JPH11166851A - 水封式安全器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】水封式安全器の水室に対する水補給の自動化を
実現する。 【解決手段】水室１に予め設定された水位の範囲を保証
し得る位置に連通管21を設け、内部に昇降可能なフロー
ト22を配置する。連通管21の外周にフロート22を検出し
て信号を発生するセンサーであって、上限水位に対応さ
せた上位センサー23と下限水位に対応させた下位センサ
ー24を設ける。更に、水室１に取り付けたニップル25に
逆止弁26、電磁弁27、ストレーナー28を接続すると共に
該ストレーナー28に、水室１の内部圧力よりも高い圧力
に設定された水を供給する水源を接続する。各センサー
23、24からの信号に応じて電磁弁27を開閉することで、
水の補給を行う。下位センサー24から発生する信号と同
期させてタイマーを作動させ、該タイマーに設定された
時間内に上位センサーから信号が発生しないとき警報信
号を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水室に収容された
水が予め設定された水位以下になったとき、人手を介す
ることなく給水することが出来、且つ一定時間内に給水
が完了しない場合に警報を発生し得るように構成した水
封式安全器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】可燃性ガスを消費する設備、例えばガス
切断装置やガス燃焼設備では、工場災害防止の見地から
安全器の設置が義務付けられている（労働安全衛生規則
第３１０条）。ガス集合装置の安全器として用いられる
水封式安全器は、労働省告示第８８号によってその構造
が規定されている。

【０００３】水封式安全器は、自動閉止弁、逆止弁、水
室、静圧室を備えており、逆火時の爆発力によって破裂
板が破裂して逆火エネルギーが可燃性ガスの導入側へ伝
搬することを防止し、同時に自動閉止弁が閉鎖して導入
側からの可燃性ガスの供給が停止するように構成されて
いる。特に、導入側の系が水室に収容された水の水位以
下で開口するため、逆火発生時の衝撃波や高温ガスの前
記導入側の系に対する逆流は水によって阻止される。

【０００４】このような水封式安全器では、水室には常
に予め設定された範囲内の水位を持って水が収容される
ことが必須であり、水が前記範囲の水位から逸脱したよ
うな場合には仕様通りの機能を発揮し得ない。このた
め、水室に対応する部分には水面計が、且つ所定部位に
水室に水を補給するための設備が設置されており、水室
の実際の水位を監視すると共に、該水位が予め設定され
た範囲を逸脱したとき、水室に水を補給し、或いは水室
から水を排除し得るように構成されている。

【０００５】通常、水の補給作業は現場の作業員によっ
てなされる。しかし、水を補給する作業を実施する場
合、可燃性ガスの供給を停止することが必要となり、ガ
ス燃焼設備を停止しなければならないという問題があ
る。このため、水室の水位を常に略一定の範囲に維持し
得るように、自動給水設備を持った幾つかの水封式安全
器が提供されている。

【０００６】その中で代表的なものとして、例えば実公
昭52-5167 号公報に開示された自動水位維持型水封安全
器がある。この技術は、水槽内にボールタップを設け、
このボールタップを止水栓を介して水道に接続したもの
であり、水位の低下に応じてボールタップが作動して水
道が開放されて水槽に水が供給され、水位の上昇に応じ
てボールタップが作動して水道を停止し得るように構成
されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の如くボールタッ
プを用いて自動給水し得るように構成した水封安全器で
は、水位の範囲を正確に制御することは困難である。特
に、水室の内部には可燃性ガスの圧力が作用するため、
補給する水の圧力は前記圧力以上でなければならず、単
に水道を接続したのでは有効な補給をなし得ないという
問題がある。

【０００８】また燃焼設備としてガスバーナーを用いる
ような加熱炉では、水封式安全器を流通する可燃性ガス
の流量が多く、且つ途中で停止させるのが困難である。
このような設備では水室に収容されている水が流通する
可燃性ガスによってミスト状になり、該可燃性ガスと共
にガスバーナー側に供給されてしまい、短時間で水位が
低下するという問題が生じている。

【０００９】本発明の目的は、水室に作用する可燃性ガ
スの圧力に関わらず、確実に水を補給して予め設定され
た範囲の水位に維持し得るように構成した水封式安全器
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る水封式安全器は、水を収容する水室と、
予め設定された水位以下でガスを放出するガスの導入系
と、前記水位以上にあるガスを排出する排出系とを有す
る水封式安全器に於いて、水室に収容された水の水位の
変化に伴って移動する被検出体と、予め設定された上限
水位及び下限水位に対応して配置され前記被検出体を検
出して信号を発生する上限水位検出部材及び下限水位検
出部材と、前記上限水位検出部材又は下限水位検出部材
からの信号に応じて作動し前記水室に作用する圧力より
も高い圧力を持った水を補給する水補給系とを有して構
成されるものである。

【００１１】上記水封式安全器では、水室の水位の変化
に伴って被検出体を移動させ、この移動を上限水位、下
限水位に対応する位置に設けた上限検出部材及び下限検
出部材によって検出して信号を発生させるすることで、
水位の変化を信号として検出することが出来る。そして
各検出部材からの信号に応じて水補給系を開閉すること
で、水室に作用している可燃性ガス（以下「ガス」とい
う）の圧力に関わらず、水を補給することが出来る。

【００１２】従って、被検出体をフロートとし、このフ
ロートを水室と連通する連通管の内部で上下移動させる
ように構成し、更に、各検出部材を非接触敷きのセンサ
ーとして連通管の周囲に且つ予め設定された水位に対応
させて配置することで、現在の水位を正確に検出するこ
とが出来、且つフロートを検出したときに発生する検出
信号によって水補給系を制御することが出来る。

【００１３】上記水封式安全器に於いて、下限水位検出
部材から発生した信号を起点として作動するタイマーを
有し、該タイマーに設定された時間内に上限水位検出部
材から信号が発生しないとき、警報信号を発生するよう
に構成することが好ましい。水封式安全器をこのように
構成することによって、タイマーの作動が開始した後、
一定の時間内で水位が上限水位検出部材の位置まで到達
しない場合、水室に対する水の補給異常と見なして警報
信号を発生し、この警報信号を利用してサイレンやパト
ライト等の警報装置を駆動することが出来る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、上記水封式安全器の好まし
い実施形態について図を用いて説明する。図１は水封式
安全器の構成を説明する部分断面図、図２は水位を検出
して信号を発生する機構部分の構成を説明する図、図３
は制御系のブロック図である。

【００１５】先ず、図１により水封式安全器の全体構成
について概略的に説明する。図に示す水封式安全器は労
働省告示第８８号に係る水封式安全器の構造規格に基づ
いて構成されており、ガスの導入系Ａ及びガスの排出系
Ｂの基本的な構造は前記告示内容によって規制されたも
のである。

【００１６】図に於いて、水封式安全器は、予め設定さ
れた範囲の水位で水を収容する水室１と、水室１の上部
に設けた静圧室２を有する本体部Ｄを有しており、この
本体部Ｄの下方側には下限水位以下のレベルで開口して
ガスを導入する導入系Ａが形成され、且つ上方には放出
されたガスを燃焼設備側（二次側）に排出する排出系Ｂ
が形成され、更に、水室１には該水室１に水を補給する
水補給系Ｃが形成されている。

【００１７】水室１は充分に大きい面積と高さを持った
容器によって構成されており、静圧室２も水室１の上部
に設けた充分に大きな容積を持った筒状の容器によって
構成されている。また静圧室２の下方には、ガスを流通
させる穴が形成された複数の仕切板３が静圧室２を横断
する方向に配置されて取り付けられている。この仕切板
３は水中を通って放出されたガスに含まれた水のミスト
を分離して水分を水室１に落下させる機能を有する。

【００１８】静圧室２の上端には、二次側で逆火現象が
発生して衝撃波が静圧室２に伝播し、該静圧室２の内圧
が一定値以上に上昇したとき破裂する破裂板４が設けら
れている。この破裂板４の上部にはパイプが配置され、
該パイプによって上部水室５が構成されている。更に、
上部水室５の上端には、ピン６ａを中心に回動し、該回
動に伴ってレバー６ｂによってカム７を駆動するように
構成した蓋体６が設けられている。

【００１９】導入系Ａは、Ｊ字状に形成された導入管11
を有しており、該導入管11の一端が水室１に挿通されて
水位以下のレベルで開口するように配置され、且つこの
開口部には逆止弁12が設けられている。また導入管11の
他方の端部は水室１に於ける水位よりも充分に高い位置
に配置され、この端部には閉止弁13が設けられると共に
フランジ14を介して図示しないガスボンベ、圧力調整器
等からなるガスの供給側（一次側）に接続されている。

【００２０】閉止弁13は、弁体13ａがハンドル８に接続
されて吊り下げられている。ハンドル８はカム７と係合
することで姿勢を規制され、この状態で弁体13ａを吊り
下げて導入管11を開放し、一次側から供給されたガスを
水室１に導入する。そしてカム７のハンドル８に対する
係合が解除したとき、弁体13ａは自重により降下して導
入管11を閉止し、同時にハンドル８はピン８ａを中心と
して時計方向に回動する。従って、一次側から供給され
るガスを閉止することが可能である。

【００２１】排出系Ｂは、静圧室２の上方で且つ仕切板
３よりも上部に設けた排出管15を有して構成され、該排
出管15の端部に固着したフランジ16に図示しないホース
類を取り付けてガスバーナー等の二次側設備に接続され
る。

【００２２】上記の如く構成された水封式安全器では、
水室１に予め設定された水位を持って水を収容し、一次
側からガスを供給すると、このガスは導入管11を経て水
室１の水中で放出され、該水を潜って水室１から静圧室
２に流通する。この過程でガスに含まれたミスト状の水
は、仕切板３で分離されて落下する。そして静圧室２か
ら排出管15を通って二次側設備に供給される。

【００２３】二次側設備で逆火現象が発生し、逆火に伴
う衝撃波が静圧室２に到達して内部圧力が一定の値以上
になったとき、この圧力は水室１の水面に作用して導入
管11に設けた逆止弁12が閉鎖し、同時に破裂板４が破裂
して静圧室２の内圧が上部水室５から一気に大気中に放
出され、蓋体６を回動させる。蓋体６の回動によりレバ
ー６ｂがカム７を駆動し、該カム７のハンドル８に対す
る係合が解除されて弁体13ａが降下して導入管11を閉止
する。以上の一連の動作で一次側からのガスの供給が停
止すると共に逆火現象が停止する。

【００２４】次に、水室１に対して水を補給する水補給
系Ｃの構成について説明する。

【００２５】水補給系Ｃは、水室１の水位を検出して実
際の水位が予め設定された下限水位に到達したとき、該
水室１に水を補給し、更に水位が予め設定された上限水
位に到達したとき水室１に対する水の補給を停止するも
のである。

【００２６】このため、水補給系Ｃは、水室１の水位を
検出して信号を発生する検出系と、前記信号に基づいて
水室１に対して水室１の圧力よりも高い圧力を持った水
を供給し又は停止する水供給系とによって構成されてい
る。

【００２７】先ず水室１の水位を検出して信号を発生す
る検出系について説明する。水室１の側面には予め設定
された水位の上下限を含む位置に連通管21が取り付けら
れ、この連通管21の内部に水室１に於ける水位に応じて
移動する被検出体となるフロート22が配置されている。

【００２８】また連通管21の外周であって、予め設定さ
れた上限水位に対応する位置には上限水位検出部材とな
るフロート22が接近したときに信号を発生する上位セン
サー23が配置され、また予め設定された下限水位に対応
する位置には下限水位検出部材となるフロート22が接近
したときに信号を発生する下位センサー24が配置されて
いる。

【００２９】上記構成では、水室１に於ける水位の昇降
に伴ってフロート22が連通管21の内部を昇降すると、こ
のフロート22が上位センサー23又は下位センサー24によ
って検出され、該フロート22を検出した何れかのセンサ
ー23、24から信号が発生する。従って、信号を発生した
センサー23、24の性格に対応して水供給系を駆動するこ
とで、水室１に対する水の補給を実施することが可能で
ある。

【００３０】上記各センサー23、24はフロート22を非接
触状態で検出して信号を発生し得るものであれば良く、
具体的な構造を限定するものではない。このような非接
触式のセンサーとして磁気式センサーや静電容量型セン
サー等があり、これらの中から選択的に使用することが
可能である。

【００３１】次に水供給系の構成について説明する。水
室１の下方側であって下限水位よりも下位レベル位置に
取り付けたニップル25に逆止弁26、空気圧操作弁或いは
電磁弁27、ストレーナー28が直列に接続されている。そ
してストレーナー28は図示しない水の供給源に接続され
ている。

【００３２】電磁弁27は、下位センサー24からの信号に
応じて開放して水を水室１に供給すると共に上位センサ
ー23からの信号に応じて閉鎖して水の水室１への供給を
停止する。

【００３３】ガスを二次側の燃焼設備に供給している
間、水室１の内部にはガスの供給圧が作用している。こ
のため、水室１に供給される水は、水室１の内部圧力よ
りも高い圧力を有することが必須である。従って、ガス
の供給圧が高い場合、ストレーナー28に接続される水の
供給源にはポンプを配置して高い圧力を付与することが
必要なこともある。

【００３４】上記の如く構成された水補給系Ｃでは、二
次側へのガスの供給に伴って水室１の水位が低下する
と、フロート22が降下する。前記フロート22が下位セン
サー24によって検出されたとき、該下位センサー24から
信号が発生し、図３の制御部30に伝達される。下位セン
サー24の信号を受けた制御部30では、該信号に基づいて
電磁弁27に対する駆動信号が発生し、該電磁弁27が開放
して水室１に対する水の補給を開始する。同時に制御部
30に設けたタイマーが作動し、時間の計測を開始する。

【００３５】水の補給に伴って水室１の水位が上昇し、
更にフロート22が上昇する。上位センサー23がフロート
22を検出すると、該上位センサー23から信号が発生して
制御部30に伝達される。制御部30では、上位センサー23
からの信号がタイマーの作動中である場合、該上位セン
サー23の信号に基づいて電磁弁27の駆動信号を停止さ
せ、これにより、電磁弁27が閉鎖して水室１に対する水
の供給が停止する。

【００３６】上記動作を繰り返すことで、水室１の水位
を予め設定された上位センサー23と下位センサー24の設
置位置の範囲内で維持することが可能である。

【００３７】電磁弁27の故障やストレーナー28の詰ま
り、又は水の供給源に於ける供給水圧の低下、或いは他
の原因によって水室１に水が供給されない場合、フロー
ト22が上昇しないか、或いは上昇速度が低下する。この
ような場合に、タイマーに予め設定された時間を越えて
も上位センサー23から信号が発生しないこととなる。こ
の場合、制御部30から警報信号が発生し、サイレンやパ
トライト等の警報装置31を駆動し、且つ一次側の系を遮
断し、或いは工場の管理を行うホストコンピューターに
警報信号を伝達することで、水封式安全器の水の補給不
良に対する適切な対応を実現することが可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
水封式安全器は、水位の変化に伴って被検出体を移動さ
せ、この被検出体を上限水位検出部材又は下限水位検出
部材によって検出し、夫々の検出部材から発生する信号
に対応して水室内の圧力よりも高い圧力を持った水を補
給するようにしたので、水室内の圧力の値に関わらず水
位を正確に維持することが出来る。

【００３９】また下限水位検出部材から発生した信号に
基づいてタイマーを作動させ、該タイマーに設定された
時間内に上限水位検出部材から信号が発生しないとき、
警報信号を発生するように構成したので、この警報信号
に基づいてサイレンやパトライトを駆動し、或いはガス
の供給源を遮断することで、何らかの原因で水室に対す
る水の補給が不良になった場合であっても、周囲の作業
員に警報することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】水封式安全器の構成を説明する部分断面図であ
る。

【図２】水位を検出して信号を発生する機構部分の構成
を説明する図である。

【図３】制御系のブロック図である。

【符号の説明】

Ａ 導入系 Ｂ 排出系 Ｃ 水補給系 Ｄ 本体部 １ 水室 ２ 静圧室 ３ 仕切板 ４ 破裂板 ５ 上部水室 ６ 蓋体 ７ カム ８ ハンドル 11 導入管 12 逆止弁 13 閉止弁 14、16 フランジ 15 排出管 21 連通管 22 フロート 23 上位センサー 24 下位センサー 25 ニップル 26 逆止弁 27 電磁弁 28 ストレーナー 30 制御部 31 警報装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長森 義夫 千葉県印旛郡白井町名内１−４小池エンジ ニアリング株式会社内 (72)発明者 森 慌造 東京都中央区新富１丁目14番２号 第一産 業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水を収容する水室と、予め設定された水
   位以下でガスを放出するガスの導入系と、前記水位以上
   にあるガスを排出する排出系とを有する水封式安全器に
   於いて、水室に収容された水の水位の変化に伴って移動
   する被検出体と、予め設定された上限水位及び下限水位
   に対応して配置され前記被検出体を検出して信号を発生
   する上限水位検出部材及び下限水位検出部材と、前記上
   限水位検出部材又は下限水位検出部材からの信号に応じ
   て作動し前記水室に作用する圧力よりも高い圧力を持っ
   た水を補給する水補給系とを有することを特徴とする水
   封式安全器。
2. 【請求項２】 下限水位検出部材から発生した信号を起
   点として作動するタイマーを有し、該タイマーに設定さ
   れた時間内に上限水位検出部材から信号が発生しないと
   き、警報信号を発生するように構成したことを特徴する
   請求項１に記載した水封式安全器。