(57)【要約】【課題】プラダが圧力タンクの開口に押し付けられて破損することを抑制する。【解決手段】ポンプユニットに用いられる圧力タンクが提供される。圧力タンクは、タンク壁と、圧力タンクの内部空間を封入圧力空間とポンプ圧力空間とに区画するプラダと、タンク壁に設けられ、圧力タンクの封入圧力空間と外部とを連通させる孔と、孔を通じて封入圧力空間と流体連通するように、タンク壁の外面に結合された配管と、を有する。タンク壁の内面における孔の径は、配管の内径よりも小さい。【選択図】図７Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプユニットに用いられる圧力タンクであって、
タンク壁と、
前記圧力タンクの内部空間を封入圧力空間とポンプ圧力空間とに区画するプラダと、
前記タンク壁に設けられ、前記圧力タンクの前記封入圧力空間と外部とを連通させる孔と、
前記孔を通じて前記封入圧力空間と流体連通するように、前記タンク壁の外面に結合された配管と、を有し、
前記タンク壁の内面における前記孔の径は、前記配管の内径よりも小さい、圧力タンク。
【請求項２】
請求項１に記載された圧力タンクにおいて、
前記孔は、前記タンク壁に直接形成される、圧力タンク。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された圧力タンクにおいて、
前記タンク壁は、その内面に段差を有さない、圧力タンク。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載された圧力タンクにおいて、
前記配管は、圧力計、圧力センサ、及び液体レベルセンサのいずれかを取り付け可能に構成される、圧力タンク。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載された圧力タンクにおいて、
前記配管は、液体レベルセンサを取り付け可能に構成され、
前記孔の径は、２ｍｍ以上である、圧力タンク。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載された圧力タンクと、
前記圧力タンクの前記ポンプ圧力空間と流体連通する吐出口を有するポンプと、を備えたポンプユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力タンク及びこれを備えたポンプユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
給水装置、又は温水、海水、及び中水等を輸送するポンプ装置等は、輸送する液体の急な圧力変動を抑制するために圧力タンクを備えたポンプユニットを構成していることがある。このポンプユニットは、輸送する液体の圧力及び流量を制御するための制御盤を有する。制御盤は、圧力タンクに設けられた圧力センサからの信号を受信して、ポンプユニットの駆動を制御することができる。また、圧力タンクは、ウォーターハンマー防止用の蓄圧タンクとしても使用される。
【０００３】
このような圧力タンクとして、ゴム等の弾性体から成るプラダによって、封入空気を含む空間と、ポンプによって輸送される液体が導入される空間とに内部空間が２分されたものが知られている。
【０００４】
プラダの破損を防止する技術として、例えば特許文献１に記載された自動式ポンプが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】公告実用新案平１−１７６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の圧力タンクは、圧力タンク内の液体の漏れを検知する液体レベルセンサ、圧力タンク内の圧力を検知する圧力計及び圧力センサ等を取り付けるための配管を有する。従来の圧力タンクでは、この配管に連通する、配管の内径と略同一径の開口が圧力タンクの壁面に形成される。ポンプによって輸送される液体が圧力タンク内に導入されると、液体の圧力によりプラダが膨張してタンク壁面に接触する。このとき、センサ等を取り付ける配管と連通する上記開口にプラダが接触し、開口と接触するプラダの中央部に応力が集中して、プラダが破損する恐れがある。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものである。その目的の一つは、プラダが圧力タンクの開口に押し付けられて破損することを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１形態によれば、ポンプユニットに用いられる圧力タンクが提供される。圧力タンクは、タンク壁と、前記圧力タンクの内部空間を封入圧力空間とポンプ圧力空間とに区画するプラダと、前記タンク壁に設けられ、前記圧力タンクの前記封入圧力空間と外部とを連通させる孔と、前記孔を通じて前記封入圧力空間と流体連通するように、前記タンク壁の外面に結合された配管と、を有する。前記タンク壁の内面における前記孔の径は、前記配管の内径よりも小さい。
【０００９】
第２形態によれば、第１形態の圧力タンクにおいて、前記孔は、前記タンク壁に直接形成される。
【００１０】
第３形態によれば、第１形態又は第２形態の圧力タンクにおいて、前記タンク壁は、そ
の内面に段差を有さない。
【００１１】
第４形態によれば、第１形態から第３形態のいずれかの圧力タンクにおいて、前記配管は、圧力計、圧力センサ、及び液体レベルセンサのいずれかを取り付け可能に構成される。
【００１２】
第５形態によれば、第１形態から第４形態のいずれかの圧力タンクにおいて、前記配管は、液体レベルセンサを取り付け可能に構成され、前記孔の径は、２ｍｍ以上である。
【００１３】
第６形態によれば、ポンプユニットが提供される。ポンプユニットは、第１形態から第５形態のいずれかの圧力タンクと、前記圧力タンクの前記ポンプ圧力空間と流体連通する吐出口を有するポンプと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係るポンプユニットの平面図である。
【図２】図１の矢視Ａ−Ａにおけるポンプユニットの断面図である。
【図３】本実施形態に係るポンプユニットの立面図である。
【図４】本実施形態に係るポンプユニットにおける液体の流れを示す概略図である。
【図５】本実施形態に係る圧力タンクの外観図である。
【図６】本実施形態に係る圧力タンクの側断面図である。
【図７Ａ】タンク壁の圧力計配管が取り付けられた部分の拡大側断面図である。
【図７Ｂ】タンク壁の圧力計配管が取り付けられた部分の正面図である。
【図８Ａ】タンク壁のレベルセンサ配管が取り付けられた部分の拡大側断面図である。
【図８Ｂ】タンク壁のレベルセンサ配管が取り付けられた部分の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下で説明する図面において、同一の又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。なお、以下で説明する実施形態では、本発明のポンプユニットの一例として海水給水用のポンプユニットが説明される。ただし、本発明のポンプユニットはこれに限られず、圧力タンクを有する任意のポンプユニットに適用することができる。
【００１６】
図１は、本実施形態に係るポンプユニットの平面図である。図２は、図１の矢視Ａ−Ａにおけるポンプユニットの断面図である。図３は、本実施形態に係るポンプユニットの立面図である。図４は、本実施形態に係るポンプユニットにおける液体の流れを示す概略図である。図１から図４に示すように、ポンプユニットは、共通ベース１０と、ポンプ１１と、ポンプ制御盤１２と、圧力タンク４０と、モータ１４と、を有する。ポンプ１１、ポンプ制御盤１２、圧力タンク４０、及びモータ１４は、共通ベース１０上に設置される。
【００１７】
ポンプ１１及びモータ１４は、それぞれ２つずつ設けられる。ポンプ制御盤１２は、２つのモータ１４を交互運転し、一方が故障したときは他方を自動的に起動するように構成される。ポンプ１１が輸送する液体の流量及び圧力は、ポンプ制御盤１２に表示され得る。
【００１８】
ポンプ１１は、海水を吸い込む吸込口１１ａと、吸い込んだ海水を吐出する吐出口１１ｂ（図３参照）と、を有する。吸込口１１ａには、海水給水管１０１が接続される。吐出口１１ｂには、スイング式逆止弁１５を介して吐出管１６が接続される（図１、図３参照）。吐出管１６には、バタフライ弁２２を介して吐出ヘッダ管１７が接続される。吐出ヘッダ管１７は吐出口１７ａを有し、吐出口１７ａには吐出配管１０２が接続される。図２
に示すように、吐出ヘッダ管１７は、途中で分岐しており、この分岐した端部は、ボール弁１８を介して圧力タンク４０と流体連通している。
【００１９】
吐出管１６には、図３及び図４に示すように、分流オリフィス１９を介して流量検出管２０が接続される。また、吐出ヘッダ管１７には空気抜き弁２５を介して空気抜き管２６が接続される。
【００２０】
図１に示すように、ポンプ１１の回転軸は、フライホイールカップリング２１を介してモータ１４の回転軸に連結される。フライホイールカップリング２１を介してモータ１４とポンプ１１とが連結されることにより、ポンプ１１は、遅速スタート及び遅速停止の機能を発揮する。したがって、停電時等であってもポンプ１１は急速に停止せず、フライホイールの慣性により回転を続け、徐々に減速して停止する。これにより、ポンプ１１の急速な停止による水撃の発生を防止することができる。なお、フライホイールカップリング２１は必ずしも使用されなくてもよい。
【００２１】
後述するように、圧力タンク４０は、内部にプラダを備えたプラダ型の圧力タンク４０である。図４に示すように、圧力タンク４０には、ドレン弁２３を介してドレン管２４が接続される。
【００２２】
図５は、本実施形態に係る圧力タンク４０の外観図である。圧力タンク４０は、例えばＳＳ４００等の一般構造用圧延鋼材からなる圧力タンク本体４１と、圧力タンク４０内に収容されたゴム等の弾性体からなるプラダ４２（図中破線で示される）と、を有する。プラダ４２は、圧力タンク４０の内部空間を封入圧力空間４３ａと、ポンプ圧力空間４３ｂとに区画するように構成される。圧力タンク本体４１の底部には、プラダ４２によって囲まれたポンプ圧力空間４３ｂに連通する給水及び送水口４４が設けられる。
【００２３】
封入圧力空間４３ａには気体が封入されており、気体封入弁４５によって封入圧力空間４３ａが開閉され得る。封入圧力空間４３ａは、気体封入弁４５及び配管４６を介して圧力センサ２７に連通しており、封入圧力空間４３ａ内の気体の圧力が圧力センサ２７に印加され得る。また、封入圧力空間４３ａは、計器元バルブ４７を介して圧力計４８と連通している。計器元バルブ４７を開いて封入圧力空間４３ａ内の気体を圧力計４８に導入することで、封入圧力空間４３ａ内の圧力を圧力計４８で測定することができる。圧力タンク本体４１の下部近傍には、プラダ４２の漏水を検知するための液体レベルセンサ４９が取り付けられる。圧力センサ２７で検知した封入圧力空間４３ａ内の圧力データは、ポンプ制御盤１２に送信される。ポンプ制御盤１２は、圧力センサ２７の検出値（圧力データ）に基づいてモータ１４の駆動制御を行う。また、液体レベルセンサ４９の検出データもポンプ制御盤１２に送信される。  
【００２４】
図６は、本実施形態に係る圧力タンク４０の側断面図である。図示の例においては、図５に示した給水及び送水口４４並びにプラダ４２が省略されている。また、図示の例では、圧力センサ２７と圧力計４８とが別々の配管を介して圧力タンク本体４１に接続される。図６に示すように、圧力タンク本体４１は、タンク壁５１によって画定される。タンク壁５１は、略円筒状の側壁５１ａと、上壁５１ｂと、底壁５１ｃとから構成される。上壁５１ｂは、側壁５１ａの上方を閉止するように側壁５１ａの上端部に結合される。底壁５１ｃは、側壁５１ａの下端部に結合される。
【００２５】
タンク壁５１には、圧力センサ２７を接続するための圧力センサ配管５２と、圧力計４８を接続するための圧力計配管５３と、液体レベルセンサ４９を接続するためのレベルセンサ配管５４とが、例えば溶接により取り付けられる。レベルセンサ配管５４は、プラダ４２から液体が漏洩したときに迅速に液体レベルセンサ４９により検知できるように、タ
ンク壁５１の下部に設けられる。
【００２６】
図７Ａは、タンク壁５１の圧力計配管５３が取り付けられた部分の拡大側断面図である。図７Ｂは、タンク壁５１の圧力計配管５３が取り付けられた部分の正面図である。図７Ａに示すように、圧力計配管５３は、円板５３ａを介してタンク壁５１に結合される。具体的には、円板５３ａは中央部に開口を有し、圧力計配管５３が円板５３ａの開口に挿入された状態で、圧力計配管５３の外周面と円板５３ａの開口の縁とが溶接等により気密に結合される。また、円板５３ａの外周部と側壁５１ａの外面とが溶接等により気密に結合される。タンク壁の側壁５１ａには、圧力タンク４０の封入圧力空間４３ａと外部とを連通させる孔６０が形成される。これにより、圧力タンク４０の封入圧力空間４３ａと外部とが圧力計配管５３を介して連通する。図示の例では、孔６０は３つ設けられるが、１つ以上の孔６０をタンク壁５１に設けることができる。
【００２７】
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、孔６０の径は、圧力計配管５３の内径よりも小さく形成される。これにより、ポンプ圧力空間４３ｂ内に液体が導入されてプラダ４２が膨張したときに、側壁５１ａの孔６０にプラダ４２が接触することになる。孔６０の径は、圧力計配管５３の内径よりも小さいので、プラダ４２が孔６０に接触しても、孔６０が圧力計配管５３の開口に接触する場合に比べてプラダ４２に応力が集中することを抑制することができる。図７Ｂに示すように、本実施形態に係る孔６０の開口形状は略円形であるが、これに限らず任意の形状を取り得る。なお、本実施形態において孔６０の開口形状が円形以外の形状である場合の「孔６０の径」とは、孔６０の最大幅の大きさをいうものとする。例えば、孔６０の開口形状が正方形であるときの「孔６０の径」とは、正方形の対角線の長さをいう。
【００２８】
本実施形態では、孔６０は、タンク壁５１に直接形成される。言い換えれば、本実施形態では、タンク壁５１に圧力計配管５３の内径と同等の径を有する開口を設けて、当該開口を覆うように孔６０を有する板材（例えばパンチングメタル）をタンク壁５１の内面に溶接するのではない。孔６０を有する板材をタンク壁５１の内面に溶接した場合、タンク壁５１の内面と板材との間に段差が形成される。この場合、プラダ４２が膨張及び収縮を繰り返して、タンク壁５１の内面との接触及び離間を繰り返すと、プラダ４２と上記段差との接触により摩擦が生じ、プラダ４２が損傷する恐れがある。したがって、本実施形態では、孔６０がタンク壁５１に直接形成されるので、タンク壁５１の内面に段差が形成されない。その結果、プラダ４２と段差との摩擦が生じることを防止し、プラダ４２の損傷を抑制することができる。
【００２９】
図７Ａ及び図７Ｂに示す孔６０の径の大きさは、小さいほどプラダ４２の応力の集中を緩和することができる。タンク壁５１の内面における孔６０の径の大きさは、例えば約１ｍｍ程度であってもよい。また、本実施形態によれば、プラダ４２が孔６０に接触しても破損し難いので、封入圧力空間４３ａに封入する空気圧力の許容値を広くすることができ、点検整備の間隔を長くすることができる。具体的には、従来はプラダ４２がタンク壁５１に接触して破損しないように、封入する空気の圧力を比較的高く設定する必要があった。本実施形態では、プラダ４２が孔６０に接触しても破損し難いので、封入圧力を従来より低く設定することができる。
【００３０】
圧力センサ配管５２の形状、圧力センサ配管５２のタンク壁５１の側壁５１ａへの取り付け態様、及び圧力センサ配管５２に連通する孔は、図７Ａ及び図７Ｂと同様であるので、説明を省略する。図８Ａは、タンク壁５１のレベルセンサ配管５４が取り付けられた部分の拡大側断面図である。図８Ｂは、タンク壁５１のレベルセンサ配管５４が取り付けられた部分の正面図である。図８Ａ及び図８Ｂに示すように、レベルセンサ配管５４は、圧力センサ配管５２と同様に、円板５４ａを介してタンク壁５１に結合される。また、タン
ク壁の側壁５１ａには、圧力タンク４０の封入圧力空間４３ａと外部とを連通させる孔６１が形成される。これにより、圧力タンク４０の封入圧力空間４３ａと外部とがレベルセンサ配管５４を介して連通する。図示の例では、孔６１は５つ設けられるが、１つ以上の孔６１をタンク壁５１に設けることができる。
【００３１】
図７Ａ及び図７Ｂに示した孔６０と同様に、タンク壁５１の内面における孔６１の径は、レベルセンサ配管５４の内径よりも小さく形成される。これにより、ポンプ圧力空間４３ｂ内に液体が導入されてプラダ４２が膨張したときに、側壁５１ａの孔６１にプラダ４２が接触することになる。本実施形態に係る孔６１の開口形状は略円形であるが、これに限らず任意の形状を取り得る。なお、孔６１の開口形状が円形以外の形状である場合の「孔６１の径」とは、「孔６０の径」と同様に、孔６１の最大幅の大きさをいうものとする。
【００３２】
孔６１は、孔６０と同様に、タンク壁５１に直接形成される。孔６１がタンク壁５１に直接形成されることにより、タンク壁５１の内面に段差が形成されない。その結果、プラダ４２と段差との摩擦が生じることを防止し、プラダ４２の損傷を抑制することができる。
【００３３】
孔６１の径は、小さいほどプラダ４２の応力の集中を緩和することができる。しかしながら、孔６１の径が小さすぎると、プラダ４２から漏洩した液体が孔６１を通過せず、液体レベルセンサ４９に液体が到達できなくなる恐れがある。プラダ４２から漏洩した液体が孔６１を通過するためには、孔６１の径の大きさは、２ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３４】
図７Ａ及び図７Ｂに示した孔６０、並びに図８Ａ及び図８Ｂに示した孔６１は、必要に応じて別の部材で埋めてもよい。例えば、孔６０及び孔６１は、溶接金属又は樹脂を埋め込んでもよいし、プラグを差し込んで埋めてもよい。孔６０及び孔６１は、圧力センサ配管５２、圧力計配管５３、及びレベルセンサ配管５４が取り付けられるであろう位置に予め形成しておき、ポンプユニットを設置した後に不要な孔６０及び孔６１を埋めることができる。これにより、圧力タンク４０の設計を標準化することができる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲及び明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、又は省略が可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１１…ポンプ
１１ｂ…吐出口
２７…圧力センサ
４０…圧力タンク
４２…プラダ
４３ａ…封入圧力空間
４３ｂ…ポンプ圧力空間
４８…圧力計
４９…液体レベルセンサ
５１…タンク壁
５２…圧力センサ配管
５３…圧力計配管
５４…レベルセンサ配管
６０…孔
６１…孔
【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７Ａ】
2019203434.tif 000009
【図７Ｂ】
2019203434.tif 000010
【図８Ａ】
2019203434.tif 000011
【図８Ｂ】
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