特許 6867887 ガス漏洩検知システム及びガス漏洩検知方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6867887

(24)【登録日】2021年4月13日

(45)【発行日】2021年5月12日

(54)【発明の名称】ガス漏洩検知システム及びガス漏洩検知方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 3/00 20060101AFI20210426BHJP

   B63J 2/02 20060101ALI20210426BHJP

【ＦＩ】

   G01M3/00 D

   B63J2/02

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-111752(P2017-111752)

(22)【出願日】2017年6月6日

(65)【公開番号】特開2018-205170(P2018-205170A)

(43)【公開日】2018年12月27日

【審査請求日】2020年5月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】梅村 友章

(72)【発明者】

【氏名】川口 潤

(72)【発明者】

【氏名】海野 峻太郎

【審査官】 岡村 典子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１６６６９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０６３３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−１４９０４４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００６−０４７０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６０２５７８８（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ ３／００−３／４０

Ｂ６３Ｊ ２／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

船体又は陸上設備が備え、給気口及び排気口を備えて換気可能に構成された密閉室と、
液化ガス又はそれが気化した蒸発ガスが流れ、前記密閉室内に点在する複数の漏洩想定箇所を有する配管と、
前記排気口に設置された第１ガス検知器と、
前記第１ガス検知器よりもガス検知感度が低い少なくとも２つの第２ガス検知器であって、前記複数の漏洩想定箇所の少なくとも２つの近傍にそれぞれ設置された少なくとも２つの第２ガス検知器と、を備える、ガス漏洩検知システム。

【請求項2】

前記複数の漏洩想定箇所のそれぞれは、前記配管に設けられた、弁、継手、又は機器のシール部である、請求項１に記載のガス漏洩検知システム。

【請求項3】

船体又は陸上設備が備える密閉室に点在する複数の漏洩想定箇所のうちの１つの漏洩想定箇所からガスが漏洩した場合に、
前記密閉室の排気口に設置された第１ガス検知器によりガスを検知するとともに、
前記密閉室内に設置された、前記第１ガス検知器よりもガス検知感度が低い複数の第２ガス検知器のうち、ガスが漏洩した前記漏洩想定箇所の近傍に設置された１つの第２ガス検知器によりガスを検知する、ガス漏洩検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、密閉室における液化ガス又はそれが気化した蒸発ガスの漏洩を検知するガス漏洩検知システム及びガス漏洩検知方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、液化天然ガス（ＬＮＧ）や液体水素などの液化ガスをタンクやガス燃焼機関等に供給するシステムが知られている。

【0003】

例えば特許文献１には、カーゴタンクから主機関へと燃料ガスとして蒸発ガスを供給するシステムを備える液化ガス運搬船が開示されている。この液化ガス運搬船のガス供給システムは、第１燃料ガス供給ラインと第２燃料ガス供給ラインを備える。第１燃料ガス供給ラインには、カーゴタンク内で発生する蒸発ガスを圧縮する高圧ガス圧縮機が設けられており、第２燃料ガス供給ラインには、カーゴタンクからくみ上げた液化ガスを加圧する高圧ポンプ、及び加圧された液化ガスを気化するヒーターが設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７−２５７３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ガス供給システムにおける上述したような機器は、通常、換気可能に構成された密閉室に配備されている。これら機器に接続された配管からの漏洩に対応するために、密閉室には、ガスの漏洩を検知するためのガス検知器が設置される。ガス検知器がガスの漏洩を検知した場合には、速やかに漏洩箇所に対して処置することが求められる。ところが、密閉室内に漏洩が想定される箇所が複数ある場合、漏洩箇所を特定するのに時間がかかる。

【0006】

そこで、本発明は、漏洩箇所の特定を速やかに行うことができるガス漏洩検知システム及びガス漏洩検知方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、本発明に係るガス漏洩検知システムは、給気口及び排気口を備えて換気可能に構成された密閉室と、液化ガス又はそれが気化した蒸発ガスが流れ、前記密閉室内に点在する複数の漏洩想定箇所を有する配管と、前記排気口に設置された第１ガス検知器と、前記第１ガス検知器よりもガス検知感度が低い少なくとも２つの第２ガス検知器であって、前記複数の漏洩想定箇所の少なくとも２つの近傍にそれぞれ設置された少なくとも２つの第２ガス検知器と、を備える。

【0008】

上記のガス漏洩検知システムにおいて、例えば、前記複数の漏洩想定箇所のそれぞれは、前記配管に設けられた、弁、継手、又は機器のシール部である。

【0009】

上記の構成によれば、密閉室内において配管から液化ガス又は蒸発ガスが漏洩した場合に、排気口に設置した第１ガス検知器により、漏洩した液化ガスが気化したガス又は漏洩した蒸発ガスを確実に検知することができる。また、各第２ガス検知器は、第１ガス検知器よりもガス検知感度が低いため、密閉室内のある漏洩想定箇所から液化ガス又は蒸発ガスが漏洩した場合に、ガスが漏洩した箇所の近傍に設置された第２ガス検知器がガスを検知し、それ以外は漏洩したガスを検知しないように配置できる。このため、複数の漏洩想定箇所のうちのいずれからガス漏洩があったかを速やかに特定することができる。

【0010】

また、本発明に係るガス漏洩検知方法は、密閉室に点在する複数の漏洩想定箇所のうちの１つの漏洩想定箇所からガスが漏洩した場合に、前記密閉室の排気口に設置された第１ガス検知器によりガスを検知するとともに、前記密閉室内に設置された、前記第１ガス検知器よりもガス検知感度が低い複数の第２ガス検知器のうち、ガスが漏洩した前記漏洩想定箇所の近傍に設置された１つの第２ガス検知器によりガスを検知する。

【0011】

上記の方法によれば、密閉室内において配管から液化ガス又は蒸発ガスが漏洩した場合に、排気口に設置した第１ガス検知器により、漏洩した液化ガスが気化したガス又は漏洩した蒸発ガスを確実に検知することができる。また、各第２ガス検知器は、第１ガス検知器よりもガス検知感度が低いため、密閉室内のある漏洩想定箇所から液化ガス又は蒸発ガスが漏洩した場合に、ガスが漏洩した箇所の近傍に設置された第２ガス検知器がガスを検知し、それ以外は漏洩したガスを検知しないように配置できる。このため、複数の漏洩想定箇所のうちのいずれからガス漏洩があったかを速やかに特定することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、漏洩箇所の特定を速やかに行うことができるガス漏洩検知システム及びガス漏洩検知方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係るガス漏洩検知システムを備える液化ガス運搬船の概略構成図である。

【図2】図１に示す機械室を模式的に示した平面図である。

【図3】変形例に係る機械室を模式的に示した平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（実施形態）
以下、本発明の一実施形態に係るガス漏洩検知システムを図面に基づいて説明する。

【0015】

図１は、一実施形態に係るガス漏洩検知システム１０を備える液化ガス運搬船１の概略構成図である。液化ガス運搬船１の船体２には、液化ガスを貯留するタンク３が設けられている。タンク３に貯留される液化ガスは、例えば液化天然ガス、液体水素などである。

【0016】

船体２には、液化ガス又はそれが気化した蒸発ガスが流れる配管によりそれぞれ構成された第１排出ライン４及び第２排出ライン５が設けられている。第１排出ライン４及び第２排出ライン５は、それぞれタンク３から延びており、様々な機器が配備された機械室２０の内部を通過するように船体２に配設されている。本実施形態におけるガス漏洩検知システム１０は、機械室２０での液化ガス又は蒸発ガスの漏洩を検知する。

【0017】

機械室２０内では、第１排出ライン４及び第２排出ライン５に様々な機器が設けられている。本実施形態では、第１排出ライン４に、機械室２０内の圧縮機１１が設けられている。圧縮機１１は、タンク３内で余剰となった蒸発ガスを有効利用するために、第１排出ライン４を通じてタンク３から導かれた蒸発ガスを圧縮する。即ち、タンク３では、外部からの入熱によって液化ガスが気化して蒸発ガス（ボイルオフガス）が発生する。圧縮機１１にて圧縮された蒸発ガスは、第１排出ライン４における圧縮機１１より下流側部分に接続された図略の舶用主機、舶用補機又は再液化装置等に送られて、使用される。

【0018】

また、本実施形態では、第２排出ライン５に、タンク３に近い側から順に、機械室２０内の蒸発器１２とヒーター１３が設けられている。第２排出ライン５は、その一端がタンク３内の底部に配設されたポンプ６に接続されており、当該ポンプ６から吐出された液化ガスは、蒸発器１２に送られる。蒸発器１２にて液化ガスが気化した蒸発ガスは、ヒーター１３に送られて加熱された後、第２排出ライン５におけるヒーター１３より下流側部分に接続された図略の舶用主機又は舶用補機等に送られて、使用される。

【0019】

図２は、機械室２０を模式的に示した平面図である。機械室２０は、密閉された空間を形成する密閉室である。機械室２０は換気可能に構成されており、機械室２０の適所には、給気口２１及び排気口２２が設けられている。即ち、図略の換気装置によって、機械室２０内の空気が排気口２２から強制的に排気され、給気口２１から機械室２０内に空気が送られる。

【0020】

第１排出ライン４及び第２排出ライン５は、機械室２０内に点在する複数の漏洩想定箇所３０を有する。ここで、漏洩想定箇所とは、配管を流れる液化ガス又は蒸発ガスが漏洩する可能性が比較的高い箇所のことである。本実施形態では、複数の漏洩想定箇所３０のそれぞれは、第１排出ライン４及び第２排出ライン５を構成する配管に設けられた、弁、継手、又は機器のシール部である。シール部は、例えば圧縮機やポンプ等の回転機械や往復動機械等における摺動面間で液化ガス又は蒸発ガスの漏洩をシールする部品である。

【0021】

具体的には、第１排出ライン４には、漏洩想定箇所３０として、圧縮機１１より上流側の管部４ａに位置するフランジ継手３０ａ及び遮断弁３０ｂと、圧縮機１１のシール部３０ｃと、圧縮機１１より下流側の管部４ｂに位置するフランジ継手３０ｄとが設けられている。また、第２排出ライン５には、漏洩想定箇所３０として、蒸発器１２より上流側の管部５ａに位置するフランジ継手３０ｅ及び遮断弁３０ｆと、蒸発器１２とヒーター１３との間の管部５ｂに位置するフランジ継手３０ｇ、フランジ継手３０ｈ及び遮断弁３０ｉと、ヒーター１３より下流側の管部５ｃにフランジ継手３０ｊとが設けられている。なお、以下の説明では、「フランジ継手」、「遮断弁」及び「シール部」はいずれも「漏洩想定箇所」と称し、漏洩想定箇所３０ａ〜３０ｊのうち、任意の漏洩想定箇所を示す場合には「漏洩想定箇所３０」と称する。

【0022】

本実施形態では、これら漏洩想定箇所３０ａ〜３０ｊが、機械室２０内におけるいくつかの箇所に集積されて配置されている。図２に示した例では、漏洩想定箇所３０の配置の一例として、漏洩想定箇所３０ａ〜３０ｄが圧縮機１１の近傍に集積して配置されており、漏洩想定箇所３０ｅ〜３０ｇが蒸発器１２の近傍に集積して配置されており、漏洩想定箇所３０ｈ〜３０ｊがヒーター１３の近傍に集積して配置されている。

【0023】

ガス漏洩検知システム１０は、漏洩想定箇所３０ａ〜３０ｊからの液化ガス又は蒸発ガスの漏洩を検知するために、第１ガス検知器４１と、複数（本例では３つ）の第２ガス検知器４２ａ〜４２ｃとを備える。

【0024】

第１ガス検知器４１は、排気口２２に設置されている。機械室２０内において液化ガス又は蒸発ガスが漏洩した場合、漏洩した液化ガスが気化したガス又は漏洩した蒸発ガス（以下、単に「漏洩したガス」ともいう。）は、必ず排気口２２を通過する。このため、第１ガス検知器４１の検知感度を、機械室２０内のいずれの漏洩想定箇所３０から漏洩した場合でもガスを検知するように高感度に（即ち、検知濃度を低く）設定しておくことにより、漏洩したガスを確実に検知することができる。

【0025】

第１ガス検知器４１の検知濃度は、例えば数値流体力学（ＣＦＤ：computational fluid dynamics）解析を実施することにより決定する。具体的には、まず漏洩想定箇所３０ａ〜３０ｊのそれぞれにおいて、想定される漏洩孔径と運用圧若しくは設計圧等から、漏洩する流体の最低漏洩速度を推算する。そして、推算された最低漏洩速度から、単位時間当たりの最小漏洩量Ｑ１を算出する。次に、算出した最小漏洩量Ｑ１と換気量Ｑ２（例えば排気口２２からの排出される単位時間当たりの空気量）を境界条件としてＣＦＤ解析を実施し、第１ガス検知器４１が設置された位置における漏洩したガスの濃度を予測する。こうして、予測したガス濃度に安全率を設定して、機械室２０内のいずれの漏洩想定箇所３０から漏洩した場合でも第１ガス検知器４１によりガスの漏洩を検知できるように検知濃度を決定する。

【0026】

第２ガス検知器４２ａ〜４２ｃは、複数の漏洩想定箇所３０の近傍にそれぞれ設置されている。具体的には、第２ガス検知器４２ａは、互いに近接している漏洩想定箇所３０ａ〜３０ｄの近傍に設置されている。第２ガス検知器４２ｂは、互いに近接している漏洩想定箇所３０ｅ〜３０ｇの近傍に設置されている。第２ガス検知器４２ｃは、互いに近接している漏洩想定箇所３０ｈ〜３０ｊの近傍に設置されている。

【0027】

ここで、「漏洩想定箇所３０の近傍」とは、漏洩想定箇所３０から漏洩したガスの漏洩を検知できる範囲であることを意味する。即ち、第２ガス検知器４２ａは、漏洩想定箇所３０ａ〜３０ｄのいずれから蒸発ガスが漏洩した場合でもその漏洩を検知できる位置に設置されている。第２ガス検知器４２ｂは、漏洩想定箇所３０ｅ〜３０ｇのいずれから液化ガス又は蒸発ガスが漏洩した場合でもその漏洩を検知できる位置に設置されている。第２ガス検知器４２ｃは、漏洩想定箇所３０ｈ〜３０ｊのいずれから蒸発ガスが漏洩した場合でもその漏洩を検知できる位置に設置されている。

【0028】

本実施形態では、第２ガス検知器４２ａ〜４２ｃとして、第１ガス検知器４１よりもガス検知感度が低いものが用いられている。そして、ある漏洩想定箇所３０から液化ガス又は蒸発ガスが漏洩した場合に、第２ガス検知器４２ａ〜４２ｃのうちの１つがガス漏洩を検知し、それ以外はガス漏洩を検知しないように、第２ガス検知器４２ａ〜４２ｃは配置されている。

【0029】

具体的には、第２ガス検知器４２ａは、漏洩想定箇所３０ｄ〜３０ｊのいずれからの液化ガス又は蒸発ガスの漏洩も検知せず、第２ガス検知器４２ｂは、漏洩想定箇所３０ａ〜３０ｄ，３０ｈ〜３０ｊのいずれからの液化ガス又は蒸発ガスの漏洩も検知せず、第２ガス検知器４２ｃは、漏洩想定箇所３０ａ〜３０ｇのいずれからの液化ガス又は蒸発ガスの漏洩も検知しない。但し、漏洩想定箇所３０からの液化ガス又は蒸発ガスの漏洩量が想定を超えたものである場合には、この限りでない。このように、第１ガス検知器４１よりもガス検知感度が低い（検知濃度が高い）第２ガス検知器４２ａ〜４２ｃをそれぞれ適宜配置させることにより、漏洩想定箇所３０ａ〜３０ｄと、漏洩想定箇所３０ｅ〜３０ｇと、漏洩想定箇所３０ｇ〜３０ｊのいずれからガス漏洩があったかが特定される。

【0030】

なお、第２ガス検知器４２ａ〜４２ｃのそれぞれは、漏洩想定箇所３０ａ〜３０ｊのうち、近傍の漏洩想定箇所３０からのガス漏洩のみを検知し、近傍に位置しない漏洩想定箇所３０からのガス漏洩は検知しないように、設置位置だけでなく、検知濃度も適宜決定される。本実施形態では、第２ガス検知器４２ａ〜４２ｃの検知濃度は、互いに同じである。但し、第２ガス検知器４２ａ〜４２ｃの検知濃度は、互いに異なってもよい。例えば、第２ガス検知器４２ａ〜４２ｃの検知濃度は、爆発下限界（ＬＥＬ：Lower Explosion Limit）より低い濃度であり、例えば２５％ＬＥＬ、３０％ＬＥＬ、５０％ＬＥＬなどである。第２ガス検知器４２ａ〜４２ｃの検知濃度の決定には、上述したようにいずれの漏洩想定箇所３０からのガス漏洩を検知するかを考慮する他、第２ガス検知器４２ａ〜４２ｃの各設置場所の安全基準や第１ガス検知器４１の検知濃度の決定方法に依存して行われる。

【0031】

次に、本実施形態における機械室２０内でのガス漏洩を検知する流れについて、例を挙げて説明する。

【0032】

例えば漏洩想定箇所３０ａ〜３０ｊのうちの漏洩想定箇所３０ａから蒸発ガスが漏洩した場合、第１ガス検知器４１により漏洩したガスが検知されるとともに、３つの第２ガス検知器４２ａ〜４２ｃのうち、漏洩想定箇所３０ａの近傍にある第２ガス検知器４２ａによりガスが検知される。第１ガス検知器４１及び第２ガス検知器４２ａがガスを検知すると、例えば可視可聴警報により液化ガス運搬船１の船橋やエンジン制御室等にいる船員に、機械室２０内でガスの漏洩があったことが知らされる。船員は、第２ガス検知器４２ａがガス検知したことから、漏洩想定箇所３０ａ〜３０ｄを含む第２ガス検知器４２ａの近傍に漏洩箇所があることを特定でき、速やかに漏洩箇所に対して処置を行う。

【0033】

例えば漏洩想定箇所３０ａ〜３０ｊ以外から液化ガス又は蒸発ガスが漏洩する万一の場合にも、排気口２２に設置した高感度の第１ガス検知器４１によって、漏洩したガスを検知することができる。このような場合、低感度である第２ガス検知器４２ａ〜４２ｃのいずれも漏洩したガスを検知しなかったとしても、機械室２０内で漏洩したガスを確実に検知することができる。

【0034】

以上説明したように、本実施形態に係るガス漏洩検知システム１０では、機械室２０内において液化ガス又は蒸発ガスが漏洩した場合に、排気口２２に設置した第１ガス検知器４１により、漏洩したガスを確実に検知することができる。また、第２ガス検知器４２ａ〜４２ｃは、第１ガス検知器４１よりもガス検知感度が低いため、機械室２０内のある漏洩想定箇所３０から液化ガス又は蒸発ガスが漏洩した場合に、ガスが漏洩した箇所の近傍に設置された第２ガス検知器が漏洩したガスを検知し、それ以外の第２ガス検知器が漏洩したガスを検知しないように配置できる。このため、複数の漏洩想定箇所３０ａ〜３０ｊのうちのいずれからガス漏洩があったかを速やかに特定することができる。

【0035】

（変形例）
図３は、変形例に係る機械室２０を模式的に示した平面図である。図３に示した機械室２０は、上記実施形態とは、漏洩想定箇所３０を検知するために設置する第２ガス検知器の数及び設置方法が異なる。即ち、上記実施形態では、図２に示したように、複数の漏洩想定箇所に対して、それらの近傍に１つの第２ガス検知器を設置したが、変形例では、１つの漏洩想定箇所に対して、その近傍に１つの第２ガス検知器を設置している。具体的には、第２ガス検知器４３ａ〜４３ｊのそれぞれは、漏洩想定箇所３０ａ〜３０ｊのそれぞれの近傍に、対応して設置されている。

【0036】

この場合、第２ガス検知器の設置位置は、その検知対象である漏洩想定箇所以外の漏洩想定箇所からガスが漏洩したときに、当該第２ガス検知器に到達する漏洩ガスの濃度が十分に低くなるように決定されることが好ましい。また、第２ガス検知器の検知濃度は、その検知対象である漏洩想定箇所以外の漏洩想定箇所からガスが漏洩したときに、当該第２ガス検知器に到達する漏洩ガスの濃度より低いことが好ましい。但し、漏洩想定箇所からの液化ガス又は蒸発ガスの漏洩量が想定を超えたものである場合には、この限りでない。

【0037】

このように、漏洩想定箇所３０ａ〜３０ｊのそれぞれに対して、その近傍に１つずつ第２ガス検知器を設置するため、複数の漏洩想定箇所３０ａ〜３０ｊのうちのいずれからガス漏洩があったかの特定がより速やかになる。

【0038】

また、漏洩想定箇所３０ａ〜３０ｊの全てについて、第２ガス検知器４３ａ〜４３ｊを設置しなくてもよい。例えば、漏洩想定箇所３０ａ〜３０ｊのうち、特に漏洩する可能性の高い２つの漏洩想定箇所の近傍にのみ、第２ガス検知器が設置されてもよい。この場合、２つの第２ガス検知器のどちらかが漏洩したガスを検知したときに、特に漏洩する可能性の高い２つの漏洩想定箇所のどちらからガス漏洩があったかを速やかに特定することができる。

【0039】

（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

【0040】

例えば、図１に示された液化ガス運搬船１は、概略的に示されたものであり、タンク３及び機械室２０の形状や船体２に対する大きさなどは、図１に示されたものに限定されない。例えば、船体２に設けられたタンク３の数は、複数であってもよいし、タンク３は、その上部が船体２の上甲板より上方に突き出るように船体２に配置されてもよい。また、例えば、機械室２０は、船体２の上甲板より上部に設けられてもよい。

【0041】

また、上記実施形態及び変形例では、第１排出ライン４及び第２排出ライン５（即ちそれらを構成する２つの配管）が機械室２０の内部を通過するように船体２に配設されていたが、機械室２０において液化ガス又はそれが気化した蒸発ガスが流れる配管は２つでなくてもよく、１つ又は３つ以上であってもよい。例えば、機械室２０を通過する配管は、第１排出ライン４及び第２排出ライン５のいずれか一方を構成する配管であってもよい。

【0042】

また、上記実施形態及び変形例では、複数の漏洩想定箇所が点在する密閉室として液化ガス運搬船が備える機械室２０を例に挙げたが、本発明は、機械室２０以外の換気可能に構成された密閉室にも適用可能であり、また、本発明は、陸上設備が備える密閉室にも適用可能である。

【符号の説明】

【0043】

１ ：液化ガス運搬船
２ ：船体
３ ：タンク
４ ：第１排出ライン
５ ：第２排出ライン
１０ ：ガス漏洩検知システム
２０ ：機械室（密閉室）
２１ ：給気口
２２ ：排気口
３０（３０ａ〜３０ｊ） ：漏洩想定箇所
４１ ：第１ガス検知器
４２ａ〜４２ｃ ：第２ガス検知器
４３ａ〜４２ｊ ：第２ガス検知器

【図1】

【図2】

【図3】