(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆火の通過を防止する消炎フィルタと、流れ方向にスライド自在であって下流側にむけてバネ付勢される遮断器と、遮断器に当接することで該遮断器の下流側へのスライドを所定位置で停止させるロックピンと、流れ方向にスライド自在であって逆流・逆火時には遮断器に押し当たって流路を遮断する遮断弁とを、流路内において消炎フィルタ、遮断器及び遮断弁がこの順に上流側から下流側へと配置され、ロックピンが流れ方向と直交する方向にスライド自在となるように具備し、ロックピンには、遮断時の逆流・逆火による圧力を受ける受圧面を設け、遮断器とロックピンの互いの当接箇所には、遮断器とロックピンを互いに所定位置で引っ掛け係止するためのテーパ面を形成した乾式安全器であって、遮断器のテーパ面は、流路の下流側を真っ直ぐに向く方向から、流路の内側にむけて所定角度だけ傾いた方向を向くように設けた面であり、ロックピンのテーパ面は、遮断器のテーパ面と当接するように傾いた方向を向く面であり、逆流・逆火時に生じる所定値以上の圧力によって、遮断器とロックピンが互いのテーパ面同士で摺接しながら、遮断器が上流側にスライドし、ロックピンが側方にスライドすることで、互いに離れる方向に移動して上記係止を解除させるように設けたことを特徴とする乾式安全器。
【請求項２】
上記ロックピンは、その中心軸まわりに回転自在であるとともに、その中心軸から偏心した位置から遮断器側にむけて係止凸部を突出させたものであり、上記遮断器は、上記係止凸部が引っ掛け係止する凹段部をその外側面に有するものであり、上記係止凸部に上記ロックピンのテーパ面を形成し、上記凹段部に上記遮断器のテーパ面を形成したことを特徴とする請求項１に記載の乾式安全器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃性ガスの流路中に挿入される乾式安全器に関する。
【背景技術】
【０００２】
可燃性ガスの流路中で逆流・逆火が生じたときに遮断動作を行うものとして、乾式安全器が知られている。図８には、特許文献１に記載される従来の乾式安全器を示している。
【０００３】
この乾式安全器の本体ケース５１内には、逆火の通過を防止する消炎フィルタ５２や、逆止弁構造をなす遮断器５３および遮断弁５５が配設してある。本体ケース５１内にはさらに遮断器スプリング６０が配設してあり、該遮断器スプリング６０によって、遮断器５３を流れ方向（図中矢印方向）の上流側にむけてバネ付勢している。このバネ付勢による遮断器５３のスライドは、側方からロックピン５４が当接することによって、図示の所定位置で停止されている。上記ロックピン５４は、ロック用スプリング６１によって、所定の付勢力で遮断器５３側へとバネ付勢されている。
【０００４】
この乾式安全器においては、図示の所定位置で停止される遮断器５３と、遮断弁５５との間に、遮断弁５５の開弁動作を可能にするためのスペースが形成される。そして、逆流・逆火が生じた場合には、その逆流・逆火時に生じる大きな圧力によってロックピン５４をロック用スプリング６１の付勢力に抗して押し上げ、ロックピン５４を遮断器５３から離間させる。ロックピン５４が離れると、遮断器５３は遮断器スプリング６０のバネ付勢によって上流側の遮断弁５５に押し当たり、該遮断弁５５の開弁動作を不能にする。
【０００５】
つまり、図８に示す従来の乾式安全器では、ロックピン５４が作動する所定圧力（逆流・逆火により生じる流路内の圧力）を、ロック用スプリング６１の機械的な組み込みによって適宜設定する構造となっていた。この構造においては、ロックピン５４が低い圧力でも作動するように設定する場合、ロック用スプリング６１によって微小な付勢力をロックピン５４に対して安定的に付与することが要求される。
【０００６】
しかし、このようなロック用スプリング６１の機械的な組み込みによって、微小な付勢力を長期間にわたって安定的に付与し続けることは、決して容易なことではない。そのため、従来構造の乾式安全器では、長期間にわたって低い圧力でも安定的に作動するように設定することが、非常に困難であるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２２３３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、逆流・逆火時の低い圧力に対しても安定的に作動させることのできる、信頼性の高い乾式安全装置を提供することを、課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決することのできる本発明の乾式安全器は、逆火の通過を防止する消炎フィルタ２と、流れ方向にスライド自在であって下流側にむけてバネ付勢される遮断器３と、遮断器３に当接することで該遮断器３の下流側へのスライドを所定位置で停止させるロックピン４と、流れ方向にスライド自在であって逆流・逆火時には遮断器３に押し当たって流路を遮断する遮断弁５とを、流路Ｒ内において消炎フィルタ２、遮断器３及び遮断弁５がこの順に上流側から下流側へと配置され、ロックピン４が流れ方向と直交する方向にスライド自在となるように具備したものである。
【００１０】
ロックピン４には、遮断時の逆流・逆火による圧力を受ける受圧面４ａを設け、遮断器３とロックピン４の互いの当接箇所には、遮断器３とロックピン４を互いに所定位置で引っ掛け係止するためのテーパ面２１，３１を形成する。遮断器３のテーパ面３１は、流路Ｒの下流側を真っ直ぐに向く方向から、流路Ｒの内側にむけて所定角度αだけ傾いた方向を向くように設けた面である。ロックピン４のテーパ面２１は、遮断器３のテーパ面３１と当接するように傾いた方向を向く面である。逆流・逆火時に生じる所定値以上の圧力によって、遮断器３とロックピン４が互いのテーパ面２１，３１同士で摺接しながら、遮断器３が上流側にスライドし、ロックピン４が側方にスライドすることで、互いに離れる方向に移動して上記係止を解除させるように設けたものである。
【００１１】
上記構成からなる本発明の乾式安全器によれば、テーパ面２１，３１の当接によって遮断器３にロックピン４を引っ掛け係止させ、逆流・逆火時に所定値以上の圧力が生じれば、テーパ面２１，３１間での摺動によって遮断器３とロックピン４を互いに離れる方向に移動させ、係止を解除することができる。そのため、テーパ面２１，３１の角度αを適宜設定することで、逆流・逆火時の低い圧力に対しても、安定的に作動させることが可能となる。つまり、低い圧力であっても長期間にわたって安定的に作動する、信頼性の高い乾式安全装置となるのである。
【００１２】
なお、本発明の乾式安全器では、上記ロックピン４を、その中心軸まわりに回転自在であるとともに、その中心軸から偏心した位置から遮断器３側にむけて係止凸部２０を突出させたものとし、上記遮断器３を、上記係止凸部２０が引っ掛け係止する凹段部３０をその外側面に有するものとし、上記係止凸部２０に上記ロックピン４のテーパ面２１を形成し、上記凹段部３０に上記遮断器３のテーパ面３１を形成することが好ましい。
【００１３】
このようにすることで、遮断器３に対する引っ掛け係止を解除したロックピン４を初期位置にまで復帰させるには、ロックピン４を遮断器３側に押し込みつつ軸中心に１回転させるだけでよく、円滑な復帰作業が可能となる。このとき、ロックピン４の係止凸部２０のテーパ面２１を、遮断器３の凹段部３０のテーパ面３１に押し当てれば、その後は、テーパ面２１，３１同士の摺接によって引っ掛け係止の状態を維持したまま、係止凸部２０の偏心回転によって遮断器３全体を円滑にスライドさせることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の乾式安全器によれば、逆流・逆火時の低い圧力に対しても安定的に作動する信頼性の高い乾式安全装置を提供することができる、といった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態における一例の乾式安全器の側断面図である。
【図２】同上の乾式安全器の逆流・逆火時の第一段階の挙動を示し、（ａ）は要部側断面図、（ｂ）はロックピンが突出する方向からみたときの各部材の位置関係を示す説明図である。
【図３】同上の乾式安全器の逆流・逆火時の第二段階の挙動を示し、（ａ）は要部側断面図、（ｂ）はロックピンが突出する方向からみたときの各部材の位置関係を示す説明図である。
【図４】同上の乾式安全器の逆流・逆火時の第三段階の挙動を示し、（ａ）は要部側断面図、（ｂ）はロックピンが突出する方向からみたときの各部材の位置関係を示す説明図である。
【図５】同上の乾式安全器の逆流・逆火時の第四段階の挙動を示し、（ａ）は要部側断面図、（ｂ）はロックピンが突出する方向からみたときの各部材の位置関係を示す説明図である。
【図６】同上の乾式安全器の復帰作業中の状態を示し、（ａ）は要部側断面図、（ｂ）はロックピンが突出する方向からみたときの各部材の位置関係を示す説明図である。
【図７】同上の乾式安全器の復帰後の状態を示し、（ａ）は要部側断面図、（ｂ）はロックピンが突出する方向からみたときの各部材の位置関係を示す説明図である。
【図８】従来の乾式安全器の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を、添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１７】
図１には、本発明の実施形態における一例の乾式安全器の構造を示している。図中の矢印方向が、通常時の流れ方向である。本文中においては、通常時の流れ方向を基準として「上流」や「下流」を用いる。
【００１８】
一例の乾式安全器は、全体として概略円管状に形成される本体ケース１内に、消炎フィルタ２、遮断器３および遮断弁５を、上流側から下流側へとこの順に配設している。遮断器３には、これを下流側にむけて付勢する遮断器スプリング１０を接続させてある。また、遮断弁５には、これを上流側にむけて付勢する遮断弁スプリング１１を接続させてある。
【００１９】
上記本体ケース１は、水素等の可燃性ガスの流路Ｒを内部に形成したものであって、上流側開口１ａと下流側開口１ｂを有している。本体ケース１には、流路Ｒに対して側方から（つまり、流れの軸方向と直交する方向から）突没自在となるように、ロックピン４を配置している。
【００２０】
以下、各構成についてさらに詳述する。上記消炎フィルタ２は、多孔質焼結金属からなる円筒状の部材であり、下流側開口１ｂ側から流路Ｒ内に逆火が浸入した際にこれを消火し、上流側開口１ａまで逆火が到達することを防止するように設けている。
【００２１】
上記遮断器３は、通常時に消炎フィルタ２を通過した可燃性ガスが流入する上流側開口３ａと、その内部を通過した可燃性ガスをさらに下流側に流出させる下流側開口３ｂとを有した、円筒状の部材である。上流側開口３ａは、遮断器３の上流端部の側面に開口させており、下流側開口３ｂは、遮断器３の下流端部の端面に開口させている。遮断器３は、本体ケース１内の流路Ｒにおいて流れ方向にスライド自在に嵌合させている。
【００２２】
上記遮断弁５は、遮断器３の下流側開口３ｂ内にスライド自在に嵌入される筒型の弁体６を有し、その下流側には、該弁体６を通過した可燃性ガスをさらに下流側の流路Ｒ中に導入する導入体７を一体に有している。弁体６は、通常時に可燃性ガスが流入する上流側開口６ａと、流入した可燃性ガスを下流側に流出させる下流側開口６ｂとを有している。上流側開口６ａは、弁体６の上流側端面に開口させており、下流側開口６ｂは、弁体６の下流部側壁にて複数の窓状に開口させている。導入体７は、弁体６よりも大径の筒型をなしており、その側壁に、導入用の開口７ａを窓状に複数設けている。
【００２３】
上記ロックピン４は、遮断時の圧力を受けるための平坦な受圧面４ａを流路Ｒ側にむけて形成した、円柱状の部材である。この受圧面４ａからは、遮断器３に引っ掛け係止することで該遮断器３の下流側へのスライドを停止させる係止凸部２０を、流れ方向（つまり遮断器３のスライド方向）と直交する方向にむけて突設している。
【００２４】
ロックピン４は、本体ケース１に設けてある円筒状のロックピンガイド８内において、流れ方向と直交する方向に、一定範囲内でスライド自在に配置している。また、この円柱状のロックピン４は、軸中心に回転自在となるようにロックピンガイド８内に配置している。ロックピンガイド８内周面とロックピン４の外周面との間には、ロックピンガイド８との間でのロックピン４の摺動抵抗を確保するＯリング９を、一対介在させている。
【００２５】
ロックピン４の係止凸部２０は、該ロックピン４の偏心位置（つまりロックピン４の中心軸から距離を隔てた受圧面４ａ上の位置）から遮断器３側にむけて突出させたものであり、円筒状をなす遮断器３の外周面に形成してある凹段部３０に対して、その先端側部分を係止させるように設けている。
【００２６】
遮断器３の外周面は、本体ケース１の内周面に対して摺接する中央の大径部分と、これの下流側にて該大径部分より小さな径で形成される小径部分とを有し、大径部分と小径部分との間に、全周にわたる凹段部３０を設けている。
【００２７】
係止凸部２０と凹段部３０には、遮断器スプリング１０によって下流側にバネ付勢される遮断器３に対してロックピン４が引っ掛け係止されるように、互いにテーパ面２１，３１を形成している。係止凸部２０の先端側部分は、先端側に近づくほどに径が増大する円錐台状に形成してあり、この円錐台状の先端側部分の側周面が、先端側に近づくほどに（つまり遮断器３側に近づくほどに）径が増大するテーパ面２１となっている。
【００２８】
遮断器３の凹段部３０は、大径部分との境界部分よりも小径部分との境界部分のほうが上流側に位置するように傾斜させている。つまり、この凹段部３０に全周にわたって形成されるテーパ面３１は、流路Ｒの下流側を真っすぐにむく方向から、流路Ｒの内側にむけて角度αだけ傾斜した方向をむくように、全周に亘ってすり鉢状に傾斜させた面となっている。
【００２９】
ここで、両テーパ面２１，３１は、接触部分において互いの傾きが一致するように形成している。具体的には、流路Ｒの軸方向と直交する面を基準としたとき、この基準面に対してその接触部分が角度αをなすように係止凸部２０のテーパ面２１を形成し、また、この基準面に対してその接触部分が同一角度αをなすように凹段部３０のテーパ面３１を形成している。
【００３０】
上記テーパ面２１，３１にてロックピン４と係合することで所定位置に保持される遮断器３は、その所定位置において、遮断弁５の開弁動作を可能とするためのスペースを下流側に形成する。上記開弁動作は、遮断弁５が下流側にスライド移動する動作であり、このスライド移動により、遮断弁５の上流側部分をなす弁体６の下流側開口６ｂを側方の流路Ｒ中に開放させる。
【００３１】
このとき、上流側開口３ａを通じて遮断器３内に流入した可燃性ガスは、遮断弁５の弁体６に設けてある上流側開口６ａおよび下流側開口６ｂを通じて下流側の流路Ｒ内に流出し、さらに開口７ａを通じて導入体７内に流入した後に、さらに下流側の流路Ｒ内に流出する。
【００３２】
上記構成からなる本例の乾式安全器においては、図１に矢印で示すような通常時の流れ中において、遮断器スプリング１０が付与する下流側への付勢力により、遮断器３の凹段部３０がロックピン４の係止凸部２０に引っ掛け係止し、遮断器３を図示の所定位置に保持させる。下流側へのバネ付勢を伴う上記引っ掛け係止により、ロックピン４は通常の圧力では上昇しないようになっている。なお、このときのロックピンガイド８内でのロックピン４の回転位置は、偏心した係止凸部２０が最も上流側に位置するように設定しておく。
【００３３】
図２〜図８には、逆流・逆火時における乾式安全器の挙動を順に示している。各図において、（ａ）は要部側断面図、（ｂ）はロックピン４が突出する方向からみたときの該ロックピン４と遮断器３の位置関係を示す説明図である。
【００３４】
図２、図３に示すように、可燃性ガスの流路Ｒ中において下流側から逆流・逆火が生じたとき、逆流した火炎は流路Ｒに配置してある消炎フィルタ２で消火される。また、流路Ｒ中にスライド自在に配置した遮断弁５が上流側へとスライドし、遮断弁５の導入体７が遮断器３の下流側開口３ｂに押し当たる。このとき、遮断器３内に嵌入した弁体６の下流側開口６ｂは、該遮断器３の内壁によって封止される。
【００３５】
上記封止により逆流が遮断されると、遮断箇所より下流側で流路Ｒ内の圧力が上昇し、この流路Ｒ内の圧力が、遮断器３に対してはこれを上流側に押し込み、ロックピン４の受圧面４ａに対してはこれを遮断器３から離れる方向に押し上げる方向に働く。ここで、ロックピン４と遮断器３の両テーパ面２１，３１は角度αだけ傾けているので、逆流・逆火時の圧力が所定値以上になると、両テーパ面２１，３１を摺接させながら、遮断器３をバネ付勢力に抗して上流側にスライドさせるとともに、ロックピン４を遮断器３から離れるように側方へと押し出す。
【００３６】
そして、図４に示すように両テーパ面２１，３１が離れ、ロックピン４の遮断器３に対する引っ掛け係止が解除されると、ロックピン４は遮断器３から最大限離れる位置にまで、圧力によってスライド移動する。この位置に至ったロックピン４は、その端部４ｂをロックピンガイド８から突出させ、逆流が生じたことをユーザに対して視覚的に通知する。
【００３７】
この後、逆流が一段落すると、上流側に押し込まれていた遮断器３は遮断器スプリング１０の付勢力によって再び下流側へとスライドを始め、図５に示すように、遮断弁５と一体に下流側へとスライド移動する。このときロックピン４は押し上げた位置にあるので、遮断器３はロックピン４によりスライドを停止されることなく、遮断弁５と一体となって、最も下流側の位置にまでスライドする。遮断器３の下流側開口３ｂには、遮断器スプリング１０が及ぼす付勢力によって、遮断弁５の導入体７が継続的に押し当てられる。これにより、後述のようにロックピン４を外部操作して初期位置に戻すまでは、流路Ｒの遮断を継続する。
【００３８】
ところで、例えば水素と酸素が燃焼したような場合には、逆流後の流路Ｒ内が負圧となってロックピン４を引き下げるように作用する。これに対して、ロックピン４には適当な摺動抵抗を与えるＯリング９を被せ、遮断器３が最も下流側にまでスライドして図５の位置に至った後に、ロックピン４が遮断器３に当たるまで引き下がるように設定している。負圧で引き下げられたロックピン４は、係止凸部２０の先端が遮断器３の大径部分に当る位置にて、その引き下げ動作を停止する。
【００３９】
その後、乾式安全器を初期状態に復帰させるには、ロックピンガイド８から外部に突出したロックピン４の端部４ｂを、本体ケース１内部側に押し込みつつ軸中心に１回転させればよい。ロックピン４の端部４ｂには一条の溝部４ｃを設けているので、この溝部４ｃに適宜の工具先端を嵌合させ、そのまま回転させるとよい。
【００４０】
このとき、ロックピン４を例えば６０°程度回転させるまでは、偏心位置にある係止凸部２０は遮断器３の大径部分に先端を当てながら偏心回転し、その後、２４０°程度までは、遮断器３の大径部分から下流側に外れた範囲内で係止凸部２０が偏心回転する（図５（ｂ）、図６（ｂ）等参照）。
【００４１】
そして、ロックピン４を押し込んで２４０°程度回転させた段階で、図６に示すように係止凸部２０のテーパ面２１が遮断器３のテーパ面３１に当たる。ここでさらにロックピン４を回転させれば、ロックピン４と一体に偏心回転する係止凸部２０が、テーパ面２１，３１同士を摺接させながら遮断器３を上流側にスライドさせる。ロックピン４を３６０°回転させた段階に至ると、遮断器３やロックピン４が図７の所期位置に復帰し、流路Ｒの遮断が解除される。
【００４２】
このとき遮断器３は、角度α傾いたテーパ面２１，３１の摺接によってロックピン４に引っ掛け係止された状態を維持しつつ、上流側へと押し込まれる。そのため、ロックピン４の係止凸部２０をいったん遮断器３の凹段部３０に引っ掛け係止すれば、その後は、ロックピン４を円滑に回転させて遮断器３を押し込むことができる。
【００４３】
上記した本発明の乾式安全器においては、テーパ面２１，３１同士の接触で遮断器３にロックピン４を引っ掛け係止させ、逆流・逆火時に所定値以上の圧力が生じれば、テーパ面２１，３１間の摺動によって遮断器３とロックピン４を互いに離れる方向に移動させて係止を解除する。したがって、テーパ面２１，３１の角度αを適宜設定することで、逆流・逆火時の低い圧力でも安定的に作動させることが可能となる。つまり、低い圧力であっても長期間にわたって安定的に作動する、信頼性の高い乾式安全装置となる。
【００４４】
角度αとしては、２０〜３５°の範囲内に設定することが好適であり、最も好ましくは３０°に設定する。これにより、０．１５ＭＰａ以下の低い圧力であっても、長期間にわたって安定的に作動する乾式安全器となる。
【００４５】
以上、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内であれば、適宜の設計変更を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
２  消炎フィルタ
３  遮断器
３０  凹段部
４  ロックピン
４ａ  受圧面
５  遮断弁
２０  係止凸部
２１  テーパ面
３０  凹段部
３１  テーパ面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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