JP6071519B2 - ガス漏洩検知システム - Google Patents

Description

本発明は、ＬＮＧ（ Liquefied Natural Gas ）やＬＰＧ( Liquefied Petroleum Gas )、メタン等の可燃性ガスを始め、特定の波長に赤外線吸収スペクトルを有するガスの漏洩領域を検知するガス漏洩検知システムに関する。

天然ガスプラント、天然ガスパイプライン等の野外の広い貯留対象域において、ＬＮＧやＬＰＧ、メタン等の可燃性ガスを発生又は排出する可能性のある施設、設備において、可燃性ガスが漏洩した位置を正確に特定することが困難であった。このような広い貯留対象域でのガス漏洩の位置を特定する従来技術として、特許文献１には、光源を旋回させて、フォトダイオードを有するセンサを周方向に複数配置して漏洩領域の方位を特定させるガス濃度モニタリングシステムが開示されている。本システムでは、風向風速計にて計測された風向計測値及び風速計測値に基づいて演算されたガス濃度のガス噴出想定範囲を演算して、風等の天候の影響を踏まえて大気中の異常ガスや可燃性ガスが漏洩した位置を正確に特定することができる。

特開２００８−１１６２６３号公報

従来のガス漏洩検知センサとして、ガスを吸引し、触媒上での燃焼熱による抵抗体の抵抗変化等を計測し、検知を行う点検知センサと、光源と受光センサの組を漏洩検知の必要な箇所に配置し、光源と受光センサの間の漏洩を検知する線検知センサがある。しかしながら、点検知センサでは、漏洩検知の必要なポイント毎に配置される固定式であることから、漏洩領域の特定が困難であり、線検知センサでは、漏洩領域が光源と受光センサ間に存在することが分かっても、それ以上の漏洩領域の特定ができない。

特許文献１に開示されているシステムは、光源を半導体レーザ素子等、受光センサをフォトダイオードとする線検知センサを応用させ、旋回する光源の周方向に受光センサを複数設けて、漏洩領域の方位を特定させるものである。しかしながら、当該システムでは、野外の広い貯留対象域における光源からのガス漏洩領域の方位を特定できるものの、ガス漏洩領域をより的確にピンポイントで特定するには至らない。

本発明は、従来のガス漏洩検知システムが有する上記課題に鑑みてなされたものであり、より的確にガス漏洩領域を判定することの可能な、新規かつ改良されたガス漏洩検知システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、検査対象領域のガスの漏洩を検知するガス漏洩検知システムであって、光源から発振される前記ガスに固有な吸収波長のレーザ光をコリメート化して照射する光源装置と、前記レーザ光の光路に沿って前記検査対象領域に光路長の特定距離の間隔でｎ個（ｎは２以上の整数）設けられ、前記レーザ光を反射させる反射光学系と、前記光源装置との光路の長さが規定値となる位置に設けられ、前記反射光学系の何れかで反射する前記レーザ光の反射光を受光する受光センサと、前記光源装置から近い反射光学系から順番に前記反射光学系を前記光路から退避させる退避制御部と、前記反射光学系を前記光路から退避させた後に、前記受光センサで受光する反射光の強度から前記ガスの漏洩の有無を判定する漏洩判定部と、前記退避制御部が前記光源装置から近いｉ番目（０＜ｉ＜ｎ）の反射光学系を前記光路から退避させてから、前記漏洩判定部が前記ガスの漏洩が有ると判定する場合に、ｉ番目の反射光学系とｉ＋１番目の反射光学系との間に前記ガスの漏洩が存在すると判定する漏洩領域判定部と、を備えることを特徴とするガス漏洩検知システムに関係する。

本発明の一態様によれば、反射光学系を光路から退避させることによって、漏洩判定部でガス漏洩が有ると判定されると、漏洩領域判定部が検査対象領域のどの区間でガス漏洩が発生したかを判定することができるので、ガス漏洩後の処置が素早く行えるようになる。

このとき、本発明の一態様では、前記退避制御部が前記ｉ番目の反射光学系を前記光路から退避させてから、前記漏洩判定部が前記ガスの漏洩有りと判定する場合に、前記退避制御部は、前記ｉ番目の反射光学系を前記光路から退避させた状態を継続させることとしてもよい。

このようにすれば、光源装置から近い反射光学系から順番に反射光学系を光路から退避させて光路長を変更させることによって、ガス漏洩区間が分かるようになる。

また、本発明の一態様では、前記反射光学系のそれぞれの近傍には、前記ガスの漏洩が検知されると点灯する点灯部が設けられ、前記漏洩領域判定部で前記ガスの漏洩領域が前記ｉ番目の反射光学系と前記ｉ＋１番目の反射光学系との間に存在すると判定する場合に、前記ｉ番目の反射光学系及び前記ｉ＋１番目の反射光学系のそれぞれの近傍に設けられる点灯部が点灯することとしてもよい。

このようにすれば、現場の検査員等に対して、どの検査区間でガス漏洩が発生したかを点灯部の点灯によって早く知らせることができるので、ガス漏洩に対する迅速な対応が可能となる。

また、本発明の一態様では、前記検査対象領域に設けられる前記反射光学系の設置箇所及び前記光路の経路を示す見取図を画面上に表示する表示部が更に備わり、前記漏洩領域判定部で前記ガスの漏洩が前記ｉ番目の反射光学系と前記ｉ＋１番目の反射光学系との間に存在すると判定する場合に、前記表示部は、前記ｉ番目の反射光学系及び前記ｉ＋１番目の反射光学系の設置箇所を明示することとしてもよい。

このようにすれば、ガス漏洩検知システムの計測光路を画面等の表示部で表示して、ガス漏洩が発生した場合に、中央制御室等にいる監視人等にどの区間でガス漏洩が発生したかを明示するので、ガス漏洩に対する迅速な対応が可能となる。

また、本発明の一態様では、前記表示部は、前記漏洩領域判定部で前記ガスの漏洩が前記ｉ番目の反射光学系と前記ｉ＋１番目の反射光学系との間に存在すると判定する場合に、前記ｉ番目の反射光学系と前記ｉ＋１番目の反射光学系との間に設けられる設備、機器の情報を列挙するリストを更に表示することとしてもよい。

このようにすれば、ガス漏洩が発生した区間における修理対応箇所が表示部に明示されるので、中央制御室等にいる監視人等にどの区間でのガス漏洩かを明示するので、ガス漏洩に対する迅速な対応が可能となる。

また、本発明の一態様では、前記漏洩領域判定部で前記ガスの漏洩領域が前記ｉ番目の反射光学系と前記ｉ＋１番目の反射光学系との間に存在すると判定する場合に、前記表示部で表示される前記ｉ番目の反射光学系及び前記ｉ＋１番目の反射光学系の設置箇所と、前記リストの情報を外部端末に配信する情報配信部が更に備わることとしてもよい。

このようにすれば、外部端末を保持する現場作業員等にどの区間のどの設備、機器等にガス漏洩が発生したかを明示するので、ガス漏洩に対する迅速な対応が可能となる。

また、本発明の一態様では、前記検査対象領域には、ガスの漏洩を検査する計測光路が複数並列して設けられ、前記計測光路のそれぞれには、複数の反射光学系が設けられ、前記光源装置からの前記レーザ光の照射先として、前記計測光路の何れかを選択して切り替える光路切替ミラーが設けられることとしてもよい。

このようにすれば、光路切替ミラーの反射により、計測光路を選択することができるので、複数の計測光路におけるガス漏洩検知が可能となる。

また、本発明の一態様では、前記検査対象領域の計測光路がループ状になるように設定され、前記ループ状の計測光路には、複数の反射光学系が前記ループ状の計測光路の順方向及び逆方向のそれぞれに対して反射特性を有するように設けられ、前記光路切替ミラーによって、計測光路を前記ループ状の計測光路の順方向及び逆方向の何れかを選択することとしてもよい。

このようにすれば、ループ状の計測光路でも、光路切替ミラーの切替により、計測光路の周方向を選択することができるので、ループ形状の計測光路におけるガス漏洩検知が可能となる。

また、本発明の一態様では、前記ループ状の計測光路のガス漏れ検知をする際に、前記順方向からガスの漏洩検査を開始し、前記漏洩領域判定部で前記ガスの漏洩領域が前記順方向の前記ループ状の計測光路における前記ｉ番目の反射光学系と前記ｉ＋１番目の反射光学系との間に存在すると判定する場合に、前記ｉ番目の反射光学系を前記ループ状の計測光路に挿入したままにして、前記ｉ＋１番目からｎ番目までの反射光学系を前記ループ状の計測光路から退避してから、前記逆方向からガスの漏洩検査を開始し、前記ｉ＋１番目の反射光学系から順番に前記ループ状の計測光路に挿入をし、ｊ番目の反射光学系（ｉ＋１≦ｊ≦ｎ）を挿入してから、前記漏洩判定部が前記ガスの漏洩が無いと判定する場合に、前記漏洩領域判定部は、前記ｉ番目の反射光学系と前記ｊ番目の反射光学系との間に前記ガスの漏洩領域が存在すると判定することとしてもよい。

このようにすれば、順方向からガス漏洩領域を判定してから、逆方向からもガス漏洩領域を判定するので、ガス漏洩の拡大範囲を把握することが可能となり、ループ形状の計測光路でのガス漏洩領域の取りこぼしを減らすことができる。

また、本発明の一態様では、前記漏洩判定部は、前記検査対象領域におけるガス漏洩検知の対象となるガスが大気中に微量に存在するガス成分である場合に、前記受光センサで受光する反射光の強度を前記ガスの前記大気中に含まれる微量分による影響を除くように補正してから、前記補正された反射光の強度から前記ガスの漏洩の有無を判定することとしてもよい。

このようにすれば、大気中に含まれる微量ガスを踏まえた上で、より精度の高いガス漏洩検知が可能になる。

以上説明したように本発明によれば、計測光路上に複数設けた反射光学系を退避させて計測光路長を変化させることによって、どの計測区間でガス漏洩が発生したかのガス漏洩領域を特定することができる。

本発明の第1の実施形態に係るガス漏洩検知システムの概略構成図である。 本発明の第１の実施形態に係るガス漏洩検知システムに備わる反射光学系の光路を示す図である。 本発明に係る光源装置の概略構成図である。 本発明に係る受光センサの概略構成図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本実施形態に係るガス漏洩検知システムの反射光学系の退避動作の説明図である。 本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域の特定動作の説明図である。 本発明の第１の実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩検知の動作を説明するフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係るガス漏洩検知システムの表示部で表示される見取図の一例である。 本発明の第１の実施形態に係るガス漏洩検知システムの表示部で表示されるリストの一例である。 本発明の第２の実施形態に係るガス漏洩検知システムの概略構成図である。 本発明の第３の実施形態に係るガス漏洩検知システムの概略構成図である。 本発明の第３の実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩検知の動作を説明するフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

（第１の実施形態）
まず、本発明のガス漏洩検知システムの第１の実施形態について、図面を使用しながら説明する。図１は、本実施形態に係るガス漏洩検知システムの概略構成図であり、図２は、本実施形態に係るガス漏洩検知システムに備わる反射光学系の光路を示す図であり、図３は、本発明に係る光源装置の概略構成図であり、図４は、本発明に係る受光センサの概略構成図である。

本実施形態のガス漏洩検知システム１００は、図１に示すように、光源装置１０と、受光センサ２０と、複数の反射光学系３０−１〜３０−ｎと、測定ユニット４０と、ＡＤ変換器５０と、中央制御装置１０２と、表示部６０と、記憶部７０とを備える。本実施形態では、レーザ光を反射させるｎ個（ｎは２以上の整数）の反射光学系３０−ｉ（１≦ｉ≦ｎ）が検査対象領域となる計測光路Ｌ１、Ｌ２上、すなわちレーザ光の光路に沿った検査対象領域に光路長の特定距離の間隔で設けられることを特徴とする。

反射光学系３０−ｉは、図２に示すように、光源装置１０から照射されるレーザ光を反射させて、受光センサ２０に送る機能を有する。本実施形態では、反射光学系３０−ｉとして、ミラー、コーナーキューブ、再帰反射材等が使用される。反射したレーザ光が確実に受光センサ２０で受光するためには、反射光学系３０−ｉとして、レーザ光の入射角に関わらず、入射したレーザ光と反対方向に帰還させる再帰反射材が好ましい。

光源装置１０は、レーザ光をコリメート化して照射する。本実施形態では、光源装置１０は、図３に示すように、ＬＤモジュール１１と、ミラー１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、凹型光学系１３、凸型光学系１４、参照セル１５、及び参照用フォトダイオード１６を備える。

ＬＤモジュール１１は、少なくとも測定検査対象となるガスに固有な吸収波長のレーザ光を発振する光源であり、例えば、半導体レーザ素子、半導体レーザ素子の温度調節を行うためのペルチェ素子等を備えている。なお、光源は、この半導体レーザ素子に限定されるものではなく、その他の波長変調が可能なレーザ発振器の全てに適用可能であり、また、レーザ以外の光・電磁波の場合も、波長変調が可能な場合には、全て適用可能である。

ミラー１２ａは、ＬＤモジュール１１から発振されたレーザ光を反射する。ハーフミラー１２ｂは、ミラー１２ａで反射されたレーザ光の一部を光学系１３、１４に向けて反射すると共に一部を透過させる。ミラー１２ｃは、ハーフミラー１２ｂを透過したレーザ光を参照セル１５に向けて反射する。

凹型光学系１３は、光源１１から発振されるレーザ光を拡散する凹レンズである。凸型光学系１４は、凹型光学系１３で拡散したレーザ光をコリメート化する凸レンズである。本実施形態の光源装置１０は、このように、凹型光学系１３と凸型光学系１４を備えることにより、光源１１から発振される測定対象ガスに固有な吸収波長のレーザ光をコリメート化して照射することを特徴とする。

参照セル１５は、所定の参照セル長さＬｏを有しており、参照セル１５内には、計測対象であるメタンＣＨ４が所定のガス濃度Ｃｏで封入されている。参照用フォトダイオード１６にて検出された参照ガス濃度計測値Ｄｏは、測定ユニット４０に入力されてガス濃度の検定と波長安定化とに用いられる。参照用フォトダイオード１６は、参照セル１５を透過したレーザ光を受光し、当該レーザ光に基づく電気信号を測定ユニット４０に送る。

受光センサ２０は、光源装置１０から照射されるレーザ光を反射光学系３０−１〜３０−ｎの何れかで反射された反射光を受光する。受光センサ２０には、図４に示すように、計測用フォトダイオード２１と、背景光用フォトダイオード２２が設けられている。計測用フォトダイオード２１は、レーザ光の反射光学系３０−１〜３０−ｎの反射光の光軸上に配置されると共に、計測域に設けられた反射光学系３０−１〜３０−ｎの何れかの反射光を受光するようになっている。背景光用フォトダイオード２２は、レーザ光の反射光の光軸から外れたところに配置されると共に、計測域の背景光（バックグラウンド）を受光するようになっている。これら計測用フォトダイオード２１、背景光用フォトダイオード２２は、受光した反射光、背景光に基づく電気信号を測定ユニット４０に送り、測定ユニット４０を経由してＡＤ変換器５０に受光信号をそれぞれ送るように接続されている。ＡＤ変換器５０は、中央制御装置１０２に接続され、中央制御装置１０２は、ディスプレイを備えた表示部６０に接続されている。

測定ユニット４０は、光源装置１０の参照用フォトダイオード１６と、受光センサ２０の計測用フォトダイオード２１、背景光用フォトダイオード２２からの電気信号を処理して、処理したアナログデータをＡＤ変換器５０に送る。ＡＤ変換器５０は、測定ユニット４０が処理したアナログデータをデジタルデータに変換し、中央制御装置１０２に送る。

中央制御装置１０２は、ＡＤ変換器５０から送られてきたデータを記憶部７０に保存すると共に、これを数値化又はグラフ化したもの、また、検知されたガス漏洩領域の箇所等を表示部６０のディスプレイに表示する。また、中央制御装置１０２は、計測用フォトダイオード２１で受光した光（レーザ光の反射光＋背景光）の強度と背景光用フォトダイオード２２で受光した光（背景光）の強度との差分を演算により求め、当該演算結果に基づいて検査対象領域となる計測光路Ｌ１、Ｌ２のガス漏洩の有無を判定する。

本実施形態では、中央制御装置１０２には、少なくとも退避制御部１０４と、漏洩判定部１０６と、漏洩領域判定部１０８と、情報配信部１１０とを備えることを特徴とする。

退避制御部１０４は、光源装置１０から近い反射光学系３０−ｉ（１≦ｉ≦ｎ）から順番に反射光学系を光路Ｌ１、Ｌ２から退避させるように制御する。各反射光学系３０−ｉは、図５に示すように、（ａ）光軸に対して左右へのスライド機構、（ｂ）光軸方向に起倒機構、（ｃ）光軸方向を中心に回転機構等の駆動機構が退避制御部１０４に制御されることによって、測定光路Ｌ１から外れるように退避する。

漏洩判定部１０６は、反射光学系３０−ｉを光路Ｌ１、Ｌ２から退避させた後に、受光センサ２０で受光する反射光の吸収波長からガスの漏洩の有無を判定する。具体的には、漏洩判定部１０６は、計測用フォトダイオード２１で受光した光の強度と背景光用フォトダイオード２２で受光した光の強度との差分を演算により求め、当該演算結果に基づいて検査対象領域となる計測光路Ｌ１、Ｌ２のガス漏洩の有無を判定する。

なお、本実施形態では、漏洩判定部１０６は、ガス漏洩検知の対象となるガスが大気中に微量に存在するガス成分である場合に、ガスの大気中に含まれる微量分を除いてから、受光センサ２０で受光する反射光の吸収波長を判定する。すなわち、例えば、検知対象ガスがメタンＣＨ４の場合に、大気中に含まれる微量のメタンガスを踏まえた上で、より精度の高いガス漏洩検知をするために、大気中に自然に存在する検知対象ガスであるメタンの成分の影響で計測光路長に応じて検知信号レベルが増加する際に、別途得られる大気中のメタンガスのガス成分値を元に計測値補正を行う。

漏洩領域判定部１０８は、ガス漏洩領域がどの計測光路期間に存在するかを判定する。ガス漏洩領域の判定動作について説明すると、まず、退避制御部１０４が光源装置１０から最も近い１番目の反射光学系３０−１から順番に退避動作を始めて、光路長を変える。退避動作をしても、ガス漏洩が発生していなければ、受光センサ２０でガス漏洩が検知されない。その後、図６に示すように、ｉ番目の反射光学系３０−ｉを光路Ｌ１、Ｌ２から退避させてから、漏洩判定部１０６がガスの漏洩有りと判定する場合に、漏洩領域判定部１０８は、ｉ番目の反射光学系とｉ＋１番目の反射光学系との間にガスの漏洩領域Ｐ１０があると判定する。また、その際に、退避制御部１０４がｉ番目の反射光学系３０−ｉを光路Ｌ１、Ｌ２から退避させてから、漏洩判定部１０６がガスの漏洩有りと判定する場合に、退避制御部１０４は、ｉ番目の反射光学系３０−ｉを光路Ｌ１、Ｌ２から退避させた状態を継続させる。

情報配信部１１０は、漏洩領域判定部１０８でガス漏洩領域Ｐ１０を判定した場合に、現場作業員等がガス漏洩領域Ｐ１０に対する迅速な対応が出来るように、その特定区間の情報と、当該特定区間に備わるバルブや配管等の設備、機器の情報を列挙するリストを外部端末に配信する。

また、本実施形態では、反射光学系３０−ｉのそれぞれの近傍には、ガスの漏洩が検知されると点灯する点灯部３２−１〜３２−ｎがそれぞれ設けられる。点灯部３２−１〜３２−ｎは、漏洩領域判定部１０８でガスの漏洩領域が反射光学系３０−ｉと反射光学系３０−（ｉ＋１）との間にあると判定する場合に、これらの反射光学系３０−ｉ、３０−（ｉ＋１）のそれぞれの近傍に設けられる点灯部３２−ｉ〜３２−（ｉ＋１）が点灯する。このように、どの検査区間でガス漏洩が発生したかを点灯部３２の点灯によって現場の検査員等に早く知らせることができるので、ガス漏洩に対する迅速な対応が可能となる。

次に、本発明の第１の実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩検知の動作について、図面を使用しながら説明する。図７は、本発明の第１の実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩検知の動作を説明するフローチャートである。なお、図７では、ｉ番目の反射光学系３０−ｉとｉ＋１番目の反射光学系３０−（ｉ＋１）との間にガス漏洩領域を特定する場合について示す。

本実施形態のガス漏洩検知システムによるガス漏洩検知をする際に、まず、計測光路内の反射光学系を全て計測光路内に挿入して初期状態にする（工程Ｓ１０）。このとき、計測光路内の反射光学系が全てを退避せずに、光路上に乗せた状態にしておく（工程Ｓ１１）。その後、光源装置から計測光となるレーザ光を照射する（工程Ｓ３０）。

１番目の反射光学系３０−１からｉ番目の反射光学系３０−（ｉ−１）まで退避させても、ガス漏洩が検知されていないので、退避させる反射光学系を１つ繰り上げて（工程Ｓ１３）、反射光学系３０−ｉを計測光路から退避させる（工程Ｓ１４）。その後、ガス漏洩の有無を漏洩判定部１０６で判定され（工程Ｓ１５）、工程Ｓ１５でガス漏洩有りと判定されたら、漏洩領域判定部１０８は、反射光学系３０−ｉ（＃ｉ）とその後段にある反射光学系３０−（ｉ＋１）（＃ｉ＋１）との間に漏洩ガスが存在すると判定して、ガス漏洩領域を判定して（工程Ｓ１６）、計測が終了する。一方、工程Ｓ１５でガス漏洩無しと判定されたら、反射光学系３０−ｉ（＃ｉ）の退避状態を継続させて、後段の反射光学系３０−（ｉ＋１）を退避させて、ガス漏洩の有無を漏洩判定部１０６で判定される（工程Ｓ１５）。

このようにして、本実施形態では、光源装置１０から近い反射光学系から退避させて、ガス漏洩の有無を判定する。そして、ｉ番目の反射光学系３０−ｉを退避させてガス漏洩が有ると判定されると、ｉ番目とｉ＋１番目の反射光学系の間にガス漏洩があるとガス漏洩領域を判定し、ガス漏洩が無いと判定されたら、当該反射光学系を退避させたままにする。すなわち、計測光路上に複数設けた反射光学系を退避させて計測光路長を変化させることによって、どの計測区間でガス漏洩が発生したかのガス漏洩領域を判定することができる。

また、本実施形態では、中央制御室等にいる監視人等にどの区間でのガス漏洩かを明示するために、表示部６０には、図８に示すように、検査対象領域に設けられる反射光学系の設置箇所と光路の経路を示す見取図８０が表示される。そして、漏洩領域判定部１０８でガスの漏洩領域がｉ番目とｉ＋１番目の反射光学系との間にあると判定する場合に、表示部６０は、ｉ番目の反射光学系３０−ｉ及びｉ＋１番目の反射光学系３０−（ｉ＋１）の設置箇所を点滅等させて明示する。このように、計測光路を表示部６０で表示して、ガス漏洩が発生した場合に、中央制御室等にいる監視人等にどの区間でのガス漏洩かを明示することによって、ガス漏洩に対する迅速な対応が可能となる。

さらに、本実施形態では、表示部６０は、図９に示すように、上記のように特定したガス漏洩領域に設けられる設備、機器の情報を列挙するリスト９０をして、ガス漏洩が発生した区間における修理対応箇所を表示する。すなわち、ガス漏洩を検知した際に，検知区間の計測光路近傍にある機器や配管番号等、漏えい個所に関連する可能性のある設備のリスト９０を表示する。このような表示をすることによって、中央制御室等にいる監視人等にどの区間でのガス漏洩かを明示するので、ガス漏洩に対する迅速な対応が可能となる。

以上説明したように、本実施形態のガス漏洩検知システムでは、光源からの照射光をミラー等適切な反射光学系を用いて、検知センサに導いて、光源−反射光学系−受光センサ間の光路内の領域でガス漏洩検知を行う。このとき、計測対象となる光路上に反射光学系を複数配置して、使用する反射光学系を光源装置から近いものから順番に切り替えることによって、検知する光路長を変更する。そして、ガス漏洩が検知された際に、光路長を切り替えながら検知を行うことにより、反射光学系の何れかを切り替える際に、それまで検知されていた漏洩なしの状態から漏洩有りの状態に変化が起こる。このため、変化が起こった反射光学系とその後段の反射光学系との間にガス漏洩領域が存在すると判定できる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るガス漏洩検知システムについて、図面を使用しながら説明する。図１０は、本発明の第２の実施形態に係るガス漏洩検知システムの概略構成図である。

本実施形態のガス漏洩検知システム２００では、図１０に示すように、検査対象領域に複数の計測光路Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３があることを特徴とする。そして、光源装置１０からのレーザ光の照射先として、計測光路Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３の何れかを選択して切り替える光路切替ミラー２２０が設けられ、中央制御装置２０２に光路切替ミラー２２０を制御する光路切替部２０５を備えることを特徴とする。

各計測光路Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３には、第１の実施形態と同様にそれぞれ複数の反射光学系２３０−１、２３０−２、２３０−３が設けられている。また、第１の計測光路Ｌ２１及び第３の計測光路Ｌ２３の入力段側には、それぞれ反射ミラー２２２、２２４が設けられ、光路切替ミラー２２０で反射された光源装置１０からの照射光を各計測光路Ｌ２１、Ｌ２３に送る。なお、本実施形態のガス漏洩検知システム２００に備わる他の構成要素に関しては、第１の実施形態と同様の構成、動作であるので、その説明は、省略する。

このように、本実施形態では、光路切替ミラー２２０と当該光路切替ミラー２２０を制御する光路切替部２０５を備えることにより、複数の計測光路から所望の計測光路を選択することができるので、複数の計測光路におけるガス漏洩検知が可能となる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係るガス漏洩検知システムについて、図面を使用しながら説明する。図９は、本発明の第３の実施形態に係るガス漏洩検知システムの概略構成図であり、図１０は、本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩検知の動作を説明するフローチャートである。

本実施形態のガス漏洩検知システム２００では、図１１に示すように、検査対象領域となる計測光路Ｌ３０がループ状であり、ループ状の計測光路Ｌ３０の順方向及び逆方向のそれぞれに対して反射特性を有する複数の反射光学系３３０−１〜３３０−６、３３１−１〜３３１−６が設けられていることを特徴とする。そして、光源装置１０からのレーザ光の照射先として、計測光路Ｌ３０の順方向、逆方向の何れかを選択して切り替える光路切替ミラー３２０が設けられ、中央制御装置３０２に光路切替ミラー３２０を制御する光路切替部３０５を備えることを特徴とする。なお、本明細書中で「順方向」とは、図１１に向かって右回りの方向を指すものとし、「逆方向」とは、図１１に向かって左回りの方向を指すものとする。

計測光路Ｌ３０には、順方向に反射特性を有する複数の反射光学系３３０−１〜３３０−６が設けられ、逆方向に反射特性を有する複数の反射光学系３３１−１〜３３１−６がそれぞれ設けられている。図１１に示すように、計測光路Ｌ３０の四隅には、それぞれ反射ミラー３２２、３２４、３２６、３２８が設けられ、光路切替ミラー３２０で反射された光源装置１０からの照射光を計測光路Ｌ３０の順方向及び逆方向に送ることができる。すなわち、本実施形態では、ループ状の計測光路Ｌ３０でも、光路切替ミラー３２０の切替動作により、計測光路Ｌ３０の周方向を選択することができるので、ループ形状の計測光路Ｌ３０におけるガス漏洩領域Ｐ３０の検知が可能となる。なお、本実施形態のガス漏洩検知システム３００に備わる他の構成要素に関しては、第１及び第２の実施形態と同様の構成、動作であるので、その説明は、省略する。

次に、本発明の第３の実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩検知の動作について、図面を使用しながら説明する。図１２は、本発明の第３の実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩検知の動作を説明するフローチャートである。なお、図１１では、ｉ番目の反射光学系３０−ｉとｉ＋１番目の反射光学系３０−（ｉ＋１）との間にガス漏洩領域を特定する場合について示す。なお、図１２において、ｎ＝６の場合を示しているが、反射光学系の数は、６個に限定されない。

本実施形態のガス漏洩検知システムによるガス漏洩検知をする際に、まず、計測光路内の反射光学系を全て計測光路内に挿入して初期状態にする（工程Ｓ１０１）。このとき、計測光路内の反射光学系が全てを退避せずに、光路上に乗せた状態にしておく（工程Ｓ１０２）。その後、光源装置から計測光となるレーザ光を照射する（工程Ｓ１０３）。

まず、計測光路Ｌ３０の順方向のガス漏洩検知から行う。１番目の反射光学系３３０−１（＃１）からｉ−１番目の反射光学系３３０−（ｉ−１）（＃ｉ−１）まで退避させても、ガス漏洩が検知されていないので、退避させる反射光学系を１つ繰り上げる（工程Ｓ１０４）。そして、反射光学系３３０−ｉ（＃ｉ）を計測光路Ｌ３０から退避させる（工程Ｓ１０５）。その後、ガス漏洩の有無を漏洩判定部３０６で判定し（工程Ｓ１０６）、工程Ｓ１０６でガス漏洩有りと判定されたら、漏洩領域判定部３０８は、反射光学系３３０−ｉ（＃ｉ）とその後段にある反射光学系３３０−（ｉ＋１）（＃ｉ＋１）との間に漏洩ガスが存在すると判定して、漏洩領域を特定してから（工程Ｓ１０７）、警報を発報する（Ｓ１０９）。一方、工程Ｓ１０６でガス漏洩が無いと判定されたら、反射光学系３３０−ｉ（＃ｉ）の退避状態を継続させてから、後段の反射光学系３０−（ｉ＋１）を計測光路Ｓ３０から退避させて、ガス漏洩の有無を漏洩判定部３０６で判定する（工程Ｓ１０６）。

その後、工程Ｓ１０７で順方向における漏洩領域を特定してから、工程Ｓ１０８で警報を発報した後に、次に、反射光学系３３０−ｉ（＃ｉ）を挿入して、その後段以降の反射光学系３３０−（ｉ＋１）〜３３０−ｎ（＃ｎ）を全て計測光路Ｓ３０から退避させる（工程Ｓ１１０）。

次に、計測光路Ｓ３０の逆方向からのガス漏洩領域の判定を行う（工程Ｓ１１１）。すなわち、漏洩有の状態から検知が始まる。その際に、まず、順方向から見たｉ＋１番目の反射光学系から順番にループ状の計測光路Ｌ３０に挿入する（工程Ｓ１１２、Ｓ１１３）。ｊ番目の反射光学系（ｉ＋１≦ｊ≦ｎ）を挿入してから（工程Ｓ１１４）、漏洩判定部３０６がガスの漏洩の有無を判定し（工程Ｓ１１５）、ガスの漏洩が無いと判定する場合に、漏洩領域判定部３０８は、ｉ番目の反射光学系３３０−ｉとｊ番目の反射光学系３３０-ｊとの間にガスの漏洩領域があると判定する（工程Ｓ１１６）。一方、工程Ｓ１１５でガス漏洩が有ると判定されたら、後段の反射光学系３０−（ｊ＋１）を計測光路Ｓ３０に挿入して（工程Ｓ１１４）、ガス漏洩の有無を漏洩判定部３０６で判定する（工程Ｓ１１５）。

このようにして、本実施形態では、まず、計測光路Ｓ３０の順方向で光源装置１０から近い反射光学系から退避させて、ガス漏洩の有無を判定する。すなわち、ループの方向を順方向、逆方向の二方向として、まず、順方向から検知を行う。そして、ｉ番目の反射光学系３０−ｉを退避させてガス漏洩が有ると判定されると、ｉ番目とｉ＋１番目の反射光学系の間にガス漏洩があるとガス漏洩領域を判定する。その後、今度は、ｉ番目の反射光学系を挿入し、ｉ＋１〜ｎ番目の反射光学系を全て退避し、ｉ＋１番目の反射光学系から順番に計測光路Ｓ３０に挿入する。すなわち、今度は、漏洩有の状態から検知が始まる形で逆方向からの検知を行う。そして、逆周りの反射光学系を光源に遠い方から挿入して、ガス漏洩の検知が検知から非検知に切り替わる反射光学系を特定する。その後、反射光学系を挿入してガス漏洩の検知が検知から非検知に切り替わるｊ番目の反射光学系が特定されたら、ガス漏洩領域がｉ番目の反射光学系とｊ番目の反射光学系の間にあると特定される。すなわち、反射光学系退避状態から挿入状態に切り替えていき、漏洩が検知されなくなったポイントと順方向の検知で漏洩が検知され始めた反射光学系ポイントとの間にガス漏洩領域を特定する。

計測光路がループ状の場合では、一方向のみの漏洩判定、漏洩領域判定を行うと、例えば、ｉ番目の反射光学系を退避させて、ガス漏洩が検知される場合に、ｉ+１番目以降の反射光学系からのガス漏洩領域の特定を行えない。すなわち、ガス漏洩の広がり具合を確認できない。これに対して、本実施形態のような手順で順方向及び逆方向のガス漏洩領域の特定を行うと、ガス漏洩がどの区間まで広がっているかを確認できる。すなわち、ガス漏洩の拡大範囲を把握することが可能となり、ループ形状の計測光路でのガス漏洩領域の取りこぼしを減らすことができる。

なお、上記のように本発明の各実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。

例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、上記の各実施形態では、ガス漏洩の検知対象として、可燃性ガスの場合を説明しているが、本発明は、ガスの赤外線吸収を利用した検知方式であり、特定の波長に赤外線吸収スペクトルを有するガスであれば、可燃性ガスでなくても適用可能である。さらに、ガス漏洩検知システムの構成、動作も本発明の各実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

１０ 光源装置
１１ 光源
２０ 受光センサ
３０−１〜３０−ｎ 反射光学系
４０ 測定ユニット
５０ ＡＤ変換器
６０ 表示部
７０ 記憶部
８０ 見取図
９０ リスト
１００ ガス漏洩検知システム
１０２ 中央制御装置
１０４、２０４、３０４ 退避制御部
１０６、２０６、３０６ 漏洩判定部
１０８、２０８、３０８ 漏洩領域判定部
１１０、２１０、３１０ 情報配信部
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ３０ 検査対象領域（計測光路）
Ｐ１０、Ｐ３０ （ガス）漏洩領域

Claims (10)

1. 検査対象領域のガスの漏洩を検知するガス漏洩検知システムであって、
   光源から発振される前記ガスに固有な吸収波長のレーザ光をコリメート化して照射する光源装置と、
   前記レーザ光の光路に沿って前記検査対象領域に光路長の特定距離の間隔でｎ個（ｎは２以上の整数）設けられ、前記レーザ光を反射させる反射光学系と、
   前記光源装置との光路の長さが規定値となる位置に設けられ、前記反射光学系の何れかで反射する前記レーザ光の反射光を受光する受光センサと、
   前記光源装置から近い反射光学系から順番に前記反射光学系を前記光路から退避させる退避制御部と、
   前記反射光学系を前記光路から退避させた後に、前記受光センサで受光する反射光の強度から前記ガスの漏洩の有無を判定する漏洩判定部と、
   前記退避制御部が前記光源装置から近いｉ番目（０＜ｉ＜ｎ）の反射光学系を前記光路から退避させてから、前記漏洩判定部が前記ガスの漏洩有りと判定する場合に、ｉ番目の反射光学系とｉ＋１番目の反射光学系との間に前記ガスの漏洩が存在すると判定する漏洩領域判定部と、を備えることを特徴とするガス漏洩検知システム。
2. 前記退避制御部が前記ｉ番目の反射光学系を前記光路から退避させてから、前記漏洩判定部が前記ガスの漏洩有りと判定する場合に、前記退避制御部は、前記ｉ番目の反射光学系を前記光路から退避させた状態を継続させることを特徴とする請求項１に記載のガス漏洩検知システム。
3. 前記反射光学系のそれぞれの近傍には、前記ガスの漏洩が検知されると点灯する点灯部が設けられ、
   前記漏洩領域判定部で前記ガスの漏洩が前記ｉ番目の反射光学系と前記ｉ＋１番目の反射光学系との間にあると判定する場合に、前記ｉ番目の反射光学系及び前記ｉ＋１番目の反射光学系のそれぞれの近傍に設けられる点灯部が点灯することを特徴とする請求項１又は２に記載のガス漏洩検知システム。
4. 前記検査対象領域に設けられる前記反射光学系の設置箇所及び前記光路の経路を示す見取図を画面上に表示する表示部が更に備わり、
   前記漏洩領域判定部で前記ガスの漏洩が前記ｉ番目の反射光学系と前記ｉ＋１番目の反射光学系との間に存在すると判定する場合に、前記表示部は、前記ｉ番目の反射光学系及び前記ｉ＋１番目の反射光学系の設置箇所を明示することを特徴とする請求項１又は２に記載のガス漏洩検知システム。
5. 前記表示部は、前記漏洩領域判定部で前記ガスの漏洩が前記ｉ番目の反射光学系と前記ｉ＋１番目の反射光学系との間に存在すると判定する場合に、前記ｉ番目の反射光学系と前記ｉ＋１番目の反射光学系との間に設けられる設備、機器の情報を列挙するリストを更に表示することを特徴とする請求項４に記載のガス漏洩検知システム。
6. 前記漏洩領域判定部で前記ガスの漏洩が前記ｉ番目の反射光学系と前記ｉ＋１番目の反射光学系との間に存在すると判定する場合に、前記表示部で表示される前記ｉ番目の反射光学系及び前記ｉ＋１番目の反射光学系の設置箇所と、前記リストの情報を外部端末に配信する情報配信部が更に備わることを特徴とする請求項５に記載のガス漏洩検知システム。
7. 前記検査対象領域には、ガスの漏洩を検査する計測光路が複数並列して設けられ、
   前記計測光路のそれぞれには、複数の反射光学系が設けられ、
   前記光源装置からの前記レーザ光の照射先として、前記計測光路の何れかを選択して切り替える光路切替ミラーが設けられることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のガス漏洩検知システム。
8. 前記検査対象領域の計測光路がループ状になるように設定され、前記ループ状の計測光路には、複数の反射光学系が前記ループ状の計測光路の順方向及び逆方向のそれぞれに対して反射特性を有するように設けられ、前記光路切替ミラーによって、計測光路を前記ループ状の計測光路の順方向及び逆方向の何れかを選択することを特徴とする請求項７に記載のガス漏洩検知システム。
9. 前記ループ状の計測光路のガス漏れ検知をする際に、前記順方向からガスの漏洩検査を開始し、前記漏洩領域判定部で前記ガスの漏洩領域が前記順方向の前記ループ状の計測光路における前記ｉ番目の反射光学系と前記ｉ＋１番目の反射光学系との間にあると判定する場合に、前記ｉ番目の反射光学系を前記ループ状の計測光路に挿入したままにして、前記ｉ＋１番目からｎ番目までの反射光学系を前記ループ状の計測光路から退避してから、前記逆方向からガスの漏洩検査を開始し、前記ｉ＋１番目の反射光学系から順番に前記ループ状の計測光路に挿入をし、ｊ番目の反射光学系（ｉ＋１≦ｊ≦ｎ）を挿入してから、前記漏洩判定部が前記ガスの漏洩が無いと判定する場合に、前記漏洩領域判定部は、前記ｉ番目の反射光学系と前記ｊ番目の反射光学系との間に前記ガスの漏洩領域があると判定することを特徴とする請求項８に記載のガス漏洩検知システム。
10. 前記漏洩判定部は、前記検査対象領域におけるガス漏洩検知の対象となるガスが大気中に微量に存在するガス成分である場合に、前記受光センサで受光する反射光の強度を前記ガスの前記大気中に含まれる微量分による影響を除くように補正してから、前記補正された反射光の強度から前記ガスの漏洩の有無を判定することを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載のガス漏洩検知システム。

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