JPS6054519B2 - 給水装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ 本発明は圧力タンク内の水と空気補給槽内の水との水位
差を利用して空気を補給してゆく方式を採用した給水装
置に関するものてある。

［発明の背景］ 構造の簡単な給水装置を得るため、圧力タンクの水と空
気補給槽内の水との水位差を利用して空気を補給してゆ
くことが考えられている。

この例”を第１図に示す。１は圧力タンクであり、ポン
プ２の吐出側に接続した送水管３に連結してある。

４は空気補給槽であり、これの上端は逆止弁５を介して
補給管６により圧力タンク１の上方に接続する。

また、第１の電磁弁７を設けた給水管８を介して上限圧
力時の圧力タンク１内の最適水位ＨＷＬの位置に接続す
る。一方、空気補給槽４の下端は第１の電磁弁７に対し
、逆の開閉動作を行なう第２の電磁弁９を介して排水管
１０を接続する。１１は空気補給槽４の上方に設けた空
気取り入れ弁である。

ＬＷＬは下限圧力時における圧力タンク内の下限水位を
示すものである。１２は圧力スイッチであり、圧力タン
ク１内の圧力があらかじめ定めた下限圧力まで低下した
とき、ポンプ２を始動し、圧力タンク１内の圧力があら
かじめ定めた上限圧力に達したとき、ポンプ２を停止す
るように働くものである。

つぎにこのように構成したものの動作を説明する。

水の需要が進み、圧力タンク１内の圧力が下限圧力まで
低下する圧力スイッチ１２がこれを検出し、ポンプ２を
始動する。これと同時に電磁弁７を閉じ電磁弁９を開く
。すると空気補給槽４内の水が排水管１０を通じて流れ
出し、かわりに空気補給槽４には空気取り入れ弁１１よ
り外気が取り入れられる。圧力タンク１内の圧力が上限
圧力に達したことを圧力スイッチ１２が検出すればポン
プ２は停止する。これと同時に電磁弁７を開き、電磁弁
９を閉じる。すなわち、ポンプ２の停止時に圧力タンク
１内の水面がＫＷＬ以上（圧力タンク１内の空気が不足
している状態）であれば、圧力タンク１内の水は給水管
８を介して空気補給槽４内に流れ込み、ここの空気を押
し上げ補給管６を介して圧力タンク１内に補給する。つ
ぎに、ポンプ２の停止時に水面がＨＷＬ以下の場合（圧
力タンク１内に過剰な空気が補給されている場合）は、
空気補給槽４内に圧力タンク１内の圧縮空気が流れ込み
、つぎのポンプ２の始動時に排水管１０を通じて排気す
る。このように構成したものでは圧力タンク１内に空気
を送り込むための逆止弁５は常に圧力タンク１の上部の
圧縮空気と接することになるため、逆止め弁５の動作が
不確実になる。［発明の目的」 そこで本発明は少ない構成部品で、信頼性が高くしかも
常に適量の空気を圧力タンクに補給してゆくことができ
る給水装置を提供するものである。

［発明の概要］ 本発明の特徴は、ポンプと、このポンプの送水管路に連
結した圧力タンクと、この圧力タンクに給水管で連結し
た補助空気槽と、補給管で接続した空気補給槽と、前記
補給管に連結し前記圧力タンク側からの水あるいは空気
の流れ込みを防ぐ逆止弁と、前記補助空気槽の上方と前
記空気補給槽の下方とを連結する連結管と、前記空気補
給槽の上部に連結した空気取り入れ弁と、前前記連結管
に設けた第１の自動弁と、前記空気補給槽の下方に設け
た排水管と、この排水管に設けられ前記第１の自動弁が
閉じているときに開く第２の自動弁と、を備え、前記給
水管はこの一端を前記圧力タンクの所望する下限水位に
接続し、他端を前記圧力タンクの所望する上限水位近傍
に設けた補助空気槽の下方に接続し、前記圧力タンクの
下限水位以下に前記空気補給槽と、前記補給管の圧力タ
ンクへの連結管とを設けたことにある。

したがつて、補助空気槽内の空気の圧縮性を利用し、必
要以上の水が補助空気槽から空気補給槽に流れ込み過剰
な空気を圧力タンクに補給しないようにしたものである
。［発明の実施例］ 以下、第２図に示す実施例について説明してゆく。

まず、空気補給槽４は圧力タンク１の所望の下限水位Ｌ
ＷＬ以下に設け、これの上端は逆止め弁５を備えた補給
管６によつて下限水位ＬＷＬかこれより若干低い位置に
連結する。１３は補助空気槽であり、これの上方または
連結管１４の一部を圧力タンク１の水面が下限圧力のと
き所望の下限水位ＬＷＬにあれば、これを上限圧力まで
高めたときの上限水位ＨＷＬより若干上になるように空
気補給槽４の上方に設ける。

補助空気槽１３の下端は給水管８を介して圧力タンク１
の下限水位ＬＷＬの位置に連結する。すなわち、補給管
６は給水管８の圧力タンク１への連結位置よりも低く、
かつ下限圧力ＬＷＬ以下に連結する。また、補助空気槽
１３の上方は連結管１４を介して空気補給槽４の下端に
連結する。この連結管１４の補助空気槽１３側は上限水
位ＨＷＬ以上を通るように配置こともできる。連結管１
４には空気補給槽４側に第１の自動弁として電磁弁７を
設ける。また、空気補給槽４の下端には排水管１０を連
結する。この排水管１０には電磁弁７と逆の開閉動作を
行なう第２の自動弁として電磁弁９を設ける。つぎに空
気補給槽４と補助空気槽１３の容積の関係を説明する。
いま、圧力タンク１内に適正量の空気が補給されていれ
ば、圧力タンク１の圧力が下限圧力Ｐ１に低下したとき
の水面は所望の下限水位ＬＷＬにある。この状態でポン
プ２が始動すると圧力タンク内の圧力の上昇とともに補
助空気槽１３内の空気は圧縮され、ここの水面も上昇し
ていく、ポンプ２が停止する上限圧力Ｐ２に達したとき
、補助空気槽１３内の水が空気補給槽４に流れ込んでし
まわないように補助空気槽１３の容積を選べば、圧力タ
ンク１内に過剰な空気を補給することがなくなる。すな
わち、空気補給槽４の容積を■９、補助空気槽１３の容
積をＶＢとし、各配管類の容積を無視し、また空気の容
積の変化を等温変化とみなせば、ホイルの法則より＆１
＼▼八？ ▼ｐノ ＝ー乙 Ｖｎｌ−―補助空気槽１３
の容積■Ｂはに選べば良いことになる。

なお、各配管類の容積を無視しない場合は給水管８およ
び連結管１４の容積を補助空気槽１３の容積ＶＢに加算
して求めればよい。

つぎに、このように構成したものの動作を説明する。

まず、電磁弁７はポンプ２の運転中開き、逆に電磁弁９
はポンプ２の停止中開くものとする。ポンプ２が停止す
れば電磁弁７が閉じ逆に電磁弁９が開く。したがつて空
気補給槽４内の水は排水管１０を通つて流れ出し、かわ
りの空気取り入れ弁１１を介して大気が空気補給槽４に
流れ込む。水の需要が進み、圧力タンク１内の圧力が下
限圧力Ｐ１まて低下すると圧力スイッチ１２が、これを
検出しポンプ２を始動する。これと同時に電磁弁７が開
き電磁弁９が閉じる。圧力タンク１内の空気が適正量よ
り少なければ、下限圧力Ｐ１時に圧力タンク１内の水面
は予め定めた所望の下限水位ＬＷＬより上にある。つぎ
に圧力タンク１内の水はポンプ２の運転により圧力が上
昇すると、給水管８を通り補助空気槽１３へ侵入する。
そして補助空気槽１３を満たした水は空気補給槽４へ流
れ込み空気補給管６を通じて圧力タンク１内へ空気を送
り込む。この動作を第３図に基づきさらに詳しく説明す
る。

いま、圧力タンク１内の空気量が不足しており、下限圧
力Ｐ１時の下限水位ＬＷＬ″が所望の下限水位ＬＷＬよ
り高いものとする。ポンプ２の運転前に大気に開放され
た空気補給槽４の空気は電磁弁７を開き、電磁弁９を閉
じると補助空気槽１３から空気が流入し圧縮される。こ
のとき、電磁弁７、電磁弁９の開閉前にあつた空気補給
槽４内の空気の容積はｋなる。そして補助空気槽１３の
空気の容積はｋとなる。空気補給槽４は（ＶＡ一Ｒ）の
空気量が補助空気槽１３から侵入する。また、補助空気
槽１３内は圧力タンク１から（（ＶＡ−Ｒ）＋（■Ｂ−
ｋ））の水が侵入する。ここで、空気補給槽４内の圧力
はＰ１となる。つぎに、ポンプ２の運転により圧力タン
ク１内の圧力が上昇すると、空気補給槽４内の圧力も上
昇する。上限圧力Ｐ２に達すると、電磁弁７が閉じ電磁
弁９が開き空気補給槽４内は圧縮空気が排気され大気圧
となる。水の需要が進み、圧力タンク１内の圧力が下限
圧力Ｐ１になると電磁弁７が開き、電磁弁９が閉じる。

ここで空気補給槽４内の空気は前述のように大気圧から
下限圧力Ｐ１へ圧縮される。このため空気の圧縮された
容積（■９−ｋ）だけ補助空気槽１３から空気または空
気と水が侵入する。つまり空気補給槽４へは補助空気槽
１３内の空気の量 −Ｖ．（ＶＢ−（ＶＡＫ））
が空気補給槽４内の空気の圧縮量（ＶＡ−ｋ）より大き
い場合空気のみ侵入し、小さい場合空気と水が侵入する
。

いずれにしても、動作回数が進と、補助空気槽１３は水
でみ・たされることになり、空気補給槽４内へ水が侵入
することになる。つぎに、空気補給動作について第３図
に基づきさらに詳しく説明する。

この図は補助空気槽１３から空気補給槽４内へ水が流れ
こんだ状態を示ノす。いま、圧力タンク１内の液位をＬ
ＷＬ″、空気補給槽４内の液位をＡＬ、これらの液位Ｌ
ＷＬ″と液位ＡＬとの落差をＨ１、圧力タンク１内の液
位ＬＷＬ″と逆止弁５との落差Ｈ２、圧力タンク１内の
圧力をＰ１とする。逆止め弁５の空気補給槽４側の圧力
Ｐ１は（３）式の通りとなる。 Ａ１−＆１１＼昌
取五Ａｌノ１Ｖ５ｋ；常数 逆止弁５の圧力タンク１側の圧力Ｐ。

は（４）式となる。このため、逆止め弁５の空気補給槽
４側と圧力タンク１側との圧力差は（３）式と（４）式
とから求めることができる。

したがつて、（５）式から明かなように水位差（ｈ１−
Ｈ２）に比例した圧力で空気補給槽４内の空気は逆止弁
５を通り圧力タンク１内へ補給されることになる。

このような空気補給動作は圧力タンク１の空気が適正量
になるまで続けられる。

空気の補給が適正量に達すると下限圧力Ｐ１のときの水
面は所望の下限水位ＬＷＬとなり、給水管８の接続部が
圧力タンク１内の空均溜に開口する。すると、補助空気
槽１３内の水は圧力タンク１に戻り、代わつて圧力タン
ク１内の圧縮された空気が補助空気槽１３内に入る。こ
の状態でポンプ２が始動すると圧力タンク１内の液位の
上昇とともに補助空気槽１３内へも水が侵入していく。
このとき、圧力タンク１内の圧力が上限圧力Ｐ２に達し
ても補助空気槽１３の上端か圧力タンク１の所望の上限
水位ＨＷＬより上方にあつて、しかも（２）式の条件を
満たしていれば補助空気槽１３に流れ込んだ水は補助空
気槽１３あるいは空気補給槽４内の空気を圧縮するだけ
であつて、空気補給槽４まで流れ込まない。したがつて
、圧力タンク１へ空気は補給されない。また、空気補給
槽４に取り込んだ圧縮空気はポンプ２の停止時に排水管
１０を通して排気される。圧力タンク１内に過剰な空気
がある場合も同様な手順により過剰空気排出動作を行な
う。．下限圧力Ｐ１において圧力タンク１の水面が下限
水位ＬＷＬにあるとき、あるいは空気補給動作と過剰空
気排出動作との移行時は空気補給動作または過剰空気排
出動作のいずれかが行なわれ、圧力タンク１内の空気を
ほぼ適正量に保つてゆくものである。なお、前記の実施
例ではポンプ２の始動・停止に同期して電磁弁７，９の
開閉を行なつたがこれは、別の手段、たとえば適当な間
隔で信号を発するタイマー機構により効互に開閉しても
同様に圧力タンク１内に空気を補給してゆくことができ
る。

また、実施例では空気補給槽４と補助空気槽１３を別々
に設けたが、これは上下に仕切つた１゛つの槽で構成す
ることもできる。さらに実施例では自動弁として電磁弁
を使用したが、これは油圧弁あるいは電磁弁などを利用
することができる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように本発明は、空気補給槽と
圧力タンクとの間に補助空気槽を設け、この補助空気槽
を圧力タンク内の所望する上限水位近傍に位置させ、空
気補給槽を圧力タンク内の所望する下限水位以下に配置
したので圧力タンク内の空気が過剰の時には補助空気槽
および空気補給槽内の空気を圧縮するだけて空気補給槽
から圧力タンクへ空気が補給されない。

また、補助空気槽は需要端の圧力変動があつて水が補助
空気槽を乗り越えて空気補給槽へ侵入するのを抑制する
ことができる。したがつて、本発明によれば、極めて簡
単な部品構成で圧力タンク内への空気補給動作を効率よ
く行なうことができる。しかも、確実な空気補給を行な
える給水装置が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の給水装置を説明するための図、第２図は
本発明の１つの実施例を説明するための図、第３図は本
発明の動作を説明するための図である。 １は圧力タンク、２はポンプ、４は空気補給槽、５は逆
止弁、６は補給管、７は第１の自動弁、８は給水管、９
は第２の自動弁、１０は排水管、１１は空気取り入れ弁
、１３は補助空気槽、１４は連結管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポンプと、このポンプの送水管路に連結した圧力タ
   ンクと、この圧力タンクに給水管で連結した補助空気槽
   と、補給管で接続した空気補給槽と、前記補給管に連結
   し前記圧力タンク側からの水あるいは空気の流れ込みを
   防ぐ逆止弁と、前記補助空気槽の上方と前記空気補給槽
   の下方とを連結する連結管と、前記空気補給槽の上部に
   連結した空気取り入れ弁と、前記連結管に設けた第１の
   自動弁と、前記空気補給槽の下方に設けた排水管と、こ
   の排水管に設けられ前記第１の自動弁が閉じているとき
   に開く第２の自動弁と、を備え、前記給水管はこの一端
   を前記圧力タンクの所望する下限水位に接続し、他端を
   前記圧力タンクの所望する上限水位近傍に設けた補助空
   気槽の下方に接続し、前記圧力タンクの下限水位以下に
   前記空気補給槽と、前記補給管の圧力タンクへの連結部
   とを設けたことを特徴とする給水装置。 ２ 前記圧力タンクの下限圧力をＰ＿１、上限圧力をＰ
   ＿２、前記空気補給槽の容積をＶ＿Ａ、前記補助空気槽
   の容積をＶ＿Ｂとしたとき、前記補助空気槽の容積Ｖ＿
   Ｂの目標値を前記空気補給槽の容積Ｖ＿Ａに対しＶ＿Ｂ
   ≧｛（Ｐ＿２／Ｐ＿１）−１｝Ｖ＿Ａの関係に選んだこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の給水装置。 ３ 前記補助空気槽の上方あるいは前記連結管の前記補
   助空気槽側の一部を前記圧力タンク内の水面が下限圧力
   のとき所望する下限水位にあればこれを上限圧力まで高
   めたときの水面よりも低くならないように配置したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   給水装置。