(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＮＧタンクに接続された機器からの漏れを導液管で集液ますに収集する装置のＬＮＧ漏洩監視装置において、前記導液管および集液ますに沿って布設された光ファイバと、
この光ファイバの一端よりパルス光を入射し、光ファイバ内のラマン散乱の反ストークス光の後方散乱光の強度分布から導液管と集液ますの温度分布を計測する温度分布計測手段と、
この計測された温度分布に基づいて、予め定められた温度測定位置に関し、ＬＮＧの漏洩の有無及びＬＮＧの漏洩がある場合にはそれがＬＮＧガスと液体ＬＮＧのいずれであるかを判別し、導液管内と集液ます内におけるこれらの分布状況を視覚的に相互に識別できるように画像表示する表示手段と、を備えたことを特徴とするＬＮＧ漏洩監視装置。
【請求項２】
ＬＮＧタンクに接続された機器からの漏れを導液管で集液ますに収集する装置のＬＮＧ漏洩監視装置において、前記導液管および集液ますに沿って布設された光ファイバと、
この光ファイバの一端よりパルス光を入射し、光ファイバ内のラマン散乱の反ストークス光の後方散乱光の強度分布から導液管と集液ますの温度分布を計測する温度分布計測手段と、
この計測された温度分布に基づいて導液管と集液ますおよびそれらの周囲の温度分布を画像表示する表示手段と、を備え、
前記集液ます内には、断熱性の円筒体表面に前記光ファイバの一部を一定のピッチで螺旋状に巻回した液位計測器が設けられていることを特徴とするＬＮＧ漏洩監視装置。
【請求項３】
前記集液ます内には、断熱性の円筒体表面に前記光ファイバの一部を一定のピッチで螺旋状に巻回した液位計測器が設けられていることを特徴とする請求項１記載のＬＮＧ漏洩監視装置。
【請求項４】
前記円筒体の周長を前記温度分布計測手段の距離分解能に相当する長さ以上としたことを特徴とする請求項２又は３記載のＬＮＧ漏洩監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＮＧタンクに接続されたポンプ等の機器からの漏洩を監視する装置に係わり、特に漏洩の状況を画像表示するようにしたＬＮＧ漏洩監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＮＧ（液化天然ガス）タンクには配管を介してポンプ等の機器類が接続されている。ＬＮＧタンクの周囲には堤が設けられタンクよりＬＮＧが漏洩しても周囲に拡散しないようになっている。堤の内側には集液ますが設けられ、この集液ますと漏洩のおそれのあるポンプ等の機器の間に導液管が設けられ、機器から漏洩したＬＮＧを集液ますに導くようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＬＮＧ漏洩監視装置では、ＬＮＧタンク堤内にガス検知器と低温検知器が設けられており、ＬＮＧが漏洩した場合ガス化したＬＮＧと液体のＬＮＧを検出している。しかし漏れ量や集液ますでのＬＮＧ量（レベル）は測定できないので、漏れの状況を把握するためＬＮＧタンク周辺まで調査に行かなければならないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、導液管や集液ますのガスや液体ＬＮＧの漏洩状況を画像表示するようにしたＬＮＧ漏洩監視装置を提供することを目的とする。さらに集液ますでのＬＮＧ量（レベル）を表示できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、ＬＮＧタンクに接続された機器からの漏れを導液管で集液ますに収集する装置のＬＮＧ漏洩監視装置において、前記導液管および集液ますに沿って布設された光ファイバと、この光ファイバの一端よりパルス光を入射し、光ファイバ内のラマン散乱の反ストークス光の後方散乱光の強度分布から導液管と集液ますの温度分布を計測する温度分布計測手段と、この計測された温度分布に基づいて、予め定められた温度測定位置に関し、ＬＮＧの漏洩の有無及びＬＮＧの漏洩がある場合にはそれがＬＮＧガスと液体ＬＮＧのいずれであるかを判別し、導液管内と集液ます内におけるこれらの分布状況を視覚的に相互に識別できるように画像表示する表示手段と、を備える。
【０００６】
導液管と集液ますに沿って１本の光ファイバを布設し、その一端よりパルス光を入射すると、ラマン散乱の反ストークス光の後方散乱光の強度分布から導液管と集液ますの光ファイバに沿った位置の温度分布を計測することができる。この温度分布と導液管と集液ますの形状、配置から漏洩したＬＮＧガス分布および液体ＬＮＧ分布がわかるのでこれを画像表示することができる。
【０００７】
請求項２の発明では、ＬＮＧタンクに接続された機器からの漏れを導液管で集液ますに収集する装置のＬＮＧ漏洩監視装置において、前記導液管および集液ますに沿って布設された光ファイバと、この光ファイバの一端よりパルス光を入射し、光ファイバ内のラマン散乱の反ストークス光の後方散乱光の強度分布から導液管と集液ますの温度分布を計測する温度分布計測手段と、この計測された温度分布に基づいて導液管と集液ますおよびそれらの周囲の温度分布を画像表示する表示手段と、を備え、前記集液ます内には、断熱性の円筒体表面に前記光ファイバの一部を一定のピッチで螺旋状に巻回した液位計測器が設けられている。
【０００８】
導液管と集液ますに布設された光ファイバに沿った位置の温度分布を計測し、この温度分布と導液管と集液ますの形状、配置から、導液管と集液ます周囲の２次元的温度分布を画像表示することができる。
【０００９】
請求項３の発明では、前記集液ます内には、断熱性の円筒体表面に光ファイバを一定のピッチで螺旋状に巻回した液位計測器が設けられている。
【００１０】
光ファイバによる温度計測は、光ファイバの一定長さ、例えば１ｍの平均温度が計測される。この１ｍを温度分布計測手段の距離分解能と称する。このため光ファイバを円筒に一定のピッチで螺旋状に巻くことにより、ピッチの長さ単位で温度を計測することが可能になり、集液ますの液位をこきざみに計測することができる。断熱性の円筒を用いることにより光ファイバに接している気体や液体の温度を正確に計測することができる。
【００１１】
請求項４の発明では、前記円筒体の周長を前記温度分布計測手段の距離分解能に相当する長さ以上とする。
【００１２】
円筒体の周長を光ファイバの温度分解能に相当する長さ以上、例えば１ｍ以上にし、この円筒体に一定のピッチで光ファイバを螺旋状に巻き付けることにより、各ピッチ単位の温度計測が可能になり、集液ますの液位を精度よく計測することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
先ず、本発明の実施形態を説明するのに先立ち、光フアイバによる温度測定の原理を図１〜３を用いて説明する。光ファイバにパルス光が入射すると、その光は光ファイバ中を進行するにつれ各部で僅かに散乱を起こし減衰してゆく。この散乱光の大部分はレーリー散乱光と呼ばれ、光ファイバ中の微小な屈折率のゆらぎにより発生するもので、その波長は入射した光の波長と同じである。一方、散乱光の中には光ファイバの石英分子の格子振動とエネルギの授受を行い、その結果入射光の波長が若干シフトするものがあり、これをラマン散乱光と言う。格子振動にエネルギを与えた光は長波長にシフトしストークス光と呼ばれ、格子振動からエネルギを得た光は短波長へとシフトし反ストークス光と呼ばれる。図１はこの関係を示す。
【００１４】
図２はラマン散乱光強度の温度変化との関係を示す。反ストークス光の強度（明るさ）は、散乱を起こした位置での光ファイバの温度により大きく変化する。この反ストークス光の強度を測定することにより光ファイバの温度を知ることができる。
【００１５】
図３はラマン散乱光の戻り時間と光強度の関係を示す図である。光ファイバ中で散乱を起こした光は、その大部分が光ファイバ外に放出されるが、一部は図３に示すように光ファイバ中を逆進し、入射端に戻ってくる。これにより、パルス光を入射してから、散乱光が入射端に戻ってくるまでの時間を計測すれば、光速は既知であるため、その散乱が生じた位置を特定することができる。このため、光パルスを入射後、入射端に戻ってくるラマン散乱光の明るさを連続的に計測すれば、その強度より温度がわかり、その戻り時間よりその温度が発生している位置を特定することができる。
【００１６】
図４は本実施形態のＬＮＧ漏洩監視装置の全体を示す図である。ＬＮＧタンクには配管を介してポンプや弁などの機器２が設けられている。これらの機器２よりＬＮＧの漏洩が生じる可能性があるので、集液ます１とこれらの機器２から集液ます１までＬＮＧを導く導液管３が設けられている。温度測定装置５から導液管３と集液ます１に沿って光ファイバ４が布設されており、温度測定装置５まで戻るループを形成している。
【００１７】
光ファイバ４の温度測定位置は予め定めておき、その一例を図４に示す。ポンプ２回りの導液管３にｐ１〜ｐ１２を設定している。なお、Ａ，Ｂ，Ｃは３個のポンプ２を表す。ｐ１３〜ｐ１５はポンプ２から集液ます１までの導液管３に選定され、ｐ１６〜ｐ２２は集液ます１とその近傍に設定されている。なお、光ファイバ４の２つの▲１▼は接続されていることを示す。
【００１８】
温度測定装置５は光パルス発生器と、反射して戻ってくるストークス光と反ストークス光をその波長で分離する分離器、光パルスを発生した時点から戻ってくるストークス光または反ストークス光の時間を計測し温度測定位置ｐ１〜ｐ２２を特定する測定位置検出器、検出した測定位置からの反ストークス光の強度からその測定位置の温度を測定する温度測定器を備えている。なお、温度測定装置５には光ファイバ４の両端が接続されており、この両端から交互に光パルスを入射することにより、光ファイバ内にマイクロベンデング等の損失要素があってもその影響をキャンセルすることができる。また光ファイバ４が断線しても温度計測が可能である。
【００１９】
パーソナルコンピュータ６はポンプ２、導液管３、集液ます１の形状や配置、および光ファイバ４の温度測定位置ｐ１〜ｐ２２のデータを有し、さらに各温度測定位置ｐ１〜ｐ２２の温度分布の多数のサンプルに対して、導液管３および集液ます１内の漏洩したＬＮＧガスや液体ＬＮＧの分布状況を表すデータ、導液管３および集液ます１周囲の２次元温度分布を示すデータを有している。データはリアルタイムでコンピータに取り込まれ、サンプルに応じた導液管３および集液ます１内の漏洩したＬＮＧガスや液体ＬＮＧの分布状況を表す画像、導液管３および集液ます１周囲の２次元温度分布を示す画像を作成し表示装置に表示する。
【００２０】
次に温度測定値とそれに基づく導液管３および集液ます１内の漏洩したＬＮＧガスや液体ＬＮＧの分布状況を表す画像について説明する。液体ＬＮＧの温度は−１６４℃であり、気化したＬＮＧガスの温度は周囲の気温、例えば２０℃と−１６４℃との中間値となる。図５はＬＮＧの漏洩のない正常時の温度分布を示す。温度は気温とほぼ同じ値を示している。この場合パーソナルコンピュータ６の表示装置には図６が示される。
【００２１】
次にＡ系ポンプにごく少量のＬＮＧ漏洩があった場合を説明する。図７はこの時のＬＮＧガスと液体ＬＮＧの漏洩分布状況を表す画像であり、図８はこの時の温度測定位置の温度分布を示す。ｐ１は−６０℃であるのでＬＮＧガスが存在し、ｐ２，ｐ３，ｐ４は−１６０℃近傍であり液体ＬＮＧが存在する。またｐ８で−４０℃となっていることからｐ８の位置までＬＮＧガスとこのガスを発生させる液体ＬＮＧが存在することを示す。これにより図７に示すようなＬＮＧガスと液体ＬＮＧの漏洩分布状況が示される。この表示はカラーで表示され、例えばＬＮＧガスは黄色、液体ＬＮＧは青色などで示される。
【００２２】
次にＡ系ポンプに少量のＬＮＧ漏洩があった場合を説明する。図９はこの時のＬＮＧガスと液体ＬＮＧの漏洩分布状況を表す画像であり、図１０はこの時の温度測定位置の温度分布を示す。ｐ１からｐ５，ｐ８，ｐ９，ｐ１２，ｐ１３は−１６０℃近傍であり、液体ＬＮＧが存在する。またｐ６，ｐ７，ｐ１０，ｐ１１，ｐ１４，ｐ１５は−３０〜−９０℃を示しておりＬＮＧガスが存在することを示している。これにより図９に示すようなＬＮＧガスと液体ＬＮＧの漏洩分布状況が示される。
【００２３】
次にＡ系ポンプに中量のＬＮＧ漏洩があった場合を説明する。図１１はこの時のＬＮＧガスと液体ＬＮＧの漏洩分布状況を表す画像であり、図１２はこの時の温度測定位置の温度分布を示す。ｐ１からｐ５，ｐ８，ｐ９，ｐ１２からｐ１８は−１６０℃近傍であり、液体ＬＮＧが存在する。またｐ６，ｐ７，ｐ１０，ｐ１１は−３０〜−９０℃を示しておりＬＮＧガスが存在することを示している。これにより図１１に示すようなＬＮＧガスと液体ＬＮＧの漏洩分布状況が示される。
【００２４】
次にＡ系ポンプに大量のＬＮＧ漏洩があった場合を説明する。図１３はこの時のＬＮＧガスと液体ＬＮＧの漏洩分布状況を表す画像であり、図１４はこの時の温度測定位置の温度分布を示す。ｐ１からｐ５，ｐ８，ｐ９，ｐ１２からｐ２０は−１６０℃近傍であり、液体ＬＮＧが存在する。またｐ６，ｐ７，ｐ１０，ｐ１１は−３０〜−９０℃を示しておりＬＮＧガスが存在することを示している。これにより図１３に示すようなＬＮＧガスと液体ＬＮＧの漏洩分布状況が示される。
【００２５】
図１５は漏洩時の機器２、導液管３、集液ます１周囲の２次元温度分布を示す一例である。温度分布としては図１０に示すＡ系より少量の漏れがある場合を用いる。等温度の範囲を同一の色で表したもので、サーモグラフィーと同様な表示としている。なお、図１５では等温度線で示している。サーモグラフィーは物体が放出する赤外線を検出して、物体表面の温度分布を２次元的に表示する方法であるので、温度の計測方法は異なるが、同一の表示となる。この温度分布により漏れ箇所の特定、漏れ具合、集液ますに溜まっている液の液位を割り出して漏れ量などがわかる。
【００２６】
次に集液ます１に設けられた液位計について説明する。図１６は集液ます１内に光ファイバ４を垂直部分を有するように配置したものである。しかし、光ファイバ４により温度の計測する場合、１ｍ程度の長さの平均温度を計測するため、液位計としては成り立たない。図１７はこのような欠陥を改良したもので、光ファイバ４を一定のピッチｐでコイル状に巻いたものである。図１８はコイル型液位計の詳細図である。断熱材で構成された中空円筒７に光ファイバ４をピッチｐで巻いたものである。コイルの周長を１ｍとすることによりピッチｐごとの温度を計測できる。このばあい中空円筒７の外径はほぼ３０ｃｍとなる。なお、中空円筒７の外径やピッチｐを変えることにより計測温度の精度を向上させることができる。また断熱性の円筒７を用いるため、円筒７の存在により温度の計測精度に悪影響が発生するのを防止できる。ここで円筒体は、柱の断面が円形のものの他、楕円等の周囲が丸みを帯びた断面を有する柱を含む。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明は、光ファイバを導液管と集液ますに沿って設け各位置の温度を計測し、これにも基づき漏洩したＬＮＧガスや液体ＬＮＧの漏れの状況また温度分布を画像表示することができる。また集液ますにはコイル状に光ファイバを布設することにより液位を精度よく測定することができる。これにより、従来のガス検知器や低温検知器では計測不可能であったＬＮＧタンク堤内のＬＮＧ漏れ量や蒸発状態が遠隔で監視できる。よって漏洩時現場に調査に行くこともなく運転員の作業が改善される。また、漏れ量や蒸発状態により的確な防災装置を動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ラマン散乱光を説明する図である。
【図２】反ストークス光の温度依存性を示す図である。
【図３】光ファイバ内の光パルスの後方散乱光を説明する図である。
【図４】本実施形態の導液管と集液ますおよびこれらの温度計測位置を示す図である。
【図５】漏れが発生していない状態の計測温度分布を示す図である。
【図６】漏れが発生していない状態の画像表示である。
【図７】Ａ系よりごく少量漏れた場合のＬＮＧガスと液体ＬＮＧ分布の画像表示である。
【図８】Ａ系よりごく少量漏れた場合の計測温度分布を示す図である。
【図９】Ａ系より少量漏れた場合のＬＮＧガスと液体ＬＮＧ分布の画像表示である。
【図１０】Ａ系より少量漏れた場合の計測温度分布を示す図である。
【図１１】Ａ系より中量漏れた場合のＬＮＧガスと液体ＬＮＧ分布の画像表示である。
【図１２】Ａ系より中量漏れた場合の計測温度分布を示す図である。
【図１３】Ａ系より大量漏れた場合のＬＮＧガスと液体ＬＮＧ分布の画像表示である。
【図１４】Ａ系より大量漏れた場合の計測温度分布を示す図である。
【図１５】Ａ系より小量漏れた場合の２次元温度分布の画像表示である。
【図１６】集液ますに光ファイバを垂直に布設して液位を計測する場合を示す図である。
【図１７】集液ますに光ファイバをコイル状にに布設して液位を計測する場合を示す図である。
【図１８】コイル状液位計の詳細図である。
【符号の説明】
１  集液ます
２  ポンプ
３  導液管
４  光ファイバ
５  温度計測装置
６  パーソナルコンピュータ
７  円筒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0003633172.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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