JP2019183861A - ドレン水排出装置における弁開閉方法、及び、ドレン水排出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス配管に接続されたＵ字管方式のドレン水排出装置において、シール管やシールポットからガスが噴出することを防止する。【解決手段】ドレン水排出装置１０は、ガス配管に接続された入口管１１に弁機構２０を有する。弁機構２０は、入口管１１の内側に設けられた弁座２２と、弁座２２の上側に配置され、入口管１１のドレン水よりも比重が小さい第一フロート２４と、弁座２２の下側に配置され、入口管１１のドレン水よりも比重が小さい第二フロート２６と、第一フロート２４及び第二フロート２６を連結する連結部材２８とを有する。第一フロート２４には、弁３４が一体に形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、ガス配管に適用される、ドレン水排出装置における弁開閉方法、及び、ドレン水排出装置に関する。

例えば、製鉄所には、高炉で発生したガス（副生ガス）を輸送するためのガス配管が敷設されている。このガス配管では、ガスが輸送途中で徐々に冷却されることにより、ガス中の水蒸気がガス配管の内壁面で凝縮し、この凝縮により発生したドレンは、纏まってドレン水となりガス配管内に蓄積される。

このガス配管内に蓄積されるドレン水を自動的に排出するために、一般に、ガス配管には、ドレン水排出装置が接続されている。このドレン水排出装置としては、例えば、鉛直方向に延び上端がガス配管に接続された入口管と、ガス配管の下側に配置され入口管の下端が接続されたシールポットと、鉛直方向に延び下端がシールポットに接続されたシール管とを有し、シールポットと、入口管及びシール管の少なくとも一部がドレン水で満たされたＵ字管方式のものがある。

ところで、このようなＵ字管方式のドレン水排出装置では、例えば、ガス配管の内部圧力が増大することで、入口管のドレン水が押し下げられ、シール管からドレン水（シール水）が噴出したり、例えば腐食破孔によりシールポットからドレン水が漏出したりすることが想定される。

そして、このようにドレン水が噴出したり漏出したりすることで、ドレン水排出装置からドレン水が抜けると、ドレン水排出装置からガスが噴出する虞がある。このガスには、一酸化炭素や可燃性成分等が含まれることがあるので、ガスの噴出を防止することが望ましい。

そこで、ドレン水排出装置からガスが噴出することを防止するための技術が種々提案されている。

例えば、特許文献１には、シール管に設けられたガス排出防止装置が開示されている。このガス排出防止装置は、シール管（出側配管）の内壁面に設けられ、開口を有する鍔部と、鍔部の上側に配置されたフロートと、鍔部の下側に配置されたストッパと、フロート及びストッパを連結する中心軸とを有する。

このガス排出防止装置では、ガス配管の内部圧力が増大し、シール管におけるドレン水位が上昇すると、フロートと共にストッパが上昇し、鍔部の開口がストッパによって塞がれる。そして、このガス排出防止装置によれば、鍔部の開口がストッパによって塞がれることにより、シール管からのドレン水の噴出を防止できるとされている。

また、特許文献２には、Ｕ字管方式のドレン水排出装置において、ガス配管の内部圧力を受ける側の入口管の受圧面積を、大気圧を受ける側のシール管の受圧面積より１００倍以上に大きくする技術が開示されている。そして、この技術によれば、ガス配管の内部圧力が増大しても、入口管における水柱高さの低下を抑えることができるので、入口管に設けるガス閉止弁の設置高さを低くすることができるとされている。

また、特許文献３には、Ｕ字管方式のドレン水排出装置において、シール管（ドレン排出管）に電磁弁を設け、ガス配管の内部圧力が増大した場合に、制御部によって電磁弁が閉じられるように制御される技術が開示されている。そして、この技術によれば、ガス配管の内部圧力が増大しても、電磁弁を閉じることで、シール管からのドレン水の噴出を防止できるとされている。

特開平３−１８８２０９号公報 特開２００７−１７０５８０号公報 特開平４−２２２３９３号公報

しかしながら、上記特許文献１〜３の技術には、以下の課題がある。

すなわち、特許文献１に記載のガス排出防止装置では、ガス配管の内部圧力の増加率が小さい場合には、フロートが上昇せずストッパが閉まらない。そして、ストッパが閉まらない程度の低い圧力の状態が続くと、シール管からドレン水が抜けて、このシール管の上端開口からガスが噴出する虞がある。

また、特許文献１には、シールポットが開示されていないが、例えば、このシールポットに相当するＵ字管部の底部に腐食破孔が生じ、この腐食破孔した部位からドレン水が漏出すると、Ｕ字管部からドレン水が抜けて、このＵ字管部における腐食破孔した部位からガスが噴出する虞がある。

また、特許文献２に記載の技術では、ガス配管の内部圧力の高い状態が続くと、シール管からドレン水が抜けて、このシール管の上端開口からガスが噴出する虞がある。また、シールポットに例えば腐食破孔が生じ、この腐食破孔した部位からドレン水が漏出すると、シールポットからドレン水が抜けて、このシールポットにおける腐食破孔した部位からガスが噴出する虞がある。

また、特許文献３に記載の技術においても、シールポットに例えば腐食破孔が生じ、この腐食破孔した部位からドレン水が漏出すると、シールポットからドレン水が抜けて、このシールポットにおける腐食破孔した部位からガスが噴出する虞がある。

このように、上記特許文献１〜３の技術には、Ｕ字管方式のドレン水排出装置のシール管やシールポットからガスが噴出する虞があるという課題がある。したがって、Ｕ字管方式のドレン水排出装置において、シール管やシールポットからのガスの噴出を防止できるようにするためには、改善の余地がある。

本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであって、シール管やシールポットからのガスの噴出を防止できる、ドレン水排出装置における弁開閉方法、及び、ドレン水排出装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のドレン水排出装置における弁開閉方法は、鉛直方向に延び上端がガス配管に接続された入口管と、前記ガス配管の下側に配置され前記入口管の下端が接続されたシールポットと、鉛直方向に延び下端が前記シールポットに接続されたシール管と、前記シールポットと、前記入口管及び前記シール管の少なくとも一部とを満たすドレン水と、前記入口管の内側に設けられ、前記入口管を開閉可能な弁機構と、を有するドレン水排出装置を用い、前記ガス配管の内部圧力が増大した場合、及び、前記ドレン水排出装置のシールポットからドレン水が漏出した場合に、前記入口管における前記ドレン水の水位の低下に伴い、前記弁機構を閉状態にすることを特徴とする。

このドレン水排出装置における弁開閉方法によれば、入口管を開閉可能な弁機構が従来のようなシール管側にではなく入口管側に設けられており、ガス配管の内部圧力が増大した場合には、入口管におけるドレン水位の低下に伴い、入口管の内側に設けられた弁機構が閉状態になる。このとき、弁は、入口管におけるドレン水位の低下に伴い速やかに閉状態になる。これにより、シール管からドレン水が抜けることが防止されるので、シール管からガスが噴出することを防止できる。

また、例えば腐食破孔によりシールポットからドレン水が漏出した場合にも、入口管におけるドレン水位の低下に伴い、入口管の内側に設けられた弁が閉状態になる。これにより、シールポットよりも上流側に位置する入口管が閉止されるので、シールポットからドレン水が抜けても、シールポットからガスが噴出することを防止できる。

また、本発明のドレン水排出装置は、鉛直方向に延び上端がガス配管に接続された入口管と、前記ガス配管の下側に配置され前記入口管の下端が接続されたシールポットと、鉛直方向に延び下端が前記シールポットに接続されたシール管と、前記シールポットと、前記入口管及び前記シール管の少なくとも一部とを満たすドレン水と、前記入口管の内側に設けられた弁座と、前記弁座の上側に配置された第一フロートと、前記弁座の下側に配置された第二フロートと、前記第一フロート及び前記第二フロートを連結する連結部材と、前記第一フロートに設けられ、前記第一フロートが下降した場合に、前記弁座と嵌合して前記入口管を塞ぐ弁と、を有し、前記ガス配管の内部圧力が増大した場合に、前記第二フロートが前記ドレン水に浸かることで生じる浮力は、増大した前記内部圧力が前記第二フロートに及ぼす力と、前記第二フロートの重さの合計より小さく、前記第一フロート及び前記第二フロートが前記ドレン水に浸かることで生じる浮力は、増大した前記内部圧力が前記第一フロート及び前記第二フロートに及ぼす力と、前記第一フロート及び前記第二フロートの重さの合計より大きいことを特徴とする。

このドレン水排出装置によれば、ガス配管の内部圧力が増大した場合には、入口管内のドレン水が押し下げられ、ドレン水位に影響される第一フロート及び第二フロートが降下し、第一フロートに設けられた弁が弁座と嵌合して入口管を閉状態にする。このとき、弁は、入口管におけるドレン水位の低下に伴い速やかに閉状態になる。これにより、シール管からドレン水が抜けることが防止されるので、シール管からガスが噴出することを防止できる。

また、例えば腐食破孔によりシールポットからドレン水が漏出した場合にも、漏水によって入口管内のドレン水の水位が低下するので、ドレン水位の低下に伴い、第一フロート及び第二フロートが降下することにより、弁が弁座に嵌合して閉状態になる。これにより、シールポットよりも上流側に位置する入口管が閉止されるので、シールポットからドレン水が抜けても、シールポットからガスが噴出することを防止できる。

なお、この場合、前記第二フロートが前記ドレン水に浸かることで生じる浮力は、増大した前記内部圧力が前記第二フロートに及ぼす力と、前記第二フロートの重さの合計より小さいため、前記弁座の下側にあってドレン水に浸かった第二フロート単独の浮力では、入口管を開状態にすることはできない。

また、前記ガス配管の内部圧力が増大し、入口管が閉状態になった状態では、前記弁座の上側にガス管からのドレン水が蓄積されるため、弁座の上側における前記入口管におけるドレン水の水位が徐々に上昇することになるが、前記第一フロート及び前記第二フロートが前記ドレン水に浸かることで生じる浮力が、増大した前記ガス管の内部圧力が前記第一フロート及び前記第二フロートに及ぼす力と、前記第一フロート及び前記第二フロートの重さの合計より大きくなることで、前記第一フロート及び前記第二フロートが上昇することにより、前記弁が前記弁座から離間して開状態になり、前記弁座の上側に溜まったドレン水が下側へ流れる（第一動作）。

続いて、開状態になったことで、前記弁座の上側から下側へドレン水が流れるため、前記弁座の上側における前記入口管におけるドレン水位が低下することに伴い、前記第一フロート及び前記第二フロートが発生する浮力が低下し、前記第一フロート及び前記第二フロートが降下するため、前記弁が前記弁座に嵌合して、速やかに閉状態になる（第二動作）。

こうした第一動作及び第二動作が繰り返されることで、ガスの噴出を防止しながら、ドレン水の排出を安定して行うことができる。

更に、前記ガス配管の内部圧力が正常圧力に戻った場合には、入口管内のドレン水を押し下げる力がなくなり、ドレン水位が、内部圧力増大前の位置近くまで上昇するため、前記第一フロート及び前記第二フロートがドレン水位の上昇に伴い上昇し、入口管は開状態となる。この開状態は、再び前記ガス配管の内部圧力が増大するまで、維持されることになる。これにより、内部圧力が正常圧力に戻ったとしても、ガスの噴出に備えつつ、安定的にドレン水の排出を行うことができる。

また、本発明のドレン水排出装置は、前記第一フロートが前記弁座上に溜まる前記ドレン水に浸かることで生じる浮力は、前記第一フロート及び前記第二フロートの重さの合計より小さいことを特徴とする。

このドレン水排出装置によれば、前記シールポットからドレン水が漏出した場合に、前記入口管におけるドレン水位の低下に伴い、前記弁が閉状態になった状態では、前記弁座の上側において前記入口管におけるドレン水位が上昇しても、前記弁座の下側において前記入口管からドレン水が抜けたことにより前記第二フロートに浮力が働かずに、前記第一フロートに働く浮力が前記第一フロート及び前記第二フロートの合計重力を下回ることにより、前記弁の閉状態が継続する。

このドレン水排出装置によれば、シールポットからドレン水が漏出した場合に、入口管におけるドレン水位の低下に伴い、弁が閉状態になった状態では、弁座の上側において入口管におけるドレン水位が上昇しても、弁の閉状態が継続する。したがって、シールポットからガスが噴出することを防止した状態に維持できる。

また、本発明のドレン水排出装置は、前記弁座に対する前記第一フロートの移動を制限する制限ワイヤを有し、前記制限ワイヤが、前記第一フロートが上昇して前記制限ワイヤが伸長した状態において、前記第二フロートが前記弁座に対して下側に離間する長さであることを特徴とする。

このドレン水排出装置によれば、例えば、弁座と、第一フロート、弁又は連結部材とを、連結し移動を制限する制限ワイヤを有する。この制限ワイヤは、第一フロートが上昇して制限ワイヤが伸長した状態において、第二フロートが弁座に対して下側に離間する長さに設定されている。したがって、弁座の上側において入口管におけるドレン水位が上昇しても、第一フロートの一定以上の上昇を制限して、第二フロートを弁座に対して下側に離間した状態に維持できる。これにより、第二フロートが弁座に当接して入口管が閉止されることを防止できる。また、第二フロートが弁座に当接して第二フロートと弁座との間に異物が挟まることを防止できる。

以上詳述したように、本発明によれば、Ｕ字管方式のドレン水排出装置において、シール管やシールポットからガスが噴出することを防止できる。

本発明の一実施形態に係るドレン水排出装置が適用されたガス配管設備を示す縦断面図である。 図１に示される弁機構の二面図（縦断面図及び底面図）である。 図１に示されるガス配管の内部圧力が増大した場合における弁機構の動作を説明する図である。 図１に示されるシールポットからドレン水が漏出した場合における弁機構の動作を説明する図である。 図１に示される弁機構の第一変形例を示す縦断面図である。 図１に示される弁機構の第二変形例を示す縦断面図である。 図１に示される弁機構の第三変形例を示す縦断面図である。 図１に示される弁機構の第四変形例を示す縦断面図である。 第一比較例に係るドレン水排出装置が適用されたガス配管設備を示す縦断面図である。 第二比較例に係るドレン水排出装置が適用されたガス配管設備を示す縦断面図である。 第三比較例に係るドレン水排出装置が適用されたガス配管設備を示す縦断面図である。 第四比較例に係るドレン水排出装置が適用されたガス配管設備を示す縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るドレン水排出装置１０が適用されたガス配管設備を示す縦断面図である。図１に示されるガス配管設備は、例えば、製鉄所に設置されるものであり、ガス配管１と、ドレン水排出装置１０とを有する。

ガス配管１は、高炉で発生したガス（副生ガス）を輸送するためのものであり、水平に敷設されている。このガス配管１では、ガスが輸送途中で徐々に冷却されることにより、ガス中の水蒸気がガス配管１の内壁面で凝縮し、この凝縮により発生したドレンは、纏まってドレン水となりガス配管１内に蓄積される。

ドレン水排出装置１０は、ガス配管１内に蓄積されるドレン水を自動的に排出するためのものであり、ガス配管１に接続されている。このドレン水排出装置１０は、鉛直方向に延び上端がガス配管１に接続された入口管１１と、ガス配管１の下側に配置され入口管１１の下端が接続されたシールポット１２と、鉛直方向に延び下端がシールポット１２に接続されたシール管１３とを有するＵ字管方式である。

入口管１１の下端には、シールポット１２の内側に突出する突出部１４が形成されている。また、シール管１３の上端は、上側に向けて開口している。シール管１３の上部（上端よりも下側）には、排水管１５の上端が接続されており、この排水管１５の下端は、下側に向けて開口している。

シールポット１２はドレン水で満たされており、更に、入口管１１及びシール管１３の少なくとも一部がドレン水で満たされている。図１では、入口管１１の下部からシール管１３の上部に亘ってドレン水１６が封入されている状態が示されている。シール管１３における排水管１５との接続口の高さは、入口管１１におけるドレン水の上面に対して、ガス配管１の正常な内部圧力に相当する圧力ヘッドＨ分だけ高くなるように設定されている。即ち、入口管１１を満たすドレン水の水位と、シール管１３を満たすドレン水の水位とに圧力ヘッドＨに相当する違いが生じることで、ガス配管１内圧と大気圧との圧力差を相殺するようにしている。

ところで、一般に、このようなＵ字管方式のドレン水排出装置１０では、ガス配管１の内部圧力が増大すると、想像線（Ａ）で示されるように、シール管１３の上端開口からドレン水（シール水）が噴出することが想定される。このようにシール管１３の上端開口からドレン水が噴出して、シール管１３からドレン水が抜けると、このシール管１３の上端開口からガスが噴出する虞がある。

また、このようなＵ字管方式のドレン水排出装置１０では、シールポット１２に例えば腐食破孔が生じると、想像線（Ｂ）で示されるように、シールポット１２における腐食破孔した部位からドレン水が漏出することが想定される。このようにシールポット１２における腐食破孔した部位からドレン水が漏出して、シールポット１２からドレン水が抜けると、このシールポット１２における腐食破孔した部位からガスが噴出する虞がある。このガスには、一酸化炭素や可燃性成分等が含まれることがあるので、ガスの噴出を防止することが望ましい。

そこで、本実施形態に係るドレン水排出装置１０には、ガスの噴出を防止するための技術として、入口管１１に弁機構２０が適用されている。図２は、図１に示される弁機構２０の二面図（縦断面図及び底面図）である。図２に示されるように、この弁機構２０は、弁座２２と、第一フロート２４と、第二フロート２６と、連結部材２８と、複数の制限ワイヤ３０とを有する。なお、図２の底面図では、図２の縦断面図に示される弁座２２の図示が省略されている。

弁座２２は、鉛直方向を板厚方向とする円板状を成しており、入口管１１の内側に設けられている。この弁座２２には、鉛直方向に貫通する円形の開口３２が形成されている。

第一フロート２４及び第二フロート２６は、入口管１１の内側に設けられている。第一フロート２４は、弁座２２の上側に配置され、第二フロート２６は、弁座２２の下側に配置されている。第一フロート２４は、縦長の形状に形成されており、一例として、逆さ円錐台状に形成されている。第二フロート２６は、一例として、円柱状に形成されている。

この第一フロート２４及び第二フロート２６は、全体としてドレン水よりも密度の低い材料により形成されており、ドレン水よりも比重が小さい。第一フロート２４及び第二フロート２６は、例えば同じ材料で形成されている。なお、第一フロート２４は、同じ材料で形成された第二フロート２６よりも体積を大きくすることにより、第二フロート２６よりも大きい浮力を有するように構成することが好適であり、そうすることで、後に詳述する弁機構２０の動作を行う際に、第一フロート２４と第２フロート２６とが垂直な位置関係となり動作を安定させることができる。この第一フロート２４及び第二フロート２６は、後に詳述する弁機構２０の動作を可能にするような体積で構成される。

連結部材２８は、棒状に形成されており、鉛直方向に延びている。この連結部材２８は、弁座２２の開口３２を通じて、第一フロート２４及び第二フロート２６を連結している。第一フロート２４には、弁３４が一体に形成されている。例えば、弁３４は、逆さ円錐台状に形成された第一フロート２４の外周部によって形成するようにしても良い。この弁３４は、開口３２と嵌合し得る形状に形成されている。弁機構２０では、弁３４が弁座２２に接触して開口３２と嵌合することにより開口３２が塞がれて、入口管１１が閉止される。

複数の制限ワイヤ３０は、弁座２２の周方向に等間隔に配置されている。この複数の制限ワイヤ３０は、それぞれ弁座２２と第一フロート２４とを連結している。複数の制限ワイヤ３０は、第一フロート２４が上昇して制限ワイヤ３０が伸長した状態において、第二フロート２６が弁座２２に対して下側に離間する長さに設定されている。換言すれば、第一フロート２４が上昇して制限ワイヤ３０が伸長した状態では、第二フロート２６が弁座２２に接触して開口３２を塞がないように、複数の制限ワイヤ３０の長さは設定されている。

次に、本実施形態のドレン水排出装置における弁開閉方法として、上述の弁機構２０の動作について説明する。

（ガス配管の内部圧力が正常圧力である場合）
先ず、図１に示されるガス配管１の内部圧力が正常圧力である場合における弁機構２０の動作について説明する。

図１に示されるガス配管１から入口管１１にドレン水が流入すると、ドレン水が入口管１１に貯留される。また、ガス配管１の内部圧力が入口管１１内のドレン水の上面に作用し、入口管１１内のドレン水が押し下げられ、シールポット１２に貯留されたドレン水の一部がシール管１３側に押し上げられてシール管１３に流入する。

このとき、図２に示されるように、入口管１１の内側に設けられた第一フロート２４及び第二フロート２６は、ドレン水に全没することにより浮上しようとするが、第一フロート２４が制限ワイヤ３０によって弁座２２に連結されることにより、第一フロート２４及び第二フロート２６の浮上が制限される。これにより、弁３４が開状態に維持されるので、ガス配管１から入口管１１にドレン水が流入すると、この流入した分のドレン水が弁座２２の開口３２を抜け、シール管１３から排水管１５を通じて排出される。

（ガス配管の内部圧力が増大した場合）
続いて、図１に示されるガス配管１の内部圧力が増大した場合における弁機構２０の動作について説明する。図３は、図１に示されるガス配管１の内部圧力が増大した場合における弁機構２０の動作を説明する図である。

図１に示されるガス配管１の内部圧力が増大すると、図３の（１）に示されるように、入口管１１のドレン水の上面が押され、入口管１１におけるドレン水位が低下する。

そして、第二フロート２６がドレン水に浸かることで生じる浮力が、増大した前記内部圧力が第二フロート２６に及ぼす力と、前記第二フロートの重さの合計より小さくなるように、第二フロート２６が構成されているため、図３の（２）に示されるように、入口管１１におけるドレン水位の低下に伴い、第一フロート２４及び第二フロート２６が降下することにより、弁３４が弁座２２に嵌合して入口管１１が閉状態になる。このとき、弁３４は、入口管１１におけるドレン水位の低下に連動するので速やかに閉状態になる。

これにより、図１に示されるシール管１３からドレン水が過剰に抜けることが防止されるので、このシール管１３からガスが噴出することが防止される。

なお、弁機構２０では、上述のように、入口管１１におけるドレン水位の低下に伴い弁３４が閉状態になる。このため、ガス配管１の内部圧力が急激に増大する場合に加えて、ガス配管１の内部圧力が緩やかに増大する場合（ガス配管１の内部圧力の増加率が小さい場合）にも、弁３４が閉状態になり、シール管１３からガスが噴出することが防止される。

次に、図３の（３）に示されるように、弁座２２の上側において入口管１１におけるドレン水位が上昇し、第一フロート２４及び第二フロート２６の合計浮力が徐々に大きくなる。そして、第一フロート２４及び第二フロート２６がドレン水に浸かることで生じる浮力が、増大した前記内部圧力が第一フロート２４及び第二フロート２６に及ぼす力と、第一フロート２４及び第二フロート２６の重さの合計より大きくなるように、第一フロート２４と第二フロート２６が構成されているため、弁座２２の上側のドレン水が増加して、第一フロート２４及び第二フロート２６の合計浮力が大きくなると、これに伴い、第一フロート２４及び第二フロート２６が上昇する。これにより、弁３４が弁座２２から離間して開状態になり、弁座２２の上側に溜まったドレン水が下側へ流れる。このように、弁３４が弁座２２から離間して開状態になり、弁座２２の上側に溜まったドレン水が下側へ流れる動作を、以降、第一動作と称する。

一方、弁座２２の上側から下側へドレン水が流れると、弁座２２の上側において入口管１１におけるドレン水位が低下し、これに伴い、第一フロート２４及び第二フロート２６が生じる浮力が低下し、速やかに第一フロート２４及び第二フロート２６が降下する。これにより、図３の（２）に示されるように、弁３４が弁座２２に嵌合して閉状態になる。このように、弁３４が弁座２２に嵌合して閉状態になる動作を、以降、第二動作と称する。

そして、上述の第一動作と第二動作とが繰り返される中で、ガス配管１の内部圧力が正常圧力に戻ったときには、図３の（４）に示すように、入口管１１におけるドレン水位が図３の（１）に示す高さに達する。これに伴い、ドレン水位の上昇とともに、第一フロート２４及び第二フロート２６が生じる浮力が増加し、第一フロート２４及び第二フロート２６が上昇することにより、弁３４が弁座２２から離間して開状態になる。つまり、弁機構２０が、ガス配管１の内部圧力が増大する前の元の状態に戻る。

これにより、再び、ガス配管１の内部圧力が増大して入口管１１におけるドレン水位が低下する場合には、第一フロート２４及び第二フロート２６が降下することにより、弁３４が弁座２２に嵌合して閉状態になる。そして、以降、ガス配管１の内部圧力の変動に対応して、弁３４が繰り返し開閉する。

なお、第一フロート２４は、第一フロート２４、弁３４又は連結部材２８のいずれかが、制限ワイヤ３０によって弁座２２に連結されることで、弁座２２に対する移動が制限されている。このため、図３の（４）に示されるように、弁座２２の上側において入口管１１におけるドレン水位が上昇しても、第一フロート２４の一定以上の上昇が制限され、第二フロート２６が弁座２２に対して下側に離間した状態に維持される。これにより、第二フロート２６が弁座２２に当接して入口管１１が閉止される（弁座２２の開口３２が塞がれる）ことが防止される。

（シールポットからドレン水が漏出した場合）
続いて、腐食破孔により図１に示されるシールポット１２からドレン水が漏出した場合における弁機構２０の動作について説明する。図４は、図１に示されるシールポット１２からドレン水が漏出した場合における弁機構２０の動作を説明する図である。

図１に示されるシールポット１２に腐食破孔が生じ、このシールポット１２からドレン水が漏出すると、図４の（１）に示されるように、入口管１１におけるドレン水位が低下する。

そして、図４の（２）に示されるように、入口管１１におけるドレン水位の低下に伴い、第一フロート２４及び第二フロート２６が降下することにより、弁３４が弁座２２に嵌合して閉状態になる。これにより、図１に示されるシールポット１２よりも上流側に位置する入口管１１が閉止されるので、シールポット１２からドレン水が抜けても、シールポット１２からガスが噴出することが防止される。

また、上述のようにシールポット１２からのドレン水の漏出により、入口管１１におけるドレン水位が低下し、これに伴い、弁３４が閉状態になった場合には、その後の弁機構２０は次のように動作する。

すなわち、図４の（３）に示されるように、弁３４が閉状態のままであるため、弁座２２の上側において入口管１１におけるドレン水位が上昇する。ここで、第一フロート２４及び第二フロート２６は、第一フロート２４が弁座２２上に溜まるドレン水に浸かることで生じる浮力が、第一フロート２４及び第二フロート２６の重さの合計より小さくなるように構成されている。そのため、弁座２２の下側では、入口管１１からドレン水が抜けた状態であるので、第二フロート２６に浮力が働かない。また、図４の（４）に示されるように、弁座２２の上側に溜まるドレン水により第一フロート２４にのみ浮力が働くが、この浮力が第一フロート２４及び第二フロート２６の合計重力を下回ることにより、弁３４の閉状態が継続する。これにより、シールポット１２からガスが噴出することを防止した状態に維持される。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

先ず、本実施形態の作用及び効果を明確にするために、比較例について説明する。図９は、第一比較例に係るドレン水排出装置１１０が適用されたガス配管設備を示す縦断面図である。図９に示される第一比較例に係るドレン水排出装置１１０は、上述の本実施形態に係るドレン水排出装置１０（図１参照）から弁機構２０が省かれたものである。

この第一比較例に係るドレン水排出装置１１０では、シール管１３における排水管１５との接続口の高さは、入口管１１におけるドレン水の上面に対して、ガス配管１の正常な内部圧力に相当する圧力ヘッドＨ分だけ高くなるように設定されている。

しかしながら、この第一比較例に係るドレン水排出装置１１０では、ガス配管１の内部圧力が増大すると、想像線（Ａ）で示されるように、シール管１３の上端開口からドレン水（シール水）が噴出することが想定される。このようにシール管１３の上端開口からドレン水が噴出して、シール管１３からドレン水が抜けると、このシール管１３の上端開口からガスが噴出する虞がある。

また、この第一比較例に係るドレン水排出装置１１０では、シールポット１２に例えば腐食破孔が生じると、想像線（Ｂ）で示されるように、この腐食破孔した部位からドレン水が漏出することが想定される。このようにシールポット１２における腐食破孔した部位からドレン水が漏出して、シールポット１２からドレン水が抜けると、このシールポット１２における腐食破孔した部位からガスが噴出する虞がある。

図１０は、第二比較例に係るドレン水排出装置１２０が適用されたガス配管設備を示す縦断面図である。図１０に示される第二比較例に係るドレン水排出装置１２０は、上述の第一比較例に係るドレン水排出装置１１０（図９参照）に対し、ガス配管１の内部圧力に変動（増大）が生じる場合を想定したものである。

この第二比較例に係るドレン水排出装置１２０において、シール管１３における排水管１５との接続口の高さＨ’は、入口管１１におけるドレン水の上面に対して、ガス配管１の正常な内部圧力に相当する圧力ヘッドＨに、増大圧力に相当する圧力ヘッドΔＨを加えた分だけ高くなるように設定されている。

しかしながら、この第二比較例に係るドレン水排出装置１２０では、ガス配管１の内部圧力の増大に対応して入口管１１やシール管１３の長さを長くする必要があるため、設備費用が増加する。また、シール管１３の地上高を抑えるために、ドレン水排出装置１２０の下部を地中ピットに設置したり地中に埋設したりすることも考えられるが、このようにする場合にも、設備費用が増加する。

また、この第二比較例に係るドレン水排出装置１２０では、ガス配管１の内部圧力の増大が想定を超える場合には、想像線（Ａ）で示されるように、シール管１３の上端開口からドレン水（シール水）が噴出する。そして、シール管１３からドレン水が抜けて、このシール管１３の上端開口からガスが噴出する虞がある。

さらに、この第二比較例に係るドレン水排出装置１２０においても、シールポット１２に例えば腐食破孔が生じると、想像線（Ｂ）で示されるように、この腐食破孔した部位からドレン水が漏出する。そして、シールポット１２からドレン水が抜けて、このシールポット１２における腐食破孔した部位からガスが噴出する虞がある。

図１１は、第三比較例に係るドレン水排出装置１３０が適用されたガス配管設備を示す縦断面図である。図１１に示される第三比較例に係るドレン水排出装置１３０は、上述の第一比較例に係るドレン水排出装置１１０（図９参照）に対し、シール管１３にガス排出防止装置１３１が追加されている。

このガス排出防止装置１３１は、上述の特許文献１に開示されているものと同様である。つまり、ガス排出防止装置１３１は、開口を有する鍔部１３２と、鍔部１３２の上側に配置されたフロート１３３と、鍔部１３２の下側に配置されたストッパ１３４と、フロート１３３及びストッパ１３４を連結する中心軸１３５とを有する。また、シール管１３内の通常のドレン水位より、わずかに上側の位置に排水管１５が接続されている。このガス排出防止装置１３１では、ガス配管１の内部圧力が増大し、シール管１３におけるドレン水位が上昇すると、ドレン水位の上昇につれてフロート１３３及びストッパ１３４が上昇し、鍔部１３２の開口がストッパ１３４によって塞がれる。

しかしながら、このガス排出防止装置１３１では、ガス配管１の内部圧力の増加率が小さい場合には、フロート１３３が上昇せず、ドレン水が排水管１５から漏れるだけで、ストッパ１３４が閉まらない。そして、ストッパ１３４が閉まらない程度の低い圧力の状態が続くと、シール管１３からドレン水が抜けて、このシール管１３の上端開口からガスが噴出する虞がある。また、シールポット１２に例えば腐食破孔が生じ、この腐食破孔した部位からドレン水が漏出すると、シールポット１２からドレン水が抜けて、このシールポット１２における腐食破孔した部位からガスが噴出する虞がある。

図１２は、第四比較例に係るドレン水排出装置１４０が適用されたガス配管設備を示す縦断面図である。図１２に示される第四比較例に係るドレン水排出装置１４０は、上述の第一比較例に係るドレン水排出装置１１０（図９参照）に対し、シール管１３に電磁弁１４１が設けられている。

この電磁弁１４１は、上述の特許文献３に開示されているものと同様である。つまり、ガス配管１の内部圧力が増大した場合に、電磁弁１４１は、制御部１４２によって閉じられるように制御される。

しかしながら、この第四比較例に係るドレン水排出装置１４０においても、シールポット１２に例えば腐食破孔が生じ、この腐食破孔した部位からドレン水が漏出すると、シールポット１２からドレン水が抜けて、このシールポット１２における腐食破孔した部位からガスが噴出する虞がある。

一方、図２に示される本実施形態に係るドレン水排出装置１０は、上述の第一乃至第四比較例に対して、以下の有利な効果を有する。

すなわち、本実施形態に係るドレン水排出装置１０によれば、入口管１１に弁機構２０が設けられている。そして、ガス配管１の内部圧力が増大した場合には、図３の（１）〜（２）に示されるように、入口管１１におけるドレン水位の低下に伴い、第一フロート２４及び第二フロート２６が降下することにより、弁３４が弁座２２に嵌合して閉状態になる。このとき、弁３４は、入口管１１におけるドレン水位の低下に伴い速やかに閉状態になる。これにより、シール管１３からドレン水が抜けることが防止されるので、シール管１３からガスが噴出することを防止できる。

また、弁機構２０では、上述のように、入口管１１におけるドレン水位の低下に伴い弁３４が閉状態になる。このため、ガス配管１の内部圧力が急激に増大する場合に加えて、ガス配管１の内部圧力が緩やかに増大する場合（ガス配管１の内部圧力の増加率が小さい場合）にも、弁３４が閉状態になり、シール管１３からガスが噴出することを防止できる。

しかも、弁座２２の上側にドレン水が溜まったときには、弁３４が弁座２２から離間して開状態になり、弁座２２の上側に溜まったドレン水が下側へ流れる第一動作（図３の（３）参照）と、弁３４が弁座２２に嵌合して閉状態になる第二動作（図３の（２）参照）とが繰り返される。そして、弁座２２の下側のドレン水位が弁座２２の高さに達し、その後に、ガス配管１の内部圧力が正常圧力に戻ったときには、入口管１１におけるドレン水位が弁座２２の上側へ上昇することに伴い、第一フロート２４及び第二フロート２６が上昇することで、図３の（４）に示されるように、弁３４が弁座２２から離間して開状態になる。

これにより、ガス配管１の内部圧力が増大する前の元の状態に弁機構２０が戻る。したがって、再び、ガス配管１の内部圧力が増大して入口管１１におけるドレン水位が低下する場合には、第一フロート２４及び第二フロート２６が降下することにより、弁３４を弁座２２に嵌合させて閉状態にすることができる。これにより、ガス配管１の内部圧力の変動に対応して、弁３４を繰り返し開閉することができる。

また、本実施形態に係るドレン水排出装置１０によれば、例えば腐食破孔によりシールポット１２からドレン水が漏出した場合にも、図４の（１）〜（２）に示されるように、入口管１１におけるドレン水位の低下に伴い、第一フロート２４及び第二フロート２６が降下することにより、弁３４が弁座２２に嵌合して閉状態になる。これにより、シールポット１２よりも上流側に位置する入口管１１が閉止されるので、シールポット１２からドレン水が抜けても、シールポット１２からガスが噴出することを防止できる。

特に、第一フロート２４が弁座２２上に溜まる前記ドレン水に浸かることで生じる浮力が、第一フロート２４及び第二フロート２６の重さの合計より小さく構成されることにより、上述のように、シールポット１２からドレン水が漏出した場合に、入口管１１におけるドレン水位の低下に伴い、弁３４が閉状態になった状態では、図４の（３）〜（４）に示されるように、弁座２２の上側において入口管１１におけるドレン水位が上昇しても、弁３４の閉状態が継続する。したがって、シールポット１２からガスが噴出することを防止した状態に維持できる。

また、本実施形態に係るドレン水排出装置１０によれば、ガス配管１の内部圧力の増大に対応して入口管１１やシール管１３の長さを長くする必要がないため、設備費用を抑えることができる。また、シール管１３の地上高を抑えるために、ドレン水排出装置１０の下部を地中ピットに設置したり地中に埋設したりする必要もないので、このことによっても、設備費用を抑えることができる。

また、本実施形態に係るドレン水排出装置１０によれば、弁座２２と、第一フロート２４と、第二フロート２６と、連結部材２８と、弁３４とを有する機械的な弁機構２０を用いる。したがって、例えば、電磁弁を有する電気的な弁機構を用いる場合と比べて、停電時にも入口管１１を閉止できるという利点を有すると共に、弁機構２０の寿命を伸長できるという利点を有する。

さらに、本実施形態に係るドレン水排出装置１０によれば、弁座２２に対して第一フロート２４の移動を制限する制限ワイヤ３０を有する。この制限ワイヤ３０は、第一フロート２４が上昇して制限ワイヤ３０が伸長した状態において、第二フロート２６が弁座２２に対して下側に離間する長さに設定されている。したがって、弁座２２の上側において入口管１１におけるドレン水位が上昇しても、第一フロート２４の一定以上の上昇を制限して、第二フロート２６を弁座２２に対して下側に離間した状態に維持できる。これにより、第二フロート２６が弁座２２に当接して入口管１１が閉止されることを防止できる。また、第二フロート２６が弁座２２に当接して第二フロート２６と弁座２２との間に異物が挟まることを防止できる。

また、弁３４は、第一フロート２４に一体に形成されている。したがって、弁３４が第一フロート２４と別体に構成されると共に、この弁３４が第一フロート２４に対して下側に離間して配置される場合に比して、弁３４を含む第一フロート２４全体の上下長を短くすることができる。これにより、入口管１１の高さを低くすることができる。

また、第一フロート２４は、縦長の形状に形成されている。したがって、第一フロート２４に一体に形成された弁３４の径寸法、及び、この弁３４に対応する弁座２２の開口３２の径寸法を小さくすることができる。これにより、弁３４、及び、弁座２２の開口３２を精度良く形成することができるので、弁３４の閉状態において弁３４と弁座２２との間からガスやドレン水が漏出することを防止できる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。

図５〜図８は、図１に示される弁機構２０の第一乃至第四変形例を示す縦断面図である。

上記実施形態において、第一フロート２４は、縦長の形状に形成されている。しかしながら、図５に示されるように、第一フロート２４は、横長の形状に形成されても良い。

このように、第一フロート２４が横長の形状に形成されると、第一フロート２４の上下長を短くすることができるので、入口管１１の高さを低くすることができる。また、ガス配管１の内部圧力が増大した場合には、第一フロート２４の上面が大きい分、第一フロート２４の上面に作用する力が増加する。これにより、第一フロート２４を速やかに降下させることができるので、第一フロート２４に一体に形成された弁３４を速やかに閉状態にすることができる。

また、上記実施形態において、弁３４は、第一フロート２４に一体に形成されている。しかしながら、図６に示されるように、弁３４は、第一フロート２４と別体とされると共に、第一フロート２４に連結部材３６によって連結されることにより、第一フロート２４に設けられていても良い。また、この場合に、制限ワイヤ３０は、弁座２２と弁３４とを連結しても良い。

また、上記実施形態において、第一フロート２４は、逆さ円錐台状に形成され、第二フロート２６は、円柱状に形成されている。しかしながら、図７に示されるように、第一フロート２４及び第二フロート２６は、球状に形成されても良い。また、第一フロート２４及び第二フロート２６は、その他のどのような形状でも良い。

また、上記実施形態において、第一フロート２４は、同じ材料で形成された第二フロート２６よりも体積が大きいことにより、第二フロート２６よりも大きい浮力を有する。しかしながら、図８に示されるように、第一フロート２４は、同じ材料で形成された第二フロート２６よりも体積が小さいことにより、第二フロート２６よりも浮力が小さくても良い。

また、第一フロート２４は、同じ材料で形成された第二フロート２６と同じ形状で同じ浮力を有しても良い。また、第一フロート２４及び第二フロート２６は、異なる材料で形成されても良い。

また、上記実施形態において、ドレン水排出装置１０は、好ましくは、機械的な弁機構２０を入口管１１に有するが、この機械的な弁機構２０の代わりに、例えば、電磁弁を有する電気的な弁機構を入口管１１に有していても良い。そして、ガス配管１の内部圧力が増大した場合、及び、シールポット１２からドレン水が漏出した場合のいずれの場合においても、電磁弁を閉状態にしても良い。このようにしても、シール管１３やシールポット１２からのガスの噴出を防止できる。

また、上記実施形態において、弁機構２０は、弁座２２と、第一フロート２４と、第二フロート２６と、連結部材２８と、第一フロート２４に形成された弁３４とを有するが、その他の機械的な構成でも良い。

また、上記実施形態において、第一フロート２４は、制限ワイヤ３０によって上昇が制限されるが、例えば、入口管１１の内壁面から突出する凸部など、制限ワイヤ３０以外の構成によって上昇が制限されても良い。

なお、上記複数の変形例のうち、組み合わせ可能な変形例は、適宜組み合わされても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１ ガス配管
１０ ドレン水排出装置
１１ 入口管
１２ シールポット
１３ シール管
１５ 排水管
１６ ドレン水
２０ 弁機構
２２ 弁座
２４ 第一フロート
２６ 第二フロート
２８ 連結部材
３０ 制限ワイヤ
３２ 開口
３４ 弁

Claims (4)

1. 鉛直方向に延び上端がガス配管に接続された入口管と、
   前記ガス配管の下側に配置され前記入口管の下端が接続されたシールポットと、
   鉛直方向に延び下端が前記シールポットに接続されたシール管と、
   前記シールポットと、前記入口管及び前記シール管の少なくとも一部とを満たすドレン水と、
   前記入口管の内側に設けられ、前記入口管を開閉可能な弁と、
   を有するドレン水排出装置を用い、
   前記ガス配管の内部圧力が増大した場合、及び、前記ドレン水排出装置のシールポットからドレン水が漏出した場合に、前記入口管における前記ドレン水の水位の低下に伴い、前記弁を閉状態にする、
   ドレン水排出装置における弁開閉方法。
2. 鉛直方向に延び上端がガス配管に接続された入口管と、
   前記ガス配管の下側に配置され前記入口管の下端が接続されたシールポットと、
   鉛直方向に延び下端が前記シールポットに接続されたシール管と、
   前記シールポットと、前記入口管及び前記シール管の少なくとも一部とを満たすドレン水と、
   前記入口管の内側に設けられた弁座と、
   前記弁座の上側に配置された第一フロートと、
   前記弁座の下側に配置された第二フロートと、
   前記第一フロート及び前記第二フロートを連結する連結部材と、
   前記第一フロートに設けられ、前記第一フロートが下降した場合に、前記弁座と嵌合して前記入口管を塞ぐ弁と、
   を有し、
   前記ガス配管の内部圧力が増大した場合に、
   前記第二フロートが前記ドレン水に浸かることで生じる浮力は、増大した前記内部圧力が前記第二フロートに及ぼす力と、前記第二フロートの重さの合計より小さく、
   前記第一フロート及び前記第二フロートが前記ドレン水に浸かることで生じる浮力は、増大した前記内部圧力が前記第一フロート及び前記第二フロートに及ぼす力と、前記第一フロート及び前記第二フロートの重さの合計より大きい、ドレン水排出装置。
3. 前記第一フロートが前記弁座上に溜まる前記ドレン水に浸かることで生じる浮力は、前記第一フロート及び前記第二フロートの重さの合計より小さい、請求項２に記載のドレン水排出装置。
4. 前記弁座に対する前記第一フロートの移動を制限する制限ワイヤを有し、
   前記制限ワイヤは、前記第一フロートが上昇して前記制限ワイヤが伸長した状態において、前記第二フロートが前記弁座に対して下側に離間する長さである、
   請求項２又は３のいずれか一項に記載のドレン水排出装置。