JPS594559B2 - アサイドポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 通常、ウェスコポンプを備えた浅井戸ポンプは、圧力タ
ンクを有している。

この圧力タンクの設置目的は下記の通りである。

第１図において、ウェスコポンプのモータ入力電流はポ
ンプ流量が小さくなると極端に大きくなり、モータの損
傷につながる。

そこで、圧力タンクを設けることにより、蛇口からの流
量とポンプ流量との間に差を作り出している。

すなわち、蛇口からの流量が少なくても圧力タンク内に
流入する流量を大きくすることにより、ポンプの流量を
ある値より小さくならないようにしている。

さらに圧力タンクの働きによって、圧力スイッチのオン
、オフ時間を延長させることにも目的がある。

以上の点を勘案すると、圧力タンクは容量が大きいほど
好ましいものであり、このことは逆に浅井戸ポンプの体
積を小さくできないという欠点を招く。

また、圧力タンクが大きいことは、省資源、製品コスト
等の点で不利である。

本発明は、上記圧力タンクを除去した状態で正常な揚水
運転が行なえる浅井戸ポンプを提供するものである。

さらに、本発明の目的は各制御部品の使い方を適切化す
ることにより、より安定した高い信頼性の浅井戸ポンプ
を提供するものである。

以下本発明の詳細な説明する。

第２図において、２はモータ１にて運転されるウェスコ
ポンプであり、井戸３の水を吸込管５を介して吸い上げ
、吐出管７よりその端部の蛇口８に送るようになってい
る。

前記吐出管７には、前記吐出管７内の圧力を検知してス
イッチをオン、オフし、モータ１を作動停止する圧力ス
イッチ９を設けている。

なお、図中の６は吸込管５の流路に設けた逆止弁である
。

以上の単に吐出管７に設けた圧力スイッチ９によりウェ
スコポンプ２の運転制御は以下述べる動作で行なわれ、
かつ、問題がある。

すなわち、ウェスコポンプ２を運転している状態におい
て蛇口８から水を流出しなければ吐出管Ｉ内の圧力は上
昇し、圧力スイッチ９がオフしてモータ１の作動が停止
する。

そしてウェスコポンプ２の吸込側には逆止弁６が設けで
あるため、前記上昇した圧力は維持され、蛇口８を開か
ない限り圧力スイッチ９をオンする圧力まで低下せず、
すなわち、モータ１の運転作動はあり得ない。

ここで蛇口８を開くと、吐出管Ｔ内の圧力が低下して圧
力スイッチ９がオンし、ウェスコポンプ２が運転されて
揚水を行う。

ところで蛇口８からの流出量が少ない場合には、ウェス
コポンプ２の吐出流量が大きいことから、吐出管７内の
圧力が上昇し、圧力スイッチ９がオフとなり、蛇口８よ
りは流出が続けられていることから吐出管７内の圧力は
低下して再び圧力スイッチ９がオンとなり、この動作が
繰り返さ札すなわち、圧力スイッチ９は激しくオン、オ
フを繰り返すことになる。

そしてウェスコポンプ２の流量が少なくなり、第１図の
ようにモータ１への入力電流が過大となって、モータ１
の焼損を招く。

このような問題があることから前記構成に対し次の構成
を組み合わせた。

すなわち、第２図に示すように吐出管７と吸込管５の間
にバイパス管１０、バイパス弁１２、バイパス管１１に
よるバイパス路を構成している。

なおバイパス管１１の一端は吸込管５の逆止弁６とウェ
スコポンプ２との間の途中に接続され、バイパス管１０
の一端はウェスコポンプ２と圧力スイッチ９との間の吐
出管７の途中に接続されている。

次にバイパス弁１２について述べる。

第３図において１３は弁ケースで、バイパス管１０から
の水（矢印１０′）を受は入れる開口部１３ａと、バイ
パス管１１側に連通し、前記水を矢印１１′の方向に排
出する開口部１３ａを有する。

前記弁ケース１３内の水通路中には弁座１４が設けら札
その弁座１４の上方にはダイヤフラム１５を配置してあ
り、このダイヤフラム１５は常時はスプリング１６にて
押圧附勢されて弁座１４は当接し、上記した水の流れ（
矢印１０′→矢印１１′）が停止するようになっている
。

１７，１８は上記ダイヤフラム１５にて遮断される流路
、２０は流路１８より開口１３ｂに至る流路を示し、１
９はダイヤフラム１５の弁座１４とは反対側の面を大気
に連通せしめた孔である。

なお、以上ダイヤフラム１５で構成させる弁構造をバイ
パス主弁と呼ぶ。

上記流路１８と流路２０間には制御弁をなす制御弁体２
１が設けられている。

この制御弁体２１にはダイヤフラム２２の中央部分が連
結されており、このダイヤフラム２２の背部には制御弁
体２１を流路側に押圧附勢するためのスプリング２３を
設けている。

前記ダイヤフラム２２の制御弁体２１側の面は室２４に
連通しており、ダイヤフラム２２の弁体２１とは反対側
の面はスプリング２３が位置する室２５と連通している
。

前記室２４には吐出管７の圧力スイッチ９からウェスコ
ポンプ２寄りの部分より導出した信号管２６を接続して
あり、吐出管７の信号管２６の接続部分と圧力スイッチ
９との間の吐出管７部分には抵抗体２８を設置してあり
、室２５には前記抵抗体２８部より導出した信号管２７
を接続しである（第２図参照）。

次に上記構成の動作を述べる。

ウェスコポンプ２の運転時において蛇口８からの流量が
大きいと、吐出管７の圧力は低く、バイパス管１０を通
った水はバイパス弁１２の弁ケース１３の流路１７内に
入るが、バイパス主弁のダイヤフラム１５がスプリング
１６により押えられて弁座１４に当接しその流路が遮断
されていて、流路１８およびバイパス管１１には流入し
ない。

すなわち、ウェスコポンプ２からの流水はそのまま蛇口
８から流出する。

次に、蛇口８からの流出量を減少させていくと、バイパ
ス管１０内の圧力が上昇し、バイパス弁１２におけるバ
イパス主弁の弁座１４の上流側の流路１７内の圧力によ
って、バイパス主弁のダイヤフラム１５がスプリング１
６に抗して押し上げられる。

故に、弁座１４から下流側の流路１８に水が流れてバイ
パスを開始する。

したがって、蛇口８を締めていっても、ウェスコポンプ
２は一定の流量の水を吐出し、モータ１に過電流が流れ
ることはない。

前記バイパス弁１２のバイパス主弁の働きにより吐出管
７の圧力が圧力スイッチ９のオフ動作圧以下の一定値に
されるため、蛇口８から水を流している限り、圧力スイ
ッチ９はオン状態を保つ。

ところで、前記吐出管７には抵抗体２８が挿入されてお
り、吐出管７にある流量が流れてこの抵抗体２８の両端
に生じる差圧が信号管２６．２７を介して制御弁をなす
制御弁体２１を作動するダイヤフラム２２の両面の室２
４．２５に与えられている。

通常、抵抗体２８の流量がある値よりも太きいと、十分
な差圧が発生し、室２５と２４の間に圧力差が生じて、
スプリング２３に抗してダイヤフラム２２は上方に押し
上げられている。

このため制御弁体２１は、流路１８と２０との間を開放
している。

蛇口８の流量が極端に小さくなると、抵抗体２８の流量
が減少し、そのため十分な差圧が発生できなくなり、室
２５と室２４の間の圧力差が小さくなる結果、スプリン
グ２３の力で制御弁体２１が押し上げられ、バイパス主
弁のダイヤフラム１５の制御いかんにかかわらず、バイ
パス管１０．１１を通る水の流量を減少させ、ウェスコ
ポンプ２の動作点を高圧側に移行させて圧力スイッチ９
を切る。

前記制御弁をなすスプリング２３の力、ダイヤフラム２
２の径、信号管２６．２７における差圧を適当に選べば
、蛇口８の流量がちょうど零になった点で圧力スイッチ
９を”切り″の状態にすることが可能である。

故にウェスコポンプ２の特性は、入力電流がいかなる状
態でも過電流が流れず、蛇口８を完全に閉にしない限り
、ウェスコポンプ２の送水が行なわれるため、圧力スイ
ッチ９が激しくオン、オフすることがない。

：さらに制御弁体２１がバイパス管１０．１１を通る水
の流量を減少させるとき、吐出管７の圧力が上昇し、流
路２０はウェスコポンプ２の吸込圧がかかる状態となる
。

この状態では、バイパス主弁におけるダイヤフラム１５
にウェスコポンプ２の高圧側の圧力が加わる。

これに対してバイパス主弁と制御弁の位置関係が逆転す
ると、バイパス主弁のダイヤフラム１５に対してウェス
コポンプ２の吸込側圧力が加わることになる。

すなわち、制御弁体２１の開閉により、バイパス主弁の
ダイヤフラム１５も同様に開閉をくり返すことになる。

しかし第３図の連成ではバイパス主弁のダイヤフラム１
５が閉じることはない。

第４図に蛇口８からの流量とウェスコポンプ２の吐出圧
との関係を示す。

点線は本実施例のバイパス弁１２がない場合、実線はバ
イパス弁１２がある場合の特性を示し、モータ１への入
力電流が過大になることはない。

さらに圧力スイッチ９のオフ状態は０１より小さい蛇口
８からの流量について起り、このＱｌを零にほぼ等しく
しておけば、実際の使用に際し特に問題はない。

なお、第４図中イは、圧力スイッチ９のオフ圧力を示す
。

上記した構成からすれば、圧力タンクを使用しない浅井
戸ポンプが構成でき、体積的に非常に小さくすることが
可能である。

また、コストダウンが図れ、設置場所の制約がなくなる
。

また、在庫スペースが小さくてすみ、さらに運搬等が簡
単になるなど多くの利点を有する。

上記した実施例において、制御弁はダイヤフラムと、弁
体とスプリングとより構成されたものであるが、その他
の実施例として制御弁として渦流形流体素子を用いた場
合を次に示す。

第５図において、第２図、第３図と同一符号は同一作用
を有した部材を示しており、その説明は略す。

第５図と第１図を比較すると、その違い点は、バイパス
管１０と１１との間に設けるバイパス弁１２の構成が異
なることである。

バイパス弁１２は、バイパス主弁２９と、制御弁３０と
よりなり、両者は流路３１にて連結されている。

次にバイパス主弁２９の構成を述べる。

第６図に示すように弁ケース１３の開口部１３ａからは
バイパス管１０からの水が矢印１０′方向に入り込み、
流路１７に流れ込む ダイヤフラム１５と弁座１４との
間に間隙があれば、水は開口部１３ｃを通って、流路３
１に流れ込む。

次に制御弁３０の構成を述べる。

制御弁３０は主制御弁３２と渦流形流体素子３３とより
なり、その構成は第７図、第８図に示す通りである。

第７図において、主制御弁３２は、弁ケース３４とこの
ケース３４に設けた流路３５と、この流路３５途中に出
没可能な制御弁体２１と、この制御弁体２１に支持した
ダイヤフラム２２と、室２５および２４と、スプリング
２３とを備えており、流路３５の一関口部３５ａは、上
記した流路３１の途中に制御路３６を介して連通してお
り、また流路３５の他開口部３５ｂは、′制御路３７の
一端が連通している。

なお、上記スプリング２３は、第３図とは異なり室２４
中に装備されている。

また室２４には、抵抗体２８を端部に備えた信号管２７
の他部が連通しており、室２５には信号室２６が連通し
ている。

次に第８図を参照して渦流形流体素子３３について述べ
る。

この渦流形流体素子は、円胴の渦室３８と、この室に制
御路３７および流路３１の他端をそれぞれ連通せしめる
制御口３９、供給口４０と、渦室３８の中央底面に設け
た出水口４１とを備えており、流路３１から供給口４０
を介して渦室３８内に入った水は、真直ぐに矢印Ｘ方向
の状態で出水口４１に向い、バイパス管１１に入り込む
。

ところが制御口３９から水が室３８内に入り込めば、真
直ぐな水の流れは、矢印Ｙ方向、すなわち、渦室３８内
を回るかうな動きに変わり、出水口４１から供給される
水量は減少する。

第５図〜第８図に示した構成に基づき、次に動作を述べ
る。

第２図に示した制御弁であれば流体抵抗値がアナグロ的
に変化し、蛇口８からの流出量がある値に達したとき、
デジタル的に変化させることが構造上複雑である。

浅井戸用ポンプとしては、デジタル的の方が圧力スイッ
チ９の動作が明確になって信頼性が高い。

渦流形流体素子３３を用いれば制御口３９の流量がアナ
グロ的に変化しても、渦流形流体素子３３自体の特性と
してデジタル的にすることが容易である。

そこで、蛇口８からの流出量がある値以下になると、抵
抗体２８の差圧が小さくなり、室２４と２５の圧力差が
小さくなる。

したがって、ダイヤフラム２２がスプリング２３によっ
て押し上げられ、流路３５の流れが制御弁体２１によっ
て阻止されなくなる。

このため、渦流形流体素子３３の制御口３９から渦室３
８内に水の浸入が発生し、供給口４０からの水の流れに
衝突して、渦室３８にて矢印Ｙ方向の渦を生じる。

このとき、渦流形流体素子３３内の流体抵抗は極端に大
きくなってバイパス流量を小さくする。

制御口３９からの水の流入がない場合、すなわち、信号
管２６．２７間に十分に差圧が生じているときは、制御
弁体２１にて流路３５がその流量を規制し渦流形流体素
子３３内の流体抵抗は小さくなる。

このときは、バイパス主弁２９にてウェスコポンプ２の
動作点は一定に保持され、特に問題はない。

第９図は抵抗体２８の構造を示す。

従来の抵抗体２８′は、第９図すに示すように、スロー
ト部４２でウェストポンプ２から吐出された水が加速さ
れ、信号管２７内の静圧が減少する。

そのため、信号管２６．２７間に圧力差ΔＨが生ずる。

しかし、抵抗体２８′の流体抵抗を通過流量との関係で
示すと、第１０図Ｂのように蛇口からの流出量が大きく
なると、圧力差は極端に大きくなる。

ここで、前述したように、圧力スイッチ９を作動させる
のに必要な差圧ΔＨは、値Ｅであれば良いとすると、こ
の値Ｅより極端にΔＨは大きくなってしまうことになる
。

この結果、第１１図に示すようにウェスコポンプ２の吐
出圧力と蛇口流量との関係において抵抗体２８′を必要
としないときには、特性Ｃ′が得られるのに対し、必要
となった場合には、その特性はＢ′のようになり、この
ことはポンプ特性の劣化を意味する。

そこで、第９図ａのように抵抗体２８を構成した場合に
ついて述べる。

抵抗体２８のケース４３中にスプリング４４にてバネ附
勢された弁体４５を有し、この弁体４５にて吐出管７の
結合開口部４６が閉塞されている。

吐出管７からの水の圧力がある値以上になると、弁体４
５はスプリング４４の附勢力に抗して押し上げられ、蛇
口８側に水が流れる。

ここで、信号管２６と２７との間の差圧ΔＨが大きくな
ろうとすると、その分だけスプリング４４が圧縮する。

弁体４５は上昇するものであるが、差圧ΔＨは極力小さ
く抑制される。

そのため、第１０図Ａに示すように、蛇口からの流出量
が増大しても差圧ΔＨはほぼ一定を維持する。

この差圧ΔＨは圧力スイッチを作動する圧力値Ｅとほぼ
近傍に設定できる。

また、第１１図のＡ′に示すように、ウェスコポンプの
性能の劣化も殆んどみられない。

以上のように本発明の浅井戸ポンプは、圧力タンクを不
要として小形化、取扱い性の簡易化が図れ、しかも、ウ
ェスコポンプの焼損等の事故を確実に阻止できるもので
ある。

また、バイパス回路における制御弁の駆動信号が吐出管
に設けた抵抗体からの信号管を経由して得るようになっ
ており、吐出管の中に制御弁がなく、構成が簡単である
とともに異物等のかみこみがなく、高い信頼性が得られ
る。

さらにバイパス主弁と制御弁の位置関係を適正化してい
るため、制御弁の開閉にともなうバイパス主弁の開閉が
なく、バイパス主弁の上下動による劣化も少なく、安定
したバイパス特性を保持でき、信頼性の高い機器を構成
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の浅井戸ポンプのポンプ流量とモータ入力
との関係を示す図、第２図は本発明の実施例における浅
井戸ポンプの配設状態を示す図、第３図はそのバイパス
路途中に設けたバイパス弁の構造を示す断面図、第４図
はそのポンプ吐出圧およびモータへの入力と蛇口からの
流出量との関係を示す図、第５図はその他の実施例にお
けるポンプの配設状態を示す図、第６図はそのバイパス
主弁の断面図、第１図は制御弁の断面図、第８図はその
渦流形流体素子を示す断面図、第９図は吐出管途中に設
けた抵抗体を示す断面図で、ａは本実施例、ｂは従来例
、第１０図は抵抗体によって得られる圧力差と蛇口から
の流出量との関係を示す図、第１１図はポンプ特性を示
す図である。 １・・・・・・モータ、２・・・・・・ウェスコポンプ
、５・・・・・・吸込管、１・・・・・・吐出管、８・
・・・・・蛇口、１０，１１・・・・・・バイパス管、
１２・・・・・・バイパス弁、２１・曲・制御弁体、２
６，２７・・・・・・信号管、２８・・・・・・抵抗体
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ポンプ吐出側と吸込側とを連絡したバイパス路と、
   前記バイパス路途中に設は前記ポンプの吐出圧を感知し
   バイパス流量を制御するバイパス主弁と前記バイパス路
   途中に設は吐出管からの流量に応じバイパス流量を制御
   する制御弁を有し、前記バイパス主弁を前記制御弁より
   もポンプ吐出側に位置せしめ、前記吐出管に抵抗体を設
   け、前記抵抗体の流量により発生する差圧を信号管によ
   り前記制御弁に供給して駆動するごとく構成してなる浅
   井戸ポンプ。