JP2016169669A - 液体圧送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】新たな動力を発生させることができる液体圧送装置を提供することにある。
【解決手段】液体圧送装置１は、液体流入口１４および液体排出口１５と、蒸気導入口１６とを有し、内部に液体の貯留空間１３が形成されたケーシング１０を備え、蒸気導入口１６から貯留空間１３に蒸気を導入することによって貯留空間１３の液体を液体排出口１５から排出する。液体圧送装置１は、一端が貯留空間１３の下部に連通し、他端が貯留空間１３の上部に連通する均圧管１９と、均圧管１９の内部に設けられ、均圧管１９を流れる液体または蒸気の流体力によって回転する羽根車８１と、羽根車８１に連結され、羽根車８１の回転動力を伝達する伝達軸８２とを備える。
【選択図】図１

Description

本願は、液体を圧送する液体圧送装置に関する。

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蒸気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、該密閉容器に設けられた蒸気の給気弁とを備えている。この液体圧送装置では、密閉容器にフロートが収容されており、ドレンの貯留量の増加に伴ってフロートが上昇する。給気弁は、フロートが所定位置まで上昇すると開くように構成されている。給気弁が開くと、密閉容器内においてドレンの液面の上方空間に蒸気が導入される。密閉容器内に蒸気が導入されると、貯留されているドレンが蒸気の圧力によって下方へ押され排出口から排出される。こうして、ドレンが蒸気の圧力によって圧送される。

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、ドレンや蒸気の流体力を利用して新たな動力を発生させ、システム全体の省エネルギー化を図りたいという要望があった。

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、新たな動力を発生させることができる液体圧送装置を提供することにある。

本願に開示の技術は、上記目的を達成するために、液体または作動気体の流体力を利用することにより新たな動力（回転動力）を発生させるようにした。

具体的に、本願に開示の技術は、液体の流入口および排出口と、作動気体の導入口とを有し、内部に上記液体の貯留空間が形成されたケーシングを備え、上記導入口から上記貯留空間に作動気体を導入することによって上記貯留空間の液体を上記排出口から排出する液体圧送装置を前提としている。そして、本願の液体圧送装置は、均圧管と、羽根車と、伝達軸とを備えているものである。上記均圧管は、一端が上記貯留空間の下部に連通し、他端が上記貯留空間の上部に連通するものである。上記羽根車は、上記均圧管の内部に設けられ、該均圧管を流れる上記液体または作動気体の流体力によって回転するものである。上記伝達軸は、上記羽根車に連結され、該羽根車の回転動力を伝達するものである。

以上のように、本願の液体圧送装置によれば、均圧管内を流通する液体または作動気体の流体力によって回転する羽根車と、該羽根車の回転動力を伝達する伝達軸とを備えるようにした。したがって、新たな動力（回転動力）を発生させることができる。そして、伝達軸を利用機器等に連結することにより、発生させた動力（回転動力）を利用することができる。

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、排気弁および発電機構の概略構成を拡大して示す断面図である。 図３は、均圧管および発電機構の概略構成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てなり、内部にドレン（液体）の貯留空間１３が形成されている。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、蒸気が導入される蒸気導入口１６と、蒸気が排出される蒸気排出口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。蒸気導入口１６および蒸気排出口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。本実施形態では、蒸気導入口１６から導入される蒸気が、本願の請求項に係る作動気体に相当する。

図２にも示すように、蒸気導入口１６には給気弁２０が設けられ、蒸気排出口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、それぞれ蒸気導入口１６および蒸気排出口１７を開閉するものである。

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から離座して蒸気導入口１６が開放され、昇降棒２３が下降すると弁体２２が弁座２４に着座して蒸気導入口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に着座して蒸気排出口１７が閉じられ、昇降棒３３が下降すると弁体３２が弁座３４から離座して蒸気排出口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は開く一方、排気弁３０は閉じ、弁操作棒３６が下降すると、給気弁２０は閉じる一方、排気弁３０は開く。

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を開閉させるものである。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の浮き沈み（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。

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が上昇する。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蒸気排出口１７から排出される。こうして、ドレンの貯留動作が行われる。そして、貯留空間１３におけるドレンの水位が所定高水位（通常反転高水位）に達すると、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。こうして、

給気弁２０が開くと、蒸気システム内の蒸気（高圧蒸気）が蒸気導入口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のドレンが液体排出口１５から圧送される。このように、液体圧送装置１では、蒸気を貯留空間１３に導入することにより、貯留空間１３のドレンが排出される。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が下降する。こうして、ドレンの排出動作が行われる。そして、貯留空間１３におけるドレン水位が所定低水位（通常反転低水位）に達すると、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。

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、２つの発電機構７０，８０を備えている。この２つの発電機構７０，８０は、ケーシング１０に設けられた導入管１８および均圧管１９に設けられている。

導入管１８は、図２にも示すように、蒸気導入口１６に接続されている。導入管１８は、水平部１８ａと鉛直部１８ｂを有している。水平部１８ａは、一端が蒸気導入口１６に接続され、他端が鉛直部１８ｂと接続されている。導入管１８では、蒸気が鉛直部１８ｂおよび水平部１８ａの順に流れて蒸気導入口１６に導入される。また、水平部１８ａの他端は、鉛直部１８ｂから水平方向に少し延長されており、その延長端が閉塞部材１８ｃによって閉塞されている。

均圧管１９は、図３にも示すように、ケーシング１０の外部に設けられて本体部１１に接続されている。均圧管１９は、２つの水平部１９ａ，１９ｂと、鉛直部１９ｃとを有している。水平部１９ａは、本体部１１に接続されて貯留空間１３の上部に連通している。水平部１９ｂは、本体部１１に接続されて貯留空間１３の下部に連通している。鉛直部１９ｃは、上端が水平部１９ａに接続され、下端が水平部１９ｂに接続されている。つまり、均圧管１９は、一端が貯留空間１３の上部に連通し、他端が貯留空間１３の下部に連通し、貯留空間１３を均圧するものである。また、鉛直部１９ｃの上端は、水平部１９ａから鉛直方向に少し延長されており、その延長端が閉塞部材１９ｄによって閉塞されている。

２つの発電機構７０，８０は、何れも、羽根車７１，８１と、伝達軸７２，８２と、発電機７３，８３とを有している。２つの発電機構７０，８０は、ドレン（液体）または蒸気（作動気体）の流体力によって動力を発生させ、その発生動力によって発電するものである。

発電機構７０では、図２に示すように、羽根車７１は導入管１８の水平部１８ａの内部に設けられている。羽根車７１は、導入管１８（水平部１８ａ）を流れる蒸気の流体力によって回転するように構成されている。つまり、羽根車７１は、上述したドレンの排出動作時に回転する。伝達軸７２は、一端が羽根車７１に連結され、他端が閉塞部材１８ｃを貫通して発電機７３に連結されている。伝達軸７２は、羽根車７１の回転動力を発電機７３に伝達するものである。発電機７３は、伝達軸７２から伝達された回転動力によって駆動され発電を行う。このように、発電機構７０では、導入管１８を流れる蒸気の流体力によって動力（回転動力）が発生し、その発生動力によって発電が行われる。なお、導入管１８の閉塞部材１８ｃでは、伝達軸７２が回転可能に支持されている。

発電機構８０では、図３に示すように、羽根車８１は均圧管１９の鉛直部１９ｃの内部に設けられている。本実施形態では、一例として、羽根車８１は鉛直部１９ｃの略中央に位置している。つまり、羽根車８１は、上述したドレンの排出動作時に、均圧管１９内のドレンに没する位置に設けられている。そして、羽根車８１は、均圧管１９（鉛直部１９ｃ）を流れるドレンまたは蒸気の流体力によって回転するように構成されている。具体的に、上述したドレンの排出動作時には、均圧管１９のドレン水位は貯留空間１３のドレン水位と同様に低下する。つまり、均圧管１９ではドレンの排出動作時にドレンが下方に流動する。この均圧管１９におけるドレンの下方流動により、羽根車８１は回転する。均圧管１９では、ドレン水位の低下に伴って貯留空間１３から蒸気が水平部１９ａに流入する。そして、均圧管１９においてドレン水位が羽根車８１よりも下方に低下した後は、羽根車８１は均圧管１９に流入してくる蒸気の流体力（下方流動）によって回転する。こうして、羽根車８１は均圧管１９内のドレンまたは蒸気の流体力によって回転する。

伝達軸８２は、一端が羽根車８１に連結され、他端が閉塞部材１９ｄを貫通して発電機８３に連結されている。伝達軸８２は、羽根車８１の回転動力を発電機８３に伝達するものである。発電機８３は、伝達軸８２から伝達された回転動力によって駆動され発電を行う。このように、発電機構８０では、均圧管１９を流れるドレンまたは蒸気の流体力によって動力（回転動力）が発生し、その発生動力によって発電が行われる。なお、均圧管１９の閉塞部材１９ｄでは、伝達軸８２が回転可能に支持されている。

以上より、上記実施形態の液体圧送装置１によれば、均圧管１９内を流動するドレン（液体）または蒸気（作動気体）の流体力によって回転する羽根車８１と、該羽根車８１の回転動力を伝達する伝達軸８２とを備えるようにした。したがって、新たな動力（回転動力）を発生させることができる。

さらに、上記実施形態の液体圧送装置１によれば、導入管１８内を流動する蒸気（作動気体）の流体力によって回転する羽根車７１と、該羽根車７１の回転動力を伝達する伝達軸７２とを備えるようにしたため、より多くの動力（回転動力）を発生させることができる。

さらに、上記実施形態の液体圧送装置１では、伝達軸７２，８２に連結されて駆動する発電機７３，８３を備えるようにしたため、羽根車７１，８１で発生した回転動力によって発電を行うことができる。そして、発電機７３，８３で発電した電力を蒸気システムに用いられている電動機等に供給することにより、システム全体の省エネルギー化を図ることができる。

なお、上記実施形態の液体圧送装置１は、以下のように構成するようにしてもよい。

例えば、上記実施形態の発電機構８０では、羽根車８１が均圧管１９におけるドレンまたは蒸気の下方流動によって回転するようにしたが、本願の液体圧送装置１は、羽根車８１が均圧管１９におけるドレンまたは蒸気の上方流動によって回転するようにしてもよい。つまり、発電機構８０の羽根車８１は、上述したドレンの貯留動作時に回転するようにしてもよい。ドレンの貯留動作時では、均圧管１９のドレン水位は貯留空間１３のドレン水位と同様に上昇する。つまり、均圧管１９ではドレンの貯留動作時にドレンおよび蒸気が上方に流動する。したがって、羽根車８１は、均圧管１９のドレン水位が羽根車８１よりも下方に位置するときは蒸気の上方流動によって回転し、均圧管１９のドレン水位が上昇して羽根車８１がドレンに没した後はドレンの上方流動によって回転するように構成される。この形態によっても、上記実施形態と同様、均圧管１９内を流動するドレンまたは蒸気の流体力によって動力（回転動力）を発生させることができる。

また、上記実施形態の液体圧送装置１では、伝達軸７２，８２に発電機７３，８３を連結するようにしたが、本願はこれに限らず、例えば蒸気システムに用いられている他のポンプ等の回転機器を伝達軸７２，８２に連結するようにしてもよい。こうすることにより、回転機器の駆動に懸かる消費エネルギーを削減することができる。

また、上記実施形態の液体圧送装置１では、圧送する液体をドレンとしたが、本願はその他の液体を圧送するものでもよい。また、上記実施形態の液体圧送装置１では、作動気体として蒸気を用いたが、本願は他の気体を作動気体として用いるものでもよい。

また、上記実施形態の液体圧送装置１において、導入管１８に設けられた発電機構７０は省略するようにしてもよいことは勿論である。

本願に開示の技術は、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
１４ 液体流入口（液体の流入口）
１５ 液体排出口（液体の排出口）
１６ 蒸気導入口（作動気体の導入口）
１８ 導入管
１９ 均圧管
７１,８１ 羽根車
７２,８２ 伝達軸
７３,８３ 発電機

Claims (3)

1. 液体の流入口および排出口と、作動気体の導入口とを有し、内部に上記液体の貯留空間が形成されたケーシングを備え、上記導入口から上記貯留空間に作動気体を導入することによって上記貯留空間の液体を上記排出口から排出する液体圧送装置であって、
   一端が上記貯留空間の下部に連通し、他端が上記貯留空間の上部に連通する均圧管と、
   上記均圧管の内部に設けられ、該均圧管を流れる上記液体または作動気体の流体力によって回転する羽根車と、
   上記羽根車に連結され、該羽根車の回転動力を伝達する伝達軸とを備えている
   ことを特徴とする液体圧送装置。
2. 請求項１に記載の液体圧送装置において、
   上記導入口に接続された導入管と、
   上記導入管の内部に設けられ、該導入管を流れる上記作動気体の流体力によって回転する羽根車と、
   上記導入管の上記羽根車に連結され、該羽根車の回転動力を伝達する伝達軸とを備えている
   ことを特徴とする液体圧送装置。
3. 請求項１または２に記載の液体圧送装置において、
   上記伝達軸に連結され、上記羽根車の回転動力によって駆動される発電機を備えている
   ことを特徴とする液体圧送装置。
   

Images