WO2004079242A1 - 安全弁 - Google Patents

Abstract

安全弁1は、本体2、固定体3、可溶体7、移動体8、付勢部材9、可動栓体10および可動栓体保持手段11を備えている。固定体2は、容器T内に通じている小径軸方向通路14と、上端に開口している大径軸方向通路15とを有している。可動栓体10は、固定体2の小径軸方向通路14の上端部に嵌まり合っている小径軸部18と、固定体2の大径軸方向通路15下端部との間に間隙を有する中間軸部19と、固定体2の大径軸方向通路15の中間部分に摺接可能に嵌まり合っている大径軸部20とを有している。可動栓10体の大径軸部20に、その上端から下端までのびる軸方向通路21が設けられ、可動栓体10の中間軸部19に、その周面に開口しかつ大径軸部20の軸方向通路21の下端に通じる連通路22が設けられている。

Description

明細書 安全弁 技術分野

こ の発明はヽ 安全弁に関 し、 特に 、 火災発生時等に容器内 圧力が上昇し過ぎる こ と を防止するため、 容器に取り 付け ら れて温度が上昇した場合に容器内のガスを開放する安全弁に 関する。 背景技術

天然ガスをエンジンの燃料と して使用 した自動車に搭載さ れる燃料タ ンク では、 タ ンク の温度上昇に伴 う 内圧の上昇に よ る破裂を防止するために、 燃料タ ンク には安全弁が取 り 付 け られている。 このよ う な安全弁と しては、 特許文献 1 (特 開 2 0 0 1 — 3 1 7 6 4 5 号公報） に、 本体と 、 本体内に収 納される ピス ト ン （移動体） と 、 ピス ト ン と本体と の間に充 填されている可溶合金と、 ピス ト ン と本体と の間に介装され ている付勢部材と を備え、 ピス ト ンは、 両端に連通する通路 を備え、 両端部には、 第 1 受圧面と第 2受圧面と を備えてい る ものが開示されている。 '

この種の安全弁は、 天然ガスタ ンク だけでな く 、 燃料電池 車の水素ガスタ ンク でも使用 される こ と から、 よ り 安全性を 向上させたも の の開発が課題と なっている。

こ の発明の 目 的は、 容器に取 り 付け られて温度が上昇した 場合に容器内のガスを開放する安全弁において、 よ り 安全性 を向上させたものを提供する こ と にある o 発明の開示

この 明によ Ό安全弁は 容器に取 り 付け られて 、)曰度が上 昇 した場 α に容器内のガスを開放する安全弁であつて 円筒 状で上端部に内向さ フラ ンジ部が形成されてレ、る本体と 、 本 体内周 と の間に間隙を有する小径部 、 小径部の下端に連な り かつ本体下端開口 を閉鎖する大径部 ぶぴ大径部の下端に連 な り かつ容 に取 り 付け られる取付け部を有する 円筒状固定 体と 本体の内向さ フラ ンジ部の下面に上端面が当接する よ う に固定体の小径部と本体と の間に配された可溶体と 可溶 体の m

下 に上端が当接する よ う に固定体の小径部と本体と の 間に移動可台匕

目匕に配された移動体と 、 移動体の下端に上端が当 接しかつ W

下 が固定体の大径部上面で受け止め られる う に 固定体の小径部と本体と の間に配された付勢部材と 、 固定体 内に移動可能に揷入された段付き 円柱状可動栓体と 、 通常状 態での可動栓体の上方への移動を阻止 しかつ移動体が上方位 置に移動する こ と に つて可動栓体の上方 の移動を許容す る可動栓体保持手段と を備えてお り 固定体は 、 容 内に通 じてレ、る小径軸方向通路と 小径軸方向通路の上端に連な り かつ上端に開 口 している大径軸方向 路と を有して り 、 可 動栓体は 、 固定体の小径軸方向通路の上端部に嵌ま ム

Ό a つて いる小径軸部 と 、 小径軸部に連な り 固定体の大径軸方向通路 下端部と の間に間隙を有する 中間軸部と 、 中間軸部に な り 固定体の大径軸方向通路の中間部分に摺接可能に嵌ま り 合つ てレ、る大径軸部と を有し、 可動栓体の大径軸部に 、 し の上端 から下端までのびる軸方向通路が け られヽ 可動栓体の中間 軸部にヽ その周面に開 Ρ しかつ大径軸部の軸方向通路の下端 に 、

じる連通路が設けられてお り ヽ これによ 、 可溶体が溶 融して移動体が上方位置に 動した際、 容 内ガスは 、 固定 体小径軸方向通路、 固定体大径軸方向通路下端部、 可動栓体 連通路 よぴ可動栓体軸方向通路を経てヽ 容 外に排出され る よ う になされてレヽる こ と を特徴とする も のである

こ の発明の安全弁によ る と 、 容 内のガスの圧力は 、 本体 に固定された固定体内に BXけ られかつ可動栓体保持手段によ つて上方への移動が阻止 されている可動栓体によつて受け ら れて り 、 移動体に容 内の圧力が及ばないので、 可溶体に かかる力は付勢部材の弾性力だけ と されてお り ヽ 定値よ り 低い 曰

■ί皿度での誤作動をな く すこ と がでさ る

可動栓体保持手段は 、 可動栓体の外周にロスけ られた凹所と 、 こ の凹所と 同 じ位置と なる よ う に固定体の小径部にロスけ られ た貫通孔と 、 これらの凹所およぴ貫通孔にまたがる よ う に収 納されたボ一ルと、 移動体の下端部 )ァ

け られたボ ル移動 用凹所と 力 らな り 、 ボ ル移動用凹所はヽ 可溶体が溶融して 移動体が上方 11Z.置（こ移動 した と きに 、 貫通孔に対向する よ う に形 されている こ とがある

- のよ う にする と 、 通常状態では 、 ホ一ルによつて可動栓 体の上方への移動が阻止され 、 作動状態ではヽ このボ一ルが 径方向外向きに移動する こ と によつて、 可動栓体の上方への 移動が許容され、 比較的簡単な構成で、 常状態での可動栓 体の上方への移動を阻止する と と もに、 作動状態に いては、 石雀実に可動栓体の上方への移動を許容する と がでさ 。 可動栓体の凹所は、 径方向外向きに広がるテ一パ状と され てレ、る こ と が好ま しい。

このよ う にする と 、 ボ一ルが径方向外向さ に確実に移動す るのでヽ 移動体の移動に伴って、 可動栓体が確実に上方に 動する こ と でき、 安全弁を所定条件で確実に作動させる こ と がでさ O o 図面の簡単な説明

図 1 は 、 この発明によ る安全弁の実施形態を示す断面図で 常状 (閉状態） を示 している。

図 2 は 、 この発明によ る安全弁の実施形態を示す断面図で 作 台匕

状 (開状態） を示 してレヽる。 発明を実施するための最良の形態 この発明の実施の形態を、 以下図面を 照して説明する。 以下の説明において、 上下および左右は 、 図の上下およぴ左 右をいう もの とする。

図 1 おょぴ図 2 は、 こ の発明の安全弁の実施形態を示して レ、る o 図 1 は、 安全弁の雰囲気温度が所定値以下の通常状態 すなわち通路が閉鎖された状態、 図 2 は 、 安全弁の雰囲与 曰 度が所定値を越えた作動状態すなわち通路が開放された状態 をそれぞれ示している。

通常状態の安全弁（1)は、 図 1 に示すよ う に、 周壁（12)およ び頂壁（13)を有する 円筒状で周壁（12)上端部に内向き フラ ン ジ部 (12a)が形成されている本体 (2)と、 本体（2)内周 と の間に 間隙を有する小径部（4)、 小径部（4)の下端に連な り かつ本体 (2)下端開 口 を閉鎖する大径部（5)およぴ大径部（5)の下端に連 な り かつ容器（T)に取 り 付け られる取付け部（6)を有する 円筒 状固定体（3)と 、 本体（2)の内向き フ ラ ンジ部（12a)の下面に上 端面が当接する よ う に固定体（3)の小径部（4)上端部と本体 (2)上端部と の間に配された円筒状可溶合金 (可溶体） (7)と 、 可溶合金（7)の下端に上端が当接する よ う に固定体（3)の小径 部 （4)中間部と本体（2)の中間部と の間に移動可能に配された 円筒状移動体（8)と、 移動体（8)の下端に上端が当接しかつ下 端が固定体（3)の大径部（5)上面で受け止め られる よ う に固定 体（3)の小径部 （4)下端部と本体（2)下端寄 り 部と の間に配され た円筒状コイルばね (付勢部材) (9)と 、 固定体（3)内に移動 可能に挿入された段付き円柱状可動栓体（10)と 、 通常状態で の可動栓体（10)の上方への移動を阻止 しかつ移動体（8)が上方 位置に移動する こ と によって可動栓体（10)の上方への移動を 許容する可動栓体保持手段（11)と を備えている。

本体（2)の頂壁（13)には、 その上面から下方にのぴるめねじ 部 （13a)およびこれに連なって頂壁（13)下面に開 口するガス排 出通路（13b)が形成されている。 これらのめねじ部（13a)およ びガス排出通路（ 13b)は、 本体（2)内のガスを外部に排出する ための貫通孔と なっている。

固定体（3)の大径部（5)外周には、 おねじ部（5a)が設けられ てお り 、 このおねじ部（5a)が本体（2)下端部内周に設け られた めねじ部にねじ合わされる こ と によ り 、 固定体（3)が本体（2) に固定されている。 なお、 固定体（3)にめね じ部を、 本体にお ね じ部を設けても よ く 、 また、 ねじ以外の方法によって固定 体（3)と本体（2)と を一体化して も よい。 固定体 (3)の小径部 (4)の上端は、 本体（2)の頂壁（13)下面に当接させられている。 固定体（3)の大径部（5)は、 本体（2)下端面と容器（T)外周 と の 間に介在される フランジ部（5b)を有している。 取付け部（6)は、 容器（T)の安全弁取付け部の形状に応 じた形状と されてお り 、 こ の実施形態では、 容器（T)の開 口 に設け られためねじ部にね じ合わされるおね じ部（6a)が取付け部（6)に設け られている。 固定体（3)の内周は、 大径部（5)およぴ取付け部 (6)側が小径 で、 小径部（4)側が大径と されてお り 、 これによ り 、 固定体 (3)には、 大径部（5)の上端近く から取付け部（6)の下端までの びて容器（T)内に通じている小径軸方向通路（14)と、 小径軸方 向通路（ 14)に連な り 上端に開 口 している大径軸方向通路（ 15) と が形成されている。

可溶合金（7)は、 公知のもので、 予め設定された温度になる と溶融する よ う になされている。 本体（2)の周壁（12)の上端部 には、 溶融した合金（7)を外部に排出するための合金排出通路 (16)が設け られている。

移動体（8)は、 その内周が固定体（3)の小径部（4)に接しかつ その外周が本体（2)の内周に接した状態で摺動可能なよ う に、 本体（2)と 固定体（3) と の間に配されている。 移動体（8)の下端 部内周には、 左右のボール移動用凹所（ 17)が形成されている。

コイルばね（9)は、 移動体（8)を上向き に付勢し、 可溶合金

(7)が溶融した際に、 可溶合金（7)を本体（²)の合金排出通路 (16)から排出する と と もに移動体（8)を上方に移動させる も の で、 その弾性力は、 安全弁（1)が作動する よ う に設定されてい る温度における可溶合金（7)の流動特性等を考慮して、 移動体

(8)を上方に移動可能でかつ小さ な値に設定されている。 可動栓体（10)は、 固定体（3)の小径軸方向通路（14)の上端部 に嵌ま り 合っている小径軸部（18)と 、 小径軸部（18)に連な り 固定体（3)の大径軸方向通路（15)下端部と の間に間隙を有する 中間軸部 (19)と 、 中間軸部 (19)に連な り 固定体（3)の大径軸方 向通路（15)の中間部分に摺接可能に嵌ま り 合っている大径軸 部 (20)と を有している

可動栓体（10)の大径軸部 (20)には 、 その上端から下端まで のびる軸方向通路 (21)が設け られている 可動栓体（10)の中 間軸部（19)にはヽ その外周面に開 口 しかつ大径軸部（20)の軸 方向通路（21)の下端 こ通 じる左右の運通路 (22)が設け られて レ、る。 したがつて 、 この連通路 (22)は、 固定体（3)の大径軸方 向通路（15)下端部と 中間軸部 (19)外周 と の間に存在する間隙 に開口 している

可動栓体（10)の大径軸部 (20)上端と本体 (2)の頂壁（13)下面 と の間には、 大径軸部 (20)が上方に移動可能なよ う に、 所定 の間隙が設け られてお り 、 こ の間隙は、 小径軸部（18)の長さ り も大き く な されている 。 したがつて 、 可動栓体（10)が容 器（T)内のガス の圧力によって強制的に押し上げられる と 、 可 動栓体（10)は、 その上端が本体（2)の頂壁（13)下面に当接した 位置で停止 し、 こ の際、 固定体（3)の小径軸方向通路（14)と可 動栓体（10)の連通路（22)とが、 固定体（3)の大径軸方向通路 (15)の下端部を介して連通する こ と になる。 可動栓体（10)の 小径軸部 (18)の外周には、 上下 2箇所に〇 リ ング (23)が設け られ、 可動栓体（10)の大径軸部（20)の外周には、 連通路（22) よ り も上の位置に、 O リ ング (24)が設け られている。

可動栓体保持手段（11)は、 可動栓体（10)の上端寄り 部分の 外周に設け られた左右の凹所（25)と 、 こ の凹所（25)と 同 じ位 置にある よ う に固定体（3)の小径部（4)に設け られた貫通孔（2

6) と 、 これらの凹所 (25)およぴ貫通孔 (26)にまたがる よ う に 収納されたボ一ノレ (27)と 、 移動体（8)のボール移動用凹所（1

7)と からな O。

可動栓体 (10)の凹所（25)および固定体（3)の貫通孔（26)は、 いずれ.も径方向外向きに広がるテーパ状と されている。 ボー ル移動用凹所 (17)は、 可溶合金 (7)が溶融して移動体（8)が上 方位置に移動したと きに、 貫通孔 (26)に対向する よ う に形成 されてお り 、 貫通孔（26)の最大径にほぼ等しい開 口径を有し、 その底面径は、 開 口径よ り も若干小さ く な されている。 なお、 可動栓体 (10)の凹所（25)は、 径方向外向き に広がるテーパ状 と されてレヽる こ と が好ま しいが、 固定体（3)の貫通孔（26)は、 円柱状であっても差し支えない

ホーノレ (27)の径方向の動き は 可動栓体（10)の囬所（25)底 面と移動体（8)の内周面と によって規制されている。 したがつ て、 可動栓体（10)に上向きの力が作用 した際には、 可動栓体 (10)の凹所（25)下面からボール（27)に斜め上向きの力が作用 し、 こ の力に抗して、 固定体（3)の貫通孔（25)の上面からボー ル (27)に斜め下向きの力が作用する こ と から、 両方の力が釣 り 合 う こ と と なる。 こ う して、 通常状態においては、 ボール (27) したがって可動栓体（10)の上方への移動が阻止されてい る。

ホ一ノレ移動用凹所（17)は、 移動体（8)が上方位置に移動する こ と によつて可動栓体（ 10)の上方への移動を許容するための 構成であ り 、 すなわち、 移動体（8)が上方位置に移動する と 、 ボール移動用凹所（ 17)が固定体（3)の貫通孔（26)の外端開口 に 対向する こ と にな り 、 移動体（8)の内周によって径方向外向き の移動が阻止されていたボ一ル（27)が径方向外向きに移動可 能と なる。 可動栓体 (10)の凹所 (25)がテーパ状と されている こ と から、 ボ一ル（27)には径方向外向き成分の力が作用 して いる こ と から、 ボール（27)は容易に径方向外向きに移動する。 これによ り 、 ボール（27)は、 可動栓体（10)の凹所（25)から脱 出 して貫通孔（26)と ボール移動用凹所（17)と にまたがって収 納される こ と にな り 、 可動栓体（10)の上方への移動を阻止す る作用が解除される。 こ の状態で、 容器内ガス圧力が可動栓 体（10)の摩擦力を超えている場合には、 可動栓体（10)が上方 に移動する こ と になる。 こ う して、 移動体（8)が上方位置に移 動する と 、 その後すぐに、 可動栓体（10)が上方に移動する。

安全弁（1)の雰囲気温度が所定値を越える と 、 可溶合金（7) が溶融し、 安全弁（1)は作動状態と なる。 この作動状態の安全 弁（1)は、 図 2 に示すよ う に、 可溶合金（7)が合金排出通路（1 6)から排出されて消失してお り 、 コイルばね（9)に付勢された 移動体（8)が上方位置まで移動している。 移動体（8)の上方位 置は、 移動体（8)の上端が本体（2)の内向き フ ラ ンジ部（12a)の 下面に当接した位置と なる。 移動体（8)が上方位置に移動する と、 上述したよ う に、 可動栓体（10)の上方への移動,を阻止す る ものがなく な り 、 可動栓体（ 10)も上方位置に移動する。 可 動栓体（10)の上方位置は、 その上端が本体（2)の頂壁（13)下面 に当接した位置と なる。 したがって、 小径軸方向通路（ 14)を 閉鎖していた可動栓体（10)の小径軸部（18)が大径軸方向通路 (15)内まで押し上げられる こ と によ り 、 安全弁（1)には、 容器 (T)内のガスを排出するための開放通路が形成される。 すなわ ち、 可溶合金（7)が溶融して移動体（8)が上方位置に移動 Lた 際、 容器（Τ)内ガスは、 固定体小径軸方向通路（14)、 固定体大 径軸方向通路（15)下端部、 可動拴体連通路（22)および可動栓 体軸方向通路（21)を経て、 本体（2)の頂壁（13)に設け られた貫 通孔 (13a) (13b)から排出 される よ う になされている

なお、 上記において、 左右にある と したもの （16) (17) (22) (25) (26) (27)は、 必ずしも左右 2つだけに限られる も のでは な く 、 図示されない紙面表側およぴ裏側にもそれぞれ設けて も よ く 、 また、 周方向の 3 箇所に等分に配置する よ う に して あ よい。 産業上の利用可能性

こ の発明の安全弁は、 例えば、 天然ガスや水素ガスをェン ジンの燃料とする 自動車に搭載される燃料タ ンク に使用 され て、 タ ンク温度が上昇した場合にタ ンク 内部のガス を開放す る こ と によ り 、 安全性の向上に寄与する こ と ができ る。

Claims

pfc求の範囲

1 • 容器に取り 付け られ 度が上昇した場合に容 内のガ スを開放する安全弁であつてヽ 円筒状で上端部に内向さ フラ

、

ノ ジ部が形成されているフ₊、体と ヽ 本体内周 と の間に間隙を有 する小径部 、 小径部の下 ) に な り かつ本体下端開 P を閉鎖 する大径部 よび大径部の下 に連な り 力 つ容口- Pに取 り 付け られる取付け部を ¾する 円筒状固定体と 、 本体の内向さ フラ ンジ部の下面に上端面が当接する よ う に固定体の小径部と本 体と の間に配された可溶体と 、 可溶体の下端に上端が当接す る よ う に固定体の小径部と本体と の間に移動可能に配された 移動体と 、 移動体の下端に上 が当接し つ下端が固定体の 大径部上面で受け止め られる よ に固定体の小径部と本体と の間に配された付勢部材と 、 固定体内に移動可能に揷入され た段付き 円柱状可動栓体と 、 常状態での可動栓体の上方へ の移動を阻止 し力 つ移動体が上方や mに移動する と によつ て可動栓体の上方への移動を許容する可動栓体保持手段と を 備えてお り 、

固定体はヽ 容器内に じてレ、る小径軸方向通路と 、 小径軸 方向通路の上丄

に連な り かつ上端に開 P している大径軸方向 通路と を有してお り ヽ 可動栓体は 、 固定体の小径軸方向 路 の上端部に欲ま り 合つ ている小径軸部と 、 小径軸部に連な り 固定体の大径軸方向通路下端部と の間に間隙を有する 中間軸 部と 、 中間軸部に連な り 固定体の大径軸方向通路の中間部分 に摺接可能に嵌ま り ムつている大径軸部と を有しヽ 可動栓体 の大径軸部にヽ その上端から下端までのびる軸方向 路が βΧ け られ、 可動 体の中間卓由 に その周 に開 P しかつ大住又 軸部の軸方向通路の下端に通 し る連 αΜ路が設け られてお り 、 これによ り ヽ 可溶体が溶融して移動体が上方位置に移動し た際、 容 内ガスは、 固定体小径軸方向通路、 固定体大径軸 方向通路下端部ヽ 可動栓体 通路およぴ可動栓体軸方向通路 を経てヽ 容 外に排出される よ う にな されている こ と を特徴 とする安全弁

2 . 可動栓体保持手段はヽ 可動栓体の外ノ口」 ΒΧけ られた凹所 と ヽ ^ ~ の凹所と じ位置と なる よ う に固定体の小径部に設け られた貫通孔と これらの凹所および貝通孔にまた力 sる よ う に収納されたホ一ルと 、 移動体の下端部に設け られたボール 移動用凹所と からな り 、 ボ一ル移動用凹所は、 可溶体が溶融 して移動体が上方位置に移動したと きに 、 貫通孔に対向する よ う に形成されてい 'る 虫

ロ冃求項 1 の安全弁 ο

3 . 可動栓体の凹所はヽ 径方向外向き に広がるテーパ状と さ れている 全

ロ冃求項 2 の安全弁 o