| 【発明の名称】 |
流量制御システムおよびゲート弁装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】浜田 寿雄
【氏名】立花 恒昭
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| 【要約】 |
【課題】設備コストを抑えることができるとともに、動作信頼性向上の可能な流量制御システム、および該流量制御システムに採用して好適なゲート弁装置を提供する。
【解決手段】本発明の流量制御システムは、１００立米／時間以上の容量を有するゲート弁装置を複数台具備し、これらを各々共通の駆動源から供給される圧力エアーによって駆動するよう構成する。ゲート弁装置は、弁箱および弁体を備えたゲート弁と、弁体を開閉動作させるエアアクチュエータ１Ｂとを具備し、エアアクチュエータ１Ｂは、第１圧力出入口１１Ａ、第２圧力出入口１１Ｂ、第３圧力出入口１１Ｃ、および呼吸口１１Ｄを有するシリンダケース１０と、第１ピストン２０および第２ピストン３０と、封止手段としてのＯリング３１とを具備し、全開から所定開度までの間より、所定開度から全閉までの間において弁体を低速で移動させるよう構成している。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 エアアクチュエータによって弁体を駆動するとともに、１００(立米／時間)以上の容量を有するゲート弁装置を複数台具備し、これら複数台のゲート弁装置を、各々共通の駆動源から供給される圧力エアーによって駆動するよう構成したことを特徴とする流量制御システム。
【請求項２】 上記ゲート弁装置は、全開から所定開度までの間より、所定開度から全閉までの間において上記弁体を低速で移動させる機構を備えて成ることを特徴とする請求項１記載の流量制御システム。
【請求項３】 上記ゲート弁装置は、弁箱および弁体を備えたゲート弁と、駆動源から供給される圧力エアーによって上記弁体を開閉動作させるエアアクチュエータとを具備し、上記エアアクチュエータは、内部を駆動シャフトの移動方向に区画する隔壁を備えたシリンダケースと、シリンダケースのボトムプレート１３と隔壁とを貫通する駆動シャフトの端部に固設され、シリンダケースのトッププレートと隔壁との間に収容された第１ピストンと、シリンダケースのボトムプレート１３と隔壁との間に収容されるとともに、隔壁を貫通して第１ピストンに臨むストッパを備えた第２ピストンと、シリンダケースのトッププレートと第１のピストンとの間の第１圧力室に臨んで上記シリンダケースに設けられた第１圧力出入口と、シリンダケースの隔壁と第１ピストンとの間の第２圧力室に臨んで上記シリンダケースに設けられた第２圧力出入口とシリンダケースの隔壁と第２ピストンとの間の室に臨んで上記シリンダケースに設けられた呼吸口と、シリンダケースのボトムプレート１３と第２ピストンとの間の第３圧力室に臨んで上記シリンダケースに設けられるとともに、第３圧力室からの排気の流量を絞りかつ調節する排気絞り機構を備えた第３圧力出入口と、第２圧力室と第３圧力室との相互の連通を遮断する封止手段とを具備し、第１圧力出入口から第１圧力室に圧力エアーを供給し、第２圧力出入口を介して第２圧力室から排気しつつ、第１ピストンが第２ピストンのストッパに当接するまでの間に、弁体を全開から所定開度まで移動させ、第１ピストンが第２ピストンのストッパと当接したのち、第２ピストンを第１ピストンと共に移動させ、第２圧力出入口を介して第２圧力室から排気し、かつ排気絞り機構を備えた第３圧力出入口を介して第４圧力室から排気することにより、全開から所定開度までの間より、所定開度から全閉までの間において弁体を低速で移動させるよう構成したことを特徴とする請求項２記載の流量制御システム。
【請求項４】 弁箱および弁体を備えたゲート弁と、駆動源から供給される圧力エアーによって上記弁体を開閉動作させるエアアクチュエータとを具備して成るゲート弁装置であって、上記エアアクチュエータは、内部を駆動シャフトの移動方向に区画する隔壁を備えたシリンダケースと、シリンダケースのボトムプレート１３と隔壁とを貫通する駆動シャフトの端部に固設され、シリンダケースのトッププレートと隔壁との間に収容された第１ピストンと、シリンダケースのボトムプレート１３と隔壁との間に収容されるとともに、隔壁を貫通して第１ピストンに臨むストッパを備えた第２ピストンと、シリンダケースのトッププレートと第１のピストンとの間の第１圧力室に臨んで上記シリンダケースに設けられた第１圧力出入口と、シリンダケースの隔壁と第１ピストンとの間の第２圧力室に臨んで上記シリンダケースに設けられた第２圧力出入口とシリンダケースの隔壁と第２ピストンとの間の室に臨んで上記シリンダケースに設けられた呼吸口と、シリンダケースのボトムプレート１３と第２ピストンとの間の第３圧力室に臨んで上記シリンダケースに設けられるとともに、第３圧力室からの排気の流量を絞りかつ調節する排気絞り機構を備えた第３圧力出入口と、第２圧力室と第３圧力室との相互の連通を遮断する封止手段とを具備し、第１圧力出入口から第１圧力室に圧力エアーを供給し、第２圧力出入口を介して第２圧力室から排気しつつ、第１ピストンが第２ピストンのストッパに当接するまでの間に、弁体を全開から所定開度まで移動させ、第１ピストンが第２ピストンのストッパと当接したのち、第２ピストンを第１ピストンと共に移動させ、第２圧力出入口を介して第２圧力室から排気し、かつ排気絞り機構を備えた第３圧力出入口を介して第４圧力室から排気することにより、全開から所定開度までの間より、所定開度から全閉までの間において弁体を低速で移動させるよう構成したことを特徴とするゲート弁装置。
【請求項５】 圧力エアーを貯留するエアーホルダを備え、駆動源からの圧力エアーの供給が絶たれた際、上記エアーホルダに貯留された圧力エアーにより、弁体を動作させるよう構成したことを特徴とする請求項４記載のゲート弁装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数台のゲート弁装置を具備して成る流量制御システム、および該流量制御システムに採用して好適なゲート弁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、大量の石油を扱う石油貯蔵施設においては、石油貯蔵タンクのインレットラインおよびアウトレットラインにゲート弁装置を設け、これらのゲート弁装置を遠隔操作により開閉させることで、タンカー等から石油貯蔵タンクへの石油の供給、および石油貯蔵タンクからプラント等への石油の払い出しを行っており、多数の石油貯蔵タンクを備えた石油貯蔵施設においては、極めて数多くのゲート弁装置が使用されている。
【０００３】また、一時に大量の石油を扱う大容量のゲート弁装置では、開弁時において弁体に１トン以上の負荷が掛かるため、上述した石油貯蔵施設においては、大きなパワーを有する電動モータにより弁体を駆動する、いわゆる電動弁が採用されている。
【０００４】さらに、上述した石油貯蔵施設においては、ウォーターハンマーを防止するべく、弁体を全閉付近の範囲では遅く、その他の範囲では速く動作させる、２段変速式の電動弁を採用したものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電動弁を採用している従来の石油貯蔵施設においては、個々の電動弁を動作させるため、制御室から各電動弁に計装用信号ケーブルを配線するとともに、電気室から各電動弁に駆動用電源ケーブルを配線している。
【０００６】しかしながら、電気的負荷等の理由から、石油貯蔵施設の随所に点在している数多くの電動弁に対して、電気室から各々独立して延びる駆動用電源ケーブルを用いて配線しなければならず、駆動用電源ケーブルの総延長が極めて長大なものとなっていた。
【０００７】また、石油貯蔵施設においては、長さ当たりのコストが嵩む防爆構造の駆動用電源ケーブルを使用しているため、駆動用電源ケーブルの総延長が長大であることと併せて、動力供給設備に関わるコストの大幅な増加を招いてしまう不都合があった。
【０００８】一方、ウォーターハンマーの防止を目的とした２段変速式の電気弁は、電気的制御により電動モータのＯＮ／ＯＦＦを微少に繰り返して、弁体の開閉速度を調整しており、電動モータの制御には高価な電子基板を必要としている。
【０００９】これにより、２段変速式の電気弁を採用した場合には、設備コストの増加を招くばかりでなく、電子基板が雷撃等の外乱に弱いことから、動作信頼性の低下を招く不都合があった。
【００１０】本発明は上記実状に鑑みて、設備に関わるコストを安価に抑えることができるとともに、動作信頼性の低下をも抑えることの可能な流量制御システム、および該流量制御システムに採用して好適なゲート弁装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく、本発明に関わる流量制御システムは、エアアクチュエータによって弁体を駆動するとともに、１００(立米／時間)以上の容量を有するゲート弁装置を複数台具備し、これら複数台のゲート弁装置を、各々共通の駆動源から供給される圧力エアーによって駆動するよう構成している。
【００１２】また、本発明に関わるゲート弁装置は、弁箱および弁体を備えたゲート弁と、駆動源から供給される圧力エアーによって上記弁体を開閉動作させるエアアクチュエータとを具備して成るゲート弁装置であって、上記エアアクチュエータは、内部を駆動シャフトの移動方向に区画する隔壁を備えたシリンダケースと、シリンダケースのボトムプレート１３と隔壁とを貫通する駆動シャフトの端部に固設され、シリンダケースのトッププレートと隔壁との間に収容された第１ピストンと、シリンダケースのボトムプレート１３と隔壁との間に収容されるとともに、隔壁を貫通して第１ピストンに臨むストッパを備えた第２ピストンと、シリンダケースのトッププレートと第１のピストンとの間の第１圧力室に臨んで上記シリンダケースに設けられた第１圧力出入口と、シリンダケースの隔壁と第１ピストンとの間の第２圧力室に臨んで上記シリンダケースに設けられた第２圧力出入口とシリンダケースの隔壁と第２ピストンとの間の室に臨んで上記シリンダケースに設けられた呼吸口と、シリンダケースのボトムプレート１３と第２ピストンとの間の第３圧力室に臨んで上記シリンダケースに設けられるとともに、第３圧力室からの排気の流量を絞りかつ調節する排気絞り機構を備えた第３圧力出入口と、第２圧力室と第３圧力室との相互の連通を遮断する封止手段とを具備するものである。そして、第１圧力出入口から第１圧力室に圧力エアーを供給し、第２圧力出入口を介して第２圧力室から排気しつつ、第１ピストンが第２ピストンのストッパに当接するまでの間に、弁体を全開から所定開度まで移動させ、第１ピストンが第２ピストンのストッパと当接したのち、第２ピストンを第１ピストンと共に移動させ、第２圧力出入口を介して第２圧力室から排気し、かつ排気絞り機構を備えた第３圧力出入口を介して第４圧力室から排気することにより、全開から所定開度までの間より、所定開度から全閉までの間において弁体を低速で移動させるよう構成されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、実施例を示す図面に基づいて、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明に関わる流量制御システムおよびゲート弁装置を、石油貯蔵施設に適用した例を示している。
【００１４】この石油貯蔵施設は、１０基以上の複数の石油貯蔵タンクＴ，Ｔ…を具備しており、各々の石油貯蔵タンクＴ，Ｔには、タンカー(石油運搬船)等の石油供給源Ｓから延びるインレットラインＩＬと、プラント等へ延びるアウトレットラインＯＬとが接続されており、各インレットラインＩＬ，ＩＬ…、および各アウトレットラインＯＬ，ＯＬ…には、それぞれ本発明に関わるゲート弁装置１が設置されている。
【００１５】ゲート弁装置１は、図２から図４に示す如く、弁箱２および弁体３を備えたゲート弁１Ａと、このゲート弁１Ａおける弁体３を開閉動作させるエアアクチュエータ１Ｂとを具備している。
【００１６】また、上記ゲート弁装置１は、後に詳述する如くウォーターハンマーの防止を目的とした２段変速式の弁装置であり、かつ１００(立米／時間)以上の容量を有した大容量の弁装置である。なお、実施例の石油貯蔵設備においては、合計で２０台以上のゲート弁装置１が設置されている。
【００１７】図１に示す如く、各ゲート弁装置１，１…には、駆動源としての一台のコンプレッサーＣから延びる空気配管Ｈが、それぞれ接続されている。すなわち、各ゲート弁装置１、１…は、空気配管Ｈを介して、共通する１台のコンプレッサーＣから供給される圧力エアーによって駆動される。ここで、コンプレッサーＣは、使用空気量が少ないことから、既存の装置によって代替することも可能である。
【００１８】空気配管Ｈは、極く細いパイプにより構成され、コンプレッサーＣから延びる主配管Ｈｍと、この主配管Ｈｍから分岐して、各々１基の石油貯蔵タンクＴにおけるインレットラインＩＬとアウトレットラインＯＬの各ゲート弁装置１に接続される、複数の分岐配管Ｈｓ，Ｈｓ…とを備えている。
【００１９】すなわち、コンプレッサーＣから延びる空気配管Ｈは、１基の石油貯蔵タンクＴにおけるインレットラインＩＬとアウトレットラインＯＬの各ゲート弁装置１に、石油貯蔵タンクＴ，Ｔ…毎において各々接続されている。
【００２０】また、各ゲート弁装置１，１…には、施設における制御室から延びる計装用信号ケーブル(図示せず)が、各ゲート弁装置１のエアアクチュエータ１Ｂを動作制御する、後述の電磁弁(図５中の符号８参照)に接続されている。
【００２１】上述したゲート弁装置１，１…、コンプレッサーＣ、空気配管Ｈ、さらに図示していない制御室および計装用信号ケーブル等から、本発明に関わる流量制御システムＡが構成されている。
【００２２】上述した構成の石油貯蔵設備において、各石油貯蔵タンクＴに石油を貯蔵する場合には、制御室からの遠隔操作により、アウトレットラインＯＬのゲート弁装置１を閉成するとともに、インレットラインＩＬのゲート弁装置１を開成して、石油供給源Ｓから各石油貯蔵タンクＴに石油を流入させる。
【００２３】一方、各石油貯蔵タンクＴから石油を払い出す場合には、制御室からの遠隔操作によって、インレットラインＩＬのゲート弁装置１を閉成するとともに、アウトレットラインＯＬのゲート弁装置１を開成し、各アウトレットラインＯＬに設けられたサクションポンプＰによって、各石油貯蔵タンクＴから石油を流出させる。
【００２４】ここで、本発明に関わる流量制御システムを採用した石油貯蔵設備では、上述した如く、駆動源であるコンプレッサーＣと各ゲート弁装置１，１…とを接続する空気配管Ｈは、極く細い単なるパイプによって構成されているため、その長さ当たりのコストは極めて安価である。
【００２５】さらに、各ゲート弁装置１，１…は、圧力エアーによって駆動されものであるため、コンプレッサーＣと各ゲート弁装置１とを接続する空気配管Ｈのレイアウトに、電動弁に駆動用電源ケーブルを接続する場合のような規制はなく、もって図１を示して述べたように、コンプレッサーＣと各ゲート弁装置１，１…とを接続することで、空気配管Ｈの総延長を可及的に短くすることが可能となる。
【００２６】このように、空気配管Ｈの長さ当たりのコストが極めて安価であること、および空気配管Ｈの総延長を可及的に短く設定し得ることにより、電動弁を使用している従来の流量制御システムに比較して、動力供給設備に関わるコストの大幅な低減が達成されることとなる。
【００２７】また、ゲート弁装置１は、２段変速式ではあるものの、圧力エアーによって駆動されものであり、当然なから電動弁における電動モータ制御用の電子基板を搭載しておらず、もって雷撃等による外乱に対して強く、高い動作信頼性を得ることができる。
【００２８】さらに、ゲート弁装置１が、圧力エアーにより駆動されものであることから、大掛かりな電気工事や電気設備を必要とせず、また電動弁における電動モータ制御用の高価な電子基板を搭載していないために、ゲート弁装置１の単価が安く、数多くのゲート弁装置１を使用する石油貯蔵設備においては、全体コストの大幅な低減が達成されることとなる。
【００２９】一例として、約２０台のゲート弁装置を使用した小規模ターミナルにおいて、各種の設備費やゲート弁装置の単価を含めた全体コストを試算すると、上述したゲート弁装置１を採用した場合には、電動弁を使用した場合と比較して、ゲート弁装置１台当たり約５０万円のコスト低減が達成される。
【００３０】以下では、上述した石油貯蔵設備に使用された、本発明に関わるゲート弁装置１について詳細に説明する。
【００３１】図２から図４に示す如く、本発明に関わるゲート弁装置１は、ゲート弁１Ａとエアアクチュエータ１Ｂとを具備しており、エアアクチュエータ１Ｂの駆動シャフト１Ｓは、ゲート弁１Ａの弁体３から延びる弁軸３Ｓに結合されている。
【００３２】上記ゲート弁１Ａは、その弁箱２が石油貯蔵タンクＴのパイプＴｐに接続されており、上記エアアクチュエータ１Ｂは、フレームｆを介して石油貯蔵タンクＴの外壁に支持されている。
【００３３】また、石油貯蔵タンクＴの外壁には、所定量の圧力エアーを貯留するためのエアーホルダ１Ｃが、エアアクチュエータ１Ｂに隣接する態様で、フレームｆを介して設置されている。
【００３４】図２および図５に示す如く、エアーホルダ１Ｃには、コンプレッサーＣから延びる空気配管Ｈ(詳しくは分岐配管Ｈｓ)が接続されており、この空気配管Ｈにはストップ弁４およびチャッキ弁(逆止弁)５が介装されている。
【００３５】また、エアーホルダ１Ｃは、配管６を介してエアアクチュエータ１Ｂと接続されており、この配管６には、フィルタ付き減圧弁７、および後述の如くエアアクチュエータ１Ｂを動作制御する電磁弁（４ポート切換弁）８が設けられいる。
【００３６】すなわち、コンプレッサーＣから空気配管Ｈを介してエアーホルダ１Ｃに供給された圧力エアーは、一旦エアーホルダ１Ｃに貯留されたのち、配管６から電磁弁８を介してエアアクチュエータ１Ｂに供給されることとなる。
【００３７】図６に示す如く、エアアクチュエータ１Ｂは、シリンダ１１とトッププレート１２およびボトムプレート１３とから成るシリンダケース１０を具備しており、上記シリンダ１１には、シリンダケース１０の内部を駆動シャフト１Ｓの移動方向(図中の上下)に区画する隔壁１１Ｗが形成されている。
【００３８】上記シリンダケース１０において、トッププレート１２と隔壁１１Ｗとの間に画成された室には、第１ピストン２０が移動自在に収容されており、この第１ピストン２０はボトムプレート１３と隔壁１１Ｗとを貫通して延びる、駆動シャフト１Ｓの端部に固設されている。
【００３９】上記シリンダケース１０において、ボトムプレート１３と隔壁１１Ｗとの間に画成された室には、第２ピストン３０が移動自在に収容されており、この第２ピストン３０の中央には、隔壁１１Ｗを貫通して第１ピストン２０に臨む、筒状のストッパ３０Ｓが形成されている。
【００４０】上記ストッパ３０Ｓの内部には、ボトムプレート１３の中央に立設された筒状のガイド１３Ｇが嵌入しており、このガイド１３Ｇの内部を駆動シャフト１Ｓが貫通している。
【００４１】上記シリンダケース１０には、トッププレート１２と第１ピストン２０との間に画成された第１圧力室１０Ａに連通する第１圧力出入口１１Ａが設けられているとともに、第１ピストン２０と隔壁１１Ｗとの間に画成された第２圧力室１０Ｂに連通する第２圧力出入口１１Ｂが形成されている。
【００４２】また、上記シリンダケース１０には、隔壁１１Ｗと第２ピストン３０との間に画成された室１０Ｄに連通する呼吸口１１Ｄが設けられている。
【００４３】さらに、上記シリンダケース１０には、第２ピストン３０とボトムプレート１３との間に画成された第３圧力室１０Ｃに連通す第３圧力出入口１１Ｃが設けられており、この第３圧力出入口１１Ｃには、第３圧力室１０Ｃからの排気の流量を絞り、かつ流量を調節するための排気絞り機構４０が設けられている。
【００４４】図７および図８に示す如く、シリンダ１１に設けられた第３圧力出入口１１Ｃには、外周凹部４１ａと貫通孔４１ｂとを有するリング４１が嵌挿され、かつバネ４２によってリング４１に圧接されるボール４３が収容されており、上記リング４１は、第３圧力出入口１１Ｃに装着したニップル４４によって拘束されている。
【００４５】一方、ボトムプレート１３には、シートパッキン１４の開口１４ｏ、およびシリンダ１１の通路１１ｏを介して、第３圧力室１０Ｃと第３圧力出入口１１Ｃとを連通する絞り通路１３ｏが形成されているとともに、ロックナット４５を介して調整ニードル弁４６が進退自在に螺着しており、調整ニードル弁４６を回転させて、絞り通路１３ｏに臨んでいるニードル部４６ａを進退させることで、絞り通路１３ｏを通過するエアーの流量を調整することができる。
【００４６】さらに、ボトムプレート１３には、調整ニードル弁４６の回転位置から、絞りの状態を知るための目盛板４７が取付けられており、上述したリング４１、バネ４２、ボール４３、さらには絞り通路１３ｏ、調整ニードル弁４６、および目盛板４７等によって、排気絞り機構４０が構成されている。
【００４７】図６に示す如く、シリンダケース１０の隔壁１１Ｗ、ボトムプレート１３のガイド１３Ｇ、第１ピストン２０、および第２ピストン３０には、それぞれＯリングが装着されており、特に第２ピストン３０においてボトムプレート１３のガイド１３Ｇと対向する部位には、第２圧力室１０Ｂと第３圧力室１０Ｃとの相互の連通を遮断するためのＯリング(封止手段)３１が装着されている。
【００４８】また、図５に示す如く、シリンダケース１０の第１圧力出入口１１Ａには、電磁弁８の一方のポートとから延びる配管６Ａが接続されている一方、シリンダケース１０の第２圧力出入口１１Ｂおよび第３圧力出入口１１Ｃには、電磁弁８の他方のポートから延びる配管６Ｂが接続されている。
【００４９】上記電磁弁８の動作により、第１圧力出入口１１Ａに圧縮エアーが供給され、第２圧力出入口１１Ｂおよび第３圧力出入口１１Ｃから排気される状況と、第２圧力出入口１１Ｂおよび第３圧力出入口１１Ｃに圧縮エアーが供給され、第１圧力出入口１１Ａから排気される状況とに切り換えられる。
【００５０】上述した構成のゲート弁装置１において、弁体３(図２，３参照)が全開している状況では、図９に示すように、エアアクチュエータ１Ｂにおける第１ピストン２０と第２ピストン３０とは、共に上限位置に占位している。
【００５１】ここで、弁体３を全開から全閉とする場合、電磁弁８を切り換え動作させて、エアアクチュエータ１Ｂの第１圧力出入口１１Ａに圧縮エアーが供給され、第２圧力出入口１１Ｂおよび第３圧力出入口１１Ｃから排気される状況とする。
【００５２】これにより、第１圧力出入口１１Ａから第１圧力室１０Ａに供給された圧力エアーにより、第１ピストン２０が押し下げられて行き、該第１ピストン２０に結合された弁体３が閉止方向へ移動して行く。
【００５３】このとき、第２圧力室１０Ｂのエアーは、第１ピストン２０の下降に伴って、第２圧力出入口１１Ｂから極めてスムーズに排出されて行く。
【００５４】図１０に示す如く、第１ピストン２０が、第２ピストン３０のストッパ３０Ｓに当接すると、こののち第１ピストン２０と第２ピストン３０とは、図１１に示す如く、互いに一体となって下降して行く。
【００５５】このとき、第２圧力室１０Ｂのエアーは第２圧力出入口１１Ｂから排出され、第３圧力室１０Ｃのエアーは第３圧力出入口１１Ｃから排出されて行く。なお、第２ピストン３０の下降に伴って拡大する室１０Ｄへは、呼吸口１１Ｄから外気が導入される。
【００５６】ここで、第３圧力出入口１１Ｃから排出されるエアーの流量は、上述した排気絞り機構４０により制限されている。すなわち、図７に示す如く、第３圧力室１０Ｃ内の圧の上昇によって、リング４１がボール４３によって塞がれるため、第３圧力室１０Ｃ内のエアーは、絞り通路１３ｏを通過して、第３圧力出入口１１Ｃから排出されることとなる。
【００５７】これによって、第２ピストン３０に当接した以降の第１ピストン２０(弁体３)は、第２ピストン３０に当接する以前よりも遅い速度で下降して行き、図１２に示す如く、第１ピストン２０および第２ピストン３０が、ともに下限位置（図６参照）に達した時点で、弁体３(図２，３参照)は全閉となる。
【００５８】ここで、第１ピストン２０が第２ピストン３０のストッパ３０Ｓに当接した時点(図１０)を弁開度３０％に設定しており、もって上述のゲート弁装置１では、弁開度１００％〜３０％よりも、弁開度３０％〜０％において弁体を低速で移動させており、このように全閉付近で弁体の速度を落とすことによって、ウォーターハンマーの可及的な防止が為される。
【００５９】なお、第２ピストン３０におけるストッパ３０Ｓの高さを調整することで、弁体３の移動速度の切り換えポイントを任意に設定することが可能である。
【００６０】また、上述したゲート弁装置１では、排気絞り機構４０の調整ニードル弁４６を操作して、絞り通路１３ｏを通過するエアーの流量を調節することにより、弁開度３０％〜０％における閉止速度(所要時間)を、３０秒〜２００秒の範囲で任意に設定することができる。
【００６１】これにより、弁体の閉止速度をウォーターハンマーの防止に最適な値に調整することができ、様々な使用状況に対して柔軟に対応することが可能となる。
【００６２】また、上述したゲート弁装置１では、弁開度１００％〜３０％の範囲において、第２圧力室１０Ｂ内のエアーが第２圧力出入口１１Ｂを介してスムーズに排出され、弁体３が速い移動速度で下降することとなるために、弁開度３０％〜０％における閉止速度を遅く保ちつつ、弁開度１００％〜０％の所要時間を短縮することが可能となる。
【００６３】さらに、上述したゲート弁装置１では、図１３に示す如く、弁開度３０％〜０％における閉止速度が、全閉に近付くに従って除々に低下して行く。これは、第２ピストン３０の下降に伴って、第３圧力室１０Ｃの容積が減少することにより、第３圧力室１０Ｃの内圧が除々に増大し、第１ピストン２０および第２ピストン３０が下降する程、抵抗が増大することに基づくものである。
【００６４】このように、全閉直前の弁体の閉止速度が極めて低速となることで、弁体３が全閉した際、弁箱２に対して弁体３が衝撃的に当接することがなく、極めて高い緩和の効果が得られ、もって弁箱２および弁体３の摩耗が大幅に低減されるために、高い耐久性に基づく長寿命、およびメインテナンスの簡易化を達成することが可能となる。
【００６５】一方、上述した構成のゲート弁装置１において、弁体３を全閉から全開とする場合には、電磁弁８を切り換え動作させ、エアアクチュエータ１Ｂの第２圧力出入口１１Ｂおよび第３圧力出入口１１Ｃに圧縮エアーが供給され、第１圧力出入口１１Ａから排気される状況とする。
【００６６】かくして、第２圧力室１０Ｂおよび第３圧力室１０Ｃに供給された圧力エアーにより、第１ピストン２０および第２ピストン３０が、図１４に示す状態から、図１５に示す如く押し上げられて行く。
【００６７】このとき、圧力エアーが第１ピストン２０と第２ピストン３０とに作用することより、弁体３は多大な引上げ力によって全閉位置から開成方向へ移動することとなる。
【００６８】図１６に示す如く、第２ピストン３０が隔壁１１Ｗに当接して停止したのち、第１ピストン２０のみが上昇して行き、図１７に示す如く、第１ピストン２０が上限位置に達した時点で、弁体３は全開となる。
【００６９】ところで、図１８は、圧縮エアーによって駆動される２段変速式の、従来のゲート弁装置におけるエアアクチュエータ１００を示している。
【００７０】上記従来のエアアクチュエータ１００は、隔壁１１１Ｗを有するシリンダケース１１０、駆動シャフト１０１に固設された第１ピストン１２０、およびストッパ１３０Ｓを有する第２ピストン１３０を具備し、シリンダケース１１０の内部には、第１圧力室１１０Ａ、第２圧力室１１０Ｂ、第３圧力室１１０Ｃ、および室１１０Ｄが画成されており、基本的に構成はゲート弁装置１のエアアクチュエータ１Ｂと共通している。
【００７１】反面、上記エアアクチュエータ１００は、第１圧力出入口１１１Ａ、第３圧力出入口１１１Ｃ、および呼吸口１１１Ｄを有しているものの、第２圧力室１１０Ｂに連通する第２圧力出入口(図６中、符号１１Ｂ参照)を具備しておらず、また第３圧力出入口１１１Ｃには排気絞り機構(図６中、符号４０参照)が設けられていない。
【００７２】さらに、上記エアアクチュエータ１００には、第２圧力室１１０Ｂと第３圧力室１１０Ｃと連通させる隙間１１０Ｓが設けられ、第２圧力室１１０Ｂと第３圧力室１１０Ｃとの連通を遮断するための封止手段(Ｏリング)は、何ら設けられていない。
【００７３】すなわち、従来のエアアクチュエータ１００では、弁体(図示せず)を閉成するべく、第１圧力出入口１１１Ａから第１圧力室１１０Ａに圧力エアーを供給し、第１ピストン１２０を下降させた場合、第２圧力室１１０Ｂ内のエアーは、狭い隙間１１０Ｓを通過して第３圧力室１１０Ｃに流入し、第３圧力出入口１１１Ｃを介して排気される。
【００７４】このため、従来のゲート弁装置においては、弁体を全開から所定開度まで移動させる際、第２圧力室１１０Ｂ内のエアーがスムーズに排出されないので、弁体を速い速度で移動させることは困難であった。
【００７５】また、第１ピストン１２０に伴って第２ピストン１３０が下降する際、第３圧力室１１０Ｃ内のエアーが通過する第３圧力出入口１１１Ｃには、排気絞り機構が設けられていないため、所定開度から全閉までの間における弁体の閉止速度を調節できず、ゲート弁装置の設置可能な条件が限られたものとなっていた。
【００７６】さらに、第１ピストン１２０に伴って第２ピストン１３０が下降する際、第３圧力室１１０Ｃ内の圧の一部が、隙間１１０Ｓを介して第２圧力室１１０Ｂへ逃げることにより、第３圧力室１１０Ｃ内の圧によるクッション効果が弱いものとなっていた。
【００７７】これに対して、本発明に関わるゲート弁装置によれば、先に詳述した如く、弁開度１００％〜３０％の範囲において、第２圧力室１０Ｂ内のエアーが第２圧力出入口１１Ｂを介してスムーズに排出されるため、弁体３を速い移動速度で下降させることができ、また弁開度３０％〜０％における閉止速度を、排気絞り機構４０によって任意に設定し得るため、様々な使用状況に対して柔軟に対応することができる。
【００７８】さらに、本発明に関わるゲート弁装置によれば、第２圧力室１０Ｂと第３圧力室１０Ｃとの相互の連通を遮断するＯリング３１を設けたことにより、第３圧力室１０Ｃ内の圧力に基づくクッション効果を高め、弁開度３０％〜０％において閉止速度を確実に低下させるとともに、全閉に近付くに従って閉止速度を確実に低下させることで、ウォーターハンマーの可及的な防止と、耐久性の向上とを達成することが可能となる。
【００７９】一方、本発明に関わるゲート弁装置１は、上述した如くエアーホルダ１Ｃを具備しているため、エアーホルダ１Ｃに貯留された圧力エアーを用いて、エアアクチュエータ１Ｂを駆動し、弁体３を開閉動作させることができる。
【００８０】このため、例えば地震等の災害時において、コンプレッサーＣと各ゲート弁装置１とを接続している空気配管Ｈが切断された状況においても、エアーホルダ１Ｃに貯留された圧力エアーによって、弁体３を開閉させることが可能である。
【００８１】このように、個々のゲート弁装置１が、それぞれにエアーホルダ１Ｃを装備していることにより、災害発生時においても各ゲート弁装置１を適切に動作させることができ、また災害に対する復旧作業も迅速かつ容易に遂行することが可能となる。
【００８２】なお、災害時において、空気配管Ｈが切断された状況でも、計装用信号ケーブルが生きていれば、各ゲート弁装置１を制御室から遠隔操作することが可能であり、また地震等が発生した際に、各ゲート弁装置１をエアーホルダ１Ｃの圧力エアーにより自動的に動作させるよう構成することも可能である。
【００８３】また、エアーホルダ１Ｃには、最低でも１ストローク、好ましくは２〜３ストロークに亘って、弁体３を開閉動作させ得る量の圧力エアーが貯留されていることが望ましい。
【００８４】因みに、エアーホルダ１Ｃの容量は、６インチ管および８インチ管を対象としたゲート弁装置において約１３ｌ(リットル)、１０インチ管を対象としたゲート弁装置において約２０ｌ(リットル)、１２インチ管を対象としたゲート弁装置において約３６ｌ(リットル)程度である。
【００８５】なお、上述した実施例においては、本発明を石油貯蔵施設に適用した例を示したが、本発明に関わる流量制御システムおよびゲート弁装置は、大量の流体を取り扱う種々のプラントにおいて、極めて有効に適用し得ることは勿論である。
【００８６】
【発明の効果】以上、詳述した如く、本発明に関わる流量制御システムは、エアアクチュエータによって弁体を駆動するとともに、１００(立米／時間)以上の容量を有するゲート弁装置を複数台具備し、これら複数台のゲート弁装置を、各々共通の駆動源から供給される圧力エアーによって駆動するよう構成している。
【００８７】上記構成によれば、駆動源からゲート弁装置へ圧力エアーを供給する空気配管は、細いパイプにより構成することができるので、その長さ当たりのコストは、例えば防爆構造の駆動用電源ケーブルに比べ、極めて安価なものとなる。
【００８８】また、空気配管のレイアウトには、電動弁に駆動用電源ケーブルを接続する場合の如き規制はないので、空気配管の総延長を可及的に短く設定することが可能となる。
【００８９】もって、本発明の流量制御システムによれば、空気配管の長さ当たりのコストが極めて安価であることと、空気配管の総延長を可及的に短く設定し得ることとにより、設備に関わるコストの大幅な低減が達成されることとなる。
【００９０】また、本発明の流量制御システムにおけるゲート弁装置は、圧力エアーにより駆動される全機械式の装置であり、電動弁における電子基板等を必要としないので、雷撃等による外乱に対して強く、高い動作信頼性を得ることができ、もって流量制御システムとしての信頼性の向上が達成されることとなる。
【００９１】一方、本発明に関わるゲート弁装置では、全開から所定開度までの間より、所定開度から全閉までの間において、弁体を低速で移動させるよう構成しており、このように全閉付近で弁体の速度を落とすことによって、ウォーターハンマーの発生を可及的に防止することができる。
【００９２】また、本発明に関わるゲート弁装置では、排気絞り機構によって、所定開度から全閉までの間における弁体の閉止速度を任意に設定できるので、弁体の閉止速度をウォーターハンマーの防止に最適な値に調整することにより、様々な使用状況に柔軟に対応することが可能となる。
【００９３】また、本発明に関わるゲート弁装置では、弁体を全開から所定開度まで移動させる際、第２圧力室のエアーが第２圧力出入口を介してスムーズに排出されるために、弁体が速い速度で移動することとなり、もって弁体の全開から全閉までに要する所要時間を短縮することができる。
【００９４】さらに、本発明に関わるゲート弁装置では、所定開度から全閉までの間における弁体の閉止速度が、全閉に近付くに従って除々に低下して行き、全閉直前の閉止速度が極めて低速となるため、全閉時、弁体が弁箱に衝撃的に当接することがなく、構成部品の摩耗を大幅に低減することができるので、高い耐久性に基づく長寿命およびメインテナンスの簡易化を達成することが可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４４１１
【氏名又は名称】日揮株式会社
【識別番号】５９２０８３７７５
【氏名又は名称】ティヴィバルブ株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１２月７日（１９９８．１２．７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７１０５４
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 高久
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１７０９５４（Ｐ２０００−１７０９５４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年６月２３日（２０００．６．２３） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３４７０７５ |
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