JPS6224072Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、改良された圧力タンク用自動空気補
給装置に関する。

給水ポンプに接続された圧力タンクにおいて
は、収容されている空気の消耗を補うために、ポ
ンプの発停に関連して空気を自動的に補給する手
段が設けられている。この種の従来装置における
欠陥を除去するために、本考案者は他と協同し
て、上方に弾圧されたピストンまたはダイアフラ
ム等の隔壁により相互に区画された上部室および
下部室を有し、上部室は渦流形流体ダイオードを
介して圧力タンクに接続されるとともに、下部室
はポンプの吸込側に接続される補給部を設け、か
つ上記流体ダイオードの渦流室中心部に吸気孔を
開口させた装置を提案した（特願昭54−60345
号）。このものにおいては、上記隔壁の下限位置
を規制するために隔壁に対し下方に突出する筒状
ストツパが設けられているが、このストツパは下
限位置において本体底面と当接したとき内側と外
側とがシールされてしまうため、ばねの弾圧力で
は上昇不能になる場合がある。また、このストツ
パが昇降時に偏心ないしは傾斜すると隔壁に不均
等なたわみを生じ、その耐久性を損なうおそれが
ある。

本考案は上記事情のもとになされたもので、そ
の目的とするところは、構造が簡単でありながら
動作が確実で耐久性に富む圧力タンク用自動空気
補給装置を提供することにある。

以下、本考案を図示の一実施例について説明す
る。第１図において受水槽１、逆止弁２を有する
吸込管３、ポンプ４、逆止弁５および仕切弁６を
有する吐出管７、圧力タンク８、給水管９等から
なる給水系は通常の装置におけると同様なもので
あつてよく、上記ポンプ４は、たとえば圧力タン
ク８に接続された圧力（またはレベル）スイツチ
を含む適宜の制御装置を介して駆動用モータ（い
ずれも図示略）が発停制御されるように構成され
ている。

上記吸込管３には、逆止弁２とポンプ４との間
に位置して導管１０の一端が接続されており、こ
の導管１０の他端は後述する筒状本体１１の下端
開口部３６に接続されている。また、筒状本体１
１の上端部には後述する渦流形流体ダイオード１
２が取付けられており、この流体ダイオード１２
の接線方向流通孔２９は補給管１３を介して上記
圧力タンク８に接続されている。補給管１３は圧
力タンク８に向つて上り勾配となるように配され
るとともに、タンク８に設定された基準レベル
L₀に位置して開口している。また、上記吐出管
７の逆止弁５には開度を可変設定可能なバイパス
弁１４が設けられている。

上記筒状本体１１は、第２図に示すように中間
部材１５、上蓋１６および下蓋１７とを備え、中
間部材１５と上蓋１６との相互対向部にはダイア
フラムまたはベロフロムなどのような隔壁１８の
周縁部が液密に支持されており、本体１１の内部
には隔壁１８によつて相互に区画された上部室１
９および下部室２０が形成されている。

上記上蓋１６は上記上部室１９に大径部が開口
する漏斗状凹部２１と、この凹部２１の小径部に
開設された透孔２２とを備えている。上記凹部２
１の大径側開口縁部には支持部材２３の周縁部が
取付けられている。この支持部材２３は上下方向
の透孔２４…を有する板状をなし、中央部には上
記透孔２２と対向位置してスプリツタ２５が取付
けられている。このスプリツタ２５には吸気管２
６が支持されている。吸気管２６は、一端が上記
透孔２２を遊貫して上方に延在するとともに、上
蓋１６の側方に延長された他端には吸気弁２７が
接続されている。吸気管２６の内径は透孔２２の
内径の1/3ないし1/4程度に形成しておくのがよ
い。また、吸気弁２７は逆止弁であつてよく、開
放および閉鎖圧力の各絶対値がなるべく小さいこ
とが望ましく、かつ大気側開口端が鉛直下方に向
くように設けることが望ましい。これにより吸気
量を安定して多くすることができる。

上記流体ダイオード１２は上蓋１６の上方に一
体的に設けられており、その渦流室２８（第３図
参照）はこれの軸方向流通孔を構成する上記透孔
２２とほぼ同心に配されるとともに、上記吸気管
２６の一端はその中心部に開口している。また、
渦流室２８の接線方向流通孔２９には、上述した
ように補給管１３に接続されている。

上記下部室２０に配された筒状脚部３０は、こ
れの上端部と上記上部室１９に配された板状体３
１とによつて隔壁１８の中央部を締付けることに
より隔壁１８に取付けられている。脚部３０と下
蓋１７との間には隔壁１８を上方に弾圧する圧縮
コイルばね３２が介設されている。また、下蓋１
７には、上記脚部３０と摺動自在に嵌合する筒状
案内部材３３が立設されている。そして、上記脚
部３０および案内部材３３には、それぞれの側壁
に開設され内側と外側とを連通する単数または複
数（図は複数の場合）の連通部３４…および３５
…が形成されている。また、下蓋１７には上記導
管１０が接続される開口部３６が形成されてい
る。

つぎに、上述のように構成された装置の動作に
ついて説明する。上記ポンプ４は、たとえば圧力
タンク８の内圧（または水位）が所定の下限値以
下になつたとき起動されるとともに所定の上限値
以上になつたとき停止されるように、上記制御装
置を介して自動的に発停制御されている。また、
上記吐出側逆止弁５に設けられたバイパス弁１４
は予め適宜の開度に設定されている。

ポンプ４が停止している場合には、本体１１の
上部室１９および下部室２０における各内圧が圧
力タンク８の内圧とほぼ相等しく、系は平衡状態
にあり、隔壁１８の中央部は脚部３０および板状
体３１とともにコイルばね３２の復元力によつて
上限位置（第２図右半部参照）に位置している。

この状態においてポンプ４が起動されると吸込
管３の内圧が低下し、これにより下部室２０の内
圧が低下するので隔壁１８は脚部３０等とともに
下降し、上部室１９の内圧も低下する。この際、
圧力タンク８において空気量が不足していれば水
位が上記基準レベルL₀以上に上昇しているの
で、圧力タンク８内の水が補給管１３を介して流
体ダイオード１２に接線方向流通孔２９から流入
し、渦流室２８内に渦流を生成しながら軸方向流
通孔、すなわち透孔２２から流出する。これによ
り渦流室２８の中心部においては第５図に例示す
るように負圧が生成され、吸気弁２７および吸気
管２６を介して渦流室２８内に空気が吸入され
る。吸入された空気は渦流水とともに漏斗状凹部
２１を経て上部室１９に導かれる。この際、渦流
によつて水と空気との分離が助長されるととも
に、スプリツタ２５により渦流水に効率よく空気
を気泡として乗せて外周方向に追いやり、中心近
傍においては気泡を含まぬ連続的水流が形成され
る。したがつて、いわゆるエアロツク現象のよう
流動阻害を生ずることがないので、渦流室２８の
中心部における負圧が維持され、良好なポンプ作
用が行なわれる。

ポンプ４が起動時の過度状態から脱して定常運
転状態に近ずく頃には、隔壁１８が脚部３０等と
ともに下限位置（第２図左半部参照）に近ずき、
圧力タンク８からの水の流速が減少して渦流室２
８中央部における内圧も上昇し、空気の吸入は停
止される。その後も渦流室２８内及び上部室１９
内の水は慣性によつてしばらくは渦流状態を続け
やがて、その流動は弱くなり停止する。これとと
もに上部室１９においては空気が上方に集まり、
漏斗状凹部２１から透孔２２を経て渦流室２８の
方へ流動する。

ポンプ４が停止すると系は再び上述のような平
衡状態となり、コイルばね３２の復元力により隔
壁１８が脚部３０等とともに上昇される。これに
より上部室１９の容積が縮少されるので、渦流室
２８ないしは上部室１９の上部に滞留していた空
気は補給管１３を介して圧力タンク８内に流入さ
れる。

圧力タンク８内における空気量が過多の場合
（一般にこのような状態となるのは例外的な場合
のみである）には、圧力タンク８内における水面
は上記基準レベルL₀以下になつている。したが
つて、ポンプ４の起動時には圧力タンク８からは
空気または空気と水の混合流体が渦流室２８に導
かれるので、このような場合には渦流室２８の中
心部においては吸気弁２７を介して空気を吸入可
能な程度の負圧が発生するようなことがなく、し
たがつて、圧力タンク８に対する空気の補給が行
なわれない。

上記構成によれば、本体１１の上部室１９がポ
ンプ４の起動時に内容積が増大して圧力タンク８
から流体ダイオード１２を介して水を吸入すると
ともに、流体ダイオード１２における渦流に基づ
く圧力降下を利用して空気を吸入し、ポンプ４の
停止時に上部室１９の内容積が縮少したとき上記
吸入した空気を圧力タンク８に流入させるように
したので、ポンプ４の発停に関連して圧力タンク
８に空気量が少ない場合にのみ空気を自動的に補
給することができる。そして、この空気の単位補
給量は、本体１１の上部室１９における有効容積
変化量、流体ダイオード１２における流入流量あ
るいは流入圧力等を適宜に設定することにより加
減することができる。

また、脚部３０には内側と外側とを連通する連
通部３４を設けたので、隔壁１８が下限位置まで
下降された場合でもシール状態になつて有効受圧
面積差による下向きの力がコイルバネ３２の復元
力より優り、下降したままになることがなく、下
降させる外力（下部室２０の圧力降下）が除かれ
ればコイルばね３２の復元力により確実に上昇さ
せることができ、作動不良を生ずるようなことが
ない。

さらに、上記脚部３０と摺動自在に嵌合する案
内部材３３を本体１１の下蓋１７に立設したの
で、脚部３０が昇降時に偏心ないしは傾斜するよ
うなことがない。したがつて隔壁１８は無理なた
わみを生ずるようなことがないので耐久性を向上
させることができる。しかも、上記案内部材３３
にも内側と外側とを連通する連通部３５を設けた
ので、本体１１の内周部と脚部３０の外周部にお
いて疑似ダツシユポツト作用が生ずるのを防止す
ることができ、隔壁１８の耐久性をさらに向上さ
せることができる。

なお、本考案は上記実施例のみに限定されるも
のではなく、たとえば、押込運転に代えて吸込運
転（受水槽１の水面がポンプ４より低位に位置し
ている場合）にも適用することができる。また、
上記筒状本体１１と流体ダイオード１２とを別体
に設け、これら両者を適宜の導管を介して接続す
るようにしてもよい。さらに、上記吸気管２６は
渦流室２８に透孔２２を介さずに任意の方向から
導入するようにしてよい。また、上記筒状脚部３
０および案内部材３３に形成された連通部３４お
よび３５の数、位置、形状等は任意に設定してよ
い。

本考案は、上述したように上方に弾圧されたダ
イアフラムまたはベロフラム等の隔壁を介して区
画された上部室および下部室を有し、上記上部室
は渦流室中心部に吸気孔が開口する渦流形流体ダ
イオードを介して圧力タンクに接続されるととも
に上記下部室はポンプの吸込側に接続される筒状
本体を備え、かつ上記下部室には、上端部が上記
隔壁に取付けられるとともに側壁に開設された連
通部を有する筒状脚部と、この脚部と摺動自在に
嵌合して上記本体に突設された案内部材とを設け
たので、ポンプの発停に関連して、かつ圧力タン
クに空気量が不足している場合にのみ空気を自動
的に補給することができる。また、上記脚部に連
通部を設けたので、脚部が下限位置において本体
内底部に下降したままになるような現象を生ずる
ことがなく、常に確実な動作をさせることができ
る。さらに、上記脚部と嵌合する案内部材を設け
たので、脚部が昇降に際して偏心ないしは傾斜等
を生ずることがなく、隔壁は無理なたわみを生ず
ることがないので耐久性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す系統図、第２
図は要部の相異なる状態を示す説明図、第３図は
第２図の−線に沿う断面図、第４図は第２図
の−線に沿う断面図、第５図は第２図の−
線に沿う圧力分布を示す説明図である。 ３……吸込管、４……ポンプ、７……吐出管、
８……圧力タンク、１１……本体、１２……流体
ダイオード、１８……隔壁、１９……上部室、２
０……下部室、２２……透孔（軸方向流通孔）、
２６……吸気管、２８……渦流室、２９……接線
方向流通孔、３０……脚部、３２……圧縮コイル
ばね、３３……案内部材、３４，３５……連通
部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 上方に弾圧されたダイアフラムまたはベロフラ
   ム等の隔壁を介して相互に区画された上部室およ
   び下部室を有し、上記上部室は接線方向流通孔が
   圧力タンクに接続され渦流室中心部に吸気孔が開
   口する渦流形流体ダイオードの軸方向流通孔に接
   続されるとともに、上記下部室は吐出側を上記圧
   力タンクに接続したポンプの吸込側に接続される
   筒状本体を備え、かつ上記下部室には、上端部が
   上記隔壁に取付けられるとともに側壁に開設され
   た連通部を有する筒状脚部と、この筒状脚部と上
   下方向に摺動自在に嵌合して上記本体に突設され
   た案内部材とを設けたことを特徴とする圧力タン
   ク用自動空気補給装置。