JPS6025633B2 - 圧力タンクの空気自動補給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は給液用ポンプと圧力タンクとを組み合せた給液
装置の前記圧力タンクに空気を自動的に補給する圧力タ
ンクの空気自動補給装置に関するものである。

液体用ポンプと圧力タンクとを組み合せた給液装置にお
いては、圧力タンク内の空気が徐々に減少してしまう。

これにより、空気量が不足し、給液用ポンプの始動、停
止回数が増加してしまうため、空気量に不足が生じた際
には圧力タンク内に空気を補給しなければならない。こ
のため、従来は、圧力タンクの側方に空気吸入弁と排水
用の第１の自動開閉弁とを備えた空気補給タンクを設置
し、空気補給タンクの下方と圧力タンクの下方とを第２
の自動開閉弁を介して運通し、空気補給タンクの頂部と
圧力タンクとを逆止弁を介して蓮適するようにしてあっ
た。そして、ポンプの停止ごとに第１の自動開閉弁を開
いて空気補給タンク内へ空気を吸入し、ポンプの起動ご
とに第２の自動開閉弁を開いてポンプより送られて釆る
圧力液の一部を空気補給タンク内に導入し、その内部空
気を圧縮して圧力タンク内へ圧入することにより、圧力
タンク内へ空気を自動的に補給するようにしていた。と
ころが、これによると圧力タンク内の空気量とは無関係
にほぼ定期的に空気が自動的に補給されてしまうため、
空気量が必要以上に増大し、圧力タンク内の最低液位が
予定液位を下回ってしまう。圧力タンクを利用した給液
装置は、圧力タンク内の液位が低下しすぎると、送出す
る液体に空気が混入する現象が生じてしまう。このよう
な現象を未然に防止するためには、圧力タンク内の液位
が許容される最低液位を下らないよう何らかの手段を講
じなければならない。そのため、従来は圧力タンク内に
液位検出用の電極榛を設置し、これにより液位が許容最
低液＆を下回らないように空気補給を制限するようにし
ていた。また、圧力タンクの許容最低液位部分に排気弁
を取り付け、この排気弁により内部の過秦空気を排出す
るようにしたものもある。ところが、電極棒により圧力
タンク内の液位を制御するようにしたものは、構造が複
雑になり、制御装置が高価になってしまうという欠点が
あった。また、圧力タンク内の過秦空気を排出するよう
にしたものは、排気弁が必要になり、高価となってしま
うばかりでなく、折角圧力タンク内に伍入した空気を排
出してしまうことになることから損失が大きく、しかも
排気の際、排気音が生じる等の不都合があった。本発明
は上記の点に鑑みて成されたものであり、電極綾あるい
は排気弁等の高価な部品を省略でき簡単な構成でより確
実に、しかも効率良く、一定量空気補給後は圧力タンク
内の最低液位を常に予定液位に保持調整することができ
る圧力タンクの空気自動補給装置を得ることを目的とす
る。上記の目的を達成するため、本発明の特徴とすると
ころは、給液用ポンプと圧力タンクとを組み合せた給液
装置の前記圧力タンクの側方に、空気吸入弁と排液用の
第１の自動開閉弁とを具備した空気補給タンクを設置し
、前記空気補給タンクの下方と前記圧力タンクの下方あ
るいはこの近傍の配管とを第２の自動開閉弁を介して蓮
通し、前記空気補給タンクの頂部と前記圧力タンクを逆
止弁を介して蓮通し、前記第１および第２の自動開閉弁
を予定順序で交互に自動開閉制御することにより前記圧
力タンク内に空気を補給するようにしたものにおいて、
大気叫圧をＰｏ、前記給液用ポンプからの給液を停止す
る前記圧力タンク内の圧力をＰ２、前記空気補給タンク
の全容積をｖｏとし液位より上方に位置する部分の容積
をｖ２とした場合、前記第１の自動開閉弁を閉じ前記第
２の自動開閉弁を開いた状態で前記圧力タンク内の圧力
がＰ２に達しかつ所望の液位であるとき、前記空気補給
タンクの容積ｖ２の目標値をｖ２＝（ｐ。／ｐ２）÷．
ｖ。（ｒ：比熱比）としたことにある。以下図に示す本
発明の一実施例について説明する。

１は圧力タンクであり、その下方は給液用ポンプＰから
総液系統へ至る配管２とその給液用ポンプＰの近傍にお
いて蓮通管３で運通してある。

４は圧力タンク１に取り付けた圧力開閉器であり、これ
は圧力タンクー内の圧力を検出し、圧力タンク１内の圧
力が圧力Ｐ，であれば給液用ポンプＰを始動して給液を
開始し、圧力タンク１内の圧力が圧力Ｐ２であれば給液
用ポンプＰを停止して給液を停止するよう、給液用ポン
プＰの駆動装置に始動、停止信号を印加するようにして
ある。

ＬＷＬは予め定めた最低液位であり、給液系統へ至る配
管２内の液に空気が混入しない液位に設定してある。圧
力タンク１内が液位ＬＷＬで、かつ内部が圧力Ｐ，の状
態で給液用ポンプＰを始動して給液を開始し、圧力タン
ク１内の圧力が圧力Ｐ２に達した時点の液位が液位ＨＷ
Ｌである。この液位ＨＷＬは最低液位ＬＷＬを予め定め
ることにより、ポアソンの式、すなわち、ＰＶｒ＝一定
（ｒ：比熱比） ｛１｝から予め決定でき
る。

すなわち、圧力タンク１内の圧力が圧力Ｐ，で、液位が
液位ＬＷＬである場合の圧力タンク１内の空気の容積を
Ｖ，とすると、圧力タンク１内の圧力が圧力Ｐ２に達し
たときの空気の容積Ｖ２は、Ｐ．・Ｖ，ｒ；Ｐ２・Ｖ２
ｒ ‘２１より、 ．Ｖ
２＝（Ｐ，／Ｐ２）７１Ｖ，｛３｝ となり、この容積Ｖ２より液位ＨＷＬの所望値を決定で
きる。

５は空気補給タンクであり、この空気補給タンク５はそ
の全容積をｖｏとし、大気圧をＰｏとすると、圧力タン
ク１と空気補給タンク５とを運通した状態で空気補給タ
ンク５の液位より上方の容積ｖ２が、Ｖ２＝（ｐ。

／ｐ２）÷．Ｖ。 ‘４１となるよう
に、圧力タンク１の側方に設置してある。この空気補給
タンク５には、第１の自動開閉弁６を介装し一端は空気
補給タンク５の下部に運通し他端は大気に開放した擬液
管７と、吸気弁８を有し一端は空気補給タンク５の上部
に蓮通し他端は大気に開放した吸気管９とを備えてある
。１１は第２の自動開閉弁１０を介袋した導液管であり
、その一端は空気補給タンク５の下部に運通してあり、
他端は圧力タンクーの下部に運通してある。

なお、導液管１１の他端は圧力タンク１の下部の近傍で
あれば、たとえば給液ポンプＰと圧力タンク１とを蓮適
する配管２、あるいは運通管３と蓮適するようにしても
よい。１３は逆止弁１２を介装した送気管であり、その
一端は空気補給タンク５の頂部に運通してあり、他端は
圧力タンクに運通してある。

第１、第２の自動開閉弁６、１０の開閉は、例えば給液
ポンプＰの始動、停止に運動させる。すなわち、給液ポ
ンプＰの始動に運動して第１の自動開閉弁６を閉じ、第
２の自動開閉弁１０を開き、給液ポンプＰの停止に連動
して第１の自動開閉弁６を開き、第２の自動開閉弁１０
を閉じるようにする。また、それぞれの自動開閉弁６、
１０の閉作動は、給液ポンプＰの始動、停止に連動させ
ず、給液ポンプＰの始動、停止に連動して開作動した後
、タイマ手段の作用により一定時間後に閉作動するよう
にしてもよい。さらに、これら自動開閉弁６、１０の開
閉は、給液ポンプＰの始動、停止と連動させず、予め定
めた時間間隔で交互に開閉を繰り返すようにしてもよい
。以下、動作について説明する。

動作の説明に当っては、その説明の便宜上、第１、第２
の自動開閉弁６、１０の開閉は、給液ポンプＰの始動、
停止に連動しているものとする。すなわち、給液ポンプ
Ｐの始動に運動して第１の自動開閉弁６は閉じ、第２の
自動開閉弁１０は開く。そして、給液ポンプＰの停止に
連動して第１の自動開閉弁６は開き、第２の自動開閉弁
１０は閉じるものとする。いま、給液ポンプＰは停止し
ており、圧力タンクー内の空気が規定量のため液位が液
位ＬＷＬに達し、同時に圧力タンク１内の圧力が圧力Ｐ
．に達したとする。この時点に至るまでに、空気補給タ
ンク５内は空気で満たされる。すなわち、給液ポンプＰ
の停止により、第１の自動開閉弁６が開き、第２の自動
開閉弁１０が閉じる。第１の自動開閉弁６が開くと、空
気補給タンク５内の液はｇＥ液管７を通って排出される
。これにより、空気補給タンク５内は負圧となり、吸気
弁８と吸気管９を適って、空気補給タンク５内に空気が
供聯合される。このようにして、給液ポンプＰの停止中
に空気補給タンク５内に空気が供Ｖ給される。圧力タン
ク１内の圧力が圧力Ｐ，となると、圧力開閉器４はこれ
を検出し、給液ポンプＰを始動する。同時に、第１の自
動開閉弁６は閉じ、第２の自動開閉弁１０が開く。給液
ポンプＰの始動により、圧力タンクＰへ圧力液を導入し
、同時にその圧力液の一部を空気補給タンク５内に導入
する。これにより、それぞれのタンク１，５内の液位は
上昇する。給液ポンプＰの始動時、圧力タンク１は圧力
が圧力Ｐ，で、液位が液位ＬＷＬであるため、前記■お
よび‘３｝式から、圧力タンク１の圧力が圧力Ｐ２にな
り、圧力開閉器４がこれを検出して給液ポンプＰを停止
するときの液位は液位ＨＷＬとなる。第２の自動開閉弁
１０が開いていることから、圧力タンク１と空気補給タ
ンク５とは蓮適しているため、これらタンク１，５の液
位はほぼ同一となる。すなわち、給液ポンプＰの停止時
、空気補給タンク５内の液位は液＆ＨＷＬとほぼ同一に
なる。圧力液の導入により、空気補給タンク５内の空気
は大気圧Ｐｏと等しい状態から圧縮される。しかし、空
気補給タンク５の液位ＨＷＬより上に位置する容積ｖ２
は｛４｝式で示すようにしてあるため、圧力タンク１内
の液位が所望の液位ＨＷＬで圧力が圧力Ｐ２となり、給
液ポンプＰが停止する時点までに、空気補給タンク５内
の圧力は、前記【４’式より、圧力Ｐ２までしか上昇し
ない。すなわち、圧力タンク１内の圧力以上に上昇する
ことはなく、したがって空気補給タンク５内の空気は圧
力タンク１内に圧入されることはない。次に、圧力タン
ク１内の空気がなんらかの理由で減少したり、圧力タン
ク設置時のように圧力タンク内の空気量が少ない場合、
圧力タンクー内の圧力が圧力Ｐ２に低下したときの液位
は液位ＬＷＬよりも上になる。

圧力開閉器４は圧力タンク１内の圧力Ｐ２を検出し、給
液ポンプＰを始動する。同時に、第１の自動開閉弁６が
閉じ、第２の自動開閉弁１０が開く。総液ポンプＰの始
動により、圧力タンク１は給液ポンプＰからの圧力液を
導入すると共に、その圧力液の一部を空気補給タンク５
内に導入する。圧力タンクー内の空気量が不足している
ので、圧力タンク１内の圧力が圧力Ｐ２に達し、圧力開
閉器４により給液ポンプＰを停止するときの液位は「所
望の液位ＨＷＬよりも上になる。したがって、このとき
の液＆から上に位置する空気補給タンク５の容積は、前
記した容積も２よりも４・さくなることから、圧力タン
ク１内の圧力が圧力Ｐ，から圧力Ｐ２に近づくにつれ、
圧力タンク１内の圧力と空気補給タンク５内の圧力とが
同一となるよう、空気補給タンク５内の空気が一部、圧
力タンク１内に圧入される。すなわち、氏カタンク１内
に空気の補給が行なわれる。以後、圧力タンク１内の空
気量に不足が生じている限り、給液ポンプＰの起動ごと
に空気補給が行なわれる。そして、圧力タンク１内の空
気量が規定量に達し、圧力タンクー内の圧力が圧力Ｐ，
で液位が液位ＬＷＬ、圧力タンク１内の圧力が圧力Ｆ２
で液＆が所望の液＆ＨＷＬの条件を満たすと、圧力タン
ク１内の空気量に不足が生じない限り、空気補給動作が
繰り返されても、空気補給タンク５内の圧力は圧力Ｐ２
以上にならないことから、空気補給は行なわれない。こ
のようにすれば、圧力タンク１内に空気補給タンク５か
ら空気が圧入補給されるのは、圧力タンク１内の圧力が
圧力Ｐ２で、かつ液位が所望の液位ＨＷＬを上回った場
合である。

すなわち、圧力Ｐ２における液＆は所望の液位ＨＷＬを
下回ることはない。したがって、前記‘２）および‘３
’式から、圧力Ｐ，における液＆は液位ＬＷＬを下回る
ことはない。すなわち、圧力タンク１に対する空気補給
タンク５の取り付け位置を規定するという簡単な構成で
、従来のように電極綾あるいは排気弁等の高価な部品を
使用することなく、圧力タンク１内の最低液＆を常に予
定液位ＬＷＬに保持調整できる。以上の説明から明らか
なように、本発明は圧力タンクに対する空気補給タンク
の取り付け位置を規定するという簡単な構成で、圧力タ
ンク内の最低液位を常に予定液位に保持調整できる。

したがって、この予定液＆を、給液中に圧力タンク内の
空気が多量になり圧力タンクの出口側に空気が送られな
い許容最低液位以上に選べば送液中への空気の混入を未
然に防止することができる。しかも、本発明によれば、
従釆使用していた電極榛あるいは排気弁等の高価な部品
を省略できることから、装置を安価に構成でき、また圧
力タンク内に過秦空気が圧入されないことから、圧力タ
ンク内の空気の排出による損失がなく、それだけ効率を
向上することができ、さらに空気の排出による騒音もな
くなる等、従来の欠点をことごとく解消できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示す系統図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 給液用ポンプと圧力タンクとを組み合せた給液装置
   の前記圧力タンクの側方に、吸気弁と排液用の第１の自
   動開閉弁とを具備した空気補給タンクを設置し、前記空
   気補給タンクの下方と前記圧力タンクとを第２の自動開
   閉弁を介して連通し、前記空気補給タンクの頂部と前記
   圧力タンクとを逆止弁を介して連通し、前記第１および
   第２の自動開閉弁を予定順序で交互に自動開閉制御する
   ことにより前記圧力タンクに空気を補給するようにした
   ものにおいて、大気圧をＰ＿０、前記給液用ポンプから
   の給液を停止する前記圧力タンク内の圧力をＰ＿２、前
   記空気補給タンクの全容積をｖ＿０、前記空気補給タン
   ク内で液位より上方に位置する部分の容積をｖ＿２とし
   た場合、前記第１の自動開閉弁を閉じ前記第２の自動開
   閉弁を開いた状態で前記圧力タンク内の圧力がＰ＿２に
   達しかつ所望の液位であるとき、前記空気補給タンクの
   容積ｖ＿２の目標値を、▲数式、化学式、表等がありま
   す▼（ｒ：比熱比） としたことを特徴とする圧力タンクの空気自動補給装置
   。