JP5056449B2 - 貯留装置 - Google Patents

Description

本発明は、メンテナンス時も利用可能な貯留装置に関する。

生産設備などに水（液体）を供給するタンクは、生産設備が駆動している間に水を供給する必要がある。

そのため、１日２４時間運転する生産設備に用いる場合には、タンクも１日２４時間利用可能でなければならない。

従って、２４時間運転の場合は、２個以上のタンクを用いることにより、タンク内の清掃などのメンテナンス中も水の供給を止めないようにしている。

また、設備が大きい場合には、タンクの水を捨てるのに半日かかる場合もあり、またメンテナンス時に防水工事を行うこともあるため、数日間メンテナンス作業が必要となる場合もある。

そして、メンテナンス中であっても、水位レベルを計測する計測機器などの異常があれば、その異常を検知し、正常な計測機器で運転を継続出来るようにする必要がある。

一部の計測機器が故障しても正常な運転ができるようにするためには、それぞれのタンクに２個の計測機器を設置し、２個の計測機器の出力が一致しない場合に計測機器が故障したと判断する必要がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−４１４３２号公報

しかし、タンク毎に２個の計測機器を設けると合計４個の計測機器が必要となり、コストが高くなるという課題がある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、計測機器の数を減らして低コストのタンクを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、それぞれ独立にメンテナンス可能な第１のタンク、第２のタンクと、第１のタンクと第２のタンクを接続した連絡路と、第１のタンクへの液の供給を制御するための第１の開閉手段と、第２のタンクへの液の供給を制御するための第２の開閉手段と、第１の開閉手段を制御するための第１の制御手段と、第２の開閉手段を制御するための第２の制御手段と、連絡路の第１にタンク側に設けられた第３の開閉手段と、連絡路の第２のタンク側に設けられた第４の開閉手段と、連絡路内の第３の開閉手段と第４の開閉手段との間に設けられた第１の圧力計と、少なくとも第１のタンクの液位または第２のタンクの液位を計測する液位レベル計測手段とを有し、液位レベル計測手段は、それぞれ、下記の液位センサからなることを特徴とする。
１ 液の供給を止める液位にある第１の液位センサ
２ 前記第１の液位センサより上にあり、前記第１の液位センサが働かなかったことを検出する第２の液位センサ
３ 液の供給を始める液位にある第３の液位センサ
４ 前記第３の液位センサより下にあり、前記第３の液位センサが働かなかったことを検出する第４の液位センサ

このような貯留装置を用いることにより、液位レベル計測手段の数を減らすことが出来るため、低コストの貯留装置を実現することができる。

本発明の貯留装置によれば、水位を計測する手段の数を従来よりも減らすことができるため、イニシャルコストおよびランニングコストにおいて低コストの貯留装置を実現することが可能となる。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態の説明図である。

第１のタンク１と第２のタンク２には工業用水、上水、純水、薬品、薬品が含まれる水や処理が必要な排水などが貯められていて、必要に応じて第１の排水バルブ３または第２の排水バルブ４を開いて、生産設備や排水処理設備などに水を供給する。

第１のタンク１には、水位を計測するための第１の液位レベル計測手段５が備えられている。

第１の液位レベル計測手段５は液位センサ６と液位センサ７を有し、それぞれの液位センサ６、７は、それが設置された位置に水が存在するか否かを検出する機能を有する。

第１の制御手段８は、この第１の液位レベル計測手段５の計測結果にもとづいて、第１の開閉手段である第１のバルブ９を開閉して第１のタンク１の水位が液位センサ６と液位センサ７の間になるように制御を行う。

すなわち、液位センサ６が液位センサ６が設置された位置に水が存在しない旨の信号を出力した場合は、その信号が第１の制御手段８に伝わり、その結果、第１の制御手段８は第１のバルブ９をあけて、第１のタンク１に水を供給する。

その後、液位センサ７が設置された位置まで水が貯まると、液位センサ７が液位センサ７が設置された位置で水を検出した旨の信号を出力する。

液位センサ７の出力は第１の制御手段８に伝わり、その結果、第１の制御手段８は第１のバルブ９を閉じて水の供給を止める。

第２のタンク２に設置された第２の液位レベル計測手段１０、液位センサ１１、液位センサ１２、第２の制御手段１３、第２の開閉手段である第２のバルブ１４もそれぞれ第１の液位レベル計測手段５、液位センサ６、液位センサ７、第１の制御手段８、第１のバルブ９と同じ働きをする。

第１のタンク１と第２のタンク２間は連絡路１５で接続されていて、連絡路１５の第１のタンク１側と第２のタンク２側にはそれぞれ第３の開閉手段である第３のバルブ１６、第４の開閉手段である第４のバルブ１７が設けられている。

メンテナンスを行わないときは、この第３のバルブ１６と第４のバルブ１７はあけられているため、第１のタンク１と第２のタンク２の水位は同じ高さに保たれる。

液位センサ６、７、１１、１２が正常に働くと、第１のタンク１と第２のタンク２の水位は液位センサ６の水位（＝液位センサ１１の水位）と液位センサ７の水位（＝液位センサ１２の水位）の間に保たれる。

（故障した場合の動作）
しかし、液位センサ６、７、１１、１２の内一部の液位センサが故障すると、第１のタンク１と第２のタンク２の水位は液位センサ６の水位（＝液位センサ１１の水位）と液位センサ７の水位（＝液位センサ１２の水位）の間に保たれなくことがある。

例えば、液位センサ７が故障し、水位が液位センサ７の水位を超えた場合もその旨の信号が第１の液位レベル計測手段５に伝わらない場合は、第１のバルブ９が開いたままとなる。

このような場合は、下記のようにして故障を検知することができる。

すなわち、第３の開閉手段である第３のバルブ１６と第４の開閉手段である第４のバルブ１７の間には第１の圧力計１８が設置され、連絡路１５内の水の圧力（大気圧との差圧）を計測して計測結果を故障検出手段１９に送信している。

故障検出手段１９は、第１の圧力計１８から送られてくる計測結果が示す水位が、液位センサ７の水位を所定値以上超えている場合に故障していると判断して、故障した旨の情報を警告手段２０に送信する。

警告手段２０は、生産設備を監視する担当者が勤務している部屋に設置されていて、ランプを点滅させるなどして担当者に知らせる。

担当者は、実際に水位が液位センサ７の水位を超えているか否かを確認する。

水位が液位センサ７の水位（＝液位センサ１２の水位）を超えている場合は、液位センサ７または液位センサ１２の故障であり、さらに、第１のバルブ９が開いたままであれば液位センサ７の故障である。

液位センサ７が故障していることを確認した場合は、スイッチ２１とスイッチ２２をオンにして、第１の圧力計１８の出力を第１の制御手段８と第２の制御手段１３に送り、第１の液位レベル計測手段５と第２の液位レベル計測手段１０のかわりに第１の圧力計１８を用いて水位の制御をし、貯留装置の運転を継続することができる。

一方、水位が液位センサ７の水位の下であれば、第１の圧力計１８の故障であるので、第３のバルブ１６と第４のバルブ１７を閉じて運転を継続し、第１の圧力計１８の修理を行う。

（メンテナンス中の動作）
本実施の形態では、メンテナンス中でも、２以上の計測手段で水位を監視することができる。

例えば、第２のタンク２をメンテナンスする場合は、第４のバルブ１７を閉じて、第２の制御手段１３にメンテナンス中である旨の信号を送り、第２のバルブ１４の開閉を自動から手動に切り替える。

このようにすれば、メンテナンス中の第２のタンク２に不要な水が入るのを防ぐことができる。

また、第１のタンク１は第１の液位レベル計測手段５と第１の制御手段８を用いて水位の制御が可能であり、第１の液位レベル計測手段５と第１の圧力計１８の両方で水位を監視しているため、第１の液位レベル計測手段５の出力と第１の圧力計１８の出力に矛盾があれば、第１の液位レベル計測手段５と第１の圧力計１８のいずれかが故障していることを検出することができる。

以上のように、水位の計測手段の数を３個（５、１０、１８）にすることが出来るため、イニシャルコスト（製造コスト）についても、ランニングコスト（計測手段の定期的な校正などのメンテナンスコスト）についても、低コストの貯留装置を実現することが可能となった。

なお、上記の実施の形態では、第１の圧力計１８は水圧を水位に換算する計測装置であり、
第１の液位レベル計測手段５と第２の液位レベル計測手段１０は水位を直接計測する計測手段である。

このように計測手段の種類を異ならせることにより、同じ原因で同時に故障する可能性が極めて少なくなり、貯留装置の信頼性が向上する。

また、第１の液位レベル計測手段５と第２の液位レベル計測手段１０は、レベルスイッチ式に限定する必要はなく、フロート式、超音波式、静電容量式の水位計または振動式、静電容量式、バドル式、超音波式のレベルスイッチでもよく、同じ効果が得られる。

また、上記の実施の形態では故障検出手段を用いて故障を検出したが、これに限る必要はなく、計測手段の出力を監視担当者がいる部屋のディスプレイに表示させて、監視担当者が故障が発生しているか否かを判断するようにしてもよい。

（参考の形態）
図２は参考の形態の構成図である。

第１の実施の形態では、液位レベル計測手段として、第１の液位レベル計測手段５と第２の液位レベル計測手段１０を設置したが、第２の実施の形態では、これらの代わりに、第３のバルブ１６と第４のバルブ１７の間に第２の圧力計２３を設置する。

従って、第３のバルブ１６と第４のバルブ１７の間に第１の圧力計１８と第２の圧力計２３が設置される。

これら２個の圧力計１８、２３の出力は、図１の（第１の実施の形態の）故障検出手段と第１の制御手段と第２の制御手段とを兼ねる回路２４に送信される。

回路２４は第１の圧力計１８と第２の圧力計２３の差が一定値以内であるか否かを計算し、一定値以内であれば、これらの圧力計は故障していないと判断して、第２の圧力計２３の出力が示す水位が第１の所定値以下であれば、第１のバルブ９と第２のバルブ１４を開け、第２の圧力計２３の出力が示す水位が第２の所定値以上であれば、第１のバルブ９と第２のバルブ１４を閉じることにより、水位を第１の所定値と第２の所定値の間に制御することができる。

一方、第１の圧力計１８と第２の圧力計２３の差が一定値を超える場合は、いずれかの圧力計が故障していると判断できるので、警告手段２０へ故障している旨の信号を送信する。

故障している旨の信号を受信した警告手段２０はランプを点滅させるなどして担当者へ故障を知らせる。

故障を知った担当者は、まず、いずれの圧力計１８または２３が故障したかを調べる。

第２の圧力計２３の出力を用いて水位を制御した場合に、水位が第１の所定値と第２の所定値の間に制御されない場合は、第２の圧力計２３が故障していると判断できるので、第１の圧力計１８を用いて水位を制御するように回路２４を切り替えて貯留装置の運転を継続できるようにしておいて、第２の圧力計２３の修理を手配する。

一方、第２の圧力計２３の出力を用いて水位を制御した場合に、水位が第１の所定値と第２の所定値の間に制御されている場合は、第１の圧力計１８が故障していると考えられるので、第１の圧力計１８の出力と水位との関係を調べて、第１の圧力計１８の故障を確認した後に、第１の圧力計１８修理を手配する。

以上にようにして、二つの水位を計測する手段のみで貯留装置を実現することができるので、貯留装置のイニシャルコストとランニングコストを下げることが可能となる。

（第２の実施の形態）
図３は第２の実施の形態に用いる第１の液位レベル計測手段５の説明図である。

第２の実施の形態で用いる、第１の液位レベル計測手段５は４個の液位センサを有している。

それぞれの液位センサはその液位センサの周りに水が存在するか否かを検知する能力を有している。

第１の液位センサ７は水の供給を止めたい水位にあり、
第２の液位センサ２５は第１の液位センサ７よりも高い位置にあり、
第３の液位センサ６は水の供給を始めたい水位にあり、
第４の液位センサ２６は第３の液位センサ６よりも低い位置にある。

第１の液位センサ７と第３の液位センサ６が正常に動作すれば、タンクの水位は第１の液位センサ７と第３の液位センサ６の間に制御される。

すなわち、水位が第１の液位センサ７よりも上がると第１のバルブ９が閉じられ給水が止まるため、結局水位が第１の液位センサ７よりも上がることはなく、
また、水位が第３の液位センサ６よりも低くなると第１のバルブ９が開かれ給水が始まるため、結局水位が第３の液位センサ６よりも下がることはない。

一方、第１の液位センサ７が故障した場合は、水位が第１の液位センサ７の位置よりも上がった場合でも第１の制御手段８には、その旨の情報が伝わらない。

そのため、第１のバルブ９は閉じられず、水の供給が継続される。

しかし、水位が第２の液位センサ２５まで到達すると、第２の液位センサ２５は、水位が第２の液位センサ２５のところまで水位が上昇していることを検知し、第１の制御手段８へその旨の情報が伝わり、第１のバルブ９が閉じられて水の供給が止まるため、第１のタンク１から水があふれることを防止できる。

第４の液位センサ２６の働きも同様である。

すなわち、第３の液位センサ６が故障して、水位が第３の液位センサ６よりも下がった場合でも、水位が第４の液位センサ２６の位置まで下がると、第４の液位センサ２６が働き、その旨の情報が第１の制御手段８に伝わり、第１のバルブ９を開いて、水の供給を始めることが可能となる。

以上のようにして、貯留装置の信頼性をさらに向上させることができる。

本発明の貯留装置は、液体を一時保管する装置に利用可能である。

本発明の第１の実施の形態の貯留装置１の構成を示す図 本発明の参考の形態の貯留装置１の構成を示す図 本発明の第２の実施の形態の第１の液位レベル計測手段の構成を示す図

符号の説明

１ 第１のタンク
２ 第２のタンク
３ 第１の排水バルブ
４ 第２の排水バルブ
５ 第１の液位レベル計測手段
６ 液位センサ（第３の液位センサ）
７ 液位センサ（第１の液位センサ）
８ 第１の制御手段
９ 第１のバルブ
１０ 第２の液位レベル計測手段
１１ 液位センサ
１２ 液位センサ
１３ 第２の制御手段
１４ 第２のバルブ
１５ 連絡路
１６ 第３のバルブ
１７ 第４のバルブ
１８ 第１の圧力計
１９ 故障検出手段
２０ 警告手段
２１、２２ スイッチ
２３ 第２の圧力計
２４ 回路
２５ 第２の液位センサ
２６ 第４の液位センサ

Claims (6)

1. それぞれ独立にメンテナンス可能な第１のタンク、第２のタンクと、
   前記第１のタンクと前記第２のタンクを接続した連絡路と、
   前記第１のタンクへの液の供給を制御するための第１の開閉手段と、
   前記第２のタンクへの液の供給を制御するための第２の開閉手段と、
   前記第１の開閉手段を制御するための第１の制御手段と、
   前記第２の開閉手段を制御するための第２の制御手段と、
   前記連絡路の前記第１のタンク側に設けられた第３の開閉手段と、
   前記連絡路の前記第２のタンク側に設けられた第４の開閉手段と、
   前記連絡路内の前記第３の開閉手段と前記第４の開閉手段との間に設けられた第１の圧力計と、
   前記第１のタンクの液位または前記第２のタンクの液位の少なくともいずれか一方を計測する液位レベル計測手段とを有し、
   前記液位レベル計測手段は、それぞれ、下記の液位センサからなることを特徴とする貯留装置。
   １ 液の供給を止める液位にある第１の液位センサ
   ２ 前記第１の液位センサより上にあり、前記第１の液位センサが働かなかったことを検出する第２の液位センサ
   ３ 液の供給を始める液位にある第３の液位センサ
   ４ 前記第３の液位センサより下にあり、前記第３の液位センサが働かなかったことを検出する第４の液位センサ
   
2. 前記第１の圧力計と前記液位レベル計測手段との出力から故障を検出する故障検出手段と、
   前記故障検出手段の検出結果にもとづいて警告をする警告手段とを有することを特徴とする請求項１記載の貯留装置。
3. 前記液位レベル計測手段は前記第１のタンクに設けられた第１の液位レベル計測手段と前記第２のタンクに設けられた第２の液位レベル計測手段からなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の貯留装置。
4. 前記第１の圧力計は、液圧を液位に換算する計測装置であり、
   前記液位レベル計測手段は液位を直接計測する計測手段であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の貯留装置。
5. 第３の液位センサがそのセンサの位置まで液位が下がった旨の信号を出力し、その出力により、第１のタンクまたは第２のタンクに液の供給を始めてから、所定時間経過しても液の供給を止める第１の液位のセンサからその液位まで液面が上昇した旨の出力が得られない場合に、故障と判定することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一つに記載の貯留装置。
6. 第１の液位センサがそのセンサの位置まで液位が上がった旨の信号を出力し、その出力により、第１のタンクまたは第２のタンクの液の排水を始めてから、所定時間経過しても第３の液位のセンサからその液位まで液面が下がった旨の出力が得られない場合に、故障と判定することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一つに記載の貯留装置。
   

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