すことで拡管した流路形成部材１７の内部に配置される。これにより、流路形成部材１７の内部での原料流体等の流通時、流通抵抗の過度の増大を抑制できる。

第２電極４６は、流路形成部材１７の内壁１７ｂに対し、例えばゴム等の絶縁体４４を介して固定される。第２電極４６は導電性金属（例えば銅）により構成され、例えば平板状である。第２電極４６は、図３において破線矢印で示す電気信号線を通じて、測定装置４２（図２では図示しない。図１参照）に接続される。測定装置４２については、図１を参照しながら後記する。

図１に戻って、検査装置４０は、上記のように、反応部１４を構成する流路形成部材１７の内壁１７ｂでの不動態皮膜１７ａの欠損の有無を検査するものである。検査装置４０は、上記の第１電極４５及び第２電極４６のほか、電源装置４１及び測定装置４２を備える。

電源装置４１は、第１電極４５と第２電極４６との間へのパルス電圧の印加又はパルス電流の通電の何れかを行うものである。電源装置４１は、第１電極４５及び第２電極４６に対して破線で示す電気信号線により接続される。電源装置４１の駆動制御は、電気信号線等を介して接続された処理装置５０（後記する）により行われる。

印加するパルス電圧は、例えば最大で２Ｖである。通電するパルス電流は、例えば最大で１Ａである。パルス電圧又はパルス電流は、例えば１パルス毎に徐々に大きくできる。パルス電圧の印加時間又はパルス電流の通電時間（パルス幅）は、不動態皮膜１７ａ（図２、図３参照）の静電容量が十分に充電される時間とすることが好ましく、例えば、１０ミリ秒以上５０ミリ秒以下である。パルス同士の間隔は、不動態皮膜１７ａ（図２、図３参照）の静電容量が十分に放電される時間とすることが好ましく、例えば１秒以上１０秒以下である。

測定装置４２は、電源装置４１によるパルス電圧の印加により生じた応答電流、又はパルス電流の通電により生じた応答電圧の何れかの応答値を測定するものである。測定装置４２は、第１電極４５と第２電極４６との間で流れる電流、又は、第１電極４５と第２電極４６との間で生じる電圧のいずれかを測定可能な位置に設置される。測定装置４２は、例えば、電圧計又は電流計を含む。測定装置４２による測定値は、電気信号線等を介して接続された処理装置５０（後記する）に送信される。

検査装置４０による不動態皮膜１７ａの欠損検査は、後記する施工装置２０の設備を用いて行われる。そこで、説明の便宜上、まず施工装置２０の構成について説明し、ついで、検査装置４０による欠損検査の方法を説明する。

施工装置２０は、流路形成部材１７への不動態形成液の流通により、流路形成部材１７の内壁１７ｂに不動態皮膜１７ａを形成するものである。施工装置２０は、弁２５，２１と、タンク２２，２３と、ポンプ２４とを備える。タンク２３には、流路形成部材１７の内壁１７ｂへの不動態皮膜１７ａ形成時に使用される不動態形成液の原液が供給される。なお、詳細は後記するが、タンク２３には、不動態皮膜１７ａの欠損検査時に使用される欠損検査液の原液も、不動態形成液の原液とは別に供給される。タンク２３には、さらに、濃度調整用の用水（例えば上水等）が供給される。なお、タンク２３に供給される用水は、流路形成部材１７の内部置換用の用水としても使用される。

タンク２３では、供給された不動態形成液の原液が用水により希釈される。これにより、流路形成部材１７の内壁１７ｂに不動態皮膜１７ａを形成するための不動態形成液が生成する。タンク２３は導電率計（図示しない）を備え、導電率計の測定値により、用水による希釈率（即ち生成する不動態形成液の濃度）が制御される。

不動態形成液は、不動態皮膜１７ａを形成可能な溶液であれば任意であり、例えば硝酸、硫酸、クエン酸水溶液、アスコルビン酸水溶液等を含む。不動態形成液は、例えば、導電性を向上させる電解質（例えばホウ酸等）を含んでもよい。

施工装置２０による不動態皮膜１７ａの形成方法について説明する。生産装置１０の弁１１，１６，２１の閉弁後、タンク２３に、不動態形成液の原液及び濃度調整用の用水が供給される。これにより、タンク２３で不動態形成液が生成する。次いで、弁２５の開弁及びポンプ１２，２４の駆動により、流路形成部材１７（熱交換器１３及びタンク１５を含む）の内部に不動態形成液が流通する。不動態形成液は停止条件（後記する）を満たすまで循環し、これにより、流路形成部材１７の内壁１７ｂへの不動態皮膜１７ａの形成が行われる。不動態皮膜１７ａの形成後、流路形成部材１７に残存する不動態形成液は、弁２１を通じてタンク２２に移され、廃棄される。

次に、検査装置４０による欠損検査の方法を説明する。不動態形成時と同様にして、タンク２３に、欠損検査液の原液及び濃度調整用の用水が供給される。これにより、タンク２３において、欠損検査液が生成する。欠損検査液（及びその原液）は、導電性を有する液体であれば任意であり、例えば、人工的に調製した海水等である。欠損検査液は、上記不動態形成液が導電性を有するものであれば、導電性を有する不動態形成液と同じ組成のものでもよい。また、原料流体及び目的流体が導電性を有する場合には、目的流体の生産中に検査することもできる。また、不動態形成液の流通による、不動態皮膜１７ａの形成工程においても、予め不動態形成液が満たされた流路形成部材１７を検査装置４０で測定しておくことによるベース値の調整によって、検査することもできる。

欠損検査液は、ポンプ１２，２４の駆動により、流路形成部材１７の内部を流通する。欠損検査液が流路形成部材１７の内部に十分に満たされた後、ポンプ１２，２４の停止及び弁２５の閉弁により、流路形成部材１７の内部に欠損検査液が封入される。

次いで、上記検査装置４０の装置構成において説明したように、電源装置４１は、第１電極４５と第２電極４６との間へのパルス電圧の印加又はパルス電流の通電の何れかを行う。そして、測定装置４２は、電源装置４１によるパルス電圧の印加により生じた応答電流、又はパルス電流の通電により生じた応答電圧の何れかの応答値を測定する。測定された応答値は処理装置５０に入力され、処理装置５０は入力された応答値に基づき不動態皮膜１７ａの欠損の有無を判定し、欠損を検出する。

処理装置５０は、不動態皮膜１７ａの欠損を検出するとともに、欠損検出時に不動態皮膜１７ａの施工を行うものである。処理装置５０は、中央制御監視装置５０ａ及びインターネット５０ｂを介して、検査装置４０に接続される。また、図示はしないが、処理装置５０は、施工装置２０にも接続される。処理装置５０は、例えば遠隔地に設置される。処理装置５０について、図４を参照しながら説明する。

図４は、処理装置５０のブロック図である。図４では、図示の簡略化のために、中央制御監視装置５０ａ及びインターネット５０ｂは図示していない。処理装置５０は、検査開始部５１と、検出部５２と、形成開始判定部５３と、第１制御部５４と、形成停止判定部５５と、第２制御部５６とを備える。

検査開始部５１は、生産システム１００での目的流体（例えば飲料品等）の生産終了後、流路形成部材１７の不動態皮膜１７ａでの欠損検査の開始を指示するものである。具体的には、検査開始部５１は、検査装置４０及び欠損検査液を用いた施工装置２０の駆動開始により、欠損検査の開始を指示する。検査開始部５１は、例えば使用者による操作開始ボタン（図示しない）の押下、生産装置１０での目的流体の生産終了の検知等をトリガーとして、欠損検査を開始する。

検出部５２は、上記検査装置４０での検査結果に基づいて、流路形成部材１７の内壁１７ｂでの不動態皮膜１７ａの欠損を検出するものである。検出部５２は、傾き算出部５２ａと、第１欠損判定部５２ｂと、決定係数算出部５２ｃと、第２欠損判定部５２ｄとを備える。

傾き算出部５２ａは、測定装置４２で測定されたパルス電圧又はパルス電流に対する応答値のプロットについての近似直線の傾きを算出するものである。第１欠損判定部５２ｂは、傾き算出部５２ａにより算出された傾きの、不動態皮膜１７ａの電位が不動態域に存在することを示す基準値との比較により、不動態皮膜１７ａの欠損の有無を判定するものである。傾き算出部５２ａ及び第１欠損判定部５２ｂを備えることで、欠損の存在により変動する傾きを基準値と比較でき、欠損の有無を判定できる。具体的な判定方法について図５を参照しながら説明する。

図５は、応答値に基づく欠損検出方法を説明する図である。図５は、一例として、パルス電圧の印加により応答電流が測定された場合を挙げ、横軸には印加したパルス電圧値、縦軸には、応答値（応答電流）から算出される応答電荷が示される。図５には、一例として、黒塗りプロットの近似直線Ｌ１（決定係数（Ｒ^２値）≧第３基準値Ａ３）と、白抜きプロットの近似直線Ｌ２（決定係数（Ｒ^２値）＜第３基準値Ａ３）との２つの近似直線が図示される。傾き算出部５２ａは、近似直線Ｌ１，Ｌ２の傾きを算出する。

傾き算出部５２ａにより算出される傾きは、上記のように基準値と比較される。基準値は、傾きが下回ったときに不動態皮膜１７ａの厚さが所定厚さ以下と判定される第１基準値Ａ１と、傾きが上回ったときに不動態皮膜１７ａの腐食が発生していると判定される第２基準値Ａ２とを含む。

これらのうち、第１基準値Ａ１における「所定厚さ」は、例えば、不動態皮膜１７ａの通常の厚さよりも過度に薄くなっている（薄肉化）厚さである。具体的には、例えば流路形成部材１７の耐食性に大きな影響を及ぼす厚さであり、例えば２ｎｍ以下である。不動態皮膜１７ａの厚さが通常よりも過度に薄くなっているため、不動態皮膜１７ａに欠損が生じていると判定できる。不動態皮膜の厚さが所定厚さ以下、即ち薄すぎる場合、不動態皮膜１７ａの静電容量が小さすぎ十分に充電されない。このため、測定装置４２により測定される電流値が小さくなり、図５に示すグラフの傾きが小さくなる。そこで、この現象に基づく応答値の挙動に基づき、第１基準値Ａ１が設定される。

一方、第２基準値Ａ２については、不動態皮膜１７ａの厚さは、耐食性に大きな影響がない厚さ（例えば２ｎｍ以上、好ましくは５ｎｍ以上）になっている。しかし、不動態皮膜１７ａの腐食が生じる可能性がある。腐食発生により不動態皮膜１７ａには例えばルージュ等の錆が発生し、不動態皮膜１７ａには既に欠損が生じ始めている。そこで、腐食発生を検出することで、欠損を検出できる。不動態皮膜１７ａの腐食発生により、腐食電流が検出される。このため、測定装置４２により測定される電流値が大きくなり、図５に示すグラフの傾きが大きくなる。そこで、この現象に基づく応答値の挙動に基づき、第２基準値Ａ２が設定される。

図５に示す例では、近似直線Ｌ１，Ｌ２のいずれにおいても、傾きは第１基準値Ａ１以上第２基準値Ａ２以下になっている。従って、第１欠損判定部５２ｂは、近似直線Ｌ１に対応する黒プロット、及び、近似直線Ｌ２に対応する白プロットのいずれにおいても不動態皮膜１７ａの厚さは十分であり、かつ、腐食も発生しておらず、欠損は存在しないと判定する。

第１基準値Ａ１及び第２基準値Ａ２を含むことで、不動態皮膜１７ａの過度の薄膜化及び腐食発生に起因する欠損を検出できる。第１基準値Ａ１及び第２基準値Ａ２は、生産システム１００の設置後通常運転前に試運転を行い、試運転中に決定できる。また、第１基準値Ａ１及び第２基準値Ａ２は、生産システム１００を模した小型設備での実験によっても決定できる。

ここで、不動態皮膜１７ａの厚さは、通常は、流路形成部材１７での欠損検査液流れ方向にほぼ同じ（同じでもよい。以下同じ）厚さである。しかし、局所的に薄い部分がある場合、不動態皮膜１７ａの表面が粗い場合など、上記第１基準値Ａ１を超える傾きではあるものの、実際に欠損が生じたり将来の欠損発生の可能性が高かったりする場合がある。そこで、欠損の検出精度を向上するため、近似直線の決定係数（Ｒ^２値）に基づき、以下の判定が行われる。

上記図４に示す検出部５２は、さらに、決定係数算出部５２ｃと、第２欠損判定部５２ｄとを備える。決定係数算出部５２ｃは、図５に示す近似直線の決定係数を算出するものである。第２欠損判定部５２ｄは、決定係数算出部５２ｃにより算出された決定係数の、応答値の乱れの程度を示す第３基準値Ａ３との比較により、不動態皮膜１７ａの欠損の有無を判定するものである。決定係数算出部５２ｃ及び第２欠損判定部５２ｄを備えることで、欠損発生又は欠損発生可能性大に起因する応答値のばらつきを検出し、欠損を検出できる。

第３基準値Ａ３は、生産システム１００の設置後通常運転前に試運転を行い、試運転中に決定できる。また、第３基準値Ａ３は、生産システム１００を模した小型設備での実験によっても決定できる。

図５に示す例では、上記のように、近似直線Ｌ１，Ｌ２のいずれにおいても、傾きは第１基準値Ａ１以上第２基準値Ａ２以下になっている。従って、上記の第１欠損判定部５２ｂは、いずれにおいても欠損は存在しないと判定している。そして、近似直線Ｌ１の決定係数（Ｒ^２値）は第３基準値Ａ３以上であり、近似直線Ｌ１に対応するプロットのばらつきは少ないといえる。しかし、近似直線Ｌ２の決定係数（Ｒ^２値）は第３基準値Ａ３未満であり、近似直線Ｌ２に対応するプロットのばらつきが大きいといえる。従って、第２欠損判定部５２ｄは、近似直線Ｌ２に対応するプロットを取得した不動態皮膜１７ａでは、上記のように欠損発生又は欠損発生可能性大と判定し、欠損が検出される。

図４に戻って、形成開始判定部５３は、上記検出部５２によって不動態皮膜１７ａでの欠損が検出されたとき、流路形成部材１７の内壁１７ｂへの不動態皮膜１７ａの形成が必要と判定するものである。第１制御部５４は、形成開始判定部５３によって不動態皮膜１７ａの形成が必要と判定されたとき、施工装置２０（図１参照）を駆動させて流路形成部材１７の内壁１７ｂへの不動態皮膜１７ａの形成を行うものである。形成開始判定部５３及び第１制御部５４と、上記の検出部５２とを備えることで、不動態皮膜１７ａの欠損検出時に自動で欠損を修復できる。これにより、欠損の修復作業に伴う作業員の作業負担を軽減できる。

また、処理装置５０は、さらに、形成停止判定部５５及び第２制御部５６を備える。

形成停止判定部５５は、施工装置２０による不動態形成液の流通開始後、不動態形成液の流通停止条件を満たしたときに不動態形成液の流通停止と判定するものである。ここでいう流通停止条件は、不動態形成液の流通開始から所定時間経過時である第１流通停止条件を含む。第１流通停止条件を含むことで、流通開始からの経過時間という簡便な指標に基づき不動態形成液の流通を停止できる。なお、ここでいう所定時間とは、流路形成部材１７の長さ等によっても異なるため一概にはいえないが、例えば、不動態皮膜１７ａを形成しようとする内壁１７ｂに不動態形成液が接触してから１時間程度にすることができる。

また、別の実施形態では、不動態形成液が導電性を有し、流通停止条件は、不動態形成液の流通中の検査装置４０による不動態皮膜１７ａでの欠損の有無の検査中、検出部５２により欠損が検出されなくなった時である第２流通停止条件を含む。この場合においては、不動態形成液が導電性を有するため、導電性の欠損検査液を流通させる場合と同様にして、不動態液形成液を用いた欠損検出が行われる。従って、施工装置２０による不動態皮膜１７ａの形成中に検査装置４０による欠損検査を同時に行うことができる。

第２流通停止条件を含むことで、欠損の不存在（即ち修復）を確認してから不動態形成液の流通を停止できるため、施工装置２０による施工の信頼性を向上できる。なお、不動態皮膜１７ａの形成と欠陥検査とは、欠陥検査液を兼ねる不動態形成液を循環させながら行ってもよく、欠陥検査液を兼ねる不動態形成液を流路形成部材１７に封入することで行ってもよい。

第２制御部５６は、形成停止判定部５５による不動態形成液の流通停止の判定時に、流路形成部材１７で形成された流体流路への不動態形成液の流通を停止するように施工装置２０を制御するものである。第２制御部５６及び上記の形成停止判定部５５を備えることで、流通停止条件を満たしたときに不動態形成を自動で停止できる。

なお、不動態形成液の流通停止後には、再度、検査装置４０を用いた欠損検査を行うことができる。これにより、流路形成部材１７の内壁１７ｂに不動態皮膜１７ａが形成された（即ち欠損が発生していない）ことを確認できる。もし欠損が依然発生していれば、上記の説明と同様にして、再度、施工装置２０による不動態皮膜１７ａの形成を行うことができる。

なお、処理装置５０は、いずれも図示しないが、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、Ｉ／Ｆとを備える。そして、ＲＯＭに記録されたプログラムがＣＰＵによって実行されることで、処理装置５０が具現化される。同様に、中央制御監視装置５０ａも、いずれも図示しないが、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、Ｉ／Ｆとを備える。そして、ＲＯＭに記録されたプログラムがＣＰＵによって実行されることで、中央制御監視装置５０ａが具現化される。

図６は、第１実施形態に係る処理方法を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは、図１に示す生産システム１００において、図４に示す処理装置５０によって実行される。そこで、以下、図１、図４等を適宜参照しながら図６の説明を行う。

生産システム１００において、例えば飲料品等の生産が終了する。その後、検査開始部５１は、上記のように施工装置２０を介した欠損検査液の流路形成部材１７への封入を行う（ステップＳ１）。そして、検査開始部５１は、電源装置４１の駆動制御を行い、測定装置４２は応答値を測定する。測定された応答値は、傾き算出部５２ａ及び決定係数算出部５２ｃに入力される。傾き算出部５２ａにより算出された傾きは、第１欠損判定部５２ｂに入力される。また、決定係数算出部５２ｃにより算出された決定係数は、第２欠損判定部５２ｄに入力される。

第１欠損判定部５２ｂ及び第２欠損判定部５２ｄは、それぞれ、不動態皮膜１７ａの欠損の有無を判定する（ステップＳ２）。欠損有無の判定の結果、欠損が検出されなければ（Ｎｏ）、流路形成部材１７の内部が用水に置換され、制御が終了する。一方で、欠損が検出されれば（Ｙｅｓ）、形成開始判定部５３は、第１制御部５４を通じた施工装置２０の駆動制御により、不動態形成液の流路形成部材１７への流通を開始する（ステップＳ３）。これとともに、形成開始判定部５３は、不動態形成液の流通開始を形成停止判定部５５に送信する。

形成停止判定部５５は、流通停止条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ４）。判定は、例えば、５分おきに行うことができ、流通停止条件が満たされるまで繰り返される（Ｎｏ）。流通停止条件が満たされた場合（Ｙｅｓ）、形成停止判定部５５は、第２制御部５６を通じた施工装置２０の駆動制御により、不動態形成液の流路形成部材１７への流通を停止する（ステップＳ５）。

次いで、検査開始部５１による欠損検査液の封入、及び、検出部５２による欠損有無の判定が再度行われ（ステップＳ６、Ｓ７）、欠損が検出されなければ（Ｎｏ）、流路形成部材１７の内部が用水に置換され、制御が終了する。一方で、欠損が検出されれば（Ｙｅｓ）、上記のステップＳ３以降が再度繰り返される。

本実施形態の処理方法によれば、不動態皮膜１７ａの欠損検出時に自動で欠損を修復できる。これにより、欠損の修復作業に伴う作業員の作業負担を軽減できる。

なお、上記の例では、目的流体の生産終了後に欠損検査が行われた。ただし、原料流体又は目的流体の少なくとも一方が導電性であり、導電性を有する流体が流れる流路形成部材１７の不動態皮膜１７ａの欠損検査を行う場合、例えば、目的流体の生産中に欠損検査を行うこともできる。目的流体の生産中に不動態皮膜１７ａの欠損検査を行うことで、生産装置１０の運転停止に伴う利益減少を抑制できる。

図７は、第２実施形態に係る生産システム２００の系統図である。生産システム２００は、上記の生産システム１００の装置に加えて、流路形成部材１７の定置洗浄（ＣＩＰ洗浄）を行う洗浄装置６０を備える。なお、洗浄装置６０の装置構成は、図示の例では、使用する原液が異なること以外は施工装置２０の装置構成を兼ねる。

生産システム２００は、流路形成部材１７で形成された流体流路への導電性の洗浄液の流通により、流路形成部材１７の内壁１７ｂの洗浄を行う洗浄装置６０を備える。また、図示はしないが、処理装置５０は、洗浄装置６０の駆動により流路形成部材１７のＣＩＰ洗浄を行う洗浄実行部を備える。

流路形成部材１７の洗浄は、上記不動態形成液に代えて洗浄液を使用すること以外は、不動態皮膜１７ａの形成と同じ方法により行うことができる。導電性の洗浄液は、特に制限されないが、例えば強アルカリ（水酸化ナトリウム水溶液等）であって、必要に応じて電解質を添加したものである。ただし、電解質添加により導電性を付与した強酸（例えば硝酸）を使用することで、不動態形成液、欠損検査液、及び洗浄液の全てを兼ねることもできる。

洗浄液は、洗浄液の原液として、洗浄時にタンク２３に供給される。供給された洗浄液の原液は用水により希釈され、洗浄液がタンク２３に生成する。洗浄液は、ポンプ１２，２４の駆動により、流路形成部材１７の内部に封入される。

図８は、第２実施形態に係る処理方法を示すフローチャートである。図８に示すフローチャートは、図７に示す生産システム２００において、図４に示す処理装置５０（ただし図示しない洗浄実行部を備える）によって実行される。

生産システム２００において、例えば飲料品等の生産が終了する。その後、洗浄実行部は、流路形成部材１７のＣＩＰ洗浄を行う（ステップＳ８）。具体的には、洗浄実行部（図示しない。上記の処理装置５０に備えられる）は、タンク２３への洗浄液原液及び用水の供給により、タンク２３において導電性の洗浄液が生成する。洗浄実行部は、ポンプ１２，２４の駆動等により洗浄液を流路形成部材１７の内部に封入する。これにより、流路形成部材１７の内壁１７ｂに付着した汚れが剥がれ、洗浄液に移行する。

ここで、洗浄液は、上記のように導電性を有する。従って、生産システム２００では、導電性の洗浄液は、生産システム１００において説明した導電性の欠損検査液を兼ねる。そこで、洗浄実行部による洗浄中、検査開始部５１は検査装置４０の駆動により、不動態皮膜１７ａの欠損検査を開始する。そして、検出部５２は、洗浄液による洗浄中に、流路形成部材１７の内壁１７ｂでの不動態皮膜１７ａの欠損を検出する（ステップＳ２）。

欠損が検出されれば（Ｙｅｓ）、洗浄を終えるか否かが判定される（ステップＳ９）。洗浄終了と判定される指標は、例えば、流路形成部材１７全域への洗浄液の封入後、所定時間経過等である。洗浄終了判定前までは（Ｎｏ。例えば所定時間経過前）、ステップＳ９が繰り返される。一方で、洗浄終了が判定されれば（Ｙｅｓ）、洗浄実行部は、封入した洗浄液を廃液としてタンク２２に流す。次いで、上記の生産システム１００と同様にして、不動態皮膜１７ａの形成及び欠損の再検査が行われる（ステップＳ３～Ｓ７）。

また、上記ステップＳ２において欠損が検出されなければ（Ｎｏ）、上記ステップＳ９と同様にして洗浄を終えるか否かが判定される（ステップＳ１０）。洗浄終了判定により（Ｙｅｓ）、洗浄実行部は、封入した洗浄液を廃液としてタンク２２に流す。次いで、流路形成部材１７の内部が用水で置換される。

以上の生産システム２００によれば、流路形成部材１７の洗浄中に不動態皮膜１７ａの欠損検査を行うことができる。これにより、生産システム２００での生産時間以外の時間であるメンテナンス時間を短縮できる。

１０生産装置
１００生産システム
１１弁
１２ポンプ
１３熱交換器
１４反応部
１４ａ設置部分
１４ｂ設置部分
１５タンク
１６弁
１７流路形成部材
１７ａ不動態皮膜
１７ｂ内壁
１８タンク
２０施工装置
２００生産システム
２１弁
２２タンク
２３タンク
２４ポンプ
２５弁
４０検査装置
４１電源装置
４２測定装置
４４絶縁体
４５第１電極
４６第２電極
５０処理装置
５０ａ中央制御監視装置
５０ｂインターネット
５１検査開始部
５２検出部
５２ａ傾き算出部
５２ｂ第１欠損判定部
５２ｃ決定係数算出部
５２ｄ第２欠損判定部
５３形成開始判定部
５４第１制御部
５５形成停止判定部
５６第２制御部
６０洗浄装置
Ａ１第１基準値
Ａ２第２基準値
Ａ３第３基準値

Claims

流体流路を形成する不動態形成金属製の流路形成部材の内壁に形成された不動態皮膜の欠損の有無を検査する検査装置での検査結果に基づいて、前記内壁での前記不動態皮膜の欠損を検出する検出部と、
前記検出部によって前記欠損が検出されたとき、前記内壁への前記不動態皮膜の形成が必要と判定する形成開始判定部と、
前記形成開始判定部によって前記不動態皮膜の形成が必要と判定されたとき、前記流路形成部材への不動態形成液の流通により前記流路形成部材の内壁に不動態皮膜を形成する施工装置を駆動させて、前記内壁への前記不動態皮膜の形成を行う第１制御部と、
前記不動態形成液の流通開始後、前記不動態形成液の流通停止条件を満たしたときに前記不動態形成液の流通停止と判定する形成停止判定部と、
前記形成停止判定部による不動態形成液の流通停止の判定時に、前記流路形成部材で形成された前記流体流路への前記不動態形成液の流通を停止するように前記施工装置を制御する第２制御部と、を備える
処理装置。
前記流通停止条件は、前記不動態形成液の流通開始から所定時間経過時である第１流通停止条件を含む
請求項１に記載の処理装置。
前記不動態形成液は導電性を有し、
前記流通停止条件は、前記不動態形成液の流通中の前記検査装置による前記欠損の有無の検査中、前記検出部により前記欠損が検出されなくなった時である第２流通停止条件を含む
請求項１又は２に記載の処理装置。
流体流路を形成する不動態形成金属製の流路形成部材への不動態形成液の流通により、前記流路形成部材の内壁に不動態皮膜を形成する施工装置と、
前記内壁での前記不動態皮膜の欠損の有無を検査する検査装置と、
処理装置と、を備え、
前記処理装置は、
前記検査装置での検査結果に基づいて前記内壁での前記不動態皮膜の欠損を検出する検出部と、
前記検出部によって前記欠損が検出されたとき、前記内壁への前記不動態皮膜の形成が必要と判定する形成開始判定部と、
前記形成開始判定部によって前記不動態皮膜の形成が必要と判定されたとき、前記施工装置の駆動により前記内壁への前記不動態皮膜の形成を行う第１制御部と、
前記不動態形成液の流通開始後、前記不動態形成液の流通停止条件を満たしたときに前記不動態形成液の流通停止と判定する形成停止判定部と、
前記形成停止判定部による不動態形成液の流通停止の判定時に、前記流路形成部材で形成された前記流体流路への前記不動態形成液の流通を停止するように前記施工装置を制御する第２制御部と、を備える
処理システム。
前記検査装置は、前記内壁での前記不動態皮膜の欠損の有無を非破壊で検査する非破壊検査装置を含む
請求項４に記載の処理システム。
前記検査装置は、
前記流路形成部材に接続される第１電極と、
前記流路形成部材で形成された前記流体流路を流れる導電性の欠損検査液と接触し、かつ、前記流路形成部材とは絶縁して配置される第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間へのパルス電圧の印加又はパルス電流の通電の何れかを行う電源装置と、
前記パルス電圧の印加により生じた応答電流、又は前記パルス電流の通電により生じた応答電圧の何れかの応答値を測定する測定装置と、を備える
請求項４又は５に記載の処理システム。
前記検出部は、
前記パルス電圧又は前記パルス電流に対する応答値のプロットについての近似直線の傾きを算出する傾き算出部と、
前記傾き算出部により算出された傾きの、前記不動態皮膜の電位が不動態域に存在することを示す基準値との比較により、前記不動態皮膜の欠損の有無を判定する第１欠損判定部と、を備える
請求項６に記載の処理システム。
前記基準値は、
前記傾きが下回ったときに前記不動態皮膜の厚さが所定厚さ以下と判定される第１基準値と、
前記傾きが上回ったときに前記不動態皮膜の腐食が発生していると判定される第２基準値とを含む
請求項７に記載の処理システム。
前記検出部は、
前記近似直線の決定係数を算出する決定係数算出部と、
前記決定係数算出部により算出された前記決定係数の、前記応答値の乱れの程度を示す第３基準値との比較により、前記不動態皮膜の欠損の有無を判定する第２欠損判定部とを備える
請求項７又は８に記載の処理システム。
前記流路形成部材は、配管、タンク、又はポンプのうちの少なくとも１種を含む
請求項４～９の何れか１項に記載の処理システム。
原料流体を用いて目的流体を生産する生産装置と、
前記原料流体又は前記目的流体のうちの少なくとも一方が流れる流体流路を形成する不動態形成金属製の流路形成部材への不動態形成液の流通により、前記流路形成部材の内壁に不動態皮膜を形成する施工装置と、
前記内壁での前記不動態皮膜の欠損の有無を検査する検査装置と、
処理装置と、を備え、
前記処理装置は、
前記検査装置での検査結果に基づいて前記内壁での前記不動態皮膜の欠損を検出する検出部と、
前記検出部によって前記欠損が検出されたとき、前記内壁への前記不動態皮膜の形成が必要と判定する形成開始判定部と、
前記形成開始判定部によって前記不動態皮膜の形成が必要と判定されたとき、前記施工装置の駆動により前記内壁への前記不動態皮膜の形成を行う第１制御部と、
前記不動態形成液の流通開始後、前記不動態形成液の流通停止条件を満たしたときに前記不動態形成液の流通停止と判定する形成停止判定部と、
前記形成停止判定部による不動態形成液の流通停止の判定時に、前記流路形成部材で形成された前記流体流路への前記不動態形成液の流通を停止するように前記施工装置を制御する第２制御部と、を備える
生産システム。
前記流路形成部材で形成された前記流体流路への導電性の洗浄液の流通により、前記内壁の洗浄を行う洗浄装置を備え、
前記検出部は、前記洗浄液による洗浄中に、前記内壁での前記不動態皮膜の欠損を検出
する
請求項１１に記載の生産システム。