JP4466193B2 - 溶栓 - Google Patents

Description

本発明は、ガス容器やガス流路といった高圧のガス設備に装着され、該ガス設備内のガス温度の昇温に伴うガス圧上昇時に設備内のガスを外部に放出する溶栓に関する。

従来からこうした溶栓は種々提案されており、ガス排出に際して低融点合金の性質（所定温度で溶融する性質）を利用したものがある。

特開平１−３０９７８号公報 特開２００１−３１７６４５号公報

特許文献１では、ガス放出用の孔をガス設備側と大気解放側でその径に大小を設け、中子を挟んでガス設備側を小径の低融点合金で孔内に栓をし、大気解放側で大径の低融点合金で栓をした構成を採用している。こうすることで、大気解放側栓の受圧面積をガス設備側栓より大きくし、ガス設備内のガス圧上昇に伴う栓（大気解放側栓）のクリープを起きにくくしている。

特許文献２では、栓本体とピストンのフランジ部で低融点合金の収納部を形成し、当該収納部に収納した低融点合金を溶融させている。この特許文献２にあっては、ピストンに貫通孔を設け、ピストン両端でのガス圧の受圧面積を同じくし、低融点合金には設備内のガス圧が作用しないようにする。これにより、低融点合金のクリープの問題を解消している。

ところで、高温時と低温時で流体の流通・遮蔽を図るものとして、低融点合金以外のものを用いた流体継手が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平３−１５３９３２号公報

この文献では、温度による形状記憶合金の変形を利用して、流体の流通・遮蔽を図っている。

上記したような従来の溶栓では、次のような問題点が指摘されるに至った。
特許文献１の溶栓では、大気解放側栓の受圧面積が広く当該栓のクリープの発生は抑制できるものの、クリープ発生の抑制には限界がある。例えば、水素と酸素の電気化学反応を利用した燃料電池を搭載した燃料電池車両では、ガス設備（水素ガス容器）の圧力が約７０ＭＰａ程度と高いため、クリープが起きる可能性もあり、溶栓としてのガス放出・非放出の信頼性向上の余地が残されている。

また、特許文献２の溶栓では、高圧のガス設備に適用した場合の上記したクリープの問題はないものの、ガス放出・非放出を切り替える低融点合金の溶融は、ピストンを通した熱伝達で起きるので、ガス設備内のガスの温度に対する応答性が低い。また、フランジを有するピストンの組み込み、フランジを利用した低融点合金収納部の形成等のため、栓構造が複雑となる。

しかも、上記した従来の溶栓では、ガス放出に際して低融点合金も大気中に放出されてしまい、ガス設備周辺の環境悪化が懸念される。

ところで、特許文献３では、形状記憶合金を用いているものの、板状とした形状記憶合金製の分割円盤において、接合部での漏れが起きるので、特許文献１，２のような既存の溶栓に変えて用いることはできない。

本発明は、上記問題点を解決するためになされ、高圧のガス設備に使用する際の信頼性や応答性の向上、設備周辺の環境維持、並びに構造の簡略化を図ることを目的とする。

かかる課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の溶栓では、その有する栓本体がガス容器やガス流路といった高圧のガス設備に気密に装着される。本発明の溶栓は、この栓本体に、ガス設備内のガス雰囲気に連通する開口と、これに連通形成された閉鎖形状のピストン収納孔とを有するので、開口を通してピストン収納孔にガス設備内のガスを導き入れる。

このピストン収納孔には、その孔周壁に沿って気密に摺動するピストンが組み込まれ、当該ピストンを挟んで、開口側には付勢手段が、ピストン収納孔端部側には変質体とが位置する。付勢手段は、その付勢力で、ピストンを開口から離間するよう付勢する。この変質体は、所定温度以上となると性状を変える性質のものであり、性状変質前の状態においては、付勢手段の付勢力に抗してピストンを止め置き、ピストン収納孔を外気解放するよう形成された外気連通孔を閉鎖するストッパーとして機能する。この場合。付勢手段は、スプリング等の弾性部材を用いることが簡便であるが、ピストン両端の受圧面積に差を持たせてピストン両端の力の大きさを変え、ピストンに開口から離間するよう付勢力を生じるように構成することもできる。このように変質体がストッパーとして機能している間は、溶栓はその栓動作を起こす前の状態にある。

こうしてストッパーとして機能している変質体は、ピストン収納孔に導かれたガス設備内のガス雰囲気に直接晒されているので、設備内ガスが高温となると、性状の変質を起こす。こうなると、変質体は、付勢力に対するストッパー機能を消失するので、ピストンは付勢手段（例えば、上記したスプリング）の付勢力により摺動し、外気連通孔を解放する位置に移動する。これにより、開口と外気連通孔が連通することになり、ガス設備内のガス（高温となったガス）は、外気連通孔を経て大気放出される。つまり、このように変質体がその性状を変えてストッパー機能を消失すると、溶栓はその栓動作を起こし、外気連通孔からのガス放出が行われることになる。

従来の溶栓は火災等の外部からの熱による動作を主眼としているが、上記した構成の本発明の溶栓では、外部からの熱による動作の他に、ガス設備内のガス放出のための変質体の性状変質を、ガス設備内のガス雰囲気に変質体を直接晒すことによって、内部ガスの発熱に対しても応答性を高めることができる。しかも、変質体は閉鎖形状のピストン収納孔端部に配置されていることから、変質体にガス設備の内外の差圧が作用し得ない。このため、ガス設備のガス圧の高低に拘わらず、変質体にクリープを起こさないようにできる。さらには、性状変質後であっても変質体はピストン収納孔内に残存することから、ガス放出に際して性状変質済みの変質体を大気に放出することが少ない。よって、溶栓としての信頼性が高まると共に、ガス設備周辺の環境変化を起こし難くなり、好ましい。

また、ピストンにはフランジを有する等の特徴的な形状を要しないと共に、こうした特徴的形状のピストンを収納するための構成も不要である。よって、溶栓構造の簡略化を図ることができる。

こうした本発明の溶栓にあっては、以下の態様を採ることもできる。即ち、変質体を、所定温度以上となると溶融する性質を有する可溶体とし、この可溶体を、非溶融の状態においてはストッパー機能を発揮し、溶融するとストッパー機能を消失するようにする。こうすれば、ガス設備内のガス雰囲気に直接晒される可溶体の熔解により、上記したガス放出を高い応答性で実現できる。しかも、熔解済みの可溶体の大気放出回避ばかりかクリープ回避を確実に実現できるので、信頼性の向上、環境維持の点でも好適である。

また、ピストンを開口と連通した貫通孔を備えたものとし、この貫通孔を通して変質体（可溶体）をガス設備内のガス雰囲気に直接晒すようにすることもできる。こうすれば、変質体をガス雰囲気に晒すに当たり、ピストンへの貫通孔形成で足りるので、溶栓構造をより簡略化できる。

また、ピストンにおいて、開口側におけるガス設備内のガス受圧面積と、貫通孔を隔てた変質体の側におけるガス受圧面積が同じとすることもできる。こうすれば、ピストン両端でガス圧に基づく力がガス圧高低に拘わらず均衡され、変質体（可溶体）がガスに直接晒されても、この変質体（可溶体）にはピストン両端でのガス圧の差圧による力は作用しない。これにより、変質体（可溶体）には付勢手段（例えば、スプリング）の付勢力しか作用しないので、高ガス圧であっても、変質体（可溶体）には不用意な変形を起こさない。このため、変質体変形によるピストン移動が起きず、高ガス圧による溶栓の誤作動を回避できる。

この場合、変質体としての可溶体がストッパーとして機能する状態において、可溶体とピストンとの接合箇所に、可溶体端面とピストン端面との接合の気密化を図るシール部材を介在させることもできる。こうすれば、ピストン両端でのガス受圧面積に変化が起きないので、ピストン両端でのガス圧均衡が崩れることがなく維持される。この結果、高ガス圧による溶栓の誤作動をより確実に回避できる。

また、ピストンにおいて、変質体としての可溶体が配設された側に、溶融した可溶体を収容する凹所を有するようにすることもできる。こうすれば、栓本体側では溶融済みの可溶体収容のための構成が不要となるので、溶栓（栓本体）を小型化できる。

本発明は、以下のような他の態様を採ることも可能であり、変質体に形状記憶合金を利用する。この場合には、所定温度以上となるとバネ長が短くなるような形状記憶合金製のスプリングを用意し、バネ長が長い状態において、当該スプリングにて、外気連通孔を閉鎖するストッパーとして機能させる。そして、ガス温度が上がり形状記憶合金製のスプリングがガスに晒されて所定温度となると、バネ長が短くなることでストッパー機能を消失させ、ピストンを外気連通孔の解放位置に移動させる。こうしても、上記した効果を奏することができる。

また、本発明は、次のようにして溶栓の栓動作前・栓動作後の状態を溶栓外部から視認できるようにすることもできる。例えば、外気連通孔を孔閉塞体で閉塞し、この孔閉塞体にて、栓動作前では外気連通孔の閉塞状態を溶栓外部から視認させ、栓動作後にあっては、外気連通孔の解放状態を溶栓外部から視認させる。こうすれば、ガス設備装着済みの溶栓の動作状態（栓動作前・栓動作後）、或いは、ガス設備に未装着の状態における溶栓の使用状態（使用済み・使用前）、を容易に見分けることができ、好ましい。

この他、温度によって色が変わる性状を備えた塗布或いは貼付の形態（例えば、テープ等の帯状体）を取って溶栓表皮に形成され、塗料・テープの色の状態で栓動作前と栓動作後（使用前と使用済み）を視認するようにもできる。これら塗料・帯状体を用いれば、簡便である。この場合、塗料或いは帯状体の変色を、溶栓が有する変質体が性状変質を起こす温度より低い温度で起こすようにすれば、この変色により、変質体の性状変質に基づく栓動作が起きる状態にあることを外部から視認できる。よって、栓動作を事前に知ることができ、こうした栓動作が起きないような対処が可能となる。

次に、本発明に係る溶栓の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は実施例の溶栓１０をその作動前後の様子と併せて示す説明図である。

溶栓１０は、図示しないガス容器の隔壁Ｇに装着される栓本体１２を有する。栓本体１２は、テーパネジを備え、この隔壁Ｇに気密に固定される。栓本体１２は、その中央に有底のピストン収納孔１４を有する。ピストン収納孔１４は、その開口端側に嵌合された蓋体１６により、閉鎖形状とされている。この場合、蓋体１６は、ガス容器内のガス圧を受けてピストン収納孔１４の内部に移動しないよう、カシメ、溶接等の手法で収納孔開口端に強固に固定されている。

蓋体１６は、有底に形成されたスプリング収納室１８と、当該収納室に連通する開口２０を備え、この開口２０からスプリング収納室１８にガス容器内のガスを導入する。

上記したピストン収納孔１４とスプリング収納室１８には、大径部と小径部を連設したピストン２２が組み込まれている。このピストン２２は、大径部および小径部に設置したＯリング２３により気密にピストン収納孔１４とスプリング収納室１８の周壁に沿って摺動可能とされている。

ピストン２２は、大径部側に端部に凹所２２ａを備え、当該凹所に至るまで小径部側端面から軸方向に貫通する貫通孔２２ｂを有する。よって、開口２０からスプリング収納室１８に導入されたガス容器内のガスは、貫通孔２２ｂを経てピストン収納孔１４に入り込む。凹所２２ａは、その円形陥没部の径がピストン２２の小径部の外径、即ちスプリング収納室１８の内径とほぼ同径となるように、形成されている。

ピストン２２を挟んで、ピストン収納孔１４の底側（図における上側）には、低融点合金からなる筒状の可溶性リング３０が配置され、開口２０の側には、スプリング３２が配設されている。可溶性リング３０は、所定温度以上となると溶融する性質の低融点合金から形成されている。この場合、溶融温度は合金種類・組成・成分等によって種々調整でき、本実施例の溶栓１０が用いられる高圧ガス容器等では法律によって動作確認の方法が規定されている。この可溶性リング３０は、上記した所定温度より低い状態では、図示するよう筒状形状を維持しているので、スプリング３２の付勢力をピストン２２を挟んで受け、スプリング付勢力に対してピストン２２のストッパーとして機能する。また、可溶性リング３０は、開口２０からスプリング収納室１８、２２ｂを経てピストン収納孔１４に入り込んだガス容器内のガスに、直接晒されることになる。

栓本体１２には、ピストン収納孔１４と連通して当該収納孔を外気解放する外気連通孔３４が形成されている。図には、左右方向に外気連通孔３４が示されているが、この外気連通孔３４は、栓本体１２に放射状に複数形成されている。そして、それぞれの外気連通孔３４は、既述したように可溶性リング３０がピストン２２のストッパーとして機能している状態では、図示するようにピストン２２で閉鎖状況下におかれ、溶栓１０はその栓動作を起こす前の状態にある。

本実施例では、溶栓１０は、この他、外気連通孔３４をその大気側開口部にて閉塞する閉塞栓３５を有する。この閉塞栓３５は、金属或いは樹脂から形成されて外気連通孔３４に嵌め込まれているが、後述する栓動作により溶栓１０から離れて当該溶栓から離脱する。

外気連通孔３４が閉鎖されている作動前の状態では、ピストン２２は、開口２０の側ではピストン先端側端面を、開口２０から導入されたガスのガス圧を受ける受圧面とする。可溶性リング３０の側では、この可溶性リング３０とピストン端面が接合していることから、ピストン２２は、凹所２２ａの底面を、ピストン収納孔１４に入り込んだガスのガス圧の受圧面とする。この場合、凹所２２ａは、テーパ状の底面を有するが、ピストン２２を摺動方向に移動させるよう作用するテーパ状底面の面積は、凹所の大径部の径Ｄｕで規定される。また、ピストン先端側端面については、ピストンの先端部直径、即ちスプリング収納室１８の径Ｄｄで規定される。本実施例では、このピストン２２を挟んだ上下のガス圧受圧面の面積が同じとなるよう、径Ｄｕと径Ｄｄを同じ寸法とした。

次に、上記した構成を有する溶栓１０の作動の様子（栓動作）について説明する。
ガス容器内のガス温度が低い通常の状態では、可溶性リング３０は、筒状形状を維持して既述したストッパー機能を発揮するので、外気連通孔３４は、ピストン２２により閉鎖されている。ところが、ガス容器内のガス温度が可溶性リング３０の溶融を引き起こす温度、即ち溶栓１０によるガスの大気放出が求められる温度に達すると、次のようになる。

こうした温度のガスは、開口２０に導かれ、貫通孔２２ｂを経て可溶性リング３０の側のピストン収納孔１４に入り込む。可溶性リング３０は、この温度のガスに直接晒されるので、溶融を起こす。すると、可溶性リング３０は液状となって筒状形状を喪失するので、ピストン２２はスプリング３２の付勢力を受けてピストン収納孔１４内をその周壁に沿って摺動（上昇）する。つまり、可溶性リング３０は溶融によりストッパー機能を消失し、ピストン２２の摺動により、外気連通孔３４はピストン収納孔１４と連通する。これにより、溶栓１０は栓動作を起こすので、ガス容器内のガスは、開口２０とピストン収納孔１４を経て外気連通孔３４から大気放出される。

また、外部から可溶性リング３０に熱が伝わるような状況（例えば、火災等により外部の熱により溶栓自体が高温となる状況）となると、可溶性リング３０の液状が起きる。このため、こうした状況下でも可溶性リング３０の溶融によるストッパー機能の消失、ピストン２２の摺動、外気連通孔３４とピストン収納孔１４の連通が起きることから、溶栓１０は、ガス容器内のガスを外気連通孔３４から大気放出する。

上記のようにして起きるガスの大気放出は、ガス容器内の高圧のガス圧によるものである。よって、外気連通孔３４に装着済みの閉塞栓３５は、外気連通孔３４を通過するガスにより外部に飛ばされ、溶栓１０から離脱することになる。

上記した構成の本実施例の溶栓１０には、次のような利点がある。
（１）従来の溶栓が主に外部からの熱による動作を主眼とした構成であるのに対し、本実施例の溶栓１０は、可溶性リング３０を高温となったガス容器内のガス（高温ガス）に直接晒して溶融させ、これにより高温ガスの大気放出を起こす。つまり、可溶性リング３０の溶融を他の部材からの熱伝達によらずに起こすので、ガス容器等のガス設備に溶栓を使用する際の容器内の温度上昇に対する応答性を高めることができる。

（２）今、本実施例の溶栓１０の使用対象ガス設備が、燃料電池車両に搭載のガス容器（水素容器）でそのガス圧が約７０ＭＰａという高圧仕様であったとする。そうすると、ガス容器内外の差圧は大きくなる。ところが、溶栓１０では、可溶性リング３０を閉鎖形状のピストン収納孔１４の端部に配置して収納孔の底で支えられているので、可溶性リング３０にガス容器内外の差圧が作用する余地はない。よって、差圧が上記のように大きくても、可溶性リング３０にクリープは起き得ないので、高圧仕様のガス容器に対しても、支障なくこの溶栓１０を用いることができる。低圧仕様のガス容器であってもクリープを起こすことはないので、ガス圧の高低に拘わらず、溶栓としての高い信頼性を発揮できると共に、溶栓の適用範囲も広がる。

（３）可溶性リング３０は溶融するとピストン２２の凹所２２ａに収容される。この場合、可溶性リング３０の一部は図示するように貫通孔２２ｂに入り込むことがある。しかし、溶融後の可溶性リング３０は、貫通孔２２ｂを通してガス容器内のガス圧を受けるので、溶融後の可溶性リング３０が貫通孔２２ｂを通過し外気連通孔３４から放出されることはない。よって、ガス容器周辺の環境悪化を起こすことがなく、好ましい。特に、燃料電池車両に搭載の水素ガス容器が本実施例の溶栓１０の適用対象であれば、車両の移動先についても環境悪化を起こすことがない。

（４）外気連通孔３４の閉鎖・解放を起こすピストン２２は、ピストン収納孔１４内をその周壁に沿って摺動できればよく、その形状が単純となる。本実施例では、開口２０を、スプリング収納室１８を有する蓋体１６で形成した都合上、ピストン２２は、大径のピストン収納孔１４と小径のスプリング収納室１８とに入り込む段付きの円柱形状であれば足りる。そして、栓本体１２についても、有底のスプリング収納室１８を形成すれば足り、分割構造とする必要はない。よって、溶栓構造の簡略化を図ることができる。

（５）ピストン２２は、貫通孔２２ｂを有することから、開口２０の側のピストン先端側端面と、可溶性リング３０の側の凹所２２ａの底面でガス容器内のガスのガス圧を受ける。本実施例では、既述したように、ピストン２２を挟んだ上下のガス圧受圧面の面積を同じにしたので、ピストン両端にかかるガス圧に基づく力は、ガス圧の高低に拘わらず均衡される。よって、可溶性リング３０にはピストン両端でのガス圧の差圧による力がピストン２２を介して作用しないので、可溶性リング３０にはスプリング３２の付勢力しか作用しない。このため、可溶性リング３０が高圧力のガスに直接晒されても、この可溶性リング３０には不用意な変形を起こさないようにできるので、可溶性リング３０の変形によるピストン移動が起きず、高ガス圧による溶栓１０の誤作動を回避できる。

（６）ピストン２２は、溶融した可溶性リング３０を収容する凹所２２ａを有するので、栓本体１２には溶融した可溶性リング３０を収容するための構成が不要となる。つまり、ピストン収納孔１４の周囲にこれより大径の収容室等を中グリ形成等する必要がないので、溶栓１０、詳しくは栓本体１２を小型化できる。

（７）外気連通孔３４に装着した閉塞栓３５は、溶栓１０が栓動作を起こす前にあっては、栓本体１２の外部にその栓頭部を露出させ、この栓頭部で外気連通孔３４の開口部において、外部から視認される。ところが、溶栓１０が栓動作を起こすと、外気連通孔３４は既述したように溶栓１０から離脱するので、栓動作後の溶栓１０にあっては、外気連通孔３４の開口部を外部に露出させこれを視認させる。つまり、溶栓１０の栓動作前後では閉塞栓３５の有無の状態が変わるので、これにより、ガス設備装着済みの溶栓１０の動作状態（栓動作前・栓動作後）は勿論、ガス設備に未装着の状態における溶栓１０の使用状態（使用済み・使用前）を容易に見分けることができ、好ましい。具体的には、一度栓動作を行った使用済みの溶栓１０を誤って再使用してしまうようなことを有効に回避できる。

次に、変形例について説明する。図２は第１変形例の溶栓１０Ａをその作動前後の様子と併せて示す説明図、図３は第２変形例の溶栓１０Ｂをその作動前後の様子と併せて示す説明図である。これら変形例は、既述した溶栓１０と同様、栓本体１２にピストン収納孔１４を備え、当該収納孔におけるピストン２２の移動により外気連通孔３４を閉鎖・解放する構成を備え、次の点で相違する。なお、これら変形例では、溶栓１０における閉塞栓３５に相当する部材の図示を省略したが、以下の変形例のそれぞれの外気連通孔３４に閉塞栓３５を装着することができるのは勿論である。

第１変形例の溶栓１０Ａは、上記実施例の可溶性リング３０に替えて、図２に示すように、ピストン収納孔１４の底側に可溶性円盤３０Ａを有する。この可溶性円盤３０Ａは、所定温度で溶融する性質において可溶性リング３０と同一であり、高温ガスに直接晒されて溶融する。この溶栓１０Ａにあっても、既述した溶栓１０と同様の効果（１）〜（７）を奏することができる。また、この溶栓１０Ａでは、可溶性円盤３０Ａとしたので、その製造が簡便となり、スプリング収納室１８への組み込みも簡単となる。

第２変形例の溶栓１０Ｂは、図３に示すように、可溶性円盤３０Ａとピストン２２との接合部に、シールリング４０を介在させている。シールリング４０は、耐熱性・耐圧性を備え、可溶性円盤３０Ａとピストン２２との接合部の気密化を図る。従って、このシールリング４０により可溶性円盤３０Ａとピストン２２との接合部に、ピストン収納孔１４に入り込んだガスが入らないようにできる。よって、可溶性円盤３０Ａの側でのピストン２２のガス圧受圧面積が変化しないので、ピストン両端でのガス圧均衡が崩れることがなく確実に維持される。仮に、上記の接合部にガスが入り込んで可溶性円盤３０Ａの側でのピストン２２のガス圧受圧面積が広くなると、ガス圧に基づく力は、ピストン２２を開口２０の側に押し止めようと作用し、ピストン２２移動、即ち溶栓の作動の妨げとなる。こうした現象は、溶栓の使用対象となるガス設備が高圧となるほど顕著となる。しかし、溶栓１０Ｂではガス圧均衡を維持するので、こうした作動の妨げが起きにくくなり、ガス圧による溶栓の誤作動をより確実に回避できる。

次に、第２実施例について説明する。この実施例は、所定温度となると形状に変化を起こす形状記憶合金を用いた点に特徴がある。図４は第２実施例の溶栓１００をその作動前後の様子と併せて示す説明図である。この実施例では溶栓１０における閉塞栓３５に相当する部材の図示を省略したが、外気連通孔３４に閉塞栓３５を装着することができるのは勿論である。

図示するように、この実施例の溶栓１００は、ピストン収納孔１４の底側に形状記憶合金製のストッパースプリング１１０を備える。このストッパースプリング１１０は、所定温度以下の状態では、バネ長が長く、所定温度に達するとバネ長が短くなるよう形状記憶されている。

溶栓１００は、ピストン１１２を挟んでピストン収納孔１４にスプリング３２を備える。このスプリング３２は、圧縮された状態でＣ型止め輪１１１でピストン収納孔１４の内部に支えられ、その付勢力をストッパースプリング１１０の側に向けてピストン１１２に及ぼす。

溶栓１００は、ピストン収納孔１４の開口に既述した蓋体１６等を有しないので、ピストン１１２の上下では、容器内のガス圧を受ける受圧面積が同じとなる。

溶栓１００に組み込まれたストッパースプリング１１０は、ピストン収納孔１４に組み込まれたピストン１１２の貫通孔１１３を介して、ガスに直接晒される。そして、このストッパースプリング１１０は、ガス温度が低い溶栓作動前の状態では、ピストン収納孔１４のピストン１１２をスプリング３２の付勢力に抗して押し止めるストッパーとして機能する。その一方、ガス温度が上昇して所定温度に達すると、ストッパースプリング１１０は、そのバネ長を縮めるので、ストッパー機能を消失する。よって、ピストン１１２は、スプリング３２の付勢力を受けて移動するので、外気連通孔３４が解放され、ガス容器内のガスは大気放出される。

上記した構成の溶栓１００では、ストッパースプリング１１０のバネ長変化によりガスの大気放出を起こすので、ガス以外の物質、例えば既存の溶栓のように低融点合金を大気に放出することはない。よって、環境変化を起こすことがない。また、ピストン収納孔１４の底側にあること等の理由から、既述した実施例とその変形例と同様、クリープの問題も起き得ない。その他、ガスに直接晒すことの既述した効果（１）や、構造の簡略化等の効果を奏することができる。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記の実施例や実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、栓動作の有無を見分けるための閉塞栓３５を次のように変形することができる。

図５は閉塞栓の変形例を説明するための説明図、図６は閉塞栓に変わる外気連通孔３４閉塞の態様を説明するための説明図、図７は閉塞栓を用いない態様を説明するための説明図、図８は閉塞栓を用いない他の態様を説明するための説明図である。

図５の変形例では、可溶性リング３０が溶融してそのリング形状を喪失する所定の温度より低い温度を融点とする樹脂・合金等にて、外気連通孔３４をその経路において閉塞する閉塞栓１３５を有する。この場合、閉塞栓１３５は、外気連通孔３４の開口近くまでその経路を閉塞していることが好ましく、こうすれば、外気連通孔３４の閉塞状態、即ち上記した栓動作の有無を溶栓外部から視認できる。

この閉塞栓１３５を有する溶栓１０では、上記した可溶性リング３０の溶融による栓動作を起こす以前の温度となると、可溶性リング３０の溶融に先立って閉塞栓１３５が外気連通孔３４において溶融する。この場合は、図５の作動前の図に示すように、ピストン２２は外気連通孔３４を閉塞している。そして、更に温度が上昇して可溶性リング３０が溶融して溶栓１０が栓動作を起こすと、外気連通孔３４内で溶融済みの閉塞栓１３５は、ガスの圧力によりガス容器内のガスと共に大気中に飛散する。これにより、栓動作前にあっては、外気連通孔３４を外部から視認できるよう閉塞するものの、栓動作後にあっては、外気連通孔３４は解放状態とされたままとなる。よって、この変形例によっても、ガス設備装着済みの溶栓１０の動作状態（栓動作前・栓動作後）、およびガス設備に未装着の状態における溶栓１０の使用状態（使用済み・使用前）を容易に見分けることができ、好ましい。

図６の変形例では、外気連通孔３４の開口箇所にテープ等の帯状体１３６を装着して外気連通孔３４を閉塞した点に特徴があり、帯状体１３６の有無により、外気連通孔３４の閉塞状態、即ち上記した栓動作の有無を溶栓外部から視認できる。つまり、可溶性リング３０が溶融して溶栓１０が栓動作を起こすと、帯状体１３６は、外気連通孔３４を通過するガス容器内のガスにより破断され、溶栓１０から離脱する。これにより、栓動作前にあっては、外気連通孔３４の閉塞を帯状体１３６により外部から視認できるようにするものの、栓動作後にあっては、外気連通孔３４は解放状態とされたままとなる。よって、この変形例によっても、既述した効果を得ることができる。

図７および図８に示す態様では、温度により色が変わる性状を有する塗料による塗膜１３７、或いはこの性状を有するテープ等の帯状体１３８を、溶栓１０の表皮に有する。この場合、塗膜１３７の形成箇所、帯状体１３８の貼付箇所は図示されたものに限らず、栓本体１２の頂上部だけとしたり、外気連通孔３４の形成フランジ部の外周周縁とすることもできる。

これら態様における塗膜１３７と帯状体１３８は、溶栓１０が可溶性リング３０の溶融による栓動作を起こす温度より低い温度でその色を変える。よって、変色の有無により溶栓１０の栓動作の有無、使用済み・未使用を視認できるほか、次の利点がある。つまり、塗膜１３７や帯状体１３８が変色を起こせば、溶栓１０の温度がその栓動作を起こす手前にあることになるので、塗膜１３７・帯状体１３８の変色により、溶栓１０が栓動作が起きる状態に近づきつつあることを外部から視認できる。よって、栓動作を事前に知ることができ、こうした栓動作が起きないような対処（例えば、ガス温上昇の原因追及・温度上昇回避等）が可能となる。

実施例の溶栓１０をその作動前後の様子と併せて示す説明図である。 第１変形例の溶栓１０Ａをその作動前後の様子と併せて示す説明図である。 第２変形例の溶栓１０Ｂをその作動前後の様子と併せて示す説明図である。 第２実施例の溶栓１００をその作動前後の様子と併せて示す説明図である。 閉塞栓の変形例を説明するための説明図である。 閉塞栓に変わる外気連通孔３４閉塞の態様を説明するための説明図である。 閉塞栓を用いない態様を説明するための説明図である。 閉塞栓を用いない他の態様を説明するための説明図である。

符号の説明

１０...溶栓
１０Ａ...溶栓
１０Ｂ...溶栓
１２...栓本体
１４...ピストン収納孔
１６...蓋体
１８...スプリング収納室
２０...開口
２２...ピストン
２２ａ...凹所
２２ｂ...貫通孔
２３...Ｏリング
３０...可溶性リング
３０Ａ...可溶性円盤
３２...スプリング
３４...外気連通孔
３５...閉塞栓
４０...シールリング
１００...溶栓
１１０...ストッパースプリング
１１１...Ｃ型止め輪
１１２...ピストン
１１３...貫通孔
１３５...閉塞栓
１３６...帯状体
１３７...塗膜
１３８...帯状体

Claims (10)

1. ガス容器やガス流路といった高圧のガス設備に装着され、該ガス設備内の雰囲気温度の昇温に伴って動作して設備内のガスを外部に放出する溶栓であって、
   前記ガス設備に気密に装着される栓本体に、
   前記ガス設備内のガス雰囲気に連通する開口と、
   該開口に連通するよう形成された閉鎖形状のピストン収納孔と、
   該ピストン収納孔において孔周壁に沿って気密に摺動するピストンと、
   前記ピストン収納孔を外気解放するよう形成され、前記ピストンの摺動により開閉される外気連通孔と、
   前記ピストンに前記開口から離間する付勢力を及ぼす付勢手段と、
   該付勢力を前記ピストンを介して受けるよう前記ピストン収納孔の端部に配置され、所定温度以上となると性状を変える性質の変質体とを備え、
   該変質体は、前記ピストン収納孔において前記ガス設備内のガス雰囲気に直接晒された状態にあり、性状変質前の状態においては、前記付勢力に抗して前記ピストンを止め置き当該ピストンにより前記外気連通孔を閉鎖するストッパーとして機能し、性状変質後には、前記付勢力に対する前記ストッパー機能を消失して、前記ピストンが前記付勢力により前記外気連通孔を解放する位置に移動させる、溶栓。
2. 請求項１記載の溶栓であって、
   前記変質体は、所定温度以上となると溶融する性質を有する可溶体とされ、
   該可溶体は、非溶融の状態において前記ストッパー機能を発揮し、溶融すると、前記ストッパー機能を消失する、溶栓。
3. 請求項１または請求項２記載の溶栓であって、
   前記ピストンは、前記開口と連通した貫通孔を備え、該貫通孔を通して前記変質体を前記ガス設備内のガス雰囲気に直接晒す、溶栓。
4. 請求項３記載の溶栓であって、
   前記ピストンは、前記開口側で前記ガス設備内のガス受圧面積と、前記貫通孔を隔てた前記変質体の側におけるガス受圧面積が同じとされている、溶栓。
5. 請求項２記載の溶栓であって、
   前記変質体としての前記可溶体が前記ストッパーとして機能する状態において、前記可溶体と前記ピストンとの接合箇所には、可溶体端面とピストン端面との接合の気密化を図るシール部材を有する、溶栓。
6. 請求項２または請求項５に記載の溶栓であって、
   前記ピストンは、前記変質体としての前記可溶体が配設された側に、溶融した可溶体を収容する凹所を有する、溶栓。
   
   
7. 請求項１ないし請求項６いずれか記載の溶栓であって、
   前記変質体の性状変質に基づいて溶栓が起こす栓動作の状況を、栓動作前と栓動作後とで区別して溶栓外部から視認できるようにする動作視認機構を有する、溶栓。
8. 請求項７記載の溶栓であって、
   前記動作視認機構は、
   前記栓動作前にあっては、前記溶栓が有する前記外気連通孔を閉塞し、その閉塞状態を溶栓外部から視認させる孔閉塞体を備え、
   該孔閉塞体は、
   前記栓動作に伴って前記外気連通孔を解放すると共に、前記栓動作後にあっては、前記外気連通孔の解放状態を溶栓外部から視認させる、溶栓。
9. 請求項７記載の溶栓であって、
   前記動作視認機構は、
   温度によって色が変わる性状を備え、前記栓動作前と前記栓動作後で異なる色を発する、溶栓。
10. 請求項９記載の溶栓であって、
    前記動作視認機構は、塗布或いは貼付の形態を取って溶栓表皮に形成され、前記溶栓が有する前記変質体が性状変質を起こす温度より低い温度で、前記栓動作前の色から前記栓動作後の色に変色する、溶栓。

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