JPS6113758Y2

JPS6113758Y2 -

Info

Publication number: JPS6113758Y2
Application number: JP3881982U
Authority: JP
Priority date: 1982-03-18
Filing date: 1982-03-18
Publication date: 1986-04-28
Also published as: JPS57172179U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野本考案は、水（主として井戸水）を加圧して蛇
口に送水する家庭用の電気井戸ポンプに関するも
のである。

従来の技術一般に家庭用の電気井戸ポンプ装置において
は、多量の水を使用するときに備えて大きな容量
のポンプを使用している。しかし通常、負荷とし
て蛇口を考えると、あまり大きな流量を使用しな
い場合が多いので、ポンプの流量と使用水量の差
流量を大きな圧力タンクに流入させポンプ流量を
使用水量とは関係なく略一定に保ち、ポンプの過
負荷を防止していた。さらに、圧力タンクへの蓄
水時間を、前記タンク容量を大きくすることで延
長させ圧力スイツチのひんぱんなON−OFF動作
を防止するようにしていた。しかし圧力タンクは
体積が大きく、井戸ポンプ装置の小型化、および
コストダウンに大きな障害となつていた。そこで
上記圧力タンクを小型なものとし、かつ、ポンプ
が過負荷にならないようにポンプに対してバイパ
ス流路を構成し、蛇口流量が小なるとき、ポンプ
吐出流の一部を前記バイパス流路に流すことによ
りポンプ流量を略一定に保つ手段が考えられてき
た。バイパス流路に流す流量は、蛇口流量が大な
る時には不要であることより、バイパス流路に必
要最小限の流量を流すためバイパス流路に弁装置
が設けられていた。

考案が解決しようとする問題点しかしながら上記のようなバイパス流路に弁装
置を設ける構成で、弁装置が大気圧力とポンプ圧
力の差圧により弁が開閉する方式のものでは、弁
座部分に加わる差圧の変化に対して何ら制御する
手段をもたないため、ポンプの運転状態の変動に
より、上記弁装置がこの変動を増巾する作用が生
じ、ポンプシステム全体が発振を起こし、振動に
より装置が破損する問題点を有していた。又発振
を起さない弁装置はあるが、その弁装置は大気圧
とポンプ吐出圧との差圧を利用しているものでは
ないためポンプ装置自体の運転状態の変化によ
り、ポンプ吐出圧力が変動するといつた不定なも
のである。これは、弁装置自体が基準圧（大気
圧）との比較で動作するのではなく、変動するポ
ンプ吸引圧を基準にして動作するものであるから
である。

本考案はかかる従来の問題を解消するもので、
バイパス流路に設ける弁装置を大気圧を基準に制
御する方式のものを使用しても、ポンプシステム
全体が発振しないようにすることを目的とする。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために本考案の電気井戸
ポンプ装置は、バイパス流路に設けられるリリー
フ弁を、弁体と、弁入口の圧力と大気圧の差圧に
より弁体を開放する第１のダイヤフラムと、弁入
口の圧力と弁出口の圧力の差圧により弁体を閉じ
る方向に働く第２のダイヤフラムを弁体とを一体
に連結し、さらに弁体を閉じる方向に付勢するス
プリングを設けるとともに、各々の受圧面積関係
は、弁体の受圧面積を第２のダイヤフラムの受圧
面積より大となし、第１のダイヤフラムの受圧面
積を第２のダイヤフラムより大としたものであ
る。

作用本考案は上記した構成によつて、バイパス流路
に設けられたリリーフ弁の第１のダイヤフラムが
弁入口の圧力と大気圧の差圧により弁体を開放す
ると同時に、弁体が受ける弁開放力と第２のダイ
ヤフラムが弁入口の圧力と弁出口の圧力の差圧で
発生する弁閉止力の差の力によつて、弁開放力が
発生し、この両弁開放力とスプリングの力がつり
合つて、弁開度が決定されるため所定の弁入口圧
力に達した後、弁入口圧力を実質的に一定にする
ごとくバイパス流量を決定するようになのであ
る。

実施例以下その詳細を図面とともに説明する。

第１図は本考案を実施するポンプ装置の流路構
成図を示し、図において１はモータ、２はモータ
１によつて駆動される渦流ポンプ（以下ポンプと
呼ぶ）である。上記ポンプ２は井戸３の水を管
４、逆止弁５、吸引管６を介して吸い上げ、吐出
管７、送水管８を介して蛇口９へ給水する。前記
吐出管７にはポンプ吐出圧を感知してモータ１を
制御する圧力スイツチ１０を設けてあり、また送
水管８の流路には抵抗弁１１を設けてある。また
ポンプ２の吐出管７と吸引管６の間には、吐出管
７より分岐した管１２と管１３によつてバイパス
流路を構成してあり、このバイパス流路中に制御
弁１４およびリリーフ弁１５を設けてある。

制御弁１４とリリーフ弁１５は、直列に連通さ
れており、管１２の水流は全て管１３より流出す
るものである。また、制御弁１４は、弁が開放し
た時、ほとんど流体抵抗を発生しない程度に大き
な流路面積を有したものである。

前記制御弁１１は弁体１６およびこの弁体１６
を閉じる方向に付勢するスプリング１７を有し、
弁体１６の蛇口９側の圧力を制御弁１４に加える
ための信号路１８を設けてある。

制御弁１４はダイヤフラム１９をもつ圧力室２
０と、上記ダイヤフラム１９を弁として開閉され
る弁口２１と、ダイヤフラム１９を弁口２１方向
に付勢するスプリング２２と、弁口２１よりリリ
ーフ弁１５に至る流路２３を有し、圧力室２０に
は抵抗弁１１の信号路１８が接続され、またダイ
ヤフラム１９はバイパス管１２によりポンプ２の
吐出圧を受けるようになつている。

第３図は本考案におけるリリーフ弁１５の構成
を示す。この構造のものは第１、第２のダイヤフ
ラム３１、３２によつて構成される圧力室２５
と、第１、第２のダイヤフラム３１、３２に連結
され、弁口２６を開閉する弁体２７と、弁体２７
が閉じるように第１のダイヤフラム３１を付勢す
るスプリング２８および弁入口領域Ａより圧力室
２５に至る信号路２９より構成され、流路２３は
弁口２６を介してバイパス管１３に連結され、第
１のダイヤフラム３１の上部は大気に連通させて
ある。そして第１のダイヤフラム３１は第２のダ
イヤフラム３２に対して大きな受圧面積をもち、
受ける力が大きく、弁体２７を弁口より離す作用
をするようにしてある。さらに弁体２７は弁口２
６に対し、弁出口側、すなわち吸引管６に接続さ
れたバイパス管１３方向に開くようになつてお
り、かつ、弁体２７の受圧面積S₁は、弁体２７を
閉じる方向に働かせる第２のダイヤフラム３２の
受圧面積S₂のそれよりも大きくしてあり、弁入口
領域Ａにポンプ吐出圧が印加されている状態で弁
出口領域Ｂに負方向の圧力変動が生じたとき、第
２のダイヤフラム３２に加わる差圧は増大し弁体
２７を閉じる方向に作用するが、弁体２７に加わ
る差圧も同量だけ増大し、弁体２７を開く方向に
作用する。このとき弁体２７の受圧面積S₁が第２
のダイヤフラム３２の受圧面積S₂よりも大きく設
定されているため、弁体２７に働く力の方が大き
くなり、弁体２７が開くように調整されている。

なお、弁体２７を第１のダイヤフラム３１と第
２のダイヤフラム３２に連結する棒３５は弁体２
７および第２のダイヤフラム３２の受圧面積より
極端に径を細くされ、小さな受圧面積しかもたな
いため、圧力関係上無視する程度に設定される。

なお、第１図中の３３はポンプ２の吐出管７に
接続した小型の圧力タンクである。

上記構成において、モータ１はポンプ２を駆動
し、圧力スイツチ１０は吐出管７の圧力を感知
し、モータ１を運転あるいは停止させる。また、
モータ１が運転されると、井戸３の水は管４より
逆止弁５を介して吸引管６に入り、ポンプ２によ
り昇圧されて吐出管７より抵抗弁１１、送水管８
を介して蛇口９へ送水される。

上記運転において、蛇口９の流量が第２図の
Q₁より多い場合、送水管８の水流により抵抗弁
１１の弁体１６がスプリング１７に抗して押し上
げられ、弁体１６の上流側と下流側に差圧が発生
する。このため、制御弁１４においては、上記抵
抗弁１１の下流側の圧力信号を受ける圧力室２０
内の圧力よりもバイパス管１２を介してダイヤフ
ラム１９に作用する圧力の方が大きく、上記ダイ
ヤフラム１９はスプリング２２に抗して上昇し、
その弁口２１を開く。したがつて吐出管７の圧力
は制御弁１４、流路２３、信号路２９を介してリ
リーフ弁１５の圧力室２５に加えられる。ところ
で、蛇口９より通常に水を放出している状態にお
いては、上記リリーフ弁１５の圧力室２５に加わ
る圧力は小さく、スプリング２８によつて弁体２
７は弁口２６を閉じた状態にあり、バイパス路は
閉じていて、ポンプ２の吐出水はすべて蛇口９に
送水される。

つぎに蛇口９をしぼり、その水量がQ₁以下に
なると、吐出管７の圧力がかなり上昇してくるの
で、リリーフ弁１５の圧力室２５内の圧力がかな
り上昇する。

第３図に示すリリーフ弁１５の場合、圧力室２
５の第１、第２のダイヤフラム３１、３２は第１
のダイヤフラム３１の方が第２のダイヤフラム３
２より面積が大きいので、第４図に示すようにそ
の第１のダイヤフラム３１に作用するF₃は第２
のダイヤフラム３２に作用する力F₂より大き
く、また弁体２７に作用するポンプ吐出圧による
力F₁により、F₃＋F₁−F₂＝Ｆの上向きの力が弁
体２７に作用し、この圧力室２５の圧力が上昇す
ると、上昇力がスプリング２８に抗して弁体２７
を上動して弁口２６を開きバイパス管２３−制御
弁１４−流路２３−リリーフ弁１５−バイパス管
１３のバイパス流を生じさせる。そして、ポンプ
吐出圧を第２図ａよりｃに変える。なお特性ｂは
バイパス流路がない場合の特性である。このリリ
ーフ弁１５の弁体２７の開度は、圧力室２５の圧
力とスプリング２８の力関係で決定されるため、
バイパス流の量は吐出管７の圧力を一定にする割
合で流されることによりポンプ吐出圧の定圧化が
行なわれるものである。

さらに蛇口９を閉じてゆき、蛇口流量が小さく
なり、第２図のQ₂以下になると、抵抗弁１１で
発生する差圧が小さくなつて制御弁１４における
ダイヤフラム１９の両面に作用する差圧が小さく
なるため、このダイヤフラム１９はスプリング２
２により押し下げられ、弁口２１を閉じる。この
ためバイパス流はなくなり、吐出管７の圧力は第
２図の特性ｄのように急激に上昇して圧力スイツ
チ１０を切り、ポンプ２を停止させる。

上記の動作において、蛇口水量Q₂の値は制御
弁１４のスプリング２２と抵抗弁１１の選定によ
り自由に変化させることが可能である。すなわ
ち、蛇口９で使用する最小限の水量以下に設定し
ておけば、第２図Q₂の水量まではバイパス流路
のリリーフ弁１５によつて安定にポンプを運転さ
せ、その圧力スイツチの激しいON、OFF動作を
防止し、圧力タンクを小型もしくは省略できる。

ところで上記動作において蛇口９の流量がQ₂
より大きく制御弁１４が弁口２１を開放し、しか
も吐出管７の圧力が高くリリーフ弁１５が開いて
いる場合、管４が長い形状であるものにおいては
次のことが生じる。すなわち、なんらかの作用で
バイパス管１３の圧力が急激に低下したとする。
このとき、第５図に示すような弁装置であれば弁
出口領域Ｂの圧力が低下し、弁体３４を閉じよう
とする力が発生し、弁入口領域Ａの圧力に打勝つ
て弁体３４を閉じる方向に移動させてしまう。こ
のため弁体３４の出口領域Ｂの圧力はさらに低下
し、バイパス管１３を通つてウオータハンマーが
生じる。この圧力波が管４の先端から反射され、
再び弁出口領域Ｂの圧力をさらに大きく低下させ
るように働く。このように圧力波に対して弁装置
が増巾作用を行なうことになり、ポンプシステム
全体が発振を起こし、振動が止まらなくなつてし
まい、ついには管４が横ぶれし、破損してしまう
ことがある。

本考案では第３図に示す構造のリリーフ弁１５
を用いるため、上記欠点は解消する。すなわち、
バイパス管１３を介して弁出口の領域Ｂの圧力が
急激に低下すると、第３図に示すものにおいて
は、弁体２７の圧力を受ける面積S₁が第２のダイ
ヤフラム３２の圧力を受ける面積S₂よりも大き
く、弁体２７と第２のダイヤフラム３２に加わる
圧力の変化は同量であるためF₁＞F₂となるの
で、弁入口の領域Ａと弁出口の領域Ｂの差圧があ
つたとき弁体２７が開く方向に動作する。したが
つて、弁出口の領域Ｂの圧力はバイパス管１２、
流路２３からの流れにより上昇させられ、圧力低
下は減衰される。前記減衰させられた圧力は、管
４の先端からもどつてきて再び弁出口の領域Ｂの
圧力を低下させるが、前回のものよりも減衰させ
られているので、再び弁体２７の動作で減衰させ
られるから、発振が接続することがない。

以上説明したように本考案によれば、ポンプの
バイパス流路に挿入されてポンプの過負荷防止を
するリリーフ弁が、大気圧とポンプ吐出圧との差
圧と、ポンプ吐出圧と吸引圧との差圧により動作
する２つの要素より構成することによつて、変化
しない大気圧を基準としているリリーフ弁の特徴
であるポンプ吐出圧が井戸深さなどにより影響さ
れない定圧力性を発揮でき、蛇口での圧力変化の
ない安定した性能が得られるのと、大気圧を利用
するリリーフ弁が有する外乱による発振を防止で
きる新しいポンプ装置を提供でき、その工業的効
果の大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を実施する電気井戸ポンプ装置
の流路構成図、第２図は同蛇口流量−ポンプ吐出
圧力特性図、第３図は本考案の一実施例によるリ
リーフ弁の断面図、第４図は第３図のリリーフ弁
の作用説明図、第５図は通常のリリーフ弁の断面
図である。２……渦流ポンプ、４……管、６……吸引管、
７……吐出管、９……蛇口、１１……抵抗弁、１
２，１３……バイパス管、１４……制御弁、１５
……リリーフ弁、２５……圧力室、２６……弁
口、２７……弁体、２８……スプリング、２９…
…信号路、３１、３２……ダイヤフラム、Ａ……
弁入口領域、Ｂ……弁出口領域。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

渦流ポンプの吐出管と吸引管の間にバイパス流
路を連結し、前記バイパス流路には、蛇口流量が
あらかじめ定められた流量以下になつた時、バイ
パス流路を閉じる制御弁と、前記制御弁が開放し
ている時、前記吐出管の圧力を大気圧を基準とし
て実質的に一定にするごとく前記バイパス流路の
送水流量を制御するリリーフ弁とを設け、前記リ
リーフ弁は弁口を開閉し、流量制御する弁体と、
前記弁体の弁入口の圧力と弁出口の圧力の差圧に
よりこの弁体を閉じる力を発生する第２のダイヤ
フラムと、前記弁入口の圧力と大気圧の差圧によ
り前記弁体を開く力を発生する前記第２のダイヤ
フラムより大きな受圧面積を有する第１のダイヤ
フラムとを備え、これらの弁体と第１、第２のダ
イヤフラムを一体に連結するとともに、前記弁体
が弁を閉じる方向に付勢するスプリングを設け、
前記弁体の弁入口の圧力と弁出口の圧力の差圧を
受ける受圧面積を、前記第２のダイヤフラムの弁
入口の圧力と弁出口の圧力の差圧を受ける受圧面
積より大とすることにより弁出口領域の負方向の
圧力変動に対し、弁口を開口する方向に弁体を動
作させる構成とした電気井戸ポンプ装置。