(57)【要約】【課題】作動時における塊状の閉塞材の高速飛散を抑制可能な安全弁を提供する。【解決手段】安全弁１において、内部に冷媒が封入された配管又は容器の内部と外部とを通じる貫通孔１１０が形成された本体１００と、予め定められた温度以上で軟化する材料からなり、本体１００の貫通孔１１０内に挿入されて貫通孔１１０を閉塞する閉塞材３００と、本体１００の貫通孔１１０内に通された飛散抑制部材２００と、を備える。飛散抑制部材２００は、貫通孔１１０内に通され、貫通孔１１０より長い軸部２１０と、配管又は容器の外部側の軸部２１０に設けられ、軸部２１０の長手方向に垂直な断面より大きな外形を有する頭部２２０と、配管又は容器の内部側の軸部２１０に設けられ、貫通孔１１０の内形より大きな外形を有する尾部２３０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に冷媒が封入された配管又は容器の内部と外部とを通じる貫通孔が形成された本体と、
予め定められた温度以上で軟化する材料からなり、前記本体の前記貫通孔内に挿入されて前記貫通孔を閉塞する閉塞材と、
前記本体の前記貫通孔内に通された飛散抑制部材と、を備え、
前記飛散抑制部材は、
前記貫通孔内に通され、前記貫通孔より長い軸部と、
前記配管又は容器の外部側の前記軸部に設けられ、前記軸部の長手方向に垂直な断面より大きな外形を有する頭部と、
前記配管又は容器の内部側の前記軸部に設けられ、前記貫通孔の内形より大きな外形を有する尾部と、を備えた安全弁。
【請求項２】
前記尾部には、前記尾部を前記軸部の長手方向に貫通する孔が形成された請求項１に記載の安全弁。
【請求項３】
前記頭部は、前記貫通孔の内形より大きな外形を有する請求項１又は請求項２に記載の安全弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、安全弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の安全弁においては、流路に接続され閉塞収容部（本体）及び金属製閉塞材を備え、閉塞材収容部（本体）が流路と流路の外部とを連通させる連通路を有し、金属製閉塞材が連通路内に収容され、連通路を閉塞するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６０３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示された従来における安全弁は、作動する際に金属製閉塞材が溶融して連通路を開放するものである。このような従来の安全弁は、例えば図６に示すように、作動時に金属製の閉塞材３００が部分溶融して軟化し、軟化した閉塞材３００が冷媒等の圧力で塑性変形して安全弁の本体１００から塊状で高速で飛び出す（飛散する）可能性がある。
【０００５】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、安全弁の作動時に塊状の閉塞材が高速で飛散することを抑制することができる安全弁を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る安全弁においては、内部に冷媒が封入された配管又は容器の内部と外部とを通じる貫通孔が形成された本体と、予め定められた温度以上で軟化する材料からなり、前記本体の前記貫通孔内に挿入されて前記貫通孔を閉塞する閉塞材と、前記本体の前記貫通孔内に通された飛散抑制部材と、を備え、前記飛散抑制部材は、前記貫通孔内に通され、前記貫通孔より長い軸部と、前記配管又は容器の外部側の前記軸部に設けられ、前記軸部の長手方向に垂直な断面より大きな外形を有する頭部と、前記配管又は容器の内部側の前記軸部に設けられ、前記貫通孔の内形より大きな外形を有する尾部と、を備えた構成とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る安全弁においては、安全弁の作動時に塊状の閉塞材が高速で飛散することを抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る安全弁の断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る安全弁が備える飛散抑制部材の斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る安全弁の本体と飛散抑制部材の大きさの関係を模式的に説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る安全弁の作動実験に用いる装置を説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る安全弁の作動時の様子を説明する図である。
【図６】従来の安全弁の作動時の様子を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この発明を添付の図面を参照しながら説明する。各図を通じて同符号は同一部分又は相当部分を示している。同符号の部分についての重複説明は適宜に簡略化あるいは省略する。
【００１０】
実施の形態１．
図１から図５は、この発明の実施の形態１に係るもので、図１は安全弁の断面図、図２は安全弁が備える飛散抑制部材の斜視図、図３は安全弁の本体と飛散抑制部材の大きさの関係を模式的に説明する図、図４は安全弁の作動実験に用いる装置を説明する図、図５は安全弁の作動時の様子を説明する図である。
【００１１】
図１に示すこの発明に係る安全弁１は、安全弁の一形式である液栓式安全弁、いわゆる可溶栓である。安全弁１は、内部に冷媒が封入された配管又は容器に取り付けられる。安全弁１の本体１００には、貫通孔１１０が形成されている。貫通孔１１０は、本体１００が取り付けられた配管又は容器の内部と外部とを通じている。ここでは、貫通孔１１０は、本体１００の中央に設けられている。また、貫通孔１１０の長手方向に垂直な断面形状は、例えば円形であるとする。
【００１２】
安全弁１は、飛散抑制部材２００を備えている。飛散抑制部材２００は、本体１００の貫通孔１１０内に通されて設けられている。本体１００の貫通孔１１０内には、閉塞材３００も挿入されている。閉塞材３００は貫通孔１１０を閉塞している。
【００１３】
貫通孔１１０内には飛散抑制部材２００と閉塞材３００とが入れられているため、より正確に言えば、閉塞材３００は、飛散抑制部材２００を除いた貫通孔１１０内に充填されている。別の言い方をすれば、貫通孔１１０内に挿入された閉塞材３００内に飛散抑制部材２００（の一部）が埋め入れられているとも言うことができる。
【００１４】
閉塞材３００は、予め定められた温度以上で軟化する材料からなる。閉塞材３００を構成する材料として、例えば、融点の低い金属、あるいは、はんだ等の可溶合金等を用いることができる。閉塞材３００は、予め定められた温度より低い温度環境下では固体であり、予め定められた温度以上となると溶融する。閉塞材３００が軟化する温度は、具体的に例えば、６５〜７５℃程度に設定される。
【００１５】
閉塞材３００の配管又は容器の内部側の面には、保護膜４００が設けられている。前述したように配管又は容器の内部には冷媒が封入されている。閉塞材３００として錫を含むはんだ合金を用いた場合、閉塞材３００がフルオロカーボン等の冷媒と反応し腐食してしまう可能性がある。そこで、閉塞材３００の冷媒と面する側に、保護膜４００を形成しておくことで、冷媒と閉塞材３００との接触及び反応を防ぐことができる。このような目的を達するため、保護膜４００は、例えばフッ化樹脂等の、フルオロカーボン等の冷媒との反応性が低い（耐腐食性が高い）ものを用いる。
【００１６】
次に、図２を参照しながら、飛散抑制部材２００の構成について詳しく説明する。この図２に示すように、飛散抑制部材２００は、軸部２１０、頭部２２０及び尾部２３０を備えている。軸部２１０は、細長い円柱状すなわち軸状の部材である。軸部２１０の一端には頭部２２０が設けられる。頭部２２０は、例えば、先端が切り取られた切頭円錐状（円錐台状）を呈する。ここでは、頭部２２０は、軸部２１０に近いほど幅広で、軸部２１０から遠ざかるほど幅が狭くなる向きに設けられている。
【００１７】
軸部２１０の他端には尾部２３０が設けられる。尾部２３０は、薄い円板状を呈する。尾部２３０には、尾部貫通孔２３１が形成されている。尾部貫通孔２３１は１以上設けられ、ここでは、４つの尾部貫通孔２３１が設けられている。それぞれの尾部貫通孔２３１は、尾部２３０を軸部２１０の長手方向に貫通している。
【００１８】
次に、図３を参照しながら、本体１００に取り付けられた状態の飛散抑制部材２００と本体１００との位置関係、及び、両者各部の大きさの関係について説明する。前述したように、本体１００の中央には貫通孔１１０が形成されている。この貫通孔１１０は、安全弁１が取り付けられた配管又は容器の内部側（以下、単に内部側という）と前記配管又は容器の外部側（同じく、以下、単に外部側という）と貫通している。
【００１９】
貫通孔１１０の内部側及び外部側は、貫通孔１１０よりも孔の内径が広げられている。すなわち、貫通孔１１０の内部側の端部には内部側段差部１１１が形成されている。そして、貫通孔１１０の内部側には、入口部１２０が形成される。また、貫通孔１１０の外部側の端部には外部側段差部１１２が形成されている。そして、貫通孔１１０の外部側には、出口部１３０が形成される。
【００２０】
入口部１２０の内形は貫通孔１１０の内形よりも大きい。そして、出口部１３０の内形も貫通孔１１０の内形よりも大きい。また、ここでは、入口部１２０の内形は出口部１３０の内形よりも小さい。ここで、貫通孔１１０の貫通方向に直交する方向の出口部１３０の寸法をＡ、貫通孔１１０の貫通方向に直交する方向の寸法をＢ、貫通孔１１０の貫通方向に直交する方向の入口部１２０の寸法をＣとする。そうすると、前述した貫通孔１１０、入口部１２０及び出口部１３０の内形の開係は、Ａ＞Ｂ、Ｃ＞Ｂ、かつ、Ｃ＞Ａとなる。したがって、これらをまとめると、Ａ、Ｂ及びＣは、Ｃ＞Ａ＞Ｂの関係にある。
【００２１】
前述したように、飛散抑制部材２００は、本体１００の貫通孔１１０内に通される。この際、飛散抑制部材２００の軸部２１０が貫通孔１１０内に配置される。したがって、軸部２１０の外形は、貫通孔１１０の内形より小さい。すなわち、軸部２１０の長手方向に垂直な断面は、貫通孔１１０の貫通方向に垂直な断面より小さい。ここでは、軸部２１０の断面及び貫通孔１１０の断面のいずれも円形である。したがって、軸部２１０の長手方向に直交する方向の寸法をｂとすると、ｂ＜Ｂである。また、軸部２１０は貫通孔１１０よりも長い。すなわち、軸部２１０の長手方向の長さ寸法をｄ、貫通孔１１０の貫通方向の長さ寸法をＤとすると、ｄ＞Ｄである。
【００２２】
前述したように、軸部２１０の一端には頭部２２０が設けられ、軸部２１０の他端には尾部２３０が設けられている。そして、軸部２１０は、頭部２２０が外部側、尾部２３０が内部側となる向きに、貫通孔１１０を通されて配置される。したがって、頭部２２０は出口部１３０の空間内に配置され、尾部２３０は入口部１２０の空間内に配置される。このように、外部側の軸部２１０に頭部２２０が設けられ、内部側の軸部２１０に尾部２３０が設けられている。
【００２３】
そして、頭部２２０は、軸部２１０の長手方向に垂直な断面より大きな外形を有している。すなわち、軸部２１０の長手方向に直交する方向の頭部２２０の寸法をａとすると、ａ＞ｂである。ここでは、さらに、頭部２２０は、貫通孔１１０の内形より大きな外形を有している。すなわち、ａ＞Ｂでもある。なお、頭部２２０は出口部１３０内にあるため、ａ＜Ａである。
【００２４】
また、尾部２３０は、貫通孔１１０の内形より大きな外形を有している。すなわち、軸部２１０の長手方向に直交する方向の尾部２３０の寸法をｃとすると、ｃ＞Ｂである。なお、頭部２２０は入口部１２０内にあるため、ｃ＜Ｃも成立している。
【００２５】
本体１００及び飛散抑制部材２００を以上のような位置及び大きさの関係にした上で、貫通孔１１０内に閉塞材３００が挿入される。閉塞材３００は、貫通孔１１０の内壁と飛散抑制部材２００との間の隙間部分の全てと、入口部１２０の大部分とに充填され、図１に示す状態となる。
【００２６】
このようにして構成された安全弁１の動作について次に説明する。まず、図４に示すのは、安全弁１の作動実験を行うための装置である。この図４に示すように、プール５０１内には、水５０２が入れられている。水５０２中には、ヒータ５０３が入れられている。ヒータ５０３はスライダック５０４に接続されている。スライダック５０４を操作してヒータ５０３に流れる電流を変化させ、ヒータ５０３の発熱量を調節することにより、水５０２の温度を調節することができる。
【００２７】
ボンベ５０５内には、冷媒が封入されている。ボンベ５０５には減圧弁５０６を介して銅配管５０７の一端が接続されている。銅配管５０７の他端には実験対象である安全弁１が接続されている。そして、安全弁１は、プール５０１の水５０２中に沈められている。この際、安全弁１の向きは、本体１００の外部側すなわち出口部１３０が下方となるようにすることが望ましい。なお、安全弁１を従来の可溶栓に交換すれば、従来の可溶栓についても作動実験を行うことができる。
【００２８】
このように構成された装置においてプール５０１内の水５０２の温度が均一になるように適宜に攪拌しながらスライダック５０４を操作し、水５０２の温度を徐々に上昇させていく。そして、安全弁１の作動温度を少し上回った状態で維持する。すると、安全弁１が作動し、閉塞材３００が安全弁１から噴出される状況を観察することができる。また、安全弁１から噴出される泡の様子から、安全弁１から放出される冷媒の状況を観察することもできる。
【００２９】
この装置を用いて観察した安全弁１の作動時の様子を図１及び図５を参照しながら説明する。まず、安全弁１の作動前の状態は、図１に示した通りである。ここで、前述したように、飛散抑制部材２００の軸部２１０は貫通孔１１０より長く、かつ、頭部２２０の寸法ａ及び尾部２３０の寸法ｃは貫通孔１１０の寸法Ｂより大きい。このため、閉塞材３００が貫通孔１１０に充填されていない状態では、飛散抑制部材２００は貫通孔１１０の貫通方向に沿って一定量だけ前後に移動することが可能である。なお、飛散抑制部材２００が移動可能な量は、軸部２１０と貫通孔１１０の長さの差分（ｄ−Ｄ）である。
【００３０】
図１に示すように、安全弁１の作動前には、飛散抑制部材２００は移動可能な範囲でなるべく内部側の位置に配置されている。そして、閉塞材３００は入口部１２０にまで充填され、飛散抑制部材２００の尾部２３０は閉塞材３００内に埋め込まれている。
【００３１】
安全弁１の周囲の温度（図４の実験装置においては水５０２の温度）が安全弁１の作動温度以上となると、閉塞材３００が軟化する。閉塞材３００が軟化し、安全弁１の内部側の冷媒の圧力に抗することができなくなると、冷媒の圧力により保護膜４００が破れて閉塞材３００が貫通孔１１０内から外へと押し出される。
【００３２】
ここで、前述したように軸部２１０の寸法ａは軸部２１０の寸法ｂより大きい。したがって、貫通孔１１０内の閉塞材３００は飛散抑制部材２００の頭部２２０に当たりながら噴出されることになる。このため、噴出される閉塞材３００は、飛散抑制部材２００により塑性変形されて、あるいは分断されて塊状でなくなる。また、飛散抑制部材２００に当たることで、噴出の勢いが減じられる。したがって、安全弁１の作動時に閉塞材３００が塊状で高速飛散することを抑制することができる。
【００３３】
閉塞材３００が外部へと噴出され、貫通孔１１０が開放されると、安全弁１の内部側の冷媒は、入口部１２０から貫通孔１１０に入る。そして、冷媒は出口部１３０を通って安全弁１の外部へと放出される。こうして、周囲の環境の温度が予め定められた温度以上に上昇した場合に、安全弁１が作動して配管又は容器内の冷媒の圧力を開放することができる。
【００３４】
なお、前述したように、飛散抑制部材２００は貫通孔１１０の貫通方向に沿って可動である。そして、安全弁１の作動前には飛散抑制部材２００は可動範囲の内部側の位置において閉塞材３００により固定されている。安全弁１の作動時には、閉塞材３００が軟化し、飛散抑制部材２００の位置の固定が解かれる。したがって、飛散抑制部材２００は冷媒及び閉塞材３００に押されて外部側へと移動する。すると、貫通孔１１０の出口部１３０側の端部と飛散抑制部材２００の頭部２２０との間の隙間が広がる。このため、飛散抑制部材２００は閉塞材３００が塊のまま高速で放出されることを抑制しつつ、貫通孔１１０と飛散抑制部材２００の頭部２２０との間に閉塞材３００が詰まってしまうことを防止することができる。
【００３５】
また、尾部２３０には、尾部貫通孔２３１が形成されているため、冷媒の圧力は尾部貫通孔２３１を通じて貫通孔１１０内の閉塞材３００にかかる。したがって、温度上昇時に円滑かつ確実に閉塞材３００が貫通孔１１０から放出され、安全弁１が作動される。さらに、尾部貫通孔２３１が形成されていることで、尾部２３０が貫通孔１１０の入口部１２０側の端部に当たるまで飛散抑制部材２００が移動しても、尾部２３０により貫通孔１１０が閉塞されることがなく、尾部貫通孔２３１を通じて円滑に冷媒を外部に放出することが可能である。
【００３６】
なお、以上のように構成された安全弁１は、例えば、図６に示したような飛散抑制部材を備えていない従来の可溶栓の閉塞材を加熱し溶かして一旦取り除いた上で、図２及び図３に示したような形状及び大きさの飛散抑制部材を取り付けることで製造することができる。また、図２及び図３に示したような飛散抑制部材については、例えば、樹脂性のネジ及びナットを元にして、所望の形状及び大きさに加工すること等によって、容易に製造することが可能である。
【００３７】
以上のように構成された安全弁は、内部に冷媒が封入された配管又は容器の内部と外部とを通じる貫通孔１１０が形成された本体１００と、予め定められた温度以上で軟化する材料からなり、本体１００の貫通孔１１０内に挿入されて貫通孔１１０を閉塞する閉塞材３００と、本体１００の貫通孔１１０内に通された飛散抑制部材２００と、を備えている。そして、飛散抑制部材２００は、貫通孔１１０内に通され、貫通孔１１０より長い軸部２１０と、配管又は容器の外部側の軸部２１０に設けられ、軸部２１０の長手方向に垂直な断面より大きな外形を有する頭部２２０と、配管又は容器の内部側の軸部２１０に設けられ、貫通孔１１０の内形より大きな外形を有する尾部２３０と、を備えたものである。
【００３８】
このため、安全弁１の作動時に軟化した閉塞材３００と飛散抑制部材２００とが干渉し、安全弁１の作動時に塊状の閉塞材３００が高速で飛散することを抑制することができる。また、これは安全弁１の取り付け向きに左右されないため、安全弁１がどのような取り付け向きであっても、作動時における塊状の閉塞材３００の高速飛散を抑制することができる。
【００３９】
なお、頭部２２０の寸法ａが少なくとも軸部２１０の寸法ｂよりも大きければ、閉塞材３００の放出が頭部２２０により阻害されるため、安全弁１の作動時に塊状の閉塞材３００が高速で飛散することを抑制するという前述の効果を得ることができる。ここで、原理的には頭部２２０の寸法ａを大きくした方が閉塞材３００の放出を阻害する作用が強まるため、塊状の閉塞材３００の高速飛散をより抑制することが可能となる。しかしながら、閉塞材３００の放出が阻害され過ぎると円滑な圧力開放に支障をきたすおそれがあるため、頭部２２０の寸法ａはこれらの要素の兼ね合いにより決定することが好ましい。
【００４０】
ただし、以上の実施の形態として説明したように、頭部２２０の寸法ａを貫通孔１１０の幅Ｂよりもわずかに大きくすることで、尾部２３０の寸法ｃも貫通孔１１０の幅Ｂより大きいことから飛散抑制部材２００が貫通孔１１０内から抜けることがないようにすることができる。このようにすることで、本体１００と飛散抑制部材２００とが分離することがないため、取り扱いを容易にして利便性を向上することが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１  安全弁、  １００  本体、  １１０  貫通孔、  １１１  内部側段差部、  １１２  外部側段差部、  １２０  入口部、  １３０  出口部、  ２００  飛散抑制部材、  ２１０  軸部、  ２２０  頭部、  ２３０  尾部、  ２３１  尾部貫通孔、  ３００  閉塞材、  ４００  保護膜、  ５０１  プール、  ５０２  水、  ５０３  ヒータ、  ５０４  スライダック、  ５０５  ボンベ、  ５０６  減圧弁、  ５０７  銅配管
【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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