(57)【要約】      （修正有）【課題】ディスク弁の適正な浮動を確保することによって、作動不良を確実に防止するスチームトラップを提供する。【解決手段】ディスク式スチームトラップ１に内蔵されているディスク弁２の側面には、等間隔で３つの摺動ボール３ａ等が設けられており、ディスク弁２の側面から突出して弁室の内壁に接触している。そして、３つの摺動ボール３ａ等は、ディスク弁２の矢印９５方向への浮動に応じて回転して摺動するため、ディスク弁２が浮動する際、ディスク弁２の姿勢が水平位置から斜めにずれる方向に偏った場合であっても、摺動ボール３ａ等の摺動によってディスク弁２は円滑に浮動することができる。これによって、ディスク式スチームトラップ１の作動不良を防止することができる。【選択図】図１
2020098012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が通過する流路及び当該流路に連通する弁室を内部に有する本体、
弁室内に浮動可能に位置しており、閉塞状態にあるとき流路を閉塞して閉弁し、開放状態にあるとき流路を開放して開弁するディスク型弁体、
を備えたディスク式スチームトラップにおいて、
ディスク型弁体が浮動する浮動方向に平行な面に沿って位置するディスク型弁体の側部に設けられた摺動部であって、ディスク型弁体が浮動するとき、弁室の内壁に対して摺動可能な摺動部、
を備えたことを特徴とするディスク式スチームトラップ。
【請求項２】
請求項１に係るディスク式スチームトラップにおいて、
前記摺動部は、ディスク型弁体の側部の周方向において等間隔をもって複数、配置されている、
ことを特徴とするディスク式スチームトラップ。
【請求項３】
請求項１又は請求項2に係るディスク式スチームトラップにおいて、
前記摺動部は、球形状に構成されており、回転することによって摺動する、
ことを特徴とするディスク式スチームトラップ。
【請求項４】
スチームトラップの本体の内部に形成された弁室に浮動可能に位置し、閉塞状態にあるとき弁室に連通する流路を閉塞して閉弁し、開放状態にあるとき流路を開放して開弁するスチームトラップに用いられるディスク型弁体において、
浮動する浮動方向に平行な面に沿って位置する側部に設けられた摺動部であって、浮動するとき、弁室の内壁に対して摺動可能な摺動部、
を備えたことを特徴とするスチームトラップに用いられるディスク型弁体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願に係るディスク式スチームトラップ及びスチームトラップに用いられるディスク型弁体は、スチームトラップの弁室に浮動可能に位置し、弁の開閉を行うディスク型弁体の構成の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業プラントには、ボイラーで生成された蒸気等を供給先に向けて高温・高圧で移送する配管系統が設置されていることがある。この配管系統で蒸気を移送しようとする初期の段階においては、スムーズに蒸気を移送するため、配管内の空気を外部に排出しながら蒸気移送を行う必要がある。また、蒸気の移送を継続して行う過程においては、蒸気が液化してドレン（蒸気の凝縮水）が発生する。このドレンが配管内で滞留すると蒸気移送の障害となるため、適宜、ドレンを外部に排出する必要がある。
【０００３】
このような空気の排出やドレンの排出を行うために、配管系統にはディスク式スチームトラップが設けられている。ディスク式スチームトラップは、円盤状のディスク弁を弁室に内蔵しており、このディスク弁は浮動自在に配置されている。そして、通常時はこのディスク弁がディスク式スチームトラップ内の流路上に設けられた弁座を塞ぐことによって閉弁して蒸気漏れが生じないようになっている。
【０００４】
蒸気移送の初期の段階においては、温度に応じて伸縮するバイメタル環がディスク弁を押し上げているためディスク弁と弁座の間には僅かな隙間が形成されており、この隙間から配管内の空気が排出され、初期段階における蒸気移送がスムーズに行われる。続いて、蒸気移送にともなってドレンが発生し、ディスク式スチームトラップがドレンで満たされると、その水圧によってディスク弁が押し上げられ開弁して流路が開放され、ドレンが排出される。
【０００５】
ドレンが排出された後は、同じ流路をたどって引き続き高温のドレンがディスク式スチームトラップに流入する。この高温のドレンの流入によってバイメタル環は拡開してディスク弁に対する干渉が解除される。そして、続いて流入する高温の蒸気が高速でディスク弁の下部を流れることによって、ディスク弁の下面に低圧域が形成されてディスク弁が排出口に向けて引き寄せられ、これとともに、ディスク弁の上面に回り込んだ蒸気の高圧によってディスク弁が排出口に向けて押し下げられて閉弁する。
【０００６】
こうして、ディスク弁が閉弁して流路の弁座を塞ぎ、蒸気漏れが防止される。この後、蒸気移送にともなってドレンが発生し、このドレンが弁室に流入した際、ディスク弁の上面に回り込んだ蒸気が冷却されて圧力が低下し、ディスク弁は開弁してドレンを排出する。
【０００７】
このようなディスク式スチームトラップとして、後記特許文献１に開示されているような技術がある。この特許文献１に開示されているディスク式スチームトラップは、ディスク板17が閉弁したとき、チャンバー7内に閉じ込められたフラッシュ蒸気を、チャンバー7を画成するキャップ6の外周面とトラップ本体の内面との空間8に存在するドレンによって冷却するよう構成されている。このため、フラッシュ蒸気の冷却、すなわちスチームトラップの動作が、外気温に影響されることなく行われる。
【０００８】
また、弁座として機能するブロック5には、ドレン排出路15がトライアングル状に３カ所形成されている。これによって、ディスク板17は水平に可動し、弁座であるブロック5に均等に引き寄せられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2000-240892号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、前述の特許文献１に開示された技術においては、ディスク板が適正に浮動せず、ディスク式スチームトラップに作動不良が生じるおそれがある。すなわち、ディスク式スチームトラップは、確実な動作を確保するために、弁室の内壁とディスク弁の側面との隙間が小さくなるように構成されている。
【００１１】
このため、上下に浮動するディスク板の姿勢が水平位置から斜めにずれる方向に偏った場合、弁室の内壁に引っ掛かり、浮動できなくなることがある。特にディスク板が上昇した状態で引っ掛かりが生じた場合、閉弁することができず蒸気漏れが発生し、ディスク式スチームトラップの適正な作動が損なわれる。
【００１２】
特許文献１に開示された技術においても、キャップ6の内壁とディスク板17の側面との隙間は小さく構成されているため、ディスク板17が浮動する際、ディスク板17の姿勢が水平位置から斜めにずれてキャップ6の内壁に引っ掛かる危険がある。
【００１３】
なお、前述のように、特許文献１に開示された技術においては、ブロック5に、ドレン排出路15をトライアングル状に３カ所形成することによって、ディスク板17が水平に浮動するような工夫が施されているが、ディスク板17の上昇又は下降による開弁と閉弁は頻繁に繰り返されているため、ディスク板17の姿勢が水平位置から斜めにずれる方向に偏り、キャップ6の内壁に引っ掛かる危険性を十分に回避することができない。
【００１４】
そこで本願に係るディスク式スチームトラップ及びスチームトラップに用いられるディスク型弁体は、これらの問題を解決することを課題とし、ディスク弁の適正な浮動を確保することによって、スチームトラップの作動不良を確実に防止することができるディスク式スチームトラップ及びスチームトラップに用いられるディスク型弁体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願に係るディスク式スチームトラップは、
流体が通過する流路及び当該流路に連通する弁室を内部に有する本体、
弁室内に浮動可能に位置しており、閉塞状態にあるとき流路を閉塞して閉弁し、開放状態にあるとき流路を開放して開弁するディスク型弁体、
を備えたディスク式スチームトラップにおいて、
ディスク型弁体が浮動する浮動方向に平行な面に沿って位置するディスク型弁体の側部に設けられた摺動部であって、ディスク型弁体が浮動するとき、弁室の内壁に対して摺動可能な摺動部、
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本願に係るスチームトラップに用いられるディスク型弁体は、
スチームトラップの本体の内部に形成された弁室に浮動可能に位置し、閉塞状態にあるとき弁室に連通する流路を閉塞して閉弁し、開放状態にあるとき流路を開放して開弁するスチームトラップに用いられるディスク型弁体において、
浮動する浮動方向に平行な面に沿って位置する側部に設けられた摺動部であって、浮動するとき、弁室の内壁に対して摺動可能な摺動部、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本願に係るディスク式スチームトラップ及びスチームトラップに用いられるディスク型弁体においては、ディスク型弁体の浮動方向に平行な面に沿って位置する側部に設けられた摺動部であって、ディスク型弁体が浮動するとき、弁室の内壁に対して摺動可能な摺動部がディスク型弁体に設けられている。
【００１８】
このため、ディスク型弁体が浮動するとき、ディスク型弁体の姿勢が水平位置から斜めにずれる方向に偏った場合であっても、摺動部の摺動によってディスク型弁体は円滑に浮動することができる。したがって、ディスク型弁体の適正な浮動を確保することによって、スチームトラップの作動不良を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本願に係るディスク式スチームトラップ及びスチームトラップに用いられるディスク型弁体の第１の実施形態であるディスク式スチームトラップ1を示す一部断面図である。
【図２】図１に示すディスク弁2の摺動ボール3a近傍の拡大断面図である。
【図３】図１に示すディスク弁2の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［実施形態における用語説明］
以下の実施形態において示す主な用語は、それぞれ本願に係るディスク式スチームトラップ及びスチームトラップに用いられるディスク型弁体の下記の構成要素に対応している。
ディスク弁2・・・ディスク型弁体
摺動ボール3a、3b、3c・・・摺動部
変圧室7等・・・弁室
ボディー11及び蓋12・・・本体
接触面11a・・・弁室の内壁
ボディー流入路31、弁座流入路32、弁座排出路33、流入口51及び排出口52・・・流路
矢印95方向・・・浮動方向
空気、ドレン又は蒸気・・・流体
【００２１】
［第１の実施形態］
本願に係るディスク式スチームトラップ及びスチームトラップに用いられるディスク型弁体の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態におけるディスク式スチームトラップ1の一部断面図、図２はディスク弁2の摺動ボール3a近傍の拡大断面図、図３はディスク弁2の平面図である。
【００２２】
（ディスク式スチームトラップ1の構成の説明）
産業プラントに配置される配管系統の主管（図示せず）には、ボイラーで生成された蒸気が供給先に向けて移送されている。蒸気移送を開始する段階では、配管内に空気が存在しているため、蒸気移送の初期にこの空気を速やかに排出する必要がある。また、蒸気移送を行う過程で、蒸気が液化してドレンが発生する。このドレンも適宜、配管系統から排出する必要がある。
【００２３】
このような、蒸気移送の初期における空気や、蒸気移送の進行にともなって発生するドレンを適切に排出するために、配管系統の主管の随所には枝管が連通しており、この枝管にディスク式スチームトラップ1が接続されている。
【００２４】
図1に示すように、ディスク式スチームトラップ1のボディー11の上部に形成された凹み部には、蓋12が螺入され、気密性を保って取り付けられている。ボディー11の凹み部と蓋12の内部空間とによって囲まれた領域が弁室である。なお、蓋12には、さらに上部にキャップ13が取り付けられている。このキャップ13は、蓋12の外面との間にキャップ空間13Sを形成し、キャップ空間13Sの気密性を保って取り付けられている。
【００２５】
ボディー11の一方の側部には流入口51が形成されており、ここに枝管81が接続され、流入口51から蒸気やドレンが流入する。また、ボディー11の他方の側部には排出口52が形成されており、ここに排出管82が接続され、ドレンが排出管82を通じて排出される。
【００２６】
ボディー11には錆やスケール等の異物を除去するためのスクリーン25が設けられており、流入口51から流入した蒸気やドレンはこのスクリーン25を透過する。また、ボディー11には、流入口51に連通したボディー流入路31が形成されている。
【００２７】
ボディー11の凹み部と蓋12の内部空間とによって囲まれた弁室には弁座15が設けられている。弁座15には弁座流入路32が形成されており、この弁座流入路32はボディー流入路31に連通しており、かつ弁座15の上部の弁室に向けて開口している。さらに、弁座15には弁室と排出口52とを連通させる弁座排出路33が形成されている。
【００２８】
弁座15の上部にはディスク弁2が配置されている。このディスク弁2は、弁室内において矢印95方向に浮動可能に位置している。ディスク弁2の上部の弁室が変圧室7として構成される。
【００２９】
ディスク弁2は略円盤形状を有しており、浮動方向である矢印95方向に平行な面に沿って位置する側面に、3つの摺動ボール3a、3b、3cが設けられている。摺動ボール3a、3b、3cはそれぞれ球形状であり、図3に示すようにディスク弁2の側面の周方向において等間隔をもって配置されている。なお、図3に示すディスク弁2の矢視断面Ｉ−Ｉが図1に表されている。
【００３０】
図2に示すように、摺動ボール3aは、ディスク弁2の側面に形成されたボール保持部4aの保持空間5a内に、回転自在に保持されている。保持空間5aは外側に向けて開口しており、この開口径は摺動ボール3aの直径よりもやや小さく形成されている。このため、摺動ボール3aはディスク弁2の側面から一部が外側に突出可能である。なお、保持空間5aに弾性部材（たとえばバネやゴム等、図示せず）を収納し、摺動ボール3aを常時、外側に付勢することもできる。
【００３１】
ディスク弁2の側面から突出した摺動ボール3aは、弁室の内壁、すなわち本体11の接触面11aに接触しており、ディスク弁2の矢印95方向への浮動に応じて回転して摺動する。
【００３２】
摺動ボール3b、3cも、図2に示す摺動ボール3aと同様の構成を備えており、摺動ボール3b、3cは、それぞれボール保持部4b、4cの保持空間5b、5c内に回転自在に保持され、ディスク弁2の側面から突出している。そして、摺動ボール3b、3cも摺動ボール3aと同様、本体11の接触面11aに接触し、ディスク弁2の矢印95方向への浮動に応じて回転して摺動する。
【００３３】
弁座15の外周には斜面15aが形成されており、斜面15aを覆うようにしてバイメタル環22が載置されている。このバイメタル環22は環状部材の一部を切り欠いたC形の形状を有しており、周辺温度に応じて環の径長さが伸縮するようになっている。すなわち、周辺温度が所定の温度を上回った場合、バイメタル環22の環の径長さは伸長して拡開し、周辺温度が所定の温度を下回った場合、バイメタル環22の環の径長さは収縮して縮閉する。なお、バイメタル環22の上部には、ディスク弁2の下面に当接可能にリング21が配置されており、バイメタル環22はこのリング21を下方から支持している。
【００３４】
（ディスク式スチームトラップ1の動作の説明）
続いて、ディスク式スチームトラップ1の動作を説明する。蒸気が流入していない初期の段階では、ディスク式スチームトラップ1は低温であるため、バイメタル環22は縮閉しており、弁座15の斜面15aに沿って上方にスライドして、リング21を介してディスク弁2を押し上げている。図1はこの状態を示しており、弁座15の上面とディスク弁2との間には僅かな隙間が生じている（開放状態）。
【００３５】
蒸気移送の初期段階においては、配管内には空気が存在しているが、蒸気移送に従ってこの空気は押し出され、弁座15の上面とディスク弁2との隙間を通って矢印92方向に進み排出口52から排出管82に排出される。
【００３６】
初期段階における空気の排出が行われた後、低温のドレンが流入口51から矢印91方向に沿ってディスク式スチームトラップ1に流入する。そして、このドレンの水圧によってディスク弁2は弁座15の上面から大きく押し上げられて完全に開弁し（開放状態・図示せず）、ドレンは矢印92方向に沿って排出口52から排出される。
【００３７】
この後、ディスク式スチームトラップ1には高温のドレンが矢印91方向に沿って流入する。この高温のドレンによってディスク式スチームトラップ1の温度が上昇し、バイメタル環22は拡開して、弁座15の斜面15aに沿って下方にスライドして沈み込む。これによって、バイメタル環22に支持されたリング21も下方に移動してディスク弁2に対する干渉が解除される。なお、この時点ではディスク弁2は高温のドレンの通過によって押し上げられ、開弁したままの開放状態を維持する。
【００３８】
高温のドレンが排出された後、引き続き高温の蒸気が矢印91方向に沿ってディスク式スチームトラップ1に流入し、この蒸気はディスク弁2の下面を高速で通過して排出される。この際、ディスク弁2の下面を高速で流れる蒸気のジェット流がベルヌーイの定理により低圧域を生じさせ、これによってディスク弁2が弁座15に引き寄せられる。また、これと同時に蒸気はディスク弁2の側面からディスク弁2の上面に形成される変圧室7に回り込み、蒸気の再圧縮によって変圧室7を高圧にする。
【００３９】
このディスク弁2の下方の低圧化と上方の高圧化によって、ディスク弁2は下降し弁座15の上面に密着して閉弁する（閉塞状態）。そして、変圧室7の高圧の持続によって、ディスク弁2による閉塞状態が維持され、蒸気の漏洩が防止される。
【００４０】
この後、ディスク式スチームトラップ1には再び高温のドレンが流入するが、この際、変圧室7の蒸気が放熱して圧力が低下し、ディスク弁2はドレンに押し上げられて開弁して（開放状態）ドレンを矢印92方向に沿って排出口52から排出する。なお、変圧室7の圧力変化については、キャップ空間13S内の空気が保温材として機能することによって外気温の影響を回避し、変圧室7の放熱速度は一定に保たれる。このため、ディスク弁2の安定した動作を確保することができる。
【００４１】
高温のドレンを排出した後、ディスク式スチームトラップ1には再度、高温の蒸気が流入してディスク弁2は閉弁する。以上のようなディスク弁2の上昇又は下降の反復動作によって、閉弁又は開弁が繰り返される。
【００４２】
ここで、前述のようにディスク弁2の側面には、3つの摺動ボール3a、3b、3cが設けられており、ディスク弁2の側面から突出して本体11の接触面11aに接触している。そして、摺動ボール3a、3b、3cは、ディスク弁2の矢印95方向への浮動に応じて回転して摺動する。このため、ディスク弁2が浮動する際、ディスク弁2の姿勢が水平位置から斜めにずれる方向に偏った場合であっても、摺動ボール3a、3b、3cが回転して摺動することによってディスク弁2は円滑に浮動することができる。したがって、ディスク弁2の適正な浮動を確保することによって、ディスク式スチームトラップ1の作動不良を防止することができる。
【００４３】
［その他の実施形態］
前述の実施形態においては、摺動部として球形状の摺動ボール3a、3b、3cを例示したが、これに限定されるものではなく、ディスク弁2（ディスク型弁体）が浮動するとき、接触面11a（弁室の内壁）に対して摺動可能なものであれば他の構成を採用することができる。たとえば、回転軸に支持され、回転軸を中心に回転することによって弁室の内壁に対して摺動する摺動部を用いることもできる。
【００４４】
また、前述の実施形態においては、摺動部として3つの摺動ボール3a、3b、3cを示したが、4つ以上又は2つ以下の摺動部を設けてもよい。さらに、3つの摺動ボール3a、3b、3cが、ディスク弁2（ディスク型弁体）の側面の周方向において等間隔をもって配置されている例を掲げたが、一部又は全部の間隔が異なる間隔となるよう摺動部を配置して構成することもできる。
【００４５】
また、前述の実施形態においては、摺動部である摺動ボール3a、3b、3cが、常時、接触面11a（弁室の内壁）に当接している構成を例示したが、摺動ボール3a、3b、3cと接触面11aとの間に隙間が生じるように配置してもよい。この場合であっても、ディスク弁2が浮動する際、ディスク弁2の姿勢が水平位置から斜めにずれる方向に偏ったとき、摺動ボール3a、3b、3cが接触面11aに当接して回転し、ディスク弁2は円滑に浮動する。
【００４６】
さらに、接触面11a（弁室の内壁）に摺動ボール3a、3b、3c（摺動部）の摺動を案内するガイド溝を形成することもできる。摺動ボール3a、3b、3cをこのガイド溝に沿って摺動させることによって、ディスク弁2（ディスク型弁体）を安定して浮動させることができる。
【符号の説明】
【００４７】
1：ディスク式スチームトラップ    2：ディスク弁    3a、3b、3c：摺動ボール
7：変圧室    11：ボディー    12：蓋    11a：接触面    31：ボディー流入路
32：弁座流入路    33：弁座排出路    51：流入口    52：排出口
【図１】
2020098012.tif 000003
【図２】
2020098012.tif 000004
【図３】
2020098012.tif 000005