(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力容器(４)に付設され、この圧力容器(４)の内部空間(4a)と外部空間とを連通するガス逃し路(13)と、このガス逃し路(13)を開放可能に封止する閉鎖体(17)とを有し、
上記の閉鎖体(17)は、設定作動温度よりも低温では固相状態の低融点合金(16)により上記のガス逃し路(13)を封止する封止姿勢に保持され、設定作動温度以上に昇温すると上記の低融点合金(16)の溶融流動により開放姿勢に移動して上記のガス逃し路(13)を開放する圧力容器用安全弁であって、
上記の低融点合金(16)が、インジウム(Ｉｎ)３２〜３４重量％と、ビスマス(Ｂｉ)６６〜６８重量％とを含有することを特徴とする、圧力容器用安全弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天然ガス自動車用燃料ガスの圧力容器などに付設される安全弁に関し、さらに詳しくは、設定作動温度よりも低温ではガス逃し路を確実に封止し、設定作動温度以上に昇温するとガス逃し路を速やかに開放して圧力容器の破裂を防止でき、しかも、環境汚染の惧れのない圧力容器用安全弁に関する。
【０００２】
【発明の背景】
例えば天然ガスを燃料とする自動車は、燃料である天然ガスを高圧（例えば、２０ＭPa）で充填したガスボンベ(圧力容器)を塔載している。この圧力容器は所定の耐圧性能を備えているが、事故時の火災等で昇温した際に破裂せぬように圧力容器用安全弁を備えており、この安全弁は、例えば約１００〜１３５℃の範囲内で設定される所定温度以上に昇温すると、圧力容器内のガスを外部へ逃がすように作動する。
【０００３】
【従来の技術】
上記の所定温度以上に昇温すると作動する圧力容器用安全弁は、通常、圧力容器の内部空間と外部空間とを連通するガス逃し路を有しており、さらに、このガス逃し路を開放可能に封止する閉鎖体を有している。
上記の閉鎖体は、設定作動温度よりも低温では、固相状態の低融点合金により上記のガス逃し路を封止する封止姿勢に保持されている。そして設定作動温度以上に昇温すると、上記の低融点合金の溶融流動により、上記の閉鎖体が開放姿勢に移動して上記のガス逃し路が開放される。これにより、上記の圧力容器内の高圧ガスが外部空間へ排出され、圧力容器の破裂が防止される。なお、上記の閉鎖体は、この閉鎖体自体が低融点合金で構成される場合と、別の低融点合金で支持されたピストン状のバックアップ部材で構成される場合とがある。
【０００４】
上記の低融点合金は、設定作動温度以上に達すると速やかに溶融・流動して閉鎖体を開放姿勢に移動させ、ガス逃し路を開放する必要がある。一方、設定作動温度に達するまでは、上記の低融点合金は固相状態を保持するだけでなく、高圧下で流動変形する、いわゆるクリープを生じて上記の閉鎖体を開放姿勢に移動させることがあってはならない。
【０００５】
従来、上記の低融点合金としては、例えばビスマス(Ｂｉ)５４重量％、スズ(Ｓｎ)２６重量％、カドミウム(Ｃｄ)２０重量％を含有するものがあり、この低融点合金の結晶温度は１０２〜１０３℃であり、設定作動温度は１０６℃程度となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の圧力容器用安全弁は、設定温度よりも低温では閉鎖体を封止姿勢に保持でき、しかも設定温度以上に達すると低融点合金が溶融流動して閉鎖体を開放姿勢に移動でき、ガス逃し路を確実に開放できる利点があるが、この低融点合金に有害なカドミウムを含んでいるため、安全作動時や廃棄処分時に環境を汚染する惧れがあった。
【０００７】
本発明は上記の問題点を解消し、設定作動温度よりも低温ではガス逃し路を確実に封止し、設定作動温度以上に昇温するとガス逃し路を速やかに開放して圧力容器の破裂を防止でき、しかも、環境汚染の惧れのない圧力容器用安全弁を提供することを技術的課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するため、例えば本発明の実施の形態を示す図１及び図２に基づいて説明すると、圧力容器用安全弁を次のように構成したものである。
即ち、本発明は、圧力容器(４)に付設され、この圧力容器(４)の内部空間(4a)と外部空間とを連通するガス逃し路(13)と、このガス逃し路(13)を開放可能に封止する閉鎖体(17)とを有し、上記の閉鎖体(17)は、設定作動温度よりも低温では固相状態の低融点合金(16)により上記のガス逃し路(13)を封止する封止姿勢に保持され、設定作動温度以上に昇温すると上記の低融点合金(16)の溶融流動により開放姿勢に移動して上記のガス逃し路(13)を開放する圧力容器用安全弁であって、上記の低融点合金(16)が、インジウム(Ｉｎ)３２〜３４重量％と、ビスマス(Ｂｉ)６６〜６８重量％とを含有することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施形態を示す、圧力容器用安全弁を備えたガスボンベ用バルブ装置の一部破断立面図である。
【００１０】
図１に示すように、このバルブ装置(１)は、ハウジング(２)の脚ネジ部(３)が圧力容器であるガスボンベ(４)の首部(５)に螺着固定される。上記のハウジング(２)には、ガス入口(６)と入口路(７)と開閉弁(８)と出口路(９)とガス出口(10)とを順に設けてある。なお、符号(11)は過流防止弁を示す。
【００１１】
図１において、上記のハウジング(２)の右側の側面には安全弁(12)が付設してある。この安全弁(12)はガス逃し路(13)と、合金収容部(14)と、ガス排出路(15)とを備えている。上記のガス逃し路(13)は、前記の入口路(７)を介してガスボンベ(４)の内部空間(4a)に連通してあり、上記のガス排出路(15)を介してガスボンベ(４)の外部空間に連通してある。そして、上記の合金収容部(14)に低融点合金(16)が充填され、この低融点合金(16)により上記のガス逃し路(13)を封止する閉鎖体(17)が構成されている。なお、上記のガス逃し路(13)は、上記の入口路(７)を経ずに直接ガスボンベ(４)の内部空間(4a)へ連通させてあってもよい。
【００１２】
上記の低融点合金(16)はインジウム(Ｉｎ)とビスマス(Ｂｉ)からなり、設定作動温度よりも低温(例えば９４.５℃)では固相状態である。従ってこの低融点合金(16)からなる上記の閉鎖体(17)は、設定作動温度よりも低温では上記のガス逃し路(13)を封止する封止姿勢に保持されている。
【００１３】
火災発生時など、上記のガスボンベ(４)が加熱されて設定作動温度以上に昇温すると上記の低融点合金(16)が溶融する。このため、この低融点合金(16)からなる上記の閉鎖体(17)はガスボンベ(４)内の圧縮ガスに押圧されて流動し、上記のガス排出路(15)から押し出される。これにより上記のガス逃し路(13)が開放されて、ガスボンベ(４)内の圧縮ガスがガス逃し路(13)から上記のガス排出路(15)を経て外部へ排出され、ガスボンベ(４)の破裂が防止される。
【００１４】
上記の第１実施形態では閉鎖体を低融点合金で形成したが、本発明に用いる閉鎖体は、低融点合金とは別に形成してもよい。
即ち、図２に示す第２実施形態では、圧力容器用安全弁(12)は、図示しない圧力容器に付設したバルブ装置に装着されており、ガス逃し路(13)と、このガス逃し路(13)を開放可能に封止する閉鎖体(17)と、ガス排出路(15)と、合金収容部(14)と、この合金収容部(14)に収容された低融点合金(16)と、合金排出路(18)とを備えている。
【００１５】
上記のガス逃し路(13)は、前記の第１実施形態と同様、図示しない圧力容器の内部空間に連通してある。上記の閉鎖体(17)はピストン状に形成され、図２に示すように、上記の低融点合金により上記のガス逃し路(13)を封止する封止姿勢に保持されており、押圧バネ(19)により開放方向(図２における左方向)へ弾圧されている。
【００１６】
上記の低融点合金(16)は、設定作動温度よりも低温では固相状態にあり、上記の閉鎖体(17)を封止姿勢に保持しているが、設定作動温度に昇温すると溶融して上記の合金排出路(18)から排出される。これにより上記の閉鎖体(17)が開放方向へ移動し、ガス逃し路(13)が開放されて、圧力容器内のガスがガス逃し路(13)から上記のガス排出路(15)を経て外部へ排出され、圧力容器の破裂が防止される。
【００１７】
次に、上記の低融点合金の具体的な組成について説明する。
【００１８】
【実施例１】
インジウム(Ｉｎ)３３重量％と、ビスマス(Ｂｉ)６７重量％とを含有する金属組成の合金を調製し、上記の第２実施形態の安全弁(12)の合金収容部(14)に充填して、上記のピストン状の閉鎖体(17)を支持させた。
上記の低融点合金(16)は結晶温度が１０９℃であり、１１３℃に達すると溶融して上記の合金排出路(18)から速やかに排出され、これにより上記の閉鎖体(17)が開放方向に移動し、ガス逃し路(13)が円滑に開放された。
また、クリープ特性を調べるため、３２.５ＭPaの圧力下で設定作動温度よりも低い９４.５℃に加熱したところ、５００時間経過した後も低融点合金(16)は変形が僅かであり、上記の合金排出路(18)の外部へ押し出されることがなく、上記のガス逃し路(13)を閉鎖体(17)で封止状態に維持することができた。
【００１９】
本発明に用いる低融点合金は、溶融・流動する温度が１００〜１３５℃の間にあるので、本発明の圧力容器用安全弁は、天然ガス自動車用燃料ガスの圧力容器に特に好適である。しかしながら、本発明の安全弁は、汎用のガスボンベなど、他の圧力容器にも適用できることはいうまでもない。
【００２０】
【発明の効果】
本発明に用いる低融点合金はカドミウムや鉛などの有害金属を含まないので、安全作動時や廃棄処理時に低融点合金が排出されても、環境を汚染する惧れがない。しかも、この低融点合金は所定の設定作動温度で溶融・流動するので、ガス逃し路を速やかに開放して圧力容器の破裂を防止でき、また、設定作動温度よりも低温ではクリープ変形が少なく、ガス逃し路を確実に封止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態を示す、圧力容器用安全弁を備えたガスボンベ用バルブ装置の一部破断立面図である。
【図２】  第２実施形態を示す、安全弁の縦断面図である。
【符号の説明】
４…圧力容器(ガスボンベ)
4a…内部空間
12…安全弁
13…ガス逃し路
16…低融点合金
17…閉鎖体
【図１】
0004088457.tif 000002
【図２】
0004088457.tif 000003