JP2022156318A - Pump device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、雨水等の排水をくみ上げるポンプ装置に関する。 The present invention relates to a pump device for pumping up drainage such as rainwater.
排水機場の排水能力を超える降雨が発生した場合、河川の氾濫や住宅の浸水被害が発生するおそれがある。近年では、気候変動に伴って降雨量が増大する傾向にあることから、氾濫等のリスクが高まっている。このため、既存の排水機場における排水能力の増強の必要性が高まっている。 If rainfall exceeds the drainage capacity of the drainage pump station, there is a risk of flooding of rivers and flooding of houses. In recent years, with climate change, rainfall tends to increase, and risks such as flooding are increasing. Therefore, there is a growing need to increase the drainage capacity of existing pumping stations.
排水能力を増強するにあたり、大型の排水ポンプを設置することが考えられる。しかし、使用条件や設置場所の制約を考慮しつつ排水ポンプを大型化する必要があることから、多大な製作コスト及び長期の製作期間が必要となる。また、排水ポンプを大型化しただけでは、ポンプの整備時や故障時には排水能力が著しく低下するため、氾濫等のリスク分散の観点からも問題がある。 In order to increase the drainage capacity, it is conceivable to install a large drainage pump. However, since it is necessary to increase the size of the drain pump while taking into consideration the conditions of use and restrictions on the place of installation, a large manufacturing cost and a long manufacturing period are required. In addition, simply enlarging the size of the drainage pump causes a significant drop in drainage capacity during maintenance or failure of the pump.
これに対し、既存の排水機場に多数の排水ポンプを設置して、リスク分散をしつつ排水能力を増強することが考えられる(例えば、特許文献1参照)。多数の排水ポンプを設置する場合、屋外の吸込流入部より吸水するか、あるいは既存ポンプ室内の直下に配置される吸込水槽から吸水することが考えられる。後者の場合、排水ポンプを設置するために既存の吸込水槽(土木建造物)に追加で開口を形成する必要があり、建造物の強度が低下する原因となる。前者の場合、既存の排水機場に多数の排水ポンプを設置するにあたり、屋外の吸込流入部より吸水することとなるが、既存の排水機場では設置スペースが限られているのが現状である。 On the other hand, it is conceivable to install a large number of drainage pumps in an existing drainage pump station to increase the drainage capacity while dispersing the risk (see, for example, Patent Document 1). When installing a large number of drainage pumps, it is conceivable to suck water from an outdoor suction inlet or from a suction water tank arranged directly under the existing pump room. In the latter case, an additional opening must be made in the existing suction cistern (civil engineering structure) to install the drainage pump, causing a reduction in the strength of the structure. In the former case, when installing a large number of drainage pumps in an existing drainage pump station, the water will be sucked from the outdoor suction inlet, but the current situation is that the installation space is limited at the existing drainage pump station.
本発明は上記に鑑みなされたものであり、設備の省スペース化を図りつつ排水能力を増強することが可能なポンプ装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a pump device capable of increasing the drainage capacity while saving the space of the equipment.
上記に鑑み、本発明の一態様は、吸込側から吐出水槽へ水を移送する複数のポンプユニットと、前記複数のポンプユニットに接続される吸込集合管から構成されるポンプ装置であって、前記ポンプユニットは、吸込管と、前記吸込管に接続されるポンプ部と、前記ポンプ部を駆動する駆動源を備え、前記吸込集合管は、吸込流入部又は吸込水槽内に一部が配置される吸込部と、複数の前記ポンプユニットの前記吸込管に接続された集合管とを備える。 In view of the above, one aspect of the present invention is a pump device comprising a plurality of pump units for transferring water from a suction side to a discharge water tank, and a suction collecting pipe connected to the plurality of pump units, The pump unit includes a suction pipe, a pump section connected to the suction pipe, and a drive source for driving the pump section, and the suction collection pipe is partially arranged in a suction inlet or a suction water tank. A suction part and a collecting pipe connected to the suction pipes of the plurality of pump units are provided.
本発明の一態様は、上記のポンプ装置を複数並べたられたポンプシステムであって、第1の台数の前記ポンプユニットからなる第1ポンプ装置と、第2の台数の前記ポンプユニットからなる第2ポンプ装置とを備えている。前記第1の台数と前記第2の台数は異なっていても良く、同じであってもよい。 One aspect of the present invention is a pump system in which a plurality of the pump devices described above are arranged, the first pump device comprising a first number of the pump units and the second pump device comprising a second number of the pump units. 2 pump device. The first number and the second number may be different or the same.
本発明によれば、設備の省スペース化を図りつつ排水能力を増強することができる。 According to the present invention, it is possible to increase the drainage capacity while saving the space of the facility.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施形態におけるポンプ装置10の概略構成を示したものであり、図2は、ポンプ装置10の側面図である。本実施形態におけるポンプ装置10は、例えば排水機場に設置され、河川等から吸込流入部に流れ込んできた雨水を吐出水槽に排水するための排水システムを構成する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a
本実施形態において、ポンプ装置10は、3つのポンプユニット10A~10Cと、これらポンプユニット10A~10Cに共通して接続される真空ポンプ12と、これらポンプユニットの吸込管に共通して接続される吸込集合管14とを備えている。吸込集合管14は、建屋壁16に形成された開口(図示せず)を貫通しており、建屋壁16と一体に形成された建屋床18の上に配置される。建屋18の内部は、既存の吸込水槽又は地盤である。
In this embodiment, the
吸込集合管14は、その一端が吸込流入部に入り込んだ略L字形状の吸込部14aと、この吸込部14aに接続されて、後述するポンプユニット10A~10Cの吸込管と接続される連結部14bから構成される。なお、吸込部14a及び連結部14bは一体であっても良いし、個別の配管を組み合わせて構成しても良い。吸込集合管により複数のポンプユニットを接続する構成をとることにより、吸込流入部に複数の吸込管を設置する必要がなくなり、また、建屋壁16に多数の開口を形成することなく、ポンプユニットを増設することができる。
The
なお、吸込部14aの吸込流入部側の端部をベルマウス形状とするとともに、吸込部14aの近傍で発生しうる渦(空気吸込渦)を防止するために、吸込部14aの端部に渦防止板とベルスプリッタからなる渦防止装置を取り付けても良い。
In addition, the end of the
本明細書において、ポンプユニット10A~10Cの構成は共通しているため、特に明記しない限り、以下ではポンプユニット10Aについて説明する。なお、符号の末尾がa~cである構成は、それぞれ、ポンプユニット10A~10Cが有する構成であることを意味する。
In this specification, the
図3において、ポンプユニット10Aは横軸ポンプであり、吸込管20a、ポンプ部22a、吐出管24aと、吐出弁26aを有する。吸込管20aは、一端側(吸込流入部の側)が吸込集合管14に接続されており、他端側(吐出側)の開口がポンプ部22aに接続される。ポンプ部22aは、一端側(吸込側)の開口が吸込管20aと接続され、他端側(吐出側)の開口が吐出管24aに接続される。吐出管24aは、一端側(吸込側)の開口がポンプ部22aと接続され、他端側(吐出側)の開口が吐出水槽(図示せず)に向けられている。吐出弁26aは、吐出管24aに設けられる。
In FIG. 3, the
ポンプユニット10Aは、原動機30aと、入力軸及び出力軸を有する減速機32aとを有する。原動機30aは減速機32aの入力軸に接続されており、減速機32aの出力軸は、ポンプ部22a内の主軸(図示せず)に接続されている。減速機32は、入力軸の回転数と出力軸の回転数との比が所定値になるよう、減速比があらかじめ定められている。原動機30aが回転すると、減速機32aを介して回転力がポンプ部22a内の主軸に伝達され、主軸に接続されたインペラ(図示せず)が回転する。これにより、水が吸込管20aからポンプ部22aを経由して吐出管24aに導かれる。
The
ポンプユニット10Aは、さらに、吸気弁36a、真空破壊弁38aと満水検知器40aとを有する(図3では、簡略化のためこれら部材をまとめて図示している)。ポンプ部22aは、吸気弁36aを介して真空ポンプ12に接続されている。吸気弁36aが開いた状態で真空ポンプ12が駆動することで、ポンプ部22aの内部が真空引きされる。真空破壊弁38aは、吸込管20a、ポンプ部22a又は吐出管24aに設けられ、真空破壊弁38aが開くことで吸込管20aから吐出管24aまでの内部空間の真空状態が破壊され、大気圧となる。
The
満水検知器40aは、吸込管20aから吐出弁26aまでの空間(ポンプユニット10Aの内部の空間)が満水となったことを検知する。満水検知器40aにより満水が検知されると、原動機30aによりポンプ部22a内のインペラが回転し、さらに吐出弁26aが開かれる。これにより水が吸込流入部から汲み上げられ、吐出水槽に移送される。
The
図4は、上記構成に係るポンプ装置におけるポンプユニットの始動手順の一例を示すフローチャートである。なお、複数あるポンプユニット10A~10Cを始動させる順番については、固定でもよいし、順繰りに変更してもよい。以下では、ポンプユニット10Aを1台目の運転号機であるとして、説明を行う。また、以下の説明において、ポンプユニット10A~10Cの始動及び停止制御は、ポンプ装置に接続された制御装置(不図示)により自動で行うように構成しても良く、あるいは、オペレータが制御盤(不図示)を手動で操作することでポンプユニット10A~10Cの始動及び停止を行うようにしても良い。
FIG. 4 is a flow chart showing an example of a procedure for starting the pump unit in the pump device having the above configuration. The order in which the plurality of
まず、初期条件として、1台目の運転号機となるポンプユニット10Aの吐出弁26aは閉状態とされる。また、吸気弁36aは閉状態とされ、真空破壊弁38aは開状態とされる(ステップS10)。これにより、吸込管20aから吐出弁26aに至る空間は大気開放状態となる。その後、真空破壊弁38aは閉状態とされる。
First, as an initial condition, the
また、初期条件として、他のポンプユニット10B、10Cの吐出弁26b、26cはいずれも閉状態とされる。また、1台目のポンプユニット10Aと同様に、他のポンプユニット10B、10Cの吸気弁36b、36cは閉状態とされ、真空破壊弁38b、38cは開状態とされる。その後、真空破壊弁38b、38cは閉状態とされる(ステップS11)。
As an initial condition, the discharge valves 26b and 26c of the
吸込流入部に設けられた図示しない水位計により、吸込流入部の水位が吸込集合管14の吸込部14aの下端以上となり、かつ運転水位(第1の設定値)以上となったことが検知されると(ステップS12で「Y」)、吸気弁36aが開状態とされるとともに、真空ポンプ12が稼働される(ステップS13)。これにより、吸込管20aから吐出弁26aまでの空間が真空引きされる。
A water level gauge (not shown) provided in the suction inflow portion detects that the water level in the suction inflow portion is equal to or higher than the lower end of the
吸込管20aから吐出弁26aまでの空間が満水になったことが満水検知器40aによって検知されると(ステップS14で「Y」)、吸気弁36aが閉状態とされるとともに、真空ポンプ12が停止される(ステップS15)。
When the
そして、原動機30aが稼働されてポンプ部22aのインペラが回転し(ステップS16)、ポンプユニット10Aの吐出弁26aが開状態とされる(ステップS17)。以上の動作により、1台目のポンプユニット10Aにより、吸込流入部内の水が汲み上げられ、吐出水槽に向けて排水される。
Then, the
図5は、ポンプ装置の2台目の運転号機に係るポンプユニットの始動手順の一例を示すフローチャートである。以下では、ポンプユニット10Bが2台目の運転号機であるとして、説明を行う。
FIG. 5 is a flow chart showing an example of a procedure for starting the pump unit relating to the second operating machine of the pump device. In the following description, it is assumed that the
初期状態として、2台目の運転号機となるポンプユニット10Bの吐出弁26bは閉状態とされる。また、吸気弁36bは閉状態とされ、真空破壊弁38bは閉状態とされる(ステップS20)。なお、1台目の運転号機に係るポンプユニット10Aの吐出弁26aは開状態とされる。また、3台目のポンプユニット10Cについては、吐出弁26cは閉状態とされる。その後、真空破壊弁38bは閉状態とされる(ステップS21)。
As an initial state, the discharge valve 26b of the
吸込流入部の水位が所定値(第2の設定値)以上となったことが検知されると(ステップS22で「Y」)、吸気弁36bが開状態とされるとともに、真空ポンプ12が稼働される(ステップS23)。これにより、吸込管20bから吐出弁26bまでの空間が真空引きされる。吸込管20bから吐出弁26bまでの空間が満水になったことが満水検知器40bによって検知されると(ステップS24で「Y」)、吸気弁26bが閉状態とされるとともに、真空ポンプ12が停止される(ステップS25)。そして、原動機30bが稼働されてポンプ部22bのインペラが回転し(ステップS26)、ポンプユニット10Bの吐出弁26bが開状態とされる(ステップS27)。以上の動作により、2台目のポンプユニット10Bにより、吸込流入部内の水が汲み上げられ、吐出水槽に向けて排水される。
When it is detected that the water level of the suction inflow section has reached a predetermined value (second set value) or higher ("Y" in step S22), the intake valve 36b is opened and the
3台目の運転号機に係るポンプユニットの始動手順は図6と同様であるので、説明を省略する。 Since the procedure for starting the pump unit relating to the third operating machine is the same as in FIG. 6, the explanation is omitted.
図6は、1台目の運転号機に係るポンプユニットの停止手順の一例を示すフローチャートである。なお、複数あるポンプユニット10A~10Cが駆動している場合に、これらを停止させる順番については、固定でもよいし、順繰りに変更してもよい。以下では、ポンプユニット10Aを最初に停止させるものとして、説明を行う。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of a procedure for stopping the pump unit associated with the first operating machine. When a plurality of
ポンプユニットが駆動中に吸込流入部の水位が所定値(第3の設定値)より低下したことが検知されると(ステップS30で「Y」)、開状態となっているポンプユニット10Aの吐出弁26aが閉状態とされる(ステップS31)。そして、原動機30aが停止される(ステップS32)。これにより、ポンプユニット10Aは吸込流入部から吐出水槽への排水を停止する。2台目以降のポンプユニットの停止手順も同様であるので、説明を省略する。
When it is detected that the water level of the suction inflow portion has fallen below a predetermined value (third set value) while the pump unit is operating ("Y" in step S30), the
上記実施形態では、吸込流入部から排水をくみ上げる場合を例にして説明したが、本発明はこれに限られることはない。例えば図7に示すように、吸込水槽の建屋床18に形成されている既設ポンプ用の開口に吸込集合管14を挿通させて、複数のポンプユニットをこの吸込集合管に接続するように構成することで、吸込水槽から排水する場合においても、省スペース化を図りつつポンプ設備の増強を図ることができる。
In the above embodiment, the case of pumping up waste water from the suction inlet has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 7, a
上記の実施形態では、3つのポンプユニットから構成されるポンプ装置を例にして説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、2つ以下又は4つ以上のポンプユニットを設けた場合に対しても、等しく適用することができる。利用するポンプユニットの数は、排水機場で処理が必要とされる雨水の量と個々のポンプユニットの処理能力とを考慮して、適宜定めることができる。 In the above embodiment, the pump device composed of three pump units has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. can be applied equally to The number of pump units to be used can be appropriately determined in consideration of the amount of rainwater that needs to be treated at the pump station and the processing capacity of each pump unit.
例えば、9個のポンプユニットを排水機場に設置する場合、3つのポンプユニットからなるポンプ装置を3セット設け、これら3セットのポンプ装置を排水機場に配置してもよい。この場合、真空ポンプ12によるポンプユニットへの充水作業は、3つのポンプユニットのセット毎に行うようにしても良く、9個のポンプユニットをそれぞれ独立に駆動して、充水作業を行うようにしても良い。3つのポンプユニットに対して同時に充水させることで、ポンプ装置の駆動時間の短縮が図られ、これにより排水遅れを防止することができる。
For example, when nine pump units are installed in a drainage pump station, three sets of pump devices each consisting of three pump units may be provided, and these three sets of pump devices may be arranged in the drainage station. In this case, the pump units may be filled with water by the
また、1セットのポンプユニットの数は、同じであっても良いし、異なっていても良い。例えば、6つのポンプユニットで設備を構成する場合に、3つのポンプユニットと及びこれらポンプユニットに接続された吸込集合管のセット、2つのポンプユニットと及びこれらポンプユニットに接続された吸込集合管のセット、1つのポンプユニットと及びこのポンプユニットに接続された吸込集合管のセットから、ポンプ装置を構成しても良い。 Also, the number of pump units in one set may be the same or different. For example, when constructing a facility with six pump units, a set of three pump units and suction collecting pipes connected to these pump units, two pump units and suction collecting pipes connected to these pump units The pump device may be constructed from a set, one pump unit and a set of suction collecting pipes connected to this pump unit.
ここで、これら複数セットからなるポンプ装置に、真空ポンプを共通に接続した場合、真空ポンプは、要求事項で決められた満水時間を充足するために、セットを構成するポンプの最大数(前述の例では3つのポンプユニットのセット)によって、吸込流量が定められる。よって、最大数より少ない数のポンプユニットからなるセット(ポンプユニットが1つ又は2つのセット)を用いる場合には、吸込流量が大きな真空ポンプを用いることにより、満水時間の短縮を図ることができる。 Here, when a vacuum pump is commonly connected to the pump device consisting of these multiple sets, the maximum number of pumps constituting the set (the above-mentioned A set of three pump units in the example) determines the suction flow. Therefore, when using a set consisting of less than the maximum number of pump units (a set with one or two pump units), a vacuum pump with a large suction flow rate can be used to shorten the filling time. .
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。 The above-described embodiments are described for the purpose of enabling a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to implement the present invention. Various modifications of the above embodiments can be made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. The present invention is not limited to the described embodiments, but is to be construed in its broadest scope according to the technical concept defined by the claims.
10 ポンプ装置
10A~10C ポンプユニット
14 吸込集合管
16 建屋壁
18 建屋床
20a~20c 吸込管
22a~22c ポンプ部
26a~26c 吐出弁
30a~30c 原動機
10
Claims (4)
前記ポンプユニットは、吸込管と、前記吸込管に接続されるポンプ部と、前記ポンプ部を駆動する駆動源を備え、
前記吸込集合管は、吸込流入部又は吸込水槽内に一部が配置される吸込部と、複数の前記ポンプユニットの前記吸込管に接続された集合管とを備えたことを特徴とする、ポンプ装置。 A pump device comprising a plurality of pump units for transferring water from a suction side to a discharge water tank, and a suction collecting pipe connected to the plurality of pump units,
The pump unit includes a suction pipe, a pump section connected to the suction pipe, and a drive source for driving the pump section,
The pump, wherein the suction collecting pipe includes a suction part partially arranged in a suction inflow part or a suction water tank, and a collecting pipe connected to the suction pipes of the plurality of pump units. Device.
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