(57)【要約】【課題】設定値に敏感に反応して圧力を開放することができる安全弁を提供する【解決手段】円形状の凸面１２と裏側の凹面１１とを有する中央の破裂部１０と、外周の環状のフランジ部２０とを備える安全弁において、前記破裂部１０とフランジ部２０との間に、凸面１２に対して逆向きの環状の傾斜部３０を設けるとともに、傾斜部３０と凸面１２との間のつなぎ部４０に円弧状の凹溝部５０を形成したうえに、この凹溝部５０の底に流体圧力を集中させるための凹陥部６０を複数形成した安全弁。つなぎ部４０に、せん断変形による円弧状の段差５１と、凹陥部６０とを形成することもできる。凹陥部６０は、逆円錐状または逆角錐状または逆楕円錐状のものとすることができるし、安全弁は、凹面１１を流体通路の流体入口側に向けて用いることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形状の凸面とその裏側の凹面とを有する中央の破裂部と、外周の環状のフランジ部とを備える安全弁において、
前記破裂部とフランジ部との間に、凸面に対して逆向きの環状の傾斜部を設けるとともに、
この傾斜部と凸面との間のつなぎ部に円弧状の凹溝部を形成したうえに、この凹溝部の底に流体圧力を集中させるための凹陥部を複数形成したことを特徴とする安全弁。
【請求項２】
円形状の凸面とその裏側の凹面とを有する中央の破裂部と、外周の環状のフランジ部とを備える安全弁において、
前記破裂部とフランジ部との間に、凸面に対して逆向きの環状の傾斜部を設けるとともに、
この傾斜部と凸面との間のつなぎ部に、せん断変形による段差が円弧状に形成されたうえに、この段差に凹陥部が複数形成されていることを特徴とする安全弁。
【請求項３】
凹陥部の形状を、逆円錐状または逆楕円錐状または逆角錐状としたことを特徴とする請求項１または２に記載の安全弁。
【請求項４】
凹面を、流体通路の流体入口側に向けて用いることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の安全弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、容器中の流体圧力が所定の圧力より高くなったときに破裂して、圧力を開放する安全弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  安全弁は、バルブの入り口側の圧力が上昇して所定の圧力に達したときに破裂して弁体が開き、圧力を開放することができる。このような安全弁は、一般に蒸気又はガスの発生装置、圧力容器、配管などの安全確保のために使用される。【０００３】  このような安全弁として、例えば特許文献１（ＵＳ‐Ａ１‐５９７４８５１）に開示されたものがある。このものは、破裂ディスクと環状安全部材とを有する。破裂ディスクは展延性の材料からなり、その図１、図２に示すように、中央の凸状‐凹状部２５と外周の環状のフランジ部２７とからなる。凸状‐凹状部２５とフランジ部２７は直接つながっている。そして、この凸状‐凹状部２５とフランジ部２７との間に円弧状の弱い部分３０が形成されている。図７に示すように、弱い部分６４は、破裂ディスク６２の周縁部を上下のダイス６６，６８で挟んで、せん断変形することによって形成される。【０００４】  しかしながら、図６（ａ）に示すこの形態のものは、弱い部分２０５が中央の破裂片２００とフランジ部２０２の間に形成されているので、応力が集中しにくい。また、この弱い部分２０５は約３００°にわたって円弧状に形成されているので、やはり応力が集中しにくく、小さな過剰圧力では破裂ディスクが破裂しにくいという問題があった。【０００５】  また、特許文献１の図５（ｃ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）には、中央破裂部５８から離れたフランジ部６０に環状の切込み線５４を形成したものが記載されている。しかしながら、このものにおいては、応力がかかる矢印５９から離れた位置に切込み線５４が形成されているので、応力が集中しにくい。また、切り込み線５４は円弧状の長いものであるので、やはり応力が集中しにくく、小さな過剰圧力では、破裂ディスクが破裂しにくいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】  ＵＳ−Ａ１−５９７４８５１号公報
【特許文献２】  特開２０１４−１０５７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  以上のような従来技術の問題に鑑み、本発明は、設定値に敏感に反応して圧力を開放することが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】
【０００８】  上記の課題を解決するためになされた本発明に係る安全弁は、円形状の凸面とその裏側の凹面とを有する中央の破裂部と、外周の環状のフランジ部とを備える安全弁において、
前記破裂部とフランジ部との間に、凸面に対して逆向きの環状の傾斜部を設けるとともに、
この傾斜部と凸面との間のつなぎ部に円弧状の凹溝部を形成したうえに、この凹溝部の底に流体圧力を集中させるための逆円錐状の凹陥部を複数形成したことを特徴とするものである。【０００９】  また、本発明にかかる安全弁は、円形状の凸面とその裏側の凹面とを有する中央の破裂部と、外周の環状のフランジ部とを備える安全弁において、
前記破裂部とフランジ部との間に、凸面に対して逆向きの環状の傾斜部を設けるとともに、
この傾斜部と凸面との間のつなぎ部に、せん断変形による段差が円弧状に形成されたうえに、この段差に凹陥部が複数形成されていることを特徴とするものである。【００１０】  上記した発明において、凹陥部の形状を、逆円錐状または逆楕円錐上または逆角錐状とすることができるし、安全弁は、凹面を流体通路の流体入口側に向けて用いることができる。なお、凹面を流体出口側に向けて用いることもできる。
【発明の効果】
【００１１】  本発明の安全弁は、（１）円形状の凸面を有する破裂部とその周縁のフランジ部との間に、凸面とは逆向きの傾斜部を設けた。（２）この傾斜部と円形状の凸面との間のつなぎ部に円弧状の凹溝部を設けた。さらに、（３）この凹溝部に凹陥部を複数設けた。したがって、凸面を流体出口側として流体通路にセットしたときに、凸面の裏側の凹面にかかる流体圧力を、凹溝部に効果的に集中させることができる。さらに、凹溝部には複数の凹陥部を設けたので、流体圧力を凹陥部に集中させることができる。【００１２】  また、本発明の安全弁は、（４）円形状の凸面を有する破裂部とその周縁のフランジ部との間に、凸面とは逆向きの傾斜部を設けた。（５）この傾斜部と円形状の凸面との間のつなぎ部に凹陥部を設けた。さらに、（６）この凹陥部を有するつなぎ部にせん断変形による段差を円弧状に形成した。したがって、凸面を流体出口側として流体通路にセットしたときに、凸面の裏側の凹面にかかる流体圧力を、段差に効果的に集中させることができる。さらに、段差にはせん断変形された凹陥部が複数存在するので、流体圧力をこの凹陥部に集中させることができる。
したがって、従来のものより小さい過剰圧力でもって安全弁を確実に破裂させることができて、安全性を高めることができるという顕著な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の安全弁の、（ａ）平面図、（ｂ）側面図、（ｃ）正面図である。
【図２】本発明の安全弁の裏面図と要部拡大図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図２のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】図３のＰ部拡大図である。
【図６】本発明の安全弁をセットした支持体を示す平面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】破裂した状態の安全弁を示す、（ａ）平面図、（ｂ）側面図、（ｃ）正面図である。
【図９】逆円錐状の凹陥部の基部の直径を、凹溝部の幅より大きくした要部拡大平面図である。
【図１０】凹陥部を角錐状のものとした要部拡大平面図である。
【図１１】凹陥部を鋭利な端部を有する楕円錐状のものとした要部拡大平面図である。
【図１２】角錐状の凹陥部の基部の幅を、凹溝部の幅より大きくした要部拡大平面図である。
【図１３】鋭利な端部を有する楕円錐状の凹陥部の基部の幅を、凹溝部の幅より大きくした要部拡大平面図である。
【図１４】凹陥部を形成したのちに段差を設けた安全弁の平面図である
【図１５】図１４の要部を拡大して示す断面図である。
【図１６】凹陥部を角錐状のものとして段差を設けた安全弁の要部拡大平面図である
【図１７】凹陥部を鋭利な端部を有する楕円錐状のものとして段差を設けた安全弁の要部拡大平面図である
【図１８】参考として示す段差の要部拡大断面図である。
【図１９】図３の要部を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】  以下に、本発明を実施例に従って詳細に説明する。
図１には、本発明の第１の実施形態である安全弁の、（ａ）平面図、（ｂ）側面図、（ｃ）正面図を示す。この安全弁は、中央の円形状の凹面１１を有する破裂部１０と、その周縁の環状のフランジ部２０を有する。凹面１１の反対面は凸面１２となっている。そして、破裂部１０とフランジ部２０との間には、傾斜部３０が形成されている。凸面１１は、図１（ｃ）において下方に向けて膨出しており、傾斜部３０は、その反対に、上方に向けて傾斜している。
【００１５】  図２は、本発明の安全弁の底面図（図１（ａ）の安全弁を裏面からみた図）を示す。また、図３には、図２のＢ−Ｂ線断面図、図４には、図２のＣ−Ｃ線断面図、図５には、図３のＰ部拡大図を示す。図５において、凸面１２と傾斜部３０との間は、鈍角をなして緩やかに湾曲するつなぎ部４０になっている。このつなぎ部４０には、凹溝部５０が約３００°にわたって円弧状に形成されている（図２、図４）。残りの部分は、つなぎ部４０のままである。傾斜部３０との間につなぎ部４０を設け、このつなぎ部４０に凹溝部５０を設けたので、フランジ部２０と凸面１２とを直接接続させたばあいよりも鈍角を鋭利に形成することができて、したがって、流体圧力を凹溝部５０により効果的に集中させることができる。
【００１６】  さらに、凹溝部５０には、凹陥部６０を形成してある（図２、図３、図１９）。図２に示す形態のものにおいては、逆円錐状の凹陥部６０が約３０°おきに１１か所設けてある。この凹陥部６０は、凹面１１側に突出していても、気密性が保たれているならば、問題はない。この凹陥部６０に流体圧力を集中させて、凹陥部６０を起点として凹溝部５０を破断させることができる。図３に示した凹陥部６０の基部（底部）の直径は、凹溝部５０の幅より小さいものとしてあるが、凹溝部６０の基部の直径は、凹溝部５０の幅と同等にしてもよく、また、図９に示すように、凹溝部５０の幅より広くすることもできる。
【００１７】  また、凹陥部６０の形状は、図１０、図１１に示すように、逆角錐状としてもよく、楕円錐状としてもよい。また、球面状の窪みとすることもできる。図１１に示す楕円錐は、底面視で両端に鋭利な部分を有しているが、この鋭利な部分が、丸みを帯びていても何ら差支えはない。また、これらの逆角錐状または楕円錐状の凹陥部６０の基部の幅は、図１２，図１３に示すように、凹溝部５０の幅を超えるものであってもよい。また、同等の幅のものとすることもできる。
【００１８】  この安全弁は以下のようにして製造することができる。素材はステンレス鋼などの展延性のある金属、合成樹脂などの非金属を用いることができる。０．１ｍｍ程度の薄板を上下の金型に挟んでプレスする。凸面１２を形成する側のプレス金型に、凹溝部５０を形成するための円弧状の凸条部を設け、この凸条部に逆円錐状の凹陥部６０を形成するための円錐状の小突起を設けておけば、傾斜部３０、破裂部１０の形成とともに、凹溝部５０、凹陥部６０を一気に形成することができる。その後打ち抜くことにより、安全弁を簡便にして迅速に製造することができる。プレス機の下死点を制御することにより、凹溝部５０の深さや、凹陥部６０の深さを制御して、寸法変動なく製造することができる。凸面１２、凹溝部５０、凹陥部６０の成形は、同時に行うこともできるし、凹陥部５０を成形したのちに、改めて凹陥部６０の成形を別個に行うこともできる。
【００１９】  図６、図７には、本発明の安全弁を流体通路にセットした状態を示す。安全弁は凹面１１を流体入り口側に向けてセットしてある。すなわち、安全弁は，上側支持体７１、下側支持体７２によりフランジ部２０を挟んで、ボルト８により締結してある。フランジ部２０にはガスケットを用いることもできるが、通常は必要としない。そして、流体通路であるホース９を介して流体、ここでは水の圧力が安全弁に負荷される。
【００２０】  流体圧力が設定値より過剰になると、図８に示すように破裂部１０が、傾斜部３０から切り離されて下方に垂れ下がる。破裂部１０はつなぎ部４０を介して傾斜部３０とつながったまま留まる。本発明の実施品である厚さ０．０８ｍｍ、フランジ部外形２３．８ｍｍの本発明のステンレス鋼からなる実施品は、０．６２±０．１ＭＰａの圧力の負荷により破裂して、安全にして確実に作動することを確認した。
【００２１】  図１４、図１５には、本発明にかかる第２の実施形態の安全弁を示す。この実施形態のものは、凸面１２と傾斜部３０との間のつなぎ部４０に複数の凹陥部６０が形成されている。この凹陥部６０は球面状の窪みとなっている。そして、この凹陥部６０が形成されたのちに、工具を用いてせん断変形により段差５１が円弧状に形成されている。また、せん断変形により段差５１を円弧状に形成したのちに、凹陥部６０を形成することもできる。このように段差５１を設けることによっても、段差５１と凹陥部６０に流体圧力を効果的に集中させて、安全弁を確実に開放することができる。
【００２２】  なお、凹陥部６０は、図１６、図１７に示すように、下向きの角錐状の窪みとすることもできるし、下向きの楕円錐状のものとすることもできる。図１８には、つなぎ部４０に段差５１のみを形成した状態を、参考として示した。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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