(57)【要約】【課題】水の自由な流通を確保しつつ、０に近い流量を検知することができる流量検出器の機能を備えた逆止弁および該逆止弁を備えたポンプ装置を提供する。【解決手段】液体の通路１１内に設けられた弁座１０に当接する弁体１と、弁体１と一体に移動する弁棒２と、弁棒２がスライド可能に挿入される孔を有するガイド部材３と、弁棒２内に埋設された磁石６と、磁界の作用により開閉するリードスイッチ７とを備える。リードスイッチ７は、弁棒２の移動方向に対して磁石６の側方に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の通路内に設けられた弁座に当接する弁体と、
前記弁体と一体に移動する弁棒と、
前記弁棒がスライド可能に挿入される孔を有するガイド部材と、
前記弁棒内に埋設された磁石と、
磁界の作用により開閉するリードスイッチとを備え、
前記リードスイッチを、前記弁棒の移動方向に対して前記磁石の側方に配置したことを特徴とする逆止弁。
【請求項２】
前記リードスイッチは前記弁棒と平行に配置されることを特徴とする請求項１に記載の逆止弁。
【請求項３】
前記磁石は前記ガイド部材の内部に常に位置していることを特徴とする請求項１または２に記載の逆止弁。
【請求項４】
前記リードスイッチが開くときの前記弁体の位置と、前記弁座に当接している前記弁体の位置との距離は５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の逆止弁。
【請求項５】
前記弁棒および前記ガイド部材は鉛直方向に沿って配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の逆止弁。
【請求項６】
吸込口と吐出口との間に配置されたポンプと、
前記ポンプを駆動する電動機と、
前記ポンプの吐出側圧力を保持する圧力タンクと、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の逆止弁と、
前記ポンプの運転を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするポンプ装置。
【請求項７】
前記制御装置はインバータを備えたことを特徴とする請求項６に記載のポンプ装置。
【請求項８】
前記逆止弁は、前記ポンプの羽根車よりも高い位置に配置されていることを特徴とする請求項６または７に記載のポンプ装置。
【請求項９】
前記ガイド部材および前記リードスイッチはケースに取り付けられており、
前記ケースの外周面にはねじ山が形成され、前記弁座を有する液体通路に形成されたねじ穴にねじ込むことで前記ケースが装着されることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載のポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流量検出器（フロースイッチ）の機能を備えた逆止弁および該逆止弁を備えたポンプ装置に関し、特に給水装置に好適に用いられる逆止弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
住宅などの建物に水を供給する設備として給水装置が広く用いられている。給水装置は、一般に、水源から水を汲み上げるポンプと、ポンプの吐出側の水圧を検出する圧力検出器と、水の流量を検出する流量検出器と、水源への水の逆流を防ぐ逆止弁などを備えている（特許文献１及び２参照）。
【０００３】
ポンプが停止している状態で需要先が水を使用すると（例えば蛇口を開くと）、ポンプの吐出側の水圧が徐々に減少する。この水圧が所定の値にまで下がると、圧力検出器がこれを検知してポンプを起動させる。一方、需要先での水の使用が停止されると（例えば蛇口を閉じると）、水の流量が低下し、流量検出器は流量が所定の値にまで低下したことを検知してポンプを停止させる。このように、ポンプの起動は水圧に基づいて行われ、ポンプの停止は水の流量に基づいて行われている。
【０００４】
特許文献１及び２には、流量検出器の機能を兼ね備えた逆止弁が記載されている。この逆止弁には磁石が埋設されており、その磁石の上方には磁界の作用によって開閉するリードスイッチが配置されている。この構成において、逆止弁が下方に移動して磁石がリードスイッチから離れると、リードスイッチがオフ（開）となる。逆止弁の上下方向の位置は水の流量に概ね比例するため、リードスイッチがオフとなったときにポンプが停止される。
【０００５】
【特許文献１】特公平６−６３５０２号公報
【特許文献２】特公平６−６３５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した給水装置においては、流量検出器は水の流量が０となったことを検知できることが理想的である。これは次の理由による。給水装置から供給される水の流量は、需要先での水の使用量に依存する。需要先ではさまざまな流量で水が使用されることが想定され、例えば、需要先でごく僅かの水を継続して使用する場合（すなわち、蛇口を僅かに開いた状態を維持する場合）もあり得る。ところが、このような場合、流量検出器に設定されている検知流量が需要先での水の使用量よりも大きいと、需要先で水を使用しているにもかかわらず、ポンプが停止してしまう。一旦、ポンプが停止すると、水圧が低下し、圧力検出器がこれを検知してポンプが再び起動される。このとき流量は低いままであるので、ポンプは再び停止する。その結果、ポンプの起動と停止が繰り返される、いわゆるインチングと呼ばれる現象が生じてしまう。
【０００７】
上述した特許文献に記載の構成では、リードスイッチが開く位置（ポンプが停止する位置）は、逆止弁が弁座に当接する位置（流量０の位置）から大きく離れており、上述したインチング現象が生じやすい。一方、リードスイッチの設置位置を下げると、必然的に逆止弁の上下方向のストロークが短くなり、水の流通に悪影響を及ぼしてしまう。
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、水の自由な流通を確保しつつ、０に近い流量を検知することができる流量検出器の機能を備えた逆止弁および該逆止弁を備えたポンプ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、液体の通路内に設けられた弁座に当接する弁体と、前記弁体と一体に移動する弁棒と、前記弁棒がスライド可能に挿入される孔を有するガイド部材と、前記弁棒内に埋設された磁石と、磁界の作用により開閉するリードスイッチとを備え、前記リードスイッチを、前記弁棒の移動方向に対して前記磁石の側方に配置したことを特徴とする逆止弁である。
【０００９】
本発明の好ましい態様は、前記リードスイッチは前記弁棒と平行に配置されることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記磁石は前記ガイド部材の内部に常に位置していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記リードスイッチが開くときの前記弁体の位置と、前記弁座に当接している前記弁体の位置との距離は５ｍｍ以下であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記弁棒および前記ガイド部材は鉛直方向に沿って配置されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の態様は、吸込口と吐出口との間に配置されたポンプと、前記ポンプを駆動する電動機と、前記ポンプの吐出側圧力を保持する圧力タンクと、上記逆止弁と、前記ポンプの運転を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするポンプ装置である。
【００１１】
本発明の好ましい態様は、前記制御装置はインバータを備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記逆止弁は、前記ポンプの羽根車よりも高い位置に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ガイド部材および前記リードスイッチはケースに取り付けられており、前記ケースの外周面にはねじ山が形成され、前記弁座を有する液体通路に形成されたねじ穴にねじ込むことで前記ケースが装着されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、リードスイッチが開くときの弁体の位置を弁座に近づけることができるので、０に近い流量を検知することができる。しかも、弁体のストロークを大きく保つことができるので、液体の流通を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る逆止弁を示す断面図であり、逆止弁が閉じたときの状態を示す。図２は図１に示す弁体を矢印IIの方向から見たときの図である。図３は図１に示す逆止弁が開いたときの状態を示す断面図である。
【００１４】
図１に示すように、逆止弁は、導管（液体通路）１１の内部に設けられた弁座１０に当接する弁体１と、弁体１に固定され、該弁体１と一体に移動可能な弁棒２と、弁棒２及び弁体１の動きをガイドするガイド部材３と、ガイド部材３が固定されるケース４とを備えている。なお、本実施形態では、弁座１０は導管１１に一体的に形成されているが、導管１１とは別部材として弁座１０を設けてもよい。
【００１５】
弁体１は、本体部１ａと、環状のシール部材１ｂと、本体部１ａの下面から下方に延びる複数のガイドプレート１ｃから基本的に構成されている。図２から分かるように、本体部１ａの横断面は円形である。複数のガイドプレート１ｃは、弁体１を下方から見たときに、放射状に延びる形状を有しており、これらのガイドプレート１ｃの外端面を線で結ぶと円形となる。図１に示すように、シール部材１ｂは本体部１ａの外周面に取り付けられており、弁体１が下降したときにシール部材１ｂが弁座１０に当接するようになっている。シール部材１ｂは、ゴムなどの弾性材から形成される。
【００１６】
導管１１は逆Ｌ字型の形状を有しており、鉛直方向に延びる入口側導管１１ａと、弁体１が収容される弁室１１ｂと、弁室１１ｂから横方向に延びる出口側導管１１ｃとから構成されている。これらの入口側導管１１ａ、弁室１１ｂ、および出口側導管１１ｃは一体的に形成されている。弁座１０は円筒形状を有しており、弁座１０の上端は弁体１との当接面を構成している。図３の矢印で示すように、液体は入口側導管１１ａを上方に向かって流れ、弁座１０を通って弁室１１ｂに流入し、出口側導管１１ｃに流出する。
【００１７】
ケース４の下部外周面にはねじ山が刻まれており、ケース４は弁室１１ｂの上部に形成されたねじ穴に着脱可能に取り付けられている。また、ケース４と弁室１１ｂとの間の微小な隙間からの液体の漏洩を防止するためにＯリング５が設けられている。ガイド部材３のほとんどの部分はケース４に埋設されており、ガイド部材３の下端を含む一部のみがケース４の下面から突出している。
【００１８】
弁棒２は円柱状の形状を有し、円筒状のガイド部材３内に挿入されている。ガイド部材３の内径（弁棒２が挿入される孔の直径）は弁棒２の直径よりもわずかに大きく、弁棒２はガイド部材３内でスライド可能となっている。本実施形態では、ガイド部材３は鉛直方向に沿って配置されており、弁体１および弁棒２は弁座１０に近接および離間する方向（すなわち鉛直方向）に移動可能となっている。
【００１９】
図３に示すように、液体の流れにより、弁体１及び弁棒２は上方に持ち上げられる。弁体１の上下方向の位置は液体の流量に概ね比例している。図３は弁体１が全開位置にある状態を示しており、この位置での弁体１の下端（ガイドプレート１ｃの下端）は弁座１０の上端よりも下方に位置している。したがって、弁体１の下方への動きが弁座１０によって阻害されることがなく、弁体１の確実な閉動作が確保される。また、ガイドプレート１ｃ同士の間には比較的大きな隙間が形成されているので、ガイドプレート１ｃにより弁体１の動きをガイドしつつ、液体の自由な流れが確保される。
【００２０】
液体の流れがなくなると、弁体１及び弁棒２はその自重により下方に移動して弁体１が弁座１０に当接する。また、出口側導管１１ｃから入口側導管１１ａに向かって液体が流れると、この液体の流れによって弁体１が速やかに下降して弁体１が液体によって弁座１０に押圧される。したがって、出口側導管１１ｃから入口側導管１１ａに向かう液体の逆流が防止される。
【００２１】
弁棒２の上端部近傍には磁石６が設けられている。この磁石６は液体と接触しないように弁棒２内に完全に埋設されている。磁石６を構成する材料としては、フェライトやネオジウムなどが挙げられる。一般に、磁石の磁力が強いと、液体中の砂鉄を引き寄せて、ガイド部材３と弁棒２との間の微小な隙間に砂鉄が入り込んでしまう。このような観点から、磁石６として、磁力の弱いフェライト磁石を用いることが好ましい。
【００２２】
また、図１に示すように、弁体１が全閉位置（最下位置）にあるときに、磁石６がガイド部材３の下端よりも上方に位置している。すなわち、弁体１の位置にかかわらず、磁石６はガイド部材３の内部に常に位置している。このような配置とすることにより、砂鉄が磁石６に引き寄せられて弁棒２の外周面に固着することがなく、弁棒２の自由な上下動を確保することができる。
【００２３】
ガイド部材３の側方にはリードスイッチ７が配置されている。このリードスイッチ７はケース４の内部に配置され、リード線１３を介してコネクタ１４に連結されている。リードスイッチ７は鉛直方向に沿って、すなわち弁棒２と平行に配置されている。リードスイッチ７としては、２つのリード片の接点が磁界の作用により開閉する公知のリードスイッチを用いることができる。磁石６とリードスイッチ７は、図１及び図３に示すように、磁石６の最上位置と最下位置との間にリードスイッチ７の接点（図示せず）が位置するように配置される。なお、リードスイッチ７の配置は縦方向（弁棒２と平行）に限らず、磁石６の側方であれば水平方向（弁棒２と直交する方向）でもよい。
【００２４】
弁体１が全開位置にあるときは磁石６の磁界の作用によりリードスイッチ７は閉じており（ＯＮ状態）、弁体１が全閉位置にあるときは磁石６の磁界から離れてリードスイッチ７は開かれている（ＯＦＦ状態）。本逆止弁を給水装置に用いる場合は、リードスイッチ７が開いたときに、ポンプの運転が停止される。本逆止弁を組み込んだ給水装置については後述する。
【００２５】
本実施形態においては、リードスイッチ７が磁石６の磁界から開放されてリードスイッチ７が開くときの弁体１の位置と、弁座１０に当接している弁体１の位置との距離（以下、これを弁体移動距離という）は、２〜５ｍｍの範囲内で設定される。これは、弁体移動距離が大きいと、リードスイッチ７が開いてポンプが停止したときに、弁体１が高圧の液体に押されて弁座１０に勢いよく接触して大きな音が生じてしまうためである。このような観点から、弁体移動距離は５ｍｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは３ｍｍ以下、最も好ましくは０ｍｍである。
【００２６】
図４は本発明の他の実施形態に係る逆止弁を示す断面図である。本実施形態と上述した実施形態との違いは、弁体１を弁座１０に対して押圧する押圧ばね１５を設けた点である。すなわち、図４に示すように、押圧ばね１５はケース４の下面と弁体１の上面との間に配置され、弁棒２に緩やかに装着されている。このような構成によれば、液体の流れがなくなると同時に弁体１が押圧ばね１５によって速やかに閉じられるので、いわゆるウォーターハンマーの発生を防止することができる。
【００２７】
図５は本実施形態の逆止弁を組み込んだ給水装置を示す模式図である。図５に示すように、給水装置２０は、上述した逆止弁２１と、ポンプ２３と、ポンプ２３を駆動する電動機２４と、ポンプ２３の始動及び停止を制御する制御部２５とを備えている。逆止弁２１は導管１１を介して水源（例えば井戸または受水槽など）２２に接続されており、さらに逆止弁２１は導管１１を介してポンプ２３に接続されている。逆止弁２１は、上述したように、水の逆流を防ぐのみならず、導管１１を流れる水の流量が所定の値にまで低下したことを検知するフロースイッチ（流量検出器）としても機能する。
【００２８】
ポンプ２３の吐出口には吐出管２６が接続されている。吐出管２６には、吐出管２６内の水圧（ポンプ２３の吐出側の圧力）が所定の値にまで低下したことを検知する圧力検出器（例えば圧力センサ）２７と、吐出管２６中の水を加圧した状態で蓄えておく圧力タンク２９とが、それぞれ取り付けられている。逆止弁２１、圧力検出器２７、及び電動機２４は制御部２５に接続されている。
【００２９】
吐出管２６は、住宅などの建物の給水末端３１に延びる給水管３０に接続されており、給水装置２０により水源２２の水が需要先に供給されるようになっている。これらの給水末端３１は、例えば、給水栓（蛇口）や給湯器などである。
【００３０】
給水末端３１において水が使用されると、吐出管２６内の水圧が徐々に低下する。この水圧が所定の値に達すると、圧力検出器２７がこれを検知し、制御部２５からの指令により電動機２４が始動し、ポンプ２３が駆動される。ポンプ２３が電動機２４により駆動されると、水源２２の水が導管１１を通ってポンプ２３に吸い込まれ、所定の圧力で吐出管２６に吐出される。吐出管２６に吐出された水は、給水管３０を通って給水末端３１に供給される。
【００３１】
ポンプ２３の運転中に、給水末端３１における水の使用量が少なくなり、導管１１を流れる水の流量が所定の値にまで低下すると、逆止弁２１のリードスイッチ７（図１参照）がオフとなり、制御部２５は電動機２４を止めてポンプ２３を停止させる。その後、給水末端３１において水が使用されると、しばらくは圧力タンク２９から水が供給されるが、圧力タンク２９の水が少なくなり、吐出管２６内の水圧が所定の値にまで低下すると、ポンプ２３が再び起動される。
【００３２】
なお、上述した給水装置２０は、井戸や受水槽の水を汲み上げるタイプのものであるが、本発明の逆止弁は、水道本管に直結されたいわゆる直結型給水装置に用いることもできる。また、ポンプを複数台並列に接続して構成した給水装置にも用いることができ、この場合は、逆止弁はそれぞれのポンプの吐出側（図５の例では、ポンプ２３と圧力検出器２７との間）に配置することが好ましい。
【００３３】
次に、上述した本発明の実施形態に係る逆止弁を浅井戸用給水装置に適用した場合の具体的構成例について説明する。
図６は本発明の一実施形態に係る逆止弁を備えた浅井戸用給水装置を示す平面図であり、図７は図６に示す給水装置の一部断面正面図である。
【００３４】
図６および図７に示す給水装置（ポンプ装置）１０１は、ポンプとしてカスケードポンプ１１０を備える。カスケードポンプは摩擦ポンプの名前でも呼ばれるポンプであり、周縁に多数の溝を切った円板として形成された羽根車１１１を備える。このポンプは小型であるが、１個の羽根車で数段の渦巻ポンプに匹敵する揚程を得られ、小容量高揚程の目的に適している。また自吸性を有するので、家庭に給水を行うために受水槽に蓄えた水や井戸水を供給するのに適している。羽根車１１１はポンプケーシング１１２に収納されている。ポンプケーシング１１２の羽根車１１１の軸方向から見た正面には、ポンプケーシングカバー１１３がボルトで取り付けられており、これを取り外すと羽根車１１１にアクセスでき、保守点検が容易である。
【００３５】
また給水装置１０１は、ポンプ１１０を駆動する電動機１２０を備える。ポンプ１１０は可変速運転を行うことにより吐出圧を制御できるように、インバータ装置１３０を備える。インバータ装置１３０は、電動機１２０の近傍に配置されている。
【００３６】
吸込口１２６と羽根車１１１との間の導管１１には、上述した逆止弁２１が配置されている。リードスイッチ７およびガイド部材３（図１参照）を収容するケース４は、導管１１に形成されたねじ穴にねじ込まれており、Ｏリング５（図１参照）によりケース４と導管１１との微小な隙間がシールされている。このように、ケース４をねじ込むだけで簡単に逆止弁２１を装着することができるようになっている。
【００３７】
羽根車１１１の下流側には、気水分離室１２１が設けられ、気水分離室１２１の下流側に圧力検出器（圧力センサ、圧力発信器）１２３が配置されている。圧力センサ１２３は、気水分離室１２１の下流に設けられた吐出管１２５に配置されている。圧力センサ１２３の検出圧力が予め設定された目標圧力となるように、インバータ装置１３０によってポンプ１１０の運転が制御される。吐出管１２５の下流には、吐出口１２７が設けられている。吐出管１２５には圧力タンク１２２が接続されている。気水分離室１２１の上部には呼水栓１２８が設けられている。圧力タンク１２２は、ポンプ１１０の吐出側に設けられている。
【００３８】
なお、吐出側の圧力維持の観点からは、逆止弁２１は、図６及び図７に示す位置に限らず、吐出管１２５の圧力タンク１２２の取り付け位置よりも上流側にあればよい。しかしながら、呼水保持の観点から、ポンプ１１０の吸込側に設けるのがよい。図６及び図７に示す例では、逆止弁２１はポンプ１１０の吸込側に位置し、羽根車１１１よりも高い位置に配置されている。これは、砂の噛み込みなどにより逆止弁２１に漏れがあった場合でも、呼水に必要な水量を確保できるとの理由による。
【００３９】
ポンプ１１０、電動機１２０、インバータ装置１３０、圧力タンク１２２は、ユニットベース１３２の上に載置されボルトで固定されており、全体としてコンパクトにまとめられている。またこれらの機器全体を覆う、樹脂製のユニットカバー１３１を備える。ユニットカバー１３１には、ポンプ１１０の吸込口１２６と吐出口１２７に外部からアクセスできる開口１３１ａ、１３１ｂがそれぞれ形成されているが、ユニットカバー１３１とユニットベース１３２とで、前記構成機器全体をほぼ密閉的に覆っている。したがって、風雨から構成機器を守ることができると共に、高い防音効果を与えている。
【００４０】
これまで本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、明細書、および図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る逆止弁を示す断面図であり、逆止弁が閉じたときの状態を示す。
【図２】図１に示す弁体を矢印IIの方向から見たときの図である。
【図３】図１に示す逆止弁が開いたときの状態を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る逆止弁を示す断面図である。
【図５】本実施形態の逆止弁を組み込んだ給水装置を示す模式図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る逆止弁を備えた浅井戸用給水装置を示す平面図である。
【図７】図６に示す給水装置の一部断面正面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１      弁体
１ａ    本体部
１ｂ    シール部材
１ｃ    ガイドプレート
２      弁棒
３      ガイド部材
４      ケース
５      Ｏリング
６      磁石
７      リードスイッチ
１０      弁座
１１      導管
１１ａ    入口側導管
１１ｂ    弁室
１１ｃ    出口側導管
１３      リード線
１４      コネクタ
１５      押圧ばね
２０      給水装置
２１      逆止弁
２２      水源
２３      ポンプ
２４      電動機
２５      制御部
２６      吐出管
２７      圧力検出器
２９      圧力タンク
３０      給水管
３１      給水末端
１０１    給水装置
１１０    ポンプ
１１１    羽根車
１１２    ポンプケーシング
１１３    ポンプケーシングカバー
１２０    電動機
１２１    気水分離室
１２２    圧力タンク
１２３    圧力センサ
１２５    吐出管
１２６    吸込口
１２７    吐出口
１２８    呼水栓
１３０    インバータ装置
１３１ａ，１３１ｂ  開口
１３１    ユニットカバー
１３２    ユニットベース
【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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