JP4112335B2 - ガス遮断装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、火災等の高温発生時にガス通路を緊急に遮断することができるガス遮断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ガス遮断装置は、ガス通路内に設けられたホルダと、このホルダーの下端部に形成されたガイド筒に摺動可能に外挿され、上端部がホルダーにハンダ付けされた弁体と、この弁体を下方へ付勢するスプリングと、弁体より下方のガス通路の内面に形成された環状の弁座とを備えており、ガス通路内の温度が所定の高さ以上になってハンダが溶けると、弁体がスプリングによって下方へ移動させられて弁座に着座する。これによって、ガス通路を遮断するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１２３３７２号公報（第２頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のガス遮断装置においては、弁体をホルダーにハンダ付けするのに多大の手間がかかるという問題があった。また、ハンダは一定の温度で溶けはじめるが、ハンダ全体が溶ける時期はハンダの量によって異なる。この結果、弁体がホルダーから離れて弁座に着座する時期、つまり弁体がガス通路を閉じる時期がハンダの量により各遮断装置毎にばらつくという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、ガス通路内に設けられた弁体と、形状記憶合金からなる開閉部材とを備え、上記弁体が上記ガス通路を開く開位置と上記ガス通路を閉じる閉位置との間を変位可能に設けられ、上記開閉部材が、所定の変態温度以下では上記弁体を上記開位置に変位させ、上記変態温度以上では上記弁体を上記閉位置に変位させることを特徴としている。
この場合、上記弁体が、開位置と閉位置との間をそれぞれ変位可能とされた平板からなる一対の半体を有し、この一対の半体が、上記開閉部材により、上記開位置においては上記ガス通路を開くよう、上記ガス通路内のガスの流通方向とほぼ平行に変位され、上記閉位置においては上記ガス通路を閉じるよう、上記ガス通路内のガスの流通方向とほぼ直交する一平面上に位置するように変位されることが望ましい。
上記一対の半体は、互いに別体に形成されていてもよく、一体に形成されていてもよい。互いに別対に形成される場合には、上記一対の半体の各基端部が上記ガスの流通方向と直交する軸線を中心として回動可能に設けられていることが望ましい。一対の半体が一体に形成されている場合には、上記一対の半体の少なくとも連結部が、上記開閉部材が兼ねるよう、形状記憶合金によって構成されていることが望ましい。
上記ガス通路の内面の上記弁体より上流側の近傍部分には、上記変態温度より高い膨張温度で膨張し、膨張時には少なくとも上記ガス通路の内面とこれに対向する上記弁体の外面との間を閉じる熱膨張部材が設けられていることが望ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図１〜図８を参照して説明する。
図１及び図２は、この発明の第１実施の形態を示す。この実施の形態のガス通路遮断装置１は、装置本体２を有している。この装置本体２は、鉄等の金属からなるものであり、ストレートに延びる円筒状に形成されている。装置本体２の内部が断面円形のガス通路３になっている。したがって、ガス通路３もストレートに延びており、断面円形をなしている。ガス通路３内は、ガスが装置本体２の一端側（図１において上端側。以下、一端側を上端側と称し、他端側を下端側と称する。）から下端側に向かって流れるようになっている。
【０００７】
装置本体２は、上端側の小径部２ａと、外径が小径部２ａの外径より若干大径である下端側の大径部２ｂとを有している。小径部２ａの内周面の大径部２ｂ側端部には、上方を向く環状の弁座２ｃが形成されている。装置本体２には、その下端面から小径部２ｂの下端部まで延びる複数の割り溝２ｄが周方向に等間隔に配置形成されている。これにより、大径部２ｂが弾性的に拡縮径可能になっている。
【０００８】
小径部２ａの内部には、支持軸４が設けられている。支持軸４は、その軸線を小径部２ａの直径線と一致させて配置されており、その両端部が小径部２ａの周壁部によって支持されている。
【０００９】
支持軸４には、弁体５が回動可能に支持されている。弁体５は、図１及び図２に示すように、一対の半体５Ａ，５Ｂによって構成されている。半体５Ａ，５Ｂは、支持軸４により図１（Ａ）に示す開位置と図１（Ｂ）に示す閉位置との間を回動可能に支持されている。なお、半体５Ａと半体５Ｂとは、ガス通路３の軸線（装置本体２の軸線）を中心として点対称に形成されている。そこで、ここでは半体５Ａについてのみ説明し、半体５Ｂについては、半体５Ａと同様な部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００１０】
図３に示すように、半体５Ａは、鉄等の高温強度の高い金属製の薄い平板からなるものであり、略半円状をなす本体部５ａを有している。本体部５ａの外径は、小径部２ａより僅かに小径であるが、弁座２ｃの内径より大径に設定されている。半体５Ａは、図１（Ｂ）に示す閉位置に回動すると水平になり、その下面の円弧状をなす周縁部が弁座２ｃに対しほぼ半周にわたって着座する。これにより、ガス通路３の支持軸４を間にした一方の略半分が半体５Ａによって閉じられる。弁座２ｃの他の半周には、半体５Ｂが着座する。したがって、ガス通路３の他の半分が半体５Ｂによって閉じられる。しかも、半体５Ａ，５Ｂは、各本体部５ａ，５ａの弦をなす基端部が互いに接しており、全体として円板状になっている。この結果、ガス通路３は、弁座２ｃに着座した一対の半体５Ａ，５Ｂによって閉じられる。なお、半体５Ａ，５Ｂの各本体部５ａの厚さは、支持軸４と弁座２ｃとの間の距離より後述するコイルばね６の線径の分だけ薄く設定されている。
【００１１】
本体部５ａの弦をなす基端部の長手方向の一端部には、断面略半円状をなす嵌合部５ｂが形成されている。この嵌合部５ｂには、支持軸４の一端部が回動可能に挿通されている。これにより、半体５Ａの基端部が支持軸４の一端部に回動可能に支持されている。勿論、半体５Ｂの嵌合部５Ｂには、支持軸４の他端部が回動可能に挿通されている。
【００１２】
本体部５ａの基端部の他端部には、平板部５ｃが段部５ｄを介して連接されている。この平板部５ｃは、本体部５ａと平行であり、弁座２ｃに着座したとき本体部５ａよりガス通路３の下流側に位置するように配置されている。ガス通路３の軸線方向における本体部５ａと平板部５ｃとの間隔は、本体部５ａの厚さとほぼ同一になっている。したがって、支持軸４に支持された半体５Ａ，５Ｂを閉位置に回動させると、半体５Ａの平板部５ｃが半体５Ｂの一端側の下面（ガス通路３の下流側を向く面）に接触し、半体５Ｂの平板部５ｃが半体５Ａの一端側の下面に接触する。これにより、半体５Ａ，５Ｂが閉位置に位置したときに、半体５Ａ，５Ｂ間にできる限り隙間が生じないようにしている。なお、半体５Ａ，５Ｂが支持軸４を中心として回動するとき、平板部５ｃが弁座２ｃより下側のガス通路３の内周面に干渉するのを防止するために、平板部５ｃの弁座２ｃに沿う外面の曲率中心を半体５Ａの円弧状をなす外周面の曲率中心と一致させるとともに、その曲率半径を弁座２ｃの内周側の半径より若干小径に設定している。
【００１３】
半体５Ａが弁座２ｃに着座したときに上方を向く本体部５ａの端面には、折り返し部５ｅが形成されている。この折り返し部５ｅは、本体部５ａの半円状をなす外周部の中央部に配置されている。折り返し部５ｅと本体部５ａとの間には、後述するコイルばね６の線径とほぼ同一の隙間が形成されている。半体５Ａの折り返し部５ｅと半体５Ｂの折り返し部５ｅとは、半体５Ａ，５Ｂが閉位置からそれぞれ上方へ向かってほぼ９０°回動すると互いに突き当たる。このときの半体５Ａ，５Ｂの位置が開位置であり、開位置においては、半体５Ａ，５Ｂがガス通路３の軸線と平行になっている。したがって、半体５Ａ，５Ｂを開位置に回動させると、半体５Ａ，５Ｂがガス通路３内におけるガスの流れを阻害することはほとんどない。
【００１４】
図２に示すように、半体５Ａの嵌合部５ｂと半体５Ｂの嵌合部５ｂとの間には、ガス通路３の軸線方向から見たとき長方形状をなす隙間７が形成されている。この隙間７には、コイルばね（開閉部材）６のコイル部６ａが挿入されている。このコイル部６ａが隙間７に挿入されることにより、隙間７の大部分がコイル部６ａによって閉じられている。それによって、隙間７を通って多量のガスが流れることが阻止されている。コイル部６ａは、支持軸４によって貫通支持されている。コイルばね６の一方の腕部６ｂの先端部は、半体５Ａの本体部５ａと折り返し部５ｅとの間に挿入されている。コイルばね６の他方の腕部６ｃの先端部は、半体５Ｂの本体部５ａと折り返し部５ｅとの間に挿入されている。したがって、弁体５を構成する一対の半体５Ａ，５Ｂは、コイルばね６の挙動にしたがって回動する。
【００１５】
コイルばね６は、形状記憶合金によって構成されている。コイルばね６は、その温度が所定の変態温度以下であるときにおいて、コイルばね６に外力が作用しない自然状態にあるときには、腕部６ｂ，６ｃが交差するようになっている。したがって、コイルばね６は、変態温度以下であるときには半体５Ａ，５Ｂを閉位置側から開位置側へ回動付勢する。半体５Ａ，５Ｂは、開位置に達したとき互いに平行になっており、折り返し部５ｅ，５ｅが突き当たることにより、それ以上回動することができない。したがって、コイルばね６の腕部６ｂ，６ｃも互いに平行になっている。よって、コイルばね６は、折り返し部５ｅ，５ｅが突き当たった後も半体５Ａ，５Ｂを開位置側へ回動付勢している。これにより、半体５Ａ，５Ｂが開位置に維持されている。
【００１６】
コイルばね６は、その温度が所定の変態温度以上になった場合において、コイルばね６に外力が作用しない自然状態にあるときには、腕部６ｂ，６ｃが水平な状態よりもそれらの先端部が下方に位置するように変形する。したがって、コイルばね６の温度が変態温度以上になると、半体５Ａ，５Ｂが開位置側から閉位置まで回動させられる。しかも、コイルばね６の腕部６ｂ，６ｃがさらに回動しようとするので、半体５Ａ，５Ｂは、コイルばね６によって弁座２ｃに押し付けられる。これにより、半体５Ａ，５Ｂが閉位置に維持される。
【００１７】
上記構成のガス遮断装置１においては、支持軸４の中央部にコイルばね６のコイル部６ａを外挿した後、一対の半体５Ａ，５Ｂの嵌合部５ｂ，５ｂを支持軸４の一端部と他端部とに嵌合させ、コイルばね６の腕部６ｂ，６ｃの各先端部を本体部５ａと折り返し部５ｅとの間に挿入するだけでよく、ハンダ付けの必要が全くない。したがって、ハンダ付けに要する手間を省くことができ、その分だけガス遮断装置１を容易に組み立てることができ、その製造費を低減することができる。しかも、形状記憶合金からなるコイルばね６は、一定の変態温度によってその形状を変化させるから、弁体５がガス通路３を閉じる時期が各ガス遮断装置１でばらつくことがない。
【００１８】
次に、上記ガス遮断装置１を用いて実際にガスの遮断を行うようにした具体例について説明する。図４は、上記ガス遮断装置１が用いられたガスメータ用継手Ｃを示す。この継手Ｃは、円管状をなす継手本体Ｃ１と、この継手本体Ｃ１の下端部に形成された球部Ｃ１ａの上端部に三次元的に回動可能に、かつ下方へ抜け止めされた状態で設けられた接続ナットＣ２と、球部Ｃ１ａの下端部に三次元的に回動可能に設けられた座部材Ｃ３とを有している。継手本体Ｃ１の下端部には、ガス遮断装置１が挿入されている。ガス遮断装置１は、その装置本体２の大径部２ｂを継手本体Ｃ１の下端部内周に圧入することによって継手本体Ｃ１に固定されている。この場合、大径部２ｂが、割り溝２ｄが形成されることによって弾性的に縮径可能になっているので、継手本体Ｃ１に比較的容易に圧入することができる。
【００１９】
図５及び図６に示すように、継手本体Ｃ１の上端部には、地面に立設された一次側ガス管Ｇ１がエルボー管Ｅ１，Ｅ２を介して接続されている。また、接続ナットＣをガスメータＭの一次側導入部Ｍ１に螺合させて締め付けることにより、座部材Ｃ３が一次側導入部Ｍ１の上端面にシール部材Ｓを介して固定される。その結果、ガス遮断装置１のガス通路３の下端部（下流側端部）がガス導入口Ｍ２に接続される。したがって、ガスメータＭには、一次側ガス管Ｇ１から供給されるガスがエルボー管Ｅ１，Ｅ２及び継手Ｃを介してガスメータＭに導入される。ガスメータＭのガス導出口には、公知の継手、エルボー管を介して二次側ガス管（いずれも図示せず）が接続される。この結果、ガスメータＭが一次側ガス管Ｇ１及び二次側ガス管によって支持される。
【００２０】
火災等によってガスメータＭが高温に熱せられると、一次側ガス管Ｇ１、エルボー管Ｅ１，Ｅ２及び継手Ｃが鉄製であるのに対し、ガスメータＭの躯体が鉄に比して溶融温度の低いアルミニウム製であるため、ガスメータＭが溶融して継手Ｃから脱落し、その結果多量のガスが外部に放出されて二次火災を引き起こすおそれがある。しかるに、継手Ｃにはガス遮断装置１が設けられており、ガス遮断装置１のコイルばね６の変態温度は、ガスメータＭの躯体を構成するアルミニウムの溶融温度より低い温度に設定されている。したがって、ガスメータＭが溶融脱落する前にガス遮断装置１がガス通路３を閉じる。よって、ガスメータＭが継手Ｃから脱落したとしても、多量のガスが放出されるのを未然に防止することができる。
【００２１】
図７は、この発明の第２実施の形態を示す。この実施の形態のガス遮断装置１Ａにおいては、装置本体２に押え軸８と位置決め軸９とが設けられている。押え軸８は、その軸線を装置本体２の径線と一致させた状態で弁座２ｃより若干上側（上流側）に配置されている。位置決め軸９は、押え軸８とほぼ同一の外径を有しており、押え軸８の真上に押え軸８と平行に配置されている。
【００２２】
弁体５は、その全体が形状記憶合金によって一体に形成されている。換言すれば、弁体５の半体５Ａ，５Ｂが連結部５Ｃを介して一体に連結されている。そして、連結部５Ｃが弁座２ｃと押え軸８との間に配置されている。弁体２の厚さは、弁体５の各部で一定であり、弁座２ｃと押え軸８との間の距離とほぼ同一に設定されている。勿論、弁体２の外径は、上記の実施の形態と同様に、小径部２ａの内径より若干小径であり、弁座２ｃの内径より大径になっている。したがって、弁体２は、弁座２ｃと押え軸８とによって挟持され、装置本体２にほぼ固定されている。
【００２３】
弁体５は、その温度が変態温度以下であるときには、図７（Ａ）に示すように、押え軸８に沿う半体５Ａ，５Ｂの連結部５Ｃが押え軸８の半径とほぼ同一の曲率半径で略「Ｕ」字状に湾曲する。すると、押さえ軸８の両側に位置する半体５Ａ，５Ｂの上端部が、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、位置決め軸９に突き当たる。この結果、半体５Ａ，５Ｂが、ガス通路３の軸線方向（ガスの流通方向）と平行になる。一方、弁体５は、その温度が変態温度以上になると、図７（Ｃ）に示すように、連結部５Ｃが平板状に変形することにより、弁体５全体が平板状になる。この結果、弁体５の下面の外周部全体が弁座２ｃに着座する。それによって、ガス通路３が閉じられる。特にこの実施の形態の場合、弁体２全体が一体に形成されているので、ガス通路３が隙間なく閉じられる。したがって、ガスの漏れをほぼ確実に阻止することができる。
【００２４】
なお、弁体５全体が形状記憶合金によって形成されていることから明かなように、この実施の形態では、弁体５が開閉部材を兼ねている。弁体５全体を形状記憶合金によって形成することなく、押え軸８に沿う部分、つまり半体５Ａ，５Ｂの連結部５Ｃだけを形状記憶合金によって形成し、連結部５Ｃだけを開閉部材として兼ねさせてもよい。
【００２５】
図８は、この発明の第３実施の形態を示す。この実施の形態のガス遮断装置１Ｂにおいては、上記実施の形態における小径部２ａ及び大径部２ｂが形成されておらず、装置本体２の外径が一定になっている。装置本体２の外径は、このガス遮断装置１が取り付けられるガス管の内径、例えば上記継手Ｃの継手本体Ｃ１本体の内径とほぼ同一に設定されている。装置本体２の外周面の下端部には、環状凹部２ｅが形成されている。この環状凹部２ｅには、略Ｃ字状をなす係止部材１０が上下方向へ移動不能に装着されている。この係止部材１０には、下方へ向かうにしたがって装置本体２の径方向外側へ向かい、先端部が環状凹部２ｅから突出した複数の爪部１０ａが形成されている。この爪部１０ａの先端部は、装置本体２が継手本体Ｃ１に挿入されたとき、継手本体Ｃ１の内周面に食い付く。これにより、装置本体２が継手本体Ｃ１に抜け止めされるようになっている。
【００２６】
また、装置本体２の内周面上端部及び上端面には、熱膨張部材１１が環状に設けられている。熱膨張部材１１は、周知のように、例えば ゴムに膨張黒鉛に粒体を混入してなるものであり、その温度がコイルばね６の変態温度より高い所定の膨張温度になると熱膨張する。このとき、熱膨張部材１１は、図８（Ｂ）に示すように、装置本体２の径方向内側へ向かって膨張するのみならず、下方へも膨張して弁体５に突き当たる。そして、弁体５の外周部と弁座２ｃとの間を遮蔽する。これにより、ガス通路３の弁体５による閉状態をより高度なものにすることができる。特に、この実施の形態のガス遮断装置１Ｂでは、下方へ膨張した熱膨張部材１１が弁体５によってそれ以上下方へ膨張することが阻止される結果、装置本体２の径方向内側へ膨張し、ガス通路３内に充満する。したがって、ガス通路３は、弁体５によって閉じられるのみならず、熱膨張部材１１によっても閉じられる。よって、ガス通路３をより確実に閉じることができる。
【００２７】
なお、この発明は、上記の実施の形態に限定されるものでなく、適宜変更可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、ガス遮断装置１の装置本体２を継手本体Ｃ１に圧入固定することによって、ガス遮断装置１を継手Ｃに取り付けているが、継手本体Ｃ１自体をガス遮断装置１の装置本体としてもよい。これは、ガス通路を内部に有するガス栓、その他のガス器具についても同様である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、弁体をハンダ付けする必要がないので、その分だけガス遮断装置１を容易に組み立てることができ、ひいてはその製造費を低減することができる。しかも、形状記憶合金からなる開閉部材は、一定の変態温度によってその形状を変化させるから、弁体がガス通路を閉じる温度が各ガス遮断装置でばらつくことがなく、一定の温度でガス通路を閉じることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施の形態を示す図であって、図１（Ａ）は弁体を開位置に位置させた状態で示す縦断面図、図１（Ｂ）は弁体を閉位置に位置させた状態で示す縦断面図である。
【図２】同第１実施の形態において用いられている弁体を示す図であって、図２（Ａ）はその平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ矢視図、図２（Ｃ）は、弁体を開位置に回動させた状態で示す図２（Ｂ）と同様の図である。
【図３】図２に示す弁体の半体を示す図であって、図３（Ａ）はその平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ矢視図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図４】図１に示す第１実施の形態のガス遮断装置が装着されたガスメータ用継手を示す図であって、図４（Ａ）はガス遮断装置を開状態にして示す縦断面図、図４（Ｂはガス遮断装置を閉状態にして示す縦断面図である。
【図５】図４に示すガスメータ用継手を用いて一次側ガス管にガスメータを接続した配管系を、ガス遮断装置を開いた状態で示す図である。
【図６】図４に示すガスメータ用継手を用いて一次側ガス管にガスメータを接続した配管系を、ガス遮断装置を閉じた状態で示す図である。
【図７】この発明の第２実施の形態を示す図であって、図７（Ａ）は弁体が開いた状態で示す縦断面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図７（Ｃ）は弁体が閉じた状態で示す縦断面図である。
【図８】この発明の第３実施の形態を示す図であって、図８（Ａ）は弁体が開いた状態で示す縦断面図、図８（Ｂ）は弁体が閉じるとともに、熱膨張部材が膨張した状態で示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ ガス遮断装置
１Ａ ガス遮断装置
１Ｂ ガス遮断装置
２ 装置本体
３ ガス通路
５ 弁体
５Ａ 半体
５Ｂ 半体
６ コイルばね（開閉部材）
１１ 熱膨張部材

Claims (2)

1. 環状に延びる弁座が形成されたガス通路内に上記弁座より上流側に位置するようにして設けられた弁体と、形状記憶合金からなる開閉部材とを備え、上記弁体が、平板からなる一対の半体と、この一対の半体を一体に連結する連結部とを有し、上記連結部が上記開閉部材を兼ねるよう、少なくとも上記連結部が形状記憶合金によって構成され、上記ガス通路内には、上記連結部に沿って配置されて、上記連結部を上記弁座とでほぼ挟持する押え軸と、この押え軸より上流側に押え軸と平行に配置された位置決め軸とが設けられ、所定の変態温度以下では上記連結部が上記押え軸の半径とほぼ同一の曲率半径で湾曲して、上記弁体全体が略「Ｕ」字状になるとともに、上記一対の半体の上流側の端部が上記位置決め軸に突き当たり、その結果上記一対の半体が上記ガス通路と平行になって上記ガス通路を開き、所定の変態温度以上では、上記連結部が平板状に変形して上記弁体全体が平板状になり、上記弁体が上記弁座に着座して上記ガス通路を閉じることを特徴とするガス遮断装置。
2. 上記ガス通路の内面の上記弁体より上流側の近傍部分には、上記変態温度より高い膨張温度で膨張し、膨張時には少なくとも上記ガス通路の内面とこれに対向する上記弁体の外面との間を閉じる熱膨張部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のガス遮断装置。

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