JP2004164186A - 蒸気用減圧弁 - Google Patents

Abstract

【課題】間接加熱器に取付けて液圧の設定値を調整可能にし、加熱器の安全性を向上させる。
【解決手段】パイロット作動式の減圧弁において、パイロット弁２と減圧弁本体１の一次側圧力室９との流路３７を開閉する圧力感知弁３８を設け、これの弁棒４３を、流路３７と気密区画された圧力室４４に突入させ、圧力室４４内の流体の圧力変動で変位する感圧ダイヤフラム４８の接離により進退自在に設け、感圧ダイヤフラム４８を調節ネジ５０にて弾性力が変更自在な調節バネ５１で圧力感知弁３８の閉弁方向に付勢した第一安全弁３と、流路３７に連続し二次側圧力室１０とダイヤフラム室１６とへ分流する流路２１をパイロット弁２とは別に開閉する温度感知弁５２を設け、温度感知弁５２の弁棒５９を別途調節バネ６５にて温度感知弁５２の開弁方向に付勢し、温度感知弁５２には感熱体７５に連通接続した容積変化室７３の圧力変動により弁棒５９軸線上を進退自在に動作する感熱棒６６を連繋した第二安全弁４とを設ける。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温水製造器に使用されるパイロット作動式の蒸気用減圧弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蒸気を熱源として冷水その他の液体を間接的に熱する加熱器において使用される減圧弁は、図７、８に示す様に、減圧弁本体ａの一次側圧力室ｂとパイロット弁ｃとを連結する流路ｄの間に、冷水等の液体の圧力を感知して蒸気の流通を制御する安全弁ｅを介装している。
この安全弁ｅは、蒸気を熱源として冷水等の液体を間接的に熱する加熱器において、液体の圧力が所定圧力以下になった時に、蒸気で間接加熱される液体が所望温度以上に過熱されない様にするものにして、例えば断水等で加熱器への液体の供給が断たれた場合、蒸気の二次側への流通を遮断するものである。
図８に示す様に、安全弁ｅの具体的構成は、上記流路ｄ中に、該流路ｄを開閉する液圧感知弁ｆを弁バネｇにて閉弁方向に付勢して設け、該液圧感知弁ｆの弁棒ｈを、流路ｄと区画され、且つパイロット圧力が流入する圧力室ｉに摺動自在に挿通し、該圧力室ｉは、ダイヤフラム受けｊを挟装した二枚のダイヤフラムｋ、ｌを介して液圧室ｍと区画され、圧力室ｉに臨む下側ダイヤフラムｌを弁棒ｈに押圧自在に設けている。
所定圧力より以上の液圧（蒸気で間接加熱される液体の圧力）が液圧室ｍにかかった通常では、かかる圧力を受圧する下側ダイヤフラムｌが圧力室ｉのパイロット圧力、一次側圧力及び弁バネｇの弾性力に抗して弁棒ｈを押圧して液圧感知弁ｆが開弁しており、パイロット弁ｃにより本体ａは制御され、二次側の蒸気圧力を、一次側の蒸気圧力より低いある一定の圧力に保持している。
そして、液圧が所定圧力以下では、パイロット圧力、一次側圧力及び弁バネｇの弾性力にて液圧感知弁ｆは閉弁してパイロット弁ｃへの蒸気の流通を遮断し、その結果、本体ａの主弁ｎを弁棒ｏを介して操作するダイヤフラム室ｐへのパイロット弁ｃからの蒸気の供給が絶たれ、主弁ｎが閉弁するため、加熱器への蒸気の供給が断たれる。
【０００３】
研究開発段階や出願段階で先行技術調査を行っておらず、記載すべき先行技術文献を知りません。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の安全弁ｅでは、液体を受圧する上側ダイヤフラムｋの有効受圧面積を変更せねば、液圧の設定圧力を変更することができないため、製造時に液圧の設定圧力が決定されることとなり、その設定値を調整することはできなかった。
又、万一、上記安全弁の故障時に断水等により加熱器への液体の供給が断たれた場合、安全弁による蒸気の遮断ができないため、加熱器が空焚きされる危険を招来している。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題に鑑み、パイロット作動式の減圧弁において、パイロット弁と減圧弁本体の一次側圧力室との流路を開閉する圧力感知弁を設け、該圧力感知弁の弁棒を、前記流路と気密状に区画された圧力室に突入させると共に、該圧力室内の流体の圧力変動で変位する感圧ダイヤフラムの接離により進退自在に設け、該感圧ダイヤフラムを調節ネジにて弾性力が変更自在な調節バネで圧力感知弁の閉弁方向に付勢した第一安全弁と、前記流路に連続して二次側圧力室とダイヤフラム室とへ分流する流路をパイロット弁とは別に開閉する温度感知弁を設け、該温度感知弁の弁棒を別途調節バネにて温度感知弁の開弁方向に付勢すると共に、該温度感知弁には、感熱体に連通接続した容積変化室の圧力変動により弁棒軸線上を進退自在に動作する感熱棒を連繋した第二安全弁とを設ける。
そして、上記減圧弁を蒸気を熱源として冷水その他の液体を間接的に熱する加熱器に使用し、第一安全弁の調節バネの弾性力を調節することにより、液圧の設定値を変更できる様にすると共に、異常時に第一又は第二安全弁のいずれか一方が故障していても、故障していない安全弁にて蒸気を遮断できる様にして、上記課題を解決する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図１〜５に本発明に係るパイロット作動式の蒸気用減圧弁を示す。
この減圧弁は、蒸気ボイラ設備において、蒸気管ＳＴから供給される蒸気を熱源として冷水その他の液体を間接的に熱する加熱器Ｈに使用するもの（図６参照）にして、蒸気管ＳＴ中に介装接続した減圧弁本体１と、該本体１を制御するパイロット弁２と、蒸気管ＳＴで間接加熱される液体の圧力（液圧）及び温度（液温）の夫々を感知して本体１を制御する第一、第二安全弁３、４とから構成されている。
【０００７】
本体１は、その弁箱５の左右側方に入口６及び出口７の夫々を開口形成し、該入口６及び出口７は、弁箱５の内部を隔壁８で上下に区画した一次側圧力室９及び二次側圧力室１０の夫々に通じている。
上記隔壁８には、一次側圧力室９と二次側圧力室１０とを連通する弁口１１を設け、該弁口１１を開閉する主弁１２を弁口１１の上部開口周縁に設けた弁座１３に着離自在に設けている。
主弁１２の背部と一次側圧力室９の上方に設けたバネ受け間には、圧縮コイル状の主弁バネ１４を圧縮介装し、主弁１２を閉弁方向に付勢している。
主弁１２の弁棒１５は、弁口１１を挿通して二次側圧力室１０をダイヤフラム室１６とに上下に区画するダイヤフラム１７に連結しており、弁棒１５の中途部位は、二次側圧力室１０内下方の括れ部１８に設けた筒状の弁棒ガイド１９に摺動自在に挿通支持され、括れ部１８によって上下に区画された二次側圧力室１０は、弁棒ガイド１９に近接して括れ部１８に開設した連通孔２０で連通している。
【０００８】
パイロット弁２は、本体１上部に組み付けた第一安全弁３を介して連通する一次側圧力室９から二次側圧力室１０とダイヤフラム室１６とへ分流する流路（導管２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）２１中に配置され、該流路２１を開閉する補助弁２２を設けている。パイロット弁２の弁箱２３内部には、導管２１ａを介して第一安全弁３と連通する連通室２３ａと、該連通室２３ａより上方に連続する直上流路２４と、該直上流路２４の上方で直交状に交差すると共に、導管２１ｂを介してダイヤフラム室１６に連通する直交流路２５とを設けて成り、直上流路２４の連通室２３ａに臨む開口部周縁に設けた弁座２６に補助弁２２を着離自在に設けている。
補助弁２２の弁棒２７は、直上流路２４を挿通すると共に、直上流路２４の上部に気密状に区画して設けた圧力調整室２８に弁棒２７先端側を進退（上下動）自在に突入して成り、かかる突入部位には補助弁バネ２９を外嵌装着して補助弁２２をその閉弁方向に付勢している。
圧力調整室２８は、弁箱２３上部に被冠したバネカバー３０との間に介装したパイロットダイヤフラム３１にてバネカバー３０の内部空間と区画され、検出管３２を介して本体１の下流（二次側）と連結している。
バネカバー３０内部には、その上部より突入した調節ネジ３３により弾性力を調節自在と成した調節バネ３４でパイロットダイヤフラム３１を補助弁２２の開弁方向に付勢し、二次側より検出管３２を介して圧力調整室２８内に流入する蒸気の圧力変動で変位するパイロットダイヤフラム３１の接離（接触及び離脱）により弁棒２７を進退自在と成している。
又、直交流路２５が連結された導管２１ｂは、その中途に設けた分岐導管２１ｃを本体１の二次側圧力室１０に設けたオリフィス３５に連結している。
【０００９】
第一安全弁３は、その弁箱３６を本体１上部に一体的に組み付けて成り、パイロット弁２と本体１の一次側圧力室９とを連結する（上記流路２１と同一路線上の）流路３７を開閉する圧力感知弁３８を弁箱３６内部に設けている。
弁箱３６内部には、本体１の一次側圧力室９に連通する直上流路３９と、該直上流路３９の上方で直交状に交差すると共に、導管２１ａを介してパイロット弁２の連通室２３ａに連通する直交流路４０とを設けて成り、直上流路３９において直交流路４０との交差部位に設けた弁座４１に圧力感知弁３８を着離自在に設けると共に、該圧力感知弁３８には圧力感知弁バネ４２を外嵌装着して圧力感知弁３８をその開弁方向に付勢している。
圧力感知弁３８の弁棒４３は、直上流路３９の上部に区画して設けた圧力室４４に弁棒４３先端側を進退（上下動）自在に突入し、かかる突入部位にはベローズ４５を被冠すると共に、該ベローズ４５の底部をこれに対応する弁棒４３先端に当接し、一次側圧力室９とパイロット弁２との流路３７（直上流路３９及び直交流路４０）と圧力室４４とを気密状に隔離する様にベローズ４５の開口部周縁を弁棒４３の挿通孔４６の下方開口部周縁に固着している。
圧力室４４は、弁箱３６上部に被冠したバネカバー４７との間に介装した感圧ダイヤフラム４８にてバネカバー４７の内部空間と区画されており、蒸気で間接加熱される液体を加熱器Ｈへ供給する液体配管ＬＰの適所に連結管４９を介して圧力室４４を接続している（図６参照）。
バネカバー４７内部には、その上部より突入した調節ネジ５０により弾性力を調節自在と成した調節バネ５１で感圧ダイヤフラム４８を圧力感知弁３８の閉弁方向に付勢し、圧力室４４内の液体の圧力変動で変位する感圧ダイヤフラム４８の接離により弁棒４３を進退自在と成している。
【００１０】
第二安全弁４は、パイロット弁２を設けた流路２１における導管２１ａ、又は導管２１ｃとの分岐点とパイロット弁２間の導管２１ｂ（図示せず）中に配置され、この流路２１を別途開閉する温度感知弁５２を設けている。
第二安全弁４の弁箱５３内部には、流路２１を一次側と二次側に隔離する隔壁５４を設け、該隔壁５４には、弁箱５３内の一次側圧力室５５と二次側圧力室５６とが連通する弁口５７を設け、該弁口５７の下部開口周縁に設けた弁座５８に温度感知弁５２を着離自在に設けている。
温度感知弁５２の弁棒５９は、弁口５７を挿通すると共に、弁箱５３上部を被冠するバネカバー６０内に弁棒５９先端側を進退（上下動）自在に突入し、かかる突入部位にはベローズ６１を被冠すると共に、該ベローズ６１の底部をこれに対応する弁棒５９先端に当接し、ベローズ６１の開口部外周に突設した鍔部をベローズ６１を囲繞した円筒状のベローズ押え６２の下端部と弁箱５３上面との間に気密状に挟持し、二次側圧力室５６とバネカバー６０内とを気密状に隔離している。
ベローズ押え６２は、ベローズ６１よりも高く設定され、その上端開口部には、ベローズ６１を介して弁棒５９の先端に下端部を当接させたバネ受け座６３を上下動自在に挿嵌している。
バネカバー６０内部には、その上部より突入した調節ネジ６４により弾性力を調節自在と成した調節バネ６５でバネ受け座６３を温度感知弁５２の開弁方向に付勢している。
温度感知弁５２において、弁棒５９と同軸にして反対方向には、弁棒５９軸線上を進退自在に動作する感熱棒６６を連繋している。
感熱棒６６は、その先端側が弁箱５３下部を気密閉塞する様に被冠したケーシング６７内から一次側圧力室５５内へ突入すると共に、その先端を温度感知弁５２に当接連結している。
そして、ケーシング６７内において、感熱棒６６の基端側は、弁棒５９と同様に、ベローズ６８で被冠され、該ベローズ６８の底部をこれに対応する感熱棒６６の基端に当接し、ベローズ６８の開口部外周に突設した鍔部をベローズ６８を囲繞した略円筒状のベローズ押え６９の上端部と弁箱５３下面との間に気密状に挟持し、一次側圧力室５５とケーシング６７内とを気密状に隔離している。
ベローズ押え６９は、ベローズ６８よりも下方へ長く設定され、その下端開口部には、ベローズ６８を介して感熱棒６６の基端に上端部を当接させた押圧棒７０を上下動自在に挿嵌している。
ケーシング６７内部は、別途ベローズ７１にて内側と外側とに気密状に区画され、ベローズ７１の内側底部に設けたベローズ受７２上に押圧棒７０下端を載置し、ベローズ７１の外側空間を容積変化室７３と成している。
容積変化室７３は、フレキシブルチューブ７４を介して加熱器Ｈ内に配置した感熱体７５に連通接続しており、該感熱体７５及び容積変化室７３内には、容積変化率の高いガス体又は液体から成る熱媒体（図示せず）が封入されており、感熱体７５内の温度の高低に従って熱媒体が容積変化して容積変化室７３内の圧力が変動することにより、ベローズ７１を伸縮させ、ベローズ受７２上の押圧棒７０を介して感熱棒６６を進退自在に動作させる様に成している。
【００１１】
次に、本発明に係る蒸気用減圧弁の作用について説明する。
図６に示す加熱器Ｈにおいて、蒸気管ＳＴからの蒸気によって液体が間接加熱される通常時は、第一安全弁３の圧力室４４内の流体圧力は設定値より以上にあり、第二安全弁４の容積変化室７３内の熱媒体の圧力は設定値より以下にある。
即ち、第一安全弁３の圧力室４４内の流体（蒸気又は液体）は、調節バネ５１の弾性力以上のため、かかる圧力を受圧する感圧ダイヤフラム４８は圧力感知弁３８の開弁方向へ変位し、その結果、圧力感知弁３８の開弁方向へ作用する圧力感知弁バネ４２及び一次側圧力室９の一次側圧力により、圧力感知弁３８は開弁し、一次側圧力室９から流路３７、流路２１ａを介して第二安全弁４へ蒸気が流動する。
第二安全弁４の容積変化室７３の熱媒体の圧力と一次側圧力は、調節バネ６５の弾性力以下のため、温度感知弁５２は開弁し、流路２１ａを通してパイロット弁２の連通室２３ａへ蒸気が流動する。
パイロット弁２では、その調節バネ３４の弾性力により補助弁２２が開弁しているため、一次側圧力室９側からの蒸気は、流路２４、２５から導管２１ｂを経てダイヤフラム室１６に流入すると共に、分岐導管２１ｃ、オリフィス３５を経て二次側圧力室１０へ流入する。
そして、上記流路２４、２５を通る流量がオリフィス３５を通る流量より多くなると、ダイヤフラム室１６の操作圧が上昇し、主弁１２背部の一次側圧力及び主弁バネ１４の弾性力に打ち勝って主弁１２を押し開き、一次側圧力室９から二次側圧力室１０へ蒸気が流れ始める。
又、二次側圧力室１０へ流入した蒸気は、検出管３２より圧力調整室２８へ導かれるため、パイロットダイヤフラム３１は二次側圧力を受け、調節バネ３４と釣り合い、二次側圧力の増減によりパイロットダイヤフラム３１に作用する圧力と、調節バネ３４が働き合って補助弁２２による開度を加減し、ダイヤフラム室１６への流入量を変化させて主弁１２による開度を制御し、二次側を適正な圧力にする。
二次側への負荷が無くなると、圧力調整室２８の圧力が上昇し、補助弁バネ２９により補助弁２２が閉弁し、ダイヤフラム室１６の操作圧がオリフィス３５を通って二次側圧力室１０へ逃げ、主弁１２は主弁バネ１４に押されて閉止する。
そして、圧力室４４内の蒸気圧力又は液圧が設定圧力以下になった場合、調節バネ５１の弾性力により、感圧ダイヤフラム４８及びベローズ４５（弁棒４３）を介して圧力感知弁３８が閉弁方向へ押圧され閉弁し、これにより、パイロット弁２には、一次側圧力室９からの蒸気が流動しないため、パイロット弁２は動作せず、ダイヤフラム室１６へ蒸気が供給されないので、ダイヤフラム１７は主弁１２の開弁方向へ変位できず、主弁１２の閉弁方向へ作用する主弁バネ１４の弾性力及び一次側圧力によって主弁１２は閉弁し、その機能を停止し、蒸気の供給が絶たれる。
又、加熱器Ｈ内の液温が設定温度以上に上昇した場合、フレキシブルチューブ７４を通じて感熱体７５と容積変化室７３内の熱媒体が熱膨張するため、容積変化室７３内の圧力が設定値以上に上昇し、ベローズ７１が収縮する。
このベローズ７１の収縮によってベローズ受７２上の押圧棒７０を介して感熱棒６６が上動し、該感熱棒６６にて温度感知弁５２が閉弁方向へ押圧され閉弁し、これにより、上記と同様に、主弁１２が閉弁して蒸気の供給が絶たれる。
【００１２】
【発明の効果】
要するに本発明は、パイロット作動式の減圧弁において、その本体１の一次側圧力室９とパイロット弁２との流路３７を開閉する圧力感知弁３８を設け、該圧力感知弁３８の弁棒４３を、パイロット弁２と一次側圧力室９との流路３７と気密状に区画された圧力室４４に突入させると共に、該圧力室４４内の流体の圧力変動で変位する感圧ダイヤフラム４８の接離により進退自在に設け、該感圧ダイヤフラム４８には圧力感知弁３８の閉弁方向に調節バネ５１を付勢すると共に、該調節バネ５１を調節ネジ５０にてその弾性力を変更自在と成した第一安全弁３を設けたので、断水等により加熱器Ｈへの液体供給が絶たれた場合、液圧がある一定の圧力以下にならないと、加熱器Ｈへの蒸気の供給を絶つことができない従来品に比し、調節ネジ５０にて調節バネ５１の弾性力を調整することにより、液圧の設定圧力を適宜変更できるため、その操作性を良好と成すことができ、必要に応じた使用が可能となる。
又、従来品ではその製造時における加工誤差によって設定圧力が製品毎にバラツキがあるが、本発明によれば、上記の如く任意に設定圧力を変更できるので、高精度な加工を要することもなく、従来品の様な不具合がない。
又、前記流路３７に連続してパイロット弁２を設けて成る二次側圧力室１０とダイヤフラム室１６とへ分流する流路２１を別途開閉する温度感知弁５２を設け、該温度感知弁５２の弁棒５９を別途調節バネ６５にて温度感知弁５２の開弁方向に付勢すると共に、該温度感知弁５２には、感熱体７５に連通接続した容積変化室７３の圧力変動により弁棒５９軸線上を進退自在に動作する感熱棒６６を連繋した第二安全弁４を設けたので、断水等により加熱器Ｈへの液体供給が絶たれた場合において、万一第一安全弁３又は第二安全弁４のいずれか一方が故障、即ち、第一安全弁３が正常な場合、液圧が設定圧力以下になれば、該液体が蒸気で所望温度以上に過熱されない様に蒸気の二次側への流通を遮断でき、又第二安全弁４が正常な場合、加熱器Ｈ内の液温が設定温度以上になれば、空焚きしない様に蒸気の二次側への流通を遮断でき、よって加熱器Ｈの安全性を向上させることが出来る等その実用的効果甚だ大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】蒸気用減圧弁の断面図である。
【図２】上記減圧弁の側面図である。
【図３】パイロット弁の拡大断面図である。
【図４】第一安全弁の拡大断面図である。
【図５】第二安全弁の拡大断面図である。
【図６】蒸気用減圧弁の使用例を示す簡略配管系統図である。
【図７】間接加熱器に使用される従来の減圧弁の断面図である。
【図８】従来の安全弁の拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 減圧弁本体
２ パイロット弁
３ 第一安全弁
４ 第二安全弁
５ 弁箱
９ 一次側圧力室
１０ 二次側圧力室
１１ 弁口
１２ 主弁
１４ 主弁バネ
１５ 弁棒
１６ ダイヤフラム室
１７ ダイヤフラム
２１ 流路
２２ 補助弁
２７ 弁棒
３１ パイロットダイヤフラム
３４ 調節バネ
３７ 流路
３８ 圧力感知弁
４３ 弁棒
４４ 圧力室
４８ 感圧ダイヤフラム
５０ 調節ネジ
５１ 調節バネ
５２ 温度感知弁
５９ 弁棒
６５ 調節バネ
６６ 感熱棒
７３ 容積変化室
７５ 感熱体

Claims (1)

1. 弁箱内部に区画した一次側圧力室と二次側圧力室とが連通する弁口を開閉する主弁を主弁バネにて閉弁方向に付勢すると共に、二次側圧力室をダイヤフラム室とに区画するダイヤフラムに主弁の弁棒を連結して成る減圧弁本体と、該本体の一次側圧力室から二次側圧力室とダイヤフラム室とへ分流する流路を開閉する補助弁を設け、該補助弁の弁棒を二次側の圧力変動で変位するパイロットダイヤフラムの接離により進退自在に設けると共に、該パイロットダイヤフラムを調節バネにて補助弁の開弁方向に付勢して成るパイロット弁と、該パイロット弁と前記一次側圧力室との流路を開閉する圧力感知弁を設け、該圧力感知弁の弁棒を、前記パイロット弁と一次側圧力室との流路と気密状に区画された圧力室に突入させると共に、該圧力室内の流体の圧力変動で変位する感圧ダイヤフラムの接離により進退自在に設け、該感圧ダイヤフラムを調節ネジにて弾性力が変更自在な別途調節バネで圧力感知弁の閉弁方向に付勢した第一安全弁と、パイロット弁を設けた前記流路を別途開閉する温度感知弁を設け、該温度感知弁の弁棒を別途調節バネにて温度感知弁の開弁方向に付勢すると共に、該温度感知弁には、感熱体に連通接続した容積変化室の圧力変動により弁棒軸線上を進退自在に動作する感熱棒を連繋した第二安全弁と、から成ることを特徴とする蒸気用減圧弁。

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