(57)【要約】【課題】  各ポンプ装置の揚水と空運転を流入量に見合うように制御して、貯水ピット内の水位を安定化し、全体として動作が安定に維持されるような集合ポンプ装置を提供する。【解決手段】  この集合ポンプ装置は、貯水ピット１０に配置された複数台のポンプ装置１２を有する。各ポンプ装置１２は、貯水ピット１０内に垂下したポンプケーシング１８と、ポンプケーシング１８内で回転する羽根車２２とを有する。集合ポンプ装置には、さらに、ポンプ装置１２のポンプケーシング１８内に空気を供給する空気注入装置４６と、空気注入装置４６からのポンプケーシング１８内への空気の供給を制御する制御装置４４とが設けられている。【選択図】      図１
2006250004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯水ピットに配置された複数台のポンプ装置を有する集合ポンプ装置であって、
前記ポンプ装置は、前記貯水ピット内に垂下したポンプケーシングと、該ポンプケーシング内で回転する羽根車とを有し、
さらに、前記ポンプ装置の前記ポンプケーシング内に空気を供給する空気注入装置と、前記空気注入装置からの前記ポンプケーシング内への空気の供給を制御する制御装置とが設けられていることを特徴とする集合ポンプ装置。
【請求項２】
前記空気注入装置は、前記ポンプ装置に連動して駆動される個別の送風装置を有することを特徴とする請求項１に記載の集合ポンプ装置。
【請求項３】
前記空気注入装置は、前記複数のポンプ装置により共有される送風装置を有することを特徴とする請求項１に記載の集合ポンプ装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記貯水ピットの水位に基づいて前記ポンプケーシング内への空気の供給を制御することを特徴とする集合ポンプ装置。
【請求項５】
前記制御装置は、少なくとも１つの前記ポンプ装置に空気注入を行って待機運転をさせるように制御することを特徴とする請求項１に記載の集合ポンプ装置。
【請求項６】
前記制御装置は、待機運転をさせるポンプ装置の選択をポンプ装置の過去の運転履歴に応じて行うことを特徴とする請求項５に記載の集合ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、降雨時の下水への過度の集水を抑制するために貯水ピットに設けられている集合ポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポンプ機場は、大雨時の下水道の溢水を防ぐために、所定の下水の集合箇所に設けられている。すなわち、下水の流入口と流出口とを備えた貯水ピットに、排水用の通常は複数の立形ポンプを配備しておき、貯水ピットの貯水レベルが所定の高さを超えた時にポンプを作動させて河川等へ排水を行うようにしている。
【０００３】
このようなポンプ機場において、従来、先行待機運転という運転方法が採用されている。これは、例えば山間地等で降雨が有って、下流側の都市部の下水道に多量の雨水の流入が予想される場合、流入が始まる前にポンプを始動（空運転）しておき、雨水、汚水等の急激な流入に対して遅滞なく排水を行なうものである。ポンプの作動により、一旦貯水レベルが低下しても、同様にポンプを空運転して、次の流入に備えておく。
【０００４】
図４は、この種の運転を行うポンプ装置の一例を示す図であり、貯水ピット１０に立形のポンプ装置１２Ａが設けられている。これは、吐出エルボ２８の下に吊り下げ管３０、吐出ボウル３２、羽根車ケーシング３４、及び吸込ベルマウス３６を取り付けてなるポンプケーシング１８内に羽根車２２を設置し、羽根車２２を回転駆動することでポンプケーシング１８の吸込側から液体を吸い込んで吐出側から吐き出すように構成されている。吸込ベルマウス３６には、空気供給口３８が設けられ、これに空気供給管５２の一端が取り付けられ、その他端はポンプ装置１２Ａの吸込水位よりも高い位置で開口するようにしている。羽根車２２は、回転軸２０、減速機２４を介してモータ２６に連結され、回転駆動される。
【０００５】
このようなポンプ装置１２Ａにおいて、羽根車２２よりも水面が低い状態で待機運転をすると、羽根車２２は空中で回転し、揚水は行われない空運転となる。貯水ピット１０内に雨水、汚水が流入して羽根車２２まで水位が上昇し、排水運転が始まると、吸込ベルマウス３６内が負圧になり、空気供給管５２の開口から空気が吸込ベルマウス３６内に自動的に吸い込まれ、気水混合運転が行われる。これにより、ポンプ装置１２Ａは負圧による空気の流入量に見合った少ない吐出量で排水運転を行うことができる。
【０００６】
貯水ピット１０の水位が更に上昇すると、吸込ベルマウス３６内の圧力も上昇して正圧となり、空気供給管５２から空気を吸い込まなくなって、ポンプ装置１２Ａは定格運転となる。
排水が進み、貯水ピット１０の水位が低下し、再度負圧になると空気供給管５２の開口から空気が自動的に吸い込まれて気水混合運転が行われる。更に水位が低下すると吸込ベルマウス３６内の水が落下して真空破壊し、ポンプが揚水をしない空運転になる。このような水位変動に伴う排水運転と空運転を繰り返すことにより、待機運転が継続的に行われる。
【０００７】
なお、このような自然な空気供給手段に替えて、特許文献１に示すように、ポンプケーシングの内部に空気を強制的に注入する装置を設けたものが提案されている。これにより、雨水、汚水とともに流入してくるゴミが立形ポンプの吸込ベルマウス３６に設けた空気供給口を塞ぐことが防止され、より安定な稼動が行われる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２６６７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、１つの貯水ピットにこのようなポンプが複数台設置されている場合、複数台分の流量が一度に排水されるので、特に流入量が少ない段階では、貯水ピット内の水位が急激に変動する。その結果、各ポンプが気水混合運転と真空破壊を繰り返し、振動や騒音を発するとともに、全体として動作が不安定となるという問題点があった。
【００１０】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、１つの貯水ピットにポンプ装置が複数台設置されている場合でも、各ポンプ装置の待機運転を容易とし、かつ、各ポンプ装置の揚水と空運転を流入量に見合うように制御して、貯水ピット内の水位を安定化し、全体として動作が安定に維持されるような集合ポンプ装置を提供することにある。
【００１１】
上記問題点を解決するため、請求項１に記載の集合ポンプ装置は、貯水ピットに配置された複数台のポンプ装置を有する集合ポンプ装置であって、前記ポンプ装置は、前記貯水ピット内に垂下したポンプケーシングと、該ポンプケーシング内で回転する羽根車とを有し、さらに、前記ポンプ装置の前記ポンプケーシング内に空気を供給する空気注入装置と、前記空気注入装置からの前記ポンプケーシング内への空気の供給を制御する制御装置とが設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の発明においては、制御装置は、空気注入装置よりポンプケーシングへの空気の供給を制御することにより、各ポンプ装置の送水効率を個別に制御する。空気供給を停止すれば通常の定格運転となり、空気を供給すれば気水混合運転となってそのポンプの揚水量は低減する。さらに空気供給量を増大させることにより、吸込ベルマウス内を真空破壊させ、ポンプ装置を揚水不能にして待機運転をさせることができる。
【００１３】
請求項２に記載の集合ポンプ装置は、請求項１に記載の発明において、前記空気注入装置は、前記ポンプ装置に連動して駆動される個別の送風装置を有することを特徴とする。
請求項３に記載の集合ポンプ装置は、請求項１に記載の発明において、前記空気注入装置は、前記複数のポンプ装置により共有される送風装置を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の集合ポンプ装置は、請求項１に記載の発明において、前記制御装置は、前記貯水ピットの水位に基づいて前記ポンプケーシング内への空気の供給を制御することを特徴とする。
請求項５に記載の集合ポンプ装置は、請求項１に記載の発明において、前記制御装置は、少なくとも１つの前記ポンプ装置に空気注入を行って待機運転をさせるように制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の集合ポンプ装置は、請求項５に記載の発明において、前記制御装置は、待機運転をさせるポンプ装置の選択をポンプ装置の過去の運転履歴に応じて行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１ないし請求項６に記載の発明によれば、各ポンプ装置の送水効率を個別に制御することにより、定格運転、気水混合運転、及び空運転をそれぞれ個別に実行させることができる。したがって、各ポンプ装置装置の揚水量や作動を空運転を流入量に見合うように制御して、貯水ピット内の水位を安定化し、全体として動作が安定に維持されるような集合ポンプ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態の集合ポンプ装置を示す概略断面図である。同図に示すように、この集合ポンプ装置は、貯水ピット１０に複数（ここでは３台）の立形のポンプ装置１２が配置されて構成されている。
【００１８】
各ポンプ装置１２は、図２に示すように、貯水ピット１０を覆う床板１４ａ上に設置されたベース１６ａに取り付けられ、貯水ピット１０内に垂下するポンプケーシング１８と、その内部に配置された垂直な回転軸２０を有する羽根車２２と、上階の床板１４ｂ上のベース１６ｂ上に配置され、回転軸２０に減速機２４を介して連結されてこれを回転駆動するモータ（原動機）２６とを備えている。ポンプケーシング１８は、Ｌ字状の吐出エルボ２８と、その下方（上流側）に順次垂下して接続された吊り下げ管３０、吐出ボウル３２、羽根車ケーシング３４、及び吸込ベルマウス３６とから構成されている。吸込ベルマウス３６には、羽根車２２の下端よりやや下に相当する位置に空気供給口３８が開口して設けられている。吐出エルボ２８の下流側の開口には吐出弁４０が設けられ、その下流側は河川等につながる排水管４２に接続されている。この吐出弁４０は、制御装置４４によって開閉制御可能になっている。
【００１９】
この実施の形態においては、３台のポンプ装置１２に共通に用いられる空気注入装置４６が上階のベース１６ａに設置されている。この空気注入装置４６は、原動機４８により駆動される送風機５０と、送風機５０の吐出口と各ポンプ装置１２の吸込ベルマウス３６に設けた空気供給口３８とを接続する空気供給管５２とによって構成されている。各空気供給管５２の途中にはそれぞれ空気供給弁５４が接続され、これは制御装置４４によってそれぞれ開閉制御が可能になっている。貯水ピット１０にはその水位を測定する水位センサ４３が設けられ、その出力端は制御装置４４に接続され、制御装置４４は水位に基づいて種々のポンプ制御を行うようになっている。
【００２０】
以下、この実施の形態の集合ポンプ装置の運転制御について説明する。
運転開始時の貯水ピット１０内の水位は例えば吸込ベルマウス３６の下端より下にあり、各ポンプ装置１２は停止しているものとする。降雨が有って貯水ピット１０内の水位が上昇すると予測される時、外部より制御装置４４に先行待機運転に入る旨を指示する信号が入力される。制御装置４４においては、予めその時点での各ポンプ装置１２の稼動優先順位が定められている。これは、人間が判断して制御装置４４に入力しておいても良いし、制御装置４４自身が各ポンプ装置１２の運転履歴を参照して判断してもよい。その判断方法は、例えば、前回の作動の際に優先順位が低位であったものを次には優先的に使用するようにして、各ポンプを均等に使用する。
【００２１】
次に、制御装置４４は、先行待機運転指示信号に対応して、稼動優先順位が高いものからいくつかを選んで先行待機運転モードに置く。選択する数は、予想される最終的な使用台数であり、これは先行待機運転指示信号とともに入力される。例えば、３つのポンプ装置１２を仮にポンプＡ、ポンプＢ、ポンプＣとした場合に、稼動優先順位がポンプＡ、ポンプＢ、ポンプＣの順であり、予想台数が２であるとすると、ポンプＡとポンプＢが待機運転となり、ポンプＣは停止状態を継続する。
【００２２】
待機運転開始に際して、制御装置４４は、ポンプＡとポンプＢの吐出弁４０を閉止し、それぞれの空気供給管５２の空気供給弁５４を開として空気注入装置４６の送風機５０を作動させ、さらにポンプＡとポンプＢを作動させる。供給された空気はポンプケーシング１８内の空間を充填して下方の吸込ベルマウス３６の開口端から逃げる。羽根車２２はこの空間内で回転して締切運転（空運転）を行う。水位が上昇して吸込ベルマウス３６の下端に達すると、徐々に空間内の圧力が上昇するが、空間は維持されるので依然として空運転が継続される。
【００２３】
さらに水位が上昇して、所定の揚水開始レベル（例えば、羽根車２２の下端位置であり、レベル１と呼ぶ。）に達すると、制御装置４４は、優先順位１であるポンプＡの吐出弁４０を開放して揚水を開始する。ここではポンプＢの吐出弁４０は閉のままで、空運転を継続する。
【００２４】
ポンプＡでは、吐出弁４０の開度に応じて揚水量が増加するが、空気の供給は継続しているので気水混合運転がなされ、揚水量及びポンプの負荷が急激に増大することはなく、円滑に立ち上げられる。水位がレベル１よりさらに上昇するようであれば、水位センサ４３の信号に基づいて制御装置４４は空気供給弁５４の開度を制御し、空気の供給を徐々に減少させ、さらには完全に停止して定格運転状態にする。水位がさらに上昇して第２のポンプの運転レベル（レベル２と呼ぶ。）に達した場合には、水位センサ４３の信号に基づいて制御装置４４は同様にしてポンプＢを揚水運転に移行させる。
【００２５】
ポンプの稼動数と入水量が見合えば水位はほぼ安定する。入水量の方が多い場合には、さらに追加のポンプＣを起動する。一方、入水量が少ない場合、つまり、１台の排水量より多いが２台の排水量より少ない場合には、ポンプＢの空気供給弁５４を開として空気供給管５２よりポンプケーシング１８内に空気を供給し、気水混合運転状態とする。これにより、ポンプの揚水効率を下げて入水量に見合った排水量とし、水位を安定させることができる。
【００２６】
さらに水位が下がる場合には、例えばレベル１とレベル２の間の所定のレベル２’以下になれば、ポンプＢを待機運転（空運転）状態に戻す。すなわち、水位が下がった状態で空気供給量を増加すると、空気の比率の高い気水混合運転状態となる。さらにポンプＢへの空気供給量を増大し、吸込ベルマウス内を真空破壊させると、ポンプＢが揚水不能となり待機運転状態になる。さらに入水量が減少する場合には、ポンプＡについて同様の制御を行えば良い。
【００２７】
このように、この実施の形態の集合ポンプ装置では、水位の変動に応じて複数のポンプ装置１２の吐出弁４０および図示していない空気抜き弁等を個別に制御することで、複数のポンプ装置は個別に揚水／待機運転を切り換えることができるので、揚水／待機運転の切換えの際の急激な水位変動を抑制でき、待機運転を前提として水位を安定に保つような運転を行うことができる。また、空気の供給を空気供給弁や空気抜き弁等で制御することによりポンプの制御を行うので、水位の変動に応じて揚水、待機を行うポンプを任意に選択できる。したがって、定格の異なるポンプを配置しておき、これを適宜に組み合わせて入水量と適合させるようにすることもできる。また、所定の水位レベルで空気供給量を増加させるように制御し、ポンプの送水効率を低下させることによる揚水量調整も可能なので、調整範囲をより広くすることができる。
【００２８】
上記の実施の形態では、空気注入装置４６を１台として各ポンプ装置１２に共通に用いるようにしたが、これを各ポンプ装置１２毎に個別に設けるようにしてもよい。図３は、このような実施の形態の集合ポンプ装置を示すものである。この実施の形態においては、図１に示す実施の形態と相違する点は、さらに、それぞれの空気注入装置４６の送風機５０ａがポンプ駆動用の原動機４８によって駆動されるようになっている点であり、各送風機５０ａはそれぞれ空気供給弁５４ａを有する空気供給管５２ａによって各ポンプ装置１２の吸込ベルマウス３６の空気供給口３８に連絡している。これにより、空気の供給の制御を個別によりきめ細かく行うことができる。また、空気注入装置４６用の原動機４８を省略して、装置のコンパクト化と省スペース化によりコストを低減することができる。勿論、個別の空気注入装置４６を専用の原動機により駆動するようにしてもよい。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態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。例えば、本発明を適用するポンプの種類・構造は上記各実施の形態のものに限定されるものではなく、他の種々の種類・構造のポンプであってもよい。また、上記実施の形態においては、制御装置４４は、水位センサ４３に基づいて各ポンプ装置１２の制御を行ったが、他のセンサ、例えばポンプケーシング１８内の圧力を測定する圧力センサ等を用いて制御するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の第１の実施の形態の集合ポンプ装置の全体の構成を示す図である。
【図２】図１の実施の形態の要部を示す断面図である。
【図３】この発明の第２の実施の形態の集合ポンプ装置の全体の構成を示す図である。
【図４】従来のポンプ装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  貯水ピット
１２  ポンプ装置
１８  ポンプケーシング
２０  回転軸
２２  羽根車
２６  モータ
３８  空気供給口
４０  吐出弁
４３  水位センサ
４４  制御装置
４６  空気注入装置
５０  送風機
５２  空気供給管
５４  空気供給弁
【図１】
2006250004.tif 000003
【図２】
2006250004.tif 000004
【図３】
2006250004.tif 000005
【図４】
2006250004.tif 000006