光学ガスイメージング（OGI）は、赤外線カメラを使用して人間の目に見えないガスを可視化する非接触検査技術です。食品および加工産業で使用されるいくつかの溶媒を始めとして、ほとんどの炭化水素は、特定の波長の赤外線エネルギーを吸収します。これまで、OGI技術は、メタンのような炭化水素排出の検出に焦点を当て、主に石油・ガスや公益事業で活用されてきました。近年、OGI技術の進化により定量化が可能となり、これらの業界をリードする企業は、漏れを見つけるだけでなく、排出量を測定し、より適切に管理できるようになりました。

フローコントロール技術のグローバルリーダーであり、Smiths Group plc企業の1社でもあるJohn Crane社は、数十年にわたり幅広い業界にソリューションを提供してきました。John Crane社が提供するサービスには、漏洩排出の検出で顧客をサポートすることに焦点を当てたものがあります。多くの場合、OGIカメラが用いられ、最近では、その機能に排出量測定が組み込まれています。 

最近、John Crane社のチームは、大手食品業界メーカー向けの定量的光学ガスイメージング（QOGI）調査を完了し、有意義な結果を得ました。この調査では、専門技術を持つカメラオペレーターによる高度なガスの可視化と定量化を行うことで、材料の損失を直ちに削減し、資産の信頼性を向上させ、測定可能な投資収益を実現できることが実証されました。

ヘキサンなどの炭化水素を光学ガスイメージング（OGI）で可視化する仕組み

OGIカメラは、炭化水素などのガスの吸収特性に対応する特定の波長をフィルタリングし、ガスプルームと背景の間の赤外線吸収のコントラストを検出できます。ガスがシール、フランジ、または継手から漏れ出た場合、カメラは、リアルタイムで目に見えるプルームとして表示します。生産を中断したり、漏れの発生源に物理的にアクセスしたりする必要はありません。

ポイントセンサーや従来のスニッフィングによる方法とは異なり、OGIでは以下のことが可能になります。

• 広いエリアを素早くスキャンする
• 漏れの挙動を動的に観察する
• 断続的な排出と工程に依存する排出を区別する
• 危険な機器または監視が難しい（DTM）機器を安全に検査する

このため、OGIは食品製造で一般的な回転機器、溶媒抽出システム、および密閉または高温状態の工程において特に有効です。

OGIカメラは、植物油抽出で一般に使用される炭化水素であるヘキサンに特化し、この化合物の赤外線スペクトルにおける強い吸収特性に一致するように調整されています。FlirのGx620などの高機能OGIカメラは、この特性を利用するために、冷却式赤外線検出器とガスに特化した光学フィルターを使用しています。

図1：Flir Gx620のフィルター領域（赤）と比較したヘキサン（黄）のスペクトル吸収

機器から漏れたヘキサンの赤外放射吸収は、周囲の空気や背景表面とは異なります。この吸収をカメラが可視画像に変換することで、エンジニアは以下のことを確認できます。

• 漏れの位置と規模
• ガスプルームの方向と分散
• 運転条件下での漏れ挙動の変化

この機能は、小さな漏れが見過ごされ続け、製品の損失、安全性リスク、環境への影響を引き起こすことのある溶媒ベースの食品加工において特に重要です。

漏出の探索から影響の測定へ：QOGIが重要な理由

従来のOGIで把握できるのは、「漏出の有無」という定性的なことですが、定量的光学ガスイメージング（QOGI）によってわかるのは、それよりもはるかに価値の高い 「この漏出によって生じるコスト」です。

QOGIは、標準的なOGI技術を基に、検証済みの定量化技術を使用して、検出された漏れの排出率を推定します。QOGIは、ガスの可視化と運用パラメータの組み合わせにより、個々の漏れの質量流量または体積流量を推定します。Flir Gx620のような高機能カメラは、この機能が内蔵されているので検査自体とほぼ同じくらいシームレスに定量化プロセスを実施することができます。 

そのため、漏出検出は、単なる診断活動ではなくデータに基づくメンテナンスおよび財務上の意思決定の手段となり、事業者は以下のことができるようになります。

• 漏れを経済的影響別にランク付けする
• 可視性だけでなく、価値に基づいて修理の優先順位を付ける
• メンテナンス後に回避された損失を定量化する
• 裏付け可能なデータで社内の持続可能性と効率性の目標をサポートする

植物油生産における損失の定量化

最近実施されたJohn Crane社のQOGI調査では、植物油生産に使用される重要な抽出装置に焦点が当てられました。エンジニアは高度なOGI技術を使用して、継手、シール、検査ポイント、フランジ全体で22の潜在的な漏出箇所を特定しました。

このうち、9つの漏れを定量化したところ、合計排出率は毎時約16kgでした。炭化水素溶媒の使用に関する顧客の基準値によれば、これらの定量化された排出量は、対処せずに放置した場合、推定年間材料損失額194,000ドル超に換算されます。

図2：検査時、各種機器からのヘキサン漏れを示す可視カメラ、HSM、OGI画像

この検査は、潜在的に削減できるコストの数分の1の費用で実施され、投資収益率の高さを明確に示しました。さらに重要なのは、修正メンテナンス対応に優先順位を付け、運用上および財務上のメリットを最大化するための明確で客観的なデータを顧客に提供したことです。

QOGIとROI：よりスマートなメンテナンス、より迅速な投資回収

QOGIの第1の価値は、排出量をコストに直接結び付けることができる点です。QOGIは、すべての漏れを同等に扱うのではなく、事業者が、最も影響力が大きい部分にリソースを集中できるようにします。ROI上の主なメリットは、影響力の大きい漏れを特定して修復し、製品の損失を削減すること、価値ベースの優先順位付けによってメンテナンス効率を向上させること、そしてシールや継手の不具合の悪化を防ぐことで予定外のダウンタイムリスクを低減することなどです。溶媒を多用するプロセスでは、少数の漏れを定量化するだけで検査および修理のコストを何倍にも上回る形で正当化できます。例えば、下の図3では、毎分6リットルを超える漏出があります。バルクヘキサンのコストは1リットルあたり約4ドルなので、この漏れのコストを削減するだけで1日あたり約34,000ドルを節約できる可能性があります。 

図3：ヘキサンの漏れはカラー表示されたプルームで示され、青い円を横切る際にFlirのQOGI技術で測定されています。この漏れは毎分6リットル以上でした。

食品業界において、炭化水素と溶媒はQOGIに非常に適していますが、石油・ガス、再生可能天然ガス、または自動車産業で使用される他の炭化水素やVOCを始めとする幅広いガスや用途においても、同じアプローチが価値をもたらします。いずれの場合も経済的な論理は同じです。価値のあるガスであれば、損失を定量化することで、より賢明な意思決定と迅速な投資回収が可能になります。

用途の展望：定期的なQOGI監視による持続的なパフォーマンス

John Crane社のQOGIプログラムに対する顧客の反応は非常に良好でした。最初の調査の後、同様の設備を運用する2番目の施設でも追加のQOGI検査がすでに完了しています。両方の施設では、メンテナンスの有効性を検証し、持続的なパフォーマンス改善をサポートするために2026年初頭に再度調査が行われます。他の地域でも関心が高まっており、同様の取り組みが現在検討されています。

QOGIはJohn Crane Performance Plus™モジュラーサービスフレームワークの一環として提供され、資産状態管理カテゴリーに分類されます。体系的な信頼性管理のアプローチの中で、情報に基づいたデータ主導のメンテナンス決定をサポートします。 

John Crane社の商業・サービス担当VPであるPhilippe Lambert氏は、「このプロジェクトは、高度な診断が、より信頼性が高く持続可能な食品生産プロセスをどのようにサポートできるかを示しています。QOGIは、損失のメカニズムを明確に可視化することで、修理対象を効果的に絞り込み、メンテナンスの影響を経時的に検証することを可能にします」と述べています。

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目に見えないものを実用的なものにする

QOGIは、従来の方法では検出が困難な排出を可視化および定量化することで、食品業界の事業者がプロセス効率を保護し、従業員の安全性を高め、不要な運用コストを削減できるようにします。この調査が示すように、溶媒やプロセスガスが重要な役割を果たす場合、用途にかかわらず、ガスの損失を確認、測定、および対処する能力は、ますます価値のあるものになりつつあります。

詳細情報：ヘキサン漏れの定量化によるROIの詳細については、当社のチームにお気軽にお問合せください。