(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座に相当する弁本体と、この弁本体内で回転可能に支持され、ガス流通用の貫通孔が形成されている球状弁体とを備え、上記弁本体がガス導管に連結されることで球状弁体の回転量に対応したガス流の遮断／導通状態を変化させることができるボール弁において、
上記貫通孔は、ガスの流通方向の一部が上記ガス導管に連続する開口部よりも縮径された絞り形状を有し、
その縮径部に開口を有する貫通孔導圧部が連結され、 上記ガス導管には、上記貫通孔に流れるガスの流通方向上流側の位置に開口を有する管内圧力導圧部が連結され、上記貫通孔導圧部および管内圧力導圧部は、これら各導圧部からのガス流量に応じた物理量を得る差圧／流量変換手段にそれぞれ連結され、
上記差圧／流量変換手段は、上記貫通孔導圧部及び管内圧力導圧部から導入されるガスの圧力を検知する圧力検知手段と、該圧力検知手段によって検出された各導圧部からの圧力差を演算処理する差圧演算処理手段と、上記球状弁体の開閉状態を検知する開閉検知手段とを備え、
上記開閉検知手段によって上記球状弁体が上記ガス導管を遮断する閉弁時が検知された場合に、上記貫通孔導圧部と上記管内圧力導圧部からの圧力を用いて上記貫通孔内に封じ込められたガスの圧力と上記ガス導管内の圧力との差を求め、その差の有無により上記弁本体内でのガス漏れの有無を検知する事を特徴とするガス導管用のボール弁。
【請求項２】
請求項１記載のガス導管用のボール弁において、上記差圧／流量変換手段は、上記球状弁体の閉弁時、上記貫通孔内の圧力が上記ガス導管内の圧力よりも低くなった場合をガス漏れ発生として判別する事を特徴とするガス導管用のボール弁。
【請求項３】
請求項１記載のガス導管用のボール弁において、上記貫通孔導圧部は、上記球状弁体の回転支持部内に一部が設けられている事を特徴とするガス導管用のボール弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ガス導管用のボール弁に関し、さらに詳しくは、閉鎖状態にあるときのガス漏れを検知できる構造を備えたボール弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、ガス等の流路の開閉およびその流路での流量調整のために用いられる装置の一つとして、ボール弁がある。
ボール弁はバルブケースを兼ねた弁座と、弁座内の流路と同一軸線を有する貫通孔を内部に形成された球状弁体とを備え、球状弁体の回転量を調整する事により、流路の開閉量が調整できるようになっている。
【０００３】
一方、上記のボール弁が配置されるガス供給系統には、図５に示す構成がある。
図５において、工場１で生産されたガス（圧力＝１０ｋｇ／ｃｍ2以上）は、高圧導管２によりガバナステーション３に送られ、ガバナステーション３で減圧されたガス（圧力＝１０ｋｇ／ｃｍ2未満〜１ｋｇ／ｃｍ2以上）が中圧導管４により各消費エリアの地区ガバナ５に配送され、さらに、地区ガバナ５において減圧されたガス（１ｋｇ／ｃｍ2未満）が低圧導管６により各消費先７に供給されるようになっている。
【０００４】
このガス供給系には、地震等の災害時対策として、中央監視センター８からの指令に基づいてガスの供給を遮断できるように、高圧導管２には工場１から送り出されるガスの緊急遮断弁１０が設けられ、また各消費エリアの地区ガバナ５に至る中圧導管４には、遮断弁としての機能を有する地域ブロック弁１１が設けられている。
【０００５】
地域ブロック弁１１の設置位置には、下流の各消費エリアに供給ガスが安定供給されているか否かの管理が行えるように、ガスの遮断と同時にガスの流量測定も併せて行えるようになっている。
このため、通常、地域ブロック弁１１の設置位置には、図６に示すように設置ピット１２内に、地域ブロック弁１１と併設して、管路内より流量測定用のガスを取り出すホットタッピング１３と、ガスの圧力計１４とが設けられている。
上述のホットタッピング１３には、公知のガス流量計（例えば特開平４−２９２２号公報参照）に見られるように、中圧導管２の管路内に流量検出センサ１５を垂下させ、このセンサ１５から得たガスの静圧と動圧とを導圧管１６，１７により地上の流量演算器１８に導いて両者の差圧からガスの流量を算出し得るようにした流量計測手段を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ガスの流量を検出する場合、その精度を確保するために流量検出センサ１５は所要長さを有する同内径の直管部内に配設しなければならない。そのため、上述の地域ブロック弁１１の設置用ピット１２内に、流量を検出するためのホットタッピング１３や圧力計１４を併設する場合、直管部のスパンを確保するためにそのピット１７は大型なものとならざるを得ず、ピットを施工するための工事費が高価になる。
特に地域ブロック弁１１は、これがガバナステーション３より各消費エリア毎に分れた地区ガバナ５の手前に各別に設けられる関係から、その設置個数は全体として数千個（約５０００個）を越えることより地域ブロック弁１１の設置コストが膨大になるという問題点があった。
【０００７】
そこで本発明者は、ガス遮断用の弁をボール弁にし、その弁体の貫通孔内に流量検出センサと、該流量検出センサから得た信号に基づいてガス流量を算出する流量演算手段とを備えて、ガスの遮断と流量測定とが単一の弁により達成される構成し、これにより従来のようなホットタッピングや圧力計の併設を不要になしてピットを小形化することにより地域ブロック弁の設置に要する施工費を大きく低減する対策を考えた（本願出願人の先願に係る特願平６ー１６５２９６号）。
【０００８】
この場合、弁体内に内蔵する流量検出センサにはガス中の水蒸気やタール分が付着して誤差が生じるため、その流量検出センサを、地上外部より清掃，交換等のメンテナンス作業が可能となるように配慮する必要がある。
【０００９】
一方、地域ブロック弁１１としてボール弁を用いた場合、弁座と球状弁体との摺動面には、球状弁体の回転を許容するための僅かな隙間が存在している。この摺動面は、摩耗等の経時劣化により、球状弁体の回転許容のために設定されていた隙間の寸法が当初設定されていた寸法よりも大きくなってしまうことがある。このため、球状弁体を完全に閉じた場合でも球状弁体の貫通孔内に封じ込められているはずのガスがその隙間を介して漏れてしまい、結果として、球状弁体を閉じてもガスの流路を完全に遮断する事ができないという不具合が発生する虞がある。特に、従来では、球状弁体が閉じられた際のガス漏れを検知することに着目されていないのが現状であったため、地域ブロック弁１１にてガスが漏れ出していても、ガス漏れの原因がその弁にある事を判別する事は困難であった。
【００１０】
本発明の目的は、上記地域ブロック弁での問題に鑑み、流量検出に用いられる部材のメンテナンス作業を不要にすると共に、その地域ブロック弁としてボール弁が用いられた場合にガス漏れを容易に判別できる構成を備えたボール弁を提供する事にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、請求項１記載の発明は、弁座に相当する弁本体と、この弁本体内で回転可能に支持され、ガス流通用の貫通孔が形成されている球状弁体とを備え、上記弁本体がガス導管に連結されることで球状弁体の回転量に対応したガス流の遮断／導通状態を変化させることができるボール弁において、上記貫通孔は、ガスの流通方向の一部が上記ガス導管に連続する開口部よりも縮径された絞り形状を有し、その縮径部に開口を有する貫通孔導圧部が連結され、 上記ガス導管には、上記貫通孔に流れるガスの流通方向上流側の位置に開口を有する管内圧力導圧部が連結され、上記貫通孔導圧部および管内圧力導圧部は、これら各導圧部からのガス流量に応じた物理量を得る差圧／流量変換手段にそれぞれ連結され、上記差圧／流量変換手段は、上記貫通孔導圧部及び管内圧力導圧部から導入されるガスの圧力を検知する圧力検知手段と、該圧力検知手段によって検出された各導圧部からの圧力差を演算処理する差圧演算処理手段と、上記球状弁体の開閉状態を検知する開閉検知手段とを備え、上記開閉検知手段によって上記球状弁体が上記ガス導管を遮断する閉弁時が検知された場合に、上記貫通孔導圧部と上記管内圧力導圧部からの圧力を用いて上記貫通孔内に封じ込められたガスの圧力と上記ガス導管内の圧力との差を求め、その差の有無により上記弁本体内でのガス漏れの有無を検知する事を特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のガス導管用のボール弁において、上記差圧／流量変換手段は、上記球状弁体の閉弁時、上記貫通孔内の圧力が上記ガス導管内の圧力よりも低くなった場合をガス漏れ発生として判別する事を特徴としている。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載のガス導管用のボール弁において、上記貫通孔導圧部は、上記球状弁体の回転支持部内に一部が設けられている事を特徴としている。
【００１４】
【作用】
請求項１および２記載の発明では、球状弁体の貫通孔の形状が一部を絞った形状とされ、しかも絞られて縮径している箇所に差圧／流量変換手段に連結された貫通孔導圧部が設けられているので、従来の構造のように、貫通孔内に流量計を設置する必要がない。このため、流量計のメンテナンスを不要にする事ができる。
さらに、球状弁体の開弁時での流量測定に加えて閉弁時では、貫通孔内に封じ込められたガスの圧力とガス導管内のガスの圧力との差によって閉弁時でのボール弁でのガス漏れを検知する事ができる。特に請求項２記載の発明では、球状弁体の貫通孔内の圧力が低下する事を基準としてガス漏れを確実に検知する事ができる。
【００１５】
請求項３記載の発明では、球状弁体の回転支持部を貫通孔導圧部の一部として用いる事により、特別に導圧部としてのスペースを設定する必要がない。
【００１６】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明する。
図１は、前述の地域ブロック弁１１に代えて使用される本発明のボール弁を示す断面図である。
図１において、ボール弁は、ピット１２内を横断する上流側の中圧導管４ａと下流側の中圧導管４ｂとに体する接続ポートを有する弁本体２０と、弁本体２０内で回動自在に支持されている球状弁体２２とを備えている。
弁本体２０は、基台２１を介してピット１２の底部に支持され、中圧導管４ａ、４ｂの上流側と下流側とを連通するように介在されている。
【００１７】
球状弁体２２は、通常のボール弁に見られるように球形の弁体２２で構成され、その上下が上側ステム軸２４と下側ステム軸２３とを介して弁本体２０に回動可能に支持されている。
また球状弁体２２には、弁本体２０に接続される中圧導管４ａおよび４ｂに連通可能な貫通孔２５が開口されてあり、後述する差圧／流量変換手段３８を配設するための直管部のスパンを弁体２２で共有できるようになっている。
弁体２２は、図に示すように貫通孔２５が中圧導管４ａ、４ｂの軸線と同一方向となる位置では開弁状態とされ、貫通孔２５が中圧導管４ａ、４ｂの軸線に対し直角の位置では閉弁状態とされる。
【００１８】
貫通孔２５は、図中、矢印で示すガスの流通方向に沿った断面において、中圧導管４ａ、４ｂに連通する両端の内径がそれら中圧導管４ａ、４ｂと同一に設定され、両端部間の中央位置の内径が中心線を基準として両端の内径よりも同じ寸法により縮径されて絞られた形状とされている。
【００１９】
弁本体２０の上部には、フランジ２６、２７を介してギヤボックス２８が接続されており、このギヤボックス２８内に上側ステム２４の一端が挿入されて支持されている。上側ステム２４の一端部にはピニオンギヤ３２が固着され、ピニオンギヤ３２はギヤボックス２８内で図示されないウォームギヤと噛み合っている。ウォームギヤには、ギヤボックス２８に付設したギヤドモータ３０或いはハンドル３１の回転軸が連結され、ギヤドモータ３０或いはハンドル３１の回転操作によりピニオンギヤ３２や上側ステム２４を介して弁体２２が回転駆動されるようになっている。
【００２０】
上側ステム軸２４は中空軸に形成され、軸心に中空通路３３が形成されている。
中空通路３３は、一端が弁体２２の貫通孔２５における縮径部で開口され、他端が後述する差圧／流量変換手段３８に連結されている貫通孔導圧部を構成している。
上記した貫通孔導圧手段に加えて、弁本体２２内に流れ込むガスの圧力を上記の差圧／流量変換手段３８に導くための管内圧力導圧部が設けられている。
本実施例では、上記の管内圧力導圧部として、図中、矢印で示す弁本体２２へのガスの流通方向において弁本体２２よりも上流側に位置する中圧導管４ａに一端が開口して圧力取り出し孔３４を有し、他端が差圧／流量変換手段３８に連結されている導圧細管３５によって構成されている。
【００２１】
差圧／流量変換手段３８は、その構成が図２に示されている。
図２において、差圧／流量変換手段３８は、貫通孔導圧部３３および管内圧力導圧部３５から導入されるガスの圧力を検知する圧力検知手段３８Ａ、３８Ａ’と、圧力検知手段３８Ａ、３８Ａ’によって検出された各導圧部３３、３５からの圧力差を演算処理する差圧演算処理手段３８Ｂと、球状弁体２５の開閉検知手段４１とを備えて構成されている。球状弁体２５の開閉検知手段４１は、球状弁体２５の閉弁状態とこれ以外の状態とを検知するためのものであり、本実施例では、図示しないが、ピニオンギヤ３２（図１参照）に設けられているアクチュエータによって閉弁状態で作動されるリミットスイッチが用いられている。
差圧演算処理手段３８Ｂは、例えば、地上に設置された信号処理部４０に配線３９を介して電気的接続されている。
差圧／流量変換手段３８では、球状弁体２５の開弁時および閉弁時での圧力差を監視するようになっており、開弁時には、貫通孔２５の内部、特に、縮径されて速度が早くなる事で低下している貫通孔２５の中央部での圧力と中圧導管４あ内を流れるガスの圧力との差によりガス流量が割出され、また、閉弁時には、貫通孔２５内に封じ込められたガスの圧力と中圧導管４ａ内のガスの圧力との差の変化の有無により貫通孔２５内でのガス漏れを検出するようになっている。つまり、閉弁時において、中圧導管４ａ内のガスの圧力は変化しないので、このガスの圧力と貫通孔２５内に封じ込められているガスの圧力との差の変化の有無により貫通孔２５内に封じ込められているガス漏れの有無を判別する事ができる。
【００２２】
本実施例は以上のような構成であるから、今、その作用を説明すると次の通りである。
図３は、図１に示したボール弁を模式化して表したものであり、図３（Ａ）は開弁時を、また、図３（Ｂ）は球状弁体２２が完全に閉じられた閉弁時を示している。
図３（Ａ）において、球状弁体２２の全開される開弁時には、貫通孔２５と中圧導管４ａ、４ｂとが連通し、図示矢印方向にガスが流れる。貫通孔２５内を流れるガスは、貫通孔２５における縮径部において最も圧力が低くなり、その圧力が貫通孔導圧部３３を介して差圧／流量変換手段３８の圧力検知手段３８Ａに取り込まれる。また、中圧導管のうちのガスの流通方向（図示矢印方向）において貫通孔２５の上流側に位置する中圧導管４ａを流れるガスの圧力は管内圧力導圧部３５を介して差圧／流量変換手段３８の圧力検知手段３８Ａ’に取り込まれる。
圧力検知手段３８Ａ、３８Ａ’において取り込まれた圧力に対応する電気信号が差圧演算処理手段３８Ｂに入力されると、貫通孔２５および中圧導管４ａでの圧力同士の差が演算処理され、その差圧に基づいてガス導管内のガス流量が求められる。
【００２３】
一方、図３（Ｂ）に示すように、球状弁体２２が完全に閉じられると、閉弁状態を検知する開閉検知手段４１（図２参照）からの電気信号が差圧／流量変換手段３８に入力される。球状弁体２２が閉弁状態に切り換えられると、貫通孔２５内にガスが封じ込められる。閉弁時において差圧／流量変換手段３８では、貫通孔導圧部３３および管内圧力導圧部３５を介したガスの圧力が入力され、その差圧が演算される。差圧演算処理手段３８Ｂは、演算処理によって求めた貫通孔２５内での圧力と中圧導管４ａ内での圧力との差の変化を判別し、特に、貫通孔２５内での圧力低下により差圧が大きくなっている場合には、貫通孔２５からのガス漏れが発生していると判定する。換言すれば、差圧の変化がない場合には、貫通孔２５内に封じ込められているガスが漏れる事なく止まっている事になる。差圧演算処理手段３８Ｂからの電気信号により信号処理手段４０は、ボール弁からのガス漏れが検出された場合、図示しない警告手段により警告する。
【００２４】
なお、本実施例では、貫通孔導圧部３３と管内圧力導圧部３５とを個別に圧力検知手段３８Ａ、３８Ａ’に取り込んで各導圧部での圧力検知を行うことに限らず、貫通孔導圧部３３と管内圧力導圧部３５とを連通させたバイパス路とし、図４に示すように、バイパス路を構成する各導圧部にバイパス路を開閉する電磁弁ＳＬ１、ＳＬ２をそれぞれ配置し、必要に応じて電磁弁ＳＬ１、ＳＬ２を開放してバイパス路を流れるガスの圧力差を差圧／流量変換手段３８によって求めて流量を割出すようにすることも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１および２記載の発明によれば、球状弁体の貫通孔の形状が一部を絞った形状とされ、しかも絞られて縮径している箇所に差圧／流量変換手段に連結された貫通孔導圧部が設けられているので、従来の構造のように、貫通孔内に流量計を設置する必要がない。このため、流量計のメンテナンスを不要にする事が可能となる。
さらに、球状弁体の開弁時での流量測定に加えて閉弁時では、貫通孔内に封じ込められたガスの圧力とガス導管内のガスの圧力との差によって閉弁時でのボール弁でのガス漏れを検知する事ができる。特に請求項２記載の発明では、球状弁体の貫通孔内の圧力が低下する事を基準としてガス漏れを検知する事ができるので、ガス導管でのガス漏れ、特に、地域ブロック弁でのガス漏れを容易かつ正確に判別する事が可能になる。
【００２６】
請求項３記載の発明によれば、球状弁体の回転支持部を貫通孔導圧部の一部として用いる事により、特別に導圧部としてのスペースを設定する必要がない。これにより、構造を複雑化あるいは特別なものとする事なく地域ブロック弁でのガス漏れを正確に判別する事が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例によるボール弁の構造を説明するための断面図である。
【図２】図１に示したボール弁に用いられる差圧／流量変換手段の構成を説明するためのブロック図である。
【図３】図１に示したボール弁の作用を説明するための模式図である。
【図４】図１に示したボール弁での導圧部の変形例を説明するための模式図である。
【図５】ガスの供給系統を説明するための概略図である。
【図６】従来の地域ブロック弁の設置携帯を示す概略図である。
【符号の説明】
４ａ、４ｂ  ガス導管の一つである中圧導管
１１  地域ブロック弁
１２  ピット
２０  ボール弁の弁本体
２２  球状弁体
２３  下側ステム軸
２４  上側ステム軸
２５  貫通孔
２８  ギャボックス
３０  ギヤドモータ
３１  ハンドル
３２  ピニオンギャ
３３  貫通孔導圧部をなす中空通路
３５  管内圧力導圧部
３８  差圧／流量変換手段
３８Ａ、３８Ａ’  圧力検知手段
３８Ｂ  差圧演算処理手段
４０  信号処理部
４１  開閉検知手段
【図１】
0003663022.tif 000002
【図２】
0003663022.tif 000003
【図３】
0003663022.tif 000004
【図４】
0003663022.tif 000005
【図５】
0003663022.tif 000006
【図６】
0003663022.tif 000007