JP3364701B2 - 液体圧送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】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、切替え弁を確実に切り換える必要があ
る。 【０００４】そこで液体圧送装置では、一般にコイルバ
ネを利用したスナップ機構が採用され、切替え弁の切り
換えを確実にすることが行なわれてきた。コイルバネを
利用したスナップ機構を内蔵する液体圧送装置には、例
えば米国特許５１４１４０５号に開示された構成があ
る。 【０００５】図２は従来技術の液体圧送装置のスナップ
機構の正面図である。前記した米国特許５１４１４０５
号に開示された液体圧送装置では、スナップ機構１００
は、フロ―トア―ム１０１、副ア―ム１０２及び圧縮状
態のコイルバネ１０３によって構成される。そしてフロ
―トア―ム１０１は支持部材１０５に対してピン１０６
によって揺動可能に固定され、先端にはフロ―ト１０８
が取り付けられている。 【０００６】副ア―ム１０２はフロ―トア―ム１０１と
同一のピン１０６で一端が支持部材１０５と結合され、
他端はばね受け部材１１６を介してピン１１０によって
コイルバネ１０３の一端と結合されている。副ア―ム１
０２の中間部にはピン１０７により弁軸操作棒１１１が
連結されている。この弁軸操作棒１１１は図示しない切
替え弁に連結されており、スナップ機構１００は弁軸操
作棒１１１を介して切替え弁とリンクされている。 【０００７】また図２におけるコイルバネ１０３の他端
はばね受け部材１１５を介してピン１１２によってフロ
―トア―ム１０１と結合されている。従来技術の液体圧
送装置では、図示しない密閉容器内に復水が溜まるとフ
ロ―ト１０８が浮上し、このフロ―ト１０８の浮上に連
動してコイルバネ１０３のバネ受け部材１１５側が上方
向に移動し、コイルバネ１０３は圧縮変形する。そして
フロ―ト１０８が更に上昇し、コイルバネ１０３と副ア
―ム１０２が直線状に並び、なおもフロ―ト１０８が上
昇してコイルバネ１０３と副ア―ム１０２の角度が１８
０度を越えると、コイルバネ１０３は急激に変形を回復
し、コイルバネ１０３と副ア―ム１０２間の連結部（ピ
ン１１０）は下側にスナップ移動する。その結果、副ア
―ムに連結された弁軸操作棒１１１が下側に移動し、図
示しない切替え弁が急激に切り換えられる。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】従来技術の液体圧送装
置１００は、簡単な構成で比較的効率良く液体の圧送を
行うことができるものであるが、切替え弁を確実に切り
換えるだけの力を得るために、大きな浮力、即ち大きな
フロ―トを必要とする問題があった。これは、従来技術
の液体圧送装置１００では、ピン１０６とピン１１０及
びピン１１２で形成される三角形において、ピン１０６
とピン１１２間の距離がピン１０６とピン１１０間の距
離よりも長く、即ちピン１０６とピン１１２間の距離が
長いものであるために、副ア―ム１０２に伝達するフロ
―トア―ム１０１による浮力の拡大比が小さいためであ
る。またピン１０６とピン１１０間の距離が短いもので
あるために、弁軸操作棒１１１に伝達する副ア―ム１０
２による拡大比も小さいためである。 【０００９】また従来技術の液体圧送装置１００は、コ
イルバネ１０３が座屈し易いと言う問題点があった。即
ち、コイルバネ１０３はフロ―ト１０８に連動して変形
するときに、バネ受け部材１１５，１１６がそれぞれピ
ン１１２，１１０を中心に揺動する。しかしながらピン
１１２，１１０がコイルバネ１０３によって常時押圧力
を受けているので、バネ受け部材１１５，１１６の回動
動作が円滑性を欠き、バネ受け部材１１５，１１６の軸
線がずれ、コイルバネ１０３は「Ｓ」字状に湾曲するた
めである。 【００１０】本発明は、従来技術の上記した問題点に注
目し、小さな浮力であっても強力な力で切替え弁を切り
換えて、動作が確実であると共に、コイルバネの損傷を
防止して、故障の少ない液体圧送装置を提供することを
目的とする。 【００１１】 【課題を解決するための技術的手段】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、液位に応じて浮
上降下するフロートと、前記フロートに連結されたスナ
ップ機構と、前記スナップ機構に弁軸操作棒を介して連
結され前記作動流体導入口を開閉する給気弁と前記作動
流体排出口を開閉する排気弁とから成る切替え弁が内蔵
され、前記フロートの浮上降下によって前記スナップ機
構を動作させ前記弁軸操作棒を介して前記切替え弁の開
閉を切り換えることにより、前記切替え弁の給気弁が閉
じ排気弁が開いた状態で前記圧送液体流入口から圧送液
体を前記密閉容器内に流入させ給気弁が開き排気弁が閉
じた状態で前記密閉容器内の圧送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、
密閉容器内に支持された第１の軸と、前記第１の軸の周
りに回転するフロ―トア―ム及び第１副ア―ムと、前記
第１の軸から離れた点において前記フロ―トア―ムに支
持されて前記第１の軸方向に移動可能である前記第１の
軸と平行な第２の軸と、前記第１の軸から離れた点にお
いて前記第１副ア―ムに支持されて前記第１の軸と平行
な第３の軸と、前記第２及び第３の軸の間に取り付けら
れて両取り付け部が回転可能である第２副ア―ムと、前
記第１及び第２の軸の間に取り付けられた圧縮コイルバ
ネを有すると共に、前記第１の軸と前記第３の軸間の距
離が前記第１の軸と前記第２の軸間の距離よりも長く形
成され、前記フロ―トが前記フロ―トア―ムに連結さ
れ、前記弁軸操作棒が前記第１副ア―ムに連結された液
体圧送装置にある。 【００１２】 【作用】本発明の液体圧送装置は、従来公知のそれと同
様にフロ―トの移動に応じてコイルバネがスナップ移動
し、切替え弁が切り換えられて密閉容器内に溜まった液
体を圧送する。即ち、密閉容器内に復水が溜まるとフロ
―トが浮上し、このフロ―トの浮上に連動してフロ―ト
ア―ムが第１の軸の周りに回転する。このフロ―トア―
ムの回転によってコイルバネと第２副ア―ムの連結部で
ある第２の軸が第１の軸方向に移動しながら第１の軸と
第３の軸を結ぶ線に近付き、コイルバネは圧縮変形す
る。そしてフロ―トが更に上昇し、第２の軸が第１の軸
と第３の軸を結ぶ線上に並び、なおもフロ―トが上昇し
て第２の軸が第１の軸と第３の軸を結ぶ線を越えると、
コイルバネは急激に変形を回復し、第１及び第２副ア―
ムの連結部である第３の軸が、第１の軸と第２の軸を結
ぶ線に対して初期とは反対側にスナップ移動する。その
結果、第１副ア―ムが第１の軸の周りに回転し、第１副
ア―ムに連結された弁軸操作棒が移動して、切替え弁が
急激に切り換えられる。 【００１３】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、第１の軸と第３の軸間の距離を第１の軸
と第２の軸間の距離よりも長くしたものであるので、即
ち、第１の軸と第２の軸及び第３の軸で形成される三角
形において、第１の軸と第２の軸間の距離が短く、第１
の軸と第３の軸間の距離が長いものであるので、第１副
ア―ムに伝達するフロ―トア―ムによる浮力の拡大比が
大きくなり、また弁軸操作棒に伝達する第１副ア―ムに
よる拡大比も大きくなる。従って、小さな浮力、即ち小
さなフロ―トを用いたものであっても強力な力で切替え
弁を切り換えることができる。 【００１４】また本発明の液体圧送装置で採用するスナ
ップ機構は、コイルバネをフロ―トア―ムに支持された
第１の軸と、フロ―トア―ムに支持されて第１の軸方向
に移動可能である前記第１の軸と平行な第２の軸の間に
取り付けたものである。そのため、コイルバネは、フロ
―トに連動して変形するときに第１の軸方向に、即ち伸
縮方向にだけ変形し、常に直線状態を維持し湾曲するこ
とがない。従って、コイルバネの損傷を防止することが
できる。 【００１５】 【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、切替え弁４及びスナッ
プ機構５が配置されたものである。 【００１６】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る。本実施例では密
閉容器２の本体部７は単なる容器であり、本実施例の特
徴的な構成要素は、概ね密閉容器２の蓋部８に設けられ
ている。即ち蓋部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。 【００１７】作動流体導入口１１の内側、言い換えると
密閉容器２内部側の位置に給気弁２０が取り付けられて
おり、作動流体排出口１３の内側には排気弁２１が取り
付けられている。ここで給気弁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、該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。弁体２３は、半球状であり、昇降棒２４の先
端に一体的に取り付けられている。 【００１８】本実施例の液体圧送装置１では、給気弁２
０の弁ケ―ス２２の先端が、作動流体導入口１１の中に
ねじ込まれている。そして弁体２３は作動流体導入口１
１側にあり、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、連設板２７に当接するようにな
っている。連設板２７は、弁軸操作棒２８に連結されて
いる。さらに弁軸操作棒２８はスナップ機構５と連結さ
れている。 【００１９】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の先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。尚、弁軸操作棒
２８と昇降棒３１とはピン３３で連結されている。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。 【００２０】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。 【００２１】フロ―ト３は、レバ―３４及び軸３５を介
してブラケット３６によって支持されており、スナップ
機構５は、第１の軸３７を介してブラケット３８によっ
て支持されている。そしてブラケット３６とブラケット
３８は図示しないネジによって結合され密閉容器２の蓋
部８に一体的に取り付けられている。レバ―３４は、板
を「Ｕ」字状に曲げ加工して作られたものであり、２枚
の板が平行に対向している。そしてレバ―３４の曲げ加
工された部分にフロ―ト３が結合されている。またレバ
―３４の他端部には軸４０が取り付けられている。 【００２２】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、軸４１，４２及び前記した
軸３５が掛け渡されて連結されたものである。軸３５は
フロ―ト３の揺動軸を兼ねている。フロ―ト３は軸３５
を中心として上下に揺動する。また軸４１，４２はそれ
ぞれフロ―ト３の上下限のストッパを兼用している。一
方ブラケット３８も同様に、「Ｌ」字状をした２枚の板
よりなり、軸４３及び前記した第１の軸３７が掛け渡さ
れて連結されたものである。軸４３は下記の第１副ア―
ム５２のストッパ―を兼ねている。 【００２３】スナップ機構５は、フロ―トア―ム５１、
第１副ア―ム５２、第２副ア―ム５３、圧縮状態のコイ
ルバネ５４、バネ受け部材５５及びバネ受け部材５６か
らなるものである。フロ―トア―ム５１は、平行に対向
した２枚の板よりなり、それぞれの板は、正面から見る
と「Ｌ」字状をしている。フロ―トア―ム５１の左端部
には、溝５７が設けられ、前記したレバ―３４の軸４０
が嵌合している。またフロ―トア―ム５１は前記した第
１の軸３７によって右端部が回転可能に支持されてい
る。そのためフロ―トア―ム５１は、フロ―ト３の浮沈
に追従し、第１の軸３７を中心として上下に揺動する。 【００２４】フロ―トア―ム５１の下端部には、前記し
た第１の軸３７方向に延びる長孔６１が設けられ、第１
の軸３７と平行な第２の軸５８が掛け渡されている。第
２の軸５８は、長孔６１に案内されて第１の軸３７方向
に移動可能である。第２の軸５８にはバネ受け部材５６
が支持されている。また前記した第１の軸３７にはバネ
受け部材５５が支持されている。そして両バネ受け部材
５５，５６の間に圧縮状態のコイルバネ５４が取り付け
られている。 【００２５】また前記した第１の軸３７に第１副ア―ム
５２の上端部が回転可能に支持されている。第１副ア―
ム５２は、平行に対向した２枚の板よりなり、それぞれ
の板は、正面から見ると「Ｌ」字状をしている。第１副
ア―ム５２の下端部には、前記した第１及び第２の軸３
７，５８と平行な第３の軸５９が掛け渡されている。そ
して第２及び第３の軸５８，５９の間に第２副ア―ム５
３が取り付けられている。第１の軸３７と第３の軸５９
間の距離は、第１の軸３７と第２の軸５８間の距離より
も長く形成されている。第２副ア―ム５３は、平行に対
向した２枚の板よりなり、第２及び第３の軸５８，５９
との取り付け部が回転可能である。また第１副ア―ム５
２の上端部に軸６０が掛け渡され、弁軸操作棒２８の下
端が連結されている。フロ―トア―ム５１には、軸６０
の動きを妨げないように、窓６２が開けられている。 【００２６】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１
０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。 【００２７】本実施例の液体圧送装置１の液体溜空間１
０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。 【００２８】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、レバ―３４が軸３５を中心に
時計回り方向に回転して軸４０が下方へ移動する。この
軸４０の下方への移動に連動して、フロ―トア―ム５１
が第１の軸３７を中心に反時計回り方向に回転する。こ
のフロ―トア―ム５１の回転に連動して第２の軸５８
が、長孔６１に沿って第１の軸３７方向に移動しながら
第１の軸３７と第３の軸５９を結ぶ線に近付き、コイル
バネ５４は圧縮変形する。そしてフロ―ト３が更に上昇
し、第２の軸５８が第１の軸３７と第３の軸５９を結ぶ
線上に並び、なおもフロ―ト３が上昇して第２の軸５８
が第１の軸３７と第３の軸５９を結ぶ線よりも右方に移
動すると、コイルバネ５４は急激に変形を回復し、第３
の軸５９が左方にスナップ移動する。その結果、第１副
ア―ム５２が時計回り方向に回転して、第１副ア―ム５
２の軸６０に連結された弁軸操作棒２８が上側に移動
し、給気弁２０が開口されると共に排気弁２１が閉じら
れる。 【００２９】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。 【００３０】復水を排出した結果復水溜空間１０内の水
位が低下し、フロ―ト３が降下する。すると、レバ―３
４が軸３５を中心に反時計回り方向に回転して軸４０が
上方へ移動する。この軸４０の上方への移動に連動し
て、フロ―トア―ム５１が第１の軸３７を中心に時計回
り方向に回転する。このフロ―トア―ム５１の回転に連
動して第２の軸５８が、長孔６１に沿って第１の軸３７
方向に移動しながら第１の軸３７と第３の軸５９を結ぶ
線に近付き、コイルバネ５４は圧縮変形する。そしてフ
ロ―ト３が更に降下し、第２の軸５８が第１の軸３７と
第３の軸５９を結ぶ線上に並び、なおもフロ―ト３が降
下して第２の軸５８が第１の軸３７と第３の軸５９を結
ぶ線よりも左方に移動すると、コイルバネ５４は急激に
変形を回復し、第３の軸５９が右方にスナップ移動す
る。その結果、第１副ア―ム５２が反時計回り方向に回
転して、第１副ア―ム５２の軸６０に連結された弁軸操
作棒２８が下側に移動し、給気弁２０が閉じ、排気弁２
１が開口する。 【００３１】 【発明の効果】本発明の液体圧送装置では、第１の軸と
第３の軸間の距離を第１の軸と第２の軸間の距離よりも
長くしている。そのため第１の軸と第２の軸間の距離を
短く、第１の軸と第３の軸間の距離を長くでき、第１副
ア―ムに伝達するフロ―トア―ムによる浮力の拡大比が
大きくなり、また弁軸操作棒に伝達する第１副ア―ムに
よる拡大比も大きくなる。そのため本発明の液体圧送装
置は、小さなフロ―トを用いたものであっても強力な力
で切替え弁を切り換えて、確実に液体を圧送できる優れ
た効果がある。 【００３２】また本発明の液体圧送装置では、コイルバ
ネをフロ―トア―ムに支持された第１の軸と、フロ―ト
ア―ムに支持されて第１の軸方向に移動可能である第２
の軸の間に取り付けている。そのためフロ―トに連動し
てコイルバネが変形するときに湾曲することがない。そ
のため本発明の液体圧送装置は、コイルバネの損傷を防
止して、確実に液体を圧送できる優れた効果がある。

【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】従来技術の液体圧送装置におけるスナップ機構
の断面図である。 【符号の説明】 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 弁軸操作棒 ３７ 第１の軸 ５１ フロ―トア―ム ５２ 第１副ア―ム ５３ 第２副ア―ム ５４ 圧縮状態のコイルバネ ５８ 第２の軸 ５９ 第３の軸 ６１ 長孔

Claims (1)

1. (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、
   液位に応じて浮上降下するフロートと、前記フロートに
   連結されたスナップ機構と、前記スナップ機構に弁軸操
   作棒を介して連結され前記作動流体導入口を開閉する給
   気弁と前記作動流体排出口を開閉する排気弁とから成る
   切替え弁が内蔵され、前記フロートの浮上降下によって
   前記スナップ機構を動作させ前記弁軸操作棒を介して前
   記切替え弁の開閉を切り換えることにより、前記切替え
   弁の給気弁が閉じ排気弁が開いた状態で前記圧送液体流
   入口から圧送液体を前記密閉容器内に流入させ給気弁が
   開き排気弁が閉じた状態で前記密閉容器内の圧送液体を
   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、密閉容器内に支持された第１の軸と、前
   記第１の軸の周りに回転するフロ―トア―ム及び第１副
   ア―ムと、前記第１の軸から離れた点において前記フロ
   ―トア―ムに支持されて前記第１の軸方向に移動可能で
   ある前記第１の軸と平行な第２の軸と、前記第１の軸か
   ら離れた点において前記第１副ア―ムに支持されて前記
   第１の軸と平行な第３の軸と、前記第２及び第３の軸の
   間に取り付けられて両取り付け部が回転可能である第２
   副ア―ムと、前記第１及び第２の軸の間に取り付けられ
   た圧縮コイルバネを有すると共に、前記第１の軸と前記
   第３の軸間の距離が前記第１の軸と前記第２の軸間の距
   離よりも長く形成され、前記フロ―トが前記フロ―トア
   ―ムに連結され、前記弁軸操作棒が前記第１副ア―ムに
   連結されたことを特徴とする液体圧送装置。