JP3618694B2 - 耐圧防爆電気装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば冷凍・冷蔵庫や流体装置等に使用される電気機械器具で流体を計測したり流動制御する電気装置に関し、更に詳細には非防爆型の電気装置を耐圧防爆容器内に配備し、この電気装置を流体の導入管と導出管の間に介装することによって、非防爆型の電気装置を簡単且つ安価に耐圧防爆型に転換した耐圧防爆電気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、可燃性ガスや引火性液体を使用する事業所では、雰囲気が爆発性を有するために装置の取扱に注意しなければならない。特に、爆発性雰囲気の中で使用される電気装置に関しては、電気装置が作動中に火花を発生する可能性があり、この火花により爆発性雰囲気が引火爆発すると作業場所や周囲に居る人間や設備に多大な被害や損害を生起する危険性がある。
【０００３】
そこで、爆発性雰囲気の中で使用される電気装置については、防爆措置を施すことが義務付けられている。例えば、労働安全衛生法では、防爆検定を取得しなければ、防爆機器として譲渡したり、貸与したり、設置したりしてはならないと決められている。
【０００４】
また、労働安全衛生規則では、爆発の危険のある濃度に達するおそれのある場所において電気装置を使用するときは、防爆性能を有する防爆構造電気装置でなければ使用してはならない、と定めている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電気装置の防爆構造に関しては、工場電気設備防爆指針に細かく規定されており、この指針の各条項を満足するように電気装置の全体及び細部の構造を設計することが要求されている。
【０００６】
例えば、電気モーターの防爆構造を例示して説明すると、正常運転でも電気火花を生じる部分、例えばスリップリング、整流子、始動接点を防爆化しなければならず、許容拘束時間を５秒以上にし、固定子と回転子の間のエアギャップの大きさも指針で決められている規定値以下に設計される等、構造や機能が細かく規定されている。しかし、これらの条件を満足する防爆電気モーターを作るとなると、通常の電気モーターの数倍から数十倍の費用が掛かってしまう。このような高価格化は一般の電気装置においても同様である。
【０００７】
多くの場合、防爆化したい目的装置は冷凍冷蔵庫や流体制御装置などの一般装置であり、これらの装置は多くの部品の複合体として構成される。従って、構成部品である電気装置の全てを防爆化すると、目的装置の全体の費用は莫大なものになってしまう。
【０００８】
そこで、本発明者は、個々の電気装置を防爆化することを止め、電気火花を発生する危険性のある電気装置群を１個の耐圧防爆容器の中に集積し、防爆容器内部で発生した火花により容器内部の爆発性ガスが爆発しても、火炎が外部に漏出（逸走）しない構造の冷凍冷蔵庫を完成し、この発明を特許第２９９４３５０号として公開するに到った。
【０００９】
この公報では、金属管を耐圧防爆容器の内部に引き込む構造が提案されている。即ち、耐圧防爆容器の壁体の外側と内側に金属管を配管し、外側金属管と内側金属管を連通させるように壁体内部にさや管を組み込む。さや管の内部には周囲に隙間を有するように円柱体を配置し、この周囲の隙間のサイズが火炎の逸走を遮断するように設計されている。火炎を遮断できる隙間のサイズとして、隙間厚を０．２ｍｍ以下、隙間長さを２５ｍｍ以上が与えられており、これらの隙間の寸法は防爆指針の中で規定されている。
【００１０】
この従来発明では、耐圧防爆容器の内部で爆発が生じ、その結果内側金属管が破断した場合を想定している。つまり、内部爆発で内側金属管が破断し、火炎が内側金属管の内部を逸走した場合でも、壁体内部に形成された隙間により火炎の逸走が遮断され、火炎が耐圧防爆容器の外側に出ないから、外部の爆発性雰囲気の誘爆が阻止されるものである。
【００１１】
この防爆構造では、隙間の存在によって火炎の逸走を遮断することはできる。しかし、この隙間の厚みは０．２ｍｍ以下という極めて狭い構造であるから、この隙間に流体を連続的に流通循環させることは極めて困難である。つまり、外側金属管と内側金属管に冷媒のような流体を流通させることはできなかった。金属管自体は流体を流通させるに十分な大きさの中空部を有しているが、その連結部分に火炎遮断用の隙間があるため、この隙間に流体を流通させることは不可能に近い。
【００１２】
従って、前記従来公報には隙間を介して静止流体を封じ込める例だけが示されている。例えば、この静止流体を感温液や感圧液として利用し、温度や圧力を測定する場合が示されている。しかし、この隙間に冷凍冷蔵庫の冷媒を循環させたり、流体装置の流体を流通させることは困難である。
【００１３】
従って、本発明に係る耐圧防爆電気装置は、非防爆型の電気装置を耐圧防爆容器の中に配置して防爆型に転換させ、しかもこの電気装置を流体導入管と流体導出管の間に介装し、導入管と導出管に耐爆強度を保持させることにより、流体を流通させながら電気装置により流体を流通制御したり流体の物性計測を行なえるようにすることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、中央に貫通孔１６ａを有する長さ寸法が２５ｍｍ以上の複数の環状突起１６を突設した金属製耐圧防爆容器８と、当該耐圧防爆容器２の内部空間内に固定した電気装置１０と、挿入部２２と蓋部２４とから形成され、前記貫通孔１６ａ内へ０．２ｍｍ以下の間隙Ｇをもって挿入部２２が容器８の内部から挿入されると共に蓋部２４の外周側内面１８が環状突起１６の端面２３へ密着され、且つ中央部に挿入孔２０ａを有する連結部材２０と、前記連結部材２０の挿入孔２０ａ内へ挿通せしめてこれに気密状に溶接されると共に耐圧防爆容器２の内部空間側の端部が前記電気装置１０の冷媒入口側へ連結され、且つその中間部を防爆容器８へ固定されて防爆容器８の外方側から冷媒を電気装置１０へ供給する銅製又は鋼製の冷媒導入管１２と、連結部材２０の挿入孔２０ａ内へ挿通せしめてこれに気密状に溶接させると共に防爆容器８の内部空間側の端部が電気装置１０へ連結され、且つその中間部を防爆容器８へ固定されて当該電気装置１０の冷媒出口側から冷媒を防爆容器８の外方へ導出する冷媒導出管１４と、から構成され、耐圧防爆容器８の内部空間内で電気装置１０の火花により爆発が生じても、導入管１２及び導入管１４の内部や環状突起１６と連結部材２０との隙間Ｇ並びに連結部材２０の挿通孔２０ａと導入管１２及び導出管１４との隙間を通して容器８外へ火炎逸走が生じない構成としたことを発明の基本構成とするものである。
【００１５】
請求項２の発明は、複数の貫通孔１６ａを有する長さ寸法が２５ｍｍ以上の環状突起１６を突設した金属製耐圧防爆容器８と、当該耐圧防爆容器２の内部空間内に固定した電気装置１０と、複数の挿入部２２と蓋部２４とから形成され、前記複数の貫通孔１６ａ内へ０．２ｍｍ以下の間隙Ｇをもって各挿入部２２が容器８の内部から挿入されると共に蓋部２４の外周側内面１８が環状突起１６の端面２３へ密着され、且つ各挿入部２２の中央部に挿入孔２０ａを有する連結部材２０と、前記連結部材２０の挿入孔２０ａ内へ挿通せしめてこれに気密状に溶接されると共に耐圧防爆容器２の内部空間側の端部が前記電気装置１０の冷媒入口側へ連結され、且つその中間部を防爆容器８へ固定されて防爆容器８の外方側から冷媒を電気装置１０へ供給する銅製又は鋼製の冷媒導入管１２と、連結部材２０の挿入孔２０ａ内へ挿通せしめてこれに気密状に溶接させると共に防爆容器８の内部空間側の端部が電気装置１０の冷媒出口側へ連結され、且つその中間部を防爆容器８へ固定されて当該電気装置１０から冷媒を防爆容器８の外方へ導出する銅製又は鋼製の導出管１４と、から構成され、耐圧防爆容器８の内部空間内で電気装置１０の火花により爆発が生じても、導入管１２及び導入管１４の内部や環状突起１６と連結部材２０との隙間Ｇ並びに連結部材２０の挿通孔２０ａと導入管１２及び導出管１４との隙間を通して容器８外へ火炎逸走が生じない構成としたことを発明の基本構成とするものである。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１の発明に於いて、２個以上の電気装置１０を耐圧防爆容器８内に配置し、個々の電気装置１０を導入管１２と導出管１４の間に介在するようにしたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る耐圧防爆電気装置の実施形態を添付図面に従って詳細に説明する。
【００１９】
図１は耐圧防爆電気装置の第１実施形態の概略構成図である。この第１実施形態は冷凍冷蔵庫やエアコンディショナー等の冷却装置に関係し、この冷却装置は外部爆発性雰囲気Ａの中に配置されているとする。
【００２０】
冷却制御装置２の中には凝縮機や圧縮機や蒸発器などの冷却部材が含まれている。流体の一種である冷媒を制御する電気装置１０は、爆発性雰囲気Ａの中に配置されると火花により爆発を生起する危険性があるため、全密閉型の耐圧防爆容器８の中に配置される。
【００２１】
この電気装置１０は冷媒の制御に関係した装置で、電磁弁や電子膨張弁のように冷媒の流動制御を行なったり、圧力スイッチや温度スイッチのように冷媒圧や冷媒温度を計測して一定値に達すると作動するような種々の電気装置を包含している。制御という用語により流体流動の制御や流体物性値の計測などを広く包含している。
【００２２】
耐圧防爆容器８には２個の環状突起１６、１６が内側向きに形成され、環状突起１６、１６の中には貫通孔１６ａ、１６ａが穿設されている。この貫通孔１６ａ、１６ａには連結部材２０、２０が嵌着され、連結部材２０、２０の中には挿通孔２０ａ、２０ａが形成されている。
【００２３】
導入管１２は挿通孔２０ａを介して冷却制御装置２から電気装置１０まで配管され、同様に導出管１４は挿通孔２０ａを介して電気装置１０から冷却制御装置２まで配管されている。
【００２４】
冷媒４は導入管１２の中を矢印ａ方向に電気装置１０へと供給され、電気装置１０を流通した後、導出管１４の中を矢印ｂ方向に冷却制御装置２へと帰還してゆく。電気装置１０の作用により、冷媒４は電気装置１０の中で制御される。この制御には冷媒の流量制御などの直接制御だけでなく、冷媒の圧力測定や温度測定などの計測の概念も包含されることは云うまでもない。
【００２５】
耐圧防爆容器８の内部にある導入管１２と導出管１４は、特に導入管内管部１２ａ及び導出管内管部１４ａと称される。耐圧防爆容器８の内部も内部爆発性雰囲気Ｂで充満しており、この爆発性雰囲気Ｂが爆発しても火炎は耐圧防爆容器８により遮断されるから、外部爆発性雰囲気Ａを誘爆する危険性はない。
【００２６】
特に、導入管内管部１２ａと導出管内管部１４ａは耐爆強度を有しており、耐圧防爆容器８の中で爆発が生起しても内管部１２ａ、１４ａが破断することはない。従がって、本発明では、火炎が導入管１２と導出管１４の中空部を逸走しないから、外部爆発性雰囲気Ａを誘爆する危険性もない。
【００２７】
内管部１２ａ、１４ａの耐爆強度は、耐圧防爆容器８の中にある導入管１２と導出管１４の外周部を特別に強化加工して付与してもよいが、導入管１２と導出管１４を構成する材料を耐爆強度を有した材料を用いることによっても達成することができる。
【００２８】
本発明者は導入管１２及び導出管１４を通常の銅管又は鋼管で構成し、耐圧防爆容器８の中で夫々５０回の爆発実験を繰り返したが、銅管も鋼管も爆発により破断する現象は見られなかった。銅管や鋼管は断面が円形であるから爆圧による圧縮応力には極めて強いことが理解できる。従がって、通常用いられる流体流通用の銅管や鋼管は本発明が目的とする耐爆強度を本来有していると考えられる。
【００２９】
図２は図１の部分拡大図であり、導入管１２及び導出管１４と耐圧防爆容器８との連結状態が示されている。連結部材２０は長さＬの挿入部２２と蓋部２４から構成され、蓋部２４の直径は環状突起１６の外径と同一に形成されている。つまり、蓋部２４は環状突起１６の上端面１８に当接された状態で、連結部材２０が環状突起１６に固定されている。
【００３０】
上端接合部２８は密着状態にはあるが溶接などの手段で強制固定はされていない。その理由は、内部爆発が生じると、蓋部２４は上端面１８に爆圧により圧接され、上端接合部２８の密着度は更に高まり、上端接合部２８からの火炎逸走は生じないからである。また、上端接合部２８の溶接が不要となるため、装置全体の組立作業も容易になる。しかし、火炎逸走を確実に遮断する意味から、上端接合部２８の溶接をしてもよいことは勿論である。
【００３１】
火炎の逸走を遮断するには、連結部材２０が貫通孔１６ａに隙間無く嵌着されることが望ましい。しかし、実際には寸法上のクリアランスがあるため、挿入部２２の外周には微小な環状の隙間Ｇが形成されることが多い。この隙間Ｇを通した火炎の逸走を遮断するためには、隙間Ｇは次のように法令が規定する寸法サイズに形成される必要がある。
【００３２】
隙間Ｇが隙間厚Ｄ及び隙間長さＬを有するとすると、隙間厚Ｄが０．２ｍｍ以下に、隙間長さＬが２５ｍｍ以上に設計されると、この隙間Ｇを通じて内部爆発の火炎が外部に逸走しないことが実験的に裏付けられており、この隙間のサイズは同時に法定されている。
【００３３】
もちろん、隙間厚Ｄがゼロに近いほど火炎遮断機能は高くなるが、実際には隙間厚Ｄをゼロにする加工は困難であり、隙間厚Ｄが０．２ｍｍ以下になるような精度で連結部材２０が研削加工され、火炎逸走の遮断が図られる。
【００３４】
上端溶接部２８の代わりに、蓋部２４を環状突起１６にネジ止めしてもよい。この場合には、円周状の隙間は残るから、火炎逸走の遮断は隙間Ｇの寸法条件によって行なわれる。
【００３５】
連結部材２０の挿通孔２０ａには導入管１２又は導出管１４が挿入され、蓋部２４と導入管１２又は導出管１４との円周状の接触部には管部溶接部２６が形成される。この管部溶接部２６により連結部材２０と導入管１２又は導出管１４とは一体化される。
【００３６】
管部溶接部２６が円周状に隙間を完全に遮蔽すると、この隙間を通じた火炎逸走は生じない。管部溶接部２６の円周距離は短いから、通常は管部溶接部２６により隙間を完全に遮断することが行なわれる。
【００３７】
管部溶接部２６に加えて、導入管１２又は導出管１４を挿通孔２０ａに密着状に挿通することが望ましい。密着しておれば火炎の逸走はないからである。密着が加工精度から困難である場合には、前述と同様の寸法精度を有した微小な隙間が導入管１２又は導出管１４と挿通孔２０ａとの接触面に形成される。つまり、この隙間は０．２ｍｍ以下の厚みと２５ｍｍ以上の長さを有するように設計されれば、この隙間を通しての火炎逸走は遮断できる。
【００３８】
図３は耐圧防爆電気装置の第２実施形態の概略構成図であり、図４はその部分拡大図である。この第２実施形態は半導体製造装置や化学プラントなどで用いられる流体装置に関係し、この流体装置は外部爆発性雰囲気Ａの中に配置されているとする。第１実施形態と同一部分には同一符号を付してその作用効果の説明を省略し、異なる部分だけを以下に説明する。
【００３９】
流体制御装置３の中には原料ボンベや流体配管など電気を用いない流体制御部材が配置されている。火花を発する可能性のある電気装置１０は、爆発性雰囲気Ａの中に配置されると爆発を生起する危険性があるため、全密閉型の耐圧防爆容器８の中に配置される。
【００４０】
この電気装置１０は流体の制御装置で、電磁弁や電動ポンプのように流体４の流動制御を行なったり、流量計や圧力計や温度計のように流体の物性値を計測する種々の電気装置を包含している。これらの電気装置は電気火花を発する危険性があるから、爆発性雰囲気では耐圧防爆化が要求される。
【００４１】
耐圧防爆容器８には突出部１７が内方に形成され、この突出部１７に２本の貫通孔１６ａ、１６ａが形成される。他方、挿入部２２、２２を蓋部２４に突設した連結部材２０を用意し、挿入部２２、２２には挿通孔２０ａ、２０ａが穿設されている。
【００４２】
挿入部２２、２２を貫通孔１６ａ、１６ａに挿入し、蓋部２４を突出部１７の上端面１８に当接させるように連結部材２０を配置する。連結部材２０の挿通孔２０ａ、２０ａに導入管１２と導出管１４を密着状に挿着する。
【００４３】
挿入部２２の外周には寸法精度によって生じる隙間Ｇが形成される。この隙間Ｇの隙間厚Ｄを０．２ｍｍ以下に設計し、隙間長さＬを２５ｍｍ以上に設計すれば、この隙間Ｇを通しての火炎の逸走を遮断することができる。また、上端接合部２８は前述した理由で溶接していないが、溶接することも可能である。
【００４４】
内部の爆発性雰囲気Ｂが爆発しても、耐圧防爆容器１０の中にある導入管内管部１２ａと導出管内管部１４ａは耐爆強度を有しているから破断せず、火炎が導入管１２と導出管１４の中空部を逸走することはあり得ない。従がって、図３の構成により非防爆型の電気装置１０を防爆型に転換させ、同時に電気装置１０を介して流体を還流させることができる。
【００４５】
図５は耐圧防爆電気装置の第３実施形態の概略構成図である。この実施形態では、導入管１２と導出管１４が左右に直線状に配置されている点が第１実施形態と異なるだけで、その他の構成と作用効果は同一である。
【００４６】
導入管１２と導出管１４を直線状に配置するから、管に無理な応力が作用せず、管の耐爆強度が高くなる。従がって、内部の爆発性雰囲気Ｂが爆発しても導入管内管部１２ａと導出管内管部１４ａは破断せず、電気装置１０の防爆化が確実に行なえる。
【００４７】
図６は第３実施形態の変形例の概略構成図である。図５では、導入管１２と導出管１４を耐圧防爆容器８の中に配設することが難しい場合がある。そこで、図６に示すように、Ｓ字状の中間管１３を内装する事によって配管作業を容易にすることができる。その他の構成と作用効果は図５と同様である。
【００４８】
図７は耐圧防爆電気装置の第４実施形態の概略構成図である。この実施形態では２個の電気装置１０が耐圧防爆容器８の中に配置されて防爆化されている。即ち、複数の非防爆型の電気装置１０を一つの耐圧防爆容器８に密封配置することにより同時に防爆化を実現できる。
【００４９】
各電気装置１０には流体の導入管１２と導出管１４が連結されており、防爆化される電気装置１０の個数に比例して導入管１２と導出管１４が必要になる。他の構成は図１の第１実施形態と同一であるから、その説明を省略する。
【００５０】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々の変形例や設計変更などをその技術的範囲内に包含することは云うまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、流体の流通を制御する非防爆型の電気装置を耐圧防爆容器内に配置することによって簡単且つ安価に電気装置を防爆型に転換でき、しかも耐爆強度を有した導入管と導出管を接続して流体を自在に耐圧防爆容器の内外に流通させることができるから、冷却装置を含む広範囲の流体装置の防爆化を容易に実現することができる。
【００５２】
請求項２の発明によれば、簡単な構造の耐圧防爆容器を用いて、流体を還流させる非防爆型の電気装置を簡単且つ安価に防爆型に転換させることができる。
【００５３】
請求項３の発明によれば、請求項２とはやや異なる簡単な構造の耐圧防爆容器を用いて、流体を還流させる非防爆型の電気装置を簡単且つ安価に防爆型に転換させることができる。
【００５４】
請求項４の発明によれば、一つの耐圧防爆容器の中に２個以上の電気装置を配置し、個々の電気装置を導入管と導出管の間に介装するから、複数の電気装置を狭い空間内に集積して一気に防爆化することができ、防爆化コストの低減を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】耐圧防爆電気装置の第１実施形態の概略構成図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】耐圧防爆電気装置の第２実施形態の概略構成図である。
【図４】図３の部分拡大図である。
【図５】耐圧防爆電気装置の第３実施形態の概略構成図である。
【図６】第３実施形態の変形例の概略構成図である。
【図７】耐圧防爆電気装置の第４実施形態の概略構成図である。
【符号の説明】
２は冷却制御装置、３は流体制御装置、４は流体又は冷媒、８は耐圧防爆容器、１０は電気装置、１２は導入管、１２ａは導入管内管部、１３は中間管、１４は導出管、１４ａは導出管内管部、１６は環状突起、１６ａは貫通孔、１７は突出部、１８は上端面、２０は連結部材、２０ａは挿通孔、２２は挿入部、２４は蓋部、２６は管部溶接部、２８は上端溶接部、Ａは外部爆発性雰囲気、Ｂは内部爆発性雰囲気、Ｄは隙間厚、Ｇは隙間、Ｌは隙間長さ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば冷凍・冷蔵庫や流体装置等に使用される電気機械器具で流体を計測したり流動制御する電気装置に関し、更に詳細には非防爆型の電気装置を耐圧防爆容器内に配備し、この電気装置を流体の導入管と導出管の間に介装することによって、非防爆型の電気装置を簡単且つ安価に耐圧防爆型に転換した耐圧防爆電気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、可燃性ガスや引火性液体を使用する事業所では、雰囲気が爆発性を有するために装置の取扱に注意しなければならない。特に、爆発性雰囲気の中で使用される電気装置に関しては、電気装置が作動中に火花を発生する可能性があり、この火花により爆発性雰囲気が引火爆発すると作業場所や周囲に居る人間や設備に多大な被害や損害を生起する危険性がある。
【０００３】
そこで、爆発性雰囲気の中で使用される電気装置については、防爆措置を施すことが義務付けられている。例えば、労働安全衛生法では、防爆検定を取得しなければ、防爆機器として譲渡したり、貸与したり、設置したりしてはならないと決められている。
【０００４】
また、労働安全衛生規則では、爆発の危険のある濃度に達するおそれのある場所において電気装置を使用するときは、防爆性能を有する防爆構造電気装置でなければ使用してはならない、と定めている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電気装置の防爆構造に関しては、工場電気設備防爆指針に細かく規定されており、この指針の各条項を満足するように電気装置の全体及び細部の構造を設計することが要求されている。
【０００６】
例えば、電気モーターの防爆構造を例示して説明すると、正常運転でも電気火花を生じる部分、例えばスリップリング、整流子、始動接点を防爆化しなければならず、許容拘束時間を５秒以上にし、固定子と回転子の間のエアギャップの大きさも指針で決められている規定値以下に設計される等、構造や機能が細かく規定されている。しかし、これらの条件を満足する防爆電気モーターを作るとなると、通常の電気モーターの数倍から数十倍の費用が掛かってしまう。このような高価格化は一般の電気装置においても同様である。
【０００７】
多くの場合、防爆化したい目的装置は冷凍冷蔵庫や流体制御装置などの一般装置であり、これらの装置は多くの部品の複合体として構成される。従って、構成部品である電気装置の全てを防爆化すると、目的装置の全体の費用は莫大なものになってしまう。
【０００８】
そこで、本発明者は、個々の電気装置を防爆化することを止め、電気火花を発生する危険性のある電気装置群を１個の耐圧防爆容器の中に集積し、防爆容器内部で発生した火花により容器内部の爆発性ガスが爆発しても、火炎が外部に漏出（逸走）しない構造の冷凍冷蔵庫を完成し、この発明を特許第２９９４３５０号として公開するに到った。
【０００９】
この公報では、金属管を耐圧防爆容器の内部に引き込む構造が提案されている。即ち、耐圧防爆容器の壁体の外側と内側に金属管を配管し、外側金属管と内側金属管を連通させるように壁体内部にさや管を組み込む。さや管の内部には周囲に隙間を有するように円柱体を配置し、この周囲の隙間のサイズが火炎の逸走を遮断するように設計されている。火炎を遮断できる隙間のサイズとして、隙間厚を０．２ｍｍ以下、隙間長さを２５ｍｍ以上が与えられており、これらの隙間の寸法は防爆指針の中で規定されている。
【００１０】
この従来発明では、耐圧防爆容器の内部で爆発が生じ、その結果内側金属管が破断した場合を想定している。つまり、内部爆発で内側金属管が破断し、火炎が内側金属管の内部を逸走した場合でも、壁体内部に形成された隙間により火炎の逸走が遮断され、火炎が耐圧防爆容器の外側に出ないから、外部の爆発性雰囲気の誘爆が阻止されるものである。
【００１１】
この防爆構造では、隙間の存在によって火炎の逸走を遮断することはできる。しかし、この隙間の厚みは０．２ｍｍ以下という極めて狭い構造であるから、この隙間に流体を連続的に流通循環させることは極めて困難である。つまり、外側金属管と内側金属管に冷媒のような流体を流通させることはできなかった。金属管自体は流体を流通させるに十分な大きさの中空部を有しているが、その連結部分に火炎遮断用の隙間があるため、この隙間に流体を流通させることは不可能に近い。
【００１２】
従って、前記従来公報には隙間を介して静止流体を封じ込める例だけが示されている。例えば、この静止流体を感温液や感圧液として利用し、温度や圧力を測定する場合が示されている。しかし、この隙間に冷凍冷蔵庫の冷媒を循環させたり、流体装置の流体を流通させることは困難である。
【００１３】
従って、本発明に係る耐圧防爆電気装置は、非防爆型の電気装置を耐圧防爆容器の中に配置して防爆型に転換させ、しかもこの電気装置を流体導入管と流体導出管の間に介装し、導入管と導出管に耐爆強度を保持させることにより、流体を流通させながら電気装置により流体を流通制御したり流体の物性計測を行なえるようにすることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、中央に貫通孔１６ａを有する長さ寸法が２５ｍｍ以上の複数の環状突起１６を突設した金属製耐圧防爆容器８と、当該耐圧防爆容器２の内部空間内に固定した電気装置１０と、挿入部２２と蓋部２４とから形成され、前記貫通孔１６ａ内へ０．２ｍｍ以下の間隙Ｇをもって挿入部２２が容器８の内部から挿入されると共に蓋部２４の外周側内面１８が環状突起１６の端面２３へ密着され、且つ中央部に挿入孔２０ａを有する連結部材２０と、前記連結部材２０の挿入孔２０ａ内へ挿通せしめてこれに気密状に溶接されると共に耐圧防爆容器２の内部空間側の端部が前記電気装置１０の冷媒入口側へ連結され、且つその中間部を防爆容器８へ固定されて防爆容器８の外方側から冷媒を電気装置１０へ供給する銅製又は鋼製の冷媒導入管１２と、連結部材２０の挿入孔２０ａ内へ挿通せしめてこれに気密状に溶接させると共に防爆容器８の内部空間側の端部が電気装置１０へ連結され、且つその中間部を防爆容器８へ固定されて当該電気装置１０の冷媒出口側から冷媒を防爆容器８の外方へ導出する冷媒導出管１４と、から構成され、耐圧防爆容器８の内部空間内で電気装置１０の火花により爆発が生じても、導入管１２及び導入管１４の内部や環状突起１６と連結部材２０との隙間Ｇ並びに連結部材２０の挿通孔２０ａと導入管１２及び導出管１４との隙間を通して容器８外へ火炎逸走が生じない構成としたことを発明の基本構成とするものである。
【００１５】
請求項２の発明は、複数の貫通孔１６ａを有する長さ寸法が２５ｍｍ以上の環状突起１６を突設した金属製耐圧防爆容器８と、当該耐圧防爆容器２の内部空間内に固定した電気装置１０と、複数の挿入部２２と蓋部２４とから形成され、前記複数の貫通孔１６ａ内へ０．２ｍｍ以下の間隙Ｇをもって各挿入部２２が容器８の内部から挿入されると共に蓋部２４の外周側内面１８が環状突起１６の端面２３へ密着され、且つ各挿入部２２の中央部に挿入孔２０ａを有する連結部材２０と、前記連結部材２０の挿入孔２０ａ内へ挿通せしめてこれに気密状に溶接されると共に耐圧防爆容器２の内部空間側の端部が前記電気装置１０の冷媒入口側へ連結され、且つその中間部を防爆容器８へ固定されて防爆容器８の外方側から冷媒を電気装置１０へ供給する銅製又は鋼製の冷媒導入管１２と、連結部材２０の挿入孔２０ａ内へ挿通せしめてこれに気密状に溶接させると共に防爆容器８の内部空間側の端部が電気装置１０の冷媒出口側へ連結され、且つその中間部を防爆容器８へ固定されて当該電気装置１０から冷媒を防爆容器８の外方へ導出する銅製又は鋼製の導出管１４と、から構成され、耐圧防爆容器８の内部空間内で電気装置１０の火花により爆発が生じても、導入管１２及び導入管１４の内部や環状突起１６と連結部材２０との隙間Ｇ並びに連結部材２０の挿通孔２０ａと導入管１２及び導出管１４との隙間を通して容器８外へ火炎逸走が生じない構成としたことを発明の基本構成とするものである。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１の発明に於いて、２個以上の電気装置１０を耐圧防爆容器８内に配置し、個々の電気装置１０を導入管１２と導出管１４の間に介在するようにしたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る耐圧防爆電気装置の実施形態を添付図面に従って詳細に説明する。
【００１９】
図１は耐圧防爆電気装置の第１実施形態の概略構成図である。この第１実施形態は冷凍冷蔵庫やエアコンディショナー等の冷却装置に関係し、この冷却装置は外部爆発性雰囲気Ａの中に配置されているとする。
【００２０】
冷却制御装置２の中には凝縮機や圧縮機や蒸発器などの冷却部材が含まれている。流体の一種である冷媒を制御する電気装置１０は、爆発性雰囲気Ａの中に配置されると火花により爆発を生起する危険性があるため、全密閉型の耐圧防爆容器８の中に配置される。
【００２１】
この電気装置１０は冷媒の制御に関係した装置で、電磁弁や電子膨張弁のように冷媒の流動制御を行なったり、圧力スイッチや温度スイッチのように冷媒圧や冷媒温度を計測して一定値に達すると作動するような種々の電気装置を包含している。制御という用語により流体流動の制御や流体物性値の計測などを広く包含している。
【００２２】
耐圧防爆容器８には２個の環状突起１６、１６が内側向きに形成され、環状突起１６、１６の中には貫通孔１６ａ、１６ａが穿設されている。この貫通孔１６ａ、１６ａには連結部材２０、２０が嵌着され、連結部材２０、２０の中には挿通孔２０ａ、２０ａが形成されている。
【００２３】
導入管１２は挿通孔２０ａを介して冷却制御装置２から電気装置１０まで配管され、同様に導出管１４は挿通孔２０ａを介して電気装置１０から冷却制御装置２まで配管されている。
【００２４】
冷媒４は導入管１２の中を矢印ａ方向に電気装置１０へと供給され、電気装置１０を流通した後、導出管１４の中を矢印ｂ方向に冷却制御装置２へと帰還してゆく。電気装置１０の作用により、冷媒４は電気装置１０の中で制御される。この制御には冷媒の流量制御などの直接制御だけでなく、冷媒の圧力測定や温度測定などの計測の概念も包含されることは云うまでもない。
【００２５】
耐圧防爆容器８の内部にある導入管１２と導出管１４は、特に導入管内管部１２ａ及び導出管内管部１４ａと称される。耐圧防爆容器８の内部も内部爆発性雰囲気Ｂで充満しており、この爆発性雰囲気Ｂが爆発しても火炎は耐圧防爆容器８により遮断されるから、外部爆発性雰囲気Ａを誘爆する危険性はない。
【００２６】
特に、導入管内管部１２ａと導出管内管部１４ａは耐爆強度を有しており、耐圧防爆容器８の中で爆発が生起しても内管部１２ａ、１４ａが破断することはない。従がって、本発明では、火炎が導入管１２と導出管１４の中空部を逸走しないから、外部爆発性雰囲気Ａを誘爆する危険性もない。
【００２７】
内管部１２ａ、１４ａの耐爆強度は、耐圧防爆容器８の中にある導入管１２と導出管１４の外周部を特別に強化加工して付与してもよいが、導入管１２と導出管１４を構成する材料を耐爆強度を有した材料を用いることによっても達成することができる。
【００２８】
本発明者は導入管１２及び導出管１４を通常の銅管又は鋼管で構成し、耐圧防爆容器８の中で夫々５０回の爆発実験を繰り返したが、銅管も鋼管も爆発により破断する現象は見られなかった。銅管や鋼管は断面が円形であるから爆圧による圧縮応力には極めて強いことが理解できる。従がって、通常用いられる流体流通用の銅管や鋼管は本発明が目的とする耐爆強度を本来有していると考えられる。
【００２９】
図２は図１の部分拡大図であり、導入管１２及び導出管１４と耐圧防爆容器８との連結状態が示されている。連結部材２０は長さＬの挿入部２２と蓋部２４から構成され、蓋部２４の直径は環状突起１６の外径と同一に形成されている。つまり、蓋部２４は環状突起１６の上端面１８に当接された状態で、連結部材２０が環状突起１６に固定されている。
【００３０】
上端接合部２８は密着状態にはあるが溶接などの手段で強制固定はされていない。その理由は、内部爆発が生じると、蓋部２４は上端面１８に爆圧により圧接され、上端接合部２８の密着度は更に高まり、上端接合部２８からの火炎逸走は生じないからである。また、上端接合部２８の溶接が不要となるため、装置全体の組立作業も容易になる。しかし、火炎逸走を確実に遮断する意味から、上端接合部２８の溶接をしてもよいことは勿論である。
【００３１】
火炎の逸走を遮断するには、連結部材２０が貫通孔１６ａに隙間無く嵌着されることが望ましい。しかし、実際には寸法上のクリアランスがあるため、挿入部２２の外周には微小な環状の隙間Ｇが形成されることが多い。この隙間Ｇを通した火炎の逸走を遮断するためには、隙間Ｇは次のように法令が規定する寸法サイズに形成される必要がある。
【００３２】
隙間Ｇが隙間厚Ｄ及び隙間長さＬを有するとすると、隙間厚Ｄが０．２ｍｍ以下に、隙間長さＬが２５ｍｍ以上に設計されると、この隙間Ｇを通じて内部爆発の火炎が外部に逸走しないことが実験的に裏付けられており、この隙間のサイズは同時に法定されている。
【００３３】
もちろん、隙間厚Ｄがゼロに近いほど火炎遮断機能は高くなるが、実際には隙間厚Ｄをゼロにする加工は困難であり、隙間厚Ｄが０．２ｍｍ以下になるような精度で連結部材２０が研削加工され、火炎逸走の遮断が図られる。
【００３４】
上端溶接部２８の代わりに、蓋部２４を環状突起１６にネジ止めしてもよい。この場合には、円周状の隙間は残るから、火炎逸走の遮断は隙間Ｇの寸法条件によって行なわれる。
【００３５】
連結部材２０の挿通孔２０ａには導入管１２又は導出管１４が挿入され、蓋部２４と導入管１２又は導出管１４との円周状の接触部には管部溶接部２６が形成される。この管部溶接部２６により連結部材２０と導入管１２又は導出管１４とは一体化される。
【００３６】
管部溶接部２６が円周状に隙間を完全に遮蔽すると、この隙間を通じた火炎逸走は生じない。管部溶接部２６の円周距離は短いから、通常は管部溶接部２６により隙間を完全に遮断することが行なわれる。
【００３７】
管部溶接部２６に加えて、導入管１２又は導出管１４を挿通孔２０ａに密着状に挿通することが望ましい。密着しておれば火炎の逸走はないからである。密着が加工精度から困難である場合には、前述と同様の寸法精度を有した微小な隙間が導入管１２又は導出管１４と挿通孔２０ａとの接触面に形成される。つまり、この隙間は０．２ｍｍ以下の厚みと２５ｍｍ以上の長さを有するように設計されれば、この隙間を通しての火炎逸走は遮断できる。
【００３８】
図３は耐圧防爆電気装置の第２実施形態の概略構成図であり、図４はその部分拡大図である。この第２実施形態は半導体製造装置や化学プラントなどで用いられる流体装置に関係し、この流体装置は外部爆発性雰囲気Ａの中に配置されているとする。第１実施形態と同一部分には同一符号を付してその作用効果の説明を省略し、異なる部分だけを以下に説明する。
【００３９】
流体制御装置３の中には原料ボンベや流体配管など電気を用いない流体制御部材が配置されている。火花を発する可能性のある電気装置１０は、爆発性雰囲気Ａの中に配置されると爆発を生起する危険性があるため、全密閉型の耐圧防爆容器８の中に配置される。
【００４０】
この電気装置１０は流体の制御装置で、電磁弁や電動ポンプのように流体４の流動制御を行なったり、流量計や圧力計や温度計のように流体の物性値を計測する種々の電気装置を包含している。これらの電気装置は電気火花を発する危険性があるから、爆発性雰囲気では耐圧防爆化が要求される。
【００４１】
耐圧防爆容器８には突出部１７が内方に形成され、この突出部１７に２本の貫通孔１６ａ、１６ａが形成される。他方、挿入部２２、２２を蓋部２４に突設した連結部材２０を用意し、挿入部２２、２２には挿通孔２０ａ、２０ａが穿設されている。
【００４２】
挿入部２２、２２を貫通孔１６ａ、１６ａに挿入し、蓋部２４を突出部１７の上端面１８に当接させるように連結部材２０を配置する。連結部材２０の挿通孔２０ａ、２０ａに導入管１２と導出管１４を密着状に挿着する。
【００４３】
挿入部２２の外周には寸法精度によって生じる隙間Ｇが形成される。この隙間Ｇの隙間厚Ｄを０．２ｍｍ以下に設計し、隙間長さＬを２５ｍｍ以上に設計すれば、この隙間Ｇを通しての火炎の逸走を遮断することができる。また、上端接合部２８は前述した理由で溶接していないが、溶接することも可能である。
【００４４】
内部の爆発性雰囲気Ｂが爆発しても、耐圧防爆容器１０の中にある導入管内管部１２ａと導出管内管部１４ａは耐爆強度を有しているから破断せず、火炎が導入管１２と導出管１４の中空部を逸走することはあり得ない。従がって、図３の構成により非防爆型の電気装置１０を防爆型に転換させ、同時に電気装置１０を介して流体を還流させることができる。
【００４５】
図５は耐圧防爆電気装置の第３実施形態の概略構成図である。この実施形態では、導入管１２と導出管１４が左右に直線状に配置されている点が第１実施形態と異なるだけで、その他の構成と作用効果は同一である。
【００４６】
導入管１２と導出管１４を直線状に配置するから、管に無理な応力が作用せず、管の耐爆強度が高くなる。従がって、内部の爆発性雰囲気Ｂが爆発しても導入管内管部１２ａと導出管内管部１４ａは破断せず、電気装置１０の防爆化が確実に行なえる。
【００４７】
図６は第３実施形態の変形例の概略構成図である。図５では、導入管１２と導出管１４を耐圧防爆容器８の中に配設することが難しい場合がある。そこで、図６に示すように、Ｓ字状の中間管１３を内装する事によって配管作業を容易にすることができる。その他の構成と作用効果は図５と同様である。
【００４８】
図７は耐圧防爆電気装置の第４実施形態の概略構成図である。この実施形態では２個の電気装置１０が耐圧防爆容器８の中に配置されて防爆化されている。即ち、複数の非防爆型の電気装置１０を一つの耐圧防爆容器８に密封配置することにより同時に防爆化を実現できる。
【００４９】
各電気装置１０には流体の導入管１２と導出管１４が連結されており、防爆化される電気装置１０の個数に比例して導入管１２と導出管１４が必要になる。他の構成は図１の第１実施形態と同一であるから、その説明を省略する。
【００５０】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々の変形例や設計変更などをその技術的範囲内に包含することは云うまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、流体の流通を制御する非防爆型の電気装置を耐圧防爆容器内に配置することによって簡単且つ安価に電気装置を防爆型に転換でき、しかも耐爆強度を有した導入管と導出管を接続して流体を自在に耐圧防爆容器の内外に流通させることができるから、冷却装置を含む広範囲の流体装置の防爆化を容易に実現することができる。
【００５２】
請求項２の発明によれば、簡単な構造の耐圧防爆容器を用いて、流体を還流させる非防爆型の電気装置を簡単且つ安価に防爆型に転換させることができる。
【００５３】
請求項３の発明によれば、請求項２とはやや異なる簡単な構造の耐圧防爆容器を用いて、流体を還流させる非防爆型の電気装置を簡単且つ安価に防爆型に転換させることができる。
【００５４】
請求項４の発明によれば、一つの耐圧防爆容器の中に２個以上の電気装置を配置し、個々の電気装置を導入管と導出管の間に介装するから、複数の電気装置を狭い空間内に集積して一気に防爆化することができ、防爆化コストの低減を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】耐圧防爆電気装置の第１実施形態の概略構成図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】耐圧防爆電気装置の第２実施形態の概略構成図である。
【図４】図３の部分拡大図である。
【図５】耐圧防爆電気装置の第３実施形態の概略構成図である。
【図６】第３実施形態の変形例の概略構成図である。
【図７】耐圧防爆電気装置の第４実施形態の概略構成図である。
【符号の説明】
２は冷却制御装置、３は流体制御装置、４は流体又は冷媒、８は耐圧防爆容器、１０は電気装置、１２は導入管、１２ａは導入管内管部、１３は中間管、１４は導出管、１４ａは導出管内管部、１６は環状突起、１６ａは貫通孔、１７は突出部、１８は上端面、２０は連結部材、２０ａは挿通孔、２２は挿入部、２４は蓋部、２６は管部溶接部、２８は上端溶接部、Ａは外部爆発性雰囲気、Ｂは内部爆発性雰囲気、Ｄは隙間厚、Ｇは隙間、Ｌは隙間長さ
Claims (3)
- 中央に貫通孔１６ａを有する長さ寸法が２５ｍｍ以上の複数の環状突起１６を突設した金属製耐圧防爆容器８と、当該耐圧防爆容器２の内部空間内に固定した電気装置１０と、挿入部２２と蓋部２４とから形成され、前記貫通孔１６ａ内へ０．２ｍｍ以下の間隙Ｇをもって挿入部２２が容器８の内部から挿入されると共に蓋部２４の外周側内面１８が環状突起１６の端面２３へ密着され、且つ中央部に挿入孔２０ａを有する連結部材２０と、前記連結部材２０の挿入孔２０ａ内へ挿通せしめてこれに気密状に溶接されると共に耐圧防爆容器２の内部空間側の端部が前記電気装置１０の冷媒入口側へ連結され、且つその中間部を防爆容器８へ固定されて防爆容器８の外方側から冷媒を電気装置１０へ供給する銅製又は鋼製の冷媒導入管１２と、連結部材２０の挿入孔２０ａ内へ挿通せしめてこれに気密状に溶接させると共に防爆容器８の内部空間側の端部が電気装置１０へ連結され、且つその中間部を防爆容器８へ固定されて当該電気装置１０の冷媒出口側から冷媒を防爆容器８の外方へ導出する冷媒導出管１４と、から構成され、耐圧防爆容器８の内部空間内で電気装置１０の火花により爆発が生じても、導入管１２及び導入管１４の内部や環状突起１６と連結部材２０との隙間Ｇ並びに連結部材２０の挿通孔２０ａと導入管１２及び導出管１４との隙間を通して容器８外へ火炎逸走が生じない構成としたことを特徴とする耐圧防爆電気装置。
- 複数の貫通孔１６ａを有する長さ寸法が２５ｍｍ以上の環状突起１６を突設した金属製耐圧防爆容器８と、当該耐圧防爆容器２の内部空間内に固定した電気装置１０と、複数の挿入部２２と蓋部２４とから形成され、前記複数の貫通孔１６ａ内へ０．２ｍｍ以下の間隙Ｇをもって各挿入部２２が容器８の内部から挿入されると共に蓋部２４の外周側内面１８が環状突起１６の端面２３へ密着され、且つ各挿入部２２の中央部に挿入孔２０ａを有する連結部材２０と、前記連結部材２０の挿入孔２０ａ内へ挿通せしめてこれに気密状に溶接されると共に耐圧防爆容器２の内部空間側の端部が前記電気装置１０の冷媒入口側へ連結され、且つその中間部を防爆容器８へ固定されて防爆容器８の外方側から冷媒を電気装置１０へ供給する銅製又は鋼製の冷媒導入管１２と、連結部材２０の挿入孔２０ａ内へ挿通せしめてこれに気密状に溶接させると共に防爆容器８の内部空間側の端部が電気装置１０の冷媒出口側へ連結され、且つその中間部を防爆容器８へ固定されて当該電気装置１０から冷媒を防爆容器８の外方へ導出する銅製又は鋼製の導出管１４と、から構成され、耐圧防爆容器８の内部空間内で電気装置１０の火花により爆発が生じても、導入管１２及び導入管１４の内部や環状突起１６と連結部材２０との隙間Ｇ並びに連結部材２０の挿通孔２０ａと導入管１２及び導出管１４との隙間を通して容器８外へ火炎逸走が生じない構成としたことを特徴とする耐圧防爆電気装置。
- ２個以上の電気装置１０を耐圧防爆容器８内に配置し、個々の電気装置１０を導入管１２と導出管１４の間に介在するようにした請求項１に記載の耐圧防爆電気装置。
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