JP5289876B2 - ヒューズ継手 - Google Patents

Description

本発明は、都市ガスを含む気体及び液体の導管に挿入して用いられるヒューズ継手に関し、更に詳しくは、前記導管の一部に損傷などによる過流出原因が発生したときに、この上流側において自動的に流体の流出を遮断して二次災害の発生を防止するヒューズ継手に関する。

都市ガスの供給用導管の場合、通常は地中に埋設されていることから、道路工事や建物の建設工事において、重機などが導管に接触して損傷を与え、この箇所から生ガスが噴出して二次災害を惹起することがある。

特に、近年における都市ガスの供給においては、耐震性及び耐蝕性に優れ、コスト的にも有利な反面、機械的な強度が低いポリエチレン管が多く用いられていることから、前記した損傷事故の発生率が高まっていると共に、導管の口径を従来より小口径化して配管材料及び配管工事の経費を低減し、併せてガスの供給効率を上げるために、従来の低圧（２５０ｍｍＡｑ）を中圧（０．３Ｍｐａ）の間で供給する例が多くなっている。

このため、前記のような損傷事故が発生すると、この箇所から流出する時間当りのガス量が前記でいう低圧の２５０ｍｍＡｑから中圧に高められた０．３Ｍｐａ分増大し、この増大した分、二次災害が大きくなるという問題がある。

因みに、従来におけるガスの異常流出を止める遮断弁として、実公平７‐１７８９７号公報には、次の内容のものが紹介されている。
「ハウジング内に、ガスの異常な流出によって発生する負圧で流路を遮断するヒューズ弁と、ソレノイドによってプランジャを介して駆動される弁体を有するガス遮断弁とを備えたヒューズコック付きガス遮断弁において、ガス流入通路によってガスが供給され、ガス流出通路によってガスが流出するガス室を前記ハウジング内に設け、このガス室のガス流出通路側内部には第１の弁座を設け、これを前記弁体で開閉可能に構成し、前記ガス室へのガス流入通路は、前記ガス遮断弁の動作方向に交差する方向に設け、前記ガス流入通路内の前記ガス室との接続部には第２の弁座を設け、この第２の弁座を開閉する前記ヒューズ弁は球状体として前記ガス流入通路内に設けると共に、この球状体は、前記ガス室内の負圧によって前記第２の弁座に着座した時に、その一部が前記弁体の動作軌跡内に突出するように形成し、前記ヒューズ弁が前記ガス室へのガス流入通路を遮断した状態で前記ガス遮断弁が遮断動作を行った時に、前記弁体が前記ヒューズ弁に当接して、前記ヒューズ弁を開弁させるように動作するヒューズコック付きガス遮断弁。」

しかし、この公知例の場合、ガス入口と出口間にヒューズボールとこのヒューズボールを支持するストッパ及びスプリングを組み込んでいるため、正常時において圧損が大きいと共に内部構造が複雑になる欠点がある。

また、低圧（２５０ｍｍＡｑ）で使用されている軽量化したヒューズボールでは遮断時の一次圧力で変形してしまい、遮断が維持できない場合がある。

更に、既設の導管に後付けすることはできないと共に更に、ヒューズボールは軽量化したり、スプリングの力で作動タイミングを調整しているため、経年的に劣化が進んだり、ヒューズボールに埃等が付着して経年的に堆積すると、作動タイミングに微妙な誤差が発生するようになるという欠点がある。

本発明の第一の目的は、都市ガス等の導管において発生した損傷等の事故により、ここからガス等の流体が流出して二次災害の発生を惹起することがないように、損傷等が発生して導管内を流れる流体の流量が増大した際、この流体の流量の増大を捉えて緊急に自動遮断するヒューズ継手を提供することである。

更に、第二の目的は、規定流量以上の流量が流れた時に確実に作動し、かつ流体圧でヒューズボールが変形したりしないヒューズ継手を提供することである。

更に、第三の目的は、既設の導管に対しても低コストにより後付けができるヒューズ継手を提供することである。

更に、第四の目的は、経年的に作動誤差が発生しないヒューズ継手を提供することである。

更に、第五の目的は、施工誤差や地盤変動があって導管に勾配が発生しても確実に作動するヒューズ継手を提供することである。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、ａ．水平方向に向けられた流体の導管内を規定流量以上の流体が流れたときに作動して該流体を遮断するヒューズ継手であって、
ｂ．前記ヒューズ継手は、前記流体導管に対してその両端の入側と出側がそれぞれ接続自在に形成された継手本体と、
ｃ．前記継手本体間において、両継手本体を接続している外管と、
ｄ．前記外管内において、前記外管の内径との間に両端側が閉塞された流路空間を形成すると共に両端はそれぞれ開口していて前記導管側に連通している内管と、
ｅ．前記内管内の内管流路に形成された絞り部と、
ｆ．前記絞り部の下流側に形成されたボールシート部と、
ｇ．前記絞り部とボールシート部間において、前記内管の底部管壁に穿孔されていて、前記流路空間と内管流路とを連通するように形成された流体噴出孔と、
ｈ.前記流体噴出孔に内管側から挿入され、かつ前記流体噴出孔の直径及び前記ボールシート部の内径よりも大径に形成されていて、規定流量の範囲では前記流体噴出孔内に落ち込んでいるヒューズボールと、
ｉ.前記内管において、前記絞り部の位置よりも上流側であて、前記内管内に前記流路空間を連通するように形成された流体分岐孔と、から成り、
ｊ.前記ヒューズ継手の下流側において規定流量以上の流量が流れる状況が発生すると、前記絞り部の作用により規定流量以上に流量分を前記流体分岐孔を経由して流路空間内に流入させ、この流体を前記流体噴出孔から内管内に噴出させることにより、この噴出エネルギーで、流体噴出孔内に静止していたヒューズボールを吹き上げて内管内を下流側に移動させ、前記ボールシート部に密着させることにより流体の流れを遮断することを特徴とするものである。

更に、請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載のヒューズ継手において、前記導管は、都市ガスの供給用導管であることを特徴とするものである。

更に、請求項３に記載の発明においては、請求項１又は２に記載のヒューズ継手において、前記導管は、樹脂管又は鋼管であることを特徴とするものである。

更に、請求項４に記載の発明においては、請求項１又は２又は３に記載のヒューズ継手において、前記導管内を流れる都市ガスの供給圧は、低圧から中圧であることを特徴とするものである。

更に、請求項５に記載の発明においては、請求項１又は２又は３又は４に記載のヒューズ継手において、前記ヒューズボールは、ニトリルゴム製であることを特徴とするものである。

本発明に係るヒューズ継手は、従来の差圧方式で作動するのではなく、導管の損傷等により規定以上の流量が導管を流れた際に、この流体の流出エネルギーによりヒューズボールを作動させる方式としたことにより、経年的に作動は確実であり、また施工ミス、地盤変動等によりヒューズ継手の設置角度が変化しても確実に作動する効果がある。

更に、既設の導管に対しても低コストにより簡単に後付けができる効果がある。

更に、ヒューズボールをニトリルゴムのような耐ガス浸透性、耐摩擦性、耐老化性のある材質で製作することにより、長期間に亘りその性能を維持することができると共に作動時に流体圧で変形して流体がリークしたりしない効果がある。

図１〜図４に基づいて本願発明の実施例を詳細に説明する。
図１は、ヒューズ継手を導管の一部に挿入した事例の断面図、図２はＡ−Ａ´線断面図、図３はＢ−Ｂ´線断面図、図４はＣ−Ｃ´線断面図であって、これら各図において、符号の１は都市ガス供給用の導管を示し、この導管１は、ポリエチレン管から成り、内部には中間圧である１５００ｍｍＡｑのガスが流れており、導管１の内径は３３．６ｍｍである。

２は上記導管１に対してソケット３、３ａを用いて挿入されたヒューズ継手本体であって、このヒューズ継手本体２は、樹脂製の外管４と、この内側に同軸に組み込まれ、外管４の内径との間に上流と下流端１２、１２ａが閉塞された流路空間６を形成する内管５で構成されている。

そして、前記内管５内には、絞り部７が形成され、この絞り部７の下流側にはボールシート部８が形成され、絞り部７とボールシート部８の間の内管底部には流体噴出孔９が形成されていて、この流体噴出孔９にはニトリルゴム製のヒューズボール１０が静止するようにして組み付けられている。

１１は内管５の流体噴出孔９より上流側の管壁において、流路空間６と連通するように穿孔された流体分岐孔である。

本実施例において、ヒューズボール１０の直径は３０φ、前記ボールシート部８の内径は２８φ、流体噴出孔９の直径は３５φ、流体分岐孔１１の直径は１１φ×６ヶに設定されている。

この絞り部７とボールシート８、流体噴出孔９、ヒューズボール１０の各部の関係は次のようになる。
流体噴出孔９≧流体分岐孔１１（断面積総和）＞絞り部７＜ボールシート部８
流体噴出孔９＞ヒューズボール１０＞ボールシート部８

上記したヒューズ継手本体２において、下流側で導管１の損傷事故が発生すると、ヒューズ継手本体２内の内管５内において規定流量以上のガス流が発生する。このように規定流量以上のガス流が内管５内に発生すると、絞り部７の作用により規定流量を超えたガスはこの絞り部７の絞りの作用により流体分岐孔１１から流路空間６内に流入し、ここを流れて流体噴出孔９から内管５内に勢い良く吹き出す。この吹き出しエネルギーによりヒューズボール１０は流体噴出孔９から吹き上げられて、図１においてボールシート部８側に押し流され、やがてこのボールシート部８を閉塞し、ガスの流れを遮断する。

上記したヒューズ継手本体２におけるガス流量とヒューズボール１０の作動状況を示す実験例を表１、表２に示す。

なお、継手本体２に下がり勾配が発生したときの実験結果を表２に示す。

上記実験例において、１１°の場合でも作動流量２４ｍ^３/ｈは一般需要家のマイコンガスメータの作動流量１０ｍ^３/ｈ以上のため、マイコンガスメータ側に影響を及ぼす心配はない。

以上の確認から、次のことが実証された。
基本設置は水平設置であるが、重機による損傷、施工ミス、地盤変動等により水平の設置角が変化しても遮断性能に影響が少ない。

（１）遮断流量は上がり勾配がついた場合は、水平時の基本遮断流量３０ｍ^３/ｈに対し２０°の上がり勾配で３５ｍ^３/ｈと増加する。下がり勾配１１°では基本遮断流量３０ｍ^３/ｈに対し２４ｍ^３/ｈと減少する。工事などによる損傷の場合、ガス管が掘削機械で上に持ち上げられて損傷する場合が多いので、極端な例で８０°における遮断流量を測定したところ、５０ｍ^３/ｈであった。この状態ではガス管は引きちぎられるため、開放状態になるため噴出量は５０ｍ^３/ｈを超え、即時遮断となる。

（２）常識的な設置角変化内の上がり勾配と下がり勾配での遮断流量差は、±５ｍ^３/ｈである。これを防ぐにはスプリングなどで調整は可能である。しかしコストアップ、経年変化が予想されるため、埋設状態で使用することを考慮すると、この作動差は問題ない。

以上の試験結果から、次のことが確認できた。
イ．１０ｍ^３/ｈ以下の流量で遮断しない（マイコンガスメーター以上の流量であること）。
ロ．遮断流量が著しく大流量でない（二次災害防止）。
ハ．圧力損失が少ない（圧力損失が大きいと設置できない）。
ニ．設置角が遮断性能に与える影響が少ない。

・都市ガスの供給用導管であって、低圧と中圧の中間圧で供給される導管用ヒューズ継手。
・プロパンガスの供給導管。
・石油等の液体燃料の供給導管用ヒューズ継手。
・化学品、薬品等の供給導管用ヒューズ継手。

ヒューズ継手を導管の一部に挿入した事例の断面図 Ａ−Ａ´線断面図 Ｂ−Ｂ´線断面図 Ｃ−Ｃ´線断面図

符号の説明

１ 導管
２ 継手本体
３、３ａ ソケット
４ 外管
５ 内管
６ 流路空間
７ 絞り部
８ ボールシート部
９ 流体噴出孔
１０ ヒューズボール
１１ 流体分岐孔
１２、１２ａ 遮断

Claims (5)

1. ａ．水平方向に向けられた流体の導管内を規定流量以上の流体が流れたときに作動して該流体を遮断するヒューズ継手であって、
   ｂ．前記ヒューズ継手は、前記流体導管に対してその両端の入側と出側がそれぞれ接続自在に形成された継手本体と、
   ｃ．前記継手本体間において、両継手本体を接続している外管と、
   ｄ．前記外管内において、前記外管の内径との間に両端側が閉塞された流路空間を形成すると共に両端はそれぞれ開口していて前記導管側に連通している内管と、
   ｅ．前記内管内の内管流路に形成された絞り部と、
   ｆ．前記絞り部の下流側に形成されたボールシート部と、
   ｇ．前記絞り部とボールシート部間において、前記内管の底部管壁に穿孔されていて、前記流路空間と内管流路とを連通するように形成された流体噴出孔と、
   ｈ.前記流体噴出孔に内管側から挿入され、かつ前記流体噴出孔の直径及び前記ボールシート部の内径よりも大径に形成されていて、規定流量の範囲では前記流体噴出孔内に落ち込んでいるヒューズボールと、
   ｉ.前記内管において、前記絞り部の位置よりも上流側であて、前記内管内に前記流路空間を連通するように形成された流体分岐孔と、から成り、
   ｊ.前記ヒューズ継手の下流側において規定流量以上の流量が流れる状況が発生すると、前記絞り部の作用により規定流量以上に流量分を前記流体分岐孔を経由して流路空間内に流入させ、この流体を前記流体噴出孔から内管内に噴出させることにより、この噴出エネルギーで、流体噴出孔内に静止していたヒューズボールを吹き上げて内管内を下流側に移動させ、前記ボールシート部に密着させることにより流体の流れを遮断することを特徴とするヒューズ継手。
2. 前記導管は、都市ガスの供給用導管であることを特徴とする請求項１に記載のヒューズ継手。
3. 前記導管は、樹脂管又は鋼管であることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒューズ継手。
4. 前記導管内に流れる都市ガスの供給圧は、低圧から中圧であることを特徴とする請求項１又は２又は３に記載のヒューズ継手。
5. 前記ヒューズボールは、ニトリルゴム製であることを特徴とする請求項１又は２又は３に記載のヒューズ継手。

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