WO2021024595A1

WO2021024595A1 - 排出弁ユニットおよび流体機器

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Publication number: WO2021024595A1
Application number: PCT/JP2020/021753
Authority: WO
Inventors: 直毅神丸
Original assignee: TLV Co Ltd
Current assignee: TLV Co Ltd
Priority date: 2019-08-08
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2021-02-11
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Also published as: CL2022000293A1; EP4006395B1; CN114127461B; JP6916967B2; CO2022001154A2; EP4006395A1; EP4006395A4; MY192786A; BR112022002271B1; US20220146013A1; US11578814B2; PE20220907A1; ES2987760T3; BR112022002271A2; JPWO2021024595A1; CN114127461A; EP4006395C0

Abstract

排出弁ユニット５０は、液体の第１貯留室４１が設けられたハウジング１と、第１貯留室４１に設けられた第１排出孔４５、第１貯留室４１に収容され、第１排出孔４５を開閉する第１弁体４３を有する第１弁機構４２とを備えた流体機器に装着される。排出弁ユニット５０は、ハウジング１に着脱自在に装着可能で、ハウジング１に装着された際に第１貯留室４１と連通する液体の第２貯留室５２が設けられている弁ケース５１と、第２貯留室５２に設けられ、第１排出孔４５よりも孔径が大きい第２排出孔５６、第２貯留室５２に収容され、第２排出孔５６を開閉する第２弁体５４を有する第２弁機構５３とを備え、第２弁機構５３は、第２弁体５４を開弁方向に付勢するバネ５７を有し、第２貯留室５２の圧力が所定値まで上昇すると、該圧力によって第２弁体５４がバネ５７の付勢力に抗して第２排出孔５６を閉鎖するように構成される。

Description

排出弁ユニットおよび流体機器

　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装着された流体機器に関するものである。

　流体機器として、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う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、貯留室に、大きさの異なる２つの排出孔と、各排出孔を開閉する２つのフロートとが設けられている。このドレントラップでは、運転開始時には孔径が大きい下側の排出孔からドレンが排出される。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

　しかしながら、上述した孔径の大きい下側の排出孔では、運転が終了し圧力が低下しても、フロートが排出孔に固着してしまい該排出孔が閉じられたままになる虞があった。そうすると、次回の運転開始時に下側の排出孔からドレンを排出することができない虞がある。

　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、確実に運転開始時には開放しその後の運転時には閉鎖することが可能な液体の排出孔を有する排出弁ユニットおよび流体機器を提供することにある。

　本願に開示の技術は、流入口、該流入口から流入した液体の第１貯留室が設けられたハウジングと、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弁機構とを備えた流体機器に装着される排出弁ユニットである。

　前記排出弁ユニットは、弁ケースと、第２弁機構とを備えている。前記弁ケースは、前記ハウジングに着脱自在に装着可能であり、前記ハウジングに装着された際に前記第１貯留室と連通する液体の第２貯留室が設けられている。前記第２弁機構は、前記第２貯留室に設けられ、前記第１排出孔よりも孔径が大きい液体の第２排出孔、前記第２貯留室に収容され、前記第２排出孔を開閉する弁体を有している。そして、前記第２弁機構は、前記弁体を開弁方向に付勢するバネを有し、前記第２貯留室の圧力が所定値まで上昇すると、該圧力によって前記弁体が前記バネの付勢力に抗して前記第２排出孔を閉鎖するように構成されている。

　本願に開示の別の技術は、ハウジングと、第１弁機構と、上述した排出弁ユニットとを備えた流体機器である。前記ハウジングは、流入口、該流入口から流入した液体の第１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、前記ハウジングに装着されている。

　本願に開示の技術によれば、確実に運転開始時には開放しその後の運転時には閉鎖することが可能な液体の排出孔を有する排出弁ユニットおよび流体機器を提供することができる。

図１は、実施形態１に係る減圧弁の概略構成を示す断面図である。図２は、実施形態１に係る減圧弁の要部を拡大して示す断面図である。図３は、実施形態１に係る排出弁ユニットの概略構成を示す断面図である。図４は、実施形態１に係る排出弁ユニットを示す図３相当図である。図５は、実施形態２に係る気液分離器の概略構成を示す断面図である。

　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。

　（実施形態１）
　本願の実施形態１について図１～図４を参照しながら説明する。本実施形態の減圧弁１００は、蒸気システム等に設けられ、流入してきた蒸気を一定の圧力まで減圧して下流側に供給するものである。減圧弁１００は、流体機器の一例である。

　また、減圧弁１００には、流入してきた蒸気に含まれるドレンを分離するための分離機構１０と、分離されたドレンを排出するための排液機構４０とが内蔵されている。つまり、減圧弁１００は、気液分離機能およびドレントラップ機能付きの減圧弁である。そして、減圧弁１００は、排液機構４０の一部を構成する排出弁ユニット５０が装着されている。ドレンおよび蒸気は、それぞれ液体および気体の一例である。

　図１に示すように、減圧弁１００は、流体の流路が形成されたハウジング１と、ハウジング１にそれぞれ内蔵される分離機構１０、減圧機構２０および排液機構４０とを備えている。

　ハウジング１は、本体２と、本体２の上下に取り付けられる上蓋３および底蓋４とを有している。さらに、本体２は、上下方向に連結された上部２ａ、中部２ｂおよび下部２ｃから成っている。ハウジング１には、蒸気の流入口６および流出口７が設けられている。より詳しくは、流入口６および流出口７は、上述した流路の一部であり、中部２ｂに設けられている。流入口６と流出口７とは、水平に延びる同一の軸上に形成されている。

　ハウジング１では、上から順に、減圧機構２０、分離機構１０および排液機構４０が配置されている。分離機構１０は、概ね中部２ｂに設けられ、流入口６に連通している。減圧機構２０は、概ね上蓋３と上部２ａと中部２ｂとに跨って設けられ、流出口７に連通している。排液機構４０は、下部２ｃと底蓋４とに跨って設けられ、分離機構１０を介して流入口６に連通している。

　つまり、ハウジング１には、流入口６から流入した蒸気が、分離機構１０および減圧機構２０を順に介して流出口７に流れる流路と、流入口６から蒸気と共に流入したドレンが、分離機構１０を介して排液機構４０に流れる流路とが形成されている。

　分離機構１０は、いわゆるサイクロン式のセパレータであり、上述したように、流入口６から流入した蒸気に含まれるドレンを分離する。分離機構１０は、内筒１１、外筒１２および旋回羽根１４を備えている。

　内筒１１および外筒１２は、上下に延びる円筒状に形成されている。外筒１２は、径が内筒１１よりも大きく、長さが内筒１１よりも短い。外筒１２は、内筒１１の外周側に間隔を置いて設けられ、内筒１１と同軸に設けられている。外筒１２は、内筒１１の略下半部に相当する位置に設けられている。なお、内筒１１の上端および下端は、ラッパ状に拡がっている。

　旋回羽根１４は、外筒１２と内筒１１との間の環状空間１３に設けられている。旋回羽根１４は、外筒１２および内筒１１に一体形成されている。分離機構１０では、環状空間１３の上部が流入口６に連通している。つまり、流入口６から流入した蒸気は、上方から環状空間１３に流れる。分離機構１０には、環状空間１３の上部に円錐状のスクリーン８が設けられている。スクリーン８によって、流入口６から環状空間１３への異物の流入が防止される。

　分離機構１０では、流入口６から流入した蒸気がスクリーン８を通過して環状空間１３に流れて旋回する。蒸気は旋回することにより、蒸気に含まれているドレン（水滴）が外周側に分離される。ドレンが分離された蒸気は、内筒１１の内側に下端側から流入して減圧機構２０へ流れる。分離されたドレンは、下部２ｃの内壁面に沿って流下し排液機構４０へ流れる。

　減圧機構２０は、分離機構１０によってドレンと分離された蒸気を減圧して一定の圧力に保持する。減圧機構２０は、主弁体２１、弁座２２、ピストン２７、パイロット弁室２９、パイロット弁体３０、ダイヤフラム３３、バネ３４および調整ねじ３５を備えている。

　弁座２２は、内筒１１の上端部に設けられており、上下方向に開口する弁孔２３が形成されている。弁孔２３は、流出口７に連通している。主弁体２１は、弁座２２の下方（上流側）に設けられ、弁座２２に離着座することによって弁孔２３を開閉する。主弁体２１は、バネ２４によって上方（閉弁方向）に付勢されている。

　主弁体２１の上方には、上下に延びる円筒状のシリンダ２６が設けられており、シリンダ２６内には、上下に摺動可能なピストン２７が設けられている。ピストン２７は、シリンダ２６の下端から突出して下方に延びる軸部２７ａを有している。軸部２７ａの下端は、弁孔２３に挿入されて主弁体２１の上面に接している。シリンダ２６内には、ピストン２７の主弁体２１側とは反対側にピストン室２８が形成されている。

　パイロット弁室２９は、シリンダ２６およびピストン２７の上方に設けられている。パイロット弁室２９は、連通路３１を介して流入口６に連通すると共に、連通路３２を介してピストン室２８に連通している。パイロット弁体３０は、上下に延びる棒状部材であり、パイロット弁室２９を上下方向に貫通して設けられている。パイロット弁体３０は、上下に変位することによって、連通路３１と連通路３２とが連通する状態と遮断される状態とに切り換える。

　ダイヤフラム３３は、水平に延びる円板状に形成され、パイロット弁体３０の上方に設けられている。ダイヤフラム３３は、下面の中央部にパイロット弁体３０の上端が接している。ダイヤフラム３３の下面側には、下面室３６が形成されている。下面室３６は、連通路３７を介して流出口７に連通している。

　ダイヤフラム３３の上面側には、バネ３４が設けられている。バネ３４は、ダイヤフラム３３を下方（下方室３６側）に付勢している。バネ３４の上端部には、バネ３４の付勢力を調整するための調整ねじ３５が設けられている。つまり、調整ねじ３５を下方へ変位させると、バネ３４の付勢力は増大し、調整ねじ３５を上方へ変位させると、バネ３４の付勢力は減小する。

　減圧機構２０では、流出口７（即ち、弁孔２３よりも下流側）の圧力が所定値よりも低下した場合、下面室３６の圧力が低下するため、ダイヤフラム３３がバネ３４の付勢力によって下方へ変位する。ダイヤフラム３３が下方へ変位することによって、パイロット弁体３０が下方へ押されて変位する。これにより、連通路３１と連通路３２とが連通し、流入口６（即ち、弁孔２３よりも上流側）の高圧がピストン室２８に作用する。

　そうすると、ピストン室２８の高圧によってピストン２７が下方へ変位する。このピストン２７の変位により、主弁体２１が弁座２２から離座し、弁孔２３が開放される。これにより、内筒１１の内側を通過する高圧の蒸気が弁孔２３を介して流出口７に流れるので、流出口７の圧力が所定値まで上昇する。

　流出口７の圧力が所定値まで上昇すると、下面室３６の圧力も上昇し、下面室３６の圧力によるダイヤフラム３３の押し上げ力とバネ３４の付勢力とがバランスしてパイロット弁体３０が上方へ変位する。これにより、連通路３１と連通路３２とが遮断され、ピストン室２８の高圧流体が逃がし孔（図示省略）から流出口７に抜ける。そのため、ピストン室２８の圧力が低下するので、ピストン２７が上方へ変位するに伴い、主弁体２１がバネ２４の付勢力によって上方へ変位し弁座２２に着座する。これにより、弁孔２３が閉鎖される。こうして、減圧機構２０によって流出口７の圧力が一定の値に保持される。

　排液機構４０は、分離機構１０によって蒸気から分離されたドレンをハウジング１の外部に排出するものである。つまり、排液機構４０は、流入口６から流入した蒸気およびドレンのうちドレンのみを排出する。

　図２にも示すように、排液機構４０は、第１貯留室４１と、第１弁機構４２と、排出路４６と、排出弁ユニット５０とを備えている。

　第１貯留室４１は、流入口６および分離機構１０よりも下方に設けられており、下部２ｃと底蓋４とに跨って形成されている。第１貯留室４１は、分離機構１０の環状空間１３を介して流入口６に連通している。第１貯留室４１は、分離機構１０で分離されて下部２ｃの内壁面を流下してきたドレンが貯留される。つまり、第１貯留室４１は、流入口６から流入したドレンが貯留される。

　第１弁機構４２は、第１貯留室４１から排出路４６にドレンを流出させる一方、第１貯留室４１から排出路４６への蒸気の流出を阻止する弁機構である。排出路４６は、底蓋４に形成されている。排出路４６は、上流端が第１貯留室４１の下部に接続され、下流端がハウジング１外（大気）に開口している。

　第１弁機構４２は、第１貯留室４１に設けられており、第１弁体４３および第１弁座４４を有している。

　第１弁体４３は、中空球形のフロートであり、第１貯留室４１に自由状態で収容されている。第１弁座４４は、第１貯留室４１における排出路４６の接続部に設けられている。第１弁座４４には、弁孔であるドレンの第１排出孔４５が形成されている。つまり、第１排出孔４５は、第１貯留室４１に設けられ、第１貯留室４１と排出路４６とを連通させている。第１排出孔４５の上流端は、オリフィスを構成している。

　第１弁機構４２では、第１貯留室４１におけるドレンの貯留位（ドレン水位）に応じて第１弁体４３が浮上降下し第１排出孔４５を開閉する。具体的に、第１貯留室４１のドレンが増加すると、第１弁体４３が浮上して第１弁座４４から離座し、第１排出孔４５が開放される。一方、第１貯留室４１のドレンが減少すると、第１弁体４３が下降して第１弁座４４に着座し、第１排出孔４５が閉鎖される。

　より詳しくは、蒸気システムの運転時には、第１排出孔４５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４５の上下流において圧力差（上流側である第１貯留室４１の圧力と、下流側である排出路４６の圧力（即ち、大気圧）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４５の上流側の圧力は直ぐには上昇しないため、第１排出孔４５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４５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４５（または後述する第２排出孔５６）の上流側の圧力は、流入口６および第１貯留室４１（または後述する第２貯留室５２）の圧力とも言え、第１貯留室４１および第２貯留室５２内のドレンの圧力とも言える。

　第１弁体４３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４５において圧力差が生じることによって、第１弁体４３に閉弁力が作用する。第１弁機構４２では、第１貯留室４１のドレン水位が所定位における第１弁体４３の浮上力が、運転時の圧力Ｐａによる第１弁体４３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４２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４１のドレン水位が所定位に達した場合、第１弁体４３が浮上し、開弁される。

　なお、当然ながら、第１弁体４３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４３の浮上力は、第１弁体４３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４１には、キャップ状の弁カバー４７が設けられている。弁カバー４７は、第１弁座４４の上方に設けられ、第１弁体４３の浮上領域を規制するものである。つまり、弁カバー４７は、第１弁体４３が浮上して弁カバー４７に接触することにより、第１弁体４３が所定の高さ以上に浮上するのを規制する。なお、弁カバー４７には、第１貯留室４１にドレンが溜まっていく際、弁カバー４７内に存在する気体を流出させる通気孔４７ａが設けられている。

　排出弁ユニット５０は、底蓋４に着脱自在に装着されている。具体的に、底蓋４には、第１貯留室４１の底部とハウジング１外（大気）とを連通させる貫通孔４８が形成されている。貫通孔４８は、上下に延びている。排出弁ユニット５０は、ハウジング１外から貫通孔４８に挿入されて装着されている。

　図３にも示すように、排出弁ユニット５０は、弁ケース５１と、第２弁機構５３とを備えている。

　弁ケース５１は、上下に延びる円筒状に形成され、一端（上端）が閉塞されている。弁ケース５１は、底蓋４の貫通孔４８に着脱自在に装着可能であり、貫通孔４８に装着（挿入）された際に第１貯留室４１と連通するドレンの第２貯留室５２が設けられている。

　より詳しくは、弁ケース５１の内部は、上下（軸方向）に仕切られており、上側（閉塞端側）の空間が第２貯留室５２を構成している。弁ケース５１の上部壁（閉塞端）には、第２貯留室５２を第１貯留室４１と連通させるための連通孔５１ａが設けられている。つまり、弁ケース５１は、第１貯留室４１の下方部分である底蓋４の貫通孔４８に装着（挿入）されることにより、第２貯留室５２が連通孔５１ａを介して第１貯留室４１と連通する。こうして、第２貯留室５２は第１貯留室４１の下方に設けられる。

　また、弁ケース５１は、底蓋４の貫通孔４８に螺合によって装着される雄ねじ部５１ｃを有している。雄ねじ部５１ｃは、弁ケース５１の上下方向（軸方向）における途中の外周面に形成されている。弁ケース５１は、雄ねじ部５１ｃが、貫通孔４８の内周面に形成された雌ねじ部（図示省略）と螺合することによって貫通孔４８に装着される。

　第２弁機構５３は、第２貯留室５２から直接、ハウジング１外（大気）にドレンを流出させる一方、第２貯留室５２からハウジング１外への蒸気の流出を阻止する弁機構である。第２弁機構５３は、第２貯留室５２に設けられており、第２弁体５４、第２弁座５５、バネ５７および邪魔板５８を有している。

　第２弁体５４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５４は、軸心が上下方向に延びる状態で第２貯留室５２に収容されている。第２弁体５４は、上下動自在に設けられている。第２弁体５４は、後述する第２排出孔５６の上方に配置され、上下動することによって第２排出孔５６を開閉する。

　弁ケース５１の内周面には、該内周面から径方向内方へ突出し且つ上下方向に延びるガイド部５１ｂが設けられている。ガイド部５１ｂは、弁ケース５１の周方向において複数設けられている。第２弁体５４は、複数のガイド部５１ｂの内側に設けられており、ガイド部５１ｂに沿って上下動する。

　第２弁座５５は、第２貯留室５２の底部、即ち弁ケース５１内を上下に仕切る壁に設けられている。第２弁座５５には、弁孔であるドレンの第２排出孔５６が形成されている。つまり、第２排出孔５６は、第２貯留室５２の底部に設けられ、上下方向に開口している。第２排出孔５６は、第２貯留室５２とハウジング１外（大気）とを連通させている。

　第２排出孔５６の上流端は、オリフィスを構成している。第２排出孔５６は、第１排出孔４５よりも孔径が大きい。ここに、排液機構４０において、孔径とは、各排出孔４５，５６の上流端の孔径（即ち、オリフィスの径）を意味する。

　バネ５７は、第２弁体５４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５７は、第２貯留室５２における第２弁体５４の下方に設けられ、第２弁体５４を上方へ付勢している。バネ５７は、一端が第２弁体５４の下面に接続されて第２弁体５４を支持している。より詳しくは、バネ５７の一端は、第２弁体５４の下面に形成された環状の凹部５４ａに嵌め込まれて接続されている。バネ５７の他端は、第２弁座５５の上流側端面における第２排出孔５６の周囲に形成された環状の凹部５５ａに嵌め込まれて接続されている。

　邪魔板５８は、第１貯留室４１から連通孔５１ａを介して第２貯留室５２に流下するドレンが第２弁体５４の上面に当たるのを阻止するものである。邪魔板５８は、第２貯留室５２における第２弁体５４の上方に設けられている。

　邪魔板５８は、略円板状に形成され、軸心が上下方向に延びる状態で設けられている。邪魔板５８は、直径が第２弁体５４と略同じであり、第２弁体５４と同軸に設けられている。つまり、邪魔板５８は第２弁体５４の上面を覆うように設けられている。第２弁体５４は、開弁時にはバネ５７の付勢力によって邪魔板５８に押し付けられている。

　邪魔板５８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５８は、ねじ５９によって弁ケース５１の上部壁に固定されている。上部壁に対するねじ５９のねじ込み長さを変えることで、邪魔板５８の上下方向の位置が変更される。つまり、邪魔板５８は、開弁時の第２弁体５４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５３は、第２貯留室５２の圧力に応じて第２弁体５４が変位（上昇下降）し第２排出孔５６を開閉するように構成されている。

　具体的に、第２弁機構５３では、第２貯留室５２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５７の付勢力によって第２弁体５４が上昇して第２弁座５５から離座し、第２排出孔５６が開放される。また、第２弁機構５３では、第２貯留室５２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５４がバネ５７の付勢力に抗して下降し第２弁座５５に着座する。これにより、第２排出孔５６が閉鎖される。

　より詳しくは、蒸気システムの運転時には、第１排出孔４５と同様、第２排出孔５６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５６の上下流において圧力差（上流側である第２貯留室５２の圧力と下流側であるハウジング１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４５と同様、第２排出孔５６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５６における圧力差は運転時よりも小さくなる。

　第２弁体５４には、第１弁体４３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５６において圧力差が生じることによって、第２弁体５４には閉弁力が作用する。なお、当然であるが、第２弁体５４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５７の付勢力は、運転開始時の圧力Ｐｂによる第２弁体５４の閉弁力よりも大きく設定されている。また、バネ５７の付勢力は、運転時の圧力Ｐａによる第２弁体５４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５３は、運転開始時には、第２貯留室５２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５２の圧力が運転時の圧力Ｐａまで上昇するので閉弁する。

　〈排液機構の動作〉
　蒸気システムの運転開始時（運転立ち上げ時）における上述した排液機構４０の動作について説明する。運転開始時は、第１排出孔４５および第２排出孔５６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４１および第２貯留室５２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４２では、第１貯留室４１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４３が第１弁座４４に着座し、第１排出孔４５が閉鎖されている（図２参照）。第２弁機構５３では、バネ５７の付勢力が、運転開始時の圧力Ｐｂによる第２弁体５４の閉弁力よりも大きいため、第２弁体５４が第２弁座５５から離座し、第２排出孔５６が開放されている（図２，３参照）。つまり、第１弁機構４２は閉弁し、第２弁機構５３は開弁している。

　こうして、運転開始時には、第２弁機構５３が開弁しており、蒸気システムの残留ドレンが減圧弁１００に流入する。減圧弁１００では、流入口６から流入したドレンが、分離機構１０の環状空間１３を介して第１貯留室４１に流れる。次いで、ドレンは、第１貯留室４１から連通孔５１ａを通じて第２貯留室５２に流れ、第２排出孔５６からハウジング１外に流出する（排出される）。第２排出孔５６は第１排出孔４５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。

　このように、減圧弁１００の排液機構４０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をいち早く排出する。

　また、ドレンが第１貯留室４１から第２貯留室５２へ流下する際、ドレンが第２弁体５４の上面に当たることを邪魔板５８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５４の上面に当たることによって発生しうる第２弁体５４の揺れが防止される。さらに、図３に示すように、第２弁体５４は、バネ５７の付勢力によって邪魔板５８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５４の揺れが防止される。

　次に、蒸気システムの運転時における上述した排液機構４０の動作について説明する。運転時は、第１排出孔４５および第２排出孔５６の上流側の圧力および温度は高い状態となり、高温高圧の蒸気（ドレンを含む）が減圧弁１００に流入してくる。つまり、第１貯留室４１および第２貯留室５２の圧力が運転時の圧力Ｐａまで上昇する。減圧弁１００に流入した蒸気は、分離機構１０においてドレンが分離される。

　第２弁機構５３では、バネ５７の付勢力が、運転時の圧力Ｐａによる第２弁体５４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５４が第２弁座５５に着座し、第２排出孔５６が閉鎖される（図４参照）。つまり、第２弁機構５３は閉弁する。そのため、分離機構１０で分離されたドレンは、第１貯留室４１から第２貯留室５２に流れて貯留されていく。

　第２貯留室５２のドレンが満杯になると、第１貯留室４１にドレンが溜まり始める。第１弁機構４２では、第１貯留室４１のドレン水位が所定位まで上昇すると、第１弁体４３が浮上して第１弁座４４から離座し、第１排出孔４５が開放される。つまり、第１弁機構４２は開弁する。そうすると、第１貯留室４１のドレンは、第１弁機構４２を介して排出路４６に流れてハウジング１外（大気）に排出される。

　一方、分離機構１０でドレンと分離された蒸気の一部が第１貯留室４１に流れ込んできた場合、第１貯留室４１のドレンは、第１弁機構４２から流出して減少していき、やがて第１弁体４３が第１弁座４４に着座する。こうして、第１弁機構４２は閉弁するため、第１排出孔４５からの蒸気の流出が阻止される。

　このように、減圧弁１００の排液機構４０は、運転時には、分離機構１０で分離されたドレンをハウジング１外に排出させる一方、ハウジング１外への蒸気の流出を阻止する。また、運転時では、第２弁機構５３は閉弁状態に維持され、第２貯留室５２にはドレンが満杯に溜まったままである。一方、分離機構１０でドレンと分離された蒸気は、減圧機構２０によって一定の圧力まで減圧され、流出口７から下流側の利用箇所へ供給される。

　蒸気システムの運転が停止すると、第１排出孔４５および第２排出孔５６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５２の圧力が運転開始時の圧力Ｐｂまで低下すると、第２弁体５４はバネ５７の付勢力によって上昇し第２弁座５５から離座する。こうして、第２弁機構５３が開弁することで、第２貯留室５２に溜まっていたドレンが第２排出孔５６からハウジング１外に排出される。第２弁機構５３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、上記実施形態の排出弁ユニット５０は、流入口６、流入口６から流入したドレンの第１貯留室４１が設けられたハウジング１と、第１貯留室４１に設けられたドレンの第１排出孔４５、第１貯留室４１に収容され、第１排出孔４５を開閉する第１弁体４３（フロート）を有する第１弁機構４２とを備えた流体機器に装着されるものである。

　そして、排出弁ユニット５０は、弁ケース５１と、第２弁機構５３とを備えている。弁ケース５１は、ハウジング１に着脱自在に装着可能であり、ハウジング１に装着された際に第１貯留室４１と連通するドレンの第２貯留室５２が設けられている。第２弁機構５３は、第２貯留室５２に設けられ、第１排出孔４５よりも孔径が大きいドレンの第２排出孔５６、第２貯留室５２に収容され、第２排出孔５６を開閉する第２弁体５４（弁体）を有している。そして、第２弁機構５３は、第２弁体５４を開弁方向に付勢するバネ５７を有し、第２貯留室５２の圧力が所定値まで上昇すると、該圧力によって第２弁体５４がバネ５７の付勢力に抗して第２排出孔５６を閉鎖するように構成されている。

　上記の構成によれば、ドレンの第２排出孔５６を確実に運転開始時には開放しその後の運転時には閉鎖することができ、そのような第２排出孔５６を備えた排出弁ユニット５０および減圧弁１００（流体機器）を提供することができる。そのため、運転開始時に、蒸気システム内に残留している多量の低温ドレンをいち早く排出することができる。したがって、低温ドレンに蒸気が混合することによって発生しうるウォーターハンマーを未然に防止することができる。

　また、上記実施形態の排出弁ユニット５０において、弁ケース５１は、ハウジング１における第１貯留室４１の下方部分に装着される一方、上部には第２貯留室５２を第１貯留室４１と連通させるための連通孔５１ａが設けられている。

　上記の構成によれば、第２貯留室５２が第１貯留室４１の下方に設けられるので、第２貯留室５２のドレンには第１貯留室４１のドレンの水頭が付加される。そのため、運転開始時において第２弁機構５３によるドレンの排出能力が高くなる。

　また、上記実施形態の排出弁ユニット５０において、第２排出孔５６は、第２貯留室５２の底部において上下方向に開口している。第２弁体５４は、円板状に形成され、第２排出孔５６の上方に配置されている。バネ５７は、第２弁体５４の下方に設けられ、第２弁体５４を上方へ付勢している。

　上記の構成によれば、第２排出孔５６が第２貯留室５２の底部に設けられているので、第２貯留室５２のドレンの水頭をできるだけ稼ぐことができ、第２弁機構５３によるドレンの排出能力がより高くなる。また、第２弁体５４は円板状に形成されたいわゆるディスク形の弁体であるため、例えば球形のフロートと比べて、第２弁機構５３の設置スペースを削減することができる。

　また、上記実施形態の排出弁ユニット５０において、バネ５７は、一端が第２弁体５４の下面に接続されて第２弁体５４を支持している。第２弁機構５３は、第２貯留室５２における第２弁体５４の上方に設けられ、第１貯留室４１から連通孔５１ａを介して第２貯留室５２に流下するドレンが第２弁体５４の上面に当たるのを阻止する邪魔板５８を有している。

　上記の構成によれば、第２弁機構５３が開弁状態において、第１貯留室４１から流下するドレンが第２弁体５４の上面に当たることによって発生しうる第２弁体５４の揺れを防止することができる。第２弁体５４が不規則に揺れると、第２排出孔５６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５４は下面に接続されたバネ５７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、上記実施形態の排出弁ユニット５０では、第２弁体５４がバネ５７の付勢力によって邪魔板５８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５４の揺れを防止することができる。

　また、上記実施形態の排出弁ユニット５０において、邪魔板５８は、上下方向の位置が変更可能に設けられている。この構成によれば、蒸気システムの運転条件の変更に応じて、バネ５７の付勢力を調整することができる。

　即ち、運転時の圧力Ｐａや運転開始時の圧力Ｐｂが変更になった場合、変更後の圧力Ｐａ，Ｐｂの下で第２弁機構５３が適切に開弁および閉弁するように、バネ５７の付勢力を調整することができる。例えば、バネ５７の付勢力を減少させる場合には、邪魔板５８の位置を上方へずらし、バネ５７の付勢力を増加させる場合には、邪魔板５８の位置を下方へずらす。

　また、上記実施形態の排出弁ユニット５０において、弁ケース５１は、ハウジング１に螺合によって装着される雄ねじ部５１ｃを有している。この構成によれば、減圧弁１００（流体機器）のハウジング１に排出弁ユニット５０を簡易に着脱させることができる。

　また、減圧弁１００（流体機器）において排出弁ユニット５０の機能が不要な場合には、排出弁ユニット５０の代わりにプラグを螺合することにより、引き続き減圧弁１００を使用することができる。

　（実施形態２）
　本願の実施形態２について図５を参照しながら説明する。本実施形態は、上記実施形態１の排出弁ユニット５０が装着された気液分離器１１０（流体機器）である。本実施形態の気液分離器１１０は、上記実施形態１の減圧弁１００において減圧機構２０を省略したものと実質的に同じ構成である。ここでは、上記実施形態１と異なる点について説明する。

　気液分離器１１０は、蒸気システム等に設けられ、流入してきた蒸気に含まれるドレンを分離し、分離後の蒸気を下流側に供給するものである。この気液分離器１１０には、分離されたドレンを排出するための排液機構４０が内蔵されている。つまり、気液分離器１１０は、ドレントラップ機能付きの気液分離器である。そして、気液分離器１１０は、排液機構４０の一部を構成する排出弁ユニット５０が装着されている。

　気液分離器１１０は、流体の流路が形成されたハウジング７０と、ハウジング７０にそれぞれ内蔵される分離機構１０および排液機構４０とを備えている。分離機構１０および排液機構４０の構成および機能は、上記実施形態１のものと同様である。

　ハウジング７０は、本体７１と、本体７１の下に取り付けられる底蓋７２とを有している。また、本体２は、上下方向に連結された上部７１ａおよび下部７１ｂから成っている。ハウジング７０には、上記実施形態１と同様、蒸気の流入口６および流出口７が設けられている。流入口６および流出口７は、上述した流路の一部であり、上部７１ａに設けられている。

　ハウジング７０では、上記実施形態１と同様、上から順に、分離機構１０および排液機構４０が配置されている。分離機構１０は、概ね上部７１ａに設けられ、流入口６に連通している。排液機構４０は、下部７１ｂと底蓋７２とに跨って設けられ、分離機構１０を介して流入口６に連通している。

　つまり、ハウジング７０には、流入口６から流入した蒸気が、分離機構１０を介して流出口７に流れる流路と、流入口６から蒸気と共に流入したドレンが、分離機構１０を介して排液機構４０に流れる流路とが形成されている。

　以上のように構成された本実施形態の気液分離器１１０においても、上記実施形態１と同様の作用効果を奏する。

　なお、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、上記実施形態の排出弁ユニット５０では、バネ５７を第２弁体５４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、上記実施形態の排出弁ユニット５０において、第２弁体５４として球形のフロートを用いるようにしてもよい。

　また、上記実施形態の排出弁ユニット５０において、邪魔板５８を省略するようにしてもよいし、弁ケースをねじでハウジングに固定するようにしてもよい。

　また、流体機器の例として、減圧弁１００および気液分離器１１０について説明したが、排液機構が設けられるものであればその他の流体機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それが装着された流体機器について有用である。

１，７０　　　ハウジング
６　　　　流入口
７　　　　流出口
１０　　　分離機構
２０　　　減圧機構
４１　　　第１貯留室
４２　　　第１弁機構
４３　　　第１弁体（フロート）
４５　　　第１排出孔
５０　　　排出弁ユニット
５１　　　弁ケース
５１ａ　　連通孔
５１ｃ　　雄ねじ部
５２　　　第２貯留室
５３　　　第２弁機構
５４　　　第２弁体
５６　　　第２排出孔
５７　　　バネ
５８　　　邪魔板

Claims

　流入口、該流入口から流入した液体の第１貯留室が設けられたハウジングと、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弁機構とを備えた流体機器に装着される排出弁ユニットであって、
　前記ハウジングに着脱自在に装着可能であり、前記ハウジングに装着された際に前記第１貯留室と連通する液体の第２貯留室が設けられている弁ケースと、
　前記第２貯留室に設けられ、前記第１排出孔よりも孔径が大きい液体の第２排出孔、前記第２貯留室に収容され、前記第２排出孔を開閉する弁体を有する第２弁機構とを備え、
　前記第２弁機構は、前記弁体を開弁方向に付勢するバネを有し、前記第２貯留室の圧力が所定値まで上昇すると、該圧力によって前記弁体が前記バネの付勢力に抗して前記第２排出孔を閉鎖するように構成されている
ことを特徴とする排出弁ユニット。
　請求項１に記載の排出弁ユニットにおいて、
　前記弁ケースは、前記ハウジングにおける前記第１貯留室の下方部分に装着される一方、上部には前記第２貯留室を前記第１貯留室と連通させるための連通孔が設けられている
ことを特徴とする排出弁ユニット。
　請求項２に記載の排出弁ユニットにおいて、
　前記第２排出孔は、前記第２貯留室の底部において上下方向に開口しており、
　前記弁体は、円板状に形成され、前記第２排出孔の上方に配置され、
　前記バネは、前記弁体の下方に設けられ、前記弁体を上方へ付勢している
ことを特徴とする排出弁ユニット。
　請求項３に記載の排出弁ユニットにおいて、
　前記バネは、一端が前記弁体の下面に接続されて前記弁体を支持しており、
　前記第２弁機構は、前記第２貯留室における前記弁体の上方に設けられ、前記第１貯留室から前記連通孔を介して前記第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を有している
ことを特徴とする排出弁ユニット。
　請求項４に記載の排出弁ユニットにおいて、
　前記弁体は、前記バネの付勢力によって前記邪魔板に押し付けられている
ことを特徴とする排出弁ユニット。
　請求項５に記載の排出弁ユニットにおいて、
　前記邪魔板は、上下方向の位置が変更可能に設けられている
ことを特徴とする排出弁ユニット。
　請求項１乃至６の何れか１項に記載の排出弁ユニットにおいて、
　前記弁ケースは、前記ハウジングに螺合によって装着される雄ねじ部を有している
ことを特徴とする排出弁ユニット。
　流入口、該流入口から流入した液体の第１貯留室が設けられたハウジングと、
　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、
　前記ハウジングに装着される請求項１乃至７の何れか１項に記載の排出弁ユニットとを備えている
ことを特徴とする流体機器。
　請求項８に記載の流体機器において、
　前記ハウジング内における前記第１貯留室の上方に設けられ、前記流入口から流入した気体に含まれる液体を分離する分離機構を備える一方、
　前記ハウジングには、前記分離機構によって液体と分離された気体が流出する流出口が設けられており、
　前記第１貯留室は、前記分離機構によって分離された液体が貯留される
ことを特徴とする流体機器。
　請求項８に記載の流体機器において、
　前記ハウジング内における前記第１貯留室の上方に設けられ、前記流入口から流入した気体に含まれる液体を分離する分離機構と、
　前記ハウジング内に設けられ、前記分離機構によって液体と分離された気体を減圧して一定の圧力に保持する減圧機構とを備える一方、
　前記ハウジングには、前記減圧機構によって減圧された気体が流出する流出口が設けられており、
　前記第１貯留室は、前記分離機構によって分離された液体が貯留される
ことを特徴とする流体機器。