(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータで駆動されるポンプ羽車が備わるポンプ部と、該ポンプ部で揚水した水を加圧貯水する圧力タンクとを有し、該圧力タンクを金属製の胴体と合成樹脂製の鏡板で形成し、かつ胴体と鏡板とを結合する結合部に介在するシール部材を備えたポンプ装置において
前記シール部材を酸素が透過する酸素透過性の高いシールゴムで形成したことを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
請求項１に記載したものにおいて、
前記シールゴムをシリコーンゴムで形成したことを特徴とするポンプ装置。
【請求項３】
請求項１に記載したものにおいて、
前記胴体と前記鏡板を加締により前記結合部を形成したことを特徴とするポンプ装置。
【請求項４】
請求項３に記載したものにおいて、
前記胴体には前記加締によって前記鏡板と当接するところの表層面に亜鉛粉末処理を施したことを特徴とするポンプ装置。
【請求項５】
請求項１に記載したものにおいて、
前記胴体をステンレス鋼板で形成したことを特徴とするポンプ装置。
【請求項６】
請求項５に記載したものにおいて、
前記胴体の内側表層面にアルミニューム材を取り付けたことを特徴とするポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に井戸用，水道加圧装置に用いるポンプ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の圧力タンクは、圧力タンクの胴体および鏡板を共に表層面が耐食性を有する合成樹脂にて塗装された普通鋼板で形成していた。
【０００３】
ポンプ装置の圧力タンクは、外表面（表層面）は風雨、結露水に耐え得る耐食性能が要求され、内面には蓄水のため、井戸水および上水に含まれる腐食にとっては有害である物質（例えば塩素イオン）に対しても耐食性能が要求される。
【０００４】
また、井戸で使用する場合においては、砂等がポンプによって吸込まれ、圧力タンクに蓄積されるため、蓄積される箇所において、井戸水の入れ替えが行われなく酸素欠乏状態となり、隙間（胴体と鏡板の結合部等）に腐食が生じる原因となっていた。
【０００５】
また、圧力タンクの内面は、塗装作業後、目視することができないため、塗装中に発生する気泡や塗り溜まり、および溶接時に発生するスパッタ箇所の塗装といった困難な作業条件箇所が多いため、作業性が著しく悪く、内面塗装の仕上がりが全体に亘って十分なものではなかった。
【０００６】
しかも、圧力タンクの内面には、常に水が蓄水されているため高い耐食性が要求され、２重塗装等をしていた。
【０００７】
上述した従来のものは、普通鋼板に溶接後、内外面の合成樹脂塗装を施したものであり、特に内面においては、塗装状態を目視することができない。このため、作業性の悪い２重塗装をしなくとも腐食する心配のない安定した品質を維持する圧力タンクを製作することが課題である。
【０００８】
また、塗装は環境面でも良くない。塗装作業時に出る物質により大気汚染，土壌汚染が懸念されることより塗装を廃止する必要性があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題に対処し、圧力タンクを金属製の胴体と合成樹脂製の鏡板で形成し、かつ胴体と鏡板とを結合する結合部に介在するシール部材を備えたものにおいて、結合部（隙間）に腐食が生じないようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、圧力タンクを金属製の胴体と合成樹脂製の鏡板で形成し、かつ胴体と鏡板とを結合する結合部に介在するシール部材を備えたポンプ装置において
シール部材を酸素が透過する酸素透過性の高いシールゴムで形成したことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に沿って説明する。
まず、図１から図８に示す実施形態について述べる。
【００１２】
ポンプ装置は、圧力タンク２０と、この圧力タンク２０の上に配置されたポンプ部２２と、それらのポンプ部２２を覆うポンプカバー２１とが備わる。
【００１３】
ポンプ部２２は、ポンプ羽根車２３と、このポンプ羽根車２３を内置するポンプケーシング２４と、ポンプケーシング２４の前面を閉じるケーシングカバー（図示せず）を有する。
【００１４】
このポンプは、ウェスコポンプと称するもので、ポンプケーシング２４に吸込口２５と吐出口を有する。なお、代表的ポンプのウェスコポンプで説明するが、本発明はウェスコポンプだけに限定されるものではない。
【００１５】
ポンプ羽根車２３、ポンプケーシング２４、ケーシングカバーの材質は砲金製で鋳造成形しているため、腐食の心配は少ない。
【００１６】
ポンプ羽根車２３は、機械加工で表面を滑らかに仕上げている。
【００１７】
ポンプケーシング２４、ケーシングカバーの内側面は機械加工で滑らかに仕上げられている。外側は鋳物肌のままである。ポンプ部２２は、モータ２７にネジ等で固定されている。
【００１８】
ポンプ部２２の隣に備わるモータ２７はネジ等で圧力タンク２０に固定されている。モータ２７の回転軸２８に前記ポンプ羽根車２３が支持される。ポンプ羽根車２３はモータ２７で回転駆動される。回転軸２８の回りからポンプ部２２内に水が漏れでないようにポンプケーシング２４にメカニカルシール（図示せず）が備わっている。
【００１９】
ポンプ部２２の上部には、気水分離室２９が備わる。気水分離室２９は圧力タンク２０の流入口に連通するように配置され、ネジ等でポンプ部２２に固定される。また気水分離室２９は導水路３０を有する。気水分離室２９は導水路３０を含めて合成樹脂（ポリアセタール）で成形されている。吐き出しニップル47も備わる。
【００２０】
導水路３０は、入口４０と出口４１を有する。出口４１が圧力タンク２０の流入口に連通するようになっており、気水分離室２９は前記ポンプ部２２に取り付けられる。導水路３０の入口４０側には逆止弁４２が内置される。この逆止弁４２は入口４０側から出口４１側への流れを許すが、逆向きの流れを阻止するように作動する。
【００２１】
導水路３０の上部に備えた蓋４３で上開口部が閉じられている。導水路３０の上部に上開口部を設けたのは、成形用の金型が成形の際に抜けるようにしたものである。蓋４３はネジ等で導水路３０に固定される。
【００２２】
導水路３０の入口４０には吸込管４４が接続される。吸込管４４の入口側には吸込管フランジ４５が接続される。
【００２３】
一方圧力タンク２０の側面には揚水し、加圧された水を蛇口へ送水するために設けられる配管接続用の吐出フランジ４６が接続されている。
【００２４】
圧力タンク２０は、胴体５２，鏡板５３，水封用Ｏリング５４（シール部材），部品取付けボルト５５，吐出フランジ取付けナット５６で形成されている。
【００２５】
胴体５２、ポンプ部品取付けボルト５５、吐出フランジ取付けナット５６はステンレス鋼板製である。ステンレス鋼板以外でも良い。鏡板５３は合成樹脂製、水封用Ｏリング５４はゴム製で形成され、水封用Ｏリング５４を装置した鏡板５３は、胴体５２とスピニング加工で加締められて結合されている。部品取付けボルト５５、吐出フランジ取付けナット５６は胴体５２に溶接にて取付けられる。
【００２６】
気水分離室２９の上部には捩じ込み式の呼び水給水用栓５１が備わる。この呼び水給水用栓５１を外して呼び水を給水する。
【００２７】
ポンプ部２２は砲金で形成されているが、気水分離室２９，吐出管４８，蓋４３，吐出管４４，入口用接続具４５，および呼び水給水用栓５１は合成樹脂（ポリアセタール等）で形成されている。
【００２８】
ポンプ装置の運転はモータ２７を運転することにより行われる。まず、自吸運転が行われ、自吸運転が終了してから揚水運転に移行するのである。
【００２９】
自吸運転では、気水分離室２９内の呼び水が還流し、空気分が吐出管４８より圧力タンク２０内へ排出され、ポンプ部２２の吸込口２５から上流側の空気が徐々に抜けて水が満たされて行く。そして、水が全部に満たされると、自吸運転が終了し、揚水運転に移るのである。
【００３０】
揚水運転では、吸い上げられた水が吐出口２６から送り出されるのである。かかる揚水運転で、吐出口２６につながる流路が閉じられると、吐出口２６から下流側の圧力が上がる。通常は、圧力センサー等が作動してモータ２７の運転が止まる。
【００３１】
引き続き、本発明の主要部について述べる。
【００３２】
圧力タンク２０は、胴体５２，鏡板５３，水封用のＯリング５４を有する。胴体５２はステンレス鋼板製、鏡板５３は合成樹脂製、水封用Ｏリング５４はゴム製となっている。圧力タンク２０は、鏡板５３の側面凹部に水封用Ｏリング５４を装着し、胴体５２に挿入し、端部をスピニング加工を施して、加締める方式で構成される。
【００３３】
この構成において、腐食に対して懸念される結合部の隙間部分として、胴体５２と鏡板５３の接触点、特に鏡板用Ｏリング５４が位置するところを基点にその近傍が範囲になる。条件によっては、ステンレス鋼板特有の隙間腐食が発生する。
【００３４】
この隙間腐食の発生現象を次に述べる。
【００３５】
ステンレス鋼板は、１３％以上のＣｒを含む鋼であり、通常の自然水環境では自己不働態化する金属である。不働態皮膜が形成され自然水環境化であれば腐食は発生しない。
【００３６】
しかしながら、塩素イオンＣｌ―（２００ｐｐｍ以上）や残留塩素ＯＣｌ―、Ｆｅ3+、Ｃｕ2+などの強い酸化剤の存在下では、皮膜の弱い部分や隙間部分（５μｍ以下）で不働態皮膜が破壊されることがある。
【００３７】
そして酸素が不足して皮膜の補修が困難な状況になると、その部分に活性溶解（Ｆｅ2Ｏ3の流出）を生じる。一度局部腐食が生じると、その部分では塩化物の濃縮と加水分解により、溶液が酸性化する。こうして腐食孔内の金属溶解反応と食孔周囲の健全部での酸素の還元反応とが組合わさった電池作用によって腐食は進行する。
【００３８】
腐食の発生要因は、素材の材質、隙間構造、塩素イオン濃度、酸化剤濃度、酸素不足、温度が相乗的に作用する。
【００３９】
例として、図４のように同じ隙間構造においても、塩素イオンの濃度により腐食発生の有無が生じることになる。また、隙間部双方の材質、例えば金属同士、金属と樹脂の場合でも、曲線が変化する。
【００４０】
また、ステンレス鋼板にＡｌ等を接合させることにより、図４のように腐食発生電位を上昇させることができるため、ステンレス鋼板の防食としては有効な手段である。
【００４１】
以上のことより、本発明は、前述した胴体５２と鏡板５３との間に隙間腐食が簡易な方法で発生させないようにしたものである。
【００４２】
まず第１に、図５に示すように圧力タンク２０の構成を、ステンレス鋼の胴体５２と、合成樹脂製の鏡板５３との結合にしたことにある。前述した通り結合部の隙間腐食は、各条件が相乗的に作用する。胴体５２および鏡板５３の両方をステンレス鋼にした場合、図４のグラフに示すように曲線が低下し、低濃度の塩素イオン環境でも腐食を促進させてしまう。さらに両方を溶接により接合した場合は、溶接箇所が組織変化し、隙間腐食以外の応力腐食割れ、粒界腐食割れ、全体腐食の要因となり悪影響を及ぼすため、鏡板５３を合成樹脂製とし、加締め構造としたことで、隙間腐食の発生度合を軽減することができる。
【００４３】
第２に、図６に示すように、圧力タンク２０の結合部である加締部において鏡板用Ｏリング５４の材質をシリコンゴムとしたことにある。前述した通り隙間腐食は、隙間部の水が入れ替えられず、水に溶け込んでいる酸素の供給が欠乏した場合に発生する。
【００４４】
通常Ｏリングの材質を合成ゴム（例えばＥＰＤＭ，ＮＢＲ等）とした場合は前述した通り水封のみの効果しかない。天然ゴムも同じである。しかし、Ｏリングの材質をシリコーンゴムとした場合、シリコーンゴム特質として水封および酸素透過性が挙げられ、Ｏリング近傍の隙間腐食発生箇所における酸素欠乏を、圧力タンク２０の外からＯリングを介して取入れ、酸素供給をすることで欠乏を抑制することができるため、隙間腐食の発生条件を回避することができる。
【００４５】
シリコーンゴムは、次のようなものがある。ビニルシリコーンゴム、フェニルシリコーンゴム、ジメチルシリーコンゴムなどがある。因みに、ビニルシリコーンゴムの酸素透過性は４０（１０-7／ｃｍ3／ｃｍ3／ｃｍ／ｓ）、フェニルシリコーンゴムは３３（１０-7／ｃｍ3／ｃｍ3／ｃｍ／ｓ）である。これに対し、ブチルゴムは０．０９３（１０-7／ｃｍ3／ｃｍ3／ｃｍ／ｓ）、ウレタンゴムは、０．０８０（１０-7／ｃｍ3／ｃｍ3／ｃｍ／ｓ）、天然ゴムは１．３０（１０-7／ｃｍ3／ｃｍ3／ｃｍ／ｓ）である。シリコーンゴムが極めて酸素の透過性に優れていることが理解できる。
【００４６】
第３に、図６に示すように、ポンプ装置を井戸用として使用した場合、井戸の中に含まれる砂等微少な異物はポンプ部を通過して圧力タンク２０内に沈殿する。従来の圧力タンクにおいても、この砂の滞積した部分においては、酸素欠乏となって腐食を発生させる場合もあった。本発明においても同様であり、胴体５２と鏡板５３の接合部に砂が滞積すればその部分が隙間となり腐食の発生する原因となる。
【００４７】
本発明は、鏡板５３に圧力タンク２０内に侵入した砂等の異物を接合部に侵入させないように接合部の近傍に滞積用の凹部を設けることで侵入を軽減し、隙間を作らないようにし、結果として腐食においても軽減することができる。
【００４８】
第５に、図７に示すように、圧力タンク２０は前述した通り隙間腐食の発生条件として水に溶け込んでいる成分、井戸水に含まれる砂等の異物、加工時に付着する鉄粉等の異物、胴板５２成型時の型上にある傷により表面にできるかじり等無数にある。
【００４９】
このような条件下において、家電品といった大量生産する場合においても腐食の不良発生を起こさないことが必須であるため、前述した腐食発生防止方法に加えて、さらに防食方法を対応することで不良発生要因をさらに軽減することができる。図７においては、隙間発生箇所となる水封用Ｏリング５４の近傍箇所に、亜鉛粉末５８のコーティングを施した。すなわち、ステンレス鋼板の胴体５２には、加締による結合で鏡板と当接するところの表層面に亜鉛粉末５８を施すことで亜鉛の水酸化物が存在し、ｐＨの低下を抑制する緩衝材となり、隙間腐食発生条件の形成を回避できる。
【００５０】
また図８に示すように圧力タンク２０内表面の側面にアルミニウム材５７を接触させることでステンレス鋼の電位を上昇させることができるため、井戸水や上水において腐食を発生させることがなくなる。このように腐食発生条件を回避することで、懸念される隙間腐食による不良を未然に防止することができることで安定した品質の腐食発生のないポンプ装置を提供することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、圧力タンクを構成する胴体と鏡板の結合部に生ずる金属腐食を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るもので、ポンプ装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１を縦に断面したもので、ポンプ装置の主要部を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るもので、圧力タンクの加締部構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るもので、ステンレス鋼板における、塩素イオン濃度と腐食発生電位との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態に係るもので、ステンレス鋼板の胴体と合成樹脂の鏡板とで構成した圧力タンクを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るもので、Ｏリングが介在された加締部を通過する酸素の流れを模式的に示した図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係るもので、加締部に亜鉛粉末をコーティングした構成を示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係るもので、圧力タンクの内面にアルミニウム板を取付けた構成を示す図である。
【符号の説明】
２０…圧力タンク、５２…胴体、５６…吐出フランジ取付けナット、２２…ポンプ部、５３…鏡板、２３…ポンプ羽根車、５４…水封用Ｏリング（シール部材）、２９…気水分離室、５５…ポンプ部取付けボルト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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