JPS6130752A - 土中可燃性ガス検出器および検出方法 - 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】 ［産業上の利用分舒］ 本発明は、溶存あるいは遊離状態の如何にかかわらず土
中に存在するメタン等の可燃性ガスを感知して、その濃
度を測定することができる検出器、およびボーリング孔
を掘削することなしに前記検出器を直接土中に貫入する
ことにより土中可燃性ガスを検出することができる方法
に関するものである。

［従来の技術］ 土中に最も一般的に存在するメタンガスは、５〜１５％
の範囲で空気と混合すると爆発の危険がある。従って地
下工事をこのような可燃性ガスが賦与する地点で行う場
合には人命に係わる事故が発生する可能性があり、その
賦与濃度、量等の状況を工事前に的確に知ることば安全
作業上極めて重要である。

従来技術では、まず地質や地形等の概要等から賦与する
可能性があると考えられる地点を選定し、その地点にボ
ーリング孔を掘削し、孔内に湧出してくるガスの濃度、
量、圧力等を測定して賦与状況を推定している。

ところでメタンガスは遊離ガスとして存在する場合もあ
るが、土中には極く一般的に地下水が存在するので、水
に対するガスの溶解量に関するヘンリーの法則に従い、
濃度と圧力に比例する量の溶存メタンが存在することに
なる。従って地下水中の溶存ガス量を知ることも賦与状
況を知る重要な手掛かりであり、遊離ガスのみならず溶
存ガスをも正確に測定検知することが重要である。しか
しながら現地において溶存ガスを迅速かつ正確に測定し
うるような検出器は未だ開発されておらず、そのため従
来技術によれば、掘削したボーリング孔から地下水を汲
み上げ、試験室に持ち帰って各種ガス分析機器を用いて
溶存ガス量の測定を行７ていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながらメタンガスは賦与が予想される地点におい
ても均一に分布するものではなく、従来技術における賦
与予想は地質や地形等を勘案し経験に基づき得られた単
なる「予想」であって、それによって実際に賦与しない
と断言しうるものではない。従って地下工事を行う場合
には、工事個所のできるだけ多くの地点で実際に調査す
るのが望ましいが、ボーリング孔の掘削費用は非常に高
価であり、また時間もかかることから調査数には限界が
あり、少数の測定値から安全率を大きくとった設計を行
い工事にかかる場合が大部分である。

地下水中に溶存しているガスを現地で測定しようとする
場合、地下水の流れは微々たるものであるから適切なセ
ンサを選択することが極めて重要である。もしメタンガ
スを大量に消費するセンサであると、測定の際にセンサ
の周囲のメタン濃度が変化して正しい値が得゛られない
からである。またボーリング孔内で測定する場合でも孔
内に溜まっている水中の溶存ガスを測定することになる
が、センサと新しい地下水との接触を良くするためセン
サを運動させれば溶存ガスが大気へ放出されてしまい、
正確な測定値が得られない。

極く少量の可燃性ガスであってもそれを正確に検知しう
るものとして二酸化錫（ＳｎＯ２）を主成分とする半導
体焼結センサが公知であるが、この種のセンサは気体中
の可燃性ガスしか測定できないから、遊離ガスを測定す
ることはできても、そのままでは地下水中に溶存してい
るガスを測定することはできない。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、遊離ガスのみならず水中に溶存している微量の可燃性
ガスであっても正確かつ迅速に現地で測定することがで
きる検出器を提供すること、およびボーリング孔を掘削
することなしに装置を土中に直接貫入するだけで、所定
地点での土中可燃性ガスを検出することができる方法を
提供する乙とにあり、それらによって土中ガスの実態調
査を簡便に安価に、かつ短期間に行うことができ、多数
の正確な実測データを集積することにょワて過大設計に
よる無駄を省くことができるようにすることにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記のような問題点を解決することのできる本発明は、
土中可燃性ガス検出器およびそれを用いた検出方法の二
つの発明からなる。まず第１番目の発明は、可燃性ガス
の存在を感知し、その濃度を測定しうる可燃性ガスセン
サを透気防水膜で覆い、透水性を有するケース内部に収
納してなる土中可燃性ガス検出器である。、ここで使用
する可燃性ガスセンサとしては、網製キャップを有する
容器内に二酸化錫を主成分とする半導体センサを設置し
た構造をなし、該網製キャップの表面を通気防水膜で覆
って内部に空間を形成した構造のものが好ましい。乙の
ような検出器は後述するようにボーリング孔を掘削する
ことなしに直接土中に貫入されて使、用するのが好まし
いが、ボーリング孔を掘削して行う従来の調査方法にお
いても現地における溶存ガスの測定に十分使用すること
が可能である。

本発明の第２番目の発明は、可燃性ガスの存在を感知し
、その濃度を測定しうる可燃性ガスセンサを透気防水膜
で覆い、透水性を有する多孔性筒状ケース内部に収納し
た構造のガス検出器を用い、該検出器の一端に先端コー
ンを取り付けるとともに他端に押し込み用中空管を接続
し、ボーリング孔を掘削することなく直接土中に貫入す
ることによって、土中に存在する可燃性ガスを検知する
ことを特徴とする土中可燃性ガス検出方法である。

［作用コ 検出器が土中の所定の地点に設置されたとき、もしその
周囲に可燃性遊離ガスが存在するとすれば、そのガスは
ケース壁面ならびに透気防水膜を通ってセンサ本体に達
し、そこで検知測定される。検出器の周囲に地下水が存
在する場合には、地下水はケース壁面を通ってその内部
に達する。もし地下水中に可燃性ガスが溶存していると
、そのガスば透気防水膜を通ってセンサ本体に達する。

しかしこのとき地下水は透気防水膜でその流動が阻まれ
るためセンサ本体には達しない。つまりセンサ本体の周
囲にはガスのみが遊離した状態で存在するため、その存
在を検知測定することが可能となるのである。ここで透
水性のケースはストレーナ並びにセンサ保護の機能を果
たす。つまり透水性ケースの存在によって周囲の土砂が
ケース内部に侵入するのを防ぎ、透気防水膜が傷んだり
目詰りを起こすのを防止しているのである。

前述の如く、このような検出器を既に掘削されているボ
ーリング孔内に挿入することによって、孔内に湧出した
遊離可燃性ガスあるいは孔内地下水中に溶存している可
燃性ガスの濃度を測定することが可能である。しかし好
ましくは、このような検出器の一端に先端コーンを取り
付けるとともに、他端に押し込み用中空管を接続して、
既知の方法により直接土中に貫入し、所定深度まで押し
込むことである。そのようにすれば、ボーリング孔を掘
削することなしに所定の地点、所定の深度での土中可燃
性ガスの測定が可能である。従って同一地点で多深度測
定を行う場合には、本装置を順次押し込んでいくか、逆
に引き上げていくかし、佳意の深度で測定を行えばよい
ため極めて簡単であり、かつ地下水やガスの撹乱がほと
んど生じないから、その深度での正確な可燃性ガス濃度
を測定することができるのである。

［実施例コ 以下、図面に基づき本発明について更に詳しく説明する
。図面は本発明の一実施例を示す説明図であり、可燃性
ガス検出器の両端に先端コーンと押し込み用中空管をそ
れぞれ取り付けて、ボーリング孔を掘削することなしに
直接土中に貫入して土中可燃性ガスを検出しうるように
工夫した装置の一例を示すものである。検出器１は、可
燃性ガスの存在を感知してその濃度を測定しうる可燃性
ガスセンサ２を、透気防水膜３で覆い、透水性を有する
多孔性円筒体４とセンサ固定部５ａ、５ｂとから構成さ
れろケースの内部に収納した構造をなす。

ここで可燃性ガスセンサ２としては、例えばキャップに
ステンレス製の網を用いた容器６内に、センサ本体とし
て二酸化錫（ＳｎＯ２）を主成分とする焼結体からなる
半導体センサ７を組み込み、リードピンが前記容器６の
ベース部分を貫通するごとき構造の既に市販されている
ようなガスセンサを利用することができる。但し本実施
例では、可燃性ガスセンサ２の内部空間８と連通ずるよ
うに、センサ容器６のベース部分を貫通するように、そ
れぞれガス止め弁９ａ。

９ｂを備えたガス送気パイプ１０およびガス放出パイプ
１１が取り付けられ、それらによってセンサ内部空間８
を不活性ガスで置換しうるように工夫されている。

可燃性ガスセンサ２のステンレス網製キャップの外表面
は、前記の如く透気防水膜３で覆われる。この透気防水
膜３は、気体は透過しうるが水は透過しえないような膜
状材料であれば如何なるもの士もよく、例えば織物上に
極く微小の穴が無数に開いた４弗化エチレン樹脂フイル
ムを接着剤で貼り付けたフィルム・ラミネート方式のも
のや、織物の表面に極く微小の穴が無数に開いたポリウ
レタンの薄い被膜をコーティングしたもの、あるいは超
高収縮高密度織物等任意の素材を用いたものであってよ
い。

このような可燃性ガスセンサ２は、透気防水膜３で覆わ
れた網製キャップ部分が多孔性円筒体４の内部空間と対
向するごとくセンサ固定部５ａ、５ｂに取り付けられ、
該センサ固定部５　ａ”と前記多孔性円筒体４とは螺着
等によって結合される。ここで多孔性円筒体４は、例え
ば多孔質の焼結金属やセラミック等からなり、ストレー
ナとしてのみならず、可燃性ガスセンサ２や透気防水膜
３を保護、並びに後述するように先端コーン１２を保持
する機能を果たす。従って、本装置を土中に押し込む際
の載荷荷重に耐えうるだけの機械的強度を有することが
必要である。

本実施例は、装置を直接土中に挿入して遊離しているガ
スや地下水中に溶存しているガスを測定するためのもの
であるから、検出器１の下端部には先端コーン１２が取
り付けられ、上端部には押し込み用中空管１３が接続さ
れている。

先端コーン１２は、押し込み作業が容易となるようにそ
の先端部が鋭角状をなし、基端部はその外径が前記多孔
性円筒体４の外径よりもやや大きく設計される。押し込
み用中空管１３は、その内部にセンサ用リード線１４、
ガス送気パイプ１０、ガス放出パイプ１１、更には地下
水流通管１５が押通されており、その外径は前記先端コ
ーン１２の基端部の外径にほぼ等しいか、それよりもや
や大きめに設計される。地下水流通管１５は、センサ固
定部５ａ、５ｂ内を貫通する地下水流路１６によって多
孔性円筒体４の内部空間と連通ずる。

本装置の使用法並びにその作用は次のとおりである。所
定の測定地点において本装置を既知の任意の方法により
地中に押し込む。乙の際、半導体センサ７は酸素に対し
ても有感であるから、測定開始前にセンサ内部空間８に
ガス送気パイプｌＯおよびガス放出パイプ１１を利用し
て不活性ガスを充填し、ガス止め弁９ａ、９ｂを閉めて
該内部空間８を不活性ガスで置換しておく。そして押し
込み用中空管１３を継ぎ足しながら多孔性円筒体４が所
定の深度に達するまで押し込んでいく。

もし多孔性円筒体４の周囲に地下水が存在すると１、そ
の地下水ζよ透水性を有する多孔性円筒体４を通ってそ
の内部に侵入する。侵入した地下水はその水圧によって
地下水流路１６および地下水流通管１５の内部を上昇し
ていく。それ故、侵入した地下水は可燃性ガスセンサ２
のキャップ部分を覆っている透気防水膜３と全面的に接
触することになる。ガス止め弁９ｂを開いてセンサ内部
空間８の不活性ガスをガス放出パイプ１１を利用して抜
き出す。もし侵入してきた地下水中にガスが溶存してい
れば、その溶存ガスのみが透気防水膜３を通ってセンサ
内部空間８内に侵入し、また前記のようにガスの抜き出
しによって、このガスの侵入は一層促進される乙とにな
る。この溶存ガスがメタン等のような可燃性ガスであれ
ば、半導体センサ６によって感知され、ガス濃度の測定
が行われることになる。また、もし多孔性円筒体４の周
囲に遊離ガスが存在すれば、そのガスは該多孔性円筒体
４並びに透気防水膜３を通って可燃性ガスセンサ２の内
部空間８内に達するから、その場合にも可燃性ガスの濃
度を測定することができる。

なお、前記の地下水流通管１５は、その内部に触針式水
位計等の測定センサを挿入することによって、水位等の
測定にも利用することができる。

先端コーン１２の基端部を、それと連続する多孔性円筒
体４の直径よりもやや大きくしたので、本装置を地中に
押し込んでいったときに粘土質などの不透水層部分を通
過するが、土砂が多孔性円筒体４の表面に付着して透水
性を悪化させるようなことは生じない。つまりこのよう
な形状とすると、地中に押し込むときに土砂が先端コー
ン１２で押し広げられていくため、多孔性円筒体４の周
囲に一時的に空隙が生じ、多孔性円筒体４の表面に土砂
が付着しにくくなるのである。他方、押し込み用中空管
１３の直径はやや大きめとなっているので、押し込み゛
の際に押し込み用中空管１３と周囲の土層との間に間隙
が生しるのを防止することができ、地下水の上方への流
動を防ぎ、測定誤差の原因となる撹乱を抑さえることが
できるのである。

従って本装置を用いれば、特にボーリング孔を掘削する
ことなしに、単に所定の測定地点で土中に押し込むだけ
で容易に測定を行う乙とが可能となる。深度を変えて、
各深度毎に測定を行いたい場合には、ある深度でのデー
タの採取が終了した後、ひきつづいて更に本装置を押し
込んて再びデータを採取するという作業を続ければよい
。

以上本発明の好ましい一実施例について説明したが、本
発明はかかる構成のみに限定されるものでないこと熱論
であり、種々の変更が可能であることは言うまでもない
。本発明にかかる検出器は、既に形成されているボーリ
ング孔をそのまま利用して、その孔内の可燃性ガスの検
知測定にも利用する乙とができる。専らそのような用途
のみに使用する場合には、先端コーンや押し込み用中空
管を取り去り、多孔性円筒体の先端を別の蓋体で塞ぐと
ともにリード線や各種配管を吊り降ろし用のチューブ等
て液密的に覆ったような装置を用いて測定することも可
能である。本装置を用いる乙とによって多数点における
土中可燃性ガスの有無およびその濃度を安価にかつ短時
間内に測定することができる。

従って、この方法によって得られた知見により効果的測
定地点を選定し、従来方法によってより一層精密な調査
を行えば、賦与ガス量を正確に知ることが可能となる。

つまり予め多数の観測点について本発明方法で調査しで
あるから、ガスの賦与状態はあらまし判明しており、そ
のため精密調査地点数を絞ることができ、費用を大幅に
節減する乙とができるとともに所定調査範囲内の調査精
度を大幅ｔこ向上することができるのである。

「発明の効果］ 本発明は上記のように構成した土中可燃性ガスの検出器
およびそれを用いた検出方法であるから、土中可燃性ガ
スが遊離状態にあるが、あるいは地下水中で溶存状態に
あるかの如何に拘わらずその有無並びにその濃度を正確
に測定することがてき、しかもその際に必ずしもボーリ
ング孔を掘削する必要はなく、単に既知の方法により装
置を土中に押し込むだけでその地点での測定が可能であ
るから、測定作業は極めて簡便であり、かつ短期間内に
行うことができ、また費用を著しく削減することができ
るなど数々の優れた効果を奏しうるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る土中可燃性ガス検出装置の一実施例
を示す説明図である。 １・・・検出器、２・可燃性ガスセンサ、３・・透気防
水膜、４・多孔性円筒体、５ａ、５ｂ・センサ固定部、
１２・先端コーン、１３・・押し込み用中空管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、可燃性ガスの存在を感知し、その濃度を測定しうる
   可燃性ガスセンサを透気防水膜で覆い、透水性を有する
   ケース内部に収納してなる土中可燃性ガス検出器。 ２、可燃性ガスセンサは、網製キャップを有する容器内
   に二酸化錫を主成分とする半導体センサを設置した構造
   をなし、該網製キャップの表面を透気防水膜で覆って内
   部に空間を形成した構造をなす特許請求の範囲第１項記
   載の検出器。 ３、可燃性ガスの存在を感知し、その濃度を測定しうる
   可燃性ガスセンサを透気防水膜で覆い、透水性を有する
   多孔性筒状ケース内部に収納した構造のガス検出器を用
   い、該検出器の一端に先端コーンを取り付けるとともに
   他端に押し込み用中空管を接続し、ボーリング孔を掘削
   することなく直接土中に貫入することによって、土中に
   存在する可燃性ガスを検知することを特徴とする土中可
   燃性ガス検出方法。