JP5168754B2 - Automatic pump system and accumulator - Google Patents
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Description
本発明は、自動式ポンプシステムおよびアキュムレータに係り、詳しくは、液体を加圧して流路に送出可能なポンプの加圧力制御をする自動式ポンプシステムと、液体を導入可能なブラダを備えたアキュムレータとに関するものである。
The present invention relates to an automatic pump system and an accumulator. More specifically , the present invention relates to an automatic pump system that controls the pressure of a pump that can pressurize liquid and send it to a flow path, and an accumulator including a bladder that can introduce liquid. it relates to the door.
液体を導入可能なブラダを備えたアキュムレータは、例えば、給水システムを構成する自動式ポンプの蓄水装置として使用されている。具体的には、下記特許文献1に開示されているように給水システムに用いられ、ポンプの吐出管にアキュムレータおよび圧力スイッチを連結することで、吐出管の圧力に応動して圧力スイッチがオンオフする。これにより、ポンプの運転停止を制御可能にしている(特許文献1;段落番号0018、図6)。
しかしながら、特許文献1に開示されるような従来の給水システムによると、以下に列挙する技術的課題(1) 〜(3) が指摘されている。 However, according to the conventional water supply system as disclosed in Patent Document 1, the technical problems (1) to (3) listed below are pointed out.
(1) 給水システムでは、ポンプやアキュムレータのほかに、圧力センサ(または圧力スイッチ)や流量センサ等の給水状態を検出可能な各種センサを必要とすることから、これらのセンサを吐出管等の配管や流路の途中に設ける必要がある。そのため、これらのセンサの存在がシステム全体の小型化を阻害する要因となる。 (1) In addition to pumps and accumulators, the water supply system requires various sensors that can detect the water supply status such as pressure sensors (or pressure switches) and flow rate sensors. Or in the middle of the flow path. Therefore, the presence of these sensors becomes a factor that hinders downsizing of the entire system.
(2) ポンプによる加圧状態を把握する目的で設けられる水圧検出に、機械的に水圧を検出してスイッチをオンオフさせる圧力スイッチを用いた場合、その構成および体格から、システム全体の小型化を困難にする。そのため、半導体を用いた圧力センサを圧力スイッチの代わりに用いることで小型化を容易にし得るが、液圧を検出可能な半導体圧力センサ(以下「液圧型半導体圧力センサ」という。)は、気圧を検出するもの(以下「気圧型半導体圧力センサ」という。)に比べて高価になり易いことから、システム全体の低コスト化を阻害する要因となる。 (2) When using a pressure switch that mechanically detects water pressure and turns the switch on and off for the purpose of detecting the pressure applied by the pump, the overall system can be downsized due to its configuration and physique. Make it difficult. Therefore, a pressure sensor using a semiconductor can be easily reduced in size instead of a pressure switch. However, a semiconductor pressure sensor capable of detecting a hydraulic pressure (hereinafter referred to as a “hydraulic semiconductor pressure sensor”) has an atmospheric pressure. Since it is likely to be more expensive than what is detected (hereinafter referred to as “barometric pressure semiconductor pressure sensor”), it becomes a factor that hinders cost reduction of the entire system.
(3) また、液圧型半導体圧力センサの代わりに、気圧型半導体圧力センサを用いた場合には、水等の液体と半導体素子との接触を避けるために圧力センサの表面を隔膜等で覆う必要が生じる。そのため、このような隔膜による製造・調整・検査コストの増大が、システム全体の低コスト化を阻害する新たな要因となる。 (3) If a barometric pressure semiconductor pressure sensor is used instead of a liquid pressure type semiconductor pressure sensor, the surface of the pressure sensor must be covered with a diaphragm to avoid contact between the liquid such as water and the semiconductor element. Occurs. Therefore, an increase in manufacturing, adjustment, and inspection costs due to such a diaphragm is a new factor that hinders cost reduction of the entire system.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、給水システムを小型化し得る自動式ポンプシステムおよびアキュムレータを提供することにある。また、本発明の別の目的は、給水システムの製品コストを低減し得る自動式ポンプシステムを提供することにある。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an automatic pump system and an accumulator capable of downsizing a water supply system. Another object of the present invention is to provide an automatic pump system that can reduce the product cost of a water supply system.
上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載された請求項1の発明は、
アキュムレータと、
液体を加圧して流路に送出可能なポンプと、
前記ポンプの加圧力制御を行う制御装置と
を備えた自動式ポンプシステムであって、
前記アキュムレータは、
前記流路に接続され、
前記ポンプにより前記流路に圧送される液体を導入可能なブラダと、
前記ブラダの外側空間を気密に覆う容器と、
前記ブラダの外壁および前記容器の内壁により区画形成される気密室内に加圧して充填される加圧気体と、
前記気密室内の気密室圧を検出し外部に気圧情報として出力可能な圧力検出器と、
前記流路を流れる液体の流量を検出し外部に流量情報として出力可能な流量計と、
前記ポンプを駆動するインバータとを備え、
前記制御装置は、
前記液体による前記ブラダ内のブラダ圧と前記気密室内の気密室圧との差がほぼゼロになる範囲で、前記圧力検出器から出力される前記気圧情報を前記流路の液体の圧力として前記加圧ポンプの加圧力制御に用い、
前記気圧情報と、前記流量計の前記流量情報とに基づいて、前記インバータを制御することを技術的特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 described in claims is
An accumulator,
A pump capable of pressurizing and delivering liquid to the flow path;
An automatic pump system comprising a control device for controlling the pressure of the pump,
The accumulator is
Connected to the flow path,
A bladder capable of introducing liquid pumped into the flow path by the pump;
A container that hermetically covers the outer space of the bladder;
A pressurized gas that is pressurized and filled into an airtight chamber defined by the outer wall of the bladder and the inner wall of the container;
A pressure detector capable of detecting an airtight chamber pressure in the airtight chamber and outputting the pressure information to the outside ;
A flow meter capable of detecting the flow rate of the liquid flowing through the flow path and outputting the flow rate information to the outside;
An inverter for driving the pump,
The controller is
The pressure information output from the pressure detector is used as the pressure of the liquid in the flow path in the range where the difference between the bladder pressure in the bladder due to the liquid and the hermetic chamber pressure in the hermetic chamber becomes substantially zero. Used to control the pressure of the pressure pump ,
A technical feature is that the inverter is controlled based on the atmospheric pressure information and the flow rate information of the flowmeter .
請求項2の発明は、請求項1に記載の自動式ポンプシステムにおいて、前記ブラダは、ベローズを有することを技術的特徴とする。
According to a second aspect of the invention, there is provided an automatic pump system according to the first aspect, wherein the bladder has a bellows.
請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載の自動式ポンプシステムにおいて、前記容器は、前記加圧気体を、外部から前記気密室に導入可能かつ前記気密室から外部に導出不能な逆止弁を備えることを技術的特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the automatic pump system according to the first or second aspect , the container can introduce the pressurized gas into the hermetic chamber from outside and cannot lead out from the hermetic chamber to the outside. It is a technical feature that a check valve is provided.
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の自動式ポンプシステムにおいて、前記気圧情報に基づいて前記気密室圧が所定値以下になったことを検出した場合、その旨を外部に告知することを技術的特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the automatic pump system according to any one of the first to third aspects, when it is detected that the hermetic chamber pressure has become a predetermined value or less based on the atmospheric pressure information, The technical feature is to notify the outside to the effect.
請求項1の発明では、液体を導入可能なブラダの外側空間を容器で気密に覆うことで、ブラダの外壁および容器の内壁により気密室が区画形成されるため、この気密室内に加圧気体を加圧して充填する。そして、この気密室内の気密室圧を圧力検出器により検出し外部に気圧情報として出力可能にする。これにより、ブラダ内の圧力、即ちブラダに流入する液体によるブラダ圧を、所定の範囲(液体によるブラダ内のブラダ圧と気密室内の気密室圧との差がほぼゼロになる範囲)において、気密室内の気密室圧を介して間接的に把握することができるので、圧力検出器から出力される気圧情報からブラダ内の液体の圧力、つまりブラダ圧を検出すること(以下「ブラダ圧検出」という。)が可能となる。また、この圧力検出器は、気密室内の加圧気体による圧力を検出するので、高価な液圧型半導体圧力センサを用いることなく、安価な気圧型半導体圧力センサを用いることが可能となる。したがって、給水システムを構成するうえで、圧力センサや圧力スイッチを配管途中に別途設ける必要がなく、しかも安価に構成可能となるため、給水システムを小型化にでき、製品コストを低減させることもできる。 In the first aspect of the invention, the outer space of the bladder into which the liquid can be introduced is covered with a container in an airtight manner so that an airtight chamber is defined by the outer wall of the bladder and the inner wall of the container. Pressurize to fill. The airtight chamber pressure in the airtight chamber is detected by a pressure detector, and can be output to the outside as atmospheric pressure information. As a result, the pressure in the bladder, that is, the bladder pressure due to the liquid flowing into the bladder, is reduced within a predetermined range (a range in which the difference between the bladder pressure in the bladder due to the liquid and the hermetic chamber pressure in the hermetic chamber becomes almost zero). Since it can be indirectly grasped through the airtight chamber pressure in the room, the pressure of the liquid in the bladder, that is, the bladder pressure is detected from the atmospheric pressure information output from the pressure detector (hereinafter referred to as “bladder pressure detection”). .) Is possible. Moreover, since this pressure detector detects the pressure by the pressurized gas in an airtight chamber, it becomes possible to use an inexpensive atmospheric pressure type semiconductor pressure sensor without using an expensive hydraulic pressure type semiconductor pressure sensor. Therefore, when configuring the water supply system, there is no need to separately provide a pressure sensor or a pressure switch in the middle of the piping, and it can be configured at low cost, so the water supply system can be reduced in size and the product cost can be reduced. .
請求項2の発明では、ブラダは、ベローズを有することから、所定の範囲(液体によるブラダ内のブラダ圧と気密室内の気密室圧との差がほぼゼロになる範囲)を広範囲にすることができる。つまり、ブラダがベローズを有することにより、ブラダ内に液体が導入されてなく気密室内の加圧気体による気密室圧によってブラダが萎んでいる状態(以下「干液状態」という。)におけるブラダ内の空間容積と、ブラダ内に液体が導入されておりブラダが膨らんでいる状態(以下「満液状態」という。)におけるブラダ内の空間容積と、差を大きくすることが可能となるので、液体によるブラダ内のブラダ圧と気密室内の気密室圧との差がほぼゼロになる範囲を広くすることができる。したがって、広範囲において、気密室内の気密室圧を介して間接的に把握することができるので、ブラダ圧検出を可能な範囲を拡張することができる。
In the invention of claim 2 , since the bladder has a bellows, a predetermined range (a range in which the difference between the bladder pressure in the bladder and the hermetic chamber pressure by the liquid is almost zero) can be widened. it can. That is, since the bladder has the bellows, no liquid is introduced into the bladder, and the bladder is deflated by the hermetic chamber pressure due to the pressurized gas in the hermetic chamber (hereinafter referred to as “dried liquid state”). It is possible to increase the difference between the spatial volume and the spatial volume in the bladder in which the liquid is introduced into the bladder and the bladder is inflated (hereinafter referred to as “full liquid state”). The range in which the difference between the bladder pressure in the bladder and the hermetic chamber pressure in the hermetic chamber is almost zero can be widened. Therefore, since it can be grasped indirectly through the hermetic chamber pressure in the hermetic chamber over a wide range, the range in which the bladder pressure can be detected can be expanded.
請求項3の発明では、ブラダの外側空間を気密に覆う容器は、加圧気体を、外部から気密室に導入可能かつ気密室から外部に導出不能な逆止弁を備えることから、外部から容易に加圧気体を充填することができる。これにより、例えば、ガス透過現象によりブラダの外側からブラダの内側に加圧気体が透過することによって気密室内の圧力が減少しても、外部から加圧気体を補充することができる。したがって、加圧気体の漏れ等により気密室内の圧力低下が発生しても、当該圧力を容易に元に戻すことが可能になるので、ブラダ圧検出の機能を維持することができる。なお「ガス透過現象」とは、高分子の膜で隔てられた気体間に圧力差がある場合、圧力の高い方から低い方に向かって膜を透過して気体が移る現象のことである(以下同じ)。
In the invention of claim 3 , the container that covers the outer space of the bladder in an airtight manner includes a check valve that can introduce pressurized gas into the airtight chamber from the outside and cannot be led out from the airtight chamber. Can be filled with pressurized gas. Thereby, for example, even if the pressure in the hermetic chamber decreases due to the pressurized gas permeating from the outside of the bladder to the inside of the bladder due to the gas permeation phenomenon, the pressurized gas can be replenished from the outside. Therefore, even if a pressure drop in the hermetic chamber occurs due to a leak of pressurized gas or the like, the pressure can be easily restored to the original, so that the function of detecting the bladder pressure can be maintained. The “gas permeation phenomenon” refers to a phenomenon in which, when there is a pressure difference between gases separated by a polymer membrane, the gas moves through the membrane from the higher pressure toward the lower pressure ( same as below).
請求項4の発明では、気圧情報に基づいて気密室圧が所定値以下になったことを検出した場合、その旨を外部に告知する。これにより、例えば、ブラダや容器等を介して加圧気体が外部に漏れ出ることによって気密室内の圧力が減少し所定値以下になると、外部(例えば保守作業者)はそれを知ることができる。したがって、加圧気体の漏れ等により気密室内の圧力低下が発生した場合、それに伴うブラダ圧検出の機能低下を把握することができる。なお、この場合、例えば、適正な処置として、加圧気体の補充や所定の範囲(液体によるブラダ内のブラダ圧と気密室内の気密室圧との差がほぼゼロになる範囲)の設定変更あるいは当該アキュムレータの交換等、を施すことにより、ブラダ圧検出の機能を維持することができる。
In the fourth aspect of the invention, when it is detected that the hermetic chamber pressure has become a predetermined value or less based on the atmospheric pressure information, the fact is notified to the outside. Thereby, for example, when the pressure in the hermetic chamber decreases due to leakage of pressurized gas to the outside through a bladder, a container, or the like and becomes a predetermined value or less, the outside (for example, a maintenance worker) can know it. Therefore, when a pressure drop in the hermetic chamber occurs due to a leak of pressurized gas or the like, it is possible to grasp a function drop in bladder pressure detection associated therewith. In this case, for example, as appropriate measures, replenishment of pressurized gas or setting change of a predetermined range (a range in which the difference between the bladder pressure in the bladder and the hermetic chamber pressure in the hermetic chamber becomes almost zero) or The bladder pressure detection function can be maintained by replacing the accumulator.
以下、本発明のアキュムレータの実施形態について図を参照して説明する。まず、本実施形態に係るアキュムレータ20の構成を図1〜図4に基づいて説明する。
Hereinafter, an embodiment of an accumulator of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the structure of the
図1に示すように、アキュムレータ20は、主に、ベース21、ブラダ22、ケース23、カバー24、センサユニット30等により構成され、例えば、給水システムを構成する自動式ポンプの蓄水装置として使用されるものである。なお、自動式ポンプのシステム構成例は、図6を参照して後述する。
As shown in FIG. 1, the
ベース21は、断面L字形状のフランジ部21aを全周に亘って備えた円盤形状に形成される樹脂製部材で、その円形中心部には水道水等の液体を導入可能な導入路21dを形成するポート21cを備え、またこのフランジ部21aとポート21cとの間には、周方向ほぼ60度間隔でポート21cから径方向外側に向かって延設されるリブ21bを備えている(図2参照)。
The
このようにベース21を形成することにより、次述するカップ形状のブラダ22を当該ベース21に覆い被せることで、ブラダ22内に液体室αを区画形成可能にし、当該液体室α内に、外部からポート21cの導入路21dを介して水道水等の液体を導入可能にしている。なお、ポート21cの外周壁には、液体を供給し得る配管をねじ結合可能にする雄ねじ部21eが形成され、さらに当該配管を結合したときに両者の隙間から漏洩し得る水漏れ防止用のOリング26がポート21cに装着されている。
By forming the base 21 in this way, the cup-shaped
ブラダ22は、開口部22bに向かって拡径するカップ形状に形成される有底筒状部材で、例えば、合成ゴム(ブチルゴム、スチレンゴムまたはこれらの混合等)からなる。このブラダ22の開口部22bは、前述したベース21の円環状のフランジ部21aの全周に係止可能な内径に設定されており、他の胴部22cに比べて厚肉に形成されている。またブラダ22の底部22aも、開口部22bと同様にその円形中心部分が他の胴部22cに比べて厚肉に形成されている。なお、ブラダ22内の圧力、つまり液体室αの圧力を「ブラダ圧」という。
The
ケース23は、ブラダ22の外側空間を気密に覆い得る金属製(例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム等)の有底円筒部材で、前述したベース21の円環状のフランジ部21aの外径とほぼ同径の内径に設定された開口部23bを有する。このケース23は、液体室αを形成するようにベース21に組み付けられたブラダ22の外側を、その全周に亘って取り囲むように覆い、ブラダ22の開口部22bをベース21のフランジ部21aに挟み込むように、当該開口部23bをフランジ部21aにカシメて固定される。
The
このようにブラダ22の開口部22bを挟み込んだカシメ固定を施すことで、ケース23とブラダ22との間やブラダ22とベース21との間がそれぞれの開口部において互いに密着し得るので、それぞれの間を気密封止可能にしている。これにより、ブラダ22の外壁22xとケース23の内壁23xとにより区画形成されるガス室βの密閉が可能になる。なおブラダ22の開口部22bは、前述したようにやや厚肉に形成されているため、気密封止の効果を高めている。
By performing caulking and fixing with the
ブラダ22の外側空間に形成されたガス室βには、ケース23の底部23aに形成された注入孔23dを介して外部から加圧気体(例えば加圧された窒素ガス)が充填される。充填される気体は、例えば、0.16MPaに加圧されている。このため、ポート21cを介して外部からブラダ22の液体室αに液体が導入されていない場合、つまり干液状態の場合にはこの加圧気体による圧力によってブラダ22は萎んだ状態を保つ。
The gas chamber β formed in the outer space of the
なお、加圧気体は、空気でも良いが、気体を構成する分子サイズが酸素や二酸化炭素よりも大きい窒素ガスを選択することにより、ガス透過現象によってブラダ22から液体室α側に加圧気体が漏れ出るのを抑制している。また、ブラダ22の材質として、ガス透過現象が発生し難いものを選択することも、加圧気体が漏れ出るのを抑制する。
The pressurized gas may be air, but by selecting a nitrogen gas having a molecular size larger than oxygen or carbon dioxide, the pressurized gas is moved from the
ガス室βを区画するケース23の底部23aには、センサ孔23eが形成されている。このセンサ孔23eは、ガス室βの内圧(気密室圧)(以下「ガス室圧」という。)を検出可能なセンサユニット30に連通するもので、これによりガス室圧をセンサユニット30によって検出し外部にガス室圧データ(気圧情報)を出力可能にしている。ガス室βに充填した加圧気体が外部に漏れるのを防止するため、ケース23の底部23aにガスプラグ28がねじ固定され、されにそれを覆うようにキャップ29が取り付けられている。
A
カバー24は、次述するセンサユニット30を保護するためのもので、ケース23の底部23aに覆い被さるように取り付けられる。即ち、カバー24は、底部23aの外径よりも僅かに大径に形成される開口部24bを有する有底筒形状の金属製部材(例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム等)からなり、ほぼ平らな底部24aとその筒壁部にコネクタ穴24cを有する。
The
このカバー24は、センサユニット30をケース23に取り付ける取付板25を介してカバー取付ねじ27により間接的にケース23に固定される。これにより、ケース23の底部23aの外壁とカバー24の内壁とによって、センサ室γを区画形成する。なお、この取付板25は、後述するようにケース23の底部23aの外壁に溶接固定されている。
This
センサユニット30は、前述したセンサ室γに収容されてガス室圧(気密室圧)を検出し外部にガス室圧データ(気圧情報)を出力し得るものである。ここで図3には、図1に示す一点鎖線円III 内を拡大したものが示されているので、ここからは、図3を参照しながらセンサユニット30について説明する。
The
図3に示すように、センサユニット30は、主に、プリント基板31、圧力センサ33、端子34、係止部35等により構成されており、取付板25を介してケース23の底部23aの外壁に取り付けられている。取付板25には、センサ取付孔25aと基板取付用のねじ穴25bが形成されている。このセンサ取付孔25aは、前述したケース23のセンサ孔23eとほぼ同径に形成されており、両者が連通するように取付板25の位置に合わせた状態で、センサ取付孔25aの周囲に位置する取付板25とセンサ孔23eの周囲に位置するケース23とが例えばプロジェクション溶接により溶接固定されている(図3
に示す符号P)。
As shown in FIG. 3, the
P) shown in FIG.
なお、このプロジェクション溶接は、例えば、センサ孔23eの周囲全周に亘って凸状に形成される円環状の突起を設けることにより、ケース23と取付板25との間において抵抗溶接を行うもので、これにより底部23aと取付板25との間で当該センサ孔23e(センサ取付孔25a)の周囲全周を気密封止可能にしている。また「センサ孔23eを形成するケース23の底部23a」と「センサ取付孔25aを形成する取付板25」とを当該センサ孔23e(センサ取付孔25a)の周囲全周に亘って気密封止可能なものであれば、ここで説明したプロジェクション溶接に限られることはなく、例えば、他の溶接方法や溶接と接着剤との併用、あるいはOリング、パッキンやガスケット等の気密封止部材を底部23aと取付板25との間に介在させた機械的な取付構造等によって、ケース23と取付板25とを固定しても良い。
The projection welding is, for example, resistance welding between the
図略のプリント配線が印刷等されているプリント基板31には、圧力センサ33等の電子部品や端子34がハンダ付けされている。圧力センサ33は、例えば、半導体歪みゲージにより気体による圧力を検出し得る気圧型半導体圧力センサで、気体取込用の導入パイプ33bが本体部33aからプリント基板31方向に延設されている。そのため、プリント基板31は、当該導入パイプ33bが取付板25のセンサ取付孔25aに挿入された状態を維持し得るように、取付板25のねじ穴25bに螺合する基板取付ねじ32によりねじ止め固定されている。なお、取付板25とプリント基板31との間には、導入パイプ33bの外周に設けられたOリング37を介在させることで、取付板25とプリント基板31との間を気密封止可能にしている。
Electronic components such as a
プリント基板31には、圧力センサ33により検出されたガス室圧データを外部に出力可能な端子34が設けられている。この端子34は、L字形状に形成されており、図略のプラグに電気的に接続可能に構成されている。また、プリント基板31には、このプラグに係止可能な係止部35が設けられている。この係止部35は、端子34と同様に、L字形状に形成されており、当該プラグをワンタッチでプリント基板31に取付たり取り外したりし得るように、先端に係止爪35aが形成されている。なお、これら端子34および係止部35は、プリント基板31を取付板25に取り付けた状態で、カバー24のコネクタ穴24c内に先端部が位置するように、プリント基板31上でレイアウトされている。
The printed
このようにセンサユニット30を構成することで、ガス室βのガス室圧を圧力センサ33により検出することが可能となり、検出されたガス室圧は、端子34を介して外部にガス室圧データ(気圧情報)として出力することが可能になる。
By configuring the
なお、図4(A) に示すように、ケース23の底部23aに取り付けられるガスプラグ28に代えて、ガス導入バルブ40を取り付けても良い。即ち、加圧気体を、外部からガス室βに導入可能かつガス室βから外部に導出不能なガス導入バルブ40(逆止弁)をケース23の注入孔23dに取り付ける構成にする。これにより、例えば、ブラダ22等を介してガス透過現象により加圧気体が外部に漏れ出ることによってガス室圧が低くなっても、外部から加圧気体を容易に補充することができる。なお、図4(B) には、入力ポート41aからキャップ42を取り外して加圧気体を充填するイメージが示されている。
As shown in FIG. 4A, a
ガス導入バルブ40は、加圧気体を導入可能な入力ポート41a、入力ポート41aから導入された加圧気体を導出可能な出力ポート41b、両ポート間の外周に環状に形成される鍔部41c等を備える弁本体41と、入力ポート41aに取付可能なキャップ42と、出力ポート41b側から鍔部41cに取り付けられるパッキン45と、から構成されている。弁本体41の内部には、入力ポート41aから出力ポート41bへの導出を可能にしつつ出力ポート41bから入力ポート41aに導出を遮断する逆止弁が構成されており、出力ポート41b側をケース23の注入孔23dに取り付ける。これにより、加圧気体を、外部からガス室βに導入可能かつガス室βから外部に導出不能にしている。
The
このようにアキュムレータ20を構成することによって、センサユニット30によりガス室βの内圧、つまりガス室圧を検出しガス室圧データとして外部に出力することが可能になる。ここで、図5に示すように、ガス室βのガス室圧は、ブラダ22内の液体室αの内圧、つまりブラダ圧と所定の範囲においてほぼ等しくなる。そのため、この所定の範囲においては、ガス室圧を検出すれば、間接的にブラダ圧検出が可能になる。
By configuring the
なお、図5には、ブラダ圧(横軸[MPa])に対する「ガス室圧とブラダ圧との差(縦軸[MPa])」をガス室βに充填されている加圧気体の封入圧ごと(0.16MPa(○(白丸))、0.13MPa(□(白四角))、0.10MPa(▲(黒三角)))に表したものが示されており、ガス室圧とブラダ圧との差(縦軸)が0.00[MPa]に近いほど、ガス室圧とブラダ圧とが互いに等しくなり、当該所定の範囲に該当し得ることを表している。 In FIG. 5, “the difference between the gas chamber pressure and the bladder pressure (vertical axis [MPa])” relative to the bladder pressure (horizontal axis [MPa]) is the sealed pressure of the pressurized gas filled in the gas chamber β. (0.16 MPa (◯ (white circle)), 0.13 MPa (□ (white square)), 0.10 MPa (▲ (black triangle))) are shown, and the gas chamber pressure and the bladder pressure are shown. The closer the difference (vertical axis) is to 0.00 [MPa], the gas chamber pressure and the bladder pressure become equal to each other, indicating that it can fall within the predetermined range.
例えば、ガス室βに充填されている加圧ガスの封入圧が0.10MPaの場合(図5に示す▲(黒三角)によりプロットされた一点鎖線の特性)、加圧ガスの封入圧0.10MPaよりもブラダ圧が低いときには、その差(封入圧−ブラダ圧)が縦軸のガス室圧とブラダ圧との差として現れる。このとき、ブラダ圧が0.00MPaから0.10MPaの範囲では、ブラダ22は加圧気体による外圧により最も萎んだ状態を維持し、ブラダ圧が0.00MPaのときには、その差圧は0.10MPaとなる。そして、加圧ガスの封入圧0.10MPaとブラダ圧とがほぼ等しくなると(ブラダ圧0.10MPa)、縦軸のガス室圧とブラダ圧との差がほぼゼロ(0.00MPa)になる。この状態が前記所定の範囲の下限に相当する。
For example, when the pressurized pressure of the pressurized gas filled in the gas chamber β is 0.10 MPa (characteristics of the one-dot chain line plotted by ▲ (black triangle) shown in FIG. When the bladder pressure is lower than 10 MPa, the difference (filled pressure-bladder pressure) appears as the difference between the gas chamber pressure and the bladder pressure on the vertical axis. At this time, when the bladder pressure is in the range of 0.00 MPa to 0.10 MPa, the
これに対し、ブラダ圧が0.10MPaを超え始めると、萎んだ状態のブラダ22が膨らみ始める。さらに、導入路21dから液体が導入されて液体室αに液体が流入すると、ブラダ22の萎みがなくなるまで、縦軸のガス室圧とブラダ圧との差がほぼゼロのままブラダ圧が上昇する。そして、ブラダ22内が流入した液体で満たされて萎みが完全に無くなると、液体室α内が満液状態になる。つまりこれ以上液体を導入した場合には、ブラダ22が膨らみ始めるため、水圧により与えられるエネルギが合成ゴムからなるブラダ22の収縮力に抗して膨らませる仕事により消費されることから、徐々に縦軸のガス室圧とブラダ圧との差が開き始める。したがって、満液状態の直後が所定の範囲の上限に相当する。例えば、封入圧が0.10MPaの場合には、0.22MPa付近が当該上限に相当する(図5に示す「所定の範囲(1) 」)。
On the other hand, when the bladder pressure begins to exceed 0.10 MPa, the deflated
同様に、ガス室βに充填されている加圧ガスの封入圧が0.13MPaの場合(図5に示す□(白四角)によりプロットされた破線の特性)、所定の範囲の下限は0.13MPaで、同上限は、0.25MPa付近であることが図5からわかる(図5に示す「所定の範囲(2) 」)。また、ガス室βに充填されている加圧ガスの封入圧が0.16MPaの場合(図5に示す○(白丸)によりプロットされた実線の特性)、所定の範囲の下限は0.16MPaで、同上限は、0.29MPa付近であることが図5からわかる(図5に示す「所定の範囲(3) 」)。 Similarly, when the sealed pressure of the pressurized gas filled in the gas chamber β is 0.13 MPa (characteristics of a broken line plotted by □ (white square) shown in FIG. 5), the lower limit of the predetermined range is 0. It can be seen from FIG. 5 that the upper limit is 13 MPa and the upper limit is around 0.25 MPa (“predetermined range (2)” shown in FIG. 5). Further, when the sealed pressure of the pressurized gas filled in the gas chamber β is 0.16 MPa (solid line characteristic plotted by ○ (white circle) shown in FIG. 5), the lower limit of the predetermined range is 0.16 MPa. 5 that the upper limit is around 0.29 MPa ("predetermined range (3)" shown in FIG. 5).
以上説明したように、本実施形態によるアキュムレータ20では、液体を導入可能なブラダ22の外側空間をケース23で気密に覆うことで、ブラダ22の外壁22xおよびケース23の内壁23xによりガス室βが区画形成されるため、このガス室βに加圧気体を加圧して充填する。そして、このガス室β内のガス室圧をセンサユニット30により検出し外部にガス室圧データとして出力可能にする。
As described above, in the
これにより、ブラダ22内の圧力、即ちブラダ22に流入する液体によるブラダ圧を、所定の範囲(液体によるブラダ22内のブラダ圧とガス室β内のガス室圧との差がほぼゼロになる範囲)において、ガス室β内のガス室圧を介して間接的に把握することができるので、センサユニット30から出力されるガス室圧データからブラダ22内の液体の圧力を検出することが可能となる。また、このセンサユニット30は、ガス室β内の加圧気体による圧力を検出するので、高価な液圧型半導体圧力センサを用いることなく、安価な気圧型半導体圧力センサを用いることが可能となる。したがって、給水システムを構成するうえで、圧力センサや圧力スイッチを配管途中に別途設ける必要がなく、しかも安価に構成可能となるため、給水システムを小型化にでき製品コストを低減させることもできる。
As a result, the pressure in the
また、図4に示すように、ブラダ22の外側空間を気密に覆うケース23には、加圧気体を、外部からガス室βに導入可能かつガス室βから外部に導出不能なガス導入バルブ40を備えることにより、外部から容易に加圧気体を充填することができる。これにより、例えば、ガス透過現象によりブラダ22の外側からブラダ22の内側に加圧気体が透過することによってガス室βの圧力が減少しても、外部から加圧気体を補充することができる。したがって、加圧気体の漏れ等によりガス室β内の圧力低下が発生しても、当該圧力を容易に元に戻すことが可能になるので、ブラダ圧検出の機能を維持することができる。
In addition, as shown in FIG. 4, in the
次に、上述のアキュムレータ20を用いた自動式ポンプシステム100の構成等を図6に基づいて説明する。
図6(A) に示すように、自動式ポンプシステム100は、例えば、水道水(以下「水」という。)が供給される配管90の途中に設けられる給水システムで、配管90の上流側に設けられるポンプ70と、このポンプ70よりも下流側の配管90途中に設けられる流量計80、さらに下流側の配管90途中に設けられるアキュムレータ20、そして、流量計80やアキュムレータ20から送出されるセンサ信号を入力しこれらの信号情報に基づいてポンプ70を駆動するインバータ60を制御可能な制御装置50と、から構成されている。アキュムレータ20よりも下流側の配管90には、水道水を吐出可能な水栓95が取り付けられている。
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 6 (A), the
制御装置50は、CPU、メモリ、入出力インタフェース等からなるマイクロコンピュータ(情報処理装置)で、入出力インタフェースを介してアキュムレータ20や流量計80から出力されるセンサ信号を取得することで、ポンプ70による水の圧送状態を把握しそれに基づいてポンプ70を駆動するインバータ60を制御可能に構成されている。なお、これらの制御は、メモリに格納された制御プログラムに従ってCPUが行う。
The
即ち、制御装置50に接続される電気ケーブルのコネクタを前述したアキュムレータ20のコネクタ穴24cに挿入して係止部35に係止することで、当該コネクタ内の電極がセンサユニット30の端子34に電気的に接続される。これにより、センサユニット30によって検出されたガス室βの気圧、つまりガス室圧データを制御装置50に出力可能にする。また、流量計80は、配管90を流れる水等の液体流量を検出し得るように構成されており、アキュムレータ20と同様に、センサ信号として流量データ(流量情報)を制御装置50に出力可能に構成している。
That is, by inserting the connector of the electric cable connected to the
このように自動式ポンプシステム100を構成することで、制御装置50は、センサユニット30から送出されてくるガス室圧データに基づいて、当該ガス室圧データが図5に示した所定の範囲(ブラダ圧とガス室圧との差がほぼゼロになる範囲)にある場合には、当該ガス室圧データを配管90の水圧、つまりポンプ70による送出圧力として把握してポンプ70を駆動するインバータ60を制御する。なお、当該所定の範囲は、ガス室βに充填される加圧気体の封入圧に基づいて適宜選択される(図5に示す所定の範囲(1)〜(3))。これにより、別途、配管90に圧力センサや圧力スイッチを設けることなく、当該配管90の水圧を把握してポンプ70を加圧力制御できる。したがって、自動式ポンプシステム100を小型化にすることができ、製品コストも低減させることができる。
By configuring the
なお、図6(B) に示すように、制御装置50に警報装置55を接続するように自動式ポンプシステム100を構成し、センサユニット30から送られてくるガス室圧データに基づいてガス室圧が所定値以下(例えば0.08MPa)になったことを検出した場合、警報装置55によってその旨を警告音や警告灯等で外部に告知するように制御装置50を制御しても良い。これにより、ブラダ22やケース23等を介して加圧気体が外部に漏れ出ることによってガス室β内の圧力が減少しても、所定値以下になると、例えば保守作業者がそれを知ることができる。したがって、加圧気体の漏れ等によりガス室β内の圧力低下が発生した場合、それに伴うブラダ圧検出の機能低下を把握することができる。なお、この場合、例えば、適正な処置として、加圧気体の補充や所定の範囲の設定変更あるいは当該アキュムレータ20の交換等、を施すことにより、ブラダ圧検出の機能を維持することができる。
As shown in FIG. 6B, the
また、上述したアキュムレータ20では、ブラダ22にカップ形状のものを用いた例を説明したが、例えば、図7に示すように、ベローズ(蛇腹構造)22’aを有するブラダ22’を用いアキュムレータ20’を構成しても良い。なお、図7に示すアキュムレータ20’において、上述したアキュムレータ20と実質的の同一の構成部分には同一符号を付し、それらの説明を省略する。
In the
このようなベローズ22’aのあるブラダ22’を用いることにより、干液状態におけるブラダ22’内の空間容積と、満液状態おけるブラダ22’内の空間容積と、の差を大きくすることが可能となるので、液体によるブラダ22’内のブラダ圧とガス室β内のガス室圧との差がほぼゼロになる範囲、つまり所定の範囲を広くすることができる。したがって、アキュムレータ20’では、ブラダ圧検出が可能な範囲を拡張することができる。
By using the
続いて本発明の他の実施形態として、ブラダ圧を直接検出可能なセンサユニット130をベース121に設けたアキュムレータ120の例を図8〜図10に基づいて説明する。なお、図8〜図10では、上述したアキュムレータ20と実質的の同一の構成部分には同一符号を付し、それらの説明を省略する。
Subsequently, as another embodiment of the present invention, an example of an
図8〜図10に示すように、アキュムレータ120は、ブラダ22内の圧力、つまり液体室αの圧力(ブラダ圧)を直接検出し外部に液体室圧データとして出力可能なセンサユニット130を備える。このセンサユニット130は、ベース121のフランジ部121aとリブ121bとによって形成される空間内に設けられ、ベース121に形成されたセンサ孔121fを介して、液体室αの液体による圧力を検出する。なお図8〜図10に示す符号121a〜121eは、それぞれ順に、フランジ部、リブ、ポート、導入路、雄ねじ部を示し、上述したアキュムレータ20のベース21を構成するフランジ部21a、リブ21b、ポート21c、導入路21d、雄ねじ部21eと実質的に同一に構成される。
As shown in FIGS. 8 to 10, the
ここで、図9および図10を参照して、センサユニット130の構成を説明する。なお、図9は、図8に示すIX線方向から見た平面図、図10(A) は、図8に示す符号XAによる一点鎖線円内の拡大図、図10(B) は、図9に示す符号XBによる一点鎖線円内をXB'-XB'線断面から見た拡大図である。
Here, the configuration of the
図9に示すように、センサユニット130は、同図中に斜線部分で表された扇形状のプリント基板131に構成されている。このプリント基板131には、前述したセンサユニット30のプリント基板31と同様に、圧力センサ133により検出された液体室圧データを外部に出力可能な端子134が設けられているほか、図略のプラグに係止可能な係止部135が設けられている(図10(B) )。なお、このセンサユニット130では、圧力センサ133が設けられる位置と係止部135や端子134が設けられる位置とが、円盤形状のベース121において約60度ずれて設定されている。また、ベース121のフランジ部121aとリブ121bとによって形成される空間内に設けられるセンサユニット130の周囲空間には、ウレタン樹脂Uが充填されており、センサユニット130を保護している(図10(A) 、(B) 参照)。
As shown in FIG. 9, the
図10(A) に示すように、センサユニット130は、ベース121のセンサ孔121fに連通するすり鉢形状の蓄液室138aを形成し得るベース138と、このベース138の大径側開口部を閉塞するダイヤフラム137と、このダイヤフラム137をベース138と挟み込むように支持しかつダイヤフラム137側にオイル室136bを形成し得るセンサホルダ136と、このセンサホルダ136に形成されるセンサ取付孔136aに挿入される圧力センサ133と、この圧力センサ133から出力されるセンサ信号を電気的に処理し得る回路を構成するプリント基板131と、から構成されている。なお、プリント基板131は、センサホルダ136に基板取付ねじ132によりねじ止めされている。
As shown in FIG. 10 (A), the
圧力センサ133は、液圧型半導体圧力センサである点を除いては、前述のアキュムレータ20の圧力センサ33と変わりなく構成されている。即ち、圧力センサ133は、例えば、半導体歪みゲージにより液体による圧力を検出し得る液圧型半導体圧力センサで、本体部からダイヤフラム137方向に延びる液体取込用の導入パイプによって、オイル室136bに充填されるシリコンオイルSを圧力センサ133内に導入する。これにより、液体室α内の液体による圧力が、ベース121のセンサ孔121fを介して蓄液室138a内の液体による圧力としてダイヤフラム137を変形させ、ダイヤフラム137の変形による圧力変動がシリコンオイルSを圧力媒体として圧力センサ133の半導体歪みゲージに伝わる。これによりブラダ圧を圧力センサ133により検出する。
The
このように本実施形態に係るアキュムレータ120では、液体によるブラダ22内のブラダ圧を検出し外部に液体室圧データを出力可能なセンサユニット130を備える。これにより、例えば、図6(A) に示すような自動式ポンプシステム100を構成するうえで、圧力センサや圧力スイッチを配管90の途中に別途設けることなく、当該センサユニット130によりブラダ22内の液体の圧力を直接検出することができる。したがって、自動式ポンプシステム100等の給水システムを小型化することができる。
As described above, the
20、20’、120…アキュムレータ
21、121…ベース
22、22’…ブラダ
22x…外壁
23…ケース(容器)
23x…内壁
24…カバー
30、130…センサユニット(圧力検出器)
33、133…圧力センサ(圧力検出器)
40…ガス導入バルブ(逆止弁)
42…キャップ
45…パッキン
50…制御装置(ポンプ制御装置)
55…警報装置
60…インバータ
70…ポンプ
80…流量計
90…配管(流路)
95…水栓
100…自動式ポンプシステム
P…溶接箇所
α…液体室
β…ガス室
γ…センサ室
20, 20 ', 120 ...
23x ...
33, 133 ... Pressure sensor (pressure detector)
40 ... Gas introduction valve (check valve)
42 ...
55 ...
95 ...
Claims (4)
液体を加圧して流路に送出可能なポンプと、
前記ポンプの加圧力制御を行う制御装置と
を備えた自動式ポンプシステムであって、
前記アキュムレータは、
前記流路に接続され、
前記ポンプにより前記流路に圧送される液体を導入可能なブラダと、
前記ブラダの外側空間を気密に覆う容器と、
前記ブラダの外壁および前記容器の内壁により区画形成される気密室内に加圧して充填される加圧気体と、
前記気密室内の気密室圧を検出し外部に気圧情報として出力可能な圧力検出器と、
前記流路を流れる液体の流量を検出し外部に流量情報として出力可能な流量計と、
前記ポンプを駆動するインバータ
とを備え、
前記制御装置は、
前記液体による前記ブラダ内のブラダ圧と前記気密室内の気密室圧との差がほぼゼロになる範囲で、前記圧力検出器から出力される前記気圧情報を前記流路の液体の圧力として前記加圧ポンプの加圧力制御に用い、
前記気圧情報と、前記流量計の前記流量情報とに基づいて、前記インバータを制御することを特徴とする自動式ポンプシステム。 An accumulator,
A pump capable of pressurizing and delivering liquid to the flow path;
An automatic pump system comprising a control device for controlling the pressure of the pump,
The accumulator is
Connected to the flow path,
A bladder capable of introducing liquid pumped into the flow path by the pump;
A container that hermetically covers the outer space of the bladder;
A pressurized gas that is pressurized and filled into an airtight chamber defined by the outer wall of the bladder and the inner wall of the container;
A pressure detector capable of detecting an airtight chamber pressure in the airtight chamber and outputting the pressure information to the outside;
A flow meter capable of detecting the flow rate of the liquid flowing through the flow path and outputting the flow rate information to the outside;
An inverter for driving the pump,
The controller is
The pressure information output from the pressure detector is used as the pressure of the liquid in the flow path in the range where the difference between the bladder pressure in the bladder due to the liquid and the hermetic chamber pressure in the hermetic chamber becomes substantially zero. Used to control the pressure of the pressure pump,
An automatic pump system that controls the inverter based on the atmospheric pressure information and the flow rate information of the flowmeter.
前記ブラダは、ベローズを有することを特徴とする自動式ポンプシステム。 The automatic pump system according to claim 1,
The bladder has a bellows and is an automatic pump system.
前記容器は、前記加圧気体を、外部から前記気密室に導入可能かつ前記気密室から外部に導出不能な逆止弁を備えることを特徴とする自動式ポンプシステム。 The automatic pump system according to claim 1 or 2,
2. The automatic pump system according to claim 1, wherein the container includes a check valve that can introduce the pressurized gas into the hermetic chamber from outside and cannot be led out from the hermetic chamber.
前記気圧情報に基づいて前記気密室圧が所定値以下になったことを検出した場合、その旨を外部に告知することを特徴とする自動式ポンプシステム。 The automatic pump system according to any one of claims 1 to 3,
When it is detected that the hermetic chamber pressure is equal to or lower than a predetermined value based on the atmospheric pressure information, an automatic pump system is notified to that effect.
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