(57)【要約】【課題】横軸ポンプの始動に要する時間を短縮することで、排水運転を迅速に開始でき、信頼性、安全性を高め、且つ、経済性の良いポンプ設備を提供すること。【解決手段】横軸ポンプ１０を有するポンプ設備１であって、横軸ポンプ１０を始動する際に該横軸ポンプ１０のケーシング１１内を水で満たす満水操作を行う真空ポンプ２０を備えるとともに、横軸ポンプ１０のケーシング内の水位を検知する水位検知器１３を設け、真空ポンプ２０で横軸ポンプの満水操作を行う際、水位検知器１３にて横軸ポンプのケーシング内の水位が満水前の所定水位に達したことを検知したら、横軸ポンプを運転する制御手段を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横軸ポンプを有するポンプ設備であって、
前記横軸ポンプを始動する際に該横軸ポンプのケーシング内を水で満たす満水操作を行う真空ポンプを備えるとともに、
前記横軸ポンプのケーシング内の水位を検知する水位検知器を設け、
前記真空ポンプで前記横軸ポンプの満水操作を行う際、前記水位検知器にて前記横軸ポンプのケーシング内の水位が満水前の所定水位に達したことを検知したら、前記横軸ポンプを運転する制御手段を設けたことを特徴とするポンプ設備。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプ設備において、
前記水位検知器として、前記横軸ポンプの落水を検知する落水検知器を用いることを特徴とするポンプ設備。
【請求項３】
横軸ポンプを有するポンプ設備であって、前記横軸ポンプを始動する際に該横軸ポンプのケーシング内を水で満たす満水操作を水封式真空ポンプで行うポンプ設備において、
前記水封式真空ポンプ内の内水を排水するドレン配管及び該ドレン配管に設置したドレン弁を備え、
前記水封式真空ポンプの始動前に前記ドレン弁を開放し、前記水封式真空ポンプ内の排水を行うことを特徴とするポンプ設備。
【請求項４】
請求項３に記載のポンプ設備において、
前記ドレン配管を前記水封式真空ポンプの任意の始動時下限水位位置まで立ち上げたことを特徴とするポンプ設備。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のポンプ設備において、
前記水封式真空ポンプを駆動する電動機と、該電動機に駆動電力を供給するインバータ装置とを備え、
前記水封式真空ポンプの運転時に前記インバータ装置から前記電動機に供給する駆動電力周波数をその電流値が該電動機の定格電流値となるように定格周波数以上に制御することを特徴とするポンプ設備。
【請求項６】
請求項５に記載のポンプ設備において、
前記横軸ポンプのケーシング内の圧力を測定する圧力測定器と、
前記インバータ装置から出力される前記駆動電力周波数を設定する周波数設定器とを設け、
前記周波数設定器は前記圧力測定器により測定された圧力に基づいて、前記駆動電力周波数をその電流値が前記電動機の定格電流値になるように設定することを特徴とするポンプ設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川の排水を行う排水機場などに設置するための複数台の横軸ポンプを備えたポンプ設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載されているような横軸ポンプを備えたポンプ設備がある。この種のポンプ設備には、横軸ポンプの始動の際に該横軸ポンプのケーシング内を水で満たす満水操作を行うための水封式真空ポンプが設けられている。そして、このようなポンプ設備では、複数台の横軸ポンプを備えている場合、経済性などの観点より、水封式真空ポンプは、全台の横軸ポンプに対して２台（うち１台は予備機）を設置した構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３１１１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなポンプ設備では、複数台の横軸ポンプを起動するには、１台の真空ポンプで横軸ポンプを１台ずつ順に満水にしていた。そのため、横軸ポンプの容量が大きい（大口径）場合や横軸ポンプの台数が多い場合などは、すべての横軸ポンプの始動に長い時間が必要であった。そうすると、内水位の上昇に合わせて適切なタイミングで横軸ポンプを始動できず、最悪の場合、河川の氾濫などの浸水被害をもたらす可能性があった。
【０００５】
横軸ポンプ１台あたりの満水に要する時間は、通常５分程度であり、横軸ポンプの台数が多い場合、例えば６台のポンプが設置されている場合は、全台の横軸ポンプが排水運転を開始するには、横軸ポンプの補機設備の動作開始に要する時間も合わせると、３０分以上かかることになる。近年多発している集中豪雨などによる浸水被害を未然に防止するには、この横軸ポンプの始動に要する時間をできるだけ短縮することが必要である。
【０００６】
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、横軸ポンプの始動に要する時間を短縮することで、排水運転を迅速に開始でき、信頼性、安全性を高め、且つ、経済性の良いポンプ設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため本発明は、横軸ポンプを有するポンプ設備であって、横軸ポンプを始動する際に該横軸ポンプのケーシング内を水で満たす満水操作を行う真空ポンプを備えるとともに、横軸ポンプのケーシング内の水位を検知する水位検知器を設け、真空ポンプで横軸ポンプの満水操作を行う際、水位検知器にて横軸ポンプのケーシング内の水位が満水前の所定水位に達したことを検知したら、横軸ポンプを運転する制御手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
従来は、真空ポンプだけで横軸ポンプの満水操作を行い、満水操作を行っている間に横軸ポンプを起動することはなかった。これに対して、本発明のポンプ設備では、真空ポンプにて満水操作を行う際、ケーシング内の水位が所定水位に達したら横軸ポンプを起動し、該横軸ポンプの回転による吐出側への排気作用を併用して満水操作を行うようにした。これにより、真空ポンプのみによる満水操作と比べ、満水操作に要する時間を短縮でき、横軸ポンプの運転（定格排水量による運転）を迅速に開始できる。したがって、排水遅れによる浸水被害を防止できるようになり、信頼性の高いポンプ設備となる。なお、横軸ポンプは、ケーシング内に水がない状態（空状態）で起動すると、インペラとライナが焼き付きを起こす場合があるが、本発明のポンプ設備では、ケーシング内の水が所定水位に達していることを水位検知器で確認した上で横軸ポンプを起動するので、焼き付きが生じるおそれがなく、横軸ポンプを安全に運転することが可能となる。なお、ポンプの始動は吐出弁全閉始動でも良く全開又は中間開の始動でもかまわない。
【０００９】
また、上記ポンプ設備において、水位検知器として、横軸ポンプの落水を検知する落水検知器を用いることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、従来から横軸ポンプに設置されている落水検知器を横軸ポンプの起動水位を検知するための水位検知器として用いるので、ポンプ設備の部品点数を増やさずに済み、ポンプ設備を安価に構成することができる。なお、ケーシング内水位の検知は、ケーシング又は吸吐出管に設けた圧力検知器により検出してもかまわない。
【００１１】
また、上記ポンプ設備において、横軸ポンプを有するポンプ設備であって、前記横軸ポンプを始動する際に該横軸ポンプのケーシング内を水で満たす満水操作を水封式真空ポンプで行うポンプ設備において、真空ポンプ内の内水を排水するドレン配管及び該ドレン配管に設置したドレン弁を備え、水封式真空ポンプの始動前にドレン弁を開放し、水封式真空ポンプ内の排水を行い、真空ポンプを始動させることを特徴とする。
【００１２】
ナッシュ型真空ポンプ等の水封式真空ポンプは、内部に水が存在する状態では始動トルクが大きく、場合によっては電動機での始動トルク以上となり、始動できないこともある。水封式真空ポンプは、内水量を減らすと始動トルクが減少する特性を有しているので、始動時のみ内水量を減らし、電動機による始動が完了したら内水量を定常量に戻すようにすれば、電動機の定格容量を上げることなく、水封式真空ポンプの確実な始動が可能となる。また、これによれば、電動機の始動に要する電流を抑えるスターデルタ始動なども無理なく採用できるので、始動装置の簡素化及び低廉化を図ることもできる。これらにより、経済性に優れたポンプ設備を構築することが可能となる。
【００１３】
また、上記ポンプ設備において、ドレン配管を水封式真空ポンプの任意の始動時下限水位位置まで立ち上げるとよい。
【００１４】
このような構成とすることにより、水封式真空ポンプの始動時における内水位を任意の水位に設定することができ、下限水位未満（いわゆる空状態）で真空ポンプが動作することを確実に防止できる。これにより、水封式真空ポンプの摺動部などの焼き付きによる故障を効果的に防止でき、信頼性の高いポンプ設備を構築できる。
【００１５】
また、上記ポンプ設備において、水封式真空ポンプを駆動する電動機と、該電動機に駆動電力を供給するインバータ装置とを備え、水封式真空ポンプの運転時にインバータ装置から電動機に供給する駆動電力周波数をその電流値が該電動機の定格電流値となるように定格（商用電源周波数）周波数以上に制御することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、水封式真空ポンプを駆動する電動機の能力を最大限に利用することが可能となる。これにより、水封式真空ポンプの吸気性能を最大限とすることができ、横軸ポンプの満水操作に要する時間をさらに短縮できる。
【００１７】
また、上記ポンプ設備において、横軸ポンプのケーシング内の圧力を測定する圧力測定器と、インバータ装置から出力される駆動電力周波数を設定する周波数設定器とを設け、周波数設定器は圧力測定器により測定された圧力に基づいて、駆動電力周波数をその電流値が電動機の定格電流値になるように設定することを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、電動機の回転数をその電流値が該電動機の定格電流値とする制御を簡単かつ確実に行うことができ、水封式真空ポンプを駆動する電動機の能力を最大限に利用することが容易に可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のポンプ設備によれば、横軸ポンプの始動に要する時間を短縮することで排水運転を迅速に開始でき、ポンプ設備の信頼性、安全性、経済性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるポンプ設備の構成例を示すフロー図である。
【図２】横軸ポンプの構成例を示す概略図である。
【図３】ポンプ設備による横軸ポンプの動作手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態にかかるポンプ設備が備える横軸ポンプの構成例を示す概略図である。
【図５】第２実施形態のポンプ設備における横軸ポンプの始動手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第３実施形態にかかるポンプ設備が備える横軸ポンプの構成例を示す概略図である。
【図７】第３実施形態のポンプ設備における真空ポンプの始動手順を示すフローチャートである。
【図８】水封式真空ポンプの始動トルク特性の一例を示すグラフである。
【図９】真空ポンプのケーシング及び該ケーシングに接続されたドレン配管の構成例示す概略図である。
【図１０】本発明の第４実施形態にかかるポンプ設備が備える横軸ポンプの構成例を示す概略図である。
【図１１】周波数設定器内の設定データの一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態にかかるポンプ設備の構成例を示すフロー図である。同図に示すポンプ設備１は、複数台（図では４台）の横軸ポンプ（主ポンプ）１０を備えている。また、横軸ポンプ１０を始動する際に該横軸ポンプ１０のケーシング内を水で満たす満水操作を行うための水封式真空ポンプ（以下、単に「真空ポンプ」と称す。）２０を複数台（図では２台）備えている。以下では、図１に示す互いに同一構成の４台の横軸ポンプ１０をそれぞれ、第１横軸ポンプ１０−１、第２横軸ポンプ１０−２、第３横軸ポンプ１０−３、第４横軸ポンプ１０−４とし、互いに同一構成の２台の真空ポンプ２０をそれぞれ、第１真空ポンプ２０−１、第２真空ポンプ２０−２とする。
【００２２】
図２は、横軸ポンプ１０の構成例を示す概略図である。横軸ポンプ１０は、吸込水槽２に開口する吸込口１０ｂと吐出水槽３に開口する吐出口１０ｃとを備えるとともに、吸込口１０ｂと吐出口１０ｃの間においてその流路が横方向（水平方向）に配置されてなるケーシング１１を備えている。そして、ケーシング１１内には、軸方向が横方向に配置されたポンプ軸１０ａと、該ポンプ軸１０ａに取り付けたインペラ（羽根車）（図示せず）とが設置されている。また、横軸ポンプ１０を駆動するための駆動機４と、駆動機４の駆動軸４ａに連結された減速機５とを備えている。減速機５には、横軸ポンプ１０のポンプ軸１０ａが連結されている。駆動機４には、電動機やディーゼルエンジンなどが用いられる。駆動機４を駆動することによって、減速機５を介してポンプ軸１０ａが回転し、横軸ポンプ１０によって吸込水槽２内の水が揚水されて、吐出水槽３に吐出されるようになっている。
【００２３】
横軸ポンプ１０のケーシング１１には、吸気ライン（吸気配管）３０が接続されている。吸気ライン３０には、ケーシング１１内の満水を検知するための満水検知器１２と、吸気ライン３０を開閉するための吸気弁（電動弁又は電磁弁）３１とが設置されている。図１に示すように、ここでは、第１〜第４横軸ポンプ１０−１〜１０−４に対応する吸気ライン３０−１〜３０−４が設けられており、吸気ライン３０−１〜３０−４にはそれぞれ、満水検知器１２−１〜１２−４、及び吸気弁３１−１〜３１−４が設置されている。各吸気ライン３０−１〜３０−４は、吸気弁３１−１〜３１−４の下流側で互いに合流している。合流した吸気ライン３０は、後述する吸気管３３−１，３３−２を介して第１真空ポンプ２０−１及び第２真空ポンプ２０−２の吸込側に連通している。
【００２４】
第１、第２真空ポンプ２０−１，２０−２にはそれぞれ、該第１、第２真空ポンプ２０−１，２０−２を駆動する電動機２１−１，２１−２が設置されている。また、第１、第２真空ポンプ２０−１，２０−２の吸気側にはそれぞれ補給水を給水する給水管２２−１，２２−２が接続され、排気側には給水された水を排出する排水管２３−１，２３−２が接続されている。給水管２２−１，２２−２の吸込端には、給水ポンプ２４−１，２４−２が取り付けられている。給水ポンプ２４−１，２４−２は、補水槽２５内の補給水に浸漬して設置されている。また、給水管２２−１，２２−２における第１、第２真空ポンプ２０−１，２０−２の直前位置には、給水弁（電動弁又は電磁弁）２８−１，２８−２が設置されている。一方、排水管２３−１，２３−２は、気液分離槽（セパレータ）２６に接続されており、気液分離槽２６の下流側には、ドレン管２７が接続されている。ドレン管２７は、その下流端（吐出口）が補水槽２５に開口している。これにより、給水ポンプ２４−１、２４−２にて補水槽２５から供給される水は、第１、第２真空ポンプ２０−１，２０−２にそれぞれ導入され、第１、第２真空ポンプ２０−１，２０−２から排出された排気を含む水は、気液分離槽２６で気体から分離され、補水槽２５に戻される。
【００２５】
吸気ライン３０には、該吸気ライン３０を複数の系統に分ける切換弁（電動弁又は電磁弁）３２が設置されている。本実施形態では、切換弁３２を閉じることにより、吸気ライン３０は、第１横軸ポンプ１０−１及び第２横軸ポンプ１０−２が属するＡ系統と、第３横軸ポンプ１０−３及び第４横軸ポンプ１０−４が属するＢ系統との２系統に分けられるようになっている。そして、Ａ系統には、第１真空ポンプ２０−１の吸気側に連通する吸気管３３−１が接続され、Ｂ系統には、第２真空ポンプ２０−２の吸気側に連通する吸気管３３−２が接続されている。
【００２６】
また、このポンプ設備１には、図示は省略するが、第１、第２真空ポンプ２０−１，２０−２の運転・停止、及び吸気弁３１、切換弁３２、給水弁２８などの各弁の開閉を制御するための制御盤が設置されている。制御盤には、満水検知器１２の検知信号等も入力されるようになっている。
【００２７】
図３は、ポンプ設備１において横軸ポンプ１０を起動する際の動作手順を示すフローチャートである。同図に示すように、第１、第２真空ポンプ２０−１，２０−２の動作モードは、制御盤による操作で、ノーマルモード、単機緊急モード、並列緊急モードの３モードに切り換えられるようになっている。
【００２８】
ノーマルモードは、従来と同様、１台の真空ポンプ２０だけを用いて横軸ポンプ１０の満水操作を１台ずつ順に行う運転モードである。このノーマルモードでは、まず、４台の横軸ポンプ１０のうちいずれか（ここでは第１横軸ポンプ１０−１を例に説明する。）の運転指令を出す（ステップＳＴ１−１）。その後、切換弁３２を開く（ステップＳＴ１−２）。そして、第１横軸ポンプ１０−１に対応する吸気弁（第１吸気弁）３１−１を開く（ステップＳＴ１−３）。この際、他の横軸ポンプ１０−２〜１０−４に対応する吸気弁３１−２〜３１−４は閉じておく。続いて、いずれかの真空ポンプ２０（ここでは、第１真空ポンプ２０−１を例に説明する。）に接続されている給水ポンプ（第１給水ポンプ）２４−１の運転を開始する（ステップＳＴ１−４）。これにより、給水ポンプ２４−１にて補水槽２５の水が第１真空ポンプ２０−１に供給され、第１真空ポンプ２０−１を運転する。第１真空ポンプ２０−１が運転することで、吸気ライン３０を介して第１横軸ポンプ１０−１のケーシング１１内の空気が吸引されて、該ケーシング１１内に吸込水槽２の水が導入される。満水検知器１２−１にてケーシング１１内の満水が検知されると、制御盤は、吸気弁を閉じ、第１真空ポンプ２０−１の運転を停止して、満水操作を終了する。これにより、第１横軸ポンプ１０−１のケーシング１１内に水が満たされた状態になる。その後、第１横軸ポンプ１０−１を始動させて排水運転を開始する。
【００２９】
単機緊急モードは、２台の真空ポンプ２０を同時に運転して１台の横軸ポンプ１０の満水操作を行う運転モードである。この単機緊急モードでは、まず、４台の横軸ポンプ１０のうちいずれか（ここでは第１横軸ポンプ１０−１を例に説明する。）の運転指令を出す（ステップＳＴ２−１）。その後、切換弁３２を開く（ステップＳＴ２−２）。そして、第１横軸ポンプ１０−１に対応する吸気弁３１−１を開く（ステップＳＴ２−３）。この際、他の横軸ポンプ１０−２〜１０−４に対応する吸気弁３１−２〜３１−４は閉じておく。続いて、第１真空ポンプ２０−１と第２真空ポンプ２０−２に接続されている給水ポンプ２４−１と給水ポンプ２４−２の両方の運転を開始する（ステップＳＴ２−４）。これにより、各給水ポンプ２４−１，２４−２にて補水槽２５の水が第１真空ポンプ２０−１と第２真空ポンプ２０−２に給水され、第１真空ポンプ２０−１と第２真空ポンプ２０−２を同時に運転する。第１真空ポンプ２０−１と第２真空ポンプ２０−２が運転されることで、吸気ライン３０を介して第１横軸ポンプ１０−１のケーシング１１内の空気が吸引されて、該ケーシング１１内に吸込水槽２の水が導入される。満水検知器１２にてケーシング１１内の満水が検知されたら、制御盤は、吸気弁を閉じ第１、第２真空ポンプ２０−１，２０−２の運転を停止して、満水操作を終了する。これにより、第１横軸ポンプ１０−１のケーシング１１内に水が満たされた状態になる。その後、第１横軸ポンプ１０−１を始動させて排水運転を開始する。
【００３０】
この単機緊急モードによれば、１台の横軸ポンプ１０の満水操作を行う際、真空ポンプ２０を２台同時に運転することで、横軸ポンプ１０の始動時間を短縮することができる。これにより、横軸ポンプ１０による排水運転を迅速に開始でき、排水遅れによる浸水被害を防止できるので、信頼性の高いポンプ設備を構築できる。特に、横軸ポンプ１０の容量が大きい場合（大口径の場合）には、横軸ポンプ１０の始動時間を短縮する効果が大きくなる。なお、この単機緊急モードでは、１台の横軸ポンプ１０の満水操作を２台の真空ポンプ２０で行っているが、これ以外にも、２台以上の横軸ポンプ１０の満水操作を同時に行う場合において、真空ポンプ２０を２台以上同時に運転することも可能である。
【００３１】
並列緊急モードは、横軸ポンプ１０の始動時に、先発運転号機の満水操作と並行して次運転号機の満水操作を行うことで、複数台の横軸ポンプ１０の満水操作を同時に行う運転モードである。この並列緊急モードでは、まず、Ａ系統に属するいずれかの横軸ポンプ１０（ここでは第１横軸ポンプ１０−１を例に説明する。）の運転指令を出す（ステップＳＴ３−１）。その後、切換弁３２を閉じる（ステップＳＴ３−２）。そして、第１横軸ポンプ１０−１に対応する吸気弁３１−１を開く（ステップＳＴ３−３）。この際、Ａ系統の他の横軸ポンプ１０−２に対応する吸気弁３１−２は閉じておく。続いて、Ａ系統に対応している第１真空ポンプ２０−１の給水ポンプ２４−１の運転を開始する（ステップＳＴ３−４）。これにより、給水ポンプ２４−１にて補水槽２５の水が第１真空ポンプ２０−１に供給され、第１真空ポンプ２０−１を運転する。第１真空ポンプ２０−１が運転されることで、吸気ライン３０のＡ系統を介して第１横軸ポンプ１０−１のケーシング１１内の空気が吸引され、該ケーシング１１内に吸込水槽２の水が導入される。満水検知器１２−１にてケーシング１１内の満水が検知されたら、吸気弁を閉じ第１真空ポンプ２０−１の運転を停止して満水操作を終了する。これにより、第１横軸ポンプ１０−１のケーシング１１内に水が満たされた状態になる。その後、第１横軸ポンプ１０−１を始動させて排水運転を開始する。
【００３２】
そして、上記のＡ系統に属する第１横軸ポンプ１０−１の満水操作を行っている間、並行してＢ系統に属するいずれかの横軸ポンプ１０（ここでは第３横軸ポンプ１０−３を例に説明する。）の満水操作を行う。以下、その手順を説明する。まず、先のステップＳＴ３−１で第１横軸ポンプ１０−１の運転指令を出したら、その後、第３横軸ポンプ１０−３の運転準備指令を出す（ステップＳＴ３−６）。そして、第３横軸ポンプ１０−３に対応する吸気弁３１−３を開く（ステップＳＴ３−７）。この際、Ｂ系統の他の第４横軸ポンプ１０−４に対応する吸気弁３１−４は閉じておく。続いて、Ｂ系統に対応する第２真空ポンプ２０−２の給水ポンプ２４−２の運転を開始する（ステップＳＴ３−８）。これにより、給水ポンプ２４−２にて補水槽２５の水が第２真空ポンプ２０−２に供給され、第２真空ポンプ２０−２を運転する。第２真空ポンプ２０−２が運転されることで、吸気ライン３０のＡ系統を介して第３横軸ポンプ１０−３のケーシング１１内の空気が吸引されて、該ケーシング１１内に吸込水槽２の水が導入される。満水検知器１２−３にてケーシング１１内の満水が検知されたら、制御盤は、吸気弁を閉じ第２真空ポンプ２０−２の運転を停止して、満水操作を終了する。これにより、第３横軸ポンプ１０−３のケーシング１１内に水が満たされた状態になる。その後、第３横軸ポンプ１０−３を始動させて排水運転を開始する。
【００３３】
この並列緊急モードによれば、複数台の横軸ポンプ１０の満水操作を行う際、切換弁３２にて吸気ライン３０を複数の系統に分け、各系統に属する横軸ポンプ１０を１台ずつ並行して満水にすることができる。これにより、一の横軸ポンプ１０の満水操作の完了を待たずに、次の横軸ポンプ１０の満水操作を開始することができる。したがって、集中豪雨などによる河川の急な水位上昇が起こった場合でも、複数台の横軸ポンプ１０を迅速に始動することができ、河川の氾濫などによる浸水被害を未然に防止できる。
【００３４】
水封式の真空ポンプ２０は、その構造上、運転時の騒音が大きい。そのため、突発的な豪雨などによる河川水位の急上昇のおそれがない場合は、近隣環境への配慮等により、１台の真空ポンプ２０によって横軸ポンプ１０を１台ずつ順に始動するノーマルモードにて運転を行う。そして、操作盤に上記二種類の緊急運転モードを設けておき、真空ポンプ２０の２台同時運転は、操作員の判断による緊急処置として行うようにする。こうすることで、天候などの諸条件の変化に対して迅速な対応が可能となり、安定した排水運転を行うことができ、環境への配慮、排水の信頼性に優れたポンプ設備を構築できる。
【００３５】
また、本実施形態のポンプ設備１が備える水封式の真空ポンプ２０を運転するには、補給水が必要である。特に、水封式の真空ポンプ２０を２台同時に運転すると、相応量の補給水が必要となり、補水槽２５の容量不足が生じ易くなる。これに対応するためには、補水槽２５を大きくして高い位置に設置する（流量が多くなるので配管損失に勝つための高低差を確保する必要がある）、あるいは、補給水が流通する配管の径を大きくする、などの対策が考えられるが、これらの対策を行うと設備が大掛かりになるため、経済性に問題が生じる。
【００３６】
この点、本実施形態のポンプ設備１では、通常は補水槽２５への揚水用ポンプとして用いられる給水ポンプ２４を直接真空ポンプ２０に接続したことで、当該給水ポンプ２４によって、真空ポンプ２０の運転時に必要な補給水の水量及び水圧を確実に確保できるようにしている。さらに、給水ポンプ２４にて井戸等の水源から直接給水するように構成すれば、補水槽２５を省略することも可能となる。したがって、信頼性、経済性に優れたポンプ設備を構築できる。
【００３７】
また、補給水は、真空ポンプ２０の運転に伴い、排気とともに真空ポンプ２０の外部に放出される。その際、もし、放出された補給水を従来と同様に横軸ポンプ１０の吸込水槽２あるいは図示しない側溝などに排出すると、排出した量と同量の水を新たに補充する必要が生じる。この場合、真空ポンプ２０の容量が大きいと、補充する水量が多くなり、補充水の確保が難しくなる。また、本実施形態にかかるポンプ設備１の場合、複数台の真空ポンプ２０を同時に運転する場合があるため、仮に上記従来の方法を用いるとすれば、補充する水量がさらに多くなってしまう。
【００３８】
この点、本実施形態のポンプ設備１では、真空ポンプ２０の排気側（補給水吐出側）に気液分離槽２６を設け、該気液分離槽２６により気体が除去された液分を補水槽２５に戻すようにし、補給水の循環系を構成している。このように構成したことで、補給水の循環系に補充すべき水量が極めて少量で済むか、あるいは補充する水が不要となるので、ポンプ設備１の運転の簡素化を図ることができ、ポンプ設備１の経済性、信頼性を向上させることができる。
【００３９】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態にかかるポンプ設備について説明する。なお、第２実施形態の説明及び対応する図面においては、第１実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項については、第１実施形態と同じである。これらの点は他の実施形態についても同様とする。
【００４０】
図４は、本発明の第２実施形態にかかるポンプ設備１−２が備える横軸ポンプ１０の構成例を示す概略図である。本実施形態では、横軸ポンプ１０の落水を検知するための落水検知器１３を備えている。そして、この落水検知器１３を用いて、横軸ポンプ１０の満水操作を行う際のケーシング１１内水位を検知するようにしている。
【００４１】
図５は、本実施形態のポンプ設備１−２における横軸ポンプ１０の始動手順を説明するためのフローチャートである。ここでは、まず、４台の横軸ポンプ１０のうちいずれか（ここでは第１横軸ポンプ１０−１を例に説明する。）の運転指令を出す（ステップＳＴ１１）。その後、第１横軸ポンプ１０−１に対応する吸気弁３１−１を開く（ステップＳＴ１２）。この際、他の横軸ポンプ１０−２〜１０−４に対応する吸気弁３１−２〜３１−４は閉じておく。続いて、いずれかの真空ポンプ２０（ここでは、第１真空ポンプ２０−１を例に説明する。）に接続されている給水ポンプ２４−１の運転を開始する。これにより、給水ポンプ２４−１にて補水槽２５の水が第１真空ポンプ２０−１に供給され、第１真空ポンプ２０−１を運転する（ステップＳＴ１３）。第１真空ポンプ２０−１を運転することで、吸気ライン３０を介して第１横軸ポンプ１０−１のケーシング１１内の空気が吸引されて、該ケーシング１１内に吸込水槽２の水が導入される。その後、ケーシング１１内の水が所定水位に達した否かを判断し（ステップＳＴ１４）、所定水位に達した場合第１横軸ポンプ１０−１の駆動機４を起動させて、第１横軸ポンプ１０−１の運転を開始する（ステップＳＴ１５）。なお、ここでは、落水検知器１３によって落水を検知しないことをもって（落水不検知）、ケーシング１１内の水が所定水位に達していると判断する。その後、さらに吸込水槽２の水が導入され、満水検知器１２にて満水検知か否かを判断し（ステップＳＴ１６）、満水検知の場合、吸気弁３１−１を閉じる（ステップＳＴ１７）。そして、第１真空ポンプ２０−１を停止して（ステップＳＴ１８）、満水操作を終了する。
【００４２】
従来は、真空ポンプによる真空引きのみで横軸ポンプの満水操作を行い、満水操作を行っている間に横軸ポンプを起動することはなかった。これに対して、本実施形態のポンプ設備１−２では、真空ポンプ２０にて横軸ポンプ１０の満水操作を行う際、落水検知器１３にてケーシング１１内の水位が所定水位に達したことを検知したら横軸ポンプ１０を起動し、該横軸ポンプ１０の回転による吐出側への排気動作を併用して満水操作を行うようにした。これにより、真空ポンプ２０のみによる満水操作と比べ、満水に要する時間を短縮でき、横軸ポンプ１０の運転（定格排水量による運転）を迅速に開始できる。したがって、排水遅れによる浸水被害を効果的に防止できるようになり、信頼性、安全性の高いポンプ設備となる。
【００４３】
なお、横軸ポンプ１０は、ケーシング１１内に水がない状態（空状態）で起動すると、ケーシング１１内でインペラとライナが焼き付きを起こす場合があるが、本実施形態のポンプ設備１−２では、ケーシング１１内の水が所定水位に達していることを落水検知器１３にて確認した上で横軸ポンプ１０を起動するので、このような焼き付きが生じるおそれがなく、横軸ポンプ１０を安全に運転することが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態のポンプ設備１−２では、横軸ポンプ１０の起動水位を検知するための水位検知器として、横軸ポンプ１０の落水を検知する落水検知器１３を用いている。このように、従来から横軸ポンプ１０に設置されている落水検知器１３を水位検知器として用いたことで、ポンプ設備１−２の部品点数を増やさずに済み、ポンプ設備１−２を安価に構成することができる。
【００４５】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態にかかるポンプ設備について説明する。図６は、本発明の第３実施形態にかかるポンプ設備１−３が備える横軸ポンプ１０の構成例を示す概略図である。本実施形態では、真空ポンプ２０に、該真空ポンプ２０のケーシング２９内を排水するためのドレン配管４１及び電動弁又は電磁弁からなるレン弁４２を取り付けている。
【００４６】
図７は、真空ポンプ２０の始動トルク特性の一例を示すグラフである。同図に示すように、真空ポンプ２０のケーシング２９内に水が溜まっている場合、即ち、ケーシング２９内水が有る状態では、真空ポンプ２０の始動トルクが大きくなる。この場合、同図における一点鎖線で示す部分のように、始動トルクが電動機２１の始動トルク以上となる範囲では、真空ポンプ２０を始動できなくなる。この問題に対処するため、本実施形態のポンプ設備１−３では、真空ポンプ２０の始動時にドレン弁４２を開くことでケーシング２９内水を一時的に排水してケーシング２９内水量を減らす。そして、電動機２１による始動が完了したら、ケーシング２９内水量を定常量に戻すようにする。こうすることで、真空ポンプ２０の始動トルクを減少させることができる。
【００４７】
図８は、本実施形態のポンプ設備１−３における真空ポンプ２０の始動手順を説明するためのフローチャートである。まず、制御盤は、真空ポンプ２０の運転指令を出す（ステップＳＴ２１）。その後、真空ポンプ２０のドレン弁４２を開き、真空ポンプ２０内に溜まっている水を排水する（ステップＳＴ２２）。所定のタイマー時間（Ｔ）が経過する間、真空ポンプ２０内に溜まっている水の排水を続ける（ステップＳＴ２３）。タイマー時間（Ｔ）が経過したら排水を終了し、真空ポンプ２０を始動する（ステップＳＴ２４）。さらにその後、所定のタイマー時間（Ｔ）の経過を待ち（ステップＳＴ２５）、給水管２２に設置した給水弁２８を開く（ステップＳＴ２６）。さらに所定のタイマー時間（Ｔ）の経過を待ち（ステップＳＴ２７）、ドレン弁４２を閉じる（ステップＳＴ２８）。
【００４８】
上記の手順で真空ポンプ２０を起動すれば、電動機２１の定格容量を大きくすることなく、真空ポンプ２０の確実な始動が可能となる。また、電動機２１の始動に要する電流を抑えるスターデルタ始動なども無理なく採用できるので、始動装置の簡素化及び低廉化を図ることもできる。これらにより、経済性に優れたポンプ設備を構築することが可能となる。
【００４９】
図９は、真空ポンプ２０のケーシング２９及び該ケーシング２９に接続されたドレン配管４１の構成例を説明するための概略図である。本実施形態では、ドレン配管４１の途中の所定部分４１ａを真空ポンプ２０の始動時の下限水位レベルまで立ち上げている。なお、符号４３は、この途中部分４１ａに設置したエア弁（空気抜き弁）である。こうすることで、真空ポンプ２０の始動時におけるケーシング２９内水位を下限水位以上に維持することができ、下限水位未満（いわゆる空状態）で真空ポンプ２０が動作することを確実に防止できる。したがって、真空ポンプ２０の摺動部などの焼き付きによる故障を効果的に防止でき、信頼性の高いポンプ設備を構築できる。
【００５０】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態にかかるポンプ設備について説明する。図１０は、本発明の第４実施形態にかかるポンプ設備１−４が備える横軸ポンプ１０の構成例を示す概略図である。本実施形態では、電動機２１の回転数を制御するためのインバータ装置４０を備えている。さらに、横軸ポンプ１０のケーシング１１内の圧力を測定する圧力測定器（連成計又は真空計）１４と、圧力測定器１４によるケーシング１１内の圧力の測定値に基づいてインバータ装置４０から電動機２１に供給される駆動電力の周波数を設定する周波数設定器１５とを備えている。図１１は、周波数設定器１５内の設定データの一例を示すグラフである。同図に示すように、周波数設定器１５内には、圧力測定器１４にて測定された圧力（ケーシング１１内の真空度）に対するインバータ装置４０から電動機２１に出力された駆動電力の周波数を設定するデータが格納されている。
【００５１】
このポンプ設備１−４では、圧力測定器１４によるケーシング１１内の測定圧力値（真空度）に基づいて、インバータ装置４０から電動機２１に出力する駆動電力の周波数を設定している。これにより真空ポンプ２０の運転時における電動機２１の電流値を該電動機２１の定格電流値に維持するように回転数が制御され、真空ポンプ２０を駆動する電動機２１の能力を最大限に利用することが可能となる。したがって、真空ポンプ２０の吸気能力を最大限にすることができ、横軸ポンプ１０の満水に要する時間をさらに短縮することができる。
【００５２】
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。例えば、上記各実施形態では、ポンプ設備が備える横軸ポンプ１０の台数を４台としたが、ポンプ設備が備える横軸ポンプ１０の台数は、これ以外の台数であってもよい。真空ポンプ２０の台数も２台としたが、３台以上を備えるようにすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、横軸ポンプを始動する際に該横軸ポンプのケーシング内を水で満たす満水操作を行う真空ポンプを備えるとともに、横軸ポンプのケーシング内の水位を検知する水位検知器を設け、真空ポンプで横軸ポンプの満水操作を行う際、水位検知器にて横軸ポンプのケーシング内の水位が満水前の所定水位に達したことを検知したら、横軸ポンプを運転する制御手段を設けてポンプ設備を構成することにより、真空ポンプにて満水操作を行う際、ケーシング内の水位が所定水位に達したら横軸ポンプを起動し、該横軸ポンプの回転による吐出側への排気作用を併用して満水操作を行う。これにより、真空ポンプのみによる満水操作と比べ、満水操作に要する時間を短縮でき、横軸ポンプの運転（定格排水量による運転）を迅速に開始でき、排水遅れによる浸水被害を防止できるようになり、信頼性の高いポンプ設備として利用できる。
【符号の説明】
【００５４】
１    ポンプ設備
２    吸込水槽
３    吐出水槽
４    駆動機
５    減速機
１０    横軸ポンプ
１１    ケーシング
１２    満水検知器
１３    落水検知器（水位検知器）
１４    圧力測定器
１５    周波数設定器
２０    真空ポンプ
２１    電動機
２２    給水管
２３    排水管
２４    給水ポンプ
２５    補水槽
２６    気液分離槽（セパレータ）
２７    ドレン管
２８    給水弁
２９    ケーシング
３０    吸気ライン
３１    吸気弁
３２    切換弁
３３    吸気管
４０    インバータ装置
４１    ドレン配管
４２    ドレン弁
４３    エア弁
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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