JP2017203513A - 流量調節弁 - Google Patents

Abstract

【課題】調節部材とケーシング（ねじ孔）との隙間から流体が漏れ出るのを抑制すること。
【解決手段】流量調節弁１０は、流体の流入口１２および流出口１３と、流入口１２と流出口１３とを繋ぐ流路１４とが形成されたケーシング１１と、流路１４に設けられたオリフィス２６と、ケーシング１１の流路１４に連通するねじ孔３１ａに挿入され、オリフィス２６へ軸方向に進退してオリフィス２６の流体の排出流量を調節する棒状の主軸部３２ａと、主軸部３２ａにおける流路１４に位置する部分の外周に設けられ、ねじ孔３１ａよりも大径に形成された鍔部３２ｃとを有する調節部材３２とを備える。
【選択図】図２

Description

本願は、オリフィスを有し、ドレンや蒸気等の流体をオリフィスから排出する流量調節弁に関するものである。

例えば特許文献１に開示されているように、流入口と流出口とを繋ぐ流路にオリフィスが設けられ、流入口から流入したドレンがオリフィスを通過して流出口から排出されるオリフィス式の流量調節弁が知られている。そして、この流量調節弁は、オリフィスの開度を変更してドレンの排出流量を調節する棒状の調節部材（異物排除部材）を備えている。この調節部材は、ケーシングに取り付けられた筒状の保持部材に挿入されて保持されている。この流量調節弁では、調節部材をオリフィスへ進退動作させることによって、オリフィスの開度が変更されドレンの排出流量が調節される。

特開２００８−３０９２９０号公報

ところで、上述した流量調節弁では、特に調節部材がオリフィスから完全に後退してオリフィスが全開状態のとき、オリフィスを通過したドレンが調節部材と保持部材との隙間から外部へ漏れ出てしまう虞があった。

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、ケーシングに貫通して設けられた調節部材がオリフィスへ進退して流体の排出流量を調節する流量調節弁において、調節部材とケーシングとの隙間から流体が漏れ出るのを抑制することにある。

本願の流量調節弁は、上記目的を達成するために、調節部材とケーシングとの隙間に向かう流体の流れを邪魔するようにした。

具体的に、本願の流量調節弁は、ケーシングと、オリフィスと、調節部材とを備えている。上記ケーシングは、流体の流入口および流出口と、該流入口と流出口とを繋ぐ流路とが形成されている。上記オリフィスは、上記流路に設けられている。上記調節部材は、棒状の主軸部と、鍔部とを有している。上記主軸部は、上記ケーシングの上記流路に連通する貫通孔に挿入され、上記オリフィスへ軸方向に進退して該オリフィスの流体の排出流量を調節するものである。上記鍔部は、上記主軸部における上記流路に位置する部分の外周に設けられ、上記貫通孔よりも大径に形成されている。

以上のように、本願の流量調節弁によれば、主軸部がその軸方向に進退することにより、オリフィスの開度が変更され、オリフィスにおける流体の排出流量が調節される。そして、本願の流量調節弁によれば、主軸部における流路に位置する部分の外周に貫通孔よりも大径の鍔部を設けているため、貫通孔の内方端付近を鍔部で概ね覆うことができる。そのため、調節部材とケーシング（貫通孔）との隙間に向かう流体の流れを鍔部で邪魔することができる。これにより、貫通孔へ向かう流体の衝撃力を緩和することができるので、流体が調節部材とケーシングとの隙間から漏れ出るのを抑制することができる。

図１は、実施形態に係る流量調節弁の概略構成を示す断面図である。 図２は、流量調節弁の要部を拡大して示す断面図である。 図３は、流量調節弁の要部を拡大して示す断面図である。

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。

本実施形態の流量調節弁１０は、例えば蒸気システムに設けられ、蒸気の凝縮によって発生した高温高圧のドレン（復水）を排出するものである。なお、ドレンは流量調節弁１０が対象とする流体の例示である。

図１に示すように、本実施形態の流量調節弁１０は、ケーシング１１と、スクリーン２０と、オリフィス部材２５と、流量調節機構３０とを備えている。

ケーシング１１は、略Ｙ型に形成されており、内部をドレンが流通する。ケーシング１１には、ドレンの流入口１２および流出口１３と、該流入口１２と流出口１３とを繋ぐ流路１４とが形成されている。流入口１２と流出口１３とは、上下流方向に対向しており、互いに開口軸が同軸に形成されている。流路１４は、ブロー通路１５と、接続通路１６と、動作空間１７と、オリフィス用通路１８とを有している。

ブロー通路１５は、上記開口軸から傾斜して設けられ、流入口１２に接続されている。接続通路１６は、上記開口軸周りの略径方向（開口軸を中心とする円の径方向）に延びる通路であり、ブロー通路１５と動作空間１７とを接続する（連通させる）ものである。オリフィス用通路１８は、上記開口軸周りの径方向に延びる通路であり、動作空間１７と流出口１３とを接続する（連通させる）ものであり、後述するオリフィス部材２５が設けられている。動作空間１７の詳細については後述する。

スクリーン２０は、ブロー通路１５内に設けられている。スクリーン２０は、ブロー通路１５の軸方向に延びる円筒状に形成され、一端が流入口１２に向かって開口している。ケーシング１１におけるブロー通路１５の開口端には、スクリーン２０を保持するスクリーンホルダ２１が螺合接合されている。スクリーン２０は、流入口１２からブロー通路１５に流入したドレンに含まれる異物を捕捉するフィルタ部材を構成している。スクリーンホルダ２１には、ブロー弁２２が設けられている。ブロー弁２２は、開弁することにより、スクリーン２０に捕捉された異物をドレンの流れによって外部に排出する。

オリフィス部材２５は、略円筒状に形成されており、上述したようにオリフィス用通路１８に設けられている。図２にも示すように、オリフィス部材２５は、オリフィス用通路１８の通路壁に上下流方向に螺合されて取り付けられている。オリフィス部材２５の中央には、上下流方向に貫通するオリフィス２６（小孔）が形成されている。また、オリフィス部材２５は、上流側端面２７の中央に突出部２８が形成されている。突出部２８は、上流側端面２７においてオリフィス２６の周縁部が上流側へ隆起してなるものである。つまり、突出部２８の端面（上流側端面）は、オリフィス２６の開口面であり、平面に形成されている。

流量調節機構３０は、流量調節弁１０におけるドレンの排出流量を調節するものである。図２にも示すように、流量調節機構３０は、動作空間１７が位置するケーシング１１の外周壁、即ちオリフィス部材２５に対向するケーシング１１の外周壁に取り付けられている。流量調節機構３０は、保持部材３１と、調節部材３２と、キャップ３５とを備えている。

保持部材３１は、調節部材３２を保持するものであり、ケーシング１１の外周壁に螺合接合されている。つまり、保持部材３１は、ケーシング１１の一部を構成し、動作空間１７を区画するものである。調節部材３２は、主軸部３２ａと、鍔部３２ｃとを有している。主軸部３２ａは、断面が円形の棒状に形成され、オリフィス２６と対向する位置にオリフィス２６（オリフィス部材２５）と同軸となる状態で設けられている。主軸部３２ａは、保持部材３１の貫通孔であるねじ孔３１ａに挿入され、動作空間１７に突出している。具体的に、主軸部３２ａの下端部（オリフィス２６側の端部）は外周面に雄ねじが形成された螺合部３２ｂとなっており、この螺合部３２ｂが保持部材３１のねじ孔３１ａに螺合することにより、主軸部３２ａが保持部材３１に保持されている。主軸部３２ａの先端部３２ｄは、先細の円錐台形に形成されている。

鍔部３２ｃは、円環状の板部材であり、動作空間１７に位置する主軸部３２ａの外周に一体形成されている。鍔部３２ｃは、外径が主軸部３２ａ（即ち、保持部材３１のねじ孔３１ａ）よりも大径に形成されている。また、鍔部３２ｃは、外径がオリフィス部材２５の突出部２８よりも大径に形成されている。保持部材３１におけるねじ孔３１ａの上方には、保持部材３１と調節部材３２の主軸部３２ａとの隙間をシールするパッキン３３が押え部材３４によって装着されている。そして、保持部材３１には、調節部材３２の上端部および押え部材３４を覆うキャップ３５が螺合により取り付けられている。

流量調節機構３０では、調節部材３２（主軸部３２ａ）を回転させることにより、調節部材３２がオリフィス２６へ軸方向に進退してオリフィス２６におけるドレンの排出流量を調節するように構成されている。具体的に、主軸部３２ａは回転されることで図１に示す矢印方向に移動（変位）する。これにより、主軸部３２ａは、動作空間１７からオリフィス２６へ向かって進退する。主軸部３２ａが前進して主軸部３２ａの先端部３２ｄがオリフィス２６に進入することで、オリフィス２６の開口面積（開度）が減少しドレンの排出流量が減少される。主軸部３２ａの先端部３２ｄは円錐台形に形成されているため、その先端部３２ｄのオリフィス２６への進入度合いに応じてオリフィス２６の開口面積（開度）の減少度合いが変更される。これにより、ドレンの排出流量が調節される。

動作空間１７は、調節部材３２（主軸部３２ａ）の進退動作が行われる空間である。保持部材３１の下端面には凹部が形成されており、その空間が動作空間１７の一部を構成している。保持部材３１では、凹部の底面３１ｂにねじ孔３１ａが開口して動作空間１７に連通している。つまり、底面３１ｂはねじ孔３１ａの開口面である。また、保持部材３１では、凹部の側面３１ｃが外方にいくに従って拡がっている。つまり、動作空間１７はねじ孔３１ａの側からその反対側にいくに従って拡がっている。動作空間１７では、開口軸周りの径方向において、外方側にねじ孔３１ａが位置し、内方側に接続通路１６およびオリフィス用通路１８が位置している。つまり、動作空間１７では、開口軸周りの径方向において、ねじ孔３１ａと反対側の位置に接続通路１６およびオリフィス用通路１８が接続されている。本実施形態において、接続通路１６およびオリフィス用通路１８は、それぞれ本願の請求項に係る上流側通路および下流側通路に相当する。

上述した流量調節弁１０では、高温高圧のドレンが、流入口１２からスクリーン２０の内部に流入して該スクリーン２０を通過し、接続通路１６、動作空間１７およびオリフィス用通路１８の順に流れる。ドレンがスクリーン２０を通過する際、ドレンに含まれる異物がスクリーン２０に捕捉される。オリフィス用通路１８に流れたドレンは、オリフィス２６を通過して流出口１３から外部に排出される。ドレンがオリフィス２６を通過する際、ドレンの排出流量がオリフィス２６の開口面積（開度）に応じた流量に制限される。そして、オリフィス２６の開口面積（開度）は、上述したように調節部材３２の進退動作によって変更される。例えば、図２に示すように、オリフィス２６の全開時、鍔部３２ｃが保持部材３１の底面３１ｂに接するまで主軸部３２ａが後退する。また、図３に示すように、オリフィス２６の全閉時には、鍔部３２ｃがオリフィス部材２５の突出部２８に接するまで主軸部３２ａが前進する。

動作空間１７では、接続通路１６から流入したドレンがねじ孔３１ａへ向かって流れ込もうとする。しかしながら、本実施形態では、ねじ孔３１ａよりも大径の鍔部３２ｃが主軸部３２ａに設けられているため、ねじ孔３１ａへ向かうドレンの流れが鍔部３２ｃによって邪魔される。つまり、ねじ孔３１ａへ向かうドレンの衝撃力が鍔部３２ｃによって緩和される。これにより、動作空間１７に流入したドレンがねじ孔３１ａと調節部材３２（主軸部３２ａ）との隙間から漏れ出るのを抑制できる。

また、流量調節弁１０では、スクリーン２０で捕捉しきれない微少な異物が、スクリーン２０を通過し、オリフィス２６に堆積して詰まる虞がある。本実施形態の流量調節機構３０は、オリフィス２６に詰まった（付着した）異物を除去するものでもある。即ち、調節部材３２が前進して調節部材３２の先端部３２ｄがオリフィス２６に進入することで、オリフィス２６に詰まっていた異物が先端部３２ｄによって下流側へ押し出されて除去される。この下流側へ押し出された異物は、ドレンと共に流出口１３から排出される。

また、異物はオリフィス２６の内部だけでなく上流側の周縁部（即ち、オリフィス部材２５の突出部２８）にも堆積し、そのオリフィス２６周縁部の堆積物とオリフィス２６内部の堆積物とが連なることにより、オリフィス２６に堆積した異物が強固に付着してしまう。その場合、調節部材３２がオリフィス２６に進入しても、オリフィス２６に付着した異物を確実に除去することが困難になる虞がある。そこで、本実施形態では、調節部材３２を前進させ調節部材３２の鍔部３２ｃをオリフィス部材２５の突出部２８の端面まで移動させることで、突出部２８の端面に堆積した異物が鍔部３２ｃによって押し潰される。オリフィス部材２５の上流側端面２７において突出部２８は隆起しているため、押し潰された異物が突出部２８から周りへ流れ易くなる。つまり、押し潰された異物が突出部２８から離散しやすくなる。こうして、オリフィス２６の周縁部に堆積した異物も除去される。

以上のように、上記実施形態の流量調節弁１０によれば、主軸部３２ａにおける動作空間１７（流路１４）に位置する部分の外周にねじ孔３１ａよりも大径の鍔部３２ｃを設けるようにした。そのため、ねじ孔３１ａの開口を鍔部３２ｃで概ね覆うことができる。そのため、ねじ孔３１ａと調節部材３２（主軸部３２ａ）との隙間に向かうドレンの流れを鍔部３２ｃで邪魔することができる。これにより、ねじ孔３１ａへ向かうドレンの衝撃力を緩和することができるので、ドレンがねじ孔３１ａと調節部材３２（主軸部３２ａ）との隙間から漏れ出るのを抑制することができる。

また、上記実施形態の流量調節弁１０によれば、オリフィス２６の全開時は、鍔部３２ｃが保持部材３１の底面３１ｂ（ねじ孔３１ａの開口面）に接するまで調節部材３２（主軸部３２ａ）を後退させるようにした。これにより、ねじ孔３１ａと主軸部３２ａとの隙間を概ね塞ぐことができる。オリフィス２６の全開時では、接続通路１６から動作空間１７に流入するドレンの勢いが最も大きくなるが、ねじ孔３１ａと主軸部３２ａとの隙間を鍔部３２ｃで塞ぐことにより、その隙間にドレンの流入するのを抑制することができる。

また、上記実施形態の動作空間１７では、ねじ孔３１ａと反対側の位置に接続通路１６が接続されているため、接続通路１６からドレンが概ねねじ孔３１ａへ向かって流入する。そのため、ねじ孔３１ａと主軸部３２ａとの隙間に向かうドレンの衝撃力が大きくなるが、上記実施形態では鍔部３２ｃによってドレンの衝撃力を緩和することができる。

また、上記実施形態の動作空間１７では、ねじ孔３１ａの側からその反対側（接続通路１６側）にいくに従って拡がるように形成した。そのため、調節部材３２が前進してオリフィス２６が全開と全閉の間の途中開度になった場合でも、保持部材３１の側面３１ｃと鍔部３２ｃとの距離を大きくとることができる。例えば、オリフィス２６の全閉時における保持部材３１の側面３１ｃと鍔部３２ｃとの距離Ｌ２は、全開時における保持部材３１の側面３１ｃと鍔部３２ｃとの距離Ｌ１よりも大きい。したがって、オリフィス２６が途中開度の場合でも、接続通路１６から動作空間１７へのドレンの流入が鍔部３２ｃによって妨げられるのを抑制することができる。

また、上記実施形態の流量調節弁１０において、調節部材３２の先端部３２ｄは、先細の三角錐や四角錐等の他の角錐形であってもよい。

また、上記実施形態の流量調節弁１０において、スクリーン２０やブロー弁２２は省略するようにしてもよい。

本願に開示の技術は、オリフィスを有し、流体をオリフィスから排出する流量調節弁について有用である。

１０ 流量調節弁
１１ ケーシング
１２ 流入口
１３ 流出口
１４ 流路
１６ 接続通路（上流側通路）
１７ 動作空間
１８ オリフィス用通路（下流側通路）
２６ オリフィス
３１ａ ねじ孔（貫通孔）
３２ 調節部材
３２ａ 主軸部
３２ｃ 鍔部

Claims (4)

1. 流体の流入口および流出口と、該流入口と流出口とを繋ぐ流路とが形成されたケーシングと、
   上記流路に設けられたオリフィスと、
   上記ケーシングの上記流路に連通する貫通孔に挿入され、上記オリフィスへ軸方向に進退して該オリフィスの流体の排出流量を調節する棒状の主軸部と、該主軸部における上記流路に位置する部分の外周に設けられ、上記貫通孔よりも大径に形成された鍔部とを有する調節部材とを備えている
   ことを特徴とする流量調節弁。
2. 請求項１に記載の流量調節弁において、
   上記調節部材は、上記オリフィスの全開時、上記鍔部が上記ケーシングにおける上記貫通孔の開口面に接するまで上記主軸部が後退する
   ことを特徴とする流量調節弁。
3. 請求項１または２に記載の流量調節弁において、
   上記流路は、
   上記貫通孔に連通し、上記調節部材の進退動作が行われる動作空間と、
   上記動作空間において上記貫通孔と反対側の位置に接続される上流側通路と、
   上記動作空間において上記貫通孔と反対側の位置に接続され、上記オリフィスが設けられる下流側通路とを有している
   ことを特徴とする流量調節弁。
4. 請求項３に記載の流量調節弁において、
   上記動作空間は、上記貫通孔の側からその反対側にいくに従って拡がっている
   ことを特徴とする流量調節弁。

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