(57)【要約】【課題】  揚水を早期に開始することが可能であり、大量の水が急激に流入する緊急時の対応を向上させることが可能な立軸ポンプを提供する。【解決手段】  羽根車４の下方に吸込口６が備えられ、羽根車４の上方に、吸込口６から吸込んだ水を吐出する吐出管８が備えられ、羽根車４と吸込口６との間に吸込通路７が形成され、吸込通路７内に空気を吸入する吸気管１２が接続され、吸気管１２を開閉する吸気弁１３が設けられた立軸ポンプ４１であって、羽根車４の上方へ注水を行う注水手段４５が設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車の下方に吸込口が備えられ、
羽根車の上方に、吸込口から吸込んだ水を吐出する吐出部が備えられ、
羽根車と吸込口との間に吸込通路が形成された立軸ポンプであって、
上記羽根車の上方へ注水を行う注水手段が設けられていることを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項２】
吸込通路内に空気を吸入する吸気管と、上記吸気管から吸込通路内に吸入される空気の吸入量を調節する吸入量調節手段とが設けられていることを特徴とする請求項１記載の立軸ポンプ。
【請求項３】
吸込口は吸込水槽内に開口し、
注水手段は、羽根車の上方に開口する注水口と、上記吸込水槽内に設けられた水中ポンプと、上記注水口と水中ポンプの吐出口との間に連通する注水管とで構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の立軸ポンプ。
【請求項４】
吐出部は吸込口から吸込まれた水を吐出水槽へ排出し、
注水手段は、羽根車の上方に開口する注水口と、上記吐出水槽の水を上記注水口に導く注水管と、この注水管を開閉する開閉装置とで構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の立軸ポンプ。
【請求項５】
注水手段は、羽根車の上方に開口する注水口と、注水タンクと、上記注水口と注水タンクとの間に連通する注水管と、この注水管を開閉する開閉装置とで構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の立軸ポンプ。
【請求項６】
吐出部として、吸込口から吸込まれた水を吐出水槽へ排出する吐出管がポンプケーシングの上部吐出側に接続され、
上記吐出管の途中に吐出弁が設けられ、
注水手段として上記吐出弁を利用することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の立軸ポンプ。
【請求項７】
吸込通路はポンプケーシングの下部吸込側に設けられた吸込口管の内部に形成され、
注水手段は、羽根車の上方に開口する注水口と、上記吸込口管に内蔵された注水用ポンプと、上記注水口と注水用ポンプの吐出口とに連通する注水管と、この注水管を開閉する開閉装置とで構成され、
上記注水用ポンプは羽根車の回転主軸に連動する回転軸を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の立軸ポンプ。
【請求項８】
上記請求項２から請求項７のいずれか１項に記載された立軸ポンプの運転方法であって、
吸込口からの揚水を遮断する揚水遮断水位を吸込口から羽根車の下端までの間の高さに設定し、
吸込口からの揚水を開始する揚水開始水位を上記揚水遮断水位から羽根車の下端までの間の高さに設定し、
水位が上記揚水遮断水位以下の場合、羽根車を回転させた状態で、吸気管から吸込通路内に空気を吸入して揚水を遮断する先行待機運転を行い、
水位が上昇して上記揚水開始水位に達した場合、注水手段によって羽根車の上方に注水して、羽根車の上側に、羽根車の回転によって保持される滞留水層を形成するとともに、吸気管から吸込通路内に吸入される空気の吸入量を吸入量調節手段で調節して、上記滞留水層と吸込通路内の水面との間の空間を負圧にすることで、揚水を開始することを特徴とする立軸ポンプの運転方法。
【請求項９】
揚水開始水位における揚水量を定格揚水量よりも少なくすることを特徴とする請求項８記載の立軸ポンプの運転方法。
【請求項１０】
揚水遮断水位は、定格運転状態において、吸込口から空気を吸込まない限界の水位の近傍上方に設定され、
水位が上昇して上記揚水開始水位に達した場合、注水手段によって羽根車の上方に注水して、羽根車の上側に、羽根車の回転によって保持される滞留水層を形成するとともに、吸気管から吸込通路内への空気の吸入を吸入量調節手段で遮断して、上記滞留水層と吸込通路内の水面との間の空間を負圧にすることで、揚水を開始することを特徴とする請求項８又は請求項９記載の立軸ポンプの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先行待機運転が可能な立軸ポンプおよび立軸ポンプの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の立軸ポンプとしては、例えば図８に示すように、ポンプ場の吸込水槽１に流入した雨水等を排水するものがある。この立軸ポンプ２は、ポンプケーシング３の内部に羽根車４が回転自在に設けられ、ポンプケーシング３の下部吸込側に吸込口管５が設けられている。上記羽根車４の下方すなわち吸込口管５の下端には、吸込水槽１内に開口する吸込口６が形成されている。上記羽根車４と吸込口６との間すなわち吸込口管５の内部には吸込通路７が形成されている。
【０００３】
また、上記羽根車４の上方には、吸込口６から吸込んだ水を吐出する吐出管８が設けれている。この吐出管８は、ポンプケーシング３の上部吐出側に設けられた縦管部９と、縦管部９の上端部に接続された横管部１０とで構成されている。この横管部１０には吐出弁１１が設けられている。
【０００４】
また、上記吸込口管５には、吸込通路７内に空気を吸入する吸気管１２が接続されている。吸気管１２には、この吸気管１２から吸込通路７内に吸入される空気の吸入量を調節する吸気弁１３が設けられている。尚、上記羽根車４は上下方向に挿通された回転主軸１４に設けられ、この回転主軸１４は減速機１５を介してモータ１６に連動連結されている。
【０００５】
このような構成の立軸ポンプ２に対して、吸気弁閉水位Ｌａと揚水開始水位Ｌｂと揚水遮断水位Ｌｃとが設定されている。このうち、上記吸気弁閉水位Ｌａは羽根車４の吸込側（下方側）に設定されている。また、上記揚水開始水位Ｌｂは吸気弁閉水位Ｌａの上方で且つ羽根車４の下端部近傍に設定されている。また、上記揚水遮断水位Ｌｃは、立軸ポンプ２を定格運転している状態において、吸込口６から空気を吸い込まない限界の水位よりも僅かに上方の水位に相当するものであり、吸気弁閉水位Ｌａよりも下方且つ吸込口管５の下端よりも上方に設定されている。尚、上記定格運転とは、通常は全速・全水量運転に相当する。
【０００６】
次に、上記立軸ポンプ２の運転方法を説明する。
吸込水槽１の水位が吸気弁閉水位Ｌａよりも下位にある場合、定格運転で羽根車４を回転させた状態で吸気弁１３を開き、吸気管１２から吸込通路７内へ空気を吸入して揚水を遮断する。これにより、雨水が吸込水槽１に流入する前に、定格運転での先行待機運転が行える。
【０００７】
降雨等によって雨水が吸込水槽１に流入し、吸込水槽１の水位が上昇して吸気弁閉水位Ｌａに達すると、吸気弁１３を閉じて、吸気管１２から吸込通路７内への空気の吸入を遮断する。そして、水位がさらに上昇して揚水開始水位Ｌｂに達すると、定格運転で吸込水槽１内の水を吸込口６から吸い込んで吐出管８から吐出する揚水が開始される。
【０００８】
上記揚水により吸込水槽１内の水位が次第に低下して揚水遮断水位Ｌｃまで下降すると、吸気弁１３を開き、吸気管１２から吸込通路７内へ空気を吸入する。これにより、吸込口管５内の水が真空破壊され落下して揚水が遮断され、気中運転が行われる。したがって、立軸ポンプ２を定格運転している状態で、揚水遮断水位Ｌｃ以下の領域では揚水が行われないため、吸込口６から空気を吸い込んでしまう恐れはなく、空気吸込み渦の発生が防止される。
【０００９】
上記の従来形式では、吸込水槽１内の水位が上昇して揚水開始水位Ｌｂに到達しないと揚水が開始されない。したがって、集中豪雨等により大量の水が急激に吸込水槽１に流入する緊急時に迅速かつ十分に対応することができないといった問題がある。
【００１０】
また、下記特許文献１には、横軸ポンプ内に注水して、短時間で横軸ポンプ内の水位を満水水位まで上昇させることにより、早期に揚水を開始する方法が記載されている。すなわち、図９に示すように、吸水井３１の水位が揚水開始水位ＨＷＬになる前に横軸ポンプ３２を起動し、吐出弁３３を弁開にする。吸水井３１の水位が揚水開始水位ＨＷＬに上昇した場合、注水タンク３４内の水を注水管３５から横軸ポンプ３２内に注水することにより、横軸ポンプ３２内の水位を短時間で満水水位ＨＨＷＬにして、揚水運転（排水運転）することができる。尚、注水タンク３４から横軸ポンプ３２内に注水する場合、逆止弁３６の逆流防止作用により、横軸ポンプ３２内に注水された水が吸水井３１に吐出されるのを防止できるので、最小の水量で短時間に満水水位ＨＨＷＬまでレベルアップすることができる。したがって、吸水井３１の水位が上昇して揚水開始水位ＨＷＬに到達した時点から、揚水運転（排水運転）が開始されるまでの時間を短縮することができる。
【００１１】
しかしながら上記の従来形式では、横軸ポンプ３２内が満水状態になるまで注水を行う必要があるため、注水時、満水状態に達するまでに時間がかかってしまうといった問題があり、したがって、より一段と早期に揚水を開始することは困難であり、大量の水が急激に吸水井３１に流入する緊急時の対応をより一層向上させることは難しかった。
【特許文献１】特開平８−３３８３８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、揚水をより一段と早期に開始することが可能であり、大量の水が急激に流入する緊急時の対応をより一層向上させることが可能な立軸ポンプおよび立軸ポンプの運転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】
上記目的を達成するために、本第１発明における立軸ポンプは、羽根車の下方に吸込口が備えられ、
羽根車の上方に、吸込口から吸込んだ水を吐出する吐出部が備えられ、
羽根車と吸込口との間に吸込通路が形成された立軸ポンプであって、
上記羽根車の上方へ注水を行う注水手段が設けられているものである。
【００１４】
これによると、水位が予め設定された揚水開始水位よりも下位にある場合、羽根車の回転速度を定格回転速度（すなわち定格運転時の回転速度）から揚水に至らないような低回転速度まで減速し、この低回転速度で羽根車を回転させた状態で、先行待機運転を行う。
【００１５】
水位が上昇して揚水開始水位に達すると、注水手段によって羽根車の上方に注水するとともに、羽根車の回転速度を低回転速度から定格回転速度に増速させる。これにより、羽根車の上側に、羽根車の回転によって保持される滞留水層が形成される。
【００１６】
この際、滞留水層と吸込通路内の水面との間に形成された空間内の空気が、回転する羽根車によって吸引され、滞留水層を通って吐出部へ排出される。このため、上記滞留水層と吸込通路内の水面との間の空間内の圧力が大気圧よりも低下して負圧となり、吸込通路内の水が吸い上げられて揚水が開始される。
【００１７】
これにより、揚水開始水位を従来よりも低位置に下げることができる。また、この際、上記注水によって、回転している羽根車の上側に滞留水層を形成すればよいため、上記特許文献１に記載されたもののようにポンプ内を満水状態にする必要はない。したがって、揚水をより一段と早期に開始することが可能であり、大量の水が急激に流入する緊急時の対応をより一層向上させることができる。尚、上記のように揚水が始まったら、注水手段による注水を停止する。
【００１８】
本第２発明における立軸ポンプは、吸込通路内に空気を吸入する吸気管と、上記吸気管から吸込通路内に吸入される空気の吸入量を調節する吸入量調節手段とが設けられているものである。
【００１９】
これによると、水位が予め設定された揚水開始水位よりも下位にある場合、羽根車を回転させた状態で、吸気管から吸込通路内に空気を吸入して揚水を遮断する。これにより、羽根車が空転している状態となり、外部から水（雨水等）が流入してくる前に、先行待機運転が行える。
【００２０】
外部からの水（雨水等）の流入によって水位が上昇し揚水開始水位に達すると、注水手段によって羽根車の上方に注水して、羽根車の上側に、羽根車の回転によって保持される滞留水層を形成するとともに、吸気管から吸込通路内に吸入される空気の吸入量を吸入量調節手段で調節して０又は少量にする。これにより、滞留水層と吸込通路内の水面との間に形成された空間内の空気が、回転する羽根車によって吸引され、滞留水層を通って吐出部へ排出されるため、上記滞留水層と吸込通路内の水面との間の空間内の圧力が大気圧よりも低下して負圧となり、吸込通路内の水が吸い上げられて揚水が開始される。これにより、揚水開始水位を従来よりも低位置に下げることができる。また、この際、上記注水によって、回転している羽根車の上側に滞留水層を形成すればよいため、上記特許文献１に記載されたもののようにポンプ内を満水状態にする必要はない。したがって、揚水をより一段と早期に開始することが可能であり、大量の水が急激に流入する緊急時の対応をより一層向上させることができる。尚、上記のように揚水が始まったら、注水手段による注水を停止する。
【００２１】
本第３発明における立軸ポンプは、吸込口は吸込水槽内に開口し、
注水手段は、羽根車の上方に開口する注水口と、上記吸込水槽内に設けられた水中ポンプと、上記注水口と水中ポンプの吐出口との間に連通する注水管とで構成されているものである。
【００２２】
これによると、外部からの水（雨水等）の流入によって吸込水槽内の水位が上昇し揚水開始水位に達した際、水中ポンプを作動させることにより、吸込水槽内の水が、水中ポンプから吸込まれ、注水管を通って、注水口から羽根車の上方に注水される。
【００２３】
本第４発明における立軸ポンプは、吐出部は吸込口から吸込まれた水を吐出水槽へ排出し、
注水手段は、羽根車の上方に開口する注水口と、上記吐出水槽の水を上記注水口に導く注水管と、この注水管を開閉する開閉装置とで構成されているものである。
【００２４】
これによると、開閉装置で注水管を開くことにより、吐出水槽内の水が、注水管を通り、注水口から羽根車の上方に注水される。
本第５発明における立軸ポンプは、注水手段は、羽根車の上方に開口する注水口と、注水タンクと、上記注水口と注水タンクとの間に連通する注水管と、この注水管を開閉する開閉装置とで構成されているものである。
【００２５】
これによると、開閉装置で注水管を開くことにより、注水タンク内の水が、注水管を通り、注水口から羽根車の上方に注水される。
本第６発明における立軸ポンプは、吐出部として、吸込口から吸込まれた水を吐出水槽へ排出する吐出管がポンプケーシングの上部吐出側に接続され、
上記吐出管の途中に吐出弁が設けられ、
注水手段として上記吐出弁を利用するものである。
【００２６】
これによると、吐出弁よりも下流側における吐出管内を水で満たした状態で先行待機運転を行い、外部からの水（雨水等）の流入によって水位が上昇し揚水開始水位に達すると、吐出弁を開く。これにより、吐出弁よりも下流側における吐出管内の水が、吐出管内を逆流し、羽根車の上方に注水される。
【００２７】
本第７発明における立軸ポンプは、吸込通路はポンプケーシングの下部吸込側に設けられた吸込口管の内部に形成され、
注水手段は、羽根車の上方に開口する注水口と、上記吸込口管に内蔵された注水用ポンプと、上記注水口と注水用ポンプの吐出口とに連通する注水管と、この注水管を開閉する開閉装置とで構成され、
上記注水用ポンプは羽根車の回転主軸に連動する回転軸を有しているものである。
【００２８】
これによると、回転主軸を回転駆動することにより、羽根車が回転するとともに、回転主軸に連動して注水用ポンプの回転軸が回転し、注水用ポンプが作動する。
注水を行う場合、開閉装置によって注水管を開く。これにより、注水用ポンプから吸込まれた水が、吐出口から注水管へ吐出され、注水管を通って注水口から羽根車の上方に注水される。
【００２９】
本第８発明における立軸ポンプの運転方法は、上記第２発明から第７発明のいずれかに記載された立軸ポンプの運転方法であって、
吸込口からの揚水を遮断する揚水遮断水位を吸込口から羽根車の下端までの間の高さに設定し、
吸込口からの揚水を開始する揚水開始水位を上記揚水遮断水位から羽根車の下端までの間の高さに設定し、
水位が上記揚水遮断水位以下の場合、羽根車を回転させた状態で、吸気管から吸込通路内に空気を吸入して揚水を遮断する先行待機運転を行い、
水位が上昇して上記揚水開始水位に達した場合、注水手段によって羽根車の上方に注水して、羽根車の上側に、羽根車の回転によって保持される滞留水層を形成するとともに、吸気管から吸込通路内に吸入される空気の吸入量を吸入量調節手段で調節して、上記滞留水層と吸込通路内の水面との間の空間を負圧にすることで、揚水を開始するものである。
【００３０】
これによると、揚水開始水位を従来よりも低位置に下げることができ、この際、上記注水によって、回転している羽根車の吐出側に滞留水層を形成すればよいため、上記特許文献１に記載されたもののようにポンプ内を満水状態にする必要はない。したがって、揚水をより一段と早期に開始することが可能であり、大量の水が急激に流入する緊急時の対応をより一層向上させることができる。
【００３１】
本第９発明における立軸ポンプの運転方法は、揚水開始水位における揚水量を定格揚水量よりも少なくするものである。
これによると、水位が揚水開始水位に達すると、揚水を開始する。この際、水位の上昇速度と揚水量との関係において、定格揚水量で揚水した場合、揚水量が多過ぎて水位が短時間のうちに揚水遮断水位まで低下し、短時間のうちに揚水遮断と揚水開始とが頻繁に繰り返して実行されるといったハンチング現象が発生することがある。
【００３２】
これに対して、上記のように、揚水開始時、揚水開始水位における揚水量を定格揚水量よりも減らすことで、上記のようなハンチング現象の発生を防止することができる。
本第１０発明における立軸ポンプの運転方法は、揚水遮断水位は、定格運転状態において、吸込口から空気を吸込まない限界の水位の近傍上方に設定され、
水位が上昇して上記揚水開始水位に達した場合、注水手段によって羽根車の上方に注水して、羽根車の上側に、羽根車の回転によって保持される滞留水層を形成するとともに、吸気管から吸込通路内への空気の吸入を吸入量調節手段で遮断して、上記滞留水層と吸込通路内の水面との間の空間を負圧にすることで、揚水を開始するものである。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように、本発明によると、揚水をより一段と早期に開始することが可能であり、大量の水が急激に流入する緊急時の対応をより一層向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明における第１の実施の形態を図１，図２に基づいて説明する。尚、先述した図８に示す従来のものと同一の部材については、同じ符号を付記して説明を省略する。
吸込水槽１の横隣りには、立軸ポンプ４１によって揚水した吸込水槽１内の水（液体の一例）を排出する吐出水槽４２が設置されている。この吐出水槽４２内の水は河川等に放流される。
【００３５】
立軸ポンプ４１の吐出管８の横管１０の下流端部は吐出水槽４２内に連通している。また、上記横管１０の下流端には、下流端開口部１０ａを開閉するフラップ弁４３が設けられており、これにより、吐出水槽４２内の水が下流端開口部１０ａから横管１０内へ逆流するのを防止している。また、上記吐出管８の上端部分には、吸排気管５４と、この吸排気管５４を開閉する吸排気弁５５とが設けられている。
【００３６】
上記立軸ポンプ４１には、羽根車４の上方に注水を行う注水手段４５が設けられている。この注水手段４５は、縦管部９に形成されて羽根車４の上方に開口する注水口５２と、吸込水槽１内に設置された小型の水中ポンプ４６と、上記注水口５２と水中ポンプ４６の吐出口との間に連通する注水管４７とで構成されている。尚、上記水中ポンプ４６の吸込口４６ａは立軸ポンプ４１の吸込口６よりも下位に設置されている。
【００３７】
また、上記注水管４７は縦配管４８と横配管４９とで構成されており、縦配管４８は、下端が水中ポンプ４６の吐出口に接続され、上端が横配管４９に接続されている。また、横配管４９の一端は上記注水口５２に接続され、横配管４９の他端は吐出水槽４２内に連通している。上記横配管４９には注水用弁５０と排水用弁５１とが設けられており、注水用弁５０は縦配管４８の上端分岐部から注水口５２までの間に配設され、排水用弁５１は縦配管４８の上端分岐部から吐出水槽４２までの間に配設されている。
【００３８】
尚、吐出管８は吐出部の一例であり、吸気弁１３は吸入量調節手段の一例である。また、吸込口６からの揚水を遮断する揚水遮断水位Ｌｃを吸込口６から羽根車４の下端までの間の高さに設定し、さらに、吸込口６からの揚水を開始する揚水開始水位Ｌｂを揚水遮断水位Ｌｃから羽根車４の下端までの間の高さに設定している。上記揚水遮断水位Ｌｃは、立軸ポンプ２を定格運転している状態において、吸込口６から空気を吸い込まない限界の水位よりも僅かに上方の水位に相当するものである。
【００３９】
以下、上記立軸ポンプ４１の運転方法を説明する。
吸込水槽１内の水位が揚水遮断水位Ｌｃ以下の場合、定格運転で羽根車４を回転させた状態で吸気弁１３を開き、吸気管１２から吸込通路７内へ空気を吸入して揚水を遮断する。これにより、雨水が吸込水槽１に流入する前に、定格運転での先行待機運転が行える。
【００４０】
降雨等により外部から吸込水槽１内へ水が流入し、吸込水槽１内の水位が上昇して揚水開始水位Ｌｂに達すると、水中ポンプ４６を作動させ、排水用弁５１を閉じた状態で注水用弁５０を開くとともに、吸気弁１３を閉じる。これにより、図１の矢印Ａで示すように、吸込水槽１内の水が、水中ポンプ４６から吸込まれ、縦配管４８と横配管４９とを通って、注水口５２から羽根車４の上方に注水される。この注水によって、図２に示すように、羽根車４の上側（吐出側）には、羽根車４の回転によって保持される滞留水層Ｗが形成される。この際、上記吸気弁１３が閉じられているため、吸気管１２から吸込通路７内への空気の吸入が吸気弁１３によって遮断され、この状態で羽根車４が回転しているので、滞留水層Ｗと吸込口管５内の吸込通路７の水面Ｓとの間に形成された空間５３内の空気が、羽根車４によって吸引され、滞留水層Ｗを通って吐出管８へ排出される。これにより、上記空間５３内の圧力が大気圧よりも低下して負圧となり、吸込口管５内の吸込通路７の水が吸い上げられて、揚水が開始される。
【００４１】
したがって、揚水開始水位Ｌｂを従来よりも低位置に下げることができる。また、この際、上記注水によって、回転している羽根車４の上側に滞留水層Ｗを形成すればよいため、上記特許文献１に記載されたもののようにポンプ内を満水状態にする必要はない。これによって、揚水をより一段と早期に開始することが可能であり、大量の水が吸込水槽１内に急激に流入する緊急時の対応をより一層向上させることができる。尚、上記のように揚水が始まったら、水中ポンプ４６を停止し、注水用弁５０を閉じて、注水を停止する。
【００４２】
上記揚水により、吸込水槽１内の水が吐出水槽４２へ排出され、吸込水槽１内の水位が次第に低下して揚水遮断水位Ｌｃまで下降すると、吸気弁１３を開き、吸気管１２から吸込通路７内へ空気を吸入する。これにより、吸込口管５内の水が真空破壊されて落下し、揚水が遮断されて、気中運転が行われる。したがって、立軸ポンプ２を定格運転している状態で、揚水遮断水位Ｌｃ以下の領域では揚水が行われないため、吸込口６から空気を吸い込んでしまう恐れはなく、空気吸込み渦の発生が防止される。
【００４３】
このようにして揚水を遮断した際、引き続いて羽根車４が回転しているため、立軸ポンプ４１の縦管部９内の水は羽根車４の吐出側上方に滞留し続ける。そして、吸込水槽１内の水位が再び上昇して揚水開始水位Ｌｂに達した場合、吸気弁１３を閉じるだけで、再度、揚水が開始される。また、上記のように吸込水槽１内の水位が揚水遮断水位Ｌｃまで下降した際、吸気弁１３を開いて揚水を遮断し、さらに、羽根車４の回転を停止し、吸排気弁５５を開いて、吸排気管５４から吐出管８内へ吸気することにより、立軸ポンプ４１の運転が停止され、縦管部９内に滞留した水が落水し、立軸ポンプ４１内が空の状態になる。
【００４４】
また、上記のように立軸ポンプ４１を用いて吸込水槽１内の水を揚水遮断水位Ｌｃまで排出し、さらに、水中ポンプ４６を作動させ、注水用弁５０を閉じた状態で排水用弁５１を開くことにより、図１の矢印Ｂで示すように、吸込水槽１内に残留した水が、水中ポンプ４６から吸込まれ、縦配管４８と横配管４９を通って、吐出水槽４２へ排出される。これにより、吸込水槽１内の水位が揚水遮断水位Ｌｃよりもさらに下降し、吸込水槽１内をドライ状態にすることが可能となる。
【００４５】
次に、第２の実施の形態を図３に基づいて説明する。
注水手段６０は、注水口５２と、吐出水槽４２内の水を注水口５２に導く注水管６１と、この注水管６１を開閉する注水用弁６２（開閉装置の一例）とで構成されている。尚、上記注水管６１の一端は注水口５２に接続され、他端は吐出水槽４２内に連通している。
【００４６】
これによると、吸込水槽１内の水位が上昇して揚水開始水位Ｌｂに達すると、注水用弁６２を開くとともに、吸気弁１３を閉じる。これにより、吐出水槽４２内の水が、注水管６１を通り、注水口５２から羽根車４の上方に注水される。この注水によって、羽根車４の上側（吐出側）に、羽根車４の回転によって保持される滞留水層Ｗが形成される。
【００４７】
また、揚水が始まったら、注水用弁６２を閉じて、注水を停止する。
次に、第３の実施の形態を図４に基づいて説明する。
注水手段６５は、縦管部９に形成されて羽根車４の上方に開口する注水口５２と、立軸ポンプ４１の上方に設置された注水タンク６６と、注水タンク６６内の水を注水口５２に供給する注水管６７と、この注水管６７を開閉する注水用弁６８（開閉装置の一例）と、注水タンク６６内でオーバーフローした水を吐出水槽４２へ排出するオーバーフロー配管６９とで構成されている。上記注水管６７の上端は注水タンク６６の底部に接続され、下端は注水口５２に接続されている。
【００４８】
これによると、吸込水槽１内の水位が上昇して揚水開始水位Ｌｂに達すると、注水用弁６８を開くとともに、吸気弁１３を閉じる。これにより、注水タンク６６内の水が、注水管６７を通り、注水口５２から羽根車４の上方に注水される。この注水によって、羽根車４の上側（吐出側）に、羽根車４の回転によって保持される滞留水層Ｗが形成される。
【００４９】
また、揚水が始まると、立軸ポンプ４１の吐出管８内を流れる自揚水の一部が、注水管６７を通って、注水タンク６６内に補充される。注水タンク６６内の水がオーバーフローした場合、オーバーフロー水がオーバーフロー配管６９を通って吐出水槽４２へ排出される。
【００５０】
また、上記第３の実施の形態では、立軸ポンプ４１の吐出管８内を流れる自揚水の一部を注水タンク６６内に給水しているが、自揚水を使用せずに、外部から注水タンク６６内に給水してもよい。この場合は、揚水時、注水用弁６８を閉じる。
【００５１】
次に、第４の実施の形態を図５に基づいて説明する。
注水手段７２は、注水口５２と、注水タンク７３と、吸込水槽１内の水を注水タンク７３へ吸い上げる吸上管７４と、注水タンク７３内の水を注水口５２に供給する注水管７５と、この注水管７５を開閉する注水用弁７８（開閉装置の一例）と、上記注水タンク７３内を大気圧以下の負圧にする真空ポンプ７６とで構成されている。上記吸上管７４は注水タンク７３の底部に接続されて垂下されており、吸上管７４には、上方から下方への水の逆流を阻止する逆流防止弁７７が設けられている。また、上記注水管７５の一端は注水タンク７３の底部に接続され、他端は注水口５２に接続されている。上記注水管７５には、立軸ポンプ４１から注水タンク７３への水の逆流を阻止する逆流防止弁７９とが設けられている。
【００５２】
これによると、注水用弁７８を閉じた状態で、真空ポンプ７６を作動し、注水タンク７３内を大気圧以下の負圧にすることによって、吸込水槽１内の水が、吸上管７４を通って注水タンク７３に吸い上げられ、注水タンク７３内に蓄えられる。
【００５３】
また、吸込水槽１内の水位が上昇して揚水開始水位Ｌｂに達すると、真空ポンプ７６を停止して注水タンク７３内を大気圧に戻した状態で注水用弁７８を開くとともに、吸気弁１３を閉じる。これにより、注水タンク７３内の水が、注水管７５を通り、注水口５２から羽根車４の上方に注水される。この注水によって、羽根車４の上側（吐出側）に、羽根車４の回転によって保持される滞留水層Ｗが形成される。
【００５４】
また、揚水が始まったら、注水用弁７８を閉じて、注水を停止する。
次に、第５の実施の形態を図６に基づいて説明する。
吐出管８の横管部１０は、縦管部９から吐出弁１１の上流側へ接続される上流側横管部材１０ｂと、吐出弁１１の下流側から吐出水槽４２内へ達する下流側横管部材１０ｃとで構成されている。また、注水手段８２として上記吐出弁１１が利用されている。
【００５５】
これによると、立軸ポンプ４１で揚水を行うことにより、吸込水槽１内の水が吐出水槽４２へ排出され、吸込水槽１内の水位が次第に低下して揚水遮断水位Ｌｃまで下降すると、吸気弁１３を開く。これにより、吸気管１２から吸込通路７内へ空気が吸入され、吸込口管５内の水が真空破壊されて落下し、揚水が遮断されて、気中運転が行われる。この際、吐出弁１１を閉鎖することにより、水が立軸ポンプ４１の下流側横管部材１０ｃ内に充満した状態で保たれる。
【００５６】
そして、羽根車４の回転を停止し、吸排気弁５５を開いて、吸排気管５４から上流側横管部材１０ｂ内へ吸気することにより、立軸ポンプ４１の運転が停止され、縦管部９内に滞留した水が落水し、立軸ポンプ４１内が下流側横管部材１０ｃ内を除いて空の状態になる。
【００５７】
その後、吸気弁１３を開いた状態で羽根車４を回転させ、先行待機運転を行う。
そして、吸込水槽１内の水位が上昇して揚水開始水位Ｌｂに達すると、吸気弁１３を閉じるとともに、上記吐出弁１１を開く。これにより、下流側横管部材１０ｃ内の水（すなわち吐出弁１１よりも下流側における吐出管８内の水）が、吐出管８内を逆流し、羽根車４の上方に注水される。この注水によって、羽根車４の上側（吐出側）に、羽根車４の回転によって保持される滞留水層Ｗが形成される。
【００５８】
次に、第６の実施の形態を図７に基づいて説明する。
注水手段８４は、注水口５２と、吸込口管５に内蔵された小型の注水用ポンプ８５と、注水用ポンプ８５から吸込まれた水を注水口５２へ供給する注水管８６と、この注水管８６を開閉する注水用弁９２（開閉装置の一例）とで構成されている。
【００５９】
上記注水用ポンプ８５は、ケーシング８７内に回転軸８８で回転駆動される上下一対の羽根車８９ａ，８９ｂを内蔵したものである。上記回転軸８８の上端部はケーシング８７内から上方へ突出して回転主軸１４の下端に連結されており、回転軸８８は回転主軸１４と一体に同一軸心回りに回転自在に構成されている。尚、注水用ポンプ８５の下端部に形成された吸込口９０は吸込口６と同じ高さに位置している。また、上記注水管８６の下端部は注水用ポンプ８５の上端部に形成された吐出口９１に接続され、注水管８６の上端部は注水口５２に接続されている。
【００６０】
これによると、吸込水槽１内の水位が揚水遮断水位Ｌｃ以下の場合、定格運転で羽根車４を回転させた状態で吸気弁１３を開き、吸気管１２から吸込通路７内へ空気を吸入して揚水を遮断する。これにより、雨水が吸込水槽１に流入する前に、定格運転での先行待機運転が行える。
【００６１】
この際、上記回転主軸１４と一体に注水用ポンプ８５の回転軸８８が回転し、羽根車８９ａ，８９ｂも回転するが、注水用弁９２を閉じておくことによって、注水用ポンプ８５から注水口５２への水の供給が遮断され、注水は実施されない。
【００６２】
そして、吸込水槽１内の水位が上昇して揚水開始水位Ｌｂに達すると、上記注水用弁９２を開くとともに吸気弁１３を閉じる。これにより、吸込水槽１内の水が、注水用ポンプ８５の吸込口９０から吸込まれた後、吐出口９１から注水管８６へ吐出され、注水管８６を通って注水口５２から羽根車４の上方に注水される。この注水によって、羽根車４の上側（吐出側）に、羽根車４の回転によって保持される滞留水層Ｗが形成される。
【００６３】
また、揚水が始まったら、注水用弁９２を閉じて、注水を停止する。
上記第６の実施の形態では、注水用ポンプ８５に上下２個の羽根車８９ａ，８９ｂを内蔵しているが、３個以上の複数個又は１個のみ内蔵してもよい。また、上記吸込口９０と吸込口６とを同じ高さにしているが、両者の高さが違っていてもよい。
【００６４】
上記各実施の形態では、吸込水槽１内の水位が揚水開始水位Ｌｂに達すると、滞留水層Ｗと吸込口管５内の水面Ｓとの間に形成された空間５３内の圧力を負圧にするため、吸気弁１３を閉じて、吸気管１２から吸込通路７内への空気の吸入を完全に遮断している。この場合、空気の吸入量は０であるが、第７の実施の形態として、以下に説明するように、完全に遮断しなくてもよい。すなわち、吸込水槽１内の水位が揚水開始水位Ｌｂに達すると、吸気弁１３の開度を絞り、上記空間５３が負圧になり得る範囲で、吸気管１２から吸込通路７内へ吸入する空気の吸入量を減らす。
【００６５】
これにより、上記空間５３内の空気が、回転している羽根車４によって吸引され、滞留水層Ｗを通って吐出管８へ排出されるため、上記空間５３内が負圧となり、吸込口管５内の吸込通路７の水が吸い上げられて、揚水が開始される。揚水時は、吸気弁１３の開度を絞ったままにしておくことで、少量の空気が吸気管１２から吸込通路７内へ吸入される状態が継続し、気水混合状態で揚水が実施される。
【００６６】
上記揚水により、吸込水槽１内の水位が揚水遮断水位Ｌｃまで下降すると、吸気弁１３の開度を増大する。これにより、吸気管１２から吸込通路７内へ吸入する空気の吸入量が増加し、吸込口管５内の水が真空破壊されて落下し、揚水が遮断される。
【００６７】
尚、上記第７の実施の形態では、吸気弁１３の開度を調整して空気の吸入量を制御しているが、これに限定されるものではなく、例えば、吸気管１２の口径と吸気管１２の没水状態により空気の吸入量を制御してもよく、或いは、吸気管１２等に固定絞り部を設けたものであってもよい。
【００６８】
上記各実施の形態では、吸込水槽１内の水位が揚水開始水位Ｌｂに達すると、立軸ポンプ２を定格運転（全速・全水量運転）して揚水を開始しており、この時の揚水量を定格揚水量とすると、第８の実施の形態では、以下に説明するように、揚水開始水位Ｌｂにおける揚水量を上記定格揚水量よりも少なくしている。尚、このように揚水量を上記定格揚水量よりも少なくするには、下記のような複数の手段（１）〜（４）がある。
（１）吐出弁１１の開度を定格運転時よりも絞る。
（２）羽根車４の回転速度を定格運転時よりも低速にする。
（３）羽根車４を角度調整可能な可動翼式とし、羽根車４の羽根の角度を調節して吐出量を減らす。
（４）吸気管１２から吸込通路７内へ少量の空気を吸入し、気水混合状態で揚水を行うことにより、揚水量を減らす。
【００６９】
これによると、吸込水槽１内の水位が揚水開始水位Ｌｂに達すると、揚水を開始する。この際、吸込水槽１内の水位の上昇速度と揚水量との関係において、定格揚水量で揚水した場合、揚水量が多過ぎて水位が短時間のうちに揚水遮断水位Ｌｃまで低下し、短時間のうちに揚水遮断と揚水開始とが頻繁に繰り返して実行されるといったハンチング現象が発生することがある。
【００７０】
これに対して、第８の実施の形態では、上記のように、揚水開始時、揚水開始水位Ｌｂにおける揚水量を定格揚水量よりも減らしているため、上記のようなハンチング現象の発生を防止することができる。また、揚水量を定格揚水量よりも減らした運転状態で吸込水槽１内の水位が上昇する場合は、適宜、揚水量を定格揚水量側に増大させて揚水を行う。
【００７１】
或いは、揚水開始水位Ｌｂから所定高さ上の水位までの範囲を少揚水範囲として設定し、吸込水槽１内の水位が上記少揚水範囲内にある場合、揚水量を定格揚水量よりも減らした運転を実行し、吸込水槽１内の水位が上記少揚水範囲よりも上昇した場合、揚水量を定格揚水量にした運転を実行してもよい。
【００７２】
上記各実施の形態では、立軸ポンプ２に吸気管１２と吸気弁１３とを設けているが、第９の実施の形態では、吸気管１２と吸気弁１３とを設けなくてもよい。
これによると、吸込水槽１内の水位が揚水遮断水位Ｌｃ以下の場合、羽根車４の回転速度を定格回転速度（すなわち定格運転時の回転速度）から揚水に至らないような低回転速度まで減速し、この低回転速度で羽根車４を回転させた状態で、先行待機運転を行う。
【００７３】
降雨等により外部から吸込水槽１内へ水が流入し、吸込水槽１内の水位が上昇して揚水開始水位Ｌｂに達すると、先述したいずれかの注水手段４５，６０，６５，７２，８２，８４によって羽根車４の上方に注水するとともに、羽根車４の回転速度を低回転速度から定格回転速度に増速させる。これにより、羽根車４の上側（吐出側）に、羽根車４の回転によって保持される滞留水層Ｗが形成される。
【００７４】
この際、滞留水層Ｗと吸込口管５内の吸込通路７の水面Ｓとの間に形成された空間５３内の空気が、定格回転速度で回転する羽根車４によって吸引され、滞留水層Ｗを通って吐出管８へ排出される。これにより、上記空間５３内の圧力が大気圧よりも低下して負圧となり、吸込口管５内の吸込通路７の水が吸い上げられて、揚水が開始される。尚、揚水が始まったら上記いずれかの注水手段４５，６０，６５，７２，８２，８４による注水を停止する。
【００７５】
上記揚水により、吸込水槽１内の水位が揚水遮断水位Ｌｃまで下降すると、羽根車４の回転速度を定格回転速度から揚水に至らないような低回転速度まで減速する。これにより、揚水が停止される。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１の実施の形態における立軸ポンプの断面図である。
【図２】同、立軸ポンプの内部に注水して滞留水層を形成した図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態における立軸ポンプの断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態における立軸ポンプの断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態における立軸ポンプの断面図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態における立軸ポンプの断面図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態における立軸ポンプの断面図である。
【図８】従来の立軸ポンプの断面図である。
【図９】従来の横軸ポンプの断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１      吸込水槽
３      ポンプケーシング
４      羽根車
５      吸込口管
６      吸込口
７      吸込通路
８      吐出管（吐出部）
１１    吐出弁
１２    吸気管
１３    吸気弁（吸入量調節手段）
１４    回転主軸
４１    立軸ポンプ
４２    吐出水槽
４５    注水手段
４７    注水管
５０    注水用弁（開閉装置）
５２    注水口
５３    空間
６０    注水手段
６１    注水管
６２    注水用弁（開閉装置）
６５    注水手段
６６    注水タンク
６７    注水管
６８    注水用弁（開閉装置）
７２    注水手段
７３    注水タンク
７５    注水管
７８    注水用弁（開閉装置）
８２    注水手段
８４    注水手段
８５    注水用ポンプ
８６    注水管
８８    回転軸
９１    吐出口
９２    注水用弁（開閉装置）
Ｌｂ    揚水開始水位
Ｌｃ    揚水遮断水位
Ｓ      吸込通路内の水面
Ｗ      滞留水層
【図１】
2006307727.tif 000003
【図２】
2006307727.tif 000004
【図３】
2006307727.tif 000005
【図４】
2006307727.tif 000006
【図５】
2006307727.tif 000007
【図６】
2006307727.tif 000008
【図７】
2006307727.tif 000009
【図８】
2006307727.tif 000010
【図９】
2006307727.tif 000011