(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外水から隔離して水を貯留することが可能な貯留区域を形成する隔壁部と、
外水から水を汲み上げるポンプと、
前記ポンプと接続され前記ポンプが汲み上げた水を前記貯留区域に吐き出す吐出管と、
前記吐出管に設けられた吐出弁と、
一端が前記吐出弁より前記貯留区域側の前記吐出管に接続されるかまたは前記貯留区域に貯留された水に浸かっており、且つ他端が前記貯留区域以外の水に浸かるサイホン管と、
を備え、
前記ポンプが停止した後、前記サイホン管及び前記吐出管に水が満たされた状態で、前記貯留区域の水位が前記貯留区域以外の水の水位を超えて上昇した場合、前記貯留区域の水が前記サイホン管を介して前記貯留区域以外へ排出され、
規定水位まで水が貯留されている受水槽を更に備え、
前記サイホン管の他端が、前記受水槽の水に浸かっており、
前記ポンプが停止した後、前記サイホン管及び前記吐出管に水が満たされた状態で、前記貯留区域の水位が前記規定水位を超えて上昇した場合、前記貯留区域の水が前記サイホン管を介して前記受水槽へ排出され、
前記規定水位は前記受水槽に貯留可能な水面の上限の高さであり、前記受水槽の上面を超えた分の水は前記受水槽の外へ排出される
ポンプシステム。
【請求項２】
前記受水槽に貯留可能な水面の上限の高さが変更可能な水面高変更部を更に備え、
前記サイホン管及び前記吐出管に水が満たされた状態において、前記水面高変更部により前記貯留可能な水面の上限の高さを変更されることによって、前記規定水位が変更される
請求項１に記載のポンプシステム。
【請求項３】
前記水面高変更部は、前記受水槽を構成する側面に設置された、高さ調節可能な堰である
請求項２に記載のポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
実験、競技、養殖等に用いる貯留区域（例えば、ボートレース場など）では、その目的や条件設定の為に、水位を厳密に管理及び設定する必要がある。貯留区域内の水位調整には、通常、水位を上げる為の注水ポンプと、水位を下げる為の排水ポンプが設置されている。しかし、これらの貯留区域を屋外に設置する場合には、雨水の流入等の水位への影響も考慮する必要がある。また、貯留区域内の水位を制御する為の水源確保という観点では、水源が豊富な海が最も効率的であり、貯留区域が海浜地区に設置される場合も多い。
【０００３】
このような場合、貯留区域の水位調整に対しては、水位保持及び微調整を、ある程度閉鎖された条件下で、かつ様々な外的影響を受ける屋外の条件下で行う必要がある。特に、規定水位を保持し続ける必要がある一方、水質確保の為の水の入替も行いながら、長期間に渡る運転が必要となる。これまでは、注水ポンプと排水ポンプを運転して水位保持及び微調整が行われてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−９８０８５号公報
【特許文献２】特開２００６−２３３８６５号公報
【特許文献３】特開２０１３−７９６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、水位の微調整時に、ポンプを運転する必要があるため、エネルギーを多く使いランニングコスト（例えば、電気使用料金、燃料代など）が高くなる問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、貯留区域の水位調整の省エネ性を向上させることを可能とするポンプシステム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】
【０００７】
本発明の第１の態様に係るポンプシステムは、外水から隔離して水を貯留することが可能な貯留区域を形成する隔壁部と、外水から水を汲み上げるポンプと、前記ポンプと接続され前記ポンプが汲み上げた水を前記貯留区域に吐き出す吐出管と、前記吐出管に設けられた吐出弁と、一端が前記吐出弁より前記貯留区域側の前記吐出管に接続されるかまたは前記貯留区域に貯留された水に浸かっており、且つ他端が前記貯留区域以外の水に浸かるサイホン管と、を備え、前記ポンプが停止した後、前記サイホン管及び前記吐出管に水が満たされた状態で、前記貯留区域の水位が前記貯留区域以外の水の水位を超えて上昇した場合、前記貯留区域の水が前記サイホン管を介して前記貯留区域以外へ排出されるポンプシステムである。
【０００８】
これにより、貯留区域の水位が上昇した場合に、ポンプを運転することなく、無動力で貯留区域の水位を減らすことができるので、省エネ性を向上させることができる。
【０００９】
本発明の第２の態様に係るポンプシステムは、第１の態様に係るポンプシステムであって、規定水位まで水が貯留されている受水槽を更に備え、前記サイホン管の他端が、前記受水槽の水に浸かっており、前記ポンプが停止した後、前記サイホン管及び前記吐出管に水が満たされた状態で、前記貯留区域の水位が前記規定水位を超えて上昇した場合、前記貯留区域の水が前記サイホン管を介して前記受水槽へ排出される。
【００１０】
これにより、外水の水位変動とは関係なく、確実にサイホン管の他端が受水槽の水に浸かるので、サイホン管におけるサイホン作用を維持することができる。
【００１１】
本発明の第３の態様に係るポンプシステムは、第２の態様に係るポンプシステムであって、前記規定水位は前記受水槽に貯留可能な水面の上限の高さであり、前記受水槽の上面を超えた分の水は前記受水槽の外へ排出される。
【００１２】
これにより、貯留区域の水が受水槽へ排出されて、水位が受水槽に貯留可能な水面の上限の高さを超えた場合には、その分の水が受水槽の外へ排出される。このため、受水槽の水位が受水槽に貯留可能な水面の上限の高さ、すなわち規定水位に維持されるので、貯留区域の水位が規定水位になるまで水位が下がり続け、貯留区域の水位が規定水位に戻る。従って、貯留区域の水位が一時的に上昇したとしてもサイホン作用により水位上昇分の水が排出されて規定水位に戻るので、貯留区域の水位調整の安定性を向上させることができる。
【００１３】
本発明の第４の態様に係るポンプシステムは、第３の態様に係るポンプシステムであって、前記受水槽に貯留可能な水面の上限の高さが変更可能な水面高変更部を更に備え、前記サイホン管及び前記吐出管に水が満たされた状態において、前記水面高変更部により前記貯留可能な水面の上限の高さを変更されることによって、前記規定水位が変更される。
【００１４】
これにより、貯留区域が維持する水位を変更することができる。
【００１５】
本発明の第５の態様に係るポンプシステムは、第４の態様に係るポンプシステムであって、前記水面高変更部は、前記受水槽を構成する側面に設置された、高さ調節可能な堰である。
【００１６】
これにより、貯留区域が維持する水位を変更することができる。
【００１７】
本発明の第６の態様に係るポンプシステムは、第２〜５のいずれかの態様に係るポンプシステムであって、前記受水槽の水位を検知する水位検知部を備える。
【００１８】
これにより、サイホン作用によって、貯留区域の水位は、受水槽の水位と同じ水位に維持されるので、受水槽の水位を計測することにより、貯留区域の水位を決定することができる。受水槽は、貯留区域とは別に設置されているので、風、ボートあるいはカヌー等の外乱による波立ちが起こらないようにすることが可能であり、貯留区域における波立ちの影響がなく、貯留区域の水位を精度良く決定することができる。
【００１９】
本発明の第７の態様に係るポンプシステムは、第６の態様に係るポンプシステムであって、周囲に報知可能な報知器と、前記水位検知部により検知された水位が、予め決められた下限水位を下回った場合または予め決められた上限水位を超えた場合、前記報知器から報知するよう制御する制御装置と、を更に備える。
【００２０】
これにより、異常な水位下降をポンプシステムの管理者に通知することができる。
【００２１】
本発明の第８の態様に係るポンプシステムは、第１〜７のいずれかの態様に係るポンプシステムであって、前記サイホン管に設けられた逆止弁を更に備え、前記逆止弁は、前記サイホン管の一端から前記サイホン管の他端への水の流れを止める。
【００２２】
これにより、受水槽から貯留区域へ水が戻らないので、波立ちなどの水位の変動が受水槽に伝わらないようにすることができる。このため、受水槽の水面の乱れを抑制することができる。
【００２３】
本発明の第９の態様に係るポンプシステムは、第１〜７のいずれかの態様に係るポンプシステムであって、前記ポンプが停止した後、前記サイホン管及び前記吐出管に水が満たされた状態で、前記貯留区域の水位が前記貯留区域以外の水の水位を下回って下降した場合、前記貯留区域以外の水が前記サイホン管を介して前記貯留区域へ供給される。
【００２４】
これにより、貯留区域の水位が受水槽の水位と同じになるまで上昇するので、貯留区域の水位を回復することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の一態様によれば、貯留区域の水位が上昇した場合に、ポンプを運転することなく、無動力で貯留区域の水位を減らすことができるので、省エネ性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施形態に係るポンプシステム１の概略図である。
【図２】ポンプ運転による注水動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】貯留区域Ｔ１の水位が規定水位より上昇した場合における状態遷移図である。
【図４】貯留区域Ｔ１の水位が規定水位より下降した場合における状態遷移図である。
【図５】制御装置ＣＯＮの動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態に係るポンプシステム２の概略図である。
【図７】ポンプ運転による注水動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】第３の実施形態に係るポンプシステム３の概略図である。
【図９】第１の実施形態の変形例に係るポンプシステム４の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、各実施形態について、図面を参照しながら説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係るポンプシステム１の概略図である。図１に示すように、ポンプシステム１は、外水（例えば、海、川、湖、沼など）から隔離して水を貯留することが可能な貯留区域を形成する隔壁部Ｔ１と、貯留区域の水位を計測する水位計ＷＧとを備える。貯留区域は、例えば、モータボートの競技場の水域、カヌーの競技場の水域、大きな水槽である。
【００２８】
更に、ポンプシステム１は、外水から水を汲み上げるポンプＰと、ポンプＰに接続されポンプＰが汲み上げた水を貯留区域に吐き出す吐出管ＤＰとを備える。更にポンプシステム１は、ポンプＰと吐出管ＤＰとを接続し吐出管ＤＰからポンプＰへの水の逆流を防止する逆止弁ＲＶと、吐出管ＤＰに設けられた吐出弁ＤＶとを備える。ポンプＰが運転時には、矢印Ａ１に示すように外水から水が汲み上げられ、汲み上げられた水がポンプＰと吐出管ＤＰを通って、矢印Ａ２に示すように吐出管ＤＰから貯留区域に排出される。なお、逆止弁ＲＶは必要に応じて付加するものであるから、ポンプシステム１は逆止弁ＲＶを備えてなくてもよい。
【００２９】
更にポンプシステム１は、水を貯留可能な受水槽Ｔ２と、受水槽Ｔ２の水位を検知する水位検知部ＷＤと、一端が吐出弁ＤＶより貯留区域側の吐出管ＤＰに接続され、且つ他端が貯留区域以外の水（ここでは受水槽Ｔ２の水）に浸かるサイホン管ＳＰとを備える。水位検知部ＷＤは、直接水位を計測する水位計であってもよいし、カメラで受水槽Ｔ２を撮像することにより撮像された画像から水位を決定してもよい。
【００３０】
更にポンプシステム１は、サイホン管ＳＰに設けられたサイホン弁ＳＶと、ポンプＰに設けられたサイホンブレーク弁ＳＢＶとを備える。サイホンブレーク弁ＳＢＶは、緊急停止時または非常停止時に弁を開いてサイホン管に空気を混入させることにより、サイホン作用をなくす。本実施形態に係るサイホン弁ＳＶとサイホンブレーク弁ＳＢＶは一例として電動弁であるが、手動弁であってもよい。なお、サイホンブレーク弁ＳＢＶは必要に応じて付加するものであるから、ポンプシステム１はサイホンブレーク弁ＳＢＶを備えてなくてもよい。
【００３１】
更にポンプシステム１は、貯留区域に設けられ開閉可能な開閉装置ＯＣを備える。開閉装置ＯＣは例えば、ゲートまたはバルブなどである。開閉装置ＯＣにより、矢印Ａ３に示すように貯留区域の水を外水に排出することによって貯留区域の水位を調整してもよいし、併用して水位を調節してもよい。なお、開閉装置ＯＣは必要に応じて付加するものであるから、ポンプシステム１は開閉装置ＯＣを備えてなくてもよい。
【００３２】
更にポンプシステム１は、水位計ＷＧ、水位検知部ＷＤ、吐出弁ＤＶ、サイホン弁ＳＶ、及びサイホンブレーク弁ＳＢＶに接続された制御装置ＣＯＮを備える。制御装置ＣＯＮは、これら吐出弁ＤＶ、サイホン弁ＳＶ、及びサイホンブレーク弁ＳＢＶを制御する。更にポンプシステム１は、制御装置ＣＯＮと接続され周囲に報知可能な報知器ＡＬを備える。
【００３３】
更にポンプシステム１は、受水槽Ｔ２に貯留可能な水面の上限の高さが変更可能な水面高変更部（受水槽流出口）ＷＨＣを備える。本実施形態に係る水面高変更部ＷＨＣは、受水槽Ｔ２を構成する側面に設置された、高さ調節可能な堰Ｇである。堰Ｇは、可動ゲートであってもよいし、増減可能な構造物（例えば、角材、板材、パイプなど）であってもよい。可動ゲートは、手動式でも電動式であってもよい。増減可能な構造物であれば、高さを上げたいときには更に構造物を積み重ね、高さを下げたいときには構造物を落とすことができる。
【００３４】
続いて、本実施形態に係るポンプシステム１の動作について説明する。貯留区域は、通常時には、水位が規定水位を維持している。しかし、降雨またはポンプＰの運転が止まらずに過剰に水を汲み上げてしまうオーバーシュート現象などにより、水位が規定水位より上昇する場合がある。
受水槽Ｔ２には、規定水位まで水が貯留されている。また、サイホン管ＳＰ及び吐出管ＤＰに水が満たされた状態において、サイホン作用によって、貯留区域と受水槽Ｔ２の水位が同じになるように、貯留区域と受水槽Ｔ２との間で水が移動する。このため、ポンプＰが停止した後、サイホン管ＳＰ及び吐出管ＤＰに水が満たされた状態で、貯留区域の水位が規定水位（すなわち受水槽Ｔ２の水位）を超えて上昇した場合、貯留区域の水がサイホン管ＳＰを介して受水槽Ｔ２へ排出される。これにより、貯留区域の水位が上昇した場合に、ポンプＰを運転することなく、無動力で貯留区域の水位を減らすことができるので、省エネ性を向上させることができる。また、外水の水位変動とは関係なく、確実にサイホン管ＳＰの他端が受水槽Ｔ２の水に浸かるので、サイホン管ＳＰにおけるサイホン作用を維持することができる。
【００３５】
ここで、貯留区域への雨水等の流入、貯留区域からの漏れ、風、ボートあるいはカヌー等の外乱による波立ち、または潮汐の影響（海浜地区の場合）など、貯留区域の水位に影響を与える外的要因があることが知られている。貯留区域内の容量が大きい場合、これらの外的要因（例えば、波立ち）によって貯留区域内であっても場所によって水位が変わるため、通常の水位計のみで貯留区域の水位変動を監視するだけでは、貯留区域内の水量増減を厳密に検知することが難しい。このため、水位保持の為の流量微調整をバルブや回転速度制御で行う場合、その調整量と水域内の水量増減の間にずれが生じてしまう。これにより、従来、ポンプ発停頻度の増加などが生じ水位調整が安定しないという問題があった。
【００３６】
それに対し、本実施形態に係る規定水位は、受水槽Ｔ２に貯留可能な水面の上限の高さであり、受水槽Ｔ２の上面を超えた分の水は受水槽Ｔ２の外へ排出される。これにより、貯留区域の水が受水槽Ｔ２へ排出されて、水位が受水槽Ｔ２に貯留可能な水面の上限の高さを超えた場合には、その分の水が受水槽Ｔ２の外へ排出される。このため、受水槽Ｔ２の水位が受水槽Ｔ２に貯留可能な水面の上限の高さ、すなわち規定水位に維持されるので、貯留区域の水位が規定水位になるまで水位が下がり続け、貯留区域の水位が規定水位に戻る。従って、貯留区域の水位が一時的に上昇したとしてもサイホン作用により水位上昇分の水が排出されて規定水位に戻るので、貯留区域の水位調整の安定性を向上させることができる。
【００３７】
更に本実施形態では、サイホン管ＳＰ及び吐出管ＤＰに水が満たされた状態において、水面高変更部ＷＨＣにより貯留可能な水面の上限の高さを変更することによって、規定水位が変更される。これにより、貯留区域が維持する水位を変更することができる。上述したように、本実施形態では、水面高変更部ＷＨＣは、受水槽Ｔ２を構成する側面に設置された、高さ調節可能な堰Ｇである。これにより、貯留区域が維持する水位を変更することができる。
【００３８】
更に本実施形態に係るポンプシステム１は、受水槽Ｔ２の水位を検知する水位検知部ＷＤを備える。これにより、サイホン作用によって、貯留区域の水位は、受水槽Ｔ２の水位と同じ水位に維持されるので、受水槽Ｔ２の水位を計測することにより、貯留区域の水位を決定することができる。受水槽Ｔ２は、貯留区域とは別に設置されているので、風、ボートあるいはカヌー等の外乱による波立ちが起こらないようにすることが可能であり、貯留区域における波立ちの影響がなく、貯留区域の水位を精度良く決定することができる。また、波立ちの高さ（例えば、数１０ｃｍ）より小さい所定の高さ（例えば、数ｃｍ）だけ規定水位を上げたい場合であっても、水位検知部ＷＤが検知した精度の高い水位を見ながら、堰Ｇを所定の高さだけ上げることができる。
【００３９】
また、通常時、貯留区域は規定水位を維持しているが、図１の矢印Ａ４に示すように貯留区域から水漏れが発生すること等によって、水位が規定水位より減少する場合がある。この場合、ポンプが停止した後、サイホン管ＳＰ及び吐出管ＤＰに水が満たされた状態で、貯留区域の水位が貯留区域以外（ここでは受水槽Ｔ２）の水の水位を下回って下降した場合、貯留区域以外（ここでは受水槽Ｔ２）の水がサイホン管ＳＰを介して貯留区域へ供給される。これにより、貯留区域の水位が受水槽Ｔ２の水位と同じになるまで上昇するので、貯留区域の水位を回復することができる。
【００４０】
続いて、図２を用いてポンプ運転による注水動作について説明する。図２は、ポンプ運転による注水動作の一例を示すフローチャートである。前提として、吐出弁ＤＶが全閉であり、サイホン弁ＳＶが全閉であり、サイホンプレーク弁ＳＢＶが全閉であるものとして以下説明する。
【００４１】
（ステップＳ１０１）まず、制御装置ＣＯＮは、水位計ＷＧの計測値を用いて、貯留区域の水位が規定水位未満であるか否か判定する。水位が規定水位未満でない場合、制御装置ＣＯＮはそのまま待機する。
【００４２】
（ステップＳ１０２）ステップＳ１０１で水位が規定水位未満であると判定された場合、制御装置ＣＯＮは吐出弁ＤＶを全閉から全開に開いて、ポンプＰの運転を開始する。
【００４３】
（ステップＳ１０３）ポンプ運転により外水から貯留区域に注水する。
【００４４】
（ステップＳ１０４）制御装置ＣＯＮは、水位計ＷＧの計測値を用いて、貯留区域の水位が規定水位に到達したか否か判定する。貯留区域の水位が規定水位に到達していない場合、制御装置ＣＯＮはそのまま待機する。
【００４５】
（ステップＳ１０５）ステップＳ１０４で貯留区域の水位が規定水位に到達したと判定された場合、制御装置ＣＯＮはサイホン弁ＳＶを全閉から全開に開いてサイホン管ＳＰを水で満たす。このように、サイホン管ＳＰは、ポンプＰの運転によって水が満たされる。サイホン管ＳＰを水で満たした後に、制御装置ＣＯＮは吐出弁ＤＶを全開から全閉に閉め、ポンプＰを停止する。これにより、注水が完了する。
【００４６】
なお、サイホン弁ＳＶは常時全開状態であってもよい。これにより、サイホン管ＳＰに常時水が流れるので、常時、サイホン管ＳＰを水で満たすことができる。
【００４７】
次に、ポンプＰ停止後のサイホン作用による水位調節について図３及び図４を用いて説明する。前提として、吐出弁ＤＶが全閉であり、サイホン弁ＳＶが全開であり、サイホンプレーク弁ＳＢＶが全閉であるものとして以下説明する。まず、図３を用いて、貯留区域の水位が規定水位より上昇した場合における状態遷移を説明する。
【００４８】
図３は、貯留区域の水位が規定水位より上昇した場合における状態遷移図である。
ポンプＰでの注水完了後、ポンプＰの停止遅れなどによる水位のオーバーシュート、または降雨の発生などの場合を想定する。なお、このような事態は、通常起こることが想定される。
（状態Ｃ１１）まず、貯留区域の水位が規定水位より上昇する。
【００４９】
（状態Ｃ１２）次に、サイホン作用により、貯留区域から受水槽Ｔ２に流水する。
【００５０】
（状態Ｃ１３）次に、貯留区域の水位が規定水位まで減少したら、サイホン作用による流水が停止する。このとき、貯留区域、受水槽Ｔ２ともに規定水位に戻る。これによりサイホン作用による貯留区域の水位の微調整が完了する。
【００５１】
続いて、図４を用いて、貯留区域の水位が規定水位より下降した場合における状態遷移を説明する。図４は、貯留区域の水位が規定水位より下降した場合における状態遷移図である。貯留区域の外への水漏れなどが発生した場合を想定する。なお、このような事態は異常事態である。
【００５２】
（状態Ｃ２１）まず、貯留区域の水位が規定水位より下降する。
【００５３】
（状態Ｃ２２）次に、サイホン作用により受水槽Ｔ２から貯留区域へ流水する。この後、状態Ｃ２３と状態Ｃ２４の二つの状態に分かれる。
【００５４】
（状態Ｃ２３）貯留区域の水位が受水槽Ｔ２の水位まで上昇したら、サイホン作用による流水が停止する。このとき、貯留区域、受水槽Ｔ２ともに規定水位未満である。
【００５５】
（状態Ｃ２４）受水槽Ｔ２の水が空になると、サイホン作用による流水が停止する。このとき、貯留区域は規定水位未満で、受水槽Ｔ２の水は空である。
【００５６】
（状態Ｃ２５）その後、手動または自動にてポンプＰを運転して、貯留区域、受水槽Ｔ２ともに規定水位にする。
【００５７】
また、図４のように規定水位より下降する場合において、図５に示すように制御装置ＣＯＮは動作する。図５は、制御装置ＣＯＮの動作の一例を示すフローチャートである。
【００５８】
（ステップＳ２０１）まず、制御装置ＣＯＮは、水位検知部ＷＤの計測値を用いて、受水槽Ｔ２の水位が予め決められた下限水位を下回るか否か判定する。受水槽Ｔ２の水位が下限水位を下回らない場合、制御装置ＣＯＮは、そのまま待機する。
【００５９】
（ステップＳ２０２）ステップＳ２０１で受水槽Ｔ２の水位が予め決められた下限水位を下回ると判定された場合、制御装置ＣＯＮは、報知器ＡＬから警報を出すよう報知器ＡＬを制御する。
【００６０】
このように、制御装置ＣＯＮは、水位検知部ＷＤにより検知された水位が、予め決められた下限水位を下回った場合または予め決められた上限水位を超えた場合、報知器ＡＬから報知するよう制御する。これにより、異常な水位下降をポンプシステム１の管理者に通知することができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、サイホン管ＳＰの他端が受水槽Ｔ２の水に浸っているが、外水に浸っていてもよい。これにより、貯留区域の水位を外水の水位に合わせることができる。
【００６２】
以上、第１の実施形態に係るポンプシステム１は、外水から隔離して水を貯留することが可能な貯留区域と、外水から水を汲み上げるポンプＰと、ポンプＰと接続されポンプＰが汲み上げた水を貯留区域に吐き出す吐出管ＤＰと、吐出管ＤＰに設けられた吐出弁ＤＶと、一端が吐出弁ＤＶより貯留区域の吐出管ＤＰに接続され且つ他端が貯留区域以外（ここでは受水槽Ｔ２）の水に浸かるサイホン管ＳＰと、を備える。ポンプＰが停止した後、サイホン管ＳＰ及び吐出管ＤＰに水が満たされた状態で、貯留区域の水位が貯留区域以外の水の水位を超えて上昇した場合、貯留区域の水がサイホン管ＳＰを介して貯留区域以外へ排出される。
【００６３】
これにより、貯留区域の水位が上昇した場合に、ポンプＰを運転することなく、無動力で貯留区域の水位を減らすことができるので、省エネ性を向上させることができる。
【００６４】
＜第２の実施形態＞
続いて第２の実施形態について説明する。第１の実施形態に係るポンプシステム１では、サイホン管ＳＰの一端が吐出弁ＤＶより貯留区域の吐出管ＤＰに接続されていた。それに対し、図６に示すように、第２の実施形態に係るポンプシステム２では、サイホン管ＳＰの一端が貯留区域に貯留された水に浸かっている。図６は、第２の実施形態に係るポンプシステム２の概略図である。図６に示すように、第２の実施形態に係るポンプシステム２は、制御装置ＣＯＮに接続された電動機Ｍと、電動機Ｍの回転軸に連結された真空ポンプＶＰと、真空ポンプＶＰとサイホン管ＳＰとを接続する接続管ＩＰと、接続管ＩＰに設けられ制御装置ＣＯＮに接続された吸気弁ＩＶとを更に備える。このようにして、真空ポンプＶＰは、接続管ＩＰを介してサイホン管ＳＰと接続している。
【００６５】
真空ポンプＶＰの真空引き作用により、貯留区域に貯留された水に浸かっているサイホン管ＳＰの一端から水が吸い上げられ、サイホン管ＳＰに水が満たされる。このように、サイホン管ＳＰは、真空ポンプＶＰの駆動によって水が満たされる。
【００６６】
続いて、図７を用いてポンプ運転による注水動作について説明する。図７は、ポンプ運転による注水動作の一例を示すフローチャートである。前提として、吐出弁ＤＶが全閉であり、吸気弁ＩＶが全閉であり、サイホン弁ＳＶが全閉であり、サイホンプレーク弁ＳＢＶが全閉であるものとして以下説明する。ステップＳ３０１〜Ｓ３０５は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０５と同様であるので、その説明を省略する。
【００６７】
（ステップＳ３０６）ステップＳ３０５の後に、制御装置ＣＯＮは、吸気弁ＩＶを全閉から全開に開く。そして、制御装置ＣＯＮは、電動機Ｍを制御して真空ポンプＶＰを運転させる。
【００６８】
（ステップＳ３０７）次に、サイホン管が満水になったか否か検知する。サイホン管が満水になっていない場合、そのまま待機する。
【００６９】
（ステップＳ３０８）ステップＳ３０７でサイホン管が満水になったことが検知された場合、制御装置ＣＯＮは、吸気弁ＩＶを全開から全閉に閉め、電動機Ｍを制御して真空ポンプＶＰを停止させる。
【００７０】
＜第３の実施形態＞
続いて第３の実施形態について説明する。図８は、第３の実施形態に係るポンプシステム３の概略図である。図８に示すように、第３の実施形態に係るにポンプシステム３は、第１の実施形態に係るポンプシステム１に対して、サイホン管に逆止弁ＲＶ２が更に設けられている点が異なっている。これにより、サイホン管ＳＰの他端（受水槽Ｔ２側）からサイホン管ＳＰの一端（貯留区域側）への水の流れを止める。これにより、受水槽Ｔ２から貯留区域へ水が戻らないので、波立ちなどの水位の変動が受水槽Ｔ２に伝わらないようにすることができる。このため、受水槽の水面の乱れを抑制することができる。
【００７１】
各実施形態において、逆止弁ＲＶが設けられているとしたが、逆止弁ＲＶに限らず、フラップ弁であってもよい。また、場合により、逆止弁ＲＶあるいはフラップ弁は設置しない場合があってもよい。
なお、各実施形態において、外水から貯留区域へ水を注水する注水ポンプの例で説明したが、これに限らず、貯留区域から外水へ水を排出する排水ポンプにも適用可能である。
【００７２】
例えば、図９のように構成してもよい。図９は、第１の実施形態の変形例に係るポンプシステム４の概略図である。図１に比べて、図９に示す第１の実施形態の変形例に係るポンプシステム４は、更に以下の構成を備える。すなわち、ポンプシステム４は更に、貯留区域から水を汲み上げるポンプＰ３と、ポンプＰ３に接続されポンプＰ３が汲み上げた水を外水に吐き出す吐出管ＤＰ３とを備える。更にポンプシステム４は、ポンプＰ３と吐出管ＤＰ３とを接続し吐出管ＤＰ３からポンプＰ３への水の逆流を防止する逆止弁ＲＶ３と、吐出管ＤＰ３に設けられた吐出弁ＤＶ３とを備える。ポンプＰ３が運転時には、矢印Ａ５に示すように貯留区域から水が汲み上げられ、汲み上げられた水がポンプＰ３と吐出管ＤＰ３を通って、矢印Ａ６に示すように吐出管ＤＰ３から外水に排出される。なお、逆止弁ＲＶ３は必要に応じて付加するものであるから、ポンプシステム４は逆止弁ＲＶ３を備えてなくてもよい。
【００７３】
更にポンプシステム４は、水を貯留可能な受水槽Ｔ３と、受水槽Ｔ３の水位を検知する水位検知部ＷＤ３と、一端が吐出弁ＤＶ３より貯留区域側の吐出管ＤＰに接続され、且つ他端が受水槽Ｔ３の水に浸かるサイホン管ＳＰとを備える。水位検知部ＷＤ３は、直接水位を計測する水位計であってもよいし、カメラで受水槽Ｔ３を撮像することにより撮像された画像から水位を決定してもよい。
更にポンプシステム４は、サイホン管ＳＰ３に設けられたサイホン弁ＳＶ３を備える。ここでサイホン弁ＳＶ３は一例として電動弁であるが、手動弁であってもよい。
【００７４】
更にポンプシステム４は、受水槽Ｔ３に貯留可能な水面の上限の高さが変更可能な水面高変更部（受水槽流出口）ＷＨＣ３を備える。本実施形態に係る水面高変更部ＷＨＣ３は、受水槽Ｔ３を構成する側面に設置された、高さ調節可能な堰Ｇ３である。堰Ｇ３は、可動ゲートであってもよいし、増減可能な構造物（例えば、角材、板材、パイプなど）であってもよい。可動ゲートは、手動式でも電動式であってもよい。増減可能な構造物であれば、高さを上げたいときには更に構造物を積み重ね、高さを下げたいときには構造物を落とすことができる。
【００７５】
続いて、ポンプシステム４のサイホン管ＳＰ３におけるサイホン作用について説明する。受水槽Ｔ３には、規定水位まで水が貯留されている。また、サイホン管ＳＰ３及び吐出管ＤＰ３に水が満たされた状態において、サイホン作用によって、貯留区域と受水槽Ｔ３の水位が同じになるように、貯留区域と受水槽Ｔ３との間で水が移動する。このため、ポンプＰ３が停止した後、サイホン管ＳＰ３及び吐出管ＤＰ３に水が満たされた状態で、貯留区域の水位が規定水位（すなわち受水槽Ｔ３の水位）を超えて上昇した場合、貯留区域の水がサイホン管ＳＰ３を介して受水槽Ｔ３へ排出される。これにより、貯留区域の水位が上昇した場合に、ポンプＰ３を運転することなく、無動力で貯留区域の水位を減らすことができるので、省エネ性を向上させることができる。また、外水の水位変動とは関係なく、確実にサイホン管ＳＰ３の他端が受水槽Ｔ３の水に浸かるので、サイホン管ＳＰ３におけるサイホン作用を維持することができる。
【００７６】
本変形例に係る規定水位は、受水槽Ｔ２及び受水槽Ｔ３に貯留可能な水面の上限の高さであり、受水槽Ｔ２及び受水槽Ｔ３の上面を超えた分の水は受水槽Ｔ２及び受水槽Ｔ３の外へ排出される。これにより、貯留区域の水が受水槽Ｔ２及び受水槽Ｔ３へ排出されて、水位が受水槽Ｔ２及び受水槽Ｔ３に貯留可能な水面の上限の高さを超えた場合には、その分の水が受水槽Ｔ２及び受水槽Ｔ３の外へ排出される。このため、受水槽Ｔ２及び受水槽Ｔ３の水位が受水槽Ｔ２及び受水槽Ｔ３に貯留可能な水面の上限の高さ、すなわち規定水位に維持されるので、貯留区域の水位が規定水位になるまで水位が下がり続け、貯留区域の水位が規定水位に戻る。従って、貯留区域の水位が一時的に上昇したとしてもサイホン作用により水位上昇分の水が排出されて規定水位に戻るので、貯留区域の水位調整の安定性を向上させることができる。
【００７７】
更に本変形例では、サイホン管ＳＰ及び吐出管ＤＰに水が満たされ且つサイホン管ＳＰ３及び吐出管ＤＰ３に水が満たされた状態において、水面高変更部ＷＨＣ及び水面高変更部ＷＨＣ３により貯留可能な水面の上限の高さを別の同じ高さに変更することによって、規定水位が変更される。これにより、貯留区域が維持する水位を変更することができる。
【００７８】
更に本変形例に係るポンプシステム４は、受水槽Ｔ３の水位を検知する水位検知部ＷＤ３を備える。これにより、サイホン作用によって、貯留区域の水位は、受水槽Ｔ３の水位と同じ水位に維持されるので、受水槽Ｔ３の水位を計測することにより、貯留区域の水位を決定することができる。受水槽Ｔ３は、貯留区域とは別に設置されているので、風、ボートあるいはカヌー等の外乱による波立ちが起こらないようにすることが可能であり、貯留区域における波立ちの影響がなく、貯留区域の水位を精度良く決定することができる。また、波立ちの高さ（例えば、数１０ｃｍ）より小さい所定の高さ（例えば、数ｃｍ）だけ規定水位を上げたい場合であっても、水位検知部ＷＤ３が検知した精度の高い水位を見ながら、堰Ｇ３を所定の高さだけ上げることができる。
【００７９】
また、通常時、貯留区域は規定水位を維持しているが、図９の矢印Ａ４に示すように貯留区域から水漏れが発生すること等によって、水位が規定水位より減少する場合がある。この場合、ポンプが停止した後、サイホン管ＳＰ及び吐出管ＤＰに水が満たされた状態且つサイホン管ＳＰ３及び吐出管ＤＰ３に水が満たされた状態で、貯留区域の水位が受水槽Ｔ２及び受水槽Ｔ３の水位を下回って下降した場合、受水槽Ｔ２及び受水槽Ｔ３の水がそれぞれサイホン管ＳＰ２及びサイホン管ＳＰ３を介して貯留区域へ供給される。これにより、貯留区域の水位が受水槽Ｔ２及び受水槽Ｔ３の水位と同じになるまで上昇するので、貯留区域の水位を回復することができるとともに、受水槽Ｔ２及び受水槽Ｔ３の両方から水が供給されるので、第１の実施形態よりも水位回復にかかる時間を短縮することができる。
【００８０】
以上、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１、２、３、４：ポンプシステム、Ｔ１：隔壁部、ＷＧ：水位計、Ｐ、Ｐ３：ポンプ、ＤＰ、ＤＰ３：吐出管、ＲＶ、ＲＶ２、ＲＶ３：逆止弁、ＤＶ：吐出弁、Ｔ２、Ｔ３：受水槽、ＷＤ、ＷＤ３：水位検知部、ＳＰ、ＳＰ３：サイホン管、ＳＶ、ＳＶ３：サイホン弁、ＳＢＶ：サイホンブレーク弁、ＯＣ：開閉装置、ＣＯＮ：制御装置、ＡＬ：報知器、ＷＨＣ、ＷＨＣ３：水面高変更部（受水槽流出口）、Ｇ：堰、Ｍ：電動機、ＶＰ：真空ポンプ、ＩＰ：接続管、ＩＶ：吸気弁
【図１】
0006634307.tif 000002
【図２】
0006634307.tif 000003
【図３】
0006634307.tif 000004
【図４】
0006634307.tif 000005
【図５】
0006634307.tif 000006
【図６】
0006634307.tif 000007
【図７】
0006634307.tif 000008
【図８】
0006634307.tif 000009
【図９】
0006634307.tif 000010