JPH0416073Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案はボンベ元弁緊急遮断装置に係り、特に
ガスを貯蔵するボンベの元弁をアクチユエータの
駆動により閉弁動作させたとき、元弁が閉弁した
ことを確実に検出できるよう構成したボンベ元弁
緊急遮断装置に関する。

従来の技術 例えば半導体製造工程で使用される半導体用材
料ガスはガスの種類によつて非常に毒性が強いも
の、可燃性のもの、自燃性のもの、支燃性のも
の、あるいはこれらが複合された性質のものがあ
る。これらの有害なガスを貯蔵するボンベは排気
ダクトを備えたボンベ収納ボツクス内に収納され
ており、ボンベ上部にボンベ内のガスを外部に供
給するためボンベを開閉する元弁が取付けられて
いた。

そして、本出願人は先に特願昭60−181542号に
より上記ボンベの元弁を遠隔操作により閉弁する
構成のボンベ元弁緊急遮断装置を提案した。この
提案の装置では、元弁を閉弁駆動するアクチユエ
ータに配管が接続れ、操作信号により電磁弁が作
動すると、配管よりアクチユエータ内に作動空気
が供給される構成とされている。また、アクチユ
エータの駆動力は出力軸、自在継手、チヤツク等
の伝達部材を介して元弁の操作ハンドルに伝達さ
れる。このように、遠隔操作で元弁を閉弁させる
とき、元弁が閉弁したことを確認する必要があ
る。上記提案の装置では元弁が閉弁したことを検
出する手段として、アクチユエータの駆動力を元
弁に伝達する出力軸が閉弁位置に回動したことを
検出するリミツトスイツチが設けられており、リ
ミツトスイツチより出力される検出信号により元
弁の閉弁を表示している。

考案が解決しようとする問題点 しかるに、上記装置では例えばアクチユエータ
の駆動力を元弁に伝達する伝達部材の連結が外れ
てしまつたり、あるいは元弁の操作ハンドルに装
着されるチヤツクの締め付けがゆるんでしまう
と、アクチユエータが作動してもその駆動力が元
弁に伝達されなくなるおそれがある。この場合、
アクチユエータの作動により出力軸は回転する
が、元弁は閉弁しないことになる。ところが、出
力軸が閉弁位置まで回動したことをリミツトスイ
ツチが検出するため、元弁が閉弁してなくても閉
弁表示されてしまうおそれがある。このため、上
記装置においてボンベの元弁がアクチユエータの
作動により閉弁したことを確実に検出できること
が要望されていた。

そこで、本考案は上記要望に応じたボンベ元弁
緊急遮断装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段及び作用 本考案は上記ボンベ元弁緊急遮断装置におい
て、 アクチユエータが元弁を閉弁したことを検出す
る検出スイツチと、 元弁の締切りトルクが所定値以上となつたこと
を検出し、その検出信号を出力する検出装置と、 検出スイツチからの閉弁信号が出力された後、
所定時間検出装置からの検出信号を監視し、所定
時間内に検出信号が出力されないとき締切りトル
ク不足を報知する報知装置と、 を具備してなり、元弁の閉弁動作時締切りトルク
の変動を検出して元弁が確実に閉弁したことを確
認できるようにしたものである。

実施例 第１図及び第２図に本考案になるボンベ元弁緊
急遮断装置の一実施例を示す。両図中、例えばボ
ンベ１には高濃度な半導体用材料ガスが封入され
ている。各ボンベ１は夫々所定間隔離間させ垂直
に立てた状態で保持されてボンベ収納ボツクス２
内に収納されている。ボンベ１の上部には元弁３
が取付けられている。

元弁３は操作ハンドル３ａの回動操作により開
弁または閉弁する。元弁３が開弁すると、ボンベ
１内のガスが元弁３に接続された配管４を介して
ボンベ収納ボツクス２の外部に供給される。な
お、元弁３が開弁から閉弁までの操作ハンドル３
ａの操作角度はおよそ160°である。

５はアクチユエータで、ボンベ収納ボツクス２
の天板２ａの上面に配設されており、ボンベ１よ
り離間した位置にある。アクチユエータ５の出力
軸６は天板２ａを挿通してボンベ収納ボツクス２
内に突出している。また、出力軸６は自在継手７
に連結されている。

８はチヤツクで、元弁３の操作ハンドル３ａの
外周に嵌合している。また、チヤツク８の上部に
突出した軸８ａは自在継手７に連結されている。
したがつて、アクチユエータ５の出力軸６は自在
継手７を介してチヤツク８に連結されている。９
は操作器で、ボンベ収納ボツクス２より離れた中
央管理室等に設けられており、アクチユエータ５
に元弁３を開閉するための開、閉信号を供給する
開、閉弁スイツチ９ａ，９ｂを有する。１０は空
気配管で、アクチユエータ５を作動させて出力軸
６を回転駆動するための空気圧力をアクチユエー
タ５に供給する。

ここで、アクチユエータ５の構成につき説明す
る。アクチユエータ５は操作器９からの操作信号
により作動する電磁弁１６，１７を有している。
電磁弁１６，１７には後述するように空気配管１
０が接続されている。電磁弁１６，１７が作動す
ると、空気配管１０からの空気は電磁弁１６，１
７を介してシリンダ部１８に導入される。電磁弁
１６，１７は夫々スプリングオフセツト電磁方式
の切換弁であり、操作器９より開、閉弁信号が供
給されるとソレノイド１６ａ，１７ａが励磁され
バネ１６ｂ，１７ｂに抗して切換作動する。通
常、非作動時の電磁弁１６，１７は大気開放状態
にある。

なお、閉弁用の電磁弁１７のソレノイド１７ａ
は第３図に示すようにタイマ２７が接続されてい
る。このため、後述するようにタイマ２７は閉弁
信号の供給により電磁弁１７をアクチユエータ５
の閉弁作動時間よりも所定時間長く励磁して電磁
弁１７の作動状態を保つ。即ち、電磁弁１７は元
弁３を閉弁させる際閉弁後ある一定時間作動状態
を継続する。この間、閉弁した後もシリンダ部１
８の右側シリンダ室１８ｃには閉弁配管２１を介
して空気が供給されており、元弁３を閉弁駆動し
続ける。

また、電磁弁１６，１７は夫々チエツク弁１９
を介して空気配管１０に接続する分岐配管１０
ａ，１０ｂに連通するポート１６ｃ，１７ｃを有
する。なお、一方の電磁弁１６は開弁用の切換弁
で、シリンダ部１８の左側シリンダ室１８ａに接
続された開弁配管２０に連通するポート１６ｄを
有する。また、他方の電磁弁１７は閉弁用の切換
弁で、シリンダ部１８の右側シリンダ室１８ｃに
接続された閉弁配管２１に連通するポート１７ｄ
を有する。

閉弁配管２１の途中には減圧弁２２が設けてあ
る。２３はチエツク弁で、閉弁配管２１より分岐
した分岐配管２４の途中に設けられている。

また、減圧弁２２とシリンダ１８との間の閉弁
配管２１途中には本考案の要部である圧力スイツ
チ（検出装置）２５が配設されている。この圧力
スイツチ２５は閉弁配管２１を介して右側シリン
ダ室１８ｃに供給される空気圧力を検出する。圧
力スイツチ２５の設定値Poは減圧弁２２の設定
圧力Psより若干低い圧力値Po≦Psに設定されて
いる。したがつて、圧力スイツチ２５は右側シリ
ンダ室１８ｃの空気圧力がPo〜Psの値に上昇し
たとき、これを検出し、その検出信号を出力す
る。

なお、アクチユエータ５を閉弁動作させる際、
電磁弁１７はソレノイド１７ａがタイマ２７の作
用で所定時間（ｔ秒間）励磁されており、その間
右側シリンダ室１８ｃに空気が供給され元弁３の
操作ハンドル３ａの増締めを行なう。このように
操作ハンドル３ａを増締めする間右側シリンダ室
１８ｃに供給される空気圧力は減圧弁２２により
設定された所定の圧力である。

なお、右側シリンダ室１８ｃに空気が供給され
るとピストン１８ｂが矢印X₂方向に摺動変位す
る。このピストン１８ｂの変位は出力軸６の回動
変位に変換され、自在継手７、チヤツク８を介し
て操作ハンドル３ａに伝達される。そして、操作
ハンドル３ａの閉弁操作により元弁が閉弁する
と、元弁３の締切りトルクが増加する。これに伴
つて、右側シリンダ室１８ｃ及び閉弁配管２１内
の空気圧力も昇圧する。

したがつて、元弁３が閉弁すると、圧力スイツ
チ２５は右側シリンダ室１８ｃ内の空気圧力が設
定値Po以上となつたことを検出し、その検出信
号を出力する。

また、圧力スイツチ２５は操作器９に設けられ
た警報装置または故障表示ランプ等の報知手段２
６に接続されている。このため、閉弁動作時右側
シリンダ室１８ｃ内の空気圧力が所定の設定値
Po以上に昇圧しない場合、即ち後述する閉弁用
リミツトスイツチ（検出スイツチ）２９ａからの
閉弁信号が出力された後所定時間（ｔ秒）圧力ス
イツチ２５からの検出信号を監視し、この所定時
間内に圧力スイツチ２５から検出信号が出力され
ないとき、締切りトルク不足により元弁３が閉弁
していないものとして報知手段２６が作動して元
弁３が閉弁しないことを知らせることができる。

第４図に示す如く、アクチユエータ５の上部に
は出力軸６の上端６ａが突出している。出力軸６
の上端６ａには４枚のカム２８ａ〜２８ｄが取付
けられている。また、アクチユエータ５の上部に
は４枚のカム２８ａ〜２８ｄに対向するリミツト
スイツチ２９ａ〜２９ｄが設けられている。

出力軸６に設けられた各カム２８ａ〜２８ｄは
元弁３を開閉する際元弁３の開閉状態を検出すべ
く出力軸６の回動位置に応じて各リミツトスイツ
チ２９ａ〜２９ｄを閉成する。

第５図Ａに示す如く、リミツトスイツチ２９ａ
は閉弁位置を検出するスイツチである。カム２８
ａはリミツトスイツチ２９ａに対向しており、全
開位置より160°の位置から20°の範囲で突出する
カム部２８a₁を有している。このため、第６図の
線図Ｉに示す如く、出力軸６が全開位置より160
〜180°の位置に回動したときカム部２８a₁が接片
２９a₁に当接し、リミツトスイツチ２９ａを閉成
する。また、リミツトスイツチ２９ａは報知手段
２６にも接続されている。

第５図Ｂに示す如く、リミツトスイツチ２９ｂ
はチヤツク８を閉弁位置の操作ハンドル３ａに取
付ける際の結合適正位置を検出するスイツチであ
る。カム２８ｂはリミツトスイツチ２９ｂに対向
しており、全開位置より165°の位置から5°の範囲
で突出するカム部２８b₁を有している。このた
め、第６図中、線図に示す如く、出力軸６が全
開位置より165〜170°の位置に回動したときカム
部２８b₁が接片２９b₁に当接し、リミツトスイツ
チ２９ｂを閉成する。

第５図Ｃに示す如く、リミツトスイツチ２９ｃ
は出力軸６が過剰に回転したことを検出するスイ
ツチである。カム２８ｃはリミツトスイツチ２９
ｃに対向しており、全開位置より175°の位置から
5°の範囲で突出するカム部２８c₁を有している。
このため、第６図中、線図に示す如く、出力軸
６が全開位置より175〜180°の位置に回動したと
きカム部２８c₁が接片２９c₁に当接しリミツトス
イツチ２９ｃを閉成する。

第５図Ｄに示す如く、リミツトスイツチ２９ｄ
は元弁３が全開していることを検出するスイツチ
である。カム２８ｄはリミツトスイツチ２９ｄに
対向しており、全開位置より5°の範囲で突出する
カム部２８d₁を有している。このため、第６図
中、線図に示す如く、出力軸６が全開位置より
０〜5°の位置に回動したときカム部２８d₁が接片
２９d₁に当接し、リミツトスイツチ２９ｄを閉成
する。

なお、第３図に示す如く、各リミツトスイツチ
２９ａ〜２９ｄは夫々中央管理室等に配設された
表示ランプ３０ａ〜３０ｄに接続されている。し
たがつて、後述するようにリミツトスイツチ２９
ａ〜２９ｄが閉成すると、表示ランプ３０ａ〜３
０ｄは点灯して元弁３の開，閉弁状態を表示す
る。

次に上記構成になるボンベ元弁緊急遮断装置の
動作につき説明する。

まず、元弁３を開弁する際は、操作器９の開弁
スイツチ９ａを押圧する。操作器９より開弁信号
がアクチユエータ５に供給されると、第７図中線
図に示す如く開弁用の電磁弁１６のソレノイド
１６が励磁される。このため、電磁弁１６が作動
し、空気配管１０からの空気がポート１６ｃ，１
６ｄを介して左側シリンダ室１８ａに導入され
る。これにより、ピストン１８ｂが矢印X₁方向
に変位する。出力軸６はピストン１８ｂの変位に
よりラツク、ピニオン等を介して回転駆動され
る。さらに、出力軸６の回転は自在継手７、チヤ
ツク８を介して操作ハンドル３ａに伝達される。
したがつて、第７図中線図に示すようにアクチ
ユエータ５の作動により元弁３が開弁される。

元弁３が全開すると、第７図Ａ中線図に示す
ようにカム２８ｄがリミツトスイツチ２９ｄを閉
成し、これを検出する。リミツトスイツチ２９ｄ
の閉成により、中央管理室等に配設されたボンベ
１の元弁３が全開したことを表示するボンベ開弁
表示ランプ３０ｄが点灯する。さらに、電磁弁１
６のソレノイド１６ａへの通電が断たれアクチユ
エータ５の作動が停止する。

次に、元弁３を閉弁する際は操作器９の閉弁ス
イツチ９ｂを押圧操作する。操作器９より閉弁信
号がアクチユエータ５に供給されると、第７図中
線図に示す如く閉弁用のソレノイド１７ａが励
磁される。このため、電磁弁１７が作動し、空気
配管１０からの空気がポート１７ｃ，１７ｄを介
して右側シリンダ室１８ｃに導入される。このた
め、ピストン１８ｂが矢印X₂方向に押圧され同
方向に変位し、第７図中線図に示すようにアク
チユエータ５が閉弁方向に作動する。したがつ
て、ピストン１８ｂの変位により出力軸６が回動
し、操作ハンドル３ａが閉弁方向に駆動され元弁
３は閉弁する。出力軸６が全開位置より160°の位
置まで回動すると、元弁３が閉弁すると共にカム
２８ａはリミツトスイツチ２９ａを閉成する。

第７図中線図に示すように、リミツトスイツ
チ２９ａの閉成により元弁３が閉弁したことが検
出されると共に中央管理室等に配設されたボンベ
閉弁表示ランプ３０ａが点灯しこれを表示する。
また、閉弁後ソレノイド１７ａはタイマ２７によ
り設定されたｔ秒間励磁され作動状態が継続す
る。

このため、元弁３を閉弁した後も右側シリンダ
室１８ｃには空気配管１０からの空気が導入され
る。したがつて、閉弁後もピストン１８ｂは矢印
X₂方向に押圧され元弁３の操作ハンドル３ａを
閉弁方向に駆動し続けて、増締めを行なう。これ
により、閉弁時直前では操作ハンドル３ａの操作
力が大となるが、元弁３はさらに所定時間閉弁駆
動されて確実に閉弁される。即ち、元弁３のパツ
キンが弁座に当接するだけでなく、さらにパツキ
ンが弁座に食い込んで完全に閉弁する。したがつ
て、元弁３はソレノイド１７ａが非励磁となり右
側シリンダ室１８ｃへの空気導入が停止した後も
安定的に閉弁状態を維持しうる。

また、上記の如く元弁３が閉弁すると、締切り
トルクの増加に伴つて右側シリンダ室１８ｃの空
気圧が昇圧するため、圧力スイツチ２５は第７図
線図に示す如く、右側シリング室１８ｃ内の空
気圧力が所定の設定値Po以上になつたことを検
出して検出信号を出力する。このため、閉弁位置
検出用のリミツトスイツチ２９ａの閉成によりア
クチユエータ５が閉弁駆動したことを確認でき、
圧力スイツチ２５の検出信号により元弁３が閉弁
したことを確認できる。

したがつて、圧力スイツチ２５の検出信号とリ
ミツトスイツチ２９ａの閉成信号とのANDが得
られたとき、元弁３が正常に閉弁動作したことが
わかる。

ところが、例えばアクチユエータ５の駆動力を
操作ハンドル３ａに伝達するチヤツク８がゆるん
でしまつた場合、出力軸６が回転駆動してもチヤ
ツク８が操作ハンドル３ａに対し空回りしてしま
うことになる。なお、右側シリンダ室１８ｃ内の
圧力はピストン１８ｂが変位した後、徐々に昇圧
しその結果所定の圧力に達する。このような場
合、アクチユエータ５の閉弁駆動により出力軸６
が回転駆動されるため、リミツトスイツチ２９は
カム２８ａにより閉成する。しかるに、操作ハン
ドル３ａが回動せず元弁３は開弁したままである
ので、右側シリンダ１８ｃ内の空気圧力はすぐに
昇圧しない。このため、リミツトスイツチ２９ａ
が閉成しても所定時間内に圧力スイツチ２５の検
出信号が出力されず、閉弁操作後締切りトルク不
足により元弁３が閉弁しないことがわかる。した
がつて、リミツトスイツチ２９の閉成信号と圧力
スイツチ２５の検出信号とのANDが得られない
とき、報知手段２６は作動して何らかの故障が生
じたことを知らせる。

さらに、出力軸６が175°〜180°の位置まで回転
すると、過回転検出リミツトスイツチ２９ｃが閉
成し、表示ランプ３０ｃが点灯する。このため、
中央管理室では報知手段２６だけでなく表示ラン
プ３０ｃでも元弁３が閉弁しないことを確認でき
る。また、中央管理室の操作者は仮りに圧力スイ
ツチ２５が正常に作動しないことがあつても、リ
ミツトスイツチ２９ｃにより元弁３の開，閉動作
を監視できる。

このため、中央管理室の操作者は圧力スイツチ
２５により元弁３の締切りトルクの変動を監視で
きるので、閉弁スイツチ９ｂを操作した元弁３が
閉弁したことを正確に確認することができる。ま
た、閉弁スイツチ９ｂを押下して閉弁操作したに
もかかわらず元弁３が閉弁しないとき、速やかに
その故障原因を究明することができる。このた
め、有害なガスを密封したボンベ１を開、閉する
に際して元弁３が閉弁しないとき速やかにこれに
対応して災害の発生を防止できる。

なお、上記説明では圧力スイツチにより締切ト
ルクの変動に伴なう圧力変化を検出したが、これ
に限らず例えば出力軸６に歪ゲージを取付け、閉
弁時出力軸６に生ずる歪より締切りトルクが所定
値以上となつたことを検出するようにしても良
い。

また、元弁３の締切りトルクをより詳細に判別
する場合には、圧力スイツチを接続されたCPU
を使用して正常に元弁３が閉弁するときの締切圧
力と時間の関係を示す理想線図をROM内に記憶
させておく。そして、元弁３を閉弁動作させると
き、例えば10msecごとのクロツクパルスに同期
して締切圧力を測定する。その結果得られた締切
圧力と時間との関係を示す線図が前記CPUに接
続されたROM内の理想線図と一致しているか否
かを判別する。

さらに、理想線図に対する測定した線図の誤差
が何％まで許容されるのかを設定しておき、
CPUにより上記誤差が許容できるか否かを演算
するようにすれば良い。すなわち、測定した線図
の誤差が設定値以上となつたとき、元弁３が閉弁
していないことがわかる。

考案の効果 上述の如く、本考案になるボンベ元弁緊急遮断
装置は、元弁の閉弁動作により元弁の締切りトル
クが所定値以上となつたことを検出し、その検出
信号を出力する検出装置を設けてなるため、元弁
の開閉に伴う締切りトルクの変動を監視すること
ができる。例えば締切りトルクの変動に伴いアク
チユエータ内の空気圧力が所定圧以上に昇圧した
ことを検出することにより、元弁の開，閉状態を
監視することができ、特にこの圧力検出信号によ
り元弁が閉弁したことを確認することができる。
また、例えばアクチユエータの駆動力が元弁に伝
達されず、閉弁操作したのに元弁が閉弁しなかつ
た場合、閉弁動作時の締切りトルクが極めて小さ
くなるのでアクチユエータに供給される空気の圧
力がすぐに昇圧せず、このためアクチユエータが
元弁を閉弁駆動したことを検出する検出スイツチ
から閉弁信号が出力されたのにも拘わらず、所定
時間内に検出装置が締切りトルクの所定値を検出
できないことにより元弁が閉弁していないことが
確認できる。したがつて、たとえ元弁が閉弁しな
いことがあつても故障発生に速やかに対処するこ
とができ、特に有害なガスを密封したボンベの元
弁においては、より一層安全性を高めることがで
きる。したがつて、災害の発生を防止できるとと
もに装置の信頼性をより向上させることができる
等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案になるボンベ元弁緊急遮断装置
の一実施例の概略構成図、第２図は本考案の要部
を説明するための構成図、第３図は装置に適用さ
れた回路図、第４図はアクチユエータの出力軸の
回転角を検出する機構を説明するための正面図、
第５図Ａ〜Ｄは夫々各リミツトスイツチとカムを
説明するための平面図、第６図は出力軸の回転角
に応じた各リミツトスイツチの作動を説明するた
めの線図、第７図は操作信号により元弁を開閉弁
する際のリミツトスイツチ、アクチユエータ、圧
力スイツチの作動を説明するための線図である。 １……ボンベ、２……ボンベ収納ボツクス、３
……元弁、５……アクチユエータ、９……操作
器、９ａ……開弁スイツチ、９ｂ……閉弁スイツ
チ、１６，１７……電磁弁、１６ａ，１７ａ……
ソレノイド、１８……シリンダ部、１８ｃ……右
側シリンダ室、２０……開弁配管、２１……閉弁
配管、２５……圧力スイツチ、２６……報知手
段。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ガスが封入されたボンベと、該ボンベに取付け
   られ該ボンベを開閉する元弁と、操作信号の供給
   により配管より空気を供給され該元弁を閉作動さ
   せるアクチユエータとよりなるボンベ元弁緊急遮
   断装置において、 前記アクチユエータが前記元弁を閉弁したこと
   を検出する検出スイツチと、 前記元弁の締切りトルクが所定値以上となつた
   ことを検出し、その検出信号を出力する出装置
   と、 前記検出スイツチからの閉弁信号が出力された
   後、所定時間前記検出装置からの検出信を監視
   し、該所定時間内に前記検出信号が出力されない
   とき締切りトルク不足を報知する報知装置と、 を具備してなるボンベ元弁緊急遮断装置。