JP4233412B2 - 耐火性バルブ - Google Patents

Description

本発明は、バルブ本体が、弁箱内に回動操作自在に収容され、前記バルブ本体を閉弁側に回動操作することにより、そのバルブ本体の外周面が前記弁箱内に設けられた弾性シール部材に接触して流体流路を封止し、その閉弁状態において前記弾性シール部材が加熱されると、前記弁箱内に配置された熱膨張部材が熱膨張して前記流体流路を緊急封止するように構成されている耐火性バルブに関する。

このような耐火性バルブは、例えば、火災などによりバルブが高温下に曝されて弾性シール部材が加熱溶融した場合、熱膨張部材の熱膨張によって流体流路を緊急封止し、流体の流出による二次災害の発生を未然に防ぐためのものである。
そして、この種の耐火性バルブでは、従来、熱膨張部材として膨張黒鉛入りゴムを使用し、火災発生時、膨張黒鉛入りゴムの熱膨張によりバルブ本体と弁箱との間を封止して流体流路を緊急封止するように構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

登録実用新案第２５１８８０６号公報（第１図）

しかし、上記公報に記載のバルブでは、熱膨張部材としての膨張黒鉛入りゴムに関し、その熱膨張方向については何の考慮も払われていない。
すなわち、膨張黒鉛入りゴムは、通常、熱膨張性黒鉛粒子が、ほぼ一定の方向を向くように混入されてはおらず、いわゆる、未配向状態で混入されているため、熱膨張する際、あらゆる方向にほぼ均等に膨張する等方性膨張となる。
したがって、その等方性膨張の膨張黒鉛入りゴムにより流体流路を緊急封止する場合、どうしても信頼性に問題があり、この点に改良の余地がある。

本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、火災発生時などにおいて、流体流路をより一層確実に緊急封止して、二次災害の発生を未然に防止することのできる信頼性の高い耐火性バルブを提供することにある。

本発明の第１の特徴構成は、バルブ本体が、弁箱内に回動操作自在に収容され、前記バルブ本体を閉弁側に回動操作することにより、そのバルブ本体の外周面が前記弁箱内に設けられた弾性シール部材に接触して流体流路を封止し、その閉弁状態において前記弾性シール部材が加熱されると、前記弁箱内に配置された熱膨張部材が熱膨張して前記流体流路を緊急封止するように構成されている耐火性バルブであって、前記熱膨張部材が、それ自体で熱膨張方向性を具備し、その熱膨張方向が前記緊急封止方向を向くように配置され、前記熱膨張部材が、円環状に構成されて前記バルブ本体の外周部に配置されるとともに縮径方向に熱膨張して、前記バルブ本体の球状外周部に接触して前記流体流路を緊急封止するように構成されているところにある。
いるところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、閉弁状態で弾性シール部材が加熱された場合において、熱膨張によって流体流路を緊急封止するための熱膨張部材が、それ自体で熱膨張方向性を具備し、その熱膨張方向が前記緊急封止方向を向くように配置されているので、火災発生などの緊急時において、熱膨張部材は、流体流路の緊急封止方向に向けて確実に熱膨張する。
したがって、従来の耐火性バルブに比べて、流体流路の緊急封止機能が大幅に向上し、流体流路をより一層確実に封止して、信頼性の高い状態で二次災害の発生を未然に防止することができる。
さらに、熱膨張部材が、円環状に構成されてバルブ本体の外周部に配置されるとともに縮径方向に熱膨張して、バルブ本体の球状外周部に接触して流体流路を緊急封止するので、火災発生などの緊急時において、円環状の熱膨張部材は、その縮径方向に向けて確実に膨張し、バルブ本体の球状外周部を周りから締め付けて流体流路を確実に緊急封止することができる。

本発明の第２の特徴構成は、前記熱膨張部材が、前記緊急封止方向に開口する凹入溝内に配置されているところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、熱膨張部材が、前記緊急封止方向に開口する凹入溝内に配置されているので、熱膨張部材自体が具備する熱膨張方向性と、凹入溝による緊急封止方向へのガイド作用との協働によって、流体流路の緊急封止機能が更に向上し、二次災害の発生をより確実に防止することができる。

本発明の第３の特徴構成は、前記凹入溝が、前記弁箱に穿設されて弁箱と一体的に形成されているところにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、熱膨張部材を収納する凹入溝が、弁箱に穿設されて弁箱と一体的に形成されているので、例えば、凹入溝を別部材で構成して弁箱内に取り付けるのに比べて、構造的に簡単となり、しかも、弁箱内に凹入溝を穿つだけで済むため、バルブのコストダウンを図ることができる。

本発明の第４の特徴構成は、前記熱膨張部材が、前記バルブ本体の外周部において前記流体流路の上流側と下流側に一対配置されているところにある。

本発明の第４の特徴構成によれば、円環状の熱膨張部材が、バルブ本体の外周部において流体流路の上流側と下流側に一対配置されているので、その一対の熱膨張部材がそれぞれ縮径方向に向けて膨張し、バルブ本体の球状外周部の２箇所において球状外周部を周りから締め付けて流体流路を緊急封止することになり、流体流路の緊急封止が一層確実となる。

本発明による耐火性バルブにつき、その実施例１〜実施例２を図面に基づいて順次説明する。
なお、各実施例に共通する部品や同じ作用を有する部品については、極力同じ符号を付し、また、重複説明を避けるため、すでに説明済みの部品などについては、原則的に同じ符号を付すことで説明を省略する。

実施例１による耐火性バルブは、図１〜図３に示すように、例えば、機器接続用のガス栓に組み込まれていて、第１流路Ｌ１を有するガス栓本体１に対し、第２流路Ｌ２を有するキャップ２が螺合され、ガス栓本体１とキャップ２により、内部に弁室を有する弁箱３が構成されている。
弁箱３を構成するキャップ２には、第３流路Ｌ３を有するナット部材４が相対回転自在に取り付けられ、第１〜第３流路Ｌ１〜Ｌ３によって、流体の一例である都市ガスやプロパンガスなどが図中矢印方向に沿って通流する流体流路Ｌが形成されている。

弁箱３内の弁室には、バルブ流路Ｌ４を有するバルブ本体５が回動自在に収容され、弁軸６の一端に形成された断面正方形の連結突起６ａが、バルブ本体５に穿設された断面正方形の連結穴５ａに嵌入され、弁軸６の他端には回動操作用のハンドル７が取り付けられていて、ハンドル７を介しての弁軸６の回動操作により、バルブ本体５が回動軸心Ｐ周りに回動するように構成されている。
弁箱３、ナット部材４、バルブ本体５、および、弁軸６などは、全て真鍮により形成され、弁箱３、バルブ本体５、および、弁軸６などにより耐火バルブが構成されている。

弁箱３内の弁室における上流側、つまり、第１流路Ｌ１側には、円環状の第１弾性シール部材８を嵌入保持する第１円環段部９が設けられ、弁室における下流側、つまり、第２流路Ｌ２側には、円環状の第２弾性シール部材１０を嵌入保持する第２円環段部１１が設けられている。
これら第１と第２の弾性シール部材８，１０は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂などの適度な弾性を有する合成樹脂により形成され、バルブ本体５の球状外周面５ｂに摺接して、バルブ本体５の球状外周面５ｂと弁箱３との間をシールするように構成されている。

第１円環段部９よりも回動軸心Ｐ寄りの部位には、バルブ本体５側に向かって開口する円環状の凹入溝１２が穿設されて弁箱３と一体的に形成され、その凹入溝１２内に円環状に構成された熱膨張部材１３が挿入配置されている。
この熱膨張部材１３は、例えば、ＮＢＲやＣＲ系のゴムと黒鉛粒子などからなる熱膨張ゴムにより構成され、その熱膨張のメカニズムは、図５の（イ）に模式的に示すように、黒鉛層の間に層間化合物（硫酸）を含んだ熱膨張性黒鉛と呼ばれる物質があり、熱により層間化合物が体積膨張、気化して黒鉛を膨張させるのである。

通常、その熱膨張ゴムは、図５の（ロ）に示すように、板状の熱膨張性黒鉛粒子が未配向状態に混入されており、そのため、あらゆる方向にほぼ均等に熱膨張する等方性膨張となるが、本発明の熱膨張ゴムは、図５の（ハ）に示すように、板状の熱膨張性黒鉛粒子がほぼ一定の方向を向くように配向状態に混入されていて、そのため、ある一定の方向に集中的に熱膨張する異方性膨張となる。
つまり、本発明の熱膨張ゴムは、それ自体で熱膨張方向性を具備していて、その熱膨張ゴムからなる熱膨張部材１３の膨張方向が凹入溝１２の開口側を向くようにして、熱膨張部材１３が凹入溝１２内に挿入配置されている。
そして、第２円環段部１１よりも回動軸心Ｐ寄りの部位には、後述する緊急封止時にバルブ本体５が当接する受け面１４が形成され、通常、その受け面１４とバルブ本体５との間に若干の隙間が形成されるように設定されている。

つぎに、この耐火性バルブの作用について説明する。
バルブ本体５は、上述したように、回動軸心Ｐ周りに回動操作自在に構成され、ハンドル７を開弁方向に回動操作することにより、図１に示すように、第１流路Ｌ１と第２流路Ｌ２が、バルブ本体５のバルブ流路Ｌ４を介して互いに連通して開弁状態となる。
逆に、ハンドル７を閉弁方向に回動操作すると、図２や図３に示すように、第１流路Ｌ１と第２流路Ｌ２が、バルブ本体５により遮断されて閉弁状態となり、このようにして、バルブ本体５の回動操作により開弁状態と閉弁状態とに切り換え操作自在に構成されている。

そして、耐熱性バルブの閉弁状態において、火災の発生により第１と第２の弾性シール部材８，１０が加熱されると、円環状の熱膨張部材１３が熱膨張方向、つまり、縮径方向に熱膨張し、バルブ本体５の球状外周面５ｂに接触して、たとえ両弾性シール部材８，１０が溶融しても、流体流路Ｌを緊急封止するのである。
言い換えると、熱膨張部材１３が、緊急封止方向に開口する凹入溝１２内に配置され、しかも、その熱膨張方向が緊急封止方向を向くように配置されているので、火災発生時において、熱膨張部材１３は、図４に示すように、縮径方向へ確実に熱膨張する。
この縮径方向への熱膨張により、熱膨張部材１３がバルブ本体５の球状外周面５ｂに接触して挟持し、バルブ本体５が第２流路Ｌ２側へ少し移動して受け面１４に当接し、その状態で球状外周面５ｂを確実に挟持して流体流路Ｌを緊急封止するのである。

実施例２による耐火性バルブは、図６および図７に示すように、例えば、ガス管接続用のガス栓に組み込まれ、実施例１と同様に、第１流路Ｌ１を有するガス栓本体１と第２流路Ｌ２を有するキャップ２により、内部に弁室を有する弁箱３が構成されて、弁箱３、バルブ本体５、および、弁軸６などにより耐火バルブが構成されている。
この実施例２の耐火性バルブが実施例１のものと異なる点は、第１環状段部９近傍の回動軸心Ｐ寄りの部位のみならず、第２環状段部１１近傍の回動軸心Ｐ寄りの部位にも、バルブ本体５側に向かって開口する円環状の凹入溝１２が穿設されて弁箱３と一体的に形成され、その凹入溝１２内にも、その膨張方向を凹入溝１２の開口側に向けた状態で、円環状の熱膨張部材１３が挿入配置されている点である。

すなわち、実施例２の耐火性バルブにおいては、熱膨張方向性を具備し、その熱膨張方向が緊急封止方向を向いた熱膨張部材１３が、流体流路Ｌの上流側と下流側とに一対配置されている。
したがって、この実施例２の耐火性バルブでは、閉弁状態において、火災の発生で第１と第２の弾性シール部材８，１０が加熱されると、一対の熱膨張部材１３が、図８に示すように、縮径方向へ確実に熱膨張して、バルブ本体５の球状外周面５ｂを挟持して流体流路Ｌを緊急封止することになる。

以上、実施例１〜実施例２について説明したが、これら各実施例において下記のような種々の改変が可能である。

（１）実施例１と実施例２では、バルブ本体５側に向かって開口する凹入溝１２内に熱膨張部材１３を挿入配置した例を示したが、これら熱膨張部材１３については、必ずしも凹入溝１２内に挿入配置する必要はなく、例えば、弁箱３内に設けた段部などに係合保持させることもできる。
また、凹入溝１２内に挿入配置する場合、その凹入溝１２は、これまでの実施例のように弁箱３に穿設するのではなく、弁箱３とは別体の部材により凹入溝を構成し、その凹入溝用の部材を弁箱３内に取り付けて実施することもできる。

（２）実施例１〜実施例２では、熱膨張部材１３の一例として熱膨張性黒鉛粒子を含有する熱膨張ゴムを示したが、特に熱膨張ゴムに限るものではなく、また、弾性シール部材８，１０をポリテトラフルオロエチレン樹脂から形成した例を示したが、弾性シール部材８，１０についても、適度な弾性を備えた各種の材料で形成することができる。
さらに、この耐火性バルブは、都市ガスやプロパンガス用のバルブに限らず、二次災害のおそれがある各種の気体や液体用のバルブに適用することができる。

実施例１による耐火性バルブの縦断面図 実施例１による耐火性バルブの縦断面図 図２における要部のＡ−Ａ断面図 図３における要部の拡大図 熱膨張部材の熱膨張のメカニズムを示す模式図 実施例２による耐火性バルブの縦断面図 実施例２による耐火性バルブの縦断面図 図７における要部のＢ−Ｂ断面図

符号の説明

３ 弁箱
５ バルブ本体
５ｂ バルブ本体の球状外周面
８，１０ 弾性シール部材
１２，１５ 凹入溝
１３，１６ 熱膨張部材
Ｌ 流体流路

Claims (4)

1. バルブ本体が、弁箱内に回動操作自在に収容され、前記バルブ本体を閉弁側に回動操作することにより、そのバルブ本体の外周面が前記弁箱内に設けられた弾性シール部材に接触して流体流路を封止し、その閉弁状態において前記弾性シール部材が加熱されると、前記弁箱内に配置された熱膨張部材が熱膨張して前記流体流路を緊急封止するように構成されている耐火性バルブであって、
   前記熱膨張部材が、それ自体で熱膨張方向性を具備し、その熱膨張方向が前記緊急封止方向を向くように配置され、
   前記熱膨張部材が、円環状に構成されて前記バルブ本体の外周部に配置されるとともに縮径方向に熱膨張して、前記バルブ本体の球状外周部に接触して前記流体流路を緊急封止するように構成されている耐火性バルブ。
2. 前記熱膨張部材が、前記緊急封止方向に開口する凹入溝内に配置されている請求項１に記載の耐火性バルブ。
3. 前記凹入溝が、前記弁箱に穿設されて弁箱と一体的に形成されている請求項２に記載の耐火性バルブ。
4. 前記熱膨張部材が、前記バルブ本体の外周部において前記流体流路の上流側と下流側に一対配置されている請求項１乃至３の何れか一項に記載の耐火性バルブ。

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