JP2003130752A - ガス漏れ検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コンバインドプラントのように複数のガスを扱
う設備に好適な、複数種類のガスのガス漏れを検知でき
るガス漏れ検知装置を提供する。 【解決手段】監視対象領域に赤外線を照射する赤外線射
出部１１、１２と、赤外線射出部で赤外線が照射された
監視対象領域を撮影する赤外線カメラ１０と、赤外線カ
メラで撮影することにより得られた画像中に赤外線射出
部で照射された赤外線の像が存在するかどうかに基づき
低温ガスのガス漏れを検知し且つ監視対象領域から発生
される赤外線による像が存在するかどうかに基づき高温
ガスのガス漏れを検知する制御部２１、とを備えてい
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、ガス漏れ検知装置
に関し、特に複数の種類のガスの漏れの有無を検知する
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガス漏れを事前に検知して事故を
防止するためのガス漏れ検知装置が知られている。この
ガス漏れ検知装置は、検知の対象である検知対象ガスに
反応して警報を発生するように構成されており、ガス漏
れが発生する可能性のある箇所に設置される。

【０００３】しかしながら、このような従来のガス漏れ
検知装置をプラントのように大規模な設備に採用する場
合、ガス漏れ検知装置の数が少ないと、ある程度ガスが
充満しなければガス漏れを検知できない。従って、早期
にガス漏れを検知するためには多数の箇所にガス漏れ検
知装置を設置する必要があり、ガス漏れ検知装置自体の
コストや保守のためのコストが増大する。特に、検知対
象ガスの種類が増加すれば、その種類に対応した複数種
類のガス漏れ検知装置を配置する必要があるのでコスト
の増大は著しい。また、このようなガス漏れ検知装置
は、空気の流れが速い場所では検知感度が低下するとい
った問題もある。

【０００４】上記問題の幾つかを解消するためのガス漏
れ検知装置として、例えば、特開平５−９９７７８号公
報は「ガス漏れ監視装置」を開示している。このガス漏
れ監視装置は、ガス漏れ監視対象領域に向けて被検出ガ
スに吸収される波長の赤外線を照射する赤外線照射手段
と、ガス漏れ監視対象領域の背景から放射又は反射され
た赤外線を検出する赤外線検出手段と、この赤外線検出
手段の検出結果に基づき被検出ガスに吸収される波長の
赤外線の強度からガス漏れの有無を判別するガス漏れ判
別手段と、このガス漏れ判別手段によりガス漏れである
ことが判別された場合に、赤外線照射手段を作動させる
赤外線照射制御手段とを備えている。この構成により、
赤外線照射手段を作動させる必要がないので、低消費電
力で、且つ、長寿命のガス漏れ監視装置を提供できる。

【０００５】また、特開平９−３３３５４号公報は、設
備の温度異常をオンラインで検知する「温度異常検知装
置」を開示している。この温度異常検知装置は、検査対
象物を撮影する赤外線カメラと、この赤外線カメラから
出力されるの赤外線画像を取り込み保持する画像取込回
路と、この画像取込回路から出力される画像の位置を補
正をすると共に、この画像に基づき異常を検知する画像
処理手段と、この画像処理手段からの出力に基づき異常
状態を表示する表示回路とを備えている。この温度異常
検知装置によれば、検査対象物体の振動による影響を除
去できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術では以下のような不具合が存在する。即
ち、特開平５−９９７７８号公報に開示されたガス漏れ
監視装置は、特定種類のガスのガス漏れを検知するのみ
であるので、コンバインドプラントのように複数種類の
ガスを取り扱う設備には適用できない。

【０００７】また、特開平９−３３３５４号公報に開示
された温度異常検知装置は、高温部分から発生される赤
外線による像を赤外線カメラで撮影し、得られた像を分
析することによりガス漏れを検知しているので、高温ガ
スのガス漏れは検知できるが、赤外線を発生しない常温
ガスや低温ガスのガス漏れは検知できない。

【０００８】本発明は、上記のような従来の問題を解消
するためになされたもので、その目的は、コンバインド
プラントのように複数のガスを扱う設備に好適な、複数
種類のガスの漏れを検知できるガス漏れ検知装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るガス漏れ検知装置は、監視対象領域に
向けて赤外線を射出する赤外線射出部と、前記赤外線射
出部から射出された赤外線が照射された監視対象領域を
撮影する赤外線カメラと、前記赤外線カメラで撮影され
た画像中に前記赤外線射出部から射出された赤外線によ
る像及び前記監視対象領域から発生された赤外線による
像の少なくとも１つが存在するかどうかに基づきガス漏
れの有無を検知する制御部、とを備えている。

【００１０】このガス漏れ検知装置によれば、監視対象
領域に照射された赤外線は被照射物により吸収されて赤
外線カメラで撮影された画像には写らないという赤外線
の性質を利用してガス漏れの有無を検知すると共に、高
温ガスはそれ自体が赤外線を発生するので赤外線カメラ
で撮影された像に、赤外線による像が存在するかどうか
を判断して高温ガスのガス漏れを検知する。従って、コ
ンバインドプランのように複数のガスを取り扱う設備に
おいても、１台のガス漏れ検知装置で複数種類のガスの
ガス漏れを検知できる。

【００１１】このガス漏れ検知装置は、ガスの温度を検
出する温度検出部、を更に備え、前記制御部は、前記温
度検出部で検出された温度に基づいて、前記赤外線カメ
ラで撮影された画像中に存在する前記監視対象領域から
発生された赤外線による像が、何れの種類のガスに基づ
く像であるかを判断するように構成できる。

【００１２】この構成によれば、赤外線カメラで撮影す
ることにより得られた画像中に存在する監視対象領域の
像から求められた温度と、温度検出部で検出された温度
とを照合することにより漏れ出したガスの種類を特定で
きるので、ガス漏れ検知の精度を向上させることができ
る。なお、コンバインドプラントのような設備で使用さ
れるガスの種類及びその温度は予め決められているの
で、赤外線カメラで撮影することにより得られた画像中
に存在する監視対象領域の像から求められた温度を予め
定められた温度と照合することにより漏れ出したガスの
種類と特性するように構成することもできる。

【００１３】また、このガス漏れ検知装置における前記
赤外線カメラは、コンバインドプラントの全ての監視対
象領域を見渡せる位置に設置されるように構成できる。
この構成によれば、赤外線カメラを例えば、コンバイン
ドプラントの建屋の高所や天井といったコンバインドプ
ラントの全体を見渡せる配置しているので、１台のガス
漏れ検知装置で広いコンバインドプラントの全域をカバ
ーできる。なお、コンバインドプラントの形状等によっ
て赤外線カメラで撮影困難な領域が生じる場合は、複数
の赤外線カメラを設置したり、或いは赤外線カメラを移
動可能に構成することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。

【００１５】本発明の実施の形態に係るガス漏れ検知装
置は、図示は省略するが、例えばガスタービン及び蒸気
タービンを備えた発電プラントといったコンバインドプ
ラントに適用される。このコンバインドプラントで取り
扱われるガスには、低温の燃料ガス、並びに高温の燃料
ガス、排気ガス及び蒸気が含まれる。

【００１６】低温の燃料ガスは、常温（計画値は２５゜
Ｃ）で外部から当該コンバインドプラントに供給される
ガスである。高温の燃料ガスは、ガスタービンに供給さ
れる前に低温の燃料ガスをヒータで加熱したガスであ
る。この高温の燃料ガスの温度は計画値で２００゜Ｃ以
上である。なお、ヒータの出口温度は、センサによって
常時計測されている。

【００１７】排気ガスはガスタービンから排出されるガ
スであり、最高温度は約６００゜Ｃである。この排気ガ
スの温度は、タービンの出口に設けられたセンサによっ
て常時計測されている。蒸気は、蒸気タービンを駆動す
るガスである。なお、この蒸気はガスタービンを冷却す
るためにも使用される。この蒸気の温度は、蒸気タービ
ンに設けられたセンサによって常時計測されている。

【００１８】本発明の実施の形態に係るガス漏れ検知装
置は、これら４種類のガスの全てに対応できるように構
成されている。特に、ガスタービン本体の近傍では、高
温の燃料ガス、排気ガス及び蒸気が流れており、これら
のガス漏れの有無と漏れたガスの種類を特定することが
重要である。

【００１９】図１は、本発明の実施の形態１に係るガス
漏れ検知装置の構成を示すブロック図である。このガス
漏れ検知装置は、赤外線カメラ１０、レーザ発振器１
１、このレーザ発振器１１の出力側に取り付けられたフ
ィルタ１２、上側パンチルト台１３、下側パンチルト台
１４、カメラコントローラ２０、画像処理装置２１及び
プラント制御装置２２から構成されている。

【００２０】なお、このガス漏れ検知装置の監視対象領
域には、ガスが流れる配管３０、この配管３０中を流れ
るガスを止めるためのバルブ３１及び配管３０中を流れ
るガスの温度を計測するセンサ３２が配置されているも
のとする。なお、センサ３２からの信号は画像処理装置
２１に供給されるように構成されている。

【００２１】赤外線カメラ１０は、高所又は建屋の天井
といったコンバインドプラントの全体を見渡すことがで
きる位置に設置されており、監視対象領域を撮影する。
この赤外線カメラ１０で撮影することにより得られた画
像は、カメラコントローラ２０に送られる。この赤外線
カメラ１０は、上側パンチルト台１４に固定されてい
る。

【００２２】上側パンチルト台１３は、カメラコントロ
ーラ２０からの制御信号に応答して、仰角方向に回動す
るアクチュエータである。従って、この上側パンチルト
台１３に固定された赤外線カメラ１０は、カメラコント
ローラ２０からの制御信号によって、仰角方向に回動可
能になっている。

【００２３】レーザ発振器１１及びフィルタ１２は、本
発明の赤外線射出部に対応する。レーザ発振器１１は、
カメラコントローラ２０からの制御信号に応答して、赤
外線を発生する。このレーザ発振器１１で発生された赤
外線はフィルタ１２を介して監視対象領域に照射され
る。

【００２４】フィルタ１２は、燃料ガスにより吸収され
る波長以外の波長成分をカットする。従って、レーザ発
振器１１で発生されてフィルタ１２を通過した赤外線Ｉ
ｒは、赤外線カメラ１０で撮影された場合に、通常の状
態、つまりガスが存在しない状態では１本の直線の像と
して得られるが、ガスが存在すると、そのガスが存在す
る部分の線が消滅した像として得られる（詳細は後述す
る）。このレーザ発振器１１は、下側パンチルト台１４
に固定されている。

【００２５】下側パンチルト台１４は、カメラコントロ
ーラ２０からの制御信号に応答して、方位方向に回動す
るアクチュエータである。従って、この下側パンチルト
台１４に固定されたレーザ発振器１１は、カメラコント
ローラ２０からの制御信号によって、上側パンチルト台
１３及び赤外線カメラ１０と一緒に、方位方向に回動可
能である。

【００２６】カメラコントローラ２０は、上側パンチル
ト台１３、レーザ発振器１１及び下側パンチルト台１４
に制御信号を送ることにより、赤外線カメラ１０を監視
対象領域に向けると共に、レーザ発振器１１による赤外
線Ｉｒの射出を制御する。また、このカメラコントロー
ラ２０は、赤外線カメラ１０からの映像信号を受け取
り、画像信号として画像処理装置２１に送る。

【００２７】画像処理装置２１は、本発明の制御部に対
応する。この画像処理装置２１は、例えばパーソナルコ
ンピュータ、ワークスステーションといった情報処理装
置から構成できる。この画像処理装置２１は、カメラコ
ントローラ２０から送られてくる画像信号及びセンサ３
２から送られてくる信号に基づいて所定の処理を実行す
ることにより、ガス漏れの有無を検知する。この画像処
理装置２１による処理の内容は、後に詳述する。この画
像処理装置２１は、ガス漏れを検知した場合は、その旨
を表す警報信号を生成してプラント制御装置２２に送
る。

【００２８】プラント制御装置２２は、画像処理装置２
１から受け取った警報信号に基づいて、コンバインドプ
ラントを制御するための制御信号、例えば図１に示すよ
うな配管３０に設けられたバルブ３１を閉じるための信
号を生成し、該バルブ３１に送る。

【００２９】次に、本発明の原理を説明する。先ず、低
温の燃料ガスの漏れを検知する場合の原理を説明する。
物質に吸収される赤外線の波長は、その物質に固有であ
る。そこで、検知対象ガスが吸収する波長の赤外線を監
視対象領域に照射し、この赤外線が照射された監視対象
領域を赤外線カメラ１０で撮影する。この場合、ガス漏
れが発生していなければ、赤外線カメラ１０では、照射
された赤外線が連続した１本の線の画像が得られる。

【００３０】一方、ガス漏れが発生していれば、漏れ出
したガスに照射された赤外線は、其のガスによって吸収
されるので、赤外線カメラ１０では、照射された赤外線
が、ガスが存在する付近で途切れた線の像が得られる。
従って、これら両画像の相違を監視することにより、ガ
ス漏れの有無を検知できる。また、赤外線カメラ１０で
撮像する監視対象領域は赤外線カメラ１０を制御する側
で既知であるので、ガス漏れが発生している場所を特定
できる。なお、この方法は、低温の燃料ガスに限らず、
全ての温度のガスに適用できる。

【００３１】次に、高温の燃料ガス、排気ガス及び蒸気
といった高温ガスの漏れを検知する場合の原理を説明す
る。監視対象領域を赤外線カメラ１０で撮影して得られ
た画像（熱画像）では、高温部分は明るく写り、低温部
分は暗く写る。高温ガスが漏れると、その周辺の熱分布
が変化し、熱画像に変化が発生する。従って、その熱画
像を画像処理して熱画像の変化を検出することにより、
高温ガスの漏れの有無を検知できる。また、撮影された
画像中の像の明暗により漏れたガスの温度を判断でき
る。

【００３２】次に、上述したように構成される本発明の
実施の形態に係るガス漏れ検知装置の動作を図面を参照
しながら説明する。

【００３３】先ず、カメラコントローラ２０は、レーザ
発振器１１に制御信号を送ることにより、レーザ発振器
１１からフィルタ１２を介して赤外線Ｉｒを発生させ
る。また、カメラコントローラ２０は、上側パンチルト
台１３及び下側パンチルト台１４に制御信号を送ること
により、コンバインドプラントの監視対象領域に照準を
合わせる。この際、カメラコントローラ２０は、方位方
向に照準を合わせるときは赤外線カメラ１０を左右に先
回させ、遠方の監視対象領域に照準を合わせるときは赤
外線カメラ１０を上に向け、近傍の監視対象領域に照準
を合わせるときは赤外線カメラ１０を下に向けるように
制御する。

【００３４】上述したようにして目的の監視対象領域に
照準が合うと、赤外線カメラ１０による撮影が行われ
る。この赤外線カメラ１０による撮影によって得られた
画像の例を図２に示す。

【００３５】ガス漏れが発生していない場合、図２
（Ａ）に示すように、レーザ発振器１１から射出された
赤外線は１本の連続した直線の像として得られる。一
方、ガス漏れが発生している場合は、図２（Ｂ）に示す
ように、ガス漏れが発生している付近ではガスにより赤
外線が吸収されるので、１本の連続した直線が消滅する
部分が存在し、一部で途切れた直線の像が得られる。

【００３６】また、高温ガスの漏れがある場合は、図２
（Ｂ）に示すように、その高温ガスに対応する部分が明
るい明部を有する像が得られる。カメラコントローラ２
０は、このような画像を表す映像信号を赤外線カメラ１
０から受け取り、画像信号として画像処理装置２１に送
る。

【００３７】画像処理装置２１は、カメラコントローラ
２０からの画像信号及びセンサ３２からの信号を受け取
り、画像処理を実行する。以下、画像処理の詳細を説明
する。

【００３８】先ず、ガス漏れが発生しているときの画像
処理を、図３を参照しながら説明する。画像処理装置２
１は、ガス漏れが発生していないときに赤外線を照射し
て得られた監視対象領域の画像を原画像として記憶して
いる。この原画像は、図３（Ｂ）に示すような、１本の
連続した直線から成る画像である。画像処理装置２１
は、赤外線カメラ１０からカメラコントローラ２０を介
して得られた画像（以下、「測定画像」という）と原画
像との差分処理を実行する。

【００３９】今、赤外線カメラ１０からカメラコントロ
ーラ２０を介して、図３（Ａ）に示すような、一部で途
切れた直線及び明部を有する測定画像が得られたと仮定
する。差分処理では、図３（Ａ）に示す測定画像から図
３（Ｂ）に示す原画像を減算する処理が行われる。これ
により、図３（Ｃ）に示すように、測定画像で線が消滅
している部分及び測定画像の明部に対応する部分に像が
残る。画像処理装置２１は、後述するように、これら残
った像の有無によりガス漏れの有無を判定し、その形状
により発生箇所を判定する。

【００４０】なお、赤外線カメラ１０からカメラコント
ローラ２０を介して、図４（Ａ）に示すような、１本の
線から成る測定画像が得られた場合は、差分処理では、
図４（Ａ）に示す測定画像から図４（Ｂ）に示す原画像
を減算する処理が行われるので、図４（Ｃ）に示すよう
な、像が存在しない空白の画像が得られる。画像処理装
置２１は、この空白の画像が得られたことによりガス漏
れは発生していないと判断する。この場合、画像処理装
置２１は、プラント制御装置２２に警報信号を送らな
い。

【００４１】一方、ガス漏れが発生している場合、カメ
ラコントローラ２０は、レーザ発振器１１に制御信号を
送ることにより、赤外線の射出を止める。その後、ガス
漏れが発生したと判断された箇所を再度赤外線カメラ１
０で撮影する。そして、この撮影により得られた画像の
明るさ（温度が高いほど明るい）に基づいてガス漏れが
発生した付近の温度を推定する。

【００４２】コンバインドプラント内の各部におけるガ
スの温度は、その設計時に計算されている。また、加熱
された燃料ガス等の重要な箇所の温度は配管３０に設置
したセンサ３２で計測されている。従って、上記推定さ
れた温度を予め計算された温度又はセンサ３２で計測さ
れた温度と比較することにより、ガスの種類が特定され
る。

【００４３】このようにして漏れているガスの種類が特
定されたら、画像処理装置２１は、その旨を表す警報信
号をプラント制御装置２２に送る。プラント制御装置２
２は、警報信号の内容に応じて、コンバインドプラント
の全体を停止したり、ガス漏れが発生している箇所のバ
ルブ３１に制御信号を送ることにより、その部分へのガ
スの供給停止等を行うと共に、警報を出力する。以上の
構成により、コンバインドプラントを良好な状態で運転
できる。

【００４４】以上説明したように、この実施の形態に係
るガス漏れ検知装置によれば、監視対象領域に照射され
た赤外線は被照射物により吸収されて赤外線カメラで撮
影された画像には写らないという赤外線の性質を利用し
てガス漏れの有無を検知すると共に、高温ガスはそれ自
体が赤外線を発生するので赤外線カメラで撮影された像
に、赤外線による像が存在するかどうかを判断して高温
ガスの漏れを検知するようにしたので、コンバインドプ
ランのように低温の燃料ガス及び高温ガス（加熱された
燃料ガス、排気ガス及び水蒸気等）といった複数のガス
を取り扱う設備においても、１台のガス漏れ検知装置で
複数種類のガスのガス漏れを検知できる。

【００４５】なお、上述した実施の形態では、赤外線カ
メラ１０を定点に固定し、上側及び下側パンチルト台１
３及び１４で上下左右に移動させながら監視対象領域を
撮影するように構成したが、地上や天井にレールを敷設
し、このレールの上を走らせながら監視対象領域を撮影
するように構成することもできる。この構成によれば、
より精密な撮影ができるので、ガス漏れ検知の精度が向
上する。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、コ
ンバインドプラントのように複数のガスを扱う設備に好
適な、複数種類のガスのガス漏れを検知できるガス漏れ
検知装置を提供できる。

【００４７】具体的には、本発明に係るガス漏れ検知装
置は、監視対象領域に赤外線を照射し、この赤外線が照
射された監視対象領域を赤外線カメラで撮影し、この撮
影により得られた画像中に、照射された赤外線の像が存
在するかどうかに基づき低温ガスのガス漏れを検知し且
つ監視対象領域から発生される赤外線による像が存在す
るかどうかに基づき高温ガスのガス漏れを検知するよう
に構成したので、コンバインドプランのように複数のガ
スを取り扱う設備においても、１台のガス漏れ検知装置
で複数種類のガスのガス漏れを検知できる。

【００４８】また、本発明に係るガス漏れ検知装置は、
高温ガスの温度を検出し、赤外線カメラで撮影すること
により得られた画像中に存在する監視対象領域の像が上
記検出された温度に対応する像である場合に、撮影によ
り得られた画像中に存在する監視対象領域の像から求め
られた温度と、検出された温度とを照合することにより
漏れ出したガスの種類を特定するので、ガス漏れ検知の
精度を向上させることができる。

【００４９】また、本発明に係るガス漏れ検知装置にお
ける赤外線カメラは、コンバインドプラントの全ての監
視対象領域を見渡せる位置に設置されるように構成され
ているので、１台のガス漏れ検知装置で広いコンバイン
ドプラントの全域をカバーできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るガス漏れ検知装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態に係るガス漏れ検知装置に
おいて赤外線カメラで撮影されたガスの例を示す図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態に係るガス漏れ検知装置に
おいて、ガス漏れが発生している場合のガス処理装置の
処理を説明するための図である。

【図４】本発明の実施の形態に係るガス漏れ検知装置に
おいて、ガス漏れが発生していない場合のガス処理装置
の処理を説明するための図である。

【符号の説明】 １０ 赤外線カメラ １１ レーザ発振器 １２ フィルタ １３ 上側パンチルト台 １４ 下側パンチルト台 ２０ カメラコントローラ ２１ 画像処理装置 ２２ プラント制御装置 ３０ 配管 ３１ バルブ ３２ センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 監視対象領域に向けて赤外線を射出する
   赤外線射出部と、 前記赤外線射出部から射出された赤外線が照射された監
   視対象領域を撮影する赤外線カメラと、 前記赤外線カメラで撮影された画像中に前記赤外線射出
   部から射出された赤外線による像及び前記監視対象領域
   から発生された赤外線による像の少なくとも１つが存在
   するかどうかに基づきガス漏れの有無を検知する制御
   部、とを備えたガス漏れ検知装置。
2. 【請求項２】 ガスの温度を検出する温度検出部、を更
   に備え、 前記制御部は、前記温度検出部で検出された温度に基づ
   いて、前記赤外線カメラで撮影された画像中に存在する
   前記監視対象領域から発生された赤外線による像が、何
   れの種類のガスに基づく像であるかを判断する、請求項
   １に記載のガス漏れ検知装置。
3. 【請求項３】 前記赤外線カメラは、コンバインドプラ
   ントの全ての監視対象領域を見渡せる位置に設置され
   る、請求項１又は２に記載のガス漏れ検知装置。