JPH0378592A - 揚水ポンプ装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、排水機場などに設置されポンプを連続運転
したまま空気の吸込みによって揚水を制御できるように
した揚水ポンプ装置およびその制御方法に関し、急激な
運転状態の変化がなく、しかも安定した状態で運転がで
きるようにしたものである。

［従来の技術］ 排水機場などにおいては、水槽などに集められる雨水な
どを揚水ポンプ装置で揚水するようにしており、水槽内
の水位に応じてポンプの起動停止を行っている場合が多
い。

ところが、都市部などに設けられる排水機場などでは、
敷地などの制約から大きな吸込水槽を設けることが出来
ず、雨水などの流入条件によっては、ポンプは起動停止
回数か多くなってしまい、駆動系に無理が生じるなどの
問題がある。

そこで、ポンプを常時定格回転数で運転した状態とし、
ポンプの羽根車の下側のポンプケーシングに空気吸込管
を接続し、水槽内の水位が低下した場合には、ポンプに
空気を吸い込ませて揚水を停止させ、水槽内の水位が上
昇した場合には、羽根車が水に漬かることによって自動
的に揚水状態となるようにした揚水ポンプ装置が開発さ
れている。

例えば特開昭６３−１３４８９７号公報に開示された揚
水ポンプ装置では、第２図に示すように、吸込ベルマウ
ス１の没水位がこれ以下では空気を吸込んでしまう最低
水位レベルに相当するポンプ固有のポンプ特定部位より
上方位置に羽根車２を配設し、吸込ベルマウス１の先端
が前記最低水位レベルに対し必要十分なだけ没水する位
置に配されるべく前記羽根車２と吸込ベルマウス１間に
連結筒３を設け、この連結筒３に吸気通路４を接続し、
この吸気通路４に水位が羽根車入口レベル以下になった
とき開いて連結筒３内に空気を吸入する吸気弁５を装着
するように構成されている。

このような揚水ポンプ装置では、吸気弁５を設けず空気
通路４がら空気を吸い込ませると、水位の低下に伴うポ
ンプケーシング内の吸込圧力の低下で空気の吸込量が増
大し、二相流運転状態となって設計条件と掛離れた状態
となり、振動発生などの不具合を生じる。

そこで、この揚水ポンプ装置では、空気通路４の上端部
に取付けられた吸気弁５を、水位検出計６で検出された
水位に応じて開閉するようにして揚水と揚水停止を制御
している。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、このような揚水ポンプ装置では、吸気弁５を
０Ｎ−ＯＦＦ制御することで揚水を制御するため、揚水
ポンプの運転状態が急激に変化し、駆動系への負担が大
きくなるという問題がある。

さらに、揚水ポンプの吸込ベルマウス１付近ての渦の発
生などによる揚水限界水位は揚水ポンプの揚水速度によ
って左右されるが、吸気弁６の０Ｎ−ＯＦＦ制御によっ
て揚水停止まで全負荷状態で運転する従来装置では、揚
水限界水位の値が大きく、水槽の水位がある程度深い状
態で揚水を停止しなければならないという問題がある。

この発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされた
もので、運転状態の急激な変化がなく、しかも安定した
状態で運転ができる揚水ポンプ装置およびその制御方法
を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記従来技術が有する課題を解決するため、この発明の
揚水ポンプ装置は、水槽内に羽根車を位置させて設置さ
れる揚水用のポンプのポンプケーシングの羽根車の下側
に一端が水槽上部の大気中に位置する空気吸込管の他端
を接続するとともに、この空気吸込管に空気の吸込制御
弁を設け、前記水槽の水位を検出する水位計をもうける
一方、この水位計からの検出信号により所定水位まで低
下したときに前記吸込制御弁を開き始め揚水停止水位に
なったときに全開状態に弁開度を順次調整制御する制御
器を設けたことを特徴とするものである。

また、この発明の揚水ポンプ装置の制御方法は、揚水用
のポンプを連続運転したまま揚水量を制御するに際し、
水槽内に羽根車を位置させて設置されたポンプのポンプ
ケーシングの羽根車の下側から空気を吸い込み可能とし
、水槽内の水位が所定水位に低下した時空気の吸込みを
開始し、空気の吸込量を順次増大して揚水停止時に空気
の吸込量を最大にするようにすることを特徴とするもの
である。

［作　用］ この揚水ポンプ装置によれば、空気の吸込制御弁と水位
計と制御器とを組合わせるようにし、水位の低下に伴っ
て吸込制御弁を絞りながら空気を吸い込ませるようにし
ており、揚水ポンプの揚水量を連続的に変化させて運転
することができ、急激な運転状態の変化がなく、安定し
た状態で揚水ポンプの運転ができるとともに、揚水停止
直前の揚水速度を低くして渦発生を抑制して揚水限界水
位を下げることができるようにしている。

また、この揚水ポンプ装置の制御方法によれば、連続運
転状態としたまま羽根車の下側から空気を吸い込ませて
揚水量を制御するに際し、水槽水位が所定水位まで低下
したときに空気の吸い込みを僅かずつ開始し、揚水停止
水位になったときには、大量の空気を吸い込ませるよう
に制御するようにしており、揚水ポンプの揚水量を連続
的に変化させて運転することができ、急激な運転状態の
変化がなく、安定した状態で揚水ポンプの運転ができる
とともに、揚水停止直前の揚水速度を低くして渦発生を
抑制して揚水限界水位を下げることができるようにして
いる。

［実施例コ 以下、この発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する
。

第１図はこの発明の揚水ポンプ装置の一実施例にかかる
概略断面図である。

この揚水ポンプ装置１０は、水槽１１内に斜流ポンプ１
２の羽根車１３が配置されており、既に説明した第２図
の羽根車２と同様に、ポンプ固有の最低吸込水位より上
方位置（斜流ポンプ１２で可能な限り水槽１１内を揚水
して羽根車１３を停止した状態で、羽根車１３が水に漬
からないようになる位置）に配置されており、ポンプケ
ーシング１４の下端に接続されたベルマウス（吸込管）
と水槽１１の底部との間に所定の隙間が形成されるよう
になっている。

この揚水ポンプ装置１０では、斜流ポンプ１２を水槽１
１内の水位に関係なく常時定格回転数で運転し、羽根車
１３への空気の吸込量で揚水の停止を制御するため、斜
流ポンプ１２の羽根車１３の下側から空気を吸い込ませ
るため、羽根車１３の下ｆｆ１ｌＪのポンプケーシング
１４と、水槽１１上部の大気側とを連通ずるよう空気吸
込管１５が設けられている。

また、この揚水ポンプ装置１０では、空気の吸込みによ
る揚水の制御を行う場合の駆動系への負担を軽減できる
ようにするため、この空気吸込管１５の上端部には、吸
込制御弁１６が設けられており、制御器１７と接続され
弁の開度を調整できるようになっている。また、この制
御器１７には、水槽１１の水位を検出する水位計１８の
検出信号が入力されるようになっている。

次に、このような揚水ポンプ装置１０の制御器１７の動
作とともに、揚水ポンプ装置１ｏの制御方法について説
明する。

まず、水槽１１内に水が溜まった状態で斜流ポンプ１２
が停止状態の場合には、吸込制御弁１６を閉じた状態と
し、斜流ポンプ１２内と大気側とを遮断しておく。

この後、この水槽１１内に水が入っている状態で斜流ポ
ンプ１２を運転する場合には、吸込制御弁１６を閉じた
状態として、水槽１１内の水の揚水を行う（通常の揚水
）。

こうして揚水が進み水槽１１内の水位が羽根車１３の上
まできたところで、この水位（所定の揚水制御の開始水
位）Ｃを水位計１８で検出し、制御器１７から吸込制御
弁１６に半開の信号を送る。

すると、斜流ポンプ１２の羽根車１３の下側から吸込制
御弁１６の開度に応じて空気が吸い込まれ、吸い込まれ
た空気の量に応じて斜流ポンプ１２による揚水量が低下
し、水槽１１の水位の低下速度（揚水速度）が遅くなる
。

こうして揚水速度を下げた状態でさらに揚水を続けるこ
とで、水槽１１内の水位が従来の限界水位より低くなっ
ても、渦などの発生が起こらず、そのまま揚水が続けら
れる。

さらに、揚水が行われて水位が低下し、新たに設定した
限界水位りになると、揚水を停止する必要があり、これ
が水位計１８で検出され、制御器１７から吸込制御弁１
６に全開信号が出力され、空気が大量に吸い込まれる。

この結果、斜流ポンプ１２の羽根車１３が空気中を回転
することとなって揚水が停止し、羽根車１３だけが回転
した状態となる。

一方、斜流ポンプ１２を運転状態とするとともに、吸込
制御弁）６を閉じた状態としておき、水槽１］の水位が
上昇して羽根車１３が水没状態になると、再び揚水が開
始される。

このように空気吸込管１５の上端部に吸込制御弁１６を
設け、制御器１７及び水位計１８を設けて水位に応じて
吸込制御弁１６の開度を半開から全開に１凋節して揚水
ポンプ装置１０を制御するようにしているので、揚水状
態から停止状態に移る場合の負荷変動が滑らかとなり、
駆動系などへの負担を軽減でき、安定した状態で運転で
きる。

また、揚水ポンプ装置１０で、揚水状態から停止状態に
移る場合に水の流量を少なくしながら停止状態とするよ
うにしているので、渦などの発生が抑えられ、従来より
も限界水位を下げることができ、水槽１１を有効に利用
することができるとともに、水槽を浅くすることも可能
となる。

なお、吸込制御弁１６の開度の制御は、羽根車１３の上
側付近で半開状態とし、限界水位りで全開状態にする場
合に限らず、さらに、細かく制御するようにしても良く
、このようにすれば、−層空気の吸込み過ぎによる不安
定な運転状態にならないようにすることができる。

なお、上記各実施例では、揚水ポンプとして斜流ポンプ
を用いる場合で説明したが、これに限らず軸流ポンプな
ど羽根車を水槽内に位置させて設置する場合に広く適用
できるものである。

［発明の効果］ 以上、一実施例とともに具体的に説明したようにこの発
明の揚水ポンプ装置によれば、空気の吸込制御弁と水位
計と制御器とを設け、吸込制御弁の開度を制御するよう
にしたので、水位の低下に伴って制御弁を絞りながら空
気を吸い込ませることができ、揚水ポンプの水の流量を
連続的に変化させて運転することができる。

したがって、急激な運転状態の変化がなく、安定した状
態で揚水ポンプの運転ができるとともに、揚水停止直前
の水の流量を小さくして渦発生を抑制し、揚水限界水位
を下げることができる。

さらに、この発明の揚水ポンプ装置の制御方法によれば
、連続運転状態としたまま羽根車の下側から空気を吸い
込ませて揚水量を制御するに際し、水槽水位が所定水位
まで低下したときに空気の吸い込みを僅かずつ開始し、
揚水停止水位になったときには、大量の空気を吸い込ま
せるように制御するので、揚水ポンプの揚水量を連続的
に変化させて運転することができ、急激な運転状態の変
化がなく、安定した状態で揚水ポンプの運転ができると
ともに、揚水停止直前の揚水速度を低くして渦発生を抑
制して揚水限界水位を下げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の揚水ポンプ装置の一実施例にかかる
概略断面図である。 第２図は従来の揚水ポンプ装置の概略構成図である。 １０：揚水ポンプ装置、１１：水槽、１２：斜流ポンプ
、１３：羽根車、１４：ポンプケーシング、１５：空気
吸込管、１６：吸込制御弁、１７：制御器、１８：水位
計。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水槽内に羽根車を位置させて設置される揚水用の
   ポンプのポンプケーシングの羽根車の下側に一端が水槽
   上部の大気中に位置する空気吸込管の他端を接続すると
   ともに、この空気吸込管に空気の吸込制御弁を設け、前
   記水槽の水位を検出する水位計をもうける一方、この水
   位計からの検出信号により所定水位まで低下したときに
   前記吸込制御弁を開き始め揚水停止水位になったときに
   全開状態に弁開度を順次調整制御する制御器を設けたこ
   とを特徴とする揚水ポンプ装置。
2. （２）揚水用のポンプを連続運転したまま揚水量を制御
   するに際し、水槽内に羽根車を位置させて設置されたポ
   ンプのポンプケーシングの羽根車の下側から空気を吸い
   込み可能とし、水槽内の水位が所定水位に低下した時空
   気の吸込みを開始し、空気の吸込量を順次増大して揚水
   停止時に空気の吸込量を最大にするようにすることを特
   徴とする揚水ポンプ装置の制御方法。