特許 7449576 感温弁

(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】2024-03-06

(45)【発行日】2024-03-14

(54)【発明の名称】感温弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/70 20060101AFI20240307BHJP

   F16T 1/08 20060101ALI20240307BHJP

【ＦＩ】

F16K31/70 A

F16T1/08 D

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021078644

(22)【出願日】2021-05-06

(65)【公開番号】P2022172645

(43)【公開日】2022-11-17

【審査請求日】2023-02-13

(73)【特許権者】

【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

【審査官】藤森 一真

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０５２０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５３－０８７０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０３３６２６３６（ＵＳ，Ａ）

【文献】実開昭５５－０４１６６７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ３１／６８ － ３１／７０

Ｆ１６Ｔ １／０２ － １／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁口を開閉する弁体と、
ガイド孔を有し、前記弁体を前記ガイド孔に挿通した状態で保持するホルダと、
前記ホルダに連結されて前記ホルダと一体的に軸方向に移動する弁棒と、
流体の温度に応じて前記ホルダを駆動する感温駆動体と、
前記弁体、前記ホルダ、前記弁棒および前記感温駆動体を収納し、流体の流入口および流出口を有するボディと、
前記ホルダに装着されて前記弁体を前記ホルダの前記ガイド孔の周縁部に押し当てる方向に押圧する保持ばねと、
前記ホルダ内に設けられ、流体の温度が所定値を超えると前記弁体に閉弁方向の力を付与する感温変形部材と、を備えた感温弁。

【請求項2】

請求項１に記載の感温弁において、前記感温変形部材が、バイメタルである感温弁。

【請求項3】

請求項１または２に記載の感温弁において、前記保持ばねは圧縮コイルばねであり、
前記感温変形部材が、前記圧縮コイルばねの内部に配置されている感温弁。

【請求項4】

請求項３に記載の感温弁において、前記感温変形部材が、前記弁棒の下端面と前記弁体の上端面との間に介装されている感温弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主として蒸気通路の温調トラップとして用いられるバイメタル式の感温弁に関するものである。

【背景技術】

【0002】

バイメタル式の温調トラップでは、温度を感知し膨張収縮する感温体である円板バイメタルを搭載し、その膨張収縮により軸に連結させた弁体を上下方向に制御することで任意温度による弁の開閉を実現させている（例えば、特許文献１）。特許文献１の温調トラップは、自己制御着座弁機構（ＳＣＣＶ機構）を有している。ＳＣＣＶ機構は、弁体と軸部品とを分離することで軸部品の傾きの影響を受けることなく、弁体自身が弁口に自動的に芯出しを行う機構である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６１４４１５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図３は、ＳＣＣＶ機構を備えた従来のバイメタル式の感温弁を示す縦断面図で、図４は、そのＳＣＣＶ機構を拡大して示す断面図である。図３に示す感温弁では、駆動源であるバイメタル１００に軸体１０２が連結され、温度変化によりバイメタル１００が収縮することで、軸体１０２に連結された弁体１０４が上下に移動する。

【0005】

図４に示すＳＣＣＶ機構では、弁体１０４を保持するホルダ１０６内にコイルばね１０８が収納されており、弁体１０４が弁口１１０に着座した後に、コイルばね１０８の圧縮力が弁体１０４に作用する。これにより、弁体１０４の芯出し性能が向上する。

【0006】

しかしながら、コイルばね１０８の圧縮力が大き過ぎると、弁体１０４の芯出しを阻害する恐れがある。そのため、コイルばね１０８の圧縮力は、弁体１０６をホルダ１０６内で軽く保持する程度の力である。したがって、ＳＣＣＶ機構において、閉弁時に弁体１０４を弁口１１０に押し付ける方向に作用する力は、差圧により生じる吸着力とコイルばね１０８による弱い圧縮力が働く程度である。このため、ＳＣＣＶ機構では、例えば、弁口１１０に異物（スケールＳｃ）が付着した場合に確実な閉弁ができず、蒸気漏れが起こることがある。

【0007】

本発明は、ＳＣＣＶ機構を備えたバイメタル式の感温弁において、閉弁後の弁の封止性（シール性）をアップさせることができる感温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】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明の感温弁は、弁口を開閉する弁体と、ガイド孔を有し前記弁体を前記ガイド孔に挿通した状態で保持するホルダと、前記ホルダに連結されて前記ホルダと一体的に軸方向に移動する弁棒と、流体の温度に応じて前記ホルダを駆動する感温駆動体と、前記弁体、前記ホルダ、前記弁棒および前記感温駆動体を収納し、流体の流入口および流出口を有するボディと、前記ホルダに装着されて前記弁体を前記ホルダの前記ガイド孔の周縁部に押し当てる方向に押圧する保持ばねと、前記ホルダ内に設けられ、流体の温度が所定値を超えると前記弁体に閉弁方向の力を付与する感温変形部材とを備えている。前記感温変形部材は、例えば、バイメタルである。

【0009】

この構成によれば、弁体が弁口に着座した後に、感温変形部材により弁体に閉弁方向へ作用する力が付与される。この感温変形部材は、蒸気漏れが発生した場合や、閉弁不良により設定温度以上のドレンが排出された場合に、その温度上昇を検知して膨張するよう設定されている。このように、感温変形部材の膨張により弁体が弁口に押し付けられることで、弁の封止力（シール性）が高まるうえに、弁口に付着した異物（スケール）を押しつぶして確実な閉弁状態を得ることができる。

【0010】

本発明において、前記保持ばねは圧縮コイルばねであり、前記感温変形部材が前記圧縮コイルばねの内部に配置されていてもよい。この場合、前記感温変形部材が、前記弁棒の下端面と前記弁体の上端面との間に介装されていてもよい。この構成によれば、感温変形部材をコンパクトに収納できる。

【発明の効果】

【0011】

本発明の感温弁によれば、感温変形部材の膨張により弁体が弁口に押し付けられることで、弁の封止力が高まるうえに、弁口に付着した異物を押しつぶして確実な閉弁状態を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１実施形態に係る感温弁を示す縦断面図である.。

【図2】同感温弁の拡大断面図である。

【図3】従来の感温弁を示す縦断面図である。

【図4】同感温弁の拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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実施形態に係る感温弁を示す縦断面図である。図１に示す感温弁１は、左右両側に蒸気のような流体の流入口２ａおよび排出口２ｂを有するボディ２と、このボディ２の上部の開口部に着脱可能にねじ連結されたカバー３と、このカバー３の上部を覆うキャップ４とを備えている。これらボディ２およびカバー３により、弁室３０が形成されている。

【0014】

感温弁１は、さらに、弁室３０の底部にねじ結合された弁座部材５と、この弁座部材５の弁口５ａを開閉する弁体６と、この弁体６を下端部で保持する円筒形のホルダ８と、ホルダ８に連結されてホルダ８と一体的に軸方向ＡＸに移動する弁棒１０とを有している。弁棒１０の下端部が、ホルダ８内に上方から挿入されている。軸方向ＡＸは上下方向に設定されている。

【0015】

図２に示すように、弁棒１０の下端部近傍箇所に第１の鍔部１０ａが一体形成されており、この第１の鍔部１０ａがホルダ８の内部上端部に係合されている。詳細には、ホルダ８に形成された溝８ｃに第１の鍔部１０ａが係合している。これにより、弁棒１０が、ホルダ８に対して一体的に軸方向ＡＸ（図２の上下方向）に移動するように連結されている。

【0016】

他方、弁体６の上部に、第２の鍔部６ａが設けられており、第１の鍔部１０ａと第２の鍔部６ａとの間に、保持ばね１２が介装されている。本実施形態の保持ばね１２は、圧縮コイルばねである。ただし、保持ばね１２は、これに限定されない。ホルダ８の底壁８ｂにガイド孔８ａが形成され、弁体６がガイド孔８ａに挿通されている。詳細には、保持ばね１２は、弁体６の第２の鍔部６ａをホルダ８の底壁８ｂにおけるガイド孔８ａの周縁部に押し当てる方向（下方）に押圧して、弁体６の一部をガイド孔８ａから突出させた状態で弁体６を保持する。このとき、弁体６は、後述のガイド体２２に鉛直方向および水平方向に移動可能に支持され、フリーな状態となっている。

【0017】

図１に示す弁棒１０の上端部は、調節部材１４に設けた挿通孔１４ａに上下移動可能に挿通されている。これにより、弁棒１０が調節部材１４に支持されている。調節部材１４は、カバー３のねじ孔３ａにねじ結合され、ロックナット１６で固定されている。調節部材１４とカバー３との間は、Ｏリング１５によりシールされている。

【0018】

弁棒１０における調節部材１４の下方側に、感温駆動体１８が装着されている。感温駆動体１８は、上下方向に膨張変形可能であり、流体Ｆの温度に応じてホルダ８を上下に駆動する。詳細には、感温駆動体１８は、所定温度Ｔ１を超えると膨張し、所定温度Ｔ１以下になると収縮する。本実施形態の感温駆動体１８は、複数のバイメタルが積層されたバイメタル積層体で構成されている。感温駆動体１８の上端は、調節部材１４の下端面に接触している。一方、感温駆動体１８の下端は、弁棒１０に固定されたばね受け部材２０（後述）の上面に接触している。

【0019】

前記ガイド体２２は、段付き円筒形で、弁座部材５に溶接で固定されている。ホルダ８は、ガイド体２２の内周面に嵌合され、ガイド体１２に沿って上下方向（軸方向ＡＸ）に案内される。これにより、ホルダ８が上下方向（軸方向ＡＸ）に安定して移動する。

【0020】

ばね受け部材２０と弁室３０の底面との間に、コイルスプリングからなる復帰用ばね２４が介装されている。この復帰用ばね２４により、弁棒１０に開弁方向のばね力が付加されている。さらに、弁室３０に、円筒形のスクリーン２６が配置されている。スクリーン２６は、感温駆動体１８、ホルダ８および復帰用ばね２４の外周を覆っている。流入口２ａから流入する流体Ｆは、これに含まれる異物がスクリーン２６で除去されたのち、弁口５ａに達する。

【0021】

感温駆動体１８を構成するバイメタル積層体としては、例えば、Ｃｕのような高膨張部材が外部側に、Ｎｉのような低膨張部材が内部側に位置するように２枚一組として重ね合わせられている。この２枚一組とされた複数組が串刺し状に弁棒１０に嵌め込まれ、感温駆動体１８の下端部がばね受け部材２０の上面に支持されている。感温駆動体１８の上端は調節部材１４の下面に接触しているから、調節部材１４の上下方向への移動により感温駆動体１８の高さ位置を適宜調整することで、復帰用ばね２４のばね反力を加減できる。

【0022】

ガイド体２２の周壁に、弁口５ａへ向かう流体の通路を形成する通孔２２ａが設けられている。通孔２２ａは、周方向に均等に複数（図示の例では４つ）設けられている。通孔２２ａは、弁体６が弁口５ａを閉じる直前に、下降したホルダ８により部分的に閉じられる位置に設定されている。本実施形態では、ガイド体２２と弁座部材５は、別部材で形成され、溶接により接合されているが、ガイド体２２と弁座部材５は一体形成された単一の部材で構成されてもよい。

【0023】

図１に示す流体Ｆの流入口２ａと弁室３０とは、導入側連通孔２７を介して連通している。一方、流体Ｆの排出口２ｂと弁室３０とは、弁座部材５に設けられて弁口５ａから下方に延びる弁座連通路２８と、この弁座連通路２８につながる導出側連通孔２９とを介して連通している。

【0024】

図２に示すように、円筒形のホルダ８の内部に感温変形部材４０が設けられている。感温変形部材４０は、流体Ｆの温度が設定温度Ｔ２を超えると膨張して、弁体６に閉弁方向（図２の下方）の力を付与する。本実施形態では、感温変形部材４０として、複数のバイメタルが積層されたバイメタル積層体が用いられている。ただし、感温変形部材４０、バイメタルに限定されず、例えば、形状記憶ばねであってもよい。

【0025】

本実施形態の感温変形部材４０は、圧縮コイルばねからなる保持ばね１２の内側に配置されている。つまり、感温変形部材４０は、弁棒１０の下端面と弁体６の上端面との間に介装されている。

【0026】

詳細には、弁体６の上端面に上方へ延びる円柱棒状の軸部材４２が連結されている。軸部材４２の上端部は、弁棒１０の下端面に設けた挿通孔４４に上下移動可能に挿通されている。これにより、軸部材４２が弁棒１０に支持されている。

【0027】

感温変形部材４０を構成するバイメタル積層体としては、例えば、Ｃｕのような高膨張部材が外部側に、Ｎｉのような低膨張部材が内部側に位置するように２枚一組として重ね合わせられている。この２枚一組とされた複数組が串刺し状に軸部材４２に嵌め込まれ、感温変形部材４０の下端部が弁体６の上面に支持されている。感温変形部材４０の上端は弁棒１０の下面に接触している。

【0028】

つぎに、本実施形態の感温弁１を蒸気トラップとして使用した場合の作用について説明する。流体Ｆが所定温度Ｔ１よりも低い復水の場合、図１に示す感温駆動体１８の膨張力が小さいので、図２に示す復帰ばね２４のばね力により弁棒１０を介してホルダ８が押し上げられる。これにより、ホルダ８に保持された弁体６が弁口５ａの上方に離間して弁口５ａが開いた開弁状態となり、低温の復水Ｆ２が弁口５ａを経て流出口２ｂから外部に流出する。このとき、弁棒１０の下端面と弁体６とは所定の隙間を介して離間し、この離間状態が保持ばね１２により維持されている。

【0029】

つづいて、図１に示す流入口２ａから弁室３０に高温の流体Ｆが流入すると、感温駆動体１８の膨張による変形により弁棒１０が押し下げられる。これにより、図２に示す弁棒１０に連結されたホルダ８がガイド体２２の内周面に沿って閉弁方向に下降する。その結果、ホルダ８に保持された弁体６が、流体Ｆの差圧によって吸着されて弁口５ａに接触して閉弁する。

【0030】

弁体６が弁口５ａに接触した時点では、弁棒１０の下端面と弁体６とが所定の隙間を存して離間した状態のままである。正常な閉弁時には、弁室３０内は低温の復水が存在する。この正常な閉弁時には、弁体６は流体の差圧と保持ばね１２のばね力とにより弁口５ａに押し付けられるだけであるから、弁口５ａに過大な力が作用して弁口５ａに対する芯出しを妨げる恐れはない。

【0031】

このように、弁体６は弁口５ａに強い力で押し付けられてはいないので、閉弁時に弁体６と弁口５ａとの間にスケールＳｃが挟み込まれて、弁体６が弁口５ａから浮き上がることがある。この状態では、弁体６の第２の鍔部６ａがホルダ８の底壁８ｂから上方へ若干離間する。スケールＳｃにより生じた弁体６と弁口５ａとの隙間から、高温の復水および蒸気が漏出する。その結果、弁室３０、ホルダ８の内部が復水または／および蒸気で満たされて高温になる。

【0032】

これにより、ホルダ８内部の流体Ｆの温度が設定温度Ｔ２を超えると、感温変形部材４０は、その温度上昇を検知して膨張する。この感温変形部材４０の膨張により、弁体６が、最大で第２の鍔部６ａと底壁８ｂの隙間の分だけ押し下げられて、弁口５ａに押し付けられる。したがって、弁口５ａにスケールＳｃが付着していても、弁体６がこのスケールＳｃを押し潰して弁口５ａに密着され、確実な閉弁状態が得られる。

【0033】

また、この感温弁１では、弁体６がホルダ８のガイド孔８ａに鉛直方向および水平方向に移動可能、つまり、フリー状態で支持されている。よって、閉弁時に、弁口５ａで吸付力を受けたときに、弁体６が自動的に弁口５ａと同心となるように移動し、弁体１７の芯出しが良好となる。したがって、弁体６が弁口５ａに片当りするようなことがなく、閉弁性能が一層向上して閉弁時に弁口５ａから蒸気が無駄に漏れ出ることがなくなる。

【0034】

上記構成によれば、弁体６が弁口５ａに着座した後に、感温変形部材４０により弁体に閉弁方向へ作用する力が付与される。この感温変形部材４０は、蒸気漏れが発生した場合や、閉弁不良により設定温度Ｔ２以上のドレンが排出された場合に、その温度上昇を検知して膨張する。このように、感温変形部材４０の膨張により弁体６が弁口５ａに押し付けられることで、弁の封止力（シール性）が高まるうえに、弁口５ａに付着したスケールＳｃを押しつぶして確実な閉弁状態を得ることができる。

【0035】

感温変形部材４０は、圧縮コイルばねからなる保持ばね１２の内部に配置され、弁棒１０の下端面と弁体６の上端面との間に介装されている。この構成によれば、ホルダ８内に感温変形部材４０をコンパクトに収納できる。

【0036】

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。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】

【0037】

１ 感温弁
２ ボディ
２ａ 流入口
２ｂ 流出口
５ａ 弁口
６ 弁体
８ ホルダ
８ａ ガイド孔
１０ 弁棒
１２ 保持ばね
１８ 感温駆動体
４０ 感温変形部材（バイメタル）
Ｆ 流体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】