JP6722065B2 - 排水システム、排水ポンプ車および排水方法 - Google Patents

Description

本発明は、排水システム、排水ポンプ車および排水方法に関する。

近年、ゲリラ豪雨のような、突発的な降雨による不特定箇所での出水が多く発生している。大型台風による大規模な洪水や津波による大規模な浸水被害が発生し、固定ポンプ場による排水では浸水を防ぎきれない状況も発生している。

突発的かつ不特定箇所での排水という課題を解決するために、車両荷台上に排水に必要な機器を積載し、不特定箇所での排水を可能にする「排水ポンプ車」が運用されている。不特定箇所では、堤防高さが通常より高かったり、道路のアンダーパスなどで排水箇所までの距離が長かったりして、ポンプ揚程が大きくなる場合がある。ポンプ１台分の揚程では対応できない高低差や距離の大きな排水にも対応するため、より高い揚程ないしより長い距離の排水を確保できる直列接続可能なポンプが開発されている。

可搬式ポンプの機動性（軽量性）を利用して湖沼や河川、海水などを取水して緊急時の冷却水などとして使用することも可能である。この場合には、適切な水量調整が必要となる。

特許文献１には、ポンプに連結された永久磁石形同期モータをインバータで駆動するポンプ駆動装置を複数備え、直列に接続された複数のポンプの運転を制御するポンプ制御装置において、ポンプ駆動装置はインバータの入力電圧を検出して所定の電圧を超えると異常電圧信号を出力する電圧検出器を備えており、ポンプ駆動装置とそのポンプ駆動装置で駆動される永久磁石形同期モータの間に開閉器が設けられており、インバータが異常であることを知らせる異常信号と異常電圧信号の何れかを受けると開閉器を開にする開閉器制御回路を設けることが開示されている。すなわち特許文献１の発明は、異常発生時にモータを停止するものである。

特許文献２には、運転制御装置が、上流側の排水ポンプを起動後に順次下流側の排水ポンプを定格より低い所定の負荷率で起動し、当該下流側の排水ポンプの負荷状態が所定の運転開始閾値を超えると当該下流側の排水ポンプを定格に運転切替し、定格運転時に上限閾値を超え、または下限閾値を下回ると運転を停止することが開示されている。すなわち特許文献２の発明は、起動時のポンプ制御および定格運転時の緊急停止に関するものである。

特開２００４−１５６５５９号公報 特開２００９−２６４３５１号公報

本発明は、ポンプを直列接続して運用する場合に生じる課題に対応するものである。

本発明の第１の側面の排水システムは、水中駆動電動機を備えた複数のポンプと、前記複数のポンプを直列に接続する配管と、運転開始時および運転停止時以外において、前記複数のポンプのうちの一のポンプの排水量を変更する場合に、該変更に連動して他のポンプの排水量を変更させつつ、前記ポンプの運転を継続する制御装置と、を備える。

上記排水システムにおいて、一のポンプは、排水量を増加させる場合において、複数のポンプのうち、最も上流のポンプとしうる。

上記排水システムにおいて、一のポンプは、排水量を低下させる場合において、複数のポンプのうち、最も下流のポンプとしうる。

上記排水システムは、前記複数のポンプのうち上流側のポンプを上流ポンプ、前記上流ポンプよりも下流側のポンプを下流ポンプとするとき、前記制御装置が、前記連動の際、下流ポンプへの水供給不足が生じないように他のポンプの排水量を変更させるものであってもよい。

上記排水システムにおいて、前記制御装置が、運転開始時および運転停止時以外において、前記連動の際、下流ポンプの排水量を低減させる割合を、上流ポンプの排水量を低減させる割合と同じかこれより大きくするように構成されていてもよい。

上記いずれかの排水システムにおいて、前記制御装置が、運転開始時および運転停止時以外において、前記連動の際、下流ポンプの排水量を増加させる割合を、上流ポンプの排水量を増加させる割合と同じかこれより小さくするように構成されていてもよい。

上記いずれかの排水システムにおいて、前記制御装置が、運転開始時および運転停止時以外において、排水システムの排水量を増加させる場合に、前記複数のポンプのうち上流側のポンプから下流側のポンプにかけて、順次に排水量を増加させるように構成されていてもよい。

上記いずれかの排水システムにおいて、前記制御装置が、運転開始時および運転停止時以外において、排水システムの排水量を低減させる場合に、前記複数のポンプのうち下流側のポンプから上流側のポンプにかけて、順次に排水量を低減させるように構成されていてもよい。

上記いずれかの排水システムにおいて、前記制御装置が、運転開始時および運転停止時以外において、前記複数のポンプのうち、前記連動の際、上流側のポンプの時間当たり排水量増加率を下流側のポンプの時間当たり排水量増加率よりも大きくし、上流側のポンプの時間当たり排水量低減率を下流側のポンプの時間当たり排水量低減率より小さくするように構成されていてもよい。

上記いずれかの排水システムにおいて、前記制御装置が、前記複数のポンプのうち、最上流側のポンプに異常が発生した場合に、全てのポンプの排水量を一定時間低減させるように構成されていてもよい。

本発明の第２の側面の排水方法は、水中駆動電動機を備えた複数のポンプと前記複数のポンプを直列に接続する配管とを用い、運転開始時および運転停止時以外において、前記複数のポンプのうちの一のポンプの排水量を変更する場合に、該変更に連動して他のポンプの排水量を変更させつつ、前記ポンプの運転を継続するものである。

上記排水方法において、一のポンプは、複数のポンプのうち、最も上流のポンプとしうる。

上記排水方法において、一のポンプは、複数のポンプのうち、最も下流のポンプとしうる。

上記排水方法は、前記連動の際、下流ポンプへの水供給不足が生じないように他のポンプの排水量を変更させるものであってもよい。

本発明の第３の側面の排水ポンプ車は、上記のいずれかに記載の排水システムを搭載した、排水ポンプ車である。

本発明によれば、ポンプを直列接続して運用する場合に、下流側ポンプの損傷が生じる可能性を低減できる。

第１実施形態に係る排水システムの模式図 ポンプの側方模式断面図 第２実施形態に係る排水システムの模式図

直列接続する場合、一般的には一台目を水中に投入し、２台目は、ホースを介して陸上に設置する。本発明者らは、かかる構成により生じる課題について鋭意検討した。その結果、以下の知見を得た。

地上部に設置されたポンプは、確実に通水された状態で運転しなければ、焼損する恐れがある。直列接続が必要な場合は、高低差が大きかったり、距離が長かったりするため、ポンプ設置位置が運転員から離れており、常時監視することが困難である。また例えば、一台目のポンプ（水中）の運転状態（排水量）の変化に合わせて二台目のポンプ（陸上）の運転状態（排水量）を調整する必要があり、運転員の操作も容易ではない。かかる問題に対処すべく、下流側のポンプへの水供給不足が生じないように、互いに直列に接続された各ポンプの排水量を適切に制御することが有効である。

本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態にかかる排水システムおよび排水方法について説明する。
（第１実施形態）
［装置構成］
図１は、第１実施形態に係る排水システムの模式図である。図２は、ポンプの側方模式断面図である。以下、図１および図２を参照しつつ、第１実施形態の排水システム１００について説明する。

図１に示すように、排水システム１００は、第１ポンプ１０および第２ポンプ２０と、第１配管１２および第２配管２２と、制御装置８０（制御盤）とを備える。なお、図１に示す例では、排水システム１００は更に電源装置９０（発電機）を備え、排水ポンプ車１５０に搭載されているが、これらは必須ではない。

第１ポンプ１０および第２ポンプ２０は、水中駆動電動機を備えたポンプ（いわゆる水中ポンプ）である。ポンプとしては、軸流ポンプ、斜流ポンプ、渦巻ポンプなどを用いることができる。

図１に示す例において、第１ポンプ１０はフロート７０から吊り下げられ、水中に設置されている。図１に示す例において、第２ポンプ２０は陸上に設置されている。ただし、第２ポンプ２０が水中に配置される態様は排除されない。第１ポンプ１０および第２ポンプ２０は、同一の型式であってもよいし、異なる型式であってもよい。複数のポンプのうち、陸上に設置されるポンプが、その内部を通過する水によって電動機の冷却が行なわれるタイプのポンプであってもよい。具体的には、第２ポンプ２０は、その内部を通過する水によって電動機の冷却が行なわれるタイプのポンプであってもよい。この場合においても、水中に設置される他のポンプが、その内部を通過する水によって電動機の冷却が行なわれるタイプのポンプであってもよい。

第１ポンプ１０の排水口と第２ポンプ２０の吸水口とは、第１配管１２により接続されている。すなわち、第１ポンプ１０と第２ポンプ２０とは、第１配管１２により直列に接続されている。かかる構成では、第１ポンプ１０により吸い上げられた水が、第２ポンプ２０により増圧され、下流へと排出される。

第２ポンプ２０の排水口と貯水池１とは、第２配管２２により接続されている。第１配管１２および第２配管２２は、例えば、ホースにより構成されうる。第１ポンプ１０の吸水口には吸込ノズルが取り付けられていてもよい。

かかる構成では、水は第１ポンプ１０から第２ポンプ２０を通過して貯水池１へと流れる。

第１ポンプ１０および第２ポンプ２０は、一人で持ち運び可能な程度の重さであってもよい。具体的には例えば、第１ポンプ１０および第２ポンプ２０の重量は、１個あたり２０ｋｇ〜４０ｋｇとすることができる。軽量化のため、第１ポンプ１０および第２ポンプ２０は、温度センサ等を備えない簡潔な構成としてもよい。第１ポンプ１０および第２ポンプ２０は、インバータ制御タイプのポンプであってもよい。

制御装置８０は、運転開始時および運転停止時以外において、複数のポンプ１０、２０のうちの一のポンプ（例えば、第１ポンプ１０）の排水量を変更する場合に、該変更に連動して他のポンプ（例えば、第２ポンプ２０）の排水量を変更させつつ、ポンプ１０、２０の少なくともいずれかの運転を継続する。「排水量」とは、単位時間当たりにポンプが排出する水の体積としうる。排水量の変更は、例えば、回転数の変更により実現されうる。すなわち、排水量と回転数とは、場合により制御上等価でありうる。なお、ここでいう一のポンプ排水量の変更には、排水量をゼロから増やす「起動」および排水量をゼロにする「停止」は含まれない。他のポンプの排水量の変更には、起動および停止が含まれてもよい。連動の際、第２ポンプ２０への水供給不足が生じないように各ポンプの排水量を変更させてもよい。

制御装置８０は、第１ポンプ１０および第２ポンプ２０を制御する機器であればどのような形態であってもよく、例えば、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等で構成することができる。なお、制御装置８０は、単独の制御器で構成される形態（集中制御）だけでなく、複数の制御器が協働して排水システム１００の制御を実行する制御器群で構成される形態（分散制御）であっても構わない。制御装置８０は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等に例示される演算処理部だけでなく、メモリ等からなる記憶部及び計時部を有していてもよく、マイクロコンピュータで構成されていてもよい。

制御装置８０と第１ポンプ１０とは、第１ケーブル１４により接続されている。制御装置８０から第１ポンプ１０へと第１ケーブル１４を介して電力が供給される。制御装置８０は、第１ケーブル１４を介して第１ポンプ１０の動作を制御する。

制御装置８０と第２ポンプ２０とは、第２ケーブル２４により接続されている。制御装置８０から第２ポンプ２０へと第２ケーブル２４を介して電力が供給される。制御装置８０は、第２ケーブル２４を介して第２ポンプ２０の動作を制御する。

図１に示す例では、電源装置９０から制御装置８０へと電力が供給される。また、図１に示す例では、排水システム１００は、排水ポンプ車１５０に搭載されている。移動時には、第１ポンプ１０、第２ポンプ２０、第１配管１２、第２配管２２、第１ケーブル１４、第２ケーブル２４、およびフロート７０は、排水ポンプ車１５０に格納されうる。

図２は、第２ポンプ２０の側方模式断面図である。筒状の外壁５５のうち、吸水口５１側の径はくびれてラッパ状の形状をなしている。吸水口５１には第１配管１２が水密に取り付けられている。排水口５３には第２配管２２が水密に取り付けられている。外壁５５の内部に形成される空間には、電動機５０が設けられており、支持部材５８により支持されている。電動機５０は、第２ケーブル２４により電源を供給され、かつ動作を制御される。電動機５０の吸水口５１側には回転軸５４が延びている。回転軸５４には回転羽根５２が取り付けられている。電動機５０が回転軸５４を介して回転羽根５２を回転させると、吸水口５１から流路５６を経て排水口５３へと向かう水流が発生する。これにより、第２ポンプ２０による水の圧送が実現される。さらに、流路５６の中を水が流れることにより、電動機５０が冷却される。

第１ポンプ１０については、図２において吸水口５１に接続されていた第１配管１２が省略され、排水口５３に接続されていた配管２２が第１配管１２となる他は第２ポンプ２０と同様の構成とすることができる。よって、詳細な説明を省略する。

［動作］
排水システム１００は、運転開始時および運転停止時以外において、複数のポンプ１０、２０のうちの一のポンプの排水量を変更する場合に、該変更に連動して他のポンプの排水量を変更させつつ、複数のポンプ１０、２０の運転を継続する。以下、かかる動作の具体的な方法を説明する。なお、以下はあくまで例示であり、いずれも必須ではない。

本実施形態において、「運転開始時」とは、例えば、排水システム１００の電源が投入された後、運転開始シーケンスの実行開始から定常運転までにいたる時間、すなわち排水システム１００の運転を開始するに当たっての一連のプロセスが実行される時間をいう。

本実施形態において、「運転停止時」とは、例えば、運転停止の指示が入力された後、運転停止シーケンスの実行開始からポンプの停止までにいたる時間、すなわち排水システム１００の運転を停止するに当たっての一連のプロセスが実行される時間をいう。

本実施形態において、「運転開始時および運転停止時以外」とは、例えば、運転開始シーケンスの実行開始から定常運転までにいたる時間および運転停止シーケンスの実行開始からポンプの停止にいたる時間を除く運転中の時間と定義しうる。「運転開始時および運転停止時以外」とは、例えば、排水システムの電源が投入され、各ポンプの出力が目標値に達した時点から、運転停止シーケンスの実行開始までの時間であってもよい。

なお、本実施形態では、運転開始時および運転停止時以外において、複数のポンプ１０、２０のうちの一のポンプの排水量を変更する場合に、該変更に連動して他のポンプの排水量を変更させつつ、複数のポンプ１０、２０の運転を継続していればよい。よって、その他の時間、例えば運転開始時および運転停止時の少なくともいずれか一方において、複数のポンプ１０、２０のうちの一のポンプの排水量を変更する場合においても、該変更に連動して他のポンプの排水量を変更させつつ、複数のポンプ１０、２０の運転が継続されてもよい。

本実施形態において、「上流」ないし「下流」とは、排水システムにより排出される水が排水システム内を通る流れに沿った上流ないし下流を指す。

以下の動作は、例えば、制御装置８０による第１ポンプ１０および第２ポンプ２０の制御により実現されうる。

１．第１ポンプ１０の排水量を低減させる例
第１ポンプ１０の排水量を低減させる場合に、第２ポンプ２０の排水量を低下させる割合が不足すると、第２ポンプ２０で水切れ（ポンプに供給される水量の不足、以下同様）が発生し、第２ポンプ２０が損傷することがある。そこで、運転開始時および運転停止時以外で第１ポンプ１０の排水量を低減させる場合に、第２ポンプ２０（下流ポンプ）の排水量を低減させる割合を、第１ポンプ１０（上流ポンプ）の排水量を低減させる割合（例えば、１０％減）と同じかこれより大きくする（例えば、２０％減）。かかる動作により、陸上に設置された第２ポンプ２０に水切れが生じる可能性が低減される。排水量低減後は、第１ポンプ１０および第２ポンプ２０いずれについても運転が継続されうる。

第２ポンプ２０（下流ポンプ）の排水量を低減させるタイミングは、特に限定されない。例えば、第１ポンプ１０（上流ポンプ）の排水量を低減させるタイミングより早くてもよいし、両者が同時であってもよい。

なお、排水量を低減させる割合およびタイミングについては、揚程高、配管長、排水量等に応じて、第２ポンプ２０で損傷が発生しないように、適宜に設定されうる。

２．第１ポンプ１０の排水量を増加させる例
第１ポンプ１０の排水量を増加させる場合に、第２ポンプ２０の排水量を増加させる割合が過大になると、第２ポンプ２０で水切れが発生し、第２ポンプ２０が損傷することがある。そこで、運転開始時および運転停止時以外で第１ポンプ１０の排水量を増加させる場合に、第２ポンプ２０（下流ポンプ）の排水量を増加させる割合を、第１ポンプ１０（上流ポンプ）の排水量を増加させる割合（例えば、２０％増）と同じかこれより小さくする（例えば、１０％増）。かかる動作により、陸上に設置された第２ポンプ２０に水切れが生じる可能性が低減される。排水量増加後は、第１ポンプ１０および第２ポンプ２０いずれについても運転が継続されうる。

第２ポンプ２０（下流ポンプ）の排水量を増加させるタイミングは、特に限定されない。例えば、第１ポンプ１０（上流ポンプ）の排水量を増加させるタイミングより遅くてもよいし、両者が同時であってもよい。

なお、排水量を増加させる割合およびタイミングについては、揚程高、配管長、排水量等に応じて、第２ポンプ２０の損傷が発生しないように、適宜に設定されうる。

上流ポンプの排水量を増加させる場合には、下流ポンプの排水量を必ずしも増加させなくてもよい。

３．ポンプの排水量を順次に増加させる例
排水システム１００の排水量を増加させる場合に、第２ポンプ２０（下流側のポンプ）の排水量増加が先に行なわれると、第２ポンプ２０で水切れが発生し、第２ポンプ２０が損傷することがある。そこで、運転開始時および運転停止時以外で排水システム１００の排水量を増加させる場合に、複数のポンプ１０、２０のうち上流側の第１ポンプ１０から下流側の第２ポンプ２０にかけて、順次に排水量を増加させる。なお「順次に」とは、「時間的に順次に」を意味する（以下、同様）。かかる動作により、陸上に設置された第２ポンプ２０に水切れが生じる可能性が低減される。排水量増加後は、第１ポンプ１０および第２ポンプ２０いずれについても運転が継続されうる。

なお、排水量を増加させる割合およびタイミングについては、揚程高、配管長、排水量等に応じて、第２ポンプ２０で損傷が発生しないように、適宜に設定されうる。

４．ポンプの排水量を順次に低減させる例
排水システム１００の排水量を低減させる場合に、第１ポンプ１０（上流側のポンプ）の排水量低減が先に行なわれると、第２ポンプ２０で水切れが発生し、第２ポンプ２０が損傷することがある。そこで、運転開始時および運転停止時以外で排水システム１００の排水量を低減させる場合に、複数のポンプ１０、２０のうち下流側の第２ポンプ２０から上流側の第１ポンプ１０にかけて、順次に排水量を低減させる。かかる動作により、陸上に設置された第２ポンプ２０に水切れが生じる可能性が低減される。排水量低減後は、第１ポンプ１０および第２ポンプ２０いずれについても運転が継続されうる。

なお、排水量を低減させる割合およびタイミングについては、揚程高、配管長、排水量等に応じて、第２ポンプ２０で損傷が発生しないように、適宜に設定されうる。

５．ポンプの時間当たり排水量変化率を調整する例
排水システム１００の排水量を変更する場合に、ポンプの時間当たり排水量変化率が不適切だと、第２ポンプ２０で水切れが発生し、第２ポンプ２０が損傷することがある。そこで、運転開始時および運転停止時以外において、複数のポンプ１０、２０のうち、上流側の第１ポンプ１０の時間当たり排水量増加率を下流側の第２ポンプ２０の時間当たり排水量増加率よりも大きくし、上流側の第１ポンプ１０の時間当たり排水量低減率を下流側の第２ポンプ２０の時間当たり排水量低減率より小さくする。かかる動作により、陸上に設置された第２ポンプ２０に水切れが生じる可能性が低減される。排水量低減後は、第１ポンプ１０および第２ポンプ２０いずれについても運転が継続されうる。

なお、排水量を増減させる率およびタイミングについては、揚程高、配管長、排水量等に応じて、第２ポンプ２０で損傷が発生しないように、適宜に設定されうる。

６．吸水口の詰まり解消
排水システム１００の運転を行なうと、吸水口に塵芥が集まり、吸水口が目詰まりを起こす場合がある。そこで、複数のポンプのうち、最上流側のポンプに異常が発生した場合に、全てのポンプの排水量を一定時間低減させてもよい。異常としては、具体的には例えば、ポンプの吐出圧が上がらない、排水量が少ない、ポンプが過熱する等の事象を上げることができる。ここでいう「低減」には、ポンプの停止を含んでもよい。「低減」には、ポンプの停止を含まなくてもよい。ポンプの回転数を低減することで、水が流路に沿って逆流する、いわゆる「正転逆流」が発生する。ポンプの排水量を一定時間低減することで、水が逆流し、塵芥が吸水口から離れるため、再び吸水しやすくなる。

第１実施形態の排水システム１００は、上記１ないし６の動作のいずれか１つを実行するものであってもよいし、任意の組合せを実行するものであってもよいし、全てを実行するものであってもよい。上記の制御は、第２ポンプ２０の水切れが生じる可能性を低減するように行なわれうる。すなわち、水切れが完全に防止されることを意味するものでは必ずしもなく、水切れの生じる可能性が低減されれば足りる。より具体的には例えば、第１ポンプ１０と第２ポンプ２０とを接続する第１配管１２（ホース）がつぶれないよう適切な水圧がかかること、を目安に調整がされてもよい。配管（ホース）のつぶれを防止することで、より適切な流量制御が可能となる。

図１に示す例では、排水システム１００の排水口（第２配管２２の出口）は貯水池１に開放されているが、かかる態様に限定されない。例えば、排水システム１００の排水口が陸上ポンプを備えた送水車（図示せず）に接続され、送水車により所定の場所まで送水が行われてもよい。送水車による送水は、消火、冷却等に用いられうる。
（第２実施形態）
［装置構成］
図３は、第２実施形態に係る排水システムの模式図である。以下、図３を参照しつつ、第２実施形態の排水システム２００について説明する。

図３に示すように、排水システム２００は、第１ポンプ１０および第２ポンプ２０および第３ポンプ３０と、第１配管１２および第２配管２２および第３配管３２と、制御装置８０とを備える。なお、図３に示す例では、排水システム２００は更に電源装置９０を備え、排水ポンプ車１５０に搭載されているが、これらは必須ではない。

排水システム２００において、第２配管２２の出口は第３ポンプ３０の吸水口に接続されている。第３ポンプ３０の排水口は第３配管３２の入口に接続されている。第３配管３２の出口は貯水池１へと開放されている。かかる構成では、水は第１ポンプ１０、第２ポンプ２０、第３ポンプ３０を経由して貯水池１へと流れる。第３配管３２の出口は、陸上ポンプを備えた送水車（図示せず）に接続され、送水車により所定の場所まで送水が行われてもよい。

第１ポンプ１０の排水口と第２ポンプ２０の吸水口とは、第１配管１２により接続されている。第２ポンプ２０の排水口と第３ポンプ３０の吸水口とは、第２配管２２により接続されている。すなわち、第１ポンプ１０と第２ポンプ２０と第３ポンプ３０とは、第１配管１２および第２配管２２により直列に接続されている。第１配管１２および第２配管２２および第３配管３２は、例えば、ホースにより構成されうる。

図３に示す例では、第３ポンプ３０が陸上に配置されているが、第２ポンプ２０および第３ポンプ３０の一方ないし両方が水中に配置される場合を排除しない。第３ポンプ３０の具体的な構成は第２ポンプ２０と同様とすることができるので詳細な説明を省略する。

制御装置８０と第３ポンプ３０とは、第３ケーブル３４により接続されている。制御装置８０から第３ポンプ３０へと第３ケーブル３４を介して電力が供給される。制御装置８０は、第３ケーブル３４を介して第３ポンプ３０の動作を制御する。

図３に示す例では、排水システム２００は、排水ポンプ車１５０に搭載されている。移動時には、第１ポンプ１０、第２ポンプ２０、第３ポンプ３０、第１配管１２、第２配管２２、第３配管３２、第１ケーブル１４、第２ケーブル２４、第３ケーブル３４、およびフロート７０は、排水ポンプ車１５０に格納されうる。

以上の他、第２実施形態の排水システム２００は、第１実施形態の排水システム１００と同様の構成とすることができる。よって、図１と図３とで共通する構成要素については、同一の符号および名称を付して詳細な説明を省略する。

［動作］
排水システム２００は、運転開始時および運転停止時以外において、複数のポンプ１０、２０、３０のうちの一のポンプの排水量を変更する場合に、該変更に連動して他のポンプの排水量を変更させつつ、複数のポンプ１０、２０、３０の運転を継続する。以下、かかる動作の具体的な方法を説明する。なお、以下はあくまで例示であり、いずれも必須ではない。

本実施形態において、「運転開始時」とは、例えば、排水システム２００の電源が投入された後、運転開始シーケンスの実行開始から定常運転までにいたる時間、すなわち排水システム２００の運転を開始するに当たっての一連のプロセスが実行される時間をいう。

本実施形態において、「運転停止時」とは、例えば、運転停止の指示が入力された後、運転停止シーケンスの実行開始からポンプの停止までにいたる時間、すなわち排水システム２００の運転を停止するに当たっての一連のプロセスが実行される時間をいう。

本実施形態において、「運転開始時および運転停止時以外」とは、例えば、運転開始シーケンスの実行開始から定常運転までにいたる時間および運転停止シーケンスの実行開始からポンプの停止にいたる時間を除く運転中の時間と定義しうる。「運転開始時および運転停止時以外」とは、例えば、排水システムの電源が投入され、各ポンプの出力が目標値に達した時点から、運転停止シーケンスの実行開始までの時間であってもよい。

なお、本実施形態では、運転開始時および運転停止時以外において、複数のポンプ１０、２０、３０のうちの一のポンプの排水量を変更する場合に、該変更に連動して他のポンプの排水量を変更させつつ、複数のポンプ１０、２０、３０の運転を継続していればよい。よって、その他の時間、例えば運転開始時および運転停止時の少なくともいずれか一方において、複数のポンプ１０、２０、３０のうちの一のポンプの排水量を変更する場合においても、該変更に連動して他のポンプの排水量を変更させつつ、複数のポンプ１０、２０、３０の運転が継続されてもよい。

本実施形態において、「上流」ないし「下流」とは、排水システムにより排出される水が排水システム内を通る流れに沿った上流ないし下流を指す。

以下の動作は、例えば、制御装置８０による第１ポンプ１０、第２ポンプ２０および第３ポンプ３０の制御により実現されうる。

１．第１ポンプ１０の排水量を低減させる例
第１ポンプ１０の排水量を低減させる場合に、第２ポンプ２０および第３ポンプ３０の排水量を低下させる割合が不足すると、第２ポンプ２０ないし第３ポンプ３０で水切れが発生し、第２ポンプ２０ないし第３ポンプ３０が損傷することがある。そこで、運転開始時および運転停止時以外で第１ポンプ１０の排水量を低減させる場合に、第２ポンプ２０（下流ポンプ）の排水量を低減させる割合を、第１ポンプ１０（上流ポンプ）の排水量を低減させる割合（例えば、１０％減）と同じかこれより大きくする（例えば、１５％減）。また、第３ポンプ３０（下流ポンプ）の排水量を低減させる割合を、第２ポンプ２０（上流ポンプ）の排水量を低減させる割合（例えば、１５％減）と同じかこれより大きくする（例えば、２０％減）。すなわち、配管中の水の流れに沿って互いに隣接する一対のポンプについて、下流側のポンプの排水量を低減させる割合について、上流側のポンプの排水量を低減させる割合と同じかこれより大きくすることができる。かかる動作により、陸上に設置された第２ポンプ２０ないし第３ポンプ３０に水切れが生じる可能性が低減される。排水量低減後は、第１ポンプ１０、第２ポンプ２０および第３ポンプ３０のいずれについても運転が継続されうる。

配管中の水の流れに沿って互いに隣接する全ての対のポンプについて、下流側のポンプの排水量を低減させる割合について、上流側のポンプの排水量を低減させる割合と同じかこれより大きくしてもよい。

第２ポンプ２０（下流ポンプ）の排水量を低減させるタイミングは、特に限定されない。例えば、第１ポンプ１０（上流ポンプ）の排水量を低減させるタイミングより早くてもよいし、両者が同時であってもよい。

第３ポンプ３０（下流ポンプ）の排水量を低減させるタイミングは、特に限定されない。例えば、第２ポンプ２０（上流ポンプ）の排水量を低減させるタイミングより遅くてもよいし、両者が同時であってもよい。

なお、排水量を低減させる割合およびタイミングについては、揚程高、配管長、排水量等に応じて、第２ポンプ２０ないし第３ポンプ３０で損傷が発生しないように、適宜に設定されうる。

２．第１ポンプ１０の排水量を増加させる例
第１ポンプ１０の排水量を増加させる場合に、第２ポンプ２０および第３ポンプ３０の排水量を増加させる割合が過大になると、第２ポンプ２０ないし第３ポンプ３０で水切れが発生し、第２ポンプ２０ないし第３ポンプ３０が損傷することがある。そこで、運転開始時および運転停止時以外で第１ポンプ１０の排水量を増加させる場合に、第２ポンプ２０（下流ポンプ）の排水量を増加させる割合を、第１ポンプ１０（上流ポンプ）の排水量を増加させる割合（例えば、２０％増）と同じかこれより小さくする（例えば、１５％増）。また、第３ポンプ３０（下流ポンプ）の排水量を増加させる割合を、第２ポンプ２０（上流ポンプ）の排水量を増加させる割合（例えば、１５％増）と同じかこれより小さくする（例えば、１０％増）。すなわち、配管中の水の流れに沿って互いに隣接する一対のポンプについて、下流側のポンプの排水量を増加させる割合について、上流側のポンプの排水量を増加させる割合と同じかこれより小さくすることができる。かかる動作により、陸上に設置された第２ポンプ２０ないし第３ポンプ３０に水切れが生じる可能性が低減される。排水量増加後は、第１ポンプ１０、第２ポンプ２０および第３ポンプ３０いずれについても運転が継続されうる。

配管中の水の流れに沿って互いに隣接する全ての対のポンプについて、下流側のポンプの排水量を増加させる割合について、上流側のポンプの排水量を増加させる割合と同じかこれより小さくしてもよい。

第２ポンプ２０（下流ポンプ）の排水量を増加させるタイミングは、特に限定されない。例えば、第１ポンプ１０（上流ポンプ）の排水量を増加させるタイミングより早くてもよいし、両者が同時であってもよい。

第３ポンプ３０（下流ポンプ）の排水量を増加させるタイミングは、特に限定されない。例えば、第２ポンプ２０（上流ポンプ）の排水量を増加させるタイミングより遅くてもよいし、両者が同時であってもよい。

なお、排水量を増加させる割合およびタイミングについては、揚程高、配管長、排水量等に応じて、第２ポンプ２０ないし第３ポンプ３０で損傷が発生しないように、適宜に設定されうる。

３．ポンプの排水量を順次に増加させる例
排水システム２００の排水量を増加させる場合に、下流側のポンプの排水量増加が先に行なわれると、下流側のポンプで水切れが発生し、下流側のポンプが損傷することがある。そこで、運転開始時および運転停止時以外で排水システム２００の排水量を増加させる場合に、複数のポンプ１０、２０、３０のうち上流側の第１ポンプ１０から下流側の第３ポンプ３０にかけて、順次に（第１ポンプ１０、第２ポンプ２０、第３ポンプ３０の順に）排水量を増加させる。かかる動作により、陸上に設置された第２ポンプ２０ないし第３ポンプ３０に水切れが生じる可能性が低減される。排水量増加後は、第１ポンプ１０、第２ポンプ２０および第３ポンプ３０のいずれについても運転が継続されうる。

なお、排水量を増加させる割合およびタイミングについては、揚程高、配管長、排水量等に応じて、第２ポンプ２０ないし第３ポンプ３０で損傷が発生しないように、適宜に設定されうる。

４．ポンプの排水量を順次に低減させる例
排水システム２００の排水量を低減させる場合に、上流側のポンプの排水量低減が先に行なわれると、下流側のポンプで水切れが発生し、下流側のポンプが損傷することがある。そこで、運転開始時および運転停止時以外で排水システム２００の排水量を低減させる場合に、複数のポンプ１０、２０、３０のうち下流側の第３ポンプ３０から上流側の第１ポンプ１０にかけて、順次に（第１ポンプ１０、第２ポンプ２０、第３ポンプ３０の順に）排水量を低減させる。かかる動作により、陸上に設置された第２ポンプ２０ないし第３ポンプ３０に水切れが生じる可能性が低減される。排水量低減後は、第１ポンプ１０、第２ポンプ２０および第３ポンプ３０のいずれについても運転が継続されうる。

なお、排水量を低減させる割合およびタイミングについては、揚程高、配管長、排水量等に応じて、第２ポンプ２０ないし第３ポンプ３０で損傷が発生しないように、適宜に設定されうる。

５．ポンプの時間当たり排水量変化率を調整する例
排水システム２００の排水量を変更する場合に、ポンプの時間当たり排水量変化率が不適切だと、第２ポンプ２０ないし第３ポンプ３０で水切れが発生し、第２ポンプ２０ないし第３ポンプ３０が損傷することがある。そこで、運転開始時および運転停止時以外において、複数のポンプ１０、２０、３０のうち、上流側の第１ポンプ１０の時間当たり排水量増加率を下流側の第２ポンプ２０の時間当たり排水量増加率よりも大きくし、上流側の第１ポンプ１０の時間当たり排水量低減率を下流側の第２ポンプ２０の時間当たり排水量低減率より小さくする。また、上流側の第２ポンプ２０の時間当たり排水量増加率を下流側の第３ポンプ３０の時間当たり排水量増加率よりも大きくし、上流側の第２ポンプ２０の時間当たり排水量低減率を下流側の第３ポンプ３０の時間当たり排水量低減率より小さくする。すなわち、配管中の水の流れに沿って互いに隣接する一対のポンプについて、上流側のポンプの時間当たり排水量増加率を下流側のポンプの時間当たり排水量増加率よりも大きくし、上流側のポンプの時間当たり排水量低減率を下流側のポンプの時間当たり排水量低減率より小さくする。かかる動作により、陸上に設置された第２ポンプ２０ないし第３ポンプ３０に水切れが生じる可能性が低減される。排水量低減後は、第１ポンプ１０、第２ポンプ２０および第３ポンプ３０のいずれについても運転が継続されうる。

配管中の水の流れに沿って互いに隣接する全ての対のポンプについて、上流側のポンプの時間当たり排水量増加率を下流側のポンプの時間当たり排水量増加率よりも大きくし、上流側のポンプの時間当たり排水量低減率を下流側のポンプの時間当たり排水量低減率より小さくしてもよい。

なお、排水量を増減させる率およびタイミングについては、揚程高、配管長、排水量等に応じて、第２ポンプ２０ないし第３ポンプ３０で損傷が発生しないように、適宜に設定されうる。

６．吸水口の詰まり解消
排水システム２００の運転を行なうと、吸水口に塵芥が集まり、吸水口が目詰まりを起こす場合がある。そこで、複数のポンプのうち、最上流側のポンプに異常が発生した場合に、全てのポンプの排水量を一定時間低減させてもよい。異常としては、具体的には例えば、ポンプの吐出圧が上がらない、排水量が少ない、ポンプが過熱する等の事象を上げることができる。ここでいう「低減」には、ポンプの停止を含んでもよい。「低減」には、ポンプの停止を含まなくてもよい。ポンプの回転数を低減することで、水が流路に沿って逆流する、いわゆる「正転逆流」が発生する。ポンプの排水量を一定時間低減することで、水が逆流し、塵芥が吸水口から離れるため、再び吸水しやすくなる。

第１実施形態の排水システム２００は、上記１ないし６の動作のいずれか１つを実行するものであってもよいし、任意の組合せを実行するものであってもよいし、全てを実行するものであってもよい。上記の制御は、第２ポンプ２０および第３ポンプ３０の水切れが生じる可能性を低減するように行なわれうる。すなわち、水切れが完全に防止されることを意味するものでは必ずしもなく、水切れの生じる可能性が低減されれば足りる。より具体的には例えば、ポンプとポンプとを接続する配管（ホース）がつぶれないよう適切な水圧がかかること、を目安に調整がされてもよい。配管（ホース）のつぶれを防止することで、より適切な流量制御が可能となる。

上記の説明では、直列接続されるポンプの台数が２個および３個の場合について説明したが、４個以上についても同様に拡張できることは明らかであろう。

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ことである。したがって、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とすべきである。

１ 貯水池
１０ 第１ポンプ
１２ 第１配管
１４ 第１ケーブル
２０ 第２ポンプ
２２ 第２配管
２４ 第２ケーブル
３０ 第３ポンプ
３２ 第３配管
３４ 第３ケーブル
５０ 電動機
５１ 吸水口
５２ 回転羽根
５３ 排水口
５４ 回転軸
５５ 外壁
５６ 流路
５８ 支持部材
７０ フロート
８０ 制御装置
９０ 電源装置
１００ 排水システム
１５０ 排水ポンプ車
２００ 排水システム

Claims (9)

1. 水中駆動電動機を備えた複数のポンプと、
   前記複数のポンプを直列に接続する配管と、
   運転開始時および運転停止時以外において、前記複数のポンプのうちの一のポンプの回転数の変更により排水量を変更する場合に、該変更に連動して他のポンプの回転数の変更により排水量を変更させつつ、前記ポンプの運転を継続する制御装置と、
   を備える、排水システム。
2. 前記複数のポンプのうち上流側のポンプを上流ポンプ、前記上流ポンプよりも下流側のポンプを下流ポンプとするとき、
   前記制御装置が、運転開始時および運転停止時以外において、前記連動の際、下流ポンプの排水量を低減させる割合を、上流ポンプの排水量を低減させる割合と同じかこれより大きくするように構成されている、
   請求項１に記載の排水システム。
3. 前記複数のポンプのうち上流側のポンプを上流ポンプ、前記上流ポンプよりも下流側のポンプを下流ポンプとするとき、
   前記制御装置が、運転開始時および運転停止時以外において、前記連動の際、下流ポンプの排水量を増加させる割合を、上流ポンプの排水量を増加させる割合と同じかこれより小さくするように構成されている、
   請求項１または２に記載の排水システム。
4. 前記制御装置が、運転開始時および運転停止時以外において、排水システムの排水量を増加させる場合に、前記複数のポンプのうち上流側のポンプから下流側のポンプにかけて、順次に排水量を増加させるように構成されている、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の排水システム。
5. 前記制御装置が、運転開始時および運転停止時以外において、排水システムの排水量を低減させる場合に、前記複数のポンプのうち下流側のポンプから上流側のポンプにかけて、順次に排水量を低減させるように構成されている、
   請求項１ないし４のいずれかに記載の排水システム。
6. 前記制御装置が、運転開始時および運転停止時以外において、前記連動の際、前記複数のポンプのうち、上流側のポンプの時間当たり排水量増加率を下流側のポンプの時間当たり排水量増加率よりも大きくし、上流側のポンプの時間当たり排水量低減率を下流側のポンプの時間当たり排水量低減率より小さくするように構成されている、
   請求項１ないし５のいずれかに記載の排水システム。
7. 前記制御装置が、前記複数のポンプのうち、最上流側のポンプに異常が発生した場合に、全てのポンプの排水量を一定時間低減させるように構成されている、
   請求項１ないし６のいずれかに記載の排水システム。
8. 水中駆動電動機を備えた複数のポンプと前記複数のポンプを直列に接続する配管とを用い、運転開始時および運転停止時以外において、前記複数のポンプのうちの一のポンプの回転数の変更により排水量を変更する場合に、該変更に連動して他のポンプの回転数の変更により排水量を変更させつつ、前記ポンプの運転を継続する、排水方法。
9. 請求項１ないし７のいずれかに記載の排水システムを搭載した、排水ポンプ車。

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