(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知対象となる気体によって吸収される波長の吸収赤外線と、該気体によっては吸収されない波長の非吸収赤外線とを、気体漏洩の可能性がある空間に照射し、該空間を通過して反射してきた吸収赤外線と非吸収赤外線とを受光し、吸収赤外線と非吸収赤外線との受光量の比率に基づいて該気体の漏洩濃度の分布状態を算出する演算処理を行う濃度分布算出手段と、
濃度分布算出手段によって算出される漏洩濃度の分布状態で濃度が最大となる位置に対応する該空間内の位置に、標識用の可視光を照射する可視光照射手段とを含むことを特徴とする気体漏洩箇所指示装置。
【請求項２】
前記濃度分布算出手段は、前記漏洩濃度の分布状態を算出する演算処理として、前記空間の映像に漏洩濃度の分布を重ねる画像処理を行い、
前記可視光照射手段は、濃度分布算出手段による画像処理の結果に基づいて、前記濃度が最大になる位置に対応する空間内の位置として、該濃度が最大となる位置に最も近い対象物を検索し、検索される対象物に前記可視光を照射することを特徴とする請求項１記載の気体漏洩箇所指示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭化水素化合物の気体の漏洩箇所を検知して指示することができる気体漏洩箇所指示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、都市ガスは炭化水素化合物であるメタンを主成分としているので、漏洩しているか否かは炭化水素濃度を検知して判断している。また、メタンを含む都市ガス本来の成分はいずれも無臭であるので、人間の臭覚でも漏洩が判るように、特有の臭いが付加されている。都市ガスの漏洩が検知されると、その原因を解明し、対策を施す必要がある。ホースが外れるなど、漏れが顕著な場合は、都市ガスの使用者側でも容易に原因が判り、漏洩を止めることができる。高所配管などから漏洩が生じているときは、足場などを組んで高所作業を行い、漏洩箇所を修繕する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
都市ガスは、無色透明であり、また漏洩が生じているときでも、一般には微量であるので、漏洩箇所を確定するのは困難である。高所配管から漏洩が生じているようなときは、足場を組んで高所作業を行う必要がある。さらに、危険作業となるため、迅速な作業が要求される。しかしながら、足場を組んでの高所作業を実際に行ってみないと漏洩箇所が判らないので、多大の労力を投入して、広い範囲に足場を組んでおき、足場上での高所作業で漏洩箇所を確定して、修繕する作業を行っている。
【０００４】
本発明の目的は、離れている位置からでも気体の漏洩箇所を直接指示することができる気体漏洩箇所指示装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、検知対象となる気体によって吸収される波長の吸収赤外線と、該気体によっては吸収されない波長の非吸収赤外線とを、気体漏洩の可能性がある空間に照射し、該空間を通過して反射してきた吸収赤外線と非吸収赤外線とを受光し、吸収赤外線と非吸収赤外線との受光量の比率に基づいて該気体の漏洩濃度の分布状態を算出する演算処理を行う濃度分布算出手段と、
濃度分布算出手段によって算出される漏洩濃度の分布状態で濃度が最大となる位置に対応する該空間内の位置に、標識用の可視光を照射する可視光照射手段とを含むことを特徴とする気体漏洩箇所指示装置である。
【０００６】
本発明に従えば、気体漏洩箇所指示装置は、濃度分布算出手段と、可視光照射手段とを含む。濃度分布算出手段は、検知対象となる気体によって吸収される波長の吸収赤外線と、その気体によっては吸収されない波長の非吸収赤外線とを、気体漏洩の可能性がある空間に照射し、その空間を通過して反射してきた吸収赤外線と非吸収赤外線とを受光し、吸収赤外線と非吸収赤外線との受光量の比率に基づいて該気体の漏洩濃度の分布状態を算出する演算処理を行う。可視光照射手段は、濃度分布算出手段によって算出される漏洩濃度の分布状態で濃度が最大となる位置に対応する空間内の位置に、標識用の可視光を照射する。気体が漏洩すると、漏洩箇所では濃度が高く、漏洩箇所から離れると気体は拡散して濃度が低くなる。したがって、漏洩濃度の分布で濃度が最大となる位置は気体の漏洩箇所またはその直近の位置である可能性が高く、漏洩濃度の分布で濃度が最大となる位置に対応する空間内の位置に標識用の可視光を照射すれば、配管の漏洩箇所などに可視光が当り、離れた位置からでも判りやすい漏洩箇所の指示を行うことができる。離れた位置から気体の漏洩箇所を光学的に指示することができるので、高所配管に漏洩が生じているような場合でも、足場を組む前に漏洩箇所を精度良く指示し、迅速な修繕作業を効率よく行うことができる。
【０００７】
また、前記濃度分布算出手段は、
前記吸収赤外線および前記非吸収赤外線を、測定面が広がるように幅を拡張させる幅拡張手段を含み、
前記可視光照射手段は、前記漏洩濃度が最大となる位置に幅拡張手段が光束を照射するときのタイミングと、該面内での漏洩濃度最大位置とに基づいて、該漏洩濃度最大位置に前記可視光を照射するように構成することもできる。
【０００８】
本構成に従えば、吸収赤外線と非吸収赤外線との受光量の比率に基づいて気体の気体の漏洩濃度の分布状態を算出する演算処理を行う濃度分布算出手段は、幅拡張手段を含む。幅拡張手段は、吸収赤外線および非吸収赤外線を、角錐状の光束となるように幅を拡張させるので、空間に対して末端が平面状に広がる赤外線を照射することができる。可視光照射手段は、漏洩濃度が最大となる位置を含む場所に幅拡張手段が光束を照射するときのタイミングと、漏洩濃度最大位置とに基づいて、漏洩濃度最大位置に可視光を照射するので、漏洩濃度最大位置またはその近傍の漏洩箇所に可視光が当り、漏洩箇所の指示を、離れた位置からでも容易に行うことができる。
【０００９】
また本発明で、前記濃度分布算出手段は、前記漏洩濃度の分布状態を算出する演算処理として、前記空間の映像に漏洩濃度の分布を重ねる画像処理を行い、
前記可視光照射手段は、濃度分布算出手段による画像処理の結果に基づいて、前記濃度が最大になる位置に対応する空間内の位置として、該濃度が最大となる位置に最も近い対象物を検索し、検索される対象物に前記可視光を照射することを特徴とする。
【００１０】
本発明に従えば、濃度分布算出手段は、気体の漏洩濃度の分布状態を算出する演算処理として、空間の映像に漏洩濃度の分布を重ねる画像処理を行い、可視光照射手段は、濃度分布算出手段による画像処理の結果に基づいて、気体の漏洩濃度が最大になる位置に対応する空間内の位置として、濃度が最大となる位置に最も近い対象物を検索し、検索される対象物に可視光を照射するので、検索された対象物に可視光が当り、漏洩箇所として指示することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である気体漏洩箇所指示装置１の概略的な構成を示す。本実施形態の気体漏洩箇所指示装置１は、ガス配管２から漏洩するガスの主成分である炭化水素３を、漏洩濃度に応じる画像として可視化する。炭化水素３が漏洩している可能性が高い領域には、吸収赤外線４と非吸収赤外線５とが発光部６から照射される。吸収赤外線４および非吸収赤外線５自体は、人間の視覚では直接感知することはできない。照射された吸収赤外線４および非吸収赤外線５は、炭化水素３の漏洩している領域を通過し、壁７などの表面で反射して受光部８に到達する。受光部８は可視化画面９を備え、吸収赤外線４と非吸収赤外線５との受光強度の比率に基づいて求められるメタン３の漏洩状態画像１０と、漏洩の元になっているガス配管画像１１とを表示することができる。
【００１２】
発光部６は、レーザ光源２０を備え、複数の波長の赤外線レーザ光を発生する。レーザ光源２０は、漏洩検知用レーザ２１、ハーフミラー２２、表示位置合せ機構２３などを含む。漏洩検知用レーザ２１で複数の波長のレーザ光を発振させる。また、この漏洩検知用レーザ２１からは、炭化水素３によって吸収される波長λＯＮの吸収赤外線４と、炭化水素３によって吸収されない波長λＯＦＦの非吸収赤外線５とが発生される。さらに、位置表示用可視光レーザ２４によって、漏洩箇所を指示する標識用の可視光も発生される。
【００１３】
受光部８は、可視化画面９とともに、受光素子３０および処理回路３１を含む。受光素子３０は、微小な受光セルを平面状に配列して形成される。処理回路３１は、画像処理回路３２および漏洩位置計算回路３３を含む。画像処理回路３２は、受光素子３０が受光に基づいて発生する電気信号に演算処理を施して、可視化画面９で表示する漏洩濃度に応じた画像を生成する。漏洩位置計算回路３３は、炭化水素３の高濃度領域近傍のガス配管２などに想定される漏洩箇所の位置を求め、表示位置合せ機構２３などの光束位置合せ手段が、漏洩位置に吸収赤外線４および非吸収赤外線５を照射するタイミングで、位置表示用可視光レーザ２４から可視光３５を照射させる。位置表示用可視光レーザ２４は、表示位置合せ機構２３が拡幅する方向に関して可視光３５の照射方向を変えることができる。漏洩位置計算回路３３によって漏洩位置として算出される位置に可視光３５が当るように、位置表示用可視光レーザ２４の照射方向を変えるように制御する。これによって、可視光３５は、表示位置合せ機構２３から漏洩箇所３７に向って照射され、漏洩箇所３７をスポット状に照らして指示を行うことができる。
【００１４】
なお、可視光３５または非吸収赤外線５、あるいは他の波長の赤外線や光を用いて、漏洩箇所３７までの距離を求めることもできる。距離を求めることができると、たとえば天井裏などに敷設されているガス配管２に対し、点検口などの開口部から漏洩状態の可視化を行って漏洩箇所３７を求め、求められる距離に基づいて天井をはつって除去する範囲を決定し、漏洩箇所３７を生じているガス配管２の部分を露出させて、改めて漏洩箇所３７に可視光３５を当てて指示させることができる。
【００１５】
図２は、本実施形態の気体漏洩箇所指示装置１について、典型的な使用状態を示す。炭化水素３の漏洩が生じているガス配管２が高所に敷設されているような場合、ガス配管２を図１の可視化画面９で調べ、漏洩状態画像１０が形成されていることで漏洩が生じている領域を探す。漏洩が生じている領域が可視化画面９で表示されると、図１の漏洩位置計算回路３３が漏洩位置を計算し、位置表示用可視光レーザ２４から可視光３５を出力させて、漏洩箇所３７の指示を行うことができる。たとえば、高所のガス配管２に対して、その下方の床上からで足場を組む前に漏洩箇所３７を指示することができるので、足場を組む範囲を狭くすることができ、迅速に修繕作業に取りかかることができる。
【００１６】
図３は、本実施形態の気体漏洩箇所指示装置１でガスの漏洩時に、その主成分である炭化水素３を可視化する原理を示す。炭化水素３は、特定の波長（周波数）の赤外線を吸収する性質がある。発光部６から炭化水素３が吸収する波長λＯＮの吸収赤外線４と、炭化水素３が吸収しない波長λＯＦＦの非吸収赤外線５とを照射する。照射された赤外線は、壁７や地面などで反射するので、受光部８で受けることができる。受光した２つの波長λＯＮとλＯＦＦとを受光する受光素子３０からの受光出力を比較し、吸収赤外線４が非吸収赤外線５に比べて減少していれば、炭化水素３が存在していることが判る。また、受光出力の減少量は、炭化水素３の濃度に比例している。
【００１７】
炭化水素３でたとえばメタンに対する吸収赤外線４の波長λＯＮは、３．３μｍであることが知られている。図１の漏洩探知用レーザ２１から、波長λＯＮとは異なる波長λＯＦＦの非吸収赤外線５も発生させて、２波長の赤外線レーザ光をガス配管２などの対象物を含む空間に照射し、壁７や地面からの反射光を受光する。２波長の赤外線レーザ光を照射した空間の範囲に炭化水素３が存在している場合は、炭化水素吸収波長λＯＮの受光強度が、非吸収波長λＯＦＦの受光強度に比べて低くなることから、受光したそれぞれの反射光強度の比較から炭化水素３の漏洩濃度を求めることができる。漏洩を検出可能な濃度を予め試験して確認しておくことなどによって、濃度の絶対値も求めることができる。
【００１８】
図１に示すような漏洩状態画像１０を得るには、まず角錐状に広がる赤外線レーザ光を照射し、受光セルを面状、線状、または点状に並べた受光素子３０で、反射光を検知する。これによって、受光素子３０が検知するライン上での炭化水素濃度分布を計測することができる。次に、赤外線レーザ照射箇所を対象に、角錐状に広がる方向に受光することによって、対象物近辺での炭化水素３の濃度分布を面状に計測することができる。この濃度分布を元に画像処理回路３２で画像処理することによって、漏洩状態画像１０として可視化を行うことができる。
【００１９】
図４は、本実施形態の気体漏洩装置１で炭化水素３の漏洩状態の可視化を行っているイメージを示す。気体漏洩可視化および測距装置１は、いわゆるノート型のパーソナルコンピュータなどを利用して形成する。たとえば図１の可視化画面９は、液晶表示装置などのディスプレイ画面を利用する。図１の発光部６や受光素子３０は、アダプタとして付加する。メタンの検知感度として１０ｐｐｍ、検知距離として５ｍの性能の装置を、重量５ｋｇに納めて形成することができる。なお、吸収赤外線４および非吸収赤外線５は、角錐状に延びるビームとして発生し、面状の可視化画像を得ることもできる。
【００２０】
図５は、本実施形態の気体漏洩箇所指示装置１を運転して、炭化水素漏洩箇所の指示を行う手順を示す。ステップｓ０で電源をＯＮにして投入し、暖機運転を行った後、ステップｓ１では、図１のレーザ光源２０から波長λＯＮの吸収赤外線４を出力する。ステップｓ２では、吸収赤外線４を受光する。ステップｓ３では、レーザ光源２０から、波長λＯＦＦの非吸収赤外線５を出力する。ステップｓ４では、非吸収赤外線５を受光する。ステップｓ５では、背景からの光を受光する。
【００２１】
ステップｓ６では、ステップｓ２およびステップｓ４で受光する吸収波長λＯＮと非吸収波長λＯＦＦとの画像について差分処理を行い、非吸収波長λＯＦＦによる画像に差分画像を重畳する。吸収波長λＯＮと非吸収波長λＯＦＦとの画像に加えて、ステップｓ５で背景光を受光して、ノイズを低減することができる。得られる画像は、炭化水素の漏洩濃度を表すので、漏洩量が最大値となる位置を計算して求める。漏洩量が最大の位置は、濃度が一定以上の領域の重心位置などとして求めることもできる。
【００２２】
ステップｓ７では、ステップｓ６で得られる画像での漏洩位置情報に基づき、実際の空間での漏洩位置の計算を行い、位置表示用可視光レーザ２４から可視光を照射する方向とタイミングとを制御する。ステップｓ８で、所定のタイミングになると、位置表示用可視光レーザ２４から可視光３５のレーザ出力が行われ、漏洩箇所３７の指示を行うことができる。ステップｓ８の後で、ステップｓ１に戻り、以下ステップｓ１〜ステップｓ８を繰返す。
【００２３】
なお、吸収波長λＯＮおよび非吸収波長λＯＦＦの赤外線は別々に照射して受光しているけれども、受光素子３０からの出力を波長に応じて弁別すれば、同時に照射して受光することもできる。また、漏洩箇所を指示するための可視光３５は、レーザ光源２０とは独立に、たとえば気体漏洩箇所指示装置１の筐体の外部に取付ける光源から、漏洩位置計算回路３３が幾何学的な配置に基づく計算で求める方向に発生させることもできる。また、画像処理回路３２によるメタンの漏洩濃度の算出や最大濃度となる位置の計算は、必ずしも可視化画面９で漏洩状態の表示を伴わなくても可能であるので、表示を行わないで漏洩箇所３７の指示だけを行うようにすることもできる。
【００２４】
以上で説明した実施形態では、ガスの主成分である炭化水素の漏洩検知を行っているけれども、検知対象となる気体に応じて吸収波長を選択すれば、都市ガスの主成分メタン以外の炭化水素、たとえばボンベに詰めてガス燃料として多く使用されているプロパンにも、本発明を同様に適用することができる。さらに、気体に応じて赤外線以外の波長を選択すれば、種々の気体の漏洩検知に本発明を適用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、気体の漏洩箇所では濃度が高く、漏洩箇所から離れると気体は拡散して濃度が低くなるので、漏洩濃度の分布で濃度が最大となる位置に対応する空間内の位置に標識用の可視光を照射すれば、配管の漏洩箇所などに可視光が当り、離れた位置からでも判りやすい漏洩箇所の指示を行うことができる。
【００２６】
また、吸収赤外線と非吸収赤外線とを、角錐状の光束となるように拡張させて、漏洩箇所を含む気体の漏洩濃度の分布を求めることができる。可視光は、漏洩濃度が最大となる位置を含む方向に光束を照射するときのタイミングと、幅方向内での漏洩濃度最大位置とに基づいて、照射するので、漏洩濃度最大位置またはその近傍の漏洩箇所に可視光が当り、漏洩箇所の指示を離れた位置からでも容易に行うことができる。
【００２７】
また本発明によれば、空間の映像に漏洩濃度の分布を重ねる画像処理の結果に基づいて、濃度が最大となる位置に最も近い対象物を検索し、検索される対象物に可視光を照射するので、検索された対象物に可視光が当り、漏洩箇所として指示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である気体漏洩箇所指示装置１の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】図１の気体漏洩箇所指示装置１の使用状態を示す簡略化した斜視図である。
【図３】図１の気体漏洩箇所指示装置１で、ガスの漏洩時に、その主成分である炭化水素３を可視化する原理を示す図である。
【図４】図１の気体漏洩可視化および測距装置１で炭化水素３の漏洩状態の可視化を行っているイメージを示す図である。
【図５】図１の気体漏洩箇所指示装置１の運転手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  気体漏洩箇所指示装置
２  ガス配管
３  炭化水素
４  吸収赤外線
５  非吸収赤外線
６  発光部
８  受光部
９  可視化画面
１０  漏洩状態画像
１１  ガス配管画像
２０  レーザ光源
２１  漏洩探知用レーザ
２３  表示位置合せ機構
２４  位置表示用可視光レーザ
３０  受光素子
３２  画像処理回路
３３  漏洩位置計算回路
３５  可視光
３７  漏洩箇所
【図１】
0003725832.tif 000002
【図２】
0003725832.tif 000003
【図３】
0003725832.tif 000004
【図４】
0003725832.tif 000005
【図５】
0003725832.tif 000006