JP4666626B2 - 逆火逆圧防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、下流側で可燃性流体が燃焼し爆発した場合でも、火炎と爆圧から上流側機器の損傷を防ぐための逆火逆圧防止装置に関する。

密閉された試験室内で火災と爆発の可能性のある試験を行う場合、燃焼火炎と爆発時の爆圧から上流側に位置する機器の損傷を防ぐ必要がある。

このような火炎と爆圧から機器を保護する装置として、特許文献１〜３が既に提案されている。

特許文献１の装置は、閉じられた室、例えば燃焼機関のクランクケースに取り付けられ、爆発時の負荷を軽減するための爆発負荷軽減弁であり、図３に示すように、保護される室の壁５３に挿入可能な弁座５１と、ばね負荷された閉鎖プレート５４と、火炎バリヤ５９とからなり、保護される室内の圧力が上昇したときに閉鎖プレート５４が開いて外部に圧力を放出し、通過しようとする火炎は火炎バリヤ５９で消炎するものである。

特許文献２の装置は、例えば圧縮器から吐出される流体（気体）の逆流阻止と通流を図る流体の開閉弁構造であり、図４に示すように、流体通流管６１に縮径管部６２を設け、この縮径管部６２の一端側に通流管内で移動自在に可動弁６４を配置し、逆流時に可動弁６４を縮径管部６２に当接して流体の逆流を阻止するものである。

特許文献３の乾式逆火防止器は、図５に示すように、本体ケーシング７１の内部に形成した燃料ガス通路に燃料ガスの正常流の圧力で開弁作動する逆止弁体７７と、逆火時に作動して燃料ガス通路を遮断する遮断弁体７３とを配置し、この遮断弁体７３の配設個所よりも下流側に消炎具７６を配したものである。

特許第３２８８６６３号公報、「爆発負荷軽減弁」 特開平８−２１５４７号公報、「流体の開閉弁構造」 特開２０００−２４０８９９号公報、「乾式逆火防止器」

上述したように、密閉された試験室内で火災と爆発の可能性のある試験を行う場合、燃焼火炎と爆発時の爆圧から上流側に位置する機器の損傷を防ぐ必要がある。

しかし、上述した特許文献１の装置は、閉じられた室、例えば燃焼試験の試験室に取り付ける必要がある。この場合、試験室内の圧力上昇と外部への火炎伝播は防止できるが、試験室に連通した上流側機器（例えば、給気装置）への火炎や爆圧の伝播は防止できない問題点があった。

また特許文献２の装置は、上流側機器と試験室の間に設置して、爆発時の爆圧により作動して逆流は防止できるが、完全に流路が閉鎖するまでの間の火炎の逆流・逆火は防止できない問題点があった。

さらに特許文献３の乾式逆火防止器は、上流側機器と試験室の間に設置して、燃焼中の火炎の逆火と、爆発時の爆圧による逆流を防止できるが、消炎具が爆圧に曝されて損傷する、定常運転時の圧損が大きい、装置が複雑かつ大型であり、設置スペースが限定される、等の問題点があった。

本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、下流側で火災と爆発が発生した場合でも、上流側への燃焼火炎の逆流・逆火と爆発時の爆圧の伝播を防止し、上流側の機器を保護することができ、かつ爆圧に曝されて損傷する部分が少なく、定常運転時の圧損が小さく、装置が簡単かつ小型であり、設置スペースの制約が少ない逆火逆圧防止装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、下流側で燃料が燃焼し爆発した場合に、上流側への火炎の逆流・逆火と爆圧の伝播を防止する逆火逆圧防止装置であって、
上流側と下流側を連通する中空管と、該中空管の出口側開口端に開閉可能に設けられた閉鎖板と、該閉鎖板を定常運転時に下流側に付勢して開位置に保持する付勢手段と、中空管内に流路を塞いで設置されたフレームアレスタとを有し、
爆発時の圧力が付勢手段の付勢力を超えたときに、閉鎖板が開口端に押付けられてその開口を閉鎖する、ことを特徴とする逆火逆圧防止装置が提供される。

本発明の好ましい実施形態によれば、前記フレームアレスタは、クリンプリボン式のフレームアレスタエレメントを有し、該フレームアレスタエレメントは、消炎直径以下の開口を有する。

また前記中空管は、軸心が上流側から下流側に鉛直に延び、
前記閉鎖板は、中空管の上端を閉鎖可能な平板状部材であり、
前記付勢手段は、中空管内の固定部と閉鎖板の間に挟持された圧縮ばねであり、
該圧縮ばねの付勢力は、閉鎖板の開位置において、閉鎖板の重量と同一又はわずかに大きく設定されている。

また別の好ましい実施形態によれば、前記中空管は、軸心が上流側から下流側に水平に延び、
前記閉鎖板は、中空管の鉛直な開口端を閉鎖可能な平板状部材であり、
前記付勢手段は、中空管内の固定部と閉鎖板の間に挟持された圧縮ばねであり、
該圧縮ばねの付勢力は、閉鎖板の開位置において、閉鎖板の摺動抵抗と同一又はわずかに大きく設定されている。

前記閉鎖板は、少なくとも１つの貫通孔を有し、
さらに、該貫通孔を通り一端部が中空管内に固定され、他端部に貫通孔より大きく閉鎖板の高さ位置を調節可能な押えを有する案内ロッドを備える、ことが好ましい。

上記本発明の構成によれば、上流側と下流側を連通する中空管内に流路を塞いで設置されたフレームアレスタを有するので、下流側で燃料が燃焼した場合でも、火炎の逆流・逆火をフレームアレスタの消炎機能により防止することができる。

また、爆発時の圧力が付勢手段の付勢力を超えたときに、閉鎖板が開口端に押付けられてその開口を閉鎖するので、下流側で燃料が爆発した場合でも、開口の閉鎖により、火炎の逆流・逆火と同時に爆圧の伝播を防止することができる。

さらに、付勢手段により、定常運転時に閉鎖板を開位置に保持するので、定常運転時の圧損を小さくできる。

また、閉鎖板が開口を閉鎖すると、爆圧に曝されるのは簡単な構造の閉鎖板だけなので、損傷する部分が少ない。

また、中空管内にフレームアレスタが設置され、閉鎖板は中空管の出口側開口端に設置されるので、装置を簡単かつ小型にでき、かつ設置スペースの制約をほとんどなくすことができる。
特に一体化した構造は比較的単純であるため、対応したサイズのフレームアレスタを用いれば、幅広いサイズの配管に設置することができる。

以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１は、本発明の逆火逆圧防止装置の全体構成図である。本発明の逆火逆圧防止装置１０は、下流側で燃料が燃焼し爆発した場合に、上流側への火炎の逆流・逆火と爆圧の伝播を防止する逆火逆圧防止装置である。
この図において、本発明の逆火逆圧防止装置１０は、中空管１２、閉鎖板１４、案内ロッド１６、付勢手段１８及びフレームアレスタ２０を有する。

中空管１２は、上流側と下流側を仕切る隔壁１１（例えば、燃焼試験室の床部材）にフランジ等で固定され、その内部を通して上流側と下流側を連通する。上流側は、例えば燃焼試験室の上部であり、下流側は例えば燃焼試験室の床下である。
この例において、中空管１２は、軸心が上流側から下流側に鉛直に延び、その上端に水平の開口端１２ａを有する。

閉鎖板１４は、中空管１２の出口側開口端１２ａに開閉可能に設けられている。
この例において、閉鎖板１４は、中空管１２の上端を閉鎖可能な平板状部材であり、その中心部に貫通孔１４ａを有する。

案内ロッド１６は、貫通孔１４ａよりわずかに細い中間部１６ｂが貫通孔１４ａを通して鉛直に延び、その下端部１６ａが中空管内のこの例ではフレームアレスタ上部に固定され、上端部に貫通孔より大きく閉鎖板の高さ位置を調節可能な押え１６ｃを有する。

この構成により、案内ロッド１６の中間部１６ｂの外周面で閉鎖板１４の貫通孔１４ａを上下動可能に案内し、押え１６ｃで閉鎖板１４をその上昇位置（開位置）以上に上に移動しないように係止することができる。
なお、中間部１６ｂで閉鎖板１４の上下動を円滑に案内するために、閉鎖板１４の貫通孔１４ａと同径の内面を有する中空円筒部材（図示せず）を閉鎖板１４の貫通孔１４ａに隣接して固定してもよい。

付勢手段１８は、閉鎖板１４を定常運転時に下流側に付勢して開位置に保持する。
この例において、付勢手段１８は、中空管１２内の固定部と閉鎖板１４の間に挟持された圧縮ばねである。この圧縮ばね１８の付勢力は、閉鎖板１４の開位置において、閉鎖板１４の重量と同一又はわずかに大きく設定されている。なお、圧縮ばねのばね定数は、できるだけ小さく設定し、閉鎖板１４の閉位置における必要な差圧を小さくするのがよい。
上述した構成により、爆発時の圧力が付勢手段１８の付勢力を超えたときに、閉鎖板１４が開口端に押付けられてその開口を閉鎖する。

フレームアレスタ２０は、中空管１２内に流路を塞いで設置されている。
この例において、フレームアレスタ２０は、クリンプリボン式のフレームアレスタエレメント２０ａを有する。このフレームアレスタエレメント２０ａは、消炎直径以下の開口を有し、中空管１２を流れるガスの全量がこの開口を通過するようになっている。
またこのフレームアレスタエレメント２０ａは、定常運転時における圧損が、十分小さく設定されている。

図２は、本発明の逆火逆圧防止装置の作動説明図である。この図において、（Ａ）は定常運転時、（Ｂ）は爆発時を示している。
上述した構成により、（Ａ）の定常運転時には、付勢手段１８により閉鎖板１４を下流側に付勢して開位置に保持している。従って、上流側から下流側に流れる流体（例えば空気）の圧損は、フレームアレスタ２０による圧損分のみであり、十分小さく設定されている。
（Ｂ）の爆発時において、下流側で爆発がおき、爆発時に下流側の圧力が上昇すると、この圧力が付勢手段１８の付勢力（この例では閉鎖板１４を上向きに押す力）を超えたときに、この圧力により閉鎖板１４が中空管１２の開口端に押付けられてその開口を閉鎖し、下流側から上流側へ爆発時の圧力が伝播するのを防止する。
また、下流側で火災のみが発生している場合には、閉鎖板１４が開いている状態で火炎が中空管１２内に流入する可能性があるが、フレームアレスタエレメント２０ａが消炎直径以下の開口を有しているので、この開口を火炎は通過できずここで消炎される。

従って、本発明の逆火逆圧防止装置１０は、下流側での異常圧力上昇時に上流側の機器に異常圧力をかけないため、流路を遮断する機能を持つ。
この装置は例えば火災試験室等の給気口内部に設置される。流路の遮断方式は逆止弁などと同様で、通常はバネの力で弁体を押し上げて空気流路を確保しているが、外圧が掛かると弁体が押し下げられて流路を遮断する。

なお、本発明は上述した実施例に限定されず、例えば、中空管１２を軸心が上流側から下流側に水平に延びる水平管とし、閉鎖板１４を中空管の鉛直な開口端を閉鎖可能な平板状部材にし、付勢手段１８の付勢力を、閉鎖板の開位置において、閉鎖板の摺動抵抗と同一又はわずかに大きく設定してもよい。
また、中空管１２の軸心を傾斜させ、付勢手段１８の付勢力を、閉鎖板の開位置において、閉鎖板の摺動抵抗と同一又はわずかに大きく設定してもよい。

上述した本発明の構成によれば、上流側と下流側を連通する中空管１２内に流路を塞いで設置されたフレームアレスタ２０を有するので、下流側で燃料が燃焼した場合でも、火炎の逆流・逆火をフレームアレスタ２０の消炎機能により防止することができる。

また、爆発時の圧力が付勢手段１８の付勢力を超えたときに、閉鎖板１４が開口端に押付けられてその開口を閉鎖するので、下流側で燃料が爆発した場合でも、開口の閉鎖により、火炎の逆流・逆火と同時に爆圧の伝播を防止することができる。

さらに、付勢手段１８により、定常運転時に閉鎖板を開位置に保持するので、定常運転時の圧損を小さくできる。
また、閉鎖板１４が開口を閉鎖すると、爆圧に曝されるのは簡単な構造の閉鎖板だけなので、損傷する部分が少ない。

また、中空管１２内にフレームアレスタ２０が設置され、閉鎖板１４は中空管の出口側開口端に設置されるので、装置を簡単かつ小型にでき、かつ設置スペースの制約をほとんどなくすことができる。

特に一体化した構造は比較的単純であるため、対応したサイズのフレームアレスタを用いれば、幅広いサイズの配管に設置することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。

本発明の逆火逆圧防止装置の全体構成図である。 本発明の逆火逆圧防止装置の作動説明図である。 特許文献１の装置の構成図である。 特許文献２の装置の構成図である。 特許文献３の装置の構成図である。

符号の説明

１０ 逆火逆圧防止装置、１１ 隔壁、
１２ 中空管、１２ａ 開口端、
１４ 閉鎖板、１４ａ 貫通孔、
１６ 案内ロッド、１６ａ 下端部、
１６ｂ 中間部、１６ｃ 押え、
１８ 付勢手段（圧縮ばね）、
２０ フレームアレスタ、
２０ａ フレームアレスタエレメント

Claims (5)

1. 下流側で可燃性流体が燃焼し爆発した場合に、上流側への火炎の逆流・逆火と爆圧の伝播を防止する逆火逆圧防止装置であって、
   上流側と下流側を連通する中空管と、該中空管の出口側開口端に開閉可能に設けられた閉鎖板と、該閉鎖板を定常運転時に下流側に付勢して開位置に保持する付勢手段と、中空管内に流路を塞いで設置されたフレームアレスタとを有し、
   爆発時の圧力が付勢手段の付勢力を超えたときに、閉鎖板が開口端に押付けられてその開口を閉鎖する、ことを特徴とする逆火逆圧防止装置。
2. 前記フレームアレスタは、クリンプリボン式のフレームアレスタエレメントを有し、該フレームアレスタエレメントは、消炎直径以下の開口を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の逆火逆圧防止装置。
3. 前記中空管は、軸心が上流側から下流側に鉛直に延び、
   前記閉鎖板は、中空管の上端を閉鎖可能な平板状部材であり、
   前記付勢手段は、中空管内の固定部と閉鎖板の間に挟持された圧縮ばねであり、
   該圧縮ばねの付勢力は、閉鎖板の開位置において、閉鎖板の重量と同一又はわずかに大きく設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載の逆火逆圧防止装置。
4. 前記中空管は、軸心が上流側から下流側に水平に延び、
   前記閉鎖板は、中空管の鉛直な開口端を閉鎖可能な平板状部材であり、
   前記付勢手段は、中空管内の固定部と閉鎖板の間に挟持された圧縮ばねであり、
   該圧縮ばねの付勢力は、閉鎖板の開位置において、閉鎖板の摺動抵抗と同一又はわずかに大きく設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載の逆火逆圧防止装置。
5. 前記閉鎖板は、少なくとも１つの貫通孔を有し、
   さらに、該貫通孔を通り一端部が中空管内に固定され、他端部に貫通孔より大きく閉鎖板の高さ位置を調節可能な押えを有する案内ロッドを備える、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の逆火逆圧防止装置。
   

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