JPH0434033B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、寒冷地の暖房などに用いられる蒸気
流通管内で、スチームの凝結水が凍結しないよう
に、当該凝結水を適時系外に排出してしまうよう
にした凍結防止用の排水弁装置に関する。

【従来の技術】

例えば、寒冷地を走行するデイーゼル機関車の
暖房装置は、構造上及び経済上の見地から一般に
スチーム暖房が採用されている。 このため、スチームの凝結水を排出する弁装置
が蒸気流通管の適所に一定間隔で取付けられてい
るが、従来のこの種弁装置は第１図に示す如く蒸
気流通管１と連結される弁本体２内に、該弁本体
２の下部に形成された排出口３を開閉するための
弁４と、該弁４の軸部４ａを昇降可能に支持する
案内筒５と、この案内筒５を自身の上部に保持す
る弁体６とを設置すると共に、案内筒５の鍔部５
ａと弁４との間に、ステンレス製のベローズ７を
装着してなる構成を有している。 このため、蒸気により弁本体２内が高温に維持
されている時は、図示の如くベローズ７が伸び
で、弁４を降下させることで排出口３を自動的に
閉じ、蒸気の一部が冷えて凝結水となり、これが
弁本体２内に流下して該弁本体２内の温度が低温
となると、ベローズ７が収縮して弁４を上昇させ
て排出口３を自動的に開き、このことで、当該凝
結水を弁体６の壁部に穿設されている複数の通孔
６ａを経て、排出口３から外部に自然排水するこ
とができる。 しかし、温度差により弁４を自動的に昇降させ
るベローズ７は、内部ガスを封入して伸縮する構
造であるため、従来にあつては長期伸縮作動によ
る繰返し疲労の影響を受けて、微細なキズによる
ガス洩れ、弁４の開閉不良等を起こし、それによ
つて、冬期、弁４内での凝結水の集積で弁４自身
の凍結、更に弁体６の破壊までも発生することに
なる。 このような凍結の防止対策として、別途設けた
予備バルブ８を解放することで凝結水を放出した
り、或は弁体６を横型に改良したりしているが、
十分な効果は得られず、結局、かかる凍結の防止
にはベローズの交換、保守点検等が必要となり、
従つてベローズ自体の破損防止即ち耐久年数の向
上、製造コストの低減等の対策を必要とした。

【発明が解決しようとする課題】

本発明はかかる問題点に鑑み創作されたもの
で、上記ベローズの代わりに、弁を昇降動させる
のに形状記憶合金ばねを、バイアスばねと組合せ
て適切に使用することにより、ベローズの前記欠
陥を解消するだけでなく、弁本体に内装の弁体
を、蒸気連結管と連通の流入口近傍に臨設すると
共に、この弁体を貫通して昇降自在な弁の軸部
を、上記流入口に嵌挿することで、凝結水の排水
作動を感度よく行わせ、かつ、排水後の閉弁をも
迅速に作動させ、スチームの不本意な放出を抑制
して、熱効率の向上を図るのが、その目的であ
る。

【問題を解決するための手段】

本発明は上記の目的を達成するため、横向きの
蒸気流通管に流入口を介して連通垂設した弁本体
と、この弁本体に内装され下方に排出口を開口し
て、当該弁本体に固設した弁体と、この弁体の天
井部に貫穿した挿通孔に軸部が昇降動自在に嵌装
され、上記の排出口を下方からの押当により閉成
自在な弁と、上記軸部の中間部位に設けられた鍔
部と、この鍔部の下面に接して軸部に被嵌され、
弁を閉方向に付勢する形状記憶合金ばねと、当該
鍔部の上面と弁体の天井部間にあつて、前記の軸
部に被嵌され弁を開方向に付勢するバイアスばね
とを具備し、上記弁体の天井部は前記の流入口に
臨設すると共に、挿通孔を貫通する弁の軸部は、
形状記憶合金ばねにより弁が排出口を閉成してい
る状態で流入口内まで延出し、流入口からのスチ
ームの凝結水が、弁本体と弁体の間を流下して、
弁体に設けた通孔より弁体内に貯留され、これに
より冷却された形状記憶合金ばねが収縮変形し
て、排出口が開弁状態となつた際、前記弁の軸部
における先頭が、弁体の天井部近傍まで降下自在
なるよう構成されていることを特徴とする蒸気流
通管内のスチーム凝結水凍結防止用排水弁装置を
提供しようとするものである。

【実施例】

以下、本発明を図示の実施例により詳記する。 第２図Ａ乃至Ｂに示す如く、スチームが流通す
る横向きの蒸気流通管１１には、流入口１５を介
して連通されている弁本体１２を垂設し、この弁
本体１２には、これに下部側が固設されている弁
体１６を内装し、当該弁体１６の天井部に貫穿し
た挿通孔１７と、弁体１６の下位側に開設した排
出口１３とに、弁１４の軸部１４ａを挿通して当
該弁１４を昇降自在なるよう縦装するのであり、
この際、弁１４により排出口１３が下方からの押
当により閉成自在となるよう構成されている。 さらに、弁１４の上記軸部１４ａにおける中間
部位に鍔部１４ｂが設けられ、当該鍔部１４ｂの
下面と排出口１３の周辺である弁体１６の底部上
面間に、弁１４を常時、閉方向すなわち上昇方向
へ付勢するNi―Tiによるコイル状の形状記憶合
金ばね１８が、軸部１４ａに被嵌挟装されてい
る。 そして、上記鍔部１４ｂの上面と弁体１６の天
井部下面との間には、弁１４を常時、開方向すな
わち降下方向へ付勢するバイアスばね１９が、こ
れまた軸部１４ａに被嵌挟装されている。 ここで、上記の形状記憶合金ばね１８とバイア
スばね１９との各ばね圧は、蒸気流通管１１内の
スチームにより弁本体１２内が高温に維持されて
いる際にあつて、形状記憶合金ばね１８のばね圧
が、バイアスばね１９のばね圧に打ち勝ち、後に
詳記する通りスチームの凝結水により形状記憶合
金ばね１８が低温となつて収縮変形した際には、
逆にバイアスばね１９のばね圧が形状記憶合金ば
ね１８のばね圧に打ち勝つよう設定されている。 既知の如く、上記Ni―Tiの形状記憶合金によ
る形状記憶効果は、マルテンサイト変態によつて
起こるもので、マルテンサイト相が母相に逆変態
する温度即ち形状を回復する温度が決定する。 すなわち、Ni―Ti合金によるマルテンサイト
変態温度は、合金組成のわずかな成分の変化によ
つて大きく変化し、また、形状記憶処理をする温
度によつても変化する。 従つて、冷却時と昇温時との変態温度のヒステ
リシスは本合金特有の特性で、それ自体をかえる
ことはできないためバイアスばねを利用すること
によりヒステリシスを小さくするものである。 すなわち、形状記憶合金ばね１８とバイアスば
ね１９とを併用し可逆的に繰返し作動させる機構
としたことにより二方向性の作動が得られること
となる。 さらに、本発明では図示の如く弁体１６の前記
天井部が、弁本体１２の流入口１５に臨設されて
おり、第２図Ａの如き弁１４の閉弁状態にあつて
は弁体１６に貫装した弁１４の軸部１４ａにおけ
る先頭が、当該流入口１５内まで延出するように
してある。 この結果、この状態では上記流通管１１内のス
チームが流入口１５から弁本体１２と弁体１６と
の間に流入するための通路が狭いものとなつてお
り、同図Ｂのように弁１４が開弁している状態で
は、弁１４の軸部１４ａが流入口から引き抜かれ
ることとなるので、それだけ上記スチームの流入
に対する抵抗が減少する。 上記の弁本体１２と弁体１６との間に形成され
ている通路は、その下端にあつて弁体１６に所要
数個開口した通孔１６ａを介して弁体１６内に連
通させてあり、当該連通１６ａは前記の形状記憶
合金ばね１８に対向して開設されている。 上記の装置によるときは、蒸気流通管１１内に
スチームが流れることで、弁本体１２内と、これ
に連通する弁体１６内とが高温条件下におかれる
ので、形状記憶合金ばね１８は第２図Ａの伸長状
態を保ち、そのばね圧によりバイアスばね１９を
押圧することで、弁１４は排出口１３を閉成する
から、蒸気流通管１１内のスチームが系外に放出
されることがない。 また、この状態にあつては前記の通り弁本体１
２内に流入口１５を介して流入するスチームは弁
体１６の天井部と弁１４の軸部１４ａとにより抑
制されるので、後述するように蒸気流通管１１内
のスチームによる凝結水による形状記憶合金ばね
１８が冷却された時の冷却効果が、流入するスチ
ームにより阻害され、弁１４の開成作動が感度よ
く行われなくなるといつたことがなくなる。 次に、蒸気流通管１１内のスチームが一部冷却
して凝結水となり、これが弁本体１２内に流入口
１５から弁本体１２と弁体１６との間の通路、そ
して通孔１６ａを経由して流下し、形状記憶合金
ばね１８に触れることで、その温度が低下する
と、バイアスばね１９のばね圧が該形状記憶合金
ばね１８のばね圧に打ち勝つので、形状記憶合金
ばね１８が収縮して第２図Ｂに示す如く、弁１４
は弁体１６の挿通孔１７の支持作用を受けて降下
し、排出口１３を自動的に開き、凝結水を弁体１
６の各通孔１６ａを経て排出口１３から外部に自
然排水する。 完全排水後、弁本体１２内が再びスチームによ
り高温となると、今度は形状記憶合金ばね１８が
伸長してバイアスばね１９のばね圧に打ち勝つの
で、第２図Ａに示す如く、弁１４は弁本体１６の
挿通孔１７による支持を受けて上昇し、排出口１
３を自動的に閉塞することになる。 そして、上記の開弁状態にあつては、弁１４の
軸部１４ａが前記の通り流入口１５から下方へ引
き抜かれるようになるから、第２図Ａの閉弁状態
の場合に比し、流入口１５からのスチームの流入
に対する抵抗が小さくなり、当該スチームによる
形状記憶合金ばね１８の昇温も速やかに行われる
こととなり、閉弁の作動が迅速になされる。

【発明の効果】

本発明は上記のように蒸気流通管内のスチーム
による凝結水を、形状記憶合金ばねとバイアスば
ねの組合せ構造により、即時系外に排出するよう
にしたから、従来のベローズの如くガス抜けによ
り弁を昇降させる伸縮機能が消失するような事故
は皆無となり、更に凍結防止上の必要性から設置
されている予備バルブの必要性もなくなり、従つ
て、凍結に対する点検作業やベローズの取替え等
も皆無となり半永久的使用の可能性とコストの低
減化等に大きな効果を得ることができる。 本発明では、さらに閉弁状態の場合、弁体の天
井部が流入口からのスチームを抑制しているだけ
でなく、天井部を貫通する弁の軸部は流入口内に
配されていることで、スチームの流入が、一層抑
制され、これにより閉弁状態の正常な保持が確保
されると共に、開弁状態となつた際には、当該軸
部が流入口から下方へ引き込まれてスチームの流
入が助勢されるようにしたので、開弁状態から閉
弁状態への作動も迅速になされ、スチームの不本
意な放散が抑止されて、熱効率のよい暖房等を行
うことが可能となる。 また、本発明では弁が下方からの押当により排
出口を閉成し得る構成としたので蒸気流通管内の
異常圧時における安全性の点でも、よい結果が得
られることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の排水弁を示す縦断正面図、第２
図Ａは本発明に係る凍結防止用排水弁装置の閉弁
状態を示す縦断正面図、同図Ｂは同弁の開弁状態
を示す縦断正面図である。 １１……蒸気流通管、１２……弁本体、１３…
…排出口、１４……弁、１４ａ……軸部、１４ｂ
……鍔部、１５……流入口、１６……弁体、１６
ａ……通孔、１７……挿通孔、１８……形状記憶
合金ばね、１９……バイアスばね。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 横向きの蒸気流通管に流入口を介して連通垂
   設した弁本体と、この弁本体に内装され下方に排
   出口を開口して、当該弁本体に固設した弁体と、
   この弁体の天井部に貫穿した挿通孔に軸部が昇降
   動自在に嵌挿され、上記の排出口を下方からの押
   当により閉成自在な弁と、上記軸部の中間部位に
   設けられた鍔部と、この鍔部の下面に接して軸部
   に被嵌され、弁を閉方向に付勢する形状記憶合金
   ばねと、当該鍔部の上面と弁体の天井部間にあつ
   て、前記の軸部に被嵌され弁を開方向に付勢する
   バイアスばねとを具備し、上記弁体の天井部は前
   記の流入口に臨設すると共に、挿通孔を貫通する
   弁の軸部は、形状記憶合金ばねにより弁が排出口
   を閉成している状態で流入口内まで延出し、流入
   口からスチームの凝結水が、弁本体と弁体の間を
   流下して、弁体に設けた通孔より弁体内に貯留さ
   れ、これにより冷却された形状記憶合金ばねが収
   縮変形して、排出口が開弁状態となつた際、前記
   弁の軸部における先頭が、弁体の天井部近傍まで
   降下自在なるよう構成されていることを特徴とす
   る蒸気流通管内のスチーム凝結水凍結防止用排水
   弁装置。