(57)【要約】【課題】  自動遮断弁の操作信号に対して、自動遮断弁が開閉動作しない動作の異常を瞬時に検知する自動遮断弁の開閉確認方法とこれを用いたガス供給装置の運転制御方法を提供。【解決手段】  ガス供給ライン１に接続され、このガス供給ライン１に流れるガスを遮断する自動遮断弁Ｖ−１を設け、この自動遮断弁Ｖ−１の前段又は後段に１次側ラインの圧力を検出する第１の圧力センサＰＴ−１を設け、これらの後段にガスの流量を調整する流量調整弁ＮＶ−１と、２次側ラインの圧力を検出する第２の圧力センサＰＴ−２をこの順に設けたガス供給装置４０の自動遮断弁Ｖ−１の開閉確認方法であって、自動遮断弁Ｖ−１の開閉動作の異常を、あらかじめ設定しておいたこれらの圧力センサＰＴ−１，ＰＴ−２の上限警報値によって検知する。【選択図】        図１
2005261748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス供給ラインに接続され、このガス供給ラインに流れるガスを遮断する自動遮断弁を設け、
この自動遮断弁の前段又は後段に１次側ラインの圧力を検出する第１の圧力センサを設け、
これらの後段にガスの流量を調整する流量調整弁と、２次側ラインの圧力を検出する第２の圧力センサをこの順に設けたガス供給装置の自動遮断弁の開閉確認方法であって、
自動遮断弁の開閉動作の異常を、あらかじめ設定しておいたこれらの圧力センサの上限警報値によって検知することを特徴とする自動遮断弁の開閉確認方法。
【請求項２】
通常運転用及び予備運転用のガス供給ラインに接続され、このガス供給ラインのそれぞれに流れるガスを遮断する第１の自動遮断弁を設け、
この第１の自動遮断弁の前段又は後段に１次側ラインの圧力を検出する第１の圧力センサを設け、
これらの後段にガスの流量を調整する流量調整弁と、前記流量調整弁からのガスを遮断する第２の自動遮断弁と、２次側ラインの圧力を検出する第２の圧力センサをこの順に設けたガス供給装置の運転制御方法であって、
請求項１に記載の自動遮断弁の開閉確認方法により、通常運転用ガス供給ラインの第１の自動遮断弁の開閉動作の異常を、あらかじめ設定しておいたこれらの圧力センサの上限及び下限警報値によって検知すると、
通常運転用ガス供給ラインの第２の自動遮断弁を閉止させ、
予備運転用ガス供給ラインに切替えることを特徴とするガス供給装置の運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス供給装置の自動遮断弁の開閉確認方法とこの確認方法を用いたガス供給装置の運転制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
病院等で使用されている医療用空気は、人工呼吸治療等の呼吸管理に利用されているが、その性格上、品質的に清浄であることが要求される。このような医療用空気を供給する方法として、圧縮機で得た圧縮空気をフィルターやドライヤー等で処理し、塵埃、臭気、油分、水分、有害菌等を除去して供給する方法がある。
また、近年は、別途製造した酸素と窒素とを所定割合で混合して供給する合成空気供給設備が用いられるようになってきている。
【０００３】
このような混合ガスを供給する装置として、停電時においても混合ガスの製造を自動的に継続することができ、安定した状態で所定の組成の混合ガスを供給できるようにした混合ガス供給装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この混合ガス供給装置は、バッファータンク内の圧力を検出する圧力計で検出した圧力に応じて遮断弁の開閉制御を行う制御器を備え、原料ガス供給経路の遮断弁を停電時に開弁させる開弁手段を設けるとともに、ガス合流部より下流側に、停電時に開弁する遮断弁と、１次側圧力を所定圧力に保つ圧力調整弁とを備えた混合ガス放出経路を設け、停電時には、原料ガス供給経路及び混合ガス放出経路の両遮断弁が開き、各原料ガス供給経路から原料ガスを供給して混合ガスの製造を行い、製造された混合ガスの過剰分をこの混合ガス放出経路から放出することにより流量調整弁の２次側圧力を所定圧力に保持するように形成されている。
【０００５】
特許文献１に用いられている遮断弁とは、人間が手動で操作する形式の弁ではなく、作動ガス（一般的には空気）を供給して自動操作するエア作動弁や電気信号により自動操作する電磁弁等である。以下、手動で操作する遮断弁と区別するため、これらを「自動遮断弁」という。
【特許文献１】特開平１１−７６７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来では、作動ガスを供給したり電気信号を送ることにより、自動遮断弁を操作していた。しかし、自動遮断弁を開閉する信号（命令）を出力したにもかかわらず、異常・故障により自動遮断弁が応答しない場合がある。この場合に、自動遮断弁の開閉動作の異常を検知して確認する方法は、未だ提案されていない。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、自動遮断弁の操作信号に対して、自動遮断弁が開閉動作しない動作の異常を瞬時に検知する自動遮断弁の開閉確認方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、この自動遮断弁の開閉確認方法を用いたガス供給装置の運転制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、ガス供給ラインに接続され、このガス供給ラインに流れるガスを遮断する自動遮断弁を設け、この自動遮断弁の前段又は後段に１次側ラインの圧力を検出する第１の圧力センサを設け、これらの後段にガスの流量を調整する流量調整弁と、２次側ラインの圧力を検出する第２の圧力センサをこの順に設けたガス供給装置の自動遮断弁の開閉確認方法であって、自動遮断弁の開閉動作の異常を、あらかじめ設定しておいたこれらの圧力センサの上限警報値によって検知することを特徴とする自動遮断弁の開閉確認方法である。
【００１０】
請求項２にかかる発明は、通常運転用及び予備運転用のガス供給ラインに接続され、このガス供給ラインのそれぞれに流れるガスを遮断する第１の自動遮断弁を設け、この第１の自動遮断弁の前段又は後段に１次側ラインの圧力を検出する第１の圧力センサを設け、これらの後段にガスの流量を調整する流量調整弁と、前記流量調整弁からのガスを遮断する第２の自動遮断弁と、２次側ラインの圧力を検出する第２の圧力センサをこの順に設けたガス供給装置の運転制御方法であって、請求項１に記載の自動遮断弁の開閉確認方法により、通常運転用ガス供給ラインの第１の自動遮断弁の開閉動作の異常を、あらかじめ設定しておいたこれらの圧力センサの上限及び下限警報値によって検知すると、通常運転用ガス供給ラインの第２の自動遮断弁を閉止させ、予備運転用ガス供給ラインに切替えることを特徴とするガス供給装置の運転制御方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の自動遮断弁の開閉確認方法によれば、ガス供給ラインに複数の圧力センサを設けることにより、自動遮断弁の操作信号に対して、自動遮断弁が開閉動作しない動作の異常を、あらかじめ設定しておいた圧力センサの上限警報値によって瞬時に検知することができる。
【００１２】
また、本発明のガス供給装置の運転制御方法によれば、上記自動遮断弁の開閉確認方法を用いることにより、自動遮断弁の開閉動作の異常を検知すると、ガス供給装置を通常運転用ガス供給ラインから予備運転用ガス供給ラインに切替えて継続運転することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係るガス供給装置の系統図の例を図面に示し、詳細に説明する。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るガス供給装置の系統図である。本実施形態のガス供給装置４０は、１次側供給圧力に保たれた原料となるガスが流れるガス供給ライン１と、このガス供給ライン１に接続し、ガスを所望の２次側供給圧力まで低下させて保つ圧力調整弁ＲＶ−１と、第１の圧力センサＰＴ−１と、自動遮断弁Ｖ−１と、流量調整弁であるニードル弁ＮＶ−１と、第２の圧力センサＰＴ−２と、バッファータンク５とから構成されている。
【００１５】
本実施形態では、この第１の圧力センサＰＴ−１は、自動遮断弁Ｖ−１の前段に設けられており、１次側ラインの圧力（自動遮断弁Ｖ−１の圧力）を検知するためのものである。この第１の圧力センサとしては、ピエゾ抵抗型半導体圧力センサ等の圧力センサを用いることができる。そして、この圧力センサＰＴ−１には、あらかじめ上限警報値が設定されている。
【００１６】
自動遮断弁Ｖ−１は、ガス供給ライン１に流れるガスを遮断するためのものであり、弁の操作信号に対して、自動で弁の開閉動作を行う弁であればいかなる自動遮断弁であってもよい。そのなかでも、エア作動弁、電磁弁が好ましい。エア作動弁としては、作動ガスが供給されているときに開く形式のガス操作弁（ノーマリー・クローズド型）と作動ガスが供給されていないときに開く形式のガス操作弁（ノーマリー・オープン型）のいずれを用いてもよい。
【００１７】
流量調整弁ＮＶ−１は、この自動遮断弁Ｖ−１の後段に設けられており、バッファータンク５に流入するガスの流量を調整するためのものである。流量調整弁ＮＶ−１によって、ガスの流量が一定量に制限されると共にガスの圧力も低下し、２次側ライン圧力となる。この流量調整弁ＮＶ−１には、ニードル弁やオリフィス等を用いることができる。
【００１８】
第２の圧力センサＰＴ−２は、この流量調整弁ＮＶ−１の後段に設けられており、２次側ラインの圧力（バッファータンク５の圧力）を検知するためのものである。この第２の圧力センサＰＴ−２には、第１の圧力センサＰＴ−１と同じ種類のセンサを用いることができる。そして、この第２の圧力センサＰＴ−２には、あらかじめ上限警報値と上限設定値、下限設定値が設定されており、さらに、上限設定値及び下限設定値に応じて自動遮断弁Ｖ−１を開閉操作する制御機構が組み込まれている。
【００１９】
これらの圧力センサによる自動遮断弁Ｖ−１の開閉操作とラインの圧力の検知は、電気信号を制御盤に入力させ、まとめて制御・検知を行ってもよい。
【００２０】
このガス供給装置４０では、ガス供給ライン１から圧力調整弁ＲＶ−１、自動遮断弁Ｖ−１、流量調整弁ＮＶ−１を流れてきたガスは、一旦バッファータンク５に蓄圧されてから、ユースポイントに供給される。
【００２１】
図２に、本実施形態に係る自動遮断弁の開閉確認方法のフローチャートを示す。例えば、第１の圧力センサＰＴ−１には、あらかじめ上限警報値として０．７２ＭＰａが、第２の圧力センサＰＴ−２には、上限警報値として０．６０ＭＰａが設定されている。また、自動遮断弁Ｖ−１の開閉操作を行うための上限設定値として０．５４ＭＰａが、下限設定値として０．５０ＭＰａとが、第２の圧力センサＰＴ−２に設定されている。図１の系統図と図２のフローチャートを参考に、本実施形態に係る自動遮断弁の開閉確認方法を説明する。
【００２２】
〈各部品での圧力について〉
このガス供給ライン１では、圧力調整弁ＲＶ−１の１次側供給圧力は０．９５ＭＰａに、２次側供給圧力は０．７０ＭＰａに設定されている。自動遮断弁Ｖ−１を開放すると、途中の部品による圧力損失により自動遮断弁Ｖ−１の２次側ライン圧力は０．６５ＭＰａまで低下する。一方、自動遮断弁Ｖ−１を閉止すると、自動遮断弁Ｖ−１の１次側ライン圧力は静止圧力となり、指示値は約０．８０ＭＰａとなる。
【００２３】
〈自動遮断弁Ｖ−１閉止命令にもかかわらず、Ｖ−１が閉まらない場合の確認方法〉
自動遮断弁Ｖ−１を開放した状態（Ｓ１００）で、ユースポイントでのガス使用が停止すると、バッファータンク５内の圧力が上昇する。バッファータンク５内の圧力が０．５４ＭＰａ以上になると、あらかじめ設定しておいた第２の圧力センサＰＴ−２の上限設定値０．５４ＭＰａを超えることになるため、検知機構が動作し（Ｓ１０１）、自動遮断弁Ｖ−１を閉止するよう信号（命令）が出力される（Ｓ１０２）。
【００２４】
しかしながら、自動遮断弁Ｖ−１に何らかの異常・故障が発生し、自動遮断弁Ｖ−１が実際には閉まらない場合（Ｓ１０３）は、ガスが流れ続けるため、自動遮断弁Ｖ−１の２次側ライン圧力は低下せず（Ｓ１０４）、むしろ上昇する。最終的には、バッファータンク５内の圧力が０．６０ＭＰａ以上になるまで上昇し続けると、あらかじめ設定しておいた第２の圧力センサＰＴ−２の上限警報値０．６０ＭＰａを超えることになるため、検知機構が動作し（Ｓ１０５）、警報が発せられることにより、自動遮断弁Ｖ−１の閉止動作の異常を確認することができる。
【００２５】
〈自動遮断弁Ｖ−１開放命令にもかかわらず、Ｖ−１が開かない場合の確認方法〉
一方、自動遮断弁Ｖ−１を閉止した状態（Ｓ２００）で、ユースポイントでガスを使用し続けると、バッファータンク５内の圧力が減少する。バッファータンク５内の圧力が０．５０ＭＰａ以下まで低下すると、あらかじめ設定しておいた第２の圧力センサＰＴ−２の下限設定値０．５０ＭＰａを下回ることになるため、検知機構が動作し（Ｓ２０１）、自動遮断弁Ｖ−１を開放するよう信号（命令）が出力される（Ｓ２０２）。
【００２６】
しかしながら、自動遮断弁Ｖ−１に何らかの異常・故障が発生し、自動遮断弁Ｖ−１が実際には開かない場合（Ｓ２０３）は、自動遮断弁Ｖ−１の１次側ライン圧力は静止圧力０．８０ＭＰａのままであり、圧力調整弁ＲＶ−１で調整し設定しておいた２次側供給圧力０．７０ＭＰａまで低下しない（Ｓ２０４）。したがって、自動遮断弁Ｖ−１の１次側ライン圧力が、あらかじめ設定しておいた第１の圧力センサＰＴ−１の上限警報値０．７２ＭＰａを超えることになるため、検知機構が動作し（Ｓ２０５）、警報が発せられることにより、自動遮断弁Ｖ−１の開放動作の異常を確認することができる。
【００２７】
本実施形態では、自動遮断弁Ｖ−１の前段に第１の圧力センサＰＴ−１を設けているが、この第１の圧力センサＰＴ−１は、自動遮断弁Ｖ−１の後段であって、流量調整弁ＮＶ−１の前段に設けてもよい。その場合には、それぞれの圧力センサＰＴ−１，ＰＴ−２の上限警報値を変化させて設定する。
【００２８】
［第２の実施形態］
図３は、第２の実施形態に係るガス供給装置の系統図である。本実施形態のガス供給装置は、通常運転用ガス供給ライン１０及び予備運転用のガス供給ライン３０のそれぞれに設けられた圧力調整弁ＲＶ−１，ＲＶ−３と、第１の圧力センサＰＴ−１，ＰＴ−３と、第１の自動遮断弁Ｖ−１０，Ｖ−３０と、流量調整弁であるニードル弁ＮＶ−１，ＮＶ−３と、第２の自動遮断弁Ｖ−２０，Ｖ−４０と、これらの後段に設けられた第２の圧力センサＰＴ−２と、バッファータンク５とから構成されている。
本実施形態では、ガス供給ラインを２種類に分け、第２の自動遮断弁を設けて、ガス供給ラインを通常運転用と予備運転用間で切替えられるようにしたこと以外は第１の実施形態と同様であるので、それらの説明は省略する。
【００２９】
通常運転用ガス供給ライン１０は、常時、ガスを供給するために使用されるガス供給経路である。それに対して、予備運転用ガス供給ライン３０は、通常運転用ガス供給ライン１０に異常が発生した時、こちらに切替えて、ガスを停止させることなく継続して供給できるよう設けたガス供給経路であり、部品・機能とも通常運転用ガス供給ライン１０とまったく同様に形成されている。
【００３０】
また、通常運転用ガス供給ライン１０における第２の自動遮断弁Ｖ−２０は、第１の自動遮断弁Ｖ−１０が故障した際に、通常運転用ガス供給ライン１０を閉止させ、予備運転用ガス供給ライン３０に切替えるためのものである。本実施形態の第１の自動遮断弁Ｖ−１０，Ｖ−３０と第２の自動遮断弁Ｖ−２０，Ｖ−４０には、第１の実施形態における自動遮断弁Ｖ−１と同様の自動遮断弁を用いることができる。
【００３１】
図４に、本実施形態に係るガス供給装置の運転制御方法のフローチャートを示す。本実施形態では、あらかじめ第１の圧力センサＰＴ−１，ＰＴ−３には、上限警報値０．７２ＭＰａと下限警報値０．５６ＭＰａとが設定されている。また、第２の圧力センサＰＴ−２には、上限警報値０．６０ＭＰａと第１の自動遮断弁Ｖ−１０，Ｖ−３０の開閉制御を行うための上限設定値０．５４ＭＰａ、下限設定値０．５０ＭＰａとが設定されている。図３の系統図と図４のフローチャートを参考に、本実施形態に係るガス供給装置の運転制御方法を、通常運転用ガス供給ライン１０で説明する。予備運転用ガス供給ライン３０の場合も同様である。
【００３２】
〈第１の自動遮断弁Ｖ−１０閉止命令にもかかわらず、Ｖ−１０が閉まらない場合の運転制御方法〉
通常運転用ガス供給ライン１０に設けた第１の自動遮断弁Ｖ−１０を開放した状態（Ｓ１００）で、ユースポイントでのガス使用が停止すると、バッファータンク５内の圧力が上昇する。バッファータンク５内の圧力が０．５４ＭＰａ以上になると、設定しておいた第２の圧力センサＰＴ−２の上限設定値０．５４ＭＰａを超えることになるため、検知機構が動作し（Ｓ１０１）、第１の自動遮断弁Ｖ−１０を閉止するよう信号（命令）が出力される（Ｓ１０２）。
【００３３】
しかし、第１の自動遮断弁Ｖ−１０に異常・故障が発生し、第１の自動遮断弁Ｖ−１０が実際には閉まらない場合（Ｓ１０３）は、ガスが流れ続けるため、第１の自動遮断弁Ｖ−１０の２次側ライン圧力は低下しない（Ｓ１０４）。最終的にバッファータンク５内の圧力が０．６０ＭＰａ以上になるまで上昇し続けると、あらかじめ設定しておいた第２の圧力センサＰＴ−２の上限警報値０．６０ＭＰａを超えることになるため、検知機構が動作し（Ｓ１０５）、警報が発せられることにより、第１の自動遮断弁Ｖ−１０の閉止動作の異常を確認する。
【００３４】
本実施形態では、第２の圧力センサＰＴ−２の上限警報値が検知（Ｓ１０５）されると、通常運転用ガス供給ライン１０に設けた第２の自動遮断弁Ｖ−２０の閉止信号（命令）（Ｓ３０３）が出力され、ガス供給ラインを通常運転用１０から予備運転用３０に切替える（Ｓ３０４）。
【００３５】
〈第１の自動遮断弁Ｖ−１０開放命令にもかかわらず、Ｖ−１０が開かない場合の運転制御方法〉
通常運転用ガス供給ライン１０に設けた第１の自動遮断弁Ｖ−１０を閉止した状態（Ｓ２００）で、ユースポイントでガスを使用し続けると、バッファータンク５内の圧力が減少する。バッファータンク５内の圧力が０．５０ＭＰａ以下まで低下すると、設定しておいた第２の圧力センサＰＴ−２の下限設定値０．５０ＭＰａを下回ることになるため、検知機構が動作し（Ｓ２０１）、第１の自動遮断弁Ｖ−１０を開放するよう信号（命令）が出力される（Ｓ２０２）。
【００３６】
しかし、第１の自動遮断弁Ｖ−１０に異常・故障が発生し、第１の自動遮断弁Ｖ−１０が実際には開かない場合（Ｓ２０３）は、第１の自動遮断弁Ｖ−１０の１次側ライン圧力は静止圧力０．８０ＭＰａのままである（Ｓ２０４）。第１の自動遮断弁Ｖ−１０の１次側ライン圧力が、あらかじめ設定しておいた第１の圧力センサＰＴ−１の上限警報値０．７２ＭＰａを超えることになるため、検知機構が動作し（Ｓ２０５）、警報が発せられることにより、第１の自動遮断弁Ｖ−１０の開放動作の異常を確認する。
【００３７】
本実施形態では、第１の圧力センサＰＴ−１の上限警報値が検知（Ｓ２０５）されると、通常運転用ガス供給ライン１０に設けた第２の自動遮断弁Ｖ−２０の閉止信号（命令）（Ｓ３０３）が出力され、ガス供給ラインを通常運転用１０から予備運転用３０に切替える（Ｓ３０４）。
【００３８】
〈圧力調整弁ＲＶ−１の異常等による１次側供給圧力低下の場合の運転制御方法〉
通常運転用ガス供給ライン１０に設けた第１の自動遮断弁Ｖ−１０を開放した状態（Ｓ１００）で、圧力調整弁ＲＶ−１の閉塞や通常運転用ガス供給ライン１０の異常による圧力調整弁ＲＶ−１の１次側供給圧力の低下が発生した場合（Ｓ３０１）には、通常運転用ガス供給ライン１０からの圧力が低下するため、第１の自動遮断弁Ｖ−１０の１次側ライン圧力も低下する。この圧力が、あらかじめ設定しておいた第１の圧力センサＰＴ−１の下限警報値０．５６ＭＰａを下回ることになると、検知機構が動作し（Ｓ３０２）、警報が発せられる。
【００３９】
この場合も、通常運転用ガス供給ライン１０に設けた第２の自動遮断弁Ｖ−２０の閉止信号（命令）（Ｓ３０３）が出力され、ガス供給ラインを通常運転用１０から予備運転用３０に切替える（Ｓ３０４）。
これらの警報値を、表１に示す。
【００４０】
【表１】
2005261748.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１の実施形態に係るガス供給装置の系統図である。
【図２】第１の実施形態に係る自動遮断弁の開閉確認方法を示すフローチャートである。
【図３】第２の実施形態に係るガス供給装置の系統図である。
【図４】第２の実施形態に係るガス供給装置の運転制御方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１  ガス供給ライン
１０  通常運転用ガス供給ライン
３０  予備運転用のガス供給ライン
４０  ガス供給装置
ＰＴ−１，ＰＴ−３  第１の圧力センサ
ＰＴ−２  第２の圧力センサ
Ｖ−１  自動遮断弁
Ｖ−１０，Ｖ−３０  第１の自動遮断弁
Ｖ−２０，Ｖ−４０  第２の自動遮断弁
ＮＶ−１，ＮＶ−３  流量調整弁
【図１】
2005261748.tif 000004
【図２】
2005261748.tif 000005
【図３】
2005261748.tif 000006
【図４】
2005261748.tif 000007