特許 5679392 安全弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5679392

(24)【登録日】2015年1月16日

(45)【発行日】2015年3月4日

(54)【発明の名称】安全弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 17/38 20060101AFI20150212BHJP

【ＦＩ】

   F16K17/38 A

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-209772(P2014-209772)

(22)【出願日】2014年10月14日

【審査請求日】2014年12月1日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000102452

【氏名又は名称】エスアールエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090310

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 正俊

(72)【発明者】

【氏名】世良 和也

(72)【発明者】

【氏名】萩原 敏治

(72)【発明者】

【氏名】岩崎 幸伸

【審査官】 柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１３２４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１８１２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２７６９９２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ １７／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部に連通した高圧流体用の流体通路を内部に有する本体と、
前記本体内に設けられ、前記流体通路を開閉可能な流体遮断体と、
前記流体通路の閉状態を前記高圧流体の圧力に抗して固体状態で保持し、少なくとも前記本体の温度上昇に伴って融解し、当該融解状態で前記本体の外部に流出して前記流体遮断体が前記流体通路を開放するように、前記本体内に設けられた第１の可溶材と、
固体状態において前記融解した第１の可溶材の前記本体外部への流出を阻止するように前記本体に単独で設けられた第２の可溶材とを、
有し、前記第２の可溶材は、前記第１の可溶材が融解する温度よりも高い温度で融解を開始し、前記本体から少なくとも一部が離れたとき、前記融解した第１の可溶材と伴に前記本体の外部に流出する安全弁。

【請求項2】

請求項１記載の安全弁において、前記第２の可溶材は、融解した前記第１の可溶材から圧力を受ける面を固体状態において有し、この面の周囲に周面を有し、その周面が前記本体側に設けた取付面に接触している安全弁。

【請求項3】

請求項１または２記載の安全弁において、前記第１及び第２の可溶材は低融点合金であり、前記第１の可溶材と前記第２の可溶材との間に両者の接触を阻止する接触阻止体を設けた安全弁。

【請求項4】

外部に連通した高圧流体用の流体通路を内部に有する本体と、
前記本体内に設けられ、前記流体通路を開閉可能な流体遮断体と、
固体状態において前記流体遮断体が前記流体通路を閉状態とするように設けられ、すくなくとも前記本体の温度上昇に伴って前記固体状態から融解して、前記遮断体に前記流体通路を開状態とさせる可溶材とを、
有する安全弁において、
前記流体遮断体による前記流体通路の閉状態を前記高圧流体の圧力に抗して保持する保持体を、前記本体内に設け、前記保持体は、前記可溶材が融解を開始した状態において液状であって、この液状状態において前記遮断体に前記流体通路を開状態とさせるように前記本体の外部に流出可能に設けられ、
前記可溶材は、非融解時に、前記高圧流体の圧力を受けている液状の前記保持体の外部流出を阻止するように、かつ融解開始によって前記本体から少なくとも一部が離れたとき、前記本体の外部に前記液状の保持体と伴に流出可能に、前記本体に単独で設けられた安全弁。

【請求項5】

請求項４記載の安全弁において、前記可溶材は、前記液状の保持体の外部への流出を阻止する位置に設けられ、前記可溶材は、前記液状の保持体の圧力を受ける面を有し、この面の周囲に周面を有し、その周面が前記本体側に設けた取付面に接触している安全弁。

【請求項6】

請求項４記載の安全弁において、前記保持体と前記可溶材とは連絡通路を介して連通し、前記連絡通路内に前記保持体と前記可溶材との分離体が設けられている安全弁。

【請求項7】

請求項４記載の安全弁において、前記流体遮断体は、前記流体通路の長さ方向に沿って摺動可能に設けられ、前記流体通路に侵入して前記流体通路を閉塞する状態と、前記流体通路から後退して前記流体通路を開放する状態とをとる弁体であり、前記保持体は、前記弁体を挟んで前記流体通路と反対側に設けた収容室内に充満することにより、前記弁体を前記流体通路内に侵入させ、前記収容室は、連絡通路を介して前記本体の外部に連通し、前記連絡通路を前記可溶材が封止し、前記連絡通路の縦断面積は、前記可溶材の受圧面積が前記収容室の受圧面積よりも小さくなるように構成されている安全弁。

【請求項8】

請求項４乃至７いずれか記載の安全弁において、前記保持体は、液体である安全弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、安全弁に関し、特に、高圧流体を収容している高圧設備に取り付けられ、少なくとも安全弁の本体が温度上昇したときに、高圧流体を外部に放出する安全弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、安全弁としては、特許文献１に開示されているようなものがある。特許文献１の安全弁では、筒状のハウジングの一側端に入口穴を形成し、他側端に出口穴を形成している。前記ハウジング内に形成した可溶材収容室に可溶材を収容している。入口穴を開放及び封止可能なピストンをハウジング内のピストン室に設け、ピストンにおける入口穴と反対側にバックアップ面を形成し、バックアップ面を合金収容室内の低融点合金に支持させ、これによりピストンが入口穴を封止した状態を保持する。可溶材収容室には可溶材排出路が設けられている。ハウジング内における可溶材収容室の周囲に連通路が形成され、この連通路を介してピストン室を出口路に連通している。温度上昇によって可溶材が融解して、可溶材排出路から排出されると、ピストンによる入口穴の封止が解除され、入口穴から連通路を介して出口穴に高圧流体が排出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３−３２２２６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

安全弁が設置されている容器が火災等によって温度上昇する際、その温度上昇は様々であり、例えば火災の火元に近い位置に容器がある場合には、安全弁の温度上昇は急激であるが、容器が火元から離れている場合には、安全弁の温度上昇は緩やかである。特許文献１の安全弁では、温度上昇が緩やかな場合、可溶材の外周囲部分の温度が最初に融解温度近くになり、この外周囲部分から可溶材の融解が開始される。しかし、可溶材の内部はまだ融解しておらず、融解した外周囲部分から可溶材が可溶材排出路に出ていくので、ピストンはゆっくりとしか移動できない。しかも、融解熱により融解し始めた可溶材の部分は、周囲の熱を吸収するので、高温となっている外周囲部分から離れた場所にある可溶材の内部が融解温度に達するまで時間が必要である。さらに、可溶材が溶け始めたことにより、ピストンがゆっくりと移動し、入口穴が少し開口すると、高圧流体が少し開口した入口穴からピストン室内に放出されたことにより、可溶材の外周囲の温度も低下し、可溶材の融解が停止し、ガス放出通路は充分な通路面積が構成されない状態となる。そのため、安全弁において可溶材が溶け始めても、流体を一気に放出することができない。

【0005】

本発明は、安全弁の温度上昇が緩やかな場合でも、可溶材が溶け始めると、一気に高圧流体を放出できる安全弁を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様による安全弁は、本体を有している。本体は、外部に連通した高圧流体用の流体通路を内部に有している。流体通路は、本体内に直線状に設けることもできるし、途中で屈曲したものとすることもできる。高圧流体としては、高圧気体または高圧液体を使用することもできる。前記本体内に流体遮断体が設けられている。この流体遮断体は、前記流体通路を開閉可能なものである。前記流体通路の閉状態を前記高圧流体の圧力に抗して第１の可溶材が固体状態で保持している。第１の可溶材は、少なくとも前記本体の温度上昇に伴って融解し、当該融解状態で前記本体の外部に流出して前記流体遮断体が前記流体通路を開放するように、前記本体内に設けられている。前記融解した第１の可溶材の前記本体外部への流出を第２の可溶材が固体状態で阻止する。前記第２の可溶材が融解を開始する温度は、前記第１の可溶材が融解する温度よりも高い。この温度になって第２の可溶材が融解を開始し、前記本体から少なくとも一部が離れたとき、第２の可溶材は前記本体の外部に前記融解した第１の可溶材と伴に流出可能に、前記本体に単独で設けられている。単独に設けられているとは、例えば第２の可溶材は、基材に含浸されたような状態ではなく、第２の可溶材のみで存在し、完全に第２の可溶材が融解したときに第２の可溶材以外に残存物を存在しないように設けられている。

【0007】

このように構成された安全弁では、第２の可溶材が融解を開始する温度よりも低い温度であって、第２の可溶材がまだ融解を開始していないとき、第１の可溶材は液状状態または固体状態である。この液状状態または固体状態の第１の可溶材を介して高圧流体の圧力が第２の可溶材に印加されるが、第２の可溶材自体は固体状態で、本体に設けられているので、高圧流体の圧力に耐えて本体外部に流出せず、流体遮断体は流体通路を閉じている。火災等の異常が発生し、少なくとも本体の温度が上昇して第２の可溶材が融解を開始する温度となると、第１の可溶材は完全に液状化している。そして、第２の可溶材の少なくとも一部が融解し、本体から外れ、外部に流出可能となり、高圧流体の圧力が液状状態の第１の可溶材を介して第２の可溶材に印加されることによって、第２の可溶材は外部に押しだされる。その結果、液状の第１の可溶材も一気に外部に放出され、流体遮断体が流体通路を完全に開く。従って、温度上昇が緩やかで、たとえ第２の可溶材の一部しか融解していなくても、一気に高圧流体を一気に放出することができる。

【0008】

前記第２の可溶材は、融解した前記第１の可溶材の圧力を受ける面を固体状態において有するものとすることができる。この面の周囲に第２の可溶材は周面を有し、その周面が前記本体側に設けた取付面に接触している。取付面は、本体に直接に設けることもできるし、本体とは別個に形成した取付部に取付面を構成し、この取付部を本体に設置することもできる。

【0009】

このように構成すると、温度が上昇していない状態では、第２の可溶材は、取付面との引っかかりや摩擦等の影響を受けており、第２の可溶材は第１の可溶材を介して高圧流体の圧力を受けても、取付面から容易に外れることはない。温度が上昇して、第２の可溶材の周面が融解を開始すると、第２の可溶材は取付面から外れ、第１の可溶材を介しての高圧流体の圧力によって一気に本体の外部に放出される。

【0010】

前記第１及び第２の可溶材を低融点合金とすることができる。この場合、前記第１の可溶材と前記第２の可溶材との間に両者の接触を阻止する接触阻止体を設ける。

【0011】

液状化した第１の可溶材が第２の可溶材に接触した場合、両者の間で合金化が生じ、第２の可溶材の融解を開始する温度が本来の融解を開始する温度と異なったものになることがある。これを放置すると、本来、安全弁が動作すべき温度になっても、安全弁が動作しなかったり、安全弁が動作すべき温度よりも低い温度で安全弁が動作する可能性がある。このような合金化を阻止するために、接触阻止体を設けてある。接触阻止体は、第１及び第２の可溶材の間に両者を分離するように配置することもできる。或いは、第１の可溶材と第２の可溶材との間に、箔を配置することによって接触阻止体を構成することもできるし、第２の可溶材にめっきや塗装を施して第２の可溶材に薄膜を形成することによって接触阻止体を構成することもできる。

【0012】

本発明の別の態様の安全弁も、上記の態様と同様に、本体と、流体遮断体とを有している。固体状態において前記流体遮断体が前記流体通路を閉状態とするように、可溶材が設けられている。可溶材は、この安全弁が取り付けられている少なくとも前記本体の温度上昇に伴って固体状態から融解して、前記遮断体に前記流体通路を開状態とさせる。前記流体遮断体による前記流体通路の閉状態を前記高圧流体の圧力に抗して保持する保持体を、前記本体内に設けてある。前記保持体は、前記可溶材が融解を開始した状態において液状である。可溶材は、液状状態において前記遮断体に前記流体通路を開状態とさせるように前記本体の外部に流出可能に設けられている。前記可溶材は、非融解時に、前記高圧流体の圧力を受けている液状の前記保持体の外部流出を阻止するように、かつ融解開始によって前記本体から少なくとも一部が離れたとき、前記本体の外部に前記液状の保持体と伴に流出可能に、前記本体に単独で設けられている。単独に設けられているとは、例えば可溶材は、基材に含浸されたような状態ではなく、可溶材のみで存在し、完全に可溶材が融解したときに可溶材以外に残存物が存在しないように設けられている。

【0013】

このように構成された安全弁では、可溶材が融解を開始する温度よりも低い温度であって、可溶材がまだ融解していないとき、保持体は液状状態または固体状態である。この液状状態または固体状態の保持体を介して高圧流体の圧力が可溶材に印加されるが、可溶材自体は固体状態であるので、高圧流体の圧力に耐えて本体外部に流出せず、流体遮断体は流体通路を閉じている。火災等の異常が発生し、温度が上昇して可溶材の融解が開始される温度になったとき、保持体は液状状態であり、少なくとも可溶材の一部が融解する。その結果、可溶材は外部に流出可能となり、高圧流体の圧力が液状状態の保持体を介して可溶材に印加されることによって、可溶材は外部に押しだされ、液状の保持体も一気に外部に放出され、流体遮断体が流体通路を完全に開く。従って、温度上昇が緩やかで、たとえ可溶材の一部しか融解していなくても、高圧流体を一気に放出することができる。

【0014】

前記可溶材は、前記液状の保持体の外部への流出を阻止する位置に設けることができる。この場合、前記可溶材は、前記液状の保持体の圧力を受ける面を有し、この面の周囲に周面を有し、その周面が前記本体側に設けた取付面に接触している。取付面は、本体に直接に設けることもできるし、本体とは別個に形成した取付部に取付面を構成し、この取付部を本体に設置することもできる。

【0015】

このように構成すると、温度が上昇していない状態では、可溶材は、取付面との引っかかりや摩擦等の影響を受けて、保持体を介して高圧流体の圧力を受けても、取付面から容易に外れることはない。温度が上昇して、可溶材の周面が融解すると、可溶材は取付面から外れ、保持体からの圧力によって一気に本体の外部に放出される。

【0016】

前記保持体と前記可溶材とは連絡通路を介して連通しているものとすることができる。前記連絡通路内には、前記保持体と前記可溶材との分離体が設けられている。

【0017】

このように構成された安全弁では、可溶材と保持体とが、連絡通路中に設けた分離体によって分離されており、保持体が液状化していていも、保持体が可溶材側に漏れることが無く、流体遮断体が、わずかでも流体通路を開くことはない。

【0018】

前記流体遮断体は、前記流体通路の長さ方向に沿って摺動可能に設けられた弁体とすることができる。弁体は、前記流体通路に侵入して前記流体通路を閉塞する状態と、前記流体通路から後退して前記流体通路を開放する状態とをとる。前記保持体は、前記弁体を挟んで前記流体通路と反対側に設けた収容室内に充満することによって前記弁体を前記流体通路内に侵入させている。前記収容室は、連絡通路を介して前記本体の外部に連通している。この連絡通路を前記可溶材が封止している。前記連絡通路の縦断面積は、前記可溶材の受圧面積が前記収容室の受圧面積よりも小さくなるように構成されている。

【0019】

このように構成すると、可溶材の受圧面積が小さくなり、不用意に可溶材が外れることを防止できる上に、可溶材がクリープを生じにくくできる。

【0020】

また、保持体としては、例えば油や水のような液体を使用することもできる。液体を保持体として使用すると、可溶材が融解し始めたとき、保持体は絶対に液状状態にあり、可溶材と共に確実に外部に放出される。

【発明の効果】

【0021】

以上のように、本発明の上記一態様によれば第２可溶材が融解し始めたとき、また本発明の上記別の態様によれば可溶材が融解し始めたとき、直ちに高圧流体を放出することができるので、安全弁の信頼性及び安全弁の作動の確実性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第１の実施形態の安全弁における高圧流体を閉塞した状態の縦断面図である。

【図2】図１の安全弁における高圧流体を開放した状態の縦断面図である。

【図3】本発明の第２の実施形態の安全弁における高圧流体を閉塞した状態の縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の第１実施形態の安全弁は、図１及び図２に仮想線で示す高圧設備、例えば高圧ガス容器２に設けられるもので、本体４を有している。本体４は、基部６を有し、基部６は平板状、例えば円板状に形成され、その一方の主表面、例えば下面中央に円筒状に形成した雄ねじ部８を有し、その外周面に雄ねじ１０が形成されている。この雄ねじ１０が、高圧ガス容器２に外部に連通するように形成した通路１２の内周面に形成した雌ねじ１４にガスケット５を介して螺合している。

【0024】

この雄ねじ部８の通路１２側の端の中央から、基部６の他方の主表面、例えば上面まで貫通するように、例えば円孔状の高圧流体通路１６が形成されている。この高圧流体通路１６は、通路１２側から基部６に向かう途中で、その直径が拡大され、段が形成されている。

【0025】

基部６の上面に筒状部、例えば円筒状部１８が高圧流体路１６と同心に形成されている。この円筒状部１８は、基部６の上面から上方に向かって伸び、その上端が開放されている。この円筒状部１８に本体４の胴部２０が被せられている。これら基部６及び胴部２０は、いずれも熱伝導が良好な材質、例えば金属製である。

【0026】

胴部２０も、筒状、例えば円筒状に形成されている。この胴部２０の内部には、基部６側の端、即ち下端から、その反対側に、即ち上端側に向かって途中まで円筒状部１８を包囲する円形の大凹所２２が形成されている。この大凹所２２の基部６の上端から胴部２０の上端に向かって途中まで円形の中凹所２４が形成されている。この中凹所２４は、大凹所２２と同心に形成され、大凹所２２よりも小径で、例えば円筒状部１８の内径にほぼ一致する径を有している。この中凹所２４の上端から胴部２０の上端に向かって途中まで円形の小凹所２６が形成されている。この小凹所２６も、大凹所２２と同心に形成され、中凹所２４よりも小径である。この小凹所２６の上端と胴部２０の上端との間に、流体通路１６の出口２８が形成されている。出口２８と高圧流体通路１６とは、大凹所２２、中凹所２４、小凹所２６を介して連通している。

【0027】

中凹所２４内には、流体遮断体、例えばピストン３０の円環状の基部３２の外周面が接触している。基部３２の一方の主表面、例えば下面からピストン３０の円筒状の胴部３４が本体４の基部６側、即ち下方に向かって伸延している。この胴部３４の下端には、流体通路１６内に侵入し、これを閉塞可能な弁体３６が形成されている。ピストン３０は、中凹所２４内をピストン室として、その長さ方向に沿って摺動可能である。弁体３６が図１に示すように下降したとき流体通路１６を閉塞し、図２に示すよう弁体３６が上昇したとき、流体通路１６を開放する。

【0028】

ピストン３０の内部は、基部３２側で開口した空洞に形成され、その空洞の内周面には、小凹所２６から中凹所２４を経て大凹所２２の上端付近まで伸延させたガイド３８の外周面が接触している。ピストン３０が摺動するとき、ガイド３８がピストン３０を案内する。ガイド３８は上下両端が開口された管状である。ピストン３０の胴部３４の下端周縁には、所定の角度を隔てて複数の窓４０が形成されている。従って、図２に示すように、ピストン３０が中凹所２４の上端まで上昇して、弁体３６が流体通路１６を開放したとき、流体通路１６は、窓４０、ピストン３０の内部、ガイド３８の内部を介して出口２８に直線状に連通する。

【0029】

弁体３６が流体通路１６内に侵入した状態では、ピストン３０の基部３２の後方にある中凹所２４の部分には空間がある。この空間に保持体、例えば第１の可溶材４２が収容されている。第１の可溶材４２は、ガイド３８に挿通された環状のもので、この安全弁の通常使用温度、例えば摂氏８５度よりも高い温度、例えば摂氏９０度で融解が開始され、摂氏１００度では完全に液状化するものである。摂氏９０度よりも低い温度では第１の可溶材４２は固体である。第１の可溶材４２としては、例えば低融点合金を使用することができる。第１の可溶材４２としては、共晶合金を使用することもできるが、必ずしも共晶合金である必要は無い。この第１の可溶材４２が収容されている部分が収容室４３である。

【0030】

この第１の可溶材４２側にピストン３０を押圧するように、円筒状部１８内には、付勢手段、例えばコイルバネ４４が配置されている。コイルバネ４４は、円筒状部１８の内側にある基部６の上面と、ピストン３０の基部３２の下面の間に設けられている。これによって、上述した予め定めた温度よりも低い温度では、弁体３６が流体通路１６を閉塞している状態が維持されている。また、コイルバネ４４を設けたことにより、ピストン３０のがたつきが防止され、更に、第１の可溶材４２が液状化して膨張しても、弁体３６が下方に移動することが阻止され、後述するように第１の可溶材４２が液状化して、放出される際に、ピストン３０の上昇が補助される。

【0031】

中凹所２４の上端の側方には、連絡通路４６が設けられている。連絡通路４６は、上下方向に非平行、例えば上下方向に直交して設けられた円管状のもので、その直径は、第１の可溶材４２の上下方向の長さと比較して小さい。この連絡通路４６の先端は、本体４の胴部２０の凹所４８に連通している。この凹所４８は、本体４の胴部２０の側方外面から連絡通路４６の先端に連絡するように形成されている。従って、連絡通路４６を介して可溶材４２の収容室４３が本体４の外部に連通している。

【0032】

凹所４８内には、連絡通路４６の先端を閉塞するように分離体、例えばボール５０が配置されている。このボール５０は、例えばゴム製で、連絡通路４６の直径よりも直径が大きい。このボール５０を保持するために環状のボール保持体５２が凹所４８の内奥に配置されている。ボール保持体５２は、その中央に連絡通路４６の長さ方向に貫通した貫通孔５４を有し、この貫通孔５４が連絡通路４６と同心となるようにボール保持体５２が凹所４８の底に配置されている。この貫通孔５４の直径は、ボール５０の直径よりわずかに小さく、貫通孔５４内にボール５０が挿入されている。

【0033】

このボール保持体５２は、その外面側に設けた環状の取付具５６によって、凹所４８における連絡通路４６が開口している面に接触した状態で、取り付けられている。取付具５６は、それの凹所４８側にある面から外側に向かって形成した凹所５８にボール保持体５２が嵌められ、取付具５６の周面が凹所４８の周面に取り付けられている。取付具５６の外側の端は、本体４の胴部２０よりも幾分外部に突出している。これらボール保持体５２は、例えば樹脂製で、取付具５６は、例えば金属製である。

【0034】

取付具５６のボール保持具５２の先端側から取付具５６の先端側まで徐々に径が縮小する円錐台状の貫通孔５９が、貫通孔５４と同心状に形成されている。この貫通孔５９に、可溶材、例えば第２の可溶材６０が取り付けられ、その先端面が外部に露出している。第２の可溶材６０は、第１の可溶材４２が液状化している温度でも固体状態を維持し、この固体状態において貫通孔５９に対応する円錐台状に形成され、その外周面が、取付面、例えば貫通孔５９の周面５９ａに接触して取付具５６に取り付けられている。第２の可溶材６０は、第２の可溶材６０が固体状態において、ボール５０及び液状化された第１の可溶材４２が外部に放出されるのを防止している。

【0035】

なお、第２の可溶材６０及び貫通孔５９は、取付具５６の先端側に向かうに従って、径が縮小するように形成されているので、第２の可溶材６０が固体状態ではボール５０及び液状化された第１の可溶材４２から力が加わっても、第２の可溶材６０が取付具５６から外れることはない。即ち、第２の可溶材６０は貫通孔５９の周面に機械的に拘束されて、移動が阻止されている。また、第２の可溶材６０は、第１の可溶材４２が完全に液状化している温度、例えば摂氏１０５度くらいで融解を開始し、温度が摂氏１０７度くらいでは、第２の可溶材６０の外周面は、取付具５６の貫通孔５９の周面から離れて、第２の可溶材６０の外周面は、取付具５６の貫通孔５９の周面から離れて、機械的拘束から解放されている。従って、ボール５０及び液状化された第１の可溶材４２から力が加わると、第２の可溶材６０は、取付具５６から外部に飛び出す。また、第２の可溶材６０の固体状態での体積は、固体状態の第１の可溶材４２よりも小さい。第２の可溶材６０としても例えば第１の可溶材４２とは異なる低融点合金単体を使用する。

【0036】

また、第２の可溶材６０に共晶合金を使用することができるが、必ずしも共晶合金である必要は無い。第２の可溶材６０は、上述したような低融点合金単独で構成されており、第１の可溶材４２が液状化する温度よりも高い温度で、第２の可溶材６０は、融解を開始し、液状化して流出した後に残存物を残さない単独のものである。例えば、多孔質のベース部材に、これら孔を閉塞するように低融点合金を含浸させたものを第２の可溶材６０として使用すると、低融点合金が融解した後も、ベース部分が取付具５６の貫通孔５９内に残存して、ボール５０や液状化した第１の可溶材４２の放出を妨げる。従って、単独の第２の可溶材６０を使用している。

【0037】

この安全弁では、第１の可溶材４２が融解し始める温度よりも低い温度では、高圧ガス容器２内の高圧ガスの圧力が弁体３６に印加され、ピストン３０は上方に押圧されている。しかし、第１の可溶材４２が融解しておらず、高圧ガスによる押圧力は第１の可溶材４２によって受けられ、弁体３６は流体通路１６の閉塞状態を維持している。

【0038】

例えば高圧ガス容器２近傍での火災等によって安全弁の温度が上昇し、第１の可溶材４２が融解する温度より高く、第２の可溶材６０が融解を開始する温度よりも低い温度に、少なくとも本体４がなると、第１の可溶材４２は液状化している。このとき、ガス圧力も上昇しており、このガス圧力とコイルバネ４４のバネ力がピストン３０、液状化した第１の可溶材４２、連絡通路４６、ボール５０を介して第２の可溶材６０に印加される。しかし、第２の可溶材６０が融解し始める温度以下の温度であるので、第２の可溶材６０は固体状態を維持し、外部に流出していない。従って、弁体３６は流体通路１６の閉塞状態を維持している。なお、連絡通路４２の直径が収容室４３の上下方向の長さよりもかなり小さいので、即ち、連絡通路４２の縦断面積は、第１の可溶材４２の受圧面積より小さいので、ボール５０を介しての第２の可溶材の受圧面積は第１の可溶材４２の受圧面積よりも小さく、第２の可溶材６０が受ける力は小さい。

【0039】

従って、第１の可溶材４２と比較して第２の可溶材６０は少量であるが、貫通孔５８から外れることはないし、第２の可溶材６０にクリープが生じにくい。また、ボール５０及びボール保持体５２が存在しているので、液状化した第１の可溶材４２が凹所４８側に漏れることもない。また、第１の可溶材４２が漏れることがないので、液状化した第１の可溶材４２が第２の可溶材６０と接触することはない。その結果、第２の可溶材６０が、本来の融解し始める温度と異なった融解し始める温度を持つ合金に変化することもない。このようにボール５０は、第１の可溶材４２が第２の可溶材６０に接触することを阻止する接触阻止体としても機能している。

【0040】

安全弁の温度が摂氏１０５度くらいに達すると、第２の可溶材６０の周面が融解し始める。そして、摂氏１０７度くらいの温度になると、第２の可溶材６０の周面は、貫通孔５９の内周面とは非接触の状態となる。この状態では、既に液状化されている第１の可溶材４２にピストン３０を介して印加されているガス圧力を、第２の可溶材６０は阻止できず、液状状態の第１の可溶材４２、ボール５０と伴に、第２の可溶材６０が、急速に安全弁の外部に放出される。その結果、図２に示すように、ピストン３０が急速に上昇し、弁体３６が流体通路１６を急速に開放する。高圧ガス容器２内の高圧ガスは、図２に破線で示すように、流体通路１６、窓４０、ピストン３０の内部、ガイド３８の内部、出口２８を介して安全弁の外部に放出される。従って、徐々に安全弁の温度が上昇したとしても、摂氏１０７度くらいの温度になって第２の可溶材６０の一部が融解すると、一気に高圧ガス容器２内の高圧ガスが安全弁の外部に放出される。

【0041】

第２の可溶材６０が融解を開始したが、まだ貫通孔５９の内周面に機械的に拘束されている状態では、第２の可溶材６０の受圧面積が小さいので、たとえ高圧ガスの圧力が上昇して、第１の可溶材４２に加わる圧力が大きくなっていても、第２の可溶材６０が外部に押し出されることはなく、第１の可溶材４２及びボール５０は、現在の位置を維持し、ピストン３０は上昇しない。従って、小さい面積のガス放出通路さえ形成されることはなく、高圧ガスのわずかな放出が行われることもない。第２の可溶材６０の周面が融解して、貫通孔５９の内周面から離れたときに、液状状態の第１の可溶材４２及びボール５０が、一部が融解した第２の可溶材６０と共に一気に安全弁の外部に放出され、高速にピストン３０が上昇し、弁体３６が流体通路１６から一気に完全に抜けて、高圧ガスの放出通路面積が充分に構成される。その結果、一旦、高圧ガスの放出が開始されると、短時間で高圧ガスが放出される。

【0042】

なお、連絡通路４６は、収容室４３の上端に設けられているので、ピストン３０の基部３２が収容室４３の上端に到達したとき、第１の可溶材４２は完全に外部に放出される。従って、放出中の液状状態の第１可溶材４２が高圧ガスによって冷却される時間的余裕が無く、第１の可溶材４２が固化することはない。これらによって、ピストン３０の円滑な上昇が確保される。

【0043】

第２の実施形態の安全弁を図３に示す。この実施形態では、第１の実施形態の安全弁で使用したボール保持具５２及び取付具５６を使用せずに、本体４の胴部２０内にボール５０と第２の可溶材６０とを収容したものである。即ち、図３に示すように、胴部２０には、連絡通路４６に連なって、これと同心状に貫通孔６２が形成されている。この貫通孔６２は、ボール５０の直径よりわずかに小さい直径の管状で、その内部にボール５０が挿通されている。この貫通孔６２の先端から胴部２０の外面まで、第２の可溶材収容室６４が、ボール収容室６２と同心状に形成されている。第２の可溶材収容室６４は、胴部２０の外面側で開口し、奥側で収容孔６２と連通した例えば円筒状の凹所で、貫通孔６２よりもその直径が大きい。この第２の可溶材収容室６４内に円柱状の第２の可溶材６０ａが収容され、その周面が、第２の可溶材収容室６４の取付面、例えば内周面６４ａに接触し、先端が外部に露出している。他の構成は、第１の実施形態の安全弁と同様であるので、対応する部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。

【0044】

この安全弁も第１の実施形態の安全弁と同様に動作する。なお、第２の可溶材６０ａが円柱状であるので、第２可溶材収容室６４の内周面との摩擦だけでは、第２の可溶材６０ａが固体状態のときに、ボール５０や液状化した第１の可溶材４２からの力によって、第２の可溶材６０ａの外周面が収容室６４から外れる可能性がある場合には、可溶材６０ａの拘束手段を設ければよい。例えば第２の可溶材６０ａと収容室６４の内周面とに互いに螺合するねじを形成してもよいし、第２可溶材の収容室６４の先端の周囲に第２可溶材６０の移動拘束用の突起を形成してもよい。なお、第１の実施形態においても、貫通孔５９と第２の可溶材６０とに互いに螺合するねじを形成してもよい。

【0045】

上記の両実施形態では、高圧ガス容器２に本発明による安全弁を使用したが、これに限ったものではなく、他の高圧気体や液体を使用する高圧設備に本発明による安全弁を実施することができる。

【0046】

また、上記の両実施形態では、保持体として第１の可溶材４２を使用したが、第２の可溶材６０、６０ａが融解を開始し始めたとき液体であるもの、例えば油や水を保持体として使用することもできるし、或いは熱可塑性の合成樹脂を保持体として使用することもできる。

【0047】

上記の両実施形態では、出口２８を本体４の胴部の上端に設けたが、これに代えて、胴部２０の円筒状部１８に対応する部分に単数または複数の出口を形成することもできる。この場合、窓４０は不要である。この場合、第１の実施形態の安全弁では、連絡通路４６、ボール５０、ボール保持具５２、取付具５６は、図１、図２に示すように胴部２０の側方に設けることも可能であるが、この他に、本体４の胴部２０の上端にボール保持具５２及び取付具５６を設け、ボール保持具５２の貫通孔５４に連通するように連絡通路４６を収容室４３の上端から上方に向かって形成することもできる。同様に、第２の実施形態の安全弁の場合も、図１、図２に示すように胴部２０の側方に、連絡通路４６、収容孔６２、ボール５０、第２の可溶材収容室６４及び第２の可溶材６０ａを設けることも可能であるが、この他に、本体４の胴部２０の上端に第２の可溶材収容室６４を設け、これに連ねて上下方向に収容孔６２を形成し、この収容孔６２と連通するように連絡通路４６を収容室４３の上端から上方に向かって形成することもできる。

【0048】

上記の両実施形態では、第１の可溶材４２と第２の可溶材６０との間に接触阻止体としてボール５０を設けたが、これに代えて、第２の可溶材６０に第１の可溶材４２と直接に接触するのを防止するために例えば箔を配置することもできるし、第２の可溶材６０の表面に塗装やめっきを施して、薄膜を形成することもできる。このように構成した場合、第２の可溶材６０や第１の可溶材４２と伴に、箔、塗装またはめっきも安全弁の外部に放出されるので、箔、塗装またはめっき自体は、放出時に破壊されても、破壊されなくてもよい。また、第１の可溶材４２に上述したように液体を使用する場合には、液体によって第２の可溶材６０が別の合金になる可能性が無いので、箔、塗装またはめっきは不要である。

【0049】

また、第１の可溶材４２と第２の可溶材６０との合金化を厭わなければ、ボール５０を除去することも可能である。その場合、第１の実施形態では、ボール保持具５２も不要で、連絡通路４６の先端に第２可溶材６０が接触するように取付具５６の形状及び貫通孔５８の形状を変更すればよい。或いは連絡通路４２も除去して、直接に第１及び第２の可溶材４２、６０を接触させることも可能である。また、ボール５０を接触阻止体又は分離体として使用したが、これに代えて第１及び第２の実施形態の貫通孔５４、６２内をその長さ方向に沿って摺動可能なピストンを使用することもできる。

【0050】

第１の実施形態では、取付具５６の貫通孔５９に取り付けられた第２の可溶材６０の先端面を外部に露出させ、第２の実施形態では、第２の可溶材収容室６４内に収容された第２の可溶材６０ａの先端面を外部に露出させたが、第２の可溶材６０、６０ａの劣化を防止するために、例えば露出部分に劣化防止の膜を形成することもできる。無論、この膜も第２の可溶材６０、６０ａが外部に流出するとき、外部に流出する。

【符号の説明】

【0051】

２ 高圧タンク（高圧設備）
４ 本体
１６ 流体通路
３０ ピストン（流体通路遮断体）
４２ 第１の可溶材（保持体）
６０ 第２の可溶材（可溶材）

【要約】

【課題】 安全弁の温度上昇が緩やかな場合でも、第２の可溶材が溶け始めると、一気に高圧流体を放出する。
【解決手段】 本体４は外部に連通した高圧ガス用の流体通路１６を内部に有している。本体４内に流体通路１６を開閉可能なピストン３０が設けられている。ピストン３０による流体通路１６の遮断状態を高圧ガスの圧力に抗して第１の可溶材４２が保持している。第１の可溶材４２は液状状態のとき本体４内に外部に流出可能で、流出したとき、ピストン３０が流体通路１６を開放する。第２の可溶材６０が、融解時に本体４の外部に流出可能に設けられている。第２の可溶材６０が融解を開始する温度では、第１の可溶材４２は液化している。第２の可溶材６０は、非融解時に第１の可溶材４２が本体４の外部に流出することを阻止し、融解時に、本体４の外部に液状の第１の可溶材４２と伴に流出可能に、本体４に単独で設けられている。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】

【図3】