特許 7357904 弁装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-29

(45)【発行日】2023-10-10

(54)【発明の名称】弁装置

(51)【国際特許分類】

   F16T 1/22 20060101AFI20231002BHJP

【ＦＩ】

F16T1/22 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019145913

(22)【出願日】2019-08-08

(65)【公開番号】P2021025619

(43)【公開日】2021-02-22

【審査請求日】2022-06-17

(73)【特許権者】

【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

(74)【代理人】

【識別番号】100131200

【弁理士】

【氏名又は名称】河部 大輔

(72)【発明者】

【氏名】▲蔭▼山 遼太

【審査官】笹岡 友陽

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６２－２６６２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－１４２３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３０３６２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｔ １／００－ １／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体の流入口、該流入口に連通する前記液体の貯留室が設けられたケーシングと、
前記貯留室に設けられた前記液体の第１排出孔、前記貯留室に収容され、前記第１排出孔を開閉するフロートを有する第１弁機構と、
前記貯留室に設けられ、前記第１排出孔よりも孔径が大きい前記液体の第２排出孔、前記貯留室に収容され、前記第２排出孔を開閉する弁体を有する第２弁機構とを備え、
前記第２弁機構は、前記弁体を開弁方向に付勢するバネを有し、前記貯留室の圧力が所定値まで上昇すると、該圧力によって前記弁体が前記バネの付勢力に抗して前記第２排出孔を閉鎖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、
前記貯留室は、
前記流入口に連通すると共に、前記第１弁機構が設けられる第１貯留室と、
前記第１貯留室の下方に設けられ前記第１貯留室と連通すると共に、前記第２弁機構が設けられる第２貯留室とを有している
ことを特徴とする弁装置。

【請求項3】

請求項２に記載の弁装置において、
前記第２排出孔は、前記第２貯留室の底部において上下方向に開口しており、
前記弁体は、円板状に形成され、前記第２排出孔の上方に配置され、
前記バネは、前記弁体の下方に設けられ、前記弁体を上方へ付勢している
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、
前記バネは、一端が前記弁体の下面に接続されて前記弁体を支持しており、
前記第２弁機構は、前記第２貯留室における前記弁体の上方に設けられ、前記第１貯留室から前記第２貯留室に流下する前記液体が前記弁体の上面に当たるのを阻止する邪魔板を有している
ことを特徴とする弁装置。

【請求項5】

請求項４に記載の弁装置において、
前記弁体は、前記バネの付勢力によって前記邪魔板に押し付けられている
ことを特徴とする弁装置。

【請求項6】

請求項５に記載の弁装置において、
前記邪魔板は、上下方向の位置が変更可能に設けられている
ことを特徴とする弁装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、弁装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

弁装置として、蒸気システムに設けられ、蒸気の排出を抑制する一方、ドレンを排出するドレントラップが知られている。蒸気システムの運転開始時には、システム内に残存している低温ドレンに蒸気が混合することによって発生しうるウォーターハンマーを防止する観点から、残存している多量のドレンをドレントラップによっていち早く排出する必要がある。

【0003】

例えば特許文献１に開示されているドレントラップは、貯留室に、大きさの異なる２つの排出孔と、各排出孔を開閉する２つのフロートとが設けられている。このドレントラップでは、運転開始時には孔径が大きい下側の排出孔からドレンが排出される。圧力が上昇し通常の運転状態になると、下側の排出孔はフロートによって閉じられる。下側の排出孔は、ドレンが溜まってきても、フロートは浮上せずに閉じられたままである。これは、排出孔の上下流の圧力差によって生じるフロートの閉弁力が、浮力によって生じるフロートの開弁力よりも大きくなるように、下側の排出孔の大きさが設定されているからである。一方、上側の排出孔は、フロートがドレンの貯留位に応じて浮上降下することにより開閉される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００７－２１８３３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述したような弁装置では、運転が終了し圧力が低下しても、フロートが下側の排出孔に固着してしまい該排出孔が閉じられたままになる虞があった。そうすると、次回の運転開始時に下側の排出孔からドレンを排出することができない虞がある。

【0006】

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、確実に運転開始時には開弁しその後の運転時には閉弁することが可能な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】

【0007】

本願に開示の技術は、ケーシングと、第１弁機構と、第２弁機構とを備えた弁装置である。前記ケーシングは、液体の流入口、該流入口に連通する液体の貯留室が設けられている。前記第１弁機構は、前記貯留室に設けられた液体の第１排出孔、前記貯留室に収容され、前記第１排出孔を開閉するフロートを有している。前記第２弁機構は、前記貯留室に設けられ、前記第１排出孔よりも孔径が大きい液体の第２排出孔、前記貯留室に収容され、前記第２排出孔を開閉する弁体を有している。そして、前記第２弁機構は、前記弁体を開弁方向に付勢するバネを有し、前記貯留室の圧力が所定値まで上昇すると、該圧力によって前記弁体が前記バネの付勢力に抗して前記第２排出孔を閉鎖するように構成されている。

【発明の効果】

【0008】

本願に開示の技術によれば、確実に運転開始時には開弁しその後の運転時には閉弁することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】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】図２は、実施形態に係る第２弁機構を拡大して示す図であり、図３のＡ－Ａ線における断面図である。

【図3】図３は、実施形態に係る第２弁機構の要部を示す断面図である。

【図4】図４は、実施形態に係る第２弁機構を示す図２相当図である。

【図5】図５は、実施形態の変形例に係る第２弁機構を示す断面図である。

【図6】図６は、実施形態の変形例に係る第２弁機構を示す図５相当図である。

【図7】図７は、その他の実施形態に係る第２弁機構を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

本実施形態のドレントラップ１は、蒸気システム等に設けられ、ドレンが流入してきた場合にはドレンを流出させる一方、蒸気が流入してきた場合には蒸気の流出を阻止する。ドレントラップ１は弁装置の一例であり、ドレンは液体の一例である。

【0012】

図１に示すように、ドレントラップ１は、液体を含む流体の流路が形成されたケーシング１０と、流路中に設けられ、流路を開閉する３つの弁機構３０，４０，５０とを備えている。ケーシング１０内に流入したドレンは、第１弁機構３０および第２弁機構４０を介してケーシング１０から流出する。第３弁機構５０は、基本的に、ケーシング１０内に流入した空気を排出する。ただし、第３弁機構５０は、ケーシング１０内に流入したドレンを排出する場合もある。

【0013】

ケーシング１０は、中部１１と、該中部１１の上下に取り付けられる上部１２および下部１３とを有している。ケーシング１０には、ドレンの流入口２１および流出口２４と、ドレンの貯留室と、２つの排出通路２５，２６とが設けられている。貯留室は、流入口２１に連通する第１貯留室２２と、第１貯留室２２の下方に設けられ、第１貯留室２２と連通する第２貯留室２３とを有している。第１排出通路２５は、第１貯留室２２と流出口２４とを連通させ、第２排出通路２６は、第１貯留室２２と第１排出通路２５とを連通させている。

【0014】

ケーシング１０では、流入口２１、２つの貯留室２２，２３、流出口２４および２つの排出通路２５，２６によって流路が形成される。具体的には、流路は、ドレンを排出するための第１流路および第２流路と、空気およびドレンを排出するための第３流路を有している。第１流路は、流入口２１、第１貯留室２２、第１排出通路２５および流出口２４によって形成される。第２流路は、流入口２１、第１貯留室２２および第２貯留室２３によって形成される。第３流路は、流入口２１、第１貯留室２２、第２排出通路２６、第１排出通路２５および流出口２４によって形成される。

【0015】

第１貯留室２２は、中部１１と上部１２とに跨って形成され、第２貯留室２３は、下部１３に形成されている。第１貯留室２２と第２貯留室２３とは、中部１１の一部である仕切壁１１ａによって上下に区画されており、仕切壁１１ａに設けられた連通孔１４を通じて連通している。第２貯留室２３は、第１貯留室２２よりも貯留容積が小さい。第２貯留室２３は、第１貯留室２２とは異なり、第１排出通路２５および流出口２４には連通しておらず、第２弁機構４０を介してケーシング１０の外部（大気）に連通している。

【0016】

流入口２１および流出口２４は中部１１に設けられ、流入口２１は第１貯留室２２の上部に連通している。流入口２１と流出口２４とは、水平に延びる同一の軸上に形成されている。第１排出通路２５は、中部１１に形成されており、上流端が第１貯留室２２の下部に接続され、下流端が流出口２４に接続されている。第２排出通路２６は、中部１１と上部１２とに跨って形成されており、上流端が第１貯留室２２の上部に接続され、下流端が第１排出通路２５に接続されている。なお、流入口２１および流出口２４は、蒸気システムの配管と接続される。

【0017】

第１弁機構３０は、第１流路を開閉するものである。具体的に、第１弁機構３０は、第１貯留室２２から第１排出通路２５にドレンを流出させる一方、第１貯留室２２から第１排出通路２５への蒸気の流出を阻止する弁機構である。第１弁機構３０は、第１貯留室２２に設けられており、第１弁体３１および第１弁座３２を有している。

【0018】

第１弁体３１は、中空球形のフロートであり、第１貯留室２２に自由状態で収容されている。第１弁座３２は、第１貯留室２２における第１排出通路２５の接続部に設けられている。第１弁座３２には、弁孔であるドレンの第１排出孔３３が形成されている。つまり、第１排出孔３３は、第１貯留室２２に設けられ、第１貯留室２２と第１排出通路２５とを連通させている。第１排出孔３３の上流端は、オリフィスを構成している。

【0019】

第１弁機構３０では、第１貯留室２２におけるドレンの貯留位（ドレン水位）に応じて第１弁体３１が浮上降下し第１排出孔３３を開閉する。具体的に、第１貯留室２２のドレンが増加すると、第１弁体３１が浮上して第１弁座３２から離座し、第１排出孔３３が開放される。一方、第１貯留室２２のドレンが減少すると、第１弁体３１が下降して第１弁座３２に着座し、第１排出孔３３が閉鎖される。こうして、第１排出孔３３が開閉されることにより、第１流路が開閉される。

【0020】

より詳しくは、蒸気システムの運転時には、第１排出孔３３の上流側の圧力は所定値（以下、運転時の圧力Ｐａとも言う）まで上昇する。即ち、第１排出孔３３の上下流において圧力差（上流側である第１貯留室２２の圧力と、下流側である第１排出通路２５の圧力との差）が生じる。一方、運転開始時（運転立ち上げ時）では、第１排出孔３３の上流側の圧力は直ぐには上昇しないため、第１排出孔３３の上流側の圧力は運転時の圧力Ｐａよりも低い圧力Ｐｂ（以下、運転開始時の圧力Ｐｂ）となる。即ち、運転開始時の第１排出孔３３における圧力差は運転時よりも小さくなる。

【0021】

ここに、第１排出孔３３（または後述する第２排出孔４３）の上流側の圧力は、流入口２１、第１貯留室２２および第２貯留室２３の圧力とも言え、第１貯留室２２および第２貯留室２３内のドレンの圧力とも言える。

【0022】

第１弁体３１には、運転時の圧力Ｐａおよび運転開始時の圧力Ｐｂによって閉弁方向の力（以下、閉弁力とも言う）が作用する。言い換えれば、第１排出孔３３において圧力差が生じることによって、第１弁体３１に閉弁力が作用する。第１弁機構３０では、第１貯留室２２のドレン水位が所定位における第１弁体３１の浮上力が、運転時の圧力Ｐａによる第１弁体３１の閉弁力よりも大きくなるように設定されている。そのため、第１弁機構３０では、運転時および運転開始時のいずれかに拘わらず、第１貯留室２２のドレン水位が所定位に達した場合、第１弁体３１が浮上し、開弁される。

【0023】

なお、当然ながら、第１弁体３１は、運転開始時の圧力Ｐｂによる閉弁力よりも運転時の圧力Ｐａによる閉弁力が大きい。また、上述した第１弁体３１の浮上力は、第１弁体３１に作用する浮力から自重を差し引いたものである。

【0024】

また、第１貯留室２２には、流入口２１との連通部にスクリーン２７が設けられている。スクリーン２７によって、流入口２１から第１貯留室２２への異物の流入が防止される。また、第１貯留室２２には、上部寄りに弁カバー２８が設けられている。弁カバー２８は、第１弁座３２の上方に設けられ、第１貯留室２２を上下に仕切っている。弁カバー２８は、第１弁体３１が浮上して弁カバー２８に接触することにより、第１弁体３１が所定の高さ以上に浮上するのを規制するものである。なお、図示しないが、弁カバー２８には流入口２１からのドレンが流通する貫通孔が設けられている。

【0025】

第３弁機構５０は、第３流路を開閉するものである。具体的に、第３弁機構５０は、第１貯留室２２から第２排出通路２６に低温の空気やドレンを流出させる一方、第１貯留室２２から第２排出通路２６への蒸気の流出を阻止する弁機構である。第３弁機構５０は、第１貯留室２２の上部に設けられており、第３弁体５１および第３弁座５２を有している。

【0026】

第３弁体５１は、温度応動部材であり、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。第３弁座５２は、第１貯留室２２における第２排出通路２６の接続部に設けられている。第３弁座５２には、弁孔である第３排出孔５３が形成されている。つまり、第３排出孔５３は、第１貯留室２２に設けられ、第１貯留室２２と第２排出通路２６とを連通させている。第３排出孔５３の上流端は、オリフィスを構成している。

【0027】

第３弁機構５０では、温度に応じて第３弁体５１が膨張または収縮し第３排出孔５３を開閉する。具体的に、第３弁体５１（第２貯留室２３）の温度が低くなると、第３弁体５１が収縮して第３弁座５２から離座し、第３排出孔５３が開放される。一方、第３弁体５１の温度が高くなると、第３弁体５１が膨張して第３弁座５２に着座し、第３排出孔５３が閉鎖される。こうして、第３排出孔５３が開閉されることにより、第３流路が開閉される。

【0028】

第２弁機構４０は、第２流路を開閉するものである。具体的に、第２弁機構４０は、第２貯留室２３から直接、ケーシング１０外（大気）にドレンを流出させる一方、第２貯留室２３からケーシング１０外への蒸気の流出を阻止する弁機構である。第２弁機構４０は、第２貯留室２３に設けられており、第２弁体４１、第２弁座４２、バネ４４および邪魔板４５を有している。

【0029】

図２～図４にも示すように、第２弁体４１は、本願の請求項に係る弁体に相当し、円板状（ディスク形）に形成されている。第２弁体４１は、軸心が上下方向に延びる状態で第２貯留室２３に収容されている。第２弁体４１は、上下動自在に設けられている。第２弁体４１は、後述する第２排出孔４３の上方に配置され、上下動することによって第２排出孔４３を開閉する。

【0030】

下部１３は、上下方向に延びる略円筒状に形成され、内部が第２貯留室２３となっている。下部１３の内周面には、該内周面から径方向内方へ突出し且つ上下方向に延びるガイド部１３ａが設けられている。ガイド部１３ａは、下部１３の周方向において複数（本実施形態では、３つ）設けられている（図３参照）。第２弁体４１は、複数のガイド部１３ａの内側に設けられており、ガイド部１３ａに沿って上下動する。

【0031】

第２弁座４２は、第２貯留室２３の底部に設けられている。第２弁座４２には、弁孔であるドレンの第２排出孔４３が形成されている。つまり、第２排出孔４３は、第２貯留室２３の底部に設けられ、上下方向に開口している。第２排出孔４３は、第２貯留室２３とケーシング１０外（大気）とを連通させている。第２排出孔４３の上流端は、オリフィスを構成している。また、第２排出孔４３は、第１排出孔３３よりも孔径が大きい。ここに、孔径とは、各排出孔３３，４３の上流端の孔径（即ち、オリフィスの径）を意味する。

【0032】

バネ４４は、第２弁体４１を開弁方向に付勢するものであり、コイルバネにより構成されている。バネ４４は、第２貯留室２３における第２弁体４１の下方に設けられ、第２弁体４１を上方へ付勢している。バネ４４は、一端が第２弁体４１の下面に接続されて第２弁体４１を支持している。より詳しくは、バネ４４の一端は、第２弁体４１の下面に形成された環状の凹部４１ａに嵌め込まれて接続されている。バネ４４の他端は、第２弁座４２の上流側端面における第２排出孔４３の周囲に形成された環状の凹部４２ａに嵌め込まれて接続されている。

【0033】

邪魔板４５は、第１貯留室２２から連通孔１４を通じて第２貯留室２３に流下するドレンが第２弁体４１の上面に当たるのを阻止するものである。邪魔板４５は、第２貯留室２３における第２弁体４１の上方に設けられている。

【0034】

邪魔板４５は、略円板状に形成され、軸心が上下方向に延びる状態で設けられている。邪魔板４５は、直径が第２弁体４１と略同じであり、第２弁体４１と同軸に設けられている。つまり、邪魔板４５は第２弁体４１の上面を覆うように設けられている。第２弁体４１は、開弁時にはバネ４４の付勢力によって邪魔板４５に押し付けられている。

【0035】

邪魔板４５は、上下方向の位置が変更可能に設けられている。具体的に、邪魔板４５は、ねじ４６によって仕切壁１１ａに固定されている。仕切壁１１ａに対するねじ４６のねじ込み長さを変えることで、邪魔板４５の上下方向の位置が変更される。つまり、邪魔板４５は、開弁時の第２弁体４１の上限位置を規制する規制部材としても機能する。

【0036】

第２弁機構４０は、第２貯留室２３の圧力に応じて第２弁体４１が変位（上昇下降）し第２排出孔４３を開閉するように構成されている。

【0037】

具体的に、第２弁機構４０では、第２貯留室２３の圧力が所定の値（運転開始時の圧力Ｐｂ）まで低下すると、バネ４４の付勢力によって第２弁体４１が上昇して第２弁座４２から離座し、第２排出孔４３が開放される。また、第２弁機構４０では、第２貯留室２３の圧力が所定の値（運転時の圧力Ｐａ）まで上昇すると、該圧力によって第２弁体４１がバネ４４の付勢力に抗して下降し第２弁座４２に着座する。これにより、第２排出孔４３が閉鎖される。こうして、第２排出孔４３が開閉されることにより、第２流路が開閉される。

【0038】

より詳しくは、蒸気システムの運転時には、第１排出孔３３と同様、第２排出孔４３の上流側の圧力も運転時の圧力Ｐａまで上昇する。即ち、第２排出孔４３の上下流において圧力差（上流側である第２貯留室２３の圧力と下流側であるケーシング１０外の大気圧との差）が生じる。一方、運転開始時（運転立ち上げ時）においても、第１排出孔３３と同様、第２排出孔４３の上流側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。即ち、運転開始時の第２排出孔４３における圧力差は運転時よりも小さくなる。

【0039】

第２弁体４１には、第１弁体３１と同様、運転時の圧力Ｐａおよび運転開始時の圧力Ｐｂによって閉弁力が作用する。言い換えれば、第２排出孔４３において圧力差が生じることによって、第２弁体４１には閉弁力が作用する。なお、当然であるが、第２弁体４１は、運転開始時の圧力Ｐｂによる閉弁力よりも運転時の圧力Ｐａによる閉弁力が大きい。

【0040】

バネ４４の付勢力は、運転開始時の圧力Ｐｂによる第２弁体４１の閉弁力よりも大きく設定されている。また、バネ４４の付勢力は、運転時の圧力Ｐａによる第２弁体４１の閉弁力よりも小さく設定されている。そのため、第２弁機構４０は、運転開始時には、第２貯留室２３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、第２貯留室２３の圧力が運転時の圧力Ｐａまで上昇するので閉弁する。

【0041】

〈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）における上述したドレントラップ１の動作について説明する。運転開始時は、第１排出孔３３および第２排出孔４３の上流側の圧力および温度は低い状態となっており、蒸気システムの配管等には低温低圧のドレンが残留している。つまり、第１貯留室２２および第２貯留室２３の圧力が運転開始時の圧力Ｐｂまで低下している。

【0042】

第１弁機構３０では、第１貯留室２２のドレンが無い場合またはドレン水位が所定位よりも低い場合は、第１弁体３１が第１弁座３２に着座し、第１排出孔３３が閉鎖されている（図１参照）。第２弁機構４０では、バネ４４の付勢力が、運転開始時の圧力Ｐｂによる第２弁体４１の閉弁力よりも大きいため、第２弁体４１が第２弁座４２から離座し、第２排出孔４３が開放されている（図２参照）。第３弁機構５０では、第１貯留室２２の温度が低いため、第３弁体５１が第３弁座５２から離座し、第３排出孔５３が開放されている（図１参照）。つまり、第１弁機構３０は閉弁し、第２弁機構４０および第３弁機構５０は開弁している。

【0043】

こうして、運転開始時には、第２弁機構４０および第３弁機構５０が開弁しており、蒸気システムの残留ドレンがドレントラップ１に流入する。ドレントラップ１では、流入口２１から流入したドレンが、第１貯留室２２から連通孔１４を通じて第２貯留室２３に流れ、第２排出孔４３からケーシング１０外に流出する（排出される）。第２排出孔４３は第１排出孔３３よりも孔径が大きいため、多量のドレンが素早く排出される。

【0044】

なお、蒸気システムの配管等に存在している空気も、残留ドレンと共にドレントラップ１に流入する。ドレントラップ１に流入した空気は、第１貯留室２２から第３弁機構５０を介して第２排出通路２６に流出し、第１排出通路２５を通って流出口２４から流出していく。

【0045】

このように、ドレントラップ１は、運転開始時には、蒸気システム内に残留している低温ドレンおよび空気をいち早く排出する。

【0046】

また、ドレンが第１貯留室２２から第２貯留室２３へ流下する際、ドレンが第２弁体４１の上面に当たることを邪魔板４５によって阻止することができる。そのため、ドレンが第２弁体４１の上面に当たることによって発生しうる第２弁体４１の揺れが防止される。さらに、図２に示すように、第２弁体４１は、バネ４４の付勢力によって邪魔板４５に押し付けられているため、これによっても、ドレンが当たることに起因する第２弁体４１の揺れが防止される。

【0047】

〈運転時の動作〉
蒸気システムの運転時における上述したドレントラップ１の動作について説明する。運転時は、第１排出孔３３および第２排出孔４３の上流側の圧力および温度は高い状態となり、高温高圧のドレンがドレントラップ１に流入してくる。つまり、第１貯留室２２および第２貯留室２３の圧力が運転時の圧力Ｐａまで上昇する。

【0048】

第２弁機構４０では、バネ４４の付勢力が、運転時の圧力Ｐａによる第２弁体４１の閉弁力よりも小さいため、運転時の圧力Ｐａによって第２弁体４１が第２弁座４２に着座し、第２排出孔４３が閉鎖される（図４参照）。つまり、第２弁機構４０は閉弁する。そのため、ドレントラップ１に流入したドレンは、第１貯留室２２から第２貯留室２３に流れて貯留されていく。

【0049】

第２貯留室２３のドレンが満杯になると、第１貯留室２２にドレンが溜まり始める。第１弁機構３０では、第１貯留室２２のドレン水位が所定位まで上昇すると、第１弁体３１が浮上して第１弁座３２から離座し、第１排出孔３３が開放される。つまり、第１弁機構３０は開弁する。そうすると、第１貯留室２２のドレンは、第１弁機構３０を介して第１排出通路２５に流れて流出口２４から流出していく。

【0050】

また、ドレンと共にドレントラップ１に流入した空気は、第１貯留室２２の上部に滞留する。このとき、空気の温度がかなりの高温でない限り、第３弁体５１の膨張量は小さく、第３弁体５１は第３弁座５２から離座したままである。つまり、第３弁機構５０は開弁したままである。そのため、空気は、第３弁機構５０を介して第２排出通路２６に流出し、第１排出通路２５を通って流出口２４から流出していく。

【0051】

また、第１弁機構３０からのドレンの流出量に対して流入口２１から第１貯留室２２へのドレンの流入量が多い場合には、第１貯留室２２においてドレンは上部まで溜まる。そうすると、第３弁体５１の温度はドレンの温度に近づくが、この場合でも、第３弁体５１の膨張量は小さく、第３弁体５１は第３弁座５２から離座したままである。そのため、ドレンは、第３弁機構５０を介して第２排出通路２６に流出し、第１排出通路２５を通って流出口２４から流出していく。

【0052】

一方、流入口２１から第１貯留室２２に高温高圧の蒸気が流入した場合、第１貯留室２２のドレンは、第１弁機構３０から流出して減少していき、やがて第１弁体３１が第１弁座３２に着座する。こうして、第１弁機構３０が閉弁し、第１排出孔３３からの蒸気の流出が阻止される。また、第１貯留室２２に蒸気が流入した場合、第３弁体５１の温度が上昇する。そうすると、第３弁体５１は膨張して第３弁座５２に着座する。こうして、第３弁機構５０が閉弁し、第３排出孔５３からの蒸気の流出が阻止される。

【0053】

このように、ドレントラップ１は、運転時には、流入してきた高温ドレンおよび空気を下流側へ流出させる一方、流入してきた蒸気の流出を阻止する。また、運転時では、第２弁機構４０は閉弁状態に維持され、第２貯留室２３にはドレンが満杯に溜まったままである。

【0054】

蒸気システムの運転が停止すると、第１排出孔３３および第２排出孔４３の上流側の圧力および温度は次第に低下していく。そして、第２貯留室２３の圧力が運転開始時の圧力Ｐｂまで低下すると、第２弁体４１はバネ４４の付勢力によって上昇し第２弁座４２から離座する。こうして、第２弁機構４０が開弁することで、第２貯留室２３に溜まっていたドレンが第２排出孔４３からケーシング１０外に排出される。第２弁機構４０は、次回の運転開始時まで開弁状態に維持される。

【0055】

以上のように、上記実施形態のドレントラップ１（弁装置）は、ケーシング１０と、第１弁機構３０と、第２弁機構４０とを備えている。ケーシング１０は、ドレンの流入口２１、流入口２１に連通するドレンの貯留室２２，２３が設けられている。第１弁機構３０は、貯留室２２，２３に設けられたドレンの第１排出孔３３、貯留室２２，２３に収容され、第１排出孔３３を開閉する第１弁体３１（フロート）を有している。第２弁機構４０は、貯留室２２，２３に設けられ、第１排出孔３３よりも孔径が大きいドレンの第２排出孔４３、貯留室２２，２３に収容され、第２排出孔４３を開閉する第２弁体４１（弁体）を有している。第２弁機構４０は、第２弁体４１を開弁方向に付勢するバネ４４を有し、貯留室２２，２３の圧力が所定値（運転時の圧力Ｐａ）まで上昇すると、該圧力によって第２弁体４１がバネ４４の付勢力に抗して第２排出孔４３を閉鎖するように構成されている。

【0056】

上記の構成によれば、第２弁機構４０において確実に運転開始時には開弁させ運転時には閉弁させることができる。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低温ドレンおよび空気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うるウォーターハンマーを未然に防止することができる。

【0057】

また、上記実施形態のドレントラップ１において、貯留室は、流入口２１に連通すると共に、第１弁機構３０が設けられる第１貯留室２２と、第１貯留室２２の下方に設けられ第１貯留室２２と連通すると共に、第２弁機構４０が設けられる第２貯留室２３とを有している。

【0058】

上記の構成によれば、２つの弁機構３０，４０がそれぞれの貯留室２２，２３に設けられるので、例えば１つの貯留室に２つの弁機構を設ける場合と比べて、フロートである第１弁体３１を第２弁機構４０との干渉を気にすることなく貯留室に自由状態で収容することができる。

【0059】

また、第２貯留室２３が第１貯留室２２の下方に設けられることにより、第２貯留室２３のドレンには第１貯留室２２のドレンの水頭が付加されるため、運転開始時において第２弁機構４０によるドレンの排出能力が高くなる。

【0060】

また、上記実施形態のドレントラップ１において、第２排出孔４３は、第２貯留室２３の底部において上下方向に開口している。第２弁体４１は、円板状に形成され、第２排出孔４３の上方に配置されている。バネ４４は、第２弁体４１の下方に設けられ、第２弁体４１を上方へ付勢している。

【0061】

上記の構成によれば、第２排出孔４３が第２貯留室２３の底部に設けられているので、第２貯留室２３のドレンの水頭をできるだけ稼ぐことができ、第２弁機構４０によるドレンの排出能力がより高くなる。また、第２弁体４１は円板状に形成されたいわゆるディスク形の弁体であるため、例えば球形のフロートと比べて、第２弁機構４０の設置スペースを削減することができる。

【0062】

また、上記実施形態のドレントラップ１において、バネ４４は、一端が第２弁体４１の下面に接続されて第２弁体４１を支持している。第２弁機構４０は、第２貯留室２３における第２弁体４１の上方に設けられ、第１貯留室２２から第２貯留室２３に流下するドレンが第２弁体４１の上面に当たるのを阻止する邪魔板４５を有している。

【0063】

上記の構成によれば、第２弁機構４０が開弁状態において、第１貯留室２２から流下するドレンが第２弁体４１の上面に当たることによって発生しうる第２弁体４１の揺れを防止することができる。第２弁体４１が不規則に揺れると、第２排出孔４３へ向かうドレンの流れが乱れてしまい、それによってドレンの排出効率が損なわれる虞があるが、本実施形態ではそれを防止することができる。特に、第２弁体４１は下面に接続されたバネ４４によって支持されていることから揺れの発生が顕著になる虞があるところ、それを効果的に防止することができる。

【0064】

さらに、上記実施形態のドレントラップ１では、第２弁体４１がバネ４４の付勢力によって邪魔板４５に押し付けられているので、これによっても、ドレンが当たることに起因する第２弁体４１の揺れを防止することができる。

【0065】

また、上記実施形態のドレントラップ１において、邪魔板４５は、上下方向の位置が変更可能に設けられている。この構成によれば、蒸気システムの運転条件の変更に応じて、バネ４４の付勢力を調整することができる。

【0066】

即ち、運転時の圧力Ｐａや運転開始時の圧力Ｐｂが変更になった場合、変更後の圧力Ｐａ，Ｐｂの下で第２弁機構４０が適切に開弁および閉弁するように、バネ４４の付勢力を調整することができる。例えば、バネ４４の付勢力を減少させる場合には、邪魔板４５の位置を上方へずらし、バネ４４の付勢力を増加させる場合には、邪魔板４５の位置を下方へずらす。

【0067】

（実施形態の変形例）
上記実施形態の変形例について図５および図６参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、下部および第２弁機構の構成を変更するようにしたものである。ここでは、上記実施形態と異なる点について説明する。

【0068】

本変形例の下部１５は、上下方向に延びる略円筒状に形成され、下端部にフランジが設けられている。下部１５のフランジには、後述する第２弁座６２が取り付けられたフランジ付きの取付管１６が接続されている。本変形例では、下部１５および取付管１６の内部が第２貯留室２９となっている。は、下部１５の内周面には、上記実施形態と同様、複数のガイド部１５ａが設けられている。

【0069】

本変形例の第２弁機構６０は、上記実施形態と同様、第２貯留室２９から直接、ケーシング１０外（大気）にドレンを流出させる一方、第２貯留室２９からケーシング１０外への蒸気の流出を阻止する弁機構である。第２弁機構６０は、第２貯留室２９に設けられており、第２弁体６１、第２弁座６２およびバネ６４を有している。

【0070】

第２弁体６１は、中空球形のフロートであり、本願の請求項に係る弁体に相当する。第２弁体６１はガイド部１５ａに沿って上下動自在に第２貯留室２９に収容されている。第２弁体６１は、後述する第２排出孔６３の上方に配置され、上下動することによって第２排出孔６３を開閉する。

【0071】

第２弁座６２は、上述したように取付管１６に取り付けられており、第２貯留室２９の底部に設けられている。第２弁座６２には、弁孔であるドレンの第２排出孔６３が形成されている。つまり、第２排出孔６３は、第２貯留室２９の底部に設けられ、上下方向に開口している。第２排出孔６３は、第２貯留室２９とケーシング１０外（大気）とを連通させている。第２排出孔６３は、上流端がオリフィスを構成しており、第１排出孔３３よりも孔径が大きい。

【0072】

バネ６４は、上記実施形態と同様、第２弁体６１を開弁方向に付勢するものであり、コイルバネにより構成されている。バネ６４は、第２貯留室２９における第２弁体６１の下方に設けられ、第２弁体６１を上方へ付勢している。バネ６４は、一端に第２弁体６１の一部が嵌り込んでおり、他端が第２弁座６２の外周に嵌め込まれている。より詳しくは、第２弁体６１は、中心よりも下側の部分がバネ６４の一端に嵌り込んでいる。つまり、バネ６４の内径は、第２弁座６２の外径よりも大きく第２弁体６１の直径よりも小さい。

【0073】

第２弁機構６０は、上記実施形態と同様、第２貯留室２９の圧力に応じて第２弁体６１が変位（上昇下降）し第２排出孔６３を開閉するように構成されている。つまり、第２弁機構６０では、第２貯留室２９の圧力が所定の値（運転開始時の圧力Ｐｂ）まで低下すると、バネ６４の付勢力によって第２弁体６１が上昇して第２弁座６２から離座し、第２排出孔６３が開放される（図５参照）。また、第２弁機構６０では、第２貯留室２９の圧力が所定の値（運転時の圧力Ｐａ）まで上昇すると、該圧力によって第２弁体６１がバネ６４の付勢力に抗して下降し第２弁座６２に着座する（図６参照）。これにより、第２排出孔６３が閉鎖される。

【0074】

本変形例においても、バネ６４の付勢力は、運転開始時の圧力Ｐｂによる第２弁体６１の閉弁力よりも大きく設定され、運転時の圧力Ｐａによる第２弁体６１の閉弁力よりも小さく設定されている。そのため、第２弁機構６０は、運転開始時には、第２貯留室２９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、第２貯留室２９の圧力が運転時の圧力Ｐａまで上昇するので閉弁する。

【0075】

以上のように構成された本変形例のドレントラップ１も、第２弁機構６０において確実に運転開始時には開弁させ運転時には閉弁させることができる。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低温ドレンおよび空気をいち早く排出することができる。

【0076】

また、本変形例のドレントラップ１によれば、球形のフロートである第２弁体６１は、中心よりも下の大部分がバネ６４の一端に嵌り込んでバネ６４に支持されている。そのため、上記実施形態のような邪魔板を設けなくても、第１貯留室２２から仕切壁１１ａの連通孔１７を通じて流下するドレンが当たることに起因する第２弁体６１の揺れを抑制することができる。つまり、ドレンが第２弁体６１に当たっても第２弁体６１は概ねバネ６４の端部において自転するのみで、ドレンの流れを乱すほどの揺れは発生し辛い。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。

【0077】

（その他の実施形態）
上記実施形態および変形例のドレントラップ１について、以下のような構成としてもよい。

【0078】

例えば、図７に示すように、上記変形例の第２弁機構６０において、覆い部材７１を設けるようにしてもよい。覆い部材７１は、第１貯留室２２から連通孔１７を通じて流下するドレンが第２弁体６１の上部に当たることや、第２貯留室２９において第２排出孔６３に向かって流れるドレンが第２弁体６１と接触することを阻止するものである。

【0079】

覆い部材７１は、上端が閉塞された円筒状に形成されており、内径が第２弁体６１の直径よりも若干大きい。覆い部材７１は、第２弁体６１の全体を上方から覆うように設けられている。覆い部材７１は、その上壁がスペーサ７２を介して仕切壁１１ａにねじ７３で固定されている。こうして、覆い部材７１を設けることにより、ドレンが第２弁体６１に接触することに起因する第２弁体６１の揺れを防止することができる。

【0080】

なお、スペーサ７２の長さを変更することで、覆い部材７１の上下方向の位置が変更される。また、第２貯留室２９に流入したドレンは、覆い部材７１の下端から第２排出孔６３に向かって流通可能となっている。

【0081】

また、上記実施形態および変形例のドレントラップ１は、蒸気の流出を阻止す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。

【0082】

また、上記実施形態および変形例のドレントラップ１では、バネ４４，６４を第２弁体４１，６１の下方に設けたが、第２弁体の上方に設けるようにしてもよい。その場合、バネは、第２弁体を開弁方向（上方）に付勢する引っ張りバネとして構成される。

【0083】

また、上記実施形態では、弁装置の一例としてドレントラップ１について説明したが、本願の弁装置は、例えば、蒸気の圧力を調節する減圧弁や、ドレンと空気を分離する気液分離器にも適用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0084】

本願に開示の技術は、弁装置について有用である。

【符号の説明】

【0085】

１ ドレントラップ（弁装置）
１０ ケーシング
２１ 流入口
２２ 第１貯留室（貯留室）
２３，２９ 第２貯留室（貯留室）
３０ 第１弁機構
３１ 第１弁体（フロート）
３３ 第１排出孔
４０，６０ 第２弁機構
４１，６１ 第２弁体
４３，６３ 第２排出孔
４４，６４ バネ
４５ 邪魔板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】