JPS6231198B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、浅井戸用組み合せポンプの運転方法
に係り、回転ポンプとジエツトポンプとの組み合
せポンプで、特にジエツトポンプが有効に働く時
にのみ当該ジエツトポンプを働かせ、かつ、その
ジエツトポンプ作動、停止切換点を効果的に選ぶ
ことにより、組も合せポンプを常に効率よく使用
するようにした浅井戸用組み合せポンプの運転方
法に関するものである。

浅井戸用として回転ポンプを使用する場合、一
般に、自動式ポンプとしての圧力スイツチを切る
圧力を比較的高い圧力に保ち、円滑な自動運転を
行わせるためなどに、ジエツトポンプを組み合せ
ているが、ジエツトポンプは、揚水ポンプとして
の効率を大幅に低くする欠点があつた。

すなわち、小水量時にはジエツトポンプは効果
的に増圧作用を行うが、水量が一定以上になると
増圧作用を行わなくなり、ジエツトポンプを循環
する水量分だけ、回転ポンプは無駄な電力を費や
すこととなり、組み合せポンプの揚水効率を甚だ
悪くしていたものである。

本発明は、このような点に鑑み、小水量時にの
みジエツトポンプを作動させるごとく、ジエツト
ポンプのノズルから水流を噴出し、停止させる主
弁を、効果的に開閉させ、かつ、回転ポンプの出
力をジエツトポンプによつて有効に増圧作用に還
元させるべく組み合せを選ぶことにより、組み合
せポンプに常に効率よく揚水作用を行わしめ、そ
の消費電力を低減しうる方法を与えるようにした
浅井戸用組み合せポンプの運転方法の提供を、そ
の目的とするものである。

本発明に係る浅井戸用組み合せポンプの運転方
法は、揚水量が大なる時に回転ポンプ単独で、揚
水量が小なる時に回転ポンプとジエツトポンプと
を組み合せた状態で使用する組み合せポンプにお
いて、ジエツトポンプへ送る圧力水を主弁の開閉
により通水、停止させることによりジエツトポン
プを作動、停止させるごとくし、かつ、揚水量の
大小により自動的に上記主弁が開閉するごとくし
て設定された当該弁の開閉動作時水量付近での、
ジエツトポンプを作動した状態における消費電力
が、回転ポンプ単独で運転した時の最高効率点付
近の揚水量における消費電力にほぼ等しくなるよ
うにして、回転ポンプとジエツトポンプとを組み
合せて運転させるとともに、上記主弁の開閉動作
時水量付近での、ジエツトポンプを作動した状態
における効率が最高効率点付近となるようにジエ
ツトポンプを構成し、かつ、上記主弁の開動作か
らジエツトポンプが作動を始めると、程なく、圧
力スイツチが開き、当該ポンプを停止するごとく
したものである。

さらに詳しくは、本発明は、ジエツトポンプと
回転ポンプとの浅井戸用組み合せポンプにおい
て、ジエツトポンプを、有効に増圧作用を呈する
小水量時にのみ作動させ、それ以外では、回転ポ
ンプ単独で効率よく揚水させるよう、ジエツトポ
ンプのノズルから水流を噴出、停止させる主弁
を、効果的に開閉させ、かつ、回転ポンプの出力
を常に最大限かつ効率よく利用するように、ジエ
ツトポンプ組み合せ揚水時の消費電力の変化範囲
を、回転ポンプ単独揚水時の消費電力の範囲内と
するよう、また、ノズルからの水流を制御する主
弁を、ジエツトポンプを作動した状態における消
費電力が、回転ポンプ単独で運転した時の最高効
率点付近の揚水量における消費電力にほぼ等しく
なるように操作することによつて、ジエツトポン
プの性能を決定することにより、組み合せポンプ
を常に効率よく揚水作用を行わしめる浅井戸用組
み合せポンプの運転方法に関するものである。

次に、本発明の一実施例を、図示するところに
もとづいて説明をする。

まず、第１図は、本発明の実施例に係る組み合
せポンプの据付状態を示すものである。

図で、１は、回転ポンプに係るタービンポン
プ、２は、吐出管、３は、圧力水路、４は、吐出
水路であり、５は、ジエツトポンプ、６は、逆止
弁、７は、吸込管で、８は、水源を示し、９は、
圧力タンク、１０は、圧力スイツチ、１１は、給
水管であり、Ｗは水を示すものである。

すなわち、タービンポンプ１の一端には吐出管
２が設けられ、さらに圧力水路３および吐出水路
４を介してジエツトポンプ５に結されている。

このジエツトポンプ５の一端には、逆止弁６を
介して吸込管７が連結され、吸込管７の下端は水
源８中に挿入されている。

また、上記吐出管２には、圧力タンク９が接続
され、圧力タンク９には、圧力スイツチ１０と給
水管１１が設けられている。

そして、上記圧力タンク９は、その内部に空気
を貯えており、圧力スイツチ１０の動作を頻繁に
ならないようにしている。また、この圧力スイツ
チ１０は、タービンポンプ１を起動する閉圧力P₁
と、それよりも高い、タービンポンプ１を停止す
る開圧力P₂によつて動作し、タービンポンプ１の
起動、停止を制御するものである。

すなわち、吸込管７、逆止弁６を介して吸い上
げられた水Ｗは、ジエツトポンプ５の部分で増圧
されてタービンポンプ１にいたり、加圧されて吐
出管２、圧力タンク９、および給水管１０を介
し、外部へ給水されるものである。

ジエツトポンプ５は、第２図および第３図に示
すように構成されており、図で第１図と同一符号
の部分は、同等部分を示すものである。

そして、５０は、ジエツトポンプ５のボデイ、
５１は、吸込通路、５２は、管路、５３は、ノズ
ル、５４は、第１のベンチユリ、５５は、バイパ
ス通水路、５６は、逆止弁、５７は増圧室であ
る。

５８は、第２のベンチユリ、５９は、バイパス
通水路、６０は、逆止弁、６１は、ケーシング、
６２，６３は、パツキン、６４は、パツキン６３
の通水口である。

６５は、弁装置を示し、６６は、弁ボデイ、６
７は、仕切壁、６８は、ノズル５３に係る通水路
の開閉にあずかる主弁、６９は、弁座、７０は、
フイルター、７１は、第１の絞りである。

また、７２は、ケース、７３は、主弁背圧室、
７４は、ベース、７５は、ダイヤフラム、７６
は、パツキンであり、７７は、ボルト（第３
図）、７８は、第２の絞り、７９は、増圧室圧
室、８０は、操作弁、８１は、カバー、８２は、
ベンチユリ前圧室、８３は、ダイアフラムであ
り、８４は、逃し通路（第３図）、８５は、連通
管である。

すなわち、ジエツトポンプ５はボデイ５０を有
し、このボデイ５０の逆止弁６側には、吸込通路
５１が形成され、この吸込通路５１中には、前記
圧力水路３に連通する屈曲した管路５２が臨まさ
れ、その先端にはノズル５３が設けられている。

このノズル５３と対向して第１のベンチユリ５
４がボデイ５０中に固定されており、その第１の
ベンチユリ５４は、バイパス通水路５５を有し、
かつ、その下流側において、管状の逆止弁５６が
設けられている。

また、ノズル５３との間にこれら第１のベンチ
ユリ５４と増圧室５７とを挾んで、第２のベンチ
ユリ５８が同一軸線上に配置されており、この第
２のベンチユリ５８には、同じくバイパス通水路
５９と管状の逆止弁６０とを設けているものであ
る。

しかして、この第２のベンチユリ５８は、既述
のボデイ５０とタービンポンプ１のケーシング６
１との間にパツキン６２，６３を介して水封を保
つごとく装着される弁装置６５の弁ボデイ６６に
一体的に設けられているものであり、この弁ボデ
イ６６は、前記圧力水路３および吐出水路４と同
一軸上の水路を有し、吐出水路４と同一軸上に前
記の第２のベンチユリ５８が位置しているもので
ある。

また、弁ボデイ６６は、圧力水路３側において
仕切壁６７を有し、この仕切壁６７には、主弁６
８が臨まされている弁座６９が形成されているも
のである。

主弁６８には、その弁軸の一部に、周囲をフイ
ルター７０に覆われるごとく形成された第１の絞
り７１が形成され、この第１の絞り７１は、弁装
置６５の上端に固定されたケース７２内の主弁背
圧室７３に連通している。そして、主弁６８の上
端は、ケース７２とベース７４との間にその周囲
を挾持されたダイアフラム７５によつて支持さ
れ、ベース７４は、第３図からも明らかなよう
に、パツキン７６を介してボルト７７により弁ボ
デイ６６に固定されているものである。

上記のケース７２には、第２の絞り７８によつ
て主弁背圧室７３と連通する増圧室圧室７９が設
けられ、この第２の絞り７８には、操作弁８０の
先端が臨まされ、この操作弁８０は、ケース７２
とカバー８１との間に、ケース７２側に増圧室圧
室７９を、カバー８１側にベンチユリ前圧室８２
を形成するごとくその周縁部を挾持されたダイア
フラム８３によつて支持されている。

そして、増圧室圧室７９は、第３図で明らかな
ように、逃し通路８４により増圧室５７と、ま
た、ベンチユリ前圧室８２は、第２図に示すごと
く、連通管８５を介して吸込通路５１と、それぞ
れの両者を同圧に保つごとく連通されているもの
である。

なお、弁装置６５は、弁ボデイ６６を介してジ
エツトポンプ５のボデイ５０に前記パツキン６２
を介しボルトなどによつて固定されるものであ
る。

また、主弁６８、これを要するにそれに関連し
た構成を含め、圧力水路３におけるノズル５３ま
での通路の中間位置に適宜選択して設けることが
できるものである。

以上のごとく構成されたものによる、本発明の
一実施例の動作について、以下に説明をする。

まず、圧力水路３中に臨まされた主弁６８が閉
じた時の増圧室５７内の圧力をＰ_BC、開いた時の
それをＰ_B、そして吸込通路５１内の圧力をＰ_Sと
すると、揚水量と圧力との関係は、第４図に示す
とおりになる。

そして、操作弁８０は、圧力差Ｐ_S−Ｐ_BC，Ｐ_S
−Ｐ_Bというそれぞれの圧力差に応動するダイア
フラム８３の受圧力Ｆ１と、第２の絞り７８の開
口面積に応じて操作弁８０を受ける主弁背圧室７
３内の圧力Ｐ_Mによる受圧力Ｆ２との合力により
動作する。

この第４図は、モートル出力400Wのタービン
ポンプ１と本実施例におけるジエツトポンプ５と
の組み合せポンプを、吸上高さ１ｍで使用した場
合の実験結果であるが、圧力差Ｐ_S−Ｐ_BC，Ｐ_S−
Ｐ_Bの圧力差と揚水量Ｑとの関係は、吸上高さが
変化するも、ほとんど変化しない。

いま、主弁６８が開いている時、ノズル５３か
らは噴流が生じているため、操作弁８０には第２
の絞り７８を閉じる方向に、次式で示す力Ｆが加
わつている。

Ｆ＝F1−f₁ ＝A₁（Ｐ_S−Ｐ_B）−f₁ ………(1) なお、前記(1)式において、f₁は、第２の絞り７
８からの噴流により生じる抗力、A₁は、ダイア
フラム８３の有効受圧面積である。そして、第４
図において、揚水量ＱがＱ_Aより小なる時、Ｆ＜
０となるように設定してある。

しかして、操作弁８０が開いている時、圧力水
路３からフイルター７０によつて異物を除去され
た水が、第１の絞り７１を介して主弁背圧室７３
に流入し、第２の絞り７８、増圧室圧室７９およ
び逃し通路８４を通つて増圧室５７へ流出する。
この時、第１の絞り７１により生じた圧力降下分
に相当する圧力差がダイアフラム７５に加わり、
主弁６８を開きうる受圧力を生じている。

そして、揚水量Ｑが増加し、Ｑ_Aよりも大きく
なると、Ｆ＞０となり、操作弁８０が第２の絞り
７８を閉じる。すると、第１の絞り７１の通水量
が無くなるため、ダイアフラム７５の受圧力が無
くなり、主弁６８は弁座６９に吸引され、閉じ
る。

この結果、組も合せポンプは、タービンポンプ
１のみの仕事により揚水作用を行うこととなる。

この時、操作弁８０は、次式で示す力Ｆを受け
て閉じており、第４図のＱ_Bよりも大なる揚水量
でＦ＞０となるように設定されている。

Ｆ＝F1−F2 ＝（Ｐ_S−Ｐ_BC）−F2 ………(2) そして、揚水量ＱがＱ_Bよりも小さくなると、
Ｆ＜０となり、操作弁８０は開く。

以上のようにして主弁６８は開閉するが、主弁
６８が開いている時、ジエツトポンプ５は増圧作
用を行い、タービンポンプ１との組み合せで比較
的高い吐出圧にて給水することとなり、主弁６８
が閉じている時、タービンポンプ１のみが加圧に
より、比較的低い吐出圧で給水することになる。

以上は、ベンチユリを２個有する場合の実施例
であるが、ベンチユリを１個しか有さない場合も
同様である。

以上、第２，３図に示すごときジエツトポンプ
５を使用する、第１図のような組み合せポンプ
は、タービンポンプ１単独で運転させる場合は、
比較的低い消費電力で効率よく揚水させることが
でき、ジエツトポンプ５に増圧作用を行わせつつ
揚水する場合は、比較的高い消費電力を必要とす
るものの比較的高い吐出圧を得ることができ、圧
力スイツチ１０を開くことを可能にする。

自動式ポンプでは、圧力スイツチ１０の閉圧力
P₁と開圧力P₂との差が大きいほど、小さな圧力タ
ンク９の容積でも長い運転周期で起動、停止を行
わせることができるが、このため、一般に回転ポ
ンプとジエツトポンプの組み合せポンプで、開圧
力P₂をより高圧に選べるようにしている。

すなわち、ジエツトポンプは、回転ポンプを停
止しうる圧力を得るためにのみ使用されるもの
で、通常の揚水時には回転ポンプの消費電力を増
大させるのみのものにほかならない。

この点で、本発明は、このジエツトポンプを必
要な時にのみ、効率よく、最大限に活用し、かつ
組み合せポンプとしては、全体として、少ない消
費電力で、効率よく揚水させようとするものであ
る。

ここで、第５図は、実験結果を示すものである
が、その内容は後述することとして、この第５図
を用いて本発明に係るものを説明することとす
る。

図のＱ_A以下の揚水量Ｑでは、組み合せポンプ
はジエツトポンプ５によつて増圧作用を行つてお
り（すなわちＱ_Aは、後述のように主弁６８の閉
塞のところ）、比較的圧力の高い揚水特性である
端線表示のＨ_t○イ−○ロ−○ハを有し、この時の効率
ηは、同端線の○ト−○チ−○リ、消費電力Ｌは、同端
線の○ワ−○カ−○ヨである。

また、図示のＱ_B以上の揚水量Ｑでは、組み合
せポンプはタービンポンプ１単独で揚水し、この
時の揚水特性は、実線特性Ｈ_t○ニ−○ホ−○ヘ、この
時の効率ηは、同実線特性○ヌ−○ル−○オ、消費電力
Ｌは、同実線特性○タ−○レ−○ソである。

つまり、揚水量Ｑ_Aのところでジエツトポンプ
５を停止するよう、主弁６８が閉じ、同Ｑ_Bでジ
エツトポンプ５を作動するよう、主弁６８が開く
ように設定してある。

そして、タービンポンプ１単独運転時の消費電
力Ｌ○タ−○レ−○ソは、タービンポンプ１の能力を十
分発揮するよう設定しておき、その変化範囲内で
ジエツトポンプ５運転時の消費電力Ｌ○ワ−○カ−○ヨ
が変化するように、ジエツトポンプ５の性能を選
ぶことにより、タービンポンプ１は、無理なく、
自己の性能を十分に発揮するごとく働くことがで
きる。

また、主弁６８が開閉する水量Ｑ_A，Ｑ_B付近で
のジエツトポンプ５作動時の消費電力Ｌを、ター
ビンポンプ１単独運転時の最高効率点、これを要
するに最高効率点付近の消費電力Ｌにほぼ等しく
する、すなわち、上記における○カ，○ヨ点を点と
同じ程度のレベル、これを要するに図示の○ネ点付
近のＥに応ずるところと同じ程度のレベル、に設
定することにより、さらに効率よく、さきの実線
特性Ｈ_t○ニ−○ホ−○ヘ上の○ツ点付近で、揚水をさ
せ
ることができる。

ジエツトポンプ５は、圧力スイツチ１０を開く
圧力まで、その圧力を上昇させるために用いるの
であるが、主弁６８が開き、ジエツトポンプ５が
作動を始めると、程なく、圧力が図示のPoffまで
上がり、圧力スイツチ１０が開き、当該ポンプが
停止するので、このジエツトポンプ５が働く少し
の間を、タービンポンプ１が最も効率よく働くよ
うに設定すれば、組も合せポンプとして常に効率
よく揚水させることができる。

ジエツトポンプ５が働いている時に、図示の
点、これを要するに上述の点付近、と同レベル
の消費電力Ｌを示すということは、その時、ター
ビンポンプ１は、最高効率点○ネに相当する、さき
の○ツ点の揚水量、これを要するに最高効率点の付
近、で働いているということである。

上記のごとく、タービンポンプ１、ジエツトポ
ンプ５の性能、圧力スイツチ１０の動作圧力を選
定することにより、その組み合せポンプに常に効
率よく揚水作用を行わせることができる。

上述したところによる本実施例に係るものの特
有の効果を要約すると、次のとおりである。

イ タービンポンプ１は、ジエツトポンプ５を動
作させるために特に大きな出力のものを用意す
ることなく、タービンポンプ１の単独運転時の
能力の範囲で、無理なく性能を発揮させること
ができる。

ロ ジエツトポンプ５は、主弁６８の開閉動作時
水量付近でのその作動した状態における効率が
最高率付近となるように構成し、かつ、当該主
弁６８の開動作からジエツトポンプ５が作動を
始めると、程なく、圧力スイツチ１０が開き、
当該ポンプ５を停止するごとくした、すなわ
ち、タービンポンプ１、ジエツトポンプ５の性
能、圧力スイツチ１０の動作圧力を選定して、
その組み合せポンプに常に効率よく揚水作用を
行わせるようにしたことにより、組も合せて運
転した場合の効率を最大にし、ジエツトポンプ
動作時も含めて、より広い範囲で、効率よく揚
水できる。

なお、第５図が実験結果によることは前にも述
べたところであるが、その内容は、モータ出力
400Wのタービンポンプ１に、ノズル５３の口径
が6.3mm、第１のベンチユリ５４の内径が12mm、
第２のベンチユリ５８の内径が17mmであるジエツ
トポンプ５を組み合せ、圧力スイツチ１０を閉圧
Pon＝1.2Kgｆ／cm²、開圧Poff＝2.3Kgｆ／cm²に設
定し、吸上高さ１ｍで運転したものであり、従来
の、ノズルから常に噴流を生じているジエツトポ
ンプを使用した場合に比較して、16％、消費電力
を低減することができたものである。

以上に述べたところを総合して、本発明による
ときは、回転ポンプの能力の範囲で、ジエツトポ
ンプを有効に利用し、かつ、必要時以外はジエツ
トポンプを作動させないので、回転ポンプは自己
の能力を十分発揮するごとく、かつ無理なく高能
率で揚水することができ、また、ジエツトポンプ
が作動している状態では、回転ポンプは最高効率
点で働くので、組も合せポンプは常に効率よく揚
水することとなり、消費電力を低減することがで
きるものであつて、省エネルギー、省資源の要請
に応ずる、実用的にすぐれた効果を奏する発明と
いうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例における組み合せ
ポンプの据付状態図、第２図は、そのジエツトポ
ンプの縦断面図、第３図は、第２図のものの一部
切截正面図、第４図は、揚水量とジエツトポンプ
各部の圧力との関係を示す曲線図、第５図は、揚
水量と全揚程、消費電力およびポンプ効率との関
係を示す特性線図である。 １……タービンポンプ、５……ジエツトポン
プ、１０……圧力スイツチ、６５……弁装置、６
８……主弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 揚水量が大なる時に回転ポンプ単独で、揚水
   量が小なる時に回転ポンプとジエツトポンプとを
   組み合せた状態で使用する組み合せポンプにおい
   て、ジエツトポンプへ送る圧力水を主弁の開閉に
   より通水、停止させることによりジエツトポンプ
   を作動、停止させるごとくし、かつ、揚水量の大
   小により自動的に上記主弁が開閉するごとくして
   設定された当該弁の開閉動作時水量付近での、ジ
   エツトポンプを作動した状態における消費電力
   が、回転ポンプ単独で運転した時の最高効率点付
   近の揚水量における消費電力にほぼ等しくなるよ
   うにして、回転ポンプとジエツトポンプとを組み
   合せて運転させるとともに、上記主弁の開閉動作
   時水量付近での、ジエツトポンプを作動した状態
   における効率が最高効率点付近となるようにジエ
   ツトポンプを構成し、かつ、上記主弁の開動作か
   らジエツトポンプが作動を始めると、程なく、圧
   力スイツチが開き、当該ポンプを停止するごとく
   したことを特徴とする浅井戸用組み合せポンプの
   運転方法。