JP2005076862A - 安全弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 通常時における開動作を阻止する変位阻止手段への押圧力を小さく抑えたうえで、非常時における迅速な開動作を達成することがきる小形の安全弁装置を提供する。
【解決手段】 非常時に、ヒューズ片２８の溶融に伴って閉位置４２から開位置４３から変位駆動される弁体２６は、閉位置４２および開位置４３間の流体駆動開始位置を含む開位置４３寄りの位置に配置される状態では、一次ポート５６に導かれるガスの一次圧Ｐ１による押圧力の合力を開方向Ｘ１に受ける。この弁体２６は、流体駆動開始位置よりも閉位置４２寄りの位置に配置される状態では、流体駆動開始位置を含む開位置４３寄りの位置に配置される状態に比べて、開方向Ｘ１に受ける一次圧Ｐ１による押圧力の合力が小さくなるように構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高圧ガス装置などの圧力装置に設けられる安全弁装置に関する。

図６は、従来の技術の安全弁１を示す断面図である。安全弁１は、圧力容器に設けられ、火災発生時などの雰囲気温度が上昇した非常時に、圧力容器のガスを逃がすために用いられる。安全弁１は、一次ポート２および二次ポート３を連通する弁通路４が形成されるハウジング５内に、ピストン６と、押圧ばね７と、ヒューズメタル８とが設けられて構成される。ピストン６は、弁通路４を閉塞する閉位置に設けられ、ヒューズメタル８によって、弁通路４を開放する開位置への変位が阻止されている。またピストン６は、一次ポート２に導かれるガスおよび押圧ばね７による開方向の押圧力を受けている。このような構成によって、通常時には、弁通路４が閉じ、非常時には、ヒューズメタル８が溶融してピストン６が変位駆動されて弁通路４が開いてガスを排出することができる。

図７は、他の従来の技術の安全弁１０を示す断面図である。図７の安全弁１０は、図６の安全弁１と類似しており、異なる構成だけ説明する。図７の安全弁１０では、ピストン６に関して一次ポート２と反対側に圧力キャンセル室１１を形成し、ピストン６に形成した貫通孔１２によって一次ポート２と圧力キャンセル室１２とを連通するように構成されている。このようにして一次圧ｐ１によってヒューズメタル８に加わる押圧力をキャンセルしている。（たとえば特許文献１参照）

特開２００１−３１７６４５号公報

図６に示す安全弁１では、一次ポート２に導かれるガスの一次圧ｐ１による押圧力がヒューズメタル８に加わるので、一次圧ｐ１が高い場合、ヒューズメタル８がクリープを生じて変形を生じてしまう。また逆に、変形を防止しようとすると、ヒューズメタル８の寸法を大きくしなければならず、安全弁１自体が大きくなってしまう。

図７に示す特許文献１の安全弁１０では、図６の安全弁１で問題となるヒューズメタル８への一次圧ｐ１による押圧力をキャンセルすることはできるが、一次圧による押圧力をピストン６の駆動に用いることができず、終始、押圧ばね７による押圧力だけでピストン６を駆動しなければならない。したがって寸法の大きな押圧ばね７が必要となり、安全弁装置自体が大きくなってしまう。特に、一次圧ｐ１が高い場合、通常時のガスの漏れを防ぐために設けられるシール構造が、非常時のピストン駆動に対する大きな摺動抵抗となり、極めて大きな押圧ばね７が必要になる。また押圧ばね７だけでピストン６を駆動する構成では、一次圧ｐ１を利用する場合のように、非常時に迅速に弁通路４を開くことができない。

本発明の目的は、通常時における開動作を阻止する変位阻止手段への押圧力を小さく抑えたうえで、非常時における迅速な開動作を達成することがきる小形の安全弁装置を提供することである。

本発明は、一次ポートから二次ポートに連通する弁通路が形成されるハウジングと、
弁通路を閉塞する閉位置に配置され、弁通路を開放する開位置に向かう開方向へ変位可能である弁体であって、閉位置および開位置間の流体駆動開始位置を含む開位置寄りの位置に配置される状態では、一次ポートに導かれる流体の一次圧による押圧力の合力を開方向に受け、流体駆動開始位置よりも閉位置寄りの位置に配置される状態では、流体駆動開始位置を含む開位置寄りの位置に配置される状態に比べて、開方向に受ける一次圧による押圧力の合力が小さくなるように設けられる弁体と、
弁体を開方向へ押圧する押圧手段と、
予め定める溶融温度以上になると溶融する材料から成り、外部空間に開放される空間に設けられて、閉位置に配置される弁体を支持して開方向への変位を阻止する変位阻止手段とを含むことを特徴とする安全弁装置である。

本発明に従えば、通常時には、閉位置から開位置に変位可能な弁体は、閉位置に配置される状態で、変位阻止手段に支持されて開方向への変位が阻止され、弁通路が閉塞されて一次ポートから二次ポートへの流体の流下が阻止される。火災時などの非常時に、雰囲気温度が変位阻止手段の溶融温度以上に上昇すると、変位阻止手段は溶融し、弁体が押圧手段で押圧され、開方向へ変位する。これによって弁通路が開放されて一次ポートから二次ポートへの流体の流下が許容される。

このように非常時に変位駆動される弁体は、閉位置に配置される状態では、一次圧によって受ける押圧力が小さく、この閉位置から開方向に流体駆動開始位置まで変位すると、一次圧によって受ける押圧力が大きくなるように構成される。これによって通常時には、弁体を介して変位阻止手段に加わる押圧力を小さくして、変位阻止手段の変形を防止することができる。そして非常時には、流体駆動開始位置まで押圧手段からの押圧力で押圧されて変位すると、押圧手段による押圧力に一次圧による押圧力を加えた大きな押圧力で、弁体を開方向へ変位駆動することができる。

また本発明は、流体駆動開始位置よりも閉位置寄りに配置される状態で、弁体が一次圧による受ける押圧力の合力は零であることを特徴とする。

本発明に従えば、流体駆動開始位置よりも閉位置寄りに配置される状態では、弁体が一次圧によって受ける押圧力が平衡している。これによって通常時に、一次圧による押圧力が、弁体を介して変位阻止手段に加わることを防ぐことができる。

また本発明は、弁体とハウジングとによって、弁体が流体駆動開始位置を含む開位置寄りの位置に配置される状態で、一次ポートから遮断され、弁体が流体駆動開始位置よりも開位置寄りの位置に配置される状態で、一次ポートに接続される圧力室が形成され、
弁体は、圧力室の流体から開方向の押圧力を受け、
ハウジングには、圧力室を外部空間に連通する圧調整通路が形成され、
圧力調整通路に介在されて逆止弁手段が設けられ、逆止弁手段は、外部空間から圧力室に向かう流体の流下を許容し、圧力室から外部空間に向かう流体の流下を阻止することを特徴とする。

本発明に従えば、弁体が流体駆動開始位置を含む開位置寄りの位置に配置される状態で、一次ポートから遮断され、弁体が流体駆動開始位置よりも開位置寄りの位置に配置される状態で、一次ポートに接続される圧力室が形成される。この圧力室は、圧調整通路を介して外部空間に連通されており、圧力調整通路には、逆止弁手段が介在されて、外部空間から圧力室に向かう流体の流下が許容され、圧力室から外部空間に向かう流体の流下が阻止される。これによって弁体が開位置から流体駆動開始位置まで変位するときには、圧調整通路を介して外部空間から流体を流入させて圧力室が負圧になることを防止して、弁体の円滑な変位を達成することができる。弁体が流体駆動開始位置まで変位して一次圧が圧力室に導かれると、圧調整通路を介して圧力室から外部空間に流体が流出することを防止して、一次圧による押圧力で弁体を押圧することができる。

本発明によれば、通常時に変位阻止手段に加わる押圧力を小さくすることができ、変位阻止手段を大形化することなく、変形を防止することができる。また非常時には、弁体が流体駆動開始位置まで変位した後、一次圧による押圧力を加えた大きな押圧力で弁体を変位駆動することができ、弁体を迅速に変位駆動することができ、迅速な短時間での開動作を達成することができる。また一次圧による押圧力も弁体の駆動に利用することができので、押圧手段は、弁体を流体駆動開始位置まで変位させることができる程度の押圧力が得られればよく、押圧手段を小形にすることができる。このように通常時における開動作を阻止する変位阻止手段への押圧力を小さく抑え、非常時における迅速な開動作を達成することがきる小形の安全弁装置を実現することができる。

また本発明によれば、通常時に、一次圧による押圧力が、弁体を介して変位阻止手段に加わることを防ぐことができ、変位阻止手段の変形を確実に防止することができる。

また本発明によれば、逆止弁手段が設けられる圧調整通路で外部空間に連通する圧力室を形成し、弁体が流体駆動開始位置まで変位すると、この圧力室に一次圧が導かれ、この一次圧による押圧力で弁体が変位駆動される。このようにして弁体が流体駆動開始位置に変位するまでの状態と、基準位置に到達した状態とで、弁体が一次圧から受ける押圧力を変化させることができる安全弁装置を実現することができる。

図１は、本発明の実施の一形態の安全弁２０を示す断面図である。図２は、安全弁２０を高圧ガスタンク２１に装着した具体的な使用状態で示す断面図である。図１では、ハウジング２５の形状を簡略化して示すが、図２では、装着対象物である高圧ガスタンク２１への装着に好適な形状で示す。

安全弁２０は、流体であるガスを取扱う圧力装置に設けられる安全弁装置である。圧力装置は、たとえば圧力容器、さらに具体的には高圧ガスタンク（以下、単に「タンク」という）２１であり、特に、天然ガス自動車用の燃料タンクなど、可燃ガスを収容するタンク２１に、安全弁２０が好適に用いられる。この安全弁２０は、通常時には高圧のタンク２１内の空間（以下「タンク内空間」という）２２からタンク内空間２２よりも低圧のタンク２１外の空間（以下「タンク外空間」という）２３へのガスの排出を阻止し、火災時などの雰囲気温度が上昇した非常時に、安全のために、タンク内空間２２からタンク外空間２３へのガスの排出を許容する構成であり、溶栓弁などとも呼ばれている。

安全弁２０は、ハウジング２５と、弁体である弁体２６と、押圧手段であるばね部材２７と、変位阻止手段であるヒューズ片２８とを有する。ハウジング２５は、本体３１に蓋体３２が装着されて構成され、予め定める基準軸線Ｌ２０に沿って延びる弁室空間３３が形成され、この弁室空間３３に、ピストン弁体２６、ばね部材２７およびヒューズ片２８が収納されて、安全弁２０が構成されている。

ハウジング２５には、基準軸線Ｌ２０に平行な方向（以下「軸線方向」という）Ｘ１，Ｘ２の一方Ｘ１側の端部（以下「一端部」という）３８に、溶融物排出通路３４が軸線方向Ｘ１，Ｘ２に延びて形成される。またハウジング２５には、一次通路３５、二次通路３６および圧調節通路３７が、基準軸線Ｌ２０と交差する方向に延びて形成される。

一次通路３５、二次通路３６および圧調節通路３７は、軸線方向Ｘ１，Ｘ２に関して、溶融物排出通路３４よりも軸線方向Ｘ１，Ｘ２の他方Ｘ２側の端部（以下「他端部」という）３９よりに配置され、一端部３８側から他端部３９側に、二次通路３６、一次通路３５および圧調整通路３７の順に配置されるように形成され、基準軸線Ｌ２０まわりの周方向に関しては、相互に一致してもよいし、相互にずれていてもよい。

ハウジング２５に形成されるこれら各通路３４〜３７によって、弁室空間３３がハウジング２５の外部空間に連通されている。具体的には、弁室空間３３は、一次通路３５によってタンク内空間２２に連通され、溶融物排出通路３４、二次通路３６および圧調節通路３７によってタンク外空間２３に連通される。

ピストン弁体（以下、単に「弁体」という）２６は、棒状のロッド４０と、ロッド４０の一端部に一体に設けられ、ロッド４０よりも大きい外径を有するピストン４１とを有する。この弁体２６は、その軸線を基準軸線Ｌ２０と一致させ、ピストン４１を軸線方向一方Ｘ１側に配置させて、弁室空間３３に設けられる。

この弁体２６は、図１に実線で示す閉位置４２と、図１に仮想線で示す開位置４３とにわたって、少なくとも閉位置４２から開位置４３に向かう開方向Ｘ１へ変位可能である。本実施の形態では、弁体２６は、開位置４３から閉位置４２に向かう閉方向Ｘ２へも変位可能である。開方向は軸線方向一方と同一であり、閉方向は軸線方向他方と同一であるので、符号をそれぞれ共用する。

ハウジング２５には、軸線方向Ｘ１，Ｘ２に関して、二次通路３６よりも一方Ｘ１側にピストン案内部４５を有し、弁体２６のピストン４１は、そのピストン案内部４５に嵌入した状態で設けられる。ピストン案内部４５の内径は、軸線方向Ｘ１，Ｘ２に関して一様であり、弁体２６が閉位置４２、開位置４３およびこれらの間の過渡位置のいずれにあるかに拘わらず、ピストン４１の外周部は、ピストン案内部４５の内周部に密に当接している。これによって一次通路３５、二次通路３６および圧調整通路３７は、溶融物排出通路３４と密に仕切られ、遮断されている。

弁体２６のロッド４０には、軸線方向Ｘ１，Ｘ２に間隔をあけて、第１および第２開閉制御部４７，４８が形成され、各開閉制御部４７，４８間には、ロッド側退避部４９が形成される。第１開閉制御部４７は、第２開閉制御部４８よりもピストン４１寄りに形成される。各開閉制御部４７，４８は、同一の外径を有し、ロッド側退避部４９は、各開閉制御部４７，４８よりも小さい外径を有する。

ハウジング２５には、軸線方向Ｘ１，Ｘ２に関して、一次通路３５と二次通路３６との間に、第１ロッド案内部５１が形成され、一次通路３５と圧調節通路３７との間に、第２ロッド案内部５２が形成される。各ロッド案内部５１，５２は、相互に同一であり、軸線方向Ｘ１，Ｘ２に関して一様な内径を有する。

ハウジング２５の第１および第２ロッド案内部５１，５２間には、第１および第２ロッド案内部５１，５２よりも大きい内径を有するハウジング側退避部５０が形成され、一次通路３５は、このハウジング側退避部５０で弁室空間３３に開口している。またハウジング２５の第１ロッド案内部５１とピストン案内部４５との間は、内径が第１ロッド案内部５１を大きくなるように退避している。

弁体２６の第１開閉制御部４７が、ハウジング２５の第１ロッド案内部５１に嵌入した状態では、第１開閉制御部４７の外周部は、第１ロッド案内部５１の内周部に密に当接している。これによって弁室空間３３が、一次通路３５と、二次通路３６との間で密に仕切られ、閉塞される。第１開閉制御部４７が、第１ロッド案内部５１から脱出した状態では、弁室空間３３は、一次通路３５と、二次通路３６との間が開放される。

弁体２６の第２開閉制御部４８が、ハウジング２５の第２ロッド案内部５２に嵌入される状態では、第２開閉制御部４８の外周部は、第２ロッド案内部５２の内周部に密に当接している。これによって弁室空間３３が、一次通路３５と、圧調整通路３７との間で密に仕切られ、閉塞される。またロッド４０の第２開閉制御部４８よりも軸線方向他方Ｘ２側の部分は、第２ロッド案内部５２に嵌入した状態でも隙間が形成される構成であり、第２開閉制御部４８が、第２ロッド案内部５２から脱出した状態では、弁室空間３３は、一次通路３５と、圧調整通路３７との間が開放される。

ハウジング２５に弁体２６が設けられた状態で、ハウジング２５と弁体２６とが協働して、弁通路５５、ヒューズ片室６０、駆動圧力室６１およびばね室６２が形成される。具体的に述べると、弁室空間３３が、ピストン４１に仕切られることによって、弁室空間３３のピストン４１よりも軸線方向一方Ｘ１側の部分によってヒューズ片室６０が構成される。弁室空間３３のピストン４１よりも軸線方向他方Ｘ２側の部分のうち、第２ロッド案内部５２に囲まれる部分およびそれよりも軸線方向他方Ｘ２側の部分によって、駆動圧力室６１が構成され、この駆動圧力室６１には、ロッド４０の軸線方向他方Ｘ２側の端部５８が臨んでいる。

そして弁室空間３３のピストン４１よりも軸線方向他方Ｘ２側の部分のうち、駆動圧力室６１を除く残余の部分が通路部を構成し、この通路部と、一次通路３５および二次通路３６とによって、弁通路５５が構成される。一次通路３５の弁室空間３３と反対側の端部の開口が一次ポート５６となり、二次通路３６の弁室空間３３と反対側の端部の開口が二次ポート５７となる。また弁通路５５を成す弁室空間３３の一部であって、軸線方向Ｘ１，Ｘ２に関して、ピストン４１と第２ロッド案内部５１との間の部分によってばね室６２が構成される。つまり弁通路５５は、ばね室６２を含む。

弁体２６が閉位置４２に配置される状態では、第１開閉制御部４７が第１ロッド案内部５１に嵌入するとともに、第２開閉制御部４８が第２ロッド案内部５２に嵌入する。この状態では、弁室空間３３が、一次通路３５と、二次通路３６との間で閉塞される。つまり、弁通路５５が閉塞され、一次ポート５６と二次ポート５７とが遮断される。また弁室空間３３が、一次通路３５と、圧調整通路３７との間で閉塞され、駆動圧力室６１は、一次ポート５６から遮断される。

弁体２６が開位置４３に配置される状態では、第１開閉制御部４７が第１ロッド案内部５１から脱出するとともに、第２開閉制御部４８が第２ロッド案内部５２から脱出する。この状態では、弁室空間３３が、一次通路３５と、二次通路３６との間で開放される。つまり、弁通路５５が開放され、一次ポート５６と二次ポート５７とが接続される。また弁室空間３３が、一次通路３５と、圧調整通路３７との間で開放され、駆動圧力室６１は、一次ポート５６に接続される。

閉位置４２と開位置４３との間の過渡位置は、流体駆動開始位置と、開放開始位置とを含む。開放開始位置は、流体駆動開始位置よりも、開位置寄りの位置である。

流体駆動開始位置は、弁体２６が閉位置４２から開位置４３に向けて変位するときに、駆動圧力室６１と一次ポート５６とを遮断している状態から、駆動圧力室６１と一次ポート５６とを接続する状態に切換る位置である。弁体２６が、流体駆動開始位置よりも閉位置よりの位置に配置される状態では、駆動圧力室６１と一次ポート５６とは遮断され、流体駆動開始位置を含む開位置よりの位置に配置される状態では、駆動圧力室６１と一次ポート５６とが接続される。

開放開始位置は、弁体２６が閉位置４２から開位置４３に向けて変位するときに、一次ポート５６と二次ポート５７とを遮断している状態から、一次ポート５６と二次ポート５７とを接続する状態に切換る位置である。弁体２６が、開放開始位置よりも閉位置よりの位置に配置される状態では、一次ポート５６と二次ポート５７とは遮断され、開放開始位置を含む開位置よりの位置に配置される状態では、一次ポート５６と二次ポート５７とが接続される。

ばね部材２７は、圧縮コイルばねであり、弁体２６のロッド４０に外嵌される状態で、ばね室６２に設けられる。このばね部材２７は、一端部が、ハウジング２５の第２ロッド案内部５１の軸線方向一方Ｘ１側の部分に支持され、他端部が、弁体２６のピストン４１に支持され、弁体２６を軸線方向一方である開方向Ｘ１へ、ばね力を与えて弾発的に押圧する。

ヒューズ片２８は、貫通孔を有する短円筒状の部材であり、ヒューズ片室６０に設けられる。ヒューズ片２８は、その軸線を基準軸線Ｌ２０と一致させた状態で設けられ、一端部が弁体２６のピストン４１に当接し、他端部がハウジング２５の軸線方向一端部に当接している。これによいってヒューズ片２８は、閉位置４２に配置される弁体２６を開方向Ｘ１下流側から支持して開方向Ｘへの変位を阻止する。

このヒューズ片２８は、火災時などの非常時に、安全弁２０の雰囲気温度が上昇して到達すると予測される温度よりも低い溶融温度で溶融する温度特性の材料、たとえば鉛合金である低融点合金から成る。ヒューズ片２８は、低融点合金から成る場合には、ヒューズメタルなどと呼ばれる。

ヒューズ片室６０は、流速を低下させるためのフィルタ６３が介在される溶融物排出通路３４によって、ハウジング２５の外部空間であるタンク外空間２３に開放されている。ヒューズ片２８は、雰囲気温度が溶融温度以上になると溶融する。ヒューズ片２８が溶融して生成される溶融物は、溶融物排出通路３４を介して外部に排出可能である。溶融物排出通路３４には、流速を低下させるためのフィルタ６３が介在され、溶融物が高速度で排出されることを防止できる。またヒューズ片２８が円筒状でかつ貫通孔が溶融物排出通路３４に臨んでいるので、溶融物が円滑に排出される。

圧調整通路３７には、逆止弁手段６５が介在されて設けられている。この逆止弁手段６５は、外部空間であるタンク外空間２３から駆動圧力室６１に向かう流体、ここではタンク外空間２３の雰囲気ガスの流下を許容し、駆動圧力室からタンク外空間２３に向かう流体、ここでは駆動圧力室６１内のガスの流下を阻止する。

図３は、安全弁２０の動作状態を説明するための断面図である。図３（１）は、弁体２６が閉位置４２にある状態を示し、図３（２）は、弁体２６が流体駆動開始位置にある状態を示し、図（３）は、弁体２６が開位置４３にある状態を示す。

安全弁２０が、タンク２１に装着される初期状態では、図１および図３（１）に示すように、弁体２６が閉位置４２にあり、ヒューズ片２８によって弁体２６の開方向Ｘへの変位が阻止されている。この状態では、弁通路５５が閉塞され、一次ポート５６と二次ポート５７とは遮断され、駆動圧力室６１と一次ポート５６とが遮断されている。したがってタンク内空間２２のガスは、タンク外空間２３への排出が停止されている。

弁体２６は、第１および第２開閉制御部４７，４８の間で、一次通路３５に臨んでおり、一次ポート５６に導かれるタンク内空間２２のガスの圧力である一次圧Ｐ１を、第１および第２開閉制御部４７，４８で受ける。第１開閉制御部４７では、一次圧Ｐ１に基づいて受ける押圧力は、開方向Ｘ１に向かう押圧力であり、第２開閉制御部４８では、一次圧Ｐ１に基づいて受ける押圧力は、閉方向Ｘ２に向かう押圧力である。

第１および第２開閉制御部４７，４８の外径は、同一に形成されており、第１開閉制御部４７の断面積Ａ１と第２開閉制御部４８の断面積Ａ２とは同一であり、弁体２６が、一次圧Ｐ１を、開方向Ｘ１に受ける受圧面積と閉方向Ｘ１に受ける受圧面積とは同一である。したがって一次圧Ｐ１による弁体２６への押圧力は、開方向Ｘ１の押圧力と閉方向Ｘ２の押圧力とが釣り合って、弁体２６が一次圧Ｐ１による受ける押圧力の合力は零（０）となる。

このような安全弁２０では、弁体２６が開位置４２にある初期状態では、弁体２６に開方向４２へ変位させる駆動力として寄与する押圧力は、ばね部材２７のばね力による押圧力だけあり、弁体２６を介してヒューズ片２８に加わる押圧力は、このばね部材２７による押圧力だけである。火災などが発生した非常時を除く残余の通常時は、このような初期状態が維持される。

タンク２１の周囲で火災が発生するなどして雰囲気温度が上昇すると、ヒューズ片２８も昇温し、そのヒューズ片２８は、融点温度以上になると溶融する。この火災発生時などの非常時に、ヒューズ片２８が溶融すると、ヒューズ片２８によって弁体２６を変位阻止することができなくなる。これによってヒューズ片２８の溶融した溶融物が溶融物排出通路３４から押し出されるように排出されながら、弁体２６がばね部材２７による押圧力で押圧され、開方向Ｘ１へ変位駆動される。

このとき、弁体２６が図３（２）に示す流体駆動開始位置に変位されるまでの間は、弁体２６が一次圧Ｐ１による受ける押圧力の合力は、初期状態と同様の零である。また駆動圧力室６１は、逆止弁手段６５が介在される圧調整通路３７によってタンク外空間２３に連通され、タンク外空間２３のガスを吸入することができるので、駆動圧力室６１が閉じた空間のように負圧になることが防がれ、弁体２６は円滑に変位することができる。

そして弁体２６が流体駆動開始位置まで変位すると、一次ポート５６と駆動圧力室６１とが接続され、弁体２６が、駆動圧力室６１に臨む部分でも一次圧Ｐ１を受けるようになり、弁体２６が一次圧Ｐ１による受ける押圧力の合力が、開方向Ｘ１の押圧力となる。このような状態になると、弁体２６は、ばね部材２７による押圧力に加えて、一次圧Ｐ１による押圧力によっても押圧され、大きな押圧力で押圧されて、ばね部材２７の押圧力だけで駆動する場合に比べて加速されて高速度で変位駆動される。

このようにして弁体２６が変位駆動されて、開放開始位置まで変位されると、弁通路５５が開放され、一次ポート５５と二次ポート５６とが接続され、タンク内空間２２のガスがタンク外空間２３に排出されるようになる。そして最終的には、弁体２６が図３（３）に示す開位置４３まで変位され、弁通路５５ができるだけ大きな開度で開放され、タンク内空間２２のガスがタンク外空間２３に円滑に排出される。

本実施の形態の安全弁２０によれば、通常時には、閉位置４２から開位置４３に変位可能な弁体２６は、閉位置４２に配置される状態で、ヒューズ片２８に支持されて開方向Ｘ１への変位が阻止され、弁通路５５が閉塞されて一次ポート５６から二次ポート５７へのガスの流下が阻止される。火災時などの非常時に、雰囲気温度がヒューズ片２８の溶融温度以上に上昇すると、ヒューズ片２８は溶融し、弁体２６がばね部材２７からばね力が与えられて押圧され、開方向Ｘ１へ変位する。これによって弁通路５５が開放されて一次ポート５６から二次ポート５７への流体の流下が許容される。

このように非常時に変位駆動される弁体２６は、閉位置４２および開位置４３間の流体駆動開始位置を含む開位置４３寄りの位置に配置される状態では、一次ポート５６に導かれるガスの一次圧Ｐ１による押圧力の合力を開方向Ｘ１に受け、流体駆動開始位置よりも閉位置４２寄りの位置に配置される状態では、流体駆動開始位置を含む開位置４３寄りの位置に配置される状態に比べて、開方向Ｘ１に受ける一次圧Ｐ１による押圧力の合力が小さくなる。換言すれば、閉位置４２に配置される状態では、一次圧Ｐ１によって受ける押圧力が小さく、本実施の形態では零であり、この閉位置４２から開方向Ｘ１に流体駆動開始位置まで変位すると、一次圧Ｐ１によって受ける押圧力が大きくなるように構成される。

これによって通常時には、弁体２６を介してヒューズ片２８に加わる押圧力を小さくして、ヒューズ片２８の変形を防止することができる。本実施の形態では、通常時に、一次圧Ｐ１による押圧力が、弁体２６を介してヒューズ片２６に加わることを防ぐことができる。したがってヒューズ片２６の寸法を小さくすることが可能であり、安全弁２０を小形にすることができる。

そして非常時には、流体駆動開始位置までばね部材２７からの押圧力で押圧されて変位すると、ばね部材２７による押圧力に一次圧Ｐ１による押圧力を加えた大きな押圧力で、弁体２６を開方向Ｘ１へ高速度で迅速に変位駆動することができる。したがって、迅速な短時間での開動作を達成することができる。また一次圧Ｐ１による押圧力も弁体２６の駆動に利用することができので、ばね部材２７は、弁体２６を流体駆動開始位置まで変位させることができる程度の押圧力が得られればよく、ばね部材２７を小形にすることができる。

このように通常時における開動作を阻止するヒューズ片２８への押圧力を小さく抑え、非常時における迅速な開動作を達成することがきる小形の安全弁２０を実現することができる。

また図２に示すように、安全弁２０をブロック化し、二次ポート５７に、排出したガスを所定の場所に導くためにの配管を接続するニップル７０を設けるようにすることによって、配置場所などに制限を受けるタンク２１から、ガスを好適に排出することができる。

図４は、本発明の実施の他の形態の安全弁２０Ａを示す断面図である。本実施の形態の安全弁２０Ａは、図１〜図３の安全弁２０と類似しており、対応する部分に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明する。本実施の形態の安全弁２０Ａは、弁体２６のピストン４１に、軸線方向一方Ｘ１に開放、具体的にはヒューズ片室６０に臨んで開放する凹所８３が形成される。このような構成にすれば、ヒューズ片２８が溶融して生成される溶融物を、この凹所８３に流入させることができ、弁体２６変位させやすくすることができる。このような場合、ヒューズ片２８として、溶融物排出通路３４に臨む貫通孔が形成されていないヒューズ片を用いても、弁体２６の円滑な変位を達成できる。その他の効果は同様に達成できる。

図５は、本発明の実施のさらに他の形態の安全弁２０Ｂを示す断面図である。安全弁２０Ｂは、図１〜図３の安全弁２０と類似しており、対応する部分に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明する。本実施の形態の安全弁２０Ｂは、図１〜図３の安全弁２０に設けらた圧調整通路３７および逆止弁６５が設けられていない。このような構成であっても、閉位置から流体駆動開始位置までの弁体２６の変位距離を小さくすれば、弁体２６の変位動作に支障はなく、図１〜図３の安全弁２０と同様の動作をし、同様の効果を達成することができる。

前述の各実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえば第１および第２開閉制御部４７，４８の外径を異ならせて、通常時において、一次圧Ｐ１による押圧力の合力が、開方向Ｘ１および閉方向Ｘ２のいずれかに作用するようにしてもよい。

本発明の実施の一形態の安全弁装置２０を示す断面図である。 安全弁装置２０を高圧ガスタンク２１に装着した状態で示す断面図である。 安全弁２０の動作状態を説明するための断面図である。 本発明の実施の他の形態の安全弁２０Ａを示す断面図である。 本発明の実施のさらに他の形態の安全弁２０Ｂを示す断面図である。 従来の技術の安全弁１を示す断面図である。 他の従来の技術の安全弁１０を示す断面図である。

符号の説明

２０，２０Ａ，２０Ｂ 安全弁
２５ ハウジング
２６ 弁体
２７ ばね部材
２８ ヒューズ片
４７ 第１開閉制御部
４８ 第２開閉制御部
５１ 第１ロッド案内部
５２ 第２ロッド案内部
５５ 弁通路
５６ 一次ポート
５７ 二次ポート
６１ 駆動圧力室
６５ 逆止弁手段

Claims (3)

1. 一次ポートから二次ポートに連通する弁通路が形成されるハウジングと、
   弁通路を閉塞する閉位置に配置され、弁通路を開放する開位置に向かう開方向へ変位可能である弁体であって、閉位置および開位置間の流体駆動開始位置を含む開位置寄りの位置に配置される状態では、一次ポートに導かれる流体の一次圧による押圧力の合力を開方向に受け、流体駆動開始位置よりも閉位置寄りの位置に配置される状態では、流体駆動開始位置を含む開位置寄りの位置に配置される状態に比べて、開方向に受ける一次圧による押圧力の合力が小さくなるように設けられる弁体と、
   弁体を開方向へ押圧する押圧手段と、
   予め定める溶融温度以上になると溶融する材料から成り、外部空間に開放される空間に設けられて、閉位置に配置される弁体を支持して開方向への変位を阻止する変位阻止手段とを含むことを特徴とする安全弁装置。
2. 流体駆動開始位置よりも閉位置寄りに配置される状態で、弁体が一次圧による受ける押圧力の合力は零であることを特徴とする請求項１記載の安全弁装置。
3. 弁体とハウジングとによって、弁体が流体駆動開始位置を含む開位置寄りの位置に配置される状態で、一次ポートから遮断され、弁体が流体駆動開始位置よりも開位置寄りの位置に配置される状態で、一次ポートに接続される圧力室が形成され、
   弁体は、圧力室の流体から開方向の押圧力を受け、
   ハウジングには、圧力室を外部空間に連通する圧調整通路が形成され、
   圧力調整通路に介在されて逆止弁手段が設けられ、逆止弁手段は、外部空間から圧力室に向かう流体の流下を許容し、圧力室から外部空間に向かう流体の流下を阻止することを特徴とする請求項１または２記載の安全弁装置。

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