(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漏洩検知方法であって、
一端が閉塞された音響反射端を有したガス配管を含む検査区間の所定位置に音響センサを１つ配置し、前記検査区間の一端と音響センサとの間に仮音響信号を与える仮音源を設定し、前記音響センサにより取り込まれた検知信号をバンドパスフィルタを通過させてガス漏洩音の周波数帯域に対応した信号を弁別し、該バンドパスフィルタを通過して検出された第１ピーク値の仮音響信号と該第１ピーク値の仮音響信号より遅れて検出された第２ピーク値の仮音響信号との時間差に基づいて前記音響反射端の位置を求めるとともに、
前記検査区間に前記仮音響信号を与えない状態で、前記音響センサより検出されバンドパスフィルタを通過して検出された第１ピーク値の検知信号と該第１ピーク値の検知信号より遅れて検出された第２ピーク値の検知信号との時間差及び前記音響反射端の位置に基づいて漏洩位置を求める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２本の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、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り、しかも音響センサの数に応じて操作に時間がかかるなどの問題があり、改善が望まれていた。
【０００６】
本発明は、ガス配管設備系の定期点検などにおける漏洩の確認と漏洩位置の検出を効率的、かつ統合的に行うことを可能とするもので、１本の音響センサを使用してガス漏れの有無の確認およびガス配管の漏洩位置を特定できる相関式漏洩検知方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ガス配管系からガスが漏洩する際のガス漏洩音を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漏洩検知方法であって、
一端が閉塞された音響反射端を有したガス配管を含む検査区間の所定位置に音響センサを１つ配置し、前記検査区間の一端と音響センサとの間に仮音響信号を与える仮音源を設定し、前記音響センサにより取り込まれた検知信号をバンドパスフィルタを通過させてガス漏洩音の周波数帯域に対応した信号を弁別し、該バンドパスフィルタを通過して検出された第１ピーク値の仮音響信号と該第１ピーク値の仮音響信号より遅れて検出された第２ピーク値の仮音響信号との時間差に基づいて前記音響反射端の位置を求めるとともに、
前記検査区間に前記仮音響信号を与えない状態で、前記音響センサより検出されバンドパスフィルタを通過して検出された第１ピーク値の検知信号と該第１ピーク値の検知信号より遅れて検出された第２ピーク値の検知信号との時間差及び前記音響反射端の位置に基づいて漏洩位置を求めることを特徴とする。
【００１０】
この方法を採用すれば、１つの音響センサをガス配管に配置して、検査区間における漏洩位置を特定することができるため、漏洩箇所の特定作業などにそれほど時間を要することがなく、復旧までにライフラインであるガスの長時間停止することを避けられるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る相関式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信号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の分岐点で先端に音響センサとして機能するマイクロホンＭが取付けられた分岐管２が本管１から分岐して設けられている。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。
【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。分岐管３は、ハンマーで叩く等して仮音響信号を発生させることで、分岐管３を仮音源Ａとして機能させることができる。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、１つの音響センサをガス配管に配置してガス漏れの有無の確認をする方法について説明する。
本発明を適用するガス配管系では、ガス漏洩が発生していない時期にマイクロホンＭを取付けて、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。こうしてガス漏洩が発生していない状態の検知信号のデータは測定後に図示しない演算装置に保存され、このガス漏洩が発生していない状態の検知信号のデータに基づいて演算装置ではガスの漏洩が存在すると判断するための閾値が設定される。
【００１５】
そして、定期点検で測定員がマイクロホンＭ（音響センサ）により検知信号を取り込むと、取り込まれた検知信号はマイクロホンＭに内蔵されている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る。このバンドパスフィルタを通過した検知信号が上記の閾値を越えて検出された場合には、演算装置はガスの漏洩が存在すると判断する。
【００１６】
次に、１つの音響センサをガス配管に配置して、図示しない演算装置が検査区間における漏洩位置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、
ｔ１＝ｄ／Ｃ                  …▲１▼
反射音がマイクロホンＭに到達する時間ｔ２は、
ｔ２＝（Ｌ−ｄ）／Ｃ＋Ｌ／Ｃ  …▲２▼
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、
0004127976.tif 000002
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、
Ｌ＝ｄ＋（ｔ３×Ｃ）／２      …▲４▼
で計算される。
【００１７】
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。
【００１８】
［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、
ｔ１＝ｄ／Ｃ＝１０．９／２５０＝０．０４３６      …▲１▼
反射音がマイクロホンＭに到達する時間ｔ２は、
0004127976.tif 000003
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、
0004127976.tif 000004
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、
0004127976.tif 000005
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
Ｌ＝１０．９＋（０．０３８×２５０）／２＝１５．６５ｍ
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。
【００１９】
［漏洩位置の計算例］
いま、配管長が既知でマイクロホンＭからＲの位置に漏洩があるとする。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、音速をＣとすると次のようになる。
Δｔ１＝Ｒ／Ｃ …（１）
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．
Δｔ２＝［（Ｌ−Ｒ）＋Ｌ］／Ｃ …（２）
従って、次の式で示される時間遅れΔｔ３で反射音のピークが生じる。
Δｔ３＝Δｔ２−Δｔ１＝２（Ｌ−Ｒ）／Ｃ …（３）
漏洩位置は式（３）を変形して、次式で示される位置となる。
Ｒ＝Ｌ−Ｃ・Δｔ３／２ …（４）
【００２０】
ここで、配管長Ｌが２１．６ｍの実験設備で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Δｔ３＝０．０２３秒の点で反射音のピークが生じたとする。音速Ｃを２５０ｍ／ｓとすると（４）の式から、漏洩点Ｒは次のようになる。
Ｒ＝Ｌ−Ｃ・Δｔ３／２＝２１．６−２５０・０．０２３／２＝１８．７（ｍ）
【００２１】
この方法を採用すれば、１つの音響センサをガス配管に配置してガス漏れの有無の確認ができるため、定期点検などにおける漏洩の確認も容易である。しかも、埋設配管を有する大規模施設で漏洩していることが明らかな緊急性の高い場合でも、定期点検などにおける漏洩の確認によりガス漏れが無いと判断された検査区間は、ガス配管の漏洩位置を特定する作業個所から除くことができるから、漏洩位置を特定する作業個所は著しく限定され、漏洩位置の検出を極めて効率的に行うことができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、１つの音響センサをガス配管に配置して、検査区間における漏洩位置を特定することができるため、漏洩箇所の特定作業などにそれほど時間を要することがなく、復旧までにライフラインであるガスの長時間停止することを避けられる等、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）は図１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）は図１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信号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。
【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
Ａ    仮音源
Ｍ    マイクロホン
【図１】
0004127976.tif 000006
【図２】
0004127976.tif 000007