JP2010002024A - ガス配管接続装置および耐圧防爆機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 所期の火炎逸走防止効果の得られる新規な耐圧防爆構造を有するガス配管接続装置およびガスセンサが内部に収容された耐圧防爆容器のガス導入部およびガス排出部に所期の耐圧防爆性能が得られ、保守性の向上が図られた耐圧防爆機器の提供。
【解決手段】 このガス配管接続装置は、円柱状空間が内部に形成された本体と、この本体内部に遊嵌状態で挿入配置された円柱状部材と、本体における一方の開口部に螺合されて装着された、本体の内部空間に連通する貫通孔を有する円柱状部材移動規制部材とを備え、円柱状部材の外周面と本体の内周面との間に形成された、耐圧防爆に必要な大きさに設定された間隙によってガス流通路が形成されている。耐圧防爆機器は、少なくともガスセンサを含む電気機器が内部に収容された耐圧防爆容器に、上記ガス配管接続装置が螺合されて装着されることによりガス導入部およびガス排出部が構成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ガスセンサを含む電気機器が耐圧防爆容器の内部に収容されてなる耐圧防爆機器および当該耐圧防爆機器におけるガス導入部およびガス排出部を構成するために用いられるガス配管接続装置に関する。

可燃性ガスや有害ガス等が発生したり漏洩したり可能性のある環境雰囲気において、ガスセンサを含む電気機器を使用する場合、電気機器において生じた火花の引火による爆発事故を防止するため、電気機器を収納する耐圧防爆構造の容器（以下、「耐圧防爆容器」という。）が用いられる。電気機器を耐圧防爆容器内に収納することにより、電気機器において生じた火花の引火による爆発は耐圧防爆容器の内部に止められ（火炎逸走防止効果）、外部において大規模な爆発事故が生じることを防止することができる。

このような耐圧防爆機器においては、耐圧防爆容器内に収納された例えばガスセンサに対してガスを導入するためのガス導入部および当該ガスを外部に排出するためのガス排出部を形成することが必要であるが、耐圧防爆容器の耐圧防爆機能を維持するためには、ガス導入部およびガス排出部についても耐圧防爆構造を有していることが必要とされ、この部分における火炎の逸走を防止しなければならない。

そこで、従来における耐圧防爆機器のある種のものにおいては、例えば、アルミニウム製の鋳物よりなる耐圧防爆容器に円柱状のガス導入用孔が形成され、このガス導入用孔に、ガスを耐圧防爆容器内に導入するガス配管が接続される挿通孔が形成された、『狭隙棒』とよばれる円柱状部材が嵌入された構造とされることによりガス導入部およびガス排出部の耐圧防爆構造が形成されている（例えば特許文献１参照）。

特許第２９９４３５０号公報

しかしながら、上記のような耐圧防爆構造においては、（イ）耐圧防爆容器におけるガス導入用孔には、高い加工精度が求められると共にその表面粗さを小さくすることが必要とされるが、通常、ガス導入用孔は、アルミニウムの鋳物に対して例えばフライス加工を施すことにより形成されるので、加工が困難であると共に製造コストがかかる点、（ロ）ガス導入部およびガス排出部における耐圧防爆機能を確保するためには、ガス導入孔の内面と狭隙棒の周面との間の隙間の大きさとその長さ（例えば２５ｍｍ）を耐圧防爆の技術基準を満足するよう設定する必要があるが、耐圧防爆容器におけるガス導入孔が形成されるべき部分を肉厚に形成することが必要であり耐圧防爆容器それ自体の製作が困難である点、などの製造上問題がある。
また、ガス導入部およびガス排出部が耐圧防爆容器に一体に形成されており、導入されるガスが耐圧防爆容器に接触する構成とされていることから、耐圧防爆容器を形成する例えばアルミニウムそれ自体の耐蝕性により導入可能なガスの種類が制限されるという問題がある。
さらにまた、例えばガス導入用孔の内面が傷ついた場合などには、耐圧防爆容器（鋳物）それ自体を交換することが必要となり、作業コストが上昇するとともに交換作業が煩雑化するという問題があった。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、所期の火炎逸走防止効果の得られる耐圧防爆構造を容易に形成することができるガス配管接続装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、ガスセンサが内部に収容された耐圧防爆容器のガス導入部およびガス排出部について所期の耐圧防爆性能が得られ、しかも、保守性の向上が図られた耐圧防爆機器を提供することを目的とする。

本発明のガス配管接続装置は、少なくともガスセンサを含む電気機器が耐圧防爆容器の内部に収容された耐圧防爆機器におけるガス導入部およびガス排出部を構成するためのガス配管接続装置であって、
円柱状空間が内部に形成された本体と、この本体内部に遊嵌状態で挿入配置された円柱状部材と、本体における一方の開口部に螺合されて装着された、本体の内部空間に連通する貫通孔を有する円柱状部材移動規制部材とを備え、円柱状部材の外周面と本体の内周面との間に形成された、耐圧防爆に必要な大きさに設定された間隙によってガス流通路が形成されていることを特徴とする。

また、本発明のガス配管接続装置においては、円柱状部材の両端部に、軸方向外方に向かうに従って小径となるテーパ部が形成された構成とされていることが好ましい。

さらにまた、本発明のガス配管接続装置においては、円柱状部材の両端面に、周面に開口するよう径方向に伸びる凹溝が形成された構成とされていることが好ましい。

さらにまた、本発明のガス配管接続装置においては、本体、円柱状部材および円柱状部材移動規制部材が、ステンレス鋼または真鍮（メッキ処理が施されたもの）よりなることが好ましく、また、本体、円柱状部材および円柱状部材移動規制部材が、互いに同種の金属により構成されていることが好ましい。

本発明の耐圧防爆機器は、少なくともガスセンサを含む電気機器が内部に収容された耐圧防爆容器に、上記ガス配管接続装置が螺合されて装着されることによりガス導入部およびガス排出部が構成されていることを特徴とする。

本発明のガス配管接続装置によれば、本体内部に円柱状部材が遊嵌状態で挿入配置されて円柱状部材の外周面と本体の内周面との間に形成される間隙によってガス流通路が形成されていることにより、導入されるガスを当該間隙に連続的に流通させることができると共に耐圧防爆容器内部で発生した火花により内部で着火した場合であっても火炎の逸走を防止することができるので、所期の耐圧防爆性能を有するものとして確実に構成することができる。

円柱状部材が軸方向外方に向かうに従って小径となるテーパ部を両端部に有する構成とされていることにより、例えば円柱状部材の挿入時において、本体の内面が傷つくことを防止することができるので、所期の耐圧防爆性能を確実に得ることができる。
さらに、円柱状部材の両端面に、周面に開口するよう径方向に伸びる凹溝が形成されていることにより、ガス流通路が閉塞されることを防止することができるので、導入されるガスを確実に流通させることができる。

本体、円柱状部材および円柱状部材移動規制部材が優れた耐食性を有する金属により構成されていることにより、材料それ自体の耐食性によって導入可能なガスの種類についての制限が緩和されるので、高い利便性を得ることができる。特に、本体、円柱状部材および円柱状部材移動規制部材が同種の金属により構成されていることにより、構成部材が腐食されること（電触）によるガス流通路に対する悪影響を排除することができるので、所期の防爆性能を確実に得ることができる。

上記ガス配管接続装置によりガス導入部およびガス排出部の耐圧防爆構造が形成されてなる本発明の耐圧防爆機器によれば、基本的には、所期の耐圧防爆性能を確実に得ることができ、しかも、ガス配管接続装置が耐圧防爆機器に対して螺合により着脱可能に装着される構成とされていることにより、耐圧防爆容器における構造上の制約がなくなり、耐圧防爆容器それ自体を容易に作製することができると共にコストの低廉化を図ることができ、その上、構成部材の交換作業等も容易に行うことができて保守性を向上させることができる。

図１は、本発明の耐圧防爆機器の一例における構成の概略を示す平面図、図２は、図１に示す耐圧防爆機器の内部構造の概略を示す部分断面図である。
この耐圧防爆機器１０は、ガスセンサ１５、並びに、駆動回路および信号処理回路を含む回路基板１６などの電気機器が、例えば防爆容器本体１１Ｂに対して蓋体１１Ａが螺合されて装着されて内部に密閉空間を区画する、アルミニウムよりなる耐圧防爆容器１１内に収容されて構成されており、例えば可燃性ガスや有害ガス等が発生したり漏洩したりする可能性のある環境雰囲気（監視対象空間）にガス配管１３を臨ませて例えばガス吸引ポンプ（図示せず）により雰囲気ガスを吸引することにより遠隔地にて監視を行う方法において、ガス配管１３の途中に接続されて使用されるものである。

この耐圧防爆機器１０においては、ケーブルグランド１８が、電源ケーブル１９Ａおよび信号伝達ケーブル１９Ｂが耐圧防爆容器１１にアースされた状態で、耐圧防爆容器１１に螺合されて装着されていると共に、ガスセンサ１５に対するガス導入部を構成するガス配管接続装置（以下、「ガス導入装置」という。）２０Ａおよびガス排出部を構成するガス配管接続装置（以下、「ガス排出装置」という。）２０Ｂが耐圧防爆容器１１に螺合されて着脱可能に装着されている。ここに、ガス導入装置２０Ａおよびガス排出装置２０Ｂは、いずれも、同一の構成のものであり、以下においては、ガス導入装置２０Ａについて説明する。

図３は、本発明のガス導入装置の一例における構成の概略を示す軸方向に沿った断面図、図４は、図３に示すガス導入装置の分解断面図である。
このガス導入装置２０Ａは、第１の円柱状空間２１Ａおよびこれに連続して軸方向に伸びる第１の円柱状空間２１Ａより内径寸法の小さい第２の円柱状空間２１Ｂが内部に形成された本体２１と、本体２１の内部における第２の円柱状空間２１Ｂに対して遊嵌状態で挿入配置された円柱状部材（以下、「狭隙棒」という。）３０と、本体２１における第１の円柱状空間２１Ａが位置される一端側の開口部に例えばＯリング２６を介して螺合されて着脱可能に装着される、狭隙棒移動規制部材２７とを備えてなる。

本体２１は、円筒状の軸部２２と、この軸部２２にフランジ部２３を介して連続して軸方向に伸びる、軸部２２より小径の有底円筒状の螺合装着部２４とにより構成されており、螺合装着部２４の端壁に、本体２１の内部空間に連通するガス流通路２５Ａを有するガスセンサ配管接続用連結部２５が螺合装着部２４の端面より軸方向外方に突出するよう一体に形成されている。２３Ａは、固定用ネジ装着用孔である。
本体２１の内部における第２の円柱状空間（以下、「狭隙棒受容用空間」という。）２１Ｂは、他端部が軸方向外方に向かうに従って小径となる円錐台状の空間を形成するよう形成されている。

狭隙棒移動規制部材２７は、一端に開口する大径円柱状空間および他端側に向かうに従って小径となるテーパ部を介して大径円柱状空間に連続して軸方向に伸びる小径円柱状空間よりなる貫通孔２７Ａを有する、円筒状の軸部２８および軸部２８の一端部に形成されたフランジ部２９とにより構成されている。符号２９Ａは、厚み方向に貫通して伸びる固定用ネジ装着用孔、２８Ａは、軸部２８の外周面に形成された螺合装着用ネジ溝、２７Ｂは、大径円柱状空間を形成する壁の内面に形成されたガス配管接続用ネジ溝である。

狭隙棒３０は、軸方向外方に向かうに従って小径となるテーパ部３２を両端部に有し、その両端面３０Ａ，３０Ｂの各々には、図５に示すように、周面（テーパ面）に開口するよう径方向に伸びる凹溝３１が例えば十字型に形成されている。

このガス導入装置２０Ａにおいては、上述したように、狭隙棒３０が本体２１の狭隙棒受容用空間２１Ｂに対して若干の遊びをもった遊嵌状態で挿入配置されていることから、狭隙棒３０の周面と本体２１における狭隙棒受容用空間２１Ｂを形成する壁の内周面との間に形成された間隙Ｇによってガス流通路が構成されている。

狭隙棒３０の周面と本体２１における狭隙棒受容用空間２１Ｂを形成する壁の内周面との間に形成された間隙Ｇの寸法、すなわち、狭隙棒３０の周面および本体２１における狭隙棒受容用空間２１Ｂを形成する壁の内周面の両者が互いに対向する領域の、軸方向の長さＬおよび当該領域における間隙Ｇの大きさｄ（＝ｄ１＋ｄ２）は、防爆の技術基準に基づいて設定されている（図６参照）。
具体的には、例えば水素ガスに対する防爆性を確保するためには、狭隙棒３０の周面および本体２１における狭隙棒受容用空間２１Ｂを形成する壁の内周面の両者が互いに対向する領域の、軸方向の長さＬが２５ｍｍ以上、４０ｍｍ未満である場合には、間隙Ｇの大きさｄが０．１５ｍｍ以下とされ、軸方向の長さＬが４０ｍｍ以上である場合には、間隙Ｇの大きさｄが０．２０ｍｍ以下とされ、このような条件を満足する構成とされていることにより、ガス流通路を形成する壁による冷却効果によって火炎の逸走が防止されて所期の耐圧防爆性能が得られる。

ガス導入装置２０Ａを構成する本体２１、狭隙棒３０および狭隙棒移動規制部材２７は、いずれも、例えばステンレス鋼またはメッキ処理の施された真鍮などの耐食性に優れた金属により構成されていることが好ましく、特に、互いに同種の金属により構成されていることが好ましい。

上記ガス導入装置２０Ａの一構成例を示すと、狭隙棒３０は、全長３５ｍｍ（テーパ部を除く長さが３３ｍｍ）、直径がφ１２ｍｍ、凹溝３１の幅が２ｍｍ、深さが１ｍｍであるものであり、狭隙棒３０の周面と本体２１における狭隙棒受容用空間２１Ｂを形成する壁の内周面との間に形成された間隙Ｇの大きさｄが０．１ｍｍ（本体２１の狭隙棒受容用空間２１Ｂの内径がφ１２．１ｍｍ）である。

上記構成の耐圧防爆機器１０においては、ガス導入装置２０Ａが本体２１の螺合装着部２４が耐圧防爆容器１１に形成された円柱状のガス導入装置装着用孔１２に螺合されて装着されると共に、ガス導入装置２０Ａおよびガス排出装置２０Ｂにガス配管１３が接続された状態において、例えばガス吸引ポンプ（図示せず）などによって、ガス導入装置２０Ａに対してガスが導入されると、図６に示すように、狭隙棒移動規制部材２７の貫通孔２７Ａを介して導入された被検ガス（白抜きの矢印で示す。）は、狭隙棒３０の一端面３０Ａに形成された凹溝３１および狭隙棒移動規制部材２７の他端面２７１と狭隙棒３０の一端面３０Ａとの間に形成される間隙を径方向外方に向かって流通し、狭隙棒３０の周面と本体２１における狭隙棒受容用空間２１Ｂを形成する壁の内周面との間の間隙Ｇによるガス流通路を軸方向に流通した後、狭隙棒３０の他端面３０Ｂにおける凹溝３１を径方向内方に向かって流通してガスセンサ配管接続用連結部２５のガス流通路２５Ａからガス配管（内部）１７を介してガスセンサ１５に供給される。
その後、ガス検知に供されたガスがガスセンサ配管接続用連結部２５のガス流通路２５Ａを介してガス排出装置２０Ｂに導入され、狭隙棒３０の他端面３０Ｂにおける凹溝３１、および、本体２１における狭隙棒受容用空間２１Ｂを形成する壁の内周面と狭隙棒３０の周面との間の間隙Ｇを流通し、狭隙棒３０の一端面３０Ａにおける凹溝３１から狭隙棒移動規制部材２７の貫通孔２７Ａを介してガス配管１３に排出される。

而して、上記構成のガス導入装置２０Ａおよびガス排出装置２０Ｂによれば、本体２１内部における狭隙棒受容用空間２１Ｂに狭隙棒３０が遊嵌状態で挿入配置されて狭隙棒３０の周面と狭隙棒受容用空間２１Ｂを形成する壁の内周面との間に形成される適正な大きさに設定された間隙Ｇによってガス流通路が形成されていることにより、導入されるガスを当該間隙Ｇに連続的に流通させることができると共に耐圧防爆容器１１の内部で発生した火花により内部で着火した場合であっても火炎の逸走を防止することができるので、所期の耐圧防爆性能を有するものとして確実に構成することができる。

狭隙棒３０がその両端部にテーパ部を有する構成とされていることにより、例えば狭隙棒３０の本体２１への挿入時において、本体２１の狭隙棒受容用空間２１Ｂを形成する壁の内面が傷つくことを防止することができるので、所期の耐圧防爆性能を確実に得ることができる。
さらに、狭隙棒３０の両端面３０Ａ，３０Ｂに凹溝３１が形成されていることにより、例えば狭隙棒移動規制部材２７の他端面２７１と狭隙棒３０の一端面３０Ａが対接された状態であっても、ガス流通路が閉塞されることを防止することができるので、導入されるガスを確実に流通させることができる。

本体２１、狭隙棒３０および狭隙棒移動規制部材２７が、いずれも、優れた耐食性を有する金属により構成されていることにより、材料それ自体の耐食性によって導入可能なガスの種類についての制限が緩和されるので、高い利便性を得ることができる。特に、本体２１、狭隙棒３０および狭隙棒移動規制部材２７が同種の金属により構成されていることにより、電触が生ずることによるガス流通路に対する悪影響を排除することができるので、所期の防爆性能を確実に得ることができる。

従って、このようなガス導入装置２０Ａおよびガス排出装置２０Ｂによってガス導入部およびガス排出部が構成されてなる耐圧防爆機器１０によれば、基本的には、ガス導入部およびガス排出部についても極めて容易に所期の耐圧防爆構造を実現することができ、しかも、ガス導入装置２０Ａおよびガス排出装置２０Ｂが耐圧防爆容器１１に対して螺合により着脱可能に装着される構成とされていることにより、従来の耐圧防爆構造において要求される、いわゆる「接合面」についての防爆基準を満足するために、耐圧防爆容器におけるガス導入部が形成されるべき部分の肉厚を大きくすることが必要とされるなどの構造上の制約がなくなると共に、耐圧防爆容器（例えばアルミニウム製の鋳物）１１に形成されるべきガス導入装置装着用孔１２について要求される加工精度等の条件を緩和することができるので、所期の耐圧防爆性能を有するものを容易に作製することができると共にコストの低廉化を図ることができ、その上、構成部材の交換作業等も容易に行うことができて保守性を向上させることができる。

本発明の耐圧防爆機器の一例における構成の概略を示す平面図である。 図１に示す耐圧防爆機器の内部構造の概略を示す部分断面図である。 本発明のガス導入装置の一例における構成の概略を示す軸方向に沿った断面図である。 図３に示すガス導入装置の分解断面図である。 狭隙棒の端面図である。 図３に示すガス導入装置の一部を示す拡大断面図である。

符号の説明

１０ 耐圧防爆機器
１１ 耐圧防爆容器
１１Ａ 蓋体
１１Ｂ 防爆容器本体
１２ ガス導入装置装着用孔
１３ ガス配管
１５ ガスセンサ
１６ 回路基板
１７ ガス配管（内部）
１８ ケーブルグランド
１９Ａ 電源ケーブル
１９Ｂ 信号伝達ケーブル
２０Ａ ガス配管接続装置（ガス導入装置）
２０Ｂ ガス配管接続装置（ガス排出装置）
２１ 本体
２１Ａ 第１の円柱状空間
２１Ｂ 第２の円柱状空間（狭隙棒受容用空間）
２２ 軸部
２３ フランジ部
２３Ａ 固定用ネジ装着用孔
２４ 螺合装着部
２５ ガスセンサ配管接続用連結部
２５Ａ ガス流通路
２６ Ｏリング
２７ 狭隙棒移動規制部材
２７１ 他端面
２７Ａ 貫通孔
２７Ｂ ガス配管接続用ネジ溝
２８ 軸部
２８Ａ 螺合装着用ネジ溝
２９ フランジ部
２９Ａ 固定用ネジ装着用孔
３０ 円柱状部材（狭隙棒）
３０Ａ 一端面
３０Ｂ 他端面
３１ 凹溝
３２ テーパ部
Ｇ 間隙

Claims (6)

1. 少なくともガスセンサを含む電気機器が耐圧防爆容器の内部に収容された耐圧防爆機器におけるガス導入部およびガス排出部を構成するためのガス配管接続装置であって、
   円柱状空間が内部に形成された本体と、この本体内部に遊嵌状態で挿入配置された円柱状部材と、本体における一方の開口部に螺合されて装着された、本体の内部空間に連通する貫通孔を有する円柱状部材移動規制部材とを備え、円柱状部材の外周面と本体の内周面との間に形成された、耐圧防爆に必要な大きさに設定された間隙によってガス流通路が形成されていることを特徴とするガス配管接続装置。
2. 円柱状部材の両端部には、軸方向外方に向かうに従って小径となるテーパ部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガス配管接続装置。
3. 円柱状部材の両端面には、周面に開口するよう径方向に伸びる凹溝が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス配管接続装置。
4. 本体、円柱状部材および円柱状部材移動規制部材が、ステンレス鋼または真鍮よりなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のガス配管接続装置。
5. 本体、円柱状部材および円柱状部材移動規制部材が、互いに同種の金属により構成されていることを特徴とする請求項４に記載のガス配管接続装置。
6. 少なくともガスセンサが内部に収容された耐圧防爆容器に、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のガス配管接続装置が螺合されて装着されることによりガス導入部およびガス排出部が構成されていることを特徴とする耐圧防爆機器。

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