(57)【要約】【課題】ポンプケーシングや吸込管内に空気が残留している状態で満水を検知してしまい、残留空気を吸引することができなくなることを防止し、ポンプケーシング内の水が落水しても真空ポンプによる再吸気が可能な満水検知器を提供することを目的とする。【解決手段】底部に空気及び水の流入口を有し上部に吸気口１１ａを有し、長手方向を鉛直に配置したハウジング１１と、ハウジング１１内に上下動可能に設けられたフロート１５と、ハウジング１１の底部に設けられ、フロート１５が自重で下降して着座する部分であって、該フロート１５の着座時にハウジング１１内への水の流入を許容する流路を有する着座部と、ハウジング１１内に設けられ、流入口より流入する水によって押上げられるフロート１５の上限位置を規定するストッパと、ハウジング１１内の水位が上昇して満水になったことを検知する検知部とを備えた。【選択図】図２
2016017841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ポンプにより吸気してポンプケーシング内を充水する際に満水を検知する満水検知器であって、
底部に空気及び水の流入口を有し上部に吸気口を有し、長手方向を鉛直に配置したハウジングと、
前記ハウジング内に上下動可能に設けられたフロートと、
前記ハウジングの底部に設けられ、前記フロートが自重で下降して着座する部分であって、該フロートの着座時に前記ハウジング内への水の流入を許容する流路を有する着座部と、
前記ハウジング内に設けられ、前記流入口より流入する水によって押上げられるフロートの上限位置を規定するストッパと、
前記ハウジング内の水位が上昇して満水になったことを検知する検知部とを備えたことを特徴とする満水検知器。
【請求項２】
前記ハウジング内の中段部に設けられ、前記ハウジングの内周面から該ハウジングの半径方向内側に向かって突出した部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の満水検知器。
【請求項３】
前記部材と前記着座部との間の空間は、気水分離部を構成することを特徴とする請求項１または２に記載の満水検知器。
【請求項４】
前記検知部は、電極棒または静電容量式レベルスイッチからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の満水検知器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の満水検知器を備えたことを特徴とするポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ始動時にポンプケーシング内部が水で満たされていることを検知する満水検知器及び満水検知器を備えたポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポンプインペラ（羽根車）が吸込水位より上方に位置し、ポンプ運転時に吸い上げ運転となるポンプ設備では、吸込水槽の上方に据付けられたポンプのポンプケーシング頂部に満水検知器が取付けられ、吸気配管はポンプケーシング頂部から満水検知器を介して真空ポンプに接続される。真空ポンプによってポンプケーシング内部を吸気し、ポンプケーシング内部が満水であることを満水検知器が検知してから、ポンプを始動する。
【０００３】
上記満水検知器には、フロート式の満水検知器が多く用いられている。フロート式満水検知器は、ハウジング内にフロートを備え、ポンプケーシング内が満水になると、フロートの上昇によってマイクロスイッチ等が作動して満水を検知するとともに、フロート上方に接続された弁体がハウジングの弁座を閉塞する。これによって、真空ポンプとポンプケーシング内部との連通を遮断し、真空ポンプの吸気を停止している。また、満水検知器には、ハウジング内に複数の電極棒が備えられ、ハウジング内を水が上昇すると、電極棒が水を媒体として導通して満水を検知する電極式の満水検知器もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７８１５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したフロート式満水検知器は、ポンプケーシングから吸気している段階で空気とともに水を吸引することがあり、吸引した水によってフロートが持ち上げられ、満水状態になったと誤検知することがある。この場合、ポンプケーシングや吸込管内には空気が残留しているが、満水検知器が誤って満水状態と検知してしまう、いわゆる疑似満水状態となり、ポンプケーシング内および吸込管内の残留空気をそれ以上吸引できないために、ポンプの揚水運転ができなくなるという問題がある。
【０００６】
また、フロート式満水検知器および電極式満水検知器の共通の問題として、電極棒やフロートにゴミ等が絡み付いて誤検知を起こすという問題がある。さらに、満水検知器が満水を検知して吸気運転が終了した後に、ポンプグラウンド部からポンプケーシング内に空気が侵入することにより落水が発生すると、既に満水検知により真空ポンプとポンプケーシング内部との連通が遮断されているので、真空ポンプによる再吸気ができなくなるという問題があった。また、ポンプの取扱液中にゴミ等が多く混入していて、そのゴミが満水検知器に浸入してハウジング内に絡みつくと、満水検知器の分解・清掃の作業が、構造的な問題から容易にできないということもあった。
【０００７】
本発明は、上述の状況に鑑みなされたもので、ポンプケーシングや吸込管の内部に空気が残留している状態で満水と誤検知してしまい、残留空気を吸引できなくなることを防止し、ポンプケーシング内の水が落水しても真空ポンプによる再吸気が可能な満水検知器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、本発明の満水検知器は、真空ポンプにより吸気してポンプケーシング内を充水する際に満水を検知する満水検知器であって、底部に空気及び水の流入口を有し上部に吸気口を有し、長手方向を鉛直に配置したハウジングと、前記ハウジング内に上下動可能に設けられたフロートと、前記ハウジングの底部に設けられ、前記フロートが自重で下降して着座する部分であって、該フロートの着座時に前記ハウジング内への水の流入を許容する流路を有する着座部と、前記ハウジング内に設けられ、前記流入口より流入する水によって押上げられるフロートの上限位置を規定するストッパと、前記ハウジング内の水位が上昇して満水になったことを検知する検知部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の好ましい態様によれば、前記ハウジング内の中段部に設けられ、前記ハウジングの内周面から該ハウジングの半径方向内側に向かって突出した部材を備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記部材と前記着座部との間の空間は、気水分離部を構成することを特徴とする。
【００１０】
本発明の好ましい態様によれば、前記検知部は、電極棒または静電容量式レベルスイッチからなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい態様によれば、上記のいずれか１項に記載の満水検知器を備えたことを特徴とするポンプである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下に列挙する効果を奏する。
（１）ポンプケーシングや吸込管の内部に空気が残留している状態で、満水検知器が満水状態と誤検知してしまう、いわゆる疑似満水状態となることが起こらないので、ポンプケーシングおよび吸込管の内部の残留空気を吸引できなくなることを防止できる。すなわち、ポンプケーシングおよび吸込管の内部の残留空気を確実に真空ポンプを用いて排出することができる。
（２）満水を検知した後に、ポンプグラウンド部等からポンプケーシング内に空気が侵入して落水する現象が発生したとしても、満水検知器が閉塞状態となっていないため、真空ポンプによる再吸気が可能である。したがって、ポンプケーシング内を再充水後、ポンプの運転を再開することができる。
（３）満水検知器のハウジング内がシンプル（簡素）な構造になっているため、ゴミが満水検知器内の部品や部材に絡みにくく、また満水検知器の分解点検および清掃を容易に行うことができる。
（４）満水検知器の構造が単純化されているため、製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明に係る満水検知器を備えた横軸ポンプ設備を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明に係る満水検知器を示す模式的断面図である。
【図３】図３（ａ），（ｂ）は図２のIII部の詳細を示す図であり、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は平面図である。
【図４】図４（ａ），（ｂ）は、図２のIV部の詳細を示す図であり、図４（ａ）は部分断面正面図、図４（ｂ）は平面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｄ）は、満水検知器の動作について説明する図である。
【図６】図６（ａ）は電極棒間にゴミが絡みついた状態を示す模式的断面図であり、図６（ｂ）は満水検知器の分解点検の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る満水検知器を備えたポンプ設備の実施形態について、図１乃至図６を参照して説明する。図１乃至図６において、同一また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。
【００１５】
図１は、本発明に係る満水検知器を備えたポンプ設備を示す概略図である。図１に示すように、横軸ポンプ１は吸込水槽１００のポンプ設置床１０１上に据え付けられている。ポンプ１は、横軸斜流ポンプからなり、インペラ２を支持するポンプ主軸３が水平方向（横方向）に延びた構成のものである。なお、ポンプ１は、横軸軸流ポンプや横軸渦巻ポンプであってもよい。インペラ２を収容するポンプケーシング４は、ポンプ据付基礎５上に設置されている。ポンプ１の下端部にあるポンプ吸込口１ｓには、吸込管６が連結されている。吸込管６は垂直に延び、その下端の吸込口６ａは吸込水槽１００内の水中に没している。ポンプ主軸３は、ポンプケーシング４のエルボ部を水平に貫通し、減速機２８を介してモータやエンジン等からなる駆動機２９に連結されている。ポンプケーシング４には吐出弁Ｖを介して吐出管７が接続されており、吐出管７は吐出水槽１０２に接続されている。
【００１６】
図１に示すように、ポンプ１には、ポンプインペラ部より上流側のポンプケーシング４の上部に開口部４ａが形成されており、この開口部４ａに取付部９がシール部材（図示せず）を介して固定されている。取付部９には吸気配管８が接続されている。吸気配管８には、満水検知器１０と真空ポンプ３０とが順次配置されている。真空ポンプ３０は電動機３１によって駆動される。
【００１７】
図２は、本発明に係る満水検知器１０を示す模式的断面図である。図２に示すように、満水検知器１０は、円筒状のハウジング１１と、円筒状のハウジング１１の外径よりやや小径に形成されるとともにハウジング１１の下端に設けられた円筒状の接続部１２と、ハウジング１１の上端の開口部を閉塞するカバー１３とを備えている。ハウジング１１は、その長手方向が略鉛直に配置されている。接続部１２の底部には、ハウジング１１内に水を流入させる流入口１１ＩＮが形成されている。流入口１１ＩＮは、ポンプケーシング４に固定された取付部９（図１参照）に接続される。円筒状のハウジング１１の上部には円形の吸気口１１ａが形成されており、この吸気口１１ａに吸気配管８（図１参照）が接続されている。
【００１８】
図２に示すように、円筒状のハウジング１１の内部空間には、球形のフロート１５が収容されている。フロート１５は、ＳＵＳ等の金属の外面にＮＢＲ（ニトリルゴム）等の樹脂材を被覆したボールとしているが、以下に述べる比重の条件が満たされるならば無垢のゴムや樹脂を用いることもできる。フロート１５の比重については、ポンプ取扱液の比重より大きい１．０〜２．０とされている。
【００１９】
図３（ａ），（ｂ）は図２のIII部の詳細を示す図であり、図３（ａ）は断面正面図、図３（ｂ）は平面図である。図３（ａ），（ｂ）に示すように、ハウジング１１の底部には、斜め上方に突出する３個の突起部１６が形成されており、３個の突起部１６は円周方向に間隔を置いて配置されている。図２に示すように、各突起部１６の上面１６ａはフロート１５の球面に沿うように傾斜して形成されている。各突起部１６は、フロート１５が自重で下降したときに着座する着座部を構成している。フロート１５が突起部１６の上面１６ａに着座しているときに、隣接する突起部１６の間には水がハウジング１１内に流入することを許容する流路ＦＰ（図２および図３参照）が形成されている。
【００２０】
図４（ａ），（ｂ）は、図２のIV部の詳細を示す図であり、図４（ａ）は部分断面正面図、図４（ｂ）は平面図である。図２に示すように、ハウジング１１の中段部には、ハウジング１１の内周面からハウジング１１の半径方向内側に向かって山形状に突出したリング状部材１７が設けられている。図４（ａ），（ｂ）に示すように、リング状部材１７は略三角形の断面形状を有している。リング状部材１７は、ハウジング１１の内周面からハウジング１１の半径方向内側に突出して、ハウジング１１の内側に形成される流路の断面積を絞る機能を有している。リング状部材１７と各突起部１６からなる着座部との間の空間は、気水分離部２１を構成している。気水分離部２１は、気水分離部２１内に流入した気液混相流を空気と水に分離する機能を有している。
【００２１】
図２に示すように、ハウジング１１上端の開口部を閉塞するカバー１３には、カバー１３を貫通して下方に延びる押え棒１８が固定されている。押え棒１８はフロート１５の上昇位置（上限位置）を制限するストッパとして機能する。押え棒１８は、押え棒１８の上端のつまみ１８ａを時計方向又は半時計方向に回転することにより昇降可能になっている。すなわち、押え棒１８の上部には雄ねじが形成され、カバー１３には雌ねじが形成されており、押え棒１８を回転することにより押え棒１８がカバー１３に対して昇降するようになっている。なお、押え棒１８がカバー１３を貫通する部分には、シール部材（図示せず）が設けられており、ハウジング１１内部の気密性が保たれるようになっている。
【００２２】
また、ハウジング１１の内周面に設けられたリング状部材１７のやや上方において、ハウジング１１の周壁を貫通して２本の電極棒１９，２０が設けられている。２本の電極棒１９，２０は、満水検知用の電極棒であり、ハウジング１１内の水位が電極棒２０の下端に到達すると２本の電極棒１９，２０が水を媒体として導通し、満水を検知するようになっている。２本の電極棒１９，２０がハウジング１１の周壁を貫通する部分には、シール部材（図示せず）が設けられており、ハウジング１１の内部の気密性が保たれるようになっている。なお、２本の電極棒に代えて、１本の静電容量式レベルスイッチを用いる場合には、電極棒２０の下端の位置に、静電容量式レベルスイッチの検出端を設置すればよい。なお、図２の構成は一例を示すもので、電極棒の本数は２本に限定されるものではなく、また、静電容量式レベルスイッチの本数も１本に限定されるものではない。レベルスイッチの型式についても、電極式や静電容量式に限定されるものではない。
【００２３】
次に、図２乃至図４に示すように構成された満水検知器１０の動作について図５（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
図１に示すポンプ設備において、ポンプ１の始動前に真空ポンプ３０の運転を開始し、ポンプケーシング４の内部を吸気配管８および満水検知器１０を介して吸気する。図５（ａ）は真空ポンプ３０による吸気時の状態を示す模式的断面図である。図５（ａ）に示すように、フロート１５はハウジング１１の底部にある突起部（着座部）１６に着座している。真空ポンプ３０の吸気運転により、ポンプケーシング４内の空気は、隣接する突起部（着座部）１６の間の流路ＦＰを通ってハウジング１１の吸気口１１ａから吸気配管８に流入し、真空ポンプ３０に吸い込まれる。図５（ａ）では、空気のみが吸引される。
【００２４】
図５（ｂ）は、空気と水の気液混相流が満水検知器１０内を流れている状態を示す模式的断面図である。図５（ｂ）に示すように、吸引された水は、リング状部材１７の下方の気水分離部２１内を上昇してフロート１５を押上げる。このとき、フロート１５の上昇は、押え棒１８によって所定位置（上限位置）より上がらないように規制される。図５（ｂ）に示す状態から、続いてハウジング１１内に空気が入れば、気水分離部２１内の水はフロート１５の下方に落下し、フロート１５は図５（ａ）に示す状態に戻る。
【００２５】
図５（ｃ）は、水位が上昇して満水となった状態を示す模式的断面図である。図５（ｃ）に示すように、吸引された水は、フロート１５を上限位置まで押し上げた後に、気水分離部２１内を上昇する。ハウジング１１内の水位が電極棒２０の下端に到達すると、電極棒１９と電極棒２０とが水を媒体として導通し、満水（レベルＨ）を検知する。そして、満水状態が検知されることにより、真空ポンプ３０による吸気運転は一定時間継続され、確実に残留空気が抜けるようにする。そして、満水検知から一定時間、例えば、５〜２０分経過後に真空ポンプ３０は停止する。真空ポンプ３０の停止後、フロート１５はその重みで落下する。
【００２６】
図５（ｄ）は、満水後に空気（気泡）が侵入した状態を示す模式的断面図である。図５（ｄ）に示すように、接続部１２より侵入した気泡によりハウジング１１内の水のレベルが低下し、レベルＨが検知されなくなる。このため、真空ポンプ３０を起動して吸気運転を再開し、水のレベルをレベルＨの位置まで引き上げてやる。このように、何らかの原因でポンプ１が落水して満水検知器１０が空となっても、フロート１５は突起部１６に乗っているので、吸気運転を容易に再開することができる。
【００２７】
図６（ａ）は電極棒の間にゴミが絡みついた状態を示す模式的断面図であり、図６（ｂ）は満水検知器１０を分解した状態を示す図である。
図６（ａ）に示すように、電極棒１９，２０の間にゴミが絡みつくことがある。このとき、図５（ａ）に示すような吸気運転中でフロート１５は突起部（着座部）１６に着座したままで、満水検知器は空の状態であるのに、ゴミを媒体として電極棒１９，２０間が導通することでレベルＨを誤検知してしまい、吸気運転は停止されてしまう。この誤検知は、本発明による満水検知器では構造的に起こりにくいが、万が一発生した時には、分解点検が必要となる。そのため、図６（ｂ）に示すように、カバー１３をハウジング１１から取り外せば、リング状部材１７およびフロート１５を簡単にハウジング１１から取り出すことができる。また、電極棒１９，２０はハウジング１１から引き抜けばよい。したがって、満水検知器１０の分解点検および清掃を極めて容易に行うことができる。
【００２８】
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００２９】
１  ポンプ
１ｓ  ポンプ吸込口
２  インペラ
３  ポンプ主軸
４  ポンプケーシング
４ａ  開口部
５  ポンプ据付基礎
６  吸込管
６ａ  吸込口
７  吐出管
８  吸気配管
９  取付部
１０  満水検知器
１１  ハウジング
１１ａ  吸気口
１２  接続部
１３  カバー
１５  フロート
１６  突起部
１６ａ  上面
１７  リング状部材
１８  押え棒
１８ａ  つまみ
１９  電極棒
２０  電極棒
２１  気水分離部
２８  減速機
２９  駆動機
３０  真空ポンプ
３１  電動機
１００  吸込水槽
１０１  ポンプ設置床
１０２  吐出水槽
【図１】
2016017841.tif 000003
【図２】
2016017841.tif 000004
【図３】
2016017841.tif 000005
【図４】
2016017841.tif 000006
【図５】
2016017841.tif 000007
【図６】
2016017841.tif 000008