JP5457075B2 - 目詰まり防止配管継手 - Google Patents

Description

この発明は、圧力計などの機器類を配管に接続するのに用いられる配管継手に関し、とくに配管継手を取り外すことなく配管継手内の流路に堆積した異物を除去することが可能な目詰まり防止配管継手に関する。

水力発電所では、水圧を測定する圧力計や差圧計などの機器類が配管に取付けられている。図１１は、水力発電所における配管への圧力計の取付け構造の一例を示している。図１１に示すように、水Ｗが流れる配管４１の外面には、配管用ネジ座板４２が溶接によって取付けられている。配管用ネジ座板４２には、ニップル（配管継手）４３を介してエルボ（配管継手）４４が接続されている。エルボ４４の下流側には、別の配管継手４５および仕切弁４６を介して圧力計４７が接続されている。配管４１内を流れる水Ｗは、上記の各配管継手４３〜４５および仕切弁４６を介して圧力計４７に導かれており、圧力計４７により配管４１内の圧力が測定可能となっている。

配管４１内を流れる水Ｗには、砂や泥などの異物Ｇが混在しており、長期にわたる使用においては、流路が屈曲するエルボ４４内には、異物Ｇが堆積することになる。エルボ４４内の流路が目詰まりすると、配管４１内の水圧を測定することができなくなるので、異物Ｇによる目詰まりが生じた場合は、配管４１からエルボ４４を取外し、目詰まり部分の清掃などが必要となる。

従来から、流体中に混在する異物によって流路が目詰まりした場合に、目詰まり部分の清掃や交換作業を容易にする技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平８−２２００８１号公報

しかし、図１１に示すように、異物Ｇによって目詰まりしたエルボ４４の取外しおよび清掃を実施するためには、配管４１の上流側に位置する元圧弁を閉じて水Ｗの流れを止める必要があり、水力発電所の運転を一時停止しなければならない。すなわち、配管４１内は水Ｗの圧力が高く、水Ｗが流れている状態でエルボ４４を外した場合は、高圧水が噴出することになるので、エルボ４４を配管４１から取り外すには、水力発電所の運転を停止しなければならない。このように、配管継手であるエルボ４４内に堆積した異物Ｇを除去するためには、水力発電所の稼動を一時的に停止する必要があり、水力発電所の稼働率が低下するという問題が生じる。

また、上記特許文献１は、気体が流れる配管に適用されるものであるが、流路が目詰まりした場合は、部品交換のための作業などが必要となる。さらに、配管継手の目詰まりは、水力発電所の場合に限られず、配管を流れる流体に異物が混在している装置や設備などにも生じる事象である。

そこでこの発明は、配管継手を取り外すことなく配管継手内の流路に堆積した異物を除去することが可能な目詰まり防止配管継手を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、流体が流れる配管に接続され、前記配管からの前記流体が流入する主流路が形成された継手本体と、前記継手本体に形成され、前記主流路内に流入した前記流体を仕切弁を介して機器類に導く第一の分岐流路と、前記継手本体に形成され、前記主流路内に流入した前記流体をドレンバルブに導く第二の分岐流路と、前記継手本体に移動可能に支持され、外力によって前記主流路内を移動し、前記主流路に位置する部位の断面形状が軸心を中心として不均衡に形成され、軸心回りおよび軸方向の少なくともいずれかに移動することで前記主流路に堆積した異物を除去可能な可動軸と、を備え、前記主流路に堆積した異物を除去する際には、前記仕切弁を閉弁状態、前記ドレンバルブを開弁状態として、可動軸を移動させ、異物の除去が終了した際には、前記可動軸を元の位置まで戻し、前記ドレンバルブを閉弁し、前記仕切弁を開弁状態とすることで、前記機器類に前記配管からの流体が導かれる、ことを特徴とする目詰まり防止配管継手である。

この発明によれば、可動軸を外力によって移動させることにより、主流路に堆積した異物が可動軸と干渉して押し崩され、異物は主流路から離脱可能な状態となる。そして、ドレンバルブを開弁した状態では、押し崩された異物は、配管から主流路に流入した流体とともに第二の分岐流路を介してドレンバルブから外部に排出される。

請求項１に記載の発明によれば、可動軸とドレンバルブを操作するだけで配管継手内の異物の除去が可能となるので、配管継手を配管から取り外す必要もなく、配管継手の清掃も不要となる。したがって、配管継手に目詰まりが生じた場合でも、配管の流体の流れを停止させるために装置や設備などを一時的に停止させる必要がなく、装置や設備などの稼働率を高めることができる。

また、可動軸は主流路に位置する部位の断面形状が軸心を中心として不均衡に形成されているので、可動軸が外力によって移動する際の異物との干渉面積を大きくできるとともに、異物への押圧力（破砕力）を高めることができ、異物の除去効果を高めることができる。また、異物の付着状態に応じて異物を確実に除去することができる。

さらに、可動軸を軸心回りまたは軸方向に移動させるだけよいので、清掃に比べて異物の除去作業が容易となる。

本発明の実施の形態１に係わる目詰まり防止配管継手の管路への取付け状態を示す断面図である。 図１の目詰まり防止配管継手の主流路に異物が堆積した状態を示す断面図である。 図１の目詰まり防止配管継手の主流路に堆積した異物の除去状態を示す断面図である 図１の目詰まり防止配管継手の側面図である。 図１の目詰まり防止配管継手の断面図である。 図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１の目詰まり防止配管継手が取付けられる濾過装置の概要図である。 本発明の実施の形態２に係わる目詰まり防止配管継手の管路への取付け状態を示す断面図である。 図６の可動軸の変形例を示す断面図ある。 図３の目詰まり防止配管継手の変形例を示す断面図である。 従来の配管への圧力計の取付け状態を示す断面図である。

つぎに、この発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。

（実施の形態１）
図１ないし図７は、この発明の実施の形態を示している。図７は、水力発電所で使用される濾過装置１を示している。濾過装置１は、水力発電に使用される水Ｗに混在している異物Ｇを捕捉する濾過タンク２を有している。濾過タンク２の下部には、水Ｗが流入する流入側配管３が取付けられている。濾過タンク２の上部には、流入側配管３からタンク内に流入した水Ｗを次工程に供給する流出側配管４が取付けられている。濾過タンク２内は、フィルタなどの濾過機能を有する濾過部５によって下室６と上室７に仕切られている。下室６には、流入側配管３から濾過前の水Ｗが流入するようになっている。上室７には、濾過部５を通過することにより濾過された水Ｗが流入するようになっており、濾過された水Ｗは流出側配管４を介して次工程に供給される。流入側配管３には、流入側配管３内の圧力を測定する圧力計３０が設けられている。

図１は、流入側配管３に取付けられる目詰まり防止配管継手１１を示している。図１に示すように、流入側配管３には、配管用ネジ座板８が溶接によって取付けられている。配管用ネジ座板８は、厚肉の円形金属部材から構成されており、流入側配管３内の水Ｗを目詰まり防止配管継手１１側に導く流路が形成されている。目詰まり防止配管継手１１は、直線状のニップル（配管継手）９を介して配管用ネジ座板８に接続されている。

図５に示すように、目詰まり防止配管継手１１は、主として、継手本体１２と、主流路１５と、第一の分岐流路１６と、第二の分岐流路１７と、可動軸２１とから構成されている。継手本体１２は、略棒状の銅合金またはステンレス鋼から構成されており、水平方向に延びている。継手本体１２の一方は、横断面形状が６角形の接続部１２ａに形成されている。継手本体１２の他方は、円柱状の軸保持部１２ｂに形成されている。継手本体１２には、軸心Ｃに沿って延び流入側配管３からの水Ｗが流入する主流路１５が形成されている。主流路１５は、継手本体１２の全長にわたって延びており、一方は接続部１２ａの先端面に開口している。

図５に示すように、継手本体１２の接続部１２ａには、主流路１５と連通する第一の分岐流路１６が形成されている。第一の分岐流路１６は、主流路１５に対して直交する方向に延びており、接続部１２ａの側面に開口している。第一の分岐流路１６は、主流路１５内に流入した水Ｗを後述する機器類としての圧力計３０に導く機能を有している。継手本体１２の接続部１２ａには、主流路１５と連通する第二の分岐流路１７が形成されている。第二の分岐流路１７は、主流路１５に対して直交する方向に延びており、軸心Ｃを中心として第一の分岐流路１６と対向するように接続部１２ａの側面に開口している。第二の分岐流路１７は、主流路１５内に流入した水Ｗを後述するドレンバルブ３１に導く機能を有している。

継手本体１２の接続部１２ａには、３つの管用テーパーネジ１８〜２０が形成されている。第一の管用テーパーネジ１８は、第一の分岐流路１６の開口部に形成されている。第二の管用テーパーネジ１９は、第二の分岐流路１７の開口部に形成されている。第三の管用テーパーネジ２０は、主流路１５の開口部に形成されている。第三の管用テーパーネジ２０は、上述のニップル９と螺合している。

継手本体１２の主流路１５には、軸心Ｃに沿って延びる可動軸２１が配設されている。可動軸２１は、円柱状の銅合金またはステンレス鋼からなり、一方の端部２１ｂは、継手本体１２の接続部１２ａから外方に突出している。可動軸２１は、軸方向の一方の端面２１ａから他端部２１ｃの端面までの距離がＬ１に設定されている。継手本体１２における他端部１２ｂの内面側には、可動軸２１の外周面と主流路１５の内周面との隙間をシールするシール部材１４が設けられている。継手本体１２の他端部１２ｂには、可動軸２１の過度の外方への移動を制限する保持ナット１３が螺合されている。

可動軸２１は、継手本体１２に移動可能に支持されており、軸方向の一部が継手本体１２の送りネジ１２ｃと螺合している。可動軸２１の他端部２１ｃには、ハンドル２２が取付けられている。可動軸２１は、ハンドル２２を軸心Ｃ周りに回動させることにより、送りネジ１２ｃによって軸方向に移動可能となっている。可動軸２１は、図１に示すように、最大限に後退した状態では、先端面２１ａの位置は流入側配管３のほぼ内周面と一致するようになっている。そして、ハンドル２２を回動させて可動軸２１を最大限に前進させた状態では、図３に示すように、可動軸２１の先端面２１ａは、流入側配管３の内面から著しく流入側配管３の軸心方向に突出するようになっている。

図６に示すように、可動軸２１の主流路１５に位置する部位の横断面形状は、半円状に形成されている。すなわち、可動軸２１の一部は、機械加工などによって横断面形状が半円状となるように切除されており、これにより可動軸２１には押圧面２１ｂが形成されている。可動軸２１を外力によって軸心Ｃ周りに回動した際には、押圧面２１ｂが主流路１５内に堆積した異物Ｇと干渉し、異物Ｇを容易に押し崩すことが可能となっている。

図１に示すように、継手本体１２の第一の管用テーパーネジ１８には、ニップル（配管継手）２６が螺合されている。配管継手２６の下流側には、配管用ナットを有する接続管２８を介して仕切弁２９が接続されている。仕切弁２９の下流側には、機器類としての圧力計３０が接続されている。圧力計３０は、目詰まり防止配管継手１１を介して導かれた水Ｗの圧力を測定する機能を有している。

継手本体１２の第二の管用テーパーネジ１９には、ニップル（配管継手）２７が螺合されている。配管継手２７の下流側には、ドレンバルブ３１が接続されている。ドレンバルブ３１は、レバー３１ａの操作によって開弁または閉弁するようになっており、通常は閉弁状態となっている。ドレンバルブ３１は、開弁状態では流入側配管３から主流路１５に流入した水Ｗを外部に排出可能となっている。このように、ドレンバルブ３１は、異物Ｇによる主流路１５の目詰まり時には、可動軸２１によって押し崩された異物Ｇを水Ｗとともに外部に排出させる機能を有している。

つぎに、目詰まり防止配管継手１１の操作手順および作用について説明する。

図７に示すように、水力発電に使用される水Ｗは、流入側配管３を介して濾過タンク２の下室６に流入する。濾過タンク２内には、フィルタなどの濾過機能を有する濾過部５が設けられているので、水Ｗに混在している異物Ｇは、下室６から上室７に流入する際に濾過部５によって捕捉される。これにより、上室７に流入した水Ｗには異物Ｇが除去されており、異物Ｇが除去され水Ｗは、流出側配管４を介して次工程に供給される。

ここで、濾過タンク２の上流側に位置する流入側配管３には異物Ｇが混在しているので、圧力計３０に導かれる水Ｗにも異物Ｇが混在していることになる。そのため、長期間の使用においては、目詰まり防止配管継手１１の主流路１５には、図２に示すように、流入側配管３からの水Ｗに混在する異物Ｇが堆積することになる。これにより、主流路１５が異物Ｇによって目詰まり状態となり、圧力計３０に水Ｗが十分に導かれなくなる。圧力計３０に水Ｗが十分に導かれなくなると、圧力計３０は正確な圧力を指示することができなくなり、水力発電所の運用に支障をきたすことになる。そこで、定期的に目詰まり防止配管継手１１のハンドル２２およびドレンバルブ３１を操作することにより、主流路１５に堆積した異物Ｇを除去することができる。目詰まり防止配管継手１１による異物Ｇの除去に際しては、予め仕切弁２９を閉弁状態とし、圧力計３０への異物Ｇの侵入を回避する。

異物Ｇの除去は、図３に示すように、まずドレンバルブ３１のレバー３１ａを操作し、ドレンバルブ３１を開弁状態とする。つぎに、ハンドル２２を矢印Ｂ方向に回動させ、可動軸２１を軸心Ｃ周りに回動させることにより、可動軸２１を軸方向に移動させる。この状態では、主流路１５に堆積した異物Ｇは、可動軸２１の押圧面２１ｂと干渉することになり、異物Ｇは押圧面２１ｂとの干渉によって押し崩され、主流路１５の内面に対して離脱した状態となる。このように、可動軸２１は主流路１５に位置する部位の断面形状が軸心Ｃを中心として不均衡に形成されているので、可動軸２１が移動する際の異物Ｇとの干渉面積を大きくできるとともに、異物Ｇへの押圧力（破砕力）を高めることができ、異物Ｇの除去効果を高めることができる。すなわち、可動軸２１の断面形状を不均衡に形成することにより、可動軸２１が移動する際には、可動軸２１の回転と進退動により効果的に異物Ｇを押し崩すことが可能となり、異物Ｇの除去効果を高めることができる。

可動軸２１によって異物Ｇを除去する際には、流入側配管３内は高い圧力状態となっているので、ドレンバルブ３１の開弁時には、主流路１５内には勢いよく流入側配管３からの水Ｗが流入し、可動軸２１によって押し崩された異物Ｇは流入側配管３からの水Ｗとともにドレンバルブ３１から外部に排出される。すなわち、可動軸２１の移動によって主流路１５の内面から離脱した異物Ｇは、水Ｗの圧力によってドレンバルブ３１側に容易に押し流され、主流路１５内の異物Ｇは確実にドレンバルブ３１から外部に排出される。

異物Ｇの除去が終了すると、ハンドル２２をＢ方向に対して逆方向に回動させ、図１に示すように可動軸２１を元の位置まで戻す。その後、ドレンバルブ３１のレバー３１ａの操作により、ドレンバルブ３１を閉弁とする。そして、仕切弁２９を開弁状態とし、圧力計３０に流入側配管３からの水Ｗを導くことにより、再び流入側配管３内の水圧の測定が可能となる。

このように、実施の形態１においては、可動軸２１とドレンバルブ３１を操作するだけで異物Ｇの除去が可能となるので、継手本体１２を流入側配管３から取り外す必要もなく、継手本体１２の清掃も不要となる。したがって、異物Ｇによる目詰まりが生じた場合でも、流入側配管３の水Ｗの流れを停止させるために水力発電所の運転を一時的に停止させる必要がなく、水力発電所の稼働率を高めることができる。また、可動軸２１を軸方向に移動させるだけよいので、清掃に比べて異物Ｇの除去作業が容易となる。

（実施の形態２）
図８は、この発明の実施の形態２を示している。実施の形態２が実施の形態１と異なるところは可動軸の構成であり、その他の部分は実施の形態１に準ずるので、準ずる部分に実施の形態１と同一の符号を付すことにより、その説明を省略する。

図８に示すように、可動軸３２は軸心Ｃに沿って延びる棒状の銅合金またはステンレス鋼から構成されている。実施の形態１においては、可動軸３２は軸心Ｃ周りおよび軸方向に移動可能に構成されていたが、実施の形態２では可動軸３２は軸方向のみに移動可能となっている。可動軸３２の一部は、実施の形態１と同様に断面形状が軸心Ｃを中心として不均衡に形成されている。可動軸３２の端部には、押圧板３５が取付けられている。押圧板３５と保持ナット１３との間には、可動軸３２を矢印Ｓ方向と反対方向に付勢するスプリング３６が設けられている。

このように構成された実施の形態２においては、押圧板３５を矢印Ｓ方向に押すことにより、可動軸３２は流入側配管３に向かって軸方向に移動する。これにより、継手本体１２内に堆積した異物Ｇは可動軸３２の外周面および先端面と干渉し、異物Ｇは押し崩され、流入側配管３からの水Ｗとともにドレンバルブ３１から外部に排出される。実施の形態２においては、可動軸３２を軸方向に押すだけの操作で、異物Ｇの除去が可能となり、ハンドル２２を回動させる実施の形態１よりも操作が容易となる。

以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、実施の形態１においては、可動軸２１の断面形状を半円状に形成したが、図９に示すように四角形に形成し、４つの押圧面２１ｄを主流路１５に堆積した異物Ｇと干渉させ、異物Ｇを除去する構成としてもよい。また、実施の形態１では、可動軸２１の全長をＬ１に設定したが、図１０に示すように、可動軸２１の全長をＬ２に設定し、可動軸２１を最大限に流入側配管３側に移動させた状態で、可動軸２１の先端面を流入側配管３の内面とほぼ一致させる構成としてもよい。さらに、上記の実施の形態１、２においては、水力発電所の濾過装置１に適用した場合を説明したが、これ以外の設備や装置、例えばストレーナ、ピトー管、ドレン装置などに適用することも可能である。そして、目詰まり防止配管継手１１に流入する流体は水Ｗ以外の液体であってもよいし、異物Ｇが混在する気体であってもよい。

また、上記の実施の形態１、２では、可動軸２１を手動で動かす構成としているが、圧力計３０の作動不良を検知して自動で可動軸２１を駆動させる構成とすることも可能である。

１ 濾過装置
３ 流入側配管（配管）
１１ 目詰まり防止配管継手
１２ 継手本体
１５ 主流路
１６ 第一の分岐流路
１７ 第二の分岐流路
２１ 可動軸
２２ ハンドル
２９ 仕切弁
３０ 圧力計（機器類）
３１ ドレンバルブ
３２ 可動軸
Ｗ 水（流体）
Ｇ 異物

Claims (1)

1. 流体が流れる配管に接続され、前記配管からの前記流体が流入する主流路が形成された継手本体と、
   前記継手本体に形成され、前記主流路内に流入した前記流体を仕切弁を介して機器類に導く第一の分岐流路と、
   前記継手本体に形成され、前記主流路内に流入した前記流体をドレンバルブに導く第二の分岐流路と、
   前記継手本体に移動可能に支持され、外力によって前記主流路内を移動し、前記主流路に位置する部位の断面形状が軸心を中心として不均衡に形成され、軸心回りおよび軸方向の少なくともいずれかに移動することで前記主流路に堆積した異物を除去可能な可動軸と、を備え、
   前記主流路に堆積した異物を除去する際には、前記仕切弁を閉弁状態、前記ドレンバルブを開弁状態として、可動軸を移動させ、異物の除去が終了した際には、前記可動軸を元の位置まで戻し、前記ドレンバルブを閉弁し、前記仕切弁を開弁状態とすることで、前記機器類に前記配管からの流体が導かれる、
   ことを特徴とする目詰まり防止配管継手。

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