JP2017031900A - 給水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】海水や温泉水等の腐食性流体に適用される比較的安価で信頼性の高い給水装置を提供する。【解決手段】給水装置は、流体を移送するための耐腐食性のポンプ１と、ポンプ１の吐出側に設けられた圧力タンク３と、圧力タンク３に接続された圧力検出器２７と、ポンプ１の動作を制御する制御装置４とを備える。圧力タンク３は、ポンプ１から吐出された流体を保持する伸縮性のあるブラダ２０と、ブラダ２０を収容するケーシング２１とを備えている。圧力検出器２７は、ケーシング２１とブラダ２０との間の気体室２２に連通しており、気体室２２内の気体の圧力を検出するように構成されている。ブラダ２０が腐食性流体を保持していないときの、気体室２２内の気体の圧力はポンプ１を始動すべき所定の始動圧力よりも低い。【選択図】図２

Description

本発明は給水装置に関し、特に海水や温泉水等の腐食性流体を移送する給水装置に関するものである。

一般的な給水装置は、流体を移送するためのポンプ、ポンプに接続される管類、ポンプの吐出側に設けられた圧力タンク、ポンプの吐出側の流体の圧力を検出する圧力検出器（圧力センサまたは圧力スイッチ）、およびポンプの動作を制御する制御装置等の各種構成要素から構成される。

海水や温泉水等の腐食性流体を移送する場合、給水装置の耐食性を確保するために、上記構成要素のうち、腐食性流体に接触する構成要素を、耐腐食性材料から構成する必要がある。

実開昭６０−１７５８９６号公報

圧力検出器は、流体の圧力をタイムリーに、かつ正確に検出するために、一般的には、金属製のダイヤフラムを備えている。精度のよい圧力検出器（すなわち、高信頼性の圧力検出器）を比較的安価で確保するためには、水道水等の非腐食性流体を移送するための給水装置で一般的に使用されている圧力検出器を使用することが望ましい。

しかしながら、このような圧力検出器（特にダイヤフラム）は、腐食性流体に対する耐腐食性を有していないため、このような圧力検出器を腐食性流体に直接接触させて使用することは困難である。

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、海水や温泉水等の腐食性流体に適用される比較的安価で信頼性の高い給水装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、流体を移送するための耐腐食性のポンプと、前記ポンプの吐出側に設けられた圧力タンクと、前記圧力タンクに接続された圧力検出器と、前記ポンプの動作を制御する制御装置とを備え、前記圧力タンクは、前記ポンプから吐出された流体を保持する伸縮性のあるブラダと、該ブラダを収容するケーシングとを備えており、前記圧力検出器は、前記ケーシングと前記ブラダとの間の気体室に連通しており、該気体室内の気体の圧力を検出するように構成されており、前記ブラダが流体を保持していないときの、前記気体室内の前記気体の圧力は前記ポンプを始動すべき所定の始動圧力よりも低いことを特徴とする給水装置である。

本発明の好ましい態様は、前記ポンプから吐出された流体の流量を検出する流量検出器をさらに備え、前記制御装置は、前記気体の圧力が前記ポンプを停止すべき所定の停止圧力に達していない状態で流体の流量が所定の小水量まで低下してから、所定の時間が経過した場合には、前記ポンプを強制的に停止させるように構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記制御装置は、前記ポンプを強制的に停止させるとともに警報を発することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ポンプは耐腐食性樹脂から構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ポンプは金属の表面に耐腐食性材料が被覆された部材から構成されていることを特徴とする。

圧力検出器は圧力タンクの気体室内の気体の圧力を検出するため、圧力検出器は腐食性流体には接触しない。したがって、耐腐食性を有しない比較的安価で信頼性の高い圧力検出器を使用することができる。結果として、比較的安価で信頼性の高い給水装置を提供することができる。

本発明に係る給水装置の一実施形態を模式的に示す平面図である。 圧力タンクを示す断面図である。 給水装置の他の実施形態を模式的に示す平面図である。

本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明に係る給水装置の一実施形態を模式的に示す平面図である。本実施形態に係る給水装置は、海水や温泉水等の腐食性流体（より具体的には、腐食性液体）の移送に適した給水装置である。以下の説明では、腐食性流体を単に流体または液体と呼ぶことがある。

給水装置は、流体（液体）を移送するための耐腐食性のポンプ１と、ポンプ１の吐出側に設けられた圧力タンク３と、ポンプ１の動作を制御する制御装置４とを備えている。ポンプ１、圧力タンク３、および制御装置４はユニットベース１０の上に配置されている。本実施形態において、給水装置は１台のポンプ１を備えているが、２台以上のポンプを備えてもよい。

ポンプ１の吸込口は吸込管１１に接続されており、ポンプ１の吐出口は吐出管２に接続されている。吐出管２には、流体の逆流を防止する逆止弁１３が取り付けられている。逆止弁１３は例えばスイング式の逆止弁である。吐出管２には、分岐管５が接続されている。分岐管５の一端は吐出管２に接続されており、他端は圧力タンク３の底部に接続されている。

吐出管２、分岐管５、および吸込管１１は、例えば塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂などの耐腐食性材料から構成されている。本実施形態では、吐出管２、分岐管５、および吸込管１１は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で補強された耐衝撃性硬質塩化ビニル管から構成されている。このような構成により、吐出管２、分岐管５、および吸込管１１は耐腐食性を有し、かつ十分な強度を有する。逆止弁１３も、塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂などの耐腐食性材料から構成されている。

図１に示すように、ポンプ１はモータ２９に接続されている。モータ２９はユニットベース１０の上に配置されており、制御装置４に接続されている。モータ２９が駆動されると、ポンプ１の羽根車（図示しない）は一定の速度で回転し、流体は吸込管１１を通じてポンプ１内に吸い込まれる。ポンプ１内に吸い込まれた流体は羽根車の回転によって昇圧され、吐出管２を通じて外部に移送される。

ポンプ１は耐腐食性樹脂から構成されている。より具体的には、ポンプ１は耐腐食性および耐衝撃性に優れたポリジシクロペンタジエン（ＰＤＣＰＤ）樹脂やポリプロピレン（ＰＰ）樹脂やフッ素樹脂等の耐腐食性樹脂から構成されている。ポンプ１は、金属の表面に耐腐食性材料が被覆された部材から構成されてもよい。ポンプ１の全体が耐腐食性を有していなくてもよく、ポンプ１の流体に接する部分のみが耐腐食性を有してもよい。

図２は圧力タンク３を示す断面図である。図２に示すように、吐出管２を流れる流体の一部は分岐管５を通じて圧力タンク３に流入する。圧力タンク３はブラダ型の圧力タンクであり、ポンプ１から吐出された流体を保持する伸縮性のあるブラダ２０と、ブラダ２０を収容するケーシング２１とを備えている。ブラダ２０はゴム等の伸縮性のある材料から構成された袋である。ケーシング２１は鋼鉄（ＳＳ４００）等の金属から構成されている。

ブラダ２０の外面とケーシング２１の内面との間には密閉された気体室２２が形成されている。ケーシング２１の側面には、気体室２２に空気等の気体を導入するための気体導入管２５が接続されており、気体は気体導入管２５を通じて気体室２２に導入される。気体導入管２５には開閉弁２４が取り付けられており、気体室２２に気体が導入された後に開閉弁２４が閉じられる。圧力計２８は気体室２２内の気体の圧力を表示するように構成されており、作業員は圧力タンク３内の気体の圧力を視認することができるようになっている。

ケーシング２１の側面には圧力検出器２７が接続されている。圧力検出器２７は気体室２２に連通しており、気体室２２内の気体の圧力を検出するように構成されている。圧力検出器２７は制御装置４に接続されており、気体室２２内の気体の圧力を示す圧力信号を制御装置４に送る。ブラダ２０内の流体の圧力と気体室２２内の気体の圧力とは、ほぼ同一であるので、圧力検出器２７により、気体室２２内の気体の圧力を測定することで、ブラダ２０内の流体の圧力、すなわちポンプ１の吐出側の圧力を検出することができる。

圧力検出器２７は、水道水等の非腐食性流体を移送する給水装置で一般的に使用される圧力検出器である。つまり、圧力検出器２７は耐腐食性の圧力検出器ではなく、非腐食性の比較的安価な圧力検出器である。圧力検出器２７はブラダ２０の内部とは連通していないため、腐食性流体には接触しない。したがって、圧力検出器２７として、比較的安価で信頼性の高い圧力検出器を使用することができ、結果的に、比較的安価で信頼性の高い給水装置を提供することができる。

図１に示すように、吐出管２には、ポンプ１から吐出された流体の流量を検出する流量検出器３０が取り付けられている。流量検出器３０は逆止弁１３の下流側であって、圧力タンク３の上流側に位置している。流量検出器３０は制御装置４に接続されており、吐出管２を流れる流体の流量を示す流量信号を制御装置４に送る。流量検出器３０として、電磁式の流量検出器または超音波式の流量検出器を使用することができる。

圧力検出器２７として、圧力センサまたは圧力スイッチを使用することができる。圧力検出器２７として圧力センサを使用する場合、制御装置４は、圧力検出器２７から出力された圧力信号によって示される気体室２２内の気体の圧力（すなわちポンプ１の吐出側の圧力）を監視し、この気体の圧力が、ポンプ１を停止すべき所定の停止圧力に達したか否か、およびポンプ１を始動すべき所定の始動圧力まで低下したか否かを判定する。圧力検出器２７として圧力スイッチを使用する場合、圧力検出器２７は、気体室２２内の気体の圧力が所定の停止圧力まで上昇したことを検出する第１圧力スイッチと、気体室２２内の気体の圧力が所定の始動圧力まで低下したことを検出する第２圧力スイッチとを備える。

制御装置４は、吐出管２を流れる流体の流量が所定の小水量まで低下し、かつ気体室２２内の気体の圧力が所定の停止圧力まで上昇したときに、ポンプ１を停止させるように構成されている。さらに、制御装置４は、気体室２２内の気体の圧力が所定の始動圧力まで低下したときに、ポンプ１を始動させるように構成されている。所定の停止圧力は所定の始動圧力よりも高い。ブラダ２０が流体を保持していないときの、気体室２２内の気体の圧力（つまり、予め気体室２２に封入される気体の圧力）は、ポンプ１を始動すべき所定の始動圧力よりも低い。

ポンプ１の停止中に流体の使用量が増加すると、圧力タンク３内の流体（つまり、ブラダ２０に保持された流体）は少なくなり、気体室２２内の気体の圧力が低下する。気体室２２内の気体の圧力が所定の始動圧力まで低下すると、制御装置４はポンプ１を始動させる。その後、流体の使用量が低下すると、一定の速度で回転しているポンプ１の吐出圧力は上昇し、気体室２２内の気体の圧力が上昇する。吐出管２を流れる流体の流量が所定の小水量まで低下し、かつ気体室２２内の気体の圧力が所定の停止圧力まで上昇すると、制御装置４はポンプ１を停止させる。このようにして、制御装置４は、気体室２２内の気体の圧力に基づいてポンプ１を始動させ、気体室２２内の気体の圧力と流体の流量に基づいてポンプ１を停止させる。

しかしながら、圧力タンク３に故障が生じると、流体の使用量が低下しても気体室２２内の気体の圧力が十分に上昇しないことがある。例えば、異物による圧力タンク３の入口の閉塞や、ブラダ２０の破損、気体導入管２５とケーシング２１との接続部からの気体の漏れ等が起こると、気体室２２内の気体の圧力が十分に上昇しないことがある。このような場合、ユーザー側（給水装置の二次側）での流体の使用量が０になっても、気体室２２内の気体の圧力は所定の停止圧力に到達せず、このため、制御装置４は、ポンプ１を停止させることができない。その結果、ポンプ１の締め切り運転が無駄に継続され、ポンプ１が過熱し、最悪の場合、ポンプ１が損傷するおそれがある。

そこで、制御装置４は、気体室２２内の気体の圧力が所定の停止圧力に達していない状態で、流体の流量が所定の小水量まで低下してから、所定の時間が経過した場合には、ポンプ１を強制的に停止させるように構成されている。所定の時間は任意に設定される。例えば、所定の時間は、流体の流量が所定の小水量まで低下してから、ポンプ１の温度上昇によってポンプ１が破損するおそれが生じるまでの時間よりも短い時間である。本実施形態によれば、圧力タンク３の故障に起因して気体の圧力が所定の停止圧力に達しない場合であっても、ポンプ１を強制的に停止させることができるので、ポンプ１の過熱を未然に防止することができる。制御装置４は、ポンプ１を強制的に停止させるとともに、警報を発してもよい。

図３は給水装置の他の実施形態を模式的に示す平面図である。図３に示すように、給水装置はインバータ３５をさらに備えている。インバータ３５はモータ２９および制御装置４に接続されている。流体の使用量が低下して、吐出管２を流れる流体が所定の小水量まで低下すると、制御装置４はインバータ３５にポンプ１の回転速度を一時的に上昇させる指令を出し、ポンプ１の吐出圧力を上昇させて圧力タンク３内に流体を送り込む。

気体室２２内の気体の圧力が所定の停止圧力まで上昇すると、制御装置４はインバータ３５に停止指令を送り、ポンプ１を停止させる。ポンプ１の停止中に流体の使用量が増加し、気体室２２内の気体の圧力が所定の始動圧力まで低下すると、制御装置４はインバータ３５に始動指令を送り、ポンプ１を始動させる。本実施形態でも、制御装置４は、気体室２２内の気体の圧力が所定の停止圧力に達していない状態で、流体の流量が所定の小水量まで低下してから、所定の時間が経過した場合には、ポンプ１を強制的に停止させるように構成されている。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ ポンプ
２ 吐出管
３ 圧力タンク
４ 制御装置
５ 分岐管
１０ ユニットベース
１１ 吸込管
１３ 逆止弁
２０ ブラダ
２１ ケーシング
２２ 気体室
２４ 開閉弁
２５ 気体導入管
２７ 圧力検出器
２８ 圧力計
２９ モータ
３０ 流量検出器
３５ インバータ

Claims (5)

1. 流体を移送するための耐腐食性のポンプと、
   前記ポンプの吐出側に設けられた圧力タンクと、
   前記圧力タンクに接続された圧力検出器と、
   前記ポンプの動作を制御する制御装置とを備え、
   前記圧力タンクは、前記ポンプから吐出された流体を保持する伸縮性のあるブラダと、該ブラダを収容するケーシングとを備えており、
   前記圧力検出器は、前記ケーシングと前記ブラダとの間の気体室に連通しており、該気体室内の気体の圧力を検出するように構成されており、
   前記ブラダが流体を保持していないときの、前記気体室内の前記気体の圧力は前記ポンプを始動すべき所定の始動圧力よりも低いことを特徴とする給水装置。
2. 前記ポンプから吐出された流体の流量を検出する流量検出器をさらに備え、
   前記制御装置は、前記気体の圧力が前記ポンプを停止すべき所定の停止圧力に達していない状態で流体の流量が所定の小水量まで低下してから、所定の時間が経過した場合には、前記ポンプを強制的に停止させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
3. 前記制御装置は、前記ポンプを強制的に停止させるとともに警報を発することを特徴とする請求項２に記載の給水装置。
4. 前記ポンプは耐腐食性樹脂から構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の給水装置。
5. 前記ポンプは金属の表面に耐腐食性材料が被覆された部材から構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の給水装置。

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