JP2017172700A

JP2017172700A - 流体用弁装置

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Publication number: JP2017172700A
Application number: JP2016059481A
Authority: JP
Inventors: 利秋土井; Toshiaki Doi
Original assignee: Toshiba Plant Systems and Services Corp
Current assignee: Toshiba Plant Systems and Services Corp
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2016-03-24
Publication date: 2017-09-28
Anticipated expiration: 2036-03-24
Also published as: JP6622125B2

Abstract

【課題】弁板を円滑に回動でき、流体の排出量を増大できる流体用弁装置を提供する。【解決手段】流体用弁装置１は、流体が内部に流入される筒状体１１、筒状体１１の内側面１１１に形成された突部１２、突部１２に当接される弁板１３、弁板１３の一方の面の外側部分が突部１２に当接されるように弁板１３を揺動可能に支持する支持部材１４、弁板１３の他方の面に固定された係合部材１５、および、筒状体１１の内側面１１１に固定された被係合部材１６を備える。係合部材１５と被係合部材１６とは、突部１２に当接された弁板１３が突部１２から離れる方向に移動可能に係合され、突部１２から離れた弁板１３が回動可能に係合される。【選択図】図２

Description

本発明は、流体用弁装置に関する。

工場や発電所等の施設において発生した汚染水を施設外に排出するドレンファンネルが知られている。例えば、特許文献１にはドレンファンネルに弁装置を備えたものが開示されている。特許文献１に開示された弁装置は、図１１に示すように、筒状体と、筒状体の内側面に形成されたストッパーと、ストッパーに当接されるように弁板を支持する支持部材と、筒状体の内側面と弁板とに固定され、回転軸を中心に弁板を回動させる蝶番とを備える。

特開２０１３−１０４４４５号公報

上記の弁装置は、ストッパーに当接されるように弁板が支持されることで閉じた状態となり、施設内への汚染水の逆流を防ぐ。また、弁装置は、蝶番の回転軸を中心に弁板が回動されることで開いた状態となり、筒状体の内部に流入された汚染水を施設外へ排出する。しかし、蝶番近くのストッパーが弁板の回動動作の妨げになるという問題や、弁板の開放量が蝶番によって制限され、結果的に、汚染水の排出量が制限されるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、弁板を円滑に回動でき、流体の排出量を増大できる流体用弁装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る流体用弁装置は、
流体が内部に流入される筒状体と、
当該筒状体の内側面に形成された突部と、
突部に当接される弁板と、
弁板の一方の面の外側部分が突部に当接されるように弁板を揺動可能に支持する支持部材と、
弁板の他方の面に固定された係合部材と、
前記筒状体の内側面に固定された被係合部材と、を備え、
係合部材と被係合部材とは、突部に当接された弁板が当該突部から離れる方向に移動可能に係合され、当該突部から離れた弁板が回動可能に係合される。

本発明の一実施の形態に係る流体用弁装置を備えたドレンファンネルを示した模式図である。弁板が閉じた状態の流体用弁装置を示した模式図である。弁板が開いた状態の流体用弁装置を示した模式図である。（ａ）は図２に示した流体用弁装置を下から見た模式図である。（ｂ）は図３に示した流体用弁装置を下から見た場合であって、一部省略して示した模式図である。図２に示した流体用弁装置を左方向から見た模式図である。（ａ）は弁板が閉じたときの支持部材の状態を示した模式図である。（ｂ）は弁板が開く過程における支持部材の状態を示した模式図である。（ｃ）は弁板が開いたときの支持部材の状態を示した模式図である。流体用弁装置が備える流入キャップの構成を示した図である。流体用弁装置が備える捕捉体の構成を示した図である。図３に示した流体用弁装置を左方向から見た模式図である。本発明の変形例に係る流体用弁装置の構成（係合部材と被係合部材との係合）を示した模式図である。従来の弁装置の構成を示した模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る流体用弁装置を説明する。本実施の形態では、水封機構を備えたドレンファンネルに流体用弁装置を装着した場合の形態を説明する。流体用弁装置を備えたドレンファンネルは、工場や発電所等の施設において発生した汚染水等（以下、流体という）を施設外に排出し、施設内への流体の逆流を防ぐ。

図１に示すように、ドレンファンネルＦの中央底部は開口され、配管Ｐと連結される。また、ドレンファンネルＦは、中央底部からファンネル配管ＦＷが立設されている。ファンネル配管ＦＷの上部外側面には、雄ネジが形成されている。流体用弁装置１は、ファンネル配管ＦＷの上方から取り付けられる。流体用弁装置１は、蓋部分（後述する流入キャップ１７）の内側面に雌ネジが形成されている。流体用弁装置１の当該雌ネジにファンネル配管ＦＷの上記雄ネジが螺合されることによって、流体用弁装置１はファンネル配管ＦＷに取り付けられる。また、ドレンファンネルＦの上部開放端にはフィルタ板ＦＰが取り付けられている。フィルタ板ＦＰは、流体ＦＬに含まれた固形物がドレンファンネルＦの内部に流入するのを防ぐ。また、ドレンファンネルＦの内部には、液封キャップＣがファンネル配管ＦＷを覆うように取り付けられている。

フィルタ板ＦＰを通過した流体ＦＬは、液封キャップＣの下方から図１の破線矢印の方向に進んで液封キャップＣの内部に流入する。液封キャップＣ内部の流体ＦＬの水位が流体用弁装置１の上端部（蓋部分）に達すると、流体ＦＬは、流体用弁装置１の上端部に形成された流入孔１７１から流体用弁装置１の内部に流入する。

流体用弁装置１は、図２に示すように、筒状体１１の内側面１１１に形成された突部１２に弁板１３が当接されることにより、弁板１３が閉じた状態になる。弁板１３が閉じた状態において、流体用弁装置１に流入した流体ＦＬは流体用弁装置１の内部に貯留される。また、弁板１３は、流体ＦＬの流入方向と逆方向（上方向）に付勢されている。流体用弁装置１の内部に貯留された流体ＦＬの量によって弁板１３を下向きに押し下げる力が、弁板１３を付勢する力を超えるまで、弁板１３は閉じた状態を維持する。そして、弁板１３を押し下げる力が付勢力を超えると、図３に示すように、突部１２に当接された弁板１３が突部１２から離れ、弁板１３が回動する。これにより、弁板１３が開いた状態になり、流体用弁装置１の内部に貯留された流体ＦＬは、配管Ｐに流出され、配管Ｐを通って施設外に排出される。弁板１３は、突部１２から離れるので円滑に回動され、従来の弁装置よりも流体ＦＬの排出量が増大する。

図２および図３を参照して、流体用弁装置１の具体的な構成を説明する。

流体用弁装置１は、筒状体１１と、突部１２と、弁板１３と、支持部材１４と、係合部材１５と、被係合部材１６と、流入キャップ１７と、捕捉体１８とを備える。

筒状体１１は、流体用弁装置１の本体部分を構成する。筒状体１１は、円筒状に形成され、上下部が開放されている。筒状体１１は、上部に流入キャップ１７が溶接等によって接合され、下部に捕捉体１８が取り付けられている。

突部１２は、筒状体１１の内側面１１１に形成されている。突部１２は、弁板１３の一方の面の外側部分が当接される。突部１２は、筒状体１１に取り付けられたものでもよいし、筒状体１１と一体成型されたものでもよい。また、突部１２は、筒状体１１の内側面１１１の周方向の全域に円環状（連続的）に設けられる。

弁板１３は、円板状に形成されている。弁板１３は、支持部材１４によって揺動可能に支持される。図４（ａ）に示すように、弁板１３は一方の面の外側部分が突部１２に当接されることにより閉じた状態となる。また、弁板１３の最大幅（直径）は、互いに対向する突部１２の幅よりも長い。

また、弁板１３は、他方の面に係合部材１５が固定されている。弁板１３は、図３に示したように、係合部材１５と被係合部材１６とが係合した状態で突部１２から離れる方向に移動し、回動する。これにより、図４（ｂ）に示すように、弁板１３は開いた状態となる。

支持部材１４は、弁板１３を揺動可能に支持するものであり、流入キャップ１７の中央に取り付けられている。支持部材１４は、弁軸１４１と、固定具１４２と、弁軸保持具１４３とを備える。

弁軸１４１は、固定具１４２に固定された回転軸１４４が、下端に形成された挿通孔（図示しない）に挿通されることにより固定具１４２と連結され、固定具１４２を揺動可能に支持する。また、弁軸１４１は、上端が弁軸保持具１４３に収容されている。

固定具１４２は、図５に示すように、断面Ｌ字状に形成された部材である。固定具１４２は、立設されていない平板部分が、弁板１３の突部１２に当接される側の面に固定される。固定具１４２によって固定された弁板１３は、弁軸１４１によって揺動可能に支持される。また、固定具１４２は、回転軸１４４の軸方向と、係合部材１５に固定された係合ピン１５１の軸方向とが同じ方向になるように配置されている。

弁軸保持具１４３は、弁軸１４１の上端を収容するものであり、円筒状に形成される。弁軸保持具１４３に収容された部分の弁軸１４１は、図６（ａ）から（ｃ）に示すように、スプリングＳに囲まれている。また、弁軸１４１の上端はスプリングＳと連結されている。スプリングＳは、弁軸１４１および弁軸１４１に連結された各部材（固定具１４２、弁板１３）を、流体ＦＬの流入方向と逆方向（上方向）に付勢する。スプリングＳの付勢力は、弁軸１４１の上端に固定されたナット等を備えた調整具１４５によって調整される。また、弁軸保持具１４３の上部外側面には雄ネジが形成されている。当該雄ネジは、流入キャップ１７のカバー１７２に形成された雌ネジに螺合される。

また、弁軸保持具１４３の中央下部には、弁軸１４１が挿通される孔１４３ａを有する。弁板１３が開閉する際、図６（ａ）から（ｃ）に示したように、弁軸１４１は上下方向だけでなく左右方向にも変位する。孔１４３ａの大きさは、弁軸１４１の左右方向の変位によって弁軸１４１が弁軸保持具１４３に接触しないように形成されている。

係合部材１５と被係合部材１６とは、突部１２に当接された弁板１３が、突部１２から離れる方向に移動可能に係合され、突部１２から離れた弁板１３が回動可能に係合される。具体的には、係合部材１５は、図２から図５に示したように、弁板１３の突部１２に当接されない側の面に固定される。係合部材１５は、断面がコの字状に形成され、互いに対向する２枚の板部１５２ａ，１５２ｂとその板を連結する板部１５２ｃとを有する。板部１５２ｃは弁板１３に固定され、２枚の板部１５２ａ，１５２ｂは立設されている。また、２枚の板部１５２ａ，１５２ｂには、板部１５２ａ，１５２ｂの対向する面の法線方向と同じ方向に係合ピン１５１が固定されている。

被係合部材１６は、筒状体１１の内側面１１１で突部１２から離れた位置に固定される。また、被係合部材１６は、断面がコの字状に形成され、互いに対向する２枚の板部１６２ａ，１６２ｂとその板を連結する板部１６２ｃとを有する。板部１６２ｃは筒状体１１に固定され、２枚の板部１６２ａ，１６２ｂは立設されている。また、被係合部材１６は、互いに対向する板部１６２ａ，１６２ｂの法線方向が、係合部材１５の互いに対向する板部１５２ａ，１５２ｂの法線方向と同じ方向になるように設けられている。つまり、被係合部材１６の２枚の板部１６２ａ，１６２ｂの対向する面の法線方向が、係合部材１５に固定された係合ピン１５１の軸方向（長手方向）と同じ方向になるように、被係合部材１６の連結する板部１６２ｃが筒状体１１に固定される。

さらに、被係合部材１６には、係合ピン１５１が挿通され、係合ピン１５１を案内するガイド孔１６１が形成されている。ガイド孔１６１は、弁板１３が突部１２から離れる方向に長手方向を有する長孔である。これにより、係合ピン１５１はガイド孔１６１を相対的に移動し、係合ピン１５１の移動とともに弁板１３は突部１２から離れる方向に移動する。また、弁板１３は、係合ピン１５１とガイド孔１６１とが係合した状態で、係合した部分（係合ピン１５１）を中心に回動する。このように、係合部材１５の係合ピン１５１と被係合部材１６のガイド孔１６１とが係合されることにより、弁板１３は、図３に示したように、流入キャップ１７（筒状体１１に流入される流体ＦＬの流入口）からみた弁板１３の最上端および最下端の位置が、流入キャップ１７からみた突部１２の位置よりも筒状体１１の内側に位置するまで回動される。これにより、筒状体１１内部に流入した流体ＦＬは、弁板１３の両面側から流出される。

流入キャップ１７は、流体用弁装置１の蓋部分を構成する。流入キャップ１７の内側面には、雌ネジが形成され雌ネジには、図１に示したように、ファンネル配管ＦＷに形成された雄ネジが螺合される。また、流入キャップ１７は、図７に示すように、中央周辺に形成された流入孔１７１と、中央に形成され、弁軸保持具１４３の上部を覆うカバー１７２とを備える。流入孔１７１は、液封キャップＣ内部を通って流入キャップ１７に到達した流体ＦＬを筒状体１１の内部に流入させる。

捕捉体１８は、筒状体１１の下部に取り付けられる。捕捉体１８は、万が一、弁板１３が破損等して落下した場合でも、弁板１３を捕捉し、配管Ｐへの弁板１３の落下を防止する。捕捉体１８は、図８に示すように、互いに交差された３つのＵ型バーを備える。なお、捕捉体１８は、弁板１３の回動量、流体ＦＬの排出量等を考慮して設計を行えばよく、図８に示した捕捉体１８以外の捕捉体を筒状体１１の下部に取り付けてもよい。

以上のように構成された流体用弁装置１は、図２、図４（ａ）、図５に示したように、弁板１３が支持部材１４によって付勢され、外側部分が突部１２に当接されることにより、閉じた状態となる。弁板１３が閉じた状態では係合ピン１５１はガイド孔１６１の上部に位置する。また、弁板１３が閉じた状態では、流入キャップ１７の流入孔１７１から筒状体１１の内部に流入した流体ＦＬが貯留される。また、弁板１３が閉じた状態では、配管Ｐを逆流する流体ＦＬの進入を防ぐ。

筒状体１１の内部に貯留された流体ＦＬの量によって下向きに弁板１３を押し下げられる力が弁板１３を付勢する力を超えるまで、弁板１３は閉じた状態を維持する。

筒状体１１の内部に貯留された流体ＦＬの量によって下向きに弁板１３を押し下げられる力が弁板１３を付勢する力を超えると、ガイド孔１６１の上部に位置していた係合ピン１５１はガイド孔１６１に沿って下方向に移動する。弁板１３は、係合ピン１５１の移動とともに下方向に移動し、突部１２から離れる。また、係合ピン１５１は、ガイド孔１６１と係合した状態で、係合した部分（係合ピン１５１）を中心に回動する。弁板１３は、係合ピン１５１とともに回動し、図３、図４（ｂ）、図９に示すように開いた状態になる。弁板１３が開くと、流体用弁装置１の内部に貯留された流体ＦＬは、図１に示した配管Ｐに流出され、配管Ｐを介して施設外に排出される。

以上説明したように、本実施の形態に係る流体用弁装置１は、弁板１３に固定された係合部材１５と、筒状体１１に固定された被係合部材１６とが、突部１２に当接された弁板１３が突部１２から離れる方向に移動可能に係合され、突部１２から離れた弁板１３が回動可能に係合されている。これにより、弁板１３が開く際に、突部１２に当接された弁板１３は突部１２から離れるので弁板１３を円滑に回動できる。また、十分な回動量を確保できるので、流体ＦＬの排出量を従来の弁装置よりも増大させることができる。

また、係合部材１５と被係合部材１６とは、筒状体１１に流入される流体ＦＬの流入口（流入キャップ１７）からみた弁板１３の最上端および最下端の位置が当該流入口からみた突部１２の位置よりも筒状体１１の内側に位置するまで弁板１３が回動できるように係合されている。これにより、弁板１３が開いた際に、弁板１３の両面側から流体ＦＬを流出できる。

さらに、係合部材１５および被係合部材１６は、断面がコの字状に形成され、係合部材１５の互いに対向する立設面の法線方向と、被係合部材１６の互いに対向する立設面の法線方向とが同じ方向になるように設けられている。これにより、簡素な構成により、上記効果が得られる。なお、上記実施の形態では、係合部材１５および被係合部材１６について、断面がコの字状に形成されたものの例を説明したが、係合部材１５および被係合部材１６は、互いに係合した状態で弁板１３を突部１２から離す方向に移動させるように設計されていればよく、断面がコの字状に形成されたものに限定されない。例えば、係合部材１５および被係合部材１６は、断面がＬ字状に形成されたものでもよい。

また、係合部材１５に備えた係合ピン１５１を被係合部材１６に備えたガイド孔１６１に係合させる簡素な構成によって上記効果が得られる。なお、図１０に示すように、係合部材１５にガイド孔１５３を備え、被係合部材１６に係合ピン１６３を備えてもよい。この場合、弁板１３が閉じた状態では係合ピン１６３はガイド孔１５３の下部に位置する。弁板１３が開く際、ガイド孔１５３の下部に位置していた係合ピン１６３はガイド孔１５３に沿って相対的に移動し、弁板１３は突部１２から離れる。また、係合部材１５は、ガイド孔１５３が係合ピン１６３に係合した状態で、係合ピン１６３を中心に回動する。これにより弁板１３は、係合部材１５とともに回動する。

また、上記実施の形態で説明したガイド孔１６１や、図１０に示したガイド孔１５３は、何れも長孔である。ガイド孔１６１やガイド孔１５３を長孔としたことにより、簡素な構成で、突部１２に当接された弁板１３を突部１２から離す方向（下方向）に移動可能に係合させることができる。

また、支持部材１４は、上記実施の形態で説明した係合ピン１５１や、図１０に示した係合ピン１６３の軸方向と同じ方向に軸方向を有する回転軸１４４を備えたことにより、弁板１３が回動する方向に弁板１３を揺動させることができる。なお、支持部材１４は弁板１３が回動する方向に弁板１３を揺動させるように構成されていればよく、上記構成に限定されるものではない。

また、支持部材１４は、弁板を電気的に駆動するものでもよく、当該支持部材１４によって突部１２への弁板１３の当接、および当接の解除を切り替えてもよい。

また、上記実施の形態で説明した流体用弁装置１は、上部から流入した流体ＦＬを、下部から排出するものであったが、流体用弁装置１の設置方向は適宜任意に変更できる。また、流体用弁装置１は、ドレンファンネル以外の設置物に装着されるものでもよく、流入および排出される流体の対象を汚染水以外の液体や気体等としてもよい。

以上、いくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１：流体用弁装置
１１：筒状体
１１１：内側面
１２：突部
１３：弁板
１４：支持部材
１４１：弁軸
１４２：固定具
１４３：弁軸保持具
１４３ａ：孔
１４４：回転軸
１５：係合部材
１５１：係合ピン
１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃ：板部
１５３：ガイド孔
１６：被係合部材
１６１：ガイド孔
１６２ａ，１６２ｂ，１６２ｃ：板部
１６３：係合ピン
１７：流入キャップ
１７１：流入孔
１７２：カバー
１８：捕捉体
ＦＬ：流体
Ｆ：ドレンファンネル
ＦＷ：ファンネル配管
ＦＰ：フィルタ板
Ｃ：液封キャップ
Ｐ：配管

Claims

流体が内部に流入される筒状体と、
当該筒状体の内側面に形成された突部と、
前記突部に当接される弁板と、
前記弁板の一方の面の外側部分が前記突部に当接されるように前記弁板を揺動可能に支持する支持部材と、
前記弁板の他方の面に固定された係合部材と、
前記筒状体の内側面に固定された被係合部材と、を備え、
前記係合部材と前記被係合部材とは、前記突部に当接された弁板が当該突部から離れる方向に移動可能に係合され、当該突部から離れた弁板が回動可能に係合される、
流体用弁装置。
前記係合部材と前記被係合部材とは、前記筒状体に流入される流体の流入口からみた前記弁板の最上端および最下端の位置が当該流入口からみた前記突部の位置よりも前記筒状体の内側に位置するまで前記弁板が回動可能となるよう係合される、
請求項１に記載の流体用弁装置。
前記係合部材および前記被係合部材は、断面がコの字状に形成され、前記係合部材の互いに対向する立設面の法線方向と前記被係合部材の互いに対向する立設面の法線方向とが同じ方向になるように設けられている、
請求項１または２に記載の流体用弁装置。
前記係合部材および前記被係合部材の一方には、前記突部から離れる方向に前記弁板を移動させるためのガイド孔を備え、前記係合部材および前記被係合部材の他方には、当該ガイド孔に係合される係合ピンを備える、
請求項１から３の何れか１項に記載の流体用弁装置。
前記ガイド孔は、前記弁板が前記突部から離れる方向に長手方向を有する長孔である、
請求項４に記載の流体用弁装置。
前記支持部材は、前記係合ピンの軸方向と同じ方向に回転軸を備え、当該回転軸を中心に前記弁板を揺動させる、
請求項４に記載の流体用弁装置。