JP2814449B2 - パイロット式安全弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばＬＰＧタンカー
の貨物タンクに用いられる安全弁に関し、詳しくは荷役
されるガスの種類に応じて設定圧を変えられるようにし
たパイロット式安全弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＰＧタンカーは複数種のガスを運搬す
ることから、このタンカーの貨物タンクに用いられる安
全弁は、荷役されるガスの種類に応じて設定圧を切換え
られるようにすることが望ましい。また、ガスの種類が
同一であっても適用法規によって材料の安全率が異なる
ために、この適用法規に応じて前記設定圧を切換える必
要がある場合もある。

【０００３】従来、この設定圧の切換えを行うための切
換装置として、図１１に示されているように、タンク１
０１に対してばね直動式の低圧用安全弁１０２と高圧用
安全弁１０３とを並列に配置するとともに、低圧用安全
弁１０２側に元弁１０４を直列に配置してなる構成のも
のが知られている。なお、図の例では前記切換装置をフ
ェイルセーフのために２基取り付けたものが示されてい
る。この切換装置においては、安全弁の設定圧を低圧側
にする際には元弁１０４を開作動し、高圧側にする際に
は元弁１０４を閉作動して高圧用安全弁１０３を使用す
るようにされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような従来の切換装置の構成では、設定圧の切換レベル
が増す毎に安全弁の個数を増す必要があって、この安全
弁の増加数に対応して配管等が複雑化して装置全体が大
型化するとともに、コストアップが避けられないという
問題点がある。また、この従来装置では、設定圧の切換
操作が煩雑であり、更に各安全弁の切換状況が容易に確
認できないという問題点もある。

【０００５】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、コンパクトで安価な装置構成にするととも
に設定圧の切換操作が簡単に行え、かつその切換位置を
容易に確認することのできるパイロット式安全弁を提供
することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明によるパイロット式安全弁は、流入口と流
出口とを遮断もしくは連通させる弁体を有する主弁と、
前記流入口と前記弁体の背圧室とを連通するパイロット
ラインに設けられるパイロット弁とを備え、前記流入口
内の圧力が設定圧を越えるときに前記パイロット弁のば
ね室内に組み込まれるばねの付勢力に抗して前記パイロ
ットラインの操作圧力ライン部を開放して前記弁体を開
作動させるパイロット式安全弁において、前記ばね室内
に複数個のばねを並列状に配置するとともに、これら複
数個のばねの組み合わせ個数を変えることにより前記付
勢力を複数段に切り換える付勢力切換手段を設けること
を特徴とするものである。

【０００７】前記付勢力切換手段は、各ばねの下端部を
支持するばね受けと、これらばね受けに係合する段部を
有するロッドと、このロッドを上下動させるカムを有す
る操作軸とを備えるのが好ましい。さらに、前記操作軸
の回転位置を表示する表示盤を備えるのが良い。また、
前記パイロット弁は、前記主弁の弁座の気密テスト時に
テストギャグが取り付けられるようにその主弁の側方に
取り付けるのが好ましい。

【０００８】

【作用】主弁の流入口に流体が導入されると、この流体
はパイロットラインを通って主弁の弁体の背圧室に導入
され、この弁体の表裏面の受圧面積の差によりその背圧
室の下方向きの力が流入口の上方向きの力より大きく主
弁は閉じた状態にある。また、このときパイロット弁の
ばね室内に組み込まれているばねの付勢力によってパイ
ロットラインの操作圧力ライン部の排気開放口が閉じた
状態にある。この状態で流入口の流体圧が上昇して設定
圧（ばねの付勢力）を越えると、パイロットラインの操
作圧力ライン部が開放されて背圧室に導入されている作
用圧が降下され、この結果主弁の弁体が流入口側からの
上方向きの力で開作動され、この流入口側の流体が流出
口側へ流出される。また、主弁の開作動によって流体圧
が下がると前記とは逆の作用によってパイロットライン
の操作圧力ライン部の排気開放口が閉じられて、主弁の
流入口と背圧室とを連通するパイロットラインが開か
れ、これに応じて主弁の背圧室の作用圧が上昇し弁体も
閉作動される。

【０００９】本発明においては、ばね室内に並列状に配
置されている複数個のばねによりそれらばねの付勢力を
複数段に切り換えるように構成されているので、装置の
全体高さを抑えてコンパクトな構造とすることができ
る。

【００１０】この場合、付勢力切換手段に、各ばねの下
端部を支持するばね受けと、これらばね受けに係合する
段部を有するロッドと、このロッドを上下動させるカム
を有する操作軸とを備えるものとすると、操作軸の回転
操作によりロッドを上下動させるだけで設定圧（ばねの
付勢力）の切換えが容易に行える。さらに、前記カム軸
の回転位置を表示する表示盤を備えると、この表示盤に
より設定圧の切換位置を容易に確認することができる。

【００１１】また、前記パイロット弁を主弁の側方に取
り付けると、例えば主弁の上面カバーにテストギャグを
取り付けてその主弁の弁座の気密テストを行うことがで
き、また安全弁全体の高さを低く抑えることができる。

【００１２】

【実施例】次に、本発明によるパイロット式安全弁の具
体的実施例について、図面を参照しつつ説明する。

【００１３】本発明の一実施例に係るパイロット式安全
弁の縦断面図および平面図が図１および図２にそれぞれ
示されている。これらの図に示されているように、本実
施例のパイロット式安全弁は、主弁１とその主弁１の側
方にブラケット２を介して取り付けられるパイロット弁
３とにより構成されている。

【００１４】主弁１は、一次側配管に連通する流入口４
と二次側配管に連通する流出口５とを備えており、流入
口４には先端に弁座６を有する入口ノズル７が設けられ
ている。また、弁本体の上面に設けられる円板状の上面
カバー８の下方には弁体ガイド９が上端のフランジ部で
固定され、この弁体ガイド９の内周面には前記弁座６に
対向して弁体１０が上下方向に摺動自在に嵌挿されてい
る。この弁体１０は、通常、前記上面カバー８の下面と
の間に介挿される弁ばね（圧縮コイルばね）１１によっ
て常時閉止方向に付勢されている（なお、この弁ばね１
１は省略されることもある。）。また、この弁体１０の
背面側には、上面カバー８，弁体ガイド９および弁体１
０により背圧室１２が画成されている。

【００１５】次に、パイロット弁３の詳細構造を図３を
参照しつつ説明する。図示のように、パイロット弁３の
弁本体１３には、パイロット管路１４を介して主弁１の
流入口４のパイロット圧が導入される流入路１５と、流
出管路１６を介して主弁１の背圧室１２と連通する流出
路１７と、排出管路１８を介して主弁１の流出口５（も
しくは大気）と連通する排出路１９とが設けられてい
る。また、この弁本体１３内には、縦方向の貫通孔２０
ａおよびその貫通孔２０ａと前記流出路１７とを連通す
る連通孔２０ｂを有する弁座２０が略中央部に設けら
れ、この弁座２０の貫通孔２０ａ内にはガイドロッド２
１が上下動可能に設けられている。そして、弁座２０の
上方にはガイドロッド２１の上端面に当接して上部ガイ
ド２２に沿うように上下動される第１弁体２３が設けら
れ、弁座２０の下方にはガイドロッド２１の下端面に当
接して下部ガイド２４に沿うように上下動される第２弁
体２５が設けられている。ここで、第２弁体２５は、こ
の弁体２５と下部ガイド２４との間に介挿される圧縮ば
ね２６によって常時上方向に付勢されている。また、流
入路１５と貫通孔２０ａとは下部ガイド２４に形成され
る連通孔２４ａを介して連通可能とされ、排出路１９と
貫通孔２０ａとは上部ガイド２２に形成される連通孔２
２ａを介して連通可能とされている。

【００１６】前記弁本体１３の上面にはカバー２７が被
着されている。このカバー２７には略中央部に貫通孔が
穿設され、この貫通孔に沿うように外周面にスリーブ２
８を有するスピンドル２９が上下方向に摺動可能に設け
られている。そして、このスピンドル２９が後述の圧縮
ばね４０，４１，４２の付勢力によって下方に押圧され
ることで前記第１弁体２３に下方向きの所定の設定圧が
加えられる。

【００１７】この第１弁体２３に加わる下方向きの設定
圧は、流入路１５を介して導入されて弁座２０と第２弁
体２５との間隙を経て流入し、第１弁体に上方向きに作
用するパイロット圧と対向している。したがって、流入
口４の流体圧、言い換えればパイロット圧が前記設定圧
がよりも小さいときには、ガイドロッド２１を介して圧
縮ばね２６の付勢力に抗し第２弁体２５が下方に押し下
げられて弁座２０と第２弁体２５との間に間隙が形成さ
れ、流入路１５と流出路１７とが連通される。このと
き、弁座２０と第１弁体２３との間は閉止され、流出路
１７と排出路１９との連通は断たれている。この結果、
流入口４内の流体はパイロット管路１４，流入路１５，
連通孔２４ａ，貫通孔２０ａ，連通孔２０ｂ，流出路１
７および流出管路１６で構成されるパイロットラインを
通って主弁１の背圧室１２に導入され、弁体１０の表裏
面の受圧面積の差によりその背圧室１２の下方向きの力
が流入口４の上方向きの力より大きく主弁１は閉じた状
態にある。

【００１８】この状態で流入口４の流体圧が上昇して第
１弁体２３の上方向きの力が前記設定圧を越えると、弁
座２０と第１弁体２３との間に間隙が形成され、第２弁
体２５に加わる上方向きの圧力による力で弁座２０と第
２弁体２５との間が閉止される。これによって流入路１
５と流出路１７との連通が断たれるとともに流出路１７
と排出路１９とが連通される。こうして、背圧室１２が
流出口５（もしくは大気）と連通されてその背圧室１２
に導入されている作用圧が降下され、この結果主弁１の
弁体１０が流入口４側からの圧力で開作動され、この流
入口４側の流体が流出口５側へ流出される。また、この
ような主弁１の開作動によって流体圧が下がると第２弁
体２５に加わる上方向きの圧力による力が設定圧を下回
り、前記とは逆の作用によって流入路１５と流出路１７
とが連通されるとともに流出路１７と排出路１９との連
通が断たれ、これに応じて主弁１の弁体１０も閉作動さ
れる。

【００１９】前述の第１弁体２３に加わる下方向きの設
定圧は切換機構によって切換えられる。次に、この切換
機構について詳述する。前記スピンドル２９の上部に設
けられる有底の穴２９ａには、鉛直向きに配置される長
尺のロッド３０の下端部が上下摺動可能に嵌入され、こ
のロッド３０の下端部には、下端側から細径部３０ａ，
フランジ部３０ｂおよび太径部３０ｃが形成され、細径
部３０ａの外周面にはスリーブ３１が被着されている。
また、前記ロッド３０の上端部にはリリーズナット３２
とそのリリーズナット３２を固定するリリーズロックナ
ット３３とが螺合されている。

【００２０】また、前記ロッド３０の下端部を取り囲む
位置には、下端側から第１のばね受け３４，第２のばね
受け３５および第３のばね受け３６がそれぞれそのロッ
ド３０に対して上下摺動可能に設けられている。この第
１のばね受け３４は、内周部の下面がスピンドル２９の
上面に当接されるとともに、内周部の上面がロッド３０
のフランジ部３０ｂの下面に当接可能とされ、また第２
のばね受け３５は、下端面が第１のばね受け３４の上面
に当接可能とされるとともに、内周部の下面がロッド３
０のフランジ部３０ｂの上面に当接可能とされ、更に第
３のばね受け３６は、内周部の下面がロッド３０の太径
部３０ｃの上面に当接されている。また、これら第１の
ばね受け３４，第２のばね受け３５および第３のばね受
け３６に対向するようにロッド３０を取り囲む第１の筒
体３７，第２の筒体３８および第３の筒体３９がそれぞ
れ設けられ、これら各筒体３７，３８，３９の下方空間
にばね室が形成されている。そして、このばね室内に
は、前記各筒体３７，３８，３９の下面に設けられるば
ね受け部と前記第１のばね受け３４，第２のばね受け３
５および第３のばね受け３６との間に第１の圧縮ばね４
０，第２の圧縮ばね４１および第３の圧縮ばね４２がそ
れぞれ並列状に介挿されている。

【００２１】前記第１の筒体３７は、前記カバー２７の
上面にカバースペーサ４３を介してボルト固定されるボ
ンネット４４の内周面に螺合されてそのボンネット４４
に対する上下位置が調整可能とされ、この上下位置が第
１のロックナット４５により固定されるようになってい
る。同様に、第２の筒体３８は、第１の筒体３７の内周
面に螺合されてその第１の筒体３７に対する上下位置が
調整可能とされ、この上下位置が第２のロックナット４
６により固定されるようになっている。さらに、第３の
筒体３９は、第２の筒体３８の内周面に螺合されてその
第２の筒体３８に対する上下位置が調整可能とされ、こ
の上下位置が第３のロックナット４７により固定される
ようになっている。また、これら各筒体３７，３８，３
９および各ロックナット４５，４６，４７等はボンネッ
ト４４の外周面に螺合されるカバー４８により覆われて
いる。なお、前記各筒体３７，３８，３９は、ボンネッ
ト４４が固定された後、第１の筒体３７，第２の筒体３
８，第３の筒体３９の順に各圧縮ばね４０，４１，４２
のばね力を調整しながら組付けられる。

【００２２】パイロット弁３の設定圧の切換操作を行う
ために、前記カバー４８の上部には設定圧切換体４９
（図４参照）が回転可能に取り付けられている。この設
定圧切換体４９は、ロッド３０と直交する方向に延設さ
れるとともに一端部（図４（ａ）の右端部）が操作部と
される操作軸５０と、この操作軸５０の他端部に取り付
けられるカム５１とを備えている。ここで、カム５１
は、図４（ｂ）に示されているように、操作軸５０の中
心からの距離ａ，ｂ，ｃが順次ステップ状に変化するよ
うなカム面５１ａ，５１ｂ，５１ｃ（例えば、ａ＝５ｍ
ｍ，ｂ＝７ｍｍ，ｃ＝９ｍｍ）をそれぞれ備え、操作軸
５０の回転時に各カム面５１ａ，５１ｂ，５１ｃがロッ
ド３０の上端部に取り付けられているリリーズナット３
２の下面に摺接することで、ロッド３０が上下に移動さ
れるようになっている。また、このカム５１の切換位置
は、操作軸５０の端部側に設けられる２枚の表示盤５２
（図３，図５参照）のスプリングピン５３の位置によっ
て確認できる。なお、この表示盤５２において、Ｈ（Ｈ
ｉｇｈ），Ｍ（Ｍｉｄｄｌｅ），Ｌ（Ｌｏｗ）はそれぞ
れ設定圧の切換レベルを示し、これらＨ，Ｍ，Ｌはそれ
ぞれカム面５１ａ，５１ｂ，５１ｃがリリーズナット３
２の下面に摺接する位置に対応している。この設定圧の
切換えは、カバー５４を除いて回り止め用のスプリング
ピン５３を表示盤５２の溝部に合わせた後、カバー５４
を固定することによって行われる。

【００２３】このような構成において、設定圧の切換レ
ベルがＨｉｇｈ（高圧）状態、言い換えればカム５１の
カム面５１ａがリリーズナット３２の下面とに隙間があ
る状態においては、図６に示されているように、第１の
ばね受け３４の下面がスピンドル２９の上面に当接され
るとともに、ロッド３０のフランジ部３０ｂの下面およ
び第２のばね受け３５の下面が第１のばね受け３４の上
面に当接され、かつ第３のばね受け３６の下面がロッド
３０の太径部３０ｃの上面に当接されている。したがっ
て、スピンドル２９は第１の圧縮ばね４０，第２の圧縮
ばね４１および第３の圧縮ばね４２よりなる３個のばね
力を合計したばね力で下方に押圧されることとなる。

【００２４】また、設定圧の切換レベルがＭｉｄｄｌｅ
（中圧）状態、言い換えればカム５１のカム面５１ｂが
リリーズナット３２の下面に摺接している状態において
は、図７に示されているように、第３のばね受け３６が
ロッド３０の太径部３０ｃの上面により押し上げられて
いるとともに、ロッド３０のフランジ部３０ｂが第１の
ばね受け３４および第２のばね受け３５のいずれにも当
接せず、かつ第２のばね受け３５の下面が第１のばね受
け３４の上面に当接されたままの状態となる。したがっ
て、スピンドル２９に対する第３の圧縮ばね４２のばね
力は解除され、このスピンドル２９は第１の圧縮ばね４
０および第２の圧縮ばね４１よりなる２個のばね力を合
計したばね力で下方に押圧されることとなる。

【００２５】さらに、設定圧の切換レベルがＬｏｗ（低
圧）状態、言い換えればカム５１のカム面５１ｃがリリ
ーズナット３２の下面に摺接している状態においては、
図８に示されているように、ロッド３０のフランジ部３
０ｂが第２のばね受け３５を押し上げてその第２のばね
受け３５の下端部と第１のばね受け３４の上面との当接
が解除された状態となる。したがって、スピンドル２９
に対する第２の圧縮ばね４１および第３の圧縮ばね４２
の各ばね力は解除され、このスピンドル２９は第１の圧
縮ばね４０のみのばね力で下方に押圧されることとな
る。

【００２６】このように本実施例のパイロット式安全弁
によれば、先端部にカム５１を備える操作軸５０を回転
操作するという簡単な操作で、複数個（本実施例では３
個）の圧縮ばね４０，４１，４２の選定と組み合わせと
を行ってパイロット弁３の設定圧を容易に切換えること
ができる。また、各圧縮ばね４０，４１，４２は並列状
に配置されているので、パイロット弁３自体の高さを低
く抑えることができるし、このパイロット弁３を本実施
例のように主弁１の側面に組付けることで安全弁を全体
としてコンパクトかつシンプルに構成することができ
る。また、設置上の保護装置も小さくてすみ、更に多設
定圧が要求される毎に単一設定圧パイロット弁を追加的
に組み合わせていく必要もなく、また設定圧値のバラツ
キも少なく、信頼性に優れている。また、設定圧の切換
位置を表示盤５２により一目で確認することができると
いう長所もある。

【００２７】本実施例においては、設定圧を３段階に切
換えるものについて説明したが、本実施例の構造におい
ては、設定圧を２段階に切換えたり、あるいは４段階以
上に切換えるように変更することも可能である。

【００２８】前述の説明では詳述していないが、図１に
示されているように、主弁１の弁体１０の内面中心部に
は逆円錐形の凹所１０ａが形成され、この凹所１０ａに
対向する上面カバー８の中心部には、通常使用状態にお
いてテストギャグ座用プラグ５５が取り付けられてい
る。このプラグ５５は主弁１の弁座の気密テスト時に取
り外され、このプラグ５５の代わりに図９に示されてい
るようなテストギャグ５６がそのテストギャグ５６の先
端を前記凹所５４に当接させるように取り付けられる。
なお、このような構造はパイロット弁３を主弁１の側方
に配置することによって可能となるものである。

【００２９】また、本実施例においては、パイロット弁
３として、弁座２０の下方に第２弁体２５と圧縮ばね２
６とを設けた所謂ノンブリード形式のものについて説明
したが、図１０に示されているように、これら第２弁体
２５と圧縮ばね２６とを取り除いたブリード形式のもの
を採用することもできる。

【００３０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、ばね室内に並列状に配置されている複数個のばねに
よりそれらばねの付勢力を複数段に切り換えるように構
成されているので、コンパクトで安価な装置構成で使用
流体の種類等が変わっても設定圧の切換操作を簡単に行
うことができ、設定圧の異なる複数種の流体（ガス）に
対して適用可能なパイロット式安全弁を得ることができ
る。この場合、付勢力切換手段を、各ばねの下端部を支
持するばね受けと、これらばね受けに係合する段部を有
するロッドと、このロッドを上下動させるカムを有する
操作軸とを備えるものとすると、操作軸の回転操作によ
りロッドを上下動させるだけで設定圧（ばねの付勢力）
の切換えを高精度にかつ容易に行うことができ、またカ
ム軸の回転位置を表示する表示盤を備えることで、この
表示盤により設定圧の切換位置を容易に確認することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例に係るパイロット式
安全弁の縦断面図である。

【図２】図２は、本発明の一実施例に係るパイロット式
安全弁の平面図である。

【図３】図３は、パイロット弁の縦断面図である。

【図４】図４は、パイロット弁の設定圧の切換操作を行
う設定圧切換体の正面図（ａ）およびそのＡ矢視図
（ｂ）である。

【図５】図５は、カムの切換位置を表示する表示盤の正
面図である。

【図６】図６は、設定圧の切換動作説明図である。

【図７】図７は、設定圧の切換動作説明図である。

【図８】図８は、設定圧の切換動作説明図である。

【図９】図９は、テストギャグの正面図である。

【図１０】図１０は、他の実施例によるパイロット弁の
要部断面図である。

【図１１】図１１は、従来の設定圧切換装置の構成図で
ある。

【符号の説明】

１ 主弁 ３ パイロット弁 ４ 流入口 ５ 流出口 ６ 弁座 １０ 弁体 １０ａ 凹所 １１ 弁ばね（圧縮コイルばね） １２ 背圧室 １４ パイロット管路 １５ 流入路 １６ 流出管路 １７ 流出路 １８ 排出管路 １９ 排出路 ２０ 弁座 ２１ ガイドロッド ２３ 第１弁体 ２５ 第２弁体 ２６ 圧縮ばね ２９ スピンドル ３０ ロッド ３０ａ 細径部 ３０ｂ フランジ部 ３０ｃ 太径部 ３２ リリーズナット ３４ 第１のばね受け ３５ 第２のばね受け ３６ 第３のばね受け ３７ 第１の筒体 ３８ 第２の筒体 ３９ 第３の筒体 ４０ 第１の圧縮ばね ４１ 第２の圧縮ばね ４２ 第３の圧縮ばね ４９ 設定圧切換体 ５０ 操作軸 ５１ カム ５２ 表示盤 ５３ ピン ５４ カバー ５５ テストギャグ座用プラグ ５６ テストギャグ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流入口と流出口とを遮断もしくは連通さ
   せる弁体を有する主弁と、前記流入口と前記弁体の背圧
   室とを連通するパイロットラインに設けられるパイロッ
   ト弁とを備え、前記流入口内の圧力が設定圧を越えると
   きに前記パイロット弁のばね室内に組み込まれるばねの
   付勢力に抗して前記パイロットラインの操作圧力ライン
   部を開放して前記弁体を開作動させるパイロット式安全
   弁において、前記ばね室内に複数個のばねを並列状に配
   置するとともに、これら複数個のばねの組み合わせ個数
   を変えることにより前記付勢力を複数段に切り換える付
   勢力切換手段を設けることを特徴とするパイロット式安
   全弁。
2. 【請求項２】 前記付勢力切換手段は、各ばねの下端部
   を支持するばね受けと、これらばね受けに係合する段部
   を有するロッドと、このロッドを上下動させるカムを有
   する操作軸とを備えることを特徴とする請求項１に記載
   のパイロット式安全弁。
3. 【請求項３】 さらに、前記操作軸の回転位置を表示す
   る表示盤を備えることを特徴とする請求項２に記載のパ
   イロット式安全弁。
4. 【請求項４】 前記パイロット弁は、前記主弁の弁座の
   気密テスト時にテストギャグが取り付けられるようにそ
   の主弁の側方に取り付けられることを特徴とする請求項
   １乃至３のうちのいずれかに記載のパイロット式安全
   弁。