JP4316570B2 - ガス燃料容器の過圧安全装置 - Google Patents

Description

本発明は，ガス燃料容器の過圧安全装置に関し，より詳しくは，外部温度が高まり，燃料容器の内圧が異常に上昇すると，分岐路に設けられた安全弁を介して燃料容器内の過圧ガスを排出させることによって，燃料容器の破裂を防止できる燃料容器の過圧安全装置に関する。

一般に，ガスコンロに用いられるガス燃料容器は，液化ガスが充填されており，燃料容器内のガス圧を用いてガスを供給するものであって，一定以上の圧力が燃料容器内に常時作用している。

このようなガス燃料容器では，高温により内圧が異常に上昇すると，燃料容器の変形や破裂が生じ，ガス爆発が誘発されるおそれがある。例えば，燃料容器が，酷暑期の直射日光に長時間曝されると，外部温度が高まり燃料容器の内圧が異常に上昇することによって，破裂して爆発事故に至る場合がある。また，携帯用ガスコンロでは，燃料容器がバーナ付近に設置されるため，例えばコンロに大きめの鍋や鉄板を載せて使用すると，加熱された鍋や鉄板からの輻射熱により燃料容器の温度が高まることがある。この結果，燃料容器の内圧が異常に上昇し，燃料容器が破裂してガス爆発を起こすおそれがある。

図１は従来の燃料容器の縦断面図，図２は従来の燃料容器におけるガス排出時の状態を示す縦断面図，図３は従来の燃料容器におけるガス充填時の状態を示す縦断面図である。

従来のガス燃料容器では，図１〜図３に示すとおり，容器１００の上部に取付蓋１０１が締結され，取付蓋１０１の中央に突出した締結部１０２の内側に弁ステム１０３とハウジング１０４が締結される。また，ハウジング１０４の内部には弁ステム１０３を上方に弾力支持するバネ１０５が安着されており，ハウジング１０４の上端と取付蓋１０１の締結部１０２との間には開閉用シール１０６の外周縁部が密着固定されている。

弁ステム１０３には，その内部上側にガス流出口１０７が形成され，その外周面の所定の箇所に環状の凹陥部１０８が形成されている。この凹陥部１０８の中央には，開口部１０９が形成され，開閉用シール１０６の内側縁部が凹陥部１０８に密着しており，外力に応じて開口部１０９を選択的に開閉することによって，容器内のガスの流れを開閉できる。

このようなガス燃料容器では，一定以上の内圧が常時作用しているが，外部温度が高まり内圧が異常に上昇すると，燃料容器の変形や破裂が生じ，ガス爆発が誘発される危険性を有する。

このため，危険防止の観点から，図４に示すような従来の過圧安全装置が内蔵されている。

すなわち，取付蓋２０１の中央には，ハウジング２０２と，ハウジング２０２に内蔵された弁ステム２０３とがそれぞれ締結されており，ハウジング２０２の内部には，弁ステム２０３を弾力支持する過圧安全バネ２０４と支持バネ２０５とがそれぞれ安着されている。また，ハウジング２０２の係止部２０２ａには，開閉用シール２０６とバネ座２０７が積層されている。

ここで，開閉用シール２０６は，弁ステム２０３の凹陥部２０３ａに内周縁部が密着しているため，開口部２０８でのガスの流れを開閉でき，バネ座２０７は，弁ステム２０３の外周に密着しているため，過圧安全バネ２０４の下端に当接して，開閉用シール２０６を係止部２０２ａの方向に密着させる。

上記のとおり，従来の過圧安全装置においては，燃料容器内のガスを排出または燃料容器内にガスを充填させるために，図５に示すとおり，弁ステム２０３に外力が加えられると，弁ステム２０３が下向きに移動されて，支持バネ２０５を圧縮することにより，開閉用シール２０６により閉じられていた開口部２０８が開かれて，燃料容器内のガスが排出または燃料容器内にガスが充填される。

一方，燃料容器の内圧が過圧安全バネ２０４の弾性力を上回ると，図６に示すとおり，過圧安全バネ２０４が圧縮されて，弁ステム２０３を上向きに移動させることにより，開閉用シール２０６が係止部２０２ａから離隔して間隙が生じる。この間隙を通過した過圧ガスが，ハウジング２０２の内部を通じて，上側のガス排出口へ排出されることにより，燃料容器の内圧が下降し，燃料容器の破裂が防止される。

しかし，上記のような従来の過圧安全装置においては，燃料容器内にガスを充填するとき，微細孔である開口部２０８を通してのみガスが充填される構造(図５の状態で矢印の反対方向)であるため，過圧安全装置を内蔵しない燃料容器の充填機構(図３を参照)と比べて，充填効率が著しく低下するという問題があった。

なお，図５に示すとおり，ガスを排出しつつ燃料容器を使用する場合，ガスの排出圧が規定圧(ブタンガス容器の場合約６ｋｇｆ/ｃｍ^２)を上回ると，ガスコンロに内蔵されたガバナ(図示せず)が作動して，ガスの排出を遮断するとともに，燃料容器がガスコンロから離脱される。このような状態で内圧が規定圧(ブタンガス容器の場合１４ｋｇｆ/ｃｍ^２)を上回ると，弁ステム２０３が上昇(図６の状態)して，過圧ガスが排出されることにより，燃料容器の内圧が下降する。

しかし，ガバナの動作不良などを原因として，燃料容器がガスコンロから離脱されずに装着状態になっている場合，弁ステム２０３が上向きに移動されず，開閉用シール２０６が係止部２０２ａに密着し続けるため過圧ガスが排出されなくなり，燃料容器の変形や破裂を防止できないという問題があった。

さらに，従来の過圧安全装置では，ハウジング２０２に内蔵された弁ステム２０３を移動させて，過圧ガスを排出させる構造を有するため，弁ステム２０３とハウジング２０２の構造が大型化することによって，組立部品の原価が増加するという問題があった。

本発明は，ガス燃料容器の過圧安全装置に関し，上記のような従来技術に伴う制限や短所などの問題点を解消するガス燃料容器の過圧安全装置に関する。

本発明の目的は，メインハウジングのガス流入口と連通された分岐路を有するサブハウジングを形成し，このサブハウジングに安全弁を装着することによって，ガス充填時の充填効率を低下させることなく，燃料容器の内圧が異常に上昇した場合には，安全弁が開き，分岐路が開かれることによって，燃料容器の変形や破裂を防止することができるガス燃料容器の過圧安全装置を提供することにある。

さらに，本発明の他の目的は，安全弁の開放により過圧ガスが一部排出された後，ガス圧が規定値以下まで下降すると，安全弁が元の状態に復元して分岐路を閉じることによって，不要なガスの排出を防止して再使用できるようにすることにある。

また，本発明の他の目的は，従来のガス充填構造を変更せず，メインハウジングと一体的に形成されるサブハウジングに安全弁を装着することによって，設計変更の手間や製造費用を削減できるようにすることにある。また，安全装置を内蔵しない燃料容器のガス充填システムを簡単に適用できるため，製造ラインの変更を必要としないようにすることにある。

上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，液体燃料が充填される容器本体部と，容器上部に備わる取付蓋と，を有するガス燃料容器の過圧安全装置において，取付蓋に締結され，横倒されたガス燃料容器の内部上層に気化して集まった液体燃料を流入させるＬ形のガス流入口を有するメインハウジングと，取付蓋を貫通してメインハウジングに備えられ，メインハウジングに内蔵されるバネを介して弾力支持され，開口部を有する弁ステムと，メインハウジングの上端と取付蓋との間に挿入され，弁ステムの開口部を選択的に開閉するための開閉用シールと，下部には，ガス流入口と連通される分岐路を備え，内部には，底部が分岐路と連通され，上端が取付蓋に形成される排出孔と連通される収容溝を備えるサブハウジングと，収容溝に備えられ，容器の内圧に応じて分岐路を選択的に開閉するための安全弁と，を備えることを特徴とするガス燃料容器の過圧安全装置が提供される。

上記安全弁は，収容溝の底面に配置され，分岐路を選択的に開閉するための開閉部材と，収容溝に内蔵され，開閉部材に配置される弾性部材と，収容溝の上端に備えられ，弾性部材の上端と取付蓋との間に挿入される密閉環と，を備える。

上記弾性部材は，円筒形コイルバネであるようにしてもよい。

上記開閉部材の上面には，弾性部材の下端を支持することにより，弾性部材の横方向への変形を防止するための支持部が形成される。

上記サブハウジングの底面には，分岐路の内径より大きい内径を有する円形突起が形成され，密閉環はゴム材質からなるようにしてもよい。

上記取付蓋には，サブハウジングの上端と嵌合される取付部が形成され，取付部は，排出孔と同心円状に形成され，サブハウジングの上端と密着固定されるようにしてもよい。

本発明の過圧安全装置では，燃料容器の使用中またはガス排出口が閉じている状態で，燃料容器の内圧が規定値を上回ると，燃料容器の変形が生じる前に安全弁が作動し，過圧ガスを外部に排出することによって，燃料容器の変形や破裂を防止できる。

なお，安全弁の開放により過圧ガスが一部排出された後，ガス圧が規定値以下まで下降すると，安全弁が元の状態に復元し，分岐路を閉じることによって，不要なガスの排出が防止されて再使用できる。

そして，従来の過圧安全装置を内蔵した燃料容器でみられるようなガスの充填効率の低下も抑制できる。さらに，従来の弁ステムをそのまま使用しつつ，メインハウジングに付加形成されたサブハウジングに安全弁を内蔵することによって，燃料容器の過圧による破損を防止するため，メインハウジングの構造を設計変更して安全装置を内蔵する場合と比べて，設計変更の手間や製造費用を削減できる。

また，安全装置を内蔵しない燃料容器のガス充填システムをそのまま適用できるため，製造ラインの変更を必要としない。

以下に，添付した図面を参照しながら，本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する発明特定事項については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図７は本発明の第１の実施形態にかかる燃料容器の過圧安全装置を示す縦断面図，図８は図７に示す燃料容器におけるガス排出時の状態を示す縦断面図，図９は図７に示す燃料容器におけるガス充填時の状態を示す縦断面図，図１０は図７に示す燃料容器において過圧作用時の状態を示す縦断面図，図１１は図７に示す燃料容器の過圧安全装置の部分的な分解斜視図である。

図７〜図１１に示すとおり，本実施形態の燃料容器の過圧安全装置では，燃料容器１の本体部２の上部に取付蓋１０が組立てられ，取付蓋１０の中央に突出した締結部１１の内側に弁ステム２０とメインハウジング３０とが締結され，メインハウジング３０の内部には弁ステム２０を上方に弾力支持するバネ４０が安着されており，メインハウジング３０の上端と取付蓋１０の締結部１１との間には開閉用シール５０の外周縁部が密着固定されている。

取付蓋１０の外縁部には，ガスコンロなどに固定される固定溝１２が形成されており，取付蓋１０の所定の位置には，締結部１１から所定の間隔をおいて燃料容器１内の過圧ガスを排出させる排出孔１３が形成されている。

ここで，取付蓋１０は従来の延伸／切削工程により金型成形装置を通して形成でき，排出孔１３も従来の金型成形装置を大幅に変更することなく穿孔機を用いて簡単に形成できる。

メインハウジング３０の下部は，Ｌ形に折曲されるとともに，ガスが通過できるようにガス流入口３１が形成される。メインハウジング３０の下部をＬ形に折曲形成する理由は，携帯用ガスコンロに用いられる燃料容器のように横倒しにして使用する場合，燃料容器に充填された液体燃料が気化して上層部に集まるガスを効果的に排出するためである。

弁ステム２０は，その上部が取付蓋１０を貫通して締結部１１に挿入されるとともに，その下部がメインハウジング３０に内蔵され，バネ４０を介して上方に弾力支持されており，上部側の内部にはガス排出口２１が形成されており，その外周面の所定の箇所に環状の凹陥部２２が形成されている。なお，凹陥部２２の中央には水平方向に開口部２３が形成され，開閉用シール５０の内側縁部が凹陥部２２に密着しており，開口部２３でのガスの流れを開閉できる。

一方，メインハウジング３０の下端とサブハウジング６０とが一体的に形成されており，このサブハウジング６０には，燃料容器１の内圧により作動する安全弁７０が内蔵されている。

サブハウジング６０の下部には，ガス流入口３１と連通された分岐路６１が形成されており，その内部には上端で取付蓋１０に設けられた排出孔１３と連通され，底部では分岐路６１と連通された収容溝６２が形成されている。

ここで，メインハウジング３０とサブハウジング６０とは，合成樹脂材で一体的に射出成形されてもよい。

一方，サブハウジング６０の収容溝６２に内蔵された安全弁７０は，燃料容器１の内圧が規定値を上回ると開かれ，規定値以下になると閉じられるようになっている。

安全弁７０は，収容溝６２の底面に安着されて，分岐路６１を選択的に開閉するための開閉部材７１と，収容溝６２に内蔵されてその下端が開閉部材７１の上に安着される弾性部材７２と，収容溝６２の上端に備えられて弾性部材７２の上端と取付蓋１０との間に挿入される密閉環７３とを備える。

分岐路６１を開閉する弾性部材７２としては，バネ材，特に円筒形コイルバネを用いることが望ましい。

開閉部材７１は，平滑な底面を有し，上面に支持部７１ａが突出成形されており，この支持部７１ａにより弾性部材７２である円筒形コイルバネの下端を支持することで，弾性部材７２であるバネに対して縦方向の力が作用する際に，その横方向への変形を防止できる。

弾性部材７２の上端と取付蓋１０との間に挿入される密閉環７３は，変形可能なゴム材質の物質で構成され，弾性部材７２であるバネにより弾力支持されて，サブハウジング６０の上端と取付蓋１０との間を密閉することによって，燃料容器１の内外に対するガス漏れを防止する。

密閉環７３の下端は，弾性部材７２であるバネの上端と当接して，排出孔１３の内側縁部面に密着する構造を有する。

サブハウジング６０の収容溝６２の底面６３には，分岐路６１の内径より大きな内径を有する円形突起６３ａが形成され，弾性部材７２を介して分岐路６１を閉じる時に，開閉部材７１が底面６３に密着することによって，密閉効果を上げることができる。

取付蓋１０に形成された排出孔１３の外側には，サブハウジング６０の上端が嵌合される取付部１４が形成されるため，サブハウジング６０の組立を容易にし，組立後のサブハウジング６０の位置ズレを防止できる。

取付部１４は，排出孔１３と同心円状にサブハウジング６０の上端部が密着固定される構造に形成されてもよい。

以下，本実施形態にかかる過圧安全装置の作動過程を説明する。

まず，燃料容器１内のガスの流れを正常に開閉する過程を説明する。燃料容器１からガスを排出する場合，弁ステム２０に下向きの外力が作用すると，図８に示すとおり，弁ステム２０を弾力支持するバネ４０が圧縮されて，弁ステム２０を下方に移動させて，開閉用シール５０により閉じられていた開口部２３が開かれる。

このことにより，燃料容器１に充填されているガスは，矢印で図示される方向，すなわちガス流入口３１，メインハウジング３０の内側部，弁ステム２０の開口部２３，弁ステム２０の上部に形成されたガス排出口２１の経路を経て排出される。

一方，燃料容器１にガスを充填する場合，ガスは上記の排出過程の逆の経路を経て燃料容器１に充填される。

さらに，充填過程を具体的に説明すると，図９に示すとおり，燃料容器１に充填されるガスの約２０％は，上記の経路を経て充填され，残り約８０％は，取付蓋１０の締結部１１とメインハウジング３０との間を経て，メインハウジング３０の内側部とガス流入口３１とを経て充填されるため，充填効率の低下が生じない。

上記のようにガスを排出または充填する過程で，弁ステム２０に作用する外力が除去されると，圧縮されたバネ４０が復元して，図７に示すとおり，弁ステム２０が突出して元の状態に復元し，開閉用シール５０も元の状態に復元することによって，弁ステム２０の開口部２３が再び閉じられてガスの流れが閉じられる。

一方，燃料容器１がガスコンロなどに装着されて使用中または分離された状態のいずれかにかかわらず，燃料容器１の内圧が弾性部材７２であるバネの弾性力(ブタンガスの容器の場合１４ｋｇｆ/ｃｍ^２)を上回ると，図１０に示すとおり，分岐路６１を通して開閉部材７１の下面に作用するガス圧によって，弾性部材７２であるバネが圧縮され，開閉部材７１が底面６３から離隔される。

したがって，燃料容器１内の過圧ガスは，分岐路６１，開閉部材７１と底面６３との間の間隙，サブハウジング６０の内側部および排出孔１３の経路を経て外部に排出され，燃料容器１の内圧が下降されることによって，過圧による燃料容器１の変形や破裂を防止できる。

さらに，燃料容器１の内圧が規定値以下になると，圧縮された弾性部材７２であるバネが復元し，開閉部材７１をサブハウジング６０の底面６３に安着させる。このことにより，開閉部材７１が分岐路６１を再び閉じてガスの排出を遮断することによって，不要なガスの排出を防止して再使用が可能となる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範疇に属するものと了解される。

従来の燃料容器の縦断面図である。 従来の燃料容器におけるガス排出時の状態を示す縦断面図である。 従来の燃料容器におけるガス充填時の状態を示す縦断面図である。 従来の燃料容器の過圧安全装置を示す縦断面図である。 図４に示す燃料容器におけるガス排出時の状態を示す縦断面図である。 図４に示す燃料容器における過圧作用時の状態を示す縦断面図である。 本発明の第１の実施形態にかかる燃料容器の過圧安全装置を示す縦断面図である。 図７に示す燃料容器におけるガス排出時の状態を示す縦断面図である。 図７に示す燃料容器におけるガス充填時の状態を示す縦断面図である。 図７に示す燃料容器における過圧作用時の状態を示す縦断面図である。 図７に示す燃料容器の過圧安全装置の部分的な分解斜視図である。

符号の説明

１ ：燃料容器 ２ ：容器本体部
３ ：取付蓋 １１ ：締結部
１２ ：固定溝 １３ ：排出孔
１４ ：取付部 ２０ ：弁ステム
２１ ：ガス排出口 ２２ ：凹陥部
２３ ：開口部 ３０ ：メインハウジング
３１ ：ガス流入口 ４０ ：バネ
５０ ：開閉用シール ６０ ：サブハウジング
６１ ：分岐路 ６２ ：収容溝
６３ ：位置面 ６３ａ：円形突起
７０ ：安全弁 ７１ ：開閉部材
７１ａ：支持部 ７２ ：弾性部材
７３ ：密閉環

Claims (8)

1. 液体燃料が充填される容器本体部２と，容器上部に備わる取付蓋１０と，を有するガス燃料容器の過圧安全装置において：
   前記取付蓋１０に締結され，横倒された前記ガス燃料容器の内部上層に気化して集まった液体燃料を流入させるＬ形のガス流入口３１を有するメインハウジング３０と；
   前記取付蓋１０を貫通して前記メインハウジング３０に備えられ，前記メインハウジング３０に内蔵されるバネ４０を介して弾力支持され，開口部２３を有する弁ステム２０と；
   前記メインハウジング３０の上端と前記取付蓋１０との間に挿入され，前記弁ステム２０の前記開口部２３を選択的に開閉するための開閉用シール５０と；
   下部には，前記ガス流入口３１と連通される分岐路６１を備え，内部には，底部が前記分岐路６１と連通され，上端が前記取付蓋１０に形成される排出孔１３と連通される収容溝６２を備えるサブハウジング６０と；
   前記収容溝６２に備えられ，容器の内圧に応じて前記分岐路６１を選択的に開閉するための安全弁７０と；
   を備えることを特徴とするガス燃料容器の過圧安全装置。
2. 前記安全弁７０は，
   前記収容溝６２の底面に配置され，前記分岐路６１を選択的に開閉するための開閉部材７１と；
   前記収容溝６２に内蔵され，前記開閉部材７１に配置される弾性部材７２と；
   前記収容溝６２の上端に備えられ，前記弾性部材７２の上端と前記取付蓋１０との間に挿入される密閉環７３と；
   を備えることを特徴とする，請求項１に記載のガス燃料容器の過圧安全装置。
3. 前記弾性部材７２は，円筒形コイルバネであることを特徴とする，請求項２に記載のガス燃料容器の過圧安全装置。
4. 前記開閉部材７１の上面には，前記弾性部材７２の下端を支持することにより，前記弾性部材７２の横方向への変形を防止するための支持部７１ａが形成されることを特徴とする，請求項２または３のいずれかに記載のガス燃料容器の過圧安全装置。
5. 前記サブハウジング６０の内側底面６３には，前記分岐路６１の内径より大きい内径を有する円形突起６３ａが形成されることを特徴とする，請求項２に記載のガス燃料容器の過圧安全装置。
6. 前記密閉環７３は，ゴム材質からなることを特徴とする，請求項２に記載のガス燃料容器の過圧安全装置。
7. 前記取付蓋１０には，前記サブハウジング６０の上端と嵌合される取付部１４が形成されることを特徴とする，請求項１に記載のガス燃料容器の過圧安全装置。
8. 前記取付部１４は，前記排出孔１３と同心円状に形成され，前記サブハウジング６０の上端と密着固定されることを特徴とする，請求項７に記載のガス燃料容器の過圧安全装置。

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