(57)【要約】      （修正有）【課題】安全弁から吹出す高圧流体の減速、減圧を果す吹出し口形状を有した安全弁を提供する。【解決手段】安全弁の吹出し口７に至る流路６を、出口に向かうにつれて流路断面積を大きくすることにより、吹出す高圧流体の減速、減圧を果す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器や配管内の圧力が一定の圧力になった際に開弁し、吹出し口から流体を吹出すことにより、容器や配管内の圧上昇を避ける安全弁であって、吹出し口へ向かう流路に傾斜が設けられ、出口に向かうにつれて流路の断面積が徐々に大きくなることを特徴とする安全弁。
【請求項２】
吹出し口の向きが、上方又は下方であることを特徴とする、請求項１に記載の安全弁。
【請求項３】
吹出し口へ向かう流路が螺旋状に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の安全弁。
【請求項４】
吹出し口に筒状部材を設け、前記筒状部材の外周に穴を形成することを特徴とする、請求項１に記載の安全弁。
【請求項５】
筒状部材に形成する穴の形状を、流体の流れ方向に沿った溝状であることを特徴とする、請求項４に記載の安全弁。
【請求項６】
筒状部材の内部に形成した流路が、出口に向かうにつれて流路の断面積が大きくなる構造としたことを特徴とする請求項４乃至５に記載の安全弁。
【請求項７】
吹出し口の内部を、出口に向かうにつれて流路の断面積が大きくなる構成としたことを特徴とする、請求項１に記載の安全弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、弁室内が設定圧以上になった際に開弁し、吹出し口から流体を吹出させ、内部の圧力上昇を防ぐ安全弁に関するものである。なお、本発明は大気開放形安全弁を基本構造としているが、密閉形安全弁であっても、課題の解決手段は同様である。また、流体は気体であっても、液体であっても課題の解決手段は同様であり、気体液体共に、本発明で課題を解決することができる。
【背景技術】
【０００２】  各種工場内やプラント内において高圧流体を用いる場合、容器や配管内の圧力が過剰に上昇することを防止し、容器や配管が破損することを防ぐために安全弁が一般的に用いられる。【０００３】  安全弁の駆動部の構造としては「てこ式」、「おもり式」等があるが、現在では「ばね式」が最も一般的である。【０００４】  ばね式安全弁は、弾性力を有したばねが、ばね受けを介して弁体を弁座に押し付けることで、閉弁している。一次側からの圧力が、ばねの弾性力を上回った場合に、弁体が一次側の圧力を受けて、弁体が弁座から離れ開弁し、吹出し口から流体が吹出す。この開弁となる圧力を吹出し圧力、又は設定圧力と呼ぶ。【０００５】  ばね式安全弁は、弾性力が異なるばねを用いたり、ばね受けとばね押さえの距離を狭めて、ばねを伸縮させて弾性力を高めることにより設定圧力を調整することができる。【０００６】  設備の使用用途により、上記の安全弁の設定圧力を超高圧とせざるを得ない場合が生じる。この場合、安全弁が開弁し、流体が吹出す際、高圧流体が高速で吹出し、激しい衝撃を発生させる。特に、圧が急上昇し、安全弁が急に全開になった場合、高圧流体が高速で吹出すため激しい衝撃が生じやすい。【０００７】  従来、弁座から吹出し口に至る流路はフラットな管状をしており（特許文献１）、流体が設定圧力のまま、外気に高速で放出していた。【０００８】  図５の従来技術（特許文献１）では、ばね（１０４）が弁体（１０２）を弁座（１０３）に押し付けて一次側（１０８）の流体をシールしている。一次側（１０８）の圧力が、ばね（１０４）の弾性力を上回った場合、弁体（１０２）が流体に押し上げられ、弁体（１０２）と弁座（１０３）が離れる。結果、高圧の流体が二次側（１０９）に流れ込み、吹出し口（１０７）から外気に高圧流体が高速で吹出す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０６−２０１０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  上述のとおり、容器や配管内が高圧となった際、安全弁が開弁し、高圧の流体が外気に高速で放出される。この流体は高い衝撃を生じるため、安全弁付近の作業者に危険を及ぼす。または、付近に設置された物を流体が吹き飛ばし、設備等を破壊する危険もある。【００１１】  本発明の目的は、上記問題を解決するために、安全弁から吹出す高圧流体の減速、減圧を果す吹出し口形状を有した安全弁を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  請求項１に係る発明は、容器や配管内の圧力が一定の圧力になった際に開弁し、吹出し口から流体を吹出すことにより、容器や配管内の圧上昇を避ける安全弁であって、吹出し口へ向かう流路に傾斜が設けられ、出口に向かうにつれて流路の断面積が徐々に大きくなることにより、吹出す流体を減速、減圧させることを特徴とする安全弁に関する。【００１３】  請求項２に係る発明は、吹出し口の向きが、上方又は下方であることを特徴とする、請求項１に記載の安全弁に関する。【００１４】  請求項３に係る発明は、吹出し口へ向かう流路が螺旋状に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の安全弁に関する。【００１５】  請求項４に係る発明は、吹出し口に筒状部材を設け、前記筒状部材の外周に穴を形成することを特徴とする、請求項１に記載の安全弁に関する。【００１６】  請求項５に係る発明は、筒状部材に形成する穴の形状を、流体の流れ方向に沿った溝状であることを特徴とする、請求項４に記載の安全弁に関する。【００１７】  請求項６に係る発明は、筒状部材の内部に形成した流路が、出口に向かうにつれて流路の断面積が大きくなる構造としたことを特徴とする請求項４乃至５に記載の安全弁に関する。【００１８】  請求項７に係る発明は、吹出し口の内部を、出口に向かうにつれて流路の断面積が大きくなる構成としたことを特徴とする、請求項１に記載の安全弁に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明に係る安全弁の第一実施例であり、その断面図である。
【図２】図２は、本発明に係る安全弁の第二実施例であり、その断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る安全弁の第三実施例であり、その断面図と、吹出し部の外観図である。
【図４】図４は、本発明に係る安全弁の第四実施例であり、その断面図と、吹出し部の外観図である。
【図５】図５は、従来の、吹出し口に至る流路形状を示す一例であり、その断面図である。
【図６】図６から図７は、本発明の基本思想である、吹出し口に至る流路が出口に向かうに連れて断面積が大きくなるよう傾斜を設けた安全弁の流体解析シミュレーション結果である。図６は、安全弁の流路内の流速変化を示すベクトル図である。
【図７】図７は、安全弁の流路内の圧力変化を示すコンター図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】    本発明の実施形態を、図１から図５を用いて説明する。
【００２１】    本発明の基本思想である吹出し口に至る流路が出口に向かうに連れて断面積が大きくなるよう傾斜を設けた流路を有した安全弁の一実施例を図１に示す。図１の安全弁は、請求項１に係る安全弁の実施例である。流路以外の、継手形状、ボディ形状等に制約がないことはもちろんである。また、材質についても流体の圧力に耐え得る物性を有していれば、金属に限らずどのような材質でも課題の解決に影響は無い。
【００２２】    図１に示す安全弁は、閉弁の状態であり、ばね（４）の弾性力を付勢された弁体（２）が弁座（３）に押し付けられることにより一次側（８）の流体をシールしている。
【００２３】    一次側（８）の流体圧力が、ばね（４）の弾性力を上回った場合に、弁体（２）が弁座（３）から離れ、安全弁が開弁する。一次側（８）の流体圧力は高圧となっているので、流体は弁体（２）と弁座（３）の間を通り、勢い良く二次側（９）に流れ込む。
【００２４】    二次側（９）に至る流路がフラットの場合、弁体（２）付近の高速、高圧の流体がそのまま吹出し口ａ（７）から外気に放出される。
【００２５】    この吹出し口ａ（７）に至る流路（６）に傾斜部を形成し、吹出し口ａ（７）に至る流路（６）の断面積を除々に拡大することで、吹出す流体の減速、減圧を行う。
【００２６】    図２に示す安全弁は、第二実施例について記載しており、吹出し口以外の基本構造は図１に示した安全弁と同様であるので、各部の詳細な説明は省略する。図２に示す安全弁は、吹出し口ｂ（１７）を上方に向け、作業者及び設備の無い空間に流体を吹出させているようにした。なお、上方に向けた吹出し口ｂ（１７）の部分に傾斜部を形成しても良い。また、図２では吹出し口ｂ（１７）は上方を向いているが、設備の都合等により、吹出し口ｂ（１７）を下方に向けても良い。
【００２７】    図３に示す安全弁は、第三実施例について記載しており、吹出し口以外の基本構造は図１に示した安全弁と同様である。図３に示した安全弁は、吹出し口ｃ（２７）を筒状にし、筒側面に溝を設けている。傾斜部を有する流路（６）で減速・減圧された流体が、筒側面の溝から分散して外気に放出されるため、図１に示した安全弁の吹き出し口ａ（７）１つから放出される流体と比較して、それぞれの溝から放出される流体の流速や圧力は、さらに減速、減圧を達成していることになる。
【００２８】    図４に示す安全弁は、第四実施例について記載しており、吹出し口以外の基本構造は図１に示した安全弁と同様である。図４に示した安全弁は、傾斜した流路（６）に繋がる吹出し口ｄ（３７）を螺旋状にし、傾斜する流路（６）の長さと体積を増やすことにより、図１に示した安全弁と比較して、さらに減速、減圧が達成される。
【００２９】    本発明について図６から図７の流体解析シミュレーションの結果を用いて確認する。
【００３０】    図６から図７の流体解析シミュレーションは、本発明の基本思想である吹出し口に至る流路が出口に向かうにつれて断面積が大きくなるよう、傾斜を設けた安全弁の流路（６）において、高圧流体を流した場合の、流路（６）における流速について表したものである。一次側（８）から１０Ｍｐａ（絶対圧）の空気が流れ、配管内の圧が急上昇し、安全弁が急に全開になり、高圧流体が高速で吹出す場合をシミュレーション条件としている。なお、流体は空気以外の気体であっても、液体であっても、その種類によらずに発明の効果を生じさせることができる。
【００３１】    図６でわかるように、弁体（２）と弁座（３）の間から弁室（１０）を通って流路（６）と接続される箇所（測定箇所ａ（１１））で、最高流速となり、具体的には約４０ｍ／ｓとなっている。一方、吹出し口ａ（７）出口（測定箇所ｂ（１２））では最高流速が約１８ｍ／ｓとなっている。
【００３２】    上記のとおり、本発明に係る流路形状、すなわち、流路（６）に傾斜を形成することが、安全弁の吹出し口から出る流体の減速に、有効に作用していることがわかる。
【００３３】    図７を見ると、二次側（９）に流れ込んだ直後の圧力は、弁室（１０）付近（測定箇所ｃ（１３））で高圧となり、具体的には約９ＭＰａ（絶対圧）となっているが、吹出し口ａ（７）出口（測定箇所ｄ（１４））で低圧に、具体的には０．０８Ｍｐａ（絶対圧）まで減圧していることがわかる。
【００３４】    図５に示したような従来技術、即ち、弁室から吹出し口出口に至る流路がフラットとなっている場合には、弁室内の圧力が多少の減圧を伴い、吹出し口出口から高圧で外気に吹出ていた。
【００３５】    図６、７の結果から、本発明に係る流路形状が、安全弁の吹出し口から噴射される流体の減圧に有効に作用しており、本発明に係る流路形状により、減圧の効果を生じていることがわかる。
【発明の効果】
【００３６】本発明の構成により、従来は安全弁から高速・高圧で噴射される流体において減速・減圧を行う事ができるため、噴射による設備の破壊等の危険を回避することが出来る。
【符号の説明】
【００３７】（１）：ボディ、（２）：弁体、（３）：弁座、（４）：ばね、（５）：ばね受け、（６）：流路、（７）：吹出し口ａ、（８）：一次側、（９）：二次側、（１０）：弁室、（１１）：測定箇所ａ、（１２）：測定箇所ｂ、（１３）：測定箇所ｃ、（１４）：測定箇所ｄ、（１７）：吹出し口ｂ、（２７）：吹出し口ｃ、（３７）：吹出し口ｄ、（１０１）：ボディ、（１０２）：弁体、（１０３）：弁座、（１０４）：ばね、（１０５）：ばね受け、（１０６）：流路、（１０７）：吹出し口、（１０８）：一次側、（１０９）：二次側
【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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