JPS6336077A - 高揚程加圧式ポンプシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、臨海工業地帯における地盤改良のためのデ
ィープウェルからの揚水や防爆構造をとる必要のある石
油化学プラントあるいはガス井戸などの揚水、さらには
腐食性を有する水や温泉水のような高温水の揚水などに
使用する高揚程の加圧式ポンプシステムに関するもので
ある。

〔従来の技術〕

本出願人は、先に特開昭６０−２１６１００号公報にて
開示されたようなディープウェルでの湯水や腐蝕性を有
する温排水の揚水、さらには防爆構造をとる必要のある
石油化学プラントなどにおける揚水ポンプとして空気加
圧式ポンプを開発した。

ところで、この空気加圧式ポンプは、第６図（ａ）およ
び（ｂ）に示すように、筒体１ａの上下に、上蓋１ｂと
下蓋１ｃを被着して気密性を有するポンプ本体１を構成
し、このポンプ本体１の上Ｍ１ｂより排水管２を内挿し
、その下端開口部を下蓋ＩＣ付近に位置させるとともに
、その途中に逆止弁３Ａを設け、かつ上１ｉ１ｂに筒体
１ａ内に圧縮空気の給排を行う空気管５を接続し、下蓋
１ｃに逆止弁３Ｂを備えた吸水管４を設けた構造からな
るものである。そして、第６図（ａ）に示すように全体
を水中ポンプ方式に液中に沈めるとともに、前記空気管
５にコンプレッサー６を接続し、このコンプレッサー６
より圧縮空気を筒体１ａ内に送給することにより、筒体
１ａ内の水を加圧して排水管２と、この排水管２に接続
された揚水管７を介して外部へ排水し、排水が終ると、
第６図（ｂ）に示すように前記コンプレッサー６と空気
管５との間に設けた三方弁８０１つのボートを介して筒
体１ａ内の加圧空気を大気中に放出させるが、もしくは
前記三方弁８の他のボートにエジェクターを接続し、こ
のエジェクターに付設したエジェクター管より圧縮空気
を送り込んで前記空気管５を介して筒体１ａ内の加圧空
気を積極的に引き抜いて、筒体１ａ内を減圧にして吸水
管４より筒体１ａ内に吸水させ、以下前記加圧排水と吸
水とを交互に繰り返して揚水作業を行うようにしたもの
である。

なお、第６図でＮはディープウェル、９はこのディープ
ウェルＮの内部に設けたレベルスイッチで、１０はこの
レベルスイッチ９に接続した制御盤である。

この制御盤１０は、メインリレー、タイマーおよびサブ
リレー等から構成され、前記レベルスイッチ９よりの検
知信号により、作動空気を供給する空気管５の三方弁８
を切換制御して、ポンプ本体の加圧・排水および吸水の
各行程を自動的に切換制御するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の加圧式ポンプは、以上のように構成されているた
め、揚程が極めて高い場合、例えばディープウェルのよ
うな場所で使用する場合は、作動源となる加圧空気用の
コンプレッサーをより高圧なものとしなければならない
という欠点があった。

したがって、より高揚程のポンプとして使用する場合は
、ポンプ自体も高強度・高性能のものとする必要があり
、その結果、揚水設備としてのポンプやコンプレッサー
など構成機器は、高圧機器となり、製造に際しては製造
認可をとる必要が生じたり、また設備コストが高くなる
という欠点があった。その上従来の空気加圧式ポンプの
場合は、コンプレッサーより筒体内に送り込んだ作動用
の加圧空気は、加圧・排水行程の終了後は空気管を介し
て大気中に放出され、その排気の持つ加圧エネルギーは
全く活用されていなかった。したがって全体としてのエ
ネルギー効率が極めて低いという欠点があった。

さらに温泉水のような高温水を揚水する場合、この加圧
式ポンプにおいては、加圧・排水の行程毎に、新しい加
圧空気が供給されるので、その新しい加圧空気により揚
水が温度低下をもたらし、また揚水中に有用なガスを含
む場合、その有用なガスに加圧空気が混合するといった
不都合もあった。いずれにしても、従来の加圧式ポンプ
は、構造的に簡単で、しかも防爆性を有するなど、きわ
めて優れた利点を有するにも拘わらず、高揚程、作動用
エネルギーの効率性といった点で、まだ多くの問題点が
あった。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明は上記問題点を解決するため、加圧式ポ
ンプすなわち筒状を呈する気密構造のポンプ本体内に加
圧流体を供給することによりポンプ本体内の液を排水さ
せ、次に排水後のポンプ本体内を減圧して液を吸水し、
以下液の排水と吸水とを交互に繰り返して揚水作業を行
う加圧式ポンプの複数基を直列に接続し、これら接続し
た加圧式ポンプの複数を同時に連動して作動するよう少
なくとも２群以上に群分けして配列するとともに、第１
の群のポンプと第２の群のポンプとは互いに隣り合うよ
う交互に配列し、第１の群が加圧・排水行程の時、第２
の群は減圧・吸水行程とし、逆に第１の群が減圧・吸水
行程の時、第２の群は加圧・排水行程とし、それぞれの
群が前記加圧・排水行程と減圧・吸水行程とを交互に繰
り返して揚水するポンプシステムに構成したものである
。さらにまた、このポンプシステムに加圧作用および減
圧作用を起こさせるための作動流体を往復動シリンダー
を用いて発生させるように構成したものである。

〔作用〕

本発明は上述したように、複数基の加圧式ポンプを直列
に、しかも複数基を１つの群として２群以上に群分けし
て接続し、かつ各群のポンプは互いに隣り合わせて配列
し、しかも一方の群のポンプが加圧・排水を行程にある
時、すなわち往復動シリンダーによる加圧作用が行われ
ている時、他方の群のポンプは減圧・吸水行程、すなわ
ち減圧作用の状態にあるように配列し、システムとして
群別に交互運転させるように構成しであるため、各個別
のポンプに供給する作動流体を高圧のものとする必要は
なく、高揚程の揚水が可能である。

また作動流体を往復動シリンダーにより供給するように
構成しているため、１回のストロークの間に、加圧・排
水行程と減圧・吸水行程との双方が平行して行われ、エ
ネルギー効率がきわめて高いものである。

〔実施例〕

さらに本発明の構成を実施例図に基づいて説明すると次
の通りである。

まず、第１図は４基の加圧式ポンプａ、ｂ、ｃ。

ｄを直列に接続して高揚程加圧式ポンプシステムを構成
した場合を示すものである。

この第１図において、最下位の加圧式ポンプｄは、第６
図で説明したように底部の吸水管４に逆止弁３Ｂを備え
、その上位の加圧式ポンプａ、ｌ）。

Ｃは、すべて吸水管側の逆上弁を取外し、各加圧ポンプ
の排水管２と上位の加圧式ポンプｃ、ｂ、Ｂの吸水管４
との間′を揚水管ｆ、ｇ、ｈで接続し、最上位の加圧式
ポンプａの排水管２に揚水管ｅを接続し、各加圧式ポン
プａ、ｂ、ｃ、ｄを直列に接続しである。

次に、この直列に接続した加圧式ポンプａ、ｂ。

ｃ、ｄを二つの群に群分けするため、加圧式ポンプａと
Ｃを作動流体の供給・排出管ｉで接続して第１群とし、
他方加圧式ポンプｂとｄを同じく作動流体の供給・排出
管ｊで接続し、第２群を構成しである。

そして、前記作動流体の供給・排出管ｉおよびｊを往復
動シリンダーにの左右に接続し、この往復動シリンダー
にのピストンを往復動させることにより、前記群分けし
た加圧式ポンプａとＣおよびｂとｄとに、それぞれ加圧
作用と減圧作用とを与え、それを交互に繰り返すことに
より揚水作業を行うように構成しである。

さらに、この点の作用を明らかにするため、第２図以下
第５図に基づいて、具体的に説明する。

まず第２図において、ピストンロッドｍが右側に移動す
ると、作動流体は供給・排出管ｊを経て、第２群の加圧
式ポンプｂおよびｄに供給される。

すなわち加圧流体が加圧式ポンプｂおよびｄに加圧作用
を与える。

その結果、この加圧式ポンプｂおよびｄ内の液は、排水
作用を受け、上位の加圧式ポンプａおよびＣへそれぞれ
揚水される。

同時に、この上位の加圧式ポンプａおよびＣは、それぞ
れ供給・排出管ｉで接続されているためピストンロッド
ｍの右側への移動にともなって加圧式ポンプａおよびＣ
内に濾加作用を与える。

したがって、前記第２群の加圧式ポンプｂおよびｄの加
圧作用と呼応して第１群の加圧式ポンプａおよびＣの減
圧作用との双方の相乗効果によって揚水をより効果的に
行わせることに役立つ。すなわち、低圧でも上位ポンプ
への揚水が容易である。

第３図は、シリンダーのビス］・ンロノドｍが右側のス
トロークエンドに位置した状態を示すものである。この
位置においては、第１群および第２群のそれぞれの加圧
式ポンプａおよびｃ、ｂおよびｄは、作動完了状態にあ
る。

次に、第４図に示すように、ピストンロッドｍが左側に
移動すると、シリンダーによりの作動流体は、前記の場
合とは逆に、作動流体の供給・徘円管ｉを経て、第１群
の加圧式ポンプａおよびＣに供給され第１群の加圧式ポ
ンプａおよびＣを加圧する。

同時に第２群の加圧式ポンプｂおよびｄは減圧作用を受
け、吸水作用を行う。その結果、最上位の加圧式ポンプ
ａからは揚水管ｅを介して外部に排水され、最下部の加
圧式ポンプｄは、ディープウェルＮの貯溜水ｐを吸入す
ることになる。

第５図は、−Ｆ記作動が終了し、シリンダーにのピスト
ンロッドｍが左側のストロークエンドに位置した状態を
示すものである。

なお、このシステムにおいて、作動流体を供給・排出す
る往復動シリンダーにのコントロールは、特開昭６０−
２１６１００号公報に開示した三方弁の制御方式と同様
に、ディープウェルＮ内に設けた液面検知器による検知
信号をもとに、制御盤を介してピストンロッドｍの往復
作動を制御するように構成するものである。

また、本発明実施例では、加圧式ポンプの４基を接続し
たシステム構成としたが、揚水の高さによっては、これ
以上の基数をもってシステム構成することがあるのはも
ちろんである。

〔発明の効果〕

本発明による加圧式ポンプシステムは、以上説明したよ
うな構成であるため、次のような利点、効果がある。

（１）低圧で高揚程の揚水作業ができる。すなわち複数
基のポンプを直列状に接続し、さらにそれを群分けして
、排水と吸水とを交互に行うように構成したので、それ
ぞれのポンプを低圧で作動し、高揚程の揚水ができる。

（２）　　システム構成が低圧操作の機器構成であるた
め、加圧式ポンプおよび作動流体を供給するシリンダー
等相互を結ぶ配管系もきわめて単純となり、保守管理が
容易である。しかも作動流体を供給するシリンダーは構
造的に単純なピストンシリンダーであり、全体としての
システム構成がきわめてシンプルである。したがってシ
ステムコストが安い。

（３）作動流体の供給源を前述のように往復動シリンダ
ーとし、かつ加圧式ポンプを群分けし、各群の揚水時の
加圧操作と吸水時の減圧操作とを、そのシリンダーによ
り同時に実行されるように構成しているため、作動流体
が大気中に放出されることがなく、システムとしての工
翠ルギー効率がきわめて高い。

（４）作動流体の大気中への放出がなく連続して使用さ
れるので、揚水が温泉水のような場合でも、その揚水の
熱損失を招くことはない。

以上説明したように本発明による加圧式ポンプシステム
は、従来単独で備えていた加圧式ポンプとしての特徴、
すなわち防爆性であるとか、機械的回転部分がなく構造
がシンプルであるとか、耐食性構造とすることが容易で
あるとかのきわめて優れた特徴・利点を損なうことな（
、より高揚程の、しかも効率性の高いポンプシステムと
して、その効用を発揮することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるポンプシステムの構成を示す縦
断面図、第２図〜第５図は作動要領を説明するための縦
断面、第６図（ａｌ、　（ｂｌは従来の空気加圧式ポン
プの構成を示す縦断面図で、（ａｌは加圧・排水行程の
状態を（ｂｌは減圧・吸水行程の状態をそれぞれ示すも
のである。 １・・・ポンプ本体　　　　　３Ａ、３ｂ・・・逆止弁
１ａ・・・筒体　　　　　　　　４・・・吸水管１ｂ・
・・上Ｍ　　　　　　　　５・・・空気管１ｃ・・・下
蓋　　　　　　　　６・・・コンプレッサー２・・・排
水管　　　　　　　７・・・揚水管８・・・三方弁　　
　　　　　９・・・レヘルスイノチ１０・・・制御盤　
　　　　　　Ｎ・・・ディープウェルａ＋ｂ１ｃ１ｄ・
・・加圧式ポンプ　ｅｊ、ｇ、ｈ・・・揚水管１、」　
・・・供給・排出管　　　Ｋ・・・シリンダｍ・・・ピ
ストンロッド　　　ｐ・・・貯溜水特許出願人　大成建
設株式会社（、ｑ１名）代理人　弁理士　磯　野　道　
造−、、。 第６図 （Ｑ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）筒状を呈する気密構造のポンプ本体内に加圧流体
   を供給することによりポンプ本体内の液を排水させ、次
   に排水後のポンプ本体内を減圧にして液を吸水し、以下
   液の排水と吸水とを交互に繰り返して揚水作業を行う加
   圧式ポンプの複数基を直列に接続し、これら接続した加
   圧式ポンプの複数を同時に連動して作動するよう少なく
   とも２群以上に群分けして配列するとともに、第１の群
   の加圧式ポンプと第２の群の加圧式ポンプとは互いに隣
   り合うよう交互に配列し、第１の群が加圧・排水行程の
   時、第２の群は減圧・吸水行程とし、逆に第１の群が減
   圧・吸水行程の時、第２の群は加圧・排水行程とし、そ
   れぞれの群が前記加圧・排水工程と減圧・吸水行程とを
   交互に繰り返して揚水するよう構成したことを特徴とす
   る高揚程加圧式ポンプシステム。
2. （２）上記ポンプシステムに加圧作用および減圧作用を
   起こさせるための作動流体を往復動シリンダを用いて発
   生させるように構成したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の高揚程加圧式ポンプシステム。