(57)【要約】本発明のバランサ装置は第一弁および第二弁（３５ａ、３５ｂ）を有し、各弁がチャンバ（１３ａ、１３ｂ）を備え、該チャンバは、導入オリフィス（１９ａ、１９ｂ）を介して第一流体または第二流体を保持する回路に連通し、かつ、排出オリフィス（１８ａ、１８ｂ）を介して、第一流体または第二流体の排出手段に連通し、排出オリフィス（１８ａ、１８ｂ）の閉位置と開位置との間で移動できるように弁のチャンバ内に取付けられた少なくとも１つの逆止弁（２０ａ、２０ｂ）と、該逆止弁に連結されたピストン（２２ａ、２４ａ、２２ｂ、２４ｂ）と、逆止弁を閉位置に戻す弾性戻し手段（３２ａ、３２ｂ）とを更に有する。
2006505073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一回路および第二回路またはレセプタクル（３６ａ、３６ｂ）内にそれぞれ収容された第一および第二流体の圧力を平衡させるバランサ装置において、
第一弁および第二弁（３５ａ、３５ｂ）を有し、前記第一弁、前記第二弁は、それぞれ第一弁本体、第二弁本体（１２ａ、１２ｃ、１２ｂ、１２ｄ）を有し、前記第一弁本体、前記第二弁本体は、それぞれ第一チャンバ、第二チャンバ（１３ａ、１３ｂ）を形成し、前記第一チャンバ、前記第二チャンバは、それぞれ第一導入オリフィス、第二導入オリフィス（１９ａ、１９ｂ）を介して第一回路、第二回路またはレセプタクルに連通し、前記第一回路、前記第二回路またはレセプタクルは、それぞれ第一流体、第二流体を収容し、かつ、それぞれの排出オリフィス（１８ａ、１８ｂ）を介して、第一流体、第二流体のそれぞれの排出手段（３８ａ、３８ｂ）に連通し、少なくとも１つの第一弁部材（２０ａ）、および、少なくとも１つの第二弁部材（２０ｂ）を有し、前記第一弁部材、前記第二弁部材は、それぞれ第一チャンバ、第二チャンバ（１３ａ、１３ｂ）の排出オリフィスを開くべく、それぞれ第一チャンバ、第二チャンバ（１３ａ、１３ｂ）内で閉位置と開位置との間を作動軸線方向（１５）に沿って移動できるように取付けられ、第一ピストン（２２ａ、２４ａ）および第二ピストン（２２ｂ、２４ｂ）を有し、各ピストンは、それぞれ第一弁部材または第二弁部材（２０ａ、２０ｂ）に固定された剛性プレート（２２ａ、２２ｂ）と、ベローズ（２４ａ、２４ｂ）の可撓性金属壁とにより構成され、該可撓性金属壁は、それぞれのピストン（２２ａ、２２ｂ）の剛性プレートおよびそれぞれ第一弁本体および第二弁本体（１２ａ、１２ｃ、１２ｂ、１２ｄ）の要素（２５ａ、２５ｂ）に漏洩防止態様で固定されて、作動方向（１５）に変形可能な壁を備えた閉鎖チャンバを構成し、第一弁部材、第二弁部材（２０ａ、２０ｂ）をそれぞれ閉位置に戻す第一弾性戻し手段、第二弾性戻し手段（３２ａ、３２ｂ）を更に有し、
第一弁（３５ａ）の第一ピストン（２２ａ、２４ａ）の第一閉鎖チャンバは、第二弁（３５ｂ）のチャンバ（１３ｂ）に連通しており、第二弁（３５ｂ）の第二ピストン（２２ｂ、２４ｂ）の閉鎖チャンバは、第１弁（３５ａ）のチャンバ（１３ａ）に連通していることを特徴とするバランサ装置。
【請求項２】
第一弁の本体（１２ａ、１２ｃ）および第二弁の本体（１２ａ、１２ｄ）は、第一弁および第二弁の共通作動方向（１５）に沿って軸線方向に整合して相互連通されてバランサ装置の本体（１２）を構成し、第一弁のチャンバ（１３ａ）および第二弁のチャンバ（１３ｂ）は、バランサ装置の本体（１２）の作動方向（１５）に対して横方向に延びる壁（１２ｅ）により互いに分離されており、前記壁（１２ｅ）には、第一弁のチャンバ（１３ａ）内の第一側面上に第一ピストン（２２ａ、２４ａ）のベローズの金属壁（２４ａ）が固定され、かつ第二弁のチャンバ（１３ｂ）内の作動方向（１５）に沿う第二側面上に第二ピストン（２２ｂ、２４ｂ）のベローズの金属壁（２４ｂ）が固定され、バランサ装置の本体（１２）の分離壁（１２ｅ）には、これを貫通して、第一ピストン（２２ａ、２４ａ）の第一閉鎖チャンバを第二弁のチャンバ（１３ｂ）に連通させる第一チャネル（２７ａ）と、第二ピストン（２２ｂ、２４ｂ）の閉鎖チャンバを第一弁のチャンバ（１３ａ）に連通させる第二チャネル（２７ｂ）とが設けられていることを特徴とする請求項１記載のバランサ装置。
【請求項３】
第一弁の本体（１２ａ、１２ｃ）および第二弁の本体（１２ｂ、１２ｄ）は、一体に組立てられた２つの部分で形成されており、該２つの部分は、導入開口（１９ａ、１９ｂ）および排出開口（１８ａ、１８ｂ）が設けられた弁チャンバの第一部分（１３′ａ、１３′ｂ）と、それぞれ第一ピストン、第二ピストン（２２ａ、２４ａ、２２ｂ、２４ｂ）が配置された第二部分（１３″ａ、１３″ｂ）とを形成しており、第一チャンバ、第二弁のチャンバ（１３ａ、１３ｂ）の第一部分、第二部分は、作動軸線方向（１５）に貫通して形成されたそれぞれの開口を備えた弁の本体（１２ａ、１２ｃ、１２ｂ、１２ｄ）のそれぞれの壁により分離され、該壁には、対応する弁部材（２０ａ、２０ｂ）のそれぞれのガイドベアリング（１４ａ、１４ｂ）が配置され、各弁部材（２０ａ、２０ｂ）は、作動軸線方向（１５）に取付けられたロッドからなり、該ロッドの一方の軸線方向端部は対応するピストン（２２ａ、２４ａ、２２ｂ、２４ｂ）に連結され、ロッドの他方の端部は、弁部材の第一部分（１３′ａ、１３′ｂ）の内部でシャッタ部材（２１ａ、２１ｂ）を支持していることを特徴とする請求項１または２記載のバランサ装置。
【請求項４】
第一弁の第一弁部材（２０ａ）および第二弁の第二弁部材（２０ｂ）は、排出開口（１８ａ、１８ｂ）を遮断するそれぞれのシャッタ組立体（２１ａ、２１ｂ）を有し、各シャッタ組立体は、弁部材（２０ａ、２０ｂ）のロッドの一端に固定されたパイロット弁シャッタ部材（２１′ａ、２１′ｂ）と、主シャッタ部材（２１″ａ、２１″ｂ）とを備え、該主シャッタ部材は、排出開口（１８ａ、１８ｂ）の座に当接するための表面と、中央キャビティとを備え、該中央キャビティ内で、パイロット弁シャッタ部材（２１′ａ、２１′ｂ）が、弁の作動軸線方向（１５）に沿って移動する自由度をもって係合し、パイロット弁シャッタ部材（２１′ａ、２１′ｂ）は、該シャッタ部材が閉じることができるチャネル（３１ａ、３１ｂ）を介して、主弁（２１″ａ）の外部に連通していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のバランサ装置。
【請求項５】
第一弁部材、第二弁部材（２０ａ、２０ｂ）の第一弾性戻し手段、第二弾性戻し手段（３２ａ、３２ｂ）は、第一弁部材、第二弁部材（２０ａ、２０ｂ）のそれぞれのスラスト面とバランサ装置に対応する弁本体（１２）のスラスト面との間に介在される螺旋ばねにより構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のバランサ装置。
【請求項６】
螺旋ばね（３２ａ、３２ｂ）の少なくとも１つの端部は、バランサ装置の弁の作動方向（１５）に沿って位置が調節できるスラストプレート（３３ａ、３３ｂ）に当接して推力を加えることを特徴とする請求項５記載のバランサ装置。
【請求項７】
熱交換器（３７）の第一熱交換部分、第二熱交換部分のそれぞれのフィード回路（３６ａ、３６ｂ）内の２つの流体の圧力を、実質的に等しい値に調節することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のバランサ装置の使用方法。
【請求項８】
熱交換器（３７）はプレート熱交換器であることを特徴とする請求項７記載のバランサ装置の使用方法。
【請求項９】
第一熱交換回路（３６ａ）は、高温原子炉の使用により発電する設備に、窒素を含有する２次熱交換ガスを受入れる回路であり、第二熱交換回路は、ヘリウムのようなガスにより冷却される高温原子炉の１次回路（３６ｂ）であることを特徴とする請求項７または８記載のバランサ装置の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一回路またはレセプタクル内の第一流体の圧力と第二回路またはレセプタクル内の第二流体の圧力とを平衡させる受動装置（passive device）に関し、また、２つの熱交換流体の圧力を平衡させる受動装置の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
或る産業では、流体、例えば、ガスは、流体の圧力を互いに等しくするか、または、少なくとも殆ど差異のない圧力にする必要がある設備で使用するため、レセプタクル内に収容されまたは循環される。
例えば、高温原子炉により発生される熱から発電する設備では、プレート熱交換器のような熱交換器が使用されており、該熱交換器は、第一熱交換流体として、原子炉の炉心の冷却に使用されるヘリウムのようなガスを受入れ、かつ、第二熱交換流体として、ガスタービンの駆動および蒸気タービンに使用する蒸気を発生させるべく、水を沸騰させるのに使用される窒素含有ガス（例えば、空気）を受入れるように設計されている。
【０００３】
フランス国特許出願第０２／０４６３８号明細書（FRAMATOME ANPによる２００２年４月１２日付出願）（特許文献１）には、このような１つの発電装置および対応方法が開示されている。
このような設備にプレート熱交換器のような熱交換器が使用される場合には、熱交換器は、その両熱交換流体が、設備の全作動段階を通じて事実上等しい圧力で確実に作動することが望まれている。
上記特許文献１に開示された設備、すなわち設備の通常の作動中の１次ヘリウムおよび２次熱交換ガスが、ほぼ６０バールの圧力にある設備では、１次ヘリウムと２次熱交換ガスとを分離する熱交換壁の両側の圧力は決して５バールを超えないように確保する必要がある。また、６０秒間で５バールを超える時間圧力勾配（pressure gradient over time）を受入れることはできない。
【０００４】
故障または事故（例えば、相互に熱交換される回路の１つにパイプ破損が生じた場合）に関連する条件下では、例外的に、非常に短時間に約６０バールの圧力差に適合できなくてはならない。
定常状態で作動するとき、２つの熱交換ガスは、一般に、熱交換壁の両側の限界圧力差に決して到達しないように、一定限度内に維持された圧力にある。遷移状態ではこれと同じことが当てはまらず、故障または事故を含む状態で作動する場合には全く当てはまらない。
【０００５】
プレート熱交換器のような、熱交換流体間に小さい作動圧力差を必要とする熱交換器（このような熱交換器は他の観点からも非常に大きい長所を有する）を使用できるようにするため、１次ガス回路と２次ガス回路との間に圧力バランサ手段を設けることは、本質的ではないにせよ望ましいことである。
バランサが故障して作動不能になると熱交換器を損傷する虞れがあるため、このようないかなる危険も生じないようにするには、このような圧力バランサは全体的に自動的な態様で作動しなくてはならず、かつ、圧力平衡させるべき回路の外部にいかなるエネルギ源も必要としないものでなくてはならない。
【０００６】
米国特許第４ ５４３ ９７７号明細書（特許文献２）、フランス国特許第１ ０２７ ３６１号明細書（特許文献３）、米国特許第４ ７７０ ０９４号明細書（特許文献４）には、それぞれの回路、または、レセプタクル内の２つの流体の圧力を相対的に調節できる弁が開示されている。これらの装置は、弁チャンバ内で移動して流体通路を開閉するために機能するピストンを使用しており、開閉はピストンに固定された弁部材により行うことができる。流体通路の漏洩防止閉鎖は、ピストンまたは該ピストンに固定された弁部材を、弁のシーリング座に対して押付けることにより確保される。流体は、ピストンにより支持されたガスケットを移動させることにより分離される。
【０００７】
【特許文献１】フランス国特許出願第０２／０４６３８号明細書（FRAMATOME ANPによる２００２年４月１２日付出願）
【特許文献２】米国特許第４ ５４３ ９７７号明細書
【特許文献３】フランス国特許第１ ０２７ ３６１号明細書
【特許文献４】米国特許第４ ７７０ ０９４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
貯蔵レセプタクル内に収容され、または、利用回路内で循環する流体を使用する設備では、設備内で使用される第一流体と第二流体との間の圧力を平衡させると同時に、流体が設備の長期間に亘る使用中に永久的かつ完全に分離されることを確保する必要がある。特に、流体が高温である場合には、移動ガスケットを使用しないで、流体を分離した状態に維持することが必要でありまたは要望されている。
本発明の目的は、第一回路および第二回路またはレセプタクル内にそれぞれ収容された第一流体および第二流体の圧力を平衡させる装置であって、電源のような外部エネルギ源を必要としないで安全で自動的に作動すると同時に、流体間の完全分離を維持できる装置を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のバランサ装置は、
第一弁および第二弁を有し、該第一弁および第二弁は、それぞれ第一弁本体および第二弁本体を有し、該第一弁本体および第二弁本体は、それぞれ第一チャンバおよび第二チャンバを形成し、該第一チャンバおよび第二チャンバは、それぞれ第一導入オリフィスおよび第二導入オリフィスを介して、第一回路および第二回路またはレセプタクルに連通し、該第一回路および第二回路またはレセプタクルは、それぞれ第一流体および第二流体を収容しかつそれぞれの排出オリフィスを介して第一流体および第二流体のそれぞれの排出手段に連通し、少なくとも１つの第一弁部材および少なくとも１つの第二弁部材を有し、該第一弁部材および第二弁部材は、それぞれ第一チャンバおよび第二チャンバの排出オリフィスを開くように、それぞれ第一チャンバおよび第二チャンバ内で閉位置と開位置との間を作動軸線方向に沿って移動できるように取付けられ、第一ピストンおよび第二ピストンを有し、各ピストンは、それぞれ第一または第二弁部材に固定された剛性プレートと、ベローズの可撓性金属壁とにより構成され、該可撓性金属壁は、それぞれのピストンの剛性プレートおよびそれぞれ第一弁本体および第二弁本体の要素に漏洩防止態様で固定されて、作動方向に変形可能な壁を備えた閉鎖チャンバを構成し、第一弁部材および第二弁部材をそれぞれ閉位置に戻す第一弾性戻し手段および第二弾性戻し手段を更に有し、
第一弁の第一ピストンの第一閉鎖チャンバは、第二弁のチャンバに連通しており、第二弁の第二ピストンの閉鎖チャンバは、第１弁のチャンバに連通している。
【００１０】
別個にまたは組合せて実施できる更に特別な特徴によれば、
第一弁の本体および第二弁の本体は、第一弁および第二弁の共通作動方向に沿って軸線方向に整合して相互連通されてバランサ装置の本体を構成し、第一弁のチャンバおよび第二弁のチャンバは、バランサ装置の本体の作動方向に対して横方向に延びている壁により互いに分離されており、前記壁には、第一弁のチャンバ内の第一側面上に第一ピストンのベローズの金属壁が固定され、かつ第二弁のチャンバ内の作動方向に沿う第二側面上に第二ピストンのベローズの金属壁が固定され、バランサ装置の本体の分離壁には、これを貫通して、第一ピストンの第一閉鎖チャンバを第二弁のチャンバに連通させる第一チャネルと、第二ピストンの閉鎖チャンバを第一弁のチャンバに連通させる第二チャネルとが設けられており、
第一弁の本体および第二弁の本体は、一体に組立てられた２つの部分で形成されており、該２つの部分は、導入開口および排出開口が設けられた弁チャンバの第一部分と、それぞれ第一ピストンおよび第二ピストンが配置された第二部分とを形成しており、第一弁のチャンバおよび第二弁のチャンバの第一部分および第二部分は、作動軸線方向に貫通して形成されたそれぞれの開口を備えた弁の本体のそれぞれの壁により分離され、該壁には、対応する弁部材のそれぞれのガイドベアリングが配置され、各弁部材は、作動軸線方向に取付けられたロッドを含み、該ロッドの一方の軸線方向端部は対応するピストンに連結され、ロッドの他方の端部は、弁部材の第一部分の内部でシャッタ部材を支持しており、
第一弁の第一弁部材および第二弁の第二弁部材は、排出開口を遮断するそれぞれのシャッタ組立体を有し、各シャッタ組立体は、弁部材のロッドの一端に固定されたパイロット弁シャッタ部材と、主シャッタ部材とを備え、該主シャッタ部材は、排出開口の座に当接するための表面と、中央キャビティとを備え、該中央キャビティ内で、パイロット弁シャッタ部材が、弁の作動軸線方向に沿って移動する自由度をもって係合し、パイロット弁シャッタ部材は、該シャッタ部材が閉じることができるチャネルを介して、主弁の外部に連通しており、
第一弁部材および第二弁部材の第一弾性戻し手段および第二弾性戻し手段は、第一弁部材および第二弁部材のそれぞれのスラスト面とバランサ装置に対応する弁本体のスラスト面との間に介在される螺旋ばねにより構成され、
螺旋ばねの少なくとも１つの端部は、バランサ装置の弁の作動方向に沿って位置が調節
できるスラストプレートに当接して推力を加える。
【００１１】
本発明のバランサ装置は、熱交換器の第一熱交換部分および第二熱交換部分のそれぞれのフィード回路内の２つの流体の圧力を、実質的に等しい値に調節するのに使用できる。
より詳しくは、第一熱交換回路は、高温原子炉の使用により発電する設備に、窒素を含有する２次熱交換ガスを受入れる回路であり、第二熱交換回路は、ヘリウムのようなガスにより冷却される高温原子炉の１次回路である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を良く理解できるようにするため、本発明の圧力バランサ装置を示す添付図面を参照して本発明を以下に説明する。
全体を参照番号１で示すバランサ装置は、全体として中空円筒状の形状をもつ本体１２を有し、該本体１２は内部チャンバ１３ａ、１３ｂを形成している。これらのチャンバ１３ａ、１３ｂには、それぞれ、第一流体の圧力を調節する第一弁３５ａと、第二流体の圧力を調節する第二弁３５ｂとが設けられている。
例えば、第一流体は窒素含有ガスで構成し、第二流体は高温原子炉を冷却するヘリウムで構成できる。第一流体（例えば空気）は、該第一流体を導入する第一開口に連結された第一回路３６ａ内を流れ、第二流体（例えば、高温原子炉を冷却するヘリウム）は、バランサ装置１の第二導入開口に連結された第二回路３６ｂ内を流れる。
空気回路３６ａおよびヘリウム回路３６ｂは、原子炉の炉心から熱を奪ったヘリウムを用いて空気を加熱する熱交換器３７に連結されている。
【００１３】
バランサ装置１の本体１２は複数の部分１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅで形成されており、これらの部分は、シーリングガスケット１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを介在してバランサ装置の作動軸線１５に沿って端と端とを突合せて、フランジ、螺子、または螺条付ロッドおよびナットを用いて一体に組立てられている。
バランサ装置１の本体１２を一体的に組立てるのに適した部品で形成することにより、製造を簡単化できかつ弁の内部部材の取付けを簡単化できる。
バランサ装置を構成しかつ本体１２の部分１２ａ：１２ｂおよび１２ｃ：１２ｄによりそれぞれ形成された、２つの弁３５ａ、３５ｂの、それぞれのチャンバ１３ａ、１３ｂは、２つの部分１３′ａ：１３″ａまたは１３′ｂ：１３″ｂを有し、これらの部分は、後述のように、対応する弁部材を案内するための、それぞれのベアリング１４ａ（または１４ｂ）により互いに分離されている。
各チャンバ１３ａ、１３ｂの２つの部分は、各チャンバの２つの部分を同じ圧力にすべく機能する対応するチャネル１７ａ（または１７ｂ）により相互連結されている。
【００１４】
バランサ装置の本体の部分１２ａ（または１２ｂ）内に形成された各チャンバ１３ａ（または１３ｂ）の第一部分１３′ａ（１３′ｂ）は、それぞれの導入開口１９ａ、（または１９ｂ）および、それぞれの排出開口１８ａ（または１８ｂ）を有し、排出開口には弁座が嵌着され、該弁座に対して対応弁のシャッタ部材が押付けられる。
第一チャンバ１３ａの導入開口１９ａは、第一流体が循環する回路３６ａに通じるパイプに連結され、第一チャンバの排出開口１８ａは、第一流体（例えば、空気）を排出するパイプに連結されている。
第二チャンバ１３ｂの導入開口１９ｂは、連結パイプを介して、第二流体（例えば、高温原子炉を冷却するヘリウム）の回路３６ｂに連結され、第二チャンバ１３ｂの排出開口１８ｂは、貯蔵タンク３９にヘリウムを排出するパイプ３８ｂに連結されている。
【００１５】
それぞれ第一熱交換ガスおよび第二熱交換ガスの圧力を調節する２つの弁は、両方とも同じ態様で作動するので、チャンバ１３ａ内に配置された第一弁についてのみ、以下に詳細に説明すると同時に、弁を加圧する連結部に関する第二弁と比較した相違点も明示する。
窒素含有ガスにより構成された第一流体の圧力を調節するための、チャンバ１３ａ内に配置された弁は、ロッドからなる弁部材２０ａを有している。弁部材２０ａは、弁のベアリング１４ａ内で作動軸線の方向１５に摺動するように取付けられ、かつ、弁部材２０ａの第一端部はシャッタ組立体２１ａに連結され、第二端部はチャンバ１３ａの部分１３″ａ内に配置されたピストン２２ａ、２４ａに連結されている。
ピストン２２ａ、２４ａは剛性プレート２２ａを有し、該剛性プレート２２ａは、バランサ装置１の作動軸線１５上に中心をもつ、少なくとも１つのトロイダルフォルドが形成された金属ベローズ２４ａの可撓壁に固定されている。
ベローズ２４ａの可撓壁はまた、バランサ装置１の第一弁のチャンバ１３ａと第二弁のチャンバ１３ｂとを分離する、本体１２の中間部分１２ｅに固定された固定プレート２５ａに溶接により固定されている。
【００１６】
バランサ装置の組立てを容易にするため、溶接によりプレート２５ａに組付けられたベローズ２４ａを使用し、次に、弁自体が組立てられるときに、機械的手段または溶接により、本体１２の中間部分１２ｅに固定される。
ベローズ２４ａの変形可能な金属壁は、好ましくは、プレート２５ａから遠い方の軸線方向端部が固定リング２６ａに固定される。固定リング２６ａ内には、組立て時に、溶接によりプレート２２′ａが固定される。該プレート２２′ａは、第一ベアリング１４ａにより案内される弁ロッド２０ａに固定されたディスクの形状をなしており、これにより、ピストン２２ａ、２４ａの剛性プレート２２ａを構成する。
かくして、ピストン２２ａ、２４ａは、周囲が金属ベローズ２４ａにより全体的に閉鎖され、軸線方向の一端がプレート２５ａにより閉じられ、かつ、第二軸線方向端部がピストンのプレート２２ａにより閉じられた内部チャンバを形成している。弁部材内部の圧力を受けるピストンの外面は、その外面を構成し、かつ、閉鎖チャンバの内面は、その内面を構成する。
【００１７】
バランサ装置１の本体１２の中間部分１２ｅを貫通して形成されたチャネル２７ａは、固定プレート２５ａを貫通していて、ピストン２２ａ、２４ａの内部チャンバを、第二弁のチャンバ１３ｂの第二部分１３″ｂに連通させている。
同様に、バランサ装置１の本体１２の中間部分１２ｅおよび第二弁のベローズ２４ｂの固定プレート２５ｂを貫通しているチャネル２７ｂは、第二弁３５ｂのピストン２２ｂ、２４ｂの内部チャンバを、第一弁のチャンバ１３ａの第二部分１３″ａに連通させている。
弁ロッド２０ａの端部に連結されたシャッタ組立体２１ａは、小径のパイロット弁シャッタ２１′ａおよび大径の主弁シャッタ２１″ａを有し、該主弁シャッタ２１″ａは、弁３５ａが閉位置にあるときに、摩耗材料の層で被覆された截頭円錐状面を介して排出開口１８ａの座に当接する。パイロット弁のシャッタ部材２１′ａは、主弁のシャッタ部材２１″ａの内部の開口内で、軸線方向１５の或る大きさの隙間をもって係合する。シャッタ部材２１″ａの内部の前記開口は小径排出チャネル３１ａに連通しており、該排出チャネル３１ａは、排出開口１８ａ内に開口している。また、弁が閉位置にあるとき、パイロット弁のシャッタ部材２１′ａが排出開口１８ａに押付けられる。
【００１８】
主弁のシャッタ部材２１″ａは更に横方向貫通チャネルを有し、パイロット弁のシャッタ部材２１′ａを収容する中央開口を、弁チャンバ１３ａの第一部分１３′ａに連通させる。
弁ロッド２０ａを案内するための、本体１２に固定されたベアリング１４ａのスラスト部分と、弁ロッド上に係合するスラストプレート３３ａとの間には、螺旋戻しばね３２ａが介在されており、該ばね３２ａは、部材２１′ａ、２１″ａを、座１８ａ、チャネル３１ａに当接するこれらのそれぞれの閉位置に押圧する。
【００１９】
第二弁の構造は第一弁の構造に似ており、詳細には説明しない。第二弁は第一弁について説明した要素に似た要素を有し、これらの要素は同じ参照番号で示されているが、「ｂ」の添字が付されている。
螺旋戻しばね３２ａ、３２ｂは、それぞれのプレート３３ａ（または３３ｂ）を押圧している。各プレートには、外面にねじを形成した弁ロッド２０ａ（または２０ｂ）を通す開口が設けられている。
弁ロッドのねじ部には調節ナット３４ａ（または３４ｂ）が係合しかつ対応するスラストプレート３３ａ（または３３ｂ）に当接しており、対応するばね３２ａ（または３２ｂ）の設定を調節する。かくして、戻しばね３２ａ（または３２ｂ）により、座に対して押圧されたパイロット弁のトリガ圧力を調節できる。
【００２０】
また第一実施形態では、ピストンと弁シャッタ部材２０ａ（または２０ｂ）との間に介在されたばねが、少なくとも１つのプレートにより構成された設定手段に関連している。プレートは、ばねの端部によりスラストを加えられ、例えば、ナットまたは他の機械的、空気圧または油圧による変位手段により、作動軸線１５に沿って移動されるのに適している。
一般に、第一実施形態および第二実施形態の両方において、ばねの少なくとも一端が、調節可能なスラストプレートにスラストを加えてばねの設定を調節する。
【００２１】
図示のバランサ装置の作動について以下に説明する。
設備が作動している間、２つの弁のチャンバ１３ａ、１３ｂの第一部分１３′ａ、１３′ｂは、それぞれ、設備の第一回路３６ａおよび第二回路３６ｂから流入する第一流体および第二流体を受入れる。
２つの回路の圧力が等しいか、事実上等しい場合には、２つの弁は図２に示す位置にあり、弁部材２１′ａ、２１′ｂ、２１″ａ、２１″ｂは、排出開口および主弁部材チャネルの対応座に当接して、閉位置に保持されている。金属ベローズと、２つの弁３５ａ、３５ｂの部材に固定された剛性プレートとにより形成されたピストンチャンバは、それぞれ、第一流体および第二流体の圧力を受ける外面と、それぞれ第二流体および第一流体の圧力を受ける内面とを有している。これらの圧力が実質的に等しいと仮定すると、第一弁のピストンおよび変形可能チャンバは、第一部分１３′ａからチャネル１７ａを介してチャンバ１３ａの第二部分１３″ａに伝達された第一流体の圧力を外部から受ける。ピストン内のチャンバには、第二チャンバ１３ｂの第二部分１３″ｂからの第二流体が、チャネル２７ａを介して供給され、第二流体の圧力は、仮定により、ピストンおよび変形可能な金属ベローズの外面と接触している第一流体の圧力に実質的に等しい。ピストンの内面と外面との間に圧力差を全く受けないピストンは移動せず、かつ弁部材は、チャネル３１ａの入口座を押圧するパイロット弁のシャッタ部材２１′ａを介して、ばね３２ａにより排出開口１８ａを閉じる位置に維持される。
【００２２】
同様に、第二ベローズ２４ｂにより形成される第二ピストンのチャンバ内部および外部の圧力が等しい場合には、第二弁部材２０ｂは移動せず、ばね３２ｂは、シャッタ部材を閉位置に維持する。
第一流体と第二流体との間に圧力差が生じた場合には、ベローズ２４ａ、２４ｂの変形可能壁およびピストンの外面および内面により形成されたピストンチャンバは、互いに異なる内部圧力および外部圧力を受ける。
【００２３】
例えば、設備の作動時の所与の或る瞬間での第一流体の圧力が第二流体の圧力より大きくなったものと仮定すると、第一ベローズ２４ａにより形成された第一ピストンチャンバの内部圧力は、チャネル２７ａを介して伝達された第二流体の圧力であり、この圧力は、第一流体を受入れるチャンバ１３ａの第二部分１３″ａの内部で、ベローズの外壁が受ける圧力より低い。このような状況下では、第一ピストン２２ａ、２４ａのプレート２２ａが、バランサ装置の作動方向１５に沿って下方（図２で見て）に移動する傾向を有する。
ピストン２２ａ、２４ａおよび弁部材２０ａの実際の変位は、加えられる力が、ばね３２ａを圧縮できる力より大きくなった場合にのみ観察される。ばね自体は、発生する圧力差が所与の或る限度（例えば５バール）より小さい場合には、いかなる変位も生じないように機能する定格圧力に設定される。
【００２４】
２つの流体間の圧力差が、調節デッドゾーン（adjustment dead band）の幅に等しい決定値を超える場合には、弁部材２０ａが下方に移動し、これにより、パイロット弁のシャッタ部材２１′ａがチャネル３１ａを開き、第一流体は排出パイプ３８ａに逃散できるようになる。
主弁を構成するシャッタ部材２１″ａは、座に対して閉位置に維持され、排出開口１８ａを開いている。
２つの流体間の圧力差が増大し続けると、弁部材２０ａの下方への移動が続けられ、これにより主弁のシャッタ部材２１″ａが開かれる。これにより、第一流体は、チャネル３１ａを通ることにより得られる流量よりも非常に大きい流量で、排出開口１８ａを通って逃散する。
パイロット弁が開かれると、第一回路内の圧力が、ゆっくりと低下し、次に、主弁が開かれると、より迅速に低下する。
【００２５】
第一流体の圧力が第二流体の圧力より大きい限り、第二ベローズ２４ｂにより形成される第二ピストンの閉鎖チャンバ内の圧力は、弁チャンバの第二部分１３″ｂ内の圧力より大きい。第二ピストンの閉鎖チャンバ内の過剰圧力は、第一流体と第二流体との圧力差が増大する限り、第二弁２０ｂを増大する力で閉じる機能を有する。第二弁は、第二戻しばね３２ｂが圧縮されることにより、該ばね３２ｂにより閉じられる。
排出パイプ３８ａを介して第一流体を排出させることにより、第一回路内の圧力は、両回路内に、事実上等しい圧力が得られるまで低下される。次に、第一弁が閉じられて、システムは図示の位置へと戻り、これにより、両回路は、等しい圧力での定常状態下で作動できる。
【００２６】
第二回路内の圧力が第一回路内の圧力より大きくなると、第二ベローズ２４ｂにより形成された第二ピストンのチャンバの外部の圧力が該チャンバの内部の圧力より大きくなるので、圧力差が、第二戻しばね３２ｂの設定により得られた調節デッドゾーンから逸脱するや否や、第二弁部材が移動する。第二弁が開きかつ第一弁は閉位置に保持されているので、第二流体が貯蔵タンクに排出され、両流体は等しい圧力差に戻される。
かくして、本発明のバランサ装置は、第一および第二回路を事実上等しい圧力に維持でき、従って、熱交換器にとって有害な、熱交換面の両側の圧力差を完全に回避できる。
デッドゾーンの幅（例えば、５バール）より小さい圧力変動の間は、パイロット弁はこれらの座に当接した所定位置に留まり、設備は、殆ど性能低下しない状態で作動を続ける。
【００２７】
いったん、両流体間の圧力差がデッドゾーンの幅を超えると、２つのパイロット弁のうちの１つが開いて、両回路を同じ圧力に戻す。
作動中の故障または事故の場合に、両回路間の圧力差が非常に大きくなると、２つのパイロット弁のうちの１つがが非常に迅速に移動して主弁を開き、一方の流体を非常に大流量で排出させる。
かくして、本発明のバランサ装置は、両回路間の作動時の圧力差を最小にすべく機能する。
バランサ装置は、該装置により圧力を平衡させようとする設備自体の外部に設けられるエネルギ源（例えば、電気または油圧）とは完全に独立した態様で、かつ、完全に自動的に作動する。
【００２８】
また、第一流体と第二流体とは互いに完全に分離される。なぜならば、バランサ装置のベローズおよびピストンプレートが完全に閉じられており、かつ、漏洩防止されているからである。
ピストンおよび変形可能なベローズにより構成された組立体は、弁の戻しばねに抗して弁を開くのに、非常に大きい力を伝達することを可能にする。従って、設備は、定常状態下での正常作動中に弁が閉じられているときに、弁が完全に漏洩防止することを確保できる形態に作ることができる。
本発明のバランサ装置は、例えば、高温原子炉を備えた設備における熱交換流体のような高温流体を用いる作動に適している。
また、バランサ装置のピストンチャンバのベローズは、圧力平衡を遂行する流体の圧力（例えば、上記用途では６０バール）に等しい圧力に耐えることができる形態に作られる。
【００２９】
本発明は、上記実施形態に厳格に限定されるものではない。
従って、作動時の調節デッドゾーンの幅を調節するためのばね設定装置は、例えば、螺子およびナット、または、コグホイールおよびウォームスクリュー、または、実際には、空気圧または油圧手段等の任意の機械的手段で実施できる。
第一弁のばねおよび第二弁のばねは、２つの流体のうちの一方の流体の圧力をより微細に探知するため、異なる値に設定できる。
また、本発明のバランサ装置は、３つ以上の回路、設備またはレセプタクル間の圧力を平衡させるのに使用することもできる。例えば、第一流体、第二流体および第三流体を収容するそれぞれ第一流体、第二流体および第三流体がある場合には、第一バランサ装置を使用して第一回路と第二回路との間の圧力を平衡させ、かつ第二バランサ装置を使用して第二回路と第三回路との間の圧力を平衡させる。これにより、例えば、２つの同様なバランサ装置を用いることにより、等しい圧力に維持すべき３つの全ての回路間の圧力平衡を達成できる。
【００３０】
本発明は、上記特定用途すなわち、高温原子炉により発生される熱から発電する設備の熱交換器の２つの回路間の圧力平衡に限定されるものではない。
本発明のバランサ装置は、例えば、蒸気タービンの低圧ボディ内の圧力を平衡させるのにも使用できる。
また本発明のバランサ装置は、一緒に混合できない流体を収容する２つのレセプタクル間の圧力を平衡させるのにも使用できる。
バランサ装置が、例えば図２に関連して説明したように、ベローズにより閉じられるチャンバを備えた弁を有する場合には、ベローズの波状部の数は、前述のように単一のトロイダル波状部だけではなく、任意の数にすることができる。
これにより、ベローズの壁を過度に変形させることなく、弁部材の変位の大きさを増大できる。
【００３１】
ベローズは、ベローズが接触する流体に対する所望の弾性および抵抗に関して、および前記流体の圧力条件および温度条件に関して適合する特性を有する任意の金属または非金属材料で作ることができる。
パイロット弁シャッタおよび主シャッタを備えた組立体２１ａのようなシャッタ組立体は、第一実施形態および第二実施形態の両方に使用できる。
バランサ装置の上記両実施形態において、両弁は、バランサ装置の本体を構成する共通本体を有し、該本体は、弁要素を所定位置に配置できるように複数の部分から作られる。
【００３２】
それにもかかわらず、少なくとも第二実施形態では、２つの弁本体を独立的に作り、該弁本体を任意の相対位置（例えば、互いに離れていて、圧力平衡が遂行される対応回路またはレセプタクルに近接して配置された位置）に配置することができる。しかしながら、このような状況下でも、パイプは、第一流体の圧力を調節するための弁に第二流体の圧力を伝達できるように、かつ第二流体の圧力を調節するための弁に第一流体の圧力を伝達できるように設けなくてはならない。
本発明の装置は、上記のようなガス圧力の平衡以外に、液体同士の圧力の平衡、または実際に液体とガスとの圧力の平衡にも首尾良く使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の圧力バランサ装置を示す縦断面図であり、圧力平衡させるべき２つの熱交換回路が一緒に示されている。
【符号の説明】
【００３４】
１  圧力バランサ装置
１３ａ  内部チャンバ（第一チャンバ）
１３ｂ  内部チャンバ（第二チャンバ）
２０ａ  弁部材（第一弁部材）
２０ｂ  弁部材（第二弁部材）
２１′ａ  小径パイロット弁シャッタ
２１″ａ  大径弁シャッタ
２４ａ  ベローズ
３２ａ  螺旋戻しばね
３５ａ  第一弁
３５ｂ  第二弁
３６ａ  第一回路
３６ｂ  第二回路
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【国際調査報告】
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