立軸ポンプ
【課題】簡易で設置作業が容易な構成で、管理運転時に吸込水槽を効果的に清掃できる立軸ポンプを提供する。
【解決手段】吐出ベンド７に接続したＴ字状管１９Ａ，１９Ｂから分岐した縦配管２１Ａ，２１Ｂはケーシング２に沿って鉛直方向に延びる。縦配管２１Ａ，２１Ｂの下端には複数のノズル２６を備える環状配管２３が接続されている。立軸ポンプ１の管理運転時には、圧力センサ２７からの入力により仕切弁８の閉弁を検出した制御装置２８が、縦配管２１Ａ，２１Ｂの開閉弁２２Ａ，２２Ｂを開弁する。ケーシング２の上端側から縦配管２１Ａ，２１Ｂを経て環状配管２３に圧送された水がノズル２６から吸込水槽５の底部５ａに向けて噴出され、底部５ａに堆積していた異物が吸込水槽５内の水に浮遊する。
【解決手段】吐出ベンド７に接続したＴ字状管１９Ａ，１９Ｂから分岐した縦配管２１Ａ，２１Ｂはケーシング２に沿って鉛直方向に延びる。縦配管２１Ａ，２１Ｂの下端には複数のノズル２６を備える環状配管２３が接続されている。立軸ポンプ１の管理運転時には、圧力センサ２７からの入力により仕切弁８の閉弁を検出した制御装置２８が、縦配管２１Ａ，２１Ｂの開閉弁２２Ａ，２２Ｂを開弁する。ケーシング２の上端側から縦配管２１Ａ，２１Ｂを経て環状配管２３に圧送された水がノズル２６から吸込水槽５の底部５ａに向けて噴出され、底部５ａに堆積していた異物が吸込水槽５内の水に浮遊する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立軸ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載された立軸ポンプは、仕切弁よりも上流側から吸込水槽の底部まで延びる戻り管路と、吸込水槽の底部上に配管されて戻り管路に接続されたノズル配管とを備える。管理運転時には仕切弁が閉弁され、立軸ポンプの吐出水が戻り管路からノズル配管に圧送され、ノズル配管に設けられたノズルから吸込水槽内に噴出される。ノズルから噴出される水は、吸込水槽の底部に堆積していたし渣、砂等の異物を水中に浮遊させる。この状態で立軸ポンプの通常運転が行われると、異物は水と共に立軸ポンプに吸い込まれて下流へ圧送される。つまり、管理運転時に過熱防止のために吸込水槽に戻す水を利用して、吸込水槽の清掃を行っている。
【０００３】
この特許文献１に記載の立軸ポンプは、ケーシング等とは別に吸込水槽の底部にノズル配管を配管する必要があり、かつこのノズル配管に同じくケーシングとは別に戻り管路を接続する必要がある点で構造が複雑で、設置作業も煩雑である。
【０００４】
また、特許文献１に記載された立軸ポンプでは、吸込水槽内での渦の発生を防止するための防止板等の渦発生防止装置を、戻り管路やノズル配管とは別に設ける必要があり、この点でも構造が複雑である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２００５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、簡易で設置作業が容易な構成でありながら、管理運転時に吸込水槽を効果的に清掃できる立軸ポンプを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、鉛直方向に延び、下端側に吸込水槽内の底部と対向して開口した吸込口を備え、上端側に仕切弁を介設した吐出管が接続され、かつ羽根車を下端側に固定した主軸が配置されているケーシングと、前記ケーシングの上端側の前記仕切弁よりも上流側から分岐し、前記吸込水槽の前記底部に向けて前記ケーシングに沿って鉛直方向に延び、かつ常閉の開閉弁が介設された少なくとも１本の縦配管と、前記ケーシングの外側を間隔をあけて取り囲むように前記縦配管の下端側に接続され、前記吸込水槽の前記底部に向いた複数のノズルを備える少なくとも１個の環状配管と、前記仕切弁の閉弁を検出するためのセンサと、前記センサからの入力により前記仕切弁の閉弁を検出すると前記開閉弁を開弁させる制御装置とを備える、立軸ポンプを提供する。
【０００８】
管理運転時には仕切弁が閉弁される。センサからの入力により仕切弁の開弁を検出した制御装置は、開閉弁を開弁する。その結果、吸込水槽から吸込口を通ってケーシング内に吸い込まれた水は、縦配管から環状配管へ圧送され、ノズルから噴出することで吸込水槽に戻る。このようなケーシング内を通る水の循環流れにより、管理運転時の立軸ポンプの過熱が防止される。
【０００９】
環状配管のノズルは吸込水槽の底部を向いているので、吸込水槽の底部に堆積していたし渣、砂等の異物は、管理運転時にノズルから噴出される水流により吹き上げられて吸込水槽内の水中に浮遊する。環状配管のノズルから噴出された水は吸込水槽の底部又はその上に堆積した異物に衝突するので、吸込水槽の底部付近には複雑な水流が生じ、底部に堆積していた異物をより効果的に浮遊させることができる。異物が十分に浮遊した状態とした後に立軸ポンプの通常運転を行い、異物を水と共に立軸ポンプに吸い込んで下流へ圧送することで、効果的に吸込水槽内を清掃できる。
【００１０】
ケーシングとは別に吸込水槽の底部に配管を設ける必要も、そのような吸込水槽の底部の配管をケーシングの上端側（吐出管路）側と接続するための管路をケーシングと別に設ける必要もなく、構造が簡易である。また、ケーシングを吸込水槽に設置する際に、ケーシングに接続された縦配管と、縦配管に接続された環状配管も共に吸込水槽に設置される。この点で、設置作業が簡易である。
【００１１】
また、ケーシングに沿って鉛直方向に延びる縦配管は、通常運転時に吸込口周辺の吸込水槽内の渦が発生するのを防止できる。つまり、縦配管は渦発生防止装置を兼ねており、渦発生防止装置を別に設ける必要がない。この点でも、構造が簡易である。
【００１２】
前記センサが前記仕切弁よりも上流側には配置された圧力センサであれば、前記制御装置は、前記圧力センサの検出圧力が予め定められた圧力を上回ると、前記仕切弁が閉弁されたと判断する。
【００１３】
前記センサが前記仕切弁よりも下流側に配置された流量センサであれば、前記制御装置は、前記流量センサの検出圧力が予め定められた流量を下回ると、前記仕切弁が閉弁された判断する。
【００１４】
例えば、１個の前記環状配管を備え前記ノズルは平面視で外向きである。あるいは、鉛直方向に間隔をあけて配置された２個の前記環状配管を備え、上段側の前記環状配管のノズルは平面視で外向きであり、下段側の前記環状配管のノズルは平面視で内向きであってもよい。
【００１５】
具体的には、立軸ポンプは、前記ケーシングの上端側の吐出ベントと、一端側が前記吐出ベントに接続されて他端側に覗き窓が設けられた水平方向に延びる横配管とを備え、前記縦配管の上端側は前記横配管から分岐している。
【００１６】
この構成によれば、既存の吐出ベントの覗き窓が設けられていた部分に横配管を介して縦配管を接続できるので、既存の立軸ポンプの比較的簡易な改造で本発明を実施できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の立軸ポンプは、簡易で吸込水槽への設置作業が容易な構成でありながら、管理運転時に吸込水槽を効果的に清掃できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る立軸ポンプの断面図。
【図２】図１のII-II線での断面図。
【図３】環状配管の配置の代案を示す部分断面図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る立軸ポンプの部分断面図。
【図５】図３のＶ−Ｖ線での断面図。
【図６】Ｈ−Ｑ線図等を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１に示す本発明の第１実施形態に係る立軸ポンプ１は、概ね鉛直方向に延びる直管状のケーシング２を備える。ケーシング２は、ポンプ機場の床構造３に対して開口部３ａに差し込まれた状態で固定されている。ケーシング２の下端側の吸込ベルマウス４が備える吸込口４ａは、吸込水槽５の底部５ａに対して例えば吸込口４ａの直径の１．３倍程度の距離を隔てて対向している。ケーシング２の上端側の吐出ベント７（図１において手前側に向かって９０度湾曲している。）が備える吐出口７ａには、仕切弁８（本実施形態では常閉で手動開閉可能）を介設した吐出管９が接続されている。下端側に羽根車１０が固定された主軸１１はケーシング２内に鉛直方向に延びるように配置され、軸受１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃにより回転可能に支持されている。吐出ベント７からケーシング２の外部に突出する主軸１１の上端は、モータ、減速機等からなる駆動機構１４に連結されている。
【００２１】
本実施形態における吸込ベルマウス４は、上部吸込ベル１５とその下方に間隔を隔てて配置された下部吸込ベル１６を備える二重構造である。図６（横軸は最適流量Ｑｏｐｔに対する流量Ｑの割合Ｑ／Ｑｏｐｔで、縦軸は最適揚程Ｈｏｐｔに対する揚程Ｈの割合Ｈ／Ｈｏｐｔ）を併せて参照すると、定格運転域（例えばＱ／Ｑｏｐｔが約０．６〜１．２の範囲）であれば、下部吸込ベル１６の下端開口１６ａから水が吸い上げられるが、上部吸込ベル１５と下部吸込ベル１６の間の流路１７からの水の流入はない。次に、過大流量域（例えばＱ／Ｑｏｐｔ約１．２以上）では、下端開口１６ａと流路１７の両方からケーシング２内に水が吸い上げられる。部分流量域（例えばＱ／Ｑｏｐｔが約０．６未満）では、下部吸込ベル１６の下端開口１６ａから吸い上げられた水の一部が逆流水として流路１７から吸込水槽５へ噴出する。この二重構造の吸込ベルマウス４自体は公知であり、その構造及び機能の詳細は、特開２００４−１７６５６７号公報に記載連されている。ただし、本発明はベルマウスが通常の一重構造である立軸ポンプにも適用できる。なお、図６においてηは効率、Ｌは軸動力を示す。
【００２２】
吐出ベント７の図１において左右対称の位置にＴ字状管１９Ａ，１９Ｂ（横配管）の一端が接続されている。Ｔ字状管１９Ａ，１９Ｂの水平方向に延びる部分の他端には覗き窓２０Ａ，２０Ｂが設けられている。また、Ｔ字状管１９Ａ，１９Ｂの水平方向に延びる部分の途中から鉛直方向下向きに分岐した部分があり、この部分に直管状の縦配管２１Ａ，２１Ｂの一端が接続されている。これら２本の縦配管２１Ａ，２１ＢにはＴ字状管１９Ａ，１９Ｂ付近に開閉弁２２Ａ，２２Ｂ（本実施形態では常閉の電動バタフライ弁）が介設されている。縦配管２１Ａ，２１Ｂは、ケーシング２の外側に間隔を開けて配置され、主軸１１と平行に鉛直方向下向きに延びている。具体的には、本実施形態では、縦配管２１Ａ，２１ＢはＴ字状管１９Ａ，１９Ｂから開口部３ａを通過して羽根車１０よりもやや上方の位置まで延びている。縦配管２１Ａ，２１Ｂは、１箇所又は複数箇所がケーシング２や吸込水槽５に連結されていてもよい。
【００２３】
縦配管２１Ａ，２１Ｂの下端には環状配管２３が接続されている。本実施形態における環状配管２３は主軸１１の軸線１１ａを中心とする円環状であり、ケーシング２の外側を間隔を隔てて取り囲むように配置されている。環状配管２３は１箇所又は複数箇所がケーシング２や吸込水槽５に連結されていてもよい。例えば、複数本の鉛直方向に延びるロッド２５（図２のみ示す）により環状配管２３を床構造３の下面側に連結してもよい。図２を併せて参照すると、環状配管２３には複数個（本実施形態では８個）のノズル２６が平面視で主軸１１の軸線１１ａを中心に等角度間隔で設けられている。８個のノズル２６は全て下向きであり吸込水槽５の底部５ａを向いている。ノズル２６の俯角θ１は例えば３０度程度に設定される。図２を参照すると、本実施形態では平面視でのノズル２６の向きは、主軸１１の半径方向かつ外向き（主軸１１から離れる向きに水流が噴出される）である。
【００２４】
俯角θ１を個々のノズル２６間で異ならせてもよい。また、ノズル２６の平面視での向きは図２おいて符号β１で示すように主軸１１の回転方向（符号Ｒ）側へ傾けてもよいし、それとは逆に符号β１で示すように主軸１１の回転方向とは反対側に傾けてもよい。さらに、図３に示す代案のように、縦配管２１Ａ，２１Ｂの下端が吸込ベルマウス４の吸込口４ａより下方に位置し、縦配管２１Ａ，２１Ｂの下端に接続された環状配管２３が吸込ベルマウス４より下方に位置していてもよい。これらの点は後述する第２実施形態についても同様である。
【００２５】
吐出管９の仕切弁８よりも上流側には圧力センサ２７が配置されている。制御装置２８は、圧力センサ２７からの入力に基づいて仕切弁８が開弁されたことを検出し、仕切弁８の開弁を検出すると、開閉弁２２Ａ，２２Ｂを開弁する。具体的には、十分に高い圧力が閾値圧力Ｐthとして予め設定されており、制御装置２８は圧力センサ２７の検出圧力がこの閾値圧力Ｐthを上回ると仕切弁８が閉弁されたと判断する。
【００２６】
圧力センサ２７は仕切弁８よりも上流側に配置されていればよく、例えば吐出ベント７内に配置されていてもよい。また、図１において破線で示すように、圧力センサ２７に代えて吐出管９の仕切弁８よりも上流側に流量センサ２９を配置し、この流量センサ２９からの入力に基づいて制御装置２８が仕切弁８の開弁を検出してもよい。この場合、十分に少ない流量が閾値流量ｑthとして予め設定されており、制御装置２８は流量センサ２９の検出流量がこの閾値流量ｑthを下回ると仕切弁８が閉弁されたと判断する。
【００２７】
次に、本実施形態の立軸ポンプ１の動作を説明する。
【００２８】
通常運転が長期にわたって実行されない等場合、吸込水槽５内の水を排水するためではくな、性能維持等の目的で立軸ポンプを運転させる場合がある（管理運転）。管理運転時には、本実施形態の場合、ポンプ機場の操作員によって仕切弁８が手動で閉弁された後に、立軸ポンプ１が起動される。立軸ポンプ１が起動するとケーシング内に吸い込まれた吸込水槽５内の水の圧送が仕切弁８により遮断されるので、圧力センサ２７の検出圧力が上昇する。圧力センサ２７の検出圧力が閾値圧力Ｐthを上回ると、制御装置２８は開閉弁２２Ａ，２２Ｂを開閉する。開閉弁２２Ａ，２２Ｂが開弁すると、図１において矢印Ａ１で示すように吸込ベルマウス４の吸込口４ａから吸い込まれた吸込水槽５内の水がケーシング２（吐出ベント７）からＴ字状管１９Ａ，１９Ｂ及び縦配管２１Ａ，２１Ｂを経て環状配管２３へ圧送される。具体的には、図６において管理運転時の流量比と揚程比はそれぞれＱｂ，Ｈｂとなり、部分流量域である。そのため、図１において矢印Ａ１で示すように下部吸込ベル１６の下端開口１６ａから水が吸い上げられた水の大部分は環状配管２３へ圧送されるが、一部は矢印Ａ２で示すように上部吸込ベル１５と下部吸込ベル１６の間の流路１７から吸込水槽５に噴出（逆流）する。
【００２９】
環状配管２３へ圧送された水は、図１及び図２おいて矢印Ａ３で示すようにノズル２６から吸込水槽５内に噴出される。つまり、管理運転時には吸込水槽５からケーシング２へ吸い込まれた水はＴ字状管１９Ａ，１９Ｂ、縦配管２１Ａ，２１Ｂ、環状配管２３、及びノズル２６を経て吸込水槽５に戻る。このようなケーシング２内を通る水の循環流れにより、管理運転時の立軸ポンプ１の過熱（例えば軸受１３Ａ〜１３Ｃで発生する摩擦熱により過度な温度上昇）が防止される。
【００３０】
環状配管２３のノズル２６は吸込水槽５の底部５ａを向いているので、吸込水槽５の底部５ａに堆積していたし渣、砂等の異物は、管理運転時にノズル２６から噴出される水流（矢印Ａ２）により吹き上げられて吸込水槽５内の水中に浮遊する。環状配管２３のノズル２６から噴出された水は吸込水槽５の底部５ａ又はその上に堆積した異物に衝突するので、吸込水槽５の底部５ａ付近には複雑な水流が生じ、底部５ａに堆積していた異物をより効果的に浮遊させることができる。管理運転時の揚程比Ｈｂ（部分流量域）は、定格運転域や過大流量域となる通常運転時と比較して概ね高いので、ノズル２６から噴出される水の圧力を確保できる。
【００３１】
前述のように、管理運転時には上部吸込ベル１５と下部吸込ベル１６の間の流路１７からも水が噴出し（矢印Ａ２）、この流路１７から噴出する水も吸込水槽５の底部５ａに堆積する異物を吹き上げる効果がある。つまり、本実施形態では、吸込水槽５の底部に向かう２種類の水流（矢印Ａ２，Ａ３）によって異物を浮遊させている。ただし、吸込ベルマウス４が通常の一重構造であっても、ノズル２６から噴出される水（矢印Ａ３）のみで底部５ａに堆積する異物を効果的に浮遊させることができる。
【００３２】
異物が十分に浮遊した状態とした後に立軸ポンプ１の通常運転を行えば、異物を水と共に立軸ポンプ１に吸い込んで下流へ圧送することで、効果的に吸込水槽５内を清掃できる。
【００３３】
本実施形態の立軸ポンプ１では、ケーシング２とは別に吸込水槽５の底部５ａに配管を設ける必要も、そのような吸込水槽５の底部の配管をケーシング２の上端側（吐出管９）側と接続するための管路をケーシング２と別に設ける必要もなく、構造が簡易である。また、ケーシング２を吸込水槽５に設置する際に、開口部３ａに上方から差し込む床構造３のケーシング２に固定されば、ケーシング２に接続された縦配管２１Ａ，２１Ｂと、縦配管２１Ａ，２１Ｂに接続された環状配管２３もケーシング２と共に吸込水槽５に設置できる。この点で、本実施形態の立軸ポンプ１は、吸込水槽５への設置作業が簡易である。
【００３４】
ケーシング２に沿って鉛直方向に延びる縦配管２１Ａ，２１Ｂは、通常運転時に吸込口周辺の吸込水槽５内に渦が発生するのを防止できる。つまり、縦配管２１Ａ，２１Ｂは渦発生防止装置を兼ねており、渦発生防止装置を別に設ける必要がない。この点でも、本実施形態の立軸ポンプ１は構造が簡易である。
【００３５】
縦配管２１Ａ，２１Ｂの上端側を吐出ベント７に接続するためのＴ字状管１９Ａ，１９Ｂは既存の既存の立軸ポンプに対して比較的簡易な改造を施すことで本実施形態の立軸ポンプ１を製作できる。
【００３６】
（第２実施形態）
図４及び図５に示す本発明の第２実施形態の立軸ポンプ１は、縦配管２１Ａ，２１Ｂの最下端よりも上方に第１実施形態と同じ環状配管２３が接続され、さらにこの環状配管２３に対して鉛直方向に間隔を隔てて縦配管２１Ａ，２１Ｂの最下端にも別の環状配管２３’が接続されている。上段の環状配管２３のノズル２６は第１実施形態と同様に平面視での向きは外向きである。一方、下段の環状配管２３’に平面視で等角度間隔で配置された複数個（本実施形態では８個）のノズル２６’は下向き（俯角θ２は例えば３０度程度）である点はノズル２６と同様であるが、平面視での向きは主軸１１の半径方向内向き（主軸１１に近づく向きに水流が噴出される）である。
【００３７】
本実施形態の場合、３種類の下向きの水流、すなわち上段及び下段の環状配管２３，２３’のノズル２６，２３’から噴出される水流（矢印Ａ３，Ａ４）と吸込ベルマウス４の流路１７から逆流する水流（矢印Ａ２）が吸込水槽５の底部５ａへ吹き付けられる。また、上段及び下段の環状配管２３，２３’のノズル２６，２６’から噴出される水流（矢印Ａ３，Ａ４）は、平面視での向き（内向きか外向きか）が互いに異なる。これらの点で、より効果的に堆積していた異物を浮遊させ、通常運転を行うことで効果的に吸込水槽５の底部５ａを清掃できる。
【符号の説明】
【００３８】
１ 立軸ポンプ
２ ケーシング
３ 床構造
３ａ 開口部
４ 吸込ベルマウス
４ａ 吸込口
５ 吸込水槽
５ａ 底部
７ 吐出ベント
７ａ 吐出口
８ 仕切弁
９ 吐出管
１０ 羽根車
１１ 主軸
１１ａ 軸線
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ 軸受
１４ 駆動機構
１５ 上部吸込ベル
１６ 下部吸込ベル
１６ａ 下端開口
１７ 流路
１９Ａ，１９Ｂ Ｔ字状管
２０Ａ，２０Ｂ 覗き窓
２１Ａ，２１Ｂ 縦配管
２２Ａ，２２Ｂ 開閉弁
２３，２３’ 環状配管
２５ ロッド
２６，２６’ ノズル
２７ 圧力センサ
２８ 制御装置
２９ 流量センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立軸ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載された立軸ポンプは、仕切弁よりも上流側から吸込水槽の底部まで延びる戻り管路と、吸込水槽の底部上に配管されて戻り管路に接続されたノズル配管とを備える。管理運転時には仕切弁が閉弁され、立軸ポンプの吐出水が戻り管路からノズル配管に圧送され、ノズル配管に設けられたノズルから吸込水槽内に噴出される。ノズルから噴出される水は、吸込水槽の底部に堆積していたし渣、砂等の異物を水中に浮遊させる。この状態で立軸ポンプの通常運転が行われると、異物は水と共に立軸ポンプに吸い込まれて下流へ圧送される。つまり、管理運転時に過熱防止のために吸込水槽に戻す水を利用して、吸込水槽の清掃を行っている。
【０００３】
この特許文献１に記載の立軸ポンプは、ケーシング等とは別に吸込水槽の底部にノズル配管を配管する必要があり、かつこのノズル配管に同じくケーシングとは別に戻り管路を接続する必要がある点で構造が複雑で、設置作業も煩雑である。
【０００４】
また、特許文献１に記載された立軸ポンプでは、吸込水槽内での渦の発生を防止するための防止板等の渦発生防止装置を、戻り管路やノズル配管とは別に設ける必要があり、この点でも構造が複雑である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２００５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、簡易で設置作業が容易な構成でありながら、管理運転時に吸込水槽を効果的に清掃できる立軸ポンプを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、鉛直方向に延び、下端側に吸込水槽内の底部と対向して開口した吸込口を備え、上端側に仕切弁を介設した吐出管が接続され、かつ羽根車を下端側に固定した主軸が配置されているケーシングと、前記ケーシングの上端側の前記仕切弁よりも上流側から分岐し、前記吸込水槽の前記底部に向けて前記ケーシングに沿って鉛直方向に延び、かつ常閉の開閉弁が介設された少なくとも１本の縦配管と、前記ケーシングの外側を間隔をあけて取り囲むように前記縦配管の下端側に接続され、前記吸込水槽の前記底部に向いた複数のノズルを備える少なくとも１個の環状配管と、前記仕切弁の閉弁を検出するためのセンサと、前記センサからの入力により前記仕切弁の閉弁を検出すると前記開閉弁を開弁させる制御装置とを備える、立軸ポンプを提供する。
【０００８】
管理運転時には仕切弁が閉弁される。センサからの入力により仕切弁の開弁を検出した制御装置は、開閉弁を開弁する。その結果、吸込水槽から吸込口を通ってケーシング内に吸い込まれた水は、縦配管から環状配管へ圧送され、ノズルから噴出することで吸込水槽に戻る。このようなケーシング内を通る水の循環流れにより、管理運転時の立軸ポンプの過熱が防止される。
【０００９】
環状配管のノズルは吸込水槽の底部を向いているので、吸込水槽の底部に堆積していたし渣、砂等の異物は、管理運転時にノズルから噴出される水流により吹き上げられて吸込水槽内の水中に浮遊する。環状配管のノズルから噴出された水は吸込水槽の底部又はその上に堆積した異物に衝突するので、吸込水槽の底部付近には複雑な水流が生じ、底部に堆積していた異物をより効果的に浮遊させることができる。異物が十分に浮遊した状態とした後に立軸ポンプの通常運転を行い、異物を水と共に立軸ポンプに吸い込んで下流へ圧送することで、効果的に吸込水槽内を清掃できる。
【００１０】
ケーシングとは別に吸込水槽の底部に配管を設ける必要も、そのような吸込水槽の底部の配管をケーシングの上端側（吐出管路）側と接続するための管路をケーシングと別に設ける必要もなく、構造が簡易である。また、ケーシングを吸込水槽に設置する際に、ケーシングに接続された縦配管と、縦配管に接続された環状配管も共に吸込水槽に設置される。この点で、設置作業が簡易である。
【００１１】
また、ケーシングに沿って鉛直方向に延びる縦配管は、通常運転時に吸込口周辺の吸込水槽内の渦が発生するのを防止できる。つまり、縦配管は渦発生防止装置を兼ねており、渦発生防止装置を別に設ける必要がない。この点でも、構造が簡易である。
【００１２】
前記センサが前記仕切弁よりも上流側には配置された圧力センサであれば、前記制御装置は、前記圧力センサの検出圧力が予め定められた圧力を上回ると、前記仕切弁が閉弁されたと判断する。
【００１３】
前記センサが前記仕切弁よりも下流側に配置された流量センサであれば、前記制御装置は、前記流量センサの検出圧力が予め定められた流量を下回ると、前記仕切弁が閉弁された判断する。
【００１４】
例えば、１個の前記環状配管を備え前記ノズルは平面視で外向きである。あるいは、鉛直方向に間隔をあけて配置された２個の前記環状配管を備え、上段側の前記環状配管のノズルは平面視で外向きであり、下段側の前記環状配管のノズルは平面視で内向きであってもよい。
【００１５】
具体的には、立軸ポンプは、前記ケーシングの上端側の吐出ベントと、一端側が前記吐出ベントに接続されて他端側に覗き窓が設けられた水平方向に延びる横配管とを備え、前記縦配管の上端側は前記横配管から分岐している。
【００１６】
この構成によれば、既存の吐出ベントの覗き窓が設けられていた部分に横配管を介して縦配管を接続できるので、既存の立軸ポンプの比較的簡易な改造で本発明を実施できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の立軸ポンプは、簡易で吸込水槽への設置作業が容易な構成でありながら、管理運転時に吸込水槽を効果的に清掃できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る立軸ポンプの断面図。
【図２】図１のII-II線での断面図。
【図３】環状配管の配置の代案を示す部分断面図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る立軸ポンプの部分断面図。
【図５】図３のＶ−Ｖ線での断面図。
【図６】Ｈ−Ｑ線図等を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１に示す本発明の第１実施形態に係る立軸ポンプ１は、概ね鉛直方向に延びる直管状のケーシング２を備える。ケーシング２は、ポンプ機場の床構造３に対して開口部３ａに差し込まれた状態で固定されている。ケーシング２の下端側の吸込ベルマウス４が備える吸込口４ａは、吸込水槽５の底部５ａに対して例えば吸込口４ａの直径の１．３倍程度の距離を隔てて対向している。ケーシング２の上端側の吐出ベント７（図１において手前側に向かって９０度湾曲している。）が備える吐出口７ａには、仕切弁８（本実施形態では常閉で手動開閉可能）を介設した吐出管９が接続されている。下端側に羽根車１０が固定された主軸１１はケーシング２内に鉛直方向に延びるように配置され、軸受１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃにより回転可能に支持されている。吐出ベント７からケーシング２の外部に突出する主軸１１の上端は、モータ、減速機等からなる駆動機構１４に連結されている。
【００２１】
本実施形態における吸込ベルマウス４は、上部吸込ベル１５とその下方に間隔を隔てて配置された下部吸込ベル１６を備える二重構造である。図６（横軸は最適流量Ｑｏｐｔに対する流量Ｑの割合Ｑ／Ｑｏｐｔで、縦軸は最適揚程Ｈｏｐｔに対する揚程Ｈの割合Ｈ／Ｈｏｐｔ）を併せて参照すると、定格運転域（例えばＱ／Ｑｏｐｔが約０．６〜１．２の範囲）であれば、下部吸込ベル１６の下端開口１６ａから水が吸い上げられるが、上部吸込ベル１５と下部吸込ベル１６の間の流路１７からの水の流入はない。次に、過大流量域（例えばＱ／Ｑｏｐｔ約１．２以上）では、下端開口１６ａと流路１７の両方からケーシング２内に水が吸い上げられる。部分流量域（例えばＱ／Ｑｏｐｔが約０．６未満）では、下部吸込ベル１６の下端開口１６ａから吸い上げられた水の一部が逆流水として流路１７から吸込水槽５へ噴出する。この二重構造の吸込ベルマウス４自体は公知であり、その構造及び機能の詳細は、特開２００４−１７６５６７号公報に記載連されている。ただし、本発明はベルマウスが通常の一重構造である立軸ポンプにも適用できる。なお、図６においてηは効率、Ｌは軸動力を示す。
【００２２】
吐出ベント７の図１において左右対称の位置にＴ字状管１９Ａ，１９Ｂ（横配管）の一端が接続されている。Ｔ字状管１９Ａ，１９Ｂの水平方向に延びる部分の他端には覗き窓２０Ａ，２０Ｂが設けられている。また、Ｔ字状管１９Ａ，１９Ｂの水平方向に延びる部分の途中から鉛直方向下向きに分岐した部分があり、この部分に直管状の縦配管２１Ａ，２１Ｂの一端が接続されている。これら２本の縦配管２１Ａ，２１ＢにはＴ字状管１９Ａ，１９Ｂ付近に開閉弁２２Ａ，２２Ｂ（本実施形態では常閉の電動バタフライ弁）が介設されている。縦配管２１Ａ，２１Ｂは、ケーシング２の外側に間隔を開けて配置され、主軸１１と平行に鉛直方向下向きに延びている。具体的には、本実施形態では、縦配管２１Ａ，２１ＢはＴ字状管１９Ａ，１９Ｂから開口部３ａを通過して羽根車１０よりもやや上方の位置まで延びている。縦配管２１Ａ，２１Ｂは、１箇所又は複数箇所がケーシング２や吸込水槽５に連結されていてもよい。
【００２３】
縦配管２１Ａ，２１Ｂの下端には環状配管２３が接続されている。本実施形態における環状配管２３は主軸１１の軸線１１ａを中心とする円環状であり、ケーシング２の外側を間隔を隔てて取り囲むように配置されている。環状配管２３は１箇所又は複数箇所がケーシング２や吸込水槽５に連結されていてもよい。例えば、複数本の鉛直方向に延びるロッド２５（図２のみ示す）により環状配管２３を床構造３の下面側に連結してもよい。図２を併せて参照すると、環状配管２３には複数個（本実施形態では８個）のノズル２６が平面視で主軸１１の軸線１１ａを中心に等角度間隔で設けられている。８個のノズル２６は全て下向きであり吸込水槽５の底部５ａを向いている。ノズル２６の俯角θ１は例えば３０度程度に設定される。図２を参照すると、本実施形態では平面視でのノズル２６の向きは、主軸１１の半径方向かつ外向き（主軸１１から離れる向きに水流が噴出される）である。
【００２４】
俯角θ１を個々のノズル２６間で異ならせてもよい。また、ノズル２６の平面視での向きは図２おいて符号β１で示すように主軸１１の回転方向（符号Ｒ）側へ傾けてもよいし、それとは逆に符号β１で示すように主軸１１の回転方向とは反対側に傾けてもよい。さらに、図３に示す代案のように、縦配管２１Ａ，２１Ｂの下端が吸込ベルマウス４の吸込口４ａより下方に位置し、縦配管２１Ａ，２１Ｂの下端に接続された環状配管２３が吸込ベルマウス４より下方に位置していてもよい。これらの点は後述する第２実施形態についても同様である。
【００２５】
吐出管９の仕切弁８よりも上流側には圧力センサ２７が配置されている。制御装置２８は、圧力センサ２７からの入力に基づいて仕切弁８が開弁されたことを検出し、仕切弁８の開弁を検出すると、開閉弁２２Ａ，２２Ｂを開弁する。具体的には、十分に高い圧力が閾値圧力Ｐthとして予め設定されており、制御装置２８は圧力センサ２７の検出圧力がこの閾値圧力Ｐthを上回ると仕切弁８が閉弁されたと判断する。
【００２６】
圧力センサ２７は仕切弁８よりも上流側に配置されていればよく、例えば吐出ベント７内に配置されていてもよい。また、図１において破線で示すように、圧力センサ２７に代えて吐出管９の仕切弁８よりも上流側に流量センサ２９を配置し、この流量センサ２９からの入力に基づいて制御装置２８が仕切弁８の開弁を検出してもよい。この場合、十分に少ない流量が閾値流量ｑthとして予め設定されており、制御装置２８は流量センサ２９の検出流量がこの閾値流量ｑthを下回ると仕切弁８が閉弁されたと判断する。
【００２７】
次に、本実施形態の立軸ポンプ１の動作を説明する。
【００２８】
通常運転が長期にわたって実行されない等場合、吸込水槽５内の水を排水するためではくな、性能維持等の目的で立軸ポンプを運転させる場合がある（管理運転）。管理運転時には、本実施形態の場合、ポンプ機場の操作員によって仕切弁８が手動で閉弁された後に、立軸ポンプ１が起動される。立軸ポンプ１が起動するとケーシング内に吸い込まれた吸込水槽５内の水の圧送が仕切弁８により遮断されるので、圧力センサ２７の検出圧力が上昇する。圧力センサ２７の検出圧力が閾値圧力Ｐthを上回ると、制御装置２８は開閉弁２２Ａ，２２Ｂを開閉する。開閉弁２２Ａ，２２Ｂが開弁すると、図１において矢印Ａ１で示すように吸込ベルマウス４の吸込口４ａから吸い込まれた吸込水槽５内の水がケーシング２（吐出ベント７）からＴ字状管１９Ａ，１９Ｂ及び縦配管２１Ａ，２１Ｂを経て環状配管２３へ圧送される。具体的には、図６において管理運転時の流量比と揚程比はそれぞれＱｂ，Ｈｂとなり、部分流量域である。そのため、図１において矢印Ａ１で示すように下部吸込ベル１６の下端開口１６ａから水が吸い上げられた水の大部分は環状配管２３へ圧送されるが、一部は矢印Ａ２で示すように上部吸込ベル１５と下部吸込ベル１６の間の流路１７から吸込水槽５に噴出（逆流）する。
【００２９】
環状配管２３へ圧送された水は、図１及び図２おいて矢印Ａ３で示すようにノズル２６から吸込水槽５内に噴出される。つまり、管理運転時には吸込水槽５からケーシング２へ吸い込まれた水はＴ字状管１９Ａ，１９Ｂ、縦配管２１Ａ，２１Ｂ、環状配管２３、及びノズル２６を経て吸込水槽５に戻る。このようなケーシング２内を通る水の循環流れにより、管理運転時の立軸ポンプ１の過熱（例えば軸受１３Ａ〜１３Ｃで発生する摩擦熱により過度な温度上昇）が防止される。
【００３０】
環状配管２３のノズル２６は吸込水槽５の底部５ａを向いているので、吸込水槽５の底部５ａに堆積していたし渣、砂等の異物は、管理運転時にノズル２６から噴出される水流（矢印Ａ２）により吹き上げられて吸込水槽５内の水中に浮遊する。環状配管２３のノズル２６から噴出された水は吸込水槽５の底部５ａ又はその上に堆積した異物に衝突するので、吸込水槽５の底部５ａ付近には複雑な水流が生じ、底部５ａに堆積していた異物をより効果的に浮遊させることができる。管理運転時の揚程比Ｈｂ（部分流量域）は、定格運転域や過大流量域となる通常運転時と比較して概ね高いので、ノズル２６から噴出される水の圧力を確保できる。
【００３１】
前述のように、管理運転時には上部吸込ベル１５と下部吸込ベル１６の間の流路１７からも水が噴出し（矢印Ａ２）、この流路１７から噴出する水も吸込水槽５の底部５ａに堆積する異物を吹き上げる効果がある。つまり、本実施形態では、吸込水槽５の底部に向かう２種類の水流（矢印Ａ２，Ａ３）によって異物を浮遊させている。ただし、吸込ベルマウス４が通常の一重構造であっても、ノズル２６から噴出される水（矢印Ａ３）のみで底部５ａに堆積する異物を効果的に浮遊させることができる。
【００３２】
異物が十分に浮遊した状態とした後に立軸ポンプ１の通常運転を行えば、異物を水と共に立軸ポンプ１に吸い込んで下流へ圧送することで、効果的に吸込水槽５内を清掃できる。
【００３３】
本実施形態の立軸ポンプ１では、ケーシング２とは別に吸込水槽５の底部５ａに配管を設ける必要も、そのような吸込水槽５の底部の配管をケーシング２の上端側（吐出管９）側と接続するための管路をケーシング２と別に設ける必要もなく、構造が簡易である。また、ケーシング２を吸込水槽５に設置する際に、開口部３ａに上方から差し込む床構造３のケーシング２に固定されば、ケーシング２に接続された縦配管２１Ａ，２１Ｂと、縦配管２１Ａ，２１Ｂに接続された環状配管２３もケーシング２と共に吸込水槽５に設置できる。この点で、本実施形態の立軸ポンプ１は、吸込水槽５への設置作業が簡易である。
【００３４】
ケーシング２に沿って鉛直方向に延びる縦配管２１Ａ，２１Ｂは、通常運転時に吸込口周辺の吸込水槽５内に渦が発生するのを防止できる。つまり、縦配管２１Ａ，２１Ｂは渦発生防止装置を兼ねており、渦発生防止装置を別に設ける必要がない。この点でも、本実施形態の立軸ポンプ１は構造が簡易である。
【００３５】
縦配管２１Ａ，２１Ｂの上端側を吐出ベント７に接続するためのＴ字状管１９Ａ，１９Ｂは既存の既存の立軸ポンプに対して比較的簡易な改造を施すことで本実施形態の立軸ポンプ１を製作できる。
【００３６】
（第２実施形態）
図４及び図５に示す本発明の第２実施形態の立軸ポンプ１は、縦配管２１Ａ，２１Ｂの最下端よりも上方に第１実施形態と同じ環状配管２３が接続され、さらにこの環状配管２３に対して鉛直方向に間隔を隔てて縦配管２１Ａ，２１Ｂの最下端にも別の環状配管２３’が接続されている。上段の環状配管２３のノズル２６は第１実施形態と同様に平面視での向きは外向きである。一方、下段の環状配管２３’に平面視で等角度間隔で配置された複数個（本実施形態では８個）のノズル２６’は下向き（俯角θ２は例えば３０度程度）である点はノズル２６と同様であるが、平面視での向きは主軸１１の半径方向内向き（主軸１１に近づく向きに水流が噴出される）である。
【００３７】
本実施形態の場合、３種類の下向きの水流、すなわち上段及び下段の環状配管２３，２３’のノズル２６，２３’から噴出される水流（矢印Ａ３，Ａ４）と吸込ベルマウス４の流路１７から逆流する水流（矢印Ａ２）が吸込水槽５の底部５ａへ吹き付けられる。また、上段及び下段の環状配管２３，２３’のノズル２６，２６’から噴出される水流（矢印Ａ３，Ａ４）は、平面視での向き（内向きか外向きか）が互いに異なる。これらの点で、より効果的に堆積していた異物を浮遊させ、通常運転を行うことで効果的に吸込水槽５の底部５ａを清掃できる。
【符号の説明】
【００３８】
１ 立軸ポンプ
２ ケーシング
３ 床構造
３ａ 開口部
４ 吸込ベルマウス
４ａ 吸込口
５ 吸込水槽
５ａ 底部
７ 吐出ベント
７ａ 吐出口
８ 仕切弁
９ 吐出管
１０ 羽根車
１１ 主軸
１１ａ 軸線
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ 軸受
１４ 駆動機構
１５ 上部吸込ベル
１６ 下部吸込ベル
１６ａ 下端開口
１７ 流路
１９Ａ，１９Ｂ Ｔ字状管
２０Ａ，２０Ｂ 覗き窓
２１Ａ，２１Ｂ 縦配管
２２Ａ，２２Ｂ 開閉弁
２３，２３’ 環状配管
２５ ロッド
２６，２６’ ノズル
２７ 圧力センサ
２８ 制御装置
２９ 流量センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に延び、下端側に吸込水槽内の底部と対向して開口した吸込口を備え、上端側に仕切弁を介設した吐出管が接続され、かつ羽根車を下端側に固定した主軸が配置されているケーシングと、
前記ケーシングの上端側の前記仕切弁よりも上流側から分岐し、前記吸込水槽の前記底部に向けて前記ケーシングに沿って鉛直方向に延び、かつ常閉の開閉弁が介設された少なくとも１本の縦配管と、
前記ケーシングの外側を間隔をあけて取り囲むように前記縦配管の下端側に接続され、前記吸込水槽の前記底部に向いた複数のノズルを備える少なくとも１個の環状配管と、
前記仕切弁の閉弁を検出するためのセンサと、
前記センサからの入力により前記仕切弁の閉弁を検出すると前記開閉弁を開弁させる制御装置と
を備える、立軸ポンプ。
【請求項２】
前記センサは前記仕切弁よりも上流側には配置された圧力センサであり、
前記制御装置は、前記圧力センサの検出圧力が予め定められた圧力を上回ると、前記仕切弁が閉弁されたと判断する、請求項１に記載の立軸ポンプ。
【請求項３】
前記センサは前記仕切弁よりも下流側に配置された流量センサであり、
前記制御装置は、前記流量センサの検出圧力が予め定められた流量を下回ると、前記仕切弁が閉弁された判断する、請求項１に記載の立軸ポンプ。
【請求項４】
１個の前記環状配管を備え前記ノズルは平面視で外向きである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の立軸ポンプ。
【請求項５】
鉛直方向に間隔をあけて配置された２個の前記環状配管を備え、上段側の前記環状配管のノズルは平面視で外向きであり、下段側の前記環状配管のノズルは平面視で内向きである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の立軸ポンプ。
【請求項６】
前記ケーシングの上端側の吐出ベントと、
一端側が前記吐出ベントに接続されて他端側に覗き窓が設けられた水平方向に延びる横配管と
を備え、
前記縦配管の上端側は前記横配管から分岐している、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の立軸ポンプ。
【請求項１】
鉛直方向に延び、下端側に吸込水槽内の底部と対向して開口した吸込口を備え、上端側に仕切弁を介設した吐出管が接続され、かつ羽根車を下端側に固定した主軸が配置されているケーシングと、
前記ケーシングの上端側の前記仕切弁よりも上流側から分岐し、前記吸込水槽の前記底部に向けて前記ケーシングに沿って鉛直方向に延び、かつ常閉の開閉弁が介設された少なくとも１本の縦配管と、
前記ケーシングの外側を間隔をあけて取り囲むように前記縦配管の下端側に接続され、前記吸込水槽の前記底部に向いた複数のノズルを備える少なくとも１個の環状配管と、
前記仕切弁の閉弁を検出するためのセンサと、
前記センサからの入力により前記仕切弁の閉弁を検出すると前記開閉弁を開弁させる制御装置と
を備える、立軸ポンプ。
【請求項２】
前記センサは前記仕切弁よりも上流側には配置された圧力センサであり、
前記制御装置は、前記圧力センサの検出圧力が予め定められた圧力を上回ると、前記仕切弁が閉弁されたと判断する、請求項１に記載の立軸ポンプ。
【請求項３】
前記センサは前記仕切弁よりも下流側に配置された流量センサであり、
前記制御装置は、前記流量センサの検出圧力が予め定められた流量を下回ると、前記仕切弁が閉弁された判断する、請求項１に記載の立軸ポンプ。
【請求項４】
１個の前記環状配管を備え前記ノズルは平面視で外向きである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の立軸ポンプ。
【請求項５】
鉛直方向に間隔をあけて配置された２個の前記環状配管を備え、上段側の前記環状配管のノズルは平面視で外向きであり、下段側の前記環状配管のノズルは平面視で内向きである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の立軸ポンプ。
【請求項６】
前記ケーシングの上端側の吐出ベントと、
一端側が前記吐出ベントに接続されて他端側に覗き窓が設けられた水平方向に延びる横配管と
を備え、
前記縦配管の上端側は前記横配管から分岐している、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の立軸ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２５６８１０（Ｐ２０１１−２５６８１０Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３３０４３（Ｐ２０１０−１３３０４３）
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【出願人】（０００１５２１７０）株式会社酉島製作所 (89)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【出願人】（０００１５２１７０）株式会社酉島製作所 (89)
【Ｆターム（参考）】
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