JP2014037716A - 給水ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水源までの距離に関わらず排気用の水量や時間を考慮する必要がなく、排気時には水源の水底の土砂等を舞い上がらせることのない、操作性の良い給水ポンプ装置を提供する。
【解決手段】排気孔１ａ付きの水タンク１内に上面開放の吐水口１ｃ付き補助タンク１ｂを、吐水口１ｃと給水管２の間に第１切替バルブ４と水ポンプ６と第２，３切替バルブ７、８を吐水口１ｃ側から直列に設けて給水路２を、第１切替バルブ４と水源の間に第４切替バルブ１２を設けて吸水路１３を、第３切替バルブ８と補助タンク１ｂの開放面の間に戻し水路１４を、第２切替バルブ７の他ポートと第３水路１９の途中の間にエジェクタポンプ１５を設けて第１水路１６を、第１切替バルブ４と第４切替バルブ１２の間の第２水路の途中とエジェクタポンプ１５内の流路の途中の間に第２水路１８を、第４切替バルブ４と水タンク１内の間に第３水路１９をそれぞれ形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、河川・池・水槽・プール・地下水等の水源から汲み上げた水を水タンクに貯水して給水する給水ポンプ装置に関し、詳しくは水を吸引積込する前に行う水路内の排気技術に関する。

従来、散水車等で使用されている自吸方式水ポンプは、水ポンプ内に水を充満させて駆動し、水路内を排気して給水を行うもので、排気は水ポンプの駆動だけで可能であるから、操作が容易で且つ低コストで実施できるものである。

しかしながら、水ポンプの排気能力が微弱であるから、排気に長時間を要していた。また、少量の水をインペラーの高速回転で攪拌するから、水ポンプ内の水温が上昇し易く、真空に近い状態になると水ポンプ内の水が沸騰して給水が不能となる問題があった。また、この自吸方式水ポンプの揚程は４〜５ｍ以内に限られていた。

この問題に対し、水タンク内に設けた補助タンクに水を別に溜め、その水を排気に利用する給水ポンプ装置が特許文献１で提案されている。この技術は、補助タンク内の水を逆流させて水路内の空気を水源へ排気し、その後吸引積込して次の排気用の水を補助タンクに貯水し、その補助タンクから溢れ出た水を水タンクに貯水して給水を行うもので、排気が迅速に行え、揚程が７〜８ｍと給水能力も高いものである。

しかし、前記特許文献１記載の技術では、逆流によって吐き出された水や空気で水底の土砂等が舞い上がり、続けてその状態で吸引を行うため、土砂混じりの水を水タンク内へ吸引積込することとなり、作業用機械に給水する車輌には不適切であった。特に、プランジャーポンプを使用した高圧洗浄機等は、土砂が混在する水は使用不可のため、特に不適切であった。

また、最近の川・池等の水源周辺の整備により、吸引積込作業に適した場所が減少し、給・散水車から水源までの距離が長くなったため、現行車輌には１０ｍの吸引積込用ホースを取り付けているが、１５〜２０ｍ必要な場所が多いのが現状である。それに伴い、排気に要する補助タンクの容量や時間設定の変更の必要があった。

一方、逆流せずに吸引積込用ホース内を水で満たして吸引積込できる技術は特許文献２で既に提案されている。この技術は、エジェクタポンプの負圧によって水源の水を吸引積込用ホースへ吸引させ、吸引積込用ホース内の空気を水タンクに押し出させて水タンクの排気孔から排気させるものである。

しかし、この技術は特許文献１の技術のように補助タンクを備えていないから、使用後に次の排気に使用するための水を水タンクに残しておく必要があり、水の残量を常に確認しながら散水等をしなければならず、作業に熟練を要するものであった。

特許第４２２４５０１号公報 特許第２６８３５３９号公報

本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、水源までの距離が変化しても排気用の水量や時間を考慮する必要がなく、且つ排気時に水源の水底の土砂等を舞い上がらせることのない操作性が容易な給水ポンプ装置を提供することにある。

かかる課題を解決した本発明の構成は、
１） 水タンクの内部に上面が開放されて満水になれば水タンク内へ溢流する補助タンクを設け、その補助タンクの開放面と水源から水を吸い込む吸込口との間に吸水路を設け、水タンクと外部へ水を吐出する給水管との間に水ポンプを途中に備えた給水路を設けた給水ポンプ装置において、前記水タンクに排気孔を形成し、補助タンクの底部と補助タンクの開放面の間に水ポンプとエジェクタポンプを途中に備えた循環水路を設け、吸水路の途中に切替弁を設け、その切替弁と前記エジェクタポンプ内の流路の途中の間に吸引水路を設けたことを特徴とする、給水ポンプ装置
２） 排気孔付きの水タンクの内部に上面が開放されて満水になれば水タンク内へ溢流する補助タンクを設け、その補助タンクの底部に吐水口を設け、その吐水口と給水管を結ぶ水路に第１切替バルブと水ポンプと第２，３切替バルブを吐水口側から直列に設けて給水路を形成し、第１切替バルブの他のポートと水源から水を吸い込む吸込口を結ぶ水路に第４切替バルブを設けて吸水路を形成し、第３切替バルブの他のポートと補助タンクの開放面を結ぶ戻し水路を形成し、第２切替バルブの他のポートと第３水路の途中を結ぶ水路にエジェクタポンプを設けて第１水路を形成し、そのエジェクタポンプ内の流路の途中と第１切替バルブと第４切替バルブの間の第２水路の途中を結ぶ第２水路を形成し、第４切替バルブの他のポートと水タンク内の底部を結ぶ第３水路を形成した、給水ポンプ装置
３） 水タンクに満水を検知する満水センサーを設け、その満水センサーの検知信号の入力及び第１，２，３，４切替バルブを制御する制御手段を設け、その制御手段は、水ポンプを作動した状態で第１切替バルブの給水路側ポートと第２切替バルブの給水路側ポートと第３切替バルブの戻し水路側ポートを所定時間開放する工程と、第２切替バルブの第１水路側ポートと第４切替バルブの吸水路側ポートを所定時間開放する工程と、第１切替バルブの吸水路側ポートと第２切替バルブの給水路側ポートを満水センサーが満水を検知するまで開放する工程と、第４切替バルブの第３水路側ポートを開放する工程を順に行う制御を備えたもので、給水管に給水する場合は前記制御の実行後に第３切替バルブの給水管側を開放するようにした、前記２）記載の給水ポンプ装置
４） 第２切替バルブと第３切替バルブの間の給水路に第５切替バルブを設け、その第５切替バルブの他のポートに消火用吐水口を設けた、前記２）又は３）記載の給水ポンプ装置
５） 洗浄ノズルを備えた車両に前記１）〜４）いずれか記載の給水ポンプ装置を搭載し、その給水ポンプ装置の給水管と洗浄ノズルを接続した、散水車
にある。

本発明の前記１）記載の構成によれば、切替弁を吸引水路側に切り替えて循環水路の水ポンプを作動させると、循環水路に補助タンクの水を流して循環し、その水がエジェクタポンプを通過する際に負圧が発生する。その負圧と大気圧によって水源の水が吸水路へ吸引され、吸水路内の空気が吸引水路を通じて水タンク内に押し出されて排気孔から排気する。

本発明の前記２）記載の構成によれば、水ポンプを作動させた状態で第１切替バルブの給水路側ポートと第２切替バルブの第１水路側ポートと第４切替バルブの吸水路側ポートを開放すると、補助タンク内の水が第１切替バルブと第２切替バルブとエジェクタポンプを流れ、補助タンクに戻って循環する。その循環する水がエジェクタポンプを通過する際に負圧が発生し、その負圧と大気圧によって水源の水が吸水路へ吸引され、吸水路内の空気が水タンク内に押し出されて排気孔から排気する。

したがって、従来技術のように逆流させることなく吸水路（従来技術でいう吸引積込用ホース）内が水で満たされるから、排気時に水源の水底の土砂等を舞い上がらせることがなくなる。また、排気用の補助タンクの水は循環させて用いるから、従来技術のように排気に必要な水量や時間を考慮する必要がなく、水源までの距離等に係わらず排気が確実に完了するまで続行でき、操作に熟練を要しないものとなる。

実施例の給水ポンプ装置の説明図である。 実施例のシーケンス回路の説明図である。 実施例のエジェクタポンプの説明図である。 実施例の給水ポンプ装置の使用状態を示す説明図である。 実施例の給水ポンプ装置の使用状態を示す説明図である。 実施例の給水ポンプ装置の使用状態を示す説明図である。 実施例の給水ポンプ装置の使用状態を示す説明図である。 実施例の給水ポンプ装置の使用状態を示す説明図である。

本発明では、各切替バルブを制御する制御手段を設けると、一連の工程が自動的に行われて迅速且つ容易に給水を開始でき、より操作に熟練を要しないものとなる。切替バルブとしては、電動式・エアー式のものや手動式が兼用できるものが採用でき、少なくとも３つのポートを有するものが使用される。以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。

図１〜８に示す実施例は、制御手段によって自動的に排気・吸引積込できるようにした散水車の例である。図１に示すように、水タンク１の上面に排気孔１ａを設け、水タンク１の内部に上面が開放された補助タンク１ｂを設け、その補助タンク１ｂの底部に吐水口１ｃを設け、水タンク１の上部には満水を検知する満水センサー１ｄを設けている。

吐水口１ｃと給水管２の間には給水路３を形成し、その給水路３の途中に第１切替バルブ４のａ，ｃポートと砂取りストレーナー５と水ポンプ６と第２切替バルブ７のａ，ｃポートと第５切替バルブ２０のａ，ｂポートと第３切替バルブ８のｃポートを吐水口１ｃ側から直列に接続している。給水管２は第３切替バルブ８のａポートに接続している。水タンク１の底部にはバタフライ弁９を介して散水ノズル１０を設けている。

第１切替バルブ４のｂポートと水源１１の間には吸水路１３を形成し、その吸水路１３の途中に第４切替バルブ１２のｂ，ｃポートを接続している。第３切替バルブ８のｂポートと補助タンク１ｂの開放面の間には戻し水路１４を形成している。

第２切替バルブ７のｂポートと戻し水路１４の途中の間には第１水路１６を形成し、その第１水路１６の途中にエジェクタポンプ１５を接続している。そのエジェクタポンプ１５内の流路の途中と第１切替バルブ４及び第４切替バルブ１２の間の吸水路１３の途中の間にはチャッキ弁１７を備えた第２水路１８を形成し、第４切替バルブ１２のａポートと水タンク１の底部の間には第３水路１９を形成している。

第１〜５切替バルブ４，７，８，１２，２０はエアー方式の三方ボールバルブで構成している。符号５ａはエア抜きバルブ、符号１３ａはストレーナーである。符号２１は消火用吐水口で、第５切替バルブ２０のｃポートに接続している。

制御手段であるシーケンス回路２２は図２に示す。シーケンス回路２２は、水ポンプ６を作動させ、その状態で第１切替バルブ４のａ，ｃポートとエア抜きバルブ５ａと第２切替バルブ７のａ，ｃポートと第５切替バルブ２０のａ，ｂポートと第３切替バルブ８のｂ，ｃポートを所定時間開放する工程と、エア抜きバルブ５ａを閉鎖して第２切替バルブ７のｂ，ｃポートと第４切替バルブ１２のｂ，ｃポートを所定時間開放する工程と、第１切替バルブ４のａ，ｂポートと第２切替バルブ７のａ，ｃポートを満水センサー１ｄが満水を検知するまで開放する工程と、第４切替バルブ１２のａ，ｃポートを開放する工程を順に行う制御を備えている。

符号２１ａは洗浄用スイッチ２２ａであって、ＯＮにすると第３切替バルブ８のａ，ｃポートの開放に切り替え、ＯＦＦにするとｂ，ｃポートの開放に切り替えるものある。符号２２ｂはシーケンス回路２２の起動スイッチ、符号２２ｃはシーケンス回路２２の停止スイッチ、符号２２ｄはタイマリレーである。

エジェクタポンプ１５は、図３に示すように、第１水路１６と第２水路１８の接続位置に円錐状に先細りするノズル１５ａを設け、そのノズル１５ａによって水Ｗの流れを加速させて高速に噴射されるようにしている。その高速に噴射される水Ｗによってノズル１５ａの周囲に負圧を発生させ、第２水路１８の内部に水Ｗが吸引されて第１水路１６の下流側へ流れるようになっている。

本実施例では、起動スイッチ２２ｂを押すと、まず、図４に示すように、水ポンプ６が作動し、第１切替バルブ４のａ，ｃポートとエア抜きバルブ５ａと第２切替バルブ７のａ，ｃポートと第５切替バルブ２０のａ，ｂポートと第３切替バルブ８のｂ，ｃポートが開き、補助タンク１ｂの水Ｗが第１切替バルブ４・砂取りストレーナー５・水ポンプ６・第２切替バルブ７・第５切替バルブ２０・第３切替バルブ８を流れ、補助タンク１ｂに戻って循環する。その循環によって水路中の空気が水Ｗとともに補助タンク１ｂに押し出され、その空気が排気孔１ａから排気される。水路中の空気は、砂取りストレーナー５で分岐した水路からも外部に排気される。この工程は数秒間継続する。

次に、図５に示すように、エア抜きバルブ５ａを閉鎖して第２切替バルブ７のｂ，ｃポートと第４切替バルブ１２のｂ，ｃポートが開き（他のバルブはそのまま）、補助タンク１ｂの水Ｗが第１切替バルブ４・砂取りストレーナー５・水ポンプ６・第２切替バルブ７・エジェクタポンプ１５を流れ、補助タンク１ｂに戻って循環する。その循環によって水路中の空気が水Ｗとともに補助タンク１ｂに押し出され、その空気が排気孔１ａから排気される。

一方、循環する水Ｗがエジェクタポンプ１５を通過する際に負圧が発生し、その負圧と大気圧によって水源１１の水Ｗが吸水路１３に吸引され、吸水路１３・第２水路１８・チャッキ弁１７内の空気が水Ｗとともに第１水路１６を通じて補助タンク１ｂに押し出され、その空気が排気孔１ａから排気される。補助タンク１ｂから溢れた水Ｗは水タンク１に溜まり、補助タンク１ｂは常に満水が維持される。この工程は数十秒間継続する。

次に、図６に示すように、第１切替バルブ４のａ，ｂポートと第２切替バルブ７のａ，ｃポートが開き（他のバルブはそのまま）、水源１１の水Ｗが吸水路１３・第４切替バルブ１２・第１切替バルブ４・砂取りストレーナー５・水ポンプ６・第２切替バルブ７・第５切替バルブ２０・第３切替バルブ８を通じて補助タンク１ｂに流れ、溢れた水Ｗが水タンク１に溜まっていく。

水タンク１内の水位が上昇して水Ｗが満水センサー１ｄに触れると、図７に示すように、第４切替バルブ１２のａ，ｃポートが開いて外部からの吸引用の水路が閉じ、給水できる状態になる。そして、洗浄用スイッチ２２ａをＯＮにして第３切替バルブ８のａ，ｃポートを開くと、図８に示すように、水Ｗが給水管２に流れて洗浄ノズル２ａから散水される。また、第５切替バルブ２０のｂ，ｃポートを開くと、水Ｗが消火用吐水口２１に流れて消防用に給水できる。あるいは、バタフライ弁９を開くと、水Ｗが重力で噴水ノズル１０に流れて散水用に給水できる。

作業が終了すると、洗浄用スイッチ２２ａをＯＦＦにして給水を止め、停止スイッチ２２ｃを押すと水ポンプ６が停止して水Ｗの循環が止まる。次の吸引積込前の排気は、前記のように、補助タンク１ｂの水Ｗを循環させることによって行うことができる。

以上説明したように、本実施例によれば、従来技術のように逆流させることなく吸水路１３内が水Ｗで満たされるから、吸水路１３の排気時に水源１１の水底の土砂等を舞い上がらせることがなくなる。また、排気用の補助タンク１ｂの水Ｗは循環させて用いるから、従来技術のように排気に必要な水量や時間を考慮する必要がなく、水源１１までの距離等に係わらず排気が確実に完了するまで続行でき、操作に熟練を要しないものとなる。

なお、本実施例では、シーケンス回路２２を設けて自動的に排気・吸引積込する例について説明したが、シーケンス回路２２を設けずに、手動で各切替バルブをシーケンス回路２２の制御と同じ手順で操作しても、同様の効果を奏する。

本発明の給水ポンプ装置は、散水車・消防車・路面洗浄車・工場の給水装置等に利用できる。

１ 水タンク
１ａ 排気孔
１ｂ 補助タンク
１ｃ 吐水口
１ｄ 満水センサー
２ 給水管
２ａ 洗浄ノズル
３ 給水路
４ 第１切替バルブ
５ 砂取りストレーナー
５ａ エア抜きバルブ
６ 水ポンプ
７ 第２切替バルブ
８ 第３切替バルブ
９ バタフライ弁
１０ 散水ノズル
１１ 水源
１２ 第４切替バルブ
１３ 吸水路
１３ａ ストレーナー
１４ 戻し水路
１５ エジェクタポンプ
１５ａ ノズル
１６ 第１水路
１７ チャッキ弁
１８ 第２水路
１９ 第３水路
２０ 第５切替バルブ
２１ 消火用吐水口
２２ シーケンス回路（制御手段）
２２ａ 洗浄用スイッチ
２２ｂ 起動スイッチ
２２ｃ 停止スイッチ
２２ｄ タイマリレー
Ｗ 水

Claims (5)

1. 水タンクの内部に上面が開放されて満水になれば水タンク内へ溢流する補助タンクを設け、その補助タンクの開放面と水源から水を吸い込む吸込口との間に吸水路を設け、水タンクと外部へ水を吐出する給水管との間に水ポンプを途中に備えた給水路を設けた給水ポンプ装置において、前記水タンクに排気孔を形成し、補助タンクの底部と補助タンクの開放面の間に水ポンプとエジェクタポンプを途中に備えた循環水路を設け、吸水路の途中に切替弁を設け、その切替弁と前記エジェクタポンプ内の流路の途中の間に吸引水路を設けたことを特徴とする、給水ポンプ装置。
2. 排気孔付きの水タンクの内部に上面が開放されて満水になれば水タンク内へ溢流する補助タンクを設け、その補助タンクの底部に吐水口を設け、その吐水口と給水管を結ぶ水路に第１切替バルブと水ポンプと第２，３切替バルブを吐水口側から直列に設けて給水路を形成し、第１切替バルブの他のポートと水源から水を吸い込む吸込口を結ぶ水路に第４切替バルブを設けて吸水路を形成し、第３切替バルブの他のポートと補助タンクの開放面を結ぶ戻し水路を形成し、第２切替バルブの他のポートと第３水路の途中を結ぶ水路にエジェクタポンプを設けて第１水路を形成し、そのエジェクタポンプ内の流路の途中と第１切替バルブと第４切替バルブの間の第２水路の途中を結ぶ第２水路を形成し、第４切替バルブの他のポートと水タンク内の底部を結ぶ第３水路を形成した、給水ポンプ装置。
3. 水タンクに満水を検知する満水センサーを設け、その満水センサーの検知信号の入力及び第１，２，３，４切替バルブを制御する制御手段を設け、その制御手段は、水ポンプを作動した状態で第１切替バルブの給水路側ポートと第２切替バルブの給水路側ポートと第３切替バルブの戻し水路側ポートを所定時間開放する工程と、第２切替バルブの第１水路側ポートと第４切替バルブの吸水路側ポートを所定時間開放する工程と、第１切替バルブの吸水路側ポートと第２切替バルブの給水路側ポートを満水センサーが満水を検知するまで開放する工程と、第４切替バルブの第３水路側ポートを開放する工程を順に行う制御を備えたもので、給水管に給水する場合は前記制御の実行後に第３切替バルブの給水管側を開放するようにした、請求項２記載の給水ポンプ装置。
4. 第２切替バルブと第３切替バルブの間の給水路に第５切替バルブを設け、その第５切替バルブの他のポートに消火用吐水口を設けた、請求項２又は３記載の給水ポンプ装置。
5. 洗浄ノズルを備えた車両に請求項１〜４いずれか記載の給水ポンプ装置を搭載し、その給水ポンプ装置の給水管と洗浄ノズルを接続した、散水車。

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