JP7667441B2 - 循環ポンプユニット - Google Patents

Description

本発明は、給湯栓等から即座に給湯するために高温の湯水を循環させる即湯循環システムの循環ポンプユニットに関する。

従来から、ホテル、病院等の複数の給湯栓を備えた施設において、給湯装置によって加熱された高温の湯水を常時又は所定の周期で間欠的に循環させることにより、どの給湯栓からも即座に給湯が可能なように構成された即湯循環システムが利用されている。このような即湯循環システムでは、要求される大流量且つ高い吐出圧に対応したメカニカルシール式の循環ポンプを備えた循環ポンプユニットが使用されている。

メカニカルシール式の循環ポンプは、累積運転時間が一定時間を超えるとメカニカルシール部の摩耗により漏水が発生し易くなる。それ故、循環ポンプユニットは、循環ポンプの漏水を検知して報知するように構成されている。例えば漏水パンが受けた漏水を貯留タンク等に貯留し、貯留タンクの水位が所定の水位に到達したときに、ランプの発光やアラーム音等により漏水を報知する。

本願出願人は、貯留タンクには排水口が設けられ、排水口には外部に排水するための排水ホース（排水管）を接続し、貯留タンクに所定量以上の漏水が溜まった場合に、屈曲Ｕ字管によるサイホン現象を利用してその漏水を外部へ自動的に排出する技術を提案している（特願２０２０－８８５４２）。

即ち、排水ホースを排水口から上方へ延ばし、その排水ホースの途中部を貯留タンクの頂部近くの位置で屈曲させて下方へ延ばして屈曲部の付近を外部に固定し、排水ホースの下端を外部の排水部に接続する。貯留タンク内の漏水の水位が上記の屈曲部に達すると、貯留タンク内の漏水がサイホン現象により一気に排出される。

ここで、特許文献１には、電動機で駆動されるポンプを有する水中ポンプにおいて、電動機ケーシングとポンプケーシングの間に軸封装置が内蔵された軸封室と、この軸封室から漏洩した漏水を溜める液溜室と、液溜室の水位を検知する水位検知手段とを設け、液溜室に溜まる漏水が所定の満水位に達する満水時期を予測する満水予測システムが開示されている。

上記特許文献１の技術により、水中ポンプにおいて液溜室が満水となる満水時期は予測可能である。他方、前記の循環ポンプユニットの場合、貯留タンクが満水となってもサイホン現象を利用して自動的に排水できるため、貯留タンクの満水時期は問題ではない。

特開２０２１－９９０８４号公報

上記の循環ポンプのメカニカルシールは、経年的に摩耗が進むと、漏水量が徐々に増加していく。前記貯留タンクに漏水を溜め、水位検知手段により所定水位を検知して報知し、排水ホースからサイホン現象を利用して排水する技術では、貯留タンクのオーバーフローは防止できるが、シール部の劣化度合いを検知することはできない。

そのため、シール部材の劣化度合いの判定は作業者の経験に頼ることになり、シール部の交換やメンテナンスを過不足のない適切な時期に行うことが難しく、循環ポンプのシール部の劣化の度合いを検知する技術が要請されている。

本発明の目的は、循環ポンプユニットのシール部の劣化度合いを判定可能にする技術を提供することである。

請求項１の発明の循環ポンプユニットは、湯水を循環させる循環ポンプと、前記循環ポンプの吸込側に接続された吸込配管と、前記循環ポンプの吐出側に接続された吐出配管をケーシング内に有し、前記循環ポンプの下側に前記循環ポンプの漏水を受ける漏水パンと、前記漏水パンが受けた漏水を貯留する貯留タンクが配設されるとともに、前記貯留タンク内の所定水位を検知する水位検知手段を備え、前記貯留タンクに所定量以上の漏水が貯留された場合にはサイホン現象を利用して貯留された漏水を一気に排出する循環ポンプユニットにおいて、 前記水位検知手段が所定水位を検知してからその所定水位以上の水位の継続時間を計測、記憶し、前記継続時間の経年的な変化に基づいて前記循環ポンプのシール部の劣化度合いを判定することを特徴としている。

上記構成によれば、水位検知手段が所定水位を検知後も漏水が徐々に貯留されていって所定量以上の漏水が貯留されると、サイホン現象により一気に排水される。
前記水位検知手段は、所定水位を検知したときＯＮになり、その後の排水の途中において所定水位を検知しなくなるとＯＦＦになるため、ＯＮからＯＦＦまでの継続時間を計測、記憶していき、その継続時間の経年的な変化に基づいて循環ポンプのシール部の劣化度合いを判定する。

即ち、シール部の劣化の度合いが進むほど漏水量が増加するため、前記継続時間が短くなるから、継続時間の経年的な変化に基づいて循環ポンプのシール部の劣化度合いを判定することができる。このように、水位検知手段と、サイホン式の排水手段とを有効活用して簡単な構成により循環ポンプのシール部の劣化度合いを精度よく判定することできる。

請求項２の発明の循環ポンプユニットは、請求項１の発明において、前記貯留タンクから漏水を前記ケーシング外部に排水するための排水部が前記貯留タンクよりも低い位置に設けられ、前記貯留タンクの底部から前記排水部に延びる排水ホースと、前記排水ホースの途中部を前記所定水位の高さ以上の位置に固定していることを特徴としている。

上記構成によれば、貯留タンク内の漏水の水位が前記所定水位の高さ以上の位置になると、排水が開始され、サイホン現象により排水が継続され、貯留タンクが空になると排水が停止する。上記のような排水ホースとその途中部を固定する機構とからなる簡単な構成により、貯留タンクからの自動排水を達成することができる。

請求項３の発明の循環ポンプユニットは、請求項１又は２の発明において、前記循環ポンプユニットは、通信網を介してサーバに通信接続されており、前記継続時間の開始又は終了度に前記継続時間の時間データを前記サーバに送信し、前記サーバにおいて時間データを記憶することを特徴としている。

上記の構成によれば、水位検知手段が所定水位を検知してからその所定水位以上の水位の継続時間の開始又は終了ごとに前記継続時間の時間データを前記サーバに送信し、サーバにおいて時間データを記憶する。尚、上記の開始時に送信する場合は、前回の継続時間の時間データを送信し、上記の終了時に送信する場合は、今回の継続時間の時間データを送信する。このように、サーバに継続時間の時間データを集めて記憶することにより、複数箇所に設置した複数の循環ポンプユニットについてのシール部の劣化の度合いを判定することができる。

本発明の循環ポンプユニットによれば、水位検知手段が所定水位を検知してからその所定水位以上の水位の継続時間を計測、記憶し、その継続時間の経年的な変化に基づいて循環ポンプのシール部の劣化度合いを判定することができ、その継続時間データをサーバに記憶することで、サーバにおいて、複数箇所に設置した複数の循環ポンプユニットの循環ポンプのシール部の劣化度合いを判定することができる。

本発明の実施例に係る循環ポンプユニットの斜視図である。 図１の循環ポンプユニットを反対側から見た斜視図である。 循環ポンプと漏水パンの要部斜視図である。 漏水パンと貯留タンクの説明図である。 貯留タンクの内部を示す縦断面図である。 排水ホースの途中部の留め具の説明図である。 フロートスイッチのＯＮ，ＯＦＦ、排水動作、水位、継続時間を説明するタイムチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面に基づいて説明する。
最初に、連結式給湯システムの構成について説明する。
図１に示すように、連結式給湯システム３０は、並列接続された複数の給湯装置３１ａ～３１ｄと、複数の給湯装置３１ａ～３１ｄに湯水を循環供給可能にする循環通路３２と、この循環通路３２に並列接続された複数の循環ポンプ１ａ，１ｂと、使用する循環ポンプ１ａ，１ｂに応じて流路を切り替える切替弁３３と、これらを駆動して給湯運転を制御する制御手段としてシステムコントローラ３４を有する。尚、連結式給湯システム３０の給湯装置の台数、ポンプの台数は、例えば必要な給湯能力等によって適宜設定可能である。

給湯先として例えば給湯栓３２ａ～３２ｃの他にも図示外の複数の給湯栓を有する施設において、どの給湯栓からでもすぐに給湯可能なように、温水を循環させる循環通路３２が敷設されている。この循環通路３２に温水を供給する給湯装置３１ａ～３１ｄには、小流量の給湯から大流量の給湯まで対応可能であること、故障により給湯できない事態が発生しないことが要求されるので、複数の給湯装置３１ａ～３１ｄを有する連結式給湯システム３０が循環通路３２に接続されている。給湯栓３２ａ～３２ｃから給湯された場合には、矢印Ｗで示すように上水が循環通路３２に供給される。

システムコントローラ３４には、各種設定等を行うための操作端末３５と通信装置３６が通信可能に接続され、システムコントローラ３４が通信装置３６を介して外部通信網３７（例えばインターネット）に接続されている。外部通信網３７には、例えば連結式給湯システム３０から受信する情報に基づいて保守サービスの提供を管理する管理サーバ３８が接続されている。管理サーバ３８は、発生した不具合に迅速に対応可能なように、また発生する不具合を未然に防止可能なように、連結式給湯システム３０の保守サービス提供者、製造者によって提供されたものである。

次に、前記循環ポンプ１ａ，１ｂを有する循環ポンプユニット３について説明する。
循環ポンプ１ａ，１ｂはメカニカルシール式のポンプである。
図２，図３に示すように、循環ポンプユニット３は、直方体形状のケーシングを構成するフレーム５を有し、このフレーム５に図示外のパネルが天面及び前後左右の４つの側面に装着される。ケーシング内には、湯水を循環させる循環ポンプ１ａ，１ｂと、循環ポンプ１ａ，１ｂの吸込側に接続された吸込分配管６ａ，６ｂと、循環ポンプ１ａ，１ｂの吐出側に接続された吐出分配管７ａ，７ｂが固定されている。尚、矢印Ｆ，Ｌ，Ｕは循環ポンプユニット３の前方，左方，上方を夫々示している。

循環ポンプ１ａ，１ｂの下方には、加熱された湯水の体積膨張を吸収するための２つの膨張タンク８，９が配設されている。膨張タンク８，９の側方には、循環ポンプ１ａ，１ｂの駆動を制御する制御基板が被水しないように保護する制御ボックス１０が配設されている。また、外部に排水するための排水部１１が配設され、排水部１１は施設の排水管等に接続されている。

２つの循環ポンプ１ａ，１ｂは、これら循環ポンプ１ａ，１ｂからの漏水を受けるトレイ状の漏水パン１２に載置されて固定されている。漏水パン１２は、フレーム５の中段部に例えばビス等により締結固定されている。循環ポンプユニット３は、湯水を常時又は所定の周期で間欠的に循環させるように駆動される。このとき２つの循環ポンプ１ａ，１ｂは同時には駆動されず、例えば所定時間毎に循環ポンプ１ａと循環ポンプ１ｂを交互に駆動させて、累積運転時間が一定時間となるまでの耐用期間を長くしている。

循環ポンプユニット３外から吸込配管６に湯水が供給される。この吸込配管６は２つの吸込側分配管６ａ，６ｂに分岐され、これら吸込側分配管６ａ，６ｂが対応する循環ポンプ１ａ，１ｂの吸込側に夫々接続され、吸込側分配管６ａ，６ｂが前記の切替弁３３に接続されている。２つの循環ポンプ１ａ，１ｂの吐出側には、吐出側配管７ａ，７ｂが夫々接続されている。

図１，図２に示すように、吐出側配管７ａ，７ｂは逆止弁１４ａ，１４ｂを夫々有し、一方の循環ポンプの駆動により圧送される湯水が他方の停止している循環ポンプ側に流入して吸込配管６側に逆流することを防いでいる。

図３～図５に示すように、漏水パン１２は、例えば矩形状の金属製の板材によって浅いトレイ状に形成されている。この漏水パン１２を下側から支える支持フレーム１８が漏水パン１２の長辺方向に平行に取り付けられ、支持フレーム１８の両端部が循環ポンプユニット３のフレーム５にビス等によって締結固定される。漏水パン１２の長辺方向に並ぶように２つの循環ポンプ１ａ，１ｂが漏水パン１２に載置される。

２つの循環ポンプ１ａ，１ｂの間で漏水パン１２の中央部分には、下方に凹ませた集水部１９を有し、循環ポンプ１ａ，１ｂからの漏水が集水部１９に集められる。集水部１９の中央部分には円形の開口部が設けられている。循環ポンプ１ａ，１ｂの漏水が漏水パン１２の外に飛び散らないように、循環ポンプ１ａ，１ｂの下部側面を集水部１９側以外の３方から覆うスプラッシュガード２０ａ，２０ｂが設けられている。

漏水パン１２の下方には、漏水パン１２が受けた漏水を貯留する貯留タンク２１が配設されている。図５に示すように、貯留タンク２１は、上部に筒状の漏水導入口２１ａを有し、下部には排水口２１ｂを有する。集水部１９の中央部分の開口部には、上部がフランジ状に形成された筒状ブラケット２２が上方から装着されている。

筒状ブラケット２２の内周には内ネジが形成され、貯留タンク２１の筒状の漏水導入口２１ａの外周に外ネジが形成されている。筒状ブラケット２２を漏水導入口２１ａに螺合させることにより、貯留タンク２１が漏水パン１２に固定される。漏水は、筒状ブラケット２２の内側を通って漏水導入口２１ａから貯留タンク２１内に流れ込む。漏水導入口２１ａには、漏水以外の異物を捕集するためのフィルタ２１ｃが装着されている。

貯留タンク２１が漏水パン１２に固定された状態で、貯留タンク２１の底部２１ｄは排水口２１ｂに向かって下がるように傾斜している。排水口２１ｂの上方には、貯留された漏水の所定水位を検知するフロートスイッチ２１ｅ（水位検知手段）が配設されている。
このフロートスイッチ２１ｅは、制御ボックス１０内の制御基板に接続され、この制御基板は、システムコントローラ３４に接続されている。

フロートスイッチ２１ｅは、貯留された漏水の水位に応じて移動するフロート２１ｆを有し、貯留タンク２１内の水位が例えば貯留タンク２１の高さの半分の所定水位以上になるとＯＮ状態になり、漏水発生を報知するように構成されている。尚、漏水発生の報知は図示外のランプの発光等によって行われ、所定の解除操作が行われるまでは、フロートスイッチ２１ｅがＯＦＦになっても報知の状態が継続される。

図４に示すように、排水口２１ｂには、貯留タンク２１内の漏水を排水部１１に排出するための排水ホース２４が接続されている。排水ホース２４は、可撓性を有する合成樹脂材料で形成されて容易に曲げることができ、曲げた状態でも内部通路が潰れず閉塞しない。

一端が排水口２１ｂに接続された排水ホース２４は、他端が排水部１１に接続された排水ホッパ１１ｂまで延びて留め具１１ａにより固定されている。排水ホース２４の途中部２４ａは、所定水位よりも高い位置に持ち上げられた状態で、防水パン１２の支持フレーム１８に留め具２５（固定手段）によって固定されている。

排水ホース２４の途中部２４ａが所定水位よりも高い位置にあるので、貯留タンク２１には漏水を所定水位以上まで（貯留タンク２１の頂部まで）貯留することができる。貯留タンク２１の水位が排水ホース２４の途中部２４ａの高さに到達すると、サイホン現象によって下方の排水部１１に排水され、貯留タンク２１がほぼ空の状態になる。

図６に示すように、留め具２５は、例えば排水ホース２４の途中部２４ａを吊り上げるように折り曲げられた帯状のナイロンクランプの両端部が重ねられて、ビス２５ａ等により支持フレーム１８に締結固定される着脱可能なものである。これ以外にも、排水ホース２４の途中部２４ａを支持フレーム１８に着脱可能に固定する種々の留め具を用いることができる。

ここで、この循環ポンプユニット３においては、前記フロートスイッチ２１ｅ（水位検知手段）が前記所定水位を検知してからその所定水位以上の水位の継続時間を計測、記憶し、その継続時間の経年的な変化に基づいて循環ポンプ のシール部の劣化度合いを判定するように構成されている。

図７に示すように、フロートスイッチ２１ｅは、貯留タンク２１内の水位が所定水位になるとＯＮになり、その検出信号が制御ボックス１０内の制御基板に送られ、その制御基板からシステムコントローラ３４へ送信されて、ランプの発光等により報知されるとともに、システムコントローラ３４の表示部にフロートスイッチ２１ｅのＯＮが報知される。

フロートスイッチ２１ｅがＯＮしてからも漏水が貯留タンク２１に貯留されていく。貯留タンク２１内の漏水の水位が次第に上昇していき、排水ホース２４の途中部２４ａの高さに達すると、排水ホース２４を介してサイホン現象による排水動作が開始される。その後排水が進行していき、漏水の水位が所定水位以下になると、フロートスイッチ２１ｅがＯＦＦとなり、その検出信号がシステムコントローラ３４へ送信され、上記のＯＦＦ後も排水が進行していき、貯留タンク２１内がほぼ空の状態になると排水動作が終了する。

システムコントローラ３４は、フロートスイッチ２１ｅのＯＮからＯＦＦまでの継続時間（所定水位以上の水位の継続時間）を計時し、ＯＦＦになった時点でその今回の継続時間のデータを外部通信網３７を介して管理サーバ３８へ送信する。
管理サーバ３８は、上記の継続時間のデータをメモリに記憶していき、定期的（例えば、毎日零時）に、最新の継続時間のデータを、予め設定して格納されている劣化度合い判定基準に適用して循環ポンプ１ａ，１ｂのシール部の劣化度合いを判定する。尚、劣化度合い判定プログラムは予め管理サーバに格納されている。

即ち、循環ポンプ１ａ，１ｂのシール部の劣化度合いが進行する程、漏水量が増加するため上記の継続時間が短くなる。これに鑑み、劣化度合い判定基準は、継続時間をパラメータとして、例えば、劣化レベルＡ（例えば、残り寿命１２ケ月），劣化レベルＢ（例えば、残り寿命６ケ月），劣化レベルＣ（例えば、残り寿命３ケ月）のように設定されている。
また、上記のように判定した劣化レベルがシステムコントローラ３４へ送信されて表示されるように構成してもよい。

以上説明した循環ポンプユニット３の作用、効果について説明する。
貯留タンク２１に設けた水位検知手段（フロートスイッチ２１ｅ）と排水ホース２４を含むサイホン式の排水手段を有効利用して、貯留タンク２１内の漏水について水位検知手段が所定水位を検知してからその所定水位以上の水位の継続時間を計測して記憶し、その継続時間の経年的な変化に基づいて、循環ポンプ１ａ，１ｂのシール部の劣化度合いを判定する。

このように、水位検知手段と、サイホン式の排水手段とを有効活用して簡単な構成により循環ポンプ１ａ，１ｂのシール部の劣化度合いを精度よく判定することできる。
水位検知手段が所定水位を検知してからその所定水位以上の水位の継続時間を計測、記憶し、その継続時間データを管理サーバ３８に記憶することで、管理サーバ３８において、複数箇所に設置した複数の循環ポンプユニット３の循環ポンプ１ａ，１ｂのシール部の劣化度合いを判定することができる。

前記実施形態を変更する例について説明する。
１）フロートスイッチ２１ｅがＯＮになった時点で、前回の継続時間のデータを管理サーバ３８に送信するように構成してもよい。
２）水位検知手段は、フロートスイッチ２１ｅ以外、例えば、電極式や超音波式の構成のものであってもよい。
３）その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、上記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。

１ａ，１ｂ 循環ポンプ
３ 循環ポンプユニット
６ａ，６ｂ 吸込分配管
７ａ，７ｂ 吐出分配管
１１ 排水部
１２ 漏水パン
２１ 貯留タンク
２１ｅ フロートスイッチ（水位検知手段）
２４ 排水ホース
２４ａ 途中部
３８ 管理サーバ

Claims (3)

1. 湯水を循環させる循環ポンプと、前記循環ポンプの吸込側に接続された吸込配管と、前記循環ポンプの吐出側に接続された吐出配管をケーシング内に有し、前記循環ポンプの下側に前記循環ポンプの漏水を受ける漏水パンと、前記漏水パンが受けた漏水を貯留する貯留タンクが配設されるとともに、前記貯留タンク内の所定水位を検知する水位検知手段を備え、前記貯留タンクに所定量以上の漏水が貯留された場合にはサイホン現象を利用して貯留された漏水を一気に排出する循環ポンプユニットにおいて、
   前記水位検知手段が所定水位を検知してからその所定水位以上の水位の継続時間を計測、記憶し、
   前記継続時間の経年的な変化に基づいて前記循環ポンプのシール部の劣化度合いを判定することを特徴とする循環ポンプユニット。
2. 前記貯留タンクから漏水を前記ケーシング外部に排水するための排水部が前記貯留タンクよりも低い位置に設けられ、前記貯留タンクの底部から前記排水部に延びる排水ホースと、前記排水ホースの途中部を前記所定水位の高さ以上の位置に固定していることを特徴とする請求項1に記載の循環ポンプユニット。
3. 前記循環ポンプユニットは、通信網を介してサーバに通信接続されており、前記継続時間の開始又は終了ごとに前記継続時間の時間データを前記サーバに送信し、前記サーバにおいて時間データを記憶することを特徴とする請求項１又は２に記載の循環ポンプユニット。