WO2006051591A1

WO2006051591A1 - 安全弁装置

Info

Publication number: WO2006051591A1
Application number: PCT/JP2004/016730
Authority: WO
Inventors: Kaoru Nomichi; Seiji Ishii; Makoto Ninomiya
Original assignee: Kabushiki Kaisha Kawasaki Precision Machinery
Priority date: 2004-11-11
Filing date: 2004-11-11
Publication date: 2006-05-18
Also published as: CA2585582C; CA2585582A1; EP1830115A4; US20080276992A1; EP1830115A1; US7814925B2; EP1830115B1

Abstract

　非常時に、ヒューズ片（２８）の溶融に伴って閉位置（４２）から開位置（４３）に変位駆動される弁体（２６）は、閉位置（４２）および開位置（４３）間の流体駆動開始位置を含む開位置（４３）寄りの位置に配置される状態では、一次ポート（５６）に導かれるガスの一次圧（Ｐ１）による押圧力の合力を開方向（Ｘ１）に受ける。この弁体（２６）は、流体駆動開始位置よりも閉位置（４２）寄りの位置に配置される状態では、流体駆動開始位置を含む開位置（４３）寄りの位置に配置される状態に比べて、開方向（Ｘ１）に受ける一次圧（Ｐ１）による押圧力の合力が小さくなるように構成される。これにより、通常時における開動作を阻止する変位阻止手段への押圧力を小さく抑えたうえで、非常時における迅速な開動作を達成することがきる小形の安全弁装置を提供する。

Description

明細書

安全弁装置

技術分野

[0001] 本願発明は、高圧ガス装置などの圧力装置に設けられる安全弁装置に関する。

背景技術

[0002] 図 6は、従来の技術の安全弁 1を示す断面図である。安全弁 1は、圧力容器に設けられ、火災発生時などの雰囲気温度が上昇した非常時に、圧力容器のガスを逃がすために用いられる。安全弁 1は、一次ポート 2および二次ポート 3を連通する弁通路 4 が形成されるハウジング 5内に、ピストン 6と、押圧ばね 7と、ヒューズメタル 8とが設けられて構成される。ピストン 6は、弁通路 4を閉塞する閉位置に設けられ、ヒューズメタル 8によって、弁通路 4を開放する開位置への変位が阻止されている。またピストン 6 は、一次ポート 2に導かれるガスおよび押圧ばね 7による開方向の押圧力を受けている〔図 6 (1)〕。このような構成によって、通常時には、弁通路 4が閉じ、非常時には、ヒユーズメタル 8が溶融してピストン 6が変位駆動されて弁通路 4が開いてガスを排出することができる〔図 6 (2)〕。

[0003] 図 7は、他の従来の技術の安全弁 10を示す断面図である。図 7の安全弁 10は、図 6の安全弁 1と類似しており、異なる構成だけ説明する。図 7の安全弁 10では、ピストン 6に関して一次ポート 2と反対側に圧力キャンセル室 11を形成し、ピストン 6に形成した貫通孔 12によって一次ポート 2と圧力キャンセル室 12とを連通するように構成されて、る〔図 7 ( 1)〕。このようにして一次圧 p 1によってヒューズメタル 8に加わる押圧力をキャンセルしている。非常時のガス排出は、図 6の安全弁 1と同様である〔図 7 (2 )〕（たとえば特許文献 1参照)。

特許文献 1：特開 2001—317645号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 図 6に示す安全弁 1では、一次ポート 2に導かれるガスの一次圧 piによる押圧力がヒューズメタル 8に加わるので、一次圧 piが高い場合、ヒューズメタル 8がクリープを生じて変形を生じてしまう。また逆に、変形を防止しょうとすると、ヒューズメタル 8の寸法を大きくしなければならず、安全弁 1自体が大きくなつてしまう。

[0005] 図 7に示す特許文献 1の安全弁 10では、図 6の安全弁 1で問題となるヒューズメタル 8への一次圧 piによる押圧力をキャンセルすることはできる力一次圧による押圧力をピストン 6の駆動に用いることができず、終始、押圧ばね 7による押圧力だけでピストン 6を駆動しなければならない。したがって寸法の大きな押圧ばね 7が必要となり、安全弁装置自体が大きくなつてしまう。特に、一次圧 piが高い場合、通常時のガスの漏れを防ぐために設けられるシール構造が、非常時のピストン駆動に対する大きな摺動抵抗となり、極めて大きな押圧ばね 7が必要になる。また押圧ばね 7だけでピストン 6 を駆動する構成では、一次圧 piを利用する場合のように、非常時に迅速に弁通路 4 を開くことができない。

課題を解決するための手段

[0006] 本発明の目的は、通常時における開動作を阻止する変位阻止手段への押圧力を小さく抑えたうえで、非常時における迅速な開動作を達成することがきる小形の安全弁装置を提供することである。

[0007] 本発明は、一次ポートから二次ポートに連通する弁通路が形成されるハウジングと、弁通路を閉塞する閉位置に配置され、弁通路を開放する開位置に向力う開方向へ変位可能である弁体であって、閉位置および開位置間の流体駆動開始位置を含む開位置寄りの位置に配置される状態では、一次ポートに導かれる流体の一次圧による押圧力の合力を開方向に受け、流体駆動開始位置よりも閉位置寄りの位置に配置される状態では、流体駆動開始位置を含む開位置寄りの位置に配置される状態に比べて、開方向に受ける一次圧による押圧力の合力が小さくなるように設けられる弁体と、弁体を開方向へ押圧する押圧手段と、予め定める溶融温度以上になると溶融する材料から成り、外部空間に開放される空間に設けられて、閉位置に配置される弁体を支持して開方向への変位を阻止する変位阻止手段とを含む安全弁装置である

[0008] 本発明に従えば、通常時には、閉位置から開位置に変位可能な弁体は、閉位置に配置される状態で、変位阻止手段に支持されて開方向への変位が阻止され、弁通路が閉塞されて一次ポートから二次ポートへの流体の流下が阻止される。火災時などの非常時に、雰囲気温度が変位阻止手段の溶融温度以上に上昇すると、変位阻止手段は溶融し、弁体が押圧手段で押圧され、開方向へ変位する。これによつて弁通路が開放されて一次ポートから二次ポートへの流体の流下が許容される。

[0009] このように非常時に変位駆動される弁体は、閉位置に配置される状態では、一次圧によって受ける押圧力が小さぐこの閉位置力開方向に流体駆動開始位置まで変位すると、一次圧によって受ける押圧力が大きくなるように構成される。これによつて通常時には、弁体を介して変位阻止手段に加わる押圧力を小さくして、変位阻止手段の変形を防止することができる。そして非常時には、流体駆動開始位置まで押圧手段からの押圧力で押圧されて変位すると、押圧手段による押圧力に一次圧による押圧力を加えた大きな押圧力で、弁体を開方向へ変位駆動することができる。

[0010] また本発明は、弁体が流体駆動開始位置よりも閉位置寄りに配置される状態で、弁体が一次圧により受ける押圧力の合力が零となるようにして!/、る。

[0011] 本発明に従えば、流体駆動開始位置よりも閉位置寄りに配置される状態では、弁体が一次圧によって受ける押圧力が平衡している。これによつて通常時に、一次圧による押圧力が、弁体を介して変位阻止手段に加わることを防ぐことができる。

[0012] また本発明は、弁体とハウジングとによって、弁体が流体駆動開始位置を含む開位置寄りの位置に配置される状態で、一次ポートから遮断され、弁体が流体駆動開始位置よりも開位置寄りの位置に配置される状態で、一次ポートに接続される圧力室が形成され、弁体は、圧力室の流体から開方向の押圧力を受け、ハウジングには、圧力室を外部空間に連通する圧調整通路が形成され、圧力調整通路に介在されて逆止弁手段が設けられ、逆止弁手段は、外部空間から圧力室に向力う流体の流下を許容し、圧力室から外部空間に向力う流体の流下を阻止するようにして、る。

[0013] 本発明に従えば、弁体が流体駆動開始位置を含む開位置寄りの位置に配置される状態で、一次ポートから遮断され、弁体が流体駆動開始位置よりも開位置寄りの位置に配置される状態で、一次ポートに接続される圧力室が形成される。この圧力室は、圧調整通路を介して外部空間に連通されており、圧力調整通路には、逆止弁手段が介在されて、外部空間から圧力室に向力う流体の流下が許容され、圧力室から外部空間に向力う流体の流下が阻止される。これによつて弁体が開位置力流体駆動開始位置まで変位するときには、圧調整通路を介して外部空間力流体を流入させて圧力室が負圧になることを防止して、弁体の円滑な変位を達成することができる。弁体が流体駆動開始位置まで変位して一次圧が圧力室に導かれると、圧調整通路を介して圧力室力外部空間に流体が流出することを防止して、一次圧による押圧力で弁体を押圧することができる。

発明の効果

[0014] 本発明によれば、通常時に変位阻止手段に加わる押圧力を小さくすることができ、変位阻止手段を大形化することなぐ変形を防止することができる。また非常時には、弁体が流体駆動開始位置まで変位した後、一次圧による押圧力を加えた大きな押圧力で弁体を変位駆動することができ、弁体を迅速に変位駆動することができ、迅速な短時間での開動作を達成することができる。また一次圧による押圧力も弁体の駆動に利用することができので、押圧手段は、弁体を流体駆動開始位置まで変位させることができる程度の押圧力が得られればよぐ押圧手段を小形にすることができる。このように通常時における開動作を阻止する変位阻止手段への押圧力を小さく抑え、非常時における迅速な開動作を達成することがきる小形の安全弁装置を実現することがでさる。

[0015] また本発明によれば、通常時に、一次圧による押圧力が、弁体を介して変位阻止手段に加わることを防ぐことができ、変位阻止手段の変形を確実に防止することができる。

[0016] また本発明によれば、逆止弁手段が設けられる圧調整通路で外部空間に連通する圧力室を形成し、弁体が流体駆動開始位置まで変位すると、この圧力室に一次圧が導かれ、この一次圧による押圧力で弁体が変位駆動される。このようにして弁体が流体駆動開始位置に変位するまでの状態と、基準位置に到達した状態とで、弁体が一次圧力受ける押圧力を変化させることができる安全弁装置を実現することができる図面の簡単な説明

[0017] [図 1]図 1は本発明の実施の一形態の安全弁装置を示す断面図である。圆 2]図 2は図 1の安全弁装置を高圧ガスタンクに装着した状態で示す断面図である

〇

[図 3]図 3は図 1の安全弁の動作状態を説明するための断面図である。

圆 4]図 4は本発明の実施の他の形態の安全弁を示す断面図である。

圆 5]図 5は本発明の実施のさらに他の形態の安全弁を示す断面図である。

[図 6]図 6は従来の技術の安全弁を示す断面図である。

[図 7]図 7は他の従来の技術の安全弁を示す断面図である。

符号の説明

20A, 20B 安全弁

25 ハウジング

26 弁体

27 ばね部材

28 ヒューズ片

47 第 1開閉制御部

48 第 2開閉制御部

51 第 1ロッド案内部

52 第 2ロッド案内部

55 弁通路

56 一次ポート

57 二次ポート

61 駆動圧力室

65 逆止弁手段

発明を実施するための最良の形態

[0019] 図 1は、本発明の実施の一形態の安全弁 20を示す断面図である。図 2は、安全弁 20を高圧ガスタンク 21に装着した具体的な使用状態で示す断面図である。図 1では、ハウジング 25の形状を簡略ィ匕して示す力図 2では、装着対象物である高圧ガスタンク 21への装着に好適な形状で示す。

[0020] 安全弁 20は、流体であるガスを取扱う圧力装置に設けられる安全弁装置である。圧力装置は、たとえば圧力容器、さらに具体的には高圧ガスタンク (以下、単に「タンク」という） 21であり、特に、天然ガス自動車用の燃料タンクなど、可燃ガスを収容するタンク 21に、安全弁 20が好適に用いられる。この安全弁 20は、通常時には高圧のタンク 21内の空間（以下「タンク内空間」という） 22からタンク内空間 22よりも低圧のタンク 21外の空間（以下「タンク外空間」と、う） 23へのガスの排出を阻止し、火災時などの雰囲気温度が上昇した非常時に、安全のために、タンク内空間 22からタンク外空間 23へのガスの排出を許容する構成であり、溶栓弁などとも呼ばれて！/、る。

[0021] 安全弁 20は、ハウジング 25と、弁体である弁体 26と、押圧手段であるばね部材 27 と、変位阻止手段であるヒューズ片 28とを有する。ハウジング 25は、本体 31に蓋体 3 2が装着されて構成され、予め定める基準軸線 L20に沿って延びる弁室空間 33が形成され、この弁室空間 33に、ピストン弁体 26、ばね部材 27およびヒューズ片 28が収納されて、安全弁 20が構成されている。

[0022] ノ、ウジング 25には、基準軸線 L20に平行な方向（以下「軸線方向」という） XI, X2 の一方 XI側の端部（以下「一端部」 t 、う） 38に、溶融物排出通路 34が軸線方向 XI , X2に延びて形成される。またノヽウジング 25には、一次通路 35、二次通路 36および圧調節通路 37が、基準軸線 L20と交差する方向に延びて形成される。

[0023] 一次通路 35、二次通路 36および圧調節通路 37は、軸線方向 XI, X2に関して、溶融物排出通路 34よりも軸線方向 XI, X2の他方 X2側の端部（以下「他端部」 t 、う ) 39寄りに配置され、一端部 38側から他端部 39側に、二次通路 36、一次通路 35および圧調整通路 37の順に配置されるように形成され、基準軸線 L20まわりの周方向に関しては、相互に一致してもよいし、相互にずれていてもよい。

[0024] ハウジング 25に形成されるこれら各通路 34— 37によって、弁室空間 33がハウジング 25の外部空間に連通されている。具体的には、弁室空間 33は、一次通路 35によつてタンク内空間 22に連通され、溶融物排出通路 34、二次通路 36および圧調節通路 37によってタンク外空間 23に連通される。

[0025] ピストン弁体（以下、単に「弁体」という） 26は、棒状のロッド 40と、ロッド 40の一端部に一体に設けられ、ロッド 40よりも大きい外径を有するピストン 41とを有する。この弁体 26は、その軸線を基準軸線 L20と一致させ、ピストン 41を軸線方向一方 XI側に配置させて、弁室空間 33に設けられる。

[0026] この弁体 26は、図 1に実線で示す閉位置 42と、図 1に仮想線で示す開位置 43と〖こわたって、少なくとも閉位置 42から開位置 43に向力開方向 XIへ変位可能である。本実施の形態では、弁体 26は、開位置 43から閉位置 42に向力ぅ閉方向 X2へも変位可能である。開方向は軸線方向一方と同一であり、閉方向は軸線方向他方と同一であるので、符号をそれぞれ共用する。

[0027] ハウジング 25には、軸線方向 XI, X2に関して、二次通路 36よりも一方 XI側にビストン案内部 45を有し、弁体 26のピストン 41は、そのピストン案内部 45に嵌入した状態で設けられる。ピストン案内部 45の内径は、軸線方向 XI, X2に関して一様であり、弁体 26が閉位置 42、開位置 43およびこれらの間の過渡位置のいずれにあるかに拘わらず、ピストン 41の外周部は、ピストン案内部 45の内周部に密に当接している。これによつて一次通路 35、二次通路 36および圧調整通路 37は、溶融物排出通路 3 4と密に仕切られ、遮断されている。

[0028] 弁体 26のロッド 40には、軸線方向 XI, X2に間隔をあけて、第 1および第 2開閉制御部 47, 48が形成され、各開閉制御部 47, 48間には、ロッド側退避部 49が形成される。第 1開閉制御部 47は、第 2開閉制御部 48よりもピストン 41寄りに形成される。各開閉制御部 47, 48は、同一の外径を有し、ロッド側退避部 49は、各開閉制御部 4 7, 48よりも小さい外径を有する。

[0029] ハウジング 25には、軸線方向 XI, X2に関して、一次通路 35と二次通路 36との間に、第 1ロッド案内部 51が形成され、一次通路 35と圧調節通路 37との間に、第 2ロッド案内部 52が形成される。各ロッド案内部 51, 52は、相互に同一であり、軸線方向 X 1, X2に関して一様な内径を有する。

[0030] ノ、ウジング 25の第 1および第 2ロッド案内部 51, 52間には、第 1および第 2ロッド案内部 51, 52よりも大きい内径を有するハウジング側退避部 50が形成され、一次通路 35は、このハウジング側退避部 50で弁室空間 33に開口している。またハウジング 25 の第 1ロッド案内部 51とピストン案内部 45との間は、内径が第 1ロッド案内部 51を大きくなるように退避している。

[0031] 弁体 26の第 1開閉制御部 47が、ハウジング 25の第 1ロッド案内部 51に嵌入した状態では、第 1開閉制御部 47の外周部は、第 1ロッド案内部 51の内周部に密に当接している。これによつて弁室空間 33が、一次通路 35と、二次通路 36との間で密に仕切られ、閉塞される。第 1開閉制御部 47が、第 1ロッド案内部 51から脱出した状態では、弁室空間 33は、一次通路 35と、二次通路 36との間が開放される。

[0032] 弁体 26の第 2開閉制御部 48が、ハウジング 25の第 2ロッド案内部 52に嵌入した状態では、第 2開閉制御部 48の外周部は、第 2ロッド案内部 52の内周部に密に当接している。これによつて弁室空間 33が、一次通路 35と、圧調整通路 37との間で密に仕切られ、閉塞される。またロッド 40の第 2開閉制御部 48よりも軸線方向他方 X2側の部分は、第 2ロッド案内部 52に嵌入した状態でも隙間が形成される構成であり、第 2 開閉制御部 48が、第 2ロッド案内部 52から脱出した状態では、弁室空間 33は、一次通路 35と、圧調整通路 37との間が開放される。

[0033] ハウジング 25に弁体 26が設けられた状態で、ハウジング 25と弁体 26とが協働して、弁通路 55、ヒューズ片室 60、駆動圧力室 61およびばね室 62が形成される。具体的に述べると、弁室空間 33が、ピストン 41に仕切られることによって、弁室空間 33のピストン 41よりも軸線方向一方 XI側の部分によってヒューズ片室 60が構成される。弁室空間 33のピストン 41よりも軸線方向他方 X2側の部分のうち、第 2ロッド案内部 5 2に囲まれる部分およびそれよりも軸線方向他方 X2側の部分によって、駆動圧力室 61が構成され、この駆動圧力室 61には、ロッド 40の軸線方向他方 X2側の端部 58 が臨んでいる。

[0034] そして弁室空間 33のピストン 41よりも軸線方向他方 X2側の部分のうち、駆動圧力室 61を除く残余の部分が通路部を構成し、この通路部と、一次通路 35および二次通路 36とによって、弁通路 55が構成される。一次通路 35の弁室空間 33と反対側の端部の開口が一次ポート 56となり、二次通路 36の弁室空間 33と反対側の端部の開口が二次ポート 57となる。また弁通路 55を成す弁室空間 33の一部であって、軸線方向 XI, X2に関して、ピストン 41と第 2ロッド案内部 51との間の部分によってばね室 62が構成される。つまり弁通路 55は、ばね室 62を含む。

[0035] 弁体 26が閉位置 42に配置される状態では、第 1開閉制御部 47が第 1ロッド案内部 51に嵌入するとともに、第 2開閉制御部 48が第 2ロッド案内部 52に嵌入する。この状態では、弁室空間 33が、一次通路 35と、二次通路 36との間で閉塞される。つまり、弁通路 55が閉塞され、一次ポート 56と二次ポート 57とが遮断される。また弁室空間 33が、一次通路 35と、圧調整通路 37との間で閉塞され、駆動圧力室 61は、一次ポート 56から遮断される。

[0036] 弁体 26が開位置 43に配置される状態では、第 1開閉制御部 47が第 1ロッド案内部 51から脱出するとともに、第 2開閉制御部 48が第 2ロッド案内部 52から脱出する。この状態では、弁室空間 33が、一次通路 35と、二次通路 36との間で開放される。つまり、弁通路 55が開放され、一次ポート 56と二次ポート 57とが接続される。また弁室空間 33が、一次通路 35と、圧調整通路 37との間で開放され、駆動圧力室 61は、一次ポート 56に接続される。

[0037] 閉位置 42と開位置 43との間の過渡位置は、流体駆動開始位置と、開放開始位置とを含む。開放開始位置は、流体駆動開始位置よりも、開位置寄りの位置である。

[0038] 流体駆動開始位置は、弁体 26が閉位置 42から開位置 43に向けて変位するときに、駆動圧力室 61と一次ポート 56とを遮断している状態から、駆動圧力室 61と一次ポート 56とを接続する状態に切換る位置である。弁体 26が、流体駆動開始位置よりも閉位置寄りの位置に配置される状態では、駆動圧力室 61と一次ポート 56とは遮断され、流体駆動開始位置を含む開位置寄りの位置に配置される状態では、駆動圧力室 61と一次ポート 56とが接続される。

[0039] 開放開始位置は、弁体 26が閉位置 42から開位置 43に向けて変位するときに、一次ポート 56と二次ポート 57とを遮断して、る状態から、一次ポート 56と二次ポート 57 とを接続する状態に切換る位置である。弁体 26が、開放開始位置よりも閉位置寄りの位置に配置される状態では、一次ポート 56と二次ポート 57とは遮断され、開放開始位置を含む開位置寄りの位置に配置される状態では、一次ポート 56と二次ポート 57とが接続される。

[0040] ばね部材 27は、圧縮コイルばねであり、弁体 26のロッド 40に外嵌される状態で、ばね室 62に設けられる。このばね部材 27は、一端部が、ハウジング 25の第 2ロッド案内部 51の軸線方向一方 XI側の部分に支持され、他端部が、弁体 26のピストン 41に支持され、弁体 26を軸線方向一方である開方向 XIへ、ばね力を与えて弹発的に押圧する。

[0041] ヒューズ片 28は、貫通孔を有する短円筒状の部材であり、ヒューズ片室 60に設けられる。ヒューズ片 28は、その軸線を基準軸線 L20と一致させた状態で設けられ、一端部が弁体 26のピストン 41に当接し、他端部がハウジング 25の軸線方向一端部に当接している。これによいってヒューズ片 28は、閉位置 42に配置される弁体 26を開方向 XI下流側力も支持して開方向 Xへの変位を阻止する。

[0042] このヒューズ片 28は、火災時などの非常時に、安全弁 20の雰囲気温度が上昇して到達すると予測される温度よりも低!ヽ溶融温度で溶融する温度特性の材料、たとえば鉛合金である低融点合金カゝら成る。ヒューズ片 28は、低融点合金から成る場合には、ヒューズメタルなどと呼ばれる。

[0043] ヒューズ片室 60は、流速を低下させるためのフィルタ 63が介在される溶融物排出通路 34によって、ハウジング 25の外部空間であるタンク外空間 23に開放されている。ヒューズ片 28は、雰囲気温度が溶融温度以上になると溶融する。ヒューズ片 28が溶融して生成される溶融物は、溶融物排出通路 34を介して外部に排出可能である。溶融物排出通路 34には、流速を低下させるためのフィルタ 63が介在され、溶融物が高速度で排出されることを防止できる。またヒューズ片 28が円筒状でかつ貫通孔が溶融物排出通路 34に臨んでいるので、溶融物が円滑に排出される。

[0044] 圧調整通路 37には、逆止弁手段 65が介在されて設けられてヽる。この逆止弁手段 65は、外部空間であるタンク外空間 23から駆動圧力室 61に向力流体、ここではタンク外空間 23の雰囲気ガスの流下を許容し、駆動圧力室力もタンク外空間 23に向力流体、ここでは駆動圧力室 61内のガスの流下を阻止する。

[0045] 図 3は、安全弁 20の動作状態を説明するための断面図である。図 3 (1)は、弁体 26 が閉位置 42にある状態を示し、図 3 (2)は、弁体 26が流体駆動開始位置にある状態を示し、図 3 (3)は、弁体 26が開位置 43にある状態を示す。図 2の構成には、その符号を付して説明する。

[0046] 安全弁 20が、タンク 21に装着される初期状態では、図 1および図 3 (1)に示すように、弁体 26力閉位置 42にあり、ヒューズ片 28によって弁体 26の開方向 Xへの変位が阻止されている。この状態では、弁通路 55が閉塞され、一次ポート 56と二次ポート 57とは遮断され、駆動圧力室 61と一次ポート 56とが遮断されている。したがってタンク内空間 22のガスは、タンク外空間 23への排出が停止されている。

[0047] 弁体 26は、第 1および第 2開閉制御部 47, 48の間で、一次通路 35に臨んでおり、一次ポート 56に導かれるタンク内空間 22のガスの圧力である一次圧 P1を、第 1および第 2開閉制御部 47, 48で受ける。第 1開閉制御部 47では、一次圧 P1に基づいて受ける押圧力は、開方向 XIに向力押圧力であり、第 2開閉制御部 48では、一次圧 P1に基づいて受ける押圧力は、閉方向 X2に向力う押圧力である。

[0048] 第 1および第 2開閉制御部 47, 48の外径は、同一に形成されており、第 1開閉制御部 47の断面積 A1と第 2開閉制御部 48の断面積 A2とは同一であり、弁体 26力一次圧 P1を、開方向 XIに受ける受圧面積と閉方向 X2に受ける受圧面積とは同一である。したがって一次圧 P1による弁体 26への押圧力は、開方向 XIの押圧力と閉方向 X2の押圧力とが釣り合って、弁体 26がー次圧 P1による受ける押圧力の合力は零 (0)となる。

[0049] このような安全弁 20では、弁体 26が閉位置 42にある初期状態では、弁体 26に開方向 XIへ変位させる駆動力として寄与する押圧力は、ばね部材 27のばね力による押圧力だけあり、弁体 26を介してヒューズ片 28に加わる押圧力は、このばね部材 27 による押圧力だけである。火災などが発生した非常時を除く残余の通常時は、このような初期状態が維持される。

[0050] タンク 21の周囲で火災が発生するなどして雰囲気温度が上昇すると、ヒューズ片 2 8も昇温し、そのヒューズ片 28は、融点温度以上になると溶融する。この火災発生時などの非常時に、ヒューズ片 28が溶融すると、ヒューズ片 28によって弁体 26を変位阻止することができなくなる。これによつてヒューズ片 28の溶融した溶融物が溶融物排出通路 34から押し出されるように排出されながら、弁体 26がばね部材 27による押圧力で押圧され、開方向 XIへ変位駆動される。

[0051] このとき、弁体 26が図 3 (2)に示す流体駆動開始位置に変位されるまでの間は、弁体 26がー次圧 P1による受ける押圧力の合力は、初期状態と同様の零である。また駆動圧力室 61は、逆止弁手段 65が介在される圧調整通路 37によってタンク外空間 23に連通され、タンク外空間 23のガスを吸入することができるので、駆動圧力室 61 が閉じた空間のように負圧になることが防がれ、弁体 26は円滑に変位することができる。

[0052] そして弁体 26が図 3 (2)に示す流体駆動開始位置まで変位すると、一次ポート 56 と駆動圧力室 61とが接続され、弁体 26が、駆動圧力室 61に臨む部分でも一次圧 P 1を受けるようになり、弁体 26がー次圧 P1による受ける押圧力の合力力開方向 XI の押圧力となる。このような状態になると、弁体 26は、ばね部材 27による押圧力に加えて、一次圧 P1による押圧力によっても押圧され、大きな押圧力で押圧されて、ばね部材 27の押圧力だけで駆動する場合に比べて加速されて高速度で変位駆動される

[0053] このようにして弁体 26が変位駆動されて、開放開始位置まで変位されると、弁通路 55が開放され、一次ポート 55と二次ポート 56とが接続され、タンク内空間 22のガス力 Sタンク外空間 23に排出されるようになる。そして最終的には、弁体 26が図 3 (3)に示す開位置 43まで変位され、弁通路 55ができるだけ大きな開度で開放され、タンク内空間 22のガスがタンク外空間 23に円滑に排出される。

[0054] 本実施の形態の安全弁 20によれば、通常時には、閉位置 42から開位置 43に変位可能な弁体 26は、閉位置 42に配置される状態で、ヒューズ片 28に支持されて開方向 XIへの変位が阻止され、弁通路 55が閉塞されて一次ポート 56から二次ポート 57 へのガスの流下が阻止される。火災時などの非常時に、雰囲気温度がヒューズ片 28 の溶融温度以上に上昇すると、ヒューズ片 28は溶融し、弁体 26がばね部材 27からばね力が与えられて押圧され、開方向 XIへ変位する。これによつて弁通路 55が開放されて一次ポート 56から二次ポート 57への流体の流下が許容される。

[0055] このように非常時に変位駆動される弁体 26は、閉位置 42および開位置 43間の流体駆動開始位置を含む開位置 43寄りの位置に配置される状態では、一次ポート 56 に導かれるガスの一次圧 P1による押圧力の合力を開方向 XIに受け、流体駆動開始位置よりも閉位置 42寄りの位置に配置される状態では、流体駆動開始位置を含む開位置 43寄りの位置に配置される状態に比べて、開方向 XIに受ける一次圧 P1による押圧力の合力が小さくなる。換言すれば、閉位置 42に配置される状態では、一次圧 P1によって受ける押圧力が小さぐ本実施の形態では零であり、この閉位置 42から開方向 XIに流体駆動開始位置まで変位すると、一次圧 P1によって受ける押圧力が大きくなるように構成される。

[0056] これによつて通常時には、弁体 26を介してヒューズ片 28に加わる押圧力を小さくして、ヒューズ片 28の変形を防止することができる。本実施の形態では、通常時に、一次圧 P1による押圧力が、弁体 26を介してヒューズ片 26に加わることを防ぐことができる。したがってヒューズ片 26の寸法を小さくすることが可能であり、安全弁 20を小形にすることができる。

[0057] そして非常時には、流体駆動開始位置までばね部材 27からの押圧力で押圧されて変位すると、ばね部材 27による押圧力に一次圧 P1による押圧力を加えた大きな押圧力で、弁体 26を開方向 XIへ高速度で迅速に変位駆動することができる。したがつて、迅速な短時間での開動作を達成することができる。また一次圧 P1による押圧力も弁体 26の駆動に利用することができので、ばね部材 27は、弁体 26を流体駆動開始位置まで変位させることができる程度の押圧力が得られればよぐばね部材 27を小形にすることができる。

[0058] このように通常時における開動作を阻止するヒューズ片 28への押圧力を小さく抑え、非常時における迅速な開動作を達成することがきる小形の安全弁 20を実現することがでさる。

[0059] また図 2に示すように、安全弁 20をブロック化し、二次ポート 57に、排出したガスを所定の場所に導くためにの配管を接続する-ップル 70を設けるようにすることによつて、配置場所などに制限を受けるタンク 21から、ガスを好適に排出することができる。

[0060] 図 4は、本発明の実施の他の形態の安全弁 20Aを示す断面図である。本実施の形態の安全弁 20Aは、図 1一図 3の安全弁 20と類似しており、対応する部分に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明する。本実施の形態の安全弁 20Aは、弁体 26のピストン 41に、軸線方向一方 XIに開放、具体的にはヒューズ片室 60に臨んで開放する凹所 83が形成される。このような構成にすれば、ヒューズ片 28が溶融して生成される溶融物を、この凹所 83に流入させることができ、弁体 26を変位させやすくすることができる。このような場合、ヒューズ片 28として、溶融物排出通路 34に臨む貫通孔が形成されて、なヽヒューズ片を用いても、弁体 26の円滑な変位を達成できる。その他の効果は、安全弁 20と同様に達成できる。

[0061] 図 5は、本発明の実施のさらに他の形態の安全弁 20Bを示す断面図である。安全弁 20Bは、図 1一図 3の安全弁 20と類似しており、対応する部分に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明する。本実施の形態の安全弁 20Bは、図 1一図 3の安全弁 20に設けられた圧調整通路 37および逆止弁 65が設けられていない。このような構成であっても、閉位置力も流体駆動開始位置までの弁体 26の変位距離を小さくすれば、弁体 26の変位動作に支障はなぐ図 1一図 3の安全弁 20と同様の動作をし、同様の効果を達成することができる。

[0062] 前述の各実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえば第 1および第 2開閉制御部 47, 48の外径を異ならせて、通常時において、一次圧 P1による押圧力の合力力開方向 XIおよび閉方向 X2の、ずれかに作用するようにしてもよ!、。

産業上の利用可能性

[0063] 本願発明に係る安全弁装置は、通常時における開動作を阻止する変位阻止手段への押圧力を小さく抑えたうえで、非常時における迅速な開動作を達成できる小形の安全弁装置を使用する、高圧ガス装置などの圧力装置に利用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 一次ポートから二次ポートに連通する弁通路が形成されるハウジングと、

弁通路を閉塞する閉位置に配置され、弁通路を開放する開位置に向力う開方向へ変位可能である弁体であって、閉位置および開位置間の流体駆動開始位置を含む開位置寄りの位置に配置される状態では、一次ポートに導かれる流体の一次圧による押圧力の合力を開方向に受け、流体駆動開始位置よりも閉位置寄りの位置に配置される状態では、流体駆動開始位置を含む開位置寄りの位置に配置される状態に比べて、開方向に受ける一次圧による押圧力の合力が小さくなるように設けられる弁体と、

弁体を開方向へ押圧する押圧手段と、

予め定める溶融温度以上になると溶融する材料力成り、外部空間に開放される空間に設けられて、閉位置に配置される弁体を支持して開方向への変位を阻止する変位阻止手段とを含む安全弁装置。

[2] 弁体が流体駆動開始位置よりも閉位置寄りに配置される状態で、弁体が一次圧により受ける押圧力の合力が零となるようにしてなる請求項 1記載の安全弁装置。

[3] 弁体とハウジングとによって、弁体が流体駆動開始位置を含む開位置寄りの位置に配置される状態で、一次ポートから遮断され、弁体が流体駆動開始位置よりも開位置寄りの位置に配置される状態で、一次ポートに接続される圧力室が形成され、弁体は、圧力室の流体から開方向の押圧力を受け、

ハウジングには、圧力室を外部空間に連通する圧調整通路が形成され、圧力調整通路に介在されて逆止弁手段が設けられ、逆止弁手段は、外部空間から圧力室に向力流体の流下を許容し、圧力室力外部空間に向力う流体の流下を阻止するようにしてなる請求項 1または 2記載の安全弁装置。