先行待機ポンプ
【課題】水面変動によるハンチングが生じ難いように改善された先行待機ポンプを提供する。
【解決手段】ポンプケーシング３の羽根車１１を収容する部分よりも流体流れ方向で上流側に一端２１ａが開口され、かつ、他端２１ｂが吸込水槽２内に開放される気水混合用の通気路２１を有する先行待機ポンプにおいて、通気路２１は、吸込水槽２に設定される最高水位ＨＷＬより高い位置にて折り返される折返し部２１ｃを一端２１ａと他端２１ｂとの間に形成される全体として略逆Ｕ字状の流路に形成されるとともに、折返し部２１ｃと他端２１ｂとの上下間における通気路２１に一端２３ａが接続され、かつ、他端２３ｂが大気開放されるＵ字管２３を有する吸込み構造部Ａが設けられている。
【解決手段】ポンプケーシング３の羽根車１１を収容する部分よりも流体流れ方向で上流側に一端２１ａが開口され、かつ、他端２１ｂが吸込水槽２内に開放される気水混合用の通気路２１を有する先行待機ポンプにおいて、通気路２１は、吸込水槽２に設定される最高水位ＨＷＬより高い位置にて折り返される折返し部２１ｃを一端２１ａと他端２１ｂとの間に形成される全体として略逆Ｕ字状の流路に形成されるとともに、折返し部２１ｃと他端２１ｂとの上下間における通気路２１に一端２３ａが接続され、かつ、他端２３ｂが大気開放されるＵ字管２３を有する吸込み構造部Ａが設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先行待機ポンプの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
排水機場の吸込水槽等に設置される先行待機ポンプは、吸込水槽の水位が上昇する前段階で運転を開始すること、即ち、待機運転されることが可能なポンプである。この待機運転が可能であることにより、頻繁な始動・停止が解消され、自己流量調整機能によって低水位運転が可能であるとともに、ゲリラ豪雨等による急激に流入する水の排水にも迅速に対応することができるという優れた利点を持ち、近年では多用されてきている。
【０００３】
このような先行待機ポンプの従来例としては、特許文献１において開示される立軸ポンプ構造の先行待機型ポンプや、特許文献２において開示される立軸ポンプ等が知られている。いずれのポンプでも、羽根車よりも下方のポンプケーシングに内部連通して上方に突設される通気路（空気管）を持つことを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２２８９８０号公報
【特許文献２】特開２００４−２３９２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、通気路の他端が吸込水槽内に単に開放されている形態の場合には、水面の波立ちによって通気路先端面の開閉が繰り返されることによるハンチング現象が発生し易いという不都合な面があり、改善の余地が残されているものであった。
【０００６】
本発明の目的は、水面変動によるハンチングが生じ難いように改善された先行待機ポンプを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、ポンプケーシング３の羽根車１１を収容する部分よりも流体流れ方向で上流側に一端２１ａが開口され、かつ、他端２１ｂが吸込水槽２内に開放される気水混合用の通気路２１を有する先行待機ポンプにおいて、
前記通気路２１は、前記吸込水槽２に設定される最高水位ＨＷＬより高い位置にて折り返される折返し部２１ｃが前記一端２１ａと前記他端２１ｂとの間に形成される全体として略逆Ｕ字状の管によって形成されるとともに、前記折返し部２１ｃと前記他端２１ｂとの上下間における前記通気路２１に一端２３ａが接続され、かつ、他端２３ｂが水位変動に伴い大気開放されるＵ字状の流路２３を有する吸込み構造部Ａが設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の先行待機ポンプにおいて、前記吸込み構造部Ａの他端２３ｂが、気水混合用空気を導入する水位と略同じか上側位置で開口しており、前記通気路２１の他端２１ｂが前記空気を導入する水位より下側位置で開口していることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の先行待機ポンプにおいて、前記通気路２１の折返し部２１ｃの位置が、前記ポンプケーシング３内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ことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の先行待機ポンプにおいて、前記吸込水槽２の水位が、前記吸込水槽２における前記気水混合用の通気路２１からポンプケーシング３内に吸込まれる空気を導入しながら揚水する気水混合運転を行う水位より低い水位になると、前記ポンプケーシング３の前記羽根車１１より下方の部分に空気を導入することで揚水を遮断するための気水切替用の通気路２２が配備されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の先行待機ポンプにおいて、前記気水切替用の通気路２２は、吸込水槽２に設定される最高水位ＨＷＬより高い位置にて折り返される折返し部２２ｃが前記一端２２ａと前記他端２２ｂとの間に形成される全体として略逆Ｕ字状の管によって形成されるとともに、前記折返し部２２ｃと前記他端２２ｂとの上下間における前記通気路２２に一端３０ａが接続され、かつ、他端３０ｂが大気開放されるＵ字状の流路管３０を有する吸込み構造部Ｂが設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて説明するが、Ｕ字状の流路を有する吸込み構造部を有することにより、水面開閉に水位差ができて気水混合用の通気路でハンチングし難くなる。その結果、水面変動によるハンチングが生じ難いように改善される先行待機ポンプを提供することができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、吸込み構造部の他端が気水混合用空気を導入する水位と略同じか上側位置で開口しており、通気路の他端が前記空気を導入する水位より下側位置で開口することにより、気水混合用空気導入水位においてハンチングが生じ難いように改善される先行待機ポンプを提供することができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、折返し部がポンプケーシング内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ることより、逆Ｕ字状の通気路の折返し部を越えて水が吸い上げられることがないので、通気路から吸込まれたゴミが折返し部に詰まる可能性を少なくすることができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、揚水遮断に十分な空気量を揚水遮断時にのみ導入することができるとともに、気水混合運転時に導入する空気量の適正化を容易に図ることができ、気水混合用給気口だけで空気を導入する場合よりも渦の発生や振動を抑えることができる。この結果、ポンプの強度を上げる必要がなくポンプを軽量化することができ、排水機場の床強度も上げる必要がなくなる場合もある。
【００１６】
請求項５発明によれば、気水切替用の通気路の揚水遮断水位近傍での水面変動による揚水状態と待機状態とのハンチングを防止できるので、振動の発生等を効果的に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１による先行待機ポンプの構造を示す断面図
【図２】実施例２による先行待機ポンプの構造を示す断面図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明による先行待機ポンプの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。実施例１は気水混合用空気管のみ有する先行待機ポンプであり、実施例２は気水混合用空気管と気水切替用空気管との双方を有する先行待機ポンプである。
【００１９】
〔実施例１〕
実施例１による先行待機ポンプ１は、図１に示すように、排水機場の吸込水槽２内に流入する雨水等の水を下流側に排水する立軸ポンプとして構成されている。上下方向（鉛直方向）に延びるポンプケーシング３は、直管状の揚水管４と、揚水管４の下端に連結されるポンプケース５と、ポンプケース５の下端に連結される吸込管（ベルマウス）６と、揚水管４の上端に連結されて上下方向から水平方向に湾曲する吐出エルボ７とを有して構成されている。吸込管６の下端（ポンプケーシング３の下端）には吸込口８を有し、吐出エルボ７の吐出口９（ポンプケーシング３の上端）には吐出管（排水管）１０が連結されている。
【００２０】
主軸１３を介してポンプケース５内に回転自在に配設される羽根車１１は、主軸１３に一体回転状態に嵌装される羽根基部１１Ａと、その羽根基部１１Ａから延びる複数の羽根部１１Ｂとによって構成されている。羽根車１１より上方（水の流れ方向の下流側）のポンプケース５内には、複数の案内羽根１２が配設されている。上下方向に延びる主軸１３は、ポンプケーシング３の中心に複数の軸受１４、１５、１６を介して回転自在に支持され、主軸１３の下端に羽根車１１が一体回転状態に取付けられている。
【００２１】
中間軸受１４，１５の各外面はそれぞれ支持板１４ａ、１５ａによって揚水管４の内面に固定されている。主軸１３の上端部は、吐出エルボ７に対して回転自在、かつ、水密に貫通してポンプケーシング３の外部に突出されており、エンジン、電動機等の駆動源及び減速機構等を有して成る回転駆動機構１７に連動連結されている。
【００２２】
ポンプケーシング３の上部には据え付け用のフランジ１８が設けられ、吸込水槽２の上面を覆っている排水機場のコンクリート製の床１９にはフランジ１８より下側の先行待機ポンプ１を挿通可能な挿通孔２０が設けられている。先行待機ポンプ１は、フランジ１８より下側の部分が挿通孔２０を介して吸込水槽２内に吊り下げられた状態で、環状板２９にフランジ１８を介して据え付けられている。
【００２３】
そして、先行待機ポンプ１は、吸込水槽２の水位ＷＬが後述する最低水位（渦の生じないポンピングが可能な最低水位の一例であり、気水混合運転を行うための水位の最上位でもある）ＬＷＬ以下の状態において、羽根車１１より下方のポンプケーシング３内に空気を導入しながら揚水することで排水量を低下させるための気水混合用空気管（気水混合用の通気路の一例）２１を備えている。そして、気水混合用空気管２１の基端（一端）２１ａは、吸込管６における羽根車１１より下方の管壁に取付けられて吸込管６の内部に連通する開口２５を有している。尚、２ａは吸込水槽２の底壁である。
【００２４】
気水混合用空気管２１は、上端に折返し部を有して逆Ｕ字形に曲げ形成されており、上端の折返し部が床１９より上側に配置されて環状板２９に支持されている。そして、両端部が挿通孔２０を介して吸込水槽２内に延ばされ、基端２１ａは下方に延ばされて前述のように吸込管６に接続され、他端も下方に延ばされて開口２５より若干低い高さ位置にて開放される下端（他端）２１ｂを有するとともに、途中から分岐されて側面視でＵ字状を呈する吸込み構造部Ａが装備されている。気水混合用空気管２１の先端２１ｂは、最低水位ＬＷＬの下方に設定される揚水遮断水位ＳＷＬより下方に位置している。
【００２５】
吸込み構造部Ａは、気水混合用空気管２１上端の折返し部２１ｃと下端２１ｂとの上下間から分岐される分岐管２７と、その分岐管２７に続くＵ字管（Ｕ字状の流路の一例）２３とを有して構成されている。Ｕ字管２３は、その両端（上端）の水平（又は略水平）な分岐管２７の終端でもある始端２３ａと上端（開口）２３ｂとが、最低水位ＬＷＬより若干上の高さ位置となるように設けられている。Ｕ字管２３下端の水平（又は略水平）な折返し部２３ｃは、本実施例ではその上面が最低水位ＬＷＬに略等しい水位に沿うように設けられている。つまり、気水混合用空気管２１は高低差のある２つの給気口、即ち、Ｕ字管２３の折返し部２３ｃの下面より下方に配置される下側の吸気口である下端２１ｂと、上側の吸気口である上端２３ｂとを備えている。
【００２６】
気水混合用空気管２１に吸込み構造部Ａを設けたことにより、水面開閉に水位差ができ、吸込水槽２の僅かな水位変動による気水混合用空気管２１のハンチング現象（水位の上昇による最低水位ＬＷＬより上での空気を含まない揚水と空気を含まない揚水によって水位が最低水位ＬＷＬより低下して気水混合運転を交互に繰り返す現象）が発生し難くなるという優れた効果が発揮される。尚、本実施例では、下側の吸気口である気水混合用空気管２１の下端２１ｂを揚水遮断水位ＳＷＬよりも下方にすることで、下端２１ｂが常に没水状態となり、この部分からゴミを吸込むおそれを低減することができるが、必ずしもこのように設定する必要はなく、Ｕ字管２３の折返し部２３ｃの上端より下であればよい。
【００２７】
図１を参照して、先行待機ポンプ１の高さ方向の構造と水位ＷＬとの関係を説明する。まず、吸込水槽２にはその許容水位として、吸込水槽２に固有の最高水位ＨＷＬが設定されている。最高水位ＨＷＬより下方にはポンプ（ここでのポンプは、気水混合用空気管２１を備えていない立軸ポンプをいう。）に固有の最低水位ＬＷＬ（第一の所定水位の一例）が設定されている。最低水位ＬＷＬはそれ以下では吸込口８から渦、即ち、空気を吸い込み、振動や騒音が発生し、運転が継続できなくなる水位ＷＬに相当する。
【００２８】
そして、待機運転ポンプ１は、気水混合用としての気水混合用空気管２１を通して羽根車１１より下方のポンプケーシング３内に空気を導入しながら揚水することで排水量を自動的に調節しながら（低下させながら）運転することが可能である。これにより、最低水位ＬＷＬより低い水位ＷＬでの始動及び連続運転を可能にしたものであり、気水混合用空気管２１としての開口である上端２３ｂは、少なくとも水位ＷＬが最低水位ＬＷＬより低下したときに大気中に開放される位置に設けておけば良い。
【００２９】
気水混合用空気管２１は、上端に折返し部を有する逆Ｕ字形に曲げられて折返し部２１ｃに形成されており、折返し部２１ｃが床１９より上側に配置されている。そして、両端部が挿通孔２０を介して吸込水槽２内に延ばされ、一端２１ａが第一の開口２５に接続されている。尚、折返し部２１ｃは揚水に伴って第一の開口２５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おれば、逆Ｕ字状の空気管の折返し部２１ｃを越えて水が吸い上げられることがないので、空気管からのゴミなどが折返し部に詰まる可能性を少なくすることができる。
【００３０】
本実施例では、略最低水位ＬＷＬと同じ水位から揚水遮断水位ＳＷＬとの間において気水混合用空気を導入する場合を説明したが、これに限定されるものではなく、最低水位ＬＷＬより所定高さ上方から揚水遮断水位ＳＷＬとの間において気水混合用空気を導入するように設定してもよい。
【００３１】
〔実施例２〕
図２を参照して第２実施例の先行待機ポンプ１を説明する。尚、第１実施例の先行待機ポンプ１と同一部分には同一符号を付し、その説明がなされたものとする。
【００３２】
実施例２による先行待機ポンプ１は、図２に示すように、吸込水槽２の水位ＷＬが後述する最低水位ＬＷＬ以下の状態において、羽根車１１より下方のポンプケーシング３内に空気を導入しながら揚水することで排水量を低下させるための気水混合用と、気水混合運転して吸込水槽２の水位が最低水位ＬＷＬより低い揚水遮断水位ＳＷＬ（後述）になったときに、羽根車１１より下方のポンプケーシング３内に空気を導入することで揚水を遮断するための揚水遮断用の２系統の空気管、即ち気水混合用空気管２１、及び気水切替用としての揚水遮断用空気管（気水切替用の通気路の一例）２２とを備えている。
【００３３】
羽根車１１より下方の吸込管６の管壁には、気水混合用空気管２１の取付部となる内外面貫通の第一の開口（気水混合用空気導入口；ケーシング内の開口）２５と、揚水遮断用空気管２２の取付部となる第二の開口（揚水遮断用空気導入口；ケーシング内の開口）２６とが設けられている。
【００３４】
第一の開口２５は２つ（複数）あり、同じ高さ位置で等間隔に配置されている。第二の開口２６は１つであり、第一の開口２５に対して高低差を設けて羽根車１１の下端より下方で、かつ、第一の開口２５より上方に配置されるとともに、第一の開口２５に対して上下方向でも重ならないように周方向位置も異ならせて配置されている。しかも、第二の開口２６の周方向位置は、隣接する２つの第一の開口２５間の略中央に位置するように、第一の開口２５に対して周方向に位置ずれされている。従って、実施例２では、気水混合用空気管２１は、２本（複数本）備えられている。尚、気水混合用空気管２１の数はこれに限定されるものではない。
【００３５】
気水混合用空気管２１は、上端に折返し部を有する逆Ｕ字形に曲げられて折返し部２１ｃに形成されており、折返し部２１ｃが床１９より上側に配置されている。そして、両端部が挿通孔２０を介して吸込水槽２内に延ばされ、一端２１ａが第一の開口２５に接続されている。尚、折返し部２１ｃは揚水に伴って第一の開口２５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おれば、逆Ｕ字状の空気管の折返し部を越えて水が吸い上げられることがないので、空気管からのゴミなどが折返し部に詰まる可能性を少なくすることができる。
【００３６】
吸込み構造部Ａは、気水混合用空気管２１上端の折返し部２１ｃと下端２１ｂとの上下間から分岐される分岐管２７と、その分岐管２７に続くＵ字管２３とを有して構成されている。Ｕ字管２３は、その両端（上端）の水平（又は略水平）な分岐管２７の終端でもある始端２３ａと上端（開口）２３ｂとが、最低水位ＬＷＬと同等の高さ位置となるように設けられている。Ｕ字管２３下端の水平（又は略水平）な折返し部２３ｃは、その上面が最低水位ＬＷＬと揚水開始水位ＲＷＬとの上下間に位置するように設けられている。つまり、気水混合用空気管２１は高低差のある２つの給気口、即ち、Ｕ字管２３の折返し部２３ｃの下面より下方に配置される下側の吸気口である下端２１ｂと、上側の吸気口である上端２３ｂとを備えている。
【００３７】
一方、揚水遮断用空気管２２は、気水混合用空気管２１と同様に、上端に折返し部２２ｃを有する逆Ｕ字形に曲げ形成されており、折返し部２２ｃが床１９より上側に配置されて環状板２９に支持されている。そして、両端部が挿通孔２０を介して吸込水槽２内に延ばされ、一端２２ａが第二の開口２６に接続されている。尚、折返し部２２ｃは揚水に伴って第二の開口２６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おれば、逆Ｕ字状の揚水遮断用空気管２２の折返し部２２ｃを越えて水が吸い上げられることがない。従って、揚水遮断用空気管２２からのゴミ等が折返し部２２ｃに詰まる可能性を少なくすることができる。
【００３８】
また、揚水遮断用空気管２２の先端２２ｂ（他端；第二の給気口の一例）は、水位ＷＬが後述する揚水遮断水位（「気水混合運転を行うための水位ＬＷＬより低い水位」の一例）ＳＷＬ以下に設けられる。従って、揚水遮断用空気管２２の先端２２ｂは、水位ＷＬが揚水遮断水位ＳＷＬに上昇するまでは大気中で開放され、水位ＷＬが揚水遮断水位ＳＷＬにまで上昇したときに吸込水槽２内の水によって塞がれる。即ち、揚水遮断用空気管２２の先端２２ｂによって開閉手段２４が構成されている。
【００３９】
実施例２においては、気水混合用と揚水遮断用とによる２系統の空気管２１，２２は、２本の気水混合用空気管２１から導入する空気量と１本の揚水遮断用空気管２２から導入する空気量が略同じになるような管径のものが使用されるのが望ましい。その場合、２本の気水混合用空気管２１に対し揚水遮断用空気管２２が１本であるから、各気水混合用空気管２１の管径は、揚水遮断用空気管２２の管径の略１／√２になる。
【００４０】
下端軸受１６の複数枚（例えば４枚）の支持板１６ａは、そのうち１枚の支持板１６ａの外端部が、軸方向から見て、第二の開口２６の羽根車回転方向上流側近傍で吸込管６の内面に連結されている。
【００４１】
吸込口８と第一の開口２５との間の吸込管６の外面には、渦発生防止板２８が設けられている。渦発生防止板２８は、水位ＷＬが揚水遮断水位ＳＷＬ付近まで低下したときにその水面と面接触する水平板で構成されている。水平板は、吸込口８より大きく、かつ、床１９の挿通孔２０よりも小さく形成されている。尚、渦発生防止板２８は、第一の開口２５より下方の吸込管６の外面に放射状に設ける複数の垂直板で構成しても良い。また、挿通孔２０よりも大きな水平板や垂直板を用いても良い。尚、渦発生防止版２８は、運転条件によっては省略することが可能である。
【００４２】
さて、図２に示すように、揚水遮断用空気管２２のハンチング現象〔水位の上昇による揚水遮断水位ＳＷＬより上での揚水開始状態（揚水状態）と揚水を開始することで揚水遮断水位ＳＷＬより水位が低下して揚水遮断（待機状態）を交互に繰り返す現象〕を防止するために、揚水遮断用空気管２２の上端折り返し部と先端２２ｂの間から分岐されたＵ字管３０を有する吸込み構造部Ｂ（気水切替用の吸込み構造部Ｂ）が装備されている。Ｕ字管３０は、その両端（上端）の略水平な基端（分岐端）３０ａの上面と先端（開口）３０ｂが、第二の開口２６の上端の水位ＷＬに略等しい閉水位ＹＷＬに沿うように設けられるとともに、下端の略水平な折返し部３０ｃの上面が、揚水遮断水位ＳＷＬに略等しい開水位ＸＷＬに沿うように設けられる。ここで、揚水遮断用空気管２２の先端２２ｂは、Ｕ字管３０の折返し部３０ｃの下面より下方に配置され、揚水遮断用空気管２２は、高低差のある２つの給気口、すなわち、上側の給気口であるＵ字管３０の先端３０ｂと下側の給気口である揚水遮断用空気管２２の先端２２ｂを第二の開口２６に連通させている。
【００４３】
揚水遮断水位ＳＷＬ以下から水位ＷＬが上昇する際は、管内に水がないので、Ｕ字管３０の先端３０ｂから空気を吸う。そして、閉水位ＹＷＬになると、Ｕ字管３０の先端３０ｂが水没することで閉じられるので、第二の開口２６からの空気の吸い込みがなくなり、第一の開口２５からのみ空気を吸い込む気水混合運転となる。
【００４４】
すなわち、揚水遮断水位ＳＷＬ以下からの水位ＷＬの上昇局面では、閉水位ＹＷＬまでは揚水遮断用空気管２２が大気中に開放保持されて、揚水遮断用空気管２２を通して第二の開口２６から空気が吸い込まれ、閉水位ＹＷＬ以上では揚水遮断用空気管２２が塞がれて、第二の開口２６からの空気の吸い込みがなくなる。このように水位ＷＬが上昇する方向のときにはＵ字環３０の先端３０ｂが開閉手段２４として機能する。
【００４５】
一方、最低水位ＬＷＬ以上から水位ＷＬが下降する際は、最低水位ＬＷＬまで水位ＷＬが下降しても、Ｕ字管３０の先端３０ｂと揚水遮断用空気管２２の先端２２ｂの両方とも水没している。閉水位ＹＷＬになると、Ｕ字管３０の先端３０ｂは大気中に出るが、Ｕ字管３０の先端３０ｂ側に溜まっている水は抜けきらないが、揚水遮断水位ＳＷＬ以下になれば、管内の水位がより低下し、Ｕ字管３０の折返し部３０ｃの上部より水面が下がればＵ字管３０の先端３０ｂから空気を吸う。
【００４６】
即ち、最低水位ＬＷＬ以上からの水位ＷＬが下降局面では、揚水遮断水位ＳＷＬまでは揚水遮断用空気管２２が塞がれて、第二の開口２６からの空気の吸い込みがない。揚水遮断水位ＳＷＬ以下では、揚水遮断用空気管２２が大気中に開放保持され、揚水遮断用空気管２２を通して第二の開口２６から空気が吸い込まれる。このように、水位ＷＬが低下する方向のときは、Ｕ字管３０の折返し部３０ｃが開閉手段２４として機能する。
【００４７】
実施例２による先行待機ポンプ１では、水位ＷＬの上昇時と下降時で異なる水位ＷＬで揚水遮断用空気管２２が大気に開放される。即ち、水位ＷＬの下降時には揚水遮断水位ＳＷＬ（開水位ＸＷＬ）で揚水遮断用空気管２２が大気に開放され、水位ＷＬの上昇時には揚水遮断水位ＳＷＬ（開水位ＸＷＬ）より高い閉水位ＹＷＬで揚水遮断用空気管２２が大気に開放される。故に、揚水遮断時にポンプケーシング３内から吸込水槽２への逆流等で水位ＷＬが再揚水開始水位ＣＷＬにまで上昇しても、揚水を開始せず、揚水遮断運転を続ける。従って、揚水遮断用空気管２２のハンチング現象を防止することができる。
【００４８】
ここで、揚水遮断用空気管２２から分岐されたＵ字管３０は必須ではなく、運転条件によっては省略することも可能である。また、実施例２では、気水混合用空気管２１の開口２５が揚水遮断用空気管２２の開口２６よりも上方にある例を示したが、その逆（開口２５を開口２６よりも下方に設ける）でもよいし、同じ高さであってもよい。Ｕ字状の流路の一例としたＵ字管３０を用いた例で説明を行ったが、中空容器の内部に仕切板を設けてＵ字状流路を形成したものであってもよい。さらに、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
２ 吸込水槽
３ ポンプケーシング
１１ 羽根車
２１ 気水混合用の通気路
２１ａ 一端
２１ｂ 他端
２１ｃ 折返し部
２２ 気水切替用の通気路
２３ Ｕ字状の流路
２３ａ 一端
２３ｂ 他端（開口）
Ａ 吸込み構造部
ＨＷＬ 最高水位
ＬＷＬ 最低水位（最上位）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先行待機ポンプの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
排水機場の吸込水槽等に設置される先行待機ポンプは、吸込水槽の水位が上昇する前段階で運転を開始すること、即ち、待機運転されることが可能なポンプである。この待機運転が可能であることにより、頻繁な始動・停止が解消され、自己流量調整機能によって低水位運転が可能であるとともに、ゲリラ豪雨等による急激に流入する水の排水にも迅速に対応することができるという優れた利点を持ち、近年では多用されてきている。
【０００３】
このような先行待機ポンプの従来例としては、特許文献１において開示される立軸ポンプ構造の先行待機型ポンプや、特許文献２において開示される立軸ポンプ等が知られている。いずれのポンプでも、羽根車よりも下方のポンプケーシングに内部連通して上方に突設される通気路（空気管）を持つことを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２２８９８０号公報
【特許文献２】特開２００４−２３９２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、通気路の他端が吸込水槽内に単に開放されている形態の場合には、水面の波立ちによって通気路先端面の開閉が繰り返されることによるハンチング現象が発生し易いという不都合な面があり、改善の余地が残されているものであった。
【０００６】
本発明の目的は、水面変動によるハンチングが生じ難いように改善された先行待機ポンプを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、ポンプケーシング３の羽根車１１を収容する部分よりも流体流れ方向で上流側に一端２１ａが開口され、かつ、他端２１ｂが吸込水槽２内に開放される気水混合用の通気路２１を有する先行待機ポンプにおいて、
前記通気路２１は、前記吸込水槽２に設定される最高水位ＨＷＬより高い位置にて折り返される折返し部２１ｃが前記一端２１ａと前記他端２１ｂとの間に形成される全体として略逆Ｕ字状の管によって形成されるとともに、前記折返し部２１ｃと前記他端２１ｂとの上下間における前記通気路２１に一端２３ａが接続され、かつ、他端２３ｂが水位変動に伴い大気開放されるＵ字状の流路２３を有する吸込み構造部Ａが設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の先行待機ポンプにおいて、前記吸込み構造部Ａの他端２３ｂが、気水混合用空気を導入する水位と略同じか上側位置で開口しており、前記通気路２１の他端２１ｂが前記空気を導入する水位より下側位置で開口していることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の先行待機ポンプにおいて、前記通気路２１の折返し部２１ｃの位置が、前記ポンプケーシング３内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ことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の先行待機ポンプにおいて、前記吸込水槽２の水位が、前記吸込水槽２における前記気水混合用の通気路２１からポンプケーシング３内に吸込まれる空気を導入しながら揚水する気水混合運転を行う水位より低い水位になると、前記ポンプケーシング３の前記羽根車１１より下方の部分に空気を導入することで揚水を遮断するための気水切替用の通気路２２が配備されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の先行待機ポンプにおいて、前記気水切替用の通気路２２は、吸込水槽２に設定される最高水位ＨＷＬより高い位置にて折り返される折返し部２２ｃが前記一端２２ａと前記他端２２ｂとの間に形成される全体として略逆Ｕ字状の管によって形成されるとともに、前記折返し部２２ｃと前記他端２２ｂとの上下間における前記通気路２２に一端３０ａが接続され、かつ、他端３０ｂが大気開放されるＵ字状の流路管３０を有する吸込み構造部Ｂが設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて説明するが、Ｕ字状の流路を有する吸込み構造部を有することにより、水面開閉に水位差ができて気水混合用の通気路でハンチングし難くなる。その結果、水面変動によるハンチングが生じ難いように改善される先行待機ポンプを提供することができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、吸込み構造部の他端が気水混合用空気を導入する水位と略同じか上側位置で開口しており、通気路の他端が前記空気を導入する水位より下側位置で開口することにより、気水混合用空気導入水位においてハンチングが生じ難いように改善される先行待機ポンプを提供することができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、折返し部がポンプケーシング内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ることより、逆Ｕ字状の通気路の折返し部を越えて水が吸い上げられることがないので、通気路から吸込まれたゴミが折返し部に詰まる可能性を少なくすることができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、揚水遮断に十分な空気量を揚水遮断時にのみ導入することができるとともに、気水混合運転時に導入する空気量の適正化を容易に図ることができ、気水混合用給気口だけで空気を導入する場合よりも渦の発生や振動を抑えることができる。この結果、ポンプの強度を上げる必要がなくポンプを軽量化することができ、排水機場の床強度も上げる必要がなくなる場合もある。
【００１６】
請求項５発明によれば、気水切替用の通気路の揚水遮断水位近傍での水面変動による揚水状態と待機状態とのハンチングを防止できるので、振動の発生等を効果的に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１による先行待機ポンプの構造を示す断面図
【図２】実施例２による先行待機ポンプの構造を示す断面図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明による先行待機ポンプの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。実施例１は気水混合用空気管のみ有する先行待機ポンプであり、実施例２は気水混合用空気管と気水切替用空気管との双方を有する先行待機ポンプである。
【００１９】
〔実施例１〕
実施例１による先行待機ポンプ１は、図１に示すように、排水機場の吸込水槽２内に流入する雨水等の水を下流側に排水する立軸ポンプとして構成されている。上下方向（鉛直方向）に延びるポンプケーシング３は、直管状の揚水管４と、揚水管４の下端に連結されるポンプケース５と、ポンプケース５の下端に連結される吸込管（ベルマウス）６と、揚水管４の上端に連結されて上下方向から水平方向に湾曲する吐出エルボ７とを有して構成されている。吸込管６の下端（ポンプケーシング３の下端）には吸込口８を有し、吐出エルボ７の吐出口９（ポンプケーシング３の上端）には吐出管（排水管）１０が連結されている。
【００２０】
主軸１３を介してポンプケース５内に回転自在に配設される羽根車１１は、主軸１３に一体回転状態に嵌装される羽根基部１１Ａと、その羽根基部１１Ａから延びる複数の羽根部１１Ｂとによって構成されている。羽根車１１より上方（水の流れ方向の下流側）のポンプケース５内には、複数の案内羽根１２が配設されている。上下方向に延びる主軸１３は、ポンプケーシング３の中心に複数の軸受１４、１５、１６を介して回転自在に支持され、主軸１３の下端に羽根車１１が一体回転状態に取付けられている。
【００２１】
中間軸受１４，１５の各外面はそれぞれ支持板１４ａ、１５ａによって揚水管４の内面に固定されている。主軸１３の上端部は、吐出エルボ７に対して回転自在、かつ、水密に貫通してポンプケーシング３の外部に突出されており、エンジン、電動機等の駆動源及び減速機構等を有して成る回転駆動機構１７に連動連結されている。
【００２２】
ポンプケーシング３の上部には据え付け用のフランジ１８が設けられ、吸込水槽２の上面を覆っている排水機場のコンクリート製の床１９にはフランジ１８より下側の先行待機ポンプ１を挿通可能な挿通孔２０が設けられている。先行待機ポンプ１は、フランジ１８より下側の部分が挿通孔２０を介して吸込水槽２内に吊り下げられた状態で、環状板２９にフランジ１８を介して据え付けられている。
【００２３】
そして、先行待機ポンプ１は、吸込水槽２の水位ＷＬが後述する最低水位（渦の生じないポンピングが可能な最低水位の一例であり、気水混合運転を行うための水位の最上位でもある）ＬＷＬ以下の状態において、羽根車１１より下方のポンプケーシング３内に空気を導入しながら揚水することで排水量を低下させるための気水混合用空気管（気水混合用の通気路の一例）２１を備えている。そして、気水混合用空気管２１の基端（一端）２１ａは、吸込管６における羽根車１１より下方の管壁に取付けられて吸込管６の内部に連通する開口２５を有している。尚、２ａは吸込水槽２の底壁である。
【００２４】
気水混合用空気管２１は、上端に折返し部を有して逆Ｕ字形に曲げ形成されており、上端の折返し部が床１９より上側に配置されて環状板２９に支持されている。そして、両端部が挿通孔２０を介して吸込水槽２内に延ばされ、基端２１ａは下方に延ばされて前述のように吸込管６に接続され、他端も下方に延ばされて開口２５より若干低い高さ位置にて開放される下端（他端）２１ｂを有するとともに、途中から分岐されて側面視でＵ字状を呈する吸込み構造部Ａが装備されている。気水混合用空気管２１の先端２１ｂは、最低水位ＬＷＬの下方に設定される揚水遮断水位ＳＷＬより下方に位置している。
【００２５】
吸込み構造部Ａは、気水混合用空気管２１上端の折返し部２１ｃと下端２１ｂとの上下間から分岐される分岐管２７と、その分岐管２７に続くＵ字管（Ｕ字状の流路の一例）２３とを有して構成されている。Ｕ字管２３は、その両端（上端）の水平（又は略水平）な分岐管２７の終端でもある始端２３ａと上端（開口）２３ｂとが、最低水位ＬＷＬより若干上の高さ位置となるように設けられている。Ｕ字管２３下端の水平（又は略水平）な折返し部２３ｃは、本実施例ではその上面が最低水位ＬＷＬに略等しい水位に沿うように設けられている。つまり、気水混合用空気管２１は高低差のある２つの給気口、即ち、Ｕ字管２３の折返し部２３ｃの下面より下方に配置される下側の吸気口である下端２１ｂと、上側の吸気口である上端２３ｂとを備えている。
【００２６】
気水混合用空気管２１に吸込み構造部Ａを設けたことにより、水面開閉に水位差ができ、吸込水槽２の僅かな水位変動による気水混合用空気管２１のハンチング現象（水位の上昇による最低水位ＬＷＬより上での空気を含まない揚水と空気を含まない揚水によって水位が最低水位ＬＷＬより低下して気水混合運転を交互に繰り返す現象）が発生し難くなるという優れた効果が発揮される。尚、本実施例では、下側の吸気口である気水混合用空気管２１の下端２１ｂを揚水遮断水位ＳＷＬよりも下方にすることで、下端２１ｂが常に没水状態となり、この部分からゴミを吸込むおそれを低減することができるが、必ずしもこのように設定する必要はなく、Ｕ字管２３の折返し部２３ｃの上端より下であればよい。
【００２７】
図１を参照して、先行待機ポンプ１の高さ方向の構造と水位ＷＬとの関係を説明する。まず、吸込水槽２にはその許容水位として、吸込水槽２に固有の最高水位ＨＷＬが設定されている。最高水位ＨＷＬより下方にはポンプ（ここでのポンプは、気水混合用空気管２１を備えていない立軸ポンプをいう。）に固有の最低水位ＬＷＬ（第一の所定水位の一例）が設定されている。最低水位ＬＷＬはそれ以下では吸込口８から渦、即ち、空気を吸い込み、振動や騒音が発生し、運転が継続できなくなる水位ＷＬに相当する。
【００２８】
そして、待機運転ポンプ１は、気水混合用としての気水混合用空気管２１を通して羽根車１１より下方のポンプケーシング３内に空気を導入しながら揚水することで排水量を自動的に調節しながら（低下させながら）運転することが可能である。これにより、最低水位ＬＷＬより低い水位ＷＬでの始動及び連続運転を可能にしたものであり、気水混合用空気管２１としての開口である上端２３ｂは、少なくとも水位ＷＬが最低水位ＬＷＬより低下したときに大気中に開放される位置に設けておけば良い。
【００２９】
気水混合用空気管２１は、上端に折返し部を有する逆Ｕ字形に曲げられて折返し部２１ｃに形成されており、折返し部２１ｃが床１９より上側に配置されている。そして、両端部が挿通孔２０を介して吸込水槽２内に延ばされ、一端２１ａが第一の開口２５に接続されている。尚、折返し部２１ｃは揚水に伴って第一の開口２５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おれば、逆Ｕ字状の空気管の折返し部２１ｃを越えて水が吸い上げられることがないので、空気管からのゴミなどが折返し部に詰まる可能性を少なくすることができる。
【００３０】
本実施例では、略最低水位ＬＷＬと同じ水位から揚水遮断水位ＳＷＬとの間において気水混合用空気を導入する場合を説明したが、これに限定されるものではなく、最低水位ＬＷＬより所定高さ上方から揚水遮断水位ＳＷＬとの間において気水混合用空気を導入するように設定してもよい。
【００３１】
〔実施例２〕
図２を参照して第２実施例の先行待機ポンプ１を説明する。尚、第１実施例の先行待機ポンプ１と同一部分には同一符号を付し、その説明がなされたものとする。
【００３２】
実施例２による先行待機ポンプ１は、図２に示すように、吸込水槽２の水位ＷＬが後述する最低水位ＬＷＬ以下の状態において、羽根車１１より下方のポンプケーシング３内に空気を導入しながら揚水することで排水量を低下させるための気水混合用と、気水混合運転して吸込水槽２の水位が最低水位ＬＷＬより低い揚水遮断水位ＳＷＬ（後述）になったときに、羽根車１１より下方のポンプケーシング３内に空気を導入することで揚水を遮断するための揚水遮断用の２系統の空気管、即ち気水混合用空気管２１、及び気水切替用としての揚水遮断用空気管（気水切替用の通気路の一例）２２とを備えている。
【００３３】
羽根車１１より下方の吸込管６の管壁には、気水混合用空気管２１の取付部となる内外面貫通の第一の開口（気水混合用空気導入口；ケーシング内の開口）２５と、揚水遮断用空気管２２の取付部となる第二の開口（揚水遮断用空気導入口；ケーシング内の開口）２６とが設けられている。
【００３４】
第一の開口２５は２つ（複数）あり、同じ高さ位置で等間隔に配置されている。第二の開口２６は１つであり、第一の開口２５に対して高低差を設けて羽根車１１の下端より下方で、かつ、第一の開口２５より上方に配置されるとともに、第一の開口２５に対して上下方向でも重ならないように周方向位置も異ならせて配置されている。しかも、第二の開口２６の周方向位置は、隣接する２つの第一の開口２５間の略中央に位置するように、第一の開口２５に対して周方向に位置ずれされている。従って、実施例２では、気水混合用空気管２１は、２本（複数本）備えられている。尚、気水混合用空気管２１の数はこれに限定されるものではない。
【００３５】
気水混合用空気管２１は、上端に折返し部を有する逆Ｕ字形に曲げられて折返し部２１ｃに形成されており、折返し部２１ｃが床１９より上側に配置されている。そして、両端部が挿通孔２０を介して吸込水槽２内に延ばされ、一端２１ａが第一の開口２５に接続されている。尚、折返し部２１ｃは揚水に伴って第一の開口２５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おれば、逆Ｕ字状の空気管の折返し部を越えて水が吸い上げられることがないので、空気管からのゴミなどが折返し部に詰まる可能性を少なくすることができる。
【００３６】
吸込み構造部Ａは、気水混合用空気管２１上端の折返し部２１ｃと下端２１ｂとの上下間から分岐される分岐管２７と、その分岐管２７に続くＵ字管２３とを有して構成されている。Ｕ字管２３は、その両端（上端）の水平（又は略水平）な分岐管２７の終端でもある始端２３ａと上端（開口）２３ｂとが、最低水位ＬＷＬと同等の高さ位置となるように設けられている。Ｕ字管２３下端の水平（又は略水平）な折返し部２３ｃは、その上面が最低水位ＬＷＬと揚水開始水位ＲＷＬとの上下間に位置するように設けられている。つまり、気水混合用空気管２１は高低差のある２つの給気口、即ち、Ｕ字管２３の折返し部２３ｃの下面より下方に配置される下側の吸気口である下端２１ｂと、上側の吸気口である上端２３ｂとを備えている。
【００３７】
一方、揚水遮断用空気管２２は、気水混合用空気管２１と同様に、上端に折返し部２２ｃを有する逆Ｕ字形に曲げ形成されており、折返し部２２ｃが床１９より上側に配置されて環状板２９に支持されている。そして、両端部が挿通孔２０を介して吸込水槽２内に延ばされ、一端２２ａが第二の開口２６に接続されている。尚、折返し部２２ｃは揚水に伴って第二の開口２６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おれば、逆Ｕ字状の揚水遮断用空気管２２の折返し部２２ｃを越えて水が吸い上げられることがない。従って、揚水遮断用空気管２２からのゴミ等が折返し部２２ｃに詰まる可能性を少なくすることができる。
【００３８】
また、揚水遮断用空気管２２の先端２２ｂ（他端；第二の給気口の一例）は、水位ＷＬが後述する揚水遮断水位（「気水混合運転を行うための水位ＬＷＬより低い水位」の一例）ＳＷＬ以下に設けられる。従って、揚水遮断用空気管２２の先端２２ｂは、水位ＷＬが揚水遮断水位ＳＷＬに上昇するまでは大気中で開放され、水位ＷＬが揚水遮断水位ＳＷＬにまで上昇したときに吸込水槽２内の水によって塞がれる。即ち、揚水遮断用空気管２２の先端２２ｂによって開閉手段２４が構成されている。
【００３９】
実施例２においては、気水混合用と揚水遮断用とによる２系統の空気管２１，２２は、２本の気水混合用空気管２１から導入する空気量と１本の揚水遮断用空気管２２から導入する空気量が略同じになるような管径のものが使用されるのが望ましい。その場合、２本の気水混合用空気管２１に対し揚水遮断用空気管２２が１本であるから、各気水混合用空気管２１の管径は、揚水遮断用空気管２２の管径の略１／√２になる。
【００４０】
下端軸受１６の複数枚（例えば４枚）の支持板１６ａは、そのうち１枚の支持板１６ａの外端部が、軸方向から見て、第二の開口２６の羽根車回転方向上流側近傍で吸込管６の内面に連結されている。
【００４１】
吸込口８と第一の開口２５との間の吸込管６の外面には、渦発生防止板２８が設けられている。渦発生防止板２８は、水位ＷＬが揚水遮断水位ＳＷＬ付近まで低下したときにその水面と面接触する水平板で構成されている。水平板は、吸込口８より大きく、かつ、床１９の挿通孔２０よりも小さく形成されている。尚、渦発生防止板２８は、第一の開口２５より下方の吸込管６の外面に放射状に設ける複数の垂直板で構成しても良い。また、挿通孔２０よりも大きな水平板や垂直板を用いても良い。尚、渦発生防止版２８は、運転条件によっては省略することが可能である。
【００４２】
さて、図２に示すように、揚水遮断用空気管２２のハンチング現象〔水位の上昇による揚水遮断水位ＳＷＬより上での揚水開始状態（揚水状態）と揚水を開始することで揚水遮断水位ＳＷＬより水位が低下して揚水遮断（待機状態）を交互に繰り返す現象〕を防止するために、揚水遮断用空気管２２の上端折り返し部と先端２２ｂの間から分岐されたＵ字管３０を有する吸込み構造部Ｂ（気水切替用の吸込み構造部Ｂ）が装備されている。Ｕ字管３０は、その両端（上端）の略水平な基端（分岐端）３０ａの上面と先端（開口）３０ｂが、第二の開口２６の上端の水位ＷＬに略等しい閉水位ＹＷＬに沿うように設けられるとともに、下端の略水平な折返し部３０ｃの上面が、揚水遮断水位ＳＷＬに略等しい開水位ＸＷＬに沿うように設けられる。ここで、揚水遮断用空気管２２の先端２２ｂは、Ｕ字管３０の折返し部３０ｃの下面より下方に配置され、揚水遮断用空気管２２は、高低差のある２つの給気口、すなわち、上側の給気口であるＵ字管３０の先端３０ｂと下側の給気口である揚水遮断用空気管２２の先端２２ｂを第二の開口２６に連通させている。
【００４３】
揚水遮断水位ＳＷＬ以下から水位ＷＬが上昇する際は、管内に水がないので、Ｕ字管３０の先端３０ｂから空気を吸う。そして、閉水位ＹＷＬになると、Ｕ字管３０の先端３０ｂが水没することで閉じられるので、第二の開口２６からの空気の吸い込みがなくなり、第一の開口２５からのみ空気を吸い込む気水混合運転となる。
【００４４】
すなわち、揚水遮断水位ＳＷＬ以下からの水位ＷＬの上昇局面では、閉水位ＹＷＬまでは揚水遮断用空気管２２が大気中に開放保持されて、揚水遮断用空気管２２を通して第二の開口２６から空気が吸い込まれ、閉水位ＹＷＬ以上では揚水遮断用空気管２２が塞がれて、第二の開口２６からの空気の吸い込みがなくなる。このように水位ＷＬが上昇する方向のときにはＵ字環３０の先端３０ｂが開閉手段２４として機能する。
【００４５】
一方、最低水位ＬＷＬ以上から水位ＷＬが下降する際は、最低水位ＬＷＬまで水位ＷＬが下降しても、Ｕ字管３０の先端３０ｂと揚水遮断用空気管２２の先端２２ｂの両方とも水没している。閉水位ＹＷＬになると、Ｕ字管３０の先端３０ｂは大気中に出るが、Ｕ字管３０の先端３０ｂ側に溜まっている水は抜けきらないが、揚水遮断水位ＳＷＬ以下になれば、管内の水位がより低下し、Ｕ字管３０の折返し部３０ｃの上部より水面が下がればＵ字管３０の先端３０ｂから空気を吸う。
【００４６】
即ち、最低水位ＬＷＬ以上からの水位ＷＬが下降局面では、揚水遮断水位ＳＷＬまでは揚水遮断用空気管２２が塞がれて、第二の開口２６からの空気の吸い込みがない。揚水遮断水位ＳＷＬ以下では、揚水遮断用空気管２２が大気中に開放保持され、揚水遮断用空気管２２を通して第二の開口２６から空気が吸い込まれる。このように、水位ＷＬが低下する方向のときは、Ｕ字管３０の折返し部３０ｃが開閉手段２４として機能する。
【００４７】
実施例２による先行待機ポンプ１では、水位ＷＬの上昇時と下降時で異なる水位ＷＬで揚水遮断用空気管２２が大気に開放される。即ち、水位ＷＬの下降時には揚水遮断水位ＳＷＬ（開水位ＸＷＬ）で揚水遮断用空気管２２が大気に開放され、水位ＷＬの上昇時には揚水遮断水位ＳＷＬ（開水位ＸＷＬ）より高い閉水位ＹＷＬで揚水遮断用空気管２２が大気に開放される。故に、揚水遮断時にポンプケーシング３内から吸込水槽２への逆流等で水位ＷＬが再揚水開始水位ＣＷＬにまで上昇しても、揚水を開始せず、揚水遮断運転を続ける。従って、揚水遮断用空気管２２のハンチング現象を防止することができる。
【００４８】
ここで、揚水遮断用空気管２２から分岐されたＵ字管３０は必須ではなく、運転条件によっては省略することも可能である。また、実施例２では、気水混合用空気管２１の開口２５が揚水遮断用空気管２２の開口２６よりも上方にある例を示したが、その逆（開口２５を開口２６よりも下方に設ける）でもよいし、同じ高さであってもよい。Ｕ字状の流路の一例としたＵ字管３０を用いた例で説明を行ったが、中空容器の内部に仕切板を設けてＵ字状流路を形成したものであってもよい。さらに、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
２ 吸込水槽
３ ポンプケーシング
１１ 羽根車
２１ 気水混合用の通気路
２１ａ 一端
２１ｂ 他端
２１ｃ 折返し部
２２ 気水切替用の通気路
２３ Ｕ字状の流路
２３ａ 一端
２３ｂ 他端（開口）
Ａ 吸込み構造部
ＨＷＬ 最高水位
ＬＷＬ 最低水位（最上位）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプケーシングの羽根車を収容する部分よりも流体流れ方向で上流側に一端が開口され、かつ、他端が吸込水槽内に開放される気水混合用の通気路を有する先行待機ポンプであって、
前記通気路は、前記吸込水槽に設定される最高水位より高い位置にて折り返される折返し部が前記一端と前記他端との間に形成される全体として略逆Ｕ字状の管によって形成されるとともに、前記折返し部と前記他端との上下間における前記通気路に一端が接続され、かつ、他端が大気開放されるＵ字状の流路を有する吸込み構造部が設けられている先行待機ポンプ。
【請求項２】
前記吸込み構造部の他端が、気水混合用空気を導入する水位と略同じか上側位置で開口しており、前記通気路の他端が前記空気を導入する水位より下側位置で開口している請求項１に記載の先行待機ポンプ。
【請求項３】
前記通気路の折返し部の位置が、前記ポンプケーシング内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請求項1又は請求項２に記載の先行待機ポンプ。
【請求項４】
前記吸込水槽の水位が、前記吸込水槽における前記気水混合用の通気路からポンプケーシング内に吸込まれる空気を導入しながら揚水する気水混合運転を行う水位より低い水位になると、前記ポンプケーシングの前記羽根車より下方の部分に空気を導入することで揚水を遮断するための気水切替用の通気路が配備されている請求項１〜３の何れか一項に記載の先行待機ポンプ。
【請求項５】
前記気水切替用の通気路は、吸込水槽に設定される最高水位より高い位置にて折り返される折返し部が前記一端と前記他端との間に形成される全体として略逆Ｕ字状の管によって形成されるとともに、前記折返し部と前記他端との上下間における前記通気路に一端が接続され、かつ、他端が大気開放されるＵ字状の流路管を有する吸込み構造部が設けられている請求項４に記載の先行待機ポンプ。
【請求項１】
ポンプケーシングの羽根車を収容する部分よりも流体流れ方向で上流側に一端が開口され、かつ、他端が吸込水槽内に開放される気水混合用の通気路を有する先行待機ポンプであって、
前記通気路は、前記吸込水槽に設定される最高水位より高い位置にて折り返される折返し部が前記一端と前記他端との間に形成される全体として略逆Ｕ字状の管によって形成されるとともに、前記折返し部と前記他端との上下間における前記通気路に一端が接続され、かつ、他端が大気開放されるＵ字状の流路を有する吸込み構造部が設けられている先行待機ポンプ。
【請求項２】
前記吸込み構造部の他端が、気水混合用空気を導入する水位と略同じか上側位置で開口しており、前記通気路の他端が前記空気を導入する水位より下側位置で開口している請求項１に記載の先行待機ポンプ。
【請求項３】
前記通気路の折返し部の位置が、前記ポンプケーシング内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請求項1又は請求項２に記載の先行待機ポンプ。
【請求項４】
前記吸込水槽の水位が、前記吸込水槽における前記気水混合用の通気路からポンプケーシング内に吸込まれる空気を導入しながら揚水する気水混合運転を行う水位より低い水位になると、前記ポンプケーシングの前記羽根車より下方の部分に空気を導入することで揚水を遮断するための気水切替用の通気路が配備されている請求項１〜３の何れか一項に記載の先行待機ポンプ。
【請求項５】
前記気水切替用の通気路は、吸込水槽に設定される最高水位より高い位置にて折り返される折返し部が前記一端と前記他端との間に形成される全体として略逆Ｕ字状の管によって形成されるとともに、前記折返し部と前記他端との上下間における前記通気路に一端が接続され、かつ、他端が大気開放されるＵ字状の流路管を有する吸込み構造部が設けられている請求項４に記載の先行待機ポンプ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−８０４６１（Ｐ２０１１−８０４６１Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９３８２１（Ｐ２０１０−１９３８２１）
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
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