(57)【要約】【課題】吸込みケーシング内の旋回流を遮るとかゴミが引っ掛かり易いといった不都合を伴うことが無いようにしながら、吸込みケーシング内における通気管の開口部に負圧を発生させて空気を効率よく吸込流路内に導入することができるように改良された先行待機運転ポンプを提供する。【解決手段】羽根車１１を収容する羽根車ケース５の流体流れ方向で上流側に配置される吸込み側ケーシング６の周壁部６Ａに一端が開口され、かつ、他端が大気開放される通気管２１を有する先行待機運転ポンプにおいて、吸込み側ケーシング６の内部空間６Ｓに連なり、かつ、周壁部６Ａの上下又はほぼ上下に亘って径外側に突出する縦溝空間部２９が設けられ、通気管２１の一端開口部２５が、縦溝空間部２９を形成する壁のうちの羽根車回転方向で上手側に位置する上手側縦側壁３０に形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車を収容する羽根車ケースの流体流れ方向で上流側に配置される吸込み側ケーシングの周壁部に一端が開口され、かつ、他端が大気開放される通気管を有する先行待機運転ポンプであって、
前記吸込み側ケーシングの内部空間に連なり、かつ、前記周壁部の一部を上下に延びる状態で径外側に突出させて成る縦溝空間部が設けられ、前記通気管の一端開口部が、前記縦溝空間部を形成する壁のうちの羽根車回転方向で上手側に位置する上手側縦側壁に形成されている先行待機運転ポンプ。
【請求項２】
前記縦溝空間部は、前記吸込み側ケーシングの周壁部の下端から前記羽根車の下端の間の略全域に亘る上下長さを有している請求項１に記載の先行待機運転ポンプ。
【請求項３】
前記縦溝空間部が、前記吸込み側ケーシングにおける先拡がり状先端部を形成する周壁部を貫通して開口される開放溝形状に形成されている請求項１又は２に記載の先行待機運転ポンプ。
【請求項４】
前記縦溝空間部が前記吸込み側ケーシングの周壁部の下端から前記羽根車の下端の間の一部に設けられ、前記縦溝空間部を形成する壁のうちの吸込側となる底面壁が、径内側ほど流体の吸込み口に寄る角度をもった傾斜壁に形成されている請求項１に記載の先行待機運転ポンプ。
【請求項５】
前記縦溝空間部を形成する壁のうちの羽根車ケース側となる天井壁が、径内側ほど羽根車に寄る角度をもった傾斜壁に形成されている請求項１〜４の何れか一項に記載の先行待機運転ポンプ。
【請求項６】
前記一端開口部が、前記上手側縦側壁における上端側に設定されている請求項１〜５の何れか一項に記載の先行待機運転ポンプ。
【請求項７】
前記通気管が、空気を吸込みながら揚水を行うための気水混合用通気管と、揚水を遮断するための揚水遮断用通気管とから成り、それら両通気管のうちの少なくとも一つの通気管の一端開口部が前記上手側縦壁に形成されている請求項１〜６の何れか一項に記載の先行待機運転ポンプ。
【請求項８】
前記気水混合用通気管と揚水遮断用通気管との全ての前記一端開口部が前記上手側縦壁に形成されている請求項７に記載の先行待機運転ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、羽根車を収容する羽根車室の流体流れ方向で上流側に配置される吸込み側ケーシングの周壁部に一端が開口され、かつ、他端が大気開放される通気管を有する先行待機運転ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
先行待機運転ポンプは、排水の流れ方向で羽根車の上流側に一端が開口し、他端が大気開放される通気管を設けたポンプであり、計画低水位より低い水位で排水運転を開始することができるとともに、吸気管より自動的に吸気しながら水位に見合った自動流量調整運転が行え、例えば、ポンプ井への流入量に対応した円滑な運転が可能となる等、使い勝手に優れるポンプである。この種のポンプとしては特許文献１において開示されたものが知られている。
【０００３】
先行待機運転ポンプでは通気管から円滑に吸気作用できることが肝要であるが、特許文献２においては、ベルマウスと羽根車ケーシングとの間の連結管（吸込み側ケーシング）７の周壁部のうち、吸気管１１の一端が開口接続される周壁部分にその内面から径内側に向けて整流リブ９を固定突出させていた。整流リブ９は、揚水遮断時に吸込流路内に形成される遊転流れの一部を、吸込流路の中心側に変位させることで整流リブ９の背部に負圧領域を形成させ、吸気管１１から吸込流路内への空気の導入を容易にするものであった。
【０００４】
また、特許文献３（特に図９を参照）において開示される先行待機運転ポンプでは、吸込み側ケーシングに開口する吸気管１０をその吸込み側ケーシングの内側に大きく突設させて設ける構成とされており、ポンプ羽根車入口部付近における旋回流れの影響を受けにくい位置に吸気孔９を開口させていた。
【０００５】
特許文献２や特許文献３に示される従来技術では、旋回流による圧力上昇の影響を回避できて吸気管の開口部に負圧を生じさせることが可能となる利点はあるが、羽根車の回転方向の上流側に突設される整流リブや突設される吸気管等にゴミが引っ掛かり易いという新たな問題が生じてしまう。従って、いずれの従来技術でも改善の余地が残されているものであった。
【特許文献１】特開２００２−１５５８８２号公報
【特許文献２】特開平２−２９１４９７号公報
【特許文献３】特開２００２−０１３４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、吸込みケーシング内の旋回流を遮るとかゴミが引っ掛かり易いといった不都合を伴うことが無いようにしながら、吸込みケーシング内における通気管の開口部に負圧を発生させて空気を効率よく吸込流路内に導入することができるように改良された先行待機運転ポンプを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、羽根車１１を収容する羽根車ケース５の流体流れ方向で上流側に配置される吸込み側ケーシング６の周壁部６Ａに一端が開口され、かつ、他端が大気開放される通気管２１を有する先行待機運転ポンプにおいて、
前記吸込み側ケーシング６の内部空間６Ｓに連なり、かつ、前記周壁部６Ａの一部を上下に延びる状態で径外側に突出させて成る縦溝空間部２９が設けられ、前記通気管２１の一端開口部２５が、前記縦溝空間部２９を形成する壁のうちの羽根車回転方向で上手側に位置する上手側縦側壁３０に形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の先行待機運転ポンプにおいて、前記縦溝空間部２９は、前記吸込み側ケーシング６の周壁部６Ａの下端から前記羽根車１１の下端の間の略全域に亘る上下長さを有していることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の先行待機運転ポンプにおいて、前記縦溝空間部２９が、前記吸込み側ケーシング６における先拡がり状先端部を形成する周壁部６Ａを貫通して開口される開放溝形状に形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の先行待機運転ポンプにおいて、前記縦溝空間部２９が前記吸込み側ケーシング６の周壁部６Ａの下端から前記羽根車１１の下端の間の一部に設けられ、前記縦溝空間部２９を形成する壁のうちの吸込側となる底面壁３３が、径内側ほど流体の吸込み口に寄る角度をもった傾斜壁に形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の先行待機運転ポンプにおいて、前記縦溝空間部２９を形成する壁のうちの羽根車ケース側となる天井壁３２Ｂが、径内側ほど羽根車に寄る角度をもった傾斜壁に形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の先行待機運転ポンプにおいて、前記一端開口部２５が、前記上手側縦側壁３０における上端側に設定されていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の先行待機運転ポンプにおいて、前記通気管が、空気を吸込みながら揚水を行うための気水混合用通気管２１と、揚水を遮断するための揚水遮断用通気管２２とから成り、それら両通気管２１，２２のうちの少なくとも一つの通気管の一端開口部が前記上手側縦壁３０に形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の先行待機運転ポンプにおいて、前記気水混合用通気管２１と揚水遮断用通気管２２との全ての前記一端開口部２５が前記上手側縦壁３
０に形成されていることを特徴とするものである。
である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて述べるが、吸込み側ケーシングに縦溝空間部を設けたので、それによって生じる負圧域に、即ち上手側縦側壁に通気管の一端開口部を配置してあるので、安定した吸気が可能になる。その結果、ゴミが引っ掛かり易いといった不都合を伴うことが無いようにしながら、吸込みケーシング内における通気管の開口部に負圧を発生させて空気を効率よく吸込流路内に導入することができるように改良された先行待機運転ポンプを提供することができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、吸込み側ケーシングの周壁部の下端から羽根車の下端の間の略全域に亘る上下長さを有している縦溝空間部を設けたので、縦溝空間部の流体の流れが滞り難くなり、揚水に伴う軸方向に沿った緩やかな旋回流を生じ、それによって生じる負圧域に、即ち上手側縦側壁に通気管の一端開口部を配置してあるので、安定した吸気が可能になる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、縦溝空間部の流体吸込み方向で上流側が開放されているので、開放されない縦溝形状の「縦溝空間部」に比べて、縦溝空間部内における流体の流れがより円滑化され、請求項１又は２の発明による上記効果を強化することが可能となる利点がある。
【００１８】
請求項４の発明によれば、縦溝空間部の内部に吸込口から流体が流れ込み易くなるので、縦溝空間内部の流体の流れが滞り難くなり、それによって生じる負圧域に、即ち上手側縦側壁に通気管の一端開口部を配置してあるので、安定した吸気が可能になる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、縦溝空間部を形成する壁のうちの天井壁が、径内側ほど羽根車に寄る角度をもった傾斜壁に形成されているので、縦溝空間部を流れる流体を円滑に羽根車に導くことができ、径外側に突出する縦溝空間部を設けても吸込み効率の低下を招くことなく又は少なくしながら、請求項１〜４の何れかの発明による上記効果が得られるという利点がある。そして、請求項６のように一端開口部を上手側縦側壁の上端側に設定したりすることができる。
【００２０】
請求項７の発明によれば、気水混合用通気管と揚水遮断用通気管とを備えた先行待機運転ポンプにおいてゴミが引っ掛かり易いといった不都合を軽減又は抑制することができ、請求項８の発明によれば、気水混合用通気管と揚水遮断用通気管とを備えた先行待機運転ポンプにおいてゴミが引っ掛かり易いといった不都合を解消できる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明による先行待機運転ポンプの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は先行待機運転ポンプの構成を示す断面図、図２は吸込カバー部分の拡大断面図、図３は吸込カバーの底面図、図４は吸込カバー内部の低水量揚水時の圧力分布の数値解析結果を示す横断面図、図５は縦溝空間部を含む吸込カバー内部の低水量揚水時の圧力分布の数値解析結果を示す縦断面図、図６は吸込カバー内部の低水量揚水時の圧力分布の数値解析結果を示す通常部分の縦断面図である。
【００２２】
〔実施例１〕
実施例１による先行待機運転ポンプ１は、図１〜３に示すように、排水機場の吸込水槽２内に流入する雨水等の水を下流側に排水する立軸ポンプに構成されている。鉛直方向に延びるケーシング３は、直管状の揚水管４と、揚水管４の下端に連結されたポンプケーシング５と、ポンプケーシング（羽根車ケースの一例）５の下端に連結された吸込カバー（吸込み側ケーシングの一例）６と、揚水管４の上端に連結されて鉛直方向から水平方向に湾曲した吐出エルボ７とを備え、吸込カバー６の下端に吸込口８を有し、吐出エルボ７の吐出口９に吐出管１０が連結されている。
【００２３】
複数の羽根１１Ａを有する羽根車１１は、主軸１３を介してポンプケーシング５内に配設され、羽根車１１より上方（下流側）のポンプケーシング５内に複数の案内羽根１２が配設されている。鉛直方向に延びる主軸１３は、ケーシング３の中心に複数の軸受部１４、１５、１６を介して支持され、主軸１３の下端近傍に羽根車１１が一体回転可能に取り付けられている。主軸１３の上端側は、吐出エルボ７を回転自在、かつ、水密に貫通してケーシング３の外部に突出され、エンジン、電動機等の駆動源及び減速機構からなる回転駆動機構１７に連結されている。主軸１３の下端を支持する下端軸受部１６は、案内羽根１２を介して支持される軸受ケースを介してポンプケーシング５に固定され、上部及び中間部の各軸受部１４、１５は支持板１４ａ、１５ａによって揚水管４の内面に固定されている。
【００２４】
ケーシング３の上部には据え付け用のフランジ１８が設けられ、吸込水槽２の上面を覆っている排水機場のコンクリート製の床１９にはフランジ１８より下側のポンプ１を挿通可能な孔２０が設けられ、ポンプ１が、フランジ１８より下側を孔２０を介して吸込水槽２内に吊り下げた状態で床１９にフランジ１８を介して据え付けられている。
【００２５】
そして、先行待機運転ポンプ１は、吸込水槽２の水位ＷＬが後述する最低水位ＬＷＬ以下の状態において、羽根車１１より下方のケーシング３内に空気を導入しながら揚水することで排水量を低下させるための気水混合用と、気水混合運転して吸込水槽２の水位が前記最低水位ＬＷＬより低い、後述する揚水遮断水位ＳＷＬになった時に、羽根車１１より下方のケーシング３内に空気を導入することで揚水を遮断するための揚水遮断用の２系統の通気管２１、２２とを備え、各通気管２１、２２には、それぞれ、開閉手段２３、２４を備えている。
【００２６】
羽根車１１より下方の吸込カバー６の管壁には、気水混合用通気管２１の取付部となる内外面貫通の第一の開口２５と、揚水遮断用通気管２２の取付部となる第二の開口２６が縦溝空間部２９に設けられている。第一の開口２５は、２つ（複数）、同じ高さ位置で等間隔に配置している。第二の開口２６は、１つ、第一の開口２５に対して高低差を設けて羽根車１１の下端より下方で第一の開口２５より上方に配置している。そして、第二の開口２６も縦溝空間部２９に設けてある。
【００２７】
気水混合用通気管２１は、上端に折返し部を有する逆Ｕ字形に曲げ形成されており、上端の折返し部が床１９より上側に配置されている。そして、両端部が孔２０を介して吸込水槽２内に延ばされ、一端２１ａが第一の開口２５として機能する。尚、折返し部は揚水に伴って第一の開口２５に発生する最大負圧による吸込み揚程よりも高い位置に設定されていて、逆Ｕ字状の通気管の折返し部を越えて水が吸い上げられることがないので、通気管からゴミなどが折返し部に詰まる可能性を少なくすることができる。
【００２８】
また、気水混合用通気管２１の先端２１ｂは、吸込水槽２の水位（以下、「吸水位」という）ＬＷが後述する最低水位ＬＷＬにまで上昇したときに水没するように設けられる。従って、気水混合用通気管２１の先端２１ｂは、吸水位ＬＷが最低水位ＬＷＬに上昇するまでは大気中で開放されて気水混合用通気管２１を開いた状態に保持し、吸水位ＬＷが最低水位ＬＷＬにまで上昇したときに吸込水槽２内の水によって塞がれて吸水位ＬＷが最低水位ＬＷＬ以上のときに気水混合用通気管２１を閉じた状態に保持する。すなわち、気水混合用通気管２１の開閉手段２３は、気水混合用通気管２１の先端２１ｂによって構成されている。
【００２９】
揚水遮断用通気管２２は、気水混合用通気管２１と同様に、上端に折返し部を有する逆Ｕ字形に曲げ形成されており、上端の折返し部が床１９より上側に配置されている。そして、両端部が孔２０を介して吸込水槽２内に延ばされ、一端２２ａが第二の開口２６として機能する。尚、折返し部は揚水に伴って第二の開口２６に発生する最大負圧による吸込み揚程よりも高い位置に設定されているので、逆Ｕ字状の通気管の折返し部を越えて水が吸い上げられることがないので、通気管からゴミなどが折返し部に詰まる可能性を少なくすることができる。
【００３０】
また、揚水遮断用通気管２２の先端２２ｂは、吸水位ＬＷが後述する揚水遮断水位ＳＷＬにまで上昇したときに水没するように設けられる。従って、揚水遮断用通気管２２の先端２２ｂは、吸水位ＬＷが揚水遮断水位ＳＷＬに上昇するまでは大気中で開放されて揚水遮断用通気管２２を開いた状態に保持し、吸水位ＬＷが揚水遮断水位ＳＷＬにまで上昇したときに吸込水槽２内の水によって塞がれて吸水位ＬＷが揚水遮断水位ＳＷＬ以上のときに揚水遮断用通気管２２を閉じた状態に保持する。すなわち、揚水遮断用通気管２２の開閉手段２４は、揚水遮断用通気管２２の先端２２ｂによって構成されている。
【００３１】
２系統の気水混合用通気管２１と揚水遮断用通気管２２は、２本の気水混合用通気管２１から導入する空気量と１本の揚水遮断用通気管２２から導入する空気量が略同じになるような管径のものが使用されている。２本の気水混合用通気管２１に対し揚水遮断用通気管２２が１本であるから、各気水混合用通気管２１の管径は揚水遮断用通気管２２の管径の略１／√２である。ここで、各通気管２１，２２の床１９より上の部分に空気量調整用のバルブ等の流量調整手段を設けても良い。
【００３２】
吸込カバー６には、図１〜図３に示すように、気水混合用通気管２１からの空気流入を促進させるための圧力低減手段２７が装備されている。即ち、圧力低減手段２７は、吸込カバー６の内部空間６Ｓに連なり、かつ、周壁部６Ａの上下又はほぼ上下に亘って径外側に突出する縦溝空間部２９を設けるとともに、気水混合用通気管２１の第一の開口（一端開口部の一例）２５を、縦溝空間部２９を形成する壁３０〜３２、即ち、上手側縦側壁３０、下手側縦側壁３１、及び縦奥壁３２のうちの羽根車回転方向（矢印イ方向）で上手側に位置する上手側縦側壁３０に形成することによって構成されている。つまり、各気水混合用通気管２１ごとに圧力低減手段２７が設けられている。
【００３３】
縦奥壁３２は、吸込カバー６の先端開口部の最大径と等しい（又はほぼ等しい）外径を有する外周壁３２Ａと、径内側ほどポンプケーシング５に寄る角度をもった傾斜壁に形成される天井壁３２Ｂとで形成されている。図３に示すように、互いに主軸１３の軸心Ｐに関して点対称となる位置に形成される一対の縦溝空間部２９の下端は、側周壁６Ａを貫通して開放されている（縦溝空間部２９が、吸込カバー６における先拡がり状先端部を形成する周壁部６Ａを貫通して開口される開放溝形状に形成されている）。つまり、上手側及び下手側縦側壁３１，３２、外周壁３２Ａ、及び天井壁３２Ｂとの四つの壁で縦溝空間部２９が形成されている。本実施例では第一の開口２５と第二の開口２６とは、上手側縦側壁３０における上端側に設定されているが、それ以外の位置でも良い。また、開口２５，２６は壁面よりも内側に突出させても良い。
【００３４】
次に、圧力低減手段２７による作用や効果について説明する。後述する気水混合運転や揚水遮断は定格水量での運転ではなく低水量運転の際に行うので、羽根車１１を回転させての低水量での揚水時における吸込カバー６内部空間６Ｓの圧力分布の線図（数値解析結果）を図４〜図６に示す。尚、図４に示す圧力と線記号との関係は、図５，６でも同様に適用されるものとする。図４，図５から分るように、内部空間６Ｓだけでなく各縦溝空間部２９においても旋回流が生じていて、圧力の高低が生じていることが理解できる。この場合、縦溝空間部２９では羽根車１１の回転方向（矢印イ方向）で上手側に位置する上手側縦側壁３０付近で負圧が顕著になり、下手側縦側壁３１や奥縦壁３２付近では正圧になっていることが判るから、第１の開口２５をその上手側縦側壁３０に設置することにより、気水混合用通気管２１を用いて安定した吸気を行うことが可能になっている。
【００３５】
一方、吸込カバー６の軸心方向に直交する方向の全周にわたって凹部を設ける構造（横溝空間構造）では、シュミレーションや実験データからは、その凹部内では流体が停滞しており、かつ、負圧とはならないことが確認された。また、図６に示すように、吸込カバー６の周壁部６Ａ近傍では旋回流の影響によって明確な正圧域になっており、通気管を単に吸込カバー６に開口する構成では吸気の抵抗になっていること（吸気され難いこと）が判る。これに対して本発明のように、吸込み側ケーシング６の周壁部６Ａの下端から羽根車１１の下端の間の略全域に亘る上下長さを有する上下に十分長い縦溝である縦溝空間部２９を形成すれば、その十分に長い上下寸法故に揚水に伴う水流が生じ、かつ、回転方向で下手側には正圧で上手側には負圧が生じていることが知見されたのである。本発明は、その新たな知見に基づいて創作されたものであり、凹部であるからゴミ等が引っ掛かったりすることもない。
【００３６】
上記実施例では、吸込み側ケーシング６の周壁部６Ａの下端から羽根車１１の下端の間の略全域に亘る上下長さを有する縦溝空間部２９の場合を示したが、上下寸法はこれにより短くても回転方向で上手側に負圧を生じるように形成すれば良い。このとき縦溝空間部２９を形成する壁のうち吸込側となる底面壁３３はケーシングの周壁に直角でも良いが、例として、図７に示すように、縦溝空間部２９を形成する壁のうちの吸込側となる底面壁３３が、径内側ほど流体の吸込み口に寄る角度をもった傾斜壁に形成されるものでも良い。また、縦溝空間部２９は主軸１３に平行である必要はなく、傾斜をもった形であっても良い。また、底面壁３３や天井壁３２Ｂは曲面であっても良い。さらに、上手側縦側壁３０、縦奥壁３２、下手側縦側壁３１を曲面としても良い。曲面の一例である半円筒面１つで上手側縦側壁３０、縦奥壁３２、下手側縦側壁３１を形成する場合には、その一部が上手側縦側壁３０相当部となり、同様の効果を期待することができる。
【００３７】
吸込口８と第一の開口２５との間の吸込カバー６の外面には、渦発生防止板２８が設けられている。渦発生防止板２８は、吸水位ＬＷが揚水遮断水位ＳＷＬ付近まで低下したときにその水面と面接触する水平板で構成されている。水平板は、吸込口８より大きく、かつ、床１９の孔２０よりも小さく形成されている。尚、渦発生防止板２８は、第一の開口２５より下方の吸込カバー６の外面に放射状に設ける複数の垂直板で構成しても良い。また、孔２０よりも大きな水平板や垂直板を用いても良い。
【００３８】
次に、図１を参照して先行待機運転ポンプ１の高さ方向の構造と吸水位ＬＷの関係を説明する。まず、吸込水槽２にはその許容水位として、吸込水槽２に固有の最高水位ＨＷＬが設定されている。最高水位ＨＷＬより下方にはポンプ１（通気管２１、２２や渦発生防止板２８を備えていない立軸ポンプ）に固有の最低水位ＬＷＬが設定されている。最低水位ＬＷＬはそれ以下では吸込口８から渦、即ち、空気を吸い込み、振動や騒音が発生し、運転が継続できなくなる吸水位ＷＬに相当する。そして、ポンプ１は、気水混合用通気管２１を通して羽根車１１より下方のケーシング３内に空気を導入しながら揚水し排水量を低下させて運転することで、最低水位ＬＷＬより低い吸水位ＷＬでの始動及び連続運転を可能にしたものであるから、気水混合用通気管２１の先端２１ｂは、少なくとも吸水位ＷＬが最低水位ＬＷＬより低下したときに大気中に開放される位置に設けておけば良い。
【００３９】
気水混合用通気管２１にも開閉手段２３を備えており、開閉手段２３は、気水混合用通気管２１の先端２１ｂによって構成されている。従って、上記のとおり、気水混合用通気管２１の先端２１ｂは、吸水位ＬＷが最低水位ＬＷＬにまで上昇したときに水没するように設けられ、吸水位ＬＷが最低水位ＬＷＬに上昇するまでは大気中で開放されて気水混合用通気管２１を開いた状態に保持し、吸水位ＬＷが最低水位ＬＷＬにまで上昇したときに吸込水槽２内の水によって塞がれて吸水位ＬＷが最低水位ＬＷＬ以上のときに気水混合用通気管２１を閉じた状態に保持するのである。
【００４０】
羽根車１１は最低水位ＬＷＬより下方に配置されている。最低水位ＬＷＬであれば羽根車１１の全体又は少なくとも羽根車１１の下端部が水没するように配置されている。最低水位ＬＷＬの下方には揚水開始水位ＲＷＬが設定されている。揚水開始水位ＲＷＬは羽根車１１の下端の吸水位ＷＬに相当し、ポンプ１の始動後に一番最初（羽根車１１より上方のケーシング３内に水がない場合）に揚水を開始する吸水位ＷＬである。揚水開始水位ＲＷＬの下方には第二の開口２６が配置され、その下方には第一の開口２５が配置されている。揚水開始水位ＲＷＬの下方には再揚水開始水位ＣＷＬが設定されている。再揚水開始水位ＣＷＬは第一の開口２５の上端の吸水位ＷＬに相当し、一旦排水を行い揚水遮断運転（待機運転）になった後（羽根車１１より上方のケーシング３内に水がある場合）に再揚水できる吸水位ＷＬである。
【００４１】
再揚水開始水位ＣＷＬの下方には揚水遮断水位ＳＷＬが設定されている。再揚水開始水位ＣＷＬは、気水混合運転して吸水位ＷＬが第一の開口２５より低下したときに開閉手段２４により揚水遮断用通気管２２を開き、揚水遮断用通気管２２を通して羽根車１１より下方のケーシング３内に空気を導入して揚水を遮断し、揚水遮断運転に切り替える吸水位ＷＬである。従って、上記のとおり、揚水遮断用通気管２２の先端２２ｂは、吸水位ＬＷが揚水遮断水位ＳＷＬにまで上昇したときに水没するように設けられ、吸水位ＬＷが揚水遮断水位ＳＷＬに上昇するまでは大気中で開放されて揚水遮断用通気管２２を開いた状態に保持し、吸水位ＬＷが揚水遮断水位ＳＷＬにまで上昇したときに吸込水槽２内の水によって塞がれて吸水位ＬＷが揚水遮断水位ＳＷＬ以上のときに揚水遮断用通気管２２を閉じた状態に保持するのである。
【００４２】
吸水位ＷＬが揚水遮断水位ＳＷＬ付近の低水位でポンプ１を運転すると、渦が発生し易く、渦、すなわち、空気を吸い込み易いので、渦発生防止手段２８は、上記のとおり、吸込口８と第一の開口２６との間の吸込カバー６の外面に配置されている。揚水遮断水位ＳＷＬの下方には吸込口８が配置されている。例えば、吸込口８は吸込水槽２の底面２ａに対しケーシング３の胴部である揚水管４の管径（内径）に略等しい寸法の高さ位置に開口されている。
【００４３】
次に、図１を参照して先行待機運転ポンプ１の運転状態（排水状態）の推移を説明する。先行待機運転ポンプ１であるので、降雨情報等に基づいて、吸水位ＷＬが最低水位ＬＷＬにまで上昇する前に始動する。本実施例では、吸込水槽２への雨水等の水により吸水位ＷＬが揚水遮断水位ＳＷＬにまで上昇し、揚水遮断用通気管２２が開閉手段２４により閉じられたときにポンプ１を始動する。ポンプ１を始動して吸水位ＷＬが揚水開始水位ＲＷＬに上昇するまでは、羽根車１１が気中で空転する空運転になる。
【００４４】
吸水位ＷＬが上昇して揚水開始水位ＲＷＬに到達すると、羽根車１１は揚水を開始し、排水を開始するが、このとき、第一の開口２５部の圧力は羽根車１１の流入側の水の流れによって低下して大気圧よりも低くなる。そして、気水混合用通気管２１の先端２１ｂは開閉手段２３により開状態に保持されているので、気水混合用通気管２１を通して第一の開口２５から空気が吸い込まれ、羽根車１１は水ともに空気を吸い込みながら揚水するので、排水量は定格の排水量より低下した状態で排水が開始する。すなわち、気水混合運転の開始である。
【００４５】
気水混合運転状態において、吸水位ＷＬがさらに上昇し、最低水位ＬＷＬに到達すると、それまで開状態に保持されていた気水混合用通気管２１の先端２１ｂが開閉手段２３により閉じられ、第一の開口２５からの空気の吸い込みがなくなるので、定格の排水量における排水が開始する。すなわち、全量運転の開始である。全量運転して吸水位ＷＬがさらに上昇している場合には全量運転を継続する。一方、全量運転してポンプ１の排水量が吸込水槽２への雨水等の水の流入量を上回り吸水位ＷＬが下降に転じて最低水位ＬＷＬを下回った時点で、それまで閉状態に保持されていた気水混合用通気管２１の先端２１ｂ（第一の給気口の一例）が開閉手段２３により開かれ、第一の開口２５からの空気の吸い込みが開始され、全量運転から気水混合運転へと移行する。
【００４６】
気水混合運転して吸水位ＷＬがさらに低下すると、吸水位ＷＬの低下に応じて空気の吸込量が徐々に増加し、代わりに水量が徐々に減少するので、排水量は徐々に減少して行く。そして、吸水位ＷＬがさらに低下し、揚水開始水位ＲＷＬ、再揚水開始水位ＣＷＬを下回り、ついに揚水遮断水位ＳＷＬを下回った時点で、それまで閉状態に保持されていた揚水遮断用通気管２２の先端２２ｂが開閉手段２４により開かれる。第二の開口２６部の圧力は羽根車１１の流入側の水の流れによって低下して大気圧よりも低く負圧になっているので、揚水遮断用通気管２２を通して第二の開口２６からも空気が吸い込まれ、水と空気の混合割合が非常に高くなり、羽根車１１は水を吸い込むことができなくなって、排水が停止する。すなわち、気水混合運転から揚水遮断運転に切り替えられる。
【００４７】
尚、揚水遮断用通気管２２の先端２２ｂと水面の間に一定以上の隙間を生じた時点で揚水遮断に必要な空気がケーシング内に吸込まれるようになるので、実際に揚水が遮断される水位は揚水遮断用通気管２２の先端２２ｂが水没する水位よりもやや低い水位となるが、本明細書の揚水遮断用水位ＳＷＬをはじめとする水位は、これらを包含した幅を持った吸水位ＷＬを表す概念である。
【００４８】
揚水遮断運転時（待機運転）に吸水位ＷＬが上昇すると、今度は羽根車１１より上方のケーシング３内に水があるので、吸水位ＷＬが揚水遮断水位ＳＷＬを上回り（それまで開状態に保持されていた揚水遮断用通気管２２の先端２２ｂが開閉手段２４により閉じられ、第二の開口２６からの空気の吸い込みがなくなる。）、再揚水開始水位ＣＷＬに到達した時点で、羽根車１１は水ともに空気（気水混合用通気管２１を通して第一の開口２５から吸い込む空気）を吸い込みながら揚水を開始する。気水混合運転の再開である。このようにして、ポンプ１は、吸水位ＷＬに関係なく始動後の空運転及び一旦排水後の空運転（揚水遮断運転）と全量運転との間で運転を継続することができ、しかも、空運転と全量運転との間の移り変わりはなめらかで、渦の発生、ポンプ１の振動、軸トルクの過大な変化が抑えられている。
【００４９】
吸込みカバー６の内部空間６Ｓにおける気水混合用通気管２１の一端２１ａが設置される箇所に、縦溝空間部２９を設けて成る圧力低減手段２７が構成されているので、主軸１３の軸心Ｐ方向の流れを確保して低流量時の旋回成分の影響を低減させることができる。そして、気水混合用通気管２１の開口２５が、縦溝空間部２９を形成する壁、即ち、上手側及び下手側縦側壁３０，３１、外周壁３２Ａ、及び天井壁３２Ｂとの四つの壁のうちの上手側縦側壁３０に配設してあるから、揚水時には開口２５，２６付近が負圧域となっていて円滑に空気を吸い込むことができて吸気作用が促進される好ましい先行待機運転ポンプが実現できている。上記実施例では気水混合用の通気管と揚水遮断用の通気管とを備えた先行待機運転ポンプについて説明を行ったが、気水混合用の通気管のみを備えたポンプでであっても良いし、揚水遮断用通気管のみを備えたポンプであっても良い。
【００５０】
〔別実施例〕
図８に示すように、気水混合用通気管２１の一端側開口端２５のみを縦溝空間部２９に設け、揚水遮断用通気管２２の一端側開口端２６を縦溝空間部２９以外に設け、開口端２６の羽根車回転方向の上手側にリブ４０を設けても良い。また、ポンプをボトム軸受を備えた構造として、その支持板をリブ４０として機能させても良い。
【００５１】
縦溝空間部２９は、主軸回転軸心Ｐ方向の長さが十分長いときには、羽根車ケーシングと反対側の壁が存在する構造の溝でも良い。また、縦溝空間部２９の横断面形状（図３の方向視の断面）は、三角形や半円形、或いは多角形でも良い、
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】先行待機運転ポンプの概略構造を示す縦断面図（実施例１）
【図２】図１のポンプの下端部を示す拡大断面図
【図３】吸込カバーの底面図
【図４】吸込カバー内部の揚水時の圧力分布の数値解析結果を示す横断面図
【図５】縦溝空間部を含む吸込カバー内部の揚水時の圧力分布の数値解析結果を示す縦断面図
【図６】吸込カバー内部の揚水時の圧力分布の数値解析結果を示す通常部分の縦断面図
【図７】別実施例の吸込カバーを示す側面図
【図８】別実施例の吸込カバーの底面図
【符号の説明】
【００５３】
５          羽根車ケース
６          吸込み側ケーシング
６Ａ        周壁部
６Ｓ        内部空間
１１        羽根車
２１        気水混合用通気管（通気管）
２２        揚水遮断用通気管
２５        一端開口部
２９        縦溝空間部
３０        上手側縦側壁
３２Ｂ      天井壁
３３        底面壁
【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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