特許 6078324 安全弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6078324

(24)【登録日】2017年1月20日

(45)【発行日】2017年2月8日

(54)【発明の名称】安全弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 17/38 20060101AFI20170130BHJP

   F16K 31/68 20060101ALI20170130BHJP

   F23N 5/02 20060101ALI20170130BHJP

   F23K 5/00 20060101ALI20170130BHJP

【ＦＩ】

   F16K17/38 Z

   F16K31/68 T

   F23N5/02 320C

   F23K5/00 304

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-274294(P2012-274294)

(22)【出願日】2012年12月17日

(65)【公開番号】特開2014-119020(P2014-119020A)

(43)【公開日】2014年6月30日

【審査請求日】2015年10月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】597032343

【氏名又は名称】八欧機器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079175

【弁理士】

【氏名又は名称】小杉 佳男

(74)【代理人】

【識別番号】100094330

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 正紀

(72)【発明者】

【氏名】松村 康人

(72)【発明者】

【氏名】片桐 康男

【審査官】 柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開平９−１３３２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５７−７０５７３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平８−６１６５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ １７／３８

Ｆ１６Ｋ ３１／６８

Ｆ２３Ｋ ５／００

Ｆ２３Ｎ ５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流路を流れてきたガスの燃焼によって加熱される被加熱物に接触する感熱体であって、内部には、加熱により蒸気圧を発生する作動流体が封入されている感熱体と、
前記感熱体に連通し、前記作動流体が前記蒸気圧によって流入することで伸長するベローズと、
前記ベローズ内に組み込まれ、該ベローズを伸長方向に付勢する第１の付勢部材と、
前記ベローズの伸長の結果として駆動されて前記流路を遮断する弁体とを備えたことを特徴とする安全弁。

【請求項2】

前記第１の付勢部材が金属バネであることを特徴とする請求項１記載の安全弁。

【請求項3】

前記流路が遮断される方向に前記弁体を付勢する第２の付勢部材と、
前記弁体を、前記第２の付勢部材による付勢力に対抗して、前記流路が開放された位置で保持する保持部とを備え、
前記ベローズは、伸長により前記保持部による前記弁体の保持を解除するものであることを特徴とする請求項１または２記載の安全弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガスを緊急時に遮断する安全弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、熱で膨張する作動液を封入した感熱体と、作動液が流入出することで伸縮する伸縮部材とをキャピラリチューブで繋ぎ、過熱時には作動液の体積膨張による伸縮部材の膨張を利用してガスの流路を弁体で塞ぐ安全弁が知られている。また、キャピラリチューブの破断や伸縮部材の亀裂などが生じた場合にもガス流路を塞いで安全性を確保するように工夫された安全弁も知られている。このような破断や亀裂などが万が一生じてしまうと、過熱時に作動液の体積が膨張しても破断や亀裂などから作動液が漏れてしまって安全弁が正常に作動しないからである。

【0003】

例えば下記の特許文献１や特許文献２に開示された安全弁では、伸縮部材としてダイアフラムが用いられ、ガス流路の開放時におけるダイアフラムの内部圧力を大気圧未満とすることで、作動液の漏出時（即ち作動液の漏出を生じるような破断や亀裂などが生じたとき）にダイヤフラムが大気圧によって反転し、弁体がガス流路を遮断する構造となっている。

【0004】

しかしながら、伸縮部材としてダイアフラムが用いられる構造は、伸縮部材としてベローズが用いられる構造に較べると、安全弁の本来の目的である過熱時のガス遮断能力が劣っている。なぜならば、ダイアフラムは曲面状の金属板を反転させる構造であるため、作用液の圧力に一定程度の余裕が生じないと変形を開始しないので、ガス流路の遮断が感熱体の過熱発生からタイムラグを経ることとなるからである。

【0005】

このため、伸縮部材としてベローズが用いられるとともに、作動液の万が一の漏出時にも対応した安全弁が提案されている（例えば特許文献３参照）。この特許文献３で提案されている安全弁によれば、変形に際してベローズには圧力の余裕は必要とされず、ガス流路は過熱発生時に即時に遮断されることとなる。特に、過熱により蒸気を発生するタイプの作動液を用いると、液体のまま膨張するタイプの作動液に較べて圧力の上昇は小さいものの体積膨張が大きいために、過熱時にベローズの素早い変形が生じ、遮断の即時性が高い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平４−２１０１７７号公報

【特許文献2】特開平９−１３３２３０号公報

【特許文献3】特開平７−３０１３６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところが、特許文献３に提案されている安全弁の構造では、作動液漏出時にもガス流路を遮断するために、ばねや反転板などを備えた特別な機構をベローズ外に追加する必要があるので、弁の大型化によって設置場所が制限されたり、追加機構による作動不良の怖れも新たに発生することとなってしまう。

【0008】

このため、過熱発生時の即時遮断性を確保しつつ、作動液漏出時における安全性を簡素な構造で実現した安全弁が望まれている。

【0009】

上記事情に鑑み、本発明は、過熱発生時の即時遮断性と作動液漏出時における安全性との双方を実現した簡素な構造の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】

【0010】

上記目的を達成する本発明の安全弁は、
流路を流れてきたガスの燃焼によって加熱される被加熱物に接触する感熱体であって、内部には、加熱により蒸気圧を発生する作動流体が封入されている感熱体と、
上記感熱体に連通し、上記作動流体が上記蒸気圧によって流入することで伸長するベローズと、
上記ベローズ内に組み込まれ、このベローズを伸長方向に付勢する第１の付勢部材と、
上記ベローズの伸長の結果として駆動されて上記流路を遮断する弁体とを備えたことを特徴とする。

【0011】

本発明の安全弁によれば、ベローズと蒸気圧発生タイプの作動流体とを採用することで過熱発生時の即時遮断性を実現すると共に、ベローズ内に付勢部材を組み込むという簡素な構造によって、作動流体漏出時における安全性(ガス流路の遮断)も実現している。即ち、作動流体が漏出した場合には、第１の付勢部材がベローズを伸長させるため、過熱時と同様に弁体が駆動されて流路が遮断されることとなる。そして、本発明の構造であれば、従来ベローズが採用されている弁構造に対してそのままのスペースで適用することが出来るため、汎用性も高いと言える。

【0012】

本発明の安全弁は、上記第１の付勢部材が金属バネであることが好適である。例えばゴムなどと比較すると金属バネは作動流体との化学的な反応が少なく、長期に亘って安全弁の能力が維持されるからである。

【0013】

また、本発明の安全弁は、
上記流路が遮断される方向に上記弁体を付勢する第２の付勢部材と、
上記弁体を、上記第２の付勢部材による付勢力に対抗して、上記流路が開放された位置で保持する保持部とを備え、
上記ベローズは、伸長により上記保持部による上記弁体の保持を解除するものであることが好適である。

【0014】

このような好適な構造の安全弁によれば、ベローズの微小な伸長をトリガーとして第２の付勢部材で弁体を大きく動作させることができるので、過熱発生時の即時遮断性がより一層向上する。

【発明の効果】

【0015】

このように、本発明によれば、簡素な構造の安全弁により、過熱発生時の即時遮断性と作動液漏出時における安全性との双方が実現される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の安全弁の具体的な一実施形態が組み込まれたフライヤーを示す図である。

【図2】図１に示すフライヤに組み込まれているガスコントロール部の外観を示す図である。

【図3】ハイリミッタの外観の詳細図である。

【図4】ハイリミッタの本体部の内部構造を詳細に示す構造図である。

【図5】ガス流路が遮断された状態における内部構造を示す図である。

【図6】弁体を開放位置へと戻すときの内部構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明を適用した具体的な実施形態を、以下図面を参照して説明する。

【0018】

図１は、本発明の安全弁の具体的な一実施形態が組み込まれたフライヤーを示す図である。

【0019】

図１に示すフライヤ１は業務用の調理器具であり、大型の油槽１０に溜められた油をバーナー２０で加熱して調理に用いる。油槽１０の中間部分には、バーナー２０からの高温排気が通過する加熱パイプ２１が設けられている。この図１に示したタイプの加熱パイプ２１は、様々な種類が存在する加熱パイプの一例であり、加熱パイプ２１内には、高温排気の通過を促すためのスクリュー２２が組み込まれている。この他の加熱パイプの種類としては、単なる円筒状のタイプ、円筒内を横切るように油が通る小管（ホール）が設けられているタイプ、パイプの表面が蛇腹状になったタイプ、パイプの断面が多角形状で内部にフィンが備えられたタイプなどが存在している。

【0020】

このような構造により、油槽１０内の油は、加熱パイプ２１上に渡された平網１１の上方では調理用の温度に加熱され、加熱パイプ２１の下方では低温が保たれることになる。

【0021】

このフライヤ１には、ガスの流入口６０からバーナー２０へと至るガス流路上に、メインコック３０とサーモスタット４０とハイリミッタ５０とが連なったガスコントロール部が配備されている。メインコック３０は、バーナー２０の点火コックと一体化されており、メインコック３０を操作することで、ガス流路の開閉とバーナー２０の点火消火とを同時に行うことが出来る。サーモスタット４０とハイリミッタ５０からはそれぞれのキャピラリ４１，５１が延びており、油槽１０内の平網１１の側にそれぞれの感温部４２，５２が配置されている。また、感温部４２，５２とキャピラリ４１，５１には内部に作動液が封入されている。サーモスタット４０は、感温部４２の温度変化による作動液の膨張収縮に応じてガスの流量を連続的に変更することで油槽１０内の油の温度を設定温度に保つ。一方、ハイリミッタ５０は、感温部５２が過熱状態となった場合に作動液の蒸気圧によって瞬時にガス流路を遮断して安全を保つ。このハイリミッタ５０が、本発明の安全弁の一実施形態に相当する。

【0022】

図２は、図１に示すフライヤ１に組み込まれているガスコントロール部の外観を示す図である。

【0023】

上述したように、ガスコントロール部にはメインコック３０とサーモスタット４０とハイリミッタ５０とが連なっている。より詳細には、ガス流路およびガスの流れに沿って、ハイリミッタの本体部５３、メインコックの本体部３１、およびサーモスタットの本体部４３がこの順で並べて配備されている。サーモスタット４０およびハイリミッタ５０それぞれの本体部５３，４３の後方側から、作動液を伝達するキャピラリ４１，５１が延び出しており、各キャピラリ４１，５１には、この図２では図示を省略した感温部４２，５２（図１参照）が繋がっている。また、メインコック３０の本体部３１の前方側には、ユーザがバーナーの点火消火の操作を行うための自動点火つまみ３２が突き出しており、サーモスタット４０の本体部４３の前方側には、油温を設定するための温度設定つまみ４４が突き出している。ユーザは、これらのつまみを操作することによって、バーナーの点火消火や油温の調整を行う。

【0024】

メインコック３０とサーモスタット４０とハイリミッタ５０それぞれの本体部３１，４３，５３には、各々の役割に応じた弁の開閉機構が組み込まれている。即ち、メインコック３０の本体部３１には、ユーザの手動操作に応じてガス流路を開閉する開閉機構が組み込まれており、サーモスタット４０には、油温を設定値に保つようにガス流路を開閉する開閉機構が組み込まれている。これらメインコック３０およびサーモスタット４０における開閉機構については従来周知の機構が採用されているものとしてこれ以上の詳細説明は省略する。

【0025】

以下、ハイリミッタ５０の構造の詳細について更に説明する。

【0026】

図３は、ハイリミッタ５０の外観の詳細図であり、図４〜図６は、ハイリミッタ５０の本体部の内部構造を詳細に示す構造図である。

【0027】

図３に示すように、ハイリミッタ５０には、本体部５３とキャピラリ５１と感温部５２が備えられている。この図３では、ガスの流路は、本体部５３に対して図の奥行き方向に接続されることになる。

【0028】

感温部５２は棒状の外形を有していて内部は中空となっている。感温部５２の内部には、過熱時に蒸気圧を生じる作動液が封入されている。なお、ハイリミッタの感温部としては、図１，３に示すように油槽の内部に取り付ける棒状のタイプの他に、油槽の外壁に貼り付けるために平らな外形をしたタイプも存在する。このタイプの場合にも、内部には上述した作動液が封入されている。

【0029】

また、キャピラリ５１も中空で、感温部５２とキャピラリ５１は内部が繋がっている。つまり作動液は感温部５２とキャピラリ５１の内部全体を満たした状態となっている。更に作動液は、本体部５３内に組み込まれた後述するベローズ内も満たしている。

【0030】

ハイリミッタの感温部は、外形が棒状か平らかに拘わらず、本発明にいう感熱体の一例に相当し、作動液は、本発明にいう作動流体の一例に相当する。

【0031】

図４は、ハイリミッタ５０の本体部の内部構造を詳細に示す構造図である。この図４に示された状態では、ガス流路は開放されている。

【0032】

ハイリミッタ５０の本体部５３は、本体ケース５０１とベローズケース５０２とが合わさって外形を成しており、ベローズケース５０２には吊金物５０３を介してキャピラリ５１が接続されている。吊金物５０３はロックナット５０４によってベローズケース５０２に固定されている。

【0033】

本体ケース５０１には、ガスの流入口５０５と流出口５０６が空けられている。流入口５０５は本体ケース５０１内部の流入室５０７に繋がり、流出口５０６は流出室５０８に繋がっている。そして、流入室５０７と流出室５０８との間には連通口５０９が形成されており、この連通口５０９には、流入室５０７側に弁座面５１０が形成されている。図４に示す状態では、弁用ゴムで形成された弁体５１１は弁座面５１０から離れているので、ガスは、流入口５０５から本体ケース５０１内の流入室５０７へと流入し、連通口５０９を経て流出室５０８に流れ込み、流出口５０６から本体ケース５０１外へと流出することとなる。後述する動作によって弁体５１１が弁座面５１０に密着すると連通口５０９が閉じられてガスの流路は遮断される。

【0034】

弁体５１１はバルブ軸５１２で支持されており、このバルブ軸５１２は押え板５１３に繋がった筒体５１４内を貫通している。バルブ軸５１２は、筒体５１４の内面に案内されて図の上下方向に移動自在になっている。

【0035】

弁体５１１は、コイル状の押しばね５１５によって弁座面５１０側に付勢されている。一方で、筒体５１４内を貫通したバルブ軸５１２の先は、図の左右方向から挟みつけるクリップ状の保持ばね５１６に引っ掛かっているので、弁体５１１は、押しばね５１５の付勢力に対抗した状態で、ガス流路を開放した位置に保持されている。保持ばね５１６は、押え板５１３と止め輪５１７との間に固定されている。

【0036】

弁体５１１は、本発明にいう弁体の一例に相当し、押しばね５１５は、本発明にいう第２の付勢部材の一例に相当する。また、バルブ軸５１２および保持ばね５１６によって、本発明にいう保持部の一例が構成されている。

【0037】

ベローズケース５０２内には、キャピラリ５１に繋がったベローズ５１８が備えられており、このベローズ５１８内には、ベローズ５１８を図の上方へと伸長させるように付勢する金属製のフェール用ばね５１９が配備されている。そして、ベローズ５１８の上面は、バルブ軸５１２の先端と、ゴムフラム５２０を隔てて向き合っている。ゴムフラム５２０は、流入室５０７のガスがベローズ５１８に接触することを防いでいる。ベローズ５１８の内部は中空で、図の上下方向に伸縮自在となっている。キャピラリ５１に繋がったベローズ５１８内にも作動液が満たされている。また、作動液を封入する工程上の理由などから、ベローズ５１８、キャピラリ５１、および上述した感温部５２内は大気圧よりも低い圧力となっている。図４に示す状態では、ベローズ５１８はフェール用ばね５１９の付勢力に対抗して縮んでいる。フェール用ばね５１９の付勢力程度では作動液を膨張させることはできないので、作動液の漏れが生じない限り、フェール用ばね５１９の付勢力ではベローズ５１８は伸長しない。なお、フェール用ばね５１９が金属製であるため、ベローズ５１８内に作動液とともに長期間に亘って封入されていてもフェール用ばね５１９は作動液とは特に反応することはなく腐食なども生じない。

【0038】

ベローズ５１８は、本発明にいうベローズの一例に相当し、フェール用ばね５１９は、本発明にいう第１の付勢部材の一例に相当する。

【0039】

流出室５０８内には、弁体５１１が弁座面５１０に密着した場合に弁体５１１を図４に示された位置まで押し戻すためのリセット軸５２１が突き出している。このリセット軸５２１は、本体ケース５０１を貫通して本体ケース５０１の外部にも突き出しており、本体ケース５０１外に突き出したリセット軸５２１の先には、リセット軸５２１をユーザが押し込むためのリセット板５２２が固定されている。そして、リセット板５２２と座金５２４との間に挟まれたリセットばね５２３によってリセット板５２２およびリセット軸５２１は本体ケース５０１の外部側へと付勢されている。リセット軸５２１の途中にはＥリング５２５が固定されていて、このＥリング５２５が流出室５０８の内壁に引っ掛かっていることによってリセット軸５２１は図４に示す位置に保持されている。流出室５０８内のガスは、ゴム製の隔膜５２６とＯリング５２７によって外部への漏れが防がれている。

【0040】

次に、ハイリミッタ５０の動作について説明する。

【0041】

図５は、ガス流路が遮断された状態における内部構造を示す図である。

【0042】

図１に示す油槽１０内の油が過熱状態となって図１，３に示す感温部５２が設定温度以上に昇温すると、感温部５２内に封入されている作動液の蒸気が発生して急激に体積が膨張する。この結果、作動液の蒸気圧によってキャピラリ５１内の作動液がベローズ５１８内に流れ込み、ベローズ５１８は遅滞なく伸長する。そしてベローズ５１８の上面は、ゴムフラム５２０を押し上げてバルブ軸５１２の先に衝突する。これによりバルブ軸５１２の先は保持ばね５１６から外れ、弁体５１１は押しばね５１５によって押されて弁座面５１０に密着する。このような一連の動作によって弁体５１１が連通口５０９を閉じ、ガスの流路は遮断される。ここで説明した動作において、油が過熱状態となってから弁体５１１が連通口５０９を閉じる迄の間には、動きを中断させタイムラグを生じさせるような要素は存在せず、ガス流路の遮断が瞬時に行われることが解る。また、ベローズ５１８の上面の移動量に対し、弁体５１１の動作量が大きいことも容易に理解できる。これは、バルブ軸５１２および保持ばね５１６で保持されている弁体５１１を、ベローズ５１８の伸長をトリガーとして押しばね５１５の付勢力で動かす構造となっているからである。

【0043】

次に、ベローズ５１８に亀裂が入ったりキャピラリ５１が破断したりした場合の動作について説明する。このような亀裂や破断などを生じた場合（即ちいわゆる作動液漏出時）には、その亀裂や破断などから空気の進入が可能となるため、ベローズ５１８を図４に示すような収縮状態に保持する力が抜けてしまう。そのため、ベローズ５１８はフェール用ばね５１９の付勢力によって伸長し、この場合にもベローズ５１８の上面がゴムフラム５２０を押し上げてバルブ軸５１２の先に衝突する。そして、過熱時と同様にバルブ軸５１２の先は保持ばね５１６から外れ、弁体５１１は押しばね５１５によって押されて弁座面５１０に密着する。そしてガスの流路は遮断されて安全が確保される。つまり、ハイリミッタ５０はフェールセーフ機能を備えていることになる。

【0044】

最後に、過熱時に弁体５１１が連通口５０９を閉じた後で過熱が収まった場合に弁体５１１を、図４に示す状態に戻す動作について説明する。

【0045】

図６は、弁体５１１を開放位置へと戻すときの内部構造を示す図である。

【0046】

弁体５１１を開放位置へと戻す場合には、ユーザがリセット板５２２を押し込む操作を行う。これによりリセット軸５２１はリセットばね５２３の付勢力に抗して内部へと進入し、リセット軸５２１の先端が弁体５１１を図の下方へと押し戻すこととなる。そして、バルブ軸５１２も下方へと進み、バルブ軸５１２の先が保持ばね５１６によって挟み込まれて保持される。この結果、弁体５１１は、連通口５０９を開放した状態で再び保持されることとなる。

【符号の説明】

【0047】

１ フライヤ
１０ 油槽
２０ バーナー
３０ メインコック
４０ サーモスタット
５０ ハイリミッタ
５１ キャピラリ
５２ 感温部
５３ 本体部
５１１ 弁体
５１２ バルブ軸
５１５ 押しばね
５１６ 保持ばね
５１８ ベローズ
５１９ フェール用ばね

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】