JP2004190708A - ドレン排出装置のフロート弁機構 - Google Patents
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Abstract
【課題】フロートの浮力によるパイロット弁の開閉動作を確実に行うことができ、小型化を図ることができるドレン排出装置のフロート弁機構を提供する。
【解決手段】ドレンアダプター２１の取付筒部２１ｃ及びシリンダ２５の内部にドレン弁体２６を設ける。前記シリンダ２５の外周壁部にパイロット弁座２５ａ、パイロット弁孔２５ｂ、パイロット通路２５ｃを設け、前記パイロット弁孔２５ｂを開閉する弁体３３を弁操作部材３４によって支持する。フロート３５の浮力による上方向への移動によって弁操作部材３４の被操作部３４ｂを上方へ押し上げパイロット弁孔２５ｂを開放する。これによってパイロット圧室３１内に圧力空気を供給し、ドレン弁体２６をドレン孔２３ａの開放位置に移動する。弁操作部材３４の先端部を支持部２５ｄと反対側のフロート３５の上端縁に対応するようにしたので、弁操作部材３４に作用する浮力の梃子の比率を増大する。
【選択図】 図１
【解決手段】ドレンアダプター２１の取付筒部２１ｃ及びシリンダ２５の内部にドレン弁体２６を設ける。前記シリンダ２５の外周壁部にパイロット弁座２５ａ、パイロット弁孔２５ｂ、パイロット通路２５ｃを設け、前記パイロット弁孔２５ｂを開閉する弁体３３を弁操作部材３４によって支持する。フロート３５の浮力による上方向への移動によって弁操作部材３４の被操作部３４ｂを上方へ押し上げパイロット弁孔２５ｂを開放する。これによってパイロット圧室３１内に圧力空気を供給し、ドレン弁体２６をドレン孔２３ａの開放位置に移動する。弁操作部材３４の先端部を支持部２５ｄと反対側のフロート３５の上端縁に対応するようにしたので、弁操作部材３４に作用する浮力の梃子の比率を増大する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドレン排出装置のフロート弁機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、エアシリンダ等の流体圧機器は、コンプレッサにより圧縮された圧縮空気によって作動されるようになっている。圧縮空気には、水分、オイルミスト及び塵埃等が含まれており、この圧縮空気をそのまま流体圧機器に供給すると、様々なトラブルが発生する。このため、エアフィルタによって予めこれらを分離する必要がある。エアフィルタによってドレンとして分離されたこれらの混合物は、エアフィルタに設けられたドレン排出装置によって外部に排出される。
【０００３】
上記のドレン排出装置として、従来、図４に示すものが提案されている。この装置はケース１３の下部に支持環体４１を介してドレン弁座支持体４２を設け、このドレン弁座支持体４２の内周面にはドレン弁孔を有するドレン弁座４３を嵌入している。前記ドレン弁座支持体４２の外周縁には有蓋円筒状のシリンダ４４の下端開口部が嵌合固定され、このシリンダ４４の内周面にはピストン４５が上下方向の往復動可能に収容されている。前記ピストン４５の下面には前記ドレン弁座（孔）４３を開閉する筒状の弁体４７が一体に形成されている。前記ピストン４５の上面とシリンダ４４とによって区画されたパイロット圧室４８にはコイルバネ４９が収容され、ピストン４５を常にはドレン弁座４３のドレン弁孔を開放する位置に付勢するようになっている。
【０００４】
前記シリンダ４４の蓋部の上側中心部には加圧空気を前記パイロット圧室４８に導くためのパイロット通路５０が設けられている。前記シリンダ４４の蓋部の上端部に一体形成された弁収容筒部５１には、パイロット弁５２が前記パイロット通路５０を開閉するように収容されている。なお、前記パイロット弁５２の下端部には前記パイロット通路５０に接触されるゴム製のパッド５３が嵌入されている。前記シリンダ４４の外周側にはフロート５４が上下方向の往復動可能に配設されている。このフロート５４の外周寄り上端部にはブラケット５５が取り付けられ、このブラケット５５には軸５６を介して弁操作棒５７が上下方向の傾動可能に連結されている。この弁操作棒５７は前記パイロット弁５２に設けられた挿通孔５２ａを貫通して弁収容筒部５１に設けられた挿通孔５１ａに貫通されている。
【０００５】
図４は図示しないエアフイルタが不作動状態にあって、ケース１３の下部のドレン貯留室にドレンが貯留されておらず、コイルバネ４９によってピストン４５及び弁体４７が下方に押し下げられて、ドレン弁座４３が開放された状態を示す。この状態において、エアフィルタが作動され、ケース１３の内部圧力が上昇すると、前記ピストン４５の下面に作用する圧力が上昇して、コイルバネ４９の付勢力に抗してピストン４５及び弁体４７が上方に移動され、ドレン弁座４３の弁孔が弁体４７によって閉鎖される。このためエアフィルタによって分離されたドレンはドレン貯留室に貯留されることになる。
【０００６】
そして、前記ケース１３の下部のドレン貯留室にドレンが所定量滞留してフロート５４がドレンによる浮力により上方に持ち上げられると、弁操作棒５７が挿通孔５１ａを中心にして図４において反時計回り方向に回動されて、パイロット弁５２が上方に移動される。このため、パイロット通路５０が開放され、圧縮空気がパイロット圧室４８内に進入し、ピストン４５が下方に押し下げられて弁体４７がドレン弁座４３から下方に離れるので、ドレン弁座４３が開放され、ドレン貯留室に貯留されていたドレンが外部に排出される。前記パイロット圧室４８内に進入されたパイロット圧は前記ピストン４５に設けたオリフィス４５ａによって漸次外部に排出され、ドレンが排出された後にパイロット圧室４８内の空気を外部に放出し、ピストン４５を上方に移動し弁体４７を弁閉鎖位置に復帰させる。（特許文献１参照）
【０００７】
【特許文献１】
特開平０８−１２１６９４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のドレン排出装置のフロート弁機構は、パイロット弁５２がフロート５４の中心部に設定されるとともに、弁操作棒５７の一端部がフロート５４の外周部に連結されて、弁操作棒５７の他端部が弁収容筒部５１の挿通孔５１ａに貫通支持されている。又、フロート５４の浮力によって生じる弁操作棒５７のパイロット弁５２を開放しようとする操作力は、長さの制約を余儀なくされた弁操作棒５７の長さ寸法に対する挿通孔５１ａ（弁操作棒５７の回動中心）と挿通孔５２ａ（パイロット弁５２と弁操作棒５７の連結点）との間の距離寸法との梃子の比率によって決まる。このため、パイロット弁５２を開放しようとする力を大きく設定することに限界があった。従って、前記フロート５４を大きくしてドレンによる浮力を増大させる方法がとられているので、フロート５４の外径寸法及びケース１３の外径寸法が増大しドレン排出装置の小型化を図ることができないという問題があった。
【０００９】
又、従来のフロート弁機構においては、前記弁操作棒５７の一端部をフロート５４に軸着するとともに、他端部を弁収容筒部５１の挿通孔５１ａ及びパイロット弁５２の挿通孔５２ａに貫通しているので、軸受機構の構造が複雑になる。又、弁収容筒部５１及びパイロット弁５２の構造も複雑になって、部品点数が多くなり、製造及び組み付け作業が面倒になるという問題があった。
【００１０】
さらに、従来のフロート弁機構は、フロート５４の下部に前記シリンダ４４が収容されていたので、フロート５４の下部の体積を大きくすることができず、ドレン貯留室に貯留されたドレンによるフロート５４の浮力を大きくすることができない。従って、弁操作棒５７によるパイロット弁５２の開放動作を確実に行うことができず、前述したようにフロートの体積を大きくせざるを得ないという問題があった。
【００１１】
本発明の第１の目的は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、フロートの浮力によるパイロット弁の開閉動作を確実に行うことができ、小型化を図ることができるドレン排出装置のフロート弁機構を提供することにある。
【００１２】
本発明の第２の目的は、上記第１の目的に加えて、フロート弁機構の構造を簡素化して、部品点数を低減し、製造及び組み付け作業を容易に行い、コストの低減を図ることができるドレン排出装置のフロート弁機構を提供することにある。
【００１３】
本発明の第３の目的は、上記第１又は第２の目的に加えて、フロートのドレンによる浮力を増大し、パイロット弁の開閉動作を確実に行うことができ、さらに小型化を図ることができるドレン排出装置のフロート弁機構を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ドレン貯留室を備えたケースの底部にドレン排出ポートを設け、前記ドレン排出ポートを開閉するドレン弁をシリンダ内に収容されたピストンに連結し、前記シリンダに対し前記ピストンにパイロット圧を付与して前記ドレン弁の開放を行うためのパイロット圧付与機構を設け、前記シリンダの外周側にフロートを配設し、該フロートの昇降動作により前記パイロット圧付与機構のパイロット弁の開閉を行うようにしたドレン排出装置において、前記シリンダの周壁上端部に対しシリンダ内に形成されたパイロット圧付与室にパイロット圧を付与するためのパイロット圧付与ポートを形成し、該パイロット圧付与ポートを開閉するパイロット弁を開閉操作する弁操作部材の基端部を、前記パイロット圧付与ポートに近接してフロートの周壁外側に設け、前記フロートの浮力による上方への押上力を受ける前記弁操作部材の被操作部を、前記パイロット圧付与ポートに関して前記弁操作部材の基端部と反対側に位置するフロートの周壁上端部と対応する位置に配設したことを要旨とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記パイロット弁は弁操作部材の下面に接合されていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記フロートの上端開口部には前記パイロット圧付与ポート、パイロット弁及び弁操作部材を覆うカバーが設けられていることを要旨とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記フロートと前記カバーとの間には、前記弁操作部材がその基端部を中心に所定位置において上下方向の傾動可能に、かつフリー状態で収容されていることを要旨とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記シリンダは前記フロートの上側内部に形成された大径の収容穴に収容され、前記シリンダをケースの下部に連結する連結筒は、前記フロートの下側中心部に形成された小径の貫通穴に配設されていることを要旨とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化したエアフィルタに用いられるドレン排出装置のフロート弁機構の一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
【００１９】
図３はエアフィルタ１１全体を示す縦断面図である。この図３に基づいてエアフィルタ１１の概略構成を説明する。本体１２の下部にはケース１３が設けられ、ケース１３の内部にはエアフィルタ１４が収容されている。前記ケース１３の下部にはドレン排出装置１５が収容されている。前記本体１２の上部には図示しないコンプレッサから送られてくる圧縮空気を前記エアフィルタ１４に導くための流入口１６が設けられている。又、前記本体１２の前記流入口１６と反対側には、流出口１７が設けられ、前記エアフィルタ１４によって浄化された圧縮空気を図示しないエアシリンダ等の流体圧機器に供給するようになっている。前記エアフィルタ１４によって分離された水分、オイルミスト或いは塵埃等のドレンは、前記ブラケット１８の外周部に設けた切欠き通路１８ａからケース１３の下部に設けられたドレン排出装置１５のドレン貯留室２４に導かれるようになっている。
【００２０】
次に、図１に基づいて前記ドレン排出装置１５について説明する。
前記ケース１３の底部に設けられた貫通穴１３ａには、円筒状のドレンアダプター２１が上下方向に指向するように嵌入固定されている。このドレンアダプター２１に形成された雌ねじ２１ａには手動ドレン弁２２が螺合されている。前記手動ドレン弁２２の上端部にはドレン孔２３ａを有するドレン弁座２３が嵌合され、ケース１３の内側下部に形成されたドレン貯留室２４内のドレンを手動ドレン弁２２に形成したドレン通路２２ｂから外部に排出可能になっている。即ち、手動ドレン弁２２を螺退方向に回すことにより後述するドレン弁体２６のドレン弁２６ａの下端からドレン弁座２３が離れてドレン貯留室２４内のドレンが外部に排出されるようになっている。
【００２１】
前記ドレンアダプター２１の中間高さ位置には前記ドレン弁座２３と対応する高さ位置にドレンの排出ポート２１ｂが形成されている。ドレンアダプター２１の上端部に一体に形成された連結筒としての取付筒部２１ｃには、シリンダ２５の下端部に一体形成されたボス部が嵌合固定されている。前記取付筒部２１ｃ及びシリンダ２５の内部には、ドレン弁体２６が上下方向の往復動可能に収容されている。このドレン弁体２６は前記取付筒部２１ｃの内部に上下方向に挿入した円筒状をなすドレン弁２６ａと、前記シリンダ２５内に収容されたピストン２６ｂとにより構成されている。ドレン弁２６ａの下端面によって前記ドレン弁座２３のドレン孔２３ａが開閉されるようになっている。
【００２２】
前記シリンダ２５の上端部には密栓２８が嵌合され、密栓２８とピストン２６ｂとの間には付勢部材としてのコイルバネ２９が介在されている。前記ピストン２６ｂの上面と前記密栓２８との間には大気室３０が形成され、ドレン弁体２６の中心部に形成した挿通孔２６ｃ及びドレン弁座２３のドレン孔２３ａによって外部と常時連通されている。前記ピストン２６ｂの下面と前記シリンダ２５の底壁部との間にはパイロット圧室３１が形成されている。前記シリンダ２５の外周壁上部にはパイロット弁座２５ａが形成され、そのパイロット弁孔２５ｂはパイロット通路２５ｃによって前記パイロット圧室３１と連通されている。前記ドレン弁２６ａには前記パイロット圧室３１と挿通孔２６ｃを連通するオリフィス２６ｄが形成されている。オリフィス２６ｄにはフィルター３２が設けられている。
【００２３】
前記シリンダ２５の周壁上面には前記パイロット弁座２５ａと対応するようにゴム製の弁体３３が配設され、この弁体３３によって前記パイロット弁孔２５ｂを開閉し得るようになっている。前記弁体３３には弁操作部材としての短冊板状をなす弁操作部材３４が取り付けられている。前記弁操作部材３４の基端部は前記パイロット弁座２５ａの近傍に設けた支持部２５ｄの上端面に支持されている。弁操作部材３４の中間部は前記密栓２８の上面を水平方向に素通りしてパイロット弁孔２５ｂに関して支持部２５ｄと反対方向に延長されている。
【００２４】
前記取付筒部２１ｃ及びシリンダ２５の外周部には、フロート３５が上下方向の往復動可能に収容され、前記フロート３５の下側中心部には前記取付筒部２１ｃの外周を囲繞するように小径の挿通孔３５ａが形成され、フロート３５の上側内部には前記シリンダ２５の外周を囲繞するように大径の収容穴３５ｂが形成されている。前記フロート３５の上端部にはカバー３６が嵌合固定されている。前記弁操作部材３４の先端部には被操作部３４ｂが形成され、この被操作部３４ｂは前記フロート３５の周壁部の上面に所定の微小隙間をもって対向配置されている。前記弁操作部材３４の先端には旋回阻止部３４ｃが形成され、前記フロート３５の周壁外周面に切り欠き形成した位置規制凹部３５ｄに進入されている。前記弁操作部材３４は前記位置規制凹部３５ｄに旋回阻止部３４ｃを進入することによって水平面内での旋回が阻止され、前記支持部２５ｄに支持された基端部３４ａを中心とした上下方向の傾動のみが許容されるようになっている。
【００２５】
前記フロート３５の挿通孔３５ａと収容穴３５ｂの境界に形成された段差部３５ｃは、前記シリンダ２５の下端面に当接されることによりフロート３５の浮上高さ位置を規制するようになっている。
【００２６】
この実施形態では、前記シリンダ２５、パイロット弁座２５ａ、パイロット弁孔２５ｂ、パイロット通路２５ｃ、オリフィス２６ｄ、パイロット圧室３１、弁体３３及び弁操作部材３４等によりパイロット圧付与機構を構成している。
【００２７】
次に、前記のように構成されたエアフィルタ１１の動作について説明する。
図１はケース１３の内部のドレン貯留室２４にドレンが少量貯留されるとともに、ドレン貯留室２４が圧縮空気の圧力を受けた加圧状態を示す。又、ドレン弁体２６がコイルバネ２９の付勢力によって下方に押し下げられて、ドレン弁２６ａの下端面によりドレン弁座２３のドレン孔２３ａが閉鎖された状態を示す。さらに、前記パイロット弁座２５ａのパイロット弁孔２５ｂが弁体３３によって閉鎖された状態を示す。
【００２８】
この状態においてエアフィルタ１４によって分離されたドレンのドレン貯留室２４内における貯留量が増大して、フロート３５が上昇すると、このフロート３５の上方への移動によって、弁操作部材３４がその基端部を中心に図１において反時計回り方向に回動される。この結果、弁体３３がパイロット弁座２５ａから離隔され、ケース１３内のドレン貯留室２４の圧力空気がパイロット弁孔２５ｂ及びパイロット通路２５ｃを通してパイロット圧室３１に導かれる。すると、ドレン弁体２６のピストン２６ｂの下面に上方向への圧力が作用するので、ドレン弁体２６はコイルバネ２９の付勢力に抗して上方に持ち上げられ、ドレン弁２６ａの下端面がドレン弁座２３の上面から離隔される。このためドレン貯留室２４内に貯留されていたドレンが排出ポート２１ｂ、ドレン孔２３ａ及びドレン通路２２ｂを通して外部に排出される。
【００２９】
ドレン貯留室２４内部のドレンの排出が進んで、その液位が低下すると、フロート３５が下方に移動され、弁操作部材３４が支持部２５ｄを中心に図２において時計回り方向に傾動され、弁体３３によってパイロット弁座２５ａのパイロット弁孔２５ｂが閉鎖される。このため圧力空気のパイロット圧室３１内への供給が遮断され、パイロット圧室３１内の圧力空気はオリフィス２６ｄを通して挿通孔２６ｃ内に排出される。従って、コイルバネ２９の蓄勢力によってドレン弁体２６が下方に押し下げられ、ドレン弁２６ａの下端面がドレン弁座２３の上面に接触され、ドレン孔２３ａが閉鎖される。これによってドレン貯留室２４内のドレンの排出が停止される。
【００３０】
上記実施形態のドレン排出装置のフロート弁機構によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）上記実施形態では、シリンダ２５の外周壁部にパイロット弁座２５ａ及びパイロット弁孔２５ｂを設け、前記パイロット弁孔２５ｂを開閉する弁体３３を備えた弁操作部材３４を水平方向に支持した。又、その基端部を前記パイロット弁座２５ａの近傍に設けた支持部２５ｄに支持し、弁操作部材３４の被操作部３４ｂを前記密栓２８を素通りするようにして支持部２５ｄと反対側のフロート３５の周壁部上端に延長して設けた。このため、弁操作部材３４の回動支点（支持部２５ｄ）から弁操作部材３４の被操作部３４ｂの浮力の作用点までの弁操作部材３４の全長寸法に対する前記回動支点からパイロット弁孔２５ｂまでの距離の寸法比率（梃子比）を大きくすることができる。従って、フロート３５の浮力を有効に活用して弁体３３を確実に開放することができる。
【００３１】
（２）上記実施形態では、前記シリンダ２５のパイロット弁座２５ａ及び支持部２５ｄに弁体３３を支持するとともに、この弁体３３を弁操作部材３４の基端部下面に接合した。又、弁操作部材３４の先端部に旋回阻止部３４ｃを設けて弁操作部材３４を所定位置においてカバー３６との間で緩やかに挟み込み、連結部材を用いることなくフリー状態になるように支持した。このため、弁操作部材３４の軸受機構を不要にすることができる。又、弁体３３を保持する機能を弁操作部材３４に付与したので、弁体３３の構成を簡素化することができ、フロート弁機構の部品点数を低減し、製造及び組み付けを容易に行い、コストの低減を図ることができる。
【００３２】
（３）上記実施形態では、ドレンアダプター２１の上部に形成された取付筒部２１ｃを上方に延長するとともに、小径寸法に設定し、取付筒部２１ｃの上部にシリンダ２５を装着した。このため、フロート３５の下半部を肉厚にして体積を増大することができ、フロート３５に作用する浮力を増大し、弁操作部材３４を確実に作動させることができ、フロート３５の外径寸法をそれだけ小さくしてさらに小型化を図ることができる。
【００３３】
（４）上記実施形態では、前記フロート３５の上端開口部に対してカバー３６を嵌合したので、ドレンが弁体３３及び弁操作部材３４に付着することはなく、パイロット弁孔２５ｂのドレンによる閉鎖を未然に防止することができる。又、弁操作部材３４の傾動を円滑に行うこともできる。
【００３４】
（５）前記実施形態では、フロート３５の上端部を切り欠いて位置規制凹部３５ｄを形成し、この位置規制凹部３５ｄに弁操作部材３４の旋回阻止部３４ｃを係合するようにした。このため、弁操作部材３４の位置決めを簡単な構成によって達成することができる。
【００３５】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 前記フロート３５に形成した位置規制凹部３５ｄと、カバー３６との間の隙間を遮蔽するようにしてもよい。この場合には、旋回阻止部３４ｃへのドレンの侵入を防止することができ、弁操作部材３４の動作をより安定化することができる。
【００３６】
○ 前記実施形態では、ケース１３の内部が非加圧状態において、ドレン弁体２６によってドレン弁座２３のドレン孔２３ａを閉鎖する位置に保持されるようにしたタイプのドレン排出装置１５に適用した。これに代えて非加圧状態においてドレン弁体２６が開放され、加圧状態において閉鎖されるタイプのドレン排出装置１５のフロート弁機構に適用してもよい。
【００３７】
○ 前記弁操作部材３４の基端部を支持部２５ｄに軸着する構成としてもよい。この場合には前記弁操作部材３４の旋回阻止部３４ｃ及びフロート３５の位置規制凹部３５ｄを省略することができる。
【００３８】
○ 前記実施形態ではシリンダ２５に直接パイロット弁座２５ａ、パイロット弁孔２５ｂ、パイロット通路２５ｃ及び支持部２５ｄ等を形成したが、これらをシリンダ２５と別体に形成してシリンダ２５の周壁に組み込むようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜５に記載された発明は、フロートの浮力によるパイロット弁の開閉動作を確実に行うことができ、フロート及びケースの小型化を図ることができる。
【００４０】
請求項２又は４に記載された発明は、フロート弁機構の構造を簡素化して、部品点数を低減し、製造及び組み付け作業を容易に行い、コストの低減を図ることができる。
【００４１】
請求項３に記載された発明は、ドレンが弁体及び弁操作部材に付着することはなく、パイロット弁孔のドレンによる閉鎖を未然に防止することができる。又、弁操作部材の傾動を円滑に行うこともできる。
【００４２】
請求項５に記載された発明は、フロートのドレンによる浮力を増大し、パイロット弁の開閉動作を確実に行うことができ、さらにフロート及びケースの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を具体化したドレン排出装置のフロート弁機構を示す拡大断面図。
【図２】上記フロート弁機構のドレン排出状態の拡大断面図。
【図３】エアフィルタ全体を示す縦断面図。
【図４】従来のエアフィルタのドレン排出装置のフロート弁機構の拡大断面図。
【符号の説明】１３…ケース、１３ａ…貫通穴、１５…ドレン排出装置、２４…ドレン貯留室、２５…シリンダ、２６ａ…ドレン弁、２６ｂ…ピストン、３４…弁操作部材、３４ａ…基端部、３４ｂ…被操作部、３５…フロート、３５ｂ…収容穴、３６…カバー。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドレン排出装置のフロート弁機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、エアシリンダ等の流体圧機器は、コンプレッサにより圧縮された圧縮空気によって作動されるようになっている。圧縮空気には、水分、オイルミスト及び塵埃等が含まれており、この圧縮空気をそのまま流体圧機器に供給すると、様々なトラブルが発生する。このため、エアフィルタによって予めこれらを分離する必要がある。エアフィルタによってドレンとして分離されたこれらの混合物は、エアフィルタに設けられたドレン排出装置によって外部に排出される。
【０００３】
上記のドレン排出装置として、従来、図４に示すものが提案されている。この装置はケース１３の下部に支持環体４１を介してドレン弁座支持体４２を設け、このドレン弁座支持体４２の内周面にはドレン弁孔を有するドレン弁座４３を嵌入している。前記ドレン弁座支持体４２の外周縁には有蓋円筒状のシリンダ４４の下端開口部が嵌合固定され、このシリンダ４４の内周面にはピストン４５が上下方向の往復動可能に収容されている。前記ピストン４５の下面には前記ドレン弁座（孔）４３を開閉する筒状の弁体４７が一体に形成されている。前記ピストン４５の上面とシリンダ４４とによって区画されたパイロット圧室４８にはコイルバネ４９が収容され、ピストン４５を常にはドレン弁座４３のドレン弁孔を開放する位置に付勢するようになっている。
【０００４】
前記シリンダ４４の蓋部の上側中心部には加圧空気を前記パイロット圧室４８に導くためのパイロット通路５０が設けられている。前記シリンダ４４の蓋部の上端部に一体形成された弁収容筒部５１には、パイロット弁５２が前記パイロット通路５０を開閉するように収容されている。なお、前記パイロット弁５２の下端部には前記パイロット通路５０に接触されるゴム製のパッド５３が嵌入されている。前記シリンダ４４の外周側にはフロート５４が上下方向の往復動可能に配設されている。このフロート５４の外周寄り上端部にはブラケット５５が取り付けられ、このブラケット５５には軸５６を介して弁操作棒５７が上下方向の傾動可能に連結されている。この弁操作棒５７は前記パイロット弁５２に設けられた挿通孔５２ａを貫通して弁収容筒部５１に設けられた挿通孔５１ａに貫通されている。
【０００５】
図４は図示しないエアフイルタが不作動状態にあって、ケース１３の下部のドレン貯留室にドレンが貯留されておらず、コイルバネ４９によってピストン４５及び弁体４７が下方に押し下げられて、ドレン弁座４３が開放された状態を示す。この状態において、エアフィルタが作動され、ケース１３の内部圧力が上昇すると、前記ピストン４５の下面に作用する圧力が上昇して、コイルバネ４９の付勢力に抗してピストン４５及び弁体４７が上方に移動され、ドレン弁座４３の弁孔が弁体４７によって閉鎖される。このためエアフィルタによって分離されたドレンはドレン貯留室に貯留されることになる。
【０００６】
そして、前記ケース１３の下部のドレン貯留室にドレンが所定量滞留してフロート５４がドレンによる浮力により上方に持ち上げられると、弁操作棒５７が挿通孔５１ａを中心にして図４において反時計回り方向に回動されて、パイロット弁５２が上方に移動される。このため、パイロット通路５０が開放され、圧縮空気がパイロット圧室４８内に進入し、ピストン４５が下方に押し下げられて弁体４７がドレン弁座４３から下方に離れるので、ドレン弁座４３が開放され、ドレン貯留室に貯留されていたドレンが外部に排出される。前記パイロット圧室４８内に進入されたパイロット圧は前記ピストン４５に設けたオリフィス４５ａによって漸次外部に排出され、ドレンが排出された後にパイロット圧室４８内の空気を外部に放出し、ピストン４５を上方に移動し弁体４７を弁閉鎖位置に復帰させる。（特許文献１参照）
【０００７】
【特許文献１】
特開平０８−１２１６９４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のドレン排出装置のフロート弁機構は、パイロット弁５２がフロート５４の中心部に設定されるとともに、弁操作棒５７の一端部がフロート５４の外周部に連結されて、弁操作棒５７の他端部が弁収容筒部５１の挿通孔５１ａに貫通支持されている。又、フロート５４の浮力によって生じる弁操作棒５７のパイロット弁５２を開放しようとする操作力は、長さの制約を余儀なくされた弁操作棒５７の長さ寸法に対する挿通孔５１ａ（弁操作棒５７の回動中心）と挿通孔５２ａ（パイロット弁５２と弁操作棒５７の連結点）との間の距離寸法との梃子の比率によって決まる。このため、パイロット弁５２を開放しようとする力を大きく設定することに限界があった。従って、前記フロート５４を大きくしてドレンによる浮力を増大させる方法がとられているので、フロート５４の外径寸法及びケース１３の外径寸法が増大しドレン排出装置の小型化を図ることができないという問題があった。
【０００９】
又、従来のフロート弁機構においては、前記弁操作棒５７の一端部をフロート５４に軸着するとともに、他端部を弁収容筒部５１の挿通孔５１ａ及びパイロット弁５２の挿通孔５２ａに貫通しているので、軸受機構の構造が複雑になる。又、弁収容筒部５１及びパイロット弁５２の構造も複雑になって、部品点数が多くなり、製造及び組み付け作業が面倒になるという問題があった。
【００１０】
さらに、従来のフロート弁機構は、フロート５４の下部に前記シリンダ４４が収容されていたので、フロート５４の下部の体積を大きくすることができず、ドレン貯留室に貯留されたドレンによるフロート５４の浮力を大きくすることができない。従って、弁操作棒５７によるパイロット弁５２の開放動作を確実に行うことができず、前述したようにフロートの体積を大きくせざるを得ないという問題があった。
【００１１】
本発明の第１の目的は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、フロートの浮力によるパイロット弁の開閉動作を確実に行うことができ、小型化を図ることができるドレン排出装置のフロート弁機構を提供することにある。
【００１２】
本発明の第２の目的は、上記第１の目的に加えて、フロート弁機構の構造を簡素化して、部品点数を低減し、製造及び組み付け作業を容易に行い、コストの低減を図ることができるドレン排出装置のフロート弁機構を提供することにある。
【００１３】
本発明の第３の目的は、上記第１又は第２の目的に加えて、フロートのドレンによる浮力を増大し、パイロット弁の開閉動作を確実に行うことができ、さらに小型化を図ることができるドレン排出装置のフロート弁機構を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ドレン貯留室を備えたケースの底部にドレン排出ポートを設け、前記ドレン排出ポートを開閉するドレン弁をシリンダ内に収容されたピストンに連結し、前記シリンダに対し前記ピストンにパイロット圧を付与して前記ドレン弁の開放を行うためのパイロット圧付与機構を設け、前記シリンダの外周側にフロートを配設し、該フロートの昇降動作により前記パイロット圧付与機構のパイロット弁の開閉を行うようにしたドレン排出装置において、前記シリンダの周壁上端部に対しシリンダ内に形成されたパイロット圧付与室にパイロット圧を付与するためのパイロット圧付与ポートを形成し、該パイロット圧付与ポートを開閉するパイロット弁を開閉操作する弁操作部材の基端部を、前記パイロット圧付与ポートに近接してフロートの周壁外側に設け、前記フロートの浮力による上方への押上力を受ける前記弁操作部材の被操作部を、前記パイロット圧付与ポートに関して前記弁操作部材の基端部と反対側に位置するフロートの周壁上端部と対応する位置に配設したことを要旨とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記パイロット弁は弁操作部材の下面に接合されていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記フロートの上端開口部には前記パイロット圧付与ポート、パイロット弁及び弁操作部材を覆うカバーが設けられていることを要旨とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記フロートと前記カバーとの間には、前記弁操作部材がその基端部を中心に所定位置において上下方向の傾動可能に、かつフリー状態で収容されていることを要旨とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記シリンダは前記フロートの上側内部に形成された大径の収容穴に収容され、前記シリンダをケースの下部に連結する連結筒は、前記フロートの下側中心部に形成された小径の貫通穴に配設されていることを要旨とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化したエアフィルタに用いられるドレン排出装置のフロート弁機構の一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
【００１９】
図３はエアフィルタ１１全体を示す縦断面図である。この図３に基づいてエアフィルタ１１の概略構成を説明する。本体１２の下部にはケース１３が設けられ、ケース１３の内部にはエアフィルタ１４が収容されている。前記ケース１３の下部にはドレン排出装置１５が収容されている。前記本体１２の上部には図示しないコンプレッサから送られてくる圧縮空気を前記エアフィルタ１４に導くための流入口１６が設けられている。又、前記本体１２の前記流入口１６と反対側には、流出口１７が設けられ、前記エアフィルタ１４によって浄化された圧縮空気を図示しないエアシリンダ等の流体圧機器に供給するようになっている。前記エアフィルタ１４によって分離された水分、オイルミスト或いは塵埃等のドレンは、前記ブラケット１８の外周部に設けた切欠き通路１８ａからケース１３の下部に設けられたドレン排出装置１５のドレン貯留室２４に導かれるようになっている。
【００２０】
次に、図１に基づいて前記ドレン排出装置１５について説明する。
前記ケース１３の底部に設けられた貫通穴１３ａには、円筒状のドレンアダプター２１が上下方向に指向するように嵌入固定されている。このドレンアダプター２１に形成された雌ねじ２１ａには手動ドレン弁２２が螺合されている。前記手動ドレン弁２２の上端部にはドレン孔２３ａを有するドレン弁座２３が嵌合され、ケース１３の内側下部に形成されたドレン貯留室２４内のドレンを手動ドレン弁２２に形成したドレン通路２２ｂから外部に排出可能になっている。即ち、手動ドレン弁２２を螺退方向に回すことにより後述するドレン弁体２６のドレン弁２６ａの下端からドレン弁座２３が離れてドレン貯留室２４内のドレンが外部に排出されるようになっている。
【００２１】
前記ドレンアダプター２１の中間高さ位置には前記ドレン弁座２３と対応する高さ位置にドレンの排出ポート２１ｂが形成されている。ドレンアダプター２１の上端部に一体に形成された連結筒としての取付筒部２１ｃには、シリンダ２５の下端部に一体形成されたボス部が嵌合固定されている。前記取付筒部２１ｃ及びシリンダ２５の内部には、ドレン弁体２６が上下方向の往復動可能に収容されている。このドレン弁体２６は前記取付筒部２１ｃの内部に上下方向に挿入した円筒状をなすドレン弁２６ａと、前記シリンダ２５内に収容されたピストン２６ｂとにより構成されている。ドレン弁２６ａの下端面によって前記ドレン弁座２３のドレン孔２３ａが開閉されるようになっている。
【００２２】
前記シリンダ２５の上端部には密栓２８が嵌合され、密栓２８とピストン２６ｂとの間には付勢部材としてのコイルバネ２９が介在されている。前記ピストン２６ｂの上面と前記密栓２８との間には大気室３０が形成され、ドレン弁体２６の中心部に形成した挿通孔２６ｃ及びドレン弁座２３のドレン孔２３ａによって外部と常時連通されている。前記ピストン２６ｂの下面と前記シリンダ２５の底壁部との間にはパイロット圧室３１が形成されている。前記シリンダ２５の外周壁上部にはパイロット弁座２５ａが形成され、そのパイロット弁孔２５ｂはパイロット通路２５ｃによって前記パイロット圧室３１と連通されている。前記ドレン弁２６ａには前記パイロット圧室３１と挿通孔２６ｃを連通するオリフィス２６ｄが形成されている。オリフィス２６ｄにはフィルター３２が設けられている。
【００２３】
前記シリンダ２５の周壁上面には前記パイロット弁座２５ａと対応するようにゴム製の弁体３３が配設され、この弁体３３によって前記パイロット弁孔２５ｂを開閉し得るようになっている。前記弁体３３には弁操作部材としての短冊板状をなす弁操作部材３４が取り付けられている。前記弁操作部材３４の基端部は前記パイロット弁座２５ａの近傍に設けた支持部２５ｄの上端面に支持されている。弁操作部材３４の中間部は前記密栓２８の上面を水平方向に素通りしてパイロット弁孔２５ｂに関して支持部２５ｄと反対方向に延長されている。
【００２４】
前記取付筒部２１ｃ及びシリンダ２５の外周部には、フロート３５が上下方向の往復動可能に収容され、前記フロート３５の下側中心部には前記取付筒部２１ｃの外周を囲繞するように小径の挿通孔３５ａが形成され、フロート３５の上側内部には前記シリンダ２５の外周を囲繞するように大径の収容穴３５ｂが形成されている。前記フロート３５の上端部にはカバー３６が嵌合固定されている。前記弁操作部材３４の先端部には被操作部３４ｂが形成され、この被操作部３４ｂは前記フロート３５の周壁部の上面に所定の微小隙間をもって対向配置されている。前記弁操作部材３４の先端には旋回阻止部３４ｃが形成され、前記フロート３５の周壁外周面に切り欠き形成した位置規制凹部３５ｄに進入されている。前記弁操作部材３４は前記位置規制凹部３５ｄに旋回阻止部３４ｃを進入することによって水平面内での旋回が阻止され、前記支持部２５ｄに支持された基端部３４ａを中心とした上下方向の傾動のみが許容されるようになっている。
【００２５】
前記フロート３５の挿通孔３５ａと収容穴３５ｂの境界に形成された段差部３５ｃは、前記シリンダ２５の下端面に当接されることによりフロート３５の浮上高さ位置を規制するようになっている。
【００２６】
この実施形態では、前記シリンダ２５、パイロット弁座２５ａ、パイロット弁孔２５ｂ、パイロット通路２５ｃ、オリフィス２６ｄ、パイロット圧室３１、弁体３３及び弁操作部材３４等によりパイロット圧付与機構を構成している。
【００２７】
次に、前記のように構成されたエアフィルタ１１の動作について説明する。
図１はケース１３の内部のドレン貯留室２４にドレンが少量貯留されるとともに、ドレン貯留室２４が圧縮空気の圧力を受けた加圧状態を示す。又、ドレン弁体２６がコイルバネ２９の付勢力によって下方に押し下げられて、ドレン弁２６ａの下端面によりドレン弁座２３のドレン孔２３ａが閉鎖された状態を示す。さらに、前記パイロット弁座２５ａのパイロット弁孔２５ｂが弁体３３によって閉鎖された状態を示す。
【００２８】
この状態においてエアフィルタ１４によって分離されたドレンのドレン貯留室２４内における貯留量が増大して、フロート３５が上昇すると、このフロート３５の上方への移動によって、弁操作部材３４がその基端部を中心に図１において反時計回り方向に回動される。この結果、弁体３３がパイロット弁座２５ａから離隔され、ケース１３内のドレン貯留室２４の圧力空気がパイロット弁孔２５ｂ及びパイロット通路２５ｃを通してパイロット圧室３１に導かれる。すると、ドレン弁体２６のピストン２６ｂの下面に上方向への圧力が作用するので、ドレン弁体２６はコイルバネ２９の付勢力に抗して上方に持ち上げられ、ドレン弁２６ａの下端面がドレン弁座２３の上面から離隔される。このためドレン貯留室２４内に貯留されていたドレンが排出ポート２１ｂ、ドレン孔２３ａ及びドレン通路２２ｂを通して外部に排出される。
【００２９】
ドレン貯留室２４内部のドレンの排出が進んで、その液位が低下すると、フロート３５が下方に移動され、弁操作部材３４が支持部２５ｄを中心に図２において時計回り方向に傾動され、弁体３３によってパイロット弁座２５ａのパイロット弁孔２５ｂが閉鎖される。このため圧力空気のパイロット圧室３１内への供給が遮断され、パイロット圧室３１内の圧力空気はオリフィス２６ｄを通して挿通孔２６ｃ内に排出される。従って、コイルバネ２９の蓄勢力によってドレン弁体２６が下方に押し下げられ、ドレン弁２６ａの下端面がドレン弁座２３の上面に接触され、ドレン孔２３ａが閉鎖される。これによってドレン貯留室２４内のドレンの排出が停止される。
【００３０】
上記実施形態のドレン排出装置のフロート弁機構によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）上記実施形態では、シリンダ２５の外周壁部にパイロット弁座２５ａ及びパイロット弁孔２５ｂを設け、前記パイロット弁孔２５ｂを開閉する弁体３３を備えた弁操作部材３４を水平方向に支持した。又、その基端部を前記パイロット弁座２５ａの近傍に設けた支持部２５ｄに支持し、弁操作部材３４の被操作部３４ｂを前記密栓２８を素通りするようにして支持部２５ｄと反対側のフロート３５の周壁部上端に延長して設けた。このため、弁操作部材３４の回動支点（支持部２５ｄ）から弁操作部材３４の被操作部３４ｂの浮力の作用点までの弁操作部材３４の全長寸法に対する前記回動支点からパイロット弁孔２５ｂまでの距離の寸法比率（梃子比）を大きくすることができる。従って、フロート３５の浮力を有効に活用して弁体３３を確実に開放することができる。
【００３１】
（２）上記実施形態では、前記シリンダ２５のパイロット弁座２５ａ及び支持部２５ｄに弁体３３を支持するとともに、この弁体３３を弁操作部材３４の基端部下面に接合した。又、弁操作部材３４の先端部に旋回阻止部３４ｃを設けて弁操作部材３４を所定位置においてカバー３６との間で緩やかに挟み込み、連結部材を用いることなくフリー状態になるように支持した。このため、弁操作部材３４の軸受機構を不要にすることができる。又、弁体３３を保持する機能を弁操作部材３４に付与したので、弁体３３の構成を簡素化することができ、フロート弁機構の部品点数を低減し、製造及び組み付けを容易に行い、コストの低減を図ることができる。
【００３２】
（３）上記実施形態では、ドレンアダプター２１の上部に形成された取付筒部２１ｃを上方に延長するとともに、小径寸法に設定し、取付筒部２１ｃの上部にシリンダ２５を装着した。このため、フロート３５の下半部を肉厚にして体積を増大することができ、フロート３５に作用する浮力を増大し、弁操作部材３４を確実に作動させることができ、フロート３５の外径寸法をそれだけ小さくしてさらに小型化を図ることができる。
【００３３】
（４）上記実施形態では、前記フロート３５の上端開口部に対してカバー３６を嵌合したので、ドレンが弁体３３及び弁操作部材３４に付着することはなく、パイロット弁孔２５ｂのドレンによる閉鎖を未然に防止することができる。又、弁操作部材３４の傾動を円滑に行うこともできる。
【００３４】
（５）前記実施形態では、フロート３５の上端部を切り欠いて位置規制凹部３５ｄを形成し、この位置規制凹部３５ｄに弁操作部材３４の旋回阻止部３４ｃを係合するようにした。このため、弁操作部材３４の位置決めを簡単な構成によって達成することができる。
【００３５】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 前記フロート３５に形成した位置規制凹部３５ｄと、カバー３６との間の隙間を遮蔽するようにしてもよい。この場合には、旋回阻止部３４ｃへのドレンの侵入を防止することができ、弁操作部材３４の動作をより安定化することができる。
【００３６】
○ 前記実施形態では、ケース１３の内部が非加圧状態において、ドレン弁体２６によってドレン弁座２３のドレン孔２３ａを閉鎖する位置に保持されるようにしたタイプのドレン排出装置１５に適用した。これに代えて非加圧状態においてドレン弁体２６が開放され、加圧状態において閉鎖されるタイプのドレン排出装置１５のフロート弁機構に適用してもよい。
【００３７】
○ 前記弁操作部材３４の基端部を支持部２５ｄに軸着する構成としてもよい。この場合には前記弁操作部材３４の旋回阻止部３４ｃ及びフロート３５の位置規制凹部３５ｄを省略することができる。
【００３８】
○ 前記実施形態ではシリンダ２５に直接パイロット弁座２５ａ、パイロット弁孔２５ｂ、パイロット通路２５ｃ及び支持部２５ｄ等を形成したが、これらをシリンダ２５と別体に形成してシリンダ２５の周壁に組み込むようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜５に記載された発明は、フロートの浮力によるパイロット弁の開閉動作を確実に行うことができ、フロート及びケースの小型化を図ることができる。
【００４０】
請求項２又は４に記載された発明は、フロート弁機構の構造を簡素化して、部品点数を低減し、製造及び組み付け作業を容易に行い、コストの低減を図ることができる。
【００４１】
請求項３に記載された発明は、ドレンが弁体及び弁操作部材に付着することはなく、パイロット弁孔のドレンによる閉鎖を未然に防止することができる。又、弁操作部材の傾動を円滑に行うこともできる。
【００４２】
請求項５に記載された発明は、フロートのドレンによる浮力を増大し、パイロット弁の開閉動作を確実に行うことができ、さらにフロート及びケースの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を具体化したドレン排出装置のフロート弁機構を示す拡大断面図。
【図２】上記フロート弁機構のドレン排出状態の拡大断面図。
【図３】エアフィルタ全体を示す縦断面図。
【図４】従来のエアフィルタのドレン排出装置のフロート弁機構の拡大断面図。
【符号の説明】１３…ケース、１３ａ…貫通穴、１５…ドレン排出装置、２４…ドレン貯留室、２５…シリンダ、２６ａ…ドレン弁、２６ｂ…ピストン、３４…弁操作部材、３４ａ…基端部、３４ｂ…被操作部、３５…フロート、３５ｂ…収容穴、３６…カバー。
Claims (5)
- ドレン貯留室を備えたケースの底部にドレン排出ポートを設け、前記ドレン排出ポートを開閉するドレン弁をシリンダ内に収容されたピストンに連結し、前記シリンダに対し前記ピストンにパイロット圧を付与して前記ドレン弁の開放を行うためのパイロット圧付与機構を設け、前記シリンダの外周側にフロートを配設し、該フロートの昇降動作により前記パイロット圧付与機構のパイロット弁の開閉を行うようにしたドレン排出装置において、
前記シリンダの周壁上端部に対しシリンダ内に形成されたパイロット圧付与室にパイロット圧を付与するためのパイロット圧付与ポートを形成し、該パイロット圧付与ポートを開閉するパイロット弁を開閉操作する弁操作部材の基端部を、前記パイロット圧付与ポートに近接してフロートの周壁外側に設け、前記フロートの浮力による上方への押上力を受ける前記弁操作部材の被操作部を、前記パイロット圧付与ポートに関して前記弁操作部材の基端部と反対側に位置するフロートの周壁上端部と対応する位置に配設したドレン排出装置のフロート弁機構。 - 請求項１において、前記パイロット弁は弁操作部材の下面に接合されているドレン排出装置のフロート弁機構。
- 請求項１又は２において、前記フロートの上端開口部には前記パイロット圧付与ポート、パイロット弁及び弁操作部材を覆うカバーが設けられているドレン排出装置のフロート弁機構。
- 請求項３において、前記フロートと前記カバーとの間には、前記弁操作部材がその基端部を中心に所定位置において上下方向の傾動可能に、かつフリー状態で収容されているドレン排出装置のフロート弁機構。
- 請求項１〜４のいずれか一項において、前記シリンダは前記フロートの上側内部に形成された大径の収容穴に収容され、前記シリンダをケースの下部に連結する連結筒は、前記フロートの下側中心部に形成された小径の貫通穴に配設されているドレン排出装置のフロート弁機構。
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