(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状体ケース内に形成された弁座と、該弁座に当接、離間する弁体とを有し、下流側の圧力が異常に低下した際に該弁体が該弁座に当接して流体の通過を閉止する過流出防止弁であって、
前記弁体は、正常な流通時において前記弁体の一部が弁座テーパ透視断面にかかるように、前記弁座から離れる方向にスプリングで付勢され、かつ前記筒状体ケースに連結された放射状の弁体支持部で支持された球状体であり、
弁体と管内壁とで囲まれた流体の通過断面積と、弁体と弁座間の流体の通過断面積の関係は、ほぼ同じかプラスマイナス１０％内に設けたことを特徴とする過流出防止弁。
【請求項２】
前記弁座のテーパ面に通過溝を設け、前記弁体が弁座に着座状態で上流側から下流側へ微少流体が流れるようにしたことを特徴とする請求項１記載の過流出防止弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス輸送管の折損あるいは焼失等によってガスが過流出状態で通流した際に、弁体がばね等の弾性力で弁座から離れて流通状態であった弁体が、上流側と下流側の圧力差や流体の流通圧力等により、弁座に着座して閉止し、下流側に流体が流出するのを防止する過流出防止弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来例えば実公昭６２−８７０４号公報に開示された過流出防止弁がある。この弁装置は、図４で示すように、一端部に弁座２を有して外筒１内に固着された弁座２に、コイルスプリング８を外嵌し、球弁６に一体的に連接した支持竿９を、弁筺７に軸方向に設けられた両側１対のスリット１０，１０を介して該弁筺７の外部に軸方向移動可能に突出させ、コイルスプリング８を支持竿９と弁筺７の下流端との間に介装してなるものである。これによれば、過流出状態に置いて球弁６に作用するガス流によって生じる押圧力が支持竿９を介してコイルスプリング８に作用し、このスプリング８に作用してスプリングを圧縮し球弁６が点線のごとく弁座２に当接して閉止するようになっている。この様に従来の過流出防止弁では、正常な流体の流通時において、球弁６は弁座２から大きく離れた状態で設けられるものが一般的であった。例えばガス輸送用管に用いられる過流出防止弁は、管端部に封入あるいは配管を接続する管継手内に封入して配管された状態で使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これら過流出防止弁に求められる性能の一つは、通常使用時の流れ抵抗を極力小さくすることである。例えば過流出防止弁の弁体形状は、球形、ニードル形、流線形、弁軸一体形などがあるが、流体が整流を保ちやすい流線形を除き、上記従来技術のように球状弁体が管路内の軸に設置された場合、この弁体後方において流体が剥離し、渦が発生する場合が多々見られる。この渦の発生は管路系全体からみると損失エネルギ−が大で、存在しないのが望ましい。
また、この過流出防止弁は配管の地中埋設位置に装着されていることが多く、数十年に渡りメンテナンスなしで使用され、可動状態におかれる。それが故に、長年月の間も正常に作動する必要があり、過流出防止弁の各部材は摩耗等によって寸法が変動してはならない。さらに過流出防止弁はその設置方向やガス消費量の変動等によって誤作動を起こしてはならない。
【０００４】
ところで緊急時にガス流通を遮断せしめるには主に２つの駆動力がある。ひとつは破損流出時の過大なガス流が弁体に作用する押圧力であり、もう一つは下流側での配管の破損が大気開放された際に発生する上流側と下流側での圧力差である。この内、上下流の圧力差は急峻な閉弁動作に利用できる利点がある。すなわち過流出防止弁にはもっとも狭い流体が通過する断面積箇所（これ以降オリフィスと呼ぶ）を有し、このオリフィスを境に上流側と下流側との圧力差を生じさせているが、オリフィス面積が小さい程急峻で応答性に優れた閉弁特性を得ることができる。しかしながらオリフィス面積が小さければ小さい程、正常流れ時には圧力損失が大きくなるという弊害を伴う。
【０００５】
本発明はこのような上記の課題を解消するためになされたものであり、正常な流れ状態では流過抵抗を極力すくなく保ち、弁体の誤作動を伴うことなく長期使用可能であって、管破損などの緊急時には遅延することなく流体の流れを遮断することができる過流出防止弁を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、筒状体ケース内に形成された弁座と、該弁座に当接、離間する弁体とを有し、下流側の圧力が異常に低下した際に該弁体が該弁座に当接して流体の通過を閉止する過流出防止弁であって、前記弁体は、正常な流通時において前記弁体の一部が弁座テーパ透視断面にかかるように、前記弁座から離れる方向にスプリングで付勢され、かつ前記筒状体ケースに連結された放射状の弁体支持部で支持された球状体であり、弁体と管内壁とで囲まれた流体の通過断面積と、弁体と弁座間の流体の通過断面積の関係は、ほぼ同じかプラスマイナス１０％内に設けたことを特徴とする過流出防止弁である。

【０００７】
また前記弁座のテーパ面に通過溝を設け、弁体が弁座に着座した場合に流体が弁体の上流側より下流側に少しずつ流れるように弁座に通過溝を設ける等の構造とすることができる。
【０００８】
【作用】
流体が正常に流れている時、管軸方向の弁体の少なくとも一部が弁座の透視断面にかかることの結果として、弁座を形成するテ−パ面あるいは曲面部が流体通過時の案内面の役目をして、剥離や渦の発生が抑制されて弁座部を通過し、流体通過時の圧力損失を著しく減少させることができる。
また正常な流れ時において、弁体周りを通過する流体の通過オリフィス部の面積を流体の許容圧力損失以内になるように弁体と弁座の大きさを設定しておき、また弁体が振動しない適切な弾性力で弁座から離れる方向に弁体に付勢させておくことにより、正常流れ時の流過特性を安定に得ることができる。また長年月に渡ってメンテナンスなしで、さらには弁体が不安定な挙動をすることがなく、誤作動がない過流出防止弁が可能となる。
【０００９】
弁体周りを通過する流体の通過オリフィス面積が、過流出防止弁内を流体が通過する最も狭い断面積となるように構成され、弁体の一部が弁座テーパ部の透視断面にかかっている。その結果として例えば下流側で管が破損して流体が噴出した緊急時に、一旦弁体がバネの付勢力に逆らって弁座方向へ移動され、弁体周りの流体が通過するオリフィス面積が連続的に減少し、上流側と下流側の圧力差が連続的に増し、弁体が閉止する方向へさらに移動し弁座面に当接し着座して、急峻な閉弁特性が得られることが可能となる。
【００１０】
この場合、管内が正常に流れている状態で、管内面と弁体との間の流体通過断面積と、弁体と弁座との間の流体通過断面積とが大きくかけ離れていない方が、弁体周りを通過する流体の流れがスムースに流れ、弁座面による案内作用が有効に働いて弁体を通過する際の渦の発生が抑制され、弁体の流体圧や流体押圧力による挙動が安定して行われ、弁体が振動したり異常音を発生することがない。
【００１１】
弁体を放射状支持物で支持させることにより、弁体周りの流体の流過抵抗が少ないものにできる。また網状態で弁体を支持した場合は、網部を通過する際に流体が整流化して弁体と弁座を通過する際の流体の乱流現象を抑制する効果がある。
また弁体が弁座に着座した際に流体が上流側から下流側へ微少漏れするような構造にしておくことができ、この場合は下流側配管のガス噴出箇所の復旧修理が完了した際、弁体が閉止状態であっても下流側配管へ流体が流れるので、下流側圧力が少しずつ増し、弁体の上流側と下流側間の圧力差が減少して、ある圧力差になったら自動的にバネの弾性力で閉止状態の弁体が弁座から離れて弁が開かれる。従って埋設状態で装着されていた過流出防止弁の遮断機構を手動操作する必要がなく、自動的に遮断弁機構が流通状態に復旧される。
【００１２】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施例を図１から図３の図面に基づいて説明する。図１〜図３は本発明の一実施例を示す過流出防止弁が配管内に封入された状態を示す断面図であり、図１は正常な流れ時の状態を示す縦断面図と管軸方向から見た側面図である。図２は下流側配管の配管に破損等流体が異常に噴出した緊急時に弁体１４が弁座方向に動き始めた状態を示す縦断面図である。図３は同じく下流側の異常噴出時に弁体が弁座に着座した状態を示す縦断面図である。図１ないし図３において、過流出防止弁１１は例えばガス等が流通する流通管１０内に装着して、流通管１０内を上流側流路１２と下流側流路１３に区分けし、管１０内面との間をＯリング２４で密封保持して装着され、使用される。
【００１３】
過流出防止弁１１は、弁座１５を構成する円筒体ケース１１ａと弁体１４と弁座から所定の距離に保持する弁体支持部１７と球形状の弁体１４と円筒体ケース１１ａに係止して弁体を弁座から離れる方向に付勢するスプリング１８から構成される。
管１０内を流体が正常に流れている状態を示す図１において、球状弁体１４は弁体支持部１７で弁座から所定の距離に保持され、この所定距離は最大でも球状弁体１４の一部が弁座１５を形成する弁座テーパ透視断面２１にかかる状態位置で支持されている。またスプリング１８の付勢力で弁座１５との間で所定の距離を保って流体が通過する流通断面のオリフィス３２を形成している。弁体１４にスプリングの付勢力に勝る押圧力が働くと、弁体が弁座１５との間で自由に遊動可能である。
【００１４】
弁体支持部１７はケース１１ａと連結しており、ケース１１ａ内にスプリング１８と弁体１４を装着して支持部１７をケース１１ａに連結する。支持部１７は管軸の中心から放射状に拡がる支持体２３で設けてあり、支持体２３の太さは強度上問題がない必要最小限の形状大きさ本数に設け、本実施例では流れ方向に垂直な支持体２３を三脚状に構成して流体の通過断面積に影響を及ぼさない投影面積にしている。
この支持体２３は流体が通過する流過抵抗に影響がないように四脚形状にしてもよく、また網状の支持体で設けて弁体１４を弁座から所定の距離に保持しても良い。網状の支持体で設けた場合は網部を通過する際に流体が整流化して弁体と弁座を通過する際の流体の渦流現象を抑制する付随効果がある。
【００１５】
流体が正常に流れている状態での過流出防止弁１１におけるオリフィスは、図１の場合、最も狭い通過断面の個所は弁体１４と管１０内壁とで囲まれたオリフィス３１であって、弁体１４が振動しない適切なスプリング１８の弾性力で付勢され、流過抵抗が最小限に収まるオリフィス断面３１となるように弁体外径、スプリング力、弁座１５との距離に設定してある。
尚、このオリフィスは、正常な流れ時での流過抵抗を最小に保った状態で弁体と弁座との間の通過断面個所３２部で設けても良い。この弁体と管内の通過断面積３１と、弁体と弁座間の通過断面積３２の関係は、ほぼ同じかプラスマイナス１０％内に設けることが望ましい。プラスマイナス１０％以内であれば、断面積の差が大きくないので弁体周りを流体が通過時に乱流現象が抑制される。
【００１６】
正常な通流時弁体が振動しないで弁体を弁座から離れるように押し圧する適切なスプリング力によって、振動によるオリフィス面積の変動を防止し正常な流過性能が得られる。また弁体１４が振動することによる弁体支持部１７等の摩耗を防止し、長期にわたり、安定した動作性能が保たれる。
このような正常流れ時において、弁体１４の一部が弁座テ−パ部透視断面２１に常にかかるような位置に保持されているので、弁座面１５が弁体周りを通過する流体の通過案内面の役目を果たす。このため弁体１４背後の渦流の発生を抑制し正常な流れ時における流体の圧力損失を抑制する。
【００１７】
図２は、下流側流路１３の管路が破断して流体が噴出した際に弁体１４が弁体支持部１７を離れ始めた状態を示す。
この時過流出防止弁１１内の最も流路が狭いオリフィス位置は、弁体１４と弁座１５テーパ面で囲まれたオリフィス３２位置であって、図１の正常な流れ時でのオリフィス３１位置での面積よりも小さくなる。オリフィス面積は狭くなるに連れて上流側流路１２と下流側流路１３の圧力差は次第に大きくなるので、更なる弁体１４の閉止側への移動を助長する。このため、弁体１４の弁座１５方向への移動量が少なくても、下流側で過流出が発生した場合に急峻な閉弁挙動に至ることができる。
【００１８】
図３は弁体１４が弁座１５に着座した状態を示す。弁座１５のテーパ面に通過溝３３を数個設けてあり、弁体１４が弁座１５に当接しても完全に閉止しないように、流体が上流側流路１２から下流側流路１３へ少しずつ流れるようにしてある。
微少漏れを生じさせる他の手法として、弁体１４の表面をゴルフボール状のディンプル表面とすることや弁座１５に下流側流路へ通じる小穴を設けることも有効である。
この様に弁体が弁座に着座しても少しずつ流れるようにすることによって、例えば下流側配管の異常状態の復旧工事が完了して異常漏れ箇所がなくなると、弁座１５に施した通過溝３３の周囲から少しずつ上流側流体が下流側流路１３へ流れ、次第に下流側配管１３内の圧力が上昇し、上流側配管１２の圧力と均衡する。上流側と下流側の圧力差が所定圧内になると、スプリング１８の反発力によって弁体１４が弁座１５から離れ、図１の通常の流通状態に復帰する。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明の通り、本発明の過流出防止弁は、正常な流れ状態では弁体直下の渦流の発生を防止して流過抵抗を極力少なく保ち、弁体の振動や誤作動を伴うことなく長期使用が可能であって、管破損などの緊急時には弁体が遅延することなく流体の流れを遮断することができる過流出防止弁を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例を示す、正常流れ時の縦断面図及び横断面図である。
【図２】  本発明の一実施例を示す、弁体移動時の断面図である。
【図３】  本発明の一実施例を示す、弁体着座時の断面図である。
【図４】  従来の過流出防止弁を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  管                            １１  過流出防止弁
１２  上流側流路                    １３  下流側流路
１４  弁体                          １５  弁座テーパ部
１６  弁体着座状態                  １７  弁体支持部
１８  スプリング                    １９  ケース
２１  弁座テーパ透視断面            ２２  スプリング受け
２３  支持体                        ２４  Ｏリング
３１  オリフィス                    ３２  オリフィス
３３  通過溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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