特許 5984614 高温用仕切弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5984614

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年9月6日

(54)【発明の名称】高温用仕切弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 3/02 20060101AFI20160823BHJP

【ＦＩ】

   F16K3/02 F

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-227563(P2012-227563)

(22)【出願日】2012年10月15日

(65)【公開番号】特開2014-80996(P2014-80996A)

(43)【公開日】2014年5月8日

【審査請求日】2015年9月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】110001298

【氏名又は名称】特許業務法人森本国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】武田 進

(72)【発明者】

【氏名】森 向平

(72)【発明者】

【氏名】吉田 泰太郎

【審査官】 関 義彦

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００９−５２６１７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−３９８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−９７５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平４−１３４９８０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６２−１３４６３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１１−１７３４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第１９５５００７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ ３

Ｆ１６Ｋ ５１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁箱内に、流路を開閉する弁体を開閉方向へ案内する案内部材が設けられ、
弁箱は、流路を有する弁箱本体部と、ボンネット部とを有し、
弁体は、案内部材に摺接しながら開閉方向へ移動し、閉位置において弁箱本体部内に突入して流路を遮断し、開位置において弁箱本体部内からボンネット部内に退入する高温用仕切弁であって、
案内部材は、弁体の開閉方向において、複数の分割案内体に分割され、
各分割案内体は弁箱内に溶接されていることを特徴とする高温用仕切弁。

【請求項2】

隣り同士の分割案内体間に、熱膨張代として隙間が形成されていることを特徴とする請求項１記載の高温用仕切弁。

【請求項3】

分割案内体の端部に、溶接されていない非溶接部が形成され、
溶接部は、分割案内体の長手方向において、非溶接部を除いた領域に連続して形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の高温用仕切弁。

【請求項4】

案内部材は、弁体に摺接する案内面を、弁体の開閉方向に沿って有し、
隣り同士の分割案内体の案内面の端部に、角を取り除いた面取部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の高温用仕切弁。

【請求項5】

分割案内体の長さが２００〜４００ｍｍであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の高温用仕切弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばディスク状の弁体を有する高温用仕切弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の高温用仕切弁としては、例えば図１０，図１１に示すように、弁箱１０１内に、流路１０２を開閉する弁体１０３（ゲート）と、弁体１０３を開閉方向Ｑへ案内する案内装置１０４とが設けられている。弁箱１０１は、流路１０２を有する弁箱本体部１０５と、弁箱本体部１０５の外周部に形成されたボンネット部１０６とを有している。

【0003】

案内装置１０４は四本のガイドレール１０８からなる。これらガイドレール１０８はそれぞれ、開閉方向Ｑに長い長尺状の一本物の部材であり、弁箱１０１の内面に溶接によって固着されている。尚、ガイドレール１０８の溶接部１０９はガイドレール１０８の全長にわたり形成されている。

【0004】

これによると、弁体１０３が全開位置に移動した場合、弁体１０３はボンネット部１０６内に退入し、流体１１０が流路１０２を上流側から下流側へ流れる。この際、流体１１０の一部は弁箱本体部１０５内からボンネット部１０６内に流入する。また、図１０に示すように、弁体１０３が全閉位置Ｓに移動した場合、弁体１０３によって流路１０２が遮断される。

【0005】

尚、弁体１０３が全開位置から全閉位置Ｓに移動する際、窒素ガスが外部からボンネット部１０６内に注入され、ボンネット部１０６内の流体１１０が窒素ガスによって弁箱本体部１０５に追い出され、ボンネット部１０６内が窒素ガスで満たされる。この窒素ガスの圧力は流体１１０の圧力よりも高圧であるため、流体１１０が弁体１０３の上流側からボンネット部１０６内に侵入するのを防止することができ、従って、流体１１０が弁体１０３の上流側からボンネット部１０６内を迂回して弁体１０３の下流側へ漏れることはない。

【0006】

このように弁体１０３が開閉方向Ｑへ移動する際、弁体１０３はガイドレール１０８に案内されるため、弁体１０３のがたつきが防止できる。尚、上記のような高温用仕切弁１１１は例えば下記特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】実用新案登録第２５８９３４４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら上記の従来形式では、流体１１０が約７００℃ほどの高温流体である場合、弁体１０３を開閉する度に、ガイドレール１０８の温度が大きく変化する。図１２のグラフは、数値計算によって開閉の条件を模擬した際の弁体１０３の開閉に対するガイドレール１０８の温度変化を示すものであり、横軸に時間、縦軸にガイドレール１０８の温度を示す。尚、弁体１０３を開いた場合（開１〜開４参照）、高温の流体１１０が弁箱本体部１０５内を流れると共にボンネット部１０６内にも流入するため、ガイドレール１０８が流体１１０で加熱されて高温になる。

【0009】

また、弁体１０３を閉じた場合（閉１〜閉４参照）、ボンネット部１０６内が窒素ガスで満たされ、窒素ガスの温度は流体１１０の温度よりも低いため、ガイドレール１０８が窒素ガスで冷やされて低温になる。

【0010】

このような弁体１０３の開閉は例えば２０分毎に行われ、その度に上記のようにガイドレール１０８の温度が大きく変化し、ガイドレール１０８が膨張および収縮を繰り返す。この際、ガイドレール１０８と弁箱１０１との間に温度差が生じるため、ガイドレール１０８と弁箱１０１との膨張・収縮の度合いに差が生じ、ガイドレール１０８の溶接部１０９に過大な熱応力が繰り返し発生し、この熱応力によってガイドレール１０８の溶接部１０９の寿命が短くなるといった問題がある。尚、溶接部１０９の寿命が過ぎると、溶接部１０９が熱疲労により破断する虞があるため、頻繁に点検や補修を行う必要がある。

【0011】

このような問題の対策として、上記特許文献１に記載されているように、ガイドレール１０８を弁箱１０１の内面に溶接するのではなく、弁箱１０１の内面に凹溝を形成し、ガイドレール１０８に凸条部を形成し、ガイドレール１０８の凸条部を弁箱１０１の凹溝に係合させる構成が考えられる。

【0012】

しかしながら、このような構成では、ガイドレール１０８が弁箱１０１に完全に固着されていないため、凸条部と凹溝との間の微小な隙間により、ガイドレール１０８ががたついて振動する虞がある。

【0013】

本発明は、案内部材を弁箱内に確実に固着することができ、案内部材の溶接部の寿命を延ばすことが可能な高温用仕切弁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】

【0014】

上記目的を達成するために、本第１発明は、弁箱内に、流路を開閉する弁体を開閉方向へ案内する案内部材が設けられ、
弁箱は、流路を有する弁箱本体部と、ボンネット部とを有し、
弁体は、案内部材に摺接しながら開閉方向へ移動し、閉位置において弁箱本体部内に突入して流路を遮断し、開位置において弁箱本体部内からボンネット部内に退入する高温用仕切弁であって、
案内部材は、弁体の開閉方向において、複数の分割案内体に分割され、
各分割案内体は弁箱内に溶接されているものである。

【0015】

これによると、弁体は、案内部材に摺接しながら開閉方向へ案内されるため、開閉方向へ円滑に移動する。
各分割案内体は弁箱内に溶接されているため、案内部材は弁箱内に確実に固着される。また、案内部材を複数の分割案内体に分割することにより、案内部材の溶接部の塑性歪み振幅が低減され、破断に至るまでの熱応力の繰り返し数が増大するため、案内部材の溶接部の寿命が延びる。

【0016】

本第２発明における高温用仕切弁は、隣り同士の分割案内体間に、熱膨張代として隙間が形成されているものである。
これによると、高温の流体が弁箱内の流路を流れることにより、分割案内体が加熱されて熱膨張しても、分割案内体の熱膨張分だけ隙間が短縮され、この際、隣り合う一方の分割案内体の端面と他方の分割案内体の端面とは、接触せずに、離間したままの状態に保たれる。

【0017】

これに反して、もしも、一方の分割案内体の端面と他方の分割案内体の端面とが接触して押し合ってしまうと、これによって生じる応力が溶接部に付加されてしまうため、溶接部の寿命が短縮されてしまうことになる。本第２発明における高温用仕切弁は、このような応力の増加を防止して、溶接部の寿命を延ばすことができる。

【0018】

本第３発明における高温用仕切弁は、分割案内体の端部に、溶接されていない非溶接部が形成され、
溶接部は、分割案内体の長手方向において、非溶接部を除いた領域に連続して形成されているものである。

【0019】

これによると、分割案内体の端部同士が隣接する隣接部分には、非溶接部が形成されるので、隣接部分で溶接部が割れるのを防止することができる。
これに反して、もしも、分割案内体の端部の非溶接部を無くし、隣り合う一方の分割案内体の端部から他方の分割案内体の端部にわたって連続的に溶接部を形成した場合、分割案内体の隣接部分において、溶接部が割れる虞がある。本第３発明における高温用仕切弁は、このような溶接部の割れを防止することができる。

【0020】

また、溶接部は、分割案内体の端部の非溶接部を除いた領域に、連続して形成されているため、溶接部と分割案内体との接触面積ならびに溶接部と弁箱との接触面積がそれぞれ増大する。このため、分割案内体の熱が溶接部を通って弁箱に伝達される際、溶接部における伝熱面積が大きくなり、分割案内体と弁箱との温度差が小さくなる。これにより、分割案内体の溶接部に発生する熱応力が低減され、溶接部の寿命を延ばすことができる。

【0021】

さらに、溶接部の端部に発生するクレータ（溶接ビードの終端に形成される窪み）を容易に処理することができる。
本第４発明における高温用仕切弁は、案内部材は、弁体に摺接する案内面を、弁体の開閉方向に沿って有し、
隣り同士の分割案内体の案内面の端部に、角を取り除いた面取部が形成されているものである。

【0022】

これによると、弁体が案内部材の案内面を摺動しながら案内部材によって開閉方向へ案内される。この際、弁体は隣り合った一方の分割案内体の案内面から他方の分割案内体の案内面へ円滑に移動することができる。

【0023】

本第５発明における高温用仕切弁は、分割案内体の長さが２００〜４００ｍｍであるものである。

【発明の効果】

【0024】

以上のように本発明によると、案内部材を弁箱内に確実に固着することができると共に、案内部材の溶接部の寿命を延ばすことができ、点検や補修の回数を減らすことができるため、例えば２〜４年の連続運転を行うプラントの不測の停止を防止することにつながる。

【0025】

また、熱膨張代として隙間を形成したため、分割案内体の熱膨張分だけ隙間が短縮されても、隣り合う一方の分割案内体の端面と他方の分割案内体の端面とを離間した状態に保つことができ、これにより、応力の増加を防止して、溶接部の寿命を延ばすことができる。

【0026】

また、分割案内体の端部同士が隣接する隣接部分には、非溶接部が形成されるので、隣接部分で溶接部が割れるのを防止することができ、これにより、溶接部の寿命を延ばすことができる。

【0027】

また、分割案内体から弁箱への伝熱面積が大きくなるため、分割案内体と弁箱との温度差が小さくなる。これにより、分割案内体の溶接部に発生する熱応力が低減され、溶接部の寿命を延ばすことができる。

【0028】

また、溶接部の端部に発生するクレータを容易に処理することができる。
また、弁体は隣り合った一方の分割案内体から他方の分割案内体へ円滑に移動することができるため、弁体の開閉が円滑に行える。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の実施の形態における高温用仕切弁を流入口側から見た図であり、半分が外面を示し、残り半分が水平断面を示している。

【図2】図１におけるＸ−Ｘ矢視図である。

【図3】同、高温用仕切弁の縦断面図であり、全開状態を示す。

【図4】図２におけるＸ−Ｘ矢視図である。

【図5】同、高温用仕切弁の案内レールの斜視図である。

【図6】同、高温用仕切弁の案内レールの側面図である。

【図7】同、高温用仕切弁の案内レールの分割レール体の隣接部分の拡大側面図である。

【図8】同、高温用仕切弁の分割レール体の長さと最大相当塑性歪みの振幅および許容応力比との関係を示すグラフである。

【図9】同、高温用仕切弁の使用時間と塑性歪みの振幅との関係を長さの異なる分割レール体毎に示したグラフである。

【図10】従来の高温用仕切弁の断面図である。

【図11】同、高温用仕切弁の要部（ガイドレール）の断面図である。

【図12】高温用仕切弁の使用時間と案内レール（ガイドレール）の温度との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態において、図１，図２に示すように、高温用仕切弁１は、弁箱２内に、上下方向の流路３を開閉する弁体４（ゲート）と、弁体４を開閉方向Ａ，Ｂへ案内する案内装置５とを有している。尚、開閉方向Ａ，Ｂは流路３に直交する水平方向に設定されている。

【0031】

また、弁箱２は、内部に流路３を有する弁箱本体部７と、弁箱本体部７の外周部に形成されたボンネット部８（弁体収納部）とを有している。弁箱本体部７は、上部に流入口９を有し、下部に流出口１０を有している。

【0032】

弁箱本体部７内には弁座１１が設けられ、弁体４は、全閉位置Ｓにおいて、弁箱本体部７内に突入して流路３を遮断する。また、弁箱本体部７内とボンネット部８内とは連通しており、弁体４は全開位置Ｏにおいて、弁箱本体部７内からボンネット部８内に退入する。また、弁箱２には、パージ用ガスの一例である窒素ガス１９をボンネット部８内に注入するパージ用配管１２が接続されている。

【0033】

弁体４は、上下一対のダブルディスク１３からなり、弁棒１４の端部に連結されている。弁棒１４は端部にウェッジ１５を有している。ウェッジ１５は、弁体４の閉方向Ｂの端部ほど縮小する楔型の部材であり、一対の傾斜面１６を有している。これら傾斜面１６は、ダブルディスク１３に形成された受圧面１７に当接する。また、図１，図４に示すように、ダブルディスク１３は、幅方向における両側部に、径方向外側へ突出した案内突片１８を有している。尚、弁体４のダブルディスク１３の幅方向と開閉方向Ａ，Ｂと流路３の流路軸心方向とは互いに直交している。

【0034】

案内装置５は開閉方向Ａ，Ｂに長い四本の長尺状の案内レール２０（案内部材の一例）からなる。各案内レール２０はそれぞれ、開閉方向Ａ，Ｂ（長手方向）において、６本（複数本の一例）の分割レール体２１（分割案内体の一例）に分割されている。各分割レール体２１は、断面が四角形のレール体であり、弁箱２の内面に溶接されている。

【0035】

図５〜図７に示すように、隣り同士の分割レール体２１間には、熱膨張代として隙間２３が形成されている。常温時における隙間２３の大きさは、分割レール体２１の熱膨張量を考慮して設定されており、例えば約１ｍｍ程度に設定されている。

【0036】

また、分割レール体２１の端部同士が隣接する隣接部分２４には、溶接されていない非溶接部２５が形成されている。非溶接部２５は、各分割レール体２１の両端部に形成されており、図７に示すように、その長さＪが一例として約１０ｍｍ程度に設定されている。また、溶接部２６（図５〜図７の黒塗り部参照）は、分割レール体２１の長手方向において、非溶接部２５を除いた領域に連続して形成されている。すなわち、溶接部２６は、分割レール体２１の一端部の非溶接部２５から他端部の非溶接部２５にわたって連続して形成されている。

【0037】

尚、上記隙間２３の形成方法については、常温で分割レール体２１を溶接する時、カードボードライナーと呼ばれる部品を分割レール体２１間に挟み、分割レール体２１を溶接した後の熱処理によってカードボードライナーを焼失させることで、焼失後に残ったスペースが隙間２３として確保される。

【0038】

図４〜図６に示すように、案内レール２０は、弁体４の案内突片１８に摺接する案内面２８を、開閉方向Ａ，Ｂに沿って有している。図７に示すように、隣り同士の分割レール体２１の案内面２８の両端部には、角を取り除いて傾斜した面取部２９が形成されている。

【0039】

尚、弁箱２と案内レール２０との材質には例えば耐熱合金鋼が使用され、溶接部２６の材質には例えばニッケル・クロム系の耐熱合金等が使用されている。また、図６に示すように、分割レール体２１の長さＣは２００〜４００ｍｍに設定されている。

【0040】

以下、上記構成における作用を説明する。
図１の仮想線および図３に示すように、弁体４が全開位置Ｏに移動した場合、弁体４はボンネット部８内に退入し、例えば高温空気や軽質炭化水素等の高温の流体３１が流路３を上流側から下流側へ流れる。この際、流体３１の一部は弁箱本体部７内からボンネット部８内に流入する。

【0041】

また、図１の実線および図２に示すように、弁体４が全閉位置Ｓに移動した場合、弁体４は弁箱本体部７内に突入し、ウェッジ１５の傾斜面１６がダブルディスク１３の受圧面１７に圧接し、ダブルディスク１３が弁座１１に押し付けられて流路３を遮断する。

【0042】

尚、弁体４が全開位置Ｏから全閉位置Ｓに移動する際、窒素ガス１９がパージ用配管１２からボンネット部８内に注入され、ボンネット部８内の流体３１が窒素ガス１９によって弁箱本体部７内に追い出され、ボンネット部８内が窒素ガス１９で満たされる。この窒素ガス１９の圧力は流体３１の圧力よりも高圧であるため、流体３１が全閉位置Ｓの弁体４の上流側からボンネット部８内に侵入するのを防止することができ、従って、流体３１が全閉位置Ｓの弁体４の上流側からボンネット部８内を迂回して弁体４の下流側へ漏れることはない。

【0043】

このように弁体４が開閉方向Ａ，Ｂへ移動する際、弁体４は案内レール２０に案内されるため、弁体４の流路軸心方向へのがたつきが防止できる。この際、弁体４の案内突片１８が案内レール２０の案内面２８に摺接しながら開閉方向Ａ，Ｂへ移動するため、摺動抵抗力が発生する。

【0044】

図７に示すように、各分割レール体２１の案内面２８の両端部には面取部２９が形成されているため、弁体４の案内突片１８は隣り合った一方の分割レール体２１の案内面２８から他方の分割レール体２１の案内面２８へ円滑に移動することができる。

【0045】

各分割レール体２１は弁箱２の内面に溶接されているため、案内レール２０は弁箱２内に確実に固着される。また、図６に示すように、案内レール２０を複数の分割レール体２１に分割することにより、溶接部２６の塑性歪み振幅が低減され、破断に至るまでの熱応力の繰り返し数が増大し、このため、溶接部２６の寿命が延びる。

【0046】

一例として、図８の実線で示したグラフＧ１は、分割レール体２１の長さＣ（図６参照）と、溶接部２６に発生する最大相当塑性歪みの振幅Ｅｐとの関係を示しており、黒塗りの四角い点が分割レール体２１の長さＣに対する最大相当塑性歪みの振幅Ｅｐの値を示している。

【0047】

尚、グラフＧ１の横軸に示した分割レール体２１の長さＣとは、例えば、案内レール２０の全長Ｄ（図６参照）を１５００ｍｍとし、この案内レール２０を２分割〜１６分割した長さであり、下記表１のような数値に設定されている。例えば、案内レール２０を６本の分割レール体２１に６分割した場合、１本の分割レール体２１の長さＣは２５０ｍｍになる。

【0048】

【表1】

上記図８のグラフＧ１によると、案内レール２０の分割数が増えて分割レール体２１の長さＣが短くなるほど、最大相当塑性歪みの振幅Ｅｐが低下する関係にある。

【0049】

ここで、マンソン・コフィンの法則により、塑性歪みの振幅Ｅｐと、破断に至るまでの繰り返し数Ｎｆとの間には下記式（１）に示される関係がある。

【0050】

【数1】

尚、上記式（１）において、Ｅｆは溶接部２６又は分割レール体２１の材料固有の定数である。

【0051】

上記式（１）により、Ｅｐが小さくなるほど、溶接部２６が破断に至るまでの繰り返し数Ｎｆが増大するため、溶接部２６の寿命が延びる。
尚、図８のグラフＧ１の左縦軸に示した最大相当塑性歪みの振幅Ｅｐは数値解析によって求めることができる。例えば、上記図１２のグラフに示したように弁体４の開閉を常温から２０分毎に４回繰り返した場合、溶接部２６に発生する塑性歪みと時間との関係は図９のグラフＧａ〜Ｇｃのように示される。点線で示したグラフＧａは上記表１に示したように案内レール２０を２分割（すなわち２本の分割レール体２１に分割）した場合の塑性歪みの変化を示し、一点鎖線で示したグラフＧｂは案内レール２０を６分割（すなわち６本の分割レール体２１に分割）した場合の塑性歪みの変化を示し、実線で示したグラフＧｃは案内レール２０を１６分割（すなわち１６本の分割レール体２１に分割）した場合の塑性歪みの変化を示している。

【0052】

ここで、最大相当塑性歪みの振幅Ｅｐは、各グラフＧａ〜Ｇｃ毎に求められる複数の塑性歪みの振幅ΔＥｐ１〜ΔＥｐ７の平均値である。すなわち、各塑性歪みの振幅ΔＥｐ１〜ΔＥｐ７は各グラフの山の頂点から谷の底点までの振幅であり、夫々の長さＣの分割レール体２１に対する最大相当塑性歪みの振幅Ｅｐは下記の式（２）により求められる。
Ｅｐ＝（ΔＥｐ１＋ΔＥｐ２＋・・・＋ΔＥｐ６＋ΔＥｐ７）／７ 式（２）
尚、グラフＧａ〜Ｇｃでは、あくまで案内レール２０を複数の分割レール体２１に分割した場合の相対評価を目的としているため、最も条件の厳しい、図１２に示した常温から弁体４の開閉を２０分毎に４回繰り返した場合の数値解析に基づいて、塑性歪みを求めている。

【0053】

また、弁体４の案内突片１８が案内レール２０の案内面２８に摺接しながら開閉方向Ａ，Ｂへ移動する際、摺動抵抗力が発生し、この摺動抵抗力に対する溶接部２６の取付強度を示す目安として許容応力比Ｆｓが定義されている。上記図８の点線で示すグラフＧ２は分割レール体２１の長さＣと許容応力比Ｆｓとの関係を示しており、許容応力比Ｆｓは下記の式（３）により求められる。
Ｆｓ＝０．８・σｓ／σ 式（３）
ここで、上記σｓは溶接部２６の溶接材料の許容応力であり、この許容応力は、「ASME Boiler and pressure vessel code SectionVIII Dividion1,SectionII Part D」に基づいて定められる。また、上記σは溶接部２６に発生するせん断応力［Ｎ／ｍｍ^２］である。

【0054】

上記せん断応力σは下記の式（４）により求められる。

【0055】

【数2】

ここで、Ｆｍは弁体４の重量による荷重［Ｎ］であり、Ｆｐは仕切弁１の上下流間の差圧による荷重[Ｎ]であり、ｈは図４に示した溶接部２６の脚長［ｍｍ］であり、Ｌは図６に示した溶接部２６の長さ［ｍｍ］である。また、Ｍは弁体４の質量［ｋｇ］であり、μは弁体４の案内突片１８と案内レール２０との摩擦係数であり、ｇは重力加速度［ｍ／ｓ^２］であり、ΔＰは上下流間の差圧[Ｎ/ｍｍ^２]であり、Ｓは流入口９の開口面積［ｍｍ^２］であり、上記式（４）の分母の０．５という数値は溶接効率を示す。

【0056】

尚、上記各荷重Ｆｍ，Ｆｐは弁体４の下流側の案内突片１８と案内レール２０との接触部分に作用する荷重である。理想的には、上記弁体４の重量による荷重Ｆｍは案内突片１８と案内レール２０との接触部分全面に均等に分散して負荷されるのであるが、本実施の形態では、上記荷重Ｆｍが、均等に負荷されず、いずれか１本の分割レール体２１に集中して負荷された場合を仮定して、上記溶接部２６に発生するせん断応力σを求めている。上記式（４）によると、溶接部２６の長さＬが短くなるほど、せん断応力σが増大するため、上記式（３）により、許容応力比Ｆｓが低下し、これにより、弁体４の開閉移動時に発生する摺動抵抗力に対する溶接部２６の取付強度が減少していく。

【0057】

従って、上記図８のグラフＧ１，Ｇ２に示されるように、案内レール２０の分割数を増やして分割レール体２１の長さＣを短くするほど、最大相当塑性歪みの振幅Ｅｐが低下して熱応力の影響が低減されるが、その反面、許容応力比Ｆｓが低下し、弁体４の開閉移動時に発生する摺動抵抗力に対する溶接部２６の取付強度が低下する傾向にある。このため、分割レール体２１の長さＣを短くすることは、熱応力の影響低減の点では好ましいが、取付強度の点では好ましくないと言える。従って、熱応力の影響低減と取付強度との両者のバランスを取って、十分な溶接部２６の寿命と約１〜１．５の範囲の許容応力比Ｆｓとを確保するために、分割レール体２１の長さＣを２００〜４００ｍｍの範囲に設定している。

【0058】

また、図３に示すように、弁体４が全開位置Ｏまで移動し、高温の流体３１が弁箱２内の流路３を流れることにより、分割レール体２１が加熱されて熱膨張しても、図６に示すように、隙間２３の大きさは分割レール体２１の熱膨張量を考慮して設定されているので、熱膨張分だけ隙間２３が短縮され、この際、隣り合う一方の分割レール体２１の端面と他方の分割レール体２１の端面とは、接触せずに、離間したままの状態に保たれる。

【0059】

これに反して、もしも、一方の分割レール体２１の端面と他方の分割レール体２１の端面とが接触して押し合ってしまうと、これによって生じる応力が溶接部２６に付加されてしまうため、溶接部２６の寿命が短縮されてしまうことになる。本実施の形態における高温用仕切弁１は、このような応力の増加を防止して、溶接部２６の寿命を延ばすことができる。

【0060】

また、分割レール体２１同士の隣接部分２４には、溶接部２６ではなく、非溶接部２５が形成されるので、隣接部分２４で溶接部２６が割れるのを防止することができる。
これに反して、もしも、非溶接部２５を無くして、隣り合う一方の分割レール体２１の端部から他方の分割レール体２１の端部にわたって連続的に溶接部２６を形成した場合、隣接部分２４において、溶接部２６が割れる虞がある。本実施の形態における高温用仕切弁１は、このような溶接部２６の割れを防止することができる。

【0061】

また、溶接部２６は、分割レール体２１の端部の非溶接部２５を除いた領域に、連続して形成されているため、溶接部２６と分割レール体２１との接触面積ならびに溶接部２６と弁箱２との接触面積がそれぞれ増大する。このため、分割レール体２１の熱が溶接部２６を通って弁箱２に伝達される際、溶接部２６における伝熱面積が大きくなり、分割レール体２１と弁箱２との温度差が小さくなる。これにより、溶接部２６に発生する熱応力が低減され、溶接部２６の寿命を延ばすことができる。

【0062】

また、隣り合う一方の分割レール体２１の溶接部２６の端部と他方の分割レール体２１の溶接部２６の端部との間に非溶接部２５が形成されるため、溶接部２６の端部に発生するクレータ（溶接ビードの終端に形成される窪み）を容易に処理することができる。

【0063】

上記実施の形態では、図６に示すように、全長Ｄが１５００ｍｍの案内レール２０を例示して説明したが、１５００ｍｍに限定されるものではなく、全長Ｄが１５００ｍｍ以外であっても、同様な傾向が得られる。また、実施の形態にて使用した数値は、一つの例であり、各数値に限定されるものではない。

【0064】

上記実施の形態では、図７に示すように、面取部２９の一例として、案内面２８の端部の角を取り除いて平坦な傾斜面を形成しているが、傾斜面の代りに、円弧形状の曲面を形成してもよい。

【符号の説明】

【0065】

１ 高温用仕切弁
２ 弁箱
３ 流路
４ 弁体
２０ 案内レール（案内部材）
２１ 分割レール体（分割案内体）
２３ 隙間
２５ 非溶接部
２６ 溶接部
２８ 案内面
２９ 面取部
Ａ 開方向
Ｂ 閉方向
Ｃ 分割レール体の長さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】