JP7307471B2 - 乾式安全器 - Google Patents

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Description

本発明は、可燃性ガスを使用する際、ガスの供給源とガスを使用する機器の間に設置され、ガスの逆流・逆火を阻止して供給源側への影響をなくすようにした乾式安全器に関し、特に可燃性ガスが水素ガスである場合に好適に使用できる乾式安全器に係るものである。
アセチレンガス等の可燃性ガスが逆流・逆火した際、供給源側への影響を防止するために乾式安全器が使用されている(例えば特許文献1参照。)これらの安全器は、通常の使用状態のとき一次側(流入口側)から二次側(流出口側)に流れるガスの流圧により遮断弁機構を二次側に移動させて流路を開放し、逆流・逆火が発生したときには逆火流の流圧で遮断弁機構を一次側に移動させ、流路を閉鎖できるように構成されている。この際、アセチレンガス等のように逆火が発生したとき、流路内に逆火の衝撃圧が残存しているガスの場合には、流路内に存在している圧力を利用して遮断弁機構を閉鎖位置まで移動させ続けて流路を閉鎖できるよう構成してある。しかし、水素ガスの場合には事情が相違している。すなわち、水素ガスの場合には、逆火が生じても、逆流圧は瞬間的に作用するだけで、すぐに消失してしまうから、従来の安全器のように遮断弁機構を移動させ続けることができない。そのため、従来の乾式安全器をそのまま用いようとしても、遮断弁機構が動作しないので、逆火を阻止することができない。
本体ケースの流入孔、流出孔に向けて入口弁および出口弁をそれぞれ弾性付勢し、出口弁側には弾性体により押圧されるストッパーを内蔵する弁係止体をガス流出孔と連通状態で本体ケースに取付け、ストッパー先端を出口弁に外設した凹部に嵌合可能に位置づけたガス体の逆流・逆火緊急自動停止装置も知られている(例えば特許文献2参照)。この装置によれば、逆火の際の逆流圧でストッパーが外れ、その後は出口弁が弾発体で押されて移動し出口孔を塞ぐよう構成されているから、水素ガスのように瞬間的に逆流圧が作用してすぐに消失してしまうような可燃性ガスにも使用することができる。しかし、この装置では、流出孔を塞ぐのは出口弁に取り付けたゴム製Oリング等の閉鎖部材であるが、この閉鎖部材には逆流の際の火炎が消失されずに逆火が直接的に作用するから、すぐに熱で劣化してしまい、流出孔を塞ぐことができなくなる。また、ストッパーを設けた弁係止体にはガスの本来の流路から離れた分岐流が作用するように構成されているので、衝撃圧が瞬発的に作用せず、その間に水素ガスの場合には衝撃圧が消滅してしまうおそれがあり、確実性がない。さらに、逆流が治まってから安全器を通常状態に復帰させるには、ガスの導管を外して流出孔を外部に露出させ、この流出孔から軸棒等を挿入し、軸棒の先端で出口弁を流出孔側へ押戻し、ストッパーと凹部を嵌合させなければならないので、復帰措置が非常に面倒である。
上述した技術は火器特許文献1乃至特許文献3に開示されている。
許第3023842号公報 特公59-3645号公報 特開2012-013381号公報
本発明の解決課題は、上記水素ガスのように逆流・逆火時に逆流圧が瞬間的に作用してすぐに消失してしまうような可燃性ガスであっても、確実に流路を遮断でき、逆流が治まった後の復帰操作も簡単にできるようにした乾式安全器を提供することである。
特許文献3に記載の技術によってある程度の逆火を阻止することは可能となる。しかしながら、例えば、火事のときのように、安全器の周囲が高温になった場合などには、衝撃板が押圧されない。この場合、周囲に火災が発生しているにもかかわらず、ガスの流入が続くことになり危険である。本発明の発明者らは鋭意検討した結果、本発明に至った。
即ち、本発明によれば、
一端に一次側に連絡する流入口を有し他端に二次側に連絡する流出口を有する本体内に逆火流のときの流路を遮断する遮断弁機構と二次側に位置して前記逆火流の火炎を消炎する逆火消炎部材を設けた乾式安全器において、
上記遮断弁機構は一次側に移動したとき流入口を閉鎖するよう移動可能に設けられ一次側に向けてスピンドルばねで付勢されたスピンドルを具備し、
前記スピンドルの二次側に形成されたスピンドルシャフトは本体内に設けた孔付きスリーブ内に挿通され、
前記孔付きスリーブの外周には上記スピンドルばねより弱い遮断スリーブばねで二次側に付勢された遮断スリーブが移動可能に装着され、
前記遮断スリーブの二次側は上記流出口に対向する衝撃板に連絡し、
上記スピンドルシャフトの外面には孔付きスリーブに設けた孔に挿入されたボールが入り込む係止溝が形成され、
前記遮断スリーブの内面にはスピンドルが二次側に移動したとき前記ボールを上記係止溝に押し込む押圧面と遮断スリーブが一次側に押されたときボールの押圧を開放する開放面が形成され、
前記スピンドルシャフトは前記二次側に付勢された遮断スピンドルを保持しており、
前記遮断スピンドルは初期状態において前記流入口と前記流出口とが開通するように前記スピンドルシャフトにはんだで固定されており、
前記はんだが融解した際に前記遮断スピンドルが前記流入口と前記流出口との間を閉鎖するように移動する、
乾式安全器が得られる。
本発明によれば、水素ガスのように逆流・逆火時に逆流圧が瞬間的に作用してすぐに消失してしまうような可燃性ガスであっても、確実に流路を遮断でき、逆流が治まった後の復帰操作も簡単にすることができる。
本発明の実施の形態による乾式安全器の概念図である。 本発明の実施の形態による乾式安全器の他の概念図である。 本発明の実施の形態による乾式安全器の構造を示す図である。 本発明の実施の形態による乾式安全器の構造を示す図である。 本発明の実施の形態による乾式安全器の構造を示す図である。 本発明の変形例による乾式安全器の構造を示す図である。 本発明の変形例による乾式安全器の構造を示す図である。 本発明の変形例による乾式安全器の構造を示す図である。 本発明の変形例による乾式安全器の構造を示す図である。
本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明は、以下のような構成を備える。
[項目1]
一端に一次側に連絡する流入口を有し他端に二次側に連絡する流出口を有する本体内に逆火流のときの流路を遮断する遮断弁機構と二次側に位置して前記逆火流の火炎を消炎する逆火消炎部材を設けた乾式安全器において、
上記遮断弁機構は一次側に移動したとき流入口を閉鎖するよう移動可能に設けられ一次側に向けてスピンドルばねで付勢されたスピンドルを具備し、
前記スピンドルの二次側に形成されたスピンドルシャフトは本体内に設けた孔付きスリーブ内に挿通され、
前記孔付きスリーブの外周には上記スピンドルばねより弱い遮断スリーブばねで二次側に付勢された遮断スリーブが移動可能に装着され、
前記遮断スリーブの二次側は上記流出口に対向する衝撃板に連絡し、
上記スピンドルシャフトの外面には孔付きスリーブに設けた孔に挿入されたボールが入り込む係止溝が形成され、
前記遮断スリーブの内面にはスピンドルが二次側に移動したとき前記ボールを上記係止溝に押し込む押圧面と遮断スリーブが一次側に押されたときボールの押圧を開放する開放面が形成され、
前記スピンドルシャフトは前記二次側に付勢された遮断スピンドルを保持しており、
前記遮断スピンドルは初期状態において前記流入口と前記流出口とが開通するように前記スピンドルシャフトにはんだで固定されており、
前記はんだが融解した際に前記遮断スピンドルが前記流入口と前記流出口との間を閉鎖するように移動する、
乾式安全器。
[項目2]
項目1に記載の乾式安全器であって、
上記本体の外方にはリセットリングが移動可能に嵌挿され、本体に形成した長溝を通して上記スピンドルとリセットリングを連結したことを特徴とする
乾式安全器。
[項目3]
項目1又は項目2に記載の乾式安全器であって、
前記はんだは、低くても90度以上で融解することを特徴とする
乾式安全器。
<実施の形態の詳細>
本発明の概念図1及び図2を参照して説明する。図1(a)に示されるように、安全器は、外側シャフト100と内側シャフト200を概念的に有している。図示されるように、外側スピンドルのin側(一次側)からout側(二次側)までは連通しており、ガス等が流入することが可能である。out側は火器に接続されている。ここで、火器において何らかの事情により逆火が起こった場合には、図1(b)に示されるように、内側シャフトがin側に押圧される。これにより、図1(c)に示されるように、遮断弁150が開口部を閉鎖することによってガスの流入を防ぐ。
一方、図2に示されるように、逆火ではなく、例えば火災のように、安全器の周囲が高温になった場合には、内側シャフトを固定していた「はんだ」が融解し内側シャフトが二次側に移動することによって遮断弁151が開口部を閉鎖する。このように、本実施の形態による乾式安全器は、逆火時のみならず、逆火以外における高温状態にさらされた場合にガスの流入を阻止することが可能となる。
図3に示されるように、安全器は、一次側本体1と、スリーブ2と、3方穴本体3と、二次側本体4と、スピンドル5と逆防スピンドル6とを組み立ててなるものである。安全器は、一端に一次側に連絡する流入口(図の左側)を有し、他端に二次側に連絡する流出口(図の右側)を有する流路を具備する。図3に示す実施例においては、上記安全器は一次側開口部にOリング35を形成した3方穴本体3と、この3方穴本体3の一次側開口部の外方にねじ着され流入口を有する一次側本体1と、二次側開口部の内方にねじ着され流出口を有する二次側本体4で構成され、所要箇所にOリングを設けて内部を密閉してある。
図4に示されるように、通常時においては、スピンドル5と、3方穴本体3との間には隙間が空くようにスプリング31がスピンドル5を一次側に付勢している。これにより、一次側から流入したガスは、二次側から流出することができる(図を参照)。なお、図3及び図4において同一の部位については同一の形状として表れており、参照符号は省略している。
一方、逆火時には、図3に示されるように、逆火が発生すると、最初の衝撃圧が衝撃板22に直接的に作用し、該衝撃板22は瞬間的に1次側に移動し、スリーブ押え20が遮断スリーブ17を二次側に押してボール27の押圧を開放する。これにより、特に一次側Oリング35が3方穴本体3の後端部(一次側)との間に挟まることにより、流入口を閉鎖する。
図3及び図4に示されるように、本実施の形態においては、遮断スピンドル24と逆防スピンドル6の間ははんだで固定されている。これにより、通常時では位置関係は固定されている。例えば、周囲が火災など温度が所定以上になるとはんだは融解する。この時、図5に示されるように遮断スピンドル24と逆防スピンドル6との固定が解除され、スプリング33の復元力により、遮断スピンドル24が二次側に付勢されOリング34が逆防スピンドル止め金具7の内側と接触することにより、ガスの経路を閉鎖することとなる。これにより、高温時でも、適切にガスの流入を阻止することができる。
上記のように、本発明の乾式安全器はガスが逆火した際の一瞬の衝撃圧を利用してスピンドルを作動させることができるから、直ぐに衝撃圧が消失してしまうような水素ガスの如き可燃性ガスに好適に使用できるが、通常のアセチレンガス、プロパンガス、メタンガスその他の可燃性ガスに使用できることは明らかである。
上述した実施の形態は、本発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができると共に、本発明にはその均等物が含まれることは言うまでもない。
<変形例>
以下に示す変形例の一部は、上述した実施の形態に適宜応用・採用することが可能である。
図1は本発明の一実施例を示し、本体1は、一端に一次側に連絡する流入口2を有し、他端に二次側に連絡する流出口3を有する流路を具備する。図1に示す実施例においては、上記本体1は一次側開口部に弁座5を形成した中央本体4と、この中央本体4の一次側開口部の外方にねじ着され流入口2を有する一次側本体6と、二次側開口部の内方にねじ着され流出口3を有する二次側本体7で構成され、所要箇所にOリングを設けて内部を密閉してある。該中央本体4には、ボール8が挿入される複数個、図に示す実施例では3個の孔9と、長溝10が設けられ、上記孔9の外周には確認スリーブ11が装着され、一次側本体6との間に設けた確認スリーブばね12により該確認スリーブ11を二次側に向けて付勢してある。該確認スリーブ11の内面には、上記ボール8を押圧する押圧面13と押圧を開放する開放面14を設けてある。また、本体には確認スリーブ11がボール8を押圧する位置に移動したとき表れる逆火時表示マーク15が設けられ、該逆火時表示マーク15は確認スリーブ11がボール8の押圧を開放する位置に移動したときは該確認スリーブ11により隠される。
上記中央本体4の二次側開口部に取り付けた二次側本体7の内方には逆火流の火炎を消炎するための逆火消炎部材が設けられている。該逆火消炎部材は筒状の消炎フィルター16を具備し、該消炎フィルター16の両端からガスケット17を介して内方フィルター受18と外方フィルター受19を挿入し、内方フィルター受18の二次側の端部に外方フィルター受19の一次側端部をねじ着して消炎フィルター16を挟着し、内方フィルター受18のフランジ20を中央本体4の内段部21に当てた状態で上記二次側本体7により固定してある。上記内方フィルター受18および外方フィルター受19にはそれぞれガスの流路となる複数の通孔22、23が形成されており、正常流は内方フィルター受18の通孔22を通り、消炎フィルター16の内側から外側に抜け、外方フィルター受19の通孔23を通って二次側本体7の流出口3から流出する。なお、上記外方フルター受19の内方には、支持孔24を有する隔板25が形成されている。
上記本体1内には逆火流のとき流路を遮断する遮断弁機構が設けられている。該遮断弁機構として、実施例に示すものでは、スピンドル26と該スピンドル26内に内装された逆止弁27を有する。該スピンドル26は、一次側に上記本体の弁座5に係合するOリングを設けた弁部28を有し、外周には流路を形成する複数の通孔29と上記中央本体4の内面に内接するOリングと上記ボール8が入り込む係止溝30が設けられ、一次側に移動したとき上記弁部28が上記本体の弁座5に当って流入口2を閉鎖するよう一次側に向けてスピンドルばね31で移動可能に付勢されている。該スピンドルばね31は、上記スピンドル26の二次側の開口部にねじ着した止め金具32と、上記内方フィルター受18にねじ着したスピンドル押え33の間に介装されている。この止め金具32とスピンドル押え33にはそれぞれガスの一次側および二次側への流通を許容する通孔34、35が適所に設けられている。
上記逆止弁27はスピンドル26の内面に摺接し二次側が閉塞された筒状体に形成され、外周に通孔36と上記スピンドル26の内面に形成した内方弁座37に係合するOリングを有し、上記止め金具32との間に設けた逆止弁ばね38で一次側に付勢されている。
上記スピンドル26の止め金具32の中央部にはスピンルシャフト39が挿入され、座金40を介しボルト41で固定されている。該スピンドルシャフト39は軸方向に延び、上記スピンドル押え33にねじ着した孔付きスリーブ内42に挿通し、外周に係止溝43が形成されている。
上記孔付きスリーブ42は、ボール44を挿入する複数の、図に示す実施例では3個の孔45を有し、外周には遮断スリーブ46が移動可能に装着されている。該遮断スリーブ46は孔付きスリーブ42に取り付けたストップリング47に内面の段部が当るまで二次側に移動できるよう上記スピンドルばね31よりも弱い遮断スリーブばね48で二次側に付勢されている。この遮断スリーブ46の内面には、スピンドル26が二次側に移動したとき上記ボール44を押し込む押圧面49と、遮断スリーブ46が一次側に移動したときボール44の押圧を開放する開放面50が設けられている。該押圧面49と開放面50の間には、上記ストップリング47に当接する上記段部が設けられている。
上記遮断スリーブ46の二次側は、上記流出口3に対向する衝撃板51に連絡している。図6に示す実施例においては、衝撃板51は上記外方フィルター受19の内面にほぼ内接する外径を有し、該外方フィルター受19の隔板25の支持孔24に挿通した衝撃板シャフト52にねじ着され、ナット53で固定されている。該衝撃板シャフト52は、外周に設けた段部54が上記隔板25に当るまで移動できるよう二次側に向けて衝撃板ばね55で付勢され、外周にはOリングが設けられている。なお、衝撃板ばね55は、上記遮断スリーブばね48と同方向に作用するものであるから、省略してもよい。該衝撃板シャフト52の一次側にはスリーブ押板56がねじ着され、通常の状態で該スリーブ押板56が上記遮断スリーブ46の端面に当接するように構成されている。なお、上記遮断スリーブ46とスリーブ押板56を連結し、上記衝撃板51と遮断スリーブ46が一体的に連結されるような構成にすることもできる。この場合には、遮断スリーブばねを、上記衝撃板ばねの位置に配置してもよい。また、衝撃板51に対向する流出口3には筒状のホルダー57が設けられている。以上にように、本発明の乾式安全器は、流入口、スピンドル、逆止弁、スピンドルシャフト、遮断スリーブ、衝撃板シャフト、衝撃板、流出口等を同心的に一直線上に設けてあるので、後述するように、流出口からの逆流圧は瞬時に直接的に衝撃板に作用するから、動作に確実性がある。
上記本体1の外周には、リセットリング58が移動可能に嵌挿され、上記中央本体4に形成した長溝10を貫通する連結軸59により上記スピンドル26と連結されている。したがって、該リセットリング58はスピンドル26と一緒に移動し、かつスピンドル26の移動が拘束されていないとき該リセットリング58によりスピンドル26を移動させることができる。なお、本体には該リセットリング58が二次側に移動したとき表れるよう通常時表示マーク60が設けられており、このマークはリセットリング58及びスピンドル26が逆火時一次側に移動したときには、該リセットリング58により隠される。
上記の構成により、図6に示すように、通常時はリセットリング58によりスピンドル26を二次側に移動させると、スピンドルシャフト39の係止溝43にボール44が係合した状態で遮断スリーブ46の押圧面49が該ボール44を押圧するので、ボール44の抜け出しが阻止され、スピンドル26を二次側に移動した状態に保持できる。したがって、一次側から流入口2に入ったガスは、スピンドル26の内方に入り、流圧により逆止弁27を二次側に移動させ、逆止弁27、止め金具32、スピンドル押え33を通り内方フィルター受18の内側から消炎フィルター16の内面を通って該フィルター16の外面に至り、外方フィルター受19の通孔23を経て衝撃板51とホルダー57間を通り流出口3から二次側へ流出する。このとき、通常時表示マーク60が表れている。
逆流が生じると、上記逆止弁27が一次側に移動して流路を閉鎖する。さらに、逆火が発生すると、最初の衝撃圧が上記衝撃板51に直接的に作用し、該衝撃板51は瞬間的に二次側に移動し、スリーブ押え56が遮断スリーブ46を二次側に押してボール44の押圧を開放する。その結果、スピンドルシャフト39の拘束がなくなるので、スピンドル26はスピンドルばね31により一次側に移動され、弁部28が本体の弁座5に係合して流入口2を閉鎖し、一次側への影響を防止することができる(図2参照)。なお、この逆火状態では、火炎は消炎フィルター16で消炎されるから、スピンドル26の弁部28や本体の弁座5部分に火炎が到達するおそれはなく、Oリングを保護できる。また、図7に示すようにこの状態で確認スリーブ11がボール8を押圧してスピンドル26を一次側に保持しており、リセットリング58は二次側に移動し逆火時表示マーク15が表れている。この際、上記衝撃圧が瞬間的であっても、上記遮断スリーブ46を一瞬移動させることにより、その後は衝撃圧を利用せずに上述のように機能するから、上記衝撃板51や遮断スリーブ46がそれぞれのばね48、55の作用で一次側に戻っても何ら支障はない。
逆火が治まったら、上記確認スリーブ11を一次側に移動させながら上記リセットリング58を二次側に移動させる。その結果、スピンドル26は二次側に移動し、図1に示すように二次側に移動した状態でスピンドル26をセットすることにより、再度通常流を流すことができる。
図8、図9は乾式安全器の周辺の温度が上昇したときにも流路を閉鎖できるようにした実施例を示している。この場合、図8に示すように流出口にねじ着したホルダー61の内方にプランジャー62を挿入し、該プランジャー62を上記衝撃板51方向に移動可能にプランジャーばね63で付勢しておく。そして、該プランジャー62を二次側に移動した状態で仮保持するようプランジャー62とホルダー61をメタルフューズ64で連結する。このようにすれば、周辺温度が上昇すると、メタルフューズ64が溶け、プランジャー62の保持を開放するから、該プランジャー62はプランジャーばね63の作用で衝撃板51に向けて移動し、該衝撃板に当って該衝撃板51を押圧するから、以下上述と同様にスピンドル26を一次側に移動させて流路を閉鎖することができる。
上記のように、本発明の乾式安全器はガスが逆火した際の一瞬の衝撃圧を利用してスピンドルを作動させることができるから、直ぐに衝撃圧が消失してしまうような水素ガスの如き可燃性ガスに好適に使用できるが、通常のアセチレンガス、プロパンガス、メタンガスその他の可燃性ガスに使用できることは明らかである。
<図3及び図4>
1 一次側本体
2 スリーブ
3 3方穴本体
4 二次側本体
5 スピンドル
6 逆防スピンドル
7 逆防スピンドル止メ金具
8 フィルター受座金(A)
9 フィルター受座金(B)
10 フィルター
11 ガスケット
12 リセットリング
13 メタルヒューズ
14 スピンドル押え
15 スピンドルシャフト
16 三方穴金具
17 遮断スリーブ
18 六角穴付ボルト
19 座金
20 遮断スリーブ押板
21 衝撃板シャフト
22 衝撃板
23 ホルダー
24 遮断スピンドル
25 ホーローセット
26 ボール
27 ボール
28 ストップリング
29 スプリング
30 スプリング
31 スプリング
32 スプリング
33 スプリング
34 Oリング
35 Oリング
36 Oリング
37 Oリング
38 Oリング
39 Oリング
40 Oリング
41 Oリング
42 ナット
43 ホーローセット
<図6乃至図9>
1 本体
2 流入口
3 流出口
10 長溝
11 確認スリーブ
16 消炎フィルター
26 スピンドル
27 逆止弁
31 スピンドルばね
32 止め金具
33 スピンドル押え
39 スピンドルシャフト
42 孔付きスリーブ
46 遮断スリーブ
51 衝撃板
52 衝撃板シャフト
56 スリーブ押え
57 ホルダー
58 リセットリング
59 連結軸
62 プランジャー

Claims (3)

  1. 一端に一次側に連絡する流入口を有し他端に二次側に連絡する流出口を有する本体内に逆火流のときの流路を遮断する遮断弁機構と二次側に位置して前記逆火流の火炎を消炎する逆火消炎部材を設けた乾式安全器において、
    上記遮断弁機構は一次側に移動したとき流入口を閉鎖するよう移動可能に設けられ一次側に向けてスピンドルばねで付勢されたスピンドルを具備し、
    前記スピンドルの二次側に形成されたスピンドルシャフトは本体内に設けた孔付きスリーブ内に挿通され、
    前記孔付きスリーブの外周には上記スピンドルばねより弱い遮断スリーブばねで二次側に付勢された遮断スリーブが移動可能に装着され、
    前記遮断スリーブの二次側は上記流出口に対向する衝撃板に連絡し、
    上記スピンドルシャフトの外面には孔付きスリーブに設けた孔に挿入されたボールが入り込む係止溝が形成され、
    前記遮断スリーブの内面にはスピンドルが二次側に移動したとき前記ボールを上記係止溝に押し込む押圧面と遮断スリーブが一次側に押されたときボールの押圧を開放する開放面が形成され、
    前記スピンドルシャフトは前記二次側に付勢された遮断スピンドルを保持しており、
    前記遮断スピンドルは初期状態において前記流入口と前記流出口とが開通するように前記スピンドルシャフトにはんだで固定されており、
    前記はんだが融解した際に前記遮断スピンドルが前記流入口と前記流出口との間を閉鎖するように移動する、
    乾式安全器。
  2. 請求項1に記載の乾式安全器であって、
    上記本体の外方にはリセットリングが移動可能に嵌挿され、本体に形成した長溝を通して上記スピンドルとリセットリングを連結したことを特徴とする
    乾式安全器。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の乾式安全器であって、
    前記はんだは、低くても90度以上で融解することを特徴とする
    乾式安全器。
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Citations (4)

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