JP2014098474A - 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】塵等の異物の付着や寸法誤差を含むバラツキによっても、安定したドレン水の排出が可能なフロート式ドレントラップを提供する。
【解決手段】上下するフロート２０と、弁座１５を開閉する弁体５１及びバルブアーム５２等を一体に構成していてバルブ揺動軸７２を中心に揺動する開閉弁５０とを一体に構成し、更にフロート２０のバネアーム２３の先端に形成されている孔２０ａと開閉弁５０のバルブアーム５２の先端に位置しているバネ軸受５３とは、ねじりコイルバネ６０を含むバネ６０を介して一体となって接続している。ねじりコイルバネ６０を含むバネ６０とフロート２０及び開閉弁５０の接続部は、揺動及び移動自由に構成し、フロート２０の浮力で、バネ６０を押し縮め、押し縮められたバネ６０の力によって排出口１０ｂに繋がっている弁座１５を開閉することで、間欠的にドレン水を排出するようにした。
【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、揺動するフロートと揺動する開閉弁をバネで接続し、フロートの浮力は、バネを押し縮め、押し縮められたバネの力によって排出口に繋がっている弁座を開閉することで、間欠的にドレン水を排出し、特にフロートと弁体がバネを介して間接に接続することで、一体となって同じ動きをしないように各々が別々に動き、また同一のバネの圧縮力を開閉弁を開く方向と閉じる方向の両方に有効に使うことで、最終的には単純な構成で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、同時に磁石と違ってバネを使用することで、鉄を中心とする異物が流れ込んでも磁石に吸着するという問題もなく順調な排出を可能と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、および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は有った（例えば、特許文献１、特許文献２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

次に、従来の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について、特許文献２によって説明する。

この場合、特許文献２には、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、フロートの一部である第一永久磁石と開閉弁の一部である第二永久磁石の揺動により、前記第一永久磁石と前記第二永久磁石がすれ違う際の相互の磁力の反発力によって、前記排出口に接続している弁座を開閉することで、間欠的にドレン水を排出するようにした技術が示されている。
特開２０１２−０７７９０３

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、およびフロート式ドレントラップおよびドレン水の排出方法の技術に関しては、以下に示すような課題があった。

先ず、従来に見られる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に於いては、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、フロートとゴム弁座が一体になって、フロートに対応してゴム弁座も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、半開きとなって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度々あった。 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、ドレン水と同時に排出する圧縮空気の噴流の負圧で弁を吸い付ける必要があり、最低水面が排出口にかかるため、圧縮空気の排出を止めることが出来ず、圧縮空気の損出が多かった。

加えて、従来に見られるフロートの一部である第一永久磁石と開閉弁の一部である第二永久磁石の揺動により、前記第一永久磁石と前記第二永久磁石がすれ違う際の相互の磁力の反発力による間接磁力方式を用いているドレントラップに於いては、ドレン水の中に鉄粉等が含まれている場合、磁石が鉄粉を吸引し、各種のトラブルを発生していた。

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、前記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、揺動するフロートと揺動する開閉弁をバネで接続し、前記フロートの浮力は、前記バネを押し縮め、押し縮められた前記バネの力によって前記排出口に繋がっている弁座を開閉することで、間欠的にドレン水を排出することを特徴とし、更には、前記開閉弁は、前記バネによって接続することで、瞬間的に前記弁座を開閉する二つの位置を移動するだけであり、あとは二つの位置で静止状態を保っている中で前記フロートが上下することを特徴とし、更には、前記バネは、ねじりコイルバネであることを特徴とし、更には、前記フロートは、前記カバーに固定されたフロート揺動軸を中心に、水面が上下するに従って揺動するものであり、前記開閉弁は、前記カバーに固定されたバルブ揺動軸を中心に、前記弁座とアームストッパーまでの間を揺動するものであり、前記バネ両端の接続部は、前記フロート側の孔と、前記開閉弁側のバネ軸受であることを特徴とし、更には、前記バルブ揺動軸と前記バネ軸受とを結んだ仮想線を境界として、前記孔がフロート本体側に位置している場合には、前記バネの力を前記バネ軸受からバルブアームに伝達し、それによって前記弁座を閉じる方向に押していることを特徴とし、更には、前記バルブ揺動軸と前記バネ軸受とを結んだ仮想線を境界として、前記孔が前記フロート本体の反対側に位置している場合には、前記バネの力を前記バネ軸受からバルブアームに伝達し、それによって前記弁座を開く方向に押していることを特徴とし、更には、前記フロートは、フロート本体と、一端に前記フロート本体を固定し他端に前記フロート揺動軸を位置させたフロートアームと、前記フロートアームに固定され反対側の端部に前記孔を形成したバネアームから構成され、前記開閉弁は、一端に前記バルブ揺動軸を位置させ他端に前記バネ軸受を固定したバルブアームと、前記バルブアームの前記バルブ揺動軸近傍に固定し前記弁座の開閉を行う弁体から構成されたことを特徴とし、更には、前記バネの両端の長さを比較した場合、前記フロートの位置が最上位で前記開閉弁が閉じている時に、押し縮められた前記バネの力が大きくなるように、前記バネの両端の長さとなる孔とバネ軸受の間隔を短く設定し、前記フロートの位置が最下位で前記開閉弁が開いている時に、押し縮められた前記バネの力が小さくなるように、前記バネの両端の長さとなる前記孔と前記バネ軸受の間隔を長く設定したものであることを特徴とし、更には、前記開閉弁が閉じて前記フロートがドレン水の流入によって上昇する中で、前記バルブ揺動軸と前記バネ軸受とを結んだ仮想線を横切る場合と、前記開閉弁が開いて前記フロートがドレン水の排出によって下降する中で、前記仮想線を横切る場合とを比較すると、上昇での前記仮想線を横切る場合が、下降での前記仮想線を横切る場合より短かいことを特徴とし、更には、前記フロート揺動軸は、前記弁座の上側にあるフロートブラケットに位置させ、前記バルブ揺動軸は、前記弁座の下側にある弁体ブラケットに位置させ、前記バルブ揺動軸を前記フロート揺動軸より前記弁座に近付け、前記フロートブラケットと前記弁体ブラケットを一体ブラケットとして一体に構成したことを特徴とし、更には、前記バネの前記孔側の端部をＣ型、Ｕ型、またはＶ型に形成して前記フロート側の前記孔に取付け、前記バネの前記バネ軸受側の端部をストレートに形成して前記バネ軸受の軸受孔に差し込むことを可能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上部の流入口から受入れ、前記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、揺動するフロートと揺動する開閉弁をバネで接続し、前記フロートの浮力は、前記バネを押し縮め、押し縮められた前記バネの力によって前記排出口に繋がっている弁座を開閉することで、間欠的にドレン水を排出することを特徴とし、更には、前記開閉弁は、瞬間的に前記弁座を開閉する二つの位置を移動するだけであり、あとは二つの位置で静止状態を保っている中で前記フロートが上下することを特徴とし、更には、前記開閉弁の揺動中心であるバルブ揺動軸と前記開閉弁と前記バネの接続部を結んだ仮想線を境界として、前記フロートと前記バネの接続部がフロート本体側に位置している場合には、前記バネの力は前記弁座を閉じる方向に伝達しているものであり、前記仮想線を境界として、前記フロートと前記バネの接続部がフロート本体の反対側に位置している場合には、前記バネの力は前記弁座を開く方向に伝達しているもので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、揺動するフロートと揺動する開閉弁をバネで接続し、フロートの浮力は、バネを押し縮め、押し縮められたバネの力によって排出口に繋がっている弁座を開閉することで、間欠的にドレン水を排出することで、特にフロートと弁体が間接にバネを介して接続することによって、一体となって同じ動きをしないように各々が別々に動き、また同一のバネの圧縮力を開閉弁を開く方向と閉じる方向の両方に有効に使うことによって、最終的には単純な構成で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出来るようになったのであり、同時に磁石と違ってバネを使用することによって、鉄を中心とする異物が流れ込んでも磁石に吸着するという問題もなく順調な排出を可能とした。

第二に、開閉弁は、バネによって接続することで、瞬間的に弁座を開閉する二つの位置を移動するだけであり、あとは二つの位置で静止状態を保っている中でフロートが上下することで、一つのバネを使用することによって、それも接続を目的に使用することによって、しかもバネの特質を有効に活用することによって、単純な動作を繰返して弁座を開閉することを可能にし、また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し、同時に磁石と違ってバネを使用することによって、鉄を中心とする異物が流れ込んでも磁石に吸着するという問題もなく順調な排出を可能とした。

第三に、バネは、ねじりコイルバネであることで、フロートの浮力で開閉弁を直接に作動させるフロート式ドレントラップに比べ、フロートの浮力をバネ等を作動させてバネ等によって開閉弁を間接に作動させるフロート式ドレントラップは、途中にリンク類が介在して力の伝達効率が悪くフロートが大きくなりがちとなるのであるが、フロートを大きくすること無くバネの可動範囲を広くしながらバネの力を確保することを可能とした。

第四に、フロートは、カバーに固定されたフロート揺動軸を中心に、水面が上下するのに従って揺動するものであり、開閉弁は、カバーに固定されたバルブ揺動軸を中心に、弁座とアームストッパーまでの間を揺動するものであり、バネ両端の接続部は、フロート側の孔と、開閉弁側のバネ軸受であることで、フロートと開閉弁の揺動と、バネの接続に関して、単純な構造で装置全体を構成することによって、半開き状態のない弁座の開閉を可能とした。

第五に、バルブ揺動軸とバネ軸受とを結んだ仮想線を境界として、孔がフロート本体側に位置している場合には、バネの力をバネ軸受からバルブアームに伝達し、それによって弁座を閉じる方向に押していることで、バネの特質を有効に活用することによって、弁座を閉じる動作を単純な構成で達成することが可能となり、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ことを可能とした。

第六に、バルブ揺動軸とバネ軸受とを結んだ仮想線を境界として、孔がフロート本体の反対側に位置している場合には、バネの力をバネ軸受からバルブアームに伝達し、それによって弁座を開く方向に押していることで、バネの特質を有効に活用することによって、弁座を開らく動作を単純な構成で達成することが可能となり、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ことを可能とした。

第七に、フロートは、フロート本体と、一端にフロート本体を固定し他端にフロート揺動軸を位置させたフロートアームと、フロートアームに固定され反対側の端部に孔を形成したバネアームから構成され、開閉弁は、一端にバルブ揺動軸を位置させ他端にバネ軸受を固定したバルブアームと、バルブアームのバルブ揺動軸近傍に固定し弁座の開閉を行う弁体から構成されたことで、バネの特質を有効に活用することによって、また記載されたようなフロートと開閉弁の構成によって、半開き状態のない弁座の開閉とコンパクトなドレントラップの構成を可能とした。

第八に、バネの両端の長さを比較した場合、フロートの位置が最上位で開閉弁が閉じている時に、押し縮められたバネの力が大きくなるように、バネの両端の長さとなる孔とバネ軸受の間隔を短く設定し、フロートの位置が最下位で前記開閉弁が開いている時に、押し縮められたバネの力が小さくなるように、バネの両端の長さとなる孔とバネ軸受の間隔を長く設定したことで、バネの特質を有効に活用することによって、またバルブ揺動軸とフロート揺動軸を中心とする開閉弁とフロートの軌跡の特質を有効に活用することによって、半開き状態のない弁座の開閉とコンパクトなドレントラップの構成を可能とした。

第九に、開閉弁が閉じてフロートがドレン水の流入によって上昇する中で、バルブ揺動軸とバネ軸受とを結んだ仮想線を横切る場合と、開閉弁が開いてフロートがドレン水の排出によって下降する中で、仮想線を横切る場合とを比較すると、上昇での仮想線を横切る場合が、下降での仮想線を横切る場合より短かいことで、バネの特質を有効に活用することによって、またバルブ揺動軸とフロート揺動軸を中心とする開閉弁とフロートの軌跡の特質を有効に活用することによって、半開き状態のない弁座の開閉とコンパクトなドレントラップの構成を可能とした。

第十に、フロート揺動軸は、弁座の上側にあるフロートブラケットに位置させ、バルブ揺動軸は、弁座の下側にある弁体ブラケットに位置させ、バルブ揺動軸をフロート揺動軸より弁座に近付け、フロートブラケットと弁体ブラケットを一体ブラケットとして一体に構成したことで、バネの特質を有効に活用することと、単純な構成によって近接した円軌道を描くことが出来るようになることによって、バネの端部の長さを容易に必要な長さに設定することを可能にした。

第十一に、バネの孔側の端部をＣ型、Ｕ型、またはＶ型に形成してフロート側の孔に取付け、バネのバネ軸受側の端部をストレートに形成してバネ軸受の軸受孔に差し込むことを可能としたことで、このような端部を構成することによって、バネによる接続が容易となった。

本願発明のドレントラップ全体を示した図 本願発明の弁座が閉じた直後でフロートの浮く水面が最下位から上昇する直前の状態を示した図 本願発明の弁座が閉じてから開く直前でフロートの浮く水面が最上位の状態を示した図 本願発明の弁座が開いた直後でフロートの浮く水面が最上位から下降する直前の状態を示した図 本願発明の弁座が開いてから閉じる直前でフロートの浮く水面が最下位の状態を示した図 本願発明の弁座が閉じてフロートの浮く水面が最上位を示した状態と弁座が開いてフロートの浮く水面が最下位を示した状態を重ねた図 本願発明の開閉弁及びフロートの各揺動範囲に於ける限界でのねじりコイルバネの端部の長さと巻角度の関係を示した図 本願発明のねじりコイルバネの端部の長さと巻角度の関係を示した図 本願発明の弁座が閉じてから開く直前でフロートの浮く水面が最上位に於けるバルブ揺動軸周りの力の状況を示した図 本願発明の弁座が開いてから閉じる直前でフロートの浮く水面が最下位に於けるバルブ揺動軸周りの力の状況を示した図 本願発明の弁座が閉じた直後でフロートの浮く水面が最下位から上昇する直前に於けるフロート揺動軸周りの力の状況を示した図 本願発明の弁座が開いた直後でフロートの浮く水面が最上位から下降する直前に於けるフロート揺動軸周りの力の状況を示した図 本願発明のアームストッパーを示した図 本願発明の別のアームストッパーを示した図 本願発明のウエイトに付設した下限ストッパーを示した図 本願発明の別のウエイトに付設した下限ストッパーを示した図 本願発明のねじりコイルバネ両端部の抜け防止を示した図 本願発明のねじりコイルバネのバルブアーム側端部の抜け防止を示した図 本願発明のフロート式ドレントラップに於ける弁座の開閉または開閉弁のバネ軸受の位置と水面の位置またはフロート上昇及び下降によるフロートの孔の位置との関係を示した図 本願発明のフロート式ドレントラップに於けるドレン水の流量と経過時間の関係を示した図

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、本願発明の弁座が閉じた直後でフロートの浮く水面が最下位から上昇する直前の状態を示した図であり、図３は、本願発明の弁座が閉じてから開く直前でフロートの浮く水面が最上位の状態を示した図であり、図４は、本願発明の弁座が開いた直後でフロートの浮く水面が最上位から下降する直前の状態を示した図であり、図５は、本願発明の弁座が開いてから閉じる直前でフロートの浮く水面が最下位の状態を示した図であり、図６は、本願発明の弁座が閉じてフロートの浮く水面が最上位を示した状態と弁座が開いてフロートの浮く水面が最下位を示した状態を重ねた図であり、図７は、本願発明の開閉弁及びフロートの各揺動範囲に於ける限界でのねじりコイルバネの端部の長さと巻角度の関係を示した図であり、図８は、本願発明のねじりコイルバネの端部の長さと巻角度の関係を示した図であり、図９は、本願発明の弁座が閉じてから開く直前でフロートの浮く水面が最上位に於けるバルブ揺動軸周りの力の状況を示した図であり、図１０は、願発明の弁座が開いてから閉じる直前でフロートの浮く水面が最下位に於けるバルブ揺動軸周りの力の状況を示した図であり、図１１は、本願発明の弁座が閉じた直後でフロートの浮く水面が最下位から上昇する直前に於けるフロート揺動軸周りの力の状況を示した図であり、図１２は、本願発明の弁座が開いた直後でフロートの浮く水面が最上位から下降する直前に於けるフロート揺動軸周りの力の状況を示した図であり、図１３は、本願発明のアームストッパーを示した図であり、図１４は、本願発明の別のアームストッパーを示した図であり、図１５は、本願発明のウエイトに付設した下限ストッパーを示した図であり、図１６は、本願発明の別のウエイトに付設した下限ストッパーを示した図であり、図１７は、本願発明のねじりコイルバネ両端部の抜け防止を示した図であり、図１８は、本願発明のねじりコイルバネのバルブアーム側端部の抜け防止を示した図であり、図１９は、本願発明のフロート式ドレントラップに於ける弁座の開閉または開閉弁のバネ軸受の位置と水面の位置またはフロート上昇及び下降によるフロートの孔の位置との関係を示した図であり、図２０は、本願発明のフロート式ドレントラップに於けるドレン水の流量と経過時間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一方ドレン水を流す弁座１５を位置させている略球形状のカバー１０と、フロート本体２１及びフロートアーム２２及びバネアーム２３等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フロート揺動軸７３を中心に揺動することによって上下するフロート２０と、弁座１５を開閉する弁体５１及びバルブアーム５２等を一体に構成していてバルブ揺動軸７２を中心に揺動する開閉弁５０とを一体に構成し、更にフロート２０のバネアーム２３の先端に形成されている孔２０ａと開閉弁５０のバルブアーム５２の先端に位置しているバネ軸受５３とは、ねじりコイルバネ６０を含むバネ６０を介して一体となって接続している。 尚、ねじりコイルバネ６０を含むバネ６０とフロート２０及び開閉弁５０の接続部は、揺動及び移動自由に構成されている。

これ等の構成を更に詳細に述べると、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、ドレントラップ１内のドレン水を残すことなく排出したい時に使用する盲栓１４と、内側に溜まったドレン水を外部に排出する際の流路となる弁座１５と、フロート揺動軸７３を位置させるフロートブラケット７１ｙ、７１Ａｙやバルブ揺動軸７２を位置させる弁体ブラケット７１ｘを一体にした一体ブラケット７１、７１Ａと、開閉弁５０の動きに制限を加えフロートブラケット７１ｙ、７１Ａｙに位置しているアームストッパー７４、７１Ａｙａ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。

この場合、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、ドレン水を外部に排出するのは、カバー１０側壁の排出口１０ｂに繋がっている弁座１５を、開閉弁５０の弁体５１によって開放することで行っている。

そして、開閉弁５０の端部は、バルブ揺動軸７２を介して弁体ブラケット７１ｘに位置すると同時に、バルブ揺動軸７２を中心に揺動することが可能であり、ねじりコイルバネ６０の圧縮力によって揺動するが、弁座１５全開時の位置を定めるためにアームストッパー７４、７１Ａｙａを必要としている。 その為には、図１３に見られるように、フロートブラケット７１ｙに子ネジを位置させた小ネジ式ストッパー７４が考えられる。また、図１４に見られるように、フロートブラケット７１Ａｙにベロを位置させ曲げ込んで一体となっているベロ式ストッパー７１Ａｙａも考えられる。

そして、弁座１５には雄ネジが加工されていて、カバー１０の雌ネジと締結するようにしている。 更に、弁座１５とカバー１０の間には、シールテープやＯリングやシール材等によって、貯留されているドレン水がカバー１０の内側から外側に洩れないように配慮されている。 また、弁座１５の内径に関しては、ドレントラップ１から排出される時間当たりのドレン水の量を決める規準となるが、ドレントラップ１をコンパクトにする為になるべく小径にしたく、またドレン水に含まれる鉄錆や磨耗粉やその他各種の異物等の排出を考えると出来る限り大径にしたく、結果として０．８〜３．０ｍｍ程度に設定している。

所で、一体ブラケット７１、７１Ａに関しては、図１に見られるように、弁座１５によってカバー１０に固定している。 そして、フロートブラケット７１ｙ、７１Ａｙは弁座１５の上部に、弁体ブラケット７１ｘは弁座１５の下部に位置させている。 但し、弁体ブラケット７１ｘとフロートブラケット７１ｙ、７１Ａｙは、一体に構成しなくても、別個に構成してカバー１０に個々に位置させても構わない。 更に、バルブ揺動軸７２とアームストッパー７４、７１Ａｙａとフロート揺動軸７３の位置関係としては、バルブ揺動軸７２を中心に揺動する開閉弁５０の弁体５１による弁座１５の開閉と、バルブ揺動軸７２の動作を制限するアームストッパー７４、７１Ａｙａと、フロート揺動軸７３を中心に揺動するフロート２０の目的から、記載の順で弁座１５に近く位置させることが望ましい。尚、一体ブラケット７１、７１Ａの固定に関しては、弁座１５の近傍に固定するのであれば、弁座１５によるものでも無くとも、別の物を使用した他の方法によるものであっても構わない。

また、バルブ揺動軸７２に関しては、開閉弁５０の一部である弁体５１によって弁座１５を開閉する関係から、弁体５１と端部であり揺動の中心となっているバルブ揺動軸７２の距離を出来る限り短くすると弁体５１を移動させる力を大きくすることが出来るということから、弁座１５の近傍に位置させるのが最善という考えのもとに、その結果としてフロート揺動軸７３とバルブ揺動軸７２の両者を一体ブラケット７１、７１Ａに位置させている中で、一体ブラケット７１、７１Ａを弁座１５によってカバー１０に固定することで弁座１５の近傍に位置させていたのである。

尚、開閉弁５０に関しては、一端にバルブ揺動軸７２を位置させ他端にバネ軸受５３を固定したバルブアーム５２と、バルブアーム５２のバルブ揺動軸７２の近傍に固定して弁座１５の開閉を行う弁体５１から構成されたものであり、バルブ揺動軸７２を中心として揺動させることが可能なようになっている。 一方、弁体５１に関しては、弁座１５に接する面が平面であり、一例として円柱や円錐台の形状をした、材料としてゴム製や柔らかいプラスチック製のものが考えられる。

さて、本発明に於いては、浮力を発生させるフロート２０から弁座１５を開閉する開閉弁５０に至る力の伝達を孔２０ａ及びバネ軸受５３の部分で接続しているねじりコイルバネ６０を含むバネ６０の圧縮力を使用することで達成している。 特に、バルブ揺動軸７２と、弁体５１及びバネ軸受５３及びバルブアーム５２を一体にした開閉弁５０と、ねじりコイルバネ６０を含むバネ６０と、フロート２０と、フロート揺動軸７３を一体に、揺動及び移動自由に連結することによって、バルブ揺動軸７２とバネ軸受５３とを結んだ仮想線Ａを境界として、孔２０ａがフロート本体２１側に位置している場合には、ねじりコイルバネ６０を含むバネ６０の力をバネ軸受５３からバルブアーム５２に伝達し、それによって弁座１５を閉じる方向に押し、孔２０ａがフロート本体２１の反対側に位置している場合には、ねじりコイルバネ６０を含むバネ６０の力をバネ軸受５３からバルブアーム５２に伝達し、それによって弁座１５を開く方向に押していることが本願発明の最大のポイントである。

従って、図２〜図７に於いては、バルブ揺動軸７２を中心に揺動するバネ軸受５３及びフロート揺動軸７３を中心に揺動する孔２０ａによって示される軌跡が点線で示した二つの円であり、そこに示された各位置が存在することによってこそ本発明が達成されるのである。

そして、バネ６０に関しては、本実施例に於いては、ねじりコイルバネ６０で説明を進めているが、押し縮められたばね力を使用することが可能であるならば、一般的なコイルバネを使用しても、板バネをＵ字状に曲げたものを使用しても、その他のバネを使用しても構わない。

更に、図１７に見られるように、ねじりコイルバネ６０に於いて、フロート２０に形成されている孔２０ａ側の端部を、Ｃ型、Ｕ型、またはＶ型に形成することで孔２０ａに対する取付を、開閉弁５０を構成しているバネ軸受５３側の端部をストレートに形成することでバネ軸受５３に差し込む事を可能とし、それによってフロート２０や開閉弁５０を円滑に揺動させながら接続の役目を果たしている。 一方、別の方法として、開閉弁５０を構成しているバルブアーム５２の端部に、バネ軸受５３に替えて孔を形成し、ねじりコイルバネ６０の開閉弁５０側の端部を、Ｃ型、Ｕ型、またはＶ型に形成することも考えられる。

そして、バネ軸受５３に差し込まれるねじりコイルバネ６０のスラスト方向に対する移動のうち、差し込み側に対する抜け出しは、ねじりコイルバネ６０のばね力で防がれている。 また、反差し込み側に対する抜け出しは、バネ軸受５３の端部に設けられたベロ式ストッパー５３ｘによって拘束され、スラスト方向の抜けを防止している。 加えて、別の差し込み側に対する抜け出しは、図１８に見られるように、ねじりコイルバネ６０のストレート部にＥ止め輪式ストッパー６１を装着するということも考えられる。

一方、フロート２０は、カバー１０の内部に貯留されているドレン水に浮いていることによってドレン水の増減で上下するフロート本体２１と、一端にフロート揺動軸７３を位置させ他端にフロート本体２１を固定しているフロートアーム２２と、フロートアーム２２の途中から一体となっているのバネアーム２３と、この場合バネアーム２３の端部にねじりコイルバネ６０を含むバネ６０を接続することが可能に孔２０ａを形成した状態で、更にウエイト２４から構成されたものであり、フロート揺動軸７３を中心として揺動させることが可能であり、ねじりコイルバネ６０を含むバネ６０を接続して同時に揺動するようになっている。

ところで、フロート本体２１に関しては、薄い金属板で球形のフロート本体２１を作ってウエイト２４、２４Ａで調整したり、発泡性樹脂で発泡倍率を調整してフロート本体２１を作って更にウエイト２４、２４Ａで調整したりして、全重量と浮力に関係する比重と体積に配慮しながら選択している。 また、全重量と比重と体積を併せて検討し、プラスチックを材料にして、時には成形することも考えられる。

尚、ウエイト２４、２４Ａと兼用させて、図１５や図１６に見られるように、カバー１０の内壁の側面や底部に接するように、下限ストッパー２４ａ、２４Ａａを形成させている。 この場合、下限ストッパー２４ａ、２４Ａａに関しては、絶対に必要なものではないが、何等かの理由でフロート２０が最下位から下がろうとする場合の安全装置の役目をはたしている。 同時に、具体的に示していないが、図１に見られる孔２０ａの左上に、カバー１０の内壁の上側面に接するように、上限ストッパーを位置させることも考えられる。

この場合、フロートアーム２２には、一端をフォートブラケット７１ｙに位置しているフロート揺動軸７３に揺動可能に接続していて、他端にはフロート本体２１がフロートアーム２２と一体になって動くように、溶接やろう付けや接着剤やボルト・ナット等の方法によって固定している。 従って、フロート２０は、カバー１０の内側に溜まったドレン水の増減に合わせてフロート揺動軸７３を中心に揺動しながら、上下するようになっている。 更に、フロートアーム２２の途中からは、バネアーム２３がフロート本体２１と一体となって、フロートアーム２２やフロート本体２１と一緒になって動くように、溶接やボルト・ナットで固定されている。 そして、バネアーム２３の先端には、ねじりコイルバネ６０を含むバネ６０を接続することが可能に孔２０ａを形成した形で、バネ６０と共に一体になって揺動するように構成されている。

更に、図６には、開閉弁５０とフロート２０の移動を含め、バルブ揺動軸７２とバネ軸受５３を結ぶ仮想線Ａと、フロート揺動軸７３と孔２０ａを結ぶ仮想線Ｂに於ける、弁座１５の開閉、及びフロート２０の移動に際しての限界である位置を示した最上位と最下位に到達した状況を示している。 そして、実態としては仮想線Ａに位置するバルブ揺動軸７２は、弁座１５を閉じている際の仮想線Ａ１と、弁座１５を開いている際の仮想線Ａ２の、二つの位置を瞬間的に移動している。 更に、フロート２０に形成されている孔２０ａの移動する軌跡を円弧で示しているが、移動する範囲としてはフロート２０が最下位での仮想線Ｂ１とフロート２０が最上位での仮想線Ｂ２の間に限定される。

従って、全体としては、開閉弁５０を構成している弁体５１が弁座１５を閉じてバネ軸受５３も仮想線Ａ１上に静止した中で、接続しているねじりコイルバネ６０を含むバネ６０の反対側に在りフロート２０に形成されている孔２０ａは、フロート揺動軸７３を中心に仮想線Ｂ１と仮想線Ｂ２の間を移動するようになっている。

また、開閉弁５０を構成している弁体５１が弁座１５を開いててバネ軸受５３も仮想線Ａ２上に静止した中で、接続しているねじりコイルバネ６０を含むバネ６０の反対側に在りフロート２０に形成されている孔２０ａは、フロート揺動軸７３を中心に仮想線Ｂ１と仮想線Ｂ２の間を移動するようになっている。

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、図１９は、本願発明のフロート式ドレントラップに於ける弁座の開閉または開閉弁のバネ軸受の位置と水面の位置またはフロート上昇及び下降によるフロートの孔の位置との関係を示した図であり、図２０は、本願発明のフロート式ドレントラップに於けるドレン水の流量と経過時間の関係を示した図であるが、図１９に見られるように、水面は、ドレン水の流入と流出に従って上昇及び下降し、それに伴ってフロート２０も上昇及び下降するが、弁座１５に関しては、開閉の二つの状態（更に具体的に述べると、瞬間的に開閉の状態を）を保持するだけであるという事を示している。

ここで、図１９に於いて意味するところは、弁座の開閉、及び開閉弁のバネ軸受の位置と、水面の位置、及びフロート２０の上昇及び下降によるフロート２０を形成している孔２０ａの位置との関係を示していて、図６に見られるように、フロート揺動軸７３と孔２０ａとを結んだ仮想線Ｂで考えた時、孔２０ａの軌跡は、最下位の水面では仮想線Ｂ１の上に、最上位の水面では仮想線Ｂ２の上に位置するように設定されている。 即ち、孔２０ａは仮想線Ｂ１と仮想線Ｂ２の間を移動するようになっているのである。

そして、フロート２０を形成している孔２０ａと、開閉弁５０を構成しているバネ軸受５３の、二つの円弧による軌跡が三日月を描く中で、従って開閉弁を構成しているバネ軸受５３の位置を、孔２０ａの軌跡に重ねて見て、バルブ揺動軸７２とバネ軸受５３とを結んだ仮想線Ａで考えた時、バネ軸受５３の軌跡は、弁座１５を閉じている際に仮想線Ａ１を形成し、弁座１５を開いた瞬間の開閉弁５０がアームストッパー７４、７１Ａｙａに跳ね飛ばされた際には仮想線Ａ２を形成するように配慮されていて、弁座１５を閉じた際には仮想線Ａ１と開いた際には仮想線Ａ２の二点の間を瞬時に移動している。結果として、図６から明らかなように、仮想線Ａ１と仮想線Ａ２は、仮想線Ｂ１と仮想線Ｂ２の間に位置させている。 従って、孔２０ａは、水面が最下位から最上位に変動するに従って、仮想線Ｂ１、仮想線Ａ２、仮想線Ａ１、仮想線Ｂ２の順に、位置したり横切ったりしているのであり、この内容を、図１９に示したのである。

この内容を、一連の動作に沿って少し詳細に述べると、図１９で、▲１▼に於いては、水面が最下位であり、従ってフロート２０も最下位であり、孔２０ａは仮想線Ｂ１上に位置していて、弁座１５を閉じた状況を示していて仮想線Ａ１を成し、これは図２に示されている。 そして、▲１▼から▲３▼に至る間は、弁座１５の閉じている中で開閉弁５０が静止した状態のまま仮想線Ａ１を成し、ドレン水が流入し、水面が上昇し、それに伴ってフロート２０が上昇する。 ここで、▲２▼に於いては、開閉弁５０に働くバネ６０からのばね力による力の方向だけで見たときに、孔２０ａは仮想線Ａ１を横切って以降は、閉じた状態から開いた状態に移行する境界となっているのであるが、その他の力を含めて弁座１５は、閉じたままとなっている。

次に、▲３▼に於いては、水面が最上位となり、従ってフロート２０も最上位であり、孔２０ａは仮想線Ｂ２上に位置していて、弁座１５を閉じた状況を示していて仮想線Ａ１を成し、これは図３に示されている。 そして、▲３▼に到着すると、一瞬にして弁座１５を開いて、▲４▼に至るのである。

そして、▲４▼に於いては、水面が最上位の中で、従ってフロート２０も最上位の中で、孔２０ａは仮想線Ｂ２上に位置していて、弁座１５を開いた状況を示していて仮想線Ａ２を成し、これは図４に示されている。 そして、▲４▼から▲６▼に至る間は、弁座１５の開いている中で開閉弁５０が静止した状態のまま仮想線Ａ２を成し、ドレン水が流出し、水面が下降し、それに伴ってフロート２０が下降する。 ここで、▲５▼に於いては、開閉弁５０に働くバネ６０からのばね力による力の方向だけで見たときに、孔２０ａは仮想線Ａ２を横切る、開いた状態から閉じた状態に移行する境界となっているのであるが、その他の力を含めて弁座１５は、開いたままとなっている。

最後に、▲６▼に於いては、水面が最下位となり、従ってフロート２０も最下位であり、孔２０ａは仮想線Ｂ１上に位置していて、弁座１５を開いた状況を示していて仮想線Ａ２を成し、これは図５に示されている。 そして、▲６▼に到着すると、一瞬にして弁座１５を閉じて、▲１▼に至るのである。 この様にして、▲１▼〜▲６▼の動作が何回も繰返されていくのである。

尚、フロート２０と開閉弁５０の間をバネ６０で接続することによって、図１９と図２０に見られるように、ドレン水が連続して流入する中で弁座１５を瞬時に閉じてその状態を保持し、流出に関しても弁座１５を瞬時に開いて、間歇的に勢いよく流出させることが出来るよになっているのである。

そしてその理由は、図２〜図５を通して見たとき、バルブ揺動軸７２とバネ軸受５３とを結んだ仮想線Ａを、結果として本願発明のここでの実施例に於いては、仮想線Ａ１と仮想線Ａ２の間を瞬時に移動することで二個所に限定されるのであるが、仮想線Ａを境界として、フロート２０を形成している孔２０ａがフロート本体２１側に位置している場合には、バネ６０の力をバネ軸受５３からバルブアーム５２に伝達し、それによって弁座１５を閉じる方向に押しているのであり、孔２０ａがフロート本体２１の反対側に位置している場合には、バネ６０の力をバネ軸受５３からバルブアーム５２に伝達し、それによって弁座１５を開く方向に押しているのであり、開閉弁５０が弁座１５を瞬時に閉じるように作用させたり開くように作用させているためである。 この事によって、ドレン水に含まれたり、またドレントラップ１に滞留している各種のゴミを、ドレン水の排出と同時に容易に排出することが可能となっているのである。

但し、仮想線Ａの位置としては、前述の内容に於いては、仮想線Ａ１と仮想線Ａ２の二個所に限定しているが、弁座１５を半分開放するという意味から、アームストッパー７４、７１Ａｙａの途中に中間ストッパーを設け、弁座１５近傍の圧力を使用して中間ストッパーを外して仮想線Ａ２に移動させるということも考えられる。

結果として、弁座１５が、半開きの状態でなくきちんと完全な状態で開閉されることによって、図２０に見られるように、常に流入するドレン水に対し、一定の間隔を持って流出させることが可能となったのである。

更に、本願発明のドレントラップ１に関し、ドレン水の増減に応じた動きの中で、ばね力を中心として特徴ある状態を示した各内容を述べる。

先ず、図２は、フロート２０を構成しているフロート本体２１が最下位から上昇する直前であり、ドレン水が排出された直後であって、開閉弁５０の弁体５１によって弁座１５が閉じた直後を示したものである。 この場合、この状態は、押し縮めることによりばね力を伝達しているバネ６０の端部の長さを示しているものであり、別の形で表現するとフロート２０を形成している孔２０ａの中心と開閉弁５０を構成しているバネ軸受５３の中心の長さを示しているものであって、フロート揺動軸７３と孔２０ａを結ぶ仮想線Ｂの中で、フロート本体２１が最下位ということから定まった仮想線Ｂ１に位置し、バルブ揺動軸７２とバネ軸受５３を結ぶ仮想線Ａの中で、弁座１５が開閉弁５０によって閉じているということから定まった仮想線Ａ１に位置し、従ってバネ６０の端部の長さも、弁座１５を閉じることが出来るばね力を伝達することが可能なそれなりの長さを示しているのである。

そして、図７、図８に見られるように、バネ６０をねじりコイルバネ６０で考えた時、これから示す三つの状態を含めて四つの状態で比較した場合に、ばねの巻角度（バネ６０の端部の長さや、孔２０ａとバネ軸受５３間の長さに代えて）で示すことが可能であり、フロート本体２１が最下位で弁座１５を閉じたθ１は、一番小さい巻角度を、一番小さい圧縮力（一番小さいばね力）を、一番大きい長さを示しているのである。 尚、ここに示した状態は、図１９に見られるように、弁座１５が閉じてフロート本体２１が最下位である▲１▼に相当している。

ここで、図２に見られるように、弁座１５が閉じた直後で、フロート本体２１の浮いている水面が最下位に於ける、フロート揺動軸７３周りの力の状況としては、図１１に示した通りである。 結論として〔数１〕を満足させることによって、フロート２０が上昇することになるのである。

但し、Ｒ３ ：フロート揺動軸７３から孔２０ａまでの揺動半径
Ｌｗｆ１：フロート揺動軸７３からフロート２０の重心までの水平距離
Ｌｖ１ ：フロート揺動軸７３からフロート２０の浮力荷重点までの水平距離
Ｖ ：フロート２０の浮力
Ｆｂ２ ：孔２０ａから伝達されるバネ６０のばね力
Ｗｆ ：フロート２０の重量
γ ：フロート揺動軸７３と孔２０ａとを結ぶ仮想線Ｂ１とバネ６０の両端である孔２０ａとバネ軸受５３とを結ぶ線によって形成される角度

従って、〔数１〕の式が満足されることによって、フロート２０を形成している孔２０ａが、仮想線Ｂ１から仮想線Ｂ２に向けて円弧の軌跡を描いて上昇しようとすることが可能となるのである。 この場合、〔数１〕の式は、フロート２０が上昇する途中の過程でも使用することが可能であり、フロート揺動軸からフロートの重心までの水平距離Ｌｗｆ１と、フロート揺動軸からフロートの浮力荷重点までの水平距離Ｌｖ１に関しては、図１１に於いては、フロートアーム２２が水平に在るような状況で示しているが、フロート２０が上昇すると当然傾くことになり、水平に在る場合に比べて短い距離となり、当然孔から伝達されるばね力Ｆｂ２やフロート揺動軸と孔とを結ぶ仮想線とバネの両端によって形成される角度γも変っていく。 結論としては、フロートの重量Ｗｆを軽くするか、孔から伝達されるバネのばね力Ｆｂ２を弱くすることが重要となるのである。

これ以降、ドレン水が流入することによって水面が上昇し、フロート２０を押し上げて行く。 この場合、図２に見られるように、フロート２０は、フロート揺動軸７３を中心に円弧を描いて上昇し、従ってフロート２０を構成しているバネアーム２３の先端に形成された孔２０ａも、フロート揺動軸７３を中心に仮想線Ｂ１から仮想線Ｂ２に円弧を描いて上昇し、フロート２０の浮力は、バネ６０を押し縮め、押し縮められたことによるばね力は、ある時点まで開閉弁５０を構成しているバネアーム５２の先端に位置しているバネ軸受５３を介して開閉弁５０を閉じる方向に押している。 一方、ばね力によって押された開閉弁５０は、バルブ揺動軸７２を中心に円弧を描いて、更に仮想線Ａ１を通り越して揺動しようとするが、カバー１０に固定されている弁座１５が存在することで、開閉弁５０を構成している弁体５１は弁座１５を押すだけで、弁座１５を閉じたまま維持されることになる。 従って、ドレン水が流入して、水面が最下位から最上位まで上昇する間、弁座１５は閉じた形を保つことになる。 この間、開閉弁５０は静止し、フロート２０に形成された孔２０ａのみが移動する。

尚、水面が上昇する過程に於いて、弁座１５を閉じたままでフロート２０を形成する孔２０ａが移動する中で、図２に見られるように、仮想線Ａ１を横切る時が必ず存在する。この場合、外見的には少しの変化も見られないが、フロート２０の浮力によって押し縮められたことによるばね力は、開閉弁５０に伝達されることで、弁座１５を閉じようとする形から開こうとする形に変化する。 但し、通過した直後に於いては、各種の力の関係によって、実態としては弁座１５を開放するまでには至らない。 そして、ここで示した状態は、図１９に見られるように、弁座１５が閉じた形を保っている▲２▼に相当している。

次に、図３は、フロート２０を構成しているフロート本体２１が最上位まで上昇し、開閉弁５０の弁体５１によって弁座１５が閉じたままで、その後開閉弁５０が一瞬にして飛ばされて開く直前を示したものである。 この場合、バネ６０の端部の長さを示しているものであり、別の形で表現すると孔２０ａとバネ軸受５３の中心の長さを示しているものであって、仮想線Ｂの中で、フロート本体２１が最上位ということから定まった仮想線Ｂ２に位置し、仮想線Ａの中で、弁座１５が閉じているということから定まった仮想線Ａ１に位置し、従ってバネ６０の端部の長さも、弁座１５を閉じることが出来るばね力を伝達することが可能なそれなりの長さを示しているのである。

所で、図７、図８に見られるように、バネ６０をねじりコイルバネ６０で考えた時、四つの状態で比較した場合に、ばねの巻角度（バネ６０の端部の長さや、孔２０ａとバネ軸受５３間の長さに代えて）で示すことが可能であり、フロート本体２１が最上位で弁座１５を閉じるθ２は、一番大きい巻角度を、一番大きい圧縮力（一番大きいばね力）を、一番小さい長さを示しているのである。 尚、ここに示した状態は、図１９に見られるように、弁座１５が閉じてフロート本体２１が最上位である▲３▼に相当している。

ここで、図３に見られるように、この弁座１５が閉じてから開く直前で、フロート本体２１の浮いている水面が最上位に於ける、バルブ揺動軸７２周りの力の状況としては、図９に示した通りである。 結論として〔数２〕を満足させることによって、開閉弁５０が、弁座１５を開くことが可能となるのである。

但し、Ｒ１ ：バルブ揺動軸７２から弁座１５の中心までの揺動半径
Ｒ２ ：バルブ揺動軸７２からバネ軸受５３までの揺動半径
Ｌｇ１：バルブ揺動軸７２から開閉弁５０の重心までの水平距離
ｄ ：弁座１５の内径
Ｆｂ１：バネ軸受５３から伝達されるバネ６０のばね力
Ｗｂ ：開閉弁５０の重量
Ｐａ ：圧縮空気圧（システムの内圧）
β ：バルブ揺動軸７２とバネ軸受５３とを結ぶ仮想線Ａ１とバネ６０の両端である孔２０ａとバネ軸受５３とを結ぶ線によって形成される角度

従って、［数２］を満足させる為には、圧縮空気圧Ｐａに対応することが可能な、より大きなバネ軸受から伝達されるばね力Ｆｂ１が必要となる。 言い換えれば、これまで述べたように、大きなバネ軸受から伝達されるばね力Ｆｂ１に相当する、フロートの浮力Ｖが必要となるのである。 そして、〔数２〕の式が満足された瞬間、即ちフロート２０に形成されている孔２０ａが仮想線Ｂ２に到達した瞬間に、弁座１５が開き、開閉弁５０がアームストッパー７４に、バルブ揺動軸７２を中心に揺動しながら飛ばされ、その瞬間仮想線Ａ１から仮想線Ａ２に移動するのである。 尚、〔数２〕に関しては、弁座１５を閉じた状態に於いては、図１９の▲１▼〜▲３▼に関して使用することが可能である。 当然の事ながら、バネ軸受から伝達されるバネ軸受から伝達されるばね力Ｆｂ１及びバルブ揺動軸とバネ軸受とを結ぶ仮想線とバネの両端によって形成される角度βの値に関しては、各々の位置に配慮して設定されなければならない。その様な状況の中で、図１９の▲２▼位置に関しては、バルブ揺動軸とバネ軸受とを結ぶ仮想線とバネの両端によって形成される角度βが「０」ということから、ｓｉｎβも「０」になるわけであり、当然〔数２〕を満足させることが出来ないのである。

更に、図４は、フロート２０を構成しているフロート本体２１が最上位から下降する直前であり、ドレン水が流入して最上位に到達した直後であって、開閉弁５０の弁体５１が瞬時に移動することによって、開閉弁５０がアームストッパー７４に、バルブ揺動軸７２を中心に揺動しながら飛ばされた、弁座１５が開いた直後を示したものである。 この場合、バネ６０の端部の長さを示しているものであり、別の形で表現すると孔２０ａとバネ軸受５３の中心の長さを示しているものであって、仮想線Ｂの中で、フロート本体２１が最上位ということから定まった仮想線Ｂ２に位置し、仮想線Ａの中で、弁座１５が開いたということから定まった仮想線Ａ２に位置し、従ってバネ６０の端部の長さも、弁座１５を開くことが出来るばね力を伝達することが可能なそれなりの長さを示しているのである。

そして、図７、図８に見られるように、バネ６０をネジリコイルバネ６０で考えた時、四つの状態で比較した場合に、ばねの巻角度（バネ６０の端部の長さや、孔２０ａとバネ軸受５３間の長さに代えて）で示すことが可能であり、フロート本体２１が最下位で弁座１５を開いたθ３は、二番目に小さい巻角度を、二番目に小さい圧縮力（二番目に小さいばね力）を、二番目に大きい長さを示しているのである。 尚、ここに示した状態は、図１９に見られるように、弁座１５が開いてフロート本体２１が最上位である▲４▼に相当している。

ここで、図４に見られるように、弁座１５が開いた直後で、フロート本体２１の浮いている水面が最上位に於ける、フロート揺動軸７３周りの力の状況としては、図１２に示した通りである。 結論として〔数３〕を満足させることによって、フロート２０が下降することになるのである。

但し、Ｒ３ ：フロート揺動軸７３から孔２０ａまでの揺動半径
Ｌｗｆ２：フロート揺動軸７３からフロート２０の重心までの水平距離
Ｌｖ２ ：フロート揺動軸７３からフロート２０の浮力荷重点までの水平距離
Ｖ ：フロート２０の浮力
Ｆｂ４ ：孔２０ａから伝達されるバネ６０のばね力
Ｗｆ ：フロート２０の重量
ε ：フロート揺動軸７３と孔２０ａとを結ぶ仮想線ｂ１とバネ６０の両端である孔２０ａとバネ軸受５３とを結ぶ線によって形成される角度

従って、〔数３〕の式が満足されることによって、フロート２０を形成している孔２０ａが、仮想線Ｂ２から仮想線Ｂ１に向けて円弧の軌跡を描いて下降しようとすることが可能となるのである。 この場合、〔数３〕の式は、フロート２０が下降する途中の過程でも使用することが可能であり、当然孔から伝達されるばね力Ｆｂ４やフロート揺動軸と孔とを結ぶ仮想線とバネの両端によって形成される角度εも変っていく。 結論としては、フロートの重量Ｗｆを重くするか、孔から伝達されるばね力Ｆｂ４を弱くすることが重要となるのである。

引き続いて、ドレン水が排出することによって水面が下降し、フロート２０を押し下げて行く。 この場合、図４に見られるように、フロート２０は、フロート揺動軸７３を中心に円弧を描いて下降し、従ってフロート２０を構成しているバネアーム２３の先端に形成された孔２０ａも、フロート揺動軸７３を中心に仮想線Ｂ２から仮想線Ｂ１に円弧を描いて下降し、フロート２０の浮力は、バネ６０を押し縮め、押し縮められたことによるばね力は、ある時点まで開閉弁５０を構成しているバネアーム５２の先端に位置しているバネ軸受５３を介して開閉弁５０を開く方向に押している。 一方、ばね力によって押された開閉弁５０は、バルブ揺動軸７２を中心に円弧を描いて、更に仮想線Ａ２を通り越して揺動しようとするが、カバー１０に固定されているアームストッパー７４が存在することでそれ以上揺動することは出来ず、弁座１５を開いたままになっている。 従って、ドレン水を排出しながら、水面が最上位から最下位まで下降する間、弁座１５は開いた形を保つことになる。

尚、水面が下降する過程に於いて、弁座１５が開いた状態のままでフロート２０を形成する孔２０ａが移動する中で、図４に見られるように、仮想線Ａ２を横切ることが必ず存在する。 この場合、外見的には少しの変化も見られないが、フロート２０の浮力によって押し縮められたことによるばね力は、開閉弁５０に伝達されることで、弁座１５を開こうとする形から閉じようとする形に変化する。 但し、通過した直後に於いては、各種の力の関係によって、実態としては弁座１５を閉鎖するまでには至らない。 そして、ここで示した状態は、図１９に見られるように、弁座１５が開いた形を保っている▲５▼に相当している。

最後に、図５は、フロート２０を構成しているフロート本体２１が最下位まで下降し、開閉弁５０の弁体５１によって弁座１５が開いたままで、その後開閉弁５０が一瞬にして飛ばされて閉じる直前を示したものである。 この場合、バネ６０の端部の長さを示しているものであり、別の形で表現すると孔２０ａとバネ軸受５３の中心の長さを示しているものであって、仮想線Ｂの中で、フロート本体２１が最下位ということから定まった仮想線Ｂ１に位置し、仮想線Ａの中で、弁座１５が開いているということから定まった仮想線Ａ２に位置し、従ってバネ６０の端部の長さも、弁座１５を開くことが出来るばね力を伝達することが可能なそれなりの長さを示しているのである。

所で、図７、図８に見られるように、バネ６０をネジリコイルバネ６０で考えた時、四つの状態で比較した場合に、ばねの巻角度（バネ６０の端部の長さや、孔２０ａとバネ軸受５３間の長さに代えて）で示すことが可能であり、フロート本体２１が最下位で弁座１５を開いたθ４は、二番目に大きい巻角度を、二番目に大きい圧縮力（二番目に大きいばね力）を、二番目に小さい長さを示しているのである。 尚、ここに示した状態は、図１９に見られるように、弁座１５が開いてフロート本体２１が最下位である▲６▼に相当している。

ここで、図５に見られるように、この弁座１５が開いていて閉じる直前であり、フロート本体２１の浮く水面が最下位に於ける、バルブ揺動軸７２周りの力の状況としては、図１０に示した通りである。 結論として〔数４〕を満足させることによって、開閉弁５０が、弁座１５を閉じることが可能となるのである。

但し、Ｒ２ ：バルブ揺動軸７２からバネ軸受５３までの揺動半径
Ｒ４ ：バルブ揺動軸７２から流速分の負圧の荷重点までの揺動半径
Ｌｇ２：バルブ揺動軸７２から開閉弁５０の重心までの水平距離
ｄ ：弁座１５の内径
Ｆｂ３：バネ軸受５３から伝達されるバネ６０のばね力
Ｗｂ ：開閉弁５０の重量
Ｐｂ ：開閉弁５０が開くことにより圧縮空気圧がドレン水を急速に排出するが、この状態にベルヌーイの定理を適用して発生する流速分の負圧
δ ：バルブ揺動軸７２とバネ軸受５３とを結ぶ仮想線Ａ２とバネ６０の両端である孔２０ａとバネ軸受５３とを結ぶ線によって形成される角度

従って、〔数５〕の式が満足された瞬間、開閉弁５０は、バネ６０のばね力によって弁体５１が弁座１５に当たるまで飛ばされ、その瞬間仮想線Ａ２から仮想線Ａ１に移動するのである。 即ちフロート２０に形成されている孔２０ａが仮想線Ｂ２に到達した瞬間に、弁座１５が開き、開閉弁５０がアームストッパー７４に、バルブ揺動軸７２を中心に揺動しながら瞬間的に飛ばされるのである。 尚、〔数４〕に関しては、弁座１５を開いた状態に於いては、図１９の▲４▼〜▲６▼に関して使用することが可能である。 当然の事ながら、バネ軸受から伝達されるばね力Ｆｂ３及びバルブ揺動軸とバネ軸受とを結ぶ仮想線とバネの両端によって形成される角度δの値に関しては、各々の位置に配慮して設定されなければならない。 その様な状況の中で、図１９の▲５▼位置に関しては、バルブ揺動軸とバネ軸受とを結ぶ仮想線とバネの両端によって形成される角度δが「０」ということから、ｓｉｎδも「０」になるわけであり、当然〔数４〕を満足させることが出来ないのである。

最後に、各々の時点で述べてきた巻角度の関係を別の点を含めて総括すると、図７や図８に見られるように、弁座１５が閉じてフロート２０が上昇している場合には、圧縮空気が弁体５１を押して弁座１５を閉じているため、ばね力は必要なく、巻角度θ１は小さい方が良い。 そして、ばね力が最も必要としているのは、開閉弁５０が閉じた状態から開こうとする、巻角度θ２の時である。

ところで、〔数３〕から明らかなように、フロート２０が降下する時には、フロートの重量Ｗｆによる下げるモーメントととフロートの浮力Ｖによる上げるモーメントの差が、孔から伝達されるばね力Ｆｂ４に打ち勝つ必要がある。 即ち、孔から伝達されるばね力Ｆｂ４は、小さい方がよい。 しかし、接続を重ねているリンク構造であるために、ねじりコイルバネ６０の巻角度θ４は、大きくならざるをえない。 そこで、極力ねじりコイルバネ６０の巻角度θ４を、なるべく小さくするリンク構造に配慮する必要がある。 更には、前述の〔数３〕による関係が満足されない場合には、フロートの重量Ｗｆに付加するウエイト２４、２４Ａを増加させる必要がある。

以上をまとめると、巻角度θ２が巻角度θ４より大きいことが必要である。 そして、これを実現するために、開閉弁５０を構成しているバネ軸受５３の揺動中心であるバルブ揺動軸７２を、フロート２０に形成されている孔２０ａの揺動中心であるフロート揺動軸７３より、弁座側に位置させ、孔２０ａが仮想線Ｂ１に近付くほど円弧間の距離を大きくするようにしているのである。 更には、その事から開閉弁５０が閉じてフロート２０がドレン水の流入によって上昇する中で、バルブ揺動軸７２とバネ軸受５３とを結んだ仮想線Ａ１を横切る場合と、開閉弁５０が開いてフロート２０がドレン水の排出によって下降する中で、仮想線Ａ２を横切る場合とを比較すると、上昇での仮想線Ａ１を横切る場合が、下降での仮想線Ａ２を横切る場合より短かくなっているのである。

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、揺動するフロートと揺動する開閉弁をバネで接続し、フロートの浮力は、バネを押し縮め、押し縮められたバネの力によって排出口に繋がっている弁座を開閉することで、間欠的にドレン水を排出し、特にフロートと弁体がバネを介して間接に接続することで、一体となって同じ動きをしないように各々が別々に動き、また同一のバネの圧縮力を開閉弁を開く方向と閉じる方向の両方に有効に使うことで、最終的には単純な構成で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、同時に磁石と違ってバネを使用することで、鉄を中心とする異物が流れ込んでも磁石に吸着するという問題もなく順調な排出を可能と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と、磁石を使用しないということが、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のである。

１・・・・・・・ドレントラップ
１０・・・・・・カバー
１０ａ・・・・・流入口
１０ｂ・・・・・排出口
１１・・・・・・第一カバー
１２・・・・・・第二カバー
１３・・・・・・Ｏリング
１４・・・・・・盲栓
１５・・・・・・弁座
２０・・・・・・フロート
２０ａ・・・・・孔
２１・・・・・・フロート本体
２２・・・・・・フロートアーム
２３・・・・・・バネアーム
２４・・・・・・ウエイト
２４Ａ・・・・・ウエイト
２４Ａａ・・・・下限ストッパー
２４ａ・・・・・下限ストッパー
５０・・・・・・開閉弁
５１・・・・・・弁体
５２・・・・・・バルブアーム
５３・・・・・・バネ軸受
５３ｘ・・・・・ベロ式ストッパー
６０・・・・・・バネ（ねじりコイルバネ）
６１・・・・・・Ｅ止め輪式ストッパー
７０・・・・・・ブラケット
７０Ａ・・・・・ブラケット
７１・・・・・・一体ブラケット
７１Ａ・・・・・一体ブラケット
７１Ａｙ・・・・フロートブラケット
７１Ａｙａ・・・アームストッパー
７１ｘ・・・・・弁体ブラケット
７１ｙ・・・・・フロートブラケット
７２・・・・・・バルブ揺動軸
７３・・・・・・フロート揺動軸
７４・・・・・・アームストッパー
Ａ１・・・・・・仮想線
Ａ２・・・・・・仮想線
Ｂ１・・・・・・仮想線
Ｂ２・・・・・・仮想線
ｄ・・・・・・・弁座の内径
Ｆｂ１・・・・・バネ軸受から伝達されるばね力
Ｆｂ２・・・・・孔から伝達されるばね力
Ｆｂ３・・・・・バネ軸受から伝達されるばね力
Ｆｂ４・・・・・孔から伝達されるばね力
Ｌｇ１・・・・・バルブ揺動軸から開閉弁の重心までの水平距離
Ｌｇ２・・・・・バルブ揺動軸から開閉弁の重心までの水平距離
Ｌｖ１・・・・・フロート揺動軸からフロートの浮力荷重点までの水平距離
Ｌｖ２・・・・・フロート揺動軸からフロートの浮力荷重点までの水平距離
Ｌｗｆ１・・・・フロート揺動軸からフロートの重心までの水平距離
Ｌｗｆ２・・・・フロート揺動軸からフロートの重心までの水平距離
Ｐａ・・・・・・圧縮空気圧
Ｐｂ・・・・・・開閉弁が開くことにより圧縮空気圧がドレン水を急速に排出するが、この状態にベルヌーイの定理を適用して発生する流速分の負圧
Ｒ１・・・・・・バルブ揺動軸から弁座中心までの揺動半径
Ｒ２・・・・・・バルブ揺動軸からバネ軸受までの揺動半径
Ｒ３・・・・・・フロート揺動軸から孔までの揺動半径
Ｒ４・・・・・・バルブ揺動軸から流速分の負圧の荷重点までの揺動半径
Ｖ・・・・・・・フロートの浮力
Ｗｂ・・・・・・開閉弁の重量
Ｗｆ・・・・・・フロートの重量
β・・・・・・・バルブ揺動軸とバネ軸受とを結ぶ仮想線とバネの両端によって形成される角度
γ・・・・・・・フロート揺動軸と孔とを結ぶ仮想線とバネの両端によって形成される角度
δ・・・・・・・バルブ揺動軸とバネ軸受とを結ぶ仮想線とバネの両端によって形成される角度
ε・・・・・・・フロート揺動軸と孔とを結ぶ仮想線とバネの両端によって形成される角度
θ１・・・・・・巻角度
θ２・・・・・・巻角度
θ３・・・・・・巻角度
θ４・・・・・・巻角度

但し、Ｒ１ ：バルブ揺動軸７２から弁座１５の中心までの揺動半径
Ｒ２ ：バルブ揺動軸７２からバネ軸受５３までの揺動半径
Ｌｇ１：バルブ揺動軸７２から開閉弁５０の重心までの水平距離
ｄ ：弁座１５の内径
Ｆｂ１：バネ軸受５３から伝達されるバネ６０のばね力
Ｗｂ ：開閉弁５０の重量
Ｐａ ：圧縮空気圧（システムの内圧）
β ：バルブ揺動軸７２とバネ軸受５３とを結ぶ仮想線Ａ１とバネ６０の両端である孔２０ａとバネ軸受５３とを結ぶ線によって形成される角度

但し、Ｒ２ ：バルブ揺動軸７２からバネ軸受５３までの揺動半径
Ｒ４ ：バルブ揺動軸７２から流速分の負圧の荷重点までの揺動半径
Ｌｇ２：バルブ揺動軸７２から開閉弁５０の重心までの水平距離
ｄ ：弁座１５の内径
Ｆｂ３：バネ軸受５３から伝達されるバネ６０のばね力
Ｗｂ ：開閉弁５０の重量
Ｐｂ ：開閉弁５０が開くことにより圧縮空気圧がドレン水を急速に排出するが、この状態にベルヌーイの定理を適用して発生する流速分の負圧
δ ：バルブ揺動軸７２とバネ軸受５３とを結ぶ仮想線Ａ２とバネ６０の両端である孔２０ａとバネ軸受５３とを結ぶ線によって形成される角度

Claims (14)

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、前記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、揺動するフロートと揺動する開閉弁をバネで接続し、前記フロートの浮力は、前記バネを押し縮め、押し縮められた前記バネの力によって前記排出口に繋がっている弁座を開閉することで、間欠的にドレン水を排出することを特徴とするフロート式ドレントラップ。
2. 前記開閉弁は、前記バネによって接続することで、瞬間的に前記弁座を開閉する二つの位置を移動するだけであり、あとは二つの位置で静止状態を保っている中で前記フロートが上下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. 前記バネは、ねじりコイルバネであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフロート式ドレントラップ。
4. 前記フロートは、前記カバーに固定されたフロート揺動軸を中心に、水面が上下するに従って揺動するものであり、前記開閉弁は、前記カバーに固定されたバルブ揺動軸を中心に、前記弁座とアームストッパーまでの間を揺動するものであり、前記バネ両端の接続部は、前記フロート側の孔と、前記開閉弁側のバネ軸受であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のフロート式ドレントラップ。
5. 前記バルブ揺動軸と前記バネ軸受とを結んだ仮想線を境界として、前記孔がフロート本体側に位置している場合には、前記バネの力を前記バネ軸受からバルブアームに伝達し、それによって前記弁座を閉じる方向に押していることを特徴とする請求項４に記載のフロート式ドレントラップ。
6. 前記バルブ揺動軸と前記バネ軸受とを結んだ仮想線を境界として、前記孔が前記フロート本体の反対側に位置している場合には、前記バネの力を前記バネ軸受からバルブアームに伝達し、それによって前記弁座を開く方向に押していることを特徴とする請求項４または請求項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、フロート本体と、一端に前記フロート本体を固定し他端に前記フロート揺動軸を位置させたフロートアームと、前記フロートアームに固定され反対側の端部に前記孔を形成したバネアームから構成され、前記開閉弁は、一端に前記バルブ揺動軸を位置させ他端に前記バネ軸受を固定したバルブアームと、前記バルブアームの前記バルブ揺動軸近傍に固定し前記弁座の開閉を行う弁体から構成された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. 前記バネの両端の長さを比較した場合、前記フロートの位置が最上位で前記開閉弁が閉じている時に、押し縮められた前記バネの力が大きくなるように、前記バネの両端の長さとなる孔とバネ軸受の間隔を短く設定し、前記フロートの位置が最下位で前記開閉弁が開いている時に、押し縮められた前記バネの力が小さくなるように、前記バネの両端の長さとなる前記孔と前記バネ軸受の間隔を長く設定したものであることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のフロート式ドレントラップ。
9. 前記開閉弁が閉じて前記フロートがドレン水の流入によって上昇する中で、前記バルブ揺動軸と前記バネ軸受とを結んだ仮想線を横切る場合と、前記開閉弁が開いて前記フロートがドレン水の排出によって下降する中で、前記仮想線を横切る場合とを比較すると、上昇での前記仮想線を横切る場合が、下降での前記仮想線を横切る場合より短かいことを特徴とする請求項８に記載のフロート式ドレントラップ。
10. 前記フロート揺動軸は、前記弁座の上側にあるフロートブラケットに位置させ、前記バルブ揺動軸は、前記弁座の下側にある弁体ブラケットに位置させ、前記バルブ揺動軸を前記フロート揺動軸より前記弁座に近付け、前記フロートブラケットと前記弁体ブラケットを一体ブラケットとして一体に構成したことを特徴とする請求項４ないし請求項９のいずれか１項に記載のフロート式ドレントラップ。
11. 前記バネの前記孔側の端部をＣ型、Ｕ型、またはＶ型に形成して前記フロート側の前記孔に取付け、前記バネの前記バネ軸受側の端部をストレートに形成して前記バネ軸受の軸受孔に差し込むことを可能としたことを特徴とする請求項４ないし請求項１０のいずれか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上部の流入口から受入れ、前記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、揺動するフロートと揺動する開閉弁をバネで接続し、前記フロートの浮力は、前記バネを押し縮め、押し縮められた前記バネの力によって前記排出口に繋がっている弁座を開閉することで、間欠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. 前記開閉弁は、瞬間的に前記弁座を開閉する二つの位置を移動するだけであり、あとは二つの位置で静止状態を保っている中で前記フロートが上下する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. 前記開閉弁の揺動中心であるバルブ揺動軸と前記開閉弁と前記バネの接続部を結んだ仮想線を境界として、前記フロートと前記バネの接続部がフロート本体側に位置している場合には、前記バネの力は前記弁座を閉じる方向に伝達しているものであり、前記仮想線を境界として、前記フロートと前記バネの接続部がフロート本体の反対側に位置している場合には、前記バネの力は前記弁座を開く方向に伝達してい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。

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