安全弁の紹介と分類

20年の経験を持つ安全弁エンジニアとして、安全弁に関する知見を共有できることを嬉しく思います。これらの弁は産業用システムにおいて極めて重要であり、装置の過圧を防ぎ、運転の安全性を確保するための最終防御ラインとして機能します。

安全弁は多くの産業分野で広く使用されています。石油産業では、原油の採掘、輸送、処理中に発生する過圧から油管、貯蔵タンク、精製設備を保護しています。例えば、石油精製所の蒸留塔では、原料や工程条件の予期しない変化により圧力が急上昇した場合に、安全弁が装置の損傷を防ぎます。

化学業界では、反応槽や化学薬品貯蔵タンク、腐食性または反応性のある化学物質を扱う配管などを保護するために使用されます。肥料を製造する化学工場を例に挙げると、アンモニア合成反応器に設置された安全弁は圧力が安全限界を超えないようにし、危険な反応を防ぎます。

電力業界ではボイラーや蒸気タービンにこれらが不可欠です。石炭火力発電所では、給水レベルや燃焼率が異常になった場合にボイラードラムの安全弁が過剰な圧力を逃がし、ボイラーの爆発を防止します。

製薬業界では、注射薬の製造時に使用される滅菌装置や圧力容器において非常に重要です。注射剤の製造工程では、オートクレーブが滅菌サイクル中に安全な圧力を維持するために安全弁を使用しています。

基本的に、流体が圧力を受けて保管または処理される場所では、安全弁が装置の故障や事故を防ぎ、産業プロセスの円滑な運転を保証するために不可欠です。システム内の圧力が予め設定された値を超えると、安全弁は自動的に開き、流体を放出して圧力を低下させます。圧力が安全なレベルまで下がると、再びしっかりと閉じてシステム内の圧力を維持します。

安全弁の分類

安全弁は取り扱う媒体および構造的・作動原理に応じて分類でき、以下の図に示す通りです。

1. 一般的なガス用安全弁

• 天然ガス用安全弁 ：天然ガス成分による腐食に耐える素材と構造で設計されており、天然ガス配管および設備における安全な圧力開放を保証します。
• 空気・窒素用安全弁 ：空気および窒素システムに適しており、空気または窒素を動作媒体とする冶金や電子工業などの分野で広く使用されています。

2. 腐食性ガス用安全弁

• 硫化水素用安全弁（ベローズ式およびばね負荷式） ：硫化水素は非常に腐食性が高いため、ベローズ構造により媒体の漏洩を防止し、ばね負荷式設計により正確な圧力制御を実現します。硫化水素を含む媒体を扱う石油・ガス業界で使用されます。
• 塩素ガス用安全弁（ベローズ式およびばね負荷式） ：塩素ガスは毒性があり、腐食性も高いため、ベローズとばね負荷の組み合わせにより確実な密閉性と信頼性の高い圧力解放を実現します。塩素ガスシステムに適しています。

3. 低密度用安全弁

• 液アンモニア用安全弁（ばね負荷式、パイロット式およびベローズ式） ：液アンモニアは低密度で揮発性が高いです。パイロット式機構により大容量の開放が可能であり、ベローズ構造によりアンモニアの漏洩を防ぎます。冷凍および化学工業の液アンモニア設備に使用されます。
• 油用安全弁（ばね負荷式、パイロット式およびベローズ式） 油圧システム用として、スプリング式およびパイロット式の設計により、異なる油の粘度や圧力に対する圧力開放ニーズに対応し、ベローズ構造によって油の漏れを防止します。

4. 飽和蒸気用安全弁

• 低圧飽和蒸気用安全弁（スプリング式） 低圧飽和蒸気システム（例：小型ボイラー）で使用され、スプリング式は圧力開放においてシンプルで信頼性が高いです。
• 中圧飽和蒸気用安全弁（スプリング式） 産業用ボイラーなどの中圧飽和蒸気環境に適用され、正確な圧力制御を提供します。

5. 過熱蒸気用安全弁 e

• 発電所用高圧安全弁（スプリング式） 発電所における高圧過熱蒸気に特化しており、高温・高圧に耐える堅牢なスプリング式構造を備え、発電所のボイラーや蒸気タービンの安全な運転を確保します。

6. 気液混合用安全弁

• ガス・液体混合用安全弁（パイロット式およびベローズ） ：ガスと液体の混合媒体を扱うシステム向けで、パイロット式は圧力調整が柔軟に行え、ベローズ構造により媒体同士の接触や漏洩を防止し、複雑な化学反応装置などで使用されます。

7. 高毒性媒体用安全弁

• フッ化水素酸用安全弁（ベローズ式） ：フッ化水素酸は極めて毒性が強く、腐食性も高いため、ベローズ構造によってフッ化水素酸の漏洩を完全に防止し、環境および作業者の保護を実現します。フッ化水素酸を扱う産業分野で使用されます。

以上のように、さまざまな媒体や運転条件に対応するため、異なるタイプの安全弁が開発されており、工業的安全性において不可欠な役割を果たしています。