JP2006329374A - 可溶栓および可溶栓の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高圧設備内に設置される可溶栓であり、本体に穿設された連通穴に低融点合金が充填されており、該低融点合金に棒部材が埋設されている可溶栓において、耐クリープ性能を向上し、さらに製造においても安価に製作が可能な可溶栓の提供。
【解決手段】 棒部材２の一端がフランジ７となっており、該フランジ７と本体１の一方の端面６との間に前記低融点合金３が充填されている可溶栓であり、フランジ７と本体端面６との間、および本体連通穴４と棒部材２の外径との間には所定の隙間が設けられた状態で低融点合金３が充填されている。またこの可溶栓の製造方法として、溶融した状態の低融点合金３が途中まで充填された本体連通穴４に、棒部材２を挿入することで連通穴４から溢れ出した低融点合金３がフランジ７と本体端面６との隙間に充填されるものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内部に高圧流体を有する高圧設備に取り付けられ、上記高圧流体が異常高温になった際に低融点合金が溶融して上記設備内部の流体を放出させることにより、設備の破損を防止するための可溶栓に関するものである。

可溶栓は、冷凍装置や給湯設備、空調設備内に設けられた圧力容器等の高圧設備に設置されている。可溶栓の内部には連通穴が穿設されており、該連通穴には低融点合金が充填され、常時は高圧設備内の流体を外に流出させないようにしている。上記の高圧設備内が異常高温になった場合、可溶栓内部の低融点合金が溶融することで連通穴が開放され、高圧設備内の流体を外部へ逃がし、設備の破損を防止する作用を有している。

可溶栓は外気や冷媒の圧力変化や温度変化等により可溶栓の設定作動温度に達する前に、連通孔に充填されている低温溶融合金にクリープ現象が生じて外部に移動すると、冷媒が外部に漏れ出してしまうおそれがある。このクリープ現象による低融点合金の移動を抑制するために様々な発明がなされてきた。

クリープ現象による低融点合金の移動を抑制させることができる可溶栓の一例として、特許文献１に記載されたものがあり、可溶栓の連通穴内に高熱伝導性の棒状部材を配置して低融点合金が充填されたものがある。

上記可溶栓は棒状部材の一部を前記本体から外側に突出して構成されているので、棒状部材からの放熱により栓部材の温度上昇を緩和してクリープを抑制し、可溶栓の設定作動温度以下での漏れ出しを防止することができる。また連通穴をテーパ孔とする必要がないので、栓部材の材料を無駄に費やす必要がなく、低融点合金の材料として、特に高価なインジウム（Ｉｎ）を主体とした合金等の材料を使用する場合に有益であるという効果を有している。

特開2001−201218号公報 （第4頁、第3図）

本発明は、上記の可溶栓よりも耐クリープ性能を向上し、さらに製造においても安価に製作が可能な可溶栓を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、高圧設備内に設置される可溶栓であり、本体に穿設された連通穴に低融点合金が充填されており、該低融点合金に棒部材が埋設されている可溶栓において、棒部材の一端はフランジ形状をしており、該フランジと本体の一方の端面との間に前記低融点合金が充填されている可溶栓である。

請求項２記載の発明は、前記可溶栓において、フランジと本体端面との間には所定の隙間が設けられ、該隙間に低融点合金が充填されている請求項１記載の可溶栓である。

請求項３記載の発明は、前記可溶栓において、本体連通穴と棒部材の外径との間には所定の隙間が設けられた状態で低融点合金が充填されている請求項１記載の可溶栓である。

請求項４記載の発明は、前記可溶栓において、溶融した状態の低融点合金が途中まで充填された本体連通穴に、棒部材を挿入することで連通穴から溢れ出した低融点合金がフランジと本体端面との隙間に充填される請求項１記載の可溶栓の製造方法である。

請求項５記載の発明は、前記可溶栓において、棒部材が挿通された本体連通穴内に小片状態の低融点合金が入れられ、加熱することにより溶融した低融点合金が連通穴内およびフランジと本体端間に充填される請求項１記載の可溶栓の製造方法である。

請求項６記載の発明は、前記可溶栓において、フランジと本体端面との間に板状の低融点合金を挟んだ状態で加熱することでフランジと本体一端とが接合される請求項１記載の可溶栓の製造方法である。

請求項１記載の発明によれば、本体連通穴内に充填された低融点合金によって棒部材と連通穴が接合されることに加え、棒部材のフランジ部と本体の端面が低融点合金によって接合されているものであり、この接合面積が広い程、接合強度が向上される。

また、クリープ現象が発生する箇所は、本体や棒部材付近の低融点合金ではなく、連通穴の中心付近の低融点合金であり、この部分の低融点合金にクリープ現象が発生しても、本体や棒部材付近の低融点合金が本体あるいは棒部材の表面と強固に接合しているのでクリープ現象による低融点合金の移動を抑制することができる。

請求項２記載の発明によれば、フランジと本体端面との間に所定の隙間を設けることで、低融点合金の鋳込み時に連通穴内から流出してくる低融点合金が毛細管現象によって隙間内に充填されるものである。

請求項３記載の発明によれば、本体連通穴の径と棒部材の外径との間には所定の隙間を設けたことで、棒部材が連通穴内で中心から偏ることを防止し、フランジ部に偏りなく低融点合金が流れ出すことができるようにしている。

請求項１から３に記載された可溶栓は、本体と棒部材との隙間に充填される低融点合金の量が少ないので経済的である。また、隙間内に均一に低融点合金を充填することが可能となる。

請求項４記載の発明によれば、フランジと本体端面との間に低融点合金を充填する方法として、溶融した状態の低融点合金が途中まで充填された本体連通穴に、棒部材を挿入することで連通穴から溢れ出した低融点合金がフランジと本体端面との隙間に充填できるものである。さらに、フランジ外部に溢れ出した低融点合金によって、低融点合金が本体端面とフランジとの間に充填されたことを目視確認できる。

請求項５記載の発明によれば、低融点合金を小片状態にしたものを連通穴内に入れておき、加熱して低融点合金を溶融させることにより連結穴内およびフランジと本体端面に低融点合金が充填される。この製造方法は、連通穴の径が小さくて溶融した低融点合金を流し込むのが困難な場合に有効である。

請求項６記載の発明によれば、フランジと本体端面との間に板状の低融点合金を挟んで加熱することでフランジと本体端面との間に隙間無く均一に低融点合金を充填することが可能となる。

連通穴内に溶融した低融点合金を流し込む作業は、経験を積んだ熟練工により成される作業であるが、請求項５、６に記載された可溶栓は、加熱によって低融点合金を連通穴内および本体端面とフランジの間に充填することができるので、経験の無い作業員でも容易に作業を行えるという利点がある。また炉を使用して加熱すれば一度に大量の可溶栓を製造することが可能となり、作業工程の効率化も図られる。

本発明を実施するにあたって、本体端面とフランジとの間に隙間を設ける手段として、フランジの本体端面側に突起を形成することで隙間を設けることが可能である。また治具等を利用して本端端面とフランジとの位置を設定してもよい。同様に本体連通穴と棒部材の外径との間に所定の隙間を設ける場合にも、棒部材の側面または穴の内面に突起を形成してもよいし、治具により棒部材と本体の軸の偏りを防止した状態で低融点合金を鋳込むことも可能である。

また、棒部材に形成されているフランジは、別途形成したフランジを棒部材に接続して構成することも可能である。さらにフランジと棒部材とを異なる材質によって形成することも可能である。

さらに、本体において連通穴に牡ネジ側の端から他端側に向って先細りとなる勾配を付けることも可能である。

小片状態の低融点合金を用いる場合、低融点合金の大きさは連通穴の径に適するものを使用することが好ましい。連通穴が極端に小さい場合には粉末状の低融点合金を用いることも可能である。

以下、この発明の実施例１を図１、２を参照して説明する。図１は実施例１の可溶栓の断面図、図２は実施例１の可溶栓を製造する場合の説明図である。

実施例１の可溶栓は、本体１、棒部材２、低融点合金３から構成されている。

本体１は筒状であり、内部に連通穴４が穿設されている。一端には牡ネジ５が螺刻されており、他端側は牡ネジ５側の端よりも大径となっている。他端側の端面６は棒部材２のフランジ７と低融点合金３によって接合される。

棒部材２は、フランジ７と棒８を有している。フランジ７において端面６に接続する側には突起９が複数設置されている。棒８は外径が本体１の連通穴４より小径となっており、連通穴４に容易に挿通することが可能となっている。

フランジ７と棒８は個々に形成したものを接続して棒部材２を構成してもよく、例えばフランジ７はプレス加工により形成し、棒８は切削加工により形成したものをネジによる螺合や、嵌合、接着、溶接等の手段により接続して構成することが可能である。

低融点合金３は、概ね５０℃から２００℃の間に融点を有する合金であり、配合される成分として、錫、ビスマス、亜鉛、インジウム、鉛、カドミウム等が知られている。

続いて上記の可溶栓の製造方法について説明する。

まず、図２（ａ）のように本体１の牡ネジ５側の端を下にして置き、溶融した状態の低融点合金３を連通穴４内の途中まで流し込む。溶融している低融点合金３が充填されている連通穴４内に棒部材２の棒８を挿入する。すると、図２（ｂ）のように連通穴４から低融点合金３が溢れ出してフランジ７と本体１の端面６との間に流れ込む。この状態で冷却して可溶栓の完成となる。

上記の可溶栓の設置および作動について説明する。

上記の可溶栓は、牡ネジ５によって冷凍装置等の高圧設備内に設置される。可溶栓内の低融点合金３には牡ネジ５側の端から高圧設備内のガスの圧力が常時付加された状態である。高圧設備が異常をきたし、内部のガスが高温になると低融点合金３が溶融して棒部材２が外部に押し出され、連通穴４が開放される。開放した連通穴４から高圧設備内のガスが放出され、高圧設備の破損が防止される。

次に実施例２について図３、４を参照して説明する。図３は実施例２の可溶栓の断面図、図４は図３の可溶栓に低融点合金を充填する場合の説明図である。

実施例２の可溶栓の構造は、実施例１の可溶栓と略同じであるので、構造が同じ部分については同符号を付して説明は省略する。実施例１と異なる点は製造方法の違いである。

実施例２の可溶栓の製造方法について説明する。まず、製造に用いられる治具１０について説明する。治具１０は有底筒体であり、内部の穴は、段部１１によって小径穴１２と大径穴１３が形成されている。小径穴１２の径はフランジ７と略等しく、大径穴１３の径は本体１の外径と略等しい寸法となっている。段部１１から底面までの高さ１４はフランジ７の厚さより長く設けられている。

治具１０の小径穴１２に棒部材２のフランジ７を嵌め入れる。続いて本体１の端面６が段部１１と接するように治具１０内に嵌め入れる。この状態で端面６とフランジ７との間には所定間隔の隙間が設けられ、また連通穴４と棒８においても同一軸上に配置されている。

次に本体１の連通穴４内に溶融された低融点合金３を流し込む。低融点合金３は連通穴４と棒８の間の隙間を通り、端面６とフランジ７との間にも流れ込む。この状態で冷却すると可溶栓が完成する。

続いて実施例３について図５を参照して説明する。図５は実施例３の可溶栓に低融点合金を充填する場合の説明図である。

実施例３の可溶栓も構造については実施例１および２の可溶栓と略同じであるので、構造が同じ部分については同符号を付して説明は省略する。以下に実施例１および２とは異なる製造方法の違いについて説明する。

まず、図５（ａ）のように連通穴４内に小片状の低融点合金３を入れる。次に、これを加熱すると図５（ｂ）のように低融点合金３は溶融して連通穴４と棒８の間の隙間を通り、端面６とフランジ７との間にも流れ込む。この状態で冷却すると可溶栓が完成する。実施例３の場合においても前述の治具１０を使用した状態で加熱することが可能である。

続いて実施例４について図６を参照して説明する。図６は実施例４の可溶栓に低融点合金を充填する場合の説明図である。

実施例４の可溶栓も構造については実施例１から３の可溶栓と略同じであるので、構造が同じ部分については同符号を付して説明は省略する。実施例４の可溶栓は、実施例３の可溶栓に加えて端面６とフランジ７の間に板状の低融点合金３Ａを挟んだ状態で加熱するもので、図６（ａ）は加熱前の状態であり、図６（ｂ）は加熱後の状態を表す。

本発明の可溶栓は、冷凍装置やエアコン装置だけでなく、圧力容器の保護機構にも用いることが可能であり、例えば自動車燃料に使用されるガス容器において、車両火災の初期段階にガス容器内の燃料を外部に放出して爆発を防ぐために使用することも可能である。

実施例１の可溶栓の断面図 実施例１の可溶栓を製造する場合の説明図 実施例２の可溶栓の断面図 図３の可溶栓に低融点合金を充填する場合の説明図 実施例３の可溶栓に低融点合金を充填する場合の説明図 実施例４の可溶栓に低融点合金を充填する場合の説明図

符号の説明

１ 本体
２ 棒部材
３ 低融点合金
４ 連通穴
５ 牡ネジ
６ 端面
７ フランジ
８ 棒
９ 突起
１０ 治具

Claims (6)

1. 高圧設備内に設置される可溶栓であり、本体に穿設された連通穴に低融点合金が充填されており、該低融点合金に棒部材が埋設されている可溶栓において、棒部材の一端はフランジ形状をしており、該フランジと本体の一方の端面との間に前記低融点合金が充填されていることを特徴とする可溶栓。
   
2. 前記可溶栓において、フランジと本体端面との間には所定の隙間が設けられ、該隙間に低融点合金が充填されていることを特徴とする請求項１記載の可溶栓。
   
3. 前記可溶栓において、本体連通穴と棒部材の外径との間には所定の隙間が設けられた状態で低融点合金が充填されていることを特徴とする請求項１記載の可溶栓。
   
4. 前記可溶栓において、溶融した状態の低融点合金が途中まで充填された本体連通穴に、棒部材を挿入することで連通穴から溢れ出した低融点合金がフランジと本体端面との隙間に充填されることを特徴とする請求項１記載の可溶栓の製造方法。
   
5. 前記可溶栓において、棒部材が挿通された本体連通穴内に小片状態の低融点合金が入れられ、加熱することにより溶融した低融点合金が連通穴内およびフランジと本体端間に充填されることを特徴とする請求項１記載の可溶栓の製造方法。
   
6. 前記可溶栓において、フランジと本体端面との間に板状の低融点合金を挟んだ状態で加熱することでフランジと本体一端とが接合されることを特徴とする請求項１記載の可溶栓の製造方法。
   
   

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