(57)【要約】  【課題】  底面積の大きな貯水槽であっても、空気吸込み渦の発生を抑制しながら、十分な低水位まで吸込み可能としながら、さらに、簡単な構造により安定稼動を確保できる排水ポンプの吸込みカバー構造を提供する。  【解決手段】  貯水槽３に軸心Ｐが水平姿勢に設置されるとともに、貯水槽３に貯留された水を外部に送水する排水ポンプ６の吸込口６Ａにその基端部が接続され、前記排水ポンプ６により水が吸引される開口部７Ｃがその周壁に形成されている排水ポンプ６の吸込みカバー構造であって、吸込みカバー７に、各開口部７Cの面積が吸込口６Ａの最小断面積よりも小さく、且つ、開口部７Ｃの総面積が前記最小断面積よりも大きくなるように形成されている。  【選択図】  図１
2005264839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯水槽に軸心が略水平姿勢または槽底面に沿って設置されるとともに、前記貯水槽に貯留された水を外部に送水する排水ポンプの吸込口にその基端部が接続され、前記排水ポンプにより水が吸引される開口部がその周壁に形成されている排水ポンプの吸込みカバー構造であって、
前記吸込みカバーに、前記排水ポンプの吸込口の最小断面積よりも小面積の開口部が分散形成され、且つ、前記開口部の総面積が前記最小断面積よりも大きく形成されている排水ポンプの吸込みカバー構造。
【請求項２】
貯水槽に軸心が略水平姿勢または槽底面に沿って設置されるとともに、前記貯水槽に貯留された水を外部に送水する排水ポンプの吸込口にその基端部が接続され、前記排水ポンプにより水が吸引される開口部がその周壁に形成されている排水ポンプの吸込みカバー構造であって、
前記吸込みカバーに、スリット状の開口部が形成され、且つ、前記開口部の総面積が前記排水ポンプの吸込口の最小断面積よりも大きく形成されている排水ポンプの吸込みカバー構造。
【請求項３】
前記開口部が前記吸込みカバーの軸心を含む水平面よりも下方に形成されている請求項１または２記載の排水ポンプの吸込みカバー構造。
【請求項４】
前記開口部に先端が当該開口部よりも下方に位置するノズルを設けてある請求項１から３の何れかに記載の排水ポンプの吸込みカバー構造。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載された排水ポンプの吸込みカバー構造を備えた吸込みカバーを貯水槽に設置し、その基端部を排水ポンプの吸込口に接続して前記貯水槽から水を外部に送水する貯水槽からの送水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雨水ポンプ場や汚水ポンプ場などに構築されるポンプ井や、多量の降雨時に雨水を一時蓄積するために地中に設置された長尺の筒状の貯水管など、底面積が大きく低水位まで吸込まなければ残水量が多く、以後の貯水などのための十分な排水が難しい貯水槽に貯水された水を外部に送水するための排水ポンプの吸込みカバー構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７に示すように、排水機場のポンプ井１０などに設置されている立軸ポンプＰには、当該立軸ポンプＰ固有の運転可能最低水位ＬＷＬが存在し、ポンプ井１０の水位が運転可能最低水位ＬＷＬ以下の領域において排水運転を行うと、渦が発生して空気混じりの水を吸込み、激しい振動や大きい騒音を生じてポンプ運転機能障害を引き起こし、排水機場の基礎や建屋などを損傷させるおそれがある。
【０００３】
これに対して、吸込みカバー１１の下側に吸込口の大きい拡大ベルマウス１２を取付け、吸込み流速を低下させて渦の発生を抑制する構造を採用することで、従来の運転可能最低水位ＬＷＬ以下の領域まで排水運転して残水量を少なくすることが考えられるが、この場合には吸込み口が相当に大きい拡大ベルマウス１２を使用しなければならないので、立軸ポンプＰが大型になり大きい設置スペ−スを必要とするという問題があった。
【０００４】
そこで、図８に示すように、立軸ポンプＰ固有の運転可能最低水位ＬＷＬ以下の吸込みカバー１１に複数の貫通孔１２を形成することにより、吸込カバーの吸込口１３のみでなく複数の貫通孔１２からも水を吸込むことで吸込み口からの吸込流速を低下させて渦の発生を抑制することで、従来の運転可能最低水位以下の領域で排水運転可能に構成したものが提案されている。
【特許文献１】実開平６−１２７８７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、上述した従来の技術によれば、確かに空気吸込み渦の発生を抑制しながら低水位まで吸込み可能となるのであるが、吸込みカバーの軸心がポンプ井に鉛直姿勢で配置されるものであり、地中に設置された長尺の筒状の貯水管など底面積が極めて大きな貯水槽では、多少の低水位まで吸込んでも残水量が多く、以後の貯水などのための十分な排水ができないという問題があった。
【０００６】
上述の従来の吸込みカバーを、例えばその軸心が水平姿勢となるように配置しても、ある程度水位が低くなるとベルマウス部から空気が同時に吸込まれて、激しい振動や大きい騒音を生じてポンプ運転機能に障害を引き起こすという問題を解消できるものではなかった。その際に、当該ベルマウス部の開口上端部を底部に向けて屈曲形成したものでは、吸込み可能水位を下げることが可能であるが、大きなベルマウスを設けるものではポンプの大型化を招く点で変わらず、底部の固形異物が水と同時に吸込まれてポンプに異常をきたす虞もあった。
【０００７】
本発明は、上述の従来欠点に鑑み、底面積の大きな貯水槽であっても、空気吸込み渦の発生を抑制しながら、十分な低水位まで吸込み可能としながら、さらに、簡単な構造により安定稼動を確保できる排水ポンプの吸込みカバー構造を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明による排水ポンプの吸込みカバー構造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、貯水槽に軸心が略水平姿勢または槽底面に沿って設置されるとともに、前記貯水槽に貯留された水を外部に送水する排水ポンプの吸込口にその基端部が接続され、前記排水ポンプにより水が吸引される開口部がその周壁に形成されている排水ポンプの吸込みカバー構造であって、前記吸込みカバーに、前記排水ポンプの吸込口の最小断面積よりも小面積の開口部が分散形成され、且つ、前記開口部の総面積が前記最小断面積よりも大きく形成されている点にある。
【０００９】
吸込みカバーの開口部の総面積をポンプの吸込口の最小断面積より大きくすることにより、該開口部での流速が空気吸込渦などの発生流速よりも小さくなり、羽根車に振動や騒音を発生させる空気吸込渦の発生を回避できる。そこで、吸込みカバーをその軸心が略水平姿勢または槽底面に沿って貯水槽に設置し、その吸込みカバーに形成された吸水のための開口部を、前記排水ポンプの吸込口の最小断面積よりも小面積の開口部として分散形成し、且つ、前記開口部の総面積が前記最小断面積よりも大きくなるように形成することで、該開口部での空気吸込み渦などの発生を抑えることにより、故障につながるような振動や騒音の発生を防止しながら効率的に低水位まで排水することが可能となるのである。
【００１０】
この場合、該開口部での空気吸込み渦の発生を抑えるとともに、その軸心が略水平姿勢または槽底面に沿って吸込みカバーが貯水槽に設置されるので、十分に低水位まで排水できるのである。つまり運転可能最低水位を極めて低く設定できるようになるのである。
【００１１】
また、小径の開口部が分散形成されているので、吸込みカバーの複数の開口部から流速分布が比較的均一な状態で流入し、排水ポンプの吸込口に向けて滑らかに流速が維持されるので、排水ポンプの負荷変動が抑制され、安定稼動が確保されるのである。しかも、小径の開口部からは大きな粒径の固形異物の進入が回避されるので、排水ポンプを破損するようなポンプの異物通過許容径より大きなごみなどの固形異物の進入を未然に防止できるのであり、開口部の幾つかがそのような異物で閉塞されたとしても他の多くの開口部から安定して吸水されるので、不都合が生じないのである。
【００１２】
同第二の特徴構成は、同欄請求項２に記載した通り、貯水槽に軸心が略水平姿勢または槽底面に沿って設置されるとともに、前記貯水槽に貯留された水を外部に送水する排水ポンプの吸込口にその基端部が接続され、前記排水ポンプにより水が吸引される開口部がその周壁に形成されている排水ポンプの吸込みカバー構造であって、前記吸込みカバーに、スリット状の開口部が形成され、且つ、前記開口部の総面積が前記排水ポンプの吸込口の最小断面積よりも大きく形成されている点にある。
【００１３】
このような構成によっても、吸込みカバーに形成された開口部の総面積をポンプの吸込口の最小断面積より大きくすることにより、該開口部での流速を空気吸込渦などの発生流速よりも小さくすることが可能になり、羽根車に振動や騒音を発生させる空気吸込渦の発生を回避できる。つまり、吸込みカバーをその軸心が略水平姿勢または槽底面に沿って貯水槽に設置し、その吸込みカバーに形成された吸水のための開口部をスリット状の開口部として形成し、且つ、前記開口部の総面積が前記最小断面積よりも大きくなるように形成することで、該開口部での空気吸込み渦などの発生を抑え、故障につながるような振動や騒音の発生を防止しながら効率的に低水位まで排水することが可能となるのである。
【００１４】
同第三の特徴構成は、同欄請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記開口部が前記吸込みカバーの軸心を含む水平面よりも下方に形成されている点にある。
【００１５】
このような構造により、貯水槽の自由水面から吸込みカバーへの空気の吸込みによる空気吸込み渦の発生をより確実に抑制しながら、運転可能最低水位をより低く設定できるので、底面積の極めて大きな貯水槽であっても残水量を極めて少なくできるのである。
【００１６】
同第四の特徴構成は、同欄請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記開口部に先端が当該開口部よりも下方に位置するノズルを設けてある点にある。
【００１７】
このような構成により、排水ポンプの設置位置による吸込みカバーの設置深度が浅くとも、貯水槽の自由水面からの空気の吸込みを回避してより低水位まで水を吸込むことができるようになるのである。
【００１８】
本発明による貯水槽からの送水方法の特徴構成は、同欄請求項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に記載された排水ポンプの吸込みカバー構造を備えた吸込みカバーを貯水槽に設置し、その基端部を排水ポンプの吸込口に接続して前記貯水槽から水を外部に送水する点にある。
【００１９】
上述の方法によれば、底面積の大きな貯水槽であっても、空気吸込み渦などの発生を抑制しながら、排水ポンプ装置により十分な低水位まで吸込みが可能となるのである。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明した通り、本発明によれば、底面積の大きな貯水槽であっても、空気吸込み渦の発生を抑制しながら、十分な低水位まで吸込み可能としながら、さらに、簡単な構造により安定稼動を確保できる排水ポンプの吸込みカバー構造を提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明による排水ポンプの吸込みカバー構造の実施の形態を説明する。図２に示すように、汚水と雨水を同一の管路１に収容して排水処理場に搬送する合流方式の自然流下下水管路施設に、雨天時に管路１の水量が増大したときに管路１に設けられた堰１ａからのオーバーフロー水を分岐管路２により分岐させて、地中に埋設された貯水槽３に排水し、以って洪水や冠水などの災害を回避するように構成されている。当該貯水槽３は管径が数メートルで管長が数キロメートルに及ぶ大型の貯水槽で、大量の水を一時貯水できるものであるが、晴天時などには当該貯水槽３から排水処理場などに向けて水を送水するポンプ設備４が備えられている。
【００２２】
前記ポンプ設備４は、例えば、貯水槽３の近傍に設けられたマンホール５に設置され、マンホール５底部に設けられた取付け台５Ａに取り付けられた排水ポンプとしてのチューブラポンプ６と、貯水槽３内に延設された吸込みカバー７と、チューブラポンプ６に吸込まれた水を下水管路１に送水する排水管８などで構成されている。
【００２３】
前記吸込みカバー７について詳述すると、図１に示すように、貯水槽３に軸心Ｐが水平姿勢に設置されるとともに、貯水槽３に貯留された水を外部に送水するチューブラポンプ６の吸込口（口径６００ｍｍ）６Ａにその基端部７Ａが接続され、チューブラポンプ６により水が吸引される開口部７Ｃがその周壁、詳しくは、吸込みカバー７の軸心Ｐを含む水平面よりも下方に形成されている。
【００２４】
つまり、前記開口部７Ｃは、吸込みカバー７の周壁部に軸心Ｐ方向に沿って小径の開口部が分散されるように形成されており、各開口部７Ｃの面積Ｓ１が前記吸込口６Ａの最小断面積Ｓｍｉｎ（図中、ａ−ａ線断面の面積）よりも小さく、且つ、各開口部７Ｃの総面積が前記最小断面積Ｓｍｉｎよりも大きくなるように形成され、以って、該開口部での流速を低下させて渦流の発生を抑えることによりポンプの故障につながるような振動や騒音の発生を防止しながら効率的に低水位まで排水することを可能に構成してある。
【００２５】
上述の構成により、従来のベルマウス部を備えた吸込みカバーを用いて上述と同様の口径６００ｍｍのポンプを使用した場合に、渦の発生などによりポンプ運転可能最小水位ＬＷＬが１．５〜１．８ｍとなるのに対して、例えば、口径約１０００ｍｍ、長さ約７０００ｍｍの吸込みカバー７を使用してもポンプ運転可能最小水位ＬＷＬが約０．５ｍ程度と極めて低水位まで吸水できるようになるのである。
【００２６】
上述したポンプ６の吸込口の口径や吸込みカバー７の口径、長さは例示に過ぎず、本発明の適用されるポンプ６の吸込口の口径や吸込みカバー７の口径、長さがこれにより限定されるものではない。また、吸込みカバー７に形成される開口部の数やその径、さらには各開口部の配置や間隔は特に限定されるものではなく、上述したように、一つの開口部７Ｃの面積Ｓ１が前記吸込口６Ａの最小断面積Ｓｍｉｎよりも小さく、且つ、各開口部７Ｃの総面積が前記最小断面積Ｓｍｉｎよりも大きくなるように形成されるものであれば特に限定されるものでもない。
【００２７】
上述の実施形態では、開口部７Ｃがその周壁、詳しくは、吸込みカバー７の軸心Ｐを含む水平面よりも下方に形成されているものを説明したが、これに限定されるものではなく、図３に示すように、開口部７Ｃに先端が当該開口部よりも下方に位置するノズルＮを設けて構成されるものであってもよく、この場合には、運転可能最小水位ＬＷＬをさらに下げることも可能となる。
【００２８】
また、開口部７Ｃは吸込みカバー７の周方向及び軸心方向に沿って、または周方向に均等に分散配置されるものであってもよい。
【００２９】
さらに、開口部７Ｃの径は、貯水槽３内の固形異物がポンプ６の異物通過許容径より大きなごみなどの固形異物の進入を防止するために、少なくとも当該異物通過許容径よりも小径に形成されることが好ましい。
【００３０】
開口部７Ｃの形状は、円形、楕円形、方形など適宜設定すればよく、図４に示すように、スリット形状であってもよい。この場合、スリットの長さは吸込みカバーの長さと略同一としてもよいし、短くてもよい。さらにスリットの幅や形状も本発明の範囲で適宜変更することができる。
【００３１】
上述した実施形態では、吸込みカバー７の形状として中空円筒形状を採用するものを説明したが、これに限るものではなく、角筒形状であっても楕円筒形状であってもよく、さらには、図５に示すように、貯水槽３の底面形状に沿って凹凸部を設けるものであってもよい。この場合、吸込みカバー７の側面のうち貯水槽３の底面の凹部に対応する位置を凸部に形成し、その凸部に開口部７Ｃを形成することにより、さらに低水位まで吸水可能となる。また、吸込みカバーの断面積は一定である必要はなく、例えば、吸込みカバー内を等流速とするために下流側の断面積を大きくしてもよい。
【００３２】
上述した実施形態では排水ポンプとしてチューブラポンプを採用したものを説明したが、図６（ａ）に示すように、例えば、縦軸ポンプを使用するなどポンプの型式は特に限定されるものではなく、ポンプの台数も一台に限定されるものではなく複数台設置されるものであってもよい。また、図６（ｂ）に示すように、コラム式水中ポンプを用いるものであってもよい。さらに、上述した実施形態では、吸込みカバー７を地中に埋設された大容量の貯水槽から水を吸上げる場合に使用されるものとして説明したが、当該吸込みカバー７の用途はこれに限定されるものではなく、排水機場などの設置されるポンプ井などにも適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の排水ポンプの吸込みカバー構造を示し、ａ−ａ線は排水ポンプの吸込口の最小断面積（Ｓｍｉｎ）の位置を示す説明図
【図２】本発明の排水ポンプの吸込みカバー構造を用いたポンプ設備の説明図
【図３】別実施形態を示す吸込みカバーの説明図
【図４】別実施形態を示し、（ａ）は軸心に沿ってスリット状の開口部が形成された吸込みカバーの説明図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は軸心に沿って幅広のスリット状の開口部が形成された吸込みカバーの説明図、（ｄ）は（ｃ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｅ）は（ｃ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｆ）は（ｃ）のＤ−Ｄ線断面図
【図５】別実施形態を示す吸込みカバーの説明図
【図６】別実施形態を示し、（ａ）は吸込みカバーに複数台の排水ポンプが接続された排水ポンプ設備の説明図、（ｂ）は吸込みカバーに複数台のコラム式水中ポンプが接続された排水ポンプ設備の説明図
【図７】従来の排水ポンプの吸込みカバー構造の説明図
【図８】従来の排水ポンプの吸込みカバー構造の説明図
【符号の説明】
【００３４】
１：（下水）管路
２：分岐管路
３：貯水槽
４：ポンプ設備
５：マンホール
６：（チューブラ）ポンプ
７：吸込みカバー
７Ａ：吸込みカバー基端部
７Ｂ：吸込みカバー先端部
７Ｃ：開口部
Ｐ：軸心
【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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【図８】
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