JP2002340723A

JP2002340723A - ガス漏洩検知方法

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Publication number: JP2002340723A
Application number: JP2001148710A
Authority: JP
Inventors: Reppei Uematsu; 烈平植松; Mitsuo Nanba; 三男難波; Hiroshi Takeda; 博竹田; Koichi Sato; 功一佐藤; Hiroyoshi Hayashi; 弘能林; Keiichi Tsuboi; 桂一坪井
Original assignee: High Pressure Gas Safety Institute of Japan
Current assignee: High Pressure Gas Safety Institute of Japan
Priority date: 2001-05-18
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2002-11-27
Anticipated expiration: 2021-05-18
Also published as: JP4524772B2

Abstract

(57)【要約】【課題】１本の音響センサを使用してガス配管の漏洩
位置の特定に必要な音響センサの数を割り出すことので
きる相関式漏洩検知方法を提供する。【解決手段】ガス配管の所定位置に音響センサＭを１
つ配置し、当該音響センサＭにより取り込まれた検知信
号を漏洩の無い場合の波形スペクトルと比較し、漏洩が
検知された場合には、第１ピーク値の検知信号と該第１
ピーク値の検知信号より遅れて検出された第２ピーク値
の検知信号との時間差の情報および前記第２ピーク値の
検知信号の大きさの情報に基づいて、相関法により漏洩
位置を検知することのできる音響センサの数を１又は２
に特定することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス配管系におい
て発生するガスの漏洩と漏洩位置を検知するガス漏洩検
知方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】埋設配管は、集会住宅、学校、病院など
ＬＰガスを比較的多く消費する大規模施設に多い。これ
までの調査においては、設置後２０年程度経過したもの
に腐食や劣化によるガス漏れ事故が多く見られるが、漏
洩検知の至難さから、マイコンメータなどの漏洩検知機
能付き安全装置を利用した点検管理が法的に義務付けら
れている。しかし、埋設配管を有する大規模施設では、
配管距離も長いため、漏洩が発生すると漏洩箇所の特定
作業などに多大な時間を要し、復旧までにライフライン
であるガスを長時間停止することとなる。このため、特
に埋設配管を有する設備において、非掘削の状態で埋設
配管からの漏洩の有無が短時間で検査でき、かつ漏洩が
発生した場合には、併せて漏洩位置の特定が可能なガス
漏洩検知方法の開発が求められていた。

【０００３】このようなＬＰガス配管系において、埋設
配管などから漏洩しているガスを地上から間接的に検査
する方法として、ＬＰガス配管にマイクロホンなどの音
響センサ（以下センサという）を挿入し、配管からのガ
ス漏洩音を計測し、相関法によって漏洩位置を特定する
相関式ガス漏洩検知方法が注目されている。

【０００４】相関式ガス漏洩検知方法は、ＬＰガス配管
内を伝播するガス漏洩音を音響センサで検知し、センサ
の出力信号の相関性を求め相関値の大小に基づいてガス
漏洩の有無を判断し、かつ、最大相関値の発生時期から
ガス漏洩位置を検知する。この方法では、配管にセンサ
を取付けることができる箇所さえがあれば、非掘削の状
態で埋設配管などの漏洩位置を短時問かつ比較的精度よ
く特定できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の音
響センサを利用した相関式ガス漏洩検知方法は、漏洩点
を中心としてその両端に音響センサを取付け各音響セン
サ間の出力信号の相互相関性を計算する方法であり、長
距離配管（最大１００ｍ程度）でも比較的精度良く特定
が行えるが、精密な計測には２本の音響センサが必要と
なる。また、既存の配管系では音響センサを挿入するこ
とができる部位が少なく、場合によっては音響センサが
２本も取付けられないことがある。

【０００６】発明者らは、１本の音響センサを使用して
埋設配管のガス漏洩位置を特定できる簡便な相関式ガス
漏洩検知方法の開発を進めてきたが、１本の音響センサ
での検知方法では、計測する配管設備内に発生した漏洩
音が反射して戻ってくる部位（これを以下音響反射端と
いう）があれぱこれを利用することにより１本のセンサ
だけで２本方式と同様、直接のガス漏洩音と反射音の２
種類の音を検知することによりガス漏洩位置を特定でき
る。このため、計測区間の配管設備内に一端が閉塞され
た音響反射端が必要である。しかも音響センサの位置か
らガス漏洩位置までの距離が長すぎたり、また、ガス漏
洩の状態が微妙で音が小さい場合には、音響反射端の位
置の特定が困難なため、埋設配管のガス漏洩位置が特定
できないことがある。

【０００７】そこで、本発明は、ガス配管系に１本の音
響センサを配置し、音響センサの位置からガス漏洩位置
までの距離や、ガス漏洩音の状態によって、１本の音響
センサでガス漏洩位置を特定できる場合には、そのまま
１本の音響センサでガス漏洩位置を特定し、１本の音響
センサでガス漏洩位置を特定できない場合には、さらに
もう１本の音響センサを追加して、２本の音響センサで
ガス漏洩位置を特定するようにしたガス漏洩検知方法を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】ガス配管系からガスが漏
洩する際のガス漏洩音を音響センサを利用して相関法に
よりガス漏洩位置を検知するガス漏洩検知方法であっ
て、検査区間のガス配管の所定位置に音響センサを１つ
配置し、当該音響センサにより取り込まれた検知信号を
バンドパスフィルタを通過させてガス漏洩音の周波数帯
域に対応した信号を弁別し、該バンドパスフィルタを通
過した検知信号をガス漏洩の無い場合の波形スペクトル
と比較し、両者の相違からガス漏洩が検知された場合に
は、第１ピーク値の検知信号と該第１ピーク値の検知信
号より遅れて検出された第２ピーク値の検知信号との時
間差の情報および前記第２ピーク値の検知信号の大きさ
の情報に基づいて、相関法によりガス漏洩位置を検知す
ることのできる音響センサの数を１又は２に特定するよ
うにした。

【０００９】このガス漏洩検知方法によれば、比較的配
管距離が短く音響センサ１本の検知方法でも十分にガス
漏洩位置の特定が可能なＬＰガス配管設備系には音響セ
ンサ１本で間に合わせることができ、また、ガス漏洩の
状態が微妙で音が小さい場合や、長距離配管（最大１０
０ｍ程度）には音響センサ２本の検知方法で比較的精度
良くガス漏洩位置の特定が行える。

【００１０】したがって、計測区間内の配管距離を計測
するなどして、配管設備内の音響反射端の存在を特定
し、必要な音響センサ数を割り出すことにより、配管設
備の規模に応じた最適な音響センサ数で簡便にかつ確実
にガス漏洩位置の特定が行えるものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係るガス漏洩検知
方法を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に
係る音響センサ１本での相関式ガス漏洩検知方法の実施
の形態を示す概略図、図２は図１の実施の形態における
マイクロホンＭの出力波形図で、（ａ）はガス漏洩が発
生していない状態のマイクロホンＭの出力波形図、
（ｂ）は分岐管をハンマーで叩く等して仮音響信号を発
生させた状態のマイクロホンＭの出力波形図である。

【００１２】図１において、ガス配管の本管１はＬＰガ
ス、都市ガス等のガス供給源に繋がるガス配管系に接続
されているが、この実施の形態ではガス配管系に接続さ
れる側の端部を途中から図示している。そして、ガス配
管系の途中から図示したガス配管の本管１には、第１の
分岐点に分岐管２が本管１から分岐して設けられてい
る。

【００１３】ガス配管の本管１には、第１の分岐点より
さらに延長した位置に第２の分岐点があり、この第２の
分岐点には分岐管３が本管１から分岐して設けられてい
る。本管１は分岐管３よりもさらに延長した位置で端部
が閉塞され、この端部が音響反射端４として機能するよ
うに構成されている。

【００１４】以上の構成において、本発明に係るガス漏
洩検知方法を図３に示すフロチャートの手順にしたがっ
て説明する。先ず、ステップ１として分岐管２の先端に
音響センサとして機能するマイクロホンＭを取付ける。
そして、ステップ２としてガス配管の管内音をマイクロ
ホンＭで収集する。この場合、マイクロホンＭには、マ
イクエレメントにより取り込まれた検知信号からガス漏
洩音の周波数帯域に対応した信号を弁別して通過させる
バンドパスフィルタが内蔵されている。

【００１５】次にステップ３で分岐管２の先端にマイク
ロホンＭを取付けた後、ガス漏洩の無い時期に、ガス圧
を比較的高くした状態で図２の（ａ）に示すような波形
の検知信号を取り出す。こうしてガス漏洩の無い場合の
検知信号のデータ（波形スペクトル）は測定後に（基本
の波形スペクトルとして）保存される。この場合、ガス
漏洩の無い場合の検知信号のデータ（基本の波形スペク
トル）に基づいてガスの漏洩が存在すると判断するため
の閾値を予め設定しておく。次にステップ４としてガス
漏洩検知作業により計測されたマイクロホンＭから出力
される検知信号とガス漏洩の無い場合の波形スペクトル
と比較する。ガス漏洩検知作業により計測されたマイク
ロホンＭから出力される検知信号の波形スペクトルが、
閾値と同じ大きさか許容値（ガス漏洩が無いと判断され
る許容値）以内であればガス漏洩が無いと判断しガス漏
洩検知作業は終了する。

【００１６】ステップ４でマイクロホンＭから出力され
る検知信号の波形スペクトルがガス漏洩の無い場合の波
形スペクトルの閾値より大きい場合には、ガスの漏洩が
存在すると判断して、ステップ５を実行し、分岐管３を
ハンマーで叩く等して仮音響信号を発生させて音響反射
端の有無を確認する。この場合、分岐管３は仮音源Ａと
して機能する。

【００１７】次にステップ６としてガス配管の管内音
（仮音響信号）をマイクロホンＭで収集する。そしてス
テップ７として、演算装置２０では、マイクロホンＭか
ら出力される検知信号（仮音響信号）に基づいて音響反
射端４までの距離を計算による特定が行われる。このス
テップ７の実行により、音響反射端４までの距離を特定
する方法について説明する。マイクロホンＭから音響反
射端４までの距離をＬとし、配管内の音速をＣとする。
また、マイクロホンＭから仮音源Ａまでの距離をｄとす
れば、直接音がマイクロホンＭに到達する時間ｔ１は、

【数１】反射音がマイクロホンＭに到達する時間ｔ２は、

【数２】直接音と反射音がマイクロホンＭに到達する時間差ｔ３
は、

【数３】このの式から、マイクロホンＭから音響反射端４まで
の距離Ｌは、

【数４】で計算される。

【００１８】一方、マイクロホンＭにはガス漏洩音の周
波数帯域に対応した信号を弁別するバンドパスフィルタ
が内蔵されているので、バンドパスフィルタを通過して
ガス漏洩音の周波数帯域に対応した信号が弁別されてマ
イクロホンＭから取り出されるから、ｄとＣが既知であ
れば、ｔ３は図２の（ｂ）に示したマイクロホンＭで採
取した実測値の波形図から求めることでＬが計算でき
る。

【００１９】［音響反射端までの距離を求める計算例］
ガス配管の例として、マイクロホンＭから仮音源Ａまで
の距離ｄを１０．９ｍ、配管内の音速Ｃを２５０ｍ／ｓ
として、マイクロホンＭから音響反射端４までの距離Ｌ
を求める計算例について説明する。直接音がマイクロホ
ンＭに到達する時間ｔ１は、

【数５】反射音がマイクロホンＭに到達する時間ｔ２は、

【数６】上記のｔ１、ｔ２の値は図２の音響データで示したマイ
クロホンＭで採取した実測値の波形図から求めることも
できる。直接音と反射音がマイクロホンＭに到達する時
間差ｔ３は、

【数７】このの式から、マイクロホンＭから音響反射端４まで
の距離Ｌは、

【数８】で計算される。マイクロホンＭで採取した実測値の波形
図からｔ３＝０．０３８が得られ、の式に代入して

【数９】が得られ、音響反射端４までの距離Ｌは、１５．６５ｍ
であることがわかる。

【００２０】演算装置２０では、ステップ７の実行によ
り、計算した音響反射端までの距離があらかじめ設定し
た数値よりも大きい場合には、音響反射端までの距離が
遠すぎて音響センサ（マイクロホンＭ）１本での計測は
不可能と判断する。また、マイクロホンＭから出力され
る検知信号の波形スペクトルで第１ピーク値の検知信号
が検出された後で、第１ピーク値の検知信号より遅れて
第２ピーク値の検知信号検出されない場合には音響反射
端が存在せず、音響センサ（マイクロホン）１本での計
測は不可能と判断する。このような場合には、ステップ
８を実行し、他端にもう１本、第２音響センサ（マイク
ロホン）を追加して取り付ける指示が表示される。この
演算装置２０の指示に従って、ステップ９が実行され、
他端にもう１本、第２音響センサ（マイクロホン）が追
加して取り付けられる。

【００２１】また、演算装置２０では、ステップ７の実
行により、音響反射端までの距離が音響センサ（マイク
ロホンＭ）１本での計測が可能と判断される距離である
場合には、ステップ１０を実行し、マイクロホンＭから
出力される検知信号の波形スペクトルで第１ピーク値の
検知信号が検出された時間と、第１ピーク値の検知信号
より遅れて第２ピーク値の検知信号が検出された時間に
基づいてガス漏洩位置を計算し、ガス漏洩位置の特定を
行う。

【００２２】次に演算装置２０内で、ステップ１０の実
行により、ガス漏洩位置を特定する手法について説明す
る。［ガス漏洩位置の計算例］いま、配管長（マイクロホン
Ｍから音響反射端４までの距離Ｌ）が既知でマイクロホ
ンＭからＲの位置にガス漏洩があるとする。すると、直
接音がマイクロホンＭに到達するまでの時間Δｔ１は、
音遠をＣとすると次のようになる。

【数１０】反射音がセンサに到達するまでの時間Δｔ２は次のよう
になる．

【数１１】従って、次の式で示される時問遅れΔｔ３で反射音のピ
ークが生じる。

【数１２】ガス漏洩位置は式（３〉を変形して、次式で示される位
置となる。

【数１３】

【００２３】ここで、配管長Ｌが２１．６ｍの実験設備
でガス漏洩検知を行ったときに、マイクロホンＭで採取
した実測値の波形図からｔ３＝０．０２３秒の点で反射
音のピークが生じたとする。音遠Ｃを２５０ｍ／ｓとす
ると（４）の式から、ガス漏洩点Ｒは次のようになる。

【数１４】

【００２４】以上のようにガス漏洩の有無によりマイク
ロホンＭで採取した管内音の波形スペクトルに明らかな
有意差が見られるため、ガス漏洩時と定常状態のそれぞ
れの波形スペクトルを比較することによって、ガス漏洩
の有無を特定することが可能となる。そして、１つの音
響センサ（マイクロホン）を使用してのガス漏洩検知方
法では、音響センサの取り付け箇所が少なく操作性が簡
単な反面、計測原理上、音響反射端が必要不可欠であ
り、その特定に困難性があったが、配管距離の計測を音
響反射端の特定に利用することにより、ガス漏洩位置の
特定に必要な最適な音響センサ（マイクロホン）の数を
簡単に判別可能であり、配管図面が不備な場合でも配管
設備の規模に応じた最適なガス漏洩位置の特定が簡便に
行えるものである。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明のガス漏洩検
知方法によれば、比較的配管距離が短く音響センサ１本
の検知方法でも十分にガス漏洩位置の特定が可能なＬＰ
ガス配管設備系には音響センサ１本で間に合わせること
ができ、また、ガス漏洩の状態が微妙で音が小さい場合
や、長距離配管（最大１００ｍ程度）には音響センサ２
本の検知方法で比較的精度良くガス漏洩位置の特定が行
えるものである。したがって、計測区間内の配管距離を
計測するなどして、配管設備内の音響反射端の存在を特
定し、必要な音響センサ数を割り出すことにより、配管
設備の規模に応じた最適な音響センサ数で簡便にかつ確
実にガス漏洩位置の特定が行える等、極めて実用的なも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る相関式ガス漏洩検知方法の実施の
形態を示す概略図である。

【図２】（ａ）は図１の実施の形態においてガス漏洩が
発生していない状態のマイクロホンＭの出力波形図であ
る。（ｂ）は図１の実施の形態において分岐管をハンマ
ーで叩く等して仮音響信号を発生させた状態のマイクロ
ホンＭの出力波形図である。

【図３】本発明に係るガス漏洩検知方法の実行手順を示
すフロチャートである。

【符号の説明】

１ガス配管の本管２分岐管３分岐管４音響反射端２０演算装置Ａ仮音源Ｍマイクロホン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹田博岡山県玉野市玉３丁目１番１号三井造船株式会社玉野事業所内 (72)発明者佐藤功一岡山県玉野市玉３丁目１番１号三井造船株式会社玉野事業所内 (72)発明者林弘能岡山県玉野市玉３丁目１番１号三井造船株式会社玉野事業所内 (72)発明者坪井桂一岡山県玉野市玉３丁目１番１号三井造船株式会社玉野事業所内Ｆターム(参考） 2G064 AA01 AB16 AB24 BD02 CC06 CC13 CC42 CC47 CC52 2G067 AA14 BB22 CC04 DD13 EE03 EE06 EE08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス配管系からガスが漏洩する際のガス
漏洩音を音響センサを利用して相関法により漏洩位置を
検知する漏洩検知方法であって、検査区間のガス配管の所定位置に音響センサを１つ配置
し、当該音響センサにより取り込まれた検知信号をバン
ドパスフィルタを通過させてガス漏洩音の周波数帯域に
対応した信号を弁別し、該バンドパスフィルタを通過し
た検知信号を漏洩の無い場合の波形スペクトルと比較
し、両者の相違から漏洩が検知された場合には、第１ピ
ーク値の検知信号と該第１ピーク値の検知信号より遅れ
て検出された第２ピーク値の検知信号との時間差の情報
および前記第２ピーク値の検知信号の大きさの情報に基
づいて、相関法により漏洩位置を検知することのできる
音響センサの数を１又は２に特定することを特徴とする
ガス漏洩検知方法。