JP4083540B2

JP4083540B2 - サイホンブレーク装置付きポンプ設備

Info

Publication number: JP4083540B2
Application number: JP2002328767A
Authority: JP
Inventors: 義弘内田; 耕藤野; 喜裕山川
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2022-11-12
Also published as: JP2004162589A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイホンブレーク装置付きポンプ設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排水などに使用されるポンプ設備は、図１０に示すように、吸込側の水槽４００にポンプ４５０を設置し、ポンプ４５０の吐出側を吐出側の水槽５００に接続するとともに、ポンプ４５０の吐出側配管４６０中に開閉弁４６１を取り付け、さらに吐出側配管４６０の端部にフラップ弁４６３を取り付けて構成されていた（例えば、特許文献１参照）。そしてポンプ４５０の羽根車４５１をポンプ軸４５３に連結した駆動手段４５５によって回転駆動することで、水槽４００内の水を水槽５００に揚水する。一方ポンプ４５０の停止時は、フラップ弁４６３によって水の逆流を防ぐが、フラップ弁４６３の作動不良の恐れがあるのでさらに開閉弁４６１を閉じ、前記水の逆流を確実に防止している。
【０００３】
しかしながら上記構造のポンプ設備においては、フラップ弁４６３の他に吐出側配管４６０に流水を遮断する為の開閉弁４６１を設置する必要があるので、コストが高くなる。そこで図１１に示すように、ポンプ５５０の吐出側にサイホン配管６００を接続してなるポンプ設備が考えられている。このポンプ設備においては、サイホン配管６００にこのサイホン配管６００への空気の導入・遮断を行なう電動弁（又は電磁弁）６５１と、ポンプ５５０を回転駆動する駆動手段５５５の運転・停止状態を検出する運転・停止検出器６５３と、運転・停止検出器６５３からの信号によって前記電動弁（又は電磁弁）６５１の開閉を制御する弁制御装置６５５とを具備してなるサイホンブレーク装置６５０を取り付けている。
【０００４】
そしてポンプ５５０を運転する際は、駆動手段５５５によってポンプ羽根車５５１を回転駆動すると同時に（又は操作盤からの運転スイッチにより）駆動手段５５５が駆動されたことを運転・停止検出器６５３が検出してその信号を弁制御装置６５５へ送信し、さらに弁制御装置６５５から電動弁（又は電磁弁）６５１に信号を送ってこれを閉じてサイホン配管６００を密閉し、これによってポンプ５５０の吸込口から吸い込まれた吸込側の水槽７００内の水を吐出側の水槽７５０に吐出されていく際にサイホン現象を生じさせている。
【０００５】
一方ポンプ５５０を停止する際は、駆動手段５５５によってポンプ羽根車５５１を停止すると同時に（又は操作盤からの停止スイッチにより）駆動手段５５５が停止されたことを運転・停止検出器６５３が検出してその信号を弁制御装置６５５へ送信し、さらに弁制御装置６５５から電動弁（又は電磁弁）６５１に信号を送ってこれを開いてサイホン配管６００を大気に開放し、これによってサイホン配管６００内に空気を導入してサイホン現象を解除（サイホンブレーク）して吐出側から吸込側への水の逆流を防止する。
【０００６】
ところでこのポンプ設備において、サイホンブレークが良好に作動しないと、ポンプ停止と同時に水位の高い吐出側から水位の低い吸込側に水が逆流して吸込側に浸水などの大きな被害を及ぼす。このためなるべくポンプ設備を簡素化し故障の点数を減らし、信頼性を上げる必要がある。
【０００７】
しかしながら上記サイホンブレーク装置においては、設備構成として、運転・停止検出器６５３、弁制御装置６５５及び電動弁（又は電磁弁）６５１を必要としており、その制御も、複数の機器に亘る信号の送受信が必要なので、信頼性をさらに上げるためにはさらなる設備構成の簡素化、制御の簡素化が求められていた。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−７０７８２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、サイホンブレークの信頼性を向上することができるサイホンブレーク装置付きポンプ設備を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本発明の請求項１に記載の発明は、ポンプの吐出側にサイホン配管を接続するとともに、このサイホン配管に空気を導入するサイホンブレーク装置を取り付け、前記サイホンブレーク装置は、前記ポンプの駆動動力によって駆動されるサイホンブレーク用ポンプ又はコンプレッサと、このサイホンブレーク用ポンプ又はコンプレッサの駆動によって生じる水圧又は水流又は空気圧によって作動して前記サイホン配管への空気の導入を開放・遮断する弁とを具備して構成されていることを特徴とするサイホンブレーク装置付きポンプ設備である。
【００１１】
また本発明の請求項２に記載の発明は、前記弁が、サイホンブレーク用ポンプ又はコンプレッサの駆動によってサイホン配管への空気の導入を遮断し、サイホンブレーク用ポンプ又はコンプレッサの停止によってサイホン配管への空気の導入を開放する構造に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のサイホンブレーク装置付きポンプ設備である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかるサイホンブレーク装置付きポンプ設備を示す概略構成図である。同図に示すようにこのサイホンブレーク装置付きポンプ設備は、吸込側の水槽２０にポンプ１０を設置し、ポンプ１０の吐出側にサイホン配管３０を接続し、サイホン配管３０の吐出側を吐出側の水槽４０に接続して構成されている。そしてポンプ１０の羽根車１１はポンプ軸１３に連結した駆動手段１５によって回転駆動される。一方駆動手段１５はエンジンやモータ等によって構成されており、その駆動軸の軸端には同軸に又はギヤ（又はベルト）を介してサイホンブレーク用ポンプ５１が接続されている。つまりこのサイホンブレーク用ポンプ５１は駆動手段１５の駆動軸と機械的に連結されており、駆動手段１５を駆動すると同時に駆動される。このサイホンブレーク用ポンプ５１の吸込側の配管５３は吸込側の水槽２０内に投入され、吐出側の配管５５は弁６０を介してサイホン配管３０の所定位置（この実施形態では頂部近傍）に接続されると共に、分岐して吐出側の水槽４０に投入されている。弁６０はサイホン配管３０への空気の導入とその遮断とを切り替えるものである。即ちこの弁６０は、前記配管５５から所定値以上の水圧が供給された場合はサイホン配管３０への空気（外気、大気）の導入を遮断し、前記水圧が所定値以下になった場合はサイホン配管３０へ空気（外気、大気）を導入するように作動する。なお上記サイホンブレーク用ポンプ５１と弁６０と配管５３，５５によってサイホンブレーク装置５０が構成されている。
【００１３】
次にこのサイホンブレーク装置付きポンプ設備の動作について説明する。図１においてまず駆動手段１５を駆動すると羽根車１１が回転駆動されてポンプ１０の揚水が開始され、水槽２０内の水がポンプ１０とサイホン配管３０を介して水槽４０に揚水される。このとき同時にサイホンブレーク用ポンプ５１が回転駆動して水槽２０内の水が配管５３を介してサイホンブレーク用ポンプ５１に吸い上げられ、配管５５を介して弁６０に供給され、これによって弁６０が閉じてサイホン配管３０への空気（外気）の導入が遮断される。これによってサイホン配管３０は水で満たされてサイホン現象を生じ、ポンプ１０の実揚程は両水槽２０，４０間の水位差となる。
【００１４】
一方駆動手段１５を停止すると羽根車１１の回転が停止し、ポンプ１０の揚水が停止されると同時に、サイホンブレーク用ポンプ５１が停止して配管５５への給水が停止することで弁６０が開いてサイホン配管３０への空気（外気）の導入が行なわれ、これによってサイホン配管３０のサイホン現象が解除（サイホンブレーク）され、吐出側から吸込側への水の逆流が確実に防止される。
【００１５】
この実施形態のようにサイホンブレーク装置５０を構成すれば、サイホンブレーク用ポンプ５１と弁６０の駆動は何れも機械的な力（駆動手段１５の回転駆動力、即ちポンプの駆動動力と水圧）によって行なわれて電気的な制御を使用せず、また構成部品はサイホンブレーク用ポンプ５１と弁６０と配管５３，５５の簡素なものだけなので、サイホンブレーク装置５０の確実な動作の信頼性を得ることができる。
【００１６】
図２乃至図５は各種構造の弁６０−１〜４を示す概念図である（但し市販の水圧，水流，空気圧弁（汎用弁）を使用することも可能である）。即ち弁６０−１は図２に示すように、サイホン配管３０と配管５５間をつなぐ配管６１の側壁に大気開放管６３を接続し、ばね６４によって上方向に引上げられるように弁体６５を収納して構成されている。そして配管５５中に水が供給されて所定圧以上の水圧になると、図２（ａ）に示すようにばね６４の収縮力に抗して弁体６５は下降し、その側壁が大気開放管６３を塞ぎ、サイホン配管３０を大気から遮断する。一方配管５５中への水の供給が停止されてその水圧が下降すると、図２（ｂ）に示すようにばね６４の収縮力によって弁体６５は上昇し、大気開放管６３が開かれてサイホン配管３０が大気に開放される。
【００１７】
次に図３に示すように弁６０−２は、サイホン配管３０に直接接続された大気開放管６７の側壁に配管５５から分岐した管５６の先端を接続し、管５６の先端にこれを塞ぐダイヤフラム６９を取り付けて構成されている。そして配管５６中に水が供給されて所定圧以上の水圧になると、図３（ａ）に示すようにダイヤフラム６９が膨張して大気開放管６７を塞ぎ、サイホン配管３０を大気から遮断する。一方配管５５，５６への水の供給が停止されてその水圧が下降すると、図３（ｂ）に示すようにダイヤフラム６９は収縮し大気開放管６７が開かれてサイホン配管３０を大気に開放する。
【００１８】
次に図４に示すように弁６０−３は、サイホン配管３０に直接接続された大気開放管７１の上面に設けた開口７３を開閉する弁体７５を設置し、弁体７５の軸７７の上端にフロート７９を取り付け、一方配管５５にはその上部に容器状のフロート収納部８１を設けてその上面中央に前記フロート７９によって開閉される開口８３を設けて構成されている。そして配管５５内に給水が行なわれてフロート収納部８１内に水が溜まると図４（ａ）に示すようにフロート７９が上昇して開口８３を塞ぐと同時に弁体７５が開口７３を塞ぎ、サイホン配管３０を大気から遮断する。一方配管５５への水の供給が停止されてフロート収納部８１の水位が下降すると、図４（ｂ）に示すようにフロート７９が下降して開口８３が開くと同時に弁体７５も下降して開口７３も開き、これによってサイホン配管３０を大気に開放する。この例の場合、配管５５内に水が流れる水流の有無でフロート７９が動作して弁６０−３が開閉される。
【００１９】
次に図５に示すように弁６０−４は、サイホン配管３０に直接接続された大気開放管８５の上面に設けた開口８７を開閉する弁体８９を設置し、弁体８９の軸９１の上端を配管５５から分岐した分岐室９３内に挿入してその先端にピストン９５を固定し、ピストン９５と分岐室９３の下面間をコイルばね９７で弾発して構成されている。そして配管５５内に給水が行なわれて分岐室９３内に水（水圧）が供給されると図５（ａ）に示すようにピストン９５がコイルばね９７の弾発力に抗して下降して弁体８９が開口８７を塞ぎ、サイホン配管３０を大気から遮断する。一方配管５５への水の供給が停止されると図５（ｂ）に示すようにピストン９５がコイルばね９７の弾発力によって上昇して弁体８９が開口８７を開き、これによってサイホン配管３０を大気に開放する。
【００２０】
図６は本発明の他の実施形態にかかるサイホンブレーク装置付きポンプ設備を示す概略構成図である。同図において前記実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。同図に示すサイホンブレーク装置付きポンプ設備において図１に示すサイホンブレーク装置付きポンプ設備と相違する点は、サイホンブレーク用ポンプ５１をポンプ１０の駆動軸の軸端に同軸に又はギヤを介して接続した点のみである。つまりこの実施形態においてはサイホンブレーク用ポンプ５１はポンプ１０の駆動軸と機械的に連結されており、ポンプ１０を駆動すると同時に駆動される。このように構成しても前記実施形態と同様の作用・効果を生じることは言うまでもない。
【００２１】
図７は本発明の他の実施形態にかかるサイホンブレーク装置付きポンプ設備を示す概略構成図である。同図において前記実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。同図に示すサイホンブレーク装置付きポンプ設備においても、吸込側の水槽２０にポンプ１０を設置し、ポンプ１０の吐出側にサイホン配管３０を接続し、サイホン配管３０の吐出側を吐出側の水槽４０に接続して構成されている。そしてこの実施形態においては、ポンプ１０中の羽根車１１を駆動する駆動手段１５の駆動軸の軸端に同軸に又はギヤ（又はベルト）を介してサイホンブレーク用コンプレッサ１０１が接続されている。つまりこのサイホンブレーク用コンプレッサ１０１は駆動手段１５の駆動軸と機械的に連結されており、ポンプ１０が駆動されると同時に駆動される。またこのサイホンブレーク用コンプレッサ１０１の吐出側の配管１０３はサイホン配管３０の所定位置（この実施形態では頂部）に接続されており、その途中にはコンプレッサ１０１からの空気圧の有無によってサイホン配管３０への空気（外気）の導入とその遮断とを切り替える弁１０５が取り付けられている。この弁１０５は配管１０３内の空気圧が所定値以上になるとサイホン配管３０への空気（外気）の導入を遮断し、所定値以下になるとサイホン配管３０へ空気（外気）を導入するように作動する。また配管１０３中には配管１０３内の空気圧が異常に上昇しないようにする為、所定の圧力以上になったときに空気を抜く安全弁１０７が取り付けられている。上記サイホンブレーク用コンプレッサ１０１と弁１０５と配管１０３と安全弁１０７とによってサイホンブレーク装置１１０が構成されている。
【００２２】
次にこのサイホンブレーク装置付きポンプ設備の動作について説明すると、まず駆動手段１５を駆動するとポンプ１０の揚水が開始され、水槽２０内の水がポンプ１０とサイホン配管３０を介して水槽４０に揚水される。このとき同時にサイホンブレーク用コンプレッサ１０１が回転駆動されて配管１０３中に圧縮空気が供給されることで弁１０５はサイホン配管３０への空気（外気）の導入を遮断する。これによってサイホン配管３０は密閉されてサイホン現象を生じ、ポンプ１０の実揚程は水槽２０，４０間の水位差となる。一方駆動手段１５を停止するとポンプ１０による揚水が停止されると同時に、サイホンブレーク用コンプレッサ１０１が停止して弁１０５への圧縮空気の供給が停止し、弁１０５はサイホン配管３０への空気（外気）の導入を行ない、これによってサイホン配管３０内のサイホン現象が解除（サイホンブレーク）され、吐出側から吸込側への水の逆流が確実に防止される。
【００２３】
この実施形態のようなサイホンブレーク装置１１０においても、サイホンブレーク用コンプレッサ１０１と弁１０５の駆動は何れも機械的な力（駆動手段１５の回転駆動力、即ちポンプの駆動動力と空気圧）によって行なわれて電気的な制御は必要なく、また構成部品はサイホンブレーク用コンプレッサ１０１と弁１０５と配管１０３と安全弁１０７だけの簡素なものなので、サイホンブレーク装置１１０の確実な動作の信頼性を得ることができる。なおこの実施形態に用いる弁１０５としては、図２、図３、図５のものがそのまま使用できる。
【００２４】
図８は本発明の他の実施形態にかかるサイホンブレーク装置付きポンプ設備を示す概略構成図である。同図において前記実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。同図に示すサイホンブレーク装置付きポンプ設備においても、吸込側の水槽２０にポンプ１０を設置し、ポンプ１０の吐出側にサイホン配管３０を接続し、サイホン配管３０の吐出側を水槽４０に接続して構成されている。そしてこの実施形態においては、ポンプ１０中の羽根車１１を駆動する駆動手段１５の駆動軸の軸端に同軸に又はギヤ（又はベルト）を介してサイホンブレーク用ポンプ１２１が接続されている。つまりこのサイホンブレーク用ポンプ１２１は駆動手段１５の駆動軸と機械的に連結されており、駆動手段１５を駆動すると同時に駆動される。このサイホンブレーク用ポンプ１２１は自給式ポンプ又は真空ポンプで構成され、その吸込側の配管１２３はサイホン配管３０の所定位置（この実施形態では頂部近傍）に接続され、吐出側の配管１２５は気液分離器１２７と弁１２９とを介してサイホン配管３０の所定位置（この実施形態では頂部）に接続されると共に、分岐して吐出側の水槽４０に投入されている。弁１２９はサイホン配管３０への空気の導入とその遮断とを切り替えるものである。即ち弁１２９は前記配管１２５から所定値以上の水圧（又は水流）が供給された場合はサイホン配管３０への空気（外気）の導入を遮断し、前記水圧（又は水流）が所定値以下になった場合はサイホン配管３０へ空気（外気）を導入するように作動する。上記サイホンブレーク用ポンプ１２１と気液分離器１２７と弁１２９と配管１２３，１２５によってサイホンブレーク装置１２０が構成されている。
【００２５】
次にこのサイホンブレーク装置付きポンプ設備の動作について説明すると、まず駆動手段１５を駆動するとポンプ１０による揚水が開始され、水槽２０内の水がポンプ１０とサイホン配管３０を介して水槽４０に揚水されていく。このとき同時にサイホンブレーク用ポンプ１２１が回転駆動されてサイホン配管３０内の空気が吸い込まれ、気液分離器１２７によって外部に放出される。次にポンプ１０の揚水によって水がサイホン配管３０の上部まで到ってこれを越え、水槽４０内に吐出されるようになる。このとき配管１２３に空気と共に水が吸い込まれ始め、この水が弁１２９に供給されることで弁１２９が作動して弁１２９がサイホン配管３０への空気の導入を遮断する。そしてサイホン配管３０の頂部に溜まっている空気が水の流れに伴って徐々に水槽４０側に排出されてゆき、同時に配管１２３からも空気が吸い込まれることによって排出され、これによってサイホン配管３０の頂部が水で満たされてサイホンが形成され、以後は効率的に水の揚水が行なえる。この実施形態においては、弁１２９によってサイホン配管３０への空気の導入が遮断された後にサイホンブレーク用ポンプ１２１によってもサイホン配管３０内に残った空気が排出されていくので、サイホン配管３０内の空気の排出が効率的に行え、サイホンの形成時間を短くすることが可能になる。一方駆動手段１５を停止するとポンプ１０による揚水が停止されると同時に、サイホンブレーク用ポンプ１２１が停止して弁１２９への水の供給が停止され、弁１２９はサイホン配管３０への空気（外気）の導入を行ない、これによってサイホン配管３０内に空気が導入されてサイホン現象が解除（サイホンブレーク）され、吐出側から吸込側への水の逆流が確実に防止される。
【００２６】
この実施形態のようなサイホンブレーク装置１２０においても、サイホンブレーク用ポンプ１２１と弁１２９の駆動は何れも機械的な力（駆動手段１５の回転駆動力、即ちポンプの駆動動力と水圧）とによって行なわれて電気的な制御は使用せず、また構成部品はサイホンブレーク用ポンプ１２１と弁１２９と配管１２３，１２５と気液分離器１２７の簡素なものだけなので、サイホンブレーク装置１２０の確実な動作の信頼性を得ることができる。またこの実施形態においては、サイホンブレーク用ポンプ１２１の吸込側の配管１２３をサイホン配管３０の頂部近傍に取り付けたが、その代わりに図９に示すように吸込側の配管１２３をポンプ１０の吐出側近傍部分に取り付けても良い。
【００２７】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば弁の構造は上記各実施形態の構造のものに限定されないことは言うまでもなく、要はサイホンブレーク用ポンプ又はコンプレッサの駆動によって生じる水圧又は水流又は空気圧によって作動してサイホン配管への空気（外気、大気）の導入を開放・遮断する弁であればどのような構造の弁であっても良い。また上記実施形態では吸込側の水槽２０内の水（又はサイホン配管３０内の水）をサイホンブレーク用ポンプに吸い込むように構成したが、吐出側の水槽４０の水や、それ以外の水をサイホンブレーク用ポンプに吸い込むように構成してもよい。また上記実施形態ではサイホンブレーク用ポンプから吐出された水を吐き出し側の水槽４０に送るように構成したが、吸込側の水槽２０や、その他の場所にこの水を送水するように構成してもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、サイホンブレーク用ポンプ又はコンプレッサはポンプの駆動動力という機械的な力によって駆動され、弁は水圧又は水流又は空気圧という機械的な力によって駆動されるので電気的な制御は必要とせず、電気的な計装及び制御機器等の構成部品を省略できて簡素な構成にでき、これらのことからサイホンブレーク装置の確実な動作の信頼性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるサイホンブレーク装置付きポンプ設備を示す概略構成図である。
【図２】弁６０−１を示す概念図である。
【図３】弁６０−２を示す概念図である。
【図４】弁６０−３を示す概念図である。
【図５】弁６０−４を示す概念図である。
【図６】本発明の他の実施形態にかかるサイホンブレーク装置付きポンプ設備を示す概略構成図である。
【図７】本発明の他の実施形態にかかるサイホンブレーク装置付きポンプ設備を示す概略構成図である。
【図８】本発明の他の実施形態にかかるサイホンブレーク装置付きポンプ設備を示す概略構成図である。
【図９】本発明の他の実施形態にかかるサイホンブレーク装置付きポンプ設備を示す概略構成図である。
【図１０】従来のポンプ設備を示す概略構成図である。
【図１１】サイホンブレーク装置付きポンプ設備を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０ポンプ
１１羽根車
１３ポンプ軸
１５駆動手段
２０水槽（吸込側）
３０サイホン配管
４０水槽（吐出側）
５０サイホンブレーク装置
５１サイホンブレーク用ポンプ
６０（６０−１〜４）弁
１０１サイホンブレーク用コンプレッサ
１０５弁
１０７安全弁
１１０サイホンブレーク装置
１２０サイホンブレーク装置
１２１サイホンブレーク用ポンプ
１２７気液分離器
１２９弁

Claims

ポンプの吐出側にサイホン配管を接続するとともに、このサイホン配管に空気を導入するサイホンブレーク装置を取り付け、
前記サイホンブレーク装置は、前記ポンプの駆動動力によって駆動されるサイホンブレーク用ポンプ又はコンプレッサと、このサイホンブレーク用ポンプ又はコンプレッサの駆動によって生じる水圧又は水流又は空気圧によって作動して前記サイホン配管への空気の導入を開放・遮断する弁とを具備して構成されていることを特徴とするサイホンブレーク装置付きポンプ設備。
前記弁は、サイホンブレーク用ポンプ又はコンプレッサの駆動によってサイホン配管への空気の導入を遮断し、サイホンブレーク用ポンプ又はコンプレッサの停止によってサイホン配管への空気の導入を開放する構造に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のサイホンブレーク装置付きポンプ設備。