JP2019078353A - 安全弁 - Google Patents

Abstract

【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。【選択図】図１

Description

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。

発変電所やプラント等に使用されているコンプレッサー、空気タンクや空気配管系統等では、配管内の気体圧力が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、本体とプレートの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。

特開２００８−８９２８３号公報 特開平９−１００９２６号公報

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は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が図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。

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。

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。

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。

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の蓋開閉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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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の実線参照）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）。

また、安全弁１０が経年劣化した場合には、図２に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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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

Claims (4)

1. 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、安全弁。
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。
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。
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。

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