(57)【要約】【課題】ポンプ機場のコンパクト化と信頼性の向上とを同時に実現させる地下排水ポンプ設備を提供する。【解決手段】地下排水ポンプ設備は、第１吐出ケーシング内流路および第２吐出ケーシング内流路を有する吐出ケーシングと、吸込ケーシングと吐出ケーシングとの間に配置された羽根車と、を備える。吸込ケーシングは吸込流路に接続されている。第１吐出ケーシング内流路には第１吐出流路が接続され、第２吐出ケーシング内流路には第２吐出流路が接続されている。第１吐出流路の全幅と第２吐出流路の全幅の和は、吸込流路の全幅以下である。第１吐出流路と第２吐出流路との間には、第１吐出流路と第２吐出流路とを接続するバイパス流路が設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１吐出ケーシング内流路および第２吐出ケーシング内流路を有する吐出ケーシングと、
吸込ケーシングと前記吐出ケーシングとの間に鉛直方向に配置された羽根車と、
を備え、
前記吸込ケーシングは吸込流路に接続されており、
前記第１吐出ケーシング内流路には第１吐出流路が接続され、前記第２吐出ケーシング内流路には第２吐出流路が接続されており、
前記第１吐出流路の全幅と前記第２吐出流路の全幅の和は、前記吸込流路の全幅以下であり、
前記第１吐出流路と前記第２吐出流路との間には、前記第１吐出流路と前記第２吐出流路とを接続するバイパス流路が設けられている
ことを特徴とする地下排水ポンプ設備。
【請求項２】
前記吐出ケーシングは、ボリュートタイプであり、
前記第１吐出ケーシング内流路は、第１舌端を有し、
前記第２吐出ケーシング内流路は、第２舌端を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の地下排水ポンプ設備。
【請求項３】
前記第２吐出ケーシング内流路の第２舌端は、前記第１吐出ケーシング内流路の第１舌端と羽根車の回転中心とを通る直線からずれて配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の地下排水ポンプ設備。
【請求項４】
前記羽根車は斜流羽根を有し、
前記斜流羽根は、前記第１吐出ケーシング内流路の第１舌端及び第２吐出ケーシング内流路の第２舌端から軸方向に離れて配置されている
ことを特徴とする請求項２または３に記載の地下排水ポンプ設備。
【請求項５】
前記吸込流路の上流側のポンプ井と吸水槽との間には、開閉可能な流入ゲート又は弁が設けられており、
前記第１吐出流路および第２吐出流路のうち前記バイパス流路の下流側には、開閉可能な吐出ゲート又は弁がそれぞれ設けられており、
前記吐出流路の上方には、第１管理運転水路および第２管理運転水路が設けられており、
前記第１吐出流路および第２吐出流路は、それぞれ、前記バイパス流路と前記吐出ゲート又は弁との間に形成された上部開口を介して前記第１管理運転水路に連通されており、
前記第１管理運転水路と前記第２管理運転水路との間には、管理運転時のポンプの運転点を正常運転範囲に調整するための管理運転用越流堰と、開閉可能な管理運転ゲート又は弁とが設けられており、
前記第２管理運転水路は、前記ポンプ井に連通されている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の地下排水ポンプ設備。
【請求項６】
運転モードに応じて前記流入ゲート又は弁、吐出ゲート又は弁および管理運転ゲート又は弁を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、通常排水モードでは、前記流入ゲート又は弁および吐出ゲート又は弁を開状態にし、前記管理ゲート又は弁を閉状態にし、管理運転モードでは、前記流入ゲート又は弁および吐出ゲート又は弁を閉状態にし、前記管理ゲート又は弁を開状態にする
ことを特徴とする請求項５に記載の地下排水ポンプ設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下排水ポンプ設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、都市型洪水対策として計画されるポンプ機場は、大容量・高揚程化の傾向にある。機場の大型化に伴うコストアップを低減するためには、ポンプをコンパクト化することが重要である。
【０００３】
このポンプのコンパクト化のためには、吸込流路断面積の縮小（流れの高速化）が必要であるが、流れの高速化に伴う渦の発生が懸念される。
【０００４】
この点に関して、本件出願人は、特許文献１において、渦の発生を防止する技術を提案し、吸込流路の高速化（コンパクト化）を可能としている。
【０００５】
一方、吸込流路がコンパクト化されても、吐出流路も縮小されないことには、ポンプ機場全体のコンパクト化は図られず、土木費などの費用の低減は従来と変わらない。
【０００６】
また、ポンプ機場のコンパクト化だけに注目するのではなく、同時に、信頼性の確保および向上、ならびに運用面に関する配慮がなされることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−９３７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたものである。本発明の目的は、ポンプ機場のコンパクト化と信頼性の向上とを同時に実現させる地下排水ポンプ設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による地下排水ポンプ設備は、
第１吐出ケーシング内流路および第２吐出ケーシング内流路を有する吐出ケーシングと、
吸込ケーシングと前記吐出ケーシングとの間に鉛直方向に配置された羽根車と、
を備え、
前記吸込ケーシングは吸込流路に接続されており、
前記第１吐出ケーシング内流路には第１吐出流路が接続され、前記第２吐出ケーシング内流路には第２吐出流路が接続されており、
前記第１吐出流路の全幅と前記第２吐出流路の全幅の和は、前記吸込流路の全幅以下であり、
前記第１吐出流路と前記第２吐出流路との間には、前記第１吐出流路と前記第２吐出流路とを接続するバイパス流路が設けられている。
【００１０】
本発明によれば、第１吐出流路の全幅と第２吐出流路の全幅の和が吸込流路の全幅以下であるから、ポンプ据付けに必要なポンプ据付必要幅が吸込流路の全幅より大きくなることがない。したがって、複数のポンプ設備が隣り合って配設されたポンプ機場において、ポンプ設備１台が占める平面スペースが低減され、コンパクトで経済性の良いポンプ機場（土木建築躯体）を実現することができる。また、第１吐出流路と第２吐出流路とを接続するバイパス流路が設けられているため、たとえばバイパス流路より下流側の第１吐出流路の付帯設備（吐出ゲートや槽内クーラなど）に故障が生じた場合や整備（メンテナンス）が必要な場合に、第１吐出流路の故障箇所に角落しなどで止水を行うことで、ポンプの運転を停止することなく第２吐出流路からの排水が可能となり、ポンプ設備としての信頼性が向上する。
【００１１】
本発明による地下排水ポンプ設備において、
前記吐出ケーシングは、ボリュートタイプであり、
前記第１吐出ケーシング内流路は、第１舌端を有し、
前記第２吐出ケーシング内流路は、第２舌端を有してもよい。
【００１２】
本発明による地下排水ポンプ設備において、
前記第２吐出ケーシング内流路の第２舌端は、前記第１吐出ケーシング内流路の第１舌端と羽根車の回転中心とを通る直線からずれて配置されていてもよい。
【００１３】
このような態様によれば、第１吐出ケーシング内流路の第１舌端と第２吐出ケーシング内流路の第２舌端とが羽根車の回転中心を中心として非対称に配置されており、羽根車の羽根枚数が偶数であっても、第１吐出ケーシング内流路の第１舌端と第２吐出ケーシング内流路の第２舌端とを羽根が同時に通過しないようになる。これにより、羽根車の羽根枚数に制約を設けることなく、搬送流体の圧力脈動を効果的に低減することができる。そのため、必要な全揚程および流量を満たす最適な羽根枚数の羽根車を採用することが可能となり、本来のポンプ性能である運転点（最高効率点）にてポンプを運転することができる。
【００１４】
本発明による地下排水ポンプ設備において、
前記羽根車は斜流羽根を有し、
前記斜流羽根は、前記第１吐出ケーシング内流路の第１舌端及び第２吐出ケーシング内流路の第２舌端から軸方向に離れて配置されていてもよい。
【００１５】
このような態様によれば、羽根車の羽根が第１舌端及び第２舌端を横切るような運転・流れが無くなるため、圧力脈動による振動の発生を効果的に防止することができ、ポンプ設備としての信頼性がさらに向上する。
【００１６】
本発明による地下排水ポンプ設備において、
前記吸込流路の上流側のポンプ井と吸水槽との間には、開閉可能な流入ゲート又は弁が設けられており、
前記第１吐出流路および第２吐出流路のうち前記バイパス流路の下流側には、開閉可能な吐出ゲート又は弁がそれぞれ設けられており、
前記吐出流路の上方には、第１管理運転水路および第２管理運転水路が設けられており、
前記第１吐出流路および第２吐出流路は、それぞれ、前記バイパス流路と前記吐出ゲート又は弁との間に形成された上部開口を介して前記第１管理運転水路に連通されており、
前記第１管理運転水路と前記第２管理運転水路との間には、管理運転時のポンプの運転点を正常運転範囲に調整するための管理運転用越流堰と、開閉可能な管理運転ゲート又は弁とが設けられており、
前記第２管理運転水路は、前記ポンプ井に連通されていてもよい。
【００１７】
このような態様によれば、流入ゲート又は弁および吐出ゲート又は弁を閉状態にし、管理ゲート又は弁を開状態にすることで、実排水を伴う管理運転を安定的に実施することができる。したがって、ポンプ機場のコンパクト化および信頼性の向上と同時に、運用面への配慮も実現することができる。
【００１８】
本発明による地下排水ポンプ設備において、
運転モードに応じて前記流入ゲート又は弁、吐出ゲート又は弁および管理運転ゲート又は弁を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、通常排水モードでは、前記流入ゲート又は弁および吐出ゲート又は弁を開状態にし、前記管理ゲート又は弁を閉状態にし、管理運転モードでは、前記流入ゲート又は弁および吐出ゲート又は弁を閉状態にし、前記管理ゲート又は弁を開状態にしてもよい。
【００１９】
このような態様によれば、通常排水と管理運転とを容易に切り替えることができる。
【００２０】
本発明による地下排水ポンプ設備において、
前記ボリュートケーシングは、金属ケーシングの回りがコンクリートで固められたコンクリートケーシング構造を有してもよい。
【００２１】
このような態様によれば、ケーシングがコンクリートにより土木建築躯体と一体化され、個々の吐出流路の圧力脈動による機器の振動を抑制できる。これにより、振動による機器の損傷・故障の発生が防止され、高い信頼性を実現できる。
【００２２】
本発明による地下排水ポンプ設備において、
前記第１吐出流路の第１吐出口及び前記第２吐出流路の第２吐出口はそれぞれ、円形状を有してもよい。
【００２３】
このような態様によれば、円形状の断面を有する元々の吐出流路が仕切壁により分割されているだけの構成（半円形状の断面を有する第１吐出口及び第２吐出口が仕切壁を共有して互いに隣接している構成）に比べて、流れの形状損失を小さくできる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ポンプ機場のコンパクト化と信頼性の向上とを同時に実現させる地下排水ポンプ設備を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、一実施の形態による地下排水ポンプ設備を備えたポンプ機場の構造を示す平面図である。
【図２】図２は、一実施の形態による地下排水ポンプ設備の縦断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図２に示す地下排水ポンプ設備の羽根車の周囲を拡大して示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、主ポンプ１０の構成の一例を説明するための平面図である。
【図４】図４は、図１に対応する図面であって、管理運転時の水流を説明するための平面図である。
【図５】図５は、図２に対応する図面であって、管理運転時の水流を説明するための縦断面図である。
【図６】図６は、図１に対応する図面であって、片側水路故障時の水流を説明するための平面図である。
【図７】図７は、第１吐出流路及び第２吐出流路の吐出口の形状の一例を示す概略図である。
【図８】図８は、円形状の断面を有する元々の吐出流路が仕切壁により分割されているだけの比較例を示す概略図である。
【図９】図９は、第１吐出流路及び第２吐出流路の吐出口の形状の別例を示す概略図である。
【図１０】図１０は、一実施の形態の一変形例に係る地下排水ポンプ設備を備えたポンプ機場の構造を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示の理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００２７】
また、後述する実施の形態の記載および図面の開示は、特許請求の範囲に記載された発明を説明するための一例に過ぎず、上述した実施の形態または図面の開示によって特許請求の範囲に記載された発明が限定されることはない。各実施の形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
【００２８】
本明細書において、「ポンプ機場」とは、１または複数のポンプ設備、機場本体、機場上屋で構成される施設をいう。また、「ポンプ設備」とは、ポンプ機場に設置される主ポンプ設備、主ポンプ駆動設備、系統機器設備、電源設備、監視操作制御設備、除塵設備および付属設備により構成される設備をいう。
【００２９】
図１は、一実施の形態による地下排水ポンプ設備を備えたポンプ機場の構造を示す平面図である。図２は、一実施の形態による地下排水ポンプ設備の縦断面図である。図３Ａは、図２に示す地下排水ポンプ設備の羽根車の周囲を拡大して示す図である。
【００３０】
図１に示すように、ポンプ機場１は、１または複数（図示された例では２つ）の地下排水ポンプ設備１０ａ、１０ｂを備えている。複数の地下排水ポンプ設備１０ａ、１０ｂは、流水方向に対して直交する向き（図１における上下方向）に隣り合うように並んで配置されている。
【００３１】
複数の地下排水ポンプ設備１０ａ、１０ｂの構造は互いに同様であり、以下では、符号１０ａの地下排水ポンプの構造を代表して説明する。
【００３２】
図２に示すように、地下排水ポンプ設備１０ａは、主ポンプ１０と、減速機２と、原動機３とを備えている。図示された例では、主ポンプ１０は、立軸斜流渦巻ポンプである。減速機２と原動機３とは原動機室又は水路上部に互いに隣接して設置されており、主ポンプ１０は減速機２の下方に設置されている。
【００３３】
原動機３としては、例えばディーゼルエンジンが用いられる。原動機３は、主ポンプ１０の主軸１７に減速機２を介して接続されている。減速機２は、原動機３が出力する回転動力を主ポンプ１０の主軸１７に伝達するようになっている。
【００３４】
図３Ａに示すように、主ポンプ１０は、ケーシング１１と、ケーシング１１内に配置された羽根車１４と、を有している。羽根車１４は、主軸１７の下端部に同軸に固定されており、原動機３からの回転動力により、主軸１７と羽根車１４とは一体に回転されるようになっている。
【００３５】
本実施の形態におけるケーシング１１は、吸込流路１２に接続される吸込ケーシング１１ａと、吸込ケーシング１１ａの上方に一体に設けられた吐出ケーシング１１ｂを有し、吐出ケーシング１１ｂは吐出流路１３に接続されている。吐出ケーシング１１ｂはボリュートケーシングである。羽根車１４は、吸込ケーシング１１ａと吐出ケーシング１１ｂとの間に鉛直方向に配置されている。
【００３６】
図３Ｂは、主ポンプ１０の構成の一例を説明するための平面図である。図３Ｂに示すように、本実施の形態における吐出ケーシング１１ｂは、ボリュートタイプである。吐出ケーシング１１ｂ内には、羽根車１４の周りに第１吐出ケーシング内流路５０ａ及び第２吐出ケーシング内流路５０ｂを形成するように仕切壁１５が設けられている。仕切壁１５は、吐出ケーシング１１ｂ内の元々の流路（すなわち吐出ケーシング内流路５０）の途中から当該元々の流路（吐出ケーシング内流路５０）を２つに分離するように、流れ方向に沿って延ばされており、第１吐出ケーシング内流路５０ａと第２吐出ケーシング内流路５０ｂとは、仕切壁１５の下流側端部の分岐点１５ａにおいて分岐されている。第１吐出ケーシング内流路５０ａは、第１舌端５１ａを有し、第２吐出ケーシング内流路５０ｂは、第２舌端５１ｂを有している。
【００３７】
図３Ｂに示すように、仕切壁１５によって形成される第１吐出流路１３ａの上流側部分と第２吐出流路１３ｂの上流側部分とは、羽根車１４の回転中心に対して回転対称となっている。
【００３８】
本実施の形態では、第２吐出ケーシング内流路５０ｂの第２舌端５１ｂは、第１吐出ケーシング内流路５０ａの第１舌端５１ａと羽根車１４の回転中心とを通る直線Ｌ１から、所定角度θずれて配置されている。すなわち、第１吐出ケーシング内流路５０ａの第１舌端５１ａと第２吐出ケーシング内流路５０ｂの第２舌端５１ｂとは、羽根車１４の回転中心を中心として非対称に配置されている。これにより、羽根車１４の羽根枚数が偶数であっても、第１吐出ケーシング内流路５０ａの第１舌端５１ａと第２吐出ケーシング内流路５０ｂの第２舌端５１ｂとを羽根１４ａが同時に通過しないようになっている。
【００３９】
図示された例では、仕切壁１５の上流側端部（すなわち、第２吐出ケーシング内流路５０ｂの第２舌端５１ｂ）のずれの角度θは、羽根車１４の羽根１４ａの外側端部の回転方向の長さに相当する位相角（通常３°〜４°）以上の大きさで設計されている。言い換えれば、仕切壁１５の上流側端部（すなわち、第２吐出ケーシング内流路５０ｂの第２舌端５１ｂ）は、第１吐出ケーシング内流路５０ａの第１舌端５１ａと羽根車１４の回転中心とを通る直線Ｌ１から、羽根車１４の羽根１４ａの外側端部の回転方向の長さに相当する位相角以上ずれて配置されている。この場合、図３Ｂに示すように羽根車１４の羽根枚数が偶数であっても、第１吐出ケーシング内流路５０ａの第１舌端５１ａを羽根１４ａが通過し終えた後に、第２吐出ケーシング内流路５０ｂの第２舌端５１ａを羽根１４ａが通過し始めることになり、すなわち、第１吐出ケーシング内流路５０ａの第１舌端５１ａを羽根１４ａが通過する時間帯と、第２吐出ケーシング内流路５０ｂの第２舌端５１ｂを羽根１４ａが通過する時間帯と、が重なることを確実に回避することができる。
【００４０】
図３Ｂに示すように、本実施の形態では、仕切壁１５の上流側端部（すなわち、第２吐出ケーシング内流路５０ｂの第２舌端５１ｂ）は、第１吐出ケーシング内流路５０ａの第１舌端５１ａと羽根車１４の回転中心とを通る直線Ｌ１から、羽根車１４の回転方向前方側（図３Ｂにおける時計回り側）にずれて配置されている。この場合、仕切壁１５の上流側端部（すなわち、第２吐出ケーシング内流路５０ｂの第２舌端５１ｂ）が羽根車１４の回転方向後方側（図３Ｂにおける反時計回り側）にずれて配置されている態様に比べて、仕切壁１５の流れ方向の長さが短く設計されるため、仕切壁１５の影響による搬送流体の圧力損失が低減され、ポンプの運転効率を一層向上させることができる。
【００４１】
本実施の形態では、ケーシング１１は、金属ケーシングの回りがコンクリートで固められたコンクリートケーシング構造を有している。これにより、ケーシング１１がコンクリートにより土木建築躯体と一体化され、個々の吐出ケーシング内流路５０ａ、５０ｂの圧力脈動による機器の振動が効果的に抑制され得る。
【００４２】
図示された例では、吸込ケーシング１１ａの上部には、主軸１７と同軸状に流入口１１ｃが開口されており、吐出ケーシング１１ｂの底部は、吸込ケーシング１１ａの流入口１１ｃに連通されるように構成されている。図３Ａに示すように、羽根車１４は、流入口１１ｃの内側に配置されている。
【００４３】
本実施の形態では、羽根車１４は斜流羽根車であり、羽根１４ａは斜流羽根である。図３Ａに示すように、斜流羽根１４ａは、第１吐出ケーシング内流路５０ａの第１舌端５１ａ及び第２吐出ケーシング内流路５０ｂの第２舌端５１ｂから軸方向に離れて配置されている。より詳しくは、斜流羽根１４ａの先端（外側端部）の吐出側端部（図３Ａにおける上端）は、第１吐出ケーシング内流路５０ａの第１舌端５１ａ及び第２吐出ケーシング内流路５０ｂの第２舌端５１ｂの吸込側端部（図３Ａにおける下端）よりも吸込側（図３Ａにおける下方）に離れて位置決めされている。
【００４４】
流体脈動は、主に、ポンプ運転中に羽根１４ａの端面が吐出ケーシング内流路５０の舌端を横切るときに発生するが、本実施の形態では、軸方向に揚水を流すことができる斜流羽根が用いられ、羽根１４ａの位置が吐出ケーシング内流路５０の舌端とは干渉しない吸込側に離れて配置されているため、羽根１４ａが舌端を横切る運転・流れが無くなり、圧力脈動がさらに抑制されるようになっている。
【００４５】
なお、図示された例では、吸込ケーシング１１ａの形状がベント型であるが、これに限定されず、カサ型であってもよい。
【００４６】
図１に示すように、吸込ケーシング１１ａが接続される吸込流路１２は、羽根車１４の回転中心を通るように水平に延びる中心軸線Ｌを有している。また、吸込流路１２は、平面視において先細り形状を有しており、吸込流路１２の吸込口１２ａから吸込ケーシング１１ａへと近づくにつれて流体の流れが速くなるようになっている。
【００４７】
図１に示すように、吐出ケーシング１１ｂの第１吐出ケーシング内流路５０ａには、第１吐出流路１３ａが接続され、第２吐出ケーシング内流路５０ｂには、第２吐出流路１３ｂが接続されている。
【００４８】
本実施の形態では、図１に示すように、第１吐出流路１３ａの全幅Ｗ1と第２吐出流路１３ｂの全幅Ｗ2の和は、吸込流路１２の全幅Ｗ3以下である（Ｗ1＋Ｗ2≦Ｗ3）。第１吐出流路１３ａおよび第２吐出流路１３ｂは、吸込流路１２の吸込口１２ａの一方の幅方向端部を通り中心軸線Ｌと平行な直線と、他方の幅方向端部を通り中心軸線Ｌと平行な直線との間の領域に配設されている。これにより、第１吐出ケーシング内流路５０ａと第２吐出ケーシング内流路５０ｂとが分岐点１５ａにおいて分岐されていても、ポンプ据付けに必要なポンプ据付必要幅が吸込流路１２の全幅Ｗ3より大きくなることがない。したがって、複数のポンプ設備１０ａ、１０ｂが隣り合って配設されたポンプ機場１において、ポンプ設備１台が占める平面スペースが低減され、コンパクトで経済性の良いポンプ機場（土木建築躯体）を実現することができる。
【００４９】
図３Ｂに示すように、本実施の形態では、羽根車１４の回転中心を原点、羽根車１４の回転方向（図３Ｂにおける時計回り）を正方向、搬送流体の吐出方向（図１における左方向）を２７０°とする座標系において、第１吐出ケーシング内流路５０ａの第１舌端５１ａは、２８０°〜３２０°（図示の例では３１５°）の位置に設けられ、第２吐出ケーシング内流路５０ｂの第２舌端５１ｂは、１００°〜１４０°（図示の例では１３５°）の位置に設けられている。
【００５０】
本実施の形態では、図３Ｂに示すように、第１吐出ケーシング内流路５０ａの第１ポンプ吐出口５２ａと第２吐出ケーシング内流路５０ｂの第２ポンプ吐出口５２ｂとは、吸込流路１２の中心軸線Ｌに対して互いに逆側に配設されている。
したがって、第１ポンプ吐出口５２ａに接続された第１吐出流路１３ａおよび第２ポンプ吐出口５２ｂに接続された第２吐出流路１３ｂの配設領域として、限られた平面スペースを有効に利用することができ、第１吐出流路１３ａおよび第２吐出流路１３ｂを容易に形成することができる。
【００５１】
図７は、第１吐出ケーシング内流路５０ａの第１ポンプ吐出口５２ａ及び第２吐出ケーシング内流路５０ｂの第２ポンプ吐出口５２ｂの形状の一例を示す概略図である。図７に示すように、本実施の形態では、第１吐出ケーシング内流路５０ａの第１ポンプ吐出口５２ａ及び第２吐出ケーシング内流路５０ｂの第２ポンプ吐出口５２ｂはそれぞれ、円形状を有している。
【００５２】
ところで、図８に示す比較例のように、円形状の断面を有する元々の吐出流路が仕切壁１５２ｃにより分割されているだけの構成（半円形状を有する２つのポンプ吐出口１５２ａ、１５２ｂが仕切壁１５２ｃを間に挟んで互いに隣接している構成）では、個々の吐出流路の断面形状がいびつなため、流れの形状損失が大きくなる。
【００５３】
一方、本実施の形態では、図７に示すように、第１吐出ケーシング内流路５０ａの第１ポンプ吐出口５２ａ及び第２吐出ケーシング内流路５０ｂの第２ポンプ吐出口５２ｂがそれぞれ、円形状を有しているため、図８に示す比較例に比べて、流れの形状損失を小さくすることができる。
【００５４】
なお、第１吐出ケーシング内流路５０ａの第１ポンプ吐出口５２ａおよび第２吐出ケーシング内流路５０ｂの第２ポンプ吐出口５２ｂの形状が円形状であることは必ずしも必須ではなく、たとえば、楕円形状であってもよいし、図９に示すように矩形状であってもよい。
【００５５】
本実施の形態では、図１に示すように、第１吐出流路１３ａと第２吐出流路１３ｂとの間には、第１吐出流路１３ａと第２吐出流路１３ｂとを接続するバイパス流路１６が設けられている。図示された例では、バイパス流路１６は、流水方向に対して直交する向き（図１における上下方向）に延びるように設けられている。バイパス流路１６ａの高さおよび幅は、第１吐出流路１３ａの高さおよび幅Ｗ1または第２吐出流路１３ｂの高さおよび幅Ｗ2と同程度であり、たとえば２ｍ〜４ｍである。
【００５６】
図示された例では、バイパス流路１６の壁と第１吐出流路１３ａの壁との接続部分、およびバイパス流路１６の壁と第２吐出流路１３ｂの壁との接続部分が、それぞれ角張った形状をしているが、これに限定されず、面取りされたり、丸くされたりして（Ｒをつけられて）いてもよい。
【００５７】
図１および図２に示すように、吸込流路１２の上流側のポンプ井３２と吸水槽３１との間には、開閉可能な流入ゲート（又は弁）２２が設けられている。流入ゲート（又は弁）２２が開状態にされると、吸水槽３１からポンプ井３２へと搬送流体が流入され、流入ゲート（又は弁）２２が閉状態にされると、吸水槽３１からポンプ井３２への搬送流体の流入が停止される。
【００５８】
また、第１吐出流路１３ａおよび第２吐出流路１３ｂのうちバイパス流路１６の下流側には、開閉可能な吐出ゲート（又は弁）２３がそれぞれ設けられている。吐出ゲート２３（又は弁）が開状態にされると、第１吐出流路１３ａまたは第２吐出流路１３ｂから吐出水槽３３へと搬送流体が排出され、吐出ゲート（又は弁）２３が閉状態にされると、第１吐出流路１３ａまたは第２吐出流路１３ｂから吐出水槽３３への搬送流体の排出が停止される。
【００５９】
図１および図２に示すように、吐出流路１３の上方には、第１管理運転水路３６および第２管理運転水路３８が設けられている。第１管理運転水路３６および第２管理運転水路３８は、流水方向に対して直交する向き（図１における上下方向）に延びるように設けられている。図示された例では、第１管理運転水路３６は、ポンプ設備１０ａ、１０ｂごとに独立に設けられており、第２管理運転水路３８は、複数のポンプ設備１０ａ、１０ｂに共通に設けられている。
【００６０】
図２に示すように、第１吐出流路１３ａは、バイパス流路１６と吐出ゲート２３との間に形成された上部開口３５を介して第１管理運転水路３６に連通されている。図示は省略するが、同様に、第２吐出流路１３ｂも、バイパス流路１６と吐出ゲート２３との間に形成された上部開口３５を介して第１管理運転水路３６に連通されている。
【００６１】
図示された例では、上部開口３５が形成された吐出流路１３ａ、１３ｂと第１管理運転水路３６とは、常時通水可能となっている。よって、実排水時は、第１管理運転水路３６の水位が上昇するため、ポンプの全揚程に即した水槽高さ（吐出水槽３３と同程度の水槽高さ）を必要とする。第１管理運転水路３６では、吐出水槽３３と同様に、水位変動するため、第１管理運転水路３６の上端部は、大気開放（空気圧縮しない構造）となっている。
【００６２】
図２に示すように、第１管理運転水路３６と第２管理運転水路３８との間には、管理運転時のポンプの運転点を正常運転範囲に調整するための管理運転用越流堰３７と、開閉可能な管理運転ゲート２４とが設けられている。管理運転ゲート２４が開状態にされると、第１管理運転水路３６から管理運転用越流堰３７を超えて第２管理運転水路３８へと搬送流体が流入され、管理運転ゲート２４が閉状態にされると、第１管理運転水路３６から管理運転用越流堰３７を超えて第２管理運転水路３８への搬送流体の流入が停止される。
【００６３】
図１に示すように、第２管理運転水路３８は、ポンプ機場１の幅方向の一方側に流水方向（図１における左右方向）と平行に設けられた第３管理運転水路４１に連通されており、第３管理運転水路４１は、管理運転用開口４２を介してポンプ井３２に連通されている。
【００６４】
なお、図示された例では、第３管理運転水路４１は、ポンプ機場１の幅方向の一方側に流水方向と平行に設けられているが、これに限定されず、ポンプ機場１の幅方向の両側に流水方向と平行に設けられていてもよい。原動機室の床高さにおいて、補機設置スペースが必要となるため、補機設置スペースをポンプ機場１の幅方向の一方側または両側に流水方向と平行に設け、その下に第３管理運転水路４１を設けることにより、土木構造が大きくなることを防止できる。
【００６５】
図２に示すように、地下排水ポンプ設備１０ａは、運転モードに応じて流入ゲート２２、吐出ゲート２３および管理運転ゲート２４を制御する制御部４０をさらに備えている。制御部４０は、たとえばＣＰＵやメモリを備えたコンピュータにより実現され得る。
【００６６】
制御部４０は、通常排水モードでは、図１および図２に示すように、流入ゲート（又は弁）２２および吐出ゲート（又は弁）２３を開状態にし、管理ゲート（又は弁）２４を閉状態にする。また、制御部４０は、管理運転モードでは、図４および図５に示すように、流入ゲート（又は弁）２２および吐出ゲート（又は弁）２３を閉状態にし、管理ゲート（又は弁）２４を開状態にする。
【００６７】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００６８】
通常排水時には、図１および図２に示すように、制御部４０は、流入ゲート（又は弁）２２および吐出ゲート（又は弁）２３を開状態にし、管理ゲート（又は弁）２４を閉状態にする。流入ゲート（又は弁）２２が開状態にされることで、吸水槽３１からポンプ井３２へと搬送流体（雨水または下水）が流入され、ケーシング１１内に搬送流体が充填され、羽根車１４の回転により搬送流体が吐出流路１３側へ押し流される。
【００６９】
本実施の形態では、図３Ａに示すように、羽根車１４が斜流羽根１４ａを有し、斜流羽根１４ａは、第１吐出ケーシング内流路５０ａの第１舌端５１ａおよび第２吐出ケーシング内流路５０ｂの第２舌端５１ｂから軸方向に離れて配置されているため、羽根車１４の羽根１４ａが第１舌端５１ａおよび第２舌端５１ｂを横切るような運転・流れが無くなり、圧力脈動の発生が抑制され得る。
【００７０】
また、図３Ｂに示すように、第１吐出ケーシング内流路５０ａと第２吐出ケーシング内流路５０ｂとが仕切壁１５の下流側端部の分岐点１５ａにおいて分岐されているため、圧力脈動の同期（増長）作用を低減できる。また、一方の吐出ケーシング内流路５０ａの圧力脈動による管路の振動が他方の吐出ケーシング内流路５０ｂの管路には作用しにくいため、管路全体に作用するような大きな振動を抑制できる。
【００７１】
さらに、本実施の形態では、ケーシング１１がコンクリートにより土木建築躯体と一体化されるため、個々の吐出ケーシング内流路５０ａ、５０ｂの圧力脈動による機器の振動も抑制できる。
【００７２】
通常排水時、バイパス流路１６および第１管理運転水路３６は充水されるものの、主流ではない。第１吐出流路１３ａおよび第２吐出流路１３ｂに沿って押し流される搬送流体は、配管吐出口２５ａおよび２５ｂから吐出水槽３３を通って放流水路３４へと排水される。
【００７３】
以上のような通常排水時において、図６に示すように、一方の吐出流路（たとえば第１吐出流路１３ａ）のバイパス流路１６より下流側の付帯設備（吐出ゲート（又は弁）２３や槽内クーラ２１など）に故障が生じた場合や整備（メンテナンス）が必要な場合には、当該一方の吐出流路１３ａの故障箇所に角落しを入れるなどして止水が行われる。
【００７４】
これにより、ポンプの運転を停止しなくても、一方の吐出流路１３ａを流れる搬送流体を、バイパス流路１６を経由して他方の吐出流路（第２吐出流路１３ｂ）の配管吐出口２５ｂから排水することができる。したがって、緊急出水時への対応も可能となり、ポンプ設備としての信頼性が向上する。
【００７５】
ところで、地下排水ポンプ設備１０ａ、１０ｂは、非常用設備であり、年数回程度ある大雨時において確実に排水運転できることが最重要である。その排水運転の確実性、信頼性を確保するためには、月１回程度の実排水管理運転が必要となる。原動機３のみ管理運転を実施したり、実排水を伴わない管理運転（空運転）を実施したりすることも考えられるが、全負荷をかけ、実際の排水運転に限りなく近い状況で管理運転を行うことが最も望ましい。
【００７６】
したがって、本実施の形態では、図４および図５に示すように、管理運転時において、制御部４０は、流入ゲート（又は弁）２２を開状態にして、吸水槽３１からポンプ井３２へと搬送流体を取水した後、流入ゲート（又は弁）２２を閉状態にする。管理運転用水を吸水槽３１から取水できない場合には、流入ゲート（又は弁）２２を閉状態にした状態で、吸水槽３１とは別ルートからポンプ井３２内に管理運転用水を貯留させてもよい。また、制御部４０は、流入ゲート（又は弁）２２を閉状態にするとともに、吐出ゲート（又は弁）２３を閉状態にし、管理ゲート（又は弁）２４を開状態にする。
【００７７】
吐出ゲート（又は弁）２３が閉状態にされることで、第１吐出流路１３ａおよび第２吐出流路１３ｂから吐出水槽３３への搬送流体の排出が停止される。したがって、羽根車１４の回転により、第１吐出流路１３ａおよび第２吐出流路１３ｂに沿って流水方向に押し流される搬送流体は、第１吐出流路１３ａおよび第２吐出流路１３ｂの上部開口３５を通って第１管理運転水路３６へと流入する。
【００７８】
管理運転用ゲート（又は弁）２４が開状態とされているため、第１管理運転水路３６へと流入した搬送流体は、管理運転用越流堰３７を通過して、第２管理運転用水路３８へと流入し、次いで、第３管理運転用水路４１へと流入し、管理運転用開口４２を通ってポンプ井３２へと戻される。
【００７９】
ここで、仮に第１管理運転水路３６と第２管理運転水路３８との間に管理運転用越流堰３７が設けられていない場合、実揚程（吸吐水位差）が無いため、管理運転を実施すると過大流量運転となり、異常振動や原動機過負荷運転などが生じてしまう。吐出弁など弁類がある場合には、弁類で絞り運転を行うことが一般的であるが、ボリュートケーシングを有する地下排水ポンプ設備においては、弁類は設置することができないため、他の対応策が必要である。
【００８０】
これに対し、本実施の形態では、第１管理運転水路３６と第２管理運転水路３８との間に管理運転用越流堰３７が設けられているため、実揚程を作ることができ、管理運転時のポンプの運転点を正常運転範囲に収まるように調整することができる。
【００８１】
なお、管理運転用越流堰３７が設けられていることは必ずしも必須ではなく、たとえば、管理運転用越流堰３７の代わりに、原動機３の回転速度制御を行うことにより、管理運転時のポンプの運転点を正常運転範囲に収まるように調整してもよい。また、管理運転用越流堰３７と原動機３の回転速度制御とを組み合わせて対応してもよい。
【００８２】
以上のような本実施の形態によれば、第１吐出流路１３ａの全幅Ｗ1と第２吐出流路１３ｂの全幅Ｗ2の和が吸込流路１２の全幅Ｗ3以下であるから、ポンプ据付けに必要なポンプ据付必要幅が吸込流路１２の全幅より大きくなることがない。したがって、複数のポンプ設備１０ａ、１０ｂが隣り合って配設されたポンプ機場１において、ポンプ設備１台が占める平面スペースが低減され、コンパクトで経済性の良いポンプ機場（土木建築躯体）を実現することができる。
【００８３】
また、本実施の形態によれば、第１吐出流路１３ａと第２吐出流路１３ｂとを接続するバイパス流路１６が設けられているため、たとえばバイパス流路１６より下流側の第１吐出流路１３ａの付帯設備（吐出ゲート２３や槽内クーラ２１など）に故障が生じた場合や整備（メンテナンス）が必要な場合に、第１吐出流路１３ａの故障箇所に角落しなどで止水を行うことで、ポンプの運転を停止することなく第２吐出流路１３ｂからの排水が可能となり、ポンプ設備としての信頼性が向上する。また、吐出流路１３内部の腐食やごみや貝類などの付着を作業者が点検する際に、第１吐出流路１３ａを点検していた作業者は、流入口１４ｃまで戻らなくても、バイパス流路１６を通って近道することで、第２吐出流路１３ｂへと容易に移動することができ、点検時間を大幅に短縮できる。
【００８４】
また、本実施の形態によれば、羽根車１４が斜流羽根１４ａを有し、斜流羽根１４ａが、第１吐出ケーシング内流路５０ａの第１舌端５１ａ及び第２吐出ケーシング内流路５０ｂの第２舌端５１ｂから軸方向に離れて配置されているため、羽根車１４の羽根１４ａが第１舌端５１ａ及び第２舌端５１ｂを横切るような運転・流れが無くなる。これにより、圧力脈動による振動の発生を効果的に防止することができ、ポンプ設備としての信頼性がさらに向上する。
【００８５】
また、本実施の形態によれば、吐出流路１３の上方には、第１管理運転水路３６および第２管理運転水路３８が設けられており、第１吐出流路１３ａおよび第２吐出流路１３ｂは、それぞれ、バイパス流路１６と吐出ゲート２３との間に形成された上部開口３５を介して第１管理運転水路３６に連通されており、第１管理運転水路３６と第２管理運転水路３８との間には、管理運転時のポンプの運転点を正常運転範囲に調整するための管理運転用越流堰３７が設けられており、第２管理運転水路３８は、ポンプ井３２に連通されているため、流入ゲート（又は弁）２２および吐出ゲート（又は弁）２３を閉状態にし、管理ゲート（又は弁）２４を開状態にすることで、実排水を伴う管理運転を安定的に実施することができる。したがって、ポンプ機場１のコンパクト化および信頼性の向上と同時に、運用面への配慮も実現することができる。
【００８６】
また、本実施の形態によれば、ケーシング１１が金属ケーシングの回りがコンクリートで固められたコンクリートケーシング構造を有しているため、ケーシング１１がコンクリートにより土木建築躯体と一体化され、個々の吐出ケーシング内流路５０ａ、５０ｂの圧力脈動による機器の振動を抑制できる。これにより、振動による機器の損傷・故障の発生が防止され、高い信頼性を実現できる。
【００８７】
また、本実施の形態によれば、第１吐出ケーシング内流路５０ａの第１ポンプ吐出口５２ａおよび第２吐出ケーシング内流路５０ｂの第２ポンプ吐出口５２ｂがそれぞれ円形状を有しているため、円形状の断面を有する元々の吐出流路が仕切壁により分割されているだけの構成（図８に示すような構成）に比べて、流れの形状損失を小さくできる。なお、ポンプ吐出口５２ａ、５２ｂの形状は、円形状に限定されるものではなく、たとえば、楕円形状であってもよいし、図９に示すように矩形状であってもよい。
【００８８】
なお、上述した実施の形態では、第１吐出流路１３ａと第２吐出流路１３ｂとを接続するバイパス流路１６が第１管理運転水路３６とは別個に設けられていたが、これに限定されず、第１管理運転水路３６とは別個のバイパス流路１６を省略して、第１管理運転水路３６をバイパス流路として機能させてもよい。
【００８９】
また、図示された例では、主ポンプ１０は立軸渦巻斜流ポンプであったが、立軸渦巻ポンプであってもよい。
【００９０】
また、上述した実施の形態では、ポンプ吐出口５２ａ、５２ｂが２つの場合について説明されたが、ポンプ吐出口が３つ以上で吐出流路が３つ以上の場合（例えば第１吐出ケーシング内流路５０ａが分岐点１５ａより下流側にて更に分岐されて全部で３つのポンプ吐出口が存在する場合）であっても、上述した実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【００９１】
また、上述した実施の形態では、ボリュートケーシング１１内に１つの仕切壁１５が設けられていて、ボリュート形状を有する２つの吐出ケーシング内流路１３ａ、１３ｂが形成されていたが、これに限定されず、ボリュートケーシング１１内に２つ以上の仕切壁が設けられていて、ボリュート形状を有する３つ以上の吐出ケーシング内流路およびそれらに接続する吐出流路が形成されていてもよい。
【００９２】
また、上述した実施の形態では、吐出ケーシング１１ｂがボリュート形状を有していたが、これに限定されず、図１０に示すように、第１吐出ケーシング内流路５０ａおよび第２吐出ケーシング内流路５０ｂが二股ベント管の形状を有していてもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１      ポンプ機場
２      減速機
３      原動機
１０    ポンプ本体
１０ａ  地下排水ポンプ設備
１０ｂ  地下排水ポンプ設備
１１    ケーシング
１１ａ  吸込ケーシング
１１ｂ  吐出ケーシング
１１ｃ  流入口
１２    吸込流路
１３    吐出流路
１３ａ  第１吐出流路
１３ｂ  第２吐出流路
１４    羽根車
１４ａ  羽根
１５    仕切壁
１５ａ  分岐点
１６    バイパス流路
１７    主軸
２１    槽内クーラ
２２    流入ゲート（又は弁）
２３    吐出ゲート（又は弁）
２４    管理運転用ゲート（又は弁）
３１    吸水槽
３２    ポンプ井
３３    吐出水槽
３４    放流水路
３５    上部開口
３６    第１管理運転水路
３７    管理運転用越流堰
３８    第２管理運転水路
４１    第３管理運転水路
４２    管理運転用開口
５０ａ  第１吐出ケーシング内流路
５０ｂ  第２吐出ケーシング内流路
５１ａ  第１舌部
５１ｂ  第２舌部
５２ａ  第１ポンプ吐出口
５２ｂ  第２ポンプ吐出口
【図１】
2019078206.tif 000003
【図２】
2019078206.tif 000004
【図３Ａ】
2019078206.tif 000005
【図３Ｂ】
2019078206.tif 000006
【図４】
2019078206.tif 000007
【図５】
2019078206.tif 000008
【図６】
2019078206.tif 000009
【図７】
2019078206.tif 000010
【図８】
2019078206.tif 000011
【図９】
2019078206.tif 000012
【図１０】
2019078206.tif 000013