(57)【要約】【課題】ケーシングの貯留液体が満量状態においても蒸気の導入後できるだけ早く貯留液体の圧送を開始させること。【解決手段】液体圧送装置１は、液体流入口１４、液体排出口１５および蒸気導入口１６を有し、内部に液体の貯留空間１３が形成されたケーシング１０を備え、蒸気導入口１６から貯留空間１３の上部に蒸気を導入することによって貯留空間１３の液体を液体排出口１５から排出する。液体圧送装置１は、比重が蒸気の比重よりも大きい不凝縮性のガス（空気）を貯留空間１３の上部に供給可能なガス供給機構７０を備える。【選択図】図１
2015218813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の流入口および排出口と、蒸気の導入口とを有し、内部に上記液体の貯留空間が形成されたケーシングを備え、上記導入口から上記貯留空間の上部に蒸気を導入することによって上記貯留空間の液体を上記排出口から排出する液体圧送装置であって、
比重が上記蒸気の比重よりも大きい不凝縮性のガスを上記貯留空間の上部に供給可能なガス供給機構を備えていることを特徴とする液体圧送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体圧送装置において、
上記ガス供給機構は、一端が外気に開放され、他端が上記ケーシングに接続されて上記貯留空間の上部と連通する空気供給管と、該空気供給管に設けられ、該空気供給管の一端側から他端側へ向かう空気の流れのみを許容し且つ上記空気供給管の一端側と他端側との圧力差によって開く逆止弁とを有していることを特徴とする液体圧送装置。
【請求項３】
液体の流入口および排出口と、蒸気の導入口とを有し、内部に上記液体の貯留空間が形成されたケーシングを備え、上記導入口から上記貯留空間の上部に蒸気を導入することによって上記貯留空間の液体を上記排出口から排出する液体圧送装置に設けられ、比重が上記蒸気の比重よりも大きい不凝縮性のガスを上記貯留空間の上部に供給可能に構成されているガス供給機構。
【請求項４】
請求項３に記載のガス供給機構において、
一端が外気に開放され、他端が上記ケーシングに接続されて上記貯留空間の上部と連通する空気供給管と、該空気供給管に設けられ、該空気供給管の一端側から他端側へ向かう空気の流れのみを許容し且つ上記空気供給管の一端側と他端側との圧力差によって開く逆止弁とを有しているガス供給機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を圧送する液体圧送装置およびそれに設けられるガス供給機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示されているように、蒸気システム等で発生した液体を回収し蒸気の圧力によって利用側に圧送する液体圧送装置が知られている。特許文献１の液体圧送装置は、蒸気システムで発生したドレンが流入して貯留される密閉容器と、該密閉容器に設けられた蒸気の給気弁とを備えている。この液体圧送装置では、密閉容器にフロートが収容されており、ドレン貯留量の増加に伴ってフロートが上昇する。給気弁は、フロートが所定位置まで上昇すると開くように構成されている。給気弁が開くと、密閉容器内においてドレンの液面の上方空間に蒸気が導入される。密閉容器内に蒸気が導入されると、貯留されているドレンが蒸気の圧力によって下方へ押され排出口から排出される。こうして、ドレンが蒸気の圧力によって圧送される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１４５２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した液体圧送装置では、例えば長時間の運転停止後に運転を再開する際、蒸気を密閉容器に導入しても直ぐにはドレンを圧送できない場合があった。即ち、液体圧送装置では運転停止の間にドレンが密閉容器に流入して満水となる。満水状態の密閉容器に蒸気を導入すると、蒸気は水中に導入されることとなり、導入された蒸気は容易に凝縮してしまう。導入された蒸気によってドレンが加熱されドレンの温度が蒸気と同程度の温度まで上昇してはじめて、導入された蒸気が凝縮せずにドレンの上方に溜まり始める。長時間の運転停止の間に溜まった密閉容器のドレンは温度が常温まで低下しているので、ドレンを所定温度まで加熱するのに相当時間を要する。こうして、ようやくドレンが蒸気圧力により下方へ押されてドレンの圧送が開始される。このように、満水状態の液体圧送装置では、導入された蒸気の圧力によってドレンが圧送されるまでに相当時間を要してしまう。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ケーシング（密閉容器）の液体が満量状態において蒸気の導入後できるだけ早く液体の圧送を開始させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、蒸気の導入時にケーシング内に不凝縮性のガスを供給することによって貯留液の上方に空間を形成するようにした。
【０００７】
具体的に、本発明の液体圧送装置は、液体の流入口および排出口と、蒸気の導入口とを有し、内部に上記液体の貯留空間が形成されたケーシングを備え、上記導入口から上記貯留空間の上部に蒸気を導入することによって上記貯留空間の液体を上記排出口から排出するものを前提としている。そして、本発明の液体圧送装置は、比重が上記蒸気の比重よりも大きい不凝縮性のガスを上記貯留空間の上部に供給可能なガス供給機構を備えているものである。
【０００８】
また、本発明のガス供給機構は、液体の流入口および排出口と、蒸気の導入口とを有し、内部に上記液体の貯留空間が形成されたケーシングを備え、上記導入口から上記貯留空間の上部に蒸気を導入することによって上記貯留空間の液体を上記排出口から排出する液体圧送装置に設けられ、比重が上記蒸気の比重よりも大きい不凝縮性のガスを上記貯留空間の上部に供給可能に構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば、ケーシングの貯留空間の液体が満量状態において、比重が蒸気の比重よりも大きい不凝縮性のガスが貯留空間の上部に供給されることにより、貯留空間において液体の上方に不凝縮性ガスの空間を形成することができる。そして、不凝縮性ガスの空間に蒸気が導入されると、貯留空間では液体の上に不凝縮性ガスの層が形成され、その不凝縮性ガスの層の上に蒸気の層が形成される。これにより、蒸気は不凝縮性ガスを介して液体を下方に押すことが可能になる。したがって、貯留空間の液体が満量状態において蒸気の導入後できるだけ早く液体の圧送を開始させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態に係る液体圧送装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図２は、給気弁および排気弁の概略構成を拡大して示す断面図である。
【図３】図３は、ガス供給機構の概略構成を拡大して示す断面図である。
【図４】図４は、ガス供給機構の概略構成を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００１２】
本実施形態の液体圧送装置１は、例えば蒸気システムに設けられ、蒸気の凝縮によって発生したドレン（復水）を回収してボイラーや廃熱利用装置に圧送するものである。つまり、本実施形態ではドレンが本発明に係る液体に相当する。図１に示すように、液体圧送装置１は、密閉容器であるケーシング１０と、給気弁２０および排気弁３０と、弁作動機構４０と、ガス供給機構７０とを備えている。
【００１３】
ケーシング１０は、本体部１１と蓋部１２とがボルトによって結合され、内部にドレン（液体）の貯留空間１３が形成されている。蓋部１２には、ドレンが流入する液体流入口１４と、ドレンが排出される液体排出口１５と、蒸気が導入される蒸気導入口１６と、蒸気が排出される蒸気排出口１７とが設けられている。液体流入口１４は蓋部１２の上部寄りに設けられ、液体排出口１５は蓋部１２の下部に設けられている。蒸気導入口１６および蒸気排出口１７は、何れも蓋部１２の上部に設けられている。これら液体流入口１４等は、何れも貯留空間１３と連通している。
【００１４】
図２にも示すように、蒸気導入口１６には給気弁２０が設けられ、蒸気排出口１７には排気弁３０が設けられている。給気弁２０および排気弁３０は、それぞれ蒸気導入口１６および蒸気排出口１７を開閉するものである。
【００１５】
給気弁２０は、弁ケース２１、弁体２２および昇降棒２３を有する。弁ケース２１は軸方向に貫通孔を有し、該貫通孔の上側には弁座２４が形成されている。弁ケース２１の中間部には、貫通孔と外部とが連通する開口２５が形成されている。弁体２２は、球状に形成されており、昇降棒２３の上端に一体的に設けられている。昇降棒２３は、弁ケース２１の貫通孔に上下動可能に挿入されている。給気弁２０は、昇降棒２３が上昇すると弁体２２が弁座２４から離座して蒸気導入口１６が開放され、昇降棒２３が下降すると弁体２２が弁座２４に着座して蒸気導入口１６が閉じられる。
【００１６】
排気弁３０は、弁ケース３１、弁体３２および昇降棒３３を有する。弁ケース３１は軸方向に貫通孔を有し、貫通孔のやや上側には弁座３４が形成されている。弁ケース３１には、貫通孔と外部とが連通する開口３５が形成されている。弁体３２は、略半球状に形成されており、昇降棒３３の上端に一体的に設けられている。昇降棒３３は、弁ケース３１の貫通孔に上下動可能に挿入されている。排気弁３０は、昇降棒３３が上昇すると弁体３２が弁座３４に着座して蒸気排出口１７が閉じられ、昇降棒３３が下降すると弁体３２が弁座３４から離座して蒸気排出口１７が開放される。
【００１７】
排気弁３０の昇降棒３３の下端には、弁操作棒３６が連結されている。つまり、排気弁３０の昇降棒３３は弁操作棒３６の上下動に伴って上下動する。また、弁操作棒３６には、給気弁２０の昇降棒２３の下方領域まで延びる連設板３７が取り付けられている。給気弁２０の昇降棒２３は、弁操作棒３６が上昇すると連設板３７によって押し上げられて上昇し、弁操作棒３６が下降すると連設板３７も下降するので自重で下降する。つまり、弁操作棒３６が上昇すると、給気弁２０は開く一方、排気弁３０は閉じ、弁操作棒３６が下降すると、給気弁２０は閉じる一方、排気弁３０は開く。
【００１８】
弁作動機構４０は、ケーシング１０内に設けられ、弁操作棒３６を上下動させて給気弁２０および排気弁３０を開閉させるものである。弁作動機構４０は、フロート４１およびスナップ機構５０を有する。
【００１９】
フロート４１は、球形に形成され、レバー４２が取り付けられている。レバー４２は、ブラケット４４に設けられた軸４３に回転可能に支持されている。レバー４２には、フロート４１側とは反対側の端部に軸４５が設けられている。スナップ機構５０は、フロートアーム５１、副アーム５２、コイルばね５３、２つの受け部材５４，５５を有する。フロートアーム５１は、一端部がブラケット５９に設けられた軸５８に回転可能に支持されている。なお、両ブラケット４４，５９は互いにねじによって結合され蓋部１２に取り付けられている。フロートアーム５１の他端部は、溝５１ａが形成されており、その溝５１ａにレバー４２の軸４５が嵌っている。この構成により、フロートアーム５１はフロート４１の浮き沈みに伴い軸５８を中心として揺動する。
【００２０】
また、フロートアーム５１には軸５６が設けられている。副アーム５２は、上端部が軸５８に回転可能に支持され、下端部に軸５７が設けられている。受け部材５４はフロートアーム５１の軸５６に回転可能に支持され、受け部材５５は副アーム５２の軸５７に回転可能に支持されている。両受け部材５４，５５の間には、圧縮状態のコイルばね５３が取り付けられている。また、副アーム５２には軸６１が設けられ、その軸６１に弁操作棒３６の下端部が連結されている。
【００２１】
液体圧送装置１では、ドレンが貯留空間１３に溜まっていない場合、フロート４１は貯留空間１３の底部に位置する。この状態において、弁操作棒３６は下降しており、給気弁２０は閉じられ排気弁３０は開いている。そして、蒸気システムでドレンが発生すると、そのドレンは液体流入口１４から流入し貯留空間１３に溜まる。貯留空間１３にドレンが溜まっていくに従って、フロート４１が浮上する。なお、貯留空間１３ではドレンが溜まっていくにつれて蒸気が蒸気排出口１７から排出される。そして、貯留空間１３におけるドレンの水位が所定高水位（通常反転高水位）に達すると、スナップ機構５０によって弁操作棒３６が上昇する。これにより、給気弁２０が開くと共に排気弁３０が閉じることになる。
【００２２】
給気弁２０が開くと、蒸気システム内の蒸気（高圧蒸気）が蒸気導入口から流入して貯留空間１３の上部（ドレンの上方空間）に導入される。そうすると、貯留空間１３に溜まっているドレンは、導入された蒸気の圧力によって下方へ押されて液体排出口１５から排出される。つまり、貯留空間１３のドレンが圧送される。液体圧送装置１によって圧送されたドレンは、ボイラーや廃熱利用装置に供給される。ドレンの排出によって貯留空間１３のドレン水位が低下すると、フロート４１が下降する。そして、貯留空間１３におけるドレンの水位が所定低水位（通常反転低水位）に達すると、スナップ機構５０によって弁操作棒３６が下降する。これにより、給気弁２０が閉じると共に排気弁３０が開く。
【００２３】
次に、本発明の特徴であるガス供給機構７０について説明する。ガス供給機構７０は、蒸気導入口から導入される蒸気よりも比重が大きい不凝縮性のガス（本実施形態では空気）を貯留空間１３の上部に供給可能に構成されているものである。
【００２４】
ガス供給機構７０は、ケーシング１０の外部に設けられている。図３および図４にも示すように、ガス供給機構７０は、３つの横管７１，７３，７６と、２つの縦管７４，７７と、２つの継ぎ手７２，７５と、昇降部材７８と、逆止弁８５とを有する。第１横管７１の一端は外気に開放され、他端は継ぎ手７２の第１ポート７２ａに接続されている。第２横管７３は一端が継ぎ手７２の第２ポート７２ｂに接続され、他端がケーシング１０の本体部１１に接続され貯留空間１３の上部に連通している。第３横管７６は一端が継ぎ手７５に接続され、他端がケーシング１０の本体部１１に接続され貯留空間１３の下部に連通している。第１縦管７４は一端が継ぎ手７２の第３ポート７２ｃに接続され、他端が継ぎ手７５に接続されている。第２縦管７７は一端が継ぎ手７２の第４ポート７２ｄに接続され、他端が閉塞されている。
【００２５】
昇降部材７８は、軸部７９と、該軸部７９の両端に一体に設けられた球体８１およびフロート８２とから成る。昇降部材７８は、継ぎ手７２と第１縦管７４とに跨って内蔵されており、上下方向に移動可能に構成されている。逆止弁８５は、継ぎ手７２に設けられ、その第１ポート７２ａを開閉するものである。逆止弁８５は、第１横管７１と継ぎ手７２と第２横管７３とで形成される通路１５において、第１横管７１の一端側（外気側）から第２横管７３の他端側（ケーシング１０側）へ向かう空気の流れのみを許容するように構成されている。さらに、逆止弁８５は、第１横管７１の圧力（上流側圧力）と第２横管７３の圧力（下流側圧力）との圧力差によって開くように構成されている。本実施形態のガス供給機構７０では、第１横管７１、継ぎ手７２および第２横管７３が、本発明に係る空気供給管を構成する。
【００２６】
ガス供給機構７０では、貯留空間１３に溜まっているドレンが第３横管７６を通じて第１縦管７４に流入する。そして、貯留空間１３におけるドレンの水面と第１縦管７４におけるドレンの水面とは同じ高さになる。通常時、即ち蒸気システムが運転中で貯留空間１３に蒸気を導入可能な場合、貯留空間１３のドレンの水面は上述した通常反転高水位より高くなることはない。これは、上述したように、ドレンが通常反転高水位まで溜まると給気弁２０および排気弁３０の開閉状態が切り替わってドレンが排出されるからである。この通常時では、ガス供給機構７０の昇降部材７８は図３に示すように通常反転高水位よりも高い所定位置に留まっている。つまり、昇降部材７８は、上側の球体８１が継ぎ手７２に形成されたストッパ７２ｅに接することで下降しないようになっている。この状態において、上側の球体８１は継ぎ手７２内に位置し逆止弁８５が開くのを阻止している。
【００２７】
蒸気システムの長時間の運転停止後に運転を再開する場合、液体圧送装置１では貯留空間１３のドレンが満水状態または満水に近い状態（過剰満水位）になっている。つまり、液体圧送装置１は、運転停止の間、ドレンは貯留空間１３に流入する一方で蒸気は貯留空間１３に導入されないため、貯留空間１３にドレンが溜まり続けて満水となる。ガス供給機構７０では、図４に示すように、第１縦管７４のドレンの水位が上昇することにより昇降部材７８が浮上して上側の球体８１が第２縦管７７に接して留まった状態になる。このとき、逆止弁８５は上側の球体８１による制限が解除されるが閉じた状態で維持される。つまり、この状態では逆止弁８５の下流側圧力（図４における右側の圧力）が上流側圧力（図４における左側の圧力）よりも高いため逆止弁８５は開かない。なお、貯留空間１３のドレンの水位が通常反転高水位を超えているので給気弁２０は開いた状態になっている。
【００２８】
上記の状態で、運転を開始すると、先ず、蒸気が蒸気導入口１６を介して貯留空間１３に導入される。このとき、貯留空間１３は満水状態であるので、蒸気は水中に導入されることとなり、導入された蒸気は直ぐ凝縮してしまう。貯留空間１３では、蒸気が凝縮することによって瞬間的に負圧状態になる。そうすると、逆止弁８５の上流側圧力（図４における左側の圧力）が下流側圧力（図４における右側の圧力）よりも高くなるため、図４に示すように逆止弁８５が開いて、空気が第１横管７１、継ぎ手７２および第２横管７３を通じて貯留空間１３の上部に流入する。つまり、貯留空間１３が負圧になったことで空気が貯留空間１３に吸い込まれる。空気は不凝縮性ガスであるため、貯留空間１３に空気が供給されることにより、貯留空間１３の上部（溜まっているドレンの上方）に空気の空間が形成される。
【００２９】
貯留空間１３において、空気の空間に蒸気が導入されると、空気の比重は蒸気の比重よりも大きいため、溜まっているドレンの上に空気の層が形成され、その空気の層の上に蒸気の層が形成される。これにより、蒸気は、ドレンと接触しないため凝縮することはなく、空気を介してドレンを下方に押すことが可能になる。これにより、貯留空間１３のドレンが蒸気圧力によって液体排出口１５から排出される。
【００３０】
以上のように、上記実施形態の液体圧送装置１によれば、貯留空間１３のドレンが満水状態（満量状態）において、比重が蒸気の比重よりも大きい不凝縮性の空気を貯留空間１３の上部に供給するガス供給機構７０を設けるようにしたため、貯留空間１３においてドレンの上方に空気の空間を形成することができる。そして、空気の空間に蒸気を導入することで、ドレンの上に空気の層を形成し、その空気の層の上に蒸気の層を形成することができる。これにより、蒸気は空気を介してドレンを下方に押すことが可能になる。したがって、貯留空間１３のドレンが満水状態であっても蒸気の導入後できるだけ早くドレンの圧送を開始させることができる。
【００３１】
しかも、ガス供給機構７０は、貯留空間１３の上部が外気と連通する空気供給管（即ち、第１横管７１、継ぎ手７２および第２横管７３）と、その空気供給管に設けられる逆止弁８５と有するようにしたため、貯留空間１３が負圧状態になることで自動的に空気を貯留空間１３に供給することができる。
【００３２】
さらに、通常時は、逆止弁８５が開くのを昇降部材７８で阻止するようにしたため、何らかの要因で逆止弁８５が開いて空気が貯留空間１３に流入するのを未然に防止することが可能である。
【００３３】
さらに、ガス供給機構７０は、貯留空間１３のドレン水位の上昇に伴って昇降部材７８を上昇させて逆止弁８５を開放可能な状態に切り換えるようにしたため、逆止弁８５を開放可能な状態と閉鎖状態とに自動的に切り替えることができる。
【００３４】
なお、上記実施形態のガス供給機構７０は、ポンプ等の機械的動力を用いて空気を貯留空間１３に供給するようにしてもよい。
【００３５】
また、上記実施形態のガス供給機構７０では、比重が蒸気の比重よりも大きい不凝縮性ガスとして空気を用いたが、他のガスを用いてもよいことは勿論である。
【００３６】
また、上記実施形態の液体圧送装置１は、圧送する液体をドレンとしたが、本発明はその他の液体を圧送するものでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、蒸気を導入して液体を圧送する液体圧送装置について有用である。
【符号の説明】
【００３８】
１        液体圧送装置
１０      ケーシング
１３      貯留空間
１４      液体流入口（液体の流入口）
１５      液体排出口（液体の排出口）
１６      蒸気導入口（蒸気の導入口）
７０      ガス供給機構
７１      第１横管（空気供給管）
７２      継ぎ手（空気供給管）
７３      第２横管（空気供給管）
８５      逆止弁
【図１】
2015218813.tif 000003
【図２】
2015218813.tif 000004
【図３】
2015218813.tif 000005
【図４】
2015218813.tif 000006