JP6290702B2 - シリンダーキャビネット - Google Patents
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Description
シリンダーキャビネットには排気ダクトが接続され、シリンダーキャビネット内は空気を常時排出することで負圧に管理される。そして万が一、ガスが漏洩した際は、排気ダクトより除害装置や屋外へと排出され、漏洩ガスは安全に処理される。
シリンダーに充填されているガスが、危険性の高い可燃性ガスや排出に除害が求められる毒性ガスであった場合、系外へ排出しない緊急遮断装置が用いられるのが一般的である。
さらに緊急遮断装置を構成する弁は、シリンダーキャビネットにて使用されるガスの性状(可燃性、支燃性)を考慮すると、駆動源が電力である電磁弁は、着火源となる可能性があるとされ、火花が発生する可能性が無い空圧弁が用いられる事が望ましい。
また、駆動源を確保するため、別のシリンダーから供給する策がとられることもあるが、駆動源を使用ガスとは別のシリンダーから供給することは、コスト高や設置場所を確保しなければならないという問題が生じる。
前記遮断弁は常時は駆動用ガスが供給されて開状態を維持し、前記駆動用ガスの供給が停止すると閉状態となる空圧作動式弁であり、
前記遮断弁の開閉を制御する遮断弁制御装置を有しており、
該遮断弁制御装置は、前記駆動用ガスとしての液化ガスが充填された内容量が100ml以下の小型ガスシリンダーと、該小型ガスシリンダーから排出される駆動用ガスのガス圧力を減圧する減圧弁と、前記小型ガスシリンダーの駆動用ガスを前記遮断弁に供給する駆動用ガス供給配管と、該駆動用ガス供給配管に設けられて前記遮断弁と前記小型ガスシリンダーとを連通させる状態と前記遮断弁とガス放出口を連通させる状態を切り換える3ポート電磁弁と、前記プロセスガス圧力検出器の圧力信号を入力して前記3ポート電磁弁を制御する制御部と、前記駆動用ガス供給配管における前記減圧弁の二次側に設けられて駆動用ガス圧力を検出する駆動用ガス圧力検出器と、該駆動用ガス圧力検出器によって前記小型ガスシリンダー内の液化ガスの全量が気化した後の所定の圧力以下になったことが検出されたときに注意信号を表示及び/又は発音するアラーム手段を備えてなることを特徴とするものである。
また、小型ガスシリンダーの内容量を100ml以下にしているため、高圧ガス保安法が適用除外され保有量として合算の対象とされないので、管理が簡便である。
さらに、小型ガスシリンダーは小型であるので、シリンダーキャビネット本体3内の空いているスペースに設置可能であり、シリンダーキャビネット本体外に別途設置スペースを確保する必要がない。
さらにまた、小型ガスシリンダー内の液化ガスの全量が気化した後の所定の圧力以下になったことが検出されたときに注意信号を表示及び/又は発音するアラーム手段を備えているので、小型ガスシリンダーを適切な時期に交換することができる。
本発明の一実施の形態に係るシリンダーキャビネット1は、図1に示すように、シリンダーキャビネット本体3と、プロセスガスシリンダー5と、プロセスガスシリンダー5内のプロセスガスを外部に供給するためのプロセスガス供給路7と、プロセスガス供給路7に設けられたプロセスガス圧力検出器9と、プロセスガス圧力検出器9の検出信号に基づいてプロセスガス供給路7を遮断する遮断弁11と、遮断弁11の開閉を制御する遮断弁制御装置13を備えている。
以下、各構成を詳細に説明する。
シリンダーキャビネット本体3は、プロセスガスシリンダー5を収容する箱体からなる。シリンダーキャビネット本体3には、排気ダクト3aが接続され、空気が常時排出されて負圧に管理されており、万が一、シリンダーキャビネット本体3内でガスが漏洩した場合には、漏洩ガスは排気ダクト3aより除害装置や屋外へと排出されて安全に処理される。
プロセスガスシリンダー5にはプロセスガス(例えば可燃性や支燃性の圧縮ガス)が所定の圧力にて充填されている。また、プロセスガスシリンダー5のガス排出口には開閉弁15が取り付けられている。
プロセスガス供給路7は、プロセスガスシリンダー5から放出されるプロセスガスを、実験機器等のガス使用先に供給するためのものであり、プロセスガス減圧弁17とプロセスガス圧力検出器9とが設けられている。
プロセスガス減圧弁17は、プロセスガスシリンダー5から供給されるプロセスガスのガス圧を減圧して所定の圧力に調整するためのものである。
プロセスガス圧力検出器9は、プロセスガス減圧弁17の二次側におけるプロセスガス供給路7内の圧力を監視するためのものであり、仮にプロセスガス減圧弁17が故障するなどしてプロセスガス供給路7内の圧力が上昇して所定値以上になった場合、その旨を圧力上昇信号として遮断弁制御装置13に送信可能になっている。
遮断弁11は、プロセスガス供給路7におけるプロセスガス減圧弁17よりも上流側に設けられており、プロセスガス減圧弁17の故障等の緊急時においてプロセスガス供給路7を遮断してプロセスガスの供給を停止するためのものである。
遮断弁11は、ノーマルクローズ(常態が閉)の空圧作動式弁であり、駆動用ガスのガス圧力が作用している状態で開状態を維持し、ガス圧力が作用しなくなると閉状態になる。
遮断弁制御装置13は、遮断弁11の開閉を制御するためのものであり、駆動用ガスとしての液化ガスが充填された内容量が100ml以下の小型ガスシリンダー19と、小型ガスシリンダー19から排出される駆動用ガスのガス圧力を減圧する減圧弁21と、小型ガスシリンダー19の駆動用ガスを遮断弁11に供給する駆動用ガス供給配管23と、駆動用ガス供給配管23に設けられて遮断弁11と小型ガスシリンダー19とを連通させる状態と遮断弁11とガス放出口を連通させる状態を切り換える3ポート電磁弁25と、プロセスガス圧力検出器9の圧力上昇信号を入力して3ポート電磁弁25を制御する制御部27と、駆動用ガス供給配管23における減圧弁21の二次側に設けられて駆動用ガス圧力を検出する駆動用ガス圧力検出器29と、駆動用ガス圧力検出器29によって小型ガスシリンダー19内の液化ガスの全量が気化した後の所定の圧力以下になったことが検出されたときに注意信号を表示及び/又は発音するアラーム手段31を備えている。
以下に、遮断弁制御装置13の各構成について詳細に説明する。
小型ガスシリンダー19には、遮断弁11の駆動用ガスとなる液化炭酸ガスが充填されている。
小型ガスシリンダー19の内容量は100ml以下とする。こうすることで、高圧ガス保安法が適用除外され保有量として合算の対象とされないので、管理が簡便である。
また、上記のように小型ガスシリンダー19は小型であるので、例えば図1に示すように、シリンダーキャビネット本体3内の空いているスペースに設置可能であり、シリンダーキャビネット本体3外に別途設置スペースを確保する必要がない。
小型ガスシリンダー19は充填圧力が5〜6MPaG程度のものを用いると良い。例えば、100mlの小型ガスシリンダー19に5MPaGで液化炭酸ガスを充填した場合、7Nm3のプロセスガスシリンダー5のプロセスガス供給路7に設置された遮断弁11の開閉制御を行うのに、駆動用ガス供給配管23の内容積にもよるが、おおよそ300〜500回程度、駆動可能である。
減圧弁21は、小型ガスシリンダー19に取り付けられて、小型ガスシリンダー19から排出される駆動用ガスのガス圧力を所定の圧力(第1設定圧力)に減圧するものである。
小型ガスシリンダー19として上述したように市販品を使用する場合、減圧弁21も対応する市販品を使うことで構成を簡易にできる。市販品で小型ガスシリンダー19と減圧弁21を構成する場合、例えば、内部にねじ山が形成された減圧弁21に小型ガスシリンダー19を直接ねじ込み接続するようなものが使用できる。
駆動用ガス供給配管23は、小型ガスシリンダー19から排出される駆動用ガスを、遮断弁11に供給するためのものである。
駆動用ガス供給配管23には、図1に示すように、駆動用ガス圧力検出器29の下流に仕切弁33が設けられている。仕切弁33を閉状態にすることで、遮断弁11にガス圧力をかけたまま、すなわち遮断弁11を開状態にしたまま小型ガスシリンダー19を取り外すことができる。仕切弁33は手動操作弁でよい。
3ポート電磁弁25は、駆動用ガスの供給を制御することで、遮断弁11の開閉を制御するためのものであり、本発明の電磁弁に相当する。
3ポート電磁弁25としては、例えばスプール式やスライド式等の多ポート弁が用いられる。
図1及び図2に基づいて3ポート電磁弁25の構成例及びその動作説明について説明する。
3ポート電磁弁25は、図1及び図2に示すように、3つのポートを有しており、各ポートがそれぞれ小型ガスシリンダー19、遮断弁11、ガス放出口に連通可能になっている。また、3ポート電磁弁25は、図2に示すように、ソレノイド25aとバネ25bを有しており、ソレノイド25aの励磁又は消磁を切り替えることで、遮断弁11と小型ガスシリンダー19とを連通させる状態と、遮断弁11とガス放出口を連通させる状態を切り替えることができるようになっている。
図2(b)は緊急時の状態を示しており、ソレノイド25aが励磁されることで、小型ガスシリンダー19からの駆動ガスの供給が停止するとともに、遮断弁11とガス放出口が連通するようになっている。この状態では、駆動用ガス供給配管23内に充填されている駆動用ガスがガス放出口から放出される。
制御部27は、プロセスガス圧力検出器9の圧力上昇信号を入力して3ポート電磁弁25を制御する。具体的には、プロセスガス圧力検出器9から圧力上昇信号が入力されると、3ポート電磁弁25を駆動して図2(b)の励磁状態にする。これによって、遮断弁が閉止される。
駆動用ガス圧力検出器29は、駆動用ガス供給配管23内の圧力を監視するためのものであり、所定の圧力(検出圧力)以下になったことを検出すると、制御部27に圧力低下信号を送信するようになっている。
検出圧力は、小型ガスシリンダー19内の液化ガスの全量が気化する前の圧力よりも低く設定されている。検出圧力をこのような値に設定することで、駆動用ガス供給配管23内の圧力が検出圧力以下になったことが検出された場合、小型ガスシリンダー19内の液化ガスの全量が気化したこと、すなわち小型ガスシリンダー19内の駆動用ガスの残量が少なくなっているということが分かる。
アラーム手段31は、例えば表示灯やディスプレイ、ブザー等で構成され、小型ガスシリンダー19の駆動用ガスの残量が少なくなったことを表示及び/又は発音して使用者に通知するためのものである。
また、プロセスガス圧力検出器9によってプロセスガス供給路7内の圧力が監視されており、駆動用ガス圧力検出器29によって駆動用ガスの圧力が監視されている。
制御部27は3ポート電磁弁25を図2(a)の状態から図2(b)の状態に切替え、これによって遮断弁11への駆動用ガスの供給が停止されると共に、遮断弁11の一次側のガスがガス放出口から排出される。これによって、遮断弁11が閉状態になり、プロセスガスの供給が遮断される。
遮断弁11を再び開くときは、制御部27によって3ポート電磁弁25を図2(b)の状態から図2(a)の状態に切替え、遮断弁11に駆動用ガスを供給するようにする。
減圧弁二次側圧力が検出圧力まで低下すると、このことが駆動用ガス圧力検出器29によって検出され、駆動用ガス圧力検出器29は圧力低下信号を制御部27に送信する。信号を受けた制御部27はアラーム手段31によってその旨を使用者に通知し、使用者は小型ガスシリンダー19の取り換え時期であることを把握する。
小型ガスシリンダー19の交換は、仕切弁33を閉めた後圧力放出弁35を開放し、小型ガスシリンダー19を取り外して新しいものを取り付ける。
また、小型ガスシリンダー19の内容量を100ml以下にしているため、高圧ガス保安法が適用除外され保有量として合算の対象とされないので、管理が簡便である。
小型ガスシリンダー19は小型であるので、例えば図1に示すように、シリンダーキャビネット本体3内の空いているスペースに設置可能であり、シリンダーキャビネット本体3外に別途設置スペースを確保する必要がない。
さらにまた、駆動用ガス圧力検出器29を設けて駆動用ガス供給配管23内の圧力を監視することで、小型ガスシリンダー19内の駆動用ガスの残量が少なくなったことを検知でき、小型ガスシリンダー19を適切な時期に交換することができる。
上記の実施の形態1では、シリンダーキャビネット1は、駆動用ガスの供給源として小型ガスシリンダー19を1つ用いたものを例に挙げて説明したが、駆動用ガスの供給源の態様はこれに限られない。
以下に、駆動用ガスの供給源の他の態様に構成について図4に基づいて説明する。
第2小型ガスシリンダー41には第2駆動用ガスが充填されており、第2減圧弁43が取り付けられている。第2小型ガスシリンダー41の内容量は、小型ガスシリンダー19と同様に100ml以下になっている。
小型ガスシリンダー19及び第2小型ガスシリンダー41はT字型継手45で接続されており、小型ガスシリンダー19及び第2小型ガスシリンダー41のいずれからも駆動用ガス又は第2駆動用ガスを遮断弁11に供給可能になっている。
なお、仕切弁33と圧力放出弁35はT字型継手45の下流側に設けられている。
このようにすることで、小型ガスシリンダー19の減圧弁二次側圧力が第2設定圧力よりも高い間、すなわち小型ガスシリンダー19内の駆動用ガスが液体状態で残存しており、小型ガスシリンダー19の減圧弁二次側圧力が第1設定圧力を維持している間、小型ガスシリンダー19内の駆動用ガスが優先的に供給される。
一方、小型ガスシリンダー19内の駆動用ガスの残量が少なくなって小型ガスシリンダー19の減圧弁二次側圧力が第2小型ガスシリンダー41の減圧弁二次側圧力(第2設定圧力)と同圧になったとき、第2小型ガスシリンダー41から第2駆動用ガスが供給開始される。
遮断弁11の開閉を繰り返すと、図5に示すように、小型ガスシリンダー19内の駆動用ガスは徐々に消費され、小型ガスシリンダー19の内部圧力低下に伴い供給圧力が低下し始め第1設定圧力を下回り、圧力低下信号が制御部27に送信される。
その後においても遮断弁11の開閉動作が行われると、小型ガスシリンダー19の遮断弁二次側圧力が第2設定圧力まで低下し、第2小型ガスシリンダー41から駆動用ガスの供給が開始される。
このように、小型ガスシリンダー19の駆動用ガス残量が少なくなっても、第2小型ガスシリンダー41から駆動用ガスを継続して供給することができる。
また、小型ガスシリンダー19と第2小型ガスシリンダー41の交換は同時に行う方が望ましい。もっとも、駆動用ガス圧力検出器29が検出圧力以下になったことを検出した場合に、直ぐに仕切弁33を閉め、第2小型ガスシリンダー41の駆動用ガスがほとんど消費されない状態で小型ガスシリンダー19の交換を行うように運用するならば、小型ガスシリンダー19を複数回交換する程度の間、同一の第2小型ガスシリンダー41を使用し続けても良い。
3 シリンダーキャビネット本体
3a 排気ダクト
5 プロセスガスシリンダー
7 プロセスガス供給路
9 プロセスガス圧力検出器
11 遮断弁
13 遮断弁制御装置
15 開閉弁
17 プロセスガス減圧弁
19 小型ガスシリンダー
21 減圧弁
23 駆動用ガス供給配管
25 3ポート電磁弁
25a ソレノイド
25b バネ
27 制御部
29 駆動用ガス圧力検出器
31 アラーム手段
33 仕切弁
35 圧力放出弁
41 第2小型ガスシリンダー
43 第2減圧弁
45 T字型継手
Claims (3)
- シリンダーキャビネット本体内に収容されたプロセスガスシリンダー内のプロセスガスを外部に供給するためのプロセスガス供給路に設けられたプロセスガス圧力検出器と、該プロセスガス圧力検出器の検出信号に基づいて前記プロセスガス供給路を遮断する遮断弁を備えたシリンダーキャビネットであって、
前記遮断弁は常時は駆動用ガスが供給されて開状態を維持し、前記駆動用ガスの供給が停止すると閉状態となる空圧作動式弁であり、
前記遮断弁の開閉を制御する遮断弁制御装置を有しており、
該遮断弁制御装置は、前記駆動用ガスとしての液化ガスが充填された内容量が100ml以下の小型ガスシリンダーと、該小型ガスシリンダーから排出される駆動用ガスのガス圧力を減圧する減圧弁と、前記小型ガスシリンダーの駆動用ガスを前記遮断弁に供給する駆動用ガス供給配管と、該駆動用ガス供給配管に設けられて前記遮断弁と前記小型ガスシリンダーとを連通させる状態と前記遮断弁とガス放出口を連通させる状態を切り換える3ポート電磁弁と、前記プロセスガス圧力検出器の圧力信号を入力して前記3ポート電磁弁を制御する制御部と、前記駆動用ガス供給配管における前記減圧弁の二次側に設けられて駆動用ガス圧力を検出する駆動用ガス圧力検出器と、該駆動用ガス圧力検出器によって前記小型ガスシリンダー内の液化ガスの全量が気化した後の所定の圧力以下になったことが検出されたときに注意信号を表示及び/又は発音するアラーム手段を備えてなることを特徴とするシリンダーキャビネット。 - 前記駆動用ガス供給配管に第2駆動用ガスを供給する内容量が100ml以下の第2小型ガスシリンダーと、該第2小型ガスシリンダーから排出される第2駆動用ガスのガス圧力を減圧する第2減圧弁を有し、該第2減圧弁の第2設定圧力を前記小型ガスシリンダーの駆動用ガスを減圧する前記減圧弁の設定圧力より低く設定することにより、前記小型ガスシリンダー内の液化ガスの全量が気化した後に、前記第2小型ガスシリンダー内の第2駆動用ガスの供給が開始されるようにしたことを特徴とする請求項1記載のシリンダーキャビネット。
- 前記小型ガスシリンダー充填された液化ガスが液化炭酸ガスであり、前記第2小型ガスシリンダーには窒素ガスが充填されていることを特徴とする請求項2記載のシリンダーキャビネット。
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