JP2018204692A - フロートの連結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】フロートの片側に溶接による応力が集中することを抑制すること。【解決手段】フロート４１の連結構造は、フロート４１と、フロート４１をレバー４２に連結するための取付部材７０とを備える。取付部材７０は、両端がフロート４１から突出する状態でフロート４１を貫通し、前記両端がフロート４１と溶接接合された管７１を有している。【選択図】図３

Description

本願は、フロートの連結構造に関するものである。

液位に応じて上昇下降するフロートの連結構造として、例えば特許文献１に開示されているものがある。この特許文献１に開示されている連結構造は、液体圧送装置に設けられており、フロートと、フロートの内外に貫通する取付部材とを有している。取付部材は、内方部がフロートの内表面に溶接接合されると共に、外方部がフロートの外表面に溶接接合されている。取付部材には、連結対象物であるレバーが連結されている。

特開２０１４−４３９４４号公報

ところで、上述したようなフロートの連結構造では、取付部材がフロートの片側のみに溶接されているため、フロートの片側に溶接による応力が集中しやすい。

本願に開示の技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、フロートの片側に溶接による応力が集中することを抑制することにある。

本願の開示の技術は、フロートと、該フロートを連結対象物に連結するための取付部材とを備えたフロートの連結構造である。前記取付部材は、棒状部材を有している。前記棒状部材は、両端が前記フロートから突出する状態で前記フロートを貫通し、前記両端が前記フロートと溶接接合されている。

本願に開示の技術によれば、フロートの連結構造において、フロートの片側に溶接による応力が集中することを抑制することができる。

図１は、実施形態に係る液体圧送装置の概略構成を示す断面図である。 図２は、給気弁および排気弁の概略構成を拡大して示す断面図である。 図３は、フロートの連結構造を拡大して示す断面図である。

以下、本願の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本願に開示の技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

本実施形態の液体圧送装置１は、例えば蒸気システムに設けられ、蒸気の凝縮によって発生した高温のドレン（復水）を回収してボイラーや廃熱利用装置に圧送するものである。図１に示すように、液体圧送装置１は、密閉容器であるケーシング１０と、給気弁２０および排気弁３０と、弁作動機構４０とを備えており、本願の請求項に係るフロート４１の連結構造が設けられている。

ケーシング１０は、本体部１１と蓋部１２とがボルトによって結合され、ドレン（液体）が流入して貯留される貯留空間１３が内部に形成されている。蓋部１２には、ドレンが流入する液体流入口１４と、ドレンが排出される液体排出口１５と、蒸気（作動気体）が導入される気体導入口１６と、蒸気（作動気体）が排出される気体排出口１７とが設けられている。液体流入口１４は蓋部１２の上部寄りに設けられ、液体排出口１５は蓋部１２の下部に設けられている。気体導入口１６および気体排出口１７は、何れも蓋部１２の上部に設けられている。これら液体流入口１４等は、何れも貯留空間１３と連通している。なお、蓋部１２の上部には、アイボルト１８（吊りボルト）が設けられている。

図２にも示すように、気体導入口１６には給気弁２０が設けられ、気体排出口１７には排気弁３０が設けられている。給気弁２０および排気弁３０は、それぞれ気体導入口１６および気体排出口１７を開閉するものである。給気弁２０は、蒸気を気体導入口１６から貯留空間１３に導入することによって貯留空間１３のドレンを液体排出口１５から排出させる。排気弁３０は、貯留空間１３に導入された蒸気を気体排出口１７から排出させる。

給気弁２０は、弁ケース２１、弁体２２および昇降棒２３を有する。弁ケース２１は軸方向に貫通孔を有し、該貫通孔の上側には弁座２４が形成されている。弁ケース２１の中間部には、図示しないが、貫通孔と外部とが連通する開口が形成されている。弁体２２は、球状に形成されており、昇降棒２３の上端に一体的に設けられている。昇降棒２３は、弁ケース２１の貫通孔に上下動可能に挿入されている。給気弁２０では、弁体２２が弁座２４に離着座することにより気体導入口１６が開閉される。即ち、給気弁２０は、昇降棒２３が上昇すると弁体２２が弁座２４から離座して気体導入口１６が開放され、昇降棒２３が下降すると弁体２２が弁座２４に着座して気体導入口１６が閉じられる。

排気弁３０は、弁ケース３１、弁体３２および昇降棒３３を有する。弁ケース３１は軸方向に貫通孔を有し、貫通孔のやや上側には弁座３４が形成されている。弁ケース３１には、貫通孔と外部とが連通する開口３５が形成されている。弁体３２は、略半球状に形成されており、昇降棒３３の上端に一体的に設けられている。昇降棒３３は、弁ケース３１の貫通孔に上下動可能に挿入されている。排気弁３０では、弁体３２が弁座３４に離着座することにより気体排出口１７が開閉される。即ち、排気弁３０は、昇降棒３３が上昇すると弁体３２が弁座３４に着座して気体排出口１７が閉じられ、昇降棒３３が下降すると弁体３２が弁座３４から離座して気体排出口１７が開放される。

排気弁３０の昇降棒３３の下端には、弁操作棒３６が連結されている。つまり、排気弁３０の昇降棒３３は弁操作棒３６の上下動に伴って上下動する。また、弁操作棒３６には、給気弁２０の昇降棒２３の下方領域まで延びる連設板３７が取り付けられている。給気弁２０の昇降棒２３は、弁操作棒３６が上昇すると連設板３７によって押し上げられて上昇し、弁操作棒３６が下降すると連設板３７も下降するので自重で下降する。つまり、弁操作棒３６が上昇すると、給気弁２０は開く（開弁する）一方、排気弁３０は閉じ（閉弁し）、弁操作棒３６が下降すると、給気弁２０は閉じる（閉弁する）一方、排気弁３０は開く（開弁する）。

弁作動機構４０は、ケーシング１０内に設けられ、弁操作棒３６を上下動させて給気弁２０および排気弁３０を開弁および閉弁させるものである。弁作動機構４０は、フロート４１およびスナップ機構５０を有する。

フロート４１は、中空球形に形成された金属製であり、貯留空間１３に収容されている。フロート４１は、貯留空間１３におけるドレンの水位（液位）に応じて上昇下降するように構成されている。フロート４１は、レバー４２と連結されている。このフロート４１とレバー４２との連結構造については後で詳述する。レバー４２は、ブラケット４４に設けられた軸４３に回転可能に支持されている。レバー４２には、フロート４１側とは反対側の端部に軸４５が設けられている。

スナップ機構５０は、フロートアーム５１、副アーム５２、コイルバネ５３、２つの受け部材５４，５５を有する。フロートアーム５１は、一端部がブラケット５９に設けられた軸５８に回転可能に支持されている。なお、両ブラケット４４，５９は互いにねじによって結合され蓋部１２に取り付けられている。フロートアーム５１の他端部は、溝５１ａが形成されており、その溝５１ａにレバー４２の軸４５が摺接可能に嵌っている。この構成により、フロートアーム５１はフロート４１の上昇下降に伴い軸５８を中心として揺動する。

また、フロートアーム５１には軸５６が設けられている。副アーム５２は、上端部が軸５８に回転可能に支持され、下端部に軸５７が設けられている。受け部材５４はフロートアーム５１の軸５６に回転可能に支持され、受け部材５５は副アーム５２の軸５７に回転可能に支持されている。両受け部材５４，５５の間には、圧縮状態のコイルバネ５３が取り付けられている。また、副アーム５２には軸６１が設けられ、その軸６１に弁操作棒３６の下端部が連結されている。

弁作動機構４０は、フロート４１の上昇下降に伴って変位し、弁操作棒３６を上下動させて給気弁２０および排気弁３０を開閉させる。具体的に、液体圧送装置１では、ドレンが貯留空間１３に溜まっていない場合、フロート４１は貯留空間１３の底部に位置する（図１の状態）。この状態において、弁操作棒３６は下降しており、給気弁２０は閉じられ排気弁３０は開いている。そして、蒸気システムでドレンが発生すると、そのドレンは液体流入口１４から流入して貯留空間１３に溜まる。貯留空間１３にドレンが溜まっていくに従って、フロート４１は上昇する。なお、貯留空間１３ではドレンが溜まっていくにつれて蒸気が気体排出口１７から排出される。

そして、フロート４１が所定高位（通常反転高位）まで上昇すると、スナップ機構５０によって弁操作棒３６が上昇する。これにより、給気弁２０が開くと共に排気弁３０が閉じる。給気弁２０が開くと、蒸気システム内の蒸気（高圧蒸気）が気体導入口１６から流入して貯留空間１３の上部（ドレンの上方空間）に導入される。そうすると、貯留空間１３に溜まっているドレンは、導入された蒸気の圧力によって下方へ押されて液体排出口１５から排出される。つまり、貯留空間１３のドレンが圧送される。液体圧送装置１によって圧送されたドレンは、ボイラーや廃熱利用装置に供給される。

ドレンの排出によって貯留空間１３のドレン水位が低下すると、フロート４１は下降する。そして、フロート４１が所定低位（通常反転低位）まで下降すると、スナップ機構５０によって弁操作棒３６が下降し、給気弁２０が閉じると共に排気弁３０が開く。これにより、ドレンが液体流入口１４から流入して貯留空間１３に溜まると共に、貯留空間１３の蒸気が気体排出口１７から排出される。以上のサイクルが繰り返される。なお、ブラケット４４には、レバー４２が接することによってフロート４１の上昇および下降を制限する２つの軸４４ａ，４４ｂが設けられている。

〈フロートの連結構造〉
フロート４１の連結構造（以下、単に連結構造ともいう。）は、フロート４１に連結対象物であるレバー４２を連結する構造である。図３にも示すように、連結構造は、上述したフロート４１と、取付部材７０とを備えている。取付部材７０は、フロート４１をレバー４２に連結するためのものである。

取付部材７０は、何れも金属製である、管７１と、軸７２と、ナット７３とを有している。

管７１は、本願の請求項に係る棒状部材に相当し、直線的に延びる円筒部材である。管７１は、フロート４１の球心を通って該フロート４１を貫通している。具体的に、フロート４１には互いに対向する２つの貫通孔４１ｂ，４１ｃが設けられており、管７１は貫通孔４１ｂ，４１ｃに挿入されている。管７１は、両端がフロート４１の外表面４１ａから突出する状態でフロート４１を貫通している。なお、貫通孔４１ｂ，４１ｃの孔径は管７１の外径と略同じである。

管７１の両端は、フロート４１に溶接接合されている。具体的に、連結構造は管７１の両端をフロート４１の外表面４１ａと溶接接合させる第１溶接部７５および第２溶接部７６を有している。

第１溶接部７５および第２溶接部７６は、それぞれ、フロート４１から突出した管７１の端部とフロート４１の外表面４１ａとで形成された隅部に設けられている。つまり、第１溶接部７５は貫通孔４１ｃの縁部に設けられ、第２溶接部７６は貫通孔４１ｂの縁部に設けられている。第１溶接部７５および第２溶接部７６は、それぞれ、管７１の端部の外周に亘って溶接される全周隅肉溶接である。こうして、管７１は第１溶接部７５および第２溶接部７６によってフロート４１に固定（固着）される。

なお、図示しないが、フロート４１は２つの半球殻が互いに溶接接合されて中空球形に形成されている。第１溶接部７５および第２溶接部７６の溶接は、２つの半球殻が溶接接合されて球形に形成されたフロート４１において行われる。

軸７２は、直線的に延びる略円筒状に形成されており、管７１に挿入されている。軸７２の外径は管７１の内径と略同じである。軸７２の一端は、閉塞部７２ａとなっており、レバー４２に連結される。軸７２の他端は、円板状の蓋部７２ｄが溶接接合されることによって閉塞されている。軸７２は、両端が管７１から突出する状態で管７１に挿入されている。軸７２の他端（蓋部７２ｄ側の端部）には、外周面に雄ねじ７２ｃが形成されている。

レバー４２は、略Ｕ字状に形成されており、その屈曲部に貫通孔４２ａが設けられている。軸７２の一端（閉塞部７２ａ側の端部）は、レバー４２の貫通孔４２ａに挿入されている。軸７２の閉塞部７２ａには、軸方向に貫通するねじ孔７２ｂが設けられている。ねじ孔７２ｂには、ねじ４６が螺合されている。より詳しくは、ねじ４６は、頭部４６ａと、頭部４６ａよりも小径の軸部４６ｂとによって構成されている。軸部４６ｂの外周面には、ねじ孔７２ｂと螺合する雄ねじが形成されている。頭部４６ａの外径は、レバー４２の貫通孔４２ａの孔径よりも大きい。

ナット７３は、軸７２の他端（蓋部７２ｄ側の端部）の雄ねじ７２ｃに螺合される袋ナットである。ナット７３には、ねじ孔７３ａと凹部７３ｂとが設けられている。ねじ孔７３ａは、ナット７３の中央に設けられている。凹部７３ｂは、ねじ孔７３ａの外周側に連続して形成されており、ねじ孔７３ａの全周に亘って環状に形成されている。つまり、凹部７３ｂはナット７３におけるフロート４１側の端面７３ｃ（即ち、ねじ孔７３ａの開口側端面）に設けられている。凹部７３ｂの深さ（図３において左右方向の長さ）は、ねじ孔７３ａの深さよりも浅い。

ナット７３は、フロート４１側の端面７３ｃがフロート４１の外表面４１ａに接する状態で軸７２の雄ねじ７２ｃに螺合されている。こうしてナット７３が軸７２に螺合された状態では、管７１の端部および第１溶接部７５はナット７３の凹部７３ｂに収容された状態となる。つまり、ナット７３の凹部７３ｂは管７１の端部および第１溶接部７５を覆っている。

上記のようにして、ナット７３およびねじ４６がそれぞれ螺合されることにより、管７１がナット７３とレバー４２とによって挟持され、レバー４２に連結される。即ち、管７１は、一端面がレバー４２の屈曲部と接し、他端面がナット７３の凹部７３ｂの底面と接し、ナット７３とレバー４２とによって挟持されている。こうして、フロート４１が取付部材７０を介してレバー４２に連結される。

以上のように、上記実施形態のフロート４１の連結構造は、フロート４１と、フロート４１をレバー４２（連結対象物）に連結するための取付部材７０とを備えている。取付部材７０は、両端がフロート４１から突出する状態でフロート４１を貫通し、前記両端がフロート４１と溶接接合された管７１（棒状部材）を有している。

上記の構成によれば、フロート４１における管７１との溶接箇所は互いに対向する位置となるため、フロート４１の片側に溶接による応力が集中することを抑制することができる。そのため、応力集中によるフロート４１の変形や耐久性の低下を抑制することができる。

また、上記実施形態のフロート４１の連結構造において、取付部材７０は、一端がレバー４２と連結され、他端が管７１から突出する状態で管７１に挿入される軸７２と、軸７２の他端に螺合されるナット７３とを有している。この構成によれば、管７１を含むフロート４１をレバー４２に着脱自在に連結することができる。つまり、ナット７３を外して軸７２を管７１から抜くことにより、容易にフロート４１を取り外すことができる。そのため、フロート４１の点検作業やメンテナンス作業が容易となる。

また、上記実施形態のフロート４１の連結構造において、ナット７３は、フロート４１側の端面７３ｃがフロート４１に接すると共に、フロート４１側の端面７３ｃに管７１の端部を覆う凹部７３ｂが設けられている。この構成によれば、管７１の端部に阻害されることなくナット７３をフロート４１に接するまで螺合させることができる。そのため、確実にフロート４１をレバー４２に固定させることができる。

また、上記実施形態のフロート４１の連結構造において、軸７２は筒状に形成されている。そのため、仮に軸が中実部材である場合と比べて、連結構造の重量を低減することができる。これにより、スムーズなフロート４１の上昇動作を達成することができる。そして、ナット７３が袋ナットであるため、軸７２の端部の開口をナット７３で閉塞することができる。そのため、軸７２の端部の開口から流体が浸入することを抑制することができるので、上述した軸７２を筒状に形成することによる重量低減効果を実効的なものとすることができる。

また、上記実施形態のフロート４１の連結構造において、軸７２は他端（即ち、ナット７３が螺合される側の端部）を閉塞する蓋部７２ｄを有している。この構成によれば、軸７２の内部に流体が浸入することを確実に防止することができる。

また、上記実施形態のフロート４１の連結構造において、第１溶接部７５はナット７３の凹部７３ｂによって覆われている。そのため、第１溶接部７５が流体と接触することに起因する第１溶接部７５の腐食や劣化を抑制することができる。

なお、本願に開示の技術は、上記実施形態において以下のような構成としてもよい。例えば、取付部材７０は管のみを備えるようにしてもよい。その場合、管は、両端が閉塞された筒状部材とし、一方の端部がレバー４２に連結される。

また、フロート４１は、楕円球等の他の立体形状であってもよい。

また、本願のフロート４１の連結構造は、流体として蒸気やドレンを用いる液体圧送装置１以外に、他の流体を用いる他の装置に設けられるものであってもよい。

本願に開示の技術は、フロートの連結構造について有用である。

１ 液体圧送装置
４１ フロート
４２ レバー（連結対象物）
７０ 取付部材
７１ 管（棒状部材）
７２ 軸
７２ｄ 蓋部
７３ ナット
７３ｂ 凹部
７３ｃ 端面

Claims (5)

1. フロートと、
   前記フロートを連結対象物に連結するための取付部材とを備え、
   前記取付部材は、両端が前記フロートから突出する状態で前記フロートを貫通し、前記両端が前記フロートと溶接接合された棒状部材を有している
   ことを特徴とするフロートの連結構造。
2. 請求項１に記載のフロートの連結構造において、
   前記棒状部材は、筒状に形成され、
   前記取付部材は、
   一端が前記連結対象物と連結され、他端が前記棒状部材から突出する状態で該棒状部材に挿入される軸と、
   前記軸の前記他端に螺合されるナットとを有している
   ことを特徴とするフロートの連結構造。
3. 請求項２に記載のフロートの連結構造において、
   前記ナットは、前記フロート側の端面が前記フロートに接すると共に、前記フロート側の端面に前記棒状部材の端部を覆う凹部が設けられている
   ことを特徴とするフロートの連結構造。
4. 請求項２または３に記載のフロートの連結構造において、
   前記軸は、筒状に形成され、
   前記ナットは、袋ナットである
   ことを特徴とするフロートの連結構造。
5. 請求項４に記載のフロートの連結構造において、
   前記軸は、前記他端を閉塞する蓋部を有している
   ことを特徴とするフロートの連結構造。

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