JP2008208807A - ポンプ設備およびポンプ設備の異物除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプを備え付けたままで、容易にポンプケーシング内の異物を除去することが可能であるポンプ設備を提供する。
【解決手段】マンホール１１内の汚水１２を送水する電動式のポンプ１３を備えたポンプ設備であって、ポンプ１３の吐出口２０に、マンホール１１内から外部の送水先へ延びる送水管２２が接続され、送水管２２の途中に、送水管２２から分岐する逃し管５１が接続され、逃し管５１の末端の排出口５２がマンホール１１内に開口し、逃し管５１を開閉する逃し管開閉用弁５３が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、マンホール等の槽内にポンプが備えられたポンプ設備およびポンプ設備の異物除去方法に関するものである。

従来、この種のポンプ設備としては、図６に示すように、マンホール１１内に、汚水１２を送水する電動式の水中ポンプ１３が設けられているものがある。マンホール１１は汚水発生源と送水先の下水処理場とを結ぶ配管の途中に設置されている。マンホール１１の周壁には汚水１２の流入口１４が形成され、汚水１２は流入口１４からマンホール１１内へ流れ込む。

水中ポンプ１３は、ポンプケーシング１５と、ポンプケーシング１５内に設けられた羽根車１６と、羽根車１６を回転駆動させる誘導電動機１７と、誘導電動機１７を収納するモータフレーム１８とを有しており、マンホール１１内の底部に設けられている。

ポンプケーシング１５には、汚水１２を吸込む吸込口１９と汚水１２を吐出する吐出口２０とが設けられている。吸込口１９には吸込ノズル２１が接続されている。また、吐出口２０には、マンホール１１内から外部へ延びる送水管２２が接続されている。送水管２２の途中にはボール逆止め弁２３とボール弁２４とが設けられている。

また、マンホール１１内には、汚水１２の水位を検出する水位計２５が設けられている。地上側には制御盤２６が設置され、制御盤２６には、水位計２５によって検出された水位に応じて誘導電動機１７を制御する制御装置２７が設けられている。

これによると、流入口１４からマンホール１１内に流入する汚水１２の水位は水位計２５によって検出され、汚水１２の水位がポンプ起動水位に達すると、制御装置２７が誘導電動機１７を作動させる。これにより、羽根車１６が回転駆動し、汚水１２が、吸込ノズル２１からポンプケーシング１５内に吸込まれ、吐出口２０から送水管２２に吐出されて送水先の下水処理場へ送水される。この際、吐出流量がポンプ１３の最高効率点の流量よりも少ない小流量でポンプ１３を運転するように設定されている場合がある。

その後、汚水１２の水位が低下してポンプ停止水位に達すると、制御装置２７が誘導電動機１７を停止させ、これにより、羽根車１６の回転が停止し、汚水１２の送水がストップする。

しかしながら、前記の従来形式では、小流量でポンプ１３を運転するように設定されている場合、ポンプケーシング１５内から吐出口２０の側へ向かって流れる汚水１２の流量が小さく、これにより、汚水１２に混在している異物がポンプケーシング１５内を循環して滞留し、ついには、ポンプケーシング１５内で閉塞を起こし、運転中にポンプ１３が停止してしまうといった問題があった。

また、ポンプケーシング１５内に閉塞した異物を除去するために、水中ポンプ１３をマンホール１１内から地上へ引き上げる必要があり、異物除去作業に手間がかかるといった問題があった。

また、下記特許文献１には、ポンプの吐出側に接続された配水管の途中に、配水管の開度を調整する開度調整弁が設けられ、開度調整弁で配水管の開度を高くすることによって配水管の管路抵抗を低下させ、配水管を通じて送水先に流れる流量を大きくすることで、ポンプ内を通過する流量を増加させ、異物の詰りを防止する点が開示されている。
特開２００６−２８３５９７

前記特許文献１のものでは、開度調整弁の開度を高くした場合に大流量が流れるようにするためには、通常時に必要とされる口径よりも大きな口径の配水管をポンプの吐出口から送水先にわたって設置する必要がある。このため、配水管の配管スペースが増大するといった問題やコストが上昇するといった問題がある。

本発明は、ポンプを備え付けたままで、容易にポンプケーシング内の異物を除去することが可能であり、さらに、送水管の口径を従来のように通常運転時に必要とされる口径よりも大口径化させる必要が無いポンプ設備およびポンプ設備の異物除去方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本第１発明におけるポンプ設備は、槽内の液体を送水する電動式のポンプを備えたポンプ設備であって、ポンプの吐出口に槽内から槽外へ延びる送水管が接続され、送水管に、送水管から分岐する逃し管が接続され、逃し管の末端の排出口が槽内に開口し、逃し管を開閉する逃し管開閉装置が設けられているものである。

これによると、通常運転時、逃し管開閉装置で逃し管を閉じた状態で、ポンプを運転する。これにより、槽内の液体が、ポンプ内を通過し、吐出口から送水管を通って槽外の送水先へ送水される。

また、ポンプ内の異物を除去する場合、逃し管開閉装置で逃し管を開いて、通常運転から異物除去運転に切換える。これにより、ポンプ内を通過して吐出口から送水管に吐出された液体の一部は、送水管から逃し管に流れ込み、逃し管の排出口から槽内に排出される。このため、ポンプの吐出側の圧力が通常運転時よりも減少し、ポンプの吐出流量が前記通常運転時の吐出流量よりも増加する。

これにより、液体中に混在している異物はポンプを通過し、異物がポンプ内に滞留するのを防止することができ、したがって、ポンプ内で閉塞を起こしてポンプが停止してしまうといった問題を解決することができる。

また、異物除去運転から通常運転に戻す場合は、逃し管開閉装置で逃し管を閉じればよい。
尚、前記異物除去運転においては、ポンプの吐出口から送水管に吐出された液体は、全て送水管から送水先に供給されるのではなく、一部が逃し管から槽内に排出される。これにより、送水管の口径を従来のように通常運転時に必要とされる口径よりも大口径化させる必要は無く、配水管の配管スペースの増大やコストの上昇を抑制することができる。

本第２発明におけるポンプ設備は、逃し管の送水管に連通する流入口の部分に、異物の流入を阻止する異物流入阻止装置が設けられているものである。
これによると、逃し管開閉装置で逃し管を開いて異物除去運転を行っている時、ポンプ内を通過した所定寸法以上の大きさの異物は、異物流入阻止装置によって、送水管から逃し管に流れ込むことを阻止される。

その後、逃し管開閉装置で逃し管を閉じて異物除去運転から通常運転に切換えた際、送水管内に留まっていた異物があれば、このような異物は送水管内を流れて槽外の送水先へ押し出される。これにより、ポンプ内を通過した所定寸法以上の大きさの異物が逃し管を通って再び槽内に戻ることを防止することができる。

本第３発明におけるポンプ設備は、ポンプケーシング内に異物が滞留したことを検出する異物検出手段が設けられ、ポンプ作動中に、異物検出手段によって異物の滞留が検出されると、逃し管開閉装置が逃し管を開くように制御する制御装置が備えられているものである。

これによると、異物検出手段によって異物の滞留が検出されると、制御装置は逃し管開閉装置が逃し管を開くように制御する。これにより、異物除去運転に切換えられ、ポンプの吐出側の圧力が通常運転時よりも減少し、ポンプの吐出流量が前記通常運転時の吐出流量よりも増加する。したがって、液体中に混在している異物はポンプを通過し、異物がポンプ内に滞留するのを防止することができる。これにより、異物除去が必要なときだけ異物除去運転を実施することになるため、送水機能への影響を小さくすることができる。

本第４発明におけるポンプ設備は、一定時間おきに逃し管開閉装置が逃し管を所定時間開くように制御する制御装置が備えられているものである。
これによると、制御装置は、逃し管開閉装置で逃し管を閉じた状態でポンプを運転し、このような通常運転の状態で一定時間が経過すると、逃し管開閉装置で逃し管を開いた状態でポンプを運転し、このような異物除去運転の状態で所定時間が経過すると、再び、逃し管開閉装置で逃し管を閉じた状態でポンプを運転することを繰り返す。これにより、通常運転中に、一定時間おきに異物除去運転に切換えられるため、簡便な制御装置で異物がポンプ内に滞留するのを防止することができる。

本第５発明におけるポンプ設備の異物除去方法は、前記第１発明に記載のポンプ設備における異物除去方法であって、通常運転時において、逃し管開閉装置で逃し管を閉じた状態で、吐出流量がポンプの最高効率点の流量よりも少ない第一の流量でポンプを運転し、異物除去運転時において、逃し管開閉装置で逃し管を開き、前記第一の流量よりも多い第二の流量でポンプを運転するものである。

本第６発明におけるポンプ設備の異物除去方法は、ポンプケーシング内に異物が滞留したことを検出した時、通常運転から異物除去運転に切換えるものである。
本第７発明におけるポンプ設備の異物除去方法は、通常運転中に、一定時間おきに異物除去運転に切換えるものである。

以上のように本発明によると、逃し管開閉装置で逃し管を開くことにより、ポンプ内を通過して吐出口から送水管に吐出された液体の一部は、送水管から逃し管に流れ込み、逃し管の排出口から槽内に排出される。このため、ポンプの吐出側の圧力が減少してポンプの吐出流量が増加し、液体中に混在している異物がポンプ内に滞留するのを防止することができ、ポンプ内で閉塞を起こしてポンプが停止してしまうといった問題を解決することができる。

さらに、異物除去運転においては、ポンプの吐出口から送水管に吐出された液体は、全て送水管から送水先に供給されるのではなく、一部が逃し管から槽内に排出される。これにより、送水管の口径を従来のように通常運転時に必要とされる口径よりも大口径化させる必要は無く、配水管の配管スペースの増大やコストの上昇を抑制することができる。

以下に、本発明における実施の形態を図面を参照して説明する。尚、先述した従来のものと同じ部材については同一の符号を付記して説明を省略する。
先ず、第１の実施の形態を図１を参照して説明する。

マンホール１１（槽の一例）内において、送水管２２の途中に、送水管２２から分岐する逃し管５１が接続されている。逃し管５１は、送水管２２の水平管部から上向きに立ち上がる立ち上り部５１ａと、立ち上り部５１ａの上端から水平に屈曲した水平部５１ｂと、水平部５１ｂから下向きに垂下された垂下部５１ｃとで構成されている。垂下部５１ｃの下端（末端）の排出口５２はマンホール１１内に開口している。水平部５１ｂには、逃し管５１を開閉する逃し管開閉用弁５３（逃し管開閉装置の一例）が設けられている。逃し管開閉用弁５３は、電磁弁であり、制御盤２６に設けられたスイッチ５４の操作によって遠隔操作される。

以下、前記構成における作用を説明する。
マンホール１１内の汚水１２（液体の一例）の水位がポンプ起動水位に達すると、制御装置２７が水中ポンプ１３を起動させて通常運転を行う。通常運転時においては、逃し管開閉用弁５３が閉じられた状態で、水中ポンプ１３の吐出流量が水中ポンプ１３の最高効率点の流量よりも少ない小流量（第一の流量の一例）で水中ポンプ１３が運転される。これにより、汚水１２が、吸込ノズル２１からポンプケーシング１５内に吸込まれ、吐出口２０から送水管２２に吐出されて送水先の下水処理場へ送水される。

通常運転時、作業者がスイッチ５４を操作することによって、通常運転から異物除去運転に切換えられる。異物除去運転時においては、逃し管開閉用弁５３が開かれ、これにより、吐出口２０から送水管２２に吐出された汚水１２の一部は、送水管２２から逃し管５１に流れ込み、逃し管５１の排出口５２からマンホール１１内に排出される。前記のように逃し管開閉用弁５３が開かれるため、水中ポンプ１３の吐出側の圧力が通常運転時よりも減少し、水中ポンプ１３の吐出流量が水中ポンプ１３の最高効率点の流量と略等しい流量すなわち前記小流量よりも多い大流量（第二の流量の一例）で水中ポンプ１３が運転される。これにより、汚水１２に混在している異物はポンプケーシング１５を通過し、異物がポンプケーシング１５内に滞留するのを防止することができ、したがって、ポンプケーシング１５内で閉塞を起こしてポンプ１３が停止してしまうといった問題を解決することができる。また、異物を除去するために水中ポンプ１３をマンホール１１内から地上へ引き上げる作業を不要にし得る。

また、異物除去運転時、作業者がスイッチ５４を操作することによって、異物除去運転から通常運転に切換えられ、大流量の運転から小流量の運転に戻される。
その後、汚水１２の水位が低下してポンプ停止水位に達すると、制御装置２７は水中ポンプ１３を停止させる。

尚、前記異物除去運転においては、水中ポンプ１３の吐出口２０から送水管２２に吐出された汚水１２は、全て送水管２２からマンホール１１の外部の送水先に供給されるのではなく、一部が逃し管５１からマンホール１１内に排出される。これにより、送水管２２の口径を従来のように通常運転時に必要とされる口径よりも大口径化させる必要は無く、送水管２２の配管スペースの増大やコストの上昇を抑制することができる。

また、前記特許文献１に記載された発明を既設のポンプ設備に適用するためには、送水管２２を既存の送水管２２よりも大きな口径のものに取り替える大規模な改修工事が必要となるが、本実施の形態では、マンホール１１内の配管に分岐管を取付けるだけでよく、改修工事が容易に行えるといったメリットがある。

また、逃し管５１に、送水管２２の水平管部から上向きに立ち上がる立ち上り部５１ａを設けたことにより、大きく重い異物は、逃し管５１に流入し難くなり、送水管２２を通って下流側の送水先に押し出され易くなる。このため、ポンプケーシング１５内を通過した異物が逃し管５１を通って再びマンホール１１内に戻る戻り率が減少する。

前記第１の実施の形態では、異物除去運転から通常運転に戻す場合にもスイッチ５４を操作しているが、通常運転から異物除去運転に切換えた後、所定時間が経過すると自動的に異物除去運転から通常運転に戻るようにしてもよい。

次に、第２の実施の形態を図２を参照して説明する。
逃し管５１の送水管２２に連通する流入口５５の部分に、異物の流入を阻止するメッシュ状のスクリーン６０（異物流入阻止装置の一例）が設けられている。

以下、前記構成における作用を説明する。
逃し管開閉用弁５３を開いて異物除去運転を行っている時、ポンプケーシング１５内を通過した異物は、スクリーン６０があるために、送水管２２から逃し管５１に流れ込むことはなく、送水管２２を通って下流側に送り出されるか或いはスクリーン６０の近傍に滞留する。

その後、逃し管開閉用弁５３を閉じて異物除去運転から通常運転に切換えた際、送水管２２内のスクリーン６０の近傍に留まっていた異物が送水管２２内を流れてマンホール１１内から下流側の送水先へ押し出される。これにより、ポンプケーシング１５内を通過した異物が逃し管５１を通って再びマンホール１１内に戻ることを防止することができる。

前記第２の実施の形態では、異物流入阻止装置の一例としてメッシュ状のスクリーン６０を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば多孔板等を用いてもよい。
次に、第３の実施の形態を図３を参照して説明する。

制御盤２６には、電源から誘導電動機１７に供給される電流値を検出する電流検出器６２（異物検出手段の一例）と、制御装置６３とが設けられている。制御装置６３は、電流検出器６２で検出される電流値が設定閾値以上の場合、逃し管開閉用弁５３を開き、電流検出器６２で検出される電流値が設定閾値未満の場合、逃し管開閉用弁５３を閉じるように制御する。

以下、上記構成における作用を説明する。
マンホール１１内の汚水１２の水位がポンプ起動水位に達すると、制御装置６３は、水中ポンプ１３を起動させ、電流検出器６２で検出される電流値が設定閾値未満の場合、逃し管開閉用弁５３を閉じて通常運転を行う。これにより、水中ポンプ１３の吐出流量が水中ポンプ１３の最高効率点の流量よりも少ない小流量（第一の流量の一例）で水中ポンプ１３が運転される。

異物が次第にポンプケーシング１５内に滞留してくると、誘導電動機１７の負荷が増大するため、前記電流検出器６２で検出される電流値が上昇する。これにより、ポンプケーシング１５内における異物の滞留を検出することができ、電流検出器６２で検出される電流値が設定閾値以上になった場合、制御装置６３は、逃し管開閉用弁５３を開いて、通常運転から異物除去運転に切換える。

これにより、吐出口２０から送水管２２に吐出された汚水１２の一部は、送水管２２から逃し管５１に流れ込み、逃し管５１の排出口５２からマンホール１１内に排出される。前記のように逃し管開閉用弁５３が開かれるため、水中ポンプ１３の吐出側の圧力が通常運転時よりも減少し、水中ポンプ１３の吐出流量が水中ポンプ１３の最高効率点の流量と略等しい大流量（第二の流量の一例）で水中ポンプ１３が運転される。これにより、汚水１２に混在している異物はポンプケーシング１５を通過し、異物がポンプケーシング１５内に滞留するのを防止することができる。

このようにしてポンプケーシング１５内の異物が通過してしまうと、誘導電動機１７の負荷が減少するため、前記電流検出器６２で検出される電流値が下降する。そして、前記検出される電流値が設定閾値未満になった場合、制御装置６３は、逃し管開閉用弁５３を閉じて、異物除去運転から通常運転に戻す。

その後、汚水１２の水位が低下してポンプ停止水位に達すると、制御装置６４は水中ポンプ１３を停止させる。
尚、前記異物除去運転においては、水中ポンプ１３の吐出口２０から送水管２２に吐出された汚水１２は、全て送水管２２からマンホール１１の外部の送水先に供給されるのではなく、一部が逃し管５１からマンホール１１内に排出される。これにより、送水管２２の口径を従来のように通常運転時に必要とされる口径よりも大口径化させる必要は無く、送水管２２の配管スペースの増大やコストの上昇を抑制することができる。

前記第３の実施の形態では、異物除去運転によってポンプ内の異物が通過し、異物検出手段によって異物の滞留が検出されなくなると、制御装置は逃し管開閉装置が逃し管を閉じるように制御し、これにより、異物除去運転から通常運転に復帰するようにしているが、所定時間経過後に異物除去運転から通常運転へ復帰するようにしてもよい。

次に、第４の実施の形態を図４，図５を参照して説明する。
制御装置６４は、タイマー部６４ａを備えており、一定時間Ａおきに逃し管開閉用弁５３を所定時間Ｂだけ開くように制御する。

以下、上記構成における作用を説明する。
マンホール１１内の汚水１２の水位がポンプ起動水位に達すると、制御装置６４は、水中ポンプ１３を起動させ、逃し管開閉用弁５３を閉じて通常運転を行う。これにより、水中ポンプ１３の吐出流量が水中ポンプ１３の最高効率点の流量よりも少ない小流量（第一の流量の一例）で水中ポンプ１３が運転される。

水中ポンプ１３の起動時から一定時間Ａが経過すると、制御装置６４は、逃し管開閉用弁５３を開いて、通常運転から異物除去運転に切換える。
これにより、水中ポンプ１３の吐出側の圧力が通常運転時よりも減少し、例えば水中ポンプ１３の吐出流量が水中ポンプ１３の最高効率点の流量と略等しい大流量（第二の流量の一例）で水中ポンプ１３が運転されるため、異物はポンプケーシング１５を通過し、異物がポンプケーシング１５内に滞留するのを防止することができる。

異物除去運転開始時から所定時間Ｂが経過すると、制御装置６４は、逃し管開閉用弁５３を閉じて、異物除去運転から通常運転に戻し、このような制御を繰り返す。
その後、汚水１２の水位が低下してポンプ停止水位に達すると、制御装置６４は水中ポンプ１３を停止させる。

尚、前記異物除去運転においては、水中ポンプ１３の吐出口２０から送水管２２に吐出された汚水１２は、全て送水管２２からマンホール１１の外部の送水先に供給されるのではなく、一部が逃し管５１からマンホール１１内に排出される。これにより、送水管２２の口径を従来のように通常運転時に必要とされる口径よりも大口径化させる必要は無く、送水管２２の配管スペースの増大やコストの上昇を抑制することができる。

前記各々の実施の形態では、第二の流量の一例として、水中ポンプ１３の最高効率点の流量と略等しい大流量を設定しているが、前記最高効率点の流量以下の流量であっても、前記小流量（第一の流量）よりも多い流量を第二の流量としておればよい。或いは、前記最高効率点の流量以上の流量を第二の流量としてもよい。

前記各々の実施の形態では、槽の一例としてマンホール１１を挙げたが、マンホール１１に限定されるものではなく、例えば貯水槽や下水槽等であってもよい。
前記各々の実施の形態では、液体の一例として汚水１２を挙げたが、汚水１２に限定されるものではなく、例えば下水や上水等であってもよい。また、電動機として誘導電動機を例にとって説明したが、これに限定されるものではない。

本発明の第１の実施の形態におけるポンプ設備の図である。 本発明の第２の実施の形態におけるポンプ設備の図である。 本発明の第３の実施の形態におけるポンプ設備の図である。 本発明の第４の実施の形態におけるポンプ設備の図である。 同、ポンプ設備の運転方法を示す図である。 従来のポンプ設備の図である。

符号の説明

１１ マンホール（槽）
１２ 汚水（液体）
１３ 水中ポンプ
１５ ポンプケーシング
２０ 吐出口
２２ 送水管
５１ 逃し管
５２ 排出口
５３ 逃し管開閉用弁（逃し管開閉装置）
５５ 流入口
６０ スクリーン（異物捕捉装置）
６２ 電流検出器（異物検出手段）
６３，６４ 制御装置
Ａ 一定時間
Ｂ 所定時間

Claims (7)

1. 槽内の液体を送水する電動式のポンプを備えたポンプ設備であって、
   ポンプの吐出口に槽内から槽外へ延びる送水管が接続され、
   送水管に、送水管から分岐する逃し管が接続され、
   逃し管の末端の排出口が槽内に開口し、
   逃し管を開閉する逃し管開閉装置が設けられていることを特徴とするポンプ設備。
2. 逃し管の送水管に連通する流入口の部分に、異物の流入を阻止する異物流入阻止装置が設けられていることを特徴とする請求項１記載のポンプ設備。
3. ポンプケーシング内に異物が滞留したことを検出する異物検出手段が設けられ、
   ポンプ作動中に、異物検出手段によって異物の滞留が検出されると、逃し管開閉装置が逃し管を開くように制御する制御装置が備えられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のポンプ設備。
4. 一定時間おきに逃し管開閉装置が逃し管を所定時間開くように制御する制御装置が備えられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のポンプ設備。
5. 前記請求項１に記載のポンプ設備における異物除去方法であって、通常運転時において、逃し管開閉装置で逃し管を閉じた状態で、吐出流量がポンプの最高効率点の流量よりも少ない第一の流量でポンプを運転し、
   異物除去運転時において、逃し管開閉装置で逃し管を開き、前記第一の流量よりも多い第二の流量でポンプを運転することを特徴とするポンプ設備の異物除去方法。
6. ポンプケーシング内に異物が滞留したことを検出した時、通常運転から異物除去運転に切換えることを特徴とする請求項５に記載のポンプ設備の異物除去方法。
7. 通常運転中に、一定時間おきに異物除去運転に切換えることを特徴とする請求項５に記載のポンプ設備の異物除去方法。

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