JPH0385391A - 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の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
いと立軸ポンプの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ポンプ特有
の最低水位（運転可能最低水位）が存在し、水位がこの
最低水位以上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、このような立軸ポンプを水位に関係なく全
速で運転して不慮の出水などのために待機運転させてお
くと（全速待機運転）、水位が上記最低水位以下になっ
たとき、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した
りすることがある。

そこで、従来の立軸ポンプでは、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ていた。

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保水機能が低下している一方で
、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、しかも鉄砲水のように突発的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、従来の立軸ポンプによる
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難しく、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
障害といった事態を引き起こす懸念があった。

そこで、本願出願人は特願昭６１−２８０９６７号に、
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。

即ち、この立軸ポンプは、第３図に示すように、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っ他端が大気中に開放さ
れた分岐管３を連通接続させると共に、この分岐管３の
上部に電動吸気弁４を介在し、この電動吸気弁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、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電
動吸気弁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
電動吸気弁４が閉じるように制御され、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に空気が吸
入されて揚水は行われず、所謂気中での全速運転が行わ
れる。

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への空気吸入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電動吸
気弁４が閉じられたままになって揚水運転が行われる。

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、電動吸気弁４が開かれ径小な分岐管３を通し
て羽根車室６に空気が吸い込まれ、揚水が遮断されて気
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。

また、電動吸気弁４は外部駆動源およびそれを操作させ
るためのシーケンス制御が必要となる。

このような事情を踏まえ、本願出願人はさらに特願平１
−１１３１９３号において、水位検出計や電動吸気弁を
用いずに全速待機運転を行わせることが可能な立軸ポン
プを提案した。

即ち、この立軸ポンプは、第４図に示すように、逆Ｕ字
状の分岐管３の一端を吸込みケーシング２に連通接続し
１大気に開放され空気の導入により当該立軸ポンプの揚
水を遮断させる分岐管３の他端の空気導入部７を当該立
軸ポンプの最低水位ＬＷＬ付近に設定し、分岐管３の折
返し部８を、羽根車１を全速運転したときに羽根車室６
の吸込部に発生する最大負圧による吸込み揚程よりも高
い位置に設定したものである。

この立軸ポンプにおいて、それが全速運転中に吸水井Ｐ
の水位が上記最低水位ＬＷＬよりも下位から上昇してい
る場合は、次のようになる。

■　水位が空気導入部７に達していないときは、空気導
入部７から分岐管３を経て羽根車室６に空気が入り込む
ため、揚水は行われず、気中での全速運転が行われる。

水位が上記最低氷位ＬＷＬに達すると上記空気導入部７
は水封されるため、立軸ポンプは吸込みケーシング２や
分岐管３内の残留空気を吸込みながら速やかに揚水運転
に切り替わり、吸込みケーシング２の残留空気が完全に
吸い込まれた時点で完全な揚水運転が行われる。そして
、分岐管３の折返し部８が、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されている
ため、揚水運転中は分岐管３の垂下管部１ｏに上記羽根
車室６の負圧に相当する高さだけ水が吸い上げられて釣
り合った状態になり、分岐管３からの羽根車室６には給
水されず、水は吸込みケーシング２を通して吸い上げら
れて円滑な揚水運転が行われる。

■　立軸ポンプの全速運転中に吸水井Ｐの水位が上記最
低水位ＬＷＬよりも上位から下降している場合は、次の
ようになる。

水位が記空気導入部７に達していないときはその空気導
入部７が水封されたままになっているため、揚水運転が
続行され、分岐管３の垂下管部１０には上記羽根車室６
の負圧に相当する高さだけ水が吸い上げられて釣り合っ
た状態になっている。

水位が最低水位ＬＷＬよりも下がると、分岐管３の空気
導入部７の水封が解除されるため、空気導入部７からの
空気導入によって垂下管部１０に吸い上げられていた水
の一部と分岐管３内の残留空気が羽根車室６に吸入され
、その後、空気導入部７から空気だけが羽根車室６に吸
入されていく結果、吸込みケーシング２などを満たして
いる水は揚水されず遮断されて速やかに気中運転に切り
替わる。

この立軸ポンプによれば、突発的な水位の上昇や下降に
対してポンプを全速運転状態として待機運転させること
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
ることが可能になり、同時に第３図の立軸ポンプのよう
に水位検出計５や吸水弁４を用いなくてもよいので、水
質や塵芥などにより水位検出計５が悪影響を受けるとい
った問題や制御装置が煩雑になるといった問題がなくな
り、不慮の出水などに確実に対処することができる。

ところで、この第４図のような立軸ポンプの場合、最低
水位ＬＷＬ付近において、水面が下降して分岐管３の空
気導入部７の水封が解除される状態と、再び水面が上昇
して分岐管３の空気導入部７の水封が行われる状態が短
時間のうちに頻繁に繰り返されると、上記立軸ポンプは
揚水遮断による気中運転と揚水運転が短時間のうちに頻
繁に繰り返されるハンチング現象が生じることとなり、
羽根車１に無理な力が加わってポンプ機能障害を引き起
こす懸念がある。

したがって、本発明は、第４図のようなタイプの立軸ポ
ンプにおいて、上記のようなハンチング現象の発生を防
止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］ 本発明の立軸ポンプは、上記目的を達成するたに、第１
の発明では、第４図のようなタイプの立軸ポンプにおい
て、水面の下降により分岐管の空気導入部から羽根車室
に空気が導入され立軸ポンプの揚水状態が遮断された後
再び水面が上昇し空気導入部が水封されても立軸ポンプ
の揚水遮断状態を確保し得るだけの空気を導入し得うる
上下方向に延びる空気導入管の一端を、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お
ける分岐管の箇所に連通接続し、大気に開放された空気
導入管の他端を、上記分岐管の空気導入部よりも上方に
設定したものである。

また、第２の発明では、第４図のようなタイプの立軸ポ
ンプにおいて、水面の下降により分岐管の空気導入部か
ら羽根車室に空気が導入され立軸ポンプの揚水状態が遮
断された後再び水面が上昇し空気導入部が水封されても
立軸ポンプの揚水遮断状態を確保し得るだけの空気を導
入し得うる逆Ｕ字状の空気導入管の一端を、上記吸込み
ケーシングに連通接続させた側の分岐管の立ち上がり管
部に連通接続し、大気に開放され空気が導入される空気
導入管の他端を上記分岐管の空気導入部よりも上方に設
定し、空気導入管の折返し部を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設定したも
のである。

また、第３の発明では、第４図のようなタイプの立軸ポ
ンプにおいて、水面の下降により分岐管の空気導入部か
ら羽根車室に空気が導入され立軸ポンプの揚水状態が遮
断された後再び水面が上昇し空気導入部が水封されても
立軸ポンプの揚水遮断状態を確保し得るだけの空気を導
入し得うる逆Ｕ字状の空気導入管の一端を、上記分岐管
の一端が吸込みケーシングに連通接続された位置と同一
レベルもしくはそれに近いレベルの位置で吸込みケーシ
ングに連通接続し、大気に開放され空気が導入される空
気導入管の他端を上記分岐管の空気導入部よりも上方に
設定し、空気導入管の折返し部を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設定した
ものである。

［作　用］ 第１．第２．第３の発明によれば、水面が下降して分岐
管３の空気導入部７の水封が解除され、再び水面が上昇
して分岐管３の空気導入部７が水封されても、大気に開
放された空気導入管の他端が分岐管の空気導入部よりも
上方に設定されているため、水位がある程度上昇して空
気導入管の他端が水封されるまでは、空気導入管の他端
から空気が導入されることになり、この導入された空気
は羽根車室に吸入されて立軸ポンプは揚水開始状態とな
らず、このため分岐管３の空気導入部７の付近において
水封と大気開放が繰り返し行われることによる上記立軸
ポンプの気中運転と揚水運転のハンチング現象が有効に
防止される。

また、第１の発明では空気導入管の一端を、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お
ける分岐管の箇所に連通接続しており、第２．第３の発
明では空気導入管の折返し部を、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設定している
ため、立軸ポンプの揚水開始時には、羽根車室６の負圧
に相当する高さだけ水が空気導入管内に吸い上げられて
釣り合った状態になり、空気導入管の一端から分岐管や
羽根車室６に水が導入されず、したがって空気導入管の
他端には空気吸造渦が生じるような吸込作用は発生せず
、揚水運転を適正に行える。

［発明の効果］ 以上のように、本発明は、羽根車室に連通ずる吸込みケ
ーシングに逆Ｕ字状の分岐管の一端を連通接続し、大気
に開放され空気の導入により当該室軸ポンプの揚水を遮
断させる分岐管の他端の空気導入部を当該室軸ポンプの
最低水位付近に設定し、分岐管の折返し部を上記羽根車
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
に設定した立軸ポンプにおいて、分岐管の空気導入部の
付近において水封と大気開放が繰り返し行われることに
よる上記立軸ポンプの気中運転と揚水運転のハンチング
現象を確実かつ適正に防止することができるものである
。

〔実施例〕

第１図は第１の発明の一実施例の立軸ポンプを示してい
る。

この立軸ポンプは、上記第４図の立軸ポンプと同タイプ
の立軸ポンプを示しているもので、羽根車室６に連通す
る吸込みケーシング２に、最低水位ＬＷＬよりも上方の
位置において逆Ｕ字状の分岐管３の一端を連通接続し、
大気に開放され空気の導入により当該室軸ポンプの揚水
を遮断させる分岐管３の他端の空気導入部７を最低水位
ＬＷＬ付近（Ａ位置）に設定し、分岐管３の折返し部８
を上記羽根車室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ている。

そして、この立軸ポンプには、分岐管３の空気導入部７
の付近（Ａ位置）において、水面の上昇下降により水封
と大気開放が繰り返し行われることによる立軸ポンプの
気中運転と揚水運転の繰り返し現象（ハンチング現象）
を防止するための空気導入管４を設けている。

この空気導入管４は、水位の下降により分岐管３の空気
導入部７から羽根車室６に空気が導入され立軸ポンプの
揚水状態が遮断された後再び水位あるいは波立ち等によ
り水面が上昇し空気導入部７が水封されても室軸ポンプ
の揚水遮断状態を確保し得るように分岐管３の空気導入
量よりも少ない細い管径としているもので、上下方向に
延ばし、その一端を、上記羽根車室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おける分岐管３の
箇所（図では分岐管３の折返し部８）に連通接続し、大
気に開放させた他端を、上記分岐管３の空気導入部７よ
りも所定距離上方（Ｂ位置）に設定している。

したがって、このような構成によれば、水位が下降して
分岐管３の空気導入部７から羽根車室６に空気が導入さ
れ立軸ポンプの揚水状態が一旦遮断されると、再び水位
あるいは水面がＡ位置より上昇しても、水位がＢ位置に
上昇し空気導入管４の他端が水封されるまでは、空気導
入管４の他端から空気が羽根車室６に吸入されることと
なり、立軸ポンプの揚水遮断状態が維持されて揚水開始
状態とはならない。そのため、分岐管３の空気導入部７
の付近において水封と大気開放が繰り返し行われること
による気中運転と揚水運転の繰り返し現象（ハンチング
現象）が有効に防止される。

また、上記立軸ポンプの場合、水位が上昇してＢ位置を
越えると、空気導入管４の他端も水封されるため、空気
は羽根車室６に入らず、通常の揚水運転が行われる。こ
の場合、上記空気導入管４は、その一端を、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
おける分岐管３の箇所に連通接続しているため、揚水開
始時には、羽根車室６の負圧に相当する高さだけ水が空
気導入管４の途中まで吸い上げられて釣り合った状態と
なり、その吸い上げられ水は空気導入管４の一端から分
岐管３や羽根車室、６へは流入されない。したがって、
空気導入管４の他端は空気吸造渦が生じるような吸込作
用は発生せず、揚水運転を適正に行うことができる。

また、水位が下降して水面がＡと８間に位置する場合は
、空気導入管４の他端から少量の空気が入り、その空気
は分岐管３を通って羽根車室６に吸入されるが、分岐管
３の空気導入部７は水封されているため揚水遮断は起こ
らず揚水運転状態が続けられる。

さらに、水位が下降して水面がＡ位置より低下すると、
分岐管３の空気導入部７は大気に開放されるため、空気
導入部７から大量の空気が入り、その空気が羽根車室６
に吸入されて、揚水遮断されるものである。

第２図は、実線で書いた空気導入管４′が第２の発明の
実施例を示し、点線で書いた空気導入管４′が第３の発
明の実施例を示している。

即ち、第２の発明に係る実施例の空気導入管４′は、上
記実施例の空気導入管４と同様細い管径のもので逆Ｕ字
状に形成しており、空気導入管４′の一端を、吸込みケ
ーシング２に連通接続させた側の分岐管３の立ち上がり
管部９に連通接続し、空気導入管４′の大気に開放され
る他端を、上記実施例の空気導入管４と同様Ｂ位置に設
定し、空気導入管４′の折返し部４’　Ａを上記羽根車
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
置に設定しているものである。

また、第３の発明に係る実施例の空気導入管４′も、上
記実施例の空気導入管４と同様細い管径のもので逆Ｕ字
状に形成しており、空気導入管４′の一端を、分岐管３
の一端が吸込みケーシング２に連通接続された位置と同
一レベルもしくはそれに近いレベルの位置で吸込みケー
シング２に連通接続し、空気導入管４′の大気に開放さ
れる他端を、上記実施例の空気導入管４と同様Ｂ位置に
設定し、空気導入管４′の折返し部４’Ａを上記羽根車
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
置に設定しているものである。

以上のような構成でも、上記実施例の空気導入管４の場
合と同様、水位がＢ位置に上昇し空気導入管４′　４′
の他端が水封されるまでは、揚水遮断状態が維持されて
揚水開始状態にならず、このため分岐管３の空気導入部
７の付近において水封と大気開放が繰り返し行われるこ
とによる気中運転と揚水運転の繰り返し現象（ハンチン
グ現象）が有効に防止される。

また、空気導入管４’　、４’の折返し部４′Ａ。

４’Ａが羽根車室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されているため、水位が上昇し
Ｂ位置を越えて揚水を開始しても、羽根車室６の負圧に
相当する高さだけ水が空気導入管４’、４’の途中まで
吸い上げられて釣り合い状態となり、その吸い上げられ
水は空気導入管４′　４′の一端から分岐管３や羽根車
室６へは流入されず、このため空気導入管４’　、４’
の他端に空気吸造渦が生じるような吸込作用が発生する
ことはない。

なお、上記各実施例では、空気導入間４．４′４′への
空気導入量を、管径を細めることによって制限している
が、この場合に限られず、管径が太くても途中に空気導
入量調整弁を設けることによって分岐管３あるいは羽根
車室６への空気導入量を制御するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の一実施例を示す交軸ポンプの概略
図、第２図は第２．第３の発明の実施例を示す立軸ポン
プの概略図、第３図は従来の交軸ポンプの概略図、第４
図は比較例の説明図である。 ２・・・吸込みケーシング、３・・・分岐管、４，４′
４′・・・空気導入管、４’　Ａ、４’　Ａ・・・空気
導入管の折返し部、６・・・羽根車室、７・・・分岐管
の空気導部、８・・・分岐管の折返し部、９・・・分岐
管の立ち上がり管部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）羽根車室に連通する吸込みケーシングに逆Ｕ字状
   の分岐管の一端を連通接続し、大気に開放され空気の導
   入により当該立軸ポンプの揚水を遮断させる分岐管の他
   端の空気導入部を当該立軸ポンプの最低水位付近に設定
   し、分岐管の折返し部を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設定した立軸ポン
   プであって、水位の下降により分岐管の空気導入部から
   羽根車室に空気が導入され立軸ポンプの揚水状態が遮断
   された後再び水位が上昇し空気導入部が水封されても立
   軸ポンプの揚水遮断状態を確保し得るだけの空気を導入
   し得うる上下方向に延びる空気導入管の一端を、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
   位置における分岐管の箇所に連通接続し、大気に開放さ
   れた空気導入管の他端を、上記分岐管の空気導入部より
   も上方に設定したことを特徴とする立軸ポンプ。
2. （２）羽根車室に連通する吸込みケーシングに逆Ｕ字状
   の分岐管の一端を連通接続し、大気に開放され空気の導
   入により当該立軸ポンプの揚水を遮断させる分岐管の他
   端の空気導入部を当該立軸ポンプの最低水位付近に設定
   し、分岐管の折返し部を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設定した立軸ポン
   プであって、水位の下降により分岐管の空気導入部から
   羽根車室に空気が導入され立軸ポンプの揚水状態が遮断
   された後再び水位が上昇し空気導入部が水封されても立
   軸ポンプの揚水遮断状態を確保し得るだけの空気を導入
   し得うる逆Ｕ字状の空気導入管の一端を、上記吸込みケ
   ーシングに連通接続させた側の分岐管の立ち上がり管部
   に連通接続し、大気に開放され空気が導入される空気導
   入管の他端を上記分岐管の空気導入部よりも上方に設定
   し、空気導入管の折返し部を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設定したこと
   を特徴とする立軸ポンプ。
3. （３）羽根車室に連通する吸込みケーシングに逆Ｕ字状
   の分岐管の一端を連通接続し、大気に開放され空気の導
   入により当該立軸ポンプの揚水を遮断させる分岐管の他
   端の空気導入部を当該立軸ポンプの最低水位付近に設定
   し、分岐管の折返し部を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設定した立軸ポン
   プであって、水位の下降により分岐管の空気導入部から
   羽根車室に空気が導入され立軸ポンプの揚水状態が遮断
   された後再び水位が上昇し空気導入部が水封されても立
   軸ポンプの揚水遮断状態を確保し得るだけの空気を導入
   し得うる逆Ｕ字状の空気導入管の一端を、上記分岐管の
   一端が吸込みケーシングに連通接続された位置と同一レ
   ベルもしくはそれに近いレベルの位置で吸込みケーシン
   グに連通接続し、大気に開放され空気が導入される空気
   導入管の他端を上記分岐管の空気導入部よりも上方に設
   定し、空気導入管の折返し部を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設定したこ
   とを特徴とする立軸ポンプ。