(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体供給用のパイプラインに設けた遮断弁又は放出弁を作動する弁駆動装置であって、ガス／油式ブースタの油室を弁駆動用アクチュエータのシリンダに接続し、かつ、このガス／油式ブースタのガス室を窒素ガス、空気等の圧縮気体を封入した圧力タンクに接続し、前記シリンダとブースタとの間に切換用電磁弁を設け、この切換用電磁弁は、開閉用電磁弁を介して油タンクに接続し、ガス圧力を動力源とした前記ブースタで増圧された油圧により前記シリンダの開弁用加圧側又は閉弁用加圧側を駆動させて遮断弁又は放出弁を作動させると共に、前記シリンダから油タンクに排出された油を、油ポンプにより前記ブースタの油室に戻しながらブースタのガス室のガスを圧力タンクに戻すことにより、当該ブースタを復帰させるようにしたことを特徴とする弁駆動装置。
【請求項２】
上記ブースタが１行程で排出する油量が上記シリンダを２行程以上を作動させる油量であることを特徴とする請求項１に記載の弁駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ガスや液体のパイプラインに設けた遮断弁又は放出弁を作動させるための弁駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のパイプラインのうちガスパイプラインでは、例えばその長い敷設距離の間の種々の場所に遮断弁が設けられ、遮断弁の近傍から得られるパイプラインのガス圧力を動力源とするアクチュエータによって、これらの遮断弁を作動する装置が知られている。
しかしながら、この場合は、アクチュエータから排気としてガスが大気中に放出されるので、危険であり、また、人畜等に害を及ぼす虞のある場所では、パイプラインのガス圧力を動力源として使用することができないため、空気や窒素或は二酸化炭素の圧力ボンベを設けて、これらを動力源として使用する場合が多いのが実状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように圧力ボンベを用いる場合は、ボンベの圧力がガスパイプラインのガス圧力に抗して、遮断弁を作動するために、アクチュエータが必要とする圧力より高くなくてはならず、また、ボンベでは容量に限りがあり、遮断弁が、開閉途中で圧力が不足して動かなくなる危険性もあるために、ボンベの補給交換に多大な労力を必要としているのが実状である。
更には、このような補給交換の不備が、必要な時に遮断弁を作動することができず、事故の発生や拡大を招くことにもなる。
そのため、ラインガスを密封回路のまま使用できる弁駆動装置も提案されているが、これらの装置も、シ−ル機構が不充分であると、このシ−ル部分に漏れを生じることがあり、依然としてガスが大気に放出される心配が残されている。
【０００４】
本発明は、上記した従来の課題を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、不燃性ガスなどの圧縮気体を封入した圧力タンクでガス／油式ブースタを作動させることにより圧力タンクの容量とその圧力を好適な条件で製作することが可能であり、もって著しく安全性と経済性に優れた弁駆動装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、流体供給用のパイプラインに設けた遮断弁又は放出弁を作動する弁駆動装置であって、ガス／油式ブースタの油室を弁駆動用アクチュエータのシリンダに接続し、かつ、このガス／油式ブースタのガス室を窒素ガス、空気等の圧縮気体を封入した圧力タンクに接続し、前記シリンダとブースタとの間に切換用電磁弁を設け、この切換用電磁弁は、開閉用電磁弁を介して油タンクに接続し、ガス圧力を動力源とした前記ブースタで増圧された油圧により前記シリンダの開弁用加圧側又は閉弁用加圧側を駆動させて遮断弁又は放出弁を作動させると共に、前記シリンダから油タンクに排出された油を、油ポンプにより前記ブースタの油室に戻しながらブースタのガス室のガスを圧力タンクに戻すことにより、当該ブースタを復帰させるようにした弁駆動装置である。
【０００６】
前記ブースタが１行程で排出する油量は、上記したシリンダを２行程以上を作動させる油量であるのが好ましい。また、この圧力タンクの圧力は、ブ−スタの作動回数に応じて最後の作動始の圧力と作動後の圧力がアクチュエ−タの作動に必要な圧力とし、ブ−スタが元へ戻ったときの圧力に耐えるタンクとするのが好ましい。
【０００７】
【作用】
本発明は上述のように構成したから、今仮に、ガスパイプラインに設けられた遮断弁が開弁状態であって、パイプライン内をガスが平常状態で流れているものとする。
圧力タンクに接続されたガス配管は、ガス／油式ブースタのガス室に接続されていて、ガス圧力が加わっている。ブースタの油室は、油配管によってシリンダに接続されており、この間に設けられた切換弁によって、ブースタで増圧された油圧がシリンダの開弁用加圧側に加えられている。一方、シリンダの閉弁用加圧側は、油配管によって油タンクに接続された状態になっているが、その間に設けられた開閉弁が閉じているので、シリンダから油の排出ができないため、遮断弁の開弁状態とともにブースタの位置を保持している。
【０００８】
この状態において、例えばこのガスパイプラインのパイプが損傷するなどの原因で上流側又は下流側の圧力が降下した場合など必要に応じて検知すると、自動的に送られた信号で上記の遮断弁を作動しようとする時には、この信号が上記の切換弁を切り換えると共に開閉弁を開いて、シリンダの開弁用加圧側から油を油タンクへ排出することができるようにする。これにより、上述のブースタの油室からの油圧がシリンダの閉弁用加圧側に入って、シリンダを作動させて遮断弁を閉弁させる。閉弁後、開閉弁は復帰して図１に示した状態に戻るが、切換弁はそのままであるから、ブ−スタの油圧はシリンダの閉弁用加圧側に油圧は加えられたままのため、遮断弁は閉弁状態とともにブースタの位置を保持する。
【０００９】
この状態で、油配管に設けられた油圧ポンプによって、油タンク内の油をブースタの油室に油配管内の圧力よりも更に増圧して送り、この油圧がブースタのガス室に掛っているガス圧力に打ち勝って、ガス室内のガスを圧力タンクに戻しながらブースタを復帰させる。
【００１０】
次いで、制御室からの操作信号や手動で遮断弁を開弁する場合は、切換弁を切換えて、シリンダの開弁用加圧側に、ブースタからの油圧が加えられる状態にすると共に開閉弁を開き、シリンダの閉弁用加圧側の油を油タンクへ排出することができるようにする。これにより、上述のブ−スタの油室からの油圧がシリンダを作動させて遮断弁を開弁させる。開弁後は開閉弁は図１の状態に戻り、ブ−スタの油圧はシリンダの開弁用加圧側に油圧を加えた状態のままとする。この開状態から遮断弁を閉弁する場合は、切換弁を切換えると共に開閉弁を開ければ、遮断弁は閉弁する。
なお、この場合、切換弁及び開閉弁を手動レバで使用しても、同様に遮断弁又は放出弁を開弁及び閉弁できる。
【００１１】
ブースタの１行程で排出する油量、すなわちシリンダに送られた油量が、シリンダの２行程以上を作動させる油量であり油タンクが十分大きい場合は、上述の説明の中の油圧ポンプで油タンク内の油をブースタに送る作業は、シリンダの２行程以上に対して１回行えばよい。
また、油量がシリンダの２行程以上を作動させる油量がある場合は、ブ−スタは復帰させることなく、その行程分を両電磁弁の操作のみで遮断弁を作動させることができる。
【００１２】
上述のガス／油式ブースタは、圧力タンクにおけるガス圧力の通常の変動幅において、このガス圧力の変動によって生ずる遮断弁の開閉の所要トルクの変動幅に対して、常にシリンダを駆動して遮断弁を開閉することができる増圧比を持つものである。
また、本発明の弁駆動装置の操作に用いた開閉用及び切替用の電磁弁やそれを用いた操作方法は、一例を示したものであって、これに限るものでないことはもちろんであり、油圧ポンプは、手動式であっても動力式であっても、更には遠隔操作式のものであってもよく、ブースタをガス圧力に抗して復帰させることのできるものであれば良く、また、圧力タンクの容量と圧力は、最良な状態で設計製作するものとする。
また、圧力タンク内の圧縮気体は、窒素ガスや空気等を使用すれば、安全であり、長期間の使用でタンク内の圧力が低下すれば、検知して適宜に補給するようにする。また、天然ガスを圧力タンク内に封入する圧縮気体として用いることも可能である。
【００１３】
【実施例】
図１は、本発明における弁駆動装置をパイプラインに設けた遮断弁に適用した一実施例を示す配管系統図である。
同図において、１はガスパイプラインで、矢印で示した方向にガスが流れている。２はこのガスパイプライン１に設けた遮断弁であり、３はこの遮断弁２に装着されて、この遮断弁２を開閉する油圧シリンダ式のアクチュエ−タであって、このアクチュエータ３のシリンダ３ａ内のピストン３ｂの油圧による作動によって遮断弁２が開閉させられる。図１は、遮断弁２が開弁状態である場合を示している。
【００１４】
図中、４は窒素ガス、空気等の不燃性ガスを封入した圧力タンク４で、この圧力タンク４と、シリンダ３ａに接続された油配管５との間にガス／油式ブースタ６が設けられていて、圧力タンク４内の圧力を動力源として、ブースタ６によって増圧された油配管５内の油圧によって、アクチュエータ３が作動して遮断弁２を作動するようになっている。
また、遮断弁２の作動回数を複数回（例えば２〜３回）とする場合は、その回数分に必要な油量を発生するブースタ６にすれば良い。
【００１５】
油配管５には油圧ポンプ７が設けられ、油タンク８に接続されており、油圧ポンプ７によって油配管５内の圧力よりも更に増圧された圧力によって、油タンク８内の油を含めて油配管５内の油をブースタ６の油室６ａに送り込んでブースタ６を復帰させ、ブースタ６のガス室６ｂ内のガスが圧力タンク４内に戻される。
【００１６】
ブースタ６の増幅比は、動力源として取り出す圧力タンクの圧力の変動幅と、この変動幅におけるバルブの必要トルクに対し、弁駆動装置本体（シリンダ径とアーム長）にブースタの増幅比を乗じたトルクが図４のように常に上回るようにすれば、バルブは正常に作動する。
この状態を図５における説明図で示すと、例えば、必要トルク２２００ｋｇｍのボ−ルバルブで、アクチュエータ形式がラム型スカッチョーク式の場合を例に説明する。まず、動力源圧力を増圧器（ブースタ）にて増圧した後、アクチュエータに入れる方式の場合、出力トルクＴは、次の通りであり、数１に示すように図５における動力源圧力ｐ＝７０ｋｇｆ／ｃｍ２Ｇであれば、必要トルクを上回ることが理解される。
【００１７】
【数１】
0003598130.tif 000002
【００１８】
この動力源に図１に示す圧力タンク４を使用する場合について検討すると、初圧力と容量は次のような計算式となる。
このアクチュエータ３は、緊急遮断用で、常時バルブ開状態であり、停電時でも３作動、すなわち、開→閉→開→閉ができるようにする。この場合は、２作動目の閉→開時のトルクが大であり、上記の必要トルクが必要となる。
【００１９】
アクチュエータ３の油の移動量は、
【数２】
0003598130.tif 000003
【００２０】
ブ−スタ６のロッドの移動量は、
【数３】
0003598130.tif 000004
【００２１】
ブースタ６のロッドの１作動に必要な動力源側の容量は、
【数４】
0003598130.tif 000005
【００２２】
いま、圧力タンク４の容量を２０リットル、初圧力を８０ｋｇｆ／ｃｍ２Ｇとすると、１作動後（２作動前）の圧力タンク４の圧力Ｐ１は、
【数５】
0003598130.tif 000006
【００２３】
２作動後（３作動前）の圧力タンク４の圧力Ｐ２は、
【数６】
0003598130.tif 000007
【００２４】
３作動後の圧力タンク４の圧力Ｐ３は、
【数７】
0003598130.tif 000008
【００２５】
２作動時の出力トルクＴ２は、
【数８】
0003598130.tif 000009
【００２６】
３作動時の出力トルクＴ３は、
【数９】
0003598130.tif 000010
【００２７】
３作動後の出力トルクＴ３は、
【数１０】
0003598130.tif 000011
【００２８】
これらの結果を線図に示すと表１のようになる。
【００２９】
【表１】
0003598130.tif 000012
なお、本例遮断弁２の開→閉時のトルクは、約４５０ｋｇｍで十分である。
以上のことから、圧力タンク４は、上記した計算のように容量２０リットル、初圧力８０ｋｇｆ／ｃｍ２Ｇであればよいことが確認された。なお、この実験例は、本願発明の好ましい一例を示したものであり、これに限定されるものでないことは勿論である。
【００３０】
また、図１において、９は開閉用電磁弁、１０は３切換用電磁弁であり、これらの電磁弁９、１０は、４方電磁弁又は２方電磁弁の組合わせなどを用いる。１１及び１２はスピードコントローラ、１３はリリーフ弁、１４は逆止め弁、１５は閉止弁である。また、１６は流量調節弁、１７は圧力スイッチ、１８は逆止め弁、１９及び２０は閉止弁、２１は電源であって、破線は制御用の電気配線を示している。更に、図３において、２２はガスパイプライン１に設けた遮断弁２の低圧流側を検出するためのパイロット圧力取出弁、２３は開閉弁である。
なお、上記した開閉用電磁弁９は、仮に切換用電磁弁１０に漏れがあっても、ブ−スタ６の位置を保持する構造のものが好ましく、特に、ノンリ−ク（完全シ−ル）型を使用すれば、長期間ブ−スタ６の位置を保持することができる。
【００３１】
次に、上記した実施例の作用を説明する。
図１に示したようにブースタ６とシリンダ３ａの両側との間に設けられた油配管５には、開閉用電磁弁９、切換用電磁弁１０、油圧ポンプ７、スピードコントローラ１１、１２、逆止め弁１４及びリリーフ弁１３が設けられており、開閉用の電磁弁９と切換用電磁弁１０には、手動操作用レバーも付いているが、後述する緊急時の信号や制御室からの操作信号によって作動するようになっている。
【００３２】
図１において、遮断弁２は開弁状態であって、パイプライン１内をガスが平常状態で矢印で示した方向に流れている。
ガス／油式ブースタ６のガス室６ｂは、窒素ガス等の不燃性ガスが封入された圧力タンク４からガス配管４ａを通ってガス圧力が掛けられている。この場合、天然ガスを圧力タンク４内に封入する圧縮気体として用いることも可能である。ブースタ６の油室６ａは、油配管５を通ってシリンダ３ａの開弁用加圧側３ｃに接続されていて、ガス圧力を動力源としたブースタ６で増圧された油圧が、ピストン３ｂの開弁用加圧側３ｄに加わっている。一方、シリンダ３ａの他方の側、すなわち閉弁用加圧側３ｅは、切換用電磁弁１０を経て油タンク８に接続されているが、開閉用の電磁弁９が閉じられているので、遮断弁２は開弁状態とともにブースタの位置を保持している。
【００３３】
この状態において、例えば、このガスパイプライン１の下流側でパイプが損傷する等の原因で漏れを生じ、下流側の圧力が下がった場合、圧力スイッチ１７がこれを感知して、遮断弁２を緊急閉止または放出するように信号を発した場合や、制御室から遮断弁２を作動するための信号が出された場合は、図２に示すように、切換用電磁弁１０が切り換わると共に開閉用電磁弁９が開いて、シリンダ３ａの開弁用加圧側３ｃ（３ｄ）と油タンク８との間が通じて、シリンダ３ａの開弁用加圧側３ｃ（３ｄ）内の油を油タンク８へ排出することができるようになる。これにより、ブースタ６で増圧された油圧がシリンダ３ａの閉弁用加圧側３ｅに加わって、ピストン３ｆを図１の右方へ移動させて図２に示すように遮断弁２を閉弁する。
【００３４】
この状態で、油圧ポンプ７を作動させると、油タンク８内の油が逆止め弁１４を開いてブースタ６の油室６ａに送られ、この油圧がブースタ６のガス室６ｂに加わっているガス圧力に打ち勝って、ガス室６ｂ内のガスを圧力タンク４へ戻しながらブースタ６を復帰させる。
【００３５】
次いで、制御室からの操作信号や手動で遮断弁２を開弁する場合は、切換用電磁弁１０を切換えて、シリンダ３ａの開弁用加圧側３ｃにブースタ６からの油圧が加えられる状態にして、開閉用電磁弁９を開いて、シリンダ３ａの閉弁用加圧側３ｅから油を油タンク８へ排出することができるようにする。これにより、上述のブ−スタ６の油室６ａからの油圧がシリンダ３ａを作動させて遮断弁２を開弁させる。開弁後は開閉用電磁弁９は図１の状態に戻るが切換用電磁弁１０はそのままなので、ブ−スタ６の油圧はシリンダ３ａの開弁用加圧側３ｃに油圧を加えた状態のままになる。この方法で遮断弁２を閉弁する場合は切換用の電磁弁１０を切換ると共に開閉用電磁弁９を開にすれば、遮断弁２は閉弁する。また、両電磁弁９、１０の手動レバを使用しても、同様に遮断弁２を開弁及び閉弁はできる。
【００３６】
また、ブースタ６は、圧力タンク４内におけるガス圧力の通常の変動幅において、このガス圧力の変動によって生ずる弁駆動装置の発生トルクが遮断弁２の作動に必要なトルクの変動幅に対して、常にシリンダ３ａを駆動して遮断弁２を作動することができる増圧比を持つものである。また、閉止弁１５、１９、２０は、保全、点検等のためのものであり、リリーフ弁１３は、油配管５を含むラインの安全のためのものである。
なお、この弁駆動装置は、ガスラインに適用する場合以外に、液体のパイプラインに設けられる遮断弁に装着することもできる。
【００３７】
上記した第１実施例は、遮断弁を閉にする弁駆動装置の例を示したものであるが、その他、ガスパイプラインに設けた放出弁に適用する弁駆動装置にも適用することができる。
この場合の放出弁の機能は、上記の第１実施例における遮断弁の機能とを入れかえているのみで、その他の構成並びに作用効果は、上記した第１実施例と略同様である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の弁駆動装置は、既に述べたように不燃性ガス等の圧縮気体を封入した圧力タンクのガス圧力を遮断弁（又は放出弁）の操作動力源とするので、ガスを大気中に排出することなく、極めて安全に用いることができる。
また、圧力タンクである動力源圧力をブースタを経てアクチュエータに供給するので、ブースタとアクチュエータは最適選定が可能で、コンパクトで安価な弁駆動装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の弁駆動装置の一実施例を示す配管系統図である。
【図２】図１の弁駆動装置における閉弁状態を示す部分配管系統図である。
【図３】図１の弁駆動装置における部分配管系統図である。
【図４】弁駆動装置の出力トルクを比較した図表である。
【図５】アクチュエータの出力トルクを説明する説明図である。
【符号の説明】
１  ガスパイプライン
２  遮断弁（放出弁）
３  アクチュエータ
３ａ  シリンダ
４  圧力タンク
５  油配管
６  ブースタ
７  油圧ポンプ
８  油タンク
【図１】
0003598130.tif 000013
【図２】
0003598130.tif 000014
【図３】
0003598130.tif 000015
【図４】
0003598130.tif 000016
【図５】
0003598130.tif 000017