(57)【要約】【課題】  エアーロックの発生を防止すると共に、マンホール内を攪拌することで、マンホール内にスカムが滞留することを防止できる水中ポンプを提供すること。【解決手段】  ポンプケーシング５４内に羽根車５７を回転自在に設置した水中ポンプ５０において、ポンプケーシング５４の羽根車５７の外周部に対向する位置に開口する第１の開口部８０を設けると共に、ポンプケーシング５４の羽根車５７の回転軸５６側の中心部近傍に対向する位置に開口する第２の開口部８１を設けた。第１の開口部８０と第２の開口部８１は気体抜き穴として機能すると共に、水中ポンプ５０の運転時には、第１の開口部８０から水中ポンプ５０内の液体の一部を外部に噴出してマンホール内を撹拌する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込口と吐出口とを具備するポンプケーシングと、該ポンプケーシング内に回転自在に配置された羽根車とを備えた水中ポンプであって、
前記ポンプケーシングの前記羽根車の外周部に対向する位置に開口し外部に連通する第１の開口部を設けると共に、前記ポンプケーシングの前記羽根車の回転軸近傍に対向する位置に開口し外部に連通する第２の開口部を設けたことを特徴とする水中ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の水中ポンプにおいて、
前記水中ポンプは前記吸込口と前記羽根車の間のポンプケーシング内間隙が大きいボルテックス型の水中ポンプであることを特徴とする水中ポンプ。
【請求項３】
マンホール内に排水用の水中ポンプを設置し、該マンホール内に流入する汚水を排水するマンホール装置であって、
前記水中ポンプに請求項１又は２記載の水中ポンプを用いたことを特徴とするマンホール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水の中継・圧送設備であるマンホールポンプ機場に設けたマンホール内等に設置される水中ポンプに関し、特にマンホール内のスカムの滞留を防止すると共に、エアーロックの発生を防止するのに好適な水中ポンプ、及び該水中ポンプを排水用ポンプとして用いたマンホール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に、マンホールポンプ機場の全体構成例を示す。このマンホールポンプ機場は、マンホール１の内部に水中ポンプ１０を設置して構成される。マンホール１は、筒状に形成された側壁部１ａの上端部に地上に向かって開口する開口部１ｂを備え、一方底部１ｃの中央付近には、凹部３を設けると共に、その周囲に凹部３に向かって旋回しながら下降する導水路４が設けられている。また、マンホール１の側壁部１ａには下水流入管５が取り付けられている。なお、７はマンホール１内の水位を検出する水位計であり、２は開口部１ｂを覆う蓋である。
【０００３】
マンホール１内に設置した水中ポンプ１０は、マンホール１内に垂直に取り付けられたガイドパイプ８にガイドされてマンホール１内を昇降するようになっている。そして、マンホール１の底部１ｃには、水中ポンプ１０の吐出口１０ｂに連結される吐出曲管１２が固定されている。この吐出曲管１２は、マンホール１内に垂直に設置された垂直吐出管１３、及びマンホール１の外部へ通じる排水管１４と接続されている。また、水中ポンプ１０の吸込口１０ａには吸込管１１が取り付けられ、この吸込管１１は、水中ポンプ１０が最下点まで降下したときに凹部３内に配置されるようになっている。
【０００４】
このマンホール１においては、下水流入管５から下水である汚水・汚物水（以下、単に「汚水」という）が流入してマンホール１内に溜まる。そして、マンホール１内の汚水の水位が、予め設定された排水開始レベルに達したことが水位計７によって検出されると、水中ポンプ１０が作動して、その吸込口１０ａから凹部３内の下水が吸込まれて吐出口１０ｂから吐出される。この吐出口１０ｂから吐出された汚水は、吐出曲管１２、垂直吐出管１３及び排水管１４を通ってマンホール１の外部へ排出される。排水が進んでマンホール１内の汚水が少なくなってくると、残った汚水は底部１ｃに設けられた導水路４を通って旋回しながら下降して凹部３に流入する。このことから、図１に示すこの種のマンホールの構造を、一般に予旋回式マンホールと呼んでいる。最終的にマンホール１内の汚水は、凹部３の底部に残留した若干の汚水を除いてすべて外部に排出される。このようにして、マンホール１内に滞留する汚水を極力減らすことで、マンホール１内の残留水にスカムが発生するのを防止する構造となっている。
【０００５】
上記のようなマンホール１内に設置される水中ポンプ１０の従来例として、図２に示す構造の水中ポンプ２０がある。図２は、水中ポンプ２０の全体構造を示す図で、図２（ａ）は水中ポンプ２０の概略断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ部分断面図である。同図に示すように、この水中ポンプ２０は、モータ部２１及び軸封部２２の下部にポンプ部２３が一体に構成されており、上部軸受３１及び下部軸受３２により回転自在に支承された、モータ部２１から延伸した回転軸２６の先端部に羽根車２７が取り付けられ、この羽根車２７が、ポンプ部２３に設けた中間ケーシング２４ａと下部ケーシング２４ｂとで構成されるポンプケーシング２４で囲まれたポンプ室３０内に設置されている。この水中ポンプ１０は、ポンプケーシング２４の下端に設けた吸込口３３から汚水を吸込んで、ポンプケーシング２４の側部に設けた吐出口３４から吐出する。
【０００６】
ところで、上記構造の水中ポンプ２０では、水中ポンプ２０が停止したとき、即ちマンホール１内の汚水の排出が完了したときに、マンホール１内の水位（ポンプ停止水位）が、ポンプケーシング２４よりも下方に位置することとなるので、その際にポンプケーシング２４内（ポンプ室３０内）に残留している汚水が落下してポンプ室３０内に気体（空気）が溜まってしまう。そうすると、その後再びマンホール１内の水位が上昇して、水中ポンプ２０が汚水内に浸漬したときに、水中ポンプ２０を始動すると、ポンプ室３０内に溜まった空気によりエアーロックが発生して揚水することが不可能となってしまう。また、水中ポンプ２０の運転中にも、ポンプ室３０内に空気やガスなどの気体が溜まってしまうと、エアーロックが引き起こされてしまう。そのため、水中ポンプ２０のポンプケーシング２４に、外部に連通する開口部２５を設け、この開口部２５からポンプケーシング２４内に溜まった気体を外部に排出させることが行われている。
【０００７】
上記のように水中ポンプ２０は、下部ケーシング２４ｂの羽根車２７の側部（外周部）にポンプ室３０の外部に連通した開口部２５を設けている。この開口部２５は、ポンプ室３０内に溜まった気体を排出する気体抜き穴としての機能を持つと共に、ポンプ室３０内の汚水の一部を外部へ噴出させる働きも兼ねている。即ち水中ポンプ２０の始動時には、開口部２５からポンプ室３０内に溜まった気体が排出されると共に、水中ポンプ２０の運転中は、ポンプ室３０内に吸い込まれた汚水の一部が羽根車２７によって発生する圧力によって開口部２５から噴出し、この噴出した汚水によってマンホール１内が攪拌されることで、マンホール１の内壁へのスカムの固着が防止される。
【０００８】
ところが、水中ポンプ２０の上記開口部２５から噴出される汚水には異物も含まれるため、この異物を含んだ汚水に曝されることで開口部２５が閉塞しやすいという問題点があった。開口部２５が閉塞してしまうと、ポンプケーシング２４内に気体が溜まった場合、その気体が外部に排出されずにエアーロックが引き起こされてしまう。
【０００９】
一方、マンホール１内に設置される水中ポンプ１０の他の従来例として、特許文献１に記載された水中ポンプがある。図３にこの従来の水中ポンプ４０の構成を示す。なお、図３に示す水中ポンプ４０において、図２に示す水中ポンプ２０と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図３に示す水中ポンプ４０は、ポンプケーシング２４の中間ケーシング２４ａに、ポンプ室３０の外部に連通する開口部２９を設けて構成されている。開口部２９は、羽根車２７の回転軸２６側の中心部近傍（羽根車ハブ２７ａの根元近傍）に対向する位置に開口して設けられ、この開口部２９から、ポンプ室３０内に溜まった気体が排出される。ここで、羽根車２７によって圧送される汚水は、主に羽根車２７の側部（外周側）に送られるため、羽根車２７の回転軸２６側に回り込むことは少ない。従って上記した位置に開口部２９を設けても、開口部２９が直接異物を含んだ汚水に曝されることがなく閉塞する恐れがないので、開口部２９は気体抜き穴としての機能を十分に果たすことができる。
【００１０】
しかしながら、羽根車２７が回転しても、羽根車２７の回転軸２６側の中心部近傍の水圧はあまり高くならないため、開口部２９からポンプケーシング２４内の汚水が噴出する量は少なく、噴出する汚水の圧力も低い。したがって、開口部２９から噴出する汚水によっては、マンホール１内を効果的に攪拌することはできず、この水中ポンプ４０によっては、マンホール１の内壁にスカムが固着することを効果的に防止することはできなかった。
【特許文献１】特開平１１−３７０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、エアーロックの発生を防止すると共に、マンホール内を攪拌してマンホール内にスカムが滞留することを防止できる水中ポンプ及びマンホール装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、吸込口と吐出口とを具備するポンプケーシングと、該ポンプケーシング内に回転自在に配置された羽根車とを備えた水中ポンプであって、ポンプケーシングの羽根車の外周部に対向する位置に開口し外部に連通する第１の開口部を設けると共に、ポンプケーシングの羽根車の回転軸近傍に対向する位置に開口し外部に連通する第２の開口部を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の水中ポンプにおいて、水中ポンプは、吸込口と羽根車の間のポンプケーシング内間隙が大きいボルテックス型の水中ポンプであることを特徴とする
【００１４】
請求項３に記載の発明は、マンホール内に排水用の水中ポンプを設置し、該マンホール内に流入する汚水を排水するマンホール装置であって、水中ポンプに請求項１又は２記載の水中ポンプを用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本願請求項１及び２に記載の発明によれば、ポンプケーシングに設けた第１の開口部及び第２の開口部は、ポンプケーシング内に溜まった気体を外部へ排出する気体抜き穴としての機能を有するので、水中ポンプにエアーロックが発生することを効果的に防止できる。また、水中ポンプの運転時には、第１の開口部からポンプケーシング内の液体の一部を外部に噴出し、該液体に混入する異物で該第１の開口部が閉塞した場合でも、ポンプケーシング内に溜まった気体は第２の開口部から外部へ排出されるので、エアーロックが発生することがない。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、汚水の流入するマンホール内に排水用の水中ポンプとして請求項１又は２に記載の水中ポンプを設置したことにより、水中ポンプにエアーロックが発生することなく、更に第１の開口部から噴出する汚水がマンホール内を撹拌するので、マンホール内のスカムの滞留を効果的に防止することができる。また、エアーロックが発生したり、マンホール内のスカムの滞留が少なくなることから、メンテナンスのため水中ポンプをマンホールから引上げたり、マンホール内に挿入・設置する作業も少なくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図４に、本発明に係る水中ポンプの一実施形態である水中ポンプ５０の構成例を示す。また図５は、水中ポンプ５０の一部拡大図である。この水中ポンプ５０が設置されるマンホールポンプ機場は、図１に示すマンホールポンプ機場と共通であり、ここでは、図１の水中ポンプ１０に代えて、上記の水中ポンプ５０を設置した場合について説明する。なお、図１に示すマンホール機場の詳細な構成については既に述べたので、以下ではその説明は省略する。図４に示すように、水中ポンプ５０は、モータ部５１と軸封部５２の下部にポンプ部５３が一体に構成され、モータ部５１から延伸した、上部軸受６１及び下部軸受６２により回転自在に支承された回転軸５６の先端部に羽根車５７が取り付けられ、この羽根車５７が、ポンプ部５３に設けた中間ケーシング５４ａと下部ケーシング５４ｂとで構成されるポンプケーシング５４で囲まれたポンプ室８２内に設置されている。
【００１８】
モータ部５１は、モータフレーム６７の内周面に固着された固定子６３と、回転軸５６と一体に回転する回転子６４とを備えて構成されている。さらに、モータ部５１の上部には、ハンドル６９及びキャブタイヤケーブル７０を備えたモータカバー６８が取り付けられ、このモータカバー６８の内部には、過電流や欠相運転等によるモータ部５１の焼損を防止するプロテクタ７１が設けられている。
【００１９】
ポンプ部５３とモータ部５１との間に設けられた軸封部５２は、ポンプ室８２内の圧力水がモータ部５１側へ漏洩しないように、メカニカルシール室６６内でメカニカルシール６５により軸封がなされている。メカニカルシール室６６内には油が封入されており、これによって、メカニカルシール６５の摺動面の潤滑と冷却を行うように構成されている。
【００２０】
ポンプ部５３には、回転軸２６の先端部に取り付けた羽根車５７が設置され、この羽根車５７が、ポンプケーシング５４で囲まれたポンプ室８２内に設置されている。ポンプケーシング５４のうち、中間ケーシング５４ａは羽根車５７の上部を覆い、下部ケーシング５４ｂは羽根車５７の側部（外周部）と下側を覆うよう構成されている。言い換えると、下部ケーシング５４ｂ内の上端部近傍に羽根車５７が設置され、下部ケーシング５４ｂの上端部が中間ケーシング５４ａによって閉止されている。また、中間ケーシング５４ａはポンプケーシング２４の一部を構成すると共に、メカニカルシール室６６を覆うケーシングも兼ねている。さらに、下部ケーシング５４ｂには、その下部に、吸込管５８ａが取り付けられた吸込口５８が設けられ、その側部に吐出口５９が設けられている。
【００２１】
また、羽根車５７と吸込口５８との間、詳細には羽根車５７の主板部５７ｂ及び翼部５７ｃと下部ケーシング５４ｂの底部との間には、ボルテックス型ポンプの特徴である広い空隙が設けられていて、比較的大きな異物が混入した汚水でも容易に圧送することができるようになっている。なお、下部ケーシング５４ｂの下面には水中ポンプ５０を自立させるための複数の脚部８３が設けられている。
【００２２】
そしてこの水中ポンプ５０は、ポンプケーシング５４の下部ケーシング５４ｂに第１の開口部８０を設けると共に、中間ケーシング５４ａに第２の開口部８１を設けている。第１の開口部８０は、下部ケーシング５４ｂの羽根車５７の側部（外周部）に対向する位置８０ａで開口し、ポンプ室８２の外部へ連通するように設けられ、この第１の開口部８０は、ポンプ室８２内に溜まった空気等の気体を外部へ排出する気体抜き穴としての機能を持つと共に、ポンプ室８２内の汚水を外部へ噴出させる働きも兼ねている。即ち、水中ポンプ５０の始動時及びその運転中に、ポンプ室８２内に気体が溜まったときには、第１の開口部８０からポンプ室８２内の気体が外部に排出されると共に、水中ポンプ５０の運転中は、ポンプ室８２内に吸込まれた汚水の一部が羽根車５７によって発生する圧力によって第１の開口部８０から噴出する。
【００２３】
一方、第２の開口部８１は、中間ケーシング２４ａの、羽根車５７の回転軸５６側（上側）の中心部近傍（羽根車ハブ５７ａの根元近傍）に対向する位置８１ａで開口し、ポンプ室８２の外部へ連通するように設けられている。第２の開口部８１は、ポンプ室８２内に溜まった気体を外部へ排出する気体抜き穴としての機能を備えている。そして、羽根車５７によって圧送される汚水は主に羽根車５７の側部（外周部）に送られるため、羽根車５７の回転軸５６側に汚水が回り込むことは少なく、この位置に設けた第２の開口部８１は、直接異物を含んだ汚水に曝されることがないため閉塞する恐れが少ない。従って第２の開口部８１は、常にポンプ室８２内に溜まった気体を外部へ排出することができる。
【００２４】
次に、上記の水中ポンプ５０を、図１に示すマンホールポンプ機場に設置したときのマンホール１内の動作を説明する。マンホール１内で、水位計７によって汚水の水位が予め設定した排水開始レベルに達したことが検出されると、水中ポンプ５０が始動する。この水中ポンプ５０の始動時に、ポンプ室８２内に気体が溜まっていた場合には、この気体が第１の開口部８０と第２の開口部８１から外部に排出される。そして、水中ポンプ５０の吸込管５８ａからマンホール１内の汚水が吸い込まれて、吐出口５９から吐出される。吐出口５９から吐出された汚水は、吐出曲管１２と垂直吐出管１３、及び排水管１４を通って、マンホール１の外部へ排出される。マンホール１内の汚水が排出されるに従って、マンホール１内の水位が低下するが、該水位が水中ポンプ５０よりも低い位置になると、水中ポンプ１に設けた第１の開口部８０及び第２の開口部８１からポンプ室８２内の汚水が外部へ噴出する。ここで、第１の開口部８０には、羽根車５７によって大量の汚水が圧送されるため、この第１の開口部８０からは高圧の汚水が噴出する。従って、マンホール１の内壁及び底部１ｃにこの第１の開口部８０から噴出した汚水が吹き付けられることで、マンホール１内が攪拌されて、マンホール１内へのスカムの固着が防止される。このようにマンホール１内が効率的に攪拌されるので、スカムの滞留を防止でき、マンホール１内の清掃作業の回数を大幅に削減することができる。
【００２５】
ところが、第１の開口部８０は、羽根車５７の側部、即ち羽根車５７の外周側に設けられているので、羽根車５７が圧送する異物を含んだ汚水に直接曝される。このため、汚水中の異物により第１の開口部８０が閉塞してしまう場合が多い。なお、第１の開口部８０の径を大きくすれば閉塞せずに済むが、あまり径を大きくすると第１の開口部８０からの漏水が多くなり、ポンプ性能が低下してしまうと共に、噴出する汚水の圧力も低下してしまい効率的にスカムを除去できなくなるため、第１の開口部８０の径をあまり大きくすることはできない。
【００２６】
そのため、水中ポンプ５０には、第２の開口部８１が設けられており、第１の開口部８０が異物によって閉塞した場合でも、この第２の開口部８１からポンプ室８２内に溜まった気体を排出することができる。従って、もし第１の開口部８１が閉塞した状態でポンプ室８２内に気体が溜まった場合でも、この気体は第２の開口部８１から外部へ排出されるので、水中ポンプ５０にエアーロックが起こることを防止できる。
【００２７】
このように、第１の開口部８０と第２の開口部８１とを設けたことで、水中ポンプ５０から高い圧力で汚水を噴出させてマンホール１内を効率的に攪拌し、マンホール１内のスカムの滞留を防止すると共に、水中ポンプ５０のエアーロックの発生を防止することができる。
【００２８】
水中ポンプ５０を上記のように構成したことにより、従来、マンホールポンプ機場で頻繁に発生していた水中ポンプのエアーロックを防止でき、さらには、水中ポンプの引上げ作業、空気抜き穴の清掃作業の回数を大幅に削減することができる。
【００２９】
上記実施形態の説明において、水中ポンプ５０は、中間ケーシング５４ａと下部ケーシング５４ｂとでポンプケーシング５４を構成し、下部ケーシング５４ｂに第１の開口部８０を設け、中間ケーシング５４ａに第２の開口部８１を設けた構成としたが、ポンプケーシング５４の形状・構造は上記したものに限られる訳ではなく、例えば、ポンプケーシング５４は一体に構成された一つのケーシングで構成されていても良く、その一つのケーシングに第１の開口部８０と第２の開口部８１とが設けられていても良い。
【００３０】
また、水中ポンプ５０を設置したマンホール１の構成は上記したものに限られる訳ではなく、水中ポンプ５０から噴出された汚水によりマンホール１内が効果的に攪拌されるものであれば、どのような構成であっても良い。
【００３１】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状・構造・材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】マンホール内に水中ポンプを設置したマンホールポンプ機場の構成例を示す図である。
【図２】マンホール内に設置する従来の水中ポンプ２０を示す図で、図２（ａ）は水中ポンプ２０の断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】従来の他の水中ポンプ４０を示す図である。
【図４】本発明に係るマンホール内に設置する水中ポンプ５０を示す図である。
【図５】本発明に係るマンホール内に設置する水中ポンプ５０の一部拡大図である。
【符号の説明】
【００３３】
１      マンホール
１ａ    側壁部
１ｂ    開口部
１ｃ    底部
２      蓋
３      凹部
４      導水路
５      下水流入管
７      水位計
８      ガイドパイプ
１０    水中ポンプ
１０ａ  吸込口
１０ｂ  吐出口
１１    吸込管
１２    吐出曲管
１３    垂直吐出管
１４    排水管
５０    水中ポンプ
５１    モータ部
５２    軸封部
５３    ポンプ部
５４    ポンプケーシング
５４ａ  中間ケーシング
５４ｂ  下部ケーシング
５６    回転軸
５７    羽根車
５７ａ  羽根車ハブ
５７ｂ  主板部
５７ｃ  翼部
５８    吸込口
５８ａ  吸込管
５９    吐出口
６１    上部軸受
６２    下部軸受
６３    固定子
６４    回転子
６５    メカニカルシール
６６    メカニカルシール室
６７    モータフレーム
６８    モータカバー
６９    ハンドル
７０    キャブタイヤケーブル
７１    プロテクタ
８０    第１の開口部
８１    第２の開口部
８２    ポンプ室
８３    脚部
【図１】
2005214046.tif 000003
【図２】
2005214046.tif 000004
【図３】
2005214046.tif 000005
【図４】
2005214046.tif 000006
【図５】
2005214046.tif 000007