(57)【要約】【課題】汚水圧送設備において発生するスカムを汚水圧送設備から容易に排出することができる上吸込水中ポンプを提供する。【解決手段】マンホールポンプ設備に設置される上吸込水中ポンプ２０であって、電動機２１と、電動機２１の下方に配置されたポンプケーシング２２と、電動機２１の回転軸２７に接続され、ポンプケーシング２２の内部において回転する羽根車２８と、が備えられ、ポンプケーシング２２の上面に吸込口２３が設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水圧送設備に設置される上吸込水中ポンプであって、
電動機と、前記電動機の下方に配置されたポンプケーシングと、前記電動機の回転軸に接続され、前記ポンプケーシングの内部において回転する羽根車と、が備えられ、
前記ポンプケーシングの上面に吸込口が設けられていることを特徴とする上吸込水中ポンプ。
【請求項２】
前記吸込口は、前記電動機の下方における前記回転軸の周りの全周に亘って設けられている請求項１に記載の上吸込水中ポンプ。
【請求項３】
前記電動機と前記ポンプケーシングとの間における前記回転軸の周りの一部において前記電動機と前記ポンプケーシングとを連結する連結部材が設けられ、前記連結部材が設けられていない箇所に前記吸込口へ至る吸込経路が構成される請求項１又は２に記載の上吸込水中ポンプ。
【請求項４】
前記回転軸には、前記吸込口の上流側に前記回転軸とともに回転する回転部材が備えられている請求項１から３のいずれか一項に記載の上吸込水中ポンプ。
【請求項５】
電動機と、前記電動機の下方に配置されたポンプケーシングと、前記電動機の回転軸に接続され、前記ポンプケーシングの内部において回転する羽根車と、が備えられ、前記ポンプケーシングの下面に吸込口が設けられている下吸込水中ポンプと、
請求項１から４の少なくともいずれか一項に記載の上吸込水中ポンプとが備えられていることを特徴とする汚水圧送設備。
【請求項６】
電動機と、前記電動機の下方に配置されたポンプケーシングと、前記電動機の回転軸に接続され、前記ポンプケーシングの内部において回転する羽根車と、が備えられ、前記ポンプケーシングの下面に吸込口が設けられている下吸込水中ポンプを複数台備える既設の汚水圧送設備の設備更新方法であって、
前記下吸込水中ポンプのうち一部の下吸込水中ポンプを請求項１から４の少なくともいずれか一項に記載の上吸込水中ポンプに交換することを特徴とする設備更新方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚水圧送設備に設置される上吸込水中ポンプに関する。また、本発明は、上吸込水中ポンプが設置された汚水圧送設備及び既設の汚水圧送設備の設備更新方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
汚水圧送設備の一例であるマンホールポンプ設備は、流入管から流入した汚水を貯留するマンホールと、マンホールに貯留された汚水を流出管に送水する二台の水中ポンプと、マンホールに貯留された汚水の水位を計測する水位計と、当該水位計によって計測された水位に基づいてポンプを制御するポンプ制御装置等を備えている。
【０００３】
マンホールポンプ設備に設置される水中ポンプは、電動機と、前記電動機の下方に配置されたポンプケーシングと、前記電動機の回転軸に接続され、前記ポンプケーシングの内部において回転する羽根車と、が備えられ、前記ポンプケーシングの下面に吸込口が設けられた構成が一般的である。
【０００４】
このような水中ポンプにおいて吸込口は下方を向いており、吸込口は常に水面よりも下方に位置する必要があることから、水中ポンプの停止水位は吸込口より上方に設定される。したがって、このような吸込口が設けられた水中ポンプによっては、水位が吸込口の近傍まで下がってきたとしても吸込口から水より比重が軽く水面に浮上する物質を吸い込むことが困難である。
【０００５】
このような水より比重の軽い物質がマンホール内に滞留し続けると、水面に菌類、権濁物質、繊維質、油脂質等に由来する浮き滓（以下、スカムと記す。）が発生することがあり衛生的に問題がある。
【０００６】
このスカムを排出することを目的に、特許文献１には、水中ポンプの吸込口に可撓管を設け、この可撓管の先端部にスカム汲取口及びフロートを設け、スカム汲取口によって汚水の上部に滞留するスカムに臨ませる構成が開示されている。
【０００７】
特許文献２には、マンホールの底部に据え付けられた二台のポンプのうち、一方のポンプは吸込口を下向きに設けるが、他方のポンプは吸込口を上向きに設け、その際、上向きの吸込口は高水位より少し下方の位置に設定する構成が開示されている。
【０００８】
しかし、これら引用文献１及び２のように、吸込口を水面近傍まで至らせる構成は、吸込側の圧力損失が大きくなるため、水中ポンプのポンプ効率が低下するという問題があった。また、マンホール内に水面近傍まで至る吸込流路を設けるスペースをマンホール内に設ける必要があるが、既設のマンホールにはそのようなスペースが十分に設けられていないという問題もあった。さらに、マンホール内に水面近傍まで至る吸込流路が、水中ポンプのメンテナンス等のために水中ポンプを上げ下げ作業に支障をきたすという問題もあった。
【０００９】
特許文献３には、マンホールの底部を階段状に形成し、かつ高段及び低段のそれぞれに水中ポンプを設置し、高段に設置した水中ポンプによってスカムを吸い込み、マンホール外に排出するような構成が開示されている。
【００１０】
この特許文献３のような構成であると、引用文献１及び２における問題点は解決されるが、既設のマンホールに引用文献３のような構成を適用するためには、マンホールの底部へのコンクリートの打設や、水中ポンプの吐出配管の取り回しの変更を伴う大掛かりな工事が必要となり、しかも工事が終了するまでは、当該マンホールを使用することができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】実開昭６４−０２４１９０号公報
【特許文献２】特開平０２−１０１２３６号公報
【特許文献３】実公平０３−０２９４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、汚水圧送設備の大掛かりな工事をすることなく、汚水圧送設備において発生するスカムを汚水圧送設備から容易に排出することができる上吸込水中ポンプ、汚水圧送設備及び設備更新方法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】
【００１３】
上述の目的を達成するための本発明による上吸込水中ポンプの特徴構成は、汚水圧送設備に設置される上吸込水中ポンプであって、電動機と、前記電動機の下方に配置されたポンプケーシングと、前記電動機の回転軸に接続され、前記ポンプケーシングの内部において回転する羽根車と、が備えられ、前記ポンプケーシングの上面に吸込口が設けられている点にある。
【００１４】
上述の構成によると、上吸込水中ポンプの吸込口は水面よりも下方に位置しているものの、吸込口はポンプケーシングの上面に設けられていることから、吸込口の上方から汚水を吸い込むことができるため、水位が吸込口の近傍まで下がってきた際に、水面に浮遊するスカムを容易に吸い込むことができる。
【００１５】
既設の汚水圧送設備であっても、既設の水中ポンプに替えて上吸込水中ポンプを採用することによって、従来のような水面近傍まで至る吸込流路を設ける必要や、汚水圧送設備の大掛かりな工事が不要である。なお、本発明に係る「上吸込」の用語は、ポンプケーシングの上面から汚水を吸い込むことを意味する。
【００１６】
本発明においては、前記吸込口は、前記電動機の下方における前記回転軸の周りの全周に亘って設けられていると好適である。
【００１７】
上述の構成によると、吸込口は、電動機の下方における回転軸の周りの全周に亘って設けられているため、回転軸の周りの一部に設けられている場合に比べてスカムを吸い込みやすい。
【００１８】
本発明においては、前記電動機と前記ポンプケーシングとの間における前記回転軸の周りの一部において前記電動機と前記ポンプケーシングとを連結する連結部材が設けられ、前記連結部材が設けられていない箇所に前記吸込口へ至る吸込経路が構成されると好適である。
【００１９】
上述の構成によると、連結部材によって電動機とポンプケーシングとが連結されているため、電動機とポンプケーシングとを別々に支持しなくてもよい。また、電動機とポンプケーシングとを一体的に取り扱うことができるため、汚水圧送設備への上吸込水中ポンプの据え付け及び取り外しにおける作業性がよい。スカムは吸込口へ吸い込まれるまでに連結部材に衝突することによって解砕され得る。
【００２０】
本発明においては、前記回転軸には、前記吸込口の上流側に前記回転軸とともに回転する回転部材が備えられていると好適である。
【００２１】
上述の構成によると、回転軸とともに回転する回転部材によってスカムを積極的に解砕させて小さくすることができるので、ポンプケーシングに詰まりを発生させたりすることなく、上吸込水中ポンプから容易に吐出することができる。
【００２２】
回転部材は、吸込口に吸い込まれるスカムに衝突することによってスカムを直接的に解砕するように構成されていてもよいし、吸込口に吸い込まれる汚水の流れを乱すことによってスカムを間接的に解砕するように構成されていてもよい。
【００２３】
上述の目的を達成するための、本発明による汚水圧送設備の特徴構成は、電動機と、前記電動機の下方に配置されたポンプケーシングと、前記電動機の回転軸に接続され、前記ポンプケーシングの内部において回転する羽根車と、が備えられ、前記ポンプケーシングの下面に吸込口が設けられている下吸込水中ポンプと、上述した少なくともいずれかの特徴構成を有する上吸込水中ポンプとが備えられている点にある。
【００２４】
上述の構成によると、下吸込水中ポンプと上吸込水中ポンプとを汚水圧送設備の底部に並設した際に、下吸込水中ポンプに設けられている吸込口によって汚水圧送設備の底部近傍まで汚水を吸い込み、汚水圧送設備から排水することができ、一方、上吸込水中ポンプに設けられている吸込口によって汚水圧送設備の水面に浮遊するスカムを吸い込み、汚水圧送設備から容易に排出することができる。なお、本発明に係る「下吸込」の用語は、ポンプケーシングの下面から汚水を吸い込むことを意味する。なお、下吸込水中ポンプと上吸込水中ポンプとは交互に運転されることが好ましい。
【００２５】
上述の目的を達成するための、本発明による設備更新方法の特徴構成は、電動機と、前記電動機の下方に配置されたポンプケーシングと、前記電動機の回転軸に接続され、前記ポンプケーシングの内部において回転する羽根車と、が備えられ、前記ポンプケーシングの下面に吸込口が設けられている下吸込水中ポンプを複数台備える既設の汚水圧送設備の設備更新方法であって、前記下吸込水中ポンプのうち一部の下吸込水中ポンプを上述した少なくともいずれかの特徴構成を有する上吸込水中ポンプに交換する点にある。
【００２６】
上述の構成によると、既存の汚水圧送設備において、その更新時に複数台備えられている下吸込水中ポンプのうち一部の下吸込水中ポンプを上吸込水中ポンプに交換することによって、汚水圧送設備の大掛かりな工事をすることなく、汚水圧送設備において発生するスカムを汚水圧送設備から容易に排出することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る汚水圧送設備の説明図である。
【図２】下吸込水中ポンプの説明図である。
【図３】本発明に係る上吸込水中ポンプの説明図である。
【図４】上吸込水中ポンプによってスカムが吸い込まれる様子の説明図である。
【図５】本発明に係る上吸込水中ポンプの詳細図である。
【図６】別実施形態に係る上吸込水中ポンプの詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に本発明に係る上吸込水中ポンプ、汚水圧送設備及び設備更新方法の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１に、汚水圧送設備の一例としてマンホールポンプ設備１が示されている。マンホールポンプ設備１は、流入管２から流入した汚水を貯留する貯水部の一例としてのマンホール３と、マンホール３に貯留された汚水を、吐出配管４及び５を介して流出管６に圧送する下吸込水中ポンプ１０及び上吸込水中ポンプ２０と、マンホール３に貯留された汚水の水位を計測する水位計７等を備えている。さらに、マンホールポンプ設備１は、水位計７が検出した水位に応じて下吸込水中ポンプ１０及び上吸込水中ポンプ２０の起動及び停止を制御する制御装置（図示せず）を備えている。なお、吐出配管４及び５には、それぞれ流出管６に至るまでに逆止弁８及び９が設けられている。
【００３０】
図１及び図２に示すように、下吸込水中ポンプ１０は、電動機１１と、電動機１１の下方に接続されたポンプケーシング１２と、電動機１１の回転軸に接続され、ポンプケーシングの内部において回転する羽根車（図示せず）と、が備えられている。下吸込水中ポンプ１０において、吸込口１３はポンプケーシング１２の下面に設けられている。吐出口１４は、ポンプケーシング１２の側面に設けられている。
【００３１】
電動機１１には、昇降用チェーン１６が取り付けられており、この昇降用チェーン１６を昇降させることによって、下吸込水中ポンプ１０は吐出配管４からマンホール３の天井近傍まで至って鉛直方向に延びるガイドレール１５に沿ってマンホール３の内部を上下移動可能に構成されている。
【００３２】
下吸込水中ポンプ１０の吐出口１４と吐出配管４との取り合いは、下吸込水中ポンプ１０を吐出配管４に対して上方から落とし込むと、下吸込水中ポンプ１０の自重によって吐出口１４と吐出配管４とにそれぞれ設けられたフランジどうしが自動的に密着状に接続される構成となっている。ただし、吐出口１４と吐出配管４とにそれぞれ設けられたフランジどうしをボルト及びナットによって接続する構成であってもよい。
【００３３】
図１、図３及び図４に示すように、上吸込水中ポンプ２０は、電動機２１と、電動機２１の下方に配置されたポンプケーシング２２と、電動機２１の回転軸２７に接続され、ポンプケーシング２２の内部において回転する羽根車２８と、が備えられている。電動機２１及びポンプケーシング２２は、連結部材２９によって互いに連結されている。連結部材２９は、電動機２１とポンプケーシング２２とを一体的に取り扱うことができるのに十分な強度をもった材料から構成された棒状ないし板状の部材である。
【００３４】
複数の連結部材２９が、回転軸２７の周りの数箇所において、溶接等によって電動機２１及びポンプケーシング２２に連結されている。連結部材２９が設けられていない箇所に吸込口２３へ至る吸込経路２９ａが構成される。スカムは吸込口２３へ吸い込まれるまでに連結部材２９に衝突することによって解砕され得る。また、連結部材２９は、その形状に応じて、吸込経路２９ａを通過する汚水に対して流れを整える又は流れを乱すことによってスカムを間接的に解砕することもできる。
【００３５】
上吸込水中ポンプ２０において、吸込口２３は電動機２１の下方における回転軸２７の周り全周に亘ってポンプケーシング２２の上面に設けられている。なお、吐出口２４はポンプケーシング２２の側面に設けられている。
【００３６】
電動機２１には、昇降用チェーン２６が取り付けられており、この昇降用チェーン２６を昇降させることによって、上吸込水中ポンプ２０は吐出配管５からマンホール３の天井近傍まで至って鉛直方向に延びるガイドレール２５に沿ってマンホール３の内部を上下移動可能に構成されている。
【００３７】
なお、図３及び４には、羽根車２８として、改良形ノンクロッグタイプのものが記載されているがこれに限らず、例えば図６に示すように、ボルテックスタイプのものであってもよい。
【００３８】
上吸込水中ポンプ２０は、電動機２１からポンプケーシング２２までの間の位置において回転軸２７に回転部材３０が備えられている。
【００３９】
本実施形態において回転部材３０は金属製の平板状部材から構成され、回転軸２７の周りに等間隔に複数枚が溶接等によって取り付けられている。
【００４０】
回転部材３０は回転軸２７とともに回転し、吸込口２３に吸い込まれるスカムに衝突して直接的に解砕して小さくすることができる。したがって、ポンプケーシング２２にスカムの詰まりを発生させたりすることなく、上吸込水中ポンプ２０から容易に吐出することができる。
【００４１】
上吸込水中ポンプ２０の吐出口２４と吐出配管５との取り合いは、上吸込水中ポンプ２０を吐出配管５に対して上方から落とし込むと、上吸込水中ポンプ２０の自重によって吐出口２４と吐出配管５とにそれぞれ設けられたフランジどうしが自動的に密着状に接続される構成となっている。ただし、吐出口２４と吐出配管５とにそれぞれ設けられたフランジどうしをボルト及びナットによって接続する構成であってもよい。
【００４２】
図４に示すように、上吸込水中ポンプ２０において吸込口２３は、水面よりも下方に位置しているものの、吸込口２３はポンプケーシング２２の上面に設けられていることから、吸込口２３の上方から汚水を吸い込むことができるため、上吸込水中ポンプ２０は水位が吸込口２３の近傍まで下がってきた際に、水面に浮遊するスカムＳを容易に吸い込むことができる。
【００４３】
水位計７は、投込圧力式や気泡式の水位計から構成され、マンホール３の底部に配置されている。水位計７によってマンホール３に貯留される汚水の水位の連続的な計測が可能となっている。なお、水位計７は、フロート式等その他公知の水位計であってもよい。また、バックアップ用の水位計が別に設けられていてもよい。
【００４４】
前記制御装置は、例えばマンホール３の近傍の地上に設置されている。前記制御装置は、マイクロコンピュータや、マイクロコンピュータで実行されるプログラム等を記憶したメモリ等の周辺機器から構成され、制御部その他の機能ブロックが備えられている。
【００４５】
前記制御装置の制御部は、下吸込水中ポンプ１０及び上吸込水中ポンプ２０と交流の給電線（図示せず）を介して接続され、水位計７と信号線（図示せず）を介して接続されている。
【００４６】
前記制御部は、水位計７によって計測された水位に基づいて所定のプログラムを実行することによって下吸込水中ポンプ１０及び上吸込水中ポンプ２０を起動制御及び停止制御するように構成されている。
【００４７】
前記制御部は、水位計７によって計測された水位が所定の高さに設定されたポンプ起動水位ＨＷＬに達したことを検知すると、予め記憶された所定のプログラムに基づいて、下吸込水中ポンプ１０及び上吸込水中ポンプ２０のいずれか一方、例えば下吸込水中ポンプ１０を起動制御し、下吸込水中ポンプ１０の運転によって水位がポンプ起動水位ＨＷＬより低位に設定された下吸込水中ポンプ１０用のポンプ停止水位ＬＷＬ１に達したことを検知すると、下吸込水中ポンプ１０を停止制御する。
【００４８】
前記制御部は、その後再び水位がポンプ起動水位ＨＷＬに達したことを検知すると、前回起動制御した下吸込水中ポンプ１０とは異なる上吸込水中ポンプ２０を起動制御し、上吸込水中ポンプ２０の運転によって水位が上吸込水中ポンプ２０用のポンプ停止水位ＬＷＬ２に達したことを検知すると、上吸込水中ポンプ２０を停止制御する。
【００４９】
上述の構成によりマンホールポンプ設備１は、下吸込水中ポンプ１０を駆動することによって吸込口１３から底部近傍まで汚水を吸い込み、マンホール３から排水することができる。一方、上吸込水中ポンプ２０を駆動することによって吸込口２３から汚水とともに水面に浮遊するスカムも吸い込み、マンホール３から排出することができる。
【００５０】
なお、マンホールポンプ設備１は、前記制御装置による制御によらず、作業員の手動操作によって下吸込水中ポンプ１０及び上吸込水中ポンプ２０の駆動及び停止も可能に構成されていてもよい。
【００５１】
上述のようなマンホールポンプ設備１は、既設のマンホールポンプ設備、すなわち、下吸込水中ポンプ１０が二台並設されているマンホールポンプ設備であっても、下吸込水中ポンプ１０のうち一台を上吸込水中ポンプ２０に取り替えることによって構成することができる。
【００５２】
すなわち、既設のマンホールポンプ設備の設備更新方法は、電動機１１と、電動機１１の下方に配置されたポンプケーシング１２と、電動機１１の回転軸に接続され、ポンプケーシング１２の内部において回転する羽根車と、が備えられ、ポンプケーシング１２の下面に吸込口１３が設けられている下吸込水中ポンプ１０を複数台備える既設のマンホールポンプ設備において、複数の下吸込水中ポンプ１０のうち一部の下吸込水中ポンプ１０を上吸込水中ポンプ２０に交換することにより、以下の作用効果を奏する。
【００５３】
マンホールポンプ設備の大掛かりな工事をすることなく、マンホールポンプ設備において発生するスカムをマンホールポンプ設備から容易に排出することができるようになる。
【００５４】
上述した実施形態においては、上吸込水中ポンプ２０の吸込口２３は、回転軸２７の周りの全周に亘って設けられている構成について説明したがこれに限らない。吸込口２３は、回転軸２７の周りの一部に設けられている構成であってもよい。
【００５５】
上述した実施形態においては、上吸込水中ポンプ２０は、電動機２１とポンプケーシング２２とが連結部材によって連結されている構成について説明したが、これに限らない。例えば、電動機２１とポンプケーシング２２とがそれぞれ床部に固定される構成であってもよい。
【００５６】
上述した実施形態においては、電動機２１とポンプケーシング２２との間において、回転軸２７が露出している構成について説明したが、これに限らない。回転軸２７の外周が、回転軸２７と一体的に回転可能、又は、回転軸２７とは独立して静止状態に設けられた保護管により保護されていてもよい。
【００５７】
上述した実施形態において、回転部材３０は、回転軸２７とともに回転する平板状部材から構成されていたが、三次元的にねじれをもった羽根状部材から構成されていてもよく、この羽根状部材によって、羽根車２８の上流側において、スカムを含んだ汚水の流れに局所的に順流又は逆流を発生させ、これによって生じる流れの乱れによってスカムを吸込口２３へ押し込む又は間接的に解砕するように構成されていてもよい。
【００５８】
上述した実施形態においては、マンホールポンプ設備１が、下吸込水中ポンプ１０及び上吸込水中ポンプ２０をそれぞれ一台ずつ有する場合について説明したがこれに限らない。複数台ある水中ポンプのうち一部の水中ポンプが上吸込水中ポンプ２０であればよい。
【００５９】
上述した実施形態においては、汚水圧送設備がマンホールポンプ設備１である場合について説明したがこれに限らない。汚水圧送設備は、汚水が流入し貯留される汚水槽と、当該汚水槽に設置された下吸込水中ポンプ及び上吸込水中ポンプとを有する設備であればよい。
【００６０】
上述した実施形態においては、羽根車２８が、改良形ノンクロッグタイプ、又はボルテックスタイプである場合について説明したが、これに限らない。羽根車は、ノンクロッグタイプ、スクリュータイプ等の汚水圧送設備に設置される水中ポンプに通常用いられる羽根車であってよい。
【００６１】
上述した実施形態は、いずれも本発明の一例であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１        ：マンホールポンプ設備（汚水圧送設備）
１０      ：下吸込水中ポンプ
１１      ：電動機
１２      ：ポンプケーシング
１３      ：吸込口
２０      ：上吸込水中ポンプ
２１      ：電動機
２２      ：ポンプケーシング
２３      ：吸込口
２７      ：回転軸
２８      ：羽根車
２９      ：連結部材
３０      ：回転部材
【図１】
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【図２】
2020101088.tif 000004
【図３】
2020101088.tif 000005
【図４】
2020101088.tif 000006
【図５】
2020101088.tif 000007
【図６】
2020101088.tif 000008