JP2013238304A

JP2013238304A - 弁装置

Info

Publication number: JP2013238304A
Application number: JP2012113414A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Izumi; 昌宏泉; Shigeru Tachihara; 繁立原; Toru Murakami; 透村上; Yoshihisa Kiyotoki; 芳久清時
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2012-05-17
Filing date: 2012-05-17
Publication date: 2013-11-28
Anticipated expiration: 2032-05-17
Also published as: JP5988687B2

Abstract

【課題】弁座と弁体との間にゴミ等の異物が流れ込むことを防止することができ、耐圧機能の向上を図ることができる弁装置を提供する。
【解決手段】弁箱４内部に設けられ、弁座６が配置される仕切壁５と、仕切壁５の上流側に取付け取外し可能に配置され、弁座６に流入する流体に混入する異物を除去するフィルタ１０と、弁箱４に設けられ、フィルタ１０の着脱口７と、着脱口７を開閉する蓋部材８と、を具備した構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電プラントの配管等に配置して好適な弁装置に関する。

発電プラント等で使用されている弁は、用途が多種多様にわたり、様々な条件下において使用されている。その中でも原子力発電プラントに使用されている弁は、プラントの安定した運転を行う上で重要な役割を担っている。
その役割として弁は、プラント配管内に流れる水や空気、ガス等の流体の流量を制御する機能や、上流側から下流側へ流体が流れるのを許容あるいは阻止する（仕切る）機能、また、弁外部へ流体が流出する（外部漏洩する）のを防ぐ機能（耐圧機能）を有している。
なお、弁の流量を安定させるために、弁座の上流側に渦成分を低減させるための渦成分低減手段を設けたものも知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、前記した耐圧機能を低下させる要因として、シートリーク事象が挙げられる。一般的に、弁装置は、弁箱内に設けられた弁座と、この弁座に着座あるいは離座する弁体と、を有しており、弁座に弁体が密着した状態に着座することによって流体の流れを止める構造となっている。シートリーク事象は、このような弁座と弁体との当接面に傷が付いてしまい、耐圧機能に影響が生じることで内部漏洩を起こす事象である。

シートリーク事象の大きな要因としては、弁座に弁体が密着する際に、流体中に流れるゴミ等の異物を挟み込んでしまうことが挙げられる。
このため、従来は、プラントの建設時に配管の洗浄作業を行い、洗浄作業後に弁装置を分解して弁装置の内部（特に弁座、弁体）に付着したゴミ等の異物の除去を行っていた。

特開２００６−９０５５６号公報

前記特許文献１では、渦成分の低減を図ることが可能であるが、弁座に弁体が密着する際に、依然として流体中に流れるゴミ等の異物を挟み込んでしまうおそれがあり、これを回避したいという要望があった。

本発明の目的は、弁座と弁体との間にゴミ等の異物が流れ込むことを防止することができる弁装置を提供することにある。

本発明は、弁箱内部に設けられ、弁座が配置される仕切壁と、前記仕切壁の上流側に取付け取外し可能に配置され、前記弁座に流入する流体に混入する異物を除去するフィルタと、前記弁箱に設けられ、前記フィルタの着脱口と、前記着脱口を開閉する蓋部材と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、ゴミ等の異物がフィルタにより捕捉され、弁座と弁体との間に流入することが防止される。ゴミ等の異物を捕捉したフィルタは、蓋部材を開き、着脱口を通じて取り外すことができ、清掃後に、着脱口を通じて仕切壁の上流側に取り付けることができる。

本発明によれば、弁座と弁体との間にゴミ等の異物が流れ込むことを防止することができる弁装置が得られる。

本発明の第１実施形態に係る弁装置の要部を示した断面図である。フィルタの斜視図である。フィルタの断面図である。ゴミ等の異物を取り除く際にフィルタを取り外した状態を示す説明図である。フィルタを取り外さずに行うゴミ等の異物の清掃を示す説明図である。本発明の第２実施形態に係る弁装置の要部を示した断面図である。フィルタの斜視図である。（ａ）はフィルタの断面図、（ｂ）は係止部分の拡大断面図である。ゴミ等の異物を取り除く際にフィルタを取り外した状態を示す説明図である。その他のフィルタを示す断面図である。その他のフィルタを示す断面図である。

以下、本発明に係る弁装置の実施形態について図面を参照して説明する。ここで、以下の説明において、「上下」を言うときは、図１に示した方向を基準とする。また、弁装置が設けられる設備として原子力発電プラントを例示するが、本実施形態の配管接続装置が適用される設備を限定する趣旨ではない。
また、以下では、上流側から下流側へ流体が流れるのを止める（仕切る）機能を有する弁装置に本発明を適用しているが、流体の流量を制御する制御機能を備えた弁装置についても好適に適用することができる。

（第１実施形態）
図１に示すように、弁装置１は、入口流路２および出口流路３を有する弁箱４を備え、弁箱４内に設けられた仕切壁５と、仕切壁５に装着された弁座６と、弁座６と一体的に設けられたフィルタ１０と、フィルタ１０の着脱口７と、着脱口７を閉じる蓋部材８と、を備えている。

入口流路２は、仕切壁５の下方にまで延設されており、仕切壁５の下方にフィルタ１０が配置されるフィルタ収容室２Ａを有している。弁箱４の下端には、フィルタ収容室２Ａに連通するように着脱口７が開口している（図１では蓋部材８で閉じられている）。着脱口７は、少なくともフィルタ１０の外径と略同じかこれよりも大径とされており、フィルタ１０（弁座６を含む）を挿通可能である。本実施形態では、弁体１５の軸と同軸に着脱口７が形成されている。

出口流路３は、仕切壁５の上方にまで延設されており、仕切壁５の上方に弁体１５が配置される弁室３Ａを有している。弁体１５は、弁室３Ａに配置された円筒状のガイド部材９の内面に沿って上下摺動可能に設けられ、弁座６に対して着座あるいは離座するようになっている。ガイド部材９には、透孔９ａ，９ａが形成されている。ガイド部材９の下端部は、弁座６の上面外周縁に当接している。ガイド部材９の上端部は、上弁箱４ａにより保持されている。

仕切壁５は、入口流路２のフィルタ収容室２Ａと出口流路３の弁室３Ａとを仕切る壁である。仕切壁５の上部開口縁には、段部５ａが形成され、この段部５ａには、弁座６が装着されている。

弁座６は、円環状を呈しており、合成ゴム等の弾性を有する材料により形成され、内周縁部に弁体１５が着座可能である。弁座６の上面外周縁には、ガイド部材９の下端部が当接している。これにより弁座６は、仕切壁５の段部５ａとガイド部材９の下端部との間に挟持されている。

フィルタ１０は、略円筒状の網目部（胴部）１１を有し、網目部１１の上端部に弁座６が一体的に設けられ、下端部にフランジ部１２が一体的に設けられてなる。網目部１１は、ステンレス製等の金属製の微細な網目からなり、流体中に流れるゴミ等の異物を捕捉する。網目部１１の網目の大きさは、弁座６と弁体１５との密着に支障を来たすおそれのある異物の通過を阻止可能な大きさを有している。
網目部１１の下部外周面には、開口部１３が形成されている。開口部１３は、図１に示すように、フィルタ収容室２Ａにおいて、流体の流入方向（入口流路２の上流方向）に向けて配置される。これにより、入口流路２を流れてきた流体は、開口部１３を通じて網目部１１の内側に流入し易くなっている。
本実施形態では、弁座６から離れる側となる網目部１１の下部側に開口部１３が形成されている。これにより、フィルタ収容室２Ａの下部側から上部側の弁座６に向けて、網目部１１の略全体を利用して流体が効率よく弁座６に流れるようになっている。

網目部１１の内部には、図２、図３に示すように、仕切網１４が設けられている。仕切網１４は、ステンレス製等の金属製の微細な網目からなり、開口部１３を通じて網目部１１の内部に流入した流体中に流れるゴミ等の異物を捕集する。なお、仕切網１４の網目の大きさは、弁座６と弁体１５との密着に支障を来たすおそれのある異物の通過を阻止可能な大きさを有している。ここで、網目部１１，仕切網１４の網目の大きさは、同じにしてもよいし、相互に異ならせてもよい。

フランジ部１２は、円環板状を呈しており、網目部１１の径方向に張り出している。フランジ部１２には、複数のねじ孔１２ａが形成されている。ねじ孔１２ａには、蓋部材８を固定するための固定用ねじ８ａ（図１参照、図１では２本のみ図示）が挿通され、弁箱４の着脱口７の開口縁と蓋部材８との間に挟持される。なお、フランジ部１２と着脱口７の開口縁との間には、図示しないガスケットが介設される。

蓋部材８は、着脱口７に取付けられて着脱口７を閉じる部材であり、複数のねじ挿通孔８ａ１と、プラグ孔８ｂ１とを有している。各ねじ挿通孔８ａ１は、着脱口７の開口縁に設けられたねじ穴７ａに対応して形成されており、固定用ねじ８ａが挿通される。プラグ孔８ｂ１には、閉止プラグ８ｂが螺着されている。プラグ孔８ｂ１には、閉止プラグ８ｂを取り外すことにより、プラントの配管洗浄時に使用する図示しない仮設ホースや、洗浄用配管を繋ぐことが可能である。つまり、仮設ホースや洗浄用配管をフィルタ１０の下方直近に直接的に接続することができる。

このような弁装置１は、プラントの図示しない本設配管に設置され、上流側から下流側へ流体が流れるのを許容あるいは阻止する（仕切る）仕切弁として使用される。そして、プラントの建設時等に行われる配管の洗浄作業時に、流体に混入するゴミ等の異物を好適に捕捉することができる。また、通常運転時にも流体に混入するゴミ等の異物を好適に捕捉することができる。

具体的に、配管の洗浄作業は、弁装置１の弁体１５を開状態にして、図示しない本設配管の開放端部に接続した仮設配管から洗浄水（流体）を本設配管に導入することにより行う。洗浄水は、本設配管内を流れて入口流路２から弁装置１に流入し、入口流路２を通じてフィルタ収容室２Ａに流れる。フィルタ収容室２Ａにおいて洗浄水は、フィルタ１０の網目部１１の開口部１３や、網目部１１を通じて網目部１１内に流入する。開口部１３を通じて網目部１１内に流入した洗浄水は、仕切網１４を通過して弁座６（仕切壁５）から弁室３Ａ内に流れる。その際、ゴミ等の異物がある場合には、これが仕切網１４により捕捉される。また、網目部１１を通じて網目部１１内に洗浄水が通過する際にも、網目部１１によってゴミ等の異物がある場合にこれが捕捉される。

洗浄作業が終了したら、図４に示すように、固定用ねじ８ａを外して、蓋部材８を着脱口７の開口縁から取り外す。そして、上箱４ａを固定している図示しないボルトを緩め、上箱４ａを弁箱４から取り外すとともに、ガイド部材９および弁体１５を取り外す（図４では上箱４ａが取り外された状態を図示）。

続いて、仕切壁５に保持されている弁座６を外しつつ、フィルタ１０のフランジ部１２を握って、フィルタ１０を下方へ引き抜く。これにより、着脱口７を通じてフィルタ１０が弁箱４の外部に取り出される。このとき、フィルタ１０の上端部（弁座６）はその弾性により、着脱口７の大きさに対応して窄まるように好適に変形して着脱口７を通過する。なお、着脱口７が弁座６の外径よりも大きく形成されている場合には、スムーズにフィルタ１０を取り出すことができる。
その後、フィルタ１０の清掃を行い、フランジ部１２に新たなガスケットを介在させてフィルタ１０をフィルタ収容室２Ａに収容し、仕切壁５の開口を通じて弁室３Ａ側に弁座６を押し込むようにして配置する。

その後、ガイド部材９を装着して下方へ移動させ、ガイド部材９の下端を弁座６の周縁部に当接させる。そして、弁体１５を組み付け、図示しないボルトを締め付けて上箱４ａを弁箱４に固定する。
そして、固定用ねじ８ａを用いて蓋部材８を着脱口７の孔縁に固定し、フィルタ１０のフランジ部１２を固定する。これにより、弁装置１にフィルタ１０を固定する作業が終了する。

また、蓋部材８を取り外すことなく、図示しない仮設ホースや洗浄用配管を蓋部材８のプラグ孔８ｂ１に繋ぐことによって、フィルタ１０内に捕捉されたゴミ等の異物を弁装置１の外部に排出することも可能である。

具体的に、蓋部材８のプラグ孔８ｂ１から閉止プラグ８ｂを外し、図示しない仮設ホースを螺着によりプラグ孔８ｂ１に繋ぐ。
その後、弁体１５を閉状態にして入口流路２側から洗浄水を弁装置１内に導入する。そうすると、洗浄水は、入口流路２を通じてフィルタ収容室２Ａ内に流入し、フィルタ１０の仕切網１４に捕捉されていたゴミ等の異物とともに網目部１１内を下方へ向けて流れる。そして、洗浄水は、フランジ部１２の開口からプラグ孔８ｂ１を通じて仮設ホースに排出される。
これにより、フィルタ１０内に捕捉されたゴミ等の異物が弁装置１の外部に洗浄水とともに排出される。
なお、洗浄後の洗浄水排水時に、プラグ孔８ｂ１を通じて仮設ホースに洗浄水を単に排水することによっても、フィルタ１０内に捕捉されたゴミ等の異物を弁装置１の外部に排出することが可能である。

以上説明した本実施形態の弁装置１によれば、配管洗浄時に、ゴミ等の異物がフィルタ１０により捕捉され、弁座６と弁体１５との間に流入することが防止される。
これにより、弁座６に弁体１５が密着する際に、流体中に流れるゴミ等の異物を挟み込んでしまうシートリーク事象が回避される。これにより、耐圧機能の向上を図ることができる弁装置１が得られる。

洗浄作業時に、流体中に流れるゴミ等の異物を挟み込んでしまうシートリーク事象が回避されるので、洗浄作業後に弁装置１を分解して弁装置１の内部（特に弁座６、弁体１５）に付着したゴミ等の異物の除去を行う必要がなくなり、洗浄作業が簡略化する。これにより、作業時間の短縮、コストの低減を図ることができる。特に、原子力発電プラントにおいては、弁装置１の設置箇所が数千箇所に及ぶ場合があり、これらの分解点検作業がなくなることで大幅な作業時間の短縮とコストの低減を図ることができる。

フィルタ１０の清掃時には、フィルタ１０ごと弁箱４から取り外すことができるので、フィルタ１０の清掃作業が簡単、確実である。

なお、図５に示すように、フィルタ１０を取り外さずに、着脱口７を通じてゴミ等の異物を網目部１１や仕切網１４から、掻き落としてもよい。この場合には、フィルタ１０の清掃がより簡略化される。

前記実施形態では、網目部１１の上端に弁座６が一体に設けられたものを示したが、これに限られることはなく、弁座６に対して網目部１１の上端を係脱可能に構成してもよい。このように構成することによって、清掃時に網目部１１を弁座６から分離することができ、着脱口７を通じて弁箱４の外部に網目部１１を取り出すことができる。したがって、フィルタ１０の取外作業、取付作業が簡単になる。

（第２実施形態）
図６を参照して第２実施形態の弁装置１について説明する。本実施形態が前記第１実施形態と異なるところは、フィルタ２０が上下方向に分割可能に構成されている点である。
フィルタ２０は、上フィルタ２１と下フィルタ２２とからなる。上フィルタ２１は、図７、図８（ａ）、図９に示すように、有底円筒状を呈しており、上端部に弁座６が一体的に設けられている。上フィルタ２１の底部２１ｃは、図８（ａ）に示すように、下方へ向けて膨出しており、側面２１ａの下部には、周状に凹状とされた係止受部２１ｂが形成されている。
上フィルタ２１は、仕切壁５とガイド部材９との間に弁座６が挟持され、底部２１ｃ側がフィルタ収容室２Ａ内に突出するようにして配置される（図９参照）。

下フィルタ２２は、円筒状を呈しており、図８（ａ）に示すように、上端部には、折返されてなる係止部２２ｂが形成されている。この係止部２２ｂは、上フィルタ２１の係止受部２１ｂに係止可能である。なお、係止部２２ｂは、図９に示すように、係止受部２１ｂとの係止が解除されると、先端が上方向にもち上がるようになっている。
なお、係止部２２ｂは、円環状に形成されたものに限られることはなく、周方向に間隔を空けて複数の片状とされたものであってもよい。
下フィルタ２２の側面２２ａには、開口部２３が形成されている。

このようなフィルタ２０は、図８（ａ）（ｂ）に示すように、係止受部２１ｂに係止部２２ｂを係止させることによって上下方向に連結される（図７参照）。
そして、洗浄作業時に、開口部２３を通じて下フィルタ２２内に流入した洗浄水は、上フィルタ２１の底部２１ｃを通じて上フィルタ２１内に流れ、弁座６（仕切壁５）から弁室３Ａ内に流れる。その際、ゴミ等の異物がある場合には、これが上フィルタ２１の底部２１ｃにより捕捉される。また、側面２１ａ，２２ａを通じてフィルタ２０内に洗浄水が通過する際にも、側面２１ａ，２２ａによってゴミ等の異物がある場合にこれが捕捉される。

洗浄作業が終了したら、図９に示すように、固定用ねじ８ａを外して、蓋部材８を着脱口７の開口縁から取り外す。そして、下フィルタ２２のフランジ部２４を握って、下フィルタ２２を下方へ引き抜く。これにより、上フィルタ２１の係止受部２１ｂから下フィルタ２２の係止部２２ｂが外れ、上フィルタ２１と下フィルタ２２とが上下方向に分割される。これにより、着脱口７を通じて下フィルタ２２が弁箱４の外部に取り出される。
その後、上フィルタ２１の底部２１ｃの清掃や下フィルタ２２の清掃を行い、フランジ部２４に新たなガスケットを介在させて下フィルタ２２をフィルタ収容室２Ａに収容する。そうすると、上フィルタ２１の係止受部２１ｂに下フィルタ２２の係止部２２ｂが係止され、上フィルタ２１に下フィルタ２２が連結される。

その後、固定用ねじ８ａを用いて蓋部材８のねじ挿通孔８ａ１に挿入し、これをフランジ部２４のねじ孔２４ａに挿通して、着脱口７の孔縁のねじ穴７ａに締結する。これにより、弁装置１にフィルタ１０を固定する作業が終了する。

本実施形態の弁装置１によれば、フィルタ２０が上下方向に分割可能に構成されているので、フィルタ２０の全体を弁装置１の外部に取り出す必要がなくなり、清掃時の手間が省ける。したがって、迅速にフィルタ２０に捕捉されたゴミ等の異物を清掃することができ、作業時間の短縮とコストの低減を図ることができる。

図１０，図１１に変形例のフィルタ２００を示す。図１０に示したフィルタ２００は、上フィルタ２１０の下部周面に段差部２１ｄが設けられ、この段差部２１ｄに下フィルタ２２０の上端部２２ａ１が重なり合うようにして嵌合するものである。このフィルタ２００によれば、嵌合構造により上フィルタ２１０と下フィルタ２２０とを簡単に連結することができる。

図１１に示したフィルタ２００は、下フィルタ２２２の上端外周に側面２２ａよりも小径とされた小径部２２ａ２を設け、この小径部２２ａ２にインロー嵌合する嵌合部２１ａ１を上フィルタ２１１の下端内周に設けたものである。このフィルタ２００によれば、嵌合構造により上フィルタ２１１と下フィルタ２２２とを簡単に連結することができる。

１弁装置
２Ａフィルタ収容室
４弁箱
５仕切壁
６弁座
７着脱口
８蓋部材
９ガイド部材
１０フィルタ
１２フランジ部
２０フィルタ

Claims

弁箱内部に設けられ、弁座が配置される仕切壁と、前記仕切壁の上流側に取付け取外し可能に配置され、前記弁座に流入する流体に混入する異物を除去するフィルタと、前記弁箱に設けられ、前記フィルタの着脱口と、前記着脱口を開閉する蓋部材と、を具備することを特徴とする弁装置。
前記フィルタには、開口部が設けられており、前記フィルタは、前記仕切壁の上流側において前記開口部が流体の流入方向に向けて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
前記フィルタは、前記弁座と一体的に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
前記仕切壁の下流側に設けられ、弁体をガイドするガイド部材を備え、前記弁座は、前記仕切壁の下流側において、前記仕切壁と前記ガイド部材との間に挟持されて固定されることを特徴とする請求項３に記載の弁装置。
前記フィルタは、略円筒状であり、軸方向の一端部に前記弁座が設けられ、他端部にフランジ部が設けられており、前記フランジ部は、前記着脱口の開口縁と前記蓋部材との間に挟持されて固定されることを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
前記フィルタは、略円筒状であり、軸方向に分割可能であることを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
前記着脱口には、配管洗浄のための仮設配管が取付可能であることを特徴とする請求項１に記載の弁装置。