(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を通過可能なブラダを備えた貫流形アキュムレータであって、
前記ブラダの外側空間を気密に覆う容器と、
前記ブラダの外壁および前記容器の内壁により区画形成される気密室内に加圧して充填される加圧気体と、
前記気密室内の気密室圧を検出し外部に気圧情報として出力可能な圧力検出器と、
通過液流が所定量を超えた際に作動する作動部材を有する流量計と
を備えることを特徴とする貫流形アキュムレータ。
【請求項２】
前記ブラダの流入側と流出側、又は、流出側と流入側との口径比を１：５〜１：１．５の範囲に設定したことを特徴とする請求項１記載の貫流形アキュムレータ。
【請求項３】
前記容器は、前記加圧気体を、外部から前記気密室に導入可能かつ前記気密室から外部に導出不能な逆止弁を備えることを特徴とする請求項１または２記載の貫流形アキュムレータ。
【請求項４】
液体を加圧して流路に送出可能なポンプの加圧力制御をするポンプ制御装置において、前記流路に圧送される液体をブラダ内に導入可能に、前記流路に接続された請求項１〜３のいずれか一項に記載の貫流形アキュムレータの圧力検出器から気圧情報を取得可能に構成されるポンプ制御装置であって、
前記液体による前記ブラダ内のブラダ圧と前記気密室内の気密室圧との差がほぼゼロになる範囲で、前記圧力検出器から出力される前記気圧情報を前記流路の液体の圧力として前記加圧ポンプの加圧力制御に用いることを特徴とするポンプ制御装置。
【請求項５】
前記気圧情報に基づいて前記気密室圧が所定値以下になったことを検出した場合、その旨を外部に告知することを特徴とする請求項４記載のポンプ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を通過可能なブラダを備えた貫流形アキュムレータ、および液体を加圧して流路に送出可能なポンプの加圧力制御をするポンプ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体を導入可能なブラダを備えたアキュムレータは、例えば、給水システムを構成する自動式ポンプの蓄水装置として使用されている。具体的には、下記特許文献１に開示されているように給水システムに用いられ、ポンプの吐出管に貫流形アキュムレータおよび圧力スイッチを連結することで、吐出管の圧力に応動して圧力スイッチがオンオフする。これにより、ポンプの運転停止を制御可能にしている（特許文献１；段落番号００１８、図６）。
貫流形（インライン型）アキュムレータの構造として、例えば、特許文献２〜特許文献５が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−６５００１号公報（第２頁〜第４頁、図３，４，６）
【特許文献２】特開平３−５６７０１
【特許文献３】特公昭５８−４００７７
【特許文献４】特公昭５８−４００７８
【特許文献５】実公昭５７−３３２６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示されるような従来の給水システムによると、以下に列挙する技術的課題(1) 〜(3) が指摘されている。
【０００４】
(1) 給水システムでは、ポンプやアキュムレータのほかに、圧力センサ（または圧力スイッチ）や流量センサ等の給水状態を検出可能な各種センサを必要とすることから、これらのセンサを吐出管等の配管や流路の途中に設ける必要がある。そのため、これらのセンサの存在がシステム全体の小型化を阻害する要因となる。
【０００５】
(2) ポンプによる加圧状態を把握する目的で設けられる水圧検出に、機械的に水圧を検出してスイッチをオンオフさせる圧力スイッチを用いた場合、その構成および体格から、システム全体の小型化を困難にする。そのため、半導体を用いた圧力センサを圧力スイッチの代わりに用いることで小型化を容易にし得るが、液圧を検出可能な半導体圧力センサ（以下「液圧型半導体圧力センサ」という。）は、気圧を検出するもの（以下「気圧型半導体圧力センサ」という。）に比べて高価になり易いことから、システム全体の低コスト化を阻害する要因となる。
【０００６】
(3) また、液圧型半導体圧力センサの代わりに、気圧型半導体圧力センサを用いた場合には、水等の液体と半導体素子との接触を避けるために圧力センサの表面を隔膜等で覆う必要が生じる。そのため、このような隔膜による製造・調整・検査コストの増大が、システム全体の低コスト化を阻害する新たな要因となる。
【０００７】
さらに、貫流形アキュムレータではないアキュムレータでは、縮んだ際にブラダが捻れたり、傾いてケースに接触したりして、ブラダに亀裂が入り易く、長期に亘り信頼性を保ち難い。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、給水システムを小型化し得る貫流形アキュムレータおよびポンプ制御装置を提供することにある。また、本発明の別の目的は、給水システムの製品コストを低減し得る貫流形アキュムレータおよびポンプ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載された請求項１の貫流形アキュムレータでは、液体を導入可能なブラダを備えた貫流形アキュムレータであって、前記ブラダの外側空間を気密に覆う容器と、前記ブラダの外壁および前記容器の内壁により区画形成される気密室内に加圧して充填される加圧気体と、前記気密室内の気密室圧を検出し外部に気圧情報として出力可能な圧力検出器と、通過液流が所定量を超えた際に作動する作動部材を有する流量計とを備えることを技術的特徴とする。
【００１０】
また、上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載された請求項４のポンプ制御装置では、液体を加圧して流路に送出可能なポンプの加圧力制御をするポンプ制御装置において、前記流路に圧送される液体をブラダ内に導入可能に、前記流路に接続された請求項１〜３のいずれか一項に記載の貫流形アキュムレータの圧力検出器から気圧情報を取得可能に構成されるポンプ制御装置であって、前記液体による前記ブラダ内のブラダ圧と前記気密室内の気密室圧との差がほぼゼロになる範囲で、前記圧力検出器から出力される前記気圧情報を前記流路の液体の圧力として前記加圧ポンプの加圧力制御に用いることを技術的特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明では、液体を導入可能なブラダの外側空間を容器で気密に覆うことで、ブラダの外壁および容器の内壁により気密室が区画形成されるため、この気密室内に加圧気体を加圧して充填する。そして、この気密室内の気密室圧を圧力検出器により検出し外部に気圧情報として出力可能にする。これにより、ブラダ内の圧力、即ちブラダに流入する液体によるブラダ圧を、所定の範囲（液体によるブラダ内のブラダ圧と気密室内の気密室圧との差がほぼゼロになる範囲）において、気密室内の気密室圧を介して間接的に把握することができるので、圧力検出器から出力される気圧情報からブラダ内の液体の圧力、つまりブラダ圧を検出すること（以下「ブラダ圧検出」という。）が可能となる。また、この圧力検出器は、気密室内の加圧気体による圧力を検出するので、高価な液圧型半導体圧力センサを用いることなく、安価な気圧型半導体圧力センサを用いることが可能となる。したがって、給水システムを構成するうえで、圧力センサや圧力スイッチを配管途中に別途設ける必要がなく、しかも安価に構成可能となるため、給水システムを小型化にでき、製品コストを低減させることもできる。貫流形アキュムレータのブラダは、流入側と流出側とが固定されているため、水圧が低下してブラダが縮んだ状態となっても、捻れることもケースと接触することもなく、ブラダに亀裂が入り難く、長期に亘り信頼性を保つことができる。
【００１２】
また、請求項１の発明では、貫流形アキュムレータでは、液流が一方向になるので、液流路中に通過液流が所定量を超えた際に作動する作動部材を配置し、この作動部材の作動（例えば、液流に伴う揺動）を検出することで流量計を構成できる。そして、貫流形アキュムレータ内に、圧力センサ及び流量計を備えることで、給水システムを構成するうえで、圧力センサ、流量計を配管途中に別途設ける必要がなく、しかも安価に構成可能となるため、給水システムを小型化にでき、製品コストを低減させることもできる。
【００１３】
請求項２の発明では、ブラダの流入側と流出側、又は、流出側と流入側との口径比を１：５〜１：１．５の範囲に設定し、口径に差を設けることで、単純なチューブ形状に比較し、素材（ゴム等）に無理なストレスを加えずに、縮んだ状態と膨らんだ状態の容積変化を大きくすることができ、また、耐久性を高めることができる。
【００１４】
請求項３の発明では、ブラダの外側空間を気密に覆う容器は、加圧気体を、外部から気密室に導入可能かつ気密室から外部に導出不能な逆止弁を備えることから、外部から容易に加圧気体を充填することができる。これにより、例えば、ガス透過現象によりブラダの外側からブラダの内側に加圧気体が透過することによって気密室内の圧力が減少しても、外部から加圧気体を補充することができる。したがって、加圧気体の漏れ等により気密室内の圧力低下が発生しても、当該圧力を容易に元に戻すことが可能になるので、ブラダ圧検出の機能を維持することができる。なお「ガス透過現象」とは、高分子の膜で隔てられた気体間に圧力差がある場合、圧力の高い方から低い方に向かって膜を透過して気体が移る現象のことである（以下同じ）。
【００１５】
請求項４の発明では、流路に圧送される液体をブラダ内に導入可能に、請求項１〜３のいずれか一項に記載の貫流形アキュムレータを流路に接続し、当該貫流形アキュムレータの圧力検出器から出力される気圧情報をポンプ制御装置が取得可能に構成する。そして、当該ポンプ制御装置では、液体によるブラダ内のブラダ圧と気密室内の気密室圧との差がほぼゼロになる範囲で、圧力検出器から出力される気圧情報を流路の液体の圧力として加圧ポンプの加圧力制御に用いる。これにより、別途、流路に圧力センサや圧力スイッチを設けることなく、当該流路を流れる液体の圧力を把握して加圧ポンプを加圧力制御できる。したがって、給水システムを小型化にすることができ、製品コストも低減させることができる。
【００１６】
請求項５の発明では、気圧情報に基づいて気密室圧が所定値以下になったことを検出した場合、その旨を外部に告知する。これにより、例えば、ブラダや容器等を介して加圧気体が外部に漏れ出ることによって気密室内の圧力が減少し所定値以下になると、外部（例えば保守作業者）はそれを知ることができる。したがって、加圧気体の漏れ等により気密室内の圧力低下が発生した場合、それに伴うブラダ圧検出の機能低下を把握することができる。なお、この場合、例えば、適正な処置として、加圧気体の補充や所定の範囲（液体によるブラダ内のブラダ圧と気密室内の気密室圧との差がほぼゼロになる範囲）の設定変更あるいは当該貫流形アキュムレータの交換等、を施すことにより、ブラダ圧検出の機能を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
[第１実施形態]
まず、第１実施形態に係る貫流形アキュムレータ２０の構成を図１〜図４に基づいて説明する。
図１に示すように、貫流形アキュムレータ２０は、主に、ベース２１、ブラダ２２、ケース２３、カバー３８、圧力センサユニット３０、流量センサユニット４０等により構成され、例えば、給水システムを構成する自動式ポンプの蓄水装置として使用されるものである。なお、自動式ポンプのシステム構成例は、図６を参照して後述する。図２（Ａ）に、ブラダ２２の斜視図を示す。
【００１８】
ベース２１は、円筒状のスリーブ部２１ａと円盤形状のフランジ部２１ｂとから形成される樹脂製部材で、その円形中心部には水道水等の液体を導入可能な導水路２１ｄと、導水路２１ｄよりも小径の導水路２１ｄとを備える。スリーブ部２１ａの外周には、凹部２１ｃが周設され、凹部２１ｃには、流量センサユニット４０を導水路２１ｄに臨ませるための通孔２１ｈが穿設されている。また、スリーブ部２１ａの外周壁には、液体を供給し得る配管を結合したときに両者の隙間から漏洩し得る水漏れ防止用のＯリング２６が装着されている。フランジ部２１ｂの外周には、ブラダ２２の開口端２２ｉを固定するための鍔２１ｆが形成されている。
【００１９】
ブラダ２２は、開口端２２ｉから流出口２２ｏへ向かって径が狭まる裁頭円錐形状に形成される筒状部材で、例えば、合成ゴム（ブチルゴム、スチレンゴムまたはこれらの混合等）からなる。このブラダ２２の開口端２２ｉは、前述したベース２１の円環状のフランジ部２１ｂの全周に係止可能な内径に設定されており、他の胴部２２ｃに比べて厚肉に形成されている。またブラダ２２の流出口２２ｏからの外側は、該ブラダ２２をケース２３に固定するため円盤形状部２２ｄが形成されている。なお、ブラダ２２内の圧力、つまり液体室αの圧力を「ブラダ圧」という。
【００２０】
ケース２３は、ブラダ２２の外側空間を気密に覆い得る金属製（例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム等）の円筒部材で、前述したベース２１の円環状の鍔２１ｆの外径とほぼ同径の内径に設定された開口部２３ｂと、ブラダ２２の流出口２２ｏの外径とほぼ同径の内径に設定された通孔部２３ａを有する。このケース２３は、液体室αを形成するようにベース２１に組み付けられたブラダ２２の外側を、その全周に亘って取り囲むように覆い、ブラダ２２の開口端２２ｉをベース２１のフランジ部２１ｂに挟み込むように、当該開口部２３ｂをフランジ部２１ｂにカシメて固定される。他方、通孔部２３ａの周囲にはボス２３ｆが形成されており、該ボス２３ｆを挿通するように、ブラダ２２の円盤形状部２２ｄの通孔２２ｇを挿通させ、円盤形状部２２ｄを挟むように押さえ板２４を取り付け、押さえ板締め付けねじ２９を該ボス２３ｆに締め付けることで、ブラダ２２の固定がなされる。このようにして、ブラダ２２内に液体室αを区画形成可能にし、当該液体室α内に、外部からベース２１の導水路２１ｄを介して水道水等の液体を導入可能にしている。押さえ板２４の外側には、フランジ部２８ｂとスリーブ部２８ａとを有する樹脂製のプラグ２８が嵌入されている。プラグ２８の外側には、ゴムパッキング９４を介して断面Ｌ字状の接続具９２が取り付けられ、配管９０のフランジ９０ｂへの連結がなされている。
【００２１】
このようにブラダ２２の開口端２２ｉを挟み込んだカシメ固定を施し、ブラダ２２の円盤形状部２２ｄを挟むように押さえ板２４を取り付けることで、ケース２３とブラダ２２との間やブラダ２２とベース２１との間がそれぞれの開口部において互いに密着し得るので、それぞれの間を気密封止可能にしている。これにより、ブラダ２２の外壁２２ｘとケース２３の内壁２３ｘとにより区画形成されるガス室βの密閉が可能になる。なおブラダ２２の開口端２２ｉは、やや厚肉に形成されているため、気密封止の効果を高めている。
【００２２】
第１実施形態のブラダ２２は、流入側の開口端２２ｉと流出側の流出口２２ｏとが固定されているため、水圧が低下してブラダ２２が縮んだ状態となっても、捻れることもケース２３と接触することもなく、ブラダに亀裂が入り難く、長期に亘り信頼性を保つことができる。なお、ブラダ２２の開口端２２ｉの径Ｄ１と流出口２２ｏの径Ｄ２、又は、流出口２２ｏの径Ｄ２と開口端２２ｉの径Ｄ１との比を１：５〜１：１．５の範囲に設定することが望ましい。口径に差を設けることで、開口端と流出口との口径が等しい単純なチューブ形状に比較し、素材に無理なストレスを加えずに、縮んだ状態と膨らんだ状態の容積変化を大きくすることができ、また、耐久性を高めることができる。ここで、口径比が１：５を越える場合、また、１：１．５を下回る場合には、容量変化を大きくすることが難しくなる。
【００２３】
ブラダ２２の外側空間に形成されたガス室βには、ケース２３に形成された注入孔２３ｄを介して外部から加圧気体（例えば加圧された窒素ガス）が充填される。充填される気体は、例えば、０．１６ＭＰａに加圧されている。このため、導水路２１ｄを介して外部からブラダ２２の液体室αに液体が導入されていない場合、つまり干液状態の場合にはこの加圧気体による圧力によってブラダ２２は萎んだ状態を保つ。
【００２４】
なお、加圧気体は、空気でも良いが、気体を構成する分子サイズが酸素や二酸化炭素よりも大きい窒素ガスを選択することにより、ガス透過現象によってブラダ２２から液体室α側に加圧気体が漏れ出るのを抑制している。また、ブラダ２２の材質として、ガス透過現象が発生し難いものを選択することも、加圧気体が漏れ出るのを抑制する。
【００２５】
ガス室βを区画するケース２３には、センサ孔２３ｅが形成されている。このセンサ孔２３ｅは、ガス室βの内圧（気密室圧）（以下「ガス室圧」という。）を検出可能な圧力センサユニット３０に連通するもので、これによりガス室圧を圧力センサユニット３０によって検出し外部にガス室圧データ（気圧情報）を出力可能にしている。ガス室βに充填した加圧気体が外部に漏れるのを防止するため、ケース２３の注入孔２３ｄにガスプラグ４７がねじ固定され、されにそれを覆うようにキャップ４８が取り付けられている。
【００２６】
カバー３８は、次述する圧力センサユニット３０を保護するためのもので、金属製部材（例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム等）からなり、その筒壁部にコネクタ穴３８ａを有する。
【００２７】
このカバー３８は、圧力センサユニット３０をケース２３に取り付ける取付板２５を介してカバー取付ねじ２７により間接的にケース２３に固定される。これにより、ケース２３の外壁とカバー３８の内壁とによって、センサ室γを区画形成する。なお、この取付板２５は、後述するようにケース２３の外壁に溶接固定されている。
【００２８】
圧力センサユニット３０は、前述したセンサ室γに収容されてガス室圧（気密室圧）を検出し外部にガス室圧データ（気圧情報）を出力し得るものである。ここで図３には、図１に示す一点鎖線円III 内を拡大したものが示されているので、ここからは、図３を参照しながら圧力センサユニット３０について説明する。
【００２９】
図３に示すように、圧力センサユニット３０は、主に、プリント基板３１、圧力センサ３３、端子３４、係止部３５等により構成されており、取付板２５を介してケース２３の外壁に取り付けられている。取付板２５には、センサ取付孔２５ａと基板取付用のねじ穴２５ｂが形成されている。このセンサ取付孔２５ａは、前述したケース２３のセンサ孔２３ｅとほぼ同径に形成されており、両者が連通するように取付板２５の位置に合わせた状態で、センサ取付孔２５ａの周囲に位置する取付板２５とセンサ孔２３ｅの周囲に位置するケース２３とが例えばプロジェクション溶接により溶接固定されている（図３に示す符号Ｐ）。
【００３０】
なお、このプロジェクション溶接は、例えば、センサ孔２３ｅの周囲全周に亘って凸状に形成される円環状の突起を設けることにより、ケース２３と取付板２５との間において抵抗溶接を行うもので、これによりケース２３と取付板２５との間で当該センサ孔２３ｅ（センサ取付孔２５ａ）の周囲全周を気密封止可能にしている。また「センサ孔２３ｅを形成するケース２３」と「センサ取付孔２５ａを形成する取付板２５」とを当該センサ孔２３ｅ（センサ取付孔２５ａ）の周囲全周に亘って気密封止可能なものであれば、ここで説明したプロジェクション溶接に限られることはなく、例えば、他の溶接方法や溶接と接着剤との併用、あるいはＯリング、パッキンやガスケット等の気密封止部材をケース２３と取付板２５との間に介在させた機械的な取付構造等によって、ケース２３と取付板２５とを固定しても良い。
【００３１】
図略のプリント配線が印刷等されているプリント基板３１には、圧力センサ３３等の電子部品や端子３４がハンダ付けされている。圧力センサ３３は、例えば、半導体歪みゲージにより気体による圧力を検出し得る気圧型半導体圧力センサで、気体取込用の導入パイプ３３ｂが本体部３３ａからプリント基板３１方向に延設されている。そのため、プリント基板３１は、当該導入パイプ３３ｂが取付板２５のセンサ取付孔２５ａに挿入された状態を維持し得るように、取付板２５のねじ穴２５ｂに螺合する基板取付ねじ３２によりねじ止め固定されている。なお、取付板２５とプリント基板３１との間には、導入パイプ３３ｂの外周に設けられたＯリング３７を介在させることで、取付板２５とプリント基板３１との間を気密封止可能にしている。
【００３２】
プリント基板３１には、圧力センサ３３により検出されたガス室圧データを外部に出力可能な端子３４が設けられている。この端子３４は、Ｌ字形状に形成されており、図略のプラグに電気的に接続可能に構成されている。また、プリント基板３１には、このプラグに係止可能な係止部３５が設けられている。この係止部３５は、端子３４と同様に、Ｌ字形状に形成されており、当該プラグをワンタッチでプリント基板３１に取付たり取り外したりし得るように、先端に係止爪３５ａが形成されている。なお、これら端子３４および係止部３５は、プリント基板３１を取付板２５に取り付けた状態で、カバー３８のコネクタ穴３８ａ内に先端部が位置するように、プリント基板３１上でレイアウトされている。
【００３３】
このように圧力センサユニット３０を構成することで、ガス室βのガス室圧を圧力センサ３３により検出することが可能となり、検出されたガス室圧は、端子３４を介して外部にガス室圧データ（気圧情報）として出力することが可能になる。
【００３４】
更に、流量センサユニット４０の構成について図１を参照して説明する。
流量センサユニット４０は、リードスイッチ４２を内蔵するセンサ固定部材４１と、永久磁石４４を内蔵するパドル４３とから成る。センサ固定部材４１は、矩形形状の基部４１ａと、ベース２１の通孔２１ｈを介して導水路２１ｄ側へ延在する突出部４１ｂと、突出部４１ｂ内に形成されリードスイッチ４２を収容する孔部４１ｃとを備える。基部４１ａとベース２１との間にはＯリング４６が配置されている。パドル４３は、突出部４１ｂに軸４５を介して揺動可能に支持されている。
【００３５】
図２（Ｂ）中に図１のＢ矢視図を示す。パドル４３は、水流は阻むように配置され、例えば、３リットル／分を超えると、図１中で時計回りに回動し、永久磁石４４が離れたことをリードスイッチ４２により検出することで、水流が所定値（３リットル／分）を越えたことを検出する。水流が３リットル／分を下回ると、図１中で反時計回りに回動し、永久磁石４４が近接したことをリードスイッチ４２により検出することで、水流が所定値（３リットル／分）以下であることを検出する。
【００３６】
第１実施形態の貫流形アキュムレータ２０では、液流が一方向になるので、液流路中に通過液流が所定量を超えた際に回動するパドル４３を配置し、このパドル４３の液流に伴う揺動を検出することで流量センサユニット４０を構成することができる。そして、貫流形アキュムレータ２０内に、圧力センサユニット３０及び流量センサユニット４０を備えることで、給水システムを構成するうえで、圧力センサ、流量計を配管途中に別途設ける必要がなく、しかも安価に構成可能となるため、給水システムを小型化にでき、製品コストを低減させることもできる。
【００３７】
なお、図４（Ａ） に示すように、ケース２３に取り付けられるガスプラグ４７に代えて、ガス導入バルブ５０を取り付けても良い。即ち、加圧気体を、外部からガス室βに導入可能かつガス室βから外部に導出不能なガス導入バルブ５０（逆止弁）をケース２３の注入孔２３ｄに取り付ける構成にする。これにより、例えば、ブラダ２２等を介してガス透過現象により加圧気体が外部に漏れ出ることによってガス室圧が低くなっても、外部から加圧気体を容易に補充することができる。なお、図４（Ｂ） には、入力ポート５１ａからキャップ５２を取り外して加圧気体を充填するイメージが示されている。
【００３８】
ガス導入バルブ５０は、加圧気体を導入可能な入力ポート５１ａ、入力ポート５１ａから導入された加圧気体を導出可能な出力ポート５１ｂ、両ポート間の外周に環状に形成される鍔部５１ｃ等を備える弁本体５１と、入力ポート５１ａに取付可能なキャップ５２と、出力ポート５１ｂ側から鍔部５１ｃに取り付けられるパッキン５３と、から構成されている。弁本体５１の内部には、入力ポート５１ａから出力ポート５１ｂへの導出を可能にしつつ出力ポート５１ｂから入力ポート５１ａに導出を遮断する逆止弁が構成されており、出力ポート５１ｂ側をケース２３の注入孔２３ｄに取り付ける。これにより、加圧気体を、外部からガス室βに導入可能かつガス室βから外部に導出不能にしている。
【００３９】
このように貫流形アキュムレータ２０を構成することによって、圧力センサユニット３０によりガス室βの内圧、つまりガス室圧を検出しガス室圧データとして外部に出力することが可能になる。ここで、図５に示すように、ガス室βのガス室圧は、ブラダ２２内の液体室αの内圧、つまりブラダ圧と所定の範囲においてほぼ等しくなる。そのため、この所定の範囲においては、ガス室圧を検出すれば、間接的にブラダ圧検出が可能になる。
【００４０】
なお、図５には、ブラダ圧（横軸[ＭＰａ］）に対する「ガス室圧とブラダ圧との差（
縦軸[ＭＰａ］）」をガス室βに充填されている加圧気体の封入圧ごと（０．１６ＭＰａ（○（白丸））、０．１３ＭＰａ（□（白四角））、０．１０ＭＰａ（▲（黒三角）））に表したものが示されており、ガス室圧とブラダ圧との差（縦軸）が０．００[ＭＰａ］に近いほど、ガス室圧とブラダ圧とが互いに等しくなり、当該所定の範囲に該当し得ることを表している。
【００４１】
例えば、ガス室βに充填されている加圧ガスの封入圧が０．１０ＭＰａの場合（図５に示す▲（黒三角）によりプロットされた一点鎖線の特性）、加圧ガスの封入圧０．１０ＭＰａよりもブラダ圧が低いときには、その差（封入圧−ブラダ圧）が縦軸のガス室圧とブラダ圧との差として現れる。このとき、ブラダ圧が０．００ＭＰａから０．１０ＭＰａの範囲では、ブラダ２２は加圧気体による外圧により最も萎んだ状態を維持し、ブラダ圧が０．００ＭＰａのときには、その差圧は０．１０ＭＰａとなる。そして、加圧ガスの封入圧０．１０ＭＰａとブラダ圧とがほぼ等しくなると（ブラダ圧０．１０ＭＰａ）、縦軸のガス室圧とブラダ圧との差がほぼゼロ（０．００ＭＰａ）になる。この状態が前記所定の範囲の下限に相当する。
【００４２】
これに対し、ブラダ圧が０．１０ＭＰａを超え始めると、萎んだ状態のブラダ２２が膨らみ始める。さらに、導水路２１ｄから液体が導入されて液体室αに液体が流入すると、ブラダ２２の萎みがなくなるまで、縦軸のガス室圧とブラダ圧との差がほぼゼロのままブラダ圧が上昇する。そして、ブラダ２２内が流入した液体で満たされて萎みが完全に無くなると、液体室α内が満液状態になる。つまりこれ以上液体を導入した場合には、ブラダ２２が膨らみ始めるため、水圧により与えられるエネルギが合成ゴムからなるブラダ２２の収縮力に抗して膨らませる仕事により消費されることから、徐々に縦軸のガス室圧とブラダ圧との差が開き始める。したがって、満液状態の直後が所定の範囲の上限に相当する。例えば、封入圧が０．１０ＭＰａの場合には、０．２２ＭＰａ付近が当該上限に相当する（図５に示す「所定の範囲(1) 」）。
【００４３】
同様に、ガス室βに充填されている加圧ガスの封入圧が０．１３ＭＰａの場合（図５に示す□（白四角）によりプロットされた破線の特性）、所定の範囲の下限は０．１３ＭＰａで、同上限は、０．２５ＭＰａ付近であることが図５からわかる（図５に示す「所定の範囲(2) 」）。また、ガス室βに充填されている加圧ガスの封入圧が０．１６ＭＰａの場合（図５に示す○（白丸）によりプロットされた実線の特性）、所定の範囲の下限は０．１６ＭＰａで、同上限は、０．２９ＭＰａ付近であることが図５からわかる（図５に示す「所定の範囲(3) 」）。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態による貫流形アキュムレータ２０では、液体を導入可能なブラダ２２の外側空間をケース２３で気密に覆うことで、ブラダ２２の外壁２２ｘおよびケース２３の内壁２３ｘによりガス室βが区画形成されるため、このガス室βに加圧気体を加圧して充填する。そして、このガス室β内のガス室圧を圧力センサユニット３０により検出し外部にガス室圧データとして出力可能にする。
【００４５】
これにより、ブラダ２２内の圧力、即ちブラダ２２に流入する液体によるブラダ圧を、所定の範囲（液体によるブラダ２２内のブラダ圧とガス室β内のガス室圧との差がほぼゼロになる範囲）において、ガス室β内のガス室圧を介して間接的に把握することができるので、圧力センサユニット３０から出力されるガス室圧データからブラダ２２内の液体の圧力を検出することが可能となる。また、この圧力センサユニット３０は、ガス室β内の加圧気体による圧力を検出するので、高価な液圧型半導体圧力センサを用いることなく、安価な気圧型半導体圧力センサを用いることが可能となる。したがって、給水システムを構成するうえで、圧力センサや圧力スイッチを配管途中に別途設ける必要がなく、しかも安価に構成可能となるため、給水システムを小型化にでき製品コストを低減させることもできる。
【００４６】
また、図４に示すように、ブラダ２２の外側空間を気密に覆うケース２３には、加圧気体を、外部からガス室βに導入可能かつガス室βから外部に導出不能なガス導入バルブ５０を備えることにより、外部から容易に加圧気体を充填することができる。これにより、例えば、ガス透過現象によりブラダ２２の外側からブラダ２２の内側に加圧気体が透過することによってガス室βの圧力が減少しても、外部から加圧気体を補充することができる。したがって、加圧気体の漏れ等によりガス室β内の圧力低下が発生しても、当該圧力を容易に元に戻すことが可能になるので、ブラダ圧検出の機能を維持することができる。
【００４７】
次に、上述の貫流形アキュムレータ２０を用いた自動式ポンプシステム１００の構成等を図６に基づいて説明する。
図６（Ａ） に示すように、自動式ポンプシステム１００は、例えば、水道水（以下「水」という。）が供給される配管９０の途中に設けられる給水システムで、配管９０の上流側に設けられるポンプ７０と、このポンプ７０よりも下流側の配管９０途中に設けられる貫流形アキュムレータ２０、そして、貫流形アキュムレータ２０の流量センサユニット４０、圧力センサユニット３０から送出されるセンサ信号を入力しこれらの信号情報に基づいてポンプ７０を駆動するインバータ６４を制御可能な制御装置６０と、から構成されている。貫流形アキュムレータ２０よりも下流側の配管９０には、水道水を吐出可能な水栓９５が取り付けられている。
【００４８】
制御装置６０は、ＣＰＵ、メモリ、入出力インタフェース等からなるマイクロコンピュータ（情報処理装置）で、入出力インタフェースを介して貫流形アキュムレータ２０の圧力センサユニット３０、流量センサユニット４０から出力されるセンサ信号を取得することで、ポンプ７０による水の圧送状態を把握しそれに基づいてポンプ７０を駆動するインバータ６４を制御可能に構成されている。なお、これらの制御は、メモリに格納された制御プログラムに従ってＣＰＵが行う。
【００４９】
即ち、制御装置６０に接続される電気ケーブルのコネクタを前述した貫流形アキュムレータ２０のコネクタ穴３８ａに挿入して係止部３５に係止することで、当該コネクタ内の電極が圧力センサユニット３０の端子３４に電気的に接続される。これにより、圧力センサユニット３０によって検出されたガス室βの気圧、つまりガス室圧データを制御装置６０に出力可能にする。また、流量センサユニット４０は、配管９０を流れる水等の液体流量を検出し得るように構成されており、センサ信号として流量データ（流量情報）を制御装置６０に出力可能に構成している。
【００５０】
このように自動式ポンプシステム１００を構成することで、制御装置６０は、圧力センサユニット３０から送出されてくるガス室圧データに基づいて、当該ガス室圧データが図５に示した所定の範囲（ブラダ圧とガス室圧との差がほぼゼロになる範囲）にある場合には、当該ガス室圧データを配管９０の水圧、つまりポンプ７０による送出圧力として把握してポンプ７０を駆動するインバータ６４を制御する。なお、当該所定の範囲は、ガス室βに充填される加圧気体の封入圧に基づいて適宜選択される（図５に示す所定の範囲(1)〜(3)）。これにより、別途、配管９０に圧力センサや圧力スイッチを設けることなく、当該配管９０の水圧を把握してポンプ７０を加圧力制御できる。したがって、自動式ポンプシステム１００を小型化にすることができ、製品コストも低減させることができる。特に、圧力センサユニット３０で圧力を正確に検出し、インバータ６４によりポンプ７０の出力を滑らかに制御するため、圧力センサユニット３０により検出された圧力に応じてポンプのオンオフすることによる二値的に変化する水圧ではなく、変化幅の少ない所望の水圧を得ることが可能になる。
【００５１】
なお、図６（Ｂ） に示すように、制御装置６０に警報装置６２を接続するように自動式ポンプシステム１００を構成し、圧力センサユニット３０から送られてくるガス室圧データに基づいてガス室圧が所定値以下（例えば０．０８ＭＰａ）になったことを検出した場合、警報装置６２によってその旨を警告音や警告灯等で外部に告知するように制御装置６０を制御しても良い。これにより、ブラダ２２やケース２３等を介して加圧気体が外部に漏れ出ることによってガス室β内の圧力が減少しても、所定値以下になると、例えば保守作業者がそれを知ることができる。したがって、加圧気体の漏れ等によりガス室β内の圧力低下が発生した場合、それに伴うブラダ圧検出の機能低下を把握することができる。なお、この場合、例えば、適正な処置として、加圧気体の補充や所定の範囲の設定変更あるいは当該貫流形アキュムレータ２０の交換等、を施すことにより、ブラダ圧検出の機能を維持することができる。
【００５２】
[第２実施形態]
引き続き、本発明の第２実施形態に係る貫流形アキュムレータ１２０について説明する。図１を参照して上述した第１実施形態の貫流形アキュムレータは、流量センサユニット４０が内蔵された。これに対して、第２実施形態の貫流形アキュムレータは、流量センサユニットが別体に接続されている。
【００５３】
図７は、第２実施形態の貫流形アキュムレータ１２０の断面図であり、図８はポンプ１５０に取り付けられた貫流形アキュムレータ１２０の平面図である。図８中のＸ−Ｘ断面が、図７に相当する。
ポンプ１５０のケーシング１５４には、流量センサユニット１４０がボルト１５２により固定され、流量センサユニット１４０には、接続管１４７を介して貫流形アキュムレータ１２０が接続され、該貫流形アキュムレータ１２０には配管９０が接続されている。接続管１４７の端部にはフランジ１４７ａ、１４７ｂが形成され、接続具１４８、１４９により流量センサユニット１４０、貫流形アキュムレータ１２０に固定されている。
【００５４】
流量センサユニット１４０のケーシング１４１には、下方へ延在する筒状部１４１ｂが形成され、筒状部１４１ｂの内部に設けられた孔部１４１ｃには、リードスイッチ１４２が収容されている。筒状部１４１ｂの外周には、該筒状部１４１ｂの沿って昇降可能なスリーブ状フロート１４３が配置されている。該フロート１４３内には永久磁石１４４が収容されている。一方、ポンプ１５０側のケーシング１５４には、水の吐出口１５４ａの上部に、フロート１４３を収容するための凹部１５４ｂが形成されている。
【００５５】
フロート１４３は、ポンプ１５０側からの吐水流は阻むように配置され、例えば、３リットル／分を超えると、筒状部１４１ｂに沿って上昇する。流量センサユニット１４０は、永久磁石１４４が近接したことをリードスイッチ１４２により検出することで、水流が所定値（３リットル／分）を越えたことを検出する。水流が３リットル／分を下回ると、フロート１４３が下降し、永久磁石１４４が離れたことをリードスイッチ１４２により検出することで、水流が所定値（３リットル／分）以下であることを検出する。なお、第２実施形態でのポンプの制御は、図６を参照して上述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る貫流形アキュムレータの構成を示す断面図である。
【図２】図２（Ａ）は図１中のブラダゴムの斜視図であり、図２（Ｂ）は図１のＢ矢視図である。
【図３】図１に示す符号III による一点鎖線円内の拡大図である。
【図４】本実施形態の貫流形アキュムレータを構成するケースにガス導入バルブを取り付けた例を示す説明図で、図４（Ａ） はガス導入バルブの構成を示すもの、図４（Ｂ） はキャップを取り外したガス導入バルブから加圧気体を充填するイメージを示すものである。
【図５】本実施形態の貫流形アキュムレータのブラダ圧（横軸）に対する「ガス室圧とブラダ圧との差（縦軸）」をガス室に充填されている加圧気体の封入圧ごとに表した特性図である。
【図６】図６（Ａ） は、本実施形態の貫流形アキュムレータを備えた自動式ポンプシステムの構成を示すブロック図、図６（Ｂ） は、図６（Ａ） に示す自動式ポンプシステムに警報装置を加えた場合の構成を示すブロック図である。
【図７】第２実施形態に係る貫流形アキュムレータの構成を示す断面図である。
【図８】第２実施形態に係る貫流形アキュムレータの平面図である。
【符号の説明】
【００５７】
２０、１２０…貫流形アキュムレータ
２１…ベース
２２…ブラダ
２２ｘ…外壁
２３…ケース（容器）
２３ｘ…内壁
２４…カバー
３０…圧力センサユニット（圧力検出器）
３３…圧力センサ（圧力検出器）
４０、１４０…流量センサユニット
５０…ガス導入バルブ（逆止弁）
６０…制御装置（ポンプ制御装置）
６２…警報装置
６４…インバータ
７０…ポンプ
９０…配管（流路）
９５…水栓
１００…自動式ポンプシステム
Ｐ…溶接箇所
α…液体室
β…ガス室
γ…センサ室
【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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