JP7449594B2

JP7449594B2 - 液体圧送装置

Info

Publication number: JP7449594B2
Application number: JP2022029384A
Authority: JP
Inventors: 一平上田
Original assignee: 株式会社ミヤワキ
Priority date: 2022-02-28
Filing date: 2022-02-28
Publication date: 2024-03-14
Anticipated expiration: 2042-02-28
Also published as: JP2023125349A

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。

特許第５８９７９８８号公報

従来の液体圧送装置では、図７に示すように、フロート１０１で検知する液位に基づいて弁１０２を作動する作動機構１０３の動力は、単一のばね部材１０４のばね力に依存していた。作動機構１０３を構成する複数のリンク部材１０５は回動自在に連結されているが、その摺動部１０６の劣化等によりリンク部材１０５の回動が妨げられることがある。これにより、液面の鉛直方向（図７の下方向）に対してばね力Ｆが十分に作用せず、弁１０２の作動が不良となる恐れがあった。

本発明は、作動機構による弁の作動が良好となる液体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、本発明の液体圧送装置は、容器内に流入された駆動流体により容器内に貯留された液体を加圧して容器外に排出する液体圧送装置であって、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、前記フロートに連結された上流側リンク部材と、前記開閉弁に連結された下流側リンク部材と、１つ以上の中間リンク部材と、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、これら各部材が回動自在に連結されている。前記下流側リンク部材が、前記フロートが下降時に前記上流側リンク部材に当接する第１当接部を有している。前記第１当接部で前記下流側リンク部材と前記上流側リンク部材が当接することで、前記フロートの自重力が前記下流側リンク部材に作用する。

この構成によれば、開閉弁に連結されている下流側リンク部材と、フロートに連結されている上流側リンク部材が、フロートの下降時に第１当接部で接触する。これにより、上流側リンク部材によって下流側リンク部材の端部が押し下げられ、開閉弁の作動が補助される。つまり、ばね部材のばね力のみではなく、フロートの自重力も作動機構の動力として利用できる。その結果、フロート下降時の作動機構による弁の作動が良好となる。

本発明において、前記下流側リンク部材が上下方向に延びており、前記第１当接部が、前記下流側リンク部材の下端部に形成されていてもよい。この構成によれば、下流側リンク部材の端部を下方向に延長し、その下端部に第１当接部を構成できる。したがって、第１当接部の構成が簡単になる。

本発明において、前記下流側リンク部材が、さらに、前記フロートが上昇時に前記上流側リンク部材に当接する第２当接部を有し、前記第２当接部で前記下流側リンク部材と前記上流側リンク部材が当接することで、前記フロートの浮力が前記下流側リンク部材に作用してもよい。この構成によれば、開閉弁に連結されている下流側リンク部材と、フロートに連結されている上流側リンク部材が、フロートの上昇時に第２当接部で接触する。これにより、上流側リンク部材によって下流側リンク部材の端部が押し上げられ、開閉弁の作動が補助される。つまり、ばね部材のばね力のみではなく、フロートの浮力も作動機構の動力として利用できる。その結果、フロート上昇時の作動機構による弁の作動も良好となる。

本発明の液体圧送装置によれば、ばね部材のばね力のみではなく、フロートの自重力も作動機構の動力として利用できるので、作動機構による弁の作動が良好となる。

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実施形態に係る液体圧送装置を示す縦断面図である。同液体圧送装置の弁機構を示す断面図である。同弁機構の当接部を拡大して示す断面図である。同当接部の変形例を示す断面図である。従来の液体圧送装置の弁機構を示す断面図である。

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３～６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と、ばね部材３０とを有している。詳細には、作動機構２６は、上流側リンク部材３２と、中間リンク部材３４，３６と、ばね部材３０と、下流側リンク部材３８とを有し、これら各部材３０，３２，３４，３６，３８が回動自在に連結されている。これら複数のリンク部材３２，３４，３６，３８は、長尺上の板材からなる。本実施形態では、中間リンク部材３４，３６は、２つであるが、１つであっても３つ以上であってもよい。

図４（Ａ）に示すように、上流側リンク部材３２はフロート２４に連結されている。第１中間リンク部材３４は、一端部３４ａが上流側リンク部材３２に回動自在に連結され、他端部３４ｂがばね部材３０に回動自在に連結されている。第２中間リンク部材３６は、一端部３６ａがばね部材３０に回動自在に連結され、他端部３６ｂが第２回動軸体４２を介してフレームＦＲに回動自在に連結されている。下流側リンク部材３８は、上下方向に延びており、その上端部３８ａで開閉弁２０，２２に連結され、上下方向中間部３８ｂで第２中間リンク部材３６に回動自在に連結されている。

上流側リンク部材３２の一端部３２ａがフロート２４に連結されている。上流側リンク部材３２は、その長手方向中間部で第１回動軸体４０を介してフレームＦＲに回動自在に連結されている。つまり、上流側リンク部材３２は、フロート２４のレバーを構成している。

第１中間リンク部材３４の一端部３４ａが上流側リンク部材３２の他端部３２ｂに回動自在に連結されている。詳細には、上流側リンク部材３２と中間リンク部材３４は、第１の連結ピン４４により、第１の連結ピン４４回りに回動自在に連結されている。第１中間リンク部材３４の他端部３４ｂがばね部材３０の一端部３０ａに回動自在に連結されている。詳細には、第１中間リンク部材３４とばね部材３０は、第２の連結ピン４６により、第２の連結ピン４６回りに回動自在に連結されている。

第２中間リンク部材３６の一端部３６ａがばね部材３０の他端部３０ｂに回動自在に連結されている。詳細には、第２中間リンク部材３６とばね部材３０は、第３の連結ピン４８により、第３の連結ピン４８回りに回動自在に連結されている。第２中間リンク部材３６は、その他端部３６ｂで第２回動軸体４２を介してフレームＦＲに回動自在に連結されている。

下流側リンク部材３８の一端部（上端部）３８ａが開閉弁２０，２２に回動自在に連結されている。開閉弁２０，２２は、ピン４５（図１）を介して下流側リンク部材３８に連結されている。下流側リンク部材３８の上下方向中間部３８ｂが第２中間リンク部材３６の長手方向中間部３６ｃに回動自在に連結されている。詳細には、下流側リンク部材３８と第２中間リンク部材３６は、第４の連結ピン５０により、第４の連結ピン５０回りに回動自在に連結されている。

下流側リンク部材３８は、その下端部（他端部）３８ｃに第１当接部５２を有している。第１当接部５２は、フロート２４が下降時に上流側リンク部材３２に当接する。本実施形態では、第１当接部５２は、下流側リンク部材３８の下端部３８ｃを下方に延長することで構成されている。詳細には、本実施形態の下流側リンク部材３８は、第４の連結ピン５０から下方に延びる延長部分５５を有している。この延長部分５５の下端部３８ｃに、第１当接部５２が構成されている。

図５は、第１当接部５２の一例を示す。同図に示すように、上流側リンク部材３２に挿通孔３２ｃが形成されており、この挿通孔３２ｃに下流側リンク部材３８の延長部分５５が移動自在に挿通されている。下流側リンク部材３８の延長部分５５の下端に、つば状のフランジ部５６が設けられている。フランジ部５６の外径は、挿通孔３２ｃの内径よりも大きく設定されている。このフランジ部５６の上面が第１当接部５２を構成している。つまり、フロート２４が自重で下方に移動すると、上流側リンク部材３２も図５の矢印ＡＲ１の方向に移動し、上流側リンク部材３２の下面が下流側リンク部材３８のフランジ部５６の上面（第１当接部５２）に当接する。

図５の例では、下流側リンク部材３８は、第２当接部５４を有している。第２当接部５４は、フロート２４が上昇時に上流側リンク部材３２に当接する。第２当接部５４で上流側リンク部材３２と下流側リンク部材３８とが当接することで、フロート２４の浮力が下流側リンク部材３８に作用する。詳細には、下流側リンク部材３８の延長部分５５における第１当接部５２よりも上方に、リング部材５４が装着されている。リング部材５４の外径は、挿通孔３２ｃの内径よりも大きく設定されている。このリング部材５４が第２当接部５４を構成している。つまり、フロート２４が浮力で上方に移動すると、上流側リンク部材３２も図５の矢印ＡＲ２の方向に移動し、上流側リンク部材３２の上面が下流側リンク部材３８のリング部材５４（第２当接部５４）に当接する。第２当接部５４は、なくてもよい。

図６は、第１当接部５２の変形例を示す。同図に示すように、下流側リンク部材３８の延長部分５５の下端部３８ｃが、上流側リンク部材３２の長手方向から見て、下流側リンク部材３８に直交する方向（図６の左側）に開口するＵ字形状を有している。上流側リンク部材３２は、このＵ字形状で形成された空間内に位置している。

詳細には、下流側リンク部材３８の下端部３８ｃは、延長部分５５から水平方向（図６の右側）に延びる第１水平部分５８と、第１水平部分５８から下方に延びる鉛直部分５９と、鉛直部分５９から水平方向（図６の左側）に延びる第２水平部分６０とを有している。これら第１および第２水平部分５８，６０と鉛直部分５９で形成された領域に上流側リンク部材３２が位置している。つまり、上流側リンク部材３２は、第１水平部分５８の下方で、第２水平部分６０の上方に位置している。

この変形例では、下流側リンク部材３８の第２水平部分６０が第１当接部５２を構成している。つまり、フロート２４が自重で下方に移動すると、上流側リンク部材３２も図６の矢印ＡＲ１の方向に移動し、上流側リンク部材３２の下面が下流側リンク部材３８の第２水平部分６０（第１当接部５２）に当接する。

図６の例でも、下流側リンク部材３８は、第２当接部５４を有している。詳細には、第２当接部５４は、下流側リンク部材３８の第１水平部分５８が第２当接部５４を構成している。つまり、フロート２４が浮力で上方に移動すると、上流側リンク部材３２も図６の矢印ＡＲ２の方向に移動し、上流側リンク部材３２の上面が下流側リンク部材３８の第１水平部分５８（第２当接部５４）に当接する。第２当接部５４は、なくてもよい。

第１および第２当接部５２，５４は、ゴムのような弾性体からなるダンパを有していてもよい。ダンパ５４を設けることで、上流側リンク部材３２に衝突する際の衝撃が吸収され、当接部５２，５４が保護される。ダンパは、第１および第２当接部５２，５４の両方に設けてもよく、いずれか一方にのみ設けてもよく、どちらにも設けなくてもよい。

つぎに、本実施形態の液体圧送装置１の作動機構２６の動作を説明する。図４（Ａ）に示すような、液位の下降時、すなわち、フロート２４の下降時に、第１回動軸体４０回り（図４（Ａ）の矢印Ｒ１回り）に回動する上流側リンク部材３２の下面が、下流側リンク部材３８の下端の第１当接部５４に当接する。これにより、ばね部材３０のばね力Ｆ１に加えて、フロート２４の自重力Ｆ２が、上流側リンク部材３２を介して下流側リンク部材３８に伝達される。

その結果、下流側リンク部材３８が、図４（Ｂ）に示すように、容易に第２回動軸体４２回り（矢印Ｒ２回り）に回動して、下流側リンク部材３８が下方に（矢印Ａ１方向）に移動する。

液位の上昇時、すなわち、図４（Ｂ）のフロート２４の上昇時には、図５に矢印ＡＲ１で示す方向に移動する上流側リンク部材３２の上面が、下流側リンク部材３８の第２当接部５４に当接する。これにより、図４（Ａ）のばね部材３０のばね力Ｆ１に加えて、フロート２４の浮力が、上流側リンク部材３２を介して下流側リンク部材３８に伝達される。その結果、下流側リンク部材３８が、容易に第２回動軸体４２回り（図４（Ｂ）の矢印Ｒ２回り）に回動して、下流側リンク部材３８が上方に移動する。

上記構成によれば、図４（Ａ）に示す上流側リンク部材３２と下流側リンク部材３８が、フロートの下降時に第１当接部５２で接触する。これにより、上流側リンク部材３２によって下流側リンク部材３８の下端部３８ｃが押し下げられ、開閉弁２０，２２の作動が補助される。つまり、ばね部材３０のばね力Ｆ１のみではなく、フロート２４の自重力Ｆ２も作動機構２６の動力として利用できる。その結果、フロート２４の下降時の作動機構２６による弁２０，２２の作動が良好となる。

また、図５に示す下流側リンク部材３８と上流側リンク部材３２が、フロート２４の上昇時に第２当接部５４で接触する。これにより、図４（Ａ）の上流側リンク部材３２によって下流側リンク部材３８の下端部３８ｃが押し上げられ、駆動弁２０および排気弁２２の作動が補助される。つまり、ばね部材３０のばね力Ｆ１のみではなく、フロート２４の浮力も作動機構２６の動力として利用できる。その結果、フロート２４の上昇時の作動機構２６による弁２０，２２の作動も良好となる。

図４（Ａ）に示すように、下流側リンク部材３８が上下方向に延びており、第１および第２当接部５２，５４が、下流側リンク部材３８の下端部３８ｃに形成されている。これにより、簡単な構成で、第１および第２当接部５２，５４を実現できる。

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、第１当接部５２は、フロート２４の下降時にフロート２４の自重力が下流側リンク部材３８に作用する構成であればよく、図５および図６の例に限定されない。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
３０ばね部材
３２上流側リンク部材
３４，３６中間リンク部材
３８下流側リンク部材
５２第１当接部
５４第２当接部
Ｆ駆動流体
Ｗ液体（粘性体）
ＷＬ液位

Claims

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であって、
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、前記フロートに連結された上流側リンク部材と、前記開閉弁に連結された下流側リンク部材と、１つ以上の中間リンク部材と、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、これら各部材が回動自在に連結され、
前記下流側リンク部材が、前記フロートが下降時に前記上流側リンク部材に当接する第１当接部を有し、
前記第１当接部で前記下流側リンク部材と前記上流側リンク部材が当接することで、前記フロートの自重力が前記下流側リンク部材に作用する液体圧送装置。
請求項１に記載の液体圧送装置において、前記下流側リンク部材が上下方向に延びており、
前記第１当接部が、前記下流側リンク部材の下端部に形成されている液体圧送装置。
請求項１または２に記載の液体圧送装置において、前記下流側リンク部材が、さらに、前記フロートが上昇時に前記上流側リンク部材に当接する第２当接部を有し、
前記第２当接部で前記下流側リンク部材と前記上流側リンク部材が当接することで、前記フロートの浮力が前記下流側リンク部材に作用する液体圧送装置。