(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流路を構成する筒内に、先端側に凸錐形を持ち該凸錐形の最大径部が該筒内を摺動して移動可能なラムが火薬類を内装したパワーカートリッジの出力部に配置され、該筒の内壁の一部が該凸錐形と填り合う凹錐形であり、パワーカートリッジの出力により推進した該ラムが該筒に密に嵌入して流体の流れを遮断する弁であって、該ラムの先端凸錐には、該凹錐形と填り合ったときに該凹錐形との間に溝状の空間を生じさせる該外周囲方向の凹溝が形成されていることを特徴とする緊急時用流体遮断弁。
【請求項２】
該筒がアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成され、該筒の少なくとも内壁の一部に硬質な化成皮膜または陽極酸化皮膜が施されていることを特徴とする請求項１に記載の緊急時用流体遮断弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は火薬の推進力により流体の流路を遮断する緊急遮断弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種工作機器の動力源として使用されている加圧エアーの流路や、航空機、ロケット、ミサイル、魚雷といった機器の燃料や酸化剤、蒸気を通している気体、液体の流路を瞬時に遮断する遮断弁は、火薬類の燃焼や爆発の推進力で閉弁している。これらの遮断弁は、図３に示すような構造であり、パワーカートリッジ３に内蔵された火薬が爆発するとそのガス圧によってラム２が本体筒１内を摺動して進み、その先端の凸錐部分２ａが流体の流路Ｘ（入口孔４→出口孔５）の孔５の周囲の凹錐１ａに嵌入して流体Ｘを遮断する。
【０００３】
本体筒１は、通常、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属鋼で構成されている。航空機、ロケット、ミサイル、魚雷等に装備される遮断弁では、軽量化を目途してアルミニウム、アルミニウム合金で構成されることが多い。これらアルミニウムやアルミニウム合金は、比較的軟らかい一方で粘りがあるため、本体筒１内をラム２が摺動する際、いわゆるかじりを生じ、動作ミスにつながることがある。またアルミニウム等は経年により錆びつきが出ることがあり、やはり遮断弁の動作ミスにつながることがあり、かかる動作ミスは大きな二次災害を招来するおそれがある。そのような事故を防ぐためアルミニウム等の本体筒１内に硬質な表面層を形成するため化成皮膜や陽極酸化皮膜処理を施している。ところがアルミニウム等の軟質な基体の表面に硬質の被膜がかかっているだけなので、ラム２が急激に摺動する際、本体筒１の内壁の皮膜を削り取ってしまい、その膜片が本体筒１の凹錐壁１ａとラム２の凸錐壁２ａとの間に入って気体や液体が漏洩し、遮断が不完全になってしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題点を解消するためなされたもので、動作ミスがなく、また流体を漏洩なく完全に遮断できる緊急時用流体遮断弁を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するためになされた本発明を適用する緊急時用流体遮断弁は、実施例に対応する図1に示すように、流体の流路を構成する筒内１に、先端側に凸錐形２ａを持ちこの凸錐形２ａの最大径部が筒内１を摺動して移動可能なラム２が火薬類を内装したパワーカートリッジ３の出力部に配置され、筒１の内壁の一部が凸錐形２ａと填り合う凹錐形１ａであり、パワーカートリッジ３の出力により推進したラム２が筒１に密に嵌入して（図２参照）流体の流れを遮断する弁であって、ラム２の先端凸錐２ａには、凹錐形１ａと填り合ったときに凹錐形１ａとの間に溝状の空間を生じさせる外周囲方向の凹溝２ｂが形成されている。
【０００６】
ラムの先端凸錐の外周囲方向に設けられる凹溝２ｂの断面形状は、例えばＶ字形（直線の段差、図２Ａ参照）、円弧（図２Ｂ参照）である。
【０００７】
筒１がアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成され、筒の少なくとも内壁の一部に硬質な化成皮膜または陽極酸化皮膜が形成されていることが好ましい。また硬質な化成皮膜はクロム酸やクロム酸塩、リン酸やリン酸塩など化学処理、陽極酸化皮膜として硫酸、シュウ酸、クロム酸などの電解液による処理で形成されている。
【０００８】
この緊急時用流体遮断弁は、常時においては液体等が筒１の上方の孔４から筒内を通って左方の孔５に流れる。緊急時、すなわち液体等の流れを瞬時に停止する要請があったとき、信号電流がパワーカートリッジ３に流れ、内装している火薬を点火する。火薬の点火で発生した気体の圧力によってラム２が筒１内を摺動して進み、先端の凸錐２ａが筒１の凹錐１ａに当接して流路（孔４→孔５）を遮断する。
【０００９】
筒１内をラム２が摺動する際、表面の硬質被膜がラム２の凸錐２ａによってかじられ削片が発生しても、高速に進むラム２の凸錐２ａの表面を削片は液体等の媒体の存在下で流れて凹溝２ｂに落ち込み、当接している凸錐２ａの面と凹錐１ａの面との間に残らない。そのため、この緊急時用流体遮断弁は、動作後に気体や液体の漏洩がなく、遮断が完全になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面により詳細に説明する。
図1は本発明を適用する緊急時用流体遮断弁の一実施例の断面図である。同図に示すように、流体遮断弁は、本体円筒１にラム２が挿入されパワーカートリッジ３を有している。本体円筒１は、上方に入口孔４、左方に出口孔５があけられ、開弁時における流体の流路は矢印Ｘである。尚、入口孔４は流体源に繋がる配管（不図示）、出口孔５は流体の配送先に繋がる配管（不図示）が接続される。流体の出口孔５の周囲が凹円錐１ａとなっている。そして本体円筒１は、アルミニウム合金でつくられ、筒内外とも全体が硫酸浴中の陽極酸化皮膜によりアルマイトメッキされている。パワーカートリッジ３は、駆動電源に繋がる電気点火具が埋め込まれた火薬が充填され、Ｏリング６を挟んで本体円筒１にねじ込まれている。
【００１１】
ラム２は、ステンレスでつくられ本体円筒１内のパワーカートリッジ３の噴射側に、Ｏリング７を介して嵌めこまれる。ラム２は先端部（出口孔５側）から若干後退した位置で、本体円筒１の凹円錐形１ａより僅かに鋭角な凸円錐形２ａであり、ラム２が進んだ時（図２参照）には凹円錐形１ａの錐壁面に凸円錐形２ａが填るようように仕上げられている。さらにラム２は、凸円錐形２ａの錐壁面の２個所に円周方向のＶ溝が周回して設けられている。
【００１２】
この緊急時用流体遮断弁は、開弁時（図１の状態）には、流体源からの流体が入口孔４→流路Ｘ→出口孔５を通って配送先に流れる。流れを停止するときには、パワーカートリッジ３の電気点火具に電流を流す。すると火薬が爆発し、その推進力によってラム２が本体円筒１内を進み、図２に示すとおり、先端の凸円錐２ａが筒１の凹円錐１ａに当接して孔５を塞ぐから、流体の流れは停止する。このときラム２が円筒１の内壁表面にあるアルマイトメッキ層を一部削りとることがあるが、その屑片は凹溝２ｂに溜まるので、凸錐２ａの錐壁面には残らない。
【００１３】
尚、ラム２の凸円錐形２ａの円錐角は本体円筒１の凹円錐形１ａと同等もしくは僅かに鋭角であり、具体的には凸円錐形２ａの円錐角が凹円錐形１ａの円錐角より０〜０.５°小さい場合、凹円錐形１ａに凸円錐形２ａが適切に密着して填る。
【００１４】
上記緊急時用流体遮断弁の性能を確認するため、以下の試作品について性能試験を実施した。
【００１５】
試作品１の緊急時用流体遮断弁
本体円筒１は、JIS 規格 A2024のアルミ合金で削りだし、凹円錐１ａの錐角を５.５°にし陽極酸化皮膜処理（MIL−A−8625：アルミナ）をおこなった。ラム２はJIS規格SUS630のステンレスで円錐部分２ａの錐角を５°にし、円錐壁面に高さ0.16mmの段差（Ｖ溝）を2ケ所設けた。パワーカートリッジ３には火薬（ジルコニウム／過塩素酸カリウム）を１５０mg充填した。
【００１６】
試作品２の緊急時用流体遮断弁
本体円筒１は、試作品１と同一材質であるが、凹円錐１ａの錐角を１０.５°にした。ラム２はステンレスで円錐部分２ａの錐角を１０°にし、円錐壁面に高さ0.35mmの段差（Ｖ溝）を１ケ所設けた。パワーカートリッジ３には試作品１と同一の火薬を２００mg充填した。
【００１７】
比較試作品の緊急時用流体遮断弁
本体円筒１は、試作品２と同一である。ラム２はステンレスで円錐部分２ａの錐角を１０°にし、円錐壁面に段差等、溝に相当するものを設けなかった。パワーカートリッジ３は試作品２と同一のものである。
【００１８】
これらの試作品１、試作品２、および比較試作品の各緊急時用流体遮断弁の流体入口孔４にN2ガスボンベを接続し、１０Ｍｐａで加圧しながら、各パワーカートリッジ３を動作させ閉弁した。以後も１０Ｍｐａで加圧しながら、各流体出口孔５におけるN2ガスの流出量を計測した。試作品１および試作品２の緊急時用流体遮断弁ではN2ガスの流出は全く計測されなかった。一方、比較試作品の緊急時用流体遮断弁では1.5cc／hrのN2ガスの流出が認められた。
【００１９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明を適用する流体遮断弁は、動作ミスがなく、動作後に気体や液体を漏洩することなく完全に遮断できるものであり、緊急時用の弁として極めて優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する緊急時用流体遮断弁の実施例を示す断面図である。
【図２】上記実施例の緊急時用流体遮断弁の動作後を示す要部断面図である。
【図３】従来の緊急時用流体遮断弁の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１は本体円筒、１ａは凹円錐形、２はラム、２ａは凸円錐形、２ｂは凹溝、３はパワーカートリッジ、４は入口孔、５は出口孔、６・７はＯリング、Ｘは流路である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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