JP6778630B2 - フロートの連結構造 - Google Patents

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、フロートの外表面と取付部材とを接合する溶接部が腐食、劣化し、取付部材がフロートから外れる虞がある。即ち、フロートの外表面と取付部材とを接合する溶接部は、常に水や蒸気等の流体に曝されるため、腐食や劣化が起きやすい。

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、フロートと取付部材とが接合されたフロートの連結構造において、取付部材がフロートから外れることを抑制することにある。

本願に開示の技術は、上記の目的を達成するために、フロートの外表面と取付部材との接合部が周囲の流体と接することを阻止するようにした。

具体的に、本願の開示の技術は、フロートと、取付部材と、外側接合部と、接触阻止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、連結対象物と連結するためのものである。前記外側接合部は、前記フロートの外表面に前記取付部材を接合させるものである。前記接触阻止部材は、前記外側接合部と周囲の流体との接触を阻止するものである。

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、取付部材がフロートから外れ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、図１における破線で囲まれた部分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、連結部７０とを備えている。連結部７０は、フロート４１に固定され、レバー４２が連結される部分である。連結部７０は、何れも金属製である、取付部材７１と接触阻止部材７５を有している。

取付部材７１は、円柱状の軸部７２と、略円板状の鍔部７３とを有しており、レバー４２が連結される部材である。取付部材７１は、フロート４１の内外に貫通して設けられ、フロート４１の外表面４１ａと内表面４１ｂとに溶接接合されている。具体的に、フロート４１には軸部７２と略同径の貫通孔４１ｃが設けられており、軸部７２は貫通孔４１ｃに挿入されている。つまり、軸部７２はフロート４１の径方向に延びてフロート４１の内外に貫通している。鍔部７３は、軸部７２における内方側端部に一体に設けられている。鍔部７３は、外径が貫通孔４１ｃの孔径よりも大きく、軸部７２側の端面がフロート４１の内表面４１ｂに接した状態で設けられている。つまり、鍔部７３はフロート４１の内部に位置している。

軸部７２の外方側には、その軸方向に雌ねじ７２ｂが形成されている。レバー４２は、先端に連結部材４２ａが設けられており、連結部材４２ａには雄ねじ（図示省略）が形成されている。連結部材４２ａが軸部７２の雌ねじ７２ｂと螺合することにより、レバー４２が取付部材７１に連結されている。なお、レバー４２と取付部材７１との間には座金４２ｂが介在している。

連結構造は、取付部材７１をフロート４１の内表面４１ｂに接合させる内側溶接部８１と、取付部材７１をフロート４１の外表面４１ａに接合させる第１外側溶接部８２とを備えている。

内側溶接部８１は、鍔部７３の外周部とフロート４１の内表面４１ｂとで形成される隅部に設けられている。内側溶接部８１は、フロート４１の内表面４１ｂに鍔部７３を接合させる部分であり、本願の請求項に係る内側接合部に相当する。内側溶接部８１は、鍔部７３の全周に亘って溶接される全周隅肉溶接である。

第１外側溶接部８２は、軸部７２の外方側とフロート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外側溶接部８２は貫通孔４１ｃの縁部に設けられている。第１外側溶接部８２は、フロート４１の外表面４１ａに軸部７２を接合させる部分であり、本願の請求項に係る外側接合部に相当する。第１外側溶接部８２は、軸部７２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、内側溶接部８１はフロート４１の内部に設けられ、第１外側溶接部８２はフロート４１の外部に設けられている。こうして、内側溶接部８１および第１外側溶接部８２が設けられることにより、取付部材７１がフロート４１に接合（固着）される。

なお、軸部７２の内方側および外方側とは、軸部７２においてフロート４１の内側に位置する部分および外側に位置する部分である。また、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。内側溶接部８１の溶接は、２つの半球殻が溶接接合される前に１つの半球殻において行われる。

接触阻止部材７５は、軸部７２の外方側に設けられ、第１外側溶接部８２と周囲の流体との接触を阻止するものである。ここに、周囲の流体とは、フロート４１の周囲に存在する流体であり、本実施形態では貯留空間１３に存在するドレンや蒸気、空気である。接触阻止部材７５は、螺合部７６と、覆い部７７とを有している。

螺合部７６は、軸部７２と同軸の円筒状に形成され、軸部７２の外方側と螺合している。具体的に、軸部７２の外方側の外周面には雄ねじ７２ａが形成され、螺合部７６の内周面には軸部７２の雄ねじ７２ａと螺合する雌ねじ７６ａが形成されている。覆い部７７は、螺合部７６のフロート４１側の端部に連続して形成されている。覆い部７７は、螺合部７６から遠ざかるに従って、即ちフロート４１側へ近づくに従って、外径が漸次大きくなるテーパ状に形成されている。また、覆い部７７は、螺合部７６から遠ざかるに従って、内径が漸次大きくなるテーパ状に形成されている。そして、覆い部７７は、第１外側溶接部８２を覆ってフロート４１の外表面４１ａに接している。つまり、覆い部７７は第１外側溶接部８２の周囲を覆う密閉部となっている。さらに言えば、こうして、接触阻止部材７５が設けられることにより、第１外側溶接部８２と周囲の流体との接触が阻止される。

さらに、連結構造は、接触阻止部材７５と取付部材７１とを接合させる第２外側溶接部８３を備えている。取付部材７１の軸部７２は、外方側端部が螺合部７６から突出した状態で螺合部７６と螺合している。第２外側溶接部８３は、螺合部７６のフロート４１側とは反対側の端面と軸部７２の外方側とで形成された隅部に設けられている。第２外側溶接部８３は、螺合部７６と軸部７２とを接合させる部分であり、本願の請求項に係る第２外側接合部に相当する。こうして、第２外側溶接部８３が設けられることにより、軸部７２と螺合部７６との螺合の緩みが防止される。

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の外表面４１ａに取付部材７１を接合させる第１外側溶接部８２と、第１外側溶接部８２と周囲の流体との接触を阻止する接触阻止部材７５とを備えている。

この構成では、第１外側溶接部８２によって取付部材７１がフロート４１に接合される。そして、第１外側溶接部８２と周囲の流体との接触が接触阻止部材７５によって阻止されるため、フロート４１の外部に設けられた第１外側溶接部８２であっても流体と接触することに起因する腐食や劣化を抑制することができる。したがって、取付部材７１がフロート４１から外れることを防止することができる。

また、上記実施形態において、取付部材７１はフロート４１の内外に貫通して設けられている。そして、フロート４１の連結構造は、フロート４１の内表面４１ｂに取付部材７１を接合させる内側溶接部８１を備えている。この構成によれば、取付部材７１がフロート４１の外表面４１ａだけでなく内表面４１ｂにも接合される。そのため、取付部材７１とフロート４１との接合力（固着力）を増大させることができ、取付部材７１がフロート４１から外れることを一層防止することができる。

しかも、内側溶接部８１は、フロート４１の内側に位置するため、フロート４１の周囲に存在する流体と接触することはない。したがって、内側溶接部８１において流体と接触することに起因する腐食や劣化を防止することができる。

また、上記実施形態において、第１外側溶接部８２は、フロート４１の内外に貫通する軸部７２の外方側とフロート４１の外表面４１ａとで形成された隅部に設けられている。そして、接触阻止部材７５は、軸部７２の外方側と螺合する筒状の螺合部７６と、螺合部７６のフロート４１側の端部に設けられ、第１外側溶接部８２を覆ってフロート４１の外表面４１ａに接する覆い部７７とを有している。

この構成によれば、覆い部７７が第１外側溶接部８２を覆ってフロート４１の外表面４１ａに接するので、第１外側溶接部８２を密閉することができる。つまり、第１外側溶接部８２と周囲の流体とを遮断することができる。したがって、流体と接触することに起因する第１外側溶接部８２の腐食や劣化を確実に抑制することができる。

また、接触阻止部材７５は軸部７２に螺合されて取り付けられるため、簡易に接触阻止部材７５を取り付けることができる。さらに、接触阻止部材７５は軸部７２に螺合して覆い部７７がフロート４１の外表面４１ａに接するので、取付部材７１がフロート４１の貫通孔４１ｃから内側に抜け出ることを溶接部８１，８２だけでなく接触阻止部材７５によっても防止することができる。したがって、取付部材７１がフロート４１から外れることを一層防止することができる。

また、上記実施形態のフロート４１の連結構造は、螺合部７６のフロート４１側とは反対側の端面と軸部７２の外方側とで形成された隅部に設けられ、螺合部７６と軸部７２とを接合させる第２外側溶接部８３を備えている。この構成によれば、軸部７２と螺合部７６との螺合の緩みを防止することができる。そのため、軸部７２と螺合部７６との螺合が緩むことによって覆い部７７がフロート４１の外表面４１ａから離隔してしまうことを防止することができる。これにより、第１外側溶接部８２を密閉する状態が維持される。

また、上記実施形態において、取付部材７１は、フロート４１の内外に貫通する軸部７２の内方側に設けられる鍔部を有している。そして、内側溶接部８１は、フロート４１の内表面４１ｂに鍔部７３を接合させる部分である。この構成によれば、取付部材７１がフロート４１の貫通孔４１ｃから外側に抜け出ることを第１外側溶接部８２だけでなく鍔部７３によっても防止することができる。

さらに、鍔部７３は軸部７２よりも外周が長いところ、鍔部７３とフロート４１の内表面４１ｂとを接合する内側溶接部８１においては溶接長さ（接合長さ）を稼ぐことができる。したがって、取付部材７１とフロート４１との接合力（固着力）を増大させることができる。

また、上記実施形態では、フロート４１が球形であるため、フロート４１の外表面４１ａは球面となっている。一般に、第１外側溶接部８２のように、球面とその球面に貫通する軸部とで形成される隅部の溶接では高い溶接技術が必要であるところ、溶接の品質を確保できない虞がある。品質の悪い溶接部は流体と接触することによって腐食や劣化が更に起きやすくなる。この点、上記実施形態によれば、第１外側溶接部８２は接触阻止部材７５によって流体との接触が阻止されるので、第１外側溶接部８２の腐食や劣化を抑制することができる。

一方、第２外側溶接部８３のように、螺合部７６の端面である平坦面と軸部７２とで形成される隅部の溶接はそれほど高い溶接技術を必要としないため、品質の良い溶接部となる。そのため、第２外側溶接部８３では、流体と接触するものの、腐食や劣化は起きにくいと言える。

（その他の実施形態）
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、上記実施形態では取付部材７１をフロート４１の外表面４１ａと内表面４１ｂの両面に接合させるようにしたが、取付部材７１をフロート４１の外表面４１ａにのみ接合させるようにしてもよい。

また、第２外側溶接部８３は省略するようにしてもよい。その場合、軸部７２と螺合部７６との螺合の緩み止め対策として、例えば、軸部７２の外方側を延長し、その延長部分にナットを螺合部７６と接するまで螺合させることができる。

また、取付部材７１において鍔部７３を省略するようにしてもよい。その場合、フロート４１の内外に貫通する軸部７２の内方側とフロート４１の内表面４１ｂとで形成される隅部に内側溶接部を設けることができる。

また、上記実施形態では、接触阻止部材７５の覆い部７７をテーパ状に形成したが、螺合部７６と同様に円筒状に形成してもよい。つまり、覆い部７７は、外径が螺合部７６の外径よりも大きく、内径が螺合部７６の内径よりも大きく形成された円筒状に形成されてもよい。

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。

また、本願に開示の技術において、外側接合部や内側接合部は、上記実施形態で説明した溶接以外の他の接合方式であってもよい。

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
４１ａ 外表面
４１ｂ 内表面
４２ レバー（連結対象物）
７１ 取付部材
７２ 軸部
７３ 鍔部
７５ 接触阻止部材
７６ 螺合部
７７ 覆い部
８１ 内側溶接部（内側接合部）
８２ 第１外側溶接部（外側接合部）
８３ 第２外側溶接部（第２外側接合部）

Claims (6)

1. フロートと、
   連結対象物と連結するための取付部材と、
   前記フロートの外表面に前記取付部材を接合させる外側接合部と、
   前記外側接合部と周囲の流体との接触を阻止する接触阻止部材とを備えている
   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、
   前記取付部材は、前記フロートの内外に貫通して設けられ、
   前記フロートの内表面に前記取付部材を接合させる内側接合部を備えている
   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、
   前記取付部材は、前記フロートの内外に貫通する軸部を有し、
   前記外側接合部は、前記軸部の外方側と前記フロートの外表面とで形成された隅部に設けられ、
   前記接触阻止部材は、
   前記軸部の外方側と螺合する筒状の螺合部と、
   前記螺合部の前記フロート側の端部に設けられ、前記外側接合部を覆って前記フロートの外表面に接する覆い部とを有している
   ことを特徴とするフロートの連結構造。
4. 請求項３に記載のフロートの連結構造において、
   前記螺合部の前記フロート側とは反対側の端面と前記軸部の外方側とで形成された隅部に設けられ、前記螺合部と前記軸部とを接合させる第２外側接合部を備えている
   ことを特徴とするフロートの連結構造。
5. 請求項２に記載のフロートの連結構造において、
   前記取付部材は、前記フロートの内外に貫通する軸部と、該軸部の内方側に設けられる鍔部とを有し、
   前記内側接合部は、前記フロートの内表面に前記鍔部を接合させる
   ことを特徴とするフロートの連結構造。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載のフロートの連結構造において、
   前記フロートは、球形に形成されている
   ことを特徴とするフロートの連結構造。
   

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