(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス容器置場でのガス爆発時にそのガス容器置場に漏れ出て貯留していた爆発時ガス貯留量を推定するガス貯留量推定装置において、
上記ガス容器置場の形状情報、材質情報および開口率を含む容器置場情報群、ガス爆発実験で測定した飛散物の実験初期速度とその実験で飛散した飛散物の形状、重量および飛散距離を用いて計算で求めた計算初期速度との関係を示す初期速度情報群、および上記実験初期速度と当該実験で測定した爆発ピーク圧力との関係を示すピーク圧力情報群を格納する情報格納手段と、
実際にガス爆発が発生した際に、その実際のガス爆発で飛散した飛散物の形状、重量および飛散距離を用いて計算初期速度を求めるとともに、その計算初期速度を初期速度情報群で補正して補正初期速度を求める初期速度決定手段と、
上記ピーク圧力情報群を用い補正初期速度に対応する爆発ピーク圧力を推定する爆発ピーク圧力推定手段と、
上記爆発ピーク圧力を用いてガス爆発時にガス容器置場内に溜まっていた爆発時ガス貯留量を推定するガス貯留量推定手段と、
を有することを特徴とするガス貯留量推定装置。
【請求項２】
上記情報格納手段は、ガス容器置場のモデル毎に計算で求めた、爆発ピーク圧力と爆発時ガス貯留量との関係を示す貯留量情報群を予め格納し、
上記ガス貯留量推定手段は、爆発ピーク圧力に対する爆発時ガス貯留量を貯留量情報群から推定する、請求項１に記載のガス貯留量推定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガス容器置場でのガス爆発時にそのガス容器置場に漏れ出て貯留していた爆発時ガス貯留量を推定するガス貯留量推定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガス容器置場でのガス爆発事故は建物そのものが破壊されるため、ガス爆発時にそのガス容器置場に漏れ出て貯留していた爆発時ガス貯留量の推定が困難である。
【０００３】
一方、この爆発時ガス貯留量は、ガス爆発に至るまでのガスメータの履歴情報とともに、事故原因を明確にする上で重要なファクタであり、その双方の情報が得られれば、例えばガス漏洩がどの程度のものであったのか、時間当りかなりの量が漏れていたのか、あるいは少量であったのかといった情報を得ることができ、そのような情報に基づいてガス漏れの原因をかなりの精度で特定できる手がかりとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現状では、爆発時ガス貯留量を推定することは、その困難さの故にほとんど試みられておらず、このため、事故原因を特定する際の精度にも自ずと限界があった。そこで、爆発時ガス貯留量を推定し、その情報を事故原因究明に用いることで、事故原因を高精度で明確にし、事故再発防止対策に役立てたいという要望が強くなっていた。
【０００５】
この発明は上記に鑑み提案されたもので、従来ほとんどなされていなかった爆発時ガス貯留量の推定を可能とし、事故原因特定の精度を向上させることができるガス貯留量推定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ガス容器置場でのガス爆発時にそのガス容器置場に漏れ出て貯留していた爆発時ガス貯留量を推定するガス貯留量推定装置において、上記ガス容器置場の形状情報、材質情報および開口率を含む容器置場情報群、ガス爆発実験で測定した飛散物の実験初期速度とその実験で飛散した飛散物の形状、重量および飛散距離を用いて計算で求めた計算初期速度との関係を示す初期速度情報群、および上記実験初期速度と当該実験で測定した爆発ピーク圧力との関係を示すピーク圧力情報群を格納する情報格納手段と、実際にガス爆発が発生した際に、その実際のガス爆発で飛散した飛散物の形状、重量および飛散距離を用いて計算初期速度を求めるとともに、その計算初期速度を初期速度情報群で補正して補正初期速度を求める初期速度決定手段と、上記ピーク圧力情報群を用い補正初期速度に対応する爆発ピーク圧力を推定する爆発ピーク圧力推定手段と、上記爆発ピーク圧力を用いてガス爆発時にガス容器置場内に溜まっていた爆発時ガス貯留量を推定するガス貯留量推定手段と、を有することを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、上記した請求項１に記載の発明の構成に加えて、上記情報格納手段は、ガス容器置場のモデル毎に計算で求めた、爆発ピーク圧力と爆発時ガス貯留量との関係を示す貯留量情報群を予め格納し、上記ガス貯留量推定手段は、爆発ピーク圧力に対する爆発時ガス貯留量を貯留量情報群から推定する、ことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
この発明は、各種のモデル化したガス容器置場を用意し、そこに配置した高圧ガス容器からの漏洩ガスをその置場内に充満させて貯留し、着火することで、実験的にガス爆発を発生させ、その爆発モデル実験で得られた各種の情報に基づいて、実際のガス爆発時のガス貯留量を精度よく推定するものである。
【００１０】
図１はこの発明のガス貯留量推定装置の構成を示すブロック図である。図において、この発明のガス貯留量推定装置１は、ガス容器置場でのガス爆発時にそのガス容器置場に漏れ出て貯留していた爆発時ガス貯留量を推定する装置であり、情報格納手段２と、初期速度決定手段３と、爆発ピーク圧力推定手段４と、ガス貯留量推定手段５とを備えている。なお、情報格納手段２は、大容量の記憶装置で構成され、また初期速度決定手段３、爆発ピーク圧力推定手段４およびガス貯留量推定手段５は、コンピュータのＣＰＵがプログラムに従って実行するソフトウェハの機能として構成されている。
【００１１】
上記の情報格納手段２は、図１に示すように、容器置場情報群Ｉ１、初期速度情報群Ｉ２およびピーク圧力情報群Ｉ３を記憶し格納している。以下に、この情報格納手段２の各種情報について、図２〜図６を用いて説明する。
【００１２】
図２、図３および図４は爆発モデル実験でのガス容器置場の一例を示す図であり、図２はガス容器置場の側面図、図３はその正面図、図４は水平断面図である。このガス容器置場１１は、周壁１２と屋根１３とで囲まれて構成され、床は縦横が４００ｃｍ×５５０ｃｍの矩形状であり、屋根１３は高さが２１０〜３２０ｃｍの斜め状のものである。この周壁１２はコンクリートブロックと鉄筋配筋を用いて構築され、また屋根１３はプラスチック材のスレート（大波）で構成されている。周壁１２には、その下部に所定開口面積を有する換気口１４が合計で１２個設けられている。このガス容器置場１１の床には高圧ガス容器（例えば５０ｋｇ型ＬＰガス容器）１５が合計で４２本配置してある。そして、爆発モデル実験では、その４２本中の１本の高圧ガス容器１５ａからガスを漏洩させ、置場内に充満させて貯留し、着火し、ガス爆発を発生させる。
【００１３】
このガス容器置場１１のモデルを各種用意し、そのモデルの形状情報やそのモデルをガス爆発で破壊させて獲得した情報等が、上記の情報格納手段２に記憶される情報である。
【００１４】
すなわち、容器置場情報群Ｉ１は、破壊される前の各種モデルから得られるモデル情報であり、ガス容器置場１１の形状（寸法）情報、周壁１２や屋根１３の材質情報、開口率（置場全表面積に対する換気口１４の合計開口面積の割合）等である。
【００１５】
また、初期速度情報群Ｉ２は、ガス爆発を高速度カメラで撮影し、その映像から、例えば放物線を描いて飛散する飛散物の実験初期速度を計測する一方、その飛散物の形状や重さ、実測した飛散距離等を所定の演算式に代入して計算初期速度を求め、その計算初期速度を実験初期速度に対応づけてプロットすることで得られた、図５に示すようなグラフである。このグラフは飛散物毎に、またモデル毎に多数枚作成されて情報格納手段２に格納されている。すなわち、各グラフは容器置場情報群Ｉ１で表される各モデルに対応付けられて存在している。この図５では、飛散物がユニットサイズの場合とメッシュサイズの場合とに分けてプロットしてあり、ユニットサイズは飛散物の最大のもの、例えば屋根１３を構成する一枚のスレートであり、メッシュサイズは飛散物の中で最小のもの、例えば表面積が０．１１５ｍ2のものである。
【００１６】
また、ピーク圧力情報群Ｉ３は、ガス爆発を高速度カメラで撮影し、その映像から飛散物の実験初期速度を計測する一方、そのガス爆発時のピーク圧力を圧力計で計測し、そのピーク圧力に対応づけて実験初期速度をプロットして得られた、図６に示すようなグラフである。このグラフは、上記の初期速度情報群Ｉ２の場合と同様に、飛散物毎に、またモデル毎に多数枚作成されて情報格納手段２に格納されるとともに、各グラフは容器置場情報群Ｉ１で表される各モデルに対応付けられて存在している。
【００１７】
次に図１に戻って説明を進める。図１において、初期速度決定手段３は、あるガス容器置場において実際にガス爆発が発生した際に、そのガス爆発の事故現場に飛散した飛散物の形状、重量および飛散距離等を計測しそのデータを所定の演算式に代入して計算初期速度を求める。また、爆発したガス容器置場の容器置場情報（形状や構成材料その他の諸元）が入力されるので、その情報を基にして、容器置場情報群Ｉ１から最も近いモデルを検索し、そのモデルに対応するグラフを初期速度情報群Ｉ２の多数のグラフの中から検索する。そして、例えば図５がその検索で得られたグラフであり、また飛散物がメッシュサイズであってその計算初期速度が３５ｍ／ｓであれば、補正初期速度は図５から３１ｍ／ｓとなる。この補正初期速度は、計算初期速度を実験値で補正したものであり、この補正により、爆発事故発生時における実際の飛散物初期速度がより精度よく推定されることになる。
【００１８】
続いて、爆発ピーク圧力推定手段４は、初期速度決定手段３で得られた補正初期速度に対応する爆発ピーク圧力を、ピーク圧力情報群Ｉ３の中の一枚のグラフを用いて推定する。この一枚のグラフは、上記の初期速度決定手段３の場合と同様に検索して得られもので、したがって、今回ガス爆発が発生したガス容器置場に、その形状や構成材料その他の諸元が最も近いモデルを基にして作成されたグラフとなる。例えば図６がその検索で得られたグラフであるとすれば、今回の場合、飛散物はメッシュサイズであり、その補正初期速度は３１ｍ／ｓであるので、その爆発ピーク圧力は、図６から０．０６８ａｔｍとなる。この図６の初期速度とそのときの爆発ピーク圧力は、双方とも実測で得られた値であるので、図６から求めた爆発ピーク圧力の値も、実際の値に近いものとなる。
【００１９】
そして、ガス貯留量推定手段５は、爆発ピーク圧力推定手段４で得られた爆発ピーク圧力を用いて、ガス爆発時にガス容器置場内に溜まっていた爆発時ガス貯留量を推定する。
【００２０】
ところで、一般にガス容器置場に溜まっているガス貯留量が分かっていると、ガス容器置場の形状情報や開口率、材料データ、また着火位置情報等を入力し、所定の燃焼シミュレーション計算を実行することで、そのガス容器置場での爆発燃焼をシミュレートさせることができ、爆発ピーク圧力も求めることができる。また、その逆に爆発ピーク圧力が分かっていると、その爆発時のガス貯留量も求めることができる。
【００２１】
なお、この燃焼シミュレーション計算は、基本的には火炎面を既燃気体と未燃気体とに分ける不連続面として取り扱い、その既燃領域の広がりをシミュレートする、有限要素法によるものであり、質量方程式、運動量保存式、エネルギー方程式等が複雑に絡み合った演算を実行することで種々の計算値を求めている。
【００２２】
ガス貯留量推定手段５は、爆発したガス容器置場の形状情報や開口率、材料データ、着火位置情報等、また爆発ピーク圧力推定手段４で得られた爆発ピーク圧力を入力データとして、上記の燃焼シミュレーション計算を実行し、その出力として爆発時ガス貯留量を得ている。例えば、上記の爆発ピーク圧力推定手段４で求めた爆発ピーク圧力０．０６８ａｔｍを入力すると、その計算結果として０．５３ｍ3の爆発時ガス貯留量が推定値として得られる。
【００２３】
以上述べたように、この発明の実施形態では、容器置場でガス爆発事故が起きたとき、従来ほとんどなされていなかった爆発時ガス貯留量の推定を行えるようにしたので、この爆発時ガス貯留量を事故原因を特定する際の重要な手がかりとして活用することができ、したがって、その事故原因特定の精度を向上させることができる。
【００２４】
例えば、ガスメータの履歴情報はガス爆発が発生しても損傷を受けずに残せる場合が多く、本発明装置で推定した爆発時ガス貯留量を、このガスメータの履歴情報と併用して考察するとき、ガス漏洩がどの程度のものであったのか、時間当りかなりの量が漏れていたのか、あるいは少量であったのかといった情報を与えるようなり、そのような情報に基づいてガス漏れの原因をかなりの精度で特定できるようになる。
【００２５】
また、この発明の実施形態では、爆発時ガス貯留量の推定を、基本的には爆発モデル実験で得られた情報を用いて行うようにしたので、実際の値にかなり近づけることができ、良好な精度での推定が可能となる。
【００２６】
次に、この発明の第２の実施形態を図７を用いて説明する。
【００２７】
図７はガス貯留量推定装置の第２の実施形態を示す図である。なお、図において、上記の第１の実施形態と同じ構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。この第２の実施形態が、上記の第１の実施形態と相違する点は、情報格納手段２に、貯留量情報群Ｉ４を追加して設けた点である。
【００２８】
この貯留量情報群Ｉ４は、上記の燃焼シミュレーション計算において、モデルとしてのガス容器置場の形状情報（大モデル、中モデル、小モデル等）や開口率、材料データ、着火位置情報等を入力し、また爆発時ガス貯留量を変数として入力することで、爆発ピーク圧力を求め、爆発時ガス貯留量に対応付けてその爆発ピーク圧力をプロットすることで得られる、図８に示すようなグラフである。このグラフは、上記の初期速度情報群Ｉ２等と同様に、モデル毎に作成されて情報格納手段２に格納されている。すなわち、各グラフは容器置場情報群Ｉ１で表される各モデルに対応付けられて存在している。
【００２９】
この第２の実施形態おいて、ガス貯留量推定手段５０は、この貯留量情報群Ｉ４を用いて爆発時ガス貯留量を求める。すなわち、今回爆発したガス容器置場に最も近いモデルを、容器置場情報群Ｉ１から検索し、そのモデルに対応するグラフを貯留量情報群Ｉ４のグラフの中から検索する。そして、例えば図８がその検索で得られたグラフ（この場合のモデルは、大モデル（容積５０ｍ3〜６０ｍ3）で開口率が２．３％）であれば、上記の爆発ピーク圧力推定手段４で求めた爆発ピーク圧力０．０６８ａｔｍに対応する爆発時ガス貯留量をこのグラフから求め、その結果０．５３ｍ3という値が推定値として得られる。
【００３０】
このように、この発明の第２の実施形態では、予め貯留量情報群Ｉ４を作成し、その貯留量情報群Ｉ４を用いて爆発時ガス貯留量を求めるようにしたので、大規模な計算となる燃焼シミュレーション計算を行う必要がなくなり、したがって、爆発時ガス貯留量を求める迄の時間を大幅に短縮することができ、事故原因究明の重要な手がかりとなる情報を、短時間で手に入れることができるようになる。
【００３１】
なお、上記の各実施形態では、今回爆発したガス容器置場に最も近いモデルを容器置場情報群Ｉ１から検索し、そのモデルに対応するグラフを各情報群Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４のグラフの中から検索し、その一枚のグラフ（一本のグラフ）を用いて目標とするデータを得るように構成したが、複数本のグラフを用いて、その間で補正しその補正して得られたグラフを用いて目標とするデータを得るように構成してもよい。このようにすることで、今回爆発したガス容器置場により近似したデータを得ることができる。
【００３２】
また、上記の各実施形態の手法を用いれば、ガス容器置場だけでなく、集合住宅やマンション、一般住宅等のガス爆発におけるガス貯留量を容易に推定することができる。また、家庭用ガスに限らず灯油等他の可燃性燃料や工業用可燃性ガスの貯蔵庫についても、同様のデータベースを構築することで、爆発時の可燃物貯留量の推定を行うことができる。
【００３３】
【発明の効果】
この発明は上記した構成からなるので、以下に説明するような効果を奏することができる。
【００３４】
請求項１に記載の発明では、ガス容器置場でガス爆発事故が起きたとき、従来ほとんどなされていなかった爆発時ガス貯留量の推定を行えるようにしたので、この爆発時ガス貯留量を事故原因を特定する際の重要な手がかりとして活用することができ、したがって、その事故原因特定の精度を向上させることができる。
【００３５】
また、この発明の実施形態では、爆発時ガス貯留量の推定を、基本的には爆発モデル実験で得られた情報を用いて行うようにしたので、実際の値にかなり近づけることができ、良好な精度での推定が可能となる。
【００３６】
請求項２に記載の発明では、予め貯留量情報群を作成し、その貯留量情報群を用いて爆発時ガス貯留量を求めるようにしたので、大規模な計算となる燃焼シミュレーション計算を行う必要がなくなり、したがって、爆発時ガス貯留量を求める迄の時間を大幅に短縮することができ、事故原因究明の重要な手がかりとなる情報を短時間で手に入れることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のガス貯留量推定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】爆発モデル実験でのガス容器置場の一例を示す側面図である。
【図３】爆発モデル実験でのガス容器置場の一例を示す正面図である。
【図４】爆発モデル実験でのガス容器置場の一例を示す水平断面図である。
【図５】爆発モデル実験で得られた実験初期速度と計算初期速度との関係を示すグラフである。
【図６】爆発モデル実験で得られた爆発ピーク圧力と補正初期速度との関係を示すグラフである。
【図７】この発明のガス貯留量推定装置の第２の実施形態を示す図である。
【図８】燃焼シミュレーション計算で得られた爆発時ガス貯留量と爆発ピーク圧力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１    ガス貯留量推定装置
２    情報格納手段
３    初期速度決定手段
４    爆発ピーク圧力推定手段
５    ガス貯留量推定手段
５０    ガス貯留量推定手段
１１    ガス容器置場
１２    周壁
１３    屋根
１４    換気口
１５ａ  高圧ガス容器
Ｉ１    容器置場情報群
Ｉ２    初期速度情報群
Ｉ３    ピーク圧力情報群
Ｉ４    貯留量情報群
【図１】
0003638506.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003638506.tif 000007
【図７】
0003638506.tif 000008
【図８】
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