JPH04295737A - ガス漏れ検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、都市ガス製造工場、家
庭等において配管系の接続部等より漏れ出す被検出ガス
のガス漏れを検出するためのガス漏れ検出装置に関する
。

【０００２】

【従来の技術】従来構成のこういったガス漏れ検出装置
は、この検出装置周辺における被検出ガスの濃度を検出
することによりガス漏れの有無を検知する構成のもので
あり、使用に際しては測定しようとする箇所に装置を設
置し、その地点のみの被検出ガスの有無を検知していた
。そのため、例えば工場内の広い区域における漏洩状態
（被検出ガスの量、あるいはタンク、配管等の特定位置
といった漏洩特定点の位置）を知るためには、数多くの
場所に前述のガス漏れ検出装置を設置して、漏れガス状
況を把握していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術においては、例えば、現実に漏洩が起こってしまっ
ている場合で漏洩箇所の特定ができていない状況におい
て、漏洩箇所特定及び範囲確認のため、推定漏洩場所へ
装置とともに人が入っていって漏洩位置を特定検知する
のは手間と時間の掛かる作業である。さらに、例えば工
場内の広い区域を検知対象とする場合、この方法では、
非常に多くの地点にガス漏れ検出装置を設置する必要が
生じ、コスト、管理等の面で問題があった。従って本発
明の目的は、例えば工場内におけるタンク、配管等の周
囲において漏洩しているガスを、多くの装置を設置する
ことなく、瞬時に、遠隔した場所から検知することが可
能なガス漏れ検出装置を得ることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明によるガス漏れ検出装置の特徴構成は、被検出
ガスに吸収可能な波長を有する第一レーザー光を監視対
象域に対して発信する第一発信手段と、監視対象域を透
過して監視対象域の背景により反射してくる第一レーザ
ー光を受信する第一受信手段とを備えた第一検出手段と
、被検出ガスに対して、第一レーザー光よりは吸収され
にくい波長を有する第二レーザー光を監視対象域に対し
て発信する第二発信手段と、監視対象域を透過して監視
対象域の背景により反射してくる第二レーザー光を受信
する第二受信手段とを備えた第二検出手段とを備え、第
一検出手段及び第二検出手段により得られる第一、第二
レーザー光それぞれの発信強度と受信強度の差としての
第一、第二吸収情報を得る情報処理手段を備えるととも
に、第一、第二検出手段が、監視対象域に関する情報を
二次元的に取り込むものであり、第一、第二吸収情報を
二次元的に表示する表示手段を備えているを備えている
ことにあり、その作用・効果は次の通りである。

【０００５】

【作用】つまり、本願のガス漏れ検出装置は第一、第二
検出手段、情報処理手段と表示手段とを有して構成され
ている。そして、これら各検出手段においては、これら
の検出手段にそれぞれ備わっている発信手段、受信手段
により、特定のレーザー光が発信されるとともに、これ
が監視対象域を透過した後、背景において反射されて、
再度監視対象域を透過の後、受信される。（この透過過
程において、検出対象領域に被検出ガスが介在する場合
はレーザー光は行き、帰り二度吸収される。）そして、
各検出手段において、そのレーザーの発信強度と受信強
度との関係から、各レーザー光の監視対象域における吸
収情報が情報処理手段により検知される。ここで監視対
象域に被検出ガスが存在すると、第一、第二レーザー光
に対する被検出ガスの吸収特性の差に起因して、情報処
理手段により得られる第一、第二吸収情報間に差が生じ
る。さらに第一、第二検出手段においては、監視対象域
に関する情報は二次元的に取り込まれ、情報処理手段に
より処理を受けた後、これが表示手段により二次元的に
表示される。ここで、被検出ガスの存在は、ガス吸収の
程度の差によって吸収情報の強度の差となって現れ、表
示手段上に濃淡で現れる。さらに背景についてもその散
乱係数の相違から同じく濃淡で表示される。

【０００６】

【発明の効果】従って、本願のガス漏れ検出装置におい
ては、こういった装置をガス漏れの中心部に配置して漏
れを検出することはなく、遠隔位置よりレーザー光を照
射して検出をおこなうことが可能となる。さらにレーザ
ー光を使用するため、検出においてはこれを瞬時におこ
なうことができる。さらに表示手段を備えているため、
監視対象域の情報が画像情報として通常の背景画像上に
被検出ガスが可視化されて表示される。作業者は、この
画像を監視することで、背景と濃度を含めた被検出ガス
の状態が同時に把握でき、漏洩元とガス滞留状況などが
簡単に特定できる。即ち、このようにすることにより漏
洩した被検出ガスの容量及び漏洩箇所を特定できるので
、漏洩原因解明、保全対策を迅速に講ずることが可能と
なる。

【０００７】

【実施例】本願の実施例を図面に基づいて説明する。図
１には本願のガス漏れ検出装置１を使用して、ガス製造
工場における貯蔵タンク２近辺のガス漏れの状況を検出
している状態が示されている。即ち工場内で、被検出ガ
スとしての可燃性ガスｇに対する監視対象域としての漏
洩監視地域Ａ内に、スクリーン３を建て、漏洩監視地域
Ａに対して、本願のガス漏れ検出装置１を配設して、可
燃性ガスｇの漏洩の有無を検知している状況が示されて
いる。ここで、検出の概略構成を説明すると、ガス漏れ
検出装置１から特定の周波数を有する二つのレーザー光
Ｌ１，Ｌ２が、漏洩監視地域Ａを介して前述のスクリー
ン３に向けて発信されるとともに、このスクリーン３に
より反射されたレーザー光Ｌ１，Ｌ２が受信され、これ
らの発信レーザー光、受信レーザー光の強度状況から漏
洩監視地域Ａ内におけるレーザー光Ｌ１，Ｌ２の吸収状
態が検出されて、ガス漏れの有無が判断されるのである
。

【０００８】先ず、以下に本願のガス漏れ検出装置１の
構成について、図２に基づいて説明する。このガス漏れ
検出装置１は、第一レーザー光Ｌ１を漏洩監視地域Ａに
、発信する第一発信手段としての第一発信装置Ｅ１と、
漏洩監視地域Ａを透過して前述のスクリーン３より反射
してくる第一レーザー光Ｌ１を受信する第一受信手段と
しての第一受信装置Ｒ１を備えた第一検出手段としての
第一検出系Ｓ１と、第二レーザー光Ｌ２を漏洩監視地域
Ａに、発信する第二発信手段としての第二発信装置Ｅ２
と、漏洩監視地域Ａを透過してスクリーン３より反射し
てくる第二レーザー光Ｌ２を受信する第二受信手段とし
ての第二受信装置Ｒ２とを備えた第二検出手段としての
第二検出系Ｓ２とを備えている。そしてさらにこのガス
漏れ検出装置１は、装置本体を漏洩監視地域Ａに対して
前記のスクリーン３に平行に走査させるための駆動装置
４、前記駆動装置４の作動情報、前記第一検出系Ｓ１、
及び第二検出系Ｓ２からの検出情報（第一、第二吸収情
報）、を漏洩監視地域Ａにおける検出位置と連係させて
記憶する記憶装置５を備えている。さらにこのガス漏れ
検出装置１は、前記漏洩監視地域Ａにおける第一、第二
レーザー光Ｌ１，Ｌ２それぞれの発信強度と受信強度の
差である第一、第二吸収情報を得る情報処理手段として
の情報処理系である演算装置Ｓ３を備えるとともに、演
算装置Ｓ３により検出される情報を表示するブラウン管
等の表示手段としての表示装置Ｓ４を備えている。ここ
で、第一、第二検出系の情報取り込み状態は二次元的で
あり、表示装置Ｓ４による表示も二次元的におこなわれ
る。

【０００９】ここで、第一発信装置Ｅ１と、第二発信装
置Ｅ２は図２に示すように実質同一の装置であり、単一
のレーザー光発信機により発信される複数の波長を有す
るレーザー光から特定の二波長λ１，λ２　が選択され
て漏洩監視地域Ａに向けて発信される構成が採用されて
いる。一方、第一受信装置Ｒ１と第二受信装置Ｒ２は、
検知部６を除いて事実上同一の受信検出系から構成され
ている。即ち図３に示すように、受信検出系Ｒにおいて
は受信されるレーザー散乱光Ｌを凹面鏡７により集光し
、このレーザー散乱光Ｌがビームスプリッター８により
波長λ１，λ２　の第一レーザー光Ｌ１及び第二レーザ
ー光Ｌ２に分光され、それぞれ独立の第一、第二レーザ
ー光検知部６１，６２で検知されるように構成されてい
るのである。

【００１０】以下に本願のガス漏れ検出装置１に於ける
、第一、第二レーザー光Ｌ１，Ｌ２の波長λ１，λ２　
の選定状況及び装置の原理について説明する。先ずレー
ザー光の選定状況について説明すると、第一レーザー光
Ｌ１としては、被検出ガスｇに吸収可能な波長を有する
レーザー光を選定し、第二レーザー光Ｌ２として、第一
レーザー光Ｌ１よりは吸収されにくい波長を有するレー
ザー光を選定する。さらに具体的に以下に説明する。図
４に、メタン、プロパン、ブタン、イソブタンの照射赤
外光の各波長に対する透過率（被検出ガスｇの濃度を一
定にして、照射赤外光の各波長をｌ００とした場合のデ
ータ；１００よりこの数字を引いたものが吸収率となる
、）が示されている。

【００１１】以下に、本願のガス漏れ検出装置１におい
てメタンガスに対して選択される第一、第二レーザー光
Ｌ１，Ｌ２の波長λ１，λ２　を挙げる。 被検出ガス　　　　　　　　　　　　　　　　　　メタ
ン第一レーザー光波長　　　　　　　　　　３．３９２
２マイクロメートル 第二レーザー光波長　　　　　　　　　　３．３９１２
マイクロメートル

【００１２】次に、ガス漏れ検出装置１の作動原理を説
明する。この処理は演算装置Ｓ３に備えられている情報
処理系の処理内容である。今、レーザー光の光路上に検
出対象である被検出ガスｇが存在しているものと仮定す
る。第一レーザー光Ｌ１は、被検出ガスｇによく吸収さ
れ、被検出ガス中を透過した場合レーザー光の強度は、
Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒの式で以下のように表される
。

【数１】 Ｉｔ＝Ｉｉ×ｅｘｐ（−ａ・ｐ・ｄ・ｃ）×αここで、
　　Ｉｔ：レーザー光の受信強度Ｉｉ：レーザー光の発
信強度 ａ：吸収係数（ａｔｍ−１・ｍ−１） ｐ：気体圧力（ａｔｍ） ｄ：レーザー光が被検出ガス中を透過する長さ（ｍ）ｃ
：被検出ガスの濃度（ｐｐｍ） α：背景におけるレーザー光の散乱係数従って、被検出
ガスｇの漏洩の大きさを示す量であるｄ・ｃは第一レー
ザー光Ｌ１に付いては、

【００１３】

【数２】 （ここで、各レーザー光に関する数値については、最後
尾に添字の１または２を付けて表示する。）となる。一
方、第二レーザー光Ｌ２は、被検出ガスｇがレーザー光
の通過の途中に発生していたとしても、第一レーザー光
Ｌ１に比較して吸収率が小さく、よく透過する。従って
、レーザー光の通過途中に被検出ガスｇがあってもレー
ザー光の強度は殆ど影響を受けない場合を想定できる。 そこで、各レーザー光に対する送信側と受信側のおける
レーザー光の強度の差が、第一、第二吸収情報とされる
のである。以上の処理が基本であるが、最も簡単な処理
系は以下の様に構成できる。ここで、第一レーザー光Ｌ
１が被検出ガスｇに吸収されて、弱まったレーザー光の
強度Ｉｔ１を検出し、さらに第二レーザー光Ｌ２が、被
検出ガスｇに若干吸収されて弱まったレーザー光の強度
Ｉｔ２を検出する。第二レーザー光Ｌ２に対しては、そ
の発信側強度、及び受信側強度に大きな差が生じない場
合（散乱係数がほぼ１の場合）は、Ｉｉ２≒Ｉｔ２が成
立する。さらに発信側において第一、第二レーザー光の
強度Ｉｉ１、Ｉｉ２を同一にしておくと、（Ｉｉ１−Ｉ
ｔ１）／Ｉｉ１＝（Ｉｔ２−Ｉｔ１）／Ｉｔ２となり、
これを用いて、数１に適応することによりｄ・ｃを算出
することができる。なお、ここで、Ｉｔ２は背景につい
ての情報出力であり、（Ｉｔ２−Ｉｔ１）とすることに
よって被検出ガスｇの漏洩状態についての情報のみを出
力することが可能となるのである。さらに、Ｉｔ２で除
算しているのは、正規化処理である。

【００１４】以上は、漏洩監視地域Ａにおける測定点各
点における情報の処理方法であるが、本願のガス漏れ検
出装置１においては、前述のように駆動装置４が設けら
れており漏洩監視地域Ａを走査する構成が採用されてい
る。そして、駆動装置４の位置情報、これに対応する漏
洩監視地域Ａの位置情報、およびこれらの位置に対応し
た前述の被検出ガスの漏洩状態の情報が、記憶装置５に
連係記憶されるとともに、図５に示すようにこれらを画
像処理して表示装置Ｓ４に表示される。ここで、表示に
あたっては、第一吸収情報と第二吸収情報の増幅率が可
変とされており、通常の状態においては例えば、ガスに
よるレーザー光の吸収がおこなわれた側の映像が常時ブ
ラウン管に表示されているのである。普通作業者は、映
像の正常状態を記憶しており、ブラウン管に表示される
情景が通常のものと異なっていればこれにきずく。そし
て、この段階で前述の増幅率を変化させて、第一吸収情
報から第二吸収情報を除くようにそれぞれの情報の増幅
率の調節がおこなわれる。このようにすると、ブラウン
管には検知対象のガスのみが写し出されることとなり、
背景、およびガスの二次元の位置関係からガス漏れの範
囲、位置等を確認することが可能となり、さらに映像の
濃淡の状態からガスの濃度を知ることが可能となるので
ある。ここで、第一、第二吸収情報に対するそれぞれの
増幅率を、第一、第二増幅率と呼ぶ。演算処理としては
それぞれの増幅済の情報を合算処理することとされてい
る。この合算済の情報を監視対象域情報とよび、この処
理をおこなう構成を選択情報処理手段と称する。このよ
うにして、順次、漏洩監視領域Ａに対して二つのレーザ
ー光線Ｌ１，Ｌ２を利用してガス漏れの有無を検知、走
査していくことによって、それぞれ出力として検出され
るｄ・ｃを表示装置Ｓ４に濃淡あるいは配色によって表
示し、作業者がガス漏れの有無を可視情報として、遠隔
地から検知できるのである。

【００１５】〔別実施例〕本願の別実施例を以下に箇条
書きする。 （イ）上述の実施例においては、受信検出系としてビー
ムスプリッター８を利用する例を示したが、これは図６
、図７に示す回転円盤フィルター１０を利用するものと
してもよい。さらに詳細に説明すると、図７に示すよう
に受信検出系は、凹面鏡７により集光されたレーザー散
乱光Ｌが、図６に示す各々半円形の第一、第二フィルタ
ー部１１、１２を有する円盤状フィルター１０をモータ
ー１３により回転により分波され、この回転に同期して
第一、第二レーザー光Ｌ１，Ｌ２成分を検出することに
より、それぞれのレーザー光の強度が測定される。

【００１６】（ロ）上述の実施例においては、監視対象
域Ａの背景としてレーザー光の確実な反射を得るためス
クリーン３を設けるものとしたが、これはＩｔ２の量が
非常に小さく、検出不可能なことのないように、ある程
度のレーザー光線の散乱係数を保証するためである。こ
こで、スクリーン３としては、第一、第二レーザー光Ｌ
１，Ｌ２に対してその散乱係数が、できるだけ均一にも
のを選択するのが好ましい。しかしながら、散乱は均一
であることが望ましいが、ある程度以上の数値であれば
、被検出ガスｇの漏洩の有無は検出できる。従って、こ
の範囲にある場合は、特別のスクリーン３がなく背景が
工場内の自然状態であっても、被検出ガスｇの漏洩の有
無が検出可能であり、工場内の背景の状態に因っては、
スクリーン３は不要となる。

【００１７】（ハ）さらに背景は一般に静止しているの
に対し、漏洩した被検出ガスｇは、流動する。従って、
異なった時間における本願のガス漏れ検出装置１で可視
化した映像情報を比較分析することによりガスの漏洩の
状態を把握できる構成を採用することもできる。

【００１８】（ニ）上述の実施例においては、発信側に
おいてレーザー光を漏洩監視地域Ａに対して走査する構
成を示したが、図３に示す構成において光路を逆に辿る
構成としてレーザー光を漏洩監視地域Ａに対して一度に
照射するとともに、受信側においてイメージセンサーに
て反射光を一度に受信する構成とすることも可能である
。（ただし、複数のレーザー光を発信できる発信装置を
利用する場合は、図３に於ける検知部６１、６２（発信
の場合は発信部となる。）は一個の部位でよい。）

【０
０１９】（ホ）上述の実施例においては、駆動装置４に
より第一検出系Ｓ１、第二検出系Ｓ２を備えた本体部位
を移動させる例を示したが、この場合装置が大掛かりと
なる場合もある。そこで、上記の本体部位を固定化し、
且つ発信系により発生されたレーザー光をミラー２０に
より走査させることが考えられ、この場合は装置が小型
化する。図８にこの構成を示す。この例においては、発
信系において発信される第一、第二レーザー光Ｌ１，Ｌ
２は、ミラー（駆動されるミラー）２０に至り、ミラー
駆動装置２１により、ミラーが回転等により駆動される
ことにより、第一、第二レーザー光Ｌ１，Ｌ２は、監視
対象域Ａに対して走査される。

【００２０】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガス漏れ検出装置の使用状態を示す図

【図２】
ガス漏れ検出装置の装置構成を示す図

【図３】受信検出
系の構成を示す図

【図４】被検出ガスの透過率を示す図

【図５】表示器による漏れガスの表示状況を示す図

【図
６】フィルターを示す図

【図７】図６のフィルターを使用する受信検出系の別実
施例を示す図

【図８】発信系の別実施例を示す図

【符号の説明】

Ａ　　　　監視対象域 Ｅ１　　第一発信手段 Ｅ２　　第二発信手段 Ｓ１　　第一検出手段 Ｓ２　　第二検出手段 Ｓ３　　情報処理手段 Ｓ４　　表示手段 Ｒ１　　第一受信手段 Ｒ２　　第二受信手段 ｇ　　　　被検出ガス Ｌ１　　第一レーザー光 Ｌ２　　第二レーザー光

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被検出ガス（ｇ）に吸収可能な波長を
   有する第一レーザー光（Ｌ１）を監視対象域（Ａ）に対
   して発信する第一発信手段（Ｅ１）と、前記監視対象域
   （Ａ）を透過して前記監視対象域（Ａ）の背景により反
   射してくる前記第一レーザー光（Ｌ１）を受信する第一
   受信手段（Ｒ１）とを備えた第一検出手段（Ｓ１）と、
   前記被検出ガス（ｇ）に対して、前記第一レーザー光（
   Ｌ１）よりは吸収されにくい波長を有する第二レーザー
   光（Ｌ２）を前記監視対象域（Ａ）に対して発信する第
   二発信手段（Ｅ２）と、前記監視対象域（Ａ）を透過し
   て前記監視対象域（Ａ）の背景により反射してくる前記
   第二レーザー光（Ｌ２）を受信する第二受信手段（Ｒ２
   ）とを備えた第二検出手段（Ｓ２）とを備え、前記第一
   検出手段（Ｓ１）及び前記第二検出手段（Ｓ２）により
   得られる前記第一、第二レーザー光（Ｌ１），（Ｌ２）
   それぞれの発信強度と受信強度の差としての第一、第二
   吸収情報を得る情報処理手段（Ｓ３）を備えるとともに
   、前記第一、第二検出手段（Ｓ１），（Ｓ２）が、前記
   監視対象域（Ａ）に関する情報を二次元的に取り込むも
   のであり、前記第一、第二吸収情報を二次元的に表示す
   る表示手段（Ｓ４）を備えているガス漏れ検出装置。
2. 【請求項２】　　前記第一吸収情報に対する第一増幅率
   と前記第二吸収情報に対する第二増幅率をそれぞれ別個
   に調節する調節手段を備えるとともに、増幅後の前記第
   一情報および第二情報を合算した監視対象域情報を、前
   記表示手段（Ｓ４）に表示する選択情報処理手段を有す
   る請求項１記載のガス漏れ検出装置。