JPH0579693U - 赤外温度センサーを利用した漏洩火災検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 化学プラント等における液体およびガスの漏
洩、火災といった非常事態を、気象条件等の環境の変化
に自動的に対応しつつ、早期かつ正確に発見する。 【構成】 赤外温度センサー１と、該赤外温度センサー
を支持し、その指向方向を変化させるための首振り装置
２と、該赤外温度センサーからの信号を処理し、液体ま
たはガスの漏洩または火災を警告するための制御装置７
とからなる赤外温度センサーを利用した漏洩火災検知装
置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、石油精製、ゴムおよび樹脂の製造加工等の化学プラントおよび各種 工場におけるパイプ、ポンプ、塔槽類、その他の機器からのガス、液体の漏洩お よび火災の発生を常時監視するための赤外温度センサーを利用した漏洩火災検出 装置に関する。

【０００２】 近年、化学プラント等においても省力化が進み、プラント内を循環する作業員 の数が減少して、ガスや液体の漏洩、また火災等の発見が遅れる傾向が強まって きている。そこで、プラント内における非常事態を迅速に検出して、作業員に通 報する自動装置に対する要求が高まっている。

【０００３】

【従来の技術】

このような液体やガスの漏洩を検知する手段としては、ガス検知器を各所に配 置して漏洩したガスや、漏洩した液体が気化して発生するガスを検知する方法が 広く行われている。また、赤外カメラを設置して、得られた２次元画像をコンピ ュータ等により画像処理して監視することも行われている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、ガス検知器による方法では、どのようにガス検知器の配置を工夫した り、その数を増加させたりしても、絶えず変化している風の方向等に対応するこ とができず、非常事態の検知が遅れる場合が生じる。

【０００５】 また、赤外カメラにより得られた画像を処理する方法では、情報量が大きいた め、画像処理に時間がかかる。そのため、常時監視することは不可能である。さ らに、必要とされる装置のコストは相当に高いものとなる問題があった。

【０００６】 上記の従来技術の水準に鑑み、本考案の目的は、化学プラントにおける液体等 の漏洩、火災等を早期かつ正確に発見することを可能とする、低コストの赤外温 度センサーを利用した漏洩火災検知装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、赤外温度センサーと、該赤外温度センサーを支持し、その指向方向 を変化させるための首振り装置と、該赤外温度センサーからの信号を処理し、液 体またはガスの漏洩および／または火災を警告するための制御装置とからなる赤 外温度センサーを利用した漏洩火災検知装置を提供する。 すなわち、上記制御装置が赤外センサーからの温度信号をサンプリングし、そ のサンプリング値に基づいて一定の周期で更新される低温側または高温側あるい はその両方のアラーム温度を計算し、温度信号がこのようなアラーム温度を低温 側または高温側に越えたときに、それぞれ液体やガスの漏洩または火災を警告す る。

【０００８】 本考案の装置は、液体等の漏洩および気化または火災の発生により生じる急激 な温度変化を遠隔的に検出することにより警報を発する。本考案によれば、温度 、風等の気象条件および太陽光線の具合、機器の材質等により刻々と変化する機 器の表面温度の影響を受けずに液体等の漏洩を正確に検出することができる。

【０００９】 本考案に用いられる赤外温度センサーとしては、非接触で表面温度を特定でき る赤外カメラを利用した温度センサーであるならば、いずれのものでも使用する ことができる。このような赤外温度センサーは、０℃から６０℃の範囲から火災 発見に必要な百数十℃程度の範囲で、通常の工場または化学プラントの機器の表 面温度を測定することができるものが望ましい。また、湿度等の大気の条件に作 用されにくい、例えば８〜１４μｍといった波長域で動作する赤外温度センサー が望ましい。

【００１０】 この赤外温度センサーを支持してその指向方向を変化させる首振り装置は、赤 外温度センサーからの信号を処理するコンピュータ等を利用した制御装置または 別個の制御装置により制御される。この首振り装置は、単一方向にのみ１次元の 振動運動を行うものでも良いし、２次元の各方向に自由に振り向けるものであっ ても良い。

【００１１】 赤外温度センサーと監視対象物の距離は、センサーの光学系、望まれる感度、 監視対象物の大きさ、広がりなどにより、相当の幅をもって選択でき、特に下限 はない。しかし、上限として、この距離が５０メートル以上となると、比較的に 高い感度を必要としない火災検出に関しても問題が生じることが分かっている。 １メートルから２０メートルの範囲が好ましい。また、赤外温度センサーの視野 は、光学系により決定されるので、適当な光学系を選ぶことにより、この視野は 任意に設定できる。しかし、余り視野が広いと、局所的な温度変化が広い視野内 で平均化されて、赤外温度センサーの感度が低下する傾向があることに注意する 必要がある。逆に特に高い感度が求められる場合には、視野の狭い光学系を使用 することが望ましい。

【００１２】 本考案の制御に用いる制御装置は、下記に詳説する手順で緊急事態の発見のた めのプログラムを実行できるものであれば良い。ここで処理されるべき情報量は 、画像処理などに比べてきわめて少ないので、特に強力な計算能力は必要とされ ない。そのため、一般に広く利用されている各種コンピュータを利用することが できる。非常事態の発生が検知されると、この制御装置は、画像表示手段に適当 なメッセージを表示し、かつ、操作員の注意を喚起するためのアラーム等の警報 装置を作動させる。

【００１３】 また、首振り装置の制御のためには、画像処理を行う制御装置を利用すること ができる。これにより、非常事態の検出と赤外センサーの指向方向の動きの連動 が可能となり、非常事態の検出と同時に検出点にセンサーを固定して、その後の 温度の推移を監視することができる。しかし、信号処理用の制御装置とは別個の 、首振り装置に付属の一般的な制御装置をそのまま利用することもできる。

【００１４】

【作用】

赤外温度センサーは、首振り装置により、ある一定の範囲内を適当な速度で常 時スキャンする。この赤外センサーから連続的に送られてくる温度信号の値を、 数秒程度のある一定の第１の周期でサンプリングし、信号処理用の制御装置の記 憶装置に格納する。第１の周期よりは長いある一定の第２の周期でサンプリング された温度信号値の最小値を検出し、その最小値より数度低い温度を、低温側の アラーム温度に設定する。この低温側アラーム温度は、上記の第２周期ごとに更 新されて、気象条件等の経時変化に対応させることができる。また、高温側のア ラーム温度としては、６０℃程度の一定の温度を設定することができるが、必要 に応じては、低温側アラーム温度の設定と同様にして、外部条件の変化に対応し て変動するように値を設定することもできる。

【００１５】 もし、液体が漏洩すると、気化熱を奪うため周囲の温度が急速に下がる。また 、低温のガスが漏洩した場合にも、その温度が低いため、同様にその周囲の温度 が下がる。さらに、液体またはガスの漏洩に伴って漏洩物質の自然発火、または その他の原因により火災が起きた場合には、周囲の温度は急速に上昇する。

【００１６】 このような状況に迅速に対応して、赤外センサーから連続的に送られてくる信 号値が、一瞬でも低温側のアラーム温度以下になると、漏洩の発生を知らせるメ ッセージを表示するとともに、アラームを鳴らすなどして非常事態の発生を知ら せる。また、同様に、高温側のアラーム温度を一瞬でも越えると、火災の発生を 知らせるメッセージを表示するとともに、非常事態の発生を知らせる。

【００１７】 このようなシステムにより、周囲の気温等の気象条件の変化に対応して、誤報 の少ない、より正確な非常事態の発見が可能となる。従って、人手を煩わすこと なしに、監視を常時行うことができるとともに、非常事態の発見を迅速なものと することができる。また、赤外センサーの光学系がカバーするある一点での温度 が下がれば、センサーからの温度信号に影響するので、変動する風向き等の影響 を受けることが少ない。さらに、本考案にかかる装置は、多数のガス検知器を配 設するシステムや画像処理を利用したシステムに比べて装置自体およびその設置 が簡単で、経済的である。

【００１８】

【実施例】

以下に、具体的な例をもって本考案にかかる漏洩火災検出装置をさらに詳細に 説明する。 図１に、本考案にかかる漏洩火災検出装置の一実施例を示す。

【００１９】 赤外温度センサー１としては、ドイツのＨＥＩＭＡＮＮ ＧＭＢＨ社製のＰＹ ＲＯＳＯＲ温度センサーを使用した。測定温度範囲は−１０℃から２５０℃で、 応答時間が５０ｍｓ、ρ１０／２０の光学系を有するものを使用した。また、首 振り装置２としては、一般に広く市販されているものをそのまま使用した。温度 センサー１と首振り装置２は、雨や風を直接受けることがないよう、レンズの視 野部分に対応する開口部分を有する保護ケース３に納めた。この保護ケースには 、それに接続する加圧空気ライン４より加圧空気を供給し、内部圧力を高めて、 漏洩したガスが開口部分から進入することがないようにしている。これは、漏洩 ガスが首振り装置の駆動部等において発生する火花に引火して爆発する危険を防 ぐためである。

【００２０】 化学プラントにおいて、このようにして構成される温度測定装置を、監視の対 象となる３台から４台程度のポンプ５をカバーできるように、約２メートルの高 さに実際に取り付けた。赤外温度センサー１の向きは、下向きとし、上方より配 管類、機器、地表面等の温度を検出するようにした（図１においては、図示の都 合上、センサー１が横を向くように描いてある）。なお、首振りの周期は、約２ ０秒に設定した。

【００２１】 赤外温度センサー１からの信号を、信号変換器６により制御装置７に適合する 信号に変換して、制御装置７に供給した。制御装置７には、必要なメッセージの 表示装置及び警報装置８を接続した。また、赤外温度センサー１を載せた首振り 装置２は、首振り装置用コントローラ９により制御した。さらに、上述の加圧空 気による保護ケースの内圧防爆構造に加えて、圧力スイッチ１０を加圧空気ライ ン４に設置して供給空気圧力を監視し、一定圧力以下になると赤外温度センサー １および首振り装置２への供給電源を遮断することとした。

【００２２】 このような構成において、実際にガスを放出させて、本考案の実施例装置の作 動状況を調べた。その結果を図２のグラフに示す。常に変動しているのが赤外温 度センサーによる実測温度である。アラーム温度の設定の周期は１０分とし、あ る１０分間にサンプリングされた温度の平均値から５度低い温度を低温側のアラ ーム温度として設定し、次の１０分間に赤外温度センサーによる実測温度がこの 温度よりも低くならないかを制御装置により監視した。この低温側のアラーム温 度は、図中、１０秒ごとに更新される水平の直線で示されている。さらに１０分 後には先立つ１０分間にサンプルされた温度の平均値に応じて新たな低温側のア ラーム温度を算出し、設定した。これを繰り返すことにより、環境温度の変化等 の気象条件の変化に対応させることができた。高温側のアラーム温度は、６０℃ の一定に設定した。

【００２３】 図２中において、試験的にガスを放出した時点で実測温度が急激に低下し、低 温側アラーム温度より低くなり、事故の発生を警報することができた。

【００２４】

【考案の効果】

本考案の赤外温度センサーを利用した漏洩火災検知装置によれば、化学プラン トにおける液体等の漏洩、火災等を早期かつ正確に発見することが可能となる。 本考案にかかる装置は、化学プラントに限定されず、広く火災または液体やガス の漏洩を監視する必要のある施設設備に応用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案にかかる漏洩火災検出装置の一実施例を
示す概略図である。

【図２】本考案にかかる漏洩火災検出装置の非常事態の
検出の方法を説明するための、温度センサーからの温度
信号と低温側アラーム温度の経時変化を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１ 赤外温度センサー ２ 首振り装置 ３ 保護ケース ４ 加圧空気ライン ５ ポンプ ６ 信号変換器 ７ 制御装置 ８ 警報装置 ９ 首振り装置用コントローラ １０ 圧力スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 早見 祐二 東京都中央区築地２丁目11番24号 日本合 成ゴム株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外温度センサーと、該赤外温度センサ
   ーを支持し、その指向方向を変化させるための首振り装
   置と、該赤外温度センサーからの信号を処理し、液体ま
   たはガスの漏洩および／または火災を警告する制御装置
   とからなる赤外温度センサーを利用した漏洩火災検知装
   置。