(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス配管系からガスが漏洩する際のガス漏洩音を、ガス漏洩音の周波数帯域に対応した信号を弁別するバンドパスフィルタが内蔵されている音響センサを利用して取り込み相関法により漏洩位置を検知するガス漏洩検知方法であって、
検査区間のガス配管の所定位置に音響センサを１つ配置し、
当該音響センサによりガス漏洩の無い時期における管内音から基本波形の検知信号を弁別して保存するとともに、該基本波形の検知信号に基づいてガスの漏洩が存在すると判断するための閾値を設定し、
ガス漏洩検知作業において、前記音響センサから出力される検知信号が前記閾値より大きい場合にガス漏洩が存在すると判断し、
前記ガス配管系のガス配管の一部で仮音響音を発生させ、前記音響センサが前記仮音響音の直接音に基づく第１検知信号を検出した後で、前記仮音響音の反射音に基づく第２検知信号を検出した場合には、前記ガス配管系に前記仮音響音が反射して戻ってくる音響反射端が存在すると判断し、
前記第１検知信号と前記第２検知信号との時間差に基づいて、前記音響センサから前記音響反射端までの反射端距離を演算し、
前記反射端距離が所定距離以内であれば、
前記音響センサによるガス漏洩音の検知信号を相関法で処理して、ガス漏洩音の直接音とガス漏洩音の反射音とが音響センサに到達する時間差を求め、その時間差と前記反射端距離とに基づいてガス漏洩位置を計算し、ガス漏洩位置の特定を行い、
前記反射端距離が所定距離より大きい場合、また前記仮音響音の反射音に基づく第２検知信号が検出されない場合、音響センサ１つでの計測は不可能と判断し、第２音響センサを追加して取り付ける指示を行う、
ことを特徴とするガス漏洩検知方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス配管系において発生するガスの漏洩と漏洩位置を検知するガス漏洩検知方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
埋設配管は、集会住宅、学校、病院などＬＰガスを比較的多く消費する大規模施設に多い。これまでの調査においては、設置後２０年程度経過したものに腐食や劣化によるガス漏れ事故が多く見られるが、漏洩検知の至難さから、マイコンメータなどの漏洩検知機能付き安全装置を利用した点検管理が法的に義務付けられている。しかし、埋設配管を有する大規模施設では、配管距離も長いため、漏洩が発生すると漏洩箇所の特定作業などに多大な時間を要し、復旧までにライフラインであるガスを長時間停止することとなる。
このため、特に埋設配管を有する設備において、非掘削の状態で埋設配管からの漏洩の有無が短時間で検査でき、かつ漏洩が発生した場合には、併せて漏洩位置の特定が可能なガス漏洩検知方法の開発が求められていた。
【０００３】
このようなＬＰガス配管系において、埋設配管などから漏洩しているガスを地上から間接的に検査する方法として、ＬＰガス配管にマイクロホンなどの音響センサ（以下センサという）を挿入し、配管からのガス漏洩音を計測し、相関法によって漏洩位置を特定する相関式ガス漏洩検知方法が注目されている。
【０００４】
相関式ガス漏洩検知方法は、ＬＰガス配管内を伝播するガス漏洩音を音響センサで検知し、センサの出力信号の相関性を求め相関値の大小に基づいてガス漏洩の有無を判断し、かつ、最大相関値の発生時期からガス漏洩位置を検知する。この方法では、配管にセンサを取付けることができる箇所さえがあれば、非掘削の状態で埋設配管などの漏洩位置を短時問かつ比較的精度よく特定できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の音響センサを利用した相関式ガス漏洩検知方法は、漏洩点を中心としてその両端に音響センサを取付け各音響センサ間の出力信号の相互相関性を計算する方法であり、長距離配管（最大１００ｍ程度）でも比較的精度良く特定が行えるが、精密な計測には２本の音響センサが必要となる。
また、既存の配管系では音響センサを挿入することができる部位が少なく、場合によっては音響センサが２本も取付けられないことがある。
【０００６】
発明者らは、１本の音響センサを使用して埋設配管のガス漏洩位置を特定できる簡便な相関式ガス漏洩検知方法の開発を進めてきたが、１本の音響センサでの検知方法では、計測する配管設備内に発生した漏洩音が反射して戻ってくる部位（これを以下音響反射端という）があれぱこれを利用することにより１本のセンサだけで２本方式と同様、直接のガス漏洩音と反射音の２種類の音を検知することによりガス漏洩位置を特定できる。このため、計測区間の配管設備内に一端が閉塞された音響反射端が必要である。しかも音響センサの位置からガス漏洩位置までの距離が長すぎたり、また、ガス漏洩の状態が微妙で音が小さい場合には、音響反射端の位置の特定が困難なため、埋設配管のガス漏洩位置が特定できないことがある。
【０００７】
そこで、本発明は、ガス配管系に１本の音響センサを配置し、音響センサの位置からガス漏洩位置までの距離や、ガス漏洩音の状態によって、１本の音響センサでガス漏洩位置を特定できる場合には、そのまま１本の音響センサでガス漏洩位置を特定し、１本の音響センサでガス漏洩位置を特定できない場合には、さらにもう１本の音響センサを追加して、２本の音響センサでガス漏洩位置を特定するようにしたガス漏洩検知方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
ガス配管系からガスが漏洩する際のガス漏洩音を、ガス漏洩音の周波数帯域に対応した信号を弁別するバンドパスフィルタが内蔵されている音響センサを利用して取り込み相関法により漏洩位置を検知するガス漏洩検知方法であって、検査区間のガス配管の所定位置に音響センサを１つ配置し、当該音響センサによりガス漏洩の無い時期における管内音から基本波形の検知信号を弁別して保存するとともに、該基本波形の検知信号に基づいてガスの漏洩が存在すると判断するための閾値を設定し、ガス漏洩検知作業において、前記音響センサから出力される検知信号が前記閾値より大きい場合にガス漏洩が存在すると判断し、前記ガス配管系のガス配管の一部で仮音響音を発生させ、前記音響センサが前記仮音響音の直接音に基づく第１検知信号を検出した後で、前記仮音響音の反射音に基づく第２検知信号を検出した場合には、前記ガス配管系に前記仮音響音が反射して戻ってくる音響反射端が存在すると判断し、前記第１検知信号と前記第２検知信号との時間差に基づいて、前記音響センサから前記音響反射端までの反射端距離を演算し、前記反射端距離が所定距離以内であれば、前記音響センサによるガス漏洩音の検知信号を相関法で処理して、ガス漏洩音の直接音とガス漏洩音の反射音とが音響センサに到達する時間差を求め、その時間差と前記反射端距離とに基づいてガス漏洩位置を計算し、ガス漏洩位置の特定を行い、前記反射端距離が所定距離より大きい場合、また前記仮音響音の反射音に基づく第２検知信号が検出されない場合、音響センサ１つでの計測は不可能と判断し、第２音響センサを追加して取り付ける指示を行う、ようにした。
【０００９】
このガス漏洩検知方法によれば、比較的配管距離が短く音響センサ１本の検知方法でも十分にガス漏洩位置の特定が可能なＬＰガス配管設備系には音響センサ１本で間に合わせることができ、また、ガス漏洩の状態が微妙で音が小さい場合や、長距離配管（最大１００ｍ程度）には音響センサ２本の検知方法で比較的精度良くガス漏洩位置の特定が行える。
【００１０】
したがって、計測区間内の配管距離を計測するなどして、配管設備内の音響反射端の存在を特定し、必要な音響センサ数を割り出すことにより、配管設備の規模に応じた最適な音響センサ数で簡便にかつ確実にガス漏洩位置の特定が行えるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係るガス漏洩検知方法を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る音響センサ１本での相関式ガス漏洩検知方法の実施の形態を示す概略図、図２は図１の実施の形態におけるマイクロホンＭの出力波形図で、（ａ）はガス漏洩が発生していない状態のマイクロホンＭの出力波形図、（ｂ）は分岐管をハンマーで叩く等して仮音響音を発生させた状態のマイクロホンＭの出力波形図である。
【００１２】
図１において、ガス配管の本管１はＬＰガス、都市ガス等のガス供給源に繋がるガス配管系に接続されているが、この実施の形態ではガス配管系に接続される側の端部を途中から図示している。そして、ガス配管系の途中から図示したガス配管の本管１には、第１の分岐点に分岐管２が本管１から分岐して設けられている。
【００１３】
ガス配管の本管１には、第１の分岐点よりさらに延長した位置に第２の分岐点があり、この第２の分岐点には分岐管３が本管１から分岐して設けられている。本管１は分岐管３よりもさらに延長した位置で端部が閉塞され、この端部が音響反射端４として機能するように構成されている。
【００１４】
以上の構成において、本発明に係るガス漏洩検知方法を図３に示すフロチャートの手順にしたがって説明する。
先ず、ステップ１として分岐管２の先端に音響センサとして機能するマイクロホンＭを取付ける。そして、ステップ２としてガス配管の管内音をマイクロホンＭで収集する。この場合、マイクロホンＭには、マイクエレメントにより取り込まれた検知信号からガス漏洩音の周波数帯域に対応した信号を弁別して通過させるバンドパスフィルタが内蔵されている。
【００１５】
次にステップ３で分岐管２の先端にマイクロホンＭを取付けた後、ガス漏洩の無い時期に、ガス圧を比較的高くした状態で図２の（ａ）に示すような波形の検知信号を取り出す。こうしてガス漏洩の無い場合の検知信号のデータ（波形スペクトル）は測定後に（基本の波形スペクトルとして）保存される。この場合、ガス漏洩の無い場合の検知信号のデータ（基本の波形スペクトル）に基づいてガスの漏洩が存在すると判断するための閾値を予め設定しておく。
次にステップ４としてガス漏洩検知作業により計測されたマイクロホンＭから出力される検知信号とガス漏洩の無い場合の波形スペクトルと比較する。ガス漏洩検知作業により計測されたマイクロホンＭから出力される検知信号の波形スペクトルが、閾値と同じ大きさか許容値（ガス漏洩が無いと判断される許容値）以内であればガス漏洩が無いと判断しガス漏洩検知作業は終了する。
【００１６】
ステップ４でマイクロホンＭから出力される検知信号の波形スペクトルがガス漏洩の無い場合の波形スペクトルの閾値より大きい場合には、ガスの漏洩が存在すると判断して、ステップ５を実行し、分岐管３をハンマーで叩く等して仮音響音を発生させて音響反射端の有無を確認する。この場合、分岐管３は仮音源Ａとして機能する。
【００１７】
次にステップ６としてガス配管の管内音（仮音響音）をマイクロホンＭで収集する。そしてステップ７として、演算装置２０では、マイクロホンＭから出力される検知信号（仮音響信号）に基づいて音響反射端４までの距離を計算により特定する。このステップ７の実行により、音響反射端４までの距離を特定する方法について説明する。マイクロホンＭから音響反射端４までの距離をＬとし、配管内の音速をＣとする。また、マイクロホンＭから仮音源Ａまでの距離をｄとすれば、直接音がマイクロホンＭに到達する時間ｔ１は、
【数１】
0004524772.tif 000002
反射音がマイクロホンＭに到達する時間ｔ２は、
【数２】
0004524772.tif 000003
直接音と反射音がマイクロホンＭに到達する時間差ｔ３は、
【数３】
0004524772.tif 000004
この数３の式から、マイクロホンＭから音響反射端４までの距離Ｌは、
【数４】
0004524772.tif 000005
で計算される。
【００１８】
一方、マイクロホンＭにはガス漏洩音の周波数帯域に対応した信号を弁別するバンドパスフィルタが内蔵されているので、バンドパスフィルタを通過してガス漏洩音の周波数帯域に対応した信号が弁別されてマイクロホンＭから取り出されるから、ｄとＣが既知であれば、ｔ３は図２の（ｂ）に示したマイクロホンＭで採取した実測値の波形図から求めることでＬが計算できる。
【００１９】
［音響反射端までの距離を求める計算例］
ガス配管の例として、マイクロホンＭから仮音源Ａまでの距離ｄを１０．９ｍ、配管内の音速Ｃを２５０ｍ／ｓとして、マイクロホンＭから音響反射端４までの距離Ｌを求める計算例について説明する。
直接音がマイクロホンＭに到達する時間ｔ１は、
【数５】
0004524772.tif 000006
反射音がマイクロホンＭに到達する時間ｔ２は、
【数６】
0004524772.tif 000007
上記のｔ１、ｔ２の値は図２の音響データで示したマイクロホンＭで採取した実測値の波形図から求めることもできる。
直接音と反射音がマイクロホンＭに到達する時間差ｔ３は、
【数７】
0004524772.tif 000008
この▲３▼の式から、マイクロホンＭから音響反射端４までの距離Ｌは、
【数８】
0004524772.tif 000009
で計算される。
マイクロホンＭで採取した実測値の波形図からｔ３＝０．０３８が得られ、▲４▼の式に代入して
【数９】
0004524772.tif 000010
が得られ、音響反射端４までの距離Ｌは、１５．６５ｍであることがわかる。
【００２０】
演算装置２０では、ステップ７の実行により、計算した音響反射端までの距離があらかじめ設定した数値よりも大きい場合には、音響反射端までの距離が遠すぎて音響センサ（マイクロホンＭ）１本での計測は不可能と判断する。また、マイクロホンＭから出力される検知信号の波形スペクトルで仮音響音の直接音に基づく第１検知信号が検出された後で、第１検知信号より遅れて仮音響音の反射音に基づく第２検知信号が検出されない場合には音響反射端が存在せず、音響センサ（マイクロホン）１本での計測は不可能と判断する。このような場合には、ステップ８を実行し、他端にもう１本、第２音響センサ（マイクロホン）を追加して取り付ける指示が表示される。この演算装置２０の指示に従って、ステップ９が実行され、他端にもう１本、第２音響センサ（マイクロホン）が追加して取り付けられる。
【００２１】
また、演算装置２０では、ステップ７の実行により、音響反射端までの距離が音響センサ（マイクロホンＭ）１本での計測が可能と判断される距離である場合には、ステップ１０を実行し、マイクロホンＭから出力される検知信号の波形スペクトルでガス漏洩の直接音の検知信号が検出された時間と、ガス漏洩の直接音の検知信号より遅れてガス漏洩の反射音の検知信号が検出された時間に基づいてガス漏洩位置を計算し、ガス漏洩位置の特定を行う。すなわち、音響センサによるガス漏洩音の検知信号を相関法で処理して、ガス漏洩音の直接音とガス漏洩音の反射音とが音響センサに到達する時間差を求め、その時間差と、音響センサから音響反射端までの反射端距離とに基づいてガス漏洩位置を計算し、ガス漏洩位置の特定を行う。
【００２２】
次に演算装置２０内で、ステップ１０の実行により、ガス漏洩位置を特定する手法について説明する。
［ガス漏洩位置の計算例］
いま、配管長（マイクロホンＭから音響反射端４までの距離Ｌ）が既知でマイクロホンＭからＲの位置にガス漏洩があるとする。すると、直接音がマイクロホンＭに到達するまでの時間Δｔ１は、音遠をＣとすると次のようになる。
【数１０】
0004524772.tif 000011
反射音がセンサに到達するまでの時間Δｔ２は次のようになる．
【数１１】
0004524772.tif 000012
従って、次の式で示される時問遅れΔｔ３で反射音のピークが生じる。
【数１２】
0004524772.tif 000013
ガス漏洩位置は式（３〉を変形して、次式で示される位置となる。
【数１３】
0004524772.tif 000014
【００２３】
ここで、配管長Ｌが２１．６ｍの実験設備でガス漏洩検知を行ったときに、マイクロホンＭで採取した実測値の波形図からｔ３＝０．０２３秒の点で反射音のピークが生じたとする。音遠Ｃを２５０ｍ／ｓとすると（４）の式から、ガス漏洩点Ｒは次のようになる。
【数１４】
0004524772.tif 000015
【００２４】
以上のようにガス漏洩の有無によりマイクロホンＭで採取した管内音の波形スペクトルに明らかな有意差が見られるため、ガス漏洩時と定常状態のそれぞれの波形スペクトルを比較することによって、ガス漏洩の有無を特定することが可能となる。そして、１つの音響センサ（マイクロホン）を使用してのガス漏洩検知方法では、音響センサの取り付け箇所が少なく操作性が簡単な反面、計測原理上、音響反射端が必要不可欠であり、その特定に困難性があったが、配管距離の計測を音響反射端の特定に利用することにより、ガス漏洩位置の特定に必要な最適な音響センサ（マイクロホン）の数を簡単に判別可能であり、配管図面が不備な場合でも配管設備の規模に応じた最適なガス漏洩位置の特定が簡便に行えるものである。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のガス漏洩検知方法によれば、比較的配管距離が短く音響センサ１本の検知方法でも十分にガス漏洩位置の特定が可能なＬＰガス配管設備系には音響センサ１本で間に合わせることができ、また、ガス漏洩の状態が微妙で音が小さい場合や、長距離配管（最大１００ｍ程度）には音響センサ２本の検知方法で比較的精度良くガス漏洩位置の特定が行えるものである。
したがって、計測区間内の配管距離を計測するなどして、配管設備内の音響反射端の存在を特定し、必要な音響センサ数を割り出すことにより、配管設備の規模に応じた最適な音響センサ数で簡便にかつ確実にガス漏洩位置の特定が行える等、極めて実用的なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る相関式ガス漏洩検知方法の実施の形態を示す概略図である。
【図２】  （ａ）はの実施の形態においてガス漏洩が発生していない状態のマイクロホンＭの出力波形図である。
（ｂ）はの実施の形態において分岐管をハンマーで叩く等して仮音響音を発生させた状態のマイクロホンＭの出力波形図である。
【図３】本発明に係るガス漏洩検知方法の実行手順を示すフロチャートである。
【符号の説明】
１    ガス配管の本管
２    分岐管
３    分岐管
４    音響反射端
２０  演算装置
Ａ    仮音源
Ｍ    マイクロホン
【図１】
0004524772.tif 000016
【図２】
0004524772.tif 000017
【図３】
0004524772.tif 000018