JP2017181505A

JP2017181505A - ガス検知装置

Info

Publication number: JP2017181505A
Application number: JP2017061367A
Authority: JP
Inventors: 辰志南; Tatsushi Minami
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2016-03-28
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2017-10-05
Anticipated expiration: 2037-03-27
Also published as: JP6792496B2

Abstract

【課題】走行中に低濃度の可燃性ガスを検知できるガス検知装置を提供する。【解決手段】ガス検知装置は、車両の前部下方に取り付けられるノズルと、前記車両に搭載され、前記ノズルを介して吸引される大気に含まれる不純物を分析する高感度メタン連続分析装置と、前記車両に搭載され、前記ノズルと前記ガス分析装置とを結ぶ配管に設けられるポンプとを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、ガス検知装置に関する。

従来より、車両にメタンガスの連続分析計を搭載し、車両で走行しながらメタンガスの濃度を連続的に測定するガス検知システムがある。このようなガス検知システムは、既に市販されている。

このガス検知システムのメタンガスの連続分析計は、車両の前部の左右両端にそれぞれ取り付けられる赤外線照射器と赤外線受信部を有する。漏えい由来の可燃性ガスが存在するところを車両が通過すると、可燃性ガスに含まれるメタンガスによって赤外線が吸収され、吸収された分だけ赤外線受信部で受信する赤外線の強度が低下するため、赤外線受信部で受信する赤外線の強度に基づいて、メタンガスの漏えいを検出できる（例えば、非特許文献１参照）。

また、車両で走行しながら地上のガスを吸引し、吸引したガスを車両に搭載した連続分析計に導入して、吸引したガスに含まれるメタン濃度を連続的に測定することにより、メタンガスの漏えいを検知するガス検知装置がある（例えば、非特許文献２、３参照）。車両の走行速度は、特に低く設定されることはなく、例えば、５０ｋｍ／ｈ以上という所謂中速域以上の速度である。非特許文献２では、メタンガスの連続分析計として赤外吸収式のメタン分析計を用いており、非特許文献３では、メタンガスの連続分析計として高感度メタン連続分析装置の１つであるＣＲＤＳ式メタン分析計を用いている。

SENSIT Technologies社［平成２７年３月２５日検索］、インターネット〈http://www.gasleaksensors.com/brochures/sensit_vmd_brochure.pdf> Pergam-Suisse社［平成２７年３月２５日検索］、インターネット〈http://www.pergam-suisse.ch/fileadmin/medien/Alma/SELMA_CH_klein.pdf> Picarro Surveyor社［平成２７年３月２５日検索］、インターネット〈https://picarro.app.box.com/s/mtmyqr0k2kfotg2uf40z>、<http://www.cnbc.com/id/100746461>

非特許文献１に記載されたガス検知システムは、濃度が低い可燃性ガスが広範囲にわたって存在している場合、又は、高濃度の可燃性ガスが存在している場合には、可燃性ガスに含まれるメタンガスを検知できるが、例えば、１０ｐｐｍ程度の低濃度の可燃性ガスが僅かしか存在しないような場合には、可燃性ガスに含まれるメタンガスを検知できない。

また、非特許文献２、３に記載されたガス検知装置では、中速域以上の速度で車両で走行しながら地上のガスを吸引するため、濃度が低い可燃性ガスの存在領域を通過する時間は、ごく僅かであり、メタンの連続分析計に導入される吸引ガス中のメタン濃度は、環境中の空気で大幅に希釈されることになる。

非特許文献２では、赤外吸収式の連続分析計を用いているため、メタンガスの濃度の分解能が不十分であり、中速域以上の速度で走行中に１０ｐｐｍ程度の低濃度の可燃性ガスを検知することは困難である。

非特許文献３では、ＣＲＤＳ式メタン分析計自体は、低濃度の可燃性ガスを検知可能であるが、地上からガスを吸引する部分の構造が、中速域以上の速度で走行中に可燃性ガスを十分に吸引できるような構造になっていないため、走行中に１０ｐｐｍ程度の低濃度の可燃性ガスを検知することは容易ではない。

そこで、走行中に低濃度の可燃性ガスを検知できるガス検知装置を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態のガス検知装置は、車両の前部下方に取り付けられるノズルと、前記車両に搭載され、前記ノズルを介して吸引される大気に含まれる不純物を分析する高感度メタン連続分析装置と、前記車両に搭載され、前記ノズルと前記ガス分析装置とを結ぶ配管に設けられるポンプとを含む。

走行中に低濃度の可燃性ガスを検知できるガス検知装置を提供することができる。

ガス検知装置１００の構成を示す図である。フィルタ装置１１０とその前後の構成を示す図である。制御部１６１が実行する制御処理を示すフローチャートである。ＰＣ１６０によってメモリ１６２に保存される検出フラグと位置データを示す図である。実施の形態の変形例によるガス検知装置１００Ａ、１００Ｂの構成を示す図である。車両５０を前から見たメインノズル１０１Ａの構成を示す図である。図６に示すメインノズル１０１Ａでメタンを吸引した場合におけるメタン濃度の時間的変化の様子を示す図である。メタンの吸引量に対する高感度メタン連続分析計１５０のメタン検出量のピーク値との関係を示す図である。メタンの流量に対する高感度メタン連続分析計１５０によって検出されるメタンの濃度との関係を示す図である。

以下、本発明のガス検知装置を適用した実施の形態について説明する。

＜実施の形態＞
図１は、ガス検知装置１００の構成を示す図である。図２は、フィルタ装置１１０とその前後の構成を示す図である。

ガス検知装置１００は、車両５０に搭載される。図１には、車両５０の前方の部分と、前輪５１とを示す。車両５０が走行する道路には、ガス本管１０が埋設されており、ガス本管１０に亀裂１０Ａ等が生じると、都市ガスの主成分であるメタン１１が地表に漏れ出るおそれがある。

ガス検知装置１００は、メインノズル１０１Ａ、サブノズル１０１Ｂ、配管１０２Ａ、１０２Ｂ、ポンプ１０３Ａ、１０３Ｂ、フィルタ１０４、排気管１０６、１０７、及び排気ノズル１０６Ａ、１０７Ａを含む。

ガス検知装置１００は、さらに、フィルタ装置１１０、高感度メタン連続分析計１５０、ＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）１６０、及びＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）装置１７０を含む。

メインノズル１０１Ａは、車両５０の前部の下方に設けられている。メインノズル１０１Ａは、車両５０が走行している間に、路上の大気を吸引する吸引ノズルである。メインノズル１０１Ａは、配管１０２Ａを介してポンプ１０３Ａに接続されている。メインノズル１０１Ａは、第１ノズルの一例である。

路上に都市ガスの主成分であるメタンが漏れ出ている場合には、大気に微量のメタンが含まれるため、メインノズル１０１Ａから大気とともにメタンが吸引される。このようなガス漏れが生じている場合には、ごく微量（ｐｐｍオーダ）でも検出する必要がある。

サブノズル１０１Ｂは、フィルタ装置１１０で補足したガスを高感度メタン連続分析計１５０に送出する際に、空気を吸引するノズルである。このため、サブノズル１０１Ｂは、車両５０の前部の下方に限らず、大気を吸引できる位置に配設されていればよい。サブノズル１０１Ｂは、配管１０２Ｂを介してポンプ１０３Ｂに接続されている。サブノズル１０１Ｂは、第２ノズルの一例である。

ポンプ１０３Ａは、フィルタ装置１１０に接続されており、ポンプ１０３Ｂは、フィルタ１０４を介してフィルタ装置１１０に接続されている。ポンプ１０３Ａは、第１ポンプの一例であり、ポンプ１０３Ｂは、第２ポンプの一例である。

ポンプ１０３Ａは、車両５０が走行している間に、路上の大気をメインノズル１０１Ａから吸引する際に、吸引力を発生するポンプである。ポンプ１０３Ａは、一例として、車両５０が５０ｋｍ／ｈで走行している状態において、車両５０の前方の大気を吸引できる程度の吸引力があるポンプであればよい。

ポンプ１０３Ｂは、フィルタ装置１１０で補足したガスを高感度メタン連続分析計１５０に送出する際に、サブノズル１０１Ｂから大気を吸引するノズルである。このため、ポンプ１０３Ｂは、ポンプ１０３Ａよりも容量の小さなポンプであってもよい。

ポンプ１０３Ａ、１０３Ｂは、一例として、車両５０のバッテリから供給される直流電力で駆動される電動式のポンプであればよい。

フィルタ１０４は、フィルタ装置１１０で補足したガスをポンプ１０３Ｂを駆動して高感度メタン連続分析計１５０に送出する際に、サブノズル１０１Ｂから吸引される大気（空気）中の塵埃や不純物（ガス等）を除去するために設けられている。フィルタ装置１１０で補足したガスを高感度メタン連続分析計１５０に送出する段階で、不純物が混入することを抑制するために設けられている。

排気ノズル１０６Ａ、１０７Ａは、それぞれ、排気管１０６、１０７を介してフィルタ装置１１０、高感度メタン連続分析計１５０に接続されており、フィルタ装置１１０、高感度メタン連続分析計１５０を通過した空気（又はガス）を大気に放出するために設けられている。なお、排気ノズル１０６Ａは、排気口の一例である。

フィルタ装置１１０は、フィルタ１、２、３、４、・・・、Ｎ（Ｎは５以上の整数）、電磁弁Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、・・・、ＡＮ、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、・・・、ＢＮ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、・・・、ＣＮ、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、・・・、ＤＮ、ヒータＨ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、・・・、ＨＮ、冷却ファンＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、・・・、ＦＮ、及び、電磁弁１１１Ａ、１１１Ｂを含む。

なお、ここでは一例として、Ｎが５以上の整数である形態について説明するが、フィルタは、２つ以上あればよい。電磁弁は、１つのフィルタに対して４つ設けられる。ヒータと冷却ファンは、１つのフィルタに対して、それぞれ、１つ設けられる。

フィルタ１〜Ｎは、互いに並列に接続されている。フィルタ１〜Ｎのうちの任意の１つは、第１フィルタの一例であり、任意の他の１つは、第２フィルタの一例である。

フィルタ１〜Ｎは、活性炭を用いたフィルタであり、フィルタ１〜Ｎに通流される大気に含まれる不純物を吸着し、濃縮することができる。濃縮できるとは、フィルタ１〜Ｎから不純物を取り出す際に、もとの大気に含まれていた不純物の濃度よりも高い濃度で取り出すことができることをいう。

ここで、典型的な不純物は、都市ガスの主成分であるメタンである。このため、フィルタ１〜Ｎは、少なくともメタンガスを一定時間吸着（トラップ）することにより、メタンガスを濃縮することができるフィルタであればよい。また、フィルタ１〜Ｎは、一例として、ｐｐｍオーダー未満の濃度のメタンガスを１０ｐｐｍ程度の濃度まで濃縮できる活性炭製のフィルタであればよい。

フィルタ１は、入力側に電磁弁Ａ１とＢ１が接続されており、出力側に電磁弁Ｃ１とＤ１が接続されている。電磁弁Ａ１は、ポンプ１０３Ａに接続され、電磁弁Ｂ１はフィルタ１０４を介してポンプ１０３Ｂに接続されている。電磁弁Ｃ１は排気管１０６に接続され、電磁弁Ｄ１は高感度メタン連続分析計１５０に接続されている。

このような接続関係は、フィルタ２〜Ｎ、電磁弁Ａ２〜ＡＮ、Ｂ２〜ＢＮ、Ｃ２〜ＣＮ、Ｄ２〜ＤＮについても同様である。

電磁弁Ａ１〜ＡＮは、フィルタ１〜Ｎとポンプ１０３Ａとの間に設けられている。電磁弁Ｂ１〜ＢＮは、フィルタ１〜Ｎとフィルタ１０４との間に設けられている。電磁弁Ｃ１〜ＣＮは、フィルタ１〜Ｎと排気管１０６との間に設けられている。電磁弁Ｄ１〜ＤＮは、フィルタ１〜Ｎと高感度メタン連続分析計１５０との間に設けられている。

電磁弁Ａ１〜ＡＮ、Ｂ１〜ＢＮ、Ｃ１〜ＣＮ、Ｄ１〜ＤＮは、ＰＣ１６０の制御部１６１によって駆動されていない場合は遮断されており、制御部１６１によって開放され、また、開放された後に遮断される。

電磁弁Ａ１〜ＡＮ、Ｂ１〜ＢＮ、Ｃ１〜ＣＮ、Ｄ１〜ＤＮは、フィルタ１〜Ｎのうちのいずれか１つをメインノズル１０１Ａと排気口１０６Ａとの間に接続し、いずれか他の１つをサブノズル１０１Ｂと高感度メタン連続分析計１５０との間に接続する。このような動作を行う電磁弁Ａ１〜ＡＮ、Ｂ１〜ＢＮ、Ｃ１〜ＣＮ、Ｄ１〜ＤＮは、第１切替部の一例と第２切替部の一例を含む。

ヒータＨ１〜ＨＮは、それぞれ、フィルタ１〜Ｎに取り付けられている。ヒータＨ１〜ＨＮのうちの任意の１つは、第１ヒータの一例であり、任意の他の１つは、第２ヒータの一例である。

ヒータＨ１〜ＨＮは、フィルタ１〜Ｎに吸着したガスを高感度メタン連続分析計１５０に送出する際に加熱される。ヒータＨ１〜ＨＮでの加熱は、フィルタ１〜Ｎに吸着したメタン等のガスがフィルタ１〜Ｎから離脱する温度であればよいため、一例として、１００℃まで加熱することとする。ヒータＨ１〜ＨＮは、一例として、車両５０のバッテリから供給される直流電力で駆動されるヒータであればよく、例えば、電熱線を用いたヒータを用いることができる。

冷却ファンＦ１〜ＦＮは、それぞれ、ヒータＨ１〜ＨＮのそばに取り付けられている。冷却ファンＦ１〜ＦＮのうちの任意の１つは、第１冷却器の一例であり、任意の他の１つは、第２冷却器の一例である。冷却ファンＦ１〜ＦＮは、ヒータＨ１〜ＨＮでフィルタ１〜Ｎを加熱した後に、フィルタ１〜Ｎを冷却する際に用いられる。冷却ファンＦ１〜ＦＮでの冷却は、フィルタ１〜Ｎが加熱前の温度に戻るまで行えばよい。

冷却ファンＦ１〜ＦＮは、一例として、車両５０のバッテリから供給される直流電力で駆動される電動式のファンであればよい。冷却ファンＦ１〜ＦＮは、例えば、フィルタ１〜Ｎを冷却するのに必要な所定の時間が経過すると、タイマーが作動することによって停止されるようになっている。

電磁弁１１１Ａ、１１１Ｂは、それぞれ、フィルタ装置１１０の電磁弁Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、・・・、ＡＮ、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、・・・、ＢＮの入力側において、圧力が増大したときや、フィルタ装置１１０に通したくないガス等を吸引したとき等に、ポンプ１０３Ａ、１０３Ｂで吸引したガス等を大気中に戻すために設けられている。電磁弁１０５Ａ、１０５Ｂは通常時は遮断されており、ＰＣ１６０の制御部１６１によって開放される。

高感度メタン連続分析計１５０は、例えばキャビティリングダウン分光法（ＣａｖｉｔｙＲｉｎｇＤｏｗｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＣＲＤＳ）や、Ｏｆｆ-ＡｘｉｓＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣａｖｉｔｙＯｕｔｐｕｔＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＯＡ−ＩＣＯＳ）法によりメタン（ＣＨ_４）、水（Ｈ_２Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）等の微量のガスをｐｐｍレベル又はｐｐｂレベルで測定するガス分析装置である。ここでは、主に、メタンを主成分とする都市ガスの漏れを検知するために、高感度メタン連続分析計１５０を用いる。また、ここでは、一例として、高感度メタン連続分析計１５０としてＯＡ−ＩＣＯＳ式の高感度メタン連続分析計を用いる形態について説明する。

ＰＣ１６０は、ガス検知装置１００の制御を統括する情報処理装置である。ＰＣ１６０は、制御部１６１とメモリ１６２を含む。制御部１６１は、フィルタ装置１１０の電磁弁Ａ１〜ＡＮ、Ｂ１〜ＢＮ、Ｃ１〜ＣＮ、Ｄ１〜ＤＮ、ヒータＨ１〜ＨＮ、及び冷却ファンＦ１〜ＦＮの駆動制御を行う。制御部１６１は、高感度メタン連続分析計１５０及びＧＰＳ装置１７０と連動した制御を行う。

制御部１６１は、高感度メタン連続分析計１５０によってメタンが検出されると、メタンを検出したことを表す検出フラグと、検出された道路の区間を表す位置データとを関連付けてメモリ１６２に保存する。検出された道路の区間を表す位置データは、区間の始点と終点とを表す２つの位置データである。

ＧＰＳ装置１７０は、車両５０の現在の位置を表す位置データを取得する。位置データは、緯度及び経度で位置を特定する。また、ＧＰＳ装置１７０は、現在の位置の高度を測定する機能を備えていてもよい。この場合には、位置データには、緯度、経度、及び高度が含まれる。

次に、図３を用いて制御部１６１による制御について説明する。

図３は、制御部１６１が実行する制御処理を示すフローチャートである。

制御部１６１は、ガス検知装置１００の電源が投入されると、処理を開始する（スタート）。ガス検知装置１００の電源が投入される状態では、車両５０は、走行中である。一例として、速度は、５０ｋｍ／ｈである。

制御部１６１は、Ｋの値を１に設定する（ステップＳ１）。Ｋの値は、１からＮ（１≦Ｋ≦Ｎ）のうちの１つの値を取り、電磁弁Ａ１〜ＡＮ、Ｂ１〜ＢＮ、Ｃ１〜ＣＮ、Ｄ１〜ＤＮ、ヒータＨ１〜ＨＮ、冷却ファンＦ１〜ＦＮのＮの値を指定するために用いられる。

制御部１６１は、ＧＰＳ装置１７０から現在地を示すデータ（現在地データ）を取得し、現在地データをメモリに保存する（ステップＳ２）。

制御部１６１は、電磁弁ＡＫとＣＫを開放する（ステップＳ３）。Ｋが１のときは、電磁弁Ａ１とＣ１が開放され、電磁弁Ｂ１とＤ１は遮断された状態に保持される。

制御部１６１は、ポンプ１０３Ａを駆動する（ステップＳ４）。これにより、ポンプ１０３Ａが吸引する道路上の大気が、電磁弁ＡＫとＣＫを介して、フィルタＫに導入される。メタンのガス漏れが生じている場合は、大気とともにメタンがフィルタＫに導入される。なお、ステップＳ３とＳ４の処理は、連続的に行われるため、電磁弁Ａ１とＢ１が開放された次の瞬間に、ポンプ１０３Ａが駆動される。

制御部１６１は、１分が経過したかどうかを判定する（ステップＳ５）。ここでは、一例として、１つのフィルタＫにガスを吸着させる時間を１分に設定している。このため、ステップＳ５において、制御部１６１は、ポンプ１０３Ａの駆動を開始してからの経過時間が１分に達したかどうかを判定する。ステップＳ５の処理は、経過時間が１分に達するまで、繰り返し実行される。

制御部１６１は、経過時間が１分に達した（Ｓ５：ＹＥＳ）と判定すると、ＧＰＳ装置１７０から現在地を示すデータ（現在地データ）を取得し、現在地データをメモリに保存する（ステップＳ６）。

制御部１６１は、電磁弁ＡＫとＣＫを遮断し、電磁弁ＢＫとＤＫを開放し、電磁弁ＡＫ＋１とＣＫ＋１を開放し、ヒーターＨＫを駆動する（ステップＳ７）。電磁弁ＡＫ＋１とＣＫ＋１を開放するのは、フィルタＫ＋１でのガスのトラップを開始させるためである。

制御部１６１は、Ｋが２以上（Ｋ≧２）であるかどうかを判定する（ステップＳ８）。冷却ファンＦＫ−１を駆動するかどうかを判定するためである。

制御部１６１は、Ｋが２以上（Ｋ≧２）である（Ｓ８：ＹＥＳ）と判定すると、冷却ファンＦＫ−１を駆動する（ステップＳ９）。例えば、Ｋが２のときには、ステップＳ７において、電磁弁Ａ２とＣ２が遮断され、電磁弁Ｂ２とＤ２が開放され、電磁弁Ａ３とＣ３が開放され、ステップＳ９において、フィルタ１の冷却ファンＦ１が駆動される。これにより、フィルタ１が冷却される。順番にフィルタＦ１〜ＦＮを冷却し、次の使用に備えるためである。

制御部１６１は、ポンプ１０３Ａと１０３Ｂを駆動する（ステップＳ１０）。これにより、フィルタＫで濃縮された大気が高感度メタン連続分析計１５０に送出され、ポンプ１０３Ａによって吸引される大気がフィルタＫ＋１に導入される。

なお、制御部１６１は、ステップＳ８において、Ｋが２以上（Ｋ≧２）ではない（Ｓ８：ＮＯ）と判定した場合は、フローをステップＳ１０に進める。Ｋ＝１の場合は、駆動する冷却ファン（Ｆ１〜ＦＮ）が存在しないからである。

制御部１６１は、高感度メタン連続分析計１５０に分析を開始させる指令（分析開始指令）を送信する（ステップＳ１１）。これにより、高感度メタン連続分析計１５０は、フィルタＫで濃縮された大気の分析を開始する。分析は、１分以内で終了する。

制御部１６１は、分析結果と現在地データとを関連付けてメモリ１６２に保存する（ステップＳ１２）。

制御部１６１は、処理の終了かどうかを判定する（ステップＳ１３）。処理を終了するのは、ガス検知装置１００の電源が遮断されるときである。

制御部１６１は、処理の終了ではない（Ｓ１３：ＮＯ）と判定すると、ステップＳ１４において、Ｋの値がＮと一致するかを判定し、一致しない場合（Ｓ１４：ＮＯ）は、Ｋの値をインクリメント（Ｋ＝Ｋ＋１）する（ステップＳ１５）。

制御部１６１は、ステップ１４で一致する場合（Ｓ１４：YES）、Ｋの値を１に戻す（ステップ１６）。

制御部１６１は、ステップＳ１５又はＳ１６の処理を終了すると、フローをステップＳ５にリターンする。

制御部１６１は、処理の終了である（Ｓ１３：ＹＥＳ）と判定すると、ポンプ１０３Ａ、１０３Ｂを停止し、電磁弁Ａ１〜ＡＮ、Ｂ１〜ＢＮ、Ｃ１〜ＣＮ、Ｄ１〜ＤＮを遮断し、ヒータＨ１〜ＨＮを停止し、加熱されているフィルタ（１〜Ｎのうちのいずれか）の冷却ファン（Ｆ１〜ＦＮのいずれか）を駆動し、すべての処理を終了する（エンド）。

図４は、ＰＣ１６０によってメモリ１６２に保存される検出フラグと位置データを示す図である。図４に示すデータは、ＰＣ１６０の制御部１６１が図３に示すフローのステップＳ１２の処理を繰り返し実行することによって作成される。

メモリ１６２には、ＩＤ(Identification)、検出フラグ、及び位置データが関連付けられて登録される。ＩＤは、各測定を識別するための識別子であり、図４には一例として、００１〜００５の５回分のデータを示す。

また、検出フラグは、ガス漏れの有無を表すフラグであり、高感度メタン連続分析計１５０によってメタンが検出されると、１に設定される。ガス漏れが検出されていない区間では、検出フラグの値は０（ゼロ）に設定される。図４に示す例では、ＩＤが００２の区間でガス漏れが検出されている。

位置データは、ガス漏れ検知を行った区間の始点と終点の緯度と経度を表す。図４に示す位置データは、例示的な値であり、小数点第３位以下は省略してある。また、実際のガス漏れの有無を表すものではない。

制御部１６１は、ガス漏れ検知を行う際に、ＩＤと、検出フラグと、位置データとを関連付けてメモリ１６２に保存することにより、図４に示すようなデータを作成する。

以上、実施の形態によれば、走行中に低濃度の可燃性ガスを検知できるガス検知装置１００を提供することができる。

ガス検知装置１００は、大気中のメタンガスを１０ｐｐｍ程度に濃縮するフィルタ１〜Ｎを含み、車両５０で走行しながら、濃縮したメタンガスを高感度メタン連続分析計１５０に送出できるため、高感度メタン連続分析計１５０でメタンのガス漏れを検知することができる。

車両５０で走行しながらガス漏れの検出と地点の特定とを行うことができるので、従来のように徒歩で検知していた場合と比べて、漏えい検査の効率を大幅に向上させることができる。

また、大気をフィルタ１〜Ｎに吸着させる区間の始点と終点の位置データをＧＰＳ装置１７０で取得し、ガス漏れの有無を表す検出フラグとともにＰＣ１６０のメモリ１６２に登録するので、車両５０で走行しながら、又は、車両５０で走行した後に、ガス漏れの生じている地点を正確に把握することができる。

なお、以上では、ガス検知装置１００がフィルタ装置１１０を含む形態について説明したが、メインノズル１０１Ａで吸引される大気を直接的に高感度メタン連続分析計１５０に誘導して、大気に含まれるメタンガスを高感度メタン連続分析計１５０で分析できる場合は、ガス検知装置１００は、フィルタ装置１１０を含まなくてもよい。この場合には、ガス検知装置１００は、フィルタ装置１１０に加えて、サブノズル１０１Ｂ、配管１０２Ｂ、ポンプ１０３Ｂ、フィルタ１０４、排気管１０６、及び排気ノズル１０６Ａも含まなくてよい。また、この場合、制御部１６１は、高感度メタン連続分析計１５０からリアルタイムで得られる分析結果と位置データをメモリ１６２に保存する。

また、ガス検知装置１００がフィルタ装置１１０を含む場合に、メタンガスを高感度メタン連続分析計１５０以外の形式のガス分析装置で分析できる場合は、高感度メタン連続分析計１５０の代わりに、そのようなガス分析装置を用いてもよい。

また、以上では、１つのフィルタ（１〜Ｎのうちのいずれか１つ）にガスを吸着させる時間を１分に設定する形態について説明したが、フィルタにガスを吸着させる時間は、１分より短くてもよいし、長くてもよい。高感度メタン連続分析計１５０で、例えば、ｐｐｍオーダのメタンガスが検出できれば、どのような時間に設定してもよい。

また、ポンプ１０３Ａを駆動するタイミングは分析開始前でもよいが、その場合は電磁弁１１１Ａを開放しておき、電磁弁Ａ１とＣ１を開放するタイミングで、電磁弁１１１Ａを遮断する。同様にポンプ１０３Ｂを駆動するタイミングは分析開始前でもよいが、その場合は電磁弁１１１Ｂを開放しておき、電磁弁Ｂ１とＤ１を開放するタイミングで、電磁弁１１１Ｂを遮断する。

また、以上では、ＰＣ１６０の制御部１６１がフィルタ装置１１０の電磁弁Ａ１〜ＡＮ、Ｂ１〜ＢＮ、Ｃ１〜ＣＮ、Ｄ１〜ＤＮ、ヒータＨ１〜ＨＮ、及び冷却ファンＦ１〜ＦＮの駆動制御を行う形態について説明した。しかしながら、制御部１６１とは別に、フィルタ装置１１０の駆動制御を行う制御部をフィルタ装置１１０の内部に設けて、制御部１６１と連携するようにしてもよい。

また、以上では、ガス検知装置１００がヒータＨ１〜ＨＮと冷却ファンＦ１〜ＦＮを含む形態について説明したが、ヒータＨ１〜ＨＮ又は冷却ファンＦ１〜ＦＮがなくても高感度メタン連続分析計１５０でガス漏れを検知できる場合には、ガス検知装置１００は、ヒータＨ１〜ＨＮ又は冷却ファンＦ１〜ＦＮを含まなくてもよい。

また、図１に示す構成を図５に示すように変形してもよい。図５は、実施の形態の変形例によるガス検知装置１００Ａ、１００Ｂの構成を示す図である。

図５（Ａ）に示すガス検知装置１００Ａは、図１に示すガス検知装置１００のポンプ１０３Ｂを排気管１０７に移動させた構成を有する。各フィルタＦ１〜ＦＮから高感度メタン連続分析計１５０にガスを吸引する際には、高感度メタン連続分析計１５０の出力側に接続される排出管１０７に設けられたポンプ１０３Ｂを駆動すればよい。

また、図５（Ａ）に示すガス検知装置１００Ｂは、図５（Ａ）に示すガス検知装置１００Ａのポンプ１０３Ａを排気管１０６に移動させた構成を有する。各フィルタＦ１〜ＦＮにメインノズル１０１Ａから大気を吸引する際には、フィルタ装置１１０の出力側に接続される排気管１０６に設けられたポンプ１０３Ａを駆動すればよい。

また、以下では、図６乃至図９を用いて、車両５０に搭載されるガス検知装置１００の構成を最適化した例示的な形態について説明する。ここで説明する最適化の形態は、実験を通じて得られた知見に基づくものである。

図６は、車両５０を前から見たメインノズル１０１Ａの構成を示す図である。まず、車両５０の前方にメインノズル１０１Ａを９本から２０本設けることが最適であることが分かった。図６には、一例として、メインノズル１０１Ａを９本設けた構成を示す。メインノズル１０１Ａの先端は、地上からの高さが５ｃｍ以下であることが好ましく、さらに地上からの高さが２．５ｃｍ以下にであることが好ましい。

メインノズル１０１Ａの本数は少なすぎると、隣同士の間隔が広くなることでメインノズル１０１Ａ間に存在するメタンの吸引が難しくなり、本数が多すぎるとメインノズル１０１Ａの１本あたりの吸引量が少なくなることから、吸引し難くなる。そこで、最適値として、メインノズル１０１Ａの本数を９本〜２０本とし、車両５０の車幅が１７０ｃｍの場合には、隣り合うメインノズル１０１Ａ同士の間隔が１０ｃｍ〜２０ｃｍとなるように均等に配置することで、車幅の範囲内に漏洩点が存在していれば検知することができる構成を実現した。

ポンプ１０３Ａ及び高感度メタン連続分析計１５０（図１参照）の吸引流量が多い方が望ましいと考えられたため、ここでは、一例として吸引流量が２３Ｌ／ｍｉｎのポンプ１０３Ａ及びＯＡ−ＩＣＯＳ式の高感度メタン連続分析計１５０を用いた。吸引流量は、さらに多くてもよく、少なくてもよい。

また、９本のメインノズル１０１Ａには、フード１２０を被せた。フード１２０は、車両５０の前方に固定され、下面側（路面側）が開口されている。フード１２０は、車両５０の幅とほぼ同一の幅を有し、開口部はフード１２０の幅方向の全体にわたって設けられている。９本のメインノズル１０１Ａの先端は、フード１２０の開口部から路面に向くように接地されている。メインノズル１０１Ａを設けることで、メインノズル１０１Ａの路面からの高さが２．５ｃｍ以上の場合やメインノズル１０１Ａの本数が少ない場合においても、メタンを検知できる確率を向上させることができる。なお、フード１２０は必須の構成ではないため、フード１２０を備えない構成であってもよい。

図７は、図６に示すメインノズル１０１Ａにメタンを吸引させた場合におけるメタン濃度の時間的変化の様子を示す図である。メタンの吸引は、メタンの漏洩点をメインノズル１０１Ａが通過することを模擬したものである。

図７には、９本のメインノズル１０１Ａのうちの１本にメタンを０．２ｍｌ吸引させた場合に高感度メタン連続分析計１５０が検出するメタン濃度を示す。なお、図７において横軸はポンプ１０３Ａによる吸引を開始してからの経過時間であり、０秒は、ポンプ１０３Ａによる吸引を開始した時刻である。

図７に示すように、経過時間が０秒から２秒まではメタン濃度は約２．００１ｐｍｍ〜約２．００３ｐｐｍであり、この状態ではメインノズル１０１Ａから吸引したメタンは、高感度メタン連続分析計１５０まで到達していないと考えられる。２秒が経過したところでメタン濃度が約２．０２ｐｐｍに増大している。これは、メインノズル１０１Ａから吸引したメタンが高感度メタン連続分析計１５０に到達したときであると考えられる。また、経過時間が２秒から４秒までは緩やかにメタン濃度が低下し、４秒以降は、約２．００５ｐｐｍ〜約２．０１ｐｐｍになっている。

メインノズル１０１Ａでメタンを吸引してから高感度メタン連続分析計１５０によって検出されるまでには約２秒かかり、検出自体は約１秒程で完了することを確認することができた。

図８は、メタンの吸引量に対する高感度メタン連続分析計１５０のメタン検出量のピーク値との関係を示す図である。ここでは、メインノズル１０１Ａに吸引させるメタンの量を変化させた場合に高感度メタン連続分析計１５０が検出するメタン濃度について説明する。なお、図８の横軸は、吸引させるメタンの量を示す。

メインノズル１０１Ａに吸引させるメタンの量が０．０５ｍｌ、０．１ｍｌ、０．２ｍｌ、０．５ｍｌ、０．７５ｍｌ、１ｍｌと増大させて行くと、高感度メタン連続分析計１５０が検出するメタン濃度は、それぞれ、３ｐｐｂ、７ｐｐｂ、１３ｐｐｂ、３４ｐｐｂ、５３ｐｐｂ、６７ｐｐｂと増大した。これより、吸引させるメタンの量が増大すると、高感度メタン連続分析計１５０が検出するメタン濃度も増大することを確認することができた。

図９は、メタンの流量に対する高感度メタン連続分析計１５０によって検出されるメタンの濃度との関係を示す図である。図９では、メインノズル１０１Ａとメタンの漏洩点との位置関係を２種類用意して評価を行った。

漏洩点としては、現行漏えい検査方法で用いられるカート式検知器（求められる感度：１０ｐｐｍ）で１０ｐｐｍと検知される漏洩レベルを模擬するため、１０００ｐｐｍのメタンを、２００ｃｃ／ｍｉｎで焼結金属を用いて均一に噴出させた。メインノズル１０１Ａの本数は９本とし、設置間隔は２１．５ｃｍ、設置高さを地上からの高さ２．５ｃｍとした。

また、漏洩点をメインノズル１０１Ａの真上に置いた場合（最も有利な条件）と、２本のメインノズル１０１Ａの間の真ん中の位置に置いた場合（最も厳しい条件）の２条件で測定を行った。この状態で吸引流量を変化させた際に、高感度メタン連続分析計１５０を用いて検出されたメタン濃度を測定した。

漏洩点の真上に位置するメインノズル１０１Ａで吸引流量を約４Ｌ／ｍｉｎに設定すると、メタン濃度は４２．３ｐｐｍであった。これに対して、漏洩点が２本のメインノズル１０１Ａの間（中央）に位置する場合には、吸引流量を約２．７Ｌ／ｍｉｎと約４．９Ｌ／ｍｉｎに設定すると、メタン濃度は２５．１ｐｐｍと２２．９２ｐｐｍであった。また、吸引流量をさらに増大させると、メインノズル１０１Ａが漏洩点の真上に位置する場合と、漏洩点が２本のメインノズル１０１Ａの間（中央）に位置する場合との両方の場合において、メタン濃度は減少する傾向にあった。そして、吸引流量を２３Ｌ／ｍｉｎとすると、いずれの場合もメタン濃度は１０ｐｐｍになった。

そこで、このノズル条件で、２３Ｌ／ｍｉｎで吸引すれば、例えば４０ｋｍ／ｈで走行した場合に、漏洩点を通過するタイミングでわずかに１０ｐｐｍのメタンを吸引することになる。仮に漏洩ガスが車両５０の進行方向に１ｃｍの長さにわたって存在している場合、その１ｃｍを０．９ｍｓ（ミリ秒）間で通過することとなるので、２３Ｌ／ｍｉｎで吸引すると、０．３５ｍｌ吸引されることとなる。図８で０．３５ｍｌの１０ｐｐｍメタンを吸引すると、メタンのピークとしては２０ｐｐｂの高さで検出されることになり、図７での検知例よりも大きいピークが検出されることが期待されるため、走行中のメタンの検出も可能であると考えられる。

以上、本発明の例示的な実施の形態のガス検知装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

１００ガス検知装置
１０１Ａメインノズル
１０１Ｂサブノズル
１０２Ａ、１０２Ｂ配管
１０３Ａ、１０３Ｂポンプ
１０４フィルタ
１０５Ａ、１０５Ｂ電磁弁
１０６、１０７排気管
１０６Ａ、１０７Ａ排気ノズル
１１０フィルタ装置
１５０高感度メタン連続分析計
１６０ＰＣ
１６１制御部
１６２メモリ
１７０ＧＰＳ装置
１〜Ｎフィルタ
Ａ１〜ＡＮ、Ｂ１〜ＢＮ、Ｃ１〜ＣＮ、Ｄ１〜ＤＮ電磁弁
Ｈ１〜ＨＮヒータ
Ｆ１〜ＦＮ冷却ファンフィルタ

Claims

車両の前部下方に取り付けられるノズルと、
前記車両に搭載され、前記ノズルを介して吸引される大気に含まれる不純物を分析する高感度メタン連続分析装置と、
前記車両に搭載され、前記ノズルと前記ガス分析装置とを結ぶ配管に設けられるポンプと
を含む、ガス検知装置。
前記車両に搭載され、前記ノズルを介して吸引される大気に含まれる不純物を濃縮する第１フィルタをさらに含み、
前記高感度メタン連続分析装置は、前記第１フィルタの出力側に設けられ、前記第１フィルタによって濃縮される不純物を分析する、請求項１記載のガス検知装置。
前記第１フィルタは、活性炭を有するフィルタである、請求項２記載のガス検知装置。
前記第１フィルタに並列に設けられる第２フィルタをさらに含み、
前記第１フィルタ及び前記第２フィルタによって濃縮される不純物を前記高感度メタン連続分析装置で交互に分析する、請求項２又は３記載のガス検知装置。
車両の前部下方に取り付けられる第１ノズルと、
前記車両に取り付けられる第２ノズルと、
前記車両に搭載され、前記第１ノズルを介して吸引される大気に含まれる不純物を濃縮する第１フィルタと、
前記車両に搭載され、前記第１ノズルを介して吸引される大気に含まれる不純物を濃縮する第２フィルタと、
前記第１フィルタ及び前記第２フィルタの出力側に設けられる排気口と、
前記第１フィルタ及び前記第２フィルタの出力側に設けられるガス分析装置と、
前記第１ノズル及び第２ノズルと前記排気口とを結ぶ配管に設けられる第１ポンプと、
前記第１ノズル及び第２ノズルと前記ガス分析装置とを結ぶ配管に設けられる第２ポンプと、
前記第１ノズルから吸引される大気と、前記第２ノズルから吸引される大気との送出先を前記第１フィルタと前記第２フィルタとで切り替える第１切替部と、
前記第１フィルタを通過する大気と前記第２フィルタを通過する大気との送出先を前記排気口と前記ガス分析装置とで切り替える第２切替部と
を含み、
前記第１ノズルから吸引される大気が前記第１フィルタに送出されるとともに、前記第２ノズルから吸引される大気が前記第２フィルタに送出され、かつ、前記第１フィルタを通過する大気が前記排気口に送出されるとともに、前記第２フィルタを通過する大気が前記ガス分析装置に送出されているときに、前記第２フィルタによって濃縮される不純物を前記ガス分析装置で分析し、
前記第１ノズルから吸引される大気が前記第２フィルタに送出されるとともに、前記第２ノズルから吸引される大気が前記第１フィルタに送出され、かつ、前記第１フィルタを通過する大気が前記ガス分析装置に送出されるとともに、前記第２フィルタを通過する大気が前記排気口に送出されているときに、前記第１フィルタによって濃縮される不純物を前記ガス分析装置で分析する、ガス検知装置。
前記第１フィルタに取り付けられる第１ヒータと、
前記第２フィルタに取り付けられる第２ヒータと
をさらに含み、
前記第１ヒータは、前記第１フィルタによって濃縮される不純物を前記ガス分析装置で分析するときに駆動され、
前記第２ヒータは、前記第２フィルタによって濃縮される不純物を前記ガス分析装置で分析するときに駆動される、請求項５記載のガス検知装置。
前記第１フィルタに設けられる第１冷却器と、
前記第２フィルタに取り付けられる第２冷却器と
をさらに含み、
前記第１冷却器は、前記第１フィルタによって濃縮される不純物を前記ガス分析装置で分析された後に、前記第１フィルタを冷却するときに駆動され、
前記第２冷却器は、前記第２フィルタによって濃縮される不純物を前記ガス分析装置で分析された後に、前記第２フィルタを冷却するときに駆動される、請求項６記載のガス検知装置。
前記第１フィルタ及び前記前記第２フィルタは、活性炭を有するフィルタである、請求項５乃至７のいずれか一項記載のガス検知装置。