(57)【要約】【課題】圧縮空気の供給源喪失や操作用電源の喪失が発生した場合でも、ガスの流通を確実かつ迅速に遮断することが可能なガス供給システム及びガス遮断方法を提供することを目的とする。【解決手段】ガス供給システムは、回転軸３０周りに回動して管路の開口部を覆う弁体３と、弁体３に接続された弁体用バランスウェイト７とを有し、開口部が弁体３によって覆われた状態でガスの流通を遮断する水封弁１と、弁体３が開口部を覆わない状態で、弁体３及び弁体用バランスウェイト７を支持するストッパー機構２０とを備え、ストッパー機構２０は、圧縮空気によって駆動し、圧縮空気が供給された状態で弁体３及び弁体用バランスウェイト７を支持し、圧縮空気が排出された状態で弁体３及び弁体用バランスウェイト７の支持を解除するエアシリンダー１１と、エアシリンダー１１へ圧縮空気を供給する圧縮空気系統とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁箱と、前記弁箱に支持され、回転軸周りに回動して管路の開口部を覆う構成とされた弁体と、前記弁体に接続された錘とを有し、前記開口部が前記弁体によって覆われた状態でガスの流通を遮断する構成とされた水封弁と、
前記弁体が前記開口部を覆わない状態で前記弁体及び前記錘を支持する構成とされたストッパー機構と、
を備え、
前記ストッパー機構は、圧縮空気によって駆動し、前記圧縮空気が供給された状態で前記弁体及び前記錘を支持する構成とされて、前記弁体が前記開口部の開状態を維持する構成とされ、前記圧縮空気が排出された状態で前記弁体及び前記錘の支持を解除する構成とされて、前記錘の自重によって前記回転軸周りに回動された前記弁体が前記開口部を閉状態とする構成とされているガス供給システム。
【請求項２】
前記弁体に接続された保持レバーを更に備え、
前記ストッパー機構は、
支点を回転中心とした水平レバーと、
前記水平レバーの一端に設けられ、前記保持レバーを係止する構成とされた爪部と、
前記水平レバーの他端に設けられたバランスウェイトと、
前記支点と前記バランスウェイトとの間で前記水平レバーを保持する構成とされたシリンダーと、
を備え、
前記シリンダーは、前記圧縮空気によって駆動し、前記圧縮空気が供給された状態で前記水平レバーを保持して前記爪部での係止を維持して、前記弁体及び前記錘を支持する構成とされ、前記圧縮空気が排出された状態で前記水平レバーを移動して前記爪部での係止を解除して、前記弁体及び前記錘の支持を解除する構成とされている請求項１に記載のガス供給システム。
【請求項３】
前記ストッパー機構は、前記シリンダーへ前記圧縮空気を供給する構成とされている圧縮空気系統を備え、
前記圧縮空気系統は、通電状態で開状態となり、通電しない状態で閉状態となる構成とされている電磁弁を備える請求項２に記載のガス供給システム。
【請求項４】
前記圧縮空気系統は、
複数の前記電磁弁と、
前記複数の電磁弁の一つから流通される前記圧縮空気によって、前記圧縮空気の流通経路を切り替える構成とされている空気式切替弁と、
を更に備える請求項３に記載のガス供給システム。
【請求項５】
少なくとも一つの前記電磁弁が非通電状態、かつ、残りの前記電磁弁が通電状態で、前記水封弁の開状態を維持する構成とされている請求項４に記載のガス供給システム。
【請求項６】
弁箱と、前記弁箱に支持され、回転軸周りに回動して管路の開口部を覆う構成とされた弁体と、前記弁体に接続された錘とを備え、前記開口部が前記弁体によって覆われた状態でガスの流通を遮断する構成とされた水封弁と、
前記弁体が前記開口部を覆わない状態で前記弁体及び前記錘を支持する構成とされたストッパー機構と、
を備えるガス供給システムのガス遮断方法であって、
前記ストッパー機構が、圧縮空気によって駆動し、前記圧縮空気が供給されているとき前記弁体及び前記錘を支持して、前記弁体が前記開口部の開状態を維持するステップと、
前記ストッパー機構が、前記圧縮空気が排出されたとき前記弁体及び前記錘の支持を解除して、前記錘の自重によって前記弁体が前記回転軸周りに回動して、前記開口部を閉状態とするステップと、
を備えるガス遮断方法。
【請求項７】
前記ガス供給システムは、前記弁体に接続された保持レバーを更に備え、
前記ストッパー機構は、支点を回転中心とした水平レバーと、
前記水平レバーの一端に設けられ、前記保持レバーを係止する構成とされた爪部と、前記水平レバーの他端に設けられたバランスウェイトと、前記支点と前記バランスウェイトとの間で前記水平レバーを保持する構成とされたシリンダーと、を備え、
前記シリンダーが、前記圧縮空気によって駆動し、前記圧縮空気が供給されているとき、前記水平レバーを保持して前記爪部での係止を維持して、前記弁体及び前記錘を支持するステップと、
前記シリンダーが、前記圧縮空気が排出されたとき、前記水平レバーを移動して前記爪部での係止を解除して、前記弁体及び前記錘の支持を解除するステップと、
を更に備える請求項６に記載のガス遮断方法。
【請求項８】
前記ストッパー機構は、前記シリンダーへ前記圧縮空気を供給する構成とされている圧縮空気系統を更に備え、
前記圧縮空気系統が、通電状態で開状態となり、通電しない状態で閉状態となる構成とされている複数の電磁弁と、前記複数の電磁弁の一つから流通される前記圧縮空気によって、前記圧縮空気の流通経路を切り替える構成とされた空気式切替弁と、を備え、
少なくとも一つの前記電磁弁が非通電状態、かつ、残りの前記電磁弁が通電状態で、前記水封弁の開状態を維持するステップを更に備える請求項７に記載のガス遮断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス供給システム及びガス遮断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
副生ガス焚ボイラは、製鉄所の高炉やコークス炉、転炉等で発生する水素や一酸化炭素、炭化水素等を含む副生ガスをボイラの燃料として使用するものであり、副生ガスを有効利用することができる。しかし、副生ガスは一酸化炭素などの有毒ガスを含むため、プラントの電源喪失時など緊急時において、ボイラへの副生ガスの供給を速やかに停止させ、副生ガスのボイラ側への漏洩を防止する必要がある。
【０００３】
また、一般的に副生ガスは供給圧力が低いため、副生ガスの供給配管は直径１〜４ｍ程の大口径となることがある。そのため、通常のガス配管に用いる遮断弁を用いると、大型の配管を迅速に閉鎖するため大掛かりな装置となる。そこで、供給配管を遮断するため、簡易で確実に副生ガスの供給を停止してボイラ側への漏洩対策を行う手段が求められている。
【０００４】
したがって、通常は、供給配管に水封弁が設置され、水封弁を動作させることによって、緊急時に副生ガスをボイラへ流通しないようにしている。
【０００５】
下記の特許文献１では、緊急水封弁において、高位・中位・低位の三つのレベルにそれぞれ設けられたレベルスイッチを備え、閉鎖時に、給水の水位が中位の給水レベル以下となったときに自動給水を開始する技術が開示されている。下記の特許文献２では、単独シャフトの回転により開閉される三方水封弁装置において、駆動装置が働かないときは常時ガス放散口を開、ガス回収口を閉にするためのカウンタウェイトが設けられることが開示されている。
【０００６】
下記の特許文献３では、緊急遮断弁において、弁体を閉弁状態へと回転させるウェイトが設けられ、弁体が閉弁方向に回転する際における弁体の回転開始初期の動作をスムーズにする技術が開示されている。下記の特許文献４では、空気排出システムにおいて、制御弁、ロックアップ弁及び電磁弁が設けられ、それらを好適に制御することによって、制御電源喪失時及び制御操作空気喪失時の場合でも支障なく運転を継続でき、プラント運転上の保護及び装置の保護を図ることができる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平４−５２６７２号公報
【特許文献２】実公昭６３−４４４４７号公報
【特許文献３】特開２００９−２４０８号公報
【特許文献４】特開平６−７４６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
水封弁としては、Ｖ字型水封弁や回転式水封弁などが使用されている。Ｖ字型水封弁は、副生ガスの供給配管の一部が鉛直下側で屈曲したＶ字形状とされたものであり、Ｖ字形状の配管部分に水が張られることによって、副生ガスの流通を遮断する。しかし、上述のとおり、副生ガスの供給配管は大口径であるため、Ｖ字型水封弁の場合、配管への水張りに時間を要してしまうことから、緊急時に短時間で副生ガスの流通を遮断できない。そのため、Ｖ字型水封弁は、定期点検時など時間をかけて水封して閉鎖動作させることに使用されることが多い。
【０００９】
回転式水封弁は、椀型の弁体が、配管の開口部を覆いつつ、弁箱に貯留された水を覆うことによって、副生ガスの流通を遮断する。通常時、弁体は、配管の開口部を覆わない開口部の側方に位置しており、緊急時、椀型の弁体を回動させることによって、比較的短時間で副生ガスの流通を遮断できる。従来、回転式水封弁の閉操作を実施する際、作業員によって手動で行われていたため、緊急時に短時間で副生ガスの流通を遮断できなかった。その結果、緊急時の対応が遅れた場合には、副生ガスのボイラ側への漏洩、有毒ガスの域外流出などの被害発生のおそれがあり、緊急時における安全停止をより確実に行うことが求められている。
【００１０】
また、回転式水封弁を遠隔操作によって閉操作を実施する場合であっても、空気圧や電力を用いて水封弁を動作させる場合、圧縮空気の供給システムの故障などによる圧縮空気源の喪失や停電などによる操作用電源の喪失の理由により、正常に水封弁が作動しないおそれがある。副生ガス焚ボイラにおいて、緊急時に副生ガスの供給を速やかに遮断することは重要課題であり、圧縮空気の供給停止や停電が発生した場合にも確実に水封弁が作動して、ガスの流通が遮断されることが要求されている。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、圧縮空気の供給源喪失や操作用電源の喪失が発生した場合、さらには電源供給系の故障などがあっても、ガスの流通を確実かつ迅速に遮断することが可能なガス供給システム及びガス遮断方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のガス供給システム及びガス遮断方法は以下の手段を採用する。
本発明に係るガス供給システムは、弁箱と、前記弁箱に支持され、回転軸周りに回動して管路の開口部を覆う構成とされた弁体と、前記弁体に接続された錘とを有し、前記開口部が前記弁体によって覆われた状態でガスの流通を遮断する構成とされた水封弁と、前記弁体が前記開口部を覆わない状態で前記弁体及び前記錘を支持する構成とされたストッパー機構とを備え、前記ストッパー機構は、圧縮空気によって駆動し、前記圧縮空気が供給された状態で前記弁体及び前記錘を支持する構成とされて、前記弁体が前記開口部の開状態を維持する構成とされ、前記圧縮空気が排出された状態で前記弁体及び前記錘の支持を解除する構成とされて、前記錘の自重によって前記回転軸周りに回動された前記弁体が前記開口部を閉状態とする構成とされている。
【００１３】
この構成によれば、ストッパー機構は、圧縮空気によって駆動し、圧縮空気が供給された状態で、弁体及び錘を支持して、弁体による開口部の開状態を維持でき、圧縮空気が排出された状態で、弁体及び錘の支持を解除して、弁体が錘の自重によって回転軸周りに回動して、弁体が開口部を閉状態とする。
【００１４】
上記発明において、前記弁体に接続された保持レバーを更に備え、前記ストッパー機構は、支点を回転中心とした水平レバーと、前記水平レバーの一端に設けられ、前記保持レバーを係止する構成とされた爪部と、前記水平レバーの他端に設けられたバランスウェイトと、前記支点と前記バランスウェイトとの間で前記水平レバーを保持する構成とされたシリンダーとを備え、前記シリンダーは、前記圧縮空気によって駆動し、前記圧縮空気が供給された状態で前記水平レバーを保持して前記爪部での係止を維持して、前記弁体及び前記錘を支持する構成とされ、前記圧縮空気が排出された状態で前記水平レバーを移動して前記爪部での係止を解除して、前記弁体及び前記錘の支持を解除する構成とされてもよい。
【００１５】
この構成によれば、シリンダーが、水平レバー上の支点とバランスウェイトとの間で水平レバーを保持しており、シリンダーが、圧縮空気によって駆動し、圧縮空気が供給された状態で弁体及び錘を支持して、爪部での係止を維持して弁体及び錘を支持し水封弁の開状態を維持でき、圧縮空気が排出されたとき、シリンダーが水平レバーを移動して爪部での係止を解除し、弁体及び錘の支持を解除して、水封弁を閉状態とする。
【００１６】
上記発明において、前記ストッパー機構は、前記シリンダーへ前記圧縮空気を供給する構成とされている圧縮空気系統を備え、前記圧縮空気系統は、通電状態で開状態となり、通電しない状態で閉状態となる構成とされてもよい。
【００１７】
この構成によれば、電磁弁において通電状態で、電磁弁が開状態となり、シリンダーを圧縮空気によって駆動させることができ、シリンダーによって弁体及び錘が支持されて、水封弁の開状態が維持される。一方、電磁弁において非通電状態で、電磁弁が閉状態となり、シリンダーにおいて圧縮空気が供給されずに排出されて、弁体及び錘の支持が解除されて、水封弁が閉状態となる。
【００１８】
上記発明において、前記圧縮空気系統は、複数の前記電磁弁と、前記複数の電磁弁の一つから流通される前記圧縮空気によって、前記圧縮空気の流通経路を切り替える構成とされている空気式切替弁とを更に備えてもよい。
【００１９】
この構成によれば、圧縮空気系統に複数の電磁弁が配置されており、複数の電磁弁の一つから流通される圧縮空気によって、空気式切替弁における圧縮空気の流通経路が切り替えられる。
【００２０】
上記発明において、少なくとも一つの前記電磁弁が非通電状態、かつ、残りの前記電磁弁が通電状態で、前記水封弁の開状態を維持する構成とされてもよい。
【００２１】
この構成によれば、圧縮空気系統に複数の電磁弁が配置されており、例えば、停電など操作用電源の喪失によって、少なくとも一つの電磁弁が非通電状態で、残りの電磁弁が通電状態であれば、水封弁の開状態が維持される。
【００２２】
本発明に係るガス遮断方法は、弁箱と、前記弁箱に支持され、回転軸周りに回動して管路の開口部を覆う構成とされた弁体と、前記弁体に接続された錘とを備え、前記開口部が前記弁体によって覆われた状態でガスの流通を遮断する構成とされた水封弁と、前記弁体が前記開口部を覆わない状態で前記弁体及び前記錘を支持する構成とされたストッパー機構とを備えるガス供給システムのガス遮断方法であって、前記ストッパー機構が、圧縮空気によって駆動し、前記圧縮空気が供給されているとき前記弁体及び前記錘を支持して、前記弁体が前記開口部の開状態を維持するステップと、前記ストッパー機構が、前記圧縮空気が排出されたとき前記弁体及び前記錘の支持を解除して、前記錘の自重によって前記弁体が前記回転軸周りに回動して、前記開口部を閉状態とするステップとを備える。
【００２３】
この構成によれば、ストッパー機構は、圧縮空気によって駆動し、圧縮空気が供給された状態で弁体及び錘を支持して、弁体による開口部の開状態を維持でき、圧縮空気が排出された状態で、弁体及び錘の支持を解除して、弁体が錘の自重によって回転軸周りに回動して、弁体が開口部を閉状態とする。
【００２４】
上記発明において、前記ガス供給システムは、前記弁体に接続された保持レバーを更に備え、前記ストッパー機構は、支点を回転中心とした水平レバーと、前記水平レバーの一端に設けられ、前記保持レバーを係止する構成とされた爪部と、前記水平レバーの他端に設けられたバランスウェイトと、前記支点と前記バランスウェイトとの間で前記水平レバーを保持する構成とされたシリンダーとを備え、前記シリンダーが、前記圧縮空気によって駆動し、前記圧縮空気が供給されているとき、前記水平レバーを保持して前記爪部での係止を維持して、前記弁体及び前記錘を支持するステップと、前記シリンダーが、前記圧縮空気が排出されたとき、前記水平レバーを移動して前記爪部での係止を解除して、前記弁体及び前記錘の支持を解除するステップとを更に備えてもよい。
【００２５】
上記発明において、前記ストッパー機構は、前記シリンダーへ前記圧縮空気を供給する構成とされている圧縮空気系統を更に備え、前記圧縮空気系統が、通電状態で開状態となり、通電しない状態で閉状態となる構成とされている複数の電磁弁と、前記複数の電磁弁の一つから流通される前記圧縮空気によって、前記圧縮空気の流通経路を切り替える構成とされた空気式切替弁とを備え、少なくとも一つの前記電磁弁が非通電状態、かつ、残りの前記電磁弁が通電状態で、前記水封弁の開状態を維持するステップを更に備えてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、圧縮空気が排出されたとき弁体及び錘の支持を解除して、水封弁を閉状態とすることから、圧縮空気の供給源喪失や操作用電源の喪失が発生した場合、さらには電源供給系の故障などがあっても、ガスの流通を確実かつ迅速に遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガス供給システムを示す構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るガス供給システムの回転式水封弁を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るガス供給システムの回転式水封弁を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るガス供給システムのストッパー機構及び圧縮空気系統を示す構成図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るガス供給システムのストッパー機構の変形例及び圧縮空気系統を示す構成図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るガス供給システムの圧縮空気系統を示す構成図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るガス供給システムの圧縮空気系統を示す構成図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るガス供給システムの圧縮空気系統を示す構成図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るガス供給システムの圧縮空気系統を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る回転式水封弁１が設けられたガス供給システム１０について、図１から図５を用いて説明する。
本実施形態に係る回転式水封弁１が設けられたガス供給システム１０は、例えば、副生ガスが流通するプラント、例えば副生ガス焚ボイラを用いたプラントに適用できる。ガス供給システム１０において、回転式水封弁１は、緊急時等において確実かつ迅速に閉動作でき、副生ガスの流通を確実かつ迅速に遮断できる。なお、本実施形態では、副生ガスが流通するガス供給システム１０について説明するが、本発明は、副生ガス以外のガスが流通するガス供給システムにも適用可能である。
【００２９】
回転式水封弁１は、例えば、図１に示すように、副生ガスが流通する配管３１に設置される。本実施形態での副生ガスは、製鉄所の高炉やコークス炉、転炉等で発生する水素や一酸化炭素、炭化水素等を含むガスである。図１に示すガス供給システム１０は、通常時、配管３１を介して、副生ガスの発生場所である供給元から、副生ガス焚ボイラのバーナ３２をはじめとした副生ガス焚ボイラに設置された複数のバーナ３３等へ副生ガスを供給する。配管３１には、バーナ３２の上流側にバーナ弁３４が設置されてバーナ３２への副生ガスの供給量を制御する。本実施形態では、各バーナ３３に個別に設けたバーナ弁３４で副生ガスの供給量を制御する。なお、バーナ弁は、各バーナに個別に設けた開閉弁と、副生ガスを供給する母管に相当する配管３１に設けた流量調整弁とで構成されてもよい。また、配管３１には、回転式水封弁１のほかに、回転式水封弁１の上流側にＶ字型水封弁３５が設置される。
【００３０】
回転式水封弁１（以下「水封弁１」という。）は、図１及び図２に示すように、弁箱２と、弁箱２の内部にて開口部４ｃを閉状態に覆うように回動可能である、弁箱２に支持された弁体３などを有する。例えば弁箱２の内部には、配管３１の端部と接続された屈曲管４が配置されており、屈曲管４は、水平方向に延設された管状の水平部４ａと、水平部４ａに接続され水平部４ａに対して垂直に鉛直上方向へと延設された管状の垂直部４ｂからなる。垂直部４ｂの上部には、開口部４ｃが形成されている。開口部４ｃは、弁箱２の内部にて開口している。
【００３１】
弁箱２は、上部にて配管３１の副生ガス供給側へと向かう端部と接続されている。弁体３は、椀型を有する部材であり、回転軸３０を介して回動可能に弁箱２に支持されている。水封弁１を開とする場合、弁体３は、開口部４ｃを覆わない位置、すなわち、屈曲管４の側方に移動する。水封弁１を閉とする場合、開口部４ｃを覆う位置、すなわち、屈曲管４の上方に移動する。また、弁箱２の内部かつ屈曲管４の外側には、水を貯留できる。
【００３２】
水封弁１を開とした場合、水封弁１の内部を副生ガスが流通できる。水封弁１を閉とした場合、開口部４ｃを覆いつつ、開口部４ｃの周囲に満たされた弁箱２内部の水を覆う弁体３によって、配管３１から供給された副生ガスが遮断される。水封弁１には、給水管５が設置され、給水管５を介して弁箱２内部へ水が供給される。給水管５に設置された開閉弁６の開度が調整されることによって、弁箱２内部への水の供給が制御される。弁箱２内部には、常時規定量の水で満たされている。弁体３が閉まると、弁箱２内部に満たされた規定量の水で水封可能である。弁体３の開閉状態に関わらず、弁箱２内部の水位は、ある範囲内となるように制御されている。弁体３が閉まることにより、水封弁１が完全に閉状態となり、副生ガスのボイラ側への漏出を防止できる。
【００３３】
弁体３は、図３に示すように、回転軸３０及びレバー２２を介して、弁体用バランスウェイト７が設置されている。レバー２２は、一端が回転軸３０に接続され、他端が弁体用バランスウェイト７に接続される。弁体用バランスウェイト７とレバー２２は、回転軸３０に接続された弁体３と共に一体的に回動可能である。弁体用バランスウェイト７とレバー２２は、弁箱２の一側面側に設けられている。水封弁１が開とされているとき、図３の破線で示す位置に、弁体用バランスウェイト７が鉛直方向の上方側に位置するように支持されている。この状態で、後述するストッパー機構２０（図４及び図５参照）によって、弁体３の回動が抑制されている。一方、水封弁１が閉とされるとき、ストッパー機構２０による弁体用バランスウェイト７の保持が解除されて、弁体用バランスウェイト７の自重によって弁体３が回動する。その結果、弁体用バランスウェイト７は、弁体３の重さと弁体用バランスウェイト７がバランスする位置、例えば図３の二点鎖線で示す位置に移動する。そして、弁体用バランスウェイト７に接続した弁体３が、開口部４ｃを覆う位置へ移動し、水封弁１が閉状態となる。
【００３４】
ストッパー機構２０は、図４及び図５に示すように、例えば、弁体３に接続された保持レバー８と、支点９ａで支持された水平レバー９と、エアシリンダー１１と、水平レバー用バランスウェイト１２と、圧縮空気系統１３などからなる。ストッパー機構２０は、弁体用バランスウェイト７とレバー２２が設けられた弁箱２の一側面側とは反対側の他側面側に設けられている。ストッパー機構２０は、通常時、弁体３が開口部４ｃを覆わない状態、すなわち、弁体３の少なくとも一部が開口部４ｃから外れた位置にある状態で、弁体３及び弁体用バランスウェイト７を支持している。ストッパー機構２０が、弁体３及び弁体用バランスウェイト７の支持を解除すると、保持レバー８の回動が自由になり、保持レバー８に接続した弁体３が開口部４ｃを覆う。
【００３５】
保持レバー８は、図３に示すように、一端が回転軸３０に接続され、回転軸３０に接続された弁体３と共に回動可能である。図４及び図５の実線で示すように、保持レバー８の他端が水平レバー９の爪部１４によって係止されている状態では、保持レバー８の回動が抑制されるとともに弁体３の回動が抑制されている。一方、図４及び図５の破線で示すように、爪部１４による保持レバー８の係止状態が解除されたとき、保持レバー８が回動するとともに弁体３が回転軸３０周りに回動する。
【００３６】
水平レバー９は、一方向に長い棒状部材であり、中央付近に設けられた支点９ａ周りに回動可能である。水平レバー９の一端には爪部１４が設けられ、水平レバー９の他端には水平レバー用バランスウェイト１２が設けられる。本実施形態では水平レバー９が略水平状態にあるとき、爪部１４が保持レバー８と係止されるよう設定している。このとき、水平レバー９は爪部との係止ができれば、必ずしも水平状態でなくてもよい。水平レバー９において、水平レバー９が支点９ａ周りに所定以上の角度で回動して位置を変化させることで、水平レバー用バランスウェイト１２側が鉛直方向の下方に移動したとき、爪部１４による係止状態が解除される。爪部１４は、例えば、水平レバー９の長手方向に対して垂直で鉛直方向の下方側に延びた部材であり、例えばフック状の凹部があり、保持レバー８の鉛直方向上端部分に設けた軸状の凸部と機械的に引っ掛かることで係止して、爪部１４の側面で、保持レバー８が弁体用バランスウェイト７の自重による回動を抑制している。図４及び図５に示す例では、爪部１４は、保持レバー８の紙面左回りの回動を抑制している。図４及び図５の破線で示す位置に水平レバー９が傾くことで、爪部１４による保持レバー８の係止状態が解除され、保持レバー８も回動が可能となる。図４及び図５に示す例では、爪部１４による係止状態が解除されたとき、保持レバー８は、紙面左回りに回動する。
【００３７】
エアシリンダー１１は、ピストンロッド１１ａを有し、ピストンロッド１１ａの先端が、水平レバー９の支点９ａと水平レバー用バランスウェイト１２の間で、水平レバー９と接続される。エアシリンダー１１は、圧縮空気が供給されているとき、空気圧によってピストンロッド１１ａを所定の方向へ移動させる。
【００３８】
エアシリンダー１１は、例えば、図４に示すように、水平レバー９の鉛直方向の下方側に設置されて、圧縮空気が供給されているとき、ピストンロッド１１ａが垂直方向上方へ移動し、水平レバー９の下面を鉛直方向の上方側に持ち上げて支持を維持する。また、エアシリンダー１１は、例えば、図５に示すように、水平レバー９の鉛直方向の上方側に設置されてもよく、圧縮空気が供給されているとき、ピストンロッド１１ａが鉛直方向の上方側へ移動し、水平レバー９の上面を上方へ吊り上げて支持を維持する。
【００３９】
水封弁１を閉状態とするため、爪部１４による保持レバー８の係止を解除する場合、ストッパー機構２０を遠隔操作する。すなわち、エアシリンダー１１内の圧縮空気を排出し、ピストンロッド１１ａによる水平レバー９の支持を解除して、水平レバー用バランスウェイト１２の荷重を水平レバー９に作用させる。その結果、図４及び図５に示した例のいずれの場合も、水平レバー９の水平レバー用バランスウェイト１２側が鉛直方向下方に移動して、支点９ａ周りに水平レバー９が傾き、爪部１４による保持レバー８の係止状態が解除されて、弁体用バランスウェイト７の自重により保持レバー８が回動し、保持レバー８と共に弁体３が回動する。
【００４０】
水平レバー用バランスウェイト１２は、錘の一例であり、エアシリンダー１１による水平レバー９の支持が解除されたとき、支点９ａ周りに水平レバー９を傾かせることで、爪部１４による保持レバー８の係止状態を解除できるモーメントを発揮できるような重量を有する。一方、水平レバー用バランスウェイト１２の錘の重量が大きすぎると、エアシリンダー１１による水平レバー９の支持維持ができない場合があるので、錘は過剰な重量にならないものとしている。
【００４１】
圧縮空気系統１３は、エアシリンダー１１への圧縮空気の供給と、エアシリンダー１１からの空気の排出を切り替える。圧縮空気系統１３の配管には、圧縮空気が流通する。圧縮空気系統１３には、圧縮空気の供給元とエアシリンダー１１の間に電磁弁１５が設置される。電磁弁１５は、電気が流れている通電状態（励磁）で開状態となり、他方、電気が流れていない非通電状態（非励磁）となって閉状態となる。
【００４２】
具体的には、ボイラ運転時は、電磁弁１５が通電状態（励磁）であり、電磁弁１５が通電されて開状態が保たれ、エアシリンダー１１に圧縮空気が供給され、圧縮空気系統１３により水平レバー９の支持が維持されている。反対に、水封弁１を閉じる際は、電磁弁１５への通電を停止し、電磁弁１５が非通電状態（非励磁）となって閉状態となり、エアシリンダー１１への圧縮空気の供給が遮断されると同時にエアシリンダー１１内の圧縮空気が排出され、水平レバー９の支持が解除され、支点９ａ周りに水平レバー９を傾かせることができる。
【００４３】
電磁弁１５が開状態である場合、エアシリンダー１１には圧縮空気が供給される。このとき、エアシリンダー１１は、ピストンロッド１１ａによって水平レバー９を支持し、水平レバー９が水平に維持されており、爪部１４が保持レバー８を係止している。そのため、水封弁１は、開状態となる。
【００４４】
反対に、電磁弁１５が閉状態である場合、エアシリンダー１１への圧縮空気の供給が停止され、エアシリンダー１１から空気が排出される。このとき、水平レバー９は、ピストンロッド１１ａによる支持が解除されて、水平レバー用バランスウェイト１２の重量によって水平レバー９が支点９ａ周りに回動し傾く。その結果、爪部１４による保持レバー８の係止が瞬時に解除される。そのため、弁体３が回動し迅速に開口部４ｃを覆う状態となり、水封弁１は、迅速に閉状態へと移行できる。
【００４５】
以上、本実施形態に係るストッパー機構２０は、緊急時等には電磁弁１５に通電を停止して、エアシリンダー１１の圧縮空気が排出されること、すなわち、エアシリンダー１１内部の空気が無くなることで、水平レバー９の支持を解除する。したがって、通常時は、水封弁１の開状態が維持され、緊急時等に、圧縮空気系統１３において圧縮空気が供給されなくなった場合には、水封弁１が閉状態となる。また、異常発生等があった際に電磁弁１５に通電されたままで、電磁弁１５が通電状態（励磁）であっても、圧縮空気が供給されなくなった場合には、水平レバー９の支持が解除される。したがって、異常発生によって、圧縮空気の供給が停止された場合も、水平レバー９の支持が解除されて、水封弁１が閉状態となる。
【００４６】
また、本実施形態に係るストッパー機構２０は、エアシリンダー１１への圧縮空気の供給、及び、エアシリンダー１１からの圧縮空気の排出は、電磁弁１５によって切り替えられ、電磁弁１５の通電状態で圧縮空気がエアシリンダー１１へ供給されるようにしている。そして、電磁弁１５が非通電状態となったとき、エアシリンダー１１への圧縮空気の供給が停止され、かつ、圧縮空気がエアシリンダー１１から排出される。その結果、水平レバー９の爪部１４による保持レバー８の支持が解除される。したがって、通常時は、水封弁１の開状態が維持され、停電時には、水封弁１が閉状態となる。
なお、配管３１及び屈曲管４は、図３に示すように流通する副生ガスの供給圧力が低いために本実施形態では大口径となっているが、停電時には電磁弁１５が非通電状態となり、弁体３が屈曲管４の開口部４ｃを覆う状態の位置へと回動することによって、水封弁１を閉状態とすることができる。
【００４７】
以上より、本実施形態によれば、圧縮空気の供給源喪失停止や操作用電源の喪失が発生した場合であっても、水封弁１を確実かつ迅速に閉動作させることができ、副生ガスの流通を確実かつ迅速に遮断できる。その結果、高い安全性が確保される。
なお、図４及び図５で、圧縮空気系統１３で電磁弁１５からエアシリンダー１１へと向かう配管に常時開とされる入口手動弁２７が設置されて、入口手動弁２７とエアシリンダー１１の間の配管から外部へと分岐する配管に常時閉とされる出口手動弁２８が設置されている。電磁弁１５が通電を停止しても動作しない異常発生等があった際には、入口手動弁２７を閉じて出口手動弁２８を開とすることにより、手動でエアシリンダー１１の圧縮空気を排出させて、水平レバー９の爪部１４による保持レバー８の支持を解除して、水封弁１を閉動作にすることもできる。
【００４８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る回転式水封弁が設けられたガス供給システムについて、図６から図９を用いて説明する。
上述した第１実施形態では、圧縮空気系統１３において、電磁弁１５が一つのみ設置される場合について説明したが、本発明はこの例に限定されず、電磁弁１５が並列して二つ設置されてもよい。電磁弁１５を二つ設置することで、後述のように電磁弁の誤動作に対する信頼性を向上させることができる。以下では、本実施形態に係る圧縮空気系統１３について説明し、第１実施形態と重複する構成及び作用効果の詳細な説明は省略する。
【００４９】
ボイラが副生ガスを燃料として運転している間に、ストッパー機構２０の誤動作によって副生ガスが遮断されてしまうと、ボイラの運転継続が困難となってしまう。そこで電磁弁１５を二つ用いることによって、仮に故障等で一つの電磁弁１５が誤動作を起こしても、水封弁１が閉動作しない機構とする。
【００５０】
圧縮空気系統１３は、二つの電磁弁１５ａ，１５ｂと、空気式切替弁１６を有する。圧縮空気の供給元から供給された圧縮空気は、並列に電磁弁１５ａと、電磁弁１５ｂと、空気式切替弁１６に分岐される。供給元から供給される圧縮空気は、電磁弁１５ａの入口ポート２３、電磁弁１５ｂの入口ポート２４、空気式切替弁１６の入口ポート１９に導入される。
【００５１】
空気式切替弁１６は、三つの入口ポート１７，１８，１９と、出口ポート２１を備える。空気式切替弁１６の入口ポート１７は、電磁弁１５ａの出口ポート２５と接続され、空気式切替弁１６の入口ポート１８は、電磁弁１５ｂの出口ポート２６と接続され、空気式切替弁１６の入口ポート１９は、圧縮空気の供給元と接続される。空気式切替弁１６の出口ポート２１は、エアシリンダー１１と接続される。空気式切替弁１６の入口ポート１８にパイロット空気の供給が無い場合は、空気式切替弁１６内部の切替が動作せずに、入口ポート１７と出口ポート２１の間で空気が流通可能となる。一方、空気式切替弁１６の入口ポート１８にパイロット空気として圧縮空気の一部の供給がある場合は、空気式切替弁１６内部の切替が動作することで、入口ポート１９と出口ポート２１の間で空気が流通可能となる。
【００５２】
電磁弁１５ａ，１５ｂは、通電状態（励磁）で開状態、すなわち、圧縮空気を流通できる状態となり、他方、非通電状態（非励磁）で閉状態、すなわち、圧縮空気の流通が停止状態となる。空気式切替弁１６は、電磁弁１５ｂから圧縮空気が入口ポート１８へパイロット空気が供給されているとき、空気式切替弁１６において入口ポート１９と出口ポート２１との間で空気が流通可能である（図７及び図８参照）。他方、空気式切替弁１６は、電磁弁１５ｂから圧縮空気が入口ポート１８へパイロット空気が供給されていないとき、空気式切替弁１６において入口ポート１７と出口ポート２１との間で空気が流通可能である（図６及び図９参照）。
【００５３】
以下、図６〜図９を用いて具体的な運用方法を説明する。
（ａ）エアシリンダー１１に圧縮空気を供給できず、水封弁１が閉となる場合
図６に示すように、電磁弁１５ａ及び電磁弁１５ｂが両方ともに非通電状態の場合、電磁弁１５ａの入口ポート２３，電磁弁１５ｂの入口ポート２４のそれぞれで圧縮空気が供給されなくなり、空気式切替弁１６の入口ポート１８にパイロット空気の供給がないので、空気式切替弁１６も作動しなく、入口ポート１９で圧縮空気が遮断される。その結果、エアシリンダー１１内の圧縮空気が、空気式切替弁１６の出口ポート２１から入口ポート１７へと流通し、電磁弁１５ａの出口ポート２５を介して、外部へ排出されて、水封弁１が閉動作を行う。すなわち、両方の電磁弁１５ａ，１５ｂが両方ともに非通電状態となり動作しない場合は、水封弁１が閉動作する。
【００５４】
（ｂ）エアシリンダー１１に圧縮空気を供給し、水封弁１が開状態を維持する場合
（１）図７に示すように、電磁弁１５ａ及び電磁弁１５ｂが両方ともに通電状態の場合、圧縮空気は電磁弁１５ａ，１５ｂの入口ポート２３，２４を通過し、空気式切替弁１６へ供給される。その結果、電磁弁１５ｂから圧縮空気が空気式切替弁１６の入口ポート１８へパイロット空気が供給され、空気式切替弁１６が作動して、電磁弁１５ａからの圧縮空気は、空気式切替弁１６の入口ポート１７で遮断され、分岐した圧縮空気は入口ポート１９へ供給される。そして、空気式切替弁１６において入口ポート１９から出口ポート２１へ圧縮空気が流通して、エアシリンダー１１へは電磁弁１５ｂからの圧縮空気が供給され、水封弁１が開動作を維持する。すなわち、両方の電磁弁１５ａ，１５ｂが通電状態となり動作する場合は、水封弁１が閉動作することはない。
【００５５】
（２）図８に示すように、電磁弁１５ａが非通電状態、電磁弁１５ｂが通電状態の場合、電磁弁１５ａへの圧縮空気は、電磁弁１５ａの入口ポート２３で遮断され、電磁弁１５ｂは、空気式切替弁１６の入口ポート１８へパイロット空気供給し、空気式切替弁１６の入口ポート１９へ分岐した圧縮空気を供給する。その結果、空気式切替弁１６において入口ポート１９から出口ポート２１へ圧縮空気が流通して、エアシリンダー１１に圧縮空気が供給されて、水封弁１が開動作を維持する。すなわち、一方の電磁弁１５ａが通電せずに動作しない場合でも、他方の電磁弁１５ｂが通電して動作する場合は、水封弁１が閉動作することはない。
【００５６】
（３）図９に示すように、電磁弁１５ａが通電状態、電磁弁１５ｂが非通電状態の場合、電磁弁１５ｂへの圧縮空気は、電磁弁１５ｂの入口ポート２４で遮断され、空気式切替弁１６の入口ポート１８へパイロット空気が供給されなく、空気式切替弁１６の内部の切替が動作しないため、入口ポート１９へ供給されて分岐した圧縮空気は遮断され、入口ポート１７から出口ポート２１が流通する。圧縮空気は電磁弁１５ａの入口ポート２３を通過し、出口ポート２５から空気式切替弁１６の入口ポート１７へ供給される。その結果、空気式切替弁１６において入口ポート１７から出口ポート２１へ圧縮空気が流通して、エアシリンダー１１に圧縮空気が供給されて、水封弁１が開動作を維持する。すなわち、一方の電磁弁１５ｂが通電せず動作しない場合でも、他方の電磁弁１５ａが通電して動作する場合は、水封弁１が閉動作することはない。
【００５７】
以上より、本実施形態によれば、圧縮空気の供給停止や停電が発生した場合であっても、水封弁１を確実かつ迅速に閉動作させることができ、副生ガスの流通を確実かつ迅速に遮断できる。その結果、高い安全性が確保される。また、電磁弁１５を二つ設置することによって、仮に故障等でいずれか一方の電磁弁１５が誤動作を起こしても、水封弁１が閉動作しない信頼性の高い機構であることから、ボイラの運転を継続できる。
【符号の説明】
【００５８】
１      ：回転式水封弁（水封弁）
２      ：弁箱
３      ：弁体
４      ：屈曲管
４ａ    ：水平部
４ｂ    ：垂直部
４ｃ    ：開口部
５      ：給水管
６      ：開閉弁
７      ：弁体用バランスウェイト
８      ：保持レバー
９      ：水平レバー
９ａ    ：支点
１０    ：ガス供給システム
１１    ：エアシリンダー
１１ａ  ：ピストンロッド
１２    ：水平レバー用バランスウェイト
１３    ：圧縮空気系統
１４    ：爪部
１５    ：電磁弁
１５ａ  ：電磁弁
１５ｂ  ：電磁弁
１６    ：空気式切替弁
１７    ：入口ポート
１８    ：入口ポート
１９    ：入口ポート
２０    ：ストッパー機構
２１    ：出口ポート
２２    ：レバー
２３    ：入口ポート
２４    ：入口ポート
２５    ：出口ポート
２６    ：出口ポート
２７    ：入口手動弁
２８    ：出口手動弁
３０    ：回転軸
３１    ：配管
３２    ：バーナ
３３    ：バーナ
３４    ：バーナ弁
３５    ：Ｖ字型水封弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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