JP2017031902A - 給水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力タンク内での腐食性流体の漏洩を速やかに検出することができる給水装置を提供する。【解決手段】給水装置は、耐腐食性のポンプ１と、吐出管２に接続された圧力タンク３と、圧力タンク３に取り付けられた漏洩検出器３１とを備える。圧力タンク３は、ポンプ１から吐出された流体を保持する伸縮性のあるブラダ２０と、該ブラダ２０を収容するケーシング２１とを備えている。漏洩検出器３１は、ケーシング２１とブラダ２０との間の気体室２２に連通しており、該気体室２２内に漏れた流体を検出するように構成されている。制御装置４は、漏洩検出器３１から流体の検出信号を受信すると、警報を発する。【選択図】図３

Description

本発明は給水装置に関し、特に海水や温泉水等の腐食性流体を移送する給水装置に関するものである。

一般的な給水装置は、流体を移送するためのポンプ、ポンプに接続される管類、ポンプの吐出側に設けられた圧力タンク、ポンプの吐出側の流体の圧力を検出する圧力検出器（圧力センサまたは圧力スイッチ）、およびポンプの動作を制御する制御装置等の各種構成要素から構成される。

圧力タンクはポンプから吐出された流体を保持する伸縮性のあるブラダと、ブラダを収容するケーシングとを備えている。ブラダはゴム等の伸縮性のある材料から構成されており、ケーシングは鋼鉄等の金属から構成されている。

実開昭６０−１７５８９６号公報

海水や温泉水等の腐食性流体を移送する給水装置の場合、ブラダに穴が空いている等の原因によってブラダから腐食性流体が漏れると、ブラダの外側に配置されたケーシングの内面に腐食性流体が接触する。ケーシングと腐食性流体とが接触し続けると、ケーシングが腐食し、圧力タンク全体を交換しなければならず、結果として、コストが増加してしまう。

ケーシングを耐腐食性樹脂から構成することも考えられるが、ケーシングは高圧に耐えられるように高い強度を有しなければならないため、ケーシングを耐腐食性樹脂から構成することは困難である。

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、圧力タンク内での腐食性流体の漏洩を速やかに検出することができる給水装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、流体を移送するための耐腐食性のポンプと、前記ポンプの吐出口に接続された吐出管と、前記吐出管に接続された圧力タンクと、前記圧力タンクに取り付けられた漏洩検出器と、前記ポンプの動作を制御する制御装置とを備え、前記圧力タンクは、前記ポンプから吐出された流体を保持する伸縮性のあるブラダと、該ブラダを収容するケーシングとを備えており、前記漏洩検出器は、前記ケーシングと前記ブラダとの間の気体室に連通しており、該気体室内に漏れた流体を検出するように構成されており、前記制御装置は、前記漏洩検出器から流体の検出信号を受信すると、警報を発することを特徴とする給水装置である。

本発明の好ましい態様は、前記圧力タンクと前記吐出管との間には開閉弁が設けられていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記気体室内の気体の圧力を検出する圧力検出器をさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ブラダは取り外し可能に前記ケーシング内に収容されており、前記ブラダのみを交換することが可能に構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、漏洩検出器により、ブラダから腐食性流体が漏れていることを速やかにかつ確実に検出することができるため、ケーシングの腐食を未然に防止することができ、さらに、ケーシングが腐食する前にブラダのみを交換することができる。したがって、ケーシングを交換する事態が生じなく、給水装置のコストを低減することができる。

本発明に係る給水装置の一実施形態を模式的に示す平面図である。 圧力タンクを示す断面図である。 流体が気体室内に漏れた状態を示す図である。 給水装置の他の実施形態を模式的に示す平面図である。

本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明に係る給水装置の一実施形態を模式的に示す平面図である。本実施形態に係る給水装置は、海水や温泉水等の腐食性流体（より具体的には、腐食性液体）の移送に適した給水装置である。以下の説明では、腐食性流体を単に流体または液体と呼ぶことがある。

給水装置は、流体（液体）を移送するための耐腐食性のポンプ１と、ポンプ１の吐出側に設けられた圧力タンク３と、ポンプ１の動作を制御する制御装置４とを備えている。ポンプ１、圧力タンク３、および制御装置４はユニットベース１０の上に配置されている。本実施形態において、給水装置は１台のポンプ１を備えているが、２台以上のポンプを備えてもよい。

ポンプ１の吸込口は吸込管１１に接続されており、ポンプ１の吐出口は吐出管２に接続されている。吐出管２には、流体の逆流を防止する逆止弁１３が取り付けられている。逆止弁１３は例えばスイング式の逆止弁である。吐出管２には、分岐管５が接続されている。分岐管５の一端は吐出管２に接続されており、他端は圧力タンク３の底部に接続されている。

吐出管２、分岐管５、および吸込管１１は、例えば塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂などの耐腐食性材料から構成されている。本実施形態では、吐出管２、分岐管５、および吸込管１１は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で補強された耐衝撃性硬質塩化ビニル管から構成されている。このような構成により、吐出管２、分岐管５、および吸込管１１は耐腐食性を有し、かつ十分な強度を有する。逆止弁１３も、塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂などの耐腐食性材料から構成されている。

図１に示すように、ポンプ１はモータ２９に接続されている。モータ２９はユニットベース１０の上に配置されており、制御装置４に接続されている。モータ２９が駆動されると、ポンプ１の羽根車（図示しない）は一定の速度で回転し、流体は吸込管１１を通じてポンプ１内に吸い込まれる。ポンプ１内に吸い込まれた流体は羽根車の回転によって昇圧され、吐出管２を通じて外部に移送される。

ポンプ１は耐腐食性樹脂から構成されている。より具体的には、ポンプ１は耐腐食性および耐衝撃性に優れたポリジシクロペンタジエン（ＰＤＣＰＤ）樹脂やポリプロピレン（ＰＰ）樹脂やフッ素樹脂等の耐腐食性樹脂から構成されている。ポンプ１は、金属の表面に耐腐食性材料が被覆された部材から構成されてもよい。ポンプ１の全体が耐腐食性を有していなくてもよく、ポンプ１の流体に接する部分のみが耐腐食性を有してもよい。

図２は圧力タンク３を示す断面図である。図２に示すように、吐出管２を流れる流体の一部は分岐管５を通じて圧力タンク３に流入する。圧力タンク３はブラダ型の圧力タンクであり、ポンプ１から吐出された流体を保持する伸縮性のあるブラダ２０と、ブラダ２０を収容するケーシング２１とを備えている。ブラダ２０はゴム等の伸縮性のある材料から構成された袋である。ケーシング２１は鋼鉄（ＳＳ４００）等の金属から構成されている。

圧力タンク３と吐出管２との間には、開閉弁８が設けられている。より具体的には、開閉弁８は分岐管５に取り付けられている。開閉弁８は塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂などの耐腐食性材料から構成されている。

ケーシング２１の最も高い位置には、ブラダ２０を保持する保持具２３が設けられている。ブラダ２０の上端を保持具２３で保持することよって、ブラダ２０はその姿勢を維持することができる。ケーシング２１の底部には、蓋２６が開閉可能に取り付けられている。

ブラダ２０は取り外し可能にケーシング２１内に収容されている。ブラダ２０をケーシング２１内に収容する場合は、蓋２６を開けて、ブラダ２０をケーシング２１内に入れ、ブラダ２０の上端を保持具２３で保持し、その後、蓋２６を閉じる。ブラダ２０をケーシング２１から取り出す場合は、ブラダ２０の上端を保持具２３から取り外し、蓋２６を開けて、ブラダ２０をケーシング２１から取り出す。

ブラダ２０の外面とケーシング２１の内面との間には密閉された気体室２２が形成されている。ケーシング２１の側面には、気体室２２に空気等の気体を導入するための気体導入管２５が接続されており、気体は気体導入管２５を通じて気体室２２に導入される。気体導入管２５には開閉弁２４が取り付けられており、気体室２２に気体が導入された後に開閉弁２４が閉じられる。気体導入管２５には圧力計２８が取り付けられている。圧力計２８は気体室２２内の気体の圧力を表示するように構成されており、作業員は圧力タンク３内の気体の圧力を視認することができるようになっている。

ケーシング２１の側面には圧力検出器２７が接続されている。圧力検出器２７は気体室２２に連通しており、気体室２２内の気体の圧力を検出するように構成されている。圧力検出器２７は制御装置４に接続されており、気体室２２内の気体の圧力を示す圧力信号を制御装置４に送る。ブラダ２０内の流体の圧力と気体室２２内の気体の圧力とは、ほぼ同一であるので、圧力検出器２７により、気体室２２内の気体の圧力を測定することで、ブラダ２０内の流体の圧力、すなわちポンプ１の吐出側の圧力を検出することができる。

ケーシング２１の側面には、ブラダ２０から漏洩した流体を検出する漏洩検出器３１が取り付けられている。漏洩検出器３１の先端は気体室２２内に位置しており、ブラダ２０から気体室２２内に漏れた流体（液体）を検出するように構成されている。漏洩検出器３１としては、超音波式の液面検知器（レベルセンサ）または接触式の漏水センサを用いることができる。漏洩検出器３１は制御装置４に接続されている。漏洩検出器３１が気体室２２内に存在する流体を検出すると、漏洩検出器３１は流体の検出信号を制御装置４に送る。

図１に示すように、吐出管２には、ポンプ１から吐出された流体の流量を検出する流量検出器３０が取り付けられている。流量検出器３０は逆止弁１３の下流側であって、圧力タンク３の上流側に位置している。流量検出器３０は制御装置４に接続されており、吐出管２を流れる流体の流量を示す流量信号を制御装置４に送る。流量検出器３０として、電磁式の流量検出器または超音波式の流量検出器を使用することができる。

圧力検出器２７として、圧力センサまたは圧力スイッチを使用することができる。圧力検出器２７として圧力センサを使用する場合、制御装置４は、圧力検出器２７から出力された圧力信号によって示される気体室２２内の気体の圧力（すなわちポンプ１の吐出側の圧力）を監視し、この気体の圧力が、ポンプ１を停止すべき所定の停止圧力に達したか否か、およびポンプ１を始動すべき所定の始動圧力まで低下したか否かを判定する。圧力検出器２７として圧力スイッチを使用する場合、圧力検出器２７は、気体室２２内の気体の圧力が所定の停止圧力まで上昇したことを検出する第１圧力スイッチと、気体室２２内の気体の圧力が所定の始動圧力まで低下したことを検出する第２圧力スイッチとを備える。

図３は流体が気体室２２内に漏れた状態を示す図である。ブラダ２０が破損している場合、例えば、図３に示すように、ブラダ２０に穴が空いている場合、ブラダ２０内の流体（液体）は気体室２２に漏れ、流体がケーシング２１の内面に接触する。漏れた流体はケーシング２１の内面とブラダ２０の外面との間の気体室２２内に溜まる。漏洩検出器３１は、気体室２２内に存在する流体を検出し、漏洩検出器３１は流体の検出信号を制御装置４に送る。制御装置４は、漏洩検出器３１から送られた流体の検出信号を受信すると、警報を発するように構成されている。制御装置４から発せられる警報により、作業員は、ブラダ２０から流体が漏れていることを認識することができる。

制御装置４から警報が発せられた場合、作業員は、開閉弁８を閉じて、圧力タンク３を配管系統から切り離した後、破損したブラダ２０を新たなブラダに交換する。より具体的には、ブラダ２０を保持具２３から取り外し、蓋２６を開けてブラダ２０を取り出す。その後、新たなブラダをケーシング２１内に入れ、新たなブラダを保持具２３で保持し、蓋２６を閉じる。このようにして、ブラダ２０は新たなブラダに交換される。

もし、漏洩検出器３１が設けられていない場合、腐食性流体はケーシング２１に長時間接触し続け、ケーシング２１が腐食するおそれがある。ケーシング２１が腐食すると、圧力タンク３全体を交換しなければならないため、給水装置のコストが増加してしまう。本実施形態によれば、給水装置は漏洩検出器３１を備えているため、制御装置４は、ブラダ２０から流体が漏れていることを知らせる警報を速やかに発することができる。したがって、作業員は、ケーシング２１が腐食する前にブラダ２０を交換することができる。本実施形態によれば、ブラダ２０のみを速やかに交換することができるので、ケーシング２１を交換する事態は生じない。したがって、給水装置のコストを低減することができる。

さらに、漏洩検出器３１を設けることにより、ブラダ２０の破損を確実に検出することができ、より安定して給水装置を運転することができる。ケーシング２１の内面には耐腐食性材料が被覆されてもよい。このような構成により、ケーシング２１の腐食をより確実に防止することができる。

制御装置４は、吐出管２を流れる流体の流量が所定の小水量まで低下し、かつ気体室２２内の気体の圧力が所定の停止圧力まで上昇したときに、ポンプ１を停止させるように構成されている。さらに、制御装置４は、気体室２２内の気体の圧力が所定の始動圧力まで低下したときに、ポンプ１を始動させるように構成されている。所定の停止圧力は所定の始動圧力よりも高い。

ポンプ１の停止中に流体の使用量が増加すると、圧力タンク３内の流体（つまり、ブラダ２０に保持された流体）は少なくなり、気体室２２内の気体の圧力が低下する。気体室２２内の気体の圧力が所定の始動圧力まで低下すると、制御装置４はポンプ１を始動させる。その後、流体の使用量が低下すると、一定の速度で回転しているポンプ１の吐出圧力は上昇し、気体室２２内の気体の圧力が上昇する。吐出管２を流れる流体の流量が所定の小水量まで低下し、かつ気体室２２内の気体の圧力が所定の停止圧力まで上昇すると、制御装置４はポンプ１を停止させる。このようにして、制御装置４は、気体室２２内の気体の圧力に基づいてポンプ１を始動させ、気体室２２内の気体の圧力と流体の流量に基づいてポンプ１を停止させる。

図４は給水装置の他の実施形態を模式的に示す平面図である。図４に示すように、給水装置はインバータ３５をさらに備えている。インバータ３５はモータ２９および制御装置４に接続されている。流体の使用量が低下して、吐出管２を流れる流体が所定の小水量まで低下すると、制御装置４はインバータ３５にポンプ１の回転速度を一時的に上昇させる指令を出し、ポンプ１の吐出圧力を上昇させて圧力タンク３内に流体を送り込む。

気体室２２内の気体の圧力が所定の停止圧力まで上昇すると、制御装置４はインバータ３５に停止指令を送り、ポンプ１を停止させる。ポンプ１の停止中に流体の使用量が増加し、気体室２２内の気体の圧力が所定の始動圧力まで低下すると、制御装置４はインバータ３５に始動指令を送り、ポンプ１を始動させる。本実施形態でも、圧力タンク３には、漏洩検出器３１が取り付けられている。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ ポンプ
２ 吐出管
３ 圧力タンク
４ 制御装置
５ 分岐管
８ 開閉弁
１０ ユニットベース
１１ 吸込管
１３ 逆止弁
２０ ブラダ
２１ ケーシング
２２ 気体室
２３ 保持具
２４ 開閉弁
２５ 気体導入管
２６ 蓋
２７ 圧力検出器
２８ 圧力計
２９ モータ
３１ 漏洩検出器
３５ インバータ

Claims (4)

1. 流体を移送するための耐腐食性のポンプと、
   前記ポンプの吐出口に接続された吐出管と、
   前記吐出管に接続された圧力タンクと、
   前記圧力タンクに取り付けられた漏洩検出器と、
   前記ポンプの動作を制御する制御装置とを備え、
   前記圧力タンクは、前記ポンプから吐出された流体を保持する伸縮性のあるブラダと、該ブラダを収容するケーシングとを備えており、
   前記漏洩検出器は、前記ケーシングと前記ブラダとの間の気体室に連通しており、該気体室内に漏れた流体を検出するように構成されており、
   前記制御装置は、前記漏洩検出器から流体の検出信号を受信すると、警報を発することを特徴とする給水装置。
2. 前記圧力タンクと前記吐出管との間には開閉弁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
3. 前記気体室内の気体の圧力を検出する圧力検出器をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の給水装置。
4. 前記ブラダは取り外し可能に前記ケーシング内に収容されており、前記ブラダのみを交換することが可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の給水装置。

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