JP4445935B2

JP4445935B2 - 緊急遮断弁

Info

Publication number: JP4445935B2
Application number: JP2006035217A
Authority: JP
Inventors: 明久馬場; 渉国枝
Original assignee: タイコフローコントロールジャパン株式会社
Priority date: 2006-02-13
Filing date: 2006-02-13
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2026-02-13
Also published as: JP2007211952A

Description

本発明は、予め定められた開度以下に閉止しないように、開度を制限する開度制限機構を設けた緊急遮断弁に関する。

従来、圧力ガス等のパイプラインには、設備に異常が発生した場合のガスの供給を遮断する緊急遮断弁が設けられている。すなわち、パイプラインにボール弁等からなるバルブ本体を接続し、設備の異常を検知した信号に基づいて、駆動手段により、バルブ本体を閉止するようになっている。この駆動手段としては、電動式のもの、ウエイト式のもの、あるいは空気式トルクシリンダ等が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

また、緊急遮断弁でない一般的な回転弁に、開度制限装置を設けた技術も開示されている。すなわち、弁軸に突出部を取付け、この突出部に衝突するストッパボルトをもって弁軸の回転を規制することにより、バルブの開度を制限するようにしている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、緊急遮断弁における弁軸に固着した回転体に係合部を設け、この係合部に対し、係合・離脱する方向に移動するストッパ部材を設けるとともに、このストッパ部材を係合部に係合させることにより、弁軸の回転を規制して、弁作動時におけるバルブ本体の開度を、予め定めた値以下とならないように制限する開度制限機構を設けた技術も開示されている（例えば、特許文献３参照）。
特開平７−２６９７３０号公報特開２００３−７４７４０号公報特開２００５−１６３９６２号公報

一般に、緊急遮断弁は、設備に異常が発生した場合には、駆動手段により、急速かつ確実に閉止するように作動させる必要がある。
ところで、緊急遮断弁の作動確認は、通常、１年あるいは複数年に一度行われる設備の定期点検時に行われるが、信頼性向上のためには、設備の通常運転中にも、緊急遮断弁が正常に作動するか否かを確認することが好ましい。しかし、従来の緊急遮断弁は、バルブ開度が１００％と０％の２つの動作しか選択できないため、作動確認のために緊急遮断弁を作動させると、パイプラインを完全に停止させてしまい、通常運転に支障を来すことになる。

特許文献２には、バルブの全開時と全閉時との弁体の位置を微調整するストッパボルトを設けた緊急遮断弁が記載されているが、この構成では、ストッパボルトを緩めて外殻内に引込ませたとしても、突出部が外殻内壁に当たってしまうため、この構成によって、バルブを中間閉止位置で停止させたり、またはその中間停止機能を完全に解除したりすることはできない。

特許文献３には、ストッパ部材を係合部に係合させることにより、弁軸の回転を規制し、弁作動時におけるバルブ本体の開度を、予め定めた値以下とならないように制限した緊急遮断弁が記載されているが、この構成では、ストッパ部材の操作が手動式であることから、人為的な誤操作や操作忘れ等により、設備の点検時に、パイプラインを停止させてしまうおそれがある。

本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑み、バルブの点検作動時に、弁体を、全開と全閉との間における設備の運転に支障がない程度の開度で停止させることができるとともに、点検時における人為的な誤操作等により、バルブを全閉して、パイプラインを停止させてしまうといった事態を未然に防止しうるようにした緊急遮断弁を提供することを目的としている。

本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
(１) パイプラインに接続されたバルブ本体と、このバルブ本体の弁体に取付けられた弁軸を回転駆動する弁駆動手段とを備え、緊急時に、前記弁駆動手段により前記弁軸を回転させて、バルブ本体を閉止するようにした緊急遮断弁において、前記弁軸に固着され、かつ外周に係合部が設けられた回転体と、前記回転体の外方における固定体に、一部が前記係合部に係合することにより、前記弁軸の回転を規制して、前記バルブ本体の開度を予め定めた値以下とならないように制限する係合位置と、前記係合部から離脱することにより、前記弁軸の回転の規制を解除する離脱位置とに、移動可能として設けられたストッパ部材と、前記ストッパ部材が係合位置に移動したことを確認する作動確認手段と、前記作動確認手段の作動により、弁駆動手段により弁軸を回転させて、バルブ本体を予め定めた開度まで閉じる弁駆動手段の点検作動を許容し、前記作動確認手段の不作動時には、弁駆動手段の点検作動を不能とするインターロック手段とを備えるものとする。

(２)上記(１)項において、ストッパ部材を、係合位置と離脱位置とに移動させるストッパ駆動手段を設ける。

(３)上記(２)項において、弁駆動手段と、作動確認手段と、ストッパ駆動手段と、点検作動開始スイッチとを制御装置に接続し、前記制御装置内に、前記点検作動開始スイッチの作動により、前記ストッパ駆動手段を作動させ、前記作動確認手段の作動を待って、前記弁駆動手段を作動させる、インターロック手段付き点検作動制御手段を設ける。

(４)上記(２)または(３)項において、弁駆動手段を、エアシリンダ装置とするとともに、ストッパ駆動手段を、固定体に設けたエアシリンダ装置とする。

(５)上記(４)項において、エア源と弁駆動用のエアシリンダ装置との間のエア供給管、およびエア源とストッパ部材駆動用のエアシリンダ装置との間のエア供給管に、各エアシリンダ装置へのエアの供給・停止を制御する第１および第２の電磁弁を設け、第１の電磁弁への給電を、インターロック手段により制御するようにする。

(６)上記(２)または(３)項において、ストッパ駆動手段を、電磁ソレノイドとする。

(７)上記(１)〜(６)項のいずれかにおいて、作動確認手段を、固定体に設けられ、かつストッパ部材が係合位置に達したときに、ストッパ部材により作動させられるようにしたリミットスイッチとする。

本発明によると、次のような効果を奏することができる。
請求項１記載の発明によると、弁軸に固着した回転体の回転を規制することにより、バルブの開度を制限できるようにしてあるので、点検時に、バルブを閉弁動作させても、全閉せず、適度の開度を保った状態とすることができ、設備の運転を中止することなく、緊急遮断弁の作動確認が行える。
また、作動確認手段により、ストッパ部材が回転体の係合部に係合したことを確認した後でないと、バルブの点検作動ができないようにしてあるので、人為的な誤操作により、バルブを全閉させてしまうことがなく、そのため、設備の点検時に、パイプラインを停止させてしまうといった事故を、未然に防止することができる。

請求項２記載の発明によると、ストッパ部材を、係合位置と離脱位置とに移動させるストッパ駆動手段を設けてあるので、ストッパ部材を、手動操作により移動させる必要がなく、操作性がよい。

請求項３記載の発明によると、点検作動開始スイッチを作動させるだけで、まずストッパ駆動手段により、ストッパ部材が係合位置まで移動させられ、次いで、ストッパ部材が係合位置に達したことを作動確認手段が確認した後、弁駆動手段が作動させられて、バルブ本体が、予め定められた開度まで閉じ、点検作動を自動的に行うことができる。
しかも、この点検作動時に、バルブ本体が全閉させられて、パイプラインを停止させてしまうといったおそれはなく、安全かつ確実に点検作動が行われる。

請求項４記載の発明によると、弁駆動手段を、エアシリンダ装置とするとともに、ストッパ駆動手段を、固定体に設けたエアシリンダ装置としてあるので、各駆動手段を簡素化することができるとともに、エア源の共有化を図ることができる。

請求項５記載の発明によると、エア源と弁駆動用のエアシリンダ装置との間、およびエア源とストッパ部材駆動用のエアシリンダ装置との間に、各エアシリンダ装置へのエアの供給・停止を制御する第１および第２の電磁弁を設け、第１の電磁弁への給電を、インターロック手段により制御するようにしてあるので、弁駆動手段およびストッパ駆動手段を、容易に、かつ確実に制御することができる。

請求項６記載の発明によると、ストッパ駆動手段を、電磁ソレノイドとしてあるので、ストッパ部材の係合位置と離脱位置への移動が円滑かつ迅速に行えるとともに、構成も簡単になる。

請求項７記載の発明によると、作動確認手段を、固定体に設けられ、かつストッパ部材が係合位置に達したときに、ストッパ部材により作動させられるようにしたリミットスイッチとしてあるので、ストッパ部材が係合位置に達したことを、迅速かつ確実に検出することができるとともに、コストの低減を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図５は、本発明の第１の実施形態を示す。
図１に示すように、この緊急遮断弁は、バルブ本体(１)と、このバルブ本体(１)を開閉させる弁駆動手段(２)と、バルブ本体(１)と弁駆動手段(２)との間に配置された開度制限機構(３)とを備えている。

バルブ本体(１)は、弁箱(４)内に弁体(５)を設けたボール弁であって、パイプライン(６)に接続されている。弁体(５)には、上方に延びる弁軸(７)が連結されている。

弁駆動手段(２)は、エアシリンダ装置であって、シリンダ(８)内にピストンロッド(９)で連結した１対のピストン(10)(11)を設けたものである。一方のピストン(10)は、シリンダ(８)の一端部内に配設した復帰用の圧縮コイルばね(12)の付勢力により、常に閉弁方向（図１における左から右）に向けて摺動するように付勢されている。他方のピストン(11)は、シリンダ(８)の他端部に設けたエア送入口(13)に接続されたエア供給管(14)から供給されるエアにより、圧縮コイルばね(12)の付勢力に抗して開弁方向（図１における右から左）に向けて摺動するように付勢されている。

エア供給管(14)は、切換えバルブであるソレノイドバルブ(第１の電磁弁)(15)を介し、エア源(16)に接続されている。すなわち、このソレノイドバルブ(15)は、エア源(16)と、弁駆動手段(２)としてのエアシリンダ装置との間に設けられ、エアシリンダ装置へのエアの供給・停止を制御する。ソレノイドバルブ(15)とエア源(16)との間には、フィルタ(17)とレギュレータ(18)とが設けられている。

ピストンロッド(９)には、このピストンロッド(９)の往復運動を回転運動に変換して、弁軸(７)に伝達する伝達手段(19)が設けられている。この伝達手段(19)としては、例えば、ピストンロッド(９)に突設した係止ピン(20)と、弁軸(７)の上端部に取付けられている二股の係止片(21)とを有し、係止ピン(20)に係止片(21)の先端を係合させ、係止ピン(20)の左右の動きにより、係止片(21)が回動し、これにより、弁軸(７)が回転するようにした機構が用いられている。

弁箱(４)の上面には、弁軸(７)を囲むようにして、固定体としてのヨーク(22)が設けられ、その上に、開度制限機構(３)が設けられている。すなわち、ヨーク(22)の上部とシリンダ(８)との間に、環状のアダプタ(23)が介在されている。弁軸(７)の中間の非円形部(7a)には、ほぼ円筒状の回転体(24)が相対回転不能として外嵌されている。

図２に示すように、回転体(24)の外周面には、円周方向に所定長さの軸方向の係合溝(25)が形成されている。

アダプタ(23)には、回転体(24)の係合溝(係合部)(25)に臨む貫通孔(26)が設けられている。この貫通孔(26)には、プランジャからなるストッパ部材(27)が、図３および図４に示すように、その先端部が係合溝(25)に係合することにより、弁軸(７)の回転を規制して、バルブ本体(１)の開度を予め定めた値以下とならないように制限する係合位置と、図１および図２に示すように、係合溝(25)から離脱することにより、弁軸(７)の回転の規制を解除する離脱位置とに摺動自在に嵌合されている。

ストッパ部材(27)は、アダプタ(23)の外周に組み付けたストッパ駆動手段(28)により駆動されるようになっている。このストッパ駆動手段(28)は、前述の弁駆動手段(２)と同様に、エアシリンダ装置により形成されている。ストッパ部材(27)は、シリンダ(29)内にＯリング(30)をもって摺動自在に嵌合されたピストン(31)に連結されており、また圧縮コイルばね(32)により、離脱位置に向けて（図２における紙面の左から右へ）付勢されている。

ピストン(31)は、シリンダ(29)の外側端に設けたエア送入口(33)に接続されたエア供給管(34) から供給されるエアにより、圧縮コイルばね(32)の付勢力に抗する方向、すなわち係合位置に向けて（図２における紙面の右から左へ）押動させられるようになっている。

エア供給管(34)は、切換えバルブの一種であるソレノイドバルブ(第２の電磁弁)(35)を介して、上述の弁駆動手段(２)へのエア供給管(14)に分岐接続され、上述のレギュレータ(18)およびフィルタ(17)を介して、エア源(16)に接続されている。このソレノイドバルブ(35)は、ストッパ駆動手段(28)としてのエアシリンダ装置へのエアの供給・停止を制御しうるようになっている。

ストッパ駆動手段(28)には、ストッパ部材(27)の作動を確認する作動確認手段(36)が設けられている。この作動確認手段(36)は、ピストン(31)と一体をなしてシリンダ(29)の外部に延びるロッド(37)に、アダプタ(23)に設けられた確認センサとしてのリミットスイッチ(38)のスイッチングレバー(39)を連係させてなるもので、リミットスイッチ(38)は、ストッパ部材(27)が係合位置に達したときに作動(ＯＮ)させられ、それ以外のときは不作動(ＯＦＦ)となるように設定されている。

図１および図３に示すように、作動確認手段(36)は、制御装置(40)の入力側に、またソレノイドバルブ(15)(35)は、制御装置(40)の出力側に、それぞれ電気的に接続されている。

制御装置(40)の入力側には、例えば地震や火災等の、バルブ本体(１)を閉弁させるべき異常状態が生じたことを検出する異常検出手段(41)と、点検作動を開始させるための点検作動開始スイッチ(42)とが接続されている。

制御装置(40)内には、作動確認手段(36)の作動により、弁駆動手段(２)の点検作動を許容し、作動確認手段(36)の不作動時には、弁駆動手段(２)の点検作動を不能とするインターロック手段(43)が設けられている。

また、制御装置(40)内には、インターロック手段(43)を含み、点検作動開始スイッチ(42)の作動により、ストッパ駆動手段(28)を作動させ、作動確認手段(36)の作動を待って、弁駆動手段(２)を作動させる、インターロック手段付き点検作動制御手段(44)が設けられている。

次に、図５のフローチャートを参照しつつ、第１の実施形態の作用について説明する。図５(ａ)は、緊急遮断弁の本来の作動態様を、また図５(ｂ)は、点検作動時の作動態様を示す。
正常時には、図１および図２に示すように、ソレノイドバルブ(15)は開弁しており、エア源(16)のエアが、弁駆動手段(２)に供給され、ピストン(10)(11)は、圧縮コイルばね(12)の付勢力に抗して、左進させられ、バルブ本体(１)は全開している。

また、ソレノイドバルブ(35)は閉弁しており、ストッパ駆動手段(28)へのエア源(16)からのエアの供給が停止させられているので、ストッパ部材(27)は、圧縮コイルばね(32)の付勢力により、離脱位置に保持されている。したがって、作動確認手段(36)は、不作動(ＯＦＦ)状態となっている。

この状態で、図５(ａ)に示すように、異常検出手段(41)が異常状態を検出すると(S1)、作動確認手段(36)が不作動(ＯＦＦ)のときは(S2)、即座にソレノイドバルブ(15)が閉弁させられる(S3)。すると、弁駆動手段(２)のシリンダ(８)内のエアが大気に開放され、圧縮コイルばね(12)の付勢力により、ピストン(10)(11)が右進させられ、バルブ本体(１)は全閉させられ(S4)、パイプライン(６)は、緊急遮断される。これが本来の作用である。

異常検出手段(41)が異常状態を検出したとき(S1)、万一ストッパ部材(27)が係合位置に位置し、作動確認手段(36)が作動状態(ＯＮ)となっているときは(S2)、ソレノイドバルブ(35)が閉弁され(S5)、ストッパ駆動手段(28)により、ストッパ部材(27)を離脱位置へ移動させ、作動確認手段(36)が不作動(ＯＦＦ)となった後(S2)、ソレノイドバルブ(15)が閉弁させられ(S3)、バルブ本体(１)は全閉させられる(S4)。
したがって、異常発生時に、バルブ本体(１)の弁体(５)が閉弁途中で停止し、全閉しきらなくなるという不具合を防止することができる。

図１および図２に示す状態から、図５(ｂ)に示すように、点検作動開始スイッチ(42)を作動させると(S6)、まず、ソレノイドバルブ(35)が作動させられ(S7)、エア源(16)からのエアが、ストッパ駆動手段(28)へ供給させられ、ピストン(31)は、圧縮コイルばね(32)の付勢力に抗して、左進させられ、それによって、ストッパ部材(27)は、係合位置へ移動させられる。

ストッパ部材(27)が係合位置に達して、作動確認手段(36)が作動状態(ＯＮ)となると(S8)、ソレノイドバルブ(15)が閉弁させられ(S9)、それによって、弁駆動手段(２)のシリンダ(８)内のエアが大気に開放され、圧縮コイルばね(12)の付勢力により、ピストン(10)(11)が右進させられ、バルブ本体(１)の弁体(５)は、弁軸(７)とともに全閉方向に回転させられる。

しかし、このときは、ストッパ部材(27)が、回転体(24)の係合溝(25)に係合し、弁軸(７)の回転が規制されているので、図４に示すように、係合溝(25)の一側端面がストッパ部材(27)に当接した状態で、弁軸(７)および弁体(５)のそれ以上の閉弁方向の回転は停止させられる。

弁軸(７)および弁体(５)が、このように、予め設定した開度まで閉じたことを確認する(S10)ことによって、緊急遮断弁全体が正常に作動することを確認することができる。

しかも、この点検作動時には、バルブ本体(１)は全閉させられることはなく、予め定められた開度まで閉じて、停止させられるので、パイプライン(６)を完全に遮断することはない。

以上の作用中、図５(ｂ)に示すステップ(S6)〜(S10)は、インターロック手段付き点検作動制御手段(44)の作用であり、その中のステップ(S8)は、インターロック手段(43)の作用である。

このインターロック手段(43)を設けたことにより、点検作動時に、ストッパ部材(27)が離脱位置に位置している状態で、誤って弁駆動手段(２)を閉弁作動させて、バルブ本体(１)を全閉させ、パイプライン(６)を完全に遮断するといった誤作動を、確実に防止することができる。

図６は、本発明の第２の実施形態の横断平面図である。
この実施形態では、ストッパ駆動手段(28)を、ストッパ部材(27)をプランジャとし、それを取り巻くコイル(45)をアダプタ(23)に固定したホルダ(46)により支持するとともに、ホルダ(46)内に復帰用の圧縮コイルばね(47)を設けた電磁ソレノイド(48)としてある。

図５(ａ)に示すように、コイル(45)に通電したときは、ストッパ部材(27)を、係合溝(25)に係合させ、また、図５(ｂ)に示すように、コイル(45)への通電を停止したときは、圧縮コイルばね(47)の付勢力により、ストッパ部材(27)を、係合溝(25)から離脱させるように構成されている。

このように、ストッパ駆動手段(28)を電磁ソレノイド(48)とすると、ストッパ駆動手段(28)を直接電気的に制御することができるので、制御が容易になる。

なお、上記実施形態では、アダプタ(23)をヨーク(22)上に設けた構成にしているが、ヨーク(22)とアダプタ(23)は一体の構成でもよい。さらに、アダプタ(23)は円筒状のものに限定されず、シリンダ(８)またはヨーク(22)等の固定部分に取付けたブラケット状のものでもよい。

本発明の第１の実施形態における設備運転時の一部を破断して示す正面図と電気系統を模式的に示す図である。同じく、図１のII−II線拡大横断平面図である。同じく、点検作動時における一部を破断して示す正面図である。同じく、図３のIV−IV線拡大横断平面図である。同じく、作動を説明するためのフローチャートである。本発明の第２の実施形態における横断平面図であって、(ａ)は点検作動時の状態、(ｂ)は設備運転時の状態を示す。

符号の説明

(１)バルブ本体
(２)弁駆動手段
(３)開度制限機構
(４)弁箱
(５)弁体
(６)パイプライン
(７)弁軸
(7a)非円形部
(８)シリンダ
(９)ピストンロッド
(10)ピストン
(11)ピストン
(12)圧縮コイルばね
(13)エア送入口
(14)エア供給管
(15)ソレノイドバルブ（第１の電磁弁）
(16)エア源
(17)フィルタ
(18)レギュレータ
(19)伝達手段
(20)係止ピン
(21)係止片
(22)ヨーク（固定体）
(23)アダプタ
(24)回転体
(25)係合溝（係合部）
(26)貫通孔
(27)ストッパ部材
(28)ストッパ駆動手段
(29)シリンダ
(30)Ｏリング
(31)ピストン
(32)圧縮コイルばね
(33)エア送入口
(34)エア供給管
(35)ソレノイドバルブ（第２の電磁弁）
(36)作動確認手段
(37)ロッド
(38)リミットスイッチ
(39)スイッチングレバー
(40)制御装置
(41)異常検出手段
(42)点検作動開始スイッチ
(43)インターロック手段
(44)インターロック手段付き点検作動制御手段
(45)コイル
(46)ホルダ
(47)圧縮コイルばね
(48)電磁ソレノイド

Claims

パイプラインに接続されたバルブ本体と、このバルブ本体の弁体に取付けられた弁軸を回転駆動する弁駆動手段とを備え、緊急時に、前記弁駆動手段により前記弁軸を回転させて、バルブ本体を閉止するようにした緊急遮断弁において、
前記弁軸に固着され、かつ外周に係合部が設けられた回転体と、
前記回転体の外方における固定体に、一部が前記係合部に係合することにより、前記弁軸の回転を規制して、前記バルブ本体の開度を予め定めた値以下とならないように制限する係合位置と、前記係合部から離脱することにより、前記弁軸の回転の規制を解除する離脱位置とに、移動可能として設けられたストッパ部材と、
前記ストッパ部材が係合位置に移動したことを確認する作動確認手段と、
前記作動確認手段の作動により、弁駆動手段により弁軸を回転させて、バルブ本体を予め定めた開度まで閉じる弁駆動手段の点検作動を許容し、前記作動確認手段の不作動時には、弁駆動手段の点検作動を不能とするインターロック手段
とを備えることを特徴とする緊急遮断弁。
ストッパ部材を、係合位置と離脱位置とに移動させるストッパ駆動手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の緊急遮断弁。
弁駆動手段と、作動確認手段と、ストッパ駆動手段と、点検作動開始スイッチとを制御装置に接続し、前記制御装置内に、前記点検作動開始スイッチの作動により、前記ストッパ駆動手段を作動させ、前記作動確認手段の作動を待って、前記弁駆動手段を作動させる、インターロック手段付き点検作動制御手段を設けたことを特徴とする請求項２記載の緊急遮断弁。
弁駆動手段を、エアシリンダ装置とするとともに、ストッパ駆動手段を、固定体に設けたエアシリンダ装置としたことを特徴とする請求項２または３記載の緊急遮断弁。
エア源と弁駆動用のエアシリンダ装置との間のエア供給管、およびエア源とストッパ部材駆動用のエアシリンダ装置との間のエア供給管に、各エアシリンダ装置へのエアの供給・停止を制御する第１および第２の電磁弁を設け、第１の電磁弁への給電を、インターロック手段により制御するようにしたことを特徴とする請求項４記載の緊急遮断弁。
ストッパ駆動手段を、電磁ソレノイドとしたことを特徴とする請求項２または３記載の緊急遮断弁。
作動確認手段を、固定体に設けられ、かつストッパ部材が係合位置に達したときに、ストッパ部材により作動させられるようにしたリミットスイッチとしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の緊急遮断弁。