JPH074264A - 逆洗ガス弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 効率をよくると共に事故時のガス素通りを防
止する遮断弁を備えた逆洗ガス弁を提供することであ
る。 【構成】 ガス弁、どちらかというと逆流する脈動高圧
ガスを備えたガス弁である。弁は蓄圧室（５３）を備
え、この蓄圧室は通常動作で内部を高圧ガスで一杯に
し、所定圧まで下がったときにその蓄圧ガスを主流通路
に吹き込む。弁は不浄ガス領域（Ｄ）とクリーンガス領
域（Ｃ）との間にある多孔性セラミック製の「キャンド
ル」フィルタ（１）に取り付けられている。脈動の高圧
ガスはフィルタ（１）を逆流して堆積した燃えかすを吹
き払う。遮断弁（４３）はセラミックフィルタ（１）が
破損した場合に弁を遮断するために備えられている。弁
は効率的で規定量の高圧ガスのみを使用するので供給と
洗浄との間の圧力損失がほとんどない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス弁、特に周期的に
洗浄する種類のガスフィルタと共に使用する、すなわち
逆流脈動ガスを使用して清掃するガス弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のフィルタはガスタービンの分野
で知られている。ガスタービンでは高温の燃焼生成物を
作動流体として用いているので、タービン翼を傷めるよ
うな燃焼粒子を除くことがかなり重要である。一般に用
いられている、いわゆるキャンドル・フィルタエレメン
トと呼ばれるものは多孔性のセラミックチューブで構成
されており、「不浄」ガス領域に突出するチューブの一
端は閉じられている。不浄ガスは圧力差でフィルタを貫
通するときにフィルタ面に（大部分の）燃焼かすを付着
させる。このようなシステムではフィルタエレメントの
内側に高圧の脈動ガスを吹き付けてフィルタを逆洗する
ことが知られている。燃えかすはフィルタ面から吹き飛
ばされて容器の底あるいは収集処理用の圧力容器に落下
する。逆流脈動ガスはフィルタのクリーンガス側から得
るようにしている。クリーンガスは冷却された後、圧縮
されて高圧にされ、そして再加熱されて蓄圧室に蓄えら
れる。脈動ガスは次いで外部脈動弁を経由してノズルま
で送られる。ノズルはフィルタエレメントのホルダーの
出口側のくびれ部分にあるベンチュリーの入口に配置さ
れている。逆洗弁がかなりの速さで（通常１秒未満）開
閉されて脈動ガスがノズルに送られる。１の弁は通常１
０個のノズルに供給することが可能である。脈動ガスは
ノズルを通ってベンチュリーに入るとき周囲のクリーン
ガスを引きずりながらベンチュリーを通過してセラミッ
クエレメントの穴に入る。発生した脈動波によりエレメ
ント壁を通過する逆流が生じ、その衝撃波で塊になった
燃えかすが破壊されて容器の底に集められる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エレメ
ント内の脈動の大きさは蓄圧室の初期圧に比べて微小で
あり、システムもかなり非能率的である。更にこのシス
テムで起こる問題には、フィルタエレメントが破損した
場合、不浄ガスがベンチュリーを素通りしてガスタービ
ンに入るおそれがあるということである。この燃えかす
は燃料制御弁やタービン翼にとってかなり有害である。
そこで、本発明の目的はもっと効率的な逆洗ガス弁を提
供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、通常動
作で一方向にガスが流れ、かつ逆方向に高圧の脈動ガス
が流れる逆洗ガス弁は、入口と出口が交互に開にされる
ようにされたガス室、上記入口を介してガス室に連通す
る蓄圧室、入口が閉じられている間に蓄圧室を高圧ガス
で満たして規定量の高圧ガスを得る手段、及び出口を閉
じ、入口を開いて、ガス室を蓄圧室内の規定量の高圧ガ
スにさらす手段から成る。蓄圧室を満たす手段は好まし
くは入口を閉鎖するように成っていることが望ましい。
入口と出口は前記高圧ガスの作用を受けるピストン手段
によりそれぞれ閉開するようにされる。高圧ガス用蓄圧
室への通路となる制御ポートを備えている場合、蓄圧室
はピストン手段を迂回する通気路を除いて上記ピストン
手段によって制御ポートから密封される。弁は、円筒状
ハウジング、該ハウジング内で軸方向に摺動可能である
と共に前記ガス室を取り囲む同軸中空シリンダ、前記ハ
ウジングと中空シリンダとの間に形成される蓄圧室から
構成されていてもよく、その場合中空シリンダは一方向
に摺動して前記入口を開にすると共に前記出口を閉に
し、かつ他方向に摺動して前記入口を閉にすると共に出
口を開にするようにし、更に外周部にピストン手段を備
え、前記ハウジングと嵌合させて実質的に前記蓄圧室の
一端を閉じるようにする。中空シリンダの一端は前記ハ
ウジングに嵌合させて入口を閉じた状態にし、前記出口
は中空シリンダがすべりばめで挿入されているハウジン
グ壁の一部に１以上の穴を設けて形成し、該穴は中空シ
リンダが入口を閉じる方向に動くときに現れるようにす
る。出口用の遮断手段を設ける場合には、出口を閉じる
方向に該遮断手段を付勢すると共にガス室の物理的完全
状態に関係した抑制手段の作用を受けるようにする。遮
断手段は円柱状プラグで構成してもよく、この場合は円
柱プラグをハウジング壁の一部に摺動可能に装着して出
口を閉じる位置まで重力落下可能にすると共に円柱状プ
ラグをガス室の末端壁で支持されている部材により重力
落下しないようにする。部材はロッドで構成することが
望ましく、その場合ロッドはプラグから中空シリンダを
軸方向に貫通させてガス室の末端壁まで延ばす。ガス室
は一部を壊れやすいフィルタ部材で構成し、ガス室の末
端壁がフィルタ部材になるようにしてもよい。フィルタ
部材は一端が閉じた管形状にし、ロッドには末端壁に近
い方に重りを付けて円柱状プラグ（４３）の重力作用に
よる動きを更に助長するようにしてもよい。本発明の他
の態様によれば、逆洗ガスシステムは、前述した弁を含
むほか、高圧ガスを制御ポートに供給し蓄圧室に通気路
を介して高圧ガスを充填する手段と、蓄圧室のガス圧に
応答して制御ポートから高圧ガスを抜いてピストン手段
で中空シリンダを駆動させて入口を開にすると共に出口
を閉にする手段から構成されており、それによりガス室
とフィルタ部材が脈動の高圧ガスにさらされてフィルタ
手段が有効に逆洗されるようになっている。手段とし
て、ガス差圧の閾値に応答して制御ポートへの高圧ガス
の供給通気を交互に行う手段を設け、これにより連続し
た高圧脈動ガスを供給して前記フィルタ手段を逆洗して
もよい。

【０００５】

【作用及び実施例】以下、添付図面にしたがって本発明
に係わる逆洗ガス弁の例を説明する。「キャンドル」フ
ィルタエレメント１は一端が閉じた多孔性セラミック製
の円筒チューブで構成されている。解放端は取付けを容
易にするためにベル型をしており、先ず耐熱ガスケット
３、更にフィルタが壊れやすいため保護用のステンレス
鋼板（区別せず）に包まれている。カラー５はベル型部
分と嵌合するようにフィルタに嵌め込まれ、次いで弁本
体７の延長部に螺合して連結部８を構成している。フィ
ルタエレメント１の被包含部は弁本体７と突き合わせ状
態になるまで引き付けられて気密が達成される。弁ハウ
ジングの密封面には弛みを吸収する環状溝９が形成され
ており、それにより連結部８に迎合性が持たせられてい
る。連結部８は不浄ガス領域Ｄの壁を貫通して配置され
その壁により支えられている。

【０００６】弁は３つの弁本体、すなわちフィルタエレ
メントに連結された下部７、バルブゲート１７を有する
中央部１５と、バルブゲート用の案内を形成する上部１
９とで構成されている。ガス室２１は弁本体の３つの部
分を貫通して延在し、フィルタエンレメント１内の空間
と連通している。したがって、領域Ｄからの不浄ガスは
フィルタエレメントを貫通するときにろ過されクリーン
なガスとなってこのガス室２１に入り込む。

【０００７】図示例においては、弁は３つの壁、すなわ
ち、壁の上のろ過されたクリーンなガスを下のろ過され
ていない汚いガスから分離密封する壁３７、中央の弁本
体部分１５と下部本体部分７との間の連結部を取り囲ん
で支える壁３８と、前に述べた壁１１を貫通して延び
る。弁は上部壁３７に対しては密封されているが、下部
の２つの壁３８及び１１に対しては支持あるいは位置決
めされているだけである。別の構成例としては弁を壁３
８又は１１に対して密封しその代わりとして壁３７で位
置決めするようにしてもよい。クリーンガスと不浄ガス
の分離は密封壁で行われることは明らかである。

【０００８】中央の弁本体部分１５のガス室２１はバル
ブゲート１７、すなわち軸方向に摺動可能な中空シリン
ダにより仕切られている。そのバルブゲート１７の動き
は上端が弁本体自身により案内され、下端が互いにネジ
込むようにされている中央と下部弁本体部分１５と７と
の間に嵌め込まれている環状板２３により案内されるよ
うになっている。板２３には中央の開口部の回りに以下
に説明するように洗浄時にガスの通路となる多数の穴が
形成されている。

【０００９】図示のバルブゲートは下端が環状シール２
５に対して突き合わシールされる下方位置を示したもの
である。上部弁本体１９の壁にはガス室２１からクリー
ンガス領域に通じる出口となる１以上の穴２７が形成さ
れている。

【００１０】円筒形のバルブゲート１７の上端には環状
ピストンが嵌め込まれてバルブゲートの外面に固定され
ている。このピストンは中央の弁本体１５の内壁と関連
してピストンと上部弁本体１９との間で囲まれる小さい
容積を作る。この容積に至る通路として上部弁本体１９
に制御ポートが設けられている。

【００１１】バルブゲート１７が上部位置に来たときは
出口２７がバルブゲートによって閉じられると共に入口
３５を構成する通路がバルブゲートの下端とシール２５
との間のガス室２１に形成される。バルブゲートの上方
への動きはピストンの突出部が上部弁本体１９にぶつか
ることより制限される。

【００１２】弁とフィルタエレメント全体は上部弁本体
１９に設けたフランジを利用して、すなわちフランジを
座シールを介して壁にネジ込むことにより上部壁３７に
取り付けられている。

【００１３】偶発的な事故が起きたときに用いる遮断弁
は次の通りである。上部弁本体１９は盲蓋４１により塞
がれた円筒状の穴になっている。その穴には円柱状のプ
ラグ４３がほとんど隙間がないが自由に動ける滑り嵌め
の状態で嵌め込まれている。プラグ４３が下端に移動し
たときに出口２７を閉じるようにされている。通常の動
作をしているとき、プラグ４３は出口２７を開の状態に
するためそのプラグに取り付けられたロッド４５により
上部位置に置かれている。ロッドは軸方向にガス室２１
を通過してフィルタエレメント１の閉塞端に相当するガ
ス室の末端壁まで延長している。重り４７がロッド４５
の下端に取り付けられている。この重りはフィルタの穴
内で緩み嵌めにされているがロッドを穴の中央に置く役
目をする。フィルタエレメントが破断したとき、物理的
に完全な状態でなくなったとき、すなわち作動したと
き、ロッド４５は自重と重り４７の重さで落下し、その
結果遮断弁４３の支持が不可能になる。このような状態
にあるプラグ４３はバルブゲート１７にぶつかるまで落
下し、その位置で出口２７を塞ぐ。不浄ガスが弁上方の
クリーンガス領域に入り込むことが不可能になる。

【００１４】遮断プラグ４３の上部の空間は閉じられた
状態だから、部分的に真空が発生して遮断プラグの動き
が悪くなる。この問題はプラグ軸に平行な貫通穴４９を
明けることにより解決される。

【００１５】弁については図示のように重力作用で遮断
弁が働くような方向で説明してきた。仮に弁を上記以外
の任意の方向で使用する場合にはプラグ４３を遮断位置
に付勢するためにスプリングを用いるようにしてもよ
い。この場合重り４７は不用となるけれども中心の位置
決めという機能が残っている。

【００１６】逆洗弁が動作するとき、出口２７は通常
開、入口３５は閉であり、ろ過ガスの通路はフィルタエ
レメントの内壁面からガス室２１を昇って頂部の出口２
７までである。遮断弁４９、ロッド４５及び重り４７は
通常の動作では何の役目もしない。

【００１７】手動でフィルタの逆洗を開始する必要があ
るとき、高圧（例えば５０バール）ガスが制御装置５１
から制御ポート３３に供給される。この高圧ガス（クリ
ーンガス領域から得られる）がピストン２９に作用し、
最初は少なくともバルブゲート１７を座２５に押し付け
る。ピストン２９は弁本体との嵌合が気密ではなく、事
実上弁本体１５とバルブゲートのシリンダ１７との間の
空間に通気路が形成されている。この空間は短時間で高
圧ガスで満たされ、見て判るように規定量の高圧ガスを
確保する一定体積の蓄圧室５３になる。

【００１８】ガス室２１を通過するろ過ガスは、燃焼作
用を採用しているガス発生器から（通常）発生させられ
るから通常かなりの高温である。蓄圧室５３に入る高圧
ガスは、時間経過で冷却したクリーンガス領域から導入
されるから通常低温である。冷えた高圧ガスにフィルタ
エレメントが突然晒されると、熱衝撃で破断するおそれ
もある。バルブゲート１７は金属製で熱伝導のよいもの
を用いているので蓄圧室５３内の冷めた高圧ガスは金属
製のシリンダ壁を通して高温のろ過ガスにより加熱され
る。表面積をガス体積に比べてかなり大きくすることに
より高圧ガスが蓄圧室５３に蓄えられる僅かな時間に熱
移動を効率よく行うことができる。

【００１９】不浄ガス領域Ｄ内、クリーンガス領域Ｃ内
及び蓄圧室５３内のガス圧は制御システムにより監視さ
れる。好ましくは上述した制御ポートへの高圧供給はフ
ィルタエレメントの内外の差圧に応答して、すなわち不
浄ガス領域Ｄとクリーンガス領域Ｃ間で検出された圧力
に応答して自動的に行われることが望ましい。この圧力
差はフィルタの詰まり具合を示す。

【００２０】蓄圧室内の圧力が十分高く、圧力閾値検出
器で定められたのと同じ圧力になったとき、高圧供給が
停止されて制御ポート３３がクリーンガス領域Ｃに切り
換えられる。通気路はピストン２９の上下の圧力をすぐ
に等しくすることができないから、ピストンとバルブゲ
ート１７が蓄圧室の圧力で上方に持ち上げられて出口２
７を閉じると同時に入口３５を開ける。蓄圧室５３内の
規定量の高圧ガスがガス室２１内に急激に雪崩込むとき
に、フィルタエレメントは脈動の高圧逆洗流に晒され
る。フィルタエレメントの外壁に付着した燃えかすは突
然の高圧で破砕してガス容器の底に落下し、その後集積
される。

【００２１】蓄圧室の圧力が下がって、低い差圧閾値に
なったとき、通気回路が再び高圧供給によって元に戻さ
れ、そしてこの工程は自動的に繰り返される。このサイ
クルはフィルタエレメントの内外の圧力差が所定の検知
レベル以下になるまで繰り返される。

【００２２】逆洗脈動流の大きさは高圧弁を制御するこ
とにより変えることが可能である。偶発的にフィルタエ
レメントが破損した場合、ロッドと重りが落下し、遮断
弁を引下げて出口２７を閉じる。

【００２３】

【発明の効果】上述の実施例は既存の逆洗システムより
はるかに利点がある。 １．脈動ガスの量が計量される。 ２．脈動流の大きさが変えられる。 ３．従来のシステムに比べて小径の弁のみでよい。従来
のものは１つの弁でほぼ１０個のフィルタを扱っていた
ので径がかなり大きい。 ４．弁本体内で円柱状のバルブゲートと接触している
間、加熱が行われるのでガスの予熱を必要としない。 ５．洗浄ガスが不浄ガス温度に近いのでフィルタエレメ
ントの熱衝撃を和らげる。 ６．フィルタエレメントの破損時における弁閉鎖の機構
が組み込まれている。 ７．フィルタエレメント毎に１の弁を設けているので１
つの弁が壊れてもその影響が小さい。 ８．正常な弁とエレメントは保守のとき１ユニットとし
て取り除き、またそのようにして元に戻すことができ
る。 ９．外部制御弁の動作は従来のシステム同様明確な境が
ない。これに対し蓄圧室のガスをガス室に送り込む場合
その動作はほぼ瞬時である。従来の脈動弁はフィルタエ
レメントから遠く離れている（弁が複数のエレメントを
受け持つから）ので時間的な遅れが生じると共に脈動速
度も減少する。 １０．脈動ガスの供給が低温であるので低級の弁を使用
することができる。 １１．外部弁を制御する電源は従来の逆洗弁用のものと
比べて小さくてよい。 １２．主逆洗弁は内部ガス圧により駆動される。 １３．逆洗弁で一以上のエレメントを処理する場合適切
に取り付けたとしても寸法が大きくなってしまう。 １４．発生脈動圧は従来システムで対応するものから発
生させた場合に比べて実質的に大きい。 １５．サイクル毎に使用される清掃ガス量は従来の清掃
システムで用いられる量のほぼ１／１０程度である。

【図面の簡単な説明】

【図１】弁とそれに取り付けられるフィルタの断面図で
ある。

【符号の説明】

１ フィルタエレメント ７，１５，１９ 弁本体 １１，３７，３８ 壁 １７ バルブゲート ２１ ガス室 ２７ 出口 ２９ ピストン ３３ 制御ポート ３５ 入口 ４３ プラグ ４５ ロッド ４７ 重り ５１ 制御装置 ５３ 蓄圧室 Ｄ 不浄ガス領域 Ｃ クリーンガス領域

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通常動作で一方向にガスが流れ、かつ
   逆方向に高圧の脈動ガスが流れる逆洗ガス弁において、
   該弁は入口と出口が交互に開にされるようにされたガス
   室（２１）、上記入口（３５）を介してガス室（２１）
   に連通する蓄圧室（５３）、入口が閉じられている間に
   蓄圧室を高圧ガスで満たして規定量の高圧ガスを得る手
   段、及び出口（２７）を閉じ、入口を開いて、ガス室
   （２１）を蓄圧室（５３）内の規定量の高圧ガスにさら
   す手段から成ることを特徴とする弁。
2. 【請求項２】 前記蓄圧室（５３）を満たす手段は前
   記入口（３５）を閉鎖するように成っていることを特徴
   とする請求項１記載の弁。
3. 【請求項３】 前記入口（３５）と出口（２７）は前
   記高圧ガスの作用を受けたピストン手段によりそれぞれ
   閉開するようにされていることを特徴とする請求項２記
   載の弁。
4. 【請求項４】 前記高圧ガス用蓄圧室（５３）への通
   路となる制御ポート（３３）を有し、上記蓄圧室（５
   ３）は前記ピストン手段を迂回する通気路を除いて制御
   ポート（３３）からは上記ピストン手段により密封され
   ていることを特徴とする請求項３記載の弁。
5. 【請求項５】 円筒状ハウジング（１５）、該ハウジ
   ング（１５）内で軸方向に摺動可能であると共に前記ガ
   ス室（２１）を取り囲む同軸中空シリンダ（１７）を有
   し、前記蓄圧室（５３）は前記ハウジング（１５）と中
   空シリンダ（１７）との間に形成され、前記中空シリン
   ダ（１７）は一方向に摺動して前記入口（３５）を開に
   すると共に前記出口（２７）を閉に、かつ他方向に摺動
   して前記入口（３５）を閉にすると共に出口（２７）を
   開にし、前記中空シリンダ（１７）は外周部にピストン
   手段を有し、該ピストン手段は前記ハウジング（４５）
   に嵌合して実質的に前記蓄圧室（５３）の一端を閉じる
   ことを特徴とする請求項４記載の弁。
6. 【請求項６】 前記中空シリンダ（１７）の一端は前
   記ハウジング（７）に嵌合して前記入口（３５）を閉じ
   た状態にし、前記出口（２７）は前記中空シリンダ（１
   ７）がすべりばめで挿入されているハウジング壁（１
   ９）の一部にある１以上の穴により形成され、該穴は前
   記中空シリンダ（１７）が前記入口（３５）を閉じる方
   向に動くときに現れることを特徴とする請求項５記載の
   弁。
7. 【請求項７】 前記出口（２７）用の遮断手段（４
   ３，４５，４７）を有し、該遮断手段（４３，４５，４
   ７）は前記出口（２７）を閉じる方向に付勢され、かつ
   前記ガス室（２１）の物理的完全状態に関係した抑制手
   段（１）の作用を受けていることを特徴とする請求項６
   記載の弁。
8. 【請求項８】 前記遮断手段は前記ハウジング壁の一
   部（１９）に摺動可能に装着されると共に前記出口（２
   ７）を閉じる位置まで重力落下可能にされている円柱状
   プラグ（４３）から成り、該円柱状プラグ（４３）はガ
   ス室（２１）の末端壁（１）で支持されている部材（４
   ５）により重力落下しないようにされていることを特徴
   とする請求項７記載の弁。
9. 【請求項９】 前記遮断手段は前記ハウジング壁の一
   部（１９）に摺動可能に装着されると共に弁が任意方向
   に置かれていても前記出口（２７）を閉じる位置までス
   プリングで付勢されている円柱状プラグ（４３）から成
   り、該円柱状プラグ（４３）は前記ガス室の末端壁で支
   持されている部材によりスプリング付勢でも動かないよ
   うにされていることを特徴とする請求項７記載の弁。
10. 【請求項１０】 前記部材は前記プラグ（４３）から前
    記中空シリンダ（１７）を貫通して前記ガス室（２１）
    の末端壁（１）まで軸方向に延びるロッド（４５）から
    成ることを特徴とする請求項８又は請求項９記載の弁。
11. 【請求項１１】 前記ガス室（２１）は一部が壊れやす
    いフィルタ部材（１）により形成されていることを特徴
    とする請求項７，８，９及び１０いずれか１記載の弁。
12. 【請求項１２】 前記ガス室（２１）の末端壁は前記フ
    ィルタ部材（１）により設けられていることを特徴とす
    る請求項８に付加した請求項１１記載の弁。
13. 【請求項１３】 前記フィルタ部材（１）は一端が閉じ
    た管形状であることを特徴とする請求項１２記載の弁。
14. 【請求項１４】 前記ロッド（４５）は重力作用による
    円柱状プラグ（４３）の動きを助長するために前記末端
    壁に近いロッドの末端に重りが付けられていることを特
    徴とする請求項１０又は請求項１０に付加した請求項１
    １，１２及び１３いずれか１記載の弁。
15. 【請求項１５】 前記中空シリンダ（１７）は熱伝導路
    を備え、それにより前記蓄圧室（５３）の高圧ガスが前
    記入口（３５）が閉じている間前記ガス室（２１）内の
    ガスにより加熱され、前記ガス室の壊れやすい部分の熱
    衝撃を避けることを特徴とする請求項５〜１４いずれか
    １記載の弁。
16. 【請求項１６】 請求項１１〜１４いずれか１記載の弁
    を有する逆洗ガスフィルタシステムであって、高圧ガス
    を前記制御ポート（３３）に供給し前記蓄圧室（５３）
    に前記通気路を介して高圧ガスを充填する手段と、前記
    蓄圧室のガス圧に応答して制御ポート（３３）から高圧
    ガスを抜いて前記ピストン手段（２９）で前記中空シリ
    ンダ（１７）を駆動させて前記入口（３５）を開にする
    と共に前記出口（２７）を閉にする手段を有し、それに
    より前記ガス室（２１）と前記フィルタ部材（１）を脈
    動の高圧ガスにさらしてフィルタ手段を有効に逆洗する
    ことを特徴とするガスフィルタシステム。
17. 【請求項１７】 ガス差圧の閾値に応答して前記制御ポ
    ート（３３）への高圧ガスの供給通気を交互に行う手段
    を有し、それにより連続した高圧脈動ガスを供給して前
    記フィルタ手段を逆洗することを特徴とする請求項１６
    記載のガスフィルタシステム。