特許 7368825 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】2023-10-17

(45)【発行日】2023-10-25

(54)【発明の名称】弁装置

(51)【国際特許分類】

   F16T 1/22 20060101AFI20231018BHJP

   F16T 1/08 20060101ALI20231018BHJP

【ＦＩ】

F16T1/22 Z

F16T1/08 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019145914

(22)【出願日】2019-08-08

(65)【公開番号】P2021025620

(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】浅田 哲夫

【審査官】藤森 一真

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－２８０４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－１３１３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－２６６２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０１１０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４６２３０９１（ＵＳ，Ａ）

【文献】韓国登録特許第１０－０９３４９９５（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】特開２０１６－１１８２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－０６６０９６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０９－０５３７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２１８３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３０３６２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ １１／００ － １１／２４

Ｆ１６Ｋ ２１／００ － ２４／０６

Ｆ１６Ｋ ３１／１８ － ３１／３４

Ｆ１６Ｋ ３１／６４ － ３１／７２

Ｆ１６Ｔ １／２０ － １／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体の流入口および流出口、該流入口に連通する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、前記流出口に連通する液体の第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、前記流出口ではなく前記ケーシング外に連通し、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する第２弁機構とを備え、
前記第２弁機構は、前記貯留室に設けられ温度変化によって変位するように構成され、温度が所定値まで低下すると、前記弁体を開弁方向に変位させるように変位し、温度が所定値まで上昇すると、前記弁体を閉弁方向に変位させて前記第２排出孔を閉鎖するように変位する温度応動部材を有している
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、
前記弁体は、前記第２排出孔の上方に配置され、
前記温度応動部材は、前記弁体の上方および下方の少なくとも一方に設けられている
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、
前記第２弁機構は、前記弁体の上方および下方の一方に設けられ、前記弁体を開弁方向に付勢するバネを有しており、
前記温度応動部材は、前記弁体の上方および下方のうち前記バネとは異なる方に設けられ、前記バネの付勢力に抗して前記弁体を閉弁方向に変位させるように構成されている
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、温度応動部材を有している。前記温度応動部材は、前記貯留室に設けられ温度変化によって変位するように構成され、温度が所定値まで低下すると、前記弁体を開弁方向に変位させるように変位し、温度が所定値まで上昇すると、前記弁体を閉弁方向に変位させて前記第２排出孔を閉鎖するように変位する。

【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。

【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（以下、運転開始時の圧力Ｐｂとも言う）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、温度変化によって変位する温度応動部材により構成されている。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。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、温度変化によって第３弁体５１が変位し第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、温度応動部材４４、支持部材４５およびバネ４７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】

温度応動部材４４は、温度変化によって変位するバイメタルにより構成されている。温度応動部材４４は、温度変化によって変位することにより、第２弁体４１を開弁方向および閉弁方向に変位させる。

【0033】

バイメタルは、熱膨張係数の異なる２種類の金属または合金を強固に接着した板状のものである。本実施形態の温度応動部材４４は、短冊状のバイメタル平板を螺旋状に巻いたものを更に螺旋状に巻いて二重つる巻き形に形成されている。

【0034】

温度応動部材４４は、第２貯留室２３において、第２弁体４１の上方に設けられている。温度応動部材４４は、一端が支持部材４５に固定されており、他端が第２弁体４１の上面に固定されている。温度応動部材４４は、温度変化によって軸方向に伸縮するように構成されている。つまり、温度応動部材４４は、温度低下により短縮し、温度上昇により伸長する。

【0035】

支持部材４５は、温度応動部材４４を支持するものであり、第２貯留室２３において温度応動部材４４の上方に設けられている。支持部材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。支持部材４５は、直径が第２弁体４１よりもやや小さく、第２弁体４１と同軸に設けられている。温度応動部材４４の一端は、支持部材４５の下面に形成された環状の凹部４５ａに嵌め込まれて接続されている。温度応動部材４４の他端は、第２弁体４１の上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。

【0036】

また、支持部材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、支持部材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、支持部材４５の上下方向の位置が変更される。また、支持部材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抑制する邪魔板としても機能している。

【0037】

バネ４７は、第２弁体４１を開弁方向に付勢して温度応動部材４４を補助するものであり、コイルバネにより構成されている。つまり、バネ４７は、上下方向に弾性を有する弾性部材である。バネ４７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４７は、一端が第２弁体４１の下面に接続されて温度応動部材４４と共に第２弁体４１を支持している。

【0038】

バネ４７の一端は、第２弁体４１の下面に形成された環状の凹部４１ｂに嵌め込まれて接続されている。バネ４７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。

【0039】

第２弁機構４０は、第２貯留室２３の温度に応じて第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。

【0040】

具体的に、第２弁機構４０では、第２貯留室２３の温度が所定の値（後述する運転開始時の温度Ｔｂ）まで低下すると、温度応動部材４４が短縮して第２弁体４１を開弁方向（上方）に変位させる。これにより、第２弁体４１が第２弁座４２から離座し、第２排出孔４３が開放される。また、第２弁機構４０では、第２貯留室２３の温度が所定の値（後述する運転時の温度Ｔａ）まで上昇すると、温度応動部材４４が伸長して第２弁体４１を閉弁方向（下方）に変位させる。これにより、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。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。

【0041】

より詳しくは、蒸気システムの運転時には、第２排出孔４３の上流側の圧力が運転時の圧力Ｐａまで上昇すると共に、第１貯留室２２および第２貯留室２３の温度が所定値（以下、運転時の温度Ｔａとも言う）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。

【0042】

一方、運転開始時（運転立ち上げ時）には、第２排出孔４３の上流側の圧力が運転時の圧力Ｐａよりも低い運転開始時の圧力Ｐｂになると共に、第１貯留室２２および第２貯留室２３の温度が運転時の温度Ｔａよりも低い温度（以下、運転開始時の温度Ｔｂとも言う）になる。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。

【0043】

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。

【0044】

温度応動部材４４の短縮する力は、バネ４７の付勢力と合わせた力が、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くなるように設定されている。また、温度応動部材４４の伸長する力は、運転時の圧力Ｐａによる第２弁体４１の閉弁力と同じ方向に作用する力であるため、それ程大きくなくてもよいが、バネ４７の付勢力よりは大きく設定されている。また、当然であるが、バネ４７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。

【0045】

そのため、第２弁機構４０は、運転開始時には、第２貯留室２３の温度が運転開始時の温度Ｔｂ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の温度が運転時の温度Ｔａまで上昇するので閉弁する。

【0046】

〈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の圧力および温度が運転開始時の圧力Ｐｂおよび温度Ｔｂまで低下している。

【0047】

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、温度応動部材４４の短縮力とバネ４７の付勢力とを合わせた力が、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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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支持部材４５によって抑制することができる。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、第２弁体４１は、温度応動部材４４およびバネ４７によって上下から支持されているため、例えば温度応動部材のみで支持される場合に比べて、ドレンが当たることに起因する第２弁体４１の揺れが抑制される。

【0052】

〈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の圧力および温度が運転時の圧力Ｐａおよび温度Ｔａまで上昇する。

【0053】

第２弁機構４０では、温度応動部材４４の伸長力がバネ４７の付勢力よりも大きいため、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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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の圧力および温度が運転開始時の圧力Ｐｂおよび温度Ｔｂまで低下すると、第２弁体４１は温度応動部材４４の短縮力およびバネ４７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。

【0060】

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、貯留室２２，２３に設けられ温度変化によって変位するように構成され、温度が所定値（運転開始時の温度Ｔｂ）まで低下すると、第２弁体４１を開弁方向に変位させるように変位し、温度が所定値（運転時の温度Ｔａ）まで上昇すると、第２弁体４１を閉弁方向に変位させて第２排出孔４３を閉鎖するように変位する温度応動部材４４を有している。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

また、上記実施形態のドレントラップ１において、第２弁機構４０は、第２弁体４１の下方に設けられ、第２弁体４１を開弁方向に付勢するバネ４７を有している。温度応動部材４４は、第２弁体４１の上方（上方および下方のうちバネ４７とは異なる方）に設けられ、バネ４７の付勢力に抗して第２弁体４１を閉弁方向に変位させるように構成されている。

【0066】

上記の構成によれば、第２弁体４１の開弁動作がバネ４７の付勢力によって補助されるため、第２弁体４１を開弁方向に変位させるための温度応動部材４４の短縮力（変位力）を軽減することができる。一方、温度応動部材４４は、バネ４７の付勢力に抗して第２弁体４１を閉弁方向に変位させるため、即ち第２弁体４１を閉弁方向に変位させる温度応動部材４４の伸長力（変位力）がバネ４７の付勢力よりも大きいため、確実に温度応動部材４４によって閉弁することができる。

【0067】

また、上記実施形態のドレントラップ１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。

【0068】

また、上記実施形態のドレントラップ１によれば、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。

【0069】

また、上記実施形態のドレントラップ１によれば、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を抑制する邪魔板として支持部材４５を兼用しているので、邪魔板を別途設ける必要がない。

【0070】

そして、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を抑制できることから、ドレンが当たることによって発生しうる第２弁体４１の揺れを抑制することができる。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。

【0071】

また、上記実施形態のドレントラップ１によれば、支持部材４５の上下方向の位置が変更可能であるため、温度応動部材４４による第２弁体４１の開弁方向または閉弁方向の変位距離を調節することができる。

【0072】

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

【0073】

例えば、上記実施形態のドレントラップ１において、温度応動部材は第２弁体の下方にバネは第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。一方、温度応動部材は、第２貯留室の温度が運転開始時の温度Ｔｂまで低下すると、伸長して第２弁体を開弁方向（上方）に変位させるように構成される。これにより、第２排出孔が開放される。また、温度応動部材は、第２貯留室の温度が運転時の温度Ｔａまで上昇すると、短縮して第２弁体を閉弁方向（下方）に変位させるように構成される。つまり、温度応動部材は、バネの付勢力に抗して第２弁体を閉弁方向に変位させる。これにより、第２排出孔が閉鎖される。

【0074】

そして、上記の場合、温度応動部材の伸長する力は、バネの付勢力と合わせた力が、運転開始時の圧力Ｐｂによる第２弁体の閉弁力よりも大きくなるように設定される。また、温度応動部材の短縮する力は、運転時の圧力Ｐａによる第２弁体の閉弁力と同じ方向に作用する力であるため、それ程大きくなくてもよいが、バネの付勢力よりは大きく設定される。また、当然であるが、バネの付勢力は、運転時の圧力Ｐａによる第２弁体の閉弁力よりも小さく設定される。

【0075】

また、上記実施形態のドレントラップ１では、温度応動部材４４を第２弁体４１に接続（固定）するようにしたが、温度応動部材と第２弁体とは互いに離隔可能な非接続状態としてもよい。この例の場合、運転開始時では、第２弁体はバネの付勢力によって開弁方向（上方）に変位し、運転時では、第２弁体は温度応動部材の伸長力によって閉弁方向（下方）に変位する。この例によれば、例えば運転時において温度応動部材が適切に動作（伸長）しなかった場合でも、運転時の圧力Ｐａによる第２弁体の閉弁力によって第２弁体を閉弁方向に変位させることが可能である。つまり、第２弁体は温度応動部材と離隔して閉弁方向に変位することができる。そのため、第２弁機構の閉弁動作の信頼性が向上する。

【0076】

また、上記の例において、温度応動部材を第２弁体の下方にバネを第２弁体の上方に設けるようにしてもよい。同様に、温度応動部材と第２弁体とは互いに離隔可能な非接続状態である。この場合、運転開始時では、第２弁体は温度応動部材の伸長力によって開弁方向（上方）に変位し、運転時では、第２弁体は運転時の圧力Ｐａによる第２弁体の閉弁力によって閉弁方向（下方）に変位する。この例によれば、例えば運転開始時において温度応動部材が適切に動作（伸長）しなかった場合でも、バネの付勢力によって第２弁体を開弁方向に変位させることが可能である。つまり、第２弁体は温度応動部材と離隔して開弁方向に変位することができる。そのため、第２弁機構の開弁動作の信頼性が向上する。

【0077】

また、上記実施形態のドレントラップ１において、バネ４７を省略するようにしてもよい。また、バネ４７を省略すると共に、温度応動部材を、第２弁体の上方ではなく下方に設けるようにしてもよいし、第２弁体の上方および下方の両方に設けるようにしてもよい。何れの場合も、温度応動部材は、温度が運転開始時の温度Ｔｂまで低下すると、第２弁体を開弁方向に変位させるように変位し、温度が運転時の温度Ｔａまで上昇すると、第２弁体を閉弁方向に変位させて第２排出孔を閉鎖するように変位する。

【0078】

また、上記実施形態のドレントラップ１において、温度応動部材は、バイメタル以外に例えば形状記憶合金ばねにより構成するようにしてよい。

【0079】

また、上記実施形態のドレントラップ１では、第２弁体４１を円板状（ディスク形）に形成したが、これに限らず、第２弁体は例えば球形のフロートであってもよい。

【0080】

また、上記実施形態のドレントラップ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。

【0081】

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】

【0082】

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】

【0083】

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 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 第２弁機構
４１ 第２弁体
４３ 第２排出孔
４４ 温度応動部材
４７ バネ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】