JP6754604B2

JP6754604B2 - 給水装置

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Publication number: JP6754604B2
Application number: JP2016085067A
Authority: JP
Inventors: 正和駒井; 和巳大神田
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2020-09-16
Anticipated expiration: 2036-04-21
Also published as: JP2017194021A

Description

本発明は、自吸式ポンプを備えた給水装置に関し、特に、自吸運転時の自吸性能を低下させずに、揚液運転時のポンプ性能を向上させることができる自吸式ポンプを備えた給水装置に関する。

従来から、井戸、水道本管または受水槽などから水を建物に供給する給水装置が知られている。このような給水装置は、例えば、自吸式ポンプ、自吸式ポンプを駆動するモータ、および自吸式ポンプの運転を制御する制御部を備えている。自吸式ポンプは、ポンプケーシングの内部を液体で満たしておくだけで、ポンプ自身の運転によって吸込管内の空気を排出することが可能なポンプである。

図１２は、従来の給水装置が有する自吸式ポンプの一例を示した概略断面図である。図１２に示される自吸式ポンプ１０２は、羽根車１１５を収容する羽根車室１２３が形成されたポンプケーシング１０６を有している。ポンプケーシング１０６は、さらに、羽根車室１２３の上流側に形成された吸込室１２６と、羽根車室１２３の下流側に形成された気液分離室１２７とを有する。吸込室１２６の上流側には、吸込管（図示せず）と連通する吸込流路１３０が形成されており、気液分離室１２７の下流側には、吐出管（図示せず）と連通する吐出流路１３１が形成されている。自吸式ポンプ１０２は、吸込管内の空気をポンプケーシング１０６から排出させる自吸運転を行い、その後、水のみをポンプケーシング１０６から排出する揚液運転を行う。

吸込流路１３０は、ポンプケーシング１０６の入口１０６ａから吸込室１２６まで延びており、吸込流路１３０の末端には、逆止弁１１４が配置される。逆止弁１１４は、自吸式ポンプ１０２の運転時に、空気または水がポンプケーシング１０６の吸込室１２６に流入することを許容しつつ、自吸式ポンプ１０２の運転が停止されたときに、水が吸込流路１３０を通って、吸込管に逆流することを防止する。

自吸式ポンプ１０２の運転を開始すると、図示しないモータの駆動により羽根車１１５が回転する。これにより、羽根車室１２３内の水が撹拌され、羽根車室１２３の上流側の吸込室１２６に負圧が形成される。この負圧により、逆止弁１１４の弁体１１４ａが押し上げられて弁座１１４ｃから離間する（すなわち、逆止弁１１４が開く）ので、吸込管内の空気が吸込流路１３０および吸込室１２６を通って羽根車室１２３に流入する。羽根車室１２３に流入した空気は、該羽根車室１２３内の水と混合され、空気と水の混合流体は、羽根車室１２３から気液分離室１２７に吐出される。

気液分離室１２７の内壁には、羽根車室１２３から吐出された水と空気の混合流体が衝突するバッフル１０９が設けられている。バッフル１０９は、気液分離室１２７の内壁から水平方向に突出しており、水と空気の混合流体がバッフル１０９に衝突することにより、空気が水から分離される。水から分離された空気は、気液分離室１２７から吐出流路１３１を通って、自吸式ポンプ１０２のポンプケーシング１０６から吐出される。一方で、空気が分離された水は、気液分離室１２７の下部に形成された環流孔１２８を通って羽根車室１２３に戻される。環流孔１２８を通って羽根車室１２３に戻された水は、吸込管から吸い込まれた空気と再び混合される。このような動作を繰り返すことにより、吸込管内の空気がポンプケーシング１０６から排出される。吸込管が水で満たされると、自吸式ポンプ１０２は、水のみを排出する揚液運転を開始する。

特開２０１４−１９６７０９号公報

羽根車室１２３から吐出された水と空気の混合流体が衝突するバッフル１０９は、自吸運転時に水から空気を分離する自吸性能を確保するために必要な構造体である。しかしながら、揚液運転時には、羽根車１１５の回転によって昇圧された水がバッフル１０９に衝突する。その結果、バッフル１０９によって、自吸式ポンプ１０２から吐出される水の圧力が減少するので、揚液運転時の自吸式ポンプ１０２のポンプ性能が低下してしまう。さらに、バッフル１０９に衝突した水の一部は、気液分離室１２７の下部に形成された環流孔１２８を通って、羽根車室１２３に戻されてしまう。その結果、バッフル１０９によって、自吸式ポンプ１０２から吐出される水の流量が低下するので、揚液運転時の自吸式ポンプ１０２のポンプ性能が低下してしまう。

バッフル１０９を省略すれば、揚液運転時の自吸式ポンプ１０２のポンプ性能（吐出圧力、吐出流量など）を向上させることができるが、自吸運転時の自吸性能が著しく低下してしまう。自吸性能が低下すると、自吸運転の時間が長くなってしまうので、羽根車室１２３と気液分離室１２７とを循環する水の温度が上昇する。水の温度が沸点に到達すると、自吸式ポンプ１０２は自吸運転を継続できなくなる。

そこで、本発明は、自吸運転時の自吸性能を低下させずに、揚液運転時のポンプ性能を向上させることができる自吸式ポンプを備えた給水装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、自吸式ポンプと、前記自吸式ポンプを駆動するモータと、前記自吸式ポンプの運転を制御する制御部と、を備えた給水装置であって、前記自吸式ポンプは、羽根車と、前記羽根車を収容する羽根車室、および前記羽根車室の下流側に位置する気液分離室を有するポンプケーシングと、前記気液分離室に設けられ、前記羽根車室から吐出された流体が衝突するバッフルと、前記バッフルを、自吸運転時には、水と空気の混合流体が衝突する初期位置に維持し、揚液運転時には、該バッフルに衝突する水の流れを逸らす待避位置に回動させる回動機構と、を有し、前記回動機構は、前記気液分離室の壁に設けられた軸受と、前記バッフルの端部に設けられ、前記軸受に嵌め込まれる回動軸と、前記制御部に接続され、該制御部からの指令に基づいて前記バッフルを回動させるアクチュエータと、を有する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、前記初期位置にあるバッフルを下から支えるストッパをさらに有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記バッフルに固定された錘をさらに有することを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記気液分離室内の流体の圧力値を測定する圧力センサをさらに備え、前記制御部は、前記圧力値が前記制御部に予め記憶された所定の圧力しきい値以上である場合に、前記アクチュエータを動作させて、前記バッフルを前記初期位置から前記待避位置に回動させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記制御部は、前記モータの電流値を検出する電流検出部を有しており、前記制御部は、前記電流値が前記制御部に予め記憶された所定の電流しきい値以上である場合に、前記アクチュエータを動作させて、前記バッフルを前記初期位置から前記待避位置に回動させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ポンプケーシングの温度値を測定する温度センサをさらに備え、前記制御部は、前記温度値の変化率が前記制御部に予め記憶された所定の変化率しきい値よりも小さい場合に、前記アクチュエータを動作させて、前記バッフルを前記初期位置から前記待避位置に回動させることを特徴とする。

本発明によれば、自吸運転時は、バッフルが水と空気の混合流体が衝突する初期位置に維持されるので、自吸性能の低下が防止される。一方で、揚液運転時には、回動機構によって、バッフルが該バッフルに衝突する水の流れを逸らす待避位置に回動させられるので、自吸式ポンプのポンプ性能（吐出圧力、吐出流量など）を向上させることができる。

一実施形態に係る給水装置が配置された給水システムの一例を示す模式図である。一実施形態に係る給水装置の概略斜視図である。図２に示される給水装置に配置された自吸式ポンプの縦断面図である。図３に示される逆止弁（フローチェッキ）を模式的に示した拡大図である。一実施形態に係る回動機構の概略断面図である。図６（ａ）は、他の実施形態に係る回動機構を示す概略上面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図５に示されるバッフルの変形例を示した概略断面図である。さらに他の実施形態に係る回動機構を示した模式図である。さらに他の実施形態に係る回動機構を示した模式図である。さらに他の実施形態に係る回動機構を示した模式図である。自吸式ポンプが自吸運転から揚液運転へ移行した際のポンプケーシングの温度変化の一例を模式的に示したグラフである。従来の給水装置が有する自吸式ポンプの一例を示した概略断面図である。

以下、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、一実施形態に係る給水装置が配置された給水システムの一例を示す模式図である。図１に示される給水システム５０は、地上に配置された給水装置１と、給水装置１から井戸まで延びる吸込管３２と、給水装置１から建物３５まで延びる吐出管３６とを有する。吸込管３２の末端は、井戸の水位よりも下方に位置しており、吐出管３６には、建物３５の内部に配置された給水器具３７（例えば、蛇口）が接続される。さらに、吸込管３２の末端には、井戸水内に浮遊する砂などの異物が給水装置１まで運ばれることを防止するストレーナ３３が取り付けられている。給水装置１によって、井戸水を給水器具３７に供給することができる。

図２は、一実施形態に係る給水装置１の概略斜視図であり、図３は、図２に示される給水装置１に配置された自吸式ポンプ２の縦断面図である。図２に示される給水装置１は、例えば、図１に示される給水システム５０に配置される。図示はしないが、給水装置１を、水を水道本管から建物に供給する給水システムに配置してもよいし、水を受水槽から建物に供給する給水システムに配置してもよい。

図２および図３に示されるように、給水装置１は、羽根車１５を有する自吸式ポンプ２と、自吸式ポンプ２を駆動するモータ３と、給水装置１の給水動作（すなわち自吸式ポンプ２の運転）を制御する制御部７と、自吸式ポンプ２、モータ３、および制御部７が配置されるベース１０を有する。ベース１０は、自吸式ポンプ２のポンプケーシング６および制御部７を支持している。より具体的には、自吸式ポンプ２のポンプケーシング６の底部および制御部７の底部は、ベース１０の上面に支持されている。さらに、給水装置１は、ベース１０を囲い、自吸式ポンプ２、モータ３、および制御部７を収容するカバー１２を有する。

カバー１２は樹脂から構成され、好ましくは、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）とポリカーボネイトを含む樹脂から構成される。このようなカバー１２は、大きな剛性を有するので、ベース１０からカバー１２に伝達される振動を低減できる。したがって、給水装置１から発生する騒音を低減することができる。

モータ３は、ロータおよび該ロータと対向して配置されたステータなどを収容するモータフレーム４を有する。ロータおよびステータの図示は省略されている。モータ３は、誘導モータであってもよいが、ロータに永久磁石が配置されたＰＭモータ（Permanent Magnet Motor）であるのが好ましい。特に、ロータの内部に永久磁石が配置されたＩＰＭモータ（Interior Permanent Magnet Motor）であるのが好ましい。ＰＭモータ（特に、ＩＰＭモータ）は高効率を有するので、モータ３を小型化することができる。

給水装置１は、吸込管３２（図１参照）が接続される吸込口１８と、吐出管３６（図１参照）が接続される吐出口１９を有している。吸込口１８は、ポンプケーシング６の入口６ａ（図３参照）と連通しており、吐出口１９は、ポンプケーシング６の出口６ｂ（図３参照）と連通している。自吸式ポンプ２は、ポンプケーシング６の内部を液体で満たしておくだけで、ポンプ自身の運転によって吸込管３２内の空気を排出することが可能なポンプである。自吸式ポンプ２は、吸込管３２内の空気をポンプケーシング６と連通する吐出口１９から排出させる自吸運転を行い、その後、水のみを吐出口１９から排出する揚液運転を行う。

図２に示されるように、制御部７は、モータ３を変速可能とするインバータ１３を備えているのが好ましい。インバータ１３は、制御部７に収容されており、図示しないモータケーブルによってモータ３に接続される。制御部７は、インバータ１３を介して、モータ３を所望の回転速度で回転させることができる。したがって、自吸式ポンプ２をゆっくりと始動または停止させることができるので、自吸式ポンプ２の始動または停止時に発生する騒音を低減することができる。

図３に示されるように、自吸式ポンプ２は、羽根車１５を収容する羽根車室２３が形成されたポンプケーシング６を有している。ポンプケーシング６は、さらに、羽根車室１５の上流側に形成された吸込室２６と、羽根車室１５の下流側に形成された気液分離室２７とを有する。吸込室２６は、羽根車室１５に接続され、羽根車室１５は、気液分離室２７に接続される。吸込室２６の上流側には、吸込口１８（図２参照）と連通する吸込流路３０が形成されており、気液分離室２７の下流側には、吐出口１９（図２参照）と連通する吐出流路３１が形成されている。吸込口１８は、例えば、ベース１０内に配置された入口管（図示せず）を介して吸込流路３０に連通し、吐出口１９は、ベース１０内に配置された出口管（図示せず）を介して吐出流路３１に連通する。

吸込流路３０は、ポンプケーシング６の入口６ａから吸込室２６まで延びており、吸込流路３０の末端には、逆止弁１４が配置される。逆止弁１４は、自吸式ポンプ２の運転時に、空気または水がポンプケーシング６の吸込室２６に流入することを許容しつつ、自吸式ポンプ２の運転が停止されたときに、水が吸込流路３０を通って、吸込管３２に逆流することを防止する。

本実施形態では、逆止弁１４は、水の逆流を防止する機能だけでなく、給水装置１を流れる水の流量が所定の小水量以下であることを検出する流量検出器の機能も有する。以下では、流量検出器の機能も有する逆止弁１４を、「フローチェッキ」と称することがある。

図４は、図３に示される逆止弁（フローチェッキ）１４を模式的に示した拡大図である。図４では、制御部７は想像線（一点鎖線）で描かれている。フローチェッキ１４の弁体１４ａは、その上面から突出する突出部１４ｂを有する。突出部１４ｂは、吸込室２６に形成された凹部２６ａに挿入されている。突出部１４ｂには、磁石２０が配置されており、吸込室２６の凹部２６ａの近傍には、磁石２０の磁力を検出可能なリードスイッチ２１が配置されている。リードスイッチ２１は、信号線を介して制御部７に接続される。自吸式ポンプ２の運転を開始すると、図４に示されるように、フローチェッキ１４の弁体１４ａが吸込室２６に流入する水または空気によって上昇する。リードスイッチ２１が突出部１４ｂに配置された磁石２０の磁力を検出すると、リードスイッチ２１からｏｎ信号が制御部７に送信される。建物３５（図１参照）での水の使用量が低下すると、弁体１４ａは自重により下降して、リードスイッチ２１は、磁石２０の磁力を検出できなくなる。これにより、リードスイッチ２１からｏｆｆ信号が制御部７に送信される。

さらに、気液分離室２７には、圧力タンク３４（図２参照）が接続されている。圧力タンク３４は、自吸式ポンプ２が停止している間の吐出側圧力を保持するための圧力保持器である。

図３に示される自吸式ポンプ２は、ポンプケーシング６の吸込室２６、羽根車室２３、および気液分離室２７の内部を液体で満たしておくだけで、ポンプ自身の運転によって吸込管３２内の空気を排出することが可能なポンプである。自吸式ポンプ２を運転するときは、最初に、ポンプケーシング６の上部に形成された給水口６ｃからポンプケーシング６の吸込室２６、羽根車室２３、および気液分離室２７に水を供給する。吸込室２６、羽根車室２３、および気液分離室２７に給水口６ｃから供給される水は、「呼び水」と称される。給水口６ｃから呼び水を吸込室２６、羽根車室２３、および気液分離室２７に供給しているときは、フローチェッキ１４の弁体１４ａは、自重により吸込流路３０の末端に固定された弁座１４ｃに押し付けられている。したがって、呼び水が吸込流路３０を通って、吸込管３２に逆流することが防止される。呼び水の供給が完了した後に、給水口６ｃは、該給水口６ｃに係合するキャップ２９により閉じられる。

この状態で、自吸式ポンプ２の運転を開始する。モータ３の駆動により羽根車１５が回転すると、羽根車室２３内の水が撹拌され、羽根車室２３の上流側の吸込室２６に負圧が形成される。この負圧により、フローチェッキ１４の弁体１４ａが押し上げられて弁座１４ｃから離間する（すなわち、フローチェッキ１４が開く）ので、吸込管３２内の空気が吸込流路３０および吸込室２６を通って羽根車室２３に流入する。フローチェッキ１４の突出部１４ｂに配置された磁石２０（図４参照）の磁力をリードスイッチ２１が検出すると、リードスイッチ２１からｏｎ信号が制御部７に送信される。羽根車室２３に流入した空気は、該羽根車室２３内の水と混合され、空気と水の混合流体は、羽根車室２３から気液分離室２７に吐出される。

気液分離室２７には、羽根車室２３から吐出された水と空気の混合流体が衝突するバッフル９が設けられている。水と空気の混合流体がバッフル９に衝突することにより、空気が水から分離される。水から分離された空気は、気液分離室２７から吐出流路３１を通って、給水装置１の吐出口１９から吐出される。一方で、空気が分離された水は、気液分離室２７の下部に形成された環流孔２８を通って羽根車室２３に戻される。環流孔２８を通って羽根車室２３に戻された水は、吸込管３２から吸い込まれた空気と再び混合される。このような動作を繰り返すことにより、吸込管３２内の空気がポンプケーシング６から排出される。吸込管３２が水で満たされると、自吸式ポンプ２は、水のみを排出する揚液運転を開始する。

気液分離室２７の上部には、該気液分離室２７内の流体の圧力を測定する圧力センサ１１が接続されている。吸込管３２内の空気を給水装置１から排出する自吸運転時には、気液分離室２７の上部に存在する流体は空気だけであり、圧力センサ１１の測定値は、ほぼ大気圧である。一方で、揚液運転時は、気液分離室２７が水で満たされているので、圧力センサ１１は、羽根車１５の回転により昇圧された水の圧力を測定する。

圧力センサ１１は、図示しない信号線を介して制御部７に接続されており、制御部７は、圧力センサ１１から出力される出力値に基づいて、揚液運転時の自吸式ポンプ２の運転速度（すなわち、羽根車１５の回転速度）を制御する。一般的には、圧力センサ１１により測定された圧力信号が設定された目標圧力と一致するように自吸式ポンプ２の運転速度を制御して自吸式ポンプ２の吐出圧力が一定になるように制御する吐出圧力一定制御や、自吸式ポンプ２の吐出圧力の目標値を適切に変化させることにより給水器具３７（図１参照）における水圧を一定に制御する推定末端圧力一定制御などが行われる。

建物３５内での水の使用量が低下して、フローチェッキ１４のｏｆｆ信号が制御部７に送信されると、制御部７は自吸式ポンプ２の運転速度を一時的に上げるようインバータ１３に指令を出し、圧力タンク３４に蓄圧してから自吸式ポンプ２の運転を停止させる（小水量停止）。自吸式ポンプ２の運転を停止すると、吸込管３２からポンプケーシング６への水の流入が停止され、フローチェッキ１４が閉じる。フローチェッキ１４は、ポンプケーシング６内に存在する水が吸込管３２に逆流することを阻止し、水をポンプケーシング６内に溜めておくことができる。ポンプケーシング６内に溜められた液体は、次の自吸運転のために用いられる。

自吸運転時には、羽根車室２３から吐出される流体は、水と空気の混合流体であり、この混合流体をバッフル９に衝突させることにより空気を水から分離している。したがって、バッフル９は、自吸式ポンプ２の自吸性能を確保するために重要な構造体である。一方で、揚液運転時には、羽根車室２３から気液分離室２７に吐出される流体は水のみであり、この水がバッフル９に衝突すると、羽根車１５によって上昇した水の圧力が低下してしまう。さらに、バッフル９に衝突した水の一部は、環流孔２８を通って、羽根車室２３に戻されてしまう。その結果、揚液運転時の自吸式ポンプ２のポンプ性能が低下してしまう。そこで、本実施形態では、気液分離室２７には、バッフル９を回動可能に支持する回動機構４０が設けられている。

図５は、一実施形態に係る回動機構４０の概略断面図である。図５に示される回動機構４０は、気液分離室２７の壁２７ａに設けられた軸受４１と、バッフル９の端部に設けられた回動軸４２とを有する。回動軸４２は、回動可能に軸受４１に嵌め込まれる。回動軸４２は、バッフル９と一体に構成されているが、バッフル９とは異なる部材として構成された回動軸４２を、バッフル９の端部に固定してもよい。

回動機構４０の軸受４１には、切欠き４１ａが形成されており、バッフル９は、切欠き４１ａを介して軸受４１の外部に突出している。切欠き４１ａによって、バッフル９の回動動作の範囲が制限される。より具体的には、切欠き４１ａの一方の端部４１ｂにバッフル９の下面が接触しているときに、バッフル９は初期位置にあり、切欠き４１ａの一方の端部４１ｂよりも上方に位置する切欠き４１ａの他方の端部４１ｃにバッフル９の上面が接触しているときに、バッフル９は待避位置にある。したがって、軸受４１に形成された切欠き４１ａによって、バッフル９は、初期位置と待避位置との間で回動することが許容される。バッフル９よりも下側に位置する切欠き４１ａの一方の端部４１ｂは、バッフル９を下から支えるストッパとして機能する。すなわち、切欠き４１ａの一方の端部４１ｂによって、バッフル９が初期位置から下方に回動することが阻止される。バッフル９の初期位置は、該バッフル９が水平に延びる位置（図５の実線参照）であり、バッフル９の待避位置は、該バッフル９が斜め上方に延びる位置である（図５の点線参照）。

自吸式ポンプ２の運転が停止しているとき、バッフル９は、その自重により初期位置にある。バッフル９の下面は、ストッパとして機能する切欠き４１ａの一方の端部４１ｂに接触している。自吸式ポンプ２の運転が開始されると、自吸式ポンプ２は、まず、水と空気とを排出する自吸運転を行う。自吸運転時には、羽根車室２３から吐出される流体は、水と空気の混合流体であり、この混合流体の圧力は、羽根車１５の回転によってほとんど上昇しない。したがって、自吸運転時に羽根車室２３から吐出される水と空気の混合流体が初期位置にあるバッフル９に衝突したときに、バッフル９は、その自重によって上方に回動しないので、自吸運転時には、バッフル９は、初期位置に維持される。

一方で、揚液運転時には、羽根車室２３から吐出される流体は水のみであり、この水の圧力は羽根車１５の回転によって上昇される。したがって、揚液運転時に水がバッフル９に衝突すると、バッフル９は、水の圧力によって待避位置まで上方に回動することができる。

待避位置までバッフル９が回動すると、バッフル９に衝突する水の流れを逸らすことができるので、羽根車１５によって上昇した水の圧力がほとんど減少しない。さらに、羽根車室２３から気液分離室２７に吐出された水は、その流れ方向をほとんど変更せずに吐出流路３１に流れ込む。その結果、自吸式ポンプ２の揚液運転時のポンプ性能（吐出圧力、吐出流量など）を向上させることができる。

このように、本実施形態によれば、自吸運転時には、バッフル９が水と空気の混合流体が衝突する初期位置に維持されるので、空気を水から分離する自吸性能が低下しない。一方で、揚液運転時には、回動機構４０によって回動可能に支持されるバッフル９が、該バッフル９に衝突する水の流れを逸らす待避位置に回動する。その結果、自吸式ポンプ２のポンプ性能（吐出圧力、吐出流量など）を向上させることができる。

図６（ａ）は、他の実施形態に係る回動機構４０を示す概略上面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。本実施形態では、回動機構４０は２つの軸受４１を有しており、軸受４１は、気液分離室２７の壁２７ａの表面に固定されている。これら軸受４１には、図５を参照して説明された軸受４１と相違して、切欠き４１ａが形成されない。バッフル９の端部に設けられた回動軸４２は、バッフル９の側面からそれぞれ突出しており、２つの軸受４１にそれぞれ回動可能に嵌め込まれる。本実施形態の回動機構４０は、初期位置にあるバッフル９を下から支えるストッパ４３をさらに有する。ストッパ４３によって、初期位置にあるバッフル９が下方に回動することが阻止される。ストッパ４３は、図６（ｂ）に示されるように、気液分離室２７の壁２７ａから斜め上方に延びる平板状のリブであり、バッフル９の下面がストッパ４３の上面に接触しているときに、バッフル９は、初期位置にある。

本実施形態でも、自吸式ポンプ２の運転が停止しているとき、バッフル９は、その自重により初期位置にある。自吸式ポンプ２で水と空気とを排出する自吸運転が開始されると、水と空気の混合流体がバッフル９に衝突するが、この混合流体の圧力は、羽根車１５の回転によってほとんど上昇しないので、バッフル９は、初期位置に維持される。一方で、揚液運転時には、羽根車室２３から吐出される流体は水のみであり、この水の圧力は羽根車１５の回転によって上昇される。したがって、揚液運転時に水がバッフル９に衝突すると、バッフル９は、水の圧力によって待避位置まで上方に回動することができる。

待避位置まで回動したバッフル９によって、羽根車室１５から吐出されてバッフル９に衝突する水の流れが逸らされるので、羽根車１５によって上昇した水の圧力がほとんど減少しない。さらに、羽根車室２３から気液分離室２７に吐出された水は、その流れ方向をほとんど変更せずに吐出流路３１に流れ込む。その結果、自吸式ポンプ２の揚液運転時のポンプ性能（吐出圧力、吐出流量など）を向上させることができる。

図７は、図５に示されるバッフル９の変形例を示した概略断面図である。図７に示されるバッフル９には、錘４４が固定されている。本実施形態では、錘４４は、バッフル９の上面に固定されているが、錘４４は、バッフル９の下面に固定されていてもよい。錘４４を、図６（ａ）および図６（ｂ）に示される回動機構４０によって回動可能に支持されるバッフル９に固定してもよい。

錘４４をバッフル９に固定することにより、バッフル９を上方に回動させるために要求される流体の圧力が増加する。したがって、自吸運転時に水と空気の混合流体がバッフル９に衝突したときに、バッフル９を初期位置に確実に維持することができる。その結果、自吸式ポンプ２の自吸性能の低下を防止することができる。

図８は、さらに他の実施形態に係る回動機構４０を示した模式図である。図８に示される回動機構４０は、バッフル９を回動させるためのアクチュエータ４７を有する。アクチュエータ４７は、制御部７に接続され、該制御部７からの指令に基づいてバッフル９を回動させる。特に説明しない本実施形態の構成は、図５に示される実施形態の構成と同様であるため、その重複する説明を省略する。なお、図８に示される回動機構４０のアクチュエータ４７を、図６（ａ）および図６（ｂ）に示される回動機構４０に設けてもよい。

アクチュエータ４７は、例えば、バッフル９の端部に設けられた回動軸４２に連結されたモータである。アクチュエータ４７がモータである場合は、該モータの回転軸を直接回動軸４２と連結することができる。モータの回転軸に第１のプーリを固定し、回動軸４２に第２のプーリを固定し、第１プーリと第２のプーリとにベルトを巻き掛けてもよい。あるいは、モータの回転軸に第１の歯車を固定し、該第１の歯車と噛み合う第２の歯車を回動軸４２に固定してもよい。アクチュエータ４７を制御部７が制御することによって、バッフル９を所望のタイミングで回動させることができる。アクチュエータ４７は、信号線によって制御部７と接続されており、制御部７から送信される動作指令に基づいてバッフル９を回動させる。

図８に示されるように、圧力センサ１１が制御部７に接続されており、制御部７は、圧力センサ１１が出力する気液分離室２７内の流体の圧力値を監視している。上述したように、自吸運転時には、圧力センサ１１の測定値は、ほぼ大気圧である。一方で、揚液運転時は、気液分離室２７が水で満たされているので、圧力センサ１１は、羽根車１５の回転により昇圧された水の圧力を測定する。

制御部７は、圧力センサ１１から出力された圧力値と比較するための圧力しきい値を予め記憶している。制御部７は、圧力センサ１１から出力された圧力値がこの圧力しきい値よりも小さい場合は、自吸式ポンプ２が自吸運転を行っていると判断して、バッフル９の位置を初期位置に維持する。一方で、制御部７は、圧力センサ１１から出力された圧力値がこの圧力しきい値以上である場合は、自吸式ポンプ２が揚液運転を開始したと判断する。揚液運転の開始が制御部７によって判断されると、制御部７は、アクチュエータ４７に指令を発して、バッフル９を初期位置から待避位置に回動させる。待避位置にあるバッフル９は、該バッフル９に衝突する水の流れを逸らすことができるので、揚液運転時の自吸式ポンプ２のポンプ性能を向上させることができる。

図９は、さらに他の実施形態に係る回動機構４０を示した模式図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図５に示される実施形態の構成と同様であるため、その重複する説明を省略する。

図９に示される回動機構４０は、バッフル９を回動させるためのアクチュエータ４７を有する。アクチュエータ４７は、制御部７に接続され、該制御部７からの指令に基づいてバッフル９を回動させる。本実施形態のアクチュエータ４７の構成は、図８を参照して説明されたアクチュエータ４７の構成と同様である。

図９に示される制御部７は、インバータ１３を介して駆動されるモータ３の電流値を検出する電流検出器５５を有している。制御部７は、電流検出器５５によって検出されたモータ３の電流値によって自吸式ポンプ２が揚液運転を行っているか否かを判断する。なお、図９に示される回動機構４０のアクチュエータ４７を、図６（ａ）および図６（ｂ）に示される回動機構４０に設けてもよい。

自吸式ポンプ２が自吸運転を行っている場合は、羽根車室２３内には空気と水の混合流体が存在する。一方で、自吸式ポンプ２が揚液運転を行っている場合は、羽根車室２３内には水のみが存在する。水の比重は、空気と水の混合流体の比重よりも大きいので、揚液運転時のモータ３の電流値は、自吸運転時のモータ３の電流値よりも大きくなる。

制御部７は、電流検出器５５が検出したモータ３の電流値と比較するための電流しきい値を予め記憶している。制御部７は、電流検出器５５が検出したモータ３の電流値がこの電流しきい値よりも小さい場合は、自吸式ポンプ２が自吸運転を行っていると判断して、バッフル９の位置を初期位置に維持する。一方で、制御部７は、電流検出器５５が検出したモータ３の電流値がこの電流しきい値以上である場合は、自吸式ポンプ２が揚液運転を開始したと判断する。揚液運転の開始が制御部７によって判断されると、制御部７は、アクチュエータ４７に指令を発して、バッフル９を初期位置から待避位置に回動させる。待避位置にあるバッフル９は、該バッフル９に衝突する水の流れを逸らすことができるので、揚液運転時の自吸式ポンプ２のポンプ性能を向上させることができる。

図１０は、さらに他の実施形態に係る回動機構４０を示した模式図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図５に示される実施形態の構成と同様であるため、その重複する説明を省略する。自吸式ポンプ２は、ポンプケーシング６の温度を測定する温度センサ５７を有していてもよい（図２参照）。温度センサ５７は、信号線を介して制御部７に接続される。本実施形態でも、アクチュエータ４７は、制御部７に接続され、該制御部７からの指令に基づいてバッフル９を回動させる。制御部７は、温度センサ５７が出力するポンプケーシング６の温度の変化率に基づいて、自吸式ポンプ２が揚液運転を行っているか否かを判断することができる。なお、図１０に示される回動機構４０のアクチュエータ４７を、図６（ａ）および図６（ｂ）に示される回動機構４０に設けてもよい。

図１１は、自吸式ポンプ２が自吸運転から揚液運転へ移行した際のポンプケーシング６の温度変化の一例を模式的に示したグラフである。図１１の縦軸は、温度センサ５７から出力されるポンプケーシング６の温度値を表し、図１１の横軸は、時間経過を表す。図１１に示すように、自吸運転時のポンプケーシング６の内部には、吸込管３２（図１参照）から吸い込まれる空気と羽根車室２３と気液分離室２７とを循環する水が存在するため、ポンプケーシング６の温度の変化率が大きい。一方で、揚液運転時のポンプケーシング６の内部には、水のみが存在するため、ポンプケーシング６の温度の変化率は小さくなる。

制御部７は、温度センサ５７から出力される温度値に基づいて、ポンプケーシング６の温度変化率を演算する。さらに、制御部７は、この温度変化率の演算値と比較するための変化率しきい値を予め記憶している。制御部７は、温度変化率の演算値が変化率しきい値以上である場合は、自吸式ポンプ２が自吸運転を行っていると判断して、バッフル９の位置を初期位置に維持する。一方で、制御部７は、温度変化率の演算値が変化率しきい値よりも小さい場合に、自吸式ポンプ２が揚液運転を開始したと判断する。揚液運転の開始が制御部７によって判断されると、制御部７は、アクチュエータ４７に指令を発して、バッフル９を初期位置から待避位置に回動させる。待避位置にあるバッフル９は、該バッフル９に衝突する水の流れを逸らすことができるので、揚液運転時の自吸式ポンプ２のポンプ性能を向上させることができる。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

１給水装置
２自吸式ポンプ
３モータ
６ポンプケーシング
７制御部
９バッフル
１０ベース
１１圧力センサ
１２カバー
１３インバータ
１４逆止弁（フローチェッキ）
１５羽根車
１８吸込口
１９吐出口
２０磁石
２１リードスイッチ
２３羽根車室
２６吸込室
２７気液分離室
２８環流孔
２９キャップ
３０吸込流路
３１吐出流路
３２吸込管
３３ストレーナ
３４圧力タンク
３５建物
３６吐出管
３７給水器具
４０回動機構
４１軸受
４２回動軸
４３ストッパ
４４錘
４７アクチュエータ
５０給水システム
５５電流検出部
５７温度センサ

Claims

自吸式ポンプと、前記自吸式ポンプを駆動するモータと、前記自吸式ポンプの運転を制御する制御部と、を備えた給水装置であって、
前記自吸式ポンプは、
羽根車と、
前記羽根車を収容する羽根車室、および前記羽根車室の下流側に位置する気液分離室を有するポンプケーシングと、
前記気液分離室に設けられ、前記羽根車室から吐出された流体が衝突するバッフルと、
前記バッフルを、自吸運転時には、水と空気の混合流体が衝突する初期位置に維持し、揚液運転時には、該バッフルに衝突する水の流れを逸らす待避位置に回動させる回動機構と、を有し、
前記回動機構は、
前記気液分離室の壁に設けられた軸受と、
前記バッフルの端部に設けられ、前記軸受に嵌め込まれる回動軸と、
前記制御部に接続され、該制御部からの指令に基づいて前記バッフルを回動させるアクチュエータと、を有することを特徴とする給水装置。
前記初期位置にあるバッフルを下から支えるストッパをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
前記バッフルに固定された錘をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の給水装置。
前記気液分離室内の流体の圧力値を測定する圧力センサをさらに備え、
前記制御部は、前記圧力値が前記制御部に予め記憶された所定の圧力しきい値以上である場合に、前記アクチュエータを動作させて、前記バッフルを前記初期位置から前記待避位置に回動させることを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
前記制御部は、前記モータの電流値を検出する電流検出部を有しており、
前記制御部は、前記電流値が前記制御部に予め記憶された所定の電流しきい値以上である場合に、前記アクチュエータを動作させて、前記バッフルを前記初期位置から前記待避位置に回動させることを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
前記ポンプケーシングの温度値を測定する温度センサをさらに備え、
前記制御部は、前記温度値の変化率が前記制御部に予め記憶された所定の変化率しきい値よりも小さい場合に、前記アクチュエータを動作させて、前記バッフルを前記初期位置から前記待避位置に回動させることを特徴とする請求項１に記載の給水装置。