JP4900714B2 - 可溶栓 - Google Patents

Description

本発明は、冷却装置や高圧ガス容器・設備の安全装置として使用される可溶栓に関するものである。

可溶栓は、冷却装置や高圧ガス容器・設備の安全装置として使用されるものであり、装置や設備が高温になった場合や火災が発生した際に、内部の流体の膨張によって装置・設備が破損する前に可溶栓が開放され流体を外部に放出するものである。

可溶栓の構造は、筒状の本体に可溶合金が充填されているものが一般的であり、設備異常時の高温や火災の熱によって本体内の可溶合金が溶融して通路が開放され流体が通過可能となる（例えば、特許文献１参照。）。

可溶栓内の可溶合金には常に装置や設備内の流体圧力が印加された状態にある。該流体圧力が長期間に渡って印加されたり、圧力変動が繰り返されると可溶合金にクリープ現象が発生し、装置や設備が異常でない場合に可溶栓が作動してしまうおそれがある。

上記のような誤作動を防止するために可溶合金に装置や設備内の流体圧力が及ばない構造を有する可溶栓がある（例えば、特許文献２参照。）。

図６に示す特許文献２の可溶栓（安全栓）は、容器内の流体圧力を受ける可動栓体を所定位置に保持する保持体としてボールを用いたものであり、本体内の可溶体には容器内の流体圧力が及ばない構造となっている。

特開２００１−２０１２１８号公報 特許 第３８２０４８３号公報

特許文献２の可溶栓は、容器内の流体圧力をボールで受けていることから可溶体が流体圧力の影響を受けない構造となっているが、平時においてボールは移動体によって外側への動きを阻止されている。異常時において可溶体が溶融して移動体が可溶体側に移動することでボールが移動体の凹所に移動し、可動栓体とボールの係止が解除される。

ボールの係止が解除されるためには移動体の凹所の位置がボールの配置されている位置まで到達しなければならない。移動体の内周面から凹所までの距離はボールの直径寸法以上設けられており、同様に可溶体の高さ寸法もボール直径と略同じかそれよりも長くする必要がある。

本発明では、装置・設備や容器内の流体圧力を保持部材により保持し、かつ可溶合金の容積が少なく簡易な構成である可溶栓の提供を目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、筒状であり内部に大径部と小径部とを有し、その小径部には冷却装置または容器・設備との接続部を有しており、大径部には外部との連通口を有する本体と、
本体の内部に摺動自在に収容されており、本体の小径部から大径部の連通口に至る通路を閉塞する栓体と、
有底筒状で内部に可溶合金が充填されており、外周面は本体の大径部の内部を摺動可能であり、底面は栓体側に配置されるシリンダーと、
一端にはシリンダーの内径より小径のフランジ部が形成され、他端はフランジ部が可溶合金に接触した状態でシリンダーを貫通して栓体に接続されるプランジャーと、
栓体とシリンダーの間および本体の内周面に形成された凹みに係止される保持部材とを備えており、
可溶合金が溶融した際に保持部材が凹みから外れて係止が解除されることにより、栓体が大径部の内部を小径部から離れるように移動することで、小径部から大径部の連通口に至る通路が開放される可溶栓を提供する。

前記本発明の可溶栓については大径部の連通口を本体の側面に形成するものとして構成できる。

前記本発明の可溶栓については、本体の大径部が小径部と交差して連通する枝通路として形成されており、大径部の連通口から小径部の接続部に至る本体の内部の通路を直線状に設けるものとして構成することができる。

前記本発明の可溶栓については、栓体が、可溶合金が溶融した際に保持部材を収容する空間を有するものとして構成できる。

前記本発明の可溶栓については、保持部材が複数のボールまたは弾性を有するリングによって構成することができる。

前記本発明の可溶栓については、本体の大径部の端部に内向きフランジを設けるものとして構成することができる。

本発明の可溶栓によれば、筒状の本体と本体通路を閉塞する栓体、可溶合金が充填されたシリンダー、シリンダーと栓体を接続するプランジャー、本体、栓体、シリンダー、に係止される保持部材から構成され、装置内の流体圧力は保持部材が受けており、シリンダー内の可溶合金には直接流体圧力が及ばない構造となっている。

さらに、可溶合金の溶融によって保持部材は栓体とシリンダーの間に移動して保持部材と本体の径止が解除されることで本体内部通路を閉塞していた栓体が前記流体圧力によってシリンダー側に移動され通路が開放されることにより流体が外部に排出される。

シリンダー内の可溶合金が溶融した際に、可溶合金をシリンダーの外に排出する力は、栓体および保持部材を介して印加される設備側の流体圧力によって保持部材がシリンダーの底面を押圧することで溶融した可溶合金がシリンダーの外に排出されることから別途付勢部材を設ける必要がない。

また可溶合金が溶融したとき、つまり栓体を本体に保持している保持部材の係止が解除される際に保持部材は栓体に設けられた保持部材収容空間に移動される。保持部材収容空間は、軸に対して半径方向に配置されているので、保持部材は半径方向の移動のみで本体との係止が解除され、高さ方向には殆ど移動しないことから保持部材の移動に必要なシリンダーの移動量、つまり可溶合金の高さを抑えることが可能となる。

栓体の係止が解除されて設備側の流体圧力により栓体が移動して本体内部通路が開放され流体が外部に排出される際に、本体側面に連通口を設けておくと栓体の移動と共に流体が排出可能となる。さらに連通口に流体回収のための容器等を接続可能なポートを形成しておくことも可能である。

また、上記構成の可溶栓は排出された流体が本体側面より外部に排出されるが、装置等のスペースの都合によって側面から排出させたくない場合には本体に枝通路を設けて枝通路内に栓体、シリンダー、保持部材等を設置することも可能である。

本発明の可溶栓において、保持部材として半径方向に変形可能な弾性を有するリングを使用してもよいし、該リングの代わりに複数のボールを用いることも可能である。

また、本体の大径側の端にシリンダーの抜け防止のために内向きフランジを形成することも可能である。該内向きフランジは、本体端を屈曲させて形成してもよいし、本体内周部にリングを嵌め込んでもよい。さらに内向きフランジの代わりに本体の側面を貫通するピンを設けることも可能である。

以下、この発明の実施例１を図１から図４を参照して説明する。図１は実施例１の可溶栓の断面図、図２は可溶合金が溶融してシリンダー外部に流出した状態、図３は本体の通路が開放された状態、図４は他の実施形態を示す。

実施例１の可溶栓は、本体１、栓体２、シリンダー３、プランジャー４、保持部材であるボール５から構成される。以下にその構成を示す。

本体１は筒状で内部は大径部６と小径部７が形成されている。小径部７側の端は、冷却装置や設備、容器との接続のための牡ネジ８が設けられている。大径部６の側面には外部に通じる連通口９が穿設されている。連通口９は図４に示すように他の配管や容器と接続可能なネジ部を設けることも可能である。

本体１の大径部６の内周面には、ボール５が係止される環状溝１０が刻設されており、該環状溝１０の断面形状はボール５の形状と略等しく形成されている。

本体１の大径部６側の端部は、内周方向に屈曲されて内向きフランジ１１が形成されている。該内向きフランジ１１によって栓体２が開放された際に、シリンダー３や栓体２が本体１の外部へ飛び出すことを防止している。

栓体２は、本体１の大径部６よりも外周径が小さく、本体１内を摺動可能である。栓体２の小径部分は本体１の小径部７に挿入され、挿入部分にはリング状のシール材１２が装着されており、設備側からの流体の漏れを防止している。

栓体２の大径部６側の端面には牝ネジ１３が螺刻されている。該牝ネジ１３はシリンダー３を介してプランジャー４の牡ネジ１４と螺合される。また、大径部６側の端面にはボール５を収容可能な溝１５が栓体２の周縁から軸に向かって刻設されている。

シリンダー３は、有底筒状で内部に可溶合金１６が充填されている。シリンダー３の外周径は栓体２と同様に本体１内を摺動可能な大きさとなっている。シリンダー３の中心には穴が穿設されており、前述のようにプランジャー４が該穴を貫通して栓体２と螺合され、シリンダー３の底面が栓体２側となる様に配置される。シリンダー３の底面にはボール５が接触する斜面１７が形成されている。

プランジャー４は一端にフランジ部１８が形成されており、該フランジ部１８の外径はシリンダー３の内径よりも小さい。プランジャー４の他端は前述のとおり牡ネジ１４が刻設されており、該牡ネジ１４はフランジ部１８がシリンダー３内の可溶合金１６に接触するまで栓体２の牝ネジ１３に螺入される。

ボール５は球体であり、栓体２の溝１５とシリンダー３の斜面１７の間に配置され、さらに球面の一部が本体１の環状溝１０に嵌まった状態となっている。ボール５は複数配置されるものであり、可溶栓のサイズやボールの大きさによって適切な個数を配備する。

続いて実施例１の可溶栓の作用について説明する。

本体１の牡ネジ８は冷却装置や設備、容器と接続されており、小径部７内には設備内の流体が達しており所定範囲内の圧力が印加されている。栓体２は流体圧力を受けているが、ボール５によって本体１内の所定位置に係止された状態にある。ボール５は栓体２の溝１５およびシリンダー３の斜面１７によって軸方向への動きを阻止されており、球面の一部が本体１の環状溝１０に嵌まった状態となっている。

設備の異常や火災によって周囲温度が上昇すると、シリンダー３内の可溶合金１６が溶融してプランジャー４のフランジ部１８の側面を通過しシリンダー３の外部に排出されることでシリンダー３はフランジ部１８側に移動可能となる。

ボール５は、可溶合金１６が溶融したことによりシリンダー３から受けていた力が減少して、ボール５に作用していた力のバランスが崩れ栓体２を介して加わる設備側流体の圧力によってボール５はシリンダー３の斜面１７を押す。するとボール５は栓体２を介して加わる設備側の流体圧力によって環状溝１０から外れ、栓体２の溝１５に沿って軸方向へ移動する。これによりボール５による栓体２の係止は解除され、栓体２は設備側の流体圧力によって大径部６の端に向かって移動する。

栓体２の移動によって小径部７の通路は開放され、設備側の流体は連通口９を通過して外部に排出される。

次に、実施例２の可溶栓について図５を参照して説明する。図５は実施例２の可溶栓の断面図である。

実施例２の可溶栓において、栓体２、シリンダー３、プランジャー４等の構成は実施例１と略同じであるので同符号を付して説明は省略する。実施例２の可溶栓は、本体１の設備側との接続部である牡ネジ８と設備側流体の逃がし口である連通口９とを同一軸上に配置したもので、本体１の内部通路に交差するように枝通路２０を設け、該枝通路２０内に栓体２、シリンダー３、ボール５等を配置したものである。

実施例１の可溶栓の断面図 可溶合金が溶融してシリンダー外部に流出した状態 本体の通路が開放された状態 他の実施形態を示す 実施例２の可溶栓の断面図 従来の可溶栓の断面図

符号の説明

１ 本体
２ 栓体
３ シリンダー
４ プランジャー
５ ボール
６ 大径部
７ 小径部
８ 牡ネジ
９ 連通口
１０ 環状溝
１１ 内向きフランジ
１２ シール材
１５ ボール収容溝
１６ 可溶合金
１７ 斜面
１８ フランジ部
２０ 枝通路

Claims (6)

1. 筒状であり内部に大径部と小径部とを有し、その小径部には冷却装置または容器・設備との接続部を有しており、大径部には外部との連通口を有する本体と、
   本体の内部に摺動自在に収容されており、本体の小径部から大径部の連通口に至る通路を閉塞する栓体と、
   有底筒状で内部に可溶合金が充填されており、外周面は本体の大径部の内部を摺動可能であり、底面は栓体側に配置されるシリンダーと、
   一端にはシリンダーの内径より小径のフランジ部が形成され、他端はフランジ部が可溶合金に接触した状態でシリンダーを貫通して栓体に接続されるプランジャーと、
   栓体とシリンダーの間および本体の内周面に形成された凹みに係止される保持部材とを備えており、
   可溶合金が溶融した際に保持部材が凹みから外れて係止が解除されることにより、栓体が大径部の内部を小径部から離れるように移動することで、小径部から大径部の連通口に至る通路が開放される可溶栓。
2. 大径部の連通口が本体の側面に形成されている請求項１記載の可溶栓。
3. 本体の大径部が小径部と交差して連通する枝通路として形成されており、大径部の連通口から小径部の接続部に至る本体の内部の通路を直線状に設ける請求項１記載の可溶栓。
4. 栓体は、可溶合金が溶融した際に保持部材を収容する空間を有する請求項１〜請求項３何れか１項記載の可溶栓。
5. 保持部材が複数のボールまたは弾性を有するリングである請求項１〜請求項４何れか１項記載の可溶栓。
6. 本体の大径部の端部に内向きフランジを設ける請求項１〜請求項５何れか１項記載の可溶栓。
   

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