JPS5934875B2 - ポンプの運転方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空気溜を有する圧力タンクを用いた給水装置に
おけるポンプの運転方法に関するものである。

従来から空気溜を有する圧力タンクを送水管路系に連結
し、圧力タンク内に水を溜め給水することが行なわれて
いる。

これを詳しく説明すると、まずポンプ・モータを運転し
、水を圧力タンクに送り込む。

しだいに圧力タンク内の水位が上がると、内部空気が圧
縮され、圧力タンク内の圧力は高まる。

適当に圧力が高まったところで圧力タンクに取り付けた
圧力スイッチが働きポンプ・モータの運転を止める。

この状態で送水コックを開くと、圧力タンク内の圧縮さ
れた空気により圧力タンク内の水は押し出される。

この状態が続き、圧力タンク内の水位及び圧力が下がる
と、圧力スイッチは圧力低下を検出し、再びポンプ・モ
ータを運転し、圧力タンク内に水を送り込む。

すなわち送水コックより給水が続けられる。

送水コックを絞ぼり、あるいは閉じると、圧力タンク内
の水位及び圧力は上昇し、圧力タンク内が適度な圧力に
達すると圧力スイッチはこれを検出し、ポンプ・モータ
の運転を止める。

このようなポンプ装置において圧力タンクの容量は、例
えば最大給水量を数分から十分程度保障するように選ば
れていた。

しかし、この圧力タンクは非常に大きなものとなり、こ
のような圧力容器を製作するには、安全性を十分者えな
ければならず、非常に多くの工数と材料を必要とし、大
変高価なものであった。

更にこのような大きな圧力タンクを据付けるには相当広
い場所を要し、設置場所に制限を受けるものであった。

このようなポンプ装置において圧力タンクの容量を小さ
くすると、ポンプ・モータの始動・停止の頻度が非常に
多くなってしまう。

ポンプ・モータの始動・停止の頻度が多くなると、始動
時に流れる始動電流のため、電源あるいはモータに悪影
響を与える。

ところで、圧力タンクを利用するポンプ装置の他に、ポ
ンプの吐出側の送水管路系に圧力タンクを連結しない、
当業者において直送方式と呼ばれているポンプ装置もあ
る。

この直送方式と呼ばれているポンプ装置は送水管路の圧
力を検出し、この圧力が一定になるようポンプを速度制
御するのが一般的である。

しかし、ポンプの速度制御を行なうとポンプ装置が複雑
で高価になるため、容量の小さなポンプ装置では、ポン
プの速度制御運転に替え、ポンプの０Ｎ−ＯＦＦ運転を
行なうことが考えられている。

このようなポンプのＯＮ・ＯＦＦ運転を行なう場合は、
第１にポンプの始動・停止時に起きるウォータハンマに
注意しなければならない。

例えば、ポンプを運転するための圧力スイッチを、これ
の接点が需要端で要求される所要最低圧力に定めた第１
の圧力で閉じ、この第１の圧力を越えポンプの締め切り
圧力未満に定めた第２の圧力で開くように構成した場合
、この圧力スイッチの検出結果に応じてポンプを運転す
ると次のような問題が生じる恐れがある。

すなわち、ポンプの運転中に需要水量が減り、送水管路
内の圧力が第２の圧力まで回復した場合、圧力スイッチ
によりこの圧力上昇を検出しポンプを停止すると、ウォ
ータハンマが起き送水管路内の圧力が激しく変動する。

このウォータハンマによる圧力変動が第１の圧力以下に
達すると、圧力スイッチはこの圧力低下を検出するから
、ポンプは再始動される。

しかし、ウォータハンマの影響で次の瞬間に送水管路内
の圧力は第２の圧力以上に上昇するから、圧力スイッチ
がこの変化を検出すると、ポンプはただちに止められる
。

以上の動作が繰返され直送方式においてポンプのＯＮ・
ＯＦＦ運転を行なうとウォータハンマが助長される傾向
にあり、ポンプ装置の運転が非常に不安定となってしま
う。

そこで、直送方式におい、て、ポンプのＯＮ・ＯＦＦ運
転を行なう場合、ポンプの運転を安定させるために、例
えばウォータハンマが生じている間、これの影響を受け
ないように、圧力スイッチの開閉動作と遅延リレーの運
転動作を組み合わせることが考えられている。

一見、この提案によれば、遅延リレーの設定時間をウォ
ータハンマなどによる短時間（通常数秒程度）の圧力変
化の影響を受けない程度に設定することにより、ポンプ
の運転を安定化してゆくことができそうに思える。

しかし、このような直送方式を採るとポンプの始動頻度
が激しくなってしまい、ポンプおよびこれを駆動するた
めのモータの機械的ストレスが増加したり、モータの電
源に悪影響を与えてしまう。

なぜなら、直送方式においては需要水量が少なくなると
、送水管路内の圧力が瞬時に締め切り圧力まで上昇し、
ポンプが締め切り運転となるため、遅延リレーの設定時
間をポンプの始動頻度の低減効果が表われる十分長い時
間に設定しようとすると、ポンプの締め切り運転の許容
時間を越えてしまうため、遅延リレーの設定時間を長く
取れないからである。

また、水は非圧縮性であることから、ポンプを遅延リレ
ーにより運転している場合、需要水量が僅でもあると、
遅延リレーによる運転を終えたとき、これとほぼ同時に
送水管路内の圧力が低下し、再度ポンプが始動すること
になる。

結局、直送方式においてこのような運転装置を構成する
と、水の需要が僅でも続く限り、ポンプの停止期間を伸
ばすことができず、ポンプはほぼ連続運転状態となって
しまう。

このようなことから、本発明は圧力タンクの容量が小さ
くても、ポンプ・モータの始動・停止の頻度が少なく安
定した運転および給水を続けることができ、しかも、寿
命の長いポンプ装置を提供するものである。

すなわち、本発明のポンプの運転装置は、ポンプの吐出
側に連結した送水管路系に空気溜を持つ圧力タンクを連
結し給水を行なうポンプ装置において、前記圧力タンク
の内圧に応答し、需要端で要求される所要最低圧力に定
めた第１の圧力で閉じ、該第１の圧力を越え前記ポンプ
の締め切り圧力未満に定めた第２の圧力で開く圧力スイ
ッチを設け、前記ポンプの締切運転の許容時間内でしか
も前記ポンプの始動頻度を押えるのに十分な長い時間に
設定した設定時間後に動作するタイマーを備え、前記圧
力タンクの内圧が第１の圧力まで降下したとき前記ポン
プを始動し、前記圧力タンクの内圧が第２の圧力に達し
たとき前記タイマーを始動し前記タイマーの設定時間が
経過するまで前記ポンプの運転を続ける制御回路を設け
、少なくともタイマーにより設定した一定時間はポンプ
・モータの運転を続けることにより、圧力タンクの小形
化を進めた場合にもポンプの始動・停止の頻度を少なく
し安定した給水を続けてゆけるように構成するものであ
る。

以下、第１図、第２図を参照しながら本発明装置を詳し
く説明する。

第１図は実施例装置の制御回路図、第２図はポンプの特
性曲線図である。

１は図示しない圧力タンクに設けた第１の圧力スイッチ
の接点であり、圧力タンク内の圧力変化により動作する
。

すなわちこれは第２図（横軸に流量Ｑ１縦軸に圧力Ｈを
採る）に示す、安定に送水を行なうことができる最も低
い第１の圧力Ｈ１で１ａ側に閉じ、これよりも高い第２
の圧力Ｈ２で１ｂ側に閉じる接点である。

２，３はポンプ・モータの運転開閉器、及びあらかじめ
定めた一定時間後に動作するタイマーである。

このタイマーの設定時間はポンプの締め切り運転の許容
時間内でしかもポンプの始動頻度を押えるのに十分長い
時間に設定する。

これら運転開閉器２、タイマー３はそれぞれ第１の圧力
スイッチの接点１ａ側、１ｂ側にそれぞれ直列に接続さ
れ電源母線Ｒ，Ｓ間に配置される。

４，５は運転開閉器２、タイマー３の自己保持接点及び
開放接点である。

すなわち自己保持接点４は運転開閉器２の付勢により閉
じ、開放接点５は通常開じており、あらかじめ定めた設
定時間経過後に付勢され開くものである。

このように構成したものの動作を説明する。

まず始め圧力タンク内の圧力が十分高いものとする。

開放接点５はタイマー３の設定時間経過により開いてい
る。

送水コックを開くと、圧力タンク内の水は徐々に流れ出
し、圧力タンク内の水位及び水圧は低下する。

圧力タンク内の水圧が第１の圧力Ｈ１まで下がると第１
の圧力スイッチの接点は１ｂ側を開き１ａ側に閉じて、
運転開閉器２を付勢する。

するとタイマー３の付勢は解かれ開放接点５は閉じる。

運転開閉器２の付勢により自己保持接点４が閉じポンプ
・モータは運転を始める。

ポンプ・モータの運転により圧力タンク内の水位及び圧
力は上昇し、第２の圧力Ｈ２に達すると、第１の圧力ス
イッチの接点は１ｂ側に閉じる。

するとタイマー３は始動し、あらかじめ定めた設定時間
を過ぎると開放接点５を開くように付勢する。

すると運転開閉器２のインターロックが解かれポンポ・
モータは運転を止める。

送水コックからの給水量が少ないと、ポンプはタイマー
３の働きにより締め切り運転に近い状態で運転されるこ
とになる。

しかし、この状態は長くは続かないので、ポンプが焼は
付いたり、その他の悪影響が生じることはない。

一般に、この種ポンプ装置で締め切運転を行なった場合
、悪影響が生じるのは士数分後である。

したがってタイマーの設定時間はポンプの締め切り運転
の許容時間内で選択すれば良い。

本実施例では数分後に動作するようにしている。

このように構成すると、ポンプ・モータの始動・停止は
頻繁に起こらなくなり、電源に与える影響が非常に小さ
くなる。

すなわち、タイマー３の働きによりポンプ・モータの運
転が続けられ、このときの需要水量が少なくなった場合
にも、ポンプの吐出水の一部が圧力タンクの空気を徐々
に圧縮しながら圧力タンク内に送り込むことが可能にな
り、ただちにポンプが完全な締め切り運転に移ることは
なく、完全な締め切り運転になるまで相当の時間的余裕
が生じる。

したがって、タイマーの設定時間を十分に長く取ること
によりポンプの始動・停止の頻度を低減することができ
る。

また、ポンプの運転中に圧力タンク内の圧力が第２の圧
力まで回復し需要水量が少なくなりつつあるとき、さら
に、タイマー３の働きにより引き続きポンプの運転を続
けると、ポンプの吐出側の圧力はポンプの締め切り圧力
に向かって上昇してゆく。

このことは圧力タンク内に貯水される貯水量が増し、圧
力タンクの利用効率を高めることを意味するものである
。

さらに説明を加えると、圧力タンクの利用効率を高める
一方法として第２の圧力を締め切り圧力に極めて近い圧
力に設定することが考えられる。

しかし、この方法には次のような危険が伴う。

すなわち、ポンプの吸い込み側の水面の水位の変動、あ
るいは、ポンプの長期間の使用によりポンプの吐き出し
特性は随時変化するものであるから、例えば第２の圧力
をポンプの締め切り圧力に極めて近い圧力に設定したと
すれば、ポンプの吐き出し性能が何らかの原因で低下し
た場合、ポンプの締め切り圧力が第２の圧力より下がっ
てしまうことが考えられ、このようなときはポンプの運
転が止まらなくなってしまう。

これはポンプの締め切り運転が続き電力のむだ使いとな
るばかりでなく、ポンプの落水事故を引き起こしたり、
ポンプを破壊してしまうことになる。

したがって、実施例装置によれば第２の圧力をポンプの
締め切り圧力に対して十分余裕を持たせて設定すること
ができ、このような場合にもタイマーの働きにより圧力
タンクの利用効率を高めると共に、安全にポンプ装置の
運転を続けることができる。

第３図に更に改良した本発明のポンプの運転装置の制御
回路図を示す。

前記実施例において、タイマー３による運転続行中に、
給水量が急激に増すと、圧力タンク内の圧力が第１の圧
力Ｈ１付近まで下がる。

このときタイマー３の設定時間が過ぎるとポンプ・モー
タは止まる。

送水コックからの吐出が続くと、圧力タンク内の圧力は
すぐに第１の圧力Ｈ７まで下がり、又ポンプ・モータが
始動してしまうことがまれに考えられる。

そこで本実施例は第２の圧力よりも若干低い第３の圧力
で閉じ、これよりも高い第４の圧力で開く、第２の圧力
スイッチを設けるものである。

すなわち６はタイマー３の開放接点５と並列に接続した
第２の圧力スイッチの接点である。

他の構成は前記実施例と同じであるから説明を省略する
。

次に、横軸に流量Ｑを縦軸に圧力Ｈを示す第４図を参照
して実施例のポンプの運転装置の動作を説明する。

今、圧力タンク内には圧縮された空気により適度の圧力
を受けている水が入っている。

又開放接点５はタイマー３の設定時間経過により付勢さ
れ開いているものとする。

送水コックを開き、給水を始めると、圧力タンク内の水
位及び圧力は減少してゆく。

圧力タンク内の圧力が第１の圧力Ｈ１まで下がると、第
１の圧力スイッチの接点は１ａ側に閉じる。

運転開閉器２が付勢するとポンプ・モータは運転を始め
る。

第１の圧力スイッチの接点の１ｂ側が開くとタイマー３
の付勢が解かれ、開放接点５は閉じる。

又、自己保持接点４は運転開閉器２の付勢により閉じる
。

ポンプ・モータの運転が続けられると、圧力タンク内の
水位及び圧力は上昇してゆき、第２の圧力Ｈ２に達する
と、第１の圧力スイッチは動作し、接点を１ｂ側に閉じ
る。

するとタイマー３が始動し、引き続きポンプ・モータの
運転は続けられる。

このとき送水コックからの吐出流量が急に増すと、圧力
タンク内の水位及び水圧は急に下がる。

圧力タンク内の圧力が第３の圧力Ｈ３以下になると、第
２の圧力スイッチの接点６が閉じる。

し、だが−ってこのとき、タイマー３の設定時間が過ぎ
、これが付勢し開放接点５が開いてもポンプ・モータの
運転は続ケラレる。

ポンプ・モータは圧力タンク内の圧力が第４の圧力Ｈ４
に達し、第２の圧力スイッチの接点６が開くと止まる。

もちろん、タイマー３の動作により引き続きポンプ・モ
ータの運転が行なわれ、タイマー３の設定時間が経過し
た時点で圧力タンク内の圧力が圧力Ｈ３を越え、第２の
圧力スイッチの接点６が開いているときはポンプ・モー
タを停止するものである。

すなわち本実施例では、前記第１の実施例の動作に加え
、第２の圧力スイッチによる動作が加わることから、ポ
ンプ・モータは必ず圧力タンク内の圧力が第３の圧力Ｈ
３以上で止まるものである。

本実施例において、第１、第２の圧力スイッチの接点１
，６が開く、第２、第４の圧力を等しく選んだが、なに
もこれは等しく選ぶ必要はない。

このように構成すると、ポンプ・モータは必ず圧力タン
ク内の圧力が第３の圧力Ｈ３以上で運転を止めるもので
あり、ポンプ・モータの始動・停止の頻度は一層少なく
なるものである。

以上の説明から明らかなように、本発明の運転装置によ
れば、ポンプの吐出側に連結した送水管路系に空気溜を
持つ圧力タンクを連結し給水を行なうポンプ装置におい
て、小容量の圧力タンクを用いた場合にも、ポンプ・モ
ータの始動・停止の頻度を少なくすることができ、しか
も、圧力タンクの利用効率を高めてゆくことができるも
のである。

したがって、ポンプの始動・停止の頻度が少なくなるこ
とから、ポンプおよびこれを駆動するモータの機械的ス
トレスを低減し、同時にリレー、タイマーなどの接点寿
命も伸ばすことができることから、ポンプ装置の寿命を
伸ばし信頼性を高めてゆくことができる。

また、ポンプ装置を接続した電源系統に与える影響を低
く抑えることができる。

さらに、圧力タンクの利用効率が向上するから、圧力タ
ンクの小形化を進めても安定した給水を行なうことがで
き、このような小さな圧力タンクを備えたポンプ装置は
比較的狭い場所でも自由に据付けることができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための制御回路図１、
第２図は第１図の動作を説明するための流量−圧力特性
を示す図、４第３図は更に改良した実施例を説明するた
めの制御回路図、第４図は第３図の動作を説明するため
の流量−圧力特性を示す図である。 １・・・・・・第１の圧力スイッチの接点、２・・・・
・・運転開閉器、３・・・・・・タイマー、４・・・・
・・運転開閉器の自己保持接点、５・・・・・・タイマ
ーの開放接点、６・・・・・・第２の圧力スイッチの接
点、Ｈｌ・・・・・・第１の圧力、Ｈ２・・・・・・第
２の圧力、Ｈ３・・・・・・第３の圧力、Ｈ４・・・・
・・第４の圧力。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポンプの吐出側に連結した送水管路系に空気溜を持
   つ圧力タンクを連結し給水を行なうポンプ装置において
   、前記圧力タンクの内圧に応答し、需要端で要求される
   所要最低圧力に定めた第１の圧力で閉じ、該第１の圧力
   を越えポンプの締め切り圧力未満に定めた第２の圧力で
   開く圧力スイッチを設け、前記ポンプの締切運転の許容
   時間内でしかも前記ポンプの始動頻度を押えるのに十分
   な長い時間に設定した設定時間後に動作するタイマーを
   備え、前記圧力タンクの内圧が第１の圧力まで降下した
   とき前記ポンプを始動し、前記圧力タンクの内圧が第２
   の圧力に達したとき前記タイマーを始動し前記タイマー
   の設定時間が経過するまで前記ポンプの運転を続ける制
   御回路を設けたポンプの運転装置。 ２ ポンプの吐出側に連結した送水管路系に空気溜を持
   つ圧力タンクを連結し給水を行なうポンプ装置において
   、前記圧力タンクの内圧に応答し、需要端で要求される
   所要最低圧力に定めた第１の圧力で閉じ、該第１の圧力
   を越え前記ポンプの締め切り圧力未満に定めた第２０圧
   力で開く第１の圧力スイッチと、前記圧力タンクの内圧
   に応答し、前記第１の圧力を越え前記第２の圧力より若
   干低い第３の圧力で閉じ、該第３の圧力を越え前記ポン
   プの締め切り圧力未満に定めた第４の圧力で開く第２の
   圧力スイッチとを設け、前記ポンプの締切運転の許容時
   間内でしかも前記ポンプの始動頻度を押えるのに十分な
   長い時間に設定した設定時間後に動作するタイマーを備
   え、前記圧力タンクの内圧が第１の圧力まで降下したと
   き前記ポンプを始動し、前記圧力タンクの内圧が第２の
   圧力に達したとき前記タイマーを始動し前記タイマーの
   設定時間が経過した時点において、前記第２の圧力スイ
   ッチが既に閉じていれば前記圧力タンクの内圧が第４の
   圧力に上昇して前記第２の圧力スイッチが開くまで前記
   ポンプの運転を続けると共に、前記タイマーの設定時間
   が経過した時点において、前記第２の圧力スイッチが既
   に開いていれば前記ポンプの運転を止める制御回路を設
   けたポンプの運転装置。