JP2008111473A - 感温弁 - Google Patents

Abstract

【課題】弁体の動作不良を確実に防止できる感温弁を提供する。
【解決手段】流体の流入口１ａおよび流出口１ｂを有するボデイ１と、弁口４１ａを有する弁座部材４と、上下方向に移動して弁口４１ａを開閉する弁体５１と、流体の温度に応じて弁体５１を閉弁方向に駆動する感温駆動体７と、感温駆動体７の駆動力に抗して弁体５１に開弁方向への弾性力を付加する復帰用ばね９とを備えている。弁座部材４は、弁口４１ａを有する本体４１と、流体を弁口４１ａに導入する導入孔４２ａおよび弁体５１をガイドするガイド孔４２ｂを有し本体４１の上面４１ｂから上方に突出するガイド部４２とを有し、復帰用ばね９は、ガイド部４２に外嵌され、復帰用ばね９の下端部９ｂは、本体４１の上面４１ｂに当接し、ガイド部４２の外周の根元部に下向きに末広がりの傾斜部４２ｃが形成され、傾斜部４２ｃの下端が復帰用ばね９の下端部９ｂの内径縁９ｂａと合致している。
【選択図】図２

Description

本発明は、主として蒸気配管の温調トラップに用いられる感温弁に関し、特に閉弁動作時の蒸気漏れを防止できる感温弁の改良に関する。

従来、感温弁は、例えば蒸気のような流体の温度を感知した感温駆動体の変形により、復帰用ばねの軸方向への圧縮または伸張によって弁体で弁座部材の弁口を閉止（閉弁）または開放（開弁）するようになっている。

前記弁座部材は、前記弁口を有する本体と、この本体の上面から上方に突出するガイド部とを有し、このガイド部に、流体を弁口に導入する導入口および前記弁体を嵌合させてガイドするガイド孔とが設けられている。前記復帰用ばねは、ガイド部に外嵌される形で、ガイド部と同心にその外周面の径方向外方に配置されている（特許文献１参照）。
特開２００５−１４７２２２号

前記構成の感温弁の場合、前記復帰用ばねとガイド部との間に隙間が存在するため、特に、復帰用ばねの圧縮による閉弁動作時に、前記復帰用ばねが径方向に片寄って心ずれを起こし、復帰用ばねのばね力の作用中心が径方向にずれて、これと連動している弁体が傾斜して弁座部材への着座不良をきたし、感温弁の動作不良を招いて、弁口からの蒸気漏れを発生する。

そこで、弁座部材の本体における復帰用ばねの下端部が当接する上面に凹所を設け、この凹所に前記復帰用ばねの下端部を嵌入することで、復帰用ばねの位置規制を行うことも考えられるが、凹所と復帰用ばねの下端部との間には、凹所の機械加工上の要請から、径方向の隙間が存在するから、復帰用ばねの心ずれを確実に防止することはできない。

そこで、本発明は、弁座部材への弁体の着座不良を確実に防止できる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、本発明にかかるエンジンのエアクリーナは、流体の流入口および流出口を有するボデイと、弁口を有する弁座部材と、上下方向に移動して前記弁口を開閉する弁体と、流体の温度に応じて前記弁体を閉弁方向に駆動する感温駆動体と、前記感温駆動体の駆動力に抗して前記弁体に開弁方向への弾性力を付加する復帰用ばねと、備え、前記弁座部材は、前記弁口を有する本体と、流体を弁口に導入する導入孔および前記弁体を嵌合させてガイドするガイド孔を有し前記本体の上面から上方に突出するガイド部とを有し、前記復帰用ばねは、前記ガイド部と同心にその外周面の径方向外方に位置し、前記復帰用ばねの下端部は、前記弁座部材の本体の上面に当接し、前記ガイド部の外周の根元部に下向きに末広がりの傾斜部が形成され、前記傾斜部の下端が前記復帰用ばねの下端部の内径縁と合致している。

この構成によれば、閉弁時に感温駆動体の変形により復帰用ばねが動作して圧縮されたとき、前記弁体の上面に当接している復帰用ばねの下端部はその内径縁がガイド部の根元部に形成された下向き末広がりの傾斜部の下端と合致しているため、前記傾斜部の下端で復帰用ばねの心ずれが阻止される。これにより、前記復帰用ばねのばね力の作用中心線が径方向にずれるのを防止できる結果、復帰用ばねと連動して動作する弁体の傾斜がなくなって、弁体の着座性が向上し、感温弁の動作が安定化する。

本発明において、好ましくは前記傾斜部の外周面は円錐面である。円錐面は加工が容易である。さらに、前記円錐面の前記弁体上面に対する傾斜角度は５０〜７０°とするのが好ましい。傾斜角度が５０°未満となると、復帰用ばねが傾斜部上に乗り上げる可能性が増加し、傾斜角度が７０°を超えると、ガイド部と復帰用ばねとの間に一定の隙間を形成することが難しくなり、復帰用ばねがガイド部に接触してばね力の場所的なアンバランスが発生し易くなる。

本発明によれば、弁体の上面に当接している復帰用ばねの下端部の内径が弁体のガイド部の根元部に形成された下向き末広がりの傾斜部の下端と合致しているため、前記傾斜部の下端で復帰用ばねの心ずれが阻止され、これにより、弁体の着座性が向上して感温弁の動作が安定化する。

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断面図である。同図に示す感温弁は、左右両側に蒸気のような流体の流入口１ａと排出口１ｂを有するボディ１と、このボディ１の上部の開口部に着脱可能にねじ連結されたカバー２と、このカバー２の上部を覆うキャップ３とを備えている。カバー２はボディ１の内部に設けた弁室１５の上部開口を閉塞している。

前記ボディ１の内部には、その弁室１５の底部にねじ結合された弁座部材４と、この弁座部材４に嵌合されて上下方向（軸方向）に移動自在に支持され、下端側に弁体５１を備えた弁棒５とが配置されている。この弁棒５の上端側は調節ボルト６に支持され、この調節ボルト６はカバー２のねじ孔２０にねじ結合され、ロックナット２１で固定されており、カバー２との間がＯ−リング６ａによりシールされている。前記調節ボルト６の上下方向への移動調整により、ボディ１内での後述する感温駆動体７の高さ位置を適宜調整でき、また、復帰用ばね９のばね反力を加減できる。前記弁座部材４は、弁口４１ａを有する本体４１と、この本体４１の上面から上方に突出して一体形成されたガイド部４２とを有する。ガイド部４２には、流体を弁口４１ａに導入する周方向に複数配置された導入孔４２ａおよび前記弁体５１を嵌合させてガイドするガイド孔４２ｂが設けられている。この弁口４１は前記弁棒５の上下動によりその下端の弁体５１によって開弁もしくは閉弁される。

前記弁棒５には、弁室１５内に位置して調節ボルト６の下方側に、流体の温度に応じて前記弁体５１を上下に駆動させる感温駆動体７が上下移動可能に配置されている。この感温駆動体７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おり、上端部が調節ボルト６の下端面に接触している。また、感温駆動体７の下部側にはばね受け部材８が取り付けられ、このばね受け部材８と弁座部材４の本体４１との間に復帰用コイルばね９が介装されている。ここで前記感温駆動体７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前記弁棒５に嵌め込んで、感温駆動体７の下端部を、図２に示すばね受け部材８の上面に取り付けた駆動体受け部材１６の上面に支持させている。ばね受け部材８と駆動体受け部材１６の間の空間１７に、弁棒５に固定されたつば１８が収納されている。

図１に示す流体の流入口１ａと弁室１５とは、導入側連通孔１０を介して連通しており、流体の排出口１ｂと弁室１５とは、前記弁口４１ａから下方に延びる連通路１１とこの連通路１１の途中から側方に分岐する導出側連通孔１２を介して連通している。

図２に示すように、前記復帰用ばね９は、前記ガイド部４２に外嵌され、つまり、ガイド部４２と同心にその外周面４２ｄの径方向外方に位置しており、上端部９ａがばね受け部材８の下面に当接し、前記復帰用ばね９の下端部９ｂが、前記本体４１の水平な上面４１ｂに当接している。前記ガイド部４２の外周の根元部に下向きに末広がりの傾斜部４２ｃが形成され、この傾斜部４２ｃの下端が、図３に示すように、前記復帰用ばね９の下端部９ｂの内径縁９ｂａと合致している。前記傾斜部４２ｃの外周面はガイド部４２と同心、つまり、弁体５１と同心の円錐面であり、この円錐面の前記上面４１ｂに対する傾斜角度θは６０°である。このように、傾斜部４２ｃの外周面を円錐面としたことで、製造が容易になる。前記円錐面の前記上面４１ｂに対する傾斜角度θは５０〜７０°とするのが好ましい。傾斜角度が５０°未満となると、復帰用ばねが傾斜部上に乗り上げる可能性が増加し、傾斜角度が７０°を超えると、ガイド部と復帰用ばねとの間に一定の隙間を形成することが難しくなり、復帰用ばねがガイド部に接触してばね力の場所的なアンバランスが発生し易くなる。

また、図２に示すように、弁体５１は先端の円錐角αが４８〜５５°程度と小さく、閉弁時に先端５１ａが弁口４１ａを貫通して、弁口４１ａよりも下方に突出するように長く形成されている。これにより、弁口４１ａに付着する錆、ごみ、水垢などのスケールを弁体５１によって掻き落とすことができる。

次に、上記構成にかかる感温弁を蒸気トラップとして使用した場合の作用について図１を参照しながら説明する。流入口１ａからボディ1 内に流入した蒸気または蒸気と復水が混入した流体が所定温度以上のとき、図２に示すように、感温駆動体７の各熱膨張要素（各バイメタル組）が膨張して上下方向（軸方向）に湾曲状に変形する。感温駆動体７の変形により、駆動体受け部材１６およびばね受け部材８が下方に移動し、復帰用ばね９が軸方向に圧縮される。駆動体受け部材１６の下方への移動により、つば１８が駆動体受け部材１６によって押し下げられることで弁棒５が軸方向に下降し、ガイド部４２のガイド孔４２ｂ内を摺動することでガイドされながら、この弁棒５の弁体５１が弁口４１ａに押し当てられて弁口４１ａを塞ぎ、閉弁される。

前記閉弁動作時において、弁体５１によって弁口４１ａが閉弁されるとき、復帰用ばね９の下端部９ｂが本体４１の上面４１ｂに強く押し付けられるが、この復帰用ばね９の下端部９ｂの内径縁９ｂａは、ガイド部４２の外周の根元部に形成された下向きに末広がりの傾斜部４２ｃと合致しているので、径方向への偏位、すなわち、心ずれが阻止される。つまり、復帰用ばね９の物理的な中心線が弁体５１の中心線と一致するので、復帰用ばね９のばね力の作用中心線も心ずれがなくなる。これにより、復帰用ばね９がガイド部４２の外周面４２ｄに接触してばね力の場所的均一性が損われることもなくなる。その結果、弁体５１の傾斜がなくなって着座性が向上し、感温弁の動作が安定化する。

ボディ1 内に流入する復水の量が増加して、ボディ1 内の流体の温度が所定温度未満に低下すると、感温駆動体７の上下方向の変形量が小さくなり、復帰用コイルばね９が伸張し、これに伴い、ばね受け部材８が上方へ移動する。ばね受け部材８の上方への移動により、つば１８がばね受け部材８によって押し上げられることで弁棒５が軸方向に上昇し、弁口を塞いでいた弁体５１が前記弁口４１ａから上方に離間し、弁口４１ａが開放される。これにより、復水は、図１に示すガイド部４２の導入孔４２ａから弁口４１ａおよび導出側連通孔１２を経て排出口１ｂから排出される。

なお、本発明は上記実施形態で説明した温調トラップに限定されるものではなく、流体の温度を検出して弁の開度を制御する温度制御弁のような他の感温弁にも適用できる。

本発明の一実施形態にかかる感温弁を示す縦断面図である。 感温弁の要部の縦断面図である。 復帰用ばねの下端部とガイド部の配置状態を拡大して示す側面断面図である。

符号の説明

１ ボデイ
１ａ 流入口
１ｂ 流出口
４ 弁座部材
７ 感温駆動体
９ 復帰用ばね
９ｂ 下端部
９ｂａ 内径縁
４１ 本体
４１ａ 弁口
４１ｂ 上面
４２ ガイド部
４２ａ 導入孔
４２ｂ ガイド孔
４２ｃ 傾斜部
５１ 弁体
θ 傾斜角度

Claims (3)

1. 流体の流入口および流出口を有するボデイと、
   弁口を有する弁座部材と、
   上下方向に移動して前記弁口を開閉する弁体と、
   流体の温度に応じて前記弁体を閉弁方向に駆動する感温駆動体と、
   前記感温駆動体の駆動力に抗して前記弁体に開弁方向への弾性力を付加する復帰用ばねとを備え、
   前記弁座部材は、前記弁口を有する本体と、流体を弁口に導入する導入孔および前記弁体を嵌合させてガイドするガイド孔を有し前記本体の上面から上方に突出するガイド部とを有し、
   前記復帰用ばねは、前記ガイド部と同心にその外周面の径方向外方に位置し、
   前記復帰用ばねの下端部は、前記弁座部材の本体の上面に当接し、
   前記ガイド部の外周の根元部に下向きに末広がりの傾斜部が形成され、
   前記傾斜部の下端が前記復帰用ばねの下端部の内径縁と合致している感温弁。
2. 請求項１において、前記傾斜部の外周面は円錐面である感温弁。
3. 請求項２において、前記円錐面の前記上面に対する傾斜角度は５０〜７０°である感温弁。

Images