JPH04295738A - 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、その地点における被検出ガスの有無を検出してい
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、例えば工場内の広い区域を検知対象と
する場合、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。 さらに、例えば、現実に漏洩が起こってしまっていてし
かも漏洩箇所の特定ができていない状況において、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がかかる作業である。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、例えば２次元、３次元的に検知すること
ができ、さらに遠隔した場所から検知をおこなうことが
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第一の特徴構成は、
被検出ガスに吸収可能な波長を有するレーザー光を監視
対象域に向けて発信する発信手段と、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レーザー光を
受信する受信手段と、レーザー光の発信強度と、受信強
度との差をレーザー光の吸収情報として検出する検出手
段とを備え、さらに、吸収情報を前記監視対象域に対応
して可視化状態で表示する表示手段を備えたものである
ことにある。さらに、本発明によるガス漏れ検出装置の
第二の特徴構成は、被検出ガスに吸収可能な波長を有す
るレーザー光を監視対象域に向けて発信する発信手段と
、監視対象域を透過して監視対象域の背景により反射し
てくるレーザー光を受信する受信手段と、レーザー光の
発信強度と、受信強度との差をレーザー光の吸収情報と
して検出する検出手段とを備え、さらに、吸収情報を異
なった時間において比較し、前記吸収情報に差がある場
合にガス漏れが生じていると判断するガス漏れ判断手段
が設けられていることにあり、その作用・効果は次の通
りである。

【０００５】

【作用】つまり、本願の第一の発明のガス漏れ検出装置
は発信手段、受信手段、検出手段および表示手段を有し
て構成されている。そして発信手段、受信手段により、
特定のレーザー光が監視対象域に向けて発信されるとと
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、再度の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、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
おける吸収情報が検出される。ここで監視対象域に被検
出ガスが存在すると、レーザー光に対する被検出ガスの
吸収特性に起因して、検出手段により得られる吸収情報
に被検出ガスの濃淡に起因した差が生じる。この吸収情
報は可視化状態で表示手段に表示され、作業者は、例え
ば自ら目視により見た監視対象域の光景と、表示手段に
現れた画像を比較することによりガス漏れの有無とその
状況を確認することができるのである。一方、本願の第
二の発明のガス漏れ検出装置は発信手段、受信手段、検
出手段およびガス漏れ判断手段を有して構成されている
。そして発信手段、受信手段により、特定のレーザー光
が監視対象域に向けて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、再度の
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、行きと帰りの二度吸収される。）。 ここで、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
ける吸収情報が検出手段により検出される。ここで監視
対象域に被検出ガスが存在すると、レーザー光に対する
被検出ガスの吸収特性に起因して、検出手段により得ら
れる吸収情報に被検出ガスの濃淡に起因した差が生じる
。そして、このガス漏れ検出装置においては、異なった
時間における吸収情報が比較される。一般に監視対象域
の背景は殆ど変化することがなく、ガスが漏れていると
これが流動するため、時間的な変化が検出されることと
なるのである。そこで、ガス漏れ判別手段により前記監
視対象域におけるガス漏れ状況が検知される。

【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。また、例えばガス漏れ検出装置を監
視対象域に対して第１、第２の特徴手段においてレーザ
ー光の発信及び受信を二次元的あるいは三次元的におこ
なうことが可能であるため、従来固定点における検出に
限られていたガス漏れ検出を広い領域を対象としておこ
なうことが可能となる。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するのである。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レーザー光Ｌ１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Ｌ
１が受信され、レーザー光の発信強度、受信強度の差と
してのレーザー光の吸収状況から漏洩監視地域Ａ内にお
ける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、レーザー光Ｌ１を漏洩監視地域Ａに向け
て発信する発信手段としての発信装置Ｅ１と、このレー
ザー光が監視対象域を走査するように発信手段を駆動す
る走査駆動装置Ｄ１と、漏洩監視地域Ａを透過して前述
のスクリーン３より反射してくるレーザー光を受信する
受信手段としての受信装置Ｒ１を備えている。さらにこ
のガス漏れ検出装置１は、レーザー光Ｌ１の発信強度と
受信強度との差を吸収情報として検出する検出手段とし
ての演算装置Ｓ１、漏洩監視地域Ａにおけるレーザー光
Ｌ１の吸収情報を異なった時間において比較することに
より、吸収情報の異なる領域を、被検出ガスのガス漏れ
部と判別するガス漏れ判断手段としての判断装置Ｓ３と
を備えている。一方、前述の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と、
吸収情報を発信装置Ｅ１の走査状態に併せて表示する（
漏洩監視地域Ａの特定点に対応するように特定点の吸収
情報を表示する。）表示手段としての表示装置Ｓ２を備
えている。

【０００９】以下に本願のガス漏れ検出装置１に於ける
、レーザー光Ｌ１の波長λ１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、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する。さらに
具体的に以下に説明する。図３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。

【００１０】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レーザー光Ｌ１の波長
λ１を挙げる 被検出ガス　　　　　　　　　　　　　　　　　　メタ
ンレーザー光波長　　　　　　　　　　　　　　３．３
９２２マイクロメートル

【００１１】次に、ガス漏れ検出装置１の作動原理を説
明する。この処理は検出手段としての演算装置Ｓ１によ
り行われる演算処理である。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。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、Ｌ
ａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒの式で以下のように表される。

【００１２】

【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、

【００１３】

【数２】 となる。即ち送信側と受信側のおけるレーザー光の強度
の差（Ｉｉ−Ｉｔ）を演算することにより、上記の式に
従ってｄ・ｃが算定されることとなる。このような情報
は、監視対象地域Ａの背景の情報と、メタンガスの漏洩
状態の情報の両方が混在した情報である。さて、以上は
、漏洩監視地域Ａにおける測定点各点における吸収情報
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、前述のように走査駆動装置Ｄ１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Ｄ１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被検
出ガスの漏洩状態の吸収情報が、記憶装置５に連係記憶
されるとともに、これらを画像処理して表示装置Ｓ２に
表示される。このようにして、順次、漏洩監視領域Ａに
対してレーザー光線Ｌ１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、各位置に関して出力と
して検出されるｄ・ｃを表示装置Ｓ２に濃淡あるいは配
色によって表示する。ここで、作業者は、自ら目視によ
り見た監視対象域の光景と、表示装置に現れた画像を比
較することによりガス漏れの有無を確認することができ
るのである。この表示状態が、図４に示されている。

【００１４】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で得た特定点
に対する吸収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。即ち
、このガス漏れ検出装置においては、判断装置Ｓ３によ
り異なった時間における吸収情報が比較される。一般に
監視対象域の背景は殆ど変化することがなく、ガスが漏
れているとこれが流動するため、時間的な変化によりガ
ス漏れの状況を把握することが可能である。このように
して、本願のガス漏れ検出装置１においては、判断装置
Ｓ３により前記監視対象域におけるガス漏れ状況が検知
される。これは主に、無人状態でガス漏れ監視するため
に必要とされているのである。

【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、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Ｉｔ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、レーザー光Ｌ１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。一方
、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。

【００１６】（ロ）上述の実施例においては、監視対象
域Ａとして２次元の領域を対象としたが、これは機器構
成により３次元の領域を対象とすることも可能である。

【００１７】（ハ）上述の実施例においては、走行駆動
装置Ｄ１により発信装置Ｅ１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
装置Ｅ１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５にこの構成を示す。この例においては、発信
装置Ｅ１において発信されるレーザー光Ｌ１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、
レーザー光Ｌ１は、監視対象域Ａに対して走査される。

【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、平面反射鏡及び凹面反射鏡の組み合わせ
により漏洩監視地域に対して二次元的にレーザー光を照
射するものとするとともに、さらに、受信側においては
イメージセンサーにて反射光を受信する構成とすること
も可能である。

【００１９】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】被検出ガ
スの透過率を示す図

【図４】表示装置による漏れガスの表示状況を示す図

【
図５】発信系の別実施例を示す図

【符号の説明】

Ａ　　　　監視対象域 Ｅ１　　発信手段 Ｓ１　　検出手段 Ｒ１　　受信手段 ｇ　　　　被検出ガス Ｌ１　　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
   有するレーザー光（Ｌ１）を監視対象域（Ａ）に向けて
   発信する発信手段（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
   る前記レーザー光（Ｌ１）を受信する受信手段（Ｒ１）
   と、前記レーザー光（Ｌ１）の発信強度と、受信強度と
   の差を前記レーザー光（Ｌ１）の吸収情報として検出す
   る検出手段（Ｓ１）とを備え、さらに、前記吸収情報を
   前記監視対象域（Ａ）に対応して可視化状態で表示する
   表示手段（Ｓ２）を備えたガス漏れ検出装置。
2. 【請求項２】　　被検出ガス（ｇ）に吸収可能な波長を
   有するレーザー光（Ｌ１）を監視対象域（Ａ）に向けて
   発信する発信手段（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
   る前記レーザー光（Ｌ１）を受信する受信手段（Ｒ１）
   と、前記レーザー光の発信強度と、受信強度との差を前
   記レーザー光（Ｌ１）の吸収情報として検出する検出手
   段（Ｓ１）とを備え、さらに、前記吸収情報を異なった
   時間において比較し、前記吸収情報に差がある場合にガ
   ス漏れが生じていると判断するガス漏れ判断手段（Ｓ３
   ）が設けられているガス漏れ検出装置。