JP4874587B2 - フロート式ドレントラップ - Google Patents

Description

本発明は、圧縮空気中のドレンを自動排出するために用いるフロート式ドレントラップに関するものである。

フロート式ドレントラップは、図２又は図３に示すように、ドレンケース１の排出ポート２を開閉するドレン弁３をシリンダ４内に収容したピストン５に付設するとともに、該ピストン５にパイロット空気圧を作用させることによりドレン弁３の開放を行うパイロット弁機構を設け、前記シリンダ４の外側に配設したフロート６の昇降動作により前記パイロット弁機構のパイロット弁７の開閉を行うようにしている。
この場合、図２又は図３に示すような従来のフロート式ドレントラップでは、フロート６の浮力で直接パイロット弁７を開閉する方式を採用しているものが殆どであり、この方式では、フロート６の動きをパイロット弁７に伝える機構が露出しており、この部分にフィルタ１０を付設できないことから、パイロット弁７への有害な異物の浸入を防ぐことができず、パイロット弁７の目詰まりによる作動不良やパイロット弁７への異物のかみ込みによる空気漏れなどのトラブルが絶えなかった。

また、従来のフロート式ドレントラップでは、フロート６の動きで直接パイロット弁７を操作する構造のため、パイロット弁７のスナップアクション動作が得られ難く、パイロット弁７やドレン弁３が半開き状態になる不具合が生じていた。

さらに、従来のフロート式ドレントラップでは、フロート６の動きで直接パイロット弁７を操作する構造のため、パイロット弁７の開閉によるパイロット室８の圧力の制御方式が、パイロット弁７を開くことでパイロット室８に空気圧を供給しながら、その空気圧の一部をオリフィス９から排出して圧力差を発生させる方式のみに限定されることから、パイロット弁７の口径をオリフィス９の口径より相当大きくする必要があり、そのために、パイロット弁７を操作するためのフロート６も大きなものを必要としていた。

そして、フロート６が大きくなる欠点を補いフロート６を極力小さくするための手段として、フロート６とパイロット弁７との連結部にレバーやテコ１６などによるフロートの浮力を増幅する機構が採用されているが、構成が複雑になることから連結部の不具合が原因で故障することが多かった。

本発明は、上記従来のフロート式ドレントラップが有する問題に鑑み、オリフィスを介してパイロット弁に供給するパイロット空気圧の導入路にフィルタを設けることにより、パイロット弁への異物の浸入を防止し、異物の浸入が原因で起きる故障をなくすとともに、磁力を利用してパイロット弁を外部から間接的に操作することにより、パイロット弁の作動に安定性とスナップアクション機能を持たせ、また、オリフィスをパイロット弁の上流側に配設するパイロット空気圧の制御方式を採用することにより、パイロット弁の口径を小さくしフロートを極力小さくすることができるフロート式ドレントラップを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のフロート式ドレントラップは、ドレンケースの排出ポートを開閉するドレン弁をシリンダ内に収容したピストンに付設するとともに、該ピストンに、スプリングの付勢力に加え、パイロット空気圧を作用させることによりドレン弁の開閉を行うパイロット弁機構を設け、前記シリンダの外側に配設したフロートの昇降動作により前記パイロット弁機構のパイロット弁の開閉を行うようにしたフロート式ドレントラップにおいて、前記パイロット弁機構を、パイロット室内に配設された弁座を開閉して、開いた状態では、該パイロット室をドレンケースの外部と連通させることにより、パイロット室の空気を排気管を介して排出するパイロット弁と、該パイロット弁の上流側に形成され、パイロット室とドレンケース内部とを連通して、パイロット室にドレンケース内の空気圧を導入するオリフィスと、該オリフィスの上部に付設されたフィルタとを備えて構成するとともに、前記パイロット弁に永久磁石を付設し、前記フロートに、フロートが最下端にある状態では、前記パイロット弁の永久磁石の下方に位置して該永久磁石との間で吸引力が作用してパイロット弁を閉止方向に付勢し、フロートが上昇すると、前記パイロット弁の永久磁石に下方から接近して該永久磁石との間で反発力が作用してパイロット弁を瞬時に開操作する永久磁石を付設したことを特徴とする。

本発明のフロート式ドレントラップによれば、パイロット弁に付設した永久磁石とフロートに付設した永久磁石との間に作用する磁力によりパイロット弁を間接的に操作することができる。
そして、フロートが最下端にある状態では、２つの磁石の吸引力の作用によってパイロット弁を閉止方向に付勢し、また、２つの磁石の反発力がフロートの上昇量に比例することから、フロートが上昇すると磁石の反発力が徐々に増し、その反発力がパイロット弁に作用している背圧力を上回るとパイロット弁が瞬時に開き、さらに、パイロット弁が開くことで背圧力が減少してフロートの負荷が軽減されるためフロートはさらに上昇し、パイロット弁を確実に全開させるスナップアクション機能を持たせることができ、これにより、低圧から高圧までの広い使用圧力範囲で安定したドレンの排出を行うことができる。
また、このフロート式ドレントラップは、磁力によってパイロット弁を間接的に操作することから、オリフィスとフィルタをパイロット弁上流のパイロット空気圧の導入路に設けることができ、これにより、パイロット弁への有害な異物の浸入を防止し、異物の浸入が原因で起こるパイロット弁の故障をなくすことができる。
そして、パイロット弁の上流側にオリフィスを配設することにより、パイロット弁の口径をオリフィスと同程度まで小さくすることが可能になり、その結果フロートを小さくすることができる。
また、従来のフロート式ドレントラップでは、パイロット空気圧の制御方式が限定されるため、ドレン弁の方式をスプール弁方式にせざるを得ず、スプール弁方式ではピストンとドレン弁のストロークが長くなることから、短期間でドレン弁が損傷することがあったが、本発明のフロート式ドレントラップでは、パイロット空気圧の制御方式の選択肢が増したことで、ポペット弁方式を採用することが可能となり、ポペット弁方式では弁構造が簡単なこととストロークが短くできることでドレン弁の故障を少なくすることができる。
そして、従来のフロート式ドレントラップでは、パイロット弁とフロートを連結するための機構が必要であったため、この機構の不具合で故障することがあったが、本発明のフロート式ドレントラップでは、このような機構を必要としないことから、この種の故障をなくすことができる。

以下、本発明のフロート式ドレントラップの実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１に、本発明のフロート式ドレントラップの一実施例を示す。
このフロート式ドレントラップは、ドレンケース１の排出ポート２を開閉するドレン弁３をシリンダ４内に収容したピストン５に付設するとともに、該ピストン５にパイロット空気圧を作用させることによりドレン弁３の開放を行うパイロット弁機構を設け、前記シリンダ４の外側に配設したフロート６の昇降動作により前記パイロット弁機構のパイロット弁７の開閉を行うようにしている。
そして、このフロート式ドレントラップは、前記パイロット弁機構を、パイロット室８の一部に配設され、該パイロット室８をドレンケース１の外部と連通させるパイロット弁７と、該パイロット弁７の上流側に形成され、パイロット室８とドレンケース１内部とを連通するオリフィス９と、該オリフィス９に付設されたフィルタ１０（好ましくは、微細フィルタ）とを備えて構成するとともに、前記パイロット弁７に永久磁石１１を付設し、前記フロート６に、該永久磁石１１と反発してパイロット弁７を操作する永久磁石１２を付設している。

ドレンケース１は、圧縮空気の管路等に設置され、その底部中央にはドレンの排出ポート２が設けられている。
排出ポート２の上にはシリンダ４が固定されており、シリンダ４の内部には、ピストン５が上下動可能に収容されている。
ピストン５は、その上に配設されたスプリング１３によって下方に付勢されており、先端に付設されたドレン弁３によって排出ポート２の弁座２１を閉じている。
ピストン５は、パイロット弁７が開いてパイロット室８がドレンケース１外部に開放されると、ドレンケース１内の圧力により押し上げられ、ドレン弁３を開く。
なお、スプリング１３は、ドレン排出後にドレン弁３を確実に閉止させるための補助的なものである。

また、シリンダ４の内部には、パイロット空気圧が作用するパイロット室８がピストン５によって区画されている。
パイロット室８は、シリンダ４の上部に連通路８１を介して連通する小室８２を形成し、該小室８２にパイロット弁７を配設している。
パイロット弁７は、小室８２の底部に形成された弁座７１を開閉し、開いた状態では、パイロット室８をドレンケース１の外部と連通させることにより、パイロット室８の空気を排気管７２を介して排出する。
このパイロット弁７の外周には、フロート６の永久磁石１２と反発するリング状の永久磁石１１が固定されている。
また、小室８２の上壁には、パイロット室８とドレンケース１内部とを連通するオリフィス９が形成されており、該オリフィス９の上部には、フィルタ１０と、該フィルタ１０を保護するフィルタカバー１４とが設置されている。
なお、排気管７２はピストン５を貫通して排出ポート２まで延設されており、ピストン５の摺動部にはパッキン１５が配設されている。
また、フィルタ１０は、オリフィス９やパイロット弁７の弁座７１の穴径より十分小さいメッシュの網からなる。

フロート６は、一般的な発泡ニトリルゴム製のフロート、あるいは自動排水機能のあるプラスチック製の中空フロートからなり、シリンダ４の上部外周に摺動可能に配設されている。
フロート６の上部内周には、フロート６が上昇してパイロット弁７に接近したときに、パイロット弁７の永久磁石１１と反発することによりパイロット弁７を操作するリング状の永久磁石１２が付設されている。
なお、パイロット弁７の永久磁石１１とフロート６の永久磁石１２は、リング状の異方性永久磁石で、互いに反発する向きに配設されているが、特定の間隔より離れた場合には弱い吸引力が作用するようになっている。

次に、図１に基づいて、本実施例のフロート式ドレントラップの作用について説明する。

図１の状態は、一定の圧力下において、ドレンがなくフロート６が最下端にある状態を示している。
この状態における永久磁石１１と永久磁石１２との間には弱い吸引力が作用しており、かつ、パイロット弁７には背圧力も作用していることから、パイロット弁７は閉止状態にある。
パイロット室８にはフィルタ１０とオリフィス９を通ってドレンケース１内の空気圧が導入されており、ピストン５の上側の圧力はドレンケース１内の圧力と同圧力にある。
これにより、ピストン５には上向きの出力はなく、逆にスプリング１３の力とドレン弁３に作用する背圧力によって押し下げられ、ドレン弁３は閉じている。

次に、ドレンケース１内にドレンが流入してフロート６が上昇すると、永久磁石１１と永久磁石１２とが接近して両磁石に反発力が生じ、その反発力がパイロット弁７に作用している背圧力を上回ると、パイロット弁７が瞬時に開く。
パイロット弁７が開くと、パイロット室８内の空気はパイロット弁７を通じて外部に排出され、その排出空気量とドレンケース１内からオリフィス９を通って流入してくる流入空気量との関係、即ちオリフィス９とパイロット弁７の有効断面積の関係から、パイロット室８内の圧力はドレンケース１内の圧力より低くなり、ピストン５の上側と下側に生じる圧力差によってドレン弁３が開き、ドレンケース１内のドレンが外部に排出される。

ドレンが排出されてフロート６が下降し、パイロット弁７に作用していた磁力がなくなり、逆に弱い吸引力が作用するようになると、パイロット弁７が閉じ、パイロット室８内からの空気の排出が止まる。
そして、オリフィス９からパイロット室８に空気が流入することにより、パイロット室８内の圧力がドレンケース１内の圧力まで回復してピストン５への出力がなくなり、これにより、ピストン５が復帰し、ドレン弁３が閉じられ初期状態に戻る。

かくして、本実施例のフロート式ドレントラップは、パイロット弁７に付設した永久磁石１１とフロート６に付設した永久磁石１２との間に作用する磁力によりパイロット弁７を間接的に操作することができ、また、２つの磁石の反発力がフロート６の上昇量に比例することから、フロート６が上昇すると磁石の反発力が徐々に増し、その反発力がパイロット弁７に作用している背圧力を上回るとパイロット弁７が瞬時に開き、さらに、パイロット弁７が開くことで背圧力が減少してフロート６の負荷が軽減されるためフロート６はさらに上昇し、パイロット弁７を確実に全開させるスナップアクション機能を持たせることができ、これにより、低圧から高圧までの広い使用圧力範囲で安定したドレンの排出を行うことができる。
また、このフロート式ドレントラップは、磁力によってパイロット弁７を間接的に操作することから、オリフィス９とフィルタ１０をパイロット弁７上流のパイロット空気圧の導入路に設けることができ、これにより、パイロット弁７への有害な異物の浸入を防止し、異物の浸入が原因で起こるパイロット弁７の故障をなくすことができる。
そして、パイロット弁７の上流側にオリフィス９を配設することにより、パイロット弁７の口径をオリフィス９と同程度まで小さくすることが可能になり、その結果フロート６を小さくすることができる。
また、従来のフロート式ドレントラップでは、パイロット空気圧の制御方式が限定されるため、ドレン弁の方式をスプール弁方式にせざるを得ず、スプール弁方式ではピストンとドレン弁のストロークが長くなることから、短期間でドレン弁が損傷することがあったが、本発明のフロート式ドレントラップでは、パイロット空気圧の制御方式の選択肢が増したことで、ポペット弁方式を採用することが可能となり、ポペット弁方式では弁構造が簡単なこととストロークが短くできることでドレン弁の故障を少なくすることができる。
そして、従来のフロート式ドレントラップでは、パイロット弁とフロートを連結するための機構が必要であったため、この機構の不具合で故障することがあったが、本発明のフロート式ドレントラップでは、このような機構を必要としないことから、この種の故障をなくすことができる。

以上、本発明のフロート式ドレントラップについて、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、実施例に記載した構成を適宜組み合わせるなど、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。

以上、本発明のフロート式ドレントラップは、パイロット空気圧の導入路にフィルタを設けることにより、パイロット弁への異物の浸入を防止するとともに、磁力を利用してパイロット弁を外部から間接的に操作することにより、パイロット弁の作動に安定性とスナップアクション機能を持たせ、また、オリフィスをパイロット弁の上流側に配設することにより、パイロット弁の口径を小さくしフロートを極力小さくするという特性を有していることから、コンパクトで機能性の高いドレントラップの用途に好適に用いることができる。

本発明のフロート式ドレントラップの一実施例を示す断面図である。 従来のフロート式ドレントラップの一例を示す断面図である。 従来のフロート式ドレントラップの他の例を示す断面図である。

１ ドレンケース
２ 排出ポート
２１ 弁座
３ ドレン弁
４ シリンダ
５ ピストン
６ フロート
７ パイロット弁
７１ 弁座
７２ 排気管
８ パイロット室
８１ 連通路
８２ 小室
９ オリフィス
１０ フィルタ
１１ 永久磁石
１２ 永久磁石
１３ スプリング
１４ フィルタカバー
１５ パッキン

Claims (1)

1. ドレンケース（１）の排出ポート（２）を開閉するドレン弁（３）をシリンダ（４）内に収容したピストン（５）に付設するとともに、該ピストン（５）に、スプリング（１３）の付勢力に加え、パイロット空気圧を作用させることによりドレン弁（３）の開閉を行うパイロット弁機構を設け、前記シリンダ（４）の外側に配設したフロート（６）の昇降動作により前記パイロット弁機構のパイロット弁（７）の開閉を行うようにしたフロート式ドレントラップにおいて、前記パイロット弁機構を、パイロット室（８）内に配設された弁座（７１）を開閉して、開いた状態では、該パイロット室（８）をドレンケース（１）の外部と連通させることにより、パイロット室（８）の空気を排気管（７２）を介して排出するパイロット弁（７）と、該パイロット弁（７）の上流側に形成され、パイロット室（８）とドレンケース（１）内部とを連通して、パイロット室（８）にドレンケース（１）内の空気圧を導入するオリフィス（９）と、該オリフィス（９）の上部に付設されたフィルタ（１０）とを備えて構成するとともに、前記パイロット弁（７）に永久磁石（１１）を付設し、前記フロート（６）に、フロート（６）が最下端にある状態では、前記パイロット弁（７）の永久磁石（１１）の下方に位置して該永久磁石（１１）との間で吸引力が作用してパイロット弁（７）を閉止方向に付勢し、フロート（６）が上昇すると、前記パイロット弁（７）の永久磁石（１１）に下方から接近して該永久磁石（１１）との間で反発力が作用してパイロット弁（７）を瞬時に開操作する永久磁石（１２）を付設したことを特徴とするフロート式ドレントラップ。

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