JP2916114B2 - 漏洩検出手段を備えたタンク - Google Patents

漏洩検出手段を備えたタンク

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  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、漏洩検出手段を備
えたタンクに関する。
【0002】本発明は特に、たとえばLNGタンカのタ
ンクなどの液化ガスを含むタンクに適用される。
【0003】
【従来の技術】現在、一次メンブランと呼ばれる内壁と
二次メンブランと呼ばれる外壁とが、第一断熱材によっ
て分離されるとともに、第二断熱材を介して船体の隣接
構造によって支持される、二個の薄い金属壁を有する型
のタンカのタンクでは、温度センサを二次メンブランと
船体とに設置することによって漏洩を示す温度の異常勾
配があるかどうかを調べることが知られている。
【0004】そのため約10個の温度センサが二次メン
ブランのさまざまな場所に設置される。これらのセンサ
は場合によっては生じうる故障を解消するために二重に
取り付けられ、温度が−110゜C未満で始動する音響
アラームおよび視覚アラームに接続されている。
【0005】さらに、赤外線分析装置を用いて第一およ
び第二断熱材にメタン漏洩検出手段が備えられ、赤外線
分析装置のサンプリング点は巡回式に分析装置(一個の
タンクにつき二個)に接続される。
【0006】各タンクの面積全体における温度地点の数
は限られているので、万一の漏洩を突き止めるための十
分に細かい温度地図が得られない。
【0007】サンプリングシステムが巡回式である赤外
線分析装置では、第一および第二断熱材のスペース容積
が大きくポンプの吸入量が少ないので、爆発リミットに
至る前に漏洩を示す測定を迅速に行うことができない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、断熱タンク
の気密性を常に監視するとともに、生じうる漏洩を検出
かつ突き止めることができる、簡単、有効かつ確実な手
段を提案することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】したがって、本発明は、
漏洩検出手段を備え、また外側に断熱材を備えた内壁を
備える、外部環境の温度と異なる温度の流体を入れるた
めのタンクにおいて、光ファイバが前記断熱材の中を通
ること、ならびにタンクが、逐次性単色光パルスを光フ
ァイバ中で送る手段と、各パルスの送信後、前記パルス
によって生じ光ファイバによって後方散乱され、ラマン
効果によるストークス線および反ストークス線を有する
光束を時間的に分析し、時間に応じて光ファイバの温度
画像をその全長にわたって構成する信号を供給する手段
と、前記光ファイバの所定の部分に異常温度を検出した
場合に漏洩ゾーンを示す信号を送る手段とを含むことを
特徴とするタンクを目的とする。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照することに
より本発明の実施の形態を説明する。
【0011】したがって、本発明は、外部環境の温度と
異なる温度の流体を含むタンクの漏洩探査に、ラマン効
果と呼ばれる既知の原理を適用することにある。
【0012】ラマン効果は、単色光を発生する際に、放
出された光子を受ける分子が光エネルギーを再放出する
もので、エネルギー遷移を伴ったり伴わなかったりす
る。したがって、光学システムから放出された光を分光
計を用いて分析する場合、以下のことが観察される。
【0013】1)放出された光子の初期の周波数に等し
い周波数の「非移動」スペクトル線、すなわちエネルギ
ー遷移を伴わない散乱であるレイリー散乱。
【0014】2)二系列のスペクトル線、すなわち非移
動スペクトル線の両側に対称なストークス線および反ス
トークス線。このスペクトル線の移動は材料の性質に特
有である。シリカでは、△F450cm-1であり、この
とき
【0015】
【数1】
【0016】Fは周波数、Cは真空中の光速度νは1c
m当たりの振動数である。
【0017】反ストークス線νaは最初の照射周波数よ
りも大きい周波数であり、ストークス線νsは最初の照
射周波数より小さい周波数である。
【0018】ストークス線を放出する分子の数と反スト
ークス線を放出する分子の数の比Rは、温度Tにのみ依
存する。
【0019】したがって、光ファイバ中で単色光を送
り、後方散乱した光束を観察すれば、反ストークス線ν
aに対応する光の強さおよびストークス線νsに対応す
る光の強さを測定することができ、これらの値の比は、
光ファイバの性質が与えられているときその温度に特有
である。
【0020】光ファイバ中で逐次性光パルスを極めて短
い時間送り、各パルスを送った後でファイバによって後
方散乱される光束を分析することにより、ファイバ中を
伝わる光の速度を考慮に入れて、あらゆる箇所でファイ
バの温度を良い分解能で知ることができる。
【0021】たとえば時間△tの間、固定周波数の単色
光パルスを放出する。このパルスがファイバ全体を励起
して、ファイバはストークス線および反ストークス線を
放出し、散乱信号を時間的に選択することにより、ファ
イバの各領域を分析する。距離dで生じた効果は、
【0022】
【数2】
【0023】経過後、検出器(ファイバのパルスを送る
レーザと同じ端側に位置する)レベルで感知される。た
だし、nは光ファイバの屈折率であり、シリカではn≒
1.5である。
【0024】測定の空間分解能は、パルス放出時間△t
の間に光が進むファイバの長さによって与えられ、すな
わち
【0025】
【数3】
【0026】であり、パルスの放出時間△tが10ns
の場合、
【0027】
【数4】
【0028】である。
【0029】したがって、10nsのパルスを送った
後、ファイバのパルスを放出した端と同じ端側で測定を
行うとすれば、往復で進む距離は2倍であり、20ns
間測定を行うことになる。したがって、5kmのファイ
バを完全に「探査」するには、
【0030】
【数5】
【0031】を要する。
【0032】その後、新しいパルスを送ることができ
る。
【0033】図1は、平行六面体のタンク1を概略的に
示す。これはたとえば−163゜Cの液体メタンを含む
LNGタンカのタンクである。もちろん壁は断熱されて
おり、図2、3、4および5、6に断熱壁構造の二例が
それぞれ示されている。光ファイバ2は、タンク1の六
面において断熱材の中を連続的に通る。図をわかりやす
くするために、進路は部分的にしか示されておらず、フ
ァイバ端には3、4の番号が付けてある。
【0034】ファイバの進路のジグザグの往復を隔てる
距離はたとえば1.50メートルである。全長はたとえ
ば5.5kmである。
【0035】使用可能なケーブル構成は、たとえば次の
ものを含む光ファイバからなる。
【0036】−50μmのシリカコア −125μmのシリカクラッド −ポリアミドコーティング −レーザ溶接されたステンレス外装 全体の重量は3kg/kmである。
【0037】図2はLNGタンカのタンクの断面を示
し、液体メタンはA側に位置する。
【0038】タンクは、一次障壁を構成する内壁5を含
む。これは薄い金属帯を溶接結合して構成される。膨張
係数がほぼゼロである「インヴァール」と呼ばれるニッ
ケルを含む鋼合金が使用される。
【0039】次に、断熱材は一次断熱材6と二次断熱材
7との二つの部分に分割され、一次障壁5と同じ二次障
壁8がその間を分離している。全体は、鋼製の船体9に
よって支持される。
【0040】一次断熱材6および二次断熱材7は、「パ
ーライト」と呼ばれる粉末断熱材11で充填した合板ケ
ーソン10を結合して構成される。図3では、二次障壁
8の二個の連続帯が溶接によって結合されていることが
分かる。すなわち二個の連続帯の曲がった端12と、合
板ケーソン10のT字溝14に入った断面がL字型の舌
片13とを一緒に溶接する。舌片13の役割は、二次障
壁8を押して電気溶接を行う間、舌片13を上に引っ張
ることにより二次障壁8を断熱材7に取り付けることに
ある。
【0041】光ファイバ2は、二次障壁8の真下のT字
溝14の壁に沿って通る。
【0042】図4は、一次障壁5を形成する帯の結合を
同様に示す。
【0043】図5、6は、タンクを構成する別の技術を
示すものである。このタンクもまた、金属一次障壁15
を含むが、これはステンレス製であり、さらに、膨張用
の複数の起伏16と、断熱発泡パネルからなる一次断熱
材17と、二次障壁18と、同様に断熱発泡パネルから
なる二次断熱材19とを含む。全体はやはり船体9によ
って支持されている。ファイバ2は二個の断熱発泡パネ
ルの間で二次障壁18の真上の一次断熱材17のレベル
に位置する。
【0044】図7は、測定装置の機能ブロック図であ
る。
【0045】測定装置は、波長λeの単色パルスを放出
するレーザ発光器20を含む。次にあるカップラ21
は、レーザビームを、装置を標準化するための既知の温
度の基準光ファイバ22にまず向かい、次に光ファイバ
2に向かうように配向し、復路で後方散乱光を光学フィ
ルタ23に向けることを目的とし、光学フィルタ23
は、それぞれ波長λ1、λ2で送られるストークス線と
反ストークス線を分離して検出器24、25に送る機能
を有し、検出器はこれらの波長をそれぞれ調べる。
【0046】検出器の出力における光信号は光学/電気
変換器26、27に送られる。これらの変換器の出力電
気信号は、それぞれ波長λ1(ストークス線)、λ2
(反ストークス線)で送られた光の強さに比例し、クロ
ック29で同期されてマイクロプロセッサ28に送ら
れ、そこで記録される。出力30では、ファイバ2の連
続区間の温度を時間に応じて示す信号が得られる。
【0047】この信号はPC31で処理される。
【0048】この結果、異常に冷たいファイバ区間2は
漏洩を示す。タンク1の複数面のファイバ2の進路図か
ら、PCは関与する領域の座標を示すことができる。
【0049】図8は、光スイッチ32がファイバの二端
に交互に接続可能な変形例である。
【0050】二個に一個のパルス、ならびに後方散乱光
が一端から送られ(かつ受光され)、次のパルスが他端
から送られる。
【0051】これによりファイバが切断されても測定を
行うことができる。
【0052】ファイバの構成例については既に述べた
が、説明した二個のファイバを外装に用いることもでき
る。したがって光スイッチ32を使用する場合は、ファ
イバの両端から各ファイバの温度を分析することができ
る。したがって各測定点ごとに独立な四つの測定可能性
があり、ファイバ破損時にはそれを用いて測定すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】漏洩の検出を行う光ファイバのタンク面での進
路を示す平行六面体のタンクの概略図である。
【図2】特定の実施例において、LNGタンカのタンク
の断面と、断熱材中の光学ファイバの位置を示す部分断
面図である。
【図3】図2の細部IIIの拡大図である。
【図4】図2の細部IVの拡大図である。
【図5】図2と同様であるが、タンクの構成技術が異な
る図である。
【図6】図4の細部VIの拡大図である。
【図7】漏洩検出装置として光ファイバを使用できる手
段の機能図である。
【図8】図6の一部分の変形例を示す図である。
【符号の説明】
1 タンク 2 光ファイバ 3、4 ファイバ端
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−221932(JP,A) 特開 平5−223658(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B65D 88/02 B63B 25/16 B63B 25/16 103

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一次障壁(5、15)と呼ばれる薄い金
    属内壁を備え、その外側に、一次障壁に隣接する一次断
    熱材(6、17)と二次断熱材(7、19)とに分解さ
    れる断熱材を備え、一次断熱材と二次断熱材とが金属の
    二次障壁(8、18)によって分離される、外部環境の
    温度と異なる温度の流体を入れるための、漏洩検出手段
    を備えるタンクであって、光ファイバ(2)が前記二次
    障壁(8、18)の近傍で前記断熱材の中を通り、タン
    クが、逐次性光パルスを光ファイバ中で送る手段(2
    0)と、各パルスの送信後、前記パルスによって生じ光
    ファイバによって後方散乱され、ラマン効果によるスト
    ークス線および反ストークス線を有する光束を時間的に
    分析し、時間に応じて光ファイバの温度画像をその全長
    にわたって構成する信号(30)を供給する手段(21
    〜29)と、前記光ファイバ(2)の所定の部分に異常
    温度を検出した場合に漏洩ゾーンを示すために該信号を
    活用する手段(31)とを含むタンク。
  2. 【請求項2】 前記流体が液化ガスである請求項1に記
    載のタンク。
  3. 【請求項3】 前記後方散乱光束の分析手段(28)
    が、ストークス線に対応する周波数で後方散乱された光
    の強さと反ストークス線に対応する周波数で後方散乱さ
    れた光の強さとの比をとる請求項1または2に記載のタ
    ンク。
  4. 【請求項4】 前記光パルスが、光ファイバの一端と他
    から光スイッチ(32)を介して交互に送られ、こ
    のスイッチ(32)がやはり光ファイバの一端と他端
    からの後方散乱光束を交互に受けられるようにする請求
    項1から3のいずれか一項に記載のタンク。
  5. 【請求項5】 タンクがLNGタンカに属し、このタン
    カの船体(9)が二次断熱材(7、19)に直接接触
    し、タンクの支持体の役割を果たす請求項1からのい
    ずれか一項に記載のタンク。
JP8338212A 1995-12-21 1996-12-18 漏洩検出手段を備えたタンク Expired - Lifetime JP2916114B2 (ja)

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FR9515285A FR2742845B1 (fr) 1995-12-21 1995-12-21 Cuve equipee de moyens de detection de fuite
FR9515285 1995-12-21

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JPH09323784A JPH09323784A (ja) 1997-12-16
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JP (1) JP2916114B2 (ja)
KR (1) KR970042142A (ja)
FR (1) FR2742845B1 (ja)

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