(57)【要約】【課題】低コストかつ簡素な構成または方法により、吸水槽の水位の急激な低下を抑制することによってポンプの停止頻度を低減させたポンプシステムを提供する。【解決手段】吸水槽（２）には、水位計（５０）が設けられており、返水管（３０）には、返水バルブ（３１）が設けられており、吸水槽（３）の水位に応じて返水バルブ（３１）を制御するバルブ制御部（４０）を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸水槽内の水を揚水するポンプと、
上記ポンプが揚水した水を吐出水槽に吐出する吐出管と、
上記吐出管から分岐し、上記ポンプが揚水した水の少なくとも一部を上記吸水槽に返水可能に設けられた返水管とを備えたポンプシステムであって、
上記吸水槽には、水位計が設けられており、
上記返水管には、返水バルブが設けられており、
上記吸水槽の水位に応じて上記返水バルブを制御するバルブ制御部を備えていることを特徴とするポンプシステム。
【請求項２】
上記吐出管には吐出弁が設けられており、
上記返水管は、上記吐出弁よりも上流側で上記吐出管から分岐しており、
上記バルブ制御部は、上記吸水槽の水位に応じて上記吐出弁を制御することを特徴とする請求項１に記載のポンプシステム。
【請求項３】
上記吐出管または上記返水管から分岐し、上記ポンプが揚水した水の少なくとも一部を上記吐出水槽に吐出する追加送水管を備えており、
上記追加送水管には、追加送水バルブが設けられており、
上記バルブ制御部は、上記吸水槽の水位に応じて上記追加送水バルブを制御することを特徴とする請求項１または２に記載のポンプシステム。
【請求項４】
上記バルブ制御部は、上記吸水槽の水位が予め定められた第１水位未満のとき、上記返水バルブを開状態とするとともに上記追加送水バルブを全閉状態とし、上記吸水槽の水位が上記第１水位以上であり予め定められた第２水位未満のとき、上記返水バルブおよび上記追加送水バルブを全閉状態とし、上記吸水槽の水位が上記第２水位以上のとき、上記返水バルブを全閉状態とするとともに上記追加送水バルブを開状態とすることを特徴とする請求項３に記載のポンプシステム。
【請求項５】
吸水槽内の水を揚水するポンプと、
上記ポンプが揚水した水を吐出水槽に吐出する吐出管と、
上記吐出管から分岐し、上記ポンプが揚水した水の少なくとも一部を上記吸水槽に返水可能に設けられた返水管と、を備えたポンプシステムの運転方法であって、
上記吸水槽の水位を検出する検出ステップと、
上記吸水槽の水位に応じて、上記ポンプが揚水した水の少なくとも一部を、上記返水管を介して上記吸水槽に返水する返水ステップと、を含んでいることを特徴とするポンプシステムの運転方法。
【請求項６】
上記ポンプシステムは、上記吐出管または上記返水管から分岐し、上記ポンプが揚水した水の少なくとも一部を上記吐出水槽に吐出可能に設けられた追加送水管を備えており、
上記吸水槽の水位に応じて、上記ポンプが揚水した水の少なくとも一部を、上記追加送水管を介して上記吐出水槽に吐出する追加送水ステップを含んでおり、
上記返水ステップでは、上記吸水槽の水位の低下に伴って返水量を増加させ、
上記追加送水ステップでは、上記吸水槽の水位の上昇に伴って吐出量を増加させることを特徴とする請求項５に記載のポンプシステムの運転方法。
【請求項７】
吸水槽内の水を揚水するポンプと、
上記ポンプが揚水した水を吐出水槽に吐出する吐出管と、を備えたポンプシステムの改修方法であって、
上記吐出管に、上記吐出管を分岐させて上記吸水槽に導くとともに返水バルブを備えた返水管を設ける工程と、
上記吸水槽の水位に応じて上記返水バルブを制御するバルブ制御部を設置する工程と、を含むことを特徴とするポンプシステムの改修方法。
【請求項８】
上記吐出管または上記返水管を分岐させて上記吐出水槽に導くとともに上記バルブ制御部によって制御可能な追加送水バルブを備えた追加送水管を設ける工程を含むことを特徴とする請求項７に記載のポンプシステムの改修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプシステム、ポンプシステムの運転方法、およびポンプシステムの改修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸水槽に貯留した排水区内の雨水を揚水し、河川または海などに排水するために、立軸ポンプなどのポンプが用いられている。
【０００３】
ポンプは、吸水槽の水位が上昇して運転水位以上となったときに起動し、水位が低下して停止水位以下となったときに停止する。ポンプを停止すると、再び起動させるのに時間を要し、ポンプ停止後に急な豪雨があった場合にポンプの起動が間に合わず、吸水槽から水が溢れるおそれがある。そのため、ポンプの起動・停止頻度が少ないことが望ましい。
【０００４】
そこで、従来、ポンプの回転数を制御し、水位が低いときには回転数を抑えてポンプの吐出量を低減することにより、吸水槽の水位の急激な低下を抑制する技術が知られている。しかしながら、回転数を制御するための機構や機器が必要となり、ポンプシステムの製造コストが増大する。
【０００５】
また、吸水槽の水位が低いときには気中で待機運転する先行待機型のポンプが知られている。先行待機型のポンプは、吸水槽の水位が低いときでもポンプは停止しないため、吸水槽の水位の急な上昇にも対応することができる。しかしながら、先行待機型のポンプは、気水混合運転および気中運転をする構造であるためポンプ効率が低く、また、運転切換機構を有することから製造コストが高い。
【０００６】
さらに、特許文献１には、吐出水槽への吐出水路の途中に水槽を設け、水槽内に越流せきを設け、越流せきの下流側を吸水槽側に導くバイパス水路を備えているポンプ吐出流量制御装置が記載されている。
【０００７】
特許文献１のポンプ吐出流量制御装置によれば、吐出水槽の水位に従って水槽の水位が上昇すると、ポンプで揚水した水の一部が越流せきを越え、バイパス水路を介して吸水槽に戻る。これにより、吐出水槽の水位の上昇を抑えることができる。
【０００８】
また、特許文献２には、バイパス管を開閉するための切替弁を備えており、切替弁を開くことによってポンプで揚水した水を吸水槽に戻す管理運転ができるポンプ設備が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−４９６８７号公報（１９９６年２月２０日公開）
【特許文献２】特開２０１０−２０９８７２号公報（２０１０年９月２４日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１のポンプ吐出流量制御装置は、吐出水槽の水位に応じて、吸水槽から吸水した水の一部を、バイパス水路を介して吸水槽に戻すものであって、吸水槽の水位の低下に応じて水を吸水槽に戻すものではない。そのため、吸水槽の水位の低下を抑制し、ポンプの停止頻度を低減することができるものではない。
【００１１】
また、特許文献２のポンプ設備のバイパス管は、管理運転時に用いられるものであり、管理運転時に作業者が切替弁を開くことによって、吸水槽に水を戻すものである。そのため、特許文献２のポンプ設備では、作業者が切替弁を操作しない限り吸水槽に水を戻すことができず、通常運転時に吸水槽の水位の低下を抑制し、ポンプの停止頻度を低減することができるものではない。
【００１２】
本発明は、上記の課題を鑑みなされたものであって、その目的は、低コストかつ簡素な構成または方法により、吸水槽の水位の急激な低下を抑制することによってポンプの停止頻度を低減させたポンプシステム、ポンプシステムの運転方法、およびポンプシステムの改修方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明の態様１に係るポンプシステムは、吸水槽内の水を揚水するポンプと、上記ポンプが揚水した水を吐出水槽に吐出する吐出管と、上記吐出管から分岐し、上記ポンプが揚水した水の少なくとも一部を上記吸水槽に返水可能に設けられた返水管とを備えたポンプシステムであって、上記吸水槽には、水位計が設けられており、上記返水管には、返水バルブが設けられており、上記吸水槽の水位に応じて上記返水バルブを制御するバルブ制御部を備えていることを特徴とする。
【００１４】
上記の構成によれば、吸水槽の水位に応じて返水バルブを制御することによって、吸水槽から吸水した水の少なくとも一部を吸水槽に返水することができる。これにより、返水バルブが設けられた返水管およびバルブ制御部という低コストかつ簡素な構成によって吸水槽の水位の急激な低下を抑制し、ポンプの停止頻度を低減することができる。
【００１５】
本発明の態様２に係るポンプシステムは、上記態様１において、上記吐出管には吐出弁が設けられており、上記返水管は、上記吐出弁よりも上流側で上記吐出管から分岐しており、上記バルブ制御部は、上記吸水槽の水位に応じて上記吐出弁を制御する構成であってもよい。
【００１６】
上記の構成によれば、吸水槽の水位に応じて吐出弁を制御することによって、吸水槽から揚水した水のうち、吐出水槽に送水する水の量を制御することができる。これにより、吐出水槽への送水量を制御することによって吸水槽の水位の急激な低下を抑制し、ポンプの停止頻度を低減することができる。
【００１７】
本発明の態様３に係るポンプシステムは、上記態様１または２において、上記吐出管または上記返水管から分岐し、上記ポンプが揚水した水の少なくとも一部を上記吐出水槽に吐出する追加送水管を備えており、上記追加送水管には、追加送水バルブが設けられており、上記バルブ制御部は、上記吸水槽の水位に応じて上記追加送水バルブを制御する構成であってもよい。
【００１８】
上記の構成によれば、吐出管に加えて追加送水管を用いて吸水槽内の水を吐出水槽へ送水することができる。これにより、吸水槽への水の流入量が多い場合に吐出水槽への送水量を増加させることができ、吸水槽の水位の上昇を抑制することができる。
【００１９】
本発明の態様４に係るポンプシステムは、上記態様３において、上記バルブ制御部は、上記吸水槽の水位が予め定められた第１水位未満のとき、上記返水バルブを開状態とするとともに上記追加送水バルブを全閉状態とし、上記吸水槽の水位が上記第１水位以上であり予め定められた第２水位未満のとき、上記返水バルブおよび上記追加送水バルブを全閉状態とし、上記吸水槽の水位が上記第２水位以上のとき、上記返水バルブを全閉状態とするとともに上記追加送水バルブを開状態とする構成であってもよい。
【００２０】
上記の構成によれば、吸水槽の水位が第１水位未満のとき、吐出水槽への送水量を減らし、吸水槽の水位が第１水位以上第２水位未満のとき、吐出管を用いて吐出水槽へ送水することによって通常運転し、吸水槽の水位が第２水位以上のとき、吐出管に加えて追加送水管を用いて吐出水槽へ送水することができる。これにより、吸水槽の水位に応じて適切な量の水を吐出水槽に送水することができる。そのため、吸水槽の水位の上昇を抑制するとともに、吸水槽の水位の急激な低下を抑制してポンプの停止頻度を低減することができる。
【００２１】
また、上記の課題を解決するために、本発明の態様５に係るポンプシステムの運転方法は、吸水槽内の水を揚水するポンプと、上記ポンプが揚水した水を吐出水槽に吐出する吐出管と、上記吐出管から分岐し、上記ポンプが揚水した水の少なくとも一部を上記吸水槽に返水可能に設けられた返水管と、を備えたポンプシステムの運転方法であって、上記吸水槽の水位を検出する検出ステップと、上記吸水槽の水位に応じて、上記ポンプが揚水した水の少なくとも一部を、上記返水管を介して上記吸水槽に返水する返水ステップと、を含んでいることを特徴とする。
【００２２】
上記の運転方法によれば、吸水槽の水位に応じて、ポンプが揚水した水の少なくとも一部を、返水管を介して吸水槽に返水するという簡素な方法によって吸水槽の水位の急激な低下を抑制し、ポンプの停止頻度を低減することができる。
【００２３】
本発明の態様６に係るポンプシステムの運転方法は、上記態様５において、上記ポンプシステムは、上記吐出管または上記返水管から分岐し、上記ポンプが揚水した水の少なくとも一部を上記吐出水槽に吐出可能に設けられた追加送水管を備えており、上記吸水槽の水位に応じて、上記ポンプが揚水した水の少なくとも一部を、上記追加送水管を介して上記吐出水槽に吐出する追加送水ステップを含んでおり、上記返水ステップでは、上記吸水槽の水位の低下に伴って返水量を増加させ、上記追加送水ステップでは、上記吸水槽の水位の上昇に伴って吐出量を増加させる運転方法であってもよい。
【００２４】
上記の運転方法によれば、吐出管に加えて追加送水管を用いて吸水槽内の水を吐出水槽へ送水することができる。これにより、吸水槽の水位に応じて吐出水槽への送水量を増加させることができ、吸水槽の水位の上昇を抑制することができる。
【００２５】
さらに、吸水槽の水位の低下に伴って返水量を増加させることができる。これにより、吸水槽の水位の低下を抑制することができる。
【００２６】
この２つの動作により、吸水槽の水位を安定させることができる。
【００２７】
また、上記の課題を解決するために、本発明の態様７に係るポンプシステムの改修方法は、吸水槽内の水を揚水するポンプと、上記ポンプが揚水した水を吐出水槽に吐出する吐出管と、を備えたポンプシステムの改修方法であって、上記吐出管に、上記吐出管を分岐させて上記吸水槽に導くとともに返水バルブを備えた返水管を設ける工程と、上記吸水槽の水位に応じて上記返水バルブを制御するバルブ制御部を設置する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２８】
上記の改修方法によれば、既設のポンプシステムを改修することによって、返水バルブが設けられた返水管およびバルブ制御部という低コストかつ簡素な構成によって吸水槽の水位の急激な低下を抑制し、ポンプの停止頻度を低減可能なポンプシステムとすることができる。
【００２９】
本発明の態様８に係るポンプシステムの改修方法は、上記態様７において、上記吐出管または上記返水管を分岐させて上記吐出水槽に導くとともに上記バルブ制御部によって制御可能な追加送水バルブを備えた追加送水管を設ける工程を含んでいてもよい。
【００３０】
上記の改修方法によれば、既設のポンプシステムを改修することによって、吸水槽への水の流入量が多い場合に吐出水槽への送水量を増加させることができ、吸水槽の水位の上昇を抑制可能なポンプシステムとすることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、低コストかつ簡素な構成または方法により、吸水槽の水位の急激な低下を抑制することによってポンプの停止頻度を低減させたポンプシステム、ポンプシステムの運転方法、およびポンプシステムの改修方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態１に係るポンプシステムの要部の構成を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るポンプシステムの運転方法を示す図であり、（ａ）は、吸水槽の水位と返水バルブの制御との関係を示す図であり、（ｂ）は、各水位におけるバルブの開閉状態を示す表である。
【図３】本発明の実施形態１に係るポンプシステムの運転特性を説明するためのポンプシステムカーブである。
【図４】本発明の実施形態２に係るポンプシステムの要部の構成を示す側面図である。
【図５】本発明の実施形態２に係るポンプシステムの運転方法を示す図であり、（ａ）は、吸水槽の水位と返水バルブの制御との関係を示す図であり、（ｂ）は、各水位におけるバルブの開閉状態を示す表である。
【図６】本発明の実施形態２に係るポンプシステムの運転特性を説明するためのポンプシステムカーブである。
【図７】ポンプシステムの返水管および追加送水管の分岐部を示す平面図であり、（ａ）は実施形態２の返水管および追加送水管の分岐部を示す平面図であり、（ｂ）は実施形態３の返水管および追加送水管の分岐部を示す平面図であり、（ｃ）は実施形態３の返水管および追加送水管の分岐部の他の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
〔実施形態１〕
以下、本発明の実施の形態について、図１〜３に基づいて詳細に説明する。
【００３４】
＜ポンプシステムの構成＞
図１は、本実施形態のポンプシステムの要部の構成を示す側面図である。
【００３５】
ポンプシステム１は、吸水槽２内の水を外部に排水するためのものである。以下の説明では、吸水槽２内の水を吐出水槽３に送水するポンプシステム１について説明する。
【００３６】
ポンプシステム１は、ベルマウス１１を介して吸水槽２内の水を揚水するポンプ１０と、ポンプ１０が揚水した水を吐出水槽３に吐出する吐出管２０と、吐出管２０から分岐した返水管３０と、バルブ制御部４０と、吸水槽２の水位を検出するための水位計５０と、を備えている。
【００３７】
ポンプ１０として、例えば立軸ポンプを用いることができる。
【００３８】
返水管３０の先端は吸水槽２に開放されており、これにより、返水管３０は、ポンプ１０が揚水した水の少なくとも一部を吸水槽２に返水可能である。なお、管理運転時に用いられる管理運転用配管が設けられている場合は、管理運転用配管を返水管３０として兼用してもよい。
【００３９】
吐出管２０には吐出弁２１が設けられている。また、返水管３０には返水バルブ３１が設けられている。吐出弁２１および返水バルブ３１は、それぞれ、吐出管２０および返水管３０の流量を調整可能とするものであればよく、従来公知の様々な形式のものを用いることができる。返水管３０は、吐出弁２１よりも上流側にある分岐部３２において、吐出管２０から分岐している。
【００４０】
バルブ制御部４０は、水位計５０を用いて検出された吸水槽２の水位に応じて返水バルブ３１を制御する。また、バルブ制御部４０は、吸水槽２の水位に応じて吐出弁２１を制御するものであってもよい。なお、バルブ制御部４０がポンプ１０を制御する構成であってもよいし、図示しない他の制御部がポンプ１０を制御する構成であってもよい。
【００４１】
水位計５０の具体的構成は特に限定されず、フリクト式水位計、電極式水位計、および圧力式水位計など、如何なる形式の水位計であってもよいし、連続計測式の水位計および不連続計測式の水位計の何れであってもよいが、一般的な水位計である連続計測式の投込式水位計を好適に用いることができる。
【００４２】
＜ポンプシステムの運転＞
図２は、本実施形態のポンプシステムの運転方法を示す図であり、（ａ）は、吸水槽の水位と返水バルブの制御との関係を示す図であり、（ｂ）は、各水位におけるバルブの開閉状態を示す表である。
【００４３】
吸水槽２への水の流入量よりも吐出水槽３への送水量の方が多い場合、吸水槽２の水位は低下する。
【００４４】
ポンプシステム１は、吸水槽２の水位が低くなったときにバルブ制御部４０が返水バルブ３１を開状態とし、返水管３０を介して吸水槽２に返水する。
【００４５】
以下、ポンプシステム１の運転方法について具体的に説明する。
【００４６】
ポンプシステム１の運転方法は、第一に、水位計５０を用いて吸水槽２の水位を検出する（検出ステップ）。そして、検出された水位に応じて、ポンプ１０が揚水した水の少なくとも一部を、返水管３０を介して吸水槽２に返水する（返水ステップ）。
【００４７】
具体的には、図２に示すように、バルブ制御部４０は、水位ｈ１以下では返水バルブ３１を開状態とし、水位ｈ２以上では返水バルブ３１を閉状態とする。
【００４８】
また、バルブ制御部４０は、吸水槽２の水位が水位ｈ２以上から低下してＣの範囲に入った場合、返水バルブ３１を閉状態に維持するとともに、吸水槽２の水位が水位ｈ１以下から上昇してＣの範囲に入った場合、返水バルブ３１を開状態に維持する。すなわち、水位ｈ１から水位ｈ２の間のＣ範囲内では、水位の上昇時と下降時とで返水バルブ３１の開閉状態が異なる。
【００４９】
ポンプシステム１は、このように返水バルブ３１を制御することによって、吸水槽２の水位に応じて、ポンプ１０が揚水した水の少なくとも一部を吸水槽２に返水する。
【００５０】
返水バルブ３１を開状態とすることにより、ポンプ１０が吸水槽２から揚水した水の少なくとも一部が返水管３０を介して吸水槽２に返水されるため、ポンプ１０の回転数を制御することなく、低コストかつ簡素な構成によって、吸水槽２から吐出水槽３への送水量を低下させることができる。そのため、吸水槽２の水位の急激な低下を抑制することができ、吸水槽２の水位がポンプ停止水位を下回ることを抑制し、ポンプの停止頻度を低減することができる。
【００５１】
これにより、水位が安定するので、ポンプの起動停止が頻繁に生じるハンチング現象が起きず、ポンプ１０がエンジン駆動である場合には、起動・停止時の冷却水および潤滑油の準備に要する時間を省くことができ、ポンプ１０がモータ駆動である場合には、モータの起動・停止回数を減らしてモータの寿命を長くすることができるとともに、モータの過熱による起動失敗を防ぐことができる。また、頻繁なポンプ停止による起動遅れも防ぐことができる。
【００５２】
また、図２に示すように、吸水槽２の水位が水位ｈ２まで上昇したときに返水バルブ３１を閉状態とすることにより、吸水槽２から吐出水槽３への送水量を多くし、吸水槽２内の水位の急激な上昇を抑制することができる。
【００５３】
なお、バルブ制御部４０は、返水バルブ３１の開閉状態を開状態および閉状態の２段階で制御可能な構成に限定されない。例えば、バルブ制御部４０は、返水バルブ３１の開度を調整可能な構成であってもよい。さらに、水位や流量に連動して各バルブの開閉を制御可能な構成であってもよい。
【００５４】
これにより、吸水槽２の水位に応じて返水量を調整し、吸水槽２の水位の低下に伴って返水量を増加させることができ、吸水槽２の水位をより安定させた状態でポンプシステム１を運転することができる。
【００５５】
また、図２の（ｂ）に示すように、ポンプシステム１は、同じ水位範囲内の水位であっても、水位上昇時と水位下降時とで合計送水量を異ならせることができる。これにより、ポンプの流量を変化させる頻度を抑えて安定した運転をすることができるとともに、各バルブの開閉の頻度を抑えてバルブ用モータの故障を防ぐことができる。
【００５６】
＜ポンプシステムカーブ＞
図３は、本実施形態のポンプシステムの運転特性を説明するためのポンプシステムカーブである。図３において、横軸は流量を示し、縦軸は揚程を示す。
【００５７】
図３中、Ｈはポンプシステム１の全揚程曲線を示し、Ｎ１は吐出管２０の管路抵抗曲線を示し、Ｎ２は吐出弁２１を絞ったときの吐出管２０の管路抵抗曲線を示し、Ｎ３は返水管３０の管路抵抗曲線を示し、Ｎ４は吐出管２０と返水管３０の合成管路抵抗曲線を示す。
【００５８】
従来のポンプシステムでは、吸水槽２の水位の急激な低下を抑制するために、吐出弁２１を絞ることが考えられる。吐出弁２１を絞った状態におけるポンプシステムの運転点は、全揚程曲線Ｈと管路抵抗曲線Ｎ２との交点であるＰ１となる。また、このときの吐出水槽３への送水量は、Ｑ’となる。
【００５９】
これに対して、本実施形態のポンプシステム１の運転点は、全揚程曲線Ｈと合成管路抵抗曲線Ｎ４との交点であるＰ２となる。また、本実施形態のポンプシステム１の吸水槽２への返水量はＱ１となり、吐出水槽３への送水量はＱ２となる。
【００６０】
以上のように、従来のポンプシステムでは、吸水槽２の水位の急激な低下を抑制するために吐出弁２１を絞った場合、流量が例えば定格の４０％以下に至り、ポンプシステム１は過少流量での運転となってしまう。
【００６１】
これに対して、本実施形態のポンプシステム１のように、返水管３０を用いて吸水槽２に返水した場合、ポンプシステム１は過少流量とならず、例えば定格より少し大水量の良好な運転点Ｐ２で運転することができる。
【００６２】
＜ポンプシステムの改修＞
本実施形態のポンプシステム１は、ポンプ１０および吐出管２０を備えた既設のポンプシステムを改修することによって構成してもよい。
【００６３】
このようなポンプシステムの改修（改修方法）は、吐出管２０を分岐させて吸水槽２に導くとともに返水バルブ３１を備えた返水管３０を設ける工程と、返水バルブ３１を制御するバルブ制御部４０を設置する工程と、を含む。既設のポンプシステムに対して返水管３０およびバルブ制御部４０を設けるという低コストかつ簡素な改修方法によって、既設のポンプシステムを本実施形態のポンプシステム１とすることができる。
【００６４】
また、このようなポンプシステムの改修では、返水管３０およびバルブ制御部４０を設ける工程のみを行ってもよいし、ポンプ１０を更新する工程をさらに含んでいてもよい。
【００６５】
バルブ制御部４０を設置する工程では、既設のポンプシステムのバルブ制御部４０に返水バルブ３１を制御する機能を追加してもよいし、既設のポンプシステムのバルブ制御部を、返水バルブ３１を制御する機能を有するバルブ制御部４０に交換してもよい。
【００６６】
なお、既設のポンプシステムに管理運転用配管が設けられている場合には、新たに返水管３０を設ける必要はなく、管理運転用配管を返水管３０として兼用してもよい。これにより、改修に必要な費用を抑えることができる。
【００６７】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図４〜図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００６８】
図４は、本実施形態のポンプシステムの要部の構成を示す側面図である。
【００６９】
図４に示すように、ポンプシステム１０１は、追加送水管６０を備えているとともに、バルブ制御部４０に代えてバルブ制御部１４０を備えている点を除けば、実施形態１のポンプシステム１と同じ構成を有している。
【００７０】
追加送水管６０は、分岐部３２において吐出管２０から分岐し、その先端は吐出水槽３に開放されている。追加送水管６０には、追加送水バルブ６１が設けられている。これにより、追加送水管６０は、ポンプ１０が揚水した水の少なくとも一部を吐出水槽３に吐出可能である。
【００７１】
バルブ制御部１４０は、水位計５０を用いて検出された吸水槽２の水位に応じて返水バルブ３１および追加送水バルブ６１を制御する。また、バルブ制御部１４０は、吸水槽２の水位に応じて吐出弁２１を制御するものであってもよい。
【００７２】
＜ポンプシステムの運転＞
図５は本実施形態のポンプシステムの運転方法を示す図であり、（ａ）は、吸水槽の水位と返水バルブの制御との関係を示す図であり、（ｂ）は、各水位におけるバルブの開閉状態を示す表である。
【００７３】
ポンプシステム１０１の運転方法は、第一に、水位計５０を用いて吸水槽２の水位を検出する（検出ステップ）。そして、検出された水位に応じて、ポンプ１０が揚水した水の少なくとも一部を、追加送水管６０を介して吐出水槽３に吐出する（追加送水ステップ）。
【００７４】
図５の（ａ）に示すように、バルブ制御部１４０は、吸水槽２の水位が水位ｈ３まで低下したとき、返水バルブ３１を開状態とする。その後、バルブ制御部１４０は、吸水槽２の水位が水位ｈ４まで上昇したとき、返水バルブ３１を閉状態とし、さらに吸水槽２の水位が水位ｈ６まで上昇したとき、追加送水バルブ６１を開状態とする。その後、バルブ制御部１４０は、吸水槽２の水位が水位ｈ５まで低下したとき、追加送水バルブ６１を閉状態とする。
【００７５】
このように、バルブ制御部１４０は、水位の閾値にヒステリシスを持たせて各バルブを制御する。これにより、バルブ開閉によるチャタリングを防止することができ、また、ポンプの流量が変化する頻度を低減することができる。
【００７６】
図５の（ｂ）に示すように、バルブ制御部１４０は、吸水槽２の水位が水位ｈ３以下から上昇し、水位ｈ３以上かつ水位ｈ４未満（第１水位未満）である水位範囲Ｃのとき、返水バルブ３１を開状態とするとともに追加送水バルブ６１を全閉状態とする。これにより、ポンプ１０が揚水した水は、一部が吐出管２０を介して吐出水槽３に送水されるが、他の一部は返水管３０を介して吸水槽２に返水される。そのため、吸水槽２から吐出水槽３への送水量は少なく抑えられる。
【００７７】
また、バルブ制御部１４０は、吸水槽２の水位が水位ｈ４以上（第１水位以上）かつ水位ｈ５未満（第２水位未満）である水位範囲Ｂのとき、返水バルブ３１および追加送水バルブ６１を全閉状態とする。これにより、ポンプ１０が揚水した水は、吐出管２０を介して全て吐出水槽３に送水される。そのため、吸水槽２から吐出水槽３への送水量は、水位範囲Ｃのときに比べて多い。なお、吸水槽２の水位が水位範囲Ｂのときであっても、ポンプ機場の上流で大雨が降るなどして急な雨水流入が予測される場合、または、水位上昇率が高い場合には、追加送水バルブ６１を開状態としておいてもよい。
【００７８】
また、バルブ制御部１４０は、水位が水位ｈ５を超えて上昇し水位ｈ６以上となると追加送水バルブ６１を開状態とする。これにより、ポンプ１０が揚水した水は、吐出管２０および追加送水管６０を介して吐出水槽３に送水されるため、吸水槽２から吐出水槽３への合計送水量は、水位範囲Ｂのときに比べて多い。
【００７９】
次に、水位が水位ｈ６から下降し、水位ｈ５以上（第２水位以上）かつ水位ｈ６未満である水位範囲Ａのとき、返水バルブ３１を全閉状態とするとともに追加送水バルブ６１を開状態とする。
【００８０】
本実施形態のポンプシステム１０１の構成によれば、吸水槽の３段階の水位に応じて、適切な量の水を吐出水槽３に送水することができる。そのため、吸水槽２の水位の上昇を抑制するとともに、吸水槽２の水位の急激な低下を抑制することができ、吸水槽２の水位がポンプ停止水位を下回ることを抑制し、ポンプの停止頻度を低減することができる。
【００８１】
これにより、水位が安定するので、ポンプの起動停止が頻繁に生じるハンチング現象が起きず、ポンプ１０がエンジン駆動である場合には、起動・停止時の冷却水および潤滑油の準備に要する時間を省くことができ、ポンプ１０がモータ駆動である場合には、モータの起動・停止回数を減らしてモータの寿命を長くすることができるとともに、モータの過熱による起動失敗を防ぐことができる。また、頻繁なポンプ停止による起動遅れも防ぐことができる。
【００８２】
また、図５の（ｂ）に示すように、ポンプシステム１０１は、同じ水位範囲内の水位であっても、水位上昇時と水位下降時とで合計送水量を異ならせることができる。これにより、ポンプの流量を変化させる頻度を抑えて安定した運転をすることができるとともに、各バルブの開閉の頻度を抑えてバルブ用モータの故障を防ぐことができる。
【００８３】
なお、本実施形態のポンプシステム１０１の運転方法は上述した運転方法に限定されない。例えば、バルブ制御部１４０は、吸水槽２の水位が低い場合には、吐出管２０の吐出弁２１を閉状態とし、追加送水管６０および返水管３０を用いて送水および返水を行ってもよい。
【００８４】
また、バルブ制御部１４０は、返水管３０および追加送水バルブ６１の開閉状態を開状態および閉状態の２段階で制御可能な構成に限定されない。例えば、バルブ制御部１４０は、返水管３０および追加送水バルブ６１の開度を調整可能な構成であってもよい。
【００８５】
これにより、吸水槽２の水位の低下に伴って返水管３０を介した返水量を増加させ、吸水槽２の水位の上昇に伴って追加送水管６０を介した吐出量を増加させることができる。その結果、吸水槽２の水位に応じて吸水槽２から吐出水槽３への送水量（吐出量）を調整し、吸水槽２の水位をより安定させた状態でポンプシステム１を運転することができる。
【００８６】
また、バルブ制御部１４０は、水位計５０による水位測定時の水位に応じてバルブを制御する構成であってもよいし、水位の変化速度に応じてバルブを制御する構成であってもよい。さらに、これらの方法を組み合わせた構成であってもよい。
【００８７】
＜ポンプシステムカーブ＞
図６は、本実施形態のポンプシステムの運転特性を説明するためのポンプシステムカーブである。図６において、横軸は流量を示し、縦軸は揚程を示す。
【００８８】
図６中、Ｈはポンプシステム１の全揚程曲線を示し、Ｎ１は吐出管２０の管路抵抗曲線を示し、Ｎ５は追加送水管６０の管路抵抗曲線を示し、Ｎ６は吐出管２０と追加送水管６０の合成管路抵抗曲線を示す。
【００８９】
吐出管２０のみを用いて吐出水槽３へ送水する従来のポンプシステムの運転点は、全揚程曲線Ｈと管路抵抗曲線Ｎ１との交点であるＰ３となる。また、このときの吐出水槽３への送水量は、Ｑ３となる。
【００９０】
これに対して、本実施形態のポンプシステム１０１の運転点は、全揚程曲線Ｈと合成管路抵抗曲線Ｎ６との交点であるＰ４となる。また、本実施形態のポンプシステム１の吐出水槽３への送水量は、吐出管２０の送水量Ｑ４と追加送水管６０の送水量Ｑ５の合計となる。
【００９１】
以上のように、本実施形態のポンプシステム１０１では、追加送水管６０を用いて吐出水槽３へ送水することができるため、従来の吐出管のみのポンプシステムに比べて合計送水量が多い。これにより、吸水槽２への水の流入量が多い場合であっても、吐出水槽３へ多くの水を送水でき、吸水槽２の水位の上昇を抑制することができる。
【００９２】
＜ポンプシステムの改修＞
本実施形態のポンプシステム１０１は、ポンプ１０および吐出管２０を備えた既設のポンプシステムを改修することによって構成してもよい。
【００９３】
このようなポンプシステムの改修（改修方法）は、吐出管２０を分岐させて吸水槽２に導くとともに返水バルブ３１を備えた返水管３０を設ける工程と、吐出管２０を分岐させて吐出水槽３に導くとともに追加送水バルブ６１を備えた追加送水管６０を設ける工程と、返水バルブ３１および追加送水バルブ６１を制御可能なバルブ制御部１４０を設置する工程と、を含む。
【００９４】
既設のポンプシステムに対して返水管３０、追加送水管６０、およびバルブ制御部１４０を設けるという低コストかつ簡素な改修方法によって、既設のポンプシステムを本実施形態のポンプシステム１０１とすることができる。
【００９５】
これにより、吸水槽２の水位が、既設のポンプシステムを施工した際に想定していた水位以上の水位になった場合であっても、吸水槽２の最大容量を超えないように吐出水槽３へ排水することができる。
【００９６】
また、このようなポンプシステムの改修では、返水管３０およびバルブ制御部１４０を設ける工程のみを行ってもよいし、ポンプ１０を更新する工程をさらに含んでいてもよい。このようなポンプシステムの改修は、ポンプを大容量のポンプに更新する場合に特に有効である。すなわち、ポンプを大容量のポンプに更新することによってポンプが揚水する水の量が増大するが、追加送水管６０を設けることによって、送水量を増大することができるため、ポンプの容量を活かして吸水槽２から吐出水槽３への送水を行うことができる。また、返水管３０を設けることによって、ポンプの大容量化による吸水槽２の水位の急激な低下を抑制することもできる。
【００９７】
なお、既設のポンプシステムに管理運転用配管が設けられている場合には、新たに返水管３０を設ける必要はなく、管理運転用配管を返水管３０として兼用してもよい。これにより、改修に必要な費用を抑えることができる。
【００９８】
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００９９】
図７は、ポンプシステムの返水管および追加送水管の分岐部を示す平面図であり、（ａ）は実施形態２の返水管および追加送水管の分岐部を示す平面図であり、（ｂ）は本実施形態の返水管および追加送水管の分岐部を示す平面図であり、（ｃ）は本実施形態の返水管および追加送水管の分岐部の他の例を示す平面図である。
【０１００】
図７の（ａ）に示すように、実施形態２のポンプシステム１０１では、返水管３０および追加送水管６０は、分岐部３２において吐出管２０からＴ字管として分岐している。すなわち、追加送水管６０は返水管３０から分岐しているともいえる。
【０１０１】
これに対して、図７の（ｂ）に示すように、本実施形態のポンプシステムでは、返水管３０は分岐部３２において吐出管２０から分岐しており、返水管３０は分岐部３２とは異なる分岐部６２において吐出管２０から分岐している。
【０１０２】
このように、返水管３０の分岐部と追加送水管６０の分岐部とは、異なっていてもよい。また、分岐部３２は吐出弁２１よりも上流側（吸水槽側）に設けられているが、分岐部６２は、吐出弁２１よりも上流側であってもよいし、下流側（吐出水槽側）に設けられていてもよい。
【０１０３】
また、図７の（ｃ）に示すように、追加送水管の数は１に限定されない。ポンプシステムは、追加送水管６０に加えて、分岐部７２において吐出管２０から分岐している他の追加送水管７０を備えていてもよい。これにより、合計の送水量をさらに増大させることができる。
【０１０４】
また、複数のポンプシステムが設置されているポンプ機場において、各ポンプシステムの追加送水管６０を共有してもよい。すなわち、隣り合うポンプシステムの吐出管２０から分岐する１つの追加送水管６０を設けてもよい。これにより、追加送水管６０の設置費用を抑えることができる。
【０１０５】
なお、上記実施形態２、３では、吐出管２０を必ず利用して吐出水槽３へ送水する例を挙げて説明したが、本発明の構成はこれに限られない。吐出管２０の吐出弁２１を全閉にして、追加送水管６０のみで送水することも可能である。通常、追加送水管６０の口径は吐出管２０の口径よりも小さいため、追加送水管６０のみで吐出水槽３へ送水すると、より少ない水量の送水が可能となり、返水管３０との組み合わせでより広い範囲での流量調整が可能なポンプシステムとすることができる。
【０１０６】
また、複数のポンプシステムのあるポンプ機場で、老朽化して停止しているポンプシステムがある場合、停止しているポンプシステムを返水管３０や追加送水管６０として利用し、改修コストを削減することもできる。
【０１０７】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明は、雨水を排水するためのポンプシステムとして利用することができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１、１０１  ポンプシステム
２  吸水槽
３  吐出水槽
１０  ポンプ
２０  吐出管
２１  吐出弁
３０  返水管
３１  返水バルブ
４０、１４０  バルブ制御部
５０  水位計
６０、７０  追加送水管
ｈ４  水位（第１水位）
ｈ５  水位（第２水位）
【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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