JP4779137B2 - 容器へのガス供給用システム及び容器へのガス供給方法 - Google Patents

Description

本発明は，例えば粉体等の粉体を貯蔵する容器にガスを供給するためのガス供給用システム，及び，ガス供給方法に関する。

例えば還元鉄粉の粉末等は，大気と接触させずに保存する必要がある。このような大気との接触を防止すべき粉体を貯蔵するための器具として，粉体を貯蔵する密閉構造の容器に，窒素等の不活性ガスを加圧供給するガス供給路を備えたものが知られている（特許文献１参照。）。この容器は，粉体を容器に投入したり容器から排出したりするときも，容器内をガスによってパージした状態を維持することができる。即ち，粉体を大気に接触させることなく，投入及び排出を行える構造になっている。

また，かかる容器には，容器内の内圧を計測する圧力計が設けられている。容器内にガスを供給する際，作業者は，圧力計の測定値を目視で監視し，内圧が所定の正圧（大気圧に対して陽圧）になるまでガスの供給を継続させ，所定の正圧になったことを確認したら，ガス供給路に介設された開閉弁を閉じ，ガスの供給を停止させるようにしている。こうして容器内を正圧にすることで，容器内に大気が侵入することを抑制できる。

特許３４０９９７４号公報

しかしながら，従来のガス供給方法では，作業者がガスの供給中に他の作業を始め，ガスの供給をしていることを忘れてしまったり，圧力計の読み取りや開閉弁の操作を誤ったりすることがあり，そのような作業者の不注意により，容器内にガスが過剰に供給されてしまうおそれがあった。その結果，容器内が高圧に加圧されて容器が破損し，粉体が大気に晒されて不良品化したり，粉体が容器から吹き出して作業者に危害を及ぼしたりするおそれがあった。特に，各容器内に貯蔵されている粉体の量がそれぞれ異なる場合，ガスの供給を開始してから容器内が所定の正圧になるまでの経過時間が各容器でそれぞれ異なるので，圧力計の監視を慎重に行わなければならず，面倒であり，作業者の不注意を招きやすかった。また，容器内とガス供給路の出口との間には，粉体がガス供給路内に侵入することを防止するため，フィルタが設けられているが，このフィルタの目開きの大きさや目詰まりの状態は，各容器によってそれぞれ異なることがある。即ち，容器内に供給される際のガスの流速にはばらつきがあり，この場合も，所定の正圧になるまでの経過時間が大幅に異なることがあり，作業者の不注意を招きやすかった。

本発明は，上記の点に鑑みてなされたものであり，容器内へのガスの供給作業を自動的に行うことができ，容器内の内圧を正確に調整できるガス供給用システム，及び，ガス供給方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため，本発明によれば，粉体を貯蔵する容器にガスを供給するためのシステムであって，前記容器内にガスを供給するガス供給路と，前記ガス供給路によって前記容器内に供給されるガスの供給圧を切り換える供給圧調節機構と，前記供給圧調節機構を制御する制御部とを備え，前記制御部は，前記ガスを前記容器内に第一の供給圧で供給させた後，前記ガスの供給圧を前記第一の供給圧よりも低い第二の供給圧にして，前記容器内が所定の内圧になるまで，前記ガスを前記容器内に供給させる制御を行うことを特徴とする，容器へのガス供給用システムが提供される。

かかるガス供給用システムによれば，制御部の制御により，容器内へのガスの供給を自動的に行うことができる。また，第一の供給圧でガスを供給した後，第二の供給圧に下げて供給することにより，容器内の過剰加圧を防止でき，ガス供給を安全に行うことができる。

前記制御部は，前記容器内に供給したガスの積算供給量及び前記容器内の内圧より，前記容器内の全容積から前記容器内に貯蔵された粉体の体積を差し引いた空間容積を検知する機能と，前記空間容積の内圧を所定の値に加圧するために必要な追加積算供給量を計算する機能とを有するとしても良い。

前記供給圧調節機構は，前記ガスをガス供給源から加圧して供給する主導入路と，前記主導入路から前記ガス供給路に前記ガスを前記第一の供給圧で供給する第一の流路と，前記主導入路から前記ガス供給路に前記ガスを前記第二の供給圧で供給する第二の流路とを備える構成としても良い。前記第一の流路には，前記第一の流路を連通及び遮断させる第一の開閉弁が設けられ，前記第二の流路には，前記第二の流路を通過するガスの供給圧を前記第二の供給圧に減圧する圧力調整弁と，前記第二の流路を連通及び遮断させる第二の開閉弁とが設けられている構成としても良い。

前記ガス供給路に供給されるガスの積算流量を測定する積算流量計を設けても良い。また，前記容器内の内圧を測定する圧力計を設けても良い。

また，本発明に依れば，粉体を貯蔵する容器にガスを供給する方法であって，前記ガスを前記容器内に第一の供給圧で供給し，その後，前記ガスの供給圧を前記第一の供給圧よりも低い第二の供給圧にして，前記ガスを前記容器内に供給し，前記容器内を所定の内圧にすることを特徴とする，容器へのガス供給方法が提供される。

この方法にあっては，前記ガスを前記第一の供給圧で供給する前に，前記ガスを前記容器内に供給し，その後，前記容器内の内圧を測定し，前記容器内に供給した積算供給量，及び，前記測定した内圧より，前記容器内の全容積から前記容器内に貯蔵された粉体の体積を差し引いた空間容積を計算し，前記空間容積より，前記容器内を前記所定の内圧まで加圧するために必要な追加積算供給量を求め，前記追加積算供給量のうち第一の積算供給量を，前記第一の供給圧で供給し，前記追加積算供給量から前記第一の積算供給量を差し引いた第二の積算供給量を，前記第二の供給圧で供給するようにしても良い。

前記容器内の内圧を測定する前に，前記容器内にガスを供給するガス供給路からガスを排出し，前記ガス供給路内の圧力を減圧させても良い。また，前記容器内に供給されるガスの流速が所定の範囲内にない場合，前記容器内へのガスの供給を停止し，警報を発生させても良い。前記第二の供給圧による供給が所定の経過時間内に終了しない場合，前記容器内へのガスの供給を停止し，警報を発生させても良い。

前記第二の供給圧による供給が終了した後，前記容器内にガスを供給するガス供給路内の圧力が低下した場合，前記ガス供給路にガスを供給するようにしても良い。

即ち本発明は，鉄粉等を収納した密閉容器（コンテナ）に対して行われている加圧作業の自動化を検討してなされたものである。加圧の経過時間ではなく，積算流量計を利用して制御することで，加圧を正確に行えるようにした。ガス供給用のホース（ガス供給路）が接続される部分のフィルタが異なる場合や，フィルタの目詰まりの状態が異なる場合でも，容器内を適切に加圧できるようにした。

本発明によれば，制御部の制御により，容器内へのガスの供給を自動的に行うことができる。容器内にガスが過剰に供給されることを防止できる。第一の供給圧でガスを供給した後，第二の供給圧に下げて供給することにより，容器内の過剰加圧を確実に防止できる。積算供給量に基づいてガスの供給停止を判断することにより，経過時間に基づいてガスの供給停止を判断する場合よりも，容器内を正確に加圧できる。

以下，本発明の好ましい実施形態を説明する。図１に示すように，本実施形態にかかるガス供給用システム１は，容器２内にガス（不活性ガス）として例えば窒素（Ｎ_２）ガスを供給するガス供給路３ａを有するホース３，ガス供給路３ａによって容器２内に供給されるガスの供給圧を切り換える供給圧調節機構５，及び，供給圧調節機構５を制御する制御部６を備えている。

容器２の内部空間２ａには，被貯蔵物である粉体としての還元鉄粉が貯蔵される。また，容器２には，容器２内に鉄粉を投入及び容器２内から鉄粉を排出させるための入出口７が設けられている。入出口７には，入出口７を開閉させる開閉弁７ａが設けられている。開閉弁７ａとしては例えばバタフライ弁などが用いられる。

また，容器２には，容器２内の内圧を測定する容器内圧力計としての圧力計１０が設けられている。この圧力計１０は，容器２の筐体から外側に延設された管路１１の端部に設けられており，管路１１に対して取り外し可能になっている。また，圧力計１０の測定値は，制御部６に送信されるようになっている。管路１１において，圧力計１０と容器２との間には，安全弁１２が設けられている。この安全弁１２は，例えば容器２内が過剰に加圧されたときなどに開かれ，管路１１内の圧力を下降させる機能を有し，これにより，圧力計１０が過剰な圧力によって故障しないように保護されるようになっている。

さらに，図２に示すように，容器２には，容器２にガスを供給させるための供給口１３ａを有する接続筒体１３，及び，接続筒体１３とホース３とを連結させる接続具１５が設けられている。接続具１５には，接続具１５内の流路を連通及び遮断させる開閉弁２２が設けられている。開閉弁２２としては，例えばボール弁などが用いられる。かかる開閉弁２２と入出口７の開閉弁７ａを閉じることにより，容器２の内部空間２ａを密閉状態にすることができる。即ち，内部空間２ａ中の鉄粉を外気（大気）から遮断し，鉄粉の酸化を防止できるようになっている。

接続筒体１３は，略円筒状をなし，容器２の筐体から外側に突出するように設けられている。接続筒体１３の内部は供給口１３ａになっており，貯蔵空間２ａに連通している。接続筒体１３の内周面には，雌ねじ部１３ｂが設けられている。

接続具１５は，接続筒体１３と開閉弁２２とを接続するニップル３１，開閉弁２２とホース３の端部とを連結するカップラ３２を備えている。ニップル３１は，接続筒体１３に取り付けられる筒体３１ａを備えている。筒体３１ａの外周面には，雌ねじ部１３ｂに螺合させられる雄ねじ部３１ｂが設けられている。即ち，雌ねじ部１３ａと雄ねじ部３１ｂを螺合させ，筒体３１ａを接続筒体１３ａ内に挿入させることにより，接続具１５と接続筒体１３を結合させるようになっている。

接続筒体１３の内部には，容器２内の鉄粉が供給口１３ａを介して外部に漏れることを防止するためのフィルタ３５が設けられている。フィルタ３５は，略円板形状をなし，筒体３１ａの先端部開口を覆い，筒体３１ａの先端部開口と供給口１３ａの端部との間を仕切るように備えられている。また，筒体３１ａの内部には，フィルタ３５を弾性力によって接続筒体１３側に押さえつけるためのスプリング３６が設けられている。スプリング３６は螺旋状をなし，筒体３１ａの内周面に沿って設けられている。また，筒体３１ａの内周面に設けられた段部とフィルタ３５の周縁部との間において，圧縮された状態で保持されている。かかる構成において，ホース３から供給されたガスは，接続具１５内の流路を通過し，フィルタ３５を通過した後，供給口１３ａを介して，内部空間２ａに流入するようになっている。

図１において，ホース３は，可撓性を有する細長い略円管状をなし，その内部空間がガス供給路３ａとなっている。ホース３の出口端部は，接続具１５に対して取り外し可能であり，接続具１５のカップラ３２内に挿入されることにより，接続具１５に固定される。

ガス供給路３ａには，ガス供給路３ａ内の圧力（ガスの供給圧）を測定するガス供給路用圧力計４５，ガス供給路３ａからガスを排出させる排出路４６が介設されており，排出路４６には，排出路４６を連通及び遮断させる開閉弁４７が設けられている。ガス供給路用圧力計４５の測定値は，制御部６に送信されるようになっている。開閉弁４７の開閉動作は，制御部６の制御命令によって制御される。

供給圧調節機構５は，ガス供給源４８からガスを加圧して供給する主導入路５０，主導入路５０からガス供給路３ａにガスを高圧で供給する第一の流路５１，及び，主導入路５０からガス供給路３ａにガスを低圧で供給する第二の流路５２を備えている。流路５１と流路５２は，主導入路５０の下流端部から２本に分岐させて設けられた流路であり，ガス供給路３ａの入口端部において合流させられている。

主導入路５０には，主導入路５０を連通及び遮断させる開閉弁６１，主導入路５０を通過するガスの供給圧を所定の供給圧Ｐ_ｓ１に調節する圧力調整弁６２，主導入路５０を通過するガスの温度（即ち，ガス供給路３ａに供給されるガスの温度）を測定する温度計６３，主導入路５０を通過するガスの積算流量（即ち，ガス供給路３ａに供給されるガスの積算流量）を測定する積算流量計６４が，ガス供給源４８側からこの順に介設されている。温度計６３の測定値，積算流量計６４の測定値は，それぞれ制御部６に送信されるようになっている。なお，積算流量計６４は，ガス供給路３ａに設けても良い。

流路５１には，流路５１を連通及び遮断させる第一の開閉弁７１が設けられている。開閉弁７１の開閉動作は，制御部６の制御命令によって制御される。

流路５２には，流路５２を通過するガスの供給圧を供給圧Ｐ_ｓ１から第二の供給圧Ｐ_ｓ２に減圧する圧力調整弁（減圧弁）７２と，流路５２を連通及び遮断させる第二の開閉弁７３が設けられている。開閉弁７３の開閉動作は，制御部６の制御命令によって制御される。

また，ガス供給用システム１には，警報を発生させる際に点灯させられる信号灯８１と，警報を発生させる際に警告音を鳴らすブザー８２が設けられている。信号灯８１の作動とブザー８２の作動は，それぞれ制御部６の制御命令によって制御される。なお，信号灯８１は，例えば正常動作時には緑色のランプを点灯させ，異常時には赤色のランプを点灯させるようにしても良い。

制御部６は，前述したように，圧力計１０，ガス供給路用圧力計４５，温度計６３，積算流量計６４の各測定値を監視するとともに，開閉弁４７，開閉弁７１，開閉弁７３，信号灯８１，ブザー８２の作動を制御する命令を与える。また，制御部６は，制御用のソフトウェアを実行させることにより，ガス供給用システム１を制御して自動運転させ，後に詳細に説明するガス供給工程を実施させることができる。なお，かかるガス供給工程には，後に詳細に説明するように，容器２内に対して所定の積算供給量Ｑ_１のガスを供給する前期ガス供給工程Ｓ４，前期ガス供給工程Ｓ４を行った後に容器２内に対して追加積算供給量Ｑ_２のガスを供給する後期ガス供給工程Ｓ２１などが含まれており，これらの工程を実行する制御が順次行われるようになっている。後期ガス供給工程Ｓ２１には，ガスを容器２内に第一の供給圧Ｐ_Ｓ１で供給する第一の後期ガス供給工程Ｓ２１ａ，ガスの供給圧を供給圧Ｐ１よりも低い第二の供給圧Ｐ_Ｓ２で供給する第二の後期ガス供給工程Ｓ２１ｂが含まれている。

また，制御部６は，圧力計１０の測定値及び積算流量計６４の測定値（積算供給量）より，容器２内の空間容積Ｖ_ｒ［Ｌ］（容器２内の全容積Ｖ_ｃ［Ｌ］から容器２内に貯蔵された鉄粉の体積Ｖ_ｐ［Ｌ］を差し引いた容積：Ｖ_ｒ＝Ｖ_ｍ−Ｖ_ｐ）を計算する機能を有する。さらに，制御部６は，計算された空間容積Ｖ_ｒを利用して，容器２内を所定の内圧（目標値）Ｐ_ｃ２まで加圧させるために追加する必要がある追加積算供給量Ｑ_２［Ｌ］を計算することができる。

空間容積Ｖ_ｒの計算方法としては，例えばボイルの法則を利用できる。即ち，所定の積算供給量Ｑ_１のガスを供給したときの内圧の増加分ΔＰ_ｓが，容器２内の鉄粉の量に比例し，空間容積Ｖ_ｒに反比例する関係を利用できる。例えば，容器２内に最大重量（最大体積）の鉄粉を入れた状態の空間容積Ｖ_ｒｍｉｎに積算供給量Ｑ_１のガスを供給したときの容器２内の内圧の増加分ΔＰ_ｓｍａｘを，予め調べておく。そして，実際に加圧を行う容器２内に，積算供給量Ｑ_１のガスを供給し，圧力計１０によって，容器２内の内圧の増加分ΔＰ_ｓを測定する。そうすれば，Ｖ_ｒ＝ΔＰ_ｓｍａｘ×Ｖ_ｒｍｉｎ／ΔＰ_ｓの関係より，空間容積Ｖ_ｒを求めることができる。

また，制御部６には，作業者によってＯＮ状態とＯＦＦ状態とが切り換えられる開始スイッチ９１と終了スイッチ９２が設けられている。開始スイッチ９１がＯＮ状態に入力されると，制御部６の制御によるガス供給工程の自動運転が開始される。終了スイッチ９２がＯＮ状態に入力されると，制御部６の制御によるガス供給工程の自動運転が停止される。

次に，以上のように構成されたガス供給用システム１を用いたガス供給方法について説明する。先ず，作業者により，容器２の供給口１３ａに接続具１５が取り付けられ，開閉弁２２が閉じられた状態で，開閉弁７ａが開かれる。そして，入出口７から容器２内に鉄粉が投入された後，開閉弁７ａが閉じられ，貯蔵空間２ａが密閉状態にされる。このように容器２内に鉄粉が投入される際は，容器２内はガス（例えば窒素ガスＮ_２）によってパージされた状態に維持され，容器２内に大気を進入させることなく，鉄粉を入出口７に投入することができる。

こうして鉄粉が貯蔵された密閉状態の容器２において，作業者は，接続具１５の入口端部にホース３の出口端部を取り付ける。即ち，接続具１５を介して，容器２内にガス供給路３ａを接続させる。接続具１５にホース３を取り付けたら，作業者の手動により開閉弁２２を開き，容器２内とガス供給路３ａとを連通させる。そして，開始スイッチ９１をＯＮ状態にし，制御部６に対して自動運転を開始させる指令を与える。

自動運転開始の指令が与えられると，制御部６は，先ず，ガス供給用システム１の起動条件，即ち，ガス供給用システム１に異常があるか否かを確認する（図３においてステップＳ１）。具体的には，例えば，各開閉弁４７，７１，７３が閉じられているか否か，また，圧力計１０，ガス供給路用圧力計４５，積算流量計６４の各測定値がそれぞれ所定の範囲内にあるか否か等を判断する。起動条件が満たされている（開閉弁４７，７１，７３が総て閉じられており，圧力計１０，ガス供給路用圧力計４５，積算流量計６４の各測定値がそれぞれ所定の範囲内にある）と判断された場合は，次のステップＳ２が実行される。一方，起動条件が満たされていないと判断された場合は，制御部６は，信号灯８１又はブザー８２に対して警報を発生させる命令を与える（ステップＳ３）。これにより，信号灯８１又はブザー８２による警報が発生させられ，ガス供給用システム１に異常があることが警報により作業者に知らされる。

ステップＳ２においては，圧力計１０の圧力測定値が制御部６に検知され，制御部６において，圧力測定値（容器２の内圧）が予め定められた設定値以下であるか否かが判断される。圧力測定値が設定値以下である場合は，容器２内を安全に加圧できる正常な状態と判断され，前期ガス供給工程（ステップＳ４）が実行される。一方，圧力測定値が設定値より高い場合は，異常な状態と判断され，非常停止を行うステップＳ５（図５参照）が実行される。このステップＳ５については，後に詳細に説明する。このように，容器２内にガスを供給する前に，容器２内の内圧が設定値以下であるか否かを確認することで，すでに加圧された状態の容器２に対してガスが過剰に供給されることを防止できる。従って，容器２に過剰な内圧が発生して容器２が破損することを防止できる。

前期ガス供給工程Ｓ４においては，制御部６から開閉弁７１を開く命令が与えられる。即ち，開閉弁７３が閉じられたまま，開閉弁７１が開かれる。これにより，ガス供給源４８から供給されたガスが主導入路５０，流路５１，ガス供給路３ａの順に通過し，容器２内に高圧の供給圧Ｐ_Ｓ１で供給される。ガスが供給圧Ｐ_Ｓ１で供給される間，制御部６は，積算流量計６４の測定値を検知し，前期ガス供給工程Ｓ４におけるガスの供給を開始してからの積算流量を監視する。そして，ガスの供給を開始してからの積算流量が所定の値Ｑ_１に達すると，制御部６は，開閉弁７１を閉じる命令を与え，ガスの供給を停止させる。即ち，前期ガス供給工程Ｓ４を終了させる。こうして，容器２内に所定の積算供給量Ｑ_１分のガスが供給されることにより，容器２内が前期ガス供給工程Ｓ４の前よりも加圧された状態になる。

前期ガス供給工程Ｓ４が終了すると，圧力計１０によって容器２内の内圧が測定され，圧力測定値が制御部６に検知され（ステップＳ６），制御部６において，圧力測定値が所定の目標値Ｐ_ｃ２以上であるか否かが判断される（ステップＳ７）。圧力測定値が目標値Ｐ_ｃ２より低い場合は，さらにガスの供給を行う必要があると判断され，次の追加積算供給量Ｑ_２を計算するステップＳ１０が実行される。一方，圧力測定値が目標値Ｐ_ｃ２以上である場合は，それ以上のガスの供給を行う必要はないと判断され，ステップＳ１１が実行される。ステップＳ１１においては，圧力測定値が正常値の範囲内にあるか否かが判断され，正常値の範囲内にある場合は，ガス供給工程が正常に終了され，後述する圧力保持工程のステップＳ２４（図４参照）が実行される。正常値の範囲内にない場合は，過剰に加圧された異常な状態と判断され，非常停止を行うステップＳ５（図５参照）が実行される。

ステップＳ１０においては，容器２内の内圧を目標値Ｐ_ｃ２まで加圧させるための追加積算供給量Ｑ_２が計算される。即ち，制御部６の演算により，前期ガス供給工程Ｓ４で供給された積算供給量Ｑ_１より，容器２内の空間容積Ｖ_ｒが求められ，さらに，空間容積Ｖ_ｒから，追加積算供給量Ｑ_２が求められる。そして，次の後期ガス供給工程（ステップＳ２１，図４参照）が実行される。

後期ガス供給工程Ｓ２１においては，先ず，ガスを容器２内に第一の供給圧Ｐ_Ｓ１で供給する第一の後期ガス供給工程Ｓ２１ａが行われ，次に，ガスを容器２内に第二の供給圧Ｐ_Ｓ２（Ｐ_Ｓ２＜Ｐ_Ｓ１）で供給する第二の後期ガス供給工程Ｓ２１ｂが行われる。

第一の後期ガス供給工程Ｓ２１ａにおいては，制御部６から開閉弁７１を開く命令が与えられ，開閉弁７３が閉じられたまま，開閉弁７１が開かれる。これにより，ガス供給源４８から供給されたガスが主導入路５０，流路５１，ガス供給路３ａの順に通過し，容器２内に高圧の供給圧Ｐ_Ｓ１で供給される。ガスが供給圧Ｐ_Ｓ１で供給される間，制御部６は，積算流量計６４の測定値を検知し，ガスの供給を開始してからの積算流量を監視する。そして，第一の後期ガス供給工程Ｓ２１ａにおけるガスの供給を開始してからの積算流量がＱ_２ａ（Ｑ_２ａ＜Ｑ_２）に達したら，開閉弁７１を閉じる命令を与え，ガスの供給を停止させる。即ち，第一の後期ガス供給工程Ｓ２１ａを終了させる。こうして，容器２内に所定の積算供給量（第一の積算供給量）Ｑ_２ａ分のガスが供給されることにより，容器２内が第一の後期ガス供給工程Ｓ２１ａの前よりも加圧された状態になる。なお，第一の後期ガス供給工程Ｓ２１ａにおいて供給するガスの積算供給量Ｑ_２ａは，追加積算供給量Ｑ_２の大部分の量，例えば約９０％前後であっても良く，例えば約８５％〜９０％程度（Ｑ_２ａ＝０．８Ｑ_２〜０．９５Ｑ_２）であっても良い。そして，残りの追加積算供給量Ｑ_２から積算供給量Ｑ_２ａを差し引いた残りの積算供給量（第二の積算供給量）Ｑ_２ｂ（Ｑ_２ｂ＝Ｑ_２−Ｑ_２ａ）を，次の第二の後期ガス供給工程Ｓ２１ｂによって供給することが好ましい。

第一の後期ガス供給工程Ｓ２１ａが終了したら，次に，第二の後期ガス供給工程Ｓ２１ｂを開始させる。第二の後期ガス供給工程Ｓ２１ｂにおいては，制御部６から開閉弁７３を開く命令が与えられ，開閉弁７１が閉じられたまま，開閉弁７３が開かれる。これにより，ガス供給源４８から供給されたガスが主導入路５０，流路５２，ガス供給路３ａの順に通過し，容器２内に低圧の供給圧Ｐ_Ｓ２で供給される。ガスが供給圧Ｐ_Ｓ２で供給される間，制御部６は，積算流量計６４の測定値を検知し，ガスの供給を開始してからの積算流量を監視する。そして，第二の後期ガス供給工程Ｓ２１ｂにおけるガスの供給を開始してからの積算流量がＱ_２ｂに達したら，開閉弁７３を閉じる命令を与え，ガスの供給を停止させる。即ち，第二の後期ガス供給工程Ｓ２１ｂを終了させるとともに，後期ガス供給工程Ｓ２１を終了させる。こうして，容器２内に所定の積算供給量Ｑ_２ｂ分のガスが供給されることにより，容器２内が第二の後期ガス供給工程Ｓ２１ｂの前よりもさらに高圧に，ほぼ目標値Ｐ_ｃ２の内圧になるまで加圧される。

以上のように，第一の後期ガス供給工程Ｓ２１ａと第二の後期ガス供給工程Ｓ２１ｂが行われることにより，容器２内にステップＳ１０にて計算された追加積算供給量Ｑ_２のガスが供給される。すると，容器２内の内圧がほぼ目標値Ｐ_ｃ２に達する。かかる後期ガス供給工程Ｓ２１によれば，追加積算供給量Ｑ_２の大部分（積算供給量Ｑ_２ａ）を高圧で供給することで，容器２内を迅速に加圧でき，後期ガス供給工程Ｓ２１に要する時間を短縮できる。また，残りの少量分（積算供給量Ｑ_２ｂ）を低圧で供給することにより，容器２内が過剰に加圧されることを防止できる。即ち，追加積算供給量Ｑ_２分のガスを総て高圧で供給する工程にすると，仮に制御部６の計算に誤差があって追加積算供給量Ｑ_２が多めに算出された場合に，その誤った追加積算供給量Ｑ_２が容器２内に高圧で過剰に供給されることで，容器２が破損したり爆発したりするおそれがあるが，積算供給量Ｑ_２ｂ分を低圧で供給することで，そのような事故を未然に防止できる。従って，容器２内を安全に加圧できる。なお，追加積算供給量Ｑ_２の計算における誤差の要因としては，圧力計１０による圧力測定値の誤差，温度計６３による温度測定値の誤差等が考えられる。

第二の後期ガス供給工程Ｓ２１ｂが終了すると，圧力計１０の圧力測定値が測定され，制御部６に容器２内の内圧が検知され（ステップＳ２２），制御部６において，圧力測定値が所定の範囲内にあるか否かが判断される（ステップＳ２３）。圧力測定値が正常値の範囲内にある場合は，正常と判断され，次の圧力保持工程（ステップＳ２４）が実行される。一方，圧力測定値が正常値の範囲内にない場合は，過剰に加圧された異常な状態と判断され，非常停止を行うステップＳ５が実行される。

圧力保持工程Ｓ２４においては，制御部６は，ガス供給路用圧力計４５によって測定される圧力測定値を常に監視し，ガス供給路用圧力計４５の圧力測定値が所定の設定値より低下した場合は，開閉弁７３を開き，流路５２，ガス供給路３ａにガスを流すようにする。ガス供給路用圧力計４５の圧力測定値が所定の設定値より高ければ，開閉弁７３は閉じたままにしておく。このように，ガス供給路用圧力計４５の圧力測定値を常に監視することで，接続具１５からホース３が外された場合に，ガス供給路用圧力計４５の圧力測定値が低下することにより，接続具１５からホース３が外されたことを検知できる。さらに，その場合にはガスを流すことで，ガス供給路３ａの出口端部からガス供給路３ａ内に外気が侵入することを防止できる。従って，ガス供給路３ａ，流路５１，５２，主導入路５０内が不活性のガスによってパージされた状態を維持でき，次の容器２にガスの供給を行う際に，ガス供給路３ａから容器２内に外気が侵入することを防止できる。

こうして，ガス供給システム１は，作業者によって終了スイッチ９２がＯＮ状態にされるまで，圧力保持工程Ｓ２３を実施しながら待機する（ステップＳ２５）。作業者は，ガスの供給が正常に終了したことを確認したら，終了スイッチ９２をＯＮ状態に入力する。終了スイッチ９２がＯＮ状態に入力されたことが制御部６において確認されると，ガス供給システム１の自動運転が停止される。以上のようにして，一連のガス供給工程が終了する。

次に，非常停止を行うステップＳ５について説明する。このステップＳ５においては，制御部６は，信号灯８１又はブザー８２に対して警報を発生させる命令を与える。これにより，信号灯８１又はブザー８２による警報が発生させられ，ガス供給用システム１に異常があることが警報により作業者に知らされる。また，制御部６により，各開閉弁４７，７１，７３を総て閉じる命令が与えられる。その後，上記圧力保持工程Ｓ２４と同様のステップＳ３１が実施される。ガス供給システム１は，作業者によって終了スイッチ９２がＯＮ状態にされるまで，圧力保持工程Ｓ２４を実施しながら待機する（ステップＳ３２）。作業者は，異常があったことを確認し，各部の点検等を行った後，終了スイッチ９２をＯＮ状態に入力する。終了スイッチ９２がＯＮ状態に入力されたことが制御部６において確認されると，ガス供給システム１の自動運転が停止される。以上のようにして，ガス供給工程が中止される。

かかるガス供給システム１によれば，制御部６の制御により，容器２内へのガスの供給を自動的に行うことができる。容器２内にガスが過剰に供給されることを防止できる。供給圧Ｐ_Ｓ１でガスを供給した後，供給圧をＰ_Ｓ２に下げて供給することにより，容器２内の過剰加圧，容器２の破損を防止でき，自動供給を安全に行うことができる。

また，予め積算供給量Ｑ_１や追加積算供給量Ｑ_２を決め，これら積算供給量Ｑ_１，Ｑ_２に基づいてガスの供給停止のタイミングを判断することにより，容器２内を確実に加圧できる。例えば，ガスの供給を開始してからの経過時間に基づいて，ガスの供給停止のタイミングを判断しようとすると，容器２内の空間容積Ｖ_ｒが異なる場合に対応できず，容器２内の内圧を正確に調整できなくなるおそれがある。また，フィルタ３５の目開きの大きさが異なる場合，フィルタ３５が目詰まりを起こしている場合なども，容器２へのガスの流入速度が変化するため，経過時間に基づいた判断では，ガスの供給を十分に行えなくなるおそれがある。これに対し，ガス供給システム１によれば，容器２内の空間容積Ｖ_ｒに応じて，フィルタ３５の目開きの大きさ，フィルタ３５の目詰まりの状態などに関わらず，容器２内を正確に加圧できる。

以上，本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば，ステップＳ２の後，前期ガス供給工程Ｓ４を行う前に，温度計６３によるガスの温度測定値に基づいて，前期ガス供給工程Ｓ４で供給する積算供給量Ｑ_１の値を補正するステップを実施しても良い。即ち，ガスの温度が低いほど，積算供給量Ｑ_１を多くしても良い。このようにガスの温度に応じて積算供給量Ｑ_１を補正すれば，前期ガス供給工程Ｓ４においてより多くのガスを供給できる。従って，後に行われる後期ガス供給工程Ｓ２１に要する時間を短縮でき，効率的である。

前期ガス供給工程Ｓ４においては，ガス供給路３ａに供給されるガスの流速を測定し，流速が所定の範囲にない場合，ガスの供給を停止させるようにしても良い。例えば制御部６において，積算流量計６４の測定値より，主導入路５０におけるガスの流速を検知し，この流速測定値が所定の範囲内にあるか否かを判断する。流速が所定の範囲より遅い場合は，フィルタ３５の目詰まりなどにより，ガスの供給が妨げられている可能性がある。また，流速が所定の範囲より速い場合は，例えば接続具１５からホース３が外れているおそれや，ホース３やフィルタ３５が破損しているおそれがある。従って，流速が所定の範囲内にない場合は，制御部６の命令によりステップ５を実施させ，警報を発生させ，作業者に知らせるようにすることが好ましい。

ステップＳ６においては，圧力計１０による圧力測定値を検出する前に，制御部６の命令により開閉弁４７を開き，排出路４６によってガス供給路３ａからガスを排出させるようにしても良い。即ち，ガス供給路３ａからガスを抜き，ガス供給路３ａ内の圧力を減圧させることで，容器２内の内圧をより正確に測定することができる。従って，次の追加積算供給量Ｑ_２をより正確に測定し，容器２内を適切に加圧できる。

第二の後期ガス供給工程Ｓ２１ｂにおいては，例えば制御部６において経過時間を検知，監視し，第二の後期ガス供給工程Ｓ２１ｂを開始させてからの経過時間に応じて，第二の後期ガス供給工程Ｓ２１ｂを中止させるようにしても良い。即ち，第二の後期ガス供給工程Ｓ２１ｂが所定の経過時間内に終了しない場合は，例えばフィルタ３５の目詰まりなどの異常が発生して，ガスの供給が妨げられている可能性がある。そのため，制御部６の命令によりステップ５を実施させ，ガスの供給を停止させ，警報を発生させ，作業者に知らせるようにすることが好ましい。

以上の実施形態では，容器２に貯蔵される粉体は鉄粉であるとしたが，粉体はかかるものに限定されない。また，ガスは窒素ガスを例示したが，かかるものに限定されず，例えばアルゴンガス（Ａｒ）などの不活性ガスであっても良い。

本発明者らは，容積Ｖ_ｃ＝４０００［Ｌ］（４[ｍ^３]）の容器２内を所定の内圧に加圧するために必要な窒素ガスの積算供給量Ｑ_ｘを，気体の状態方程式を用いて試算した。なお，窒素ガスの気体定数は，Ｒ＝０．０８２［Ｌ・ａｔｍ／ｍｏｌ・Ｋ］とした。また，１ｍｏｌ＝２２．４［Ｌ］とした。

（試算１）
鉄粉が貯蔵されていない空の容器２において，ガスの温度Ｔ_ｏ＝２７３［Ｋ］（０℃）であるとき，容器２内の内圧Ｐ_ｃを，１［ａｔｍ］から１．２４［ａｔｍ］（０[ＭＰａ]から０．０２５[ＭＰａ]（ゲージ圧））まで上昇させる場合について試算した。
加圧前の容器２内のガスのモル数ｎ_ｘ１は，
ｎ_ｘ１＝Ｐ_ｃＶ_ｃ／ＲＴ_ｏ＝１７８．６８［ｍｏｌ］
加圧後の容器２内のガスのモル数ｎ_ｘ２は，
ｎ_ｘ２＝Ｐ_ｃＶ_ｃ／ＲＴ_ｏ＝２２１．５７［ｍｏｌ］
従って，容器２内に供給しなければならない積算供給量Ｑ_ｘは，
Ｑ_ｘ＝ｎ_ｘ２−ｎ_ｘ１＝４２．８９［ｍｏｌ］×２２．４［Ｌ］
＝９６０．７４［Ｌ］
以上より，容器２内に９６０．７４［Ｌ］のガスを供給すれば，内圧Ｐ_ｃを１［ａｔｍ］から１．２４［ａｔｍ］に加圧できることがわかる。

（試算２）
試算１と同様に，鉄粉が貯蔵されていない空の容器２において，ガスの温度Ｔ_ｏ＝３１３［Ｋ］（４０℃）であるときに，容器２内の内圧Ｐ_ｃを，１［ａｔｍ］から１．２４［ａｔｍ］まで上昇させる場合について試算すると，加圧前の容器２内のガスのモル数ｎ_ｘ１＝１５５．８５［ｍｏｌ］，加圧後のモル数ｎ_ｘ２＝１９３．２５［ｍｏｌ］より，容器２内に供給しなければならない積算供給量Ｑ_ｘは，８３７．７６［Ｌ］である。

（試算３）
鉄粉が最大貯蔵量の体積Ｖ_ｐ＝２５００［Ｌ］だけ貯蔵されている容器２において，ガスの温度Ｔ_ｏ＝２７３［Ｋ］であるとき，容器２内の内圧Ｐ_ｃを，１［ａｔｍ］から１．２４［ａｔｍ］まで上昇させる場合について試算した。
加圧前の容器２内のガスのモル数ｎ_ｘ１は，
ｎ_ｘ１＝Ｐ_ｃ（Ｖ_ｃ−Ｖ_ｐ）／ＲＴ_ｏ＝６７．０１［ｍｏｌ］
加圧後の容器２内のガスのモル数ｎ_ｘ２は，
ｎ_ｘ２＝Ｐ_ｃ（Ｖ_ｃ−Ｖ_ｐ）／ＲＴ_ｏ＝８３．０９［ｍｏｌ］
従って，容器２内に供給しなければならない積算供給量Ｑ_ｘは，
Ｑ_ｘ＝ｎ_ｘ２−ｎ_ｘ１＝１６．０８［ｍｏｌ］×２２．４［Ｌ］
＝３６０．１９［Ｌ］
以上より，容器２内に３６０．１９［Ｌ］のガスを供給すれば，内圧Ｐ_ｃを１［ａｔｍ］から１．２４［ａｔｍ］に加圧できることがわかる。

（試算４）
試算３と同様に，体積Ｖ_ｐ＝２５００［Ｌ］の鉄粉が貯蔵されている容器２において，ガスの温度Ｔ_ｏ＝３１３［Ｋ］であるとき，容器２内の内圧Ｐ_ｃを，１［ａｔｍ］から１．２４［ａｔｍ］まで上昇させる場合について試算すると，加圧前の容器２内のガスのモル数ｎ_ｘ１＝５８．４４［ｍｏｌ］，加圧後の容器２内のガスのモル数ｎ_ｘ２＝７２．４７［ｍｏｌ］より，容器２内に供給しなければならない積算供給量Ｑ_ｘは，３１４．２７［Ｌ］である。

以上の試算１〜４より，容積が４０００［Ｌ］，鉄粉の最大貯蔵量が２５００［Ｌ］の容器２においては，少なくとも約３００［Ｌ］（０．３[ｍ^３]）以上のガスを供給する必要があることがわかる。換言すれば，約３００［Ｌ］程度までなら，比較的高い供給圧で供給しても，容器２が破損するおそれはなく，余裕を持って安全に供給できると考えられる。また，約３００［Ｌ］程度のガスを供給した後，さらに追加するべき追加積算供給量を計算すれば，効率的であることが分かる。例えば，本実施形態の前期ガス供給工程Ｓ４における積算供給量Ｑ_１は，約３００［Ｌ］程度にすればよく，その後，追加積算供給量Ｑ_２を計算して，後期ガス供給工程Ｓ２１において追加供給すれば良いと考えられる。

（実施例）
容器２の全容積Ｖ_ｃは約４０００［Ｌ］，鉄粉の最大貯蔵量は約２５００［Ｌ］とし，容器２内の内圧の目標値Ｐ_ｃは約０．０２[ＭＰａ]〜０．０２５[ＭＰａ]（ゲージ圧）とする。前期ガス供給工程Ｓ４においては，積算供給量Ｑ_１は約３００［Ｌ］とし，ガスの供給圧は約０．５[ＭＰａ]とする。第一の後期ガス供給工程Ｓ２１ａにおいて，積算供給量Ｑ_２ａは約０．８Ｑ_２〜０．９５Ｑ_２とし，第一の供給圧Ｐ_Ｓ１は約０．５[ＭＰａ]とする。第二の後期ガス供給工程Ｓ２１ｂにおいては，積算供給量Ｑ_２ｂは約０．１５Ｑ_２〜０．２Ｑ_２とし，第二の供給圧Ｐ_Ｓ２は，約０．０３[ＭＰａ]とする。これにより，容器２内を安全に加圧できる。

本発明は，容器にガスを供給して所望の内圧に調節するためのガス供給用システム，及び，ガス供給方法に適用できる。

本実施の形態にかかるガス供給用システムの構成を示した説明図である。 接続筒体と接続具の構成を示した部分断面図である。 ガス供給方法のフロー図である。 ガス供給方法のフロー図である。 ガス供給方法のフロー図である。

符号の説明

１ ガス供給用システム
２ 容器
３ａ ガス供給路
５ 供給圧調節機構
６ 制御部
１０ 圧力計
５０ 主導入路
５１ 第一の流路
５２ 第二の流路
６４ 積算流量計
７１，７３ 開閉弁

Claims (11)

1. 粉体を貯蔵する容器にガスを供給するためのシステムであって，
   前記容器内にガスを供給するガス供給路と，
   前記ガス供給路によって前記容器内に供給されるガスの供給圧を切り換える供給圧調節機構と，
   前記供給圧調節機構を制御する制御部とを備え，
   前記制御部は，前記ガスを前記容器内に第一の供給圧で供給させた後，前記ガスの供給圧を前記第一の供給圧よりも低い第二の供給圧にして，前記容器内が所定の内圧になるまで，前記ガスを前記容器内に供給させる制御を行うことを特徴とする，容器へのガス供給用システム。
2. 前記制御部は，前記容器内に供給したガスの積算供給量及び前記容器内の内圧より，前記容器内の全容積から前記容器内に貯蔵された粉体の体積を差し引いた空間容積を検知する機能と，前記空間容積の内圧を所定の値に加圧するために必要な追加積算供給量を計算する機能とを有することを特徴とする，請求項１に記載の容器へのガス供給用システム。
3. 前記供給圧調節機構は，前記ガスをガス供給源から加圧して供給する主導入路と，前記主導入路から前記ガス供給路に前記ガスを前記第一の供給圧で供給する第一の流路と，前記主導入路から前記ガス供給路に前記ガスを前記第二の供給圧で供給する第二の流路とを備え，
   前記第一の流路には，前記第一の流路を連通及び遮断させる第一の開閉弁が設けられ，
   前記第二の流路には，前記第二の流路を通過するガスの供給圧を前記第二の供給圧に減圧する圧力調整弁と，前記第二の流路を連通及び遮断させる第二の開閉弁とが設けられていることを特徴とする，請求項１又は２に記載の容器へのガス供給用システム。
4. 前記ガス供給路に供給されるガスの積算流量を測定する積算流量計が設けられていることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の容器へのガス供給用システム。
5. 前記容器内の内圧を測定する圧力計が設けられていることを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載の容器へのガス供給用システム。
6. 粉体を貯蔵する容器にガスを供給する方法であって，
   前記ガスを前記容器内に第一の供給圧で供給し，
   その後，前記ガスの供給圧を前記第一の供給圧よりも低い第二の供給圧にして，前記ガスを前記容器内に供給し，前記容器内を所定の内圧にすることを特徴とする，容器へのガス供給方法。
7. 前記ガスを前記第一の供給圧で供給する前に，前記ガスを前記容器内に供給し，
   その後，前記容器内の内圧を測定し，
   前記容器内に供給した積算供給量，及び，前記測定した内圧より，前記容器内の全容積から前記容器内に貯蔵された粉体の体積を差し引いた空間容積を計算し，
   前記空間容積より，前記容器内を前記所定の内圧まで加圧するために必要な追加積算供給量を求め，
   前記追加積算供給量のうち第一の積算供給量を，前記第一の供給圧で供給し，
   前記追加積算供給量から前記第一の積算供給量を差し引いた第二の積算供給量を，前記第二の供給圧で供給することを特徴とする，請求項６に記載の容器へのガス供給方法。
8. 前記容器内の内圧を測定する前に，前記容器内にガスを供給するガス供給路からガスを排出し，前記ガス供給路内の圧力を減圧させることを特徴とする，請求項７に記載の容器へのガス供給方法。
9. 前記容器内に供給されるガスの流速が所定の範囲内にない場合，前記容器内へのガスの供給を停止し，警報を発生させることを特徴とする，請求項６〜８のいずれかに記載の容器へのガス供給方法。
10. 前記第二の供給圧による供給が所定の経過時間内に終了しない場合，前記容器内へのガスの供給を停止し，警報を発生させることを特徴とする，請求項６〜９のいずれかに記載の容器へのガス供給方法。
11. 前記第二の供給圧による供給が終了した後，前記容器内にガスを供給するガス供給路内の圧力が低下した場合，前記ガス供給路にガスを供給することを特徴とする，請求項６〜１０のいずれかに記載の容器へのガス供給方法。

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