JP2008291883A

JP2008291883A - ガスホルダの異常検出装置

Info

Publication number: JP2008291883A
Application number: JP2007136411A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Kuno; 勉久野; Yoshiteru Hashimoto; 義輝橋本; Tadayasu Kawamura; 忠康河村
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2007-05-23
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2008-12-04

Abstract

【課題】本発明は、ガスホルダのガス漏れの恐れがある異常状態を高精度に検出し、当該異常状態を検出すると警報を発するガスホルダの異常検出装置を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、複数の槽を有し、各槽間が封溝６１と浸水板６２とを有する第１接合部６によって気密状に接合されたガスホルダ２の異常状態を検出する異常検出装置１であって、封溝６１が設けられる槽の側壁部の周方向の３箇所以上に設置される、封溝６１の液面までの距離を計測する非接触距離計１１と、非接触距離計１１によって計測された距離を無線で送信する無線装置１２と、無線装置１２から送信された距離に基づいて、各封溝６１の液面高さ、及び、各封溝６１が設けられる槽の傾きを算出する算出手段１３と、算出手段１３によって算出される各封溝６１の液面高さ、及び、封溝６１が設けられる槽の傾きに基づいて警報を発する警報手段１４とを備えるガスホルダ２の異常検出装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスホルダにおけるガス漏れの恐れがある異常状態を検出するガスホルダの異常検出装置に関する。

ガスホルダは、製鉄所の高炉、コークス炉、転炉等から発生するガスを、後に利用できるように貯留するためのものである。このようなガスホルダには、湿式ガスホルダと乾式ガスホルダとがある。

湿式ガスホルダは、特許文献１に示すように、底部及び環状の側壁部を具備する液体槽と、液体槽の内側に当該液体槽に対して昇降可能に配置され、環状の側壁部を具備する中槽と、中槽の内側に当該中槽に対して昇降可能に配置され、天井部及び環状の側壁部を具備する上槽と、液体槽と中槽との間、及び、中槽と上槽との間を気密状に接合する接合部とを備える。このように液体槽と中槽との間、及び、中槽と上槽との間が気密状に接合されることによって、湿式ガスホルダは、液体槽に貯留された液体の液面と中槽と上槽とで仕切られる空間内にガスを貯留することが可能とされている。また、液体槽に対して中槽が、中槽に対して上槽が昇降可能に配置されていることで、湿式ガスホルダは、ガスの貯留量に応じて中槽及び上槽が昇降し、ガスの貯留量に応じてガスが貯留される空間の容積が変動可能なように構成されている。

以上のような湿式ガスホルダにおいて、各槽を気密状に接合する接合部は、気密状に接合する２つの槽のうち、内側の槽の側壁部の全周に亘って設けられる液体を貯留可能な封溝と、外側の槽の側壁部の全周に亘って設けられる浸水板とを具備している。浸水板は、内側の槽の側壁部に設けられる封溝に貯留された液体に浸水可能とされている。浸水板が封溝に貯留された液体に浸水すると、封溝、浸水板、及び、封溝に貯留された液体によって２つの槽の側壁部の間が気密状に接合される。

このように、槽間の気密状の接合が、封溝に貯留された液体に浸水板が浸水することによって行われるため、封溝に貯留された液体が減少し、液面高さが低下すると（封溝の底部から封溝に貯留された液体の液面までの距離が短くなると）、ガスホルダに貯留されたガスが、接合部から漏れる恐れがある。

このようなガス漏れを防止するために、封溝の液面高さを検出し、液面高さが低下したときは、その旨の警報を発することが望ましい。封溝の液面高さを検出する技術は、特許文献１に開示されている。特許文献１には、先端が電気的に接続され、先端を下方に向けて封溝に挿入される２本の高抵抗電極からなる水位検出器と、水位検出器に定電圧を供給する電源回路と、水位検出器に流れる電流に基づいて、封溝に液体を補給するポンプを作動させる水位整定器を備えた水位保持装置が開示されている。かかる水位保持装置の水位検出器に流れる電流は、封溝の液面高さに対応しており、よって、封溝の液面高さは、この水位検出器に流れる電流に基づいて検出することができる。水位検出器に流れる電流が封溝の液面高さに対応するのは、水位検出器を流れる電流は、封溝に貯留された液体内では２本の高抵抗電極間を短絡するため、高抵抗電極の浸水されている部分には流れず、液面高さ、即ち、高抵抗電極の浸水深さに応じて高抵抗電極上を流れる距離が変動するからである。よって、封溝の液面高さが低くなればなるほど、即ち、高抵抗電極の浸水深さが小さくなればなるほど、電流が高抵抗電極上を流れる距離が長くなる。よって、封溝の液面高さが低くなればなるほど、水位検出器に流れる電流が小さくなる。

しかしながら、特許文献１において、水位検出器を流れる電流は、２本の高抵抗電極間を短絡する際に、封溝に貯留された液体を流れる。よって、当該電流の大きさは、封溝に貯留された液体の電気抵抗にも影響される。従って、特許文献１に開示の技術では、封溝に貯留された液体の電気抵抗が変動すると、正確な液面高さを検出することができない。このため、特許文献１に開示の技術では、例えば、雨水や海水や粉塵等が封溝に入り込むことによって、封溝に貯留された液体の電気抵抗が変動すると、正確な液面高さを検出することができない。

また、図８に示すように、電気抵抗と電流とは逆比例の関係にあるため、電気抵抗が大きい領域においては、電気抵抗が変動しても電流の変動量が小さい。よって、特許文献１に開示の技術においては、特に、封溝の液面高さが低く、電流が高抵抗電極上を流れる距離が長いときは、液面高さが変動しても当該電流の変動量が小さく、液面高さの検出精度が低い。

また、特許文献２には、レーザ距離計を用いて、乾式ガスホルダ内を昇降するピストンの高さを検出する技術が開示されている。この技術は、乾式ガスホルダの天井部に設置されたレーザ距離計を用いて、天井部からピストンまでの距離を計測し、当該距離に基づいてピストンの高さを検出する技術である。よって、前述の湿式ガスホルダの封溝の液面高さを検出する方法として、湿式ガスホルダの上槽の天井部にレーザ距離計を設置し、当該レーザ距離計によって、上槽の天井部から中槽及び上槽の封溝の液面までの距離を計測し、当該距離に基づいて各封溝の液面高さを検出する方法が考えられる。しかしながら、上槽は中槽に対して昇降できるため、上槽の天井部から中槽の封溝の液面までの距離は、中槽の封溝の液面高さだけでなく、中槽に対する上槽の昇降にも影響される。即ち、レーザ距離計の計測値が、液面高さの変動によって変動したのか、上槽の昇降によって変動したのかを識別することが困難である。よって、前述のような湿式ガスホルダにおいては、特許文献２に開示の技術によっては、封溝の液面高さを正確に検出することができない。

また、特許文献２及び３には、液体中にエアを吹き込み、エアの吹き込みに要した吹き込み圧に基づいて液面の高さを検出する技術が開示されている。しかしながら、このような技術を利用するためには、液体中にエアを供給するための配管が必要となる。特に、前述のような各槽が昇降可能な構造のガスホルダにおいては、各槽の昇降に合わせて封溝が昇降するため、各槽の昇降に合わせて伸縮できるような複雑な構造の配管が必要となる。

更に、封溝が設けられる中槽や上槽が傾いているときは、封溝の液面高さ（封溝の底部から封溝に貯留された液体の液面までの距離）が場所によって異なる。これは、前述のように、封溝が槽の側壁部の全周に亘って設けられ、封溝に貯留された液体が周方向に自由に移動することができるためである。よって、液面高さが検出される位置では液面高さが十分であっても、他の場所では十分でない場合がある。よって、封溝の液面高さを検出するだけでは、ガス漏れの恐れがある状態を検出できない場合がある。
特開昭５９−１８３１９３号公報特開２００５−２１４６５４号公報特開２００５−２４８９７７号公報

本発明は、ガスホルダの２つの槽を気密状に接合する液体の液面高さの低下、及び、ガスホルダの槽が傾くといったガス漏れの恐れがある異常状態を高精度に検出し、当該異常状態を検出すると警報を発するガスホルダの異常検出装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するべく、本発明は、底部及び環状の側壁部を具備し、液体が貯留される液体槽と、前記液体槽の内側に当該液体槽に対して昇降可能に配置され、環状の側壁部を具備する中槽と、前記中槽の内側に当該中槽に対して昇降可能に配置され、天井部及び環状の側壁部を具備する上槽と、前記液体槽と前記中槽との間、及び、前記中槽と前記上槽との間を気密状に接合する第１接合部とを備え、前記第１接合部は、気密状に接合する２つの槽のうち、内側の槽の側壁部の全周に亘って設けられる液体を貯留可能な封溝と、外側の槽の側壁部の全周に亘って設けられる前記封溝に貯留された液体に浸水可能な浸水板とを具備するガスホルダの異常状態を検出するガスホルダの異常検出装置であって、前記封溝が設けられる槽の側壁部の周方向の３箇所以上に設置される、前記封溝の液面までの距離を計測する非接触距離計と、前記非接触距離計によって計測された距離を無線で送信する無線装置と、前記無線装置によって送信される距離に基づいて、前記各封溝が設けられる槽の傾きを算出する算出手段と、前記無線装置によって送信される距離、及び、前記算出手段によって算出される前記各封溝が設けられる槽の傾きに基づいて警報を発する警報手段とを備えることを特徴とするガスホルダの異常検出装置を提供するものである。

本発明に係るガスホルダの異常検出装置は、封溝が設けられる槽の側壁部に設置される、封溝の液面までの距離を計測する非接触距離計を備える。非接触距離計は、封溝の液面と接触せずに、封溝の液面までの距離を計測することができる距離計であり、超音波距離計やレーザ距離計等を用いることができる。このような非接触距離計を用いることで、計測される距離は、封溝に貯留される液体の電気抵抗に影響されない。また、非接触距離計が封溝の設けられる各槽、即ち、中槽及び上槽に設置されているので、非接触距離計から各槽の封溝の液面までの距離は中槽及び上槽の昇降に影響されない。以上のように、封溝に貯留される液体の電気抵抗や中槽及び上槽の昇降に影響されないことから、非接触距離計から封溝の液面までの距離は、高精度に計測される。また、本発明に係るガスホルダの異常検出装置では、封溝の液面までの距離を、特許文献１のように、水位検出器を流れる電流に基づいて計測しないため、封溝の液面高さが低い場合等において、封溝の液面までの距離の計測精度が低下するという問題も生じない。また、本発明に係るガスホルダの異常検出装置は、封溝の液面までの距離の計測に前述のような非接触距離計が用いられるため、エアを供給するための配管が不要である。

また、前記非接触距離計は、封溝が設けられる槽の側壁部の周方向の３箇所以上に設置され、前記算出手段は、３箇所以上に設置される非接触距離計によって計測された距離に基づいて、封溝が設けられる槽の傾きも算出する。非接触距離計を各槽の側壁部の周方向の３箇所に設置するのは、封溝が設けられた槽の傾きを考慮するためである。非接触距離計が設置される槽が傾くと、非接触距離計から封溝の液面までの距離が変動する。これは、非接触距離計が槽の傾きによって槽とともに移動するのに対し、封溝の液面は変動しないためである。液面が変動しないのは、封溝が、槽の側壁部の全周に亘って設けられ、封溝に貯留された液体が周方向に自由に移動することができるためである。また、非接触距離計を３箇所に設置するのは、槽の傾き具合によって、非接触距離計が設置された３箇所における非接触距離計から封溝の液面までの距離が異なるためである。よって、非接触距離計を周方向の３箇所に設置することで、封溝が設けられた槽の水平面に対する傾きを算出することができる。従って、本発明に係るガスホルダの異常検出装置は、封溝が設けられる槽の水平面に対する傾きも正確に検出することができ、ひいては、封溝が設けられる槽が傾くといったガス漏れの恐れがある異常状態を高精度に検出することができる。

また、本発明に係るガスホルダの異常検出装置は、無線装置によって送信される距離、及び、算出手段によって算出される各封溝が設けられる槽の傾きに基づいて警報を発する警報手段を備える。例えば、警報手段は、無線装置によって送信された距離が基準距離未満又は基準距離以上であるか否か、及び、算出手段によって算出される封溝が設けられる槽の傾きが基準角度を超えて傾いているか否かに基づいて、警報を発するか否かを判断する。尚、基準距離とは、第１接合部においてガス漏れが発生する恐れが少ないとされるときの封溝の液面と非接触距離計との間の距離とすることができる。また、基準角度とは、封溝のある特定位置における液面高さが基準高さより十分に高くても、他の位置における液面高さが基準高さを満たさないことが生じる槽の傾き角度である。よって、本発明に係るガスホルダの異常検出装置は、無線装置によって送信される距離、及び、算出手段によって算出される各封溝が設けられる槽の傾きに基づいてガス漏れの恐れがある異常状態を検出し、異常状態を検出すると、警報を発する。

更に、本発明に係るガスホルダの異常検出装置は、非接触距離計によって計測された距離を無線で送信する無線装置を備え、算出手段は、無線装置から送信された距離に基づいて、各封溝の液面高さ、及び、前記各封溝が設けられる槽の傾きを算出する。よって、非接触距離計と算出手段との間を有線で接続する必要がないため、非接触距離計及び算出手段を有線で接続することが困難な場合であっても、非接触距離計が計測した距離を算出手段に容易に送信することができる。

また、本発明に係るガスホルダの異常検出装置において、前記中槽は、互いに同心円状に、且つ、内側の槽が外側の槽に対して昇降可能に配置された、環状の側壁部を備える複数の槽で構成され、前記中槽を構成する槽のうち最も外側に配置される外槽は、前記液体槽に対して昇降可能に配置され、前記上槽は、前記中槽を構成する槽のうち最も内側に配置される内槽に対して昇降可能に配置され、前記第１接合部は、前記液体槽と前記外槽との間、及び、前記内槽と前記上槽との間を気密状に接合し、前記ガスホルダは、互いに隣接する前記中槽を構成する槽の間を気密状に接合する第２接合部を更に備える構成とすることができる。

かかる構成においては、本発明に係るガスホルダの異常検出装置は、中槽が複数の槽で構成されるガスホルダについて異常状態を検出すると、警報を発することができる。

また、本発明に係るガスホルダの異常検出装置において、好ましくは、前記警報手段は、前記無線装置によって送信される距離と、前記算出手段によって算出される前記各封溝が設けられる槽の傾きと、前記無線装置によって送信される距離の変化速度、及び、前記算出手段によって算出される前記各封溝が設けられる槽の傾きの変化速度の少なくとも一方とに基づいて警報を発する構成とされる。

かかる好ましい構成によれば、警報手段は、無線装置によって送信される距離、及び、封溝が設けられる槽の傾きに加えて、さらに無線装置によって送信される距離の変化速度または封溝が設けられる槽の傾きの変化速度の内の少なくとも一方に基づいて、警報を発する構成とされる。警報手段を、このような変化速度にも基づいて警報を発する構成とすることで、本発明に係るガスホルダの異常検出装置は、より早期に警報を発することができる。

本発明によれば、ガスホルダの２つの槽を気密状に接合する液体の液面高さの低下、及び、ガスホルダの槽が傾くといったガス漏れの恐れがある異常状態を高精度に検出し、当該異常状態を検出すると警報を発するガスホルダの異常検出装置を提供することができる。

以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明に係るガスホルダの異常検出装置（以下、「異常検出装置」という）の一実施形態について説明する。まず、異常検出装置の説明の前に、当該異常検出装置によってガス漏れの恐れがある異常状態が検出されるガスホルダについて説明する。

図１はガスホルダ２の外観図であり、図１（ａ）は平面図を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。図１に示すように、ガスホルダ２は、液体槽３と、中槽４と、上槽５と、第１接合部６と、第２接合部６’とを備える。

図１に示すように、液体槽３は、底部３１及び環状の側壁部３２を具備し、液体が貯留される構成とされている。本実施形態では、液体槽３に貯留される液体に水が使用されている。

図１に示すように、中槽４は、液体槽３の内側に当該液体槽３に対して昇降可能に配置され、環状の側壁部４２を具備している。中槽４は、互いに同心円状に配置され、環状の側壁部を有する複数の槽で構成されている。本実施形態では、中槽４は、外槽４ａ、中間槽４ｂ及び内槽４ｃの３槽から構成され、これらの３槽は、外側から外槽４ａ、中間槽４ｂ、内槽４ｃの順で配置されている。外槽４ａは、液体槽３に対して昇降可能に配置されている。このように、液体槽３に対して外槽４ａが昇降可能に配置されることで、中槽４は、液体槽３に対して昇降可能とされている。また、中間槽４ｂは、外側の外槽４ａに対して昇降可能に配置され、内槽４ｃは、外側の中間槽４ｂに対して昇降可能に配置されている。外槽４ａ、中間槽４ｂ及び内槽４ｃの側壁部４２ａ、４２ｂ、４２ｃは、中槽４の側壁部４２を構成している。

図１に示すように、上槽５は、中槽４の内側に配置され、当該中槽４を構成する内槽４ｃに対して昇降可能に配置されている。このように、内槽４ｃに対して上槽５が昇降可能に配置されることで、上槽５は、中槽４に対して昇降可能に配置されている。このように配置される上槽５は、天井部５１及び環状の側壁部５２を具備している。

ガスホルダ２は、以上に説明した液体槽３の液面と、中槽４と、上槽５とで仕切られる空間内にガスを貯留することができる。また、外槽４ａ、中間槽４ｂ、内槽４ｃ及び上槽５は、貯留されるガス量に応じて昇降する。

図２は、ガスの各貯留状態におけるガスホルダ２の状態を示す図であり、図２（ａ）はガスが貯留されていない状態を示し、図２（ｂ）はガスが貯留された状態を示す。図２（ａ）に示すように、ガスホルダ２は、ガスが貯留されていないときは、外槽４ａ、中間槽４ｂ、内槽４ｃ及び上槽５の大部分が液体槽３に貯留された液体に水没した状態となる。このように、ガスホルダ２にガスが貯留されていない状態において、図示しないガス管を通じて液体槽３の液面と上槽５とで仕切られる空間内にガスが注入され始めると、図２（ｂ）に示すように、上槽５が押し上げられ、上槽５が上昇する。図２（ｂ）の状態から更にガスが注入されると、内槽４ｃ、中間槽４ｂ、外槽４ａの順で各槽が上昇し、図１（ｂ）に示すように、全ての槽が液体槽３の液面から浮上した状態となる。また、図１（ｂ）に示すような状態、即ち、外槽４ａ、中間槽４ｂ、内槽４ｃ及び上槽５が液体槽３の液面から浮上した状態において、ガスが外部に注出されると、外槽４ａ、中間槽４ｂ、内槽４ｃ及び上槽５が同じ速度で下降する。外槽４ａが液体槽３に貯留された液体に水没すると、その後は、中間槽４ｂ、内槽４ｃ及び上槽５が同じ速度で下降する。中間槽４ｂが、液体槽３に貯留された液体に水没すると、その後は、内槽４ｃ及び上槽５が同じ速度で下降し、内槽４ｃが、液体槽３に貯留された液体に水没すると、その後は、上槽５のみが下降する。

第１接合部６は、液体槽３と外槽４ａとの間、及び、内槽４ｃと上槽５との間を気密状に接合する。第２接合部６’は、互いに隣接する外槽４ａと中間槽４ｂとの間、及び、互いに隣接する中間槽４ｂと内槽４ｃとの間を気密状に接合する。このように各槽間が気密状に接合されることによって、ガスホルダ２は、液体槽３の液面と中槽４と内槽５とで仕切られる空間内にガスを気密状に貯留することができる。

図３は、図１（ｂ）の点線Ｐで囲った部分の拡大図である。図３に示された、第２接合部６’の外槽４ａと中間槽４ｂとを気密状に接合する部分を例にして第１接合部６及び第２接合部６’の構成を詳述する。図３に示すように、第２接合部６’は、気密状に接合する２つの槽のうち、内側となる中間槽４ｂの側壁部４２ｂの全周に亘って設けられる液体を貯留可能な封溝６１と、外側となる外槽４ａの側壁部４２ａの全周に亘って設けられる封溝６１に貯留された液体に浸水可能な浸水板６２とを具備している。封溝６１は、中間槽４ｂの側壁部４２ｂの外側に設けられている。具体的には、封溝６１は、側壁部４２ｂから外側に延出された底部６１ａと底部６１ａの外側部分から立設された側壁部６１ｂとを有している。一方、浸水板６２は、外槽４ａの側壁部４２ａの内側に設けられている。具体的には、浸水板６２は、外槽４ａの側壁部４２ａから内側に延出された支持部材６２ａと、支持部材６２ａから下方に延出された延出部材６２ｂとを有している。

以上のような第２接合部６’において、封溝６１に液体が貯留され、当該液体に浸水板６２の延出部材６２ｂが浸水した状態では、外槽４ａと中間槽４ｂとの側壁部４２ａ、４２ｂの間が、封溝６１、浸水板６２、及び、封溝６１に貯留された液体によって気密状に接合される。封溝６１は、中間槽４ｂの側壁部４２ｂ全周に亘って設けられ、浸水板６２は、外槽４ａの側壁部４２ａの全周に亘って設けられているので、外槽４ａ及び中間槽４ｂの間は、それぞれの側壁部４２ａ、４２ｂの全周に亘って、第２接合部６’によって、気密状に接合されている。

第１接合部６及び第２接合部６’の他の槽間、即ち、液体槽３と外槽４ａとの間、中間槽４ｂと内槽４ｃとの間、及び、内槽４ｃと上槽５との間を気密状に接合する部分の構成は、図３を用いて説明した構成と同様である。即ち、液体槽３と外槽４ａとの間においては、液体槽３の側壁部３２に浸水板６２が、外槽４ａの側壁部４２ａに封溝６１が設けられている。中間槽４ｂと内槽４ｃとの間においては、中間槽４ｂの側壁部４２ｂに浸水板６２が、内槽４ｃの側壁部４２ｃに封溝６１が設けられている。内槽４ｃと上槽５との間においては、内槽４ｃの側壁部４２ｃに浸水板６２が、上槽５の側壁部５２に封溝６１が設けられている。

図２（ａ）に示すように、以上のような接合部６及び第２接合部６’は、ガスホルダ２にガスが貯留されていないときは、液体槽３に貯留された液体に水没している。ガスの貯留に伴い外槽４ａ、中間槽４ｂ、内槽４ｃ及び上槽５が上昇する場合は、接合部６及び第２接合部６’は次にように上昇する。接合部６及び第２接合部６’の上昇を、第１接合部６の内槽４ｃと上槽５とを気密状に接合する部分を例にして、図２（ｂ）を用いて説明すると、上槽５が上昇すると、上槽５に設けられた封溝６１が内槽４ｃの浸水板６２に接して、当該浸水板６２を押し上げ、これにより第１接合部６が上昇する。尚、封溝６１は、ガスホルダ２にガスが貯留されていないときは、液体槽３に貯留された液体に水没しているので、封溝６１が液体槽３の液面から浮上するときには、封溝６１には液体槽３に貯留された液体が貯留されている。一方、貯留されたガスの注出に伴い外槽４ａ、中間槽４ｂ、内槽４ｃ及び上槽５が下降する場合は、第１接合部６及び第２接合部６’は次にように下降する。第１接合部６及び第２接合部６’の下降を、第１接合部６の内槽４ｃと上槽５とを気密状に接合する部分を例にして説明すると、内槽４ｃと上槽５とが液体槽３の液面から浮上しているときは、前述のように、内槽４ｃと上槽５との両方が同じ速度で下降する。よって、この場合は、第１接合部６は、封溝６１が浸水板６２に接した状態で下降する。内槽４ｃが液体槽３に貯留された液体に水没すると、その後は、上槽５のみが下降するので、上槽５に設けられた封溝６１が内槽４ｃに設けられた浸水板６２に対して下降し、上槽５に設けられた封溝６１のみが下降する。

次に、以上において説明したガスホルダ２の異常状態を検出する異常検出装置１を説明する。図４は、本実施形態に係る異常検出装置１の機能ブロック図である。異常検出装置１は、非接触距離計１１と、無線装置１２と、算出手段１３と、警報手段１４とを備える。

非接触距離計１１は、図１（ａ）に示すように、封溝６１が設けられた各槽の側壁部の周方向の３箇所に設置され、封溝６１の液面までの距離を計測する。封溝６１は、前述のように、外槽４ａ、中間槽４ｂ、内槽４ｃ及び上槽５に設けられており、従って、非接触距離計１１は、外槽４ａ、中間槽４ｂ、内槽４ｃ及び上槽５の側壁部４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、５２に設置されている。また、各槽に設置された非接触距離計１１は、各非接触距離計１１が設置された側壁部を有する槽に設けられた封溝の液面までの距離を計測する。
非接触距離計１１は、封溝６１の液面と接触せずに、当該液面までの距離を計測することができる距離計であり、超音波距離計やレーザ距離計等を用いることができる。このような非接触距離計１１を用いることで、非接触距離計１１によって計測される液面までの距離は、封溝６１に貯留される液体の電気抵抗に影響されない。また、非接触距離計１１が封溝６１の設けられる各槽に設置されているので、非接触距離計１１によって計測される距離は、各槽の昇降によって影響されない。また、非接触距離計１１に、超音波距離計やレーザ距離計を用いれば、液面高さの検出にエアを使用しなくてすむので、本実施形態の異常検出装置１には、エアを供給する配管が不要となる。

各槽の側壁部における非接触距離計１１が設置される部位は、非接触距離計１１の計測精度を高めるため、封溝６１の液面から近い部位が好ましい。

また、図３に示すように、側壁部４２ｂにおける非接触距離計１１が設置される部位は、封溝６１の側壁部６１ｂの上端より上方側の部位でも、下方側の部位でもよい。尚、図３において点線で示すように、下方側の部位に非接触距離計１１を設置した場合、封溝６１に液体が貯留された状態では、非接触距離計１１が当該液体に水没する場合がある。また、非接触距離計１１が、封溝６１の液面よりも上方の部位に設置された場合の非接触距離計１１が計測する封溝６１の液面までの距離は、Ｘ１（図３参照）であり、封溝６１の液面よりも下方の部位に設置された場合の非接触距離計１１が計測する封溝６１の液面までの距離は、Ｘ１’（図３参照）である。

また、非接触距離計１１は、防水されていることが好ましい。これは、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ガスの貯留量によっては、非接触距離計１１が設置される槽は、液体槽３に貯留された液体に水没するためである。また、図３において点線で示すように、封溝６１の側壁部６１ｂの上端部よりも下方側の部位に非接触距離計１１を設置した場合は、封溝６１に貯留される液体に水没する恐れもあるためである。尚、本実施形態では、非接触距離計１１は、防水構造を有する筐体１５内に収納され、この筐体１５に収納されることよって非接触距離計１１は、防水されている。

非接触距離計１１を各槽の側壁部の周方向の３箇所に設置するのは、封溝６１が設けられた槽の傾きを考慮するためである。非接触距離計１１が設置される槽が傾くと、非接触距離計１１から封溝６１の液面までの距離が変動する。これは、非接触距離計１１が槽の傾きによって槽とともに移動するのに対し、封溝６１の液面は変動しないためである。液面が変動しないのは、封溝６１が、槽の側壁部の全周に亘って設けられ、封溝６１に貯留された液体が周方向に自由に移動することができるためである。また、非接触距離計１１を３箇所に設置するのは、槽の傾き具合によって、非接触距離計１１が設置された３箇所における非接触距離計１１から封溝６１の液面までの距離が異なるためである。よって、非接触距離計１１を周方向の３箇所に設置することで、封溝６１が設けられた槽の水平面に対する傾きを算出することができる。

尚、槽の傾きを高精度に算出する観点から、非接触距離計１１が設置される３箇所は、互いに離れていることが好ましく、等間隔であることがより好ましい。

無線装置１２は、非接触距離計１１によって計測された距離を無線で算出手段１３に送信する装置である。無線装置１２は、各非接触距離計１１が収納された筐体１５内に収納され、当該筐体１５内に収納された非接触距離計１１が計測した距離を算出手段１３に送信する。

算出手段１３は、無線装置１２から送信された距離に基づいて、各封溝６１の液面高さ、及び、各封溝６１が設けられた槽の傾きを算出する手段である。本実施形態では、封溝６１は、前述のように外槽４ａ、中間槽４ｂ、内槽４ｃ及び上槽５に設けられているので、算出手段１３は、外槽４ａ、中間槽４ｂ、内槽４ｃ及び上槽５に設けられた各封溝６１の液面高さと、外槽４ａ、中間槽４ｂ、内槽４ｃ及び上槽５の傾きを算出する。尚、封溝６１の液面高さとは、封溝の底部６１ａから封溝６１に貯留された液体の液面までの距離である。

各槽に設けられた封溝６１の液面高さ及び各槽の傾きの算出は、各槽の側壁部の３箇所に設置された非接触距離計１１が計測した距離に基づいて行われる。各槽に設けられた封溝６１の液面高さ及び各槽の傾きの算出について、中間槽４ｂに設けられた封溝６１の液面高さ及び中間槽４ｂの傾きの算出を例にして説明する。

まず、中間槽４ｂに設けられた封溝６１の液面高さＸの算出を図５を用いて説明する。尚、図５（ａ）に示すように、ここでは、中間槽４ｂの側壁部４２ｂに設置された非接触距離計１１１、１１２、１１３は、何れも封溝６１の液面よりも上方の部位に設置されているものとする。まず、算出手段１３は、各非接触距離計１１１、１１２、１１３が計測した封溝６１の液面までの距離Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１３に基づいて、中間槽４ｂに設けられた封溝６１の液面高さＸ３１、Ｘ３２、Ｘ３３を算出する。この液面高さＸ３１は、非接触距離計１１１が設置された部位から封溝６１の底部６１ａまでの距離Ｘ２１から、非接触距離計１１１が計測した封溝６１の液面までの距離Ｘ１１を引いた距離（Ｘ２１−Ｘ１１）である。同様に、液面高さＸ３２、Ｘ３３は、距離（Ｘ２２−Ｘ１２）、（Ｘ２３−Ｘ１３）である。次に、算出手段１３は、液面高さＸ３１、Ｘ３２、Ｘ３３に基づいて、中間槽４ｂに設けられた封溝６１の液面高さＸを算出する。この液面高さＸは、例えば、液面高さＸ３１、Ｘ３２、Ｘ３３の合計値、平均値、最低値等とすることができる。

尚、図５（ｂ）に示すように、非接触距離計１１１、１１２、１１３が、封溝６１の液面よりも下方の部位に設置されている場合は、算出される封溝６１の液面高さＸ３１’、Ｘ３２’、Ｘ３３’は、非接触距離計１１１、１１２、１１３が設置された部位から封溝６１の底部６１ａまでの距離Ｘ２１’、Ｘ２２’、Ｘ２３’と、非接触距離計１１１、１１２、１１３が計測した距離Ｘ１１’、Ｘ１２’、Ｘ１３’とを足した距離（Ｘ１１’＋Ｘ２１’）、（Ｘ１２’＋Ｘ２２’）、（Ｘ１３’＋Ｘ２３’）である。

また、中間槽４ｂの傾きθは、例えば、中間槽４ｂの側壁部４２ｂの３箇所に設置された非接触距離計１１１、１１２、１１３によって計測された距離Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１３に基づいて、非接触距離計１１１、１１２、１１３が設置された３箇所の封溝６１の液面からの高さ方向の位置関係を算出し、当該位置関係から算出することができる。中間槽４ｂの傾きθを求める具体的な方法として、距離Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１３のうち、最も大きいものと、最も小さいものとの差を採る方法を挙げることができる。

距離Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１３等の非接触距離計１１が計測した封溝６１の液面までの距離は、無線装置１２によって無線で算出手段１３に送信されるため、非接触距離計１１と算出手段１３との間を有線で接続する必要がない。このため、非接触距離計１１及び算出手段１３を有線で接続することが困難な場合であっても、非接触距離計１１が計測した距離を算出手段１３に容易に送信することができる。

警報手段１４は、算出手段１３によって算出される各封溝６１の液面高さＸ、及び、封溝６１が設けられる槽の傾きθに基づいて警報を発する手段である。本実施形態では、警報手段１４は、各封溝６１の液面高さＸが基準高さ未満である場合、又は、封溝６１が設けられた槽が基準角度を超えて傾いている場合は、警報を発する。尚、基準高さとは、第１接合部６及び第２接合部６’においてガス漏れが発生する恐れがある封溝６１の液面の高さである。また、基準角度とは、封溝６１のある特定位置における液面高さが基準高さより十分高くても、封溝６１の他の位置における液面高さが基準高さを満たさないことが生じる槽の傾き角度である。よって、本実施形態に係る異常検出装置１は、封溝６１に貯留された液体の液面高さＸの低下、及び、封溝６１が設けられる槽が傾くといったガス漏れの恐れがある異常状態を検出すると、警報を発することができる。更に、非接触距離計１１が計測する封溝６１の液面までの距離Ｘ１１、Ｘ１２、Ｘ１３は、前述のように、封溝６１に貯留される液体の電気抵抗、及び、各槽の昇降に影響されず、高精度に計測されることが可能であるため、本実施形態に係る異常検出装置１は、液面高さＸの低下、及び、封溝６１が設けられる槽が傾くといったガス漏れの恐れがある異常状態を高精度に検出することができる。

以下において、図６を用いて、警報手段１４が、封溝６１の液面高さＸが基準高さ未満であるか否かに基づいて、警報を発するか否かを判断する手順の一具体例を説明する。尚、当該判断の前に、算出手段１３によって、外槽４ａ、中間槽４ｂ、内槽４ｃ及び上槽５に設けられた封溝６１の液面高さＸが算出される（図６、Ｓ１０１）。本具体例における、各槽に設けられた封溝６１の液面高さＸは、各非接触距離計１１が設置された３箇所における各槽に設けられた封溝６１の液面高さ（即ち、前述の液面高さＸ３１、Ｘ３２、Ｘ３３）の合計値とする。

算出手段１３によって、外槽４ａ、中間槽４ｂ、内槽４ｃ及び上槽５に設けられた封溝６１の液面高さＸが算出されると、警報手段１４は、外槽４ａに設けられた封溝６１の液面高さＸが基準高さの３倍より高いか否かを判断する（図６、Ｓ１０２）。警報手段１４は、外槽４ａに設けられた封溝６１の液面高さＸが基準高さの３倍より低いと判断すると、外槽４ａに設けられた封溝６１の液面高さＸが低下している旨の警報を発する（図６、Ｓ１０３）。

次に、警報手段１４は、中間槽４ｂ、内槽４ｃ、上槽５の順で、各槽に設けられた封溝６１の液面高さＸが基準高さの３倍より高いか否かを判断する（図６、Ｓ１０４、Ｓ１０６、Ｓ１０８）。警報手段１４は、中間槽４ｂに設けられた封溝６１の液面高さＸが基準高さの３倍より低いと判断すると、中間槽４ｂに設けられた封溝６１の液面高さＸが低下している旨の警報を発生させ（図６、Ｓ１０５）、内槽４ｃに設けられた封溝６１の液面高さＸが基準高さの３倍より低いと判断すると、内槽４ｃに設けられた封溝６１の液面高さＸが低下している旨の警報を発生させ（図６、Ｓ１０７）、上槽５に設けられた封溝６１の液面高さＸが基準高さの３倍より低いと判断すると、上槽５に設けられた封溝６１の液面高さＸが低下している旨の警報を発する（図６、Ｓ１０９）。

次いで、図７を用いて、警報手段１４が、封溝６１が設けられた槽が基準角度を超えて傾いているか否かに基づいて警報を発するか否かを判断する手順の一具体例を説明する。尚、当該判断の前に、算出手段１３によって、封溝６１が設けられた外槽４ａ、中間槽４ｂ、内槽４ｃ及び上槽５の傾きθが算出される（図７、Ｓ１１１）。この傾きθは、各槽の側壁部の３箇所に設置された非接触距離計１１が計測する封溝６１の液面までの距離のうち、最も大きいものと、最も小さいものとの差とされる。

算出手段１３によって、外槽４ａ、中間槽４ｂ、内槽４ｃ及び上槽５の傾きθが算出されると、警報手段１４は、外槽４ａの傾きが基準角度を超えて傾いているか否かを判断する（図７、Ｓ１１２）。尚、本具体例における基準角度は、基準角度時の各槽の側壁部の３箇所に設置された非接触距離計１１が計測する封溝６１の液面までの距離のうち、最も大きいものと、最も小さいものとの差とされる。警報手段１４は、外槽４ａが基準角度を超えて傾いている（基準角度に対応する差よりも算出手段１３にて算出された差が大きい）と判断すると、外槽４ａが傾いている旨の警報を発する（図６、Ｓ１１３）。

次に、警報手段１４は、中間槽４ｂ、内槽４ｃ、上槽５の順で、各槽が基準角度を超えて傾いているか否かを判断する（図７、Ｓ１１４、Ｓ１１６、Ｓ１１８）。警報手段１４は、中間槽４ｂが基準角度を超えて傾いていると判断すると、中間槽４ｂが傾いている旨の警報を発生させ（図７、Ｓ１１５）、内槽４ｃが基準角度を超えて傾いていると判断すると、内槽４ｃが傾いている旨の警報を発生させ（図７、Ｓ１１７）、上槽５が基準角度を超えて傾いていると判断すると、上槽５が傾いている旨の警報を発する（図７、Ｓ１１９）。

尚、図６及び図７に示す判断は、何れかを先に行っても、両方同時に行ってもよい。

また、警報手段１４は、算出手段１３によって算出される各封溝６１の液面高さ、及び、封溝６１が設けられる槽の傾きに加えて、算出手段１３によって算出される各封溝６１の液面高さの変化速度または各封溝６１が設けられる槽の傾きの変化速度の内の少なくとも一方に基づいて、警報を発する構成としてもよい。警報手段１４を、このような変化速度に基づいて警報を発する構成とすることで、異常検出装置１は、より早期に警報を発することができる。

封溝６１の液面高さの変化速度は、例えば、算出手段１３によって算出される封溝６１の液面高さの所定時間内における変化率から算出することができる。また、槽の傾きの変化速度は、例えば、算出手段１３によって算出される槽の傾き角度の所定時間内における変化率から算出することができる。

封溝６１の液面高さの変化速度に基づいて警報を発するか否かの判断は、例えば、当該変化速度が一定以上であるか否かに基づいて行うことができる。また、槽の傾きの変化速度に基づいて警報を発するか否かの判断は、例えば、当該変化速度が一定以上であるか否かに基づいて行うことができる。

このような、変化速度に基づいて警報を発するか否かの判断は、図５及び図６を用いて説明した判断の前後に、又は、同時に行ってもよい。

また、本実施形態においては、中槽４は、３槽で構成されているが、中槽４は、１槽、２槽、４槽以上で構成してもよい。尚、１槽で構成する場合は、中槽４を構成する１槽は、液体槽３に対して昇降可能に配置されると共に、上槽５は中槽４を構成する当該１槽に対して昇降可能に配置される構成とされる。

本実施形態においては、非接触距離計１１は、側壁部の周方向の３箇所に設置されているが、これらの距離計が設置される箇所は３箇所以上であればよい。

また、本実施形態においては、算出手段１３は、無線装置１２から送信された距離に基づいて、各封溝６１の液面高さＸ、及び、各封溝６１が設けられた槽の傾きθを算出し、警報手段１４は、算出手段１３によって算出される各封溝６１の液面高さＸ、及び、封溝６１が設けられる槽の傾きθに基づいて警報を発する構成とされている。しかしながら、算出手段１３は、無線装置１２から送信された距離に基づいて、封溝６１が設けられた槽の傾きθのみを算出する構成とすることができ、警報手段１４は、無線装置１２から送信された距離、及び、算出手段１３によって算出される各封溝６１が設けられた槽の傾きθに基づいて警報を発する構成とすることもできる。

このような構成では、警報手段１４において行われる、無線装置１２から送信された距離に基づいて警報を発するか否かの判断は、例えば、無線装置１２から送信された距離が基準距離未満又は基準距離以上であるか否かに基づいて行うことができる。この基準距離とは、第１接合部６及び第２接合部６’においてガス漏れが発生する恐れが少ないとされるときの封溝６１の液面と、非接触距離計１１との距離とすることができる。

無線装置１２から送信された距離が基準距離未満又は基準距離以上であるか否かに基づいて行う判断は、非接触距離計１１が、図３に示すように、封溝６１の液面よりも上方の部位に設置された場合と、封溝６１の液面よりも下方の部位に設置された場合とで異なる。上方の部位に設置された場合は、封溝６１の液面が高ければ高いほど、非接触距離計１１が計測する距離Ｘ１は短くなる。よって、警報手段１４は、無線装置１２から送信された距離が基準距離以上であれば、警報を発する必要があると判断する。一方、非接触距離計１１が封溝６１の液面よりも下方の部位に設置された場合、封溝６１の液面が高ければ高いほど、非接触距離計１１が計測する距離Ｘ１’は長くなる。よって、警報手段１４は、無線装置１２から送信された距離が基準距離未満であれば、警報を発する必要があると判断する。尚、非接触距離計１１は、周方向の３箇所に設置されているので、基準距離と比較する値としては、３箇所に設置された各非接触距離計１１が計測した各距離の合計値、平均値、最小値等することができる。また、比較する値として合計値を用いる場合は、当該合計値と比較する値として、基準距離に代えて基準距離の３倍の値とする。尚、算出手段１３によって算出される各封溝６１が設けられた槽の傾きθに基づいて警報を発するか否かの判断は、本実施形態で説明した方法と同様の方法を用いることができる。

また、警報手段１４は、無線装置１２から送信された距離の変化速度に基づいて、警報を発する構成としてもよい。警報手段１４を、このような変化速度に基づいて警報を発する構成とすることで、異常検出装置１は、より早期に警報を発することができる。無線装置１２から送信された距離の変化速度は、例えば、無線装置１２から送信された距離の所定時間内における変化率から算出することができる。また、無線装置１２から送信された距離の変化速度に基づいて警報を発するか否かの判断は、例えば、当該変化速度が一定以上であるか否かに基づいて行うことができる。

さらに、本実施形態においては、各封溝６１が設けられた槽の傾きθは、各槽の側壁部の３箇所に設置された非接触距離計１１が計測する封溝６１の液面までの距離のうち、最も大きいものと、最も小さいものとの差として算出したが、３箇所以上の箇所に設置された非接触距離計１１が計測する封溝６１の液面までの距離の測定値に基づき、三次元空間における各非接触距離計１１が含まれる平面の方程式によって算出するものであってもよい。

図１は実施形態に係るガスホルダの外観図であり、図１（ａ）は平面図を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。図２は、ガスの各貯留状態における実施形態に係るガスホルダの状態を示す図であり、図２（ａ）はガスが貯留されていない状態を示し、図２（ｂ）はガスが貯留された状態を示す。図３は、図１（ｂ）の点線Ｐで囲った部分の拡大図である。図４は、実施形態に係る異常検出装置の機能ブロック図である。図５は、封溝の液面高さを算出することを説明するための模式図である。図６は、封溝の液面高さが基準高さ未満であるか否かに基づいて、警報を発するか否かを判断する手順の一具体例を示すフロー図である。図７は、封溝が設けられた槽が基準角度を超えて傾いているか否かに基づいて警報を発するか否かを判断する手順の一具体例を示すフロー図である。図８は電気抵抗と電流との関係を示す図である。

符号の説明

１…異常検出装置、２…ガスホルダ、１１…非接触距離計、１２…無線装置、１３…算出手段、１４…警報手段、３…液体槽、４…中槽、５…外槽、６…第１接合部、６’…第２接合部、６１…封溝

Claims

底部及び環状の側壁部を具備し、液体が貯留される液体槽と、
前記液体槽の内側に当該液体槽に対して昇降可能に配置され、環状の側壁部を具備する中槽と、
前記中槽の内側に当該中槽に対して昇降可能に配置され、天井部及び環状の側壁部を具備する上槽と、
前記液体槽と前記中槽との間、及び、前記中槽と前記上槽との間を気密状に接合する第１接合部とを備え、
前記第１接合部は、気密状に接合する２つの槽のうち、内側の槽の側壁部の全周に亘って設けられる液体を貯留可能な封溝と、外側の槽の側壁部の全周に亘って設けられる前記封溝に貯留された液体に浸水可能な浸水板とを具備するガスホルダの異常状態を検出するガスホルダの異常検出装置であって、
前記封溝が設けられる槽の側壁部の周方向の３箇所以上に設置される、前記封溝の液面までの距離を計測する非接触距離計と、
前記非接触距離計によって計測された距離を無線で送信する無線装置と、
前記無線装置によって送信される距離に基づいて、前記各封溝が設けられる槽の傾きを算出する算出手段と、
前記無線装置によって送信される距離、及び、前記算出手段によって算出される前記各封溝が設けられる槽の傾きに基づいて警報を発する警報手段とを備えることを特徴とするガスホルダの異常検出装置。
前記中槽は、互いに同心円状に、且つ、内側の槽が外側の槽に対して昇降可能に配置された、環状の側壁部を備える複数の槽で構成され、
前記中槽を構成する槽のうち最も外側に配置される外槽は、前記液体槽に対して昇降可能に配置され、
前記上槽は、前記中槽を構成する槽のうち最も内側に配置される内槽に対して昇降可能に配置され、
前記第１接合部は、前記液体槽と前記外槽との間、及び、前記内槽と前記上槽との間を気密状に接合し、
前記ガスホルダは、互いに隣接する前記中槽を構成する槽の間を気密状に接合する第２接合部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のガスホルダの異常検出装置。
前記警報手段は、前記無線装置によって送信される距離と、前記算出手段によって算出される前記各封溝が設けられる槽の傾きと、さらに前記無線装置によって送信される距離の変化速度または前記算出手段によって算出される前記各封溝が設けられる槽の傾きの変化速度の内の少なくとも一方に基づいて警報を発することを特徴とする請求項１又は２に記載のガスホルダの異常検出装置。