JPH1077984A - 先行待機形立軸ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポンプ井の浮遊ゴミを吸い込みにくく、かつ
送水を開始する水位と送水を停止する水位との間に幅が
あり、わずかな水位変動では送水／停止の切り換えがお
きない先行待機形立軸ポンプを提供する。 【解決手段】 吸気管１２の一端１２ａ（開口端）がポ
ンプ井８内に垂直に配置され、更に吸気管端部を間隔を
隔てて囲む中空円筒形のゴミよけ装置１４を備える。ゴ
ミよけ装置１４は、吸気管の端部より上方に固定された
上端部１４ａと、上端部から吸気管端部より下方まで垂
直に延びた中間部１４ｂと、下方が開口した下端部１４
ｃとを有し、中間部の吸気管の端部より上方部分に複数
の貫通穴１５が設けられている。また、吸気管の一端
は、下方に向かって面積が漸増する開口部１６を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポンプ井の低い状
態でも起動ができ運転状態で待機できる先行待機形立軸
ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、流域内の市街化や土地利用の高度
化が急速に進んだことにより、降った雨水はほとんど地
面に吸収されなくなっている。このため、雨量が多い場
合には降りだしてからわずかな時間で大量の雨水がポン
プ場へ流入してくる。かかる急激な雨水流入に対処する
ため、ポンプ井の水位が低い状態でも起動ができ、全速
運転で待機しておくことができる先行待機形立軸ポンプ
が従来から用いられている。なお、かかる先行待機形立
軸ポンプは、ポンプ場のみならず、農地排水用，その他
の排水にも用いられる。

【０００３】図５は、従来の先行待機形立軸ポンプの全
体構成図である。この図に示すように、先行待機形立軸
ポンプは、羽根車１、ベルマウス２、主軸３、ケーシン
グ４、吊り下げ管５、吐出エルボ６、吸気管７等からな
り、ディーゼルエンジン（図示せず）等により主軸３を
介して羽根車１を回転するようになっている。この回転
により、ベルマウス２の開口端（下端）からポンプ井８
に溜まった雨水等を吸い込み、ケーシング４、吐出エル
ボ６等を介して排水する。

【０００４】吸気管７は、一端７ａ（開口端）が羽根車
１よりわずかに高い位置のポンプ井８内に開口し、他端
７ｂが羽根車１より下方のベルマウス２内に開口してい
る。吸気管７の一端７ａがポンプ井８の水位より上に位
置するときには、吸気管７を通して空気がベルマウス２
に流入するため、羽根車１が空転して排水が行われず、
逆に吸気管７の開口端７ａがポンプ井８の水位より下に
位置するときには、吸気管７が水で閉じられるので、空
気の流入がなくなり、羽根車１が正常に機能して排水が
行われる。従って、かかる先行待機形立軸ポンプを運転
状態にしておくことにより、ポンプ井８の水位によりポ
ンプによる排水（送水／停止）を自動的に制御すること
ができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図６は、吸気管７の開
口端部分の従来の構成図である。この図に示すように、
従来の開口端７ａは、吸気管７の端部をその軸線に垂直
に切った形状をしている。しかし、待機運転形ポンプの
吸込井にはゴミが多く浮遊しているため、吸気管の開口
端から浮遊しているゴミを吸い込み、このゴミが吸気管
に詰まり、吸気を阻害して上述した先行待機形立軸ポン
プの作動を悪化させたり、ベルマウス２の下端から空気
を吸い込んで異常振動を起こし、ポンプを損傷させるお
それがある等の問題点があった。

【０００６】また、上述したように、先行待機形立軸ポ
ンプは、水位により送水／停止を制御するため、従来の
先行待機形立軸ポンプでは、水位のわずかな上下動（例
えば波うち等）によって頻繁に送水／停止が繰り返さ
れ、ハンチングや異常振動を引き起こすおそれがあっ
た。

【０００７】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち本発明の主目的は、ポ
ンプ井の浮遊ゴミを吸い込みにくい先行待機形立軸ポン
プを提供することにある。また、本発明の別の目的は、
送水を開始する水位と送水を停止する水位との間に幅が
あり、わずかな水位変動では送水／停止の切り換えがお
きない先行待機形立軸ポンプを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明によれば、一
端が羽根車より高い位置のポンプ井内に開口し他端が羽
根車より下方のベルマウス内に開口した吸気管を備え、
該吸気管からの空気の吸い込みにより送水／停止を制御
する先行待機形立軸ポンプにおいて、吸気管の前記一端
はポンプ井内に垂直に配置され、更に該吸気管端部を間
隔を隔てて囲む中空円筒形のゴミよけ装置を備え、該ゴ
ミよけ装置は、吸気管の端部より上方に固定された上端
部と、上端部から吸気管端部より下方まで垂直に延びた
中間部と、下方が開口した下端部とを有し、前記中間部
の吸気管の端部より上方部分に複数の貫通穴が設けられ
ている、ことを特徴とする先行待機形立軸ポンプが提供
される。本発明の好ましい実施形態によれば、前記貫通
穴の最大寸法は、吸気管内径よりも小さく、かつ貫通穴
の総面積は吸気管内面積よりも十分に大きく設定されて
いる。

【０００９】上述した本発明の構成によれば、中間部の
吸気管の端部より上方部分に複数の貫通穴が設けられて
いるので、吸気管端部が水面より少しでも上に位置して
空気を吸い込むときには、貫通穴は更に上方に位置する
ので、貫通穴は水面より十分高い位置に位置し水面に浮
かぶゴミはゴミよけ装置内には流入できない。従ってゴ
ミを吸い込むことなく、貫通穴を通った空気のみを吸気
管端部から吸い込むことができる。また、中間部の貫通
穴が水面付近に位置するときには、吸気管の端部は完全
に水没しているので、吸気管からの空気の吸い込みはな
く、貫通穴を通る流れがほとんどないため水面に浮かぶ
ゴミは表面を漂うだけでゴミよけ装置内には流入しな
い。特に、貫通穴の最大寸法を、吸気管内径よりも小さ
く、かつ貫通穴の総面積を吸気管内面積よりも十分に大
きく設定することにより、吸気管の機能を損なうことな
く吸気管に詰まるような大きさのゴミの流入を防止する
ことができる。

【００１０】言い換えれば、開口端が水面から出た時、
まわりにゴミがなければゴミの吸い込みが防止できるの
で、吸気管の開口部付近に外筒（ゴミよけ装置の中間
部）を設けゴミの入るのを防いでいる。また、空気は外
筒上部の穴から流れ込む構造にしているため、水面近く
のゴミは開口端へは入り込まない。また、外筒の穴の部
分に水位がある時は、空気の吸い込みはないため、そこ
に流れは起こらす、ゴミの流入も発生しない。従って、
かかるゴミよけ装置を取り付けることで、ゴミの詰まり
により故障を防止し、信頼性の高い運転を行うことがで
きる。

【００１１】また、第２の発明によれば、一端が羽根車
より高い位置のポンプ井内に開口し他端が羽根車より下
方のベルマウス内に開口した吸気管を備え、該吸気管か
らの空気の吸い込みにより送水／停止を制御する先行待
機形立軸ポンプにおいて、吸気管の前記一端は、下方に
向かって面積が漸増する開口部を有する、ことを特徴と
する先行待機形立軸ポンプが提供される。

【００１２】この構成により、急激な空気量の変化を避
け、水位の変化により徐々に開口部の空気流入面積が変
わっていくため、ポンプ本体の運転状態が急激に変化す
るのを防止し、水面のわずかな変化（水面のゆれ等）に
より待機・排水を繰り返すようなこともなく、安定した
先行待機形立軸ポンプの運転を実現できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。図１は、本発明による先行待機形立軸ポンプの全体
構成図である。この図に示すように、本発明の先行待機
形立軸ポンプ１０は、羽根車１、ベルマウス２、主軸
３、ケーシング４、吊り下げ管５、吐出エルボ６等から
なり、ディーゼルエンジン（図示せず）等により主軸３
を介して羽根車１を回転するようになっている。この回
転により、ベルマウス２の開口端（下端）からポンプ井
８に溜まった雨水等を吸い込み、ケーシング４、吐出エ
ルボ６等を介して排水する。なお、羽根車１は、この図
では斜流羽根車であり、ポンプは斜流ポンプであるが、
本発明はこれに限定されず、立軸ポンプである限り、遠
心式でも軸流式でもよい。かかる構成は、図５に示した
従来の先行待機形立軸ポンプと同様である。

【００１４】本発明の先行待機形立軸ポンプ１０は、更
に、吸気管１２を備えている。この吸気管１２の一端１
２ａ（開口端）は、羽根車１よりわずかに高い位置のポ
ンプ井８内に開口し、他端１２ｂが羽根車１より下方の
ベルマウス２に開口している。またこの吸気管１２の開
口端部はポンプ井８内に垂直（鉛直）に配置されてい
る。

【００１５】更に、本発明の先行待機形立軸ポンプ１０
は、吸気管端部１２ａを間隔を隔てて囲む中空円筒形の
ゴミよけ装置１４を備えている。

【００１６】図２は、図１の吸気管開口端部の構成図で
あり、（Ａ）は吸気管端部が水面付近に位置する場合、
（Ｂ）は吸気管端部が水没している場合を示している。
この図に示すように、ゴミよけ装置１４は、上端部１４
ａ，中間部１４ｂ，及び下方が開口した下端部１４ｃか
らなる。上端部１４ａは、吸気管１２の端部（開口端１
２ａ）より上方に溶接等で固定されている。中間部１４
ｂは、上端部１４ａから吸気管端部１２ａより下方まで
垂直に延びている。また、この中間部１４ｂの吸気管端
部１２ａより上方部分に複数の貫通穴１５が設けられて
いる。

【００１７】貫通穴１５の最大寸法は、吸気管１２の内
径よりも小さく、かつ貫通穴１５の総面積は吸気管１２
の内面積よりも十分に大きく設定され、吸気管１２の機
能を損なうことなく吸気管１２に詰まるような大きさの
ゴミ９の流入を防止するようになっている。

【００１８】上述した本発明の構成によれば、中間部１
４ｂの吸気管端部１２ａより上方部分に複数の貫通穴１
５が設けられているので、図２（Ａ）に示すように、吸
気管端部１２ａが水面より少しでも上に位置して空気を
吸い込むときには、貫通穴１５は更に上方に位置するの
で、貫通穴１５は水面より十分高い位置に位置し、水面
に浮かぶゴミ９はゴミよけ装置１４内には流入できず、
従ってゴミ９を吸い込むことなく、貫通穴１５を通った
空気のみを吸気管端部１２ａから吸い込むことができ
る。また、図２（Ｂ）に示すように、中間部１４ｂの貫
通穴１５が水面付近に位置するときには、吸気管端部１
２ａは完全に水没しているので、吸気管１２からの空気
の吸い込みはなく、貫通穴１５を通る流れがほとんどな
いため水面に浮かぶゴミ９は表面を漂うだけでゴミよけ
装置１４内には流入しない。

【００１９】図３は、吸気管開口端の実施形態を示す図
であり、図３（Ａ）は図２に示した吸気管開口端（左
図）とその特性（右図）を示している。この図におい
て、吸気管１２の一端１２ａは、下方に向かって面積が
漸増する開口部１６ａを有している。すなわち、この図
において、吸気管１２の一端１２ａは、斜めに切断され
ており、開口部１６ａは斜めの楕円形状になっている。
かかる開口部１６ａを有することにより、水位が楕円の
上端に位置するときには、空気を吸い込む開口面積はゼ
ロであり、水位が楕円の下端に位置するときには、開口
面積が最大となり、その間下方に向かって開口面積が漸
増する。従って、この構成により、急激な空気量の変化
を避け、水位の変化により徐々に開口部１６ａの空気流
入面積が変わっていくため、ポンプ本体の運転状態が急
激に変化するのを防止し、水面のわずかな変化（水面の
ゆれ等）により送水／停止（すなわち排水・待機）を繰
り返すこともなく、安定した先行待機形立軸ポンプの運
転を実現できる。

【００２０】図３（Ｂ）（Ｃ）は、吸気管開口端の別の
実施形態を示す図であり、それぞれその特性を右側に示
している。この図において、図３（Ｂ）は、吸気管１２
の端部１２ａに複数の貫通穴１６ｂを有し、この貫通穴
１６ｂの個数が下方ほど多く、これにより下方に向かっ
て開口面積が漸増するようにしたものである。また、図
３（Ｃ）は、吸気管１２の端部１２ａに垂直なスリット
１６ｃを設け、このスリット１６ｃにより、開口面積が
下方に向かって漸増するようにしたものである。なお、
このスリットの幅は、一定であっても下方に広がる形状
であってもよい。

【００２１】上述した（Ｂ）（Ｃ）の開口によっても、
図３（Ａ）の開口部１６ａと同様に、急激な空気量の変
化を避け、水位の変化により徐々に開口部の空気流入面
積が変わっていくため、ポンプ本体の運転状態が急激に
変化するのを防止することができる。

【００２２】図４は、本発明の先行待機形立軸ポンプの
作動説明図であり、（Ａ）は気中運転、（Ｂ）（Ｄ）は
気水混合運転、（Ｃ）は通常運転、（Ｅ）はエアロック
状態を示している。この図において、ポンプ井の水位が
低い状態で本発明の先行待機形立軸ポンプ１０を起動す
ると、（Ａ）の気中運転状態となり、ポンプは水を吸い
込まず吐出量はゼロのままで羽根車１（インペラ）が空
転状態となる。次いで、水位がインペラの羽根下端まで
達すると排水が開始される。排水開始後、水位があるレ
ベル（ＬＷＬ）以下の水位においてはポンプ吸込圧力と
の差圧により、端部が大気開放された吸気管からポンプ
内に空気が流入するため、気水混合運転（Ｂ）となる。
この運転状態では大量の空気の混入によりインペラ内の
流動状況が乱れて性能が低下するため、同じ水位での従
来形ポンプに比べると吐出量も減少し、空気吸込み渦は
発生しない。

【００２３】更に吸込水位が上昇して、空気配管端部が
水没して塞がれると、空気は流入しなくなり、通常の排
水運転（Ｃ）となる。また、吐出量がポンプ井流入量よ
り多くなり、吸込水位が低下して吸気管端部が大気に開
放され、ポンプ吸い込み圧力も大気圧以下になると、
（Ｂ）と同様に気水混合運転（Ｄ）となる。なお、水位
が上下に変動すると、通常運転（Ｃ）と気水混合運転
（Ｄ）とを交互に繰り返すが、本発明の先行待機形立軸
ポンプは、上述したゴミよけ装置１４を備えているの
で、ポンプ井の浮遊ゴミを吸い込みにくく、かつ送水を
開始する水位と送水を停止する水位との間に幅があり、
わずかな水位変動では送水／停止の切り換えがおきず、
安定した運転を継続することができる。

【００２４】（Ｆ）更に水位が低下し吐出量が減少する
と、インペラ手前で動圧が小さくなるので吸い込み圧力
は大気圧に近づき、空気量も減少する。水位が空気口レ
ベルまで低下すると、吐出量はゼロとなるが、インペラ
が水をかき回すことにより若干の空気は流入し続ける。
この時は、いわば締切運転のような状態で、軸動力、吐
出圧力ともに高い。また、吐出量がゼロとなる直前でポ
ンプの振動は最も大きくなるので、ここで吐出量と流入
量がバランスすると運転状態は不安定となる。この締切
状態がしばらく続いた後、インペラ付近の流動状況が変
化して空気口付近に空気の層ができて水が切れ、空転状
態（エアーロック状態）となる。この後、再び水位が上
昇すれば、（Ｂ）の状態へ戻る。

【００２５】従って、（Ａ）〜（Ｆ）の作動により、先
行待機形立軸ポンプ１０を運転状態にしておくことによ
り、ポンプ井の浮遊ゴミを吸い込みにくく、かつわずか
な水位変動では送水／停止の切り換えを起こさずに、ポ
ンプ井８の水位によりポンプによる排水（送水／停止）
を自動的に制御することができる。

【００２６】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。

【００２７】

【発明の効果】上述したように、本発明の先行待機形立
軸ポンプは、ポンプ井の浮遊ゴミを吸い込みにくく、か
つ送水を開始する水位と送水を停止する水位との間に幅
があり、わずかな水位変動では送水／停止の切り換えが
おきず、これにより、ハンチングや異常振動を防止でき
る等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による先行待機形立軸ポンプの全体構成
図である。

【図２】図１の吸気管開口端部の構成図である。

【図３】吸気管開口端の実施形態を示す図である。

【図４】本発明の先行待機形立軸ポンプの作動説明図で
ある。

【図５】従来の先行待機形立軸ポンプの全体構成図であ
る。

【図６】従来の吸気管の開口端部分の構成図である。

【符号の説明】

１ 羽根車（インペラ） ２ ベルマウス ３ 主軸 ４ ケーシング ５ 吊り下げ管 ６ 吐出エルボ ７ 吸気管 ７ａ 一端（開口端） ７ｂ 他端 ８ ポンプ井 ９ ゴミ １０ 先行待機形立軸ポンプ １２ 吸気管 １２ａ 一端（開口端） １２ｂ 他端 １３ 開口部 １４ ゴミよけ装置 １４ａ 上端部 １４ｂ 中間部 １４ｃ 下端部 １５ 貫通穴 １６ａ 開口部 １６ｂ 貫通穴 １６ｃ スリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒井 通晴 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社横浜エンジニアリ ングセンター内 (72)発明者 寺田 利宏 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社横浜エンジニアリ ングセンター内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端が羽根車より高い位置のポンプ井内
   に開口し他端が羽根車より下方のベルマウス内に開口し
   た吸気管を備え、該吸気管からの空気の吸い込みにより
   送水／停止を制御する先行待機形立軸ポンプにおいて、 吸気管の前記一端はポンプ井内に垂直に配置され、更に
   該吸気管端部を間隔を隔てて囲む中空円筒形のゴミよけ
   装置を備え、該ゴミよけ装置は、吸気管の端部より上方
   に固定された上端部と、上端部から吸気管端部より下方
   まで垂直に延びた中間部と、下方が開口した下端部とを
   有し、前記中間部の吸気管端部より上方部分に複数の貫
   通穴が設けられている、ことを特徴とする先行待機形立
   軸ポンプ。
2. 【請求項２】 前記貫通穴の最大寸法は、吸気管内径よ
   りも小さく、かつ貫通穴の総面積は吸気管内面積よりも
   十分に大きく設定されている、ことを特徴とする請求項
   １に記載の先行待機形立軸ポンプ。
3. 【請求項３】 一端が羽根車より高い位置のポンプ井内
   に開口し他端が羽根車より下方のベルマウス内に開口し
   た吸気管を備え、該吸気管からの空気の吸い込みにより
   送水／停止を制御する先行待機形立軸ポンプにおいて、 吸気管の前記一端は、下方に向かって面積が漸増する開
   口部を有する、ことを特徴とする先行待機形立軸ポン
   プ。