(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯水槽への流入汚水を水中ポンプの吐出口に接続された吐出管を介して排水するように構成され、前記吐出口と前記吐出管との間に介装され前記吐出口と前記吐出管とを接続する連通口が形成された連結管と、前記連結管に着脱自在なノズルとを含み、前記水中ポンプから吐出された汚水の一部を常時前記ノズルから吐出し可能に構成した洗浄機構を備えているマンホールポンプ装置であって、
前記貯水槽に前記水中ポンプが二台設置されるとともに、各連結管のうち前記連通口の軸心と交差する方向である厚み方向の両側面に、前記連通口に貫通する開口部がそれぞれ形成され、
各水中ポンプに備えた洗浄機構の各ノズルから吐出された汚水によって前記貯水槽内に生じる旋回流の向きが平面視で互いに逆方向となるように、各ノズルが前記開口部の何れかに取り付けられているマンホールポンプ装置。
【請求項２】
前記ノズルは、汚水の吐出し方向が平面視で前記貯水槽の中心と前記ノズルの先端を通る直線と交差する方向に設定され、前記ノズルから吐出された汚水によって前記貯水槽内に旋回流が生じるように構成されている請求項１記載のマンホールポンプ装置。
【請求項３】
前記各水中ポンプの羽根車の回転方向が互いに逆方向に設定されている請求項１記載のマンホールポンプ装置。
【請求項４】
前記各ノズルは、水平面となす角度が互いに逆方向に設定されている請求項１または３記載のマンホールポンプ装置。
【請求項５】
前記ノズルは、汚水の吐出し方向が前記旋回流の向きが平面視で前記水中ポンプの羽根車の回転方向と逆方向になるように設定されている請求項２から４の何れかに記載のマンホールポンプ装置。
【請求項６】
前記連結管は、水位計による検出水位が所定の高水位であるとき、または流入汚水量が所定の流入量よりも多いときに、前記ノズルを閉塞可能なバルブ機構を備えている請求項１から５の何れかに記載のマンホールポンプ装置。
【請求項７】
前記水中ポンプの作動中に前記吐出管を閉塞制御可能なバルブ機構を備えている請求項１から６の何れかに記載のマンホールポンプ装置。
【請求項８】
前記水中ポンプの吐出圧を可変制御し、少なくとも汚水を前記吐出管へ排出可能な圧力より低い洗浄用吐出圧で運転可能なポンプ駆動部を備えている請求項１
から７の何れかに記載のマンホールポンプ装置。
【請求項９】
前記連結管が前記吐出口と一体に構成され、前記連結管にガイドポールに挿通する案内部材及び前記吐出管への係合部が形成され、前記ガイドポールに沿って前記水中ポンプが降下すると、前記連結管が前記係合部を介して前記吐出管に係合して両管端面が接続される請求項１から８の何れかに記載のマンホールポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯水槽への流入汚水を水中ポンプの吐出口に接続された吐出管を介して排水するマンホールポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マンホールポンプ装置は、流入管から貯水槽に流入する生活排水や雨水等の汚水を、貯水槽内に設けられた水位計によって検出した水位に基づいて適当な時期に貯水槽底部に設置された水中ポンプを駆動して、下水処理場等へと送水するように構成されている。
【０００３】
貯水槽に流入する汚水には油脂等の有機質成分が含まれている。そのため経時的に汚水が腐敗して貯水槽内にスカムが発生して、水面で固まり、壁面に付着し、スカムが水位計の動作不良を招いてマンホールポンプ装置の正常な運転を妨げる虞がある。また、スカムは悪臭を発生し不衛生である。
【０００４】
そこで、特許文献１には、貯水槽における油脂等の有機質成分の流入によるスカムの形成を防ぐために水中ポンプの吐出側にフラッシュバルブを装備し、ポンプの始動時に、フラッシュバルブから一定時間噴流を槽内に吐出することにより、この噴流による攪拌と曝気効果によって、流入した油脂等の有機質成分によるスカム形成を防ぐように構成されたフラッシュバルブ付き水中ポンプ装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３０１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に提案されたようなフラッシュバルブ付き水中ポンプ装置は、フラッシュバルブからの汚水の噴射が水中ポンプの起動時の一定時間に限られているため、大きく成長したスカムや、壁面に付着したスカムや、貯水槽の底部に沈殿したスカムや異物に対して洗浄効果が不十分であった。
【０００７】
さらに、フラッシュバルブは可動部を有するため、水中ポンプから吐き出されるスカムや異物による故障の虞があった。
【０００８】
本発明の目的は、簡素で安価な構成でありながら、スカムの発生を抑制し、また、発生したスカムを破壊することができるマンホールポンプ装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明によるマンホールポンプ装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、貯水槽への流入汚水を水中ポンプの吐出口に接続された吐出管を介して排水するように構成され、前記吐出口と前記吐出管との間に介装され前記吐出口と前記吐出管とを接続する連通口が形成された連結管と、前記連結管に着脱自在なノズルとを含み、前記水中ポンプから吐出された汚水の一部を常時前記ノズルから吐出し可能に構成した洗浄機構を備えているマンホールポンプ装置であって、前記貯水槽に前記水中ポンプが二台設置されるとともに、各連結管のうち前記連通口の軸心と交差する方向である厚み方向の両側面に、前記連通口に貫通する開口部がそれぞれ形成され、各水中ポンプに備えた洗浄機構の各ノズルから吐出された汚水によって前記貯水槽内に生じる旋回流の向きが平面視で互いに逆方向となるように、各ノズルが前記開口部の何れかに取り付けられている点にある。
【００１０】
水中ポンプの運転中は常時ノズルから汚水を吐出して、貯水槽内に貯留されている汚水に揺らぎを生じさせてスカムの発生を抑制し、発生したスカムを破壊する。洗浄機構は、連結管とノズルとを含んだ簡素な構成のため故障の虞が少なく、安価に製造することができる。
【００１１】
貯水槽内には、例えば、吐出管、水中ポンプの昇降用のガイドポール、点検用梯子等のように、旋回流の流れに対して障害となる部材が多数配設されている。ノズルから汚水を吐出して貯留水に一方向の旋回流を生じさせても、前記各部材にスカムが絡んで固着して成長したり、前記部材の下流側では流れが澱んでスカムが成長したりしやすい。また、前記各部材に異物が絡まる虞もある。
【００１２】
二台の水中ポンプによって生じる旋回流の向きが互いに逆方向となるように構成して交互に運転することで、一方向の旋回流では洗浄しきれないような前記各部材の周りのスカムを、逆方向の旋回流によって効果的に洗浄することができる。また、一方向の旋回流では除去できないような前記各部材に絡んだ異物も、逆方向の旋回流によって除去することができる。
【００１３】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記ノズルは、汚水の吐出し方向が平面視で前記貯水槽の中心と前記ノズルの先端を通る直線と交差する方向に設定され、前記ノズルから吐出された汚水によって前記貯水槽内に旋回流が生じるように構成されている点にある。
【００１４】
ノズルから吐出された汚水は、平面視で前記貯水槽の中心と前記ノズルの先端を通る直線と交差する方向の流れ成分をもつ。この吐出された汚水の流れによって貯留水に効率的に旋回流を発生させて効果的にスカムの発生を抑制し、また、発生したスカムを破壊することができる。
【００１５】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記各水中ポンプの羽根車の回転方向が互いに逆方向に設定されている点にある。
【００１６】
水中ポンプの羽根車の回転により生じる旋回流の方向を各水中ポンプにより異ならせることで、貯水槽内を効果的に洗浄できる。
【００１７】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一または第三の特徴構成に加えて、前記各ノズルは、水平面となす角度が互いに逆方向に設定されている点にある。
【００１８】
汚水の吐出角度を水平面となす角度が上向き成分をもつよう設定すると、ノズルから吐出される汚水によって水中ポンプの始動初期に起動水位近傍の高さの貯水槽の壁面の洗浄ができる。一方、汚水の吐出角度を水平面となす角度が下向き成分をもつよう設定すると、ノズルから吐出される汚水によって水中ポンプの運転停止前の停止水位近傍にあるときの底面の洗浄をすることができる。
【００１９】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第二から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記ノズルは、汚水の吐出し方向が前記旋回流の向きが平面視で前記水中ポンプの羽根車の回転方向と逆方向になるように設定されている点にある。
【００２０】
ノズルから吐出された汚水によって、羽根車の回転によって生じる旋回流とは逆方向の旋回流が形成され、貯水槽の壁面で貯留水の流れの揺らぎが生じるので、洗浄効果が向上する。
【００２１】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、前記連結管は、水位計による検出水位が所定の高水位であるとき、または流入汚水量が所定の流入量よりも多いときに、前記ノズルを閉塞可能なバルブ機構を備えている点にある。
【００２２】
水位計による検出水位が高水位、例えば異常高水位を検出するようなとき、または、朝夕の時間帯、降雨時、季節等の流入汚水量が所定の流入量よりも多いときは、手動操作バルブや、電動バルブ、電磁バルブ等で構成されたバルブ機構によってノズルからの吐出を止めて、水中ポンプが吸込んだ汚水の全量を外部に排水することで排水量が増加し、貯水槽のオーバーフローを回避することができる。
【００２３】
同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第六の何れかの特徴構成に加えて、前記水中ポンプの作動中に前記吐出管を閉塞制御可能なバルブ機構を備えている点にある。
【００２４】
水中ポンプの作動中に、バルブ機構によって吐出管を閉塞制御することで、水中ポンプが吸込んだ汚水を吐出管から排水することなく、全量をノズルから吐出することができる。排水時、または貯水時の任意の時間に、例えば水中ポンプの起動水位未満の水位であっても、水中ポンプを適宜運転してノズルから汚水を吐出することで貯水槽内に旋回流を生じさせ、スカムの発生を抑制し、また発生したスカムを破砕することができる。
【００２５】
同第八の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第一から第七の何れかの特徴構成に加えて、前記水中ポンプの吐出圧を可変制御し、少なくとも汚水を前記吐出管へ排出可能な圧力より低い洗浄用吐出圧で運転可能なポンプ駆動部を備えている点にある。
【００２６】
ポンプ駆動部によって、水中ポンプの吐出圧を可変制御し、少なくとも汚水を前記吐出管へ排出可能な圧力より低い洗浄用吐出圧で運転することで、水中ポンプが吸込んだ汚水を吐出管から排水することなく、全量をノズルから吐出することができる。排水時、または貯水時の任意の時間に、例えば水中ポンプの起動水位未満の水位であっても、水中ポンプを適宜運転してノズルから汚水を吐出することで貯水槽内に旋回流を生じさせ、スカムの発生を抑制することができる。ポンプ駆動部は、例えば、制御装置にインバータ回路を備え、水中ポンプの駆動周波数を制御して、水中ポンプの回転数を制御するように構成する。
【００２７】
同第九の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、上述の第一から第八の何れかの特徴構成に加えて、前記連結管が前記吐出口と一体に構成され、前記連結管にガイドポールに挿通する案内部材及び前記吐出管への係合部が形成され、前記ガイドポールに沿って前記水中ポンプが降下すると、前記連結管が前記係合部を介して前記吐出管に係合して両管端面が接続される点にある。
【００２８】
水中ポンプの据付時に、連結管の案内部材をガイドポールに挿通した状態で、水中ポンプを貯水槽内へ降下させると、吐出管への係合部が吐出管に係合して両管端面が接続された状態で水中ポンプは所定位置に設置される。貯水槽内への水中ポンプの設置作業と、連結管の吐出管への接続作業を同時に行うことができる。作業員が貯水槽内へ降りて、連結管と吐出管を連結する作業が不要となる。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明した通り、本発明によれば、簡素で安価な構成でありながら、スカムの発生を抑制し、また、発生したスカムを破壊することができるマンホールポンプ装置を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明によるマンホールポンプ装置の概略図
【図２】（ａ）はマンホールポンプの平面図、（ｂ）はマンホールポンプの正面図
【図３】マンホールポンプ装置の要部の説明図
【図４】洗浄機構の説明図であって（ａ）は正面図、（ｂ）は平断面図、（ｃ）は側面図
【図５】制御装置の説明図
【図６】別実施形態によるマンホールポンプ装置の概略図
【図７】洗浄機構の説明図であって（ａ）は正面図、（ｂ）は平断面図、（ｃ）は側面図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に、本発明によるマンホールポンプ装置を説明する。
【００３２】
図１及び図２（ａ），（ｂ）に示すように、マンホールポンプ装置１０は、流入管１１から流入した汚水を貯留する貯水槽１２と、貯水槽１２に貯留された汚水を吐出管１３に圧送する二台の水中ポンプ２０と、貯水槽１２に貯留された汚水の水位を計測する水位計１４を備えている。
【００３３】
二台の水中ポンプ２０は、夫々水中ポンプ２０の吐出口２２と吐出管１３とを連結する連結管３１が平面視で貯水槽１２の略中心線上となる位置に並設されている。
【００３４】
尚、本実施形態では、連結管３１は平面視で貯水槽１２の略中心線上となるが、貯水槽やポンプの大きさにより連結管３１は中心線上と異なる位置となることもある。
【００３５】
貯水槽１２の近傍の地上、または貯水槽１２の内部には制御盤が設置され、当該制御盤内に制御装置４０が備えられている。制御装置４０は、予め設定されたプログラムと水位計１４の検出水位に基づいて各水中ポンプ２０を交互に夫々個別にまたは同時に駆動、停止制御する。
【００３６】
流入管１１から貯水槽１２に汚水が流入して、貯水槽１２内の水位が水中ポンプ２０の起動水位であるポンプ起動水位ＨＷＬまで上昇すると、この水位ＨＷＬが水位計１４によって検出され、ポンプ起動水位検出信号が制御装置４０に入力される。すると制御装置４０は何れかの水中ポンプ２０への給電を開始して水中ポンプ２０を起動させる。
【００３７】
水中ポンプ２０が起動すると、貯水槽１２内の汚水は吸込口２１から吸込まれ、吐出口２２に接続された連結管３１を介して吐出管１３へ圧送される。水中ポンプ２０の運転により貯水槽１２の汚水が吐出管１３を介して排出され、貯水槽１２の水位がポンプ停止水位ＬＷＬまで低下すると、この水位ＬＷＬが水位計１４によって検出され、ポンプ停止水位検出信号が制御装置４０に入力される。すると制御装置４０は運転中の水中ポンプ２０への給電を停止してその運転を停止させる。
【００３８】
このように、制御装置４０は、貯水槽１２内の汚水の水位に基づいて水中ポンプ２０の運転と停止を制御し、汚水の貯留と圧送を繰り返し行うように構成されている。
【００３９】
ところで、貯水槽１２には家庭の生活排水や、雨水等の汚水が流入する。貯水槽１２内では、汚水に含まれる紙や布などの繊維物質、木片、髪の毛、ゴム、砂、種子、木の葉等が経時的に腐敗してスカムが発生し水面で固まったり貯水槽１２の壁面に付着したりする。
【００４０】
このようなスカムは、水位計１４に固着して水位計の動作不良を招いたり、また、水位計１４の誤作動を招いたりし、マンホールポンプ装置１０の正常な運転を妨げる虞がある。また、スカムは悪臭を発生し不衛生である。
【００４１】
そこで、水中ポンプ２０は洗浄機構３０を備えている。
洗浄機構３０は、水中ポンプ２０の吐出口２２と吐出管１３との間に介装された連結管３１と、連結管３１に着脱自在なノズル３２とを含み、水中ポンプ２０から吐出された汚水の一部を常時ノズル３２から吐出し可能に構成されている。
【００４２】
本実施形態では、図２（ａ）に示すように、二台の水中ポンプ２０に備えられた洗浄機構３０のノズル３２は、汚水の吐出し方向が平面視で貯水槽１２の中心とノズル３２の先端を通る直線と交差する方向に設定され、夫々の吐出した汚水が生じさせる旋回流が、平面視で時計回りになるように設定されている。尚、図２中の破線矢印は、各ノズル３２から吐出された汚水の流れを表している。そして、図２（ｂ）に示すように、各ノズル３２は、水平面となす角度が互いに逆方向に設定されている。
【００４３】
水中ポンプ２０の運転中は常時ノズル３２から汚水を吐出することで、貯水槽１２内に貯留されている汚水に揺らぎを生じさせてスカムの発生を抑制し、また発生したスカムを破壊することができる。洗浄機構３０は、連結管とノズルとを含んだ簡素な構成のため故障の虞が少なく、安価に製造することができる。
【００４４】
以下に、マンホールポンプ装置１０の各部の構成について説明する。
図１に示すように、貯水槽１２は、上部に開口を備えた筒状のコンクリート製の躯体が地下に埋設されて構成されている。上部の開口には蓋体１５が配設されている。マンホールポンプ装置１０のメンテナンス時には、蓋体１５を開いて水中ポンプ２０の昇降作業を行ったり、作業員が点検用梯子１６を使って貯水槽１２内部の点検作業を行ったりする。
【００４５】
貯水槽１２には、上流側のマンホールポンプ装置や、近隣の家庭や工場からの排水や雨水等を通流する流入管１１と、水中ポンプ２０によって吐出した汚水を下流側のマンホールポンプ装置へと圧送するための吐出管１３が備えられている。流入管１１には主に塩ビ管が用いられ、吐出管１３にはステンレス管が用いられる。
【００４６】
吐出管１３は、水中ポンプ２０の吐出口２２側に接続された吐出曲管と、吐出曲管の出口に接続された立ち上げ管を含んで構成されている。吐出管１３には、圧送した汚水の逆流を防止するために逆止弁１７と仕切弁１８が配設されている。図示を省略しているが、二台の水中ポンプ２０に夫々に連通する吐出管１３は、上端部出口がヘッダー管で連結されている。従って、水中ポンプ２０から吐出管１３に圧送された汚水は、ヘッダー管を介して貯水槽１２から排水される。
【００４７】
貯水槽１２内には水位計１４が備えられている。水位計１４は、投込圧力式、フロート式、気泡式等の水位計が用いられ、水位計１４により貯水槽１２に貯留される汚水の水位が検出され、その検出信号が制御装置４０に入力される。
【００４８】
水中ポンプ２０は、ノンクロッグポンプ、ボルテックスポンプ、またはスクリュー渦巻きポンプ等の水中ポンプが用いられる。水中ポンプ２０の電動機２３には制御装置４０からの給電線２４が接続されている。制御装置４０から給電されると電動機２３が回転し、その主軸と連結された羽根車が回転する。そして、ポンプケーシングの吸込口２１から汚水を吸込んで、吐出口２２から吐出管１３に向けて汚水を圧送する。
【００４９】
ところで、水中ポンプ２０は揚程や流量に応じて段階的に複数の枠番が設けられている。必要な揚程や吐出量に応じて適当なものが選択され貯水槽１２に設置される。また、水中ポンプ２０は、羽根車の回転を電動機側から見たときに時計周りに回転（以下、「順回転」という）する水中ポンプと、反時計回りに回転（以下、「逆回転」という）する仕様が設けられている。本実施形態では、貯水槽１２に同じ仕様の二台の水中ポンプ２０が設置される。
【００５０】
図３に示すように、水中ポンプ２０は、電動機２３の上部に吊り具を介して取り付けられたチェーン２５が取り付けられている。チェーン２５を吊り上げ、吊り下げることで、水中ポンプ２０は、貯水槽１２の槽底から上部開口近傍まで鉛直姿勢で配設されたガイドポール１９に沿って昇降するように構成されている。チェーン２５を吊り上げると、水中ポンプ２０を貯水槽１２の底部から引き上げてメンテナンスすることができる。逆にチェーンを吊り下げると、水中ポンプ２０を貯水槽１２の底部の所定位置に配置することができる。
【００５１】
水中ポンプ２０を貯水槽１２の所定位置に配置した状態では、水中ポンプ２０の吐出口２２と吐出管１３は連結管３１を介して接続される。
【００５２】
連結管３１には、貯水槽１２に配設されたガイドポール１９を挿通可能な案内部材３３が取り付けられている。この案内部材３３を介して連結管３１と水中ポンプ２０の吐出口２２が固着され、連結管３１と吐出口２２が一体に構成される。案内部材３３にガイドポール１９を挿通することで、昇降時に水中ポンプ２０はガイドポールに案内される。
【００５３】
さらに、連結管３１には、吐出管１３への係合部３４が形成されている。係合部３４は、案内部材３３に形成された係合凹部３４ａと、吐出管１３の端部に形成された係合凸部３４ｂを含んで構成されている。ガイドポール１９に沿って水中ポンプ２０を降下すると、係合凹部３４ａと係合凸部３４ｂが係合し、両管端面が接続される。このように、連結管３１が係合部３４を介して吐出管１３に自重で係合するので、作業員が貯水槽１２の底部に降りて、連結管３１と吐出管１３の係合作業をする必要がない。
【００５４】
案内部材３３を介して洗浄機構３０と水中ポンプ２０の吐出口３１を一体とした構成とすることで、水中ポンプ２０と一緒に洗浄機構３０を引き上げて、連結管３１やノズル３２のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００５５】
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、連結管３１は、平面視矩形の板状体の正面視中央に吐出口２２の口径と同じ口径の連通口３５が形成されて構成されている。さらに、上部には案内部材３３が螺合されている。厚み方向の両側面の中央には、連通口３５に向けて貫通する開口部３６が形成されている。開口部３６には雌ネジが形成されている。尚、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、連結管３１と案内部材３３は一体で形成されてもよい。
【００５６】
ノズル３２は、エルボと直管が組み合わされて構成され、一端部には雄ネジが形成されている。ノズル３２は、当該一端部を連結管３１の何れかの開口部３６に螺合することで連結管３１に取り付けられる。ノズル３２が取り付けられていない開口部３６は封止部材３７によって閉塞される。尚、ノズル３２は、連結管３１の各開口部３６の何れか一方を選択して取り付けてもよく、各開口部３６の夫々に取り付けてもよい。尚、エルボと直管は市販のものを利用することで安価に製作することができる。
【００５７】
また、ノズル３２は、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、４５度エルボと直管を１つずつ組み合わせ構成するものに限らず、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、複数のエルボと直管を組み合わせて構成してよい。さらに、自在に曲げることのできるフレキシブルチューブを用いてもよい。また、ノズルの先端は、円形状だけでなく偏平や四角等の他の形状であってもよい。
【００５８】
これにより連結管３１とノズル３２とを含んだ洗浄機構３０が構成される。洗浄機構３０によって、水中ポンプ２０から吐出された汚水の一部を常時ノズル３２から吐出し、貯水槽１２内の汚水に旋回流を生じさせる。
【００５９】
ところで、ノズル３２は、連結管３１への取り付け角度を調整することで汚水の吐出方向を変更することができるように構成されている。ノズル３２の連結管３１への取付角度は、旋回流の生じ方に強く影響する。貯水槽１２内の汚水に強い旋回流を起こすためには、ノズル３２からの汚水の吐出量や吐出流速が同じであるならば、吐出された汚水の貯水槽１２の壁面に対して入射する角度が小さくなるように吐出角度が設定されることが好ましい。吐出された汚水が貯水槽１２の壁面に衝突することなく、壁面に沿って円滑に案内され、効率よく旋回流が生じるからである。
【００６０】
さらに、ノズル３２の連結管３１への取付角度と、水中ポンプ２０の羽根車の回転方向によって旋回流の生じ方が異なる。例えば、平面視で水中ポンプ２０の羽根車の回転方向とノズル３２から吐出された汚水が発生させる旋回流の回転方向を一致させると、順回転方向の強い旋回流が発生する。
【００６１】
一方、水中ポンプ２０の羽根車の回転方向と回転方向とノズル３２から吐出された汚水が発生させる旋回流の回転方向を逆にすると、ノズル３２から吐出する汚水によって、羽根車の回転によって生じる旋回流と逆方向に旋回する流れが形成され、貯水槽１２の壁面で貯留水の流れの揺らぎが生じるので、洗浄効果が向上する。
【００６２】
これは順回転仕様と逆回転仕様の何れの水中ポンプ２０についても同様である。そして、何れの場合であってもノズル３２から吐出された汚水が上向き成分、または下向きの成分をもつように取り付けることもできる。ノズル３２から吐出された汚水が上向き成分をもつと、水中ポンプ２０本体の始動初期にポンプ起動水位近傍の高さの貯水槽１２の壁面の洗浄ができる。ノズル３２から吐出された汚水が下向きの成分をもつと、水中ポンプ２０本体の運転停止前の停止水位近傍にあるときの底面の洗浄をすることができる。
【００６３】
貯水槽１２内には、例えば、吐出管１３、水中ポンプ２０の昇降用のガイドポール１９、点検用梯子１６等のように、旋回流の流れに対して障害となる部材が多数配設されている。ノズル３２から汚水を吐出して貯留水に一方向の旋回流を生じさせても、前記各部材には、汚水が一方向から当たるためスカムが絡んで固着して成長したり、前記部材の下流側では流れが澱んでスカムが成長したりしやすい。また、前記各部材に異物が絡まる虞もある。
【００６４】
図６に示すように、二台の水中ポンプによって生じる旋回流の向きが互いに逆方向となるように構成して交互に運転することで、一方向の旋回流では洗浄しきれないような前記各部材の周りのスカムを、逆方向の旋回流によって効果的に洗浄することができる。また、一方向の旋回流では除去できないような前記各部材に絡んだ異物も、逆方向の旋回流によって絡みを解消し除去することができる。尚、図６中の破線矢印は、各ノズル３２から吐出された汚水の流れを表している。
【００６５】
洗浄機構３０が備えられた水中ポンプ２０が設置される貯水槽１２の状況に応じて、最も効果的にスカムの発生が抑制できるように、二台の水中ポンプの夫々に採用した電動機の回転方向や、ノズル３２の吐出方向の組み合わせが採用される。
【００６６】
次に、ノズル３２の口径について説明する。上述したように、水中ポンプ２０は揚程や流量に応じて段階的に枠番が設定されている。各枠番の水中ポンプ２０の吐出口２２の口径は５０Ａ、６５Ａ、８０Ａ、１００Ａ、１５０Ａのように段階的に設定され、連結管３１も夫々の吐出口２２の口径に合うように、その連通口３５の口径が５０Ａ、６５Ａ、８０Ａ、１００Ａ、１５０Ａのように段階的に設定される。
【００６７】
ところで、ノズル３２は、水中ポンプ２０が吐出して吐出管１３に圧送すべき汚水の一部を、貯水槽１２内に吐出す構成となっているため、その口径は連通口３５の口径に対して大きすぎず、小さすぎないように設定される。
【００６８】
大きすぎると、吐出口１３に圧送すべき流量が減り、その分水中ポンプ２０の稼働時間が長くなったり、排水量が足りなくなり貯水槽が溢れたりしてしまう。さらに、水中ポンプ２０の吸込口２１から吸込まれて、吐出管１３で排出すべきスカムがノズル３２から吐出され貯水槽１２に還流されてしまうという虞もある。また、連結管３１にノズル３２を取り付けるための開口部３６も大きくなる。それにあわせて連結管３１の厚みも大きくする必要が生じる。連結管３１の厚みが大きくなると、吐出管３２と水中ポンプ２０の吐出口２２の距離が長くなってしまうため、水中ポンプ２０が貯水槽１２の壁面や点検用梯子１６に干渉する虞もある。
【００６９】
逆に小さすぎても、ノズル３２から吐出した汚水の持つエネルギーが小さく貯水槽１２内に十分な旋回流を発生させることができなくなり、スカムを効果的に洗浄することが難しくなる。
【００７０】
従って、各枠番の水中ポンプ２０の吐出口２２の口径が５０Ａ、６５Ａ、８０Ａ、１００Ａ、１５０Ａの何れであっても、ノズル３２は１５Ａ、または２０Ａ程度の口径に設定することが好ましい。
【００７１】
例えば、水中ポンプ２０の吐出口２２の口径が５０Ａの場合に、２５Ａのような吐出口２２の口径の半分程度の大きさの口径のノズルを採用すると、本来吐出口１３から排出すべき汚水の半分程度が当該ノズルを介して貯水槽１２内に還流してしまう。従って、汚水の排水効率が低下してしまう。
【００７２】
一方、ノズルの口径を１５Ａや２０Ａに設定した場合は、水中ポンプ２０の吐出する汚水のうち２０％程度がノズル３２から吐出され、水中ポンプ２０から吐出される汚水のうち吐出管１３へと圧送される汚水は８０％程度となる。この程度あれば、圧送管１３への吐出流量の低下による水中ポンプ２０の稼働時間の増加も大して問題とならない。そして、ノズル３２から吐出された汚水によって貯水槽１２内に旋回流が生じ、十分な洗浄能力を得ることができる。
【００７３】
さらには、連結管３２の口径に関わらずノズル３２の口径を共通化することで、どの口径の連結管３２であってもノズル３２を取り付けることができ、製作コストや部品の管理コストの削減を図ることもできる。なお、吐出口２２の口径が５０Ａより大きくなればなるほど、つまり、水中ポンプ２０の吐出量が増加すれば増加するほど、ノズル３２から常時汚水を吐出す構成としたことによる圧送管１３への吐出流量の低下の影響が相対的に少なくなる。
【００７４】
図５に示すように、制御装置４０は、ＣＰＵ４１と、ＣＰＵ４１で実行される水中ポンプ２０の運転制御、停止制御等の各種制御プログラムと、制御プログラムで利用される各種制御情報が格納されたＲＯＭ４２と、ワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ４３と、水位計１４により計測された水位や、ポンプ故障信号等の制御情報を入力し、水中ポンプ２０を起動する制御信号等を出力する入出力回路４４と、各種制御プラグラムで設定された所定時間経過後に、当該所定時間の経過を示す制御信号を出力するタイマー４５を備えている。
【００７５】
さらに、制御装置４０には、水位や水中ポンプ２０に給電される電流量等、各種制御情報を表示するメータ等の表示部４６や、制御装置４０で利用される各種設定情報の設定操作や、水中ポンプ２０の手動操作のためのテンキーやボタン等の入力操作部４７が設けられている。本実施形態では、制御装置４０には、インバータ回路４８が備えられ、水中ポンプ２０の電動機の回転数を制御できるように構成されている。尚、ポンプ起動水位ＨＷＬとポンプ停止水位ＬＷＬは、予めＲＯＭ４１に設定されている。
【００７６】
制御装置４０は、貯水槽１２内の水位がポンプ起動水位ＨＷＬまで上昇したことを水位計１４が検出すると、何れか一方の水中ポンプ２０を起動し貯水槽１２内の汚水の排水を開始する。これにより、貯水槽１２の汚水は吐出管１３から排出され、その水位は徐々に低下する。
【００７７】
制御装置４０は、貯水槽１２内の水位がポンプ停止水位ＬＷＬまで低下したことを水位計１４が検出すると、所定時間を設定してタイマー４５を駆動する。所定時間の経過しタイマー４５から制御信号が出力されたことを検知すると、水中ポンプ２０の運転を停止する。尚、タイマー４５で計時せずにポンプ停止水位ＬＷＬを検出すると速やかに水中ポンプ２０の運転を停止してもよい。
【００７８】
制御装置４０は、ポンプ起動水位ＨＷＬからポンプ停止水位ＬＷＬまで汚水を圧送する度に、二台の水中ポンプ２０を交互運転して、各水中ポンプ２０の運転時間を平均化する。また、汚水の水位が異常高水位ＨＨＷＬに達すると、排水量を増やすために二台同時運転する。
【００７９】
水中ポンプ２０は、ポンプ起動水位ＨＷＬを検出すると起動するように制御されている。つまり、前回の水中ポンプ２０の停止時の水位であるポンプ停止水位ＬＷＬからポンプ起動水位ＨＷＬに達するまでの間は、貯水槽１２内の水の動きは少なく貯水槽１２に流入した汚水には、スカムが発生しやく、また、発生したスカムが成長しやすい状況となっている。
【００８０】
このような場合に、制御装置４０はインバータ回路４８によって電動機の回転周波数を制御した状態で水中ポンプ２０を起動してもよい。インバータ回路４８は、水中ポンプ２０本体の吐出圧を可変制御し、少なくとも汚水を吐出管１３へ排出可能な圧力より低い洗浄用吐出圧で運転可能なポンプ駆動部として機能する。
【００８１】
制御装置４０は、水中ポンプ２０の起動時にインバータ回路４８によって、低い回転数から定格の回転数まで徐々に回転数を上げていくように制御する。従って、水中ポンプ２０の吐出圧は、運転開始から徐々に定格まで増加することとなる。水中ポンプ２０の運転開始から、逆止弁１７が開く圧力に達するまでの間は、水中ポンプ２０が吐出した汚水は、全量がノズル３２から噴射される。この時間を調整することで、水中ポンプ２０の起動開始まで停滞していた貯水槽１２内の汚水に十分に旋回流を生じさせることができ、水中ポンプ２０の停止中に発生したスカムの破壊を効率的に行うことができる。
【００８２】
スカムの破砕が十分に行われるような適当な時間の経過後は、電動機の回転数を定格まで上昇させることで吐出圧が増加して逆止弁１７が開き、貯水槽１２の汚水は吐出管１３へ排水される。尚、吐出管１３への排水が開始しても、ノズル３２からは、水中ポンプ２０から吐出された汚水の一部を常時吐出し続けることで貯水槽１２内に旋回流を生じさせ続ける。このように、水中ポンプ２０の起動時に貯留された汚水の吐出より、貯水槽１２内の洗浄を優先する制御を行うことができる。
【００８３】
尚、このような制御は、制御装置４０にインバータ回路４８を備えて周波数を制御する構成に限らない。例えば、吐出管１３に備えた仕切弁に電動バルブ、電磁バルブを採用して、水中ポンプ２０の起動から所定時間経過するまでは、仕切弁を閉じておくことで、水中ポンプ２０から吐出された汚水は全量がノズル３２から吐出される。所定時間経過後は仕切弁を開放して、吐出管１３からの排水を開始するように構成すればよい。仕切弁１８の開閉は、制御装置４０に予め設定されたプログラムにより自動制御される構成であってもよく、または、作業員が制御装置４０を介して制御する構成であってもよい。また、仕切弁１８そのものを手動操作することによって開閉する構成であってもよい。
【００８４】
貯水槽１２に流入する汚水量は一定ではなく、例えば、深夜のように生活排水が少ない時間帯や、天候や季節的に流入量が少ない時期には、流入量が平均して少なく、水中ポンプ２０のポンプ起動水位ＨＷＬに達するまでの時間が長くなる。貯留水の滞留時間が長くなると、貯水槽１２内の汚水が腐敗してスカムが発生しやすく、水面で大きく成長して固まったり、壁面に強固に付着したりする。
【００８５】
制御装置４０には、予め、生活排水の少ない時間帯や、季節的に流入量が少ない時期のパターンが記憶され、このようなときにはポンプ起動水位ＨＷＬ以下の水位であっても、水中ポンプ２０を起動して洗浄機構３０により旋回流を発生させる。この場合、例えばインバータ回路４８によって周波数を下げて電動機の回転数を落として、汚水が吐出管１３から貯水槽１２外へと吐き出されない程度まで吐出圧を落として運転することで、貯水槽１２内の水量を減らすことなく、汚水に旋回流を発生させてスカムの発生を抑制することができる。また、水中ポンプ２０は通常の運転のまま、仕切弁１８を閉じて吐出管１３を閉塞してもよい。
【００８６】
一方、朝方や夕方のように生活排水が多い時間帯や、天候や季節的に流入量が多い時期は、流入量が平均して多くポンプ起動水位ＨＷＬに達するまでの時間が短くなる。さらには、水位計１４による異常高水位ＨＨＷＬを検出したようなときには、非常に流入量が多いと考えられる。そして、このような流入量が多いときは、流入管１１から流入する汚水の勢いによって水面が激しく揺れるためスカムが発生しにくい状況でもある。
【００８７】
このような場合は、予め、ノズル３２に電磁バルブ、電動バルブ等の自動バルブ、または手動操作による仕切りバルブを備えておき、制御機構４０によって自動バルブを閉止制御し、または、仕切りバルブのハンドルに取り付けたワイヤを貯水槽１２の上部で操作することで仕切りバルブの閉止をすることで、水中ポンプ２０が吐出する汚水をノズル３２から還流させることなく、吐出管１３へと圧送するように制御してもよい。このように流入量が多いときは、ノズル３２による汚水の吐出をやめて、水中ポンプ２０が吐出した汚水の全量を吐出管１３に圧送して、マンホールポンプ装置１０に溢水が発生する虞を回避する。
【００８８】
尚、このように、ノズル３２に備えた電磁バルブ、電動バルブ等の自動バルブや手動操作による仕切りバルブを開閉させるのは、流入量が多きときに限らない。貯水槽１２に流入する汚水の水質によっては、スカムが発生しにくい状況の場合がある。そのような場合は、例えば、１ヶ月のうち１週間のみバルブを開いてノズル３２からの汚水の吐出をし、残りの３週間はバルブを閉じてノズル３２から汚水の吐出をしないようにする。汚水の流入量やスカムの発生しやすさに応じて、貯水槽１２からの汚水の排水と、貯水槽１２内の洗浄のバランスを調整する。
【００８９】
制御機構２０は、水位計１４が検出した水位に基づいて、水中ポンプ２０の起動停止を制御する構成について説明したが、作業員による手動操作によって水中ポンプ２０の起動停止を制御する構成であってもよい。
【００９０】
貯水槽１２は、予旋回槽で構成しても良い。ポンプ停止水位付近では、水中ポンプの吸い込みにより、旋回流が発生する。ノズルにより生じる旋回流を同じ方向に設定することで、より強い旋回流を発生させて、底面の沈殿物をより効果的に排出することができる。
【００９１】
以上説明したマンホールポンプ装置の具体的構成は実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００９２】
１０：マンホールポンプ装置
１１：流入管
１２：貯水槽
１３：吐出管
１４：水位計
１６：点検用梯子
１７：逆止弁
１８：仕切弁
１９：ガイドポール
２０：水中ポンプ
２１：吸込口
２２：吐出口
２３：電動機
３０：洗浄機構
３１：連結管
３２：ノズル
３３：案内部材
３４：係合部
３５：連通口
３６：開口部
３７：封止部材
４０：制御装置
４８：インバータ回路
ＨＷＬ：ポンプ起動水位
ＬＷＬ：ポンプ停止水位
ＨＨＷＬ：異常高水位
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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