JP2933864B2 - 軸封部の漏洩防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば化学プラン
トや原子力プラントまたは火力プラント等で使用される
弁、ポンプ、ボイラ等の流体機械の軸封部での流体漏洩
を防止する漏洩防止装置に係り、特に漏洩防止の確実化
および設備構成の簡易化等が図れる軸封部の漏洩防止装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば化学プラントや原子力プラントま
たは火力プラント等で使用される液体や蒸気等の各種流
体の送給系統には、弁、ポンプ、ボイラ等の圧力容器部
を有する流体機械が設置される。これらの流体機械の圧
力容器部には、弁ステム、ポンプ軸等の軸が取付けら
れ、その軸受部分に圧力容器部からの流体漏洩を防止す
るための軸封装置が設けられる。

【０００３】このようなプラントの軸封装置で封止すべ
き流体には、僅かな漏洩によっても環境汚染等の可能性
がある物質を含む場合があり、従来では漏洩防止のため
に種々の対策が採られている。

【０００４】この対策として従来、流体機械の圧力容器
部に配設される軸の周囲部に軸方向に沿って複数のパッ
キンを積層配列するとともに、このパッキンの略中間位
置に溝付きのリング、すなわちランタンリングを配置
し、このランタンリングから漏洩流体を外部に抽出した
り、ランタンリングに水等の流体を供給する手段が講じ
られている。

【０００５】前者の漏洩流体を外部に抽出する手段は、
例えば蒸気配管系統の弁の軸封部の漏洩防止装置として
適用されており、軸封部のランタンリングにリークオフ
配管を接続し、そのリークオフ配管をサンプピットまで
に導く構成とされている。そして、もし軸封部から蒸気
が漏洩した場合には、漏洩蒸気がランタンリング部位か
らリークオフ配管を介してサンプピットに抽出され、サ
ンプピットで冷却されて凝縮し、ドレンとして蓄積され
る。なお、リークオフ配管の途中に復水器を設け、この
復水器で凝縮した漏洩蒸気のドレンをサンプピットに導
く手段も採られている。

【０００６】一方、後者のランタンリング部に水等を供
給する手段は、弁等から流出する流体の負圧を利用して
水等をランタンリング部位に注入し、封水作用で漏洩を
防止するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した手
段のうち、漏洩流体を軸封部の外方に抽出する手段で
は、抽出した流体を凝縮あるいは固化させる等の処理が
必要となり、大掛りな設備や多くの手間を要する等の問
題がある。また、軸封部に水等の流体を供給する手段で
は、大規模の水源や給水配管必要となり、負圧による吸
引作用が十分に行われる場合にしか適用できない等の問
題がある。

【０００８】一方、軸封部の構成について考察すると、
パッキンはランタンリングを中間点として圧力容器側の
内側パッキンと、軸操作側の外側パッキンとに分かれ、
流体の封止機能は主に内側パッキンで発揮される。しか
しながら、弁の開閉に伴う軸移動の頻度に応じたシール
調整やパッキンの応力緩和、あるいはパッキンの装填作
業等の際に行われるパッキンの増締めは、一般に外側パ
ッキンの方から行われるため、その増締めの効果は外側
パッキンに止まり易く、内側パッキンまで及びにくい。

【０００９】したがって、軸封部での漏洩は内側パッキ
ンの側で生じるにも拘らず、一旦漏洩が生じた場合に
は、増締めを行ってもその効果が内側パッキンまで及び
にくいため、漏洩を停止することが困難となる可能性が
ある。そして、パッキンの損傷等は時間とともに増大
し、漏洩流体の抽出処理等も困難となる事態が生じる可
能性が考えられる。

【００１０】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、軸封部における流体の漏洩を確実に防止するこ
とができるとともに、設備構成が比較的簡素で、しかも
漏洩防止のために多量の液を使用する必要もなく、また
万一の漏洩事態に対しても安全に対処できる等、機能的
に優れた軸封部の漏洩防止装置を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、流体機械の圧力容器部に配設
される軸の周囲部に軸方向に沿って複数のパッキンを積
層配列するとともに、このパッキンの軸方向略中間位置
にランタンリングを配置してなる軸封部を、前記ランタ
ンリング部への流体供給によって封止する軸封部の漏洩
防止装置であって、前記ランタンリング部への供給流体
を加圧する圧力発生機構を備え、この圧力発生機構は、
前記流体機械の圧力容器部に連通しその圧力容器部の内
部流体圧を導入する大径シリンダ室および前記軸封部の
ランタンリング部に連通しその内部に漏洩防止用の液体
を充填した小径シリンダ室を相反する端部側に形成した
密閉形のシリンダと、このシリンダ内にその軸方向に沿
って移動可能に挿入され軸方向各端面が前記各シリンダ
室に対応して大端面および小端面とされたピストンとを
有し、前記ピストンの大端面に作用する前記圧力容器部
の内部流体圧を、そのピストンの両端面の表面積差に基
づいて小端面側で増幅することにより、前記軸封部のラ
ンタンリング部に供給される前記小径シリンダ室内の液
体を前記圧力容器の内部流体圧よりも高圧に設定したこ
とを特徴とする。

【００１２】請求項２の発明は、流体機械の圧力容器部
に配設される軸の周囲部に軸方向に沿って複数のパッキ
ンを積層配列するとともに、このパッキンの軸方向略中
間位置にランタンリングを配置してなる軸封部を、前記
ランタンリング部への流体供給によって封止する軸封部
の漏洩防止装置であって、前記ランタンリング部への供
給流体を加圧する圧力発生機構を備え、この圧力発生機
構は、前記流体機械の圧力容器部に連通しその圧力容器
部の内部流体圧を導入する第１シリンダ室および前記軸
封部のランタンリング部に連通しその内部に漏洩防止用
の液体を充填する第２シリンダ室を相反する端部側に仕
切壁で区画形成した密閉形のシリンダと、前記第１シリ
ンダ室内に配設されそのシリンダ室内を前記仕切壁の中
心部に穿設した孔に連通する内部空間と前記第１シリン
ダ室の前記圧力室への連通部分に連通する外部空間とに
区分する大径ベローズと、前記第２シリンダ室内に配設
されそのシリンダ室内を前記仕切壁の中心部に穿設した
孔を介して前記大径ベローズの内部空間に連通する内部
空間と前記第２シリンダ室の前記ランタンリングへの連
通部分に連通して前記ランタンリング部への供給液体の
収容室となる外部空間とに区分する小径ベローズとを有
し、前記第１シリンダ室の外側空間に導入されて前記大
径ベローズに圧縮力として作用する前記圧力容器部の内
部流体圧を、その表面積差に基づいて前記小径ベローズ
の内部空間側に膨脹力として増幅して伝達し、前記軸封
部のランタンリング部に供給される前記第２シリンダ室
内における前記小径ベローズの外部空間の液体を前記圧
力容器の内部流体圧よりも高圧に設定したことを特徴と
する。

【００１３】請求項３の発明は、流体機械の圧力容器部
に配設される軸の周囲部に軸方向に沿って複数のパッキ
ンを積層配列するとともに、このパッキンの軸方向略中
間位置にランタンリングを配置してなる軸封部を、前記
ランタンリング部への流体供給によって封止する軸封部
の漏洩防止装置であって、前記ランタンリング部への供
給流体を加圧する圧力発生機構を備え、この圧力発生機
構は、前記流体機械の圧力容器部に連通しその圧力容器
部の内部流体圧を導入する大径シリンダ室および前記軸
封部のランタンリング部に連通しその内部に漏洩防止用
の液体を充填した小径シリンダ室を相反する端部側に形
成した密閉形のシリンダと、このシリンダ内にその軸方
向に沿って移動可能に挿入されたロッドと、前記シリン
ダの大径シリンダ室側に設けられそのシリンダ室側に位
置する前記ロッドの端面に接する大径ダイヤフラムと、
前記シリンダの小径シリンダ室側に設けられそのシリン
ダ室側に位置する前記ロッドの端面に接する小径ダイヤ
フラムとを有し、前記大径ダイヤフラムに作用する前記
圧力容器部の内部流体圧を、前記ロッドを介してダイヤ
フラム間の表面積差に基づいて小径ダイヤフラム側で増
幅することにより、前記軸封部のランタンリング部に供
給される前記小径シリンダ室内の液体を前記圧力容器の
内部流体圧よりも高圧に設定したことを特徴とする。

【００１４】請求項４の発明は、請求項１から３までの
いずれかに記載の軸封部の漏洩防止装置において、ラン
タンリングに液体を供給するシリンダ室に、そのシリン
ダ室の異常低圧をピストン、ベローズまたはダイヤフラ
ムの端面部との当接により検出して開となるチェッキ弁
を設け、このチェッキ弁開の際に前記シリンダ室に流体
機械の圧力室の内部流体圧よりも高圧の液体を補給する
液体補給手段を設けたことを特徴とする。

【００１５】請求項５の発明は、請求項４記載の軸封部
の漏洩防止装置において、液体補給手段は、ランタンリ
ングに液体を供給するシリンダ室の圧力を常時検出する
圧力スイッチと、この圧力スイッチによって前記シリン
ダ室内の圧力が一定値以下に低下したことが検知された
場合に開となる弁を有する気体圧送配管と、この気体圧
送配管に接続されその気体圧送配管からの高圧気体によ
って駆動される液体補給用のアキュムレータとを備えた
ことを特徴とする。

【００１６】請求項６の発明は、請求項１から５までの
いずれかに記載の軸封部の漏洩防止装置において、流体
機械の圧力容器部からの内部流体圧を導入するシリンダ
室の前記圧力容器部側への連通部位に、その圧力容器部
側からの内部流体圧導入を遮断し得るストップバルブを
設けたことを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、発電プラント等で使用される蒸気系統の弁に設けら
れる軸封部の漏洩防止装置を例として、図面を参照して
説明する。

【００１８】図１〜図４は本発明の第１の実施形態を示
すもので、図１は軸封部およびその漏洩防止装置を示す
全体構成図であり、図２は図１に示す漏洩防止装置の圧
力発生機構を詳細に示す拡大断面図であり、図３は漏洩
防止装置の制御系を示す系統構成図である。

【００１９】本実施形態の弁１は図１に示すように、弁
ハウジング２の内部に圧力容器部としての弁部３を有
し、この弁部３を構成する弁体４に弁ステムとしての軸
５が連結され、この軸５が弁ハウジング２の軸孔６に挿
通されている。軸５の周囲部には、軸方向に沿って複数
の内側パッキン７と外側パッキン８とが積層配列されて
おり、これら内側パッキン７と外側パッキン８との略中
間位置に、ランタンリング９が配置されて軸封部１０が
構成されている。なお、外側パッキン８の上方周囲部に
は、増締め装置１１が設けられている。

【００２０】この軸封部１０の外側に、漏洩防止装置１
２の主要部分を構成する圧力発生機構１３が設けられて
いる。圧力発生機構１３は、軸封部１０の軸５と軸心が
平行な縦長な密閉形のシリンダ１４を有し、このシリン
ダ１４が弁ハウジング２に固定されている。シリンダ１
４の下端側内部には大径シリンダ室１５が形成されると
ともに、上端側内部には大径シリンダ室１５よりも若干
小径な小径シリンダ室１６が形成されている。

【００２１】そして、大径シリンダ室１５は連通路１７
を介して弁部３に連通し、弁使用時における弁部３の内
部流体圧である蒸気圧が、大径シリンダ室１５に導入さ
れるようになっている。

【００２２】一方、小径シリンダ室１６は連通路１８を
介して軸封部１０のランタンリング９の溝に連通し、こ
の小径シリンダ室１６に漏洩防止用の流体としての純水
１９が充填され、この純水１９が後述する構成に基づい
て軸封部１０のランタンリング９に供給されるようにな
っている。

【００２３】シリンダ１４の内部には、ピストン２０
が、シリンダ１４の軸方向すなわち上下方向に摺動可能
に挿入されている。このピストン２０は、下端部が上端
部よりも大径な異径柱状の構成をなしており、下端側大
径部２１の下端面が大径シリンダ室１５の断面積に対応
して表面積の大きい大端面２２とされ、また上端側小径
部２３の上端面が小径シリンダ室１６の断面積に対応し
て表面積の小さい小端面２４とされている。

【００２４】これにより、大径シリンダ室１５に導入さ
れる蒸気圧（Ｐkg／cm² ）がピストン２０の下端面であ
る大端面２２に作用すると、同ピストン２０の上端面で
ある小端面２４との表面積の差分だけ、小径シリンダ室
１６で発生する内部圧力が大きくなり（Ｐ＋Δｐkg／cm
² ）、小径シリンダ室１６に充填される純水の圧力が、
弁部３の内部流体圧である蒸気圧よりも大きくなって、
ランタンリング９に供給されるように設定されている。

【００２５】なお、ピストン２０の下端側大径部２１の
外周面および上端側小径部２３の外周面には、これらが
摺動するシリンダ１４の内周面との間の気密保持のた
め、シールリング２５がそれぞれ設けられている。ま
た、ピストン２０の下端側大径部２１と上端側小径部２
３との間の部分は、これらよりも小径な柱状とされてい
る。

【００２６】さらに、図２に詳細に示すように、ピスト
ン２０の下端側大径部２１の下端面である大端面２２の
中心部には、短柱状のストッパ２６が下方に向って突出
し、このストッパ２６がピストン２０の最大下降時にシ
リンダ１４の内底部に当接して下降限度が設定されるよ
うになっている。また、ストッパ２６の周囲にはこれよ
りも長い圧縮コイルばね２７が設けられ、この圧縮コイ
ルばね２７がシリンダ１４の内底面に接してピストン２
０の下端面を上向きに押上げ、ピストン２０の姿勢およ
び位置の安定化を図るようになっている。なお、シリン
ダ１４の底壁部２８は、周壁部２９から上の部分と別部
材とされ、例えばねじ込み等によって一体化されて、シ
リンダ１４内へのピストン２０の挿入等の後に周壁部２
９を閉塞するようになっている。シリンダ１４の低壁部
２８と周壁部２９との接合面も、シールリング３０で封
止されている。

【００２７】また、ピストン２０の上端側小径部２１の
上端面である小端面２４の中心部には、柱状の接触子３
１が上方に向って突出し、ピストン２０が最大限上昇し
た場合に、下記のリフトチェッキ弁３３に当接して、こ
れを開操作するようになっている。

【００２８】すなわち図２に示すように、シリンダ１４
の上側の小径シリンダ室１６の上方中心位置に、さらに
小径な空間からなる弁室３２が形成されており、この弁
室にリフトチェッキ弁３３が取付けられている。このリ
フトチェッキ弁３３は、弁室３２内から小径シリンダ室
１６に向かって下方に突出する管部３４を有し、この管
部３４が最大限下降した状態で弁路３５を閉じ、また管
部３４が押し上げられると弁路３５を開くようになって
いる。

【００２９】リフトチェッキ弁３３は、常時は弁室３２
内に挿入した圧縮コイルばね３６で下方に付勢され、管
部３４が最大限下降した位置で閉状態に保持されてお
り、ピストン２０の上昇によって柱状の接触子３１がリ
フトチェッキ弁３３の管部３４に当接した場合に開とな
るものである。このリフトチェッキ弁３３に、流体機械
の圧力容器部である弁部３の内部流体としての蒸気圧力
よりも高圧の液体補給する液体補給手段、すなわち純水
補給装置３７が接続されている。

【００３０】純水補給装置３７は図３に示すように、シ
リンダ１４の小径シリンダ室１６内の圧力を常時検出す
る圧力スイッチ３８と、この圧力スイッチ３８からの検
出信号を受けて動作指令を発する遠隔操作装置３９と、
この遠隔操作装置３９からの動作指令に基づいて駆動さ
れる電磁弁４０と、この電磁弁４０で開閉される気体圧
送配管４１と、この気体圧送配管４１に加圧気体、例え
ば窒素ガス（Ｎ₂ ）を供給するボンベ等の加圧源４２
と、気体圧送配管４１によって加圧されて純水をリフト
チェッキ弁３３に供給するアキュムレータ４３および純
水供給配管４４とによって構成されている。

【００３１】そして、小径シリンダ室内の圧力が一定値
以下に低下したことが圧力スイッチ３８によって検知さ
れた場合に電磁弁４０が開となり、気体圧送配管４１か
らの高圧Ｎ₂ 気体によってアキュムレータ４３が駆動さ
れて純水がリフトチェッキ弁３３に供給されるようにな
っている。

【００３２】次に作用を説明する。

【００３３】プラント運転時に弁に蒸気が流通し、弁部
３が蒸気圧が作用すると、この蒸気圧は連通路を介して
圧力発生機構１３のシリンダ１４の大径シリンダ室１５
に導かれ、ピストン２０の大端面２２を圧力（Ｐkg／cm
² ）で上向きに押圧する。小径シリンダ室１６に純水が
充填されていない運転初期状態では、ピストン２０の小
端面２４に反力が作用しないため、ピストン２０がシリ
ンダ１４内の最上部まで上昇し、接触子３１がリフトチ
ェッキ弁３３の管部３４に当接してこれを押し上げ、リ
フトチェッキ弁３３が開となる。

【００３４】この場合、予め遠隔操作装置３９を手動操
作して純水補給装置３７から高圧（Ｐ＋Δｐkg／cm² ）
の純水をリフトチェッキ弁３３に供給しておく。これに
よって純水はリフトチェッキ弁３３が開となった時に即
座に小径シリンダ室１６に流入し、ピストン２０は純水
圧力で押下げられ、大端面２２側の圧力（Ｐkg／cm² ）
と小端面２４側の圧力（Ｐ＋Δｐkg／cm² ）とが表面積
差に対応して釣り合う図１に示す状態で停止する。これ
とともに、ピストン２０上端の接触子３１はリフトチェ
ッキ弁３３の管部３４から離間するため、リフトチェッ
キ弁３３は閉となる。この状態で純水補給装置３７は停
止し、自動操作状態としておく。

【００３５】このようにして、大端面２２側の圧力（Ｐ
kg／cm² ）と小端面２４側の圧力（Ｐ＋Δｐkg／cm² ）
とが釣り合っている状態では、常に小径シリンダ室１６
内の純水に（Ｐ＋Δｐkg／cm² ）の圧力が発生している
ので、この圧力によって純水は連通路を介して軸封部１
０のランタンリング９に供給される。ランタンリング９
に供給された純水は、外側パッキン８および内側パッキ
ン７を（Ｐ＋Δｐkg／cm² ）の圧力でシールするので、
弁部３側の内部圧力（Ｐkg／cm² ）よりも常に大きい。
したがって、蒸気は軸封部１０の内側パッキン７におい
て、それよりも高圧の液体でシールされるため全く漏洩
することはない。

【００３６】しかも、大端面２２および小端面２４を有
するピストン２０の差圧発生作用に基づき、大径シリン
ダ室１５側の蒸気圧が高くなっても常にこれ以上の高圧
を小径シリンダ室１６側の純水に発生させるので、漏洩
防止機能は全く失われることはく、長期間に亘って持続
されるものである。

【００３７】そして、この漏洩防止機能を維持する純水
は、最初に小径シリンダ室１６内に供給した量だけで十
分であり、余分な流量を必要とすることもない。したが
って、漏洩防止材として経済的であるうえに、大規模な
流体供給設備も必要としないので、従来に比して大幅な
低コスト化も図れるようになる。

【００３８】また、何等かの事情によって軸封部１０か
ら純水が漏洩し、小径シリンダ室１６内の圧力が低減し
た場合には、純水補給装置３７およびリフトチェッキ弁
３３の作用で小径シリンダ室１６内に純水が補給され
る。

【００３９】すなわち前述したように、小径シリンダ室
１６内の圧力が一定値以下に低下すると、まず即座に圧
力スイッチ３８によって圧力低下が検知され、この圧力
スイッチ３８からの検出信号を受けて遠隔操作装置３９
から自動的に動作指令が発せられ、この遠隔操作装置３
９からの動作指令に基づいて電磁弁４０が開動作し、ボ
ンベ等の加圧源開閉から窒素ガス（Ｎ₂ ）が気体圧送配
管４１を介してアキュムレータ４３に供給される。アキ
ュムレータ４３は、Ｎ₂ の加圧力によって迅速に起動
し、純水をリフトチェッキ弁３３に供給する。一方、小
径シリンダ室１６の圧力低下時にはピストン２０が大端
面２２側の圧力で押圧されて上昇するので、ピストン２
０の状端の接触子がリフトチェッキ弁３３の管部３４に
当接してリフトチェッキ弁３３が開となるので、純水は
小径シリンダ室１６に必要量供給される。この供給は持
続的にも行える。したがって、必要時間、必要量の純水
供給が確保できる。

【００４０】なお、リフトチェッキ弁３３には上昇動作
の必要なく、圧力差のみで開となる機能を付与すること
が可能である。例えば上方からの純水供給圧力が小径シ
リンダ室１６内圧力よりも一定以上の高圧となった場合
に開となる補助弁機構を付設しておく。そうした場合に
は、圧力スイッチ３８の検出信号を受けて純水補給装置
３７に一定以上の圧力で純水供給が行われるようにして
おくことで、ピストン２０の動作を待たずに極めて迅速
な純水供給が可能であり、非常用として有効に機能させ
ることができる。

【００４１】以上の結果、本実施形態の漏洩防止装置に
よれば、純水がランタンリング９を介して内側パッキン
７に十分に供給されてシール機能を発揮するので、従来
では経時的に疲労する傾向のあった内側パッキン７の耐
用寿命が長期化でき、メンテナンスなどの頻度の大幅な
低下も期待できる等の利点も得られる。

【００４２】次に本発明の他の実施形態について図４〜
図６を参照して説明する。

【００４３】図４は本発明の第２実施形態を示してい
る。本実施形態は、前記の第１実施形態と同様に流体機
械として蒸気配管の弁１を適用するとともに、前記第１
実施形態と同一構成の圧力発生機構１３を用いたもので
あるが、弁１の圧力容器部である弁部３からの蒸気圧を
導入する大径シリンダ室１５の、弁部３側への連通路１
７部位に、その弁部３側からの内部蒸気圧導入を遮断し
得るストップバルブ４５を設けたものである。

【００４４】このストップバルブ４５は、直線状の弁部
４６によって自己遮断機能を有するもので、連通路１７
にナット４７を介して着脱可能に連結されている。そし
て、シリンダ１４を外した場合に、弁部４６の閉塞によ
り、連通路１７を遮断し、シリンダ１４への蒸気圧の導
入を停止するようになっている。その他の構成は図１〜
図３に示したものと同一であるから、これらの図に付し
た符号と同一の符号を図４に付して、その説明を省略す
る。

【００４５】本実施形態によれば、前記第１実施形態の
効果に加え、ストップバルブ４５によって連通路１７を
遮断してシリンダ１４への蒸気圧の導入を停止する機能
を有するので、プラント運転中でも圧力発生機構１３の
点検、あるいは交換等の作業が必要に応じて随時、容易
に行えるという効果が奏される。

【００４６】図５は本発明の第３実施形態を示してい
る。

【００４７】本実施形態は、流体機械として蒸気配管の
弁１を適用する点で第１実施形態と同様であるが、圧力
発生機構１３、特にシリンダおよびその内部構成が前記
第１実施形態と異っている。

【００４８】すなわち、本実施形態では図５に示すよう
に、圧力発生機構１３がベローズ式構成とされている。
この圧力発生機構１３は、弁体１の圧力容器部である弁
部３に連通してその弁部３の内部流体圧を導入する第１
シリンダ室４８と、軸封部１０のランタンリング９に連
通してその内部に漏洩防止用の液体としての純水１９を
充填する第２シリンダ室４９とが、シリンダ５０内の相
反するする端部側（上下端部側）に、仕切壁５０Ａで区
画形成されている。

【００４９】シリンダ５０の下部に形成された第１シリ
ンダ室４８内には大径ベローズ５１が配設され、この大
径ベローズ５１によって第１シリンダ室４８内が、仕切
壁５０Ａの中心部に穿設した孔５２に連通する内部空間
５３と、第１シリンダ室４８の弁部３への連通部分に連
通する外部空間５４とに区分されている。

【００５０】また、シリンダ５０の上部に形成された第
２シリンダ室４９内には小径ベローズ５５が配設され、
この小径ベローズ５５によって第２シリンダ室４９内
が、仕切壁５０Ａの中心部に穿設した孔５２を介して大
径ベローズ５１の内部空間５３に連通する内部空間５６
と、この第２シリンダ室４９のランタンリング９への連
通部分に連通してランタンリング９への供給液体の収容
室となる外部空間５７とに区分されている。

【００５１】なお、大径ベローズ５１の下端部には大径
ディスク５８が一体的に設けられ、また小径ベローズ５
５の上端部には小径ディスク５９が一体的に設けられて
いる。そして、これらの大径ディスク５８および小径デ
ィスク５９が、仕切壁５０Ａの孔５２を貫通したロッド
６０の下端部および上端部に、それぞれシール部６１，
６２を介して一体的に連結されている。

【００５２】大径ディスク５８の周縁部は、第１シリン
ダ室４８内に大径ガイド６３を介して上下方向にスライ
ド可能に支持されており、この大径ガイド６３には上下
方向に隙間が形成されていて、流体が大径ディスク５８
の上側から下側に流通できるようになっている。

【００５３】小径ディスク５９の周縁部は、第２シリン
ダ室４９内に小径ガイド６４を介して上下方向にスライ
ド可能に支持されており、この小径ガイド６４には上下
方向に隙間が形成されていて、流体が小径ディスク５９
の下側から上側に流通できるようになっている。

【００５４】なお、本実施形態のシリンダ５０は軸方向
中央位置で上下に２分されていて、それらの接合部に前
記の仕切壁５０Ａがシールリング６５を介して挟着され
ている。その他の構成は第１，第２実施形態と略同様で
あるから説明を省略する。

【００５５】本実施形態では、第１シリンダ室４８の外
側空間に導入されて大径ベローズ５１の周囲の求心方向
圧縮力および大径ディスク５８の下側に流通してこれを
押し上げる上向き圧縮力として作用する弁１の弁体３の
内部流体圧が、その表面積差に基づいて、小径ベローズ
５５の内部空間５６側に膨脹力として増幅して伝達さ
れ、軸封部１０のランタンリング９に供給される第２シ
リンダ室４９内における小径ベローズ５５の外部空間５
７の液体が弁部３の内部流体圧よりも高圧に設定され
る。

【００５６】すなわち本実施形態では、大径ディスク５
８への押上げ圧力、小径ディスク５９のロッド６０を介
しての上昇によって前記第１実施形態のピストン２０と
同様の純水加圧作用が行われるとともに、それに加えて
大径ベローズ５１および小径ベローズ５５の圧縮および
膨脹による内部空間５３，５６の気体変動で前記ロッド
６０の昇降力をも発生させるものである。そして、前記
第１実施形態と同様に、純水が連通路を介して軸封部１
０のランタンリング９に供給され、ランタンリング９に
供給された純水は、外側パッキン８および内側パッキン
７を（Ｐ＋Δｐkg／cm² ）という、弁部３側の内部圧力
（Ｐkg／cm² ）よりも常に大きい圧力でシールする。し
たがって、蒸気は軸封部１０の内側パッキン７におい
て、それよりも高圧の液体でシールされるため全く漏洩
することはないという作用効果が奏される。

【００５７】図６は本発明の第４実施形態を示してい
る。

【００５８】本実施形態は、流体機械として蒸気配管の
弁１を適用する点で前記各実施形態と同様である。但
し、圧力発生機構１３、特にシリンダおよびその内部構
成が前記各実施形態と異っている。

【００５９】すなわち、本実施形態では第１実施形態と
同様に、圧力発生機構１３が、流体機械である弁１の圧
力容器部としての弁部３に連通し、その弁部３の内部流
体である蒸気の圧力を導入する大径シリンダ室６６およ
び軸封部９のランタンリング１０に連通しその内部に漏
洩防止用の液体である純水１９を充填した小径シリンダ
室６７を相反する端部側に形成した密閉形のシリンダ６
８を有している。

【００６０】そして、このシリンダ６８内にその軸方向
に沿って移動可能に挿入された段付きピストン状のロッ
ド６９と、シリンダ６８の大径シリンダ室６６側に設け
られそのシリンダ室６６側に位置するロッド６９の端面
に接する大径ダイヤフラム７０と、シリンダ６８の小径
シリンダ室６７側に設けられそのシリンダ室６７側に位
置するロッド６９の端面に接する小径ダイヤフラム７１
とを有している。

【００６１】本実施形態では、大径ダイヤフラム７０に
作用する蒸気圧を、ロッド６９を介してダイヤフラム７
０，７１間の表面積差に基づいて小径ダイヤフラム７１
側で増幅することにより、軸封部９のランタンリング１
０に供給される小径シリンダ室６７内の液体を蒸気圧よ
りも高圧に設定するようになっている。その他の構成お
よび作用は前記各実施形態と略同様であるから、説明を
省略する。

【００６２】以上の本実施形態によっても、前記各実施
形態と同様に、純水が連通路を介して軸封部１０のラン
タンリング９に供給され、ランタンリング９に供給され
た純水は、外側パッキン８および内側パッキン７を（Ｐ
＋Δｐkg／cm² ）という、弁部３側の内部圧力（Ｐkg／
cm² ）よりも常に大きい圧力でシールする。そして、蒸
気は軸封部１０の内側パッキン７において、それよりも
高圧の液体でシールされるため全く漏洩することはない
という作用効果が奏される。

【００６３】なお、以上の各実施形態では漏洩防止用の
液体を純水としたが、他の液体を適用できることは勿論
であり、また軸封部を有する流体機械として、ポンプそ
の他の各種設備が適用できることも勿論である。

【００６４】

【発明の効果】以上の実施形態で詳述したように、本発
明によれば、軸封部における流体の漏洩を確実に防止す
ることができるとともに、設備構成が比較的簡素で、し
かも漏洩防止のために多量の液を使用する必要もなく、
また万一の漏洩事態に対しても安全に対処できる等、機
能的に優れた軸封部の漏洩防止装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す全体構成図。

【図２】本発明の第１実施形態の要部を示す拡大図。

【図３】本発明の第１実施形態の制御系統を示す系統
図。

【図４】本発明の第２実施形態を示す構成図。

【図５】本発明の第３実施形態を示す構成図。

【図６】本発明の第４実施形態を示す構成図。

【符号の説明】

１ 弁 ２ 弁ハウジング ３ 弁部 ４ 弁体 ５ 軸 ６ 軸孔 ７ 内側パッキン ８ 外側パッキン ９ ランタンリング １０ 軸封部 １１ 増締め装置 １２ 漏洩防止装置 １３ 圧力発生機構 １４ シリンダ １５ 大径シリンダ室 １６ 小径シリンダ室 １７ 連通路 １８ 連通路 １９ 純水 ２０ ピストン ２１ 下端側大径部 ２２ 大端面 ２３ 上端側小径部 ２４ 小端面 ２５ シールリング ２６ ストッパ ２７ 圧縮コイルばね ２８ 底壁部 ２９ 周壁部 ３０ シールリング ３１ 接触子 ３２ 弁室 ３３ リフトチェッキ弁 ３４ 管部 ３５ 弁路 ３６ 圧縮コイルばね ３７ 純水補給装置 ３８ 圧力スイッチ ３９ 遠隔操作装置 ４０ 電磁弁 ４１ 気体圧送配管 ４２ 加圧源 ４３ アキュムレータ ４４ 純水供給配管 ４５ ストッププバルブ ４６ 弁部 ４７ ナット ４８ 第１シリンダ室 ４９ 第２シリンダ室 ５０ シリンダ ５０Ａ 仕切壁 ５１ 大径ベローズ ５２ 孔 ５３ 内部空間 ５４ 外部空間 ５５ 小径ベローズ ５６ 内部空間 ５７ 外部空間 ５８ 大径ディスク ５９ 小径ディスク ６０ ロッド ６１，６２ シール部 ６３ 大径ガイド ６４ 小径ガイド ６５ シールリング ６６ 大径シリンダ室 ６７ 小径シリンダ室 ６８ シリンダ ６９ ロッド ７０ 大径ダイヤフラム ７１ 小径ダイヤフラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猪狩 心一 福島県双葉郡大熊町大字夫沢字北原22 東京電力株式会社 原子力技術センター 内 (72)発明者 猪狩 信二 福島県双葉郡大熊町大字夫沢字北原22 東京電力株式会社 原子力技術センター 内 (72)発明者 佐々木 誠 福島県双葉郡大熊町大字夫沢字北原22 東京電力株式会社 原子力技術センター 内 (72)発明者 安川 宏 福島県双葉郡大熊町大字夫沢字北原22 東京電力株式会社 原子力技術センター 内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16J 15/40

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体機械の圧力容器部に配設される軸の
   周囲部に軸方向に沿って複数のパッキンを積層配列する
   とともに、このパッキンの軸方向略中間位置にランタン
   リングを配置してなる軸封部を、前記ランタンリング部
   への流体供給によって封止する軸封部の漏洩防止装置で
   あって、前記ランタンリング部への供給流体を加圧する
   圧力発生機構を備え、 この圧力発生機構は、前記流体機械の圧力容器部に連通
   しその圧力容器部の内部流体圧を導入する大径シリンダ
   室および前記軸封部のランタンリング部に連通しその内
   部に漏洩防止用の液体を充填した小径シリンダ室を相反
   する端部側に形成した密閉形のシリンダと、 このシリンダ内にその軸方向に沿って移動可能に挿入さ
   れ軸方向各端面が前記各シリンダ室に対応して大端面お
   よび小端面とされたピストンとを有し、 前記ピストンの大端面に作用する前記圧力容器部の内部
   流体圧を、そのピストンの両端面の表面積差に基づいて
   小端面側で増幅することにより、前記軸封部のランタン
   リング部に供給される前記小径シリンダ室内の液体を前
   記圧力容器の内部流体圧よりも高圧に設定したことを特
   徴とする軸封部の漏洩防止装置。
2. 【請求項２】 流体機械の圧力容器部に配設される軸の
   周囲部に軸方向に沿って複数のパッキンを積層配列する
   とともに、このパッキンの軸方向略中間位置にランタン
   リングを配置してなる軸封部を、前記ランタンリング部
   への流体供給によって封止する軸封部の漏洩防止装置で
   あって、前記ランタンリング部への供給流体を加圧する
   圧力発生機構を備え、 この圧力発生機構は、前記流体機械の圧力容器部に連通
   しその圧力容器部の内部流体圧を導入する第１シリンダ
   室および前記軸封部のランタンリング部に連通しその内
   部に漏洩防止用の液体を充填する第２シリンダ室を相反
   する端部側に仕切壁で区画形成した密閉形のシリンダ
   と、 前記第１シリンダ室内に配設されそのシリンダ室内を前
   記仕切壁の中心部に穿設した孔に連通する内部空間と前
   記第１シリンダ室の前記圧力室への連通部分に連通する
   外部空間とに区分する大径ベローズと、 前記第２シリンダ室内に配設されそのシリンダ室内を前
   記仕切壁の中心部に穿設した孔を介して前記大径ベロー
   ズの内部空間に連通する内部空間と前記第２シリンダ室
   の前記ランタンリングへの連通部分に連通して前記ラン
   タンリング部への供給液体の収容室となる外部空間とに
   区分する小径ベローズとを有し、 前記第１シリンダ室の外側空間に導入されて前記大径ベ
   ローズに圧縮力として作用する前記圧力容器部の内部流
   体圧を、その表面積差に基づいて前記小径ベローズの内
   部空間側に膨脹力として増幅して伝達し、前記軸封部の
   ランタンリング部に供給される前記第２シリンダ室内に
   おける前記小径ベローズの外部空間の液体を前記圧力容
   器の内部流体圧よりも高圧に設定したことを特徴とする
   軸封部の漏洩防止装置。
3. 【請求項３】 流体機械の圧力容器部に配設される軸の
   周囲部に軸方向に沿って複数のパッキンを積層配列する
   とともに、このパッキンの軸方向略中間位置にランタン
   リングを配置してなる軸封部を、前記ランタンリング部
   への流体供給によって封止する軸封部の漏洩防止装置で
   あって、前記ランタンリング部への供給流体を加圧する
   圧力発生機構を備え、 この圧力発生機構は、前記流体機械の圧力容器部に連通
   しその圧力容器部の内部流体圧を導入する大径シリンダ
   室および前記軸封部のランタンリング部に連通しその内
   部に漏洩防止用の液体を充填した小径シリンダ室を相反
   する端部側に形成した密閉形のシリンダと、 このシリンダ内にその軸方向に沿って移動可能に挿入さ
   れたロッドと、 前記シリンダの大径シリンダ室側に設けられそのシリン
   ダ室側に位置する前記ロッドの端面に接する大径ダイヤ
   フラムと、 前記シリンダの小径シリンダ室側に設けられそのシリン
   ダ室側に位置する前記ロッドの端面に接する小径ダイヤ
   フラムとを有し、 前記大径ダイヤフラムに作用する前記圧力容器部の内部
   流体圧を、前記ロッドを介してダイヤフラム間の表面積
   差に基づいて小径ダイヤフラム側で増幅することによ
   り、前記軸封部のランタンリング部に供給される前記小
   径シリンダ室内の液体を前記圧力容器の内部流体圧より
   も高圧に設定したことを特徴とする軸封部の漏洩防止装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１から３までのいずれかに記載の
   軸封部の漏洩防止装置において、ランタンリングに液体
   を供給するシリンダ室に、そのシリンダ室の異常低圧を
   ピストン、ベローズまたはダイヤフラムの端面部との当
   接により検出して開となるチェッキ弁を設け、このチェ
   ッキ弁開の際に前記シリンダ室に流体機械の圧力室の内
   部流体圧よりも高圧の液体を補給する液体補給手段を設
   けたことを特徴とする軸封部の漏洩防止装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の軸封部の漏洩防止装置に
   おいて、液体補給手段は、ランタンリングに液体を供給
   するシリンダ室の圧力を常時検出する圧力スイッチと、
   この圧力スイッチによって前記シリンダ室内の圧力が一
   定値以下に低下したことが検知された場合に開となる弁
   を有する気体圧送配管と、この気体圧送配管に接続され
   その気体圧送配管からの高圧気体によって駆動される液
   体補給用のアキュムレータとを備えたことを特徴とする
   軸封部の漏洩防止装置。
6. 【請求項６】 請求項１から５までのいずれかに記載の
   軸封部の漏洩防止装置において、流体機械の圧力容器部
   からの内部流体圧を導入するシリンダ室の前記圧力容器
   部側への連通部位に、その圧力容器部側からの内部流体
   圧導入を遮断し得るストップバルブを設けたことを特徴
   とする軸封部の漏洩防止装置。