JP6216814B2 - 補助加圧ポンプユニット - Google Patents

Description

本発明は、自動消火装置等の配管圧力を補助的に加圧する補助加圧ポンプユニットに関する。

ビル等の建物には、火災時の初期消火を目的として、火災発生を検出して自動放水するスプリンクラー設備等の消火装置が設置されている（例えば、特許文献１参照）。例えば消火装置は流水検知器及び制御部を備え、流水検知器によって所定量の流体の流れを検知すると、スプリンクラーヘッドが作動していると判定してメインポンプ装置を起動する。圧力タンクを装備した消火ポンプを備える消火装置の場合、漏水や圧力タンク内の空気の溶け込みにより吐出し圧力が低下することで、メインポンプ装置が誤って起動することがある。このような誤作動を防止するために、スプリンクラー設備の配管内水圧の圧力を保持する補助加圧ポンプユニットが設けられる。

補助加圧ポンプユニットは、例えば高圧を発生することが可能なプランジャポンプや多段タービンポンプを搭載している。例えば、吐出し圧力が所定の補助起動用圧力まで吐出圧力が低下した場合に、補助加圧ポンプユニットを起動し、検出圧力が所定の補助停止用圧力になった時点で、補助加圧ポンプユニットを停止する。補助起動用圧力は例えば消火装置の起動圧力よりも高く設定される。このような補助加圧ポンプの加圧動作によって、配管漏水時などに消火装置が誤って起動することを防止している。

特開２００９−０１３８７６号公報

上述した補助加圧ポンプユニットでは、以下の問題があった。すなわち、例えば泡消火用など、流水検知器の設定流量が少ない消火装置では、補助加圧ポンプの運転時に、メインポンプ装置が誤作動してしまう場合がある。

そこで本発明は、メインポンプ装置の誤作動を防止可能な補助加圧ポンプユニットを提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の補助加圧ポンプユニットは、次のように構成されている。

補助加圧ポンプユニットは、メインポンプユニットを有する消火設備に接続され、前記メインポンプユニットの配管内圧力に応じて前記メインポンプユニットの流路に流体を圧送する補助加圧用のポンプ装置であって、ポンプ部と、前記ポンプ部の一次側に接続される吸込配管と、前記ポンプ部の二次側に設けられ、前記メインポンプユニットの流路に接続される吐出配管と、を有し前記ポンプ部は、第１ポンプ室及び第２ポンプ室を備える多段式の渦流ポンプであって、前記ポンプ部の一次側の流路を絞ることでキャビテーションを利用して流量を制限するオリフィス部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、メインポンプ装置の誤作動を防止可能な補助加圧ポンプユニットを提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る消火装置の構成を示す説明図。 本発明の第１の実施形態に係る補助加圧ポンプユニットの側面図。 同補助加圧ポンプユニットの側面図。 同補助加圧ポンプユニットを下方から示す平面図。 同補助加圧ポンプユニットのポンプ部の断面図。 同補助加圧ポンプユニットのポンプ部の断面図。 同ポンプ部のインペラの構成を示す平面図。 同ポンプ部の中間ケーシングの構成を示す上面図。 同ポンプ部の中間ケーシングの構成を示す下面図。 同補助加圧ポンプユニットのオリフィス部を示す平面図。 同補助加圧ポンプユニットのオリフィス部を示す断面図。 同補助加圧ポンプユニットの性能特性を示すグラフ。 同補助加圧ポンプユニットの起動特性を示すグラフ。 本発明の他の実施形態に係る補助加圧ポンプユニットの側面図。 本発明の他の実施形態に係る補助加圧ポンプユニットのポンプ部の断面図。 同ポンプ部の中間ケーシングの構成を示す上面図。 同ポンプ部の中間ケーシングの構成を示す下面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る消火装置１００及び補助加圧ポンプユニット１について、図１乃至図１１を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係るポンプ設備の説明図である。図２、図３は補助加圧ポンプユニット１の側面図である。図４は補助加圧ポンプユニット１を下方から見た平面図である。図５及び６は、同補助加圧ポンプユニットのポンプ部の断面図である。図７はインペラ３３の構成を示す説明図である。図８及び図９はそれぞれ中間ケーシングの上面図及び下面図である。

図１に示すように、消火装置１００は、メイン装置であるメインポンプユニット１０１と、メインポンプユニット１０１を補助的に加圧する補助加圧ポンプユニット１と、を備えている。

メインポンプユニット１０１は、例えば泡消火用のスプリンクラー設備であり、一次側配管１０５を介して水源１０２に接続されたメインポンプ１０３と、メインポンプ１０３を駆動するモータ１０４と、メインポンプ１０３の二次側に接続された二次側配管１０６を介して接続される複数のスプリンクラーヘッド１０７と、を備えている。

メインポンプユニット１０１の二次側配管１０６には、配管内を流れる流体の流量を検出する流量検知器１０８が設けられている。また、二次側配管１０６には、配管圧力を検出する圧力センサ１０９が接続されている。

メインポンプユニット１０１は流量検知器１０８や圧力センサ１０９によって検出される二次側配管１０６の圧力や流量に応じてメインポンプ１０３のモータ１０４を起動する制御装置を備えている。

メインポンプ１０３は水源１０２に貯留されている工業用水を増圧して二次側のスプリンクラーヘッド１０７に供給する。

補助加圧ポンプユニット１は、メインポンプユニット１０１の二次側配管１０６内の圧力が低下した際にメインポンプユニット１０１の流路に流体を圧送する補助加圧用のポンプ装置である。

図１乃至図４に示すように、補助加圧ポンプユニット１は、架台１１と、架台１１上に設置された呼水槽１２と、呼水槽１２の下方に設けられたポンプ装置２０と、ポンプ装置２０の吸込側に接続される吸込配管４０とメンテナンス用のボール弁、ポンプ装置２０の吐出側に接続される吐出配管５０と、呼水槽１２の側部に設けられた制御盤６０と、を備えている。

架台１１は、例えば複数のフレーム部材が方形に組み付けて構成されている。この架台１１の上部開口を塞ぐように、呼水槽１２が設置されている。

呼水槽１２は箱形に形成され、内部に水を貯留する。呼水槽１２の底部には、吸込配管４０に連通する開口１２ａが設けられている。この開口１２ａに、吸込配管４０が接続される。呼水槽１２の壁部には、管継手が設けられている。
架台１１の外枠の内部のスペースであって、呼水槽１２の下方に、縦型のポンプ装置２０が設けられている。

ポンプ装置２０は、モータ２１と、ポンプ部２８と、を備えている。ポンプ装置２０は、液体、例えば工業用水を増圧して二次側に供給可能な、所謂カスケードポンプである。

モータ２１は、モータフレーム２２と、モータフレーム２２内に固定された固定子２３と、固定子２３により回転される回転子２４と、回転子２４に固定された回転軸２５と、を備えている。モータ２１は、回転子２４を挟んで２箇所で回転軸２５を支持する一対の軸受２６と、固定子２３と電気的に接続される電装箱２７と、を備えている。

回転軸２５は、モータフレーム２２から突出して配置される。回転軸２５は、突出する端部がポンプ部２８内に配置される。回転軸２５は、ポンプ部２８内に配置される端部側にキー２５ａを備えている。

図５乃至図７に示すように、ポンプ部２８は、ケーシングカバー３０と、ケーシング３１と、ケーシング３１内に設けられ、ポンプ室３２ａを構成する中間ケーシング３２と、ケーシング３１内に収容された複数、例えば２つのインペラ３３と、ケーシング３１内に回転軸２５の端部を液密に配置するシール部材３４と、ケーシング３１内に配置された回転軸２５の端部を軸支する軸受部材３５と、インペラ３３を固定する止め輪３６と、を備えている。

ケーシングカバー３０は、回転軸２５を挿入する開口部３０ａと、開口部３０ａの周囲に設けられたシール溝３０ｂと、を備えている。ケーシングカバー３０は、モータ２１及びケーシング３１が固定される。

開口部３０ａは、ケーシングカバー３０のモータ２１と対向する面に設けられ、回転軸２５を挿入可能に形成されている。シール溝３０ｂは、開口部３０ａの周囲であってケーシングカバー３０内に配置される。シール溝３０ｂは、シール部材３４を配置可能に形成されている。

ケーシング３１は、モータ２１と対向する一端側が開口して略円筒状に形成され、当該開口がケーシングカバー３０により覆われる。ケーシング３１は、挿入される回転軸２５の軸心方向に沿ってケーシングカバー３０を着脱可能に形成されている。ケーシング３１は、ポンプ室３２ａの一部と連通される吸込口３１ａと、ポンプ室３２ａの一部と連通される吐出口３１ｂと、ケーシングカバー３０のシール溝３０ｂと対向する位置に設けられた軸受取付部３１ｃと、を備えている。ケーシング３１は、モータ２１と対向する一端側が開口し、当該開口がケーシングカバー３０により覆われる。

吸込口３１ａは、ポンプ装置２０の一次側に配置される配管等に接続可能に形成されている。吐出口３１ｂは、ポンプ装置２０の二次側に配置される配管等に接続可能に形成されている。

軸受取付部３１ｃは、回転軸２５の端部を収容可能、且つ、軸受部材３５を配置可能に形成されている。軸受取付部３１ｃは、内径が回転軸２５の外径よりも大径に形成されるとともに、軸受部材３５と嵌合可能な内径に形成された、端部が閉塞する円柱状の窪み（溝）である。また、軸受取付部３１ｃは、軸受部材３５と対向する面に、ピン３１ｄが設けられる。

中間ケーシング３２は、ケーシング３１内に設けられ、ケーシングカバー３０及びケーシング３１とともに、複数のインペラ３３を収容するポンプ室３２ａを形成する。具体的には、中間ケーシング３２は、軸心方向に直交する方向に延設された隔壁３２ｂによりポンプ室３２ａを二分し、一段目の第１ポンプ室３２ｃ及び二段面の第２ポンプ室３２ｄを形成する。

中間ケーシング３２は、隔壁３２ｂの中心が開口することで、その中心に回転軸２５及びインペラ３３の後述するボス部３３ｂを配置可能に形成されている。中間ケーシング３２は、その内面とインペラ３３の外面との間隙を微小とすることで、第１ポンプ室３２ｃ及び第２ポンプ室３２ｄ間を遮断する。また、中間ケーシング３２は、図６に示すように第１ポンプ室３２ｃの吐出口と第２ポンプ室３２ｄの吸込口を連通する接続流路３２ｅを有している。
第１ポンプ室３２ｃは、隔壁３２ｂで隔たれたポンプ室３２ａの一方の空間である。第１ポンプ室３２ｃは、吸込口３１ａと接続される。第１ポンプ室３２ｃは、吸込口３１ａから接続流路３２ｅまでの流路を形成する。

第２ポンプ室３２ｄは、隔壁３２ｂで隔たれたポンプ室３２ａの他方の空間であり、吐出口３１ｂと接続される。第２ポンプ室３２ｄは、第１ポンプ室３２ｃの二次側に設けられる。第２ポンプ室３２ｄは、接続流路３２ｅから吐出口３１ｂまでの流路を形成する。

第１ポンプ室３２ｃ及び第２ポンプ室３２ｄは、接続流路３２ｅによって流体的に接続される。換言すると、第１ポンプ室３２ｃ、第２ポンプ室３２ｄ及び接続流路３２ｅは、空間が二分に分割され、当該２つの空間が流体的に連続するポンプ室３２ａを形成する。

接続流路３２ｅは、第１ポンプ室３２ｃに形成される流路の二次側、及び、第２ポンプ室３２ｄに形成される流路の一次側に配置される。
図８及び図９に示すように、中間ケーシング３２には、吸込口３１ａと第２ポンプ室３２ｄとを連通する連通孔３７が形成されている。連通孔３７は、中間ケーシング３２の、第１ポンプ室３２ｃ側の吸込流路部３７ａから第２ポンプ室３２ｄ側に至って貫通している。連通孔３７は、例えば、直径２ｍｍ乃至６ｍｍ程度の小径のキリ孔で形成されている。この連通孔３７によって、吐出し圧力が一定以上の高圧になっても水流を高圧側から低圧側へ戻すことで、圧力が低減される。

インペラ３３は、平板状の基部３３ａと、基部３３ａの中心に設けられたボス部３３ｂと、基部３３ａの一方の主面であって外周縁に複数設けられた羽根３３ｃと、を備えている。

ボス部３３ｂは、その中心に形成された回転軸２５を挿通する挿通孔３３ｄと、ボス部３３ｂの軸心方向の主面間に形成された貫通孔３３ｅと、ボス部３３ｂの一方側の主面に設けられた溝部３３ｆと、を備えている。

挿通孔３３ｄは、その内周面にキー２５ａと係合するキー溝３３ｇが形成される。貫通孔３３ｅは、ボス部３３ｂの主面間を貫通して設けられる。貫通孔３３ｅは、貫通孔３３ｅを通過する水が絞り流れとなる内径、換言するとオリフィス効果を有する内径に形成されている。貫通孔３３ｅは、例えば、直径０．８ｍｍ乃至１．５ｍｍに形成されている。

溝部３３ｆは、ボス部３３ｂの軸心を中心とした環状の溝である。溝部３３ｆは、その一部に貫通孔３３ｅが配置される径で形成される。換言すると、貫通孔３３ｅは、ボス部３３ｂの溝部３３ｆ上に配置される。溝部３３ｆは、例えば、ボス部３３ｂの主面からの深さが、貫通孔３３ｅの半径と略同一の深さに形成されている。

また、溝部３３ｆは、基部３３ａの羽根３３ｃが設けられる主面と同じ側のボス部３３ｂの主面、又は、隣り合う他のインペラ３３のボス部３３ｂの主面と対向するボス部３３ｂの主面に設けられる。羽根３３ｃは、基部３３ａの一方の主面の周方向に沿って複数箇所で切削加工等により切欠されることで形成される。

２つのインペラ３３は、例えば、ボス部３３ｂの貫通孔３３ｅが対向するように、換言すると貫通孔３３ｅ同士が対向、例えば同軸上となるように、回転軸２５に配置される。これにより、２つのインペラ３３のボス部３３ｂの互いに対向する主面が当接して、回転軸２５にインペラ３３が配置される。なお、インペラ３３は、貫通孔３３ｅ同士が対向するように、キー溝３３ｇが配置される。また、例えば、インペラ３３の基部３３ａには、基部３３ａの両主面側の圧力を一定に調整可能な圧力バランス孔３３ｈが複数設けられている。

シール部材３４は、回転軸２５の外周面とケーシングカバー３０の開口部３０ａとの間を密封可能に形成されている。シール部材３４は、例えばメカニカルシールである。シール部材３４は、回転軸２５の外周面に設けられる回転環と、シール溝３０ｂに固定される固定環と、を備え、回転環と固定環が摺動することで、回転軸２５及びケーシングカバー３０間を密封する。

軸受部材３５は、回転軸２５に固定されるスリーブ３５ａと、軸受取付部３１ｃに固定される水中軸受３５ｂと、を備えている。スリーブ３５ａは、耐摩耗性に優れた材料、例えばセラミック材料により形成される。

スリーブ３５ａは、円筒状に形成されている。スリーブ３５ａは、回転環である。スリーブ３５ａは、第１ポンプ室３２ｃに設けられるインペラ３３のボス部３３ｂの主面の中心側及び止め輪３６の間に配置される。スリーブ３５ａの外径は、ボス部３３ｂの中心から貫通孔３３ｅを通る円の直径よりも小径に形成される。

水中軸受３５ｂは、耐摩耗性に優れた材料、例えばセラミック材料により形成される。水中軸受３５ｂは、円筒状に形成されている。水中軸受３５ｂは、固定環である。水中軸受３５ｂは、軸受取付部３１ｃに嵌合して固定される。水中軸受３５ｂは、内径がスリーブ３４ａの外径と略同一径に形成されている。水中軸受３５ｂは、内周面がスリーブ３５ａの外周面と摺動可能に形成されている。また、水中軸受３５ｂは、軸受取付部３１ｃに設けられたピン等により、周方向に固定され、軸受取付部３１ｃに対して回転が規制される。

止め輪３６は、回転軸２５に挿入可能に形成されている。止め輪３６は、例えば、所謂ホーローセットやイモネジと呼ばれる止めねじ３６ａにより回転軸２５に固定される。止め輪３６は、回転軸２５に固定されることで、２つのインペラ３３及びスリーブ３５ａを回転軸２５に固定する。

止め輪３６は、回転軸２５の端部に挿通し、所定の位置で止めねじ３６ａにより回転軸２５に固定されることで、スリーブ３５ａ及びインペラ３３を回転軸２５の所定の位置に固定可能に形成されている。なお、ここで、所定の位置とは、ケーシングカバー３０、ケーシング３１及び中間ケーシング３２とインペラ３３の間隙に応じて適宜設定又は調整される位置である。

吸込配管４０は、内部に流路を構成し、開口１２ａと吸込口３１ａとを連通可能に接続する配管である。例えば実施形態において、吸込配管４０は継手４２を備え、一端４０ａが吸込口３１ａに、他端４０ｂが開口１２ａに、それぞれ接続されている。本実施形態において、継手４２は、吸込側の流路を絞るオリフィス部４３を構成する。

図１０及び図１１に示すように、継手４２は、内部に流路を構成する貫通孔４２ａを有する筒状部４２ｂと、筒状部４２ｂの一端側に設けられたフランジ部４２ｃと、を備えている。継手４２の一方の部位は吸込配管４０に、他方の部位は吸込口３１ａに接続されている。

継手４２の貫通孔４２ａは、吸込配管４０より僅かに大径の第１孔部４２ｄと、吸込配管４０の内径よりも小径の第２孔部４２ｅとを有している。すなわち、継手４２の内壁が所定位置から内方に突出して径が縮小している。

この第１孔部４２ｄの内面には、ねじ部が形成されている。第１孔部４２ｄに吸込配管４０の外面に形成されたねじ部が螺合することで、吸込配管４０が継手４２に接続される。

筒状部４２ｂの外面にはねじ部が形成されている。筒状部４２ｂに吸込口３１ａの内面に形成されたねじ部が螺合することで、継手４２が吸込口３１ａに接続される。

貫通孔４２ａは、段差４２ｆを備え、一次側の内周壁よりも、二次側の内周壁が内方に突出するように形成されて、吸込配管４０の内径よりも小さい小径の第２孔部４２ｅによって、流路をしぼっている。貫通孔４２ａは、吸込配管４０から連続する流路を通過する水が絞り流れとなる内径、換言するとオリフィス効果を有するとなる内径に形成されている。すなわち、継手４２は、吸込側の流路径を絞ることで、キャビテーションを発生させ、流量を制限する流量調整部として機能する。

吐出配管５０は、内部に流路を構成し、吐出口３１ｂをメインポンプユニット１０１の流路に連通可能に接続する配管である。吐出配管５０の一端５０ａは吐出口３１ｂに接続され、他端５０ｂは架台１１の外部へ導出されている。

例えば実施形態において、吐出配管５０は、複数の分岐部を有する連結管５１が設けられている。連結管５１の分岐部分には圧力検出部としての圧力スイッチ５３が設けられている。圧力スイッチ５３は、補助加圧ポンプユニット１の吐出側を通じてメインポンプユニット１０１の配管内圧力、すなわち、スプリンクラーヘッド１０７に加わる加圧水の圧力を検知可能に形成されている。圧力スイッチ５３は、信号線を介して制御盤６０に接続され、検出した圧力信号を制御盤６０に送信する。

また、吐出配管５０には、圧力を蓄えるためのアキュムレータ５４や、圧力を表示する圧力計５５が設けられている。さらに、吐出配管５０の複数箇所にそれぞれメンテナンス用のボール弁５６が設けられている。

制御盤６０は、例えば呼水槽１２の側面に設けられている。制御盤６０内には各種データを記憶する記憶装置６１と、モータ２１や圧力スイッチに接続されて自動消火装置の配管内圧力に応じてポンプ装置２０を制御する制御部６２と、を備える。

記憶装置６１には、補助加圧ポンプユニット１の補助ポンプ起動用の基準値である補助起動圧力値Ｐ１、補助ポンプ停止用の基準圧力である補助停止圧力値Ｐ２等の各種閾値が設定され、記憶されている。

例えば、補助起動圧力値Ｐ１は、メインポンプユニット１０１を起動させるためのメイン起動圧力値Ｐ０よりも高い所定の値である。補助停止圧力値Ｐ２は、補助起動圧力値Ｐ１の１０〜２０％程度高く、消火設備に使用される配管の耐圧圧力値Ｐ３未満に設定されている。また、上記の耐圧圧力値Ｐ３は、通常、１０ｋｇ／ｃｍ^２の配管であれば１．４ＭＰａ、２０ｋｇ／ｃｍ^２の配管であれば２．８ＭＰａとされている。（ＪＩＳ準拠）
例えば制御部６２は、圧力スイッチ５３で検出された圧力値と、例えば記憶装置に記憶された閾値や基準値との比較を行う。また、制御部６２は、各種の演算処理を行い、ポンプ装置のモータ２１を運転または停止させる。具体的には、制御部６２は、吐出圧力が所定の起動圧力以下で前記補助加圧ポンプユニット１を起動する。また、制御部６２は、吐出圧力が所定の停止圧力以下で前記ポンプ部を停止する。さらに、運転電流が所定の最高時運転電流となると故障検出して前記ポンプ部を停止する機能を有する。

このように構成された補助加圧ポンプユニット１の動作について、説明する。

圧力スイッチ５３によって、加圧対象であるメインポンプユニット１０１の配管内の圧力を検出する。検出圧力が補助起動圧力値Ｐ１を下回ると、制御部６２は、補助加圧ポンプユニット１のモータ２１を駆動する。モータ２１が駆動されると、回転軸２５を介して２つのインペラ３３が回転する。

この回転により、吸込口３１ａから水が吸い込まれる。吸込口３１ａから吸い込まれた水は第１ポンプ室３２ｃで増圧されて、接続流路３２ｅを通って第２ポンプ室３２ｄに移動する。第２ポンプ室３２ｄに移動した水は第２ポンプ室３２ｄ内で増圧され、吐出口３１ｂから吐出される。吐出された水は吐出配管５０を通って加圧対象である二次側配管１０６へ圧送される。以上により、補助加圧処理が行われる。

この補助加圧処理によって、メインポンプユニット１０１の二次側配管１０６の配管内圧力が増加する。そして圧力スイッチ５３で検出される圧力が、補助停止圧力値Ｐ２に到達すると、補助加圧ポンプユニット１のモータ２１を停止することで、加圧処理が停止される。以上の補助加圧処理により、例えば漏水等が原因で二次側配管１０６の圧力が低下した際にメインポンプ１０３が誤って起動することを防止している。

補助加圧ポンプユニット１では、このような補助加圧処理の際に、流量が一定以上に増加すると、オリフィス部４３の絞り機能によって流量が制限される。

図１４は補助加圧ポンプユニット１の性能曲線を示すグラフである。図１４の性能曲線は運転流量と発生揚程との関係を示す静的な連関を示す。図１４において横軸で吐出流量、縦軸で、全揚程（倍率１倍）、吸込揚程、消費電力、出力、電流（４種類は倍率１０倍）と、ポンプ効率、総合効率、をそれぞれ示している。

図１４に示すように、吸込配管４０に流量調整部としてオリフィス部４３が設けられていることにより、補助加圧ポンプの起動直後に、流量が瞬時的に一定量まで増加すると、ポンプの吸込流路の流速が速くなり、キャビテーション現象が発生する。すなわち、吸込流路の圧力が飽和水蒸気圧以下となり、水中に溶け込んでいた空気が気泡として発生する。一般に揚水ポンプは気泡が発生すると、インペラ流路、すなわち渦流ポンプの場合は複数の羽根３３ｃ間の溝を閉塞する。これにより増圧作用を発揮しない羽根溝が複数できるため、揚水性能が低下することから、流量調整がなされる。例えば、図１４に示すように、流量は、１１．５Ｌ／ｍｉｎまで増加した後、キャビテーションの発生により、それ以上は、揚程が低下しても流量は増加しなくなる。
なお、補助加圧ポンプの起動後には給水量が低下し、ポンプの吸込流路の流速が低下するため、負圧が解消されて、気泡が消え、再び、羽根溝に水が流れ込み、元の状態に復元する。

図１２に見られるように、補助加圧ポンプユニット１は、開放流量時の揚程を急激に低減して最大流量を効果的に制限している。
図１３は、補助加圧ポンプユニットの起動特性を示すグラフであり、実際のポンプ起動時のポンプ運転流量を示している。
図１３に示すように、漏れ流量１．２Ｌ／ｍｉｎ、運転時間５．０５秒、停止圧力ー起動圧力＝２１ｍ、起動圧力＝１００ｍ、停止圧力＝１２１ｍであり、圧力スイッチ５３の補助起動圧力値Ｐ１＝０．９８ＭＰａ、補助停止圧力値Ｐ２＝１．１８ＭＰａ、とした。また、運転電流４．８６Ａ、最大流量９．５Ｌ／ｍｉｎ＝０．１５８Ｌ／Ｓ（１０．７Ｈｚ）となっている。

図１３に示されるように、補助加圧ポンプユニット１のポンプ起動時のポンプ運転流量は、流量検知器１０８で検知されない、すなわちメインポンプ１０３が起動されない値である１５Ｌ／ｍｉｎ以下になっていることがわかる。また、図１３によれば、補助加圧ポンプユニット１のポンプ起動時、すなわち圧力１００ｍ時の最大流量は、図１４に示す静的なデータと同じ９．５Ｌ／ｍｉｎであることが確認できる。

さらに、本案の補助加圧ポンプユニット１は、中間ケーシング３２に吐出口３１ｂと第１ポンプ室３２ｃ、または吸込口３１ａと第２ポンプ室３２ｄとを連通する連通孔３７が形成されているため、流量がゼロとなる締切圧力が低下する。連通孔３７は、例えば、直径２ｍｍ乃至６ｍｍ程度の小径のキリ孔に形成されている。すなわち、吐出し圧力が一定以上の高圧になっても水流を高圧側から低圧側へ戻すことで、圧力が低減される。すなわち、多段式の渦流ポンプにおいて、耐圧圧力値Ｐ３に至らないように、第１ポンプ室３２ｃ，第２ポンプ室３２ｄの圧力が調整される。

また、本実施形態において、制御部６２は、運転電流が消火設備の配管の耐圧圧力値Ｐ３に対応する最高時運転電流値に至ると、故障と判断して、補助加圧ポンプユニット１のポンプ部２８を停止するよう制御する。

例えば耐圧圧力値Ｐ３は、補助起動圧力値Ｐ１及び補助停止圧力値Ｐ２よりも高く設定され、例えば一例としてＰ３＝１．４ＭＰａに設定されている。
本実施形態にかかる補助加圧ポンプユニット１によれば、以下の効果が得られる。すなわち、吸込側の流路に流量を調整するオリフィス部４３を備えることで、キャビテーションを発生させ、流量を制限することが可能である。このため単純な構成で流量の小さい設備に対応可能な補助加圧ポンプユニット１を提供できる。すなわち、例えば泡消火装置など、流量が小さい場合には、補助加圧ポンプによる起動時に、メインの流量検知器１０８が作動することで、メインポンプ１０３が作動してしまう場合があるが、本実施形態によれば流量値が一定の値を超えるとキャビテーションを発生させることで、一定以上の流量に至らないように流量調整でき、上記の誤作動を防止できる。

また、吸込側の流路にオリフィス機能を設けるだけの簡単な構成で流量制限が可能であるため、例えば、ニードル弁などの流量調整弁を追加した場合に比べ、構造が単純であって可動部もないため、故障することが著しく少なく、また出荷時調整も必要ない。したがって、製造コストやメンテナンスコストを抑えることができる。

さらに、補助加圧ポンプユニット１では、制御部６２の制御によって、耐圧圧力値Ｐ３に相当する運転電流を検出した時点で故障としてポンプ部２８を停止する。このため、例えば連通孔３７が詰まった場合や、圧力スイッチ５３が故障した場合に、補助停止圧力値Ｐ２よりも高圧になってしまうことがあっても、制御部６２で運転電流に応じてポンプ部２８を停止することが可能である。

上記補助加圧ポンプユニット１のポンプ部２８は、軸方向片面のみに羽根３３ｃを有する２枚の片面タイプのインペラ３３を用いている。このように、片面のインペラ３３を用いることで、両面に羽根があるタイプと比べて流量とともに消費電力を半減させることができ、両面タイプの１段のインペラと同じ出力で２段インペラを駆動することができる。このため、小水領域での揚程を向上することができる。

また、補助加圧ポンプユニット１ではポンプ装置として渦流ポンプを用いたため、例えばプランジャポンプのような振動を防止できる。またニードル弁などの絞りを備える場合と比べて、振動による緩みも発生しない。また、多段遠心ポンプと比べ、高揚程が得やすい。

また補助加圧ポンプユニット１において、ポンプ装置として多段の渦流ポンプは、ポンプ部の吸込側と吐出側が狭いギャップでシールされている。このため、内部の漏れも少なく、小さなモータ出力で高揚程が得られるため、高揚程で小流量の補助加圧処理に適している。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば他の実施形態として図１４に示す補助加圧ポンプユニット２は、呼水槽１２の側部にポンプ装置２０が配されている。また、補助加圧ポンプユニット２は、吸込配管４０は、分岐部４４を有するとともに、分岐部４４から分岐して呼水槽１２に接続されるバイパス配管４５をさらに備える。なお、補助加圧ポンプユニット２において、オリフィス部４３を備える継手４２が分岐部４４よりも呼水槽１２側に、配置されている。このように構成された補助加圧ポンプユニット２では、設置初期の消火設備の長大な配管内の充水時には、オリフィス部を備えないバイパス配管４５とオリフィス部４３を有するメインの吸込配管４０とで並列に吸込配管が構成され、オリフィス部４３を備えないバイパス配管４５にほとんどの水量が流れるため、キャビテーションが発生せず大水量給水を行うことが可能となる。そして、充水作業が完了した後にバイパス配管４５のボール弁を閉止することにより、オリフィス部４３を有するメインの吸込配管４０のみが吸込配管となるため、キャビテーションを発生させる流量制限機構として有効となる。
この他の構成は上記第１の実施形態にかかる補助加圧ポンプユニット１と同様であるため、共通する符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、さらに、初期の水の充填処理を、バイパス配管４５を主な吸込配管とすることで、充水処理時間を短縮することができるという効果が得られる。

上記実施形態において吸込配管に設けられた継手にオリフィス部４３を配置したがこれに限られるものではない。例えばケーシング３１の吸込口３１ａに直接、絞り構造を設けることも可能である。この場合にも上記実施形態と同様にキャビテーションを発生させることで流量制限が可能である。
また、上記実施形態において補助加圧ポンプユニット１は、中間ケーシング３２に吸込口３１ａと第２ポンプ室３２ｄとを連通する連通孔３７を形成したがこれに限られるものではない。例えば図１５乃至図１７に示すように、吐出口３１ｂと第１ポンプ室３２ｃとを連通する連通孔３７を備えていてもよい。この場合にも、吐出し圧力が一定以上の高圧になっても水流を高圧側から低圧側へ戻すことで、圧力を低減することが可能となる。

また、上記実施形態においてポンプ装置として多段の渦流ポンプを用いたが、これに限られるものではない。例えば、多段遠心ポンプを用いた場合においても、キャビテーションを利用した流量制限機構は有効となる。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
（１）
メインポンプユニットを有する消火設備に接続され、前記メインポンプユニットの配管内圧力に応じて前記メインポンプユニットの流路に流体を圧送する補助加圧用のポンプ装置であって、
ポンプ部と、
前記ポンプ部の一次側に接続される吸込配管と、
前記ポンプ部の二次側に設けられ、前記メインポンプユニットの流路に接続される吐出配管と、
前記ポンプ部の一次側の流路を絞るオリフィス部を備えることを特徴とする、補助加圧ポンプユニット。
（２）
前記オリフィス部は、前記吸込配管と前記ポンプ部の吸込口とを接続する継手に設けられたことを特徴とする（１）記載の補助加圧ポンプユニット。
（３）
前記ポンプ装置は、第１ポンプ室及び第２ポンプ室を備える多段式の渦流ポンプであって、前記ポンプ部の吐出口と前記第１ポンプ室、または前記ポンプ部の吸込口と前記第２ポンプ室、を連通させる連通孔が形成されたことを特徴とする（１）記載の補助加圧ポ
ンプユニット。
（４）
前記ポンプ部の一次側に前記吸込配管を介して接続される呼水槽を備え、
前記吸込配管から分岐して前記オリフィス部を備える前記吸込配管と並列に設けられ、前記呼水槽に接続される、バイパス配管を備えることを特徴とする（１）記載の補助加圧ポンプユニット。
（５）
前記ポンプ部の吐出圧力を検出する検出部と、
前記吐出圧力が所定の起動圧力以下となると前記ポンプ部を起動し、
前記吐出圧力が所定の停止圧力以上となると前記ポンプ部を停止し、
前記ポンプ部の運転電流が、消火設備の配管の耐圧圧力時の運転電流値となると、前記ポンプ部を停止する、制御部を備えた（１）記載の補助加圧ポンプユニット。

１、２…補助加圧ポンプユニット、１１…架台、１２…呼水槽、２０…ポンプ装置、２１…モータ、２５…回転軸、２８…ポンプ部、３０…ケーシングカバー、３１…ケーシング、３１ａ…吸込口、３１ｂ…吐出口、３２…中間ケーシング、３２ａ…ポンプ室、３２ｂ…隔壁、３２ｃ…第１ポンプ室、３２ｄ…第２ポンプ室、３２ｅ…接続流路、３３…インペラ、３３ｃ…羽根、３７…連通孔、４０…吸込配管、４２…継手、４２ａ…貫通孔、４３…オリフィス部、４４…分岐部、４５…バイパス配管、５０…吐出配管、５１…連結管、５３…圧力スイッチ、６０…制御盤、６２…制御部、１００…消火装置、１０１…メインポンプユニット、１０３…メインポンプ、１０４…モータ、１０５…一次側配管、１０６…二次側配管、１０７…スプリンクラーヘッド。

Claims (3)

1. メインポンプユニットを有する消火設備に接続され、前記メインポンプユニットの配管内圧力に応じて前記メインポンプユニットの流路に流体を圧送する補助加圧用のポンプ装置であって、
   ポンプ部と、
   前記ポンプ部の一次側に接続される吸込配管と、
   前記ポンプ部の二次側に設けられ、前記メインポンプユニットの流路に接続される吐出配管と、を有し
   前記ポンプ部は、第１ポンプ室及び第２ポンプ室を備える多段式の渦流ポンプであって、
   前記ポンプ部の一次側の流路を絞ることでキャビテーションを利用して流量を制限するオリフィス部を備えることを特徴とする、補助加圧ポンプユニット。
2. 前記多段式の渦流ポンプの吐出口と前記第１ポンプ室、または前記ポンプ部の吸込口と前記第２ポンプ室、を連通させる連通孔が形成されたことを特徴とする請求項１記載の補助加圧ポンプユニット。
3. 前記ポンプ部の一次側に前記吸込配管を介して接続される呼水槽を備え、
   前記吸込配管から分岐して前記オリフィス部を備える前記吸込配管と並列に設けられ、
   前記呼水槽に接続される、バイパス配管を備えることを特徴とする請求項１記載の補助加
   圧ポンプユニット。