JPH06272689A - 排水ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 待機状態から排水運転を再び開始した際に、
排水を確実に再開し、吸込水槽水位を極力低く抑え、以
て雨水の吸込水槽への流入量の急激な変動に対処する事
ができる排水ポンプの提供。 【構成】 羽根車（２）入口側の吸込ケーシング（４）
に貫通孔（５）を形成し、外部に連通する空気管（６）
を前記貫通孔（５）に接続した排水ポンプにおいて、羽
根車（２）の下流側に水抜き用の配管（１２）及びそれ
に介装された開閉弁（１３）を設け、該配管（１２）は
羽根車（２）上流側に連通しており、排水を停止した際
に羽根車下流側の圧力を低減するべく開閉弁（１３）を
開放するように制御する制御機構（Ｌ１、Ｌ２、１３
Ａ、１４、１５）を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として大都市の雨水
排水用のポンプとして設備される、立軸斜流ポンプ或い
は立軸渦巻ポンプの待機運転に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】都市化による地表の不浸透面積の拡大に
よる（雨水の）流出量の増大と、地表面における排水路
新設の困難性とに基づき、（都市部においては）大深度
地下河川化が進行しており、高揚程排水ポンプ機場が増
加している。その様なポンプ機場では、急激な（雨水
の）流入量の変動に対処するため、吸込水位に関係な
く、降雨情報等により予めポンプを始動しておいて、流
入量の多少に拘らず迅速且つ確実に排水を行い、ポンプ
機場の水位が低下しても運転を継続する事が出来る設備
が求められている。

【０００３】図５、図６はその様な従来技術を示してい
る。なお、図から明らかなように、図５では所謂「斜流
ポンプ」Ｐ１が用いられ、図６では所謂「渦巻ポンプ」
Ｐ２が用いられている。

【０００４】図５において、ポンプ機場に設けられた吸
込水槽１内にポンプケーシング３が設置されており、ポ
ンプケーシング３内には羽根車２を有する斜流ポンプＰ
１が配置されている。斜流ポンプＰ１の吸込ケーシング
４には、ポンプＰ１の定常運転時の最低運転水位ＬＷＬ
よりも下方の位置に貫通孔５が穿孔されており、該貫通
孔５は外部（符号６ａで示す）に連通する空気管６と接
続している。そして、ポンプケーシング３は吐出水槽１
１と連通する吐出管７に接続しており、吐出管７には吐
出仕切弁８、逆流防止弁９が介装されている。なお、図
５において、符号１０は空気抜管を示している。

【０００５】図５で示す排水機構においては、空気管６
は最高水位ＨＷＬよりも上方に開放されているので（符
号６ａ参照）、貫通孔５を介して、ポンプ定常運転時の
最低水位ＬＷＬよりも下方の水位で運転する場合に空気
が安定して供給される。そして、吸込水槽１の水位が貫
通孔５近傍のレベルＬＬＬＷＬまで低下すれば、羽根車
２の入口側（図中では下側）に空気が溜まり、ポンプＰ
１の運転が継続され羽根車２が回転し続けたとしても、
揚水（排水）が中止されるのである。その結果、外的な
制御を付加する事無く全速待機運転が実現される。

【０００６】図６で示す排水機構は、ポンプＰ２が斜流
ポンプではなく渦巻ポンプである事、ポンプケーシング
３が吸込水槽１の外部に設置されている事、の２点以外
ではその構成及び作用効果は図５の排水機構と同様であ
るため、説明を省略する。

【０００７】その他の従来技術として、例えば特開昭６
３−１３４８９７号公報には、最低水位レベル（吸込ベ
ルマウスの没水水位がそれ以下であれば空気を吸い込ん
でしまうレベル）に相当するポンプ固有のポンプ特定部
位のレベルよりも上方の位置に羽根車を配設し、吸込ベ
ルマウスの先端が前記最低水位レベルに対して必要且つ
十分な程度に没水するように前記羽根車と吸込ベルマウ
スとの間に連結筒を設け、この連結筒に吸気通路を接続
し、この吸気通路に吸気弁を介装し、該吸気弁は水位が
羽根車入口レベル以下になったときに開いて連結筒内に
空気を吸入するように構成された立軸ポンプが示されて
いる。

【０００８】また、実開平２−１４１６９５号公報に
は、図５で示すのと同様に、最低運転水位以下に羽根車
を位置させるように構成した立軸ポンプにおいて、羽根
車入口側の吸込ケーシングに貫通孔を設け、該貫通孔に
外部に連通する空気管を接続し、最低運転水位以下で安
定的に空気を流入して排水量を低下させ、貫通孔近傍ま
で水位が低下した場合には羽根車入口に空気溜まりが生
じて排水或いは揚水を停止して待機状態にせしめる事に
より、外的制御を行う事無く全速待機を可能にした全速
待機運転ポンプが示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術によ
れば、吸込水槽１の水位が羽根車２下方の特定部位ＬＬ
ＬＷＬまで低下したときに、吸気管６を通じて外気が導
入されて羽根車２入口側に空気溜まりが生じる。その結
果、揚水或いは排水が停止され、待機状態となる。この
とき、ポンプケーシング３の羽根車２よりも下流側の部
分及び吐出管７内には、羽根車２の回転により、水が充
満した状態が維持される。そして、吸込水槽１の水位が
再び上昇し、羽根車２の入口ＬＬＷＬよりも若干低い程
度の水位に到達すると、空気と水との置換作用（自吸作
用）により揚水或いは排水が再開される。

【００１０】ここで、低揚程ポンプにおいては、羽根車
が斜流羽根であるため空気の置換作用（自吸作用）が容
易に行われる。しかし、大深度排水機場等で用いられる
高揚程ポンプでは遠心羽根になることと、排水停止時
（待機状態時）における羽根車下流側の水圧が大きくな
る。そのため、空気と水との置換作用（自吸作用）が十
分に行われず、吸込水槽水位が羽根車入口ＬＬＷＬ付近
に達しても揚水或いは排水が開始されない、という問題
があった。

【００１１】図７−１０を参照して、上述した従来技術
の問題点を説明すると、図７、図８は低揚程ポンプＰＬ
の斜流羽根を有する羽根車２Ｌの場合を示している。吐
出側に水が充満していても、羽根車出口側の圧力ＰＬが
小さく、羽根車の形状が斜流羽根であるため、大きな気
泡を含む気液混合領域ｂが羽根車２Ｌの外周ＯＥにまで
到達しており、空気と水との置換作用が容易に行われ
る。そのため、吸込水位の上昇と共に羽根車入口側の液
面も上昇し、吸込水位が異常に上昇する事無く、確実に
揚水及び排水が行われる。

【００１２】それに対して、図９、図１０で示す高揚程
ポンプの場合には、吐出側水位が高いため羽根車２Ｈ下
流側の圧力ＰＨが高く、羽根車の形状が遠心羽根にな
る。そのため、大きな気泡を含む気液混合領域ｂは羽根
車外周ＯＥまで到達せず、羽根車入口側の空気Ｃが下流
側に抜け出ずに残存してしまう。そして、吸込水槽１の
水位が羽根車２Ｈの入口付近まで上昇しても、残存した
空気Ｃが圧縮されるのみで、羽根車入口側の液面は羽根
車入口までは上昇しないのである。従って、吸込水槽１
の水位がかなり高い水位まで上昇しないと揚水或いは排
水が開始されない。

【００１３】本発明は上述したような従来技術の問題点
に鑑みて提案されたもので、待機状態から排水運転を再
び開始した際に、揚水或いは排水を確実に行い、吸込水
槽水位を極力低く抑え、以て雨水の吸込水槽への流入量
の急激な変動に対処する事ができる排水ポンプの提供を
目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の排水ポンプは、
羽根車入口側の吸込ケーシングに貫通孔を形成し、外部
に連通する空気管を前記貫通孔に接続した排水ポンプに
おいて、羽根車の下流側に水抜き用の配管及びそれに介
装された開閉弁を設け、該配管は羽根車上流側に連通し
ており、排水を停止した際に羽根車下流側の圧力を低減
するべく開閉弁を開放するように制御する制御機構を備
えている。

【００１５】ここで、本発明の排水ポンプは、前記開閉
弁の開閉操作を、吸込水槽に設けた水位検出手段或いは
吐出管に設けた吐出流量検出手段からの検出結果に応答
して行うように構成するのが好ましい。換言すれば、前
記制御機構は吸込水槽に設けた水位検出手段或いは吐出
管に設けた吐出流量検出手段と、検出手段の検出結果を
示す信号を伝達するラインと、検出結果に応答して開閉
弁の開放或いは閉鎖を行う開閉手段、とを含む事が好ま
しい。

【００１６】本発明の実施に際して、吸込水槽水位が前
記貫通孔よりも低くなったとき、或いは吐出管内の流量
（吐出流量）が定格流量の３０％以下となったときに、
前記開閉弁が開放するように構成するのが好ましい。

【００１７】

【作用】上述したような構成を具備する本発明の排水ポ
ンプによれば、吸込水槽水位が上昇して排水が開始され
てポンプケーシング及び吐出管に水が充満した後に、吸
込水槽水位が低下すると、外部に連通する空気管及び貫
通孔を介して羽根車入口側に空気溜まりが生じてポンプ
揚水、すなわち排水が中止されて待機状態となる。ここ
で、本発明によれば、羽根車の下流側に設けた開閉弁を
開放し、それに接続した配管を介して、ポンプ吐出側或
いは羽根車下流側の水を羽根車上流側、例えば吸込水槽
内、に移動させて、所謂「水抜き」を行う。この「水抜
き」により、排水を停止した際に羽根車に作用する圧力
が低減される。

【００１８】その結果、遠心羽根を用いた高揚程ポンプ
においても、吸込水槽水位が再び上昇した際に、羽根車
及び吸込ケーシング内の空気と水との置換作用（自吸作
用）が確実に実施され、ポンプ揚水すなわち排水が確実
に再開されるのである。すなわち、吸込水槽水位が羽根
車入口より若干低いレベルまで上昇すれば、羽根車内の
空気が容易に排出され、より低い水位で確実に排水が再
開されるのである。

【００１９】

【実施例】以下、図１−４を参照して、本発明の実施例
を説明する。なお、上述したのと同一の部材には同一の
符号を付して、重複説明を省略している。

【００２０】図１で示す排水機構は図５で示す排水機構
と概略似通った構成であるが、吐出管７の仕切弁８近傍
の部分から吸込水槽１に連通している水抜き用の配管１
２が分岐している点、水抜き用の配管１２に開閉弁１３
が介装されている点、開閉弁１２には開閉手段１３Ａが
設けられ、信号伝達ラインＬ１を介して吸込水槽１の水
位検知器（水位検出手段）１４から検出結果を示す信号
が開閉手段１３Ａに入力される点、等が異なっている。

【００２１】図２の実施例は、図１の実施例におけるポ
ンプＰ１が斜流ポンプであるのに対して渦巻ポンプＰ２
である事、開閉手段１３ＡはラインＬ２を介して吐出流
量検知器（吐出流量検出手段）１５の検出結果が入力さ
れる事を除き、図１の実施例と同様の構成である。

【００２２】次に、図３、４をも参照して、図１、２の
実施例の作用を説明する。吸込水槽１の水位がレベルＬ
ＬＬＷＬ以上であれば、水位検知器１４がその旨を検出
し、開閉弁１３が閉鎖した状態を維持する。また、吐出
管７の流量が定格流量の３０％以上であれば、吐出流量
検知器１５がその旨を検出して、やはり開閉弁１３が閉
鎖するように維持する。

【００２３】その状態において、吸込水槽１の水位が羽
根車入口ＬＬＷＬ近傍以上であれば、ポンプＰ１或いは
Ｐ２による揚水が行われる。その際に、定常水位ＬＷＬ
から所定レベルＬＬＬＷＬの間では、貫通孔５、空気管
６を介して空気が安定して供給される。そして、吸込水
槽１の水位が所定レベルＬＬＬＷＬに低下すれば、羽根
車入口に空気溜まりが形成され、ポンプによる揚水（す
なわち排水）が中止される。これらの作用については従
来技術と同様である。

【００２４】吸込水槽１の水位が所定レベルＬＬＬＷＬ
よりも低下してポンプによる揚水（排水）が中断する
と、図１の実施例においては水位検知器１４が水位が低
下した旨を検知し、図２の実施例においては吐出流量検
知器１５が吐出管７の流量（吐出流量）が所定値よりも
低減した旨を検知する。そして、開閉手段１３Ａは開閉
弁１３を開放する。

【００２５】開閉弁１３が開放される結果、ポンプケー
シング３の羽根車２よりも下流側の部分及び吐出管７内
に充満した水に対して、所謂「水抜き」が為され、配管
１２を介して吸込水槽１内に戻される。その結果、羽根
車２下流の圧力は低減し、羽根車２に作用する圧力も低
減する。

【００２６】この状態において、吸込水槽１の水位が再
び上昇してはね車２の入口近傍に到達すれば、図３、図
４において、羽根車２に作用する圧力Ｐが小さいため、
大きな気泡を含む水の領域（気液混合領域）ｂが羽根車
２の外周縁部ＯＥに至るまで発達する。その結果、空気
と水との置換作用（自吸作用）が行われるので、符号ｃ
で示す残存した空気が羽根車下流側（吐出側；図３にお
いては上方）に排出される。換言すれば、開閉弁１３を
開放して、水抜き用の配管１２を介して吐出側に充満し
た水を吸込水槽１内に戻してやる事により、吸込水槽１
の水位が再び上昇した時、羽根車２の入口側に形成され
た空気溜まりは吐出側に抜けて、ポンプによる揚水が確
実に再開されるのである。なお、図３、４において、符
号ａは水の領域を示している。

【００２７】

【発明の効果】本発明の作用効果を以下に列挙する。

【００２８】（１） 待機状態から排水運転を再び開始
した際に、羽根車入口近傍に残留した空気を吐出側に排
出し、自吸作用を確実に行わせる事が出来る。

【００２９】（２） そのため、待機状態から排水運転
を再び開始した際に、揚水或いは排水を確実に行うこと
ができる。

【００３０】（３） 低い水位で確実に排水が再開され
る。

【００３１】（４） 雨水の吸込水槽への流入量の急激
な変動に対処する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す側面図。

【図２】図１とは別の実施例を示す側面図。

【図３】図１及び図２の実施例の作用を示す羽根車部分
の縦断面図。

【図４】図１及び図２の実施例の作用を示す羽根車部分
の横断面図。

【図５】従来の排水機構の１例を示す側面図。

【図６】図５とは別の従来の排水機構の例を示す側面
図。

【図７】低揚程ポンプの羽根車部分の作用を示す縦断面
図。

【図８】図７と同じ羽根車部分の作用を示す横断面図。

【図９】高揚程ポンプの羽根車部分の作用を示す縦断面
図。

【図１０】図１０と同じ羽根車部分の作用を示す横断面
図。

【符号の説明】

Ｐ、Ｐ１、Ｐ２・・・ポンプ １・・・吸込水槽 ２・・・羽根車 ３・・・ポンプケーシング ４・・・吸込ケーシング ５・・・貫通孔 ６・・・空気管 １１・・・吐出水槽 ７・・・吐出管 ８・・・吐出仕切弁 ９・・・逆流防止弁 １０・・・空気抜管 １２・・・水抜き用の配管 １３・・・開閉弁 １３Ａ・・・開閉手段 Ｌ１、Ｌ２・・・信号伝達ライン １４・・・水位検知器（水位検出手段） １５・・・吐出流量検知器（吐出流量検出手段） ｂ・・・大きな気泡を含む水の領域（気液混合領域） ＯＥ・・・羽根車の外周縁部 ｃ・・・残存空気 ａ・・・水の領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 羽根車入口側の吸込ケーシングに貫通孔
   を形成し、外部に連通する空気管を前記貫通孔に接続し
   た排水ポンプにおいて、羽根車の下流側に水抜き用の配
   管及びそれに介装された開閉弁を設け、該配管は羽根車
   上流側に連通しており、排水を停止した際に羽根車下流
   側の圧力を低減するべく開閉弁を開放するように制御す
   る制御機構を備えている事を特徴とする排水ポンプ。