(57)【要約】【課題】プラントにおいて空気源を喪失しても、自動的に駆動用空気を供給し、空気作動弁が作動可能な状態を維持することができる非常用空気供給システムを提供すること。【解決手段】非常用空気供給システム１０は、空気作動弁１０１と、空気作動弁１０１と空気源２０１との間の空気配管２０２に設置され、駆動用空気が空気源２０１側へ逆流することを阻止する逆止弁１０２と、空気配管２０２の一部であって、空気作動弁１０１と逆止弁１０２とを接続し、所定の耐震強度を有する耐震空気配管１０３と、非常用空気貯蔵槽１０４と、非常用空気配管１０５と、非常用空気配管１０５に設置され、非常用空気配管１０５の管路を閉鎖するアタッチメント１０６と、を備え、アタッチメント１０６は、耐震空気配管１０３側の駆動用空気の圧力が非常用空気貯蔵槽１０４側の駆動用空気の圧力よりも所定の値以上小さくなった場合に、非常用空気配管１０５の管路を開放する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気源から供給される駆動用空気により作動する空気作動弁と、
前記空気作動弁と前記空気源との間の空気配管に設置され、前記駆動用空気が前記空気源側へ逆流することを阻止する逆止弁と、
前記空気配管の一部であって、前記空気作動弁と前記逆止弁とを接続し、所定の耐震強度を有する耐震空気配管と、
非常用に駆動用空気を貯蔵する非常用空気貯蔵槽と、
前記耐震空気配管と前記非常用空気貯蔵槽との間を接続する非常用空気配管と、
前記非常用空気配管に設置され、前記非常用空気配管の管路を閉鎖するアタッチメントと、を備え、
前記アタッチメントは、前記耐震空気配管側の駆動用空気の圧力が前記非常用空気貯蔵槽側の駆動用空気の圧力よりも所定の値以上小さくなった場合に、前記非常用空気配管の管路を開放する、
非常用空気供給システム。
【請求項２】
前記アタッチメントは、
管路を流れる駆動用空気の流れを阻止するためのボールと、
前記ボールを支持するスプリングと、を備え、
前記ボールは、前記耐震空気配管側の駆動用空気の圧力と前記スプリングの支持力とにより前記非常用空気配管の管路を閉鎖する、
請求項１に記載の非常用空気供給システム。
【請求項３】
前記アタッチメントは、前記空気源から供給される駆動用空気により前記非常用空気配管の管路を閉鎖し、前記空気源から供給される駆動用空気の喪失により前記非常用空気配管の管路を開放する作動弁である、
請求項１に記載の非常用空気供給システム。
【請求項４】
前記空気作動弁ごとに、前記非常用空気貯蔵槽を設けている、
請求項１から３のいずれかに記載の非常用空気供給システム。
【請求項５】
前記耐震空気配管は分岐して、それぞれに前記空気作動弁を接続する、
請求項１から３のいずれかに記載の非常用空気供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非常用空気供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プラントにおける計装用圧縮空気系（ＩＡ系という。）は、プラントの安定運転のために重要な設備である。ＩＡ系の空気源は、空気圧縮機、空気貯槽、空気除湿機、空気配管及び弁によって構成され、プラントの中で、圧縮空気を必要とする計装品、調整弁及び空気作動弁に圧縮空気を供給する。
【０００３】
圧縮空気を必要とする空気作動弁は、空気源を喪失すると、当該弁作動用の電源を復旧しても駆動用空気がないので、弁の開閉動作をすることができない。このような空気源の喪失という事態に対処するための技術を開示する特許文献１及び２が知られている。
【０００４】
特許文献１は、原子力発電所内の圧縮空気を必要とする計装品等に圧縮空気を供給する計装用圧縮空気供給設備を開示する。この計装用圧縮空気供給設備は、圧力ヘッダーに主圧力変換器を設け、圧力ヘッダーから下流側のグループごとの空気配管に自動遮断弁、圧力スイッチ及び局部空気貯槽を設けている。空気配管の破断等により圧力スイッチが圧力低で作動すると、各グループの自動遮断弁が閉じられる。そして、破断していないグループは、局部空気貯槽つまりアキュムレータにより機能をしばらく維持する。圧力が回復し始めたら重要度に応じて予め設定された順序で自動遮断弁を開いていく。このようにして、計装用圧縮空気供給設備は、プラントの不必要な停止を回避する。
【０００５】
特許文献２は、原子炉格納容器内の圧力上昇による背圧の影響を受けることなく常に安定した作動特性を可能とする空気作動弁を開示する。この空気作動弁を駆動する駆動空気切換回路の排出側に一端部が接続し、他端部が原子炉格納容器外に開口する空気排出ラインを設けたので、空気作動弁は、原子炉格納容器内の圧力に影響されることなく常に安定した作動特性で作動することができる。ここで、アキュムレータは、供給空気源から、空気作動弁を駆動させるための空気シリンダへの供給ラインに接続され、窒素ガスを供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１５３８０号公報
【特許文献２】特開平５−８０１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１における局部空気貯槽は、平常時において、駆動用空気を蓄え、非常時において、自動遮断されたグループ内の空気配管の圧力の低下と共に、蓄えていた駆動用空気を流出させて、アキュムレータとして供給しているに過ぎない。したがって、特許文献１の局部空気貯槽が供給する駆動用空気は、非常時において十分であるとは言えない。特許文献２におけるアキュムレータは、空気シリンダに窒素ガスを供給するが、空気源を喪失した場合に、窒素ガスを供給しているわけではない。
【０００８】
したがって、いずれの技術も、プラントにおいて空気源を喪失した場合、自動的に駆動用空気を供給し、空気作動弁が作動可能な状態を維持するようにする技術としては、不十分である。
【０００９】
本発明は、プラントにおいて空気源を喪失しても、自動的に駆動用空気を供給し、空気作動弁が作動可能な状態を維持することができる非常用空気供給システム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】
【００１０】
本発明は、空気作動弁の近傍に非常用空気源を配置することで、空気作動弁が非常時に動作可能な状態を維持する。本発明では、以下のようなシステムを提供する。
【００１１】
（１）  空気源から供給される駆動用空気により作動する空気作動弁と、前記空気作動弁と前記空気源との間の空気配管に設置され、前記駆動用空気が前記空気源側へ逆流することを阻止する逆止弁と、前記空気配管の一部であって、前記空気作動弁と前記逆止弁とを接続し、所定の耐震強度を有する耐震空気配管と、非常用に駆動用空気を貯蔵する非常用空気貯蔵槽と、前記耐震空気配管と前記非常用空気貯蔵槽との間を接続する非常用空気配管と、前記非常用空気配管に設置され、前記非常用空気配管の管路を閉鎖するアタッチメントと、を備え、前記アタッチメントは、前記耐震空気配管側の駆動用空気の圧力が前記非常用空気貯蔵槽側の駆動用空気の圧力よりも所定の値以上小さくなった場合に、前記非常用空気配管の管路を開放する、非常用空気供給システム。
【００１２】
（１）の構成によれば、（１）に係る非常用空気供給システムは、空気源から供給される駆動用空気により作動する空気作動弁と、空気作動弁と空気源との間の空気配管に設置され、駆動用空気が空気源側へ逆流することを阻止する逆止弁と、空気配管の一部であって、空気作動弁と逆止弁とを接続し、所定の耐震強度を有する耐震空気配管と、非常用に駆動用空気を貯蔵する非常用空気貯蔵槽と、耐震空気配管と非常用空気貯蔵槽との間を接続する非常用空気配管と、非常用空気配管に設置され、非常用空気配管の管路を閉鎖するアタッチメントと、を備え、アタッチメントは、耐震空気配管側の駆動用空気の圧力が非常用空気貯蔵槽側の駆動用空気の圧力よりも所定の値以上小さくなった場合に、非常用空気配管の管路を開放する。
【００１３】
すなわち、空気源による駆動用空気の供給が喪失されると、非常用空気供給システムは、逆止弁により、耐震空気配管から空気源側への駆動用空気の逆流を阻止し、耐震空気配管の駆動用空気の圧力が非常用空気貯蔵槽側の駆動用空気の圧力よりも所定の値以上小さくなった場合に、非常用空気貯蔵槽に接続された非常用空気配管の管路をアタッチメントにより自動的に開放し、非常用空気貯蔵槽の駆動用空気を耐震空気配管を介して空気作動弁に供給する。
したがって、（１）に係る非常用空気供給システムは、プラントにおいて空気源を喪失しても、自動的に駆動用空気を供給し、空気作動弁が作動可能な状態を維持することができる。また、プラントの耐震性を向上させるコストは、非常用空気供給システムの導入により、空気配管の全体の耐震性を強化するためのコストに比べて省コストで済む。
【００１４】
（２）  前記アタッチメントは、管路を流れる駆動用空気の流れを阻止するためのボールと、前記ボールを支持するスプリングと、を備え、前記ボールは、前記耐震空気配管側の駆動用空気の圧力と前記スプリングの支持力とにより前記非常用空気配管の管路を閉鎖する、（１）に記載の非常用空気供給システム。
【００１５】
したがって、（２）に係る非常用空気供給システムは、プラントにおいて空気源を喪失しても、自動的に駆動用空気を供給し、空気作動弁が作動可能な状態を確実に維持することができる。
【００１６】
（３）  前記アタッチメントは、前記空気源から供給される駆動用空気により前記非常用空気配管の管路を閉鎖し、前記空気源から供給される駆動用空気の喪失により前記非常用空気配管の管路を開放する作動弁である、（１）に記載の非常用空気供給システム。
【００１７】
したがって、（３）に係る非常用空気供給システムは、プラントにおいて空気源を喪失しても、自動的に駆動用空気を供給し、空気作動弁が作動可能な状態を確実に維持することができる。
【００１８】
（４）  前記空気作動弁ごとに、前記非常用空気貯蔵槽を設けている、（１）から（３）のいずれかに記載の非常用空気供給システム。
【００１９】
したがって、（４）に係る非常用空気供給システムは、プラントにおいて空気源を喪失しても、自動的に駆動用空気を供給し、空気作動弁が作動可能な状態をさらに確実に維持することができる。
【００２０】
（５）  前記耐震空気配管は分岐して、それぞれに前記空気作動弁を接続する、（１）から（３）のいずれかに記載の非常用空気供給システム。
【００２１】
したがって、（５）に係る非常用空気供給システムは、プラントにおいて空気源を喪失しても、自動的に駆動用空気を供給し、空気作動弁が作動可能な状態を効率よく省コストで維持することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、プラントにおいて空気源を喪失しても、自動的に駆動用空気を供給し、空気作動弁が作動可能な状態を維持することができる。また、本発明によれば、プラントの耐震性を向上させるコストは、空気配管の全体の耐震性を強化するためのコストに比べて省コストで済む。
さらに、本発明によれば、原子力施設において空気源を喪失しても、自動的に駆動用空気を供給し、空気作動弁が作動可能な状態を維持することができるので、高放射線区域等のように作業員が立ち入ることが困難な現場であっても、事故対応を確実に遂行でき、早期事故収束に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態１に係る非常用空気供給システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るアタッチメントの断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る非常用空気供給システムを空気作動弁ごとに設置した例を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る非常用空気供給システムを複数の空気作動弁に対し設置した例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る非常用空気供給システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［実施形態１］
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る非常用空気供給システム１０の構成を示すブロック図である。
非常用空気供給システム１０は、空気作動弁１０１と、逆止弁１０２と、耐震空気配管１０３と、三方電磁弁１０８と、非常用空気貯蔵槽１０４と、非常用空気配管１０５と、アタッチメント１０６とを備える。以下、各部ごとに詳述する。
【００２５】
空気作動弁１０１は、空気源２０１から供給される駆動用空気により作動する。具体的には、空気作動弁１０１は、駆動用空気により、アクチュエータが弁の開閉を行う。駆動用空気は、空気だけでなく窒素ガス等の不活性ガスであってもよい。
【００２６】
逆止弁１０２は、空気作動弁１０１と空気源２０１との間の空気配管２０２に設置され、駆動用空気が空気源２０１側へ逆流することを阻止する。具体的には、逆止弁１０２は、駆動用空気の流れを常に一定方向に保ち、逆流を防止する機能を持つバルブである。逆止弁１０２のジスクは、空気源２０１の駆動用空気の圧力によって押し開かれる状態になり、駆動用空気が逆流するとジスクが背圧によってボデーのシートに密着して、駆動用空気の逆流を防止する。すなわち、逆止弁１０２は、空気源２０１が喪失されても、空気作動弁１０１側から空気源２０１側への駆動用空気の逆流を阻止する。
【００２７】
耐震空気配管１０３は、空気配管２０２の一部であって、空気作動弁１０１と逆止弁１０２とを接続し、所定の耐震強度を有する。具体的には、耐震空気配管１０３は、プラント等の構造や設置される高さ等により定められた耐震基準の強度及び形状（例えば、建築基準法による耐震クラスＡ、特に原子炉施設に設置される場合には耐震クラスＳ）に適合した管材、支持部材、接合方法等により製造されている。
【００２８】
三方電磁弁１０８は、耐震空気配管１０３に設置され、空気作動弁１０１の開閉をコントロールするための電磁弁である。三方電磁弁１０８は、耐震空気配管１０３から空気作動弁１０１に駆動用空気を供給する方向と、空気作動弁１０１から駆動用空気を逃がす方向とを、操作指令により切り換える。
【００２９】
非常用空気貯蔵槽１０４は、非常用に駆動用空気を貯蔵する。具体的には、非常用空気貯蔵槽１０４は、空気作動弁１０１を作動させるために必要な容量の駆動用空気を貯蔵している。例えば、非常用空気貯蔵槽１０４の容量は、空気作動弁１０１を１回作動させるのに必要な駆動用空気の圧力に基づいて算出された容量を少なくとも有している。非常用空気貯蔵槽１０４に貯蔵される駆動用空気は、圧縮されたものであってよい。
非常用空気貯蔵槽１０４は、必要な最低限の容量を満たすならば、空気ボンベのようなコンパクトなものであってもよい。
非常用空気貯蔵槽１０４は、設置箇所に適合する適切な長さの耐震空気配管１０３によって、空気作動弁１０１の近傍に設置される。
【００３０】
非常用空気配管１０５は、耐震空気配管１０３と非常用空気貯蔵槽１０４との間を接続する。非常用空気配管１０５は、耐震空気配管１０３と同様に所定の耐震強度を有する。
【００３１】
アタッチメント１０６は、非常用空気配管１０５に設置され、非常用空気配管１０５の管路を閉鎖する。アタッチメント１０６は、耐震空気配管１０３側の駆動用空気の圧力が非常用空気貯蔵槽１０４側の駆動用空気の圧力よりも所定の値以上小さくなった場合に、非常用空気配管１０５の管路を開放する。具体的には、アタッチメント１０６は、平常時において、空気源２０１により供給される駆動用空気の圧力により、非常用空気配管１０５の管路を閉鎖している。非常時において、空気源２０１が喪失され、耐震空気配管１０３側の駆動用空気の圧力が非常用空気貯蔵槽１０４側の駆動用空気の圧力よりも所定の値以上小さくなった場合に、アタッチメント１０６は、非常用空気配管１０５の管路を自動的に開放する。
【００３２】
空気作動弁１０１は、プラントに備わっている作動弁でよいが、耐震空気配管１０３と同様の耐震強度を有することが望ましい。逆止弁１０２、非常用空気貯蔵槽１０４、アタッチメント１０６、及び三方電磁弁１０８は、耐震空気配管１０３と同様の耐震強度を有する。
【００３３】
例えば、大地震が発生し、空気配管２０２の損傷等により空気源２０１が喪失され、さらに停電になったような非常時において、耐震強度を有する非常用空気供給システム１０は、逆止弁１０２により、耐震空気配管１０３から空気源２０１側への駆動用空気の逆流を阻止し、耐震空気配管１０３の駆動用空気の圧力が非常用空気貯蔵槽１０４側の駆動用空気の圧力よりも所定の値以上小さくなった場合に、アタッチメント１０６により非常用空気貯蔵槽１０４から駆動用空気を自動的に供給し、空気作動弁１０１が作動可能な状態を維持する。
非常用空気供給システム１０により、空気作動弁１０１が作動可能な状態において、三方電磁弁１０８が作動可能な場合、三方電磁弁１０８は、操作指令により駆動用空気を供給する方向に切り換えて、空気作動弁１０１を例えば閉状態にし、操作指令により駆動用空気を逃がす方向に切り換えて、空気作動弁１０１を例えば開状態にする。非常用空気供給システム１０は、三方電磁弁１０８と、空気作動弁１０１のアクチュエータとの状態の組合せにより、空気源２０１が喪失された場合であっても、空気作動弁１０１の全開又は全閉を使い分けることができる。
【００３４】
図２は、本発明の実施形態１に係るアタッチメント１０６の断面図である。アタッチメント１０６は、図２に示すように、ボール１０６１と、スプリング１０６２とを備えている。
ボール１０６１は、スプリング１０６２に支持されて、管路を閉鎖し、駆動用空気の流れを阻止する。平常時では、ボール１０６１は、耐震空気配管１０３側の駆動用空気の圧力とスプリング１０６２の支持力とにより非常用空気配管１０５の管路を閉鎖する。すなわち、平常時において、ボール１０６１による圧力は、非常用空気配管１０５に接続された非常用空気貯蔵槽１０４内の駆動用空気の圧力より大きい。非常時において、空気源２０１の喪失により耐震空気配管１０３側の駆動用空気の圧力が所定の圧力より減少すると、耐震空気配管１０３側の駆動用空気の圧力とスプリング１０６２の支持力とによるボール１０６１の圧力が、非常用空気貯蔵槽１０４内の駆動用空気の圧力よりも所定の値以上小さくなり、非常用空気貯蔵槽１０４の駆動用空気が自動的に流出する。すなわち、非常用空気供給システム１０は、非常用空気貯蔵槽１０４の駆動用空気を空気作動弁１０１に自動的に供給し、空気作動弁１０１が作動可能な状態を維持する。
【００３５】
図３は、本発明の実施形態１に係る非常用空気供給システム１０を空気作動弁１０１ごとに設置した例を示すブロック図である。非常用空気貯蔵槽１０４の容量は、１個の空気作動弁１０１の作動回数に基づいて算出された容量を少なくとも有している。非常用空気供給システム１０は、１個の空気作動弁１０１に対して１ユニットとして設置される。
【００３６】
非常時において、非常用空気供給システム１０は、ユニットごとのアタッチメント１０６により、空気作動弁１０１に非常用空気貯蔵槽１０４の駆動用空気を自動的に供給し、空気作動弁１０１ごとに作動可能な状態を維持する。
【００３７】
図４は、本発明の実施形態１に係る非常用空気供給システム１０を複数の空気作動弁１０１に対し設置した例を示すブロック図である。非常用空気貯蔵槽１０４の容量は、空気作動弁１０１の数量と作動回数とに基づいて算出された容量を少なくとも有している。耐震空気配管１０３は、分岐したアダプタにより、複数の空気作動弁１０１を接続する。
【００３８】
非常時において、非常用空気供給システム１０は、アタッチメント１０６により、複数の空気作動弁１０１に非常用空気貯蔵槽１０４の駆動用空気を自動的に供給し、複数の空気作動弁１０１が作動可能な状態を維持する。
【００３９】
［実施形態２］
実施形態２では、非常用空気供給システム１０は、アタッチメント１０６として、駆動用空気により作動する作動弁１０７を用いている。図５は、本発明の実施形態２に係る非常用空気供給システム１０の構成を示すブロック図である。
【００４０】
アタッチメント１０６用の作動弁１０７は、空気源２０１から作動弁用空気配管２０３を介して供給される駆動用空気により非常用空気配管１０５の管路を閉鎖し、空気源２０１から供給される駆動用空気の喪失により非常用空気配管１０５の管路を開放する。アタッチメント１０６用の作動弁１０７は、耐震空気配管１０３と同様の耐震強度を有する。
【００４１】
平常時において、アタッチメント１０６用の作動弁１０７は、空気源２０１から供給される駆動用空気により非常用空気配管１０５の管路を閉鎖している。例えば、大地震が発生し、空気配管２０２の損傷等により空気源２０１が喪失され、さらに停電になったような非常時において、耐震強度を有する非常用空気供給システム１０は、逆止弁１０２により、耐震空気配管１０３から空気源２０１側への駆動用空気の逆流を阻止し、アタッチメント１０６用の作動弁１０７により非常用空気配管１０５の管路を開放し、非常用空気貯蔵槽１０４から駆動用空気を自動的に供給し、空気作動弁１０１が作動可能な状態を維持する。
【００４２】
本実施形態１によれば、非常用空気供給システム１０は、空気作動弁１０１と、空気作動弁１０１と空気源２０１との間の空気配管２０２に設置され、空気源２０１側への駆動用空気の逆流を阻止する逆止弁１０２と、空気配管２０２の一部であって、空気作動弁１０１と逆止弁１０２とを接続し、所定の耐震強度を有する耐震空気配管１０３と、非常用空気貯蔵槽１０４と、非常用空気配管１０５と、ボール１０６１とスプリング１０６２とを有するアタッチメント１０６と、を備える。そして、大地震が発生し、空気配管２０２の損傷等により空気源２０１が喪失され、さらに停電になったような非常時において、非常用空気供給システム１０は、逆止弁１０２により、耐震空気配管１０３から空気源２０１側への駆動用空気の逆流を阻止し、耐震空気配管１０３の駆動用空気の圧力が非常用空気貯蔵槽１０４側の駆動用空気の圧力よりも所定の値以上小さくなった場合に、アタッチメント１０６により非常用空気貯蔵槽１０４から駆動用空気を自動的に供給する。そして、非常用空気供給システム１０は、作動可能な三方電磁弁１０８により空気作動弁１０１の開閉をコントロールする。
本実施形態２によれば、非常用空気供給システム１０は、アタッチメント１０６としての作動弁１０７を備え、空気源２０１から供給される駆動用空気により非常用空気配管１０５の管路を閉鎖し、空気源２０１から供給される駆動用空気の喪失により非常用空気配管１０５の管路を開放する。
したがって、非常用空気供給システム１０は、プラントにおいて空気源２０１を喪失しても、自動的に駆動用空気を供給し、空気作動弁１０１が作動可能な状態を確実に維持する。また、非常用空気供給システム１０の導入により、プラントの耐震性を向上させるコストは、空気配管２０２の全体の耐震性を強化するためのコストに比べて省コストで済む。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限るものではない。
例えば、アタッチメント１０６は、非常用空気貯蔵槽１０４と一体となったものでもよい。非常用空気貯蔵槽１０４は、アタッチメント１０６を介して耐震空気配管１０３に接続され、非常用空気供給システム１０全体の耐震性も向上する。
【００４４】
また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４５】
１０      非常用空気供給システム
１０１    空気作動弁
１０２    逆止弁
１０３    耐震空気配管
１０４    非常用空気貯蔵槽
１０５    非常用空気配管
１０６    アタッチメント
１０６１  ボール
１０６２  スプリング
１０７    作動弁
１０８    三方電磁弁
２０１    空気源
２０２    空気配管
２０３    作動弁用空気配管
【図１】
2015014349.tif 000003
【図２】
2015014349.tif 000004
【図３】
2015014349.tif 000005
【図４】
2015014349.tif 000006
【図５】
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