工場の「プシュー」は何してる？ガス置換の仕組みとトラブル修理事例

工場の設備が動いている時、「プシュー、プシュー」と空気が抜ける音をよく聞きませんか？あれはただ空気を捨てているわけではなく、「置換（パージ）」という超重要な工程を行っていることが多いんです。

今日は、この「置換」の基礎知識と、私の現場（高機能な真空置換設備）で実際に起きた「設定ミスのトラブル事例」を紹介します。

工場では当たり前のように使われる「置換（ちかん）」という言葉。英語では「パージ（Purge）」と呼ばれ、「追放する」「清める」といった意味があります。

設備のメンテナンスや運転において、配管やタンクの中にある「不要なガス（主に空気）」を、「目的のガス（主に窒素）」に入れ替える作業のことを指します。

ただの空気ならそのままでも良さそうですが、工場によっては空気が「邪魔者」になります。理由は大きく2つ。

爆発を防ぐ（安全のため）
- 可燃性のガスや溶剤を扱うラインに「酸素」が残っていると、火がついた時に大爆発します。そこで、燃えないガス（窒素など）に入れ替えて酸素を追い出し、安全な状態にします。
品質を守る（劣化防止）
- 空気中の「酸素」や「水分」は、薬品を酸化させたり、製品を湿気らせたりする大敵です。これらを追い出すことで、製品の品質を保ちます。

要するに、「配管の中を、何にも反応しないクリーンなガスで満たしたい！」 そのために行うのが、置換（パージ）というわけです。

一口に「ガスに入れ替える」と言っても、目的やコストによってやり方が全然違います。

～とにかく流して押し出す！～ 一番シンプルで、設備も安く済む方法です。

～薄めて捨てる「希釈」作戦～ 真空ポンプはないけれど、しっかり空気を抜きたい時に使われます。

～最強の洗浄力！一度吸ってから入れる～ 最も確実で、品質管理が厳しい現場で使われます。私の現場もこの方式です。

やり方:
1. 真空引き: ポンプで配管内の空気を「ギューッ」と吸い出す。
2. 加圧: N2ガスを一気に入れて、圧力を上げる。
3. 排気: これを必要回数繰り返す。
イメージ: コップの中身をストローで「ズゾゾッ」と全部吸い取ってから、新しい水を注ぐようなもの。
メリット: 物理的に空気を吸い出すので、不純物が劇的に減る。
デメリット: 設備が大掛かり（真空ポンプが必要）。

さて、ここからが本題（保全マンの腕の見せ所）です。私の担当する設備は、3つ目の「真空置換」を行っています。一度真空まで引いてからN2で加圧（約0.6MPa）するので、空気の残留はほぼゼロに近いはずです。

しかし先日、この優秀な設備で「N2圧力異常」が発生しました。

この設備は、真空引きした後に「0.58MPa」まで窒素を入れて加圧します。デジタル圧力計の表示は、しっかり「0.58MPa」に達している。それなのに、機械は「圧力が足りない（異常）」と言って止まるのです。

原因は、デジタル計とは別にバックアップで付いていた「アナログ圧力スイッチ」の設定ミスでした。このスイッチは、設定圧を超えるとOFF（正常）になり、「圧力OKだよ！」と信号を送るタイプ（b接点）でした。

しかし、その設定目盛りを見てびっくり。

おわかりでしょうか？設備側は「0.58まで入れたから完璧！」と思っていても、監視役のスイッチは「いや、0.7に届いてないからダメ（圧力不足）だ！」と判定していたのです。

スイッチの設定値を、実際の運転圧力より低い「0.5MPa」付近まで下げました。これで、加圧完了時にスイッチが確実に反応（OFF）するようになり、無事にエラーは解消しました。

今回の教訓です。