JPH0361695A - 立軸ポンプ - 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］ 本発明は、水位に関係なく全速運転を行わせることが可
能な立軸ポンプに関する。

〔従来の技術］ 従来より排水機場のポンプ吸水井などに設置されている
一般的な立軸ポンプには、水位が一定のレベルより低い
と吸込口が水中にあるにもかかわらず渦を生じて空気混
じりの水を吸い込むといった個々のポンプに特有の最低
水位（運転可能最低水位）が存在し、水位が最低水位に
達していないときに運転を行うと振動や騒音などを生じ
るという特性がある。したがって、このような−船釣な
立軸ポンプを吸水井などの水位に関係なく全速で運転し
て不慮の出水などのために待機させておくと（全速待機
運転）、水位が上記最低水位以下にあるときに激しい振
動や騒音が発生してポンプ運転機能障害を引き起こした
り、基礎や建屋の損傷を引き起こすといった事態を生じ
ることがある。

そこで、従来の一般的な立軸ポンプでは、全速待機運転
を行わず、水位が最低水位よりも高いときのみ運転を行
い、水位が最低水位より低いときには運転を停止すると
いった運転システムが採用される。

ところが、近年では、都市化の進展に伴う舗装率の増大
や緑地の減少などにより地層の保水機能が低下している
反面、上記吸水井などへの流入水量は増大する傾向が顕
著に現れ、しかも所謂鉄砲水のように突発的に急激に大
量の水が吸水井に流入することも多々生じている。その
ため、吸水井などでは水位が短時間で変動し、従来の一
般的な立軸ポンプによる上記運転システムでは立軸ポン
プの運転開始タイミングや運転停止タイミングを的確に
制御することができず、水位の異常上昇による洪水や異
常低下によるポンプ運転機能障害といった事態の引き起
こされる懸念があった。

そこで、本願出願人は特願昭６１−２８０９６７号によ
り水位が最低水位より高いか低いかに関係なく安定した
全速待機運転を行うことが可能な立軸ポンプを提案した
。この立軸ポンプは、第２図から明らかなように、ポン
プ羽根車１の前方（上流側）の吸込みケーシング２にそ
の吸込口よりもはるかに径小でかつ大気中に開放された
分岐管３を連通させると共に、この分岐管３の先端部に
吸気弁４を介在し、この吸気弁４を水位検出計５からの
信号によって開閉制御するようにしたものである。

この立軸ポンプは全速待機運転される。そして、吸水井
Ｐの水位が上記最低水位よりも下位から上昇している場
合において、水位検出計５により水位が上記最低水位に
達していないことが検出されている間は吸気弁４が開い
ており、水位検出計５により吸水井Ｐの水位が上記最低
水位に達していることが検出されると吸気弁４が閉じる
ように制御すると、水位が上記最低水位に達するまでは
分岐管３から羽根車室６に吸気されて揚水が行われず、
所謂気中での全速運転が無理なく続行されるのに対し、
水位が上記最低水位に達した後には分岐管３からの羽根
車室６への吸気が停止されて揚水が行われ、通常の揚水
運転が行われる。

一方、吸水井Ｐの水位が上記最低水位よりも上位から下
降している場合において、水位検出計５により水位が最
低水位に達していないことが検出されている間は吸気弁
４が閉じられたままになって揚水運転が続行される。水
位検出計５により水位が最低水位に達したことが検出さ
れると、吸気弁４が開かれ径小な分岐管３を通して羽根
車室６に単位時間当り少量の空気が吸い込まれ、吸込み
ケーシング２などを満たしている水が遮断されて揚水運
転から無理なく気中運転に切り替わる。

したがって、この立軸ポンプによれば、突発的な水位の
上昇や下降に対処し得る全速待機運転ができるようにな
り、上述した水位の異常上昇による洪水や異常低下によ
るポンプ運転機能障害を未然に防止することが可能にな
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この立軸ポンプに用いられている水位検
出計５は水質や塵芥などによる悪影響を受けやすい。こ
のことは上記立軸ポンプが不慮の出水などに対処し得る
ことを要求されるものであることを考えるときわめて重
要な課題の一つである。

本発明は以上の事情に鑑みてなされたもΦで、突発的な
水位の上昇や下降に対してポンプを全速運転状態として
待機させ得ることは勿論、上述した水位の異常上昇によ
る洪水や異常低下によるポンプ運転機能障害が未然に防
止され、水位検出計を用いずに不慮の出水などに確実に
対処することができる立軸ポンプを提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段］ 第１請求項に記載した考案の立軸ポンプは、羽根車室に
連通ずる吸込みケーシングに接続された逆Ｕ字状の分岐
管の垂下部の下部開放端が当該立軸ポンプの最低水位に
対応するレベルに設定されている一方、分岐管と吸込み
ケーシングとの連通口が上記最低水位よりも上方に設定
され、上記羽根車室に発生する最大負圧による吸込み揚
程よりも高い位置に上記分岐管の折返し部が形成され、
この折返し部に分岐管の内部通路を外部に対して開閉す
る開閉弁が設けられていると共に、当該立軸ポンプが気
中運転していることを検知して上記開閉弁を開にし、当
該立軸ポンプが揚水運転していることを検知して上記開
閉弁を閉にする開閉弁制御手段を備えていることを特徴
とする。

第２請求項に記載した考案の立軸ポンプは、上記開閉弁
制御手段に、上記吐出通路に揚水がなされていないこと
を検知する無送水検知機構を採用したものである。

第３請求項に記載した考案の立軸ポンプは、上記開閉弁
制御手段に、羽根車室に連通ずる吐出通路に揚水がなさ
れていることを検知する有理水検知機構を採用したもの
である。

第４請求項に記載した考案の立軸ポンプは、上記開閉弁
制御手段に、羽根車を駆動する原動機に設けられた負荷
検知機構を採用したものである。

〔実施例〕

第１Ａ図および第１Ｂ図は本発明の実施例による立軸ポ
ンプを示している。このものは、ポンプ羽根車１の前方
（上流側）の吸込みケーシング２にその吸込口よりもは
るかに径小な分岐管３を連通させ、かつこの分岐管３を
逆Ｕ字状としてその下部開放端７を上記最低水位ＬＷＬ
と同一レベルもしくはそれに近いレベルに設定し、分岐
管３と吸込みケーシング２との連通口８が上記最低水位
ＬＷＬよりも上方に設定され、しかもＵ字状の上記分岐
管３の折返し部９の高さを、羽根車１を全速運転したと
きに羽根車室６に発生する最大負圧による吸込み揚程よ
りも高い位置に設定しである。また、上記折返し部９に
分岐管３の内部通路を外部に対して開閉する開閉弁１０
が設けられている。

２１は羽根車室６に連通ずる吐出ケーシング１１の吐出
通路に揚水がなされていないことを検知する無送水検知
機構である。この無送水検知機構２１には、たとえば公
知の接点機構によって上記吐出通路にもともと介在され
ている逆止弁１２の弁体が送水位置にあるか逆止位置に
あるかを検知するものなどを採用することが可能である
。

２２は上記吐出通路に揚水がなされていることを検知す
る有理水検知機構である。この有理水検知機構２２には
、たとえば水に濡れたときの電気抵抗値と乾いていると
きの電気抵抗値とが異なる素子、あるいは上記吐出通路
中に一対の対向電極を配置して水流の有無を漏電の有無
によって検出するものなど、公知の機構を採用すること
が可能である。

２３はポンプ羽根車１を駆動する原動機１３に設けられ
た負荷検知機構である。この負荷検知機構２３は、ポン
プ羽根車ｌにより揚水が行われているときの原動機負荷
と揚水が行われていないときの原動機負荷を検知するも
のであり、それ自体は公知である。

上記無送水検知機構２１、有理水検知機構２２、負荷検
知機構２３はそれぞれが開閉弁制御手段２０を構成する
ものであって、その作用はいずれも当該立軸ポンプが気
中運転していることを検知して上記開閉弁１０を開にし
、当該立軸ポンプが揚水運転していることを検知して上
記開閉弁１０を閉にする機能を有している。また、無送
水検知機構２１、有理水検知機構２２および負荷検知機
構２３はそれらすべてを設けても、それらのうち二つだ
けを設けても、それらのうち一つだけを設けてもよい。

開閉弁１０の制御にそれらのうちの一つだけを用いても
、二つ以上のものの検知結果を複合させて信頼性を高め
てもよい。

〔作　用〕

次に、吸水井Ｐの水位が最低水位ＬＷＬの下位から上昇
する場合とその水位が最低水位ＬＷＬの上位から下降す
る場合とを分けて説明する。

（１）水位が最低水位ＬＷＬの下位から上昇する場合 第１Ａ図の仮想線−１で示すように水位が分岐管３の下
部開放端７に達していないときは、同図のように下部開
放端７が開放しているため、羽根車室６の負圧に応じて
矢印ａのように下部開放端７から分岐管３、連通口８、
羽根車室６を経て空気が吸い込まれ、揚水は行われず、
気中運転が無理なく続行される。そのため、開閉弁制御
手段２０により立軸ポンプが気中運転していることが検
知され、開閉弁１０が開かれた状態になる。したがって
、開閉弁１０からも空気が吸い込まれる。

第１Ａ図の実線で示すように水位が最低水位ＬＷＬに達
すると分岐管３の下部開放端７が水封されるため、この
下部開放端７からの空気の吸込みは遮断される。しかし
、開閉弁１０からの空気の吸込みは続行しているため、
連通口８および羽根車室６を経て吐出通路に空気が吸い
込まれる。したがって、開閉弁制御手段２０により立軸
ポンプが気中運転していることが検知されたままになり
、開閉弁１０は開かれた状態のまま保たれる。このため
、揚水は行われず、気中運転がそのまま続行される。水
位が最低水位ＬＷＬと第１Ｂ図に実線で示した水位、す
なわち連通口８が没水する水位−。

との間にあるときも同様である。

水位が第１Ｂ図に実線で示したように連通口８が没水す
る水位Ｗ２を超え、さらにポンプ羽根車１先端に近づく
かあるいはポンプ羽根車ｌの一部または全体を水没させ
る水位ＮＷＬに達してポンプ羽根車１の自刃による揚水
が開始されると、吐出通路に揚水されるため、開閉弁制
御手段２０により立軸ポンプが揚水運転していることが
検知され、開閉弁１０を閉じられる。そのため、分岐管
３からの空気の吸込みが完全に途絶え、安定した揚水運
転が行われる。その後は水位が上昇しても同様の安定し
た揚水運転がなされる。揚水運転中は、分岐管３の垂下
部１４に羽根車室６の負圧に応じた高さまで水が吸い上
げられ、その水柱が羽根車室６の負圧と釣り合った状態
になり、分岐管３から羽根車室６に水が吸い込まれるこ
とはない。

（２）水位が揚水開始水位ＮＷＬの上位から下降する場
合 水位が揚水開始水位ＮＷＬ以上では開閉弁１０は閉じた
ままであり、それまでの揚水運転が続行される。水位が
最低水位ＬＷＬに達すると、分岐管３の下部開放端７の
水封が解除されたときに垂下部１４に吸い上げられてい
た水が落下し、下部開放端７が開放する。したがって、
羽根車室６の負圧により空気が分岐管３および連通口８
を経て羽根車室６に吸い込まれ、吸込みケーシング２な
どを満たしている水が遮断されて揚水が遮断され、速や
かに無理なく気中運転に切り替わる。したがって、開閉
弁制御手段２０により立軸ポンプが気中運転しているこ
とが検知され、開閉弁１０が開かれた状態になり、開閉
弁１０からも空気が吸い込まれる。

以上の説明から明らかなように、上記立軸ポンプでは、
気中運転から揚水運転への移行が揚水開始水位（すなわ
ちポンプ羽根車１が自刃で揚水を開始する水位ＮＷＬ）
を基準として行われるのに対し、揚水運転から気中運転
への移行が最低水位ＬＷＬを基準として行われる。そし
て、ポンプ羽根車ｌの位置や分岐管３の下部開放端７の
レベルを適切に設定することにより上記揚水開始水位と
最低水位ＬＷＬとに比較的大きなレベル差を持たせるこ
とが可能になる。したがって、揚水運転と気中運転の相
互の切替り挙動が水位の小幅な上下変動や水面の波打ち
などによって短時間のうちに頻繁に行われることがなく
なり、羽根車室６への不十分な吸気が短時間のうちに断
続的に行われるといった所謂ハンチング現象が未然に防
止され、揚水運転と気中運転とが相互にスムーズに切り
替わる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明の立軸ポンプによると、全速待機運
転性能を無理なく行うことができ、しかもハンチング現
象の発生を未然に防止することが可能である。そのため
、本発明の立軸ポンプによれば、突発的な水位の上昇や
下降に対してポンプを全速運転状態として待機させるこ
とができることは勿論、水位変動が速いか遅いかに関係
なく、水位の異常上昇による洪水や異常低下によるポン
プ運転機能障害を未然に防止することが可能になる。さ
らに、水位検出計を用いないため作動信頼性が高くなり
、突発的な水位の上昇や下降に対して充分に対処させる
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図と第１Ｂ図は水位が上昇しているときの本考案
の実施例による立軸ポンプの作用説明図、第２図は従来
例の説明図である。 ２・・・吸込みケーシング、３・・・分岐管、６・・・
羽根車室、７・・・下部開放端、８・・・分岐管と吸込
みケーシングとの連通口、９・・・分岐管の折返し部、
１０・・・開閉弁、１４・・・分岐管の垂下部、２０・
・・開閉弁制御手段、２１・・・無送水検知機構、２２
・・・有理水検知機構、２３・・・負荷検知機構、ＬＷ
Ｌ・・・立軸ポンプの最低水位。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、羽根車室に連通する吸込みケーシングに接続された
   逆Ｕ字状の分岐管の垂下部の下部開放端が当該立軸ポン
   プの最低水位に対応するレベルに設定されている一方、
   分岐管と吸込みケーシングとの連通口が上記最低水位よ
   りも上方に設定され、上記羽根車室に発生する最大負圧
   による吸込み揚程よりも高い位置に上記分岐管の折返し
   部が形成され、この折返し部に分岐管の内部通路を外部
   に対して開閉する開閉弁が設けられていると共に、当該
   立軸ポンプが気中運転していることを検知して上記開閉
   弁を開にし、当該立軸ポンプが揚水運転していることを
   検知して上記開閉弁を閉にする開閉弁制御手段を備えて
   いることを特徴とする立軸ポンプ。 ２、開閉弁制御手段が、上記吐出通路に揚水がなされて
   いないことを検知する無送水検知機構である第１請求項
   記載の立軸ポンプ。 ３、開閉弁制御手段が、羽根車室に連通する吐出通路に
   揚水がなされていることを検知する有送水検知機構であ
   る第１請求項記載の立軸ポンプ。 ４、開閉弁制御手段が、羽根車を駆動する原動機に設け
   られた負荷検知機構である第１請求項記載の立軸ポンプ
   。