JP4671746B2 - 感温弁 - Google Patents

Description

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感温弁に関し、詳しくは使用時の温度応答性や閉弁性能のような作動応答性に優れた感温弁に関する。

一般に、蒸気通路では、外部への放熱によって温度低下すると、蒸気の一部が液化して復水（ドレン）を発生するが、この復水は、蒸気管の適所に配置した感温弁からなる温調トラップによって外部に排出している（例えば特許文献１参照）。
特公昭６１−４５１１９号公報

前記感温弁は、流体の流入口および流出口を備え、流体の温度に応じて、バイメタルのような感温駆動体により弁体を駆動し、流入口と流出口の間にある弁口を開閉する。

ところが、前記感温弁では、流入口から急激に高温の復水が流入するような場合には、感温駆動体の温度応答速度の限界から閉弁が遅れ、設定温度以上の復水が排出され、さらに蒸気を漏洩させる場合がある。この現象は、弁口径の小さい感温弁では特に問題にならないが、基本的に弁口径が大きいもの程、従って復水排水量の大きな感温弁程顕著となる。また、閉弁時、弁口に対して弁体が芯ずれしたり、あるいは片当りして弁口から蒸気が漏れ出る可能性もある。このように、従来の感温弁には、感温駆動体の温度応答性の点、および弁体の閉弁性能の点で改良の余地があった。

そこで、本発明は、簡単な構造の付加で、感温駆動体の温度応答性、および弁体の閉弁性能のような作動応答性の優れた感温弁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、本発明に係る感温弁は、流体の流入口および流出口を有するボデイと、弁口を開閉する弁体と、下端部で前記弁体を保持するホルダと、内周面に前記ホルダが嵌合されて、内周面で前記ホルダを案内する筒状のガイド体と、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を備え、前記ガイド体の周壁に、この周壁を径方向に貫通して、前記弁口へ向かう流体の通路を形成する通孔が形成され、前記通孔は、前記弁体が弁口を閉じる直前に、下降したホルダにより部分的に閉じていき、前記通孔を経由して前記弁口から流出する前記流体の流出量を徐々に減少させながら、閉弁状態で、前記通孔が前記ホルダにより完全に、または大部分が塞がれるように設定されている。

この構成によれば、流体の温度上昇によって弁体が弁口を閉じる直前に、ガイド体に形成された通孔が部分的に閉じられ、弁口へ向かう流体（例えば高温の復水）の流量が絞られるので、弁口の下流の流出口から流出する流体の流量が少なくなる一方で、ボデイ内に滞る流体の量は増加する。ボデイ内に滞る流体の量が増加すると、前記流体からの熱が速やかに感温駆動体に伝えられ、従来に比べ、感温駆動体の温度応答性が向上する。また、弁口へ向かう流体の流量が絞られることで、弁口を通過する流体の流速が速くなり、弁口への弁体の吸付力が大きくなって閉弁性能が向上する。

本発明の好ましい実施形態では、前記弁体は前記ホルダの下部に設けた取付孔に鉛直方向および水平方向に移動可能に支持されている。

この構成によれば、弁体が鉛直方向および水平方向に移動可能、つまり、フリー状態に支持されることになるので、閉弁時、弁口に対する弁体の芯だしが良好となって、弁体が弁口に片当りするのを防止できる。これにより、閉弁性能が一層向上し、閉弁時に弁口から復水および蒸気が無駄に漏れ出ることがなくなる。

本発明に係る感温弁によれば、従来に比べ、感温駆動体の温度応答性が向上し、弁口へ向かう流体の流量が絞られることで流体の流速が速くなり、弁口への弁体の吸付力が大きくなって閉弁性能が向上する。

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、本発明の一実施形態に係る感温弁の縦断面図である。

同図に示す感温弁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を有するボデイ２と、このボデイ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とを備えており、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。

感温弁１にはさらに、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５１を開閉する弁体６１を下端部に備え、鉛直方向に移動可能な円筒形のホルダ６と、このホルダ６の中心孔６０に挿入された弁棒１０とが配置されている。この弁棒１０の上端部は、調節部材７に設けた挿通孔７１に上下移動可能に挿通することにより、調節部材７に支持されている、この調節部材７はカバー３のねじ孔にねじ結合され、ロックナット３１で固定されており、カバー３との間がＯ−リング７ａによりシールされている。

前記弁棒１０には、調節部材７の下方側に、流体の温度に応じて前記ホルダ６を上下に駆動させる感温駆動体８が上下移動可能に装着されている。この感温駆動体８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８の上端は調節部材７の下端面に接触し、下端はホルダ６の上端面に接触している。ホルダ６は、筒形の本体６ａとその上部に一体形成されたつば部６ｂとを有しており、前記本体６ａが、弁座部材５に溶接で固定された筒形のガイド体１２の内周面に嵌合されて、上下方向（軸方向）に案内される。また、つば部６ｂ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９が介装されている。前記弁体６１は、前記ホルダ６の下端部に設けた取付孔６ａ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。さらに、弁室３０には、感温駆動体８、ホルダ６および復帰用ばね９の外周を覆う形で、円筒形のスクリーン１１が配置されており、流入口２ａから流入する流体Ｆは、これに含まれるごみのような異物がスクリーン１１で除去されたのち、弁口５１に達する。

前記感温駆動体８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、この２枚一組とされた複数組を串刺し状に前記弁棒１０に嵌め込んで、感温駆動体８の下端部をホルダ６の上面に支持させている。感温駆動体８の上端は調節部材の下面に接触しているから、調節部材７の上下方向への移動調整により、感温駆動体８の高さ位置を適宜調整して、復帰用ばね９のばね反力を加減できる。

前記ガイド体１２には、弁口５１へ向かう流体の通路を形成する通孔２０が周方向に均等に複数（図示のものでは前後左右計４つ）設けられている。通孔２０は、弁体６１が弁口５１を閉じる直前に、下降したホルダ６により部分的に閉じられる位置に設定されている。これらガイド体１２と弁座部材５は、前記のように、別体のものを溶接したものに限らず、一体形成されたものであってもよい。また、弁体６１はホルダ６に固定もしくは一体形成されていてもよい。

前記流体の流入口２ａと弁室３０とは、導入側連通孔１３を介して連通しており、流体の排出口２ｂと弁室３０とは、前記弁座部材５に設けられて弁口５１から下方に延びる弁座連通路１４と、この弁座連通路１４につながる導出側連通孔１５とを介して連通している。

次に、上記構成にかかる感温弁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が設定温度よりも低い復水の場合、図２に示すように、感温駆動体８の膨脹力が小さいので、復帰ばね９のばね力によりホルダ６が押し上げられ、弁体６１が上昇して弁口５１を開いた開弁状態となり、復水を弁口５１を経て流出口２ｂから外部に流出させる。つぎに、流入口２ａから弁室３０に高温の復水からなる流体Ｆが流入すると、図３に示すように、感温駆動体８の膨張による変形によりホルダ６が押し下げられて、ガイド体１２の内周面に沿って下降する。このとき、弁体６１が弁口５１を閉じる直前に、下降したホルダ６により前記ガイド体１２の通孔２０を部分的に閉じていき、前記通孔２０を経由して弁口５１から流出する流体Ｆの流出量が徐々に減少していく。これにより、流出口２ｂから流出する流体Ｆの流量が少なくなる一方で、弁室３０内に滞る流体Ｆの量は増加する。弁室３０内に滞る流体Ｆの量が増加すると、前記流体Ｆからの熱が感温駆動体８に速やかに伝えられ、感温駆動体８の温度応答性が向上する。

また、弁口５１へ向かう流体Ｆの流量が絞られると、流体Ｆの流速が速くなり、弁体６１を弁口５１に吸い付ける吸付力が大きくなる。これにより、図４に示すように、弁体６１が弁口５１を速やかに閉じて閉弁状態となる。したがって、閉弁性能が向上する。この閉弁状態で、通孔２０はホルダ６により完全に、または大部分が塞がれる。閉弁よりも前に通孔２０が完全に閉止されて吸付力がなくなるのを避けるために、加工誤差を考慮して、設計上は、閉弁時に通孔２０がホルダ６によって完全に塞がれるのではなく、若干開放されるようにするのが好ましい。感温駆動体８の温度応答性が向上すること、および吸引力の増大により弁体６１が速やかな閉止動作を行うことにより、設定温度での閉弁が適切に行われ、設定温度よりも高温の流体Ｆが流出するのを抑制できる。

また、弁体６１がホルダ６の取付孔６ａ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ので、閉弁時に、弁口５１で吸付力を受けたときに、弁体６１が自動的に弁口５１と同心となるように移動し、弁体６１の芯出しが良好となる。したがって、弁体６１が弁口５１に片当りすることがない。これにより、閉弁性能が一層向上し、閉弁時に弁口から復水および蒸気が無駄に漏れ出ることがなくなる。

図５に、本発明に係る感温弁と従来の感温弁の閉弁時の動作特性を示すために、流出口２ｂでの流体Ｆの温度を示す。図５において、蒸気圧力：１．０ＭＰａ（飽和温度；１８４℃）、設定温度（開弁開始温度）：１４３℃とした。閉弁時には、図１の弁口５１の開閉に応じて弁室３０内の流体Ｆの温度が変動するので、弁体６１は開閉をくり返すが、従来の感温弁の場合、前記開弁開始温度よりも若干高い温度で閉弁動作が開始されても、応答性が低いために、二点鎖線で示すように、流出する流体の温度が設定温度を頻繁に越える。これに対し、本発明に係る感温弁の場合、閉弁時の応答性が良いために、実線で示すように、設定温度よりも高温の流体が流出するのを抑制できる。

本発明の一実施形態に係る感温弁の縦断面図である。 開弁状態の感温弁の要部を示す縦断面図である。 部分的に閉弁した感温弁の要部を示す縦断面図である。 閉弁状態の感温弁の要部を示す縦断面図である。 本発明に係る感温弁と従来の感温弁の特性を示すグラフである。

符号の説明

１ 感温弁
２ ボデイ
２ａ 流入口
２ｂ 流出口
８ 感温駆動体
６ ホルダ
１２ ガイド体
２０ 通孔
５１ 弁口
６１ 弁体

Claims (2)

1. 流体の流入口および流出口を有するボデイと、
   弁口を開閉する弁体と、
   下端部で前記弁体を保持するホルダと、
   内周面に前記ホルダが嵌合されて、内周面で前記ホルダを案内する筒状のガイド体と、
   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を備え、
   前記ガイド体の周壁に、この周壁を径方向に貫通して、前記弁口へ向かう流体の通路を形成する通孔が形成され、
   前記通孔は、前記弁体が弁口を閉じる直前に、下降したホルダにより部分的に閉じていき、前記通孔を経由して前記弁口から流出する前記流体の流出量を徐々に減少させながら、閉弁状態で、前記通孔が前記ホルダにより完全に、または大部分が塞がれるように設定されている感温弁。
2. 請求項１において、前記弁体は、前記ホルダの下端部に設けた取付孔に鉛直方向および水平方向に移動可能に支持されている感温弁。

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