特許 7591473 空気作動弁、及び、当該空気作動弁を有する原子力発電プラント

(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】

(24)【登録日】2024-11-20

(45)【発行日】2024-11-28

(54)【発明の名称】空気作動弁、及び、当該空気作動弁を有する原子力発電プラント

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/122 20060101AFI20241121BHJP

   F16K 15/03 20060101ALI20241121BHJP

   F16K 1/22 20060101ALI20241121BHJP

   G21D 1/00 20060101ALI20241121BHJP

【ＦＩ】

F16K31/122

F16K15/03 Z

F16K1/22 B

G21D1/00 V

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021123674

(22)【出願日】2021-07-28

(65)【公開番号】P2023019162

(43)【公開日】2023-02-09

【審査請求日】2023-06-22

(73)【特許権者】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】平野 聖

(72)【発明者】

【氏名】平澤 大助

(72)【発明者】

【氏名】小野寺 賢司

(72)【発明者】

【氏名】久保田 亮

【審査官】清水 康

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５４－０２６７１７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】中国実用新案第２１０３１８５２６（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開２０１４－０８５２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－０３０７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１８０７７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２８０６６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４８－０２１９７９（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開平１０－２８８２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－３３２５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５４－００３６３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００３－０９０４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０９４３０８３６（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ３１／１２２

Ｆ１６Ｋ １５／０３

Ｆ１６Ｋ １／２２

Ｇ２１Ｄ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に流路が形成された弁箱と、
前記弁箱の内部に延在して配置され、かつ、前記流路をそれぞれ開閉する第１弁体及び第２弁体と、
前記第１弁体を作動させて前記流路を開閉する第１シリンダ機構と、
前記第１シリンダ機構と同じ方向に前記第１弁体を作動させて前記流路を開閉する第２シリンダ機構と、
前記第２弁体を作動させて前記流路を開閉する第３シリンダ機構と、
前記第３シリンダ機構と同じ方向に前記第２弁体を作動させて前記流路を開閉する第４シリンダ機構と、を備え、
前記第１シリンダ機構と前記第２シリンダ機構は、前記第１弁体の両サイドに水平方向に並んで配置され、
前記第３シリンダ機構と前記第４シリンダ機構は、前記第２弁体の両サイドに水平方向に並んで配置されている
ことを特徴とする空気作動弁。

【請求項2】

請求項１に記載の空気作動弁において、
前記第１弁体及び前記第２弁体がスイング逆止弁として構成されている
ことを特徴とする空気作動弁。

【請求項3】

請求項１に記載の空気作動弁において、
前記第１弁体及び前記第２弁体がバタフライ弁として構成されている
ことを特徴とする空気作動弁。

【請求項4】

原子炉圧力容器と、
前記原子炉圧力容器に接続された配管と、
前記配管を支持する配管支持構造物と、
前記配管に設置された空気作動弁と、を有し、
前記空気作動弁は、
内部に流路が形成された弁箱と、
前記弁箱の内部に延在して配置され、かつ、前記流路を開閉するそれぞれ開閉する第１弁体及び第２弁体と、
前記第１弁体を作動させて前記流路を開閉する第１シリンダ機構と、
前記第１シリンダ機構と同じ方向に前記第１弁体を作動させて前記流路を開閉する第２シリンダ機構と、
前記第２弁体を作動させて前記流路を開閉する第３シリンダ機構と、
前記第３シリンダ機構と同じ方向に前記第２弁体を作動させて前記流路を開閉する第４シリンダ機構と、を備え、
前記第１シリンダ機構と前記第２シリンダ機構は、前記第１弁体の両サイドに水平方向に並んで配置され、
前記第３シリンダ機構と前記第４シリンダ機構は、前記第２弁体の両サイドに水平方向に並んで配置されている
ことを特徴とする原子力発電プラント。

【請求項5】

請求項４に記載の原子力発電プラントにおいて、
前記第１シリンダ機構と前記第２シリンダ機構と前記第３シリンダ機構と前記第４シリンダ機構は、前記配管支持構造物又は前記配管の隙間に配置されている
ことを特徴とする原子力発電プラント。

【請求項6】

請求項４又は請求項５に記載の原子力発電プラントにおいて、
１つの前記配管に前記空気作動弁が複数設置されている
ことを特徴とする原子力発電プラント。

【請求項7】

請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の原子力発電プラントにおいて、
前記空気作動弁が前記原子炉圧力容器の内部から外部に流出する蒸気の流れを遮断する隔離弁に用いられている
ことを特徴とする原子力発電プラント。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気作動弁、及び、当該空気作動弁を有する原子力発電プラントに関する。

【背景技術】

【0002】

様々な場所に、空気を用いて弁体を駆動する空気作動弁（例えば、特許文献１参照）が用いられている。例えば、原子力発電プラントでは、原子炉圧力容器や原子炉格納容器等に取り付けられた配管の隔離弁に空気作動弁が利用されている。空気作動弁は、駆動部であるシリンダに高圧の操作空気を吸排気することにより、弁体と連動したシリンダピストンの位置を制御して流路を開閉する弁である。空気作動弁は、弁の差圧等により開閉作動に高いトルクを要する場合に、シリンダの出力を上げることが要望される。シリンダの出力を上げる手法としては、大きく二つあり、「操作空気の高圧化」手法又は「シリンダサイズの拡張」手法がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５-１６９２９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、一つ目の「操作空気の高圧化」手法については、操作空気の圧力が１．０ＭＰａを超えた場合、高圧ガス保安法に基づく高圧ガスの管理が必要となる。そのため、高圧ガス管理ができないメーカでは、一つ目の「操作空気の高圧化」の取り扱いができなかった。したがって、特許文献１に開示された従来技術は、一つ目の「操作空気の高圧化」手法を採用した場合に、以下のような課題があった。すなわち、特許文献１に開示された従来技術は、空気作動弁による弁体の開閉動作を円滑に行うために、弁体の開閉動作に高いトルクを要する場合に、操作空気を高圧化させてしまうと、高圧ガス保安法に基づいた管理を行わなければならない。そのため、製造できないメーカが出てくる可能性があった。

【0005】

また、二つ目の「シリンダサイズの拡張」手法は、操作空気の受圧面積拡大に伴う出力向上を目的としたものだが、シリンダのサイズが拡張することにより、狭隘部に設置されている空気作動弁の原子力発電プラントへの配置が困難になってしまう可能性があった。したがって、特許文献１に開示された従来技術は、二つ目の「シリンダサイズの拡張」手法を採用した場合に、以下のような課題があった。すなわち、特許文献１に開示された従来技術は、空気作動弁による弁体の開閉動作に高いトルクを要する場合に、シリンダのサイズを拡大してシリンダ機構の出力を上げることでトルクを増大させてしまうと、シリンダのサイズが大きくなる。そのため、配置し難くなる可能性があった。

【0006】

本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、操作空気を高圧化したりシリンダのサイズを拡大したりすることなく、弁体の開閉動作を円滑に行うことができる空気作動弁、及び、当該空気作動弁を有する原子力発電プラントを提供することを主な目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記目的を達成するため、本発明は、内部に流路が形成された弁箱と、前記弁箱の内部に延在して配置され、かつ、前記流路をそれぞれ開閉する第１弁体及び第２弁体と、前記第１弁体を作動させて前記流路を開閉する第１シリンダ機構と、前記第１シリンダ機構と同じ方向に前記第１弁体を作動させて前記流路を開閉する第２シリンダ機構と、前記第２弁体を作動させて前記流路を開閉する第３シリンダ機構と、前記第３シリンダ機構と同じ方向に前記第２弁体を作動させて前記流路を開閉する第４シリンダ機構と、を備え、前記第１シリンダ機構と前記第２シリンダ機構は、前記第１弁体の両サイドに水平方向に並んで配置され、前記第３シリンダ機構と前記第４シリンダ機構は、前記第２弁体の両サイドに水平方向に並んで配置されていることを特徴とする空気作動弁、及び、当該空気作動弁を有する原子力発電プラントとする。
その他の手段は、後記する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、操作空気を高圧化したりシリンダのサイズを拡大したりすることなく、弁体の開閉動作を円滑に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態に係る空気作動弁が用いられた小型モジュール原子力発電プラントにおける原子炉圧力容器の頂部の外観図である。

【図2】本実施形態に係る空気作動弁が用いられた圧力容器隔離弁の外観図である。

【図3】本実施形態に係る空気作動弁が用いられた圧力容器隔離弁の側断面図である。

【図4】本実施形態に係る空気作動弁が用いられた圧力容器隔離弁の正断面図である。

【図5】本実施形態に係る空気作動弁におけるシリンダ機構の概略構成図である。

【図6A】変形例に係る隔離弁の概略構成図である。

【図6B】変形例に係る隔離弁の軸部付近の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）について詳細に説明する。各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示しているに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。

【0011】

＜空気作動弁、及び、当該空気作動弁を有する原子力発電プラントの構成＞
以下、図１乃至図５を参照して、本実施形態１に係る空気作動弁７、及び、当該空気作動弁７を有する原子力発電プラント１の構成について説明する。本実施形態では、原子力発電プラント１が小型モジュール原子力発電プラント（ＳＭＲ：Small Modular Reactor）であるものとして説明する。また、空気作動弁７が後記する圧力容器隔離弁６に用いられているものとして説明する。

【0012】

図１は、本実施形態に係る空気作動弁７が用いられた小型モジュール原子力発電プラント２における原子炉圧力容器３の頂部の外観図（平面図）である。図２は、空気作動弁７が用いられた圧力容器隔離弁６の外観図（図１の一部を拡大した平面図）である。図３は、空気作動弁７が用いられた圧力容器隔離弁６の側断面図である。図４は、空気作動弁７が用いられた圧力容器隔離弁６の正断面図である。図５は、空気作動弁７におけるシリンダ機構（第１シリンダ機構１２及び第２シリンダ機構１３）の概略構成図である。

【0013】

図１に示す例では、本実施形態に係る原子力発電プラント１としての小型モジュール原子力発電プラント２は、原子炉圧力容器３の頂部に２つの配管４が接続されている。各配管４は、配管支持構造物５によって移動不能に支持されている。各配管４の途中には、圧力容器隔離弁６が設置されている。圧力容器隔離弁６は、空気作動弁７によって作動する空気作動弁構造体である。各４配管に設置された圧力容器隔離弁６は、同様の構造になっている。

【0014】

図２に示すように、圧力容器隔離弁６は、２つの空気作動弁７を備えている。ここでは、原子炉圧力容器３に近い方に設置された空気作動弁７を「空気作動弁７ａ」と称し、原子炉圧力容器３から遠い方に設置された空気作動弁７を「空気作動弁７ｂ」と称して説明する。

【0015】

空気作動弁７ａと空気作動弁７ｂは、同様の構成になっている。具体的には、空気作動弁７ａは、隔離弁（第１隔離弁１１ａ）と、第１シリンダ機構１２ａと、第２シリンダ機構１３ａとを有している。第１シリンダ機構１２ａと第２シリンダ機構１３ａは、第１隔離弁１１ａの両脇に配置されている。同様に、空気作動弁７ｂは、隔離弁（第２隔離弁１１ｂ）と、第１シリンダ機構１２ｂと、第２シリンダ機構１３ｂとを有している。第１シリンダ機構１２ｂと第２シリンダ機構１３ｂは、第２隔離弁１１ｂの両脇に配置されている。

【0016】

以下、第１隔離弁１１ａと第２隔離弁１１ｂとを総称する場合に「隔離弁１１」と称する。また、第１シリンダ機構１２ａと第１シリンダ機構１２ｂとを総称する場合に「第１シリンダ機構１２」と称する。また、第２シリンダ機構１３ａと第２シリンダ機構１３ｂとを総称する場合に「第２シリンダ機構１３」と称する。

【0017】

図３に、図２に示すＸ１－Ｘ１線に沿って圧力容器隔離弁６を切断して得られる断面形状を示す。また、図４に、図２に示すＸ２－Ｘ２線に沿って圧力容器隔離弁６を切断して得られる断面形状を示す。

【0018】

図３に示すように、圧力容器隔離弁６は、第１隔離弁１１ａと第２隔離弁１１ｂとが設けられた弁箱２１を有している。弁箱２１は、弁フタ２３ａで第１隔離弁１１ａを封止しているとともに、弁フタ２３ｂで第２隔離弁１１ｂを封止している。弁箱２１の内部には、蒸気が流れる流路２２と、後記する弁体２４ａが回動する可動空間３２ａと、後記する弁体２４ｂが回動する可動空間３２ｂとが形成されている。

【0019】

流路２２は、図３における弁箱２１の右端部と可動空間３２ａとを接続する流路２２ａと、可動空間３２ａと可動空間３２ｂとを接続する流路２２ｂと、可動空間３２ｂと図３における弁箱２１の左端部とを接続する流路２２ｃとが形成されている。

【0020】

可動空間３２ａの内部には、流路２２ａを開閉する弁体２４ａが配置されている。図３は、弁体２４ａが流路２２ａを閉鎖している状態を実線で示し、弁体２４ａが流路２２ａを開放している状態を破線で示している。本実施形態では、弁体２４ａは、ロッド２５ａによって回動自在に支持されたスイング逆止弁として構成されている。ロッド２５ａは、軸部３５ａを中心にして回動するように弁箱２１の内部に取り付けられている。軸部３５ａは、水平方向に延在するように配置されている。弁体２４ａは、軸部３５ａを中心にしてロッド２５ａが回動することにより、上下方向に回動する（矢印Ａ２４ａ参照）。弁体２４ａは、上方向に回動することで流路２２ａを開放した状態になり、一方、下方向に回動することで流路２２ａを閉鎖した状態になる。弁体２４ａは、原子力発電プラント１の通常運転時に流路２２ａを閉鎖した状態になっており、原子炉圧力容器３内で想定を超える圧力が発生したときに流路２２ａを開放した状態になる。

【0021】

また、可動空間３２ｂの内部には、流路２２ｂを開閉する弁体２４ｂが配置されている。図３は、弁体２４ｂが流路２２ｂを閉鎖している状態を実線で示し、弁体２４ｂが流路２２ｂを開放している状態を破線で示している。本実施形態では、弁体２４ｂは、ロッド２５ｂによって回動自在に支持されたスイング逆止弁として構成されている。ロッド２５ｂは、軸部３５ｂを中心にして回動するように弁箱２１の内部に取り付けられている。軸部３５ｂは、水平方向に延在するように配置されている。弁体２４ｂは、軸部３５ｂを中心にしてロッド２５ｂが回動することにより、上下方向に回動する（矢印Ａ２４ｂ参照）。弁体２４ｂは、上方向に回動することで流路２２ｂを開放した状態になり、一方、下方向に回動することで流路２２ｂを閉鎖した状態になる。弁体２４ｂは、原子力発電プラント１の通常運転時に流路２２ｂを閉鎖した状態になっており、原子炉圧力容器３内で想定を超える圧力が発生したときに流路２２ｂを開放した状態になる。以下、弁体２４ａと弁体２４ｂとを総称する場合に「弁体２４」と称する。

【0022】

図４に示すように、空気作動弁７は、ダブルシリンダ構造になっており、軸部３５を介して弁体２４とロッド２５を回動させるための第１シリンダ機構１２と第２シリンダ機構１３を有している。第１シリンダ機構１２と第２シリンダ機構１３は、弁体２４の両サイド（両脇）に水平方向に並んで配置されている。ここで「水平方向に並んで配置されている」とは「水平方向の同じ高さの位置に配置されている」ことを意味している。第１シリンダ機構１２と第２シリンダ機構１３は、好ましくは、垂直方向に延在するように配置されているとよい。図４及び図５に示すように、第１シリンダ機構１２と第２シリンダ機構１３は、同様の構成になっている。具体的には、第１シリンダ機構１２は、空気が出し入れされるシリンダ２６と、シリンダ２６内を摺動するピストン２８と、ピストン２８に取り付けられたピストンロッド２７と、ピストン２８の動きに連動して動く連動部材３１と、ピストンロッド２７と軸部３５とを連結する連結部３６とを有している。同様に、第２シリンダ機構１３は、空気が出し入れされるシリンダ２６と、シリンダ２６内を摺動するピストン２８と、ピストン２８に取り付けられたピストンロッド２７と、ピストン２８の動きに連動して動く連動部材３１と、ピストンロッド２７と軸部３５とを連結する連結部３６とを有している。

【0023】

図５に示すように、シリンダ２６は、内部にバネ３０が配置されており、ピストン２８を付勢する。シリンダ２６の上端部には操作空気吸排気口２９Ｕが設けられている。また、シリンダ２６の下端部には操作空気吸排気口２９Ｌが設けられている。空気作動弁７は、図示せぬ制御部によって操作空気吸排気口２９Ｕと操作空気吸排気口２９Ｌから操作空気の吸排気を行うことで、ピストン２８を上下させる。また、空気作動弁７は、操作空気が無い場合に、バネ３０により、弁体２４を初期位置に戻す。

【0024】

図２及び図４に示すように、空気作動弁７は、第１シリンダ機構１２と第２シリンダ機構１３に設けられた操作空気吸排気口２９Ｕと操作空気吸排気口２９Ｌの開閉動作を図示せぬ制御部によって制御することで、第１シリンダ機構１２と第２シリンダ機構１３を同じ方向に作動させる。これにより、空気作動弁７は、第１シリンダ機構１２と第２シリンダ機構１３のいずれか一方を弁体２４の開閉動作を主導する機構として作動させ、他方を弁体２４の開閉動作を補助する機構として作動させる。

【0025】

第１シリンダ機構１２と第２シリンダ機構１３のピストンロッド２７は、連結部３６を介して軸部３５に連結されている。軸部３５は、第１シリンダ機構１２と第２シリンダ機構１３のピストンロッド２７が同じ方向に動くことにより、回転する。すなわち、ピストンロッド２７の上下方向の往復運動が軸部３５の正転・逆転の回転運動に変換される。その結果、軸部３５は、軸心を中心とした軸回りに正転・逆転する。このとき、軸部３５の回転に連動して弁体２４とロッド２５が上下方向に回動する。その結果、流路２２が開閉する。

【0026】

このような空気作動弁７は、２つのシリンダ機構（第１シリンダ機構１２と第２シリンダ機構１３）で１つの弁体２４を開閉するダブルシリンダ構造になっている（図４参照）。そのため、弁の開閉に高いトルクが必要になった場合でも、空気作動弁７は、操作空気を高圧化したり第１シリンダ機構１２と第２シリンダ機構１３のシリンダ２６のサイズを拡大したりすることなく、弁体２４の開閉動作を円滑に行うことができる。なお、操作空気圧の高圧化を抑えられることから、本技術を採用することにより高圧ガス保安法に基づく管理が不要とすることが可能である。

【0027】

しかも、空気作動弁７は、第１シリンダ機構１２と第２シリンダ機構１３のシリンダ２６のサイズを小型化することができる。特に、本実施形態に係る原子力発電プラント１としての小型モジュール原子力発電プラント２では、図１に示すように、空気作動弁７が適用された圧力容器隔離弁６の周辺に、配管４、配管支持構造物５等が設置されている。そのため、圧力容器隔離弁６の周辺は、隙間の狭い狭隘部となっている。空気作動弁７は、第１シリンダ機構１２と第２シリンダ機構１３のシリンダ２６のサイズを小型化することができるため、隙間の狭い圧力容器隔離弁６の周辺に配置し易くすることができる。

【0028】

＜空気作動弁の主な特徴＞
（１）図２及び図４に示すように、本実施形態に係る空気作動弁７は、内部に流路２２が形成された弁箱２１と、弁箱の内部に配置され、かつ、流路を開閉する弁体２４と、弁体を作動させて流路を開閉する第１シリンダ機構１２と、第１シリンダ機構と同じ方向に弁体を作動させて流路を開閉する第２シリンダ機構１３と、を備えている。第１シリンダ機構１２と第２シリンダ機構１３は、弁体２４の両サイド（両脇）に水平方向に並んで配置されている。第１シリンダ機構１２と第２シリンダ機構１３は、好ましくは、垂直方向に延在するように配置されているとよい。

【0029】

このような空気作動弁７は、２つのシリンダ機構（第１シリンダ機構１２と第２シリンダ機構１３）で１つの弁体２４を開閉するダブルシリンダ構造になっている。このような空気作動弁７は、１つのシリンダ機構あたりの「径方向及び長さ方向サイズを小型化することができる」、「力量を低減することができる」、「重量が減ることにより重心の偏りを改善することができる」といった配置性・製造性・耐震性を改善する効果を奏することができる。そのため、空気作動弁７は、操作空気を高圧化したり第１シリンダ機構１２と第２シリンダ機構１３のシリンダ２６のサイズを拡大したりすることなく、弁体２４の開閉動作を円滑に行うことができる。しかも、空気作動弁７は、第１シリンダ機構１２と第２シリンダ機構１３のシリンダ２６のサイズを小型化することができるため、隙間の狭い圧力容器隔離弁６の周辺に配置し易くすることができる。

【0030】

（２）図４に示すように、本実施形態に係る空気作動弁７は、第１シリンダ機構のシリンダと第２シリンダ機構のシリンダ２６は、上下方向に延在するように配置されているとよい。

【0031】

このような空気作動弁７は、配管支持構造物５や配管４等の構造物が設置された場所のように、隙間（特に水平方向の隙間）の狭い狭隘部に設置し易くすることができる。

【0032】

（３）図３及び図４に示すように、本実施形態に係る空気作動弁７は、弁体２４がスイング逆止弁として構成されているとよい。

【0033】

このような空気作動弁７は、２つのシリンダ機構（第１シリンダ機構１２と第２シリンダ機構１３）の駆動力を軸部３５に伝達して、軸部３５を介して弁体２４を回動させることで、流路２２を円滑に開閉することができる。

【0034】

＜原子力発電プラントの主な特徴＞
（１）図１に示すように、本実施形態に係る原子力発電プラント１は、空気作動弁７の第１シリンダ機構１２と第２シリンダ機構１３が配管支持構造物５又は配管４の隙間に配置された構成であるとよい。

【0035】

このような原子力発電プラント１は、隙間の狭い場所に空気作動弁７を良好に設置することができる。

【0036】

（２）図２に示すように、本実施形態に係る原子力発電プラント１は、１つの配管４に空気作動弁７が複数設置された構成であるとよい。

【0037】

このような原子力発電プラント１は、流路２２を閉鎖する場合に、流体（本実施形態では、蒸気）の流れを複数の空気作動弁７で確実に遮断することができる。

【0038】

（３）図２に示すように、本実施形態に係る原子力発電プラント１は、空気作動弁７が原子炉圧力容器３の内部から外部に流出する蒸気の流れを遮断する隔離弁６に用いられた構成であるとよい。

【0039】

このような原子力発電プラント１は、操作空気を高圧化したりシリンダのサイズを拡大したりすることなく、蒸気の流れを良好に遮断することができる。

【0040】

本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。実施形態の構成の一部を他の構成に置き換えることが可能であり、実施形態の構成に他の構成を加えることも可能である。さらに、各構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換が可能である。

【0041】

例えば、本実施形態に係る空気作動弁は、図６Ａ及び図６Ｂに示す隔離弁１１１に適用することができる。図６Ａは、変形例に係る隔離弁１１１の概略構成図である。図６Ｂは、変形例に係る隔離弁１１１の軸部付近の概略構成図である。

【0042】

図６Ａに示すように、隔離弁１１１は、弁体を９０°回転させて弁を開閉させるバタフライ弁構造になっている。隔離弁１１１は、内部に流路１２２が形成されたボディ１２１と、ジスク１２４（弁体）と、第１シリンダ機構１１２と、第２シリンダ機構１１３と、を有している。図６Ａは、弁体としてのジスク１２４の両サイドに形成された２つの流路１２２が開放された状態を示している。２つの流路１２２は、ジスク１２４が矢印Ａ１２４の方向に回転することで閉鎖される。

【0043】

ボディ１２１は、弁箱を構成する部材である。ジスク１２４は、流路１２２を開閉する弁体である。ジスク１２４（弁体）は、ボディ１２１の内部に回転自在に配置されている。ジスク１２４は、一体に構成された軸部１２３の回転に伴って回転することで、流路１２２を開放したり閉鎖したりする。軸部１２３は、ジスク１２４と一体に構成されたシャフトである。本変形例では、軸部１２３は、鉛直方向に延在するように配置されている。

【0044】

ボディ１２１は、軸部１２３（シャフト）を軸周りに回転自在に支持する支持部１２１ａを備えている。本変形例では、支持部１２１ａは、水平方向に延在する筒状の形状を呈しており、略中央に軸部１２３が配置され、軸部１２３の両脇に２つのシリンダ部１４０が配置された構成になっている。本変形例では、右側のシリンダ部１４０が連結チューブ１４９を介して第１シリンダ機構１１２のシリンダ１２６と連結されている。また、左側のシリンダ部１４０が連結チューブ１４９を介して第２シリンダ機構１１３のシリンダ１２６と連結されている。

【0045】

図６Ｂに示すように、支持部１２１ａは、内部に、１つのヨーク１４１と、２つのピストン１４２と、２つのバネ１４６とを有している。

【0046】

ヨーク１４１は、軸部１２３と同軸で回転する円板状の回転体である。ヨーク１４１は、軸部１２３に固着されている。ヨーク１４１は、軸部１２３が配される中央部を挟んで対向する位置に２つの溝部１４１ａを備えている。２つの溝部１４１ａの内部には、平行ピン１４４が摺動可能に挿入される。

【0047】

ピストン１４２は、シリンダ部１４０内を摺動する部材である。２つのピストン１４２は、シリンダ部１４０の内部で対向配置されている。シリンダ部１４０は、円筒状の形状を呈している。ピストン１４２のハッチングを付した部分は、円柱状の形状を呈しており、その外周部に配置されたパッキン１４５でシリンダ部１４０を封止している。ピストン１４２は、先端側の面（軸部１２３に近い側の面）に平板状のプレート１４３を有している。本変形例では、プレート１４３は、ヨーク１４１の下方に、ヨーク１４１と平行になるように配置されている。プレート１４３は、先端部に、鉛直方向に立設された平行ピン１４４を有している。平行ピン１４４は、ヨーク１４１の溝部１４１ａの内部に摺動可能に挿入される。

【0048】

バネ１４６は、軸部１２３から離間させる方向にピストン１４２を付勢する部材である。本変形例では、バネ１４６が圧縮バネで構成されているものとして説明する。

【0049】

第１シリンダ機構１１２と第２シリンダ機構１１３は、ジスク１２４（弁体）の両サイド（両脇）に水平方向に並んで配置されている。第１シリンダ機構１１２と第２シリンダ機構１１３は、好ましくは、垂直方向に延在するように配置されているとよい。第１シリンダ機構１１２と第２シリンダ機構１１３は、同様の構成になっている。第１シリンダ機構１１２と第２シリンダ機構１１３は、図５に示す第１シリンダ機構１２と第２シリンダ機構１３と比較すると、ピストンロッド２７と軸部３５と連結部３６とが削除され、その代わりに、連結チューブ１４９を介してシリンダ部１４０の内部のピストン２８よりも上方の空間と支持部１２１ａのシリンダ部１４０の内部の空間とが連通した構成になっている点で相違している。第１シリンダ機構１１２は、連結チューブ１４９を介して支持部１２１ａの右側のシリンダ部１４０とシリンダ１２６との間で空気を出し入れする。一方、第２シリンダ機構１１３は、連結チューブ１４９を介して支持部１２１ａの左側のシリンダ部１４０とシリンダ１２６との間で空気を出し入れする。

【0050】

図６Ａ及び図６Ｂは、２つの流路１２２（図６Ａ）が開放されているときの隔離弁１１１の構成を示している。２つの流路１２２が開放された状態から閉鎖された状態に変更する場合に、第１シリンダ機構１１２が連結チューブ１４９を介してシリンダ１２６から右側のシリンダ部１４０に空気を送るとともに、第２シリンダ機構１１３が連結チューブ１４９を介してシリンダ１２６から左側のシリンダ部１４０に空気を送る。

【0051】

このとき、図６Ｂに示す例において、右側のピストン１４２は、第１シリンダ機構１１２から送られた空気の圧力によって矢印Ａ１４２ａの方向（すなわち、軸部１２３に接近する左側方向）に移動する。また、左側のピストン１４２は、第２シリンダ機構１１３から送られから送られた空気の圧力によって矢印Ａ１４２ｂの方向（すなわち、軸部１２３に接近する右側方向）に移動する。その際に、右側のプレート１４３の平行ピン１４４と左側のプレート１４３の平行ピン１４４がヨーク１４１の溝部１４１ａの壁面を押圧して、ヨーク１４１を矢印Ａ１２４の方向に９０°回転させる。ヨーク１４１は、ジスク１２４と一体化された軸部１２３に固着されている。そのため、ヨーク１４１の回転に伴って、軸部１２３とジスク１２４が矢印Ａ１２４の方向に回転する。これにより、ジスク１２４の両サイドに形成された２つの流路１２２が閉鎖される。

【0052】

また、２つの流路１２２が閉鎖された状態から開放された状態に変更する場合に、第１シリンダ機構１１２が連結チューブ１４９を介して右側のシリンダ部１４０からシリンダ１２６に空気を吸い出すとともに、第２シリンダ機構１１３が連結チューブ１４９を介して右側のシリンダ部１４０からシリンダ１２６に空気を吸い出す。

【0053】

このとき、図６Ｂに示す例において、右側のピストン１４２は、第１シリンダ機構１１２が吸い出した空気の負圧及びバネ１４６の付勢力によって矢印Ａ１４２ａとは逆の方向（すなわち、軸部１２３から離間する右側方向）に移動する。また、左側のピストン１４２は、第２シリンダ機構１１３が吸い出した空気の負圧及びバネ１４６の付勢力によって矢印Ａ１４２ｂとは逆の方向（すなわち、軸部１２３から離間する左側方向）に移動する。その際に、右側のプレート１４３の平行ピン１４４と左側のプレート１４３の平行ピン１４４がヨーク１４１の溝部１４１ａの壁面を押圧して、ヨーク１４１を矢印Ａ１２４とは逆の方向に９０°回転させる。ヨーク１４１は、ジスク１２４と一体化された軸部１２３に固着されている。そのため、ヨーク１４１の回転に伴って、軸部１２３とジスク１２４が矢印Ａ１２４とは逆の方向に回転する。これにより、ジスク１２４の両サイドに形成された２つの流路１２２が開放される。

【0054】

このような隔離弁１１１は、第１シリンダ機構１１２と第２シリンダ機構１１３のピストンが同じ上下方向に動くことにより、ヨーク１４１を回転させる。すなわち、第１シリンダ機構１１２と第２シリンダ機構１１３のピストンの上下方向の往復運動が軸部１２３を中心としたヨーク１４１の正転・逆転の回転運動に変換される。このとき、ヨーク１４１の回転に連動して軸部１２３とジスク１２４（弁体）が回転する。すなわち、軸部１２３とジスク１２４（弁体）が軸部１２３の軸心を中心とした軸回りに正転・逆転する。その結果、流路１２２が開閉する。

【0055】

変形例に係る隔離弁１１１は、第１シリンダ機構１１２と第２シリンダ機構１１３のいずれか一方をジスク１２４（弁体）の開閉動作を主導する機構として作動させ、他方をジスク１２４（弁体）の開閉動作を補助する機構として作動させる。

【0056】

このような隔離弁１１１は、２つのシリンダ機構（第１シリンダ機構１１２と第２シリンダ機構１１３）で１つのジスク１２４（弁体）を開閉するダブルシリンダ構造になっている。そのため、隔離弁１１１は、操作空気を高圧化したり第１シリンダ機構１１２と第２シリンダ機構１１３のシリンダ１２６のサイズを拡大したりすることなく、ジスク１２４（弁体）の開閉動作を円滑に行うことができる。しかも、隔離弁１１１は、第１シリンダ機構１１２と第２シリンダ機構１１３のシリンダ１２６のサイズを小型化することができる。このような隔離弁１１１は、隙間の狭い圧力容器隔離弁６の周辺に配置し易くすることができる。

【符号の説明】

【0057】

１ 原子力発電プラント
２ 小型モジュール原子力発電プラント（ＳＭＲ）
３ 原子炉圧力容器（ＲＰＶ）
４ 配管
５ 配管支持構造物
６ 圧力容器隔離弁（空気作動弁構造体）
７（７ａ，７ｂ） 空気作動弁
１１ａ 第１隔離弁
１１ｂ 第２隔離弁
１２（１２ａ，１２ｂ） 第１シリンダ機構
１３（１３ａ，１３ｂ） 第２シリンダ機構
２１ 弁箱
２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ），１２２ 流路
２３（２３ａ，２３ｂ） 弁フタ
２４（２４ａ，２４ｂ） 弁体
２５（２５ａ，２５ｂ） ロッド（支持部材）
２６，１２６ シリンダ
２７ ピストンロッド
２８ ピストン
２９Ｕ，２９Ｌ 操作空気吸排気口
３０ バネ
３２（３２ａ，３２ｂ） 可動空間
３５（３５ａ，３５ｂ），１２３ 軸部
３６ 連結部
１１１ 隔離弁
１１２ 第１シリンダ機構
１１３ 第２シリンダ機構
１２１ ボディ（弁箱）
１２４ ジスク（弁体）
１２１ａ 支持部
１４０ シリンダ部
１４１ ヨーク
１４１ａ 溝部
１４２ ピストン
１４３ プレート
１４４ 平行ピン
１４５ パッキン
１４６ バネ
１４９ 連結チューブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】