(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体導入口と作動流体排出口と圧送液体流入口及び圧送液体排出口を有する密閉容器内にフロ―トが内蔵され、フロ―トの昇降により軸方向に移動する動力伝達軸によってスナップ機構が動作され、作動流体導入口と作動流体排出口の開閉が切り換えられることにより、密閉容器内に溜まった液体を圧送液体排出口から圧送する液体圧送装置において、スナップ機構は、動力伝達軸の軸方向に設けられた２つの溝と、弾性部材によって付勢され動力伝達軸の一方の溝内に係入された係止部材を有し、動力伝達軸の移動によって係止部材の係入を解除するための傾斜部を係止部材と溝の両方に設け、傾斜度合を急激に変化させることにより係止部材の係入解除を完了するようにしたことを特徴とする液体圧送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水や燃料等の液体を圧送する液体圧送装置に関するものである。本発明の液体圧送装置は、蒸気配管系で発生した復水を一旦集め、この復水をボイラ―や廃熱利用装置に送る装置として特に適するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蒸気配管系で凝縮して発生した復水は、まだ相当の熱量を有していることが多く、そのためエネルギ―の有効活用のため、液体圧送装置を用いて復水を回収し、この復水をボイラ―や廃熱利用装置に送って廃熱を有効利用する復水回収システムが広く普及している。
【０００３】
復水回収システムに利用される液体圧送装置は、復水を一旦密閉容器内に回収し、更に切替え弁を切り換えて密閉容器内に蒸気等の高圧の作動流体を導入し、この作動流体の圧力によって密閉容器内の復水を強制的に排出するものである。そのため液体圧送装置を高効率で稼働させるためには、密閉容器内にできるだけ多量の復水を溜め、切替え弁の開閉を確実に切り換える必要がある。
【０００４】
そこで、本出願人は切替え弁を確実に切り換えられるスナップ機構を開発してきた。そのスナップ機構について図４を参照して説明する。スナップ機構１００は、動力伝達軸１０１の軸方向に設けられた上下２つの溝１０２，１０３と、弾性部材１０４によって付勢され上側の溝１０２内に一部が係入された係止部材１０５によって構成される。そして動力伝達軸１０１の下端は左端にフロ―ト１０６が取り付けられたフロ―トア―ム１０７の右部にピン１０８によって結合されている。また動力伝達軸１０１の中段には連設板１０９を介して給気弁１１０と排気弁１１１からなる切替え弁１１２が連結されている。給気弁１１０は作動流体導入口１１３を開閉し、排気弁１１１は作動流体排出口１１４を開閉する。
【０００５】
動力伝達軸１０１の上部には筒状部材１１５がねじ結合され、筒状部材１１５の外周に上記の溝１０２，１０３が環状に設けられている。筒状部材１１５の外周には、密閉容器１１６に結合されたキャップ１１７の内壁の環状段部と密閉容器１１６の間に固定された筒状の保持部材１１８が配置されている。保持部材１１８は、等間隔に形成された４つの開口を有し、それぞれの開口に硬球からなる係止部材１０５が配置されている。係止部材１０５は、断面「Ｃ」字状の輪ばねからなる弾性部材１０４によって内方に付勢され、一部が溝１０２内に係入されている。
【０００６】
フロ―トア―ム１０７は、密閉容器１１４に結合されたブラケット１１９に対してピン１２０によって揺動可能に固定されている。フロ―トア―ム１０７と動力伝達軸１０１を連結するピン１０８は、フロ―トア―ム１０７に設けた長孔１２１内に配されている。
【０００７】
給気弁１１０は、弁ケ―ス１２２と、球状の弁体１２３と、昇降棒１２４によって構成され、連設板１０９に下端が連結された昇降棒１２４の上端が弁体１２３に当接することによって作動流体導入口１１３を開閉するものである。一方、排気弁１１１も弁ケ―ス１２５と、弁体１２６と、昇降棒１２７によって構成され、昇降棒１２７の上端に保持固定された弁体１２６が昇降棒１２７と一体に上下動することによって作動流体排出口１１４を開閉するものである。昇降棒１２７の下端も連設板１０９に連結されている。給気弁１１０が開くと排気弁１１１は閉じ、給気弁１１０が閉じると排気弁１１１は開く。
【０００８】
このスナップ機構１００を用いた液体圧送装置は、密閉容器１１４内に復水が無い場合は、フロ―ト１０６は下の位置にあり、連設板１０９は下がっている。そのため、給気弁１１０は作動流体導入口１１３を塞ぎ、排気弁１１１は作動流体排出口１１４を開放している。
【０００９】
密閉容器１１６内に復水が流れ込んでくると、フロ―ト１０６が浮上し、フロ―トア―ム１０７がピン１２０を中心に時計回り方向に回転し、長孔１２１の下端がピン１２０に当接した後、動力伝達軸１０１が上方に持ち上げられる。この動力伝達軸１０１に連動して筒状部材１１５が上動し、弾性部材１０４が押し拡げられて係止部材１０５が上側の溝１０２から抜け出す。そしてフロ―ト１０６が更に上昇して、係止部材１０５が下側の溝１０３内に係入しかけると、弾性部材１０４は急激に変形を回復し、係止部材１０５を下側の溝１０３に急激に係入させる。その結果、動力伝達軸１０１が上側にスナップ移動し、連設板１０９を介して動力伝達軸１０１に連結された給気弁１１０が作動流体導入口１１３を開放し、排気弁１１１が作動流体排出口１１４を塞ぐ。
【００１０】
作動流体導入口１１３が開放されると、密閉容器１１６内に高圧蒸気が導入され、内部の圧力が上昇し、密閉容器１１６内に溜まった復水は、蒸気圧に押されて外部のボイラ―や廃熱利用装置へ圧送される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のスナップ機構１００を用いた液体圧送装置は、弾性部材１０４の変形回復力を利用することによって動力伝達軸１０１をスナップ移動させて切替え弁１１２の開閉を切り換えるので、切替え弁１１２の切り換えが比較的確実に行われる。しかしながら、動力伝達軸１０１をスナップ移動させるときにフロ―ト１０６の浮力の溜めを利用できないために、スナップ動作の際の力が比較的弱く、改良の余地を残すものであった。
【００１２】
すなわち、動力伝達軸１０１は、その上動によって溝１０２の下外部１２８が係止部材１０５の下部外表面から中心外表面まで摺接することにより、係止部材１０５の係入を解除する。言いかえると、係止部材１０５は、溝１０２の下外部１２８に摺接する部位の接線の傾きが連続的に変化しながら、動力伝達軸１０１の軸線に平行になったときに係入が解除される。したがって、動力伝達軸１０１の上動に対して抵抗となる係止部材１０５の下向きの力が係入解除の開始から完了までに連続的に減少して無くなるので、係入解除の開始時に蓄えられていたフロ―ト１０６の浮力の溜めが連続的に減少して無くなる。そのため、スナップ動作の際の力が比較的弱いものとなっていた。
【００１３】
本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、スナップ動作の際の力を大きくして強力な力でもって切替え弁を切り換えることにより、動作が円滑である液体圧送装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、作動流体導入口と作動流体排出口と圧送液体流入口及び圧送液体排出口を有する密閉容器内にフロ―トが内蔵され、フロ―トの昇降により軸方向に移動する動力伝達軸によってスナップ機構が動作され、作動流体導入口と作動流体排出口の開閉が切り換えられることにより、密閉容器内に溜まった液体を圧送液体排出口から圧送する液体圧送装置において、スナップ機構は、動力伝達軸の軸方向に設けられた２つの溝と、弾性部材によって付勢され動力伝達軸の一方の溝内に係入された係止部材を有し、動力伝達軸の移動によって係止部材の係入を解除するための傾斜部を係止部材と溝の両方に設け、傾斜度合を急激に変化させることにより係止部材の係入解除を完了するようにした液体圧送装置にある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の液体圧送装置は、従来公知のそれと同様にフロ―トの昇降に応じて動力伝達軸が上下動し、スナップ機構を動作させて切替え弁を急激に切り換えることにより、密閉容器内に溜まった液体を圧送する。そして、本発明の液体圧送装置で採用するスナップ機構は、動力伝達軸の軸方向に設けられた２つの溝と、弾性部材によって付勢され動力伝達軸の一方の溝内に係入された係止部材を有し、動力伝達軸の移動によって係止部材の係入を解除するための傾斜部を係止部材と溝の両方に設け、傾斜度合を急激に変化させることにより係止部材の係入解除を完了するようにしたものである。そのため、動力伝達軸の移動によって係止部材と溝はその両方に設けられた傾斜部を摺接し、係止部材は傾斜度合が急激に変化したとき、すなわち、動力伝達軸の移動に対して抵抗となる係止部材の下向きの力が急激に減少したときに係入解除が完了される。そのため、係入解除の完了時に係入解除の過程において蓄えられたフロ―トの浮力の溜めを一気に放出して、動力伝達軸をスナップ移動させることができ、スナップ動作の際の力を大きくすることができる。
【００１６】
【実施例】
以下に本発明の具体的実施例について説明する。図１は、本発明の具体的実施例の液体圧送装置の断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ拡大断面図である。図３は、スナップ機構の拡大断面図である。図１において、本実施例の液体圧送装置１は、密閉容器２内にフロ―ト３と切替え弁４が配され、密閉容器２外にスナップ機構５が配されたものである。
【００１７】
順次説明すると、密閉容器２は、本体部７と蓋部８が図示しないネジによって結合され、内部に液体溜空間１０が形成されたものであり、液体溜空間１０にフロ―ト３と切替え弁４が配されている。蓋部８にキャップ６が図示しないネジによって結合され、蓋部８とキャップ６の間の外部空間９にスナップ機構５が配されている。蓋部８とキャップ６の間には気密保持のためにガスケット１２が介在されている。蓋部８には、４つの開口、具体的には作動流体導入口１１，作動流体排出口１３，圧送液体流入口１６，圧送液体排出口１７が設けられている。
【００１８】
図２に拡大して示すように、作動流体導入口１１の内側に給気弁２０が取り付けられ、作動流体排出口１３の内側に排気弁２１が取り付けられている。給気弁２０は、弁ケ―ス２２と弁体２３及び昇降棒２４によって構成される。弁ケ―ス２２は、軸方向に貫通孔を有し、貫通孔の上端面は弁座２５として機能する。弁ケ―ス２２の中間部には、前記した貫通孔と外部とを連通する４つの開口２６が設けられている。
【００１９】
給気弁２０の弁ケ―ス２２の先端は、作動流体導入口１１の中にねじ込まれている。弁体２３は、球状で作動流体導入口１１側にあり、昇降棒２４の上端が当接することにより開閉される。昇降棒２４は、弁ケ―ス２２の貫通孔を通って密閉容器２側に抜け、下端に形成した溝に連設板２７が連結されている。連設板２７は、動力伝達軸２８に連結されている。
【００２０】
排気弁２１は、弁ケ―ス２９と弁体３０と昇降棒３１によって構成される。弁ケ―ス２９は、軸方向に貫通孔を有し、該貫通孔の内部に弁座３２があり、弁座３２の下から昇降棒３１の上端に保持固定された弁体３０が当接して開閉を行うものである。昇降棒３１の下端には、溝が形成され連設板２７が連結されている。連設板２７の下面と昇降棒３１の溝の下壁との間には隙間３３が形成されている。給気弁２０と排気弁２１とで切替え弁４が構成され、給気弁２０が開くと排気弁２１は閉じ、給気弁２０が閉じると排気弁２１は開く。
【００２１】
圧送液体流入口１６は蓋部８のほぼ中央にあり、圧送液体排出口１７は密閉容器２の下部に相当する位置に設けられている。
【００２２】
フロ―ト３は、フロ―トア―ム３４と揺動軸３５を介してブラケット３６によって支持されている。ブラケット３６は、図示しないネジによって密閉容器２の蓋部８に一体的に取り付けられている。ブラケット３６は、上から見ると、「Ｌ」字状をした２枚の板よりなり、揺動軸３５が掛け渡されて連結されたものである。フロ―トア―ム３４は、板を「Ｕ」字状に曲げ加工して作られたもので、２枚の板が平行に対向し、左端にフロ―ト３が結合されている。フロ―トア―ム３４には、長孔３７が設けられ、長孔３７内に軸３８が掛け渡されている。そして軸３８に動力伝達軸２８の下端が連結されている。フロ―ト３は、揺動軸３５を中心として上下に揺動し、所定量揺動した後に動力伝達軸２８が上下に変位する。
【００２３】
動力伝達軸２８の上端は、密閉容器２の蓋部８から上方に突出し、蓋部８とキャップ６の間の外部空間９に位置している。動力伝達軸２８の上部にロックナット５０で緩止めされた筒状部材５１がねじ結合されている。筒状部材５１は、外周に軸方向に上下２つの環状の溝５２，５３が設けられている。筒状部材５１の外周に、環状の上保持部材５４と、半円状の係止部材５５ａ，５５ｂ及び「Ｃ」字状の輪ばねからなる弾性部材５６と、環状の下保持部材５７が配置されている。
【００２４】
係止部材５５ａ，５５ｂは、弾性部材５６で内方に付勢され、内端部が上溝５２に係止されている。上下保持部材５４，５７は、係止部材５５ａ，５５ｂを間に介して、密閉容器８に結合されたキャップ６の内壁の環状段部と密閉容器８の間に固定されている。係止部材５５ａ，５５ｂは、それぞれ上壁に内側に向かって下方に傾いた上傾斜部５８ａと下壁に内側に向かって上方に傾いた下傾斜部５８ｂを有する。また、溝５２，５３は、それぞれ上壁に内側に向かって下方に傾いた上傾斜部５９ａ，６０ａと下壁に内側に向かって上方に傾いた下傾斜部５９ｂ，６０ｂを有する。上記の溝５２，５３と係止部材５５ａ，５５ｂと弾性部材５６によってスナップ機構５が構成される。そしてスナップ機構５を構成する部材には潤滑剤としてのグリスを塗布して摺動抵抗を軽減させている。
【００２５】
次に本実施例の液体圧送装置１の作用について、作動流体として蒸気を用いた場合の一連の動作手順を追うことによって説明する。まず液体圧送装置１の外部配管は、作動流体導入口１１が高圧の蒸気源に接続され、作動流体排出口１３は、蒸気循環配管に接続される。また圧送液体流入口１６は、外部から液体溜空間１０に向かって開く逆止弁（図示せず）を介して蒸気使用装置等の負荷に接続される。一方圧送液体排出口１７は、液体溜空間１０から外部に向かって開く逆止弁（図示せず）を介してボイラ―等の液体圧送先へ接続される。
【００２６】
本実施例の液体圧送装置１の液体溜空間１０内に復水が無い場合は、図１に示す様にフロ―ト３は底部に位置する。このとき、切替え弁４における給気弁２０が閉じられ、排気弁２１が開かれている。そして蒸気使用装置等の負荷内で復水が発生すると、復水は圧送液体流入口１６から液体圧送装置１に流下して、液体溜空間１０内に溜まる。
【００２７】
液体溜空間１０内に溜まった復水によってフロ―ト３が浮上すると、フロ―トア―ム３４が揺動軸３５を中心に時計回り方向に回転し、長孔３７の下端が軸３８に当接した後、動力伝達軸２８が上方に持ち上げられる。この動力伝達軸２８に連動して筒状部材５１が上動し、弾性部材５６を押し拡げながら動力伝達軸２８の上側の溝５２の下傾斜部５９ｂと係止部材５５ａ，５５ｂの下傾斜部５８ｂが摺接する。そして、それぞれの下傾斜部５９ｂ及び５８ｂの終端を通過したときに傾斜度合が急激に変化して、係止部材５５ａ，５５ｂの上側の溝５２からの係入解除が完了され、フロ―ト３の浮力の溜めによって動力伝達軸２８が上側にスナップ移動する。このスナップ移動の過程で、係止部材５５ａ，５５ｂが下側の溝５３に入りかけると、弾性部材５６が急激に変形を回復し、係止部材５５ａ，５５ｂを下側の溝５３に押し込む。その結果、動力伝達軸２８に連設板２７を介して連結された給気弁２０が作動流体導入口１１を開放し、排気弁２１が作動流体排出口１３を塞ぐ。
【００２８】
作動流体導入口１１が開放されると、密閉容器２内に高圧蒸気が導入され、内部の圧力が上昇し、液体溜空間１０に溜まった復水は、蒸気圧に押されて圧送液体排出口１７から図示しない逆止弁を介して外部のボイラ―や廃熱利用装置へ排出される。
【００２９】
復水の排出によって液体溜空間１０内の水位が低下すると、フロ―ト３が降下して、フロ―トア―ム３４が揺動軸３５を中心に反時計回り方向に回転し、長孔３７の上端が軸３８に当接した後、動力伝達軸２８が下方に押し下げられる。この動力伝達軸２８に連動して筒状部材５１が下動し、弾性部材５６を押し拡げながら動力伝達軸２８の下側の溝５３の上傾斜部６０ａと係止部材５５ａ，５５ｂの上傾斜部５８ａが摺接する。そして、それぞれの上傾斜部６０ａ及び５８ａの終端を通過したときに傾斜度合が急激に変化して、係止部材５５ａ，５５ｂの下側の溝５３からの係入解除が完了され、動力伝達軸２８が下側にスナップ移動する。このスナップ移動の過程で、係止部材５５ａ，５５ｂが上側の溝５２に入りかけると、弾性部材５６が急激に変形を回復し、係止部材５５ａ，５５ｂを上側の溝５２に押し込む。また、このスナップ移動の過程で連設板２７の下面が排気弁２１の昇降棒３１の溝の下壁に当接する。その結果、給気弁２０が作動流体導入口１１を塞ぎ、排気弁２１が作動流体排出口１３を開放する。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の液体圧送装置では、動力伝達軸の移動によって係止部材と溝が傾斜部を摺接し、傾斜度合が急激に変化したとき、すなわち、動力伝達軸の移動に対して抵抗となる係止部材の下向きの力が急激に減少したときに係止部材の係入解除が完了される。そのため、係入解除の過程において蓄えられたフロ―トの浮力の溜めを係入解除の完了時に一気に放出して、動力伝達軸をスナップ移動させることができ、スナップ動作の際の力を大きくすることができる。そのため、強力な力でもって切替え弁を切り換えることができ、動作が円滑である液体圧送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の具体的実施例の液体圧送装置の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ拡大断面図である。
【図３】図１のスナップ機構の拡大断面図である。
【図４】従来技術の液体圧送装置の部分断面図である。
【符号の説明】
１  液体圧送装置
２  密閉容器
３  フロ―ト
４  切替え弁
５  スナップ機構
１１  作動流体導入口
１３  作動流体排出口
１６  圧送液体流入口
１７  圧送液体排出口
２０  給気弁
２１  排気弁
２８  動力伝達軸
５２，５３  溝
５５ａ，５５ｂ  係止部材
５６  弾性部材
５８ａ  係止部材５５ａ，５５ｂの上傾斜部
５８ｂ  係止部材５５ａ，５５ｂの下傾斜部
５９ａ  上溝５２の上傾斜部
５９ｂ  上溝５２の下傾斜部
６０ａ  下溝５３の上傾斜部
６０ｂ  下溝５３の下傾斜部
【図１】
0003983371.tif 000002
【図２】
0003983371.tif 000003
【図３】
0003983371.tif 000004
【図４】
0003983371.tif 000005