安全阀 |
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| 申请号 | CN201510094554.7 | 申请日 | 2015-03-03 | 公开(公告)号 | CN104896164B | 公开(公告)日 | 2017-07-04 |
| 申请人 | 丰田自动车株式会社; | 发明人 | 小岛实; 后藤庄吾; 福长隆雄; | ||||
| 摘要 | 安全 阀 具备： 阀座 ，具备放出气体的气体放出孔；阀元件，允许气体向气体放出孔的流入；及可熔体，由能够在异常高温时熔融的原料构成。在非异常高温时，可熔体限制阀元件的位移，由此阻止气体向气体放出孔的流入；而在异常高温时，可熔体熔融，由此阀元件发生位移，气体从气体放出孔放出，其中阀座具备朝向阀元件突出的突起部。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种安全阀，其具备：阀座(10)，具备放出气体的气体放出孔(15)；阀元件(20)，允许气体向所述气体放出孔的流入；及可熔体(30)，由能够在异常高温时熔融的原料构成，其中，在非异常高温时，所述可熔体(30)限制所述阀元件(20)的位移，由此阻止气体向所述气体放出孔的流入，在异常高温时，所述可熔体(30)熔融，由此所述阀元件(20)发生位移，气体从所述气体放出孔放出，所述安全阀的特征在于， |
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| 说明书全文 | 安全阀技术领域背景技术[0002] 作为在压力容器内的温度成为异常高温时用于防止容器内压力过度上升的安全装置，已知有可熔式安全阀。可熔式安全阀具备能够在异常高温时熔融的可熔体。在常温时通过可熔体来限制阀元件的位移。在异常高温时，使可熔体熔融而解除阀元件的限制，并且使阀元件位移，由此开放通向外部的流路，容器内压力降低。作为这样的结构的可熔式安全阀，存在例如日本特开2012-132475公开的具备安全阀用可熔栓的可熔式安全阀。 [0003] 日本特开2012-132475公开的可熔式安全阀具备大致圆柱状的可熔体。在可熔式安全阀中，通过降低可熔体的轴心周围的部位(中心部)的强度并提高中心部的周边的强度的结构，维持可熔体的熔化性并提高可熔体的强度。并且，在日本特开2012-132475的可熔式安全阀中，通过提高可熔体的强度，抑制(除异常高温时以外的)通常使用时的可熔体的破损，防止可熔式安全阀的错动作。 [0004] 在日本特开2012-132475公开的可熔式安全阀中，压力容器内的压力经由阀元件而作用于可熔体，依然会担心蠕变现象引起的可熔体的破损。在这样的结构中，为了形成能应对进一步的高温高压化的可熔式安全阀，需要可熔体的强度的进一步提高。然而，通常可熔体自身的强度低，因此在可熔式安全阀中，难以应对进一步的高温高压。 发明内容[0005] 本发明提供一种实现高温高压下的错动作防止的安全阀。 [0006] 本发明的第一方式涉及安全阀，其具备：阀座，具备放出气体的气体放出孔；阀元件，允许气体向所述气体放出孔的流入；及可熔体，由能够在异常高温时熔融的原料构成。在非异常高温时，所述可熔体限制所述阀元件的位移，由此阻止气体向气体放出孔的流入。 在异常高温时，所述可熔体熔融，由此所述阀元件发生位移，气体从所述气体放出孔放出。 所述阀座具备朝向所述阀元件突出的突起部。 [0007] 根据上述结构，抑制作用于可熔体的压力，由此能够防止高温高压下的错动作。 [0008] 可以的是，将所述可熔体配置于所述阀座与所述阀元件之间的所述突起部的周围的堵塞所述气体放出孔的位置。 [0009] 这样的话，能够形成为简易的结构，并抑制作用于可熔体的压力。 [0010] 可以的是，在所述可熔体熔融时，在所述阀座与所述阀元件之间形成空隙部，所述阀元件以所述突起部为支点而朝向所述空隙部倾倒，从而气体从所述气体放出孔放出。 [0011] 这样的话，实现结构的简易化，并使阀元件倾倒，由此能够容易且可靠地开放气体放出孔。 [0012] 可以的是，所述阀座具备放出孔选择构件，该放出孔选择构件在与所述可熔体面对的一侧的端部形成能够供所述气体流通的气体流通孔，通过使所述气体流通孔与选择的所述气体放出孔连通而变更所述气体的放出方向。 [0013] 这样的话，能够形成为简易的结构，并容易调整气体的放出方向。 [0014] 本发明的第二方式涉及安全阀，其具备：阀元件；阀座，具备放出气体的气体放出孔和朝向所述阀元件突出的突起部；及可熔体，配置于所述阀元件与所述阀座之间，包含能够在规定温度以上熔融的原料。所述阀元件和所述可熔体构成为，在所述可熔体熔融之前，所述可熔体限制所述阀元件的位移以堵塞所述气体放出孔。所述突起部构成为，在所述可熔体熔融之后，所述阀元件以所述突起部为支点进行位移以开放所述气体放出孔。附图说明 [0015] 以下将参照附图描述本发明的实施例的特征、优点以及技术上和工业上的意义，附图中相同的标号表示相同的构件，其中， [0016] 图1是表示本发明的一实施方式的可熔式安全阀的整体结构的剖视示意图。 [0017] 图2是表示作为可熔式安全阀的安装对象的压力容器的示意图。 [0018] 图3是表示压力容器的口环的局部示意图。 [0019] 图4是表示可熔式安全阀相对于口环的配置状况的剖视示意图。 [0020] 图5是用于说明配置于口环的可熔式安全阀的结构的立体示意图。 [0021] 图6A～6C是表示构成本发明的一实施方式的可熔式安全阀的放出孔选择构件的其他实施方式的示意图。 [0022] 图7A是用于说明基于放出孔选择构件的气体放出孔的选择方法的示意图，示出放出孔选择构件中的气体流通孔的形成状况。 [0023] 图7B是用于说明基于放出孔选择构件的气体放出孔的选择方法的示意图，示出将阀座主体中的气体放出孔定位于气体流通孔的状况。 [0024] 图8是用于说明本发明的一实施方式的可熔式安全阀的动作状况的剖视示意图。 具体实施方式[0025] 接着，说明发明的实施方式。首先，使用图1～图5，说明本发明的一实施方式的可熔式安全阀的整体结构。如图1所示，本发明的一实施方式的可熔式安全阀1例如作为燃料电池的氢气罐的安全阀使用，由阀座10、阀元件20(例如阀芯)、可熔体30等构成。可熔式安全阀1附设于图2所示那样的压力容器40而使用。在压力容器40意外被加热的情况下，为了防止内压过度上升，在压力容器40的温度成为异常的高温时，为了使压力容器40的内部与外部连通来放出容器内部的气体而设置可熔式安全阀1。 [0026] 可熔式安全阀1附设于图3所示的那种在压力容器40设置的口环41，配置成对口环41的开口部42进行封闭。例如，若为图2所示的压力容器40，则由于具备2处口环41，因此使用2个可熔式安全阀1。另外，也可以形成为用塞子等将一方的口环41封闭而仅在1处口环41设置可熔式安全阀1的结构。 [0027] 图3中将口环41的一部分放大表示。在口环41形成有成为气体的流路的开口部42，而且，在开口部42的内周面，形成有用于使可熔式安全阀1螺合的内螺纹43。口环41中的气体的放出方向成为图3所示的箭头X的方向，从压力容器40的内部朝向外部放出气体。 [0028] 如图1所示，阀座10由阀座主体11、放出孔选择构件12、螺栓13、O型密封圈14等构成。在阀座主体11形成有螺栓孔11a，而且，在放出孔选择构件12形成有内螺纹12a。在将螺栓13的外螺纹部插通阀座主体11的螺栓孔11a的状态下，使螺栓13的外螺纹部与放出孔选择构件12的内螺纹12a螺合，由此将阀座主体11与放出孔选择构件12紧固而一体化，从而构成阀座10。而且，在阀座10中，在阀座主体11与放出孔选择构件12之间夹设有O型密封圈14，防止气体从阀座主体11与放出孔选择构件12之间的漏出。 [0029] 而且，在阀座主体11形成有气体放出孔15，在放出孔选择构件12形成有气体流通孔16，该气体流通孔16是用于使气体朝向气体放出孔15流通的孔。气体放出孔15至少与一个气体流通孔16连通，在阀座10的内部，形成有从压力容器40的内部至外部的气体的放出路径。 [0030] 放出孔选择构件12构成阀座10中的与可熔体30面对的一侧的端部，在与阀座主体11接触的一侧的相反侧的面(即，阀座10中的与可熔体30面对的一侧的端部)上形成有突起部17。突起部17以朝向阀元件20突出的方式形成。在非异常温度时，优选突起部17的前端与阀元件20抵接。由此，在非异常温度时，能够通过突起部17支承阀元件20。而且，在放出孔选择构件12的周侧面上形成有用于使阀座10与口环41螺合的外螺纹18。如果阀元件20能够位移，则突起部17可以相对于阀元件20的位置形成在任意的位置。例如，在设计上即使将突起部17配置在阀元件20的重心位置，也认为会因制造误差或使用环境等而产生从重心位置的偏离。在这样的情况下，可以使阀元件20位移。更优选的是，在设计上，将突起部17配置于从阀元件20的重心偏离的位置。 [0031] 阀元件20是起到作为用于封闭或开放开口部42的阀的作用的大致圆筒状的构件，具有比圆形的开口部42的内径小的外径。并且，在阀元件20的周侧面形成有用于嵌装O型密封圈21和支承环22的环槽20a。支承环22是用于限制环槽20a中的O型密封圈21的位移的构件。由弹性体构成的O型密封圈21的外径构成为比开口部42的内径大，通过将阀元件20及O型密封圈21压入开口部42，形成确保阀元件20的周围与开口部42之间的不渗透性(密封性)的结构。 [0032] 由于充满在压力容器40内的气体而将阀元件20从开口部42向外部压出的方向的应力作用于阀元件20，但是能够通过可熔体30及突起部17(即，阀座10)中的至少1个的支承来抗拒这样的应力。 [0033] 在可熔式安全阀1中的阀座10与阀元件20之间，以填埋阀座10与阀元件20之间存在的空隙的方式配置可熔体30。可熔体30是由能够在压力容器40的异常高温所对应的温度下熔融的原料构成的构件。异常高温例如可以假想火焰而为600℃。作为构成可熔体30的原料，可以采用铋/铟系合金或镓/铟系合金等。可熔体30具备贯通孔30a，通过使突起部17插通该贯通孔30a，可熔体30配置成包围突起部17，将阀座10与阀元件20之间存在的空隙填埋，并且由可熔体30堵塞在放出孔选择构件12形成的气体流通孔16。这样，可熔体30构成为，在压力容器40的非异常高温时(例如常温时)，将存在于阀座10与阀元件20之间的空隙填埋，限制阀元件20的位移，并且将形成于放出孔选择构件12的气体流通孔16堵塞。而且，可熔体30构成为，在压力容器40的异常高温时，发生熔融，解除阀元件20的限制，并且开放放出孔选择构件12的气体流通孔16。 [0034] 如图4及图5所示，可熔式安全阀1首先将嵌装有O型密封圈21的状态的阀元件20插入口环41的开口部42，然后，使阀座10的外螺纹18与形成于开口部42的内螺纹43螺合，由此将阀座10固定。需要说明的是，在将阀座10固定于开口部42时，预先将可熔体30插入阀座10的阀元件20侧的开口部42，由阀座10和阀元件20夹持而固定可熔体30。需要说明的是，在将可熔式安全阀1安装于开口部42的状态下，可熔体30与阀座10及阀元件20接触，但是预先调整厚度以使作用于阀元件20的应力主要作用于阀座10。对于可熔体30的厚度没有限定，可以为任意的厚度，但是优选使可熔体30的厚度与突起部17的突出设置高度相等。在可熔体30的厚度大于突起部17的高度的情况下，即使超过突起部17的高度的部分发生破损，比突起部17的高度靠下的部分也因突起部17与阀元件20抵接而能防止破损。在可熔体30的厚度为突起部17的高度以下的情况下，通过突起部17与阀元件20抵接而能够防止可熔体30的破损。 [0035] 这样，可熔式安全阀1形成为如下结构：在开口部42中，在气体的放出方向X的上游侧配置阀元件20，在下游侧配置阀座10，并且在阀座10与阀元件20之间配置可熔体30。 [0036] 并且，可熔式安全阀1形成为通过阀座10来负担由于压力容器40的内压的上升而作用于阀元件20的压力的结构，即使在压力容器40的内压上升的情况下，也不会因加压而可熔体30破损，即使在高温高压下，也不易发生由可熔体30的破损引起的错动作。 [0037] 另外，在可熔式安全阀1中，由于过度的压力未作用于可熔体30，因此可以更重视温度特性而不是强度地选择可熔体30的原料。即，根据本发明的一实施方式的可熔式安全阀1，用现有的原料构成可熔体30的同时，与关联技术(related art)相比更能够应对高温高压的条件，且错动作也能够减少。 [0038] 需要说明的是，在图1、图4、图5所示的可熔式安全阀1的实施方式中，例示了在阀座10(放出孔选择构件12)处仅具备一个前端部为半球状的方式的突起部17的结构，但是本发明的一实施方式的可熔式安全阀1的方式没有限定于此。 [0039] 在此，使用图6A～6C，说明构成可熔式安全阀1的放出孔选择构件12的其他实施方式。图6A表示使突起部的前端变尖的方式。如图6A所示，形成于放出孔选择构件12的突起部17也可以为使前端尖成圆锥状的方式。 [0040] 另外，图6B表示形成有多个突起部的方式。如图6B所示，在放出孔选择构件12也可以设置多个突起部17。需要说明的是，在此，例示了具备3个突起部17的方式的放出孔选择构件12，但是形成于放出孔选择构件12的突起部17的个数没有限定于此。 [0041] 另外，形成于放出孔选择构件12的突起部17不仅可以是如图6A、6B所示那样的大致圆柱状的方式，也可以是突起部为板状的方式。例如图6C所示，可以采用具有大致平板状的方式的突起部17。需要说明的是，在此，例示了具备平板状的突起部17的方式的放出孔选择构件12，但是在放出孔选择构件12形成的突起部17的形状没有限定于此，可采用各种形状。 [0042] 形成于放出孔选择构件12的突起部17优选以与阀元件20抵接的抵接位置成为从阀元件20的中心(轴心上)偏置的位置的方式配置。通过这样的结构，阀元件20的倾倒容易，且能够控制阀元件20的倾倒方向。 [0043] 在此，使用图7A、7B来说明基于放出孔选择构件12的气体放出孔15的选择状况。如图7A所示，在本实施方式所示的放出孔选择构件12上形成有4处气体流通孔16。需要说明的是，在此，为了分别区别各气体流通孔16，气体流通孔16在图7A和图7B中表示为气体流通孔16a、16b、16c、16d。 [0044] 如图7B所示，阀座主体11构成为能够以螺栓孔11a(螺栓13)的轴心为中心旋转，通过使阀座主体11旋转，能够选择与气体放出孔15连通的气体流通孔16。在图7B所示的状态下，选择气体流通孔16a，并使气体放出孔15与气体流通孔16a连通。而且，其他的气体流通孔16b、16c、16d由阀座主体11封闭，成为气体不流通的状况。 [0045] 在可熔式安全阀1中，能够改变阀座主体11的旋转角度而选择使气体放出孔15与哪个气体流通孔16a、16b、16c、16d连通，根据选择的气体流通孔16a、16b、16c、16d，能够选择(变更)气体的放出方向。 [0046] 需要说明的是，在图1、图4、图5、图7A、B中，例示了形成于阀座主体11的气体放出孔15为1个且形成于放出孔选择构件12的气体流通孔16为4个的情况，但是构成可熔式安全阀1的阀座10的结构没有限定于此。即，在构成可熔式安全阀1的阀座10中，形成于阀座主体11的气体放出孔15的个数及形成于放出孔选择构件12的气体流通孔16的个数可以适当选择。而且，气体放出孔15可以是例如使2个气体放出孔15在阀座主体11的内部合流而将气体的放出方向集中到1处的方式。 [0047] 即，构成本发明的一实施方式的可熔式安全阀1的阀座10具备放出孔选择构件12，该放出孔选择构件12在与可熔体30面对的一侧的端部形成有能够供气体流通的气体流通孔16，通过使气体流通孔16与选择的气体放出孔15连通而变更气体的放出方向。通过这样的结构，能够形成为简易的结构，且容易调整气体的放出方向。 [0048] 需要说明的是，在本实施方式所示的可熔式安全阀1中，使用放出孔选择构件12构成阀座10，但也可以省略放出孔选择构件12。这种情况下，可以形成为如下结构：在阀座主体11形成多个气体放出孔15，并且若有不想放出气体的气体放出孔15，则通过填缝等将该气体放出孔15从外部堵塞，从而选择气体的放出方向。 [0049] 接着，使用图8，说明本发明的一实施方式的可熔式安全阀1的动作状况。置于异常高温下的可熔式安全阀1如图8所示，可熔体30熔融，在阀座10与阀元件20之间的可熔体30存在的范围内形成空隙部Y。阀元件20在空隙部Y形成时能够以如下方式发生位移：以突起部17的抵接位置M为支点倾倒。由于在阀元件20上作用有压力，因此在该压力下，阀元件20倾倒，O型密封圈21产生的不渗透性(密封性)丧失(O型密封圈21从开口部42分离)。此时，若使抵接位置M从阀元件20的中心偏置，则阀元件20在气体的压力下自然倾倒。 [0050] 并且，在O型密封圈21与开口部42之间产生间隙，且由可熔体30封闭的气体流通孔16露出时，由该气体流通孔16和气体放出孔15形成的气体的放出路径被开放，气体从压力容器40的内部向外部放出。在压力容器40成为异常高温时，可熔式安全阀1可靠地工作，通过可熔式安全阀1来防止压力容器40内的压力过度上升。 [0051] 即，本发明的一实施方式的可熔式安全阀1具备：阀座10，具备放出气体的气体放出孔15和朝向阀元件20突出的突起部17；阀元件20，允许气体向气体放出孔15的流入；及可熔体30，由能够在异常高温时熔融的原料构成。在非异常高温时，可熔体30限制阀元件20的位移，由此阻止气体向气体放出孔15的流入；而在异常高温时，可熔体30熔融，由此阀元件20发生位移，气体从气体放出孔15放出。通过这样的结构，抑制作用于可熔体30的压力，由此能够防止高温高压下的可熔式安全阀1的错动作。 [0052] 另外，本发明的一实施方式的可熔式安全阀1将可熔体30配置于阀座10与阀元件20之间的突起部17的周围的堵塞气体放出孔15的位置。通过这样的结构，能够形成简易的结构的可熔式安全阀1，并抑制作用于可熔体30的压力。 [0053] 此外，本发明的一实施方式的可熔式安全阀1在可熔体30熔融时，在阀座10与阀元件20之间形成空隙部Y，阀元件20以突起部17为支点而朝向空隙部Y倾倒，从而气体从气体放出孔15放出。通过这样的结构，实现结构的简化，并使阀元件20倾倒，由此能够容易且可靠地打开气体放出孔15。 |
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