JP6163617B2

JP6163617B2 - 液体圧送装置

Info

Publication number: JP6163617B2
Application number: JP2016573370A
Authority: JP
Inventors: 嘉晃西川
Original assignee: Tlv Co Ltd
Current assignee: Tlv Co Ltd
Priority date: 2015-02-04
Filing date: 2016-02-02
Publication date: 2017-07-12
Anticipated expiration: 2036-02-02
Also published as: WO2016125777A1; JPWO2016125777A1

Description

本願は、作動気体を導入して液体を圧送する液体圧送装置に関し、特に寿命推定に係るものである。

例えば特許文献１に開示されているように、蒸気システム等で発生した液体を回収し作動気体の圧力によって利用側に圧送する液体圧送装置が知られている。特許文献１の液体圧送装置は、蒸気システムで発生したドレンが流入して貯留される密閉容器と、該密閉容器に収容されたフロートと、蒸気の給気弁および排気弁とを備えている。フロートは、弁作動機構（フロートアームやスナップ機構）を介して給気弁および排気弁に連結されている。この液体圧送装置では、フロートがドレンの液位に応じて上昇下降し、そのフロートの上昇下降動作に連動して給気弁および排気弁が動作する。そして、フロートが所定高位まで上昇すると、給気弁が開弁すると共に排気弁が閉弁する。これにより、密閉容器に蒸気が導入され、密閉容器に貯留されているドレンが蒸気の圧力によって排出口から排出（圧送）される。また、フロートが所定低位まで下降すると、給気弁が閉弁すると共に排気弁が開弁する。これにより、ドレンが密閉容器に流入して貯留されると共に、密閉容器内の蒸気が排出される。

特開平８−１４５２９０号公報

ところで、上述したような液体圧送装置では、弁作動機構等の内部部品が磨耗や異物（錆、スケール等）の付着堆積等により劣化することは避けられない。内部部品の劣化を放置しておくと、最終的には、給気弁および排気弁の開閉動作を行うことができず、ドレン（液体）の圧送不可を招いてしまう。したがって、こうした液体の圧送不可を未然に防止するために、内部部品の劣化度を検知して液体圧送装置の寿命を予め推定することが重要となる。そこで、従来では、液体圧送装置の作動回数（例えば、給気弁および排気弁の開閉動作の回数）に基づいて液体圧送装置の寿命を推定していた。しかしながら、この推定方法では、扱っている液体の種類や状態等によって内部部品の劣化度合いが異なるため、必ずしも正確に寿命を推定することができないという問題があった。

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、フロートの上昇下降に伴って開閉動作を行う作動気体の給気弁および排気弁を備えた液体圧送装置に関し、寿命を正確に推定することにある。

本願に開示の技術は、上記目的を達成するために、給気弁および排気弁が開閉動作した位置から上昇限界位置または下降限界位置までのフロートの動き代（余裕代）がどの程度減少したかに基づいて、弁作動機構の劣化度を判断するようにした。

具体的に、本願の液体圧送装置は、ケーシングと、給気弁および排気弁と、弁作動機構と、劣化診断器とを備えている。上記ケーシングは、液体が流入して貯留される貯留空間が形成されている。上記給気弁は、作動気体を上記貯留空間に導入して該貯留空間の液体を排出させるものである。上記排気弁は、上記貯留空間の作動気体を排出させるものである。上記弁作動機構は、上記貯留空間に配置されるフロートを有し、該フロートの上昇下降に伴って変位する。上記弁作動機構は、上記フロートが所定高位まで上昇すると上記給気弁を開弁すると共に上記排気弁を閉弁し、上記フロートが所定低位まで下降すると上記給気弁を閉弁すると共に上記排気弁を開弁する。また、上記弁作動機構は、上記所定高位よりも高い上記フロートの上昇限界位置および上記所定低位よりも低い上記フロートの下降限界位置が設けられている。上記劣化診断器は、上記給気弁が開弁すると共に上記排気弁が閉弁してから上記フロートが上記上昇限界位置に到達するまでの該フロートの動き代、および、上記給気弁が閉弁すると共に上記排気弁が開弁してから上記フロートが上記下降限界位置に到達するまでの該フロートの動き代の少なくとも一方が所定値よりも小さくなると、上記弁作動機構が劣化したと判断するものである。

以上のように、本願の液体圧送装置によれば、給気弁および排気弁の開弁時（閉弁時）からフロートが移動限界位置（上昇限界位置および下降限界位置）に到達するまでのフロートの動き代が所定値よりも小さくなると、弁作動機構が劣化したと判断するようにしたので、正確に弁作動機構の劣化を認識（察知）することができる。この弁作動機構の劣化をもって液体圧送装置の寿命を正確に推定することができる。

弁作動機構では、連結箇所等に磨耗や異物（錆、スケール等）の付着堆積等が発生すると、各部品の変位量が減少する。例えば、貯留空間の液位に対するフロートの上昇量および下降量が減少したり、フロートの上昇下降に伴う部品の変位量が減少する。そのため、弁作動機構による給気弁および排気弁の開弁（閉弁）動作が遅れる。つまり、予め設定された所定高位よりも高い位置にフロートが到達すると、給気弁が開弁すると共に排気弁が閉弁し、予め設定された所定低位よりも低い位置にフロートが到達すると、給気弁が閉弁すると共に排気弁が開弁する。そして、フロートに関しては、給気弁および排気弁が開弁してから上昇限界位置または下降限界位置に到達するまでの動き代が減少することになる。したがって、このフロートの動き代の減少度合いを把握することにより、弁作動機構の劣化度を正確に認識（察知）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、弁作動機構に係る動き代を説明するための図である。図４は、劣化診断器による診断動作を示すフローチャートである。

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。つまり、本実施形態ではドレンが本願の請求項に係る液体に相当する。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、蒸気が導入される気体導入口１６と、蒸気が排出される気体排出口１７とが設けられている。本実施形態では、蒸気が本願の請求項に係る作動気体に相当する。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。

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、貫通孔と外部とが連通する開口２５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、球形に形成され、レバー４２が取り付けられている。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、コイルばね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、圧縮状態のコイルばね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。

こうして構成された弁作動機構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。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のドレン液位が低下すると、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が下降する。これにより、給気弁２０が閉じると共に排気弁３０が開く。そうすると、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。

さらに、本実施形態の液体圧送装置１は、図１に示すように、開閉検出器７１と、位置検出器７２と、劣化診断器７３とを備え、上述した弁作動機構４０の劣化を診断（検出）するように構成されている。

開閉検出器７１は、ケーシング１０の本体部１１の上部に設けられ、貯留空間１３に連通している。開閉検出器７１は、液体圧送装置１の作動に伴って発生する音や振動、超音波を検出することにより、給気弁２０および排気弁３０が開弁または閉弁したことを検出するものである。液体圧送装置１において、作動に伴う音や振動、超音波の大きさ（レベル）は、給気弁２０が開弁すると共に排気弁３０が閉弁するとき、給気弁２０が閉弁すると共に排気弁３０が開弁するときに最大となる。開閉検出器７１は、検出している音等が最大になったことをもって、給気弁２０等の開弁または閉弁を検出することができる。

位置検出器７２は、ケーシング１０の本体部１１のやや中央に設けられ、フロート４１の位置を検出するものである。位置検出器７２は、先端がフロート４１に接する状態で設けられたレバー７２ａを有している。位置検出器７２のレバー７２ａは、フロート４１に接しながら、フロート４１の上昇下降に伴って回動する。

劣化診断器７３は、給気弁２０および排気弁３０が開弁（閉弁）してからフロート４１が移動限界位置に到達するまでのフロート４１の動き代（余裕代）が、どの程度減少したかによって弁作動機構４０の劣化を診断するように構成されている。つまり、劣化診断器７３は、給気弁２０が開弁すると共に排気弁３０が閉弁してからフロート４１が高位側の移動限界位置に到達するまでのフロート４１の動き代、および、給気弁２０が閉弁すると共に排気弁３０が開弁してからフロート４１が低位側の移動限界位置に到達するまでのフロート４１の動き代の少なくとも一方が、所定値よりも小さくなると、弁作動機構４０が劣化したと判断するように構成されている。

図３に示すように、弁作動機構４０では、フロート４１がこれ以上は移動（変位）できないという高位側および低位側の移動限界位置がある。高位側の移動限界位置（図３において上側の移動限界位置）は、上述した所定高位よりも高い位置であり、本願の請求項に係る上昇限界位置に相当する。低位側の移動限界位置（図３において下側の移動限界位置）は、上述した所定低位よりも低い位置にあり、本願の請求項に係る下降限界位置に相当する。給気弁２０が開弁すると共に排気弁３０が閉弁した位置（図３に示す給気弁開位置、排気弁閉位置）から高位側の移動限界位置までのフロート４１の移動距離が上述した動き代（余裕代）である。また、給気弁２０が閉弁すると共に排気弁３０が開弁した位置（図３に示す排気弁開位置、給気弁閉位置）から低位側の移動限界位置までのフロート４１の移動距離が上述した動き代（余裕代）である。

劣化診断器７３は、開閉検出器７１および位置検出器７２の検出信号が入力され、その検出信号に基づいて図４に示す診断動作を行う。先ず、劣化診断器７３は、開閉検出器７１の検出信号に基づいて、給気弁２０または排気弁３０が閉弁（開弁）したことを検知する（ステップＳＴ１）。続いて、劣化診断器７３は、位置検出器７２の検出信号に基づいて、フロート４１の動き代を検出する（ステップＳＴ２）。具体的に、劣化診断器７３は、給気弁２０または排気弁３０が閉弁（開弁）した時点、即ちステップＳＴ１で検知した時点のフロート４１の位置を検知し、その位置から移動限界位置までの距離を算出する。

続いて、劣化診断器７３は、ステップＳＴ２で検出したフロート４１の動き代に基づいて、弁作動機構４０が劣化しているか否かを判断（診断）する。具体的に、劣化診断器７３は、フロート４１の動き代が、予め設定された所定値よりも小さいか否かを判断する（ステップＳＴ３）。そして、劣化診断器７３は、フロート４１の動き代が所定値以上であると、弁作動機構４０は未だ大丈夫（交換するほどの劣化度合いではない）と判断する（ステップＳＴ４）。また、劣化診断器７３は、フロート４１の動き代が所定値よりも小さいと、弁作動機構４０は劣化（寿命が低下）していると判断する（ステップＳＴ５）。こうして、弁作動機構４０の劣化を正確に認識（察知）することができる。

弁作動機構４０では、フロート４１やスナップ機構５０における連結箇所等に磨耗や異物（錆、スケール等）の付着堆積等が発生して劣化すると、各部品の変位量が減少する。例えば、貯留空間１３のドレンの液位に対するフロート４１の上昇量および下降量が減少したり、フロート４１の上昇下降に伴うスナップ機構５０のフロートアーム５１等の変位量が減少する。そのため、弁作動機構４０による給気弁２０および排気弁３０の開弁（閉弁）動作が遅れる。つまり、図３に示す「給気弁開位置、排気弁閉位置」が所定高位よりも高い位置にずれ、図３に示す「排気弁開位置、給気弁閉位置」が所定低位よりも低い位置にずれる。このずれ量は、弁作動機構４０の劣化度が増大するほど大きくなる。そして、給気弁２０および排気弁３０の開弁（閉弁）動作が遅れるほど、即ち「排気弁開位置、給気弁閉位置」等がずれるほど、上述したフロート４１の動き代（余裕代）は減少していく。したがって、上述したようにフロート４１の動き代の減少度合いを把握することにより、弁作動機構４０の劣化を正確に認識（察知）することができる。

以上のように、上記実施形態の液体圧送装置１によれば、給気弁２０および排気弁３０の開弁時（閉弁時）からフロート４１が移動限界位置（上昇限界位置および下降限界位置）に到達するまでのフロート４１の動き代が所定値よりも小さくなると、弁作動機構が劣化したと判断するようにした。したがって、正確に弁作動機構４０の劣化を認識（察知）することができる。そして、この弁作動機構４０の劣化判断をもって液体圧送装置１の寿命を正確に推定することができる。

なお、上記実施形態の液体圧送装置１では、給気弁２０および排気弁３０の開弁時（閉弁時）からフロート４１が移動限界位置に到達するまでのフロート４１の動き代を検出するようにしたが、本願に開示の技術はこれに限らず、弁作動機構４０における他の部品の動き代を検出するようにしてもよい。例えば、本願の液体圧送装置１は、フロート４１の上昇下降に伴って（連動して）変位するスナップ機構５０のフロートアーム５１の動き代を検出し、そのフロートアーム５１の動き代が所定値（上述した所定値とは異なる値）よりも小さくなると、弁作動機構４０が劣化したと判断するようにしてもよい。つまり、弁作動機構４０では各部品がフロート４１の上昇下降に伴って変位するものであるため、フロート４１以外の部品の動き代に基づいて弁作動機構４０の劣化を判断することは、結果的に、フロート４１の動き代に基づいて弁作動機構４０の劣化を判断していることになり、本願請求項に記載の技術思想の範囲にある。

また、上記実施形態の液体圧送装置１では、作動気体を蒸気としたが、本願に開示の技術はその他の気体を用いてもよいことは勿論である。

また、上記実施形態の液体圧送装置１は、圧送する液体をドレンとしたが、本願に開示の技術はその他の液体を圧送するものでもよい。

本願は、作動気体を導入して液体を圧送する液体圧送装置について有用である。

１液体圧送装置
１０ケーシング
１３貯留空間
２０給気弁
３０排気弁
４０弁作動機構
４１フロート
７３劣化診断器

Claims

液体が流入して貯留される貯留空間が形成されたケーシングと、
作動気体を上記貯留空間に導入して該貯留空間の液体を排出させる給気弁と、
上記貯留空間の作動気体を排出させる排気弁と、
上記貯留空間に配置されるフロートを有し、該フロートの上昇下降に伴って変位し、該フロートが所定高位まで上昇すると上記給気弁を開弁すると共に上記排気弁を閉弁する一方、上記所定高位よりも高い上記フロートの上昇限界位置が設けられた弁作動機構と、
上記給気弁が開弁すると共に上記排気弁が閉弁してから上記フロートが上記上昇限界位置に到達するまでの該フロートを含む上記弁作動機構における部品の動き代が所定値よりも小さくなると、上記弁作動機構が劣化したと判断する劣化診断器とを備えている
ことを特徴とする液体圧送装置。
液体が流入して貯留される貯留空間が形成されたケーシングと、
作動気体を上記貯留空間に導入して該貯留空間の液体を排出させる給気弁と、
上記貯留空間の作動気体を排出させる排気弁と、
上記貯留空間に配置されるフロートを有し、該フロートの上昇下降に伴って変位し、該フロートが所定低位まで下降すると上記給気弁を閉弁すると共に上記排気弁を開弁する一方、上記所定低位よりも低い上記フロートの下降限界位置が設けられた弁作動機構と、
上記給気弁が閉弁すると共に上記排気弁が開弁してから上記フロートが上記下降限界位置に到達するまでの該フロートを含む上記弁作動機構における部品の動き代が所定値よりも小さくなると、上記弁作動機構が劣化したと判断する劣化診断器とを備えている
ことを特徴とする液体圧送装置。
請求項１に記載の液体圧送装置において、
上記弁作動機構は、上記フロートが所定低位まで下降すると上記給気弁を閉弁すると共に上記排気弁を開弁する一方、上記所定低位よりも低い上記フロートの下降限界位置が設けられており、
上記劣化診断器は、上記給気弁が開弁すると共に上記排気弁が閉弁してから上記フロートが上記上昇限界位置に到達するまでの該フロートを含む上記弁作動機構における部品の動き代、および、上記給気弁が閉弁すると共に上記排気弁が開弁してから上記フロートが上記下降限界位置に到達するまでの該フロートを含む上記弁作動機構における部品の動き代の少なくとも一方が所定値よりも小さくなると、上記弁作動機構が劣化したと判断する
ことを特徴とする液体圧送装置。
請求項１乃至３の何れか１項に記載の液体圧送装置において、
上記弁作動機構における部品の動き代は、上記フロートの動き代である
ことを特徴とする液体圧送装置。