JP7260902B2 - 液体の圧送装置 - Google Patents

Description

本発明は、容器内に貯留された液体を、容器内に流入された駆動流体により加圧して容器外に排出する液体の圧送装置に関するものである。

容器内に貯留された液体を、蒸気もしくは圧縮空気を駆動流体として用いて加圧し、容器外に液体を排出する液体の圧送装置がある（例えば、特許文献１）。特許文献１のような圧送装置は、ポンピングトラップと呼ばれ、電気が不要の機械式のポンプである。ポンピングトラップは、電気が不要であるので、例えば、電源供給が困難な区域に適用できる利点がある。

特開２０１４－０２９１８７号公報

しかしながら、駆動流体として蒸気を用いる場合、容器内に貯留された液体に蒸気が触れて凝縮されるので、圧縮空気に比べて容器内の圧力上昇に時間を要し、圧送流量が少なくなる。特許文献１では、容器の内部に板部材を取り付け、この板部材を液面の上方に配置することで蒸気が液面に直接当たるのを防ぐことにより、凝縮の進行を抑制している。しかしながら、板部材を液面全体の上方に設けるのは不可能であり、蒸気の一部が直接液面に当たる。

本発明は、蒸気が液面に直接当たるのを完全に防ぐことで、蒸気の凝縮量を抑えて容器内の圧力上昇時間を短縮し、圧送流量を多くすることができる液体の圧送装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の液体の圧送装置は、容器内に貯留された液体を、前記容器内に流入された駆動流体により加圧して前記容器外に排出する液体の圧送装置であって、前記容器内に駆動流体を流入させる駆動流体流入口と、前記容器内の駆動流体を前記容器外に排出する駆動流体流出口と、前記駆動流体流入口を開閉する弁体と、前記容器内に貯留された液体の液位を検知するフロートと、前記フロートで検知された液位に基づいて前記弁体を作動させる作動部材と、前記駆動流体流入口から流入した駆動流体の流れ方向を調整して前記駆動流体が下方の液面に直接向かうのを阻止する調整部材とを備え、前記調整部材は、前記駆動流体が前記駆動流体流入口から前記作動部材の周囲を通って下方に向かうのを阻止する受け部と、前記駆動流体の水平方向への飛散を防止するとともに前記駆動流体を上方に案内する飛散阻止部とを有する。

この構成によれば、調整部材の飛散阻止部により、駆動流体の水平方向への飛散が防止されるとともに、駆動流体が上方に案内される。さらに、調整部材の受け部により、駆動流体流入口から作動部材の周囲を通って駆動流体が下方に向かうのを阻止できる。したがって、駆動流体が液面に直接当たるのを完全に防ぐことができる。これにより、駆動流体として蒸気を用いた場合でも、蒸気の凝縮量を抑えて容器内の圧力上昇時間を短縮し、圧送流量を多くすることができる。

本発明において、前記調整部材は、前記受け部を構成する底壁と、前記底壁の外周から立ち上がった前記飛散阻止部を構成する周壁とを有していてもよい。調整部材は、例えば、有底円筒形のスペーサ部材である。この構成によれば、簡単な構成で、調整部材を実現することができる。

この場合、さらに、前記容器に取り付けられて前記弁体が着座する筒状の弁座部材と、前記弁座部材に形成された複数の導出口とを備え、前記導出口が、前記弁座部材の周方向に離間して配置され、前記周壁に対向していてもよい。この構成によれば、駆動流体の導出孔から水平方向への飛散を効果的に防ぐことができる。

この場合、前記弁座部材に径方向外方に突出して設けられた段部に、前記調整部材が載置され、前記弁座部材に取り付けられた止めリングにより、前記調整部材の上方への離脱が防止されていてもよい。この構成によれば、弁座部材を容器に取り付けることで、調整部材も弁座部材を介して容器に取り付けられるので、組立性がよい。

本発明の液体の圧送装置によれば、蒸気が液面に直接当たるのを完全に防ぐことで、蒸気の凝縮量を抑えて容器内の圧力上昇時間を短縮し、圧送流量を多くすることができる。

本発明の第１実施形態に係る液体の圧送装置を示す概略構成図である。 同圧送装置の図１とは異なる状態を示す概略構成図である。 同圧送装置を示す縦断面図である。 同圧送装置の駆動弁を示す縦断面図である。 同駆動弁の図４とは異なる状態を示す縦断面図である。 同圧送装置の駆動弁および調整部材を示す分解図である。

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および図２は本発明の第１実施形態に係る液体の圧送装置を示す概略構成図である。同圧送装置１は、容器２内に貯留された液体Ｗを、容器２内に流入された駆動流体Ｆにより加圧して容器２外に排出する。図１は液体Ｗが流入している状態を示し、図２は液体Ｗが排出されている状態を示す。本実施形態の液体Ｗは、水、詳細には、蒸気配管、蒸気機器などからの復水である。また、本実施形態の駆動流体Ｆは蒸気である。

容器２に、液体Ｗが流入する液体流入口４と、液体Ｗが流出する液体流出口６が設けられている。液体流入口４に液体流入通路８が接続され、液体流出口６に液体流出通路１０が接続されている。液体流入口４と液体流入通路８との間に流入側逆止弁１２が接続され、液体流出口６と液体流出通路１０との間に流出側逆止弁１４が接続されている。

容器２の頂部に、容器２内に駆動流体Ｆを流入させる駆動流体流入口１６と、容器２内の駆動流体Ｆを容器２外に排出する駆動流体流出口１８とが設けられている。駆動流体流入口１６に駆動流流入通路１７が接続され、駆動流体流出口１８に駆動流体流出通路１９が接続されている。圧送装置１は、駆動流体流入口１６を開閉する駆動弁２０と、駆動流体流出口１８を開閉する排出弁２２とを有している。

容器２の内部に、容器２内に貯留された液体Ｗの液位ＷＬを検知するフロート２４が収納されている。駆動弁２０および排出弁２２は、作動部材２６を介してフロート２４に連結されている。作動部材２６は、公知の構造であり、互いに回動自在に連結された複数のリンク部材２６ａと単一のばね部材２６ｂとからなる。作動部材２６は、公知の機構により、フロート２４で検知された液位ＷＬに基づいて駆動弁２０および排出弁２２を作動させる。

図１に示す液位ＷＬが低いとき、液体Ｗに浮いたフロート２４も低い位置にある。このとき、作動部材２６の作動により、駆動弁２０が閉状態となり、排出弁２２は開状態となる。つまり、容器２内への駆動流体Ｆの流入が阻止され、容器２の内部空間が大気に開放される。液位ＷＬが低い状態では、容器２の内部の圧力が低いので、液体流入通路８の液体Ｗが、流入側逆止弁１２を開いて液体流入口４から容器２内に流入する。一方、容器２の内部の圧力が低いことから、流出側逆止弁１４は閉止状態である。

液体Ｗが容器２内に流入すると、液位ＷＬが上昇し、これに伴い、フロート２４も上昇する。液位ＷＬが規定値を超えると、図２に示すように、作動部材２６の作動により、駆動弁２０が開状態となり、排出弁２２は閉状態となる。つまり、容器２内へ駆動流体Ｆが流入し、容器内２の駆動流体Ｆの外部への排出が阻止される。これにより、容器２の内部の圧力が高くなるので、容器内２の液体Ｗが、流出側逆止弁１４を開いて液体流出口６から液体流出通路１０を通って容器２外に排出される。一方、容器２の内部の圧力が高いので、流入側逆止弁１２は閉止状態となる。

液体Ｗが容器２外に排出されると、液位ＷＬが下降する。これに伴い、フロート２４も下降し、図１の状態に戻る。以降、図１の状態と図２の状態が繰り返され、液体Ｗが圧送される。

つぎに、図３～５を用いて、駆動弁２０の詳細を説明する。排気弁２２（図１）の構造は、公知のものと同じであるから、説明を省略する。図３に示すように、容器２の内面に、作動部材２６がボルト（図示せず）により着脱自在に取り付けられている。作動部材２６の一端に、フロート２４が取り付けられている。つまり、フロート２４は、作動部材２６を介して容器２に支持されている。一方、作動部材２６の他端に、モーティブピン２８が設けられている。

図４に示すように、モーティブピン２８は、筒状の取付部３０と、取付部３０から上方に突出した作動ピン部３２とを有している。取付部３０の内部に雌ねじ３０ａが形成されており、作動部材２６の他端が雌ねじ３０ａに螺合されている。作動ピン部３２は、取付部３０から上方に突出する大径部３２ａと、大径部３２ａから上方に向かって徐々に小径となる径変化部３２ｂと、径変化部３２ｂの上端から上方に延びる小径部３２ｃとを有している。このように、モーティブピン２８は、取付部３０、作動ピン部３２の大径部３２ａ、作動ピン部３２の小径部３２ｃの順に径が小さくなっている。

駆動弁２０は、容器２に取り付けられた弁座部材３４と、弁座部材３４に着座する弁体３６とを有している。本実施形態の弁座部材３４は、筒状であり、上方から弁座取付部３８と、吐出部４０と、ストッパ部４２とを有している。本実施形態では、弁座取付部３８、吐出部４０およびストッパ部４２は、不可分一体に形成されている。

弁座取付部３８は、円筒形状であり、外周に雄ねじ３８ａが形成されている。容器２に形成された雌ねじ３５に雄ねじ３８ａが螺合されることで、駆動弁２０が容器２に着脱自在に取り付けられている。弁座部材３４の中空部３４ａが、駆動流体流入口１６に連通している。

弁座取付部３８の上面が、弁体３６が着座する弁座部を構成している。弁体３６は、中空部３４ａの外径よりも大径の球体である。したがって、図５の弁体３６が着座している状態（閉状態）では、駆動流体Ｆの中空部３４ａへの流入が阻止されている。一方、図４の弁体３６が弁座から離間している状態（開状態）では、駆動流体Ｆが中空部３４ａへ流入する。このように、弁体３６は、駆動流体流出口１６を開閉する。

吐出部４０は、弁座取付部３８から下方に連接され、弁座取付部３８よりも大径の円筒形状である。吐出部４０の周壁に、径方向に開口した複数の導出口４０ａが形成されている。導出口４０ａは、弁座部材３４の内部と容器２の内部空間とを連通させている。本実施形態では、導出口４０ａは周方向に離間して６つ設けられているが、導出口４０ａの数はこれに限定されない。

ストッパ部４２は、吐出部４０から下方に連接されて吐出部４０よりも径方向外方に突出している。本実施形態のストッパ部４２は、吐出部４０よりも大径の六角形のナット状である。ここで、「ストッパ部４２が吐出部４０よりも大径」とは、ストッパ部４２の外周面の外接円が吐出部４０よりも大径であることをいう。このように、ストッパ部４２が吐出部４０よりも大径であるので、ストッパ部４２と吐出部４０との間に段部４４が形成されている。段部４４は、吐出部４０から径方向外方に突出して設けられている。吐出部４０の周壁における導出口４０ａと段部４４との間に、環状の溝４６が形成されている。

液体の圧送装置１は、さらに、調整部材５０を備えている。調整部材５０は、駆動流体流入口１６から流入した駆動流体Ｆの流れ方向を調整し、駆動流体Ｆが下方の液面ＷＬに直接向かうのを阻止する。本実施形態の調整部材５０は、有底の円筒形のスペーサ部材である。詳細には、調整部材５０は、底壁５２と、底壁５２の外周から立ち上がった周壁５４とを有している。底壁５２に、貫通孔５２ａが形成されている。

調整部材５０の貫通孔５２ａの直径は、弁座部材３４の吐出部４０の外径よりも若干大きく、弁座部材３４のストッパ部４２の外径よりも小さい。したがって、弁座部材３４の段部４４に調整部材５０が載置される。また、弁座部材３４の溝４６に止めリング５６が取り付けられる。これにより、調整部材５０の上方への離脱が防止されている。止めリング５６は、例えば、Ｃ形の止め輪である。このように、調整部材５０は、弁座部材３４の段部４４と止めリング５６との間に保持されている。

周壁５４の高さは、調整部材５０が弁座部材３４に保持された状態で、周壁５４の上端が導出口４０ａの上縁よりも上方に位置するように設定されている。つまり、各導出口４０ａは、周壁５４に対向している。詳細には、本実施形態では、導出口４０ａの軸心が、周壁５４の壁面に直交している。周壁５４の上端は、導出口４０ａの上縁と同一またはこれよりも若干下方に位置していてもよい。

つぎに、図５，６を用いて、駆動弁２０および調整部材５０の組立および容器２への取り付け手順を説明する。まず、図６に矢印Ａ１で示すように、弁座部材３４を下方から調整部材５０の貫通孔５２ａに挿入する。調整部材５０の貫通孔５２ａの直径は、弁座部材３４の吐出部４０の外径よりも若干大きく、ストッパ部４２の外径よりも小さいので、弁座部材３４の段部４４に調整部材５０が載置される。この状態で、弁座部材３４の溝４６に止めリング５６を取り付ける。以上により、調整部材５０が弁座部材３４に保持され、調整部材５０および弁座部材３４からなるサブアッシが構成される。

つづいて、このサブアッシを容器２に取り付ける。具体的には、図５に示すように、弁座部材３４の弁座取付部３８の雄ねじ３８ａを、容器２に形成された雌ねじ３５に締め付ける。これにより、サブアッシが容器２に取り付けられる。さらに、弁座部材３４の上面に、弁体３６を着座させる。以上により、駆動弁２０および調整部材５０が容器２に搭載される。

つぎに、モーティブピン２８を、弁座部材３４に挿入する。詳細には、モーティブピン２８の作動ピン部３２を弁座部材３４の中空部３４ａに挿入する。作動ピン部３２の大径部３２ａの外径は弁座部材３４の中空部３４ａの内径よりも若干小さく、作動ピン部３２の小径部３２ｃの外径は弁座部材３４の中空部３４ａの内径よりも十分に小さい。

図４の弁開状態で、作動ピン部３２の大径部３２ａの上端が、弁座部材３４の中空部３４ａにおける導出口４０ａの下縁とほぼ同じ高さになるように設定されている。一方、作動ピン部３２の小径部３２ｃは、弁座部材３４における弁座取付部３８の中空部３４ａおよび吐出部４０の上部の中空部３４ａに位置している。

したがって、作動ピン部３２の小径部３２ｃと弁座部材３４の中空部３４ａとの間には、駆動流体Ｆが流れる通路が形成される。一方、作動ピン部３２の大径部３２ａと弁座部材３４の中空部３４ａとの間の隙間は極めて小さいので、駆動流体Ｆは流れない。また、モーティブピン２８の取付部３０の外径は弁座部材３４の中空部３４ａの内径よりも大きい。したがって、図４に示す開弁時に、モーティブピン２８の取付部３０の上面が、弁座部材３４のストッパ部４２の下面に当接する。これにより、モーティブピン２８の上限が規定されるとともに、弁座部材３４の中空部３４ａから駆動流体Ｆが漏れ出るのを防ぐことができる。

つぎに、本実施形態の駆動弁２０の動作および調整部材５０の作用を説明する。図２に示すように容器２内の液位ＷＬが高くなると、フロート２４および作動部材２６により、図４に示すモーティブピン２８が駆動弁２０の弁体３６を押し上げて開弁状態となる。この状態で、駆動流体流入口１６からの駆動流体Ｆが弁座部材３４の中空部３４ａに流入する。

中空部３４ａに流入した駆動流体Ｆは、作動部材２６であるモーティブピン２８の周囲を通って下方に流れ、導出口４０ａから径方向（水平方向）に導出される。このとき、導出口４０ａから水平方向に導出される駆動流体Ｆは、調整部材５０の周壁５４に衝突する。調整部材５０の底壁５２により、周壁５４に衝突した駆動流体Ｆは、モーティブピン２８（作動部材２６）および弁座部材３４の周囲を通って下方の液面ＷＬに向かうのが防がれる。つまり、調整部材５０の底壁５２は、駆動流体Ｆが作動部材２６の周囲を通って下方に向かうのを阻止する受け部を構成する。

周壁５４に衝突した駆動流体Ｆは、周壁５４により、駆動流体Ｆの水平方向への飛散が防止されるとともに、駆動流体Ｆが周壁５４に沿って上方に案内される。つまり、調整部材５０の周壁５４は、駆動流体Ｆの水平方向への飛散を防止するとともに、駆動流体Ｆを上方に案内する飛散阻止部を構成する。周壁５４に沿って上方に案内された駆動流体Ｆは、液面ＷＬに向かうことなく、容器２内の上部空間に向かう。

図１に示すように容器２内の液位ＷＬが低くなると、フロート２４および作動部材２６により、図５に示すモーティブピン２８が下方に移動して弁体３６から離れ、弁体３６が着座する（閉弁状態となる）。この状態では、駆動流体流入口１６からの駆動流体Ｆは、容器２内に流入しない。以降、液位ＷＬの変動に応じて、開弁状態（図４）と閉弁状態（図５）を繰り返す。

上記構成によれば、図４に示す調整部材５０の周壁５４（飛散阻止部）により、駆動流体Ｆの水平方向への飛散が防止されるとともに、駆動流体Ｆが上方に案内される。さらに、調整部材の底壁５２（受け部）により、作動部材２６の周囲を通って駆動流体Ｆが下方に向かうのを阻止できる。したがって、駆動流体Ｆが液面ＷＬに直接当たるのを完全に防ぐことができる。これにより、駆動流体Ｆとして蒸気を用いた場合でも、蒸気の凝縮量を抑えて容器２内の圧力上昇時間を短縮し、圧送流量を多くすることができる。

また、調整部材５０が有底円筒形のスペーサ部材で構成されているので、構造も簡単である。さらに、弁座部材３４の導出口４０ａが周壁５４に対向しているので、駆動流体Ｆの導出孔４０ａから水平方向への飛散を効果的に防ぐことができる。

弁座部材３４の段部４４と止めリング４６との間に、調整部材５０が保持されている。したがって、弁座部材３４を容器２に取り付けることで、調整部材５０も弁座部材３４を介して容器２に取り付けられるので、組立性がよい。

本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、上記実施形態では、調整部材５０は有底の円筒形のスペーサ部材で構成され、調整部材５０の底壁５２が受け部を構成し、調整部材５０の周壁５４が飛散阻止部を構成していたが、調整部材５０、受け部および飛散阻止部の構成はこれらに限定されない。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

１ 液体の圧送装置
２ 容器
１６ 駆動流体流入口
１８ 駆動流体流出口
２４ フロート
２６ 作動部材
３４ 弁座部材
３６ 弁体
４０ａ 導出口
４４ 段部
５０ 調整部材
５２ 底壁（受け部）
５４ 周壁（飛散阻止部）
５６ 止めリング
Ｆ 駆動流体
Ｗ 液体

Claims (2)

1. 容器内に貯留された液体を、前記容器内に流入された駆動流体により加圧して前記容器外に排出する液体の圧送装置であって、
   前記容器内に駆動流体を流入させる駆動流体流入口と、
   前記容器内の駆動流体を前記容器外に排出する駆動流体流出口と、
   前記駆動流体流入口を開閉する弁体と、
   前記容器内に貯留された液体の液位を検知するフロートと、
   前記フロートで検知された液位に基づいて前記弁体を作動させる作動部材と、
   前記駆動流体流入口から流入した駆動流体の流れ方向を調整して、前記駆動流体が下方の液面に直接向かうのを阻止する調整部材と、を備え、
   前記調整部材は、前記駆動流体が前記駆動流体流入口から前記作動部材の周囲を通って下方に向かうのを阻止する受け部と、前記駆動流体の水平方向への飛散を防止するとともに、前記駆動流体を上方に案内する飛散阻止部とを有し、
   前記調整部材は、前記受け部を構成する底壁と、前記底壁の外周から立ち上がった前記飛散阻止部を構成する周壁とを有し、
   さらに、前記容器に取り付けられて前記弁体が着座する筒状の弁座部材と、
   前記弁座部材に形成された複数の導出口と、を備え、
   前記導出口が、前記弁座部材の周方向に離間して配置され、前記周壁に対向している液体の圧送装置。
2. 請求項１に記載の液体の圧送装置において、前記弁座部材に径方向外方に突出して設けられた段部に、前記調整部材が載置され、
   前記弁座部材に取り付けられた止めリングにより、前記調整部材の上方への離脱が防止されている液体の圧送装置。

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