JP7449595B2 - 液体圧送装置のばね固定構造 - 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圧送装置のばね固定構造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。液体圧送装置の作動工程には、「流入」「昇圧」「排出」「均圧」という４つの工程がある。

特開２０１４－０２９１８７号公報

液体圧送装置では、フロートで検知する液位に基づいて、弁を作動する作動機構の動力は、ばね部材のばね力が用いられている。液体圧送装置の流入工程から昇圧工程へ切り替わる際や、排出工程から均圧工程へ切り替わる際、ばね部材に衝撃力が加わる。図６（Ａ）に示すように、ばね部材１００は、ばね体１０１と、その両端に連結されたプラグ１０２，１０２を有し、引張ばね１０１とプラグ１０２，１０２がねじで固定されている。詳細には、図６（Ｂ）に示すように、プラグ１０２がねじ山１０３を有し、このねじ山１０３が、ばね体１０１の端部の連結部１０４に螺合している。このようなばね部材１００に上述のような衝撃力が加わると、ねじ山１０３のエッジ１０３ａがばね体１０１に接触し、集中的に荷重がかかる。その結果、ばね部材１００の疲労強度が下がり、製品寿命が短くなる。

本発明は、ばね部材の耐久性を向上させることができる液体圧送装置のばね固定構造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、本発明の液体圧送装置のばね固定構造は、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圧送装置のばね固定構造であって、前記液体圧送装置は、前記容器の内部に収納されて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開閉する開閉弁と、前記開閉弁と前記フロートとを連結する作動機構とを備えている。前記作動機構は、複数のリンク部材と、前記フロートの上下動による前記開閉弁の動作を補助するばね部材とを有している。前記ばね部材は、コイルばねからなるばね体と、前記ばね体の一端部に当接する第１プラグと、前記ばね体の他端部に当接する第２プラグとを有し、前記ばね体が、前記第１プラグと前記第２プラグとで挟持されている。

この構成によれば、ばね体が、第１プラグと第２プラグで挟持されているので、ねじ山を用いずに、液体圧送装置の作動機構の動力として、ばね部材を使用することができる。これにより、ばね体とねじ山との強い接触を無くすことができ、ばねの耐久性を向上させることができる。また、ばね体に、ねじ山が螺合される連結部を設ける必要がないので、ばね体の設計の自由度が向上する。

本発明において、前記第１プラグは、他端が開口した有底の筒状体を有し、この筒状体の内部に前記ばね体が挿通され、前記ばね体の一端が前記筒状体の底壁に当接しており、前記第２プラグは、前記ばね体の中空孔に挿通される軸体を有し、前記軸体の一端部が前記筒状体の底壁を貫通し、前記軸体の他端部に設けられたフランジ部に前記ばね体の他端が当接していてもよい。この構成によれば、筒状体により、ばね体におけるばね力が付与される方向以外の動作が規制される。これにより、ばね体の動作が安定する。また、第１プラグから第２プラグを取り外すことで、ばね体だけを取り出すことができる。したがって、メンテナンス性もよい。

この場合、前記筒状体の外周壁に、ドレンが出入りする貫通孔が設けられていてもよい。この構成によれば、第１プラグの筒状体の内部に浸入したドレンが貫通孔から排出される。

本発明の液体圧送装置のばね固定構造によれば、ばね体とねじ山との接触を無くすことができ、ばねの耐久性を向上させることができる。

液体圧送装置の基本構造を示す概略構成図である。 同液体圧送装置の図１とは異なる状態を示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係るばね固定構造を備えた液体圧送装置を示す縦断面図である。 図３のIV－IV線に沿った断面図である。 （Ａ）は同液体圧送装置のばね部材を示す正面図で、（Ｂ）はその分解図である。 （Ａ）は従来の液体圧送装置のばね部材を示す正面図で、（Ｂ）はその分解図である。

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。最初に、図１および図２を用いて、液体圧送装置の基本構造について説明する。図１および図２は液体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内に導入された駆動流体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。液体Ｗは、例えば、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、駆動流体Ｆは、例えば、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に駆動流体流入通路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（吸入弁）２０と、駆動流体流出口１８を開閉する排気弁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および排気弁２２は、作動機構２６を介してフロート２４のレバー２４ａに連結されている。作動機構２６は、互いに回動自在に連結された複数のリンク部材２８と単一のばね部材３０とを有している。作動機構２６は、フロート２４で検知された液位ＷＬに基づいて駆動弁２０および排気弁２２を作動させる。つまり、駆動弁２０および排気弁２２が、フロート２４で検知された液位ＷＬに基づいて開閉する開閉弁を構成している。

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、作動機構２６の作動により、駆動弁２０が閉状態となり、排気弁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（流入工程）。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、作動機構２６の作動により、駆動弁２０が開状態となり、排気弁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２内の駆動流体Ｆの外部への排出が阻止される（昇圧工程）。このとき、ばね部材３０のばね力により排気弁２２が押し付けられることで、気密が保たれる。これにより、容器２の内部の圧力が高くなるので、容器２内の液体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（排出工程）。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（均圧工程）。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および４を用いて、本発明の第１実施形態に係る液体圧送装置１を説明する。図３に示すように、容器２にボルトＢによりフレームＦＲが着脱自在に取り付けられ、このフレームＦＲに作動機構２６が取り付けられている。本実施形態では、フレームＦＲは、金属製の板材からなる。ただし、フレームＦＲの材質はこれに限定されない。

作動機構２６は、容器２の内側に配置され、その一端にフロート２４が取り付けられ、他端に駆動弁２０および排気弁２２が取り付けられている。つまり、フロート２４、駆動弁２０および排気弁２２は、作動機構２６を介して容器２に支持されている。

作動機構２６は、複数のリンク部材２８を有している。詳細には、作動機構２６は、図３に示すフロート２４のレバー２４ａと、レバー２４ａに回動自在に連結される第１のリンク部材３１と、第１のリンク部材３１に回動自在に連結される第２のリンク部材３２とを有している。第１のリンク部材３１は長尺状の板材からなり、第２のリンク部材３２は長尺状の棒材からなる。第２のリンク部材３２は、上下方向に延びている。

第１のリンク部材３１の一端部３１ａがフロート２４のレバー２４ａの先端部に回動自在に連結されている。詳細には、第１のリンク部材３１とフロート２４のレバー２４ａは、第１の連結ピン３４により、第１の連結ピン３４回りに回動自在に連結されている。

さらに、第１のリンク部材３１とフロート２４のレバー２４ａに、ばね部材３０が掛け渡されている。詳細には、ばね部材３０の両端部３０ａ，３０ｂが、レバー２４ａの長手方向中間部と第１のリンク部材３１の他端部３１ｂにそれぞれ連結されている。ばね部材３０の一端部３０ａは、第２の連結ピン３６によりレバー２４ａの長手方向中間部に連結されている。一方、ばね部材３０の他端部３０ｂは、第３の連結ピン３８により第１のリンク部材３１の他端部３１ｂに連結されている。

第２のリンク部材３２の一端部（下端部）３２ａが、第１のリンク部材３１の長手方向中間部に連結されている。詳細には、第１のリンク部材３１と第２のリンク部材３２は、第４の連結ピン４０により、第４の連結ピン４０回りに回動自在に連結されている。第２のリンク部材３２の他端部（上端部）３２ｂに、ピン４２が固定されている。ピン４２は、第２のリンク部材３２と直交する方向、すなわち水平方向に延びている。

図４に示すように、ピン４２の一端部４２ａに駆動弁２０が固定され、他端部４２ｂに排気弁２２が固定されている。駆動弁２０は、駆動流体流入口１６に設けられた弁座４４に球状の弁体４５が上方から着座することで閉弁する。さらに、駆動弁２０は、下方から駆動ピン４６により弁体４５が持ち上げられて弁座４４から離れることで開弁する。

排気弁２２は、駆動流体流出口１８に設けられた弁座４８に円柱状の弁体５０が下方から着座することで閉弁する。さらに、排気弁２２は、弁体５０が下方に移動して弁座４８から離れることで開弁する。ピン４２には、駆動弁２０の駆動ピン４６と排気弁２２の弁体５０が固定されている。

流入工程では、液位ＷＬ（図３）が低いので、リンク部材２８およびピン４２が低い位置にある。つまり、ピン４２に固定された駆動弁２０の駆動ピン４６および排気弁２２の弁体５０も下方に位置している。したがって、駆動弁２０の弁体４５は弁座４４に着座して閉弁し、排気弁２２の弁体５０が弁座４８から離れることで開弁している。

一方、昇圧工程では、液位ＷＬ（図３）が高いので、リンク部材２８およびピン４２が高い位置にある。つまり、ピン４２に固定された駆動弁２０の駆動ピン４６および排気弁２２の弁体５０も上方に位置している。したがって、駆動弁２０の弁体４５は駆動ピン４６により持ち上げられて弁座４４から離れて開弁している。排気弁２２は、弁座４８に弁体５０が着座して閉弁している。

図５（Ａ）、（Ｂ）を用いて、本実施形態のばね部材３０を説明する。図５（Ｂ）に示すように、ばね部材３０は、コイルばねからなるばね体５２と、ばね体５２の一端部５２ａに当接する第１プラグ５４と、ばね体５２の他端部５２ｂに当接する第２プラグ５６とを有している。ばね体５２は、第１プラグ５４と第２プラグ５６とで挟持されている。本実施形態では、ばね体５２は、圧縮コイルばねである。

第１プラグは、他端が開口した有底の筒状体５８を有している。本実施形態では、筒状体５８は円筒形である。図５（Ａ）に示すように、この筒状体５８の内部にばね体５２が収納されている。つまり、筒状体５８の内径は、ばね体５２の外径よりも大きい。ばね体５２の一端５２ａは、筒状体５８の底壁６０に当接している。底壁６０に、筒状体５８の軸心ＡＸ方向を向いた挿通孔６２が形成されている。

筒状体５８の外周壁６４に貫通孔６６が設けられている。貫通孔６６は、１つであっても複数であってもよい。貫通孔６６を介して、筒状体５８の内部にドレンが出入り可能である。筒状体５８の外周壁６４における他端部に第１軸挿通孔６５が形成されている。第１軸挿通孔６５に、第２の連結ピン３６（図３）または第３の連結ピン３８（図３）が挿通される。筒状体５８の内周面に環状の係合溝６８が形成されている。係合溝６８は、第１軸挿通孔６５よりもやや一端寄りに設けられている。この係合溝６８に、リング状の止め輪６９が係止される。

図５（Ｂ）に示すように、第２プラグ５６は、筒状体５８の軸心ＡＸ方向に延びる軸体７０を有している。軸体７０の外径は、ばね体（コイルバネ）５２の内径よりも若干小さい。したがって、軸体７０は、ばね体５２の内部に挿通可能である。

図５（Ａ）に示すように、軸体７０の一端部７０ａは、筒状体５８の底壁６０を貫通している。詳細には、ばね体５２が筒状体５８の内部に収納された状態で、ばね体５２の内部に軸体７０が他端側（図５（Ａ）の右側）から挿通され、軸体７０の一端部７０ａは筒状体５８の底壁６０の挿通孔６２を通過して、底壁６０よりも一端側（図５の左側）に延びている。軸体７０の一端部７０ａに第２軸挿通孔７２が形成されている。第１軸挿通孔７２に、第２の連結ピン３６（図３）または第３の連結ピン３８（図３）が挿通される。

図５（Ｂ）に示すように、軸体７０の他端部７０ｂにフランジ部７４が設けられている。フランジ部７４の外径は、ばね体５２の外径よりも大きく、筒状体５８の内径よりも小さい。つまり、図５（Ａ）に示すように、ばね体５２の他端５２ｂが、フランジ部７４に当接する。

つぎに、ばね部材３０の組立手順を説明する。まず、図５（Ｂ）に示すばね体５２が、他端側（図５（Ａ）の右側）から筒状体５８の内部に挿入される。この状態で、軸体７０が他端側（図５（Ａ）の右側）から、ばね体５２の内部に挿通される。これにより、図５（Ａ）に示す筒状体５８の底壁６０と軸体７０のフランジ部７４とにより、ばね体５２が挟持される。さらに、筒状体５８の係合溝６８に止め輪６９が係止される。これにより、ばね体５２および軸体７０が筒状体５８から抜け出ることが阻止される。以上により、ばね部材３０が組み立てられる。組み立て状態で、ばね体５２は、筒状体５８の内周面および軸体７０の外面にガイドされて、付勢方向（図５（Ａ）の左右方向）に伸縮自在である。

上記構成によれば、ばね体５２が第１プラグ５４と第２プラグ５６で挟持されているので、ねじ山を用いずに、液体圧送装置１の作動機構の動力として、ばね部材３０を使用することができる。これにより、ばね体５２とねじ山との接触を無くすことができ、ばね体５２の耐久性を向上させることができる。また、ばね体５２に、ねじ山が螺合される連結部を設ける必要がないので、ばね体５２の設計の自由度が向上する。

具体的には、液体圧送装置１の流入工程から昇圧工程へ切替える際や、排出工程から均圧工程へ切り替える際、ばね体５２に衝撃力が加わる。前述の図６のように、ばね体１０１の固定にねじを用いると、ねじ山部１０３のエッジ１０３ａとばね体１０１が接触して集中荷重がかかる。その結果、ばね体１０１の疲労強度が下がり、製品寿命が短くなる。本実施形態では、図５（Ａ）に示すように、ばね体５２のねじによる固定を無くすことで、この荷重集中を避け、ばね体５２の耐久性が向上する。

また、ばね体５２が筒状体５８の内周面および軸体７０の外周面にガイドされるので、ばね体５２におけるばね力が付与される方向（図５（Ａ）の左右方向）以外の動作が規制される。これにより、ばね体５２の動作が安定する。また、止め輪６９を外すことで、筒状体５８から軸体７０およびばね体５２を取り外すことができるので、ばね体５２だけを交換できる。したがって、メンテナンス性もよい。

筒状体５８の内部にドレンが入り込むが、筒状体５８の外側面に貫通孔６６が設けられているので、筒状体５８の内部に浸入したドレンを排出できる。

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、ばね体５２が第１プラグ５４と第２プラグ５６とで挟持されていればよく、ばね部材３０の構造は上記実施形態のものに限定されない。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 液体圧送装置
２ 容器
１８ 駆動流体流出口
２０ 駆動弁（開閉弁）
２２ 排気弁（開閉弁）
２４ フロート
２６ 作動機構
２８ リンク部材
３０ ばね部材
５２ ばね体（コイルばね）
５２ａ ばね体の一端部
５２ｂ ばね体の他端部
５４ 第１プラグ
５６ 第２プラグ
５８ 筒状体
６０ 筒状体の底壁
６６ 貫通孔
７０ 軸体（第２プラグ）
７０ａ 軸体の一端部
７０ｂ 軸体の他端部
７４ フランジ部
Ｆ 駆動流体
Ｗ 液体（粘性体）
ＷＬ 液位

Claims (2)

1. 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圧送装置のばね固定構造であって、
   前記液体圧送装置は、
   前記容器の内部に収納されて、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開閉する開閉弁と、
   前記開閉弁と前記フロートとを連結する作動機構と、を備え、
   前記作動機構は、複数のリンク部材と、前記フロートの上下動による前記開閉弁の動作を補助するばね部材とを有し、
   前記ばね部材は、コイルばねからなるばね体と、前記ばね体の一端部に当接する第１プラグと、前記ばね体の他端部に当接する第２プラグとを有し、
   前記ばね体が、前記第１プラグと前記第２プラグとで挟持され、
   前記第１プラグは、他端が開口した有底の筒状体を有し、この筒状体の内部に前記ばね体が挿通され、前記ばね体の一端が前記筒状体の底壁に当接し、
   前記第２プラグは、前記ばね体の中空孔に挿通される軸体を有し、前記軸体の一端部が前記筒状体の底壁を貫通し、前記軸体の他端部に設けられたフランジ部に前記ばね体の他端が当接している液体圧送装置のばね固定構造。
2. 請求項１に記載の液体圧送装置のばね固定構造において、前記筒状体の外周壁に、ドレンが出入りする貫通孔が設けられている液体圧送装置のばね固定構造。

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