JP2023131750A - 高圧タンク用安全弁 - Google Patents

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Abstract

【課題】作動当初から所定量のガスを排出できる安全弁を提供する。【解決手段】安全弁30は、本体部31と点火器34(開放手段の一例)とを有している。本体部31は、雄ねじが切られている部分である領域31Aと、点火器34が設けられている内部空間31Bと、タンク本体10の空間10aと連通する穴部31Cと、穴部31Cの底部であって、点火器34が点火されることによって開放(溶融、開裂または破断などによって孔部が形成)される開放可能部32と、外部環境と連通し、作動時にガスを排出する排出口33と、を有している。排出口33の総開口面積は、0.008~5.5(mm2)とすることが好ましい。【選択図】図2

Description

本発明は、高圧タンク用安全弁に関する。
圧縮ガスなどを収容する高圧タンク(ガスボンベ)には、雰囲気温度が何らかの理由で異常上昇した際、溶栓が溶けて開放するという構造の安全弁(溶栓弁ともいう)が装着されているものがある。例えば火災などにより高圧タンクの温度が異常上昇した場合、当該安全弁が作動することによって高圧タンクがバーストすることを未然に防止することができる。
特許第5007809号公報
上記特許文献1の安全弁(溶栓弁)では、溶栓が溶けきるまで時間がかかるので、作動当初からガスを一定に排出するということが難しい。なお、可燃性ガス(たとえば、水素ガスなど)を高圧タンクに収容している場合には、安全弁の作動当初から所定時間たとえば、水素ガスへ着火することがあっても影響度が軽微な量)のガスを排出できるようにすることが好ましい。
そこで、本発明は、作動当初から所定量(たとえば、着火することがあっても影響度が軽微な量)のガスを排出できる安全弁を提供することを目的とする。
(1) 本発明は、内部に流体が充填されたタンク本体の開口部に接続することが可能な高圧タンク用安全弁であって、外部環境と接触する排出口と、前記開口部と前記外部環境とを前記排出口を介して連通可能な流路と、を有した本体部と、前記流路のいずれかの位置に設けられ、通常時は前記流路を閉塞し、異常高温時または異常検知時に前記流路を開放する弁と、を備え、前記排出口の総開口面積が0.008~5.5(mm)であることを特徴とする。
(2) 上記(1)の高圧タンク用安全弁においては、前記弁は、前記流路に設けられた開放手段の駆動によって開放される開放可能部を有し、前記開放手段は、前記流路において前記開放可能部よりも下流側に設けられ、火薬の点火によって得られるエネルギー(熱、圧力など)を駆動源として前記開放可能部を開放するものであることが好ましい。ここで言う火薬とは、点火薬、着火薬、AI剤、ガス発生剤などの火薬組成物や、それらを点火器やガス発生器に組み込んだ火工品のことを指す。
(3) 別の観点として、上記(2)の高圧タンク用安全弁においては、前記開放手段は、前記火薬として、電流が流れることによって作動する点火器であり、前記開放可能部は、前記流路に対して交差する方向に設けられたシリンダと、前記シリンダ内において摺動可能に設けられ、初期状態で前記流路を閉塞しているものであって、前記点火器が作動した際に前記点火器の点火によって得られる推進力によって摺動し、前記流路を開放するピストン部材と、を有しているものであってもよい。
(4) 上記(2)の高圧タンク用安全弁においては、前記開放可能部が、前記流路を閉塞する板状部材であり、前記板状部材は、前記火薬の点火によって得られるエネルギーによって溶融、破断、または開裂するものであることが好ましい。
(5) 上記(2)または(3)の高圧タンク用安全弁において、前記開放手段は、前記火薬の発火温度より低い所定温度以上で自動発火し前記火薬を点火するオートイグニッション剤をさらに有していることが好ましい。
(6) 上記(5)の高圧タンク用安全弁において、前記開放可能部が、前記異常高温時に可溶な金属で形成されていることが好ましい。
(7) 別の観点として、上記(2)の高圧タンク用安全弁において、所定箇所に温度差が発生した場合にゼーベック効果によって発電する発電部と、前記火薬として、電流が流れることによって作動する点火器と前記発電部とを電気的に接続する配線と、を有しているものであってもよい。
(8) 上記(7)の高圧タンク用安全弁において、前記発電部は、第1の半導体の一端部と、前記第1の半導体とゼーベック係数が異なる第2の半導体の一端部と、を電気的に直列接続してなるものであり、前記異常高温時において、前記第1の半導体および前記第2の半導体の前記一端部側と他端部側とで温度勾配が発生するように、前記第1の半導体および前記第2の半導体の他端部側を内部において熱から保護する保護部が設けられており、前記第1の半導体および前記第2の半導体の他端部側は、前記配線を介して前記点火器に電気的に接続されていることが好ましい。
(9) 別の観点として、上記(7)の高圧タンク用安全弁において、前記発電部は、金属および半導体のうち二種以上のゼーベック係数が異なる材料を層状に積層形成してなり、
前記異常高温時に、前記発電部において積層方向に温度勾配が発生するように、前記発電部の積層の一方側が保護部によって熱から保護されているものであってもよい。
(10) 別の観点として、上記(7)の高圧タンク用安全弁において、前記発電部は、1種類の金属によって形成され、前記異常高温時に一部と前記一部と異なる部分との間に温度勾配が発生するように配設されているものであってもよい。ここでの発電部の形状は、たとえば、層状、板状、棒状、線状などの形状、これらの形状を組み合わせたものなどを含む。
(11) 別の観点として、上記(7)の高圧タンク用安全弁において、前記発電部は、少なくとも、第1金属部材と、前記第1金属部材とゼーベック係数が異なる第2金属部材とを備え、前記第1金属部材の一端部と前記第2金属部材の一端部とを電気的に接続してなるものであり、前記第1金属部材および前記第2金属部材の他端部側は、前記配線を介して前記点火器に電気的に接続されており、両端部の間に温度勾配が発生するように配設されているものであってもよい。
(12) 別の観点として、上記(2)の高圧タンク用安全弁において、前記開放手段は、前記火薬の点火によって得られる圧力波によって前記開放可能部に向かって発射される突出部を有した移動体を有しており、作動した際、前記移動体の前記突出部によって前記開放可能部を破断または開裂して開放するものであってもよい。
本発明によれば、作動当初から所定量(たとえば、水素ガスへ着火することがあっても影響度が軽微な量)のガスをスムーズに排出できる高圧タンク用安全弁を提供することが可能となる。
本発明の第1実施形態に係る安全弁を備えた高圧タンクの一部断面模式図である。 図1の安全弁を示す一部断面模式図である。 本発明の第2実施形態に係る安全弁を示す一部断面模式図である。 本発明の第3実施形態に係る安全弁を示す一部断面模式図である。 本発明の第4実施形態に係る安全弁を示す一部断面模式図である。 本発明の第5実施形態に係る安全弁を示す一部断面模式図である。 本発明の第6実施形態に係る安全弁を示す一部断面模式図である。 本発明の第7実施形態に係る安全弁を示す一部断面模式図である。 本発明の第8実施形態に係る安全弁を示す一部断面模式図である。 本発明の第9実施形態に係る安全弁を示す一部断面模式図である。 本発明の第10実施形態に係る安全弁を示す一部断面模式図である。 本発明の第11実施形態に係る安全弁を示す一部断面模式図である。 本発明の第12実施形態に係る安全弁を含む高圧タンクを取り付けた車両の模式図である。
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態について、図1および図2を参照して詳細に説明する。本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。例えば、以下の実施形態では、燃料電池車両に搭載する燃料ガス(高圧水素)の高圧タンクなどに本発明を適用した場合を例示しているが、本発明はこれに限られず、別の種類の圧縮ガスや液化ガスを収容する高圧タンクに適用することができる。
図1に示すように、高圧タンク100は、内部に高圧ガス(例えば水素ガス)を充填保管するための空間10aを備えたタンク本体10と、このタンク本体10の一端(図1では下端)に設けられた開口部11と、タンク本体10の他端(図1では上端)に設けられた開口部12と、を有している。
開口部11には口金部材(図示せず)が設けられており、この口金部材にバルブ(タンクバルブ)20が装着されている。バルブ20には、ガスを供給するための供給口21が設けられている。この供給口21には、例えば、燃料電池又は水素エンジンなどの水素を動力源とした機関に繋がる配管(図示せず)が接続されており、通常時(火災による高温異常などが発生していない場合)は、バルブ20、供給口21および配管を介してタンク本体10の空間10a内のガスが水素を動力源とした機関に供給される。
開口部12には、雌ねじ(図示せず)が切られており、安全弁30外周部のタンク本体10側の一部(後述する本体部31の外周部のタンク本体10側の雄ねじ部31A)に設けられた雄ねじ(図示せず)が螺合することによって、安全弁30が装着されている。
安全弁30は、本体部31と点火器34(後述する流路において、タンク本体10側を上流側として開放可能部32よりもガスの流れの下流側に設けられ、駆動(作動)によって得られるエネルギーを駆動源として開放可能部32を開放するものである開放手段の一例)とを有している。本体部31は、雄ねじが切られている部分である雄ねじ部31Aと、点火器34が設けられている内部空間31Bと、タンク本体10の空間10aと連通する穴部31Cと、穴部31Cの底部であって、点火器34が点火されることによって開放(溶融、開裂または破断などによって孔部が形成)される開放可能部32と、外部環境と連通し、作動時にガスを排出する排出口33と、を有している。
ここで、タンク本体10の空間10aに水素ガスが充填されている場合、本体部31には水素脆化対策がされた材料を用いることが好ましく、たとえば、SUS316、SUS316Lなどを用いることが好ましい。
また、開放可能部32においては、点火器34からの火炎が当たる箇所に切り込み溝などの脆弱部が形成されていてもよい。これにより、開裂しやすくすることができ、飛散物を抑制することができる。また、開放可能部32は、通常時はタンク内ガス圧によって変形しない程度、かつ、点火器34が作動した場合には開裂する程度の板厚に形成しておいてもよい。また、開放可能部32は、本体部31と一体形成しているが、これに限らず、貫通孔を設けて、当該貫通孔を閉塞するようにラプチャーディスクを設け、点火器34の作動によってラプチャーディスクを開裂するようにしてもよい。
総開口面積の大きさは、臨界定数(σ)、ガス定数(R)、温度(T)、タンク内の圧力(P)、タンク内のガス容量(V)、ガスの排出時間(t)に応じて変動する。一般式としては以下となる。
ただし、技術的に貯蔵できるタンク内の容量が決まっており、加工技術的にも微小の総開口面積を製作するのが難しい。また、微小な総開口面積の場合、異物などで排出口が塞がりガスを排出する効果を達成できない恐れがある。また、総開口面積を一定以上にした場合、ガスの排出速度が速くなり高濃度のガスと空気中の酸素が混ざることで、着火し爆轟などリスクが高まる恐れがある。これらを総合的に考慮し適切な速度でガスを排出する為、排出口33においては、総開口面積が0.008~5.5(mm)とすることが好ましく、0.08~3.2(mm)とすることがさらに好ましい。
また、排出口33は、地面側に向けて設ける、または、さらに配管を取り付けて地面側にガスが排出されるようにすることが好ましい。これにより、水素ガスに着火することがあっても影響度が軽微な量(人・設備などへの被害が出にくい量)を排出口33から排出することができ、また、比較的スムーズに水素ガスを排出することができることから、火災による高温異常などが発生しても、タンク本体10のバースト防止、および、排出した水素ガスの着火による影響度の軽微化の両方を達成することができる。
内部空間31Bの外部環境側(図2の上部側)には、固定部材36が固定されており、点火器34を固定保持している。
点火器34は、火炎を発生させるためのものであり、点火部(図示せず)と、一対の端子ピン35とを備えている。点火部は、その内部に、作動時において着火して燃焼することで火炎を発生する点火薬と、この点火薬を着火させるための抵抗体とを含んでいる。
より詳細には、点火部は、カップ状に形成されたスクイブカップと、当該スクイブカップの開口端を閉塞し、一対の端子ピン35が挿通されてこれを保持する塞栓とを備えており、スクイブカップ内に挿入された一対の端子ピン35の先端を連結するように抵抗体(ブリッジワイヤ)が取付けられ、この抵抗体を取り囲むようにまたはこの抵抗体に近接するようにスクイブカップ内に点火薬が装填された構成を有している。必要に応じてスクイブカップ内に点火薬以外に、着火薬かつ/またはAI剤を装填することもできる。
ここで、抵抗体としては一般にニクロム線等が利用され、点火薬としては一般にZPP(ジルコニウム・過塩素酸カリウム)、ZWPP(ジルコニウム・タングステン・過塩素酸カリウム)、点火薬(塩基性硝酸銅、ジルコニウム)鉛トリシネート等が利用される。なお、火炎を大量に放出するブースターとして更に着火薬としては、B/KNO 、B/NaNO、Sr(NO等に代表される金属粉/酸化剤からなる組成物や、テルミット組成物や、水素化チタン/過塩素酸カリウムからなる組成物、チタン/過塩素酸カリウムからなる組成物、AI剤としては、5-アミノテトラゾール/三酸化モリブデンを主成分とする、B/5-アミノテトラゾール/硝酸カリウム/三酸化モリブデンや5-アミノテトラゾール/硝酸カリウム/三酸化モリブデンや5-アミノテトラゾール/硝酸カリウム/硝酸ストロンチウム/三酸化モリブデンからなる組成物や、3-ニトロー1,2,4-トリアゾールー5-オン/硝酸ナトリウムからなる組成物や、ニトロセルロースを主成分とする無煙火薬等が用いられる。また、上述したスクイブカップおよび塞栓は、一般に金属製またはプラスチック製である。
一対の端子ピン35は、点火薬を着火させるために点火部に接続されているとともに、配線41を介して電源40(バッテリーなど)に接続されている。電源40は、たとえば、タンク本体10の外部温度を検知する温度センサ(図示せず)の検知温度が所定以上になった場合に制御部(図示せず)から送信される命令信号を受信して、配線41を介して一対の端子ピン35に所定量の電流を流すものである。すなわち、抵抗体に所定量の電流が流れることにより、抵抗体においてジュール熱が発生し、点火薬が燃焼を開始する。燃焼により生じた高温の火炎は、点火薬を収納しているスクイブカップを破裂させる。抵抗体に電流が流れてから点火器34が作動するまでの時間は、抵抗体にニクロム線を利用した場合に一般に2[ms]以下である。
次に、本実施形態における高圧タンク100における安全弁30の動作について説明する。
図1を参照して、高圧タンク100が所定温度以上の異常な高温にさらされた場合には、上述の温度センサによって当該温度が検知され、これに基づいて上述の制御部からの命令によって電源40から配線41を介して駆動源である点火器34に電流が流れ、点火器34が作動する。点火器34が作動することによって生じた火炎によって、開放可能部32は開放(溶融、開裂または破断などによって孔部が形成)され、内部空間31Bと穴部31Cとが連通する。内部空間31Bと穴部31Cとが連通することによって、タンク本体10の空間10aに充填されていたガスは、穴部31C、内部空間31B、排出口33で形成された流路を介して、外部環境に排出される。
上記構成の安全弁30によれば、作動当初から所定量(たとえば、着火することがあっても影響度が軽微な量)のガスを排出できる。
特に、水素ガスが充填される高圧タンク100において使用する場合、排出口33において0.001mm~0.2mmの径、より好ましくは0.01mm~0.1mmの径とすることにより、水素ガスに着火することがあっても影響度が軽微な量を排出口33から排出することができ、また、比較的スムーズに水素ガスを排出することができることから、火災による高温異常などが発生しても、タンク本体10のバースト防止、および、排出した水素ガスの着火による影響度の軽微化の両方を達成することができる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について、図3を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第1実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
安全弁130は、図3(a)に示したように、第1実施形態の本体部31に対して全体的に細長い形状をした本体部131である点、穴部131Cを閉塞する底部である開放可能部132が板状部材を溶接、カシメ、切削または貼り付けることによって形成されている点、排出口133が一つまたは複数形成されている点、点火器134が固定部材136によってかしめ固定またはモールド成型されている点、本体部131と点火器134との間をOリング137によってシールしている点で、主に、第1実施形態の安全弁30と異なっている。
開放可能部132の一部分は、長期間にわたって圧縮ガスに晒されるものであるため、開放可能部132は、薄肉の金属板から形成されたニッケル合金製の部材にて構成されていることが望ましい。たとえば、開放可能部132としては、耐熱性および耐腐食性を有する金属製の薄板(たとえば厚みが200[μm]程度)が好適に用いられ、Ni:10[重量%]、Cr:23[重量%]、Mn:6[重量%]、Mo:2[重量%]、C:0.01[重量%]、N:0.5[重量%]、その他の成分割合からなるSUS316、SUS316L(JIS規格記号)などのステンレス鋼やインコネル合金(インコネル625)などからなる薄板が特に好適に用いられる。また、開放可能部132には、点火器134からの火炎が当たる箇所に切り込み溝などの脆弱部が形成されていてもよい。
なお、複数の排出口133において、地面側に向けて設けることができるものはそのままでもよいが、地面側に向けて設けることができないものは、配管を取り付けて地面側にガスが排出されるようにすることが好ましい。排出ガスが燃焼しない構造または、燃焼しても火炎が他に危害を与えないように、遮熱、遮炎構造の場合は、地面側でなくても良い。
次に、本実施形態における安全弁130の動作について説明する。
図3を参照して、高圧タンクが所定温度以上の異常な高温にさらされた場合には、温度センサによって当該温度が検知され、これに基づいて上述の制御部からの命令によって電源(図示せず)から配線141を介して点火器134に電流が流れ、点火器134が作動する。点火器134が作動することによって生じた火炎により、開放可能部132が開放(溶融、開裂または破断などによって孔部132aが形成)され、内部空間131Bと穴部131Cとが連通する(図3(b)参照)。内部空間131Bと穴部131Cとが連通することによって、タンク本体110の内部空間に充填されていたガスは、穴部131C、孔部132a、内部空間131B、排出口133で形成された流路を介して、外部環境に排出される。
上記構成の安全弁130によれば、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態について、図4を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第1実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
安全弁230は、図4に示したように、複数の部材からなる本体部231を用いている点、点火器の代わりに点火薬234Aとオートイグニッション剤(AI剤)234Bとを開放手段234として用いている点、排出口233にフィルタ238が設けられている点で、主に、第1実施形態の安全弁30と異なっている。
本体部231は、断面が凹部形状の第1部材231aと、略板状の第2部材231bと、断面が略T字状の第3部材231cと、を備えている。第1部材231aの中央部には、排出口233が形成されている。第2部材231bの中央部の第3部材231c側には凹部231B1が形成され、第3部材231cの中央部の第2部材231b側には凹部231C1が形成されている。そして、凹部231B1と凹部231C1との間には、凹部231C1側に配設された点火薬234Aと、凹部231B1側に配設されたAI剤234Bとが挟持されている。点火薬234AとAI剤234Bの配設はどちらを凹部231C1側としてもよく、さらに、AI剤234Bに点火薬234Aを内包してもよく、さらにAI剤234B単体でもよい。また、第2部材231b、第3部材231cのそれぞれの対向する面には、第2部材231bと第3部材231cとの間にシール部材237を配置するためのリング状の凹部231B2、231C2が設けられている。
シール部材237は、例えば、Oリング、パッキン、またはガスケットなどである。シール部材237の材料としては、フッ素ゴムや、スチレン系ゴム、オレフィン系ゴム等を用いても良い。別の態様として、シール部材237に接着剤を塗布してシールする方法であっても良い。当該接着剤としては、例えば、シアノアクリレート系樹脂、シリコーン系樹脂、スチレン系ゴム又はオレフィン系ゴム等を原料として含むものが好適に利用できる。また、シール部材237は、ステンレス鋼、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、の少なくとも一種を含む金属製のものでもよい。
点火薬234Aの例としては、ZPP(ジルコニウム・過塩素酸カリウム)、ZWPP(ジルコニウム・タングステン・過塩素酸カリウム)、鉛トリシネート等が挙げられる。
AI剤234Bは、前記点火薬の発火温度より低い所定温度以上となった場合、当該温度による熱に反応して自動発火するオートイグニッション(AI)機能を有する火薬である。ここで、AI剤234Bは、高圧タンクがバーストする温度より低く、例えば、発火温度230℃以下で自動発火するものが好ましく、さらに、熱伝導率や熱源の距離を考慮すると200℃以下で自動発火するものが好ましい。なお、たとえば、AI剤234Bは、以下の(A)または(B)の成分を含むものであることが好ましい。
(A)燃料成分と酸化剤と燃焼調整剤とを結合剤によって結合して成形してなるAI剤である。ここで、燃料成分の例としては、アミノテトラゾール或いはこの塩からなる窒素原子含有有機物が挙げられる。酸化剤の例としては、その50重量%以上が硝酸塩を含むものが挙げられる。燃焼調整剤の例としては、モリブデン,鉄又はその酸化物が挙げられる。結合剤の例としては、次の(1)、(2)、(3)の群から選択されるものが挙げられる。
(1)次の一般式で表されるヒドロタルサイト型化合物
〔M2+ 1-x3+ x(OH)2x+〔An- x/n・mH2O〕x-
ここで、M2+:Mg2+,Mn2+,Fe2+,Co2+,Ni2+,Cu2+,Zn2+等の2価金属
3+:Al3+,Fe3+,Cr3+,Co3+,In3+等の3価金属
n-:OH-,F-,Cl-,Br-,NO3 -,CO3 2-
SO4 2-,Fe(CN)6 3-,CH3COO-,蓚酸イオン,サリチル酸イオン等のn価のアニオン
x:0<x≦0.33
(2)酸性白土
(3)高分子結合剤
高分子結合剤は、火薬を所望の成形体とする際に破壊強度およびその他の機械的性質を改善することができるものである。この高分子結合剤としては、具体的にはカルボキシメチルセルロースの金属塩、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、ニトロセルロース、グアガム、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、デンプンなどの多糖誘導体、ステアリン酸塩、フッ素ゴム、SBSゴム等の有機結合剤等を例示することができる。これらの高分子結合剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
(B)(a)5-アミノテトラゾール3~25(重量%)、(b)ホウ素5~30(重量%)、(c)硝酸カリウム50~85(重量%)、(d)三酸化モリブデン0.2~10(重量%)、の各成分を各組成比で含有し、その発熱量が4500J/g以上のAI剤である。
次に、本実施形態における安全弁230の動作について説明する。
図4を参照して、高圧タンクがバーストする温度よりも低い所定温度以上の異常な高温にさらされた場合、当該温度による熱に反応し、AI剤234Bが自動発火し、点火薬234Aが燃焼することで、開放手段234が作動する。開放手段234が作動することによって生じた火炎により、開放可能部232A、232Bが開放(溶融、開裂または破断などによって凹部231B1、凹部231C1それぞれの底部に孔部が形成)され、排出口233と穴部231Cとが連通する。排出口233と穴部131Cとが連通することによって、タンク本体210の内部空間に充填されていたガスは、穴部131C、凹部231C1の底部に形成された孔部、凹部231C1、凹部231B1、凹部231B1の底部に形成された孔部、排出口233で形成された流路を介して、外部環境に排出される。なお、排出口233においては、フィルタ238を必要に応じて配置しても良い。フィルタ238は、点火薬234AおよびAI剤234Bが燃焼した際に発生する残渣の捕集、発生したガスの熱を奪って冷却したり消炎したりする機能を有するものである。
上記構成により、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、電源40のような外部電源を必要としないので、第1実施形態の安全弁30を用いる場合と比較して、安全弁230の軽量化が可能である。また、車が停車時など制御やセンサに電流が供給されていない状態でも、火災を検知(異常検知)して安全に作動させることが可能である。
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態について、図5を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第1実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
安全弁330は、図5に示したように、点火器334への電流供給源として発電部350を用いている点、発電部350において発生した電流を送電するための配線341が設けられている点、発電部350の内側に固定部材336を設けている点で、主に、第1実施形態の安全弁30と異なっている。
発電部350は、内側の第1金属層351と、中間の半導体層352と、外側の第2金属層353とを備え、半導体層352を第1金属層351と第2金属層353とで挟み込んだものとなっている。なお、発電部350は、半導体のうち二種以上のゼーベック係数が異なる材料を層状に積層形成してなるものであって、所定温度以上の異常な高温にさらされた場合に電流を発生させることができるものであれば、どのようなものでもよい。なお、ゼーベック係数とは一般的に金属および半導体の両端に温度差が発生すると温度差に比例する電圧が発生する、この温度差と電圧との比例係数のことをいう。ここで、半導体の二種の組み合わせの例としては、n型半導体とp型半導体などが挙げられる。また、金属と半導体との二種以上を選択する場合は、たとえば、下記金属の二種の組み合わせおよび上記半導体の二種の組み合わせで挙げた材料の中から、ゼーベック係数が異なる材料を適宜選択する。金属の二種の組み合わせの例としては、イリジウムとロジウム、白金とロジウム、銅とコンスタンタン、鉄とコンスタンタン、銅と鉄、金と白金、ニッケルとモリブデン、タングステンとレニウム、金とパラジウム、白金とパラジウムなどが挙げられる。また、発電部350は、外部が異常高温となった場合において、外部側と内部側とで温度差(温度勾配)が発生するように配置されることによってゼーベック効果が得られる一種類の金属のみからなるものであってもよい。
次に、本実施形態における安全弁330の動作について説明する。
図5を参照して、高圧タンクが所定温度以上の異常な高温にさらされた場合には、発電部350から配線341を介して点火器334に電流が流れ、点火器334が作動する。点火器334が作動することによって生じた火炎によって、開放可能部332は開放(溶融、開裂または破断などによって孔部が形成)され、内部空間331Bと穴部331Cとが連通する。内部空間331Bと穴部331Cとが連通することによって、タンク本体内に充填されていたガスは、穴部331C、内部空間331B、排出口333で形成された流路を介して、外部環境に排出される。
上記構成により、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、電源40のような外部電源を必要としないので、第1実施形態の安全弁30を用いる場合と比較して、安全弁330の軽量化が可能である。また、車が停車時など制御やセンサに電流が供給されていない状態でも、火災を検知(異常検知)して安全に作動させることが可能である。
<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態について、図6を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第1実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
安全弁430は、図6に示したように、点火器の代わりに開放手段434を用いている点で、主に、第1実施形態の安全弁30と異なっている。
開放手段434は、ピストン機能を有した板状台座434Aおよびピン部材434C(突出部)と、AI剤434Bと、を備えている。板状台座434AはAI剤434Bの開放可能部432側に貼り付けられている。ピン部材434Cは、板状台座434Aの開放可能部432側に固定されており、先端が尖った形状の部材である。
次に、本実施形態における安全弁430の動作について説明する。
図6を参照して、高圧タンクがバーストする温度よりも低い所定温度以上の異常な高温にさらされた場合、当該温度による熱に反応してAI剤434Bが自動発火する。AI剤434Bが自動発火することによって生じた圧力波(静圧と動圧とを含む)によって、板状台座434Aが開放可能部432側へ移動し、ピン部材434Cにより開放可能部432が開放(開裂または破断などによって孔部が形成)され、内部空間431Bと穴部431Cとが連通する。内部空間431Bと穴部431Cとが連通することによって、タンク本体内に充填されていたガスは、穴部431C、内部空間431B、排出口433で形成された流路を介して、外部環境に排出される。
上記構成により、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、電源40のような外部電源を必要としないので、第1実施形態の安全弁30を用いる場合と比較して、安全弁430の軽量化が可能である。また、車が停車時など制御やセンサに電流が供給されていない状態でも、火災を検知(異常検知)して安全に作動させることが可能である。
<第6実施形態>
次に、本発明の第6実施形態について、図7を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第1実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
安全弁530は、図7に示したように、シリンダ部536aを有した固定部材536を用いている点、シリンダ部536a内に配設されたピストン部材539(移動体)を用いている点で、主に、第1実施形態の安全弁30と異なっている。
次に、本実施形態における安全弁530の動作について説明する。
図7を参照して、高圧タンクが所定温度以上の異常な高温にさらされた場合には、温度センサ(図示せず)によって当該温度が検知され、これに基づいて上述の制御部からの命令によって電源(図示せず)から配線541を介して点火器534に電流が流れ、点火器534が作動する。点火器534が作動することによって生じた圧力波(静圧と動圧とを含む)によって、ピストン部材539はシリンダ部536a内部を開放可能部532側に摺動する。その後、ピストン部材539の先端部によって、開放可能部532が開放(開裂または破断などによって孔部532aが形成)され、内部空間531Bと穴部531Cとが連通する(図7(b)参照)。内部空間531Bと穴部531Cとが連通することによって、タンク本体内に充填されていたガスは、穴部531C、内部空間531B、排出口533で形成された流路を介して、外部環境に排出される。
上記構成により、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
<第7実施形態>
次に、本発明の第7実施形態について、図8を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第1実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
安全弁630は、図8(a)の初期状態の図に示したように、穴部631Cを閉塞する底部である開放可能部632が、ピストン部材639の平面(図8(a)下側面)およびシール部材650を用いて閉塞することによって形成されている点、点火器634の作動時の圧力波(静圧と動圧とを含む)によって、ピストン部材639(移動体)が内部空間631B内で摺動するように設けられている点で、主に、第1実施形態の安全弁30と異なっている。なお、図8(a)に示したように、ピストン部材639は、貫通孔651に螺合されたボルト部材660によってシール部材650側に押し付けられ、高圧ガスを十分に封止できる状態となっており、内部空間631Bと穴部631Cとは初期状態では連通していない。また、ボルト部材660の内部には外部と連通している排出口633が形成されており、ピストン部材639が図8(b)の状態となった場合、排出口633を介して内部空間631Bと外部とが連通するようになっている。
次に、本実施形態における安全弁630の動作について説明する。
図8を参照して、高圧タンクが所定温度以上の異常な高温にさらされた場合には、温度センサ(図示せず)によって当該温度が検知され、これに基づいて上述の制御部からの命令によって電源(図示せず)から配線641を介して点火器634に電流が流れ、点火器634が作動する。点火器634が作動することによって生じた圧力波(静圧と動圧とを含む)によって、ピストン部材639は内部空間631Bを点火器634と反対側に摺動する。これにより、ピストン部材639およびシール部材650で形成されていた開放可能部632が開放され、内部空間631Bと穴部631Cとが連通する(図8(b)参照)。内部空間631Bと穴部631Cとが連通することによって、タンク本体内に充填されていたガスは、穴部631C、内部空間631B、排出口633で形成された流路を介して、外部環境に排出される。
上記構成により、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
<第8実施形態>
次に、本発明の第8実施形態について、図9を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第1実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
安全弁730は、図9に示したように、点火器734への電流供給源として発電部750を用いている点、発電部750において発生した電流を送電するための配線741が設けられている点、発電部750の一部に固定部材736を設けて、点火器734を支持している点、内部空間731Bが本体部731と蓋部737とで形成されている点、主に、第1実施形態の安全弁30と異なっている。
発電部750は、第1半導体752A、第2半導体752B、導電部材754、755A、755Bを備えている。たとえば、第1半導体752Aはn型半導体、第2半導体752Bはp型半導体である。
第1半導体752Aの一端部(外側端部)と第2半導体752Bの一端部(外側端部)とは、導電部材754を介して電気的に接続されている。また、第1半導体752Aの他端部は、導電部材755Aおよび一方の配線741を介して、一方の端子ピン735に電気的に接続されている。また、第2半導体752Bの他端部は、導電部材755Bおよび他方の配線741を介して、他方の端子ピン735に電気的に接続されている。導電部材755A、導電部材755Bのそれぞれは、本体部731内壁に樹脂等の接着剤によって本体部731と電気的に絶縁された状態で固定されている。
内部空間731Bは、中央に凹部を有した本体部731と、当該凹部を閉塞するように設けられた蓋部737とに囲まれることによって形成されている。また、本体部731と蓋部737とは、第1半導体752Aおよび第2半導体752Bの他端部側(点火器734側)を、外部の熱から保護する保護部としても機能する。
また、発電部750の第1半導体752A、第2半導体752Bのそれぞれは、蓋部737に設けられた貫通孔737a、737bを貫通するように設けられている。なお、図示しないが、貫通孔737a、737bは、ガスが漏れ出ないように、第1半導体752A、第2半導体752Bと樹脂等とによって閉塞されている。また、第1半導体752A、第2半導体752Bと貫通孔737a、737bとは、電気的に絶縁されている。
点火器734は、導電部材755A、755Bの点火器734側に固定された固定部材736に支持されている。
次に、本実施形態における安全弁730の動作について説明する。
図9を参照して、高圧タンクが所定温度以上の異常な高温にさらされた場合には、第1半導体752Aおよび第2半導体752Bの外側部分と、第1半導体752Aおよび第2半導体752Bの内部空間731B側部分との間に温度差が生じ、ゼーベック効果によって発電部750から配線741を介して点火器734に電流が流れ、点火器734が作動する。点火器734が作動することによって生じた火炎によって、開放可能部732は開放(溶融、開裂または破断などによって孔部が形成)され、タンク本体内に充填されていたガスは、内部空間731B、排出口733で形成された流路を介して、外部環境に排出される。なお必要に応じて配線741と点火器734の間に、一定の電流値以下の電流を遮断する目的で、トランジスタ保護回路やダイオード等を用いたフィルタ回路を接続しても良い。これにより、意図しない状況での誤作動を防止することができる。
上記構成により、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、電源40のような外部電源を必要としないので、第1実施形態の安全弁30を用いる場合と比較して、安全弁730の軽量化が可能である。また、車が停車時など制御やセンサに電流が供給されていない状態でも、火災を検知(異常検知)して安全に作動させることが可能である。
<第9実施形態>
次に、本発明の第9実施形態について、図10を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第1実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
安全弁830は、図10に示したように、点火器834への電流供給源として、本体部831と別に離して設けられた発電部850を用いている点で、主に、第8実施形態の安全弁730と異なっている。また、安全弁830は、第1実施形態の電源40(バッテリーなど)の代わりに、発電部850を用いている点で、第1実施形態の安全弁30と異なっている。
発電部850は、第1半導体852A、第2半導体852B、導電部材854、855A、855B、箱状の保護部837を備えている。保護部837は、外部の熱から保護するものであって、本体部831と同様の材料または耐熱性材料等で形成されている。
第1半導体852Aの一端部(外側端部)と第2半導体852Bの一端部(外側端部)とは、導電部材854を介して電気的に接続されている。また、第1半導体852Aの他端部は、導電部材855Aおよび一方の配線841を介して、一方の端子ピン835に電気的に接続されている。また、第2半導体852Bの他端部は、導電部材855Bおよび他方の配線841を介して、他方の端子ピン835に電気的に接続されている。導電部材855A、導電部材855Bのそれぞれは、保護部837内壁に樹脂等の接着剤によって固定されている。
また、発電部850の第1半導体852A、第2半導体852Bのそれぞれは、保護部837の上部側に設けられた貫通孔837a、837bを貫通するように設けられている。なお、図示しないが、貫通孔837a、837bは、第1半導体852A、第2半導体852Bと樹脂等とによって閉塞されている。また、第1半導体852A、第2半導体852Bと貫通孔837a、837bとは、電気的に絶縁されている。
次に、本実施形態における安全弁830の動作について説明する。
図10を参照して、発電部850が所定温度以上の異常な高温にさらされた場合には、第1半導体852Aおよび第2半導体852Bの外側部分と、第1半導体852Aおよび第2半導体852Bの内部空間837A側部分との間に温度差が生じ、ゼーベック効果によって発電部850から配線841を介して点火器834に電流が流れ、点火器834が作動する。点火器834が作動することによって生じた火炎によって、開放可能部832は開放(溶融、開裂または破断などによって孔部が形成)され、タンク本体内に充填されていたガスは、内部空間831B、排出口833で形成された流路を介して、外部環境に排出される。なお必要に応じて配線841と点火器834の間に、一定の電流値以下の電流を遮断する目的で、トランジスタ保護回路やダイオード等を用いたフィルタ回路を接続しても良い。これにより、意図しない状況での誤作動を防止することができる。
上記構成により、第1、第8実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、電源40のような外部電源を必要としないので、第1実施形態の安全弁30を用いる場合と比較して、安全弁830の軽量化が可能である。また、車が停車時など制御やセンサに電流が供給されていない状態でも、火災を検知(異常検知)して安全に作動させることが可能である。
<第10実施形態>
次に、本発明の第10実施形態について、図11を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第1実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
安全弁930は、図11に示したように、点火器934への電流供給源として発電部950を用いている点、発電部950において発生した電流を送電するための配線941が設けられている点、発電部950の内部空間931B側に固定部材936を設けている点で、主に、第1実施形態の安全弁30と異なっている。
発電部950は、同一の金属からなり、外部側に設けられた第1部951と、第1部951と対向するように内部側に設けられた第2部952と、第1部951の端部と第2部952の端部とを電気的に接続している接続部953とを備えている。また、第2部952は、内部空間931B側に突起部952Aを有しており、発電部950はヒートシンクとなっている。
内部空間931Bは、中央に凹部を有した本体部931と、当該凹部を閉塞するように設けられた発電部950とに囲まれることによって形成されている。また、本体部931と発電部950とは、第2部952を、外部の熱から保護する保護部としても機能する。
次に、本実施形態における安全弁930の動作について説明する。
図11を参照して、高圧タンクが所定温度以上の異常な高温にさらされた場合には、第1部951と第2部952との間に温度差が生じ、ゼーベック効果によって発電部950から配線941を介して点火器934に電流が流れ、点火器934が作動する。点火器934が作動することによって生じた火炎によって、開放可能部932は開放(溶融、開裂または破断などによって孔部が形成)され、タンク本体内に充填されていたガスは、内部空間931B、排出口933で形成された流路を介して、外部環境に排出される。なお必要に応じて配線941と点火器934の間に、一定の電流値以下の電流を遮断する目的で、トランジスタ保護回路やダイオード等を用いたフィルタ回路を接続しても良い。これにより、意図しない状況での誤作動を防止することができる。
上記構成により、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、電源40のような外部電源を必要としないので、第1実施形態の安全弁30を用いる場合と比較して、安全弁930の軽量化が可能である。また、車が停車時など制御やセンサに電流が供給されていない状態でも、火災を検知(異常検知)して安全に作動させることが可能である。
<第11実施形態>
次に、本発明の第11実施形態について、図12を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第1実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
安全弁1030は、図11に示したように、点火器1034への電流供給源として発電部1050を用いている点、発電部1050において発生した電流を送電するための配線1041が設けられている点、発電部1050の内部空間1031B側に固定部材936を設けている点で、主に、第1実施形態の安全弁30と異なっている。また、安全弁1030は、図11に示したように、点火器1034への電流供給源として、本体部1031と離して設けられた部位(後述する第1部1051)を有した発電部850を用いている点で、主に、第10実施形態の安全弁930と異なっている。
発電部1050は、同一の金属からなり、第1部1051と、第2部1052と、接続部1053とを備えている。第1部1051は、本体部1031と離して設けられ、第2部1052は、第1部1051と接続部1053を介して電気的に接続されている。また、第2部1052は、外部側に突起部1052Aを有しており、発電部1050はヒートシンクとなっている。なお、突起部1052Aは、本体部1031内部側に設けられていてもよい。
内部空間1031Bは、中央に凹部を有した本体部1031と、当該凹部を閉塞するように設けられた発電部1050の第2部1052とに囲まれることによって形成されている。また、固定部材1036は、第2部1052の点火器1034側に設けられ、点火器1034を支持している。
次に、本実施形態における安全弁1030の動作について説明する。
図12を参照して、第1部1051が所定温度以上の異常な高温にさらされた場合には、第1部1051と第2部1052との間に温度差が生じ、ゼーベック効果によって発電部1050から配線1041を介して点火器1034に電流が流れ、点火器1034が作動する。点火器1034が作動することによって生じた火炎によって、開放可能部1032は開放(溶融、開裂または破断などによって孔部が形成)され、タンク本体内に充填されていたガスは、内部空間1031B、排出口1033で形成された流路を介して、外部環境に排出される。なお必要に応じて配線1041と点火器1034の間に、一定の電流値以下の電流を遮断する目的で、トランジスタ保護回路やダイオード等を用いたフィルタ回路を接続しても良い。これにより、意図しない状況での誤作動を防止することができる。
上記構成により、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、電源40のような外部電源を必要としないので、第1実施形態の安全弁30を用いる場合と比較して、安全弁1030の軽量化が可能である。また、車が停車時など制御やセンサに電流が供給されていない状態でも、火災を検知(異常検知)して安全に作動させることが可能である。
<第12実施形態>
次に、本発明の第12実施形態について、図13を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の高圧タンクは、第1実施形態とほぼ同様であるため、特に説明がない限り、同様の部分の説明および図示を省略する。また、本実施形態における符号の下二桁と上記実施形態と符号が一致するものは、特に説明がない限り、同様であるため、その説明を省略する。
車両1100は、車体1101と、車体1101下部の中央部に取り付けられた高圧タンク1102と、を備えている。高圧タンク1102は、タンク本体1103を有している。タンク本体1103には、図示しないが、第9実施形態において示した安全弁830または第11実施形態において示した安全弁1030と同様の安全弁が複数設けられている。
当該安全弁は、図示しない点火器と、発電部1150A、1150Bと、配線1141A、1141Bと、を有している。発電部1150Aは車体1101の下部の前方部に設けられ、発電部1150Bは車体1101の下部の後方部に設けられている。また、当該点火器には、安全弁830または安全弁1030の場合と同様、配線1141A、1141Bを介して、発電部1150A、1150Bが電気的に接続されている。すなわち、発電部1150A、1150Bは、当該安全弁の本体部などと、離間して設けられている。
次に、本実施形態における安全弁の動作について説明する。
図13を参照して、発電部1150Aまたは発電部1150Bが所定温度以上の異常な高温にさらされた場合には、第1部1051と第2部1052との間に温度差が生じ、ゼーベック効果によって発電部1050から配線1041を介して点火器1034に電流が流れ、点火器1034が作動する。点火器1034が作動することによって生じた火炎によって、開放可能部1032は開放(溶融、開裂または破断などによって孔部が形成)され、タンク本体内に充填されていたガスは、内部空間1031B、排出口1033で形成された流路を介して、外部環境に排出される。
上記構成により、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、電源40のような外部電源を必要としないので、第1実施形態の安全弁30を用いる場合と比較して、安全弁1030の軽量化が可能である。また、車が停車時など制御やセンサに電流が供給されていない状態でも、火災を検知(異常検知)して安全に作動させることが可能である。
なお、発電部1150A、1150B以外に、車体の任意の箇所において、発電部1150A、1150Bと同様の別の発電部を設けて、配線を介して別の発電部を点火器に電気的に接続した構成としてもよい。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用および効果は、本発明から生じる最も好適な作用および効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用および効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
たとえば、各実施形態の安全弁の排出口から排出されるガスが引火性ガスである場合、地面側に向いて排出されることが好ましい。したがって、安全弁から排出されるガスの排出方向を地面側に規制する配管等を排出口に適宜設けることとしてもよい。ただし、特に引火しないガスである場合には、人体などに影響が出ない範囲で適宜の方向に排出口を向けて設けてもよい。
また、第3実施形態における第2部材231bおよび第3部材231cを、外部の火災等によって高圧タンクの周辺温度が高温(異常高温)になった際に可溶な材料(たとえば、鉛、錫、ビスマス、インジウム、アンチモンを二つ以上組み合わせた金属の合金)などで形成したものとしてもよい。これにより、外部で火災が発生して熱が伝導してきた場合、第2部材231bおよび第3部材231cは脆弱な状態となり、安全弁230の作動時に、開放可能部232A、232Bが開放(開裂または破断)されやすくなる。このとき、第3実施形態の場合よりも少ない量の点火薬234Aで、開放可能部232A、232Bを開放可能である。
また、上記各実施形態では、異常高温時に安全弁が作動するものであったが、これに限られない。各安全弁の作動は、センサなどによって異常検知した場合に発するECU(Electronic Control Unit)からの命令信号によるものであってもよい。たとえば、センサなどによって衝突を検知した場合にECUが出力する命令信号によって、各安全弁が作動するようになっていてもよい。
また、上記実施形態および変形例のゼーベック効果によって発電する発電部の形状(特に、1種類の金属によって形成されたものの形状)については、層状、板状、棒状、線状など、および、これらの形状の組み合わせなど、様々な形状を採用することができる。
また、第10、第11実施形態において、1種類の金属によって発電部を形成したが、これに限られない。たとえば、第1部と第2部とにゼーベック係数の異なる金属を用いた発電部としてもよい。
また、上記実施形態および変形例の各部位は、必要に応じて適宜組み合わせてもよい。
10、110、210、1103 タンク本体
10a 空間
11、12、112、212 開口部
20 バルブ
21 供給口
30、130、230、330、430、530、630、730、830、930、1030 安全弁
31、131、231、331、431、531、631、731、831、931、1031 本体部
31A、131A、231A、331A、431A、531A、631A、731A、831A、931A、1031A 雄ねじ部
31B、131B、331B、431B、531B、631B、731B、831B、837A、931B、1031B 内部空間
31C、131C、231C、331C、431C、531C、631C、931C、1031C 穴部
32、132、232A、232B、332、432、532、632、732、832、932、1032 開放可能部
33、133、233、333、433、533、633、733、833、933、1033 排出口
34、134、334、534、634、734、834、934、1034 点火器
35、135、335、535、635、735、835、935、1035 端子ピン
36、136、336、536、736、836、936、1036 固定部材
40 電源
41、141、341、541、641、741、841、941、1041、1141A、1141B 配線
234B、434B AI剤
100、1102 高圧タンク
132a、532a 孔部
137、237、650 シール部材
231B1、231B2、231C1、231C2 凹部
231a 第1部材
231b 第2部材
231c 第3部材
234、434 開放手段
234A 点火薬
238 フィルタ
350、750、850、950、1050、1150A、1150B 発電部
351 第1金属層
352 半導体層
353 第2金属層
434A 板状台座
434C ピン部材
536a シリンダ部
539、639 ピストン部材
651、737a、737b、837a、837b 貫通孔
737 蓋部
752A、852A 第1半導体
752B、852B 第2半導体
754、755A、755B、855A、855B 導電部材
837 保護部
951、1051 第1部
952、1052 第2部
953、1053 接続部
1100 車両
1101 車体

Claims (12)

  1. 内部に流体が充填されたタンク本体の開口部に接続することが可能な高圧タンク用安全弁であって、
    外部環境と接触する排出口と、前記開口部と前記外部環境とを前記排出口を介して連通可能な流路と、を有した本体部と、
    前記流路のいずれかの位置に設けられ、通常時は前記流路を閉塞し、異常高温時または異常検知時に前記流路を開放する弁と、を備え
    前記排出口の総開口面積が0.008~5.5(mm)であることを特徴とする高圧タンク用安全弁。
  2. 前記弁は、前記流路に設けられた開放手段の駆動によって開放される開放可能部を有し、
    前記開放手段は、前記流路において前記開放可能部よりも下流側に設けられ、火薬の点火によって得られるエネルギーを駆動源として前記開放可能部を開放するものであることを特徴とする請求項1に記載の高圧タンク用安全弁。
  3. 前記開放手段は、前記火薬として、電流が流れることによって作動する点火器であり、
    前記開放可能部は、前記流路に対して交差する方向に設けられたシリンダと、前記シリンダ内において摺動可能に設けられ、初期状態で前記流路を閉塞しているものであって、前記点火器が作動した際に前記点火器の点火によって得られる圧力波によって摺動し、前記流路を開放するピストン部材と、を有していることを特徴とする請求項2に記載の高圧タンク用安全弁。
  4. 前記開放可能部が、前記流路を閉塞する板状部材であり、
    前記板状部材は、前記火薬の点火によって得られるエネルギーによって溶融、破断、または開裂するものであることを特徴とする請求項2に記載の高圧タンク用安全弁。
  5. 前記開放手段は、前記火薬の発火温度より低い所定温度以上で自動発火し前記火薬を点火するオートイグニッション剤をさらに有していることを特徴とする請求項2または3に記載の高圧タンク用安全弁。
  6. 前記開放可能部が、前記異常高温時に可溶な金属で形成されていることを特徴とする請求項2に記載の高圧タンク用安全弁。
  7. 所定箇所に温度差が発生した場合にゼーベック効果によって発電する発電部と、
    前記火薬として、電流が流れることによって作動する点火器と前記発電部とを電気的に接続する配線と、
    を有していることを特徴とする請求項2に記載の高圧タンク用安全弁。
  8. 前記発電部は、金属および半導体のうち二種以上のゼーベック係数が異なる材料を層状に積層形成してなり、
    前記異常高温時に、前記発電部において積層方向に温度勾配が発生するように、前記発電部の積層の一方側が保護部によって熱から保護されていることを特徴とする請求項7に記載の高圧タンク用安全弁。
  9. 前記発電部は、第1の半導体の一端部と、前記第1の半導体とゼーベック係数が異なる第2の半導体の一端部と、を電気的に直列接続してなるものであり、
    前記異常高温時において、前記第1の半導体および前記第2の半導体の前記一端部側と他端部側とで温度勾配が発生するように、前記第1の半導体および前記第2の半導体の他端部側を内部において熱から保護する保護部が設けられており、
    前記第1の半導体および前記第2の半導体の他端部側は、前記配線を介して前記点火器に電気的に接続されていることを特徴とする請求項7に記載の高圧タンク用安全弁。
  10. 前記発電部は、1種類の金属によって形成され、前記異常高温時に一部と前記一部と異なる部分との間に温度勾配が発生するように配設されていることを特徴とする請求項7に記載の高圧タンク用安全弁。
  11. 前記発電部は、少なくとも、第1金属部材と、前記第1金属部材とゼーベック係数が異なる第2金属部材とを備え、前記第1金属部材の一端部と前記第2金属部材の一端部とを電気的に接続してなるものであり、
    前記第1金属部材および前記第2金属部材の他端部側は、前記配線を介して前記点火器に電気的に接続されており、両端部の間に温度勾配が発生するように配設されていることを特徴とする請求項7に記載の高圧タンク用安全弁。
  12. 前記開放手段は、前記火薬の点火によって得られる圧力波によって前記開放可能部に向かって発射される突出部を有した移動体を有しており、
    作動した際、前記移動体の前記突出部によって前記開放可能部を破断または開裂して開放することを特徴とする請求項2に記載の高圧タンク用安全弁。
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