JP7245025B2 - 流体荷役装置用の緊急離脱機構 - Google Patents

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Description

本発明は、流体荷役装置用の緊急離脱機構に関する。
港湾などに設置される、低温流体用の流体荷役装置（ローディングアーム）には、緊急離脱機構が組み込まれることがある。緊急離脱機構は、低温流体の輸送船が強風や高波などによって予期せぬ動作をしたときに、輸送船と陸上貯蔵設備との間の流体搬送ラインに過度な負荷がかかることを防止するために、流体搬送ラインを船側と陸側とに切り離して船側を陸側から離脱させるものである。また、緊急離脱機構は、流体搬送ラインを船側と陸側とに切り離すだけでなく、切り離された流体搬送ラインの船側および陸側から荷役流体が外部へ流出することを防止するために、それらを閉塞する。
例えば、特許文献１には、一対のカプラー同士がクランプにより分離可能に連結された緊急離脱機構が開示されている。特許文献１の図８，９に記載された例では、各カプラーが、真空二重管構造のカプラー本体と、このカプラー本体の軸方向に移動可能にカプラー本体内に配置された弁体を含む。弁体は、カプラー同士の分離時にカプラー本体の開口を閉じ、カプラー同士の連結時に相手方の弁体に押圧されてカプラー本体の開口を開く。
特開２０１７－２０５８４号公報
本件出願の出願人は、本件出願に先立つ出願（特願２０１７－０２３０８１号）において、特許文献１に開示された緊急離脱機構をさらに改良した緊急離脱機構を提案した。この緊急離脱機構では、カプラー本体の先端の内側に荷役流体が流通する開口を形成する弁座が設けられ、かつ、その開口を開閉する弁体の先端部分が樹脂で構成されている。
弁体の先端部分は、カプラー同士の分離時に開口を通じて大気中に露出する。このため、弁体の先端部分が樹脂で構成されていれば、荷役流体が液化水素のように極めて低温であっても、弁体の先端部分の周囲での酸素の液化を抑制することができる。その一方で、弁体の先端部分の上面には静電気が帯電し易い。
そこで、本発明は、弁体におけるカプラー同士の分離時に大気中に露出する部分の表面への静電気の帯電を防止することができる流体荷役装置用の緊急離脱機構を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明の流体荷役装置用の緊急離脱機構は、一対のカプラー同士がクランプにより分離可能に連結された、流体荷役装置用の緊急離脱機構であって、前記一対のカプラーのそれぞれは、真空二重管構造のカプラー本体と、前記カプラー本体の先端の内側に設けられた、荷役流体が流通する開口を形成する弁座と、前記カプラー本体の軸方向に移動可能に前記カプラー本体内に配置された弁体と、前記弁体を前記弁座に向かって付勢するスプリングと、を含み、前記弁体は、前記カプラー同士の分離時に前記スプリングの付勢力によって前記弁座に当接して前記開口を閉じ、前記カプラー同士の連結時に相手方の弁体に押圧されて前記弁座から離間して前記開口を開くように構成されており、前記弁体は、当該弁体が前記弁座に当接するときに当該弁体と前記弁座との間をシールするシール材を保持する保持部材と、前記保持部材の先端側の表面を覆う樹脂製のブロックと、前記ブロックを収容しながら前記保持部材から前記開口を通って突出する金属製の作動部材と、を含む、ことを特徴とする。
上記の構成によれば、弁体の作動部材はカプラー同士の分離時に開口を通じて大気中に露出するものの、作動部材は金属製であるので、作動部材の表面への静電気の帯電を防止することができる。しかも、作動部材は、保持部材の先端側の表面を覆う樹脂製のブロックを収容しているので、保持部材と作動部材との間の熱伝達が抑制される。従って、荷役流体が液化水素のように極めて低温であっても、弁体の作動部材の周囲での酸素の液化を抑制することができる。
例えば、前記作動部材は、前記ブロックを収容するドーム部と、前記ドーム部から前記カプラー本体の中心線に沿って延びるロッド部とを含み、前記ドーム部が複数のボルトを使用して前記保持部材に固定されていてもよい。
前記ドーム部は、前記ブロックを取り囲む周壁と、前記ブロックを挟んで前記保持部材と対向する天井壁を有し、前記天井壁と前記保持部材との間に複数のスリーブが介在しており、これらのスリーブ内に前記複数のボルトがそれぞれ挿通されていてもよい。この構成によれば、ボルトを使用した締結力をスリーブによって受けることができるので、作動部材のドーム部の周壁を薄くすることができる。これにより、保持部材と作動部材との間の熱伝達をいっそう抑制することができる。
本発明によれば、弁体におけるカプラー同士の分離時に大気中に露出する部分の表面への静電気の帯電を防止することができる。
本発明の一実施形態に係る流体荷役装置用の緊急離脱機構の断面図であり、カプラー同士の締結時を示す。 カプラー同士の分離時の一方のカプラーの断面図である。 図２の要部の拡大図である。 変形例のカプラーの要部の断面図である。
図１～図３に、本発明の一実施形態に係る流体荷役装置用の緊急離脱機構１を示す。この緊急離脱機構１は、クランプ１２により分離可能に連結された一対のカプラー１１を含む。クランプ１２は、カプラー１１同士が相対移動しようとする力が過度に大きくなると、カプラー１１同士の連結を自動的に解除するように構成されている。
荷役流体は、例えば、極低温の液化水素である。ただし、荷役流体は、ＬＮＧなどの他の低温液体であってもよいし、低温気体であってもよい。
各カプラー１１は、真空二重管構造のカプラー本体２と、カプラー本体２の軸方向に移動可能にカプラー本体２内に配置された弁体４を含む。また、各カプラー１１は、カプラー本体２の先端の内側に設けられた環状の弁座３を含む。弁座３は、荷役流体が流通する開口３０を形成する。なお、以下では、説明の便宜上、カプラー本体２の軸方向のうち先端側を前方、その反対側である基端側を後方ともいう。
具体的に、カプラー本体２は、内管２１と外管２３を含み、これらの間に真空空間が形成されている。内管２１の先端には、径方向外向きおよび径方向内向きに張り出すフランジ部２２が設けられている。外管２３の先端には拡径部２４が設けられており、この拡径部２４にクランプ１２が係合する。内管２１のフランジ部２２の前端と外管２３の拡径部２４の前端とは、環状の端板２５により接続されている。
弁座３は、内管２１のフランジ部２２の内周面と重なり合う筒状部３１と、フランジ部２２の先端面と重なり合うフランジ部３２を含む。筒状部３１の内周面が上述した開口３０を形成している。弁座３のフランジ部３２は、複数のボルトＢ１（図２参照、図１では省略）により内管２１のフランジ部２２に固定されている。
本実施形態では、弁体４が２つの圧縮コイルスプリング９によって弁座３に向かって付勢されている。ただし、スプリング９の数は１つであっても３つ以上であってもよい。弁体４の後方には、内管２１に環状のサポート２６が設けられており、このサポート２６と弁体４との間にスプリング９が介在している。
弁体４は、カプラー１１同士の分離時に図２に示すようにスプリング９の付勢力によって弁座３に当接して開口３０を閉じ、カプラー１１同士の連結時に図１に示すように相手方の弁体４に押圧されて弁座３から離間して開口３０を開くように構成されている。弁体４は、弁座３に当接するとき開口３０内に嵌まり込む。
また、弁体４には、スプリング９の前側部分を取り囲むように短管４１が取り付けられている。図示は省略するが、短管４１には、荷役流体が通過する多数の貫通穴が設けられている。一方、内管２１における軸方向に互いに離れる位置には、短管４１をガイドする２つのガイド２７が設けられている。各ガイド２７は、多数の貫通穴が設けられた周方向に連続する環状体であってもよいし、周方向に点在する複数のピースで構成されてもよい。
弁体４は、より詳しくは、図２および図３に示すように、少なくとも１つのシール材６を保持する保持部材５と、この保持部材５に取り付けられたブロック７および作動部材８を含む。
シール材６は、弁体４が弁座３に当接するときに、弁体４と弁座３の間をシールする。本実施形態では、互いに直径の異なる３つのシール材６がカプラー本体２の軸方向に並んで配置されている。シール材６の直径は、前方から後方に向かって大きくなる。このため、弁座３の内周面も後方に向かって拡径する階段状になっている。ただし、シール材６の数は１つまたは２つであってもよい。
保持部材５は、カプラー本体２の軸方向に並ぶ３つの第１～第３ピース５１～５３に分割されている。最も後方に位置する第１ピース５１は、最も直径の大きなシール材６を保持している。第１ピース５１には、弁座３と当接する段差部５４が設けられているとともに、上述した短管４１が取り付けられている。
中間に位置する第２ピース５２は、中央のシール材６を保持しており、複数（図３ではそのうちの１つのみを図示）のボルトＢ２（図１，２では省略）により第１ピース５１に固定されている。最も前方に位置する第３ピース５３は最も直径の小さなシール材６を保持しており、複数（図３ではそのうちの１つのみを図示）のボルトＢ３（図１，２では省略）により第１ピース５１に固定されている。第３ピース５３には、作動部材８の固定用の複数のネジ穴５３ａが設けられている。
ブロック７は、保持部材５の先端側の表面（シール材６の内側で前方を向く表面）を覆っている。ブロック７は、樹脂からなる。ブロック７を構成する樹脂は、低い熱伝導率を有することが望ましい。
作動部材８は、ブロック７を収容しながら保持部材５から開口３０を通って突出する。作動部材８は、金属からなる。例えば、作動部材８を構成する金属は、銅合金である。
より詳しくは、作動部材８は、ブロック７を収容するドーム部８１と、ドーム部８１からカプラー本体２の中心線に沿って延びるロッド部８４を含む。そして、ドーム部８１が複数（図３ではそのうちの１つのみを図示）のボルトＢ４（図１，２では省略）を使用して保持部材５に固定されている。
本実施形態では、ボルトＢ４として両端にネジ山が形成されたボルトが用いられている。ボルトＢ４の一方のネジ山は保持部材５の第３ピース５３に設けられたネジ穴５３ａに螺合しており、ボルトＢ４の他方のネジ山にはナットＮが螺合している。つまり、本実施形態では、ドーム部８１がボルトＢ４およびナットＮにより保持部材５に固定されている。
図３に示すように、ドーム部８１は、ブロック７を取り囲む周壁８２と、ブロック７を挟んで保持部材５と対向する天井壁８３を有する。周壁８２は、保持部材５から前方に延びるストレート部と、ストレート部の前端から縮径するテーパー部を有する。そして、テーパー部の前端に、天井壁８３の周縁が接続されている。本実施形態では、ストレート部の肉厚が、テーパー部の肉厚の半分以下である。
天井壁８３と保持部材５との間には複数のスリーブ７１が介在している。これらのスリーブ７１内に、複数のボルトＢ４がそれぞれ挿通されている。ボルトＢ４およびスリーブ７１は、例えば、ステンレス鋼からなる。
以上説明したように、本実施形態の緊急離脱機構１では、弁体４の作動部材８はカプラー１１同士の分離時に開口３０を通じて大気中に露出するものの、作動部材８は金属製であるので、作動部材８の表面への静電気の帯電を防止することができる。しかも、作動部材８は、保持部材５の先端側の表面を覆う樹脂製のブロック７を収容しているので、保持部材５と作動部材８との間の熱伝達が抑制される。従って、荷役流体が液化水素のように極めて低温であっても、弁体４の作動部材８の周囲での酸素の液化を抑制することができる。仮に作動部材８の表面上に液体酸素が生成されたとしても、ブロック７を構成する着火可能性のある樹脂にその液体酸素が直接接触することが防止される。
（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
例えば、作動部材８のドーム部８１の保持部材５への固定に使用されるボルトＢ４は、必ずしも両端にネジ山が形成されたボルトである必要はない。例えば、図４に示すように、ボルトＢ４として頭部を有するボルトが用いられ、このボルトＢ５によりドーム部８１が保持部材５に固定されてもよい。
また、図３に示すスリーブ７１が用いられる代わりに、図４に示すように、作動部材８のドーム部８１の周壁８２が肉厚のストレート部を有してもよい。ただし、前記実施形態のようにスリーブ７１が用いられれば、ボルトＢ４を使用した締結力をスリーブ７１によって受けることができるので、作動部材８のドーム部８１の周壁８２を薄くすることができる。これにより、保持部材５と作動部材８との間の熱伝達をいっそう抑制することができる。
１ 緊急離脱機構
１１ カプラー
１２ クランプ
２ カプラー本体
３ 弁座
３０ 開口
４ 弁体
５ 保持部材
６ シール材
７ ブロック
７１ スリーブ
８ 作動部材
８１ ドーム部
８２ 周壁
８３ 天井壁
８４ ロッド部
９ スプリング
Ｂ１～Ｂ４ ボルト

Claims (3)

  1. 一対のカプラー同士がクランプにより分離可能に連結された、流体荷役装置用の緊急離脱機構であって、
    前記一対のカプラーのそれぞれは、真空二重管構造のカプラー本体と、前記カプラー本体の先端の内側に設けられた、荷役流体が流通する開口を形成する弁座と、前記カプラー本体の軸方向に移動可能に前記カプラー本体内に配置された弁体と、前記弁体を前記弁座に向かって付勢するスプリングと、を含み、
    前記弁体は、前記カプラー同士の分離時に前記スプリングの付勢力によって前記弁座に当接して前記開口を閉じ、前記カプラー同士の連結時に相手方の弁体に押圧されて前記弁座から離間して前記開口を開くように構成されており、
    前記弁体は、当該弁体が前記弁座に当接するときに当該弁体と前記弁座との間をシールするシール材を保持する保持部材と、前記保持部材の先端側の表面を覆う樹脂製のブロックと、前記ブロックを収容しながら前記保持部材から前記開口を通って突出する金属製の作動部材と、を含む、流体荷役装置用の緊急離脱機構。
  2. 前記作動部材は、前記ブロックを収容するドーム部と、前記ドーム部から前記カプラー本体の中心線に沿って延びるロッド部とを含み、
    前記ドーム部が複数のボルトを使用して前記保持部材に固定されている、請求項１に記載の流体荷役装置用の緊急離脱機構。
  3. 前記ドーム部は、前記ブロックを取り囲む周壁と、前記ブロックを挟んで前記保持部材と対向する天井壁を有し、
    前記天井壁と前記保持部材との間に複数のスリーブが介在しており、これらのスリーブ内に前記複数のボルトがそれぞれ挿通されている、請求項２に記載の流体荷役装置用の緊急離脱機構。
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