JP7223425B2 - リンク部材の回転支持構造 - Google Patents

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Description

本発明は、容器内に貯留された液体を、容器内に流入された駆動流体により加圧して容器外に排出する液体の圧送装置のリンク部材の回転支持構造に関するものである。
容器内に貯留された液体を、蒸気もしくは圧縮空気を駆動流体として用いて加圧し、容器外に液体を排出する液体の圧送装置がある(例えば、特許文献1)。特許文献1のような圧送装置は、ポンピングトラップと呼ばれ、電気が不要の機械式のポンプである。ポンピングトラップは、電気が不要であるので、例えば、電源供給が困難な区域に適用できる利点がある。
特開2014-029187号公報
特許文献1のような圧送装置では、容器内に貯留された液体の液位がフロートにより検知され、検知された液位に基づいて駆動弁が駆動流体流入口を開閉する。フロートと駆動弁は、複数のリンク部材からなる作動機構により連結されている。リンク部材は回転軸周りに回動自在に支持されており、リンク部材の回転軸は、一般に、滑り軸受により支持されている。特許文献1のような圧送装置の容器内は、水と蒸気が存在する温度差の大きな厳しい環境である。このような環境下で駆動弁の開閉が繰り返し行われると、膨張・収縮により滑り軸受が抜け落ちることが懸念される。
本発明は、軸受が抜け落ちるのを防ぐことができるリンク部材の回転支持構造を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明のリンク部材の回転支持構造は、容器内に貯留された液体を、駆動流体流入口から前記容器内に流入された駆動流体により加圧して駆動流体排出口から前記容器外に排出する液体の圧送装置に用いられる。圧送装置は、前記容器内に貯留された液体の液位を検知するフロートで検知された液位に基づいて、前記駆動流体流入口を開閉する駆動弁を作動させる作動機構を備えている。前記作動機構は複数のリンク部材を有し、各リンク部材は回転軸周りに回動自在に支持されている。回転支持構造は、少なくとも一つの前記リンク部材を回転軸周りに回動自在に支持する。回転支持構造は、前記リンク部材の挿入孔に挿入されたホルダと、前記ホルダの軸受孔に嵌合されて前記回転軸を支持する円筒状の滑り軸受とを備えている。前記ホルダの外周面に溝が形成されている。前記リンク部材に形成されたピン孔を通してピンが緊締状態で挿入されて、前記ピンの先端部が前記溝に進入することで、前記ホルダが前記リンク部材から抜け止めされている。前記溝は、例えば、ホルダの外周面に形成された環状の溝である。
この構成によれば、リンク部材の挿入孔にホルダが挿入され、ホルダの軸受孔に滑り軸受が嵌合されており、リンク部材に形成されたピン孔を通して挿入されたピンの先端部が、ホルダの外周面に形成された溝に進入することで、ホルダがリンク部材から抜け止めされている。したがって、軸受が抜け落ちるのを防ぐことができる。
本発明において、前記リンク部材における前記回転軸を貫通させる軸方向一方側の開口の直径が前記滑り軸受の外径よりも小さく設定され、前記ホルダにおける前記回転軸を貫通させる軸方向他方側の開口の直径が前記滑り軸受の外径よりも小さく設定されていてもよい。この構成によれば、滑り軸受の一端面がリンク部材に当接し、他端面がホルダに当接する。これにより、軸受の軸方向への移動が阻止され、軸受の抜け落ちを防ぐことができる。
本発明において、前記回転軸の軸方向中間部を回転自在に支持しており、前記回転軸の軸方向両端部が、樹脂製の滑り軸受で回転自在に支持されていてもよい。この構成によれば、回転軸が、軸方向両端部と軸方向中間部の3か所で支持されているので、回転軸を強固に支持することができる。
この場合、前記少なくとも一つのリンク部材は、単一のばね体と、その両端部がそれぞれ係止された一対のばねプラグとを有するばね部材であってもよい。ばね体が係止されるリンク部材は最も強い衝撃を受ける部位であるが、上記構成によれば、回転軸が3か所で強固に支持されているので、作動機構の動作が安定する。
本発明のリンク部材の回転支持構造によれば、リンク部材の挿入孔にホルダが挿入され、ホルダの軸受孔に滑り軸受が嵌合されており、リンク部材のピン孔から挿入されたピンの先端部がホルダの溝に進入することで、ホルダがリンク部材から抜け止めされている。したがって、軸受が抜け落ちるのを防ぐことができる。
本発明の第1実施形態に係るリンク部材の回転支持構造を備えた液体の圧送装置を示す概略構成図である。 同圧送装置の図1とは異なる状態を示す概略構成図である。 同圧送装置の作動機構を示す斜視図である。 図3の要部の水平断面図である。
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図1および図2は本発明の第1実施形態に係るリンク部材の回転支持構造を備えた液体の圧送装置を示す概略構成図である。同圧送装置1は、容器2内に貯留された液体Wを、容器2内に流入された駆動流体Fにより加圧して容器2外に排出する。図1は液体Wが流入している状態を示し、図2は液体Wが排出されている状態を示す。本実施形態の液体Wは、水、詳細には、蒸気配管、蒸気機器などからの復水である。また、本実施形態の駆動流体Fは蒸気である。
容器2に、液体Wが流入する液体流入口4と、液体Wが流出する液体流出口6が設けられている。液体流入口4に液体流入通路8が接続され、液体流出口6に液体流出通路10が接続されている。液体流入口4と液体流入通路8との間に流入側逆止弁12が接続され、液体流出口6と液体流出通路10との間に流出側逆止弁14が接続されている。
容器2の頂部に、容器2内に駆動流体Fを流入させる駆動流体流入口16と、容器2内の駆動流体Fを容器2外に排出する駆動流体流出口18とが設けられている。駆動流体流入口16に駆動流流入通路17が接続され、駆動流体流出口18に駆動流体流出通路19が接続されている。圧送装置1は、駆動流体流入口16を開閉する駆動弁20と、駆動流体流出口18を開閉する排出弁22とを有している。
容器2の内部に、容器2内に貯留された液体Wの液位WLを検知するフロート24が収納されている。駆動弁20および排出弁22は、作動機構26を介してフロート24に連結されている。作動機構26は、互いに回動自在に連結された複数(本実施形態では4つ)のリンク部材31~34からなる。作動機構26は、フロート24で検知された液位WLに基づいて駆動弁20および排出弁22を作動させる。作動機構26の詳細は後述する。
図1に示す液位WLが低いとき、液体Wに浮いたフロート24も低い位置にある。このとき、作動機構26の作動により、駆動弁20が閉状態となり、排出弁22は開状態となる。つまり、容器2内への駆動流体Fの流入が阻止され、容器2の内部空間が大気に開放される。液位WLが低い状態では、容器2の内部の圧力が低いので、液体流入通路8の液体Wが、流入側逆止弁12を開いて液体流入口4から容器2内に流入する。一方、容器2の内部の圧力が低いことから、流出側逆止弁14は閉止状態である。
液体Wが容器2内に流入すると、液位WLが上昇し、これに伴い、フロート24も上昇する。液位WLが規定値を超えると、図2に示すように、作動機構26の作動により、駆動弁20が開状態となり、排出弁22は閉状態となる。つまり、容器2内へ駆動流体Fが流入し、容器内2の駆動流体Fの外部への排出が阻止される。これにより、容器2の内部の圧力が高くなるので、容器内2の液体Wが、流出側逆止弁14を開いて液体流出口6から液体流出通路10を通って容器2外に排出される。一方、容器2の内部の圧力が高いので、流入側逆止弁12は閉止状態となる。
液体Wが容器2外に排出されると、液位WLが下降する。これに伴い、フロート24も下降し、図1の状態に戻る。以降、図1の状態と図2の状態が繰り返され、液体Wが圧送される。
つぎに、作動機構26の詳細を説明する。上述のように、本実施形態の作動機構26は、第1リンク部材31、第2リンク部材32、第3リンク部材33および第4リンク部材34を有している。リンク部材31~34のうちの一つ、本実施形態では、第3リンク部材33が、図3に示すように、単一のばね体28と、その両端部28a,28aがそれぞれ係止された一対のばねプラグ29,29とを有するばね部材30である。作動機構26は、駆動弁20および排気弁22とともに、フランジ25を介して容器2の内面にボルト(図示せず)により着脱自在に取り付けられている。
図1に示す第1リンク部材31の一端部31aに、フロート24が取り付けられている。第1リンク部材31の他端部31bと第2リンク部材32の一端部32aが、第1摺動部S1で連結されている。第1摺動部S1において、第1リンク部材31の他端部31bと第2リンク部材32の一端部32aが、第1回転軸35周りに回動自在に支持されている。
第2リンク部材32の他端部32bと第3リンク部材33(ばね部材30)の一端部33aが、第2摺動部S2で連結されている。第2摺動部S2において、第2リンク部材32の他端部32bと第3リンク部材33(ばね部材30)の一端部33aが、第2回転軸36周りに回動自在に支持されている。
第3リンク部材33(ばね部材30)の他端部33bと第4リンク部材34の一端部34aとが、第3摺動部S3で連結されている。第3摺動部S3において、第3リンク部材33(ばね部材30)の他端部33bと第4リンク部材34の一端部34aが、第3回転軸37周りに回動自在に支持されている。
第4リンク部材34の他端部34bの間の中間部34cに、駆動弁20および排気弁22が設けられている。詳細には、第4リンク部材34の中間部34cと駆動弁20および排気弁22とが、第4摺動部S4で連結されている。第4摺動部S4において、第4リンク部材34の中間部34cが、第4回転軸38周りに回動自在に支持されている。駆動弁20、排気弁22の構造は、公知のものと同じであるから、説明を省略する。
第1リンク部材31に、第1の支点P1が設けられている。本実施形態では、第1の支点P1は、第1リンク部材31における一端部31aと他端部31bの間の中間部に設けられている。第1の支点P1は、第1の支軸41により構成されている。
第4リンク部材34に、第2の支点P2が設けられている。本実施形態では、第4リンク部材34の一端部34aと第2の支点P2との間に、第4リンク部材34の中間部34cが位置している。第2の支点P2は、第2の支軸42により構成されている。図3に示すように、第2摺動部S2と第2の支点P2とは、連結部材43で連結されており、その距離は一定となっている。
図1の状態から液位WLが上昇すると、フロート24が上昇し、第1の支点P1回りに第1リンク部材31が回動する。第1リンク部材31が回動すると、第2リンク部材32が下方に移動する。第2リンク部材32が下方に移動すると、ばね部材30(第3リンク部材33)のばね力が第4リンク部材34に付与され、第2の支点P2回りに第4リンク部材34が回動する。これにより、駆動弁20および排気弁22が作動される。
つぎに、図3,4を用いて、リンク部材の回転支持構造および軸受の抜け止め機構を説明する。図3は作動機構26の斜視図で、図4は図3の要部を示す水平断面図である。図4に示すように、第3摺動部S3の第3回転軸37が、その軸方向の両端部37a,37aで第1滑り軸受44により回転自在に支持されている。本実施形態の第1滑り軸受44は樹脂製である。
第1滑り軸受44は、円筒状の軸受部44aと、その軸方向一端の鍔部44bとを有している。第4リンク部材34の一端部34aに嵌合孔46が形成されている。嵌合孔46の直径は、軸受部44aの外径とほぼ同じで若干大きく、鍔部44bの外径よりも小さく形成されている。
第4リンク部材34の一端部34aにおける回転軸37の軸方向両端部に、円筒形状の凹入部48が形成されている。凹入部48の内径は、第1滑り軸受44の鍔部44bの外径よりも大きく形成されている。凹入部48は、嵌合孔46と同心に形成され、その底部48aに嵌合孔46が開口している。凹入部48の内周面、すなわち周壁50の内面に、環状の係止溝50aが形成されている。
第1滑り軸受44の軸受部44aが第4リンク部材34の嵌合孔46に嵌合されている。この状態で、第1滑り軸受44の鍔部44bの内端面は、凹入部48の底部48aに接触ないし近接する。第4リンク部材34の係止溝50aに、C形止め輪52が係止されている。この状態で、C形止め輪52は、鍔部44bの外端面に接触ないし近接している。これにより、第1滑り軸受44の移動が阻止されている。第3回転軸37は、第1滑り軸受44の軸受部44aの中空孔44cに挿入されている。
図4では、第3摺動部S3の第3回転軸37について説明したが、図3に示す第1摺動部S1の第1回転軸35、第2摺動部S2の第2回転軸36、第1の支点P1の第1の支軸41および第2の支点P2の第2の支軸42も同様の回転支持構造で支持され、同様の抜け止め機構で軸受が抜け止めされている。
さらに、連結部材43にも、第1滑り軸受44が設けられている。詳細には、図4に示すように、連結部材43にも、第4リンク部材34と同様に、嵌合孔54、凹入部56、係止溝58が設けられ、嵌合孔54に第1滑り軸受44の軸受部44aが嵌合され、係止溝58にC形止め輪52が係止されている。第2の支軸42は、2つ(合計4つ)の第1滑り軸受44の軸受部44aの中空孔44cに挿入されている。
図4では、第2の支点P2における連結部材43の構造を示したが、図3に示す、第2摺動部S2における連結部材43の構造も同じである。
図4に戻って、さらに、第3摺動部S3の第3回転軸37の軸方向中間部が、第2滑り軸受60を介して第3リンク部材33(ばね部材30)に回転自在に支持されている。本実施形態の第2滑り軸受60は、円筒形の焼結金属からなり、詳細には、銅-炭素系の焼結金属である。ただし、第2滑り軸受60の材質は、これに限定されない。
第2滑り軸受60は、円筒形のホルダ62を介して第3リンク部材33に装着されている。詳細には、第3リンク部材33のばねプラグ29に、挿入孔64が形成されている。挿入孔64は、横断面が円形で、その中心線が第3回転軸37の軸心に合致している。挿入孔64の内径は、軸方向に一定であり、ホルダ62の外径とほぼ同じか、若干大きく形成されている。
ばねプラグ29は、挿入孔64の軸方向一方側(図4の左側)に、径方向内側に突出する環状の第1突出部65が形成されている。この第1突出部65により、挿入孔64に段差部65aが形成されており、第1突出部65の内径は第2滑り軸受60の外径よりも小さく設定されている。環状の第1突出部65の中空孔65bは、第3リンク部材33における第3回転軸37を貫通させる開口を構成している。
第3リンク部材33の外周面に、ピン孔66が形成されている。ピン孔66は、第3回転軸37の軸心に直交する方向(径方向)に延び、挿入孔64に連通している。本実施形態では、ピン孔66は、第3リンク部材33の軸方向中間部に一つ形成されているが、ピン孔66の場所、数はこれに限定されない。
ホルダ62は、円筒形の鋼材で構成され、その中空孔が軸受孔68を構成している。軸受孔68の中心線は、第3回転軸37の軸心に合致している。軸受孔68の内径は、第2滑り軸受60の外径とほぼ同じか、若干大きく形成されている。
ホルダ62は、軸受孔68の軸方向他方側(図4の右側)に、径方向内側に突出する環状の第2突出部69が形成されている。この第2突出部69により、軸受孔68に段差部69aが形成されており、第2突出部69の内径は第2滑り軸受60の外径よりも小さく設定されている。環状の第2突出部69の中空孔69bは、ホルダ62における第3回転軸37を貫通させる開口を構成している。
ホルダ62の外周面に、溝70が形成されている。溝70は、ホルダ62の外周面を周方向に延びており、本実施形態では、ホルダ62の外周面に形成された環状の溝である。ただし、溝70は、環状溝に限定されない。
第3リンク部材33における第3回転軸37を貫通させる軸方向一方側の開口(第1突出部65の中空孔65b)の直径D1およびホルダ62における第3回転軸37を貫通させる軸方向他方側の開口(第2突出部69の中空孔69b)の直径D2と、第2滑り軸受60の外径D3との大きさの関係を説明する。第1突出部65の中空孔65bの直径D1は第2滑り軸受60の外径D3よりも小さく設定されている。第2突出部69の中空孔69bの直径D2も第2滑り軸受60の外径D3よりも小さく設定されている。
第2滑り軸受60が、ホルダ62の軸受孔68に嵌合されている。詳細には、第2滑り軸受60は、軸方向一方側(図4の左側)からホルダ62の軸受孔68に挿入される。第2突出部69の中空孔69bの直径D2が第2滑り軸受60の外径D3よりも小さく設定されているので、第2滑り軸受60の他端面(図4の右端面)が、軸受孔68の段差部69aに当接する。これにより、第2滑り軸受60の軸方向他方側(図4の右側)への移動が規制される。
この状態で、第2滑り軸受60が嵌め込まれたホルダ62が、軸方向他方側(図4の右側)から第3リンク部材33の挿入孔64に挿入される。第1突出部65の中空孔65bの直径D1が第2滑り軸受60の外径D3よりも小さく設定されているので、第2滑り軸受60の一端面(図4の左端面)が、挿入孔68の段差部65aに当接する。これにより、第2滑り軸受60の軸方向一方側(図4の左側)への移動が規制される。
さらに、第3リンク部材33のピン孔66に、ピン72が緊締状態で挿入されている。ピン72の先端部72aは、溝70に進入している。これにより、ホルダ62の軸方向への移動が規制され、ホルダ62が第3リンク部材33から抜け止めされている。以上により、第2滑り軸受60が、第3リンク部材33から抜け落ちるのが防止されている。
上記構成によれば、図4の第3回転軸37が、その両端部で樹脂製の第1滑り軸受44により第3リンク部材33に支持されているので、軸受44の耐久性が高い。また、第1滑り軸受44の鍔部44bの外端面にC形止め輪52が接触ないし近接することで、第1滑り軸受44の軸方向の移動が阻止されているので、第1滑り軸受44が軸方向に抜け落ちるのを防ぐことができる。
また、第1滑り軸受44の軸受部44aが第3リンク部材33の嵌合孔46に嵌合され、第3リンク部材33の係止溝50aにC形止め輪52が係止されている。これにより、簡単な構成で、第1滑り軸受44の抜け止め構造を実現できる。
さらに、ホルダ62の軸受孔68に第2滑り軸受60が嵌合され、第3リンク部材33の挿入孔64にホルダ62が挿入され、第3リンク部材33のピン孔66を通して挿入されたピン72の先端部72aがホルダ62の溝70に進入している。これにより、ホルダ62が第3リンク部材33から抜け出るのが防止されている。
また、第3リンク部材33における第3回転軸37を貫通させる軸方向一方側の開口の直径D1が第2滑り軸受60の外径D3よりも小さく設定され、ホルダ62における第3回転軸37を貫通させる軸方向他方側の開口の直径D2が第2滑り軸受60の外径D3よりも小さく設定されている。これにより、第2滑り軸受60の一端面が第3リンク部材33に当接し、他端面がホルダ62に当接する。これにより、第2滑り軸受60の軸方向への移動が阻止され、第2滑り軸受60の抜け落ちを防ぐことができる。
第3回転軸37の軸方向両端部37a,37aが樹脂製の第1滑り軸受44で回転自在に支持され、軸方向中間部が第2滑り軸受60で回転自在に支持されている。ばね部材30のばね力が作用する第3摺動部S3は強い衝撃を受ける部位であるが、第3回転軸37が、軸方向両端部と軸方向中間部の3か所で支持されているので、第3回転軸37を強固に支持することができる。その結果、作動機構26の動作が安定する。
図3の第2摺動部S2にもばね部材30のばね力が作用するが、第2摺動部S2の第2回転軸36は、第2の支点P2の第2の支軸42と同様に、合計4つの第1滑り軸受44により支持されている。したがって、第2回転軸36を強固に支持することができ、作動機構26の動作が安定する。
上記実施形態では、第1~3の回転軸35~37の両端部および第1~2の支軸41~42の両端部が樹脂製の第1滑り軸受44で回転自在に支持されている。ただし、少なくとも一つの回転軸の両端部が樹脂製の第1滑り軸受44で回転自在に支持されていればよい。このような回転軸は、例えば、ばね部材30のばね力が作用する第3摺動部S3の第3回転軸37である。
また、上記実施形態では、第3回転軸37の軸方向中間部が第2滑り軸受60で回転自在に支持されている。ただし、第2滑り軸受60で支持される回転軸は、これに限定されない。また、複数の回転軸を第2滑り軸受60で支持してもよい。このような回転軸は、例えば、ばね部材30のばね力が作用する摺動部の回転軸である。さらに、第1および第2滑り軸受44,60は、一緒に用いる必要はなく、それぞれ単独で用いてもよい。
本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
1 液体の圧送装置
2 容器
16 駆動流体流入口
18 駆動流体流出口
24 フロート
26 作動機構
20 駆動弁
30 ばね部材
31~34 リンク部材
35~38 リンク部材の回転軸
44 第1滑り軸受(樹脂製の滑り軸受)
60 第2滑り軸受(滑り軸受)
62 ホルダ
64 挿入孔
66 ピン孔
70 溝
72 ピン
72a ピンの先端部
D1 リンク部材における回転軸を貫通させるの軸方向一方側の開口の直径
D2 ホルダにおける回転軸を貫通させるの軸方向他方側の開口の直径
D3 第2滑り軸受の外径
F 駆動流体
W 液体

Claims (4)

  1. 容器内に貯留された液体を、駆動流体流入口から前記容器内に流入された駆動流体により加圧して駆動流体排出口から前記容器外に排出する液体の圧送装置において、
    前記容器内に貯留された液体の液位を検知するフロートで検知された液位に基づいて、前記駆動流体流入口を開閉する駆動弁を作動させる作動機構を備え、
    前記作動機構は複数のリンク部材を有し、各リンク部材は回転軸周りに回動自在に支持され、
    少なくとも一つの前記リンク部材を回転軸周りに回動自在に支持する回転支持構造であって、
    前記リンク部材の挿入孔に挿入されたホルダと、
    前記ホルダの軸受孔に嵌合されて前記回転軸を支持する円筒状の滑り軸受と、を備え、
    前記ホルダの外周面に溝が形成され、
    前記リンク部材に形成されたピン孔を通してピンが緊締状態で挿入されて、前記ピンの先端部が前記溝に進入することで、前記ホルダが前記リンク部材から抜け止めされ、
    前記リンク部材における前記回転軸を貫通させる軸方向一方側の開口の直径が前記滑り軸受の外径よりも小さく設定され、
    前記ホルダにおける前記回転軸を貫通させる軸方向他方側の開口の直径が前記滑り軸受の外径よりも小さく設定されているリンク部材の回転支持構造。
  2. 請求項1に記載のリンク部材の回転支持構造において、前記溝が、ホルダの外周面に形成された環状の溝であるリンク部材の回転支持構造。
  3. 請求項1または2に記載のリンク部材の回転支持構造であって、前記回転軸の軸方向中間部を回転自在に支持しており、
    前記回転軸の軸方向両端部が、樹脂製の滑り軸受で回転自在に支持されているリンク部材の回転支持構造。
  4. 請求項3に記載のリンク部材の回転支持構造において、前記少なくとも一つのリンク部材は、単一のばね体と、その両端部がそれぞれ係止された一対のばねプラグとを有するばね部材であるリンク部材の回転支持構造。
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