特開 2021-124258 ガス遮断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-124258(P2021-124258A)

(43)【公開日】2021年8月30日

(54)【発明の名称】ガス遮断装置

(51)【国際特許分類】

   F23K 5/00 20060101AFI20210802BHJP

【ＦＩ】

   F23K5/00 301D

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2020-19034(P2020-19034)

(22)【出願日】2020年2月6日

(71)【出願人】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】藤原 達也

【テーマコード（参考）】

3K068

【Ｆターム（参考）】

3K068AA01

3K068BB12

3K068BB14

3K068BB24

3K068CA05

(57)【要約】

【課題】より簡易な構成で設計できる遮断装置を提供すること
【解決手段】第１遮断弁５１と、第１遮断弁５１よりも下流側に配置される第２遮断弁５２と、第１遮断弁５１と第２遮断弁５２とを接続する接続路５３と、接続路５３における圧力を測定する圧力測定部５４と、第１遮断弁５１及び第２遮断弁５２を制御する制御部７１と、を備えるガス遮断装置１００であって、制御部７１は、第１遮断弁５１のガス漏れを検知する漏れ検知部７１１を備え、漏れ検知部７１１は、第１遮断弁５１を閉止した後に第２遮断弁５２を閉止し、第１遮断弁５１及び第２遮断弁５２を閉止した後に圧力測定部５４において所定の圧力以上の圧力を検知した場合に、第２遮断弁５２の開動作を制限する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１遮断弁と、
前記第１遮断弁よりも下流側に配置される第２遮断弁と、
前記第１遮断弁と前記第２遮断弁とを接続する接続路と、
前記接続路における圧力を測定する圧力測定部と、
前記第１遮断弁及び前記第２遮断弁を制御する制御部と、を備えるガス遮断装置であって、
前記制御部は、前記第１遮断弁のガス漏れを検知する漏れ検知部を備え、
前記漏れ検知部は、
前記第１遮断弁を閉止した後に前記第２遮断弁を閉止し、
前記第１遮断弁及び前記第２遮断弁を閉止した後に前記圧力測定部において所定の圧力以上の圧力を検知した場合に、前記第２遮断弁の開動作を制限するガス遮断装置。

【請求項2】

前記制御部は、ガスの供給を開始する場合、前記第２遮断弁を開放した後、前記第１遮断弁を開放する請求項１に記載のガス遮断装置。

【請求項3】

前記漏れ検知部は、前記第１遮断弁を閉止した後、所定の時間内に前記圧力測定部において所定の圧力上昇が検知されなかった場合に前記第２遮断弁を一時的に開放する請求項１又は２に記載のガス遮断装置。

【請求項4】

前記接続路に配置される圧力開放弁を更に備える請求項１〜３のいずれかに記載のガス遮断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二重遮断弁を備えるガス遮断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、気体燃料を燃焼させることで給水を加熱して蒸気を生成するボイラ等の燃焼装置が用いられている。そして、このような燃焼装置を、二重の遮断弁を有するガス遮断装置を含んで構成する技術が提案されている。

【0003】

このようなガス遮断装置においては、二重遮断弁を構成する第１遮断弁及び第２遮断弁は、燃焼装置に供給される燃料ガスの最大供給圧に対応しうる圧力下で動作できるよう、遮断弁を構成するオリフィスの径や遮断弁を動作させるアクチュエータの大きさが決定される。具体的には、高い圧力下で動作できるように遮断弁を設計する場合、オリフィスの径を小さく設計する、又は駆動力の大きなアクチュエータを用いる必要がある。

【0004】

ここで、二つの遮断弁それぞれにおいて、オリフィスの径を小さく設計した場合、ガス遮断装置における圧力損失が大きくなる。また、駆動力の大きなアクチュエータを用いた場合、装置が大型化すると共に製造コストが増大する。

【0005】

そこで、下流側に配置された第２遮断弁の一次側と二次側とを接続するバイパス路と、このバイパス路に配置されるバイパス弁と、を含むガス遮断装置が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１で提案された技術によれば、所定のタイミングでバイパス路を通じて第２遮断弁の一次側のガスをバイパスさせて圧力を低下させられるため、第２遮断弁をより低い圧力で動作可能としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１９−３９６３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１で提案された技術では、ガス遮断装置を、バイパス路及びバイパス弁を含んで構成する必要があり、装置構成が複雑化してしまう。

【0008】

従って、本発明は、より簡易な構成で設計できる遮断装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、第１遮断弁と、前記第１遮断弁よりも下流側に配置される第２遮断弁と、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁とを接続する接続路と、前記接続路における圧力を測定する圧力測定部と、前記第１遮断弁及び前記第２遮断弁を制御する制御部と、を備えるガス遮断装置であって、前記制御部は、前記第１遮断弁のガス漏れを検知する漏れ検知部を備え、前記漏れ検知部は、前記第１遮断弁を閉止した後に前記第２遮断弁を閉止し、前記第１遮断弁及び前記第２遮断弁を閉止した後に前記圧力測定部において所定の圧力以上の圧力を検知した場合に、前記第２遮断弁の開動作を制限するガス遮断装置に関する。

【0010】

また、前記制御部は、ガスの供給を開始する場合、前記第２遮断弁を開放した後、前記第１遮断弁を開放することが好ましい。

【0011】

また、前記漏れ検知部は、前記第１遮断弁を閉止した後、所定の時間内に前記圧力測定部において所定の圧力上昇が検知されなかった場合に前記第２遮断弁を一時的に開放することが好ましい。

【0012】

また、ガス遮断装置は、前記接続路に配置される圧力開放弁を更に備えることが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、より簡易な構成で設計できる遮断装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一実施形態に係るガス遮断装置を備えるボイラを模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明のガス遮断装置の好ましい一実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、ガス遮断装置は、燃焼装置としてのボイラに組み込まれて用いられる。図１は、ガス遮断装置を備えるボイラを模式的に示す図である。

【0016】

本実施形態のボイラ１は、ガスを燃料として水を加熱して蒸気の生成を行う蒸気ボイラであり、負荷機器（図示せず）に蒸気を供給する。
ボイラ１は、缶体１０と、缶体１０に燃焼用空気を送り込む送風機２０と、缶体１０と送風機２０とを接続し燃焼用空気が流通する給気ダクト３０と、缶体１０から排出される燃焼ガス（排ガス）が流通する排気筒８０と、缶体１０に燃料ガスを供給する燃料供給ライン５０と、この燃料供給ライン５０に配置されるガス遮断装置１００と、缶体１０に水を供給する給水ライン６０と、制御装置７０と、を備える。

【0017】

缶体１０は、ボイラ筐体１１と、複数の水管１２と、下部ヘッダ１３と、上部ヘッダ１４と、バーナ１５と、を備える。

【0018】

ボイラ筐体１１は、缶体１０の外形を構成する。ボイラ筐体１１の一側面には、給気口１６が形成され、給気口１６が形成された側面に対向する側面には、排気口１７が形成される。

【0019】

複数の水管１２は、ボイラ筐体１１の内部に上下方向に延びて配置されると共に、ボイラ筐体１１の長手方向及び幅方向に所定の間隔をあけて配置される。

【0020】

下部ヘッダ１３は、ボイラ筐体１１の下部に配置される。下部ヘッダ１３には、複数の水管１２の下端部が接続される。上部ヘッダ１４は、ボイラ筐体１１の上部に配置される。上部ヘッダ１４には、複数の水管１２の上端部が接続される。

【0021】

バーナ１５は、給気口１６に配置される。バーナ１５によって燃料ガスと燃焼用空気との混合気が燃焼し、水管１２の水が加熱されて蒸気が発生する。

【0022】

送風機２０は、ファン及びこのファンを回転させるモータを有する送風機本体２１と、ファン（モータ）の回転数を増減させるインバータ２２と、を備える。送風機２０は、インバータ２２に入力される周波数に応じて、ファンが所定の回転数で回転することで、缶体１０に燃焼用空気を送り込む。

【0023】

本実施形態では、負荷機器（図示省略）から要求される要求負荷に応じて燃焼用空気の流量が設定される。送風機２０は、設定された燃料用空気の流量になるように制御装置７０によってインバータ２２を介して制御される。

【0024】

給気ダクト３０は、燃料ガスと混合させる燃焼用空気を缶体１０に供給する。給気ダクト３０は、上流側の端部が送風機２０に接続され、下流側の端部が給気口１６に接続される。給気ダクト３０は、送風機２０から送り込まれた燃焼用空気を缶体１０に供給する。
給気ダクト３０には、ダンパ３１が配置される。

【0025】

ダンパ３１は、給気ダクト３０の内部の燃焼用空気の流路を塞いだ閉状態と、この閉状態から９０度回転し、給気ダクト３０の内部の燃焼用空気の流路を開放した開状態との間で回転可能に配置される。

【0026】

排気筒８０は、基端側が排気口１７に接続され、筒状に形成される。この排気筒８０を通じて缶体１０で発生した燃焼ガス（排ガス）が缶体１０の外部に排出される。

【0027】

燃料供給ライン５０は、上流側が燃料供給源（図示せず）に接続され、下流側が給気ダクト３０に接続される。燃料供給ライン５０の下流側の端部は、給気ダクト３０におけるダンパ３１が配置された位置よりも下流側に接続される。燃料供給ライン５０は、燃料ガスを給気ダクト３０に供給する。

【0028】

ガス遮断装置１００は、燃料供給ライン５０を流通する燃料ガスの缶体１０への供給及び停止を制御する。また、ガス遮断装置１００は、当該ガス遮断装置１００における燃料ガスの漏れを検知する漏れ検知機能を備える。漏れ検知機能の詳細については後述する。
ガス遮断装置１００は、燃料供給ライン５０に配置される第１遮断弁５１、第２遮断弁５２、接続路５３及び圧力測定部としての圧力センサ５４と、圧力開放弁５５と、後述の制御装置７０を構成する制御部７１と、を含んで構成される。

【0029】

第１遮断弁５１は、電磁弁等の開閉弁により構成される。第１遮断弁５１は、燃料供給ライン５０を開放又は閉止し、燃料ガスの供給及び停止を行う。

【0030】

第２遮断弁５２は、電磁弁等の開閉弁により構成される。第２遮断弁５２は、第１遮断弁５１の下流側に配置される。第２遮断弁５２は、燃料供給ライン５０を開放又は閉止して燃料ガスの供給及び停止を行う。
接続路５３は、第１遮断弁５１と第２遮断弁５２と、を接続する。

【0031】

圧力センサ５４は、接続路５３を流通する燃料ガスの圧力を検知する。
以上の第１遮断弁５１、第２遮断弁５２、接続路５３及び圧力センサ５４は、いわゆる二重遮断弁を備えるガス遮断機構として一体的に構成されて燃料供給ライン５０に配置される。
圧力開放弁５５は、接続路５３に配置される。圧力開放弁５５は、接続路５３の内部の圧力が設定された圧力を超えた場合に、接続路５３の内部の燃料ガスを外部に逃がす。圧力開放弁５５の動作圧力は、漏れ検知部７１１によりガス漏れを判定する圧力よりも高く設定される。

【0032】

給水ライン６０は、缶体１０に水を供給する。給水ライン６０の上流側は給水源（図示せず）に接続され、下流側は下部ヘッダ１３に接続される。給水ライン６０には、給水弁６１が配置される。

【0033】

次に、制御装置７０について説明する。制御装置７０は、ボイラ１の燃焼状態を制御する制御部７１と、各種の情報が記憶される記憶部７２と、を備える。
制御装置７０は、上述した各センサと電気的に接続され、これらのセンサからの信号及び負荷機器からの要求負荷に基づいて第１遮断弁５１、第２遮断弁５２及び送風機２０等の制御を行い、ボイラ１の燃焼状態を制御する。また、制御装置７０は、ボイラ１の燃焼状態に応じて給水弁６１の開閉又は開度を調整し、水管１２の水位を制御する。

【0034】

また、制御部７１は、ボイラ１の燃焼停止中（例えば、ポストパージ後）に、ガス遮断装置１００からの燃料ガスのガス漏れ（いわゆる弁越し漏れ）の有無を判定する漏れ検知部７１１を備える。

【0035】

漏れ検知部７１１の動作について説明する。
漏れ検知部７１１は、ボイラ１の燃焼停止中、例えば、燃焼停止後に缶体１０の内部に残留した燃料ガスを外部に排出するために行うポストパージの終了時に、ガス遮断装置１００（第１遮断弁５１）からの弁越し漏れを判定する漏れ検知を行う。この場合、漏れ検知部７１１は、まず、第１遮断弁５１を閉止した後、第２遮断弁５２を閉止する。これにより、燃料供給ライン５０における第１遮断弁５１よりも二次側は、缶体１０を介して大気と連通することとなる。よって、接続路５３を含む燃料供給ライン５０における第１遮断弁５１よりも二次側の圧力は、第１遮断弁５１よりも燃料供給源側のガス圧力よりも低い圧力（例えば大気圧と同等の圧力）となる。

【0036】

そして、漏れ検知部７１１は、第１遮断弁５１及び第２遮断弁５２を閉止した後の圧力センサ５４により検知される圧力を監視し、圧力センサ５４により所定の圧力以上の圧力を検知した場合に、第１遮断弁５１からの弁越し漏れが発生していると判定する。所定の圧力は、大気圧よりも高く、燃料供給源からの燃料ガスの供給圧力よりも小さい値に設定される。
漏れ検知部７１１は、圧力センサ５４により所定の圧力以上の圧力が検知された場合、第２遮断弁５２の開動作を制限する。即ち、漏れ検知部７１１は、第１遮断弁５１からの弁越し漏れが発生していると判定した場合、第２遮断弁５２の開動作を禁止する。

【0037】

これにより、第１遮断弁５１に漏れが検知された場合に第２遮断弁５２の開動作を禁止でき、また、第１遮断弁５１に漏れが生じていない場合における接続路５３の圧力を大気圧とすることができる。よって、第２遮断弁５２を第１遮断弁５１より低圧のガス供給圧に対応した設計としてガス遮断装置１００を構成できるので、第２遮断弁５２を駆動させるアクチュエータを小型化でき、製造コストを低減しつつ簡易な構成でガス遮断装置１００を製造できる。また、第２遮断弁５２をより低圧のガス供給圧に対応した設計とすることで、第２遮断弁５２を構成するオリフィスを大きく設計できるため、ガス遮断装置１００における圧力損失を低減できる。

【0038】

また、漏れ検知部７１１は、第１遮断弁５１を閉止した後、所定の時間内に圧力センサ５４において所定の圧力上昇が検知されなかった場合に第２遮断弁５２を一時的に開放する。所定の時間は、例えば、１秒〜９９秒の範囲で設定される。
これにより、ボイラ１において許容される程度の微小なガス漏れが第１遮断弁５１において生じている場合に、接続路５３の圧力が所定の圧力に到達する前に第２遮断弁５２を一時的に開放して接続路５３に導入された燃料ガスを二次側に放出させられる。よって、第１遮断弁５１の微小なガス漏れに起因して接続路５３の圧力が過剰に上昇してしまうことを防げ、ガス遮断装置１００を安定的に動作させられる。

【0039】

また、本実施形態において、制御部７１は、ボイラ１の燃焼を開始させる場合、ガス遮断装置１００に対して、第２遮断弁５２を先に開放させた後、第１遮断弁５１を開放させる。これにより、ボイラ１の燃焼を開始させる場合に、接続路５３に燃料ガスが供給される前に第２遮断弁５２を開放できるので、第２遮断弁５２を第１遮断弁５１よりも低圧のガス供給圧に対応した設計とした場合であっても、良好に燃料ガスの供給を開始させられる。

【0040】

以上説明した本実施形態のガス遮断装置１００によれば、以下のような効果を奏する。

【0041】

（１）ガス遮断装置１００を第１遮断弁５１と、第２遮断弁５２と、第１遮断弁５１と第２遮断弁５２とを接続する接続路５３と、接続路５３における圧力を測定する圧力センサ５４と、第１遮断弁５１の漏れ検知を行う漏れ検知部７１１と、を含んで構成し、漏れ検知部７１１に、燃料ガスの供給を停止する場合に、第１遮断弁５１を閉止した後に第２遮断弁５２を閉止させ、第１遮断弁５１及び第２遮断弁５２を閉止した後に圧力センサ５４において所定の圧力以上の圧力を検知した場合に第２遮断弁５２の開動作を制限させた。これにより、第１遮断弁５１に漏れが検知された場合に第２遮断弁５２の開動作を禁止でき、また、第１遮断弁５１に漏れが生じていない場合における接続路５３の圧力を大気圧とすることができる。よって、第２遮断弁５２を第１遮断弁５１より低圧のガス供給圧に対応した設計としてガス遮断装置１００を構成できるので、第２遮断弁５２を駆動させるアクチュエータを小型化でき、製造コストを低減しつつ簡易な構成でガス遮断装置１００を製造できる。また、第２遮断弁５２をより低圧のガス供給圧に対応した設計とすることで、第２遮断弁５２を構成するオリフィスを大きく設計できるため、ガス遮断装置１００における圧力損失を低減できる。

【0042】

（２）制御部７１に、燃料ガスの供給を開始する場合、第２遮断弁５２を開放した後に第１遮断弁５１を開放させた。これにより、ボイラ１の燃焼を開始させる場合に、接続路５３に燃料ガスが供給される前に第２遮断弁５２を開放できるので、第２遮断弁５２を第１遮断弁５１よりも低圧のガス供給圧に対応した設計とした場合であっても、良好に燃料ガスの供給を開始させられる。

【0043】

（３）漏れ検知部７１１に、第１遮断弁５１を閉止した後、所定の時間内に圧力センサ５４において所定の圧力上昇が検知されなかった場合に第２遮断弁５２を一時的に開放させた。これにより、ボイラ１において許容される程度の微小なガス漏れが第１遮断弁５１において生じている場合に、接続路５３の圧力が所定の圧力に到達する前に第２遮断弁５２を一時的に開放して接続路５３に導入された燃料ガスを二次側に放出させられる。よって、第１遮断弁５１の微小なガス漏れに起因して接続路５３の圧力が過剰に上昇してしまうことを防げ、ガス遮断装置１００を安定的に動作させられる。

【0044】

（４）ガス遮断装置１００を、圧力開放弁５５を含んで構成した。これにより、漏れ検知部７１１により圧力センサ５４において漏れ検知部７１１によりガス漏れを判定する圧力よりも高い所定の圧力以上の圧力を検知した場合に、圧力開放弁５５から燃料ガスを放出させられる。よって、ガス遮断装置１００の安全性を高められる。

【0045】

以上、本発明のガス遮断装置１００の好ましい一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態では、ガス遮断装置１００をボイラ１に適用したが、これに限らない。ガス遮断装置は、ボイラ以外の気体燃料を用いる燃焼装置に適用できる。
また、本実施形態では、漏れ検知部７１１を、ボイラ１の制御装置７０の一部として構成したが、これに限らない。即ち、漏れ検知部７１１を、ボイラの制御装置とは異なる制御部として構成してもよい。

【符号の説明】

【0046】

５１ 第１遮断弁
５２ 第２遮断弁
５３ 接続路
５４ 圧力センサ（圧力測定部）
５５ 圧力開放弁
７１ 制御部
７１１ 漏れ検知部
１００ ガス遮断装置

【図1】