JPH08121626A

JPH08121626A - 主蒸気逃がし安全弁

Info

Publication number: JPH08121626A
Application number: JP25239694A
Authority: JP
Inventors: Yuji Maeda; 祐治前田; Mitsuaki Shimamura; 光明島村; Yasuki Kitajima; 靖己北島; Nobuhiko Tanaka; 信彦田中; Katsumi Yamada; 勝己山田; Tetsuzo Yamamoto; 哲三山本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-10-18
Filing date: 1994-10-18
Publication date: 1996-05-17

Abstract

(57)【要約】【目的】小型で、保守作業性が良好で、大容量化が図
れ、シートリークが起こりにくく信頼性を高める。【構成】発電所の主蒸気管８に設置され、安全弁機能と
逃がし弁機能とを有し、主蒸気管８に接続された弁箱１
内に弁座３を設け、この弁座３に弁体２を弁棒４により
押圧して弁座３とともに弁体２で主蒸気管８内の蒸気を
シールする。弁箱１と蒸気圧シリンダ３０とが一体に設
けられ、蒸気圧シリンダ軸３５を通して弁閉方向にばね
１３の付勢力が作用する。レバー１８はその一端が弁棒
４、他端が蒸気圧シリンダ軸３５にそれぞれ接続され、
中間近傍位置に取り付けられた回転支点２９を支点とし
ててこを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は発電所の主蒸気管におい
て使用される主蒸気逃がし安全弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）プラ
ントでは、原子炉圧力容器が４本の主蒸気管を通して蒸
気タービンに直接接続されており、各主蒸気管上には原
子炉圧力上昇時に高温・高圧蒸気をサプレッションチェ
ンバへ逃がす主蒸気逃がし安全弁を有している。

【０００３】図１７は従来の一般的な主蒸気逃がし安全
弁を示す縦断面図である。図１７に示す安全弁は圧力容
器である弁箱１と、弁体２と、弁座３と、この弁座３に
弁体２を押し付ける弁棒４とを備えている。主蒸気逃が
し安全弁では、弁体２により第１の通路５と第２の通路
６とが常時閉じられている。この場合、図１７に示すよ
うに、第１の通路５側は管台７を介して主蒸気管８に接
続されており、弁体２が弁座３から離れて安全弁または
逃がし弁として作動したときは、第１の通路５から流入
した主蒸気は排気管９を通って上記サプレッションチェ
ンバに至り、このサプレッションチェンバで冷却される
ようになっている。

【０００４】弁体２は図１８に示すように、特殊鋼から
なるサーマルディスク１０と一体構造であり、弁体ガイ
ド１１内で上下動し、通常時（弁閉時）は図１７に示す
ばねケース１２内に収納されているばね１３により、設
定吹き出し圧力と等価に設定されたばね力により弁座３
に圧接するように設定されている。また、弁体２に対し
てばね１３のばね力を伝達する弁棒４は、その長さが長
いため、上部のアジャスティングスクリュー１４で上端
部が調芯されている。そして、逃がし弁機構としては、
エアシリンダ１５内に設けられたエアピストン１６が上
方に押し上げられると、ピストンロッド１７に連結され
るレバー１８がてこの原理で弁棒４を押し上げることに
より、弁体２が弁座３から開放される構造になってい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の主蒸気逃がし安全弁では、以下のような課
題が残されていた。すなわち、第１に、弁が大型で重い
ため、弁作動時の排気管９の反力受け、保守時の搬出入
設備が必要である。また、原子炉一次格納容器（ＰＣ
Ｖ）内のレイアウト（コンポジット調整、搬出入スペー
ス）への影響が大きい問題がある。第２に、部品点数、
締結箇所が多いため、分解，組立，保守の作業工数が多
い。そして、熟練を要する分解，組立作業もあり、作業
員に負担がかかる。さらに、分解，組立作業では、汚染
保護具を装着する必要があり、作業性が悪い。

【０００６】第３に、内圧の押し上げ力をばね１３によ
り同軸上で押圧されているため、大きなばねが必要であ
る。このばねの大きさのために、弁全体が大型化する問
題がある。第４に、弁棒４が長いため、偏芯した場合に
弁体２に加わる力の分布が不均一となり、弁座３の漏洩
につながる問題がある。また、弁棒４引上げ時のエアシ
リンダ１５の力が、レバー１８によりてこの原理で弁棒
４に伝達されるものの、弁棒４に曲げ力が作用し、弁体
２が曲げられて、弁座３の漏洩につながる問題がある。
第５に、エアシリンダ１５がばねケース１２上部に隣接
して設けられているため、重心が高く、耐震上不利にな
る問題がある。第６に、弁の個数を増やして大容量化に
対応した場合、メンテナンスに多大な労力を要するよう
になる。

【０００７】以上の理由から、主蒸気逃がし安全弁とし
ては、ばねおよび全体形状が小型で、定期点検時の分解
・組立作業性が良好で、大容量の弁とするのが容易で、
シートリークの起こりにくい安全弁が望まれていた。

【０００８】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、その目的とするところは、小型で、保守作業性が良
好で、大容量化が図れ、シートリークの起こりにくい信
頼性の高い主蒸気逃がし安全弁を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の請求項１は、発電所の主蒸気管に設置
され、この主蒸気管の蒸気圧を自動的に設定吹き出し圧
力以下に制御する安全弁機能と、強制的に弁を開放する
逃がし弁機能とを有する主蒸気逃がし安全弁において、
上記主蒸気管に接続された弁箱と、この弁箱内に設けら
れた弁座と、この弁座とともに上記主蒸気管内の蒸気を
シール可能な弁体と、この弁体を上記弁座に押圧可能な
弁棒と、上記弁箱と一体に設けられた蒸気圧シリンダ
と、この蒸気圧シリンダ内を移動する蒸気圧ピストン
と、この蒸気圧ピストンの蒸気圧シリンダ軸に取り付け
られ弁を強制的に開放させるエアピストンと、このエア
ピストンを移動可能に収納したエアシリンダと、上記蒸
気圧シリンダ軸を通して弁閉方向に付勢力を作用するば
ねと、一端が上記弁棒、他端が上記蒸気圧シリンダ軸に
それぞれ接続され中間近傍位置に取り付けられた回転支
点を支点としててこを構成するレバーとを備えたことを
特徴とする。

【００１０】請求項２は、請求項１記載の主蒸気逃がし
安全弁において、弁箱と一体に設けられた蒸気圧シリン
ダに代えて、この蒸気圧シリンダを弁箱と分離構成して
主蒸気管に取り付けたことを特徴とする。

【００１１】請求項３は、請求項１記載の主蒸気逃がし
安全弁において、レバーへの弁棒、蒸気圧シリンダ軸お
よび回転支点の取付位置を代えて、レバーはその一端が
回転支点、他端が蒸気圧シリンダ軸にそれぞれ接続さ
れ、中間近傍位置に弁棒を取り付けたことを特徴とす
る。

【００１２】請求項４は、請求項１，２または３記載の
主蒸気逃がし安全弁において、主蒸気管からの蒸気を逃
がす排気管と連通された圧力開放経路と、この圧力開放
経路を弁開閉時の蒸気圧ピストンの動作と連動して開閉
する開閉部材とを設けたことを特徴とする。

【００１３】請求項５は、発電所の主蒸気管に設置さ
れ、この主蒸気管の蒸気圧を自動的に設定吹き出し圧力
以下に制御する安全弁機能と、強制的に弁を開放して排
気管に蒸気を逃がす逃がし弁機能とを有する主蒸気逃が
し安全弁において、上記主蒸気管に接続された弁箱と、
この弁箱内に設けられた弁座と、この弁座とともに上記
主蒸気管内の蒸気をシール可能な弁体と、この弁体を上
記弁座に押圧可能な弁棒と、上記弁箱と一体に設けられ
た蒸気圧シリンダと、この蒸気圧シリンダ内を移動し上
記弁棒の端部に取り付けられた蒸気圧ピストンと、上記
弁棒を通して弁閉方向に付勢力を作用するばねと、上記
蒸気圧シリンダに主蒸気管からの蒸気を導く蒸気圧経路
に設置された第１の電磁弁と、上記蒸気圧シリンダ内の
蒸気を排気管に導く排気用経路に設置された第２の電磁
弁と、これら第１，第２の電磁弁を開閉制御する制御手
段とを備えたことを特徴とする。

【００１４】請求項６は、発電所の主蒸気管に設置さ
れ、この主蒸気管の蒸気圧を自動的に設定吹き出し圧力
以下に制御する安全弁機能と、強制的に弁を開放して排
気管に蒸気を逃がす逃がし弁機能とを有する主蒸気逃が
し安全弁において、上記主蒸気管および排気管に接続さ
れた弁箱と、この弁箱内に設けられた弁座と、この弁座
とともに上記主蒸気管内の蒸気をシール可能な弁体と、
この弁体を上記弁座に押圧する弁棒と、この弁棒を通し
て弁閉方向に付勢力を作用するばねと、このばねが収納
され弁を強制的に開放させるエアシリンダと、上記弁体
の背面に取り付けられた弁体背面ピストンと、上記弁棒
の中途に取り付けられ弁体背面ピストンより蒸気の受圧
面積を大きくした駆動側背面ピストンと、この駆動側背
面ピストンの背面側と上記排気管とを連通して圧力を同
じにする配管とを備えたことを特徴とする。

【００１５】請求項７は、請求項１，２，３，４，５ま
たは６記載のばねがセラミックスから構成されたことを
特徴とする。

【００１６】請求項８は、発電所の主蒸気管に設置さ
れ、この主蒸気管の蒸気圧を自動的に設定吹き出し圧力
以下に制御する安全弁機能と、強制的に弁を開放する逃
がす逃がし弁機能とを有する主蒸気逃がし安全弁におい
て、上記主蒸気管に接続された弁箱と、この弁箱内に設
けられた弁座と、この弁座とともに上記主蒸気管内の蒸
気をシール可能な弁体と、この弁体を上記弁座に押圧可
能な弁棒と、この弁棒を通して弁閉方向に付勢力を作用
するばねと、上記弁棒を駆動させる弁棒駆動機構とを備
え、この弁棒駆動機構を上記弁棒に対し軸対称で等距離
に配置したことを特徴とする。

【００１７】請求項９は、請求項８記載の弁棒駆動機構
が、弁棒に軸対称で等距離に配置される複数のトグルリ
ンクと、これらのトグルリンクを駆動させるリンク駆動
源とから構成したことを特徴とする。

【００１８】請求項１０は、請求項９記載のリンク駆動
源が、複数のトグルリンクのジョイントにそれぞれ配置
されたローラと、これらのローラに当接配置され上記ト
グルリンクを駆動可能なテーパ状接触部が形成されたリ
ングとから構成され、このリングを直線運動させて上記
ローラに駆動力を伝達して上記複数のトグルリンクを駆
動することを特徴とする。

【００１９】請求項１１は、発電所の主蒸気管に設置さ
れ、この主蒸気管の蒸気圧を自動的に設定吹き出し圧力
以下に制御する安全弁機能と、強制的に弁を開放する逃
がす逃がし弁機能とを有する主蒸気逃がし安全弁におい
て、上記主蒸気管に接続された弁箱と、この弁箱内に設
けられた弁座と、この弁座とともに上記主蒸気管内の蒸
気をシール可能な弁体と、この弁体を上記弁座に押圧可
能な弁棒と、この弁棒を通して弁閉方向に付勢力を作用
するばねと、上記弁棒の軸心を中心として配置された中
空円柱状の複数のシリンダと、これらのシリンダに設け
られ上記弁棒の軸心に軸対称で等距離に配置された複数
のシリンダロッドと、これらのシリンダロッドと上記弁
棒とを接続した駆動プレートとを備えたことを特徴とす
る。

【００２０】請求項１２は、発電所の主蒸気管に設置さ
れ、この主蒸気管の蒸気圧を自動的に設定吹き出し圧力
以下に制御する安全弁機能と、強制的に弁を開放する逃
がす逃がし弁機能とを有する主蒸気逃がし安全弁におい
て、上記主蒸気管に接続された弁箱と、この弁箱内に設
けられた弁座と、この弁座とともに上記主蒸気管内の蒸
気をシール可能な弁体と、この弁体を上記弁座に押圧可
能な弁棒と、この弁棒に直接接続され流体圧力を受けて
弁棒を移動させる弁棒駆動プレートと、この弁棒駆動プ
レートを通して弁閉方向に付勢力を作用するばねと、上
記弁棒駆動プレートを境界として高圧ポートと低圧ポー
トとが設けられたシリンダケースと、このシリンダケー
スの高圧ポートおよび低圧ポートへの流体流路を切り換
える方向切換弁と、この方向切換弁を経て上記シリンダ
ケースに流体を供給する流体圧力源とを備えたことを特
徴とする。

【００２１】請求項１３は、請求項１２記載の主蒸気逃
がし安全弁において、弁棒駆動プレートを通して弁閉方
向に付勢力を作用するばねに代えて、ばねは弁棒駆動プ
レートを介して弁棒を弁開方向に付勢力を作用する一
方、この付勢力を弁棒駆動プレートに流体圧力源からの
流体を供給して押えることを特徴とする。

【００２２】

【作用】請求項１において、主蒸気管の内圧が上昇する
と、弁体はレバーを介したばねによる付勢力を次第に押
し返し、弁体が弁座に押し付けられる力が減少してい
く。そして、主蒸気管の内圧が上記弁開放圧力を越えた
場合、弁体の押し上げ力は、レバーを介した蒸気圧シリ
ンダおよびばねによる付勢力以下となり、再び弁が閉状
態となる。このようにして安全弁として機能する。した
がって、従来の安全弁の機能を維持しつつ、従来のよう
に弁体の押し上げ力の全てをばねで押えていないため、
ばねを小型化することができ、弁全体としても小型化を
図ることができる。

【００２３】また、弁を強制開放する逃がし弁機能は、
エアシリンダにエアを供給することで実現することがで
きる。このエアシリンダもばねと同様に小型化すること
ができる。さらに、蒸気圧シリンダが弁箱と一体に設け
られているため、蒸気圧シリンダ部分の部品点数を削減
することができる。

【００２４】請求項２においては、蒸気圧シリンダを弁
箱と分離構成して主蒸気管に取り付けたので、蒸気圧シ
リンダ側と弁箱側とを別々に分解、点検、保守および再
組立ができ、作業性が向上する。

【００２５】請求項３においては、レバーの一端が回転
支点、他端が蒸気圧シリンダ軸にそれぞれ接続され、中
間近傍位置に弁棒を取り付けことで、蒸気圧シリンダが
弁体と逆方向に蒸気圧を受けるようにしたので、回転支
点から蒸気圧シリンダ軸までのレバーの距離を長くする
ことができ、レバーを介したばねによる付勢力が小さく
済むこととなり、蒸気圧シリンダなどを一段と小型にす
ることができる。

【００２６】請求項４においては、蒸気圧シリンダ内の
蒸気圧ピストンが弁開位置に移動すると、主蒸気管から
排気管に至る圧力開放経路を遮っている開閉部材が開
き、主蒸気管の圧力が蒸気圧シリンダ側からも開放され
る。そのため、大容量化を図ることができる。

【００２７】請求項５においては、安全弁として動作す
る場合、排気用経路に設置された第２の電磁弁を閉じ、
蒸気圧経路に設置された第１の電磁弁を開いて主蒸気管
の圧力を蒸気圧シリンダの弁閉方向にかける。また、逃
がし弁として動作する場合には第１の電磁弁を閉じ、第
２の電磁弁を開くことにより、蒸気圧シリンダ内の圧力
が開放され、弁体が主蒸気圧力で押し上げられてばねを
押し上げ、弁を強制開放する。これにより、エアシリン
ダを不要にすることができる。

【００２８】請求項６においては、弁体背面ピストンと
駆動側背面ピストンとが同時に主蒸気管内圧を受けてお
り、この時受圧面積は駆動側背面ピストンの方が大きく
なっている。そして、圧力上昇に従って弁開方向の力が
作用し、この力を押えるようにばねの付勢力が作用す
る。したがって、小型のばねで安全弁機能を実現可能と
なる。また、エアシリンダで逃がし弁機能を実現可能な
ため、弁を小型化することができる。

【００２９】請求項７においては、ばねがセラミックス
から構成されたことにより、ばねの冷却を不要とし、ば
ねケースを直接弁箱に固定することができる。

【００３０】請求項８においては、弁棒駆動機構を弁棒
に対し軸対称で等距離に配置したことにより、弁棒引上
げ方向が弁棒軸心に一致し、曲げ荷重が発生しない。し
たがって、逃がし弁動作時に弁座とサーマルディスクが
再び接触するときの接触位置の再現性が高く、安全弁動
作時の吹き出し圧が一定となる。

【００３１】請求項９においては、請求項８記載の弁棒
駆動機構が、弁棒に軸対称で等距離に配置される複数の
トグルリンクと、これらのトグルリンクを駆動させるリ
ンク駆動源とから構成されており、トグルリンクによっ
て弁棒を直線運動させることで駆動力が倍力され、弁棒
駆動力が軽減される。

【００３２】請求項１０においては、請求項９記載のリ
ンク駆動源が、複数のトグルリンクのジョイントにそれ
ぞれ配置されたローラと、これらのローラに当接配置さ
れ上記トグルリンクを駆動可能なテーパ状接触部が形成
されたリングとから構成され、このリングを直線運動さ
せて上記ローラに駆動力を伝達して上記複数のトグルリ
ンクを駆動することにより、弁棒を引き上げる。

【００３３】この場合、弁棒を引き上げるトグルリンク
の軸力が最大となるようにテーパ状接触部の角度を設定
することができるとともに、テーパ状接触部の当接面を
曲線として、運動途中の各トグルリンクがなす角度に応
じて軸力が最大になるようにテーパ角度を変化させるこ
とも可能である。

【００３４】請求項１１においては、弁棒の軸心を中心
として配置された中空円柱状の複数のシリンダと、弁棒
の軸心に軸対称で等距離に配置された複数のシリンダロ
ッドとにより、弁棒を引き上げる。複数のシリンダが中
空円柱状であることにより、各シリンダロッドに伝達さ
れるシリンダ力の方向および大きさのばらつきを防止す
ることができる。

【００３５】請求項１２においては、弁棒に駆動力を伝
達する弁棒駆動プレートを弁棒に直接接続したことによ
り、弁棒の引き上げ方向が弁棒軸心に一致し、曲げ荷重
が発生しない。したがって、逃がし弁動作時に弁座とサ
ーマルディスクが再び接触するときの接触位置の再現性
が高く、安全弁動作時の吹き出し圧が一定となる。ま
た、駆動系が軸芯に対して対称となるので、耐震性が向
上するとともに、地震時の動的信頼性を向上することが
できる。

【００３６】請求項１３においては、ばねが弁棒駆動プ
レートを介して弁棒を弁開方向に付勢力を作用する一
方、この付勢力を弁棒駆動プレートに流体圧力源からの
流体を供給して押えることにより、流体圧力ではなく、
ばねの付勢力によって弁棒を引き上げているので、逃が
し弁動作時の動作時間が短く応答性に優れる。また、ば
ねは弁棒を押し上げるだけでよいので、付勢力が軽減さ
れ、小型・軽量化が図れる。

【００３７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、従来の構成と同一または対応する部分には
図１７および図１８と同一の符号を用いて説明する。

【００３８】図１および図２は本発明の第１実施例の構
成を示す縦断面図および動作原理を示す図である。図１
において、弁箱１の下部には下面フランジ１９が設けら
れており、弁箱１はその下面フランジ１９により、主蒸
気管８の管台７上に、図示しない固定シール部を介して
取り付けられている。弁箱１の側面には、側面フランジ
２０が設けられており、弁箱１はその側面フランジ２０
により、図示しない排気管に固定シール部を介して接続
されている。

【００３９】弁箱１内の下面フランジ１９側には、主蒸
気管８からの蒸気流入口である弁座３が設けられ、この
弁座３の上方には弁座３とともに主蒸気管８内の流体を
シール可能な弁体２が上下動可能に取り付けられてい
る。この弁体２には、その上下動のガイドのためのソケ
ット２１が固定ナット２２により固定されている。弁箱
１には、弁体２およびソケット２１の上下動をガイドす
るための弁体ガイド１１が取り付けられている。弁体２
およびソケット２１は、この弁体ガイド１１の内面との
摺動により上下動自在にガイドされている。

【００４０】弁体２の上方には、弁体２を弁座３に押し
付けるための弁棒４が上下動可能に取り付けられ、この
弁棒４は弁体２とは固定されておらず、単に弁体２の上
部に接触して弁体２を押し付けている。弁棒４と弁箱１
間には、これらの間をシールするためのベローズ２３が
取り付けられ、このベローズ２３により弁箱１内から流
体を漏洩することなく、弁棒４を軸方向に移動すること
が可能となる。

【００４１】弁箱１上部には、弁蓋２４が複数の固定シ
ール２５を介して取り付けられ、弁蓋２４と弁棒４間に
は、ベローズ２３が破損した場合でも背圧を一定とする
ための補助背圧ピストン２６が取り付けられている。弁
棒４は、弁蓋２４に取り付けられたネックブッシュ２７
により上下動可能にガイドされている。弁棒４の上部に
は、レバー１８の一端がピン２８により軸支され、この
レバー１８の中間の任意の位置は、例えば弁箱１などに
対して固定された回転支点２９に、例えば図示しない滑
り軸受けなどにより回転可能に軸着されている。

【００４２】弁箱１には、蒸気圧シリンダ３０が鋳造、
機械加工などにより隣接して一体に設けられ、この蒸気
圧シリンダ３０内にはその内面を摺動しながら移動する
蒸気圧ピストン３１が配設されている。この蒸気圧ピス
トン３１には、蒸気圧シリンダ３０との間を摺動シール
するためのシール材、例えばシールリング３２が複数嵌
着されている。蒸気圧シリンダ３０内の蒸気圧ピストン
３１の下側には、主蒸気管８からの蒸気圧を導く駆動蒸
気圧経路３３が機械加工などにより弁箱１と一体に形成
されている。また、蒸気圧ピストン３１の上側は、排気
用経路３４が形成され、この排気用経路３４が図示しな
い排気管へと接続されている。

【００４３】蒸気圧ピストン３１には蒸気圧シリンダ軸
３５が接続され、この蒸気圧シリンダ軸３５と蒸気圧シ
リンダ３０との間は例えばベローズ３６または図示しな
いグランドパッキンなどのシール材によりシールされて
いる。蒸気圧シリンダ軸３５には、エアピストン１６お
よびばね１３が取り付けられ、エアピストン１６はばね
１３を圧縮する機能を有し、蒸気圧シリンダ軸３５に対
して、その取付位置を調整する調整部材を介して固定さ
れ、ばね１３の初期圧縮長が調整可能になっている。

【００４４】エアシリンダ１５には、エアピストン１６
を押し下げ、蒸気圧シリンダ軸３５を下方に押圧する方
向に図示しないエア供給経路、例えばエア配管が接続さ
れている。このエア配管には、図示しないが、エア源，
バックアップ用アキュムレータ，電磁弁などエア系機器
が接続されている。なお、図示しない電磁弁は、別室の
制御室からの遠隔操作によりエア供給経路である上記エ
ア配管を開閉可能となっている。

【００４５】ばね１３は、蒸気圧シリンダ軸３５および
エアピストン１６の下方への移動によりエアシリンダ１
５底面とエアピストン１６との間で圧縮され、蒸気圧シ
リンダ軸３５を上方に付勢するように配設されている。
この蒸気圧シリンダ軸３５の上部は、レバー１８の他端
にピン３７により軸支されている。

【００４６】なお、蒸気圧シリンダ軸３５，弁棒４，回
転支点２９とレバー１８との接続位置、および蒸気圧ピ
ストン３１と弁体２の受圧面積は、正の主蒸気圧力によ
る回転支点２９回りのモーメントが弁開方向に作用する
ように設定されている。また、図示しないが、弁各部の
動作を検出するための圧力センサ、位置センサなどが適
宜取り付けられており、その出力信号が別室の制御室で
モニターされ、また制御のために使用されている。

【００４７】次に、本実施例の作用を説明する。

【００４８】上記のような構成において、ばね安全弁と
しての使用状態では、エアシリンダ１５にはエアを供給
せず、主蒸気管８内の圧力の変化に応じて弁体２が開閉
動作する。すなわち、主蒸気管８内の圧力が０の場合、
弁体２および蒸気圧ピストン３１は主蒸気管８の内圧に
よる押し上げ力を受けないため、ばね１３の付勢力のみ
が作用し、てこの機能を有するレバー１８を介して弁体
２を弁座３に押し付けて弁閉状態を保持する。なお、ば
ね１３は、主蒸気管８の内圧が０の状態では、各部の重
量、摩擦力にも対抗して弁体２を弁座３に押し付けるだ
けの力を発生している。この時の押圧力は、図示しない
が、蒸気圧シリンダ軸３５とエアピストン１６との間の
相対位置調整部により、ばね１３の初期圧縮長さを調整
することにより設定可能である。このばね１３による弁
体２の弁座３への押圧力は、安全弁として機能するため
に、主蒸気管８の吹き出し設定圧力による弁開方向の力
により弁が開くように予め調整されている。

【００４９】主蒸気管８内の圧力が負圧の場合、弁体２
および蒸気圧ピストン３１はともに主蒸気管８に吸引さ
れる。この時、弁体２と弁棒４は前述のように接触して
いるだけであるため、弁体２は弁棒４からの引き上げ力
を受けることはなく、弁閉状態を保持する。蒸気圧ピス
トン３１は、同様に蒸気圧シリンダ３０のエンド部まで
移動した状態を保持する。

【００５０】また、主蒸気管８の圧力が正の圧力の場
合、弁体２および蒸気圧ピストン３１はともに内圧によ
り押し上げられる。この時、レバー１８に作用する主蒸
気圧力による回転支点２９回りのモーメントは、前述の
ように弁開方向に作用する。この主蒸気圧力による弁開
モーメントをばね１３によるモーメントで押えている。
このばね１３によるモーメントは、前述のように主蒸気
管８内の圧力が吹き出し設定圧力になるまでは、弁体２
を弁座３に押し付けており、弁閉状態を保持する。

【００５１】さらに、主蒸気管８の内圧が増加すると、
レバー１８に作用する主蒸気圧力による弁開方向のモー
メントが増加し、ばね１３によるモーメントが徐々に押
し返されて、弁体２を弁座３に押し付ける力が減少す
る。そして、主蒸気管８の内圧が上記吹き出し設定圧力
を超えると、レバー１８に作用する主蒸気圧力による弁
開方向のモーメントがばね１３によるモーメントよりも
大きくなり、弁体２は弁座３から押し上げられて弁開状
態となり、主蒸気管８の圧力は側面フランジ２０を経て
図示しない排気管へと開放される。この圧力開放によ
り、主蒸気管８内の上記圧力が吹き出し設定圧力以下に
なると、レバー１８に作用する主蒸気圧力による弁開方
向のモーメントがばね１３によるモーメントよりも小さ
くなり、再び弁は閉状態となる。このようにして、安全
弁としての機能を果たすことができる。

【００５２】以上のような動作を実現するため、蒸気圧
シリンダ軸３５，弁棒４，回転支点２９とレバー１８と
の接続位置、および蒸気圧ピストン３１と弁体２の受圧
面積の条件は、図２に示すように、主蒸気管８の内圧を
Ｐ、蒸気圧ピストン３１の受圧面積をＡ₁、弁体２の受
圧面積をＡ₂、回転支点２９から蒸気圧シリンダ軸３５
までのレバー１８の長さをＬ₁、回転支点２９から弁棒
４までのレバー１８の長さをＬ₂とし、各部の摩擦力、
重量は無視できるものとすると、レバー１８に作用する
主蒸気管８の内圧Ｐによる回転支点２９回りのモーメン
トＭは、

【数１】Ｍ＝ＰＬ₂Ａ₂−ＰＬ₁Ａ₁ 初期設定ばね力がＦ_spの時、ばね１３による回転支点２
９回りのモーメントＭ_spは、

【数２】Ｍ_sp＝Ｆ_spＬ₁ モーメントＭよりもモーメントＭ_spが大きい場合、弁は
閉状態を保持する。弁体２を弁座３に押しつける力をＦ
とすると、

【数３】ＦＬ₂＝Ｍ_sp−Ｍ

【数４】弁体２を弁座３に押し付ける力Ｆが０以下の場合、弁体
２は弁座３から押し上げられて、弁開状態になるので、
弁閉状態を保持する条件は、

【数５】Ｌ₁／Ｌ₂・Ｆ_sp≧Ｐ（Ａ₂−Ｌ₁／Ｌ₂・Ａ₁）また、弁が開く条件は、

【数６】Ｌ₁／Ｌ₂・Ｆ_sp＜Ｐ（Ａ₂−Ｌ₁／Ｌ₂・Ａ₁）すなわち、弁体２と蒸気圧ピストン３１が主蒸気管８の
内圧を受けたときの受圧面積の差によって弁体２を弁座
３から押し上げようとする力Ｐ（Ａ₂−Ｌ₁／Ｌ₂・Ａ
₁）が内圧Ｐの上昇に従って大きくなっていき、それが
ばね１３の力によって弁体２を弁座３に押し付ける力Ｌ
₁／Ｌ₂×Ｆ_spより大きくなると弁が開く。

【００５３】このように、主蒸気管８の内圧による力
と、吹き出し圧力の設定であるばね１３の力との差に応
じた力が弁体２に作用し、安全弁として機能するもので
ある。例えば、Ａ₁＝１４２．７cm²、Ａ₂＝１４３cm
²、Ｌ₁＝１５０mm、Ｌ₂＝１５０mm、主蒸気管８の吹
き出し設定圧力Ｐ₁＝８．３４ＭＰａ、吹き出し設定圧
力Ｐ₁時の弁体２を弁座３に押し付ける力をＦ₁、その
時のばね１３の力をＦ_sp1とすると、このＦ_sp1は、Ｐ
₁の時にＦ₁が０になるように設定されているため、

【数７】

【数８】このように、前記従来例の構成によるばね１３が弁体２
の押し上げ力Ａ₂Ｐ₁＝１４３×１０^-4×８．３４＝１
１９２６２Ｎの全てを押し返すように設けられていたの
と比較し、本実施例によれば、非常に小さいばね力で安
全弁動作が可能となる。

【００５４】また、ばね１３は、弁の圧力設定範囲が
６．９３から８．６２ＭＰａの場合、Ｆ_sp＝Ｐ（Ｌ₂／
Ｌ₁・Ａ₂−Ａ₁）より、Ｐ＝６．９３ＭＰａのときの
ばね力Ｆ_sp2＝２０８Ｎ、Ｐ＝８．６２ＭＰａのときの
ばね力Ｆ_sp3＝２５９Ｎこの時、弁体２の最大リフトＳ
_max＝２７mmとすると、ばね１３の定数ｋは、

【数９】ばね１３の初期圧縮量Ｘ₀は、

【数１０】ばね１３の最大圧縮量Ｘ_maxは、

【数１１】ばね１３の使用長さを自由長の６０とすると、ばね１３
の最大の取り付け長さＬ_spは、

【数１２】このように、ばね１３を従来のばね定数（例えば約１８
８３Ｎ／mm）と比較して非常に小さくすることができ
る。また、ばね１３の取り付け長さを、従来の長さ（例
えば約５００mm）と比較して短かくすることも可能とな
る。

【００５５】なお、ばね１３および蒸気圧ピストン３１
のストロークは、弁体２のリフトのＬ₁／Ｌ₂倍に拡大
される。このため、ばね１３の仕様は、Ｌ₁：Ｌ₂の比
と蒸気圧ピストン３１の受圧面積を適当な値に変更する
ことにより、ある程度自由に選定できるものである。ま
た、弁の吹き出し圧力の設定は、上記ばね１３の取り付
け長さＬ_spを変えるような図示しない調整部により、ば
ね１３の初期押し付け力を変えて、設定できるものであ
る。そして、蒸気圧シリンダ３０は、弁体２が弁座３に
着座しても、さらに蒸気圧ピストン３１が移動可能な長
さの余裕を持っており、弁体２を弁座３に押し付けるこ
とを可能としている。

【００５６】次に、逃がし弁として動作する場合、図１
に示すエアシリンダ１５のばね１３を圧縮する方向にエ
アを供給する。このエア供給は、前述のように、図示し
ない別室からの操作により、エア供給ラインに設けられ
た電磁弁を開くことにより行う。これにより、エアシリ
ンダ１５内のエアピストン１６は、ばね１３を押し下げ
ながら下方に移動する。エアピストン１６とともに蒸気
圧シリンダ軸３５も下方に移動し、レバー１８を介して
弁棒４が引き上げられる。すると、弁体２は弁座３に押
し付けられる力を失い、主蒸気管８の内圧によって押し
上げられる。このようにして、主蒸気管８の内圧を側面
フランジ２０を経て図示しない排気管へと開放すること
ができる。したがって、エアシリンダ１５の作動に必要
な力は、ばね１３の付勢力以上であればよく、エアシリ
ンダ１５をばね１３と同様に小型化することが可能とな
る。

【００５７】なお、主蒸気管８内が負圧になる場合は、
弁体２は弁座３に引き付けられる。この時、蒸気圧ピス
トン３１も主蒸気管８側に引き付けられるが、前述した
ように弁棒４と弁体２は接触しているだけなので、弁体
２はこの影響を受けず、弁が開放されることはない。

【００５８】次に、プラントの定期点検時の保守作業時
においては、蒸気圧シリンダ３０が弁箱１と一体化され
ているため、蒸気圧シリンダ３０の取付部が不要とな
り、部品点数を削減することができるとともに、全体と
して小型の弁となり、作業性（分解、運搬、保守、組
立）を向上させることができる。このように、本実施例
では従来の逃がし安全弁の機能を維持しながら、弁全体
の小型化および作業性の向上を図ることができる。

【００５９】以上のように、本実施例によれば、従来の
逃がし安全弁の機能を維持しながら、従来のように弁体
２の押し上げ力を全てばね力で押えていないため、ばね
１３およびエアシリンダ１５を小型化することができ、
ひいては、弁全体の小型化を図ることができる。そし
て、弁の大容量化を図るために弁座３の口径を大きくす
る場合には、弁全体を大型化することなく、蒸気圧シリ
ンダ３０の口径を大きくすることにより、容易に対応す
ることが可能となる。

【００６０】また、弁棒４と蒸気圧シリンダ３０をてこ
接続するレバー１８の回転支点２９が、レバー１８の中
間の任意の位置に設けられており、レバー１８のそれぞ
れの端部に弁棒４と蒸気圧シリンダ軸３５が接続されて
いるため、蒸気圧シリンダ３０は弁体２と同じ方向に蒸
気圧力を受ける。このため、蒸気を主蒸気管８から蒸気
圧シリンダ３０に導く駆動蒸気圧経路３３を短く形成で
き、製造が容易となる。

【００６１】さらにまた、弁棒４の上部にばね１３を搭
載していないため、弁棒４を短くでき、弁体２に加わる
力を均一化できる。その結果、シートリークが起こりに
くく、弁本体の重心も低くなり、耐震性が向上する。そ
して、蒸気圧シリンダ３０が弁箱１と一体化されている
ため、部品点数を削減することができ、また、全体とし
て小型化され、運搬や保守作業などが容易になる。

【００６２】なお、図示しないが、弁箱１から蒸気圧シ
リンダ３０、エアシリンダ１５およびばね１３を着脱可
能とすることにより、保守作業時に、蒸気圧シリンダ３
０などを独立に保守することも可能である。これによ
り、保守性が向上するとともに、運搬時の弁本体重量を
軽減できる。また、万一蒸気圧シリンダ３０の摩耗など
により機能が低下した場合でも、部品交換により対処す
ることが可能となる。

【００６３】また、図示しないが、ばね１３の代りに、
シール部に使用されるベローズ２３のばね性を利用し、
各部のベローズ２３，３６は、弁体２を弁座３に押し付
ける方向に取り付けることにより、ばね１３を軽減ある
いは削減でき、保守作業性を向上し、且つ部品点数の削
減が可能となる。

【００６４】ところで、上記実施例において、例えば、
上記図示しない吹き出し圧力の設定部は、蒸気圧シリン
ダ軸３５の上部にその軸長を可変する、例えばねじ部か
らなる調整部を設ける一方、蒸気圧シリンダ３０にはそ
の調節可能長さ分の蒸気圧ピストン３１の移動を許容で
きる余裕を持たせた構成とすることにより、上記ねじ部
の調整だけで吹き出し圧力が設定可能となる。同様に、
弁棒４に上記調整部を設けても同様の機能を達成でき
る。これらの各軸の調整部は、動作上のガタを調整する
ことも可能となる。

【００６５】また、図示しないが、回転支点２９の位置
をレバー１８の長手方向に調節可能な調節部を設けた構
成とし、モーメントの釣り合いを調節することにより、
吹き出し圧力を設定することも可能である。そして、蒸
気圧シリンダ３０の内面に円筒状の部材を介在させるこ
とにより、蒸気圧ピストン３１との摺動抵抗の小さな材
質を選定可能とし、また、万一蒸気圧シリンダ３０の機
能が損われた場合などには交換するようにしてもよい。

【００６６】さらに、蒸気圧シリンダ軸３５や弁棒４の
上下方向の移動をガイドするため、図示しないリニアガ
イドを設けることにより、レバー１８とのてこ接続によ
る曲げ力の影響を軽減するようにしてもよい。そして、
レバー１８と蒸気圧シリンダ軸３５、弁棒４の各接続部
は、ピン３７の代りに、接触しているだけの構造とし、
レバー１８を各軸が下方には引っ張らない構成として
も、各軸は基本的には押し上げ力しかレバー１８に伝達
しないので支障はない。このようにして、接続部の部品
点数を削減するようにしてもよい。

【００６７】さらにまた、回転支点２９は、プラント内
の他の構造物、例えば配管サポートなどに設け、大きな
力が弁蓋２４に加わらない構成としてもよい。そして、
レバー１８を上から押えるだけの回転支点２９とするこ
とにより、各軸の押し上げ力に対する強度を向上させ、
且つ、その位置調整を容易にする構成としてもよい。

【００６８】また、ばね１３に初期押し付け力を発生さ
せる代りに、弁棒４の上、あるいは弁棒４上に作用する
ようにレバー１８上に図示しないウエイトを載置し、ば
ね１３は、朱蒸気管８の内圧の上昇による弁体２の押し
上げ力のみを押える構成とすることにより、ばね１３の
長さを短くするようにしてもよい。そして、レバー１８
上に取り付けたカウンタウエイトの位置を調整すること
により、吹き出し圧力の設定を可変とするようにしても
よい。ここで、各部の重量バランスを、弁体２を弁座３
に押し付けるように作用することにより、上記カウンタ
ウエイトなしで弁体２の初期押し付け力を発生させるよ
うにしてもよい。

【００６９】さらに、蒸気圧シリンダ３０の内部に凝縮
水が貯まるのを防止するため、駆動蒸気圧経路３３は斜
め下方に傾斜して主蒸気管８に通じるように形成し、凝
縮水が下方に流れて主蒸気管８に戻る構成としてもよ
い。ここで、別途凝縮水を流すための経路を設けるよう
にしてもよい。

【００７０】さらにまた、駆動蒸気圧経路３３および排
気用経路３４は、配管によって構成してもよい。また、
その配管に電磁弁、アキュムレータなどの付属機器を取
り付け、蒸気圧シリンダ３０に供給する蒸気圧の安定
化、圧力制御などを行なうようにしてもよい。

【００７１】図３は本発明の第２実施例を示す主蒸気逃
がし安全弁の縦断面図である。なお、前記第１実施例と
同一または対応する部分には同一の符号を付して説明す
る。以下の各実施例についても同様である。図３に示す
ように本実施例では、前記第１実施例と異なり、蒸気圧
シリンダ３０、エアシリンダ１５、およびばね１３など
は弁箱１とは別に主蒸気管８に取り付けられている。こ
のような構成において、動作などは前記第１実施例と同
様である。

【００７２】本実施例によれば、前記第１実施例と同様
にばね１３およびエアシリンダ１５の小型化、駆動蒸気
圧経路３３の短縮、弁本体の小型化、低重心化、弁体２
のシートリーク低減、大容量化対応が可能となる。そし
て、蒸気圧シリンダ３０、エアシリンダ１５およびばね
１３が、弁箱１とは独立に主蒸気管８に取り付けられて
いることにより、回転支点２９と蒸気圧シリンダ軸３５
間のレバー１８の長さを長くできるため、蒸気圧シリン
ダ３０などを一段と小型化することが可能となる。ま
た、弁箱１側と蒸気圧シリンダ３０側で独立に保守作業
を行うことができるため、作業性が向上する。そして、
弁箱１側がより軽量化されるため、より耐震性が向上す
る。

【００７３】さらに、蒸気圧シリンダ３０を設けずに、
単にエアシリンダ１５およびばね１３を別置きにした場
合でも、レバー１８の長さを従来より長くできるため、
エアシリンダ１５およびばね１３を小型化できる。そし
て、ばね１３が弁本体上に搭載されていないため、弁本
体の小型化、低重心化、弁体２のシートリークを低減で
きる。また、レバー１８を長くすることにより、大容量
化に対応できる。

【００７４】なお、本実施例は上記説明に限定されるも
のではなく、例えば、前記第１実施例と同様の変形例を
適用可能である。

【００７５】図４は本発明の第３実施例を示す主蒸気逃
がし安全弁の縦断面図である。図４において、前記第２
実施例に対し、本実施例のレバー１８は、その一端が回
転支点２９により回転可能に取り付けられ、レバー１８
の中間の任意の位置には弁棒４がピン２８により取り付
けられ、レバー１８の他端には蒸気圧シリンダ軸３５が
ピン３７により取り付けられている。蒸気圧シリンダ３
０には、弁体２と逆方向に蒸気圧ピストン３１が受圧す
るように駆動蒸気圧経路３３が形成されている。このよ
うな構成において、動作は前記第１実施例と同様であ
る。

【００７６】本実施例によれば、前記第３実施例と同様
にばね１３およびエアシリンダ１５の小型化、弁本体の
小型化、低重心化、弁体２のシートリークの低減、大容
量化の対応が可能となる。そして、前記第２実施例と同
様に、保守作業性の向上、弁箱１側の軽量化が可能とな
る。

【００７７】また、回転支点２９と蒸気圧シリンダ軸３
５間のレバー１８の長さをより長くできるため、蒸気圧
シリンダ３０などを一段と小型化することが可能とな
る。

【００７８】なお、本実施例は上記説明に限定されるも
のではなく、例えば、前記第１実施例と同様の変形例を
適用できる。

【００７９】図５は本発明の第４実施例を示す主蒸気逃
がし安全弁の縦断面図である。図５において、弁箱１は
主蒸気管８上に下面フランジ１９により取り付けられ、
弁箱１の側面フランジ２０には、排気管９が接続されて
いる。弁箱１内の主蒸気管８側には、弁座１３が設けら
れている。この弁座３の上方には、弁座３とともに主蒸
気管８の内圧をシールする弁体２が開閉可能に取り付け
られ、この弁体２は弁箱１に取り付けられた弁体ガイド
１１によってその動作方向がガイドされている。

【００８０】弁体２には、弁棒４が接続され、弁体２の
上方には、ばね１３が弁体２を下方に押圧するように取
り付けられている。このばね１３の上方には、蒸気圧シ
リンダ３０が弁棒４と同軸に取り付けられている。蒸気
圧シリンダ３０の受圧面積は、弁体２よりも小さく設定
されている。蒸気圧シリンダ３０には、主蒸気管８から
の駆動蒸気圧経路３３および排気管９からの排気用経路
３４ａが接続されている。駆動蒸気圧経路３３は凝縮水
を主蒸気管８側に流すため、斜めの配管となっている。
駆動蒸気圧経路３３および排気用経路３４ａには、これ
らを開閉する第１，第２の電磁弁としての電磁弁３８
ａ，３８ｂがそれぞれ設けられ、これらの電磁弁３８
ａ，３８ｂは、制御手段としての制御装置４９により開
閉動作が制御される。そして、蒸気圧シリンダ３０の下
側には、排気管９にバイパスする排気用経路３４ｂが設
けられている。

【００８１】次に、本実施例の作用について説明する。

【００８２】上記のような構成において、安全弁として
動作する場合は、排気管９側の電磁弁３８ｂは閉じ、駆
動蒸気配管側の電磁弁３８ａは開いて主蒸気管８の圧力
を蒸気圧シリンダ３０の上側にかける。この圧力による
蒸気圧シリンダ３０の力とばね１３の付勢力によって弁
体２の主蒸気圧力による押し上げ力を押える。

【００８３】他方、逃がし弁として動作する場合は、駆
動蒸気圧経路３３側の電磁弁３８ａを閉じ、排気管９側
の電磁弁３８ｂを開くことにより、蒸気圧シリンダ３０
内の圧力が開放され、弁体２が主蒸気圧力で押し上げら
れて、ばね１３を押し上げ、弁を強制開放できる。

【００８４】なお、主蒸気管８の圧力が負圧になる場合
は、蒸気圧ピストン３１と弁体２の受圧面積の差、ばね
１３の付勢力および弁体２などの可動部の自重により弁
体２が弁座３へ押し付けられる。このため、弁が自然に
開放されることはない。

【００８５】このように、原理的には前記第１実施例と
同様に動作し、内圧による弁体２の押し上げ力の大半
を、主蒸気管８の内圧を利用して押え、さらに押し上げ
る力のみをばね１３で押えればよいため、ばね１３を小
型化することが可能となる。また、２つの電磁弁３８
ａ，３８ｂの開閉操作だけで、弁を強制開操作すること
が可能となり、上部機構を簡素化できる。

【００８６】なお、蒸気圧シリンダ３０の受圧面積を弁
体２の受圧面積と同じとし、蒸気圧を図示しないレギュ
レータにより一定圧力に保つようにしても、同様の効果
を得ることができる。また、強制開する場合は、エアシ
リンダによって行うようにしてもよい。さらに、蒸気圧
経路３３、排気用経路３４ａ，３４ｂの配管は、弁箱１
およびばねケース１２と一体構造としてもよい。そし
て、本実施例は上記説明に限定されるものではなく、レ
バー部およびその接続部を除き、第１実施例と同様の変
形例を適用できる。

【００８７】図６（Ａ），（Ｂ）は本発明の第５実施例
の動作を示す縦断面図であり、図４の蒸気圧シリンダ３
０側を示す。図６（Ａ），（Ｂ）において、蒸気圧シリ
ンダ３０に蒸気を導く蒸気圧経路３３には、その分岐経
路として、圧力開放経路３９が形成され、図示しない排
気管へと至る排気用経路３４と連通されている。蒸気圧
ピストン３１の下部には、圧力開放経路３９を開閉する
ための開閉部材４０が固着されている。

【００８８】このような構成において、弁開時には、図
６（Ｂ）に示すように開閉部材４０が蒸気圧ピストン３
１とともに上方に移動し、圧力開放経路３９が開いて、
排気用経路３４を介して主蒸気管８の圧力蒸気を図示し
ない排気管へ開放する。また、弁閉時には図６（Ａ）に
示すように再び開閉部材４０により圧力開放経路３９は
閉じられる。

【００８９】これにより、弁体２から主蒸気管８の圧力
を開放するよりも、さらに蒸気圧シリンダ３０側からも
圧力開放でき、大容量化することが可能となる。各経路
は配管としても同様の効果が得られる。なお、開閉部材
４０はゲート弁の形状としてもよい。

【００９０】図７および図８は本発明の第６実施例の構
成を示す縦断面図および動作原理を示す図である。図７
において、弁箱１は主蒸気管８上に下面フランジ１９に
より取り付けられ、弁箱１の側面フランジ２０には、図
示しない排気管が接続されている。弁箱１内の側面フラ
ンジ２０側には、弁座３が設けられている。弁箱１内に
は弁座３とともに主蒸気管８の内圧をシールするように
弁体２が配置されている。弁箱１には、例えば弁体２の
円筒面を３方向から支持するように弁体ガイドリブ４１
が設けられており、弁体２はその動作方向がガイドリブ
４１によりガイドされている。

【００９１】弁体２の背面側には、弁体背面ピストン４
２が固定され、この弁体背面ピストン４２および弁体２
は弁棒４の一端に固定されている。弁棒４の他端には、
駆動側背面ピストン４３が固定され、この駆動側背面ピ
ストン４３は、弁箱１内の摺動面にガイドされて、弁棒
４、弁体２とともに移動可能となっている。弁棒４と弁
箱１との間には、ベローズ２３が取り付けられており、
弁箱１内から流体を漏洩することなく、弁棒４を軸方向
に動かすことが可能となっている。駆動側背面ピストン
４３側には、ばね１３およびエアシリンダ１５が、弁体
２を弁座３に押し付けるように取り付けられている。弁
体背面ピストン４２および駆動側背面ピストン４３の背
圧を均一にするように、バイパス配管４４がエアシリン
ダ１５の取付部近傍と側面フランジ２０近傍に連結され
ている。

【００９２】次に、本実施例の作用について説明する。

【００９３】弁体背面ピストン４２および駆動側背面ピ
ストン４３は、同時に主蒸気管８の内圧を受ける。この
時、各ピストン４２，４３の受圧面積が異なっているた
め、圧力上昇に従って、受圧面積の大きい方向へ弁棒４
を押し付ける力が発生する。この力を押えるようにばね
１３の付勢力が作用し、安全弁機能を実現する。したが
って、図８に示すように、各ピストン４２，４３の受圧
面積差Ａ₁−Ａ₂によって内圧Ｐの上昇による力が発生
し、その力Ｐ（Ａ₁−Ａ₂）が、ばね力Ｆ_spより大きく
なると弁体２が弁座３から開く。

【００９４】すなわち、弁体背面ピストン４２の受圧面
積Ａ₁、この受圧面積Ａ₁よりも大きい駆動側背面ピス
トン４３の受圧面積をＡ₂、内圧をＰ、ばね１３のばね
力をＦ_sp、およびシート力をＦとすると、次式のように
なる。

【００９５】

【数１３】Ｆ＝Ｆ_sp−Ｐ（Ａ₁−Ａ₂）

【数１４】Ｆ_sp≧Ｐ（Ａ₁−Ａ₂） → Ｆ≧０（閉）

【数１５】Ｆ_sp＜Ｐ（Ａ₁−Ａ₂） → Ｆ＜０（開）このように本実施例によれば、全ての押し上げ力をばね
１３で受ける必要がないため、ばね１３を小型化するこ
とが可能となる。また、同様に、小型のエアシリンダ１
５で逃がし弁機能を実現することができる。各ピストン
４２，４３の背圧は、バイパス配管４４により均圧化さ
れていおり、排気管内の圧力変動にも対応できる。した
がって、内圧による弁棒４の押し上げ力を、弁棒４の上
下に分散することにより、小さいばね１３およびエアシ
リンダ１５の力で、従来と同等の安全弁機能、逃がし弁
機能を達成することができる。

【００９６】図９は本発明の第７実施例の構成を示す縦
断面図である。図９において、弁箱１は図示しない主蒸
気管上に下面フランジ１９により取り付けられ、弁箱１
の側面フランジ２０には、図示しない排気管が接続され
ている。弁箱１内の下面フランジ１９側には、弁座３が
設けられ、その上方には弁座３とともに図示しない主蒸
気管の内圧をシールする弁体２が配置されている。この
弁体２は、弁箱１に取り付けられた弁体ガイド１１によ
ってその動作方向がガイドされているとともに、弁棒４
が接続されている。弁棒４と弁箱１間には、ベローズ２
３が取り付けられ、このベローズ２３により弁箱１内か
ら流体を漏洩することなく、弁棒４を軸方向に動かすこ
とが可能となっている。

【００９７】弁体２の上方には、セラミックスばね４５
が弁体２を下方に押圧するように取り付けられ、このセ
ラミックスばね４５はばねケース１２内に収納されてい
る。ばねケース１２下部には下部プレート４６が取り付
けられ、ばねケース１２および下部プレート４６は、弁
箱１の上部フランジ４７に対して固定部材４８、例えば
円周をクランプするグレイロックにより一体で固定され
ている。

【００９８】このように本実施例によれば、従来はばね
の熱影響を緩和するために、ばねケース１２と弁箱１と
の間に冷却用の空間を必要としたが、セラミックスばね
４５を使用することで、冷却空間が不要となり、ばねケ
ース１２を直接弁箱１に固定することが可能となる。ま
た、弁体ガイド１１を弁箱１と一体としたので、部品点
数が削減される。したがって、本実施例では、部品点数
が削減され、メンテナンス時の作業量を減少することが
できる。

【００９９】図１０および図１１は本発明の第８実施例
を示す主蒸気逃がし安全弁を示す。図１０（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ）において、弁棒４の軸を中心として中空
円柱状のエアシリンダ５０が配置され、その出力軸であ
るシリンダロッド５１はテーパ状の板を有したテーパリ
ング５４に接続され、このテーパリング５４のテーパ状
の板はトグルリンク５５の一ジョイントに回転自在に軸
着されたローラ５６に当接している。そして、トグルリ
ンク５５の出力リンクはジョイント５７を介して駆動プ
レート５８に回転自在に連結され、弁棒４を引き上げる
力を伝達する。

【０１００】今、中空円柱状のエアシリンダ５０により
テーパリング５４を押し上げると、その伝達力はローラ
５６を外側に押し拡げ、トグルリンク５５，ジョイント
５７，駆動プレート５８を介して弁棒４を引き上げる。
この時において、ローラ５６の外周およびテーパ状の板
のローラ５６との当接面を高硬度の材質で構成しておけ
ば、フレッティング等を起こして動かなくなることはな
い。これはローラ５６やテーパリング５４を高硬度の材
質にするか、当接面だけに高硬度の材料を肉盛りするこ
とにより可能である。また、トグルリンク５５の各ジョ
イントも同様な処置を施せば、フレッティング等を起こ
して動かなくなることはない。弁棒４の移動量はばねケ
ース１２に取り付けられた位置検出器５９により測定さ
れるともに、中空円柱状のエアシリンダ５０およびテー
パリング５４の移動はリミットスイッチ６０により検出
される。

【０１０１】図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のＡ−Ａ線断
面図であり、同図において、弁棒４を駆動するテーパリ
ング５４のテーパ状の板、ローラ５６、トグルリンク５
５およびジョイント５７は弁棒４の軸心に軸対称且つ等
距離に１２０°間隔で配置されている。図１０（Ｃ）は
図１０（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、同図において、
中空円柱状のエアシリンダ５０は中空円盤状のシリンダ
プレート５２と、これを境界として高圧空間と低圧空間
を形成するシリンダケース５３と、テーパリング４１の
テーパ状の板と同じ位置に配置されたシリンダロッド５
１とから構成されている。

【０１０２】次に、本実施例の作用について説明する。

【０１０３】弁棒４駆動のストロークとトグルリンク５
５の各リンクの長さや回転角の関係について、およびシ
リンダ力と弁棒４駆動力の関係について図１１（Ａ），
（Ｂ）に基づいて説明する。図１１（Ａ），（Ｂ）はト
グルリンク５５の部分を表した模式図である。図１１
（Ａ）において、リンク５５ａの長さｌは次式で表され
る。

【０１０４】

【数１６】但し、ここで、Ｌはジョイント５７ａ、ジョイント５７
ｂ間の距離、Ｓは弁棒４の引き上げストローク、αはリ
ンク５５ａの初期角度（９０°＜α≦１８０°）、θは
ジョイント５７ａをストロークＳだけ押し上げるときの
リンク５５ａの回転角度である。すなわち、リンク５５
ａの初期角度αとジョイント５７ａをストロークＳだけ
押し上げるときのリンク５５ａの回転角度θから弁棒４
をストロークＳだけ引き上げるときに必要なリンク５５
ａの長さｌが決まる。

【０１０５】図１１（Ｂ）において、テーパリング５４
の押し上げ分力Ｆに対する弁棒４の押し上げ分力ｆの割
合は次式で表される。

【０１０６】

【数１７】但し、ここで、δはテーパリング５４のテーパ状板の角
度、βはリンク５５ｂの初期角度である。

【０１０７】一例として、Ｌ＝５００［mm］，Ｓ＝３０
［mm］，α＝１４０［°］，θ＝２０［°］とすると、
リンク５５ａの長さｌはｌ＝１３０．９［mm］であり、
テーパリング５４の押し上げ分力Ｆに対する弁棒４押し
上げ分力ｆの割合は、初期姿勢において：δ＝２５
［°］の時に最大ｆ／Ｆ＝１．５３、最終姿勢におい
て：δ＝１５［°］の時に最大ｆ／Ｆ＝１．２２とな
る。この倍力率は、α，β，δのみに依存し、リンク５
５ａ、リンク５５ｂの長さによって変化し、ここに示し
た一例より大きな値を得ることも可能である。

【０１０８】このように構成された主蒸気逃がし安全弁
の弁棒駆動機構によれば、弁棒４の駆動源である中空円
柱状のエアシリンダ５０が弁棒４の軸心を中心として配
置されるとともに、シリンダロッド５１が弁棒４の軸心
に軸対称且つ等距離に配置されていることから、各ロッ
ドに伝達するシリンダ力の方向と大きさがばらつかず、
テーパリング５４を均等に押し上げることができる。そ
して、テーパリング５４のテーパ状の板はローラ５６に
接しているので、押し上げ力が常にトグルリンク５５の
ジョイント５７ｃの中心に作用する結果、弁棒４を引き
上げるリンクの軸力が最大になるようテーパの角度を設
定することができる。また、当接面を曲線にして運動途
中の各リンクがなす角度に応じて軸力が最大になるよう
テーパの角度を徐々に変化させることも可能である。こ
の他に、テーパ状の板は弁棒４に対して軸対称且つ等距
離にあるので、ローラ５６から受ける水平方向の反力が
相殺され、テーパリング５４は特別に反力を受けるガイ
ドを必要としない。

【０１０９】そして、最終的にトグルリンク５５を弁棒
４の軸心に対して軸対称且つ等距離に配置し弁棒４を引
き上げていることから、引き上げ方向が軸心に一致し曲
げ荷重が発生しない。したがって、逃がし弁動作時に弁
座３とサーマルディスクが再び接触するときの接触位置
の再現性が高く、安全弁動作時の吹き出し圧が一定にな
る。また、駆動系が軸心に対して対称となるので、耐震
性が向上するとともに、地震時の動的信頼性を向上する
ことができる。

【０１１０】さらに、駆動機構にトグルリンク５５を用
いて弁棒４を直線運動させることにより、駆動力が倍力
され、弁棒駆動力が軽減される。さらにまた、リンク駆
動源を任意位置に配置できるので、干渉物を回避する時
など設計の自由度が増し、本実施例のようにリンク駆動
源を下方へ配置することも可能になり重心が低くなるの
で、耐震性が向上する。

【０１１１】図１２は本発明の第９実施例を示す主蒸気
逃がし安全弁の縦断面図である。図１２において、弁棒
４軸心を中心として中空円柱状のエアシリンダ５０が配
置され、その出力軸であるシリンダロッド５１ａはテー
パ状の板を有したテーパリング５４に接続されている。
テーパリング５４のテーパ状の板はトグルリンク５５の
一ジョイントに回転自在に軸着されたローラ５６に当接
している。そして、トグルリンク５５の出力リンクはジ
ョイント５７を介して駆動プレート５８に回転自在に連
結され、弁棒４を引き上げる力を伝達する。

【０１１２】今、中空円柱状のエアシリンダ５０により
テーパリング５４を押し上げると、その伝達力はローラ
５６を内側に押しやりトグルリンク５５，ジョイント５
７，駆動プレート５８を介して弁棒４を引き上げる。こ
の時において、ローラ５６の外周およびテーパ状の板の
ローラ５６との当接面を高硬度の材質で構成しておけ
ば、フレッティング等を起こして動かなくなることはな
い。これはローラ５６やテーパリング５４を高硬度の材
質にするか、当接面だけに高硬度の材料を肉盛りするこ
とにより可能である。また、トグルリンク５５の各ジョ
イントも同様な処置を施せば、フレッティング等を起こ
して動かなくなることはない。弁棒４の移動量はばねケ
ース１２に取り付けられた位置検出器５９により測定さ
れるとともに、中空円柱状のエアシリンダ５０およびテ
ーパリング５４の移動はリミットスイッチ６０により検
出される。弁棒４を駆動するテーパリング５４のテーパ
状の板、ローラ５６、トグルリンク５５、およびジョイ
ント５７は弁棒４軸心に軸対称且つ等距離に１２０°間
隔で配置されている。

【０１１３】次に、本実施例の作用について説明する。

【０１１４】弁棒４駆動のストロークとトグルリンク５
５の各リンクの長さや回転角の関係について、およびシ
リンダ力と弁棒４駆動力の関係について図１３（Ａ），
（Ｂ）に基づいて説明する。図１３（Ａ）において、リ
ンク４２ａの長さｌは次式で表される。

【０１１５】

【数１８】但し、ここで、Ｌはジョイント５７ａ、ジョイント５７
ｂ間の距離、Ｓは弁棒４の引き上げストローク、αはリ
ンク５５ａの初期角度（０°＜α≦９０°）、θはジョ
イント５７ａをストロークＳだけ押し上げるときのリン
ク５５ａの回転角度である。すなわち、リンク５５ａの
初期角度αとジョイント５７ａをストロークＳだけ押し
上げるときのリンク５５ａの回転角度θから弁棒４をス
トロークＳだけ引き上げるときに必要なリンク５５ａの
長さｌが決まる。

【０１１６】図１３（Ｂ）において、テーパリング５４
の押し上げ分力Ｆに対する弁棒４の押し上げ分力ｆの割
合は次式で表される。

【０１１７】

【数１９】但し、ここで、δはテーパリング５４のテーパ状板の角
度、βはリンク５５ｂの初期角度である。一例として、
Ｌ＝７００［mm］，Ｓ＝３０［mm］，α＝６０［°］，
θ＝２０［°］とすると、リンク５５ａの長さｌはｌ＝
１２０．５［mm］であり、テーパリング５４の押し上げ
分力Ｆに対する弁棒４の押し上げ分力ｆの割合は、初期
姿勢において：δ＝１５［°］の時に最大ｆ／Ｆ＝１．
００、最終姿勢において：δ＝２５［°］の時に最大ｆ
／Ｆ＝１．１３となる。この倍力率は、α，β，δのみ
に依存し、リンク５５ａ、リンク５５ｂの長さによって
変化し、ここに示した一例より大きな値を得ることも可
能である。

【０１１８】このように構成された主蒸気逃がし安全弁
の弁棒駆動機構によれば、弁棒４の駆動源である中空円
柱状のエアシリンダ５０が弁棒４の軸心を中心として配
置されるとともに、シリンダロッド５１が弁棒４の軸心
に軸対称且つ等距離に配置されていることから、各ロッ
ドに伝達するシリンダ力の方向と大きさがばらつかず、
テーパリング５４を均等に押し上げることができる。そ
して、テーパリング５４のテーパ状の板はローラ５６に
接しているので、押し上げ力が常にトグルリンク５５の
ジョイント５７ｃの中心に作用する結果、弁棒４を引き
上げるリンクの軸力が最大になるようテーパの角度を設
定することができる。また、当接面を曲線にして運動途
中の各リンクがなす角度に応じて軸力が最大になるよう
テーパの角度を徐々に変化させることも可能である。こ
の他に、テーパ状の板は弁棒４に対して軸対称且つ等距
離にあるので、ローラ５６から受ける水平方向の反力が
相殺され、テーパリング５４は特別に反力を受けるガイ
ドを必要としない。

【０１１９】そして、最終的にトグルリンク５５を弁棒
４の軸心に対して軸対称且つ等距離に配置し弁棒４を引
き上げていることから、引き上げ方向が軸心に一致し曲
げ荷重が発生しない。したがって、逃がし弁動作時に弁
座３とサーマルディスクが再び接触するときの接触位置
の再現性が高く、安全弁動作時の吹き出し圧が一定にな
る。また、駆動系が軸心に対して対称となるので、耐震
性が向上するとともに、地震時の動的信頼性を向上する
ことができる。

【０１２０】さらに、駆動機構にトグルリンク５５を用
いて弁棒４を直線運動させることにより、駆動力が倍力
され弁棒駆動力が軽減される。さらにまた、リンク駆動
源を任意位置に配置できるので、干渉物を回避する時な
ど設計の自由度が増し、本実施例では引き上げ時にリン
クが縮まる方向に動作するので、弁の占有空間を小さく
することができる。そして、リンク駆動源を下方へ配置
することも可能になり重心が低くなるので、耐震性が向
上する。

【０１２１】図１４は本発明の第１０実施例を示す主蒸
気逃がし安全弁の縦断面図である。図１４において、弁
棒４軸心を中心として中空円柱状のエアシリンダ５０が
配置され、その出力軸であるシリンダロッド５１ａは弁
棒４軸心に軸対称且つ等距離に１２０°間隔で配置され
るとともに、駆動プレート５８に接続されている。

【０１２２】今、中空円柱状のエアシリンダ５０に圧力
を加えると、シリンダロッド５１が上方に押し上げら
れ、その伝達力は駆動プレート５８を介して弁棒４を引
き上げる。弁棒４および中空円柱状のエアシリンダ５０
の移動量は、ばねケース１２に取り付けられた位置検出
器５９により測定され、中空円柱状のエアシリンダ５０
の移動はリミットスイッチ６０により検出される。

【０１２３】このように構成された主蒸気逃がし安全弁
の弁棒駆動機構によれば、弁棒４の駆動源である中空円
柱状のエアシリンダ５０が弁棒４の軸心を中心として配
置されるとともに、シリンダロッド５１が弁棒４の軸心
に軸対称且つ等距離に配置されていることから、引き上
げ方向が軸心に一致し曲げ荷重が発生しない。したがっ
て、逃がし弁動作時に弁座３とサーマルディスクが再び
接触するときの接触位置の再現性が高く、安全弁動作時
の吹き出し圧が一定になる。また、駆動系が軸心に対し
て対称となるので、耐震性が向上するとともに、地震時
の動的信頼性を向上することができる。加えて、構造が
簡単で軽量化することができる。

【０１２４】また、本実施例の変形例として、中空円筒
状のエアシリンダ５０の代りに、３つのエアや油圧で作
動する直動シリンダを弁棒４軸心に軸対称且つ等距離に
１２０°間隔で配置し、直動方向を揃えて油圧等で弁棒
４を引き上げるようにすれば、より構造が簡単で軽量化
することができる。

【０１２５】図１５は本発明の第１１実施例を示す主蒸
気逃がし安全弁の縦断面図である。図１５において、弁
棒４に弁棒駆動プレート６１が直接接続固定され、通常
はばね１３の反力によって弁棒駆動プレート６１および
弁棒４が図の下方へ押し付けられている。弁棒駆動プレ
ート６１を上方に引き上げるため、弁棒駆動シリンダケ
ース６２の高圧側ポート６３と低圧側ポート６４は流体
流路を介して方向切換弁６５に接続されており、さらに
油圧や空気圧の流体圧力源６６が接続されている。

【０１２６】今、通常運転状態では、方向切換弁６５は
位置ａにあり、弁棒駆動プレート６１の上下両側の圧力
は等しく、どちらも開放されている。安全弁動作時に
は、ばね１３の設定押し付け力に応じた蒸気圧力によっ
て弁は開放される。逃がし弁動作時には、方向切換弁６
５を位置ｂに切り換えることで、流体圧力源６６から高
圧側ポート６３を通じて流体が供給され、弁棒駆動プレ
ート６１の下側が高圧になり、弁棒４は上方に引き上げ
られる。その弁棒４の移動量は、弁棒駆動シリンダケー
ス６２に取り付けられた位置検出器５９により測定さ
れ、弁棒４の移動状態はリミットスイッチ６０により検
出される。

【０１２７】このように構成された主蒸気逃がし安全弁
の弁棒駆動機構によれば、弁棒４に駆動力を伝達する弁
棒駆動プレート６１を弁棒４に直接接続固定したことに
より、弁棒４の引き上げ方向が弁棒４軸心に一致し曲げ
荷重が発生しない。したがって、逃がし弁動作時に弁座
３とサーマルディスクが再び接触するときの接触位置の
再現性が高く、安全弁動作時の吹き出し圧が一定にな
る。また、駆動系が軸心に対して対称となるので、耐震
性が向上するとともに、地震時の動的信頼性を向上する
ことができる。

【０１２８】さらに、ばねケース１２とシリンダケース
６２を一体化したことにより、構造が簡略化され、部品
点数が削減され、小型・軽量になる。その結果、定期点
検時の保守作業が行い易く、メンテナンス性が向上す
る。

【０１２９】図１６は本発明の第１２実施例を示す主蒸
気逃がし安全弁の縦断面図である。図１６において、弁
棒４に弁棒駆動プレート６１が直接接続固定され、ばね
１３の反力が弁棒駆動プレート６１および弁棒４を図の
上方へ押し上げようとしているが、それを押えるととも
に、シート力を発生させるために、高圧側ポート６３，
安全弁６７，および方向切換弁６５を介して流体圧力源
６６から油圧や空気圧の流体圧力がかけられている。

【０１３０】今、通常運転状態では、方向切換弁６５は
位置ａにあり、弁棒駆動プレート６１の上側が高圧にな
り、弁棒駆動プレート６１および弁棒４が図の上方へ上
がるのを押えるとともに、シート力を発生させている。
この時の流体圧力源６６の流体圧力Ｐ_H（通常時）は、

【数２０】但し、ここで、Ｆspring１（弁閉時）は弁閉時のスプリ
ング力、Ｆ steam１（通常時）は蒸気により弁棒４が受
ける押し上げ力、Ｆseatは通常時のシート力、Ａ_pは弁
棒駆動プレート６１の受圧面積である。

【０１３１】安全弁動作時には、蒸気圧力が通常より高
くなるので、安全弁６７の吹き出し圧力を以下の値に設
定することにより弁を動作させることができる。

【０１３２】

【数２１】但し、ここで、Ｐ_v（安全弁動作時）は安全弁６７の設
定吹き出し圧力、Ｆspring２（安全弁動作時）は安全弁
動作時のスプリング力、Ｆ steam２（安全弁動作時）は
安全弁動作時に蒸気により弁棒４が受ける押し上げ力、
Ａ_pは弁棒駆動プレート６１の受圧面積である。

【０１３３】すなわち、安全弁動作時には、蒸気圧によ
り弁棒４を押し上げる力が大きくなり、Ｆ steam２がＦ
steam２（安全弁動作時）＞Ｆ steam１（通常時）＋Ｆ
seatとなると、弁棒駆動プレート６１は上に押し上げら
れ、スプリング力がＦspring２（安全弁動作時）とな
り、弁棒駆動プレート６１の上側の圧力が上述の式で表
されるＰv となる状態まで弁２は吹き上げられる。その
後、蒸気圧が通常時の値に戻ると弁体２は下がり、弁は
閉鎖する。

【０１３４】逃がし弁動作時には、方向切換弁６５を位
置ｂに切り換えることで、高圧側ポート６３と低圧側ポ
ート６４はいずれも開放され、弁棒駆動プレート６１を
押えていた力がなくなり、ばね１３および蒸気による押
し上げ力によって弁棒４は引き上げられる。弁棒４の移
動量は弁棒駆動シリンダケース６２に取り付けられた位
置検出器５９により測定され、弁棒４の移動状態はリミ
ットスイッチ６０により検出される。

【０１３５】このように構成された主蒸気逃がし安全弁
の弁棒駆動機構によれば、本発明の第１１実施例におい
て述べた効果を得ることができるとともに、流体圧力で
はなくスプリング力によって弁棒４を引き上げているの
で、逃がし弁動作時の動作時間が短く応答性に優れる。
さらに、ばね１３は弁棒４を押し上げるだけでよいの
で、スプリング力が軽減され、小型・軽量化が図れる。

【０１３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
によれば、蒸気圧シリンダが弁箱と一体に設けられてい
るため、蒸気圧シリンダ部分の部品点数を削減すること
ができ、全体として小型化が図れる。また、弁棒と蒸気
圧シリンダ軸とをてこ接続するレバーの回転支点が、中
間近傍位置に取り付けられ、一端に弁棒を、他端に蒸気
圧シリンダ軸をそれぞれ接続したことにより、蒸気圧シ
リンダ軸は弁体と同じ方向に主蒸気圧力を受けるため、
蒸気経路を短くすることができる。また、弁棒と蒸気圧
シリンダ軸とをてこ接続しているため、弁棒を短くで
き、弁体に加わる力を均一化できるので、シートリーク
が発生しにくく、弁全体の重心も低くなり、耐震性が向
上する。

【０１３７】請求項２によれば、蒸気圧シリンダを弁箱
と分離構成して主蒸気管に取り付けたので、蒸気圧シリ
ンダ側と弁箱側とを別々に分解、点検、保守および再組
立ができ、作業性が向上する。また、力を伝達するレバ
ーを長くすることができ、レバーを介したばねによる付
勢力が小さく済むこととなり、蒸気圧シリンダなどを一
段と小型にすることができる。さらに、主蒸気管からの
蒸気を蒸気圧シリンダに導く経路を比較的自由に設ける
ことが可能となる。

【０１３８】請求項３によれば、レバーの一端が回転支
点、他端が蒸気圧シリンダ軸にそれぞれ接続され、中間
近傍位置に弁棒を取り付けことで、蒸気圧シリンダが弁
体と逆方向に蒸気圧を受けるようにしたので、回転支点
から蒸気圧シリンダ軸までのレバーの距離を長くするこ
とができ、レバーを介したばねによる付勢力が小さく済
むこととなり、蒸気圧シリンダなどを一段と小型にする
ことができる。

【０１３９】請求項４によれば、蒸気圧シリンダ内の蒸
気圧ピストンが弁開位置に移動すると、主蒸気管から排
気管に至る圧力開放経路を遮っている開閉部材が開き、
主蒸気管の圧力が蒸気圧シリンダ側からも開放される。
そのため、大容量化を図ることができる。

【０１４０】請求項５によれば、蒸気圧シリンダに主蒸
気管からの蒸気を導く蒸気圧経路に設置された第１の電
磁弁と、蒸気圧シリンダ内の蒸気を排気管に導く排気用
経路に設置された第２の電磁弁と、これら第１，第２の
電磁弁を開閉制御する制御手段とを備えたことにより、
エアシリンダを削減し、不品点数が少なくなり、保守作
業性を向上させることができるとともに、弁が小型化で
きるため、耐震性が向上する。

【０１４１】請求項６によれば、弁体背面ピストンと駆
動側背面ピストンとが同時に主蒸気管内圧を受ける構成
であるため、小型のばねで安全弁機能を実現可能とな
る。また、エアシリンダで逃がし弁機能を実現可能なた
め、弁を小型化することができる。そして、駆動側と弁
棒を直結できるため、てこ接続が不要となり、部品点数
を削減できる。さらに、蒸気が排気管側に排気されるた
め、蒸気の流れが円滑になり、蒸気反力、振動などを軽
減することができる。

【０１４２】請求項７によれば、ばねがセラミックスか
ら構成されたことにより、ばねの冷却を不要とし、ばね
ケースを直接弁箱に固定することができる。

【０１４３】請求項８によれば、弁棒駆動機構を弁棒に
対し軸対称で等距離に配置したことにより、弁棒引上げ
方向が弁棒軸心に一致し、曲げ荷重が発生しない。した
がって、逃がし弁動作時に弁座とサーマルディスクが再
び接触するときの接触位置の再現性が高く、安全弁動作
時の吹き出し圧が一定となる。また、駆動系が軸芯に対
して対称となるので、耐震性が向上するとともに、地震
時の動的信頼性を向上することができる。

【０１４４】請求項９によれば、請求項８記載の弁棒駆
動機構が、弁棒に軸対称で等距離に配置される複数のト
グルリンクと、これらのトグルリンクを駆動させるリン
ク駆動源とから構成されており、トグルリンクによって
弁棒を直線運動させることで駆動力が倍力され、弁棒駆
動力が軽減される。また、リンク駆動源を任意の位置に
配置できるので、干渉物を回避する時など設計の自由度
を高めることができる。

【０１４５】請求項１０によれば、請求項９記載のリン
ク駆動源が、複数のトグルリンクのジョイントにそれぞ
れ配置されたローラと、これらのローラに当接配置され
上記トグルリンクを駆動可能なテーパ状接触部が形成さ
れたリングとから構成され、このリングを直線運動させ
て上記ローラに駆動力を伝達して上記複数のトグルリン
クを駆動することにより、弁棒を引き上げる。

【０１４６】この場合、弁棒を引き上げるトグルリンク
の軸力が最大となるようにテーパ状接触部の角度を設定
することができるとともに、テーパ状接触部の当接面を
曲線として、運動途中の各トグルリンクがなす角度に応
じて軸力が最大になるようにテーパ角度を変化させるこ
とも可能である。

【０１４７】さらに、テーパ状接触部は弁棒に対して軸
対称で等距離にあるので、ローラから受ける水平方向の
反力が相殺され、リングを押える特別なガイドを必要と
しない。

【０１４８】請求項１１によれば、弁棒の軸心を中心と
して配置された中空円柱状の複数のシリンダと、弁棒の
軸心に軸対称で等距離に配置された複数のシリンダロッ
ドとにより、弁棒を引き上げる。複数のシリンダが中空
円柱状であることにより、各シリンダロッドに伝達され
るシリンダ力の方向および大きさのばらつきを防止する
ことができる。これにより、弁棒引き上げ方向が弁棒軸
心に一致し曲げ荷重が発生しない。したがって、逃がし
弁動作時に弁座とサーマルディスクが再び接触するとき
の接触位置の再現性が高く、安全弁動作時の吹き出し圧
が一定となる。また、駆動系が軸芯に対して対称となる
ので、耐震性が向上するとともに、地震時の動的信頼性
を向上することができる。

【０１４９】請求項１２によれば、弁棒に駆動力を伝達
する弁棒駆動プレートを弁棒に直接接続したことによ
り、弁棒の引き上げ方向が弁棒軸心に一致し、曲げ荷重
が発生しない。したがって、請求項１１と同様に逃がし
弁動作時に弁座とサーマルディスクが再び接触するとき
の接触位置の再現性が高く、安全弁動作時の吹き出し圧
が一定となる。また、駆動系が軸芯に対して対称となる
ので、耐震性が向上するとともに、地震時の動的信頼性
を向上することができる。

【０１５０】請求項１３によれば、ばねが弁棒駆動プレ
ートを介して弁棒を弁開方向に付勢力を作用する一方、
この付勢力を弁棒駆動プレートに流体圧力源からの流体
を供給して押えることにより、流体圧力ではなく、ばね
の付勢力によって弁棒を引き上げているので、逃がし弁
動作時の動作時間が短く応答性に優れる。また、ばねは
弁棒を押し上げるだけでよいので、付勢力が軽減され、
小型・軽量化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の主蒸気逃がし安全弁を示
す縦断面図。

【図２】第１実施例の動作原理を示す説明図。

【図３】本発明の第２実施例の主蒸気逃がし安全弁を示
す縦断面図。

【図４】本発明の第３実施例の主蒸気逃がし安全弁を示
す縦断面図。

【図５】本発明の第４実施例の主蒸気逃がし安全弁を示
す縦断面図。

【図６】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第５実施例の主蒸気
逃がし安全弁を示す縦断面図。

【図７】本発明の第６実施例の主蒸気逃がし安全弁を示
す縦断面図。

【図８】第６実施例の動作原理を示す説明図。

【図９】本発明の第７実施例の主蒸気逃がし安全弁を示
す縦断面図。

【図１０】（Ａ）は本発明の第８実施例の主蒸気逃がし
安全弁を示す縦断面図，（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線断面
図，（Ｃ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図。

【図１１】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第８実施例の主蒸
気逃がし安全弁のトグルリンクを示す模式図。

【図１２】本発明の第９実施例の主蒸気逃がし安全弁を
示す縦断面図。

【図１３】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第９実施例の主蒸
気逃がし安全弁のトグルリンクを示す模式図。

【図１４】本発明の第１０実施例の主蒸気逃がし安全弁
を示す縦断面図。

【図１５】本発明の第１１実施例の主蒸気逃がし安全弁
を示す縦断面図。

【図１６】本発明の第１２実施例の主蒸気逃がし安全弁
を示す縦断面図。

【図１７】従来の主蒸気逃がし安全弁を示す縦断面図。

【図１８】従来の主蒸気逃がし安全弁を示す拡大縦断面
図。

【符号の説明】

１弁箱２弁体３弁座４弁棒５第１の通路６第２の通路７管台８主蒸気管９排気管１０サーマルディスク１１弁体ガイド１２ばねケース１３ばね１４アジャスティングスクリュー１５エアシリンダ１６エアピストン１７ピストンロッド１８レバー１９下面フランジ２０側面フランジ２１ソケット２２固定ナット２３ベローズ２４弁蓋２５固定シール２６補助背圧ピストン２７ネックブッシュ２８ピン２９回転支点３９蒸気圧シリンダ３１蒸気圧ピストン３２シールリング３３駆動蒸気圧経路３４排気用経路３５蒸気圧シリンダ軸３６ベローズ３７ピン３８ａ電磁弁（第１の電磁弁）３８ｂ電磁弁（第２の電磁弁）３９圧力開放経路４０開閉部材４１弁体ガイドリブ４２弁体背面ピストン４３駆動側背面ピストン４４バイパス配管４５セラミックスばね４６下部プレート４７上部フランジ４８固定部材４９制御装置（制御手段）５０エアシリンダ５１シリンダロッド５２シリンダプレート５３シリンダケース５４テーパリング５５トグルリンク５６ローラ５７ジョイント５８駆動プレート５９位置検出器６０リミットスイッチ６１弁棒駆動プレート６２弁棒駆動シリンダケース６３高圧側ポート６４低圧側ポート６５方向切換弁６６流体圧力源６７安全弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中信彦神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者山田勝己神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者山本哲三神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発電所の主蒸気管に設置され、この主蒸
気管の蒸気圧を自動的に設定吹き出し圧力以下に制御す
る安全弁機能と、強制的に弁を開放する逃がし弁機能と
を有する主蒸気逃がし安全弁において、上記主蒸気管に
接続された弁箱と、この弁箱内に設けられた弁座と、こ
の弁座とともに上記主蒸気管内の蒸気をシール可能な弁
体と、この弁体を上記弁座に押圧可能な弁棒と、上記弁
箱と一体に設けられた蒸気圧シリンダと、この蒸気圧シ
リンダ内を移動する蒸気圧ピストンと、この蒸気圧ピス
トンの蒸気圧シリンダ軸に取り付けられ弁を強制的に開
放させるエアピストンと、このエアピストンを移動可能
に収納したエアシリンダと、上記蒸気圧シリンダ軸を通
して弁閉方向に付勢力を作用するばねと、一端が上記弁
棒、他端が上記蒸気圧シリンダ軸にそれぞれ接続され中
間近傍位置に取り付けられた回転支点を支点としててこ
を構成するレバーとを備えたことを特徴とする主蒸気逃
がし安全弁。
【請求項２】請求項１記載の主蒸気逃がし安全弁にお
いて、弁箱と一体に設けられた蒸気圧シリンダに代え
て、この蒸気圧シリンダを弁箱と分離構成して主蒸気管
に取り付けたことを特徴とする主蒸気逃がし安全弁。
【請求項３】請求項１記載の主蒸気逃がし安全弁にお
いて、レバーへの弁棒、蒸気圧シリンダ軸および回転支
点の取付位置を代えて、レバーはその一端が回転支点、
他端が蒸気圧シリンダ軸にそれぞれ接続され、中間近傍
位置に弁棒を取り付けたことを特徴とする主蒸気逃がし
安全弁。
【請求項４】請求項１，２または３記載の主蒸気逃が
し安全弁において、主蒸気管からの蒸気を逃がす排気管
と連通された圧力開放経路と、この圧力開放経路を弁開
閉時の蒸気圧ピストンの動作と連動して開閉する開閉部
材とを設けたことを特徴とする主蒸気逃がし安全弁。
【請求項５】発電所の主蒸気管に設置され、この主蒸
気管の蒸気圧を自動的に設定吹き出し圧力以下に制御す
る安全弁機能と、強制的に弁を開放して排気管に蒸気を
逃がす逃がし弁機能とを有する主蒸気逃がし安全弁にお
いて、上記主蒸気管に接続された弁箱と、この弁箱内に
設けられた弁座と、この弁座とともに上記主蒸気管内の
蒸気をシール可能な弁体と、この弁体を上記弁座に押圧
可能な弁棒と、上記弁箱と一体に設けられた蒸気圧シリ
ンダと、この蒸気圧シリンダ内を移動し上記弁棒の端部
に取り付けられた蒸気圧ピストンと、上記弁棒を通して
弁閉方向に付勢力を作用するばねと、上記蒸気圧シリン
ダに主蒸気管からの蒸気を導く蒸気圧経路に設置された
第１の電磁弁と、上記蒸気圧シリンダ内の蒸気を排気管
に導く排気用経路に設置された第２の電磁弁と、これら
第１，第２の電磁弁を開閉制御する制御手段とを備えた
ことを特徴とする主蒸気逃がし安全弁。
【請求項６】発電所の主蒸気管に設置され、この主蒸
気管の蒸気圧を自動的に設定吹き出し圧力以下に制御す
る安全弁機能と、強制的に弁を開放して排気管に蒸気を
逃がす逃がし弁機能とを有する主蒸気逃がし安全弁にお
いて、上記主蒸気管および排気管に接続された弁箱と、
この弁箱内に設けられた弁座と、この弁座とともに上記
主蒸気管内の蒸気をシール可能な弁体と、この弁体を上
記弁座に押圧する弁棒と、この弁棒を通して弁閉方向に
付勢力を作用するばねと、このばねが収納され弁を強制
的に開放させるエアシリンダと、上記弁体の背面に取り
付けられた弁体背面ピストンと、上記弁棒の中途に取り
付けられ弁体背面ピストンより蒸気の受圧面積を大きく
した駆動側背面ピストンと、この駆動側背面ピストンの
背面側と上記排気管とを連通して圧力を同じにする配管
とを備えたことを特徴とする主蒸気逃がし安全弁。
【請求項７】ばねは、セラミックスから構成されたこ
とを特徴とする請求項１，２，３，４，５または６記載
の主蒸気逃がし安全弁。
【請求項８】発電所の主蒸気管に設置され、この主蒸
気管の蒸気圧を自動的に設定吹き出し圧力以下に制御す
る安全弁機能と、強制的に弁を開放する逃がす逃がし弁
機能とを有する主蒸気逃がし安全弁において、上記主蒸
気管に接続された弁箱と、この弁箱内に設けられた弁座
と、この弁座とともに上記主蒸気管内の蒸気をシール可
能な弁体と、この弁体を上記弁座に押圧可能な弁棒と、
この弁棒を通して弁閉方向に付勢力を作用するばねと、
上記弁棒を駆動させる弁棒駆動機構とを備え、この弁棒
駆動機構を上記弁棒に対し軸対称で等距離に配置したこ
とを特徴とする主蒸気逃がし安全弁。
【請求項９】弁棒駆動機構は、弁棒に軸対称で等距離
に配置される複数のトグルリンクと、これらのトグルリ
ンクを駆動させるリンク駆動源とから構成したことを特
徴とする請求項８記載の主蒸気逃がし安全弁。
【請求項１０】リンク駆動源は、複数のトグルリンク
のジョイントにそれぞれ配置されたローラと、これらの
ローラに当接配置され上記トグルリンクを駆動可能なテ
ーパ状接触部が形成されたリングとから構成され、この
リングを直線運動させて上記ローラに駆動力を伝達して
上記複数のトグルリンクを駆動することを特徴とする請
求項９記載の主蒸気逃がし安全弁。
【請求項１１】発電所の主蒸気管に設置され、この主
蒸気管の蒸気圧を自動的に設定吹き出し圧力以下に制御
する安全弁機能と、強制的に弁を開放する逃がす逃がし
弁機能とを有する主蒸気逃がし安全弁において、上記主
蒸気管に接続された弁箱と、この弁箱内に設けられた弁
座と、この弁座とともに上記主蒸気管内の蒸気をシール
可能な弁体と、この弁体を上記弁座に押圧可能な弁棒
と、この弁棒を通して弁閉方向に付勢力を作用するばね
と、上記弁棒の軸心を中心として配置された中空円柱状
の複数のシリンダと、これらのシリンダに設けられ上記
弁棒の軸心に軸対称で等距離に配置された複数のシリン
ダロッドと、これらのシリンダロッドと上記弁棒とを接
続した駆動プレートとを備えたことを特徴とする主蒸気
逃がし安全弁。
【請求項１２】発電所の主蒸気管に設置され、この主
蒸気管の蒸気圧を自動的に設定吹き出し圧力以下に制御
する安全弁機能と、強制的に弁を開放する逃がす逃がし
弁機能とを有する主蒸気逃がし安全弁において、上記主
蒸気管に接続された弁箱と、この弁箱内に設けられた弁
座と、この弁座とともに上記主蒸気管内の蒸気をシール
可能な弁体と、この弁体を上記弁座に押圧可能な弁棒
と、この弁棒に直接接続され流体圧力を受けて弁棒を移
動させる弁棒駆動プレートと、この弁棒駆動プレートを
通して弁閉方向に付勢力を作用するばねと、上記弁棒駆
動プレートを境界として高圧ポートと低圧ポートとが設
けられたシリンダケースと、このシリンダケースの高圧
ポートおよび低圧ポートへの流体流路を切り換える方向
切換弁と、この方向切換弁を経て上記シリンダケースに
流体を供給する流体圧力源とを備えたことを特徴とする
主蒸気逃がし安全弁。
【請求項１３】請求項１２記載の主蒸気逃がし安全弁
において、弁棒駆動プレートを通して弁閉方向に付勢力
を作用するばねに代えて、ばねは弁棒駆動プレートを介
して弁棒を弁開方向に付勢力を作用する一方、この付勢
力を弁棒駆動プレートに流体圧力源からの流体を供給し
て押えることを特徴とする主蒸気逃がし安全弁。