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上海シャオチャオ社製 シャオチャオ・シリーズTOXD低温用パイロット式安全解放弁（−196℃～＋80℃、クラス150～2500）
1. 密封力を生み出す機構：ドーム内圧とスプリングの弛緩
従来型のスプリング式解放弁では、弁座への押し付け力（シーリングフォース）は、圧縮された機械式スプリングのみによって発生します。すなわち、F_net＝F_spring−（P_in×A_seat）です。運転圧力が設定圧に近づくにつれ、接触応力は塑性変形を起こすためのしきい値を下回ります。設定圧の約88～92％に達すると、微小漏れ（シミリング）が始まり、弁座の摩耗やボイルオフガスの損失を招きます。
TOXDシリーズのパイロット弁では、入口圧力が主ピストン上部のドーム室に伝達されます。ドームピストンの面積A_pistonはノズル座面積A_seatよりも1.28～1.35倍大きいため、パイロット弁の合力F_net,pilotはF_net,pilot = P_in × (A_piston - A_seat)で表されます。システム圧力が上昇すると、ピストンを下方に押し付ける力も比例して増加し、設定圧力の98％までAPI 527準拠の「バブルゼロ」気密性を保証します。
断面構造による動作原理：設定圧力未満でのドーム圧力バランス制御と、設定圧力到達時のパイロット作動
2．エンジニアリング比較マトリクス
工学的パラメーター |
直接ばね負荷式低温用圧力解放弁（PRV） |
パイロット式低温用圧力解放弁（TOXD型） |
最低動作温度 |
－196℃（長尺ボネットが必要） |
－196℃（熱的デカップリング構造） |
最大使用圧力比 |
設定圧力の最大85～90％ |
設定圧力の最大95～98％ |
シート漏れ率（API 527） |
シマー漏れは設定圧力の88％を超えると開始 |
設定圧力の98％までで1分間に0気泡 |
再座圧差（ΔP） |
10～15％（スプリングのヒステリシス損失） |
7％以下（迅速かつ明確な再座、BOG損失を最小限に抑える） |
許容背圧 |
10％以下（従来型）、30％以下（ベルローズ型） |
設定圧力の70％まで（バランスピストン型） |
背圧感度 |
ヘッダー圧力のドリフトに伴い、設定点がシフトする |
設定点は100％一定に保たれる |
構造的外装 |
重量型（大型鍛造スプリングおよびボネットを採用） |
コンパクト型：スプリング式安全弁と比較して40～50％軽量 |
シリーズTOXDには、外部熱遮断ループおよびバランス型パイロットブロックを採用
3．ボイルオフガス（BOG）の経済性分析
緩衝設定圧力1.0 MPa（10.0 bar）、必要緩衝流量25,000 kg／hの160,000 m³LNG貯槽の場合：
・従来型スプリング式安全弁（ブローダウン12％）：再座圧0.88 MPa、作動時間480秒、放出LNG量3,333 kg＝イベントごとの損失額2,166米ドル
・シャーザオ社パイロット式安全弁（ブローダウン6％）：再座圧0.94 MPa、作動時間220秒、放出LNG量1,527 kg＝イベントごとの損失額992米ドル
・直接的なコスト削減：1回のリリーフサイクルで1,174米ドルの削減。年間では9,300米ドル以上の削減となり、逃散性の沸騰蒸発（ブローオフ）排出を完全に防止します。
