JP5220072B2 - 仕切弁及び仕切弁の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、仕切弁及び仕切弁の制御方法に関する。特に、石炭又はガス化された石炭をボイラーの燃料とする発電所などで用いられ、燃焼後の石炭灰（乾灰）を輸送する輸送管に設置される仕切弁の構造及び仕切弁の制御方法に関する。

火力発電所は、石炭又は重油を燃料としてボイラーを加熱し、ボイラーから発生した高圧蒸気でタービンを回転させ、タービンに連結された発電機が回転することで、発電している。そして、火力発電所では、脱硫された燃焼後の石炭灰を回収して、船舶で輸送する一方で、リサイクルに手間がかからず環境に負荷を与えない「エコマテリアル」として、この石炭灰を再利用している。

例えば、脱硫された燃焼後の石炭灰は、サイロに一時的に貯蔵され、傾斜して配置された輸送管、又は鉛直方向に延びる輸送管でサイロから輸送されている。そして、この輸送管の途上に設置した仕切弁を開閉することにより、船舶輸送用の流路とエコマテリアル用の流路を切り換えている。

一般に、仕切弁は、ゲートバルブとも呼ばれ、バルブ（弁）の弁箱に収納された平板状の弁体が流路に対し直角に動作して、流路を開閉する構造になっている。仕切弁は、構造が単純であり、輸送管を流通する流体の圧力及び温度に対応できる範囲が広いことが特徴とされている。

この仕切弁として、石炭ガス化プラントで発生する未燃焼分の粉粒体を含む流体を遮断及び密封可能な仕切弁であって、粉粒体が弁箱の内部に堆積することによる動作不良を防止すると共に、良好なシール性と高い耐久性を有する仕切弁が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１による仕切弁は、流入部及び排出部を有する弁箱と、流入部と排出部との間に、流路の軸線方向に対し直交する開閉方向に延在されると共に、開閉方向に移動可能に設けた平板状の弁体を備えている。

又、特許文献１による仕切弁は、弁体と流入部との間に、開閉方向に延在して設けられた楔板と、弁体と排出部との間に、開閉方向に延在して設けられた案内板と、弁体に係合し開閉方向に移動させる移動手段と、を備えている。

そして、特許文献１による仕切弁は、弁体と楔板との間、及び弁体と案内板との間が面接触によってシールされていることを特徴としている。

特開２００６−３４２８５９号公報

特許文献１による仕切弁は、弁箱の外部に設置されたハンドルを回転することにより、弁棒に連結した平板状の弁体を開閉方向に移動させている。つまり、特許文献１による仕切弁は、手動式の仕切弁となっている。

一方、燃焼後の乾灰を輸送する輸送管に設置される仕切弁は、空気圧シリンダに設けたピストンロッドの先端部が平板状の弁体に連結している。そして、空気圧シリンダを駆動することにより、この弁体を開閉方向に移動させている。つまり、このような既存の仕切弁は、自動式の仕切弁となっている。

又、このような既存の仕切弁は、特許文献１による仕切弁とは異なって、構成がより簡易になっている。例えば、既存の仕切弁は、弁箱の外周に設けた開口（ゲート）に平板状の弁体が出入りして、輸送管の流路を開閉する構造となっている。

しかしながら、この既存の仕切弁は、平板状の弁体が通常、外部に露出するように配置され、この弁体が風雨にさらされことが多い。このため、弁体に付着した水分の影響で、乾灰が湿気を含んだ湿灰に変容し、この湿灰が弁箱の内部に固着して、弁体の移動を困難にするという問題があった。

乾灰が弁箱の内部に固着しないように改善できれば、弁体の移動が容易となり、仕切弁を分解して、固着した乾灰を剥離する保守作業（保守費用）も削減できる。そして、以上のことが本発明の課題といってよい。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、弁箱の内部に乾灰が固着することを防止する仕切弁及び仕切弁の制御方法を提供することを目的とする。

本発明者は、弁箱の内部に堆積する乾灰を飛散させて除去するジェットノズルを仕切弁に取り付けると共に、外部に露出した弁体、及びこの弁体が出入りする開口を雨水防止カバーで覆うことにより、これらの課題が解決可能なことを見出し、これに基づいて、以下のような新たな仕切弁及び仕切弁の制御方法を発明するに至った。

（１）本発明による仕切弁は、乾灰が流通する輸送管の流路を開閉する仕切弁であって、前記輸送管に接続され、前記輸送管の流路の一部を構成する弁室を内部に有する円筒状の弁箱と、この弁箱の外周に設けた開口に出入りすると共に、前記弁室の遠心方向に進退して当該弁室を開閉する平板状の弁体と、前記弁箱に取り付けられ、前記弁体を進退させる移動手段と、前記弁箱の外周に取り付けられ、前記弁体及び当該弁体を囲う前記弁室の内壁に付着する前記乾灰を飛散させて除去するように、前記弁体及び前記弁室の内壁に向けて圧縮空気を噴出する一つ以上のジェットノズルと、を備える。

（２）前記ジェットノズルの少なくとも一つは、前記弁箱の開口と反対側に取り付けられていることが好ましい。

（３）前記ジェットノズルは、前記弁体が前記弁室を閉じた停止時に、圧縮空気を噴出することが好ましい。

（４）前記移動手段が空気圧シリンダからなり、前記ジェットノズルには、前記空気圧シリンダに供給される圧縮空気が分配されてもよい。

（５）前記空気圧シリンダの進退方向を制御する電磁制御弁と、前記ジェットノズルに圧縮空気を供給又は停止する電磁開閉弁と、を更に備えることが好ましい。

（６）外部に露出した状態の前記弁体、及び前記弁箱の開口を覆う雨水防止カバーを更に備えることが好ましい。

（７）本発明による仕切弁の制御方法は、乾灰が流通する輸送管の流路を開閉する仕切弁であって、前記輸送管に接続され、前記輸送管の流路の一部を構成する弁室を内部に有する円筒状の弁箱と、この弁箱の外周に設けた開口に出入りすると共に、前記弁室の遠心方向に進退して当該弁室を開閉する平板状の弁体と、前記弁箱に取り付けられ、前記弁体を進退させる空気圧シリンダと、前記弁箱の外周に取り付けられ、付着する前記乾灰を飛散させて除去するように、前記弁体及び当該弁体を囲う前記弁室の内壁に向けて圧縮空気を噴出する一つ以上のジェットノズルと、前記空気圧シリンダの進退方向を制御する電磁制御弁と、前記ジェットノズルに圧縮空気を供給又は停止する電磁開閉弁と、を備える仕切弁の制御方法であって、前記電磁制御弁を作動して、前記弁体を前記弁室に進出させて前記弁室を閉じる第１ステップと、前記弁体が前記弁室を閉じた停止時に、前記電磁開閉弁を作動して、前記ジェットノズルに圧縮空気を供給する第２ステップと、を含む。

本発明による仕切弁は、弁箱の内部に堆積する乾灰を飛散させて除去するジェットノズルを弁箱に取り付けているので、乾灰が弁箱の内部に固着することを防止できる。又、本発明による仕切弁は、外部に露出した弁体、及びこの弁体が出入りする開口を雨水防止カバーで覆っているので、弁体に水分が付着することを防止できる。

本発明の一実施形態による仕切弁の構成を示す斜視図である。 前記実施形態による仕切弁の縦断面図であり、弁体が弁室から後退して弁室を開いた状態図である。 前記実施形態による仕切弁の縦断面図であり、弁体が弁室に進出して弁室を閉じた状態図である。 前記実施形態による仕切弁を用いた輸送管の構成を示す縦断面図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
［仕切弁の構成］
最初に、本発明の一実施形態による仕切弁の構成を説明する。図１は、本発明の一実施形態による仕切弁の構成を示す斜視図である。図２は、前記実施形態による仕切弁の縦断面図であり、弁体が弁室から後退して弁室を開いた状態図である。図３は、前記実施形態による仕切弁の縦断面図であり、弁体が弁室に進出して弁室を閉じた状態図である。図４は、前記実施形態による仕切弁を用いた輸送管の構成を示す縦断面図である。

図１又は図４を参照すると、脱硫された燃焼後の乾灰Ｄａは、図示しないサイロに一時的に貯蔵される。そして、サイロの底部が開かれ、乾灰Ｄａが自由落下により、主輸送管９０で輸送される。

図１又は図４を参照すると、主輸送管９０は、輸送管９１と輸送管９２に分岐している。輸送管９１は、傾斜して配置されている。輸送管９２は、主輸送管９０と連続するように鉛直方向に延びている。

図１又は図４を参照すると、実施形態による仕切弁Ｖ１は、輸送管９１に設置されている。一方、実施形態による仕切弁Ｖ２は、輸送管９２に設置されている。仕切弁Ｖ１を開いて、仕切弁Ｖ２を閉じると、乾灰Ｄａを輸送管９１で輸送できる。一方、仕切弁Ｖ２を開いて、仕切弁Ｖ２を閉じると、乾灰Ｄａを輸送管９２で輸送できる。

図１又は図４を参照すると、輸送管９１で輸送された乾灰Ｄａは、例えば、エコマテリアルＥｍとして、再利用される。一方、輸送管９２で輸送された乾灰Ｄａは、例えば、船舶Ｓｈで輸送される。すなわち、仕切弁Ｖ１・Ｖ２は、乾灰Ｄａの行き先をエコマテリアルＥｍ用と船舶Ｓｈ用とに切り替える「切替弁」として機能している。

なお、仕切弁Ｖ１と仕切弁Ｖ２は、それらの機能、構成、及び構造が同じものであるが、説明の便宜上符号を変えて区別した。そして、以下の説明では、仕切弁Ｖ１を代表して、主に説明する。

図１から図４を参照すると、実施形態による仕切弁Ｖ１は、円筒状の弁箱１と平板状の弁体２を備えている。弁箱１は、輸送管９１の流路の一部を構成する弁室１１を内部に有している。

図１から図３を参照すると、弁箱１は、一対のフランジ１１ａ・１１ａを両管端に有している。そして、これらのフランジ１１ａ・１１ａが、輸送管９１に設けた対向するフランジ９１ａ・９１ａにボルトとナットで接続されている。すなわち、仕切弁Ｖ１は、フランジ接続形の弁（バルブ）になっている。

図１から図４を参照すると、弁箱１の外周には、矩形の開口１ａを設けている。弁体２は、開口１ａに嵌合するように出入りすることができる。そして、弁体２は、弁室１１の遠心方向に進退して、弁室１１を開閉することができる。

図１から図４を参照すると、仕切弁Ｖ１は、移動手段となる空気圧シリンダ３とジェットノズル４を備えている。空気圧シリンダ３は、一対のアーム３１・３１及び面板３２に支持されている。一対のアーム３１・３１の基端部は、弁箱１の外周に固定（溶接）されている。一対のアーム３１・３１の先端部は、面板３２で固定（溶接）されている。このように、空気圧シリンダ３は、弁箱１の外方に延在するように取り付けられている。

図１から図３を参照すると、空気圧シリンダ３のピストンロッド３ａの先端部には、二山クレビス形の継手３１ａを介して、弁体２を連結している。空気圧シリンダ３は、複動形シリンダとなっており、ピストンロッド３ａを進出すると、弁体２が弁室１１を閉じることができる。一方、ピストンロッド３ａを後退すると、弁体２が弁室１１を開くことができる。

図１から図４を参照すると、ジェットノズル４は、弁箱１の開口１ａと反対側に取り付けられている。ジェットノズル４は、弁体２及び弁体２を囲う弁室１１の内壁に向けて圧縮空気を噴出できる。そして、弁体２及び弁体２を囲う弁室１１の内壁に付着する乾灰Ｄａを飛散させて、除去することができる。実施形態による仕切弁Ｖ１は、ジェットノズル４が一つのみであるが、弁箱１の外周に複数のジェットノズル４を配置してもよい。

図１から図４を参照すると、仕切弁Ｖ１は、電磁制御弁５と電磁開閉弁６を備えている。電磁制御弁５は、空気圧シリンダ３の進退方向を制御している。電磁開閉弁６は、ジェットノズル４に圧縮空気を供給又は停止する。

図１から図４を参照すると、仕切弁Ｖ１は、空気圧シリンダ３及びジェットノズル４の動作が電磁制御弁５及び電磁開閉弁６の制御によって切り換えられる空気圧回路を構成している。そして、電磁制御弁５及び電磁開閉弁６は、図示しない制御部からの電気信号によって作動される電気回路を構成している。つまり、仕切弁Ｖ１は、自動式の仕切弁となっている。

図１から図４を参照すると、電磁制御弁５は、５ポート２位置切換弁を有する方向制御弁を示している。通常は、電磁制御弁５に接続する圧縮空気源Ａからの圧縮空気が配管Ａ１を介して、空気圧シリンダ３の第１ポートＰ１に供給されるように、電磁制御弁５が制御されている。つまり、通常は、弁体２の大部分が外部に露出して、弁室１１を開いている。

図３を参照すると、制御部からの駆動信号によって、電磁制御弁５を作動すると、圧縮空気源Ａからの圧縮空気が配管Ａ２を介して、空気圧シリンダ３の第２ポートＰ２に供給される。又、空気圧シリンダ３の内部の空気は、第１ポートＰ１及び配管Ａ１を介して、電磁制御弁５の排気口から排気される。そして、ピストンロッド３ａを進出して、弁体２で弁室１１を閉じることができる。

一方、図２を参照すると、制御部からの駆動信号を停止すると、電磁制御弁５が初期の状態に復帰する。そして、圧縮空気源Ａからの圧縮空気が配管Ａ１を介して、第１ポートＰ１に供給される。又、空気圧シリンダ３の内部の空気は、第２ポートＰ２及び配管Ａ２を介して、電磁制御弁５の排気口から排気される。そして、ピストンロッド３ａを後退して、弁体２が弁室１１を開くことができる。

図１から図４を参照すると、電磁開閉弁６は、内部の弁体が通常、閉じている。制御部からの駆動信号によって、電磁開閉弁６を作動すると、内部の弁体を開いて、ジェットノズル４の先端部から圧縮空気を噴出できる。

図１から図４を参照すると、配管Ａ３の一端部は、配管Ａ２の途中に分岐接続している。配管Ａ３の他端部は、電磁開閉弁６に接続している。つまり、ジェットノズル４には、空気圧シリンダ３に供給される圧縮空気が分配されるように、仕切弁Ｖ１の空気圧回路を構成している。

このように、仕切弁Ｖ１の空気圧回路を構成することにより、弁体２が弁室１１を閉じた停止時に、適宜なタイミングで、ジェットノズル４から圧縮空気を噴出することができる。

図１から図４を参照すると、通常は、弁体２の大部分が外部に露出して、弁室１１を開いている。したがって、弁体２及び開口１ａに雨水などの水分が付着して、乾灰Ｄａが湿度を帯びないように、仕切弁Ｖ１は、外部に露出した状態の弁体２、及び弁箱１の開口１ａを覆う雨水防止カバー７を備えている。

図１又は図４を参照して、前述したように、仕切弁Ｖ１と仕切弁Ｖ２は、それらの機能、構成、及び構造が同じものであるが、仕切弁Ｖ１と同じ構成の仕切弁Ｖ２の構成品には、仕切弁Ｖ１の構成品の符号に「０（零）」を付加して（例えば、弁箱１→弁箱１０）、示している。

［仕切弁の作用］
次に、実施形態による仕切弁Ｖ１の制御方法を説明すると共に、仕切弁Ｖ１の作用及び効果を説明する。

最初に、図２を参照して、通常は、電磁制御弁５が作動することなく、圧縮空気源Ａからの圧縮空気が配管Ａ１を介して、第１ポートＰ１に供給されている。そして、ピストンロッド３ａが後退して停止しており、弁体２が弁室１１を開いている。又、電磁開閉弁６は、内部の弁体を閉じており、ジェットノズル４の先端部からの圧縮空気の噴出は、停止されている。

次に、図３を参照して、電磁制御弁５を作動して、配管Ａ２を介して、圧縮空気源Ａからの圧縮空気を空気圧シリンダ３の第２ポートＰ２に供給する。そして、ピストンロッド３ａを進出して、弁体２で弁室１１を閉じる（第１ステップ）。

次に、図３を参照して、弁体２が弁室１１を閉じた停止時に、電磁開閉弁６を作動して（内部の弁体を開いて）、配管Ａ２から分配される圧縮空気をジェットノズル４に供給する（第２ステップ）。これにより、弁体２及び弁体２を囲う弁室１１の内壁に付着する乾灰Ｄａを飛散させて、除去することができる。

実施形態による仕切弁Ｖ１は、弁箱１の内部に堆積する乾灰Ｄａを飛散させて除去するジェットノズル４を弁箱１に取り付けているので、乾灰Ｄａが弁箱１の内部に固着することを防止できる。

実施形態による仕切弁Ｖ１は、ジェットノズル４が弁箱１の開口１ａと反対側に取り付けられていることが好ましいが、弁箱１の外周に複数のジェットノズル４を配置してもよい。ジェットノズル４は、弁体２が弁室１１を閉じた停止時に、圧縮空気を噴出することが好ましく、空気圧シリンダ３に供給される圧縮空気を分配するように、空気圧回路を構成することにより、空気圧回路を簡易にできる。

又、実施形態による仕切弁Ｖ１は、外部に露出した弁体２、及び弁体２が出入りする開口１ａを雨水防止カバー７で覆っているので、弁体２に水分が付着することを防止できる。

実施形態による仕切弁Ｖ１及び輸送管９１に流通される乾灰Ｄａは、石炭又はガス化された石炭を燃焼後の乾灰を適用することもでき、バイオマス燃料を燃焼後の乾灰を適用することもでき、石炭を主原料とし、バイオマス燃料を副燃料とする微粉炭を燃焼後の乾灰を適用することもできる。

実施形態による仕切弁Ｖ１は、弁体２を進退させる移動手段として、空気圧シリンダ３を開示したが、移動手段は、油圧シリンダを適用してもよく、モータの回転を直進運動に変えるボールスクリュー装置を用いて、移動手段としてもよい。これらのアクチュータの場合、ジェットノズル４は、圧縮空気源を共用できないが、圧縮空気源を別途、用意してジェットノズル４を作動するように構成してもよい。

実施形態による仕切弁は、既存の仕切弁に適用することもでき、ジェットノズル及び雨水防止カバーを設置する費用に比べて、仕切弁を分解して、固着した乾灰を剥離する保守作業の費用は十分大きい。したがって、実施形態による仕切弁は、保守費用を大幅に削減でき、改善効果を大きなものとすることができる。

１ 弁箱
１ａ 開口
２ 弁体
３ 空気圧シリンダ（移動手段）
４ ジェットノズル
１１ 弁室
９１ 輸送管
Ｄａ 乾灰

Claims (5)

1. 乾灰が自由落下する輸送管の流路を開閉する仕切弁であって、
   前記輸送管に接続され、前記輸送管の流路の一部を構成する弁室を内部に有する円筒状の弁箱と、
   この弁箱の外周に設けた開口に出入りすると共に、前記弁室の遠心方向に進退して当該弁室を開閉する平板状の弁体と、
   前記弁箱に取り付けられ、前記弁体を進退させる移動手段と、
   前記弁箱の外周に取り付けられ、前記弁体及び当該弁体を囲う前記弁室の内壁に付着する前記乾灰を飛散させて除去するように制御され、前記弁体が前記弁室を閉じた状態において、前記弁体及び前記弁室の内壁に向けて圧縮空気を噴出する一つ以上のジェットノズルと、を備え、
   前記ジェットノズルの少なくとも一つは、前記弁箱の開口と反対側に取り付けられ、
   このジェットノズルは、前記弁体の先端縁に向けて圧縮空気を噴出する仕切弁。
2. 前記移動手段が空気圧シリンダからなり、
   前記ジェットノズルには、前記空気圧シリンダに供給される圧縮空気が分配される請求項１記載の仕切弁。
3. 前記空気圧シリンダの進退方向を制御する電磁制御弁と、
   前記ジェットノズルに圧縮空気を供給又は停止する電磁開閉弁と、を更に備える請求項２記載の仕切弁。
4. 外部に露出した状態の前記弁体、及び前記弁箱の開口を覆う雨水防止カバーを更に備える請求項１から３のいずれかに記載の仕切弁。
5. 乾灰が自由落下する輸送管の流路を開閉する仕切弁であって、
   前記輸送管に接続され、前記輸送管の流路の一部を構成する弁室を内部に有する円筒状の弁箱と、
   この弁箱の外周に設けた開口に出入りすると共に、前記弁室の遠心方向に進退して当該弁室を開閉する平板状の弁体と、
   前記弁箱に取り付けられ、前記弁体を進退させる空気圧シリンダと、
   前記弁箱の外周に取り付けられ、前記弁体及び当該弁体を囲う前記弁室の内壁に付着する前記乾灰を飛散させて除去するように制御され、前記弁体が前記弁室を閉じた状態において、前記弁体及び前記弁室の内壁に向けて圧縮空気を噴出する一つ以上のジェットノズルと、
   前記空気圧シリンダの進退方向を制御する電磁制御弁と、
   前記ジェットノズルに圧縮空気を供給又は停止する電磁開閉弁と、を備え、前記ジェットノズルの少なくとも一つは、前記弁箱の開口と反対側に取り付けられ、このジェットノズルは、前記弁体の先端縁に向けて圧縮空気を噴出する仕切弁の制御方法であって、
   前記電磁制御弁を作動して、前記弁体を前記弁室に進出させて前記弁室を閉じる第１ステップと、
   前記弁体が前記弁室を閉じた停止時に、前記電磁開閉弁を作動して、前記ジェットノズルに圧縮空気を供給する第２ステップと、を含む仕切弁の制御方法。

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