(57)【要約】【課題】都市ガス等の圧送ラインに使用しても、弁体を確実に動作させるとともに燃料ガスの圧力損失を小さくすることができる逆止弁を提供する。【解決手段】都市ガス等の圧送ライン２５に接続される入口ポート３６と、圧縮機の吸込みライン２６に接続される出口ポート３７と、前記入口ポート３６及び前記出口ポート３７を連通する弁ポート３８と、この弁ポート３８を閉塞自在な樹脂製の軽量化弁体３２とを備え、前記入口ポート３６、前記弁ポート３８及び前記出口ポート３７の口径Ｄ１，Ｄ３，Ｄ２の比が、各ポート３６〜３８を流れる流体の圧力損失を抑える口径の比に設定されていることを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
都市ガス等の圧送ラインに接続される入口ポートと、圧縮機の吸込みラインに接続される出口ポートと、前記入口ポート及び前記出口ポートを連通する弁ポートと、この弁ポートを閉塞自在な樹脂製の軽量化弁体とを備え、前記入口ポート、前記弁ポート及び前記出口ポートの口径の比が、各ポートを流れる流体の圧力損失を抑える口径の比に設定されていることを特徴とする逆止弁。
【請求項２】
前記入口ポート、前記弁ポート及び前記出口ポートの口径が、ほぼ等しく設定されたことを特徴とする請求項１に記載の逆止弁。
【請求項３】
前記軽量化弁体の棒状の案内部が、弁箱の蓋体の支持穴中に摺動自在に嵌合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の逆止弁。
【請求項４】
圧力２Ｋｐａ程度の都市ガス等を圧力６００Ｋｐａ程度に昇圧させる圧縮機の吐出ラインに接続される入口ポートと、この入口ポート及び出口ポートを連通する弁ポートと、この弁ポートを閉塞自在な弁体と、この弁体を前記弁ポートに押圧するばね部材とを備え、前記ばね部材のばね定数を、昇圧された都市ガス等の圧力が０．９Ｍｐａ以上となった場合には前記弁ポートを開き、０．８Ｍｐａ以下となった場合には前記弁ポートを閉じるばね定数に設定されたことを特徴とするリリーフ弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、２Ｋｐａ程度の燃料ガスを６００Ｋｐａ程度にまで昇圧して負荷に供給する燃料ガス供給装置に用いる逆止弁及びリリーフ弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、都市ガス、ＬＰＧ、バイオガス等の燃料ガスを、インバータ制御による圧縮機により圧縮して、この燃料ガスの圧力を６００Ｋｐａ程度の圧力に昇圧させて、マイクロガスタービン等の負荷に供給する燃料ガス供給装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この種のものでは、燃料ガス圧力の昇圧幅が大きいため、圧縮機から吐出された燃料ガスの一部を圧力異常上昇防止のために吸込側に戻すリリーフ弁を備えたリリーフ回路や、当該圧縮機から吐出された燃料ガスの一部を吐出量制御のために吸込側に戻すバイパス戻し回路が設けられている。これらのリリーフ回路やバイパス戻し回路を通じて圧縮機の吸込側へ戻される高圧の燃料ガスが、燃料ガス供給装置の吸込みラインの合流点より上流に逆流しないように、この合流点の上流に逆止弁が設けられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１１０９９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の逆止弁は、吸込みライン内の流体圧力が、例えば２Ｋｐａ程度と低くなると弁体の動作が不確実なものとなって、動作不良を起こすという問題があった。また、従来のものをそのまま、２Ｋｐａの低圧ラインに使用すると圧力損失が大きくなりすぎるという問題があった。
【０００６】
一方、従来のリリーフ弁は、燃料ガス供給装置として定められた設定圧力で作動するものではなかったため、当該装置の耐圧に問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、都市ガス等の圧送ラインに使用しても、弁体を確実に動作させるとともに燃料ガスの圧力損失を小さくすることができる逆止弁を提供することにある。また本発明の目的は、燃料ガス供給装置の耐圧問題を解消して、安全性を確立することができる燃料ガス供給装置用リリーフ弁を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した発明は、都市ガス等の圧送ラインに接続される入口ポートと、圧縮機の吸込みラインに接続される出口ポートと、前記入口ポート及び前記出口ポートを連通する弁ポートと、この弁ポートを閉塞自在な樹脂製の軽量化弁体とを備え、前記入口ポート、前記弁ポート及び前記出口ポートの口径の比が、各ポートを流れる流体の圧力損失を抑える口径の比に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載したものにおいて、前記入口ポート、前記弁ポート及び前記出口ポートの口径が、ほぼ等しく設定されたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載したものにおいて、前記軽量化弁体の棒状の案内部が、弁箱の蓋体の支持穴中に摺動自在に嵌合されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載した発明は、圧力２Ｋｐａ程度の都市ガス等を圧力６００Ｋｐａ程度に昇圧させる圧縮機の吐出ラインに接続される入口ポートと、この入口ポート及び出口ポートを連通する弁ポートと、この弁ポートを閉塞自在な弁体と、この弁体を前記弁ポートに押圧するばね部材とを備え、前記ばね部材のばね定数を、昇圧された都市ガス等の圧力が０．９Ｍｐａ以上となった場合には前記弁ポートを開き、０．８Ｍｐａ以下となった場合には前記弁ポートを閉じるばね定数に設定されたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１において、１００はマイクロガスタービン用燃料ガス供給装置を示している。この燃料ガス供給装置１００はガス入口１を有し、このガス入口１には下流に向けて低圧圧力スイッチ２、塵埃除去用のストレーナ３、電磁弁（吸入遮断弁）４、逆止弁５が順に接続されている。この逆止弁５には、燃料ガスの圧力を平衡圧とするバッファタンク６、圧縮機７が接続され、更に逆止弁８を介して高圧圧力スイッチ９、吐出圧力の脈動を防止するリザーバタンク１０が順に接続されている。１３はガス出口である。
【００１４】
圧縮機７と逆止弁８との間には戻り管２０が接続されている。この戻り管２０は、２本に分岐されて、一方の分岐管（バイパス戻し回路）２１にはバイパスガス容量制御弁１１が接続され、他方の分岐管（リリーフ回路）２２にはリリーフ弁１２が接続されている。これら各回路２１，２２は、合流管２３に合流し、この合流管２３は、逆止弁５とバッファタンク６の間に接続されている。１４は、圧縮機冷却用のファンである。この圧縮機７は、インバータ制御回路１５によって駆動制御される。
【００１５】
燃料ガス供給装置１００を経たガスは、ガス出口１３を通じてマイクロガスタービン（負荷）１６に送られ、このマイクロガスタービン１６を駆動する。この燃料ガス供給装置１００は、ガス入口１を通じて供給される例えば２Ｋｐａ程度の都市ガス、ＬＰＧ、バイオガス等の燃料ガスを昇圧させた後、ガス出口１３を通じて、マイクロガスタービン１６に供給する装置であり、ガス出口１３では、６００ＫＰａ程度にまで圧縮されている。
【００１６】
なお、本明細書では、逆止弁５の上流側に接続されている、ガス入口１、低圧圧力スイッチ２、塵埃除去用のストレーナ３及び電磁弁（吸入遮断弁）４を繋ぐ経路２５を、都市ガス等の圧送ラインといい、圧縮機７の吸込口に接続された経路２６を、圧縮機の吸込みラインといい、圧縮機７の吐出口に接続された経路２７を、圧縮機の吐出ラインという。また、上記都市ガス等の圧送ライン２５は、圧力２Ｋｐａ程度の燃料ガスが、毎分、約５０リットル流れるラインであって、都市ガス等を燃料ガス供給装置１００へ供給する本管経路（図示省略）をも含む。
【００１７】
上記した燃料ガス供給装置１００には、都市ガス等の圧送ライン２５に接続された逆止弁５と、圧縮機の吐出ライン２７に接続された逆止弁８とを備えるが、本実施形態では、都市ガス等の圧送ライン２５に接続された逆止弁５について説明する。図２は、燃料ガス供給装置１００の低圧側に配置された逆止弁５を示した断面図である。
【００１８】
逆止弁５は、図２に示すように、弁箱３１と軽量化弁体３２とを備えている。弁箱３１は、本体３４と蓋体３３とから構成され、この蓋体３３における弁箱３１の内部に望む面には、その略中央に支持穴３５が設けられている。また、弁箱３１の本体３４には、都市ガス等の圧送ライン２５（図１参照）に接続される入口ポート３６と、圧縮機７の吸込みライン２６（図１参照）に接続される出口ポート３７とが設けられている。これらの入口ポート３６及び出口ポート３７は、本体３４に設けられた弁ポート３８において連通されており、この弁ポート３８の周縁部には弁座３９が設けられている。これらの入口ポート３６、出口ポート３７及び弁ポート３８の口径Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３は、ほぼ等しく設定され、その口径の比は、ほぼ１対１対１に設定されている。
【００１９】
軽量化弁体３２は、円板状の弁体部４０と、この弁体部４０の略中心から鉛直上向きに延出した棒状の案内部４１とを備え、この弁体部４０と案内部４１とは、樹脂により一体成形されている。弁体部４０には周方向に延びる溝４０Ａが設けられ、この溝４０Ａには、Ｈ−ＮＢＲ（水素添加ニトリルゴム）で作られたディスク４２が嵌められている。軽量化弁体３２が弁箱３１に配置された場合には、棒状の案内部４１が上記蓋体３３の支持穴３５に摺動自在に嵌合されるため、弁体部４０に嵌められたディスク４２は弁座３９に対して接離自在となる。この軽量化弁体３２は、逆止弁５を通過する燃料ガスの圧力損失が小さくなった場合でも確実に動作するように、従来のものに比べて、その重量が軽量化されている。
【００２０】
次に、この逆止弁５の動作について説明する。
【００２１】
燃料ガスが供給されていない段階では、軽量化弁体３２には、図３に示すように、その軽量化弁体３２の自重による力Ｆ１が、弁ポート３８を閉じる方向（以下、下向きという）に働き、この軽量化弁体３２は弁座３９に当接している。この場合に、電磁弁（吸入遮断弁）４（図１参照）が開かれ、燃料ガスが、逆止弁５の入口ポート３６に流入すると、軽量化弁体３２には、新たに燃料ガスによる力Ｆ２が、弁ポート３８を開く方向（以下、上向きという）に働く。この上向きに働く力Ｆ２は、入口ポート３６における燃料ガスの圧力Ｐ１（例えば、２ＫＰａ程度）が軽量化弁体３２の底面を押圧する力である。そのため、軽量化弁体３２は押上げられ、弁ポート３８は開かれる。燃料ガスは、弁ポート３８、出口ポート３７を通過して、圧縮機７（図１参照、以下同じ）へと供給される。
【００２２】
燃料ガスが圧縮機７へ供給されると、軽量化弁体３２には、上述した力Ｆ１，力Ｆ２に加えて、新たに燃料ガスによる力Ｆ３が下向きに働く。この下向きに働く力Ｆ３は、出口ポート３７における燃料ガスの圧力Ｐ２が軽量化弁体３２の天面を押圧する力である。従って、上記圧力Ｐ１と上記圧力Ｐ２との差圧ΔＰが軽量化弁体３２に働く力ΔＦ（ΔＦ＝Ｆ２−Ｆ３）と、軽量化弁体３２の自重による力Ｆ１との関係によって、軽量化弁体３２は、弁ポート３８を閉塞自在に動作する。具体的には、圧縮機７を運転している場合には、吸込みライン２６（図１参照）の燃料ガスは、圧縮機７に吸引されるため、上記圧力Ｐ２は、上記圧力Ｐ１に比べて低くなり、力ΔＦが力Ｆ１よりも大きくなる。そのため、軽量化弁体３２は押上げられ、弁ポート３８は開かれる。また、圧縮機７の運転を停止すると、上記圧力Ｐ２の圧力が上昇して、Ｐ１とほぼ等しくなる。この場合、差圧ΔＰはほとんど無くなるため、この差圧ΔＰによる力ΔＦは、力Ｆ１よりも小さくなる。そのため、軽量化弁体３２は、押下げられ弁ポート３８は閉じられる。
【００２３】
軽量化弁体３２は、圧縮機７の運転中には弁ポート３８を開き、圧縮機７の運転停止中には弁ポート３８を閉じるように、軽量化弁体３２の重量及び軽量化弁体３２の天面及び底面の面積比が設定されている。特に、本実施形態にかかる逆止弁５では、軽量化弁体３２の重量が従来のものよりも軽量化して設定されているため、小さな差圧ΔＰで、軽量化弁体３２を確実に動作させることができる。ここで、軽量化弁体３２の重量は、上記力Ｆ２，Ｆ３に比して、無視できる程度に軽くすることが望ましい。弁ポート３８の面積は、軽量化弁体３２の天面の面積から、案内部４１の面積を差し引いた面積と、ほぼ同等の面積とすることが望ましい。
【００２４】
一方、図１に示すように、圧縮機７によって昇圧されたガス流体の一部は、リリーフ回路２２またはバイパス戻し回路２１を通じて、圧縮機の吸込みライン２６に戻される。この場合、軽量化弁体３２には、図３に示すように、出口ポート３７の圧力Ｐ３（例えば、６００Ｋｐａ程度もしくは１Ｍｐａ程度）による力Ｆ４が下向きに働く。この下向きに働く力Ｆ４は、上向きに働く力Ｆ２に比べて極めて大きいため、軽量化弁体３２は押下げられ、弁ポート３８は閉じられる。これにより、高圧の燃料ガスが、逆止弁５を通過して低圧側に逆流することは防止される。
【００２５】
本実施形態によれば、逆止弁５の入口ポート３６、弁ポート３８及び出口ポート３７の口径をほぼ等しく設定する構成としたことにより、逆止弁５を通過する燃料ガスの圧力損失を小さくすることができる。更に、軽量化弁体３２の重量を軽量化したことにより、小さな差圧ΔＰで当該軽量化弁体３２を確実に動作することができる。
【００２６】
次に、燃料ガス供給装置のリリーフ回路２２に設けられたリリーフ弁１２について説明する。図４は、このリリーフ弁１２の断面図である。
【００２７】
リリーフ弁１２は、図４に示すように、弁箱５０と弁体５１とばね部材５２とばね固定部６０とを備える。この弁箱５０は、圧縮機７の吐出ライン２７（図１参照）に接続された入口ポート５３と、圧縮機７の吸込みライン２６（図１参照）に接続された出口ポート５４と、これらの入口ポート５３及び出口ポート５４を連通する弁ポート５５とを備え、この弁ポート５５の周囲には弁座５６が設けられる。入口ポート５３の口径Ｌ１と出口ポート５４の口径Ｌ２とは、ほぼ等しい口径に設定され、弁ポート５５の口径Ｌ３は、入口ポート５３及び出口ポートの口径Ｌ１，Ｌ２に比べて小さく設定されている。
【００２８】
弁体５１は、弁ポート５５の出口側に配置され、ディスクホルダ５７と円盤状のディスク５８とを備えている。このディスクホルダ５７は、樹脂によって成形されており、弁ポート５５に向かう面に設けられた溝５７Ａと、出口ポート５４に向かう面に設けられた溝５７Ｂとを備え、この溝５７ＡにはＨ−ＮＢＲで作られたディスク５８が嵌められている。
【００２９】
ばね部材５２は、弁体５１を押圧して、弁体５１を弁座５６に当接させるものであり、ばね部材５２の一端は弁体５１のディスクホルダ５７に設けられた溝５７Ｂに当接し、他端はばね固定部６０に当接されている。このばね固定部６０は、外周にねじ部６１を備え、弁箱５０の内周に設けられた、ねじ部６２に螺合している。このばね固定部６０を回転させると、ばね固定部６０が、図中Ｘで示す方向に移動する。ばね固定部６０を前後に移動することにより、ばね部材５２のばね長さを調節することができ、リリーフ弁１２の吹始め圧力及び吹止り圧力を微調整することができる。
【００３０】
本実施形態では、ばね部材５２のばね定数が、弁ポート５５を開く圧力（以下、吹始め圧力という）が０．９Ｍｐａ、弁ポート５５を閉じる圧力（以下、吹止り圧力という）が０．８Ｍｐａとなるように設定されている。
【００３１】
燃料ガス供給装置１００は、圧力２Ｋｐａ程度の都市ガス等を圧力６００Ｋｐａ程度に昇圧して、マイクロガスタービン１６等に送っているため、通常、リリーフ弁１２の弁ポート５５には、６００Ｋｐａ程度の圧力がかかっている。この場合、マイクロガスタービン１６の運転が停止するなどして、当該燃料ガス供給装置１００内の燃料ガス圧力が異常に上昇し、かつ、高圧圧力スイッチ９が作動しない場合には、圧縮機７の運転が継続されるため、当該燃料ガス供給装置１００の耐圧が問題となる。しかし、リリーフ弁１２の吹始め圧力を０．９Ｍｐａに設定しているため、このリリーフ弁１２の弁ポート５５にかかる圧力が０．９Ｍｐａ以上となると、燃料ガスの圧力が弁体５１を押し込み、弁ポート５５が開かれる。すると、燃料ガスは、弁ポート５５、出口ポート５４を通じて、リリーフ回路２２（図１参照）を流れ、圧縮機の吸込みライン２６（図１参照）に戻される。また、弁ポート５５にかかる圧力が０．８Ｍｐａ以下となると、再び、ばね部材が弁体５１を弁座５６に押しつけるため、弁ポート５５は閉じられる。
【００３２】
本実施形態によれば、リリーフ弁１２の吹始め圧力を０．９Ｍｐａとし、また吹止り圧力を０．８Ｍｐａと設定したことにより、燃料ガス供給装置１００の燃料ガス圧力が異常上昇した場合であっても、リリーフ弁１２の弁ポート５５を通じて低圧側へ、高圧の燃料ガスを放出することが出来るため、当該燃料ガス供給装置１００の耐圧問題を解消して、安全性を確立することができる。
【００３３】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態では、リリーフ回路２２を、圧縮機の吸込みライン２６へ戻しているが、これに限らず大気開放とすることもできる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明では、都市ガス等の圧送ラインに使用しても、弁体を確実に動作させるとともに燃料ガスの圧力損失を小さくすることができる。また、燃料ガス供給装置の耐圧問題を解消して、安全性を確立することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る逆止弁及びリリーフ弁を用いた燃料ガス供給装置を示す回路図である。
【図２】本発明に係る逆止弁の一実施形態を示した断面図である。
【図３】逆止弁の軽量化弁体に働く力を示した図である。
【図４】本発明に係るリリーフ弁の一実施形態を示した断面図である。
【符号の説明】
１  ガス入口
５  逆止弁
７  圧縮機
１２  リリーフ弁
２５  都市ガス等圧送ライン
２６  吸込みライン
２７  吐出ライン
３１  弁箱
３２  軽量化弁体
３３  蓋体
３５  支持穴
３６  入口ポート
３７  出口ポート
３８  弁ポート
３９  弁座
４１  案内部
５０  弁箱
５１  弁体
５２  ばね部材
５３  入口ポート
５４  出口ポート
５５  弁ポート
５６  弁座
１００  燃料ガス供給装置
【図１】
2005048816.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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