JP2004124763A

JP2004124763A - 先行待機型立軸ポンプ

Info

Publication number: JP2004124763A
Application number: JP2002287918A
Authority: JP
Inventors: Takeo Shiba; 芝　丈夫
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】インペラ揚水水位以下のレベルにて揚水の停止、再開を自動的に切換える。
【解決手段】ポンプケーシング２のインペラ５よりも低位置に、下端が停止水位Ｌ３となるよう配した空気管１６の上部を、導管１５にて接続する。空気管１６の上端に小孔２０を備えた上部ストッパ部材１９を取り付け、内側に浮動体１７を収納する。浮動体１７は、側壁上部と下部にそれぞれ開口部２８と２９を設け、上端にストッパ２６を備えた円筒部材２４の下側に、浮子２５を取り付けて構成する。予めインペラ５を回転駆動し待機運転させ、ポンプ井８水位がインペラ揚水水位に達した時点で揚水を開始させる。ポンプ井８水位が停止水位Ｌ３に低下すると、下端開口部１６ａから空気管１６、導管１５を経てインペラ５下方に空気を導入させて揚水を停止させる。水位の再上昇時には、空気管１６内にて浮動体１７を浮上させてストッパ２６により小孔２０を塞ぎ、揚水を再開させる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は大雨等によりポンプ井の水位が上昇したときに直ちに排水を開始できるよう予め駆動状態で待機させる先行待機型立軸ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
下水道設備として設けられる排水ポンプ機場は、地域住民を浸水等の被害から守るために、降雨時にはポンプ井に流入する雨水を速やかに排除できるようにすることが要求される。
【０００３】
ところで、近年、都市部等では、宅地化や舗装化の進展に伴い、大半の雨水が地面に浸透せずに下水道へ集中するという状況にあり、更に、熱帯地域のスコールのような局所的集中豪雨が発生することがあることから、下水道への雨水流入量の増大と流達時間の短縮等により、排水ポンプ機場に急激に且つ大量の雨水が流入することがある。
【０００４】
排水ポンプ機場では、停電等の異常時にもポンプの駆動が可能なようにポンプ用駆動装置としてはエンジンが一般的に用いられているが、ポンプ井の水位が上昇してからポンプ駆動用エンジンを始動させ、ポンプを起動させて排水を開始させる運転方式では、上記ポンプ駆動用エンジンの立上げに時間がかかるため、上記の都市部における局所的集中豪雨時のようにポンプ井へ大量の雨水が急激に流入する場合には、排水が間に合わなくなって水害の発生につながる虞がある。
【０００５】
そのために、ポンプ井の水位に関係なく降雨状況によって予めポンプを始動させておくことで、ポンプ井の水位上昇に伴って直ちに排水を開始できて、駆動装置の発動・停止頻度を少なくできるようにした先行待機型立軸ポンプが開発されてきている。
【０００６】
この種の先行待機型立軸ポンプとして従来提案されているものの一つとしては、図１１にその一例の概略を示す如きものがある（たとえば、特許文献１参照）。これは、垂直方向に延び且つ上端部を横向きに屈曲させたポンプケーシング２の垂直部３の軸心位置に、下端部にインペラ５を一体に取り付けたポンプ軸４を配置し、上記ポンプケーシング２の垂直部３の軸心部に配置すると共に放射方向の支持部材７を介してポンプケーシング２の内壁に取り付けてある軸受６に、上記ポンプ軸４のインペラ５取付部分の直上位置を回転自在に支持させ、更に、上記ポンプ軸４の上部を、上記ポンプケーシング２の屈曲部における上側壁を貫通して上方へ突出させると共に、該ポンプ軸４の上端側に、図示しないポンプ駆動用エンジンを接続して立軸ポンプ本体１を形成し、且つ上記立軸ポンプ本体１を排水ポンプ機場におけるポンプ井８に設置するときに下端がポンプ井８の下部に達する長さとしてあるベルマウス９を、上記ポンプケーシング１の吸入側となる下端に取り付け、更に、上記インペラ５の下端レベルよりも所要寸法低い位置となるベルマウス９の所要個所に、逆Ｕ字形状としてある吸気管１０の一端部を連通接続すると共に、該吸気管１０の他端を開口端（自由端）１０ａとしてインペラ５よりも所要寸法高い位置にてポンプ井８内に開口させた構成としてある。これにより集中豪雨等のポンプ井８内への雨水の急な流入が予想されるときに、降雨情報に基いて予めポンプ駆動用エンジンを始動させ、該エンジンの回転駆動力によりポンプ軸４と一体にインペラ５を回転駆動させて気中にて待機運転させておくことにより、雨水の流入によりポンプ井８内の水位が上昇して図１１に一点鎖線で示す如くインペラ揚水水位Ｌ１に達したときに、予め回転駆動状態とされている上記インペラ４によりポンプ井８内より揚水を直ちに開始させて、ポンプケーシング２の上端部に図示しない排水ダクトを介して接続した吐水槽へ排水させることができるようにしてある。このため上記揚水開始時には、吸気管１０の開口端１０ａが空気中にあることから該吸気管１０を通して空気を吸入させることにより揚水を気水混合状態で行わせ、その後、水位が更に上昇して図１１に二点鎖線で示す如く吸気管１０の開口端１０ａのレベルＬ２を越えると、該吸気管９を介した空気の吸い込みが阻止されることによりポンプ井８内の水を通常運転状態で揚水して吐水槽へ排出させることができるようにしてある。
【０００７】
その後、ポンプ運転による揚水、排水処理に伴ってポンプ井８の水位が低下する場合は、図１１に二点鎖線で示した如く吸気管１０の開口端１０ａのレベルＬ２まで水面が低下すると、吸気管１０から空気を吸入させて気水混合運転による揚水を行わせる。更に、水面が、図１１に一点鎖線で示すインペラ揚水水位Ｌ１よりも低下した場合には、インペラ５の下方に吸気管１０から吸入される空気を導入させてエアロックを生じさせることにより、回転駆動が継続されるインペラ４の上側には水を保持させた状態のまま揚水を停止させるようにしてある。再び水位が図１１に一点鎖線で示す如きインペラ揚水水位Ｌ１まで上昇した場合には、直ちに揚水を再開できるようにしてある。
【０００８】
又、先行待機型立軸ポンプの他の形式のものとしては、図１２に示す如きものも提案されている（たとえば、特許文献２、特許文献３参照。）。これは、上記と同様に、立軸ポンプ本体１を形成すると共に、ポンプケーシング２の下端にベルマウス９を取り付けてなる構成において、上記ベルマウス９におけるインペラ５の下端よりも所要寸法下方位置に、途中に空気流通量を制御するための空気弁（流量制御弁）１２を備えた吸気管１１の下端側となる一端部を連通接続すると共に、該吸気管１１の上端側となる他端部を開口端１１ａとして常時空気中に開放されるようにポンプ井８内の高所位置に配置する。更に、ポンプ井８内に該ポンプ井８水位を検出するための水位検出手段１３を設けた構成として、図示しないポンプ駆動用エンジンの回転駆動力によりインペラ５を予め回転駆動させた状態にて、ポンプ井８水位の変動を上記水位検出手段１３にて検出し、検出された水位に応じて上記空気弁１２の開度を制御する。これにより上記吸気管１１を通してポンプケーシング２内に吸入される空気の量を制御して、立軸ポンプ本体１の運転状態を、気中運転状態と、気水混合運転状態と、通常運転状態と、回転駆動中のインペラ５の上側に水を保持させたまま揚水を停止させるエアロック状態とを切替えることができるようにしてある。
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−７７９８４号公報
【特許文献２】特開平９−２４２６８３号公報
【特許文献３】特開２０００−２７７８６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図１１に示した形式の先行待機型立軸ポンプでは、ポンプ井８水位の変動に対応した揚水開始と、エアロックにより揚水を停止させた待機運転状態と、該待機運転状態からの揚水再開という運転状態の切り替えを、いずれもポンプ井８水位がインペラ５の下端レベル、すなわち、インペラ揚水水位Ｌ１に達するか否かに依存して行うようにしてあるため、インペラ揚水水位Ｌ１よりも低い水位に対しては、揚水停止と揚水再開を切り替えるための水位を設定できないというのが実状である。
【００１１】
一方、図１２に示した形式の先行待機型立軸ポンプでは、吸気管１１に設けてある空気弁１２の開閉を切替えることにより、インペラ揚水水位よりも低いポンプ井８水位において揚水停止や揚水再開の運転状態を切り替えることは可能であるが、空気弁１２の切替作動用の動力源、ポンプ井８水位の検出、空気弁１２駆動のための信号発信等、動力及び付帯計装設備が必要になるという問題がある。又、かかる方式の場合には、これらの動力や付帯計装設備に不具合が生じると、作動不能になる虞が生じるという問題もある。
【００１２】
そこで、本発明は、揚水停止水位及び揚水再開水位をインペラ揚水水位よりも低い水位に設定でき且つポンプ井水位の変動に応じて揚水開始、揚水停止、揚水再開を自動的に切換えて実施させることができる先行待機型立軸ポンプを提供しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、立軸ポンプの吸入部におけるインペラ下端部よりも所要寸法低い位置に、下端部が所望する停止水位レベルとなるように上下方向に配置してある空気管の上端部を導管を介して連通接続し、且つ上記空気管内に、ポンプ井の水位に追随して空気管内を昇降移動することにより該空気管を通して立軸ポンプのインペラ下方へ導入される空気量を調節することができるように浮動体を収納してなる構成とする。
【００１４】
立軸ポンプのインペラを予め回転駆動した状態にて、雨水の流入によりポンプ井水位が上昇してインペラ揚水水位に達すると、立軸ポンプによる揚水が開始される。その後、ポンプ井水位が低下すると、該ポンプ井水位の変動に追随して空気管内にて浮動体が昇降移動させられ、これにより、該空気管を通して立軸ポンプのインペラの下方へ導入される空気量が調節される。この際、たとえば、空気管を通してインペラの下方へ多量の空気を導入させると、エアロックが生じるため、回転駆動されるインペラの上側には水が保持されたまま揚水が停止される。その後、ポンプ井の水位が再び上昇し、これに追随して空気管内にて浮動体が変位することにより空気管を通して立軸ポンプのインペラ下方への空気の供給が遮断されると、インペラの吸引力によりポンプ井の水が立軸ポンプに吸引され、これにより、揚水が再開されるようになる。
【００１５】
又、空気管を、上端部に小孔を有し且つ下端に大きな下端開口部を有する構成とし、又、浮動体を、所要の高さ寸法として上端部にストッパを設け且つ下部側壁に開口部を設けた円筒部材と、該円筒部材の下側に、上記開口部が水位上面となるように浮力を付与するための浮子を取り付けてなる構成とし、該浮動体が上記空気管内にて上限まで上昇することにより、上記ストッパにて上記空気管上端部の小孔を閉塞できるようにした構成とする。これにより、空気管内にて水位が上昇するときに、該水位の上昇に伴って浮動体を上昇させることにより該空気管への空気の流入経路を閉塞できると共に、空気管内の水位が下端開口部位置となるときに、該空気管の下端開口部に浮動体の開口部を露出させることができることから、該開口部を通してて空気管内へ多量の空気を導入させることができる。
【００１６】
更に、空気管の上端部の小孔を、上部ストッパ部材に設けて、該上部ストッパ部材を上記空気管の上端部に着脱自在に取り付けてなる構成とし、上部ストッパ部材を取り外すことにより上記空気管の上端部より、該空気管内の浮動体を取り出せるようにした構成とすることにより、空気管内に収納する浮動体を容易に取り替えることが可能になることから、浮動体を、円筒部材の高さ寸法が異なる浮動体に取り替えることにより、空気管内にて浮動体が上昇するときにおける空気管上端部に設けてある小孔を閉塞させるタイミングを変化させることができ、したがって、エアロックによる揚水停止状態から揚水を再開させるための水位を容易に変更することが可能になる。
【００１７】
更に又、空気管の下部側壁に側壁開口部を設けて、円筒部材の下部側壁における上記空気管の側壁開口部と反対側となる位置に開口部を備えた浮動体と、円筒部材の下部側壁における上記空気管の側壁開口部側となる位置に開口部を備えた浮動体とを用意して、該各浮動体のいずれか一方を空気管に収納させるようにした構成とする。これにより、空気管に収納して使用する浮動体を交換すれば、ポンプ井水位が高い状態から徐々に低下するときに、空気管内に多量の空気を取り込ませるタイミングを変更できるため、ポンプによる揚水運転状態からエアロックを生じさせて揚水を停止させるための揚水停止水位を容易に切替えることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
図１（イ）（ロ）乃至図６は本発明の先行待機型立軸ポンプの実施の一形態を示すもので、図１（イ）（ロ）に要部の詳細を、又、図２に全体構造をそれぞれ示す如く、図１１に示したものと同様の立軸ポンプ本体１を形成すると共に、ポンプケーシング２の下端にベルマウス９を取り付けてなる構成において、上記ポンプケーシング２におけるインペラ５の下端よりも所要寸法低い位置の周壁部の所要個所に、内外方向に貫通する開口部１４を設けて、外方へ所要寸法突出するよう導管１５を連通接続すると共に、該導管１５の突出端部に、上下方向に延びる円筒形状とし且つ下端が所望する揚水停止水位Ｌ３と同レベルになるよう配置してある空気管１６の側壁上端部を連通接続する。更に、該空気管１６内に、ポンプ井８の水位の変化に追随して昇降移動する浮動体１７を収納して、該空気管１６内における浮動体１７の昇降移動により、該空気管１６より導管１５を通してポンプケーシング２内へ流入する空気の量を制御し、これにより揚水停止及び揚水再開のポンプ運転状態を切り替えることができるようにする。
【００２０】
詳述すると、上記空気管１６は、上端にフランジ１８を形成して、該フランジ１８上に、空気管１６の軸心部と対応する中心部に小孔２０を備えた円盤状の上部ストッパ部材１９を載置して、該ストッパ部材１９の外周縁部を取付ボルト２１にて着脱自在に取り付ける。又、空気管１６の下端には、軸心方向に対して斜めに切断した形状として下端開口部１６ａを形成して、ポンプ井８水位が上方から徐々に低下するときに、上記下端開口部１６ａの面積をポンプ井８水位の低下に伴って漸次増加させることができるようにする。更に、上記下端開口部１６ａの最下端部と対応する空気管１６内周面に、内向きに所要寸法突出して後述する浮動体１７の段差部２３を係止させるための下部ストッパ部材２２を設けて、上下の各ストッパ部材１９と２２により空気管１６内に収納した浮動体１７の昇降移動範囲を定めることができるようにする。
【００２１】
上記浮動体１７は、上記空気管１６の内径よりもやや小さい外径とし且つ上下方向に所要の高さ寸法を備えて下端に底板２４ａを備えてなる円筒部材２４の下側に、該円筒部材２４よりも所要寸法細い径の浮子２５を同軸心配置すると共に、該浮子２５の上端を上記円筒部材２４の下面に一体に取り付けて、上記円筒部材２４の下端外周縁部に、上記空気管１６の下端に設けた下部ストッパ部材２２に係合させるための段差部２３を形成する。
【００２２】
又、上記円筒部材２４の上端部軸心位置に、小径の円板状のストッパ２６を、該ストッパ２６の上面が円筒部材２４の上端よりもやや上方へ突出するよう配置すると共に、支持部材２７を介し円筒部材２４の上端部に取り付けた構成として、浮動体１７が空気管１６内にて上限まで上昇するときに、上記ストッパ２６が空気管１６の上端に取り付けてある上部ストッパ部材１９に衝合するようにすると同時に、上記ストッパ２６によりストッパ部材１９の小孔２０を閉塞できるようにする。
【００２３】
更に、上記円筒部材２４の上端部壁面には、浮動体１７が空気管１６内にて上限まで上昇移動してストッパ２６が上部ストッパ部材１９に衝合する配置となるときに、導管１５に臨むよう開口部２８を設け、且つ円筒部材２４の下端部壁面には、浮動体１７が空気管１６内にて下限まで下降移動して段差部２３が下部ストッパ部材２２に係止される配置となるときに、空気管１６の下端開口部１６ａの最上端部側に露出するよう開口部２９を設け、更に又、円筒部材２４の底板２４ａの外周部には、所要寸法の小孔３０を設けて、ポンプ井８水位が空気管１６の下端よりも高く且つ立軸ポンプ本体１が通常運転による揚水状態にあるときには、空気管１６の下端開口部１６ａから吸入した水を、空気管１６より上記小孔３０を通して浮動体１７の円筒部材２４内に導入した後、該円筒部材２４内を上方へ流通する水を、開口部２８、導管１５を通してポンプケーシング２内へ導くことができるようにし、且つポンプ井８水位が空気管１６の下端開口部１６ａのレベルに設定される停止水位Ｌ３まで低下する場合には、該下端開口部１６ａから空気管１６内へ空気を導入できるようにし、該導入される空気を上記小孔３０を通して浮動体１７の円筒部材２４内へ導くことにより、空気管１６内の水位を徐々にポンプ井８水位と同レベルまで低下させることができるようにする。
【００２４】
なお、上記において、空気管１６内における水位が徐々に低下している間は、立軸ポンプ本体１による揚水は、気水混合状態で継続できるように上記小孔３０の寸法は調整してある。又、浮動体１７は、浮子２５の浮力により開口部２９が水位上面になるように調整してある。更に、上記浮動体１７における円筒部材２４の上下寸法は、ポンプ井８水位が低水位の状態から揚水再開を望む水位Ｌ４まで増加し、該ポンプ井８水位と同様に空気管１６内の水位が揚水再開水位Ｌ４まで上昇するときに、空気管１６内にて浮上する浮動体１７のストッパ２６が、空気管１７上端部に取り付けてあるストッパ部材１９に衝合するよう設定、すなわち、図１（イ）に矢印ｈで示す高さ寸法が共に等しくなるよう設定してある。
【００２５】
更に又、上記浮動体１７が空気管１６内にて周方向に回転しないようにするために、空気管１６の内壁面における周方向所要位置に、軸心方向に延びるガイドレール３１を設けると共に、円筒部材２４の外周面に、該円筒部材２４と空気管１６との隙間にて周方向に延び且つ上記ガイドレール３１に対応する個所を切欠いた、リング状のガイド部材３２を取り付けて、該ガイド部材３２の切欠き部を上記ガイドレール３１に沿わせながら浮動体１７が空気管１６内にて上下方向に滑らかに摺動できるようにしてある。
【００２６】
図２における３３はポンプ軸４の上端部に変速機３４を介在させて接続したポンプ駆動用エンジン、３５は吐出側となるポンプケーシング２の上端部に吐出管３６を介して接続した吐水槽、３７は該吐水槽３５からの逆流を防ぐために吐出管３６の出口側端部に設けたフラップ弁をそれぞれ示す。その他、図１１に示したものと同一のものには同一符号が付してある。
【００２７】
上記構成としてある先行待機型立軸ポンプを使用する場合は、先ず、図１（イ）（ロ）及び図２に示す如き初期状態にて、従来の先行待機型立軸ポンプの運用方法と同様に、雨水の流入が予想される場合には、ポンプ井８水位が低い状態のうちに降雨情報に基いてポンプ駆動用エンジン３３を起動させ、該エンジン３３の回転駆動力によりインペラ５をポンプ井８水位がインペラ揚水水位Ｌ１に近づく時点にて回転駆動させて、先行待機状態としておく。
【００２８】
この状態において、雨水の流入に伴ってポンプ井８水位が上昇し、図３に示す如く、インペラ５の下端レベルであるインペラ揚水水位Ｌ１に達すると、回転駆動されるインペラ５により揚水が開始され、これによりポンプ井８内の水は、ポンプケーシング２より吐出管３６を通して吐水槽３５へ排出される。この際、空気管１６内の水位もポンプ井８水位に対応して上昇するため、空気管１６内は満水状態とされ、該空気管１６内にて浮動体１７はストッパ２６が上部ストッパ部材１９に衝合するまで浮上させられ、これにより、該上部ストッパ部材１９の小孔２０は閉塞され、この状態にて、回転駆動されるインペラ５による吸引力が作用するため、空気管１６の下端開口部１６ａから水が吸入され、該吸入された水は浮動体１７の小孔３０、円筒部材２４内、開口部２８を通過した後、導管１５を通してポンプケーシング２内へ吸入されて、ベルマウス９側より吸入される水と同様に揚水され、空気管１６に負圧が発生するのを防ぐ。
【００２９】
その後、上記先行待機型立軸ポンプによる揚水運転が継続され、ポンプ井８内の水が吐水槽３５へ順次排水されることによりポンプ井８水位が徐々に低下する際、図３に二点鎖線で示す如く、ポンプ井８水位がインペラ揚水水位と空気管１６の下端開口部１６ａとの中間にある間は、回転駆動されるインペラ５の吸引力によりベルマウス９の下端より水が吸入される。同時に、空気管１６の下端開口部１６ａは水中に没していることから、該空気管１６の下端開口部１６ａからも水が継続して吸入され、したがって、空気管１６内に空気が供給されることはなくて、該空気管１６内は引き続き満水状態となるため、空気管１６内にて浮動体１７は上限まで浮上されたままとなる。このため、上部ストッパ部材１９の小孔２０はストッパ２６にて閉塞されたままとなり、このことからも、空気管１６内へ空気が吸入されることはないため、立軸ポンプ本体１は、通常運転による揚水状態が継続される。
【００３０】
更にポンプ井８からの排水が行われて、図４に示す如く、ポンプ井８水位が予め設定してある停止水位Ｌ３付近となる、空気管１６の下端開口部１６ａの上端側レベルまで低下すると、インペラ５の吸引力により該空気管１６の下端開口部１６ａより徐々に空気が吸入されるようになり、該空気管１６内に吸入された空気は、浮動体１７の小孔３０を通して円筒部材１６内へ導かれる。すなわち、空気管１６の上部へ導かれることにより該空気管１６内における水位は徐々に低下させられ、該空気管１６内における水位の低下に伴って、空気管１６内にて浮動体１７が徐々に下降させられる。この際、浮動体１７の位置が下がると、ストッパ２６が上部ストッパ部材１９から離され、これにより該上部ストッパ部材１９の小孔２０が開放されるため、該小孔２０からも空気管１６内に空気が流入させられるようになることから、該空気管１６内における水位はポンプ井８水位と対応する空気管１６の下端開口部１６ａのレベルまで更に低下させられるようになる。なお、この間、空気管１６の下端開口部１６ａの開口量は少なく、又、上部ストッパ部材１９の小孔２０を通して空気管１６内へ流入する空気量も多くはないため、空気管１６内の空気が導管１５を通してポンプケーシング２側へ導かれたとしても、該ポンプケーシング２内にてインペラ５によって揚水される水に対してバブル状になって混入され、このため立軸ポンプ本体１による揚水は気水混合運転状態で継続される。
【００３１】
次いで、図５に示す如く、ポンプ井８水位が予め設定してある停止水位Ｌ３まで低下し、且つ、空気管１６内の水位も、ポンプ井８水位に一致するように停止水位Ｌ３まで低下すると、空気管１６内にて浮動体１７が下限位置まで下降する。これにより該浮動体１７下端部の開口部２９が空気管１６の下端開口部１６ａへ露出させられる。これにより上記開口部２９を通して大量の空気が浮動体１７の円筒部材２４内へ導入され、該導入された空気は空気管１６、導管１５を通してポンプケーシング２内へ導かれる。これにより、ポンプケーシング２内では、インペラ５の下側に多量の空気が導入されるようになることから、エアロックが形成され、回転駆動状態が継続されるインペラ５の上方には水３８が保持された状態にて揚水が停止させられるようになる。したがって、ベルマウス９内の水位はポンプ井８水位に一致させられる。その後、ポンプ井８水位が空気管１６の下端レベルより更に低下しても、回転駆動状態のインペラ５の吸引力は、空気管１６、導管１５を通してポンプケーシング２内におけるインペラ５の下方へ空気を吸入することに消費されるため、ベルマウス９内の水位はポンプ井８水位に一致して、エアロック状態のまま待機運転状態が行われる。
【００３２】
この待機運転状態において、ポンプ井８水位が再び上昇する場合、先ず、ポンプ井８水位が、空気管１６の下端開口部１６ａのレベルを多少上回ったとしても、揚水再開水位Ｌ４に達するまでの間は、ポンプ井水位８と同期して空気管１６内の水位が上昇しても、浮動体１７の上方への移動量は上限に達しない。このため浮動体１７のストッパ２６が上部ストッパ部材１９に衝合することはなくて、該上部ストッパ部材１９の小孔２０は閉塞されないため、該小孔２０を通して空気管１６内に流入する空気が、導管１５を通してポンプケーシング２内におけるインペラ５の下方へ供給されるため、立軸ポンプ本体１はエアロック状態のまま揚水停止状態が継続される。
【００３３】
その後、図６に示す如く、ポンプ井８水位が更に上昇して、浮動体１７の筒状部材２４の高さ寸法と対応させて予め設定してある揚水再開水位Ｌ４に達すると、空気管１６内の水位も上記揚水再開水位Ｌ４と同レベルまで上昇させられる。これにより、空気管１６内の水位の上昇に伴って上方移動する浮動体１７のストッパ２６が、上部ストッパ部材１９に衝合させられて該ストッパ部材１９の小孔２０が塞がれる。このため空気管１６内への空気の流入が遮断される。したがって、ポンプケーシング２内におけるインペラ５の下方への新たな空気の供給が遮断されるため、回転駆動されるインペラ５の吸引力によりポンプケーシング２内の空気が排除されるにしたがって、ベルマウス９及びインペラ５下方のポンプケーシング２内が満水とされ、これにより、回転駆動されるインペラ５による揚水が再開されるようになる。この際、空気管１６内の空気もインペラ５の吸引力により吸引されて空気管１６内も再び満水とされる。
【００３４】
しかる後、揚水が継続されてポンプ井８の水位が再び低下する時は、図４及び図５で示した作動状態と同様に、ポンプ井８水位が空気管１６の下端開口部１６ａのレベルに設定してある揚水停止水位Ｌ３よりも高いレベルにある間は、揚水が継続して行われ、ポンプ井８水位が揚水停止水位Ｌ３まで低下すると、気水混合運転による揚水状態を経て、揚水の停止した待機運転状態へと自動的に切換えられるようになる。
【００３５】
このように、上記本発明の先行待機型立軸ポンプによれば、ポンプ井８水位の変動に応じて該ポンプ井８から吐水槽３５への揚水運転状態と、揚水を停止した待機運転状態とを自動的に切替えることができる。この際、揚水停止への切り替えを行う水位を、空気管１６の下端開口部１６ａのレベルとして、インペラ揚水水位よりも低い水位に設定できる。又、この際、揚水運転状態と揚水停止による待機運転状態との切換えのために、空気弁の切替作動用の動力源や、ポンプ井８水位の検出、空気弁駆動のための信号発信等、動力及び付帯計装設備を必要とすることはない。
【００３６】
更に、揚水再開水位は、浮動体１７の円筒部材２４の高さ寸法に依存することから、該円筒部材２４の高さ寸法を変更することにより、すなわち、たとえば、円筒部材２４の高さ寸法の異なる複数の浮動体１７を予め用意しておき、取付ボルト２１を緩めて空気管１６の上端部から上部ストッパ部材１９を取り外して、空気管１６内に収納する浮動体１７を、円筒部材２４の高さ寸法の異なる浮動体１７に入れ替えることにより、揚水を再開させるべき揚水再開水位Ｌ４を自在に変更することも可能になる。
【００３７】
次に、図７乃至図９は本発明の実施の他の形態として、待機運転へ移行させるための揚水停止水位を容易に切替えることができるようにしたものを示すもので、図１乃至図６に示した構成において、空気管１６の下端開口部１６ａと対応したレベルに設定する第１の停止水位Ｌ３との切り替えを望む第２の停止水位Ｌ５と対応する空気管１６の下部で且つ上記下端開口部１６ａの上端側と１８０度対向する側の壁面に、内外方向に貫通する所要口径の側壁開口部３９を設ける。更に、浮動体を、図１乃至図６に示した浮動体１７と同様の第１の浮動体１７に加えて、該浮動体１７と同様の構成にて、円筒部材２４の側壁下端部に設ける開口部２９の位置を、上部側壁に設けてある開口部２８と同じ側に設けることに代えて、上記開口部２８と１８０度対向する側の側壁下端部に開口部２９を設けてなる第２の浮動体１７ａを用意して、空気管１６上端部の上部ストッパ部材１９を取付ボルト２１を緩めることにより取り外して、上記各浮動体１７と１７ａとを交換自在に空気管１６内に収納させて使用できるようにしたものである。
【００３８】
その他の構成は図１乃至図６に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。
【００３９】
本実施の形態によれば、先ず、第１の浮動体１７を空気管１６内に収納させて用いる場合には、図１乃至図６に示した実施の形態と同様に、ポンプ井８水位が上昇する以前にポンプ駆動用エンジン３３を始動しておく待機運転状態から、インペラ揚水水位Ｌ１までポンプ井８水位が上昇して揚水が開始された後、ポンプ井８水位が徐々に低下するときに、図８に二点鎖線で示す如く、ポンプ井８水位が側壁開口部３９の位置まで下がると、該側壁開口部３９から空気が吸入される。これにより、上記実施の形態における図４に示した場合と同様に、上記側壁開口部３９から空気管１６内に吸入された空気が浮動体１７の小孔３０を通して円筒部材２４内へ流入し、このため空気管１６内における水位が低下させられて、上記第１の浮動体１７の位置が下降するようになる。この際、上記浮動体１７の円筒部材２４の開口部２９は、上記空気管１６の側壁開口部３９とは反対側にあるため、側壁開口部３９から空気管１６内に吸入される空気量は制限され、したがって、上記側壁開口部３９より小孔３０、円筒部材２４内、空気管１６、導管１５を通して空気がポンプケーシング２内へ導かれるようになるが、立軸ポンプ本体１の運転は、気水混合運転状態とされて揚水が継続的に行われる。
【００４０】
その後、ポンプ井８からの揚水、排水に伴って図８に実線で示す如く、ポンプ井８水位が空気管１６の下端開口部１６ａのレベルである停止水位Ｌ３のレベルまで低下すると、上記実施の形態において図５に示した場合と同様に、空気管１６の下端開口部１６ａから吸入される空気により空気管１６内の水位が低下させられる。これにより空気管１６の下端開口部１６ａに浮動体１７の開口部２９が露出させられ、該開口部２９を通して多量の空気が空気管１６内へ吸入されて、該吸入された多量の空気がポンプケーシング２内におけるインペラ５の下方へ導入されることにより、立軸ポンプ本体１に対してエアロックが形成されて揚水が停止されるようになる。
【００４１】
一方、空気管１６内に第２の浮動体１７ａを収納した場合には、上記と同様に、ポンプ井８水位がインペラ揚水水位に達して揚水運転が開始された後、ポンプ井８水位が徐々に低下して、側壁開口部３９の位置として設定してある第２の停止水位Ｌ５まで低下すると、該側壁開口部３９から流入する空気により空気管１６内の水位が下がる。これにより該空気管１６内にて浮動体１７ａが下降するようになるが、上記浮動体１７ａには、空気管１６の側壁開口部３９側の位置に開口部２９が設けてあることから、図９に示す如く、該開口部２９が、上記空気管１６の側壁開口部３９に露出した時点で、該側壁開口部３９より開口部２９を通して浮動体１７の円筒部材２４内へ多量の空気が流入するようになる。したがって、この時点でポンプケーシング２内におけるインペラ５の下方に多量の空気が導入されることから、エアロックが形成されて、揚水が停止させられる。
【００４２】
このように、本実施の形態によれば、２つの浮動体１７と１７ａを用意しておき、該各浮動体１７と１７ａを適宜選択して空気管１６に収納して使用することにより、揚水停止水位Ｌ３とＬ５を容易に切替えることができる。なお、上記各浮動体１７と１７ａは、構成部材である円筒部材２４の高さ寸法は等しくしてあるため、揚水再開水位は変化しない。
【００４３】
次いで、図１０（イ）（ロ）は図７乃至図９に示した実施の形態の応用例を示すもので、図７乃至図９に示した実施の形態において、円筒部材２４の上部側壁に設けた開口部２８と同じ側の下部側壁に開口部２９を備えた第１の浮動体１７と、上部側壁の開口部２８と１８０度対抗する側の下部側壁に開口部２９を備えた第２の浮動体１７ａとを用意して、空気管１６に収納する浮動体１７，１７ａを適宜取り替えることにより停止水位Ｌ３とＬ５の切り替えを行えるようにした構成に代えて、円筒部材２４の上部における１８０度対向する個所の側壁に、空気管１６内にて上限まで浮上したときに導管１５に臨ませるための開口部２８ａと２８ｂをそれぞれ設け、且つ該各開口部２８ａと２８ｂのうちいずれか一方（図では２８ａ）と同じ側の下部側壁に開口部２９を設けてなる１つの浮動体１７ｂを用意して、該浮動体１７ｂを側壁開口部３９を備えた空気管１６へ収納するときに、図１０（イ）に示す如く上記開口部２９の方向を側壁開口部３９と離隔する方向とするか、もしくは、図１０（ロ）に示す如く、開口部２９の方向を１８０度反転させて側壁開口部３９に臨む方向として空気管１６内に収納させることにより、停止水位Ｌ３とＬ５の切り替えを行えるようにしたものである。
【００４４】
なお、浮動体１７ｂを１８０度反転させても空気管１６に収納できるようにするために、浮動体１７ｂの円筒部材２４の外周面に設けてあるガイド部材３２には、周方向の１８０度位置に、空気管１６内壁面のガイドレール３１を係合させるための切欠きをそれぞれ設けるようにしてある。その他の構成は図７乃至図９に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。
【００４５】
本実施の形態によれば、空気管１６に収納する浮動体１７ｂの方向を適宜反転させることのみにより、図７乃至図９に示した実施の形態と同様の効果を得ることができ、しかも、浮動体１７ｂは１つでよいため、製造コストを削減することができると共に、浮動体１７と１７ａとを取替えて使用する場合、使用しない方の浮動体１７，１７ａの保管のためのスペースやコストを不要とすることができる。
【００４６】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、立軸ポンプ本体１のインペラ５としては、通常の立軸ポンプに設けられている形式であれば、軸流、斜流、遠心斜流等、任意の形式のものを使用できること、上記各実施の形態では、空気管１６内における浮動体１７，１７ａ，１７ｂの自由な回転を防ぐために、ガイドレール３１とガイド部材３２を備えてなる形式のものを示したが、空気管１６の断面形状を非円形、たとえば、楕円形や矩形とし、それに対応させて浮動体１７，１７ａ，１７ｂの断面形状も非円径として、該浮動体１７，１７ａ，１７ｂの回転を防止するようにしてもよいこと、浮動体１７，１７ａ，１７ｂの円筒部材２４の上端部における空気や水の流通を妨げないようにすれば、ストッパ２６は円筒部材２４の上端部における軸心位置を外れた位置に取り付けてもよく、この場合、上記ストッパ２６の配置に応じてストッパ部材１９の小孔２０も偏心した位置に設ければよいこと、空気管１６の下端は、軸心方向に対して斜めに傾斜させた形状として下端開口部１６ａを形成してあるが、浮動体１７，１７ａ，１７ｂの段差部２３が下部ストッパ部材２２に衝合するときに、円筒部材２４の下部側壁に設けた開口部２９が、空気管１６の下端開口部１６ａに露出できるようにすれば、空気管１６の下端を軸心方向に直角な形状とすると共に、該空気管１６の下端部の一側部を切り欠いて下端開口部１６ａを形成するようにしてもよいこと、空気管１６の長さ寸法や下端の位置は、インペラ５回転駆動時の立軸ポンプ本体１の揚水能力や、揚水停止と揚水再開を切替えるべきポンプ井８内の水位に応じて自在に設定できること、図７乃至図９の実施の形態及び図１０の実施の形態における空気管１６の下部に設ける側壁開口部３９の位置は、切換えを望む第２の停止水位Ｌ５のレベルに応じて自在に設定してよいこと、その他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。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）　立軸ポンプの吸入部におけるインペラ下端部よりも所要寸法低い位置に、下端部が所望する停止水位レベルとなるように上下方向に配置してある空気管の上端部を導管を介して連通接続し、且つ上記空気管内に、ポンプ井の水位に追随して空気管内を昇降移動することにより該空気管を通して立軸ポンプのインペラ下方へ導入される空気量を調節することができるように浮動体を収納してなる構成としてあるので、ポンプ井内の水位が一旦インペラ揚水水位に達して揚水運転を開始させた後は、ポンプ井水位の変動に応じて揚水を停止した待機運転状態と、揚水再開を自動的に切替えることができ、この際、揚水停止への切り替えを行う水位としては、空気管の下端開口部のレベルとして、インペラ揚水水位よりも低い水位に設定でき、しかも、この際、揚水停止による待機運転状態と揚水再開の切換えのために、空気弁の切替作動用の動力源や、ポンプ井水位の検出、空気弁駆動のための信号発信等、動力及び付帯計装設備を必要としない。
（２）　空気管を、上端部に小孔を有し且つ下端に大きな下端開口部を有する構成とし、又、浮動体を、所要の高さ寸法として上端部にストッパを設け且つ下部側壁に開口部を設けた円筒部材と、該円筒部材の下側に、上記開口部が水位上面となるように浮力を付与するための浮子を取り付けてなる構成とし、該浮動体が上記空気管内にて上限まで上昇することにより、上記ストッパにて上記空気管上端部の小孔を閉塞できるようにした構成とすることにより、空気管内にて水位が上昇するときに、該水位の上昇に伴って浮動体を上昇させることにより該空気管への空気の流入経路を閉塞できると共に、空気管内の水位が下端開口部位置となるときに、該空気管の下端開口部に浮動体の開口部を露出させることができることから、該開口部を通してて空気管内へ多量の空気を導入させることができる。
（３）　空気管の上端部の小孔を、上部ストッパ部材に設けて、該上部ストッパ部材を上記空気管の上端部に着脱自在に取り付けてなる構成とし、上部ストッパ部材を取り外すことにより上記空気管の上端部より、該空気管内の浮動体を取り出せるようにした構成とすることにより、空気管内に収納する浮動体を容易に取り替えることが可能になることから、浮動体を、円筒部材の高さ寸法が異なる浮動体に取り替えることにより、空気管内にて浮動体が上昇するときにおける空気管上端部に設けてある小孔を閉塞させるタイミングを変化させることができ、したがって、エアロックによる揚水停止状態から揚水を再開させるための水位を容易に変更することが可能になる。
（４）　空気管の下部側壁に側壁開口部を設けて、円筒部材の下部側壁における上記空気管の側壁開口部と反対側となる位置に開口部を備えた浮動体と、円筒部材の下部側壁における上記空気管の側壁開口部側となる位置に開口部を備えた浮動体とを用意して、該各浮動体のいずれか一方を空気管に収納させるようにした構成とすることにより、空気管に収納して使用する浮動体を交換すれば、ポンプ井水位が高い状態から徐々に低下するときに、空気管内に多量の空気を取り込ませるタイミングを変更できるため、ポンプによる揚水運転状態からエアロックを生じさせて揚水を停止させるための揚水停止水位を容易に切替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の先行待機型立軸ポンプの実施の一形態を示すもので、（イ）は要部を示す切断側面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ方向矢視図である。
【図２】図１の先行待機型立軸ポンプの全体像を示す概略切断側面図である。
【図３】図１の先行待機型立軸ポンプの作動状態を示すもので、ポンプ井水位がインペラ揚水水位に達した状態を示す図１（イ）に相当する図である。
【図４】図１の先行待機型立軸ポンプの作動状態を示すもので、ポンプ井水位が停止水位付近まで低下した状態を示す図１（イ）に相当する図である。
【図５】図１の先行待機型立軸ポンプの作動状態を示すもので、ポンプ井水位が停止水位まで低下した状態を示す図１（イ）に相当する図である。
【図６】図１の先行待機型立軸ポンプの作動状態を示すもので、ポンプ井水位が再び上昇して揚水再開水位に達した状態を示す図１（イ）に相当する図である。
【図７】本発明の実施の他の形態における要部を示す切断側面図である。
【図８】図７の先行待機型立軸ポンプの作動状態を示すもので、空気管に一方の浮動体を収納した状態にてポンプ井水位が第１の停止水位まで低下した状態を示す図７に相当する図である。
【図９】図７の先行待機型立軸ポンプの作動状態を示すもので、空気管に他方の浮動体を収納した状態にてポンプ井水位が第２の停止水位まで低下した状態を示す図７に相当する図である。
【図１０】本発明の実施の更に他の形態を示すもので、（イ）は浮動体の円筒部材の下部開口部を空気管下部の開口部と離隔配置した状態を、（ロ）は浮動体の円筒部材の下部開口部を空気管下部の開口部に臨むよう配置した状態を示す要部の切断側面図である。
【図１１】従来の先行待機型立軸ポンプの一例を示す概略切断側面図である。
【図１２】従来の先行待機型立軸ポンプの他の例を示す概略切断側面図である。
【符号の説明】
Ｌ３，Ｌ５　停止水位
１　立軸ポンプ本体（立軸ポンプ）
５　インペラ
８　ポンプ井
１５　導管
１６　空気管
１６ａ　下端開口部
１７，１７ａ，１７ｂ　浮動体
１９　上部ストッパ部材
２０　小孔
２４　円筒部材
２５　浮子
２６　ストッパ
２９　開口部
３９　側壁開口部

Claims

立軸ポンプの吸入部におけるインペラ下端部よりも所要寸法低い位置に、下端部が所望する停止水位レベルとなるように上下方向に配置してある空気管の上端部を導管を介して連通接続し、且つ上記空気管内に、ポンプ井の水位に追随して空気管内を昇降移動することにより該空気管を通して立軸ポンプのインペラ下方へ導入される空気量を調節することができるように浮動体を収納してなる構成を有することを特徴とする先行待機型立軸ポンプ。
空気管を、上端部に小孔を有し且つ下端に大きな下端開口部を有する構成とし、又、浮動体を、所要の高さ寸法として上端部にストッパを設け且つ下部側壁に開口部を設けた円筒部材と、該円筒部材の下側に、上記開口部が水位上面となるように浮力を付与するための浮子を取り付けてなる構成とし、該浮動体が上記空気管内にて上限まで上昇することにより、上記ストッパにて上記空気管上端部の小孔を閉塞できるようにした請求項１記載の先行待機型立軸ポンプ。
空気管の上端部の小孔を、上部ストッパ部材に設けて、該上部ストッパ部材を上記空気管の上端部に着脱自在に取り付けてなる構成とし、上部ストッパ部材を取り外すことにより上記空気管の上端部より、該空気管内の浮動体を取り出せるようにした請求項２記載の先行待機型立軸ポンプ。
空気管の下部側壁に側壁開口部を設けて、円筒部材の下部側壁における上記空気管の側壁開口部と反対側となる位置に開口部を備えた浮動体と、円筒部材の下部側壁における上記空気管の側壁開口部側となる位置に開口部を備えた浮動体とを用意して、該各浮動体のいずれか一方を空気管に収納させるようにした請求項２又は３記載の先行待機型立軸ポンプ。