JP4739724B2 - フロート式スチームトラップ - Google Patents

Description

本発明は、蒸気使用機器や蒸気配管等に接続され、自動的に復水を排出するスチームトラップに関する。

従来のフロート式スチームトラップを図４および図５に示す。図４に示すフロート式スチームトラップ５０は、フロート５１に一端が固定され他端が回動自在に支持されているレバー５２に、円筒状の内弁５３が固定されており、この内弁５３がフロート５１の上下動に追随して上下動するように構成されたものである。

また、図５に示すフロート式スチームトラップ６０は、フロート６１に一端が固定され他端が回動自在に支持されたレバー６２の下端部に球状の内弁６３が固定されており、この内弁６３がレバー６２の回動動作と共に開閉動作をするものである。

これら図４、図５に示すフロート式スチームトラップで、フロートの浮力をＦ、フロートの中心からレバーの回動中心の位置までの距離をＬ1 、レバーの回動中心の位置から内弁の取り付け位置までの距離をＬ2 、流出口の断面積をＡ、流出口の入口側と出口側との復水の圧力差をΔＰとすると、開弁するための条件は次式で表される。
Ｆ×Ｌ1 ＞Ａ×ΔＰ×Ｌ2 ・・・式（１）

しかしながら、従来のフロート式スチームトラップにおいて、開弁するためには式（１）においてＦまたはＬ1 を大きくするか、ＡまたはΔＰ，Ｌ2 を小さくすればよいが、ＦまたはＬ1 を大きくすることは装置全体が大型化するという問題点があった。

また、Ａを小さくすることは排出能力の低下を招き、Ｌ2 を小さくすることは内弁のリフト量がとれないので復水の排出能力の低下につながる。さらにΔＰを小さくすることは、使用条件を制限することとなり、汎用性がなくなるという問題点を生じる。

また、従来のフロート式スチームトラップの弁閉止性能を決定する弁座方式は、図４に示すものでは上下動の面接触方式、図５に示すものではレバー６２に固定された球状の内弁６の球面による線接触方式であり、このため、閉止性能および耐久性は完全ではなく、スチームの漏れなどを生じるという問題点があった。

そこで、これらの問題点を解決するために、従来においては、排出能力の大きいフロート式スチームトラップは、装置全体が大型化しており、使用可能なΔＰが小さいものであった。また、装置が小型化したものや使用可能なΔＰを大きくしたものは、排出能力が小さくなっていた。そのため、広範囲のスペックを満足させるためには、機種の数が多くなったり、装置が大型化する傾向があった。

このように、フロート式スチームトラップに求められる課題としては、次のようなものがある。
１）従来の大型化した装置全体を小型化すると共に排水能力を増大し、かつ使用圧力範囲を広くする。
２）閉止性能と耐久性を向上させ、不必要なスチームの浪費をなくし、経済的な運転を実現する。
３）内弁の急激な閉止に伴うウォータハンマの発生を防止する。
４）復水排出能力の大きい装置において、復水流入量が少ない場合でも、連続排出を可能にする。
５）急激な復水流入や装置の輸送中の振動などの外乱に対して、フロートが暴れて破損しないようにする。

このような従来の問題点を解決するため、本発明者らにより、フロートの上下動に連動して弁座に対しスライドして弁座を開閉可能に、フロートに弁体を設けたフロート式スチームトラップが開発されている（特許文献１参照）。

特開２００２−１９５４９２号公報

本発明は、装置を小型化すると共に排水能力を高め、弁閉止性能を向上させ、ウォータハンマの発生を防止するフロート式スチームトラップにおいて、さらにウォータハンマの発生の防止に効果的なフロート式スチームトラップを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るフロート式スチームトラップは、フロート室を有し、前記フロート室に連通する流入口と排出口とを有する本体と、前記フロート室の内部に上下動可能に設けられたフロートと、内部に前記排出口に連通する流路を有し前記本体に前記フロート室の内部で設けられたホルダと、前記流路に連通するよう前記ホルダに設けられた複数の弁座と、各弁座に対応して複数設けられたボール状の弁体とを有し、前記フロートは浮きとレバーとを有し、前記レバーは一端側が前記浮きに固定され他端側が前記ホルダに回転可能に設けられ、各弁座と対向する側にそれぞれ弁体収容部を有し、各弁体は各弁体収容部にそれぞれ移動可能に収容され、前記フロートの上下動に連動して前記レバーとともに回転し、各弁座に対しずれる方向に移動して各弁座をそれぞれ開閉可能に設けられており、各弁座を開くとき時間差を発生させるよう、各弁体収容部の内径が等しく、各弁体の直径がそれぞれ異なっていることを、特徴とする。

本発明に係るフロート式スチームトラップによれば、流入口からフロート室に流体が入り、フロート室に流体が所定量まで溜まると、フロートが浮力で上昇する。フロートが上昇すると、フロートの上下動に連動してボール状の弁体が弁座に対しずれる方向に移動し、弁座を開く。これにより、フロート室に溜まった流体が、弁座から排出口へと排出される。フロート室から流体が排出されると、フロートは下降し、弁体は移動して弁座を閉じる。

このように、弁体は弁座に対しずれる方向に移動して弁座を開閉するため、装置を小型化すると共に使用圧力範囲を広くすることができる。また、これにより、排出面積の変化が緩やかなため、内弁の急激な閉止に伴うウォータハンマの発生を防止することができる。

本発明に係るフロート式スチームトラップは、フロートの浮きに浮力が働くと、レバーが回転して弁体を移動させ、弁座を開く。フロートの動きは上下方向の回転運動のみに規制されるので、振動などの外乱でもフロートが暴れることなく、フロートの破損を防止できる。この構成で、レバーの回転中心と弁体の中心との距離を小さく設定することにより、レバー比（Ｌ１／Ｌ２）を大きくすることができるので、容易に使用圧力範囲を広くでき、高圧使用に対応できる。

本発明に係るフロート式スチームトラップでは、弁体がレバーに固定されておらず自由に移動可能なため、弁座を開閉するとき回転する。このため、弁体が弁座を傷付けにくく、また、弁座に付着するスケールなどの影響を受けにくい。これにより、弁閉止性の維持と部品の長寿命化を図ることができる。

本発明に係るフロート式スチームトラップで、複数の弁座は、ホルダの両側に設けられていても、片側に設けられていてもよい。弁座を複数設けることにより、排出能力の変更が容易となる。また、弁座の取付位置をホルダの両側または片側で任意に設定することができるので、排出能力の対応範囲が広く、さらに、各弁座および各弁体の部品共通化にも容易に対応することができる。また、弁座を塞ぐことにより、容易に排出能力の変更が可能となる。この場合、弁座が栓体と交換容易であることが好ましい。

本発明に係るフロート式スチームトラップでは、各弁体収容部の中心線と各弁孔の中心線とが一致する構成において、各弁座を開くとき、直径の大きい弁体から先に弁座を開くことができる。このため、複数の弁座を開くとき時間差を発生させ、より小さなフロートの浮力で弁の開閉を行うことができるので、高圧使用に対応することができ、機器の小型化・大流量化を図ることができる。

本発明に係るフロート式スチームトラップは、フロート室を有し、前記フロート室に連通する流入口と排出口とを有する本体と、前記フロート室の内部に上下動可能に設けられたフロートと、内部に前記排出口に連通する流路を有し前記本体に前記フロート室の内部で設けられたホルダと、前記流路に連通するよう前記ホルダに設けられた複数の弁座と、各弁座に対応して複数設けられたボール状の弁体とを有し、前記フロートは浮きとレバーとを有し、前記レバーは一端側が前記浮きに固定され他端側が前記ホルダに回転可能に設けられ、各弁座と対向する側にそれぞれ弁体収容部を有し、各弁体は各弁体収容部にそれぞれ移動可能に収容され、前記フロートの上下動に連動して前記レバーとともに回転し、各弁座に対しずれる方向に移動して各弁座をそれぞれ開閉可能に設けられており、各弁座を開くとき時間差を発生させるよう、各弁体収容部の内径がそれぞれ異なり、各弁体の直径が等しくなっていてもよい。この構成では、各弁体収容部の中心線と各弁孔の中心線とが一致する構成において、各弁座を開くとき、弁体収容部の内径の小さい弁体から先に弁座を開くことができる。このため、複数の弁座を開くとき時間差を発生させ、より小さなフロートの浮力で弁の開閉を行うことができるので、高圧使用に対応することができ、機器の小型化・大流量化を図ることができる。

本発明に係るフロート式スチームトラップにおいて、各弁座は前記レバーの回転中心から弁孔までの距離がそれぞれ異なることが好ましい。また、本発明に係るフロート式スチームトラップは、フロート室を有し、前記フロート室に連通する流入口と排出口とを有する本体と、前記フロート室の内部に上下動可能に設けられたフロートと、内部に前記排出口に連通する流路を有し前記本体に前記フロート室の内部で設けられたホルダと、前記流路に連通するよう前記ホルダに設けられた複数の弁座と、各弁座に対応して複数設けられたボール状の弁体とを有し、前記フロートは浮きとレバーとを有し、前記レバーは一端側が前記浮きに固定され他端側が前記ホルダに回転可能に設けられ、各弁座と対向する側にそれぞれ弁体収容部を有し、各弁体は各弁体収容部にそれぞれ移動可能に収容され、前記フロートの上下動に連動して前記レバーとともに回転し、各弁座に対しずれる方向に移動して各弁座をそれぞれ開閉可能に設けられており、各弁座を開くとき時間差を発生させるよう、各弁座の前記レバーの回転中心から弁孔までの距離がそれぞれ異なっていてもよい。これらの構成では、各弁座を開くとき、レバーの回転中心より遠い弁体から先に弁座を開くことができる。このため、複数の弁座を開くとき時間差を発生させ、より小さなフロートの浮力で弁の開閉を行うことができるので、高圧使用に対応することができ、機器の小型化・大流量化を図ることができる。

本発明に係るフロート式スチームトラップにおいて、前記本体は開閉可能であって、前記ホルダは前記本体に取り外し可能に固定されていてもよい。この構成によれば、配管に設置後、本体を配管から取り外すことなく、本体を開き、ホルダを本体から取り外すだけで、フロート、弁体およびホルダを一括して外部に取り出すことができるので、メンテナンスの手間と費用を削減することができる。

本発明に係るフロート式スチームトラップによれば、装置を小型化すると共に排水能力を高めることができる。さらに、弁体が弁座に対しずれる方向に移動するので、弁閉止性能が高く、また、弁の開口面積変化が緩やかなので、内弁の急激な閉止に伴うウォータハンマの発生を防止することができる。

図１〜図３は、本発明の実施の形態を示している。
図１に示すように、フロート式スチームトラップは、本体１と、ストレーナ２と、ホルダ３と、フロート４と、弁座５と、弁体６ａ，６ｂとを有している。

本体１は、金属製のボデー１ａにカバー１ｂをボルト１ｃで開閉可能にネジ止めして成っている。本体１は、ボデー１ａに入口部１２と出口部１３とを有している。本体１は、内部にフロート室１ｄを有している。入口部１２および出口部１３は、本体１の側面に一体的に設けられている。入口部１２はフロート室１ｄと外部に連通する流入口１２ａを有し、出口部１３はフロート室１ｄと外部に連通する排出口１３ａを有している。流入口１２ａと排出口１３ａとは、復水を流入または排出させるためのものである。ストレーナ２は、ゴミなどの異物流入防止のため、フロート室１ｄの内部で入口部１２の流入口１２ａを遮るように設けられている。

ホルダ３は、管状であって、出口部１３に取り外し可能に設けられ、フロート室１ｄの内部に設けられている。ホルダ３は、内部に排出口１３ａに連通する流路３ａを有している。ホルダ３は、排出口１３ａと底部との間に伸びている。図２に示すように、弁座５は、ホルダ３の底部側端部の両側の側面に、流路３ａないし排出口１３ａに連通するよう固定されている。各弁座５は、ホルダ３に形成された孔に着脱可能に螺合している。図２に示すように、各弁座５は、弁体６ａ，６ｂで開閉可能な同一径の弁孔５ａを有している。各弁座５は、弁孔５ａの周囲に弁座シール面を有している。各弁座５の弁孔５ａを通して排出口１３ａから復水を排出することができる。弁体６ａ，６ｂは、弁孔５ａより大きな直径を有するボール状である。

なお、弁座５は、弁孔５ａを有しない栓体と交換容易であることが好ましい。また、弁座５が外側で弁体６ａ，６ｂが内側に配置されてもよい。図１では、弁座５および弁体６ａ，６ｂは、ホルダ３の両側に各１個ずつ設けられている。しかしながら、弁座５および弁体６ａ，６ｂは、ホルダ３のそれぞれ片側に複数個設けられていてもよい。

フロート４は、球状、長球状、その他の形状の浮き４１とレバー４２とを有している。フロート４は、フロート室１ｄの内部に上下動可能に設けられている。浮き４１は、内部が密閉状態となっているので、復水の量に応じて浮力が働く。レバー４２は二股に分かれ、分かれた各レバー部４２ａは対称形状になっている。レバー４２は、二股に分かれる一端側が浮き４１に固定され、その一端に対し他端側の各レバー部４２ａでホルダ３を挟んで、その両側に回転可能にピン１４で固定されている。このため、レバー４２は、ピン１４を回転中心としてフロート室１ｄ内で上下回転運動する。各レバー部４２ａの各他端は二股に分かれ、その間に凹部１５を有している。ホルダ３の両側には突起３ｂが設けられ、突起３ｂは凹部１５の間に配置されている。これにより、レバー４２はピン１４を中心とした回転運動が一定範囲内に拘束され、フロート４の破損を防止することができる。

各レバー部４２ａは、ボールハウジング４３をピン１４の固定位置と凹部１５との間に有している。各ボールハウジング４３は、弁座５と対向する側に弁体収容部４３ａを有している。各弁体収容部４３ａの内面は、互いに内径が等しい円筒面になっている。各円筒面の中心線は、ピン１４の回転中心線と平行でその回転中心から互いに等距離に位置している。各弁体収容部４３ａの中心線と各弁孔５ａの中心線とは、同時に一致可能に構成されている。弁体６ａ，６ｂは、弁体収容部４３ａに自由に移動可能に収容されている。これにより、弁体６ａ，６ｂは、浮き４１の上下動に連動してレバー４２とともに回転し、弁座５に対しずれる方向に移動して弁座５を開閉可能となっている。各ボールハウジング４３の弁体収容部４３ａは同じ大きさであるが、収容される弁体６ａ，６ｂは互いに直径が異なっている。弁体収容部４３ａは、弁座５の側の反対側に、弁体６ａ，６ｂの直径より小さい孔４３ｂで貫通している。

次に、作用について説明する。
図１に示すように、フロート式スチームトラップにおいて、蒸気使用機器や蒸気配管等（図示せず）から流れてきた復水は、流入口１２ａよりストレーナ２を通過してフロート室１ｄに入り、フロート室１ｄに徐々に溜まる。フロート４は、フロート室１ｄの内部で上下動可能である。フロート室１ｄに復水が所定量まで溜まると、フロート４が浮力で上昇する。

フロート４の浮き４１が浮力で図１のＡの位置からＢ、Ｃの位置へと上昇すると、レバー４２の一端側がホルダ３に対して上方に回転し、フロート４に連動してボール状の弁体６ａ，６ｂが弁座５に対しずれる方向に移動し、弁座５の弁孔５ａを開く。これにより、フロート室１ｄに溜まった流体が、弁座５およびホルダ３の流路３ａを通って排出口１３ａから排出される。

このとき、図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、直径の大きい弁体６ｂから弁孔５ａを開き、次に直径の小さい弁体６ａが弁孔５ａを開く。このように、各弁座５の弁孔５ａを開くとき、時間差を発生させ、より小さなフロート４の浮力で弁孔５ａの開閉を行うことができるので、高圧使用に対応することができ、機器の小型化・大流量化を図ることができる。

フロート室１ｄから復水が排出されると、フロート４は図１のＣの位置からＢ、Ａの位置へと下降し、レバー４２の一端側がホルダ３に対して下方に回転し、弁体６ａ，６ｂは弁座５に対して下方に移動して弁座５の弁孔５ａを閉じる。

このように、弁体６ａ，６ｂは弁座５に対しずれる方向に移動して弁座５の弁孔５ａを開閉するため、装置を小型化すると共に使用圧力範囲を広くすることができる。また、これにより、排出面積の変化が緩やかなため、内弁の急激な閉止に伴うウォータハンマの発生を防止することができる。

また、フロート４の動きは上下方向の回転運動のみに規制されるので、振動などの外乱でもフロート４が暴れることなく、フロート４の破損を防止できる。この構成で、レバー４２の回転中心と弁体６ａ，６ｂの中心との距離を小さく設定することにより、レバー比（Ｌ１／Ｌ２）を大きくすることができるので、容易に使用圧力範囲を広くでき、高圧使用に対応できる。

弁体６ａ，６ｂがレバー４２に固定されておらず、弁体収容部４３ａに収容されて自由に移動可能なため、弁座５の弁孔５ａを開閉するとき回転する。このため、弁体６ａ，６ｂが弁座５を傷付けにくく、また、弁座５に付着するスケールなどの影響を受けにくい。これにより、弁閉止性の維持と部品の長寿命化を図ることができる。

フロート室１ｄ内部の復水の圧力が、常に弁体６ａ，６ｂを弁座５に押しつける方向に働くため、密閉性が高く、弁閉止性能に優れている。
本体１が開閉可能であって、ホルダ３が本体１に取り外し可能に固定されているため、配管に設置後、本体１を配管から取り外すことなく、本体１を開き、ホルダ３を本体１から取り外すだけで、フロート４、弁体６ａ，６ｂおよびホルダ３を一括して外部に取り出すことができるので、メンテナンスの手間と費用を削減することができる。

なお、ホルダ３は、両側または片側に、弁座５を複数設けることができる。これにより、排出能力の変更が容易となる。弁開させる力を各弁座５に分散させることができ、弁開するのに必要な力を軽減できるため、装置の小型化を図ることができる。また、弁座５の取付位置をホルダ３の両側または片側で任意に設定することができるので、排出能力の対応範囲が広く、さらに、各弁座５および各弁体６ａ，６ｂの部品共通化にも容易に対応することができる。また、弁座５を塞ぐことにより、容易に排出能力の変更が可能となる。

本発明の実施の形態のフロート式スチームトラップを示す断面図である。 図１に示すフロート式スチームトラップの弁座および弁体を示す断面図である。 図１に示すフロート式スチームトラップの弁座および弁体を示す（Ａ）閉弁時の状態の断面図、（Ｂ）一方の弁が開いた状態の断面図、（Ｃ）双方の弁が開いた状態の断面図である。 従来のフロート式スチームトラップを示す断面図である。 他の従来のフロート式スチームトラップを示す断面図である。

符号の説明

１ 本体
１ａ ボデー
１ｂ カバー
１ｃ ボルト
１ｄ フロート室
１２ 入口部
１２ａ 流入口
１３ 出口部
１３ａ 排出口
２ ストレーナ
３ ホルダ
３ａ 流路
３ｂ 突起
４ フロート
４１ 浮き
４２ レバー
４２ａ レバー部
４３ ボールハウジング
４３ａ 弁体収容部
４３ｂ 孔
５ 弁座
５ａ 弁孔
６ａ，６ｂ 弁体

Claims (4)

1. フロート室を有し、前記フロート室に連通する流入口と排出口とを有する本体と、
   前記フロート室の内部に上下動可能に設けられたフロートと、
   内部に前記排出口に連通する流路を有し前記本体に前記フロート室の内部で設けられたホルダと、
   前記流路に連通するよう前記ホルダに設けられた複数の弁座と、
   各弁座に対応して複数設けられたボール状の弁体とを有し、
   前記フロートは浮きとレバーとを有し、前記レバーは一端側が前記浮きに固定され他端側が前記ホルダに回転可能に設けられ、各弁座と対向する側にそれぞれ弁体収容部を有し、
   各弁体は各弁体収容部にそれぞれ移動可能に収容され、前記フロートの上下動に連動して前記レバーとともに回転し、各弁座に対しずれる方向に移動して各弁座をそれぞれ開閉可能に設けられており、
   各弁座を開くとき時間差を発生させるよう、各弁体収容部の内径が等しく、各弁体の直径がそれぞれ異なっていることを、
   特徴とするフロート式スチームトラップ。
2. フロート室を有し、前記フロート室に連通する流入口と排出口とを有する本体と、
   前記フロート室の内部に上下動可能に設けられたフロートと、
   内部に前記排出口に連通する流路を有し前記本体に前記フロート室の内部で設けられたホルダと、
   前記流路に連通するよう前記ホルダに設けられた複数の弁座と、
   各弁座に対応して複数設けられたボール状の弁体とを有し、
   前記フロートは浮きとレバーとを有し、前記レバーは一端側が前記浮きに固定され他端側が前記ホルダに回転可能に設けられ、各弁座と対向する側にそれぞれ弁体収容部を有し、
   各弁体は各弁体収容部にそれぞれ移動可能に収容され、前記フロートの上下動に連動して前記レバーとともに回転し、各弁座に対しずれる方向に移動して各弁座をそれぞれ開閉可能に設けられており、
   各弁座を開くとき時間差を発生させるよう、各弁体収容部の内径がそれぞれ異なり、各弁体の直径が等しくなっていることを、
   特徴とするフロート式スチームトラップ。
3. 各弁座は前記レバーの回転中心から弁孔までの距離がそれぞれ異なることを特徴とする請求項１または２記載のフロート式スチームトラップ。
4. フロート室を有し、前記フロート室に連通する流入口と排出口とを有する本体と、
   前記フロート室の内部に上下動可能に設けられたフロートと、
   内部に前記排出口に連通する流路を有し前記本体に前記フロート室の内部で設けられたホルダと、
   前記流路に連通するよう前記ホルダに設けられた複数の弁座と、
   各弁座に対応して複数設けられたボール状の弁体とを有し、
   前記フロートは浮きとレバーとを有し、前記レバーは一端側が前記浮きに固定され他端側が前記ホルダに回転可能に設けられ、各弁座と対向する側にそれぞれ弁体収容部を有し、
   各弁体は各弁体収容部にそれぞれ移動可能に収容され、前記フロートの上下動に連動して前記レバーとともに回転し、各弁座に対しずれる方向に移動して各弁座をそれぞれ開閉可能に設けられており、
   各弁座を開くとき時間差を発生させるよう、各弁座の前記レバーの回転中心から弁孔までの距離がそれぞれ異なっていることを、
   特徴とするフロート式スチームトラップ。
   

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