JP3618694B2 - 耐圧防爆電気装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば冷凍・冷蔵庫や流体装置等に使用される電気機械器具で流体を計測したり流動制御する電気装置に関し、更に詳細には非防爆型の電気装置を耐圧防爆容器内に配備し、この電気装置を流体の導入管と導出管の間に介装することによって、非防爆型の電気装置を簡単且つ安価に耐圧防爆型に転換した耐圧防爆電気装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、可燃性ガスや引火性液体を使用する事業所では、雰囲気が爆発性を有するために装置の取扱に注意しなければならない。特に、爆発性雰囲気の中で使用される電気装置に関しては、電気装置が作動中に火花を発生する可能性があり、この火花により爆発性雰囲気が引火爆発すると作業場所や周囲に居る人間や設備に多大な被害や損害を生起する危険性がある。
【0003】
そこで、爆発性雰囲気の中で使用される電気装置については、防爆措置を施すことが義務付けられている。例えば、労働安全衛生法では、防爆検定を取得しなければ、防爆機器として譲渡したり、貸与したり、設置したりしてはならないと決められている。
【0004】
また、労働安全衛生規則では、爆発の危険のある濃度に達するおそれのある場所において電気装置を使用するときは、防爆性能を有する防爆構造電気装置でなければ使用してはならない、と定めている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
電気装置の防爆構造に関しては、工場電気設備防爆指針に細かく規定されており、この指針の各条項を満足するように電気装置の全体及び細部の構造を設計することが要求されている。
【0006】
例えば、電気モーターの防爆構造を例示して説明すると、正常運転でも電気火花を生じる部分、例えばスリップリング、整流子、始動接点を防爆化しなければならず、許容拘束時間を5秒以上にし、固定子と回転子の間のエアギャップの大きさも指針で決められている規定値以下に設計される等、構造や機能が細かく規定されている。しかし、これらの条件を満足する防爆電気モーターを作るとなると、通常の電気モーターの数倍から数十倍の費用が掛かってしまう。このような高価格化は一般の電気装置においても同様である。
【0007】
多くの場合、防爆化したい目的装置は冷凍冷蔵庫や流体制御装置などの一般装置であり、これらの装置は多くの部品の複合体として構成される。従って、構成部品である電気装置の全てを防爆化すると、目的装置の全体の費用は莫大なものになってしまう。
【0008】
そこで、本発明者は、個々の電気装置を防爆化することを止め、電気火花を発生する危険性のある電気装置群を1個の耐圧防爆容器の中に集積し、防爆容器内部で発生した火花により容器内部の爆発性ガスが爆発しても、火炎が外部に漏出(逸走)しない構造の冷凍冷蔵庫を完成し、この発明を特許第2994350号として公開するに到った。
【0009】
この公報では、金属管を耐圧防爆容器の内部に引き込む構造が提案されている。即ち、耐圧防爆容器の壁体の外側と内側に金属管を配管し、外側金属管と内側金属管を連通させるように壁体内部にさや管を組み込む。さや管の内部には周囲に隙間を有するように円柱体を配置し、この周囲の隙間のサイズが火炎の逸走を遮断するように設計されている。火炎を遮断できる隙間のサイズとして、隙間厚を0.2mm以下、隙間長さを25mm以上が与えられており、これらの隙間の寸法は防爆指針の中で規定されている。
【0010】
この従来発明では、耐圧防爆容器の内部で爆発が生じ、その結果内側金属管が破断した場合を想定している。つまり、内部爆発で内側金属管が破断し、火炎が内側金属管の内部を逸走した場合でも、壁体内部に形成された隙間により火炎の逸走が遮断され、火炎が耐圧防爆容器の外側に出ないから、外部の爆発性雰囲気の誘爆が阻止されるものである。
【0011】
この防爆構造では、隙間の存在によって火炎の逸走を遮断することはできる。しかし、この隙間の厚みは0.2mm以下という極めて狭い構造であるから、この隙間に流体を連続的に流通循環させることは極めて困難である。つまり、外側金属管と内側金属管に冷媒のような流体を流通させることはできなかった。金属管自体は流体を流通させるに十分な大きさの中空部を有しているが、その連結部分に火炎遮断用の隙間があるため、この隙間に流体を流通させることは不可能に近い。
【0012】
従って、前記従来公報には隙間を介して静止流体を封じ込める例だけが示されている。例えば、この静止流体を感温液や感圧液として利用し、温度や圧力を測定する場合が示されている。しかし、この隙間に冷凍冷蔵庫の冷媒を循環させたり、流体装置の流体を流通させることは困難である。
【0013】
従って、本発明に係る耐圧防爆電気装置は、非防爆型の電気装置を耐圧防爆容器の中に配置して防爆型に転換させ、しかもこの電気装置を流体導入管と流体導出管の間に介装し、導入管と導出管に耐爆強度を保持させることにより、流体を流通させながら電気装置により流体を流通制御したり流体の物性計測を行なえるようにすることを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、中央に貫通孔16aを有する長さ寸法が25mm以上の複数の環状突起16を突設した金属製耐圧防爆容器8と、当該耐圧防爆容器2の内部空間内に固定した電気装置10と、挿入部22と蓋部24とから形成され、前記貫通孔16a内へ0.2mm以下の間隙Gをもって挿入部22が容器8の内部から挿入されると共に蓋部24の外周側内面18が環状突起16の端面23へ密着され、且つ中央部に挿入孔20aを有する連結部材20と、前記連結部材20の挿入孔20a内へ挿通せしめてこれに気密状に溶接されると共に耐圧防爆容器2の内部空間側の端部が前記電気装置10の冷媒入口側へ連結され、且つその中間部を防爆容器8へ固定されて防爆容器8の外方側から冷媒を電気装置10へ供給する銅製又は鋼製の冷媒導入管12と、連結部材20の挿入孔20a内へ挿通せしめてこれに気密状に溶接させると共に防爆容器8の内部空間側の端部が電気装置10へ連結され、且つその中間部を防爆容器8へ固定されて当該電気装置10の冷媒出口側から冷媒を防爆容器8の外方へ導出する冷媒導出管14と、から構成され、耐圧防爆容器8の内部空間内で電気装置10の火花により爆発が生じても、導入管12及び導入管14の内部や環状突起16と連結部材20との隙間G並びに連結部材20の挿通孔20aと導入管12及び導出管14との隙間を通して容器8外へ火炎逸走が生じない構成としたことを発明の基本構成とするものである。
【0015】
請求項2の発明は、複数の貫通孔16aを有する長さ寸法が25mm以上の環状突起16を突設した金属製耐圧防爆容器8と、当該耐圧防爆容器2の内部空間内に固定した電気装置10と、複数の挿入部22と蓋部24とから形成され、前記複数の貫通孔16a内へ0.2mm以下の間隙Gをもって各挿入部22が容器8の内部から挿入されると共に蓋部24の外周側内面18が環状突起16の端面23へ密着され、且つ各挿入部22の中央部に挿入孔20aを有する連結部材20と、前記連結部材20の挿入孔20a内へ挿通せしめてこれに気密状に溶接されると共に耐圧防爆容器2の内部空間側の端部が前記電気装置10の冷媒入口側へ連結され、且つその中間部を防爆容器8へ固定されて防爆容器8の外方側から冷媒を電気装置10へ供給する銅製又は鋼製の冷媒導入管12と、連結部材20の挿入孔20a内へ挿通せしめてこれに気密状に溶接させると共に防爆容器8の内部空間側の端部が電気装置10の冷媒出口側へ連結され、且つその中間部を防爆容器8へ固定されて当該電気装置10から冷媒を防爆容器8の外方へ導出する銅製又は鋼製の導出管14と、から構成され、耐圧防爆容器8の内部空間内で電気装置10の火花により爆発が生じても、導入管12及び導入管14の内部や環状突起16と連結部材20との隙間G並びに連結部材20の挿通孔20aと導入管12及び導出管14との隙間を通して容器8外へ火炎逸走が生じない構成としたことを発明の基本構成とするものである。
【0016】
請求項3の発明は、請求項1の発明に於いて、2個以上の電気装置10を耐圧防爆容器8内に配置し、個々の電気装置10を導入管12と導出管14の間に介在するようにしたものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る耐圧防爆電気装置の実施形態を添付図面に従って詳細に説明する。
【0019】
図1は耐圧防爆電気装置の第1実施形態の概略構成図である。この第1実施形態は冷凍冷蔵庫やエアコンディショナー等の冷却装置に関係し、この冷却装置は外部爆発性雰囲気Aの中に配置されているとする。
【0020】
冷却制御装置2の中には凝縮機や圧縮機や蒸発器などの冷却部材が含まれている。流体の一種である冷媒を制御する電気装置10は、爆発性雰囲気Aの中に配置されると火花により爆発を生起する危険性があるため、全密閉型の耐圧防爆容器8の中に配置される。
【0021】
この電気装置10は冷媒の制御に関係した装置で、電磁弁や電子膨張弁のように冷媒の流動制御を行なったり、圧力スイッチや温度スイッチのように冷媒圧や冷媒温度を計測して一定値に達すると作動するような種々の電気装置を包含している。制御という用語により流体流動の制御や流体物性値の計測などを広く包含している。
【0022】
耐圧防爆容器8には2個の環状突起16、16が内側向きに形成され、環状突起16、16の中には貫通孔16a、16aが穿設されている。この貫通孔16a、16aには連結部材20、20が嵌着され、連結部材20、20の中には挿通孔20a、20aが形成されている。
【0023】
導入管12は挿通孔20aを介して冷却制御装置2から電気装置10まで配管され、同様に導出管14は挿通孔20aを介して電気装置10から冷却制御装置2まで配管されている。
【0024】
冷媒4は導入管12の中を矢印a方向に電気装置10へと供給され、電気装置10を流通した後、導出管14の中を矢印b方向に冷却制御装置2へと帰還してゆく。電気装置10の作用により、冷媒4は電気装置10の中で制御される。この制御には冷媒の流量制御などの直接制御だけでなく、冷媒の圧力測定や温度測定などの計測の概念も包含されることは云うまでもない。
【0025】
耐圧防爆容器8の内部にある導入管12と導出管14は、特に導入管内管部12a及び導出管内管部14aと称される。耐圧防爆容器8の内部も内部爆発性雰囲気Bで充満しており、この爆発性雰囲気Bが爆発しても火炎は耐圧防爆容器8により遮断されるから、外部爆発性雰囲気Aを誘爆する危険性はない。
【0026】
特に、導入管内管部12aと導出管内管部14aは耐爆強度を有しており、耐圧防爆容器8の中で爆発が生起しても内管部12a、14aが破断することはない。従がって、本発明では、火炎が導入管12と導出管14の中空部を逸走しないから、外部爆発性雰囲気Aを誘爆する危険性もない。
【0027】
内管部12a、14aの耐爆強度は、耐圧防爆容器8の中にある導入管12と導出管14の外周部を特別に強化加工して付与してもよいが、導入管12と導出管14を構成する材料を耐爆強度を有した材料を用いることによっても達成することができる。
【0028】
本発明者は導入管12及び導出管14を通常の銅管又は鋼管で構成し、耐圧防爆容器8の中で夫々50回の爆発実験を繰り返したが、銅管も鋼管も爆発により破断する現象は見られなかった。銅管や鋼管は断面が円形であるから爆圧による圧縮応力には極めて強いことが理解できる。従がって、通常用いられる流体流通用の銅管や鋼管は本発明が目的とする耐爆強度を本来有していると考えられる。
【0029】
図2は図1の部分拡大図であり、導入管12及び導出管14と耐圧防爆容器8との連結状態が示されている。連結部材20は長さLの挿入部22と蓋部24から構成され、蓋部24の直径は環状突起16の外径と同一に形成されている。つまり、蓋部24は環状突起16の上端面18に当接された状態で、連結部材20が環状突起16に固定されている。
【0030】
上端接合部28は密着状態にはあるが溶接などの手段で強制固定はされていない。その理由は、内部爆発が生じると、蓋部24は上端面18に爆圧により圧接され、上端接合部28の密着度は更に高まり、上端接合部28からの火炎逸走は生じないからである。また、上端接合部28の溶接が不要となるため、装置全体の組立作業も容易になる。しかし、火炎逸走を確実に遮断する意味から、上端接合部28の溶接をしてもよいことは勿論である。
【0031】
火炎の逸走を遮断するには、連結部材20が貫通孔16aに隙間無く嵌着されることが望ましい。しかし、実際には寸法上のクリアランスがあるため、挿入部22の外周には微小な環状の隙間Gが形成されることが多い。この隙間Gを通した火炎の逸走を遮断するためには、隙間Gは次のように法令が規定する寸法サイズに形成される必要がある。
【0032】
隙間Gが隙間厚D及び隙間長さLを有するとすると、隙間厚Dが0.2mm以下に、隙間長さLが25mm以上に設計されると、この隙間Gを通じて内部爆発の火炎が外部に逸走しないことが実験的に裏付けられており、この隙間のサイズは同時に法定されている。
【0033】
もちろん、隙間厚Dがゼロに近いほど火炎遮断機能は高くなるが、実際には隙間厚Dをゼロにする加工は困難であり、隙間厚Dが0.2mm以下になるような精度で連結部材20が研削加工され、火炎逸走の遮断が図られる。
【0034】
上端溶接部28の代わりに、蓋部24を環状突起16にネジ止めしてもよい。この場合には、円周状の隙間は残るから、火炎逸走の遮断は隙間Gの寸法条件によって行なわれる。
【0035】
連結部材20の挿通孔20aには導入管12又は導出管14が挿入され、蓋部24と導入管12又は導出管14との円周状の接触部には管部溶接部26が形成される。この管部溶接部26により連結部材20と導入管12又は導出管14とは一体化される。
【0036】
管部溶接部26が円周状に隙間を完全に遮蔽すると、この隙間を通じた火炎逸走は生じない。管部溶接部26の円周距離は短いから、通常は管部溶接部26により隙間を完全に遮断することが行なわれる。
【0037】
管部溶接部26に加えて、導入管12又は導出管14を挿通孔20aに密着状に挿通することが望ましい。密着しておれば火炎の逸走はないからである。密着が加工精度から困難である場合には、前述と同様の寸法精度を有した微小な隙間が導入管12又は導出管14と挿通孔20aとの接触面に形成される。つまり、この隙間は0.2mm以下の厚みと25mm以上の長さを有するように設計されれば、この隙間を通しての火炎逸走は遮断できる。
【0038】
図3は耐圧防爆電気装置の第2実施形態の概略構成図であり、図4はその部分拡大図である。この第2実施形態は半導体製造装置や化学プラントなどで用いられる流体装置に関係し、この流体装置は外部爆発性雰囲気Aの中に配置されているとする。第1実施形態と同一部分には同一符号を付してその作用効果の説明を省略し、異なる部分だけを以下に説明する。
【0039】
流体制御装置3の中には原料ボンベや流体配管など電気を用いない流体制御部材が配置されている。火花を発する可能性のある電気装置10は、爆発性雰囲気Aの中に配置されると爆発を生起する危険性があるため、全密閉型の耐圧防爆容器8の中に配置される。
【0040】
この電気装置10は流体の制御装置で、電磁弁や電動ポンプのように流体4の流動制御を行なったり、流量計や圧力計や温度計のように流体の物性値を計測する種々の電気装置を包含している。これらの電気装置は電気火花を発する危険性があるから、爆発性雰囲気では耐圧防爆化が要求される。
【0041】
耐圧防爆容器8には突出部17が内方に形成され、この突出部17に2本の貫通孔16a、16aが形成される。他方、挿入部22、22を蓋部24に突設した連結部材20を用意し、挿入部22、22には挿通孔20a、20aが穿設されている。
【0042】
挿入部22、22を貫通孔16a、16aに挿入し、蓋部24を突出部17の上端面18に当接させるように連結部材20を配置する。連結部材20の挿通孔20a、20aに導入管12と導出管14を密着状に挿着する。
【0043】
挿入部22の外周には寸法精度によって生じる隙間Gが形成される。この隙間Gの隙間厚Dを0.2mm以下に設計し、隙間長さLを25mm以上に設計すれば、この隙間Gを通しての火炎の逸走を遮断することができる。また、上端接合部28は前述した理由で溶接していないが、溶接することも可能である。
【0044】
内部の爆発性雰囲気Bが爆発しても、耐圧防爆容器10の中にある導入管内管部12aと導出管内管部14aは耐爆強度を有しているから破断せず、火炎が導入管12と導出管14の中空部を逸走することはあり得ない。従がって、図3の構成により非防爆型の電気装置10を防爆型に転換させ、同時に電気装置10を介して流体を還流させることができる。
【0045】
図5は耐圧防爆電気装置の第3実施形態の概略構成図である。この実施形態では、導入管12と導出管14が左右に直線状に配置されている点が第1実施形態と異なるだけで、その他の構成と作用効果は同一である。
【0046】
導入管12と導出管14を直線状に配置するから、管に無理な応力が作用せず、管の耐爆強度が高くなる。従がって、内部の爆発性雰囲気Bが爆発しても導入管内管部12aと導出管内管部14aは破断せず、電気装置10の防爆化が確実に行なえる。
【0047】
図6は第3実施形態の変形例の概略構成図である。図5では、導入管12と導出管14を耐圧防爆容器8の中に配設することが難しい場合がある。そこで、図6に示すように、S字状の中間管13を内装する事によって配管作業を容易にすることができる。その他の構成と作用効果は図5と同様である。
【0048】
図7は耐圧防爆電気装置の第4実施形態の概略構成図である。この実施形態では2個の電気装置10が耐圧防爆容器8の中に配置されて防爆化されている。即ち、複数の非防爆型の電気装置10を一つの耐圧防爆容器8に密封配置することにより同時に防爆化を実現できる。
【0049】
各電気装置10には流体の導入管12と導出管14が連結されており、防爆化される電気装置10の個数に比例して導入管12と導出管14が必要になる。他の構成は図1の第1実施形態と同一であるから、その説明を省略する。
【0050】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々の変形例や設計変更などをその技術的範囲内に包含することは云うまでもない。
【0051】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、流体の流通を制御する非防爆型の電気装置を耐圧防爆容器内に配置することによって簡単且つ安価に電気装置を防爆型に転換でき、しかも耐爆強度を有した導入管と導出管を接続して流体を自在に耐圧防爆容器の内外に流通させることができるから、冷却装置を含む広範囲の流体装置の防爆化を容易に実現することができる。
【0052】
請求項2の発明によれば、簡単な構造の耐圧防爆容器を用いて、流体を還流させる非防爆型の電気装置を簡単且つ安価に防爆型に転換させることができる。
【0053】
請求項3の発明によれば、請求項2とはやや異なる簡単な構造の耐圧防爆容器を用いて、流体を還流させる非防爆型の電気装置を簡単且つ安価に防爆型に転換させることができる。
【0054】
請求項4の発明によれば、一つの耐圧防爆容器の中に2個以上の電気装置を配置し、個々の電気装置を導入管と導出管の間に介装するから、複数の電気装置を狭い空間内に集積して一気に防爆化することができ、防爆化コストの低減を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】耐圧防爆電気装置の第1実施形態の概略構成図である。
【図2】図1の部分拡大図である。
【図3】耐圧防爆電気装置の第2実施形態の概略構成図である。
【図4】図3の部分拡大図である。
【図5】耐圧防爆電気装置の第3実施形態の概略構成図である。
【図6】第3実施形態の変形例の概略構成図である。
【図7】耐圧防爆電気装置の第4実施形態の概略構成図である。
【符号の説明】
2は冷却制御装置、3は流体制御装置、4は流体又は冷媒、8は耐圧防爆容器、10は電気装置、12は導入管、12aは導入管内管部、13は中間管、14は導出管、14aは導出管内管部、16は環状突起、16aは貫通孔、17は突出部、18は上端面、20は連結部材、20aは挿通孔、22は挿入部、24は蓋部、26は管部溶接部、28は上端溶接部、Aは外部爆発性雰囲気、Bは内部爆発性雰囲気、Dは隙間厚、Gは隙間、Lは隙間長さ
Claims (3)
- 中央に貫通孔16aを有する長さ寸法が25mm以上の複数の環状突起16を突設した金属製耐圧防爆容器8と、当該耐圧防爆容器2の内部空間内に固定した電気装置10と、挿入部22と蓋部24とから形成され、前記貫通孔16a内へ0.2mm以下の間隙Gをもって挿入部22が容器8の内部から挿入されると共に蓋部24の外周側内面18が環状突起16の端面23へ密着され、且つ中央部に挿入孔20aを有する連結部材20と、前記連結部材20の挿入孔20a内へ挿通せしめてこれに気密状に溶接されると共に耐圧防爆容器2の内部空間側の端部が前記電気装置10の冷媒入口側へ連結され、且つその中間部を防爆容器8へ固定されて防爆容器8の外方側から冷媒を電気装置10へ供給する銅製又は鋼製の冷媒導入管12と、連結部材20の挿入孔20a内へ挿通せしめてこれに気密状に溶接させると共に防爆容器8の内部空間側の端部が電気装置10へ連結され、且つその中間部を防爆容器8へ固定されて当該電気装置10の冷媒出口側から冷媒を防爆容器8の外方へ導出する冷媒導出管14と、から構成され、耐圧防爆容器8の内部空間内で電気装置10の火花により爆発が生じても、導入管12及び導入管14の内部や環状突起16と連結部材20との隙間G並びに連結部材20の挿通孔20aと導入管12及び導出管14との隙間を通して容器8外へ火炎逸走が生じない構成としたことを特徴とする耐圧防爆電気装置。
- 複数の貫通孔16aを有する長さ寸法が25mm以上の環状突起16を突設した金属製耐圧防爆容器8と、当該耐圧防爆容器2の内部空間内に固定した電気装置10と、複数の挿入部22と蓋部24とから形成され、前記複数の貫通孔16a内へ0.2mm以下の間隙Gをもって各挿入部22が容器8の内部から挿入されると共に蓋部24の外周側内面18が環状突起16の端面23へ密着され、且つ各挿入部22の中央部に挿入孔20aを有する連結部材20と、前記連結部材20の挿入孔20a内へ挿通せしめてこれに気密状に溶接されると共に耐圧防爆容器2の内部空間側の端部が前記電気装置10の冷媒入口側へ連結され、且つその中間部を防爆容器8へ固定されて防爆容器8の外方側から冷媒を電気装置10へ供給する銅製又は鋼製の冷媒導入管12と、連結部材20の挿入孔20a内へ挿通せしめてこれに気密状に溶接させると共に防爆容器8の内部空間側の端部が電気装置10の冷媒出口側へ連結され、且つその中間部を防爆容器8へ固定されて当該電気装置10から冷媒を防爆容器8の外方へ導出する銅製又は鋼製の導出管14と、から構成され、耐圧防爆容器8の内部空間内で電気装置10の火花により爆発が生じても、導入管12及び導入管14の内部や環状突起16と連結部材20との隙間G並びに連結部材20の挿通孔20aと導入管12及び導出管14との隙間を通して容器8外へ火炎逸走が生じない構成としたことを特徴とする耐圧防爆電気装置。
- 2個以上の電気装置10を耐圧防爆容器8内に配置し、個々の電気装置10を導入管12と導出管14の間に介在するようにした請求項1に記載の耐圧防爆電気装置。
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