JP2009203501A

JP2009203501A - 可溶栓

Info

Publication number: JP2009203501A
Application number: JP2008045460A
Authority: JP
Inventors: Koji Hosokawa; 侯史細川
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2009-09-10

Abstract

【課題】鉛等の有害物質を一切含まず、作動温度が６９℃〜７５℃で、５８℃〜６５℃のクリープ特性に優れた可溶栓を提供する。
【解決手段】プラグ状の本体２内の貫通孔に、錫１．５質量％以上２．５質量％以下、ビスマス３３質量％以上３５質量％以下、インジウム６３質量％以上６５質量％以下の組成を有するはんだ合金３を充填した可溶栓１、１１。廃棄処分しても地下水等を汚染する虞がなく、５８℃〜６５℃の温度域で優れたクリープ特性を得ることができ、装置内が所定の温度に達して可溶栓が作動する前に、装置内の圧力によってはんだ合金が押し出されることもない。はんだ合金を、本体内の内径４ｍｍ以上７ｍｍ以下で、軸線方向の全長が２５ｍｍ以上の貫通孔に充填することが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、可溶栓に関し、特に、冷凍装置において、高温、高圧となる液溜まりやアキュムレータ等に使用される可溶栓に関する。

従来、冷凍装置内の高温、高圧となる液溜まりやアキュムレータ等において、装置（アキュムレータ等）内の圧力上昇や冷媒の温度上昇による本体の破損を防止するため、可溶栓が使用されている。この可溶栓は、本体に穿設された貫通孔と、この貫通孔に気密性を確保しながら充填されるはんだ合金等で構成され、装置内が所定の温度に達した場合には、貫通孔に充填されたはんだ合金が溶融して内部の冷媒を外部に放出することにより、装置の破損を防止している。

しかし、本体内部の貫通孔に充填されるはんだ合金が、鉛やカドミウム等の有害物質を含んでいると、可溶栓を適用した装置が廃棄処分された場合、鉛やカドミウム等が水に溶解し、地下水等を汚染するという問題があった。

そこで、特許文献１には、本体内に充填するはんだ合金が、錫（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）及びガリウム（Ｇａ）からなる群から選択される二種以上の金属からなる可溶栓が提案されている。

特開２００２−１１５９４０号公報

しかし、特許文献１に記載の可溶栓においては、可溶栓を適用した装置を廃棄処分しても地下水等を汚染することはないが、５８℃〜６５℃の温度域でのクリープ特性が悪いため、冷凍装置内が所定の温度に達して可溶栓が作動する前に、冷凍装置内が従来よりの圧力によってはんだ合金が押し出されてしまう虞があり、改善の余地があった。

また、近年、オゾン層の破壊防止を考慮して、フロンではなく二酸化炭素を冷媒として使用しているが、二酸化炭素を冷媒として使用した場合には、冷凍装置内が従来よりさらに高圧となるため、高圧雰囲気に耐えうるクリープ特性を有するはんだ合金の開発が求められていた。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、鉛等の有害物質を一切含まず、５８℃〜６５℃の温度域でのクリープ特性に優れた可溶栓を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、可溶栓であって、プラグ状の本体内の貫通孔に、錫１．５質量％以上２．５質量％以下、ビスマス３３質量％以上３５質量％以下、インジウム６３質量％以上６５質量％以下の組成を有するはんだ合金を充填したことを特徴とする。

そして、本発明によれば、錫、ビスマス及びインジウムではんだ合金を組成しているため、鉛やカドミウム等の有害物質を一切含まず、可溶栓を適用した装置を廃棄処分しても地下水等を汚染することがない。また、このはんだ合金を用いることで、作動温度が６９℃〜７５℃で、５８℃〜６５℃の温度域でのクリープ特性が優れた可溶栓を実現することができ、装置内が所定の温度に達して可溶栓が作動する前に、装置内の圧力によってはんだ合金が押し出されることもない。

前記可溶栓において、前記はんだ合金を、前記本体内の内径４ｍｍ以上７ｍｍ以下の貫通孔に充填することができる。貫通孔の内径が４ｍｍに達しないと、貫通孔にはんだ合金を充填することが困難であり、貫通孔の内径が７ｍｍを超えると、上記優れたクリープ特性を実現することができない。

前記可溶栓において、前記はんだ合金を、前記本体内の軸線方向の全長が２５ｍｍ以上の貫通孔に充填することができる。これにより、上記温度域で、優れたクリープ特性を得ることができる。

以上のように、本発明によれば、鉛等の有害物質を一切含まず、作動温度が６９℃〜７５℃で、５８℃〜６５℃の温度域でのクリープ特性に優れた可溶栓を提供することができる。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明にかかる可溶栓の一実施の形態を示し、この可溶栓１は、プラグ状に形成され、内部に貫通孔を有する本体２に、レンチ係合部２ａと、冷凍装置の高圧側付属機器の凝縮器や受液器等、あるいは、前記の高圧側となる液溜まり部やアキュムレータ等（以下、「被接続箇所」という）に設けられた雌ねじ部と螺合接続するための第１雄ねじ部２ｂと、冷凍装置の配管の一部（冷凍装置内が高温、高圧となって可溶栓が作動し、外部に冷媒が放出される場合に、冷凍装置周辺の作業者に影響がない場所に冷媒を導くためのもの）の雌ねじ部と螺合接続するための第２雄ねじ部２ｃと、本体２の内壁面に形成される環状溝２ｄと、貫通孔に充填され、装置内が所定の温度に達した場合等に溶融する低融点合金３とを設けて構成される。

本体２は、その全長Ｌが２５ｍｍ以上となるように、また、内部に設けられた貫通孔の直径φａが４ｍｍ以上７ｍｍ以下となるように形成される。これらにより、本体２の貫通孔へのはんだ合金の充填が容易で、かつ、５８℃〜６５℃の温度域で優れたクリープ特性を得ることができる。

環状溝２ｄは、本体２の内壁面に環状に形成され、本体２と低融点合金３との接着面積を大きくする役割を担う。これにより、本体２と低融点合金３との接着強度が強化され、低融点合金３の剥離を防止するとともに、装置内の圧力が急激に上昇した場合に、低融点合金３が勢いよく飛び出すことを防止する。

低融点合金３は、錫（Ｓｎ）１．５質量％以上２．５質量％以下、ビスマス（Ｂｉ）３３質量％以上３５質量％以下、インジウム（Ｉｎ）６３質量％以上６５質量％以下の組成を有するはんだ合金である。この低融点合金３の組成が本発明の特徴部分であり、これにより、上記温度域で優れたクリープ特性を得ることができる。

上記実施の形態においては、可溶栓１を第１の雄ねじ部２ｂ及び第２の雄ねじ部２ｃを介して、冷凍装置の前記被接続箇所及び前記配管と各々接続したが、例えば、前記配管が必要でないユニットの場合には、図２に示すような可溶栓１１を構成し、雄ねじ部１２を冷凍装置の前記被接続箇所に設けられた雌ねじ部と螺合することにより、可溶栓１１を装着することもできる。尚、可溶栓１１の構成要素であって、図１に記載の可溶栓１と同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付している。

５台の装置の各々において、装置内圧を４．２ＭＰａに維持し、可溶栓全体をグリセリン液中に浸漬した後、昇温速度を１℃／ｍｉｎとして装置内の温度を上昇させたところ、全ての可溶栓の低融点合金３が７１℃以上７２℃以下の温度範囲で溶融した。

５台の装置の各々において、装置内圧を４．２ＭＰａに維持し、可溶栓全体をグリセリン液中に浸漬した後、装置内の温度を６５℃に維持し、可溶栓を装置に２ヶ月間装着させた状態で、低融点合金３の飛び出しを調査したところ、全く飛び出しが見られなかった。

以上より、本発明にかかる可溶栓によれば、作動温度が６９℃〜７５℃で、５８℃〜６５℃の温度域において優れたクリープ特性を有し、冷凍装置の内圧４．２ＭＰａでも低融点合金３の飛び出しを防止できた。

本発明にかかる可溶栓の第１の実施の形態を示す一部破断面図である。本発明にかかる可溶栓の第２の実施の形態を示す一部破断面図である。

符号の説明

１可溶栓
２本体
２ａレンチ係合部
２ｂ第１雄ねじ部
２ｃ第２雄ねじ部
２ｄ環状溝
１１可溶栓
１２雄ねじ部

Claims

プラグ状の本体内の貫通孔に、錫１．５質量％以上２．５質量％以下、ビスマス３３質量％以上３５質量％以下、インジウム６３質量％以上６５質量％以下の組成を有するはんだ合金を充填したことを特徴とする可溶栓。
前記はんだ合金は、前記本体内の内径４ｍｍ以上７ｍｍ以下の貫通孔に充填されることを特徴とする請求項１に記載の可溶栓。
前記はんだ合金は、前記本体内の軸線方向の全長が２５ｍｍ以上の貫通孔に充填されることを特徴とする請求項１又は２に記載の可溶栓。