JP4585457B2

JP4585457B2 - 配管緊急遮断装置

Info

Publication number: JP4585457B2
Application number: JP2006014062A
Authority: JP
Inventors: 幸友伊藤
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2006-01-23
Filing date: 2006-01-23
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2026-01-23
Also published as: JP2007197905A

Description

この発明は、配管に設置され、異常震動および配管内での異常差圧の発生時に配管を遮断する配管緊急遮断装置に関するものである。

この種の配管緊急遮断装置は、一般的に、駆動源や検知手段が電子式やガス加圧式で構成されていたので、地震などで電気やガスの供給が停止されると、全く作動できないものとなっていた。

このような状況を鑑み、駆動源や検知手段を機械式のもので構成した配管緊急遮断装置が種々提案されている。
例えば、従来の高圧ガス緊急遮断装置は、弁棒に、震動により後退するストッパを係合させ、そのストッパの外端を感震装置に接続しており、弁棒より弁体を分離し、この弁体にはこれを弁座に圧接させる第１スプリングを、弁棒には下端を弁体に軽く圧接させる第２スプリングを装着し、かつ弁棒の上端を弁本体より外方へ突出させていた（例えば、特許文献１参照）。

このように構成された従来の高圧ガス緊急遮断装置では、通常時は、ストッパが弁棒に係合し、弁棒の移動を阻止している。これにより、弁体を弁座に圧接させるように作用する第１スプリングの付勢力は、弁体を介してストッパにより移動が阻止されている弁棒に受けられ、弁体が弁座から離反し、流路が開放されている。そして、感震装置が作動すると、ストッパが後退して弁棒との係合が解除される。これにより、弁棒が移動可能となり、第１スプリングの付勢力により、弁体が弁座に圧接され、流路が遮断される。

そして、復旧時には、作業者が弁棒を押して弁体を弁座から離反させて、生ガスを流路の流出側に供給し、直ちに弁棒から手を離して、流路を遮断する。これにより、弁棒が供給されたガス圧により上昇し、弁棒の弁本体からの突出量に応じて、配管の損傷によるガス漏れが発生しているか否かを判断する。そして、ガス漏れが発生していないことが確認されると、弁をリセットすることになる。

特開昭５５−１２６１７１号公報

従来の高圧ガス緊急遮断装置では、配管の損傷によるガス漏れの発生を検知して流路を遮断できる機能を有していないので、ガス漏れ発生時に、流路を速やかに遮断できないという問題があった。また、地震発生後、装置をリセットする際には、作業者が弁棒の弁本体からの突出量の大小からガス漏れ発生の有無を判断しなければならず、その判断基準があいまいなものとなってしまうという不具合もあった。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、地震などによる異常震動および配管の破損による異常差圧の発生を機械的に検知し、流路を確実に遮断できる配管緊急遮断装置を得ることを目的とする。

この発明による配管緊急遮断装置は、配管の経路中に配設される常開の遮断弁と、作動時、上記配管の一次側配管内の流体を上記遮断弁に供給して該遮断弁を閉弁させる起動弁と、異常震動の発生時に作動して、上記一次側配管内の流体圧力を上記起動弁に供給して該起動弁を作動させる感震装置と、を備えている。そして、上記感震装置は、上記一次側配管と上記起動弁とを連結する第１の配管と、上記第１の配管の経路中に配設された第１の弁と、震動観測球と、上記震動観測球が載置される受け皿を有し、上記第１の弁を閉弁させる閉弁位置と開弁させる開弁位置との間を移動可能に配設され、該震動観測球が該受け皿に載置されて閉弁位置に位置し、異常震動の発生時に該震動観測球が該受け皿から外れて閉弁位置から開弁位置に移動する観測球台と、を有する。

この発明によれば、感震装置は、異常震動が発生し、震動観測球が受け皿から外れると、観測球台が閉弁位置から開弁位置に移動して第１の弁を開弁させ、一次側配管内の流体圧力を起動弁に供給して起動弁を作動させ、起動弁が一次側配管内の流体を遮断弁に供給して遮断弁を閉弁させているので、地震などの異常震動の発生時に、電気やガスの供給が停止されても、流路を確実に遮断できる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に給水配管緊急遮断装置の全体構成を模式的に示すシステム構成図である。

図１において、給水配管緊急遮断装置１００は、給水タンク１に接続された給水配管２の経路中に配設された常開の遮断弁３と、作動時、遮断弁３を閉弁させる起動弁４と、異常震動の発生時に作動して、起動弁４を作動させる感震装置３０と、一次側配管２ａと二次側配管２ｂとの間の異常差圧の発生時に作動して、起動弁４を作動させる感圧装置４０と、を備える。ここで、遮断弁３に対して、給水配管２の給水タンク１側を一次側配管２ａとし、反給水タンク１側を二次側配管２ｂとする。

遮断弁３は、常時開放されており、第１枝配管５を介して供給される一次側配管２ａ内の水で加圧されて閉じるように構成されている。また、起動弁４は、作動時、第１枝配管５の経路中に配設された常閉の弁１６を開け、一次側配管２ａ内の水を遮断弁３に供給、加圧する。

感震装置３０は、ボックス３１、蓋３２、震動観測球３３、観測球台３４、第１の弁としての三方向弁３５、第１のばね部材としてのスプリング３６を備えている。三方向弁３５がボックス３１の底部に取り付けられている。観測球台３４は受け皿３４ａと弁棒３４ｂとから構成され、受け皿３４ａをボックス３１内に位置させ、弁棒３４ｂを三方向弁３５内に挿入して装着されている。そして、震動観測球３３が受け皿３４ａに載置されると、弁棒３４ｂは震動観測球３３の重量によりスプリング３６の付勢力に抗して三方向弁３５内に後退し、入口側通路３５ａと出口側通路３５ｂとの間の流通を遮断している。

また、震動観測球３３が受け皿３４ａから落ちると、弁棒３４ｂはスプリング３６の付勢力により三方向弁３５から伸長し、入口側通路３５ａと出口側通路３５ｂとの間が連通される。そして、三方向弁３５の入口側通路３５ａが、配管１２、第１媒圧槽９および第２枝配管６を介して一次側配管２ａに接続されている。また、出口側通路３５ｂが、配管１３を介して起動弁４に接続されている。そして、第１媒圧槽９は、隔壁９ａで一次側槽９ｂと二次側槽９ｃとに画成され、一次側槽９ｂが第２枝配管６を介して一次側配管２ａに連通されている。また、第１媒圧槽９の二次側槽９ｃが配管１２を介して入口側通路３５ａと連通されている。そして、第１媒圧槽９の二次側槽９ｃ、配管１２，１３、入口側通路３５ａおよび出口側通路３５ｂには、オイルが充填されている。なお、第２枝配管６および配管１２，１３が第１の配管を構成している。

感圧装置４０は、衝突棒４１、ストッパ４２、第２のばね部材としてのスプリング４３、パイロット弁４５、作動棒４６を備えている。衝突棒４１は、震動観測球３３に衝突して震動観測球３３を受け皿３４ａから落下させる作動位置と、震動観測球３３から離反する退避位置との間を往復移動可能に配設されている。そして、スプリング４３が固定壁４４と衝突棒４１との間に縮設され、衝突棒４１を作動位置に移動させるように付勢している。また、ストッパ４２が衝突棒４１に固着され、作動棒４６と係合して衝突棒４１を退避位置に保持する。

パイロット弁４５は、隔壁４５ａで一次側槽４５ｂと二次側槽４５ｃとに画成され、一次側槽４５ｂが配管１４、第２媒圧槽１０、第３枝配管７を介して一次側配管２ａに接続されている。また、第２媒圧槽１０は、隔壁１０ａで一次側槽１０ｂと二次側槽１０ｃとに画成され、一次側槽１０ｂが第３枝配管７を介して一次側配管２ａに連通されている。また、第２媒圧槽１０の二次側槽１０ｃが配管１４を介してパイロット弁４５の一次側槽４５ｂに連通されている。そして、パイロット弁４５の二次側槽４５ｃは、配管１５、第３媒圧槽１１、第４枝配管８を介して二次側配管２ｂに接続されている。また、第３媒圧槽１１は、隔壁１１ａで一次側槽１１ｂと二次側槽１１ｃとに画成され、一次側槽１１ｂが第４枝配管８を介して二次側配管２ｂに連通されている。また、第３媒圧槽１１の二次側槽１１ｃが配管１５を介してパイロット弁４５の二次側槽４５ｃに連通されている。そして、第２媒圧槽１０の二次側槽１０ｃ、配管１４，１５、パイロット弁４５の一次側槽４５ｂおよび二次側槽４５ｃおよび第３媒圧槽１１の二次側槽１１ｃには、オイルが充填されている。

また、作動棒４６は、ストッパ４２と係合して衝突棒４１を退避位置に保持する作動位置と、衝突棒４１から離反してストッパ４２との係合が解除される退避位置との間を往復移動可能に配設されている。そして、作動棒４６はその一端を隔壁４５ａに固着され、一次側槽４５ｂと二次側槽４５ｃとの差圧による隔壁４５ａの変位に連動して、衝突棒４１に対して接離可能に配設されている。そして、一次側槽４５ｂと二次側槽４５ｃとの差圧が所定の大きさとなったときに、作動棒４６は、作動位置から退避位置に移動する。ここで、パイロット弁４５には、調圧ねじ４７が取り付けられ、スプリング４８の付勢力、即ち作動棒４６を作動位置から退避位置に移動させる差圧を調整できるようになっている。

つぎに、このように構成された給水配管緊急遮断装置１００の動作について説明する。
まず、通常状態では、震動観測球３３が受け皿３４ａに載置され、三方向弁３５の入口側通路３５ａと出口側通路３５ｂとの流通が遮断されている。また、作動棒４６がストッパ４２と係合し、衝突棒４１が退避位置に保持されている。そして、遮断弁３は開放されており、例えば０．３ＭＰａの水が給水タンク１から給水配管２を通って各所に給水される。

ここで、第１媒圧槽９の一次側槽９ｂには、第２枝配管６を介して一次側配管２ａ内の水が導入されている。そして、一次側配管２ａ内の水圧が、隔壁９ａを介して二次側槽９ｃおよび配管１２内に充填されているオイルに伝達され、弁棒３４ｂで受けられている。

また、第２媒圧槽１０の一次側槽１０ｂには、第３枝配管７を介して一次側配管２ａ内の水が導入されている。そして、一次側配管２ａ内の水圧が、隔壁１０ａを介して二次側槽１０ｃ、配管１４およびパイロット弁４５の一次側槽４５ｂ内に充填されているオイルに伝達され、パイロット弁４５の隔壁４５ａで受けられている。

また、第３媒圧槽１１の一次側槽１１ｂには、第４枝配管８を介して二次側配管２ｂ内の水が導入されている。そして、二次側配管２ｂ内の水圧が、隔壁１１ａを介して二次側槽１１ｃ、配管１５およびパイロット弁４５の二次側槽４５ｃ内に充填されているオイルに伝達され、パイロット弁４５の隔壁４５ａで受けられている。さらに、スプリング４８の付勢力が隔壁４５ａに作用している。

そして、パイロット弁４５の隔壁４５ａに作用する一次側配管２ａの水圧と、隔壁４５ａに作用する二次側配管２ｂの水圧とスプリング４８の付勢力との和とが、つり合って、作動棒４６をストッパ４２と係合する作動位置に保持している。これにより、衝突棒４１が退避位置に保持されている。

ここで、地震が発生し、震動観測球３３が、図１中点線で示されるように、受け皿３４ａから落ちると、観測球台３５がスプリング３６の付勢力により浮き上がり、三方向弁３５の入口側通路３５ａと出口側通路３５ｂとの間が連通する。そして、一次側配管２ａ内の水圧が第２枝配管６、第１媒圧槽９、配管１２、三方向弁３５および配管１３を介して起動弁４に伝達される。そこで、起動弁４が作動し、第１枝配管５の経路中に配設された常閉の弁１６が開けられ、一次側配管２ａ内の水が遮断弁３に供給される。これにより、遮断弁３は加圧されて流路を閉じ、一次側配管２ａと二次側配管２ｂとが遮断される。

また、二次側配管２ｂが損傷すると、損傷部位から水が流出され、二次側配管２ｂ内の圧力が一次側配管２ａ内の圧力より低下する。そして、パイロット弁４５の隔壁４５ａに作用する一次側配管２ａの水圧と、隔壁４５ａに作用する二次側配管２ｂの水圧とスプリング４８の付勢力との和とのバランスが崩れる。そこで、隔壁４５ａが二次側槽４５ｃ側に変位し、作動棒４６が下降する。この作動棒４６の下降、即ち衝突棒４１からの離反により、作動棒４６とストッパ４２との係合が解除される。すると、衝突棒４１はスプリング４３の付勢力により震動観測球３３側に移動し、震動観測球３３に衝突する。そして、震動観測球３３は受け皿３４ａからこぼれ落ち、三方向弁３５の入口側通路３５ａと出口側通路３５ｂとの間が連通する。そこで、一次側配管２ａ内の水圧が起動弁４に伝達され、常閉の弁１６が開けられ、一次側配管２ａと二次側配管２ｂとが遮断される。

つぎに、この給水配管緊急遮断装置１００の復旧動作について説明する。
まず、感震装置３０が作動し、感圧装置４０が作動していない場合には、水は二次側配管２ｂ内に充満している。そこで、第１媒圧槽９の一次側槽９ｂと一次側配管２ａとの間を遮断し、一次側槽９ｂ内の水を排水する。これにより、配管１２，１３内のオイルの圧力が低下し、起動弁４が非作動状態となり、弁１６が閉弁状態となる。そこで、一次側配管２ａ内の水の供給が停止され、遮断弁３が開弁され、流路が開放される。ついで、震動観測球３３を受け皿３４ａに載置し、三方向弁３５を閉弁して、初期状態に復帰する。

また、感圧装置４０が作動している場合には、例えば二次側配管２ｂに損傷が発生し、その損傷部から水が漏洩していることになる。そこで、二次側配管２ｂの損傷部の修理が終了した後、まず、第２媒圧槽１０の一次側槽１０ｂと一次側配管２ａとの間を遮断し、一次側槽１０ｂ内の水を排水する。これにより、配管１４内のオイルの圧力が低下し、パイロット弁４５の隔壁４５ａがバランスのとれた状態に復帰する。そこで、作動棒４６をストッパ４２に係合させ、衝突棒４１を退避位置に戻す。ついで、第１媒圧槽９の一次側槽９ｂと一次側配管２ａとの間を遮断し、一次側槽９ｂ内の水を排水する。これにより、配管１２，１３内のオイルの圧力が低下し、起動弁４が非作動状態となり、弁１６が閉弁状態となる。そこで、一次側配管２ａ内の水の供給が停止され、遮断弁３が開弁され、流路が開放される。ついで、震動観測球３３を受け皿３４ａに載置し、三方向弁３５を閉弁して、初期状態に復帰する。

このように、この実施の形態１では、感震装置３０が、震動観測球３３を観測球台３４に載置しておき、震動が所定値より大きくなると震動観測球３３が観測球台３４から落下して三方向弁３５を開弁し、一次側配管２ａ内の水圧を起動弁４に供給するように構成されている。そこで、感震装置３０には、電子式やガス加圧式で構成された駆動源や検知手段がなく、地震などで電気やガスの供給が停止されても、所定値以上の震動を検知して、遮断弁３を確実に閉弁することができる。これにより、大きな地震が発生すれば、遮断弁３が確実に閉弁されるので、二次側配管２ｂが地震で損傷しても、水が二次側配管２ｂの破損部から放出されるようなことが未然に回避される。

また、感圧装置４０が、一次側配管２ａの水圧と二次側配管２ｂの水圧とを隔壁４５ａで画成された一次側槽４５ｂと二次側槽４５ｃとに導入し、両者の差圧が所定値を超えると、隔壁４５ａに固着された作動棒４６を駆動してストッパ４２との係合を解除し、衝突棒４１を震動観測球３３に衝突させて、震動観測球３３を観測球台３４から落下させるように構成されている。そこで、感圧装置４０には、電子式やガス加圧式で構成された駆動源や検知手段がなく、地震などで電気やガスの供給が停止されても、所定値以上の差圧を検知して、遮断弁３を確実に閉弁することができる。これにより、二次側配管２ｂが何らかの原因で損傷しても、水が二次側配管２ｂの破損部から放出されるようなことが未然に回避される。

また、感震装置３０と感圧装置４０とを備えているので、遮断弁３の復旧操作を行っても、一次側配管２ａと二次側配管２ｂとの間に大きな圧力差が生じていれば、遮断弁３は直ちに閉弁される。そこで、地震後の遮断弁３の復旧操作時に、二次側配管２ｂが破損していても、水が二次側配管２ｂの破損部から放出されるようなことが未然に回避される。

また、第１乃至第３媒圧槽９，１０，１１を用いているので、一次側配管２ａおよび二次側配管２ｂの圧力の急峻な変動が第１乃至第３媒圧槽９，１０，１１で緩和されて起動弁４やパイロット弁４５に伝達される。そこで、一次側配管２ａおよび二次側配管２ｂの圧力の急峻な変動に伴う誤動作の発生が抑制される。
また、第１乃至第３媒圧槽９，１０，１１の二次側の作動媒体にオイルを用いているので、寒冷地においても、作動媒体の凍結に伴う動作不良の発生が抑制される。

実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２に給水配管緊急遮断装置の全体構成を模式的に示すシステム構成図である。

図２において、感圧装置４０Ａは、配管１２，１３を連通する第２の配管としての配管１７、配管１７の経路中に配設された第２の弁としての常閉の弁１８、パイロット弁４５、作動棒４６を備えている。そして、作動棒４６は、その一端を隔壁４５ａに固着され、他端を弁１８に接続されている。この作動棒４６は、一次側槽４５ｂと二次側槽４５ｃとの差圧による隔壁４５ａの変位に連動して動作し、一次側槽４５ｂと二次側槽４５ｃとの差圧が所定の大きさとなったときに、弁１８を開弁させる構造になっている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

このように構成された給水配管緊急遮断装置２００では、二次側配管２ｂが損傷すると、二次側配管２ｂ内の圧力が一次側配管２ａ内の圧力より低下する。そして、パイロット弁４５の隔壁４５ａに作用する一次側配管２ａの水圧と、隔壁４５ａに作用する二次側配管２ｂの水圧とスプリング４８の付勢力との和とのバランスが崩れる。そこで、隔壁４５ａが二次側槽４５ｃ側に変位し、作動棒４６が下降する。この作動棒４６の下降により、弁１８が開弁される。すると、一次側配管２ａ内の水圧が、第２枝配管６、第１媒圧槽９、配管１２，１７，１３を介して起動弁４に伝達され、常閉の弁１６が開けられる。これにより、遮断弁３が閉弁され、一次側配管２ａと二次側配管２ｂとが遮断される。
なお、感震装置３０による遮断弁３の閉弁動作は上記実施の形態１と同様である。

この実施の形態２によれば、上記実施の形態１の効果に加え、衝突棒４１を震動観測球３３に衝突させて震動観測球３３を受け皿３４ａから落とすための大掛かりな機構が不要となり、低価格化が図られる。

なお、上記各実施の形態では、給水配管に適用するものとして説明しているが、この発明は、給水配管に限定されるものではなく、例えば高圧ガス配管に適用してもよい。

この発明の実施の形態１に給水配管緊急遮断装置の全体構成を模式的に示すシステム構成図である。この発明の実施の形態２に給水配管緊急遮断装置の全体構成を模式的に示すシステム構成図である。

符号の説明

２給水配管、２ａ一次側配管、２ｂ二次側配管、３遮断弁、４起動弁、６第２枝配管（第１の配管）、９第１媒圧槽、１０第２媒圧槽、１１第３媒圧槽、１２配管（第１の配管）、１３配管（第１の配管）、１７配管（第２の配管）、１８弁（第２の弁）、３０感震装置、３３震動観測球、３４観測球台、３５三方向弁（第１の弁）、３６スプリング（第１のばね部材）、４０感圧装置、４１衝突棒、４２ストッパ、４３スプリング（第２のばね部材）、４５，４５Ａパイロット弁、４５ａ隔壁、４５ｂ一次側槽、４５ｃ二次側槽、４６作動棒。

Claims

配管の経路中に配設される常開の遮断弁と、
作動時、上記配管の一次側配管内の流体を上記遮断弁に供給して該遮断弁を閉弁させる起動弁と、
異常震動の発生時に作動して、上記一次側配管内の流体圧力を上記起動弁に供給して該起動弁を作動させる感震装置と、を備え、
上記感震装置は、上記一次側配管と上記起動弁とを連結する第１の配管と、上記第１の配管の経路中に配設された第１の弁と、震動観測球と、上記震動観測球が載置される受け皿を有し、上記第１の弁を閉弁させる閉弁位置と開弁させる開弁位置との間を移動可能に配設され、該震動観測球が該受け皿に載置されて閉弁位置に位置し、異常震動の発生時に該震動観測球が該受け皿から外れて閉弁位置から開弁位置に移動する観測球台と、を有することを特徴とする配管緊急遮断装置。
上記配管の一次側配管と二次側配管との間の差圧が所定値を超えた時に、上記一次側配管内の流体圧力を上記起動弁に供給して該起動弁を作動させる感圧装置を設けたことを特徴とする請求項１記載の配管緊急遮断装置。
上記感圧装置は、上記震動観測球に衝突して該震動観測球を上記観測球台から外す作動位置と該震動観測球から離反する退避位置との間を移動可能に配設された衝突棒と、上記衝突棒に固着されたストッパと、上記衝突棒を退避位置から作動位置に移動させる方向に付勢するばね部材と、上記一次側配管内の流体圧力が導入される一次側槽、上記二次側配管内の流体圧力が導入される二次側槽、および該一次側槽と該二次側槽とを画成し、両槽に導入される流体圧力差に応じて変位する隔壁を有するパイロット弁と、を有することを特徴とする請求項２記載の配管緊急遮断装置。