JP5110265B2 - ガス器具誤使用防止自動遮断装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガス使用者が誤使用、すなわち人為的にガス漏洩を作り出した場合、漏洩ガスによる酸欠での死亡、残存ガスによる爆発などの２次被害に至る前に、異常を検知し、自動的に自動遮断装置を閉じることを可能としたものである。

一般的にガス使用現場では、使用者がガス使用状態を監視することが前提である。

産業用など大量にガスを使用する現場においては遠隔監視などを前提に種々の保安監視装置を設けて現場での監視なしに安全に使用できる装置となっているが、家庭や業務用設備では保安装置が設けられているのみで遠隔監視装置などは殆ど設置されていない。

そのために、使用者が誤使用により、人為的にガス漏洩を作り出した場合、酸欠による死亡、残存ガスによる爆発事故が発生している。誤使用とは、「人為的にヒューズコックなどの安全装置が作動しない程度のガス漏洩を作り出す」などを示す。

上記のような、誤使用による事故を防ぐためにガス器具などのガス元栓に、ヒューズコック、ガス漏警報器、マイコンメーターをつけるなどの安全対策がなされているが、誤使用による事故を未然に防ぐという観点からは満足できるものではなかった。

従来の技術ではガス使用者が、人為的にヒューズコックなどの安全装置が作動しない程度のガス漏洩を作り出した場合、検知するシステムが備わっていなかった。また、ガス漏洩を検知するガス漏警報器が鳴っていても、故意にガス漏洩を作り出す者は、警報を無視するので、自殺防止の観点からは有効ではなかった。

発明が解決するための手段

本発明は上記の課題を解決するために、ガス供給配管中に、ガス流出部の圧力を検出し、ガス器具の燃焼状態を自動的に判別し、非燃焼時には常に閉じる自動遮断弁を配した。また、人為的にヒューズコックなどの安全装置が作動しない程度のガス漏洩を作り出しても、自殺や事故に至る前にガス漏洩を検知し、自動遮断弁をロック閉止するようにする。また、自動で換気扇を開閉する制御を設け、燃焼時またはガス漏洩時には換気扇を開くようにした。

発明の効果

今回の発明により、ガス使用者が誤使用によりガス漏洩を作り出しても、非燃焼と判断し、一定時間経過後に常に自動遮断弁を閉じる、または自動で換気扇を開く、もしくは通信機器でガス使用者以外の者にガス漏洩を知らせるなど、複合的な対応を行うことにより、ガス漏洩による死亡および２次被害などの事故を未然に防げるようになる。

上記目的を達成するために、本発明で提供するガス器具誤使用防止自動遮断装置は、ガス器具に連結され、ガス供給配管に設置された自動遮断弁が具備されて、ガス器具に供給されるガスを自動で開閉する装置において、上記自動遮断弁とガス器具の間にガス供給配管圧力を検出する圧力センサと、上記圧力センサで検出された圧力値の変動を感知し、この圧力値の変動を、時間経過、配管径および長さなどの情報を基に上記自動遮断弁の開閉を制御する制御モジュールを含み構成される。

また、上記制御モジュールは上記圧力センサで検出された圧力値の変動の情報を毎回記憶し学習させることで、燃焼および非燃焼のパターン、ガス器具の燃焼状態が判断できる。非燃焼時には自動遮断弁を閉じ、燃焼時には自動遮断弁を開き、燃焼状態の解析によって非燃焼パターンが検出された場合、もしくは、ガス器具の燃焼能力により決定する一定時間が経過すれば自動遮断弁を閉じる。自動遮断弁としては、ＮＣ型の遮断弁を用い、元電源が切れている場合は閉止する。

また、本発明に対する望ましい構成として、ガス器具の使用状態に関する情報を使用者、使用者の家族、住宅管理者、ガス供給業者の通信機器に送信することができる通信モジュールを含むように構成することもできる。

また、上記通信モジュールは遠隔から自動遮断弁を閉じる機能を具備することで、上記ガス器具の使用状態を受信した者が、早期に異常を発見することができ、長時間のガス漏洩による２次被害を防止できる。

また、上記通信モジュールに対する望ましい構成として、換気扇を自動で開閉させる制御を設け、ガス器具の使用時または人為的にガス漏洩を作り出すなど、自動遮断弁が開いているときは常に換気扇を開き、自動遮断弁が閉じているときは換気扇を閉じるように構成することができる。

本発明の実施例は図１に示されたように、ガス器具１へのガス供給配管２中のガス元栓１０の直後に自動遮断装置６が具備される。自動遮断装置６の内訳は、ガス器具１に供給されるガスを自動で開閉する自動遮断弁３、自動遮断弁３の出口側には圧力センサ４を配し出口圧力を検出できるようにし、この圧力値の変動などの情報を基に上記自動遮断弁３の開閉を制御部により学習または制御する制御モジュール５を含む。（かつ、相関関係が分かるブロックを図２に示す。）

上記、制御モジュール５は、燃焼モードと非燃焼モードに分け、誤使用防止についての基本的なフローチャートを図３に示し、その制御の具体的な例について、以下に記述する。

非燃焼モード時には、ガス器具１を点火させるための供給圧力を確保するため、数百ミリ秒間自動遮断弁３を開く場合を除いて、自動遮断弁３は常時閉じている。この時、圧力センサ４による信号（図４）により急激な圧力降下が検出されれば、自動遮断弁３を開き、この圧力降下ΔＰまたは降下時間Ｔ１などから決定されるパターンが、ガス器具１による点火なのか、もしくはノイズや人為的ガス漏洩によるものかの判断を行い、ガス器具１による点火の場合は燃焼モードに移行し、ノイズや人為的ガス漏洩による場合は自動遮断弁３を閉じ非燃焼モードに移行する。なお、上記パターンを制御モジュール５に記憶し学習させることで、ノイズや人為的ガス漏洩によるパターンの検出精度を高め、誤って自動遮断弁３が開くことを防止する。

燃焼モード時は、燃焼状態のパターンを記憶し学習する。その後、あらかじめデータベース化されマイコンチップなどに記憶されている燃焼状態のパターンなどと対比し、現在使用しているガス能力と、配管の径および長さから決定されるガスボリュームの把握、炎の有無の把握を行う。

上記の燃焼状態のパターンを解析する方法の第１段階は、燃焼中に一定時間間隔で、瞬時（数ミリ秒）自動遮断弁３を閉じ、圧力センサ４で検出した圧力低下スピードを見る（図５）。すなわちガス能力と圧力低下スピードは相関関係があり、ガス能力が高いほど、圧力低下スピードも速くなる。また、配管ボリュームとも相関関係があり、ボリュームが小さいほど圧力低下スピードも速い。また、同一流量でも炎の有無で、パターンが異なる。この圧力低下スピードは、上記、自動遮断弁３を閉じてから燃焼中の圧力より相対的な圧力差ΔＰが生じた時までの到達時間Ｔ１、またはＴ１から最終降下点まで到達する時間Ｔ２により判断する。

次に、上記パターン解析後、燃焼状態安定時にも、燃焼状態のパターン解析第２段階を行う（図５）。この第２段階の解析方法は、圧力の変動（ゆらぎ）、波形などを記憶した後、データベース化されたパターンとの比較を行い、燃焼状態を把握する。

上記のパターン解析第１段階と第２段階を解析後、正常燃焼なのか非燃焼モードに移行するかの判断を行い、一定時間経過後再び第１段階に戻るという一連の動作を、一定時間間隔で繰り返し行う。

また、燃焼モードに移行してからの経過時間を記憶しておき、一定時間が経過すれば炎の有無にかかわらず、非燃焼モードに移行させる。この一定時間は、上記で検出したガス能力により決定する。すなわち、ガス能力が高ければ短く、ガス能力が低ければ長い時間とする。

上記より、燃焼モードから非燃焼モードに移行する条件は「１．燃焼パターンの解析第１段階時、自動遮断弁３を閉じても圧力降下が無い。」「２．燃焼パターンの解析（第１段階または第２段階）時、炎無しのパターンを認識した」「３．燃焼モードに移行後一定時間経過した」で、この３点のいずれかに当てはまる場合、自動遮断弁３を閉じる。

本発明は、上記制御モジュール５の信号を受発信する受発信装置７により、ガス器具１の使用状態に関する情報を使用者、使用者の家族、住宅管理者、ガス供給業者の通信機器に送信する、もしくは通信機器側から受発信装置７へ送信することが可能な通信モジュール９を具備して構成することができる。なお、通信モジュール９が具備された場合の一例は図１に示す。この時、上記通信モジュール９は、誤使用または人為的ガス漏洩などによって、連続して自動遮断弁３を開いている時間、ガス能力といった情報を、受発信装置７を通じて外部通信機器に送り、使用者または使用者以外の者が、異常に気付いたときに、外部通信機器から受発信装置７を通じてガス遮断を行うことができる。これにより、ガス漏洩を早期に発見することで、事故を未然に防止することができる。

また、上記通信モジュール９は、換気扇８を具備して、受発信装置７を通じて自動的に換気扇８を開閉する制御を行う構成にすることもできる。上記制御モジュール５によって判断された燃焼モードまたは非燃焼モードの情報により、受発信装置７を通じて換気扇８を開閉させる。燃焼モード時には自動的に換気扇８を開き、非燃焼モード時には換気扇８を閉じる制御を行うことで、使用者の人為的ガス漏洩または２次被害による事故を未然に防止できるようにする。

以上の実施例は、ガス元栓１０の直後に接続継手１１により確実に本自動遮断装置６を取り付けた例であるが、本自動遮断装置６の制御モジュール５をガス器具１に組み込むことも可能である。この場合は、ガス器具１の立消え安全装置の信号を受けることにより、ガス器具１の立消え安全装置からの燃焼信号が継続している間は、自動遮断弁３の開を継続し、燃焼信号が止まれば自動遮断弁３を閉じることにより、誤使用を防止でき安全性がさらに高まる。また、ガス元栓１０を本自動遮断装置６と置き換えることも可能である。

産業上の利用の可能性

本発明を利用することでガスの誤使用による火災または人為的ガス漏洩による爆発事故などの２次被害の発生を未然に防ぐことができ、使用者の生命や財産の保安に寄与することが可能である。

本発明の実施例を示した。

本発明の相関関係を示した。

本発明のフローチャートの一例を示した。

本発明の燃焼開始パターンの一例を示した。

本発明の燃焼中パターンの一例を示した。

符号の説明

１．ガス器具
２．ガス供給配管
３．自動遮断弁
４．圧力センサ
５．制御モジュール
６．自動遮断装置
７．受発信装置
８．換気扇
９．通信モジュール
１０．ガス元栓
１１．接続継手

Claims (6)

1. ガス器具に連結され、ガス供給配管に設置された自動遮断弁が具備されて、ガス器具に供給されるガスを自動で開閉する装置において、上記自動遮断弁とガス器具の間にガス供給配管圧力を検出する圧力センサと、上記圧力センサで検出された圧力値の変動を感知し、この圧力値の変動を基に上記自動遮断弁の開閉を制御する制御モジュールを含むことで、ガス器具の使用状態を監視し、ガスによる自殺を防止し、上記制御モジュールは、燃焼および非燃焼のパターン、すなわちガス流量、時間経過、圧力変動、配管径および長さ、圧力波形により決定されるパターンをデータ化し、人工知能によりパターンを学習し解析させることで、燃焼か非燃焼かの違いを判断でき、燃焼モード時は自動遮断弁を開き、非燃焼モード時は自動遮断弁を閉じ、非燃焼モードから燃焼モードへの移行は、急激な圧力降下が生じた時、そのパターンと上記制御モジュールに記憶されているパターンを比較することで、ガス器具の点火によるものか、それともノイズまたは人為的なガス漏洩によるものかを判断でき、ガス器具の点火の場合は自動遮断弁を開き、燃焼モードへ移行し、ノイズまたは人為的なガス漏洩による場合は自動遮断弁を閉じることを特徴とするガス器具誤使用防止自動遮断装置。
2. 請求項１において、燃焼モードから非燃焼モードへの移行は、第１段階として燃焼中に瞬時自動遮断弁を閉じた時の圧力降下またはスピードなどのパターンを記憶し、第２段階として燃焼安定時に圧力波形のパターンを記憶し、第１段階または第２段階で記憶しているパターンと上記制御モジュールに記憶されているパターンを比較し、非燃焼パターンと判断した時に、ガス器具の非燃焼または人為的ガス漏洩などの異常と判断し、自動遮断弁を閉じることを特徴とするガス器具誤使用防止自動遮断装置。
3. 請求項２において、燃焼モードに移行した時を基点に、自動遮断弁が開いた時は一定時間経過後に自動的に遮断弁を閉じること特徴とするガス器具誤使用防止自動遮断装置。
4. 請求項１において、上記制御モジュールをガス器具に組み込むことも可能で、その場合、ガス器具の立消え安全装置からの信号を受け、炎を検知しない時は、常に自動遮断弁を閉じることを特徴とするガス器具誤使用防止自動遮断装置。
5. 請求項１の自動遮断装置において、ガス器具の使用状態に関する情報を使用者、使用者の家族、住宅管理者、ガス供給業者の通信機器に送信することができる通信モジュールを含んで構成することもでき、上記通信モジュールは遠隔から自動遮断弁を閉じる機能を具備することで、上記ガス器具の使用状態を受信した者が、早期に異常を発見することができ、長時間のガス漏洩による２次被害を防止できることを特徴とするガス器具誤使用防止自動遮断装置。
6. 請求項５において、換気扇を自動で開閉させる部分を設け、ガス器具の使用時または人為的ガス漏洩などで自動遮断弁が開いている間は常に換気扇を開き、ガス器具の停止などで自動遮断弁が閉じている場合は換気扇を閉じるように制御することを特徴とするガス器具誤使用防止自動遮断装置。

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