JPH0610030B2 - 浮屋根タンクの火災検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は浮屋根タンクの火災検知装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 野外設置の石油類貯蔵タンクは、浮屋根型石油類貯蔵タ
ンクの国内設置数は千数百基を数えており、それら貯蔵
タンクには火災発生時の被害を最小限に押えるための消
火設備の設置が義務付けられているが、火災を検知する
ための装置は設けられていないのが現状である。

このため、従来では、火煙等が貯蔵タンクの上部に現わ
れたとき、外部から望見して火災の発生を知り、又火災
の位置、範囲を確認するためには、トップウインドガー
ダーまで昇って、又は他の方法によるタンクの極く近傍
の高所から目視確認する等の危険な方法をとらざるを得
ないのが現状である。

しかし、この方法では、すべてが目視確認によっている
ために、不確実であると共に、火災を確認するまでに所
要の時間を要してしまうために、消火活動が遅れ、消火
の原則である初期消火の時期を逸して被害を拡大させて
しまう問題がある。

このため、近年、種々の火災検知装置が研究されている
が、前記貯蔵タンクには安全上電気的な検知装置は適用
することができず、そのためにハロゲン化物等の不活性
ガスを利用した警報信号発生装置付消火設備が考えられ
ている。この方式は、例えば不活性の液化ガスが収容さ
れた蓄納容器に接続されているガス放出ノズルが耐圧ガ
ラス容器内に収納されており、該耐圧ガラス容器が火焔
等による温度上昇で破壊することにより前記不活性ガス
がノズルから放出し、蓄納容器の液化ガスの液位が低下
するのをレベルスイッチによって検出して、火災警報信
号を出すようにしてある。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記不活性ガスを用いた検知方式においても、
耐圧ガラス容器が火焔以外の振動等の要因によって割れ
て誤動作したり、又均一な設定温度で割れるようにする
のが技術的に難しく、更に上記した設備を大型の貯蔵タ
ンクの周方向に多数配置することは設備全体を非常に高
価なものとしてしまう等の問題がある。

又、上記設備を設置したとしても、火災の位置、範囲等
を知ることはできず、よって火災発生個所を集中的に初
期消火して効果的な消火を行うというようなことはでき
ない。

本発明は上記の従来の問題点に着目したもので、浮屋根
外周のシール部に巡らした光ファイバセンサを有する火
災検知装置により、タンクから離れた位置で常時シール
部の温度及び温度が上った場合は、さらにその範囲と位
置等を人為的誤認のない状態で表示、或いは火災警報並
に自動消火機器等に操作信号等を与えて適確で敏速な初
期消火活動を行えるようにすることを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は浮屋根タンクのシール部に沿って配置した光フ
ァイバセンサと、該光ファイバセンサの端部からパルス
光を入射するレーザ発振器と、該レーザ発振器からのパ
ルス光の入射によって光ファイバセンサから戻るラマン
後方散乱光に基づいて光ファイバの距離と温度を演算す
る演算装置と、該演算装置の演算結果を表示する表示装
置とを備えたことを特徴としており、又前記光ファイバ
センサが、ジグザグ形状を有して配置されていることを
特徴としており、更に又前記演算装置に警報信号を出力
する防災監視盤が接続されていることを特徴とするもの
である。

［作 用］ 浮屋根タンクのシール部に巡らされた光ファイバセンサ
にレーザ発振器からのパルス光が入射されると、光ファ
イバセンサ各部から戻るラマン後方散乱光に基づいて光
ファイバセンサ各部の距離と温度が演算装置によって演
算され、光ファイバセンサ各部の温度が表示装置に表示
され、よって光ファイバセンサの温度の上昇と上昇位置
から火災の発生を知ることができる。このとき、光ファ
イバセンサをジグザグ形状に配置すると、断線し難くな
り、且つ距離を稼いでより精度の良い位置検出ができ
る。又前記演算結果に基づいて防災監視盤により警報信
号を出力させることができる。

［実 施 例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明の一実施例であり、浮屋根タンク（図示
では４個）１の火災が発生し易い個所に沿って光ファイ
バセンサ２を配置し（図示の場合４個の浮屋根タンク１
に順次直列的に配置している）、該光ファイバセンサ２
の一端を温度検出装置３に接続する。

温度検出装置３は、レーザ発振器４によって発振したパ
ルス光Ｇを光ファイバ５及び光分岐器６を介して前記光
ファイバセンサ２の一端に導くようにしており、且つ前
記光分岐器６には光ファイバ７を介して別の光分岐器８
が接続されており、該光分岐器８には光ファイバ9,10及
び反ストークス光とストークス光を取り出す干渉フィル
タ11,12を介して夫々の光信号を電気信号に変換する２
つの光検出器13,14が接続されている。

更に上記光検出器13,14には、２チャンネルアナログ・
デジタルコンバータ15が接続されていると共に、該２チ
ャンネルアナログ・デジタルコンバータ15には演算装置
16が接続されており、該演算装置16には表示装置17が接
続されている。図中18は前記演算装置16に接続され警報
信号19を出力する防災監視盤を示す。

前記レーザ発振器４からレーザ光をパルス的に打ち出し
て光ファイバ５及び光分岐器６を介して光ファイバセン
サ２に導入すると、パルス光Ｇが光ファイバセンサ２を
伝播するに従って、光ファイバセンサ２各部から後方散
乱光Ｅが前記パルス光Ｇとは逆方向に戻る。

後方散乱光Ｅは、第２図に示すように反ストークス光20
とストークス光21からなるラマン後方散乱光とレイリー
散乱光22からなり、前記反ストークス光20とストークス
光21の光量比は、下記(I)式に示すように温度に依存し
ていることが知らている。

ｈ：プランク定数 ｋ：ボルツマン定数 ｃ：光ファイバ中の光速 Ia：反ストークス光強度 Is：ストークス光強度 Ｔ：絶対温度 このため、前記後方散乱光Ｅを、光分岐器６により取り
出して光ファイバ７に送り、更に光分岐器８にて分けた
後方散乱光Ｅを干渉フィルタ11,12に導いて反ストーク
ス光20とストークス光21を取り出し、夫々の光20,21を
光検出器13,14にて電気信号に変換し、更に２チャンネ
ルアナログ・デジタルコンバータ15を介して演算装置16
に入力し、前記(I)式の演算を行う。

第３図は後方散乱光Ｅの反ストークス光20を例にとって
その光量を示したもので、第１図のＺ_１地点でのパルス
光Ｇ_１に対しては反ストークス光20_１が戻り、Ｚ_２地点
でのパルス光Ｇ_２に対しては反ストークス光20_２が戻る
ことになり、20_１は20_２より早く戻るので位置Ｚ_１′，
Ｚ_２′は前記地点Ｚ_１，Ｚ_２に対応している。

また例えばＺ_３地点にて火災が発生して高温になると、
他の地点よりも強い反ストークス光がＺ_３地点に対応す
る位置Ｚ_３′に生じる。

従って、前記第３図上の時間が第１図の光ファイバセン
サ２の距離に対応しているので、光検出器13に入射する
反ストークス光20_１と反ストークス光20_２の強度を時系
列的に測定して、さらに光検出器14に入射するストーク
ス光についても同様の測定をして、演算装置16において
前記(I)式の演算を行うことにより、光ファイバセンサ
２の距離に応じた温度分布を知ることができる。

演算装置16にて求められた距離と温度の関係を表示装置
17にグラフ、或いは数値で表示することにより、温度変
化と化位置によって火災の発生と火災の発生個所を監視
員に知らせることができ、更に防災監視盤18を介して警
報信号19を出力させて各種防災、消防設備等を手動、自
動で作動させると共に、消防署へ火災発生を知らせ、極
めて早期に消防活動を実施することができる。

又、前記した光ファイバセンサ２が切断した場合には第
４図に示すように切断位置の後方散乱光Ｅの強度が著し
く大きくなり且つその点以降は後方散乱光が戻らなくな
るので、上記したように後方散乱光Ｅの強度を見ていれ
ば、光ファイバセンサ２の断線とその断線位置を知るこ
とができる。

第５図は本発明の他の実施例を示すもので、浮屋根タン
ク１に巡らした光ファイバセンサ２の両端2',2"のいず
れの側からも光ファイバ切替器23を介してパルス光を入
射してラマン後方散乱光を計れるように温度検出装置３
を接続したものであり、このようにすると、例えばＺ_４
地点にて火災等により光ファイバセンサ２が断線して光
が通らなくなっても、光ファイバ切替器23により端部
2′,2"側への接続を交互に切替えて計測を行うことによ
り、光ファイバセンサ２においてＺ_４地点を境にしたど
ちらか一方しか温度を測れないというような事態は防げ
る。

又、複数の光ファイバセンサ2a,2b…（図示の場合は２
本）を浮屋根タンク１に巡らして配置し、その夫々の端
部に温度検出装置3a,3a',3b,3b'を設けることにより、
光ファイバセンサ2a,2b…のうち１本もしくは何本かが
火災等で断線しても、無事な光ファイバセンサが１本も
しくは何本か残り、継続して温度を計測しつづけること
ができる。仮に光ファイバセンサ2aがＺ_５地点で断線し
ても、光ファイバセンサ2aの両端に接続された温度検出
器3a,3b'によって、光ファイバセンサ2a沿いの温度分布
は測れる。さらに光ファイバセンサ2bは断線していない
ので、温度検出装置3a',3bにより平常通りに計測でき
る。断線個所での破断面により、レーザ光は異常に多く
反射するため、断線したこと及び断線場所を温度検出装
置3a,3a'によって計測し、警報を出すこともできる。

第６図は浮屋根タンクの一例を示すもので、浮屋根タン
クはタンク底板外周上に設けられたタンク側板24と、内
部油面上に浮かせた浮屋根25とから構成されており、該
浮屋根25の周縁部にはタンク側板24との間の気化ガスの
シールを確保するため第７図のシール部構造の一例に示
すように、エンベロープ26にウレタンフォーム27等が充
填されたシール部28が構成されており、、且つシール部
28の上方には雨の侵入を防止するためのウェザーシール
ドプレート29が設けられている。又、浮屋根25上には、
タンク側板24の上端との間に掛け渡して浮屋根25の点検
等を行うためのローリングラダー30が設けられている。
図中31はフォームダム板、32はトップウインドガーダー
を示す。

上記浮屋根タンクにおいて火災が発生するような場合、
前記シール部28の近傍に限定されている。

このため、第７、第８図に示すように、光ファイバセン
サ２をジグザグに固定した金網板33を前記エンベロープ
26上に配置するようにしたり、又第９、10図に示すよう
に、光ファイバセンサ２をジグザグに固定した金網板33
を浮屋根25のエンベロープ26上部に固定した支持材34を
介して支持する。

又、前記金網板33に光ファイバセンサ２を固定する方式
以外に、第11図に示すように金網パイプ35に固定するよ
うにしたり、或いは他の手段で第12図及び第13図に示す
ようにコイル状又は波形状等のようにジグザグに支持さ
せる。

上記したように、光ファイバセンサ２をジグザグに配設
すると、浮屋根タンクの変形等に追随して自由に変形す
ることができ、よって光ファイバセンサ２に張力が作用
して断線するというような問題の発生を防止することが
できる。

又、エンベロープ26上の短い区間に、より長い光ファイ
バセンサを配設できるため、温度分布の距離検出精度を
上げる効果もある。

上記のようにして浮屋根タンクのシール部28に配置され
た光ファイバセンサ２の端部は、第６図に示すようにロ
ーリングラダー30に沿ってタンク側板24の上端に導か
れ、更にタンク側板24の外部を下方に導かれた後、前記
温度検出装置３に導かれる。

従って、上記浮屋根タンクの火災検知装置では、浮屋根
タンクの火災の発生が考えられるシール部28に沿って光
ファイバセンサ２を配置してその端部を温度検出装置３
に接続し、パルス光Ｇを射出して検出を行うことによ
り、光ファイバセンサ２が配置された場所の温度が演算
装置16によって連続的に求められ、更にその結果が表示
装置17にグラフ及び数値で表示されることにより、火災
が発生した場合、温度の上昇とその位置を直ちに知るこ
とができ、更に演算装置16からの信号により防災監視盤
18によって早期に警報信号19を出力させることができ、
よって出火時の消火活動を初期の段階で迅速に、しかも
出火位置を集中的に効率良く消火することができる。

又、前記したように、浮屋根タンク１のシール部に配置
される光ファイバセンサ２は軽量且つ細いので設置のた
めのスペースは非常に小さくて済み、且つ光を通すのみ
であるため、電気式等のような火災の発生原因となるこ
とはなく、且つ断線等の故障があっても検出を続行して
行うこともできる。更に光ファイバセンサ２は電磁波や
磁場等の影響を受けることがないので、正確な温度計測
が可能である。

尚、本発明は上記実施例にのみ限定されるものではな
く、光ファイバセンサの配置数、配置形状等は任意に選
定し得ること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内
において種々変更を加え得ること、等は勿論である。

［発明の効果］ 上記したように、本発明の浮屋根タンクの火災検知装置
によれば、次のような優れた効果を奏し得る。

(i)浮屋根タンクのシール部に沿って巡らした光ファイ
バセンサにパルス光を入射してその際に戻るラマン後方
散乱光に基づいて距離と温度を検出するようにしている
ので、安全、確実に火災の発生を検知することができ
る。

(ii)浮屋根タンクには光ファイバセンサが配置されるの
みであるため極めて簡単な構成で故障が発生しにくく、
安価に実施できる。

(iii)表示装置に距離と温度を表示させることにより、
火災の発生と発生場所を適確に読み取ることができ、誤
認を生じることなく敏速でしかも効率的な初期消火活動
を行わせることができる。

(iv)光ファイバセンサをジグザググ形状に配置すること
により、光ファイバセンサの断線を生じにくくし、且つ
距離を稼いで距離検出精度の向上を図ることができる。

(v)演算装置に接続された防災監視盤により自動的に警
報信号を出させて、迅速な消火活動を行わせることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略を示す平面図、第２図
は後方散乱光の説明図、第３図及び第４図は後方散乱光
が変化する状態を示す説明図、第５図は第１図の装置の
応用例を示す平面図、第６図は本発明を適用した浮屋根
タンクの斜視図、第７図は浮屋根タンクのシール部に光
ファイバセンサを配置する一例を示す切断側面図、第８
図は第７図の平面図、第９図は第７図とは別の光ファイ
バセンサの配置例を示す切断側面図、第10図は第９図の
平面図、第11図乃至第13図は光ファイバセンサの配置形
状例を示す説明図である。 １は浮屋根タンク、２は光ファイバセンサ、３は温度検
出装置、４はレーザ発振器、6,8は光分岐器、11,12は干
渉フィルタ、13,14は光検出器、15は２チャンネルアナ
ログ・デジタルコンバータ、16は演算装置、17は表示装
置、18は防災監視盤、19は警報信号、20は反ストークス
光、21はストークス光、33は金網板、34は支持材、35は
金網パイプ、Ｇはパルス光、Ｅは後方散乱光を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】浮屋根タンクのシール部に沿って配置した
   光ファイバセンサと、該光ファイバセンサの端部からパ
   ルス光を入射するレーザ発振器と、該レーザ発振器から
   のパルス光の入射によって光ファイバセンサから戻るラ
   マン後方散乱光に基づいて光ファイバの距離と温度を演
   算する演算装置と、該演算装置の演算結果を表示する表
   示装置とを備えたことを特徴とする浮屋根タンクの火災
   検知装置。
2. 【請求項２】光ファイバセンサが、ジグザグ形状を有し
   て配置されている請求項１記載の浮屋根タンクの火災検
   知装置。
3. 【請求項３】演算装置に警報信号を出力する防災監視盤
   が接続されている請求項１記載の浮屋根タンクの火災検
   知装置。