(57)【要約】【課題】  揚水を迅速に行う揚水方法、揚水装置及び真空補助装置を提供する。【解決手段】  陸上ポンプ１２に接続した吸込み配管１４の吸込み口１４ａを前記陸上ポンプ１２よりも下位の水に没入し揚水する揚水装置１０であって、吸込み配管１４経路の途中にタンク１６を備え、前記タンク１６は吸込み側の配管容積よりも大きく、前記タンク１６上部に前記吸込み配管に接続する流入口１８と、前記タンク１６下部に前記陸上ポンプ１２に接続する排出口２０とを形成し、このタンク１６に液体を貯留し、前記陸上ポンプ１２の吸引によって前記タンク１６内部に発生した真空圧を利用して揚水する。この場合において、前記タンク１６は流入量と排出量とを均衡させておくとよい。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陸上ポンプに接続する吸込み配管の途中に設けた吸込み側の配管容積よりも大きいタンクに液体を貯留し、前記陸上ポンプの吸引によって前記タンク内部に発生した真空圧を利用して揚水することを特徴とする揚水方法。
【請求項２】
前記タンクは流入量と排出量とを均衡させてあることを特徴とする請求項１記載の揚水方法。
【請求項３】
陸上ポンプに接続した吸込み配管の吸込み口を前記陸上ポンプよりも下位の水に没入し揚水する揚水装置であって、吸込み配管経路の途中にタンクを備え、前記タンクは吸込み側の配管容積よりも大きく、前記タンク上部に前記吸込み配管に接続する流入口と、前記タンク下部に前記陸上ポンプに接続する排出口とを形成してあることを特徴とする揚水装置。
【請求項４】
陸上ポンプの吸込み側に接続した真空補助装置であって、吸込み口を前記陸上ポンプよりも下位の水に没入した吸込み配管と、前記吸込み配管の途中にタンクとを備え、前記タンクは吸込み側の配管容積よりも大きく、前記タンク上部に前記吸込み配管に接続する流入口と、前記タンク下部に前記陸上ポンプに接続する排出口とを形成してあることを特徴とする真空補助装置。
【請求項５】
前記タンクは真空圧の空気溜りを備えてなることを特徴とする請求項４に記載の真空補助装置。
【請求項６】
前記タンクは給水弁と、エア抜き弁とを備えてなることを特徴とする請求項４、５のいずれか１つ以上に記載の真空補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は揚水方法、揚水装置及び真空補助装置に関し、特にポンプ本体設置位置よりも低位置にある水を迅速に揚水することができる揚水方法、揚水装置及び真空補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポンプ設置位置よりも低位置にある水源を揚水するポンプとして、真空ポンプ及び自吸式ポンプ等の陸上ポンプがある。図５に真空ポンプ及び自吸式ポンプの構成概略図を示す。下水槽６から上水槽７に揚水する揚水経路の途中にポンプを設置し、さらにポンプと上水槽の途中には逆流防止の逆止弁８が設置してある。図５（１）のように、真空ポンプ１はポンプ本体で真空を発生させて真空ポンプ１に接続する吸込み配管２から下方に位置する水を吸い上げるものである。
【０００３】
一方、図５（２）に示すように、自吸式ポンプ３は吸込み配管２の吸込口にフード弁４と、吸込み配管２とポンプ接続口の手前に給水管５とを形成し、ポンプ起動前にあらかじめ吸込み配管２に液体を注水し、満管にした状態で自吸式ポンプ３を起動して揚水する。この自吸式ポンプ３は例えば消防ポンプ等に適用されている。従来、真空ポンプまたは自吸式ポンプはメンテナンス性、揚水能力、液体の腐食性，液体中の混合物の大きさ，臭気等の特殊性を考慮して用途に応じ選択されている。
【０００４】
このような陸上ポンプを用いてポンプ本体よりも低位置の水を揚水する場合、吸い込もうとする液体がポンプ本体よりも低位置にあるため、揚水前の吸込み配管２の内部には大気圧の空気が存在する。よって、真空ポンプ１の場合には、この空気を液相に交換するためにポンプ内で真空状態を形成してから液体をポンプ本体に取り込み揚水が行われる。また、自吸式ポンプ３の場合には、前述のように吸込み配管２中の空気に液体を注入して、液相に交換してから揚水が行われる。また、従来の自吸式ポンプ３は吸込み配管中の空気溜りがないように配管を満水になりやすく形成することによって真空を発生させやすくしている。
また、特許文献１に示す自吸式ポンプは、呼び水水位を上昇させる構成とすることによって揚水時の吸込み配管内の空気を外部へ排出している。
【特許文献１】特開２０００−３５６１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、真空ポンプ１による揚水の場合、真空ポンプ１を作動させても吸込み配管２内の大気圧の空気を必要真空圧の空気に変えるために長時間を必要とし、下水槽とポンプとの間の水位差が大きい場合には揚水開始までに時間がかかるという問題が生じていた。
【０００６】
また、自吸式ポンプ３の場合には、吸込み配管２内に液体を注入するのに長時間を要する。吸込み配管２先端部には吸込み配管２に注水した液体が流れ落ちないようにフード弁４（チャッキ弁）を形成する必要が生じていた。
さらに、いずれのポンプもポンプ本体の設置位置と揚水する水位との液位差となる吸込み側全揚程が大きい場合には、揚水能力が低下する等の問題も生じていた。
【０００７】
上記従来技術の問題点に着目し、本発明は、ポンプ本体よりも低位置にある水の揚水を迅速に行うことができる揚水方法、揚水装置及び真空補助装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る揚水方法によれば、陸上ポンプに接続する吸込み配管の途中に設けた吸込み側の配管容積よりも大きいタンクに液体を貯留し、前記陸上ポンプの吸引によって前記タンク内部に発生した真空圧を利用して揚水することを特徴としている。この場合において、前記タンクは流入量と排出量とを均衡させておくとよい。
【０００９】
また、本発明に係る揚水装置によれば、陸上ポンプに接続した吸込み配管の吸込み口を前記陸上ポンプよりも下位の水に没入し揚水する揚水装置であって、吸込み配管経路の途中にタンクを備え、前記タンクは吸込み側の配管容積よりも大きく、前記タンク上部に前記吸込み配管に接続する流入口と、前記タンク下部に前記陸上ポンプに接続する排出口とを形成してあることを特徴としている。
【００１０】
さらに、本発明に係る真空補助装置によれば、陸上ポンプの吸込み側に接続した真空補助装置であって、吸込み口を前記陸上ポンプよりも下位の水に没入した吸込み配管と、前記吸込み配管の途中にタンクとを備え、前記タンクは吸込み側の配管容積よりも大きく、前記タンク上部に前記吸込み配管に接続する流入口と、前記タンク下部に前記陸上ポンプに接続する排出口とを形成してあることを特徴としている。この場合において、前記タンクは真空圧の空気溜りを備えるようにするとよい。また、前記タンクは給水弁と、エア抜き弁とを備えるようにするとよい。
【発明の効果】
【００１１】
揚水方法、揚水装置及び真空補助装置の構成を上記のようにすることにより、陸上ポンプ起動時にタンクと陸上ポンプの間に液体が貯留しているので、ポンプを起動すると即座に液体を吸上げるとともに真空圧を形成することができる。また、陸上ポンプの負圧に伴って、タンク内に貯留した空気に真空圧が発生する。これにより、タンクに接続する吸込み配管への引張力が発生して下水槽からタンクまでの揚水が促進する。したがって、陸上ポンプの負圧はタンク内に貯留する水にかかるのでポンプの性能を効率良く発揮させることができる。
【００１２】
タンクの流入量と流出量とを均衡させてあるので、タンク内に発生する真空圧を維持することができる。また、タンク内に空気溜りを設けてあるので前述同様の効果を得るとともに、揚水を継続して行うことができる。
【００１３】
タンクに給水弁とエア抜き弁を形成してあるので、エア抜き弁でタンク内を開放するとともに給水弁を開放して注水しタンク内部を満水にすることができる。よって、起動時及び真空圧が壊れた際の再起動時の貯水を容易にして、素早く吸引を開始することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る揚水方法、揚水装置及び真空補助装置の実施形態を添付した図面を参照しながら詳細に説明する。図１は実施形態に係る揚水装置の構成概略を示す図である。図２は実施形態に係る真空補助装置の構成概略を示す図である。
【００１５】
揚水装置１０は陸上ポンプ１２と、陸上ポンプ１２の吸込み側に接続する吸込み配管１４と、吸込み配管１４の吸込み経路の途中に設けたタンク１６とを基本構成としている。
【００１６】
陸上ポンプ１２は本体設置位置よりも下位の下水槽１１中の水を、本体よりも上位の上水槽１３へ揚水するポンプであって、本実施形態では真空ポンプあるいは自吸式ポンプ等を用いることができる。また、陸上ポンプ１２と上水槽１３との間には逆流防止のための逆止弁１５を設けてある。
【００１７】
陸上ポンプ１２に接続する真空補助装置は吸込み配管１４とタンク１６とを基本構成としている。吸込み配管１４は端部に吸込み口１４ａを有し、この吸込み口１４ａは下水槽１１の水中に没入してある。吸込み配管１４は下水槽１１から垂直方向に延設し、その先端部には鋭角に折り曲げた屈曲部１４ｂを形成してある。屈曲部１４ｂは後述するタンク１６よりも上位置に設置してある。
【００１８】
タンク１６は図２に示すように、陸上ポンプ１２の吸込み圧に耐えうる任意に設定した強度を有する円筒状に形成してある。タンク１６は、タンク１６に接続する流入側配管の容積よりも大きい、例えば流入側配管の容積の数倍に相当する液体を貯留することができる容積となるように形成してある。タンク１６の上部には吸込み配管１４の屈曲部１４ｂの開口部と接続する流入口１８が形成してある。また、タンク１６の下部には陸上ポンプ１２と接続する排出口２０が形成してある。流入口１８は排出口２０よりも上部に設置してある。これにより、吸込み配管１４から流入した空気をタンク内部に貯留させる空気溜めを形成することができる。また、タンク１６に形成する流入口１８と排出口２０との高さ位置の差分だけタンク１６内に液体を貯留することができる。さらに、タンク１６の設置箇所は吸込み配管１４と陸上ポンプ１２との間の任意に設定した位置に設置することができる。
【００１９】
なお、タンクの排出口２０ａは図４に示すように形成してもよい。タンク１６の上部に形成した排出口２０ａからタンク１６内部の底面に向かって吸込み管２０ｂを付設する。吸込み管２０ｂの吸込み口２０ｃをタンク１６底面に近接させる。この吸込み口２０ｃと流入口１８との間に高低差を設けているので流入口１８と排出口２０ａの設置高さを略等しく設置できる。これにより流入口１８と排出口２０の設置位置に高低差を設けなくても、タンク内の空気溜りあるいは貯留する液体の有効容量が増加し、タンクの大きさを小型化することができる。
【００２０】
また、タンク１６には上部にエア抜き弁２２を形成してある。エア抜き弁２２はタンク１６中に発生した真空圧を開放して内部を大気圧に戻す。流入口１８の吸込み配管１４側には液位計２４を設置してある。液位計２４はタンク１６内部に貯留する液体の液位を計測する。流入口１８付近のタンク１６側部にはのぞき窓２６を形成してある。のぞき窓２６は吸込み配管１４から流入する液体の飛散状態を目視確認できる。排出口２０のタンク１６側には給水管２７が給水弁２８を介して設置してある。給水管２７はタンク１６内に水を流入し、給水弁２８によって流量を調節することができる。なお、本実施形態では給水管２７による給水に水を用いて説明するが、水に限らず種々の液体を用いても良い。
【００２１】
連成計３０はタンク１６内の圧力を測定し、陸上ポンプ１２の吸引によってタンク１６内に発生する真空圧が得られない場合には、給水弁２８及びエア抜き弁２２に接続してタンク給水を制御可能に形成してある。また、必要に応じてタンク１６の排出口２０にチャッキ弁３２を形成してもよい。チャッキ弁３２は、陸上ポンプ１２の突出側の逆流を防止するための弁である。さらにタンク１６内の液位を任意に設定した液位に保持するため図示しないボールタップを補助装置に形成してもよい。
【００２２】
上記構成による揚水装置の揚水方法を以下に説明する。図３は実施形態に係る真空補助装置による揚水方法を示す模式図である。まず、タンク１６に接続する給水弁２８と、エア抜き弁２２を開放して給水弁２８に接続する給水管２７からタンク１６内部に水を注入する。給水はタンク１６が満水になるまで液位計２４で確認しながら行う。なお、タンク１６内部の貯水量は満水になるまで貯水する場合に限らず、タンクの容量に応じて満水に満たない任意の貯水量に設定してもよい。タンク１６中の貯水とともにタンク１６に接続する陸上ポンプ１２内部にも貯流した水が流入する。タンク１６の満水を確認後、エア抜き弁２２及び給水弁２８を閉止する。図３（１）に示すように、陸上ポンプ１２起動前のタンク１６内部には大気圧の状態で液体が充填されている。また、タンク１６満水時の吸込み配管１４の内部は図示のように、吸込み口１４ａが下水槽１１中の液体に没入した下水槽１１の液面からタンク１６接続口にかけて大気圧の空気が充填されている。
【００２３】
次に、図３（２）に示すように、陸上ポンプ１２を起動させると陸上ポンプ１２内部の水から瞬時に揚水が始まり、ついでタンク１６内の水が陸上ポンプ１２に吸い込まれる。タンク１６内の水の減少とともに、吸込み配管１４から配管内の空気がタンク１６内に流入する。タンク１６内部に流入した空気は大気圧の状態から陸上ポンプ１２による負圧がかかり次第に真空圧となる。
【００２４】
このとき、排出口２０は流入口１８よりも下方に形成し、タンク１６の容量は吸込み側から流入する空気の容量よりも大きく形成してあるので、タンク１６内の空気は外部に流れ出すことなくタンク１６内に貯留されたままとなる。吸込み配管１４端部の吸込み口１４ａから下水槽１１の水がタンク内部に噴射状態で流れ込む。吸込み配管１４からの噴射状態はのぞき窓２６で確認することができる。タンク１６内部に貯留した液体はポンプ自身の揚水力によって液体を上水槽１３へ移送することができる。このとき、真空圧が壊れない限り、タンク１６内部は流入量と排出量とが等しい均衡状態であって、タンク１６下部には常に水が貯留している。このように陸上ポンプ１２を稼動させると、ポンプ１２内部の水から即座に揚水が開始されるとともに真空圧を形成することができる。また、タンク１６内に貯留した空気に真空圧が発生して吸込み配管１４からタンク１６までの引張力によって揚水が促進する。
【００２５】
陸上ポンプ１２の運転が停止すると、吸込み配管１４の吸込み口１４ａが下水槽１１の液中に没入している限り、外部からの空気の流入が起こらず、タンク１６内には真空圧に応じた空気がマイナス圧で存在している。このため、次回の陸上ポンプ１２による揚水は初期起動時の真空圧を発生させる分、早く開始することができる。
【００２６】
陸上ポンプ１２に自吸式ポンプを用いた場合には、真空補助装置の水を揚水することによって吸い込み水面を真空補助装置まで吸上げることができるので、ポンプの起動とともに揚水が開始される。よって、従来、自吸式ポンプ揚水前にあらかじめ補給水を吸込み配管１４に注入して満管する作業を省くことができ、かつ、逆流防止に用いていたフード弁を用いる必要がない。また、従来、自吸式ポンプによる揚水はフード弁にビニール等の固形物が付着すると補給水の貯水に漏れが生じポンプ起動時の障害となっていたが、フード弁の省略とともに、起動時の弊害を是正して、し渣，ビニール，繊維質等の固形物を含む液体を揚水することが可能となる。
【００２７】
下水槽１１の水面の低下等による吸込み配管１４からの空気の流入によって真空補助装置内の真空圧が壊れると揚水運転が継続できなくなる。この場合、以下に示す手順により陸上ポンプ１２の再起動を行う。のぞき窓２６から流入口１８の噴射状態を見て、あるいは連成計３０によるタンク１６内の真空圧の計測によってタンク内部の真空圧の低下を確認したら陸上ポンプ１２の吸引を停止させる。ついで、連成計３０から連成計３０に接続する給水弁２８及びエア抜き弁２２にタンク内の給水を指示する信号が送られる。給水弁２８が開放され、給水管２７からタンク１６内に水が補給されるとともに、タンク上部のエア抜き弁２２が開放し、タンク内の真空圧を自然開放して大気圧に戻す。外部の空気が流入することによって給水が促進される。給水はタンク１６に設置した液位計２４により液位を確認しながら満水になるまで行う。この場合、ボールタップを用いて任意に設定した貯水量に自動停止させるようにしてもよい。給水後、給水弁２８及びエア抜き弁２２を閉塞する。陸上ポンプ１２を起動させて前述同様に揚水を開始する。
【００２８】
従来の陸上ポンプは、起動の際、真空にするため吸込み配管内に空気が溜まることを避けていたのに対し、本発明の揚水方法、揚水装置及び真空補助装置は、陸上ポンプの吸込み配管経路の途中に空気が貯留するタンクを設けた。これにより、タンク内部に貯留する空気に真空圧を発生させて下水槽からタンクへの吸上げを促進するという優れた効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の揚水方法、揚水装置及び真空補助装置は、水の揚水のみならず、種々の液体に採用することによっても、同様の効果を得ることができる。また、液体中にし渣等の固形物を含む場合であっても、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態に係る揚水装置の構成概略を示す図である。
【図２】実施形態に係る真空補助装置の構成概略を示す図である。
【図３】実施形態に係る真空補助装置による揚水方法を示す模式図である。
【図４】実施形態に係る真空補助装置のタンクの構成概略を示す図である。
【図５】真空ポンプ及び自吸式ポンプの構成概略を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１………真空ポンプ、２………吸込み配管、３………自吸式ポンプ、４………フード弁、５………給水管、６………下水槽、７………上水槽、８………逆止弁、１０………揚水装置、１１………下水槽、１２………陸上ポンプ、１３………上水槽、１４………吸込み配管、１５………逆止弁、１６………タンク、１８………流入口、２０………排出口、２２………エア抜き弁、２４………液位計、２６………のぞき窓、２７………給水管、２８………給水弁、３０………連成計、３２………チャッキ弁。
【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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