JP4867026B2 - 弁機構部交換式サイホン制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、サイホン原理を利用した液体移送に用いるサイホン制御弁に関し、更に詳しく述べると、必要な全てのラインの接続口を具備し、受圧室と換気ライン室を形成する上部構造体と、弁機構部を装備し、サイホンライン室と真空室を形成する下部構造体との２分割形式とし、上部構造体に対して下部構造体をスライド式に挿入・抜出可能とすることで、弁機構部も含めて下部構造体をユニットとして交換可能とした弁機構部交換式サイホン制御弁に関するものである。

周知のように、サイホン制御弁は、サイホン原理を利用して液体移送を制御する弁装置であり、例えば放射性液体を１つの槽から別の槽に移送するような送液システムなどに組み込まれている。

従来のサイホン制御弁は、一般に、操作圧ラインと連通する受圧室、換気ラインと連通する換気ライン室、サイホンラインと連通するサイホンライン室、及び真空ラインと連通する真空室が、上方からこの順に形成されており、弁体が弁座に対して上下動する弁機構部を、前記真空室から換気ライン室の内部を縦貫するように配置した構造である。操作圧ラインから印加する操作圧によって、弁座に対する弁体の位置を制御し、換気ライン室、サイホンライン室、真空ライン室の連通状態を切り換え、サイホン作用による液体移送の開始と停止を制御する。

かつては受圧室の画成手段として高分子フィルムからなるダイヤフラムが用いられていたが、近年、ベローズ（例えばステンレス鋼製）を用いることで繰り返し操作に対する強度を高め、受圧部品の長寿命化を図る対策が施されている（特許文献１参照）。

しかし、このようにして受圧部品の長寿命化を図っても、移送する液体の性状（酸、アルカリ、放射線、塵など）によって、弁機構部におけるガスケットの劣化や稼動部の磨耗並びに弁座への異物噛み込みなどで弁座リークが発生すると、サイホン制御弁全体の交換が必要となる。サイホン制御弁を交換するには、３ライン（真空ライン、換気ライン、サイホンライン）のフランジ接続部及び単管ねじ込み部を取り外す必要がある。そのため、特に放射性液体の移送で使用したサイホン制御弁の交換を核燃料物質の拡散や内部吸入に配慮し安全に行うのは容易でない。
特許第２５８６７７３号公報

本発明が解決しようとする課題は、サイホン制御弁の交換性を向上し、交換コストを抑制し、廃棄物量を低減できるようにすることである。本発明が解決しようとする他の課題は、液体移送が不調な時に、サイホン制御弁の健全性を確認できるようにし、不必要な交換を行わなくて済むようにすることである。

本発明は、操作圧ラインと連通する受圧室、換気ラインと連通する換気ライン室、サイホンラインと連通するサイホンライン室、及び真空ラインと連通する真空室が、上方からこの順に形成され、弁体が弁座に対して上下動する弁機構部を、前記真空室から換気ライン室の内部に向けて縦貫するように配置し、操作圧ラインから印加する操作圧によって、弁座に対する弁体の位置を制御し、換気ライン室、サイホンライン室、真空ライン室の連通状態を切り換え、サイホン作用による液体移送の開始と停止を制御するサイホン制御弁において、全体が上部構造体と下部構造体との２分割形式であり、前記上部構造体は、操作圧ライン、換気ライン、サイホンライン、及び真空ラインの全てのラインの接続口と操作圧を受ける受圧室ベローズを具備し、受圧室と換気ライン室を形成する構造であり、他方下部構造体は、サイホンラインと真空ラインの内部接続流路を有し、内部に弁機構部を装備し、サイホンライン室と真空室を形成する構造であって、前記上部構造体に対して前記下部構造体をスライド式に挿入・抜出可能にし、前記弁機構部も含めて下部構造体をユニットとして交換可能としたことを特徴とする弁機構部交換式サイホン制御弁である。

ここで上部構造体は、受圧室ケーシングと換気ライン室ケーシングとを結合した構造であり、前記換気ライン室ケーシングは、その外周下方に向けてビニールバックの取り付け代が延設され、バッグアウト方式による下部構造体の交換を可能とすることが好ましい。また、上部構造体は、受圧室ケーシングと換気ライン室ケーシングとを結合した構造であり、受圧室ケーシングの上面中央を上部ロッドが気密的に且つ上下方向に摺動自在に貫通し、該上部ロッドの下端にベローズ支持板が固定され、該ベローズ支持板と換気ライン室ケーシングとの間に受圧室ベローズが取り付けられており、前記上部ロッドの下端にセンターロッドが接続され、該センターロッドの下端に弁機構部の弁座部が位置し、操作圧を受け変位する受圧室ベローズによってベローズ支持板と上部ロッドが一緒に上下動し、それに伴ってセンターロッド及び弁座部も上下動するように構成され、前記上部ロッドと前記受圧室ケーシングとの気密を保つＯリングを、上部ロッド周面ではなく受圧室ケーシングの上端面に埋設してＯリング押さえで保持し、上部構造体を設置したままの状態で前記Ｏリングを交換可能とすることが好ましい。

更に、上部構造体のサイホンライン接続口と同レベルにサイホンラインと繋がる独立したリーク計測口を設け、弁座リーク状況を計測可能にすることが望ましい。

本発明の弁機構部交換式サイホン制御弁は、上部構造体と下部構造体との２分割形式であり、上部構造体に対して下部構造体をスライド式に挿入・抜出可能にし、弁機構部も含めて下部構造体をユニットとして交換可能としたことにより、上部構造体は交換の必要が無くなり、全てのラインのフランジ接続部及び単管ねじ込み部の取り外しと取り付けが不要となるため、短い時間で交換できる。また、交換するのは弁機構部を含む下部構造体のみであるので、サイホン制御弁としての廃棄物量が重量及び容積で半減する。また、サイホン制御弁全体の約２／３の価格で交換品が製作できることも相俟って、経済性は格段に向上する。

また、上部構造体の換気ライン室ケーシングに、外周下方に向かって延長するビニールバックの取り付け代を設けると、たとえ弁機構部などが放射性物質で汚染されていても、ビニールバックを用いたバックアウト方式により開放せずに取外せるため、放射性物質の拡散及び内部吸入を防止するための処置・対応が改善される。その際、上記のように交換時間が短縮されるため、放射性物質で汚染する使用状況では、放射線被ばくの低減が図れる。更に、交換が部分的になるため、放射性物質で汚染する使用状況では、放射性廃棄物の低減が図れる。放射性物質の拡散を防止するための、作業エリアの養生や作業フードが軽減化でき、作業の準備及び後片付けによる、被ばくや廃棄物の発生量を低減できる。

上部構造体のサイホンライン接続口と同レベルにサイホンラインと繋がる独立したリーク計測口を設け、弁座リーク状況を計測可能にすると、液体移送が不調な時に、サイホン制御弁の健全性を確認できる。従って、機能不良の状況が明確となるため、不必要な交換を防止できる。

図１は、本発明に係る弁機構部交換式サイホン制御弁の一実施例を示す概略説明図であり、Ａは横断面を、Ｂは縦断面を、それぞれ示している。このサイホン制御弁では、操作圧ラインと連通する受圧室１０、換気ラインと連通する換気ライン室１２、サイホンラインと連通するサイホンライン室１４、及び真空ラインと連通する真空室１６が、上方からこの順に形成されている。そして、真空室１６から換気ライン室１２の内部に向けて縦貫するように、弁機構部１８が組み込まれている。

使用時の状態（組立状態）を図２に示し、弁機構部交換時の状態（分解状態）を図３に示す。本発明のサイホン制御弁は、基本的に、上部構造体２０と下部構造体２２との２分割形式である。上部構造体２０は、操作圧ライン、換気ライン、サイホンライン、真空ラインの全てのラインの接続口（操作圧ライン接続口３０、換気ライン接続口３２、サイホンライン接続口３４、真空ライン接続口３６）及び操作圧を受ける受圧室ベローズ３８を具備し、受圧室１０と換気ライン室１２を形成する構造である。下部構造体２２は、サイホンラインと真空ラインの内部接続流路を有し、内部に弁機構部１８を装備し、サイホンライン室１４と真空室１６を形成する構造である。本発明においては、上部構造体２０が送液システムに組み付けられ、図３に示すように、その上部構造体２０に対して下部構造体２２をスライド式に挿入・抜出可能とし、これによって弁機構部１８を含む下部構造体２２がユニットとして交換可能になっており、その点に特徴がある。

上部構造体２０は、受圧室ケーシング４０と換気ライン室ケーシング４２とを結合した構造である。受圧室ケーシング４０の側面に操作圧ライン接続口３０が設けられている。受圧室ケーシング４０の上面中央を上部ロッド４４が気密的に且つ上下方向に摺動自在に貫通し、該上部ロッド４４の下端にベローズ支持板４６が固定されており、そのためベローズ支持板４６も上部ロッド４４と一緒に上下動自在となっている。なお、受圧室ベローズ３８は、ベローズ支持板４６と換気ライン室ケーシング４２との間に取り付けられている。従って、ベローズ支持板４６の上方空間（受圧室ベローズ３８の外側）が受圧室１０となり、受圧室ベローズ３８の内側が換気ライン室１２となる。換気ライン室ケーシング４２の側面には、換気ライン接続口１２、サイホンライン接続口１４、真空ライン接続口１６が設けられている。

下部構造体２２は、サイホンライン室ケーシング５０と真空室ケーシング５２とを結合した構造であり、それらの中央に弁機構部１８が組み込まれる。サイホンライン室ケーシング５０にはサイホンラインと真空ラインの内部接続流路が形成され、真空室ケーシング５２には真空ラインの内部接続流路が形成されている。

弁機構部１８は、上ボール弁６０と下ボール弁６２を連結した弁体を弁台座６４で支えて下ばね６６で上向きに付勢し、下ボール弁６２に対応して弁座板６８が位置し、上ボール弁６０に対応してセンターロッド７０の下端に位置する弁座部７２が位置する上下２段の弁開閉方式である。センターロッド７０の中心に貫通孔７３が形成され、換気ライン室１２とサイホンライン室１４との連通状態が上段の弁で制御される。下段の弁は、サイホンライン室１４と真空ライン室１６との連通状態を制御する。弁座部７２上にベローズ支持部７４が設けられ、サイホンライン室ケーシング５０に中間仕切板７６が設けられて、それらベローズ支持部７４と中間仕切板７６との間に中間ベローズ７８が接続される。該中間ベローズ７８は、換気ライン室１２とサイホンライン室１４を仕切る機能を果たす。前記中間仕切板７６上にばね押さえ部８０が位置し、センターロッド７０の上端部外周にはばね支持板８２が設けられて、それらバネ押さえ部８０とばね支持板８２との間にばね８４が組み込まれ、センターロッド７０を上方に付勢する。

なお、センターロッド７０の中間部の突起と、ばね押さえ部８０の内側鉤部とからなるストッパが組み込まれており、センターロッド７０の上方への移動を規制する。また、センターロッド７０の上端面に形成されている凹部には、上部ロッド４４の下端の凸部が嵌入する。更に、下方のばね６６は台座８６で受け止められ、該台座８６の上下位置が真空室ケーシング５２の下端中央に設けられている台座調整ねじ８８で調整できるようになっている。

このようなサイホン制御弁による送液や換気などの制御は、従来技術と同様、操作圧ラインに供給するガス圧力を低圧、高圧、中間圧と３段階で制御することにより行われる。
（１）操作圧が低圧の場合
センターロッドの位置は最も高く、上段弁は開、下段弁は閉となる。このとき、換気ライン室とサイホンライン室とが連通状態となる。
（２）操作圧が高圧の場合
センターロッドの位置は最も低く、上段弁は閉、下段弁は開となる。このとき、サイホンライン室と真空室とが連通状態となる。
（３）操作圧が中間圧の場合
センターロッドは中間位置となり、上段弁及び下段弁は共に閉となる。このとき、サイホンライン室は、換気ライン室とも真空室とも連通しない状態になる。
これら状態の制御によって、送液システムにおいて、必要な換気や、サイホン作用を利用した送液などの操作を行うことができる。

特に図３から分かるように、本実施例では、下部構造体２２のサイホンライン室ケーシング５０の外側外面ａ１が上部構造体２０の換気ライン室ケーシング４２の外側内面ａ２に嵌合すると共に、下部構造体２２のサイホンライン室ケーシング５０の内側外面ｂ１が上部構造体２０の換気ライン室ケーシング４２の内側内面ｂ２に嵌合し、センタートッド７０の上端凹部に上部ロッド４４の下端凸部に嵌合する関係となっている。つまり、上部構造体２０に対して下部構造体２２がスライド式に挿入可能・抜出可能であり、これによって、弁機構部１８を含む下部構造体２２がユニットとして交換可能となる。全てのラインのフランジ接続部及び単管ねじ込み部は上部構造体２０に繋がっており、その上部構造体２０には弁機構部が無いこと及び受圧室ベローズ３８をステンレス鋼製などとして長寿命化を図ることにより不具合が生じることはなく上部構造体２０を交換する必要が無くなり、そのため全てのラインのフランジ接続部及び単管ねじ込み部の取り外しと取り付けが不要となり、下部構造体２２のみの交換作業は容易に且つ迅速に行える。

本実施例では、換気ライン室ケーシング４２は、その外周下方に向かうビニールバックの取り付け代ｃが延設されている。これによって、放射性物質取り扱い技術では周知のバッグアウト方式により下部構造体２２の交換が可能となり、たとえ弁機構部が放射性物質で汚染されていても、放射性物質の拡散及び内部吸入を防止するための処置・対応が改善される。

また本実施例では、受圧室ケーシング４０と、その中央を貫通する上部ロッド４４との気密を保つＯリング９０を、上部ロッド周面ではなく受圧室ケーシング４０の上端面の凹部に埋設し、Ｏリング押さえ９２で保持した構造にしている。このようにすると、上部構造体２０を設置したままの状態でＯリング９０を交換することが可能となり、作業性は格段に向上する。

更に本実施例では、上部構造体２０にサイホンラインと繋がる独立したリーク計測口９４を設けている。各図では、一つの縦断面で全てを示している関係上、便宜的にサイホンライン接続口３４とリーク計測口９４を同じ向きとして異なるレベルに描いているが、それらは同レベルに設けることが好ましい。同レベルに設ける場合には、サイホンライン接続口３４とリーク計測口９４の向きを異ならせればよい。このようなリーク計測口９４を設けておくと、弁座リーク状況が計測可能となる。使用状態で弁座リーク状況が計測できれば、液体移送が不調な時に、サイホン制御弁の健全性を確認できる。従って、機能不良か否かの状況が明確となるため、不必要な交換を防止できる。

本発明に係る弁機構部交換式サイホン制御弁の一実施例の概略説明図。 その詳細説明図。 弁機構部交換時の分解時の説明図。

符号の説明

１０ 受圧室
１２ 換気ライン室
１４ サイホンライン室
１６ 真空室
１８ 弁機構部
２０ 上部構造体
２２ 下部構造体

Claims (4)

1. 操作圧ラインと連通する受圧室、換気ラインと連通する換気ライン室、サイホンラインと連通するサイホンライン室、及び真空ラインと連通する真空室が、上方からこの順に形成され、弁体が弁座に対して上下動する弁機構部を、前記真空室から換気ライン室の内部に向けて縦貫するように配置し、操作圧ラインから印加する操作圧によって、弁座に対する弁体の位置を制御し、換気ライン室、サイホンライン室、真空ライン室の連通状態を切り換え、サイホン作用による液体移送の開始と停止を制御するサイホン制御弁において、
   全体が上部構造体と下部構造体との２分割形式であり、前記上部構造体は、操作圧ライン、換気ライン、サイホンライン、及び真空ラインの全てのラインの接続口と操作圧を受ける受圧室ベローズを具備し、受圧室と換気ライン室を形成する構造であり、他方下部構造体は、サイホンラインと真空ラインの内部接続流路を有し、内部に弁機構部を装備し、サイホンライン室と真空室を形成する構造であって、前記上部構造体に対して前記下部構造体をスライド式に挿入・抜出可能にし、前記弁機構部も含めて下部構造体をユニットとして交換可能としたことを特徴とする弁機構部交換式サイホン制御弁。
2. 上部構造体は、受圧室ケーシングと換気ライン室ケーシングとを結合した構造であり、前記換気ライン室ケーシングは、その外周下方に向けてビニールバックの取り付け代が延設され、バッグアウト方式による下部構造体の交換を可能とした請求項１記載の弁機構部交換式サイホン制御弁。
3. 上部構造体は、受圧室ケーシングと換気ライン室ケーシングとを結合した構造であり、受圧室ケーシングの上面中央を上部ロッドが気密的に且つ上下方向に摺動自在に貫通し、該上部ロッドの下端にベローズ支持板が固定され、該ベローズ支持板と換気ライン室ケーシングとの間に受圧室ベローズが取り付けられており、前記上部ロッドの下端にセンターロッドが接続され、該センターロッドの下端に弁機構部の弁座部が位置し、操作圧を受け変位する受圧室ベローズによってベローズ支持板と上部ロッドが一緒に上下動し、それに伴ってセンターロッド及び弁座部も上下動するように構成され、前記上部ロッドと前記受圧室ケーシングとの気密を保つＯリングを、上部ロッド周面ではなく受圧室ケーシングの上端面に埋設してＯリング押さえで保持し、上部構造体を設置したままの状態で前記Ｏリングを交換可能とした請求項１又は２記載の弁機構部交換式サイホン制御弁。
4. 上部構造体のサイホンライン接続口と同レベルにサイホンラインと繋がる独立したリーク計測口を設け、弁座リーク状況を計測可能とした請求項１乃至３のいずれかに記載の弁機構部交換式サイホン制御弁。

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