JP2016079951A - 水位維持装置とポンプ設備および水位維持方法並びにポンプの運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水位維持装置を小型軽量化して、ポンプ設備の高さや重量を低減する。【解決手段】水位維持装置４は、水位検出装置１８と、ポンプケーシング６内に水Ｗを導入する導入装置１９とを有し、水位検出装置１８はポンプケーシング６内の水位がポンプケーシング６の最上部よりも低い第１所定水位ＷＬ１に達したこととポンプケーシング６の最上部以上の第２所定水位ＷＬ２に達したこととを検知可能であり、水位検出装置４が第１所定水位ＷＬ１以下の水位を検出すると、導入装置１９が起動してポンプケーシング６内に水Ｗを導入し、水位検出装置１８が第２所定水位ＷＬ２に達した水位を検出すると、導入装置１９が停止してポンプケーシング６内の水位を維持する。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば横軸ポンプ等を起動するためポンプ内の水位を維持する水位維持装置とポンプ設備および水位維持方法並びにポンプの運転方法に関する。

従来、この種のポンプ設備としては、例えば図６に示すように、水槽内の水を揚水する横軸ポンプ１０２（主ポンプ）に水位維持装置１０３を設けたものがある。横軸ポンプ１０２は、ポンプケーシング１０４と、ポンプケーシング１０４内に収納された羽根車とを有している。ポンプケーシング１０４の下端には、下向きの吸込口１０６が形成され、ポンプケーシング１０４の上部には、横向きの吐出口が形成されている。

水位維持装置１０３は、横軸ポンプ１０２内を満水にする装置であって、満水用タンク１０８と真空ポンプ１０９とを有している。満水用タンク１０８はポンプケーシング１０４の上方に設置されており、満水用タンク１０８内の下部とポンプケーシング１０４内の最上部とが接続管１１０を介して連通している。

真空ポンプ１０９は満水用タンク１０８内の空気を排出して満水用タンク１０８内を減圧するものであり、真空ポンプ１０９と満水用タンク１０８内の上部とが吸気管１１１を介して連通している。満水用タンク１０８には、真空ポンプ１０９の起動および停止を切り換える上部の液面スイッチ１１２と下部の液面スイッチ１１３とが設けられている。

これによると、羽根車を停止した状態で、真空ポンプ１０９を起動することにより、満水用タンク１０８内およびポンプケーシング１０４内が減圧され、水槽内の水が、吸込口１０６からポンプケーシング１０４内に吸い上げられ、接続管１１０を通って満水用タンク１０８内に流入する。満水用タンク１０８内の水位が下部の液面スイッチ１１３に達すると、下部の液面スイッチ１１３がオンに切り換わり、さらに水位が上昇して上部の液面スイッチ１１２に達すると、上部の液面スイッチ１１２がオンに切り換わり、真空ポンプ１０９が停止する。

これにより、ポンプケーシング１０４内が満水状態となり、この状態で、水槽内の水位が上昇して揚水開始水位ＷＬ４に達すると、羽根車が回転して、揚水運転が開始される。
また、水槽内の水位が揚水開始水位ＷＬ４よりも低い場合、羽根車１０５を停止し、ポンプケーシング１０４内を満水にした状態で、揚水運転開始まで長時間待機することがある。この際、空気が横軸ポンプ１０２の軸封部等からポンプケーシング１０４内へ少しずつ侵入することがあり、これによって、満水用タンク１０８内の水位が、上部の液面スイッチ１１２よりも低下して、上部の液面スイッチ１１２がオフに切り換わり、さらに、下部の液面スイッチ１１３よりも低下して、下部の液面スイッチ１１３がオフに切り換わると、真空ポンプ１０９が起動する。

これにより、満水用タンク１０８内が減圧され、満水用タンク１０８内の水位が上昇して下部の液面スイッチ１１３に達すると、下部の液面スイッチ１１３がオンに切り換わり、さらに水位が上昇して上部の液面スイッチ１１２に達すると、上部の液面スイッチ１１２がオンに切り換わり、真空ポンプ１０９が停止する。

このような運転方法により、ポンプケーシング１０４内を満水にした状態で、揚水運転開始まで長時間待機し、必要な時に直ちに横軸ポンプ１０２を運転することができる。
尚、上記のような真空ポンプ１０９とポンプケーシング１０４の上方に設置された満水用タンク１０８とを備えた横軸ポンプ１０２については、例えば下記特許文献１に記載されている。

特開平８−２７０５９６

しかしながら上記の従来形式では、満水用タンク１０８の容量が小さいと、満水用タンク１０８内の水位が、短時間で、上部の液面スイッチ１１２から下部の液面スイッチ１１３に低下したり或いは下部の液面スイッチ１１３から上部の液面スイッチ１１２に上昇し、真空ポンプ１０９の起動および停止が頻繁に切り換えられるといった問題がある。

このような問題の対策として、容量の大きな満水用タンク１０８をポンプケーシング１０４の上方に設置することが考えられる。しかしながら、大容量の満水用タンク１０８を高い位置に設置するため、満水用タンク１０８の据付作業や点検等の維持管理に手間がかかるといった問題がある。また、ポンプ設備１１５の高さや重量が増大するといった問題もある。

本発明は、水位維持装置を小型軽量化して、ポンプ設備の高さや重量を低減することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、ポンプの下部に水槽が設けられ、
水槽に連通する吸込部を有するポンプ内の水位を維持する水位維持装置であって、
水位検出装置と、ポンプケーシング内に水を導入する導入装置とを有し、
水位検出装置は、ポンプケーシング内の最上部近傍とポンプケーシング内の側面又は底面とに連通し、ポンプケーシング内の水位がポンプケーシングの最上部よりも低い第１所定水位に達したことと第１所定水位よりも高い第２所定水位に達したこととを検知可能であり、
水位検出装置が第１所定水位以下の水位を検出すると、導入装置が起動してポンプケーシング内に水を導入し、
水位検出装置が第２所定水位に達した水位を検出すると、導入装置が停止してポンプケーシング内の水位を維持するものである。

これによると、発明者は、ポンプケーシング内が完全に満水にならず上部に空気溜り部が形成されていても、空気溜り部がある程度小さければ、ポンプにおける通常の揚水運転が支障無く開始できることを利用し、この空気溜り部を従来設けていた満水用タンクの代りに利用することを考え出した。

すなわち、水位維持装置をポンプケーシングに取付け、導入装置を作動してポンプケーシング内に水を導入してポンプケーシング内の水位を上昇させ、ポンプケーシング内の水位が第１所定水位を超えて第２所定水位に達したことを水位検出装置が検出すると、導入装置を停止させる。これにより、ポンプケーシング内の水位はポンプの起動が可能な水位に保たれる。尚、ポンプの起動が可能な水位とは、ポンプケーシング内の上部に空気溜り部が形成されていても、ポンプを始動したときに空気溜り部の空気をポンプケーシングの吐出口から排出することができる水位である。

この状態で待機している際、空気がポンプの軸封部等からポンプケーシング内へ少しずつ侵入することがあり、これによって、ポンプケーシング内の水位が第２所定水位から第１所定水位まで低下して水位検出装置で検出されると、導入装置を作動させる。

これにより、ポンプケーシング内に水が導入され、ポンプケーシング内の水位が第１所定水位から第２所定水位まで上昇して水位検出装置で検出されると、導入装置を停止させる。これにより、ポンプケーシング内の水位を第１所定水位以上で且つ第２所定水位以下に維持することができる。

この状態で、水槽内の水位が上昇して揚水開始水位に達すると、ポンプの運転を開始することで揚水運転が開始される。この際、ポンプケーシング内に発生する空気溜り部の容量がある程度小さくなるように第１所定水位を設定しておくことで、ポンプが始動したときに空気溜り部の空気がポンプケーシングの吐出口から排出可能となるため、揚水運転が支障無く行える。

さらに、ポンプケーシング内の第１所定水位から第２所定水位までの間に発生する空気溜り部の容量を従来の満水用タンクの容量と同じ又はほぼ同じにすることで、ポンプケーシング内の空気溜り部が従来の満水用タンクと同じ役割を果たすため、満水用タンクが不要になる。これにより、水位維持装置を小型軽量化して、ポンプ設備の高さや重量を低減することができる。

本第２発明における水位維持装置は、第２所定水位はポンプケーシングの最上部以上の高さであるものである。
これによると、導入装置を作動してポンプケーシング内に水を導入してポンプケーシング内の水位を上昇させ、ポンプケーシング内の水位が第１所定水位を超えて第２所定水位に達したことを水位検出装置が検出すると、導入装置を停止させる。これにより、ポンプケーシング内が満水状態（ポンプの起動が可能な水位の一例）に保たれる。

本第３発明における水位維持装置は、第２所定水位はポンプケーシングの最上部未満の高さであるものである。
本第４発明における水位維持装置は、水位検出装置は、ポンプケーシングの外部に配置される水位検出部と、ポンプケーシング内と水位検出部内とに連通する連通管および排出管と、水位検出部内の水位が第１および第２所定水位に達したことを検知する検知器とを有し、
連通管は水位検出部内とポンプケーシング内の第１所定水位より下部とに連通し、
排出管は水位検出部内とポンプケーシング内の最上部近傍とに連通しているものである。

これによると、ポンプケーシング内を満水にした状態で待機している際、ポンプケーシング内の水位が第２所定水位から第１所定水位に低下した場合、ポンプケーシング内の水位と共にポンプケーシングの外部の水位検出部内の水位も第２所定水位から第１所定水位まで低下して検知器で検知される。

また、ポンプケーシング内の水位が第１所定水位から第２所定水位まで上昇した場合、ポンプケーシング内の水位と共にポンプケーシングの外部の水位検出部内の水位も第１所定水位から第２所定水位まで上昇して検知器で検知される。

本第５発明における水位維持装置は、ポンプケーシングの羽根車を収納する収納部の底部から頂部までの３０％に相当する高さを所定高さとすると、
第１所定水位はポンプケーシング内の最上部から所定高さだけ下位に設定されているものである。

これによると、第１所定水位をポンプケーシング内の最上部から所定高さだけ下位に設定することにより、ポンプが始動した際に吐出口から排出可能な量の空気を溜める空気溜り部を、ポンプケーシング内の上部に形成することができる。

本第６発明における水位維持装置は、導入装置は真空ポンプであり、
真空ポンプは、ポンプケーシング内の空気を排出することで、水槽の水をポンプの吸込部からポンプケーシング内に導入するものである。

これによると、真空ポンプを作動させてポンプケーシング内の空気を排出することにより、ポンプケーシング内に水が導入される。ポンプケーシング内の水位が上昇して第２所定水位に達したことを水位検出装置が検出すると、真空ポンプを停止させる。これにより、ポンプケーシング内の水位はポンプの起動が可能な水位（例えば満水状態）に保たれる。

その後、ポンプケーシング内の水位が第２所定水位から第１所定水位まで低下して水位検出装置で検出されると、真空ポンプを作動させてポンプケーシング内の空気を排出する。これにより、ポンプケーシング内に水が導入され、ポンプケーシング内の水位が第２所定水位まで上昇して水位検出装置で検出されると、真空ポンプを停止させる。これにより、ポンプケーシング内の水位を第１所定水位以上で且つ第２所定水位以下に維持することができる。

本第７発明は、上記第１発明から第６発明のいずれか１項に記載の水位維持装置の水位検出装置がポンプケーシングに設けられていることを特徴とするポンプ設備である。
本第８発明は、ポンプケーシング内に水を導入する導入装置を用いてポンプ内の水位を維持する水位維持方法であって、
ポンプケーシング内の水位がポンプケーシングの最上部よりも低い第１所定水位以下に低下すると、導入装置を起動してポンプケーシング内に水を導入し、
ポンプケーシング内の水位が第１所定水位よりも高い第２所定水位に上昇すると、導入装置を停止してポンプケーシング内の水位を維持するものである。

これによると、ポンプケーシング内の水位を第１所定水位以上で且つ第２所定水位以下に維持することができる。この状態で、水槽内の水位が上昇して揚水開始水位に達すると、ポンプの運転を開始することで揚水運転が開始される。この際、ポンプケーシング内に発生する空気溜り部の容量がある程度小さくなるように第１所定水位を設定しておくことで、ポンプが始動したときに空気溜り部の空気がポンプケーシングの吐出口から排出可能となるため、揚水運転が支障無く行える。

さらに、ポンプケーシング内の第１所定水位から第２所定水位までの間に発生する空気溜り部の容量を従来の満水用タンクの容量と同じ又はほぼ同じにすることで、ポンプケーシング内の空気溜り部が従来の満水用タンクと同じ役割を果たすため、満水用タンクが不要になる。これにより、水位維持装置を小型軽量化して、ポンプ設備の高さや重量を低減することができる。

本第９発明における水位維持方法は、導入装置に真空ポンプを用いるものである。
本第１０発明は、上記第８発明又は第９発明に記載の水位維持方法によってポンプケーシング内の水位を維持するポンプの運転方法であって、
第１所定水位はポンプの起動が可能な水位に設定されており、
ポンプケーシング内の水位が第１所定水位よりも上昇した状態で、ポンプに運転指令が発せられると、ポンプの運転を開始するものである。

これによると、ポンプケーシング内の水位が第１所定水位よりも上昇した状態で、ポンプの運転が開始されるため、ポンプが起動したときに空気溜り部の空気がポンプケーシングの吐出口から十分に排出され、通常の揚水運転が支障無く行える。

さらに、ポンプケーシング内の空気溜り部の容量を従来の満水用タンクの容量と同じ又はほぼ同じにすることで、ポンプケーシング内の空気溜り部が従来の満水用タンクと同じ役割を果たすため、大型の満水用タンクが不要になる。これにより、水位維持装置を小型軽量化して、ポンプ設備の高さや重量を低減することができる。

以上のように本発明によると、水位維持装置を小型軽量化して、ポンプ設備の高さや重量を低減することができる。

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。 同、ポンプ設備のポンプケーシングと水位維持装置との断面図である。 本発明の第２の実施の形態におけるポンプケーシングと水位維持装置との断面図である。 本発明の第３の実施の形態におけるポンプケーシングと水位維持装置との断面図である。 本発明の第４の実施の形態におけるポンプケーシングと水位維持装置との断面図である。 従来のポンプケーシングと水位維持装置との断面図である。

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態では、図１，図２に示すように、１はポンプ設備であり、排水機場の水槽２内の水を揚水するものである。ポンプ設備１は、横軸ポンプ３と、横軸ポンプ３内の水位を維持する水位維持装置４とを有している。横軸ポンプ３は、ポンプケーシング６と、ポンプケーシング６内に収納された羽根車７と、羽根車７を回転させる主軸８とを有している。

ポンプケーシング６は吸込管９（吸込部の一例）と吸込エルボ１０とケーシング本体１１とを有している。吸込管９の下端には吸込口１４が形成され、ケーシング本体１１の下流側には吐出口１５が形成され、吐出弁１７が設けられている。尚、ケーシング本体１１は、羽根車７を収納する収納部１６を有している。

水位維持装置４は、ケーシング本体１１の外側方に設けられており、水位検出装置１８と、ポンプケーシング６内の空気を排出してポンプケーシング６内に水を導入する真空ポンプ１９（導入装置の一例）とを有している。水位検出装置１８は、ケーシング本体１１の外側方に配置される水位検出部２１と、ケーシング本体１１内の水Ｗを水位検出部２１内に導入する連通管２２と、水位検出部２１内の水位を検知する検知器２３と、第１および第２排出管２６，２７とを有している。

水位検出部２１は、上下に長い円筒状の容器であり、取付部材２４を介してポンプケーシング６に取り付けられている。連通管２２の一端がケーシング本体１１の側面であって第１所定水位ＷＬ１よりも下位の水面下に連通し、他端が水位検出部２１内の底部に連通している。尚、連通管２２がケーシング本体１１に連通している箇所は、横軸ポンプ３による揚水が可能な水位（後述する第１所定水位ＷＬ１に相当）よりも下位に設定されている。

また、検知器２３は、電極式の液面検知器であり、第１所定水位ＷＬ１と第２所定水位ＷＬ２とを検知するものである。
尚、第１所定水位ＷＬ１は、横軸ポンプ３が起動すると揚水が可能な水位であり、満水水位ＷＬ３よりも低く、羽根車７を収容したケーシング本体１１内の最上部（頂部）から所定高さＨだけ下位に設定されている。本実施例では、ケーシング本体１１の収納部１６の底部から頂部までの長さ、つまり内径Ａの３０％に相当する高さを所定高さＨとしている。

ケーシング本体１１内の水位が第１所定水位ＷＬ１の場合、ケーシング本体１１内の水面とケーシング本体１１内の最上部との間に、空気溜り部２５が形成される。ここで、第１所定水位ＷＬ１を設定するための基準となるケーシング本体１１内の最上部とは、一般的に横軸ポンプ３による揚水が可能となる羽根車７が没水する水位以上を意味している。

真空ポンプ１９は、ポンプケーシング６内の空気を排出してケーシング本体１１内を減圧するものであり、第１および第２排出管２６，２７を介して、水位検出部２１内とケーシング本体１１内の最上部とに連通している。すなわち、第１排出管２６の一端がケーシング本体１１内の最上部に連通し、他端が水位検出部２１内の上部に連通している。

尚、第２所定水位ＷＬ２は、満水水位ＷＬ３よりも上位に設定されており、本実施例では第１排出管２６の立ち上がり部２６ａに設定されている。
第２排出管２７の一端が水位検出部２１内の上端部に連通し、他端が真空ポンプ１９に接続されている。連通管２２と第２排出管２７とにはそれぞれ、バルブ３１，３２が設けられている。また、検知器２３による水位の検知に基づいて真空ポンプ１９および横軸ポンプ３を制御する制御部３３が水位維持装置４に備えられている。

以下、上記構成における作用を説明する。
発明者は、ポンプケーシング６内の上部に空気溜り部２５が形成されても、空気溜り部２５の高さが羽根車７の収納部１６の内径Ａの３０％に相当する所定高さＨ以下であれば、横軸ポンプ３における通常の揚水運転が支障無く行えることを見出し、この空気溜り部２５を従来設けていた満水用タンクの代りに利用することを考え出した。

すなわち、両バルブ３１，３２を開いた状態で、真空ポンプ１９を作動してポンプケーシング６内の空気を排出することにより、ポンプケーシング６内が減圧され、水槽２内の水Ｗが吸込口１４からポンプケーシング６内に吸い上げられ、ポンプケーシング６内の水位が上昇して第２所定水位ＷＬ２に達すると、これに連動して図２の仮想線で示すように水位検出部２１内の水位も第２所定水位ＷＬ２に達し、検知器２３によって第２所定水位ＷＬ２が検知される。

尚、上記のようにポンプケーシング６内の水位とポンプケーシング６の外部の水位検出部２１内の水位とが時間遅れや水位差を生じずに連動するためには、空気溜り部２５の圧力と水位検出部２１内の水面上の内部空間の圧力とが等しい必要があり、本実施の形態では、第１排出管２６を介して空気溜り部２５と水位検出部２１内の水面上の内部空間とが連通していることで、達成されている。

上記のように検知器２３によって第２所定水位ＷＬ２が検知されると、制御部３３が真空ポンプ１９を停止し、ポンプケーシング６内は、横軸ポンプ３の起動が可能な水位（満水状態）になる。

この状態で待機している際、空気が横軸ポンプ３の軸封部等からポンプケーシング６内へ少しずつ侵入することがあり、これによって、ポンプケーシング６内の水位が水位検出部２１内の水位と共に第２所定水位ＷＬ２から徐々に低下し、ケーシング本体１１内の頂部に空気溜り部２５が形成され、さらに、図２の実線で示すように、ポンプケーシング６内の水位が水位検出部２１内の水位と共に第１所定水位ＷＬ１まで低下して検知器２３で検出されると、制御部３３が真空ポンプ１９を作動させる。

これにより、空気溜り部２５の空気が排出されて、水槽２内の水Ｗが吸込口１４からポンプケーシング６内に吸い上げられる。そして、ポンプケーシング６内の水位が水位検出部２１内の水位と共に第１所定水位ＷＬ１から第２所定水位ＷＬ２（図２の仮想線参照）まで上昇して検知器２３により検知されると、制御部３３が真空ポンプ１９を停止させる。これにより、ポンプケーシング６内が満水状態になる。このような真空ポンプ１９の運転を行うことで、ポンプケーシング６内の水位を第１所定水位ＷＬ１以上で且つ第２所定水位ＷＬ２以下に維持することができる。

このようにポンプケーシング６内の水位が第１所定水位ＷＬ１以上で且つ第２所定水位ＷＬ２以下に維持されている状態で、水槽２内の水位が上昇して揚水開始水位ＷＬ４（図１参照）に達すると、運転指令が横軸ポンプ３の制御部３３に発せられ、運転指令に基づいて制御部３３が横軸ポンプ３を起動させ、横軸ポンプ３の揚水運転が開始される。これにより、大雨等で緊急に揚水が必要な時に、上記のように運転指令を発することにより、直ちに横軸ポンプ３を起動して揚水を開始することができる。

この際、空気溜り部２５の高さが羽根車７の収納部１６の内径Ａの３０％に相当する所定高さＨ以下になるように第１所定水位ＷＬ１を設定しておくことで、横軸ポンプ３が始動したときに空気溜り部２５の空気はポンプケーシング６内から吐出弁１７に排出されるため、揚水運転が開始され、通常の揚水運転が支障無く行える。

また、空気溜り部２５の容量を従来の満水用タンク１０８（図５参照）の容量と同じ又はほぼ同じにすることで、空気溜り部２５が従来の満水用タンクと同じ役割を果たすため、大型の満水用タンクを不要に又は小型化することができる。これにより、水位維持装置４を小型軽量化して、ポンプ設備１の高さや重量を低減することができ、さらに、ポンプ設備１をメンテナンスする時、満水用タンクを一時的に撤去する必要も無く、ポンプ設備１のメンテナンスが容易に行える。

尚、上記第１の実施の形態では、図２に示すように、水位検出部２１は円筒状の容器であり、水位検出部２１の外径および内径は連通管２２の外径および内径よりも大きい。尚、水位検出部２１の内径を大きくすると、水位検出部２１自身が水槽の役目も果たし、水位の低下に要する時間を長くすることができ、真空ポンプ１９の起動停止の頻度を減らすことができる。これにより、機器の損耗を軽減し、ランニングコストも含めてコストダウンを図ることもできる。さらに、別途の水槽を設けても良く、この場合も従来のように水槽をポンプの上部に置く必要が無く、高さ方向の寸法を小さくすることができる。

また、上記第１の実施の形態では、１つの制御部３３で水位維持装置４と横軸ポンプ３とを制御しているが、水位維持装置４と横軸ポンプ３とをそれぞれ個別の制御部で制御してもよい。
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、図３に示すように、水位検出部２１と連通管２２とにそれぞれ太径の管を用い、水位検出部２１の口径を連通管２２の口径と同じにしてもよい。

これによると、水位検出部２１の太さが第１の実施の形態の円筒状容器と比べて細くなりスリム化されるため、軽量化が図られ、取付部材２４が簡素化される。また、連通管２２の口径を大きくすることで、ごみ等が連通管２２に詰まるのを防止できる。

上記第２の実施の形態では、連通管２２の口径をケーシング本体１１から水位検出部２１まで同一にしているが、連通管２２の途中に拡大管を設けて連通管２２の口径を変えてもよい。
（第３の実施の形態）
上記第１および第２の実施の形態では、第１排出管２６の他端が水位検出部２１内の上部に連通しているが、第３の実施の形態として、図４に示すように、第１排出管２６の他端が第２排出管２７に連通していてもよい。
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態では、図５に示すように、水位維持装置４は、水位検出装置１８と、ポンプケーシング６内の空気を排出してポンプケーシング６内に水を導入する真空ポンプ１９（導入装置の一例）とを有している。水位検出装置１８は、ケーシング本体１１の外部に配置される第１および第２水位検出部６１，６２と、ケーシング本体１１内の水Ｗを第１水位検出部６１内に導入する第１連通管６３と、ケーシング本体１１内の水Ｗを第２水位検出部６２内に導入する第２連通管６４と、第１水位検出部６１内の水位を検知する第１検知器６５と、第２水位検出部６２内の水位を検知する第２検知器６６と、排出管６７とを有している。

ここで、第１検知器６５は第１所定水位ＷＬ１を検知するものであり、第２検知器６６は第２所定水位ＷＬ２を検知するものである。排出管６７は第１排出管６７ａと第２排出管６７ｂとに分岐しており、第１排出管６７ａは第１水位検出部６１に連通し、第２排出管６７ｂは第２水位検出部６２に連通している。また、排出管６７にはバルブ６８が設けられている。

以下、上記構成における作用を説明する。
バルブ６８を開いた状態で、真空ポンプ１９を作動してポンプケーシング６内の空気を排出することにより、ポンプケーシング６内が減圧され、水槽２内の水Ｗが吸込口１４からポンプケーシング６内に吸い上げられ、ポンプケーシング６内の水位が上昇して第２所定水位ＷＬ２に達すると、これに連動して図５の仮想線で示すように第１および第２水位検出部６１，６２内の水位も第２所定水位ＷＬ２に達し、第２検知器６６によって第２所定水位ＷＬ２が検知される。これにより、制御部３３が真空ポンプ１９を停止し、ポンプケーシング６内は、横軸ポンプ３の起動が可能な水位（満水状態）になる。

この状態で待機している際、空気が横軸ポンプ３の軸封部等からポンプケーシング６内へ少しずつ侵入することがあり、これによって、ポンプケーシング６内の水位が第１および第２水位検出部６１，６２内の水位と共に第２所定水位ＷＬ２から徐々に低下し、ケーシング本体１１内の頂部に空気溜り部２５が形成される。さらに、図５の実線で示すように、ポンプケーシング６内の水位が第１および第２水位検出部６１，６２内の水位と共に第１所定水位ＷＬ１まで低下して第１検知器６５で検出されると、制御部３３が真空ポンプ１９を作動させる。

これにより、空気溜り部２５の空気が排出されて、水槽２内の水Ｗが吸込口１４からポンプケーシング６内に吸い上げられる。そして、ポンプケーシング６内の水位が第１および第２水位検出部６１，６２内の水位と共に第１所定水位ＷＬ１から第２所定水位ＷＬ２（図５の仮想線参照）まで上昇して第２検知器６６により検知されると、制御部３３が真空ポンプ１９を停止させる。これにより、ポンプケーシング６内が満水状態になる。このような運転を行うことで、ポンプケーシング６内の水位を第１所定水位ＷＬ１以上で且つ第２所定水位ＷＬ２以下に維持することができ、横軸ポンプ３をいつでも運転可能な状態に維持しておくことができる。

上記各実施の形態では、図２に示すように、ケーシング本体１１の収納部１６の内径Ａの３０％に相当する高さを所定高さＨとし、ケーシング本体１１内の最上部から所定高さＨだけ下位に第１所定水位ＷＬ１を設定しているが、横軸ポンプ３の吸込口径又は吐出口径のほぼ３０％に相当する高さを所定高さＨとしてもよい。

上記各実施の形態では、第２所定水位ＷＬ２を、満水水位ＷＬ３よりも上位に設定したが、満水水位ＷＬ３と同じ水位に設定してもよい。
上記各実施の形態では、連通管２２の一端を、ケーシング本体１１の側面部に接続しているが、ケーシング本体１１の底面部に接続してもよい。

上記各実施の形態では、検知器２３に、電極式の液面検知器を使用しているが、フロート式、静電容量式等のどのような種類の液面検知器を使用してもよい。
上記各実施の形態では、横軸ポンプ３の形式は、斜流、軸流、渦巻のいずれでもよい。

上記各実施の形態では、水槽２内の水質が悪い場合、第２排出管２７の途中に真空槽や気液分離装置を設け、揚水が真空ポンプ１９に流入するのを防止してもよい。
上記の各実施の形態では、導入装置として、ポンプケーシング６内の空気を排出してポンプケーシング６内を減圧することにより水を導入する真空ポンプ１９を用いたが、空気を排出する代わりに水を空気溜り部２５に供給して、空気溜り部２５から空気を排出しながらポンプケーシング６内を満水にする給水装置を用いてもよく、或いは、ポンプケーシング６内を満水にすることができるのであればどのような構成でも良い。

上記の各実施の形態では、１台の横軸ポンプ３に対して１台の真空ポンプ１９を用いているが、複数台の横軸ポンプ３に対して１台の真空ポンプ１９を共用しても良い。
上記の各実施の形態では、第１排出管２６の一端をケーシング本体１１内の最上部に連通させているが、最上部近傍に連通させてもよい。

上記の各実施の形態では、図２〜図５に示すように、第２所定水位ＷＬ２を満水水位ＷＬ３よりも上位に設定したが、水位を維持するために十分な容積が第１所定水位ＷＬ１から第２所定水位ＷＬ２の間で確保でき、さらに水面の変動により第１所定水位ＷＬ１と第２所定水位ＷＬ２とを同時に交互に検知するハンチングを起こさない程度に両水位ＷＬ１，ＷＬ２間が離れていれば、第２所定水位ＷＬ２を第１所定水位ＷＬ１よりも高く且つ満水水位ＷＬ３よりも低い水位（ポンプケーシングの最上部未満の高さに相当）に設定してもよい。この場合、第２所定水位ＷＬ２がケーシング本体１１内の最上部より下がるため、ポンプ設備１をさらに低くすることができる。

上記の各実施の形態では、水位検出部２１をポンプケーシング６の外部に設けたが、ポンプケーシング６内の水位を直接計測するように構成してもよい。
上記の各実施の形態では、図２に示すように、水位維持装置４の水位検出装置１８をポンプケーシング６に設けているが、水位検出装置１８をポンプケーシング６の横に別体で設置してもよい。また、真空ポンプ１９については、水位検出装置１８と同様に、取付部材等を介してポンプケーシング６に一体に設けてもよいし、或いは、ポンプケーシング６の横に別体で設置してもよい。

１ ポンプ設備
２ 水槽
３ 横軸ポンプ
４ 水位維持装置
６ ポンプケーシング
７ 羽根車
９ 吸込管（吸込部）
１６ 収納部
１８ 水位検出装置
１９ 真空ポンプ（導入装置）
２１ 水位検出部
２２ 連通管
２３ 検知器
２６，２７ 第１および第２排出管
６１，６２ 第１および第２水位検出部
６３，６４ 第１および第２連通管
６５，６６ 第１および第２検知器
６７ 排出管
Ｈ 所定高さ
ＷＬ１ 第１所定水位
ＷＬ２ 第２所定水位

Claims (10)

1. ポンプの下部に水槽が設けられ、
   水槽に連通する吸込部を有するポンプ内の水位を維持する水位維持装置であって、
   水位検出装置と、ポンプケーシング内に水を導入する導入装置とを有し、
   水位検出装置は、ポンプケーシング内の最上部近傍とポンプケーシング内の側面又は底面とに連通し、ポンプケーシング内の水位がポンプケーシングの最上部よりも低い第１所定水位に達したことと第１所定水位よりも高い第２所定水位に達したこととを検知可能であり、
   水位検出装置が第１所定水位以下の水位を検出すると、導入装置が起動してポンプケーシング内に水を導入し、
   水位検出装置が第２所定水位に達した水位を検出すると、導入装置が停止してポンプケーシング内の水位を維持することを特徴とする水位維持装置。
2. 第２所定水位はポンプケーシングの最上部以上の高さであることを特徴とする請求項１記載の水位維持装置。
3. 第２所定水位はポンプケーシングの最上部未満の高さであることを特徴とする請求項１記載の水位維持装置。
4. 水位検出装置は、ポンプケーシングの外部に配置される水位検出部と、ポンプケーシング内と水位検出部内とに連通する連通管および排出管と、水位検出部内の水位が第１および第２所定水位に達したことを検知する検知器とを有し、
   連通管は水位検出部内とポンプケーシング内の第１所定水位より下部とに連通し、
   排出管は水位検出部内とポンプケーシング内の最上部近傍とに連通していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の水位維持装置。
5. ポンプケーシングの羽根車を収納する収納部の底部から頂部までの３０％に相当する高さを所定高さとすると、
   第１所定水位はポンプケーシング内の最上部から所定高さだけ下位に設定されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の水位維持装置。
6. 導入装置は真空ポンプであり、
   真空ポンプは、ポンプケーシング内の空気を排出することで、水槽の水をポンプの吸込部からポンプケーシング内に導入することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水位維持装置。
7. 上記請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の水位維持装置の水位検出装置がポンプケーシングに設けられていることを特徴とするポンプ設備。
8. ポンプケーシング内に水を導入する導入装置を用いてポンプ内の水位を維持する水位維持方法であって、
   ポンプケーシング内の水位がポンプケーシングの最上部よりも低い第１所定水位以下に低下すると、導入装置を起動してポンプケーシング内に水を導入し、
   ポンプケーシング内の水位が第１所定水位よりも高い第２所定水位に上昇すると、導入装置を停止してポンプケーシング内の水位を維持することを特徴とする水位維持方法。
9. 導入装置に真空ポンプを用いることを特徴とする請求項８記載の水位維持方法。
10. 上記請求項８又は請求項９に記載の水位維持方法によってポンプケーシング内の水位を維持するポンプの運転方法であって、
    第１所定水位はポンプの起動が可能な水位に設定されており、
    ポンプケーシング内の水位が第１所定水位よりも上昇した状態で、ポンプに運転指令が発せられると、ポンプの運転を開始することを特徴とするポンプの運転方法。

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