JPS5916117B2 - 自動給水ポンプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は小内容積で比較的低耐圧強度の蓄圧槽を用いて
給水ポンプの始動頻度を適正とすると共に給水圧力の変
動を小ならしめる自動給水ポンプ装置に関する。

蓄圧槽を用いる自動給水ポンプ装置において給水ポンプ
の始動、停止を高頻度に反復すると、駆動電動機等の諸
機器の耐久性を著しく低下させるので、従来は蓄圧槽の
有効水量を自動給水ポンプ装置の大小に応じて、ポンプ
の始動時間間隔が数十秒乃至数分間位になるように定め
て蓄圧槽内容積を決定するのであるが、自動給水ポンプ
装置が大規模装置になるに伴い有効水量が増加し、蓄圧
槽の内容積は極度に犬なものが必要とされるから巨大蓄
圧槽を用いるか、設置場所の天井高さ等のスペースに制
約される場合には適度の内容積の蓄圧槽を複数基設置し
て総内容積を所要値とするのが現状である。

又蓄圧槽の内容積を小として有効水量を増加せしめる方
法として空気圧縮機によって蓄圧槽内に高圧空気を封入
することが実施されるが、何れにしても装置およびその
設備費用が多額になり、広大な設置スペースを要すると
共に、該装置の保守に要する労力、費用も多大になる欠
点がある。

斯る現状に鑑み本発明者が先に提案した特願昭５１−９
５１６４号ではポンプ吐出管に対して分岐する分岐管に
蓄圧槽を配設し、同分岐管にポンプ吐出管から分流して
蓄圧槽へ向う水流のみを微小流量に制限する一方向水流
量制限手段を介装し、かつ圧力検出手段にポンプ遅延停
止手段を接続して、同圧力検出手段が蓄圧槽内の所定上
限圧力を検出した際、所定時間を経過する迄ポンプの運
転を継続した後に停止せしめ（以下、この運転は本発明
においても行うものであり、ポンプ停止前継続運転と指
称する。

）、蓄圧槽内の所定下限圧力でポンプを停止せしめるよ
うにして給水ポンプ装置の小型化と経済性の高揚に成功
したが、本発明は蓄圧槽内の所定上限圧力を検出した際
、所定時間を経過するまでポンプ停止前継続運転を行わ
しめた後にポンプを停止せしめ、蓄圧槽内が所定下限圧
力に降圧した際にポンプを始動せしめるための圧力検出
手段とポンプ遅延停止手段を一方向水流量制限手段と蓄
圧槽との間に配設すると共に、同圧力検出手段が上記所
定圧力を検出すると同時に閉弁してポンプ遅延停止手段
が作動中でポンプ停止前継続運転を行う開閉弁状態を続
は同継続運転が終りポンプが停止すると同時に開弁する
常閉自動弁を上記一方向水流量制限手段、圧力検出手段
配設位置よりも蓄圧槽側に介装することによって小内容
積で比較的低耐圧強度の蓄圧槽を用いてポンプ停止前継
続運転時に高吐出圧力となる自動給水ポンプ装置の製作
を可能とし、かつ該装置の始動頻度を適正とすると共に
給水圧力の変動を小ならしめることに成功したのである
。

以下本発明を添附図面に示す実施例に関連して説明する
。

第１図は一実施例の原理図であるが、ポンプ１の運転に
よって受水槽２の水はフート弁４、吸水管３を介してポ
ンプ１に吸水され、ポンプ１の加圧によって吐出管５へ
吐出される。

ポンプ１の吐出口部１には逆止弁１２が止着され、同逆
止弁１２の出口部において、吐出管５に対して分岐管６
が分設され、分岐管６には蓄圧槽７が配設されるが、同
分岐管６には吐出管５から蓄圧槽７へ向って順次に吐出
管５から分流して蓄圧槽７へ向う一方向の水流のみを微
少水量に制限し、蓄圧槽から吐出管５へ向う逆方向の水
流量は制限しない一方向水流１狗り限手段１３及び常開
自動弁２１が介装されている。

吐出管５には仕切弁１１を介して給水管９が接続され、
給水管９の末端には給水栓等の給水端１０が配設されて
いる。

さらに一方向水流量制限手段１３と蓄圧槽７間の分岐管
６には蓄圧槽７内圧力の圧力検出手段８に連通ずる接続
管ぎが同分岐管６に介装される一方向水流量制限手段１
３と常開自動弁２１との間に配設される。

１４はポンプ１の駆動電動機であり、電源配線１７には
主電源電磁開閉器１５が介設され、圧力検出手段８と主
電源電磁開閉器１５との間は制御回路１６で連結されて
いる。

なお、ポンプ遅延停止手段１８は制御回路１９および１
ｇ′を介して圧力検出手段および主電源電磁開閉器１５
に接続されるように配設され、常開自動弁２１は制御回
路２０を介してポンプ遅延停止手段１８に接続されるよ
うに配設されている。

なお、２２は蓄圧槽７に附設される安全弁である。

本発明において給水端１０の水使用量がポンプ１の吐出
水量と等しい場合にはポンプ１は規定の吐出圧力の許で
連続運転し、受水槽２の水は給水管９を介して連続送水
されるが、水使用量が皆無になったり、またはポンプ１
の吐出量よりも少量に減量した場合には、ポンプ１の吐
出水量は一方向水流量制限手段１３で微少水量に制限さ
れて蓄圧槽７へ流入し、同蓄圧槽７内の貯水量を除々に
増量せしめるから、これに伴い蓄圧槽７内の圧力は、水
使用量が上記のように減量または皆無になった時から、
若干時間を経過して上限圧力Ｐｕに達するが、圧力検出
手段８が上限圧力Ｐｕを検出した時、圧力検出手段８内
は高圧側接点を閉路して直ちに常開自動弁２１を閉弁せ
しめると同時に、タイマー等のポンプ遅延停止手段１８
を予め設定した所定時間中作動せしめ、この所定時間中
圧力検出手段ｊが上限圧力Ｐｕを検出してもポンプ１は
ポンプ停止前継続運転をするが同ポンプ停止前継続運転
中、即ちポンプ遅延停止手段１８の作動中常開自動弁２
１は閉弁されたま＼になっており、ポンプ遅延停止手段
１８の同所定時間が経過すると主電源電磁開閉路１５が
開始せしめられて、電動機１４、ポンプ１を停止すると
共に常開自動弁２１を同時に開弁するように作用する。

しかして水使用が再開又は増量されると、一方向水流量
制限手段１３は蓄圧槽７から吐出管５へ向う水流量を制
限せず、かつ常開自動弁２１は既に開弁しているから、
蓄圧槽７内の貯水量は極めて短時間に吐出管５、給水管
９側へ流出し、従って蓄圧槽７内圧力は、水使用の再開
又は増量後極めて短時間後に、下限圧力Ｐｌに降圧し、
圧力検出手段８がこれを検出して低圧側接点に切替す、
主電源電磁開閉器１５を閉略せしめてポンプ１の運転を
再開するように作用する。

またポンプ遅延停止手段１８の作動中に水使用の再開又
は増量があり蓄圧槽７内が下限圧力Ｐｌ又はそれ以下に
降圧した際には圧力検出手段８がこれを検出し、ポンプ
遅延停止手段１８の作動を停止せしめるから、閉弁中の
常開自動弁２１も直ちに開弁しポンプは送水のための運
転を続けることは勿論である。

次に一般的に給水システムに用いられる蓄圧槽の所要内
容積をｖｒＩ？とじ、上限圧力Ｐ ｕ ’／ｃａにおけ
る蓄圧槽内の水量をＶｕｍ、下限圧力Ｐｌ’ｙ７におけ
る同水量をＶｌ、ｍ’とすればＶｕ −Ｖ ｌ ＝−ａ
Ｖ ｍ”が蓄圧槽内の有効水量であり、当該有効水量△
Ｖｍ”を得るための蓄圧槽の所要内容積Ｖｍは次式によ
って求められる。

ただし、Ｐａは蓄圧槽内に水が全く存在しない時の蓄圧
槽内圧力であり、Ｐａ、ＰｕおよびＰＩは絶対圧力で表
示されるが、ポンプの毎分吐出量ヲＱｄ／１ｆｔ＃ｔと
し、水使用量を毎分Ｃ１ｒｒｌ ／―とする。

そして給水装置においてポンプの始動停止の頻度の極限
値になるのは、ポンプの停止時に最大水使用量となり、
ポンプ運転後直ちに水使用量がＯ（ゼロ）になる場合で
あるが、一般的に給水システムは最大水使用量（ｒｍａ
ｘがポンプの吐出量Ｑよ）少量であるか、もしくは等量
となるように設計される。

今（Ｊｍａｘ ＝Ｑとして、かつ上記の極限値になる状
態における従来自動給水ポンプ装置のポンプの始動−停
止−始動の一週期待間Ｔ１！１ｉ１ｔを求めれば次式の
ようになる。

本発明装置に於いて給水システムの水使用量がＯ（ゼＯ
）となった際の給水圧力は水の非圧縮性のために瞬間に
上限圧力Ｐｕに昇圧し、Ｐｕから更に若干昇圧しつつ、
分岐管６の一方向水流量制限手段１３をブトし、微少水
量が蓄圧槽７へ流入し、蓄圧槽７内の圧力が上限圧力Ｐ
ｕに達した時に圧力検出手段８がこれを検出しポンプ１
はポンプ停止前継続運転に移るのであるが、一方向水流
量制限手段１３を介しての上記微少水量の平均値をｑ袷
価 とし、ポンプ停止前継続運転時間をｔｓとし、かつ
本発明装置の有効水量をΔＶとする。

斯くすると、水使用量が０（ゼロ）となって蓄圧槽７が
上限圧力Ｐｕに達しポンプ１が停止する迄の時間ｔ１−
は △ しかしてポンプ１の停止後水使用量が、直ちに最大水使
用量ｃＩｍａｘ ＝Ｑになる時、蓄圧槽Ｉ内の貯水有効
水量が吐出され、同槽内圧力が下限圧力ＰＩに降圧し、
ポンプ１が再始動する迄の時間ｔ２― 従って本発明装置の始動停止が最高頻度となるときのポ
ンプ１の始動−停止−始動の一週期間ヂを求めれば、 蓄圧槽７の有効水量△ゾを最大水使用量Ｑに比較しして
極めて小とすれば、△Ｖ〈Ｑ、従って会Ｘ′″＝＝Ｏと
してよく、本発明装置の一週期時間では近似的に となる。

従来装置と本発明装置の一週期時間を等しくするために
は、（２１式＝（６）式とすればよく、即ち給水設備に
おける水使用量が０（ゼロ）となった際、一方向水流量
制限手段１３を介し蓄圧槽７内へ流入する平均微少水量
が、（７式を満足せしめるように設計しておけば従来の
所要有効水量△Ｖを、本発明装置では△ゾに減量し得る
のである。

−計算例としてＱ ＝ Ｑ、 ｌ 、ｙｒｌ／ｙｒｉｎ
、従来装置に於ける有効水量△Ｖ ＝ ０．１ ｍ”／
１ｒｉＩＬ、本発明装置の有効水量△Ｖ＝０．００５と
し、かつｔ’５＝１−として、蓄圧槽内容積を本発明に
よって従来装置の１加 の超小型なものとするだめの平均微少水量ｑは即ち一方
向水流量制限手段１３を介して蓄圧槽７へ流入する平均
微少流量が５ｔ／−となるように一方向水流量制限手段
１３を設計しておけばよい。

またｑ、△Ｖ、ｔｓ、Ｑが既知条件の場合は（７）式を
変形し から本発明装置に最適な有効水量を求め、それによって
蓄圧槽１の所要内容積を（１）式等によって計算して求
めることができるが上記計算例によって本発明の効果の
一つは十分に説明される。

さらに本発明では圧力検出手段８が上限圧力ＰＰｕを検
出して高圧側接点を閉路し、ポンプ遅延停止手段１８を
作動せしめポンプ１のポンプ停止前継続運転中には常開
自動弁２１が閉弁しているのであるが、この作用による
効果を第２図に示すポンプ１の給水量対吐出圧力特性曲
線によって説明する。

たソし第２図に於てＰｔ、Ｐｕは前記の下限圧力及び上
限圧力を示し、ＰＩｉｍ は蓄圧槽７の耐圧強度に対応
する最高制限圧力であり、Ｐｓｔｏｐはポンプ停止前継
続運転が終了時で常開自動弁２１が開弁する前のポンフ
計出圧力である。

■ ポンプ１の給水運転時。

給水量の多少によりポンプは吐出出力がＰＬ。

Ｐｕ０間において運転を続行し、該圧力ＰＩ。

Ｐｕが給水端１０に於ける給水圧力に略々等しい。

■ 水使用量が激減し蓄圧槽内圧力が上限圧力Ｐｕに達
した時。

ポンプ１はポンプ停止前継続運転に移るから、該運転中
給水端１０、給水管９内等は圧力は一時的に上限圧力Ｐ
ｕを越え、水使用量の激減程度に応じ圧力Ｐｓｔｏｐは
時にはＰｌｉｍ を越え種々変動するが、特に水使用量
がＯ（ゼロ）の場合給水量０（ゼロ）に対する締切圧力
Ｐ ５ｈｕｔに達する。

しかしこの際前述のように常開自動弁２１は閉弁され遮
断されているから蓄圧槽７内の圧力は上記の昇圧に関係
なく上限圧力Ｐｕを越えることはない。

万一常開自動弁２１の開弁が完全でなく漏れがある場合
には安全弁２２が作動して蓄圧槽内圧力が最高制限圧力
ＰＩｉｍ以上に昇圧しないように作用する。

■ ポンプ停止前継続運転が終了し、ポンプ１が停止し
た時。

前述のように常開自動弁２１が一升するから給水管９等
と蓄圧槽７は連通して等圧となるが水の非圧縮性のため
給水管９内等の圧力Ｐｓｔｏｐの水が蓄圧槽７へ流入す
るものの流入量は０（ゼロ）である。

従って給水管９、給水端１０等の圧力Ｐｓｔｏｐは直ち
に蓄圧槽上限圧力Ｐｕに降圧するから、次に給水端１０
が開放される時の給水圧力はＰｕになっており、給水圧
力は高圧とはならず、給水圧力の変動が少となる。

■ ポンプ停止前継続運転中に水使用の再開又は増量が
あり蓄圧槽７内が下限圧力ＰＩ、またはそれ以下に降圧
した時。

■項と同様、ポンプ停止前継続運転中でも蓄圧槽７内は
上限圧力Ｐｕ以上に昇圧せず、同圧力が水使用の再開又
は増量で下限圧力ＰＩまたはそれ以下に降圧するから０
項の通常の給水運転に移る。

上述のように本発明にあってはポンプ遅延停止手段１８
が作動し、ポンプ停止前継続運転中においても蓄圧槽７
内圧力は上限圧力Ｐｕを越えず、だとえ常開自動弁２１
に不測の故障が生じても安全弁２２の作用で最高制限圧
力Ｐｌｉｍ を越えることがないから比較的低耐圧強
度の蓄圧槽を用いてポンプ停止前継続運転時に高吐出圧
力となる自動給水ポンプ装置の製作を可能とし、またポ
ンプ停止前継続運転時においては給水端１０における給
水圧力は上限圧力Ｐｕを越えて昇圧するものの、ポンプ
停止前継続運転が行われる時間は先述のように極めて短
時間であるから上限圧力Ｐｕを越える給水圧力となるの
は一時的な現象であり、通常の給水圧力は略々上限圧力
Ｐｕと下限圧力ＰＬの間にあり、給水圧力の変動が少く
、安定した圧力によって給水されることが理解されよう
。

第３図は本発明装置の分岐管６に介設される一方向水流
量制限手段１３の一例を縦断面図として示すものである
。

同手段において弁圧１３内は弁座隔壁１３Ｃによって上
流室１３Ｇ下流室１３Ｆに区画され、同隔壁１３Ｃには
弁孔１３Ｄが穿設開口されておシ、同弁孔１３Ｄには上
流室１３Ｇから下流室１３Ｆへ向う流れで上方へ摺動し
て弁孔１３Ｄを開き、下流室１３Ｆから上流室１３Ｇへ
向う流れで下方へ摺動して弁孔１３Ｄの弁座１３Ｅを密
閉する弁１３Ａを弁圧１３内に内蔵するように弁圧蓋１
３Ｊが弁圧１３の上部１４Ｋに螺着密閉されている。

こ＼に弁１３Ａには上流室１３Ｇと下流室１３Ｆを連通
ずる微小径透孔１３Ｂが穿設される。

１３Ｉは上流側に配管を接続するため弁圧１３に刻設し
た雌ネジであり１３Ｈは同様下流側に刻設する雌ネジで
ある。

このさい微小径透孔１３Ｂは弁１３Ａに穿設せずに弁座
隔壁１３Ｃに透孔１３Ｂ′を穿設するようになしてもよ
い。

一方向水流制限手段１３は以上の如く構成されてなり上
流側雌ネジ１３Ｉを蓄圧槽７側に連接し、下流側雌ネジ
１３Ｈを吐出管５側に連接するようにして取付けられる
。

しかして、吐出管５から分流して蓄圧槽７へ向う水流に
対しては弁孔１３Ｄは弁１３Ａで密閉されたまＸになる
から、同水流は微小径透孔１３Ｂ又は１３「の高抵抗に
よって微少水量に制限され、同微少水量は微小径透孔１
３Ｂ又は１３Ｂ′の直径あるいは形状を適切に決定する
ことにより前述したように最適量とすることができる。

また蓄圧槽７から吐出管５へ向う水流に対しては弁１３
Ａが上方へ摺動して弁孔１３Ｄを開放するから、微少水
流に制限されることはない。

斜上のように本発明は自動給水ポンプ装置を従来に比較
して著しく小型軽量なものとし本発明装置は極めて狭小
な場所に設置可能でちゃ、かつ比較的低耐圧強度の蓄圧
槽を用いて構造を簡潔となし得ると共に給水圧力の変動
を少とし、信頼度を向上するから実用性及び経済性に於
いて著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

添附図面は本発明装置実施の→りを示すものであって、
第１図は全体の模式配置図、第２図はポンプ１の給水量
対吐出圧力特性曲線、第３図は一方向水流量制限手段の
→０の縦断面である。 １・・・ポンプ、５・・・吐出管、６・・・分岐管、７
・・・蓄圧槽、８・・・圧力検出手段、１３・・・一方
向水流量制限手段、１４・・・駆動電動機、１５・・・
主電源電磁開閉器、１８・・・ポンプ遅延停止手段、２
１・・・常開自動弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ポンプを蓄圧槽の所定上限圧力で自動停止せしめ、
   同所定下限圧力で自動始動せしめるように、蓄圧槽内圧
   力を検出する圧力検出手段を配設する自動給水ポンプ装
   置において、ポンプ吐出管に対して分岐する分岐管に蓄
   圧槽を配設し、同分岐管にポンプ吐出管から分流して蓄
   圧槽へ向う水流のみを微小水量に制限する一方向水流量
   制限手段を介装すると共に、蓄圧槽内の所定上限圧力を
   検出した際、所定時間を経過するまでポンプの運転を継
   続した後に停止せしめ、蓄圧槽内が所定下限圧力に降圧
   した際にポンプを始動せしめるだめの圧力検出手段とポ
   ンプ遅延停止手段を一方向水流量制限手段と薄圧槽との
   間に配設すると共に、同圧力検出手段が上記所定圧力を
   検出すると同時に閉弁してポンプ遅延停止手段が作動中
   でポンプ停止前継続運転を行う間、閉弁状態を続は同継
   続運転が終りポンプが停止すると同時に開弁する常閉自
   動弁を上記一方向水流量制限手段、圧力検出手段配設位
   置よりも蓄圧槽側に介装させたことを特徴とする自動給
   水ポンプ装置。