JP6821275B2 - 配管接続識別システムおよび多品種製品製造システム - Google Patents

Description

この発明は、化学薬品、医薬品、食品等、原料を配管を経由して供給する生産設備に関する。

化学薬品等の製造プラントでは、複数の原料と複数の処理容器を有するものが多く、それらを接続する配管は製作または施工の観点から複数に分割され、その配管の接続部には多くのフランジが使用されている。これらのフランジの接続確認は、一般的には目視で行われている。

また、目視以外の方法としては、たとえば図６に示すような近接スイッチを用いた接続監視装置を用いた方法も用いられている。図６に示す接続監視装置１０１は、処理容器１０２側のフランジ１０３と処理容器１０２に接続するホース１０４側のフランジ１０５とが正しく接続されたときに、ホース１０４に固定された金属性のドグ１０６と処理容器１０２に固定された近接スイッチ１０７とが相対し近接スイッチ１０７が金属製ドグ１０６を検知するような位置に近接スイッチ１０７とドグ１０６とがそれぞれ固定されている。フランジ１０３とフランジ１０５とを接続後に近接スイッチ１０７からの信号を図示しない監視機構で確認することで複数のフランジの接続確認を一度に確認している。

また、接続ホースの種類を識別する識別装置として、特許文献１には複数の電気接点を有するシリンダ形状の検出器を用いた識別装置が提案されている。

特開 昭６１−１１５８９４号公報

複数の原料の組み合わせによって多品種の製品を生産する医薬品等の製造プラントでは、複数の原料のそれぞれの供給元と原料を処理する処理容器との間をフレキシブルホースを用いて接続している。フレキシブルホースの接続部には同じサイズのフランジが採用され、作業者がフレキシブルホースをつなぎ換えたり交換したりすることにより原料の組み合わせを変更し多品種の製品を生産する。また、メンテナンス等でもフレキシブルホースの交換が定期的に行われる。

ここで、これらのフレキシブルホースのつなぎ換えや交換時のフランジの接続確認を行うのに、上述の図６で説明したような近接スイッチによるフレキシブルホースの接続状態の監視方法ではフレキシブルホースが正しい位置で接続できているかは判断できるが、フレキシブルホースが原料等によって専用化されている場合、正しいフレキシブルホースが取り付けられているかの確認、すなわち専用化されたフレキシブルホースの種類の確認まではできない。専用化されたフレキシブルホースの種類の確認は、たとえば、原料の種類等によってホースを専用化するホース番号をあらかじめフレキシブルホースに割り当ててフレキシブルホースに付しておき、フレキシブルホースを取り付けた後、フレキシブルホースに伏せられたホース番号を確認する等、目視でする必要があった。また、目視による確認ではミスが起こる可能性があった。

また、特許文献１に提案されているシリンダ型の検出器は検出する種類が多くなると大型化してしまうため、検出する種類の数にある程度の限界があり、多くの種類のホースを識別するには採用しづらいという課題があった。

本発明は、上記の課題を鑑み、多くの種類の配管を接続する場合でも、作業者が所定の配管を接続したか否かを短時間で簡単に確認し、配管接続間違いを防止する配管接続識別システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の配管接続識別システムは、配管の接続を識別する配管接続識別システムにおいて、連結元と連結先の２つに分割され、分割される両側に複数の電気接点を有し、連結した際、前記連結元と前記連結先の所定の前記電気接点同士が１対１で接触するコネクタと、前記連結先に相当する前記コネクタと前記連結元に相当する前記コネクタとの連結を検知する検知手段と、を有し、前記連結元に相当する前記コネクタは、前記複数の電気接点のうち２以上の前記電気接点が短絡されており、片側の配管はつなぎ換え可能なホースであり、前記ホース両端のそれぞれには、前記連結元に相当する前記コネクタが取り付けられ、前記ホースの配管接続部と相手側の配管の配管接続部とを接続するときに、前記ホースに取り付けた前記連結元に相当する前記コネクタのうち一方と前記相手側の配管に取り付けた前記連結先に相当する前記コネクタとを連結し、前記連結先に相当する前記コネクタの前記複数の電気接点の通電状態を前記検知手段にて検知することにより、接続されている前記ホースの種類を識別することを特徴とする。

片側のコネクタの２以上の電気接点が短絡されたコネクタを用いることにより、多くの
種類の配管とホースとを接続する場合であっても作業者が所定のホースを接続したか否かを短時間で簡単に確認できるので、配管接続間違いを防止できる。
また、ホースの両端のそれぞれに連結元に相当するコネクタを有していることにより、決められた使用箇所に所定の種類のホースが接続されているかどうかを識別することができるので、ホースの接続間違いによるホースの腐食とその腐食により発生するコンタミの発生を防ぐことができる。

また、複数の処理容器と、原料を前記処理容器へ供給する複数のつなぎ換え可能な前記ホースと、前記検知手段による複数の前記コネクタの接続の検知状態を管理する管理システムと、を有し、前記相手側の配管は前記処理容器に接続しており、複数の種類の原料または前記処理容器で処理された原料を組合せて複数の前記処理容器で混合し、複数の種類の製品を製造することを特徴とする、多品種製品製造システムに本発明の配管接続識別システムを用いてもよい。

処理容器に接続するホースをつなぎ換えたり、交換したりすることで、複数の原料の組
み合わせや混合する原料の順序を換え、多品種の製品を製造する多品種製品製造システム
において、原料の種類やホースの長さ等によってあらかじめ割り当てた組み合わせとなる
ように２以上の電気接点を電気的に接続した片側のコネクタをそれぞれのホースに接続し
ておくことで、処理容器側にホースを接続した際、コネクタの配線パターンを一度に確認
できるので、多くの種類のホースをつなぎ変えたり交換したりする場合であっても、作業
者が所定のホースを接続したか否かを短時間で簡単に確認できる。これにより、短時間で
容易にホース接続間違いを防止できるので生産効率がよくなる。また、ホースの接続間違いによるホースの腐食とその腐食により発生するコンタミの発生を防ぐことができる。また、製造する製品の種類によってつなぎ換えられたホースの配管接続ルートの確認や管理もできる。

本配管接続識別システムを用いることで、多くの種類の配管を接続する場合でも、作業者が所定の配管を接続したかを短時間で簡単に確認し、配管接続間違いを防止できる。

実施例１の配管接続識別システムを表す図である。 実施例１の配管接続識別システムに用いるコネクタを説明する図である。 実施例１の配管接続システムのコネクタの識別パターンを示した図である。 実施例１の配管接続システムのコネクタの識別パターンを示した図である。 実施例１の配管接続識別システムを用いた多品種製品製造システムを表す図である。 従来の近接スイッチを用いたホース接続監視方法を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

本発明の実施例１の配管接続識別システムについて、図１、図２を用いて説明する。図１は、実施例１の配管接続識別システム１を示した図で、図２（Ａ）は図１のａ矢視図であり、図２（Ｂ）は図１のｂ矢視図であり、図２（Ｃ）は図１のｃ矢視図である。

ここで、図１は、化学薬品の製造装置の一部である処理容器２側の配管接続部３と処理容器２に接続する相手側の配管であるホース４の配管接続部３との接続状態を示した図であり、処理容器２側の配管接続部３であるフランジ５とホース４側の配管接続部３であるフランジ６との接続により、ホース４を通じて図示しない原料を処理容器２に供給する。また、フランジ５とフランジ６の接続を切り離し、図示しない別の原料を供給するホース４のフランジ６をフランジ５に接続しつなぎ換えを行うことで、処理容器２に供給する原料を変更する。また、メンテナンス時には、配管接続部３のフランジ５とフランジ６の接続を切り離した後、同じ種類の新しいホース４のフランジ６をフランジ５に接続しホース４の交換を行う。ここでは、処理容器２側の複数の配管接続部３とホース４側の配管接続部３との複数の接続を代表して１箇所の配管接続部３同士の接続状態を示して説明する。

実施例１の配管接続システム１は、連結元である片側のオスコネクタ８と連結先である相手側のメスコネクタ９とに分割可能な１０個の電気接点を有するコネクタ７とコネクタ７の１０個の電気接点の通電状態を検知する検知手段１０とで構成されている。

オスコネクタ８は、ホース４に設けられた接続金具１１とオスコネクタ８に取り付けられた接続金具１２とチェーン１３とによって所定のホース４のフランジ６近傍につながれている。メスコネクタ９は、処理容器２に固定されたブラケット１４にて、フランジ５の近傍に固定されている。ここで、チェーン１３の長さは、フランジ５とフランジ６とを接続したときにオスコネクタ８とメスコネクタ９とが正しく接続できる十分な長さを有している。

オスコネクタ８は、本実施例では図２（Ａ）に示すように１０個のピンタイプの電気接点であるピン接点１５を有し、メスコネクタ９は、図２（Ｂ）に示すように１０個のピン穴タイプの電気接点であるピン穴接点１６を有している。また、オスコネクタ８のピン接点１５が設けられた面と同じ面には突起１７が設けられており、メスコネクタ９のピン穴接点１６が設けられた面と同じ面には窪み１８が設けられており、突起１７と窪み１８とを篏合させないとピン接点１５とピン穴接点１６とが接触できない、すなわち、突起１７と窪み１８との位置を合わさないでオスコネクタ８とメスコネクタ９とを連結しようとしても、突起１７がメスコネクタ９のピン穴接点１６が設けられている面にあたりピン接点１５がピン穴接点１６に届かない構造となっている。突起１７と窪み１８とを篏合させてオスコネクタ８とメスコネクタ９とを正しく連結することにより、１０個のピン接点１５が所定のピン穴接点１６にそれぞれ接触する。

ここで、オスコネクタ８の１０個のピン接点１５は、２以上のピン接点の組み合わせで短絡されている。オスコネクタ８の１０個のピン接点１５の短絡の組み合わせは、１０１２通りあり、本実施例では図３、図４に示すようにそのうち６０種類を所定のホース４にそれぞれ割り当てている。

図３、図４の各表の左列のＮｏ．がホース４の種類を示すホース番号である。このホース番号はホース４が流す原料の種類やそのホース４が使われる場所等によって割り当てられている。また、そのホース４のホース番号に対してオスコネクタ８の２以上のピン接点１５の組み合わせをそれぞれ割り当ててある。図３、図４に従い、あらかじめ割り当てられたオスコネクタ８が所定のホース４に取り付けられている。

たとえば、図１のホース４に用いられるオスコネクタ８では、図２（ｃ）に示すようにピン接点１５のピンＰ１とピンＰ５とが電気的に接続されている。このピン接点１５の組み合わせは、図３に示すＮｏ．１のホース４と識別される組み合わせである。

また、メスコネクタ９の１０個のピン穴接点１６は検知手段１０に電気的に接続されている。

フランジ５とフランジ６とを接続した後、オスコネクタ８とメスコネクタ９とを正しく連結し、１０個のピン接点１５とピン穴接点１６とのそれぞれの通電状態を検知手段１０にて検知すると、短絡したピン接点１５が差し込まれたピン穴接点１６に通電が生じることが検知できるので、たとえば、検知手段１０で検知された１０個のピン接点１５とピン穴接点１６とのそれぞれの通電状態を図示しないコンピュータ等を用いてその通電状態のパターンと対応するホース番号に変換した結果を図示しないモニター等に表示することによってどのホース４が接続されているかを作業者が簡単に識別できる。

たとえば、図１のホース４につながれているオスコネクタ８を処理容器２側につながれているメスコネクタ９に連結したときに図２（Ｂ）で示したピン穴接点１６のＰ１、Ｐ５の２か所が通電していることが検知手段１０にて検知され、図示しないコンピュータによりその通電状態のパターンと対応するホース番号Ｎｏ．１を図示しないモニターに表示されることにより、図３に示すＮｏ．１のホース４が接続されていると作業者が簡単に識別できる。

また、ホース４が接続されていてもオスコネクタ８とメスコネクタ９とが正しく連結されていない場合やホース４が接続されていない場合は、１０個すべてのピン穴接点１６の通電状態が検知手段１０で検知できないので図示しないコンピュータによりホース４が接続されていないと判断しそれを図示しないモニターで表示することにより作業者がホース４が接続されていないことを簡単に識別することができる。

同様に図１で表していない他の処理容器２側の複数の配管接続部にもメスコネクタ９がそれぞれ設けられており、それらに接続するホース４には、それぞれ図３、図４の表の中から原料の種類や使用する場所によって、それぞれピン接点１５の組み合わせが割り当てられている。

これらの多くの種類のホース４が間違えて取り付けられた場合、ホース４が腐食したりその腐食によるコンタミが発生し、製品に悪影響を与える。また、ホース４が接続されるべきところにホース４が接続されていない場合は原料の洩れが発生し周囲の環境に悪影響を及ぼしたりする可能性がある。このため、作業者が所定のホース４を接続したかどうかの確認が重要となる。本発明の実施例１の配管接続識別システムを用いることにより、コネクタ７の１０個のピン接点１５とピン穴接点１６とのそれぞれの通電状態を検知手段１０で検知し、その通電状態を図示しないコンピュータ等を用いてその通電状態のパターンと対応するホース番号に変換した結果を図示しないモニター等に表示することで、接続されているホース４の種類を作業者が容易に識別できる。

多くの種類の配管を接続する場合であっても、たとえば、それぞれの処理容器２に接続るすべてのホース４の配管接続ルートと検知手段１０で検知したそれぞれの配管接続部のコネクタ７のピン穴接点１６の通電状態を図示しないコンピュータ等を用いてその通電状態のパターンと対応するホース番号に変換した結果を図示しないモニター等で作業者に可視化させたり、所定のホース４と異なるホース４であると識別された場合やそれぞれのコネクタの１０個全てのピン穴接点１６の通電状態が検知手段１０で検知されない場合はアラームを表示する等により、作業者が所定の配管を接続したかどうかを短時間で簡単に確認でき、配管接続間違いを防止できる。

図５に、本発明の実施例１の配管接続識別システム１を用いた多品種製品製造システムの一例を説明する。この多品種製品製造システム２０は、５種類の原料Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５と、原料Ｓ１〜Ｓ５のうち所定の組み合わせで混合し処理された原料である原料Ｒ１とのうち、所定の組み合わせの原料を４個の処理容器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにそれぞれ供給して混合し処理することで多種類の製品を製造する。

原料Ｓ１〜Ｓ５の供給配管３１〜３５と処理容器２ａ〜２ｄとの間を接続する配管にはフレキシブルホース２４を用いている。各フレキシブルホース２４は、原料の種類や接続する処理容器の種類によって、使用箇所が決められている。各フレキシブルホース２４は、図３、図４に示す通り、原料Ｓ１、原料Ｓ２、原料Ｓ３、原料Ｓ４、原料Ｓ５、原料Ｒ１の６種類用にそれぞれ１０種類、合計６０種類あり、これらのフレキシブルホース２４を作業者が識別できるように２以上のピンタイプの電気接点１５を接続する６０種類の組み合わせを６０種類のフレキシブルホース２４それぞれに割り当ててある。割り当てられた組み合わせでピン接点１５を電気的に接続したオスコネクタ８は、所定の種類のフレキシブルホース２４の配管接続部である両側のフランジ２６のそれぞれの近傍に、実施例１で説明した図１に示す接続金具１１、１２とチェーン１３を用いて取り付けられている。ここで、１つのフレキシブルホース２４の両側のフランジ２６のそれぞれの近傍に設けられたオスコネクタ８の短絡状態は同じである。

また、供給配管３１〜３５または処理容器２ａ〜２ｄの、フレキシブルホース２４との配管接続部であるフランジ２５の近傍にはそれぞれメスコネクタ９が固定されている。これらの固定は供給配管３１〜３５または処理容器２ａ〜２ｄに直接固定されてもよいし、たとえばブラケットのようなもので固定されていればよい。フランジ２５とメスコネクタ９との位置関係が変化しなければその固定の方法は問われない。

また、それぞれのメスコネクタ９の１０個のピン穴接点１６は、オスコネクタ８とメスコネクタ９とが接続されたときにメスコネクタ９の１０個のピン穴接点の通電状態を検知する検知手段１０に繋がっている。検知手段１０での検知状態は管理システム２９にて管理されている。

図５の製品製造の状態は、製品Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が製造されている状態を示している。各処理容器２ａ〜２ｄで製造する製品Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の原料の組み合わせは以下である。（ ）内の番号は、処理容器２ａ〜２ｄと、原料Ｓ１〜Ｓ５またはＲ１〜Ｒ４とを接続するフレキシブルホース２４のあらかじめ割り当てた種類、すなわち図３、図４の各表の左列のホース番号である。

処理容器２ａ：製品Ｒ１＝ 原料Ｓ１（Ｎｏ．１）
＋原料Ｓ２（Ｎｏ．１１）
＋原料Ｓ３（Ｎｏ．２１）
処理容器２ｂ：製品Ｒ２＝ 原料Ｓ１（Ｎｏ．２）
＋原料Ｓ３（Ｎｏ．３２）
＋原料Ｓ４（Ｎｏ．４２）
処理容器２ｃ：製品Ｒ３＝ 原料Ｓ１（Ｎｏ．３）
＋原料Ｓ２（Ｎｏ．２３）
＋原料Ｓ４（Ｎｏ．４３）
処理容器２ｄ：製品Ｒ４＝ 製品Ｒ１（Ｎｏ．５１）
＋原料Ｓ４（Ｎｏ．４４）
＋原料Ｓ５（Ｎｏ．５４）
この状態で所定のフレキシブルホース２４が取り付けられてるか否かは、すべてのコネクタ７の通電状態を検知手段１０で検知し、それを管理する管理システム２９を作業者が確認する。

ここで管理システム２９は、図示しないモニターを有し、製造する製品の種類によってあるべきすべての配管接続ルート、たとえば、図５の状態では、製品Ｒ１〜Ｒ４を製造する供給配管３１〜３５および処理容器２ａ〜２ｄとそれらを接続するフレキシブルホース２４のすべてのあるべき配管接続ルートと識別されたフレキシブルホース２４のホース番号が図示しないモニターに表示され、検知手段１０で検知したコネクタ７のピン穴接点１６の通電状態が所定のフレキシブルホース２４のホース番号に合致しない場合やコネクタ７の１０個のピン穴接点１６全ての通電状態が検知されない場合、アラームを表示する。

また、製造する製品によっては、供給配管３１〜３５または処理容器２ａ〜２ｄの配管接続部であるフランジ２５の少なくとも一つにフレキシブルホース２４を接続しないフランジ２５が存在する場合、そのフランジ２５のメスコネクタ９のピン穴接点１６に通電状態が検知された場合、間違えてフレキシブルホース２４がそのフランジ２５に接続されたものとしてアラームを表示する。

このようにあるべき配管接続ルートと検知手段１０で検知したそれぞれのコネクタ７のピン穴接点１６の通電状態を管理システム２９で可視化し、それらを作業者が確認することで、作業者が所定の配管を接続したかどうかを短時間で簡単に確認でき、配管接続間違いを防止できる。

また、本実施例の多品種製品製造システムでは、製造できる製品の種類は、原料の種類や混合する原料の数や順序によって多くの組み合わせが可能である。これらは、処理容器に接続するフレキシブルホース２４をつなぎ変えたり、交換したりすることで、複数の原料の組み合わせや混合する原料の順序を変える。製造する製品を変更する場合でも変更する場所のそれぞれのフレキシブルホース２４を取り外し、新たに所定のフレキシブルホース２４を取り付けフレキシブルホース２４側のオスコネクタ８と相手側のメスコネクタ９とを接続し同様に管理システム２９でそれぞれのコネクタ７の通電状態を確認することにより作業者が所定の配管を接続したかを短時間で簡単に確認でき、配管接続間違いを防止できるので、目視で確認する場合と比べて、段取り替えの時間が短くなり生産効率がよくなる。また、フレキシブルホース２４の配管接続ルートの確認もできるので製造している製品の種類の管理もできる。

また、どの供給配管がどの処理容器と、またはどの処理容器がどの処理容器と、一つのフレキシブルホース２４でつながっているかを、管理システム２９でそれぞれのコネクタ７の通電状態から識別されたホース番号を確認することにより、作業者が簡単に識別することができる。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。たとえば、本発明の配管識別識別システムに用いるコネクタは複数の電気接点を有していればよく、電気接点の数や接続部分の形状は問われない。たとえば、ＰＣの基板などに用いられるようなマイクロコネクタのようなものを使用してもよい。

また、たとえば、本発明の配管接続識別システムを多くの固定配管を施工する大型プラントの施工時の配管接続確認用として用いてもよい。これにより、配管接続確認が短時間で簡単にできるので、施工期間を短くでき、確認用の要員も削減できるので、工事期間と人件費を節約できる。

１ 配管接続識別システム
２ 処理容器
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 処理容器
３ 配管接続部
４ ホース
５ フランジ
６ フランジ
７ コネクタ
８ オスコネクタ
９ メスコネクタ
１０ 検知手段
１１ 接続金具
１２ 接続金具
１３ チェーン
１４ ブラケット
１５ ピン接点
１６ ピン穴接点
１７ 突起
１８ 窪み
２０ 多品種製品製造システム
２４ フレキシブルホース
２５ フランジ
２６ フランジ
２９ 管理システム
３１、３２、３３、３４、３５ 供給配管
Ｐ１、Ｐ５ ピン
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 製品
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５ 原料
１０１ 接続監視装置
１０２ 処理容器
１０３ フランジ
１０４ ホース
１０５ フランジ
１０６ ドグ
１０７ 近接スイッチ

Claims (2)

1. 配管の接続を識別する配管接続識別システムにおいて、
   連結元と連結先の２つに分割され、分割される両側に複数の電気接点を有し、連結した際、前記連結元と前記連結先の所定の前記電気接点同士が１対１で接触するコネクタと、
   前記連結先に相当する前記コネクタと前記連結元に相当する前記コネクタとの連結を検知する検知手段と、を有し、
   前記連結元に相当する前記コネクタは、前記複数の電気接点のうち２以上の前記電気接点が短絡されており、
   片側の配管はつなぎ換え可能なホースであり、
   前記ホース両端のそれぞれには、前記連結元に相当する前記コネクタが取り付けられ、
   前記ホースの配管接続部と相手側の配管の配管接続部とを接続するときに、前記ホースに取り付けた前記連結元に相当する前記コネクタのうち一方と前記相手側の配管に取り付けた前記連結先に相当する前記コネクタとを連結し、前記連結先に相当する前記コネクタの前記複数の電気接点の通電状態を前記検知手段にて検知することにより、接続されている前記ホースの種類を識別することを特徴とする、配管接続識別システム。
2. 請求項１に記載の配管接続識別システムを用いた多品種製品製造システムであって、
   複数の処理容器と、
   原料を前記処理容器へ供給する複数のつなぎ換え可能な前記ホースと、
   前記検知手段による複数の前記コネクタの接続の検知状態を管理する管理システムと、
   を有し、
   前記相手側の配管は前記処理容器に接続しており、
   複数の種類の原料または前記処理容器で処理された原料を組合せて複数の前記処理容器で混合し、複数の種類の製品を製造することを特徴とする、多品種製品製造システム。

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