JP4372637B2 - ガス漏洩検出機構 - Google Patents

Description

本発明は、配管等から漏洩したガスを迅速且つ確実に検知するための技術に関する。

従来、水素ガスを扱う施設において、水素ガスの漏洩を迅速且つ確実に検出する方法としては、水素ガスが通過する配管を二重配管構造等の密閉構造として、漏洩した水素ガスを捕集して検出する方法が知られている。この検出構造では、配管が密である場合や、複雑である場合や、配管経路が長い場合等には、配管を二重に構成したり、捕集機構を構成したり、メンテナンスしたりすることが複雑となり、また、コストがかかるという不具合があった。
そこで、より簡易な構造にて水素ガスの漏出を検出する方法が提案されている。例えば、特許文献１や特許文献２に記載の技術である。

特許文献１では、配管における破損検出装置が公開されている。この技術では、略中央部に水素濃度測定器が取り付けられたフードを配管に被せ、破損箇所から流出するガスを該フードで捕集する。水素は極めて軽い気体であるので、検出したい箇所にフードを被せることで、容易に水素が捕捉することができる。

また、特許文献２では、燃料電池用ケースの構造が公開されている。この技術は、燃料電池用ケース上部材の少なくとも一部に空気より軽い気体を捕集する捕集部を形成し、該捕集部に水素を検出する水素検出センサを取り付けたものである。ケース内部において漏出した水素は、漏出した箇所に拘わらず、空気よりも極めて軽いためにケース上部材に沿って最上部に形成された水素捕集部に集まる。水素捕集部に集まった水素は、水素捕集部の略中央に取り付けられた水素検出センサによって直ちに検出される。
特開昭５８−５６２７号公報 特開２００２−３６７６４８号公報

上記従来技術では、水素ガスの漏洩を発生する箇所を、二重配管等して個々に被覆するする必要がないので、構造が簡易となり、コストの削減も実現することができる。
しかし、ガス漏洩の検出対象の規模や面積が大きい場合には、フードやケースを形成することは困難である。
また、捕集した水素ガスをいかに処理するかが課題となる。水素ガスは空気と混合したのち、何らかの原因により引火すれば、爆発するおそれがあるため、速やかに大気拡散させる事が好ましい。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、空気よりも軽い気体の建物内での漏洩の発生を検出するための機構であって、気体の漏洩が発生する空間の天井面に、上方へ凸状の溝を形成し、該溝の内部における最高位置に気体濃度検出センサを設けて、前記溝は、建物内側天井面において複数本が平行に形成されており、前記溝の最高位は、該溝の方向に亘って線状に形成され、前記気体濃度検出センサは、各溝に、該溝の長さに応じて複数個設けられるものである。

請求項２においては、前記溝の上部又は上部近傍を構成する壁に、外部と連通可能な開口部を形成し、該開口部を開閉可能としたものである。

請求項３においては、前記気体濃度検出センサと前記開口部の開閉駆動手段とを、制御手段に接続し、前記気体濃度検出センサにて検出された気体濃度が所定濃度を超えると、制御手段が前記開口部の開閉駆動手段を駆動し、開口部を開放させるよう制御するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、ガス漏洩の検出対象の規模や面積が大きい場合においても、ガス漏洩検出機構を簡易に構成することができる。

請求項２においては、開口部を開放して溝に流入した気体を大気拡散させることができる。

請求項３においては、気体の漏洩を検出するとともに、漏洩した気体を内部に滞留させることなく排気して、大気拡散させることができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に係るガス漏洩検出機構の正面図、図２は図１におけるＸ−Ｘ矢視断面図、図３はガス漏洩検出機構の応用例を示す図、図４は流入溝の別形態を示す図である。
図５はガス漏洩検出機構の制御機構を示すブロック図である。

本発明に係るガス漏洩検出機構９は、水素ガスの漏洩の発生を検出するための機構である。但し、検出する気体は、水素ガスに限定されることなく、他の空気よりも軽い気体を検出するために本発明に係るガス漏洩検出機構９を利用することがでできる。

前記ガス漏洩検出機構９は、図１及び図２に示す如く、建物７の天井部８に設けられる。
但し、ガス漏洩検出機構９を設ける場所は建物に限定されるものではなく、様々な用途に該ガス漏洩検出機構９を応用させることができる。例えば、図３（ａ）に示す如く、ガス配管４２の接続部に被せるボックス４１にガス漏洩検出機構９を備え、配管接続部のガス漏洩を検出したり、図３（ｂ）に示す如く、燃料電池用ケース４３にガス漏洩検出機構９を備えて、燃料電池スタック４４のガス漏洩を検出したりすることができる。

図１及び図２に示す如く、ガス漏洩検出機構９を備える建物７の天井部８において、天井面１０に上方へ凸状の流入溝１１・１１・・・が形成される。該流入溝１１・１１・・・は天井面１０を構成する天井板に一体的に形成される。流入溝１１は建物７の天井部８における水素ガス捕集部として機能する。
流入溝１１は、天井面１０において複数本が平行に形成されており、少なくとも、漏洩の可能性のある設備上方の天井部の一部分において、好ましくは、建物７の天井部全域に亘って、設けられる。

本実施例においては、前記流入溝１１の断面形状を、中央上部に溝内部において最も高い位置に当たる部分（最上部１１ａ）が形成される略五角形状としている。最上部１１ａは、流入溝１１に亘って線状に延在している。
但し、流入溝１１の断面形状はこれに限定されるものではなく、流入溝１１の内部において最も高い位置に当たる部分（最上部）が該流入溝１１の方向に亘って線状に形成されるものとすることができる。例えば、上下逆Ｕ字状としたり（図４（ａ））、片流れ状としたり（図４（ｂ））、三角状としたり（図４（ｃ））、することができる。

そして、前記流入溝１１の最上部１１ａには気体濃度検出センサ１２が備えられる。気体濃度検出センサ１２は一本の流入溝１１につき、該流入溝１１の長さに応じて複数個設けられる。本実施例では、気体濃度検出センサ１２は流入溝１１の最上部１１ａに沿って所定間隔ごとに設置される。
気体濃度検出センサ１２は、水素ガスの気体濃度を検出するための手段である。各気体濃度検出センサ１２は、制御装置１５（図５）に電気的に接続されており、設定以上の濃度の水素ガスを検出すれば、制御装置１５に検出信号を送信する。

また、前記流入溝１１の最上部１１ａ又はその近傍には、開閉可能な閉塞部材１８が備えられた開口部１１ｂが形成される（図６・図７・図１１・図１２参照）。該開口部１１ｂは建物７の外部と連通しており、流入溝１１に流入した水素ガスを建物７の外部へ排気することができる。閉塞部材１８は、開閉機構１７によって動作し、これにより、通常は閉塞部材１８にて閉塞された状態にある開口部１１ｂが、開放又は閉塞される。

そして、図５に示す如く、ガス漏洩検出機構９を制御する制御装置１５には、気体濃度検出センサ１２、警報手段１９及びモータ１６が、接続されており、警報手段１９及びモータ１６は該制御装置１５の制御を受けて動作する。
前記開閉機構１７は、電動式であって、モータ１６にて駆動される。すなわち、流入溝１１の開口部１１ｂは、開閉駆動手段としてのモータ１６及び開閉機構１７が備えられており、該モータ１６の動力を利用して、開口部１１ｂが開閉駆動される。

上述の如く構成されたガス漏洩検出機構９において、建物７の内部にて水素ガスの漏洩が発生すると、水素ガスは空気と比較して比重が極めて小さく軽い気体であるので、空気中を上昇する。そして、上昇して建物７の天井部８に至った水素ガスは、該天井部８でも最も高い場所に位置する流入溝１１に流入する。
流入溝１１に流入した水素ガスは、その中でも最も高い場所に位置する最上部１１ａに至り、この水素ガスが該最上部１１ａに設けられた気体濃度検出センサ１２によって検出される。

気体濃度検出センサ１２により、気体中の水素濃度が所定の濃度より大きくなったことが検出されれば、その検出信号が制御装置１５に受信される。
制御装置１５では、気体濃度検出センサ１２からの検出信号を受けて、警報手段１９を発動させて警報を鳴らし、水素ガスの漏洩が発生したことを警報する。

また、制御装置１５では、モータ１６に対して、開口部１１ｂを開放するように駆動信号が送信される。モータ１６より開閉機構１７に動力が伝達されて閉塞部材１８が操作され、開口部１１ｂが開放される。これにより、流入溝１１が外部と連通され、流入溝１１に流入した水素ガスが、開口部１１ｂを通じて建物７の外部へ移動し、大気に拡散される。
なお、流入溝１１の開口部１１ｂは、該流入溝１１の最上部１１ａ又はその近傍に設けられているので、水素ガスは空気との比重の差により自然に上昇し、速やかに建物７の外部へ排出される。

上述の如く、本発明に係るガス漏洩検出機構９では、水素ガスの漏洩を検出し警報を発するとともに、漏洩した水素ガスを内部に滞留させることなく排気して、水素ガスを速やかに大気拡散する処理を行う。
従って、水素ガスの漏洩が発生したとしても、速やかに、これに対応する処置が為されることになり、安全性の向上に寄与することができる。

また、本発明に係るガス漏洩検出機構９では、天井面１０に、上方へ突である溝状の流路を形成して、該天井面１０を構成する板材に、天井板としての機能と、水素ガス捕集部としての機能と、漏洩気体を検出する機能とを一体的に備えている。
従って、ガス漏洩の検出対象の規模や面積が大きい場合にも、ガスの漏洩を検出する機構を備えることができる。
そして、水素ガスの漏洩を発生する箇所を、二重配管等して個々に被覆する必要がなく、また、密閉する必要もないため、構造が簡易となり、装置や配管のメンテナンスが容易となり、コストの削減も実現することができる。
なお、ガス漏洩検出機構９は建物７の天井部８に構成されるので、既存の建物であっても、天井のみを改築することによって、ガス漏洩検出機構９を備えた建物とすることができる。

ここで、流入溝１１に設けられた開口部１１ｂを開閉可能とする閉塞部材１８の構成について、以下の実施例１及び実施例２において、詳細に説明する。
但し、閉塞部材１８と流入溝１１に形成される開口部１１ｂの形態は以下の実施例に示す形態に限定されるものではなく、流入溝１１の最上部又はその近傍に設けられた開口であって開閉可能であれば他の形態を採用することができる。

次に、流入溝１１に設けられた開口部１１ｂと、該開口部１１ｂを開閉可能とする閉塞部材１８の実施例１について説明する。
図６は実施例１に係る流入溝に設けた開口部の構造を示す拡大図、図７は開口部に備えた閉塞部材の別形態を示す図、図８は流入溝に設けた開口部が開閉する様子を示す図である。

図６に示す如く、前記流入溝１１に形成される開口部１１ｂは、該流入溝１１における最上部１１ａ又はその近傍の壁面に複数開口される。
そして、図８にも示す如く、閉塞部材１８は開口部１１ｂの形状に合致する開口１８ａを形成した長尺板状部材であって、該閉塞部材１８をスライドさせる開閉機構１７が備えられる。モータ１６にて開閉機構１７が駆動されることによって、閉塞部材１８がスライド駆動され、これにより、通常は閉塞部材１８にて閉塞された状態にある流入溝１１の開口部１１ｂが開閉される。

開口部１１ｂを閉塞させるときには、流入溝１１の開口部１１ｂと閉塞部材１８の開口１８ａ以外の部分とを合致させる（図８（ａ））。
また、開口部１１ｂを外部に対して開放させるときには、開口部１１ｂを閉塞した状態から閉塞部材１８を移動して（図８（ｂ））、閉塞部材１８の開口１８ａと流入溝１１の開口部１１ｂとを合致させる（図８（ｃ））。

なお、図７に示す如く、前記閉塞部材１８を、流入溝１１の壁部に形成された開口部１１ｂに嵌入され、流入溝１１の壁部を構成する板状の部材とすることもできる。この場合、開口部１１ｂを外部に対して開放する際には、モータ１６の動力にて開閉機構１７は、閉塞部材１８がその一辺を軸として外側に回転させる。

次に、流入溝１１に設けられた開口部１１ｂと、該開口部１１ｂを開閉可能とする閉塞部材１８の実施例２について説明する。
図９は実施例２に係るガス漏洩検出機構の正面図、図１０は図９におけるＹ−Ｙ矢視断面図、図１１は流入溝に設けた開口部の構造を示す拡大図、図１２は流入溝に設けた開口部の別形態の構造を示す拡大図である。

図９及び図１０に示す如く、前記流入溝１１に形成される開口部１１ｂは、該流入溝１１における最上部１１ａに複数開口され、該開口部１１ｂに筒状体３１が上方へ延設されて、該筒状体３１の上端部である外部に対する真の開口１１ｃが、前記開口部１１ｂの更に上方に設けられる。
なお、流入溝１１の最上部１１ａには、適宜位置に気体濃度検出センサ１２が備えられる。

そして、流入溝１１の開口部１１ｂと真の開口１１ｃとの間であって筒状体３１の内部には、閉塞部材１８が備えられ、該閉塞部材１８にて筒状体３１を閉塞又は開放することによって、流入溝１１に形成された開口部１１ｂが開閉される。
前記閉塞部材１８は、筒状体３１に回転可能に支承された板状体であり、筒状体３１の内部断面を閉塞可能に形成される。閉塞部材１８は、開閉機構１７にて回転操作され、通常、筒状体３１を閉塞した状態にある閉塞部材１８が、回転することによって、筒状体３１の内部が開通され、真の開口１１ｃと開口部１１ｂとが連通する。これにより、開口部１１ｂが外部に対して開放され、流入溝１１と外部とが連通される。

なお、図１２に示す如く、閉塞部材１８と真の開口１１ｃとの間であって筒状体３１の内部に、ファン３３を設けることもできる。開口部１１ｂが外部に対して開放された状態において、ファン３３を駆動させることによって、流入溝１１にある気体を強制的に外部に排出させることができる。
この場合、ファン３３は、制御装置１５にて制御され、閉塞部材１８を操作して流入溝１１に形成された開口部１１ｂを開放させるとともに、ファン３３を駆動するように制御して、ガスの漏洩が検出されたときに、より速やかに漏出した気体を外部へ排気することができる。

本発明の実施例に係るガス漏洩検出機構の正面図。 図１におけるＸ−Ｘ矢視断面図。 ガス漏洩検出機構の応用例を示す図。 流入溝の別形態を示す図。 ガス漏洩検出機構の制御機構を示すブロック図。 実施例１に係る流入溝に設けた開口部の構造を示す拡大図。 開口部に備えた閉塞部材の別形態を示す図。 流入溝に設けた開口部が開閉する様子を示す図。 実施例２に係るガス漏洩検出機構の正面図。 図９におけるＹ−Ｙ矢視断面図。 流入溝に設けた開口部の構造を示す拡大図。 流入溝に設けた開口部の別形態の構造を示す拡大図。

８ 天井部
９ ガス漏洩検出機構
１０ 天井面
１１ 流入溝
１１ａ 最上部
１１ｂ 開口部
１２ 気体濃度検出センサ
１５ 制御装置
１６ モータ
１７ 開閉機構
１８ 閉塞部材
１９ 警報手段

Claims (3)

1. 空気よりも軽い気体の建物内での漏洩の発生を検出するための機構であって、
   気体の漏洩が発生する空間の天井面に、上方へ凸状の溝を形成し、
   該溝の内部における最高位置に気体濃度検出センサを設けて、
   前記溝は、建物内側天井面において複数本が平行に形成されており、
   前記溝の最高位は、該溝の方向に亘って線状に形成され、
   前記気体濃度検出センサは、各溝に、該溝の長さに応じて複数個設けられる、
   ことを特徴とするガス漏洩検出機構。
2. 前記溝の上部又は上部近傍を構成する壁に、外部と連通可能な開口部を形成し、
   該開口部を開閉可能とした、
   請求項１に記載のガス漏洩検出機構。
3. 前記気体濃度検出センサと前記開口部の開閉駆動手段とを、制御手段に接続し、
   前記気体濃度検出センサにて検出された気体濃度が所定濃度を超えると、
   制御手段が前記開口部の開閉駆動手段を駆動し、開口部を開放させるよう制御する、 請求項２に記載のガス漏洩検出機構。

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