JPH0868500A - 液体輸送配管系の気体除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体輸送配管系のポンプ３及びその近傍の輸
送配管２に気体Ａが混入されても、ポンプ３の自給能力
だけでこの気体Ａを輸送配管２外へ自動的に排除してポ
ンプ３の吐出能力を回復させる。 【構成】 輸送配管２におけるポンプ３の吐出側からタ
ンク１内へ分岐して延びる還流配管４にオリフィス５又
はバルブを設けることによって、前記ポンプ３及びその
近傍の輸送配管２に混入した気体Ａが還流配管４を通じ
てタンク１内へ排出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば洗面台の石鹸液
供給装置等のような液体輸送配管系において、ポンプ及
びその近傍の配管に気体が混入されることによってポン
プの吐出能力が低下した場合に、この気体を排除して吐
出能力を回復させるための気体除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ポンプは送給対象の流体が気体
である場合と液体である場合とでは、その流体の物性の
違いから、吐出ヘッドの能力が異なり、通常は液体に比
較して気体の場合は吐出ヘッドが低い。このため、ポン
プで液体を送る配管系（以下、液体輸送配管系という）
において、気体に対するポンプの自給能力以上のヘッド
差を有する場合は、気体がポンプあるいはその近傍の配
管内に侵入又は混入されてポンプ室内に充満すると、ポ
ンプは液体を輸送する能力を失うことになる。

【０００３】図５は従来例として、上記液体輸送配管系
の一例を概略的に示すもので、参照符号１０１はタン
ク、１０２はこのタンク１０１の底部に接続されて吐出
口１０２ａがタンク１０１より高位置に設けられた輸送
配管、１０３はこの輸送配管１０２の下部に設けられた
ポンプである。このような液体輸送配管系においては、
例えばタンク１０１内の水Ｗが空になってから、このタ
ンク１０１に水Ｗを補充すると、輸送配管１０２の内径
が小さいものは、その内部に残存する水Ｗ_O と、タンク
１０１内に補充された水Ｗとの間に空気Ａが閉じ込めら
れて、輸送配管１０２の下部に空気溜りを生じることが
ある。このような状態でポンプ１０３を運転すると、ポ
ンプ室内に輸送配管１０２内の空気Ａが吸入されること
によって、急速にその吐出能力が失墜する。すなわち、
例えばこの液体輸送配管系において、タンク１０１内の
水面レベルに対する輸送配管１０２の吐出口１０２ａの
高さ（ヘッド差）ｈが約０．５ｍ、水Ｗに対するポンプ
１０３の吐出ヘッドが３ｍ、空気Ａに対する吐出ヘッド
が５０ｍｍであれば、輸送配管１０２内の空気Ａは、ポ
ンプ１０３からの高さｈ₀ が５０ｍｍに達する位置まで
はその上方の残存水Ｗ_O を押しのけるようにして輸送さ
れるが、その時点でもなおポンプ１０３内に空気Ａが存
在する場合は、もはや水は吐出されなくなる。

【０００４】この状態から、ポンプ１０３が正常にタン
ク１０１内の水Ｗを輸送できる状態に回復させるには、
輸送配管１０２内の空気Ａを排除して水Ｗを充満させる
必要がある。その方法としては、輸送配管１０２の下部
あるいはポンプ１０３の近傍にガス抜き弁を設け、この
弁を開放することによって空気Ａを輸送配管１０２外へ
排出するものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、輸送配管１０
２にガス抜き弁を設ける方法においては、例えばこの輸
送配管系が例えば洗面台の石鹸液供給システムである場
合のように、狭い閉鎖的な空間に収納されるものである
場合は、空気Ａを排除する際に配管から飛び出す漏れ液
体の処理や、ガス抜き弁の操作自体が困難であるといっ
た問題がある。また、ポンプ１０３に吐出能力の高いも
のを用いることも有効であるが、実際には気体に対する
吐出ヘッドを顕著に高めることは困難であるのが現状で
あり、特に、前記石鹸液供給システム等に用いられる小
型のポンプでは、気体に対する吐出ヘッドの向上は殆ど
期待できない。

【０００６】本発明は、上記のような事情のもとになさ
れたもので、その技術的課題とするところは、液体輸送
配管系のポンプ及びその近傍の輸送配管に気体が混入さ
れても、ポンプの自給能力だけでこの気体を輸送配管外
へ自動的に排除してポンプの吐出能力を回復させること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題は、
本発明によって有効に解決することができる。すなわち
本発明に係る液体輸送配管系の気体除去装置は、タンク
から延びる輸送配管に前記タンク内の液体を輸送するポ
ンプが設けられた液体輸送配管系が気体に対する前記ポ
ンプの自給能力を超えるヘッド差を持つものにおいて、
前記ポンプの吐出側の輸送配管からタンク内へ分岐して
延びる還流配管と、この還流配管に設けられたオリフィ
スとを有するものである。また、本発明において一層好
ましくは、前記還流配管には、前記オリフィスに代えて
締切バルブ又はコントロールバルブが設けられ、この場
合、コントロールバルブは、上流ポートの圧力が下流ポ
ートの圧力より所定値以上に大きくなった時に流路を閉
止するものである。

【０００８】

【作用】上記構成において、ポンプ及びその近傍の輸送
配管に気体溜りが形成された場合、この気体には前記輸
送配管の吐出側の残存液体によるヘッド圧が作用してい
るが、輸送配管を通じてポンプの吸入側に作用するタン
ク内の液体のヘッド圧と還流配管を通じてポンプの吐出
側に作用するタンク内の液体のヘッド圧は互いに均圧し
ているから、ポンプを運転することによって、前記気体
溜りはポンプの吐出側から還流配管を通じてタンク内へ
放出されて行き、これに伴い、タンク内の液体がポンプ
に吸入され、この時点でポンプの吐出力が正常に回復す
る。この場合、還流配管に液体が流れるようになると、
この還流配管に設けたオリフィスにおける前記液体の流
動抵抗が大きいため、タンクからポンプにより輸送され
る液体が還流配管を通じてタンク内に戻される流量は制
限され、大部分の液体が輸送配管から吐出されるように
なる。

【０００９】上記構成によれば、輸送配管内の気体が除
去されて液体の吐出が始まっても、輸送配管から還流配
管を通じて常に一定の割合で液体がタンクに還流されて
しまう。そこで、還流配管に、上記オリフィスに代えて
締切バルブを設ければ、輸送配管内の気体溜りを放出す
る際に予め前記締切バルブを開放し、ポンプの運転によ
るタンクへの気体放出が終わった時点でこの締切バルブ
を閉止することによって、タンクからの液体の一部が再
びタンクに戻るのを防止できる。

【００１０】また、還流配管に、上流ポートの圧力が下
流ポートの圧力より所定値以上に大きくなった時に流路
を閉止するコントロールバルブを設ければ、輸送配管内
に気体溜りが存在することによってポンプの吐出圧が低
下すると、上流ポートの圧力が低下するのでコントロー
ルバルブが開放され、還流配管を介してタンクへの気体
の放出が行われ、これによって前記気体溜りが除去され
て、ポンプの吐出圧が回復すると、上流ポートの圧力上
昇によってコントロールバルブが閉止され、タンクから
の液体の一部が再びタンクに戻るのが自動的に防止され
る。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の第一実施例を示すもので、
参照符号１はタンク、２はこのタンク１の底部に接続さ
れてほぼ水平に延びる水平部２１及びこの水平部２１か
ら上方へ延びて吐出口２３がタンク１より高位置に設け
られた立ち上がり部２２からなる輸送配管、３はこの輸
送配管２の水平部２１に設けられたポンプである。この
液体輸送配管系は、先の従来例において述べたように、
例えば洗面台の石鹸液供給システムとして用いられるも
のであり、タンク１内の水面レベルに対する輸送配管２
の吐出口２ａの高さ（ヘッド差）ｈは約０．５ｍ、水Ｗ
に対するポンプ３の吐出ヘッドは３ｍ、空気Ａに対する
ポンプ３の吐出ヘッドは５０ｍｍである。

【００１２】輸送配管２の水平部２１におけるポンプ３
の吐出側からは、還流配管４が分岐して延び、その末端
は、輸送配管２の水平部２１の開口２１ａと同レベルで
タンク１内に開口４ａされており、この還流配管４に
は、流路が輸送配管２よりも狭くなったオリフィス５が
形成されている。

【００１３】この第一実施例によれば、例えばタンク１
内の水Ｗが空になってから、このタンク１に水Ｗを補充
することによって、輸送配管２の水平部２１を含む下部
に、残存する水Ｗ_O と、タンク１内に補充された水Ｗと
の間に空気Ａが閉じ込められた空気溜りを有する状態で
ポンプ３を運転した場合は、前記空気溜りには輸送配管
２の立ち上がり部２２内に残存する水Ｗ_O によって、空
気Ａに対するポンプ３の自給能力を超えるヘッド圧が作
用しているので、空気Ａを、前記残存水Ｗ_O を押しのけ
るようにして輸送配管２の吐出口２３から排出すること
はできない。しかし、還流配管４の両端の高さはほぼ同
レベルにあるから、空気Ａは、ポンプ３の吐出力によっ
て、還流配管４を通じてタンク１内へ押し出され、水Ｗ
中を気泡Ｂとなって放出される。このため、やがて輸送
配管２の水平部２１を通じてタンク１内の水Ｗがポンプ
３に吸入され、この時点でポンプ３の吐出力が正常に回
復する。そしてこれによって、還流配管４にポンプ３か
らの水Ｗが吐出されると、この還流配管４に設けたオリ
フィス５における流動抵抗は、空気Ａに比較して水Ｗの
方が極めて大きいため、タンク１からの水Ｗは、大部分
が輸送配管２の立ち上がり部２２から吐出口２３へ輸送
される。

【００１４】なお、図１においては、オリフィス５が還
流配管４の一部を絞った形状に図示されているが、その
形状や大きさ等は限定されるものではなく、また、例え
ば還流配管４に小径の管を用いることによって、この還
流配管４自体をオリフィスとすることもできる。

【００１５】図２は、本発明の第二実施例として、還流
配管４に、上記第一実施例におけるオリフィス５に代え
て締切バルブ６を設けたものである。すなわち、輸送配
管２内の空気溜りを放出する際には予め締切バルブ６を
開放し、ポンプ３の運転によって還流配管４を介しての
タンク１への空気放出が終わったら、締切バルブ６を閉
止すれば、ポンプ３によって輸送される水Ｗの一部が再
びタンク１に戻るのを防止して、吐出効率を向上させる
ことができる。締切バルブ６の閉止は、タンク１内にお
ける気泡Ｂの発生がなくなった時点で行えば良い。ま
た、締切バルブ６の開放度を制限しておけば、この締切
バルブ６が一種のオリフィスとして作用し、輸送配管２
内の空気溜りが除去されてポンプ３の吐出力が正常に回
復した時点で輸送配管２の吐出口２３から水が吐出され
るから、その時点を締切バルブ６の閉止タイミングとす
ることができる。

【００１６】また、図３に示す本発明の第三実施例は、
上記締切バルブ６に代えて、コントロールバルブ７を設
けたものである。このコントロールバルブ７は、上流ポ
ート７ａと下流ポート７ｂの圧力差を検出して、上流ポ
ート７ａの圧力が下流ポート７ｂより所定値以上、例え
ば水Ｗに対するポンプ３の自給力レベルまで大きくなっ
た時に、弁体７ｃが流路を閉止するもので、典型的には
図４に示すようなものが用いられる。

【００１７】このうち図４（ａ）に示すコントロールバ
ルブ７Ａは、上流ポート７ａ及び下流ポート７ｂを有す
るハウジング７１内に、下流ポート７ｂに形成された弁
座７２から上流ポート７ａへ向けて離れる方向へスプリ
ング７３で付勢された球状の弁体７４を配置したもので
ある。すなわち、上流ポート７ａからハウジング７１内
を通って下流ポート７ｂへ向かう流体の流れを、所定の
流量及び圧力の範囲内において許容し、前記所定の流量
及び圧力に達すると、弁体７４と弁座７２ａとの間の隙
間におけるオリフィス効果により生じる弁体７４の上流
側と下流側との圧力差が大きくなって、弁体７４がスプ
リング７３の付勢力に抗して下流ポート７ｂ側へ移動
し、弁座７２に密接し、流路を閉止する。

【００１８】また、図４（ｂ）に示すコントロールバル
ブ７Ｂは、ハウジング７１の内部を上流ポート７ａ側と
下流ポート７ｂ側に仕切る弁座部材７５の中央に、エラ
ストマで成形された傘形弁体７６が固定され、その上流
ポート７ａ側に形成された傘状のダイアフラム７６ａの
外周縁が、弁座部材７５に開設された弁孔７５ａの外周
部の弁座面７５ｂに所定の隙間Ｇをもって接離自在に対
向されたものである。すなわち、流体がハウジング７１
内を弁孔７５ａを通じて上流ポート７ａから下流ポート
７ｂへ流れる流体の流量又は圧力が所定値未満である場
合は、ダイアフラム７６ａはその弾性によって弁座面７
５ｂから離れた状態に保持され、流体の流れを許容し、
前記流量又は圧力が所定値に達すると、前記隙間Ｇのオ
リフィス効果による上流側と下流側の圧力差が大きくな
って、ダイアフラム７６ａを開放位置に保持するエラス
トマの弾性力に打ち勝つため、ダイアフラム７６ａの外
周縁が弁座面７５ｂに密接して弁孔７５ａを閉止し、流
体の流通を遮断する。

【００１９】また、図４（ｃ）に示すコントロールバル
ブは、図４（ｂ）と同様のコントロールバルブの弁座面
７５ｂに、所要数かつ所要深さの溝７５ｃを形成したも
のである。ここで、ダイアフラム７６ａは、閉止動作後
の上流側の圧力上昇によって弁孔７５ａ側へ向けて撓み
変形される結果、弁座面とダイアフラム７６ａの外縁部
との密接面の内径（シールラインとも言う）が内周側へ
移動するが、前記溝７５ｃはダイアフラム７６ａの外径
位置よりも外周側の位置から、閉止圧時における密接面
内径と閉止圧より所定の高圧時における密接面内径との
間の位置にかけて、例えば放射状に形成されており、こ
れによって、閉止時にダイアフラム７６ａの外縁部が弁
座面７５ｂに固着してしまうことによる開放動作阻害の
恐れを解消したものである。

【００２０】すなわちこの第三実施例によれば、輸送配
管２の水平部２１を含む下部に空気溜りを有する状態で
ポンプ３を運転すると、還流配管４に空気Ａを吐出する
ポンプ３の吐出ヘッドが低いため、コントロールバルブ
７の上流ポート７ａと下流ポート７ｂの圧力差が低く、
したがってコントロールバルブ７は開放され、前記空気
Ａは還流配管４を通ってタンク１内へ気泡Ｂとして放出
される。そして、これによってタンク１内の水Ｗが輸送
配管２の水平部２１を介してポンプ３に吸入されると、
この時点でポンプ３の吐出ヘッドが上昇するので、コン
トロールバルブ７の上流ポート７ａと下流ポート７ｂの
圧力差が所定値以上に上昇することによって、コントロ
ールバルブ７が自動的に閉止される。したがって、この
第三実施例によれば、第二実施例における締切バルブ６
の場合のような開閉操作が不要である。

【００２１】

【発明の効果】本発明によると、輸送配管中に空気等の
気体溜りを生じることによってポンプの吐出ヘッドが低
下しても、前記気体溜りは、ポンプの吐出力によって還
流配管を介して自動的に排出され、ポンプの吐出ヘッド
を短時間で回復させることができ、しかも、気体溜りを
排除する際に配管から飛び出す漏れ液体の処理等の問題
がなく、しかも、気体溜りの排除のために気体に対する
吐出能力の高いポンプを用いる必要もないといった優れ
た効果が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液体輸送配管系の気体除去装置の
第一実施例を示す概略的な配管説明図である。

【図２】本発明に係る液体輸送配管系の気体除去装置の
第二実施例を示す概略的な配管説明図である。

【図３】本発明に係る液体輸送配管系の気体除去装置の
第三実施例を示す概略的な配管説明図である。

【図４】上記第三実施例における還流配管に設けられる
コントロールバルブの構造を例示した説明図である。

【図５】気体除去装置が設けられていない従来の液体輸
送配管系を示す概略的な配管説明図である。

【符号の説明】

１ タンク ２ 輸送配管 ３ ポンプ ４ 還流配管 ５ オリフィス ６ 締切バルブ ７ コントロールバルブ ７ａ 上流ポート ７ｂ 下流ポート Ａ 空気（気体） Ｗ 水（液体）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンクから延びる輸送配管に前記タンク
   内の液体を輸送するポンプが設けられた液体輸送配管系
   が気体に対する前記ポンプの自給能力を超えるヘッド差
   を持つものにおいて、 前記ポンプの吐出側の輸送配管からタンク内へ分岐して
   延びる還流配管と、 この還流配管に設けられたオリフィスと、を有すること
   を特徴とする液体輸送配管系の気体除去機構。
2. 【請求項２】 前記オリフィスに代えて、 前記還流配管に締切バルブが設けられたことを特徴とす
   る請求項１に記載の液体輸送配管系の気体除去装置。
3. 【請求項３】 前記オリフィスに代えて、 前記還流配管に、上流ポートの圧力が下流ポートの圧力
   より所定値以上に大きくなった時に流路を閉止するコン
   トロールバルブが、下流ポートをタンク側に向けた状態
   に設けられたことを特徴とする液体輸送配管系の気体除
   去装置。