JP6371477B2 - 弁座およびドレントラップ - Google Patents

Description

本願は、弁座およびそれを備えたドレントラップに関する。

例えば特許文献１に開示されているように、弁座を備えたドレントラップ（スチームトラップ）が知られている。このドレントラップは、ケーシング内に、ドレンの貯留室（弁室）と、弁座と、流体の排出通路（出口）とが設けられている。弁座は、筒状に形成されており、筒状内部と貯留室とを連通させる弁孔と、筒状内部と排出通路とを連通させる連通孔とが設けられている。ドレントラップでは、貯留室に設けられた弁体（フロート）が弁座に離着座することにより、弁座の弁孔が開閉される。弁孔が開くと、貯留室のドレンが弁孔から筒状内部に流入して連通孔から排出通路に流出する。こうして、貯留室のドレンが弁座を介して排出通路に流れ外部に排出される。

特開２００２−２７６８９３号公報

ところで、上述したようなドレントラップでは、弁座から流出したドレンが排出通路の壁面に繰り返し衝突または接触することによって壁面が浸食される（いわゆるエロージョンが起こる）虞がある。そのエロージョンを抑制するために、弁座から排出通路へのドレンの流出方向および流出速度が適切となるように弁座の連通孔の向きおよび大きさが設計される。例えば、ドレンの流出方向が排出通路の通路方向と同じになるように、弁座の連通孔の向きが定められる。また、ドレンの流出速度が所定値以上になるように、連通孔の大きさが定められる。つまり、ドレンの流出速度が遅いと、連通孔から流出したドレンが大きく拡がって排出通路の壁面に衝突してしまうため、ドレンの流出速度は所定値以上に定められる。通常、連通孔が小さくなるほど、ドレンの流出速度は早くなる。

しかしながら、実際の設置現場では、運転条件や設置姿勢の変更若しくは誤差により、ドレンの流出速度が所定値を下回ってしまう場合があった。その場合、弁座を連通孔の大きさが適切なものに取り換えなければならず、そのため、時間および手間が多大に懸かっていた。

本願に開示の技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、流体の流出速度の調整を簡易に行うことが可能な弁座およびそれを備えたドレントラップを提供することにある。

本願の弁座は、上記目的を達成するために、弁体が離着座して流体が流入する部材（筒状部材）と、その流入した流体が外部に流出する流出孔を構成する部材（環状部材）とを別部材で構成するようにした。

具体的に、本願の弁座は、筒状部材と環状部材を備えている。上記筒状部材は、弁体によって開閉され、流体が流入する弁孔を有するものである。上記環状部材は、上記筒状部材の側壁に嵌め込まれて該筒状部材の内外を連通させ、上記流体の流出孔を構成するものである。

また、本願のドレントラップは、ドレンの貯留室と、該貯留室に配置された弁体と、該弁体が離着座する上述した弁座と、上記貯留室のドレンが上記弁座を介して排出される排出通路とを備えている。そして、上記弁座において、上記筒状部材の弁孔は上記弁体の離着座によって開閉され流体として上記貯留室のドレンが流入する。また、上記弁座において、上記環状部材は上記筒状部材の内部と上記排出通路とを連通させ流体として上記ドレンの流出孔を構成している。

以上のように、本願の弁座では、筒状部材の弁孔が弁体によって開閉される。弁孔が開くと、流体が弁孔を通じて筒状部材の内部に流入し、流出孔から外部に流出する。そして、本願の弁座によれば、筒状部材の側壁に嵌め込んで筒状部材の内外を連通させる環状部材を上記の流出孔として構成するようにした。つまり、本願の弁座によれば、筒状部材とは別部材の環状部材を筒状部材に嵌め込んで、その環状部材の開口を流出孔とした。この構成により、環状部材を外径は同じで内径（開口径）が異なる別のものに取り替えることで、簡易に流体の流出速度を調整することができる。つまり、内径の小さい環状部材に取り替えると流出速度は早くなり、内径の大きい環状部材に取り替えると流出速度は遅くなる。また、外径は同じで互いに内径の異なる複数の環状部材を予め用意しておくことにより、迅速に流出速度の調整を行うことができる。

図１は、実施形態に係るドレントラップの概略構成を示す断面図である。 図２は、実施形態に係る弁座の概略構成を拡大して示す断面図である。 図３は、実施形態の変形例に係るドレントラップの要部を示す断面図である。 図４は、図３におけるＸ−Ｘ線の断面図である。

以下、本願の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本願に開示の技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

本実施形態のドレントラップ１は、フリーフロート式のスチームトラップを構成し、例えば蒸気システムに設けられ、蒸気の凝縮によって発生したドレン（復水）が貯留され自動的に排出されるものである。図１に示すように、ドレントラップ１は、密閉容器であるケーシング１０と、フロート１６と、弁座２０と、排出機構３０とを備えている。

ケーシング１０は、本体部１１に蓋部１２がボルトで締結されてなり、内部にドレンの貯留室１３が形成されている。本体部１１は、ドレンの流入通路１４および排出通路１５を有している。貯留室１３の上部には、スクリーン１７およびフロートカバー１８が設けられている。図示しないが、フロートカバー１８には開口が設けられている。流入通路１４は貯留室１３の上部に連通しており、流入通路１４のドレンはスクリーン１７およびフロートカバー１８の開口を通過して貯留室１３に貯留される。フロート１６は、中空球形に形成され、貯留室１３に自由状態で設けられている。フロート１６は、貯留室１３のドレン水位に応じて上昇下降し、後述する弁座２０に離着座する弁体を構成している。排出通路１５は、互いに連続する鉛直部１５ａおよび水平部１５ｂを有する。鉛直部１５ａは弁座２０を介して貯留室１３に連通し、水平部１５ｂは外部に連通している。

弁座２０は、貯留室１３の下部に位置しており、プラグ２９によって貯留室１３の壁部に押しつけられて固定されている。弁座２０は、貯留室１３と排出通路１５とを連通させ、貯留室１３のドレンを排出通路１５に排出する。弁座２０の詳細な構成については後述する。

排出機構３０は、貯留室１３の上部に設けられており、貯留室１３内の低温の空気や低温のドレンを排出通路３４に排出する低温流体用の排出機構である。排出機構３０は、弁座３１と、温度応動部材３３とを備えている。弁座３１には排出通路３４に連通する排出孔３２が形成されており、その排出孔３２は温度応動部材３３によって開閉される。温度応動部材３３は、略円板状の密閉カプセルであり、図示しないが、内部に薄板ダイヤフラムと熱膨張収縮液が収容されている。排出通路３４は、蓋部１２に形成されており、連通路３５を介して排出通路１５に接続されている。排出機構３０では、貯留室１３内の温度が高くなると、温度応動部材３３が膨張して排出孔３２を閉じる。貯留室１３内の温度が低くなると、温度応動部材３３は収縮して排出孔３２を開き、貯留室１３のドレンや空気が排出孔３２から排出通路３４に排出される。

〈弁座の構成〉
図２にも示すように、弁座２０は、筒状部材２１と環状部材２５を備えている。筒状部材２１は、一端（図２において左側端部）に弁孔２３を有する円筒状に形成されており、弁座２０の本体を構成している。なお、筒状部材２１の他端は閉塞されている。筒状部材２１の内部は、ドレンの排出路２２となっている。筒状部材２１において、弁孔２３は、排出路２２と貯留室１３とを連通させ、貯留室１３のドレンが排出路２２に流入する開口である。弁孔２３は、フロート１６が筒状部材２１の先端に離着座することによって開閉される。

環状部材２５は、筒状部材２１の側壁に嵌め込まれて取り付けられている。具体的に、筒状部材２１の側壁には挿入孔２４が貫通形成されており、その挿入孔２４に環状部材２５が挿入され（嵌め込まれ）ている。環状部材２５は、その開口２６によって筒状部材２１の内外（即ち、筒状部材２１の排出路２２と排出通路１５と）を連通させている。つまり、環状部材２５は、筒状部材２１の排出路２２のドレンが排出通路１５（鉛直部１５ａ）に流出するドレンの流出孔を構成している。

また、環状部材２５は、先端２７（外端）が筒状部材２１の側壁から外方へ突出するように側壁１３に嵌め込まれている。また、図１に示すように、環状部材２５は、その中心軸Ａが排出通路１５（鉛直部１５ａ）の通路方向に延びるように設けられている。つまり、環状部材２５の開口２６の中心軸Ａは鉛直部１５ａの通路軸と略同軸になっている。

上述したドレントラップ１では、貯留室１３のドレン水位が低い場合、フロート１６が弁座２０の筒状部材２１に着座し、弁孔２３が閉じられる（図１に示す状態）。貯留室１３のドレン水位が上昇すると、フロート１６が上昇して弁座２０の筒状部材２１から離座し、弁孔２３が開く。そうすると、貯留室１３のドレンは弁孔２３から筒状部材２１の排出路２２に流入する。排出路２２に流入したドレンは、環状部材２５の開口２６から排出通路１５（鉛直部１５ａ）に流出し、外部に排出される。

以上のように、上記実施形態の弁座２０では、筒状部材２１の側壁に嵌め込んで筒状部材２１の内外を連通させる環状部材２５をドレンの流出孔として構成するようにした。つまり、上記実施形態の弁座２０によれば、筒状部材２１とは別部材の環状部材２５を筒状部材２１に嵌め込んで、その環状部材２５の開口２６を流出孔とした。この構成により、環状部材２５を外径Ｄ２は同じで内径Ｄ３（開口径）が異なる別のものに取り替えることで、簡易にドレン（流体）の流出速度を調整（変更）することができる。

弁座２０において、ドレンの流出速度は、弁孔２３の孔径Ｄ１に対する環状部材２５の内径Ｄ３の比率で定まる。つまり、環状部材２５の内径Ｄ３を小さくするとドレンの流出速度は早くなり、環状部材２５の内径Ｄ３を大きくするとドレンの流出速度は遅くなる。上記実施形態では、環状部材２５を別部材としているため、その環状部材２５を内径Ｄ３が異なる別の環状部材２５に取り替えるだけで容易にドレンの流出速度を調整（変更）することができる。ドレンの流出速度が遅いと、環状部材２５から流出したドレンが拡がって排出通路１５の壁面に衝突し壁面の浸食（エロージョン）を招く虞があるが、上記実施形態では、ドレンの流出速度が早くなるように流出速度を調整することにより、エロージョンの発生を抑制することができる。

また、上記実施形態では、外径Ｄ２は同じで互いに内径Ｄ３の異なる複数の環状部材２５を予め用意しておくことにより、簡易且つ迅速に流出速度の調整を行うことができる。

また、上記実施形態では、環状部材２５をその先端２７が筒状部材２１の側壁から突出するように設けているので、環状部材２５から流出するドレンの流れを整流化させることができる。これにより、環状部材２５から流出するドレンの直進性を向上させることができる。つまり、環状部材２５から流出直後のドレンの拡がりを抑制することができる。したがって、排出通路１５におけるエロージョンの発生を一層抑制することができる。

また、上記実施形態では、中心軸Ａが排出通路１５（鉛直部１５ａ）の通路方向に延びるように環状部材２５を設けるようにしたため、環状部材２５からドレンを排出通路１５に沿って流出させることができる。これにより、ドレンが排出通路１５の壁面に衝突するのを一層抑制することができる。

また、上記実施形態では、環状部材２５を外径Ｄ２は同じで中心軸Ａの向きが異なる別のものに取り替えることで、簡易に環状部材２５からのドレン（流体）の流出方向を調整（変更）することができる。こうしてドレンの流出速度および流出方向を調整可能になることで、エロージョンの抑制対策を効果的に講じることができる。

（実施形態の変形例）
上記実施形態の変形例について図３および図４を参照しながら説明する。本変形例は、上記実施形態のドレントラップ１において弁座および排出通路の構成を変更したものである。ここでは、上記実施形態と異なる点について説明する。

図３に示すように、本変形例の弁座４０は、上記実施形態と同様、筒状部材４１と環状部材４５を備えている。筒状部材４１は、一端（図３において左側端部）に弁孔４３を有する円筒状に形成されている。なお、筒状部材４１の他端は閉塞部材４１ａによって閉塞されている。筒状部材４１の内部はドレンの排出路４２となっており、排出路４２と貯留室１３とは弁孔４３を介して連通している。環状部材４５は、筒状部材４１の側壁に形成された挿入孔４４に嵌め込まれて取り付けられている。環状部材４５は、その開口４６によって排出路４２と排出通路１５とを連通させている。

また、環状部材４５は、上記実施形態と同様、先端４７（外端）が筒状部材４１の側壁から外方へ突出している。また、環状部材４５は、その中心軸Ｃが排出通路１５（鉛直部１５ａ）の通路方向に延びるように設けられている。つまり、環状部材４５の開口４６の中心軸Ｃは鉛直部１５ａの通路軸と略同軸になっている。

そして、本変形例の環状部材４５は、後端４８（内端）が筒状部材４１の側壁から突出している。具体的に、環状部材４５では、筒状部材４１の中心軸Ｂ方向（軸方向）において弁孔４３側（図３において左側）に位置する後端４８が、筒状部材４１側壁から内方へ突出している。なお、環状部材４５の中心軸Ｃは、筒状部材４１の中心軸Ｂの直交方向に対して弁孔４３側へ傾いている。

このように、本変形例では、環状部材４５における弁孔４３側の後端４８が筒状部材４１の側壁から突出していることにより、排出路４２のドレン、特に排出路４２の径方向（中心軸Ｂの直交方向）において環状部材４５側を流れるドレンが、環状部材４５の後端４８を回り込んで開口４６に流入する（図３に示す白抜き矢印を参照）。そのため、排出路４２のドレンを環状部材４５の開口４６にその中心軸Ｃに沿って流入させることができる。これにより、環状部材４５から流出するドレンの直進性を一層向上させることができ、排出通路１５におけるエロージョンの発生を一層抑制することができる。

また、図４にも示すように、本変形例の排出通路１５には、弁座４０をケーシング１０の本体部１１に組み付ける際、弁座４０の回転動作を規制するための凹部１１ｂが設けられている。具体的に、凹部１１ｂは、排出通路１５（鉛直部１５ａ）の通路壁１１ａにおいて、環状部材４５が位置する内面に形成されている。凹部１１ｂは、環状部材４５における筒状部材４１の側壁から外方へ突出した先端４７側の外周の一部が嵌る円弧状に形成されている。このように、筒状部材４１の側壁から外方へ突出した環状部材４５の外周の一部が凹部１１ｂに嵌ることにより、環状部材４５（弁座４０）の中心軸Ｂ回りの回転動作（即ち、図４に黒矢印で示す方向の動作）が規制される。

弁座４０は、本体部１１の下部に挿入され、プラグ４９によって貯留室１３の壁部に押しつけられることで組み付けられる。このとき、プラグ４９の回転に伴って、弁座４０が供回りする虞がある。この供回りにより、環状部材４５が回転し環状部材４５の位置がずれてしまう。本変形例では、上述したように環状部材４５（弁座４０）の回転動作を凹部１１ｂによって阻止することができるので、組み付け時の弁座４０の供回りを防止することができる。これにより、環状部材４５（流出孔）の位置ずれを招くことなく弁座４０を組み付けることができる。

また、本変形例の環状部材４５は、先端側開口面４６ａは中心軸Ｃに対して傾斜しているが、後端側開口面４６ｂは中心軸Ｃに対して直交している。したがって、通常の円形管の一方の端部を斜めに切断するだけで、本変形例の環状部材４５を作製することができる。その他の構成、作用および効果は上記実施形態と同様である。

なお、上記実施形態では、ドレントラップ１について説明したが、本願の請求項に係る弁座は、他のバルブ等に用いるようにしてもよい。また、本願の請求項に係る弁座は、ドレントラップとしてスチームトラップ以外のものに用いるようにしてもよいことは勿論である。

本願に開示の技術は、弁体が離着座する弁座およびそれを備えたドレントラップについて有用である。

１ ドレントラップ
１１ａ 通路壁
１１ｂ 凹部
１３ 貯留室
１５ 排出通路
１６ フロート（弁体）
２０，４０ 弁座
２１，４１ 筒状部材
２３，４３ 弁孔
２５，４５ 環状部材
２７，４７ 先端
４８ 後端
Ａ，Ｃ 中心軸

Claims (7)

1. 外方から弁体によって開閉され、流体が流入する弁孔を有する筒状部材と、
   上記筒状部材の側壁に嵌め込まれて該筒状部材の内外を連通させ、上記流体の流出孔を構成する環状部材とを備え、
   上記環状部材は、上記筒状部材の軸方向において上記弁孔側に位置する後端が、上記筒状部材の側壁から内方へ突出し上記筒状部材の内部に位置している
   ことを特徴とする弁座。
2. 請求項１に記載の弁座において、
   上記筒状部材は、一端に上記弁孔を有している
   ことを特徴とする弁座。
3. 請求項１または２に記載の弁座において、
   上記環状部材は、先端が上記筒状部材の側壁から外方へ突出している
   ことを特徴とする弁座。
4. ドレンの貯留室と、
   上記貯留室に配置された弁体と、
   上記弁体が離着座する請求項１乃至３の何れか１項に記載の弁座と、
   上記貯留室のドレンが上記弁座を介して排出される排出通路とを備え、
   上記弁座において、上記筒状部材の弁孔は上記弁体の離着座によって開閉され流体として上記貯留室のドレンが流入し、上記環状部材は上記筒状部材の内部と上記排出通路とを連通させ流体として上記ドレンの流出孔を構成している
   ことを特徴とするドレントラップ。
5. ドレンの貯留室と、
   上記貯留室に配置された弁体と、
   上記弁体が離着座する弁座と、
   上記貯留室のドレンが上記弁座を介して排出される排出通路とを備え、
   上記弁座は、上記弁体の離着座によって開閉され上記貯留室のドレンが流入する弁孔を有する筒状部材と、該筒状部材の側壁に嵌め込まれて該筒状部材の内部と上記排出通路とを連通させ上記ドレンの流出孔を構成する環状部材とを備え、
   上記環状部材は、先端が上記筒状部材の側壁から外方へ突出しており、
   上記排出通路の通路壁の内面には、上記環状部材における上記筒状部材の側壁から外方へ突出した先端側外周の一部が嵌る凹部が形成されている
   ことを特徴とするドレントラップ。
6. 請求項５に記載のドレントラップにおいて、
   上記筒状部材は、一端に上記弁孔を有し、
   上記環状部材は、上記筒状部材の軸方向において上記弁孔側に位置する後端が、上記筒状部材の側壁から内方へ突出している
   ことを特徴とするドレントラップ。
7. 請求項４乃至６の何れか１項に記載のドレントラップにおいて、
   上記弁座の上記環状部材は、中心軸が上記排出通路の通路方向に延びている
   ことを特徴とするドレントラップ。
   

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