JP5297061B2 - フランジ接合構造 - Google Patents

Description

本発明はフランジ接合構造に関し、配管等をフランジにより接合する場合、または、タンクのマンホールと蓋とをフランジにより接合する場合等において、シール用液体を利用してシール性を向上させるように工夫したものである。
本発明では、流体、特に気体（ガス）を含む流体に対するシール性を向上させるように工夫したものである。

火力発電所や化学プラントでは、多数の配管が引き回して配置されるとともに、多数のタンクが設置される。この場合、配管の取合いの都合により一方の配管と他方の配管とをフランジ接合することがあり、また、タンクのマンホールとこれを塞ぐ蓋とをフランジ接合することがある。

図９は配管に適用する従来のフランジ接合構造を示している。同図に示すように、一方の配管１にはフランジ２が形成されており、他方の配管３にはフランジ４が形成されている。そしてフランジ２のフランジ面とフランジ４のフランジ面との間にガスケットを介在させ、フランジ２，４をボルト（図示省略）により締結することにより、フランジ２のフランジ面とフランジ４のフランジ面同士を接合させている。これにより、配管１と配管４とを連結している。

このようなフランジ接合構造により配管１，３同士を連結しておけば、メンテナンスや、点検や、掃除のために配管１，３を開放する際には、フランジ２，４を締結しているボルトを緩めて取り外すだけで、配管１，３の開放ができる。
また復旧の際には、ボルトによりフランジ２，４を締結するという簡単な作業を行うだけでよい。

図１０はタンクに適用する従来のフランジ接続構造を示している。同図に示すように、タンク１０のマンホール１１にはフランジ１２が形成されており、蓋１３にはフランジ１４が形成されている。そしてフランジ１２のフランジ面とフランジ１４のフランジ面との間にガスケットを介在させ、フランジ１２，１４をボルト（図示省略）により締結することにより、フランジ１２のフランジ面とフランジ１４のフランジ面同士を接合させている。これにより、マンホール１１を蓋１３により塞いでいる。

このようなフランジ接合構造によりマンホール１１を蓋１３により塞いでおけば、メンテナンスや、点検や、掃除のためにタンク１０内を開放する際には、フランジ１２，１４を締結しているボルトを緩めて取り外すだけで、タンク１０の開放ができる。
また復旧の際には、ボルトによりフランジ１２，１４を締結するという簡単な作業を行うだけでよい。

特開２００１−２８９３３１号公報

従来では、配管のフランジ接合構造や、タンクのマンホールのフランジ接合構造は、完全なシールができる封止構造であると考えられていた。
しかし、より高い安全性や信頼性が求められる最近のプラント等では、上述したようなフランジ接合構造においても、シール性が必ずしも完全ではないと想定して、何らかの安全策を施すことが要求されるようになってきた。

例えば、図９に示す配管１，３に流す流体が正圧の可燃性ガスであったり、図１０に示すタンク１０に貯溜する流体が正圧の可燃性ガスであったりした場合には、図９に示すフランジ接合構造の周囲領域αを防爆範囲に指定したり、図１０に示すフランジ接合構造の周囲領域βを防爆範囲に指定したりしている。
そして防爆範囲に指定した領域αや領域βには、着火源となる機器や計器を設置しない
か、もしくは、特殊設計の機器や計器を用いるようにしていた。
しかし、このようにしたのでは、プラントの設計の自由度が制限されコストがかかってしまうという問題があった。

一方、配管のフランジ接合構造において、ガスの漏洩を確実に防止したい場合には、配管同士を溶接により接続している。しかし、このようにしたのでは、配管等の配置の自由度が失われたり、容易に点検・清掃ができなくなったりするという問題があった。

本発明は、上記従来技術に鑑み、配管同士を連結するフランジ接合構造や、タンクや機器同士の接続構造や、タンクのマンホールを蓋で塞ぐフランジ接合構造等における、シール性を強化したフランジ接合構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の構成は、流体を流通させる一方の配管に形成されたフランジと流体を流通させる他方の配管に形成されたフランジとをボルト締結することにより前記フランジのフランジ面同士を接合して前記配管同士を連結するフランジ接合構造、または、流体を貯溜するタンクのマンホールに形成されたフランジと蓋に形成されたフランジとをボルト締結することにより前記フランジのフランジ面同士を接合して前記マンホールを前記蓋により塞ぐフランジ接合構造、または、配管に形成されたフランジと蓋に形成されたフランジとをボルト締結することにより前記フランジのフランジ面同士を接合して前記配管を前記蓋により塞ぐフランジ接合構造において、
前記フランジのうち一方のフランジのフランジ面に形成された環状のシール溝と、
前記一方のフランジに形成されて、前記シール溝と前記一方のフランジの外表面との間を連通する注入路と、
前記一方のフランジに形成されて、前記シール溝と前記フランジの内周側で前記流体が存在する空間との間を連通する放出路と、
前記注入路に接続されており前記シール溝にシール用液体を注入するシール用液体注入手段と、
を有することを特徴とする。

また本発明の構成は、前記シール用液体注入手段が注入するシール用液体の注入圧力は、前記流体の流体圧力よりも高く設定していることを特徴とする。

また本発明の構成は、前記シール用液体注入手段には、前記注入路に注入するシール用液体の圧力を検出する圧力検出手段、または、前記注入路に注入するシール用液体の流量を検出する流量検出手段が備えられており、
前記圧力検出手段により検出した圧力が急減した場合、または前記流量検出手段により検出した流量が急増した場合には、前記フランジ同士の接合に異常が発生したと判定する異常判定手段を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、フランジのフランジ面に環状のシール溝を形成し、このシール溝にシール用液体を圧入・充填している。このため、シール溝に圧入・充填したシール用液体により液体シール構造が構成され、フランジのシール性を向上することができる。
このため、フランジ接合構造からのリークの発生頻度を飛躍的に低減することができ、フランジ接合構造の周囲を防爆範囲等とする必要がなくなり、配管等の設計自由度を向上することができると共に、フランジ接合構造を採用できるため開放点検・清掃が容易にできる。

以下に本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づき詳細に説明する。

図１は本発明の実施例１に係る、配管のフランジ接合構造１００を示し、図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視図を示す。

両図に示すように、一方の配管１０１にはフランジ１０２が形成されており、他方の配管１０３にはフランジ１０４が形成されている。そしてフランジ１０２，１０４をボルト（図示省略）により締結することにより、フランジ１０２のフランジ面１０２ａとフランジ１０４のフランジ面１０４ａ同士を接合させている。これにより、配管１０１と配管１０３とを連結している。
本例では、フランジ接続した配管１０１，１０３により、ガス圧力（気体圧力）が正圧となっている可燃性ガス（例えば水素ガス等）を流通させる場合を想定している。

フランジ１０４のフランジ面１０４ａには、環状のシール溝１０５が形成されている。このシール溝１０５は、フランジ１０４の内周縁よりも外周側で、且つ、フランジ１０４の内周面を囲繞する状態で形成されている。

また、フランジ１０４には、注入路１０６と放出路１０７が形成されている。
周方向に関して言えば、注入路１０６と放出路１０７は、１８０°ずれて形成されており、上下方向に関して言えば、注入路１０６が下側で、放出路１０７が上側に配置されている。

注入路１０６は、その一端１０６ａがフランジ１０４の外表面のうちの周面に開口し、その他端１０６ｂがシール溝１０５に開口して、シール溝１０５とフランジ周面との間を連通している。
この注入路１０６は、一端１０６ａから略垂直方向上方に伸びてから水平方向に折れ曲がって他端１０６ｂに至っている。

放出路１０７は、その一端１０７ａがフランジ１０４の外周面のうちの周面に開口し、その他端１０７ｂがシール溝１０５に開口して、シール溝１０５とフランジ周面との間を連通している。
この放出路１０７は、一端１０７ａから略垂直方向下方に伸びてから水平方向に折れ曲がって他端１０７ｂに至っている。

フランジ１０２のフランジ面１０２ａと、フランジ１０４のフランジ面１０４ａとの間には、環状のガスケット１０８，１０９を介在させている。
ガスケット１０８は、シール溝１０５よりも内周側に配置されており、ガスケット１０９は、シール溝１０５よりも外周側に配置されている。ちょうど、環状のガスケット１０８、シール溝１０５，ガスケット１０９が同心状に配置されている。

シール用液体注入部１１０は、シール用液体（例えば水または油）を吐出するシール用液体注入源１１１を有している。このシール用液体注入源１１１の吐出口と、注入路１０６の一端１０６ａは、注入管１１２により接続されている。注入管１１２には、制御弁１１３と、オリフィス１１４と、逆止弁１１５が介装されると共に、圧力計１１６が取り付けられている。
本例では、シール用液体注入部１１０から、注入管１１２及び注入路１０６を介してシール溝１０５に注入するシール用液体の注入圧力は、配管１０１，１０３内を流通する可燃性ガスのガス圧力よりも低く設定している。

圧力計１１６は、注入路１０６に注入されるシール用液体の圧力を検出してその検出圧力値を異常判定部１１７に送る。異常判定部１１７は、検出圧力値が急減した場合には、異常が発生したと判定し、異常判定時には配管１０１内の流体の流れを遮断するなどの安全処置を採り、制御弁１１３を閉じるようになっている。

なお図１では、１つのシール用液体注入源１１１から、１つのフランジ接合構造１００にシール用液体を注入しているが、配管系統に配置した複数のフランジ接合構造にシール用液体を注入できるように、注入管１１２を配置することもできる。

放出装置１２０は、放出管１２１を介して、放出路１０７の一端１０７ａに接続されている。放出装置１２０は、フロート機構と、排気弁を有している。
そして、放出管１２１を介して放出装置１２０にシール用液体が送られてくると、このシール用液体を外部に放出させることなくシール用液体を封止するが、シール用液体中にガスが含まれていると、このガスのみを外部に放出できる構造となっている。

放出装置１２０から放出されたガスは、排気管１２２を介して大気に放出されるようになっている。この放出位置は、配管１０１，１０３などが布設されているプラントから離れた、安全な場所に設定している。

排気管１２２にはガス検知センサ１２３が配置されている。このガス検知センサ１２３は、排気管１２２を介して放出されるガスの種類を検知するものである。

放出管１２１には安全装置１２４が接続されており、放出管１２１内のシール用液体の圧力が異常上昇した場合には、シール用液体を外部に放出する。

上記構成となっているフランジ接合構造１００では、シール用液体注入部１１０のシール用液体注入源１１１からシール用液体を吐出・注入すると、シール用液体が、注入管１１２内，注入路１０６内，シール溝１０５内，放出路１０７内，放出管１２１内，放出装置１２０内に圧入・充填される。このとき、各管内に予め入っていた空気は、放出装置１２０を介して大気放出される。

このようにして環状のシール溝１０５にシール用液体を圧入・充填させることにより、このシール溝１０５内のシール用液体により、液体シール構造が構成されることになる。
したがって、配管１０１，１０３内を流通する正圧の可燃性ガスは、内周側のガスケット１０８と、シール溝１０５内にシール用液体を充填してなる液体シール構造により、二重にシールされることになる。

このように、フランジ接合構造１００において、ガスケット１０８のみならず、シール溝１０５内にシール用液体を充填してなる液体シール構造によってもシールをしているので、より確実なシールを行うことができる。

このため、可燃性ガスのリークの発生頻度を飛躍的に低減することができるため、このフランジ接合構造１００の周囲の防爆範囲を最小限に限定することができる。

外周側のガスケット１０９は、シール用液体が外部に漏れるのを防ぐ機能を果たしている。
なお、シール用液体の圧力を、配管１０１，１０３内を流通する可燃性ガスのガス圧力よりも低くしている場合は、シール用液体が配管１０１，１０３内に侵入していくことはなく、可燃性ガスにシール用液体が混入することを防いでいる。

通常時であれば前述したように、内周側のガスケット１０８と、シール溝１０５内にシール用液体を充填してなる液体シール構造により、二重にシールをしているので確実なシールができるが、事故など、何らかの原因で内周側のガスケット１０８のシール面に、ズレや隙間ができた場合には、配管１０１，１０３内を流通している可燃性ガスがシール溝１０５内に漏れ込むことがある。

このようにしてシール溝１０５内に漏れ込んだ可燃性ガスは、シール用液体との比重差により、シール溝１０５，放出路１０７及び放出管１２１内を流通して上方に浮上していき放出装置１２０に達する。
放出装置１２０は、シール用液体を放出させることなく、可燃性ガスのみを排気管１２２を介して外部（大気中）に放出する。排気管１２２を介して大気に可燃性ガスを放出する放出位置は、配管１０１，１０３などが布設されているプラントから離れた安全な場所であるので、可燃性ガスを放出しても問題はない。

可燃性ガスが排気管１２２を流れると、ガス検知センサ１２３は、可燃性ガスが流通したことを検知することができる。ガス検知センサ１２３により、可燃性ガスの流通を検知したら、警報を発したり、または、配管１０１，１０３に流す可燃性ガスの流通を停止したりする等の安全措置をとることができる。

また配管１０１，１０３を流通している可燃性ガスの熱や、フランジ周囲の雰囲気の熱により、シール用液体が膨張し、その圧力が極めて高くなったときには、安全装置１２４が作動して、シール用液体が外部に放出される。
このため、シール用液体が熱膨張しても、フランジ１０２，１０４が破損したり、シール用液体が充填される管等が破損したりすることを防止できる。

一方、フランジ１０２とフランジ１０４とが大きくズレるなどした場合には、シール溝１０５に注入したシール用液体が大量に流出してしまい、圧力計１１６により検出する検出圧力値が急減する。
このように検出圧力値が急減した場合には、異常判定部１１７は異常が発生したと判定して配管１０１内の流体の流れを遮断するなどの安全処置を採り、また制御弁１１３を閉じる。これにより、シール用液体の更なる外部流出を防止することができる。

なお、圧力計１１６の代わりに、流量計を設置しておき、この流量計で検出する検出流量値が急増したときに、異常判定部１１７が、異常と判定して制御弁１１３を閉じるようにしてもよい。

なお上記例では、配管１０１，１０３により可燃性ガス（気体のみ）を流通させる場合を想定しているが、気体と液体とが混合した二相流体を配管１０１，１０３に流す場合であっても、実施例１をそのまま適用することができる。

図３は本発明の実施例２に係る、配管のフランジ接合構造１００Ａを示し、図４は図３のＩＶ−ＩＶ矢視図を示す。
なお、図１，図２に示す実施例１と同一部分には同一符号を付し、重複する部分の説明は簡略化する。

本例においても、フランジ接続した配管１０１，１０３により、ガス圧力（気体圧力）が正圧となっている可燃性ガス（例えば水素ガス等）を流通させる場合を想定している。

フランジ１０４のフランジ面１０４ａには、環状のシール溝１０５が形成されている。このシール溝１０５は、フランジ１０４の内周縁よりも外周側で、且つ、フランジ１０４の内周面を囲繞する状態で形成されている。

また、フランジ１０４には、注入路１０６と放出路１０７−１が形成されている。
注入路１０６は、その一端１０６ａがフランジ１０４の外表面のうちの周面に開口し、その他端１０６ｂがシール溝１０５に開口して、シール溝１０５とフランジ周面との間を連通している。

放出路１０７−１は、その一端１０７−１ａがフランジ１０４の内周側の空間に開口し、その他端１０７−１ｂがシール溝１０５に開口して、シール溝１０５とフランジ内周側空間との間を連通している。
このように実施例２では、放出路１０７−１の一端１０７−１ａがフランジ１０４の内周側の空間に開口していることが、実施例１とは異なる。
なお、放出路１０７−１の一端１０７−１ａに、シール用液体の漏出を制限する漏出制限装置１０７−１ｃを設けてもよい。

フランジ１０２のフランジ面１０２ａと、フランジ１０４のフランジ面１０４ａとの間には、環状のガスケット１０９を介在させている。

シール用液体注入部１１０は、シール用液体（例えば水または油）を吐出するシール用液体注入源１１１，注入管１１２，制御弁１１３，オリフィス１１４，逆止弁１１５，圧力計１１６及び異常判定部１１７を有している。

本例では、シール用液体注入部１１０から、注入管１１２及び注入路１０６を介してシール溝１０５に注入するシール用液体の注入圧力は、配管１０１，１０３内を流通する可燃性ガスのガス圧力よりも高く設定している。
実施例１では、シール用液体の注入圧力は、配管１０１，１０３内を流通する可燃性ガスのガス圧力よりも低く想定しているが、実施例２では、シール用液体の注入圧力は、配管１０１，１０３内を流通する可燃性ガスのガス圧力よりも高くすることを想定していることが異なる。

上記構成となっているフランジ接合構造１００Ａでは、シール用液体注入部１１０のシール用液体注入源１１１からシール用液体を吐出・注入すると、シール用液体が、注入管１１２，注入路１０６を介してシール溝１０５内に圧入・充填される。また、シール溝１０５内に圧入・充填されたシール用液体が放出路１０７−１を介して配管１０３内に放出され配管内１０３内を流通する。
つまり、シール溝１０５に対して、シール用液体が充填されていて、特にシール用液体の圧力を配管１０１，１０３内を流れる流体より高くすればシール性が良好となる。配管１０３内に漏出する液体は漏出制限装置１０７−１ｃによって調整することもできる。漏出した液体は図示しない適切な分離装置で気液分離されて回収される。したがって気液二相流の液体をシール用液体に使用すると非常に効率的である。

このようにして環状のシール溝１０５にシール用液体を圧入・充填させることにより、このシール溝１０５内のシール用液体により、液体シール構造が構成されることになる。
したがって、配管１０１，１０３内を流通する正圧の可燃性ガスは、シール溝１０５内に高圧のシール用液体を充填してなる液体シール構造により、確実にシールされることになる。

このため、可燃性ガスのリークの発生頻度を飛躍的に低減することができるため、このフランジ接合構造１００Ａの周囲の防爆範囲を最小限に限定することができる。

外周側のガスケット１０９は、シール用液体が外部に漏れるのを防ぐ機能を果たしている。

通常時であれば前述したように、シール溝１０５内にシール用液体を充填してなる液体シール構造により、シールをしているので確実なシールができるが、事故など、何らかの原因でフランジ接合面に、ズレや隙間ができた場合には、シール用液体が配管１０１，１０３内に通常より多く漏れ込むことはあるが、可燃性ガスは外部にリークすることはない。
つまり、フランジ接合面に隙間等が発生しても、ガスリークを防止することができる。

一方、フランジ１０２とフランジ１０４とが大きくズレるなどした場合には、シール溝１０５に注入したシール用液体が大量に流出してしまい、圧力計１１６により検出する検出圧力値が急減する。
このように検出圧力値が急減した場合には、異常判定部１１７は異常が発生したと判定して配管１０１内の流体の流れを遮断する等の安全処置を採り、また制御弁１１３を閉じる。これにより、シール用液体の更なる外部流出を防止することができる。

なお、圧力計１１６の代わりに、流量計を設置しておき、この流量計で検出する検出流量値が急増したときに、異常判定部１１７が、異常と判定して制御弁１１３を閉じるようにしてもよい。

なお上記例では、配管１０１，１０３により可燃性ガス（気体のみ）を流通させる場合を想定しているが、気体と液体とが混合した二相流体を配管１０１，１０３に流す場合であっても、実施例２をそのまま適用することができる。

図５は本発明の実施例３に係る、配管端部密閉蓋又はタンクのフランジ接合構造２００を示し、図６は図５のＶＩ−ＶＩ矢視図を示す。なお実施例１と同一機能を果たす部分には、同一符号を付して説明をする。

両図に示すように、タンク（図示省略）に形成したマンホール２０１にはフランジ２０２が形成されており、蓋２０３にはフランジ２０４が形成されている。そしてフランジ２０２，２０４をボルト（図示省略）により締結することにより、フランジ２０２のフランジ面２０２ａとフランジ２０４のフランジ面２０４ａ同士を接合させている。これにより、マンホール２０１を蓋２０３により塞いでいる。
本例では、マンホール２０１を蓋２０３により塞ぐことにより、タンク内に貯溜した、ガス圧力（気体圧力）が正圧となっている可燃性ガス（例えば水素ガス等）を封止している。
なお、マンホール２０１の代わりに、これ（マンホール２０１）を配管とした場合には、蓋２０３が、この配管の端部を密閉する配管端部密閉蓋となり、配管の端部を密閉する。

フランジ２０４のフランジ面２０４ａには、環状のシール溝２０５が形成されている。
この蓋２０３側のシール溝２０５は、マンホール２０１側のフランジ２０２の内周縁よりも外周側で、且つ、フランジ２０２の内周面を囲繞する状態で形成されている。

また、フランジ２０４には、注入路２０６と放出路２０７が形成されている。
周方向に関して言えば、注入路２０６と放出路２０７は、１８０°ずれて形成されており、上下方向に関して言えば、注入路２０６が下側で、放出路２０７が上側に配置されている。

注入路２０６は、その一端２０６ａがフランジ２０４の外表面のうちの周面に開口し、その他端２０６ｂがシール溝２０５に開口して、シール溝２０５とフランジ周面との間を連通している。
この注入路２０６は、一端２０６ａから略垂直方向上方に伸びてから水平方向に折れ曲がって他端２０６ｂに至っている。

放出路２０７は、その一端２０７ａがフランジ２０４の外周面のうちの周面に開口し、その他端２０７ｂがシール溝２０５に開口して、シール溝２０５とフランジ周面との間を連通している。
この放出路２０７は、一端２０７ａから略垂直方向下方に伸びてから水平方向に折れ曲がって他端２０７ｂに至っている。

フランジ２０２のフランジ面２０２ａと、フランジ２０４のフランジ面２０４ａとの間には、環状のガスケット２０８，２０９を介在させている。
ガスケット２０８は、シール溝２０５よりも内周側に配置されており、ガスケット２０９は、シール溝２０５よりも外周側に配置されている。ちょうど、環状のガスケット２０８、シール溝２０５，ガスケット２０９が同心状に配置されている。

シール用液体注入部１１０は、シール用液体（例えば水または油）を吐出するシール用液体注入源１１１を有している。このシール用液体注入源１１１の吐出口と、注入路２０６の一端２０６ａは、注入管１１２により接続されている。注入管１１２には、制御弁１１３と、オリフィス１１４と、逆止弁１１５が介装されると共に、圧力計１１６が取り付けられている。
本例では、シール用液体注入部１１０から、注入管１１２及び注入路２０６を介してシール溝２０５に注入するシール用液体の注入圧力は、タンク内の可燃性ガスのガス圧力よりも低く設定している。

圧力計１１６は、注入路２０６に注入されるシール用液体の圧力を検出してその検出圧力値を異常判定部１１７に送る。異常判定部１１７は、検出圧力値が急減した場合には、異常が発生したと判定し、異常判定時に警報を出す等安全処置を採り、また制御弁１１３を閉じるようになっている。

放出装置１２０は、放出管１２１を介して、放出路２０７の一端２０７ａに接続されている。放出装置１２０は、フロート機構と、排気弁を有している。
そして、放出管１２１を介して放出装置１２０にシール用液体が送られてくると、このシール用液体を外部に放出させることなくシール用液体を封止するが、シール用液体中にガスが含まれていると、このガスのみを外部に放出できる構造となっている。

放出装置１２０から放出されたガスは、排気管１２２を介して大気に放出されるようになっている。この放出位置は、タンクが配置されているプラントから離れた、安全な場所に設定している。

排気管１２２にはガス検知センサ１２３が配置されている。このガス検知センサ１２３は、排気管１２２を介して放出されるガスの種類を検知するものである。

放出管１２１には安全装置１２４が接続されており、放出管１２１内のシール用液体の圧力が異常上昇した場合には、シール用液体を外部に放出する。

上記構成となっているフランジ接合構造２００では、シール用液体注入部１１０のシール用液体注入源１１１からシール用液体を吐出・注入すると、シール用液体が、注入管１１２内，注入路２０６内，シール溝２０５内，放出路２０７内，放出管１２１内，放出装置１２０内に圧入・充填される。このとき、各管内に予め入っていた空気は、放出装置１２０を介して大気放出される。

このようにして環状のシール溝２０５にシール用液体を圧入・充填させることにより、このシール溝２０５内のシール用液体により、液体シール構造が構成されることになる。
したがって、タンクに貯溜した正圧の可燃性ガスは、内周側のガスケット２０８と、シール溝２０５内にシール用液体を充填してなる液体シール構造により、二重にシールされることになる。

このように、フランジ接合構造２００において、ガスケット２０８のみならず、シール溝２０５内にシール用液体を充填してなる液体シール構造によってもシールをしているので、より確実なシールを行うことができる。

このため、可燃性ガスのリークの発生頻度を飛躍的に低減することができるため、このフランジ接合構造２００の周囲の防爆範囲を最小限に限定することができる。

外周側のガスケット２０９は、シール用液体が外部に漏れるのを防ぐ機能を果たしている。
なお、シール用液体の圧力が、タンクに貯溜した可燃性ガスのガス圧力よりも低くしている場合には、シール用液体がタンク内に侵入していくことはなく、可燃性ガスにシール用液体が混入することを防いでいる。

通常時であれば前述したように、内周側のガスケット２０８と、シール溝２０５内にシール用液体を充填してなる液体シール構造により、二重にシールをしているので確実なシールができるが、事故など、何らかの原因で内周側のガスケット２０８のシール面に、ズレや隙間ができた場合には、タンク内の可燃性ガスがシール溝２０５内に漏れ込むことがある。

このようにしてシール溝２０５内に漏れ込んだ可燃性ガスは、シール用液体との比重差により、シール溝２０５，放出路２０７及び放出管１２１内を流通して上方に浮上していき放出装置１２０に達する。
放出装置１２０は、シール用液体を放出させることなく、可燃性ガスのみを排気管１２２を介して外部（大気中）に放出する。排気管１２２を介して大気に可燃性ガスを放出する放出位置は、タンクが配置されているプラントから離れた安全な場所であるので、可燃性ガスを放出しても問題はない。

可燃性ガスが排気管１２２を流れると、ガス検知センサ１２３は、可燃性ガスが流通したことを検知することができる。ガス検知センサ１２３により、可燃性ガスの流通を検知したら、警報を発する等の安全措置をとることができる。

またタンク内の可燃性ガスの熱や、フランジ周囲の雰囲気の熱により、シール用液体が膨張し、その圧力が極めて高くなったときには、安全装置１２４が作動して、シール用液体が外部に放出される。
このため、シール用液体が熱膨張しても、フランジ２０２，２０４が破損したり、シール用液体が充填される管等が破損したりすることを防止できる。

一方、フランジ２０２とフランジ２０４とが大きくズレるなどした場合には、シール溝２０５に注入したシール用液体が大量に流出してしまい、圧力計１１６により検出する検出圧力値が急減する。
このように検出圧力値が急減した場合には、異常判定部１１７は異常が発生したと判定して制御弁１１３を閉じる。これにより、シール用液体の更なる外部流出を防止することができる。

なお、圧力計１１６の代わりに、流量計を設置しておき、この流量計で検出する検出流量値が急増したときに、異常判定部１１７が、異常と判定して警報を出す等安全処置を採り、また制御弁１１３を閉じるようにしてもよい。

なお上記例では、タンク内に可燃性ガス（気体のみ）を貯溜するものを想定しているが、気体と液体とが混合した二相流体をタンクに貯溜する場合であっても、実施例３をそのまま適用することができる。
また前記説明及び図５では、シール溝２０５、注入路２０６、放出路２０７等を蓋２０３に設けているが、必要に応じてフランジ２０２の方に設けることもできる。

図７は本発明の実施例４に係る、配管端部密閉蓋又はタンクのフランジ接合構造２００Ａを示し、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視図を示す。
なお、図５，図６に示す実施例３と同一部分には同一符号を付し、重複する部分の説明は簡略化する。

本例においても、マンホール２０１を蓋２０３で塞いだタンク（図示省略）内に、ガス圧力（気体圧力）が正圧となっている可燃性ガス（例えば水素ガス等）を貯溜している。
なお、マンホール２０１の代わりに、これ（マンホール２０１）を配管とした場合には、蓋２０３が、この配管の端部を密閉する配管端部密閉蓋となり、配管の端部を密閉する。

蓋２０３のフランジ２０４のフランジ面２０４ａには、環状のシール溝２０５が形成されている。この蓋２０３側のシール溝２０５は、マンホール２０１側のフランジ２０２の内周縁よりも外周側で、且つ、フランジ２０２の内周面を囲繞する状態で形成されている。

また、フランジ２０４には、注入路２０６と放出路２０７−１が形成されている。
注入路２０６は、その一端２０６ａがフランジ２０４の外表面のうちの周面に開口し、その他端２０６ｂがシール溝２０５に開口して、シール溝２０５とフランジ周面との間を連通している。

放出路２０７−１は、その一端２０７−１ａが、マンホール２０１の内周側の空間に開口し、その他端２０７−１ｂがシール溝２０５に開口して、シール溝２０５とマンホール２０１の内周側空間との間を連通している。
このように実施例４では、放出路２０７−１の一端２０７−１ａがマンホール２０１の内周側の空間に開口していることが、実施例３とは異なる。
なお、放出路２０７−１の一端２０７−１ａにシール用液体漏出制限装置２０７−１ｃを設けてもよい。

フランジ２０２のフランジ面２０２ａと、フランジ２０４のフランジ面２０４ａとの間には、環状のガスケット２０９を介在させている。

シール用液体注入部１１０は、シール用液体（例えば水または油）を吐出するシール用液体注入源１１１，注入管１１２，制御弁１１３，オリフィス１１４，逆止弁１１５，圧力計１１６及び異常判定部１１７を有している。

本例では、シール用液体注入部１１０から、注入管１１２及び注入路２０６を介してシール溝２０５に注入するシール用液体の注入圧力は、タンク内の可燃性ガスのガス圧力よりも高く設定している。
実施例３では、シール用液体の注入圧力は、タンク内の可燃性ガスのガス圧力よりも低く想定しているが、実施例４では、シール用液体の注入圧力は、タンク内の可燃性ガスのガス圧力よりも高くすることを想定していることが異なる。

上記構成となっているフランジ接合構造２００Ａでは、シール用液体注入部１１０のシール用液体注入源１１１からシール用液体がシール溝２０５に注入され、内部圧力よりも高く保持されればシール性が向上する。マンホール２０１内に漏出したシール用液体は、図示しない適切な分離装置によって気液分離されて回収される。したがって、気液二相流の液体をシール用液体に使用すれば効率的である。

このようにして環状のシール溝２０５にシール用液体を圧入・充填させることにより、このシール溝２０５内のシール用液体により、液体シール構造が構成されることになる。
したがって、タンク内の正圧の可燃性ガスは、シール溝２０５内に高圧のシール用液体を充填してなる液体シール構造により、確実にシールされることになる。

このため、可燃性ガスのリークの発生頻度を飛躍的に低減することができるため、このフランジ接合構造２００Ａの周囲の防爆範囲を最小限に限定することができる。

外周側のガスケット２０９は、シール用液体が外部に漏れるのを防ぐ機能を果たしている。

通常時であれば前述したように、シール溝２０５内にシール用液体を充填してなる液体シール構造により、シールをしているので確実なシールができるが、事故など、何らかの原因でフランジ接合面に、ズレや隙間ができた場合には、シール用液体がマンホール２０１に通常より多く漏れ込むことはあるが、可燃性ガスは外部にリークすることはない。
つまり、フランジ接合面に隙間等が発生しても、ガスリークを防止することができる。

一方、フランジ２０２とフランジ２０４とが大きくズレるなどした場合には、シール溝２０５に注入したシール用液体が大量に流出してしまい、圧力計１１６により検出する検出圧力値が急減する。
このように検出圧力値が急減した場合には、異常判定部１１７は異常が発生したと判定して警報を出す等安全処置を採り、また制御弁１１３を閉じる。これにより、シール用液体の更なる外部流出を防止することができる。

なお、圧力計１１６の代わりに、流量計を設置しておき、この流量計で検出する検出流量値が急増したときに、異常判定部１１７が、異常と判定して警報を出す等安全処置を採り、また制御弁１１３を閉じるようにしてもよい。

なお上記例では、タンクに可燃性ガス（気体のみ）を貯溜するものを想定しているが、気体と液体とが混合した二相流体をタンクに貯溜する場合であっても、実施例４をそのまま適用することができる。
また前記説明及び図７では、シール溝２０５、注入路２０６、放出路２０７等を蓋２０３に設けているが、必要に応じてフランジ２０２の方に設けることもできる。

本発明の実施例１に係る配管のフランジ接合構造を示す構成図。 図１のＩＩ−ＩＩ矢視図。 本発明の実施例２に係る配管のフランジ接合構造を示す構成図。 図３のＩＶ−ＩＶ矢視図。 本発明の実施例３に係るタンク等のフランジ接合構造を示す構成図。 図５のＶＩ−ＶＩ矢視図。 本発明の実施例４に係るタンク等のフランジ接合構造を示す構成図。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視図。 配管に適用する従来のフランジ接合構造を示す構成図。 タンクに適用する従来のフランジ接続構造を示す構成図。

符号の説明

１００，１００Ａ フランジ接合構造
１０１，１０３ 配管
１０２，１０４ フランジ
１０２ａ，１０４ａ フランジ面
１０５ シール溝
１０６ 注入路
１０７，１０７−１ 放出路
１０８，１０９ ガスケット
１１０ シール用液体注入部
１２０ 放出装置
２００，２００Ａ フランジ接合構造
２０１ マンホール
２０２，２０４ フランジ
２０２ａ，２０４ａ フランジ面
２０３ 蓋
２０５ シール溝
２０６ 注入路
２０７，２０７−１ 放出路
２０８，２０９ ガスケット

Claims (3)

1. 流体を流通させる一方の配管に形成されたフランジと流体を流通させる他方の配管に形成されたフランジとをボルト締結することにより前記フランジのフランジ面同士を接合して前記配管同士を連結するフランジ接合構造、または、流体を貯溜するタンクのマンホールに形成されたフランジと蓋に形成されたフランジとをボルト締結することにより前記フランジのフランジ面同士を接合して前記マンホールを前記蓋により塞ぐフランジ接合構造、または、配管に形成されたフランジと蓋に形成されたフランジとをボルト締結することにより前記フランジのフランジ面同士を接合して前記配管を前記蓋により塞ぐフランジ接合構造において、
   前記フランジのうち一方のフランジのフランジ面に形成された環状のシール溝と、
   前記一方のフランジに形成されて、前記シール溝と前記一方のフランジの外表面との間を連通する注入路と、
   前記一方のフランジに形成されて、前記シール溝と前記フランジの内周側で前記流体が存在する空間との間を連通する放出路と、
   前記注入路に接続されており前記シール溝にシール用液体を注入するシール用液体注入手段と、
   を有することを特徴とするフランジ接合構造。
2. 請求項１において、
   前記シール用液体注入手段が注入するシール用液体の注入圧力は、前記流体の流体圧力よりも高く設定していることを特徴とするフランジ接合構造。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記シール用液体注入手段には、前記注入路に注入するシール用液体の圧力を検出する圧力検出手段、または、前記注入路に注入するシール用液体の流量を検出する流量検出手段が備えられており、
   前記圧力検出手段により検出した圧力が急減した場合、または前記流量検出手段により検出した流量が急増した場合には、前記フランジ同士の接合に異常が発生したと判定する異常判定手段を備えていることを特徴とするフランジ接合構造。

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