JP2009275862A - 安全弁装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ハウジング21には、弁通路35を閉塞する閉位置に配置される弁体22が収容されている。弁体22は、ばね部材23により弁通路35を開放する開位置に向う開方向X1に押圧されている。またハウジング21内には、弁体22から離して多孔質部材25が配置される。更に弁体22と多孔質部材25との間には、予め定められた第1溶融温度以上になると溶融するヒューズ片26が配置され、弁体22は、このヒューズ片26によって支持される。またハウジング21には、多孔質部材22が収容される収容空間44と大気空間とを連通する大気連通路37が形成されている。この大気連通路37の開口部37aには、第2溶融温度以上になると溶融する封止部材24が嵌め込まれている。
【選択図】 図1
Description
図8は、第3の従来技術の可溶栓9を示す断面図である。第3の従来技術の可溶栓9は、ねじ部10の一端に高圧設備を接続し、他端にコップ状の多孔組織材11を設けることで構成される。多孔組織材11は、粒状の金属を焼結して形成されており、その内方に低融点合金12が充填されている。この低融点合金12は、多孔組織材11の深部まで滲入されている。可溶栓9では、温度が高くなると、滲入する低融点合金12が溶融し、高圧設備内のガスにより溶融した低融点金属12が多孔組織材11の多数の孔から外部へと押し出される。低融点合金12が押し出されて前記孔が開通すると、高圧設備内のガスが大気空間に放出される。(例えば、特許文献2参照)
図9は、第4の従来の技術の溶解栓13を示す断面図である。第4の従来の技術の溶解栓13は、温水ボイラに設けられる溶解栓である。溶解栓13は、ボイラ14の缶体15に下端部を挿入して固着される溶解栓本体16を備える。溶解栓本体16は、下端部に複数の小孔17が穿設されている。これら小孔17には、溶解材18が詰め込まれて閉塞されている。溶解材18は、缶体15内の温水が予め設定された温度になると溶解する。これにより子孔17が開通し、缶体15内の温水が溶解栓本体16を介して外部へと放出され、缶体の破損及び爆発が防がれる。(例えば、特許文献3参照)
図1は、本発明の第1実施形態の安全弁装置20を示す断面図である。安全弁装置20は、ガスを取扱う圧力装置、例えば天然ガス自動車用の燃料タンク及び燃料電池の水素タンク等の圧力容器、又は自動消火装置の消火栓に備わっている。安全弁装置20は、通常状態では図示しない高圧タンク(以下、単に「タンク」という)内のガスの排出を阻止しているが、火災時などの雰囲気温度が上昇した非常状態では、前記タンク内のガスを高圧タンク外へと排出するように構成されている。安全弁装置20は、溶栓弁とも呼ばれている。安全弁装置20は、ハウジング21と、弁体22と、押圧手段であるばね部材23と、侵入阻止部材である封止部材24と、多孔質部材25と、支持部材であるヒューズ片26とを備える。
ハウジング21は、ハウジング本体31と蓋体32とを備える。ハウジング本体31には、予め定められる基準軸線L20に沿って延びる円筒状の弁孔部31aが形成されている。この弁孔部31aの開口端部には有底筒状に形成された蓋体32が螺着されており、ハウジング本体31に蓋体32を螺着することで、ハウジング21内に基準軸線L20に沿って延びる弁室33が構成される。
弁体22は、棒状のロッド42と、ロッド42の一端部に一体に設けられるピストン43とを備える。ロッド42は、図1の実線で示すようにその先端部42aが一次連通路34に挿入されるように配置され、一次連通路34の規定する内壁とシールを達成した状態で当接している。ピストン43は、ロッド42よりも大きい外径を有しており、図1の実線で示すように大気連通路37側に配置され、蓋体32の内壁とシールを達成した状態で、蓋体32内に収容されている。このようにロッド42及びピストン43を配置することで、弁体22は、図1の実線で示すような、弁通路36を閉塞する閉位置40に配置される。
また弁体22は、ピストン43を蓋体32の天井部32aから閉方向X2に離して配置されている。これによりピストン43と蓋体32の天井部32aとの間には、収容空間44が介在することとなる。多孔質部材収容空間であるこの収容空間44には、多孔質部材25とヒューズ片26とが略隙間なく満たされるように収容されている。多孔質部材25は、蓋体32の天井部32a側に弁体22のピストン43から開方向X1に離して設けられ、この多孔質部材25とピストン43との間にヒューズ片26が介在する。
ヒューズ片26は、円板状に形成され、その外径寸法が蓋体32の内径寸法と略同一に形成されている。またヒューズ片26は、予め定められる第1溶融温度で溶融する低融点合金から成る。ヒューズ片26は、第1溶融温度未満の通常状態で固体であり、通常状態では、多孔質部材25と共に前記弁体22を支持している。またヒューズ片26の厚みは、弁体22が開位置に位置するように調整されている。
多孔質部材25は、多数の孔が形成された円板状の部材、つまり多孔質の円板状部材であり、その外径寸法が蓋体32の内径寸法と略同一に形成されている。多孔質部材25に形成される多数の孔は、大きな固体物の通過を阻止し、気体及び液体等の流体の通過を許容するような孔径に形成されている。具体的には、前記多数の孔は、溶融前、つまり固体状態にあるヒューズ片26は通過できず、かつ溶融後、つまり液体化したヒューズ片26が通過できるような孔径となっている。この多孔質部材25は、その厚み方向一表面で蓋体32の天井部32a全面を覆い、他表面で固体状態にあるヒューズ片26を当接支持している。多孔質部材25は、例えばセラミックス、フッ素系樹脂焼結材、焼結金属、又は金網成形品により構成される。
また大気連通路37の弁室33に臨む開口部37aは、残余の部分に比べて内径寸法が大きくなっており、この内には封止部材24が嵌合されている。封止部材24は、予め定められる第2溶融温度で溶融する低融点合金から成る。前記第1溶融温度及び第2溶融温度は、共に火災時などの非常状態において、ヒューズ片26及び封止部材24が溶融するような温度であればよい。また本実施形態において、第2溶融温度は、第1溶融温度以下の温度である。つまり、封止部材24がヒューズ片26よりも先に溶融して大気連通路37を開通させ、ヒューズ片26が溶融して収容空間44から素早く排出されるようにしている。ただし第2溶融温度は、第1溶融温度以上であってもよい。
またハウジング21には、弁体22のロッド42の先端部42aを除く部分の周りに円環状のばね空間45が形成される。このばね空間45は、弁室33の一部をなしており、ロッド42に巻装されたばね部材23が収容されている。ばね部材23は、圧縮コイルであり、圧縮された状態で、ピストン43とハウジング21の内壁との互いに対向する部分よりに挟持されている。これにより弁体22は、一次連通路34内のガスと共にばね部材23により開方向X1に押圧されることとなる。
図2は、安全弁装置20の動作状態を説明するための断面図である。図2(a)は、弁体22が閉位置にあり、かつ封止部材24が流出した状態を示し、図2(b)は、弁体22が閉位置から開位置に移動する過渡状態を示し、図2(c)は、弁体22が開位置にある状態を示す。雰囲気温度が第1及び第2溶融温度よりも低い通常状態では、図1に示すように、弁体22が閉位置40にあり、ヒューズ片26によって弁体22の開方向X1への移動が阻止されている。この状態では、弁通路36が閉塞され、一次ポート51と二次ポート52とは遮断されている。従ってタンク内のガスがタンク外へ排出されることがない。なお一次ポート51は、一次連通路34の弁室33に接続される開口と反対側の開口であり、二次ポート52は、一次連通路34の弁室33に接続される開口と反対側の開口である。
図3は、本発明の第2実施形態の安全弁装置20Aを示す断面図である。安全弁装置20Aは、第1実施形態の安全弁装置20と類似しており、対応する部分に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明する。この後に説明する第3の実施形態についても同様である。安全弁装置20Aの蓋体32Aの天井部32aには、そこを基準軸線L20に交差する方向に貫通する大気連通路37Aが形成されている。大気連通路37Aの中間部分には、収容空間44に開口する連通部60が形成されている。連通部60には、封止部材24が略隙間なく満たされるように収容されている。この封止部材24により大気連通路37Aを通って収容空間44にコンタミ粒子が侵入することを防ぐことができる。安全弁装置20Aが奏する効果は、第1実施形態の安全弁装置20と同様である。
図4は、本発明の第3実施形態の安全弁装置20Bを示す断面図である。安全弁装置20Bの蓋体32Bは、大気連通路37と収容空間44との間に、基準軸線L20周りに形成された貯留空間61を有する。貯留空間61は、大気連通路37の開口部37aに繋がっており、ヒューズ片26の体積よりも大きい容積を有する。そしてこの貯留空間61と収容空間44とを連通するように連通流路62が形成されている。連通流路62の収容空間44側の開口端部は、多孔質部材25により覆われている。
21 ハウジング
22 弁体
23 ばね部材
24 封止部材
25 多孔質部材
26 ヒューズ片
36 弁通路
37,37A 大気連通路
40 閉位置
41 開位置
44 収容空間
51 一次ポート
52 二次ポート
61 貯留空間
63 コンタミ用フィルター
Claims (4)
- 一次ポートから二次ポートに連通する弁通路が形成されるハウジングと、
前記弁通路を閉塞する閉位置に配置され、弁通路を開放する開位置に変位可能な弁体と、
前記閉位置から前記開位置に向う開方向へ前記弁体を押圧する押圧部材と、
気体及び液体の通過が可能である多孔質部材と、
前記弁体と前記多孔質部材との間に配置されて前記押圧手段の押圧に抗するように前記弁体を支持し、予め定める第1溶融温度以上になると溶融する支持部材とを備え、
前記ハウジングには、少なくとも前記弁体と、前記多孔質部材と、前記支持部材とが収納され、前記多孔質部材が収納される多孔質部材収納空間と大気空間とを連通する大気連通路が形成され、
前記大気連通路内に配置され、前記多孔質部材を目詰まりさせる物質が前記大気連通路を通って前記多孔質部材収納空間へ侵入することを阻止する侵入阻止部材を更に備えることを特徴とする安全弁装置。 - 前記多孔質部材は、セラミックス又は焼結金属から成る多孔質体、若しくは金網成型品であることを特徴とする前記請求項1に記載の安全弁装置
- 前記侵入阻止部材は、予め定める第2溶融温度以上になると溶融するように構成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の安全弁装置
- 前記ハウジングには、前記大気連通路と前記多孔質部材収納空間との間において前記支持部材の溶融体積以上の容積を有する貯留空間が形成され、
前記侵入阻止部材は、コンタミの侵入を防止するコンタミ防止用フィルターであることを特徴とする請求項1又は2に記載の安全弁装置
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