横軸ポンプ設備、及び運転方法
【課題】インペラ部での逆流に起因する吸気口付近における流れの乱れをなくし、スムーズな吸気を可能とすることで始動時間を短縮し、始動性や維持管理性を向上させ、信頼性の高いポンプ設備、及び運転方法を提供する。
【解決課題】真空ポンプ９により吸気し、ポンプケーシング２内を満水させ始動する横軸ポンプ１において、真空ポンプ９で吸気後、ポンプケーシング２内が満水になる前に横軸ポンプ１を始動、回転させるとともに、真空ポンプ９に至る吸気配管８の吸気取出口１７をポンプケーシング２のインペラ上流側で、かつ、ポンプケーシング２内側に向けて突出して設けた。
【解決課題】真空ポンプ９により吸気し、ポンプケーシング２内を満水させ始動する横軸ポンプ１において、真空ポンプ９で吸気後、ポンプケーシング２内が満水になる前に横軸ポンプ１を始動、回転させるとともに、真空ポンプ９に至る吸気配管８の吸気取出口１７をポンプケーシング２のインペラ上流側で、かつ、ポンプケーシング２内側に向けて突出して設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川の排水を行う排水機場（ポンプ機場）などに設置するための横軸ポンプを備えた横軸ポンプ設備、及び運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の横軸ポンプ構造図を図８に、横軸ポンプを備えたポンプ設備を図９に、複数台の横軸ポンプを備えた排水機場（ポンプ機場）の系統図を図１０に、先行特許のインペラ部で発生する逆流についての模式説明図を図１１に示す。
【０００３】
図８、図９に示すように従来技術では、横軸ポンプ１０１はポンプインペラ１０２を内蔵するポンプケーシング１０３と、該ポンプケーシング１０３の吸込側に吸込水槽１２０に吸込口１０４ａが開口する吸込管１０４と、吐出側に吐出弁１０５を介して吐出槽１３０内に吐出口１０７ａが開口する吐出管１０７を備えている。なお、吐出管１０７の吐出口１０７ａにはフラップ弁１０６を備えている。ポンプ軸１０８は減速機１１０を介して駆動機１１１（モータ、エンジン等）で駆動されるようになっている。
【０００４】
吸込水槽１２０上に据付けられた横軸ポンプ１０１のポンプケーシング１０３頂部（インペラ下流部）に満水検知器１１２が取付けられ、吸気配管１１３を介して電動機１１４で駆動される真空ポンプ１１５が接続されている。真空ポンプ１１５が作動されると吸気を開始し、吸気（呼水）運転を行い、前記横軸ポンプ１０１のポンプケーシング１０３内が完全に満水（満水検知器１１２が満水を検知した状態）になってから、横軸ポンプ１０１を始動しているので始動時間が長くなるという問題があった。
【０００５】
その対策としてポンプケーシング１０３内に水が無いドライ状態又は、ポンプケーシング１０３内が完全に満水になる前の水位Ｈａｈになったら横軸ポンプ１０１を始動することが考えられるが、現状の満水検知装器１１２の取付位置では横軸ポンプ１０１の駆動による吐出流が遠心力により満水検知器１１２内に流入し、満水状態でもないのに内部のフロート（図示は省略）を押上げたり、作動させてしまい、真空ポンプ１１５の吸気を妨げてしまう問題がある。この対策として、満水検知器１１２からフロートを排除することが考えられるが、フロートを取外すと河川水等に含まれている塵芥（流入スクリーンを通過した草、木端等）が、真空ポンプ１１５内に流れ込んで真空ポンプ１１５に噛み込まれ故障する恐れがあった。また、塵芥がない場合でも、真空ポンプに吸気と共に水が吸い上げられて水ポンプ状態となり、過負荷が発生し故障する恐れがあった。
【０００６】
また、主ポンプである横軸ポンプ１０１の容量が大きい（大口径）場合、必要吸気量が大きくなる為、特に始動時間が長くかかり、最悪の場合、浸水被害をもたらす可能性がある。これを改善するため、真空ポンプの吸気容量を大きくする（大きな真空ポンプを採用）と真空ポンプの電動機容量が大きくなるためその分高価となり、また、騒音も大きくなる（特に、真空ポンプは騒音が大きい）等の経済性、環境性に問題があった。
【０００７】
また、図１０に示すように一般的なポンプ機場の配置では、経済性の観点から排水（呼水）運転用の真空ポンプ１１５、１１５は全横軸ポンプ１０１、１０１、・・・の共通補機として設置され（一般的には、一台を予備機として２台設置されている）ており、横軸ポンプ１０１の一台毎にそれぞれの吸気弁１１６の開閉操作を順次行い、真空ポンプ１１５の一台により満水動作を行っている。そのため、主ポンプである横軸ポンプ１０１の台数が多い場合には設備内に設置されている主ポンプ全台が始動完了するまでに必要な始動時間が長くかかり、内水位の上昇に合わせたポンプ始動ができず、最悪の場合、浸水被害をもたらす可能性がある。一台あたりの横軸ポンプ１０１の満水時間は通常５分程度であり、台数が多い場合、例えば６台の横軸ポンプ１０１が設置されている場合は、全台が排水運転を行うにはその他の補機設備（弁等）の動作時間も合わせると３０分以上が必要になる。
【０００８】
また、近年集中豪雨により河川の水位上昇スピードが速くなっており、この始動時間を早くすることがポンプ場（排水機場）としての使命、機能の観点から、強く求められている。予備機の設置によりある程度の信頼性は確保しているが、主ポンプの台数が多い場合は使用頻度も高くなり、故障の確率も大きくなる。万一、予備機も含め真空ポンプが故障した場合、主ポンプは始動不可能な状態となり、大きな被害（浸水被害）が発生してしまうため、できる限り真空ポンプを健全な状態に維持（信頼性を確保）する必要がある。
【０００９】
そして、これらの問題解決のために、特許文献１には、横軸ポンプのポンプケーシング１３内の空気は、ポンプケーシング１３のインペラ１４上流側に設けた空気取出口１１から真空ポンプ３で排出されてポンプケーシング１３内に水を導き、水位がインペラ１４下端付近まで上昇すると水位検出器１６に検知されて横軸ポンプ１０を回転させ、満水前にポンプを起動するから始動時間が短縮できる発明が記載されている。
【００１０】
また、特許文献２にもほぼ同様に、遠心力によりポンプケーシング内壁に沿って流れる水の影響を少なくするために、ポンプケーシング１０頂部より上流側の吸込エルボ１２の上部に開口３５を設けて真空吸引装置４０に接続し、該真空吸引装置４０の起動と共にポンプも気中運転させることにより、ポンプケーシング１０内は負圧となって水位が上昇し、羽根車２０より上流側では水面Ｈにより水と空気の２層に分離され、空気は効率よく真空吸引装置４０に吸引され、ポンプを気中運転させるから起動トルクは小さくて済む発明が記載されている。
【００１１】
また、本出願人の出願に係る発明である特許文献３には、横軸ポンプが非満水前に始動する制御、及び、真空ポンプの複数台起動による横軸ポンプの始動時間短縮方法に関する発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭５８−０１３１９１号公報
【特許文献２】特開平１１−０９３８８２号公報
【特許文献３】特願２００７−３２４９８１号
【００１３】
上記先行特許においては、吸気口をポンプケーシングのポンプインペラの上流側に設け、ポンプ起動、運転による吐出水流による吸気の阻害を防止し、真空ポンプによる吸気と主ポンプ運転を同時に行い、始動時間を短縮することを特徴としている。しかしながら、斜流、軸流ポンプにおいては、図９に示すように完全に満水状態になってサイホンが形成される前の状態の水位Ｈａｈでは、ポンプにとって実楊程が高い状態、つまり、小水量域での運転状態となっており、ポンプインペラ１０２部では、図１１に示すように逆流ｆ１が生じ、ポンプケーシング１０３のインペラ１０２上流部に設けた吸気口に向かって水流を発生させて真空ポンプ１１５による吸気作用を遅らせ、始動時間をより短くすることができなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、真空ポンプにて吸気満水し、始動を行う横軸ポンプにおいて、ポンプインペラ部での逆流に起因する吸気口付近における流れの乱れをなくしスムーズな吸気を可能とすることで始動時間を更に短縮し、始動性や維持管理性を向上させ、信頼性の高いポンプ設備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】
【００１５】
上記課題を解決するため本発明は、真空ポンプにより吸気し、ポンプケーシング内を満水させ始動する横軸ポンプにおいて、真空ポンプで吸気後、ポンプケーシング内が満水になる前に横軸ポンプを始動・回転させるとともに、真空ポンプに至る吸気配管の吸気取出口をポンプケーシングのインペラ上流側で、かつ、ポンプケーシング内側に突出して設けたことを特徴とする。
【００１６】
ポンプ設備を上記構成とすることにより、始動時間を短縮し、横軸ポンプの排水運転の遅れによる浸水被害を防止でき信頼性の高い設備が可能となる。特に、吸気取出口をポンプケーシングのインペラ上流側で、かつ、ポンプケーシング内側に突出して設けたことより、始動時のポンプ低流量特性によるケーシング内側表面に発生する逆水流の影響を受けず、スムーズな吸気が可能となり、従来技術よりも早い始動時間でポンプを運転することが可能となる。ポンプケーシング内頂部の空気は、ポンプ運転による吐出流により吐出水槽に掃流、掃気されるため最終的には完全な満水状態（サイホン状態）でポンプは運転される。
【００１７】
また、上記ポンプ設備において、ポンプケーシング内側に突出させた吸気取出口の開口をポンプ運転時の水流に対向して配設したことを特徴とする。
【００１８】
吸気取出口の開口をポンプ運転時の水流に対向して配設したことにより、より確実に逆流による吸気の阻害を防止し、信頼性の高い吸気構造となる。
【００１９】
また、上記ポンプ設備において、ポンプケーシング内側に突出させた、吸気取出口を有する吸気配管を略平板状に構成し、吸込旋回流の発生を抑制したことを特徴とする。
【００２０】
吸気取出口を有する吸気配管を略平板状に構成し、始動時間の短縮だけでなく、吸込旋回流の発生を抑制させる機能を持たせることにより、ポンプ機能（始動時間）だけでなく、ポンプ性能も向上させることが可能となり、より効果的なポンプ設備を構築できる。
【００２１】
また、上記ポンプ設備において、ポンプケーシングのインペラ上流側に設けた吸気取出口の他に、ポンプケーシング略頂部にも吸気取出口を設け、それぞれの吸気取出口に接続された吸気配管を切替えて吸気できるように、各吸気配管に吸気弁を設けることを特徴とする。
【００２２】
また、上記ポンプ設備において、ポンプの始動方法（モード）を複数設けるとともに、各吸気配管に設置された吸気弁の切替制御を行って複数の始動方法を選択可能とすることを特徴とする。
【００２３】
このように、吸気取出口をポンプケーシングのインペラ上流側とポンプケーシング略頂部に設け、それぞれの吸気取出口の吸気弁を切替え、また、ポンプ始動モードを複数設定することにより、ほぼ完全な満水状態（サイホン状態）でのポンプ始動も可能となり、満水待機運転や緊急時の最速始動（非満水始動）等に柔軟に対応でき、ポンプ設備の運用方法の幅が広がりポンプ設備自体の機能を向上できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のポンプ設備によれば、吸気配管の吸気取出口をポンプケーシングのインペラ上流側で、かつ、ポンプケーシング内側に向けて突出して設けたので、始動時にポンプインペラ部で生じるポンプケーシング内壁に沿って流れる逆水流が、吸気取出口をポンプケーシング内側に向けて突出させたことにより吸気取出口からは流入しにくくなり、逆水流の影響を受けずスムーズな吸気が可能となり、より始動時間が短縮される。また、ポンプは満水前のドライ（又は若干水に漬かっている）状態で始動することになるため、始動時に必要なトルクは小さくなるから、駆動機に電動機を用いる場合は、安価な始動装置の使用が可能となり、経済性の良いポンプ設備を構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のポンプ設備の第１実施例である。
【図２】本発明の吸気取出口の開口位置に関する別の実施例である。
【図３】本発明の取付用吸気部の別の実施例である。
【図４】本発明の取付用吸気部の別の実施例である。
【図５】本発明のポンプ設備の第２実施例である。
【図６】本発明のポンプ設備における横軸ポンプを起動する際の操作手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明と従来技術における横軸ポンプのトルクと回転数の関係を表す図面である。
【図８】従来の横軸ポンプの構造図である。
【図９】従来の横軸ポンプを備えたポンプ設備である。
【図１０】従来の複数台の横軸ポンプを備えた排水機場（ポンプ機場）の系統図である。
【図１１】先行特許のインペラ部で発生する逆流についての模式説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態例を説明する。図１は、本発明の第１実施例である横軸ポンプを備えたポンプ設備の概略図である。図１に示すように吸込水槽１２０上に据付けられた横軸ポンプ１には、ポンプインペラ部より上流側のポンプケーシング２上部に開口部１４を形成し、吸気配管８に形成した取付用吸気部１５を前記開口部１４にパッキング（図示せず）を介して固定する。取付用吸気部１５の上部には、満水検知器１１、吸気弁１３（電磁弁又は電動弁）、真空ポンプ９が順次配置され吸気配管８で接続されている。取付用吸気部１５の下方にはポンプケーシング２内に突出して吸気取出口１７を有する下吸気配管１６が取り付けられ、該下吸気配管１６と吸気配管８が連通している。なお、吸気配管８を延長して下吸気配管としてもよいし、別部材としてもよい。
【００２７】
このように、ポンプインペラ部より上流側のポンプケーシング２上部に固定された取付用吸気部１５に、ポンプケーシング２内側に向けて吸気取出口１７を有する下吸気配管１６をポンプケーシング２内に下方に突設させて配置することにより、ポンプインペラ部で発生し、ポンプケーシング２の内側壁に沿って流れる逆水流は、下吸気配管１６が突出している分だけ衝突しても吸気取出口１７から流れ込みにくくなる。即ち、逆水流の影響を受けず、スムーズな吸気ができ早い始動時間でポンプ運転が可能となる。なお、下吸気配管１６の突出長さ、吸気取出口１７の位置は適宜実験等により決定できる。
【００２８】
図２は、吸気取出口１７の開口位置に関する別の実施形態例を示す図である。ここでは、取付用吸気部１５から突出する下吸気配管１６の先端部で、かつ、吸込水槽１２０側を切欠いて吸気取出口１７としたものである。このように吸気取出口１７を逆水流の衝突側と反対側、つまり、主ポンプ運転時の水流に対して対向して配置させることにより、より確実に逆流による吸気の阻害を防止でき、信頼性の高い吸気構造とすることができる。なお、図２では、下吸気配管１６は円筒形状であるが、水流抵抗を考慮して断面楕円形状又は流線形状としても良い。図２（ａ）は側面図、図２（ｂ）はＡ−Ａ矢視図である。
【００２９】
図３は、取付用吸気部１５の別の実施形態例を示す図である。ここではでは、ポンプケーシング２内側下方に向けて突出させた下吸気配管１６を略平板形状とし、ポンプ軸と略平行に配置して吸込流旋回防止する機能、即ち吸込流旋回防止板（ホワールストップ）１８として機能させるものである。吸気取出口１７は吸込流旋回防止板１８の先端部で、かつ、吸込水槽１２０側に開口させて形成している。これにより、逆水流の影響を受けずにスムーズな吸気ができ、始動時間の短縮だけでなく、吸込旋回流を抑制する機能も持たせたことにより、ポンプ機能（始動時間）だけでなく、ポンプ性能も向上させることが可能となり、より効果的なポンプ設備を構築できる。図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）はＡ−Ａ矢視図である。
【００３０】
図４は、取付用吸気部１５の別の実施形態例を示す図である、取付用吸気部１５を横軸ポンプのポンプケーシングに設けられている点検カバー蓋１９に設けたものである。図２の下吸気配管１６の代わりに，点検カバー蓋１９の裏面にポンプケーシング２内側に向けて曲管２０の開口部を吸込水槽１２０側に向けて突設させたものである。このような構成とすることにより、既存のポンプ設備も容易に改造でき、始動時間の短縮を行うことができる。なお、取付用吸気部１５あるいは点検カバー蓋１９の上面側に吸気取出口１７の開口方向を表示するマークを付設しておくと、ポンプ軸方向と吸気取出口１７の開口方向とを簡単に一致させることができ、誤組立もなく効率的である。図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）はＡ−Ａ矢視図である。
【００３１】
図５は、本発明の第２実施例形態例である横軸ポンプを備えたポンプ設備の概略図である。本ポンプ設備の横軸ポンプ１では、ポンプインペラ部より上流側のポンプケーシング２上部に設けた吸気取出口１７を有する取付用吸気部１５の他に，ポンプケーシング２の略頂部にも吸気取出口２１を設け、該吸気取出口２１に吸気配管８の吸気弁Ａ２２（電磁弁又は電動弁）と満水検知器１１の間から分岐する分岐管２４を吸気弁Ｂ２３（電磁弁又は電動弁）を外在させて接続している。
【００３２】
吸気弁Ａ２２と、吸気弁Ｂ２３とを切替えることにより、吸気取出部を吸気取出口１７から吸気取出口２１に切替え、ポンプインペラ部より上流側のポンプケーシング２上部に設けた吸気取出口１７から吸気する緊急始動モード、あるいは、ポンプケーシング２の略頂部の吸気取出口２１から吸気する通常始動モード又は満水待機始動モードになるようにしている。即ち、横軸ポンプの始動モードを切替選択できるようにしている。
【００３３】
また、横軸ポンプ１は、落水を検知するための落水検知器２５を備えている。落水検知器２５は、横軸ポンプ１の満水操作を行う際のポンプケーシング２内の水位を検知するものであり、真空ポンプ９を運転するとポンプケーシング２内の空気が吸引され負圧となり、該ケーシング２内に吸込水槽１２０から水が導入され、水位が徐々に上昇し、落水検知器２５が落水を検知しなくなる（落水不検知）とケーシング内の水が所定水位に達していると判断する。
【００３４】
図６は、ポンプ設備における横軸ポンプ１を起動する際の操作手順を示すフローチャートで、図示されてない操作制御盤の操作により、緊急始動モード（始動時間短縮モード）、満水待機始動モード、通常始動モードの３モードが切替選択できるようになっている。以下、緊急始動モード、満水待機始動モード、通常始動モードを順に説明する。
【００３５】
〔緊急始動モード〕
緊急始動モード（始動時間短縮モード）は、横軸ポンプ１のポンプインペラ部より上流側のポンプケーシング２上部に設けた吸気取出口１７から、吸気弁Ａ２２を通して真空ポンプ９により吸気し満水操作を行う運転モードである。操作制御盤で緊急始動モードが切替選択される（ステップＳＴ１）と、始動指令（ステップＳＴ１−１）を出す。次いで、吸気弁Ａ２２を開き（ステップＳＴ１−２）、続いて、吸気弁Ｂ２３を閉じ（ステップＳＴ１−３）、真空ポンプ９を始動する（ステップＳＴ１−４）。
【００３６】
上記真空ポンプ９の作動により、ポンプケーシング２内の空気が吸気取出口１７から吸引され、吸込水槽１２０の水がポンプケーシング２内に流入する。その後、ポンプケーシング２内の水位は徐々に上昇し、ポンプ始動水位に達したか否かを例えば落水検知器２５により判断し（ステップＳＴ１−５）、ポンプ始動水位に達した場合は（ポンプ始動水位に達するまで待って）、駆動機４を始動させ横軸ポンプ１の運転を開始する（ステップＳＴ１−６）。その後、真空ポンプ９と横軸ポンプ１の運転により水位は更に上昇を続け、満水検知器１１により満水に達したことが検知される（ステップＳＴ１−７）と、吸気弁Ａ２２が閉じられ（ステップＳＴ１−８）、それから、真空ポンプ９を停止させ（ステップＳＴ１−９）、満水操作を終了するが、横軸ポンプ１は運転を継続する。なお、主ポンプを完全なドライ（無水）状態から、運転させる場合においては（ステップＳＴ１−５）を省略し、真空ポンプと主ポンプの始動を同時に行ってもよい。
【００３７】
なお、緊急始動モードのみで構成されるポンプ設備の場合では、横軸ポンプは満水前のドライ（又は若干水に浸かっている）状態で始動されるから、満水状態で始動される場合に比べ始動時に必要なトルクが小さくて済み、駆動機に電動機を用いる場合は安価な始動装置が使用でき経済的効果が得られる。
【００３８】
〔満水待機始動モード〕
満水待機始動モードは、横軸ポンプ１のポンプケーシング２の略頂部の吸気取出口２１から、吸気弁Ｂ２３を通して真空ポンプ９により吸気し満水操作を行う運転モードである。制御盤で満水待機始動モードが切替選択される（ステップＳＴ２）と、始動指令（ステップＳＴ２−１）を出す。次いで、吸気弁Ａ２２を閉じ（ステップＳＴ２−２）、続いて、吸気弁Ｂ２３を開き（ステップＳＴ２−３）、真空ポンプ９を始動する（ステップＳＴ２−４）。
【００３９】
上記真空ポンプ９の作動でポンプケーシング２内の空気が頂部吸気取出口２１から吸引され、吸込水槽１２０の水がポンプケーシング２内に流入する。その後、ポンプケーシング２内の水位は徐々に上昇し、満水に達したか否かを満水検知器１１により判断する（ステップＳＴ２−５）。満水に達していない場合は、ステップＳＴ２−２に戻り満水に達するまで吸気を継続する。満水に達した場合は、吸気弁Ｂ２３を閉じ（ステップＳＴ２−６）、続いて、真空ポンプ９を停止させ（ステップＳＴ２−７）、吸込水槽１２０の水位が所定のポンプ始動水位（運用上、任意で設定されたポンプ排水開始水位である吸込水槽水位ＳＷＬ）に達したか否かを判断する（ステップＳＴ２−８）。吸込水槽１２０の水位が所定のポンプ始動水位に達していない場合は、ステップＳＴ２−５の戻りポンプ始動水位に達するまで上記状態を維持する。吸込水槽１２０の水位が所定のポンプ始動水位に達した場合は、駆動機４を始動させ横軸ポンプ１の運転を開始する（ステップＳＴ２−９）。ここでは、満水検知器の信号により、満水の状態を判断しているが、落水検知器２５の信号を利用して判断してもよく、その他別に設ける状態検知器により判断するようにしてもよい。
【００４０】
〔通常始動モード〕
通常始動モードは、横軸ポンプ１のポンプケーシング２略頂部の吸気取出口２１から、吸気弁Ｂ２３を通して真空ポンプ９により吸気し満水操作を行う運転モードである。制御盤で通常始動モードが切替選択される（ステップＳＴ３）と、まず、吸込水槽１２０の水位が所定のポンプ始動水位に達しているか否かを判断する（ステップＳＴ３−１）。吸込水槽１２０の水位が所定のポンプ始動水位に達していない場合は、ポンプ始動水位に達するまで機器の停止状態を維持する。吸込水槽１２０の水位が所定のポンプ始動水位に達した場合は、吸気弁Ａ２２を閉じ（ステップＳＴ３−２）、続いて、吸気弁Ｂ２３を開き（ステップＳＴ３−３）、真空ポンプ９を始動する（ステップＳＴ３−４）。
【００４１】
上記真空ポンプ９の作動でポンプケーシング２内の空気が頂部吸気取出口２１から吸引され、吸込水槽１２０の水がポンプケーシング内に流入する。その後、ポンプケーシング２内の水位は徐々に上昇し、満水検知器１１が所定の満水水位を検知する（ステップＳＴ３−５）と、駆動機４を始動させ横軸ポンプ１の運転を開始し（ステップＳＴ３−６）、続いて、吸気弁Ｂ２３を閉じ（ステップＳＴ３−７）、真空ポンプ９を停止させ（ステップＳＴ３−８）、満水操作を終了するが、横軸ポンプ１は運転を継続する。
【００４２】
なお、緊急始動モード、満水待機始動モードにおいては、吐出弁を中間開又は全開状態で、始動又は待機させる。
【００４３】
図７は、縦軸をトルク、電流値、横軸を回転数とし、本発明と従来技術における横軸ポンプの電動機定格トルク、ポンプ起動トルク、電動機コンドルファ起動時のトルク、電動機リアクトル起動時のトルク、電動機始動電流、電動機リアクトル起動時電流をそれぞれ表す図面である。従来技術の満水後起動においては、低タップでは、電動機の始動電流が小さくなる回転数までポンプ回転数を上げることができないためリアクトル起動はできず、起動トルクが高くても始動電流の小さい高価なコンドルファ起動とする必要があった。請求項１〜３に記載の発明のように、ポンプを満水前のドライ（又は若干水に漬かっている）状態で始動すると、従来の満水後に始動する場合に比べ、始動時に必要なトルクが小さく（水負荷が少なくなる）なるから、駆動機に電動機を用いる場合は、始動電流が許容値を超えない回転数域で、定格状態に切替が可能である為、高価なコンドルファ起動とすることなく安価なリアクトル起動を採用することが可能となり、安価な始動装置が使用でき経済的である。
【００４４】
以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造であっても、本願発明の作用効果を奏する以上、本願発明の技術範囲である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 横軸ポンプ
２ ポンプケーシング
３ 吐出弁
４ 駆動機（電動機、ディーゼルエンジン、ガスタービン等）
５ 減速機
８ 吸気配管
９ 真空ポンプ
１０ 電動機
１１ 満水検知器
１２ フロート
１３ 吸気弁
１４ 開口部
１５ 取付用吸気部
１６ 下吸気配管
１７ 吸気取出口
１８ 吸込流旋回防止板（スワールストップ）
１９ 点検カバー蓋
２０ 曲管
２１ 吸気取出口
２２ 吸気弁Ａ
２３ 吸気弁Ｂ
２４ 分岐管
２５ 落水検知器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川の排水を行う排水機場（ポンプ機場）などに設置するための横軸ポンプを備えた横軸ポンプ設備、及び運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の横軸ポンプ構造図を図８に、横軸ポンプを備えたポンプ設備を図９に、複数台の横軸ポンプを備えた排水機場（ポンプ機場）の系統図を図１０に、先行特許のインペラ部で発生する逆流についての模式説明図を図１１に示す。
【０００３】
図８、図９に示すように従来技術では、横軸ポンプ１０１はポンプインペラ１０２を内蔵するポンプケーシング１０３と、該ポンプケーシング１０３の吸込側に吸込水槽１２０に吸込口１０４ａが開口する吸込管１０４と、吐出側に吐出弁１０５を介して吐出槽１３０内に吐出口１０７ａが開口する吐出管１０７を備えている。なお、吐出管１０７の吐出口１０７ａにはフラップ弁１０６を備えている。ポンプ軸１０８は減速機１１０を介して駆動機１１１（モータ、エンジン等）で駆動されるようになっている。
【０００４】
吸込水槽１２０上に据付けられた横軸ポンプ１０１のポンプケーシング１０３頂部（インペラ下流部）に満水検知器１１２が取付けられ、吸気配管１１３を介して電動機１１４で駆動される真空ポンプ１１５が接続されている。真空ポンプ１１５が作動されると吸気を開始し、吸気（呼水）運転を行い、前記横軸ポンプ１０１のポンプケーシング１０３内が完全に満水（満水検知器１１２が満水を検知した状態）になってから、横軸ポンプ１０１を始動しているので始動時間が長くなるという問題があった。
【０００５】
その対策としてポンプケーシング１０３内に水が無いドライ状態又は、ポンプケーシング１０３内が完全に満水になる前の水位Ｈａｈになったら横軸ポンプ１０１を始動することが考えられるが、現状の満水検知装器１１２の取付位置では横軸ポンプ１０１の駆動による吐出流が遠心力により満水検知器１１２内に流入し、満水状態でもないのに内部のフロート（図示は省略）を押上げたり、作動させてしまい、真空ポンプ１１５の吸気を妨げてしまう問題がある。この対策として、満水検知器１１２からフロートを排除することが考えられるが、フロートを取外すと河川水等に含まれている塵芥（流入スクリーンを通過した草、木端等）が、真空ポンプ１１５内に流れ込んで真空ポンプ１１５に噛み込まれ故障する恐れがあった。また、塵芥がない場合でも、真空ポンプに吸気と共に水が吸い上げられて水ポンプ状態となり、過負荷が発生し故障する恐れがあった。
【０００６】
また、主ポンプである横軸ポンプ１０１の容量が大きい（大口径）場合、必要吸気量が大きくなる為、特に始動時間が長くかかり、最悪の場合、浸水被害をもたらす可能性がある。これを改善するため、真空ポンプの吸気容量を大きくする（大きな真空ポンプを採用）と真空ポンプの電動機容量が大きくなるためその分高価となり、また、騒音も大きくなる（特に、真空ポンプは騒音が大きい）等の経済性、環境性に問題があった。
【０００７】
また、図１０に示すように一般的なポンプ機場の配置では、経済性の観点から排水（呼水）運転用の真空ポンプ１１５、１１５は全横軸ポンプ１０１、１０１、・・・の共通補機として設置され（一般的には、一台を予備機として２台設置されている）ており、横軸ポンプ１０１の一台毎にそれぞれの吸気弁１１６の開閉操作を順次行い、真空ポンプ１１５の一台により満水動作を行っている。そのため、主ポンプである横軸ポンプ１０１の台数が多い場合には設備内に設置されている主ポンプ全台が始動完了するまでに必要な始動時間が長くかかり、内水位の上昇に合わせたポンプ始動ができず、最悪の場合、浸水被害をもたらす可能性がある。一台あたりの横軸ポンプ１０１の満水時間は通常５分程度であり、台数が多い場合、例えば６台の横軸ポンプ１０１が設置されている場合は、全台が排水運転を行うにはその他の補機設備（弁等）の動作時間も合わせると３０分以上が必要になる。
【０００８】
また、近年集中豪雨により河川の水位上昇スピードが速くなっており、この始動時間を早くすることがポンプ場（排水機場）としての使命、機能の観点から、強く求められている。予備機の設置によりある程度の信頼性は確保しているが、主ポンプの台数が多い場合は使用頻度も高くなり、故障の確率も大きくなる。万一、予備機も含め真空ポンプが故障した場合、主ポンプは始動不可能な状態となり、大きな被害（浸水被害）が発生してしまうため、できる限り真空ポンプを健全な状態に維持（信頼性を確保）する必要がある。
【０００９】
そして、これらの問題解決のために、特許文献１には、横軸ポンプのポンプケーシング１３内の空気は、ポンプケーシング１３のインペラ１４上流側に設けた空気取出口１１から真空ポンプ３で排出されてポンプケーシング１３内に水を導き、水位がインペラ１４下端付近まで上昇すると水位検出器１６に検知されて横軸ポンプ１０を回転させ、満水前にポンプを起動するから始動時間が短縮できる発明が記載されている。
【００１０】
また、特許文献２にもほぼ同様に、遠心力によりポンプケーシング内壁に沿って流れる水の影響を少なくするために、ポンプケーシング１０頂部より上流側の吸込エルボ１２の上部に開口３５を設けて真空吸引装置４０に接続し、該真空吸引装置４０の起動と共にポンプも気中運転させることにより、ポンプケーシング１０内は負圧となって水位が上昇し、羽根車２０より上流側では水面Ｈにより水と空気の２層に分離され、空気は効率よく真空吸引装置４０に吸引され、ポンプを気中運転させるから起動トルクは小さくて済む発明が記載されている。
【００１１】
また、本出願人の出願に係る発明である特許文献３には、横軸ポンプが非満水前に始動する制御、及び、真空ポンプの複数台起動による横軸ポンプの始動時間短縮方法に関する発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭５８−０１３１９１号公報
【特許文献２】特開平１１−０９３８８２号公報
【特許文献３】特願２００７−３２４９８１号
【００１３】
上記先行特許においては、吸気口をポンプケーシングのポンプインペラの上流側に設け、ポンプ起動、運転による吐出水流による吸気の阻害を防止し、真空ポンプによる吸気と主ポンプ運転を同時に行い、始動時間を短縮することを特徴としている。しかしながら、斜流、軸流ポンプにおいては、図９に示すように完全に満水状態になってサイホンが形成される前の状態の水位Ｈａｈでは、ポンプにとって実楊程が高い状態、つまり、小水量域での運転状態となっており、ポンプインペラ１０２部では、図１１に示すように逆流ｆ１が生じ、ポンプケーシング１０３のインペラ１０２上流部に設けた吸気口に向かって水流を発生させて真空ポンプ１１５による吸気作用を遅らせ、始動時間をより短くすることができなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、真空ポンプにて吸気満水し、始動を行う横軸ポンプにおいて、ポンプインペラ部での逆流に起因する吸気口付近における流れの乱れをなくしスムーズな吸気を可能とすることで始動時間を更に短縮し、始動性や維持管理性を向上させ、信頼性の高いポンプ設備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】
【００１５】
上記課題を解決するため本発明は、真空ポンプにより吸気し、ポンプケーシング内を満水させ始動する横軸ポンプにおいて、真空ポンプで吸気後、ポンプケーシング内が満水になる前に横軸ポンプを始動・回転させるとともに、真空ポンプに至る吸気配管の吸気取出口をポンプケーシングのインペラ上流側で、かつ、ポンプケーシング内側に突出して設けたことを特徴とする。
【００１６】
ポンプ設備を上記構成とすることにより、始動時間を短縮し、横軸ポンプの排水運転の遅れによる浸水被害を防止でき信頼性の高い設備が可能となる。特に、吸気取出口をポンプケーシングのインペラ上流側で、かつ、ポンプケーシング内側に突出して設けたことより、始動時のポンプ低流量特性によるケーシング内側表面に発生する逆水流の影響を受けず、スムーズな吸気が可能となり、従来技術よりも早い始動時間でポンプを運転することが可能となる。ポンプケーシング内頂部の空気は、ポンプ運転による吐出流により吐出水槽に掃流、掃気されるため最終的には完全な満水状態（サイホン状態）でポンプは運転される。
【００１７】
また、上記ポンプ設備において、ポンプケーシング内側に突出させた吸気取出口の開口をポンプ運転時の水流に対向して配設したことを特徴とする。
【００１８】
吸気取出口の開口をポンプ運転時の水流に対向して配設したことにより、より確実に逆流による吸気の阻害を防止し、信頼性の高い吸気構造となる。
【００１９】
また、上記ポンプ設備において、ポンプケーシング内側に突出させた、吸気取出口を有する吸気配管を略平板状に構成し、吸込旋回流の発生を抑制したことを特徴とする。
【００２０】
吸気取出口を有する吸気配管を略平板状に構成し、始動時間の短縮だけでなく、吸込旋回流の発生を抑制させる機能を持たせることにより、ポンプ機能（始動時間）だけでなく、ポンプ性能も向上させることが可能となり、より効果的なポンプ設備を構築できる。
【００２１】
また、上記ポンプ設備において、ポンプケーシングのインペラ上流側に設けた吸気取出口の他に、ポンプケーシング略頂部にも吸気取出口を設け、それぞれの吸気取出口に接続された吸気配管を切替えて吸気できるように、各吸気配管に吸気弁を設けることを特徴とする。
【００２２】
また、上記ポンプ設備において、ポンプの始動方法（モード）を複数設けるとともに、各吸気配管に設置された吸気弁の切替制御を行って複数の始動方法を選択可能とすることを特徴とする。
【００２３】
このように、吸気取出口をポンプケーシングのインペラ上流側とポンプケーシング略頂部に設け、それぞれの吸気取出口の吸気弁を切替え、また、ポンプ始動モードを複数設定することにより、ほぼ完全な満水状態（サイホン状態）でのポンプ始動も可能となり、満水待機運転や緊急時の最速始動（非満水始動）等に柔軟に対応でき、ポンプ設備の運用方法の幅が広がりポンプ設備自体の機能を向上できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のポンプ設備によれば、吸気配管の吸気取出口をポンプケーシングのインペラ上流側で、かつ、ポンプケーシング内側に向けて突出して設けたので、始動時にポンプインペラ部で生じるポンプケーシング内壁に沿って流れる逆水流が、吸気取出口をポンプケーシング内側に向けて突出させたことにより吸気取出口からは流入しにくくなり、逆水流の影響を受けずスムーズな吸気が可能となり、より始動時間が短縮される。また、ポンプは満水前のドライ（又は若干水に漬かっている）状態で始動することになるため、始動時に必要なトルクは小さくなるから、駆動機に電動機を用いる場合は、安価な始動装置の使用が可能となり、経済性の良いポンプ設備を構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のポンプ設備の第１実施例である。
【図２】本発明の吸気取出口の開口位置に関する別の実施例である。
【図３】本発明の取付用吸気部の別の実施例である。
【図４】本発明の取付用吸気部の別の実施例である。
【図５】本発明のポンプ設備の第２実施例である。
【図６】本発明のポンプ設備における横軸ポンプを起動する際の操作手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明と従来技術における横軸ポンプのトルクと回転数の関係を表す図面である。
【図８】従来の横軸ポンプの構造図である。
【図９】従来の横軸ポンプを備えたポンプ設備である。
【図１０】従来の複数台の横軸ポンプを備えた排水機場（ポンプ機場）の系統図である。
【図１１】先行特許のインペラ部で発生する逆流についての模式説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態例を説明する。図１は、本発明の第１実施例である横軸ポンプを備えたポンプ設備の概略図である。図１に示すように吸込水槽１２０上に据付けられた横軸ポンプ１には、ポンプインペラ部より上流側のポンプケーシング２上部に開口部１４を形成し、吸気配管８に形成した取付用吸気部１５を前記開口部１４にパッキング（図示せず）を介して固定する。取付用吸気部１５の上部には、満水検知器１１、吸気弁１３（電磁弁又は電動弁）、真空ポンプ９が順次配置され吸気配管８で接続されている。取付用吸気部１５の下方にはポンプケーシング２内に突出して吸気取出口１７を有する下吸気配管１６が取り付けられ、該下吸気配管１６と吸気配管８が連通している。なお、吸気配管８を延長して下吸気配管としてもよいし、別部材としてもよい。
【００２７】
このように、ポンプインペラ部より上流側のポンプケーシング２上部に固定された取付用吸気部１５に、ポンプケーシング２内側に向けて吸気取出口１７を有する下吸気配管１６をポンプケーシング２内に下方に突設させて配置することにより、ポンプインペラ部で発生し、ポンプケーシング２の内側壁に沿って流れる逆水流は、下吸気配管１６が突出している分だけ衝突しても吸気取出口１７から流れ込みにくくなる。即ち、逆水流の影響を受けず、スムーズな吸気ができ早い始動時間でポンプ運転が可能となる。なお、下吸気配管１６の突出長さ、吸気取出口１７の位置は適宜実験等により決定できる。
【００２８】
図２は、吸気取出口１７の開口位置に関する別の実施形態例を示す図である。ここでは、取付用吸気部１５から突出する下吸気配管１６の先端部で、かつ、吸込水槽１２０側を切欠いて吸気取出口１７としたものである。このように吸気取出口１７を逆水流の衝突側と反対側、つまり、主ポンプ運転時の水流に対して対向して配置させることにより、より確実に逆流による吸気の阻害を防止でき、信頼性の高い吸気構造とすることができる。なお、図２では、下吸気配管１６は円筒形状であるが、水流抵抗を考慮して断面楕円形状又は流線形状としても良い。図２（ａ）は側面図、図２（ｂ）はＡ−Ａ矢視図である。
【００２９】
図３は、取付用吸気部１５の別の実施形態例を示す図である。ここではでは、ポンプケーシング２内側下方に向けて突出させた下吸気配管１６を略平板形状とし、ポンプ軸と略平行に配置して吸込流旋回防止する機能、即ち吸込流旋回防止板（ホワールストップ）１８として機能させるものである。吸気取出口１７は吸込流旋回防止板１８の先端部で、かつ、吸込水槽１２０側に開口させて形成している。これにより、逆水流の影響を受けずにスムーズな吸気ができ、始動時間の短縮だけでなく、吸込旋回流を抑制する機能も持たせたことにより、ポンプ機能（始動時間）だけでなく、ポンプ性能も向上させることが可能となり、より効果的なポンプ設備を構築できる。図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）はＡ−Ａ矢視図である。
【００３０】
図４は、取付用吸気部１５の別の実施形態例を示す図である、取付用吸気部１５を横軸ポンプのポンプケーシングに設けられている点検カバー蓋１９に設けたものである。図２の下吸気配管１６の代わりに，点検カバー蓋１９の裏面にポンプケーシング２内側に向けて曲管２０の開口部を吸込水槽１２０側に向けて突設させたものである。このような構成とすることにより、既存のポンプ設備も容易に改造でき、始動時間の短縮を行うことができる。なお、取付用吸気部１５あるいは点検カバー蓋１９の上面側に吸気取出口１７の開口方向を表示するマークを付設しておくと、ポンプ軸方向と吸気取出口１７の開口方向とを簡単に一致させることができ、誤組立もなく効率的である。図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）はＡ−Ａ矢視図である。
【００３１】
図５は、本発明の第２実施例形態例である横軸ポンプを備えたポンプ設備の概略図である。本ポンプ設備の横軸ポンプ１では、ポンプインペラ部より上流側のポンプケーシング２上部に設けた吸気取出口１７を有する取付用吸気部１５の他に，ポンプケーシング２の略頂部にも吸気取出口２１を設け、該吸気取出口２１に吸気配管８の吸気弁Ａ２２（電磁弁又は電動弁）と満水検知器１１の間から分岐する分岐管２４を吸気弁Ｂ２３（電磁弁又は電動弁）を外在させて接続している。
【００３２】
吸気弁Ａ２２と、吸気弁Ｂ２３とを切替えることにより、吸気取出部を吸気取出口１７から吸気取出口２１に切替え、ポンプインペラ部より上流側のポンプケーシング２上部に設けた吸気取出口１７から吸気する緊急始動モード、あるいは、ポンプケーシング２の略頂部の吸気取出口２１から吸気する通常始動モード又は満水待機始動モードになるようにしている。即ち、横軸ポンプの始動モードを切替選択できるようにしている。
【００３３】
また、横軸ポンプ１は、落水を検知するための落水検知器２５を備えている。落水検知器２５は、横軸ポンプ１の満水操作を行う際のポンプケーシング２内の水位を検知するものであり、真空ポンプ９を運転するとポンプケーシング２内の空気が吸引され負圧となり、該ケーシング２内に吸込水槽１２０から水が導入され、水位が徐々に上昇し、落水検知器２５が落水を検知しなくなる（落水不検知）とケーシング内の水が所定水位に達していると判断する。
【００３４】
図６は、ポンプ設備における横軸ポンプ１を起動する際の操作手順を示すフローチャートで、図示されてない操作制御盤の操作により、緊急始動モード（始動時間短縮モード）、満水待機始動モード、通常始動モードの３モードが切替選択できるようになっている。以下、緊急始動モード、満水待機始動モード、通常始動モードを順に説明する。
【００３５】
〔緊急始動モード〕
緊急始動モード（始動時間短縮モード）は、横軸ポンプ１のポンプインペラ部より上流側のポンプケーシング２上部に設けた吸気取出口１７から、吸気弁Ａ２２を通して真空ポンプ９により吸気し満水操作を行う運転モードである。操作制御盤で緊急始動モードが切替選択される（ステップＳＴ１）と、始動指令（ステップＳＴ１−１）を出す。次いで、吸気弁Ａ２２を開き（ステップＳＴ１−２）、続いて、吸気弁Ｂ２３を閉じ（ステップＳＴ１−３）、真空ポンプ９を始動する（ステップＳＴ１−４）。
【００３６】
上記真空ポンプ９の作動により、ポンプケーシング２内の空気が吸気取出口１７から吸引され、吸込水槽１２０の水がポンプケーシング２内に流入する。その後、ポンプケーシング２内の水位は徐々に上昇し、ポンプ始動水位に達したか否かを例えば落水検知器２５により判断し（ステップＳＴ１−５）、ポンプ始動水位に達した場合は（ポンプ始動水位に達するまで待って）、駆動機４を始動させ横軸ポンプ１の運転を開始する（ステップＳＴ１−６）。その後、真空ポンプ９と横軸ポンプ１の運転により水位は更に上昇を続け、満水検知器１１により満水に達したことが検知される（ステップＳＴ１−７）と、吸気弁Ａ２２が閉じられ（ステップＳＴ１−８）、それから、真空ポンプ９を停止させ（ステップＳＴ１−９）、満水操作を終了するが、横軸ポンプ１は運転を継続する。なお、主ポンプを完全なドライ（無水）状態から、運転させる場合においては（ステップＳＴ１−５）を省略し、真空ポンプと主ポンプの始動を同時に行ってもよい。
【００３７】
なお、緊急始動モードのみで構成されるポンプ設備の場合では、横軸ポンプは満水前のドライ（又は若干水に浸かっている）状態で始動されるから、満水状態で始動される場合に比べ始動時に必要なトルクが小さくて済み、駆動機に電動機を用いる場合は安価な始動装置が使用でき経済的効果が得られる。
【００３８】
〔満水待機始動モード〕
満水待機始動モードは、横軸ポンプ１のポンプケーシング２の略頂部の吸気取出口２１から、吸気弁Ｂ２３を通して真空ポンプ９により吸気し満水操作を行う運転モードである。制御盤で満水待機始動モードが切替選択される（ステップＳＴ２）と、始動指令（ステップＳＴ２−１）を出す。次いで、吸気弁Ａ２２を閉じ（ステップＳＴ２−２）、続いて、吸気弁Ｂ２３を開き（ステップＳＴ２−３）、真空ポンプ９を始動する（ステップＳＴ２−４）。
【００３９】
上記真空ポンプ９の作動でポンプケーシング２内の空気が頂部吸気取出口２１から吸引され、吸込水槽１２０の水がポンプケーシング２内に流入する。その後、ポンプケーシング２内の水位は徐々に上昇し、満水に達したか否かを満水検知器１１により判断する（ステップＳＴ２−５）。満水に達していない場合は、ステップＳＴ２−２に戻り満水に達するまで吸気を継続する。満水に達した場合は、吸気弁Ｂ２３を閉じ（ステップＳＴ２−６）、続いて、真空ポンプ９を停止させ（ステップＳＴ２−７）、吸込水槽１２０の水位が所定のポンプ始動水位（運用上、任意で設定されたポンプ排水開始水位である吸込水槽水位ＳＷＬ）に達したか否かを判断する（ステップＳＴ２−８）。吸込水槽１２０の水位が所定のポンプ始動水位に達していない場合は、ステップＳＴ２−５の戻りポンプ始動水位に達するまで上記状態を維持する。吸込水槽１２０の水位が所定のポンプ始動水位に達した場合は、駆動機４を始動させ横軸ポンプ１の運転を開始する（ステップＳＴ２−９）。ここでは、満水検知器の信号により、満水の状態を判断しているが、落水検知器２５の信号を利用して判断してもよく、その他別に設ける状態検知器により判断するようにしてもよい。
【００４０】
〔通常始動モード〕
通常始動モードは、横軸ポンプ１のポンプケーシング２略頂部の吸気取出口２１から、吸気弁Ｂ２３を通して真空ポンプ９により吸気し満水操作を行う運転モードである。制御盤で通常始動モードが切替選択される（ステップＳＴ３）と、まず、吸込水槽１２０の水位が所定のポンプ始動水位に達しているか否かを判断する（ステップＳＴ３−１）。吸込水槽１２０の水位が所定のポンプ始動水位に達していない場合は、ポンプ始動水位に達するまで機器の停止状態を維持する。吸込水槽１２０の水位が所定のポンプ始動水位に達した場合は、吸気弁Ａ２２を閉じ（ステップＳＴ３−２）、続いて、吸気弁Ｂ２３を開き（ステップＳＴ３−３）、真空ポンプ９を始動する（ステップＳＴ３−４）。
【００４１】
上記真空ポンプ９の作動でポンプケーシング２内の空気が頂部吸気取出口２１から吸引され、吸込水槽１２０の水がポンプケーシング内に流入する。その後、ポンプケーシング２内の水位は徐々に上昇し、満水検知器１１が所定の満水水位を検知する（ステップＳＴ３−５）と、駆動機４を始動させ横軸ポンプ１の運転を開始し（ステップＳＴ３−６）、続いて、吸気弁Ｂ２３を閉じ（ステップＳＴ３−７）、真空ポンプ９を停止させ（ステップＳＴ３−８）、満水操作を終了するが、横軸ポンプ１は運転を継続する。
【００４２】
なお、緊急始動モード、満水待機始動モードにおいては、吐出弁を中間開又は全開状態で、始動又は待機させる。
【００４３】
図７は、縦軸をトルク、電流値、横軸を回転数とし、本発明と従来技術における横軸ポンプの電動機定格トルク、ポンプ起動トルク、電動機コンドルファ起動時のトルク、電動機リアクトル起動時のトルク、電動機始動電流、電動機リアクトル起動時電流をそれぞれ表す図面である。従来技術の満水後起動においては、低タップでは、電動機の始動電流が小さくなる回転数までポンプ回転数を上げることができないためリアクトル起動はできず、起動トルクが高くても始動電流の小さい高価なコンドルファ起動とする必要があった。請求項１〜３に記載の発明のように、ポンプを満水前のドライ（又は若干水に漬かっている）状態で始動すると、従来の満水後に始動する場合に比べ、始動時に必要なトルクが小さく（水負荷が少なくなる）なるから、駆動機に電動機を用いる場合は、始動電流が許容値を超えない回転数域で、定格状態に切替が可能である為、高価なコンドルファ起動とすることなく安価なリアクトル起動を採用することが可能となり、安価な始動装置が使用でき経済的である。
【００４４】
以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造であっても、本願発明の作用効果を奏する以上、本願発明の技術範囲である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 横軸ポンプ
２ ポンプケーシング
３ 吐出弁
４ 駆動機（電動機、ディーゼルエンジン、ガスタービン等）
５ 減速機
８ 吸気配管
９ 真空ポンプ
１０ 電動機
１１ 満水検知器
１２ フロート
１３ 吸気弁
１４ 開口部
１５ 取付用吸気部
１６ 下吸気配管
１７ 吸気取出口
１８ 吸込流旋回防止板（スワールストップ）
１９ 点検カバー蓋
２０ 曲管
２１ 吸気取出口
２２ 吸気弁Ａ
２３ 吸気弁Ｂ
２４ 分岐管
２５ 落水検知器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ポンプにより吸気し、ポンプケーシング内を満水させ始動する横軸ポンプにおいて、
前記真空ポンプで吸気後、前記ポンプケーシング内が満水になる前に前記横軸ポンプを始動・回転させるとともに、前記真空ポンプに至る吸気配管の吸気取出口を前記ポンプケーシングのインペラ上流側で、かつ、ポンプケーシング内側に突出して設けたことを特徴とする横軸ポンプ設備。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプ設備において、
前記ポンプケーシング内側に突出させた吸気取出口の開口をポンプ運転時の水流に対向して配置したことを特徴とする横軸ポンプ設備。
【請求項３】
請求項１に記載のポンプ設備において、
前記ポンプケーシング内側に突出させた吸気取出口を有する吸気配管を略平板状に構成し、吸込旋回流の発生を抑制したことを特徴とする横軸ポンプ設備。
【請求項４】
請求項１に記載のポンプ設備において、
前記ポンプケーシングのインペラ上流側に設けた前記吸気取出口の他に、ポンプケーシング略頂部にも吸気取出口を設け、それぞれの吸気取出口に接続された吸気配管を切替えて吸気できるように、各吸気配管に吸気弁を設けたことを特徴とする横軸ポンプ設備。
【請求項５】
請求項４に記載のポンプ設備において、
ポンプの始動方法（モード）を複数設けるとともに、前記各吸気配管に設置された吸気弁の切替制御を行って複数の始動方法を選択可能とすることを特徴とする横軸ポンプ設備の運転方法。
【請求項１】
真空ポンプにより吸気し、ポンプケーシング内を満水させ始動する横軸ポンプにおいて、
前記真空ポンプで吸気後、前記ポンプケーシング内が満水になる前に前記横軸ポンプを始動・回転させるとともに、前記真空ポンプに至る吸気配管の吸気取出口を前記ポンプケーシングのインペラ上流側で、かつ、ポンプケーシング内側に突出して設けたことを特徴とする横軸ポンプ設備。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプ設備において、
前記ポンプケーシング内側に突出させた吸気取出口の開口をポンプ運転時の水流に対向して配置したことを特徴とする横軸ポンプ設備。
【請求項３】
請求項１に記載のポンプ設備において、
前記ポンプケーシング内側に突出させた吸気取出口を有する吸気配管を略平板状に構成し、吸込旋回流の発生を抑制したことを特徴とする横軸ポンプ設備。
【請求項４】
請求項１に記載のポンプ設備において、
前記ポンプケーシングのインペラ上流側に設けた前記吸気取出口の他に、ポンプケーシング略頂部にも吸気取出口を設け、それぞれの吸気取出口に接続された吸気配管を切替えて吸気できるように、各吸気配管に吸気弁を設けたことを特徴とする横軸ポンプ設備。
【請求項５】
請求項４に記載のポンプ設備において、
ポンプの始動方法（モード）を複数設けるとともに、前記各吸気配管に設置された吸気弁の切替制御を行って複数の始動方法を選択可能とすることを特徴とする横軸ポンプ設備の運転方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−９４５６３（Ｐ２０１１−９４５６３Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５０８０７（Ｐ２００９−２５０８０７）
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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