(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼の吸込み側前縁が後退翼となるように形成される羽根車と前記羽根車を回転駆動する電動モータを備えたポンプであって、
前記羽根車のチップラインに対向するケーシングまたはケーシングライナの内周面に、前記羽根車の上流側から下流側へ異物を通過させる溝を形成するとともに、前記電動モータの負荷が異常上昇したときに、前記電動モータを停止後逆回転させることなく再起動する、または、０．１秒から数秒の間逆転駆動後正転駆動する駆動制御手段を備えてなるポンプ。
【請求項２】
前記ポンプは、案内羽根と前記ポンプの吐出し側に水圧により開閉自在なフラップ弁とを備え、
前記駆動制御手段は、前記電動モータを停止または逆転駆動したときに、少なくとも前記フラップ弁の開度が所定開度となったことを検出すると再起動または正転駆動する請求項１記載のポンプ。
【請求項３】
前記羽根車が羽根ボスに取付けられ、前記羽根ボスと前記翼基端側の接合部に形成されるボスラインの入口点Ａから出口点Ｂまでの翼面に沿った最短距離Ｌと、前記入口点Ａからチップラインへ径方向に遠ざかる順番となる前記前縁の任意の点Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ−１，Ａｎに対して、各点Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ−１，Ａｎから前記出口点Ｂまでの前記翼面に沿った最短距離Ｌ１，Ｌ２，・・・，Ｌｎ−１，Ｌｎが、Ｌ≧Ｌ１≧Ｌ２≧・・・≧Ｌｎ−１≧Ｌｎとなる関係を満たすように前記前縁が形成されている請求項１または２記載のポンプ。
【請求項４】
翼の吸込み側前縁が後退翼となるように形成される羽根車と前記羽根車を回転駆動する電動モータを備えたポンプであって、
前記羽根車が羽根ボスに取付けられ、前記羽根ボスと前記翼基端側の接合部に形成されるボスラインの入口点Ａから出口点Ｂまでの翼面に沿った最短距離Ｌと、前記入口点Ａからチップラインへ径方向に遠ざかる順番となる前記前縁の任意の点Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ−１，Ａｎに対して、各点Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ−１，Ａｎから前記出口点Ｂまでの前記翼面に沿った最短距離Ｌ１，Ｌ２，・・・，Ｌｎ−１，Ｌｎが、Ｌ≧Ｌ１≧Ｌ２≧・・・≧Ｌｎ−１≧Ｌｎとなる関係を満たすように前記前縁が形成され、
前記羽根車のチップラインに対向するケーシングまたはケーシングライナの内周面に、前記羽根車の上流側から下流側へ異物を通過させる溝を形成するとともに、
前記電動モータの負荷が上昇したときに、前記羽根車と前記ケーシングまたはケーシングライナとの間に噛み込まれた異物を解放するのに要する時間だけ前記電動モータを逆転駆動し、その後正転駆動する駆動制御手段を備えてなるポンプ。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載のポンプを開閉自在な止水ゲート扉体に取り付けたことを特徴とするポンプゲート。
【請求項６】
翼の吸込み側前縁が後退翼となるように形成される羽根車と、前記羽根車を回転駆動する電動モータを備え、前記羽根車のチップラインに対向するケーシングまたはケーシングライナの内周面に、前記羽根車の上流側から下流側へ異物を通過させる溝を形成してあるポンプに対して、
前記電動モータの負荷を検出し、検出負荷が所定負荷より上昇したときに前記電動モータを停止後逆回転させることなく再起動する、または、０．１秒から数秒の間逆転駆動後正転駆動するポンプの制御方法。
【請求項７】
前記ポンプは、案内羽根と前記ポンプの吐出し側に水圧により開閉自在なフラップ弁とを備え、前記電動モータを停止または逆転駆動したときに、少なくとも前記フラップ弁の開閉状態を検出し、少なくとも前記フラップ弁の開度が所定開度となったことを検出すると再起動または正転駆動する請求項６記載のポンプの制御方法。
【請求項８】
翼の吸込み側前縁が後退翼となるように形成される羽根車と、前記羽根車を回転駆動する電動モータを備え、
前記羽根車が羽根ボスに取付けられ、前記羽根ボスと前記翼基端側の接合部に形成されるボスラインの入口点Ａから出口点Ｂまでの翼面に沿った最短距離Ｌと、前記入口点Ａからチップラインへ径方向に遠ざかる順番となる前記前縁の任意の点Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ−１，Ａｎに対して、各点Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ−１，Ａｎから前記出口点Ｂまでの前記翼面に沿った最短距離Ｌ１，Ｌ２，・・・，Ｌｎ−１，Ｌｎが、Ｌ≧Ｌ１≧Ｌ２≧・・・≧Ｌｎ−１≧Ｌｎとなる関係を満たすように前記前縁が形成され、
前記羽根車のチップラインに対向するケーシングまたはケーシングライナの内周面に、前記羽根車の上流側から下流側へ異物を通過させる溝を形成してあるポンプに対して、
前記電動モータの負荷を検出し、検出負荷が上昇したときに、前記羽根車と前記ケーシングまたはケーシングライナとの間に噛み込まれた異物を解放するのに要する時間だけ前記電動モータを逆転駆動し、その後正転駆動するポンプの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプに関し、詳しくは、翼の吸込み側前縁が後退翼となるように形成される羽根車と前記羽根車を回転駆動する電動モータを備えたポンプと、前記ポンプを開閉自在な止水ゲート扉体に取り付けたポンプゲート、及び、ポンプの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポンプに異物等が噛み込んでもこれを容易に取り除くことができる低コストの水中モータポンプを提供することを目的として、特許文献１には、電動モータへの供給電流値が、定常運転時の電動モータへの供給周波数における正常電流値より所定値以上に上昇した場合には、電動モータを一旦停止して電動モータを数分の間逆方向へ回転させ、その後再び正常回転方向に回転させる手段を備えた水中ポンプが提案されていた。
【０００３】
また、水処理用のポンプ装置に利用される羽根車の翼前縁は、羽根車内の流れを均一化し、高いポンプ性能を実現するために、回転中心軸からの径が大きい位置ほど流れの前流側に位置する前進翼形状が採用されていたが、処理水に含まれる異物、特に布状異物や繊維等の長尺状の異物が翼前縁に絡み付くと、異物を外周方向に向かって移動させようとする羽根車の回転に伴う遠心力に対して翼前縁がその移動を阻害するため、翼に絡み付く異物の集積により羽根車内が閉塞するという問題があったため、特許文献２には、回転中心軸からの径が大きい位置ほど流れの後流側に位置する後退翼形状を採用する技術が提案されていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０８５５５号公報
【特許文献２】特開２００３−１２９９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した後退翼形状の羽根車を備えたポンプ装置を用いても、水路を流れる布状の異物や長尺状の異物等の絡み付きを確実に解消できるものではなく、現実には異物の絡み付きによるメンテナンスを余儀なくされていた。
【０００６】
また、羽根車とケーシングの間隙に異物が噛み込むような場合に、電動モータの過負荷を検出して、モータを停止後再起動させる場合、または、逆回転させる場合には、一時的に異物の噛み込みが解消されても、正回転時には逆回転させる前と同じように異物が噛み込み、状況がまったく変わらないことがしばしばあった。また、逆回転時に翼の吐出し側後縁に異物が絡まり、却って状況を悪化させるおそれもあった。
【０００７】
さらに、ポンプケーシングに案内羽根を設けた場合、異物、特に長尺状の異物が案内羽根に絡まる場合があり、これが堆積するとポンプ内の流路が縮径されて排水効率が低下するという問題もあった。
【０００８】
本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、ポンプに異物が噛み込み、モータを停止後再起動、または、逆転駆動させる場合であっても、確実に噛み込みを解消しながらも羽根車に異物が絡み付くことが少ないポンプ、ポンプゲート、及び、ポンプの制御方法を提供する点にある。また、案内羽根をケーシング内に設ける場合には、案内羽根に絡み付く異物を容易に解放することのできるポンプ、ポンプゲート、及び、ポンプの制御方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明によるポンプの第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、翼の吸込み側前縁が後退翼となるように形成される羽根車と前記羽根車を回転駆動する電動モータを備えたポンプであって、前記羽根車のチップラインに対向するケーシングまたはケーシングライナの内周面に、前記羽根車の上流側から下流側へ異物を通過させる溝を形成するとともに、前記電動モータの負荷が異常上昇したときに、前記電動モータを停止後逆回転させることなく再起動する、または、０．１秒から数秒の間逆転駆動後正転駆動する駆動制御手段を備えてなる点にある。
【００１０】
上述の構成によると、前記翼とケーシングまたはケーシングライナとの間隙に異物が噛み込まれたときに、ケーシングまたはケーシングライナに形成された溝により異物が破断され、噛み込みを解消させて流下させることができるようになるのであり、仮に異物の噛み込みが生じて電動モータの負荷が異常上昇したときでも、駆動制御手段により電動モータを停止後逆回転させることなく再起動または０．１秒から数秒の間逆転駆動させることにより、噛み込み状態にある異物に対する噛み込み方向の力を解放し、その後正転駆動することにより、噛み込み状態を解消して異物を流下させることができるようになるのである。このとき、溝と羽根車と異物の位置関係が噛み込み前と変化するため、溝がないポンプを停止後再起動する、または、逆回転させた後正転する場合のように異物が再度噛み込み状態となる可能性を低くすることができるのである。
【００１１】
例えば、０．１秒から数秒の間逆転させることにより噛み込み状態にある異物を容易に解放することができ、その後の正転駆動により異物を流下させることができるのであり、０．１秒から数秒の間の逆転駆動であれば、翼の吐出し側後縁に異物が絡まるような事態を招くこともないのである。また、停止後逆回転させることなく再起動させることにより、噛み込み状態にある異物に対する噛み込み方向の力を解放することができ、その後の正転駆動により異物を溝に導き、破断させて流下させることができるのである。何れの場合であっても、瞬時の逆転、または、停止によりケーシング内の水の流れが変わり、或いは、止まることにより、水流により案内羽根に絡み付いている異物を水中で浮遊させることができ、その後の正転駆動によりそのような異物を速やかに流下させることができるようになるのである。
【００１２】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記ポンプは、案内羽根と前記ポンプの吐出し側に水圧により開閉自在なフラップ弁とを備え、前記駆動制御手段は、前記電動モータを停止または逆転駆動したときに、少なくとも前記フラップ弁の開度が所定開度となったことを検出すると再起動または正転駆動する点にある。
【００１３】
電動モータを停止または逆転駆動したときには、ポンプにより吐出される水圧が低下するため、水圧により開放されていたフラップ弁が閉塞状態近づくが、フラップ弁が閉塞した後にはケーシング内の水流が停止または逆流するため、それ以上の間停止または逆転駆動させても案内羽根に絡み付いた異物の浮遊は期待できず、却って羽根車に絡み付く虞がある。本発明によれば、電動モータの停止または逆転駆動の時間を少なくとも前記フラップ弁の開度が所定開度となったことを検出する迄とすることにより、前記翼とケーシングまたはケーシングライナとの間隙に噛み込まれた異物を開放させ、且つ、案内羽根に絡み付いた異物を効果的に除去し、数分という長時間の逆転駆動によるさらなる事態の悪化を回避することができるのである。ここに、所定開度は閉塞も含まれる概念である。
【００１４】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二特徴構成に加えて、前記羽根車が羽根ボスに取付けられ、前記羽根ボスと前記翼基端側の接合部に形成されるボスラインの入口点Ａから出口点Ｂまでの翼面に沿った最短距離Ｌと、前記入口点Ａからチップラインへ径方向に遠ざかる順番となる前記前縁の任意の点Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ−１，Ａｎに対して、各点Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ−１，Ａｎから前記出口点Ｂまでの前記翼面に沿った最短距離Ｌ１，Ｌ２，・・・，Ｌｎ−１，Ｌｎが、Ｌ≧Ｌ１≧Ｌ２≧・・・≧Ｌｎ−１≧Ｌｎとなる関係を満たすように前記前縁が形成されている点にある。
【００１５】
上述の構成によると、前記ポンプ内に流入した長尺異物が翼の吸込み側前縁に絡み付いた場合であっても、前記羽根車による水の流動方向への流れの作用と回転による遠心力の作用で前記前縁に沿ってチップライン側に円滑に移動して前記羽根車とケーシングの隙間から流出するため、前記羽根車に巻き付いた長尺異物を除去するための前記ポンプの稼動の停止というような事態を招く虞を大きく低減させ、前記ポンプの稼働率を向上させることができるようになる。
【００１６】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、翼の吸込み側前縁が後退翼となるように形成される羽根車と前記羽根車を回転駆動する電動モータを備えたポンプであって、前記羽根車が羽根ボスに取付けられ、前記羽根ボスと前記翼基端側の接合部に形成されるボスラインの入口点Ａから出口点Ｂまでの翼面に沿った最短距離Ｌと、前記入口点Ａからチップラインへ径方向に遠ざかる順番となる前記前縁の任意の点Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ−１，Ａｎに対して、各点Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ−１，Ａｎから前記出口点Ｂまでの前記翼面に沿った最短距離Ｌ１，Ｌ２，・・・，Ｌｎ−１，Ｌｎが、Ｌ≧Ｌ１≧Ｌ２≧・・・≧Ｌｎ−１≧Ｌｎとなる関係を満たすように前記前縁が形成され、前記羽根車のチップラインに対向するケーシングまたはケーシングライナの内周面に、前記羽根車の上流側から下流側へ異物を通過させる溝を形成するとともに、前記電動モータの負荷が上昇したときに、前記羽根車と前記ケーシングまたはケーシングライナとの間に噛み込まれた異物を解放するのに要する時間だけ前記電動モータを逆転駆動し、その後正転駆動する駆動制御手段を備えてなる点にある。
【００１７】
本発明によるポンプゲートの第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項５に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成のポンプを開閉自在な止水ゲート扉体に取り付けた点にある。
【００１８】
上述の構成によると、前記ポンプをポンプゲートに備えることで、前記羽根車に巻き付いた長尺異物を除去するために前記ポンプの稼動を停止させるというような事態を招く虞を大きく低減させ、前記ポンプの稼働率を向上させることができるようになる。
【００１９】
本発明によるポンプの制御方法の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項６に記載した通り、翼の吸込み側前縁が後退翼となるように形成される羽根車と、前記羽根車を回転駆動する電動モータを備え、前記羽根車のチップラインに対向するケーシングまたはケーシングライナの内周面に、前記羽根車の上流側から下流側へ異物を通過させる溝を形成してあるポンプに対して、前記電動モータの負荷を検出し、検出負荷が所定負荷より上昇したときに前記電動モータを停止後逆回転させることなく再起動する、または、０．１秒から数秒の間逆転駆動後正転駆動する点にある。
【００２０】
同第二の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記ポンプは、案内羽根と前記ポンプの吐出し側に水圧により開閉自在なフラップ弁とを備え、前記電動モータを停止または逆転駆動したときに、少なくとも前記フラップ弁の開閉状態を検出し、少なくとも前記フラップ弁の開度が所定開度となったことを検出すると再起動または正転駆動する点にある。
【００２１】
同第三の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、翼の吸込み側前縁が後退翼となるように形成される羽根車と、前記羽根車を回転駆動する電動モータを備え、前記羽根車が羽根ボスに取付けられ、前記羽根ボスと前記翼基端側の接合部に形成されるボスラインの入口点Ａから出口点Ｂまでの翼面に沿った最短距離Ｌと、前記入口点Ａからチップラインへ径方向に遠ざかる順番となる前記前縁の任意の点Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ−１，Ａｎに対して、各点Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ−１，Ａｎから前記出口点Ｂまでの前記翼面に沿った最短距離Ｌ１，Ｌ２，・・・，Ｌｎ−１，Ｌｎが、Ｌ≧Ｌ１≧Ｌ２≧・・・≧Ｌｎ−１≧Ｌｎとなる関係を満たすように前記前縁が形成され、前記羽根車のチップラインに対向するケーシングまたはケーシングライナの内周面に、前記羽根車の上流側から下流側へ異物を通過させる溝を形成してあるポンプに対して、前記電動モータの負荷を検出し、検出負荷が上昇したときに、前記羽根車と前記ケーシングまたはケーシングライナとの間に噛み込まれた異物を解放するのに要する時間だけ前記電動モータを逆転駆動し、その後正転駆動する点にある。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明した通り、本発明によれば、ポンプに異物が噛み込み、モータを停止後再起動または、瞬時逆転駆動させる場合であっても、確実に噛み込みを解消しながらも羽根車に異物が絡み付くことがないポンプ、ポンプゲート、及び、ポンプの制御方法を提供できるようになった。また、案内羽根をケーシング内に設ける場合には、案内羽根に絡み付く異物を容易に解放することのできるポンプ、ポンプゲート、及び、ポンプの制御方法を提供できるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に本発明によるポンプの実施の形態をポンプゲートを一例に説明する。図３に示すように、第一水路１（例えば支流河川）と第二水路２（例えば本流河川）の合流地点である境界部にポンプゲート３が設置されている。図１から図３に示すように、前記ポンプゲート３は、境界部に立設された水門柱４（４ｂ）と水路の底部に横設された床部材４ｃと昇降機構７を支承するコンクリート製床盤４（４ａ）に、鋼板製の止水ゲート扉体６が昇降機構７により開閉操作自在に支持されている。
【００２４】
前記昇降機構７は、継手７ｂを介して前記止水ゲート扉体６に固定された一対のラック棒７ａと、前記水門柱４（４ａ）の上部に配置されたギヤボックス７ｃ内のピニオンギヤを正転または逆転駆動する電動モータ７ｆと、手動操作ハンドル７ｄと、一方のギヤボックス７ｃ側に駆動連結された前記電動モータ７ｆにより他方のギヤボックス７ｃ側を連動して駆動する駆動連結機構７ｅ等を備えて構成され、電動モータ７ｆまたは手動操作ハンドル７ｄによりピニオンギヤを回動させてラック棒７ａに支持された前記止水ゲート扉体６を昇降作動可能に構成されている。
【００２５】
前記止水ゲート扉体６の中央部には、両水路１、２間を連通させる左右一対の貫通孔が形成され、夫々の貫通孔には、前記止水ゲート扉体６が下降した止水姿勢において前記第一水路１から前記第二水路２に排水するポンプ装置１１が設置されている。
【００２６】
前記ポンプ装置１１は、図４に示すように、軸心が水平姿勢となるように設置され、内部空間が吐出流路となる断面が円形の筒状のポンプケーシング２０と、前記ポンプケーシング２０に軸心が一致するように収容され、周方向に離間配置された複数枚の案内羽根１９を介して支持されたモータ本体部１６と、前記モータ本体部１６から突出した主軸１７の先端部に装着された羽根車１８とを備えて構成してある。
【００２７】
前記ポンプケーシング２０の一端側には吸込みカバー２２がフランジ接続され、他端側には前記吐出流路を閉塞可能なフラップ弁機構１２がフランジ接続されている。
【００２８】
前記吸込みカバー２２は、断面円形の筒状体でなり、低水位まで安定して吸込み可能なように、ラッパ管状に拡径形成された先端開口部２２ａが前記ポンプケーシング２０の軸心に対して斜め下方姿勢となるように湾曲形成されている。前記吸込みカバー２２の内周部のうち、前記羽根車１８との対向面には、前記吸込みカバー２２より硬質金属でなるリング状のケーシングライナ２１が設けられている。
【００２９】
前記フラップ弁機構１２は、一端側が前記ポンプケーシング２０とフランジ接続される筒状部１２ａの他端側に水平軸心１２Ｐ周りに揺動可能に軸支された弁体１２ｂを備えて構成され、前記ポンプ装置１１の作動時には前記吸込みカバー２２から吸込まれた水の吐出し圧力により開放姿勢に揺動し、前記ポンプ装置１１の停止時には自重により閉塞姿勢に揺動して逆流を防止する。前記筒状部１２ａ端部には前記弁体１２ｂが開放姿勢にあるのか閉塞姿勢にあるのかを検出するべく、前記弁体１２ｂの内側下部に設けられた突起１２ｄにより接点が作動するスイッチ１２ｃが設けられている。
【００３０】
前記モータ本体部１６は、前記羽根車１８側にメカニカルシール２６を具備したオイル室１６ａを備えると共に、ケーシング吐出口２０ａ方向に浸水溜まり室１６ｂ、第一モータ室１６ｃ、第二モータ室１６ｄを順次備え、第一モータ室１６ｃと第二モータ室１６ｄの間に電動モータＭが配置されている。
【００３１】
前記電動モータＭは、前記主軸１７の軸線方向中央部に固定されたロータＭｌと、前記ロータＭｌの外周に対向するステータＭｓとを備えている。前記ステータＭｌは、ケーシング２０内に同心に配置された前記モータ本体部１６の内周面に固定され、ポンプゲート３の前記水門柱４（４ａ）の上部に設置された駆動装置５に接続された給電ケーブルから前記電動モータＭに給電され、前記ポンプゲート３の前記水門柱４（４ａ）の上部に設置された駆動装置５により駆動制御される。
【００３２】
そして、前記オイル室１６ａ及び前記浸水溜まり室１６ｂの下端部には、外部に連通する下向きのオイル抜流路２８ａ及び水抜流路２８ｂがそれぞれ形成されると共に、オイル抜流路２８ａ及び水抜流路２８ｂの下端部にオイルドレンプラグ３０、点検プラグとしての浸入水ドレンプラグ３１がそれぞれ着脱自在に装着されている。
【００３３】
また、前記ポンプケーシング２０には、前記駆動装置５から前記電動モータＭへ接続される給電線ＰＬや前記スイッチ１２ｃの信号線等を保護するケーブル保護ゴム３２が支持され、前記ケーブル保護ゴム３２を経由したＰＬ等が前記案内羽根１９の一部に形成されたケーブル導入管３３を介して第一モータ室１６ｃに導かれている。
【００３４】
前記羽根車１８は、主軸１７に回転自在に取り付けられた羽根ボス１８ａと、前記羽根ボス１８ａにボルト締着された４枚の翼１８ｂでなり、図５（ａ）から（ｄ）に示すように、翼１８ｂの吸込み側前縁１８ｃが後退翼となるように形成されている。
【００３５】
前記羽根ボス１８ａと前記翼基端側の接合部に形成されるボスライン１８ｄの入口点Ａから出口点Ｂまでの翼１８ｂ面に沿った最短距離Ｌと、前記入口点Ａからチップライン１８ｅへ径方向に遠ざかる順番となる前記前縁１８ｃの任意の点Ａ１，Ａ２，・・・，Ａ９，Ａ１０に対して、各点Ａ１，Ａ２，・・・，Ａ９，Ａ１０から前記出口点Ｂまでの前記翼１８ｂ面に沿った最短距離Ｌ１，Ｌ２，・・・，Ｌ９，Ｌ１０が、Ｌ＝Ｌ１＝Ｌ２＝・・・＝Ｌ９＝Ｌ１０となる関係を満たし、さらに、前記主軸１７の回転軸心Ｐから前記前縁基端側Ａ及び前記前縁他端側Ａ１０を結ぶラインのなす角度θが４５度となるよう構成されている。Ｌ＝Ｌ１＝Ｌ２＝・・・＝Ｌ９＝Ｌ１０となるよう構成することで、前記θの値が比較的小さくなり、ポンプ効率も比較的高い値を維持することができる。ここに、チップラインとは前記翼１８ｂのうちケーシング（吸込みカバー２２）またはケーシングライナ２１に対向する縁部をいう。
【００３６】
つまり、前記ポンプ装置１１内に流入した長尺異物が前記翼１８ｂの吸込み側前縁１８ｃに絡み付いた場合であっても、前記羽根車１８による水の流動方向への流れの作用と回転による遠心力の作用で前記前縁１８ｃに沿ってチップライン１８ｅ側に円滑に移動して前記羽根車１８と前記ケーシングライナ２１の隙間から流出するように構成されている。
【００３７】
ここで、前記入口点Ａからチップライン１８ｅへ径方向に遠ざかる順番となる前記前縁１８ｃの任意の点として、Ａ１からＡ１０までの１０点について、Ｌ＝Ｌ１＝Ｌ２＝・・・＝Ｌ９＝Ｌ１０の関係が満たされる場合を説明したが、前記入口点Ａからチップライン１８ｅへ径方向に遠ざかる順番となる前記前縁１８ｃの任意の点として、Ａ１からＡｎまでのｎ点（ｎは整数）について、Ｌ≧Ｌ１≧Ｌ２≧・・・≧Ｌｎ−１≧Ｌｎの関係が満たされるように構成されていればよく、各点Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎ−１，Ａｎから前記出口点Ｂまでの前記翼面に沿った最短距離Ｌ１，Ｌ２，・・・，Ｌｎ−１，Ｌｎの値は上述の関係を満たす限りに置いて特に制限されるものではなく、設計される羽根車１８の回転半径に応じて適宜設定することが可能である。
【００３８】
但し、前記主軸１７の回転軸心から前記前縁１８ｃの基端側及び前記前縁１８ｃの他端側を結ぶラインのなす角度θは９０度以下とすることが好ましく、それより大きくすると翼根に大きなねじりモーメントが発生することとなり、破損し易くなるという問題が生じ、また、ポンプ効率が下がるという問題がある。そのため、前記角度を９０度以下とすることにより、所定の強度及び所定のポンプ効率を確保しながら長尺異物の絡み付きを効果的に排除することができるようになるのである。尚、強度上の観点を主とすれば、９０度以下が好ましいく、効率をも考慮すると６０度以下、さらには５０度以下に設定することが好ましい。尚、下限は０度より大であることはいうまでもない。
【００３９】
さらに、図４に示すように、前記ケーシングライナ２１と前記チップラインとは数ｍｍの間隙が設けられ、異物の通過を許容しながらもポンプ効率の低下を招くことの無いように構成されているが、さらに前記ケーシングライナ２１の内周面に、前記羽根車１８の上流側から下流側に至り、主軸１７に平行な方向に幅２０ｍｍ、深さ３．５ｍｍの溝２１ａが、前記ケーシングライナ２１の内周円を等分割するように３箇所設けられている。
【００４０】
これにより、前記吸込みカバー２２から吸込まれる水に含まれる長尺の異物が前記羽根車１８に絡んだ場合に、前記前縁１８ｃに沿って径方向に移動した異物が前記間隙に挟まったときであっても、前記ケーシングライナ２１に設けられた溝２１ａを通り、或いは、溝２１ａにより破断されて、前記羽根車１８を通過するように構成されている。
【００４１】
駆動制御手段としての前記駆動装置５は、図６に示すように、インダクションモータである前記電動モータＭの回転速度、回転方向等を制御するモータ制御部５ａと駆動電流によりモータの負荷を検出する負荷検出部５ｂとを備え、起動スイッチＳＷの操作により前記電動モータＭが起動制御されるように構成されている。
【００４２】
前記ポンプ装置１１で前記ケーシングライナ２１と前記羽根車１８の翼の間に、長尺異物が咬み込むと、前記負荷検出部５ｂにより駆動電流に基づいて前記電動モータＭの負荷が異常上昇したことが検出される。前記モータ制御部５ａは、前記負荷検出部５ｂで前記電動モータＭの負荷の異常上昇を検知すると、前記羽根車が停止または瞬時逆転回転するように電動モータＭを制御し、その後再起動または正転駆動するように制御する。尚、前記電動モータＭの負荷の異常上昇は、駆動電流の検出とは異なる信号、例えば、モータの回転数信号等に基づいて検出するものであってもよい。
【００４３】
前記電動モータＭを停止または瞬時逆転駆動させることにより噛み込み状態にある異物に対する噛み込み方向の力が解放され、その後再起動または正転駆動することにより、噛み込み状態が変化し或いは解放され、異物を流下させることができるようになる。
【００４４】
瞬時逆転させることにより噛み込み状態にある異物を容易に解放することができ、その後の正転駆動により異物を溝に導き、破損させるなどして流下させることができるのであり、瞬時の逆転駆動であれば、翼の吐出し側後縁に異物が絡まるような事態を招くこともない。また、停止させることにより、噛み込み状態にある異物に対する噛み込み方向の力を解放することができ、その後再起動により異物を溝に導き、破断させるなどして流下させることができるのである。
【００４５】
これは、溝と羽根車と異物の位置関係が噛み込み前と変化するため、溝がないポンプを逆回転させた後正転する場合のように異物が再度噛み込み状態となる可能性を低くすることができるからである。
【００４６】
何れの場合であっても、瞬時の逆転、または、停止によりケーシング内の水の流れが変わり、或いは、止まることにより、水流により案内羽根１９に絡み付いている長尺状の異物を水中で浮遊させることができ、その後の正転駆動によりそのような異物を速やかに流下させることができるようになるのである。
【００４７】
前記電動モータの逆転時間は、噛み込まれた異物を解放するのに要する時間として、前記スイッチ１２ｃにより前記フラップ弁１２の閉塞が検出される迄の時間に設定されている。ここでは、前記スイッチ１２ｃにより前記フラップ弁１２の閉塞が検出されると前記電動モータＭを正転駆動するのである。
【００４８】
つまり、前記電動モータＭを停止または瞬時逆転駆動したときには、正転駆動されるポンプにより吐出されるフラップ弁への水圧が低下するため、水圧により開放されていたフラップ弁機構１２が閉塞状態に到るが、フラップ弁機構１２が閉塞した後にはケーシング内の水流が停止または逆流するため、それ以上の間停止または逆転駆動させても案内羽根に絡み付いた異物の浮遊は期待できず、却って羽根車に絡み付く虞がある。
【００４９】
従って、前記電動モータＭの停止または逆転駆動の時間を少なくともフラップ弁機構１２の閉塞を検知する迄とすることにより、前記翼１８ｂとケーシングライナ２１との間隙に噛み込まれた異物を開放させ、且つ、案内羽根１９に絡み付いた異物を効果的に除去し、長時間の逆転駆動によるさらなる事態の悪化を回避することができる。
【００５０】
尚、停止または逆転駆動時間は、少なくとも前記フラップ弁１２の閉塞が検出されるより短い時間であってもよく、少なくともポンプ内の水圧の変動により前記フラップ弁１２の開度がポンプの正常運転時よりも小さい所定開度となったことを検出する迄とすることも可能である。また、前記フラップ弁１２の開度にかかわらず、例えば、少なくとも０．１秒から数秒程度、好ましくは０．５秒から１秒程度の時間の経過後に再起動または正転駆動制御するものであってもよい。さらに、ポンプの形状、大きさなどにより、所定の時間を適宜設定することも可能である。
【００５１】
前記弁体１２ｂの開閉状態を検出するスイッチ１２ｃとし機械接点式のスイッチを用いるものを説明したが、静電容量型のセンサ等の非接触のスイッチを用いるものであってもよい。前記フラップ弁１２の開度を検出する場合には、非接触センサの使用が好適である。
【００５２】
尚、前記電動モータＭの負荷の異常上昇を検知されたときに、前記電動モータＭを停止後再起動させるか、瞬時逆転回転させるかは、何れであってもよく、停止後再起動させても異物の噛み込みが解消されないときにはさらに瞬時逆転させるように制御してもよい。
【実施例】
【００５３】
上述の構成の後退翼の羽根車と案内羽根を備え、ケーシングライナ２１に溝を設けてある第一ポンプ、上述の構成の後退翼の羽根車と案内羽根を備え、ケーシングライナ２１に溝を設けていない第二ポンプ、及び、後退翼形状でない通常の前進翼形状の羽根車と案内羽根を備え、ケーシングライナ２１に溝を設けていない第三ポンプの三種類の呼び口径３００ｍｍのポンプを用いて、運転中に異物としてビニール：２５０×３５０ｍｍ／３ｇ，カーテンテープ５０×１０００ｍｍ／１４ｇ，トラロープ：Φ１２×１０００ｍｍ／４５ｇまたはハンドタオル：３４０×３４０ｍｍ／３４ｇを投入し、羽根車及びポンプの通過率（％）の確認実験を行なった。
【００５４】
結果を表１から表３に示すが、実験では、異物の羽根車への噛み込み、または、案内羽根への絡み付きが生じたときに、停止させ、その後正転駆動するように制御され、羽根車及び案内羽根を通過した場合にポンプ通過と認定し、異物が羽根車は通過するが案内羽根に絡まったときには羽根車通過と認定している。表１から３の数値は異物を投入した場合のそれぞれの通過率（％）を示したものである。
【００５５】
【表１】
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【００５６】
【表２】
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【００５７】
【表３】
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【００５８】
再起動２回迄のポンプ通過率をみると、表３に示されるように、再起動させても従来型の第三ポンプでは、ビニールを除き他の異物を通過させることができないのに対して、表２に示されるように、ケーシングライナに溝を設けないものの、後退翼を採用する第二ポンプでは、ビニールは１００％、カーテンテープは５０％通過できること、表１に示されるように、本発明による第一ポンプでは、ビニールとカーテンテープは１００％、トラロープは８０％と高い通過率が示され、ハンドタオルでも６０％の高い通過率が得られることが実証された。ここで、第一ポンプだけでなく、第二ポンプにおいても停止後再起動させることにより、異物の案内羽根への絡み付きを解除し、通過率を高めることができることが実証された。また、羽根車通過率をみると、表１より、ハンドタオルについて連続的に羽根車を正転回転した場合８０％の通過率であったものが、羽根車を停止後再起動させることにより、１００％羽根車を通過させることができることが実証された。また、溝のない第二ポンプでは、再起動しても羽根車通過率に変化はなかった。尚、羽根車を瞬時逆回転させても同様の効果が得られる他、異物が強固に噛み込んだ場合には、瞬時逆回転させるほうが効果的である。
【００５９】
以下に別実施形態を説明する。上述の実施形態ではケーシングライナ２１の内周面に溝２１ａを設ける構成を説明したが、ケーシングライナ２１を設けないケーシング２０の場合、前記溝２１ａはケーシング２０の内周面に、前記羽根車１８の上流側から下流側に至り、主軸１７に平行な方向に形成されるものであってもよい。さらに、溝の形状及び個数等は特に限定されるものでなく、所期の効果を奏する範囲において適宜設計されるものである。
【００６０】
上述した実施形態では、羽根車は４枚の翼で構成されるものを説明したが、翼の枚数は特に限定されるものではなく、所期の効果を奏する範囲において、適宜設計されるものである。
【００６１】
上述した実施形態では、前記羽根ボス１８ａと前記翼基端側の接合部に形成されるボスライン１８ｄの入口点Ａから出口点Ｂまでの翼１８ｂ面に沿った最短距離Ｌと、前記入口点Ａからチップライン１８ｅへ径方向に遠ざかる順番となる前記前縁１８ｃの任意の点Ａ１，Ａ２，・・・，Ａ９，Ａ１０に対して、各点Ａ１，Ａ２，・・・，Ａ９，Ａ１０から前記出口点Ｂまでの前記翼１８ｂ面に沿った最短距離Ｌ１，Ｌ２，・・・，Ｌ９，Ｌ１０が、Ｌ≧Ｌ１≧Ｌ２≧・・・≧Ｌ９≧Ｌ１０となる関係を満たし、さらに、前記主軸１７の回転軸心Ｐから前記前縁基端側Ａ及び前記前縁他端側Ａ１０を結ぶラインのなす角度θが４５度となるよう構成された後退翼を採用したポンプ装置を説明したが、翼の吸込み側前縁が後退翼となるように形成される羽根車であれば、必ずしもＬ≧Ｌ１≧Ｌ２≧・・・≧Ｌ９≧Ｌ１０となる関係を満足すものでなくとも、本発明による効果が得られる。
【００６２】
上述した実施形態では、ポンプゲートを一例に説明を行ったが、ポンプゲートに限定することなく汚水用の水中ポンプ等、他のポンプであってもよい。
【００６３】
上述した実施形態で説明した各部の具体的構造、材質、寸法等は、特に限定されるものではなく、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜設計されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明によるポンプゲートの正面図
【図２】本発明によるポンプゲートの正面図
【図３】（ａ）本発明によるポンプゲートの上面図、（ｂ）本発明によるポンプゲートの要部平断面図
【図４】本発明によるポンプ装置断面図
【図５】（ａ）本発明によるポンプ装置における羽根車の斜視図、（ｂ）本発明によるポンプ装置における羽根車の翼の要部斜視図、（ｃ）本発明によるポンプ装置における羽根車の翼の平面図、（ｄ）本発明によるポンプ装置における羽根車の翼の子午面形状説明図
【図６】駆動制御手段の説明図
【符号の説明】
【００６５】
１：第一水路
２：第二水路
３：ポンプゲート
４：ゲート
４ａ：水門柱
４ｂ：床部材
４ｃ：コンクリート製床盤
５：駆動制御手段（駆動装置）
６：止水ゲート扉体
７：昇降機構
７ａ：ラック棒
７ｂ：継手
７ｃ：ギヤボックス
７ｄ：手動操作ハンドル
７ｅ：駆動連結機構
１１：ポンプ装置
１２：フラップ弁
１５：吸込管
１６：モータ本体部
１６ａ：オイル室
１６ｂ：浸水留まり室
１６ｃ：第一モータ室
１６ｄ：第二モータ室
１７：主軸
１８：羽根車
１８ａ：羽根ボス
１８ｂ：翼
１８ｃ：前縁
１８ｄ：ボスライン
１８ｅ：チップライン
１９：案内羽根
２０：ケーシング
２０ａ：ケーシング吐出口
２１：ケーシングライナ
２１ａ：溝
２２：吸込みカバー
２２ａ：吸込みカバー吸込口
２２ｂ：吸込みカバー吐出口
２６：メカニカルシール
２８ａ：オイル抜流路
２８ｂ：水抜流路
３０：オイルドレンプラグ
３１：浸水ドレンプラグ
３２：ケーブル保護ゴム
３３：ケーブル導入管
Ｍ：電動モータ
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図３】
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