JP5097202B2 - 埋込式ガスモニタ装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は埋込式ガスモニタ（ＩＧＭ）装置及び方法に関する。

廃棄物処理場及び関連用地で生成される、特にメタン及び二酸化炭素の、ガス濃度のモニタリングは、爆発や建物内への移動のリスクのようなこれらのガスが生じさせる潜在的な問題のために、より一般的な法的な問題となっている。現在では、大部分の廃棄物処理場のガス分析は抜取試料を通じて又は大きく高価な固定化配置のモニタリングステーションの使用を通じて、得ることができる。最近では、ガス生成物及び移動が気圧や地下水移動のような環境因子の影響を受けることが認識されるとともに、抜粋資料はこのような変化を多くの場合見落とすことも理解されている。

このような先行技術又は不都合がここにあるいは他に引用されるかどうかに関わらず、先行技術の不都合に取り組み、克服し、又は未然に防ぐことが本発明の好ましい実施例の目的である。

第１の態様の本発明によると、ガス計量値を測定するための検出器と、当該検出器を自動的に周期的に用いて、ガス計量値を測定するように構成されるコントローラとを具えることを特徴とする内蔵埋込式ガスモニタ（ＩＧＭ）装置が提供されている。

前記ガス計量値は限定されないが、特定のガスの存在又は不存在、ガス濃度レベル、ガス圧、ガス温度等のうちの１つにすることができる。

好適には、前記ＩＧＭ装置は貫通した排気管と、当該排気管を制御可能に開放するための排気バルブとを更に具え、開放時に、前記排気管が前記ＩＧＭ装置の外部へガス流経路を提供している。使用時において、このことはボアホールガスを大気に排出し、ボアホールガスを大気のガスと平衡させるメカニズムを提供している。好適には、前記ＩＧＭ装置は前記排気バルブを自動的に定期的に開放するように構成されている。

好適には、前記ＩＧＭ装置はボアホールライナ内に実質的に配置可能であるように構成されている。好適には、前記ＩＧＭ装置の容積の大部分がボアホールライナ内に配置可能であるように構成されている。好適には、前記ＩＧＭ装置は前記容量の７５％以上がボアホールライナ内に配置可能であるように構成されている。好適には、前記ＩＧＭ装置は前記容量の９０％以上がボアホールライナ内に配置可能であるように構成されている。好適には、前記ＩＧＭ装置はボアホールライナ内への配置用の本体部分を具え、本体部分が５０ｍｍ幅以下である。

好適には、前記ＩＧＭ装置は動力電池を具えている。

好適には、前記ＩＧＭ装置はガス入口領域からガス計量値検出器までのガス流経路を具えている。好適には、ガス圧センサが前記ガス流経路のガス圧を測定するように構成されている。好適には、前記ガス流経路は前記ガス入口領域の間にある。すなわち、検査されたガスは使用中にボアホールにリサイクルされる。好適には、前記ＩＧＭ装置は前記ガス流経路内へのガス流を制御するように構成される入口バルブを具えている。好適には、前記ＩＧＭ装置は前記ガス流経路外へのガス流を制御するように構成された出口バルブを具えている。好適には、前記ＩＧＭ装置は、当該ＩＧＭ装置のガス入口領域からガス計量値検出器まで、ガスをポンピングするように構成されたポンプを具えている。好適には、前記ポンプは前記ガス計量値検出器から離れた検査されるガスをポンピングするように構成されている。

好適には、前記ＩＧＭ装置は、使用中に大気圧を測定するように構成される圧力センサを具えている。

好適には、前記ＩＧＭ装置は、当該ＩＧＭ装置内、又は近傍内の液体の水を検出するように構成された水検出器を更に具え、液体の水が検出された場合に、前記コントローラが水検出応答を引き受けるように構成されている。前記水検出応答は前記ＩＧＭ装置を停止すること、警告信号を送ること、警告光を照らすことあるいはその逆をすることにできる。

好適には、前記ＩＧＭ装置は、当該ＩＧＭ装置によって生成されるデータを保管するためのオンボードメモリを更に具えている。

好適には、前記ＩＧＭ装置は、１又はそれ以上の粒子及び湿気にフィルタをかけるために、前記ガス流経路への入口前にフィルタを更に具えている。

好適には、前記ＩＧＭ装置は、当該ＩＧＭ装置ないしボアホールライニングを保護するためのボアホールキャップを更に具えている。好適には、前記ＩＧＭ装置は、ボアホールキャップと前記ボアホールライニング間にガス封入シールが提供されている。当然のことながら、「ガス封入」シールは完全に総てのガスの漏れを防ぐことはできないが、測定値が実質的に影響を及ぼさない範囲まで低減できる。

好適には、前記ＩＧＭ装置はガス入口領域からガス計量値センサまでのガス流経路と、当該ガス流経路へのガス入口を制御するための入口バルブと、前記ガス入口の遠位の前記ガス流経路の末端のガス出口を制御するための出口バルブと、ボアホールガスを前記ガス計量値センサ内へポンピングするためのポンプと、を具えている。

好適には、前記ＩＧＭ装置は、同時に大気圧測定値とボアホール圧力の測定値とを取るように構成されている。当然のことながら、「同時の」測定は正確に同時にはできず、圧力を分析目的で同時と見なすことできるほどのわずかな猶予時間内となるであろう。

好適には、前記ＩＧＭ装置は当該装置の外部にデータを伝達する手段を具えている。

好適には、前記ＩＧＭ装置は携帯型である。「携帯型」によって、ユーザによって手で運ばれうることを意味する。

好適には、前記ＩＧＭ装置は水位検出器を具えている。好適には、前記水位検出器はワイヤ式の圧力変換器である。好適には、前記水位検出器は前記ＩＧＭ装置の底部に連結されて、使用中に前記ボアホール内へ吊り下げられている。

第２の態様の本発明によると、自動的に周期的にガス計量値を測定するように構成されるコントローラを具える、内蔵埋込式ガスモニタ（ＩＧＭ）方法が提供されている。

本発明は以下の図を引用して、例示のみによって述べられている。
図１は、本発明による埋込式ガスモニタを有するボアホール部位の概略図である。 図２は、本発明による埋込式ガスモニタの概略断面正面図である。

添付図の図１によると、廃棄物処理場用地で構成された地面中のボアホール２が示されている。ボアホール２は複数の側穴６を配置して、サンプリングを可能にしたライナ４によって支持されている。

添付図の図２によると、キャップ１０を含む埋込式ガスモニタ（ＩＧＭ）装置８が示されている。キャップ１０はＩＧＭ装置８を受ける内部ボア１２を具えている。キャップ１０は対応するライナ４上の内径ねじ山（図示せず）とかみ合う、外径ねじ山１４を具えている。代替的に、キャップはハウジングの一部として生成されうる。シール１６はキャップ１０を用いるのに好適なねじ山が利用できない場合に、ボアホール内にＩＧＭ装置８を適合させるために提供される。

ＩＧＭ装置８は、環境規格ＩＰ−６８に合致する、すなわち本質的に防水の内蔵ユニットである本体部分１７からなる。ＩＧＭ装置８は頂部３０と、外部チューブ３２と、ガス多孔性の末端プラグ３４とを具えている。本実施例でのチューブ３２の外径は約４０ｍｍであり、一般的なボアホールライナに挿入することを可能にする。本発明の本実施例においては、チューブ３２の長さは６００ｍｍであるが、それ未満にもできる。

ＩＧＭ装置８は入口バルブ３８によって制御されるガス入口３６を更に具え、ガス入口は進入したガスから余分な湿気及び／又は粒子を除去するための水及び粒子フィルタ４０とつながっている。好適なフィルタは英国、レミントン スパ、クイーンズウェイ、ソヴリン ハウスのＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ社から入手可能なインラインの粒子及び湿気フィルタである。液流経路はフィルタ４０からガスポンプ４２ないし直列のガス計量値分析チャンバ４４、４６、４８、５０、その後、出口バルブ５２まで延びている。

各々の分析チャンバはガス計量値を測定するために対応するアナライザを有している。好適な計量値が測定され、アナライザを一般的に用いて、炭化水素（特にメタン）、二酸化炭素、酸素、及び水素硫化物の濃度をモニタする。

ＩＧＭ装置８は、装置８の動作制御用の、結合されたコントローラ及びメモリ５４と、
装置８の動作を内蔵にする、すなわち、外部ソースとのデータ接続あるいは電力に依存しない、動力電池（バッテリ）５６とを具えている。

ガス圧センサ５８はガス圧を測定するためにガス流経路と接続される。更なるガス圧センサ６０は頂部３０内の穴６２を通る大気圧を測定するために、提供される。センサ５８及び６０からのガス圧データはコントローラ５４へ提供される。

排気管６４は末端プラグから、頂部３０ないし大気を通る出口６６までの装置８を通じて延在して提供される。排気管バルブ６８は排気管６４が大気に開放されるかどうかを制御するように構成される。

更に示されているのは水検出器７０であり、装置内の液体の水について存在、あるいは近傍を検出し、このような検出時に、信号をコントローラ５４に伝達する。コンダクタセンサを用いて、液体の水の存在を決定する。

更に水位センサ（図示せず）はＩＧＭ装置の底に接続して、使用時にボアホール内へ吊り下げることができる。ワイヤ式の圧力変換器を用いることができる。

頂部３０はリモート装置とのデータ接続及びユニットのアクティベーションを可能にするコネクタ７２を含んでいる。更には、圧力センサはボアホールの水位をモニタするために、ここに取り付けることができる。

ＩＧＭ装置８は、ボアホール２、つまり、ガス封入シールを提供するキャップ１０を有するボアホールライナ内部に取り付けられる。

徐々にガスがボアホール２内にビルドアップする。ＩＧＭ装置８は特にコントローラ５４のプログラミングによって、ボアホールからのガスサンプルを自動的かつ定期的に検査するように構成される。これを引き受けるプロセスを示す。

入口バルブ３８と出口バルブ５２は双方とも開放され、ポンプ４２が活動して、ガス流経路を通じてボアホールからのガスをポンピングして、ガス計量値センサがボアホールからの最新のガスサンプルを有することを保証する。末端プラグ３４及び周囲の外部領域はガス入口領域、すなわち、ガスが装置に入る領域である。湿気や粒子はフィルタ４０によって除去される。

ガス圧測定はガス圧センサ５８によってなされ、大気圧の参照測定は圧力センサ６０でなされる。このデータはコントローラ／メモリ５４内に保存される。

入口及び出口バルブ３８及び５２はその後閉止される。

ガス計量値の測定値はガスセンサによって得られる。適正な計量値は粒子ガスの存在又は不存在、ガス濃度レベル、ガス圧、ガス内の湿度量等のうちの１又はそれ以上を含んでモニタできる。ガス計量値の測定値からのデータは、コントローラ／メモリ５４内に保存される。

コントローラ５４内のタイマがリセットされて、次の定期測定がなされるようになる。

コントローラ／メモリ５４内に保存されたデータは、コネクタ７２を介した配線接続で、あるいは、ワイヤレス送信によってダウンロードできる。この接続を用いて、コントローラ５４をプログラムして、所望のように装置８を操作することもできる。例えば、サンプリングが規則的あるいは不規則的か、大気への定期的な排気をすべきか、等にかかわらず、サンプリング周波数のような変数が設定できる。

進行中に、水検出器７０が装置内の水の存在を検出した場合、水検出信号は装置８を停止するステップ、警告信号を送るステップ、警告光を照らすステップ等の、適切なステップを取ることができるコントローラ５４に送られる。このことにより、損傷から装置８を保護することも、混合した測定値が生成されるのを避けることができる。

ガスが徐々にボアホール内にビルドアップすると、ボアホールを大気へ開放して、内部の圧力を低減でき、実質上、ボアホールを大気圧と平衡にできることによって、サンプリング動作を再開する機会を更に提供できることは有用である。従って、モニタリングの基準線がリセットでき、時間ごとのガス計量値の変化の分析が保証されうる。装置８は定期的にあるいは命令で、大気へボアホールを排気するように構成できる。

従って、ボアホール内で都合よく使用して、ボアホール内のガス系量値の定期的なデータ測定値を取ることができる携帯型内蔵ＩＧＭ装置が提供される。

本出願に関連する本明細書と同時あるいは以前に提出され、本明細書で縦覧のために開示された総ての論文及び文書に注意は向けられ、総てのこのような論文及び文書の内容は引用としてここに取り込まれている。

本明細書（いずれかの添付の請求項、要約及び図を含む）中で開示された総ての特徴、及び／又は、総てのそのように開示されたいずれかの方法あるいはステップは、少なくともこのような特徴及び／又はステップのいくつかが、相互に排他的である場合の組合せを除けば、いずれかの組合せと連結することができる。

本明細書（いずれかの添付の請求項、要約及び図を含む）中で開示された各々の特徴は、表現的に他の方法で述べられていない場合でも、同一、等価あるいは同様の目的を供する代替的な特徴と置き換えることができる。従って、表現的に他の方法で述べられていない場合でも、開示された各々の特徴は、等価あるいは同様の特徴の一般的な系列の一例のみである。

本発明は前述の実施例の詳細に制限されない。本発明は本明細書（いずれかの添付の請求項、要約及び図を含む）中に開示された特徴のうちの、いずれかの新規のもの、あるいはいずれかの新規な組合せ、又は、このように開示されたいずれかの方法あるいはプロセスのステップのうちの、いずれかの新規のもの、あるいはいずれかの新規な組合せに拡張される。

Claims (29)

1. 内蔵埋込式ガスモニタ（ＩＧＭ）装置であって：
   ガス計量値を測定するための検出器と；
   当該検出器を自動的に周期的に用いて、ガス計量値を測定するように構成されるコントローラと；
   前記ＩＧＭ装置で、あるいは当該ＩＧＭ装置の近傍で液体の水を検出するように構成され、液体の水が検出された場合に、前記コントローラが水検出応答を引き受けるように構成される水検出器と；
   を具えることを特徴とするＩＧＭ装置。
2. 請求項１に記載のＩＧＭ装置において、当該ＩＧＭ装置が、貫通した排気管と、当該排気管を制御可能に開放するための排気バルブとを更に具え、開放時に、排気管が前記ＩＧＭ装置の外部へガス流経路を提供することを特徴とするＩＧＭ装置。
3. 請求項２に記載のＩＧＭ装置において、前記排気バルブを自動的に定期的に開放するように構成されることを特徴とするＩＧＭ装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＩＧＭ装置において、ボアホールライナ内に実質的に配置可能であるように構成されることを特徴とするＩＧＭ装置。
5. 請求項４に記載のＩＧＭ装置において、容積の大部分がボアホールライナ内に配置可能であるように構成されることを特徴とするＩＧＭ装置。
6. 請求項５に記載のＩＧＭ装置において、前記容量の７５％以上がボアホールライナ内に配置可能であるように構成されることを特徴とするＩＧＭ装置。
7. 請求項６に記載のＩＧＭ装置において、前記容量の９０％以上がボアホールライナ内に配置可能であるように構成されることを特徴とするＩＧＭ装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＩＧＭ装置において、当該ＩＧＭ装置がボアホールライナ内への配置用の本体部分を具え、本体部分が５０ｍｍ幅以下であることを特徴とするＩＧＭ装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＩＧＭ装置において、動力電池を具えることを特徴とするＩＧＭ装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載のＩＧＭ装置において、ガス入口からガス計量値検出器までのガス流経路を具えることを特徴とするＩＧＭ装置。
11. 請求項１０に記載のＩＧＭ装置において、ガス圧センサが前記ガス流経路のガス圧を測定するように構成されることを特徴とするＩＧＭ装置。
12. 請求項１０又は１１に記載のＩＧＭ装置において、前記ガス流経路が前記ガス入口領域の間にあることを特徴とするＩＧＭ装置。
13. 請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のＩＧＭ装置において、前記ガス流経路内へのガス流を制御するための入口バルブ構成を具えることを特徴とするＩＧＭ装置。
14. 請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載のＩＧＭ装置において、前記ガス流経路外へのガス流を制御するように構成された出口バルブを具えることを特徴とするＩＧＭ装置。
15. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のＩＧＭ装置において、当該ＩＧＭ装置のガス入口領域からガス計量値検出器まで、ガスをポンピングするように構成されたポンプを具えることを特徴とするＩＧＭ装置。
16. 請求項１５に記載のＩＧＭ装置において、前記ポンプが前記ガス計量値検出器から離れた検査されるガスをポンピングするように構成されることを特徴とするＩＧＭ装置。
17. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載のＩＧＭ装置において、使用中に大気圧を測定するように構成される圧力センサを具えることを特徴とするＩＧＭ装置。
18. 請求項１乃至１７のいずれか１項に記載のＩＧＭ装置において、当該ＩＧＭ装置によって生成されるデータを保管するためのオンボードメモリを更に具えることを特徴とするＩＧＭ装置。
19. 請求項１乃至１８のいずれか１項に記載のＩＧＭ装置において、１又はそれ以上の粒子及び湿気にフィルタをかけるために、前記ガス流経路への入口前にフィルタを更に具えることを特徴とするＩＧＭ装置。
20. 請求項１乃至１９のいずれか１項に記載のＩＧＭ装置において、当該ＩＧＭ装置ないしボアホールライニングを保護するためのボアホールキャップを更に具えることを特徴とするＩＧＭ装置。
21. 請求項２０に記載のＩＧＭ装置において、ボアホールキャップと前記ボアホールライニング間にガス封入シールが提供されることを特徴とするＩＧＭ装置。
22. 請求項１乃至２１のいずれか１項に記載のＩＧＭ装置において、ガス入口領域からガス計量値センサまでのガス流経路と、当該ガス流経路へのガス入口を制御するための入口バルブと、前記ガス入口の遠位の前記ガス流経路の末端のガス出口を制御するための出口バルブと、ボアホールガスを前記ガス計量値センサ内へポンピングするためのポンプと、を具えることを特徴とするＩＧＭ装置。
23. 請求項１乃至２２のいずれか１項に記載のＩＧＭ装置において、同時に大気圧測定値とボアホール圧力の測定値とを取るように構成されることを特徴とするＩＧＭ装置。
24. 請求項１乃至２３のいずれか１項に記載のＩＧＭ装置において、当該装置の外部にデータを伝達する手段を具えることを特徴とするＩＧＭ装置。
25. 請求項１乃至２４のいずれか１項に記載のＩＧＭ装置において、携帯型であることを特徴とするＩＧＭ装置。
26. 請求項１乃至２５のいずれか１項に記載のＩＧＭ装置において水位検出器を具えることを特徴とするＩＧＭ装置。
27. 請求項２６に記載のＩＧＭ装置において、前記水位検出器がワイヤ式の圧力変換器であることを特徴とするＩＧＭ装置。
28. 請求項２６又は２７に記載のＩＧＭ装置において、前記水位検出器が前記ＩＧＭ装置の底部に連結されて、使用中に前記ボアホール内へ吊り下げられることを特徴とするＩＧＭ装置。
29. 内蔵埋込式ガスモニタ（ＩＧＭ）方法であって：
    自動的に周期的にガス計量値を測定するように構成されるコントローラと；
    前記ＩＧＭで、あるいは当該ＩＧＭの近傍で液体の水を検出するように構成され、液体の水が検出された場合に、前記コントローラが水検出応答を引き受けるように構成される水検出器と；
    を具えることを特徴とする内蔵埋込式ガスモニタ（ＩＧＭ）方法。

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