JP6108716B2 - 両吸込渦巻ポンプ、ポンプ設備 - Google Patents

Description

本発明は、両吸込渦巻ポンプの始動技術に関する。

上水や河川水等を取扱う水用の両吸込渦巻ポンプは、真空ポンプによってポンプケーシング内を吸気して、当該ポンプよりも上流側の水を吸い上げ、ケーシング内が水で充填された後に、電動機を駆動させて始動される。かかる始動方法において、全電圧始動によって電動機を始動すると、始動電流が非常に大きくなるため、電源系統に電圧降下などの大きな影響を与えてしまう。このため、始動電流を低減する減電圧始動が採用されることがある。

特開昭５８−１３１９１号公報 特開２００９−１４４６５８号公報 特開２０１１−２５６７６９号公報 特開平１１−９３８８２号公報 特開平８−２７０５９８号公報

しかしながら、減電圧始動を行うと、電動機の始動トルクも小さくなる。このため、内部が水で満たされたポンプの負荷トルクを超えるトルクが得られず、電動機を始動できないことが生じ得る。かかる場合に備えて、インバータやＳＶＣ（Static Var Compensator；静止型無効電力補償装置）を設けることや、安価なかご型電動機から、高価な巻線型電動機および抵抗器に変更することが考えられるが、経済性が悪化してしまう。このようなことから、減電圧始動によって電動機を確実に起動できる両吸込渦巻ポンプが求められる。また、設備費を上げないことが求められる。さらに、両吸込渦巻ポンプのその他の一般的な課題として、ポンプの始動によって、ポンプの機能や効率が損なわれないこと、始動に係る時間を短縮化すること、信頼性の高い装置とすること、などが求められる。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

本発明の第１の形態は、水用の両吸込渦巻ポンプとして提供される。この両吸込渦巻ポンプは、軸線を中心に回転するインペラと、インペラへの水の吸込み流路を形成する吸込ボリュートと、インペラからの水の吐出流路を形成する吐出ボリュートと、を有するケーシングとを備える。吸込ボリュートには、ケーシング内を吸気して、両吸込渦巻ポンプよりも上流側の水を吸い上げるための真空ポンプと接続するための吸引口が形成される。

かかる両吸込渦巻ポンプによれば、真空ポンプを駆動させて、少なくとも吸込ボリュート内に水が充填された状態である満水状態に達する前の非満水状態で、減電圧始動によって電動機を始動することによって、両吸込渦巻ポンプを始動する場合に、吐出ボリュートに吸引口が形成されている従来の構成と比べて、インペラの回転によって圧力を得たケーシング内部の水が、吸引口を介して真空ポンプ方向に流入することを抑制できる。したがって、吸引空気に水が混入する割合が低減され、満水状態に達するまでの時間、すなわち
、始動に係る時間を短縮できる。さらに、吸引口と真空ポンプとを接続する吸気管の途中に、満水状態を検知するための検知器を設ける場合には、当該検知器の誤動作（気水混合流による疑似満水検知）を抑制できる。その結果、装置の信頼性を高めることができる。

本発明の第２の形態として、第１の形態の両吸込渦巻ポンプは、ケーシングとインペラとの間に配置された環形状のライナリングを備えている。ケーシングには、ライナリングとインペラとの間の空間に向かって注水するための注水流路が形成されていてもよい。かかる形態によれば、非満水状態で減電圧始動によって電動機を始動した場合であっても、その際にライナリングに注水すれば、水が潤滑剤となるので、インペラとライナリングが接触して焼き付きを起こすことを抑制できる。また、焼き付きを防止するために、インペラとライナリングとの隙間を大きく設定する必要がない。その結果、効率の低下を抑え、電動機出力が大きくなるのを防ぐことができるので、経済性の良い設備となる。

本発明の第３の形態として、第２の形態において、ライナリングのケーシング側の表面には、注水流路と連通する溝部がライナリングの環形状に沿って環状に形成されていてもよい。ライナリングのインペラ側の表面には、溝部と連通する穴がライナリングの環形状に沿って複数形成されていてもよい。かかる形態によれば、注水流路から供給される水が、ライナリングの全周に行き渡り、さらに、ライナリングとインペラとの間の空間に均等に行き渡る。したがって、焼き付きをいっそう抑制でき、信頼性を高めることができる。また、構造が簡単である。

本発明の第４の形態は、第１ないし第３の形態のいずれかの両吸込渦巻ポンプを備えたポンプ設備として提供される。このポンプ設備は、真空ポンプと、真空ポンプと吸気口とを接続する吸気管と、両吸込渦巻ポンプの駆動源としての電動機と、ポンプ設備の動作を制御する制御部とを備える。制御部は、両吸込渦巻ポンプを始動する場合に、真空ポンプを駆動させてケーシング内を吸気して、両吸込渦巻ポンプよりも上流側の水を吸い上げることによって、少なくとも吸込ボリュート内に水が充填された状態である満水状態に達する前の非満水状態で、始動電流を低減する制御によって始動を行う減電圧始動によって、電動機を始動する。かかるポンプ設備によれば、電動機の始動電流が低減され、電源系統への影響を抑制できる。しかも、非満水状態で減電圧始動を行うため、満水状態で減電圧始動を行う場合と比べて、電動機の始動時におけるポンプの負荷トルクも低減される。その結果、減電圧始動を行った場合であっても、電動機を確実に始動できる。また、それに伴い、インバータやＳＶＣが必要なく、また、安価なかご型電動機を採用できるので、経済性にも優れる。

本発明の第５の形態として、第２の形態を含む第４の形態のポンプ設備において、制御部は、電動機を始動する際に、注水流路を介した注水を行うための制御を行ってもよい。かかる形態によれば、第２の形態と同様の効果を奏する。

本発明の第６の形態として、第４または第５の形態において、制御部は、両吸込渦巻ポンプの始動を開始した後、両吸込渦巻ポンプの運転が所定の運転状態に達した場合に、両吸込渦巻ポンプによる送水を開始し、所定時間内に所定の運転状態に達しない場合に、両吸込渦巻ポンプの運転を停止させてもよい。かかる形態によれば、真空ポンプの故障や老朽化による性能低下が原因の始動不良が発生した場合に、ポンプが安全に停止されるので、重大事故が未然に防止され、信頼性が高い設備にできる。

本発明の第７の形態として、第４ないし第６のいずれかの形態のポンプ設備は、吸気管の途中に、満水状態を検知するための検知器を備えていてもよい。制御部は、検知器によって満水状態を検知したときに、真空ポンプの駆動を停止してもよい。かかる形態によれば、真空ポンプ内に水が入りこむことによって真空ポンプの軸動力オーバ等の故障が発生
することを抑制でき、信頼性の高い設備にできる。

本発明の第８の形態として、第５の形態を含む第６または第７の形態において、吐出ボリュートには、吐出ボリュートの内部と、両吸込渦巻ポンプの外部とを連通させる孔部が形成されていてもよい。ポンプ設備は、注水流路に接続される第１の注水管と、第１の注水管から分岐する第２の注水管であって、両吸込渦巻ポンプの軸封部に注水するための第２の注水管と、孔部と第２の注水管の途中とを接続する第３の注水管と、第２の注水管と第３の注水管とに設けられ、軸封部へ向かう水の流れと逆の方向への水の流通を防止する逆止弁とを備えていてもよい。制御部は、少なくとも非満水状態において、第２の注水管を介し、かつ、第３の注水管を介さない経路で、軸封部に注水するように制御し、満水状態となった以降の所定のタイミングで、第３の注水管を介し、かつ、第１の注水管を介さない経路で、軸封部に注水するように制御してもよい。かかる形態によれば、始動時および定常運転時において、軸封部に水が確実に供給されるので、軸封部の焼き付きを抑制できる。しかも、非満水状態における軸封部への注水は、ライナリングとインペラとの間の空間に向かった注水を行う第１の注水管の一部を利用できるので、効率的である。さらに、満水状態となった後は、両吸込渦巻ポンプ内の水を利用できるので、経済性に優れる。

本発明の第９の形態として、第５の形態を含む第５ないし第８のいずれかの形態のポンプ設備は、両吸込渦巻ポンプが吐出した水を排出する吐出管と、吐出管の途中に設けられ、両吸込渦巻ポンプを締切始動および締切停止させることが可能な吐出弁とを備えていてもよい。注水流路は、吐出管のうちの吐出弁よりも下流側に接続されてもよい。吐出弁よりも下流側には、ポンプの実揚程に相当する圧力水が存在するので、かかる形態によれば、当該圧力水を注水流路に供給できる。したがって、注水流路への水の供給に注水ポンプが必要なくなり、経済性に優れた設備にできる。

本発明の第１０の形態は、第１の形態の両吸込渦巻ポンプを備えたポンプ設備として提供される。このポンプ設備は、真空ポンプと、両吸込渦巻ポンプの駆動源としての電動機と、ポンプ設備の動作を制御する制御部と、満水状態を検知するための検知器と、ケーシング内に連通し、ケーシング内の負圧を破壊する負圧破壊弁とを備えていてもよい。制御部は、両吸込渦巻ポンプを始動する場合に、真空ポンプを駆動させて、ケーシング内を吸気して水を吸い上げることによって、少なくとも吸込ボリュート内に水が充填された状態である満水状態を作り出した後に、負圧破壊弁を開いて、ケーシング内の負圧を解消し、満水状態よりもケーシング内の水位が低下した非満水状態となってから、負圧破壊弁を閉じて、始動電流を低減する制御によって始動を行う減電圧始動によって、電動機を始動させてもよい。かかる形態によれば、最初に満水状態を作り出した際に、ライナリングを濡らして、ライナリングとインペラとの間に、潤滑剤となる水膜を形成できる。したがって、インペラとライナリングとが接触して焼き付きを起こすことを抑制できる。また、焼き付きを防止するために、インペラとライナリングとの隙間を大きく設定する必要がないので、効率および経済性が良好になる。

本発明の第１１の形態として、第１の形態を含み、第２もしくは第３の形態を含まない、第４の形態、または、第１０の形態のポンプ設備は、ケーシングとインペラとの間に配置された環形状のライナリングを備えていてもよい。ライナリングは、樹脂製であってもよい。かかる形態によれば、第１０の形態と同様の効果を奏する。

本発明の第１２の形態として、第１ないし第３のいずれかの形態において、吸込ボリュートの内面には、吸込旋回流の発生を抑制するために、吸込ボリュートの内側に向かって局所的に突出する突出部が形成されてもよい。かかる形態によれば、非満水状態で電動機を始動し、気水混合状態で真空ポンプの吸気を行う際に、インペラの回転力より、吸込側に旋回流（水膜）が生じ、真空ポンプの吸気機能に影響を及ぼすことを抑制できる。した
がって、確実に電動機の始動を行えるとともに、始動に係る時間を短縮できる。さらに、吸引口と真空ポンプとを接続する吸気管の途中に、満水状態を検知するための検知器を設ける場合には、当該検知器の誤動作を抑制できる。

本発明の実施例としてのポンプ設備の概略構成を示す説明図である。 ポンプ設備が備えるポンプの断面構成および配管経路を示す説明図である。 ライナリングの構成を示す説明図である。 第１のポンプ始動処理の流れを示すフローチャートである。 第２のポンプ始動処理の流れを示すフローチャートである。 第３のポンプ始動処理の流れを示すフローチャートである。 第４のポンプ始動処理の流れを示すフローチャートである。 変形例としてのポンプ設備の概略構成を示す説明図である。

Ａ．実施例：

図１は、本発明の実施例としてのポンプ設備２０の概略構成を示す。以下では、ポンプ設備２０を２系列として示すが、系列数は、特に限定するものではない。ポンプ設備２０は、ポンプ１００ａ，１００ｂ（単にポンプ１００とも呼ぶ）と、電動機３０ａ，３０ｂ（単に電動機３０とも呼ぶ）と、制御装置４０と、吐出管５０ａ，５０ｂと、吐出弁５１ａ，５１ｂ（単に吐出弁５１とも呼ぶ）とを備える。ポンプ１００ａ，１００ｂは、両吸込渦巻ポンプである。ポンプ１００ａ，１００ｂは、同一の構成を有している。ポンプ１００ａ，１００ｂには、それぞれ、駆動源としての電動機３０ａ，３０ｂが接続されている。

電動機３０ａ，３０ｂは、本実施例では、巻線型電動機などと比べて、構造が簡素で維持管理性が良く、安価なかご型電動機である。電動機３０ａ，３０ｂは、同一の構成を有している。電動機３０ａ，３０ｂには、制御装置４０が接続されている。制御装置４０は、電動機３０ａ，３０ｂをはじめとする、ポンプ設備２０の各装置の動作を電気的に制御する。詳しくは後述するが、ポンプ１００は、真空ポンプ６０および注水ポンプ７０とも接続されている。

ポンプ１００ａ，１００ｂは、吸込水槽１５に貯留された水を吸い込んで、吐出管５０ａ，５０ｂに吐出する。吐出管５０ａ，５０ｂの途中には、電動弁としての吐出弁５１ａ，５１ｂが設けられている。ポンプ設備２０では、吐出弁５１ａ，５１ｂを利用して、ポンプ１００ａ，１００ｂを締切始動および締切停止させることが可能である。以下の説明では、ポンプ１００ａ，１００ｂが吸込み、そして、吐出する水の流れの上流側を、単に上流側とも呼び、その反対側を、単に下流側とも呼ぶ。

図２は、ポンプ１００の断面構成と、ポンプ１００に係る配管経路とを示す。ポンプ１００は、ケーシング１１０と、インペラ１２０と、主軸１３０と、ライナリング１４０と、軸封部１５０とを備える。インペラ１２０は、ケーシング１１０の中央部において、主軸１３０に固定されている。主軸１３０は、軸線ＡＬの方向の両端部が軸受（図示省略）によって回転自在に支承されている。主軸１３０の一端は、電動機３０（図１参照）の主軸に連結されている（図２では図示省略）。これによって、インペラ１２０は、軸線ＡＬを中心に回転する。

ケーシング１１０は、インペラ１２０の水の吸込み流路を形成する吸込ボリュート１１１と、インペラ１２０からの水の吐出流路を形成する吐出ボリュート１１２とを有してい
る。吸込ボリュート１１１の鉛直方向上方のほぼ上端には、吸込ボリュート１１１を鉛直方向に貫通する吸引口１１３が形成されている。本実施例では、吸引口１１３は、インペラ１２０を間に挟んで、軸線ＡＬ方向に対称の位置に、２つ形成されている。また、吐出ボリュート１１２の鉛直方向上方のほぼ上端には、吸引口１１４が形成されている。さらに、吐出ボリュート１１２の基端側には、孔部１１５が形成されている。本実施例では、孔部１１５は、吸引口１１３と同様に、２つ形成されている。ケーシング１１０のうちの、２つの軸封部１５０の周囲を取り囲むそれぞれの部位の内部には、ケーシング１１０の外部から軸封部１５０に連通する注水流路１１７が形成されている。

ライナリング１４０は、ケーシング１１０のうちのインペラ１２０に向かって突出した部位と、インペラ１２０との間に配置される。このライナリング１４０は、軸線ＡＬ上の点を中心とする環形状を有している。ライナリング１４０の断面は、略凸形状を有しており、この凸部がケーシング１１０に形成された凹部に嵌合した状態で、ライナリング１４０は、ケーシング１１０に取り付けられている。かかるライナリング１４０とインペラ１２０との間には、僅かな空間が形成されている。この空間が小さいほど、吐出ボリュート１１２からの漏れ損失が少なくなり、ポンプ１００の効率が向上する。本実施例では、ライナリング１４０は、青銅やステンレス鋼などの機械材料からなる。このライナリング１４０の形状の詳細については、後述する。

吐出ボリュート１１２のインペラ１２０に向かって突出した部位のうちの、鉛直方向上方側の内部には、ライナリング１４０とインペラ１２０との間の空間に向かって注水するための注水流路１１６が形成されている。

かかるポンプ１００には、真空ポンプ６０と、注水ポンプ７０とが接続される。真空ポンプ６０は、ケーシング１１０内を吸気して、ポンプ１００よりも上流側の吸込水槽１５（図１参照）の水をケーシング１１０の内部にまで吸い上げるために設置される。注水ポンプ７０は、ポンプ１００の始動時に、所要箇所に水を供給するために設置される。

真空ポンプ６０側から見ると、真空ポンプ６０には、吸気管６２が接続され、その途中には、吸気弁６１が設けられている。そして、吸気管６２の先には、検知器６３が設けられている。検知器６３は、本実施例では、水位計である。検知器６３は、少なくとも吸込ボリュート１１１内に水が充填された状態（以下、満水状態とも呼ぶ）を検知するために設けられている。検知器６３の先には、吸気管６４が接続され、この吸気管６４は、２つの吸気管６５に分岐して、吸気管６５のそれぞれが、吸引口１１３に接続されている。

さらに、吸気管６４は、吸気管６６にも分岐している。吸気管６６の途中には、吸気弁６７が設けられ、その先は、吸引口１１４に接続されている。吸気弁６７と吸引口１１４との間の吸気管６６には、管６８が接続されている。管６８の途中には、負圧破壊弁６９が設けられている。管６８の吸気管６６の反対側は、外気に開放されている。これらの吸気管６６と吸引口１１４との間に設けられた構成は、後述する第４の始動処理に使用されるものであり、通常、ポンプ１００の始動時には使用されない。このため、吸気弁６７は、基本的には、常時、閉じられている。吸気弁６７、吸引口１１４、管６８および負圧破壊弁６９の構成は、省略することも可能である。なお、図示は省略したが、吸気管６２または吸気管６４にも、外気と連通する管が接続され、その途中に負圧破壊弁が設けられている。

注水ポンプ７０側から見ると、注水ポンプ７０には、注水管７２が接続され、その途中には、注水弁７１が設けられている。そして、注水管７２は、２つの注水管７３と、２つの注水管７４とに分岐している。２つの注水管７３は、それぞれ、注水流路１１６に接続されている。２つの注水管７４は、それぞれ、逆止弁７６を介して、注水流路１１７に接
続されている。この注水管７４の途中、より具体的には、逆止弁７６よりも注水流路１１７側には、注水管７５が接続されている。注水管７５の一端側は、孔部１１５に接続され、他端側は、逆止弁７７を介して、注水管７４に接続されている。逆止弁７６，７７は、軸封部１５０へ向かう水の流れと逆の方向への水の流通を防止する。

かかるポンプ１００において、吸込ボリュート１１１には、吸込ボリュート１１１の内側（軸線ＡＬ方向）に向かって局所的に突出する突出部１６０が形成されている。本実施例では、突出部１６０は、主軸１３０の鉛直方向下方に設けられているが、鉛直方向上方に設けても構わない。

本実施例においては、ポンプ１００の始動は、真空ポンプ６０を駆動して、満水状態に達するまでの状態（以下、非満水状態とも呼ぶ）で、開始される。かかる始動方法を、ドライ始動とも呼ぶ。かかるドライ始動においては、吸込ボリュート１１１内に水と空気とが混在する状態で、インペラ１２０が回転するため、矢印ＡＲに示すように、吸込旋回流（水膜）が発生する。この旋回流は、吸引口１１３からの空気の吸引を阻害する要因となる。本実施例では、突出部１６０が設けられていることによって、旋回流が突出部１６０に衝突して、吸込旋回流の発生を抑制する。これによって、確実にドライ始動を行うことができるとともに、ドライ始動（真空ポンプ６０による吸引）に係る時間を短縮できる。ドライ始動の詳細は、後述する。

図３は、ライナリング１４０の構成を示す。図３（Ａ）は、ライナリング１４０を軸線ＡＬ方向に見た図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。図３（Ｃ）は、図３（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。図３（Ｂ）に示すように、ライナリング１４０の断面は、略凸形状を有している。かかるライナリング１４０の上面１４１（吐出ボリュート１１２側の面）には、溝部１４３が形成されている。この溝部１４３は、ライナリング１４０の環状形状に沿って、環状に形成されており、吐出ボリュートに形成された注水流路１１６と連通している。また、ライナリング１４０の下面１４２（インペラ１２０側の面）には、溝部１４３と連通する穴１４４が軸線ＡＬと交差（ここでは直交）する方向に延びて形成されている。この穴１４４は、図３（Ｃ）に示すように、ライナリング１４０の環状形状に沿って、所定のピッチで複数形成されている。

図４は、第１のポンプ始動処理の流れを示すフローチャートである。ここでのポンプ始動処理とは、ポンプ１００をドライ始動する処理である。第１のポンプ始動処理は、吐出弁５１を閉じた状態で開始される。第１のポンプ始動処理が開始されると、制御装置４０は、注水弁７１を開いて（ステップＳ３１０）、注水ポンプ７０を始動する（ステップＳ３２０）。これにより、注水管７２，７３および注水流路１１６を介して、ライナリング１４０とインペラ１２０との間の空間に注水される。このため、後述するステップＳ２２０によって、当該空間に水が存在しない状態でインペラ１２０が回転しても、注水された水が潤滑剤として作用するので、焼き付きを起こすことを抑制できる。また、その結果、ライナリング１４０とインペラ１２０との間の隙間を大きく設定する必要がないので、ポンプ１００の効率および経済性が良好となる。特に、本実施例では、上述したライナリング１４０の構成によって、注入した水が、ライナリング１４０の全周に行き渡り、さらに、ライナリング１４０とインペラ１２０との間の空間に均等に行き渡るので、焼き付きをいっそう抑制でき、信頼性を高めることができる。

同様に、ステップＳ３１０，Ｓ３２０によって、注水管７２，７４および注水流路１１７を介して、軸封部１５０に注水される。このため、軸封部１５０に焼き付きが起こることを抑制できる。

また、制御装置４０は、上記ステップＳ３１０とともに、始動渋滞回路をＯＮにし、タ
イマカウントを開始する（ステップＳ４１０）。始動渋滞回路とは、始動の遅れ、つまり、始動失敗を検知する回路である。なお、図中の「Ｔ」の符号は、タイマ制御を表す。始動渋滞回路がＯＮになってからＯＦＦになるまでの間に、予め設定されたタイマ時間が経過した場合には、制御装置４０は、ポンプ設備２０に重故障が発生したと判断して、第１のポンプ始動処理を停止する（ステップＳ４２０）。

また、制御装置４０は、ステップＳ３１０の実施から所定の時間が経過したことをタイマで検知した後、吸気弁６１を開け（ステップＳ２１０）、真空ポンプ６０を始動する（ステップＳ２２０）。これにより、吸引口１１３からケーシング１１０内の空気が吸引されるとともに、吸込水槽１５から水がケーシング１１０内に徐々に吸い上げられる。吸込ボリュート１１１内に水が充填されると、水は、吸引口１１３を介して、真空ポンプ６０側に流入する。なお、タイマは、後述するステップＳ３３０の開始前に、ポンプ１００が満水状態とならないように設定される。

このように、吸込ボリュート１１１に形成された吸引口１１３から空気を吸引することにより、吸引口１１４から吸引する場合と比べて、インペラ１２０の回転によって圧力を得たケーシング１１０内の水が、真空ポンプ６０側に流入することを抑制できる。したがって、吸引空気に水が混入する割合が低減され、満水状態に達するまでの時間、すなわち、始動に係る時間を短縮できる。さらに、検知器６３の誤動作を抑制でき、装置の信頼性を高めることができる。

次に、制御装置４０は、検知器６３によって、満水状態を検知すると（ステップＳ２３０）、吸気弁６１を閉じて、真空ポンプ６０の駆動を停止する（ステップＳ２４０）。かかる構成とすれば、真空ポンプ６０内に水が入りこむことによって軸動力オーバ等の故障が発生することを抑制でき、信頼性の高い設備にできる。

一方で、制御装置４０は、上記ステップＳ３２０の実施の後、所定の時間経過をタイマで検知すると、電動機３０の減電圧始動を開始する（ステップＳ３３０）。タイマは、上記ステップＳ３１０，Ｓ３２０によって、ステップＳ３３０に先立って注水が確実に行われるように設定される。本実施例では、減電圧始動は、ケーシング１１０内に水が全く存在しない状態から開始される。減電圧始動とは、始動電流を低減する制御によって始動することをいう。こうした減電圧始動としては、種々の公知の方法、例えば、スターデルタ始動、リアクトル始動、コンドルファ始動などを採用することができる。

電動機３０の減電圧始動が開始され（上記ステップＳ３３０）、かつ、真空ポンプ６０が停止すると（上記ステップＳ２４０）、制御装置４０は、ポンプ１００が満水状態で正常に運転している状態にあるか否かを判断する（ステップＳ３４０）。この処理は、ポンプ１００の運転が、正常な所定の運転状態に達したか否かを判断するものである。本実施例では、ステップＳ３４０の判断は、電動機３０の回転数が定格運転時の値に達し、かつ、電動機３０の電流値を計測する計測器によって、定格運転時の電流値に達したことが検知された場合に、正常な所定の運転状態に達したと判断する。なお、この判断は、種々のパラメータによって行うことが可能である。例えば、ポンプ吐出圧力を計測する圧力計によって測定された圧力値が定格運転時の圧力（締切圧力）に達したか否かによって、判断してもよい。勿論、例示したこれらのパラメータのうちの１つや、任意の２以上の組み合わせとしてもよい。

そして、制御装置４０は、ポンプ１００の運転が、正常な所定の運転状態に達するまで待機する（ステップＳ３４０：Ｎｏ）。この待機時間中に、始動渋滞回路のタイマ時間を経過すると、第１のポンプ始動処理は停止される（ステップＳ４２０）。かかる構成によれば、ポンプ１００の故障、吸気管６２等のエア漏れ、老朽化による性能低下などが原因
の始動不良が生じた場合に、ポンプ１００が速やかに停止されるので、重大事故が未然に防止され、信頼性が高い設備にできる。

ポンプ１００の運転が、正常な所定の運転状態に達すると（ステップＳ３４０：Ｙｅｓ）、制御装置４０は、吐出弁５１を開けて、ポンプ１００からの送水を開始する（ステップＳ３５０）。そして、制御装置４０は、吐出弁５１の開度計によって、所定のレベルまで開弁されたことを検知すると、ポンプ１００の始動が完了したと判断し、始動渋滞回路をＯＦＦにする（ステップＳ３６０）。

こうして、ポンプ１００の始動が完了すると、ポンプ１００は定常運転される。その後、ポンプ１００を停止し、再度、ドライ運転を行う際には、吸気管６２または吸気管６４に設けられた負圧破壊弁を開けて、ケーシング１１０内の水位を一旦低下させてから、上述の第１のポンプ始動処理を行うことができる。

一方で、制御装置４０は、上記ステップＳ３３０の後、ステップＳ３４０〜Ｓ３６０と並行して、注水弁７１および注水管７２を制御する。具体的には、制御装置４０は、ステップＳ３３０の後、所定の時間経過をタイマで検知すると、注水弁７１を閉じて（ステップＳ３７０）、注水ポンプ７０の駆動を停止する（ステップＳ３８０）。タイマは、ポンプ１００が確実に満水状態となる時間で設定される。このとき、吐出ボリュート１１２の内部には、高圧力の水が存在し、当該水の一部は、注水管７５を介して、軸封部１５０に供給される。このように、ポンプ１００内の水を利用すれば、注水ポンプ７０を使用する必要がなくなるので、経済性に優れる。

上述したポンプ設備２０によれば、減電圧始動によって、電動機３０を始動するので、電動機３０の始動電流が低減され、電源系統への影響を抑制できる。しかも、非満水状態で減電圧始動を行うため、電動機３０の始動時におけるポンプ１００の負荷トルクも低減される。その結果、減電圧始動を行った場合であっても、電動機３０の始動トルクがポンプ負荷トルクを上回り、電動機３０を確実に始動できる。また、それに伴い、インバータやＳＶＣが必要なく、また、安価なかご型電動機を採用できるので、経済性にも優れる。

図５は、第２のポンプ始動処理の流れを示す。第２のポンプ始動処理を行う場合、ポンプ１００のライナリング１４０には、ポリエーテルエーテルケトン、フェノール、テフロン（登録商標）等の樹脂材料が使用される。図５において、第１のポンプ始動処理（図４参照）と同一内容のステップに対しては、同一の符号を付して説明を省略する。以下では、第２のポンプ始動処理について、第１のポンプ始動処理と異なる点についてのみ説明する。第２のポンプ始動処理では、注水ポンプ７０からの注水に係る処理、具体的には、ステップＳ３１０，Ｓ３２０，Ｓ３７０，Ｓ３８０（図４参照）は、実施されない。つまり、注水ポンプ７０からの注水は行われない。第２のポンプ始動処理が開始されると、上記のステップＳ２１０とステップＳ３３０とが同時に実施される。このようにしても、注水ポンプ７０からの注水に係る効果以外の効果は、第１のポンプ始動処理と同様に奏する。また、注水に係る構成が省略可能となるので、ポンプ１００の構成を簡略化できる。なお、ライナリング１４０への注水を省略しても、ライナリング１４０に樹脂材料が使用されるため、ライナリング１４０とインペラ１２０とが接触して焼き付きを起こすことを好適に抑制できる。

図６は、第３のポンプ始動処理の流れを示す。図６の符号は、図５と同じ考え方に基づいて付している。第３のポンプ始動処理では、真空ポンプ６０の始動（ステップＳ２２０）の後に、制御装置４０は、上記ステップＳ２３０と並行して、ケーシング１１０の中間水位を検知する（ステップＳ５１０）。この中間水位は、予め定められており、ポンプ１００の上流側に設置された圧力計や水位計の測定結果に基づいて検知可能である。中間水
位のレベルは、非満水状態のうちの、少なくともライナリング１４０の鉛直方向下部が水に浸かる範囲内で任意に設定可能である。

そして、中間水位が検知されると、制御装置４０は、電動機３０の減電圧始動を開始する（ステップＳ３３０）。その他の処理については、第２のポンプ始動処理と同じである。第３のポンプ始動処理によれば、回転体の自重による撓みにより、ライナリング１４０と接触しやすい下部に水が浸かった状態で始動することとなる。これにより、ライナリング１４０に、青銅やステンレス鋼などを用い、かつ、ライナリング１４０への注水を省略しても、ライナリング１４０とインペラ１２０とが接触して焼き付きを起こすことを好適に抑制できる。

図７は、第４のポンプ始動処理の流れを示す。図７の符号は、図５と同じ考え方に基づいて付している。第４のポンプ始動処理では、制御装置４０は、まず、吸気弁６１と吸気弁６７とを開け（ステップＳ６１０）、真空ポンプ６０を始動する（ステップＳ６２０）。そして、制御装置４０は、検知器６３によって、満水状態を検知すると（ステップＳ６３０）、制御装置４０は、吸気弁６１，６７を閉じて、真空ポンプ６０の駆動を停止する（ステップＳ６４０）。このステップＳ６１０〜Ｓ６４０は、吸気弁６７を開閉する以外の点では、上記のステップＳ２１０〜Ｓ２４０（図４参照）と同じ処理である。

次に、制御装置４０は、閉じられていた負圧破壊弁６９を開けて、ケーシング１１０内の負圧を解消する（ステップＳ６５０）。これによって、一旦上がったケーシング１１０内の水位は、再び低下することになる。そして、所定時間の経過をタイマで検知した後、第２のポンプ始動処理と同様の処理（ステップＳ２１０〜Ｓ２４０，Ｓ３３０〜Ｓ３６０）を行うとともに、負圧破壊弁６９を閉じる（ステップＳ６６０）。なお、吸気弁６７は、第１ないし第３のポンプ始動処理と同様に、常時閉じられていてもよい。この場合、管６８および負圧破壊弁６９は、吸気管６５に接続されてもよい。

かかる第４のポンプ始動処理によれば、一旦、満水状態を作り、ライナリング１４０と軸封部１５０とを濡らしてから、水位を再び低下させ、非満水状態での電動機３０の始動が行われる。したがって、上述した焼き付きが起こるおそれを低減できる。

Ｂ．変形例：
Ｂ−１．変形例１：
図８は、変形例としてのポンプ設備７２０の構成を示す。この例では、吐出管５０ａ，５０ｂのうちの、吐出弁５１ａ，５１ｂよりも下流側に、注水流路７５２ａ，７５２ｂが接続されている。注水流路７５２ａ，７５２ｂは、ポンプ１００の注水流路１１６および注水流路１１７（図２参照）に接続される。吐出弁５１ａ，５１ｂよりも下流側には、ポンプの実揚程に相当する圧力水（例えば、水頭で１０〜１００ｍ）が存在するので、当該圧力水を利用して、注水を行える。したがって、上述した実施例の注水ポンプ７０が必要なくなり、経済性に優れた設備にできる。

Ｂ−２．変形例２：
ライナリング１４０周辺への注水は、上述した態様に限らず、インペラ１２０とライナリング１４０との間に形成された空間に向けて、注水する態様であればよい。例えば、図２において、軸線ＡＬと直交する方向の当該空間と同一位置において、吸込ボリュート１１１を軸線ＡＬに平行に貫通する注水流路が形成され、当該空間に向かって注水されてもよい。

Ｂ−３．変形例３：
ライナリング１４０は、樹脂製であってもよい。このように、ライナリング１４０に金
属よりも軟質な材質を採用することにより、インペラ１２０とライナリング１４０とが接触して焼き付きを起こすことを抑制できる。特に、上述した第２または第３のポンプ始動処理を採用する場合には、有効である。

以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の組み合わせ、または、省略が可能である。

１５…吸込水槽
２０…ポンプ設備
３０ａ，３０ｂ…電動機
４０…制御装置
５０ａ，５０ｂ…吐出管
５１ａ，５１ｂ…吐出弁
６０…真空ポンプ
６１…吸気弁
６２，６４，６５，６６…吸気管
６３…検知器
６７…吸気弁
６８…管
６９…負圧破壊弁
７０…注水ポンプ
７１…注水弁
７２，７３，７４，７５…注水管
７６，７７…逆止弁
１００，１００ａ，１００ｂ…ポンプ
１１０…ケーシング
１１１…吸込ボリュート
１１２…吐出ボリュート
１１３，１１４…吸引口
１１５…孔部
１１６，１１７…注水流路
１２０…インペラ
１３０…主軸
１４０…ライナリング
１４１…上面
１４２…下面
１４３…溝部
１４４…穴
１５０…軸封部
１６０…突出部
７２０…ポンプ設備
７５２ａ，７５２ｂ…注水流路
ＡＬ…軸線
ＡＲ…矢印

Claims (11)

1. 水用の両吸込渦巻ポンプであって、
   軸線を中心に回転するインペラと、
   前記インペラへの前記水の吸込み流路を形成する吸込ボリュートと、前記インペラからの前記水の吐出流路を形成する吐出ボリュートと、を有するケーシングと
   を備え、
   前記吸込ボリュートには、前記ケーシング内を吸気して、前記両吸込渦巻ポンプよりも上流側の前記水を吸い上げるための真空ポンプと接続するための吸引口が形成され、
   前記ケーシングと前記インペラとの間に配置された環形状のライナリングを備え、
   前記ケーシングには、前記ライナリングと前記インペラとの間の空間に向かって注水するための注水流路が形成された
   両吸込渦巻ポンプ。
2. 請求項１に記載の両吸込渦巻ポンプであって、
   前記ライナリングの前記ケーシング側の表面には、前記注水流路と連通する溝部が前記ライナリングの前記環形状に沿って環状に形成され、
   前記ライナリングの前記インペラ側の表面には、前記溝部と連通する穴が前記ライナリングの前記環形状に沿って複数形成された
   両吸込渦巻ポンプ。
3. 請求項１又は２に記載の両吸込渦巻ポンプを備えたポンプ設備であって、
   前記真空ポンプと、
   前記真空ポンプと前記吸気口とを接続する吸気管と、
   前記両吸込渦巻ポンプの駆動源としての電動機と、
   前記ポンプ設備の動作を制御する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、前記両吸込渦巻ポンプを始動する場合に、前記真空ポンプを駆動させて前記ケーシング内を吸気して、前記両吸込渦巻ポンプよりも上流側の前記水を吸い上げる
   ことによって、少なくとも前記吸込ボリュート内に前記水が充填された状態である満水状態に達する前の非満水状態で、始動電流を低減する制御によって始動を行う減電圧始動によって、前記電動機を始動する
   ポンプ設備。
4. 請求項１を引用する請求項３に記載のポンプ設備であって、
   前記制御部は、前記電動機を始動する際に、前記注水流路を介した前記注水を行うための制御を行う
   ポンプ設備。
5. 請求項３または請求項４に記載のポンプ設備であって、
   前記制御部は、前記両吸込渦巻ポンプの前記始動を開始した後、
   前記両吸込渦巻ポンプの運転が所定の運転状態に達した場合に、該両吸込渦巻ポンプによる送水を開始し、
   所定時間内に前記所定の運転状態に達しない場合に、前記両吸込渦巻ポンプの運転を停止させる
   ポンプ設備。
6. 請求項３ないし請求項５のいずれか一項に記載のポンプ設備であって、
   前記吸気管の途中に、前記満水状態を検知するための検知器を備え、
   前記制御部は、前記検知器によって前記満水状態を検知したときに、前記真空ポンプの駆動を停止する
   ポンプ設備。
7. 請求項４を引用する請求項５または請求項６に記載のポンプ設備であって、
   前記吐出ボリュートには、該吐出ボリュートの内部と、前記両吸込渦巻ポンプの外部とを連通させる孔部が形成され、
   前記ポンプ設備は、
   前記注水流路に接続される第１の注水管と、
   前記第１の注水管から分岐する第２の注水管であって、前記両吸込渦巻ポンプの軸封部に注水するための第２の注水管と、
   前記孔部と、前記第２の注水管の途中とを接続する第３の注水管と、
   前記第２の注水管と前記第３の注水管とに設けられ、前記軸封部へ向かう前記水の流れと逆の方向への前記水の流通を防止する逆止弁と
   を備え、
   前記制御部は、
   少なくとも前記非満水状態において、前記第２の注水管を介し、かつ、前記第３の注水管を介さない経路で、前記軸封部に注水するように制御し、
   前記満水状態となった以降の所定のタイミングで、前記第３の注水管を介し、かつ、前記第１の注水管を介さない経路で、前記軸封部に注水するように制御する
   ポンプ設備。
8. 請求項４、及び請求項４を引用する請求項５ないし請求項７のいずれか一項に記載のポンプ設備であって、
   前記両吸込渦巻ポンプが吐出した前記水を排出する吐出管と、
   前記吐出管の途中に設けられ、前記両吸込渦巻ポンプを締切始動および締切停止させることが可能な吐出弁と
   を備え、
   前記注水流路は、前記吐出管のうちの前記吐出弁よりも下流側に接続された
   ポンプ設備。
9. 水用の両吸込渦巻ポンプであって、
   軸線を中心に回転するインペラと、
   前記インペラへの前記水の吸込み流路を形成する吸込ボリュートと、前記インペラからの前記水の吐出流路を形成する吐出ボリュートと、を有するケーシングと、
   前記真空ポンプと、
   前記両吸込渦巻ポンプの駆動源としての電動機と、
   前記ポンプ設備の動作を制御する制御部と、
   前記満水状態を検知するための検知器と、
   前記ケーシング内に連通し、前記ケーシング内の負圧を破壊する負圧破壊弁と
   を備え、
   前記吸込ボリュートには、前記ケーシング内を吸気して、前記両吸込渦巻ポンプよりも上流側の前記水を吸い上げるための前記真空ポンプと接続するための吸引口が形成され、
   前記制御部は、前記両吸込渦巻ポンプを始動する場合に、前記真空ポンプを駆動させて、前記ケーシング内を吸気して前記水を吸い上げることによって、少なくとも前記吸込ボリュート内に前記水が充填された状態である満水状態を作り出した後に、前記負圧破壊弁を開いて、前記ケーシング内の負圧を破壊し、前記満水状態よりも前記ケーシング内の水位が低下した非満水状態となってから、前記負圧破壊弁を閉じて、始動電流を低減する制御によって始動を行う減電圧始動によって、前記電動機を始動する
   ポンプ設備。
10. 請求項９に記載のポンプ設備であって、
    前記ケーシングと前記インペラとの間に配置された環形状のライナリングを備え、
    前記ライナリングは、樹脂製である
    ポンプ設備。
11. 請求項１又は２に記載の両吸込渦巻ポンプであって、
    前記吸込ボリュートの内面には、吸込旋回流の発生を抑制するために、該吸込ボリュートの内側に向かって局所的に突出する突出部が形成された
    両吸込渦巻ポンプ。

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