JP2020008525A - 漏洩検知装置及び漏洩検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】調整器性能に影響を与え難く、軸振れによるシール性の低下を抑えることが可能な漏洩検知装置及び漏洩検知システムを提供する。【解決手段】漏洩検知装置は、弁機構４０と、バイパス流路と、漏洩検知センサとを備えている。バイパス流路は、メイン流路２１に沿って延在すると共に、当該バイパス流路内の上流部の燃料ガスを略同圧状態のまま下流部まで流すものであり、弁機構４０は、弁座４２と、弁体４１と、弁軸４３と、弁軸ガイド４４とを有している。弁座４２は、弁体４１と接触してシール性を向上させるためのパッキンＰを有し、弁体４１のうちパッキンＰと接触する接触部４１ａに形成されて弁体外側に面する傾斜面ＩＳ１、及び、パッキンＰのうち弁体４１と接触する接触部４２ａに形成されて弁体内側に面する傾斜面ＩＳ２を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、漏洩検知装置及び漏洩検知システムに関する。

従来、例えばＬＰガスボンベからの高圧ガスを元調整器によって一次減圧し、一次減圧された燃料ガスを親調整器及び子調整器によって二次減圧する燃料ガス供給システムが提案されている。このようなシステムにおいて、親調整器はメイン流路に設けられ、子調整器は親調整器をバイパスするバイパス流路に設けられている。また、親調整器と子調整器とは設定圧力が異なっており、設定流量未満の燃料ガスは子調整器のみを介してバイパス流路を流れ、設定流量以上の燃料ガスは親調整器及び子調整器の双方を介して双方の流路を流れるようになっている。さらに、バイパス流路には、漏洩検知センサを搭載したマイコンガスメータ等の装置が設けられている。このような燃料ガス供給システムは、下流側に配管亀裂等が生じて微少な漏洩が発生した場合、微少流量がバイパス流路のみを流れることとなり、漏洩検知センサからの信号に基づいて微少漏洩を検知することができる（例えば特許文献１，２参照）。

特開平３−４１３００号公報 特開平５−２９６８７３号公報

ここで、本件発明者は、特願２０１７−１０５２３８に係る発明を出願している。この出願に係る発明の１つには、燃料ガスの流量が設定流量未満であるときに弁閉状態となり設定流量以上であるときに弁開状態となる弁機構を備えた漏洩検知装置がある。この漏洩検知装置は、弁機構の上流側と下流側とを接続するバイパス流路と、バイパス流路に設けられ下流側における燃料ガスの微少漏洩を検知するための漏洩検知センサとを備えている。バイパス流路は、メイン流路に沿って延在すると共に、子調整器等が設けられることなく当該バイパス流路内の上流部の燃料ガスを略同圧状態のまま下流部まで流すものである。

図６は、弁機構の一例を示す断面図である。図６に示す弁機構１４０は、弁体１４１を弁座１４２に押圧するためのバネ１４５を有する。このバネ１４５の荷重は調整器性能に影響し難くなる程度に小さくされる必要がある。加えて、弁機構１４０では弁軸１４３と弁軸ガイド１４４との摺動抵抗を小さくすることが好ましいことから、弁軸ガイド１４４が短く形成される。

しかし、弁軸ガイド１４４を短く形成した場合には、弁軸１４３が軸振れを起こしやすくなってしまう。バネ１４５の荷重が大きい場合には軸振れ時においてこれを矯正することができるが、バネ１４５の荷重が小さい場合には軸振れ時に矯正することができず、弁機構１４０におけるシール性が不充分となってしまう。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、調整器性能に影響を与え難く、軸振れによるシール性の低下を抑えることが可能な漏洩検知装置及び漏洩検知システムを提供することにある。

本発明に係る漏洩検知装置は、弁機構と、バイパス流路と、漏洩検知センサとを備えている。バイパス流路は、メイン流路に沿って延在すると共に、当該バイパス流路内の上流部の燃料ガスを略同圧状態のまま下流部まで流すものであり、弁機構は、弁座と、弁体と、弁軸と、弁軸ガイドとを有している。弁座は、弁体と接触してシール性を向上させるための弾性体を有し、弁体のうち弾性体と接触する接触部に形成されて弁体外側に面する第１傾斜面、及び、弾性体のうち弁体と接触する接触部に形成されて弁体内側に面する第２傾斜面の少なくとも一方を備える。

本発明に係る漏洩検知装置によれば、弁座側が弾性体を備えると共に、弁体外側に面する弁体の第１傾斜面、及び、弁体中央側に面する弾性体の第２傾斜面の少なくとも一方を備えるため、たとえ軸振れが発生したとしても、弁閉時における弁座から反発力は弁体の正面（所定方向）からだけでなく側面にも作用することとなり、シール性の低下を抑えることができる。しかも、このシール性の低下を抑えることができることから、バネ荷重を大きくして軸振れ矯正する必要もなく、調整器性能に影響を与え難くすることもできる。従って、調整器性能に影響を与え難く、軸振れによるシール性の低下を抑えることができる。

本発明によれば、調整器性能に影響を与え難く、軸振れによるシール性の低下を抑えることが可能な漏洩検知装置及び漏洩検知システムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る漏洩検知装置を含む漏洩検知システムの構成図である。 図１に示した漏洩検知システムの断面図である。 図２に示した弁機構の拡大断面図であって、弁開状態を示している。 図２に示した弁機構の拡大断面図であって、弁閉状態を示している。 第２実施形態に係る弁機構を示す断面図である。 比較例に係る弁機構の一例を示す断面図である。

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

図１は、本発明の実施形態に係る漏洩検知装置を含む漏洩検知システムの構成図であり、図２は、図１に示した漏洩検知システムの断面図である。図１及び図２に示すように、本実施形態に係る漏洩検知システム１は、一次調整器１０と、二次調整器（圧力調整器）２０と、漏洩検知装置３０とから構成されている。

一次調整器１０は、いわゆる切替機能付きの元調整器であって、左右に接続されるＬＰガスボンベ（図示せず）のうち、どちらから燃料ガスを導入するかを選択するための操作部となる切替レバー１１を正面側に備えている。また、一次調整器１０は、内部にダイヤフラム等を備えており、ダイヤフラムの動作に応じて内部の弁体を開閉動作させることによって高圧の燃料ガスを中圧とする一次減圧を行う構成となっている。一次減圧された燃料ガスは、二次調整器２０に供給される。

二次調整器２０は、一次減圧された中圧の燃料ガスを低圧とする二次減圧を行うものである。また、漏洩検知装置３０は、二次調整器２０に対して取り付けられるものであって、微少漏洩を検出するためのものである。二次調整器２０は、一次調整器１０と同様に、減圧室ＤＲに面してダイヤフラム（図示せず）等を備えており、ダイヤフラムの動作に応じて内部の減圧弁２２を開閉動作させることによって二次減圧を行う。二次減圧された燃料ガスは、下流側に供給される。なお、二次調整器２０は、減圧室ＤＲがメイン流路２１を構成している。

漏洩検知装置３０は、弁機構４０を備えている。弁機構４０は、燃料ガスの流量が設定流量未満である場合に弁閉状態となり、燃料ガスを漏洩検知装置３０のバイパス流路３１側に導入させるものである。また、弁機構４０は、燃料ガスの流量が設定流量以上である場合に弁開状態となり、燃料ガスの一部を漏洩検知装置３０側に導入させ、残りの燃料ガスを漏洩検知装置３０に導入させることなく出口配管２０ａから排出する。

このような漏洩検知装置３０は、二次調整器２０の減圧室ＤＲから燃料ガスを導入する導入孔３０ａと、導入した燃料ガスを二次調整器２０の出口配管２０ａ側に戻す排出口３０ｂとを備えている。排出口３０ｂは、二次調整器２０のうち弁機構４０の下流側に燃料ガスを戻すように二次調整器２０に接続されている。このように漏洩検知装置３０は、導入孔３０ａから排出口３０ｂまでのバイパス流路３１が弁機構４０をバイパスする。また、本実施形態において漏洩検知装置３０は、バイパス流路３１が二次調整器２０のガス流れ方向（すなわち図１及び図２に示す下方向）に沿って延在している。特に、二次調整器２０の導入孔３０ａから二次調整器２０の排出口３０ｂまで至るルートは略Ｕ状となっており、バイパス流路３１はこの略Ｕ字状のルートの半分以上の長さを占めるようになっている。すなわち、Ｕ字状のルートにおいてガス流れ方向に延在するバイパス流路３１以外の部位Ｌの長さは極力小さくされている。

また、漏洩検知装置３０は、バイパス流路３１に漏洩検知センサ３２を備えている。漏洩検知センサ３２は、例えば超音波式流量検知ユニットによって構成され、多層ユニット（図示せず）内に超音波信号を送信して受信するための２つの超音波送受信器と、２つの超音波送受信器にて送受信された超音波信号の伝搬時間から流量を計測するための計測基板とを備えている。

ここで、二次調整器２０よりも下流側において小さな配管亀裂等が発生した場合、微少な漏洩が発生する。微少漏洩時の流量は上記設定流量よりも小さいことから、燃料ガスは漏洩検知装置３０のバイパス流路３１を通じて流れることとなる。漏洩検知センサ３２は、このような微少流量を検知することとなる。

なお、図１及び図２からも明らかなように、漏洩検知装置３０のバイパス流路３１は、特許文献１，２において設けられていた子調整器に相当するものが設けられないようになっている。このため、バイパス流路３１は、上流部３１ａの燃料ガスを略同圧状態のまま下流部３１ｂまで流す構造となっている。ここで、略同圧状態とは、多層ユニットを通過する際の圧力損失については許容する概念であり、従来の子調整器のような積極的な減圧がないことを示す概念である。

図３及び図４は、図２に示した弁機構４０の拡大断面図であり、図３は弁開状態を示し、図４は弁閉状態を示している。図３及び図４に示すように、弁機構４０は、弁体４１と、弁座４２と、弁軸４３と、弁軸ガイド４４と、コイルバネ４５とを備えている。

弁体４１は、弁座４２に対して切離可能なものであり、所定方向の一方側への移動時に弁座４２に対して接触状態となり、所定方向の他方側への移動時に弁座４２から離間状態となるものである。ここで、弁体４１は弁座４２と接触する第１接触部４１ａが、弁体外側に面する傾斜面（第１傾斜面）ＩＳ１となっている。すなわち、第１接触部４１ａは、所定方向の一方側から他方側に向かって拡径する傾斜面ＩＳ１となっている。

弁座４２は、弁体４１が接触する部位である。弁座４２に対して弁体４１が接触状態となることでメイン流路２１は遮断状態となる。この弁座４２は、弁体４１と接触するパッキンＰを備えている。パッキン（弾性体）Ｐは、ゴム等の弾性体によって構成されており、弁体４１が接触した場合に弁体４１が食い込むように変形することでシール性を向上させるものである。さらに、本実施形態においてパッキンＰのうち弁体４１と接触する第２接触部４２ａが、弁体中心側に面する傾斜面（第２傾斜面）ＩＳ２となっている。すなわち、第２接触部４２ａについても第１接触部４１ａと同様に、所定方向の一方側から他方側に向かって拡径する傾斜面ＩＳ２となっている。

ここで、双方の傾斜面ＩＳ１，ＩＳ２は、ガスの流れ方向（所定方向）に対して同程度の角度で傾斜している。よって、弁機構４０は弁閉時において弁体４１の傾斜面ＩＳ１とパッキンＰの傾斜面ＩＳ２とが面接触することとなり、シール性の向上が図られている。

弁軸４３は、弁体４１から所定方向（他方側）に延びる棒状部材である。弁軸ガイド４４は、弁軸４３を包囲する筒体を形成するものであって、筒体の内側に弁軸４３が摺動するものである。この弁軸ガイド４４は、弁体４１の所定方向の他方側において弁軸４３を支持するものであって、弁体４１の所定方向の一方側における支持はない構造となっている。しかも、支持する箇所は図３に示す符号Ｓの１箇所のみとなっている。

なお、本実施形態に係る弁機構４０は支持箇所Ｓが１箇所となっていることから、パッキンＰの傾斜面ＩＳ２は以下のようにされることが好ましい。すなわち、支持箇所Ｓを中心とし支持箇所Ｓから傾斜面ＩＳ２までを半径としたときの円を描き、この円と傾斜面ＩＳ２とが接する位置において傾斜面ＩＳ２が円の略接線方向に延びる傾斜とすることが好ましい。また、これに加えて、又は代えて、弁体４１の傾斜面ＩＳ１が上記接線方向と同程度の傾斜角になっていてもよい。

コイルバネ４５は、弁軸４３の周囲に設けられ、弁体４１を弁座４２側に付勢するものである。このコイルバネ４５は、他の一般的な弁機構と比較してバネ荷重が小さいものとされている。

さらに、弁機構４０は、受圧板４６を備えている。受圧板４６は弁軸４３の他方側に接続される板材である。この受圧板４６は、図３に示すように、弁体４１の弁開状態において流れてくる燃料ガスの一部を受け止めるようになっている（破線参照）。

次に、本実施形態に係る漏洩検知システム１の動作を説明する。

まず、ＬＰガスボンベからの高圧の燃料ガスは、一次調整器１０に導入され、一次調整器１０において一次減圧される。そして、一次減圧された燃料ガスは、二次調整器２０に流入し、二次調整器２０において二次減圧される。二次減圧された燃料ガスは、出口配管２０ａを通じて需要者側に供給される。

ここで、需要者側において比較的小さな流量（設定流量未満）の燃料ガスが使用されたとする。この場合、弁機構４０はコイルバネ４５の付勢力によって図４に示す弁閉状態を維持する。これにより、減圧室ＤＲ内の燃料ガスは漏洩検知装置３０を介して出口配管２０ａから需要者側に供給される。

なお、設定流量未満の流量が需要者側での使用でなく、配管亀裂等による微少漏洩である場合も、上記と同様に燃料ガスは漏洩検知装置３０を介して流れることとなる。漏洩検知装置３０は、このような設定流量未満の流量が所定日数（例えば３０日であって、１〜３０日で変更可）に亘って継続して流れていることを検知した場合、微少漏洩が発生していると判断する。

一方、需要者側において比較的大きな流量（設定流量以上）の燃料ガスが使用されたとする。この場合、弁機構４０は、図３に示すように、燃料ガスによって弁体４１が所定方向の他方側に押し下げられるように移動して弁開状態となる。弁機構４０が弁開状態となると、減圧室ＤＲ内の燃料ガスは、漏洩検知装置３０を介して出口配管２０ａから需要者側に供給されると共に、漏洩検知装置３０を介することなく弁機構４０を通過して需要者側に供給される。

なお、弁開状態において弁機構４０を通過して流れた燃料ガスの一部は、受圧板４６により受け止められる。このため、弁機構４０が弁開状態となって弁機構４０の上流側と下流側との差圧が小さくなったときに、すぐに弁体４１が弁閉状態に移行してしまうことが防止される。

その後、燃料ガスの流量が低下して設定流量未満となると弁機構４０はコイルバネ４５の付勢力によって図４に示す弁閉状態に移行する。この弁閉状態への移行に際して弁軸４３の軸振れが発生したとしても、弁体４１の傾斜面ＩＳ１とパッキンＰの傾斜面ＩＳ２とによってパッキンＰの反発力は、弁体４１の正面（所定方向）からだけでなく側方からも作用する。これにより、反発力が正面からだけ作用する場合と比較するとシール性の向上が図られる。

さらに、弁機構４０の支持箇所Ｓが１箇所であって、双方の傾斜面ＩＳ１，ＩＳ２のうち少なくとも一方が上記接線方向と同程度の傾斜角である場合には、弁体４１が軸振れ状態のまま弁閉状態に移行したとしても、傾斜角を軸振れの回転に合わせたものとすることができ、弁体４１をパッキンＰにより一層接触させ易くすることができる。

このようにして、本実施形態に係る漏洩検知装置３０によれば、弁座４２側がパッキンＰを備えると共に、弁体外側に面する弁体４１の傾斜面ＩＳ１、及び、弁体中央側に面するパッキンＰの傾斜面ＩＳ２を備えるため、たとえ軸振れが発生したとしても、弁閉時における弁座４２から反発力は弁体の正面（所定方向）からだけでなく側面にも作用することとなり、シール性の低下を抑えることができる。しかも、このシール性の低下を抑えることができることから、バネ荷重を大きくして軸振れ矯正する必要もなく、調整器性能に影響を与え難くすることもできる。従って、調整器性能に影響を与え難く、軸振れによるシール性の低下を抑えることができる。

また、傾斜面ＩＳ１，ＩＳ２は、第１接触部４１ａ及び第２接触部４２ａの双方に形成され、互いにガス流れ方向に対して同程度の角度で傾斜しているため、弁閉時における弁座４２から反発力を弁体４１に対して面的に作用させることができ、より一層軸振れによるシール性の低下を抑えることができる。

さらに、本実施形態に係る漏洩検知システム１によれば、二次調整器２０の減圧室ＤＲがメイン流路２１を構成するため、二次調整器２０の内部の燃料ガスをバイパス流路３１に引き込むことが可能となり、二次調整器２０の出口配管２０ａから流出した燃料ガスをバイパス流路３１に引き込む構成と比較して、ガス流れ方向（上下方向）へ長くなってしまう事態を防止することができる。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る漏洩検知装置３０及び漏洩検知システム１は、第１実施形態と同様であるが、一部構成が異なっている。以下、第１実施形態との相違点を説明する。

図５は、第２実施形態に係る弁機構４０を示す断面図である。図５に示すように、第２実施形態に係る弁機構４０は、弁体４１に傾斜面ＩＳ１を備えず、パッキンＰの傾斜面ＩＳ２に向かって尖った角部Ｃを有している。

このような第２実施形態においては、弁閉状態への移行に際して弁軸４３の軸振れが発生したとしても、パッキンＰの反発力は、パッキンＰの傾斜面ＩＳ２によって弁体４１の正面（所定方向）からだけでなく側方からも作用する。これにより、反発力が正面からだけ作用する場合と比較するとシール性の向上が図られる。さらに、弁閉時には弁体４１の角部ＣがパッキンＰの傾斜面ＩＳ２に接触するため、面同士の貼り付きを防止することとなる。

このようにして、第２実施形態に係る漏洩検知装置３０によれば、第１実施形態と同様に、調整器性能に影響を与え難く、軸振れによるシール性の低下を抑えることができる。

また、本実施形態に係る漏洩検知システム１についても第１実施形態と同様に、ガス流れ方向（上下方向）へ長くなってしまう事態を防止することができる。

さらに、第２実施形態によれば、傾斜面ＩＳ２は、第２接触部４２ａのみに形成されているため、弁閉時に弁体４１とパッキンＰとが面接触することを防止して両者の貼付を防止することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、実施形態同士の技術を組み合わせてもよいし、変更を加えてもよいし、可能な範囲で適宜他の技術を組み合わせてもよい。

例えば本実施形態に係る漏洩検知装置３０は、バイパス流路３１内に超音波式の流量センサを備え、これにより微少漏洩を判断しているが、これに限らず、バイパス流路３１内には、フローセンサなどの他のタイプの流量センサが設けられていてもよい。また、本実施形態において漏洩検知装置３０は、流量式の微少漏洩の判断を行っているが、これに限らず、圧力式の微少漏洩の判断を行うようにしてもよい。

さらに、上記実施形態において漏洩検知装置３０の排出口３０ｂは二次調整器２０の出口配管２０ａに接続されていてもよいし、出口配管２０ａよりも更に下流側の配管等に接続されていてもよい。

さらに、上記実施形態において、漏洩検知装置３０は上下方向の長さが二次調整器２０の長さ未満とされており、一層のコンパクト化が図られているが、これに限らず、二次調整器２０以上の長さとなっていてもよい。

加えて、漏洩検知装置３０と二次調整器２０とをつなぐ流路（例えば図２の符号Ｌ）の長さ（左右方向の長さ）がバイパス流路３１の上下方向の長さよりも小さくされており、漏洩検知装置３０が二次調整器２０の背面に隠れるように配置されているが、これに限らず、左右方向の長さが比較的長い配管によって接続されて、漏洩検知装置３０の大部分が二次調整器２０に隠れないようになっていてもよい。

また、本実施形態に係る漏洩検知装置３０は弁機構４０が二次調整器２０に内蔵され、二次調整器２０の減圧室ＤＲがメイン流路２１を構成しているが、これに限らず、二次調整器２０の出口配管２０ａよりも下流側にメイン流路２１が設けられ、このメイン流路２１に弁機構４０が設けられていてもよい。

１ ：漏洩検知システム
２０ ：二次調整器（圧力調整器）
２０ａ ：出口配管
２１ ：メイン流路
３０ ：漏洩検知装置
３１ ：バイパス流路
３１ａ ：上流部
３１ｂ ：下流部
３２ ：漏洩検知センサ
４０ ：弁機構
４１ ：弁体
４１ａ ：第１接触部（接触部）
４２ ：弁座
４２ａ ：第２接触部（接触部）
４３ ：弁軸
４４ ：弁軸ガイド
ＤＲ ：減圧室
ＩＳ１ ：傾斜面（第１傾斜面）
ＩＳ２ ：傾斜面（第２傾斜面）
Ｐ ：パッキン（弾性体）

Claims (4)

1. 燃料ガスを下流側に導くメイン流路上に設けられて燃料ガスの流量が設定流量未満であるときに弁閉状態となり前記設定流量以上であるときに弁開状態となる弁機構と、
   前記弁機構の上流側から下流側までをバイパスするバイパス流路と、
   前記バイパス流路に設けられて下流側における燃料ガスの微少漏洩を検知するための漏洩検知センサと、を備え、
   前記バイパス流路は、前記メイン流路に沿って延在すると共に、当該バイパス流路内の上流部の燃料ガスを略同圧状態のまま下流部まで流すものであり、
   前記弁機構は、弁座と、所定方向の一方側への移動時に前記弁座に対して接触状態となり前記所定方向の他方側への移動時に前記弁座から離間状態となる弁体と、前記弁体から前記所定方向に延びる弁軸と、前記弁軸を包囲する筒体を形成すると共に当該筒体の内側に前記弁軸が摺動する弁軸ガイドと、を有し、
   前記弁座は、前記弁体と接触してシール性を向上させるための弾性体を有し、
   前記弁体のうち前記弾性体と接触する接触部に形成されて弁体外側に面する第１傾斜面、及び、前記弾性体のうち前記弁体と接触する接触部に形成されて弁体内側に面する第２傾斜面の少なくとも一方を備える
   ことを特徴とする漏洩検知装置。
2. 前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面の双方を備え、前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面は、互いにガス流れ方向に対して同程度の角度で傾斜している
   ことを特徴とする請求項１に記載の漏洩検知装置。
3. 前記第１傾斜面及び前記第２傾斜面の一方のみを備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の漏洩検知装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された漏洩検知装置と、前記漏洩検知装置が取り付けられる圧力調整器と、を備えた漏洩検知システムであって、
   前記圧力調整器は、燃料ガスが導入される減圧室が前記メイン流路を構成し、
   前記弁機構は、前記圧力調整器の出口側に内蔵され、
   前記バイパス流路は、上流側が前記減圧室に接続されている
   ことを特徴とする漏洩検知システム。

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