JP6496139B2 - 高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁 - Google Patents

Description

本願は、フロート式逆流防止弁に関し、特に、液体及び高温気体の逆流を防止するものに関する。

従来の気体逆流防止弁について、図５に示す排水トラップを用いて説明する。排水トラップは、ケース体１の底壁に形成した排水口２を水より小さな比重の球体３で閉塞し、球体３を椀体４で被覆して椀体４の下部から流入した排水により球体３を浮上させることにより、封臭効果、及び、死に水が溜まることの防止という目的を達成する。即ち、排水中は球体３が浮き上がって排水口２を開放でき、排水に支障を来すことがないものであり、排水が終わると球体３が排水口２を閉塞し、下水又は他の系統の配水管などから悪臭や汚染された空気、ガス体などが逆流するのを防止できる。（特許文献１参照）。

実開昭６１−１９８３６９号公報

上述した従来の排水トラップには、以下の示すような改善すべき点がある。前述の排水トラップでは、排水口２から空気、ガス体が勢いよく、つまり所定以上の圧力で逆流してくると、排水口２からの空気、ガス体の逆流を防止できない、という改善すべき点がある。また、排水口２から水が逆流してきた場合も、球体３が浮上するため、排水口２からの水の逆流を防止できない、という改善すべき点がある。

そこで、本願は、液体及び高温気体の逆流を防止する高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁を提供することを目的とする。

本願発明における課題を解決するための手段及び発明の効果を以下に示す。

本願に係る高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁は、上流から下流に液体又は気体を流す配管に配置される高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁であって、内部空間、前記内部空間と前記上流側の外部とを連通する流入通路、及び、前記内部空間と前記下流側の外部とを連通する排出通路を有する筐体、前記内部空間に位置する温度応動部材であって、温度が高くなると、長さが長くなる温度応動部材、前記温度応動部材の前記上流側に位置するフロートであって、前記内部空間内での前記下流側から前記上流側への移動により、前記流入通路に嵌合し、前記流入通路を閉じるフロート、を有する。

これにより、下流側から内部空間に液体が逆流する場合であっても、内部空間への液体の貯留によるフロートの上昇によって、流入通路を閉じることができるため、液体の流入通路への逆流を防止できる。また、下流側から内部空間に高温気体が逆流する場合であっても、温度応動部材の伸張によるフロートの上昇によって流入通路を閉じることができるため、高温気体の流入通路への逆流を防止できる。

本願に係る高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁は、前記温度応動部材は、バイメタルを用いて形成されること、を特徴とする。

これにより、容易に温度応動部材を形成することができる。

本願に係る高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁は、前記温度応動部材は、形状記憶合金を用いて形成されること、を特徴とする。

これにより、容易に温度応動部材を形成することができる。

本願に係る高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁の一実施例である高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁１００の断面図である。 図１に示す高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁１００の上面図である。 高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁１００の動作を示す図である。 高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁１００の動作を示す図である。 従来の気体逆流防止弁を示す図である。

本願の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。以下において、本願に係る高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁の一実施例として、所定の冷却装置から延びる配管に配置される高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁１００を用いて説明する。

第１ 高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁の構成
高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁１００の構成について、図１を用いて説明する。図１は、高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁１００の断面図である。なお、図１に示す高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁１００では、液体又は気体が、流入管Ｔ２（後述）、流入通路Ｗ１０２（後述）から内部空間Ｓ１００（後述）に流入し、内部空間Ｓ１００から、内部通路Ｗ１０９（後述）、排出通路Ｗ１０１（後述）、排出管Ｔ１（後述）へと排出される通常状態を示している。以下においては、通常状態において液体又は気体が、内部空間Ｓ１００に流入してくる方を上流、内部空間Ｓ１００から排出される方を下流とする。

図１に示す高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁１００は、発熱物を液体により冷却する冷却装置から延びる配管に配置される。冷却装置へ液体が大量に注入されると、その配管を液体が逆流する可能性がある。また、冷却装置への液体の注入が途絶えると、発熱物によって液体が蒸発して高温気体となり、その配管を高温気体が逆流する可能性がある。なお、液体としては水があり、その場合、高温気体は蒸気となる。

高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁１００は、下部筐体１０１、上部筐体１０２、ガスケット１０３、スリーブ１０４、取付ナット１０５、フロート１０６、バイメタルバネ１０７、フロート受け１０８、バネホルダー１０９、取付ネジ１１０、座金１１１を有している。下部筐体１０１と上部筐体１０２とは、ネジ固定によって、一体とされる。下部筐体１０１と上部筐体１０２とを一体とした状態で、内部空間Ｓ１００が形成される。下部筐体１０１は、内部空間Ｓ１００と下流側の外部とを連通する排出通路Ｗ１０１を有している。排出通路Ｗ１０１は、円筒形状を有している。

上部筐体１０２は、内部空間Ｓ１００と上流側の外部とを連通する流入通路Ｗ１０２を有している。流入通路Ｗ１０２は、内径がフロート１０６の外径よりも小さい円筒形状を有している。なお、図２に示すように、上部筐体１０２は、円形の上面を有している。つまり、上部筐体１０２は、円筒形状を有している。また、上部筐体１０２と一体とされる下部筐体１０１についても、同様に、円筒形状を有している。図１に戻って、ガスケット１０３は、一体になった下部筐体１０１と上部筐体１０２との間に配置される。

スリーブ１０４は、排出管Ｔ１と下部筐体１０１との間、及び、流入管Ｔ２と上部筐体１０２との間に配置される。なお、排出管Ｔ１は排出通路Ｗ１０１に連続するように、また、流入管Ｔ２は流入通路Ｗ１０１に連続するように、それぞれ取り付けられる。取付ナット１０５は、下部筐体１０１の排出通路Ｗ１０１の先端に、また、上部筐体１０２の流入通路Ｗ１０２の先端に、それぞれネジ固定される。スリーブ１０４及び取付ナット１０５によって、排出管Ｔ１及び流入管Ｔ２を、それぞれ所定の位置に固定する。

フロート１０６、バイメタルバネ１０７、フロート受け１０８、及び、バネホルダー１０９は、内部空間Ｓ１００に配置される。なお、内部空間Ｓ１００において、下部筐体１０１側から、バネホルダー１０９、バイメタルバネ１０７、フロート受け１０８、フロート１０６の順で配置される。

フロート１０６は、中空の球形状を有している。フロート１０６は、排出管Ｔ１、排出通路Ｗ１０１を介して内部空間Ｓ１００に流れ込む逆流液体よりも軽い比重を有している。なお、フロート１０６は、ステンレス鋼等の金属で形成されている。

バイメタルバネ１０７は、温度によって長さが変化する温度応動部材であり、バイメタルを用いて形成されている。バイメタルは熱膨張係数の異なる２種類の金属または合金を強固に一体に接着して板状に仕上げたものであり、温度変化に応じて湾曲するものである。バイメタルバネ１０７は、短冊状のバイメタル平板を螺旋状に巻いて作ったつる巻き形をもう一度螺旋状に巻いて２重つる巻き形として形成される。最初のつる巻き形が形成される際に、外側に高膨張材料が配置され、内側に低膨張材料が配置される。このようにして形成された２重つる巻き形のバイメタルバネ１０７の場合、高温になると、バイメタルバネ１０７の長さが長くなり、低温になるとこれとは逆に、つまり、バイメタルバネ１０７の長さが短くなるように、作用する。

フロート受け１０８は、一端にフロート１０６を受けることができる受容面Ｐ１０８を有している。フロート受け１０８は、受容面Ｐ１０８とは異なる端部において、バイメタルバネ１０７のフロート１０６側の端部に固定される。バネホルダー１０９は、内部空間Ｓ１００において、下部筐体１０１に固定される。バネホルダー１０９は、下部筐体１０１に取り付けられた際に、排出通路Ｗ１０１から連通する内部通路Ｗ１０９を有している。取付ネジ１１０、座金１１１は、バネホルダー１０９を下部筐体１０１の所定の位置に取り付ける。

以上のように、高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁１００では、内部空間Ｓ１００に、フロート１０６、及び、バイメタルバネ１０７を有している。これにより、排出管Ｔ１から排出通路Ｗ１０１、内部通路Ｗ１０９へ流れる逆流路を介して内部空間Ｓ１００に流れ込む逆流液体が、流入通路Ｗ１０２、流入管Ｔ２に流れ込むことを防止しつつ、逆流路を介して内部空間Ｓ１００に流れ込む蒸気等の高温気体が、流入通路Ｗ１０２、流入管Ｔ２に流れ込むことを防止する。以下において、高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁１００の動作について説明する。

第２ 高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁１００の動作
高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁１００の動作について、図３、図４を用いて説明する。図３、図４に示す高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁１００では、液体又は気体が、下流側から上流側に逆流する逆流状態を示している。なお、図３は、高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁１００に液体が流れ込む液体逆流状態の場合の動作を示し、図４は、高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁１００に高温気体が流れ込む高温気体逆流状態の場合の動作を示す。

１．液体逆流状態の場合
図３に示すように、排出管Ｔ１から、排出通路Ｗ１０１、内部通路Ｗ１０９を介して内部空間Ｓ１００に液体が逆流してくると、内部空間Ｓ１００に液体が貯留する。そして、内部空間Ｓ１００に貯留する液体が液面ＷＰ１、つまり、フロート１０６中央あたりまで到達すると、フロート１０６が浮力によって矢印ａ３方向に浮上し、フロート受け１０８から遊離する。さらに、内部空間Ｓ１００に液体が貯留すると、フロート１０６は、液体の液面ＷＰ２に浮遊する状態で、液面ＷＰ２の上昇に合わせて、矢印ａ３方向に上昇する。そして、内部空間Ｓ１００の液体が液面ＷＰ３まで到達すると、フロート１０６は、一部が流入通路Ｗ１０２に嵌合する。これにより、結果として、内部空間Ｓ１００に逆流してきた液体が、流入通路Ｗ１０２を介して流入管Ｔ２に逆流することを防止する。なお、内部空間Ｓ１００から液体が排出通路Ｗ１０１、排出管Ｔ１を介して排出され、内部空間Ｓ１００の液体の液面ＷＰ３が液面ＷＰ２、ＷＰ１へと、矢印ａ３方向とは反対方向へ下降すると、フロート１０６は、流入通路Ｗ１０２と嵌合しなくなり、流入通路Ｗ１０２を開放する。

２．高温気体逆流状態の場合
図４に示すように、排出管Ｔ１から、排出通路Ｗ１０１、内部通路Ｗ１０９を介して、内部空間Ｓ１００に高温気体が逆流してくると、内部空間Ｓ１００に高温気体が貯留する。そして、内部空間Ｓ１００に高温気体が貯留し、内部空間Ｓ１００の温度が所定の値まで到達すると、バイメタルバネ１０７が矢印ａ４方向へ伸張する。バイメタルバネ１０７の伸張に合わせて、バイメタルバネ１０７の端部に固定されているフロート受け１０８が矢印ａ４方向に上昇する。フロート受け１０８にはフロート受け１０８が載置されているため、フロート受け１０８の上昇に合わせて、フロート１０６が矢印ａ４方向に上昇する。そして、バイメタルバネ１０７が伸張し続けると、フロート１０６は、一部が流入通路Ｗ１０２に嵌合する。これにより、結果として、内部空間Ｓ１００に逆流してきた高温気体が、流入通路Ｗ１０２を介して流入管Ｔ２に逆流することを防止する。なお、内部空間Ｓ１００から高温気体が排出通路Ｗ１０１、排出管Ｔ１を介して排出されたり、所定時間が経過したりすることによって、内部空間Ｓ１００の温度が低下すると、バイメタルバネ１０７が短縮し、フロート１０６が矢印ａ４方向とは反対方向へ下降するため、フロート１０６は、流入通路Ｗ１０２と嵌合しなくなり、流入通路Ｗ１０２を開放する。

[その他の実施形態]
（１）温度応動部材：前述の実施例１においては、温度応動部材としてバイメタルバネ１０７を用いたが、温度に応じて移動部材を移動させることができる部材であればバイメタル以外の部材を用いてもよい。例えば、温度応動部材として、高温時に長さが長くなり、低温時に長さが短くなる形状記憶合金製部材を用いるようにしてもよい。

（２）下部筐体１０１、上部筐体１０２の形状：前述の実施例１においては、下部筐体１０１、上部筐体１０２は、円筒形状を有するとしたが、内部空間Ｓ１００、排出通路Ｗ１０１、流入通路Ｗ１０２を有するものであれば、直方体形状等であってもよく、例示のものに限定されない。

（３）排出通路Ｗ１０１と流入通路Ｗ１０２との位置関係：前述の実施例１においては、排出通路Ｗ１０１と流入通路Ｗ１０２とは、直線上に、上下に配置されるとしたが、液体又は気体を流入させる流入通路、液体又は気体を排出させる排出通路であれば、両者の位置関係は、例示のものに限定されない。例えば、排出通路を流入通路に対して垂直となるように、配置するようにしてもよい。

本願に係る高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁は、所定の冷却装置から延びる配管に配置されるフロート式逆流防止弁として利用できる。

１００ 高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁
１０１ 下部筐体
Ｗ１０１ 排出通路
１０２ 上部筐体
Ｗ１０２ 流入通路
Ｓ１００ 内部空間
１０３ ガスケット
１０４ スリーブ
１０５ 取付ナット
１０６ フロート
１０７ バイメタルバネ
Ｐ１０８ 受容面
１０９ バネホルダー
Ｗ１０９ 内部通路
１１０ 取付ネジ
１１１ 座金
Ｔ１ 排出管
Ｔ２ 流入管
ＷＰ１ 液面
ＷＰ２ 液面
ＷＰ３ 液面

Claims (3)

1. 上流から下流に液体又は気体を流す配管に配置される高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁であって、
   内部空間、前記内部空間と前記上流側の外部とを連通する流入通路、及び、前記内部空間と前記下流側の外部とを連通する排出通路を有する筐体、
   前記内部空間に位置する温度応動部材であって、温度が高くなると、長さが長くなる温度応動部材、
   前記温度応動部材の前記上流側に位置するフロートであって、前記内部空間内での前記下流側から前記上流側への移動により、前記流入通路に嵌合し、前記流入通路を閉じるフロート、
   を有し、
   前記フロートは、
   液体が前記排出通路から前記内部空間へ逆流するときには、液体の浮力によって前記上流側へ移動して前記流入通路を閉じる一方、
   気体が前記排出通路から前記内部空間へ逆流するときには、気体の温度に応じて前記温度応動部材が伸張することによって前記上流側へ移動して前記流入通路を閉じる高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁。
2. 請求項１に係る高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁において、
   前記温度応動部材は、
   バイメタルを用いて形成されること、
   を特徴とする高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁。
3. 請求項１に係る高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁において、
   前記温度応動部材は、
   形状記憶合金を用いて形成されること、
   を特徴とする高温気体逆流防止フロート式逆流防止弁。

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