JP5781455B2

JP5781455B2 - ガス供給装置及び方法

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Publication number: JP5781455B2
Application number: JP2012034776A
Authority: JP
Inventors: 雅博池田; 高橋　斉之; 斉之高橋
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2032-02-21
Also published as: JP2013170623A

Description

本発明は、ガス供給装置及び方法に関し、詳しくは、空気分離装置や送ガス装置などの供給用ガス源から使用先にガスを供給するための装置であって、供給用ガス源から使用先に供給するガス量が低下したときなどにバックアップ装置からガスを補給して使用先に所定圧力、所定流量で連続的にガスを供給するガス供給装置及び該ガス供給装置の起動時の制御方法に関する。

例えば、空気分離装置で製造した窒素ガスを使用先に連続的に供給する場合、使用先の窒素ガスの需要変動に応じて空気分離装置にバックアップ装置を付設することが行われている。このバックアップ装置は、空気分離装置の窒素ガス製造量に比べて使用先の窒素ガスの需要が少ないときは窒素ガスの一部を液化して液化窒素貯槽に貯留したり、窒素ガスの一部を外部に放出したりするとともに、使用先の窒素ガスの需要が多いときには、バックアップ装置の液化窒素貯槽に貯留した液化窒素を気化させてバックアップ経路からガス供給経路に補給することによって窒素ガスの製造量の不足分を補うようにしている。

従来の一般的なバックアップ装置は、ガス供給経路あるいはバックアップ経路に設けた圧力検出器で検出した圧力に応じてバックアップ弁の開度を制御（以下、通常のＰＩＤ制御ということもある。）するものであり、バックアップ装置を作動させるため、空気分離装置からガス供給経路を経て使用先に供給する際の第１設定圧力と、バックアップ装置が作動を開始する際の第２設定圧力とが設定されており、通常の緩やかな圧力変化には十分に対応できるが、空気分離装置が停止してガス供給経路の圧力が急激に第２設定圧力以下に低下した場合は、バックアップ装置の作動が安定するまでに時間がかかることから、使用先に供給するガスの圧力が一時的に大きく低下してしまうことがあった。このため、バックアップ装置の作動開始時にガスの圧力が一時的に大きく低下しても使用先から要求されている下限圧力を上回る圧力でガスを供給できるように設定圧力を高く設定したり、複雑な制御を行って圧力低下を抑えるようにしたりすることが行われていた（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００２−１８１４４４号公報

しかし、設定圧力を高くすると、ガスを昇圧する圧縮機に要する動力コストが大幅に増加し、また、複雑な制御を行うには、各種検出器や各種調節弁をはじめとする多数の機器を必要とするため、コストアップは避けられない。

そこで本発明は、簡単な装置構成で、ガス供給経路の急激な圧力低下に応じてバックアップ装置が作動を開始したときの圧力低下を抑えることができ、所定圧力以上のガスを継続して使用先に供給することができるガス供給装置及び方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明のガス供給装置は、供給用ガス源からガス使用先にあらかじめ設定された第１設定圧力以上の圧力でガスを供給するガス供給経路と、該ガス供給経路にバックアップ装置からのガスを補給するバックアップ経路と、該バックアップ経路に設けられたバックアップ弁と、前記ガス供給経路内の圧力を検出する圧力検出器と、前記ガス供給経路内の圧力をあらかじめ設定された第２設定圧力に調節する圧力調節手段とを備えたガス供給装置において、前記供給用ガス源がガス供給を停止したときに、前記バックアップ弁を全開状態にするとともに、全開状態になったバックアップ弁の開度を徐々に閉方向に作動させるバックアップ弁制御手段を備えていることを特徴としている。

また、本発明のガス供給装置は、前記バックアップ弁は、付勢手段により開方向に付勢されるとともに、弁駆動ガス供給経路から供給される弁駆動ガスによって閉方向に付勢され、弁駆動ガスの供給量を調節することによって開閉する弁であって、前記弁駆動ガス供給経路には、第１経路切替手段及び第２経路切替手段と該第２経路切替手段に接続した流量制御経路とが設けられ、第１経路切替手段は、一次側の弁駆動ガス供給経路と二次側の弁駆動ガス供給経路とを連通させる弁駆動ガス供給側と、バックアップ弁への弁駆動ガスの供給を遮断するとともにバックアップ弁から駆動ガスを排出するガス排出側とに切り替え可能に形成され、前記第２経路切替手段は、相対的に大流量で第１経路切替手段に弁駆動ガスを供給する弁駆動ガス供給側と前記流量制御経路を通して相対的に小流量で弁駆動ガスを第１経路切替手段に供給する流量制御経路側とに切替可能に形成されていることを特徴としている。

さらに、本発明のガス供給装置は、前記供給用ガス源が空気分離装置であり、ガス使用先に供給するガスが前記空気分離装置の製品ガスであり、前記バックアップ装置が前記空気分離装置に組み込まれていることを特徴としている。

また、本発明のガス供給方法は、前記構成のガス供給装置を用いたガス供給方法であって、前記バックアップ弁制御手段は、前記圧力検出器の検出圧力が前記第１設定圧力以上のときには前記バックアップ弁を全閉状態に保持し、前記供給用ガス源がガス供給を停止したときには前記バックアップ弁を全開状態にした後、該全開状態になったバックアップ弁の開度を徐々に閉方向に作動させ、その後、前記圧力調節手段により、前記圧力検出器の検出圧力を前記第２設定圧力に制御することを特徴としている。

さらに、本発明のガス供給方法は、前記バックアップ弁は、付勢手段により開方向に付勢されるとともに、弁駆動ガス供給経路から供給される弁駆動ガスによって閉方向に付勢され、弁駆動ガスの供給量を調節することによって開閉する弁であって、前記弁駆動ガス供給経路には、第１経路切替手段及び第２経路切替手段と該第２経路切替手段に接続した流量制御経路とが設けられ、前記圧力検出器の検出圧力が前記第１設定圧力以上のときには、第１経路切替手段及び第２経路切替手段が共に弁駆動ガス供給側に切り替えられ、前記弁駆動ガス供給経路の弁駆動ガスが第２経路切替手段から第１経路切替手段を通ってバックアップ弁に供給されることによってバックアップ弁が全閉状態に保持され、前記供給用ガス源がガス供給を停止したときに、第１段階として、前記第１経路切替手段がガス排出側に切り替えられて弁駆動ガス供給経路からバックアップ弁への駆動ガスの供給を遮断するとともに、バックアップ弁から駆動ガスを排出することによってバックアップ弁が前記付勢手段の付勢力によって全開状態となり、バックアップ弁が全開状態になった後の第２段階として、前記第１経路切替手段が弁駆動ガス供給側に切り替えられるとともに、前記第２経路切替手段が前記流量制御経路側に切り替えられ、弁駆動ガス供給経路の弁駆動ガスが流量制御経路で弁駆動ガス供給側に比べて小流量に制御された状態で第１経路切替手段を介してバックアップ弁に供給されることによってバックアップ弁が徐々に閉方向に作動し、前記第２経路切替手段が弁駆動ガス供給側に切り替えられた後の第３段階として、前記圧力調節手段が作動して前記圧力検出器の検出圧力が前記第２設定圧力に調節されることを特徴としている。

また、前記第１経路切替手段は、ガス排出側に切り替えられた後、あらかじめ設定された時間が経過した後に弁駆動ガス供給側に切り替えられることを特徴とし、前記第２経路切替手段は、流量制御経路側に切り替えられた後、あらかじめ設定された時間が経過した後に弁駆動ガス供給側に切り替えられることを特徴としている。

本発明によれば、供給用ガス源がガス供給を停止したときにバックアップ弁を全開状態にしてバックアップ装置からのガスをバックアップ経路を通してガス供給経路に大量に補給するので、ガス供給経路内のガスの圧力が大きく低下することがなくなる。また、全開状態になったバックアップ弁を徐々に閉弁方向に作動させ、ガス供給経路内の圧力を第２設定圧力に調節することにより、製品圧力にハンチング現象を発生させることなく、ガス使用先に安定した状態で所定圧力以上のガスを連続供給することができる。

本発明のガス供給装置の第１形態例を示す系統図である。制御部の動作手順の一例を示す図である。圧力変動の一例を示す図である。本発明のガス供給装置の第２形態例を示す系統図である。

図１の第１形態例に示すガス供給装置は、空気液化分離装置１１で製造した製品の窒素ガスをガス使用先に供給するための装置であって、供給用ガス源である空気液化分離装置１１には、ガス使用先に接続したガス供給経路１２が設けられている。なお、図示は省略するが、ガス使用先には、ガス供給経路１２から供給されたガスの圧力をガス使用先内で使用するのに適した一定の圧力に調節する二次圧力調節弁が設けられており、ガス供給経路１２から供給されるガスの圧力は、二次圧力調節弁で二次圧を一定圧力に調節可能な圧力（下限圧力）以上であることが要求されている。

前記ガス供給経路１２には、バックアップ装置１３として、バックアップ用ガス供給源となる液化窒素貯槽１４から抜き出されて蒸発器（図示せず）で気化した窒素ガスをガス供給経路１２に供給するためのバックアップ経路１５が接続されている。バックアップ経路１５には、バックアップ経路１５からガス供給経路１２に供給する窒素ガスの圧力を通常の圧力制御によって調節するための圧力調節手段１６として、バックアップ経路１５内の圧力を検出することによってガス供給経路１２からガス使用先に供給されている窒素ガスの圧力を検出するための圧力検出器１７と、バックアップ経路１５からガス供給経路１２へ窒素ガスを供給する際に開弁するバックアップ弁１８とが設けられている。

バックアップ弁１８は、付勢手段、例えば、スプリングなどによって開方向に付勢されるとともに、ポジショナ１９を介して供給される弁駆動ガス、通常は計装用空気によって弁開度が調節される空圧弁が用いられており、いわゆる、フェールオープン型の弁（ＦＯ弁）が用いられている。

バックアップ弁１８とポジショナ１９とは、前記計装用空気が流れる弁駆動ガス供給経路２０で接続されており、本形態例に示す弁駆動ガス供給経路２０には、バックアップ弁制御手段２１として、バックアップ弁１８側に第１経路切替手段となる第１三方切替電磁弁２２が、ポジショナ１９側に第２経路切替手段となる第２三方切替電磁弁２３がそれぞれ設けられている。さらに、第２三方切替電磁弁２３と該第２三方切替電磁弁２３の第１三方切替電磁弁２２側の弁駆動ガス供給経路２０との間には、ガス流量を絞る流量制御手段であるスピードコントローラ２４を有する流量制御経路２５が設けられている。また、第１三方切替電磁弁２２及び第２三方切替電磁弁２３には、各電磁弁を作動させるための信号Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ出力する制御部２６が設けられている。この制御部２６には、圧力検出器１７からの検出圧力信号Ｓ３及び空気液化分離装置１１からの窒素ガス製造停止信号Ｓ４を受信するための受信部が設けられている。

第１三方切替電磁弁２２及び第２三方切替電磁弁２３は、制御部２６からの信号Ｓ１，Ｓ２が無いときには、共に無励磁状態で弁一次側と弁二次側の弁駆動ガス供給経路２０を連通させた弁駆動ガス供給側（矢印Ａ方向）に切り替えられた状態になっており、第１三方切替電磁弁２２に制御部２６から信号Ｓ１が入力されると、第１三方切替電磁弁２２は励磁状態となり、弁駆動ガス供給経路２０からバックアップ弁１８への計装用空気の供給を遮断するとともに、バックアップ弁１８から計装用空気を排出するガス排出側（矢印Ｂ方向）に切り替えられる。また、第２三方切替電磁弁２３に制御部２６から信号Ｓ２が入力されると、第２三方切替電磁弁２３は励磁状態となり、弁駆動ガス供給経路２０の計装用空気を流量制御経路２５を通して小流量で第１三方切替電磁弁２２側に供給する流量制御経路側（矢印Ｂ方向）に切り替えられる。

次に、このように構成したガス供給装置によって供給用ガス源である空気液化分離装置１１が窒素ガスの供給を停止したときに、ガス使用先に安定した状態で所定圧力以上の窒素ガスを連続供給する操作の一例を説明する。各設定圧力として、空気液化分離装置１１からガス供給経路１２を通してガス使用先に窒素ガスを供給する通常運転時の第１設定圧力を８．１ｂａｒＡ（０．８１ＭＰａ）、バックアップ弁１８が開弁してバックアップ装置が作動する第２設定圧力を７．８ｂａｒＡ（０．７８ＭＰａ）に、それぞれあらかじめ設定されているものとする。通常運転中は、各信号Ｓ１〜Ｓ４はオフとなっており、バックアップ弁１８は全閉状態であり、第１三方切替電磁弁２２及び第２三方切替電磁弁２３は、共に無励磁状態で弁駆動ガス供給側になっている。

通常運転中に、空気液化分離装置１１の窒素ガス製造量を超えてガス使用先の窒素ガス使用量が次第に増加していくと、ガス供給経路１２内の窒素ガスの圧力が次第に低下していく。圧力検出器１７の検出圧力が、前記第２設定圧力の７．８ｂａｒＡに低下すると、通常の圧力制御によりバックアップ弁１８を開方向に作動させてバックアップ経路１５からの窒素ガスの補給量を増加させ、ガス使用先への窒素ガスの供給圧力を前記第２設定圧力である７．８ｂａｒＡに保持する。

ガス使用先の窒素ガス使用量が減少して圧力検出器１７の検出圧力が次第に上昇すれば、バックアップ弁１８が全閉状態となってバックアップ装置１３が作動を停止する。その後は、空気液化分離装置１１からガス供給経路１２を通してガス使用先に供給する窒素ガスの圧力が第１設定圧力である８．１ｂａｒＡになるように空気液化分離装置側で調節され、通常の運転状態に復帰する。

図２は、空気液化分離装置１１が運転を停止したときの制御部２６の動作手順の一例を示すもので、空気液化分離装置１１の運転中は、制御部２６から信号Ｓ１，Ｓ２は出力されず、第１三方切替電磁弁２２及び第２三方切替電磁弁２３は、弁駆動ガス供給側に切り替えられた状態となっている（ステップ５１）。運転中は、ステップ５２で空気液化分離装置１１の運転状態が常時監視され、空気液化分離装置１１が運転を停止した信号Ｓ４を制御部２６が受信するとステップ５３に進み、制御部２６から信号Ｓ１が出力され、第１三方切替電磁弁２２が励磁されてガス排出側に切り替えられるとともに、第１タイマーがカウントを開始する。これにより、第１三方切替電磁弁２２がガス排出側に切り替えられ、弁駆動ガス供給経路２０からバックアップ弁１８への計装用空気の供給が遮断され、バックアップ弁１８から計装用空気が外部に排出されることによってバックアップ弁１８が瞬時に全開状態となる。これにより、バックアップ装置１３から液化窒素貯槽１４の設定圧力、例えば９．２ｂａｒＡに設定された窒素ガスが全開状態のバックアップ弁１８を通ってバックアップ経路１５からガス供給経路１２に瞬時に供給される状態になり、ガス供給経路１２からガス使用先に供給する窒素ガスの圧力が大きく下がらずに、下限圧力、例えば７．０ｂａｒＡ以上の圧力を有する窒素ガスの供給が継続される。

制御部２６からの信号Ｓ１の出力は、ステップ５４で第１タイマーがあらかじめ設定された第１設定時間に到達するまで継続し、バックアップ弁１８の全開状態が所定時間、例えば１０秒程度保持される。これにより、ガス供給経路１２の全長にわたってバックアップ装置１３からの窒素ガスが行き渡った状態となり、ガス使用先から要求されている下限圧力以上の圧力で窒素ガスを供給することができる。

ステップ５４で第１タイマーが第１設定時間に到達するとステップ５５に進み、制御部２６からの信号Ｓ１の出力が断たれると同時に、信号Ｓ２が出力されるとともに、第２タイマーがカウントを開始する。これにより、第１三方切替電磁弁２２が無励磁状態になって弁駆動ガス供給側に切り替えられるとともに、制御部２６からの信号Ｓ２によって第２三方切替電磁弁２３が励磁状態となって流量制御経路側に切り替えられる。バックアップ弁１８に供給される計装用空気は、第２三方切替電磁弁２３が流量制御経路側に切り替えられているため、流量制御経路２５を通して小流量に絞られた状態で第１三方切替電磁弁２２を介してバックアップ弁１８に供給される。したがって、バックアップ弁１８は、小流量の計装用空気の流入によって閉弁方向に徐々に付勢される。バックアップ弁１８が徐々に閉弁していくと、バックアップ弁１８の弁開度の減少に応じてバックアップ経路１５からガス供給経路１２に供給される窒素ガスの流量が減少し、これに伴って圧力検出器１７の検出圧力も徐々に下降していく。制御部２６からの信号Ｓ２の出力は、ステップ５６で第２タイマーがあらかじめ設定された第２設定時間に到達するまで継続し、例えば１０秒程度の間、バックアップ弁１８が徐々に閉弁方向に作動する状態が継続される。

ステップ５６で第２タイマーが第２設定時間に到達するとステップ５７に進み、制御部２６からの信号Ｓ２の出力が断たれて第２三方切替電磁弁２３が無励磁状態になって弁駆動ガス供給側に切り替えられる。これにより、共に弁駆動ガス供給側になった第１三方切替電磁弁２２及び第２三方切替電磁弁２３を介して弁駆動ガス供給経路２０を計装用空気が流れる状態となり、圧力検出器１７の検出圧力に応じてバックアップ弁１８の弁開度を調節する通常の圧力制御に戻り、窒素ガスのガス供給圧力が第２設定圧力の７．８ｂａｒＡに調節される。この後、空気液化分離装置１１が運転を再開すると、ガス供給経路１２を通してガス使用先に供給する窒素ガスの圧力が第１設定圧力の８．１ｂａｒＡになるように空気液化分離装置側で調節され、バックアップ装置１３の作動が停止してステップ５１の状態に戻る。

図３は、前記バックアップ弁制御手段２１を用いたときの圧力検出器１７の検出圧力の変化（実施例）と、従来のバックアップ方法である通常のＰＩＤ制御のみで圧力制御した場合の圧力検出器の検出圧力の変化とをそれぞれ示している。図３から明らかなように、従来のＰＩＤ制御のみの場合は、圧力検出器が圧力低下を検出してからバックアップ弁が所定の開度に開くまでに時間差があることから、ガス使用先に供給する窒素ガスの圧力が一時的に大きく低下してしまう。

一方、空気液化分離装置１１が運転を停止したときに、バックアップ弁制御手段２１でバックアップ弁１８を強制的に全開状態にすることにより、バックアップ装置１３から大量の窒素ガスをガス供給経路１２に供給できるので、ガス使用先に供給する窒素ガスの圧力低下を従来方法に比べて確実に防ぐことができる。したがって、本実施例では、通常のＰＩＤ制御のみでは、窒素ガスの供給圧力が下限圧力の７．０ｂａｒＡを下回るおそれがあるが、バックアップ弁制御手段２１を用いることにより、常に下限圧力以上の圧力で窒素ガスを供給することが可能となる。これにより、各設定圧力を０．１〜０．３ｂａｒＡ下げることが可能となり、製品窒素を昇圧する圧縮機の動力費を削減することができる。

また、２個の三方切替電磁弁と流量を絞るための簡単なスピードコントローラを有する配管、４つの信号Ｓ１〜Ｓ４を処理する部分と２つのタイマーとを備えた簡単な構成の制御部を追加するだけでよいことから、複雑な機器を使用したものに比べて初期コストの増加も僅かであり、運転コストや保守コストを大幅に削減することができる。なお、各三方切替電磁弁２２，２３を無励磁状態にするタイミングは、タイマーによらずに他の方法を採用することができ、例えば、圧力検出器１７の検出圧力に基づいて行うことや、バックアップ弁１８の開度を監視し、予め想定した通常の圧力制御（通常のＰＩＤ制御）時の開度まで閉じたことを確認した後に、通常の圧力制御に切り替えることも可能である。

図４は、本発明のガス供給装置における第２形態例を示すもので、ガス使用先に供給する窒素ガスの流量が多く、ガス供給経路１２及びバックアップ経路１５が前記第１形態例に比べて大口径の場合に適した装置構成の一例を示している。なお、以下の説明において、前記第１形態例に示したガス供給装置の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

本形態例における圧力調節手段１６は、前記第１形態例と同様に、通常のＰＩＤ制御を行う圧力検出器１７とバックアップ弁１８とで構成され、バックアップ弁制御手段２１は、弁駆動ガス供給経路２０のバックアップ弁１８側に設けられた第１経路切替手段となる第１三方切替空圧弁３１と、弁駆動ガス供給経路２０のポジショナ１９側に設けられた第２経路切替手段となる第２三方切替電磁弁２３と、第１三方切替空圧弁３１を閉方向に駆動するための計装用空気を供給する第２の弁駆動ガス供給経路３２に設けられた第３三方切替電磁弁３３とで構成している。

本形態例におけるバックアップ弁１８は、第１形態例で使用したバックアップ弁に比べて大口径で、閉弁方向に付勢する計装用空気を大量に使用する空圧弁が用いられており、第１三方切替空圧弁３１は、バックアップ弁１８を全閉状態に付勢している大量の計装用空気を短時間で排出可能な口径を有する空圧弁が用いられている。第２三方切替電磁弁２３及び第３三方切替電磁弁３３は、第１形態例で使用した第２三方切替電磁弁と同等か僅かに口径が大きな電磁弁が用いられている。

このような構成を有するバックアップ弁制御手段２１は、通常運転時には、第１三方切替空圧弁３１及び第２三方切替電磁弁２３は、共に弁一次側と弁二次側の弁駆動ガス供給経路２０を連通させた弁駆動ガス供給側（矢印Ａ方向）に切り替えられた状態になっており、第３三方切替電磁弁３３は、第２の弁駆動ガス供給経路３２の計装用空気を第１三方切替空圧弁３１に供給する弁駆動ガス供給側（矢印Ａ方向）に切り替えられた状態になっている。

例えば、空気液化分離装置１１が運転を停止した信号Ｓ４を制御部２６が受信すると、制御部２６から第３三方切替電磁弁３３に信号Ｓ１が出力され、第３三方切替電磁弁３３は、信号Ｓ１により励磁状態となってガス排出側（矢印Ｂ方向）に切り替わり、弁駆動ガス供給経路３２から第１三方切替空圧弁３１に供給される計装用空気を遮断するとともに、第１三方切替空圧弁３１から計装用空気を排出する。これにより、第１三方切替空圧弁３１が弁駆動ガス供給側からガス排出側（矢印Ｂ方向）に切り替えられ、バックアップ弁１８への計装用空気の供給を遮断してバックアップ弁１８から計装用空気が排出され、バックアップ弁１８が瞬時に全開状態となる。

バックアップ弁１８が全開状態になった後は、前記第１形態例と同様に、制御部２６が信号Ｓ１を停止して信号Ｓ２を出力することにより、第３三方切替電磁弁３３が弁駆動ガス供給側に切り替わり、第３三方切替電磁弁３３を通った計装用空気によって第１三方切替空圧弁３１が弁駆動ガス供給側に切り替わるとともに、信号Ｓ２によって第２三方切替電磁弁２３が流量制御経路側（矢印Ｂ方向）に切り替わる。したがって、バックアップ弁１８に供給される計装用空気は、第２三方切替電磁弁２３から流量制御経路２５を通ることによって小流量に絞られて供給され、バックアップ弁１８は徐々に閉弁方向に付勢される。以下、前記第１形態例と同様にして圧力検出器１７とバックアップ弁１８とによる通常のＰＩＤ制御が始まり、バックアップ経路１５からガス供給経路１２に供給する窒素ガスの圧力があらかじめ設定された圧力に調節される。

大口径のバックアップ弁１８を用いた場合、一般的な口径の電磁弁を使用してもバックアップ弁１８から計装用空気を排出して全開状態にすることはできるが、大量の計装用空気を排出しなければならないことから、バックアップ弁１８が全閉状態から全開状態になるまで時間がかかることがある。これに対して、本形態例に示すように、一般的な口径の電磁弁を使用した小口径の第３三方切替電磁弁３３を信号Ｓ１によってガス排出側に切り替え、第３三方切替電磁弁３３から中口径の第１三方切替空圧弁３１の計装用空気を排出して第１三方切替空圧弁３１をガス排出側に切り替え、ガス排出側に切り替えた中口径の第１三方切替空圧弁３１から大口径のバックアップ弁１８の計装用空気を排出することにより、大口径のバックアップ弁１８から計装用空気を迅速に排出することができ、大口径のバックアップ弁１８を短時間で全開状態にすることが可能となる。

なお、供給用ガス源は、前記空気液化分離装置に限るものではなく、各種ガス製造設備や各種送ガス設備を対象とすることができ、バックアップ装置も適宜なバックアップ装置を採用することができる。また、ガス使用先に供給するガスの種類は任意であり、酸素ガスやアルゴンガスをはじめとする各種ガスを供給する装置にも同様にして適用することが可能であり、供給圧力も任意に設定することができる。

さらに、バックアップ経路を中間で２系統に分岐して各分岐系統に第１バックアップ弁と第２バックアップ弁とを並列状態で設け、第１バックアップ弁を圧力検出器による通常のＰＩＤ制御で作動させ、第２バックアップ弁を、前述のバックアップ弁と同様に、バックアップ装置作動時に一旦全開としてから徐々に全閉となるようにさせるように形成することもできる。また、ガス供給先からの信号でバックアップ弁制御手段を作動させるようにすることもできる。

１１…空気液化分離装置、１２…ガス供給経路、１３…バックアップ装置、１４…液化窒素貯槽、１５…バックアップ経路、１６…圧力調節手段、１７…圧力検出器、１８…バックアップ弁、１９…ポジショナ、２０…弁駆動ガス供給経路、２１…バックアップ弁制御手段、２２…第１三方切替電磁弁、２３…第２三方切替電磁弁、２４…スピードコントローラ、２５…流量制御経路、２６…制御部、３１…第１三方切替空圧弁、３２…第２の弁駆動ガス供給経路、３３…第３三方切替電磁弁

Claims

供給用ガス源からガス使用先にあらかじめ設定された第１設定圧力以上の圧力でガスを供給するガス供給経路と、該ガス供給経路にバックアップ装置からのガスを補給するバックアップ経路と、該バックアップ経路に設けられたバックアップ弁と、前記ガス供給経路内の圧力を検出する圧力検出器と、前記ガス供給経路内の圧力をあらかじめ設定された第２設定圧力に調節する圧力調節手段とを備えたガス供給装置において、前記供給用ガス源がガス供給を停止したときに、前記バックアップ弁を全開状態にするとともに、全開状態になったバックアップ弁の開度を徐々に閉方向に作動させるバックアップ弁制御手段を備えているガス供給装置。
前記バックアップ弁は、付勢手段により開方向に付勢されるとともに、弁駆動ガス供給経路から供給される弁駆動ガスによって閉方向に付勢され、弁駆動ガスの供給量を調節することによって開閉する弁であって、前記弁駆動ガス供給経路には、第１経路切替手段及び第２経路切替手段と該第２経路切替手段に接続した流量制御経路とが設けられ、第１経路切替手段は、一次側の弁駆動ガス供給経路と二次側の弁駆動ガス供給経路とを連通させる弁駆動ガス供給側と、バックアップ弁への弁駆動ガスの供給を遮断するとともにバックアップ弁から駆動ガスを排出するガス排出側とに切り替え可能に形成され、前記第２経路切替手段は、相対的に大流量で第１経路切替手段に弁駆動ガスを供給する弁駆動ガス供給側と前記流量制御経路を通して相対的に小流量で弁駆動ガスを第１経路切替手段に供給する流量制御経路側とに切替可能に形成されている請求項１記載のガス供給装置。
前記供給用ガス源が空気分離装置であり、ガス使用先に供給するガスが前記空気分離装置の製品ガスであり、前記バックアップ装置が前記空気分離装置に組み込まれている請求項１又は２記載のガス供給装置。
請求項１又は２記載のガス供給装置を用いたガス供給方法であって、前記バックアップ弁制御手段は、前記圧力検出器の検出圧力が前記第１設定圧力以上のときには前記バックアップ弁を全閉状態に保持し、前記供給用ガス源がガス供給を停止したときには前記バックアップ弁を全開状態にした後、該全開状態になったバックアップ弁の開度を徐々に閉方向に作動させ、その後、前記圧力調節手段により、前記圧力検出器の検出圧力を前記第２設定圧力に制御するガス供給方法。
前記バックアップ弁は、付勢手段により開方向に付勢されるとともに、弁駆動ガス供給経路から供給される弁駆動ガスによって閉方向に付勢され、弁駆動ガスの供給量を調節することによって開閉する弁であって、前記弁駆動ガス供給経路には、第１経路切替手段及び第２経路切替手段と該第２経路切替手段に接続した流量制御経路とが設けられ、前記圧力検出器の検出圧力が前記第１設定圧力以上のときには、第１経路切替手段及び第２経路切替手段が共に弁駆動ガス供給側に切り替えられ、前記弁駆動ガス供給経路の弁駆動ガスが第２経路切替手段から第１経路切替手段を通ってバックアップ弁に供給されることによってバックアップ弁が全閉状態に保持され、前記供給用ガス源がガス供給を停止したときに、第１段階として、前記第１経路切替手段がガス排出側に切り替えられて弁駆動ガス供給経路からバックアップ弁への駆動ガスの供給を遮断するとともに、バックアップ弁から駆動ガスを排出することによってバックアップ弁が前記付勢手段の付勢力によって全開状態となり、バックアップ弁が全開状態になった後の第２段階として、前記第１経路切替手段が弁駆動ガス供給側に切り替えられるとともに、前記第２経路切替手段が前記流量制御経路側に切り替えられ、弁駆動ガス供給経路の弁駆動ガスが流量制御経路で弁駆動ガス供給側に比べて小流量に制御された状態で第１経路切替手段を介してバックアップ弁に供給されることによってバックアップ弁が徐々に閉方向に作動し、前記第２経路切替手段が弁駆動ガス供給側に切り替えられた後の第３段階として、前記圧力調節手段が作動して前記圧力検出器の検出圧力を前記第２設定圧力に調節する請求項４記載のガス供給方法。
前記第１経路切替手段は、ガス排出側に切り替えられた後、あらかじめ設定された時間が経過した後に弁駆動ガス供給側に切り替えられる請求項４又は５記載のガス供給方法。
前記第２経路切替手段は、流量制御経路側に切り替えられた後、あらかじめ設定された時間が経過した後に弁駆動ガス供給側に切り替えられる請求項４乃至６のいずれか１項記載のガス供給方法。