JP2004340328A - エアパージ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス流通管のパージ作業を簡便に行えるエアパージ装置を提供する。
【解決手段】ガス流通管に接続可能な接続部１を設けたガス流通部３を備え、ガス流通部３におけるガスの流通を遮断する遮断弁５と、酸素ガス検知素子６とをガス流通部３に設け、酸素ガス検知素子６によるガス検知出力に基づいて、遮断弁５を作用させるガス遮断機構９を備えた。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス流通管に可燃性ガス等の流通ガスを流通させるに際して、その管の内部に存在する空気をそのガス流通管外に掃き出させる（パージする）技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このようなパージ作業は、ガス流通管の少なくとも一端部を開口した状態でそのガス流通管の基端側から流通ガスを供給し、前記一端部から流出するガスの成分を調べ、そのガス中に空気がほとんど含まれていないと判断されたときに、前記ガス流通管内がパージされたとして、前記一端部を遮断することにより行われる。この際、前記ガス成分を調べるには、特に前記流通ガスがメタン、プロパン等の燃料ガスである場合に、前記一端部から流出するガスを採取し、着火したときに、燃焼するか否かを点検して前記ガス中に空気（特に酸素ガス）が含まれているかどうかの判断が行われている。
【０００３】
しかし、このように、火気を用いなければ点検作業が行えないとすると、点検作業場所毎に火気を使用せねばならず作業が繁雑になるとともに、作業環境中に漏れだした可燃性ガスへ引火する虞が生じるため、従来より火気を用いることなく簡便に点検作業を行いたいという要請がある。
また、上述の方法は流通ガスが可燃性ガスでなければ適用できないという問題があって、流通ガスの種類によらず同様の点検作業を行いたいという要請がある。
【０００４】
そこで、前記一端部から流出するガスを、特許文献１等に記載の酸素ガス検知素子を用いて点検し、その酸素ガス濃度を確認することによって前記一端部を遮断する技術が考えられている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３０５０９２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような技術によっても、上述の点検作業中は、パージされるガスをガス流通管外に放出し続けざるを得ず、酸素ガス濃度の低下を確認した後に、速やかにガス流通管を遮断し、流通ガスの放出を最小限に抑えるには、前記酸素ガス検知素子からの出力を、点検作業者は点検作業中継続して監視し続ける必要がある。すると、一つのガス流通管からの分岐管等についてそれぞれパージ状況を点検する必要がある場合など、点検作業に長時間を要し、作業効率が低くなったり、低濃度とはいえ有害である可能性のある流通ガスに、点検作業者が長時間晒されることになると、作業衛生上好ましくないという問題がある。
【０００７】
従って、本発明の目的は、上記実情に鑑み、ガス流通管のパージ作業を簡便に行えるエアパージ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明のエアパージ装置の特徴構成は、
ガス流通管に接続可能な接続部を設けたガス流通部を備え、前記ガス流通部におけるガスの流通を遮断する遮断弁と、酸素ガス検知素子とを前記ガス流通部に設け、前記酸素ガス検知素子によるガス検知出力に基づいて、前記遮断弁を作用させるガス遮断機構を備えた点にある。
尚、前記ガス検知出力が、酸素ガス濃度が所定濃度以下であることを示す場合に、前記遮断弁を作用させるための濃度設定手段を設けることが好ましく、
ガス流通管に流通ガスを流通させはじめてから所定時間にわたって前記遮断弁を作用させなくする開弁強制機構を設けてあることが好ましい。
また、前記酸素ガス検知素子が隔膜ガルバニ電池式ガス検知素子であることが好ましい。
【０００９】
つまり、本発明のエアパージ装置は、ガス流通管に接続可能な接続部を設けたガス流通部を備えるから、ガス流通管の一端部に前記エアパージ装置を接続し、そのエアパージ装置に流通ガスを導くことができる。そのガス流通部には遮断弁を設けてあるから、その遮断弁を作用させることによって、前記ガス流通管の一端部を閉塞状態にすることができる。ここで、前記ガス流通部には、酸素ガス検知素子を設けてあるから、前記ガス流通部に流通されるガス中の酸素ガス濃度を知ることができる。
【００１０】
ガス流通管のパージ作業時には、ガス流通管の基端部から導入された流通ガスによって、空気が押し出されて前記一端部側から放出されるが、次第に前記一端部から放出されるガスが、流通ガスと空気との混合ガスから、最終的には前記流通ガスを主成分とするガスに変化する。すなわち、前記流通ガスに酸素ガスが含まれていない場合や、大気中酸素ガス濃度と前記流通ガス中の酸素ガス濃度とが異なる場合には、パージ作業によって、前記ガス流通部を介して放出されるガス中の酸素ガス濃度が変化することになる。従って、前記ガス流通部に流通されるガスを調べると、パージ作業の経過に伴って、大気中酸素ガス濃度（２１％）と前記流通ガスを主成分とするガスの酸素ガス濃度との間の酸素ガス濃度へと変化するため、その酸素ガス濃度に応じてパージ作業の進行度合いがわかる。
そこで、前記酸素ガス濃度に対応した前記酸素ガス検知素子からのガス検知出力の変化に基づき前記パージ作業の進行度を判断し、その出力値に基づいて前記遮断弁を作用させると、所望のパージ作業進行度の時点でパージ作業を完了させることができる。
【００１１】
具体的には、流通ガスが酸素ガスを含有していない場合、酸素ガス濃度は２１％から０％まで変化することになるが、流通ガスを現実に使用する際に、多少の空気が混入していても、流通ガスの物性に大きな影響が無い場合には、完全に流通ガスに置換されるまでパージ作業を行う必要が無い場合がある。一方、あまりに酸素ガス濃度が高い状態でパージ作業を完了させると、酸素ガスが前記流通ガスの物性が大きく変化して、その流通ガスの利用に悪影響を及ぼすことが考えられる。従って、通常は、適度な酸素ガス濃度に対応するガス検知出力をもって、パージ作業の完了とみなす。ここで、従来都市ガス供給管路のパージ作業の際に前記一端部から放出されるガスに着火して点検した場合、着火し始める酸素ガス濃度が約５％であることから、前記ガス検知出力が、酸素ガス濃度が５％以下であることを示す場合に、前記遮断弁を作用させると、従来同様、ほぼ完全にパージ作業が完了し、流通ガスの使用に支障を来さないパージ状態になっていることになる。また、流通ガスとして３％の酸素を含有する燃料ガスを用いて、上記設定の条件でパージ作業を行うと、ガス流通管内の空気の８９％が流通ガスに置換されたことになり、ガス機器等に影響を与えず用いられる程度のパージ作業が確実に行えることになる。
また、前記流通ガスが、イソブタンガスと空気とを１：１で混合してある燃料ガスのような場合、流通ガス中の酸素ガス濃度は１０％程度であるから、パージにより酸素ガス濃度は２１％から約１０％まで変化することになる。この場合、前記ガス検知出力が、酸素ガス濃度が１２〜１３％以下であることを示す場合に、前記遮断弁を作用させると、ほぼ完全にパージ作業が完了し、流通ガスの使用に支障を来さないパージ状態になっていることになる。
従って、前記ガス検知出力が、酸素ガス濃度が所定濃度以下であることを示す場合に、前記遮断弁を作用させるための濃度設定手段を設けてあれば、パージ作業に用いる流通ガスに応じて前記所定濃度を適切に設定することができる。
【００１２】
また、パージ作業時には、ガス流通管の内壁近傍で気流が遅い部分や、屈曲部で滞留が形成されやすい部分に空気が残ったまま、前記一端部に高濃度の流通ガスが達する場合がある。このような場合、前記一端部を遮断した後に、ガス流通管内で残った空気が拡散して、再度ガス流通管内の酸素ガス濃度が上昇することがある。すると、パージが不完全であるにもかかわらず、パージ作業が完了したものとの誤認が生じてしまう。
そのため、ガス流通管に流通ガスを流通させはじめてから所定時間にわたって前記遮断弁を作用させなくする開弁強制機構を設けておくと、空気の残りやすい部分にまで流通ガスが達するのを待ってパージ作業完了の判定が行える。
一方、ガス供給管の本管に対して接続される分岐管から、順次配設される枝管をガス流通管としてパージするような場合、枝管ごとにパージ作業を行うと、その前に行った枝管のパージ作業の際に、ガス流通部に流通ガスが残留したままになっている場合がある、また、作業すべき枝管内に流通ガスが進入してしまい、高濃度の流通ガスが、残存する空気よりも先に枝管出口に達してしまっている場合がある。このような場合、パージ作業時に前記一端部側において前記高濃度の流通ガスを検知することにより、ガス流通管内に空気が残っているにもかかわらず、パージ作業が完了したと誤認することがある。
このような場合でも、上記開弁強制機構により、管内に残存する流通ガスによる誤検知を排除することができる。
そのため、パージが不十分であるのにかかわらずパージ作業が完了したものと誤認する虞を少なくすることができる。
【００１３】
尚、前記酸素ガス検知素子として隔膜ガルバニ電池式ガス検知素子を用いると、酸素ガス濃度に対してほぼ比例する出力特性を示す。そのため、そのガス検知出力から酸素濃度を容易に知ることができる。また、大気中の酸素ガス濃度をほぼ一定とみなせることから、その出力特性を容易に校正することができ、長期にわたって安定的に用いることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明のエアパージ装置は、図１、図３に示すように、地中埋設ガス供給管Ａからの新規枝管等のガス流通管Ａ１に接続可能な接続部１を設けるとともに、前記接続部１側から流入した流通ガスを排出する排出部２を設けたガス流通部３を備え、前記ガス流通部３には、前記ガス流通部３に流入するガスの流速を安定させるためのオリフィス４、前記ガス流通部３におけるガスの流通を遮断する遮断弁５、酸素ガス検知素子６を内装してあるガス検知部７を順に設けてガスを誘導する構成としてある。
【００１５】
酸素ガス検知素子６は、図２に示すように、一対の電極６ａ，６ｂを備えた電解セル６ｃからなる隔膜ガルバニ電池式ガス検知素子が好適に用いられ、前記一対の電極６ａ，６ｂからガス中に含まれる酸素濃度に基づく出力を出力可能に接続される。
【００１６】
前記エアパージ装置は、得られた出力を基に、その出力を酸素ガス濃度に換算する演算部８を備える。また、前記遮断弁５を遮断制御するガス遮断機構９を備え、酸素ガス濃度等を表示する表示部１０を備える。また、前記演算部８からのガス検知出力を基に、前記酸素ガス濃度等によりパージ作業進行状況を表示させるとともに、パージ作業が完了しているかどうかを判定して、ガス遮断機構９に対して前記遮断弁５を遮断させるパージ完了判定出力を出力する制御部１１を備える。前記パージ完了判定出力を受けた前記ガス遮断機構９は、前記遮断弁５を閉操作する。
【００１７】
前記制御部１１は、前記演算部８からの前記ガス検知出力が、酸素ガス濃度が設定された所定濃度以下であることを示す場合に、前記パージ完了判定出力を生成する。前記所定濃度としては通常５％前後の値を適用するが、流通ガスの組成に応じて操作部１２より適宜変更操作することができるように構成する。
尚、前記流通ガスが酸素ガスを含む場合には、前記所定濃度として前記流通ガス中の酸素ガス濃度＋２〜３％程度とすることが好ましい。
【００１８】
また、前記制御部１１には、開弁強制機構１３を設けてある。前記開弁強制機構１３は、前記遮断弁５の開操作後、所定時間が経過していない場合、何らかの影響でガス流通管内に残存していた流通ガスがパージ完了までにエアパージ装置に流入したものと考えられるような場合等であっても、前記パージ完了判定出力をキャンセルし、前記ガス遮断機構９が前記遮断弁５を閉操作しないように制御する。これにより、前記遮断弁５の開操作後、パージすべきガス流通管の長さに応じた所定時間だけ、パージ完了の誤検知を防止することができる。前記所定時間は、ガス流通管の長さや管内ガス圧等に従って経験的に求めることができ、前記操作部（濃度設定手段）１２より適宜設定入力可能にする。
【００１９】
尚、前記所定時間は、遮断弁５の開操作後計測し始めるのに代えて、前記ガス検知出力が、所定値にまで低下した時点から計測を開始することとしてもよい。前記ガス検知出力が、所定値にまで低下した時点では、パージ作業により供給された流通ガスが、主に前記ガス流通管Ａ１の一端部の近くの位置に達して、その流通ガスの内、ガス流通管Ａ１内で拡散して酸素と混合してしまったものを検知し始めていることになる。従って、それ以降、高濃度の流通ガスが前記一端部に達するまでの時間は、それまでに流通ガスが通過したガス流通管Ａ１の長さによらない。そのため、この後のガス検知出力の変化は、前記ガス流通管Ａ１の長さやガス流通管Ａ１内のガス圧の影響を受けにくいので、パージ作業位置ごとに設定値を変更しなくても、簡便に、信頼性高くパージ完了判定を行うことができる。
さらに、前記ガス検知出力の変化度を求めて、ガス検知出力が大きく変化した場合にも、流通ガスがガス検知素子に達したものとして捉えることができ、パージ完了判定が行える。この際ガス検知出力の変化度が、異常に大きいと判断されるような場合には、ガス流通管内に残存していた流通ガスの検知によるものとして、パージ完了の誤検知を防止することもできる。
【００２０】
このようなエアパージ装置を用いる場合、図３に示すように、たとえば燃料ガス供給用の地中埋設本管Ａに接続されるガス流通管Ａ１としての枝管のガス栓Ａ２を介して前記接続部を接続する。ここで、前記ガス流通管Ａ１につながる他の分枝部の末端をすべて閉塞した状態で前記ガス流通部３の前記遮断弁５を開操作すると、パージ対象の前記ガス流通管Ａ１に流通ガスが流入し始めるとともに、前記ガス流通管Ａ１内の空気が掃き出されて前記ガス流通部を通過する。この際、前記酸素ガス検知素子は、そのガス流通部を通過するガスと接触し、そのガス中に含まれる酸素濃度に対応する出力を出力する。この出力を受け、前記制御部は、パージ作業の進行状況を判断して、前記ガス遮断機構に対してパージ完了出力を生成し、前記ガス遮断機構が遮断弁を閉塞した状態でガス流通管内のパージ作業が完了する。
【００２１】
この際、ガス検知出力は、典型的には図４（ａ）のように変化する。従って、ａ時間分だけ待機すればｄ時点でパージ作業が完了する。しかし、ガス流通管の形状が複雑である場合などには、酸素ガス濃度が一旦低下した後、再び上昇する場合がある（図４（ｂ）点線：ｃ時点で遮断弁を遮断する代わりに排出部を閉塞して酸素濃度の変化を求めたもの）。そのため、ａ時間よりも長いｂ時間だけ待って、その後、酸素ガス濃度が所定濃度（ここでは５％）以下になった場合にパージ作業完了と判断すれば、ｃ時点でパージ作業完了と誤認することなく、図４（ｂ）実線のように酸素濃度が低下させられ、ｄ時点でパージが十分に行われていることがわかる。
また、あるガス流通管でパージ作業を行うと、つぎにパージ作業を行うべきガス流通管にも流通ガスが進入することがある。このような場合に、つぎのガス流通管をパージ作業するときには、つぎのガス流通管内に残存する高濃度の流通ガスが、残存する空気よりも先に枝管出口に達してしまい、高濃度の流通ガスの検知に基づき酸素ガス濃度の急激な低下が観測されるため、図４（ｃ）のような挙動を示す。この場合も、ａ時間よりも長いｂ時間だけ待って、その後、酸素ガス濃度が所定濃度（ここでは５％）以下になった場合にパージ作業完了と判断すれば、パージ完了時をｃ時点と誤認してしまう不都合を回避できる。
【００２２】
パージ作業が完了すると、前記表示部はランプ等でパージ作業完了を表示し、作業者はパージ作業の完了を知ることができる。尚、前記表示部には、前記パージ作業の完了を表示するほか、パージ開始、パージの経過状況（到達酸素濃度等）、等の情報をＬＥＤランプ、液晶表示等により表示することができる。パージ作業の完了を知った作業者は、前記ガス流通管に設けられたガス栓を閉塞し、パージ操作を完了することができる。この間パージ作業者は作業中のガス流通管を監視し続ける必要はなく、他のガス流通管のパージ作業を開始するなど、効率よく作業を行うことができる。
【００２３】
尚、前記ガス流通部を通過した流通ガスは、作業者が吸引したり、室内に蓄積したりする不都合が起きないように、ホース等で屋外に誘導して放出させる。
【００２４】
また、上述の例では地中埋設のガス供給管からのガスを枝管末端部で検知し、枝管をガス流通管とする構成を示したが、本発明は、これに限らず、どのような管路のパージ作業にも適用することができ、流通ガスとしても、メタンガス、プロパンガス等の燃料ガスのみならず、燃料ガスと空気の混合ガス等種々の形態で管路に供給されるガスに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエアパージ装置の概略図
【図２】酸素ガス検知素子の概略図
【図３】エアパージ装置の使用形態を示す図
【図４】エアパージ作業時のガス流通部を流通するガスの酸素濃度の変化を示す図
【符号の説明】
Ａ１ ガス流通管
１ 接続部
３ ガス流通部
５ 遮断弁
６ 酸素ガス検知素子
９ ガス遮断機構

Claims (4)

1. ガス流通管に接続可能な接続部を設けたガス流通部を備え、前記ガス流通部におけるガスの流通を遮断する遮断弁と、酸素ガス検知素子とを前記ガス流通部に設け、前記酸素ガス検知素子によるガス検知出力に基づいて、前記遮断弁を作用させるガス遮断機構を備えたエアパージ装置。
2. 前記ガス検知出力が、酸素ガス濃度が所定濃度以下であることを示す場合に、前記遮断弁を作用させるための濃度設定手段を設けた請求項１記載のエアパージ装置。
3. ガス流通管に流通ガスを流通させはじめてから所定時間にわたって前記遮断弁を作用させなくする開弁強制機構を設けた請求項１または２に記載のエアパージ装置。
4. 前記酸素ガス検知素子が隔膜ガルバニ電池式ガス検知素子である請求項１〜３のいずれか一項に記載のエアパージ装置。

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