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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022137831
(43)【公開日】2022-09-22
(54)【発明の名称】可溶栓
(51)【国際特許分類】
F16K 17/38 20060101AFI20220914BHJP
【ＦＩ】
F16K17/38 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021037515
(22)【出願日】2021-03-09
(71)【出願人】
【識別番号】000141794
【氏名又は名称】株式会社宮入バルブ製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100108442
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 義孝
(72)【発明者】
【氏名】富田 勉
(72)【発明者】
【氏名】西川 聡
【テーマコード（参考）】
3H061
【Ｆターム（参考）】
3H061AA07
3H061BB15
3H061CC30
3H061DD02
3H061EA32
3H061GG05
3H061GG09
3H061GG17
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ビスマス（Ｂｉ）やインジウム（Ｉｎ）を含有しつつ、耐クリープ性を向上させることができる可溶合金を使用した可溶栓を提供する。
【解決手段】可溶栓１０Ａは、六角形に成形された頭部１１（ヘッド）と、頭部１１に繋がって外周に雄ネジが作られたネジ部１２とを有し、一方向へ貫通する貫通孔１６と、貫通孔に溶着・充填された可溶合金２１Ａ～２１Ｄとを備え、平常時に前記可溶合金によって貫通孔が封止され、異常時に可溶合金が溶融して貫通孔が開孔する。可溶合金は、３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と、１．３～１．７重量％のアンチモン（Ｓｂ）と、６１．３～６５．７重量％のインジウム（Ｉｎ）とから形成され、その溶融温度が７２±２℃である。
【選択図】図１
【解決手段】可溶栓１０Ａは、六角形に成形された頭部１１（ヘッド）と、頭部１１に繋がって外周に雄ネジが作られたネジ部１２とを有し、一方向へ貫通する貫通孔１６と、貫通孔に溶着・充填された可溶合金２１Ａ～２１Ｄとを備え、平常時に前記可溶合金によって貫通孔が封止され、異常時に可溶合金が溶融して貫通孔が開孔する。可溶合金は、３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と、１．３～１．７重量％のアンチモン（Ｓｂ）と、６１．３～６５．７重量％のインジウム（Ｉｎ）とから形成され、その溶融温度が７２±２℃である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一方向へ貫通する貫通孔と、前記貫通孔に溶着・充填された可溶合金とを備え、平常時に前記可溶合金によって前記貫通孔が封止され、異常時に可溶合金が溶融して貫通孔が開孔する可溶栓において、
前記可溶合金が、３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と、１．３～１．７重量％のアンチモン（Ｓｂ）と、６１．３～６５．７重量％のインジウム（Ｉｎ）とから形成され、前記可溶合金の溶融温度が、７２±２℃である可溶栓。
前記可溶合金が、３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と、１．３～１．７重量％のアンチモン（Ｓｂ）と、６１．３～６５．７重量％のインジウム（Ｉｎ）とから形成され、前記可溶合金の溶融温度が、７２±２℃である可溶栓。
【請求項2】
一方向へ貫通する貫通孔と、前記貫通孔に溶着・充填された可溶合金とを備え、平常時に前記可溶合金によって前記貫通孔が封止され、異常時に可溶合金が溶融して貫通孔が開孔する可溶栓において、
前記可溶合金が、３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と、０．８～１．２重量％のアンチモン（Ｓｂ）と、２．８～３．２重量％の錫（Ｓｎ）と、５８．６～６３．４重量％のインジウム（Ｉｎ）とから形成され、前記可溶合金の溶融温度が、７２±２℃である可溶栓。
前記可溶合金が、３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と、０．８～１．２重量％のアンチモン（Ｓｂ）と、２．８～３．２重量％の錫（Ｓｎ）と、５８．６～６３．４重量％のインジウム（Ｉｎ）とから形成され、前記可溶合金の溶融温度が、７２±２℃である可溶栓。
【請求項3】
一方向へ貫通する貫通孔と、前記貫通孔に溶着・充填された可溶合金とを備え、平常時に前記可溶合金によって前記貫通孔が封止され、異常時に可溶合金が溶融して貫通孔が開孔する可溶栓において、
前記可溶合金が、３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と、１．３～１．７重量％のアンチモン（Ｓｂ）と、６１．２～６５．６８重量％のインジウム（Ｉｎ）とから形成され、０．０２～０．１重量％のセラミック微粉体を含有し、前記セラミック微粉体が、前記可溶合金の全域に均一に分散し、前記可溶合金の溶融温度が、７２±２℃である可溶栓。
前記可溶合金が、３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と、１．３～１．７重量％のアンチモン（Ｓｂ）と、６１．２～６５．６８重量％のインジウム（Ｉｎ）とから形成され、０．０２～０．１重量％のセラミック微粉体を含有し、前記セラミック微粉体が、前記可溶合金の全域に均一に分散し、前記可溶合金の溶融温度が、７２±２℃である可溶栓。
【請求項4】
一方向へ貫通する貫通孔と、前記貫通孔に溶着・充填された可溶合金とを備え、平常時に前記可溶合金によって前記貫通孔が封止され、異常時に可溶合金が溶融して貫通孔が開孔する可溶栓において、
前記可溶合金が、３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と、０．８～１．２重量％のアンチモン（Ｓｂ）と、２．８～３．２重量％の錫（Ｓｎ）と、５８．５～６３．３８重量％のインジウム（Ｉｎ）とから形成され、０．０２～０．１重量％のセラミック微粉体を含有し、前記セラミック微粉体が、前記可溶合金の全域に均一に分散し、前記可溶合金の溶融温度が、７２±２℃である可溶栓。
前記可溶合金が、３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と、０．８～１．２重量％のアンチモン（Ｓｂ）と、２．８～３．２重量％の錫（Ｓｎ）と、５８．５～６３．３８重量％のインジウム（Ｉｎ）とから形成され、０．０２～０．１重量％のセラミック微粉体を含有し、前記セラミック微粉体が、前記可溶合金の全域に均一に分散し、前記可溶合金の溶融温度が、７２±２℃である可溶栓。
【請求項5】
前記可溶栓では、前記可溶合金を前記貫通孔に溶着・充填して該貫通孔を封止する過程において、溶融させた該可溶合金に前記セラミック微粉体を投入しつつ攪拌し、溶融した前記可溶合金全域に前記セラミック微粉体を均一に混入させつつ、該セラミック微粉体を含有する該可溶合金を前記貫通孔に溶着・充填して該貫通孔を封止する請求項３又は請求項４に記載の可溶栓。
【請求項6】
前記セラミック微粉体の平均粒径が、５０～２００μｍの範囲にある請求項３ないし請求項５いずれかに記載の可溶栓。
【請求項7】
前記セラミック微粉体が、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、ジルコン（ＺｒＯ２）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、コーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）のうちの少なくとも１つである請求項３ないし請求項６いずれかに記載の可溶栓。
【請求項8】
前記貫通孔の内径が、２～６ｍｍの範囲にあり、前記貫通孔の軸方向の長さが、２０～４０ｍｍの範囲にある請求項１ないし請求項７いずれかに記載の可溶栓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、平常時に可溶合金によって貫通孔が封止され、異常時に可溶合金が溶融して貫通孔が開孔し、高温・高圧ガスを貫通孔から外気中に放出する可溶栓に関する。
【背景技術】
【0002】
一方向へ貫通する貫通孔（逃がし孔）と、貫通孔に溶着・充填された可溶合金（低融点金属）とを備え、ボイラーや高圧ガス貯蔵器等に取り付けられて安全装置として利用される可溶栓は公知である。可溶栓は、平常時にボイラーや高圧ガス貯蔵器内の高圧ガスを可溶合金において封止し、火災や空焚き等による設備異常等による異常な温度上昇やそれに伴う圧力の上昇を感知すると、可溶合金が軟化溶融して貫通孔が開孔し、高温・高圧ガスを貫通孔から外気中に放出することでボイラーや高圧ガス貯蔵器等の破損事故や破裂事故等を防止する。各種の可溶栓が特開２００９－８５４１０号公報（特許文献１参照）及び特開２００６－３２９３７４号公報（特許文献２参照）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００９－８５４１０号公報
【特許文献2】特開２００６－３２９３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来から使用されている１００℃以下で溶解する可溶合金には鉛及（Ｐｂ）びカドミウム（Ｃｄ）の環境負荷物質が含まれており、ＲｏＨＳ指令等のＥＵから始まった世界的な環境配慮製品への移行に伴って可溶合金についても特定有害物質（Ｐｂ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｃｒ６+、ＰＢＢ、ＰＢＤＥ）の使用制限がかけられている。ＲｏＨＳ指令に対応するためにビスマス（Ｂｉ）及びインジウム（Ｉｎ）を主成分とした可溶栓が使用されている。錫（Ｓｎ）及びビスマス（Ｂｉ）並びにインジウム（Ｉｎ）から形成された可溶合金を使用した可溶栓がＷＯ２００６／０５７０２９号公報に開示されている。しかし、錫（Ｓｎ）及びビスマス（Ｂｉ）並びにインジウム（Ｉｎ）から形成された可溶合金は、機械的強度から耐クリープ性が低く、その可溶合金を利用した可溶栓の長期間の使用が困難であった。
【0005】
本発明の目的は、ビスマス（Ｂｉ）やインジウム（Ｉｎ）を含有しつつ、耐クリープ性を向上させることができる可溶合金を使用した可溶栓を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記課題を解決するための本発明の前提は、一方向へ貫通する貫通孔と、貫通孔に溶着・充填された可溶合金とを備え、平常時に可溶合金によって貫通孔が封止され、異常時に可溶合金が溶融して貫通孔が開孔する可溶栓である。
【0007】
前記前提における本発明の可溶栓の第１の特徴は、可溶合金が、３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と、１．３～１．７重量％のアンチモン（Ｓｂ）と、６１．３～６５．７重量％のインジウム（Ｉｎ）とから形成され、可溶合金の溶融温度が、７２±２℃であることにある。
【0008】
前記前提における本発明の可溶栓の第２の特徴は、可溶合金が、３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と、０．８～１．２重量％のアンチモン（Ｓｂ）と、２．８～３．２重量％の錫（Ｓｎ）と、５８．６～６３．４重量％のインジウム（Ｉｎ）とから形成され、可溶合金の溶融温度が、７２±２℃であることにある。
【0009】
前記前提における本発明の可溶栓の第３の特徴は、可溶合金が、３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と、１．３～１．７重量％のアンチモン（Ｓｂ）と、６１．２～６５．６８重量％のインジウム（Ｉｎ）とから形成され、０．０２～０．１重量％のセラミック微粉体を含有し、セラミック微粉体が、可溶合金の全域に均一に分散し、可溶合金の溶融温度が、７２±２℃であることにある。
【0010】
前記前提における本発明の可溶栓の第４の特徴は、可溶合金が、３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と、０．８～１．２重量％のアンチモン（Ｓｂ）と、２．８～３．２重量％の錫（Ｓｎ）と、５８．５～６３．３８重量％のインジウム（Ｉｎ）とから形成され、０．０２～０．１重量％のセラミック微粉体を含有し、セラミック微粉体が、可溶合金の全域に均一に分散し、可溶合金の溶融温度が、７２±２℃であることにある。
【0011】
本発明の可溶栓の一例として、可溶栓では、可溶合金を貫通孔に溶着・充填して貫通孔を封止する過程において、溶融させた可溶合金にセラミック微粉体を投入しつつ攪拌し、溶融した可溶合金全域にセラミック微粉体を均一に混入させつつ、セラミック微粉体を含有する可溶合金を貫通孔に溶着・充填して該貫通孔を封止する。
【0012】
本発明の可溶栓の他の一例としては、セラミック微粉体の平均粒径が、５０～２００μｍの範囲にある。
【0013】
本発明の可溶栓の他の一例としては、セラミック微粉体が、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、ジルコン（ＺｒＯ２）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、コーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）のうちの少なくとも１つである。
【0014】
本発明の可溶栓の他の一例としては、貫通孔の内径が、２～６ｍｍの範囲にあり、貫通孔の軸方向の長さが、２０～４０ｍｍの範囲にある。
【発明の効果】
【0015】
請求項１に対応
【0016】
請求項１に記載された第１の特徴を有する本発明の可溶栓によれば、それに穿孔された貫通孔に溶着・充填された可溶合金が３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と、１．３～１．７重量％のアンチモン（Ｓｂ）と、６１．３～６５．７重量％のインジウム（Ｉｎ）とから形成され、可溶合金が３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と６１．３～６５．７重量％のインジウム（Ｉｎ）とを含有しつつ、１．３～１．７重量％のアンチモン（Ｓｂ）を含むから、ビスマス（Ｂｉ）及びインジウム（Ｉｎ）を主成分とするにもかかわらず、アンチモン（Ｓｂ）によって機械的強度を向上させることができ、使用温度域において良好なクリープ特性の可溶合金を得ることが可能となる。可溶栓は、それに使用する可溶合金の溶融温度が７２±２℃であり、可溶合金の溶融温度が１００℃未満であるにもかかわらず、可溶合金の耐クリープ性が高い可溶合金が貫通孔に溶着・充填されることで長期間の使用に耐えることができる。可溶栓は、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）から形成された可溶合金が異常時に貫通孔において確実に溶融し、高温・高圧ガスを貫通孔から外気中に放出することができ、可溶栓としての機能を確実に発揮させることができる。
【0017】
請求項２に対応
【0018】
請求項２に記載された第２の特徴を有する本発明の可溶栓によれば、それに穿孔された貫通孔に溶着・充填された可溶合金が３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と、０．８～１．２重量％のアンチモン（Ｓｂ）と、２．８～３．２重量％の錫（Ｓｎ）と、５８．６～６３．４重量％のインジウム（Ｉｎ）とから形成され、可溶合金が３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と５８．６～６３．４重量％のインジウム（Ｉｎ）とを含有しつつ、０．８～１．２重量％のアンチモン（Ｓｂ）と２．８～３．２重量％の錫（Ｓｎ）とを含むから、ビスマス（Ｂｉ）及びインジウム（Ｉｎ）を主成分とするにもかかわらず、アンチモン（Ｓｂ）及び錫（Ｓｎ）によって機械的強度を向上させることができ、使用温度域において良好なクリープ特性の可溶合金を得ることが可能となる。可溶栓は、それに使用する可溶合金の溶融温度が７２±２℃であり、可溶合金の溶融温度が１００℃未満であるにもかかわらず、可溶合金の耐クリープ性が高い可溶合金が貫通孔に溶着・充填されることで長期間の使用に耐えることができる。可溶栓は、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、錫（Ｓｎ）から形成された可溶合金が異常時に貫通孔において確実に溶融し、高温・高圧ガスを貫通孔から外気中に放出することができ、可溶栓としての機能を確実に発揮させることができる。
【0019】
請求項３に対応
【0020】
請求項３に記載された第３の特徴を有する本発明の可溶栓によれば、それに穿孔された貫通孔に溶着・充填された可溶合金が３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と、１．３～１．７重量％のアンチモン（Ｓｂ）と、６１．２～６５．６８重量％のインジウム（Ｉｎ）とから形成されて０．０２～０．１重量％のセラミック微粉体を含有し、可溶合金が３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と６１．２～６５．６８重量％のインジウム（Ｉｎ）とを含有しつつ、１．３～１．７重量％のアンチモン（Ｓｂ）と０．０２～０．１重量％のセラミック微粉体とを含むから、ビスマス（Ｂｉ）及びインジウム（Ｉｎ）を主成分とするにもかかわらず、アンチモン（Ｓｂ）によって機械的強度を向上させることができ、使用温度域において良好なクリープ特性の可溶合金を得ることが可能となる。又、可溶合金の全域に均一に分散するセラミック微粉体の優れたクリープ特性によってビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、インジウム（Ｉｎ）から形成された可溶合金の機械的強度が増加し、それによって可溶合金の耐クリープ性をさらに向上させることができ、優れた耐クリープ性を備えた可溶合金を使用した可溶栓を提供することができる。可溶栓は、それに使用する可溶合金の溶融温度が７２±２℃であり、可溶合金の溶融温度が１００℃未満であるにもかかわらず、可溶合金の耐クリープ性が高い可溶合金が貫通孔に溶着・充填されることで長期間の使用に耐えることができる。可溶栓は、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）から形成されて均一に分散するセラミック微粉体を含む可溶合金が異常時に貫通孔において確実に溶融し、高温・高圧ガスを貫通孔から外気中に放出することができ、可溶栓としての機能を確実に発揮させることができる。
【0021】
請求項４に対応
【0022】
請求項４に記載された第４の特徴を有する本発明の可溶栓によれば、それに穿孔された貫通孔に溶着・充填された可溶合金が３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と、０．８～１．２重量％のアンチモン（Ｓｂ）と、２．８～３．２重量％の錫（Ｓｎ）と、５８．５～６３．３８重量％のインジウム（Ｉｎ）とから形成されて０．０２～０．１重量％のセラミック微粉体を含有し、可溶合金が３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と５８．５～６３．３８重量％のインジウム（Ｉｎ）とを含有しつつ、０．８～１．２重量％のアンチモン（Ｓｂ）と２．８～３．２重量％の錫（Ｓｎ）と０．０２～０．１重量％のセラミック微粉体とを含むから、ビスマス（Ｂｉ）及びインジウム（Ｉｎ）を主成分とするにもかかわらず、アンチモン（Ｓｂ）及び錫（Ｓｎ）によって機械的強度を向上させることができ、使用温度域において良好なクリープ特性の可溶合金を得ることが可能となる。又、可溶合金の全域に均一に分散するセラミック微粉体の優れたクリープ特性によってビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）から形成された可溶合金の機械的強度が増加し、それによって可溶合金の耐クリープ性をさらに向上させることができ、優れた耐クリープ性を備えた可溶合金を使用した可溶栓を提供することができる。可溶栓は、それに使用する可溶合金の溶融温度が７２±２℃であり、可溶合金の溶融温度が１００℃未満であるにもかかわらず、可溶合金の耐クリープ性が高い可溶合金が貫通孔に溶着・充填されることで長期間の使用に耐えることができる。可溶栓は、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、錫（Ｓｎ）から形成されて均一に分散するセラミック微粉体を含む可溶合金が異常時に貫通孔において確実に溶融し、高温・高圧ガスを貫通孔から外気中に放出することができ、可溶栓としての機能を確実に発揮させることができる。
【0023】
請求項５に対応
【0024】
可溶合金を貫通孔に溶着・充填して貫通孔を封止する過程において、溶融させた可溶合金にセラミック微粉体を投入しつつ攪拌し、溶融した可溶合金全域にセラミック微粉体を均一に混入させつつ、セラミック微粉体を含有する可溶合金を貫通孔に溶着・充填して貫通孔を封止する可溶栓は、可溶合金を貫通孔に溶着・充填して貫通孔を封止（閉塞）する過程において、溶融した可溶合金全域にセラミック微粉体を均一に混入させ、セラミック微粉体を均一に分散させた可溶合金を貫通孔に溶着・充填して貫通孔を封止（閉塞）するから、貫通孔に溶着・充填された可溶合金全域にセラミック微粉体を均一に分散させることができ、可溶合金におけるセラミック微粉体の偏りを防ぐことができる。可溶栓は、可溶合金全域に均一に分散したセラミック微粉体の優れたクリープ特性によって可溶合金の機械的強度が大幅に増加し、それによって可溶合金の耐クリープ性を大幅に向上させることができ、優れた耐クリープ性を有する可溶合金が貫通孔に溶着・充填されることで長期間の使用に耐えることができる。
【0025】
請求項６に対応
【0026】
セラミック微粉体の平均粒径が５０～２００μｍの範囲にある可溶栓は、セラミック微粉体の平均粒径が前記範囲にあるから、セラミック微粉体を溶融した可溶合金に混入する際に溶融した可溶合金全域にセラミック微粉体を均一に分散させることができ、可溶合金全域に均一に分散したセラミック微粉体の優れたクリープ特性によって可溶合金の機械的強度が大幅に増加し、それによって可溶合金の耐クリープ性を大幅に向上させることができ、優れた耐クリープ性を有する可溶合金が貫通孔に溶着・充填されることで長期間の使用に耐えることができる。
【0027】
請求項７に対応
【0028】
セラミック微粉体がアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、ジルコン（ＺｒＯ２）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、コーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）のうちの少なくとも１つである可溶栓は、可溶合金全域に均一に分散したアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、ジルコン（ＺｒＯ２）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、コーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）のうちの少なくとも１つのセラミック微粉体の優れたクリープ特性によって可溶合金の機械的強度が大幅に増加し、それによって可溶合金の耐クリープ性を大幅に向上させることができ、優れた耐クリープ性を有する可溶合金が貫通孔に溶着・充填されることで長期間の使用に耐えることができる。
【0029】
請求項８に対応
【0030】
貫通孔の内径が２～６ｍｍの範囲にあり、貫通孔の軸方向の長さが２０～４０ｍｍの範囲にある可溶栓は、貫通孔の内径を前記範囲とし、貫通孔の軸方向の長さを前記範囲とすることで、溶融温度が７２±２℃の可溶合金に優れた耐クリープ性を発揮させることができ、優れた耐クリープ性を備えた可溶合金を使用した可溶栓を提供することができる。可溶栓は、内径が２～６ｍｍの範囲及び軸方向の長さが２０～４０ｍｍの範囲にある貫通孔に請求項1ないし請求項４のいずれかに記載の可溶合金を溶着・充填することで、異常時に貫通孔において可溶合金が確実に溶融して高圧ガスを貫通孔から外気中に放出することができ、可溶栓としての機能を確実に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】一例として示す可溶栓の斜視図。
【図4】他の一例として示す可溶栓の斜視図。
【図6】ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、インジウム（Ｉｎ）から形成された可溶合金を貫通孔に充填した可溶栓の試験結果を示す図。
【図7】ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、錫、インジウム（Ｉｎ）から形成された可溶合金を貫通孔に充填した可溶栓の試験結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0032】
一例として示す可溶栓１０Ａの斜視図である図１等の添付の図面を参照し、本発明に係る可溶栓の詳細を説明すると、以下のとおりである。尚、図２は、ネジ部１２の側から示す図１の可溶栓１０Ａの斜視図であり、図３は、図１のＡ－Ａ線矢視断面図である。図４は、他の一例として示す可溶栓１０Ｂの斜視図であり、図５は、図４のＢ－Ｂ線矢視断面図である。図１は、可溶栓１０Ａを頭部１１（ヘッド）の側から示し、図４は、可溶栓１０Ｂを上ネジ部１３の側から示す。図１，４では、軸方向（一方向）を矢印Ｘで示し、径方向を矢印Ｙで示す。
【0033】
図１及び図４に示す可溶栓１０Ａ，１０Ｂ（ヒューズプラグ）は、ボイラーや高圧ガス貯蔵器等に取り付けられ、平常時に可溶合金２１Ａ～２１Ｄ（低融点金属）のいずれかによって貫通孔１６が封止（閉塞）され、異常時に可溶合金２１Ａ～２１Ｄが溶融して貫通孔１６が開孔し、高温・高圧ガスを貫通孔１６から外気中に放出することで、ボイラーや高圧ガス貯蔵器等の破損事故や破裂事故等を防止する。可溶栓１０Ａ，１０Ｂは、黄銅から作られて軸方向へ長いネジ形状に成形されている。
【0034】
図１の可溶栓１０Ａは、六角形に成形された頭部１１（ヘッド）と、頭部１１に繋がって外周に雄ネジが作られたネジ部１２とを有する。図４の可溶栓１０Ｂは、外周に雄ネジが作られた上ネジ部１３と、外周に雄ネジが作られた下ネジ部１５と、上ネジ部１３及び下ネジ部１５の間に位置する中間部１４とを有する。図４の可溶栓１０Ｂの中間部１４は、六角形に成形されている。
【0035】
それら可溶栓１０Ａ，１０Ｂには、それらを軸方向へ貫通する貫通孔１６（逃がし孔）が穿孔されている。貫通孔１６は、可溶栓１０Ａ，１０Ｂの径方向中央に形成されている。図１の可溶栓１０Ａでは、貫通孔１６が頭部１１からネジ部１２に向かって軸方向へ延びている。図１の可溶栓１０Ａの頭部１１には、頭部開口１７が形成され（開口し）、可溶栓１０Ａのネジ部１２には、ネジ部開口１８が形成されている（開口している）。図４の可溶栓１０Ｂでは、貫通孔１６が上ネジ部１３から下ネジ部１５に向かって軸方向へ延びている。図４の可溶栓１０Ｂの上ネジ部１３には、上部開口１９が形成され（開口し）、可溶栓１０Ｂの下ネジ部１５には、下部開口２０が形成されている（開口している）。
【0036】
貫通孔１６は、その内径が２～６ｍｍの範囲にあり、頭部開口１７とネジ部開口１８との間の軸方向の長さ及び上部開口１９と下部開口２０との間の軸方向の長さが２０～４０ｍｍの範囲にある。貫通孔１６には、可溶合金２１Ａ～２１Ｄ（低融点金属）のいずれかが溶着・充填されている。従って、貫通孔１６（頭部開口１７及び下部開口１８、上部開口１９及び下部開口２０を含む）が可溶合金２１Ａ～２１Ｄのうちのいずれかによって封止（閉塞）されている。
【0037】
貫通孔１６に溶着・充填された可溶合金２１Ａの一例は、ビスマス（Ｂｉ）とアンチモン（Ｓｂ）とインジウム（Ｉｎ）とから形成されている。ビスマス（Ｂｉ）は、可溶合金２１Ａの全重量に対して３３重量％～３７重量％の範囲にあり、アンチモン（Ｓｂ）は、可溶合金２１Ａの全重量に対して１．３重量％～１．７重量％の範囲にある。インジウム（Ｉｎ）は、可溶合金２１Ａの全重量に対して６１．３重量％～６５．７重量％の範囲にある。尚、ビスマス、アンチモン、インジウムから形成された可溶合金２１Ａは、好ましくはビスマスが３５重量％、アンチモンが１．５重量％、インジウムが６３．５重量％である。ビスマス、アンチモン、インジウムから形成された可溶合金２１Ａは、その溶融温度が７２±２℃である。
【0038】
可溶合金２１Ａを形成するアンチモンの重量％が１．３重量％未満では、アンチモンによって機械的強度を向上させることができず、使用温度域において可溶合金２１Ａの耐クリープ性を得ることができない。アンチモンの重量％が１．７重量％を超過すると、異常時に可溶合金２１Ａが瞬時に溶融し難くなり、異常時における可溶栓１０Ａ，１０Ｂの動作性が低下する。
【0039】
ビスマス、アンチモン、インジウムから形成された可溶合金２１Ａは、ビスマスの重量％やアンチモンの重量％、インジウムの重量％が前記範囲にあるから、アンチモンによって機械的強度を向上させることができ、使用温度域において、可溶合金２１Ａの良好な耐クリープ性が得られるとともに、異常時における可溶栓１０Ａ，１０Ｂの良好な動作性が確保維持される。
【0040】
ビスマス、アンチモン、インジウムから形成された可溶合金２１Ａを貫通孔１６に充填した可溶栓１０Ａ，１０Ｂを作成する一例は、以下のとおりである。可溶栓１０Ａ，１０Ｂのネジ部開口１８や下部開口２０に黄銅から作られた蓋を配置し、ネジ部開口１８や下部開口２０を下に向けた状態で可溶栓１０Ａ，１０Ｂを加熱装置（ホットプレート）に載置した。略φ２ｍｍ×１ｍｍの小片に加工した前記重量％の低融点金属であるＢｉ－Ｓｂ－Ｉｎ可溶合金２１Ａを頭部開口１７や上部開口１９から貫通孔１６に収容した後、加熱装置（ホットプレート）によって可溶栓１０Ａ，１０Ｂを約１４０～２３０℃に加熱し、貫通孔１６に収容したＢｉ－Ｓｂ－Ｉｎ可溶合金２１Ａ（低融点金属）を溶融させた。
【0041】
Ｂｉ－Ｓｂ－Ｉｎ可溶合金２１Ａによって貫通孔１６が完全に封止（閉塞）されるように、Ｂｉ－Ｓｂ－Ｉｎ可溶合金２１Ａを貫通孔１６に適宜補充しつつ、ステンレス製の攪拌棒で攪拌した。Ｂｉ－Ｓｂ－Ｉｎ可溶合金２１Ａによって貫通孔１６が完全に封止（閉塞）された後、加熱装置（ホットプレート）による加熱をＯＦＦにし、空冷によってＢｉ－Ｓｂ－Ｉｎ可溶合金２１Ａ（低融点金属）が冷却固化した後、蓋を取り外し、可溶栓１０Ａ，１０Ｂを作製した。
【0042】
図６は、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、インジウム（Ｉｎ）から形成された可溶合金２１Ａを貫通孔１６に充填した可溶栓１０Ａ，１０Ｂの試験結果を示す図である。図６の試験に使用した可溶合金２１Ａは、３５重量％のビスマス（Ｂｉ）、１．５重量％のアンチモン（Ｓｂ）、６３．５重量％のインジウム（Ｉｎ）から形成されている。試験では、１０個の可溶栓１０Ａ，１０Ｂ（第１～第１０試験品）を用意した。試験条件は、試験圧力：１５ＭＰａ、試験時間：５０時間、試験温度６０℃、使用流体：水である。判定としては、試験中に可溶栓１０Ａ，１０Ｂが１５ＭＰａを保持しかつ５０時間経過時に飛出し量が２ｍｍ以下であること。ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、インジウム（Ｉｎ）から形成された可溶合金２１Ａを使用した可溶栓１０Ａ，１０Ｂは、図６に示すように、全ての可溶栓１０Ａ，１０Ｂ（第１～第１０試験品）において試験中に作動しないことを確認した。
【0043】
ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、インジウム（Ｉｎ）から形成された可溶合金２１Ａを貫通孔１６に充填した可溶栓１０Ａ，１０Ｂは、それらに穿孔された貫通孔１６に溶着・充填された可溶合金２１Ａが３３～３７重量％（好ましくは３５重量％）のビスマス（Ｂｉ）と、１．３～１．７重量％（好ましくは１．５重量％）のアンチモン（Ｓｂ）と、６１．３～６５．７重量％（好ましくは６３．５重量％）のインジウム（Ｉｎ）とから形成され、可溶合金２１Ａが３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と６１．３～６５．７重量％のインジウム（Ｉｎ）とを含有しつつ、１．３～１．７重量％のアンチモン（Ｓｂ）を含むから、ビスマス（Ｂｉ）及びインジウム（Ｉｎ）を主成分とするにもかかわらず、アンチモン（Ｓｂ）によって機械的強度を向上させることができ、それによって可溶合金２１Ａの耐クリープ性を得ることができ、優れた耐クリープ性を備えた可溶合金２１Ａを使用した可溶栓１０Ａ，１０Ｂを提供することができる。
【0044】
可溶栓１０Ａ，１０Ｂは、それらに使用する可溶合金２１Ａの溶融温度が７２±２℃であり、可溶合金２１Ａの溶融温度が１００℃未満であるにもかかわらず、耐クリープ性が高い可溶合金２１Ａが貫通孔１６に溶着・充填されることで長期間の使用に耐えることができる。可溶栓１０Ａ，１０Ｂは、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）から形成された可溶合金２１Ａが異常時に貫通孔１６において速やかかつ確実に溶融し、高温高圧ガスを貫通孔１６から外気中に放出することができ、可溶栓１０Ａ，１０Ｂとしての機能を確実に発揮させることができる。
【0045】
貫通孔１６に溶着・充填された可溶合金２１Ｂの他の一例は、ビスマス（Ｂｉ）とアンチモン（Ｓｂ）と錫（Ｓｎ）とインジウム（Ｉｎ）とから形成されている。ビスマス（Ｂｉ）は、可溶合金２１Ｂの全重量に対して３３重量％～３７重量％の範囲にあり、アンチモン（Ｓｂ）は、可溶合金２１Ｂの全重量に対して０．８重量％～１．２重量％の範囲にある。錫（Ｓｎ）は、可溶合金２１Ｂの全重量に対して２．８重量％～３．２重量％の範囲にあり、インジウム（Ｉｎ）は、可溶合金２１Ｂの全重量に対して５８．６重量％～６３．４重量％の範囲にある。尚、ビスマス、アンチモン、錫、インジウムから形成された可溶合金２１Ｂは、好ましくはビスマスが３５重量％、アンチモンが１．０重量％、錫が３．０重量％、インジウムが６１重量％である。ビスマス、アンチモン、錫、インジウムから形成された可溶合金２１Ｂは、その溶融温度が７２±２℃である。
【0046】
可溶合金２１Ｂを形成するアンチモンの重量％が０．８重量％未満であって錫の重量％が２．８重量％未満では、アンチモン及び錫によって機械的強度を向上させることができず、使用温度域において可溶合金２１Ｂの耐クリープ性を向上させることができない。アンチモンの重量％が１．７重量％を超過し、錫の重量％が３．２重量％を超過すると、異常時に可溶合金２１Ｂが瞬時に溶融し難くなり、異常時における可溶栓１０Ａ，１０Ｂの動作性が低下する。
【0047】
ビスマス、アンチモン、錫、インジウムから形成された可溶合金２１Ｂは、ビスマスの重量％やアンチモンの重量％、錫の重量％、インジウムの重量％が前記範囲にあるから、アンチモン及び錫によって機械的強度を向上させることができ、使用温度域において、可溶合金２１Ｂの良好な耐クリープ性が得られるとともに、異常時における可溶栓１０Ａ，１０Ｂの良好な動作性が確保維持される。
【0048】
ビスマス、アンチモン、錫、インジウムから形成された可溶合金２１Ｂを貫通孔１６に充填した可溶栓１０Ａ，１０Ｂを作成する一例は、以下のとおりである。可溶栓１０Ａ，１０Ｂのネジ部開口１８や下部開口２０に黄銅から作られた蓋を配置し、ネジ部開口１８や下部開口２０を下に向けた状態で可溶栓１０Ａ，１０Ｂを加熱装置（ホットプレート）に載置した。略φ２ｍｍ×１ｍｍの小片に加工した前記重量％の低融点金属であるＢｉ－Ｓｂ－Ｉｎ－Ｓｎ可溶合金２１Ｂを頭部開口１７や上部開口１９から貫通孔１６に収容した後、加熱装置（ホットプレート）によって可溶栓１０Ａ，１０Ｂを約１４０～２３０℃に加熱し、貫通孔１６に収容したＢｉ－Ｓｂ－Ｉｎ－Ｓｎ可溶合金２１Ｂ（低融点金属）を溶融させた。
【0049】
Ｂｉ－Ｓｂ－Ｉｎ－Ｓｎ可溶合金２１Ｂによって貫通孔１６が完全に封止（閉塞）されるように、Ｂｉ－Ｓｂ－Ｉｎ－Ｓｎ可溶合金２１Ｂを貫通孔１６に適宜補充しつつ、ステンレス製の攪拌棒で攪拌した。Ｂｉ－Ｓｂ－Ｉｎ－Ｓｎ可溶合金２１Ｂによって貫通孔１６が完全に封止（閉塞）された後、加熱装置（ホットプレート）による加熱をＯＦＦにし、空冷によってＢｉ－Ｓｂ－Ｉｎ－Ｓｎ可溶合金２１Ｂ（低融点金属）が冷却固化した後、蓋を取り外し、可溶栓１０Ａ，１０Ｂを作製した。
【0050】
図７は、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、錫、インジウム（Ｉｎ）から形成された可溶合金２１Ｂを貫通孔１６に充填した可溶栓１０Ａ，１０Ｂの試験結果を示す図である。図６の試験に使用した可溶合金２１Ｂは、３５重量％のビスマス（Ｂｉ）、１．０重量％のアンチモン（Ｓｂ）、３．０重量％の錫、６１重量％のインジウム（Ｉｎ）から形成されている。試験では、５個の可溶栓１０Ａ，１０Ｂ（第１～第５試験品）を用意した。試験条件は、試験圧力：１５ＭＰａ、試験時間：５０時間、試験温度６０℃、使用流体：水である。判定としては、試験中に可溶栓１０Ａ，１０Ｂが１５ＭＰａを保持しかつ５０時間経過時に飛出し量が２ｍｍ以下であること。ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、錫、インジウム（Ｉｎ）から形成された可溶合金２１Ｂを使用した可溶栓１０Ａ，１０Ｂは、図６に示すように、全ての可溶栓１０Ａ，１０Ｂ（第１～第５試験品）において試験中に作動しないことを確認した。
【0051】
ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、錫（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）から形成された可溶合金２１Ｂを貫通孔１６に充填した可溶栓１０Ａ，１０Ｂは、それらに穿孔された貫通孔１６に溶着・充填された可溶合金２１Ｂが３３～３７重量％（好ましくは３５重量％）のビスマス（Ｂｉ）と、０．８～１．２重量％（好ましくは１．０重量％）のアンチモン（Ｓｂ）と、２．８～３．２重量％（好ましくは３．０重量％）の錫（Ｓｎ）と、５８．６～６３．４重量％（好ましくは６１重量％）のインジウム（Ｉｎ）とから形成され、可溶合金２１Ｂが３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と５８．６～６３．４重量％のインジウム（Ｉｎ）とを含有しつつ、０．８～１．２重量％のアンチモン（Ｓｂ）と２．８～３．２重量％の錫（Ｓｎ）とを含むから、ビスマス（Ｂｉ）及びインジウム（Ｉｎ）を主成分とするにもかかわらず、アンチモン（Ｓｂ）及び錫（Ｓｎ）によって機械的強度を向上させることができ、使用温度域において、可溶合金２１Ｂの耐クリープ性を得ることができ、優れた耐クリープ性を備えた可溶合金２１Ｂを使用した可溶栓１０Ａ，１０Ｂを提供することができる。
【0052】
可溶栓１０Ａ，１０Ｂは、それらに使用する可溶合金２１Ｂの溶融温度が７２±２℃であり、可溶合金２１Ｂの溶融温度が１００℃未満であるにもかかわらず、耐クリープ性が高い可溶合金２１Ｂが貫通孔１６に溶着・充填されることで長期間の使用に耐えることができる。可溶栓１０Ａ，１０Ｂは、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、錫（Ｓｎ）から形成された可溶合金２１Ｂが異常時に貫通孔１６において速やかかつ確実に溶融し、高温高圧ガスを貫通孔１６から外気中に放出することができ、可溶栓１０Ａ，１０Ｂとしての機能を確実に発揮させることができる。
【0053】
貫通孔１６に溶着・充填された可溶合金２１Ｃの他の一例は、ビスマス（Ｂｉ）とアンチモン（Ｓｂ）とインジウム（Ｉｎ）とから形成され、セラミック微粉体を含有している。ビスマス（Ｂｉ）は、可溶合金２１Ｃの全重量に対して３３重量％～３７重量％の範囲にあり、アンチモン（Ｓｂ）は、可溶合金２１Ｃの全重量に対して１．３重量％～１．７重量％の範囲にある。インジウム（Ｉｎ）は、可溶合金２１Ｃの全重量に対して６１．２重量％～６５．６８重量％の範囲にあり、セラミック微粉体は、可溶合金２１Ｃの全重量に対して０．０２重量％～０．１重量％の範囲にある。
【0054】
尚、ビスマス、アンチモン、インジウムから形成され、セラミック微粉体を含有する可溶合金２１Ｃは、好ましくはビスマスが３５重量％、アンチモンが１．５重量％、インジウムが６３．４～６３．４８重量％である。ビスマス、アンチモン、インジウムから形成され、セラミック微粉体を含有する可溶合金２１Ｃは、その溶融温度が７２±２℃である。
【0055】
セラミック微粉体は、その平均粒径が５０～２００μｍの範囲にあり、可溶合金２１Ｃの全域に均一に分散している。セラミック微粉体には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、ジルコン（ＺｒＯ２）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、コーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）のうちの少なくとも１つを使用することができる。
【0056】
可溶合金２１Ｃを形成するアンチモンの重量％が１．３重量％未満では、アンチモンによって機械的強度を向上させることができず、使用温度域において、可溶合金２１Ｃの耐クリープ性を向上させることができない。アンチモンの重量％が１．７重量％を超過すると、異常時に可溶合金２１Ｃが瞬時に溶融し難くなり、異常時における可溶栓１０Ａ，１０Ｂの動作性が低下する。可溶合金２１Ｃに含まれるセラミック微粉体の重量％が０．０２重量％未満では、セラミック微粉体のクリープ特性を十分に利用することができず、可溶合金２１Ｃの耐クリープ性を向上させることができない。セラミック微粉体の重量％が０．１重量％を超過すると、セラミック微粉体の比率が大きすぎ可溶合金と均等に分散せず、異常時における可溶栓１０Ａ，１０Ｂの動作性が低下する。セラミック微粉体の平均粒径が前記範囲未満又は前記範囲を超過すると、セラミック微粉体を可溶合金２１Ｃの全域に均一に分散させることが難しく、可溶合金２１Ｃにおいてセラミック微粉体のクリープ特性を十分に利用することができない。
【0057】
ビスマス、アンチモン、インジウムから形成され、セラミック微粉体を含有する可溶合金２１Ｃは、ビスマスの重量％やアンチモンの重量％、インジウムの重量％、セラミック微粉体の重量％が前記範囲にあるから、アンチモンによって可溶合金２１Ｃの機械的強度が向上し、セラミック微粉体の優れたクリープ特性を十分に利用することで、可溶合金２１Ｃの耐クリープ性を得られるとともに、異常時における可溶栓１０Ａ，１０Ｂの良好な動作性が確保維持される。又、セラミック微粉体の平均粒径が前記範囲にあるから、セラミック微粉体が可溶合金２１Ｃの全域に均一に分散し、可溶合金２１Ｃにおいてセラミック微粉体のクリープ特性を十分に利用することができる。
【0058】
ビスマス、アンチモン、インジウムから形成され、セラミック微粉体を含有する可溶合金２１Ｃを貫通孔１６に充填した可溶栓１０Ａ，１０Ｂを作成する一例は、以下のとおりである。可溶栓１０Ａ，１０Ｂのネジ部開口１８や下部開口２０に黄銅から作られた蓋を配置し、ネジ部開口１８や下部開口２０を下に向けた状態で可溶栓１０Ａ，１０Ｂを加熱装置（ホットプレート）に載置した。略φ２ｍｍ×１ｍｍの小片に加工した前記重量％の低融点金属であるＢｉ－Ｓｂ－Ｉｎ可溶合金２１Ｃを頭部開口１７や上部開口１９から貫通孔１６に収容した後、加熱装置（ホットプレート）によって可溶栓１０Ａ，１０Ｂを約１４０～２３０℃に加熱し、貫通孔１６に収容したＢｉ－Ｓｂ－Ｉｎ可溶合金２１Ｃ（低融点金属）を溶融させた。
【0059】
Ｂｉ－Ｓｂ－Ｉｎ可溶合金２１Ｃによって貫通孔１６が完全に封止（閉塞）されるように、Ｂｉ－Ｓｂ－Ｉｎ可溶合金２１Ｃを貫通孔１６に適宜補充しつつ、溶融したＢｉ－Ｓｂ－Ｉｎ可溶合金２１Ｃにセラミック微粉体を投入し、ステンレス製の攪拌棒で攪拌して溶融したＢｉ－Ｓｂ－Ｉｎ可溶合金２１Ｃの全域にセラミック微粉体を均一に混入させた。セラミック微粉体を含むＢｉ－Ｓｂ－Ｉｎ可溶合金２１Ｃによって貫通孔１６が完全に封止（閉塞）された後、加熱装置（ホットプレート）による加熱をＯＦＦにし、空冷によってセラミック微粉体を含むＢｉ－Ｓｂ－Ｉｎ可溶合金２１Ｃ（低融点金属）が冷却固化した後、蓋を取り外し、可溶栓１０Ａ，１０Ｂを作製した。
【0060】
ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、インジウム（Ｉｎ）から形成され、セラミック微粉体を含む可溶合金２１Ｃを貫通孔１６に充填した可溶栓１０Ａ，１０Ｂは、可溶栓１０Ａ，１０Ｂに穿孔された貫通孔１６に溶着・充填された可溶合金２１Ｃが３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と、１．３～１．７重量％のアンチモン（Ｓｂ）と、６１．２～６５．６８重量％のインジウム（Ｉｎ）とから形成されて０．０２～０．１重量％のセラミック微粉体を含有し、可溶合金２１Ｃが３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と６１．２～６５．６８重量％のインジウム（Ｉｎ）とを含有しつつ、１．３～１．７重量％のアンチモン（Ｓｂ）と０．０２～０．１重量％のセラミック微粉体とを含むから、ビスマス（Ｂｉ）及びインジウム（Ｉｎ）を主成分とするにもかかわらず、アンチモン（Ｓｂ）とともに、可溶合金２１Ｃの全域に均一に分散するセラミック微粉体の優れたクリープ特性によってビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、インジウム（Ｉｎ）から形成された可溶合金２１Ｃの機械的強度が増加し、それによって可溶合金２１Ｃの耐クリープ性を向上させることができ、優れた耐クリープ性を備えた可溶合金２１Ｃを使用した可溶栓１０Ａ，１０Ｂを提供することができる。
【0061】
可溶栓１０Ａ，１０Ｂは、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）から形成された可溶合金２１Ｃを貫通孔１６に溶着・充填して貫通孔１６を封止（閉塞）する過程（封止（閉塞）する直前）において、溶融した可溶合金２１Ｃ全域にセラミック微粉体を均一に混入させ、セラミック微粉体を均一に分散させた可溶合金２１Ｃを貫通孔１６に溶着・充填して貫通孔１６を封止（閉塞）するから、貫通孔１６に溶着・充填された可溶合金２１Ｃ全域にセラミック微粉体を均一に分散させることができ、可溶合金２１Ｃにおけるセラミック微粉体の偏りを防ぐことができるとともに、可溶合金２１Ｃ全域に均一に分散したセラミック微粉体の優れたクリープ特性によって可溶合金２１Ｃの機械的強度が大幅に増加し、それによって可溶合金２１Ｃの耐クリープ性を大幅に向上させることができる。
【0062】
可溶栓１０Ａ，１０Ｂは、それらに使用する可溶合金２１Ｃの溶融温度が７２±２℃であり、可溶合金２１Ｃの溶融温度が１００℃未満であるにもかかわらず、耐クリープ性が高い可溶合金２１Ｃが貫通孔１６に溶着・充填されることで長期間の使用に耐えることができる。可溶栓１０Ａ，１０Ｂは、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）から形成されて均一に分散するセラミック微粉体を含む可溶合金２１Ｃが異常時に貫通孔において速やかかつ確実に溶融し、高温・高圧ガスを貫通孔１６から外気中に放出することができ、可溶栓１０Ａ，１０Ｂとしての機能を確実に発揮させることができる。
【0063】
貫通孔に溶着・充填された可溶合金２１Ｄの他の一例は、ビスマス（Ｂｉ）とアンチモン（Ｓｂ）と錫（Ｓｎ）とインジウム（Ｉｎ）とから形成され、セラミック微粉体を含有している。ビスマス（Ｂｉ）は、可溶合金２１Ｄの全重量に対して３３重量％～３７重量％の範囲にあり、アンチモン（Ｓｂ）は、可溶合金２１Ｄの全重量に対して０．８重量％～１．２重量％の範囲にある。錫（Ｓｎ）は、可溶合金２１Ｄの全重量に対して２．８重量％～３．２重量％の範囲にあり、インジウム（Ｉｎ）は、可溶合金２１Ｄの全重量に対して５８．５重量％～６３．３８重量％の範囲にある。セラミック微粉体は、可溶合金２１Ｄの全重量に対して０．０２重量％～０．１重量％の範囲にある。
【0064】
尚、ビスマス、アンチモン、錫、インジウムから形成され、セラミック微粉体を含有する可溶合金２１Ｄは、好ましくはビスマスが３５重量％、アンチモンが１．０重量％、錫が３．０重量％、インジウムが６０．９８～６０．９重量％である。ビスマス、アンチモン、錫、インジウムから形成され、セラミック微粉体を含有する可溶合金２１Ｄは、その溶融温度が７２±２℃である。
【0065】
セラミック微粉体は、その平均粒径が２～５０μｍの範囲にあり、可溶合金２１Ｄの全域に均一に分散している。セラミック微粉体には、可溶合金２１Ｃと同様に、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、ジルコン（ＺｒＯ２）、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ２）、コーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）のうちの少なくとも１つを使用することができる。
【0066】
可溶合金２１Ｄを形成するアンチモンの重量％が０．８重量％未満であって錫の重量％が２．８重量％未満では、アンチモン及び錫によって機械的強度を向上させることができず、使用温度域において、可溶合金２１Ｄの耐クリープ性を得ることができない。アンチモンの重量％が１．７重量％を超過し、錫の重量％が３．２重量％を超過すると、異常時に可溶合金２１Ｄが瞬時に溶融し難くなり、異常時における可溶栓１０Ａ，１０Ｂの動作性が低下する。可溶合金２１Ｄに含まれるセラミック微粉体の重量％が０．０２重量％未満では、セラミック微粉体のクリープ特性を十分に利用することができず、可溶合金２１Ｄの耐クリープ性を向上させることができない。セラミック微粉体の重量％が０．１重量％を超過すると、セラミック微粉体の比率が大きすぎて可溶合金に均等に分散せず、異常時における可溶栓１０Ａ，１０Ｂの動作性が低下する。セラミック微粉体の平均粒径が前記範囲未満又は前記範囲を超過すると、セラミック微粉体を可溶合金２１Ｄの全域に均一に分散させることが難しく、可溶合金２１Ｄにおいてセラミック微粉体のクリープ特性を十分に利用することができない。
【0067】
ビスマス、アンチモン、錫、インジウムから形成され、セラミック微粉体を含有する可溶合金２１Ｄは、ビスマスの重量％やアンチモンの重量％、錫の重量％、インジウムの重量％、セラミック微粉体の重量％が前記範囲にあるから、アンチモン及び錫によって可溶合金２１Ｄの機械的強度を向上し、セラミック微粉体の優れたクリープ特性を十分に利用することで、可溶合金２１Ｄの耐クリープ性を得られるとともに、異常時における可溶栓１０Ａ，１０Ｂの良好な動作性が維持される。又、セラミック微粉体の平均粒径が前記範囲にあるから、セラミック微粉体が可溶合金２１Ｄの全域に均一に分散し、可溶合金２１Ｄにおいてセラミック微粉体のクリープ特性を十分に利用することができる。
【0068】
ビスマス、アンチモン、錫、インジウムから形成され、セラミック微粉体を含有する可溶合金２１Ｄを貫通孔１６に充填した可溶栓１０Ａ，１０Ｂを作成する一例は、以下のとおりである。可溶栓１０Ａ，１０Ｂのネジ部開口１８や下部開口２０に黄銅から作られた蓋を配置し、ネジ部開口１８や下部開口２０を下に向けた状態で可溶栓１０Ａ，１０Ｂを加熱装置（ホットプレート）に載置した。略φ２ｍｍ×１ｍｍの小片に加工した前記重量％の低融点金属であるＢｉ－Ｓｂ－Ｉｎ－Ｓｎ可溶合金２１Ｄを頭部開口１７や上部開口１９から貫通孔１６に収容した後、加熱装置（ホットプレート）によって可溶栓１０Ａ，１０Ｂを約１４０～２３０℃に加熱し、貫通孔１６に収容したＢｉ－Ｓｂ－Ｉｎ－Ｓｎ可溶合金２１Ｄ（低融点金属）を溶融させた。
【0069】
Ｂｉ－Ｓｂ－Ｉｎ－Ｓｎ可溶合金２１Ｄによって貫通孔１６が完全に封止（閉塞）されるように、Ｂｉ－Ｓｂ－Ｉｎ－Ｓｎ可溶合金２１Ｄを貫通孔１６に適宜補充しつつ、溶融したＢｉ－Ｓｂ－Ｉｎ－Ｓｎ可溶合金２１Ｄにセラミック微粉体を投入し、ステンレス製の攪拌棒で攪拌して溶融したＢｉ－Ｓｂ－Ｉｎ－Ｓｎ可溶合金２１Ｄの全域にセラミック微粉体を均一に混入させた。セラミック微粉体を含むＢｉ－Ｓｂ－Ｉｎ－Ｓｎ可溶合金２１Ｄによって貫通孔１６が完全に封止（閉塞）された後、加熱装置（ホットプレート）による加熱をＯＦＦにし、空冷によってセラミック微粉体を含むＢｉ－Ｓｂ－Ｉｎ－Ｓｎ可溶合金２１Ｄ（低融点金属）が冷却固化した後、蓋を取り外し、可溶栓１０Ａ，１０Ｂを作製した。
【0070】
ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、錫（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）から形成され、セラミック微粉体を含む可溶合金２１Ｄを貫通孔１６に充填した可溶栓１０Ａ，１０Ｂは、可溶栓１０Ａ，１０Ｂに穿孔された貫通孔１６に溶着・充填された可溶合金２１Ｄが３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と、０．８～１．２重量％のアンチモン（Ｓｂ）と、２．８～３．２重量％の錫（Ｓｎ）と、５８．５～６３．３８重量％のインジウム（Ｉｎ）とから形成されて０．０２～０．１重量％のセラミック微粉体を含有し、可溶合金２１Ｄが３３～３７重量％のビスマス（Ｂｉ）と５８．５～６３．３８重量％のインジウム（Ｉｎ）とを含有しつつ、０．８～１．２重量％のアンチモン（Ｓｂ）と２．８～３．２重量％の錫（Ｓｎ）と０．０２～０．１重量％のセラミック微粉体とを含むから、ビスマス（Ｂｉ）及びインジウム（Ｉｎ）を主成分とするにもかかわらず、アンチモン（Ｓｂ）及び錫（Ｓｎ）とともに、可溶合金２１Ｄの全域に均一に分散するセラミック微粉体の優れたクリープ特性によってビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、錫（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）から形成された可溶合金２１Ｄの機械的強度が増加し、それによって可溶合金２１Ｄの耐クリープ性を向上させることができ、優れた耐クリープ性を備えた可溶合金２１Ｄを使用した可溶栓１０Ａ，１０Ｂを提供することができる。
【0071】
可溶栓１０Ａ，１０Ｂは、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、錫（Ｓｎ）から形成された可溶合金２１Ｄを貫通孔１６に溶着・充填して貫通孔１６を封止（閉塞）する過程（封止（閉塞）する直前）において、溶融した可溶合金２１Ｄ全域にセラミック微粉体を均一に混入させ、セラミック微粉体を均一に分散させた可溶合金２１Ｄを貫通孔１６に溶着・充填して貫通孔１６を封止（閉塞）するから、貫通孔１６に溶着・充填された可溶合金２１Ｄ全域にセラミック微粉体を均一に分散させることができ、可溶合金２１Ｄにおけるセラミック微粉体の偏りを防ぐことができるとともに、可溶合金２１Ｄ全域に均一に分散したセラミック微粉体の優れたクリープ特性によって可溶合金２１Ｄの機械的強度が大幅に増加し、それによって可溶合金２１Ｄの耐クリープ性を大幅に向上させることができる。
【0072】
可溶栓１０Ａ，１０Ｂは、それに使用する可溶合金２１Ｄの溶融温度が７２±２℃であり、可溶合金２１Ｄの溶融温度が１００℃未満であるにもかかわらず、耐クリープ性が高い可溶合金２１Ｄが貫通孔１６に溶着・充填されることで長期間の使用に耐えることができる。可溶栓１０Ａ，１０Ｂは、ビスマス（Ｂｉ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、錫（Ｓｎ）から形成されて均一に分散するセラミック微粉体を含む可溶合金２１Ｄが異常時に貫通孔１６において速やかかつ確実に溶融し、高温・高圧ガスを貫通孔１６から外気中に放出することができ、可溶栓１０Ａ，１０Ｂとしての機能を確実に発揮させることができる。
【符号の説明】
【0073】
１０Ａ 可溶栓
１０Ｂ 可溶栓
１１ 頭部
１２ ネジ部
１３ 上ネジ部
１４ 中間部
１５ 下ネジ部
１６ 貫通孔
１７ 頭部開口
１８ ネジ部開口
１９ 上部開口
２０ 下部開口
２１Ａ～２１Ｄ 可溶合金
１０Ｂ 可溶栓
１１ 頭部
１２ ネジ部
１３ 上ネジ部
１４ 中間部
１５ 下ネジ部
１６ 貫通孔
１７ 頭部開口
１８ ネジ部開口
１９ 上部開口
２０ 下部開口
２１Ａ～２１Ｄ 可溶合金
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】