JP3533448B2 - 吸排気弁を備えたポンプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポンプ吐出管内の
圧力が大気圧以下で運転するのに好適な吸排気弁を備え
たポンプ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の排気弁を備えたポンプ装
置の一例の構造図である。図５において、ポンプ装置１
０は、ポンプ吐出管１２に吐出弁１４が設けられ、この
ポンプ吐出管１２の吐出弁１４より上流側に、排気弁１
６が設けられている。この排気弁１６は、図６に示すご
とく、ポンプ吐出管１２内が水などの液体で充満される
とボール弁体１８が浮き上がって連通孔２０を閉塞遮断
するように構成されている。そこで、ポンプ装置１０の
運転開始の際には、まず吐出弁１４が全閉とされ、ポン
プの運転により吸込水槽２２に設けられた揚水管２４内
を水が上昇しポンプ吐出管１２内に水が流入される。こ
こで、ポンプ吐出管１２内の空気は排気弁１６を介して
排出される。さらに、ポンプ吐出管１２内が水で充満さ
れるまで排気弁１６を介して空気が大気に排出される。
そして、ポンプ吐出管１２が水で充満され、ボール弁体
１８が浮き上がって連通孔２０が閉塞され、排気弁１６
が遮断される。すると、ポンプ吐出管１２内の圧力が上
昇する。そこで、吐出弁１４を開いて送水管２６を介し
て水を吐出水槽２８へ送出する。

【０００３】かかるポンプ装置１０において、ポンプ吐
出管１２などの一部が、吐出水槽２８の水位よりも高い
位置にある装置にあっては、吐出弁１４が開かれること
で管路抵抗が急激に低下し、ポンプ吐出管１２内の水が
吐出水槽２８側に急激に流れてポンプ吐出管１２内が大
気圧以下となり易い。すると、排気弁１６のボール弁体
１８が落下して連通孔２０が連通され、ポンプ吐出管１
２内に大気が流入する。この結果、いわゆるサイホンブ
レークが生じ、送水量の低下が生じ易い。

【０００４】これらのサイホンブレークを防止する従来
技術としては、排気弁１６に逆止弁を直列接続し、ポン
プ吐出管１２内が大気圧以下となってもこの逆止弁によ
り大気が流入しないようにしたものがある。また、サイ
ホンブレークを防止する他の従来技術として、排気弁１
６に代えて電動弁を設け、ポンプの運転状態に応じて電
動弁を適宜に制御するものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の逆止弁を設ける
従来技術にあっては、ポンプ装置１０を運転停止する際
に、逆止弁によりポンプ吐出管１２内に大気の流入がで
きず、ポンプ吐出管１２内の水を落水させることができ
ない。そこで、ポンプ吐出管１２内の真空を破壊するた
めの真空破壊弁をさらに設けなければならず、それだけ
構造が複雑なものになるという不具合があった。

【０００６】また、排気弁１６に代えて電動弁を設ける
従来技術にあっては、ポンプの運転状態に応じて電動弁
を制御するコンピュータや電子回路などからなる制御装
置が必要であり、しかも構造が複雑であるために故障が
生じ易いなどの不具合があった。

【０００７】本発明は、かかる従来技術の事情に鑑みて
なされたもので、排気弁に吐出弁の開閉に連動して連通
孔が遮断または連通される吸気弁を直列接続すること
で、簡単な機械的構造により、運転開始の際にサイホン
ブレークを防止できるとともに、運転停止の際にはポン
プ吐出管内を真空破壊して落水させることができるよう
にした吸排気弁を備えたポンプ装置を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の吸排気弁を備えたポンプ装置は、ポンプ
吐出管に吐出弁が設けられるとともに前記ポンプ吐出管
の一部が吐出水槽の水位より高い位置にあるポンプ装置
であって、前記ポンプ吐出管の前記吐出弁より上流側
に、前記ポンプ吐出管が液体で充満されると連通孔が遮
断される排気弁と、前記吐出弁の開閉に連動して前記吐
出弁が全閉状態から３０％開けられる以前に連通孔が遮
断されて前記ポンプ吐出管内が大気圧以下となっても大
気が流入できない吸気弁とを直列接続して、前記ポンプ
吐出管内と大気を連通するように構成されている。

【０００９】そして、前記吸気弁は、前記吐出弁が全閉
状態から７％開けられると、前記連通孔が遮断されるよ
うに構成しても良い。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施例を図１
ないし図３を参照して説明する。図１は、本発明の吸排
気弁を備えたポンプ装置の第１実施例の要部の構造を示
す一部切り欠き図である。図２は、図１で吸気弁の連通
孔が遮断された状態の要部の構造を示す断面拡大図であ
る。図３は、吐出弁の開閉と損失水頭の関係を示す図で
ある。図１および図２において、図５および図６と同じ
または均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を
省略する。

【００１１】図１および図２において、排気弁１６に直
列に吸気弁３０が接続され、排気弁１６の連通孔２０と
吸気弁３０の連通孔３２を直列に介して、ポンプ吐出管
１２内と大気が連通される。そして、吸気弁３０の連通
孔３２は、ヒンジピン３４により揺動自在な弁体３６で
閉塞遮断および連通制御される。しかも、弁体３６に
は、アーム３８の一端部が一体的に固定され、このアー
ム３８の遊端部にワイヤーを適宜に介して錘４０が連結
されて、この錘４０の重力により弁体３６が連通孔３２
を遮断する方向に付勢されている。

【００１２】また、吐出弁１４の開閉制御をなす電動バ
ルブアクチュエータ４２の開閉表示計４４のスピンドル
４６に、指示アーム４８の一端部が固定される。この指
示アーム４８は、吐出弁１４の開閉に応じたスピンドル
４６の回転により揺動される。そして、指示アーム４８
の遊端部は、連結アーム５０の一端部に揺動自在に連結
される。この連結アーム５０の他端部側には、アーム３
８が揺動自在に連結される。なお、連結アーム５０の他
端部側には、長さ方向に長孔５２が設けられており、連
結アーム５０とアーム３８の連結点が、この長孔５２内
で連結アーム５０の長さ方向に所定の範囲で相対的に移
動できるようになされている。

【００１３】そして、吸気弁３０の弁体３６は、吐出弁
１４が全閉状態、すなわち開きが０％で図１のごとく連
通孔３２が全開状態となるように設定されている。そし
て、吐出弁１４の開きが例えば７％になると、図２のご
とく、弁体３６が連通孔３２を全閉状態とするように構
成されている。これは、吐出弁１４の開動作に伴い、指
示アーム４８が揺動して連結アーム５０が図１で右側に
移動され、錘４０により弁体３６が連通孔３２を閉塞す
る方向に揺動される。そして、吐出弁１４の開きが７％
になると、揺動された弁体３６で連通孔３２が閉塞遮断
される。さらに、吐出弁１４が開かれて全開となるまで
指示アーム４８が揺動されて連結アーム５０が図１で右
側に移動されるが、吸気弁３０の連結点が長孔５２内で
移動され、弁体３６が連通孔３２を遮断した状態が維持
される。なお、上記説明において、吐出弁１４の開閉度
合は、全閉状態で開き０％、全開状態で１００％として
表現されている。

【００１４】ところで、吐出弁１４の開閉による損失水
頭、すなわち管路抵抗は、図３に示すごとく、例えば吐
出弁４にスルーバルブが用いられるならば、全閉状態か
ら開きが５％まで急激に減少し、開きが７％程度でかな
り低下し、さらに開きが３０％以上ではほぼ変化しな
い、という傾向にある。そこで、吐出弁１４を開くこと
で生じ易いサイホンブレークは、管路抵抗の急激な減少
によるものであることから、吐出弁１４の開きが３０％
となる以前に生じ易い。かかる理由から、本発明では、
吐出弁１４の開きが例えば７％となるときに吸気弁３０
の連通孔３２が遮断されるように設定されている。

【００１５】かかる構成にあっては、ポンプ装置１０の
運転開始の際には、まず吐出弁１４を全閉状態としてポ
ンプの運転が開始される。この状態では排気弁１６の連
通孔２０および吸気弁３０の連通孔３２は連通した状態
にある。そこで、ポンプ吐出管１２内に水が充満するの
に伴い、ポンプ吐出管１２内の空気は排気弁１６と吸気
弁３０を直列に介して大気に排出される。さらに、ポン
プ吐出管１２内に水が充満すると、ついにはボール弁体
１８が浮き上がって連通孔２０が遮断される。この排気
弁１６の遮断によりポンプ吐出管１２内の圧力が上昇す
る。ここで、吐出弁１４が開かれ、送水管２６を介して
水が吐出水槽２８に送水される。そして、吐出弁１４を
開くことにより急激に損失水頭が減少するが、損失水頭
が極端に小さくなる開き状態で吸気弁３０の連通孔３２
が弁体３６で閉塞遮断される。そこで、この吐出弁１４
の開動作に伴いポンプ吐出管１２内の圧力が大気圧以下
となっても、ポンプ吐出管１２内に大気が流入できず、
サイホンブレークが生じない。もって、送水量の低下を
生ずることがない。

【００１６】また、ポンプ装置１０を運転停止する際に
は、まず吐出弁１４の閉動作がなされ、これに伴い吸気
弁３０は弁体３６が開方向に揺動されて連通孔３２が連
通される。さらに、ポンプの運転停止によりポンプ吐出
管１２内の圧力が低下し、ポンプ吐出管１２内の水位が
低下するとボール弁体１８が落下して排気弁１６の連通
孔２０が連通される。そこで、ポンプ吐出管１２内が排
気弁１６の連通孔２０と吸気弁３０の連通孔３２を直列
に介して大気と連通される。すると、大気よりポンプ吐
出管１２内に空気が流入し、ポンプ吐出管１２内から簡
単に落水がなされる。

【００１７】次に、本発明の第２実施例を図４を参照し
て説明する。図４は、本発明の吸排気弁を備えたポンプ
装置の第２実施例の要部の構造を示す一部切り欠き図で
ある。図４において、図１と同じまたは均等な部材には
同じ符号を付けて重複する説明を省略する。

【００１８】図４において、図１に示す構造と相違する
ところは以下の点にある。排気弁１６に直列接続して吸
気弁６０が設けられているが、この吸気弁６０の連通孔
６２がボール弁体６４により閉塞遮断および連通され
る。このボール弁体６４の頂部は、電動バルブアクチュ
エータ４２のスピンドル４６に一端部が固定された指示
アーム４８の遊端部にワイヤー６６を介して連結され
る。このワイヤー６６がガイドローラ６８、６８により
適宜に導かれている。

【００１９】かかる構成の第２実施例にあっては、吐出
弁１４が全閉状態ではボール弁体６４が連通孔６２から
分離するようにワイヤー６６で引き上げられて、連結孔
６２は連通状態にある。そして、吐出弁１４が所定の開
閉度合まで開かれると、指示アーム４８の揺動に伴いワ
イヤー６６が移動してボール弁体６４がその重力により
下降して連通孔６２が閉塞遮断される。さらに、吐出弁
１４が開かれて全開状態となるまでワイヤー６６の弛み
が増加し、ボール弁体６４は連通孔６２を遮断した状態
を維持する。もって、図４に示す第２実施例にあって
も、図１に示す第１実施例と同様の動作が得られる。

【００２０】なお、吸気弁３０、６０の構造は、上記実
施例に限られるものではなく、吐出弁１４が所定の開閉
度合となったときに連通孔３２、６２が遮断されれば、
いかなる構造であっても良い。そして、吐出弁１４と吸
気弁３０、６０の機械的連結構造は、上記実施例に限ら
れず、リンクおよびギアなどを用いたいかなる構造の連
結機構であっても良い。また、上記実施例では、吐出弁
１４が例えば開きが７％のときに吸気弁３０、６０が遮
断されるように設定されているが、吐出弁１４のバルブ
構造と吐き出し側の送水管２６の管路抵抗および吐出水
槽２８の水位などから、サイホンブレークが生じないよ
うに吸気弁３０、６０が遮断される吐出弁１４の開きを
３０％以下の範囲で適宜に設定すれば良い。さらに、弁
体３６を閉塞遮断方向に付勢する手段は、上記実施例の
ごとく錘４０に限られず、弁体３６自体の重力を利用し
ても良く、また適宜なバネなどにより弾性付勢したもの
であっても良い。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の吸排気弁
を備えたポンプ装置は構成されているので、以下のごと
き格別な効果を奏する。

【００２２】請求項１記載の吸排気弁を備えたポンプ装
置にあっては、ポンプの運転開始の際に、吐出弁が全閉
状態から３０％開けられる以前に排気弁に直列接続され
た吸気弁が遮断されるので、吐出弁の開動作に伴い管路
抵抗が低下してポンプ吐出管内の液体が流下して管内の
圧力が大気圧以下となっても、遮断された吸気弁により
ポンプ吐出管内に大気が流入することができず、サイホ
ンブレークが阻止される。したがって、サイホンブレー
クの発生による送水量の低下を防止することができる。
また、ポンプの運転停止の際には、吐出弁が閉塞される
と吸気弁の連通孔が開口されるので、ポンプ吐出管内が
簡単に真空破壊されてポンプ吐出管内に大気が流入で
き、ポンプ吐出管内から確実に落水がなされる。しか
も、吸気弁の遮断および連通制御は、吐出弁に機械的に
連動されているので、その構造が簡単であるとともに故
障を生ずる虞がない。

【００２３】請求項２記載の吸排気弁を備えたポンプ装
置にあっては、吐出弁が全閉状態から７％開けられる
と、吸気弁が遮断されるように設定するので、吐出弁の
開きでかなり急激に管路抵抗が減少してポンプ吐出管内
の液体が流下する以前に、吸気弁の連通孔が確実に遮断
され、ポンプ吐出管内に大気が流入してサイホンブレー
クが生ずるのをより確実に阻止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸排気弁を備えたポンプ装置の第１実
施例の要部の構造を示す一部切り欠き図である。

【図２】図１で吸気弁の連通孔が遮断された状態の要部
の構造を示す断面拡大図である。

【図３】吐出弁の開閉と損失水頭の関係を示す図であ
る。

【図４】本発明の吸排気弁を備えたポンプ装置の第２実
施例の要部の構造を示す一部切り欠き図である。

【図５】従来の排気弁を備えたポンプ装置の一例の構造
図である。

【図６】図５で排気弁が遮断された状態の要部の構造を
示す断面拡大図である。

【符号の説明】

１０ ポンプ装置 １２ ポンプ吐出管 １４ 吐出弁 １６ 排気弁 １８、６４ ボール弁体 ２０、３２、６２ 連通孔 ３０、６０ 吸気弁 ３４ ヒンジピン ３６ 弁体 ３８ アーム ４０ 錘 ４６ スピンドル ４８ 指示アーム ５０ 連結アーム ５２ 長孔 ６６ ワイヤー ６８ ガイドローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 誠 東京都大田区大森北１丁目５番１号 株 式会社電業社機械製作所内 (56)参考文献 特開 平６−323246（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−132181（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−185488（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−312180（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−114102（ＪＰ，Ａ) 実公 昭38−7283（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04D 13/16 F04D 9/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプ吐出管に吐出弁が設けられるとと
   もに前記ポンプ吐出管の一部が吐出水槽の水位より高い
   位置にあるポンプ装置であって、前記ポンプ吐出管の前
   記吐出弁より上流側に、前記ポンプ吐出管が液体で充満
   されると連通孔が遮断される排気弁と、前記吐出弁の開
   閉に連動して前記吐出弁が全閉状態から３０％開けられ
   る以前に連通孔が遮断されて前記ポンプ吐出管内が大気
   圧以下となっても大気が流入できない吸気弁とを直列接
   続して、前記ポンプ吐出管内と大気を連通するように構
   成したことを特徴とする吸排気弁を備えたポンプ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の吸排気弁を備えたポンプ
   装置において、前記吸気弁は、前記吐出弁が全閉状態か
   ら７％開けられると、前記連通孔が遮断されるように構
   成したことを特徴とする吸排気弁を備えたポンプ装置。