JP7473187B2 - 排出弁ユニットおよび弁装置 - Google Patents

Description

本願は、液体を排出する排出弁ユニットおよび該排出弁ユニットが設けられた弁装置に関するものである。

弁装置として、蒸気システムに設けられ、蒸気の排出を抑制する一方、ドレンを排出するドレントラップが知られている。蒸気システムの運転開始時には、システム内に残存している低温ドレンに蒸気が混合することによって発生し得るウォーターハンマーを防止する観点から、残存している多量のドレンをドレントラップによっていち早く排出する必要がある。

例えば特許文献１に開示されているドレントラップは、上下に仕切られた２つの貯留室のそれぞれに、排出孔と、排出孔を開閉するフロートとが設けられている。このドレントラップでは、上側の排出孔よりも下側の排出孔が大きく設定されており、運転開始時には下側の排出孔からドレンが排出される。これにより、運転開始時に多量のドレンをいち早く排出することができる。圧力が上昇し通常の運転状態になると、下側の排出孔はフロートによって閉じられる。下側の排出孔は、ドレンが溜まってきても、フロートは浮上せずに閉じられたままである。これは、排出孔の上下流の圧力差によって生じるフロートの閉弁力が、浮力によって生じるフロートの開弁力よりも大きくなるように、下側の排出孔の大きさが設定されているからである。一方、上側の排出孔は、フロートがドレンの貯留位に応じて浮上降下することにより開閉される。

特開２００７－２１８３３２号公報

ところで、上述したドレントラップにおける下側の貯留室は、運転時には排出孔が閉鎖されてドレンが溜まったままになるため、必要な大きさの排出孔を確保できればそれ程大きな容積は必要ない。そこで、下側の貯留室には、フロートよりも収容スペースが小さい板状の弁体を用いることが考えられる。即ち、円板状の弁体を排出孔の上方から上下動させることによって排出孔を開閉することが考えられる。その場合、弁体の外周には、弁体を上下方向にガイドする略円筒状のガイド部材が設けられる。

上述した構成では、弁体の外径およびガイド部材の内径を変更することにより、弁体とガイド部材との間に形成されるドレンの流通面積が変更されるので、排出流量を調整することができる。そこで、ガイド部材の変更（交換）を容易とするため、ガイド部材を他の部材とは別体に構成することが考えられる。しかしながら、そうすると、何らかの要因でガイド部材が回転してしまい、第１貯留室から第２貯留室に流下するドレンが、ガイド部材における弁体と接する部分（実質、弁体をガイドしている部分）に直接当たることが生じ得る。つまり、ガイド部材が回転することにより、ガイド部材における弁体と接する部分が、ドレンの流下場所に位置してしまうことが生じ得る。そうなると、ガイド部材における弁体と接する部分においてエロージョンが発生し、ガイド部材が損傷してしまう虞がある。

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、ガイド部材が回転することによって発生し得るガイド部材のエロージョンを抑制することにある。

本願に開示の技術は、液体の第１貯留室、前記第１貯留室から液体が流下し貯留される第２貯留室が設けられたケーシングと、前記第１貯留室に設けられた液体の第１排出孔、前記第１貯留室に収容され、前記第１排出孔を開閉するフロートを有する第１弁機構とを備えた弁装置の前記第２貯留室に着脱自在に設けられる排出弁ユニットである。

前記排出弁ユニットは、弁座と、円板状の弁体と、ガイド部材と、回転阻止部とを備えている。前記弁座は、前記第１排出孔よりも孔径が大きい液体の第２排出孔が形成されているものである。前記弁体は、前記第２排出孔の上方から上下動して前記第２排出孔を開閉すると共に、前記第２貯留室の圧力が所定値まで上昇すると閉弁動作を行う。前記ガイド部材は、他部とは別体に構成される一方、前記弁体の外周に設けられ且つ上下方向に延びる略円筒状に形成され、前記弁体を上下方向にガイドする。前記回転阻止部は、前記ガイド部材が前記ガイド部材の軸心周りに回転するのを阻止する。

本願に開示の別の技術は、ケーシングと、第１弁機構と、上述した排出弁ユニットとを備えた弁装置である。前記ケーシングは、液体の第１貯留室、前記第１貯留室から液体が流下し貯留される第２貯留室が設けられている。前記第１弁機構は、前記第１貯留室に設けられた液体の第１排出孔、前記第１貯留室に収容され、前記第１排出孔を開閉するフロートを有している。前記排出弁ユニットは、前記第２貯留室に着脱自在に設けられている。

本願に開示の技術によれば、ガイド部材が回転することによって発生し得るガイド部材のエロージョンを抑制することができる。

図１は、排出弁ユニットが設けられたドレントラップの概略構成を示す断面図である。 図２は、排出弁ユニットを拡大して示す図であり、図３のＣ－Ｃ線における断面図である。 図３は、図２のＡ－Ａ線における断面図である。 図４は、図２のＢ－Ｂ線における断面図である。 図５は、閉弁時の排出弁ユニットを示す図２相当図である。

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。

本実施形態のドレントラップ１００は、蒸気システム等に設けられ、ドレンが流入してきた場合にはドレンを流出させる一方、蒸気が流入してきた場合には蒸気の流出を阻止する。ドレントラップ１００は弁装置の一例であり、ドレンは液体の一例である。

図１に示すように、ドレントラップ１００は、液体を含む流体の流路が形成されたケーシング１０と、流路中に設けられ、流路を開閉する３つの弁機構３０，４０，５０とを備えている。ケーシング１０内に流入したドレンは、第１弁機構３０および第２弁機構４０を介してケーシング１０から流出する。第３弁機構５０は、基本的に、ケーシング１０内に流入した空気を排出する。ただし、第３弁機構５０は、ケーシング１０内に流入したドレンを排出する場合もある。

ケーシング１０は、中部１１と、該中部１１の上下に取り付けられる上部１２および下部１３とを有している。ケーシング１０には、ドレンの流入口２１および流出口２４と、ドレンの貯留室と、２つの排出通路２５，２６とが設けられている。貯留室は、流入口２１に連通する第１貯留室２２と、第１貯留室２２からドレンが流下し貯留される第２貯留室２３とを有している。つまり、第２貯留室２３は、第１貯留室２２の下方に設けられ、第１貯留室２２と連通している。第１排出通路２５は、第１貯留室２２と流出口２４とを連通させ、第２排出通路２６は、第１貯留室２２と第１排出通路２５とを連通させている。

ケーシング１０では、流入口２１、２つの貯留室２２，２３、流出口２４および２つの排出通路２５，２６によって流路が形成される。具体的には、流路は、ドレンを排出するための第１流路および第２流路と、空気およびドレンを排出するための第３流路を有している。第１流路は、流入口２１、第１貯留室２２、第１排出通路２５および流出口２４によって形成される。第２流路は、流入口２１、第１貯留室２２および第２貯留室２３によって形成される。第３流路は、流入口２１、第１貯留室２２、第２排出通路２６、第１排出通路２５および流出口２４によって形成される。

第１貯留室２２は、中部１１と上部１２とに跨って形成され、第２貯留室２３は、下部１３に形成されている。第１貯留室２２と第２貯留室２３とは、中部１１の一部である仕切壁１１ａによって上下に区画されており、仕切壁１１ａに設けられた連通孔１４，１５を通じて連通している（図３も参照）。第２貯留室２３は、第１貯留室２２よりも貯留容積が小さい。第２貯留室２３は、第１貯留室２２とは異なり、第１排出通路２５および流出口２４には連通しておらず、第２弁機構４０を介してケーシング１０の外部（大気）に連通している。

流入口２１および流出口２４は中部１１に設けられ、流入口２１は第１貯留室２２の上部に連通している。流入口２１と流出口２４とは、水平に延びる同一の軸上に形成されている。第１排出通路２５は、中部１１に形成されており、上流端が第１貯留室２２の下部に接続され、下流端が流出口２４に接続されている。第２排出通路２６は、中部１１と上部１２とに跨って形成されており、上流端が第１貯留室２２の上部に接続され、下流端が第１排出通路２５に接続されている。なお、流入口２１および流出口２４は、蒸気システムの配管と接続される。

第１弁機構３０は、第１流路を開閉するものである。具体的に、第１弁機構３０は、第１貯留室２２から第１排出通路２５にドレンを流出させる一方、第１貯留室２２から第１排出通路２５への蒸気の流出を阻止する弁機構である。第１弁機構３０は、第１貯留室２２に設けられており、第１弁体３１および第１弁座３２を有している。

第１弁体３１は、中空球形のフロートであり、第１貯留室２２に自由状態で収容されている。第１弁座３２は、第１貯留室２２における第１排出通路２５の接続部に設けられている。第１弁座３２には、弁孔であるドレンの第１排出孔３３が形成されている。つまり、第１排出孔３３は、第１貯留室２２に設けられ、第１貯留室２２と第１排出通路２５とを連通させている。第１排出孔３３の上流端は、オリフィスを構成している。

第１弁機構３０では、第１貯留室２２におけるドレンの貯留位（ドレン水位）に応じて第１弁体３１が浮上降下し第１排出孔３３を開閉する。具体的に、第１貯留室２２のドレンが増加すると、第１弁体３１が浮上して第１弁座３２から離座し、第１排出孔３３が開放される。一方、第１貯留室２２のドレンが減少すると、第１弁体３１が下降して第１弁座３２に着座し、第１排出孔３３が閉鎖される。こうして、第１排出孔３３が開閉されることにより、第１流路が開閉される。

より詳しくは、蒸気システムの運転時には、第１排出孔３３の上流側の圧力は所定値（以下、運転時の圧力Ｐａとも言う）まで上昇する。即ち、第１排出孔３３の上下流において圧力差（上流側である第１貯留室２２の圧力と、下流側である第１排出通路２５の圧力との差）が生じる。一方、運転開始時（運転立ち上げ時）では、第１排出孔３３の上流側の圧力は直ぐには上昇しないため、第１排出孔３３の上流側の圧力は運転時の圧力Ｐａよりも低い圧力Ｐｂ（以下、運転開始時の圧力Ｐｂとも言う）となる。即ち、運転開始時の第１排出孔３３における圧力差は運転時よりも小さくなる。

ここに、第１排出孔３３（または後述する第２排出孔４３）の上流側の圧力は、流入口２１、第１貯留室２２および第２貯留室２３の圧力とも言え、第１貯留室２２および第２貯留室２３内のドレンの圧力とも言える。

第１弁体３１には、運転時の圧力Ｐａおよび運転開始時の圧力Ｐｂによって閉弁方向の力（以下、閉弁力とも言う）が作用する。言い換えれば、第１排出孔３３において圧力差が生じることによって、第１弁体３１に閉弁力が作用する。第１弁機構３０では、第１貯留室２２のドレン水位が所定位における第１弁体３１の浮上力が、運転時の圧力Ｐａによる第１弁体３１の閉弁力よりも大きくなるように設定されている。そのため、第１弁機構３０では、運転時および運転開始時のいずれかに拘わらず、第１貯留室２２のドレン水位が所定位まで上昇すると、第１弁体３１が浮上し、開弁される。

なお、当然ながら、第１弁体３１は、運転開始時の圧力Ｐｂによる閉弁力よりも運転時の圧力Ｐａによる閉弁力が大きい。また、上述した第１弁体３１の浮上力は、第１弁体３１に作用する浮力から自重を差し引いたものである。

また、第１貯留室２２には、流入口２１との連通部にスクリーン２７が設けられている。スクリーン２７によって、流入口２１から第１貯留室２２への異物の流入が防止される。また、第１貯留室２２には、上部寄りに弁カバー２８が設けられている。弁カバー２８は、第１弁座３２の上方に設けられ、第１貯留室２２を上下に仕切っている。弁カバー２８は、第１弁体３１が浮上して弁カバー２８に接触することにより、第１弁体３１が所定の高さ以上に浮上するのを規制するものである。なお、図示しないが、弁カバー２８には流入口２１からのドレンが流通する貫通孔が設けられている。

第３弁機構５０は、第３流路を開閉するものである。具体的に、第３弁機構５０は、第１貯留室２２から第２排出通路２６に低温の空気やドレンを流出させる一方、第１貯留室２２から第２排出通路２６への蒸気の流出を阻止する弁機構である。第３弁機構５０は、第１貯留室２２の上部に設けられており、第３弁体５１および第３弁座５２を有している。

第３弁体５１は、温度応動部材であり、図示しないが、内部に薄板ダイヤフラムと熱膨張収縮液が収容されている。第３弁座５２は、第１貯留室２２における第２排出通路２６の接続部に設けられている。第３弁座５２には、弁孔である第３排出孔５３が形成されている。つまり、第３排出孔５３は、第１貯留室２２に設けられ、第１貯留室２２と第２排出通路２６とを連通させている。第３排出孔５３の上流端は、オリフィスを構成している。

第３弁機構５０では、温度に応じて第３弁体５１が膨張または収縮し第３排出孔５３を開閉する。具体的に、第３弁体５１（第２貯留室２３）の温度が低くなると、第３弁体５１が収縮して第３弁座５２から離座し、第３排出孔５３が開放される。一方、第３弁体５１の温度が高くなると、第３弁体５１が膨張して第３弁座５２に着座し、第３排出孔５３が閉鎖される。こうして、第３排出孔５３が開閉されることにより、第３流路が開閉される。

第２弁機構４０は、第２流路を開閉するものであり、第２貯留室２３に着脱自在に設けられる排出弁ユニットを構成している。具体的に、第２弁機構４０は、第２貯留室２３から直接、ケーシング１０外（大気）にドレンを流出させる一方、第２貯留室２３からケーシング１０外への蒸気の流出を阻止する弁機構である。

図２～図４にも示すように、第２弁機構４０は、第２弁体４１、第２弁座４２、バネ４４、ガイド部材４５、邪魔板４６および回転阻止部６０を有している。

第２弁体４１は、本願の請求項に係る弁体に相当し、円板状（ディスク形）に形成されている。第２弁体４１は、軸心が上下方向に延びる状態で第２貯留室２３に収容されている。第２弁体４１は、後述する第２排出孔４３の上方に配置され、上下動自在に設けられている。つまり、第２弁体４１は、第２排出孔４３の上方から上下動することによって第２排出孔４３を開閉する。

第２弁座４２は、上下方向に延びる略円筒状に形成されており、本願の請求項に係る弁座に相当する。第２弁座４２は、第２貯留室２３の底部に設けられている。第２弁座４２には、弁孔であるドレンの第２排出孔４３が形成されている。つまり、第２排出孔４３は、第２貯留室２３の底部に設けられ、上下方向に開口している。第２排出孔４３は、第２貯留室２３とケーシング１０外（大気）とを連通させている。第２排出孔４３の上流端は、オリフィスを構成している。また、第２排出孔４３は、第１排出孔３３よりも孔径が大きい。ここに、孔径とは、各排出孔３３，４３の上流端の孔径（即ち、オリフィスの径）を意味する。

バネ４４は、第２弁体４１を開弁方向に付勢するものであり、コイルバネにより構成されている。バネ４４は、第２貯留室２３における第２弁体４１の下方に設けられ、第２弁体４１を上方へ付勢している。バネ４４は、一端が第２弁体４１の下面に接続されて第２弁体４１を支持している。より詳しくは、バネ４４の一端は、第２弁体４１の下面に形成された環状の凹部４１ａに嵌め込まれて接続されている。バネ４４の他端は、第２弁座４２の上端面４２ｃ（上流側端面）における第２排出孔４３の外周側に形成された環状の凹部４２ａに嵌め込まれて接続されている。

第２弁座４２は、第２貯留室２３に螺合によって設けられる雄ねじ部４２ｂを有している。雄ねじ部４２ｂは、第２弁座４２の外周面における上部に形成されている。ケーシング１０の下部１３は、上下方向に延びる略円筒状に形成され、内部が第２貯留室２３となっている。

より詳しくは、下部１３は、上から順に形成された、小径部１３ａおよび大径部１３ｂを有している。小径部１３ａの内径は、大径部１３ｂの内径よりも小さい。小径部１３ａおよび大径部１３ｂは、互いに連続して設けられている。つまり、下部１３の内周面には、小径部１３ａおよび大径部１３ｂの間に段差部１３ｄが形成されている。大径部１３ｂの下端部には、第２弁座４２の雄ねじ部４２ｂと螺合する雌ねじ部１３ｃが設けられている。つまり、第２弁座４２は、下部１３に螺合によって装着されることにより、第２貯留室２３に設けられる。

ガイド部材４５は、第２弁体４１の外周に設けられ且つ上下方向に延びる略円筒状に形成され、第２弁体４２を上下方向にガイドするものである。ガイド部材４５は、第２弁機構４０における他部とは別体に構成されている。つまり、ガイド部材４５は、第２弁体４１、第２弁座４２、バネ４４、邪魔板４６および回転阻止部６０とは別体に構成されている。

具体的には、図３および図４にも示すように、ガイド部材４５は、円筒部４５ａと摺接部４５ｂとを一体に有している。つまり、円筒部４５ａと摺接部４５ｂとは、単一部材によって形成されている。

円筒部４５ａは、上下方向に延びる円筒状に形成されている。円筒部４５ａは、第２弁体４１および第２弁座４２と同軸に設けられている。摺接部４５ｂは、円筒部４５ａの内周面から径方向内方へ突出し、且つ、上下方向に延びている。摺接部４５ｂは、円筒部４５ａの周方向において互いに間隔を置いて複数（本実施形態では、４つ）設けられている。摺接部４５ｂは、第２弁体４１の外周面と摺接し第２弁体４１を上下方向にガイドする。つまり、第２弁体４１は、複数の摺接部４５ｂの内側に設けられ、摺接部４５ｂに沿って上下動する。

ガイド部材４５は、第２弁座４２の上端面４２ｃにおける凹部４２ａの外周側に載置されている。ガイド部材４５は、下部１３における大径部１３ｂに位置している。ガイド部材４５の外径（即ち、円筒部４５ａの外径）は、大径部１３ｂの内径と略同じである。ガイド部材４５は、第２弁座４２の上端面４２ｃから段差部１３ｄの近傍まで延びる長さ（高さ）を有している。つまり、第２弁機構４０では、ガイド部材４５の上端面が下部１３の段差部１３ｄと近接している。

邪魔板４６は、第１貯留室２２から連通孔１４，１５を通じて第２貯留室２３に流下するドレンが第２弁体４１の上面に当たるのを阻止するものである。邪魔板４６は、第２貯留室２３における第２弁体４１の上方に設けられている。

邪魔板４６は、円錐状に形成され、軸心が上下方向に延びる状態で設けられている。邪魔板４６は、下方に行くに従って外径が大きくなっている。邪魔板４６は、下端の外径が第２弁体４１の直径と略同じであり、第２弁体４１と同軸に設けられている。つまり、邪魔板４６は第２弁体４１の上面を覆うように設けられている。なお、邪魔板４６の下端の外径は、ガイド部材４５の内径（摺接部４５ｂの内側の径）と略同じである。第２弁体４１は、開弁時にはバネ４４の付勢力によって邪魔板４６に押し付けられている。

邪魔板４６は、上下方向の位置が変更可能に設けられている。具体的に、邪魔板４６は、ねじ４７によって仕切壁１１ａに固定されている。仕切壁１１ａに対するねじ４７のねじ込み長さを変えることで、邪魔板４６の上下方向の位置が変更される。つまり、邪魔板４６は、開弁時の第２弁体４１の上限位置を規制する規制部材としても機能する。

第２弁機構４０は、第２貯留室２３の圧力に応じて第２弁体４１が変位（上昇下降）し第２排出孔４３を開閉するように構成されている。つまり、第２弁体４１は、第２貯留室２３の圧力が所定値まで上昇すると閉弁動作を行う。

具体的に、第２弁機構４０では、第２貯留室２３の圧力が所定の値（運転開始時の圧力Ｐｂ）まで低下すると、バネ４４の付勢力によって第２弁体４１が上昇して第２弁座４２から離座し、第２排出孔４３が開放される。また、第２弁機構４０では、第２貯留室２３の圧力が所定の値（運転時の圧力Ｐａ）まで上昇すると、該圧力によって第２弁体４１がバネ４４の付勢力に抗して下降し第２弁座４２に着座する。これにより、第２排出孔４３が閉鎖される。こうして、第２排出孔４３が開閉されることにより、第２流路が開閉される。

より詳しくは、蒸気システムの運転時には、第１排出孔３３と同様、第２排出孔４３の上流側の圧力も運転時の圧力Ｐａまで上昇する。即ち、第２排出孔４３の上下流において圧力差（上流側である第２貯留室２３の圧力と下流側であるケーシング１０外の大気圧との差）が生じる。一方、運転開始時（運転立ち上げ時）においても、第１排出孔３３と同様、第２排出孔４３の上流側の圧力は運転時の圧力Ｐａよりも低い運転開始時の圧力Ｐｂとなる。即ち、運転開始時の第２排出孔４３における圧力差は運転時よりも小さくなる。

第２弁体４１には、第１弁体３１と同様、運転時の圧力Ｐａおよび運転開始時の圧力Ｐｂによって閉弁力が作用する。言い換えれば、第２排出孔４３において圧力差が生じることによって、第２弁体４１には閉弁力が作用する。なお、当然であるが、第２弁体４１は、運転開始時の圧力Ｐｂによる閉弁力よりも運転時の圧力Ｐａによる閉弁力が大きい。

バネ４４の付勢力は、運転開始時の圧力Ｐｂによる第２弁体４１の閉弁力よりも大きく設定されている。また、バネ４４の付勢力は、運転時の圧力Ｐａによる第２弁体４１の閉弁力よりも小さく設定されている。そのため、第２弁機構４０は、運転開始時には、第２貯留室２３の圧力が運転開始時の圧力Ｐｂまで低下するので開弁し、その後の運転時には、第２貯留室２３の圧力が運転時の圧力Ｐａまで上昇するので閉弁する。

回転阻止部６０は、ガイド部材４５がガイド部材４５の軸心周りに回転するのを阻止するものである。より詳しくは、回転阻止部６０は、第２弁座４２に対してガイド部材４５の少なくとも一部の位置を固定することによってガイド部材４５のその軸心周りの回転（以下、単にガイド部材４５の回転とも言う）を阻止する。

具体的に、回転阻止部６０は、２つの挿入孔６１，６２と、１つのピン６３とを有している。

挿入孔６１は、第２弁座４２の上端面４２ｃに形成されている。挿入孔６１は、上端面１３においてガイド部材４５の円筒部４５ａが位置する部分に形成されている。挿入孔６２は、ガイド部材４５における円筒部４５ａの下端面に形成されている。挿入孔６２は、円筒部４５ａの下端面において挿入孔６１と対応する部分に形成されている。２つの挿入孔６１，６２はそれぞれ、上下方向に延びる孔であり、一端が閉塞されている。

ピン６３は、第２弁座４２とガイド部材４５とを連結する位置決めピンである。ピン６３は、上下方向に延びる円形の棒部材である。ピン６３は、両端が２つの挿入孔６１，６２に挿入（嵌合）されている。このように、ピン６３はガイド部材４５の軸心から偏心した位置に設けられている。

上記のように構成された回転阻止部６０によって、第２弁座４２に対してガイド部材４５の一部の位置が固定され、ガイド部材４５の回転が阻止される。また、ガイド部材４５は、上記のように構成された回転阻止部６０によって、ガイド部材４５の周方向において位置決めがされる。

図３に示すように、ガイド部材４５は、摺接部４５ｂが連通孔１４，１５の真下に位置しないように位置決めがされる。つまり、ガイド部材４５は、連通孔１４，１５から第２貯留室２３に流下するドレンが摺接部４５ｂに直接当たらないように設けられている。

本実施形態では、連通孔１４，１５は、一例として３つ設けられている。連通孔１４が１つ設けられ、連通孔１５が２つ設けられている。連通孔１５は、連通孔１４よりも大径に形成されている。２つの連通孔１５は、連通孔１４よりも第１排出孔３３に近い位置に設けられている。連通孔１５は、平面視でガイド部材４５の円筒部４５ａに跨って形成されており、連通孔１４は、ガイド部材４５の摺接部４５ｂよりも内側に形成されている。そのため、本実施形態では、ガイド部材４５が回転した場合、摺接部４５ｂは、連通孔１５の真下に位置することはあっても、連通孔１４の真下に位置することはない。

ガイド部材４５の回転が回転阻止部６０によって阻止されることにより、ガイド部材４５が回転することによって発生し得るガイド部材４５の損傷が抑制される。即ち、ガイド部材４５が回転することにより摺接部４５ｂが連通孔１４，１５の真下に位置して、連通孔１４，１５から流下するドレンが摺接部４５ｂに直接当たるという事態が阻止される。そのため、ドレンが当たることに起因するガイド部材４５（摺接部４５ｂ）のエロージョンが抑制される。

なお、ガイド部材４５の外径が大径部１３ｂの内径と略同じであるため、ガイド部材４５のピン６３を中心とする回転は、大径部１３ｂによって阻止される。また、ガイド部材４５の摺接部４５ｂと第２弁体４１とが接していることからも、ガイド部材４５のピン６３を中心とする回転は第２弁体４１によって阻止され得る。

〈運転開始時の動作〉
蒸気システムの運転開始時（運転立ち上げ時）における上述したドレントラップ１００の動作について説明する。運転開始時は、第１排出孔３３および第２排出孔４３の上流側の圧力および温度は低い状態となっており、蒸気システムの配管等には低温低圧のドレンが残留している。つまり、第１貯留室２２および第２貯留室２３の圧力が運転開始時の圧力Ｐｂまで低下している。

第１弁機構３０では、第１貯留室２２のドレンが無い場合またはドレン水位が所定位よりも低い場合は、第１弁体３１が第１弁座３２に着座し、第１排出孔３３が閉鎖されている（図１参照）。第２弁機構４０では、バネ４４の付勢力が、運転開始時の圧力Ｐｂによる第２弁体４１の閉弁力よりも大きいため、第２弁体４１が第２弁座４２から離座し、第２排出孔４３が開放されている（図２参照）。第３弁機構５０では、第１貯留室２２の温度が低いため、第３弁体５１が第３弁座５２から離座し、第３排出孔５３が開放されている（図１参照）。つまり、第１弁機構３０は閉弁し、第２弁機構４０および第３弁機構５０は開弁している。

こうして、運転開始時には、第２弁機構４０および第３弁機構５０が開弁しており、蒸気システムの残留ドレンがドレントラップ１００に流入する。ドレントラップ１００では、流入口２１から流入したドレンが、第１貯留室２２から連通孔１４，１５を通じて第２貯留室２３に流れ、第２排出孔４３からケーシング１０外に流出する（排出される）。より詳しくは、第１貯留室２２から第２貯留室２３に流れたドレンは、第２弁体４１の外周面とガイド部材４５との間に形成された流通部Ｓを通じて第２排出孔４３へ流れる。その際、ドレンの流通によって発生し得るガイド部材４５の回転は回転阻止部６０によって阻止される。第２排出孔４３は第１排出孔３３よりも孔径が大きいため、多量のドレンが素早く排出される。

なお、蒸気システムの配管等に存在している空気も、残留ドレンと共にドレントラップ１００に流入する。ドレントラップ１００に流入した空気は、第１貯留室２２から第３弁機構５０を介して第２排出通路２６に流出し、第１排出通路２５を通って流出口２４から流出していく。

このように、ドレントラップ１００は、運転開始時には、蒸気システム内に残留している低温ドレンおよび空気をいち早く排出する。

また、ドレンが第１貯留室２２から第２貯留室２３へ流下する際、ドレンが第２弁体４１の上面に当たることを邪魔板４６によって阻止することができる。そのため、ドレンが第２弁体４１の上面に当たることによって発生し得る第２弁体４１の揺れが防止される。さらに、図２に示すように、第２弁体４１は、バネ４４の付勢力によって邪魔板４６に押し付けられているため、これによっても、ドレンが当たることに起因する第２弁体４１の揺れが防止される。

〈運転時の動作〉
蒸気システムの運転時における上述したドレントラップ１００の動作について説明する。運転時は、第１排出孔３３および第２排出孔４３の上流側の圧力および温度は高い状態となり、高温高圧のドレンがドレントラップ１００に流入してくる。つまり、第１貯留室２２および第２貯留室２３の圧力が運転時の圧力Ｐａまで上昇する。

第２弁機構４０では、バネ４４の付勢力が、運転時の圧力Ｐａによる第２弁体４１の閉弁力よりも小さいため、運転時の圧力Ｐａによって第２弁体４１が第２弁座４２に着座し、第２排出孔４３が閉鎖される（図４参照）。つまり、第２弁機構４０は閉弁する。そのため、ドレントラップ１００に流入したドレンは、第１貯留室２２から第２貯留室２３に流れて貯留されていく。

第２貯留室２３のドレンが満杯になると、第１貯留室２２にドレンが溜まり始める。第１弁機構３０では、第１貯留室２２のドレン水位が所定位まで上昇すると、第１弁体３１が浮上して第１弁座３２から離座し、第１排出孔３３が開放される。つまり、第１弁機構３０は開弁する。そうすると、第１貯留室２２のドレンは、第１弁機構３０を介して第１排出通路２５に流れて流出口２４から流出していく。

また、ドレンと共にドレントラップ１００に流入した空気は、第１貯留室２２の上部に滞留する。このとき、空気の温度がかなりの高温でない限り、第３弁体５１の膨張量は小さく、第３弁体５１は第３弁座５２から離座したままである。つまり、第３弁機構５０は開弁したままである。そのため、空気は、第３弁機構５０を介して第２排出通路２６に流出し、第１排出通路２５を通って流出口２４から流出していく。

また、第１弁機構３０からのドレンの流出量に対して流入口２１から第１貯留室２２へのドレンの流入量が多い場合には、第１貯留室２２においてドレンは上部まで溜まる。そうすると、第３弁体５１の温度はドレンの温度に近づくが、この場合でも、第３弁体５１の膨張量は小さく、第３弁体５１は第３弁座５２から離座したままである。そのため、ドレンは、第３弁機構５０を介して第２排出通路２６に流出し、第１排出通路２５を通って流出口２４から流出していく。

一方、流入口２１から第１貯留室２２に高温高圧の蒸気が流入した場合、第１貯留室２２のドレンは、第１弁機構３０から流出して減少していき、やがて第１弁体３１が第１弁座３２に着座する。こうして、第１弁機構３０が閉弁し、第１排出孔３３からの蒸気の流出が阻止される。また、第１貯留室２２に蒸気が流入した場合、第３弁体５１の温度が上昇する。そうすると、第３弁体５１は膨張して第３弁座５２に着座する。こうして、第３弁機構５０が閉弁し、第３排出孔５３からの蒸気の流出が阻止される。

このように、ドレントラップ１００は、運転時には、流入してきた高温ドレンおよび空気を下流側へ流出させる一方、流入してきた蒸気の流出を阻止する。また、運転時では、第２弁機構４０は閉弁状態に維持され、第２貯留室２３にはドレンが満杯に溜まったままである。

蒸気システムの運転が停止すると、第１排出孔３３および第２排出孔４３の上流側の圧力および温度は次第に低下していく。そして、第２貯留室２３の圧力が運転開始時の圧力Ｐｂまで低下すると、第２弁体４１はバネ４４の付勢力によって上昇し第２弁座４２から離座する。こうして、第２弁機構４０が開弁することで、第２貯留室２３に溜まっていたドレンが第２排出孔４３からケーシング１０外に排出される。第２弁機構４０は、次回の運転開始時まで開弁状態に維持される。

以上のように、上記実施形態の第２弁機構４０（排出弁ユニット）は、ドレンの第１貯留室２２、第１貯留室２２からドレンが流下し貯留される第２貯留室２３が設けられたケーシング１０と、第１貯留室２２に設けられたドレンの第１排出孔３３、第１貯留室２２に収容され、第１排出孔３３を開閉する第１弁体３１（フロート）を有する第１弁機構３０とを備えたドレントラップ１００（弁装置）の第２貯留室２３に着脱自在に設けられる。

そして、第２弁機構４０は、第２弁座４２（弁座）と、円板状の第２弁体（弁体）と、ガイド部材４５と、回転阻止部６０とを備えている。第２弁座４２は、第１排出孔３３よりも孔径が大きいドレンの第２排出孔４３が形成されている。第２弁体４１は、第２排出孔４３の上方から上下動して第２排出孔４３を開閉すると共に、第２貯留室２３の圧力が所定値（運転時の圧力Ｐａ）まで上昇すると閉弁動作を行う。ガイド部材４５は、他部とは別体に構成される一方、第２弁体４１の外周に設けられ且つ上下方向に延びる略円筒状に形成され、第２弁体４１を上下方向にガイドする。回転阻止部６０は、ガイド部材４５がガイド部材４５の軸心周りに回転するのを阻止する。

また、上記実施形態のドレントラップ１（弁装置）は、ケーシング１０と、第１弁機構３０と、上述した第２弁機構４０（排出弁ユニット）とを備えている。ケーシング１０は、ドレンの第１貯留室２２、第１貯留室２２からドレンが流下し貯留される第２貯留室２３が設けられている。第１弁機構３０は、第１貯留室２２に設けられたドレンの第１排出孔３３、第１貯留室２２に収容され、第１排出孔３３を開閉する第１弁体３１（フロート）を有している。第２弁機構４０は、第２貯留室２３に着脱自在に設けられている。

これらの構成によれば、ガイド部材４５のその軸心周りの回転が回転阻止部６０によって阻止されるので、ガイド部材４５が回転することによって発生し得るガイド部材４５のエロージョンを抑制することができる。したがって、ガイド部材４５の耐用年数を増加させることができる。

また、第２弁体４１だけでなくガイド部材４５も、第２弁機構４０における他部（第２弁座４２、バネ４４および邪魔板４６）とは別体に構成するようにしたため、ガイド部材４５の内径および第２弁体４１の外径を変更して第２弁機構４０の排出流量を調整する際、所望のガイド部材および第２弁体への交換が経済的になる。つまり、排出流量を調整する際、交換する必要がない第２弁座４２までも交換しなくてもよいため、交換部品のコストを軽減することができる。また、劣化によるガイド部材４５の交換の場合、ガイド部材４５のみを交換することができる。

また、上記実施形態の第２弁機構４０において、第２弁座４２は、第２貯留室２３に螺合によって設けられる雄ねじ部４２ｂを有している。そして、回転阻止部６０は、第２弁座４２に対してガイド部材４５の少なくとも一部の位置を固定することによってガイド部材４５の回転を阻止する。

上記の構成によれば、ガイド部材４５と共に第２弁座４２を取り外すことができるため、ガイド部材４５の交換が容易となる。また、第２弁座４２に対してガイド部材４５の少なくとも一部の位置を固定するだけでよいため、簡易にガイド部材４５の回転を阻止することができる。

また、上記実施形態の第２弁機構４０において、回転阻止部６０は、第２弁座４２とガイド部材４５とを連結するピン６３（位置決めピン）を有している。

上記の構成によれば、ガイド部材４５の回転を阻止することができるだけでなく、ガイド部材４５の周方向において位置決めを行うことができる。そのため、ガイド部材４５を所定位置（即ち、摺接部４５ｂが連通孔１４，１５の真下に位置しない位置）に容易に設けることができる。

また、上記実施形態の第２弁機構４０において、ガイド部材４５は、第２弁体４１と同軸の円筒部４５ａと、円筒部４５ａの内周面から突出し且つ上下方向に延び、円筒部４５ａの周方向において互いに間隔を置いて複数設けられ、第２弁体４１の外周面と摺接し第２弁体４１をガイドする摺接部４５ｂとを一体に有している。

上記の構成によれば、第２弁体４１の外周面とガイド部材４５との間にドレンの流通部Ｓが形成されるので、第２弁体４１を上下方向にガイドしつつ、確実にドレンを流通させることができる。また、円筒部４５ａと摺接部４５ｂとが一体に形成されているので、ガイド部材４５の交換が容易である。

また、上記実施形態の第２弁機構４０は、第２弁体４１の下方に設けられ、第２弁体４１を上方へ付勢するバネ４４と、第２弁体４１の上方に設けられ、第１貯留室２２から第２貯留室２３に流下するドレンが第２弁体４１の上面に当たるのを阻止する邪魔板４６とをさらに備えている。

上記の構成によれば、第２弁機構４０が開弁状態において、第１貯留室２２から流下するドレンが第２弁体４１の上面に当たることによって発生し得る第２弁体４１の揺れを防止することができる。第２弁体４１が不規則に揺れると、第２排出孔４３へ向かうドレンの流れが乱れてしまい、それによってドレンの排出効率が損なわれる虞があるが、本実施形態ではそれを防止することができる。特に、第２弁体４１は下面に接続されたバネ４４によって支持されていることから揺れの発生が顕著になる虞があるところ、それを効果的に防止することができる。

さらに、上記実施形態のドレントラップ１００では、第２弁体４１がバネ４４の付勢力によって邪魔板４６に押し付けられているので、これによっても、ドレンが当たることに起因する第２弁体４１の揺れを防止することができる。

また、上述したように第２弁体４１の揺れを防止することができることから、第２弁体４１の揺れによって発生し得るガイド部材４５の摺接部４５ｂの損耗を抑制することができる。そのため、ガイド部材４５の耐用年数を一層増加させることができる。

（その他の実施形態）
本願に開示の技術は、上記実施形態について以下のような構成としてもよい。

例えば、上記実施形態の回転阻止部６０は、２つの挿入孔６１，６２および１つのピン６３に代えて、互いに嵌合する凸部および凹部を有するようにしてもよい。その場合、例えば、第２弁座４２の上端面４２ｃに凸部および凹部の一方が形成され、ガイド部材４５の円筒部４５ａの下端面に凸部および凹部の他方が形成される。この構成によっても、ガイド部材４５の回転を阻止することができる。

また、ガイド部材４５の摺接部４５ｂの数量は、上述したものに限らず、それ以外の複数であってもよい。

また、連通孔１４，１５の数量は、上述したものに限らず、１つ、２つまたは４つ以上であってもよい。また、連通孔１４，１５の形状は、円形以外のものであってもよい。

また、上記実施形態のドレントラップ１００は、蒸気の流出を阻止するスチームトラップに限らず、空気の流出を阻止するエアトラップ、またはガスの流出を阻止するガストラップ等であってもよい。

また、上記実施形態のドレントラップ１００では、バネ４４を第２弁体４１の下方に設けたが、第２弁体の上方に設けるようにしてもよい。その場合、バネは、第２弁体を開弁方向（上方）に付勢する引っ張りバネとして構成される。

また、上記実施形態では、弁装置の一例としてドレントラップ１００について説明したが、本願の弁装置は、例えば、蒸気の圧力を調節する減圧弁や、ドレンと空気を分離する気液分離器にも適用することができる。

本願に開示の技術は、排出弁ユニットおよび弁装置について有用である。

１００ ドレントラップ（弁装置）
１０ ケーシング
２２ 第１貯留室
２３ 第２貯留室
３０ 第１弁機構
３１ 第１弁体（フロート）
３３ 第１排出孔
４０ 第２弁機構（排出弁ユニット）
４１ 第２弁体（弁体）
４２ 第２弁座（弁座）
４２ｂ 雄ねじ部
４３ 第２排出孔
４４ バネ
４５ ガイド部材
４５ａ 円筒部
４５ｂ 摺接部
４６ 邪魔板
６０ 回転阻止部
６３ ピン（位置決めピン）

Claims (6)

1. 液体の第１貯留室、前記第１貯留室から液体が流下し貯留される第２貯留室が設けられたケーシングと、前記第１貯留室に設けられた液体の第１排出孔、前記第１貯留室に収容され、前記第１排出孔を開閉するフロートを有する第１弁機構とを備えた弁装置の前記第２貯留室に着脱自在に設けられる排出弁ユニットであって、
   前記第１排出孔よりも孔径が大きい液体の第２排出孔が形成された弁座と、
   前記第２排出孔の上方から上下動して前記第２排出孔を開閉すると共に、前記第２貯留室の圧力が所定値まで上昇すると閉弁動作を行う円板状の弁体と、
   他部とは別体に構成される一方、前記弁体の外周に設けられ且つ上下方向に延びる略円筒状に形成され、前記弁体を上下方向にガイドするガイド部材と、
   前記ガイド部材が前記ガイド部材の軸心周りに回転するのを阻止する回転阻止部とを備えている
   ことを特徴とする排出弁ユニット。
2. 請求項１に記載の排出弁ユニットにおいて、
   前記弁座は、前記第２貯留室に螺合によって設けられる雄ねじ部を有しており、
   前記回転阻止部は、前記弁座に対して前記ガイド部材の少なくとも一部の位置を固定することによって前記ガイド部材の回転を阻止する
   ことを特徴とする排出弁ユニット。
3. 請求項２に記載の排出弁ユニットにおいて、
   前記回転阻止部は、前記弁座と前記ガイド部材とを連結する位置決めピンを有している
   ことを特徴とする排出弁ユニット。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の排出弁ユニットにおいて、
   前記ガイド部材は、前記弁体と同軸の円筒部と、前記円筒部の内周面から突出し且つ上下方向に延び、前記円筒部の周方向において互いに間隔を置いて複数設けられ、前記弁体の外周面と摺接し前記弁体をガイドする摺接部とを一体に有している
   ことを特徴とする排出弁ユニット。
5. 請求項１に記載の排出弁ユニットにおいて、
   前記弁体の下方に設けられ、前記弁体を上方へ付勢するバネと、
   前記弁体の上方に設けられ、前記第１貯留室から前記第２貯留室に流下する液体が前記弁体の上面に当たるのを阻止する邪魔板とをさらに備えている
   ことを特徴とする排出弁ユニット。
6. 液体の第１貯留室、前記第１貯留室から液体が流下し貯留される第２貯留室が設けられたケーシングと、
   前記第１貯留室に設けられた液体の第１排出孔、前記第１貯留室に収容され、前記第１排出孔を開閉するフロートを有する第１弁機構と、
   前記第２貯留室に着脱自在に設けられた請求項１乃至５の何れか１項に記載の排出弁ユニットとを備えている
   ことを特徴とする弁装置。
   

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