(57)【要約】【課題】内部に高圧流体を保有する高圧設備に取り付けられ、異常高温時に内部の低融点合金が溶融して上記設備内部の流体を放出する可溶栓において、高圧設備内の流体が異常高温に達した際に、迅速に高圧設備内の流体を外部へ放出可能である可溶栓の提供。【解決手段】可溶栓に複数の溝１４・・・を集合させた形状の断面を有する連通穴１３を穿設し、高圧設備内が異常高温に達した際には、連通穴１３の溝１４が交差する部分から溶融し始めて、その部分を迅速に外気側端まで開放させる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に高圧流体を保有する高圧設備に設けられ、高圧設備内部と外気とを連通する連通穴を有し、該連通穴に低融点合金が充填されている可溶栓において、複数の溝を集合させた形状の断面を有する連通穴が穿設されていることを特徴とした可溶栓。
【請求項２】
前記請求項１記載の可溶栓において、連通穴は高圧設備側から外気側に向かって断面積が小さくなるようなテーパー形状となっていることを特徴とした可溶栓。
【請求項３】
前記請求項１記載の可溶栓において、レーザー加工により穿設された連通穴を有することを特徴とした可溶栓。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に高圧流体を有する高圧設備に取り付けられ、上記高圧流体が異常高温になった際に低融点合金が溶融して上記設備内部の流体を放出させることにより、設備の破損を防止するための可溶栓に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
可溶栓は、冷凍機器や給湯設備、空調設備内に設けられた圧力容器等の高圧設備に設置されている。可溶栓の内部には連通穴が穿設されており、該連通穴には低融点合金が充填され、常時は高圧設備内の流体を外に流出させないようにしている。
【０００３】
上記の高圧設備内が異常高温になった場合、可溶栓内部の低融点合金が溶融することで連通穴が開放され、高圧設備内の流体を外部へ逃がし、設備の破損を防止する作用を有している。
【０００４】
上記の可溶栓には高圧設備内部側から常時流体の圧力が加わっており、低融点合金は機械的強度が弱いことからクリープ現象が発生する場合があり、クリープ現象によって連通穴の外部に低融点合金が押出され、高圧設備内の流体が外部に漏れる事態が発生するおそれがある。
【０００５】
このことから、クリープ現象を予防するために径の小さな連通穴を複数穿設して各々の連通穴に低融点合金を充填し、１個当たりの受圧面積を小さくして低融点合金の伸びによる変位量を少なくさせたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、上記のように複数の穴に低融点合金を充填した可溶栓において、連通穴をテーパー状にしたり、中間部分に段差を設けたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６４−２６０７６号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献２】
特開２００２−８１５９９号公報（第２−３頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の可溶栓は、ニップル等の継手内部に複数の小径の連通穴を穿設して低融点合金を充填すると、高圧設備内部が異常高温に達した際に、連通穴内部の低融点合金に温度が伝わりにくく、低融点合金が溶融に至るまでに時間を要して、場合によっては連通穴が開放される前に高圧設備が破損してしまうおそれがある。
【０００９】
そこで本発明では、高圧設備内の流体が異常高温に達した際に、迅速に高圧設備内の流体を外部へ放出可能である可溶栓の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、内部に高圧流体を保有する高圧設備に設けられ、高圧設備内部と外気とを連通する連通穴を有し、該連通穴に低融点合金が充填されている可溶栓において、複数の溝を集合させた形状の断面を有する連通穴が穿設されているものである。
【００１１】
低融点合金が充填される連通穴を、複数の溝を集合させた形状断面の連通穴としたことで、連通穴には熱伝導性が悪い溝の末端部分と、熱伝導性の良い溝の交差部分とができる。
【００１２】
高圧設備内部の流体が異常温度に達して、低融点合金が溶融する際に低融点合金は溝同士が交差した部分の熱伝達速度が、溝の末端部分よりも速いので、溝同士が交差した部分から連通穴が開放され、その後に溝の末端部分の低融点合金が溶融する。
【００１３】
一方、従来例に記載された複数の連通穴を有する可溶栓では、各連通穴の断面積が小さいので熱伝導性が悪く、連通穴の奥側の低融点合金が溶融するまでに時間を要し、本発明の可溶栓よりも連通穴が開放されるまでの時間が長くかかる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の第１実施形態を図１から図３を参照して説明する。図１は本発明の可溶栓の斜視図。図２は図１のＡ−Ａ断面図。図３は図１の可溶栓の側面図である。
【００１５】
本発明の可溶栓は、高圧設備へ取付けられる本体１０と、本体１０内に充填される低融点合金２０から構成される。
【００１６】
本体１０は、円筒形状であり、外周の一端には高圧設備へ取付け可能なように牡ネジ１１が螺設されている。他端は外気へ通じる配管と接続するための牡ネジ１２が螺設されている。
【００１７】
牡ネジ１１、１２は他の配管接続手段、例えば牝ネジやワンタッチジョイント等と置き換えることも可能である。尚、異常高温時に高圧設備から直接外気に流体を放出する場合は、牡ネジ１２を設けなくてもよい。
【００１８】
本体１０の内部には連通穴１３が穿設されている。連通穴１３は、複数の溝１４・・・を集合させて形成されており、図３（ａ）に示すような複数の横溝１５・・・に縦溝１６を交差させた形状や、同図（ｂ）に示すように溝１４を放射状に穿設した形状が考えられる。
【００１９】
いずれの形状も、複数の溝が交差する部分ができるような形状にすることが好ましい。また連通穴１３の形状は複雑であるので、レーザーによって加工すると寸法精度が良好な溝を本体１０に穿設することができる。
【００２０】
また、連通穴１３を、高圧設備接続側から外気側へ向かって狭くなるテーパー形状とすることで、クリープ現象の発生を予防することができる。
【００２１】
さらに、連通穴１３を線状の溝としたことで、連通穴１３の長さを丸穴よりも短くすることができる。
【００２２】
具体的に計算をしてみると、４つの丸穴が穿設された可溶栓の径を３ｍｍとし、溝を集合させた形状の断面を有する可溶栓の断面を縦１ｍｍ、横２８．２８ｍｍとすると、両方の可溶栓の断面積は、２８．２８ｍｍ２なる。
【００２３】
複数の丸穴が穿設された可溶栓における一つの連通穴の断面積は２８．２８［ｍｍ２］／４で、７．０７［ｍｍ２］となる。
【００２４】
ここで流体圧力Ｐ＝２［ＭＰａ］とした場合、丸穴の断面に加わる力ＦはＦ＝ＰＡとなり、Ｐ＝２［ＭＰａ］≒１９６．１２［Ｎ／ｃｍ２］として、Ｆ＝１９６．１２［Ｎ／ｃｍ２］×０．０７０７［ｃｍ２］＝１３．８７［Ｎ］となる。
【００２５】
さらにせん断抵抗τ＝０．０４９［Ｎ／ｍｍ２］とし、ｌを断面形状の周長とすると、低融点合金の充填長さｈは、ｈ＝Ｆ／ｌτとなる。
【００２６】
上記の式を元に複数の丸穴が穿設された可溶栓の低融点合金の充填長さを求めると、ｈ＝１３．８７／３π×０．０４９＝３０．０３［ｍｍ］となる。
【００２７】
次に断面が溝形状である可溶栓の断面に加わる力Ｆを求めると、Ｆ＝１９６．１２［Ｎ／ｃｍ２］×０．２８２８［ｍｍ２］＝５５．４６［Ｎ］となり低融点合金の充填長さｈは、ｈ＝５５．４６／（２８．２８＋１）×２×０．０４９＝１９．３２［ｍｍ］となる。
【００２８】
以上より、本発明の可溶栓は複数の丸穴形状の連通穴を持つ可溶栓よりも、連通穴１３の長さを短くすることができ、連通穴１３の長さが短いほど連通穴１３の外気側の低融点合金２０に熱が伝わるまでの時間が短くなる。
【００２９】
ゆえに、連通穴１３が開放されるまでの時間を複数の丸穴が穿設された可溶栓よりも短縮することができる。
【００３０】
次に低融点合金２０について説明する。低融点合金はいわゆる半田であり、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ等の元素から構成される。低融点合金の溶融温度は前記元素成分の比率により設定されるので、使用する設備に適した溶融温度の低融点合金を用いる。
【００３１】
続いて本発明の可溶栓の作動について説明する。
【００３２】
本発明の可溶栓は、高圧設備に接続され、図１、２の矢印方向より高圧設備内部の流体圧力を受けており、低融点合金２０は固体の状態にある。
【００３３】
高圧設備内が何らかの現象によって異常高温状態になり、可溶栓の連通穴１３に充填された低融点合金２０の溶融温度に達すると、低融点合金２０が溶融して高圧設備内部の流体を外部へ放出させることで設備の破損を防止する。
【００３４】
その際、連通穴１３の溝１４が交差する部分が、溝１４の末端部分よりも熱伝導性が良いことから、溝１４が交差する部分から溶融し始めて、その部分を迅速に外気側端まで開放させる。溝１４の末端部分は交差部分よりも遅れて外気側端に向かって溶融する。
【００３５】
上記に説明した可溶栓は、高圧設備内の通常温度と異常温度との差が少ない場合に極めて有効に作用する。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば可溶栓に穿設される連通穴を、複数の溝を集合させた形状としたことで、高圧設備内の流体が異常高温に達したときに、溝が交差した部分の低融点合金が迅速に溶融して高圧設備内部の流体を外部に放出させることができる。
【００３７】
また、低融点合金の充填長さを短くできることから、高圧設備内部が異常高温に達してから可溶栓の連通穴が開放されるまでの時間を短縮できる効果を有する。
【００３８】
さらに低融点合金の充填長さを短くしたことで本体の長さも短くすることができ、コンパクト化、およびコストダウンを図れるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可溶栓の斜視図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】図１の可溶栓の側面図
【符号の説明】
１０  本体
１１、１２  牡ネジ
１３  連通穴
１４  溝
２０  低融点合金
【図１】
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【図２】
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【図３】
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