マンホールとマンホールポンプ場発電システム
【課題】流入水の出口につけられる既設導水路（バッフル板）の内部は、狭いのでコンパクトで、汚水の中の汚物を避ける構造のマンホールとマンホールポンプ場発電システム。
【解決手段】流入管の流入部に水センサー９、流入側電動三方弁８と破砕加速機１０を取付けし、その真下に加速後電動三方弁１２を２台併設し、ポンプ側電動三方弁１３をNo.1ポンプ用とNo.2ポンプ用で２台取り付けし、加速後電動三方弁１２と各々配管し、従来の誘導電動機タイプのマンホールポンプを回転子に永久磁石を使用したハイブリッドマンホールポンプに取り替えます。回転子に永久磁石を使用したハイブリッドマンホールポンプは、電圧を加えればポンプとして仕事をし、羽根車を回せば発電機に成り、回転数に比例して発電する。
【解決手段】流入管の流入部に水センサー９、流入側電動三方弁８と破砕加速機１０を取付けし、その真下に加速後電動三方弁１２を２台併設し、ポンプ側電動三方弁１３をNo.1ポンプ用とNo.2ポンプ用で２台取り付けし、加速後電動三方弁１２と各々配管し、従来の誘導電動機タイプのマンホールポンプを回転子に永久磁石を使用したハイブリッドマンホールポンプに取り替えます。回転子に永久磁石を使用したハイブリッドマンホールポンプは、電圧を加えればポンプとして仕事をし、羽根車を回せば発電機に成り、回転数に比例して発電する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
現在、下水道設備において、上流側から流された汚水が、
マンホールを経由して下流側マンホールポンプ場に到着し、
マンホールポンプ場槽内にためられ、水位が、有る量に成ったら、
マンホールポンプが起動して、汚水を圧送して、槽内を空にして
います。
【０００２】
本発明は流入する流入水の水圧を利用して発電する方法を考えます。先ず１番目は、流入水を既設導入水路（バッフル板）で受けていますが、そこに、簡単な発電機を設け発電します。小さな発電ですが、
設置個所を増やし発電量を増やします。
【０００３】
次に流入水をポンプの吐出口に導き、その水圧で、ポンプの羽根車を逆方向に回転させることで発電します。
ポンプ逆転水車発電の技術として周知の事実ですが、この技術を利用
し、マンホールポンプ場の流入水を停止中のマンホールポンプの吐出
口に導き、流入水の水圧を利用して、羽根車を逆回転させて発電し、
マンホールポンプ場の省エネルギーを実現するシステムです。
【背景技術】
【０００４】
下水道は、自然流下方式で配管が埋設されます。要所には、
マンホールが設置されます。
【０００５】
自然流下で処理できない場合に、マンホールポンプ場が設置され
ます。マンホールポンプ場には、通常２台のポンプが設置されます。
１台が予備で、通常は、交互に使用します。何らかの原因で水位が、
増えて、高水位に成ると、２台運転します。
【０００６】
マンホールポンプ場の中のポンプの容量は、処理水量、圧送距離、
圧送高さ等で決まります。
【０００７】
処理場から遠いところからスタートし、マンホールやマンホール
ポンプ場を経由して、処理場迄送られます。マンホールポンプ場に
据え付けられる、ポンプは、最初は、小さなポンプで、処理場に
近づくと、ポンプ容量が、段々大きく成ります。
【０００８】
下水道設備としては、相当多くのマンホールやマンホールポンプ場
が、必要で、それに伴い、使用する電気量も大きく成ります。
そこで、下水道設備を利用して発電する事で、全体で相当量使う電気
を省エネルギーする事が重要ですが、下水道の汚水は、中に汚物が
混じっている為に、発電機の水車に悪影響を与える事や、マンホール
の中が狭い為に、マンホールの中での発電は、実績がないのが実情
です。
【０００９】
特開 2007-211433号公開が、下水を利用した発電システムとして
有ります。
【００１０】
特開 2002-138940号公開がポンプ逆転水車の考えを利用した考え
が有ります。
【００１１】
特開 2002-138942号公開がポンプ逆転水車の考えを利用した考え
が有ります。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開2007-211433号公開
【特許文献２】特開2002-138940号公開
【特許文献３】特開2002-138942号公開
【特許文献４】特開2004-360482号公開
【特許文献５】特開2004-239163号公開
【特許文献６】実用新案登録 第2517878号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
流入水の出口につけられる既設導水路（バッフル板）の内部は、
狭いのでコンパクトで、汚水の中の汚物を避ける構造の発電機を作る
事が課題である。
【００１４】
マンホールポンプ場の停止中のポンプの吐出口に流入水を流し込む
事で、１台目のポンプを逆転させ発電し、２台目のポンプを回すのに
その電気を使用する事で、総合的な設備維持管理費を少なくし、流入
水圧を利用した、電力回収の為の効率の良い水力発電をする事が課題
である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
流入管から流入した汚水を貯留するマンホールや、前記マンホールの
中にマンホールポンプを据え付けたマンホールポンプ場の槽内に流入し
落下する汚水を受け止める既設導水路に流入水発電機を取り付けし、発電
する方法と、前記発電した電気を流入水発電機制御盤へ送る方法と、前記
マンホールポンプ場内の前記マンホールポンプをハイブリッド
マンホールポンプに取替し、前記汚水を前記ハイブリッドマンホール
ポンプの吐出口を通し、前記ハイブリッドマンホールポンプの羽根車に
あて、前記羽根車を逆回転させて発電し、その発電した電気をマンホール
ポンプ発電制御盤へ送る方法が有ります。
【００１６】
前記マンホールで、前記流入管から流入した前記汚水を受け止める
位置に鉛直に前記既設導水路が設けられていて、前記汚水は、前記
導水路の内側を真下に落ちて行き、スリッターは、前記既設導水路の
内側で、前記流入した前記汚水を受け止める位置で、前記汚水中の汚物
を斜めに落とし、前記汚水のみ真下に落とす様な角度を持って取り付け
られ、その真下で前記スリッターを通った前記汚水を受け止める位置に
前記流入水発電機用羽根車を取り付けし、前記流入水発電機本体を前記
既設導水路の外側に取り付けし、前記羽根車と前記流入水発電機本体を
駆動軸で繋ぎ発電します。
【００１７】
前記流入水発電機制御盤を地上の前記マンホールの近辺に取り付け
し、前記流入水発電機が発電した電気を前記流入水発電機制御盤へ送り、
前記流入水発電機制御盤は、前記発電した前記電気をインバーター、
コンバーターし、系統連係し電力会社へ売電します。
【００１８】
２以上の前記マンホールポンプ、２以上の垂直吐出管、２以上の
仕切り弁と２以上の逆止弁を備え、予旋回槽が装備された標準型
前記マンホールポンプ場において、前記流入管の末端部に水センサー、
流入側電動三方弁と破砕加速機を新設し、その下に２以上の加速後電動
三方弁を併設し、２以上の前記逆止弁と２以上の前記垂直吐出管の間に
各々ポンプ側電動三方弁を挿入し、前記加速後電動三方弁と前記ポンプ
側電動三方弁を各々新設配管で繋ぎ、前記予旋回槽を新型予旋回槽に
変え、前記マンホールポンプを前期ハイブリッドマンホールポンプに
置き換えます。
【００１９】
前記マンホールポンプ発電制御盤を地上の前記マンホールポンプ場
の近辺に取り付けし、通常の商用電源でのポンプ運転機能と、前記流入
側電動三方弁、前記破砕加速機、前記加速後電動三方弁、前記ポンプ側
電動三方弁と前記ハイブリッドマンホールポンプを使った発電をする
為の制御機能を有し、前記ハイブリッドマンホールポンプが発電した
電気を前記商用電源と同じ性能の電気に変換する、コンバーター、
インバーター機能を有し、前記コンバーター、前記インバーターされた
電気は、前記ハイブリッドマンホールポンプをポンプとして運転する
電源として使用され、余剰電力は、系統連係し、電力会社へ売電します。
【００２０】
前記ハイブリッドマンホールポンプは、モーター部、連結部と
ポンプ部で構成され、前記モーター部の回転子は、永久磁石で構成され、
前記ポンプ部内の前記羽根車は、軽量化し、逆回転発電効率を高め、
汚物の付着阻止を図り、翼部は破砕機能を有します。
ハイブリッドマンホールポンプは、電源を供給されると、ポンプに成り、
羽根車を回されると、発電機に成り、ポンプと発電機の両方機能を
持ちます。
【００２１】
前記破砕加速機は、破砕加速ローターと破砕加速モーターで構成され、
前記破砕加速ローターは、円盤状で汚物の破砕と流速の加速の為の翼を
放物線状に有し、軽量化と汚物の付着阻止を図り、前記破砕加速
モーターは、前記破砕加速ローターを高速回転させます。
【００２２】
前記新型予旋回槽は、FRP製で、ポンプ槽の仕切りをなくし、楕円形の
ポンプ槽で、前記ハイブリッドマンホールポンプ２台が、前記楕円型の
ポンプ槽に、同一に併設されます。
【発明の効果】
【００２３】
通常は、２台のポンプ運転で、電気を消費するだけで有ったものが、
発電する事で、電気の消費を減らし、大きな省エネルギーが出来るようになる。
運転水位が少なくポンプを回す必要がない時に発電した電気や、その他発電された電気は、全て、流入水発電機盤やマンホールポンプ制御盤でコンバーター、
インバーターされ、マンホールポンプの運転に使われ、省エネルギーされ、余剰電力は、系統連係されて、電力会社へ売電される事で、更なる
省エネルギーが推進できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】現在の標準型（ポンプ２台用）のマンホールポンプ場に流入水発電機とスリッターを取付けしたイメージ図
【図２】標準マンホールポンプ場でハイブリッドマンホールポンプを据え付けて発電する為に、電動三方弁と破砕加速機を組み込んだイメージ図
【図３】流入水発電機盤とマンホールポンプ発電機盤のイメージ図
【図４】現在のマンホールポンプ制御盤のメイン回路図（ポンプ２台の参考図）
【図５】ハイブリッドマンホールポンプ発電制御盤のコンバーター、インバーターと電動三方弁のイメージ図
【図６】通常のマンホールポンプとハイブリッドマンホールポンプイメージ図
【図７】破砕加速機イメージ図
【図８】新型予旋回槽のイメージ図
【符号の説明】
【００２５】
１ 流入管
２ 導水路(バッフル板)
３ マンホールポンプ
４ 逆止弁
５ 仕切弁
６ 流入水発電機
７ 垂直吐出管
８ 流入側電動三方弁
９ 水センサー
１０ 破砕加速機
１１ ハイブリッドマンホールポンプ
１２ 加速後電動三方弁
１３ ポンプ側電動三方弁
１４ 予旋回槽
１５ 流入水発電機盤
１６ マンホールポンプ発電制御盤
１７ 従来の回転子
１８ 永久磁石式回転子
１９ 破砕機付羽根車
２０ ポンプ室
２１ 吸込口
２２ 吐出口
２３ モーター部
２４ 連結部
２５ ポンプ部
２６ 破砕加速ローター
２７ 破砕加速モーター
２８ 標準ポンプ槽
２９ 連結型ポンプ槽
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
汚水は、一般家庭や事業所などから排出され、自然流下方式で、
マンホールに集められ、更に次のマンホールへ流れていきます。
ところが、どうしても自然流下だけでは、送水できないときに
図１のようにマンホールの中に、マンホールポンプを設置した
マンホールポンプ場が設けられます。
低いところから高いところへ送水する時や、川を越える時等に設け
られ、最低１ヶ所から数箇所の流入管が有り、流入管のところには、
流入管の数だけ、飛散防止に導水路（バッフル板）が取り付けられ
ています。
マンホール槽内には、水位計とポンプが２台設けられ、逆止弁と仕切
弁も各々設けられます。ポンプは、通常１台運転で、２台交互運転し、
水位が同時運転水位と高水位に増えたときは、２台運転します。近く
にマンホールポンプ制御盤が設けられ、２４時間無人で運転します。
マンホールポンプ場の中は、非常に狭く、発電の為に発電機を据える
場所が有りません。それで流入水の飛散防止に付けられている既設
導水路（バッフル板）２の内側を利用して、流入水が入ってくる
ところに、スリッターを取付けします。スリッターには細かい
スリット（隙間）が並んでいて、流入水の中の汚物は斜めに落とし、
汚水だけ真下に落とす角度で取付けし、汚水だけ通った真下に、流入
水発電機６の羽根車を取付けし、汚水の水圧で回転させ、流入水
発電機６の本体を既設導水路（バッフル板）２の外側に取り付けし
流入水発電機６本体と羽根車を駆動軸で繋いで発電します。
発電した電気は、流入水発電機盤１５へ送ります。
【００２７】
図２は、図１の標準型のマンホールポンプ場に、電動三方弁を５個
取り付けたイメージ図です。 流入管の流入部に水センサー９、
流入側電動三方弁８と破砕加速機１０を取付けし、その真下に加速後
電動三方弁１２を２台併設し、ポンプ側電動三方弁１３をNo.1
ポンプ用とNo.2ポンプ用で２台取り付けし、加速後電動三方弁１２
と各々配管し、予旋回槽を新型予旋回槽１４に変え、更に、従来の
誘導電動機タイプのマンホールポンプを回転子に永久磁石を使用
したハイブリッドマンホールポンプに取り替えます。回転子に永久
磁石を使用したハイブリッドマンホールポンプは、電圧を加えれば
ポンプとして仕事をし、羽根車を回せば発電機に成り、回転数に比例
して発電します。
流入側電動三方弁８は、OFFの状態では、流入管１より入って
きた流入水を既設導水路（バッフル板）２へ落とし、水センサー９が
ONすると、流入側電動三方弁８はONして、流入水を下に落とすのを
やめて、破砕加速機１０へ流入汚水を送ります。
【００２８】
破砕加速機１０で汚水中の汚物を破砕し、流速を加速し、加速後
電動三方弁１２に送ります。
【００２９】
加速後電動三方弁１２は、上下に２台併設され、OFFの時は、汚水を
下に落とし、ON時は、ポンプ側電動三方弁１３に各々送ります。
【００３０】
ポンプ側電動三方弁１３は、各ポンプに対して１台付いています。
ポンプ側電動三方弁１３が、OFFの時は、ポンプからの圧送水を
逆止弁に通し、ONの時は、ポンプからの圧送水を逆止弁に通さず、
加速後電動三方弁１２からの流入水を通し、ハイブリッド
マンホールポンプ１１の吐出口に送りハイブリッドマンホール
ポンプ１１は、羽根車が逆回転されて発電機に成り、発電します。
【００３１】
ハイブリッドマンホールポンプ１１は、モーターの回転子を
永久磁石で製作し、永久磁石式回転子１８として発電をし易く
します。
通常のマンホールポンプのモーターは、誘導電動機ですので、
誘導発電機として発電させる為には、磁界の中を回して発電する
事が絶対条件です。その為に、励磁電流を流してやる必要があり
ます。更に、励磁電流を流してやっても、同期速度以上で回す必要
があります。同期速度以上で回すと、その時、発電機に切り替わり
ます。しかし、通常のポンプを逆回転で、同期速度以上で回転する
事は無理がありすぎます。
その点、ハイブリッドマンホールポンプ１１は、モーターの回転子
を永久磁石で製作しますので、励磁せずとも、磁界が永久に作られ
ています。ハイブリッドマンホールポンプ１１を外部の力で回転
させた時、その回転速度に応じた周波数・電圧が発生します。
例えば４Pの場合は、１８００ｒｐｍの時、２００V ６０HZ、
９００ｒｐｍの時、１００V ３０HZの電気を発電しますので、
本発明の発電機としては、非常に使いやすく成ります。
ハイブリッドマンホールポンプ１１は、商用電源使用時は、ポンプ
として使用し、吐出口から入ってきた流入水圧で、羽根車を逆転
させた時は、発電機に成り、発電電圧をマンホールポンプ発電
制御盤１６へ送り、電力回収して、省エネルギーを実施します。
ハイブリッドマンホールポンプ１１の羽根車は、
軽量化と付着物阻止を図り、製作します。
図２の右隅は、発電機とポンプのフロー図で、ハイブリッド
マンホールポンプ２台がポンプの時と発電機の時と水位の関係を
現しています。水位が、２台運転水位以下の時は、１台
発電機で、１台は、ポンプとして、発電機側の吸い込み口から出て
くる汚水を吸い取ります。この為、現在のポンプ槽が独立している
タイプから、ポンプ槽がつながっている新型予旋回槽への交換が
必要です。
【００３２】
図３は、流入水発電機６、流入水発電機盤１５、ハイブリッド
マンホールポンプ１１とマンホールポンプ発電制御盤１６の関係
イメージ図です。
【００３３】
図４は、現在の普通タイプのマンホールポンプ制御盤のポンプを
動かすためのメイン回路の２台分の参考図です。
【００３４】
図５は、マンホールポンプ発電制御盤１６の関係イメージ図
です。水センサー９の信号で、流入側電動三方弁８、加速後電動
三方弁１２とポンプ側電動三方弁１３をON、OFFして、ハイブリッド
マンホールポンプ１１をポンプや発電機に切り替えたりします。
マンホールポンプ発電制御盤は、コンバーターとインバーター機能を
持った制御ユニットで、ポンプが発電した交流を直流に変え、昇圧
して直流を商用電源と同じにインバーターして、ハイブリッド
マンホールポンプをまわす電源として使用し、余剰電力は、系統連係
して、電力会社に売電します。
【００３５】
図６は、上の図は、通常のマンホールポンプのイメージ図です。
ポンプは、誘導電動機です。
下の図は、回転子１８に永久磁石を使ったポンプで、ハイブリッド
マンホールポンプ１１です。電源を加えるとポンプになり、羽根車
１９を強制的に回すとその回転数分発電します。
羽根車１９は、軽量化と汚物の付着阻止を図り、翼部は破砕機能を
持っています。
【００３６】
破砕加速機１０は、図７のイメージ図の様に破砕加速ローター２６
と破砕加速モーター２７で構成され、破砕加速ローター２６は、
軽量で、腐食に強く、付着に強く、強靭に製作し、形状は、円盤状
で、刃を中央から放物線状に若干右流れで数本配置します。
駆動装置は、標準モーターを使用します。
【００３７】
予旋回槽１４は、現在のタイプだと、標準ポンプ槽２８は、
ポンプ槽が、ポンプ１台ずつ独立しています。ハイブリッド
マンホールポンプ１１は、１台が発電機の時は、吐出口２２から
入った汚水が吸込口２１から吹き出してきますので、別の１台は、
ポンプに成りこの吹き出してきた汚水を吸い上げます。
その為に、連結型ポンプ槽２９の様な新型予旋回槽が必要と
成ります。
【実施例２】
【００３８】
現在、下水道設備において、上流側マンホールポンプ場
からマンホールポンプで圧送された汚水が、圧送先の下流側
マンホールポンプ場に到着し、残った水圧が相当量あるのに、放流
され、そのままに成っています。
【００３９】
ポンプの吐出口から羽根車に対して逆に水を流し、ポンプを逆方向に回転させることで発電できる事は、ポンプ逆転水車の技術として
周知の事実です。
本発明は、この技術を利用し、マンホールポンプ場の流入水を停止中のマンホールポンプの吐出口に導き、流入水の水圧を利用して、羽根車を逆回転させて発電し、マンホールポンプ場の省エネルギーを実現するシステムです。
【００４０】
本発明は、流入口から配管を直接マンホールポンプの吐出口に繋ぎ、流入水を停止中のマンホールポンプに導き、マンホールポンプの
羽根車にあて、流入水圧を利用して、マンホールポンプの羽根車を逆回転させます。ポンプは、羽根車を逆回転させると、モーターではなく、発電機に成り、電気を発電します。
【００４１】
下水道は、自然流下方式で配管が埋設されます。要所には、
マンホールが設置されます。
【００４２】
自然流下で処理できない場合に、マンホールポンプ場が設置され
ます。マンホールポンプ場には、通常２台のポンプが設置されます。
１台が予備で、通常は、交互に使用します。何らかの原因で水位が、
増えて、高水位に成ると、２台運転します。
【００４３】
マンホールポンプ場の中のポンプの容量は、処理水量、圧送距離、
圧送高さ等で決まります。
【００４４】
処理場から遠いところからスタートし、マンホールやマンホール
ポンプ場を経由して、処理場迄送られます。マンホールポンプ場に
据え付けられる、ポンプは、最初は、小さなポンプで、処理場に
近づくと、ポンプ容量が、段々大きく成ります。
【００４５】
下水道設備としては、相当多くのマンホールポンプ場が、必要で、
それに伴い、使用する電気量も大きく成ります。
そこで、全体で相当量使う電気を省エネルギーする事が課題です。
【００４６】
マンホールポンプ場の停止中のポンプの吐出口に流入水を流し込む
事で、ポンプを逆転させ、発電する事で、総合的な設備工事費を
少なくし、流入水圧を利用した、電力回収の為の効率の良い水力発電 をする事が、課題である。
【００４７】
通常、マンホールポンプ場は、マンホールポンプが２台据付けられ、交互運転しています。水位が、運転水位になるとポンプが起動し、
水位が停止水位になると、停止します。再度、水位が増えて、運転
水位に成ると、先程と別のポンプが、運転を開始し、水位が停止水位になると、停止し、この交互運転を、繰り返します。更に水位が増え、
２台同時運転の水位に成ると、ポンプは、２台同時運転を開始し、
水位が、停止水位まで下がると停止します。
【００４８】
流入側電動三方弁は、通常は、前記圧送された汚水を下方
のバッフルの内側に落とし、付勢されると、前記圧送された汚水を
前記バッフルに落とすのを停止し、前記ポンプ側電動三方弁へ送り、
前記ポンプ側電動三方弁は、通常は、前記マンホールポンプの圧送水を、
前記逆止弁側へ通し、付勢されると、前記マンホールポンプの圧送水を
前記逆止弁へ通さず、前記流入側電動三方弁から送られた前記圧送された
汚水を通し、前記マンホールポンプの吐出口を通り羽根車へ送り込み
ます。
【００４９】
前記マンホールの水位が、前記マンホールポンプの停止水位以下の時、
マンホールポンプ制御盤は、前記マンホールポンプ２台の運転を停止して
いる、この時、前期マンホールポンプ制御盤は、前記マンホールポンプ２台を数秒間逆転させ、この時、前期マンホールポンプ制御盤は、前期
流入側電動三方弁と前記ポンプ側電動三方弁２台を付勢し、前記圧送された汚水を前記２台のマンホールポンプの前記吐出口を通して羽根車に送り込み、前記圧送された汚水の水圧で、前記羽根車２台を逆転させ、前記
２台のマンホールポンプは、発電機に成り発電し、電気を前記マンホールポンプ制御盤へ送り、前記マンホールの水位が、前記マンホールポンプの運転水位に成ると、前記マンホールポンプ制御盤は、前記ポンプ側電動三方弁１台の付勢を解除し、前記圧送された汚水の前記羽根車への送り込みを止め、前記マンホールポンプは、一旦停止し、前記マンホールポンプ制御盤は、前記マンホールポンプの停止を確認後、再度前期マンホール
ポンプとして起動し、前記マンホールの水位が、前記マンホールポンプの２台同時運転水位になると、前記マンホールポンプ制御盤は、前記ポンプ側電動三方弁の残り１台の付勢を解除し、２台ともポンプになり排水
します。
【００５０】
前期マンホールポンプ制御盤は、前期水位計の水位の情報を取り込み、
前記マンホールポンプ２台の通常の商用電源での運転機能と、前記流入
側電動三方弁と前記ポンプ側電動三方弁２台を使った発電機能を有し、
前期マンホールポンプが発電した電気を前記商用電源と同じ性能の電気に
変換する、コンバーター、インバーター機能を有し、コンバーター、
インバーターされた電気は、前記マンホールポンプを回転させる電源とし
て使用され、余剰電力は、系統連係され、電力会社へ売電されます。
マンホール槽内の水位データーで、３台の電動三方弁とマンホールポンプ
２台をマンホールポンプ制御盤が、微妙にコントロールする事で、前記
圧送された汚水をポンプに導き入れ、２台とも発電機として運転、１台
発電機１台ポンプで運転、２台ともポンプで運転などの状況をつくり、
更に交互運転の考えと、ポンプが１台故障した時、予備機に切り替える
考えも併せた総合的なマンホールポンプ制御盤の新しいシステムを構築
する事で、発電できるようになります。
【００５１】
通常は、２台のポンプ運転で、電気を消費するだけで有ったものが、
発電する事で、電気の消費を減らし、大きな省エネルギーが出来るようになる。
運転水位が少なくポンプを回す必要がない時に発電した電気や、その他発電された電気は、全て、マンホールポンプ制御盤でコンバーター、
インバーターされ、マンホールポンプの運転に使われ、省エネルギーされ、余剰電力は、系統連係されて、電力会社へ売電される事で、更なる
省エネルギーが推進できる。
【００５２】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
汚水は、一般家庭や事業所などから排出され、自然流下方式で、
マンホールに集められ、更に次のマンホールへ流れていきます。
ところが、どうしても自然流下だけでは、送水できないときに
図１のような、マンホールの中に、マンホールポンプを設置した
マンホールポンプ場が設けられます。
低いところから高いところへ送水する時や、川を越える時等に設け
られ、最低１ヶ所から数箇所の流入管が有り、流入管のところには、
飛散防止にバッフル板が取り付けられています。
マンホール槽内には、水位計とポンプが２台設けられ、逆止弁と仕切
弁も各々設けられます。ポンプは、通常１台運転で、２台交互運転し、
水位が同時運転水位と高水位に増えたときは、２台運転します。近く
にマンホールポンプ制御盤が設けられ、２４時間無人で運転します。
【００５３】
図２は、図１の標準型のマンホールポンプ場に、電動三方弁を３個
取り付けたイメージ図です。 流入管の吐出部に流入管側電動三方弁
８を、ポンプ側電動三方弁９をNo.1ポンプ用とNo.2ポンプ用で２台
取り付けし、 流入管側電動三方弁〜ポンプ側電動三方弁配管１０、
No.1ポンプ側電動三方弁配管１１とNo.2ポンプ側電動三方弁配管
１2を接続する。
流入管側電動三方弁８は、ＯＦＦの状態では、流入管１より入って
きた流入水をたち下げ配管１３を使って、バッフル板２へ落とす。
ポンプ側電動三方弁９は、ＯＦＦのときは、配管１１と１２からの
流入を止め、ポンプ３が吸い上げた汚水を逆止弁４にのみ通す。
マンホールポンプ３が、停止中でマンホール槽内の水位が停止水位
以下の時、フライホイール付き等羽根車が重いものがありますので、
マンホールポンプ３を数秒間逆転させ、羽根車が慣性で逆回転して
いる時に、流入管側電動三方弁８とポンプ側電動三方弁９をＯＮに
すると、流入管側電動三方弁８が、流入管の汚水を配管１０、１１と
１２に導き、ポンプ側電動三方弁９を通り、マンホールポンプ３の
吐出口から流入水を通し、羽根車に当てて、羽根車を逆回転させ
マンホールポンプ３は、発電します。
右隅のグラフは、マンホール槽内の水位により、発電機として働いて
いる時と、ポンプとして働いている時を表しています。
【００５４】
図３は、マンホールポンプ場のイメージ図です。圧送元の
マンホールとマンホールポンプ制御盤１３と発電機併用マンホール
ポンプ制御盤１４の関係イメージ図です。
【００５５】
図４は、現在の普通タイプのマンホールポンプ制御盤のポンプを
動かすためのメイン回路の２台分の参考図です。
【００５６】
図５は、発電機併用マンホールポンプ制御盤１４の関係イメージ図
です。水位計の信号で、流入管側電動三方弁８とポンプ側電動三方弁
９をＯＮ、ＯＦＦして、マンホールポンプ３をポンプや発電機に
切り替えたりします。コンバーターとインバーター機能を持った
制御ユニットで、ポンプが発電した交流を直流に変え、昇圧して
直流を商用電源と同じにインバーターして、マンホールポンプ３を
まわす電源として使用し、余剰電力は、系統連係して、電力会社に
売電します。
【００５７】
図６は、通常のマンホールポンプ場の動作と発電機併用システムの
マンホールポンプ場の動作のフロー図です。
上のほうが、通常のマンホールポンプ場の動作で通常運転では、
Ｎｏ．１ポンプとＮｏ．２ポンプが交互運転します。
発電機併用システムのマンホールポンプ場の動作のフロー図です。
停止水位Ｌ以下では、２台発電機運転し、２台同時運転Ｈ以上では、
２台ポンプ運転し、停止位置Ｌから２台同時運転水位Ｈの間では、
いずれか１台がポンプ運転し、残り１台が発電機運転します。
【技術分野】
【０００１】
現在、下水道設備において、上流側から流された汚水が、
マンホールを経由して下流側マンホールポンプ場に到着し、
マンホールポンプ場槽内にためられ、水位が、有る量に成ったら、
マンホールポンプが起動して、汚水を圧送して、槽内を空にして
います。
【０００２】
本発明は流入する流入水の水圧を利用して発電する方法を考えます。先ず１番目は、流入水を既設導入水路（バッフル板）で受けていますが、そこに、簡単な発電機を設け発電します。小さな発電ですが、
設置個所を増やし発電量を増やします。
【０００３】
次に流入水をポンプの吐出口に導き、その水圧で、ポンプの羽根車を逆方向に回転させることで発電します。
ポンプ逆転水車発電の技術として周知の事実ですが、この技術を利用
し、マンホールポンプ場の流入水を停止中のマンホールポンプの吐出
口に導き、流入水の水圧を利用して、羽根車を逆回転させて発電し、
マンホールポンプ場の省エネルギーを実現するシステムです。
【背景技術】
【０００４】
下水道は、自然流下方式で配管が埋設されます。要所には、
マンホールが設置されます。
【０００５】
自然流下で処理できない場合に、マンホールポンプ場が設置され
ます。マンホールポンプ場には、通常２台のポンプが設置されます。
１台が予備で、通常は、交互に使用します。何らかの原因で水位が、
増えて、高水位に成ると、２台運転します。
【０００６】
マンホールポンプ場の中のポンプの容量は、処理水量、圧送距離、
圧送高さ等で決まります。
【０００７】
処理場から遠いところからスタートし、マンホールやマンホール
ポンプ場を経由して、処理場迄送られます。マンホールポンプ場に
据え付けられる、ポンプは、最初は、小さなポンプで、処理場に
近づくと、ポンプ容量が、段々大きく成ります。
【０００８】
下水道設備としては、相当多くのマンホールやマンホールポンプ場
が、必要で、それに伴い、使用する電気量も大きく成ります。
そこで、下水道設備を利用して発電する事で、全体で相当量使う電気
を省エネルギーする事が重要ですが、下水道の汚水は、中に汚物が
混じっている為に、発電機の水車に悪影響を与える事や、マンホール
の中が狭い為に、マンホールの中での発電は、実績がないのが実情
です。
【０００９】
特開 2007-211433号公開が、下水を利用した発電システムとして
有ります。
【００１０】
特開 2002-138940号公開がポンプ逆転水車の考えを利用した考え
が有ります。
【００１１】
特開 2002-138942号公開がポンプ逆転水車の考えを利用した考え
が有ります。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開2007-211433号公開
【特許文献２】特開2002-138940号公開
【特許文献３】特開2002-138942号公開
【特許文献４】特開2004-360482号公開
【特許文献５】特開2004-239163号公開
【特許文献６】実用新案登録 第2517878号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
流入水の出口につけられる既設導水路（バッフル板）の内部は、
狭いのでコンパクトで、汚水の中の汚物を避ける構造の発電機を作る
事が課題である。
【００１４】
マンホールポンプ場の停止中のポンプの吐出口に流入水を流し込む
事で、１台目のポンプを逆転させ発電し、２台目のポンプを回すのに
その電気を使用する事で、総合的な設備維持管理費を少なくし、流入
水圧を利用した、電力回収の為の効率の良い水力発電をする事が課題
である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
流入管から流入した汚水を貯留するマンホールや、前記マンホールの
中にマンホールポンプを据え付けたマンホールポンプ場の槽内に流入し
落下する汚水を受け止める既設導水路に流入水発電機を取り付けし、発電
する方法と、前記発電した電気を流入水発電機制御盤へ送る方法と、前記
マンホールポンプ場内の前記マンホールポンプをハイブリッド
マンホールポンプに取替し、前記汚水を前記ハイブリッドマンホール
ポンプの吐出口を通し、前記ハイブリッドマンホールポンプの羽根車に
あて、前記羽根車を逆回転させて発電し、その発電した電気をマンホール
ポンプ発電制御盤へ送る方法が有ります。
【００１６】
前記マンホールで、前記流入管から流入した前記汚水を受け止める
位置に鉛直に前記既設導水路が設けられていて、前記汚水は、前記
導水路の内側を真下に落ちて行き、スリッターは、前記既設導水路の
内側で、前記流入した前記汚水を受け止める位置で、前記汚水中の汚物
を斜めに落とし、前記汚水のみ真下に落とす様な角度を持って取り付け
られ、その真下で前記スリッターを通った前記汚水を受け止める位置に
前記流入水発電機用羽根車を取り付けし、前記流入水発電機本体を前記
既設導水路の外側に取り付けし、前記羽根車と前記流入水発電機本体を
駆動軸で繋ぎ発電します。
【００１７】
前記流入水発電機制御盤を地上の前記マンホールの近辺に取り付け
し、前記流入水発電機が発電した電気を前記流入水発電機制御盤へ送り、
前記流入水発電機制御盤は、前記発電した前記電気をインバーター、
コンバーターし、系統連係し電力会社へ売電します。
【００１８】
２以上の前記マンホールポンプ、２以上の垂直吐出管、２以上の
仕切り弁と２以上の逆止弁を備え、予旋回槽が装備された標準型
前記マンホールポンプ場において、前記流入管の末端部に水センサー、
流入側電動三方弁と破砕加速機を新設し、その下に２以上の加速後電動
三方弁を併設し、２以上の前記逆止弁と２以上の前記垂直吐出管の間に
各々ポンプ側電動三方弁を挿入し、前記加速後電動三方弁と前記ポンプ
側電動三方弁を各々新設配管で繋ぎ、前記予旋回槽を新型予旋回槽に
変え、前記マンホールポンプを前期ハイブリッドマンホールポンプに
置き換えます。
【００１９】
前記マンホールポンプ発電制御盤を地上の前記マンホールポンプ場
の近辺に取り付けし、通常の商用電源でのポンプ運転機能と、前記流入
側電動三方弁、前記破砕加速機、前記加速後電動三方弁、前記ポンプ側
電動三方弁と前記ハイブリッドマンホールポンプを使った発電をする
為の制御機能を有し、前記ハイブリッドマンホールポンプが発電した
電気を前記商用電源と同じ性能の電気に変換する、コンバーター、
インバーター機能を有し、前記コンバーター、前記インバーターされた
電気は、前記ハイブリッドマンホールポンプをポンプとして運転する
電源として使用され、余剰電力は、系統連係し、電力会社へ売電します。
【００２０】
前記ハイブリッドマンホールポンプは、モーター部、連結部と
ポンプ部で構成され、前記モーター部の回転子は、永久磁石で構成され、
前記ポンプ部内の前記羽根車は、軽量化し、逆回転発電効率を高め、
汚物の付着阻止を図り、翼部は破砕機能を有します。
ハイブリッドマンホールポンプは、電源を供給されると、ポンプに成り、
羽根車を回されると、発電機に成り、ポンプと発電機の両方機能を
持ちます。
【００２１】
前記破砕加速機は、破砕加速ローターと破砕加速モーターで構成され、
前記破砕加速ローターは、円盤状で汚物の破砕と流速の加速の為の翼を
放物線状に有し、軽量化と汚物の付着阻止を図り、前記破砕加速
モーターは、前記破砕加速ローターを高速回転させます。
【００２２】
前記新型予旋回槽は、FRP製で、ポンプ槽の仕切りをなくし、楕円形の
ポンプ槽で、前記ハイブリッドマンホールポンプ２台が、前記楕円型の
ポンプ槽に、同一に併設されます。
【発明の効果】
【００２３】
通常は、２台のポンプ運転で、電気を消費するだけで有ったものが、
発電する事で、電気の消費を減らし、大きな省エネルギーが出来るようになる。
運転水位が少なくポンプを回す必要がない時に発電した電気や、その他発電された電気は、全て、流入水発電機盤やマンホールポンプ制御盤でコンバーター、
インバーターされ、マンホールポンプの運転に使われ、省エネルギーされ、余剰電力は、系統連係されて、電力会社へ売電される事で、更なる
省エネルギーが推進できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】現在の標準型（ポンプ２台用）のマンホールポンプ場に流入水発電機とスリッターを取付けしたイメージ図
【図２】標準マンホールポンプ場でハイブリッドマンホールポンプを据え付けて発電する為に、電動三方弁と破砕加速機を組み込んだイメージ図
【図３】流入水発電機盤とマンホールポンプ発電機盤のイメージ図
【図４】現在のマンホールポンプ制御盤のメイン回路図（ポンプ２台の参考図）
【図５】ハイブリッドマンホールポンプ発電制御盤のコンバーター、インバーターと電動三方弁のイメージ図
【図６】通常のマンホールポンプとハイブリッドマンホールポンプイメージ図
【図７】破砕加速機イメージ図
【図８】新型予旋回槽のイメージ図
【符号の説明】
【００２５】
１ 流入管
２ 導水路(バッフル板)
３ マンホールポンプ
４ 逆止弁
５ 仕切弁
６ 流入水発電機
７ 垂直吐出管
８ 流入側電動三方弁
９ 水センサー
１０ 破砕加速機
１１ ハイブリッドマンホールポンプ
１２ 加速後電動三方弁
１３ ポンプ側電動三方弁
１４ 予旋回槽
１５ 流入水発電機盤
１６ マンホールポンプ発電制御盤
１７ 従来の回転子
１８ 永久磁石式回転子
１９ 破砕機付羽根車
２０ ポンプ室
２１ 吸込口
２２ 吐出口
２３ モーター部
２４ 連結部
２５ ポンプ部
２６ 破砕加速ローター
２７ 破砕加速モーター
２８ 標準ポンプ槽
２９ 連結型ポンプ槽
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
汚水は、一般家庭や事業所などから排出され、自然流下方式で、
マンホールに集められ、更に次のマンホールへ流れていきます。
ところが、どうしても自然流下だけでは、送水できないときに
図１のようにマンホールの中に、マンホールポンプを設置した
マンホールポンプ場が設けられます。
低いところから高いところへ送水する時や、川を越える時等に設け
られ、最低１ヶ所から数箇所の流入管が有り、流入管のところには、
流入管の数だけ、飛散防止に導水路（バッフル板）が取り付けられ
ています。
マンホール槽内には、水位計とポンプが２台設けられ、逆止弁と仕切
弁も各々設けられます。ポンプは、通常１台運転で、２台交互運転し、
水位が同時運転水位と高水位に増えたときは、２台運転します。近く
にマンホールポンプ制御盤が設けられ、２４時間無人で運転します。
マンホールポンプ場の中は、非常に狭く、発電の為に発電機を据える
場所が有りません。それで流入水の飛散防止に付けられている既設
導水路（バッフル板）２の内側を利用して、流入水が入ってくる
ところに、スリッターを取付けします。スリッターには細かい
スリット（隙間）が並んでいて、流入水の中の汚物は斜めに落とし、
汚水だけ真下に落とす角度で取付けし、汚水だけ通った真下に、流入
水発電機６の羽根車を取付けし、汚水の水圧で回転させ、流入水
発電機６の本体を既設導水路（バッフル板）２の外側に取り付けし
流入水発電機６本体と羽根車を駆動軸で繋いで発電します。
発電した電気は、流入水発電機盤１５へ送ります。
【００２７】
図２は、図１の標準型のマンホールポンプ場に、電動三方弁を５個
取り付けたイメージ図です。 流入管の流入部に水センサー９、
流入側電動三方弁８と破砕加速機１０を取付けし、その真下に加速後
電動三方弁１２を２台併設し、ポンプ側電動三方弁１３をNo.1
ポンプ用とNo.2ポンプ用で２台取り付けし、加速後電動三方弁１２
と各々配管し、予旋回槽を新型予旋回槽１４に変え、更に、従来の
誘導電動機タイプのマンホールポンプを回転子に永久磁石を使用
したハイブリッドマンホールポンプに取り替えます。回転子に永久
磁石を使用したハイブリッドマンホールポンプは、電圧を加えれば
ポンプとして仕事をし、羽根車を回せば発電機に成り、回転数に比例
して発電します。
流入側電動三方弁８は、OFFの状態では、流入管１より入って
きた流入水を既設導水路（バッフル板）２へ落とし、水センサー９が
ONすると、流入側電動三方弁８はONして、流入水を下に落とすのを
やめて、破砕加速機１０へ流入汚水を送ります。
【００２８】
破砕加速機１０で汚水中の汚物を破砕し、流速を加速し、加速後
電動三方弁１２に送ります。
【００２９】
加速後電動三方弁１２は、上下に２台併設され、OFFの時は、汚水を
下に落とし、ON時は、ポンプ側電動三方弁１３に各々送ります。
【００３０】
ポンプ側電動三方弁１３は、各ポンプに対して１台付いています。
ポンプ側電動三方弁１３が、OFFの時は、ポンプからの圧送水を
逆止弁に通し、ONの時は、ポンプからの圧送水を逆止弁に通さず、
加速後電動三方弁１２からの流入水を通し、ハイブリッド
マンホールポンプ１１の吐出口に送りハイブリッドマンホール
ポンプ１１は、羽根車が逆回転されて発電機に成り、発電します。
【００３１】
ハイブリッドマンホールポンプ１１は、モーターの回転子を
永久磁石で製作し、永久磁石式回転子１８として発電をし易く
します。
通常のマンホールポンプのモーターは、誘導電動機ですので、
誘導発電機として発電させる為には、磁界の中を回して発電する
事が絶対条件です。その為に、励磁電流を流してやる必要があり
ます。更に、励磁電流を流してやっても、同期速度以上で回す必要
があります。同期速度以上で回すと、その時、発電機に切り替わり
ます。しかし、通常のポンプを逆回転で、同期速度以上で回転する
事は無理がありすぎます。
その点、ハイブリッドマンホールポンプ１１は、モーターの回転子
を永久磁石で製作しますので、励磁せずとも、磁界が永久に作られ
ています。ハイブリッドマンホールポンプ１１を外部の力で回転
させた時、その回転速度に応じた周波数・電圧が発生します。
例えば４Pの場合は、１８００ｒｐｍの時、２００V ６０HZ、
９００ｒｐｍの時、１００V ３０HZの電気を発電しますので、
本発明の発電機としては、非常に使いやすく成ります。
ハイブリッドマンホールポンプ１１は、商用電源使用時は、ポンプ
として使用し、吐出口から入ってきた流入水圧で、羽根車を逆転
させた時は、発電機に成り、発電電圧をマンホールポンプ発電
制御盤１６へ送り、電力回収して、省エネルギーを実施します。
ハイブリッドマンホールポンプ１１の羽根車は、
軽量化と付着物阻止を図り、製作します。
図２の右隅は、発電機とポンプのフロー図で、ハイブリッド
マンホールポンプ２台がポンプの時と発電機の時と水位の関係を
現しています。水位が、２台運転水位以下の時は、１台
発電機で、１台は、ポンプとして、発電機側の吸い込み口から出て
くる汚水を吸い取ります。この為、現在のポンプ槽が独立している
タイプから、ポンプ槽がつながっている新型予旋回槽への交換が
必要です。
【００３２】
図３は、流入水発電機６、流入水発電機盤１５、ハイブリッド
マンホールポンプ１１とマンホールポンプ発電制御盤１６の関係
イメージ図です。
【００３３】
図４は、現在の普通タイプのマンホールポンプ制御盤のポンプを
動かすためのメイン回路の２台分の参考図です。
【００３４】
図５は、マンホールポンプ発電制御盤１６の関係イメージ図
です。水センサー９の信号で、流入側電動三方弁８、加速後電動
三方弁１２とポンプ側電動三方弁１３をON、OFFして、ハイブリッド
マンホールポンプ１１をポンプや発電機に切り替えたりします。
マンホールポンプ発電制御盤は、コンバーターとインバーター機能を
持った制御ユニットで、ポンプが発電した交流を直流に変え、昇圧
して直流を商用電源と同じにインバーターして、ハイブリッド
マンホールポンプをまわす電源として使用し、余剰電力は、系統連係
して、電力会社に売電します。
【００３５】
図６は、上の図は、通常のマンホールポンプのイメージ図です。
ポンプは、誘導電動機です。
下の図は、回転子１８に永久磁石を使ったポンプで、ハイブリッド
マンホールポンプ１１です。電源を加えるとポンプになり、羽根車
１９を強制的に回すとその回転数分発電します。
羽根車１９は、軽量化と汚物の付着阻止を図り、翼部は破砕機能を
持っています。
【００３６】
破砕加速機１０は、図７のイメージ図の様に破砕加速ローター２６
と破砕加速モーター２７で構成され、破砕加速ローター２６は、
軽量で、腐食に強く、付着に強く、強靭に製作し、形状は、円盤状
で、刃を中央から放物線状に若干右流れで数本配置します。
駆動装置は、標準モーターを使用します。
【００３７】
予旋回槽１４は、現在のタイプだと、標準ポンプ槽２８は、
ポンプ槽が、ポンプ１台ずつ独立しています。ハイブリッド
マンホールポンプ１１は、１台が発電機の時は、吐出口２２から
入った汚水が吸込口２１から吹き出してきますので、別の１台は、
ポンプに成りこの吹き出してきた汚水を吸い上げます。
その為に、連結型ポンプ槽２９の様な新型予旋回槽が必要と
成ります。
【実施例２】
【００３８】
現在、下水道設備において、上流側マンホールポンプ場
からマンホールポンプで圧送された汚水が、圧送先の下流側
マンホールポンプ場に到着し、残った水圧が相当量あるのに、放流
され、そのままに成っています。
【００３９】
ポンプの吐出口から羽根車に対して逆に水を流し、ポンプを逆方向に回転させることで発電できる事は、ポンプ逆転水車の技術として
周知の事実です。
本発明は、この技術を利用し、マンホールポンプ場の流入水を停止中のマンホールポンプの吐出口に導き、流入水の水圧を利用して、羽根車を逆回転させて発電し、マンホールポンプ場の省エネルギーを実現するシステムです。
【００４０】
本発明は、流入口から配管を直接マンホールポンプの吐出口に繋ぎ、流入水を停止中のマンホールポンプに導き、マンホールポンプの
羽根車にあて、流入水圧を利用して、マンホールポンプの羽根車を逆回転させます。ポンプは、羽根車を逆回転させると、モーターではなく、発電機に成り、電気を発電します。
【００４１】
下水道は、自然流下方式で配管が埋設されます。要所には、
マンホールが設置されます。
【００４２】
自然流下で処理できない場合に、マンホールポンプ場が設置され
ます。マンホールポンプ場には、通常２台のポンプが設置されます。
１台が予備で、通常は、交互に使用します。何らかの原因で水位が、
増えて、高水位に成ると、２台運転します。
【００４３】
マンホールポンプ場の中のポンプの容量は、処理水量、圧送距離、
圧送高さ等で決まります。
【００４４】
処理場から遠いところからスタートし、マンホールやマンホール
ポンプ場を経由して、処理場迄送られます。マンホールポンプ場に
据え付けられる、ポンプは、最初は、小さなポンプで、処理場に
近づくと、ポンプ容量が、段々大きく成ります。
【００４５】
下水道設備としては、相当多くのマンホールポンプ場が、必要で、
それに伴い、使用する電気量も大きく成ります。
そこで、全体で相当量使う電気を省エネルギーする事が課題です。
【００４６】
マンホールポンプ場の停止中のポンプの吐出口に流入水を流し込む
事で、ポンプを逆転させ、発電する事で、総合的な設備工事費を
少なくし、流入水圧を利用した、電力回収の為の効率の良い水力発電 をする事が、課題である。
【００４７】
通常、マンホールポンプ場は、マンホールポンプが２台据付けられ、交互運転しています。水位が、運転水位になるとポンプが起動し、
水位が停止水位になると、停止します。再度、水位が増えて、運転
水位に成ると、先程と別のポンプが、運転を開始し、水位が停止水位になると、停止し、この交互運転を、繰り返します。更に水位が増え、
２台同時運転の水位に成ると、ポンプは、２台同時運転を開始し、
水位が、停止水位まで下がると停止します。
【００４８】
流入側電動三方弁は、通常は、前記圧送された汚水を下方
のバッフルの内側に落とし、付勢されると、前記圧送された汚水を
前記バッフルに落とすのを停止し、前記ポンプ側電動三方弁へ送り、
前記ポンプ側電動三方弁は、通常は、前記マンホールポンプの圧送水を、
前記逆止弁側へ通し、付勢されると、前記マンホールポンプの圧送水を
前記逆止弁へ通さず、前記流入側電動三方弁から送られた前記圧送された
汚水を通し、前記マンホールポンプの吐出口を通り羽根車へ送り込み
ます。
【００４９】
前記マンホールの水位が、前記マンホールポンプの停止水位以下の時、
マンホールポンプ制御盤は、前記マンホールポンプ２台の運転を停止して
いる、この時、前期マンホールポンプ制御盤は、前記マンホールポンプ２台を数秒間逆転させ、この時、前期マンホールポンプ制御盤は、前期
流入側電動三方弁と前記ポンプ側電動三方弁２台を付勢し、前記圧送された汚水を前記２台のマンホールポンプの前記吐出口を通して羽根車に送り込み、前記圧送された汚水の水圧で、前記羽根車２台を逆転させ、前記
２台のマンホールポンプは、発電機に成り発電し、電気を前記マンホールポンプ制御盤へ送り、前記マンホールの水位が、前記マンホールポンプの運転水位に成ると、前記マンホールポンプ制御盤は、前記ポンプ側電動三方弁１台の付勢を解除し、前記圧送された汚水の前記羽根車への送り込みを止め、前記マンホールポンプは、一旦停止し、前記マンホールポンプ制御盤は、前記マンホールポンプの停止を確認後、再度前期マンホール
ポンプとして起動し、前記マンホールの水位が、前記マンホールポンプの２台同時運転水位になると、前記マンホールポンプ制御盤は、前記ポンプ側電動三方弁の残り１台の付勢を解除し、２台ともポンプになり排水
します。
【００５０】
前期マンホールポンプ制御盤は、前期水位計の水位の情報を取り込み、
前記マンホールポンプ２台の通常の商用電源での運転機能と、前記流入
側電動三方弁と前記ポンプ側電動三方弁２台を使った発電機能を有し、
前期マンホールポンプが発電した電気を前記商用電源と同じ性能の電気に
変換する、コンバーター、インバーター機能を有し、コンバーター、
インバーターされた電気は、前記マンホールポンプを回転させる電源とし
て使用され、余剰電力は、系統連係され、電力会社へ売電されます。
マンホール槽内の水位データーで、３台の電動三方弁とマンホールポンプ
２台をマンホールポンプ制御盤が、微妙にコントロールする事で、前記
圧送された汚水をポンプに導き入れ、２台とも発電機として運転、１台
発電機１台ポンプで運転、２台ともポンプで運転などの状況をつくり、
更に交互運転の考えと、ポンプが１台故障した時、予備機に切り替える
考えも併せた総合的なマンホールポンプ制御盤の新しいシステムを構築
する事で、発電できるようになります。
【００５１】
通常は、２台のポンプ運転で、電気を消費するだけで有ったものが、
発電する事で、電気の消費を減らし、大きな省エネルギーが出来るようになる。
運転水位が少なくポンプを回す必要がない時に発電した電気や、その他発電された電気は、全て、マンホールポンプ制御盤でコンバーター、
インバーターされ、マンホールポンプの運転に使われ、省エネルギーされ、余剰電力は、系統連係されて、電力会社へ売電される事で、更なる
省エネルギーが推進できる。
【００５２】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
汚水は、一般家庭や事業所などから排出され、自然流下方式で、
マンホールに集められ、更に次のマンホールへ流れていきます。
ところが、どうしても自然流下だけでは、送水できないときに
図１のような、マンホールの中に、マンホールポンプを設置した
マンホールポンプ場が設けられます。
低いところから高いところへ送水する時や、川を越える時等に設け
られ、最低１ヶ所から数箇所の流入管が有り、流入管のところには、
飛散防止にバッフル板が取り付けられています。
マンホール槽内には、水位計とポンプが２台設けられ、逆止弁と仕切
弁も各々設けられます。ポンプは、通常１台運転で、２台交互運転し、
水位が同時運転水位と高水位に増えたときは、２台運転します。近く
にマンホールポンプ制御盤が設けられ、２４時間無人で運転します。
【００５３】
図２は、図１の標準型のマンホールポンプ場に、電動三方弁を３個
取り付けたイメージ図です。 流入管の吐出部に流入管側電動三方弁
８を、ポンプ側電動三方弁９をNo.1ポンプ用とNo.2ポンプ用で２台
取り付けし、 流入管側電動三方弁〜ポンプ側電動三方弁配管１０、
No.1ポンプ側電動三方弁配管１１とNo.2ポンプ側電動三方弁配管
１2を接続する。
流入管側電動三方弁８は、ＯＦＦの状態では、流入管１より入って
きた流入水をたち下げ配管１３を使って、バッフル板２へ落とす。
ポンプ側電動三方弁９は、ＯＦＦのときは、配管１１と１２からの
流入を止め、ポンプ３が吸い上げた汚水を逆止弁４にのみ通す。
マンホールポンプ３が、停止中でマンホール槽内の水位が停止水位
以下の時、フライホイール付き等羽根車が重いものがありますので、
マンホールポンプ３を数秒間逆転させ、羽根車が慣性で逆回転して
いる時に、流入管側電動三方弁８とポンプ側電動三方弁９をＯＮに
すると、流入管側電動三方弁８が、流入管の汚水を配管１０、１１と
１２に導き、ポンプ側電動三方弁９を通り、マンホールポンプ３の
吐出口から流入水を通し、羽根車に当てて、羽根車を逆回転させ
マンホールポンプ３は、発電します。
右隅のグラフは、マンホール槽内の水位により、発電機として働いて
いる時と、ポンプとして働いている時を表しています。
【００５４】
図３は、マンホールポンプ場のイメージ図です。圧送元の
マンホールとマンホールポンプ制御盤１３と発電機併用マンホール
ポンプ制御盤１４の関係イメージ図です。
【００５５】
図４は、現在の普通タイプのマンホールポンプ制御盤のポンプを
動かすためのメイン回路の２台分の参考図です。
【００５６】
図５は、発電機併用マンホールポンプ制御盤１４の関係イメージ図
です。水位計の信号で、流入管側電動三方弁８とポンプ側電動三方弁
９をＯＮ、ＯＦＦして、マンホールポンプ３をポンプや発電機に
切り替えたりします。コンバーターとインバーター機能を持った
制御ユニットで、ポンプが発電した交流を直流に変え、昇圧して
直流を商用電源と同じにインバーターして、マンホールポンプ３を
まわす電源として使用し、余剰電力は、系統連係して、電力会社に
売電します。
【００５７】
図６は、通常のマンホールポンプ場の動作と発電機併用システムの
マンホールポンプ場の動作のフロー図です。
上のほうが、通常のマンホールポンプ場の動作で通常運転では、
Ｎｏ．１ポンプとＮｏ．２ポンプが交互運転します。
発電機併用システムのマンホールポンプ場の動作のフロー図です。
停止水位Ｌ以下では、２台発電機運転し、２台同時運転Ｈ以上では、
２台ポンプ運転し、停止位置Ｌから２台同時運転水位Ｈの間では、
いずれか１台がポンプ運転し、残り１台が発電機運転します。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入管から流入した汚水を貯留するマンホールや、前記マンホールの
中にマンホールポンプを据え付けたマンホールポンプ場の槽内に流入し
落下する汚水を受け止める既設導水路に流入水発電機を取り付けし、発電
する方法と、前記発電した電気を流入水発電機制御盤へ送る方法と、前記
マンホールポンプ場内の前記マンホールポンプをハイブリッド
マンホールポンプに取替し、前記汚水を前記ハイブリッドマンホール
ポンプの吐出口を通し、前記ハイブリッドマンホールポンプの羽根車に
あて、前記羽根車を逆回転させて発電し、その発電した電気をマンホール
ポンプ発電制御盤へ送る方法を持つ事を特徴とする
マンホールとマンホールポンプ場発電システム。
【請求項２】
前記マンホールで、前記流入管から流入した前記汚水を受け止める
位置に鉛直に前記既設導水路が設けられていて、前記汚水は、前記
導水路の内側を真下に落ちて行き、スリッターは、前記既設導水路の
内側で、前記流入した前記汚水を受け止める位置で、前記汚水中の汚物
を斜めに落とし、前記汚水のみ真下に落とす様な角度を持って取り付け
られ、その真下で前記スリッターを通った前記汚水を受け止める位置に
前記流入水発電機用羽根車を取り付けし、前記流入水発電機本体を前記
既設導水路の外側に取り付けし、前記羽根車と前記流入水発電機本体を
駆動軸で繋ぎ発電する事を特徴とする
請求項１に記載のマンホールとマンホールポンプ場発電システム。
【請求項３】
前記流入水発電機制御盤を地上の前記マンホールの近辺に取り付け
し、前記流入水発電機が発電した電気を前記流入水発電機制御盤へ送り、
前記流入水発電機制御盤は、前記発電した前記電気をインバーター、
コンバーターし、系統連係し電力会社へ売電する事を特徴とする
請求項１、２の何れか一項に記載の
マンホールとマンホールポンプ場発電システム。
【請求項４】
２以上の前記マンホールポンプ、２以上の垂直吐出管、２以上の
仕切り弁と２以上の逆止弁を備え、予旋回槽が装備された標準型
前記マンホールポンプ場において、前記流入管の末端部に水センサー、
流入側電動三方弁と破砕加速機を新設し、その下に２以上の加速後電動
三方弁を併設し、２以上の前記逆止弁と２以上の前記垂直吐出管の間に
各々ポンプ側電動三方弁を挿入し、前記加速後電動三方弁と前記ポンプ
側電動三方弁を各々新設配管で繋ぎ、前記予旋回槽を新型予旋回槽に
変え、前記マンホールポンプを前期ハイブリッドマンホールポンプに
置き換える事を特徴とする請求項１、２、３の何れか一項に記載の
マンホールとマンホールポンプ場発電システム。
【請求項５】
前記マンホールポンプ発電制御盤を地上の前記マンホールポンプ場
の近辺に取り付けし、通常の商用電源でのポンプ運転機能と、前記流入
側電動三方弁、前記破砕加速機、前記加速後電動三方弁、前記ポンプ側
電動三方弁と前記ハイブリッドマンホールポンプを使った発電をする
為の制御機能を有し、前記ハイブリッドマンホールポンプが発電した
電気を前記商用電源と同じ性能の電気に変換する、コンバーター、
インバーター機能を有し、前記コンバーター、前記インバーターされた
電気は、前記ハイブリッドマンホールポンプをポンプとして運転する
電源として使用され、余剰電力は、系統連係し、電力会社へ売電される
事を特徴とする請求項１、２、３、４の
何れか一項に記載のマンホールとマンホールポンプ場発電システム。
【請求項６】
前記ハイブリッドマンホールポンプは、モーター部、連結部と
ポンプ部で構成され、前記モーター部の回転子は、永久磁石で構成され、
前記ポンプ部内の前記羽根車は、軽量化し、逆回転発電効率を高め、
汚物の付着阻止を図り、翼部は破砕機能を有する事を特徴とする
請求項１、２、３、４、５の何れか一項に記載の
マンホールとマンホールポンプ場発電システム。
【請求項７】
前記破砕加速機は、破砕加速ローターと破砕加速モーターで構成され、
前記破砕加速ローターは、円盤状で汚物の破砕と流速の加速の為の翼を
放物線状に有し、軽量化と汚物の付着阻止を図り、前記破砕加速
モーターは、前記破砕加速ローターを高速回転させる事を特徴
とする請求項１、２、３、４、５、６の何れか一項に記載の
マンホールとマンホールポンプ場発電システム。
【請求項８】
前記新型予旋回槽は、FRP製で、ポンプ槽の仕切りをなくし、楕円形の
ポンプ槽で、前記ハイブリッドマンホールポンプ２台が、前記楕円型の
ポンプ槽に、同一に併設される事を特徴とする
請求項１、２、３、４、５、６、７の何れか一項に記載の
マンホールとマンホールポンプ場発電システム。
【請求項１】
流入管から流入した汚水を貯留するマンホールや、前記マンホールの
中にマンホールポンプを据え付けたマンホールポンプ場の槽内に流入し
落下する汚水を受け止める既設導水路に流入水発電機を取り付けし、発電
する方法と、前記発電した電気を流入水発電機制御盤へ送る方法と、前記
マンホールポンプ場内の前記マンホールポンプをハイブリッド
マンホールポンプに取替し、前記汚水を前記ハイブリッドマンホール
ポンプの吐出口を通し、前記ハイブリッドマンホールポンプの羽根車に
あて、前記羽根車を逆回転させて発電し、その発電した電気をマンホール
ポンプ発電制御盤へ送る方法を持つ事を特徴とする
マンホールとマンホールポンプ場発電システム。
【請求項２】
前記マンホールで、前記流入管から流入した前記汚水を受け止める
位置に鉛直に前記既設導水路が設けられていて、前記汚水は、前記
導水路の内側を真下に落ちて行き、スリッターは、前記既設導水路の
内側で、前記流入した前記汚水を受け止める位置で、前記汚水中の汚物
を斜めに落とし、前記汚水のみ真下に落とす様な角度を持って取り付け
られ、その真下で前記スリッターを通った前記汚水を受け止める位置に
前記流入水発電機用羽根車を取り付けし、前記流入水発電機本体を前記
既設導水路の外側に取り付けし、前記羽根車と前記流入水発電機本体を
駆動軸で繋ぎ発電する事を特徴とする
請求項１に記載のマンホールとマンホールポンプ場発電システム。
【請求項３】
前記流入水発電機制御盤を地上の前記マンホールの近辺に取り付け
し、前記流入水発電機が発電した電気を前記流入水発電機制御盤へ送り、
前記流入水発電機制御盤は、前記発電した前記電気をインバーター、
コンバーターし、系統連係し電力会社へ売電する事を特徴とする
請求項１、２の何れか一項に記載の
マンホールとマンホールポンプ場発電システム。
【請求項４】
２以上の前記マンホールポンプ、２以上の垂直吐出管、２以上の
仕切り弁と２以上の逆止弁を備え、予旋回槽が装備された標準型
前記マンホールポンプ場において、前記流入管の末端部に水センサー、
流入側電動三方弁と破砕加速機を新設し、その下に２以上の加速後電動
三方弁を併設し、２以上の前記逆止弁と２以上の前記垂直吐出管の間に
各々ポンプ側電動三方弁を挿入し、前記加速後電動三方弁と前記ポンプ
側電動三方弁を各々新設配管で繋ぎ、前記予旋回槽を新型予旋回槽に
変え、前記マンホールポンプを前期ハイブリッドマンホールポンプに
置き換える事を特徴とする請求項１、２、３の何れか一項に記載の
マンホールとマンホールポンプ場発電システム。
【請求項５】
前記マンホールポンプ発電制御盤を地上の前記マンホールポンプ場
の近辺に取り付けし、通常の商用電源でのポンプ運転機能と、前記流入
側電動三方弁、前記破砕加速機、前記加速後電動三方弁、前記ポンプ側
電動三方弁と前記ハイブリッドマンホールポンプを使った発電をする
為の制御機能を有し、前記ハイブリッドマンホールポンプが発電した
電気を前記商用電源と同じ性能の電気に変換する、コンバーター、
インバーター機能を有し、前記コンバーター、前記インバーターされた
電気は、前記ハイブリッドマンホールポンプをポンプとして運転する
電源として使用され、余剰電力は、系統連係し、電力会社へ売電される
事を特徴とする請求項１、２、３、４の
何れか一項に記載のマンホールとマンホールポンプ場発電システム。
【請求項６】
前記ハイブリッドマンホールポンプは、モーター部、連結部と
ポンプ部で構成され、前記モーター部の回転子は、永久磁石で構成され、
前記ポンプ部内の前記羽根車は、軽量化し、逆回転発電効率を高め、
汚物の付着阻止を図り、翼部は破砕機能を有する事を特徴とする
請求項１、２、３、４、５の何れか一項に記載の
マンホールとマンホールポンプ場発電システム。
【請求項７】
前記破砕加速機は、破砕加速ローターと破砕加速モーターで構成され、
前記破砕加速ローターは、円盤状で汚物の破砕と流速の加速の為の翼を
放物線状に有し、軽量化と汚物の付着阻止を図り、前記破砕加速
モーターは、前記破砕加速ローターを高速回転させる事を特徴
とする請求項１、２、３、４、５、６の何れか一項に記載の
マンホールとマンホールポンプ場発電システム。
【請求項８】
前記新型予旋回槽は、FRP製で、ポンプ槽の仕切りをなくし、楕円形の
ポンプ槽で、前記ハイブリッドマンホールポンプ２台が、前記楕円型の
ポンプ槽に、同一に併設される事を特徴とする
請求項１、２、３、４、５、６、７の何れか一項に記載の
マンホールとマンホールポンプ場発電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１４９２５（Ｐ２０１３−１４９２５Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４７８０２（Ｐ２０１１−１４７８０２）
【出願日】平成２３年７月２日（２０１１．７．２）
【特許番号】特許第４８７８６５６号（Ｐ４８７８６５６）
【特許公報発行日】平成２４年２月１５日（２０１２．２．１５）
【出願人】（７１０００７３９７）株式会社オージーエイ (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２日（２０１１．７．２）
【特許番号】特許第４８７８６５６号（Ｐ４８７８６５６）
【特許公報発行日】平成２４年２月１５日（２０１２．２．１５）
【出願人】（７１０００７３９７）株式会社オージーエイ (8)
【Ｆターム（参考）】
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