(57)【要約】【課題】フロートによる押上力と押下力を増幅することによって、弁体の開閉のフロートの上下動に対する反応感度を上げて確実に弁体の開閉がおこなえるようにし、気体の排出をスムースにおこなえるようにする。【解決手段】弁本体１は空間８を有し、上端部に排出口２を有しており、排出口２の下側には弁座３が形成してある。この弁座３にフッ素樹脂製の球形の弁体４が密着・離脱することによって弁が開閉される。液面の下降と共にフロート１５が下降しアーム９が軸７を中心に回転し、連結棒５を引き下げることによって弁体４が弁座３から離脱し、容器１１内の気体が排出口２から外部に放出される。フロート１５の重量または浮力がテコの原理で増倍されて弁体４に伝達される。連結棒５の突起１０が上下動の際にガイドとなるため、弁体４が左右に振れることなく上下動するので円滑に弁を開閉することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロートの上下動によって弁を開閉するフロート弁であって、中空部を有する弁本体の上端部に開口する排出口と、この排出口につながる弁座と、この弁座に密着離脱して弁を開閉する弁体とからなり、この弁体を上下に駆動する連結棒が弁体に固定してあり、弁本体の下端部にスリットが形成されており、このスリット内に収容されて弁本体下端部に回転可能に連結されたアームと、前記連結棒の下端がこのアームの中間部に回転可能に連結され、アームの基端がフロートの端部に回転可能に連結してあるテコを利用した倍力機構を有することを特徴とするフロート弁。
【請求項２】
請求項１記載のフロート弁において、連結棒の端部が弁体の上部に突出し、前記排出口から外部まで延びる突起としてあることを特徴とするフロート弁。
【請求項３】
請求項２記載のフロート弁において、前記弁体が、球体であることを特徴とするフロート弁。
【請求項４】
請求項３記載のフロート弁において、前記弁体が、ポリテトラフルオロエチレン製であることを特徴とするフロート弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾン水製造装置やオゾン利用水処理装置などの気液分離装置などに使用するフロート弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、気液分離装置等において気体を排出させるフロート弁の構造は、図５に示すように、弁本体１の上部の排出口２と、排出口２に続く弁座３と、弁座３に密着・離脱して弁を開閉する弁体４と、この弁体４と球形のフロート１５を連結する連結棒５とで構成されており、液面の上下動に伴ってフロート１５が上下動することによって弁体４が弁座３に密着、または、離脱して開閉させるものであった。
【０００３】
装置の容器内部の圧力が容器外部の圧力よりも高くなると、フロートの浮力による押上力に加えて内外の圧力差による圧力が押上力として弁体に作用するため、弁体を弁座から離脱させて弁を開くためには、内外の圧力差に基く押上力以上の力をかけないと弁体が弁座から離れず、弁が開かないので排気をすることができない。
【０００４】
このように内圧の増大によって弁体を開閉するために必要なフロートの重量が不足し、弁の開閉が円滑におこなわれないことがある。特に、弁体が弁本体の空間を上下動する際、左右に振れて周壁に接触し、摩擦力が弁体の円滑な上下動を阻害し、素早い応答が困難となり、排出される気体に液体が混入したり、弁体が弁座に押し付けられた状態のままで気体の排出が不可能となり、気液分離がおこなえないという弊害があった。
【０００５】
内外の圧力差による力を小さくし、小さな力で弁を開閉させるようにするには、排出口及び弁体の断面積を小さくすることで達成されるが、断面積が小さくなるため排気流量を大きくすることができない。また、部品の加工にも高度な技術が要求され、動作も不安定であることから好ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２５１２６１４号公報
【特許文献２】特開２００１−１５７８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、フロートによる弁体を上下動させる力を増幅することによって、フロートの上下動による弁体の開閉の応答感度を上げて確実に弁体の開閉がおこなえるようにして気体の排出を円滑にするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
フロートの上下動によって弁を開閉するフロート弁であって、中空部を有する弁本体の上端部に開口する排出口と、この排出口につながる弁座と、この弁座に密着離脱して弁を開閉する弁体とからなり、この弁体を上下に駆動する連結棒が弁体に固定してあり、弁本体の下端部にスリットが形成されており、このスリット内に収容されて弁本体下端部に回転可能に連結されたアームと、前記連結棒の下端がこのアームの中間部に回転可能に連結され、アームの基端がフロートの端部に回転可能に連結してあるテコを利用した倍力機構を有することを特徴とするフロート弁である。
【０００９】
また、前記フロート弁において、前記弁体の上部に排出口を通って外部にまで突出する突起を設けたことを特徴とするものである。
また、前記フロート弁において、前記弁体が球体であることを特徴とするものである。
そして、前記フロート弁において、前記弁体の材質が、ポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
容器内の液面の降下に伴ってフロートが容器内を下降すると、フロートの天井の突起に回転可能に連結されているアームの基端部に下向きの力が作用し、アームは、弁本体の下部に回転可能に連結されている軸を中心に回転する。この回転に伴ってアームの中間部に回転可能に連結してある連結棒に下向きの力が作用する。このときの力の大きさは、テコの原理によってアームの基端から先端の回転軸の長さと、アームの先端の軸から中間の連結棒の連結部までの長さの比で増幅されるので、フロートの上下動によって生ずる力が小さな場合であっても弁体に作用する力は大きな物となるので弁体の開閉を円滑におこなうことができる。
【００１１】
また、弁体の上部には、排出口を通って外部に延びる突起が設けてあり、この突起は、弁体の上下動をガイドすることによって弁体が空間の壁面に接触するのを防止するので、弁体の空間内における移動を滑らかにする。
突起を設けないと弁体が空間内を移動する際に壁面と接触し、その摩擦のために弁体の円滑な移動が制限されることになる。
【００１２】
前記弁体を球体としたことによって加工が容易となり、また、多くの素材を採用できるため、気体に適した弁体とすることができる。
弁体をフッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレン製とすることにより、弁体のオゾンに対する耐性を高くすることができ、また、安価であることから装置のコストを低減することができる。ポリテトラフルオロエチレンは、弁体として通常使用されているゴムなどの弾性体に比べ、表面硬度が大きいため、弁座に食いこんだりせず、弁体周囲の構造物との摩擦も少なく、そのため、動作が滑らかであり、効率的にオゾンなどの気体を排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のフロート弁の開状態の正面断面図。
【図２】本発明のフロート弁の閉状態の正面断面図。
【図３】本発明の弁本体正面図と断面図。
【図４】倍力機構の分解図。
【図５】従来のフロート弁の正面断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
図１は、気液分離装置に本発明のフロート弁を組み込んだ実施例であり、フロート弁は、弁本体１、排出口２、弁座３、弁体４、連結棒５、空間８、アーム９、突起１０、容器１１、及び箱状のフロート１５で構成されている。
図１は、弁体４が弁座３から下がって離脱しており、弁は開の状態である。弁本体１は、ステンレス製であり中央部には空間８が形成されており、上端部には排出口２が形成されている。排出口２は、容器１１内の気体を外部に排出するものである。排出口２の下側はロート状に形成された弁座３であり、この弁座３にフッ素樹脂製（ポリテトラフルオロエチレン）の球形の弁体４が密着・離脱することによって弁が開閉される。フッ素樹脂はオゾンなどの反応性の高い気体に対して耐性が大きいので、オゾン水製造装置の気液分離装置には好適である。
弁体４は、フロート１５の上下動によって弁座３に押し付けられて密着して排気口を２を閉じ、また、弁座３から離脱して排気口２を開く。
弁本体１の上端部外周にはネジが形成してあり、気液分離装置等の容器１１の天井に着脱可能としてある。
【００１５】
球形の弁体４は、中央に貫通ネジ孔が形成してあり、このネジ孔に連結棒５が表面に形成したネジ５２によって一体化されている。連結棒５の先端は、球形の弁体４から飛び出して排出口２の外側に突出する突起１０となっている。この突起１０は、弁体４が上下動する際、左右に振れるのを防止するガイドの役割を果たしている。
弁体４の下部には、必要に応じて設置されるコイルばねの受け座５１が固定してある。
【００１６】
連結棒５の下端は、図３及び図４に示すように二股５３に分岐させてあり、二股の空間にはアーム９が挿入され、連結棒５とアーム９は軸６によって回転可能に連結されている。
図３に示すように、弁本体１の下端部にはアーム９を収容可能なスリット１３が形成してあり、アーム９は、スリット１３内に挿入させられると共に先端部が弁本体１の下端部に軸７で回転可能に連結してある。アーム９の基端部は、箱状体のフロート１５の天井部の端部から突出した突片１５１に軸１２で回転可能に取り付けてある。
【００１７】
容器１１内部の液面の低下と共にフロート１５が下降すると、アーム９の基端部が下降し、アーム９は、軸７を中心に時計回りに回転すると共に、弁本体１の下端部のスリット１３内でアーム９に回転可能に連結してある連結棒５を下側に引き下げる。連結棒５に固定してある弁体４は下降して弁座３から離脱し、排出口が開いた状態となり、容器１１内部の気体圧力が外部より高い場合、気体が排出口２より外部に排出される。  
下降時に連結棒５の突起１０がガイドとなるため、弁体４が左右に振れて空間８の周壁に接触することなく、円滑に弁を開くことができる。また、フロート１５が箱状体であるので、球体のフロートに比較して左右への振れが少ない。
【００１８】
図２に示すように、容器１１内の液面の上昇と共にフロート１５が上昇すると、フロート１５の下降時とは逆にアーム９が連結棒５を押上げるので弁体４が上昇して弁座３に押し付けられて密着するので排気口２が閉じられる。連結棒５の長さや、アーム９の基端の取り付け位置を調整することによって、排出口２が弁体で４で閉じられたときにアーム９がほぼ水平となるようにする。  
【００１９】
アーム９の回転中心となる軸７と基端の軸１２の間の距離は、軸７と軸６の間の距離より長いため、フロート１５の上下動によって弁体４の上下動に寄与する力は、テコの原理によって軸間の距離の比に応じて増倍されるので、従来のフロートの浮力を直接利用するものに比較して大きな力で弁体４を弁座３へ密着させ、また、弁座３から離脱させる。テコを利用していることから、フロート１５の上下動の距離に比較して弁体４と弁座３との開閉動作距離も従来のフロート弁に比較して小さくなり、俊敏で滑らかな開閉動作となる。
アーム９の基端部に複数の孔を設けて軸１２の挿入孔とし、アーム９とフロート１５を連結する突片１５１をフロート１５の上部に複数設け、アーム９のテコとしての腕の長さを調節できるようにすると、フロート１５による弁体の４の押し上げと引き下げ力を調節することができる。
【００２０】
以上述べたように、従来に比較して鋭敏で滑らかな弁体の開閉動作がおこなわれる本発明のフロート弁は、医療器具や食品加工器具の殺菌や洗浄に使用するオゾン水発生装置、オゾンによる水処理装置など、オゾンを活用した装置の排オゾン対策として用いることができる。
【符号の説明】
【００２１】
１  弁本体
２  排出口
３  弁座
４  弁体
５  連結棒
５１  受け座
５２  ネジ
５３  二股
６、７、１２  軸
８  空間
９  アーム
１０  突起
１１  容器
１３  スリット
１５  フロート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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