(57)【要約】【課題】煩わしい固形異物の掻き取り除去作業や掻き取り除去された固形異物の排水機場外搬出作業などを全て不要にして、スクリーンの目詰まりを自動的に解消するとともに、固形異物を排水機場外部に圧送することができるスクリーン内蔵型ポンプを提供する。【解決手段】水車ランナーとポンプインペラの双方に共用される羽根車４がポンプ主軸３に取付けられてポンプケーシング５の内部に回転自在に収容され、ポンプケーシング５の内部における羽根車４の直上位置には、環状の固形異物捕捉用のスクリーン１４がポンプケーシング５の内面に固定して設けてある。羽根車４を水車ランナーとして機能させた時にスクリーン１４で固形異物１５を捕捉し、羽根車４をポンプインペラとして機能させた時に前記捕捉されている固形異物１５を逆洗して排出する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水車ランナーとポンプインペラの双方に共用される羽根車が回転軸に同時回転可能に取付けられてポンプケーシングの内部に回転自在に収容され、このポンプケーシングに導入されて前記羽根車を水車ランナーとして回転駆動する動力水の流れ方向で該羽根車の上流位置で前記ポンプケーシングの内部に固形異物捕捉用のスクリーンが設けられていることを特徴とするスクリーン内蔵型ポンプ。
【請求項２】
前記固形異物捕捉用のスクリーンが直接または間接的にポンプケーシングに固定されている請求項１に記載のスクリーン内蔵型ポンプ。
【請求項３】
前記固形異物捕捉用のスクリーンが羽根車と同時に回転するように構成してなる請求項１に記載のスクリーン内蔵型ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリーン内蔵型ポンプに係り、詳しくは、ゴミなどの固形異物が混入している下水または汚水の排水に好適なスクリーン内蔵型ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
汚水中継ポンプ場、マンホールポンプ場、排水ポンプ場などにおいて、ゴミなどの固形異物が混入している下水または汚水をポンプで圧送する場合、固形異物がポンプを通過すると、固形異物によってポンプに「詰まり」を生じる場合があり、「詰まり」が生じた場合には、ポンプの運転を停止した後に煩雑なメンテナンスを行う必要がある。
【０００３】
このため、ゴミなどの固形異物がポンプを通過するのを回避して、ポンプを保護する目的で、ポンプ上流側の吸込流路にスクリーンまたは除塵機を設置し、このスクリーンまたは除塵機によって固形異物を捕捉するように構成したポンプの吸込流路が知られている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００４】
このポンプの吸込流路は、図７に示すように、吸込流路３０、排水ポンプ３１、駆動機および減速機３２、吐出水路３３、スクリーンまたは除塵機３４などを備え、スクリーンまたは除塵機３４で塵片（固形異物）を捕捉することにより、固形異物のポンプ通過を回避してポンプを保護している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０６−２７２２９９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来のポンプの吸込流路において、スクリーン３４を設置したポンプの吸込流路は、除塵機３４を設置したポンプの吸込流路と比較して、構造の簡略化とイニシャルコストおよびランニングコストの削減を図ることができるものの、固形異物によってスクリーン３４に目詰まりが生じやすい。スクリーン３４は目詰まりのままで放置しておくと、スクリーン３４よりも下流側に位置するポンプ井３５への水の流入が妨げられるので、大雨・洪水時などにおいて排水ポンプ３１の排水機能を十分に発揮することができず、排水機場の機能不全を招く可能性がある。このため、スクリーン３４に目詰まりが生じた場合には、人手による固形異物の掻き取り除去作業や、スクリーン３４から掻き取り除去された固形異物をトラックなどの搬送手段によって排水機場の外部に搬出するきわめて煩雑で大掛かりな作業が必要になる。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、煩わしい固形異物の掻き取り除去作業や掻き取り除去された固形異物の排水機場外搬出作業などを全て不要にして、スクリーンの目詰まりを自動的に解消するとともに、固形異物を排水機場外部に圧送することができるスクリーン内蔵型ポンプを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係るスクリーン内蔵型ポンプは、水車ランナーとポンプインペラの双方に共用される羽根車が回転軸に同時回転可能に取付けられてポンプケーシングの内部に回転自在に収容され、このポンプケーシングに導入されて前記羽根車を水車ランナーとして回転駆動する動力水の流れ方向で該羽根車の上流位置で前記ポンプケーシングの内部に固形異物捕捉用のスクリーンが設けられていることを特徴としている。
【０００９】
また、前記固形異物捕捉用のスクリーンは、固定されていてもよい。
【００１０】
さらに、前記固形異物捕捉用のスクリーンは、羽根車と同時回転可能であってもよい。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、ゴミや汚物などの固形異物が混入している下水または汚水は、羽根車を水車ランナーとして回転駆動する動力水としてポンプケーシングに導入される。ポンプケーシングに導入された下水または汚水に混入している固形異物は、ポンプケーシング内で羽根車の上流位置に設けられている固形異物捕捉用のスクリーンに捕捉され、固形異物が捕捉分離された下水または汚水によって羽根車を水車ランナーとして回転駆動して、ポンプケーシングの外部に放出される。
一方、原動機の起動によって回転軸および羽根車を回転させて、羽根車をポンプインペラとして機能させると、前記ポンプケーシングの外部に放出された下水または汚水はポンプケーシングに吸い込まれ、既に固形異物捕捉用のスクリーンに捕捉されている固形異物を逆洗し、逆洗した固形異物を同伴して圧送することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態を示す全体構成図、図２は要部の一例を示す拡大断面図である。
これらの図において、ポンプＰは立軸ポンプによってなり、排水機場１のポンプ井２に設置されている。ポンプＰにおけるポンプ主軸（回転軸）３の下端部には、水車ランナーとポンプインペラの双方に共用される羽根車４が同時回転可能に取付けられてポンプケーシング５の内部に回転自在に収容されている。ポンプケーシング５には、その下側に吸込ベル６が接続され、上側に揚水管７が接続されており、揚水管７の上端部出口は吐出曲管８と弁９を介して排水管１０に接続されている。排水管１０の排水口［（出口）図示省略］は図示されていない排水路に臨んでいる。ポンプ主軸３は、吐出曲管８を水密かつ回転自在に貫通して外部に導出され、図示していない原動機に連結されて回転駆動される。
【００１３】
ゴミなどの固形異物が混入している下水または汚水Ｗは流入水路１１から流入管１２を経て揚水管７に導入される。流入管１２には、弁１３と流入管１２から揚水管７への流れを許容し、揚水管７から流入管１２への逆流を防止する逆止弁２０が直列に介設されている。
【００１４】
ポンプケーシング５の内部における羽根車４の直上位置には、パンチングメタルや金網あるいは格子状の枠体などによって構成されている環状の固形異物捕捉用のスクリーン１４がポンプケーシング５の内面に適宜固定した状態で水平に設けられている。なお、前記スクリーン１４は、羽根車４の上位に配設されている案内羽根（図示省略）の直下に取付けて水平に固定してもよい。
【００１５】
前記構成において、流入水路１１に流下してきた下水または汚水Ｗは、弁１３を開放することによって流入管１２→揚水管７の経路で羽根車４を水車ランナーとして破線矢印Ｒ方向に回転駆動する動力水としてポンプケーシング５に落水導入される（破線矢印Ｆ参照）。ポンプケーシング５に導入された下水または汚水に混入しているゴミなどの固形異物１５は、固形異物捕捉用のスクリーン１４に捕捉され、固形異物１５が捕捉分離された下水または汚水は、羽根車４を水車ランナーとして回転駆動して吸込ベル６からポンプ井２に放出される。
【００１６】
固形異物１５が捕捉分離された下水または汚水の放出によってポンプ井２の水位が所定のレベルＨＷＬまで上昇したならば、この水位を検知して、図示していない原動機を起動する。原動機の起動によってポンプ主軸３および羽根車４を実線矢印Ｒ１方向に回転駆動して、羽根車４をポンプインペラとして機能させると、ポンプ井２内の下水または汚水は、実線矢印Ｆ１で示すように、吸込ベル６からポンプケーシング５に吸い込まれ、羽根車４を通過した直後の未だ旋回成分が残存している下水または汚水の流れで、前記固形異物捕捉用のスクリーン１４に捕捉されている固形異物１５を逆洗し、逆洗した固形異物１５を同伴して、揚水管７→吐出曲管８→排水管１０の経路で図示されていない排水路に圧送される。すなわち、従来なされていた煩わしい固形異物１５の掻き取り除去作業や掻き取り除去された固形異物１５の排水機場外搬出作業などを全て不要にして、単に、ポンプケーシング５の内部における羽根車４の直上位置に環状の固形異物捕捉用のスクリーン１４を固定した簡単な構造によって、スクリーン１４の目詰まりを自動的に解消するとともに、固形異物１５を排水機場１の外部に圧送することができる。
【００１７】
前記図２で説明した実施の形態では、固形異物捕捉用のスクリーン１４を固定した構造で説明しているが、図３に示すように、スクリーン１４をポンプ主軸３および羽根車４と同時に回転するように構成してもよい。すなわち、前記環状の固形異物捕捉用のスクリーン１４は、その中心孔１４Ａの外周付近を羽根車ボス４Ａの上面と、この羽根車ボス４Ａの上側にポンプ主軸３を挿通して対向配置した円錐形のゴミガイド１６の下面とで挟着することによって、スクリーン１４をポンプ主軸３および羽根車４と同時に回転するように構成することができる。
【００１８】
このような構成であれば、ポンプケーシング５に導入された下水または汚水に混入しているゴミなどの固形異物１５は、ポンプ主軸３および羽根車４と同時に破線矢印Ｒ方向に回転（たとえば、正回転）している固形異物捕捉用のスクリーン１４に偏ることなく捕捉され、固形異物１５が捕捉分離された下水または汚水は、羽根車４を水車ランナーとして回転駆動して吸込ベル６からポンプ井２に放出される。
【００１９】
一方、原動機の起動によってポンプ主軸３および羽根車４を実線矢印Ｒ１方向に回転駆動すると、スクリーン１４は実線矢印Ｒ１方向に回転（逆回転）する。この逆回転は、スクリーン１４を正回転させて偏ることなく捕捉した固形異物１５に対して、スクリーン１４から離れる方向の力を作用させて逆洗効果を高めることになる。すなわち、前述の正回転しているスクリーン１４によって初期段階で捕捉された固形異物１５の一部は、捕捉された位置で生じる遠心力によりスクリーン１４の「目」にくい込んで強い力で捕捉され、この強い力で捕捉された固形異物１５に対して次送の固形異物１５が順次からみ付いたり、重なりあった状態で捕捉されるものの、逆回転時に生じる逆方向の遠心力がスクリーン１４の「目」にくい込んで強い捕捉力で捕捉されている固形異物１５をスクリーン１４から離れる方向に付勢するとともに、この固形異物１５に順次からみ付いたり、重なりあった状態で捕捉されている固形異物１５に対してスクリーン１４から離れる方向の力を作用させて逆洗することができる。
【００２０】
このように、スクリーン１４をポンプ主軸３および羽根車４と同時回転できるように構成しても、従来なされていた煩わしい固形異物１５の掻き取り除去作業や掻き取り除去された固形異物１５の排水機場外搬出作業などを全て不要にして、スクリーン１４の目詰まりを自動的に解消するとともに、固形異物１５を排水機場１の外部に圧送することができる。
【００２１】
図２で説明したスクリーン内蔵型ポンプでは、パンチングメタルや金網あるいは格子状の枠体などによって構成されている環状の固形異物捕捉用のスクリーン１４を水平に固定しているが、図４（ａ）に示すように、パンチングメタルや金網あるいは格子状の枠体などによってなる複数の帯状スクリーン単体１４Ｂ，１４Ｂ…によって構成したスクリーン１４、つまり、複数の帯状スクリーン単体１４Ｂ，１４Ｂ…は、羽根車４がポンプインペラとして実線矢印Ｒ１方向に回転した場合に、各羽根４Ａ，４Ａ…の出口速度ベクトルｖ２に直交してポンプ主軸３の軸線Ｃ（図２参照）に傾斜する断面構造を有して円周方向等間隔で水平方向に放射状に配置した構造のスクリーン１４であってもよい。
【００２２】
このように構成されたスクリーン１４であれば、図４（ｂ）に示すように、羽根車４が水車ランナーとして破線矢印Ｒ方向に回転した場合に、複数の帯状スクリーン単体１４Ｂ，１４Ｂ…に対して直交する動力水の流れ（破線矢印Ｆ参照）が形成されるので、複数の帯状スクリーン単体１４Ｂ，１４Ｂ…による固形異物１５の捕捉効果を高めることができるとともに、図４（ａ）に示すように、羽根車４がポンプインペラとして実線矢印Ｒ１方向に回転した場合には、複数の帯状スクリーン単体１４Ｂ，１４Ｂ…に対して直交する吐出水の流れ（実線矢印Ｆ１参照）が形成されるので、複数の帯状スクリーン単体１４Ｂ，１４Ｂ…に捕捉されている固形異物１５を各帯状スクリーン単体１４Ｂ，１４Ｂ…から効果的に離脱させて逆洗し、目詰まりを確実に解消することができる。
【００２３】
また、図３で説明したスクリーン内蔵型ポンプでは、パンチングメタルや金網あるいは格子状の枠体などによって構成されている環状の固形異物捕捉用のスクリーン１４をポンプ主軸３および羽根車４と同時回転できるようにしているが、図５に示すように、羽根車４における各羽根４Ａ，４Ａ…の出口角と同じ方向を有し、かつ同じ角度で傾けたパンチングメタルや金網あるいは格子状の枠体などによって構成した複数の帯状スクリーン単体１４Ｂ，１４Ｂ…を、円周方向等間隔で水平方向に放射状に配置した構造のフラットバースクリーン１４であってもよい。
【００２４】
このような構造のスクリーン１４であれば、羽根車４が水車ランナーとして破線矢印Ｒ方向に回転した場合に、羽根車４と同じ方向に回転する複数の帯状スクリーン単体１４Ｂ，１４Ｂ…に上側から対向する動力水の流れ（破線矢印Ｆ参照）が形成されるので、複数の帯状スクリーン単体１４Ｂ，１４Ｂ…による固形異物１５の捕捉効果を高めることができるとともに、羽根車４がポンプインペラとして実線矢印Ｒ１方向に逆回転した場合には、羽根車４と同じ方向に逆回転する複数の帯状スクリーン単体１４Ｂ，１４Ｂ…に対して下側から対向する吐出水の流れ（実線矢印Ｆ１参照）が形成されるので、複数の帯状スクリーン単体１４Ｂ，１４Ｂ…に捕捉されている固形異物１５を各帯状スクリーン単体１４Ｂ，１４Ｂ…から効果的に離脱させて逆洗し、目詰まりを確実に解消することができる。
【００２５】
図１に示すように、ポンプ井２に１台のスクリーン内蔵型ポンプＰを設置した構成であれば、固形異物１５を間欠的に圧送するシステムとして実施することができ、図６に示すように、ポンプ井２に複数台（たとえば２台）のスクリーン内蔵型ポンプＰ１，Ｐ２を設置した構成であれば、ポンプＰ１とＰ２の羽根車４を水車ランナーまたはポンプインペラとして互いに反対に機能させることで、固形異物１５を連続的に圧送するシステムとして実施することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るスクリーン内蔵型ポンプは構成されているので、以下のような格別の効果を奏する。
【００２７】
請求項１に記載の発明によれば、従来なされていた煩わしい固形異物の掻き取り除去作業や掻き取り除去された固形異物の排水機場外搬出作業などを全て不要にして、スクリーンの目詰まりを自動的に解消するとともに、固形異物を排水機場の外部に圧送することができる。
【００２８】
請求項２に記載の発明によれば、ポンプケーシングの内部に固形異物捕捉用のスクリーンを固定した簡単な構造によって、スクリーンの目詰まりを自動的に解消するとともに、固形異物を排水機場の外部に圧送することができる。
【００２９】
請求項３に記載の発明によれば、固形異物の捕捉性能と捕捉された固形異物の分離性能を高めて、スクリーンの目詰まりを自動的に解消するとともに、固形異物を排水機場の外部に圧送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す全体構成図である。
【図２】要部の一例を示す拡大断面図である。
【図３】要部の他の例を示す拡大断面図である。
【図４】固定式スクリーンの変形例を示す展開説明図である。
【図５】回転式スクリーンの変形例を示す展開説明図である。
【図６】本発明の他の実施の形態を示す全体構成図である。
【図７】従来例の斜視図である。
【符号の説明】
３  ポンプ主軸（回転軸）
４  羽根車
５  ポンプケーシング
１４  固形異物捕捉用のスクリーン
１５  固形異物
【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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