JP2776741B2 - 破開式安全弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タンクコンテナを始め
とする種々の液体用タンクの破裂防止用として、タンク
上部に設けられる破開式安全弁に関する。

【０００２】

【従来技術とその課題】液体用タンク等に設けられる破
開式安全弁は、一般にタンク上部に成形した圧開放口の
開口部をラプチャーディスクにて封止したものであり、
何らかの原因でタンク内圧が異常に上昇した際に、その
圧力によってラプチャーディスクが破開することによ
り、タンク内の圧力を開放筒部より外部へ逃がし、もっ
てタンクの破裂事故を防止するようになっている。しか
して、上記ラプチャーディスクとしては、ニッケル等の
金属薄板の内面側に厚さ０．０３ｍｍ程度のポリテトラ
フルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと略称する）膜を設
けたものが汎用されている。

【０００３】しかしながら、従来においては、液体用タ
ンク、特にタンクコンテナや車両搭載タンク等の運搬型
液体タンクでは、収容した液の運搬中の揺動に伴うウォ
ーターハンマー現象により、不用意にラプチャーディス
クが破開するという問題が多々発生していた。このよう
にラプチャーディスクがタンク内圧の異常上昇によらず
破開してしまうと、新しいラプチャーディスクとの交換
による費用が嵩むことは勿論のこと、ラプチャーディス
クの破片がタンク内に落ち込んで金属成分等の溶出を生
じると共にタンク内に外気が流入するため、半導体用薬
品等の不純物混入を嫌う液体や、酸化等の変質あるいは
雑菌等による汚染を生じ易い液体の場合、タンク内の液
体全量を廃棄する事態になり、膨大な損失を被ることに
なる。

【０００４】また従来の破開式安全弁では、タンク内に
腐食性ガスを発生する液体が収容されている場合、ラプ
チャーディスクの金属がＰＴＦＥ膜を透過した腐食性ガ
スで腐食し、破開圧が設定圧より大きく低下して本来の
安全弁としての機能を果たせなくなる上、ラプチャーデ
ィスクが腐食に伴う膨潤により破開したり、腐食生成物
がタンク内に落下して金属成分等の溶出を生じる恐れが
あった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の状況に鑑み、本発
明の第一の目的は、液体用タンクの破開式安全弁とし
て、ウォーターハンマー現象によるラプチャーディスク
の不用意な破開を生じにくいものを提供することにあ
る。また本発明の第二の目的は、同安全弁として、特に
タンク内に腐食性ガスを発生する液体を収容した場合で
も、該腐食性ガスによるラプチャーディスクの腐食を生
じにくいものを提供することにある。

【０００６】上記第一の目的を達成するために、請求項
１の発明に係る破開式安全弁は、液体用タンク１の上部
に設けられた圧開放口２の開口部をタンク内圧の異常上
昇時に破開するラプチャーディスク３にて封止すると共
に、このラプチャーディスク３の下方の前記圧開放口２
内に、多数の透孔４…を有して下方へ膨出する形状のフ
ッ素系樹脂からバスケット５を嵌装してなる構成を採用
したものである。

【０００７】上記第二の目的を達成するために、請求項
１の発明は、ラプチャーディスク３とバスケット５との
間に、該ラプチャーディスク３よりも低い圧力負荷で破
開するフッ素系樹脂からなるダイヤフラム６を介在して
なる構成を採用したものである。

【０００８】同じく請求項２の発明は、上記請求項１の
破開式安全弁として、バスケット５の透孔４…の合計開
口面積が圧開放口２の断面積以上である構成を採用した
ものである。

【０００９】同じく請求項３の発明は、上記請求項１ま
た２の破開式安全弁として、ダイヤフラム６が中心より
半径方向に延びる複数本の薄肉部７…を有してなる構成
を採用したものである。

【００１０】同じく請求項４の発明は、上記請求項１〜
３の何れかの破開式安全弁として、ラプチャーディスク
３とダイヤフラム６との間に液体８が封入されてなる構
成を採用したものである。

【００１１】

【作用】請求項１の発明に係る破開式安全弁では、液体
用タンク１がタンクコンテナや車両搭載タンク等の運搬
型液体タンクである場合に、収容した液が運搬中の揺動
によって圧開放口２内へ入り込んでも、バスケット５と
の干渉によってウォーターハンマーが分散されるため、
ラプチャーディスク３にウォーターハンマーの衝撃が直
接に及ぶことがなく、もってラプチャーディスク３の破
開が防止される。しかして、バスケット５は多数の透孔
４…を有するため、タンク内圧は支障なくラプチャーデ
ィスク３に伝わることになり、本来の安全弁としての機
能は保持される。

【００１２】また請求項１の構成によれば、特にタンク
１内に腐食性ガスを発生する液体を収容した場合でも、
フッ素系樹脂からなるダイヤフラム６によりラプチャー
ディスク３への腐食性ガスの浸透が効果的に抑制され、
もって該腐食性ガスによるラプチャーディスク３の金属
腐食が防止される。しかして、このダイヤフラム６は、
そのタンク内の圧力に応じて膜変形するから、この変形
によってタンク内圧をラプチャーディスク３に伝えるこ
とができると共に、ラプチャーディスク３よりも低い圧
力負荷で破開するものであるから、該ラプチャーディス
ク３による本来の安全弁としての機能を阻害しない。

【００１３】請求項２の発明によれば、バスケット５の
透孔４…の合計開口面積を圧開放口２の断面積以上に設
定するため、該バスケット５の介在による圧損が殆どな
く、タンク内圧がより正確にラプチャーディスク３に伝
わることになる。

【００１４】請求項３の構成によれば、前記のダイヤフ
ラム６に中心より半径方向に延びる複数本の薄肉部７…
を設けるため、これら薄肉部７…以外の膜厚を大きくし
て腐食性ガスの浸透防止作用を高めて、且つ薄肉部７…
によりタンク内の圧力に対応する膜変形性と圧力負荷に
よる破開性を確保できる。

【００１５】請求項４の構成によれば、ラプチャーディ
スク３とダイヤフラム６との間に、気体のような圧力に
よる体積変化を生じない非圧縮性の液体８が封入されて
いるから、ダイヤフラム６に及ぶタンク内圧が該液体８
を介して圧力ロスなく正確にラプチャーディスク３に伝
わることになり、本来の安全弁としての性能をより厳密
に設定できる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明に係る破開式安全弁の一実施例
を示す。図において、１は液体を収容するタンクコンテ
ナであり、その上部の要所には外側に口縁リング９を溶
接固着した短筒状をなす圧開放口２が開設されており、
該タンク１の内周全体と圧開放口２の内周面より開口周
縁部にかけてＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂のライニング１
０が施されている。

【００１７】圧開放口２には、その開口周縁部にＰＴＦ
Ｅ等のフッ素系樹脂製のガスケット１１を介して上端の
フランジ部５ａを係止したＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂製
のバスケット５が嵌装され、このバスケット５上に、共
に円形であるＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂製のダイヤフラ
ム６とラプチャーディスク３とが、予め両者間に純水８
を封入した状態として、相互の重合した平坦な周縁部６
ａ，３ａをバスケット５のフランジ部５ａ上に重ねる形
で配置している。しかして、ダイヤフラム６及びラプチ
ャーディスク３は、周縁部６ａ，３ａ上に載置した環状
取付板１２のボルト挿入孔１２ａ…に取付ボルト１３…
を上方から挿入し、これら取付ボルト１３…をバスケッ
ト５のフランジ部５ａを貫通して口縁リング９のねじ孔
９ａ…に螺入して締め付けることにより、圧開放口２の
開口部を封止した状態でバスケット５と共に固定されて
いる。なお、１４は、圧開放口２の外側を覆う保護カバ
ーである。

【００１８】ラプチャーディスク３は、通常の市販品で
あり、ニッケル薄板の内面側に厚さ０．０３ｍｍ程度の
ＰＴＦＥ膜が形成されており、平坦な周縁部６ａを除い
て上方へ膨らむ球面状をなしている。

【００１９】ダイヤフラム６は、図２及び図３に示すよ
うに、平坦な円形の膜部６ｂに、中心から半径方向に延
びて十字形に配置する４本の薄肉部７…が形成されたも
のであり、ラプチャーディスク３よりも低い圧力負荷で
破開する強度に設定されている。なお、膜部６ｂのベー
ス厚みは１〜３ｍｍ程度、薄肉部７の厚みは０．４〜
０．８ｍｍ程度であり、周縁部６ａは膜部６ｂの倍以上
の厚みを有している。

【００２０】バスケット５は、逆円錐台形であって上方
に開放し、下端部がタンクコンテナ１内に少し突入する
状態に配置しており、その周側面５ｂには千鳥配列した
多数の透孔４…を有すると共に、下端面５ｃにも複数個
の同様の透孔４…が設けてある。しかして、これら透孔
４…は、その開口面積の合計が圧開放口２の断面積より
若干大きくなるように設定されている。

【００２１】上記構成の破開式安全弁では、タンクコン
テナ１内に収容した液が運搬中の揺動によって圧開放口
２内へ入り込んでも、バスケット５との干渉によってウ
ォーターハンマーが分散され、その衝撃はバスケット５
を設けていない場合に比較して著しく緩和されることに
なり、ダイヤフラム６及びラプチャーディスク３が該ウ
ォーターハンマーの衝撃によって破開することはなく、
本来の安全弁としての機能が維持される。またタンクコ
ンテナ１内に、例えば塩化水素ガスを発生する塩酸やフ
ッ化水素ガスを発生するフッ酸等の腐食性ガスを発生す
る液体を収容した場合でも、ダイヤフラム６によりラプ
チャーディスク３への腐食性ガスの浸透が効果的に抑制
され、もって該腐食性ガスによるラプチャーディスク３
のニッケルの腐食が防止され、この腐食によるラプチャ
ーディスク３の破開圧の低下や腐食物質の落ち込みによ
る収容液体の不純物混入が回避される。

【００２２】一方、バスケット５は合計開口面積を圧開
放口２の断面積以上に設定した多数の透孔４…を有する
ため、該バスケット５の介在による圧損を殆ど生じずに
タンク内圧がダイヤフラム６とラプチャーディスク３に
よる封止部分に伝わる。しかして、ダイヤフラム６の膜
部６ｂはタンク内圧に応じて膜変形すると共に、この膜
変形によってタンク内圧は該ダイヤフラム６とラプチャ
ーディスク３との間に封入された非圧縮性である純水８
を介して圧力ロスなく正確にラプチャーディスク３に伝
わると共に、ダイヤフラム６自体はラプチャーディスク
３よりも低い圧力負荷で破開するものであるから、タン
クコンテナ１の内圧が何らかの要因で異常に上昇した際
には、先にダイヤフラム６が薄肉部７…で裂けて破開
し、次いでラプチャーディスク３が設定破開圧で破開す
ることになり、もって本来の安全弁としての機能は厳密
に保持される。

【００２３】次に、図４に示す試験装置による破開試験
結果（室温２８〜３０℃）を説明する。この試験装置
は、口径６５ｍｍ，断面積３３１７ｍｍ² の耐圧容器１
５の口縁フランジ部１５ａと抑えリング１６との間に、
ラプチャーディスク３、ダイヤフラム６、バスケット５
の各部材の周縁部を挟み、取付ボルト１７…で締め付け
て安全弁を構成し、耐圧容器１５の底部に接続した減圧
弁１８付き通気管１９を介して該容器１５内に圧力を加
え、圧力計Ｐにて破開圧力を測定するものである。な
お、使用した安全弁の各部材は次の通りである。

【００２４】〔使用部材〕 ラプチャーディスク３・・・ＯＳＥＣＯ社製のＩＣＤ型
ラプチャーディスク（Ｎｉ−０．０３ｍｍ厚ＰＴＦＥ
膜、有効部径６５ｍｍ、設定破開圧２２℃−４．６ＢＥ
Ｒ，６０℃−４．４ＢＥＲ）。 ダイヤフラム６・・・ＰＴＦＥ製で、膜部６ｂが６５ｍ
ｍ径で１．５ｍｍ厚、周縁部が５ｍｍ厚、薄肉部７が３
ｍｍ幅で６ｍｍ厚。 バスケット５・・・ＰＴＦＥ製で、全高７８ｍｍ、バス
ケット部の最大外径６６ｍｍ、周側面５ｂ部の厚さ３ｍ
ｍ、フランジ部５ａ及び下端面５ｃ部の厚さ５ｍｍ、透
孔４が６ｍｍ径で１２０個（合計開口面積３３９１ｍｍ
² ）。

【００２５】〔試験結果〕 試験番号 安全弁構成 破開圧力 No.１…ラプチャーディスクのみ ・・・５．５Ｋｇ／ｃｍ² No.２…ラプチャーディスク＋バスケット ・・・５．４Ｋｇ／ｃｍ² No.３…ダイヤフラムのみ ・・・４．９Ｋｇ／ｃｍ² No.４…ラプチャーディスク＋純水＋ダイヤフラム・・・５．５Ｋｇ／ｃｍ² No.５…ラプチャーディスク＋純水＋ダイヤフラム＋バスケット ・・・５．２〜５．５Ｋｇ／ｃｍ²

【００２６】上記の試験結果から、本発明の破開式安全
弁は、ラプチャーディスクのみを用いる従来の破開式安
全弁と同等の破開性を示し、充分に安全弁としての実用
に供し得ることが明らかである。

【００２７】なお、本発明の破開式安全弁における各部
の構成は、上述した実施例に限らず、本発明の作用効果
を阻害しない範囲で種々設計変更可能である。例えば、
バスケット５は、例示した逆円錐台形に限らず、ウォー
ターハンマーを分散し得るように下方へ膨出する形状
で、且つ透孔４…の合計開口面積を充分に確保できる構
造であればよい。またダイヤフラム６における膜部５ｂ
の厚さ、薄肉部５ｃの厚さと本数は、タンク内に収容す
る液体の種類及び性状、タンク強度、輸送及び貯蔵条
件、ラプチャーディスク３の設定破開圧等に応じて適宜
設定すればよい。更にラプチャーディスク３とダイヤフ
ラム６の間に封入する液体８についても、例示した純水
に限らず、タンク内に収容する液体の種類及び性状に応
じて適当なものを選択すればよい。

【００２８】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、破開式安全弁
として、対象とする液体用タンクがタンクコンテナや車
両搭載タンク等の運搬型液体タンクである場合に、収容
した液が運搬中に揺動しても、圧開放口に嵌装したバス
ケットにてウォーターハンマー現象によるラプチャーデ
ィスクの破開が防止され、従来のようにラプチャーディ
スクの本来の機能によらぬ不用意な破開によって新品と
の交換コストが嵩んだり、該破開に伴う破片のタンク内
への落ち込みやタンク内への外気流入によって不良化し
た収容液体の廃棄を余儀なくされることがなく、しかも
タンク内圧が支障なくラプチャーディスクに伝わって本
来の安全弁としての機能を充分に果たし得るものが提供
される。

【００２９】また請求項１の発明によれば、上記の破開
式安全弁として、特にタンク内に腐食性ガスを発生する
液体を収容した場合でも、ダイヤフラムによりラプチャ
ーディスクへの腐食性ガスの浸透が効果的に抑制され、
もって該腐食性ガスによるラプチャーディスクの金属腐
食による破開圧の低下や膨潤破開が防止されると共に、
腐食生成物の落下による収容液体中での金属成分等の溶
出を回避でき、且つ本来の安全弁としての機能を充分に
発揮し得るものが提供される。

【００３０】請求項２の発明によれば、上記の破開式安
全弁として、バスケットの介在による圧損が殆どなく、
タンク内圧がより正確にラプチャーディスクに伝わり、
特に安全弁としての作動信頼性に優れるものが提供され
る。

【００３１】請求項３の発明によれば、上記のダイヤフ
ラムを有する破開式安全弁として、特に腐食防止と本来
の安全弁としての破開性との両作用効果が共に優れるも
のが提供される。

【００３２】請求項４の発明によれば、上記のダイヤフ
ラムを有する破開式安全弁として、タンク内圧をより正
確にラプチャーディスクに伝えることができ、本来の安
全弁としての性能をより厳密に設定できるものが提供さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る破開式安全弁の縦断
側面図。

【図２】 同破開式安全弁のダイヤフラムの半平面図。

【図３】 同ダイヤフラムの断面図。

【図４】 同破開式安全弁の破開圧測定に用いた試験装
置の概略半断面図。

【符号の説明】

１ タンクコンテナ（液体用タンク） ２ 圧開放口 ３ ラプチャーディスク ４ 透孔 ５ バスケット ６ ダイヤフラム ７ 薄肉部 ８ 純水（封入した液体）

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体用タンクの上部に設けられた圧開放
   口の開口部をタンク内圧の異常上昇時に破開するラプチ
   ャーディスクにて封止すると共に、このラプチャーディ
   スクの下方の前記圧開放口内に、多数の透孔を有して下
   方へ膨出する形状のフッ素系樹脂からバスケットを嵌装
   し、ラプチャーディスクとバスケットとの間に、該ラプ
   チャーディスクよりも低い圧力負荷で破開するフッ素系
   樹脂からなるダイヤフラムを介在してなる破開式安全
   弁。
2. 【請求項２】 バスケットの透孔の合計開口面積が圧開
   放口の断面積以上である請求項１記載の破開式安全弁。
3. 【請求項３】 ダイヤフラムが中心より半径方向に延び
   る複数本の薄肉部を有してなる請求項１または２記載の
   破開式安全弁。
4. 【請求項４】 ラプチャーディスクとダイヤフラムとの
   間に液体が封入されてなる請求項１〜３の何れかに記載
   の破開式安全弁。