KR20150066250A - 산업용 고압가스장치의 자동 밸브절체 및 제어시스템 - Google Patents

산업용 고압가스장치의 자동 밸브절체 및 제어시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산업의 전 분야에서 사용되고 있는 산소, 질소, 아르곤 및 산업용 특수가스의 밸브절체 작업을 자동화하고, 이를 압력 센서를 이용하여 모니터링하고, 각종 밸브의 개폐를 자동으로 운용함으로써 작업자의 편의성 증대 및 작업 효율을 향상시키며, 또한 고압가스를 저압상태에서 제어함으로써 안전성을 향상시키고 표준화된 시스템을 고압용 부품을 사용하던 것에 비하여 저렴한 최소의 비용으로 구현하게 하는 산업용 고압가스공급 장치의 자동 밸브절체 및 제어시스템에 관한 것이다.
본 발명은 사용 할 가스용기(1)가 설치되는 주공급부(A)와, 그 다음에 사용하기 위해 대기 중인 가스용기가 설치되는 보조공급부(B)와, 주공급부(A)의 가스관(2)과 보조공급부(B)의 가스관(2')이 연결되어 가스를 공급하는 가스공급관(3)과, 주공급부(A)와 보조공급부(B)의 가스압력을 모니터링하고 제어하는 제어부(50)를 포함하는 산업용 고압가스공급장치의 자동밸브절체 및 제어시스템에 있어서, 상기 주공급부(A)와 보조공급부(B)의 가스관상에 각각 설치되어 고압의 가스를 저압으로 감압하는 1차 압력조절기(10)(10'), 상기 1차 압력조절기(10)(10')의 하류쪽 가스관에 각각 설치되어 있는 솔레노이드 개폐밸브(20)(20'), 상기 1차 압력조절기(10)(10')와 주공급부(A)의 가스관과 보조공급부(B)의 가스관의 연결점 사이에 각각 설치된 체크밸브(30)(30'), 그리고 상기 1차 압력조절기(10)(10')의 상류쪽 가스관에 각각 설치되어 있는 압력센서(40)(40')를 포함하며; 상기 제어부(50)는 상기 압력센서(40)(40')로부터의 신호에 의하여 가스압력을 감지하고 사용 중인 가스용기(1) 또는 (1')의 가스압력이 소정이하로 떨어지는 경우에 해당 가스관에 설치된 솔레노이드 개폐밸브(20) 또는 (20')를 폐쇄하고 다른 가스관에 설치된 솔레노이드 개폐밸브(20') 또는 (20)를 개방하도록 제어한다.

Description

산업용 고압가스장치의 자동 밸브절체 및 제어시스템 {Digital Full automatic valve cross-over and controlling system for apparatus of supplying the high pressure gas for industry}
본 발명은 산업용 고압가스공급장치의 자동밸브절체 및 제어시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산업의 전 분야에서 사용되고 있는 산소, 질소, 아르곤 및 산업용 특수가스의 밸브절체 작업을 자동화하고, 이를 압력 센서를 이용하여 모니터링하고, 각종 밸브의 개폐를 자동으로 운용함으로써 작업자의 편의성 증대 및 작업 효율을 향상시키며, 또한 고압가스 (10 ~ 150 기압)를 저압상태에서 제어함으로써 안전성을 향상시키고 표준화된 시스템을 고압용 부품을 사용하던 것에 비하여 저렴한 최소의 비용으로 구현하게 하는 산업용 고압가스공급 장치의 자동 밸브절체 및 제어시스템에 관한 것이다.
산소, 질소, 아르곤, 탄산 등 산업용 가스는 다양한 업체에서 사용되고 있으며 이들 가스의 사용 시 기체 상태로 가스용기(가스실린더)에 담아 공급을 하는 경우가 일반적이다.
그런데 산업용가스 사용업체에서 가스를 사용할 때에 가스용기의 잔량이 부족하여 가스사용압력 이하로 되기 전에, 모든 작업을 수작업에 의하여 밸브를 조작하며 용기 절체를 하고 있으나, 작업자가 그 잔량을 미리 알아서 교체하지 않을 경우 생산에 일시 중단이나 불량을 야기하여 매우 불행한 결과를 낳을 수 있다. 따라서 산업용 고압가스공급 장치의 자동 밸브절체장치에 의하여 가스용기의 잔량을 모니터링하고, 개폐밸브를 자동으로 절체(切體)하도록 함으로써, 작업의 연속성이 확실히 보장되고 작업자의 편의성이 향상되며, 제품불량률 감소 및 생산성 증대가 이루어질 것이다.
종래 산소, 질소, 아르곤, 탄산 및 산업용 특수 가스 용기를 자동으로 절체하는 방식에 관한 기술이 알려져 있으나, 이러한 종래 기술은 고압라인을 통제해야 하고, 그에 따라 고가의 솔레노이드 개폐밸브 및 별도의 액츄에이터를 구비해야 하는 등 구조가 매우 복잡하고 제조비용이 고가이고, 오작동에 의한 안전사고 등의 우려가 있어서 산업현장 저변에 널리 보급하기에는 적합하지 않다는 문제점이 있었다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고압상태에서의 시스템제어의 어려움과 고가의 고압용 부품 사용 등을 해결하기 위하여 고압의 가스용기와 전자 개폐밸브 사이에 감압용 압력조절기를 사용하여 가스압력을 1차 감압을 시켜 시스템을 제어하도록 하여 안전성의 향상을 도모하고 구조를 간단하게 하고, 그에 따라 고가의 고압용 부품을 사용하지 않아도 되게 하며, 시스템을 용이하게 제어할 수 있게 함으로써 교체할 가스용기의 수에 관계없이, 규모가 크지 않은 중소 산업체에서도 쉽게 사용할 수 있도록 한 산업용 고압가스공급 장치의 자동밸브절체 및 제어시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 산업용 고압가스공급장치의 자동밸브절체 및 제어시스템은 사용 할 가스용기가 설치되는 주공급부와, 그 다음에 사용하기 위해 대기 중인 가스용기가 설치되는 보조공급부와, 상기 주공급부의 가스관과 보조공급부의 가스관이 연결되어 가스를 최종적으로 공급하는 가스공급관과, 상기 주공급부와 보조공급부의 가스압력을 모니터링하고 제어하는 제어부를 포함하는 산업용 고압가스공급장치의 자동밸브절체 및 제어시스템에 있어서, 상기 주공급부와 보조공급부의 가스관 상에 각각 설치되어 고압의 가스를 저압으로 감압하는 1차 압력조절기와, 상기 1차 압력조절기의 하류쪽 가스관에 각각 설치되어 있는 솔레노이드 개폐밸브, 상기 1차 압력조절기와 주공급부의 가스관과 보조공급부의 가스관의 연결점 사이에 각각 설치된 체크밸브, 그리고 상기 1차 압력조절기의 상류쪽 가스관에 각각 설치되어 있는 압력센서를 포함하고; 상기 제어부는 상기 압력센서로부터의 신호에 의하여 가스압력을 감지하고 사용 중인 가스용기의 가스압력이 소정이하로 떨어지는 경우에 해당 가스관에 설치된 솔레노이드 개폐밸브를 폐쇄하고 다른 가스관에 설치된 솔레노이드 개폐밸브를 개방하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 산업용 고압가스공급 장치의 자동밸브절체 및 제어시스템은 또한 상기 제어부가 상기 압력센서로부터의 신호에 의하여 가스압력을 감지하여 압력을 표시하는 압력표시창, 상기 솔레노이드 개폐밸브의 자동제어 및 상태를 표시하는 표시등, 가스압력이 소정이하로 떨어지는 경우에 점등하는 경고등, 그리고 가스압력이 소정이하로 떨어지는 경우에 경보음을 발생하는 부저, 그리고 상기 부저의 경보음을 수동으로 오프(off)시키는 부저스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 산업용 고압가스공급 장치의 자동밸브절체 및 제어시스템은 또한 가스의 사용압력을 최종 조절하기 위하여 상기 가스공급관 상에 설치되어 있는 2차 압력조절기, 정전 또는 일시적으로 구성품의 고장이 발생 하였을 때 공정상 계속적으로 가스공급을 하기 위한 바이패스밸브, 그리고 상기 가스관, 가스공급관 및 시스템의 보수를 위하여 시스템 내 가스압력을 제거하기 위하여 벤트관 상에 설치되어 있는 벤트밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 산업용 고압가스공급 장치의 자동밸브절체 및 제어시스템은 1차 압력조절기에 의하여 가스압력을 저압으로 감압하고 저압상태 하에서 각종 밸브 등을 통과하므로 가스누설의 위험이 감소하여 안정성이 확보되고 고가의 고압용 밸브를 사용할 필요가 없고 구조가 간단하여 설치비용이 저렴하고, 그에 따라 사용 할 가스용기의 수에 관계가 없이, 규모가 크지 않은 중소 산업용 가스사용 업체에서 널리 사용할 수 있다는 효과를 발휘 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 산업용 고압가스공급 장치의 자동 밸브절체 및 제어시스템의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 산업용 고압가스공급 장치의 자동밸브절체 및 제어시스템의 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 산업용 고압가스공급 장치의 자동밸브절체 및 제어시스템의 작용을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도1 및 도2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 고압가스공급 장치는 사용 할 가스용기(1)가 설치되는 주공급부(A)와, 그 다음에 사용하기 위해 대기 중인 가스용기가 설치되는 보조공급부(B)와, 상기 주공급부(A)와 보조공급부(B)의 가스압력을 모니터링하고 제어하는 제어부(50)를 구비하고 있다. 주공급부(A)의 가스관(2)과 보조공급부(B)의 가스관(2')은 서로 연결되어 있으며 가스는 가스공급관(3)을 통하여 최종적으로 공급된다.
본 발명의 자동 밸브절체 및 제어시스템은 상기 주공급부(A)와 보조공급부(B)의 가스관상에는 1차 압력조절기(10)(10')가 각각 설치되어 고압의 가스를 저압으로 감압하도록 되어 있으며, 상기 1차 압력조절기(10)(10')의 하류쪽 가스관에는 솔레노이드 개폐밸브(20)(20')가 각각 설치되어 있다.
그리고 상기 1차 압력조절기(10)(10')와, 주공급부(A)의 가스관과 보조공급부(B)의 가스관의 연결점 사이에는 체크밸브(30)(30')가 각각 설치되어 있으며, 상기 1차 압력조절기(10)(10')의 상류쪽 가스관에는 압력센서(40)(40')가 각각 설치되어 있다.
제어부(50)는 상기 압력센서(40)(40')로부터의 신호에 의하여 가스압력을 감지하고 사용 중인 가스용기(1) 또는 (1')의 가스압력이 소정이하로 떨어지는 경우에 해당 가스관에 설치된 솔레노이드 개폐밸브(20) 또는 (20')를 폐쇄하고 다른 가스관에 설치된 솔레노이드 개폐밸브(20') 또는 (20)를 개방하도록 제어하도록 되어 있다.
상기 제어부(50)는 상기 압력센서(40)(40')로부터의 신호에 의하여 가스압력을 감지하여 압력을 표시하는 압력표시창(51)(51'), 상기 솔레노이드 개폐밸브(20)(20')의 자동제어 및 상태표시를 하는 표시등(52)(52'), 가스압력이 소정이하로 떨어지는 경우에 점등하는 경고등(53)(53'), 그리고 가스압력이 소정이하로 떨어지는 경우에 경보음을 발생하는 부저(54), 상기 부저(54)의 경보음을 수동으로 오프시키는 부저스위치(55)를 구비하고 있다.
그리고 본 발명의 산업용 고압가스공급 장치의 자동밸브절체 및 제어시스템은 가스의 사용압력을 최종 조절하기 위하여 가스공급관(3) 상에 설치되어 있는 2차 압력조절기(60), 정전 또는 일시적으로 구성품의 고장이 발생 하였을 때 공정상 계속적으로 가스공급을 하기 위한 바이패스밸브(70) (70'), 그리고 상기 가스관(2)(2') 및 가스공급관(3) 및 시스템의 보수를 위하여 시스템 내 가스압력을 제거하기 위하여 벤트관(4) 상에 설치되어 있는 벤트밸브(80)를 구비하고 있다.
도1에는 바이패스밸브(70)(70')가 수동밸브로 표시되어 있으나, 수동밸브뿐만 아니라 솔레노이드 밸브를 이용하여 제어부(50)의 제어에 의하여 자동으로 작동되도록 할 수도 있다.
가스용기(1)(1')는 주공급부(A)와 보조공급부(B)에 각각 병렬로 설치되는데 산업체에서는 일반적으로 다수가 설치된다. 가스용기(1)(1')는 폭발에 대비하여 견고하게 제작된 보관장소에 보관되어 있으며 보관장소의 내부에 안전을 위하여 수동밸브(5)(5')들이 설치되어 있고, 보관장소의 외부에도 수동밸브(6)(6')가 설치되어 있다.
가스관(2)(2') 상에는 가스의 압력을 직접 눈으로 볼 수 있도록 각각 압력게이지(7)(7')가 설치되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 산업용 고압가스공급 장치의 자동밸브절체 및 제어시스템은 다음과 같이 작용한다.
가스용기(1)(1')를 주공급부(A)와 보조공급부(B)에 각각 설치한 후 수동밸브(5)(5')(6)(6')들을 수동으로 개방한다. 도 1 및 도 3에서 알 수 있는 바와 같이 먼저 주공급부(A)의 솔레노이드 개폐밸브(20)를 개방하고 보조공급부(B)의 솔레노이드 개폐밸브(20')의 폐쇄상태를 유지하면, 주공급부(A)의 가스용기(1)의 가스가 가스관(2)을 통하여 공급되는데 압력센서(40)가 가스압력을 감지하여 제어부(50)로 보내고 제어부(50)에서는 가스용기(1)의 압력이 사용한도인 소정압력까지 떨어졌는지를 판별하여, 소정압력 이하로 떨어질 경우에 주공급부(A)의 솔레노이드 개폐밸브(20)를 폐쇄하고 보조공급부(B)의 솔레노이드 개폐밸브(20')를 개방하도록 제어한다.
가스는 가스공급관(3)의 2차 압력조절기(60)에서 최종적으로 사용압력으로 감압된 후에 사용장소로 공급된다.
가스압력이 상기 소정압력까지 떨어지고 오차 하한값 까지 떨어진 경우에는 솔레노이드 개폐밸브(20)(20')의 자동절체가 이루어지 않았거나 다른 부품의 고장을 의미하므로 해당 경고등(53)이 점멸하도록 하고 부저(54)가 울리도록 하여 작업자가 압력표시창(51)(51')과 표시등(52)(52')을 보면서 눈으로 작동상태를 확인할 수 있게 한다. 정상작동인 경우에는 부저스위치(55)를 눌러 부저(54)의 작동을 중지시킨다.
보조공급부(B)의 가스용기(1')에 있는 가스가 공급되는 동안에 주공급부(A)의 가스용기(1)들을 새것으로 교체하여야 한다. 보조공급부(B)의 가스용기(1') 내의 가스가 공급되어 가스압력이 사용한도인 소정압력까지 떨어졌는지를 판별하여, 소정압력 이하로 떨어질 경우에 반대로 주공급부(A)의 솔레노이드 개폐밸브(20)를 개방하고 보조공급부(B)의 솔레노이드 개폐밸브(20')를 폐쇄하도록 제어한다. 이와 같은 작용을 반복하여 밸브절체 및 제어가 자동으로 이루어지고 연속하여 가스의 공급을 행할 수 있다.
상기와 같이 솔레노이드 개폐밸브(20)(20')의 개방 및 폐쇄 시에 순간적으로 반대편 가스관으로 역류할 수 있는데 이를 방지하기 위하여 솔레노이드개폐밸브(20)(20')의 하류 쪽에 체크밸브(30)(30')가 설치되어 있어서 이러한 역류현상을 방지할 수 있다.
또한 정전 또는 일시적으로 1차 압력조절기(10)(10') 및 솔레노이드 개폐밸브(20)(20')의 고장이 발생 하였을 때에는 바이패스밸브(70) (70')를 개방하여 계속적으로 가스공급을 하여 공정상 하자가 없게 한다.
가스관 및 부품의 보수를 행할 필요가 있을 경우에는 벤트관(4)의 벤트밸브(80)를 개방하여 가스관(2)(2')의 가스압력을 배출시킨다.
이와 같이, 본 발명은 가스용기(1)(1')에서 공급되는 가스의 압력이 1차 압력조절기(10)(10')에 의하여 저압으로 감압하고 저압상태 하에서 각종솔레노이드밸브를 통과하므로 가스누설 위험감소 등 안정성이 향상되고 고가의 고압용 밸브 및 부품을 사용할 필요가 없고 구조를 단순하게 할 수 있으며 설치비용이 저렴하다. 따라서 사용 할 가스용기의 수에 관계가 없이, 규모가 크지 않은 중소 산업용 가스사용 업체에서도 널리 사용할 수 있다. 또한 자동으로 솔레노이드 개폐밸브(20)(20')가 절체되므로 가스공급이 수월하고 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
1, 1': 가스용기 2, 2': 가스관
3: 가스공급관 4: 벤트관
5, 5', 6, 6': 수동밸브 7, 7': 압력게이지
10, 10': 1차 압력조절기 20, 20': 솔레노이드 개폐밸브
30, 30': 체크밸브 40, 40': 압력센서
50: 제어부 51, 51': 압력표시창
52, 52': 표시등 53, 53': 경고등
54, 부저 55: 부저스위치
60: 2차 압력조절기 70, 70': 바이패스밸브
80: 벤트밸브

Claims (3)

  1. 사용 할 가스용기(1)가 설치되는 주공급부(A)와, 그 다음에 사용하기 위해 대기 중인 가스용기가 설치되는 보조공급부(B)와, 주공급부(A)의 가스관(2)과 보조공급부(B)의 가스관(2')이 연결되어 가스를 공급하는 가스공급관(3)과, 주공급부(A)와 보조공급부(B)의 가스압력을 모니터링하고 제어하는 제어부(50)를 포함하는 산업용 고압가스공급장치의 자동밸브절체 및 제어시스템에 있어서,
    상기 주공급부(A)와 보조공급부(B)의 가스관상에 각각 설치되어 고압의 가스를 저압으로 감압하는 1차 압력조절기(10)(10'),
    상기 1차 압력조절기(10)(10')의 하류쪽 가스관에 각각 설치되어 있는 솔레노이드 개폐밸브(20)(20'),
    상기 1차 압력조절기(10)(10')와 주공급부(A)의 가스관과 보조공급부(B)의 가스관의 연결점 사이에 각각 설치된 체크밸브(30)(30'), 그리고
    상기 1차 압력조절기(10)(10')의 상류쪽 가스관에 각각 설치되어 있는 압력센서(40)(40')를 포함하며;
    상기 제어부(50)는 상기 압력센서(40)(40')로부터의 신호에 의하여 가스압력을 감지하고 사용 중인 가스용기(1) 또는 (1')의 가스압력이 소정이하로 떨어지는 경우에 해당 가스관에 설치된 솔레노이드 개폐밸브(20) 또는 (20')를 폐쇄하고 다른 가스관에 설치된 솔레노이드 개폐밸브(20') 또는 (20)를 개방하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 산업용 고압가스공급 장치의 자동밸브절체 및 제어시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부(50)는 상기 압력센서(40)(40')로부터의 신호에 의하여 가스압력을 감지하여 압력을 표시하는 압력표시창(51)(51'), 상기 솔레노이드 개폐밸브(20)(20')의 자동제어 및 상태표시를 하는 표시등(52)(52'), 가스압력이 소정이하로 떨어지는 경우에 점등하는 경고등(53)(53'), 그리고 가스압력이 소정이하로 떨어지는 경우에 경보음을 발생하는 부저(54), 상기 부저(54)의 경보음을 수동으로 오프시키는 부저스위치(55)를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 고압가스공급 장치의 자동밸브절체 및 제어시스템.
  3. 제1항에 있어서, 가스의 사용압력을 최종 조절하기 위하여 가스공급관(3) 상에 설치되어 있는 2차 압력조절기(60), 정전 또는 일시적으로 구성품의 고장이 발생 하였을 때 공정상 계속적으로 가스공급을 하기 위한 바이패스밸브(70)(70'), 그리고 상기 가스관(2)(2') 및 가스공급관(3) 및 시스템의 보수를 위하여 시스템 내 가스압력을 제거하기 위하여 벤트관(4) 상에 설치되어 있는 벤트밸브(80)를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 고압가스공급 장치의 자동밸브절체 및 제어시스템.
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