(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出配管を接続した主ポンプと、この主ポンプを動力伝達装置を介して駆動する主原動機と、少なくともこれらの駆動系を冷却する冷却水系統を含む補機とから構成される排水ポンプ装置において、上記主ポンプまたは吐出配管の吐出弁上流側に分岐管を設け、当該分岐管に、ポンプ揚水液と前記冷却水系統内を流動する流体とが熱交換できる熱交換器を設けたことを特徴とする排水ポンプ装置。
【請求項２】
吸込側を吸水槽に位置し吐出配管を接続した主ポンプと、この主ポンプを動力伝達装置を介して駆動する主原動機と、少なくともこれらの駆動系を冷却する冷却水系統を含む補機とから構成される排水ポンプ装置において、上記主ポンプまたは吐出配管の吐出弁上流側に分岐管を設け、当該分岐管に、ポンプ揚水液と前記冷却水系統内を流動する流体とが熱交換できる熱交換器を設けるとともに、前記分岐管を吸水槽に導いたことを特徴とする排水ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水ポンプ装置に係り、特に、排水機場等に設置され、雨水など多量の原水を排出，処理する排水ポンプ機場の信頼性を向上するのに好適な排水ポンプ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、排水ポンプ機場の設備機器における冷却水系統に関する従来技術を、立軸雨水排水ポンプを例にとり、図４を参照して説明する。
【０００３】
図４は、従来の立軸雨水排水ポンプにおける冷却水系統図である。
【０００４】
図４において、１は主ポンプ、２は主ポンプ駆動用原動機、３は動力伝達装置（減速機）、１４は管内クーラで、この管内クーラ１４は、主ポンプ１に接続する吐出配管１５の吐出弁１６の上流側に設けられている。１０は、冷却水系の揚水ポンプ、１１は、揚水ポンプ１０で揚水された冷却水を蓄える膨張タンク、１２は、冷却水配管系１３に具備された機付冷却水ポンプである。
【０００５】
なお、本例では主ポンプ１に軸封水、軸受冷却水を供給していない、いわゆる無給水型ポンプである。
【０００６】
以下、冷却水の流れを説明する。
【０００７】
揚水ポンプ１０で揚水された冷却水は、一度膨張タンク１１に蓄えられ、自然流下等により機付冷却水ポンプ１２を介して、主ポンプ駆動用原動機２および動力伝達装置３に供給され各機器の冷却を行う。機器冷却に伴う熱交換により温度の上昇した冷却水は、管内クーラ１４により、主ポンプ１で揚水された取扱液（ポンプ揚水液）と熱交換されたのち、機付冷却水ポンプ１２の上流の冷却水配管１３へ戻る。このような冷却方式を管内クーラ方式といい、主ポンプの無水化とあわせて、冷却水系統の簡素化を図る場合などに用いられている。
【０００８】
ところで排水機場は、その目的上、いかなる時にも確実な排水が要求される。
そのため、排水機場設備の機能を維持することと故障要因を早期発見する観点から、通常、平常時における当該排水機場の設備機器の機能を確認する、いわゆる管理運転が行われている。この管理運転は、各機器の実運転状態を再現することがもっとも好ましいが、排水機場の規模および周辺状況などの要因によつては、部分的な機器の管理運転しか行えない場合が多い。
【０００９】
その中でも、主ポンプ駆動用原動機２のみの管理運転を行うことがあるが、この場合、図４に示す上記管内クーラ方式では、管内クーラ１４が主ポンプ１の吐出配管１５途中に設置されているため、雨水などの少ない平常時においては、主ポンプ１に対する水量が足りなくてポンプ揚水液による冷却効果が得られず、長時間の管理運転を行うことができなかった。また、河川の排水制限などにより、主ポンプによる排水運転ができない場合には、システム全体の管理運転を実施できないという問題があった。
【００１０】
一方、近年、排水機場の信頼性向上の観点から、主ポンプ、主ポンプ駆動用原動機、動力伝達装置（減速機）などの主機といわれる機器以外の、いわゆる補機（例えば、冷却水系統の揚水ポンプ等）の数を減らすことが要求されている。
【００１１】
主ポンプの運転に必要とする補機が減ることは、それだけ排水機場設備の故障要因が減ると言うことであり、ひいては該設備システムの信頼性を向上させることができることになる。前記管内クーラ方式はこれらの要求に対応しようとしたものである。
【００１２】
また、機器については、これら従来技術の問題点に対し、主ポンプでは軸受部にセラミックス軸受、軸封部には無給水軸封装置を用いて無水化を図ることや、減速機については、空冷化により外部からの冷却水を不要とすることなどが開発されてきた。
【００１３】
さらに、主ポンプ駆動用原動機についても冷却水が不要なガスタービン機関が実用化され、ポンプ設備の完全無水化が実現できるようになってきた。
【００１４】
このようなシステムおよび機器の技術進歩により、管理運転時に必要であった冷却水の供給が不要となり、また補機を削除できることによる排水機場の信頼性向上も実現可能になってきた。しかし、これらのシステムは未だ高価なものであり、採用に当たっては十分な検討が必要である。また、すでに据え付けられているポンプ設備を前記完全無水化システムに更新するに当たっては、各機器を新たに新製する必要があり、かつ大がかりな工事となるため、はなはだ不経済であった。
【００１５】
管理運転を行い得る従来技術としては、例えば、実開平１−１４１３９３号公報（実願昭６３−３８２２４号）に記載の手段があり、これによつて、システム全体の管理運転が可能である。しかし、上記公報記載の技術は、主ポンプ吸込筒の周壁内に駆動装置の冷却水通路とこの冷却水通路と熱交換を行う熱交換水通路とを形成し、かつ熱交換水通路入口に、ポンプが気中運転しうる最高水位レベル以下の位置に吸込ベルマウスの開口端が配されたサブポンプの吐出口を連結したものである。その方法では、主ポンプ自身に熱交換器が設けられているため、当該熱交換器のメンテナンス時に主ポンプを取り外す必要があり、保守性において問題があった。また、河川の排水制限などにより、主ポンプによる排水運転ができない場合には、システム全体の管理運転を行えない問題は改善されていなかった。
【００１６】
また、例えば特開平８−１０５３９９号公報記載の先行待機形ポンプの駆動機の冷却装置では、主ポンプの駆動機の冷却水の循環路に迂回路を設け、この迂回路に設けた補助クーラを吸水槽の底部に水没させたものが開示されており、吸水槽の水で冷却水系の水を冷却して駆動機の過熱を防止している。
【００１７】
しかし、このような水槽設置式クーラはメンテナンス性に劣るばかりか、水質による影響および異物の堆積による冷却性能の低下などの問題があつた。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の管内クーラ方式によれば、補機を削減することはできるが、管内クーラ設置のために十分な建屋スペースが必要であり、また、主配管途中に設置されるため、メンテナンス性も良くなかった。
【００１９】
本発明は、このような問題点を解決するために為されたもので、主ポンプの運転に必要な補機の数を減らすことができ、僅かな設備投資で、保守性、信頼性に優れた排水ポンプ装置を提供することを、その目的とするものである。
【００２０】
また、本発明の他の目的は、ポンプ機場の機器全体の管理運転が容易に行え、冷却水系統を自己完結型にすることにより、保守性、信頼性を向上させた排水ポンプ装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記第一の目的を達成するために、本発明に係る排水ポンプ装置の第一の構成は、吐出配管を接続した主ポンプと、この主ポンプを動力伝達装置を介して駆動する主原動機と、少なくともこれらの駆動系を冷却する冷却水系統を含む補機とから構成される排水ポンプ装置において、上記主ポンプまたは吐出配管の吐出弁上流側に分岐管を設け、当該分岐管に、ポンプ揚水液と前記冷却水系統内を流動する流体とが熱交換できる熱交換器を設けたものである。
【００２２】
また、上記第二の目的を達成するために、本発明に係る排水ポンプ装置の第二の構成は、吸込側を吸水槽に位置し吐出配管を接続した主ポンプと、この主ポンプを動力伝達装置を介して駆動する主原動機と、少なくともこれらの駆動系を冷却する冷却水系統を含む補機とから構成される排水ポンプ装置において、上記主ポンプまたは吐出配管の吐出弁上流側に分岐管を設け、当該分岐管に、ポンプ揚水液と前記冷却水系統内を流動する流体とが熱交換できる熱交換器を設けるとともに、前記分岐管を吸水槽に導いたものである。
【００２３】
上記技術的手段による働きは次のとおりである。
【００２４】
本発明の排水ポンプ装置では、主ポンプの吐出配管の吐出弁上流側から分岐させた分岐管途中に、当該分岐管に本装置の駆動系を冷却する熱交換器が設けられているため、当該分岐管を用いることにより、排水ポンプ機場の設備機器全体の管理運転を行うことができる。また、主ポンプの揚水により熱交換を行うため、補機の数を減らすことができ、機場の設備の信頼性を向上させることができる。
【００２５】
さらに、主ポンプをセラミックス軸受、無給水軸封装置の採用により無水化できれば、既存の設備を新製することなく、熱交換器等の機器を追加することで、システム全体の信頼性を飛躍的に向上させることができる。
【００２６】
また、従来の管内クーラ方式に比べ、熱交換器自体を小さくすることができるため、機器が安価であり、かつ設置スペースも小さくすることができることにより、維持管理面においても優位である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１ないし図３を参照して説明する。
【００２８】
〔実施の形態  １〕
図１は、本発明の一実施の形態を示す排水ポンプ装置の冷却水系統図、図２は、本発明を適用する排水ポンプ機場の構成図である。図１において、図４と同一符号のものは従来技術と同等機器を示す。
【００２９】
まず、図２を参照して、本発明を適用する排水ポンプ機場の概要を説明する。
【００３０】
図２に示す排水ポンプ機場では、吸込水路６から流れ込む流水は、除塵機７によりポンプの運転に支障を来す大きさの異物が取り除かれ、吸水槽８を通って主ポンプ１により汲み上げられ、吐出管１５を経て吐出水路９へ排水される。ここで、主ポンプ１は、例えば立軸雨水排水ポンプである。
【００３１】
吐出管１５には、主ポンプ１の始動、停止時の流水の変化を緩やかにしてサージを軽減するとともに平常時または主ポンプ１の分解時に吐出側を止水するための吐出弁１６、主ポンプ１の急停止時の流水の逆流を防ぐための逆流防止弁１７が取り付けられている。
【００３２】
また、主ポンプ１の動力は、主ポンプ駆動用原動機２から動力伝達装置（減速機）３を介して主ポンプ１に伝達される。
【００３３】
このような排水機場における排水ポンプ装置の冷却水系統を図１を参照して説明する。図１，２において、同一機器は同一符号を付している。
【００３４】
図１において、１は主ポンプ、２は主ポンプ駆動用原動機、３は動力伝達装置である。
【００３５】
１１は、水源からの冷却水を蓄える膨張タンク、１２（１２ａ，１２ｂの総称）は、冷却水配管系１３（１３ａ，１３ｂの総称）に具備された機付冷却水ポンプである。
【００３６】
２０は、主ポンプ１に接続する吐出配管１５の吐出弁１６の上流側から分岐した分岐管で、この分岐管２０は、図２に示すように吸水槽８に導かれている。２１は、２１−１，２１−２よりなる熱交換器で、この熱交換器２１（２１−１，２１−２の総称）は、分岐管２０に設けられている。
【００３７】
なお、本例では主ポンプ１に軸封水、軸受冷却水を供給していない、いわゆる無給水型ポンプである。
【００３８】
主ポンプ１は、主ポンプ駆動用原動機２で発生した動力を動力伝達装置（減速機）３を介してもらい受け、水を揚水する。主ポンプ駆動用原動機２および動力伝達装置３などの駆動系は、それぞれ運転時に熱が発生するため、膨張タンク１１から自然流下を利用し冷却水配管１３ａにより冷却水を供給する。この冷却水は、主ポンプ駆動用原動機２に付属の機付冷却水ポンプ１２ａ，１２ｂにより主ポンプ駆動用原動機２および動力伝達装置３に供給され、各機器との間で熱交換を行ったのち、熱交換器１４（１４−１，１４−２）でポンプ揚水液と冷却水系統配管内を流動する原水とで再度熱交換を行い、所定の水温に戻されてから戻り冷却水配管１３ｂにより機付冷却水ポンプ１２の上流の膨張タンク１１に戻る。これらの冷却水系の流れがポンプ運転時常に行われている。
【００３９】
本方式によれば、冷却水系統において、ポンプ運転時起動が必要な補機、例えば従来必要としていた二次冷却水系統の機器が必要でなく、少なくとも、図４の従来技術で示した揚水ポンプ１０は無くてもよく、主ポンプ駆動用原動機２が運転されることにより、前記機付冷却水ポンプ１２で冷却水が各機器に供給されるようになっている。このため、ポンプ起動スピードが大幅にアップする。また、補機の数が少なくなることにより、故障等のトラブルを起こす要因が減少するため、排水ポンプ設備機器の信頼性が向上する。
【００４０】
熱交換器２１は、図２に示すように、排水機場の陸上、例えばポンプ据付床面などに設置されるもので、かつ主ポンプ１または吐出配管１５の吐出弁１６上流側に設けられた分岐管２０の途中に設置されている。このため、前記特開平８−１０５３９９号公報記載の如き、従来の水槽設置式クーラ（吸水槽・吐出槽クーラ）に比べ、メンテナンス性がよく、また機器の据付においても、既存の建屋寸法内に設置可能であるため、工事等のコスト面においても優位である。
【００４１】
〔実施の形態  ２〕
図３は、本発明の他の実施の形態を示す排水ポンプ装置の冷却水系統図である。図中、図１と同一符号のものは先の第一の実施の形態と同等機器であるから、その説明を省略する。
【００４２】
図３において、８は吸水槽を示し、分岐管２０とは別に、吐出配管１５の吐出弁１６上流側から吸水槽８へ第２の分岐管２２が配設されている。
【００４３】
図３に示す排水ポンプ設備では、熱交換器２１（２１−１，２１−２）は主ポンプ１に接続する吐出配管１５の吐出弁１６上流側から分岐された分岐管２０の途中に設置されており、当該分岐管２０は吸水槽８へ戻っている。また、第２の分岐管２２も吸水槽８へ戻っている。このため、吐出弁１６を閉じて運転すれば、揚水を吐出側へ排水することなく吸水槽８へ戻すことができ、ポンプの実負荷運転を行うことができる。
【００４４】
すなわち、出水制限などにより揚水を吐出水路９へ排水できない場合の排水ポンプ設備の管理運転において、吐出弁１６を閉じた状態でも、熱交換器２１により駆動系の冷却効果が得られるため、機能維持を確認するための管理運転が可能である。このように、排水機場の機能確認を主ポンプ個々に行うことができるため、排水ポンプ機場の機能維持の面で信頼性を向上することができる。
【００４５】
なお、本実施形態の排水機場のポンプ設備は、主ポンプ、主ポンプ駆動用原動機、減速機からなる主機構成のものを説明したが、本構成だけに限定されるものではない。
【００４６】
本発明の実施の形態によれば、排水ポンプ機場の設備において次の効果が得られる。
【００４７】
（１）従来の水槽設置式クーラを用いた冷却方式では、水質による影響および異物の堆積による冷却性能の低下などの問題があり、使用条件が制約される。それに対して、本発明の実施形態では、クーラ（熱交換器）自体を陸上に設けることで、前述の条件による影響を低減されることができる。
【００４８】
（２）主ポンプ１に接続する吐出配管１５に具備された吐出弁１６の上流側から分岐させた分岐管２０途中に熱交換器２１を設け、吐出配管１５に代わる第２の分岐管２２を吸水槽８へ導くことにより、吐出水路９側に排水することなく、排水ポンプ機場全体の管理運転が可能となり、設備の機能維持の点においても信頼性を向上させることができる。
【００４９】
（３）既設ポンプ機場の改造において、本方式は構成機器が安価かつ軽量にすることができるため、建屋の拡大等の大がかりな工事を必要とせず、容易に設備機器の改善を行うことができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、主ポンプの運転に必要な補機の数を減らすことができ、僅かな設備投資で、保守性、信頼性に優れた排水ポンプ装置を提供することができる。
【００５１】
また、本発明によれば、ポンプ機場の機器全体の管理運転が容易に行え、冷却水系統を自己完結型にすることにより、保守性、信頼性を向上させた排水ポンプ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す排水ポンプ装置の冷却水系統図である。
【図２】本発明を適用する排水ポンプ機場の断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態を示す排水ポンプ装置の冷却水系統図である。
【図４】従来の立軸雨水排水ポンプにおける冷却水系統図である。
【符号の説明】
１…主ポンプ、２…主ポンプ駆動用原動機、３…動力伝達装置、８…吸水槽、１１…膨張タンク、１２，１２ａ，１２ｂ…機付冷却水ポンプ、１３…冷却水配管系、１５…吐出配管、１６…吐出弁、２０…分岐管、２１，２１−１，２１−２…熱交換器。２２…第２の分岐管。
【図１】
0004641089.tif 000002
【図２】
0004641089.tif 000003
【図３】
0004641089.tif 000004
【図４】
0004641089.tif 000005