JP7282402B2 - 液体の圧送装置 - Google Patents

Description

本発明は、容器内に貯留された液体を、前記容器内に流入された駆動流体により加圧して前記容器外に排出する液体の圧送装置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

しかしながら、ポンピングトラップの液体流入口と液体流出口に設けられた逆止弁が故障して漏れに至ると、駆動流体を用いた容器内の昇圧が不可能となり、正常な液体の圧送が行えなくなる。駆動流体が蒸気の場合、逆止弁が故障に至る要因に、蒸気と圧送流体とが直接混合する際に発生するウォーターハンマーがある。具体的には、図４に示すように、高温高圧の蒸気Ｆと低温の水Ｗが逆止弁１００の弁体１０２の前後で接することで、蒸気Ｆが急凝縮されてウォーターハンマーが発生する。これにより、逆止弁１００の弁体１０２が損傷して閉止機能が損なわれる恐れがある。

本発明は、ウォーターハンマーの発生を防ぐことができる液体の圧送装置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、本発明の液体の圧送装置は、容器内に貯留された液体を、前記容器内に流入された駆動流体により加圧して前記容器外に排出する液体の圧送装置であって、前記容器内に液体を流入させる液体流入口と、前記容器内の液体を前記容器外に排出する液体流出口と、前記液体流入口を開閉する流入側逆止弁と、前記液体流出口を開閉する流出側逆止弁と、前記容器内の駆動流体が前記流入側逆止弁に達するのを阻止する逆流防止機構とを備えている。駆動流体は、例えば、蒸気である。

この構成によれば、逆流防止機構により、容器内の駆動流体が流入側逆止弁に達するのを阻止することで、ウォーターハンマーの発生を防ぐことができる。その結果、流入側逆止弁の弁体が損傷して閉止機能が損なわれるのを回避できる。

本発明において、前記逆流防止機構は、前記流入側逆止弁と前記容器の内部とを連通する液体流入路を構成する流入管を有し、前記流入管の下流端が、前記容器の内部で前記液体流入口の上端よりも上方に開口していてもよい。この構成によれば、流入管の下流端が液体流入口の上端よりも上方に開口しているので、流入管の下流端が液封される。これにより、容器内の駆動流体が逆流して流入側逆止弁に達するのを阻止することができる。このように、簡単な構成で、ウォーターハンマーの発生を防ぐことができる。

本発明の液体の圧送装置によれば、ウォーターハンマーの発生を防ぐことで、流入側逆止弁の弁体が損傷して閉止機能が損なわれるのを回避できる。

本発明の第１実施形態に係る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。 同圧送装置を示す縦断面図である。 従来の液体の圧送装置を示す縦断面図である。

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は被圧送液体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に駆動流体流入通路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（吸入弁）２０と、駆動流体流出口１８を開閉する排出弁（排気弁）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、作動部材２６を介してフロート２４に連結されている。作動部材２６は、公知の構造であり、互いに回動自在に連結された複数のリンク部材２６ａと単一のばね部材２６ｂとからなる。作動部材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。

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、作動部材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を押し開いて液体流入口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、作動部材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を押し開いて液体流出口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、図３を用いて、圧送装置１の詳細を説明する。図３に示すように、容器２の内面に、作動部材２６がボルト（図示せず）により着脱自在に取り付けられている。作動部材２６の一端に、フロート２４が取り付けられている。つまり、フロート２４は、作動部材２６を介して容器２に支持されている。一方、作動部材２６の他端に、動力伝達部材２８が設けられている。動力伝達部材２８は、駆動弁２０および排気弁２２に駆動力を付与する。駆動弁２０、排気弁２２、作動部材２６および動力伝達部材２８の構成は、公知のものと同じである。

容器２に、液体流入口４と容器２の内部とを連通する液体流入路３０を構成する第１流入管３２が接続されている。本実施形態では、流入側逆止弁１２は、第１流入管３２と、液体流入通路８を構成する第２流入管３４との間に設けられている。

詳細には、第１流入管３２の上流端の外周に環状の第１のフランジ３２ａが形成され、第２流入管３４の下流端に環状の第２のフランジ３４ａが形成されている。第１のフランジ３２ａと第２のフランジ３４ａに流入側逆止弁１２が挟持された状態で、第１のフランジ３２ａと第２のフランジ３４ａがボルト・ナットのような締結部材３５で連結されている。流入側逆止弁１２の支持構造はこれに限定されない。

第１流入管３２は、上流側の直管部３６と、下流側の曲管部３８とを有している。直管部３６の上流端に前記第１のフランジ３２ａが形成されており、直管部３６の下流端と曲管部３８の上流端が溶接Ｗ１により接合されている。直管部３６は、容器２に形成された貫通孔２ａに挿通され、直管部３６の下流端部が溶接Ｗ２により容器２に接合されている。溶接Ｗ２は、溶接Ｗ１よりも上流側に位置している。つまり、本実施形態では、曲管部３８は、その全体が容器２の内部に位置している。

本実施形態の曲管部３８は、ほぼ９０°に湾曲した曲管からなり、その下流端３８ａが上方に開口している。曲管部３８の下流端３８ａは、液体流入口４の上端４ａよりも上方に位置している。つまり、流入管３２の下流端３８ａが、容器２の内部で液体流入口４の上端４ａよりも上方に開口している。したがって、液体流入路３０には、常時、液体Ｗが封入された状態となっている。つまり、液体流入路３０は液封されている。このように、上流側の直管部３６と下流側の曲管部３８からなる第１流入管３２により、容器２内の駆動流体Ｆが流入側逆止弁１２に達するのを阻止する逆流防止機構４０が構成されている。

つぎに、本実施形態の逆流防止機構４０の作用を説明する。図３は、図２の状態、すなわち、駆動流体Ｆにより容器内２の液体Ｗが容器２外に排出されている状態である。図４の従来構造では、駆動流体Ｆが流入管１０４を逆流し、高温高圧の駆動流体（蒸気）Ｆと低温の液体（水）Ｗが逆止弁１００の弁体１０２の前後で接していた。その結果、蒸気Ｆが急凝縮されてウォーターハンマーが発生する。

これに対し、図３の本実施形態の構造では、逆流防止機構４０により、容器２内の駆動流体Ｆが流入管１０４を逆流して流入側逆止弁１２に達するのを阻止することができる。これにより、ウォーターハンマーの発生を防ぐことができる。その結果、流入側逆止弁１２の弁体１２ａが損傷して閉止機能が損なわれるのを回避できる。

しかも、逆流防止機構４０は、流入管３２の下流端３８ａが液体流入口４の上端４ａよりも上方に開口する液封構造で構成されている。したがって、簡単な構成で、ウォーターハンマーの発生を防ぐことができる。

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。例えば、逆流防止機構４０は、容器２内の駆動流体Ｆが流入側逆止弁１２に達するのを阻止するものであればよく、上記実施形態の液封構造に限定されない。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 圧送装置
２ 容器
４ 液体流入口
４ａ 液体流入口の上端
６ 液体流出口
１２ 流入側逆止弁
１４ 流出側逆止弁
３０ 液体流入路
３２ 第１流入管（流入管）
３８ａ 流入管の下流端
４０ 逆流防止機構
Ｆ 駆動流体（蒸気）
Ｗ 液体

Claims (2)

1. 容器内に貯留された液体を、前記容器内に流入された駆動流体により加圧して前記容器外に排出する液体の圧送装置であって、
   前記容器内に液体を流入させる液体流入口と、
   前記液体流入口に接続された液体流入通路と、
   前記容器内の液体を前記容器外に排出する液体流出口と、
   前記液体流入口と前記液体流入通路との間に接続されて前記液体流入口を開閉する流入側逆止弁と、
   前記液体流出口を開閉する流出側逆止弁と、
   前記容器内の駆動流体が前記流入側逆止弁に達するのを阻止する逆流防止機構と、を備え、
   前記逆流防止機構は、前記流入側逆止弁と前記容器の内部とを連通する液体流入路を構成する第１流入管を有し、前記液体流入路の上流端部に前記液体流入口が位置し、
   前記第１流入管は、上流側の直管部と、下流側の曲管部とを有し、前記直管部の下流端に前記曲管部の上流端が連結され、
   前記直管部は前記容器の貫通孔に挿通され、前記曲管部の下流端が前記容器内で上方に開口し、
   前記曲管部の下流端が前記第１流入管の下流端を構成し、前記直管部の内面の上端が液体流入口の上端を構成し、
   前記第１流入管の下流端が、前記容器の内部で前記液体流入口の上端よりも上方に開口している液体の圧送装置。
2. 請求項１に記載の液体の圧送装置において、前記駆動流体が蒸気である液体の圧送装置。

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