JP2012057789A - フロート式ドレントラップおよびドレン水の排出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の磁石と相手部材が直接吸着することによって吸引力を発生させる直接磁力方式を用いているドレントラップでは、吸着した場合には強い磁力を発生するが、少しでも離れると距離の二乗に反比例して磁力が減衰する。 更に、フロートにゴム弁座が一体になって対応して作動するように構成されているために、フロートを介して水面の位置で弁座の開度が決まっていた。
【解決手段】 カバー１０内に溜まったドレン水の量によるフロート２０の揺動に応じて永久磁石２３を揺動させ、永久磁石２３と被吸引体である常磁性体の弁体５２との間の空間または物体またはその両者を挟んで磁力を作用させる間接的磁力により、排出口１０ｂに接続している弁座５１を弁体５２の吸引による移動によって開放し、間歇的にドレン水を排出した。
【選択図】図１

Description

本発明は、フロート式ドレントラップおよびドレン水の排出方法に関する技術であって、更に詳細に述べると、排出口に接続している弁座を閉鎖するのは、弁座側の一端に硬質ゴムを一体に形成した常磁性体の弁体であり、他端に接しているバネの力によって弁体を弁座に磁力に打ち勝って押付け、バネのもう一端をバネ受で受け、バネ受を非磁性の弁ケースに固定し、弁ケースを弁座に固定し、弁体とバネを弁座と弁ケースとバネ受の内部に円滑に作動するように収納したカートリッジ式の弁本体によるものであり、弁座を開放するのは、カバーの内側に永久磁石を一体に構成したフロートを位置させ、フロートはカバー内に溜まったドレン水の量によって揺動中心を中心にして揺動する中で、永久磁石と被吸引体である弁体との間の空間または物体またはその両者を挟んで磁力を作用させる間接的磁力を使用するものであることで、即ちバネの力と間接的磁力を使うことで、特にフロートと弁体が各々別々に動き、一体となって対応して動かないようにすることで、最終的にはドレン水が排出される際に常に半開き状態になることを防止した技術について述べたものである。

従来、ドレン水の排出方法および浮力式のドレントラップに関する技術は有った（例えば、特許文献１を参照）。

ここで、従来のドレン水の排出方法および浮力式のドレントラップに関する技術について、特許文献１によって説明する。

この場合、特許文献１には、アームを中心に一方の端部に水で浮くことが出来るフロート本体と他方の端部にゴム弁座と中央曲げ部に回転軸とを一体にしたフロートと、ドレン水が流入する流入口とドレン水が流出する流出口を形成したケース本体と前記流出口に位置している弁座と前記回転軸を保持することで前記フロートを回転可能にするフロートブラケットとを一体にしたケースを構成し、前記回転軸が前記ケースの内側の前記フロートブラケットに位置することで、前記ケースの一定の位置までドレン水が流入していない場合には、前記フロートの自重によって前記ゴム弁座が前記弁座を閉鎖し、前記ケースの一定の位置以上までドレン水が流入したい場合には、前記フロート本体の浮力によって前記ゴム弁座が前記弁座を開放するようにしたドレントラップに於いて、前記アームの前記フロート本体と前記回転軸との間の何れかの場所に磁石を配設し、前記ケースの内側の何れかの場所に前記磁石によって吸引力を発生させる相手部材を配設し、前記フロートの前記自重と前記浮力と前記吸引力とそれらの発生する位置とのモーメントの関係で、前記ゴム弁座が前記弁座を閉鎖し開放するようにした技術が示されている。
特開２００５−１８０６７７

しかしながら、このような従来のドレン水の排出方法およびフロート式ドレントラップの技術に関しては、以下に示すような課題があった。

先ず、従来の磁石と相手部材が直接吸着することによって吸引力を発生させる直接磁力方式を用いているドレントラップでは、吸着した場合には強い磁力を発生するが、少しでも離れると距離の二乗に反比例して磁力が減衰する。 特に、塵等の異物の付着や寸法誤差を含むバラツキによって、安定した磁力が得られないという課題を抱えていた。

次に、フロートにゴム弁座が一体になって対応して作動するように構成されているために、フロートを介して水面の位置で弁座の開度が決まる。 従って、ドレン水の流入と排出が一致する均衡点で、ポトポトと水滴が連続して排出される状態になる場合が多々ある。更に、磁力は距離の二乗に反比例して減衰するため、距離が少しでも離れると磁力の影響力範囲外になり易く、容易に均衡点が発生しやすくなる。 その結果、間欠排水による勢いよくドレン水を排出することが出来なくなり、弁座の小孔等に付着するヌメリや塵等を取り除くことが困難となった。

更に、弁自体が揺動方式のため弁座に密着しずらく、対応として弁に柔らかいゴムを使用すると、均衡点な発生する範囲が大きくなり、間欠排水がますます出来なくなり、一層にポトポト状態を助長させた。

本発明は、圧縮空気と圧縮空気から発生するドレン水との気液混合体をカバー上部の流入口から受入れ、気液混合体からドレン水を分離し側壁の下部に設けられた排出口からドレン水を排出するフロート式ドレントラップに於いて、前記排出口に接続している弁座を閉鎖するのは、前記弁座側の一端に硬質ゴムを一体に形成した常磁性体の弁体であり、他端に接しているバネの力によって前記弁体を前記弁座に磁力に打ち勝って押付け、前記バネのもう一端をバネ受で受け、前記バネ受を非磁性の弁ケースに固定し、前記弁ケースを前記弁座に固定し、前記弁体と前記バネを前記弁座と前記弁ケースと前記バネ受の内部に円滑に作動するように収納したカートリッジ式の弁本体によるものであり、前記弁座を開放するのは、前記カバーの内側に永久磁石を一体に構成したフロートを位置させ、前記フロートは前記カバー内に溜まったドレン水の量によって揺動中心を中心にして揺動する中で、前記永久磁石と被吸引体である前記弁体との間の空間または物体またはその両者を挟んで磁力を作用させる間接的磁力を使用するものであることを特徴とし、更には、前記永久磁石は、前記フロートが最下部の場合には、前記弁体に対し直角に位置させることで磁力による吸引が小さいように、前記フロートが最上部の場合には、前記弁体に対し中心線近傍に位置させることで磁力による吸引が上昇の過程で最も吸引が大きいようにしたのであり、前記フロートが最上部の場合の、前記永久磁石および前記弁体との磁力による吸引力が、前記バネによる力と前記弁座のドレン水が通る部分の断面積の部分に加わる力の和より大きいことにより前記弁座を開放することを特徴とし、更には、前記バネ受も常磁性体の場合、磁力による吸引力として前記弁体および前記バネ受との磁力による吸引力も加えて大きいことを確認するのを特徴とし、更には、前記フロートが最上部の場合とは、前記カバー内側の上部に形成したストッパーに前記フロートが到達した際であることを特徴とし、更には、前記揺動中心は、前記弁本体を構成している前記弁ケースの外周上部に一体となって位置しているブラケット上にあり、前記ブラケットは非磁性であることを特徴とし、更には、前記フロートは、フロート本体と二つの支えと前記支えに位置している二つの前記永久磁石と前記ブラケットの前記揺動中心に位置させている軸を一体に形成したものであり、二つの前記永久磁石が前記弁本体を挟んだ状態で且つ前記弁本体の中心線に対称な状態で位置して揺動することを特徴とし、更には、前記フロートは、比重が０．８０〜０．９５であって浮いた状態でドレン水の変化に対応するものであり、前記ストッパーの位置でドレン水が減少してきた場合には自重で落下することを特徴とし、更には、前記フロートが最下部にある時の前記カバー内の水面を、前記排出口より上部に位置させることを特徴とし、更には、前記弁ケースの、前記弁座と前記弁体の接触面の下部の前記弁座や前記弁体が位置しない部分には、圧縮空気の排出を少しでも防止するために、外周底部からの孔を形成したことを特徴とし、更には、前記弁体には、前記弁体の作動を円滑に行える様にドレン水を供給する目的で、その最底部に軸と平行にＶ字カットした直線状の単数または複数の溝を形成し、前記バネを受けるバネ収納部と最底部の前記溝との間に孔を設けたことを特徴とし、更には、前記永久磁石は、磁力の強いネオジ磁石としたことを特徴とすることによって、上記課題を解決したのである。

また本発明は、圧縮空気と圧縮空気から発生するドレン水との気液混合体をカバー１０上部の流入口から受入れ、気液混合体からドレン水を分離し側壁の下部に設けられた排出口からドレン水を排出するドレン水の排出方法に於いて、前記カバー内に溜まったドレン水の量によるフロートの揺動に応じて永久磁石を揺動させ、前記永久磁石と被吸引体である常磁性体の弁体との間の空間または物体またはその両者を挟んで磁力を作用させる間接的磁力により、前記排出口に接続している弁座を前記弁体の吸引による移動によって開放し、間歇的にドレン水を排出することを特徴とし、更には、前記永久磁石は、前記フロートが最下部の場合には前記弁体に対し直角に位置させることで磁力による吸引が最も小さいように、前記フロートが最上部の場合には前記弁体に対し中心線近傍に位置させることで磁力による吸引が上昇の過程で最も吸引が大きいようにしたことを特徴とし、更には、前記弁座を前記弁体によって閉鎖するのは、同一直線上に並んでいるバネの力によるものであることを特徴とし、更には、前記弁体と前記バネを受けている常磁性体のバネ受の磁力による吸引が付加されることを特徴とし、更には、前記フロートが上昇または下降する過程の同じ揺動角で、上昇時には前記弁座と前記弁体を密着させ、下降時には前記弁座と前記弁体を開放させる場合が必ずあることを特徴とすることによって、上記課題を解決したのである。

以上の説明から明らかなように、本発明によって、以下に示すような効果をあげることが出来る。

第一に、圧縮空気と圧縮空気から発生するドレン水との気液混合体をカバー上部の流入口から受入れ、気液混合体からドレン水を分離し側壁の下部に設けられた排出口からドレン水を排出するフロート式ドレントラップに於いて、排出口に接続している弁座を閉鎖するのは、弁座側の一端に硬質ゴムを一体に形成した常磁性体の弁体であり、他端に接しているバネの力によって弁体を弁座に磁力に打ち勝って押付け、バネのもう一端をバネ受で受け、バネ受を非磁性の弁ケースに固定し、弁ケースを弁座に固定し、弁体とバネを弁座と弁ケースとバネ受の内部に円滑に作動するように収納したカートリッジ式の弁本体によるものであり、弁座を開放するのは、カバーの内側に永久磁石を一体に構成したフロートを位置させ、フロートはカバー内に溜まったドレン水の量によって揺動中心を中心にして揺動する中で、永久磁石と被吸引体である弁体との間の空間または物体またはその両者を挟んで磁力を作用させる間接的磁力を使用するものであることで、即ちバネの力と間接的磁力による作用力を使うことで、特にフロートと弁体が一体となって対応して動かないようにすることで、ドレン水が排出される際の半開き状態になることを防止出来るようになったのである。

第二に、永久磁石は、フロートが最下部の場合には、弁体に対し直角に位置させることで磁力による吸引が小さいように、フロートが最上部の場合には、弁体に対し中心線近傍に位置させることで磁力による吸引が上昇の過程で最も吸引が大きいようにしたのであり、フロートが最上部の場合の、永久磁石および弁体との磁力による吸引力が、バネによる力と弁座のドレン水が通る部分の断面積の部分に加わる力の和より大きいことにより弁座を開放することで、即ちフロートが揺動することにより間接的磁力による作用力の変化を使い分けることが大切であり、それによってバネの力と変化する間接的磁力による作用力と弁座のドレン水が通る部分の断面積の部分に加わる力が完全に独立した形になるよう各々構成することで、ドレン水が排出される際の半開きの状態を防止し、塵等の異物の付着や寸法誤差を含むバラツキに対する対応にもなったのである。

第三に、バネ受も常磁性体の場合、磁力による吸引力として弁体およびバネ受との磁力による吸引力も加えて大きいことで、同じ永久磁石を使用した場合でもあっても、磁力による吸引力（即ち、弁座の開閉を行なう力）をより強固なものとすることが可能となったのである。

第四に、フロートが最上部の場合とは、カバー内側の上部に形成したストッパーにフロートが到達した際であることで、揺動力によってフロートがストッパーに到達した際の永久磁石の状況（永久磁石が出来る限り弁本体に対して平行になっているのが効果的）を含めて、磁石による最大の吸引力を十分に確保されているように、フロートが落下する際のモーメント不足がないように配慮されたものであり、位置の点でもフロートが下降の動作に移ることを確実なものとしたのである。

第五に、揺動中心は、弁本体を構成している弁ケースの外周上部に一体となって位置しているブラケット上にあり、ブラケットは非磁性であることで、永久磁石と弁体の間に弁ケースという非磁性の部分を確保したことによって、間接的磁力による吸引力の使用を可能としたのである。

第六に、フロートは、フロート本体と二つの支えと支えに位置している二つの永久磁石とブラケットの揺動中心に位置させている軸を一体に形成したものであり、二つの永久磁石が弁本体を挟んだ状態で且つ弁本体の中心線に対称な状態で位置して揺動することで、永久磁石と弁体の間に弁ケースという非磁性の部分を確保したのであり、間接的磁力による吸引力の使用を可能とし、且つ間接的磁力による作用力の変化を各々使い分けることを可能にした構成となっているのである。

第七に、フロートは、比重が０．８０〜０．９５であって浮いた状態でドレン水の変化に対応するものであり、ストッパーの位置でドレン水が減少してきた場合には自重で落下することで、ストッパーの浮力と重量を確保することで、浮くための比重や落下のための重量に十分に配慮しながら、フロートの浮上と落下と永久磁石と弁体の位置関係という期待される動作を支障無く行なえるようにしたのである。

第八に、フロートが最下部にある時のカバー内の水面を、排出口より上部に位置させることで、排出口からの圧縮空気の無駄な排出を確実に防止することが可能となったのである。

第九に、弁ケースの、弁座と弁体の接触面の下部の弁座や弁体が位置しない部分には、圧縮空気の排出を少しでも防止するために、固着等が防止され外周底部からの孔を形成したことで、排出口からの圧縮空気の無駄な排出を殆んど確実に防止することが可能となったのである。

第十に、弁体には、弁体の作動を円滑に行える様にドレン水を供給する目的で、その最底部に軸と平行にＶ字カットした直線状の単数または複数の溝を形成し、バネを受けるバネ収納部と最底部の溝との間に孔を設けたことで、弁ケース内での弁体の作動が円滑になったのである。

第十一に、永久磁石は、磁力の強いネオジ磁石としたことで、間接的磁力による吸引力の使用をより確実なものとしたのである。

本願発明のドレントラップ全体を示した図 本願発明の弁本体を示した図 本願発明の弁本体にキャップでブラケットを位置させた図 本願発明の弁本体にブラケットを位置させた際の断面図 本願発明の弁本体にフロートを位置させた際の平面図 本願発明の弁本体にフロートを位置させた際の水面との位置関係を示した図 本願発明のフロートが上昇している際に於ける弁本体の作動図 本願発明のフロートが下降している際に於ける弁本体の作動図 本願発明のフロートが最上部に到達した状況を示した図 磁力と距離の関係を示した図 弁体と揺動することで移動している永久磁石の位置関係を示した図 揺動角と作用力の関係を示した図 弁体およびバネ受と揺動することで移動している永久磁石の位置関係を示した図 弁体に作用する力の関係を示した図

以下、本発明の実施の形態を図面と共に詳細に説明する。
ここで、図１は、本願発明のドレントラップ全体を示した図であり、図２は、本願発明の弁本体を示した図であり、図３は、本願発明の弁本体にキャップでブラケットを位置させた図であり、図４は、本願発明の弁本体にブラケットを位置させた際の断面図であり、図５は、本願発明の弁本体にフロートを位置させた際の平面図であり、図６は、本願発明の弁本体にフロートを位置させた際の水面との位置関係を示した図であり、図７は、本願発明のフロートが上昇している際に於ける弁本体の作動図であり、図８は、本願発明のフロートが下降している際に於ける弁本体の作動図であり、図９は、本願発明のフロートが最上部に到達した状況を示した図であり、図１０は、磁力と距離の関係を示した図であり、図１１は、弁体と揺動することで移動している永久磁石の位置関係を示した図であり、図１２は、揺動角と作用力の関係を示した図であり、図１３は、弁体およびバネ受と揺動することで移動している永久磁石の位置関係を示した図であり、図１４は、弁体に作用する力の関係を示した図である。

ここで、図１に見られるように、１はドレントラップであって、内側に圧縮空気と共にドレン水を溜めている略球形状のカバー１０と、永久磁石２３を一体に構成して内側に溜まったドレン水の増減に合わせて揺動中心７０ａを中心に揺動することによって上下するフロート２０と、ドレン水を流す弁座５１や弁座５１を開閉する弁体５２やバネ５３等を構成しているカートリッジの弁本体５０と、弁本体５０の外周に位置しフロート２０の揺動中心７０ａを形成しているブラケット７０と、ブラケット７０を弁本体５０に固定しているキャップ６０を一体に構成している。

この場合、カバー１０は、略半球状である第一カバー１１及び第二カバー１２と、Ｏリング１３と、具体的に図示されていないボルト等によって球形またはそれに近い形状で一体に構成されている。 そして、カバー１０の最上部の近傍に形成されている流入口１０ａと、側壁の比較的底部に近い下側に形成されている排出口１０ｂと、上部に形成されているエアー配管用ポート１０ｃを除いて、Ｏリング１３によってドレン水が洩れないように完全に密閉された状態になっている。 尚、Ｏリング１３はパッキンや液体パッキンを使用することも考えられる。

そして、流入口１０ａからは、圧縮空気とドレン水の気液混合流体が流入するようになっている。 また、排出口１０ｂからは、分離されたドレン水が排出されるようになっている。 更に、この種の閉ざされたカバー１０に於いては、急に大量のドレン水が流入すると流入口１０ａでエアー・ロックを起こし、ドレン水が流入しなくなる。 尚、カバー１０の内側にエアーが溜まっていないとカバー１０内のドレン水が間欠排出されない。そこで、これ等のことを防ぐために、圧縮空気を貯留している圧縮空気タンクまたは圧縮空気を通している圧縮空気配管等と接続することが可能なように、エアー配管用ポート１０ｃ（均圧管と呼ばれることもある）が設けられている。 一方、エアー配管用ポート１０ｃが無い場合や使用しない場合には、流入口１０ａを使用して、流入口１０ａより小径の配管である圧縮空気導入具（具体的に図示していない）を挿入してカバー１０内と、圧縮空気タンクやフィルターやドライヤー等の圧縮空気と接続することも別の方法として考えられる。

ところで、図２に見られるように、弁本体５０は、小孔５１ａを形成することで排出口１０ｂに接続している弁座５１と、弁座５１を開閉し弁座５１の接触面にシール性を確保するための硬質ゴム５２ｘを一体に構成し、更に磁場と同じ向きに磁化される常磁性体より成っている弁体５２と、弁体５２を弁座５１に押付けるバネ５３と、バネ５３の他端を受けているバネ受５４と、その内側に収納した弁体５２とバネ５３が円滑に作動するように弁座５１とバネ受５４の両者と個々に螺合によって一体にした非磁性の材料より成る弁ケース５５と、弁本体５０をカバー１０に取り付けるに際してドレン水が洩れるのを防止するＯリング５６を、カートリッジとして一体に構成している。 従って、フロート２０の一部である永久磁石２３と常磁性体の弁体５２は、常に非磁性の弁ケース５５を介して位置することになる。

尚、弁体５２には、弁座５１の側に硬質ゴム５２ｘを一体に構成していると同時に、硬質ゴム５２ｘが位置している側に対して他の側の端部にバネ５３を受ける凹部の形状をしたバネ収納部５２ｃを形成し、更に弁ケース５５の内側で弁体５２が円滑に作動するように、バネ収納部５２ｃと弁体５２外周の下部とを連通させている孔５２ａおよび弁体５２外周の下部に中心軸と平行にＶカットの形状をした一本または複数本の溝５２ｂを形成することで、ドレン水がバネ収納部５２ｃに容易に出入りすることが出来るように、また固着を防止するように配慮している。 この場合、弁体５２は常磁性体であって、後に述べるフロート２０と一体の永久磁石２３との間で間接的磁力を発生させその力を弁体５２の移動に使用しているのが（即ち、弁座５１の開閉に使用しているのが）この発明の技術的ポイントであるとも言える。

更に、バネ受５４には、バネ５３を受ける端部に凹部の形状をしたバネ収納部５４ａを形成し、バネ収納部５４ａが位置している側の他の側に螺合に際して使用するドライバー用溝５４ｃを形成している。 この場合も、バネ受５４は常磁性体であって、弁体５２との間で磁力を発生させ、その力を弁体５２と永久磁石２３との磁力に付加することで弁体５２の移動を助けている。 但し、バネ受５４に関しては、非磁性ということも考えられる。

また、弁ケース５５は、外周にブラケット７０を位置させる段部５５ｂを形成した円管状であって、弁座５１と弁体５２の接触面の下部の弁座５１や弁体５２が位置しない部分に外周底部からの孔５５ａを形成している。 尚、この孔５５ａの目的とする所は、弁座５１の小孔５１ａにドレン水を円滑に送り込むことが可能なように設けたものであり、同時に排出されるドレン水と共に圧縮空気の圧力によって押し下げられる水面が、孔５５ａより下になるまでは圧縮空気が排出することがないように配慮したものである。 尚、図６に見られるように、フロート２０が最下部にある時のカバー１０内の最下部水面を、排出口１０ｂ（図１で明らかなように、弁本体５０が排出口１０ｂに接続していることにより）より上部に位置させている。 そして、この弁ケース５５は、銅やアルミニュウム等の非磁性の材料を使用することが、永久磁石２３と弁体５２とバネ受５４の間に間接的磁力を発生させるには特に大切なことである。

即ち、弁ケース５５が非磁性の材料であることによって、また永久磁石２３と常磁性体の弁体５２の間に弁ケース５５が存在することによって、空間と物体の両者を挟んだ間接的磁力しか発生しないと言えるのであり、それによって弁体５２を引き寄せたり引き離したりして弁座５１を開閉しているのである。 この場合、例外的ではあるが、弁ケース５５の弁体５２が永久磁石２３に面している部分に窓が開いていると、ドレン水を介しただけの空間と言えるし、永久磁石２３と弁ケース５５が密着していると物体だけを挟んだ間接的磁力が発生すると言える。 従って、永久磁石２３と弁体５２との間の空間または物体またはその両者を挟んで、間接的磁力を発生させていると言える。

そして、永久磁石２３と被吸引体である常磁性体の弁体５２との間には、非磁性の弁ケース５５が存在していて、弁ケース５５による隙間が常に確保されていることになる。この場合、図１０に見られるように、距離の二乗に反比例して減衰する磁力（発生力）であっても、距離の変化に対して低減が急激に落ち込まない、かなり僅かの発生力の低減しかない部分が存在する。 即ち、低減が急激に落ち込んだ後の、例えば１ｍｍや１．５ｍｍ程度の距離の所を見た場合に、発生力の低減がかなり小さい値を示していることが明らかであり、本発明で使おうとしている弁ケース５５に関係する場合もこの辺を有効に活用したのである。

更に、弁ケース５５には、図２、図３、図４、図６に見られるように、バネ受５４側の外周に段部５５ｂを形成し、間接的磁力を発生させるのに距離の点から最も効果的であるということで、フロート２０の一部である支え２２の何れかの場所に位置している永久磁石２３が弁本体５２の直ぐ近くにあって真横や斜め上部に位置するように配慮しながらプラケット７０をキャップ６０で固定している。 尚、キャップ６０の材料としては非磁性の材料が考えられるが、バネ受５４が常磁性体の場合にはキャップ６０も常磁性体にすることが考えられる。 この場合、フロート２０の一部である永久磁石２３と弁本体５０の一部である弁体５２とバネ受５４はフロート２０の一部である軸２４で接続し、軸２４を中心にフロート２０が、同時に永久磁石２３が揺動するようになっている。 そして、キャップ６０と弁本体５２の間は螺合によって固定することが考えられるが他の方法によるものでも構わない。

尚、この様にフロート２０と弁本体５０の一部である弁体５２は一体であるが、軸２４を介して揺動可能になっていることもあって、従来のフロート２０と弁体５２のように、フロート２０が動くと必ず弁体５２も一体となって対応して動くという状況にはなく、図７や図８に見られるように、フロート２０が上昇または下降する過程の同じ揺動角αであっても（即ち、フロート２０が同じ高さに位置していても）、上昇時には弁座５１と弁体５２を密着させ、下降時には弁座５１と弁体５２を開放させるように違う動作をしている場合がある。

即ち、図１〜図６に見られるように、弁本体５０を構成している弁ケース５５の、バネ受５４側の外周に形成されている段部５５ｂの更に外周に位置している非磁性の材料（例えば、プラスチック製）のブラケット７０の揺動中心７０ａにはフロート２０の一部である軸２４が位置していて、弁本体５０とフロート２０を接続している。 尚、揺動中心７０ａに位置している軸２４の二組の支え２２の中間を、なるべく球形であるカバー１０の中心近傍に置くことで、フロート２０の揺動角が大きく全体が小さくなることを可能にしているのである。 更に、揺動中心７０ａは必ず弁本体５０を介してのブラケット７０に設置する必要はなく、ブラケット７０をカバー１０の内側に直接固定して弁本体５０とフロート２０を一体でなく分離することも考えられる。

この場合、フロート２０は、フロート本体２１と、二組の支え２２と、支え２２の何れかの場所（一般的には、フロート本体２１の反対側が望ましい）に位置している二つの棒状の永久磁石２３と、二組の支え２２とブラケット７０を一体に接続する軸２４によって一体に構成され、二つの永久磁石２３が弁本体５０を挟んた状態になっていて、二組の支え２２の間を分割するような線（別の形で表現すると、弁本体５０の中心線）を中心として全体が線対称の形状をしている。

従って、図６に見られるように、フロート２０は、弁本体５０の一部である弁ケース５５の外周上部に固定した状態で位置しているブラケット７０の揺動中心７０ａを中心に、即ち同じ場所に位置している軸２４を中心にカバー１０内に溜まったドレン水の量に応じて揺動することが可能となっている。尚、フロート本体２１と支え２２の材料としては、非磁性の材料であることが必要であるが、軽くなること等に配慮してプラスッチック製ということが考えられるが、特にフロート本体２１に関しては更に軽くすることに何等かの配慮をすると、アルミニュウム等の軽金属を使用しても構わない。

ところで、本願発明は、フロート２０と一体になっている二つの永久磁石２３がその間に弁体５２を挟み、永久磁石２３がフロート２０の揺動によって位置を変え、その位置が変化することによって永久磁石２３と弁体５２の間接的な磁力によって発生する吸引力を、時には弁体５２とバネ受５４の吸引力を利用しようとしているのである。 従って、弁体５２と時にはバネ受５４に関しては、磁場と同じ向きに磁化される常磁性体の材料を使用しているのである。 そして、永久磁石２３は、フロート２０が最下部にある場合には弁本体５０に対し直角に位置させることで磁力による吸引が最も小さいように、フロート２０が最上部にある場合には永久磁石２３の端部（Ｎ極、またはＳ極）が弁本体５０の中心線近傍に位置させることで磁力による吸引が上昇の過程で最も吸引が大きいように支え２２に埋め込まれている。

尚、永久磁石２３の埋め込み方法としては、支え２２の穴底に接着剤で付ける方法、穴の反対側に同径の穴を加工し常磁性体の鋼板を埋め込み磁石と引き合わせて装着する方法、穴の中心にネジ穴を立て常磁性体の鋼のボルトを沈め、永久磁石２３と引き合わせて装着する方法等が考えられる。 この場合、永久磁石２３の材料としては、磁力の強いネオジ磁石等が考えられる。

ここで、図６にみられるように、フロート２０は、最下部水面に位置した場合にはフロート２０も最下部に位置し、永久磁石２３と弁本体５０の一部である弁体５２と直角の位置関係となることで磁力による吸引が小さいように、水面の最上部に位置した場合にはフロート２０も最上部に位置し、永久磁石２３が弁本体５０の一部である弁体５２に対し中心線近傍に位置させることで磁力による吸引が上昇の過程で最も吸引が大きいようにしたのであり、フロート２０が最上部の場合の、永久磁石２３および弁体５２との磁力（時には、弁体５２およびバネ受５４との磁力を加えたもの）による吸引力が、バネ５３による力と弁座５１のドレン水が通る部分の断面積の部分に加わる力の和より大きいことにより弁座５１を開放するのである。

従って、フロート２０は、水面を浮いた状態で上昇したり下降する必要があり、更にフロート２０が最上部であるストッパー１０ｘの位置から揺動中心７０ａを中心として回転しようとするモーメントによって落下するという重量も確保される必要から、比重として０．８０〜０．９５が最善の値である。 その為に、フロート２０としては、ポリプロピレン樹脂で作ったものや、一般の樹脂を低発泡して作ったものや、アルミニュウム等の比重が二以上の軽金属を空洞にしたり空洞になるように穴を明けてその穴に蓋をする等が考えられる。

更に、フロート２０は、最上部に位置することを、図９に見られるように、カバー１０内側の上部に形成しているストッパー１０ｘに突き当たることによって成している。 この他に、ストッパー１０ｘの目的とする所は、最上部に位置するフロート２０が下降するのに、フロート２０の揺動中心７０ａと重心の間のモーメントが充分であるように位置させている一面もあると言える。 即ち、最上部に位置した際には自重による慣性力によって落下することもフロート２０にとっては必要な条件となっているのであり、浮くという事に加えてある程度の重量を確保するという多少は相反する条件を満足させながら、フロートの重量Ｗの下で揺動中心とフロートの重心間の水平距離ｄが大きくなるようストッパー１０ｘの位置を決める必要があるとも言える。

本発明による、フロート式ドレントラップおよびドレン水の排出方法は前述したように構成されており、以下にその動作について説明する。

先ず、これまで述べてきた構成の中で、基本となる永久磁石２３と弁座５１と弁体５２とバネ５３とバネ受５４とフロート２０を中心に、本願発明の基となる一般的な考えを述べる。
ここで、図１０には、磁力と距離の関係をグラフで示している。
一般的に、磁力が発生する力としては、〔数１〕に見られる数式が伝えられている。

この場合、図１０は〔数１〕の数式によって求めたものである。 そして、図１０は、距離：ｒ＝１ｍｍの時、発生力：１＝１ｇｒｆ とした場合の距離と力の関係を示したものである。 当然のことながら、永久磁石２３から少し離れると（１ｍｍ位までは）急激に磁力は低減すると言える。 従って、本発明に於いては外径が１００ｍｍ程度のドレントラップ１に対して永久磁石２３と弁体５２の間の距離を１ｍｍ程度に設定することで、即ち低減率が大きく低下して以降の比較的低減率の少ない状況の部分を使用することで、多少の距離の変化があったとしても発生力に大きな変化がないように対応しているのである。

ところで、図１１に関しては、弁体５２と揺動することで移動している永久磁石２３の位置関係を示した図であるが、記載されている永久磁石２３のＮ極と弁体５２のＳ極の間で発生する作用力（磁力による吸引力）：Ｆ１と、永久磁石２３のＳ極と弁体５２のＮ極の間で発生する作用力（磁力による吸引力）：Ｆ２を、各々揺動角毎に距離を基として図１０によって求め、求めた作用力Ｆ１とＦ２の合計した作用力（磁力による吸引力）の結果を、図１２の実線に示したものである。 この場合、図１２では、以降で比較し易いように揺動角０度の合計した値として基準となる作用力という意味を込めて１００％に設定してグラフを描いている。

更に、図１１に見られるように、バネ５３によるバネ力：Ｆ３を考慮した場合、バネ力は磁石による作用力（吸引力）を打ち消す方向に働き、バネ力に該当する力を前述の基準となる作用力の２０％と仮定すると、図１２の上部の実線に示された曲線から２０％減じた下部の点線の曲線ということになる。 結果として、揺動角３０度を境界として、０度〜３０度の間では、磁力が勝って弁体５２を右に動かすことになる（弁座５１を開放する）。一方、３０度〜９０度の間では、バネ力が勝って弁体５２を左に動かすことになる（弁座５１を閉鎖する）。 当然のことながら、例えばバネ力等を含む仮定の数値を変えるとすると、また別の展開が見られることは充分に考えられるが、そして数値に多少の変化は出て来るが、基本的な考え方や効果は変らない。

一方、バネ受５４も常磁性体の場合には、図１３に見られるように、バネ受５４と弁体５２の間に働く作用力（磁力による吸引力）にも配慮する必要がある。 当然のことながら、バネ受５４と弁体５２が密着しているか離間しているかが、作用力に大きな影響を与えることになる。 一般的には、図１１や図１２で明らかなように、揺動角が小さければ（永久磁石２３が弁体５２に対し中心線近傍に位置している状態の、永久磁石２３が横になった状態になれば）作用力は増加し、弁体５２を移動させ、弁座５１を開放する。 一方、揺動角が大きければ（永久磁石２３と弁体５２が直角になれば）作用力はほとんど発生しない。

ところで、バネ受５４と弁体５２の間に於いては、密着していれば作用力も大きく影響し、離間していれば殆んど影響が無いと言える。 そして、弁座５１を開放するということは、バネ受５４と弁体５２が密着するということになり、バネ受５４と弁体５２の間の作用力も大きく影響を与えることになる。 尚、弁座５１が開放する直前（フロート２０が上昇している時）と、弁座５１が開放した直後（フロート２０が下降に転じた時）とを考えると、直前の開放までの時間は瞬時であるが、直後の開放以降はドレン水が排出されるという状況から比較的長い時間持続すると言える。

その結果として、バネ受５４と弁体５２の間の作用力（磁力による吸引力）を最大で基準となる作用力の１５％と仮定して、永久磁石２３と弁体５２の間の作用力、バネ力、バネ受５４と弁体５２の間の作用力（磁力による吸引力）、をまとめたものが図１４のグラフである。 尚、弁体５２にはここに示す作用力（磁力による吸引力）の他に、弁座５１を形成している小孔５１ａの断面積に加わる圧力を考慮しなければならないがこのグラフの中に対応させてはいない。

この場合、図１４のグラフは図７と図８を参考にしながら考えると、開く方向の上のグラフでは揺動角を大きくする方向でフロート２０が下降している状況を示し、閉じる方向の下のグラフでは揺動角を小さくする方向でフロート２０が上昇している状況を示していて、揺動角が０度でフロート２０が最上部、揺動角が９０度でフロート２０が最下部に位置していることになる。 特に、図１４のグラフで明らかなことは、フロート２０が上昇または下降する過程の同じ揺動角αで、上昇時には弁座５１と弁体５２を密着させ、下降時には弁座５１と弁体５２を開放させる場合が（例えば、図７や図８に見られる状況が）必ずあることが見られることである。

また、図１４のグラフから言えることは、ドレン水が増加（フロート２０が上昇）する中で、揺動角が３０度位になると弁座５１が開き始める。 従って、ストッパー１０ｘは、０度〜３０度の間に設置する必要があるが、設置は絶対必要な訳ではなく、設置しないことも考えられる。 更に、ドレン水が減少（フロート２０が下降）する中で、揺動角が４０度位になると弁座５１が閉じ始める。 但し、具体的な数値に関しては、仮定の基に設定もしているので、別の値になることは充分に考えられる。 また、これまでの一般的な考えの中で、図１２と図１４のグラフの中では、揺動角を０度〜９０度の間で示しているが、図９のストッパー１０ｘに見られるように０度〜９０度の全ての間を揺動するとは限らない。

ここに、図１〜図９を使って、再度フロート２０の揺動と弁体５２の動きで具体的に述べていくと、フロート２０が最も下部に降りきった状況の中で、また弁座５１に弁体５２を押すバネ５３の力によって閉鎖された状況の中で、流入口１０ａより圧縮空気と圧縮空気から発生するドレン水との気液混合体を流入して来ると、カバー１０内でドレン水が増加して、フロート２０が上昇を開始する。 当然のことながら、ドレン水は排出口１０ｂから排出されない状況である。

尚、この段階でドレン水は、弁ケース５５の孔５５ａと、弁体５２の溝５２ｂと、弁体５２の孔５２ａを経由して弁体５２内側のバネ収納部５２ｃに送り込まれることで、弁体５２が円滑に作動することを助けている。

そして、図７に見られるように、流入口１０ａよりドレン水が流入し続ける中で弁座５１が弁本体５２によって閉ざされた状態のままフロート２０が上昇する。 当然のことながら、弁体とバネ受の隙間Ｄが確保されることになる。

更に、図９に見られるようなドレン水の水面も最上位でありフロート２０も最も高い所に位置する所で、即ちフロート２０がストッパー１０ｘに突き当たった所で静止させられ、この段階では永久磁石２３および弁体５２との磁力による吸引力が、バネ５３による力と弁座５１のドレン水が通る部分の断面積の部分に加わる力の和より大きいことにより弁座５１を開放し、バネ受５４も常磁性体の場合、磁力による吸引力として弁体５２およびバネ受５４との磁力による吸引力も加えて大きいことを確認することで弁座５１が開放された状態になり、ドレン水は弁本体５０の一部である弁ケース５５に形成されている孔５５ａから弁座５１に形成されている小孔５１ａを経由してカバーに形成されている排出口１０ｂより排出される。

この場合、弁座５１の開放については、フロート２０がストッパー１０ｘに突き当たる少し直前からということも考えられる。

更に、弁座５１からの排出が進んでドレン水の液面が下がって来ると、フロート２０が揺動中心とフロートの重心間の水平距離ｄとフロートの重量Ｗという状況の中で、フロート２０が落下しようとするモーメント（即ち、ｄ×Ｗの値）が、永久磁石２３等がドレン水を掻くモーメントに打ち勝って、フロート２０は下降を開始する。 そして、図８に見られるように、弁座５１が開放されて弁体５２とバネ受５４が密着した状態で下降を進めていく。

この様にして、フロート２０が最も下部に降りきる前の段階で、永久磁石２３が弁体５２に及ぼす作用力（磁力による吸引力）が弱まり、結果としてバネ５３の方のバネ力が打ち勝つことで弁座５１を弁体５２によって閉鎖することを始める。 従って、弁体５２とバネ受５４の間には隙間が出来ることになる。

尚、これまでの記載の中で、弁体５２の移動を永久磁石２３と弁体５２の間の作用力（磁力による吸引力）とバネ５３の力を中心に述べてきたが、当然のことながら一般的な考えの所で述べた、弁体５２とバネ受５４の間の作用力（磁力による吸引力）や弁座５１の断面に加わる力を配慮することは当然のことである。

そうして、最終的に弁座５１を弁体５２によって完全に閉鎖される状態になると、カバー１０内のドレン水が増加するようになり、それに伴ってフロート２０も上昇を始める。尚、フロート２０が最下部とか最上部に位置するということは、説明では揺動角が９０度とか０度で説明していたが、各種の条件設定によりその値の前後で自由に変ることはあり得る。

この発明は、フロート式ドレントラップおよびドレン水の排出方法に関する技術であって、更に詳細に述べると、排出口に接続している弁座を閉鎖するのは、弁座側の一端に硬質ゴムを一体に形成した常磁性体の弁体であり、他端に接しているバネの力によって弁体を弁座に磁力に打ち勝って押付け、バネのもう一端をバネ受で受け、バネ受を非磁性の弁ケースに固定し、弁ケースを弁座に固定し、弁体とバネを弁座と弁ケースとバネ受の内部に円滑に作動するように収納したカートリッジ式の弁本体によるものであり、弁座を開放するのは、カバーの内側に永久磁石を一体に構成したフロートを位置させ、フロートはカバー内に溜まったドレン水の量によって揺動中心を中心にして揺動する中で、永久磁石と被吸引体である弁体との間の空間または物体またはその両者を挟んで磁力を作用させる間接的磁力を使用するものであることで、即ちバネの力と間接的磁力を使うことで、特にフロートと弁体が各々別々に動き一体となって対応して動かないようにすることで、最終的にはドレン水が徘出される際に常に半開き状態になることを防止した技術について述べたものであり、この半開き状態にならないという事がフロート式ドレントラップに於いて最も希望されている技術の一つであるとも言える。

１・・・・・・・ドレントラップ
１０・・・・・・カバー
１０ａ・・・・・流入口
１０ｂ・・・・・排出口
１０ｃ・・・・・エアー配管用ポート
１０ｘ・・・・・ストッパー
１１・・・・・・第一カバー
１２・・・・・・第二カバー
１３・・・・・・Ｏリング
２０・・・・・・フロート
２１・・・・・・フロート本体
２２・・・・・・支え
２３・・・・・・永久磁石
２４・・・・・・軸
５０・・・・・・弁本体
５１・・・・・・弁座
５１ａ・・・・・小孔
５２・・・・・・弁体
５２ａ・・・・・孔
５２ｂ・・・・・溝
５２ｃ・・・・・バネ収納部
５２ｘ・・・・・硬質ゴム
５３・・・・・・バネ
５４・・・・・・バネ受
５４ａ・・・・・バネ収納部
５４ｃ・・・・・ドライバー用溝
５５・・・・・・弁ケース
５５ａ・・・・・孔
５５ｂ・・・・・段部
５６・・・・・・Ｏリング
６０・・・・・・キャップ
７０・・・・・・ブラケット
７０ａ・・・・・揺動中心
ｄ・・・・・・・揺動中心とフロートの重心間の水平距離
Ｄ・・・・・・・弁体とバネ受の隙間
Ｆ１・・・・・・永久磁石のＮ極と弁体のＳ極の間で発生する作用力
Ｆ２・・・・・・永久磁石のＳ極と弁体のＮ極の間で発生する作用力
Ｆ３・・・・・・バネ力
Ｇ・・・・・・・フロートの重心
Ｗ・・・・・・・フロートの重量
α・・・・・・・揺動角

Claims (16)

1. 圧縮空気と圧縮空気から発生するドレン水との気液混合体をカバー上部の流入口から受入れ、気液混合体からドレン水を分離し側壁の下部に設けられた排出口からドレン水を排出するフロート式ドレントラップに於いて、前記排出口に接続している弁座を閉鎖するのは、前記弁座側の一端に硬質ゴムを一体に形成した常磁性体の弁体であり、他端に接しているバネの力によって前記弁体を前記弁座に磁力に打ち勝って押付け、前記バネのもう一端をバネ受で受け、前記バネ受を非磁性の弁ケースに固定し、前記弁ケースを前記弁座に固定し、前記弁体と前記バネを前記弁座と前記弁ケースと前記バネ受の内部に円滑に作動するように収納したカートリッジ式の弁本体によるものであり、前記弁座を開放するのは、前記カバーの内側に永久磁石を一体に構成したフロートを位置させ、前記フロートは前記カバー内に溜まったドレン水の量によって揺動中心を中心にして揺動する中で、前記永久磁石と被吸引体である前記弁体との間の空間または物体またはその両者を挟んで磁力を作用させる間接的磁力を使用するものであることを特徴とするフロート式ドレントラップ。
2. 前記永久磁石は、前記フロートが最下部の場合には、前記弁体に対し直角に位置させることで磁力による吸引が小さいように、前記フロートが最上部の場合には、前記弁体に対し中心線近傍に位置させることで磁力による吸引が上昇の過程で最も吸引が大きいようにしたのであり、前記フロートが最上部の場合の、前記永久磁石および前記弁体との磁力による吸引力が、前記バネによる力と前記弁座のドレン水が通る部分の断面積の部分に加わる力の和より大きいことにより前記弁座を開放することを特徴とする請求項１に記載のフロート式ドレントラップ。
3. 前記バネ受も常磁性体の場合、磁力による吸引力として前記弁体および前記バネ受との磁力による吸引力も加えて大きいことを確認するのを特徴とする請求項２に記載のフロート式ドレントラップ。
4. 前記フロートが最上部の場合とは、前記カバー内側の上部に形成したストッパーに前記フロートが到達した際であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のフロート式ドレントラップ。
5. 前記揺動中心は、前記弁本体を構成している前記弁ケースの外周上部に一体となって位置しているブラケット上にあり、前記ブラケットは非磁性であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のフロート式ドレントラップ。
6. 前記フロートは、フロート本体と二つの支えと前記支えに位置している二つの前記永久磁石と前記ブラケットの前記揺動中心に位置させている軸を一体に形成したものであり、二つの前記永久磁石が前記弁本体を挟んだ状態で且つ前記弁本体の中心線に対称な状態で位置して揺動することを特徴とする請求項５に記載のフロート式ドレントラップ。
7. 前記フロートは、比重が０．８０〜０．９５であって浮いた状態でドレン水の変化に対応するものであり、前記ストッパーの位置でドレン水が減少してきた場合には自重で落下することを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載のフロート式ドレントラップ。
8. 前記フロートが最下部にある時の前記カバー内の水面を、前記排出口より上部に位置させることを特徴とする請求項２ないし請求項７の何れか１項に記載のフロート式ドレントラップ。
9. 前記弁ケースの、前記弁座と前記弁体の接触面の下部の前記弁座や前記弁体が位置しない部分には、圧縮空気の排出を少しでも防止するために、外周底部からの孔を形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項８の何れか１項に記載のフロート式ドレントラップ。
10. 前記弁体には、前記弁体の作動を円滑に行える様にドレン水を供給する目的で、その最底部に軸と平行にＶ字カットした直線状の単数または複数の溝を形成し、前記バネを受けるバネ収納部と最底部の前記溝との間に孔を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項９の何れか１項に記載のフロート式ドレントラップ。
11. 前記永久磁石は、磁力の強いネオジ磁石としたことを特徴とする請求項１ないし請求項１０の何れか１項に記載のフロート式ドレントラップ。
12. 圧縮空気と圧縮空気から発生するドレン水との気液混合体をカバー１０上部の流入口から受入れ、気液混合体からドレン水を分離し側壁の下部に設けられた排出口からドレン水を排出するドレン水の排出方法に於いて、前記カバー内に溜まったドレン水の量によるフロートの揺動に応じて永久磁石を揺動させ、前記永久磁石と被吸引体である常磁性体の弁体との間の空間または物体またはその両者を挟んで磁力を作用させる間接的磁力により、前記排出口に接続している弁座を前記弁体の吸引による移動によって開放し、間歇的にドレン水を排出することを特徴とするドレン水の排出方法。
13. 前記永久磁石は、前記フロートが最下部の場合には前記弁体に対し直角に位置させることで磁力による吸引が最も小さいように、前記フロートが最上部の場合には前記弁体に対し中心線近傍に位置させることで磁力による吸引が上昇の過程で最も吸引が大きいようにしたことを特徴とする請求項１２に記載のドレン水の排出方法。
14. 前記弁座を前記弁体によって閉鎖するのは、同一直線上に並んでいるバネの力によるものであることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のドレン水の排出方法。
15. 前記弁体と前記バネを受けている常磁性体のバネ受の磁力による吸引が付加されることを特徴とする請求項１２ないし請求項１４の何れか１項に記載のドレン水の排出方法。
16. 前記フロートが上昇または下降する過程の同じ揺動角で、上昇時には前記弁座と前記弁体を密着させ、下降時には前記弁座と前記弁体を開放させる場合が必ずあることを特徴とする請求項１２ないし請求項１５の何れか１項に記載のドレン水の排出方法。

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