特開 2025-1559 弁装置

(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】P2025001559

(43)【公開日】2025-01-08

(54)【発明の名称】弁装置

(51)【国際特許分類】

   F16T 1/10 20060101AFI20241225BHJP

【ＦＩ】

F16T1/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023101206

(22)【出願日】2023-06-20

(71)【出願人】

【識別番号】000133733

【氏名又は名称】株式会社テイエルブイ

(74)【代理人】

【識別番号】100121728

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 勝守

(74)【代理人】

【識別番号】100170896

【弁理士】

【氏名又は名称】寺薗 健一

(72)【発明者】

【氏名】藤田 智行

(57)【要約】

【課題】運転開始時にドレンをいち早く排出する。
【解決手段】ドレントラップ１００は、弁室２２が形成されたケーシング１と、弁室２２に形成された第１弁孔３１１、弁室２２に収容され、変位して第１弁孔３１１を開閉する第１弁体３２を有する第１弁機構３と、第１弁体３２に貫通形成され、第１弁機構３が閉弁状態のときに弁室２２と第１弁孔３１１とを連通させ且つ孔径が第１弁孔３１１よりも小さい連通孔４０、弁室２２に収容され、変位して連通孔４０を開閉する第２弁体４２、温度に応じて第２弁体４２を変位させる第２熱応動器４３を有する第２弁機構４とを備え、第１弁機構３は、第１弁体３２を開弁方向に付勢するバネ３３をさらに有し、弁室２２の圧力が所定値まで低下すると、第１弁体３２がバネ３３の付勢力によって変位し第１弁孔３１１を開放するように構成される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体が流通する弁室が形成されたケーシングと、
前記弁室に形成された第１弁孔、前記弁室に収容され、変位して前記第１弁孔を開閉する第１弁体を有する第１弁機構と、
前記第１弁体に貫通形成され、前記第１弁機構が閉弁状態のときに前記弁室と前記第１弁孔とを連通させ且つ孔径が前記第１弁孔よりも小さい連通孔、前記弁室に収容され、変位して前記連通孔を開閉する第２弁体、温度に応じて前記第２弁体を変位させる第２熱応動器を有する第２弁機構とを備え、
前記第１弁機構は、前記第１弁体を開弁方向に付勢するバネをさらに有し、前記弁室の圧力が所定値まで低下すると、前記第１弁体が前記バネの付勢力によって変位し前記第１弁孔を開放するように構成されている
ことを特徴とする弁装置。

【請求項2】

請求項１に記載の弁装置において、
前記第２熱応動器は、前記第２弁体を保持しており、
前記第１弁体は、前記連通孔と前記第２弁体との距離が所定値となるように前記第２熱応動器を支持する支持部を有している
ことを特徴とする弁装置。

【請求項3】

請求項１に記載の弁装置において、
前記弁室に形成された第３弁孔、前記弁室に収容され、変位して前記第３弁孔を開閉する第３弁体、温度に応じて前記第３弁体を変位させる第３熱応動器を有する第３弁機構をさらに備えている
ことを特徴とする弁装置。

【請求項4】

請求項３に記載の弁装置において、
前記連通孔および前記第３弁孔は、前記弁室における流体の流通方向に開口しており、
前記流通方向における前記第３弁孔の開口位置は、前記連通孔の開口位置よりも上流側である
ことを特徴とする弁装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の技術は、弁装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、蒸気システムに設けられ、周囲の温度に応じて閉弁または開弁を行う熱応動式のドレントラップが知られている。例えば特許文献１に開示のドレントラップは、弁孔、弁体および熱応動器を有する弁機構を備える。弁機構では、周囲の温度が高温のときに弁体が熱応動器によって変位して弁孔を閉鎖し、周囲の温度が低温のときに弁体が熱応動器によって変位して弁孔を開放する。これにより、ドレントラップは、所定の温度未満のドレンを排出する一方、所定の温度以上の蒸気の排出を阻止する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－１５１９６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、蒸気システムの運転開始時には、システム内に残存する低温ドレンに蒸気が混合することによって発生し得るウォーターハンマを防止する観点から、残存するドレンをいち早く排出する必要がある。しかしながら、システム内に残存するドレンの量が想定以上に多い場合があり、その場合には、ドレンをいち早く排出することが困難になる。

【0005】

本開示の技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転開始時に流体をいち早く排出することができる弁装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の弁装置は、ケーシングと、第１弁機構と、第２弁機構とを備えている。前記ケーシングは、流体が流通する弁室が形成されている。前記第１弁機構は、前記弁室に形成された第１弁孔、前記弁室に収容され、変位して前記第１弁孔を開閉する第１弁体を有する。前記第２弁機構は、前記第１弁体に貫通形成され、前記第１弁機構が閉弁状態のときに前記弁室と前記第１弁孔とを連通させ且つ孔径が前記第１弁孔よりも小さい連通孔、前記弁室に収容され、変位して前記連通孔を開閉する第２弁体、温度に応じて前記第２弁体を変位させる第２熱応動器を有する。そして、前記第１弁機構は、前記第１弁体を開弁方向に付勢するバネをさらに有し、前記弁室の圧力が所定値まで低下すると、前記第１弁体が前記バネの付勢力によって変位し前記第１弁孔を開放するように構成されている。

【発明の効果】

【0007】

前記の弁装置によれば、運転開始時に流体をいち早く排出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、ドレントラップの断面図である。

【図2】図２は、ケーシング内の弁室を流入口側から視て示す平面図である。

【図3】図３は、第１弁機構および第２弁機構を拡大して示す側面図である。

【図4】図４は、第３弁機構を拡大して示す側面図である。

【図5】図５は、開弁時の第２熱応動器および第３熱応動器を示す断面図である。

【図6】図６は、第１弁機構および第２弁機構の一状態を示す図３相当図である。

【図7】図７は、閉弁時の第２熱応動器および第３熱応動器を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、ドレントラップ１００の断面図である。図２は、ケーシング１内の弁室２２を流入口２１側から視て示す平面図である。

【0010】

ドレントラップ１００は、蒸気システムの蒸気配管等に設けられ、蒸気の流出を阻止する一方、ドレンを流出させる。ドレントラップ１００は弁装置の一例であり、ドレンおよび蒸気は流体の一例である。ドレントラップ１００は、ケーシング１と、３つの弁機構（即ち、第１弁機構３、第２弁機構４および第３弁機構５）とを備えている。ケーシング１には、ドレンが流通する流路２が形成されている。３つの弁機構は、流路２に設けられ、流路２を開閉する。

【0011】

ケーシング１には、流路２の一部として、ドレンが流通する弁室２２と、弁室２２に連通するドレンの流入口２１および流出口２４と、弁室２２と流出口２４とを連通させる連通路２３とが形成されている。また、弁室２２には、流路２の一部として、後述する第１弁体３２の連通孔４０（図３参照）が形成されている。

【0012】

流路２は、それぞれがドレンを流出させるための３つの流路（即ち、第１流路２Ａ、第２流路２Ｂおよび第３流路２Ｃ）を有している。具体的に、第１流路２Ａは、流入口２１、弁室２２および流出口２４によって形成される。第２流路２Ｂは、流入口２１、弁室２２、連通孔４０および流出口２４によって形成される。第３流路２Ｃは、流入口２１、弁室２２、連通路２３および流出口２４によって形成される。

【0013】

具体的に、ケーシング１は、ドレンの流通方向に互いに接続される第１部材１１および第２部材１２を有している。詳しくは、第１部材１１のフランジ１１ａと第２部材１２のフランジ１２ａとが、ガスケット１３を挟んだ状態で接続されている。この例では、両者のフランジ１１ａ，１２ａはクランプ７によって固定されている。第１部材１１には流入口２１が形成され、第２部材１２には連通路２３および流出口２４が形成されている。弁室２２は、第１部材１１と第２部材１２とに跨って形成されている。流入口２１および流出口２４は、同じ第１軸心Ｘ１を有している、即ち互いに同軸に形成されている。この例において、ドレンの流通方向は、第１軸心Ｘ１が延びる方向と同じである。

【0014】

図３は、第１弁機構３および第２弁機構４を拡大して示す側面図である。図４は、第３弁機構５を拡大して示す側面図である。図５は、開弁時の第２熱応動器４３および第３熱応動器５３を示す断面図である。

【0015】

第１弁機構３は、第１流路２Ａを開閉する。つまり、第１弁機構３は、流入口２１から弁室２２に流入してきたドレンを流出口２４に流出させる一方、流入口２１から弁室２２に流入してきた蒸気の流出口２４への流出を阻止する。具体的に、第１弁機構３は、弁室２２に設けられており、第１弁座３１、第１弁体３２およびバネ３３を有している。

【0016】

第１弁座３１は、第１弁孔３１１を有している。つまり、第１弁孔３１１は、弁室２２に形成されている。第１弁孔３１１は、弁室２２と流出口２４とを連通させる。より詳しくは、第１弁孔３１１は、弁室２２の一部を区画する第１壁面１２ｂに開口している。第１弁孔３１１の軸心である第２軸心Ｘ２は、第１軸心Ｘ１と平行である。つまり、第１弁孔３１１は、ドレンの流通方向に開口している。第１壁面１２ｂには、第１弁孔３１１を囲む環状のシート面３１２が形成されている。

【0017】

第１弁体３２は、弁室２２に収容され、変位して第１弁孔３１１を開閉する。具体的に、第１弁体３２は、第１弁孔３１１に対向するように弁室２２に配置されている。第１弁体３２は、進退して第１弁座３１に離着座することで第１弁孔３１１を開閉する。つまり、第１弁体３２は、第１弁孔３１１へ進出してシート面３１２に着座することで第１弁孔３１１を閉鎖し、第１弁孔３１１から後退してシート面３１２から離座することで第１弁孔３１１を開放する。

【0018】

より詳しくは、第１弁体３２は、第１弁孔３１１を開閉する円柱部３２１と、後述する第２弁機構４の第２熱応動器４３を支持する支持部３２３とを有している。円柱部３２１は、第１弁孔３１１と同軸に配置され、第１弁孔３１１に対向している。円柱部３２１における第１弁孔３１１に対向する側の端面には、シート面３１２に離着座するシール面３２２が形成されている。

【0019】

支持部３２３は、円柱部３２１における第１弁孔３１１側とは反対側の端部の外周に設けられる略環状板である。つまり、支持部３２３は、円柱部３２１の外周面から径方向外側に延びる部材である。支持部３２３の外周縁は、第１弁孔３１１側とは反対側、即ちドレンの流通方向における上流側に向かって湾曲している。第２熱応動器４３は、支持部３２３の外周縁に載置されている。こうして、支持部３２３は第２熱応動器４３を支持している。

【0020】

バネ３３は、第１弁体３２を開弁方向に付勢しており、この例では、コイルバネによよって形成されている。バネ３３の一端は、第１壁面１２ｂ、より詳しくは、第１壁面１２ｂにおけるシート面３１２よりも外側に接している。つまり、第１壁面１２ｂは、
バネ３３のバネ受け部としても形成されている。バネ３３の他端は、第１弁体３２、より詳しくは、支持部３２３に接している。こうして、バネ３３は第１弁体３２を支持し且つ開弁方向に付勢する。

【0021】

第１弁機構３は、弁室２２の圧力に応じて第１弁体３２を変位させて第１弁孔３１１を開閉するように構成されている。

【0022】

つまり、第１弁機構３では、弁室２２の圧力が所定値（この例では、「運転開始時の圧力Ｐｂ」）まで低下すると、第１弁体３２がバネ３３の付勢力によって変位（即ち、第１弁座３１から離座）し、第１弁孔３１１を開放する。また、第１弁機構３では、弁室２２の圧力が「運転時の圧力Ｐａ」まで上昇すると、第１弁体３２がバネ３３の付勢力に抗して変位（即ち、第１弁座３１に着座）し、第１弁孔３１１を閉鎖する。こうして、第１弁孔３１１が開閉されることにより、第１流路２Ａが開閉される。

【0023】

蒸気システムの運転時には、弁室２２の圧力は「運転時の圧力Ｐａ」まで上昇する。一方、運転開始時（即ち、運転立ち上げ時）では、弁室２２の圧力は直ぐには上昇しないため、弁室２２の圧力は運転時の圧力Ｐａよりも低い「運転開始時の圧力Ｐｂ」となる。第１弁体３２には、運転時の圧力Ｐａおよび運転開始時の圧力Ｐｂによって閉弁力（第１弁体３２が閉弁しようとする力）が作用する。当然であるが、運転開始時の圧力Ｐｂによる第１弁体３２の閉弁力は、運転時の圧力Ｐａによる第１弁体３２の閉弁力よりも小さい。

【0024】

バネ３３の付勢力は、運転開始時の圧力Ｐｂによる第１弁体３２の閉弁力よりも大きく設定されている。また、バネ３３の付勢力は、運転時の圧力Ｐａによる第１弁体３２の閉弁力よりも小さく設定されている。そのため、第１弁機構３は、運転開始時には、弁室２２の圧力が運転開始時の圧力Ｐｂまで低下するので開弁し、その後の運転時には、弁室２２の圧力が運転時の圧力Ｐａまで上昇するので閉弁する。

【0025】

第２弁機構４は、第２流路２Ｂを開閉する。つまり、第２弁機構４は、流入口２１から弁室２２に流入してきたドレンを第１弁体３２の連通孔４０を介して流出口２４に流出させる一方、流入口２１から弁室２２に流入してきた蒸気の流出口２４への流出を阻止する。具体的に、第２弁機構４は、弁室２２に設けられており、連通孔４０、第２弁座４１、第２弁体４２および第２熱応動器４３を有している。

【0026】

連通孔４０は、第１弁機構３が閉弁状態のときに弁室２２と第１弁孔３１１とを連通させる。連通孔４０は、第１弁体３２に貫通形成されている。より詳しくは、連通孔４０は、円柱部３２１をその軸心の方向に貫通しており、円柱部３２１と同軸に形成されている。この例では、連通孔４０は、第１弁孔３１１側の大径部と、第１弁孔３１１側とは反対側の小径部とを有している。この小径部は、孔径が第１弁孔３１１よりも小さい。この小径部は、後述する第２弁孔４１１として形成されている。

【0027】

第２弁座４１は、第１弁体３２、より詳しくは円柱部３２１に形成されている。第２弁座４１は、前述の如く、連通孔４０の小径部である第２弁孔４１１を有している。つまり、第２弁孔４１１は、円柱部３２１における支持部３２３が設けられている側の端面に開口している。第２弁孔４１１は、第１弁機構３が閉弁状態のときに、弁室２２と連通孔４０（より詳しくは、連通孔４０の大径部）とを連通させる。第２弁孔４１１は、第１弁孔３１１と同軸に形成されている。円柱部３２１における第２弁孔４１１が開口する端面には、第２弁孔４１１を囲む環状のシート面４１２が形成されている。

【0028】

このように、第１弁体３２は、第１弁機構３の弁体の機能を有すると共に、第２弁機構４の弁座の機能をも有している。そのため、第１弁機構３および第２弁機構４において、部品点数が削減される。

【0029】

第２弁体４２は、弁室２２に収容され、変位して第２弁孔４１１を開閉することで連通孔４０を開閉する。具体的に、第２弁体４２は、第２弁孔４１１に対向するように弁室２２に配置されている。第２弁体４２は、進退して第２弁座４１に離着座することで第２弁孔４１１を開閉する。つまり、第２弁体４２は、第２弁孔４１１へ進出してシート面４１２に着座することで第２弁孔４１１を閉鎖し、第２弁孔４１１から後退してシート面４１２から離座することで第２弁孔４１１を開放する。第２弁体４２における第２弁孔４１１に対向する面には、シート面４１２に離着座するシール面４２１が形成されている（図５参照）。

【0030】

第２熱応動器４３は、温度に応じて第２弁体４２を変位させる。つまり、第２熱応動器４３は、第２弁体４２を第２弁座４１に離着座させて第２弁体４２に第２弁孔４１１を開閉させる。図５に示すように、第２熱応動器４３は、ベース６１と、サポート部材６２と、第１ダイヤフラム６３と、第２ダイヤフラム６４と、膨張媒体６５、コンタクト部６６とを有している。

【0031】

第１ダイヤフラム６３は、ベース６１との間に収容室Ｓ１を形成する。具体的に、第１ダイヤフラム６３は、略円盤状に形成されている。第１ダイヤフラム６３は、その中央部が第２軸心Ｘ２の方向に変位するように変形可能となっている。つまり、第１ダイヤフラム６３は第２弁孔４１１と同軸に設けられている。ベース６１は、略円盤状に形成されている。ベース６１は、第１ダイヤフラム６３と略同じ外径を有しており、第１ダイヤフラム６３に対向している。

【0032】

膨張媒体６５は、収容室Ｓ１に収容され、温度に応じて膨張および収縮することで第１ダイヤフラム６３を変形させる。例えば、膨張媒体６５は、水より沸点が低い液体である。尚、膨張媒体６５は、水であってもよく、水より沸点が低い液体と水との混合物であってもよい。

【0033】

収容室Ｓ１は、密閉空間である。収容室Ｓ１では、膨張媒体６５の膨張および収縮によって第１ダイヤフラム６３が変形する。具体的には、膨張媒体６５が膨張すると、第１ダイヤフラム６３の中央部がベース６１から離れるように、即ち、収容室Ｓ１が拡大するように、第１ダイヤフラム６３が変形する。一方、膨張媒体６５が収縮すると、第１ダイヤフラム６３の中央部がベース６１に近づくように、即ち、収容室Ｓ１が縮小するように、第１ダイヤフラム６３が変形する。

【0034】

ベース６１の中央部には、収容室Ｓ１に膨張媒体６５を注入するための開口６１ａが形成されている。開口６１ａは、栓６７によって封止されている。栓６７は、例えば、溶接によってベース６１に固着される。

【0035】

第２ダイヤフラム６４は、略円盤状に形成されている。第２ダイヤフラム６４は、第１ダイヤフラム６３と略同じ外径を有している。第１ダイヤフラム６３および第２ダイヤフラム６４は、互いに対向している。詳しくは、第２ダイヤフラム６４は、第１ダイヤフラム６３におけるベース６１とは反対側の面に対向している。つまり、第２ダイヤフラム６４は収容室Ｓ１の外部に設けられている。第２ダイヤフラム６４は、その中央部が第２軸心Ｘ２の方向に変位するように変形可能となっている。

【0036】

サポート部材６２は、ベース６１との間で第１ダイヤフラム６３および第２ダイヤフラム６４を挟持する。具体的に、サポート部材６２は、略円盤状に形成されている。サポート部材６２は、ベース６１と略同じ外径を有しており、第２ダイヤフラム６４における第１ダイヤフラム６３とは反対側の面に対向している。

【0037】

コンタクト部６６は、第１ダイヤフラム６３の変形を第２ダイヤフラム６４に伝える。具体的に、コンタクト部６６は、第１ダイヤフラム６３と第２ダイヤフラム６４との間の空間Ｓ２に配置されている。コンタクト部６６は、第２ダイヤフラム６４における第１ダイヤフラム６３と対向する面に取り付けられている。コンタクト部６６は、膨張媒体６５が膨張した際に第１ダイヤフラム６３が接触することで、第１ダイヤフラム６３の変形を第２ダイヤフラム６４に伝える。

【0038】

第２熱応動器４３は、第２弁体４２を保持し、第１ダイヤフラム６３の変形によって第２弁体４２を変位（詳しくは、進退）させる。具体的に、第２熱応動器４３は、第２弁体４２を、サポート部材６２と第２ダイヤフラム６４との間において保持している。第２熱応動器４３は、サポート部材６２に形成された開口６２ａから第２弁体４２を進退させる。

【0039】

具体的には、第２弁体４２は、第２ダイヤフラム６４における第１ダイヤフラム６３とは反対側の面に設けられている。第２弁体４２は、コンタクト部６６との間に第２ダイヤフラム６４の中央部を挟み込んだ状態で溶接されている。第２弁体４２は、第２ダイヤフラム６４の変形に応じて、第２ダイヤフラム６４の中央部と一体的に変位する。

【0040】

開口６２ａは、サポート部材６２の中央部に形成されている。第２弁体４２の一部は、開口６２ａから第１ダイヤフラム６３とは反対側に向かって突出し得る。第２弁体４２は、開口６２ａを通じて第２弁孔４１１に対し進退する。さらに、サポート部材６２には、開口６２ａを囲むように複数の開口６２ｃが形成されている。弁室２２に流入したドレンは、開口６２ａ，６２ｃを介して、サポート部材６２と第２ダイヤフラム６４との間の空間に流入し得る。

【0041】

第２ダイヤフラム６４および第２弁体４２には、第２ダイヤフラム６４および第２弁体４２を貫通する貫通孔４２２が形成されている。具体的には、第２ダイヤフラム６４および第２弁体４２の各々に孔が形成され、それらの孔が連続的に繋がって貫通孔４２２を形成している。貫通孔４２２は、閉弁時において空間Ｓ２と第２弁孔４１１とを連通させる。コンタクト部６６の中央部には、貫通孔４２２と繋がる孔６６ａが形成されている。さらに、コンタクト部６６には、空間Ｓ２と孔６６ａとを連通させる連通路６６ｂが形成されている。

【0042】

第２弁機構４では、温度に応じて第２弁体４２が変位して第２弁孔４１１を開閉する。具体的に、弁室２２の温度が低くなると、膨張媒体６５の収縮によって第１ダイヤフラム６３が変形することで第２弁体４２が後退して第２弁座４１から離座する。これにより、第２弁孔４１１が開放される。一方、弁室２２の温度が高くなると、膨張媒体６５の膨張によって第１ダイヤフラム６３が変形することで第２弁体４２が進出して第２弁座４１に着座する。これにより、第２弁孔４１１が閉鎖される。こうして、第２弁孔４１１が開閉されることにより、第２流路２Ｂが開閉される。

【0043】

第２熱応動器４３は、前述の如く、第１弁体３２の支持部３２３によって支持されている。支持部３２３は、連通孔４０と第２弁体４２との距離、より詳しくは、第２弁孔４１１と第２弁体４２との距離が所定値となるように第２熱応動器４３を支持している。この所定値は、第１ダイヤフラム６３の変形によって第２弁体４２が第２弁孔４１１へ向かって変位する際の第２弁体４２の変位量と、開弁時のドレンの必要流出量とに基づいて設定される。所定値が小さくなると、第２弁体４２が第２弁座４１に着座しやすくなる一方、必要流出量が低くなる。所定値が大きくなると、必要流出量が高くなる一方、第２弁体４２が第２弁座４１に着座しにくくなる。

【0044】

このように、支持部３２３は、第２弁座４１に対する第２弁体４２の相対位置を決める位置決め機能も有する。第２熱応動器４３は、第１弁体３２の支持部３２３によって支持されているため、第１弁体３２と一体的に変位する。したがって、第１弁体３２が変位しても、第２弁座４１に対する第２弁体４２の相対位置は一定に保持される。

【0045】

また、第２弁機構４は、スナップリング４４を有している。スナップリング４４は、弁室２２に設けられている。詳しくは、スナップリング４４は、ドレンの流通方向における第２熱応動器４３よりも上流側に設けられている。スナップリング４４は、第２熱応動器４３のドレンの流通方向における上流側の位置を規制する。なお、弁室２２には、第１弁体３２および第２熱応動器４３の変位動作をガイドするガイド１２ｄが設けられている。

【0046】

第３弁機構５は、第３流路２Ｃを開閉する。つまり、第３弁機構５は、流入口２１から弁室２２に流入してきたドレンを連通路２３を介して流出口２４に流出させる一方、流入口２１から弁室２２に流入してきた蒸気の流出口２４への流出を阻止する。図４にも示すように、第３弁機構５は、弁室２２に設けられており、第３弁座５１、第３弁体５２および第３熱応動器５３を有している。

【0047】

第３弁座５１は、連通路２３における弁室２２側の開口である第３弁孔５１１を有している。つまり、第３弁孔５１１は弁室２２に形成されている。第３弁孔５１１は、弁室２２と連通路２３とを連通させる。より詳しくは、第３弁孔５１１は、弁室２２の一部を区画する第２壁面１２ｃに開口している。第３弁孔５１１の軸心である第３軸心Ｘ３は、第２軸心Ｘ２と平行である。つまり、第３軸心Ｘ３は、ドレンの流通方向に開口している。第３軸心Ｘ３は、第２軸心Ｘ２に対して第２軸心Ｘ２と直交する方向にシフトした位置にある。第２壁面１２ｃには、第３弁孔５１１を囲む環状のシート面５１２が形成されている。

【0048】

この例では、ドレンの流通方向における第３弁孔５１１の開口位置は、連通孔４０（より詳しくは、第２弁孔４１１）の開口位置よりも上流側である。つまり、第２軸心Ｘ２や第３軸心Ｘ３の延びる方向において、第２壁面１２ｃの位置は、第１弁体３２の円柱部３２１の位置よりも流入口２１寄りである。

【0049】

第３弁体５２は、弁室２２に収容され、変位して第３弁孔５１１を開閉する。具体的に、第３弁体５２は、第３弁孔５１１に対向するように弁室２２に配置されている。第３弁体５２は、進退して第３弁座５１に離着座することで第３弁孔５１１を開閉する。つまり、第３弁体５２は、第３弁孔５１１へ進出してシート面５１２に着座することで第３弁孔５１１を閉鎖し、第３弁孔５１１から後退してシート面５１２から離座することで第３弁孔５１１を開放する。第３弁体５２における第３弁孔５１１に対向する面には、シート面５１２に離着座するシール面５２１が形成されている（図５参照）。

【0050】

第３熱応動器５３は、温度に応じて第３弁体５２を変位させる。つまり、第３熱応動器５３は、第３弁体５２を第３弁座５１に離着座させて第３弁体５２に第３弁孔５１１を開閉させる。図５に示すように、第３熱応動器５３は、第２熱応動器４３と同様の構成である。即ち、第３熱応動器５３も、ベース６１と、サポート部材６２と、第１ダイヤフラム６３と、第２ダイヤフラム６４と、膨張媒体６５、コンタクト部６６とを有している。

【0051】

なお、第３熱応動器５３においては、第１ダイヤフラム６３は、その中央部が第３軸心Ｘ３の方向に変位するように変形可能となっている。また、第２ダイヤフラム６４は、その中央部が第３軸心Ｘ３の方向に変位するように変形可能となっている。

【0052】

第３弁機構５では、温度に応じて第３弁体５２が変位して第３弁孔５１１を開閉する。具体的に、弁室２２の温度が低くなると、膨張媒体６５の収縮によって第１ダイヤフラム６３が変形することで第３弁体５２が後退して第３弁座５１から離座する。これにより、第３弁孔５１１が開放される。一方、弁室２２の温度が高くなると、膨張媒体６５の膨張によって第１ダイヤフラム６３が変形することで第３弁体５２が進出して第３弁座５１に着座する。これにより、第３弁孔５１１が閉鎖される。こうして、第３弁孔５１１が開閉されることにより、第３流路２Ｃが開閉される。

【0053】

図４に示すように、第３熱応動器５３は、弁室２２に設けられた段差１２ｅに載置されて支持されている。弁室２２において、段差１２ｅは第２壁面１２ｃよりも流入口２１寄りに位置している。段差１２ｅは、第３弁孔５１１と第３弁体５２との距離が所定値となるように第３熱応動器５３を支持している。この所定値は、第２熱応動器４３と同様、第１ダイヤフラム６３の変形によって第２弁体４２が第２弁孔４１１へ向かって変位する際の第２弁体４２の変位量と、開弁時のドレンの必要流出量とに基づいて設定される。段差１２ｅは、第３弁座５１に対する第３弁体５２の相対位置を決める位置決め機能も有する。

【0054】

また、第３弁機構５は、第２弁機構４と同様、スナップリング５４を有している。スナップリング５４は、弁室２２に設けられている。詳しくは、スナップリング５４は、ドレンの流通方向における第３熱応動器５３よりも上流側に設けられている。スナップリング５４は、第３熱応動器５３のドレンの流通方向における上流側の位置を規制する。

【0055】

〈運転開始時の動作〉
蒸気システムの運転開始時（運転立ち上げ時）における前述のドレントラップ１００の動作について説明する。運転開始時は、蒸気システムの配管等に低温低圧のドレンが残留しており、弁室２２の圧力および温度は低い状態となっている。つまり、弁室２２の圧力は運転開始時の圧力Ｐｂまで低下している。

【0056】

第１弁機構３では、バネ３３の付勢力が運転開始時の圧力Ｐｂによる第１弁体３２の閉弁力よりも大きいため、図３に示すように、第１弁体３２が第１弁座３１から離座し、第１弁孔３１１が開放されている。第３弁機構５では、弁室２２の温度が低いため、図５に示すように、第３弁体５２が第３弁座５１から離座し、第３弁孔５１１が開放されている。なお、第２弁機構４においても、弁室２２の温度が低いため、図５に示すように、第２弁体４２が第２弁座４１から離座し、第２弁孔４１１が開放されている。つまり、第１弁機構３、第２弁機構４および第３弁機構５の何れもが、開弁している。

【0057】

運転開始時には、蒸気システムの残留ドレンがドレントラップ１００に流入する。ドレントラップ１００では、流入口２１から弁室２２に流入したドレンが、第１弁孔３１１を介して流出口２４に流出する。ドレンは、流出口２４からケーシング１外に排出される。このように、ドレントラップ１００では、残留ドレンが第１流路２Ａを通じて排出される。ここで、第１弁孔３１１は第２弁孔４１１よりも孔径が大きいため、多量のドレンがいち早く排出される。

【0058】

また、蒸気システムの残留ドレンが非常に多い場合、流入口２１から弁室２２に流入したドレンの一部は、第３弁孔５１１を介して連通路２３に流れて流出口２４に流出し得る。さらには、流入口２１から弁室２２に流入したドレンの一部は、第２弁孔４１１を介して連通孔４０に流れて流出口２４に流出し得る。このように、ドレントラップ１００では、残留ドレンが第２流路２Ｂおよび第３流路２Ｃを通じても排出される。そのため、残留ドレンが非常に多い場合であっても、残留ドレンがいち早く排出される。

【0059】

また、第２弁機構４においては、第１弁機構３が開弁しても、即ち第１弁体３２が変位しても、第２弁座４１に対する第２弁体４２の相対位置が保持される。そのため、第２流路２Ｂにおけるドレンの排出量が適切に確保される。

【0060】

こうして、ドレントラップ１００は、運転開始時には、蒸気システムに残留している多量の低温ドレンをいち早く排出する。

【0061】

〈運転時の動作〉
蒸気システムの運転時における前述のドレントラップ１００の動作について説明する。運転時は、蒸気システムの配管等で発生した高圧のドレンがドレントラップ１００に流入してきて、弁室２２の圧力は高い状態となる。つまり、弁室２２の圧力が運転時の圧力Ｐａまで上昇する。

【0062】

図６は、第１弁機構３および第２弁機構４の一状態を示す図３相当図である。第１弁機構３では、バネ３３の付勢力が運転時の圧力Ｐａによる第１弁体３２の閉弁力よりも小さいため、図６に示すように、第１弁体３２が第１弁座３１に着座し、第１弁孔３１１が第１弁体３２によって閉鎖される。つまり、運転時には第１弁機構３は閉弁状態になる。

【0063】

ドレントラップ１００に流入してきたドレンは、弁室２２における第２弁機構４側の部分に流れて貯留される。つまり、連通孔４０（より詳しくは、第２弁孔４１１）の開口位置が第３弁孔５１１の開口位置よりも下流側であるため、ドレンは弁室２２において第３弁機構５側ではなく第２弁機構４側へ流れる。

【0064】

運転時にドレントラップ１００に流入するドレンの温度は、やや高温ではあるが、蒸気の温度ほど高温ではない。そのため、基本的には、ドレントラップ１００に蒸気ではなくドレンが流入してくる限り、弁室２２の温度、より詳しくは第２弁機構４の周囲温度はそれほど高温にはならない。したがって、第２弁機構４では、膨張媒体６５の体積（即ち、膨張の度合い）が小さいため、図６に示すように、第２弁体４２が第２弁座４１から離座したままである。つまり、第２弁機構４は開弁状態のままである。そのため、ドレントラップ１００に流入したドレンは、第２弁機構４を介して、即ち第２流路２Ｂを介して、ケーシング１外に流出する。

【0065】

ドレントラップ１００へのドレンの流入量が増大し、第２弁機構４によるドレンの流出量よりも多くなると、弁室２２の全体においてドレンが貯留されていく。つまり、弁室２２においてドレンが第２弁機構４の周囲だけでなく第３弁機構５の周囲にも及ぶ。そうすると、第３弁機構５では、第２弁機構４と同様、膨張媒体６５の体積が小さいため、図４に示すように、第３弁体５２が第３弁座５１から離座したまままである。つまり、第３弁機構５は開弁状態のままである。そのため、ドレントラップ１００に流入したドレンは、第２弁機構４だけでなく第３弁機構５も介して、即ち第２流路２Ｂだけでなく第３流路２Ｃも介して、ケーシング１外に流出する。

【0066】

このように、運転時のドレントラップ１００では、第１弁機構３は閉弁するものの、第２弁機構４および第３弁機構５は開弁するため、適切にドレンを流出させ得る。しかも、ドレントラップ１００へのドレンの流入量がそれほど多くないときは、第２弁機構４のみによってドレンを流出させる。ドレントラップ１００へのドレンの流入量が多いときは、第２弁機構４および第３弁機構５の両方によってドレンを流出させる。つまり、運転時のドレントラップ１００では、ドレンの排出容量がドレンの流入量に応じて変化する。

【0067】

図７は、閉弁時の第２熱応動器４３および第３熱応動器５３を示す断面図である。流入口２１から弁室２２に高温高圧の蒸気が流入してきた場合、弁室２２の温度および圧力は高い状態になる。そのため、弁室２２の圧力は運転時の圧力Ｐａのままであるため、第１弁機構３は閉弁状態のままである。一方、第２弁機構４では、弁室２２の温度が高くなったため、図７に示すように、第１ダイヤフラム６３の変形によって第２弁体４２が第２弁座４１に着座する。これにより、第２弁孔４１１が閉鎖される。第３弁機構５においても同様、図７に示すように、第１ダイヤフラム６３の変形によって第３弁体５２が第３弁座５１に着座する。これにより、第３弁孔５１１が閉鎖される。こうして、第１流路２Ａ、第２流路２Ｂおよび第３流路２Ｃが閉鎖されるので、ドレントラップ１００に流入してきた蒸気の流出が阻止される。

【0068】

このように、ドレントラップ１００は、運転時において、蒸気の流出を阻止しつつ、ドレンを流出させる。

【0069】

続いて、第２弁機構４（第３弁機構５）のフェールオープン機能について説明する。この例のフェールオープン機能は、閉弁時において第１ダイヤフラム６３及び第２ダイヤフラム６４の少なくとも一方が破損したときに、自動的に第２弁孔４１１（第３弁孔５１１）を開放する機能である。例えば、第１ダイヤフラム６３が破損した場合、膨張媒体６５が収容室Ｓ１から空間Ｓ２に漏出する。空間Ｓ２に漏出した膨張媒体６５は、連通路６６ｂ、孔６６ａおよび貫通孔４２２（貫通孔５２２）を介して第２弁孔４１１（第３弁孔５１１）に流出する。第１ダイヤフラム６３は、膨張媒体６５の漏出によって、その中央部が第２ダイヤフラム６４とは反対側へ変位するように変形する。第２ダイヤフラム６４は、第１ダイヤフラム６３による押圧から解放され、その中央部が第１ダイヤフラム６３の方へ変位するように変形する。それに応じて、第２弁体４２（第３弁体５２）は第２弁座４１（第３弁座５１）から離座し、第２弁孔４１１（第３弁孔５１１）が開放される。その結果、弁室２２の流体は、第２弁孔４１１（第３弁孔５１１）から流出する。

【0070】

以上のように、ドレントラップ１００は、ケーシング１と、第１弁機構３と、第２弁機構４とを備えている。ケーシング１は、ドレンが流通する弁室２２が形成されている。第１弁機構３は、弁室２２に形成された第１弁孔３１１、弁室２２に収容され、変位して第１弁孔３１１を開閉する第１弁体３２を有する。第２弁機構４は、第１弁体３２に貫通形成され、第１弁機構３が閉弁状態のときに弁室２２と第１弁孔３１１とを連通させ且つ孔径が第１弁孔３１１よりも小さい連通孔４０、弁室２２に収容され、変位して連通孔４０を開閉する第２弁体４２、温度に応じて第２弁体４２を変位させる第２熱応動器４３を有する。そして、第１弁機構３は、第１弁体３２を開弁方向に付勢するバネ３３をさらに有し、弁室２２の圧力が所定値まで低下すると、第１弁体３２がバネ３３の付勢力によって変位し第１弁孔３１１を開放するように構成されている。

【0071】

この構成によれば、運転開始時において、弁室２２の圧力が低くなるため、第２弁機構４だけでなく第１弁機構３も開弁する。第１弁機構３の第１弁孔３１１の孔径は、第２弁機構４の第２弁孔４１１の孔径よりも大きい。そのため、運転開始時に、蒸気システム内に残留している多量のドレンをいち早く排出することができる。したがって、低温ドレンに蒸気が混合することによって発生し得るウォーターハンマを未然に防止することができる。

【0072】

また、第２弁体４２が開閉する連通孔４０が第１弁体３２に形成されているため、第１弁体３２は、第１弁機構３の弁体の機能を有すると共に、第２弁機構４の弁座の機能をも有する。これにより、第１弁機構３および第２弁機構４の部品点数を削減することができる。また、第１弁機構３および第２弁機構４のコンパクト化を図ることができる。

【0073】

また、ドレントラップ１００において、第２熱応動器４３は、第２弁体４２を保持している。第１弁体３２は、連通孔４０と第２弁体４２との距離が所定値となるように第２熱応動器４３を支持する支持部３２３を有している。

【0074】

この構成によれば、連通孔４０と第２弁体４２との距離（より詳しくは、第２弁孔４１１と第２弁体４２との距離）が所定値となるように第２熱応動器４３が支持されるので、第１弁体３２が変位しても、連通孔４０に対する第２弁体４２の相対位置を保持することができる。そのため、第２弁機構４によるドレンの排出量を適切に確保することができる。

【0075】

また、ドレントラップ１００は、弁室２２に形成された第３弁孔５１１、弁室２２に収容され、変位して第３弁孔５１１を開閉する第３弁体５２、温度に応じて第３弁体５２を変位させる第３熱応動器５３を有する第３弁機構５をさらに備えている。

【0076】

この構成によれば、第３弁機構５が設けられているので、ドレンの排出量を増大させることができる。特に、運転開始時には、より多量の残留ドレンをいち早く排出することができる。

【0077】

また、ドレントラップ１００において、連通孔４０および第３弁孔５１１は、弁室２２におけるドレンの流通方向に開口している。その流通方向における第３弁孔５１１の開口位置は、連通孔４０の開口位置よりも上流側である。

【0078】

この構成によれば、運転時においてドレンの排出容量をドレンの流入量に応じて変化させることができる。つまり、ドレントラップ１００へのドレンの流入量がそれほど多くないときは、第２弁機構４のみによってドレンを流出させることができる。ドレントラップ１００へのドレンの流入量が多いときは、第２弁機構４および第３弁機構５の両方によってドレンを流出させることができる。これにより、例えばドレンの流通方向において連通孔４０の開口位置と第３弁孔５１１の開口位置とが同じである場合に比べて、蒸気の流出を抑制することができる。前述の如く連通孔４０の開口位置と第３弁孔５１１の開口位置が同じである場合、例えばドレンの流入量が少量のときであっても、第２弁機構４および第３弁機構５の両方によってドレンが排出される。そうすると、ドレンが一気に排出されるため、蒸気までが流出してしまう虞がある。この例では、そういった虞を抑制することができる。

【0079】

また、前述の如く連通孔４０の開口位置と第３弁孔５１１の開口位置が同じである場合に比べて、運転時におけるドレンの排出動作を迅速に開始させることができる。連通孔４０の開口位置が第３弁孔５１１の開口位置よりも下流側にあるため、ドレンは弁室２２において第２弁機構４側へ流れて貯留される。そのため、ドレンの流入量が少量であっても、第２弁機構４の周囲温度を素早くドレンの温度相当にすることができる。これにより、第２弁機構４を素早く開弁させることができるので、第２弁機構４によるドレンの排出動作を迅速に開始させることができる。

【0080】

また、前記実施形態のように、ドレンの流通方向において連通孔４０の開口位置と第３弁孔５１１の開口位置とを相違させることで、ドレンの流通方向に直交する方向のサイズの増大を抑制しつつ、第２熱応動器４３および第３熱応動器５３を配置することができる。

【0081】

（その他の実施形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

【0082】

例えば、第３弁機構５は、省略するようにしてもよい。

【0083】

また、ドレンの流通方向における第３弁孔５１１の開口位置は、連通孔４０の開口位置と略同じであってもよいし、連通孔４０の開口位置よりも下流側であってもよい。

【0084】

また、第１弁体３２は、支持部３２３を省略するようにしてもよい。その場合、第２熱応動器４３を第１弁体３２の変位に追従させる機構を設けることで、連通孔４０に対する第２弁体４２の相対位置を保持することができる。

【0085】

また、ドレントラップ１００は、蒸気の流出を阻止するいわゆるスチームトラップに限らず、空気の流出を阻止するエアトラップ、またはガスの流出を阻止するガストラップ等であってもよい。

【0086】

また、前記実施形態では、流体としてドレンを扱うドレントラップ１００について説明したが、本開示の弁装置は、ドレン以外の流体を扱うものにも適用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0087】

以上説明したように、本開示の技術は、弁装置について有用である。

【符号の説明】

【0088】

１００ ドレントラップ（弁装置）
１ ケーシング
２２ 弁室
３ 第１弁機構
３１１ 第１弁孔
３２ 第１弁体
３２３ 支持部
３３ バネ
４ 第２弁機構
４０ 連通孔
４２ 第２弁体
４３ 第２熱応動器
５ 第３弁機構
５１１ 第３弁孔
５２ 第３弁体
５３ 第３熱応動器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】