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Title:
FLUID CONVEYING TUBE AND FLUID LEAKAGE DETECTING SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/119297
Kind Code:
A1
Abstract:
A fluid conveying tube and a fluid leakage detecting system which can convey a very low temperature fluid such as LNG and which can quickly and reliably detect leakage of the fluid inside the tube and the position of the leakage. An optical fiber (17) is continuously wound around a flexible tube (1a) along the entire length thereof. Leakage information detected by an optical fiber temperature sensor (21) is transmitted via a terminal (25a) to an externally mounted temperature measuring device. Also, when similar leakage occurs near a connecting section (3), the pressure of LNG in a corrugated tube (11) and pressure occurring when the LNG evaporates raise gas pressure inside a heat insulating layer (13a). When the pressure in the heat insulating layer (13a) increases, gas pressure change information is transmitted to a terminal (25b) via a tube (27). A tube is connected to the terminal (25b) from the outside, and the tube is connected to a pressure meter.

Inventors:
IZUMO MASAKI (JP)
NAKA YASUHIRO (JP)
ISHII KENICHI (JP)
KAGOURA TORU (JP)
Application Number:
PCT/JP2009/054454
Publication Date:
October 01, 2009
Filing Date:
March 09, 2009
Export Citation:
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Assignee:
FURUKAWA ELECTRIC CO LTD (JP)
JAPAN OIL GAS & METALS JOGMEC (JP)
IZUMO MASAKI (JP)
NAKA YASUHIRO (JP)
ISHII KENICHI (JP)
KAGOURA TORU (JP)
International Classes:
F16L11/12; F16L11/11; F16L59/153; G01M3/04; G01M3/38
Foreign References:
JPS58112797U1983-08-02
JP2005207592A2005-08-04
JPH1082621A1998-03-31
JPH06118285A1994-04-28
JPH06148017A1994-05-27
JPH05180375A1993-07-20
JPH0565718A1993-03-19
JPH10206240A1998-08-07
JPS6482621A1989-03-28
Other References:
See also references of EP 2270379A4
Attorney, Agent or Firm:
INOUE, SEIICHI (JP)
Seiichi Inoue (JP)
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Claims:
 管体と、
 前記管体の外周部に設けられた断熱層と、
 前記断熱層に連続的に巻き付けられた光ファイバと、
 前記管体の端部に設けられた連結部と、
 前記連結部の近傍に設けられ、前記管体の流体の漏洩情報を前記連結部外部へ伝達可能な漏洩情報伝達手段と、
 を具備することを特徴とする流体輸送用管。
 前記漏洩情報は、ガス圧力またはガス濃度であり、
 前記漏洩情報伝達手段は、
 前記連結部近傍のガス圧力またはガス濃度を、前記連結部近傍に設けられた端子により、前記連結部外部へ伝達することを特徴とする請求項1記載の流体輸送用管。
 前記漏洩情報伝達手段は、前記断熱層と連通する中空管により、前記連結部近傍のガス圧力またはガス濃度を検出することを特徴とする請求項2記載の流体輸送用管。
 前記管体は、波付き金属管であり、可撓性を有することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の流体輸送用管。
 請求項1から請求項4のいずれかに記載の流体輸送用管を用い、
 前記光ファイバは温度計測器と接続され、光ファイバ温度センサとして機能し、前記光ファイバ温度センサにより計測された温度分布から、前記管体からの流体の漏洩を検出するとともに、
 前記漏洩情報伝達手段による漏洩情報から、前記連結部近傍での前記管体からの流体の漏洩を検出することが可能な流体漏洩検知システム。
 前記漏洩情報伝達手段に接続された光式圧力センサと、
 前記光式圧力センサによる情報を圧力情報に変換する光式圧力センサ変換機と、
 を更に具備し、
 流体輸送用管には、前記光ファイバが複数本設けられ、
 前記複数本の光ファイバの一部は、前記温度計測器と接続され、光ファイバ温度センサとして機能するとともに、前記複数本の光ファイバの他の一部は、前記光式圧力センサ変換機と接続され、前記光式圧力センサの情報伝達媒体として機能することを特徴とする請求項5記載の流体漏洩検知システム。
 前記光ファイバと接続された光スイッチを更に具備し、
 前記光ファイバは、
 前記光スイッチにより前記温度計測器および前記光式圧力センサ変換機のいずれかに接続切り替えが可能であり、前記温度計測器と接続された場合には、光ファイバ温度センサとして機能し、前記光式圧力センサ変換機と接続された場合には、前記光式圧力センサの情報伝達媒体として機能することが可能であることを特徴とする請求項5記載の流体漏洩検知システム。
Description:
流体輸送用管および流体漏洩検 システム

 本発明は、例えば極低温である液化天然 ス等の流体を輸送する際に用いられる流体 送用管および流体輸送用管からの流体の漏 を検知するための流体漏洩検知システムに するものである。

 従来、海底の油田等から算出した石油等 貯蔵する海上の浮体施設(基地)等から、輸 用のタンカへ石油等を積み込み、または、 上のタンク等へ積みおろす際には、タンカ 浮遊式の可撓管を接続し、石油等の輸送が われている。石油等の常温の流体を輸送す ための可撓管としては、通常樹脂製のもの 使用される。このような流体輸送用の樹脂 の可撓管としては、樹脂製の内管の外周部 補強層、断熱層および防水層等を有する可 性流体輸送管がある(特許文献1)。

 一方、地上または近海のガス田等から算 した天然ガス等は、基地で液化され貯蔵さ る。液化天然ガス(以下「LNG」)を輸送用の ンカに積み込む際には、沿岸基地に設けら た多関節型のローディングアーム等が用い れる。LNG受け入れ基地としては、例えばロ ディングアーム方式を採用した特許文献1記 のLNG受け入れ基地およびLNG出荷基地システ がある(特許文献2)。

 また、LNGタンクに接続された機器からのL NGの漏洩を、導液管および集液ますに沿って 設された光ファイバによって監視するLNG漏 監視装置がある(特許文献3)。

特開平5-180375号公報

特開平5-65718号公報

特開平10-206240号公報

 しかし、従来の石油の輸送方法のように 特許文献1のような樹脂製の浮遊式の可撓管 を用いて、流体をタンカで輸送する方式では 、LNG等の極低温流体への対応が困難であると いう問題がある。これは、LNGは約-160℃と極 温であるため、従来の樹脂製の浮遊式の可 管は、このような極低温ではもろくなり、 分な可撓性が得られず、脆化によりLNGを圧 する圧力により可撓管が破壊するためであ 。したがって、極低温でも使用できる耐久 と断熱性を併せ持つ可撓管が要求されるが 従来、LNG等の極低温流体を海上での輸送に 用可能な、浮遊式の可撓管は存在しないと う問題がある。

 また、特許文献2のようなローディングア ーム方式は、地上基地からタンカへの積み込 みは可能であるが、外海のガス田に設置され たLNGを生産貯蔵するような浮体施設から、タ ンカへLNGを積み込む際には、波、風等によっ て相互に大きく揺れる施設とタンカ間の動き にローディングアームが追従することができ ず、また、設備の大型化を招くという問題が ある。

 また、特許文献3のような漏洩監視装置で は、LNGタンクに接続された機器からの漏洩を 、光ファイバ敷設位置の温度変化によりLNGの 漏洩を検知することが可能であるが、LNGの輸 送用管の連結部(接続部)近傍は、断熱が十分 なうことができず、このため通常時から低 であるため、漏洩による温度変化を検出す ことができないという問題がある。

 また、光ファイバ温度センサを使用する 合、ある程度の測定距離(皮下路パルスの入 射位置からの距離)がないと、測定感度が落 るため、流体輸送用管の漏洩を光ファイバ 設置により検知しようとすると、流体輸送 管の端部近傍である連結部の漏洩の検出感 が低くなるという問題がある。

 また、LNG配管内の圧力低下をもって、LNG 漏洩を検知する方法も記載されているが、 の方法では、LNG配管内の圧力が低下するほ の大規模な漏洩は検知できるが、ピンホー からの少量の漏洩については検出ができな という問題がある。

 特に、前述の通り、LNGの海上での輸送用 として可撓管を使用した場合には、連結部 傍は無理な力がかかりやすく、漏洩に関す 重要監視箇所となるが、LNG等輸送用配管の 続部の漏洩を確実に検知する方法はないと う問題がある。また、海上での輸送用管と て使用する場合には、特許文献3に記載のよ うな地上での固定配管の場合と比較して、漏 洩位置の特定が困難であり、離れた場所から 、漏洩の有無と位置を迅速かつ確実に特定す る必要があるが、このような方法はないとい う問題がある。

 本発明は、このような問題に鑑みてなさ たもので、LNG等の極低温流体の輸送を可能 し、また、内部での流体の漏洩および位置 早急に、かつ確実に検知することが可能な 流体輸送用管および流体漏洩検知システム 提供することを目的とする。

 前述した目的を達成するため、第1の発明 は、管体と、前記管体の外周部に設けられた 断熱層と、前記断熱層に連続的に巻き付けら れた光ファイバと、前記管体の端部に設けら れた連結部と、前記連結部の近傍に設けられ 、前記管体の流体の漏洩情報を前記連結部外 部へ伝達可能な漏洩情報伝達手段と、を具備 することを特徴とする流体輸送用管である。

 ここで、漏洩情報とは、輸送管中を流れ 流体の漏洩に関する情報であり、具体的に 、ガス圧力やガス濃度等の測定データであ 。前記漏洩情報伝達手段は、前記連結部近 のガス圧力またはガス濃度を、前記連結部 傍に設けられた端子により、前記連結部外 へ伝達してもよく、この場合、前記漏洩情 伝達手段は、前記断熱層と連通する中空管 より、前記連結部近傍のガス圧力またはガ 濃度を検出することが望ましい。また、前 管体は、波付き金属管であり、可撓性を有 てもよい。

 第1の発明によれば、断熱層により、管体 内の流体と輸送用管外部とを断熱するため、 流体が外温の影響を受けることがない。また 、断熱層に光ファイバが連続的に巻きつけら れるため、管体から流体が漏洩した場合には 、光ファイバ温度センサが断熱層内に浸透す る流体の温度を検知することができ、流体の 漏洩部の存否及び漏洩箇所を検知することが できる。

 また、連結部近傍に設けられた漏洩情報 達手段は、断熱層におけるガス圧力または ス濃度等を検出可能であるため、光ファイ では検出が困難な連結部近傍の漏洩情報を 知することができる。特に、断熱層に中空 が設けられ、中空管が連結部外部に端子を して伝達可能であれば、連結部近傍におけ 流体の漏洩を、断熱層におけるガス圧力の 化または断熱層におけるガス濃度変化から 洩を検知することができ、このため、連結 近傍におけるわずかな漏洩であっても確実 流体の漏洩情報を検知することができる。

 また、管体が波付き金属管である場合に 、流体輸送用管は海上での輸送にも使用す ことができ、この場合には、特に連結部近 の漏洩が問題となるが、離れた位置からも 実に漏洩の存否と位置を検知することがで る。

 第2の発明は、第1の発明にかかる流体輸 用管を用い、前記光ファイバは温度計測器 接続され、光ファイバ温度センサとして機 し、前記光ファイバ温度センサにより計測 れた温度分布から、前記管体からの流体の 洩を検出するとともに、前記漏洩情報伝達 段による漏洩情報から、前記連結部近傍で 前記管体からの流体の漏洩を検出すること 可能な流体漏洩検知システムである。

 前記漏洩情報伝達手段に接続された光式 力センサと、前記光式圧力センサによる情 を圧力情報に変換する光式圧力センサ変換 と、を更に具備し、流体輸送用管には、前 光ファイバが複数本設けられ、前記複数本 光ファイバの一部は、前記温度計測器と接 され、光ファイバ温度センサとして機能す とともに、前記複数本の光ファイバの他の 部は、前記光式圧力センサ変換機と接続さ 、前記光式圧力センサの情報伝達媒体とし 機能すてもよい。

 前記光ファイバと接続された光スイッチ 更に具備し、前記光ファイバは、前記光ス ッチにより前記温度計測器および前記光式 力センサ変換機のいずれかに接続切り替え 可能であり、前記温度計測器と接続された 合には、光ファイバ温度センサとして機能 、前記光式圧力センサ変換機と接続された 合には、前記光式圧力センサの情報伝達媒 として機能することが可能であってもよい

 第2の発明によれば、流体輸送用管の漏洩 を検知するため、光ファイバ温度センサを用 いるとともに、流体輸送用管の連結部近傍の 漏洩を、漏洩情報伝達手段により検知するこ とができる流体漏洩検知システムを得ること ができる。

 ここで、漏洩情報とは、管体からの流体 漏洩に伴う、流体輸送用管内部のガス圧力 ガス濃度等の状況の変化を指し、漏洩情報 達手段とは、漏洩情報を流体輸送用管外部 導出・伝達して、流体輸送用管外部で漏洩 存否等を検出可能にするための手段を指す

 また、漏洩情報としての断熱層内のガス 力変化を、流体輸送用管外部に設けられた 式圧力センサへ導出して、圧力変化から漏 の存否を検出するとともに、光式圧力セン からの情報を光ファイバにより情報伝達を うことで、流体輸送用管全長および連結部 傍の漏洩を光ファイバによって得ることが き、また、光スイッチを使用して、光式圧 センサと光ファイバ温度センサとを切り替 れば、1本の光ファイバでも複数の情報を得 ることができ、更に、複数の光ファイバを用 いれば、光ファイバの断線時においても、流 体輸送用管の漏洩を確実に感知することが可 能な流体漏洩検知システムを得ることができ る。

 本発明によれば、LNG等の極低温流体の輸 を可能とし、また、内部での流体の漏洩お び位置を早急に、かつ確実に検知すること 可能な、流体輸送用管および流体漏洩検知 ステムを提供することができる。

可撓管1aの使用状態を示す図。 可撓管1aの構成を示す斜視図。 可撓管1aの構成を示す部分断面図。 光ファイバ温度センサ21を示す断面図 光ファイバ温度センサ21により温度低 部23を検知した状態を示す模式図。 可撓管1aの連結部3a近傍の断面図。 漏洩検知システム30の構成を示す図。 (a)は可撓管1bの連結部3a近傍の断面図、 (b)は可撓管1bの連結部3b近傍の断面図。 光式圧力センサ41の構成を示す図。 漏洩検知システム40の構成を示す図。 (a)は可撓管1cの連結部3a近傍の断面図 (b)は可撓管1cの連結部3b近傍の断面図。 漏洩検知システム60の構成を示す図。

符号の説明

1a、1b、1c………可撓管
3a、3b………連結部
5………タンク
7………タンカ
9………海面
11………波付き管
13a、13b………断熱層
15……防水層
17、18………光ファイバ
19………金属管
21………光ファイバ温度センサ
23………温度低下部
25a、25b………端子
27、28a、28b………中空管
29………エポキシ樹脂
30、40、60………漏洩検知システム
31………温度計測器
33a、33b………圧力計
41………光式圧力センサ
42a、42b………圧力センサ変換機
43………光ファイバ
45a、45b………壁体
47………空隙
49………ダイアフラム
51………ガス導入部
53………光ファイバ変位センサ
55a、55b………支持体
57………スペーサ
58a、58b、58c………光ファイバ
59………光スイッチ

 以下、本発明の実施の形態にかかる可撓 1について説明する。図1は、可撓管1aの使用 状況を示す図である。タンカ7が運搬したLNG の流体は、タンク5へ可撓管1aにより輸送さ る。可撓管1aは、ドラム等に巻きつけられて 保管され、使用時にはドラム等により海上へ 送り出される。海上では、小型船等で可撓管 1aの端部(連結部3b)がタンカ7へ誘導される。

 タンカ7は連結部3bで可撓管1aと連結され 。すなわち、タンカ7は可撓管1aを介して、 ンク5と接続される。可撓管1aの両端には連 部3a、3bが設けられており、夫々は図示を省 したタンカ7およびタンク5の設けられた連 部と連結される。可撓管1aは海面9に浮遊し おり、波や風等により揺動するが、可撓管1a は可撓性を有するため、海面9の変動等に追 することができる。したがって、連結部3a、 3bは、可撓管1aの揺動等により常に力を受け ため、劣化しやすく、漏洩の危険度が高い 位である。

 次に、可撓管1aについて説明する。図2は 可撓管1aの構成を示す斜視図であり、図3は 可撓管1aの部分断面図である。可撓管1aは、 主に波付き管11、断熱層13a、13b、防水層15、 よび光ファイバ17等から構成される。

 通常、流体の輸送効率を考慮して、海上 の流体輸送に使用されるタンカ7としては、 10万から15万トンクラスのタンカ7が利用され 。また、海上は天候の変動も激しいため、 ンカ等からの流体の輸送作業は、通常24時 以内に終了することが望まれる。したがっ 、輸送効率を考慮すると、流体の速度を5m/se cとすると、可撓管1aの径は400mm~500mm程度のも が数本同時に用いられるものである。但し 可撓管1aの径は、流体の輸送効率を高める めには大きい方が望ましいが、可撓管1aの許 容曲げ半径が大きくなり、可撓管1aの敷設装 が大型化するため、可撓管1aの径は使用条 等に応じて適宜決定される。

 可撓管1aの最内層には管体である波付き 11が設けられる。可撓管1aの使用時には、流 (以下、LNGが流れるものとして説明する)は 付き管11内を流される。波付き管11は、可撓 を有する管体であり、ある程度の強度を有 、低温耐性が優れる。すなわち、内部にLNG の極低温流体が流れても可撓性を維持でき 割れやクラック等の発生しにくい材質が好 しい。

 波付き管11は、例えば金属製の波付き管 あり、望ましくはステンレス製のベロー管 ある。なお、波付き管11に代えて、同様の可 撓性を有し、低温耐性に優れる管体であれば 、他の態様の管体を使用することも可能であ る。

 波付き管11の外周には断熱層13a、13bが設 られる。断熱層13a、13bは、波付き管11内を流 れるLNGと可撓管1aの外部とを断熱するととも 、波付き管11の可撓性に追従して変形可能 ある。すなわち、LNGの熱は、可撓管1aの外面 へはほとんど伝達されない。このため、後述 する最外層である防水層15が、LNGの温度の影 を受けることがない。同様に可撓管1aの外 はLNGへは伝達されず、LNGが可撓管1a内で気化 することが防止される。

 断熱層13a、13bは、断熱性を有し、通気性 優れる材質が望ましい。断熱層13a、13bとし は、例えば不織布が使用でき、ポリエステ 繊維不織布であることが望ましい。また、 熱層13a、13bの厚さは、5mm以上であることが ましい。

 また、断熱層13bとして、繊維系不織布に アロジェルを含有させたものが使用できる エアロジェルとしては、例えばシリカ系エ ロジェルが使用でき、エアロジェルを不織 へ含有(含浸)させる。エアロジェルは極め 高い断熱性を有し、また、高い耐荷重特性 有する。さらに、エアロジェルが含有され 不織布は、きわめて液浸透性が悪い。この め、LNGが断熱層13bに達しても、断熱層13bに しては、LNGはほとんど浸透しない。また、 アロジェルを含有させた不織布はつぶれに いため、後述する防水層15が緩むことがない 。

 ここで、エアロジェルとは、水分をガス 置換してゲル状に生成した物質のことであ 、体積のおよそ9割以上の空気を含んでおり 、極めて軽く、また高い断熱性を有する物質 をいう。エアロジェルは、例えばシリカ、ア ルミナ等を主成分として生成され、触媒や吸 着剤として使用される場合が多い。

 なお、波付き管11と断熱層13aとの間には 要に応じて図示を省略した座床層を設けて よい。座床層は、波付き管11の外周における 凹凸(波付き形状による凹凸)を略平らになら ための層である。座床層としては、例えば 織布等が使用できる。内管の外周面に波付 等による大きな凹凸がない場合や、凹凸を している場合であっても、外周部に設けら る断熱層13a、13b等に悪影響を与えない場合 は、座床層は不要である。

 また、断熱層13aの内周には、必要に応じ 図示を省略した補強層を設けてもよい。補 層は、主に波付き管11が可撓管1aの軸方向へ 変形する(伸びる)ことを抑える。例えば、波 き管11内へLNGを流す際には、波付き管11内部 には1MPa程度の内圧が生じる。波付き管11は、 波付き管11の内周面への圧力には耐えうるが 可撓性を得るために設けられる波付き形状 よって、波付き管11の軸方向へは内圧によ 容易に変形する(伸びる)。このため、波付き 管11の軸方向の変形を抑制するために補強層 設けられる。

 補強層としては、繊維テープや金属テー 等の補強テープが使用できる。繊維テープ しては、たとえば、ポリエステル繊維織物 ープ、アラミド繊維織物テープ、アリレー 繊維織物テープ、超高分子ポリエチレン繊 織物テープ、炭素繊維織物テープなどが使 できる。また、金属テープとしては、例え ステンレステープ等が使用できる。

 更に、補強層の外周部には、必要に応じ 、図示を省略した補強テープの押さえ巻き を設けても良い。押さえ巻き層としては、 えば不織布テープが使用でき、不織布テー を交互巻きされた補強テープの外面や各巻 層の外面に巻きつけても良い。

 断熱層13bの外周には、防水層15が設けら る。防水層15は、外部からの水の浸入を防ぐ とともに、波付き管11の可撓性に追従して変 可能である。すなわち、可撓管1aが海上に かべられて、LNGの輸送を行う際にも、海水 が可撓管1a内へ浸入することはない。なお、 防水層15は、例えば樹脂製であり、ポリエチ ン製が望ましい。前述したように、断熱層1 3a、13bにより、極低温であるLNGの温度の影響 防水層15へはほとんど及ばない。このため 防水層15が低温になることで脆化して、波付 き管11の可撓性に追従できなくなることはな 。

 可撓管1aは更に、光ファイバ17を有する。 光ファイバ17は、断熱層13a、13bの間に設けら 、連続的に防水層9の外周へ螺旋状に巻きつ けられる。光ファイバ17は、防水層13aの外周 に等ピッチで巻きつけられることが望まし 。光ファイバ17の巻き付けピッチは、例え 200mm程度が好ましく、更に好ましくは100mm程 である。なお、光ファイバ17は後述する金 管19に挿入されて、可撓管1aに巻き付けられ 。

 図4は光ファイバ温度センサ21の構成を示 断面図である。光ファイバ温度センサ21は 属管19と光ファイバ17等から構成される。光 ァイバ17は、金属管19内に挿入される。金属 管19は、例えば直径1~2mm程度のステンレス管 使用できる。なお、光ファイバ17は、可撓管 1aが変形した際に、可撓管1aの変形に追従可 なように、余長率(金属管19の長さに対する ファイバ17の長さの増分率)は1%以上であるこ とが望ましい。

 光ファイバ温度センサ21は、ラマン散乱 の強度が温度に依存する性質と、光パルス 光ファイバ17を往復する時間でラマン散乱光 の発生場所が分かるという性質によって、温 度分布が測定される。光ファイバ17に光パル を一定周期で入射させると、後方散乱光と てラマン散乱光が発生する。ラマン散乱光 うち、アンチストークス光とストークス光 強度比は、光ファイバ17の温度に依存する

 すなわち、散乱光の強度(アンチストーク ス光Iaとストークス光Isの強度比)は、温度が 昇すると大きくなり、温度が低下すると小 くなる。従って、入射した光パルスに対す アンチストークス光とストークス光との強 比を時間軸上で観察することにより、測定 置ごとの温度を知ることができる。すなわ 、光ファイバ温度センサ21は可撓管1aの温度 分布を計測することができる。

 図5は、光ファイバ温度センサ21の一部に 度低下部23が生じた際のラマン散乱光(アン ストークス光Iaとストークス光Isの強度比) 測値の変化を示す模式図である。光ファイ 温度センサ21は、断熱層13aの外部にあるため 、通常時には波付き管11内を流れるLNGの温度 影響は少ない。したがって、光ファイバ温 センサ21は、可撓管1aの全長(光ファイバ温 センサ21の全長)にわたり、ほぼ常温の一定 温度分布を示す。この場合には、光パルスL 対して、計測されるアンチストークス光Ia ストークス光Isの強度比は光ファイバ温度セ ンサ21の全長にわたり略一定となる。

 一方、波付き管11が破損して、波付き管11 の一部からLNG等が流出すると、LNGは断熱層13a 内に浸透し、該当する部位の光ファイバ温度 センサ21の温度が急激に低下する。すなわち 光ファイバ温度センサ21の一部に温度低下 23が生じる。

 光ファイバ温度センサ21の一部に急激な 度低下部23が生じた場合には、温度低下部23 おけるラマン散乱光の強度(アンチストーク ス光Iaとストークス光Isの強度比)が低下する したがって、光ファイバ温度センサ21は、 度低下部23のおおよその位置と、その位置で の温度低下を検出することができる。したが って、可撓管1a内部の一部で波付き管11からLN Gが漏洩した場合には、漏洩部近傍の光ファ バ温度センサ21が、直ちに急激な温度低下を 検知し、可撓管1aの内部におけるLNGの漏洩を ることができる。

 次に、可撓管1aの連結部3について説明す 。図6は、連結部3の断面図である。連結部3 、可撓管1aを他の部位、例えばタンク5やタ カ7等に設けられた連結部(接続部)と連結さ る部位である。

 連結部3は可撓管1aの端部に設けられ、可 管1aの端部全周にわたり外周方向に突出し ランジ状の形状を有している。連結部3は一 の端部が波付き管11の端部と接合されてい 。また、連結部3の他方の端部は防水層15の 周面と接合される。連結部3内部には光ファ バ17が挿入された金属管19と中空管27が設け れる。中空管27は、端部が断熱層13a、13bの に挿入されている。

 連結部3には、端子25a、25bが設けられる。 端子25a、25bは連結部3内部と外部とを連通す 。可撓管1aに巻き付けられた光ファイバ17の 部は、端子25aに接続され連結部3の外部と接 続が可能である。また中空管27は、断熱層13a 13bから端子25bまで設けられる。なお、端子2 5a、25bは単なる孔でも良く、または、光コネ タ、チューブ継手などを具備しても良く、 続される部材に応じて変更することができ 。

 波付き管11端部と連結部3との接合は、例 ば溶接でよい。また、連結部3と防水層15外 面との接合は、図示を省略したパッキンお びリング状の押さえ具等により固定される また、連結部3の内部には、エポキシ樹脂29 充填される。すなわち、連結部3は、防水層 15表面と波付き管11端部との間に気密を保っ 状態で接合され、可撓管1a外部から液体や気 体が断熱層13a、13bへ流入することがない。し たがって、断熱層13a、13bは外周を防水層15、 周を波付き管11、端部を連結部3(エポキシ樹 脂29)で覆われている。

 前述の通り、可撓管1aの全長にわたり、 ファイバ17(光ファイバ温度センサ21)が連続 に巻きつけられているため、波付き管11の一 部から内部のLNGが漏洩した場合には、LNGが断 熱層13aに浸透し、即座にLNGの漏洩を検出する ことができる。すなわち、光ファイバ温度セ ンサ21により検出された漏洩情報(温度変化情 報)は、端子25aを介して、外部に設けられた 度計測器へ伝達される。

 一方、連結部3近傍で同様の漏洩が生じた 場合には、光ファイバ温度センサ21では検出 困難である。連結部3近傍は断熱材13a、13bを 設けられず、常に低温であるため、漏洩した 際の温度変化が少ないためである。また、連 結部3の近傍に温度計測器等を設けた場合、 結部3近傍は、光の入射位置と測定位置が近 ぎるため、感度の良い測定が困難である。

 しかし、連結部3近傍でLNGが漏洩すると、 前述の通り、LNGは断熱層13a、13bの部位にのみ しか行き場がないため、断熱層13a、13b内にLNG が浸透する。この際、波付き管11内のLNGの内 や、LNGが気化する際の圧力により、断熱層1 3a、13b内部のガス圧力が増加する。断熱層13a 13b内の圧力が増加すると、中空管27を介し 、端子25bまでガスの圧力変化情報が伝達さ る。端子25bの外部から中空管やチューブ等 接続して、圧力計等に接続すれば、連結部3 の圧力変化情報を知ることができる。すな ち、LNG漏洩に伴うガス圧力変化という漏洩 報が、中空管27により連結部3外部へ伝達さ 、漏洩を検知することができる。なお、連 部内部がエポキシ樹脂で充填された形態で 連結部近傍にLNGが漏洩したときのメカニズ を説明したが、連結部内部はエポキシ樹脂 充填されていなくてもよい。その場合には 中空管は無くてもよく漏洩情報が端子に直 伝達される。または、波付き管端部と連結 との溶接接合部の近傍(連結部内部)に空隙 設けて、その空隙内の漏洩情報が中空管を して端子に伝達される形態でもよい。この 合、溶接接合部の効率よい漏洩検知が可能 なる。

 次に、可撓管1を使用した、漏洩検知シス テム30について説明する。図7は、漏洩検知シ ステム30の構成を示す図である。漏洩検知シ テム30は、主に、可撓管1a、圧力計33a、33b、 温度計測器31等から構成される。可撓管1aの 方の端部には連結部3bが設けられ、連結部3b は端子25cが設けられる。また、可撓管1aの 方の端部には連結部3aが設けられ、端子25a、 25bが設けられる。端子25aの内部には、可撓管 1aの内部に連続的に巻き付けられた光ファイ 温度センサ21が接続されている。

 また、端子25b、25cには、それぞれ連結部3 a、3b内部に設けられ、断熱層13a、13bに端部が 挿入された中空管27がそれぞれ接続されてい 。端子25aは例えば光コネクタであり、内部 接続された光ファイバ17と連結部3外部に設 られた光ファイバ18とが光学的に接続され 。また、端子25b、25cはガスカプラであり、 部に接続された中空管27と連結部3の外部に けられた中空管28a、28bとがそれぞれ連通す 。

 光ファイバ18は、温度計測器31に接続され る。温度計測器31は光ファイバ18を介して光 ァイバ17への光パルスの入射を行うことがで きる。また、温度計測器31は、光ファイバ18 介して光ファイバ17から伝達された反射光強 度情報を温度情報に変換し、可撓管1aの全長 わたり、温度変化部が生じていないかどう を監視可能である。すなわち、光ファイバ1 7は、光ファイバ温度センサ21として機能し、 可撓管1aの全長にわたるLNG漏洩の検出が可能 ある。

 一方、中空管28a、28bはそれぞれ圧力計33a 33bに接続される。圧力計33a、33bは、中空管2 8a、28bから伝達されたガス圧力から、可撓管1 aの特に連結部3近傍に圧力変化が生じていな かどうかを監視可能である。すなわち、連 部3近傍の断熱層13a、13b内のガス圧力変化か ら、連結部3近傍の漏洩を検出可能である。

 以上説明したように、本実施の形態にか る漏洩検知システム30によれば、可撓管1aの 漏洩を検知するため、光ファイバ温度センサ 21を用いるとともに、連結部3近傍の漏洩を、 中空管27および圧力計33a、33bにより検知する とができるため、連結部3近傍の漏洩も検知 可能な流体漏洩検知システムを得ることがで きる。

 特に、断熱層13a、13bは周囲を防水層15で われており、連結部3に設けられた中空管27 、断熱層13a、13bにおけるガス圧力の変化を 子25b、25cに伝達可能である。このため、ピ ホールなどの微量の漏洩であっても、確実 漏洩を検出することができる。また、端子25 a、25b、25cが連結部3外部と接続可能であるた 、内部での漏洩情報を可撓管1a外部に伝達 能であり、連結部3近傍におけるLNGの漏洩を 易に検知することができる。

 なお、圧力計33a、33bに代えて、ガス濃度 を取り付けることもできる。この場合には 断熱層13a、13b内に充満したLNGが中空管27、28 a等を介してガス濃度計に送られ、ガス濃度 化によって、連結部3近傍のLNGの漏洩を知る とができる。

 次に、第2の実施の形態にかかる可撓管1b よびこれを用いた漏洩検知システム40につ て説明する。以下の実施の形態において、 1~図7に示す可撓管1aおよび漏洩検知システム 30と同一の機能を果たす構成要素には、図1~ 7と同一番号を付し、重複した説明を避ける 第2の実施の形態にかかる可撓管1bは可撓管1 aとほぼ同様の構成であるが、次の点で異な 。すなわち、可撓管1bは可撓管1aに対して、 らに光式圧力センサが設けられ、光ファイ 17の一方の先端が光式圧力センサと接続さ ている点で異なる。

 図8は、可撓管1bの断面図で、図8(a)は連結 部3a近傍、図8(b)は連結部3b近傍を示す図であ 。可撓管1bでは、中空管27aが端子25bを介し 連結部3a外部まで延伸され、先端に光式圧力 センサ41aが接続される。光式圧力センサ41aは 、さらに光ファイバ43aが接続される。光ファ イバ17も同様に端子25aを介して外部まで延伸 れる。

 一方、連結部3bにも同様に中空管27bが設 られ、端子25cを介して連結部3b外部まで延伸 され、先端に光式圧力センサ41bが接続される 。光ファイバ17は、端子25dを介して連結部3b 部に導出され、光ファイバ17の先端が光式圧 力センサ41bに接続される。

 図9は、光式圧力センサ41を示す図である 光式圧力センサ41は、主に壁体45a、45b、支 体55a、55b、ダイアフラム49、光ファイバ変位 センサ53等から構成される。

 一対の壁体45a、45bは間に空隙47を設けて いに固定される。壁体45aの一部にはガス導 部51が設けられる。ガス導入部51はガスが外 から導入される部位である。壁体45aの内面 はダイアフラム49が設けられる。ダイアフ ム49はガス導入部51からのガス圧力に応じて 空隙47内で上下方向に移動可能である。壁 45bの内面にはスペーサ57が設けられる。

 空隙47には光ファイバ変位センサ53が設け られる。光ファイバ変位センサ53の上方は、 持体55aを介してダイアフラムと接合される 一方、光ファイバ変位センサ53の下方は、 持体55bを介してスペーサ57と接合される。

 光ファイバ変位センサ53は、シングルモ ドの光ファイバがループ状に形成されたも で、支持体55a、55bの相対変位により、楕円 状に変化する。楕円形に変形した光ファイ 変位センサ53は、この変形によって支持体55a 、55b設置位置と90°ずれた位置での曲げ半径 変化する。光ファイバ変位センサ53に対する 入射光は、光ファイバ変位センサ53の曲げ半 の変化に伴い光の伝達損失が変化する。伝 損失を計測することで、光ファイバ変位セ サ53の変位量を知ることができる。

 図9に示すように、ガス導入部51から矢印A 方向にガスの圧力が加わると、ダイアフラム 49、支持体55aを介して、光ファイバ変位セン 53が矢印B方向に変形し、楕円形状となる(図 中点線)。この状態における伝達損失を計測 、光ファイバ変位センサ53の変位量をガス圧 力へ変換することで、ガス圧力を知ることが できる。

 なお、このような光式圧力センサとして 、例えば特開平10-82621に記載の圧力センサ が使用できる。また、この他、光ファイバ らの入射光を石英小型ロッドレンズにより 束させて、反射ミラーで反射させ、反射光 強度を測定することで、反射ミラーに対す 石英小型ロッドレンズの変位を測定して、 力に変換するセンサも使用することができ 。

 また、シングルモードの通信用光ファイ に光を照射し、ブラッグ格子によって周期 に屈折率を変化させた光ファイバを用い、 ラッグ格子におけるひずみと光の反射波長 比例する現象を利用し、反射光の波長を計 することで力により生じる変位を測定する 光ファイバグレーティングセンサ(FBGセンサ )なども使用できる。すなわち、光を利用し 圧力センサであればいずれの方法のセンサ 利用することができる。

 図10は、可撓管1bを使用した漏洩検知シス テム40を示す図である。漏洩検知システム40 、主に、可撓管1b、圧力センサ変換機42a、42b 、光式圧力センサ41a、41b、光スイッチ59、温 計測器31等から構成される。

 可撓管1bの一方の端部に設けられた連結 3aには、端子25bを介して光式圧力センサ41aが 接続される。光式圧力センサ41aは光ファイバ 43aを介して圧力センサ変換機42aと接続される 。圧力センサ変換機42aは、光ファイバ43aを介 して光式圧力センサ41aに入射光を入射させる ことができる。また、圧力センサ変換機42aは 、光ファイバ43aを介して、光式圧力センサ41a で計測された変位情報を受け取り、連結部3a 傍のガスの圧力に変換することができる。

 すなわち、可撓管1b内部の断熱層13a、13b 圧力は、中空管27aを通じて、光式圧力セン 41aへ伝達される。光式圧力センサ41aで計測 れた光ファイバ変位センサ53による変位量は 、圧力センサ変換機42aで圧力情報に変換され 、連結部3a近傍の断熱層13a、13bのガス圧力と て計測することができる。

 光ファイバ17は、一方の端部が光スイッ 59に接続される。光ファイバ17は、端子25aか 可撓管1b内に導入され、可撓管1b内に連続的 に巻きつけられ、他方の端部が連結部3bに設 られた端子25dから外部へ導出されて光式圧 センサ41bと接続される。光式圧力センサ41b 中空管27bを介して連結部3bと接続される。

 光スイッチ59は、光ファイバ17からの情報 を、光ファイバ58b、58cそれぞれを介して、圧 力センサ変換機42bと温度計測器31のいずれか 切り替えて伝達することができる。したが て、光スイッチ59を切り替えて、光ファイ 17の情報を、圧力センサ変換機42bへ伝達する ように選択すれば、光式圧力センサ41bからの 情報を得ることができる。

 すなわち、可撓管1b内部の連結部3b近傍の 断熱層13a、13bの圧力は、中空管27bを通じて、 光式圧力センサ41bへ伝達され、光式圧力セン サ41bで計測された光ファイバ変位センサ53に る変位量は、光ファイバ17を経由して圧力 ンサ変換機42bで圧力情報に変換される。こ ため、連結部3b近傍の断熱層13a、13bのガス圧 力を計測することができる。

 一方、光スイッチ59を切り替えて、光フ イバ17の情報を、温度計測器31へ伝達するよ に選択すると、光ファイバ17からの情報は ファイバ温度センサ21として利用でき、可撓 管1b全長にわたるLNGの漏洩情報を得ることが きる。

 第2の実施の形態にかかる漏洩検知システ ム40によれば、第1の実施の形態と同様の効果 を得ることができる。また、圧力計として光 式圧力センサ41a、41bを用いるため、圧力情報 を光ファイバで伝達することが可能である。 また、光ファイバ17は一方の端部が光式圧力 ンサ41bと接続され、他方の端部が圧力スイ チ59に接続され、更に、圧力スイッチ59によ って温度計測器31と圧力センサ変換機42bとの 続を切り替えることができるため、光ファ バ17は、光圧力センサ41bの情報伝達媒体と ての機能と、光ファイバ温度センサ21として の機能の両方を有し、任意に切り替えること ができる。このため、連結部3a側から可撓管1 bの反対側の端部である連結部3b近傍の漏洩情 報を得ることができる。

 次に、第3の実施の形態にかかる可撓管1c よびこれを用いた漏洩検知システム60につ て説明する。第3の実施の形態にかかる可撓 1cは可撓管1bとほぼ同様の構成であるが、次 の点で異なる。すなわち、可撓管1cは可撓管1 bに対してさらに光ファイバ17が複数設けられ る点で異なる。

 図11は、可撓管1cの断面図で、図11(a)は連 部3a近傍、図11(b)は連結部3b近傍を示す図で る。可撓管1cでは、中空管27aが端子25bを介 て連結部3a外部まで延伸され、先端に光式圧 力センサ41aが接続される。光式圧力センサ41a は、さらに光ファイバ43aが接続される。

 可撓管1cには、複数の光ファイバ17a、17b 金属管19に挿入されて巻きつけられる。光フ ァイバ17a、17bは、それぞれ連結部3aに設けら た端子25a、25eを介して外部まで延伸される

 一方、連結部3bにも同様に中空管27bが設 られ、端子25cを介して連結部3b外部まで延伸 され、先端に光式圧力センサ41bが接続される 。光式圧力センサ41bには、光ファイバ17aの先 端が接続される。

 図12は、可撓管1cを使用した漏洩検知シス テム60を示す図である。漏洩検知システム60 主に、可撓管1c、圧力センサ変換機42a、42b、 光式圧力センサ41a、41b、光スイッチ59、温度 測器31等から構成される。

 可撓管1cの一方の端部に設けられた連結 3aには、端子25bを介して光式圧力センサ41aが 接続される。光式圧力センサ41aは光ファイバ 58aを介して圧力計変換機42aと接続される。し たがって、可撓管1cの連結部3a近傍の断熱層13 a、13bの圧力は、中空管27aを通じて、光式圧 センサ41aへ伝達される。光式圧力センサ41a 計測された光ファイバ変位センサ53による変 位量は、圧力センサ変換機42aで圧力情報に変 換され、連結部3a近傍の断熱層13a、13bのガス 力を計測することができる。

 光ファイバ17aは、一方の端部を光スイッ 59に接続される。光ファイバ17aは、端子25a ら可撓管1c内に導入され、可撓管1c内に連続 に巻きつけられ、他方の端部が連結部3bに けられた端子25dから外部へ導出されて光式 力センサ41bと接続される。光式圧力センサ41 bは中空管27bを介して連結部3bと接続される。

 光ファイバ17bは、一方の端部が温度計測 31に接続されており、連結部3aの端子25eから 可撓管1c内に導入され、可撓管1c内の全長に たり連続的に巻きつけられる。光ファイバ17 bは光ファイバ温度センサ21として機能し、可 撓管1cの全長にわたる温度分布を計測可能で る。

 光スイッチ59は、光ファイバ17aからの情 を、圧力センサ変換機42bと温度計測器31のい ずれかに切り替えて伝達可能である。したが って、光スイッチ59を切り替えて、光ファイ 17aの情報を、圧力センサ変換機42bへ伝達す ように選択すれば、光式圧力センサ41bから 情報を得ることができる。すなわち、可撓 1c内部の連結部3b近傍の断熱層13a、13bの圧力 は、中空管27bを通じて、光式圧力センサ41bへ 伝達され、光式圧力センサ41bで計測された光 ファイバ変位センサ53による変位量は、光フ イバ17aを経由して圧力センサ変換機42bで圧 情報に変換される。このため、連結部3b近 の断熱層13a、13bのガス圧力を計測すること できる。

 一方、光スイッチ59を切り替えて、光フ イバ17aの情報を、温度計測器31へ伝達するよ うに選択すると、光ファイバ17aは光ファイバ 温度センサ21として利用でき、可撓管1c全長 わたるLNGの漏洩情報を得ることができる。

 第3の実施の形態にかかる漏洩検知システ ム60によれば、第1の実施の形態と同様の効果 を得ることができる。また、複数の光ファイ バ17a、17bが可撓管1cに設けられ、一方の光フ イバ17bは常に可撓管1cの漏洩を検知すると もに、光ファイバ17aは光スイッチ59によって 、温度計測器31および圧力センサ変換機42bと 接続を切り替えることができる。このため 光ファイバ17a、17bのいずれかが断線した場 であっても、可撓管1c全長にわたる漏洩検 が可能である。

 以上、添付図を参照しながら、本発明の 施の形態を説明したが、本発明の技術的範 は、前述した実施の形態に左右されない。 業者であれば、特許請求の範囲に記載され 技術的思想の範疇内において各種の変更例 たは修正例に想到し得ることは明らかであ 、それらについても当然に本発明の技術的 囲に属するものと了解される。

 例えば、漏洩検知システム60において、2 の光ファイバ17a、17bを設けたが、光ファイ の本数はこれに限られず、更に多くの光フ イバ17を設け、光スイッチ59を利用すること で、光ファイバの断線等による漏洩検知不能 状態を回避することができ、より信頼性の高 い漏洩検知システムを得ることができる。

 また、本実施の形態における可撓管1a等 LNG輸送用管に限られない。この他種々の流 の輸送用に使用することができる。特に、 温以外の流体に対しては、光ファイバ温度 ンサ21が利用でき、更に中空管27および圧力 等によって連結部近傍の漏洩検知機能を発 することもできる。

 また、本実施の形態においては、海上に いて使用される可撓管を用いた例を示した 、本発明はこれに限られない。例えば、可 管に変えて、地上におけるLNG等の流体輸送 の固定配管などにも本漏洩検知システムを 用することができる。この場合でも、流体 送用配管の全長にわたる漏洩を検知するこ ができるとともに、連結部近傍の漏洩をも 知することができ、同様の効果を得ること できる。