JP2008509363A - 破裂板組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単かつ安価に製造可能であり、外部から破裂膜の状態の目視点検が可能であるように前記破裂板組立体を改良する。
【解決手段】内部圧力を付加された部材および／または容器用、特に自動車の移動Ｒ７４４冷凍サイクル内で利用するための破裂板組立体（Ｂ）であって、ハウジング（１）と流体密に結合された破裂膜（５）を受容するための、鍔部（３）によって包囲された密封座（４）を備えたハウジング（１）と、ハウジング（１）の密封座（４）上で破裂膜（５）を固定するための保持部材（６）とを含むものにおいて、保持部材（６）が鍔部（３）の塑性変形によって破裂膜（５）上に押付けられていることを特徴とする破裂板組立体。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部圧力を付加された部材および／または容器用、特に自動車の移動Ｒ７４４冷凍サイクル内で利用するための破裂板組立体であって、ハウジングと流体密に結合された破裂膜を受容するための、鍔部によって包囲された密封座を備えたハウジングと、ハウジングの密封座上で破裂膜を固定するための保持部材とを含むものに関する。

運転条件のもとで内部圧力を付加される例えば空調装置冷凍サイクルの構成部品等の容器ではしばしば安全部材として破裂板が利用される。

破裂板の役目は、空調装置の高圧部および低圧部が最大許容圧力を超えないように保護することである。破裂膜の材料特性に起因して、これは温度に依存してのみ行うことができる。

冷凍サイクル中に現れる内部圧力交番荷重は、破裂膜の疲労を生じることなく車両の運転期間もしくは寿命全体にわたって耐えられねばならない。

従来の破裂板はハウジングと、このハウジングに媒体密に結合された破裂膜とを含む。この目的のために破裂膜は破裂板のハウジングと強固に溶接されている。破裂膜用材料としてふつう、溶接可能な耐食金属が使用される。

使用される材料の耐食性に基づいて、飛沫水または塩水等の腐食性媒体に対する破裂膜の付加的保護を設ける必要がない。これらの材料の欠点はそれらの破壊応力の温度依存性が比較的大きく、そのためこれら破壊板の公称応答圧力が温度低下に伴って強く増加することにある。破裂板は製造に費用がかかる。さらに、シリーズで十分なプロセス信頼性を保証するという問題が生じる。特に溶接過程は破裂膜の材料特性、特に強度に否定的に作用する。このことは設計および寸法設計時に考慮されねばならない。

大抵の場合、頭部に横穴を有する中空プラグが破裂板用ハウジングとして利用される。破裂膜はこの中空プラグ内に溶接される。中空プラグ頭部の横穴は、所定の圧力を上まわり破裂板が応答して破裂するとき冷媒を外部に噴出すのに役立つ。

破裂膜用に使用される材料の温度感受性と溶接による入熱とにより破裂板は内部圧力交番に敏感となり、そのため材料疲労が早期に現れることがある。従来利用されたこれらのタイプの破裂板の幾つかは恐らく圧力交番荷重による破裂膜材料の疲労のゆえに一定回数の運転時間後に故障するとの指摘が既にある。

破裂膜応答圧力の強い温度依存性は、このような破裂板を冷凍サイクル中で安全部材として設計し利用するうえで不利である。

さらにサービス員にとって、破裂板が既に応答したか否かを外部から検知可能とする目視点検の可能性がない。

密閉圧力容器および類似物用の除圧装置に組立体として組み込むための類似の破裂板組立体が特許文献１により公知であり、この破裂板組立体は、実質管状の本体と、この本体が一方の末端に相手穴を有し、この相手穴が本体の内部に、破裂板の少なくとも外縁領域を受容するために環状座を形成することと、長手穴を有し、相手穴の内部に配置されかつ破裂板を座に当接保持するプラグと、周方向で作用する回動応力から破裂板を自由またはほぼ自由に保つためにプラグが管状本体に対して回転するのを防止する手段とを特徴としている。

特許文献１による解決では破裂膜が、本体内に溶接されているのでなく、破裂板の破損を防止するために、本体にねじ込まれないプラグによって強固に締付けられている。プラグの幾何学形状はきわめて複雑で、それゆえに費用がかかる。この解決でも、本体に換気用の横方向横穴が設けられているにすぎないので、破裂板を外部から目視点検することができない。

Ｒ７４４冷凍サイクルでは高圧側および低圧側で最高破裂圧力が安全にされねばならない。これに拘束力を持つ規格ＳＡＥ Ｊ６３９はさらに、高圧安全機構と低圧安全機構が取り違え不可能でなければならないと予定している。このため破裂板は高圧側が赤、低圧側が青に有色標識されていなければならず、これは、現在使用されている金属製中空プラグでは転換するのが困難である。

Ｒ７４４冷凍サイクル内の最高運転圧力と最高許容圧力との距離が小さいので、現在、放出弁を安全部材として技術的に実現するのは限定的にのみ可能である。特に、これは基本的に高い費用と結び付いている。それゆえにＲ７４４冷凍サイクル内では一般に破裂板のみが安全部材として利用される。それに加えて、破裂板は安全弁に比べて費用が少ないという利点を有する。それに対して、弁に対して従来の破裂板の技術的欠点は、破裂膜の材料挙動に基づく公称応答圧力の温度依存性と、圧力交番荷重に対する、破裂膜の疲労をもたらし得るような感受性である。
独国特許出願公開第３３３９２５０号明細書

本発明の課題は、簡単かつ安価に製造可能であり、外部から破裂膜の状態の目視点検が可能であるように前記破裂板組立体を改良することである。本発明の他の課題は、区別性向上のために耐久性ある有色標識を有するように破裂板組立体を改良することにある。

本発明によれば、この課題は、保持部材が鍔部の塑性変形によって破裂膜上に押付けられていることを特徴とする破裂板組立体によって解決される。本発明の有利な諸構成は従属請求項の対象である。

発明の実施の形態

内部圧力を付加された部材および／または容器用、特に自動車の移動Ｒ７４４冷凍サイクル内で利用するための本発明に係る破裂板組立体は、ハウジングと流体密に結合された破裂膜を受容するための、鍔部によって包囲された密封座を備えたハウジングと、ハウジングの密封座上で破裂膜を固定するための保持部材とを含み、保持部材が鍔部の塑性変形によって破裂膜上に押付けられていることを特徴としている。例えば保持部材は、中央穴を有する円板として構成されている。ハウジングは望ましくは外方に向かって開口している。

このように構成された破裂板配置は公知の解決よりも簡単かつ安価に製造可能である。製造は自動化可能であり、大量個数の製造に適している。外側に向かって開口したハウジングの実施によって破裂膜の状態は外部からいつでも目視点検可能である。

有利な１構成において破裂膜の材料はニッケルまたはニッケル合金である。ニッケルもしくはニッケル合金の材料特性に基づいて、公称応答圧力の比較的僅かな温度依存性が達成される。

他の１構成において破裂膜は冷間圧延によって固化されている。変形による破裂膜材料のこの前処理に基づいて、圧力交番荷重に対するその感受性は未処理材料の場合よりもはるかに小さい。それに対して、公差幅は変形度の増すのに伴って増加する。そのことから、破裂板組立体の高い信頼性と寿命が得られる。

特別有利であると実証されたのは、前処理の変形度が０以下〜−０．４の範囲内であるとき、すなわち前処理中に材料厚が減少するときである。変形度φは、変形された長さまたは厚さｔと出発長さまたは厚さｔ_０との商の対数として次式で表現されている：
φ＝１ｎ（ｔ／ｔ_０）
他の有利な１展開において耐食および／または耐熱材料からなる有色、特に単色または多色保護キャップが設けられている。保護キャップによって、飛沫水および粉塵からの破裂膜の所要の保護が達成される。保護キャップは、本発明の基本的考えから逸脱することなく多くの変更態様に実施することができる。

保護キャップは幾つかの機能を果たし、つまり飛沫水および粉塵から破裂膜を保護し、安全機構の有色標識でもって、破裂板が応答したか否かの簡単な目視点検を可能にする。

有利な１構成において保護キャップは破裂板組立体のハウジングに一体化されている。これにより、破裂板組立体の製造性に関して諸利点が得られる。

それに対して、個別の保護キャップを使用すると、特に破裂板組立体を車両エンジンルーム内で使用するとき圧力の保護と粉塵および飛沫水等の有害な外的影響からの破裂膜の保護との両方の機能を分離することが可能になる。これにより、使用する材料、破裂板組立体ハウジングおよび保護キャップの造形可能性に関して両方の部材の柔軟な造形が可能となる。

本発明の有利な１構成において保護キャップは、片側を底で閉鎖されて雄ねじを備えた実質中空円筒状の本体を有し、底は周設溝として実施される目標破断部を含む。

有利には、保護キャップが底に、特に周設溝の領域に、局所的に補強されている。破裂板の破壊によって保護キャップが圧力を付加されると、補強部がヒンジのように作用するので、保護キャップの底は開くことができる。底がこれによって保護キャップから完全に分離されることはない。

特別有利には、保護キャップが、ねじ穴にねじ込みかつそこから取り出すための手段を有する。これにより保護キャップの取付・取外しが容易となる。

好ましくは、ねじ込みかつ取り出すための手段は中空円筒形本体の内部に配置される六角穴である。

主に、ねじ込みかつ取り出すための手段は中空円筒形本体の外側に配置される外部六角面である。

本発明の実施例が図面に基づいて詳しく説明される。

すべての図において相対応する部品には同じ符号が付けてある。

図１に示す破裂板組立体Ｂはねじ穴Ｇにねじ込まれており、このためねじ穴は加圧容器、例えば車両空調装置の内部圧力を付加された構成部品に設けられている。

破裂板組立体Ｂは、雄ねじ２と鍔部３によって包囲されて破裂膜５を受容する密封座４とを備えた実質中空円筒状のハウジング１と、ハウジング１と流体密に結合された破裂膜５と、ハウジング１の密封座４上で破裂膜５を固定するための保持部材６とを含む。破裂膜５はニッケルから作製されており、破裂板組立体Ｂに組み込む前に冷間圧延によって固化されている。

ハウジング１は外に向かって開口している。ハウジング１にねじ込みかつ取り出すための例えば六角穴として実施される手段７が中空円筒形ハウジング１の内部に設けられている。

保持部材６は中央穴を備えた円板であり、鍔部３の塑性変形によって破裂膜５上に押付けられている。これにより破裂板組立体Ｂは無損傷状態のとき流体密である。

さらに、破裂板組立体Ｂは耐食材料からなる有色、特に多色または単色保護キャップＳを含み、この保護キャップは片側を底８で閉鎖された実質中空円筒状の本体９を有し、この本体が雄ねじ１０を備えている。底８は周設溝１１として実施される目標破断部ＢＳを有する。これにより、両方の雄ねじ２、１０が同じ寸法設計であるとき、保護キャップＳはハウジング１と同じねじ穴Ｇにねじ込み可能である。

保護キャップＳはねじ穴Ｇにねじ込みもしくはそこから取り出すための手段１２を有し、実施例においてこの手段は中空円筒形本体９の内部に配置される六角穴である。

容器内の圧力が最大許容圧力を超えて上昇すると破裂膜５が破裂し、容器の内部圧力は保護キャップＳの底８に加わる。本体９の底８の周設溝１１はこの圧力に耐えることができず、やはり破裂し、容器の内容物は逃散することができる。これにより容器の内部空間が除圧され、超過圧力によって容器が破損することはない。同時に、保護キャップＳの底８の破裂は有色標識に基づいて破裂板組立体Ｂの状態の目視点検を可能とし、サービス員は外部から、破裂膜５が応答したことを検知することができる。

図２に示す選択的実施形態の保護キャップＳはやはり有色耐食材料からなり、片側を底８で閉鎖された実質中空円筒状の本体９を有し、この本体が雄ねじ１０を備えている。さらに、底８は周設溝１１として実施される目標破断部ＢＳを備えている。これにより保護キャップＳは、両方の雄ねじ２、１０が同じ寸法設計であるときハウジング１と同じねじ穴Ｇにねじ込み可能である。

保護キャップＳは周設溝１１の領域に局所的補強部１４を備えている。破裂膜５の破壊によって保護キャップＳに圧力が付加されると、補強部１４がヒンジのように働くので、保護キャップＳの底８は開くことができる。底８がこれによって保護キャップＳから完全に分離されることはない。補強部１４は追加的に被着することができ、または保護キャップＳと一体に、例えば保護キャップに射出成形して、構成しておくことができる。

保護キャップＳはねじ穴Ｇにねじ込みかつ取り出すための手段１２を有し、実施例においてこの手段は中空円筒形本体９の外面に配置される外部六角面である。外部六角面の下方に配置される密封手段１３は実施例においてＯリングとして実施されている。

保護キャップを備えた本発明に係る破裂板組立体を示す。 本発明に係る保護キャップの選択的実施形態を示す。

Claims (11)

1. 内部圧力を付加された部材および／または容器用、特に自動車の移動Ｒ７４４冷凍サイクル内で利用するための破裂板組立体（Ｂ）であって、ハウジング（１）と流体密に結合された破裂膜（５）を受容するための、鍔部（３）によって包囲された密封座（４）を備えたハウジング（１）と、ハウジング（１）の密封座（４）上で破裂膜（５）を固定するための保持部材（６）とを含むものにおいて、保持部材（６）が鍔部（３）の塑性変形によって破裂膜（５）上に押付けられていることを特徴とする破裂板組立体。
2. 破裂膜（５）の材料がニッケルまたはニッケル合金であることを特徴とする、請求項１記載の破裂板組立体。
3. 破裂膜（５）の材料が、硬化のため冷間圧延によって前処理されていることを特徴とする、請求項１または２記載の破裂板組立体。
4. 前処理の変形度が０〜−０．４の範囲内であることを特徴とする、請求項３記載の破裂板組立体。
5. 耐食および／または耐熱材料からなる有色保護キャップ（Ｓ）が設けられていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の破裂板組立体。
6. 保護キャップ（Ｓ）がハウジング（１）に一体化されていることを特徴とする、請求項５記載の破裂板組立体。
7. 保護キャップ（Ｓ）が、片側を底（８）で閉鎖されて雄ねじ（１０）を備えた実質中空円筒状の本体（９）を有し、底（８）が、周設溝（１１）として実施される目標破断部（ＢＳ）を有することを特徴とする、請求項５または６記載の破裂板組立体。
8. 保護キャップ（Ｓ）が底（８）に、特に周設溝（１１）の領域に、局所的に限定された補強部（１４）を有することを特徴とする、請求項５、６または７記載の破裂板組立体。
9. 保護キャップ（Ｓ）が、ねじ穴（Ｇ）にねじ込みかつそこから取り出すための手段（１２）を有することを特徴とする、請求項８記載の破裂板組立体。
10. ねじ込みかつ取り出すための手段（１２）が、中空円筒形本体（９）の内部に配置される六角穴であることを特徴とする、請求項９記載の破裂板組立体。
11. ねじ込みかつ取り出すための手段（１２）が、中空円筒形本体（９）の外側に配置される外部六角面であることを特徴とする、請求項８記載の破裂板組立体。

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