(57)【要約】【課題】ガスを検出する検出光の発光受光部が置かれる検出基点からの距離に対するガス分布情報を生成する。【解決手段】ガス位置検出装置１００においてガス検出手段は、目的のガスの吸収波長帯域の光及び非吸収波長帯域の光を照射する照射部２１と、照射部から照射されガスの在り得る空間を通過して反射された光を受光する受光部２２と、受光部による吸収波長帯域の光と非吸収波長帯域の光との比率を演算する演算部２０Ａ，２０Ｂとを有し、検出基点認識手段１，２０Ａ，２０Ｂは、照射部から受光部までの光路が互いに交差する２点の検出基点Ａ，Ｂ同士の相対的距離Ｌ及び相対的角度（β−α）を認識し、ガス分布情報生成手段２０Ａ（２０Ｂ）は、ガス検出手段によるガス検知情報と、これに対応した検出基点認識手段による相対的距離及び相対的角度とに基づき、検出基点からの距離に対するガス分布情報を生成する。【選択図】図１
2018080914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス検出手段と、検出基点認識手段と、ガス分布情報生成手段とを備え、
前記ガス検出手段は、
目的のガスによって吸収される吸収波長帯域の光及び非吸収波長帯域の光を照射する照射部と、
前記照射部から照射され前記ガスの在り得る空間を通過して反射された前記吸収波長帯域の光及び前記非吸収波長帯域の光を受光する受光部と、
前記受光部による前記吸収波長帯域の光と前記非吸収波長帯域の光との比率を演算する演算部と、を有し、
前記検出基点認識手段は、前記受光部が置かれる検出基点に関し、前記ガス検出手段により同時又は時間差をもって実行されるガス検出時の前記照射部から前記受光部までの光路が互いに交差する２点の検出基点同士の相対的距離及び相対的角度を認識し、
前記ガス分布情報生成手段は、前記ガス検出手段によるガス検知情報と、これに対応した前記検出基点認識手段による相対的距離及び相対的角度とに基づき、検出基点からの距離に対するガス分布情報を生成するガス位置検出装置。
【請求項２】
前記光路の交差点が変更される条件に亘り取得された前記ガス検出手段によるガス検知情報に基づき前記ガス分布情報を生成する請求項１に記載のガス位置検出装置。
【請求項３】
前記検出基点認識手段は、前記照射部及び前記受光部を前記２点の検出基点に規制する規制手段と、前記規制手段により規制された前記相対的距離及び前記相対的角度を記憶した記憶手段とを有する請求項１又は請求項２に記載のガス位置検出装置。
【請求項４】
前記検出基点認識手段は、前記照射部及び前記受光部の前記２点の検出基点間の移動過程における運動の物理量を検知するセンサーを有する請求項１又は請求項２に記載のガス位置検出装置。
【請求項５】
前記照射部からの光の照射方向を変化させることにより走査する光走査手段を備える請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載のガス位置検出装置。
【請求項６】
前記照射部は光を先広がり状に照射し、前記受光部は線状又は面状に並べられた受光セルを有して各受光セルが入射方向に対応して受光強度を感知する請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載のガス位置検出装置。
【請求項７】
対物距離測定手段と、前記対物距離測定手段により測定された反射物までの距離を前記ガス分布情報の座標系にプロットする対物情報生成手段とを備える請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載のガス位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、工業プラントでのガス漏れ発生時に、これに対処するためガス位置を検出する要請がある。
空間でガスを検出する方法としては、レーザーによる１点測定が知られている。この方法は、目的のガスの吸収帯と非吸収帯の波長のレーザーを測定器から発して同じ空間に通し、壁などの任意の反射物に反射させて測定器に戻し、受光光量の強度比をみることで、ガス検知を行う。レーザーの光路上に目的のガスが存在すれば、非吸収帯に対する吸収帯の強度比が低下するからである。
特許文献１に記載のガス可視化装置にあっては、高感度化のために１点測定を行い、かつ、垂直及び水平の２次元走査を行うことでガスの２次元座標を特定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２８９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の発明にあっては、ガスの２次元座標が得られるものの、これはレーザーの発光受光部が置かれる検出基点から見た縦横の座標であり、検出基点からガスまでどれだけ離れているかはわからない。すなわち、検出基点からの距離に対するガス分布情報が得られない。
【０００５】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、ガスを検出する検出光の発光受光部が置かれる検出基点からの距離に対するガス分布情報を生成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、ガス検出手段と、検出基点認識手段と、ガス分布情報生成手段とを備え、
前記ガス検出手段は、
目的のガスによって吸収される吸収波長帯域の光及び非吸収波長帯域の光を照射する照射部と、
前記照射部から照射され前記ガスの在り得る空間を通過して反射された前記吸収波長帯域の光及び前記非吸収波長帯域の光を受光する受光部と、
前記受光部による前記吸収波長帯域の光と前記非吸収波長帯域の光との比率を演算する演算部と、を有し、
前記検出基点認識手段は、前記受光部が置かれる検出基点に関し、前記ガス検出手段により同時又は時間差をもって実行されるガス検出時の前記照射部から前記受光部までの光路が互いに交差する２点の検出基点同士の相対的距離及び相対的角度を認識し、
前記ガス分布情報生成手段は、前記ガス検出手段によるガス検知情報と、これに対応した前記検出基点認識手段による相対的距離及び相対的角度とに基づき、検出基点からの距離に対するガス分布情報を生成するガス位置検出装置である。
【０００７】
請求項２記載の発明は、前記光路の交差点が変更される条件に亘り取得された前記ガス検出手段によるガス検知情報に基づき前記ガス分布情報を生成する請求項１に記載のガス位置検出装置である。
【０００８】
請求項３記載の発明は、前記検出基点認識手段は、前記照射部及び前記受光部を前記２点の検出基点に規制する規制手段と、前記規制手段により規制された前記相対的距離及び前記相対的角度を記憶した記憶手段とを有する請求項１又は請求項２に記載のガス位置検出装置である。
【０００９】
請求項４記載の発明は、前記検出基点認識手段は、前記照射部及び前記受光部の前記２点の検出基点間の移動過程における運動の物理量を検知するセンサーを有する請求項１又は請求項２に記載のガス位置検出装置である。
【００１０】
請求項５記載の発明は、前記照射部からの光の照射方向を変化させることにより走査する光走査手段を備える請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載のガス位置検出装置である。
【００１１】
請求項６記載の発明は、前記照射部は光を先広がり状に照射し、前記受光部は線状又は面状に並べられた受光セルを有して各受光セルが入射方向に対応して受光強度を感知する請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載のガス位置検出装置である。
【００１２】
請求項７記載の発明は、対物距離測定手段と、前記対物距離測定手段により測定された反射物までの距離を前記ガス分布情報の座標系にプロットする対物情報生成手段とを備える請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載のガス位置検出装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ガスを検出する検出光の発光受光部が置かれる検出基点からの距離に対するガス分布情報を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るガス位置検出装置（固定式）の使用風景を見下ろして描いた平面図(a)、一方の検出基点から測定したガス濃度分布を示すグラフ(b)、他方の検出基点から測定したガス濃度分布を示すグラフ(c)、及び、ガス分布情報を表現した画像の一例を示す図(d)である。
【図２】本発明の一実施形態に係るガス位置検出装置（移動式）の使用風景を見下ろして描いた平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００１６】
（装置概要）
図１(a)に示すように、本実施形態のガス位置検出装置１００は、規制手段として保持フレーム１と、測定ユニット１０Ａ，１０Ｂとを備える。
各測定ユニット１０Ａ，１０Ｂのそれぞれに、コンピューター２０Ａ，２０Ｂと、ガス検出手段の照射部２１及び受光部２２とが搭載される。コンピューター２０Ａ，２０Ｂのそれぞれには、照射部２１及び受光部２２が接続されるとともに、表示部２３のほか、プロセッサー、記憶装置、通信装置、インターフェース等が搭載されている。
照射部２１は、レーザーダイオード等の発光器から構成され、目的のガスＧによって吸収される吸収波長帯域の光及び非吸収波長帯域の光を照射する。非吸収波長帯域とは、目的のガスＧについて吸収波長帯域に比べ吸収率が低い帯域をいう。受光部２２は、フォトトランジスター等の光検出器で構成され、照射部から照射された吸収波長帯域の光及び非吸収波長帯域の光を受光する。
【００１７】
コンピューター２０Ａ，２０Ｂは、受光部２２による吸収波長帯域の光の受光光量値と非吸収波長帯域の光の受光光量値とに基づき、その比率を演算する演算部（ガス検知手段の演算部）として機能する。この比率の変化により、少なくともガスＧの有無判断、好ましくは濃度測定を行う。本実施形態にあっては、ガスの濃度まで測定しているものとする。
また、コンピューター２０Ａ又は２０Ｂは、ガス分布情報生成手段として機能する。
【００１８】
本実施形態において検出基点認識手段は、規制手段と、記憶手段とを有して構成される。その規制手段は保持フレーム１である。保持フレーム１は、照射部２１及び受光部２２を２点の検出基点Ａ，Ｂにそれぞれ規制する。一方の測定ユニット１０Ａは検出基点Ａに特定の角度αで保持される。他方の測定ユニット１０Ｂは検出基点Ｂに特定の角度βで保持される。
その記憶手段は、コンピューター２０Ａ，２０Ｂに含まれる記憶装置であり、角度α、角度βの値と、点Ａ，Ｂ間の距離Ｌの値が記憶している。
直線ＣＡは測定ユニット１０Ａの照射中心軸を示し、測定ユニット１０Ａには、直線ＣＡに沿って光を照射するとともにその照射方向角θＡを変化させる光走査手段が付随した照射部２１が搭載される。
直線ＣＢは測定ユニット１０Ｂの照射中心軸を示し、測定ユニット１０Ｂには、直線ＣＢに沿って光を照射するとともにその照射方向角θＢを変化させる光走査手段が付随した照射部２１が搭載される。光走査手段としては、回転ミラーなどの可動光学部が含まれたものが適用される。直線ＣＡと直線ＣＢとは点Ｃで交差する。
以上の構成により、検出基点認識手段は、ガス検出手段によるガス検出時の照射部２１から受光部２２までの光路が互いに交差する２点の検出基点Ａ，Ｂ同士の相対的距離Ｌ及び相対的角度（β-α）を認識する機能を発揮できる。
【００１９】
（ガス分布情報生成処理）
次に、ガス分布情報生成手段としてのコンピューター２０Ａによるガス分布情報生成処理につき説明する。
測定ユニット１０Ａは、直線ＣＡに対して特定された照射方向角θＡを一定の角度範囲（例：θＡ＝０を中心とした±４５°）で変化させる走査を行いつつ光を照射し、壁等の反射物２００に反射して返ってきた光を順次受光する。図１(a)に示すように点Ａと反射物２００との間にガスＧが有るので測定ユニット１０Ａによりガス濃度が図１(b)に示すように測定される。
一方、測定ユニット１０Ｂは、直線ＣＢに対して特定された照射方向角θＢを一定の角度範囲（例：θＢ＝０を中心とした±４５°）で変化させる走査を行いつつ光を照射し、壁等の反射物２００に反射して返ってきた光を順次受光する。図１(a)に示すように点Ｂと反射物２００との間にガスＧが有るので測定ユニット１０Ｂによりガス濃度が図１(c)に示すように測定される。
以上の測定ユニット１０Ａによる測定と測定ユニット１０Ｂによる測定とを同時に実行する。
図１(c)に示すような測定結果が測定ユニット１０Ｂから測定ユニット１０Ａに送信される。
測定ユニット１０Ａのコンピューター２０Ａは、図１(b)(c)に示されるような２つの測定結果（ガス検知情報）、すなわち、θＡ座標系とθＢ座標系の測定結果に基づき、図１(d)に示すようなガス分布域Ｇ１を含んだガス分布情報生成を生成する。
【００２０】
ここで補足説明する。例えば、θＡ＝０°のとき図１(b)に示すようにピークのガス濃度がある。このガス濃度は、θＡ＝０°であるので直線ＣＡ上にあるガスの累積的な値である。点Ａからのどの距離にガスが分布しているかを知るために、図１(c)のθＢ座標系の測定結果を参照すると、点Ａから直線ＣＡ上を反射物２００方向に見て手前及び奥にガスの無い（あるいは薄い）領域があることやその間に濃い領域やピークがあること、すなわちガスの分布が把握できる。これは、θＡ座標系とθＢ座標系とで相互の関係となる。
したがって、図１(a)に示すようなＸＹ座標系又はＸＣ座標系その他の座標系であって、検出基点からの距離を規定できる座標系において、各座標とガス有無をと結びつけたマップ形式のガス分布情報生成を生成することでき、例えば、図１(d)に示すようにＸＣ座標系で出力することができる。なお、図１(d)のＸＣ座標系のＣ軸は、図１(a)のＹ軸に平行で点Ｃを通る軸である。検出基点からの距離を規定できる座標系であれば、原点を検出基点にするものに限らない。
コンピューター２０Ａは、図１(d)に示すようなガス分布情報を表現した画像（座標・目盛りの表示とガス分布域Ｇ１（ガス分布域Ｇ１以外がガス分布領域無いことの表示を含む））を生成し、表示部２３に表示出力する。ガス分布域Ｇ１内にガス濃度に対応した濃淡表現等を適用してガス濃度をも表示してもよい。
【００２１】
（その他変形、付加等）
なお、測定ユニット１０Ａから測定ユニット１０Ｂに測定結果を送信して、測定ユニット１０Ｂのコンピューター２０Ｂでガス分布情報生成を実行してもよいことはもちろんである。
２つの測定ユニット１０Ａ，１０Ｂを用いず、一つの測定ユニットのみを用い、その一つの測定ユニットを検出基点Ａに保持して測定を実行することと、検出基点Ｂに保持して測定を実行することとを時間を前後して実行してもよい。但し、その前後する時間中にガスが動く可能性に注意する。
また、上述の測定ユニット１０Ａと測定ユニット１０Ｂとによる構成は一例であって、測定ユニット１０Ａ及び測定ユニット１０Ｂにそれぞれ照射部２１及び受光部２２を残し、その他のコンピューター（表示部２３を含む）を共通化して設けてもよい。
吸収波長帯域の光と非吸収波長帯域の光との比率を演算する演算部やガス分布情報生成手段、さらに表示部は、照射部２１及び受光部２２を有した測定ユニットとは別体であるタブレット、ノート型等のコンピューターでもよい。
【００２２】
また、以上の実施形態では光路の交差点が変更される条件をつくるために光走査手段を適用したが、照射部２１を、光を先広がり状に照射する構成とし、受光部２２を線状又は面状に並べられた受光セルを有した受光素子として置き換え可能である。この場合、先広がり状に照射する範囲（照射角）が光走査手段による走査範囲を含み、戻ってきた検出光を受光素子に結像させ、各受光セルが感知する光の入射角の分布範囲（受光画角）が光走査手段による走査範囲を含んでいれば、光走査の場合と同範囲のガス分布情報を生成可能である。
【００２３】
また、検出基点認識手段は、上記構成に対して、照射部２１及び受光部２２の２点の検出基点間の移動過程における運動の物理量を検知するセンサーを有する構成としても実施可能である。
すなわち、この場合、保持フレーム１は用いない。一つの測定ユニットに、そのセンサーとして加速度センサー及びジャイロセンサを設け、それぞれ検出値に積分等の処理を施すことで、例えば、検出基点Ａにおける角度αの姿勢から検出基点Ｂにおける角度βの姿勢までその測定ユニットを移動した場合の移動距離Ｌと動かされた角度（β-α）を検出することができ、その他、任意の位置、角度から任意の位置、角度に移動した場合も移動距離と動かされた角度を検出することができるので、上記実施形態と同様に実施することが可能である。
このように検出基点間の移動過程における運動の物理量を検知するセンサーを用いて実施する場合は、上述した光走査の代りに、測定作業者が手持ちで振ることで実質的に光走査が可能である。例えば、図２に示すように単体の測定ユニット、すなわち、ガス位置検出装置１０１を同じ点から角度を変化させる上述の光走査的な動きを伴う測定と、それとは異なる点で同様に光走査的な動きを伴う測定とが実質的に含まれるように測定を実行することで、時間差をもって交わるいずれか２つの光路の交差点が様々に変更される条件に亘りガス検知情報を取得して、測定対象域全体に対して限定されたガス分布域Ｇ２を表示することができる。
【００２４】
また、測定ユニットにレーザー測距装置などの対物距離測定手段を設け、ガス検出と同時に測定動作させる。そうすると、図１(a)に示した反射物２００までの距離が測定される。そして、コンピューター２０Ａ（２０Ｂ）が対物情報生成手段として機能して図１(d)に示すようにガス分布情報と同じ座標系に反射物２００までの距離２０１をプロットし、図１(d)に示すような画像として生成して表示部２３に表示出力する。
これにより、測定範囲の限界（検出基点からみて遠い側の限界）を示すことができる。
距離２０１のプロットは、ガス分布域Ｇ１のうちこの限界を超える領域をカットするだけでもよい。図２におけるガス分布域Ｇ２は、この限界を超える領域をカットしたものとして示す。
【００２５】
以上の実施形態においては、図１(a)に示すような高さ方向の座標が無い２次元座標系について説明したが、３次元座標系に拡張してもよいことはもちろんである。
【符号の説明】
【００２６】
１     保持フレーム
１０Ａ，１０Ｂ 測定ユニット
２０Ａ，２０Ｂ コンピューター
２１   照射部
２２   受光部
２３   表示部
１００ ガス位置検出装置
１０１ ガス位置検出装置
２００ 反射物
Ａ，Ｂ 検出基点
Ｇ     ガス
Ｇ１   ガス分布域
Ｇ２   ガス分布域
【図１】
2018080914.tif 000003
【図２】
2018080914.tif 000004