JP2003294573A

JP2003294573A - 気体漏洩箇所指示装置

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Publication number: JP2003294573A
Application number: JP2002096267A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Takagi; 聡高木; Keiji Kawaguchi; 圭史川口; Masayuki Tamura; 雅之田村; Kenji Suyama; 憲次須山; Hiroshi Ishida; 宏石田
Original assignee: JAPAN GAS ASS; Saibu Gas Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd; Japan Gas Association
Current assignee: JAPAN GAS ASS; Saibu Gas Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd; Japan Gas Association
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-15
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP3725832B2

Abstract

(57)【要約】【課題】離れている位置からでも気体の漏洩箇所を直
接指示することができる気体漏洩箇所指示装置を提供す
る。【解決手段】ガス配管２などから炭化水素３が漏洩し
ている領域に、発光部６から吸収赤外線４および非吸収
赤外線５を照射する。吸収赤外線４の波長は炭化水素３
に吸収される吸収波長λＯＮであり、非吸収赤外線５の
波長は炭化水素３に吸収されない非吸収波長λＯＦＦで
ある。反射光を受光素子３０で受光して、画像処理回路
３２による受光強度の比較から炭化水素３の濃度分布を
可視化画面９に漏洩状態画像１０として得ることができ
る。漏洩位置計算回路３３は、炭化水素３の濃度が最大
となる位置付近の漏洩位置を求める計算を行い、位置表
示用可視光レーザ２４からの可視光３５で漏洩箇所３７
を指示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素化合物の
気体の漏洩箇所を検知して指示することができる気体漏
洩箇所指示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、都市ガスは炭化水素化合物で
あるメタンを主成分としているので、漏洩しているか否
かは炭化水素濃度を検知して判断している。また、メタ
ンを含む都市ガス本来の成分はいずれも無臭であるの
で、人間の臭覚でも漏洩が判るように、特有の臭いが付
加されている。都市ガスの漏洩が検知されると、その原
因を解明し、対策を施す必要がある。ホースが外れるな
ど、漏れが顕著な場合は、都市ガスの使用者側でも容易
に原因が判り、漏洩を止めることができる。高所配管な
どから漏洩が生じているときは、足場などを組んで高所
作業を行い、漏洩箇所を修繕する必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】都市ガスは、無色透明
であり、また漏洩が生じているときでも、一般には微量
であるので、漏洩箇所を確定するのは困難である。高所
配管から漏洩が生じているようなときは、足場を組んで
高所作業を行う必要がある。さらに、危険作業となるた
め、迅速な作業が要求される。しかしながら、足場を組
んでの高所作業を実際に行ってみないと漏洩箇所が判ら
ないので、多大の労力を投入して、広い範囲に足場を組
んでおき、足場上での高所作業で漏洩箇所を確定して、
修繕する作業を行っている。

【０００４】本発明の目的は、離れている位置からでも
気体の漏洩箇所を直接指示することができる気体漏洩箇
所指示装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、検知対象とな
る気体によって吸収される波長の吸収赤外線と、該気体
によっては吸収されない波長の非吸収赤外線とを、気体
漏洩の可能性がある空間に照射し、該空間を通過して反
射してきた吸収赤外線と非吸収赤外線とを受光し、吸収
赤外線と非吸収赤外線との受光量の比率に基づいて該気
体の漏洩濃度の分布状態を算出する演算処理を行う濃度
分布算出手段と、濃度分布算出手段によって算出される
漏洩濃度の分布状態で濃度が最大となる位置に対応する
該空間内の位置に、標識用の可視光を照射する可視光照
射手段とを含むことを特徴とする気体漏洩箇所指示装置
である。

【０００６】本発明に従えば、気体漏洩箇所指示装置
は、濃度分布算出手段と、可視光照射手段とを含む。濃
度分布算出手段は、検知対象となる気体によって吸収さ
れる波長の吸収赤外線と、その気体によっては吸収され
ない波長の非吸収赤外線とを、気体漏洩の可能性がある
空間に照射し、その空間を通過して反射してきた吸収赤
外線と非吸収赤外線とを受光し、吸収赤外線と非吸収赤
外線との受光量の比率に基づいて該気体の漏洩濃度の分
布状態を算出する演算処理を行う。可視光照射手段は、
濃度分布算出手段によって算出される漏洩濃度の分布状
態で濃度が最大となる位置に対応する空間内の位置に、
標識用の可視光を照射する。気体が漏洩すると、漏洩箇
所では濃度が高く、漏洩箇所から離れると気体は拡散し
て濃度が低くなる。したがって、漏洩濃度の分布で濃度
が最大となる位置は気体の漏洩箇所またはその直近の位
置である可能性が高く、漏洩濃度の分布で濃度が最大と
なる位置に対応する空間内の位置に標識用の可視光を照
射すれば、配管の漏洩箇所などに可視光が当り、離れた
位置からでも判りやすい漏洩箇所の指示を行うことがで
きる。離れた位置から気体の漏洩箇所を光学的に指示す
ることができるので、高所配管に漏洩が生じているよう
な場合でも、足場を組む前に漏洩箇所を精度良く指示
し、迅速な修繕作業を効率よく行うことができる。

【０００７】また、前記濃度分布算出手段は、前記吸収
赤外線および前記非吸収赤外線を、測定面が広がるよう
に幅を拡張させる幅拡張手段を含み、前記可視光照射手
段は、前記漏洩濃度が最大となる位置に幅拡張手段が光
束を照射するときのタイミングと、該面内での漏洩濃度
最大位置とに基づいて、該漏洩濃度最大位置に前記可視
光を照射するように構成することもできる。

【０００８】本構成に従えば、吸収赤外線と非吸収赤外
線との受光量の比率に基づいて気体の気体の漏洩濃度の
分布状態を算出する演算処理を行う濃度分布算出手段
は、幅拡張手段を含む。幅拡張手段は、吸収赤外線およ
び非吸収赤外線を、角錐状の光束となるように幅を拡張
させるので、空間に対して末端が平面状に広がる赤外線
を照射することができる。可視光照射手段は、漏洩濃度
が最大となる位置を含む場所に幅拡張手段が光束を照射
するときのタイミングと、漏洩濃度最大位置とに基づい
て、漏洩濃度最大位置に可視光を照射するので、漏洩濃
度最大位置またはその近傍の漏洩箇所に可視光が当り、
漏洩箇所の指示を、離れた位置からでも容易に行うこと
ができる。

【０００９】また本発明で、前記濃度分布算出手段は、
前記漏洩濃度の分布状態を算出する演算処理として、前
記空間の映像に漏洩濃度の分布を重ねる画像処理を行
い、前記可視光照射手段は、濃度分布算出手段による画
像処理の結果に基づいて、前記濃度が最大になる位置に
対応する空間内の位置として、該濃度が最大となる位置
に最も近い対象物を検索し、検索される対象物に前記可
視光を照射することを特徴とする。

【００１０】本発明に従えば、濃度分布算出手段は、気
体の漏洩濃度の分布状態を算出する演算処理として、空
間の映像に漏洩濃度の分布を重ねる画像処理を行い、可
視光照射手段は、濃度分布算出手段による画像処理の結
果に基づいて、気体の漏洩濃度が最大になる位置に対応
する空間内の位置として、濃度が最大となる位置に最も
近い対象物を検索し、検索される対象物に可視光を照射
するので、検索された対象物に可視光が当り、漏洩箇所
として指示することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
ある気体漏洩箇所指示装置１の概略的な構成を示す。本
実施形態の気体漏洩箇所指示装置１は、ガス配管２から
漏洩するガスの主成分である炭化水素３を、漏洩濃度に
応じる画像として可視化する。炭化水素３が漏洩してい
る可能性が高い領域には、吸収赤外線４と非吸収赤外線
５とが発光部６から照射される。吸収赤外線４および非
吸収赤外線５自体は、人間の視覚では直接感知すること
はできない。照射された吸収赤外線４および非吸収赤外
線５は、炭化水素３の漏洩している領域を通過し、壁７
などの表面で反射して受光部８に到達する。受光部８は
可視化画面９を備え、吸収赤外線４と非吸収赤外線５と
の受光強度の比率に基づいて求められるメタン３の漏洩
状態画像１０と、漏洩の元になっているガス配管画像１
１とを表示することができる。

【００１２】発光部６は、レーザ光源２０を備え、複数
の波長の赤外線レーザ光を発生する。レーザ光源２０
は、漏洩検知用レーザ２１、ハーフミラー２２、表示位
置合せ機構２３などを含む。漏洩検知用レーザ２１で複
数の波長のレーザ光を発振させる。また、この漏洩検知
用レーザ２１からは、炭化水素３によって吸収される波
長λＯＮの吸収赤外線４と、炭化水素３によって吸収さ
れない波長λＯＦＦの非吸収赤外線５とが発生される。
さらに、位置表示用可視光レーザ２４によって、漏洩箇
所を指示する標識用の可視光も発生される。

【００１３】受光部８は、可視化画面９とともに、受光
素子３０および処理回路３１を含む。受光素子３０は、
微小な受光セルを平面状に配列して形成される。処理回
路３１は、画像処理回路３２および漏洩位置計算回路３
３を含む。画像処理回路３２は、受光素子３０が受光に
基づいて発生する電気信号に演算処理を施して、可視化
画面９で表示する漏洩濃度に応じた画像を生成する。漏
洩位置計算回路３３は、炭化水素３の高濃度領域近傍の
ガス配管２などに想定される漏洩箇所の位置を求め、表
示位置合せ機構２３などの光束位置合せ手段が、漏洩位
置に吸収赤外線４および非吸収赤外線５を照射するタイ
ミングで、位置表示用可視光レーザ２４から可視光３５
を照射させる。位置表示用可視光レーザ２４は、表示位
置合せ機構２３が拡幅する方向に関して可視光３５の照
射方向を変えることができる。漏洩位置計算回路３３に
よって漏洩位置として算出される位置に可視光３５が当
るように、位置表示用可視光レーザ２４の照射方向を変
えるように制御する。これによって、可視光３５は、表
示位置合せ機構２３から漏洩箇所３７に向って照射さ
れ、漏洩箇所３７をスポット状に照らして指示を行うこ
とができる。

【００１４】なお、可視光３５または非吸収赤外線５、
あるいは他の波長の赤外線や光を用いて、漏洩箇所３７
までの距離を求めることもできる。距離を求めることが
できると、たとえば天井裏などに敷設されているガス配
管２に対し、点検口などの開口部から漏洩状態の可視化
を行って漏洩箇所３７を求め、求められる距離に基づい
て天井をはつって除去する範囲を決定し、漏洩箇所３７
を生じているガス配管２の部分を露出させて、改めて漏
洩箇所３７に可視光３５を当てて指示させることができ
る。

【００１５】図２は、本実施形態の気体漏洩箇所指示装
置１について、典型的な使用状態を示す。炭化水素３の
漏洩が生じているガス配管２が高所に敷設されているよ
うな場合、ガス配管２を図１の可視化画面９で調べ、漏
洩状態画像１０が形成されていることで漏洩が生じてい
る領域を探す。漏洩が生じている領域が可視化画面９で
表示されると、図１の漏洩位置計算回路３３が漏洩位置
を計算し、位置表示用可視光レーザ２４から可視光３５
を出力させて、漏洩箇所３７の指示を行うことができ
る。たとえば、高所のガス配管２に対して、その下方の
床上からで足場を組む前に漏洩箇所３７を指示すること
ができるので、足場を組む範囲を狭くすることができ、
迅速に修繕作業に取りかかることができる。

【００１６】図３は、本実施形態の気体漏洩箇所指示装
置１でガスの漏洩時に、その主成分である炭化水素３を
可視化する原理を示す。炭化水素３は、特定の波長（周
波数）の赤外線を吸収する性質がある。発光部６から炭
化水素３が吸収する波長λＯＮの吸収赤外線４と、炭化
水素３が吸収しない波長λＯＦＦの非吸収赤外線５とを
照射する。照射された赤外線は、壁７や地面などで反射
するので、受光部８で受けることができる。受光した２
つの波長λＯＮとλＯＦＦとを受光する受光素子３０か
らの受光出力を比較し、吸収赤外線４が非吸収赤外線５
に比べて減少していれば、炭化水素３が存在しているこ
とが判る。また、受光出力の減少量は、炭化水素３の濃
度に比例している。

【００１７】炭化水素３でたとえばメタンに対する吸収
赤外線４の波長λＯＮは、３．３μｍであることが知ら
れている。図１の漏洩探知用レーザ２１から、波長λＯ
Ｎとは異なる波長λＯＦＦの非吸収赤外線５も発生させ
て、２波長の赤外線レーザ光をガス配管２などの対象物
を含む空間に照射し、壁７や地面からの反射光を受光す
る。２波長の赤外線レーザ光を照射した空間の範囲に炭
化水素３が存在している場合は、炭化水素吸収波長λＯ
Ｎの受光強度が、非吸収波長λＯＦＦの受光強度に比べ
て低くなることから、受光したそれぞれの反射光強度の
比較から炭化水素３の漏洩濃度を求めることができる。
漏洩を検出可能な濃度を予め試験して確認しておくこと
などによって、濃度の絶対値も求めることができる。

【００１８】図１に示すような漏洩状態画像１０を得る
には、まず角錐状に広がる赤外線レーザ光を照射し、受
光セルを面状、線状、または点状に並べた受光素子３０
で、反射光を検知する。これによって、受光素子３０が
検知するライン上での炭化水素濃度分布を計測すること
ができる。次に、赤外線レーザ照射箇所を対象に、角錐
状に広がる方向に受光することによって、対象物近辺で
の炭化水素３の濃度分布を面状に計測することができ
る。この濃度分布を元に画像処理回路３２で画像処理す
ることによって、漏洩状態画像１０として可視化を行う
ことができる。

【００１９】図４は、本実施形態の気体漏洩装置１で炭
化水素３の漏洩状態の可視化を行っているイメージを示
す。気体漏洩可視化および測距装置１は、いわゆるノー
ト型のパーソナルコンピュータなどを利用して形成す
る。たとえば図１の可視化画面９は、液晶表示装置など
のディスプレイ画面を利用する。図１の発光部６や受光
素子３０は、アダプタとして付加する。メタンの検知感
度として１０ｐｐｍ、検知距離として５ｍの性能の装置
を、重量５ｋｇに納めて形成することができる。なお、
吸収赤外線４および非吸収赤外線５は、角錐状に延びる
ビームとして発生し、面状の可視化画像を得ることもで
きる。

【００２０】図５は、本実施形態の気体漏洩箇所指示装
置１を運転して、炭化水素漏洩箇所の指示を行う手順を
示す。ステップｓ０で電源をＯＮにして投入し、暖機運
転を行った後、ステップｓ１では、図１のレーザ光源２
０から波長λＯＮの吸収赤外線４を出力する。ステップ
ｓ２では、吸収赤外線４を受光する。ステップｓ３で
は、レーザ光源２０から、波長λＯＦＦの非吸収赤外線
５を出力する。ステップｓ４では、非吸収赤外線５を受
光する。ステップｓ５では、背景からの光を受光する。

【００２１】ステップｓ６では、ステップｓ２およびス
テップｓ４で受光する吸収波長λＯＮと非吸収波長λＯ
ＦＦとの画像について差分処理を行い、非吸収波長λＯ
ＦＦによる画像に差分画像を重畳する。吸収波長λＯＮ
と非吸収波長λＯＦＦとの画像に加えて、ステップｓ５
で背景光を受光して、ノイズを低減することができる。
得られる画像は、炭化水素の漏洩濃度を表すので、漏洩
量が最大値となる位置を計算して求める。漏洩量が最大
の位置は、濃度が一定以上の領域の重心位置などとして
求めることもできる。

【００２２】ステップｓ７では、ステップｓ６で得られ
る画像での漏洩位置情報に基づき、実際の空間での漏洩
位置の計算を行い、位置表示用可視光レーザ２４から可
視光を照射する方向とタイミングとを制御する。ステッ
プｓ８で、所定のタイミングになると、位置表示用可視
光レーザ２４から可視光３５のレーザ出力が行われ、漏
洩箇所３７の指示を行うことができる。ステップｓ８の
後で、ステップｓ１に戻り、以下ステップｓ１〜ステッ
プｓ８を繰返す。

【００２３】なお、吸収波長λＯＮおよび非吸収波長λ
ＯＦＦの赤外線は別々に照射して受光しているけれど
も、受光素子３０からの出力を波長に応じて弁別すれ
ば、同時に照射して受光することもできる。また、漏洩
箇所を指示するための可視光３５は、レーザ光源２０と
は独立に、たとえば気体漏洩箇所指示装置１の筐体の外
部に取付ける光源から、漏洩位置計算回路３３が幾何学
的な配置に基づく計算で求める方向に発生させることも
できる。また、画像処理回路３２によるメタンの漏洩濃
度の算出や最大濃度となる位置の計算は、必ずしも可視
化画面９で漏洩状態の表示を伴わなくても可能であるの
で、表示を行わないで漏洩箇所３７の指示だけを行うよ
うにすることもできる。

【００２４】以上で説明した実施形態では、ガスの主成
分である炭化水素の漏洩検知を行っているけれども、検
知対象となる気体に応じて吸収波長を選択すれば、都市
ガスの主成分メタン以外の炭化水素、たとえばボンベに
詰めてガス燃料として多く使用されているプロパンに
も、本発明を同様に適用することができる。さらに、気
体に応じて赤外線以外の波長を選択すれば、種々の気体
の漏洩検知に本発明を適用することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、気体の漏
洩箇所では濃度が高く、漏洩箇所から離れると気体は拡
散して濃度が低くなるので、漏洩濃度の分布で濃度が最
大となる位置に対応する空間内の位置に標識用の可視光
を照射すれば、配管の漏洩箇所などに可視光が当り、離
れた位置からでも判りやすい漏洩箇所の指示を行うこと
ができる。

【００２６】また、吸収赤外線と非吸収赤外線とを、角
錐状の光束となるように拡張させて、漏洩箇所を含む気
体の漏洩濃度の分布を求めることができる。可視光は、
漏洩濃度が最大となる位置を含む方向に光束を照射する
ときのタイミングと、幅方向内での漏洩濃度最大位置と
に基づいて、照射するので、漏洩濃度最大位置またはそ
の近傍の漏洩箇所に可視光が当り、漏洩箇所の指示を離
れた位置からでも容易に行うことができる。

【００２７】また本発明によれば、空間の映像に漏洩濃
度の分布を重ねる画像処理の結果に基づいて、濃度が最
大となる位置に最も近い対象物を検索し、検索される対
象物に可視光を照射するので、検索された対象物に可視
光が当り、漏洩箇所として指示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態である気体漏洩箇所指示
装置１の概略的な構成を示すブロック図である。

【図２】図１の気体漏洩箇所指示装置１の使用状態を示
す簡略化した斜視図である。

【図３】図１の気体漏洩箇所指示装置１で、ガスの漏洩
時に、その主成分である炭化水素３を可視化する原理を
示す図である。

【図４】図１の気体漏洩可視化および測距装置１で炭化
水素３の漏洩状態の可視化を行っているイメージを示す
図である。

【図５】図１の気体漏洩箇所指示装置１の運転手順を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１気体漏洩箇所指示装置２ガス配管３炭化水素４吸収赤外線５非吸収赤外線６発光部８受光部９可視化画面１０漏洩状態画像１１ガス配管画像２０レーザ光源２１漏洩探知用レーザ２３表示位置合せ機構２４位置表示用可視光レーザ３０受光素子３２画像処理回路３３漏洩位置計算回路３５可視光３７漏洩箇所

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000196680 西部瓦斯株式会社福岡県福岡市博多区千代１丁目17番１号 (71)出願人 593185544 社団法人日本ガス協会東京都港区虎ノ門１丁目15番12号 (72)発明者高木聡大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者川口圭史大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者田村雅之東京都港区海岸通１丁目５番20号東京瓦斯株式会社内 (72)発明者須山憲次東京都港区海岸通１丁目５番20号東京瓦斯株式会社内 (72)発明者石田宏愛知県東海市新宝町507番地２東邦瓦斯株式会社内Ｆターム(参考） 2F065 AA01 AA18 BB08 CC00 DD06 FF42 FF46 GG04 GG22 LL00 NN20 QQ25 QQ26 QQ29 SS12 SS13 2G059 AA05 AA10 BB01 CC13 EE02 GG01 GG03 HH01 HH02 JJ22 KK04 MM09 PP04 2G067 AA14 BB17 CC04 DD17 3J071 AA02 BB11 EE07 EE19 EE28 EE38 FF03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検知対象となる気体によって吸収される
波長の吸収赤外線と、該気体によっては吸収されない波
長の非吸収赤外線とを、気体漏洩の可能性がある空間に
照射し、該空間を通過して反射してきた吸収赤外線と非
吸収赤外線とを受光し、吸収赤外線と非吸収赤外線との
受光量の比率に基づいて該気体の漏洩濃度の分布状態を
算出する演算処理を行う濃度分布算出手段と、濃度分布算出手段によって算出される漏洩濃度の分布状
態で濃度が最大となる位置に対応する該空間内の位置
に、標識用の可視光を照射する可視光照射手段とを含む
ことを特徴とする気体漏洩箇所指示装置。
【請求項２】前記濃度分布算出手段は、前記漏洩濃度
の分布状態を算出する演算処理として、前記空間の映像
に漏洩濃度の分布を重ねる画像処理を行い、前記可視光照射手段は、濃度分布算出手段による画像処
理の結果に基づいて、前記濃度が最大になる位置に対応
する空間内の位置として、該濃度が最大となる位置に最
も近い対象物を検索し、検索される対象物に前記可視光
を照射することを特徴とする請求項１記載の気体漏洩箇
所指示装置。