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技術 安全弁

出願人 中国電力株式会社
発明者 池松国光石倉貴司佐伯隆白川裕昭松田孝之日原貴文
出願日 2017年10月26日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2017-206739
公開日 2019年5月23日 (2ヶ月経過) 公開番号 2019-078353
状態 未査定
技術分野 安全弁I(リリーフ弁) 弁開度、開閉状態の表示
主要キーワード ばね箱 凸湾曲形状 配管圧力 通気間隙 中空円柱 動作確認用 トルクヒンジ ポッピング
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年5月23日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

動作確認および経年劣化による吹始めズレ検出を容易に行うことができる安全弁を提供する。

解決手段

気体圧力公称吹出し量圧力以上になると気体を吹出し口から吹き出して気体圧力を逃すためのばね式の安全弁10であって、安全弁10が正常であるときには閉じられた、かつ、気体圧力が正常時の安全弁10の吹始め圧力以上になると気体圧力で開かれる蓋21を具備する。蓋21は、蓋開放圧力が正常時の安全弁の吹始め圧力になるようにトルク調整されたトルクヒンジ22を介して吹出し口に取り付けられている。

概要

背景

発変電所プラント等に使用されているコンプレッサー空気タンク空気配管系統等では、配管内の気体圧力所定値以上となったときに機器等の損傷を防止するために、気体圧力が公称吹出し量圧力(図6(a)に示すように吹出し量が公称吹出し量Aに達する気体圧力)以上になると気体を吹出し口から吹き出して気体圧力を逃すためのばね式の安全弁が取り付けられている(下記の特許文献1参照)。

このような安全弁は、図5(a)に示す安全弁110のように、ばね箱111と、弁箱112と、弁113と、弁棒114と、弁ばね115とを具備する。

ここで、ばね箱111は、下端面が開口面とされた中空円柱形状とされており、下端部側に弁ばね115が収容されている。

安全弁110は、下方から垂直に導入した気体(空気等)を水平に吹き出すタイプ(以下、「水平吹出しタイプ」と称する。)のものである。
そのため、弁箱112は、気体導入部、屈曲部および気体吹出し部とからなる略L字状に曲げられた円筒形状とされている。
気体導入部の上端部は、屈曲部に突出した弁座112aとされている。
気体導入部には、気体を屈曲部に導入するための導入孔112bが下端面から弁座112aの上端面まで貫通して形成されている。
屈曲部の上端はばね箱111の下端と固定されており、屈曲部の上端面には開口面が形成されている。
屈曲部の上端部には、ばね箱111内の空間と屈曲部内の空間とを隔離するための隔離板が取り付けられている。
気体吹出し部には、気体導入部から屈曲部に導入された気体を吹き出すための吹出し孔112cが屈曲部の右端面から気体吹出し部の右端面まで貫通して形成されている。

弁113は、常時は、弁ばね115によって閉弁方向に付勢されており、弁座112aに圧接されて導入孔112bを塞ぐようにされている。

弁棒114は、中間部が弁ばね115の下端部に固定され、下端部が弁113に固定されているとともに、隔離板および弁ばね115を上下に移動可能に貫通している。
弁ばね115は、上端部がばね箱111に固定されてばね箱111に収容されている。
弁棒114の上端部はフリーとされており、気体圧力によって弁113が持ち上げられると、図5(b)に示すように弁ばね115を縮ませるようにされている。

このように構成された安全弁110では、正常時には、図6(a)に示すように、気体圧力が運用最低圧力(=2.70MPa)から運用最高圧力(=2.94MPa)までの常時運用圧力範囲では、弁113が弁ばね115によって弁座112aに圧接されて導入孔112bを塞ぐようにされている。
また、気体圧力が上昇して、気体圧力が吹始め圧力(=3.10MPa)に達すると弁113が持ち上げられ始め、気体圧力が吹出し圧力(=3.17MPa)に達すると弁113がポッピング作動を開始し、気体圧力が公称吹出し量圧力(=3.41MPa)に達すると弁113が全開し、その後に気体圧力が吹止り圧力(=2.85MPa)まで低下すると弁113が弁ばね115によって閉じるようにされている。

なお、下記の特許文献2には、本体とプレートカシメ空間にプレートの外径よりも小さく本体カシメ部の開口端内径よりも大きい外径を持った柔軟性の閉蓋シートを本体カシメ内径面との間に通気間隙を保持して嵌装し、流体圧力の異常上昇による開弁時に閉蓋シートが弁室内圧に押される形でカシメ内径面に沿って凸湾曲形状に変形し、最終的に内圧に負けて外側に吹き飛ばされるようにすることにより、流体圧力が異常に上昇した場合に動作確認用の閉蓋シートが完全に吹き飛ぶようにした安全弁が開示されている。

概要

動作確認および経年劣化による吹始めズレ検出を容易に行うことができる安全弁を提供する。気体圧力が公称吹出し量圧力以上になると気体を吹出し口から吹き出して気体圧力を逃すためのばね式の安全弁10であって、安全弁10が正常であるときには閉じられた、かつ、気体圧力が正常時の安全弁10の吹始め圧力以上になると気体圧力で開かれる蓋21を具備する。蓋21は、蓋開放圧力が正常時の安全弁の吹始め圧力になるようにトルク調整されたトルクヒンジ22を介して吹出し口に取り付けられている。

目的

本発明の目的は、動作確認および経年劣化による吹始めズレ検出を容易に行うことができる安全弁を提供する

効果

実績

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請求項1

気体圧力公称吹出し量圧力以上になると気体を吹出し口から吹き出して該気体圧力を逃すためのばね式の安全弁(10;50)であって、前記安全弁が正常であるときには閉じられた、かつ、前記気体圧力が正常時の前記安全弁の吹始め圧力以上になると該気体圧力で開かれる蓋(21;62)を具備することを特徴とする、安全弁。

請求項2

前記吹出し口に前記蓋を開閉自在に取り付けるためのトルクヒンジ(22;63)をさらに具備し、前記トルクヒンジが、蓋開放圧力が正常時の前記安全弁の前記吹始め圧力になるようにトルク調整されている、ことを特徴とする、請求項1記載の安全弁。

請求項3

前記蓋が開くと閉じるマイクロスイッチ(31)と、前記マイクロスイッチが閉じると点灯する赤色灯(32)と、をさらに具備することを特徴とする、請求項1または2記載の安全弁。

請求項4

前記気体圧力を計測するための圧力計と、前記マイクロスイッチが閉じたときに前記圧力計で計測された前記気体圧力を表示させるための表示装置と、をさらに具備することを特徴とする、請求項3記載の安全弁。

技術分野

0001

本発明は、動作確認および経年劣化による吹始めズレ検出を行うのに好適な安全弁に関する。

背景技術

0002

発変電所プラント等に使用されているコンプレッサー空気タンク空気配管系統等では、配管内の気体圧力所定値以上となったときに機器等の損傷を防止するために、気体圧力が公称吹出し量圧力(図6(a)に示すように吹出し量が公称吹出し量Aに達する気体圧力)以上になると気体を吹出し口から吹き出して気体圧力を逃すためのばね式の安全弁が取り付けられている(下記の特許文献1参照)。

0003

このような安全弁は、図5(a)に示す安全弁110のように、ばね箱111と、弁箱112と、弁113と、弁棒114と、弁ばね115とを具備する。

0004

ここで、ばね箱111は、下端面が開口面とされた中空円柱形状とされており、下端部側に弁ばね115が収容されている。

0005

安全弁110は、下方から垂直に導入した気体(空気等)を水平に吹き出すタイプ(以下、「水平吹出しタイプ」と称する。)のものである。
そのため、弁箱112は、気体導入部、屈曲部および気体吹出し部とからなる略L字状に曲げられた円筒形状とされている。
気体導入部の上端部は、屈曲部に突出した弁座112aとされている。
気体導入部には、気体を屈曲部に導入するための導入孔112bが下端面から弁座112aの上端面まで貫通して形成されている。
屈曲部の上端はばね箱111の下端と固定されており、屈曲部の上端面には開口面が形成されている。
屈曲部の上端部には、ばね箱111内の空間と屈曲部内の空間とを隔離するための隔離板が取り付けられている。
気体吹出し部には、気体導入部から屈曲部に導入された気体を吹き出すための吹出し孔112cが屈曲部の右端面から気体吹出し部の右端面まで貫通して形成されている。

0006

弁113は、常時は、弁ばね115によって閉弁方向に付勢されており、弁座112aに圧接されて導入孔112bを塞ぐようにされている。

0007

弁棒114は、中間部が弁ばね115の下端部に固定され、下端部が弁113に固定されているとともに、隔離板および弁ばね115を上下に移動可能に貫通している。
弁ばね115は、上端部がばね箱111に固定されてばね箱111に収容されている。
弁棒114の上端部はフリーとされており、気体圧力によって弁113が持ち上げられると、図5(b)に示すように弁ばね115を縮ませるようにされている。

0008

このように構成された安全弁110では、正常時には、図6(a)に示すように、気体圧力が運用最低圧力(=2.70MPa)から運用最高圧力(=2.94MPa)までの常時運用圧力範囲では、弁113が弁ばね115によって弁座112aに圧接されて導入孔112bを塞ぐようにされている。
また、気体圧力が上昇して、気体圧力が吹始め圧力(=3.10MPa)に達すると弁113が持ち上げられ始め、気体圧力が吹出し圧力(=3.17MPa)に達すると弁113がポッピング作動を開始し、気体圧力が公称吹出し量圧力(=3.41MPa)に達すると弁113が全開し、その後に気体圧力が吹止り圧力(=2.85MPa)まで低下すると弁113が弁ばね115によって閉じるようにされている。

0009

なお、下記の特許文献2には、本体とプレートカシメ空間にプレートの外径よりも小さく本体カシメ部の開口端内径よりも大きい外径を持った柔軟性の閉蓋シートを本体カシメ内径面との間に通気間隙を保持して嵌装し、流体圧力の異常上昇による開弁時に閉蓋シートが弁室内圧に押される形でカシメ内径面に沿って凸湾曲形状に変形し、最終的に内圧に負けて外側に吹き飛ばされるようにすることにより、流体圧力が異常に上昇した場合に動作確認用の閉蓋シートが完全に吹き飛ぶようにした安全弁が開示されている。

先行技術

0010

特開2008−89283号公報
特開平9−100926号公報

発明が解決しようとする課題

0011

しかしながら、従来の安全弁110は、以下に示すような問題があった。
(1)動作確認は吹出し音等を作業員が聞いて確認する人的確認が主体となっているが、コンプレッサー周辺騒音が大きく吹出し音等による安全弁110の動作確認が難しい。
(2)経年劣化による吹始めズレ(経年劣化時の動作軌道図6(b)に示すように全体的に気体圧力の小さい方にシフトし、吹始め圧力が低下して常時運用圧力範囲(2.70〜2.94MPa)内でも吹始めが生じる不具合)を検出することができない。

0012

本発明の目的は、動作確認および経年劣化による吹始めズレ検出を容易に行うことができる安全弁を提供することにある。

課題を解決するための手段

0013

本発明の安全弁は、気体圧力が公称吹出し量圧力以上になると気体を吹出し口から吹き出して該気体圧力を逃すためのばね式の安全弁(10;50)であって、前記安全弁が正常であるときには閉じられた、かつ、前記気体圧力が正常時の前記安全弁の吹始め圧力以上になると該気体圧力で開かれる蓋(21;62)を具備することを特徴とする。
ここで、前記吹出し口に前記蓋を開閉自在に取り付けるためのトルクヒンジ(22;63)をさらに具備し、前記トルクヒンジが、蓋開放圧力が正常時の前記安全弁の前記吹始め圧力になるようにトルク調整されていてもよい。
前記蓋が開くと閉じるマイクロスイッチ(31)と、前記マイクロスイッチが閉じると点灯する赤色灯(32)とをさらに具備してもよい。
前記気体圧力を計測するための圧力計と、前記マイクロスイッチが閉じたときに前記圧力計で計測された前記気体圧力を表示させるための表示装置とをさらに具備してもよい。

発明の効果

0014

本発明の安全弁は、気体圧力が正常時の安全弁の吹始め圧力以上になると蓋が開くため、安全弁の動作確認を容易に行うことができるとともに、蓋が開いた原因を調べることにより安全弁が正常に動作したか経年劣化による吹始めズレによって動作したかが分かるので、経年劣化による吹始めズレ検出を容易に行うことができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0015

本発明の第1の実施例による安全弁10について説明するための図であり、(a)は安全弁10が動作していないときの内部状態を示す図であり、(b)は安全弁10が動作したときの内部状態を示す図である。
図1(a)に示した安全弁10の蓋開設定圧力について説明するためのグラフである。
安全弁10の変形例について説明するための図である。
本発明の第2の実施例による安全弁50について説明するための図である。
従来の安全弁110について説明するための図であり、(a)は安全弁110が動作していないときの内部状態を示す図であり、(b)は安全弁110が動作したときの内部状態を示す図である。
従来の安全弁110の動作軌道の一例を示すグラフであり、(a)は正常時の一例を示すグラフであり、(b)は経年劣化時の一例を示すグラフである。

0016

上記の目的を、気体圧力が正常時の安全弁の吹始め圧力以上になると気体圧力で開かれる蓋を吹出し口に取り付けることによりに実現した。

0017

以下、本発明の安全弁の実施例について図面を参照して説明する。
本発明の第1の実施例による安全弁10は、水平吹出しタイプのものであり、図1(a)に示すように、ばね箱11、弁箱12、弁13、弁棒14および弁ばね15を具備する点では従来の安全弁110と同様であるが、蓋21、トルクヒンジ22、支持板23および係止部材24を具備する点で従来の安全弁110と相違する。

0018

ここで、蓋21は、安全弁10が正常であるときには閉じられているとともに、気体圧力が正常時の安全弁10の吹始め圧力以上になると気体圧力で開かれるように、弁箱12の吹出し口(吹出し孔12cの右端部側の開口面)を覆うように径が弁箱12の吹出し部の右端部の外径と略同じにされて、吹出し部の右端部の下外周面に取り付けられた支持板23によってトルクヒンジ22を介して支持されている。

0019

トルクヒンジ22は、吹出し口に蓋21を開閉自在に取り付けるためのものであり、回動角度が略90°とされて、蓋21が略90°開くとその状態を保持するようにされている(図1(b)参照)。

0020

また、トルクヒンジ22は、図2に示すように蓋開放圧力(蓋21が開く気体圧力)が正常時の安全弁10の吹始め圧力(=3.10MPa)になるようにトルク調整されている。
これにより、蓋21に、安全弁10の動作確認機能と、安全弁10の経年劣化による吹出しズレ検出機能とを備えさせることができる。

0021

すなわち、安全弁10が正常である場合には、気体圧力が蓋開放圧力(=3.10MPa)に達しても、吹出し量が略ゼロである(図2実線参照)ため蓋21は開かないが、気体圧力が吹出し圧力(=3.17MPa)に達すると、その後はポッピング作動によって気体圧力の増加に伴って吹出し量が急激に増加するため、気体圧力が公称吹出し量圧力に達する直前に蓋21が開く(図1(b)参照)。

0022

また、安全弁10が経年劣化した場合には、図2破線で示すように気体圧力が運用最高圧力(=2.94MPa)よりも小さい時点で安全弁10は吹始めを開始するが、気体圧力が運用最高圧力(=2.94MPa)に達しても、ポッピング作動の圧力範囲に達しておらず吹出し量が小さいので、常時運用圧力範囲内(=2.70〜2.94MPa)で蓋21が開くことはない。
一方、気体圧力が蓋開放圧力(=3.10MPa)に達すると、安全弁10はポッピング作動の圧力範囲となり吹出し量が急激に増加するため、蓋21が直ぐに開く。

0023

その結果、監視員は、騒音が大きい環境下でも蓋21が開いているか否かを確認すれば安全弁10が動作したか否かを確認できるため、安全弁10の動作確認を容易に行うことができる。
また、監視員は、例えば蓋21が開いた配管圧力を調べて気体圧力が公称吹出し量圧力に達していたか否かを調べることにより、気体圧力が公称吹出し量圧力に達していた場合には蓋21が開いた原因は安全弁10の正常動作であると推測でき、一方、気体圧力が公称吹出し量圧力に達していなかった場合には蓋21が開いた原因は安全弁1の経年劣化による吹始めズレであると推測できるため、経年劣化による吹始めズレ検出を容易に行うことができる。

0024

係止部材24は、弁箱12の吹出し部の右端部の上外周面に取り付けられた末端部と、末端部にヒンジを介して取り付けられた先端部とを備えている。
これにより、蓋21が気体圧力によって押されると、係止部材24の先端部が上方に回動して蓋21が開くようにされているとともに(図1(b)参照)、蓋21を閉じたときに係止部材24の先端部を下方に回動させると、先端部で蓋21の上端部を押さえられるようにされている(図1(a)参照)。

0025

なお、安全弁10が設置されている場所が暗くなって監視員が蓋21の開閉状況の把握が難しくなるような場合には、図3に示すように、弁箱12の吹出し部の右端面の上部にb接点構成のマイクロスイッチ31を取り付けるとともに、吹出し部の右端部の上外周面に赤色灯32を取り付けて、蓋21が開くとマイクロスイッチ31が閉じて赤色灯32が点灯するようにしてもよい。

0026

また、弁箱12の吹出し孔12cの気体圧力を計測するための圧力計を設け、マイクロスイッチ31が閉じたときに圧力計で計測された気体圧力を表示装置に表示させて、表示された気体圧力に基づいて蓋21が安全弁10の正常動作によって開いたのか経年劣化によって開いたのかを判別できるようにしてもよい。

0027

次に、本発明の第2の実施例による安全弁50について、図4を参照して説明する。
本実施例による安全弁50は、下方から垂直に導入した気体を下方に吹き出すタイプ(以下、「下方吹出しタイプ」と称する。)のものであり、以下に示す点で上述した安全弁10と相違する。
(1)弁箱52が、円筒形状とされており、屈曲部および気体吹出し部を備えない。
(2)複数個の逃し孔52cが、弁箱52の弁座52aよりも上方の部分を水平に貫通するように所定の間隔をもって形成されている。
(3)円筒状の吹出しカバー56が、弁箱52の外周面に取り付けられており、逃し孔52cから排出される気体を下方に吹き出すための吹出し孔56aを弁箱52の外周面との間で形成するようにされている。
(4)安全弁50の外周面に、吹出しカバー56を覆って、吹出し孔56aから下方に吹き出される気体を水平に吹き出させるための吹出しケース61が取り付けられている。

0028

そのため、吹出しケース61は、上端面および下端面にばね箱51および弁箱52を貫通させるための貫通孔が形成された中空円柱状の本体部と、本体部の右外周面から垂直に突出するように本体部と一体的に取り付けられた円筒状の気体吹出し部とを備える。

0029

吹出しケース61の気体吹出し部の右端面には、蓋62が取り付けられている。
蓋62は、上述した安全弁10の蓋21と同様に、安全弁50の動作確認機能と、安全弁50の経年劣化による吹出しズレ検出機能とを備える。

0030

そのため、蓋62は、吹出しケース61の吹出し口(気体吹出し部の右端面の開口)を覆うように径が吹出し部の右端部の外径と略同じにされて、吹出し部の右端部の下外周面に取り付けられた支持板64によってトルクヒンジ63を介して支持されている。
また、係止部材65が、吹出しケース61の気体吹出し部の右端部の上外周面に取り付けられている。

0031

トルクヒンジ63、支持板64および係止部材65は、上述したトルクヒンジ22、支持板23および係止部材24と同様に構成されている。

0032

なお、安全弁50についても、吹出しケース61の吹出し部の右端面の上部にb接点構成のマイクロスイッチ31を取り付けるとともに、吹出し部の右端部の上外周面に赤色灯を取り付けて、蓋62が開くとマイクロスイッチが閉じて赤色灯が点灯するようにしてもよい(図3参照)。

実施例

0033

また、吹出しケース61の吹出し部内の気体圧力を計測するための圧力計を設けて、マイクロスイッチが閉じたときに圧力計で計測された気体圧力を表示装置に表示させて、表示された気体圧力に基づいて蓋62が安全弁50の正常動作によって開いたのか経年劣化による吹始めズレによって開いたのかを容易に判別できるようにしてもよい。

0034

10,50,110安全弁
11,51,111ばね箱
12,52,112弁箱
12a,52a,112a弁座
12b,52b,112b導入孔
12c,56a,112c吹出し孔
13,53,113 弁
14,54,114弁棒
15,55,115弁ばね
21,62 蓋
22,63トルクヒンジ
23,64支持板
24,65係止部材
31マイクロスイッチ
32赤色灯
52c 逃し孔
56 吹出しカバー
61 吹出しケース
A公称吹出し量

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