JP2012026483A - 配管接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】配管ラインの流体の停止（設備停止）することなく配管内の減肉などの劣化状態の確認を行うことができるばかりでなく、部品点数を少なくして配管施工を簡略化させ、配管ラインをコンパクトにすることができる配管接続構造を提供する。
【解決手段】上流側配管部１のフランジ継手１３側に第一バタフライバルブ２をフランジ接続し、フランジ継手１５に第三バタフライバルブ６をフランジ接続する。主直管部３の両端部にフランジ継手１６、１７を接続し、一方のフランジ継手１６の側は第一バタフライバルブ２をフランジ接続し、他方のフランジ継手１７の側は第二バタフライバルブ４にフランジ接続する。副直管部７には、主直管部３の直管と同じ長さの直管の両端部にフランジ継手１８、１９を接続し、一方のフランジ継手１８の側を第三バタフライバルブ６にフランジ接続し、他方のフランジ継手１９の側を第四バタフライバルブ８にフランジ接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、化学工場、上下水道、農業・水産などの配管ラインに好適に使用されるバイパス流路を形成した配管ラインの配管接続構造に関するものである。

配管ラインには流す流体の特性により配管内面の腐食や減肉などが生じることがあり、これを定期的に監視するための方法として、従来では図１４に示すような腐食測定機能付配管構造弁があった（例えば、特許文献１参照）。その構成は、主配管１０１に、アノード側配管１０２とカソード側配管１０３とからなるガルバニック対（腐食測定部）を直列に介装するとともに、主配管１０１のガルバニック対の両側に主配管側開閉弁１０４、１０５を配置して腐食測定部を形成し、さらに、主配管１０１から分岐して、腐食測定部をバイパスし、バイパス側開閉弁１０６の介装されるバイパス配管１０７を配置し、アノード側配管１０２およびカソード側配管１０３に、基準電極が着脱される電極挿入部１０８を形成してなるものであった。このとき、アノード側配管１０２とカソード側配管１０３にはフランジ部１０９、１１０が形成され、主配管側開閉弁１０４、１０５から伸びたフランジ部１１１、１１２とフランジ接続により主配管１０１に接続されている。これにより、腐食測定機能付配管装置では、基準電極の劣化を引き起こすことなく、配管の腐食を容易に測定することができるものであった。

特開平５−１０７２１７号公報（図１）

しかしながら、前記従来の腐食測定機能付配管装置は、アノード側配管１０２とカソード側配管１０３とからなるガルバニック対をフランジ部で取り外し可能にする構成上、流体を停止させる主配管側開閉弁１０４、１０５と接続スペースが必要になるので配管装置が大きくなり、特に呼び径１５０ｍｍを超える大口径の配管ラインになると主配管側開閉弁１０４、１０５及びバイパス側開閉弁１０６は一般的に面間が小さいバタフライバルブが用いられることになるが、通常のバタフライバルブは一次側と二次側をフランジで挟持してボルト・ナットで固定される構成であるため、配管ラインの終端にバタフライバルブのみを取り付けることができる構造にはなっていない。そのため、アノード側配管１０２とカソード側配管１０３とからなるガルバニック対をフランジ部で取り外し可能に配管接続を行う場合、図１５に示すようにガルバニック対に該当する直管部１１３の両端に主配管側開閉弁となるバタフライバルブ１１４、１１５を配置させて配管接続する必要があり、直管部１１３とバタフライバルブ１１４、１１５とは各々フランジ短管１１６、１１７を間に挟んで接続しなければならず接続された配管接続構造の全長が長くなる問題や、部品点数が多くなり施工が煩雑で時間が掛かるという問題があった。

本発明は、以上のような従来技術の課題に鑑みなされたもので、その目的はバイパス流路を形成した配管ラインの配管接続構造において、配管ラインの流体の停止（設備停止）することなく配管内の減肉などの劣化状態の確認を行うことができるばかりでなく、部品点数を少なくして配管施工を簡略化させ、配管ラインをコンパクトにすることができる配管接続構造を提供することである。

本発明の構成について図面を参照して説明すると、本発明に係る配管接続構造は、主直管部を有する主流路と、該主直管部に並列する副直管部を有するバイパス流路が形成されてなる配管接続構造であって、前記主直管部は両端部にフランジ接続されたバルブを介して前記主流路にフランジ接続され、前記副直管部は両端部にフランジ接続されたバルブを介して前記バイパス流路にフランジ接続され、前記バルブは、中空筒状のバルブ本体と、その内周面に嵌着されるシートリングと、該シートリングの貫通孔を貫通してバルブ本体に支持される弁軸と、該弁軸を弁軸孔に取り付けて支承される円板状の弁体とを有し、前記弁軸の回動とともに弁体を回動させて開閉を行うバタフライバルブであり、前記バルブ本体にボルト孔が穿孔されたフランジ部が形成され、該ボルト孔内周に雌ネジ部が形成されていることを第１の特徴とする。

前記バタフライバルブのバルブ本体が樹脂製であり、前記ボルト孔の雌ねじ部がインサート金具で形成され、バルブ本体のボルト孔外周が該バルブ本体の面間の肉厚で形成されたことを第２の特徴とする。

主流路とバイパス流路に設けられたバルブのうち、一方の流路側のバルブが開位置に回動したときに他方の流路側のバルブが閉位置に回動する操作手段を有することを第３の特徴とする。

本発明は以上のような構造をしており、以下の優れた効果が得られる。
（１）配管ラインの流体の停止（設備停止）することなく配管内の減肉などの劣化状態の確認を行うことができる。
（２）バタフライバルブを一次側配管に直接取り付けたまま流体を止めておくことができ、且つ二次側配管の取り外しが可能であるため、バタフライバルブと主直管部又は副直管部との接続を仲介する部材が不用となり、部品点数を少なくして配管施工を簡略化させ、配管ラインをコンパクトにすることができる。

本発明の第一の実施形態である配管接続構造示す正面図である。 本発明の配管接続構造に用いたバタフライバルブを示す正面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図２のバタフライバルブの一次側に配管をフランジ接続した状態を示す側面図である。 図２のバタフライバルブの一次側と二次側に配管をフランジ接続した状態を示す側面図である。 図１の配管接続構造から主直管部を取り外した状態を示す正面図である。 本発明の第二の実施形態である配管接続構造示す正面図である。 図７の断面図である。 図７の要部拡大図である。 本発明の第三の実施形態である配管接続構造示す正面図である。 本発明の第四の実施形態である配管接続構造示す正面図である。 本発明の第五の実施形態である配管接続構造示す正面図である。 本発明の第六の実施形態である配管接続構造示す正面図である。 従来の腐食測定機能付配管装置を示す模式図である。 従来の配管接続構造示す正面図である。

以下、本発明における第一の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。

図１において、本発明の配管接続構造は、上流側配管部１、第一バタフライバルブ２、主直管部３、第二バタフライバルブ４、第三バタフライバルブ６、副直管部７、第四バタフライバルブ８、下流側配管部５からなる。

上流側配管部１は、流入側の配管ライン９にフランジ接続されるフランジ継手１１と、フランジ継手１１に短管を介して接続されるチーズ継手１２と、チーズ継手１２で分岐される一方には短管を介してフランジ継手１３が接続されている。また、チーズ継手１２で分岐される他方には短管を介してエルボ継手１４と、エルボ継手１４に短管を介してフランジ継手１５が接続されている。上流側配管部１のフランジ継手１３側には第一バタフライバルブ２がフランジ接続され、フランジ継手１５には第三バタフライバルブ６がフランジ接続されている。

主直管部３は、直管の両端部にフランジ継手１６、１７が接続され、一方のフランジ継手１６の側は前記第一バタフライバルブ２にフランジ接続され、他方のフランジ継手１７の側は第二バタフライバルブ４にフランジ接続されている。

副直管部７は、主直管部３の直管と同じ長さの直管の両端部にフランジ継手１８、１９が接続され、一方のフランジ継手１８の側は前記第三バタフライバルブ６にフランジ接続され、他方のフランジ継手１９の側は第四バタフライバルブ８にフランジ接続されている。このとき、主直管部３と副直管部７が平行に並列して配置される。

下流側配管部５は、流出側の配管ライン１０にフランジ接続されるフランジ継手２２と、フランジ継手２２に短管を介して接続されるチーズ継手２１と、チーズ継手２１で分岐される一方に短管を介してフランジ継手２０が接続されている。また、チーズ継手２１で分岐される他方に短管を介してエルボ継手２３と、エルボ継手２３に短管を介してフランジ継手２４が接続されている。下流側配管部５のフランジ継手２０側には第二バタフライバルブ４がフランジ接続され、フランジ継手２４には第四バタフライバルブ８がフランジ接続されている。

以上の構成により、配管ライン９から流入する流体に対して主直管部３を流れる主流路と、主流路から分岐して副直管部７を流れてまた主流路に合流するバイパス流路とを有する配管接続構造が形成される。

ここで第一、第二、第三、第四バタフライバルブ２、４、６、８の構成について、代表して第一バタフライバルブ２を図２〜３を参照して説明する。第二、第三、第四バタフライバルブ４、６、８の構成は第一バタフライバルブ２と同様である。

中空筒状の塩化ビニル樹脂（以下、ＰＶＣと記す）製のバルブ本体３１は、上部外周に突出した略円盤状のトップフランジ３２が設けられており、バルブ本体３１の内周面には後記シートリング３８が嵌着されている。バルブ本体３１の外周側にはフランジ部３３が形成されており、フランジ部３３には円周線に沿って等間隔に８個のボルト孔３４（図示せず）が穿孔されている。このボルト孔３４は、内周に雌ネジ部３５を有する金属インサート３６が埋め込まれて形成され、ボルト孔３４外周はバルブ本体３１の面間の肉厚で形成され、等間隔に設けられた８個のボルト孔３４周辺部分は放射状に突起する突起部３７として形成されている。

エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）製のシートリング３８は、中空筒状の本体部４２とその両側面に鍔状のシール面４３が一体的に形成されている。シートリング３８の本体部４２の外周の中央部には断面矩形状の環状突起が設けられバルブ本体３１の内周面に設けられた嵌合用溝と嵌合され、シートリング３８が移動しないようになっている。また、本体部４２の後記弁軸３９の軸線方向の上下には弁軸３９が貫通するための貫通孔（図示せず）を有している。

ＳＵＳ４０３製の弁軸３９はバルブ本体３１に支持されている。弁軸３９の上端部は、バルブ本体３１の上部に設けられたトップフランジ３２中央から突出して配置されているトップフランジ３２から突出した弁軸３９の上端部には開度調節機構４４を備えたハンドル４１がボルト固定されている。また弁軸３９中央部は、バルブ本体３１及びシートリング３８に回動可能の状態で密着貫通されている。

なお、本実施形態ではハンドル４１の形状はレバー状であるが、大口径ではギアボックスを介在させてハンドルを接続させても良い（図示せず）。また、ハンドル４１のレバーの方向は主流路、バイパス流路それぞれにおいて同一方向に向くような構成にしても良く、ハンドル４１は誤操作防止のためにバルブ本体３１から着脱可能に設けても良い。また、バタフライバルブはハンドル４１による手動式以外にも電気式（図示せず）または空気式（図示せず）のアクチュエーターを設置することで弁体４０を回動させても良い。

円形状のＰＰ製の弁体４０はバルブ本体３１の内部中央に配置され、弁体４０中央には貫通した弁軸孔が設けられ、弁軸３９を弁軸孔に回動不能に貫通させ、弁軸３９に支承されている。

次に、第一、第二、第三、第四バタフライバルブ２、４、６、８が接続された配管接続構造の詳細な構成を、第一バタフライバルブ２を代表にして図４〜５を参照して説明する。まず、上流側配管部１のフランジ継手１３と第一バタフライバルブ２とを接続するときは、バルブ本体３１のボルト孔３４内周に雌ネジ部３５が形成されているので、フランジ継手１３にボルトを通してバルブ本体３１の一方の面側のボルト孔３４に直接ボルト締めを行うことでフランジ接続が行われる（図４の状態）。次に、主直管部３に接続されたフランジ継手１６と第一バタフライバルブ２を接続するときは、フランジ継手１６にボルトを通してバルブ本体３１の他方の面側のボルト孔３４に直接ボルト締めを行うことでフランジ接続が行われる（図５の状態）。これにより第一、第二バタフライバルブ２、４と主直管部３が接続され、第三、第四バタフライバルブ６、８と副直管部７が接続される。

次に第一の実施形態の作用について説明する。図１において、主流路に流体を流す場合は、第一バタフライバルブ２と第二バタフライバルブ４を全開とし、第三バタフライバルブ６と第四バタフライバルブ８が全閉とし、流入側の配管ライン９から流入した流体は上流側配管部１を通って主直管部３を流れ、下流側配管部５を通って流出側の配管ライン１０から流出されるようになる。バイパス流路に流体を流す場合は、第一バタフライバルブ２と第二バタフライバルブ４が全閉で、第三バタフライバルブ６と第四バタフライバルブ８が全開とし、流入側の配管ライン９から流入した流体は上流側配管部１を通って副直管部７を流れ、下流側配管部５を通って流出側の配管ライン１０から流出されるようになる。

このときのバタフライバルブ２、４、６、８の開閉作動は、第一、第二、第三、第四バタフライバルブ２、４、６、８が全開の状態から弁軸３９を回動させると、それに伴い弁体４０も回動し、弁体４０の外周縁がシートリング３８の内周に圧接されて全閉状態になり、シートリング３８の内周と弁体４０の外周縁により弁座がシールされる。バタフライバルブ２、４、６、８が全閉の状態から弁軸３９を逆方向に回動させると、それに伴い弁体４０も回動し、弁体４０の外周縁がシートリング３８の内周から離間されて全開の状態になる。

次に本実施形態の配管接続構造から主直管部３を取り外す手順について説明する。図１において、第一バタフライバルブ２と第二バタフライバルブ４を全閉とし、第三バタフライバルブ６と第四バタフライバルブ８が全開とする。第一バタフライバルブ２とフランジ継手１６を接続するボルトを取り外し、第二バタフライバルブ４とフランジ継手１７を接続するボルトを取り外し、主直管部３を配管ラインから取り外す。この配管接続構造は、通常は主流路に流体を流して使用するが、一定期間をもって主直管部３を取り外して配管内の減肉などの劣化状態を確認できるものである。このとき、バイパス流路に流体が流れるので、配管ラインの流体の停止（設備停止）を行う必要がない。また、配管内の確認を主直管部と副直管部で交互に交換しながら流体の流れを停止することなく定期的に配管内を確認することができる。

また、本発明の第一、第二、第三、第四バタフライバルブ２、４、６、８はボルト孔３４が内周に雌ネジ部３５を有する金属インサート３６が埋め込まれて形成されると共に、ボルト孔３４外周は厚肉に形成され突起部３７となっていることから、バタフライバルブの一次側配管に取り付けたまま流体を止めておくことができる強度を有している。また、一次側の流体を閉止したままバタフライバルブの二次側配管の取り外しが可能であるため、主直管部３を配管ラインから取り外すときには第一バタフライバルブ２及び第二バタフライバルブ４と主直管部３とを接続したボルトを外すだけで取り外すことができる。そのため、図６に示すように第一、第二バタフライバルブ２、４を閉止して主直管部３を取り外した状態のまま流体を流すことができる（第一バタフライバルブ２から主直管部を取り外した状態は図４参照）。これにより、従来では図１３に示すようにバタフライバルブが用いられる大口径の配管ラインにおいて、バタフライバルブを一次側のフランジ継手と二次側のフランジ継手の間にバルブ本体を挟持させて通しボルトを用いて接続する必要から直管部１１３を取り外し可能にするためにはフランジ短管１１６、１１７で仲介させる必要があり、配管ラインが大きくなると共に部品点数が多くなって配管施工が煩雑になるという問題があったが、本発明の構成のおけるバタフライバルブであればフランジ短管１１６、１１７の長さ分ほど配管接続構造の面管の長さを短くコンパクトにすることができるため、特に大口径の配管ラインではスペースを大きく取らなくてもバイパス流路を形成することが可能となり、部品点数が少なくなるので配管施工を簡略化させることができる。

また、主直管部３または副直管部７に流量計や圧力計などの各種計測器を設置させてもよく（図示せず）、計測器が破損したときに流体を停止することなく計測器の修理や交換を行うことができる。

次に、本発明における第二の実施形態について図７乃至図９を参照して説明する。

並列された２箇所の第一バタフライバルブ２及び第三バタフライバルブ６は各々のバルブ同士を連結して同時に回動操作させる操作手段５１が設けられている。操作手段５１は、ハンドルが取り外された第一バタフライバルブ２のトップフランジ３２中央から突出した弁軸３９上端部に取り付けられたアーム５３と、ハンドルが取り外された第三バタフライバルブ６のトップフランジ５２中央から突出した弁軸５８上端部に取り付けられたアーム５４と、アーム５３とアーム５４とをピン５５、５６を介して連結されたロッド５７とで形成されている。このとき、ロッド５７は第一バタフライバルブ２と第三バタフライバルブ６の間の距離を調整するために長さ調整可能に設けられている。

同様に、並列された２箇所の第二バタフライバルブ４及び第四バタフライバルブ８は各々のバルブ同士を連結して同時に回動操作させる操作手段５９が設けられている。第二の実施形態の他の構成は第一の実施形態と同様なので説明を省略する。

ここで、本実施形態の弁体４０ａ〜４０ｄの形状は、各々のバルブが中間開度のときに第一、第二バタフライバルブ２、４の各々の弁体４０ａ、４０ｂが流路軸線に対して４５度傾いた状態で設置されており、第三、第四バタフライバルブ６、８の各々の弁体４０ｃ、４０ｄが流路軸線に対して−４５度傾いた状態で設置されている（図８参照）。

次に第二の実施形態の作用について説明する。操作手段５１は弁体４０ａと弁体４０ｂの互いの傾きの差が９０度の状態で各々の開度が逆になるように回動するため、第一バタフライバルブ２が全開のときには第三バタフライバルブ６は全閉となる状態で連結されている。操作手段５９は弁体４０ｃと弁体４０ｄの互いの傾きの差が９０度の状態で各々の開度が逆になるように回動するため、第二バタフライバルブ４が全開のときには第四バタフライバルブ８は全閉となる状態で連結されている。このとき、第一バタフライバルブ２と第二バタフライバルブ４、第三バタフライバルブ６と第四バタフライバルブ８の開閉状態は同じになるようにしている。

次に、第一バタフライバルブ２、第二バタフライバルブ４を回動して全閉にすると、第一バタフライバルブ２に連結された操作手段５１により駆動が伝達されて第三バタフライバルブ６が回動して全開になり、第二バタフライバルブ４に連結された操作手段５９により駆動が伝達されて第四バタフライバルブ８が回動して全開になる。次に、第一バタフライバルブ２、第二バタフライバルブ４を回動して全開にすると、第一バタフライバルブ２に連結された操作手段５１により駆動が伝達されて第三バタフライバルブ６が回動して全閉になり、第二バタフライバルブ４に連結された操作手段５９により駆動が伝達されて第四バタフライバルブ８が回動して全閉になる。

以上の作用によりバルブの開閉の切り替え操作を、誤操作を起こすことなく連動させて行うことができる。なお、操作手段５１、５９は並列して隣り合う各々のバタフライバルブに連結して同時に回動操作可能であればその構成は特に限定されず、例えば操作手段５１と操作手段５９を連結して第一、第二、第三、第四バタフライバルブ２、４、６、８を同時に連動させても良い。また。例えば操作手段５１、５９に伸縮するシリンダロッドを有するシリンダを用いて連結しても良く、シリンダを連結する２つのバルブの中間位置に固定して、双方のバルブのアームに連結したシリンダロッドをそれぞれ伸縮させてバルブを回動させても良い。

上流側配管部１、主直管部３、副直管部７、下流側配管部５及びバタフライバルブのバルブ本体３１の材質は、バルブとして必要な強度を有していれば良く、ＰＶＣ、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリジシクロペンタジエン、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、エポキシアクリレート樹脂などの樹脂、鉄、銅、銅合金、真鍮、アルミニウム、ステンレスなどの金属、または磁器などのセラミックなど、特に限定されない。

また、配管接続構造は、主直管部を有する主流路と主直管部に並列する副直管部を有するバイパス流路が形成されていればその構成は限定されない。図１の直線状の主流路にコの字状にバイパス流路を設けた構成のほかに、図１０に示すような上流側配管部７１及び下流側配管部７２から等しく流路を分配して主直管部７３及び副直管部７４を連結しても良く、図１１や図１２に示すように直線状に配置されずに平行した配管ラインに対して上流側配管部７５、７９及び下流側配管部７６、８０を各々の配管ラインに合わせて主直管部７７、８１及び副直管部７８、８２を連結しても良く、図１３に示すようにコの字状の主流路にコの字状にバイパス流路を設けても良い。

１…上流側配管部
２…第一バタフライバルブ
３…主直管部
４…第二バタフライバルブ
５…下流側配管部
６…第三バタフライバルブ
７…副直管部
８…第四バタフライバルブ
９…配管ライン
１０…配管ライン
１１…フランジ継手
１２…チーズ継手
１３…フランジ継手
１４…エルボ継手
１５…フランジ継手
１６…フランジ継手
１７…フランジ継手
１８…フランジ継手
１９…フランジ継手
２０…フランジ継手
２１…チーズ継手
２２…フランジ継手
２３…エルボ継手
２４…フランジ継手
３１…バルブ本体
３２…トップフランジ
３３…フランジ部
３４…ボルト孔
３５…雌ネジ部
３６…金属インサート
３７…突起部
３８…シートリング
３９…弁軸
４０…弁体
４１…ハンドル
４２…本体部
４３…シール面
４４…開度調節機構
５１…操作手段
５２…トップフランジ
５３…アーム
５４…アーム
５５…ピン
５６…ピン
５７…ロッド
５８…弁軸
５９…操作手段

Claims (4)

1. 主直管部を有する主流路と、該主直管部に並列する副直管部を有するバイパス流路が形成されてなる配管接続構造であって、
   前記主直管部は両端部にフランジ接続されたバルブを介して前記主流路にフランジ接続され、
   前記副直管部は両端部にフランジ接続されたバルブを介して前記バイパス流路にフランジ接続され、
   前記バルブは、中空筒状のバルブ本体と、その内周面に嵌着されるシートリングと、該シートリングの貫通孔を貫通してバルブ本体に支持される弁軸と、該弁軸を弁軸孔に取り付けて支承される円板状の弁体とを有し、前記弁軸の回動とともに弁体を回動させて開閉を行うバタフライバルブであり、前記バルブ本体にボルト孔が穿孔されたフランジ部が形成され、該ボルト孔内周に雌ネジ部が形成されていることを配管接続構造。
2. 前記バタフライバルブのバルブ本体が樹脂製であり、前記ボルト孔の雌ねじ部がインサート金具で形成され、バルブ本体のボルト孔外周が該バルブ本体の面間の肉厚で形成されたことを第２の特徴とする請求項１記載の配管接続構造。
3. 主流路とバイパス流路に設けられたバルブのうち、一方の流路側のバルブが開位置に回動したときに他方の流路側のバルブが閉位置に回動する操作手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配管接続構造。
4. 前記バタフライバルブが手動式、空気式、電気式によって回動されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の配管接続構造。

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