JP2005155727A

JP2005155727A - フロート式オートドレン

Info

Publication number: JP2005155727A
Application number: JP2003393041A
Authority: JP
Inventors: Toru Saito; 亨斎藤
Original assignee: Koganei Corp
Current assignee: Koganei Corp
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2023-11-21
Also published as: JP4292060B2

Abstract

【課題】常開形から常閉形に機種変更し得るフロート式オートドレンを提供する。
【解決手段】このフロート式オートドレン１０は、底部に排水孔１２が設けられ液体を貯留する容器１１、上端に空気流入孔１８が形成され排水孔１２に連通させて容器１１内に取り付けられる支持筒体１６、支持筒体１６の内部に摺動自在に装着され圧力室２３と排水室２４とに区画するピストン部材２１、上昇移動によって空気流入孔１８を開き圧力室２３内に圧縮空気を案内するフロート２０を備えている。常開ばね３３は圧力室２３内に装着され、常閉ばね３６はばね受け部２１ｃ，２２ａ間に形成された常閉ばね収容部２８内に装着される。常閉ばね３６を装着することで常閉形が構成され、常閉ばね３６を取り外すことで常開形が構成される。
【選択図】図２

Description

本発明はフロート式オートドレンに関し、特に常開形から常閉形に機種変更することが可能なフロート式オートドレンに関する。

空気圧シリンダなどの空気圧作動機器は、空気圧配管によりコンプレッサなどの圧縮空気供給源に接続されている。一般に、コンプレッサから吐出される空気中には、水分や油分などの液体成分が含有されている。これらを除去した清浄な空気を空気圧作動機器に供給するために、空気圧システムを構成する空気圧配管には、容器内に所定量の液体が溜まったら自動的に液体を外部に排出するようにしたオートドレンが使用されている。

オートドレンは、圧縮空気の流入口と流出口とが上部に設けられるとともに排水孔が底部に設けられる容器を備え、流入口から流出口に流れる圧縮空気中から分離された液体を容器に貯留した後、自動的に排出する自動排水弁であって、手作業による開閉が困難な箇所や、適切なタイミングで液体を排出したい箇所に使用される。このオートドレンには、液体に浮かぶフロートの浮力によってドレン排水弁の開閉を行なうフロート式のものがあり、設定された水位以上に液体が貯留されると自動的にドレン排水弁を開いて液体の排出を行なう。

かかるフロート式オートドレンには、上述の浮力に加え、圧縮空気の空気圧力やばねの付勢力をドレン排水弁の開閉力として利用する形式のものがあり、作動方式の違いから常開形オートドレンと常閉形オートドレンとに分類されている。

常開形オートドレンは、空気圧源から圧縮空気が空気圧システムに供給されない状態のもとではドレン排水弁を開いた状態とし、空気圧システムに圧縮空気が供給されて容器内に圧縮空気が入り込むとその圧力でドレン排水弁が閉じられるようになっており、容器内に設定水位以上に液体が溜まるとフロートによりドレン排水弁が開かれることになる。これに対して、常閉形オートドレンは、圧縮空気が空気圧システムに供給されない状態のもとでもドレン排水弁を閉じた状態とし、容器内に設定水位以上に液体が溜まるとフロートによりドレン排水弁が開かれることになる。

常開形オートドレンは圧縮空気が供給されずに空気圧システムが休止状態となっているときには、常にドレン排水弁が開かれていることから、容器内からは液体が排出された状態となっているが、空気圧システムを始動させたときには、容器内が所定の圧力となるまで圧縮空気が供給されないと、常開形オートドレンを閉弁させることができない。したがって、初期状態では解放されているドレン排水弁から圧縮空気の一部が漏出してしまうことになり、圧縮空気の流量によっては容器内部の圧力が上がりにくいという問題点がある。

常開形および常閉形に分類されるフロート式オートドレンの一例として、特許文献１および２には、ピストンに作用する付勢力と空気圧力との合力によりドレン排水弁の開閉動作が決定される方式のオートドレンが開示されている。かかる技術は、圧縮コイルばねを装着して一方向に付勢されたピストンをドレン排水弁の弁体とし、ボウル内に供給される圧縮空気の流れをフロートの浮力で駆動するパイロット弁体で制御してドレン排水弁の開閉を行なうものである。

このようにドレン排水弁の開閉力としてコイルばねの付勢力を利用するフロート式オートドレンにおいては、その付勢方向を変化させることで常開形にも常閉形にも機種変更し得ることが知られている。たとえば、上述の特許文献１および２では、ピストンに上向きの付勢力を与える常閉ばねと下向きの付勢力を与える常開ばねとをそれぞれ用意し、それらを選択的に交換することによって常閉形にも常開形にも変更し得るとしている。
特許第３３８９３１９号公報特許第３３８９３０４号公報

常開形から常閉形に、または常閉形から常開形に機種変更する場合に、上述の特許文献に開示された方法によると、装着されたコイルばねを取り外す作業と新たにコイルばねを装着する作業の２工程が必要とされ作業性に劣る。加えて、常開形のドレン排水弁を閉じる際に閉弁方向に作用する力は空気圧力のみであり、常閉形のドレン排水弁を開く際に開弁方向に作用する力は空気圧力のみである。そのため、所定の圧力以上の圧縮空気をボウル内に供給したり、ピストンの有効受圧面積を大きくしたりしてドレン排水弁の開閉力を確保する必要が生じ、容量の小さい空気圧縮機に搭載することが困難となっている。

本発明の目的は、常開形から常閉形に機種変更し得るフロート式オートドレンを提供することにある。

本発明の他の目的は、少ない部品点数で常開形と常閉形とを製造し得るフロート式オートドレンを提供することにある。

本発明の他の目的は、流量の少ない空気圧システムに搭載し得るフロート式オートドレンを提供することにある。

本発明のフロート式オートドレンは、圧縮空気の流入口と流出口とが上部に設けられるとともに排水孔が底部に設けられる容器を備え、前記流入口から前記流出口に流れる圧縮空気中から分離された液体を自動的に排出するフロート式オートドレンであって、上端に空気流入孔が形成され、前記排水孔に連通させて前記容器内に取り付けられる支持筒体と、前記支持筒体の内部に摺動自在に装着され、前記支持筒体内を前記空気流入孔に連通する上側の圧力室と、前記排水孔に連通しかつ前記容器内のフロート室に連通する下側の排水室とに区画するピストンと、前記ピストンに設けられ、下方移動により前記排水孔を開き、上方移動により前記排水孔を閉じる開閉部と、前記容器のフロート室内に上下動自在に配設され、前記容器内に溜まった液体による上昇移動によって前記空気流入孔を開いて前記圧力室内に圧縮空気を案内するフロートと、前記圧力室内に配設され、前記ピストンに対して前記開閉部が前記排水孔を開く方向に付勢する常開ばねと、前記ピストンに設けられたピストン側のばね受け部、および当該ばね受け部に対向して容器側に設けられた容器側のばね受け部との間に形成される常閉ばね収容部とを有し、前記常閉ばね収容部に常閉ばねが装着されない状態のもとでは前記フロート室内に圧縮空気が供給されないときに前記開閉部が前記排水孔を開く常開形とし、前記常閉ばね収容部に常閉ばねを装着することにより当該常閉ばねが前記常開ばねに抗して前記開閉部に対し前記排水孔を閉じる方向に付勢する常閉形とすることを特徴とする。

本発明にあっては、常閉ばね収容部に常閉ばねが装着されない状態のもとでは常開形のフロート式オートドレンとして構成することができる。

本発明にあっては、常閉ばね収容部に常閉ばねを装着することにより常閉形のフロート式オートドレンとして構成することができる。装着した常閉ばねを取り外せば、常開形のフロート式オートドレンとして再構成することができる。

本発明にあっては、常閉ばねの装着または取り外し作業によって、常開形または常閉形のオートドレンを構成することができるので、常開形と常閉形との間で部品の共通化が図られ、部品の管理が容易となるばかりでなく、製造コストの削減を図ることができる。

本発明にあっては、常開形から常閉形に、または常閉形から常開形にする場合に、取り外し作業と組み込み作業の２工程を要していた従来技術よりも少ない工数で機種変更することができる。

本発明にあっては、排水孔を開閉するピストンの作動力に空気圧力とばねの付勢力とを利用することで、ピストン径を小型化でき流量の少ない空気圧システムにも搭載することができる。また、フロートの浮力のみをドレン排水弁の開閉力として利用するフロート式オートドレンに比べ、ピストンの小型化ひいてはフロートの小型化を実現することができ、容量の小さいフィルタにも搭載することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるフロート式オートドレンの全体を示す一部切り欠き正面図であり、図２は図１の要部を示す断面図であり、図３は図１および図２に示すフロート式オートドレンから液体が排出されている状態を示す説明図であり、図４は常閉ばねを装着していない状態を拡大して示す説明図である。

図１に示すように、このフロート式オートドレン１０は底付き円筒形状のケース１とこれの上端側の開口端部に固定されるジョイント部２とからなる容器１１を有しており、ジョイント部２には圧縮空気の流入口３と流出口４とが設けられている。流入口３および流出口４には、それぞれ空気圧システムを構成する配管が接続されるようになっており、流入口３から容器１１内に流入した圧縮空気はルーバ５により旋回しながら下方に向けて流れるとともに、ジョイント部２に設けられたフィルタ６を透過して流出口４から外部に流出する。

ルーバ５により旋回してサイクロン効果により圧縮空気中から分離された液体は、容器１１の内周壁に沿って容器１１下部のフロート室７に向けて落下する。分離されたドレンが巻き上げられるのを防止するために、ジョイント部２にはバッフル８が設けられている。なお、容器１１の外側には安全のためボウルガード１３が装着されている。

図２に示すように、容器１１の底部には継手１５が止め輪１４により固定されており、継手１５にはフロート室７に連通する排水孔１２が形成されている。この継手１５には排水チューブが接続されるようになっている。

容器１１の内側底部には排水孔１２に連通させて支持筒体１６が取り付けられる。この支持筒体１６は、下側の大径部１６ａと、この大径部１６ａにフランジ部１６ｂを介して一体となった上側の小径部１６ｃとを有し、上端には隔壁部１６ｄが設けられている。大径部１６ａの一部にはその内外を連通する網掛け状のスクリーン１７が形成され、隔壁部１６ｄには空気流入孔１８が形成されている。小径部１６ｃには円盤状のプレート１９が支持筒体１６に対して上下動自在に摺接されており、このプレート１９には支持筒体１６を取り囲むように中空のフロート２０が装着されている。フロート２０はフロート室７に溜まった液体の水位に連動して上下動するようになっている。フロート２０が支持筒体１６から外れたり、バッフル８などに衝突したりするのを防止するため、隔壁部１６ｄを小径部１６ｃより大径のものとし、これにプレート１９が衝突するようにしてフロート２０の上進限位置を規制している。

支持筒体１６の内部にはピストン部材２１と受け台２２とが収容されている。ピストン部材２１は、支持筒体１６の内部に摺動自在に装着されて支持筒体１６内を上側の圧力室２３と下側の排水室２４とに区画するピストン２１ａと、このピストン２１ａと一体に設けられ排水孔１２を開閉する開閉部２１ｂと、ピストン２１ａの下側で突出して形成されるばね受け部２１ｃとを有している。ピストン２１ａにはピストンパッキン２５が組み込まれており、このピストンパッキン２５はピストン２１ａと支持筒体１６の内面との間をシールしている。継手１５の排水孔１２を形成する位置にはＯリング２６が組み込まれており、ピストン部材２１が上進限位置にあるときには開閉部２１ｂとともに排水孔１２をシールして、液体が排出されないようにしている。また、ピストン部材２１には小径のブリード孔３４が形成されており、このブリード孔３４によって圧力室２３は外部に連通している。圧力室２３内に流れ込む圧縮空気に水分や油分が若干含まれている場合に、これらを捕集するためにピストン部材２１の内側にはフィルタ３５が収容されている。

受け台２２にはスクリーン１７に開口してフロート室７と排水室２４とを連通する通路２７が形成されている。容器１１内に圧縮空気が供給されると、スクリーン１７から排水室２４内に圧縮空気が流れ込み、ピストン部材２１を上方に押し上げる力となって作用することになる。一方、圧力室２３は空気流入孔１８を介してフロート室７に連通しており、空気流入孔１８を介して圧力室２３に圧縮空気が流れ込むと、ピストン部材２１を下方に押し下げる力となって作用することになる。また、受け台２２のばね受け部２１ｃに対向する位置にはばね受け部２２ａが設けられており、ばね受け部２１ｃとばね受け部２２ａとの間に常閉ばね収容部２８が形成される。

フロート２０の上部には、支持筒体１６を覆うように上蓋２９が組み込まれている。この上蓋２９は、止め輪３０を用いて、上述のプレート１９と止め輪３０との間に組付けられており、フロート２０と一体に上下動するようになっている。上蓋２９の天井部２９ａには空気流入孔１８に向けて支持部２９ｂが突設されており、その側面部２９ｃには環状の押え板３１が固設されている。上蓋２９の内側には、押え板３１に挟み込まれる連結部３２ａとこれに連なって延びる開閉部３２ｂとを有する板状のベーン３２が設けられており、フロート２０の上下動にともなって空気流入孔１８を開閉するベーンバルブを形成している。よって、図３に示すように、容器１１内に所定の水位以上の液体が溜まるとフロート２０が上昇移動し、これにともなってベーン３２が弾性変形し、空気流入孔１８を開いて圧力室２３内に圧縮空気を案内するようになっている。

圧力室２３内には常開ばね３３が自然長から僅かに圧縮された状態で装着されており、この常開ばね３３によって、ピストン部材２１は、これを下方に押し下げる方向、つまり開閉部２１ｂが排水孔１２を開く方向に付勢されている。よって、常閉ばね収容部２８に常閉ばね３６が装着されず、かつ、フロート室７内に圧縮空気が供給されない状態のもとでは、開閉部２１ｂが排水孔１２を開く、つまり、常開形のフロート式オートドレン１０として構成することができる。

この常開形のフロート式オートドレン１０は、常閉ばね収容部２８に常閉ばね３６を圧縮された状態で装着することにより、フロート室７内に圧縮空気が供給されないときには開閉部２１ｂが排水孔１２を閉じる、つまり、常閉形のフロート式オートドレン１０として構成することもできる。このときの常閉ばね３６のばね定数および組み込み時の変形量は、常開ばね３３がピストン部材２１を下降させる付勢力よりも大きな上向きの付勢力を加えるように設定されている。

排水室２４側のピストン部材２１の有効受圧面積は、常開ばね３３がピストンを下降させる作動力よりも排水室２４に流入した圧縮空気のピストン部材２１を上昇させる作動力の方が大きくなるように設定している。さらに、圧力室２３側のピストン部材２１の有効受圧面積は、排水室２４に流入した圧縮空気の空気圧力と常開ばね３３および常閉ばね３６の付勢力との合力により決定されるピストン部材２１を上昇させる作動力よりも、圧力室２３に流入した圧縮空気のピストン部材２１を下降させる作動力の方が大きくなるように設定している。このように、排水孔１２を開閉するピストン部材２１の作動力に空気圧力とばねの付勢力とを利用することで、ピストン径を小型化でき容量の小さな空気圧縮機にも用いることができる。また、フロートの浮力のみをドレン排出弁の開閉力として利用する形式のフロート式オートドレンに比べ、ピストンの小型化ひいてはフロートの小型化を実現することができ、容量の小さいフィルタにも搭載することができる。

つぎに、以上の構成を有するフロート式オートドレン１０の作動について説明する。まず、図４に示すように常開ばね３６が装着されていない状態では、容器１１内に圧縮空気が供給されていないと、圧力室２３の圧力はブリード孔３４を介して容器１１の外部の圧力と同じ圧力となる。このとき、排水室２４には圧力が作用していないので、ピストン部材２１は常開ばね３３による下向きの付勢力により下方に移動して開閉部２１ｂが排水孔１２を開くことになる。なお、図４に示す場合には、ピストン部材２１の移動を分かり易く表現するため、実際の移動量よりも大きくピストン部材２１を下方に移動させている。

一方、容器１１内に圧縮空気が供給されている状態であって、容器１１内に溜まった液体が所定の水位以下となっているときには、排水室２４内に流入した圧縮空気がピストン部材２１を上向きに押圧し、ピストン部材２１が上昇することによって開閉部２１ｂが排水孔１２を閉じることになる。この状態のもとで、容器１１内のフロート室７に溜まった液体が所定の水位以上となると、フロート２０が上昇することによって空気流入孔１８を開き、圧力室２３内に圧縮空気を案内する。圧力室２３内に流入した圧縮空気はピストン部材２１を下向きに押圧し、ピストンが下降することによって開閉部２１ｂが排水孔１２を開くことになる。すなわち、フロート式オートドレン１０は、常開形のオートドレンとして作動することになる。

つぎに、かかるフロート式オートドレン１０に常閉ばね３６を装着したときの作動について説明する。まず、図２に示すように、容器１１内に圧縮空気が供給されていないときには、常開ばね３３と常閉ばね３６との合力により、ピストン部材２１は排水孔１２を閉じる位置にまで押し上げられる。これにより、ピストン部材２１の開閉部２１ｂとこれに係合するＯリング２６とにより排水孔１２がシールされ、容器１１内の圧縮空気が継手１５から外部に流出することが阻止される。

一方、容器１１内に圧縮空気が供給されている状態であって、容器１１内に溜まった液体が所定の水位以下となっているときには、通路２７を介して排水室２４内に圧縮空気が流入し、ピストン部材２１を上向きに押圧する。つまり、常開ばね３３と常閉ばね３６の付勢力に加え、排水室２４内に流入した圧縮空気の空気圧力が排水孔１２を閉じる方向の力となってピストン部材２１に作用する。

この状態のもとで、容器１１内のフロート室７に溜まった液体が所定の水位以上となると、図３に示すように、フロート２０は浮力によって上昇して、ベーン３２が空気流入孔１８を開く方向に弾性変形し、容器１１内の圧縮空気が空気流入孔１８を介して圧力室２３に流れ込む。圧力室２３内に流れ込んだ圧縮空気はピストン部材２１を下向きに押圧するが、このときの空気圧力は、排水室２４に流入した圧縮空気の空気圧力と常開ばね３３および常閉ばね３６の付勢力との合力よりも大きいので、ピストン部材２１は下向き、つまり排水孔１２を開く方向に作動し、排水室２４内の液体は排水孔１２を通って排出されることになる。

所定の水位まで液体が排出されてフロート２０が下降すると、ベーン３２が空気流入孔１８を閉じることになり、圧力室２３には圧縮空気が供給されなくなる。圧力室２３内の圧縮空気がブリード孔３４を介して外部に排出されると、圧力室２３内の圧力は低下し、ピストン部材２１が再び上昇移動することによって排水孔１２が閉じられることになる。すなわち、常閉ばね３６を装着することによって、フロート式オートドレン１０は常閉形のオートドレンとして作動させることができる。

装着した常閉ばね３６を再度取り外すことによって、常開用のフロート式オートドレン１０として作動させることも可能である。このように、常開形から常閉形に機種変更する場合には常閉ばね３６を装着する作業を行なうのみで足り、常閉形から常開形に機種変更する場合には常閉ばね３６を取り外す作業を行なうのみで足りるので、機種変更する場合に常に取り外し作業と装着する作業の２工程を要していた従来技術に比べ作業工数を削減することができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

本発明の一実施の形態であるフロート式オートドレンの全体を示す一部切り欠き正面図である。図１の要部を示す断面図である。図１および図２に示すフロート式オートドレンから液体が排出されている状態を示す説明図である。常閉ばねを装着していない状態を拡大して示す説明図である。

符号の説明

７フロート室
１０フロート式オートドレン
１１容器
１２排水孔
１６支持筒体
１７スクリーン
１８空気流入孔
２０フロート
２１ピストン部材
２１ａピストン
２１ｂ開閉部
２３圧力室
２４排水室
３２ベーン
３３常開ばね
３４ブリード孔
３６常閉ばね

Claims

圧縮空気の流入口と流出口とが上部に設けられるとともに排水孔が底部に設けられる容器を備え、前記流入口から前記流出口に流れる圧縮空気中から分離された液体を自動的に排出するフロート式オートドレンであって、
上端に空気流入孔が形成され、前記排水孔に連通させて前記容器内に取り付けられる支持筒体と、
前記支持筒体の内部に摺動自在に装着され、前記支持筒体内を前記空気流入孔に連通する上側の圧力室と、前記排水孔に連通しかつ前記容器内のフロート室に連通する下側の排水室とに区画するピストンと、
前記ピストンに設けられ、下方移動により前記排水孔を開き、上方移動により前記排水孔を閉じる開閉部と、
前記容器のフロート室内に上下動自在に配設され、前記容器内に溜まった液体による上昇移動によって前記空気流入孔を開いて前記圧力室内に圧縮空気を案内するフロートと、
前記圧力室内に配設され、前記ピストンに対して前記開閉部が前記排水孔を開く方向に付勢する常開ばねと、
前記ピストンに設けられたピストン側のばね受け部、および当該ばね受け部に対向して容器側に設けられた容器側のばね受け部との間に形成される常閉ばね収容部とを有し、
前記常閉ばね収容部に常閉ばねが装着されない状態のもとでは前記フロート室内に圧縮空気が供給されないときに前記開閉部が前記排水孔を開く常開形とし、前記常閉ばね収容部に常閉ばねを装着することにより当該常閉ばねが前記常開ばねに抗して前記開閉部に対し前記排水孔を閉じる方向に付勢する常閉形とすることを特徴とするフロート式オートドレン。