特開 2022-173823 複座平衡弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022173823

(43)【公開日】2022-11-22

(54)【発明の名称】複座平衡弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 1/44 20060101AFI20221115BHJP

   F16T 1/22 20060101ALI20221115BHJP

【ＦＩ】

F16K1/44 A

F16T1/22 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021079782

(22)【出願日】2021-05-10

(71)【出願人】

【識別番号】000137889

【氏名又は名称】株式会社ミヤワキ

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤 健郎

(74)【代理人】

【識別番号】100155963

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100154771

【弁理士】

【氏名又は名称】中田 健一

(72)【発明者】

【氏名】岡田 直也

【テーマコード（参考）】

3H052

【Ｆターム（参考）】

3H052AA01

3H052BA02

3H052BA26

3H052CA12

3H052CD02

(57)【要約】

【課題】上下の弁体の同時着座による寸法誤差の発生を防ぐとともに、シール性の向上を実現できる複座平衡弁を提供する。
【解決手段】複座平衡弁２は、弁棒２３と、流体Ｆ２の流出路１３を形成するホルダ１８と、弁棒２３の軸心方向ＡＸに離間した位置に取り付けられて流出路１３への流体Ｆ２の流入を制御する第１および第２の弁体２８，２９と、ホルダ１８に設けられて第１および第２の弁体２８，２９がそれぞれ着座する第１および第２の弁座３０，３１とを備えている。第１および第２の弁体２８，２９の一方の弁体２８が、弁棒２３の軸心方向ＡＸに移動可能に弁棒２３に支持されている。弁棒２３における第１および第２の弁体２８，２９の間に、一方の弁体２８に閉弁方向の力を付与する閉弁力付与部材６０が設けられている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁棒と、
流体の流出路を形成するホルダと、
前記弁棒の軸心方向に離間した位置に取り付けられて前記流出路への流体の流入を制御する第１および第２の弁体と、
前記ホルダに設けられて前記第１および第２の弁体がそれぞれ着座する第１および第２の弁座と、を備え、
前記第１および第２の弁体の一方の弁体が、前記弁棒の軸心方向に移動可能に前記弁棒に支持され、
前記弁棒における前記第１および第２の弁体の間に、前記一方の弁体に閉弁方向の力を付与する閉弁力付与部材が設けられている複座平衡弁。

【請求項2】

請求項１に記載の複座平衡弁において、前記閉弁力付与部材が、圧縮コイルばねである複座平衡弁。

【請求項3】

蒸気および復水を含んだ流体が上部から流入するトラップ室と、
前記トラップ室の下部に開口し前記復水を排出する排出孔と、
前記トラップ室内に配置されて前記復水の浮力により上下移動するフロートと、
前記トラップ室に配置された請求項１または２に記載の複座平衡弁と、を備え、
前記フロートがその上下移動に連動して前記複座平衡弁の前記弁棒を軸心方向に移動させるように前記弁棒に連結されているフロート式蒸気トラップ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、弁棒の軸心方向に離間した位置に取り付けられた一対の弁体により、対応する一対の弁座を開閉する複座平衡弁に関するものである。

【背景技術】

【0002】

上述のような一対の弁体と弁座を備えた複座平衡弁は、一対の弁体に流体から作用する力が互いに打ち消されて平衡となることにより、小さな操作力で弁開閉が可能となる。このような複座平衡弁は、例えば、蒸気配管から蒸気を漏れないようにトラップして復水（ドレン）のみを排出するフロート式蒸気トラップなどに主に採用されている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６３４０２３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図３に示す従来の複座平衡弁１００では、上下２つの弁体１０２，１０４と弁棒１０６（軸シャフト部）は固定されており、組立時に、２か所の弁体１０２，１０４と弁口１０８，１１０の寸法誤差が発生しないよう遊びが無い状態で微調整されている。

【0005】

また、上下の弁体１０２，１０４が蒸気トラップ１１２の内圧から受ける力は、打ち消し合う方向に設計されており、それによって内圧による閉弁方向の力を受けず小さな力で開弁ができる。しかしながら、このようなメリットと同時に、内圧による閉弁荷重を受けないことで、閉弁力が弱くシール性が不足するというデメリットもある。このため、複座平衡弁は閉弁時に弁漏れが発生しやすいという欠点がある。

【0006】

本発明は、上下の弁体の同時着座による寸法誤差の発生を防ぐとともに、シール性の向上を実現できる複座平衡弁を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明の複座平衡弁は、弁棒と、流体の流出路を形成するホルダと、前記弁棒の軸心方向に離間した位置に取り付けられて前記流出路への流体の流入を制御する第１および第２の弁体と、前記ホルダに設けられて前記第１および第２の弁体がそれぞれ着座する第１および第２の弁座とを備えている。前記第１および第２の弁体の一方の弁体が、前記弁棒の軸心方向に移動可能に前記弁棒に支持されている。前記弁棒における前記第１および第２の弁体の間に、前記一方の弁体に閉弁方向の力を付与する閉弁力付与部材が設けられている。閉弁力付与部材は、例えば、圧縮コイルばねである。また、本発明の複座平衡弁は、例えば、レバーフロート式の蒸気トラップに用いられる。

【0008】

この構成によれば、一方の弁体に閉弁方向の力を付与する閉弁力付与部材が設けられているので、一方の弁体が弁座に押し付けられるから、閉弁時に第１および第２の弁体の着座寸法誤差の発生がなくなる。また、弁体を弁座に押し付ける方向に力が働くことで、シール性が向上して流体の漏れを抑制できる。

【発明の効果】

【0009】

本発明の弁装置によれば、上下の弁体の同時着座による寸法誤差の発生を防ぐとともに、シール性の向上を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１実施形態に係る複座平衡弁を備えたフロート式蒸気トラップを示す縦断面図である.。

【図2】同複座平衡弁の拡大断面図である。

【図3】従来の複座平衡弁を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る複座平衡弁２を備えたフロート式蒸気トラップを示す縦断面図である。このフロート式蒸気トラップ１は、トラップボディ３のフランジ部３ａと側壁カバー４のフランジ部４ａとがガスケット８を介在してボルト９とナット１０の締結により互いに結合されて筐体が構成され、この筐体の内部にトラップ室１１が形成されている。

【0012】

トラップボディ３の上部には、蒸気および復水を含む高温の１次側流体Ｆ１をトラップ室１１内に上部から流入させる流入孔１２が設けられている。側壁カバー４には、トラップ室１１内の下部から複座平衡弁２の流出路１３を通って送られてきた復水Ｆ２を排出する排出孔１４が設けられている。

【0013】

トラップ室１１における底面近傍で側壁カバー４に近接する位置に、複座平衡弁２が配置されている。すなわち、複座平衡弁２は、流体の一種である復水Ｆ２の流出路１３を形成するホルダ１８を有し、流出路１３が側壁カバー４の排出孔１４に連通した状態でガスケット１５を介在して側壁カバー４に固定されている。詳細には、ホルダ１８のフランジ部（図示せず）がボルト（図示せず）の締結により側壁カバー４に固定されている。これにより、複座平衡弁２がトラップ室１１内に配置されている。

【0014】

複座平衡弁２のホルダ１８の上面に、上下方向に延びる取付部材１９が固定されている。この取付部材１９の上端近傍箇所に、支点ピン２０回りに回動自在にレバー２１の基端部が連結されている。このレバー２１の先端部に、例えば、ボール型のフロート２２が装着されている。

【0015】

複座平衡弁２は、上下方向に移動可能に設けられた弁棒２３を有しており、この弁棒２３の上端部が連結ピン２４および後述する連結軸５４を介してレバー２１の基端部近傍に連結されている。フロート２２は、トラップ室１１内に溜まった復水Ｆ２の水位に応じてその浮力により上下移動する。弁棒２３は、フロート２２の上下移動に連動して軸心方向ＡＸ、つまり上下方向に移動する。この弁棒２３の上下移動により、複座平衡弁２が後述するように開閉動作を行う。

【0016】

図２は、図１の複座平衡弁２の拡大断面図である。複座平衡弁２は、弁棒２３の軸心方向ＡＸに離間した位置に取り付けられた第１および第２の弁体２８、２９と、ホルダ１８に設けられて第１および第２の弁体２８，２９がそれぞれ着座する第１および第２の弁座３０，３１とを備えている。本実施形態では、図２の上側の弁体を第１の弁体２８とし、下側の弁体を第２の弁体２９とする。第１および第２の弁体２８，２９が第１および第２の弁座３０，３１にそれぞれ着座することで、流出路１３への流体の流入を制御している。

【0017】

詳細には、第１の弁体２８は、ホルダ１８の内側に位置して第１の弁座３０の弁口３３から流出路１３への復水Ｆ２の流入量を制御する内接型である。一方、第２の弁体２９は、ホルダ１８の外側に位置して第２の弁座３１の弁口３４から流出路１３への復水Ｆ２の流入量を制御する外接型である。

【0018】

ホルダ１８は図２の左側に開口した角筒形である。この左側の開口を介して、ボルダ１８の内部の流出路１３が排出孔１４に連通している。ホルダ１８の周壁の上側に第１の弁座３０の弁口３３が形成され、下側に第２の弁座３１の弁口３４が形成されている。これらの弁口３３，３４を介して流出路１３がトラップ室１１に連通している。

【0019】

詳細には、ホルダ１８の上壁に貫通孔１８ａが形成されており、この貫通孔１８ａに環状の第１弁座部材４１が装着されている。第１弁座部材４１は、例えば、嵌合または螺子による螺合でホルダ１８に取り付けられており、第１弁座部材４１の中空孔が第１の弁座３０の弁口３３を構成している。第１弁座部材４１の下面が、第１の弁座３０を構成している。

【0020】

ホルダ１８の下壁に貫通孔１８ｂが形成されており、この貫通孔１８ｂに環状の第２弁座部材４２が装着されている。第２弁座部材４２は、例えば、嵌合または螺子による螺合でホルダ１８に取り付けられており、第２弁座部材４２の中空孔が第２の弁座３１の弁口３４を構成している。第２弁座部材４２の下面が、第２の弁座３１を構成している。

【0021】

弁棒２３における各弁体２８，２９の上方で近傍箇所に、軸保持部材４３が取り付けられている。軸保持部材４３は、ホルダ１８の弁座取付孔１８ａ、１８ｂに摺動自在に嵌合した状態で弁棒２３に取り付けられている。

【0022】

軸保持部材４３は、弁棒２３を挿通させる筒状の弁座カラー４４と、弁座カラー４４の外周面から放射状に径方向外方に延びる複数のバー部材４６とを有している。本実施形態では、バー部材４６は、周方向に９０°の等間隔に４つ設けられている。ただし、バー部材４６の数は、これに限定されない。各バー部材４６の先端部は、第１および第２弁座部材４１，４２の内面に接触、または僅かな間隙で近接している。これにより、弁軸２３の径方向位置が決定される。

【0023】

上側の弁座カラー４４は、径方向に延びる連結ピン４５により弁棒２３に固定されている。本実施形態では、連結ピン４５は、上下方向に並んで２つ設けられている。ただし、連結ピン４５の数はこれに限定されない。下側の弁座カラー４４は、弁棒２３の外周面に嵌合されている。したがって、各弁座カラー４４，４４は、弁棒２３と一体に上下方向に移動する。

【0024】

弁棒２３の上端部に、有底円筒状の連結部材４９が固定されている。この連結部材４９に、前記連結軸５４が、その下端部が有底円筒状の連結部材４９内に遊嵌された状態で取り付けられている。これにより、フロート２２の作動時のぶれが吸収される。詳細には、連結部材４９の周壁の対向箇所に架け渡された軸支ピン５０が連結軸５４に挿通され、連結軸５４が軸支ピン５０回りに回動可能に連結部材４９に連結されている。連結部材４９は、上側の弁座カラー４４に連なっている。連結部材４９と上側の弁座カラー４４は一体に形成されてもよく、別体であってもよい。

【0025】

弁棒２３は、上側の弁座カラー４４に挿通される上側シャフト部２３ａと、下側の弁座カラー４４に挿通される下側シャフト部２３ｂと、両シャフト部材２３ａ，２３ｂの間の中間シャフト部２３ｃとを有している。各シャフト部２３ａ，２３ｂ，２３ｃは不可分一体に形成されている。

【0026】

上側シャフト部２３ａの下端部に、第１の弁体２８が弁棒２３に対して軸心方向ＡＸに移動可能に支持されている。詳細には、第１の弁体２８は、弁棒２３と同芯の短い円柱形状で、内部の中空孔に上側シャフト部２３ａが挿通されている。第１の弁体２８における第１の弁座３０に対向する上面２８ａは、軸心ＡＸ方向の下方に向かって径方向外側に傾斜している。第１の弁体２８の上面２８ａは閉弁時に第１の弁座３０に当接する。

【0027】

下側シャフト部２３ｂの下端部に、第２の弁体２９が支持されている。詳細には、第２の弁体２９は、弁棒２３と同芯の短い円柱形状で、内部の中空孔に下側シャフト部２３ｂが挿通され、連結ピン５２により取り付けられている。つまり、第２の弁体２９は、下側シャフト部２３ｂに固定されている。第２の弁体２９における第２の弁座３１に対向する上面２９ａは、軸心ＡＸ方向の下方に向かって径方向外側に傾斜している。第２の弁体２９の上面２９ａは第２の弁座３１に当接している。第２の弁体２９の下面は、下側シャフト部２３ｂの下端面と面一となっており、トラップ室１１内に位置している。下側シャフト部２３ｂの上端部に、残余の部分よりも拡径された大径部５６が形成されている。

【0028】

中間シャフト部２３ｃは、上側シャフト部２３ａよりも大径で、下側シャフト部２３ｂの大径部５６よりも小径に設定されている。中間シャフト部２３ｃに、閉弁力付与部材６０が設けられている。閉弁力付与部材６０は、第１の弁体２８（一方の弁体）に閉弁方向（図２の上方）の力を付与する。本実施形態では、閉弁力付与部材６０として、中間シャフト部２３ｃの外周に巻き付けられた圧縮コイルばね６０が用いられている。下側シャフト部２３ｂの大径部５６が、ばね受け部となる。ただし、閉弁力付与部材６０は圧縮コイルばねに限定されない。

【0029】

圧縮コイルばね６０は、その下端６０ａが下側シャフト部２３ａの大径部５６の上端面５６ａに当接し、上端６０ｂが第１の弁体２８の下面２８ｂに当接している。

【0030】

つぎに、本実施形態の複座平衡弁２を備えたフロート式蒸気トラップ１の作用について説明する。図１に示すように、トラップ室１１には流入孔１２から蒸気および復水を含んだ１次側流体Ｆ１が流入する。弁棒２３はトラップ室１１内の復水Ｆから受ける浮力により上下位置が定まる。トラップ室１１内の復水Ｆの滞留量が少ないときにはフロート２２が下方位置に移動する。これに伴い、レバー２１が支点ピン２０を支点に図の時計回りに回動し、レバー２１の回動により連結ピン２４を介して弁棒２３が引き上げられる。その結果、第１の弁体２８が第１の弁座３０に着座するとともに、第２の弁体２９が第２の弁座３１に着座する。

【0031】

このとき、図２に示す圧縮コイルばね６０により、第１の弁体２８が第１の弁座３０に押し付けられるから、閉弁時に第１および第２の弁体２８，２９の着座寸法誤差の発生がなくなる。また、第１の弁座３０に押し付ける方向に力Ｆｒ１が働くことで、第１の弁体２８のシール性が向上して復水Ｆ２の漏れを抑制できる。一方、第２の弁体２９は、トラップ室内１１の内圧Ｆｒ２により第２の弁座３１に押し付けられるから、シール性が確保されて復水Ｆ２の漏れを抑制できる。

【0032】

図１に示すトラップ室１１内の復水Ｆの水位が上昇すると、この上昇に伴う浮力によりフロート２２も上昇する。これにより、レバー２１が反時計回りに回動し、連結ピン２４を介して弁棒２３を押し下げる。そのため、複座平衡弁２は、弁棒２３に固定されている第１および第２の弁体２８，２９が同時に押し下げられ、第２の弁体２９が第２の弁座３１から離座して開弁状態になるとともに、第１の弁体２８が第１の弁座３０から離座して開弁状態になる。開弁状態では、上下の軸保持部材４３のバー部材４６，４６（図２）内の周方向の空間を通って、復水Ｆ２が流出路１３内に円滑に流入し、排出孔１４から排出される。

【0033】

復水Ｆ２が排出されると、トラップ室１１内の復水Ｆの水位が下降し、これに伴いフロート２２も下降する。その結果、第１の弁体２８が第１の弁座３０に着座するとともに、第２の弁体２９が第２の弁座３１に着座して閉弁状態となる。以降、同様の動作が繰り返される。

【0034】

上記構成によれば、図２に示すように、第１の弁体２８に閉弁方向の力Ｆｒ１を付与する閉弁力付与部材６０が設けられているので、第１の弁体２８が第１の弁座３０に押し付けられるから、閉弁時に第１および第２の弁体２８，２９の着座寸法誤差の発生がなくなる。また、第１の弁座３０に押し付ける方向に力Ｆｒ１が働くことで、第１の弁体２８のシール性が向上して復水Ｆ２の漏れを抑制できる。

【0035】

本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。閉弁力付与部材６０は、圧縮コイルばねに限定されず、例えば、板ばね、皿ばね、バイメタル、形状記憶ばね等であってもよい。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0036】

２ 複座平衡弁
１１ トラップ室
１３ 流出路
１４ 排出孔
１８ ホルダ
２２ フロート
２３ 弁棒
２８ 第１の弁体（一方の弁体）
２９ 第２の弁体
３０ 第１の弁座
３１ 第２の弁座
６０ 圧縮コイルばね（閉弁力付与部材）
ＡＸ 軸心方向
Ｆ２ 復水（流体）

【図1】

【図2】

【図3】