JP2008151269A - 圧力容器の安全装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力容器の内圧が異常に上昇しても、簡単な構成でこの異常に高圧を外部に逃がすことができ、且つ容易に復旧できる圧力容器の安全装置を提供すること。
【解決手段】圧力容器の側壁１に内側と外側とを貫通する小孔１ａを設け、圧力容器の小孔１ａが形成されている側壁１に、該小孔１ａに連通する内孔２１ａを有する筒体２１を密着状態で取付け、該筒体２１はその内孔２１ａを閉止する閉止板２２を有し、該閉止板２２は圧力容器内にかかる圧力が封圧力容器の耐圧を超え、且つ、該圧力容器が破壊する破壊圧力未満の所定の圧力で破壊する強度を有するか又は取付け部から外れる取付け強度で取付けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ポンプケーシング等内部に高圧力がかかる圧力容器の安全装置に関するものである。

ポンプケーシングを含む圧力容器を備えた装置は、装置据付後の客先の使用誤動作（ウォータハンマや締切運転等）により、圧力容器内に大きな内圧がかかり圧力容器の破損事故が後をたたない状況にある。そして最悪の場合、同圧力容器の爆発的破損により、人身事故や、物損事故・漏液による経済的過大損失（使用液が高価な化学液等の場合）が発生する事例があり、重大な問題を引き起こす恐れがある。また、上記のように圧力容器の破損等の事故が発生した場合、同圧力容器の部品の再手配・交換等に伴う復旧にも多くの日数を要する場合も考えられる。

そこで上記のように圧力容器を備えた装置において、ウォータハンマや締切運転等で圧力容器内の圧力が異常に上昇しても簡単な構成でこの内圧を外部に逃がすことができ、且つ容易に復旧できる圧力容器の安全装置の開発が要望されている。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、圧力容器の内圧が異常に上昇しても、簡単な構成でこの異常な高圧を外部に逃がすことができ、且つ容易に復旧できる圧力容器の安全装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、内圧のかかる圧力容器の側壁に内側と外側とを貫通する小孔を設け、前記小孔を閉止する閉止板を取り外し可能に取付け、該閉止板は前記圧力容器内にかかる圧力が封圧力容器の耐圧を超え、且つ、該圧力容器が破壊する破壊圧力未満の所定の圧力で破壊する強度を有するか又は取付け部から外れる取付け強度で取付けられていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の圧力容器の安全装置において、前記圧力容器の小孔が形成されている側壁外表面はフランジが取付け可能な平面となっており、該平面の前記小孔の外周にシール部材を介在させて前記閉止板を配置し、該閉止板は前記小孔の外周部に対応する部分をフランジで押圧して取付けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、圧力容器の側壁に内側と外側とを貫通する小孔を設け、前記圧力容器の小孔が形成されている側壁に、該小孔に連通する内孔を有する筒体を密着状態で取付け、該筒体はその内孔を閉止する閉止板を有し、該閉止板は前記圧力容器内にかかる圧力が封圧力容器の耐圧を超え、且つ、該圧力容器が破壊する破壊圧力未満の所定の圧力で破壊する強度を有するか又は取付け部から外れる取付け強度で取付けられていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の圧力容器の安全装置において、前記閉止板より前記圧力容器の反対に仕切弁を設けたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、圧力容器の側壁に設けた小孔を閉止する閉止板を、圧力容器内にかかる圧力が圧力容器の耐圧を超え、且つ、該圧力容器が破壊する破壊圧力未満の所定の圧力で破壊する強度を有するか又は取付け部から外れる取付け強度で取付けているので、圧力容器内の圧力が前記所定以上の圧力となった場合、閉止板が破壊するか取付け部からはずれるから、圧力容器内の圧力は小孔を通って外部に放出される。また、閉止板を取付けることにより、簡単に圧力容器を復旧することができる。

請求項２に記載の発明によれば、圧力容器の小孔形成部の外周にシール部材を介在させて閉止板を配置し、該閉止板は小孔の外周部に対応する部分をフランジで押圧して取付けられているので、圧力容器内の圧力が前記所定以上の圧力となった場合、閉止板が破壊するから、圧力容器内の圧力は小孔を通って外部に放出される。また、閉止板をシール部材を介在させてフランジで押圧して取付けるだけの簡単な作業で圧力容器を復旧することができる。

請求項３に記載の発明によれば、圧力容器の小孔が形成されている側壁に、該小孔に連通する内孔を有する筒体を密着状態で取付け、該筒体はその内孔を閉止する閉止板を有し、該閉止板は圧力容器内にかかる圧力が封圧力容器の耐圧を超え、且つ、該圧力容器が破壊する破壊圧力未満の所定の圧力で破壊する強度を有するか又は取付け部から外れる取付け強度で取付けられているので、圧力容器内の圧力が前記所定以上の圧力となった場合、閉止板が破壊するか取付け部からはずれるから、圧力容器内の圧力は小孔及び筒体内孔を通って外部に放出される。閉止板を有する筒体を小孔が形成されている側壁に密着して取り付けるだけの簡単な作業で圧力容器を復旧することができる。

請求項４に記載の発明によれば、筒体の閉止板より圧力容器の反対に仕切弁を設けたので、圧力容器内圧力が異常に上昇し、閉止板が破壊又は取付け部から外れても、仕切弁を閉じることにより、圧力容器を密封状態に復旧することが迅速に実現できる。

また、各請求項に記載の発明によれば、可動部がなく、固着等に起因する可動部の動作不良の懸念がないことから、安全弁等の従来の機構と比較した場合、異常上昇の内圧を開放する確実性が高い。

以下、本願発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る圧力容器の安全装置の構成例を示す図である。図１において、１は圧力容器の側壁であり、該側壁には内側と外側とを貫通する小孔１ａを設け、該側壁１の小孔１ａの外周部に平坦部１ｂを形成し、該平坦部１ｂに小孔１ａ囲むようにＯリング等のシール部材１１が挿入される溝１ｃを形成している。１０は安全装置であり、安全装置１０は、溝１ｃにシール部材１１を挿入し、小孔１ａを閉止板１２で塞ぎ、更に閉止板１２の外側にフランジ１３を配置し、図示しないボルト等でフランジ１３を締め付け、閉止板１２及びフランジ１３を圧力容器の側壁１に固定した構成である。フランジ１３にはその中央部に閉止板１２が破壊した場合、小孔１ａと連通する孔１３ａが形成されている。従って、閉止板１２は小孔１ａの外周部に対応する部分がフランジ１３で押圧して取付けられていることになる。

上記構成の安全装置において、閉止板１２の強度を圧力容器の内圧が該圧力容器の規定耐圧を超え、且つ該圧力容器１が破壊する破壊圧力の未満の所定圧力以上となったら、破壊するように設定しておく。これにより、圧力容器内の圧力が異常に昇圧し、上記閉止板１２の所定設定圧力を超えると、圧力容器が破壊される前に閉止板１２が破壊され、異常に高い内圧は側壁１の小孔１ａのフランジ１３の孔１３ａを通って開放されるから、圧力容器自体の破壊を回避できる。

また、安全装置１０のフランジ１３の圧力容器の側壁１の反対側には仕切弁１４を介して排液管１５を設け、圧力容器の運転中は該仕切弁１４を開放しておく。これにより圧力容器の内圧が異常に昇圧して、閉止板１２が破壊された場合に、排液管１５を通って排出された液を回収することが可能となる。また、異常昇圧の原因が解消した場合、該仕切弁１４を閉じることにより、応急的に圧力容器の修復ができ、運転を再開することが可能となる。なお、上記例では、圧力容器の内圧が所定圧力を超えた場合、閉止板１２が破壊される例を示したが、圧力容器の内圧が該所定圧力を超えた場合、閉止板１２が取付部から外れ（例えば、圧力容器の内圧が該所定圧力を超えた場合、フランジ１３を締付け固定するボルトが破断する等）、小孔１ａを開放する構成としてもよい。

また、安全装置１０は、溝１ｃにシール部材１１を挿入し、小孔１ａを閉止板１２で塞ぎ、該閉止板１２の外側にフランジ１３を配置し、ボルト等で締め付け固定する簡単な構成であるから、圧力容器内の異常昇圧の原因が解消した後、側壁１の小孔１ａを閉止板１２で塞ぎフランジ１３を配置し、ボルト等で締め付け固定するという簡単な作業で圧力容器の修復が可能となる。

図２は本発明に係る圧力容器の安全装置の他構成例を示す図である。図２において、１は圧力容器の側壁であり、該側壁１には圧力容器の内側と外側とを貫通する小孔１ａが設けられており、該小孔１ａの内周面にはネジ溝が形成されている。２０は安全装置であり、該安全装置２０は内部に内孔２１ａが形成された筒体（ここでは円筒体）を有し、該筒体２１の内部には内孔２１ａを閉止する閉止板２２が設けられている。筒体２１の一端端部外周に前記圧力容器の側壁１に設けた小孔１ａのネジ溝に螺合するネジ溝２１ｂが形成されている。

上記構成の安全装置２０において、閉止板２２の強度を圧力容器の内圧が該圧力容器の規定耐圧を超え、且つ該圧力容器１が破壊する破壊圧力の未満の所定圧力以上となったら、破壊するように設定しておく。これにより、圧力容器内の圧力が異常に昇圧し、上記閉止板２２の所定設定圧力を超えると、圧力容器が破壊される前に閉止板２２が破壊され、異常に昇圧した内圧は側壁１の小孔１ａ及び筒体２１の内孔２１ａを通って開放されるから、圧力容器自体の破壊を回避できる。また、上記圧力容器内の異常昇圧の原因が解消したのち、予備の安全装置２０の筒体２１の端部に形成されたネジ溝２１ｂを小孔１ａのネジ溝に螺合させることにより、簡単に圧力容器を修復することが可能となる。

なお、安全装置２０の筒体２１の圧力容器の側壁１の反対側端部には仕切弁２３を介して排液管２４を設け、圧力容器の運転中は該仕切弁２３を開放しておく。これにより圧力容器の内圧が異常に昇圧して、閉止板２２が破壊された場合に、排液管２４を通って排出された液を回収することが可能となる。また、異常昇圧の原因が解消した場合、該仕切弁２３を閉じることにより、応急的に圧力容器の修復ができ、運転を再開することが可能となる。なお、上記例では、圧力容器の内圧が所定圧力を超えた場合、閉止板２２が破壊される例を示したが、圧力容器の内圧が該所定圧力を超えた場合、閉止板２２が筒体２１の取付部から外れ、内孔２１ａを開放する構成としてもよい。

図２に示すように、筒体２１にその内孔２１ａを閉止する閉止板の構成の安全装置２０は、構造が簡単で、その取付け圧力容器の側壁を貫通して設けた小孔１ａにネジ込むだけで簡単に取り付けることができるから、異常昇圧の原因が解消したら、安全装置２０の筒体２１の端部を圧力容器の側壁の小孔１ａにネジ込むだけで、簡単に復旧できる。

上記構成の安全装置１０、２０において、閉止板１２、２２の強度を圧力容器の内圧が該圧力容器の規定耐圧を超え、且つ該圧力容器１が破壊する破壊圧力未満の所定圧力以上となったら、破壊するように設定する例を説明したが、閉止板１２、２２の強度は、約（該圧力容器類の耐圧力＋該圧力容器類の破壊力）／２でもよい。

閉止板１２、２２の材料は、プラスチック或いは金属であることが好ましい。特に、図２の筒体２１内に閉止板２２を設ける構成の安全装置２０では、金属材料の場合、取扱い液との相性等に起因する腐食が発生する可能性が比較的高く、また、製造面においては、鋳造及び／又は機械加工を要するために、製造コストが比較的高くなる。この面から金属材料と相対比較した場合に、耐食性に優れ、且つネジ部まで一体成型可能であるプラスチックの射出成型が最適である。

図１に示すように閉止板１２をフランジ１３で締結する締結閉止板タイプ、図２に示すように筒体２１に閉止板２２を設ける閉止板付筒体タイプの安全装置では、圧力容器と反対側に向かう排液管１５、２４が接続可能であることが好ましい。これにより、閉止板１２、２２が破損しても、該排液管１５、２４を通して圧力容器内の液を排出させ、回収することが可能である。また、排液管１５、２４には、仕切弁１４、２３を設け、圧力容器の運転中は仕切弁１４、２３を開としておくことが好ましい。これにより、閉止板１２、２２が破損しても、仕切弁１４、２３を閉じることにより、短時間での圧力容器の運転再開が可能である。

また、排液管１５、２４には液の漏洩検知用センサが取付け可能になっていることが好ましい。漏洩検知用センサを取り付けることにより、閉止板１２、２２が破損した後、液の漏洩を早期に検知することが可能となる。

図２に示す閉止板付筒体タイプの安全装置２０は、複数の予備を備えておくことにより、閉止板２２が破損し、該破損の原因である圧力容器内圧力の異常昇圧の原因が解消した後、閉止板２２が破損した安全装置２０を予備の安全装置と交換することにより、圧力容器自体が破損した場合に比較し、極めて早く圧力容器の運転再開が可能となる。

圧力容器としては、ポンプケーシング、圧力タンク、各種バルブのケーシング、配管等内圧のこもる容器であればいずれでもよい。また、図２に示す閉止板付筒体タイプの安全装置２０の場合は、筒体２１の外周を六角ナット形状としておくことが好ましい。これにより、圧力容器の側壁１に設けた小孔１ａに筒体２１の端部に設けたネジ溝２１ｂを捩じ込む場合、スパナを用いて容易に捩じ込むことができる。即ち、安全装置２０の取り付けが容易となる。

図３及び図４は本発明に係る安全装置をポンプケーシングに取付けた例を示す図で、図３はポンプの全体構成を示す断面図、図４は安全装置の取付け部の詳細を示す図である。図３において、３１は吸込口３１ａ、吐出口３１ｂを具備するポンプケーシングである。該ポンプケーシング３１内には羽根車３４が配置され、該羽根車３４は主軸３２の端部の段付部に位置決めされナット３３で固定されている。また、主軸３２はポンプケーシング３１の側部に取付けられた軸受カバー３５に玉軸受３６、３７を介して回転自在に支持されている。また、３８はケーシングカバーであり、羽根車３４とポンプケーシング３１との間、羽根車３４とケーシングカバー３８との間にはライナーリング３９、４０が設けられている。上記ポンプは、支柱４１で水平に保持されている。

上記構成のポンプにおいて、主軸３２を図示しない駆動モータで回転すると、吸込口３１ａから吸い込まれた流体は、羽根車３４から吐出口３１ｂへと吐き出される。このときライナーリング３９、４０は羽根車３４から吐出された流体の逆流を抑制する作用を奏する。

ポンプケーシング３１の高圧側の側壁には内側と外側を貫通した小孔３１ｃが形成されており、該小孔３１ｃの内面には、図４に示すように、筒体２１の一端部外周に形成されたネジ溝２１ｂが螺合するネジ溝３１ｄが形成されている。また、安全装置２０の筒体２１のポンプケーシング３１の反対側の端部には仕切弁２３を介して排液管２４が設けられている。また、予備の安全装置２０’を用意し、その筒体２１の端部に設けたネジ溝をポンプケーシング３１に側壁表面に設けた貫通しないネジ孔にねじ込んで装着させておく。

上記安全装置２０を備えたポンプにおいて、閉止板２２の強度をポンプケーシング３１内の内圧がポンプケーシング３１の規定耐圧を超え、且つ該ポンプケーシング３１が破壊する破壊圧力の未満の所定圧力以上となったら、破壊するように設定しておく。これにより、ポンプの運転中、締切運転によるポンプケーシング３１の内圧上昇（一般的には取扱液の経時的な過熱を伴う）が発生したり、ウォータハンマによる内圧上昇が発生して、ポンプケーシング３１内圧が異常に昇圧した場合、液体の高い圧力が閉止板２２にかかる。その液圧が閉止板２２の上記所定の設定圧力を超えると、ポンプケーシング３１が破壊される前に閉止板２２が破壊され、異常な内圧は小孔３１ｃを通って開放され、ポンプケーシング１自体の破壊を回避できる。

上記のように、筒体２１にその内孔２１ａを閉止する閉止板２２を設けた簡単な構成の安全装置２０をポンプケーシング３１の側壁を貫通して設けた小孔３１ｃにネジ込むだけで簡単に取り付けることができるから、異常昇圧の原因が解消したら、安全装置２０の筒体２１をポンプケーシング３１の小孔３１ｃにネジ込むだけで、簡単に復旧できる。

また、安全装置２０のポンプケーシング３１の反対側に仕切弁２３を介して排液管２４を接続し、ポンプ運転中仕切弁２３を開いているので、締切運転やウォータハンマ等によりポンプケーシング内圧が異常に上昇し、閉止板２２が破損した場合、ポンプ取扱い液を排液管２４を通して排出し、回収することが可能である。また、ポンプケーシング内圧の異常昇圧の原因が解消した後、仕切弁２３を閉じることにより、早期にポンプ運転を再開できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

本発明に係る圧力容器の安全装置の構成例を示す図である。 本発明に係る圧力容器の安全装置の他の構成例を示す図である。 本発明に係る安全装置をポンプケーシングに取付けたポンプの全体構成を示す断面図である。 図３に示すポンプの安全装置の取付け部の詳細を示す図である。

符号の説明

１ 圧力容器の側壁
１０ 安全装置
１１ シール部材
１２ 閉止板
１３ フランジ
１４ 仕切弁
１５ 排液管
２０ 安全装置
２１ 筒体
２２ 閉止板
２３ 仕切弁
２４ 排液管
３１ ポンプケーシング
３２ 主軸
３３ ナット
３４ 羽根車
３５ 軸受カバー
３６ 玉軸受
３７ 玉軸受
３８ ケーシングカバー
３９ ライナーリング
４０ ライナーリング
４１ 支柱

Claims (4)

1. 内圧のかかる圧力容器の側壁に内側と外側とを貫通する小孔を設け、
   前記小孔を閉止する閉止板を取り外し可能に取付け、該閉止板は前記圧力容器内にかかる圧力が封圧力容器の耐圧を超え、且つ、該圧力容器が破壊する破壊圧力未満の所定の圧力で破壊する強度を有するか又は取付け部から外れる取付け強度で取付けられていることを特徴とする圧力容器の安全装置。
2. 請求項１に記載の圧力容器の安全装置において、
   前記圧力容器の小孔が形成されている側壁外表面はフランジが取付け可能な平面となっており、該平面の前記小孔の外周にシール部材を介在させて前記閉止板を配置し、該閉止板は前記小孔の外周部に対応する部分をフランジで押圧して取付けられていることを特徴とする圧力容器の安全装置。
3. 圧力容器の側壁に内側と外側とを貫通する小孔を設け、
   前記圧力容器の小孔が形成されている側壁に、該小孔に連通する内孔を有する筒体を密着状態で取付け、該筒体はその内孔を閉止する閉止板を有し、該閉止板は前記圧力容器内にかかる圧力が封圧力容器の耐圧を超え、且つ、該圧力容器が破壊する破壊圧力未満の所定の圧力で破壊する強度を有するか又は取付け部から外れる取付け強度で取付けられていることを特徴とする圧力容器の安全装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の圧力容器の安全装置において、
   前記閉止板より前記圧力容器の反対に仕切弁を設けたことを特徴とする圧力容器の安全装置。

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