JPH08754U - ガス漏洩検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検知遅れが小さくかつ漏洩ガスの定量を可能
とする新規漏洩ガス検出装置を提供する。 【構成】 ガス漏洩が予想される箇所に漏洩ガス採取部
を設け、この漏洩ガス採取部とガス検出手段とを連通さ
せ、漏洩ガスをガス検出手段に導入し、ガス漏洩を検出
するガス漏洩検出装置であって、キャリアガスを移送す
る装置およびキャリアガスの漏洩ガス採取部への移送と
停止を制御する制御装置を含んでなることを特徴とす
る、ガス漏洩検出装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ガス漏洩を検出する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

現在一般的に用いられているガス漏洩検出装置の一例を図１に示す。この装置 は、漏洩ガス採取部２、導管３およびガス検出装置４より構成され、ガス漏洩が 予想される箇所（漏洩検出箇所１）を囲むようにしかし密封しないように漏洩ガ ス採取部２を設け、この採取部２と漏洩検出箇所１の間の隙間から、ガス検出装 置４に内蔵されたポンプにより雰囲気ガスを吸引し、その吸引された雰囲気ガス と共に漏洩ガスを導管３を通じてガス検出装置４に導き、被検出成分ガスの濃度 を検出することによりガス漏洩を検出するものである。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

この種の装置において、漏洩ガス採取部からガス検出装置までの導管内のガス の置換に要する時間が検知遅れとなる。ガス漏洩を検出するという目的において 、この検知遅れは小さいことが望ましい。従ってこの検知遅れを小さくするため 、一般的には吸引流量を増すという手段が用いられる。

【０００４】 しかし、従来技術では、雰囲気ガスを常に吸引して漏洩ガスを希釈しており、 吸引流量を増すことによって、ガス検出装置に導かれる被検出成分ガスの濃度を さらに低めることとなる。ここで、とりうる最大吸引流量は、具備したガス検出 装置の検出可能な最低濃度によって決まる。すなわち、検出したい目標最小漏洩 量の漏洩ガスが雰囲気ガスで希釈され、前記最低濃度になるような吸引流量が最 大である。従って、より検知遅れを小さくするためには、より高性能な装置を必 要とし、そのような装置は高価であり、実用的でない。

【０００５】 逆に、ガス検出装置に導かれる被検出成分ガスの濃度を高めるためには、吸引 流量を減らす必要があり、その結果、検知遅れが大きくなる。 また、一般的にガス検出装置は、ある基準濃度からの濃度変化を検出するもの であり、雰囲気ガス中に被検出成分ガスが含まれている場合、その分が検出すべ き真の被検出成分ガスの濃度に対して誤差となる。

【０００６】 本考案は、このガス検出装置に導かれる被検出成分ガスの濃度を高め、検知遅 れを小さくし、および漏洩ガスの定量を可能とする新規装置を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、ガス漏洩が予想される箇所に漏洩ガス採取部を設け、この漏洩ガス 採取部とガス検出手段を連通させ、漏洩ガスをガス検出手段に導入し、ガス漏洩 を検出するガス漏洩検出法であって、漏洩ガス採取部内に漏洩ガスを滞留させた 後、キャリアガス源から漏洩ガス採取部を介してガス検出手段へキャリアガスを 移送し、滞留した漏洩ガスの気団をガス検出手段に導き、ガス漏洩を検出するこ とを特徴とする方法に用いられる、キャリアガスを移送する装置およびキャリア ガスの漏洩ガス採取部への移送と停止を制御する制御装置を含んでなることを特 徴とするガス漏洩検出装置である。

【０００８】 上記目的を達成するため、本考案の装置においては、漏洩ガス採取部と漏洩検 出箇所との間の隙間を気密またはそれに近い構造にする。この漏洩ガス採取部は 、漏洩ガスを滞留させる空間を有する。さらに漏洩ガス採取部に別に入口を設け 、キャリアガス源よりこの入口を通じ漏洩ガス採取部を介して、ガス検出装置へ キャリアガスを連続的に移送する。この移送中に、移送路にとり付けた弁を閉じ ることにより、またはこの弁よりガス検出装置へのバイパスを経由させることに より、漏洩ガス採取部内へのキャリアガスの流れを一時的に停止させ、ガス漏洩 がある場合、この停止中に漏洩ガスは漏洩ガス採取部内に滞留し、気団を形成す る。再び漏洩ガス採取部内へのキャリアガスの移送を開始し、漏洩ガス採取部内 に滞留している漏洩ガスの気団をガス検出装置に導く。

【０００９】 このように漏洩ガス採取部内へのキャリアガスの流れを一時的に停止させ、漏 洩ガスを漏洩ガス採取部内に滞留させることにより、漏洩ガスは漏洩ガス採取部 内に拡散して希釈される程度にのみ希釈されるにすぎず、次にキャリアガスの移 送を開始すると、キャリアガスが漏洩ガスの気団をほとんど希釈せず従来技術に くらべかなり高濃度でガス検出装置に導入できる。従って移送流量を従来技術の 吸引流量にくらべかなり多くすることが可能であり、結局検知遅れを小さくでき る。

【００１０】 この従来方法と本願考案の装置を用いる方法の検知遅れの差を、ある設定条件 の下で比較し、以下に詳細に説明する。 １．従来方法における検知遅れ 従来方法のガス検知方法の一例を図２に示す。この図において、斜線部は漏洩 ガスの分布を示している。漏洩ガス導入管３の終端部にガス検出装置４が接続さ れ、漏洩ガス導入管３の内部にあるガス漏洩箇所１から漏洩したガスは、空気取 入口５から導入される空気によって希釈され、ガス検出装置４に移送される。

【００１１】 ここで漏洩ガス気団が１から６まで移送されるまでの検知遅れを求める。図２ において、５から流量Ｑ_A （ｍ³ ／sec ）で空気が導入されているときに、１に おいて、流量Ｑ_G （ｍ³ ／sec ）でガス漏洩が発生した場合、漏洩ガス導入管の １から６までガス気団が移送されるのに要する時間、すなわち検知遅れＴ_D （se c ）は、この区間の管内容積をＶ_T （ｍ³ ）とすれば、

【数１】 である。

【００１２】 一方、区間１〜６に含まれる漏洩ガス量はＱ_G ・Ｔ_D （ｍ³ ）であるから、導 管内のガス濃度Ｃ（vol ／vol ）は、

【数２】 である。

【００１３】 いまここで、ガス濃度Ｃが、ガス検出装置４の検出し得る最低濃度であると仮 定すれば、漏洩ガスの流量Ｑ_G は、この検知方法において検知し得る下限漏洩量 であり、（１）式は、検知遅れの最小値を表わすことになる。ただし、（１）及 び（２）式において、Ｑ_A は一定値であり、Ｑ_G も漏洩開始後は一定の漏洩量と する。

【００１４】 ２．本願考案における検知遅れの試算と評価 本願考案の装置を用いるガス検知方法の一例を図３に示し、この方法における キャリアガスの送給−停止のタイミングと検知遅れとの関係を図４に示す。斜線 部は漏洩ガスの濃度が、検出可能な程度に濃く分布している部分を示す。（ａ） はキャリアガス停止中に漏洩箇所１内にガスが滞留し、キャリアガス送給が再開 される直前の状態を示す（ｂ）はキャリアガス送給中に、漏洩ガス気団が、導管 内を通過中の状態を示し、そのガス気団がガス検出装置４を通過中の状態を（ｃ ）に示す。

【００１５】 図３に示す方法では、ガス漏洩が予想される箇所１に、ガス検出装置４の容積 とほぼ等しい容積をもつチャンバを形成してある。また、空気取入口５からは、 キャリアガスとしての空気が送られるが、このときキャリアガスの送給を一時的 に停止し、その後送給を再開する。この送給と停止は、周期Ｔ（sec ）で繰り返 し実行される。

【００１６】 もし、１においてガス漏洩が発生すると、ここに形成されたチャンバ内にガス が放出されるが、キャリアガスの流量は、検知遅れを小さくするために十分に大 流量に設定するため、キャリアガス送給中は、希釈によって希薄になったガスが 導管中を移送される。しかし、キャリアガスの送給が停止されると、チャンバ内 のガス濃度は上昇する。キャリアガス停止中に漏洩ガス気団の濃度が、検知装置 で検知できる程度まで達したならば、次のキャリアガス送給によってガス気団が 検知装置に導入され、ガス漏洩が検出される。

【００１７】 １，３，４で構成される流通路の形状に配慮し、乱流によるガス気団の希釈、 拡散を防止すれば、チャンバ内の漏洩ガス濃度とほぼ同等の濃度を有するガス気 団をガス検知装置４まで移送することが可能である。この方法によれば、４をガ ス気団が通過する瞬間（図３の（ｃ））においては、ガス濃度分布が４の中に集 中し、その他の流通路では、極めて希薄なガスが有るのみである。このことは、 最小の漏洩ガス量で検出が可能となることを示し、漏洩開始から最小量の漏洩ガ スが得られるだけの時間、つまり、最小の検知遅れで検出装置内に、検出可能な 濃度のガス気団を形成できることを示唆している。

【００１８】 次に、図３及び図４に示す方法における検知遅れを試算する。図４に示すよう に、キャリアガス（空気）は周期Ｔ（sec ）で送給と停止を繰り返す。このとき の停止時間をＴ_S （sec ）とすれば、Ｔ_S の値は、この間に１の中に形成される 漏洩ガス気団の濃度が検知可能な濃度となるのに十分な時間であればよい。

【００１９】 検知し得る最小の漏洩量Ｑ_G （ｍ³ ／sec ）とキャリアガス送給直前の１内の ガス濃度Ｃ（vol ／vol ）及び、漏洩ガス導入管の内容積Ｖ_T （ｍ³ ）の値が（ ２）式に示す従来方法での値と同値であるとし、送給中のキャリアガス流量をＱ _A ′、１にあるチャンバの内容積をＶ_C （ｍ³ ）、導管内の移送時間による検知 遅れをＴ_D ′（sec ）とすれば、

【数３】 となる。

【００２０】 図４において、キャリアガス送給周期Ｔは、一例として Ｔ＝Ｔ_S ＋Ｔ_D ′＋ΔＴ ………………… （４） となるように設定する。この検知方式においては、漏洩が発生するタイミングに よって、検知遅れが異なる。

【００２１】 検知遅れが最小となるのは、キャリアガス停止の直前（時刻ｔ₂ ）にガス漏洩 が発生した場合であり、このときの検知遅れをＴ_MIN （sec ）とすると、 Ｔ_MIN ＝Ｔ_S ＋Ｔ_D ′ …………………… （５） となる。

【００２２】 逆に、検知遅れが最大となるタイミングは、停止直後（時刻ｔ₁ ）に漏洩が発 生した場合であり、このときには、滞留したガス気団の濃度が検出可能な濃度よ りも少し低くなるので、漏洩検出は次の停止中に形成されたガス気団によって為 されることになる。このときの検知遅れをＴ_MAX （sec ）とすると、 Ｔ_MAX ≒２Ｔ＝２（Ｔ_S ＋Ｔ_D ′＋ΔＴ） となるが、ΔＴはＴ_S ，Ｔ_D ′にくらべ十分に小さいので、 Ｔ_MAX ＝２（Ｔ_S ＋Ｔ_D ′） …………… （６） となる。Ｔ_D ′は、導入管の内容積Ｖ_T （ｍ³ ）と、送給中のキャリアガス流量 Ｑ_A ′によって、

【数４】 と表わされる。（３）式と（７）式によって、（６）式のＴ_MAX は、

【数５】 となる。

【００２３】 ここで、ガス漏洩箇所１のチャンバ内容積Ｖ_C を、導入管の内容積Ｖ_T の１／ １００とし、また、従来方法において検知限界ガス濃度となるときの空気流量Ｑ _A に対し、キャリアガス供給流量Ｑ_A ′を１０倍とすると、Ｖ_C ／Ｖ_T ＝０．０ １，Ｑ_A ′＝１０Ｑ_A となる。 注）導入管内容積Ｖ_T 及び、検出装置の内容積は、従来方法と本願考案の装置 を用いる方法において同一値とし、検出装置の内容積は、図３の１におけるチャ ンバ内容積Ｖ_C と等しいものとする。

【００２４】 （２）式よりＣ／Ｑ_G ＝Ｔ_D ／Ｖ_T であるから（８）式は、

【数６】 となる。（９）式は、導入管内容積の１／１００のチャンバ容積において、従来 方法での空気流量（検知可能となる最大流量）に対し、キャリアガス送給流量を １０倍にすることによって、従来方法の検知遅れに対し、１／４〜１／５の検知 遅れを実現できることを示している。

【００２５】 実際の導入管では、送給中にガス気団の先端及び後端部周辺で拡散が生じ、ガ ス濃度が低下するが、滞留させるためのキャリアガス停止時間Ｔ_S を仮に５倍と すれば、漏洩ガス濃度も５倍となり、より確実にガス検出できる。

【００２６】 このときの停止時間Ｔ_S ′＝５Ｔ_S （Ｔの値は変えない）とし、検知遅れをＴ _MAX ′とすると、 Ｔ_MAX ′＝２（０．０５Ｔ_D ＋０．１Ｔ_D ）＝０．３Ｔ_D となり、このときでも、従来方法の検知遅れに対し、１／３の検知遅れである。 尚、Ｔ_MAX は本願考案の装置を用いる方法におけるガス漏洩タイミングに起因す る最大検知遅れであり、最小検知遅れは、Ｔ_MAX の約１／２となる。

【００２７】 停止させる時間に関して、従来技術において、漏洩ガスが雰囲気ガスに希釈さ れながら、漏洩ガス採取部内において、具備したガス検出装置の検出可能な最低 濃度に達するまでに要する時間と、本考案において漏洩ガスが、上記同内容積の 漏洩ガス採取部内において、キャリアガス移送再開で瞬時に混り合った時の被検 出成分ガスの濃度が上記最低濃度に達するまでに、停止中に漏洩ガスの気団が形 成するに要する時間とは、希釈されながら上記最低濃度に達する前に導管内に吸 引される被検出成分ガスの分があるだけ従来技術の方が遅れる。

【００２８】 キャリアガス移送により、漏洩ガス採取部およびガス検出装置の両方またはい ずれか一方を、さらに漏洩ガス採取部とガス検出装置との間にガス移送路が設け られている場合には、場合によりこのガス移送路を、前記キャリアガスで置換す ることが好ましい。少なくとも漏洩ガスの気団の直前および直後のいずれか一方 または両方を前記キャリアガスで置換することにより、本考案の目的は達成され る。

【００２９】 本考案の装置を用いる方法は、以上の如きサイクルからなるが、漏洩ガス採取 部をガス漏洩が予想される箇所に固定しておき、このサイクルを所定の時間間隔 をおいて繰り返し実施することにより、ガス漏洩の発生を連続的に監視し、早期 に検出することができる。

【００３０】 従来技術および本考案共に、漏洩ガス採取部の内容積は小さい方が好ましい。 図５において、検出遅れとガス検出装置の検出部を通過した被検出成分ガスの 濃度との関係を説明する。

【００３１】 従来技術において、吸引流量を減らし、雰囲気ガスによる、漏洩ガスの希釈度 を低くおさえた場合、Ａのように被検出成分ガスの濃度を十分高くすることがで きるが、検知遅れは大きい。吸引流量を増した場合、Ｂのように検知遅れは小さ くなるが、雰囲気ガスによる漏洩ガスの希釈度を高め、従って被検出成分ガスの 濃度は低くなる。

【００３２】 本考案においては、キャリアガスの移送流量を多くしても、Ｃのように被検出 成分ガスの濃度は高く、検知遅れも小さい。

【００３３】 また、キャリアガスの移送の１サイクル、つまりキャリアガス移送−停止−再 移送において、漏洩ガスの気団の通過に応じて、ガス検出装置の検出部内の被検 出成分ガスの濃度にパルス状の変化が生ずる。そこでキャリアガスを一定流量で 移送し、この被検出成分ガスの濃度のパルス状の変化のピーク高さまたは時間変 化率を求めることにより、漏洩ガスの定量が可能となる。

【００３４】 本考案においてキャリアガスは、被検出成分ガスを含んでいないことが好まし いが、例えばＣＯ₂ ガスの漏洩の検出にキャリアガスとして大気を用いる場合の ように、キャリアガス中に被検出成分ガスが含まれていてもよい。キャリアガス 中に被検出成分ガスが含まれている場合、前記ガス検出装置の検出部内を通過す る漏洩ガスの気団の被検出成分ガスの濃度はキャリアガス中に被検出成分ガスを 含んでいない場合より高くなる。すなわちキャリアガス中に被検出成分ガスを含 んでいる場合の検出部内の被検出成分ガスの濃度のパルス状の変化のベースライ ンは、被検出成分ガスを含んでいない場合より高くなる。

【００３５】 雰囲気ガスを吸引する従来技術においては、基準濃度からの被検出成分ガスの 濃度変化を検出しており、雰囲気ガスに含まれる被検出成分ガスの濃度の変化が ある場合には、定量は不可能である。しかし本考案においては、ベースラインに 対する１サイクルの漏洩ガスの気団の被検出成分ガスの濃度変化を検出しており 、このような短時間の被検出成分ガスの濃度のパルス状の変化のピーク高さまた は時間変化率を求めることにより、キャリアガス中の被検出成分ガスの濃度に影 響されず、漏洩分だけの検出が可能である。さらにゼロ点調整機能および作業が いらず、また原理的にもゼロドリフトがないので、長期的使用が可能である。

【００３６】

【実施例】 本考案の実施例を図６〜図８に基づいて説明する。図６および図７は漏洩ガス 採取部の例であり、図６はＬＰＧが流れる流路８に設けられたフランジ９に取り 付けた漏洩ガス採取部２を表わし、図７はＬＰＧが入ったタンクの出入口弁１０ のシール箇所に取り付けた漏洩ガス採取部２を表わす。

【００３７】 図８は、本考案のガス漏洩検出装置を表わす。まずコントローラ１５からの指 令により開閉電磁弁１４が開となり、圧力レギュレータ１２とニードルバルブ１ ３により一定流量に調整されたキャリアガスが漏洩ガス採取部２を介し、赤外線 式ガス検出装置に送給され始める。この際、キャリアガスの送給はポンプまたは コンプレッサ１１により行なわれ、キャリアガス中の被検出成分ガスを平均化す るため平滑チャンバを設けてもよい。

【００３８】 次にコントローラ１５からの指令により開閉電磁弁１４が閉となり、キャリア ガスの流れが停止する。次いでコントローラ１５からの指令により開閉電磁弁１ ４が開となりキャリアガスの送給が開始される。

【００３９】 ガス漏洩がある場合、キャリアガスの流れの停止中に漏洩ガス採取部内に漏洩 ガスの気団が滞留し、キャリアガスの送給開始により赤外線式ガス検出装置の検 出セル１７に導かれる。ここで検出セル内の被検出成分ガス濃度にパルス状の変 化が生ずる。

【００４０】 この短時間かつ急激なパルス状の変化のピーク高さは、赤外線検出器１９によ り電気的に変換されたパルス状の出力信号をバンドパスフィルタ回路２０および ピークホールド回路２１により電気的に処理することにより、濃度変化に対応し て得られる。さらにパルス状の変化の時間変化率は、赤外線検出器１９により電 気的に変換されたパルス状の出力信号を微分回路とピークホールド回路２１によ り電気的に処理することにより、濃度変化に対応して得られる。また、微分型赤 外線検出器とピークホールド回路との組み合せにおいて、前記と同じ働きを持た せることができる。

【００４１】 上記では、キャリアガスをガス源（図示せず）から送給して移送する場合につ いて説明したが、キャリアガスの移送は装置の後方部において吸引することによ り行なわれてもよいことはもちろんである。このように吸引によりキャリアガス を移送する場合であって、周囲雰囲気ガスをキャリアガスとして利用する場合に は、漏洩ガス採取部を密閉もしくはそれに近い状態にしなくてもよい。

【００４２】 図示説明は省略したが、指示計または警報を発する装置を設けてもよい。また 、意図的につくり出した検出セル内の被検出成分ガスの濃度のパルス状の変化の ピーク高さまたは時間変化率により出力を得るため、従来技術の赤外線式ガス検 出装置ではよく用いられている、出力を取り出す手段としての変調用のチョッパ ーやゼロ補正のための比較用セルが実施例では不要となり、大変簡単な構造の赤 外線式ガス検出装置により確実なガス漏洩の検出が実施できる。

【００４３】 また、他のガス検出装置においても、検出部における被検出成分ガスのパルス 状の変化のピーク高さまたは時間変化率に対応して得られる出力信号を前記と同 様に電気的に処理することにより、同様の効果が得られる。他の光学的検出装置 、例えば紫外線式ガス検出装置あるいは干渉縞の移動量を電気的に取り出す機能 付の光干渉計式ガス検出装置等も有効である。紫外線式ガス検出装置では、赤外 線式ガス検出装置と同様に変調用の装置およびゼロ補正のための比較用セルが不 要となり、構造は簡単になる。光干渉計式ガス検出装置においても、ゼロドリフ トの影響を解消できる。

【００４４】 また、熱線式ガス検出装置、例えば接触燃焼式ガス検出装置、半導体式ガス検 出装置あるいは熱伝導度式ガス検出装置も有効である。これらの場合、さらにゼ ロ補正のための補償素子が不要となる。 さらに、電気化学式ガス検出装置、例えば定電位電解式ガス検出装置あるいは ガルバニ電池式ガス検出装置等も有効である。

【００４５】

【考案の効果】

本考案は、以上説明したように構成されており、以下に記載されるような効果 を奏する。 漏洩ガス採取部内に漏洩ガスを滞留させた後、キャリアガスを移送することに より、漏洩ガスの希釈を最小限度にし、迅速に漏洩ガスの気団をガス検出装置に 導くことができる。すなわち、微量なガス漏洩の早期検出が可能となり、そのた めの高価で複雑な、高性能の装置を必要としない。 また、ガス検出装置において、ゼロドリフトがないので、長期的に安定な検出 が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のガス漏洩検出装置の略図である。

【図２】従来のガス漏洩検出方法を説明する略図であ
る。

【図３】本願考案の装置を用いるガス漏洩検出方法を説
明する略図である。

【図４】本願考案の装置を用いるガス漏洩検出方法にお
けるキャリアガスの送給−停止のタイミングと検知遅れ
との関係を示す図である。

【図５】検知遅れと検出部内の被検出成分ガスの濃度と
の関係を示す図である。

【図６】本考案の装置の漏洩ガス採取部の実施態様を示
す図である。

【図７】本考案の装置の漏洩ガス採取部の実施態様を示
す図である。

【図８】本考案の装置を示す図である。

【符号の説明】

１…ガス漏洩検出箇所 ２…漏洩ガス採取部 ３…漏洩ガス導入管 ４…ガス検出装置 ５…空気取入口 ６…ガス検出装置入口 ７…排気口 ８…流路 ９…フランジ １０…出入口弁 １１…ポンプ又はコンプレッサー １２…圧力レギュレーター １３…ニードルバルブ １４…開閉電磁弁 １５…コントローラ １６…光源 １７…検出セル １８…光学的フィルタ １９…赤外線検出器 ２０…バンドパスフィルタ回路 ２１…ピークホールド回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス漏洩が予想される箇所に漏洩ガス採
   取部を設け、この漏洩ガス採取部とガス検出手段とを連
   通させ、漏洩ガスをガス検出手段に導入し、ガス漏洩を
   検出するガス漏洩検出装置であって、キャリアガスを移
   送する装置およびキャリアガスの漏洩ガス採取部への移
   送と停止を制御する制御装置を含んでなることを特徴と
   する、ガス漏洩検出装置。