(57)【要約】【課題】実温試験の対象となる弁を、弁が使用される実温付近まで冷却し、実温よりも極めて低い温度まで冷やしすぎないようにした弁の冷却方法を提供する。【手段】バタフライ弁の実温試験装置１は、冷媒として機能する不凍液２を貯留する冷却槽３と、不凍液２にバタフライ弁４を浸漬させた状態で不凍液２を冷却する冷却手段５とを備える。冷却手段５、液体窒素を貯留する貯留槽６と、貯留槽６内の液体窒素の冷却槽３への供給・停止を制御する電磁開閉弁７を備える。冷却槽３内に供給された液体窒素によって不凍液２が冷却される。不凍液２は、市販の不凍液であって、グリセリンとエタノールを主成分とし、例えば−５５℃まで凍らない不凍液を用いることができる。なお、不凍液としは防錆剤を含むのが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁の実温試験のために弁を冷却する弁の冷却方法であって、
弁を不凍液に浸漬し、不凍液を冷却させることで弁を冷却することを特徴とする弁の冷却方法。
【請求項２】
冷却槽に冷媒として機能する不凍液を貯留し、前記弁を前記不凍液に浸漬させた状態で、液体窒素によって前記不凍液を冷却させる請求項１記載の弁の冷却方法。
【請求項３】
前記不凍液は防錆剤を含む請求項１又は２記載の弁の冷却方法。
【請求項４】
前記不凍液はタイマ制御によって冷却され、所定のタイマ制御期間が終了後は温度制御によって設定温度に冷却する請求項１〜３のいずれかに記載の弁の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温弁実温試験のために低温弁を冷却する方法等に好適に用いられる弁の冷却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の低温弁実温試験のために低温弁を冷却する方法としては、従来は、液体窒素を冷媒として用いて低温弁を冷却するのが一般的であった（以下の特許文献１、２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１４２０９６号公報
【特許文献２】特開２００３−２７００７６号公報
【特許文献３】標準技術集（特許庁）：１−１−２−６  低温用弁の技術  図３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のような液体窒素を冷媒とした冷却方法では、弁が使用される実温よりも極めて低い温度まで冷やされた状態となることから、以下のような問題が生じる。
即ち、例えばＬＰＧ用バタフライ弁のような低温弁においては、従来はステンレス製低温弁であることから、弁が極めて低温まで冷やされた状態となっても、特段の問題は発生しない。しかし、近年、鋳鋼製低温弁が製品化されており、このような鋳鋼製低温弁の場合に、実温を超えて極めて低温まで冷やされた状態になると、応力割れが発生する恐れがあるという問題が生じる。
【０００５】
そこで、このような応力割れが発生することのないように、弁が使用される実温付近まで弁を冷却し、実温よりも極めて低い温度まで冷やしすぎないようにした冷却方法が所望されていた。
【０００６】
本願発明は、上記課題に鑑みて考え出されたものであり、その目的は、実温試験の対象となる弁を、弁が使用される実温付近まで冷却し、実温よりも極めて低い温度まで冷やしすぎないようにした弁の冷却方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、弁の実温試験のために弁を冷却する弁の冷却方法であって、弁を不凍液に浸漬し、不凍液を冷却させることで弁を冷却することを特徴とする。
【０００８】
上記の如く、不凍液を用いることにより、実温よりも極めて低い温度まで冷やしすぎることがなくなる。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の弁の冷却方法であって、冷却槽に冷媒として機能する不凍液を貯留し、前記弁を前記不凍液に浸漬させた状態で、液体窒素によって前記不凍液を冷却させることを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、液体窒素によって不凍液を冷却し、液体窒素で直接的に弁を冷却する方法ではないので、実温よりも極めて低い温度まで冷やしすぎることがなくなる。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の弁の冷却方法であって、前記不凍液は防錆剤を含むことを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、不凍液は防錆剤を含むことにより、弁が錆付くことを防止できる。特に、錆が発生し易い鋳鋼製低温弁を使用するような場合にあっては極めて効果的である。
【００１３】
また、請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の弁の冷却方法であって、前記不凍液はタイマ制御によって冷却され、所定のタイマ制御期間が終了後は温度制御によって設定温度に冷却することを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、タイマ制御によって時間をかけて徐々に冷却し、次いで、温度制御によって短時間の細かい冷却制御を行う。このような温度制御の前にタイマ制御による冷却制御を行うことにより、不凍液が凍ることを防止できるという利点がある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、不凍液を用いることにより、実温よりも極めて低い温度まで冷やしすぎることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態に係る鋳鋼製バタフライ弁の実温試験装置の構成図。
【図２】図１に示す実温試験装置に備えられる冷却槽の平面図。
【図３】冷却槽側壁の拡大図。
【図４】実温試験装置の電気的構成を示すブロック図。
【図５】実温試験装置における冷却処理動作を示すフローチャート。
【図６】実温試験装置における冷却処理動作を示すフローチャート。
【図７】実温試験装置における冷却処理動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施の形態に基づいて詳述する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
図１は実施の形態に係る鋳鋼製バタフライ弁の実温試験装置の構成図、図２は鋳鋼製バタフライ弁の実温試験装置に備えられる冷却槽の平面図である。ここで、以下の実施の形態では、低温弁の実温試験装置の一例として、ＬＰＧ用鋳鋼製バタフライ弁の実温試験装置について説明する。なお、ＬＰＧ用バタフライ弁の実温試験とは、ＬＰＧ用鋳鋼製バタフライ弁が実際に使用される−４６℃付近までバタフライ弁を冷却し、この冷却された状態で鋳鋼製バタフライ弁についてシール性能を行って製品の品質を確認するための試験をいう。
【００１８】
バタフライ弁の実温試験装置（以下、実温試験装置と略称する）１は、冷媒として機能する不凍液２を貯留する冷却槽３と、不凍液２にバタフライ弁４を浸漬させた状態で不凍液２を冷却する冷却手段５とを備える。なお、冷却槽３内において、バタフライ弁４は固定具である一対の定盤（図示せず）によって固定されている。
【００１９】
ここで、使用される不凍液は、市販の不凍液であって、グリセリンとエタノールを主成分とし、例えば−５５℃まで凍らない不凍液を用いることができる。不凍液の具体例としては、商品名：凍（コオ）ランブルー（古河薬品工業株式会社製）を例示できる。なお、不凍液としは防錆剤を含むのが好ましい。鋳鋼製バタフライ弁は錆易く、もし極めて長時間の実温試験を行った場合には錆が発生する恐れがある。しかし、防錆剤を含む不凍液であれば、錆が発生するという問題は解決される。
【００２０】
冷却手段５は、液体窒素を貯留する貯留槽６と、貯留槽６からの液体窒素の供給・停止を行う電磁開閉弁７と、循環ポンプ８と、熱交換器９と、液体窒素の配管系と、不凍液の配管系とを有する。液体窒素の配管系は、貯留槽６の下部から引き出され電磁開閉弁７が設けられている配管Ｌ１と、配管Ｌ１に接続され冷却槽３内のバタフライ弁４に接触しないように冷却槽３の底面及び側面に固定されると共に冷却槽３外部に引き出される配管Ｌ２と、配管Ｌ２に接続され熱交換器９を通る配管Ｌ３と、配管Ｌ３に接続され手動弁１０を介して吹き出しノズル１１に導かれる配管Ｌ４と、配管Ｌ３に接続され手動弁１２を介して外部に噴出されるノズルに導かれる配管Ｌ５とで構成されている。ここで、配管Ｌ１〜配管Ｌ５のうち少なくとも配管Ｌ２は不凍液を冷却する冷却配管として機能し、具体的にはステンレス製フレキシブルチューブで構成されている。
【００２１】
また、図２に示すように、吹き出しノズル１１，１１は冷却槽３内の対角な位置にそれぞれ配置され、窒素ガスを冷却槽３内に吹き出す働きをなす。このような２個の吹き出しノズル１１，１１をそれぞれ対角な位置に設けることにより、窒素ガスの吹出しによって不凍液を回転させ効率よく撹拌でき、液温の均一化を図ることができる。尚、吹き出しノズルは不凍液を撹拌させることができれば十分であることから、吹き出しノズルの個数は２個に限定されず、１個であってもよく、また、３個以上であってもよい。
【００２２】
また、図３に示すように各対角位置に、上下に間隔をあけて複数（例えば３個）の吹き出しノズル１１ａ，１１ｂ，１１ｃを配置するように構成してもよい。この場合、吹き出しノズル１１ａ，１１ｂ，１１ｃの径は、全て同一であってもよく、また、径を上下方向に異なるように構成、例えば上方位置の吹き出しノズル１１ａが最も大きく、下方位置の吹き出しノズル１１ｃが最も小さく設定するような構成にしてもよい。
なお、吹き出しノズル１１，１１や吹き出しノズル１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、冷却槽３の側壁に埋め込むように構成してもよく、また、枝分かれした配管（枝分かれ部分が吹き出しノズルに相当）が冷却槽３に沈められて固定されているような構成であってもよい。
【００２３】
また、不凍液２の配管系は、冷却槽３内の不凍液２を汲み上げる配管Ｍ１と、配管Ｍ１に接続され手動弁１５を介して循環ポンプ８に不凍液２を供給する配管Ｍ２と、循環ポンプ８の駆動によって不凍液２を熱交換器９に供給し更に冷却槽３に導くリターン管としての配管Ｍ３と、配管Ｍ３に接続され冷却槽３内に不凍液を供給する配管Ｍ４と、熱交換器９から供給された不凍液を不凍液貯留タンク（図示せず）へ抜き取るための配管Ｍ５と、不凍液貯留タンク（図示せず）から不凍液を吸い込み循環ポンプ８に導く配管Ｍ６とを有する。なお、配管Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６には、それぞれ手動弁１６，１７，１８が設けられている。ここで、配管Ｍ６は不凍液貯留タンク（図示せず）から不凍液２を冷却槽３内に貯留するための準備用配管であり、配管Ｍ５は実温試験後に冷却槽３内に貯留された不凍液２を不凍液貯留タンク（図示せず）に戻すための配管である。
【００２４】
また、冷却槽３内の不凍液２は、一旦外部に導かれ、外部にある熱交換器９によって冷却されて再び冷却槽３に戻されるという循環経路を経るように構成されている。具体的な循環経路としは、配管Ｍ１→配管Ｍ２→循環ポンプ８→熱交換器９→配管Ｍ３→配管Ｍ４を経る不凍液の循環経路である。即ち、冷却槽３内に貯留された不凍液２は、一旦外部に導き出され、熱交換器９によって液体窒素と熱交換されて冷却され、再び冷却槽３に戻される。一方、冷却槽３内の不凍液２は、配管Ｌ２内を通る液体窒素によって冷却される。このように、本実施の形態においては、不凍液２は冷却槽内３で液体窒素によって冷却されることに加えて、外部の熱交換器９で液体窒素と熱交換されて冷却されることになり、極めて効率の良い冷却処理が行われるようになっている。
【００２５】
また、冷却槽３内には、温度センサーＫ１，Ｋ２が設けられている。温度センサーＫ１は、冷却槽３内の配管Ｌ２の表面温度を検出する温度センサであり、冷却槽３内の配管Ｌ２近傍に配設されている。温度センサーＫ２は、冷却槽３内に貯留する不凍液２の温度を検出する温度センサであり、不凍液２の上面近傍に配設されている。
【００２６】
図４は実温試験装置の電気的構成を示すブロック図である。実温試験装置１では、タイマ制御及び温度制御の２種類の冷却制御方法によって不凍液２を冷却している。より詳しく説明すれば、夜間にタイマ制御によって時間をかけて徐々に冷却し、次いで、温度制御によって短時間の細かい冷却制御を行う。このような温度制御の前にタイマ制御による冷却制御を行うことにより、不凍液が凍ることを防止できるという利点がある。
【００２７】
以下、このような制御を行うための実温試験装置１の電気的構成について説明する。実温試験装置１は、タイマ制御部２０と、温度制御部２１と、主制御部３０とを備えている。タイマ制御部２０は、第１タイマＡ、第２タイマＢ、第３タイマＣと、操作入力部２２と、コントローラ２３とを有する。このタイマ制御部２０の冷却制御は、先ず、初期段階で長時間液体窒素注入し、次いで、所定の注入周期毎に所定時間だけ液体窒素を注入する制御を行う。このよう制御を行うために、第１タイマＡ、第２タイマＢ、及び第３タイマＣを使用する。第３タイマＣは初期液体窒素注入時間の設定用タイマであり、第１タイマＡは初期液体窒素注入時間経過後の所定の注入周期時刻を告知するための注入周期時刻設定用タイマであり、第２タイマＢは第１タイマＡにより告知された注入周期毎に液体窒素を注入する注入時間設定用タイマである。
【００２８】
液体窒素必要量が２０００ｍ３である大型冷却槽の場合にあっては、第３タイマＣは１７時から翌日の１時まで初期液体窒素注入時間を設定する。第１タイマＡは２時、３時、４時、５時、６時、７時、８時の１時間の注入周期と、８時３０分を設定する。第２タイマＢは窒素注入時間を３０分に設定する。なお、第１タイマＡは注入周期時刻（３時、４時、５時、６時、７時、８時、８時３０分）に達すると、そのことを知らせる告知信号を出力する。この告知信号をコントローラ２３が受信すると、第２タイマＢを作動させるようになっている。
【００２９】
また、操作入力部２２は、第１タイマＡ、第２タイマＢ、及び第３タイマＣを設定するための操作入力キー等を備えている。
【００３０】
温度制御部２１は、操作入力部２４と、温度コントロールスイッチ２５と、コントローラ２６と、第１設定温度Ｔｍ１を記憶する第１設定温度記憶部２７と、第２設定温度Ｔｍ２を記憶する第２設定温度記憶部２８とを有する。ここで、第１設定温度Ｔｍ１は冷却槽３内の配管Ｌ２の表面温度の設定値であり、第２設定温度Ｔｍ２は冷却槽３内に貯留する不凍液２の液温の設定値である。本実施の形態では、第１設定温度Ｔｍ１が−１２０℃、第２設定温度Ｔｍ２が−４６℃とされている。そして、温度制御に際しては、温度センサーＫ１の検出温度Ｔ１と第１設定温度Ｔｍ１とが比較され、温度センサーＫ２の検出温度Ｔ２と第１設定温度Ｔｍ２とが比較され、この比較結果に基づいて電磁開閉弁７の開閉が制御され、不凍液２が第２設定温度Ｔｍ２になるように冷却制御される。
【００３１】
なお、温度コントロールスイッチ２５は温度制御実行用スイッチであり、温度コントロールスイッチ２５がＯＮ時には温度制御が実行され、温度コントロールスイッチ２５がＯＦＦ時には温度制御が実行されず、タイマ制御が実行可能な状態となっている。また、コントローラ２３，２６からの電磁開閉弁７の開閉信号は主制御部３０に与えられ、主制御部３０は電磁開閉弁７の開閉制御を行うようになっている。
【００３２】
図５〜図７は実温試験装置における冷却処理動作を示すフローチャートである。本実施の形態における冷却処理は、タイマ制御による冷却（ステップＳ１）を行い、次いで温度制御による冷却（ステップＳ２）を行う。
【００３３】
タイマ制御による冷却の具体的な処理は、図６に示されている。先ず、ステップｐ１において、タイマＡ，Ｂ，Ｃをセットする。具体的には、操作入力部２２を操作して、第３タイマＣに初期液体窒素注入時間（１７時から翌日の１時まで）を設定し、第１タイマＡに注入周期時刻（２時、３時、４時、５時、６時、７時、８時、８時３０分）を設定し、第２タイマＢに窒素注入時間（３０分）を設定する。
【００３４】
次いで、ステップｐ２において、第３タイマＣの作動開始時間に達したか否が判断される。即ち、１７時に達したか否が判断され、１７時に達した場合はステップｐ３に移り、電磁開閉弁７を「開」状態にする。これにより、貯留槽６に貯留する液体窒素が冷却槽３に供給される。そして、ステップｐ４において、第３タイマＣの作動終了時間（翌日の１時）に達したか否が判断される。第３タイマＣの作動終了時間に達していない場合は、ステップｐ３に戻る。第３タイマＣの作動終了時間に達した場合は、ステップｐ５に移り、電磁開閉弁７を「閉」状態にする。これにより、液体窒素の冷却槽３への供給が停止する。
このようにして、不凍液２を常温から所定の冷却温度（例えば−３０℃）まで冷却する。
【００３５】
次いで、ステップｐ６に移り、第１タイマＡが注入周期時刻を告知する信号を出力したか否かが判断され、告知信号が出力された場合はステップｐ７に移り、第２タイマＢを作動させ、ステップｐ８において電磁開閉弁７を「開」状態にする。これにより、液体窒素が冷却槽３に供給される。そして、ステップｐ９において、第２タイマＢの作動時間が経過（注入時間である３０分経過）したか否かが判断され、作動時間が経過していない場合はステップｐ８に戻る。ステップｐ９において、第２タイマＢの作動時間が経過した場合は、ステップｐ１０において、電磁開閉弁７を「閉」状態にする。これにより、液体窒素の冷却槽３への供給が停止する。
【００３６】
次いで、ステップｐ１１に移り、第１タイマＡが注入周期時刻を全て告知したか否かが判断される。即ち、注入周期時刻８時を既に告知したか否かが判断される。告知していない場合は、ステップｐ６に戻り、ステップｐ６からステップｐ１１に至る一連の処理が繰り返される。そして、注入周期時刻８時を既に告知している場合は、ステップＳ２に移り、温度制御が行われる。
こうして、タイマ制御によって、不凍液２を、所定の第１の冷却温度範囲（例えば−３０℃〜−４５℃）まで冷却する。そして、後述するように、第１の冷却温度範囲から設定温度（例えば−４６℃）までは温度制御によってきめ細かく制御して冷却を行う。
【００３７】
なお、注入周期時刻２時、３時、４時、５時、６時、７時、８時は、タイマ制御期間に含まれ、注入周期時刻８時３０分は温度制御期間に含まれる。即ち、本実施の形態では、温度制御において、注入周期時刻８時３０分になると、優先的に３０分だけ電磁開閉弁７を「開」状態にする。
【００３８】
次いで、温度制御による冷却の具体的な処理は、図７に示されている。温度制御による冷却においては、所定のタイミング毎に第１設定温度Ｔｍ１と温度センサーＫ１の検出温度Ｔ１とが比較され、第２設定温度Ｔｍ２と温度センサーＫ２の検出温度Ｔ２とが比較され、その検出結果に基づいて以下の処理がなされる。
【００３９】
先ず、ステップｑ１において、第１設定温度Ｔｍ１と温度センサーＫ１の検出温度Ｔ１とが比較され、第２設定温度Ｔｍ２と温度センサーＫ２の検出温度Ｔ２とが比較され、Ｔｍ１＜Ｔ１、かつＴｍ２＜Ｔ２の場合は、ステップｑ２に移り、電磁開閉弁７を「開」状態にし、ステップｑ１に戻る。ステップｑ１において、Ｔｍ１＜Ｔ１、かつＴｍ２＜Ｔ２でない場合はステップｑ３に移り、Ｔｍ１≧Ｔ１か否かが判断され、そうであればステップｑ４に移り、電磁開閉弁７を「閉」状態にし、ステップｑ１に戻る。
【００４０】
ステップｑ３において、Ｔｍ１≧Ｔ１でない場合はステップｑ５に移り、Ｔｍ２≧Ｔ２か否かが判断され、そうであればステップｑ４に移る。ステップｑ５において、Ｔｍ２≧Ｔ２でない場合は、ステップｑ１に戻る。
【００４１】
このようにして、検出温度Ｔ１，Ｔ２のどちらか一方でも、設定温度Ｔｍ１，Ｔｍ２と等しいか又は設定温度Ｔｍ１，Ｔｍ２より低くなると、電磁開閉弁７を「閉」状態にし、両方とも設定温度より高くなると、電磁開閉弁７を「開」状態にする。これにより、不凍液２が設定温度（−４６℃）に近い温度に冷却されることになる。
【００４２】
こうして、本実施の形態による冷却方法によれば、実温試験の対象となる鋳鋼製バタフライ弁を、弁が使用される実温（−４６℃）付近まで冷却し、実温よりも極めて低い温度まで冷やしすぎないように冷却することができる。
なお、上記実施の形態では、タイマ制御から温度制御の切替は自動で行うようにしたけれども、手動によって切替えるように構成してもよい。
【００４３】
（その他の事項）
（１）上記実施の形態では、低温弁としてバタフライ弁を例示したけれども、仕切弁、玉形弁、逆止弁、ボール弁、或いはその他の低温弁であってもよい。
【００４４】
（２）上記実施の形態では、鋳鋼製バタフライ弁を例示したけれども、ステンレス製バタフライ弁であってもよい。
【００４５】
（３）上記実施の形態では、−５５℃まで凍らない不凍液を例示したけれども、更に低温範囲まで凍らない不凍液を用いてもよい。
【００４６】
（４）上記実施の形態では、温度制御として２つの温度センサＫ１，Ｋ２を用いたが、３以上の温度センサを用いるようにしてよい。
【００４７】
（５）上記実施の形態では、液体窒素の冷却槽３への供給・停止は電磁開閉弁７の開閉制御で行ったけれども、電磁開閉弁を電磁制御弁に代えて、電磁制御弁の開度を制御して冷却制御を行うようにしてもよい。
【００４８】
（６）上記実施の形態では、タイマ制御部２０及び温度制御部２１による電磁開閉弁７の開閉制御信号を主制御部３０に出力し、主制御部３０が電磁開閉弁７を直接制御する構成であったけれども、主制御部３０を省略し、タイマ制御期間中はタイマ制御部２０が電磁開閉弁７を直接制御し、温度制御期間中は温度制御部２１が電磁開閉弁７を直接制御するような構成であってもよい。
【００４９】
（７）上記実施の形態では、液体窒素必要量が２０００ｍ３である大型冷却槽の場合における第１タイマＡの注入周期時刻（３時、４時、５時、６時、７時、８時、８時３０分）、第２タイマＢの窒素注入時間（３０分）、第３タイマＣの初期液体窒素注入時間（１７時から翌日の１時）を例示したが、液体窒素必要量が１５００ｍ３である中型冷却槽の場合においては、第３タイマＣの初期液体窒素注入時間は１７時から２１時、第１タイマＡの注入周期時刻は２２時、０時、２時、４時、６時、７時、８時、８時３０分、第２タイマＢの窒素注入時間は３０分とするのが好ましい。このようなタイマの設定により、中型冷却槽の場合においても、不凍液が凍ることを防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、低温弁実温試験のために低温弁を冷却する方法に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１：実温試験装置                      ２：不凍液
３：冷却槽                            ４：バタフライ弁
５：冷却手段                          ６：貯留槽
７：電磁開閉弁                        ８：循環ポンプ
９：熱交換器
１１，１１ａ．１１ｂ．１１ｃ：吹き出しノズル
２０：タイマ制御部                    ２１：温度制御部
Ａ：第１タイマ                        Ｂ：第２タイマ
Ｃ：第３タイマ          Ｌ１〜Ｌ５，Ｍ１〜Ｍ６：配管
Ｋ１，Ｋ２：温度センサ
【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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