JP2008232408A - 高圧ガス容器の安全弁 - Google Patents

Abstract

【課題】手動によりガスを安全に排出できる高圧ガス容器の安全弁を提供する。
【解決手段】本発明は、バルブボディ６の貫通孔９の内周面に形成された雌ねじ部３２に螺合する雄ねじ部２３を備えた本体部２０と、本体部内に配置され、通常時にガス排出時の流路３０を閉止し、所定条件時に流路を開口する弁体２１とを備え、弁体が流路を閉止する位置から、本体部を回転して弁体を所定長さＬ２だけ移動させて流路を開口し、弁体が前記流路を閉止する状態において、バルブボディと本体部との嵌合長は、高圧ガス容器内のガス圧力に応じて設定される嵌合長Ｌ１と流路を開口する所定長さに相当する嵌合長Ｌ２とに基づいて設定される高圧ガス容器の安全弁である。
【選択図】図２

Description

本発明は、高圧ガス容器の安全弁、特にＣＮＧを封入する高圧ガス容器の安全弁の改良に関するものである。

従来、ＣＮＧ等を封入する高圧ガス容器のガス出入口には、ガスの出入りを制御する流量制御弁が取り付けられている。この流量制御弁は、機能の異なる３つの弁からなり、所定のガス流量を排出するためのメイン弁（特許文献１参照のこと）と、ガス流量が一定量以上排出される場合にガスの排出を遮断する過流防止弁と、高圧ガス容器が高温になった場合の危険を未然に防止するため、容器内のガスを強制的に排出する安全弁とから構成される。
特開平２−６２４８５号公報

従来の流量制御弁において、メイン弁と過流防止弁とが故障した場合には、容器内のガスを容易に排出できないという課題が生じる。

このような場合に容器内のガスを排出する手立てとしては、安全弁を容器に固定するねじ部を緩めることが考えられるが、この場合には、ねじ部の嵌合長さが不足し、ガスが排出される前にガス圧がねじ部の強度を超えた場合には、ガスが排出される前に安全弁が容器から外れるという問題がある。

本発明においては、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する高圧ガス容器の安全弁を提供することを目的とする。

第１の発明は、高圧ガス容器の開口部に取り付けられるバルブボディ内に配置され、所定条件時に高圧ガス容器内のガスを排出する高圧ガス容器の安全弁において、前記バルブボディの前記高圧ガス容器内と外部とを連通する貫通孔の内周面に形成された雌ねじ部に螺合する雄ねじ部を備えた本体部と、前記本体部内にその中心軸方向に摺動可能に配置され、通常時にガス排出時の流路を閉止し、前記所定条件時に前記本体部に対して中心軸方向に移動して前記流路を開口する弁体とを備え、前記バルブボディの雌ねじ部と前記本体部の雄ねじ部との嵌合長は、前記弁体が前記流路を閉止する位置から、前記本体部を前記バルブボディに対して回転して前記弁体を前記中心軸方向に所定長さだけ移動させて前記流路を開口するまでの距離をＬ２として、高圧ガス容器内のガス圧力に応じて設定される嵌合長Ｌ１と前記Ｌ２に相当する嵌合長とに基づいて設定される高圧ガス容器の安全弁である。

第２の発明は、第１の発明において、前記弁体が前記流路を閉止する状態で、前記本体部の端部は、前記バルブボディの前記貫通孔が開口する開口面と同一平面上に配置される高圧ガス容器の安全弁である。

第３の発明は、第２の発明において、前記本体部が、前記先端から前記所定長さの位置に指標を設け、この指標が前記開口面と同一平面上に配置されるまで前記本体部を回転移動することで、前記弁体が前記流路を開口するようにした高圧ガス容器の安全弁である。

第１の発明では、安全弁は、弁体が前記流路を閉止する位置から、本体部をバルブボディに対して回転して弁体を本体部の中心軸方向に所定長さだけ移動させて流路を開口し、弁体が前記流路を閉止する状態において、バルブボディの雌ねじ部と本体部の雄ねじ部との嵌合長は、高圧ガス容器内のガス圧力に応じて設定される嵌合長と流路を開口する所定長さに相当する嵌合長とに基づいて設定されるため、例えば手動にて安全弁の本体部を回転させて流路を開口して高圧ガス容器内のガスを排出する場合でも、嵌合長は高圧ガス容器内のガス圧力に応じた嵌合長を維持しているため、安全弁が高圧ガス容器から外れるようなことはなく、安全に高圧ガス容器内のガスを排出することができる。

第２、第３の発明では、安全弁の本体部の位置と弁体が流路を開閉状態の関係が視認できるようにしたので、確実に安全弁を操作することができる。

図１は、本発明に係る高圧ガス容器の安全弁を取り付ける高圧ガス容器の外観図を示す。

図１において、１は高圧ガス容器本体、２は流量制御弁であり、図２に示すように流量制御弁２は、容器本体１内から流出するガスの流量を制御するメイン弁３と、流出するガスの流量が所定流量以上になったときにガスの流出を遮断する過流防止弁４と、容器本体１の温度が所定温度となったときに容器本体１内のガスを外部に放出する安全弁５とがバルブボディ６にそれぞれ取り付けられて構成される。

図２、図３を用いて各構成部材を説明する。

図２は、流量制御弁２を軸方向に貫通する第１貫通孔８の中心線で切った断面図を示し、第１貫通孔８にはメイン弁３と容器本体１側に過流防止弁４が配置される。図３は、安全弁５作動時に容器本体内のガスが外部へ流出する際に流通するガス排出孔１４の断面図である。

バルブボディ６は、小径部６ａと大径部６ｂとをもつ段付円柱形状を有し、小径部６ａの外周部に端部から雄ねじが形成され、六角断面形状に形成された大径部６ｂをスパナ等の工具により回転することで、容器本体１の開口部に形成された雌ねじと螺合し、バルブボディ６が容器本体１の開口部に取り付けられる。小径部６ａと大径部６ｂとの段差部にはＯリング７が配置されており、容器本体１とバルブボディ６の小径部６ａとの間隙からガスが漏洩することを防止する。

バルブボディ６には、その中心軸方向に２つの貫通孔８、９が並設される。第１貫通孔８は、径の異なる段付形状を有しており、小径部１０が容器本体１側に配置され、この小径部１０に過流防止弁４が設置される。一方、大径部１１にはメイン弁３が配置され、メイン弁３の操作ハンドル１２の回転操作によりメイン弁３が移動して小径部１０と大径部１１との連通部を開閉する。一方、第２貫通孔９には安全弁５が設置されるが、その詳細は後述する。さらに、第１、第２貫通孔８、９から径方向に穿設されてバルブボディ６の大径部１１の外周面に開口するガス排出孔１３、１４がそれぞれ形成される。

メイン弁３は、第１貫通孔８の大径部１１内周面に形成された雌ねじ部に螺合するメイン弁ボディ１５と、メイン弁ボディ１５を軸方向に貫通して配置され、メイン弁ボディ１５に形成された雌ねじ部に螺合することで軸方向に移動可能なメイン弁本体１６と、その回転操作によりメイン弁本体１６を軸方向に移動させる操作ハンドル１２とから構成される。そして、操作ハンドル１２を回してメイン弁本体１６を容器本体１側に移動することでメイン弁本体１６の端面が第１貫通孔８の小径部１０を閉止して、ガスの供給を停止する。一方、操作ハンドル１２を逆方向に回転して小径部１０の開口部を適宜開くことで、開口面積に応じた所定量のガスが容器本体１からガス排出孔１３を経由して外部に供給される。

過流防止弁４は、バルブボディ６内においてメイン弁３のガス流れ方向上流に設置され、バルブボディ６の小径部１０に軸方向に摺動可能に設置される過流防止弁本体１７と、過流防止弁本体１７内に軸方向に摺動可能に、かつガスが内部を流通可能に形成される過流防止弁弁体１８と、この過流防止弁弁体１８を容器本体１側に付勢するばね１９と、を備える。

過流防止弁４を通過するガスの流量が所定流量以下の場合には、ばね１９が過流防止弁弁体１８を容器本体１側へと付勢して、過流防止弁本体１７と過流防止弁弁体１８との間の間隙が開き、この間隙をガスがメイン弁３側へと流通する。一方、ガスの流量が所定流量を越えると、過流防止弁弁体１８へ作用するガスの圧力がばね１９の付勢力を上回って、過流防止弁弁体１８がメイン弁３側へ移動し、過流防止弁本体１７と過流防止弁弁体１８との間隙を閉止する。閉止した状態では、容器本体１内のガスの圧力が過流防止弁弁体１８に作用して、閉止状態を維持する。閉止状態からメイン弁３の操作ハンドル１２を閉方向へ回すと、メイン弁本体１６の端面１６ａが過流防止弁弁体１８の先端部１８ａを容器本体１側に押し込み、過流防止弁本体１７と過流防止弁弁体１８との間隙が開き、ガスの流通が可能となる。この状態でガスの流量が所定流量以下であれば、過流防止弁弁体１８に作用するガスの圧力とばね１９の付勢力の大小関係は、ばね１９の付勢力が大きいため、間隙は開状態を維持し、ガスが流通される。

次に図４から図８を用いて安全弁５の詳細形状を説明する。ここで、図４は安全弁５の断面図であり、図５は安全弁５が取り付けられるバルブボディ６の第２貫通孔９の断面図である。また図６は、バルブボディ６に安全弁５が取り付けられた通常状態での流量制御弁２の断面図であり、図７は、安全弁５が所定温度を超え、溶栓部２２が溶解した後の流量制御弁２の断面図であり、図８は、バルブボディ６に安全弁５が取り付けられ、メイン弁３と過流防止弁４の故障時に、手動によりガスを開放する場合の流量制御弁２の断面図である。

安全弁５は、図４に示すように、有底円筒形状の本体部２０と、本体部２０の内部に摺動可能に配置された弁体２１と、弁体２１の本体部２０内の位置を規定し、所定温度を越えると溶解する溶栓部２２と、溶栓部２２を構成する溶解した材料が排出される孔３６と、図６に示すように弁体２１を本体部２０の底部側へ付勢するばね３５とから構成されている。このような構成で、溶栓部２２の温度が所定温度に達すると溶栓部２２を構成する材料が溶解し、孔３６から排出され、ばね３５の付勢力により弁体２１が底部側へと変位し、容器本体１内のガスが流出される。

本体部２０は、その外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部２３と、雄ねじ部２３の底部側外周面に形成されたソケットレンチ等の工具が掛かる六角断面の六角部２４とから構成される。内周面側は、底部側が小径の段付形状の底付き孔部が形成され、小径孔２５と大径孔２６それぞれに摺接するように弁体２１が形成される。

弁体２１は、本体部２０の小径孔２５に摺接する第１摺動部２７と、大径孔２６に摺接する第２摺動部２８と、容器本体１側に形成され、バルブボディ６の第２貫通孔９を閉止する第３摺動部２９とから構成される。

図５に示すように、安全弁５が取り付けられるバルブボディ６の第２貫通孔９は、段付形状に形成され、容器本体１側に小径側が形成される。第２貫通孔９の小径孔３０に弁体２１の第３摺動部２９が摺接し、弁体２１が小径孔３０に押し込まれた状態で第３摺動部２９の外周面に設置されたＯリングにより小径孔３０が閉鎖される。また、大径孔３１には雌ねじ部３２が形成されて、本体部２０の雄ねじ部２３と螺合する。

本体部２０内周側の小径孔２５と大径孔２６との径違いにより形成される段差部３３と、弁体２１の第１摺動部２７と第２摺動部２８との径違いによる段差部３４とが軸方向に所定間隔にて対峙し、この所定の間隔は溶栓部２２の軸方向長さにより規定される。前述したように、溶栓部２２は所定の温度に達すると溶解し、弁体２１が軸方向へ変位可能となる。溶栓部２２の軸方向長さは、第３摺動部２９により第２貫通孔９の小径孔３０を閉鎖していた弁体２１が軸方向への変位により第２貫通孔９の小径孔３０を開口するのに必要な長さである。図６に示すように、バルブボディ６の大径孔３１内には弁体２１を底部側に付勢するばね３５が設置され、溶栓部２２が溶解した後、ばね３５の付勢力により弁体２１が軸方向に移動し、第２貫通孔９の小径孔３０を開口する。また本体部２０には溶解した溶栓部２２を構成する材料を外部に放出する孔３６が六角部２４の端面に開口して形成される。

このように構成されて、図６から図８を用いて安全弁５の作動状態を説明する。

図６は、安全弁５がガスの流れを遮断している通常状態を示し、図７は、安全弁５の温度が所定温度を超えて、溶栓部２２が溶解し、ガスがガス排出孔１４から排出される状態を示す。そして図８は、手動により安全弁５を操作して、ガスをガス排出孔１４から排出する状態を示している。

図６において、安全弁５の六角部２４を工具を用いて右回転させると安全弁５は容器本体１側に雄ねじ部２３の作用によりねじ込まれる。そして、六角部２４の端面２４ａがバルブボディ６の第２貫通孔９が開口する端面６ｃと略同一平面となる位置までねじ込むと、弁体２１の第３摺動部２９がバルブボディ６の小径孔３０を閉止する。したがって、この通常状態では、容器本体１内のガスは、安全弁５から排出されることはない。

図７は、安全弁５の溶栓部２２が溶解した状態を示しており、溶栓部２２の占めていたスペースにばね３５の付勢力により弁体２１が移動することで、バルブボディ６の小径孔３０が開放され、ガスがガス排出孔１４から排出される。

図８は、安全弁５の六角部２４を工具を用いて手動により回転させて、安全弁５をバルブボディ６から突出させてバルブボディ６の小径孔３０が開放した状態を説明する図である。六角部２４を左回転させると安全弁５は、雄ねじ部２３の作用によりバルブボディ６から突出してくる。そして、六角部２４と雄ねじ部２３との段差部３７とバルブボディ６の端面６ｃとが略同一平面となるまで六角部２４を回転させると、安全弁５の弁体２１の第３摺動部２９がバルブボディ６の小径孔３０から離れ、容器本体１とガス排出孔１４とを連通させ、ガスが放出される。

図９は、安全弁５手動操作時に本体部２０の六角部２４の端面２４ａとバルブボディ６の端面６ｃとを略同一平面として、第３摺動部２９が確実にバルブボディ６の小径孔３０を閉止する場合のねじ部の寸法関係を説明する図である。図１０は、安全弁５手動時に本体部２０の六角部２４の段差部３７とバルブボディ６の端面６ｃとを略同一平面として、第３摺動部２９が確実にバルブボディ６の小径孔３０を開口する場合のねじ部の寸法関係を説明する図である。

図において、Ｌ１は、雄ねじ部２３と雌ねじ部３２とからなるねじ部の強度、特にねじ山のせん断強度が容器本体１内の圧力に応じてねじ山に作用するせん断力に耐えうるねじの嵌合長であり、Ｌ２は安全弁５がバルブボディ６の小径孔３０を閉止する基準位置から、手動により小径孔３０を開口するのに必要な安全弁５の軸方向移動量である。

ここで、手動により安全弁５が軸方向に移動し、安全弁５がバルブボディ６の小径孔３０を開口した場合でも、雄ねじ部２３と雌ねじ部３２のねじの嵌合長Ｌ１が確保されていれば容器本体１内のガス圧力により安全弁５が外れることはない。したがって、安全弁５が小径孔３０を閉止する基準位置、例えば安全弁５の六角部２４の端面２４ａがバルブボディ６の端面６ｃと同一平面となる位置で、雄ねじ部２３と雌ねじ部３２のそれぞれのねじの有効長ａ１、ａ２は（Ｌ１＋Ｌ２）以上が必要であり、このようにすることで、基準位置からＬ２だけ移動して安全弁５が小径孔３０を開く位置、例えば六角部２４の段差部３７とバルブボディ６の端面６ｃが同一面となる位置での雄ねじ部２３と雌ねじ部３２の嵌合長は、容器本体１内のガス圧力により安全弁５が外れることがない嵌合長Ｌ１を確保することができる。

このような寸法関係にすることで、バルブボディ６の小径孔３０を閉止する基準位置、例えば安全弁５の六角部２４の端面２４ａがバルブボディ６の端面６ｃと同一平面となる位置を目視にて確認し、手動により安全弁５を回転させてバブルボディ６から突出させ、安全弁５が小径孔３０を開口する位置、例えばバルブボディ６の段差部３７と六角部２４の端面６ｃが同一面となる位置まで目視により確認しつつ安全弁５を移動することで、容器本体１内のガス圧力により安全弁５が外れることがなく、容器本体１内のガスをガス排出孔１４から排出することができる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本実施形態の高圧ガス容器の安全弁を取り付ける高圧ガスボンベの外観図である。 メイン弁と過流防止弁の構成を示す流量制御弁の断面図である。 安全弁の構成を示す流量制御弁の断面図である。 安全弁の詳細構成を示す断面図である。 安全弁を取り付けるバルブボディの断面図である。 バルブボディに安全弁を取り付けた状態の流量制御弁の断面図である（通常時）。 バルブボディに安全弁を取り付けた状態の流量制御弁の断面図である（安全弁作動時）。 バルブボディに安全弁を取り付けた状態の流量制御弁の断面図である（安全弁手動操作時）。 バルブボディと安全弁とのねじ部の寸法関係を示す流量制御弁の断面図である（通常時）。 バルブボディと安全弁とのねじ部の寸法関係を示す流量制御弁の断面図である（安全弁手動操作時）。

符号の説明

Ｌ１ 嵌合長
Ｌ２ 安全弁の軸方向移動量
１ 容器本体
２ 流量制御弁
５ 安全弁
６ バルブボディ
６ａ 小径部
６ｂ 大径部
６ｃ 端面
８ 第１貫通孔
９ 第２貫通孔
２０ 本体部
２１ 弁体
２２ 溶栓部
２３ 雄ねじ部
２４ 六角部
２５ 小径孔
２６ 大径孔
２７ 第１摺動部
２８ 第２摺動部
２９ 第３摺動部
３０ 小径孔
３１ 大径孔
３２ 雌ねじ部
３３ 段差部
３４ 段差部
３５ ばね
３６ 孔
３７ 段差部

Claims (3)

1. 高圧ガス容器の開口部に取り付けられるバルブボディ内に配置され、所定条件時に高圧ガス容器内のガスを排出する高圧ガス容器の安全弁において、
   前記バルブボディの前記高圧ガス容器内と外部とを連通する貫通孔の内周面に形成された雌ねじ部に螺合する雄ねじ部を備えた本体部と、
   前記本体部内にその中心軸方向に摺動可能に配置され、通常時にガス排出時の流路を閉止し、前記所定条件時に前記本体部に対して中心軸方向に移動して前記流路を開口する弁体とを備え、前記バルブボディの雌ねじ部と前記本体部の雄ねじ部との嵌合長は、
   前記弁体が前記流路を閉止する位置から、前記本体部を前記バルブボディに対して回転して前記弁体を前記中心軸方向に所定長さだけ移動させて前記流路を開口するまでの距離をＬ２として、高圧ガス容器内のガス圧力に応じて設定される嵌合長Ｌ１と前記Ｌ２に相当する嵌合長とに基づいて設定されることを特徴とする高圧ガス容器の安全弁。
2. 前記弁体が前記流路を閉止する状態において、前記本体部の端部は、前記バルブボディの前記貫通孔が開口する開口面と同一平面上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の高圧ガス容器の安全弁。
3. 前記本体部は、前記先端から前記所定長さの位置に指標を設け、この指標が前記開口面と同一平面上に配置されるまで前記本体部を回転移動することで、前記弁体が前記流路を開口するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の高圧ガス容器の安全弁。