JPS63214637A

JPS63214637A - ガス漏洩検出装置

Info

Publication number: JPS63214637A
Application number: JP4861087A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Akimoto; 秋元　義明; Tsumaaki Yamazaki; 詳明山崎; Shozo Takeuchi; 竹内　正蔵
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology; Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1987-03-02
Filing date: 1987-03-02
Publication date: 1988-09-07

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】技術分野本発明は、ガスの漏洩を検出するための装置に関する。

背景技術典型的な先行技術は、たとえば都市ガス乞どのガスを検
出するために備えられた半導体から成るガス検知器であ
る。このような半導体式ガス検知器を用いて、広い範囲
に亘ってガスの漏洩を検出しようとする際には、多数の
検知器を設けておく必要がある。たとえば液化天然ガス
を貯留したタンクからのガスの漏洩を検出するためには
、そのタンクの周囲に、たとえば１５〜２０個もの多数
の検知器を配置しておかなければならない。したがって
構成が複雑になるとともにメンテナンスに手間がかかる
。また、従来の半導体式ガス検知器では、気象条件、特
に風向きの影響を受けやすく、近接した場所にメタンが
六ＣＨ，が存在しても検知しない場合がある。そのため
気象条件の影響を受けにくい検出装置が望まれていた。

発明が解決すべき問題点本発明の目的は、広範囲に亘るガスの漏洩を簡便に検出
することができるようにしたガス漏洩検出装置を提供す
ることである。

問題点を解決するための手段本発明は、漏洩が検出されるべきガスによって吸収され
る波長を有するレーザ光を発生するレーザ光源と、レーザ光源と漏洩ガスを検出すべき領域を介在して配置
されるレーザ光を反射する反射手段と、反射手段からの
レーザ光を受光する第１受光素子と、レーザ光源からの出力光を部分的に受光する第２受光素
子と、第１受光素子と第２受光素子との出力信号レベルの比率
を演算し、その演算して求めた比率を予め定めた値と比
較する手段とを含むことを特徴するガス漏洩検出装置で
ある。

作　　用本発明に従えば、ガスの漏洩を検出すべき領域にレーザ
光を透過させ、このレーザ光は漏洩が検出されるべきガ
スによって吸収される波長を有している。したがってガ
スが漏洩したときには、漏洩検出領域を透過したレーザ
光の強度が低下する。

そのため第１受光素子の受光レベルが低下する。

−力、レーザ光源からの出力光は、第２受光素子によっ
て部分的に受光される。この第１受光素子とＰＩＳ２受
光素子との出力信号レベルの比率を演算することによっ
て、レーザ光源から出力されるレーザ光の強度に依存す
ることなしに、レーザ光が前記漏洩検出領域を透過する
ことによって吸収されたかどうかを知ることができる。

したがってこの比率を予め定めた値と比較してレベル弁
別することによって、ガスの漏洩検出を広範囲に、かつ
、レーザ光源の出力光の強度に依存することなしに、正
確に検出することができる。

しかも本発明に従えば、レーザ光源からのレーザ光は反
射手段によって反射されて、第１受光素子によって受光
される。したがってレーザ光源と、第１受光素子とを近
接して配置することができ、また第２受光素子もレーザ
光源と第１受光素子とに近接して配置することができる
。これによって構成およびメンテナンスを簡単に”する
ことが可能となる。また、レーザ光路中にガスが存在す
れば、漏洩が検出で慇るので、従来の半導体式検知器の
言わば点検出に比較しで、気象条件の影響を受けにくく
なり、ガス漏洩検出の信頼性を向上することができる。

実施例第１図は、本発明の一実施例の斜視図である。

参照符Ａで示す領域は、ガスが漏洩したかどうかを検出
すべき領域である。漏洩が検出されるべきガスは、たと
えば液化天然ガスなどであってもよい。この領域Ａでは
、レーザ光が、光路１を透過し、また反射鏡２を介して
光路３を辿ってその反射したレーザ光が進む。

基体４上には、Ｈｅ−Ｎｅレーザなどのレーザ光を発生
するレーザ光源５が取付けられる。このレーザ光源５か
らのレーザ光は、光路６を辿り、半透明反射鏡７を経て
、参照符８で示されるように直進し、コリメータレンズ
９によって平行光とされ、光路１を進む。

反射鏡２によって反射されたレーザ光は、光路３を辿っ
て集光レンズ１０に導かれて集光され、第１受光素子１
１の受光面で受光される。受光素子１１は、Ｘ’Ｙステ
ーノ１２に取付けられる。

第２図は、ＸＹ入テーノ１２の斜視図である。

集光レンｒ１０の光軸１３は、゛受光素子１１の受光面
に垂直であり、この受光面に平行な仮想平面内で、受光
素子１１を相互に直行するＸ袖お上りＹ軸方向に、モー
タ１４．１５によって移動変位することができる。レー
ザ光源５から光路６を辿るレーザ光の大部分は、前述の
ように半透明反射鏡７を経て、光路８に進み、残余の一
部分は、光路１７を経て、第２受光素子１８に与えられ
る。

ＸＹステージ１２では、っまみ１９を手動操作すること
によって、受光素子１１を光軸１３に沿って変位し、集
光レンズ１０の焦点位置に受光素子１１の受光面を位置
決めすることができる。第１および第２受光素子１１．
１８からの出力は、信号処理ユニット１６に与えられる
。

第３図は、第１お上Ｖ第２図に示された実施例の原理を
説明するためのブロック図である。半透明反射鏡７は、
レーザ光源５から光路６を経て入射するレーザ光を、予
め定めた一定の比率で光路８，１７に分ける。第２受光
素子１８の出力レベルは、レーザ光ａ５から出力される
レーザ光の強度、すなわち光路１上に配置されるコリメ
ータレンズ９から出力され、漏洩検出領域Ａに入射する
光強度ｌ１ｔｃ表わす、また第１受光素子１１の出力信
号レベルは、集光レンズ１０に入射されるレーザ光の強
度工。に対応する。

レーザ光源５のレーザ光の波長は、漏洩検出領域Ａにお
いて漏洩が検出されるべ！ガスによって吸収される波長
に選ばれる。漏洩が検出されるべきガスがたとえばメタ
ンであるときには、このメタンによって吸収される波長
は、３．３９２μ−の波長であり、レーザ光源５からの
レーザ光としてこの波長が選ばれる。漏洩検出領域Ａに
おいて、光路１，３が辿る長さをＬ１漏洩が検出される
べきガスの濃度を０１そのガスの圧力をＰ、お上りガス
によるレーザ光の吸収係数をＫとするとき、第１式が成
立する。

１、＝Ｉｉ−ｅｘｐ（−Ｌ−Ｃ−Ｐ−Ｋ）−１１）漏洩
検出領域Ａにおけるガスによるレーザ光の吸収率γは、
第２式で示される。

透過率βは、第３式で示される。

β＝１−γ　　　　　　　　　　　　・・・（３）＃４
図は、第１および第２受光素子１１．１８に関連する信
号処理ユニット１６の電気的構成を示すブロック図であ
るにれらの受光素子１１゜１８からの出力信号は、アナ
ログデジタルフンバータ２０に与えられて、デノタル値
に変換され、マイクロコンピュータなどによって構成さ
れる処理回路２１に入力される。処理回路２１は、前述
の第２式で示される吸収率γの演算と第３式で示される
透過率βの演算を行なう。こうして演算して求められた
吸収率γを予め定めた値と比較し、吸収率γが前記予め
定めた値以上であるときには、漏洩検出領域Ａにおいて
漏洩が検出されるべきガスによってレーザ光が吸収され
たものと判断し、ランプまたはブザーなどの警報手段２
２を作動する。処理回路２１はまた、モータ１４，１５
を駆動じて、受光素子１１によって受光される光量が最
大となるように、受光素子１１を変位する。処理回路２
１はさらにまた、受光素子１１のデノタル値に基づいて
、その受光素子１１の測定光を微分し、時間変化率を観
測して、光学系の光軸のずれを検出し、また光路１，３
の光が遮られたかどうかを判断することができる。

液化天然ガスは、メタン８８％、エタン６％、プロパン
４％およびブタン２％を含み、したがって上述の実４例
によって液化天然ガスの漏洩を検出することができる。

第５図は、本発明の他の実施例の原理を示すブロック図
である。この実施例は前述の実施例に類似し、対応する
部分には同一の参照符を付す。注目すべきは、この実施
例では、光路１，３の調整を容易にするために、可視光
領域にある６３３ｎａ＋の案内光を発生する案内光ｖ！
Ａ２４が設けられる。

この案内光源２４からの案内光は、反射鏡２５によって
反射され、半透明反射鏡２６から光路１を辿る。したが
ってこの案内光が第１受光素子１１に正確に入射するよ
うに、反射鏡２などを調整することによって、光路１，
３を容易に調整することができる。

半透明反射鏡２６にはまた、前述の実施例と同様にして
、半透明反射鏡７を介するレーザ光源５からのレーザ光
が導かれ、光路１を辿る。第１受光素子１１は、レーザ
光源５から光路１，３を介する漏洩が検出されるべきガ
スによって吸収される波長を有するレーザ光のみを検出
するスペクトル特性を有する。こうして受光素子１１．
１８の出力信号に基づいて、吸収率γおよび透過率βを
演算して求めることができる、ｔｊＳ６図は本発明のさらに他の実施例の縦断面図であ
り、ｐｌＳ７図は第６図に示された実施例の水平断面図
である。これらの図面を参照して、液化天然ガスを貯留
するタンク２８の上部付近には、レーザ光ａ５と、この
レーザ光源５からのレーザ光が導かれる半透明反射鏡７
と、この半透明反射鏡７からの光を反射する反射鏡２９
，３０．３１と、反射鏡３１からのレーザ光を受光する
第１受光素子１１と、半透明反射ｆｉ７によって反射さ
れたレーザ光を受光する第２受光素子１８とが設けられ
る０反射鏡２９，３０．３１を複数個設けることによっ
て、タンク２８の外周の広範囲における液化天然ガスの
漏洩を検出することができる。レーザ光源５とそれに関
連する構成は、前述の実施例と同様である。

第８図は、本発明の他の実施例の断面図である。

この実施例では、ガスを輸送する管路３３の上方に光路
１，３を設け、これによって管路３３からのガスの漏洩
を検出することができる。こうして長距離に亘る管路３
３のガス漏洩を確実に検出することが可能となる。なお
、レーザ光源５とそれに関連する構成は、前述の実施例
と同様である。

本発明では、前述の各実施例における光路１゜３のいず
れか少なくとも一方が、漏洩検出領域Ａを辿るようにす
ればよい。

効　　果以上のように本発明によれば、ガスの漏洩を広範囲に亘
って簡便なｍ造で検出することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の簡略化した斜視図、１２図
はＸＹステー７１２の斜視図、第３図は第１図および第
２図に示された実施例の原理を説明するためのブロック
図、第４図は第１図〜第３図に示された実施例の電気的
構成を示すブロック図、第５図は本発明の他の実施例の
原理を説明するためのブロック図、第６図は本発明のさ
らに他の実施例の縦断面図、第７図は第６図に示された
実施例の水平断面図、第８図は本発明の他の実施例の平
面図である。１．３，６，８．１７・・・光路、　２．２９．３０．
．３１・・・反射鏡、５・・・レーザ光源、７・・・半
透明反射鏡、９・・・コリメータレンズ、１０・・・集
光レンズ、１１・・・第１受光素子、１２・・・ＸＹス
テー７．１３・・・光軸、１６・・・信号処理ユニット
、１８・・・第２受光素子、２０・・・アナログデノタ
ルコンバータ、２１・・・処理回路第３図第４図第　５　図

Claims

【特許請求の範囲】漏洩が検出されるべきガスによつて吸収される波長を有
するレーザ光を発生するレーザ光源と、レーザ光源と漏
洩ガスを検出すべき領域を介在して配置されるレーザ光
を反射する反射手段と、反射手段からのレーザ光を受光
する第１受光素子と、レーザ光源からの出力光を部分的に受光する第２受光素
子と、第１受光素子と第２受光素子との出力信号レベルの比率
を演算し、その演算して求めた比率を予め定めた値と比
較する手段とを含むことを特徴するガス漏洩検出装置。