(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出口が高所に配置された水槽内に開口し、該吐出口に逆流防止装置を設けた送水配管を具備し、低所に配置されたポンプにより該送水配管を通して前記水槽に送水すると共に、該ポンプ停止時に前記水槽からの送水配管を通って逆流する水を前記逆流防止装置で遮断するように構成されたポンプ送水設備において、
前記逆流防止装置の上流側に前記水槽に隣接して該水槽の躯体構造と同一の躯体構造で、且つ或る一定以上の有効な水表面積が常時大気に開放する衝撃荷重緩和用水槽を設け、
前記送水配管の吐出口を前記衝撃荷重緩和用水槽内に開口させると共に、該衝撃荷重緩和用水槽と前記水槽とを吐出配管で連通し、前記逆流防止装置を前記水槽内に開口する前記吐出配管の吐出口に設け、
前記ポンプ停止時に前記逆流防止装置に加わる圧力Ｐ１が前記衝撃荷重緩和用水槽及び前記送水配管内の水が全て落下した時該逆流防止装置に加わる圧力Ｐ２値になる（Ｐ１＝Ｐ２）ように前記衝撃荷重緩和用水槽の有効な水表面積を設定することを特徴とするポンプ送水設備における逆流防止装置の衝撃荷重緩和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は低所に配置したポンプにより送水配管を通して高所に配置した水槽に送水するポンプ送水設備における逆流防止装置の衝撃荷重緩和装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５（ａ）は従来のこの種のポンプ送水設備の概略構成を示す図である。図示するように、高所に配置した水槽１０１に低所に配置した水槽１０２からポンプ１０３により送水配管１０４を通して送水するように構成している。そしてポンプ１０３の停止時に高所に配置した水槽１０１から送水配管１０４を通して低所に配置した水槽１０２に水が逆流するのを防止するため逆流防止装置（フラップ弁等）１０５が設けられている。
【０００３】
上記構成のポンプ送水設備において、ポンプ１０３の非常停止時に圧力遮断により圧力降下が送水配管１０４内を伝わり逆止弁１０６に到達すると、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように逆止弁１０６が作動し、送水配管１０４内の負圧と大気圧の差圧により大気圧下の空気を送水配管１０４に導き、該送水配管１０４内の圧力を大気圧に抑制する。即ち、逆止弁１０６がない場合は下方の水槽１０２の水面レベルと上方の水槽１０１の水面レベルとの差ｈ２に相当する圧力が作用するのに対して、逆止弁１０６がある場合は上方の水槽１０１の水面レベルと送水配管１０４の吐出口レベルとの差ｈ１に相当する圧力が作用することになる。
【０００４】
上記のように、逆流防止装置１０５の前後の圧力差を軽減することにより、逆流防止装置１０５の急閉鎖による衝撃荷重を緩和している。なお、図５（ｂ）はポンプ１０３の停止直後の状態を示す図であり、図５（ｃ）は逆流防止装置１０５による送水配管１０４の吐出口閉鎖時の状態を示す図である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記逆流防止装置１０５の急閉鎖による衝撃荷重の緩和には下記のような問題があった。
（１）逆止弁１０６が作動しない場合は有効な効果が得られない。即ち、信頼性に問題がある。
【０００６】
（２）逆止弁１０６が有効に作動したとしても、水槽１０１内の逆流防止装置１０５の底部と水面までの水深ｈ１による水圧により衝撃力が発生する。即ち、一般に水深ｈ１に対して２倍の差圧分が衝撃力として作用する。
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記問題点を除去し、確実に逆流防止装置の衝撃荷重を緩和できるポンプ送水設備における逆流防止装置の衝撃荷重緩和装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、吐出口が高所に配置された水槽内に開口し、該吐出口に逆流防止装置を設けた送水配管を具備し、低所に配置されたポンプにより該送水配管を通して前記水槽に送水すると共に、該ポンプ停止時に前記水槽からの送水配管を通って逆流する水を前記逆流防止装置で遮断するように構成されたポンプ送水設備において、逆流防止装置の上流側に水槽に隣接して該水槽の躯体構造と同一の躯体構造で、且つ或る一定以上の有効な水表面積が常時大気に開放する衝撃荷重緩和用水槽を設け、送水配管の吐出口を衝撃荷重緩和用水槽内に開口させると共に、該衝撃荷重緩和用水槽と前記水槽とを吐出配管で連通し、逆流防止装置を前記水槽内に開口する吐出配管の吐出口に設け、ポンプ停止時に逆流防止装置に加わる圧力Ｐ１が衝撃荷重緩和用水槽及び送水配管内の水が全て落下した時該逆流防止装置に加わる圧力Ｐ２値になる（Ｐ１＝Ｐ２）ように前記衝撃荷重緩和用水槽の有効な水表面積を設定することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
〔実施形態例１〕
以下、本発明の実施形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明の逆流防止装置の衝撃荷重緩和装置を用いるポンプ送水設備の高所に配置された水槽部分を示す図で、同図（ａ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ断面図、同図（ｂ）は平面図である。図示するように、高所に配置された水槽１に隣接して該水槽１の躯体構造と同一の躯体構造の衝撃荷重緩和用水槽２を設け、該衝撃荷重緩和用水槽２に送水配管３の吐出口が開口している。また、該衝撃荷重緩和用水槽２と水槽１は吐出口に逆流防止装置（図ではフラップ弁）５を設けた吐出管６で連通している。
【００１０】
上記衝撃荷重緩和用水槽２の水面は常時大気に開放されている。送水配管３の上流端は下方に配置された水槽に設置された送水ポンプ（図示せず）の吐出口に接続されており、該送水ポンプにより送られた水は衝撃荷重緩和用水槽２に吐き出される。該衝撃荷重緩和用水槽２内の水は吐出管６を通って水槽１内に送られる。
【００１１】
上記構成の衝撃荷重緩和装置において、送水ポンプが非常停止した場合、逆流防止装置５は吐出管６の吐出口を閉じるが、初期状態では水槽１の水面レベルと衝撃荷重緩和用水槽２の水面レベルとの差は僅かであり、逆流防止装置５に加わる衝撃荷重は小さくなる。送水ポンプが圧力を逸したことにより、該衝撃荷重緩和用水槽２と送水配管３の中の水は全て送水ポンプを通り下方に設置された水槽に逆流して戻ることになる。逆流中に送水配管３や送水ポンプに加わる過渡的荷重は、下方に設置された水槽と該衝撃荷重緩和用水槽２との水面差による荷重と、逆流による水の慣性力による荷重を加算した荷重となるが、送水ポンプ定常運転状態の荷重以上にはならないため問題にはならない。
【００１２】
また、逆流し終えた後、該衝撃荷重緩和用水槽２は大気開放となることにより逆流防止装置５には水槽１との水面レベル差ｈ１による静的な荷重が最終的に加わることになる。この荷重が最大荷重となることに本装置の特徴がある。荷重のかかりかたは逆流による該衝撃荷重緩和用水槽２の水面の低下にそって除々に加わる荷重であるため衝撃的要素（一般に水槽１との水面レベル差ｈ１にたいして２倍）を考慮する必要がなく、静的荷重として扱うことができる。
【００１３】
〔実施形態例２〕
上記実施形態例１では衝撃荷重緩和用水槽２の躯体構造を水槽１の躯体構造としたが、衝撃荷重緩和用水槽２の躯体構造はこれに限定されるものではなく、図２に示すように送水配管３の吐出口近傍に衝撃荷重緩和用配管８を立設し、その下端を送水配管３内に開口すると共に上端を大気に開口し、該衝撃荷重緩和用配管８の内部を衝撃荷重緩和用水槽としても良い。
【００１４】
上記衝撃荷重緩和用水槽２及び衝撃荷重緩和用配管８の送水配管３との接合部を始点とし、開口部に向かって上昇する距離と配管内ののべ水容積は、送水ポンプ等の送水系固有な流体過渡現象解析により有効な水容積となるような断面を有するものとする。また、上部大気開放部も同様に有効な面積を有するものとする。
【００１５】
図３は衝撃荷重緩和用配管８の管径（大気に開放される水面積）と送水ポンプ非常停止時の瞬間最低低下圧力の関係を示す図である。図示するように、下方の水槽１０の水面レベルを０ｍ、送水管３の中心レベルと上方の水槽１の水面レベル差を１１ｍ、下方の水槽１０の水面レベルと上方の水槽１の水面レベル差を２０ｍとし、送水管３から流量５．６８２ｍ3／ｓｅｃで水槽１に送水するものとする。
【００１６】
図３に示すように、衝撃荷重緩和用配管８の管径と圧力検討点Ａでの圧力低下量はある傾向で一様に上昇、低下する関係にある。即ち、管径が大きい程圧力低下が小さくなる関係となる。この圧力低下値は水槽１の水面に対する圧力差であるため逆流防止装置５に加わる荷重そのものとして扱うことができる。よって、この図から適切な衝撃荷重緩和用配管８の管径が設定できる。
【００１７】
例えば本例ではこの図３に示す低下圧力（ここではＰ１とする）に対して、ポンプ停止後に衝撃荷重緩和用配管８、及び送水配管３中の水が下方の水槽に逆流して全て抜け切った時点で、水槽１の水面差により逆流防止装置５に最終的にかかる圧力（ここではＰ２とする）を比較して選定することになる。即ち、圧力Ｐ２は設備設定条件により自ずと決まる圧力であるため設計荷重値をこれ以下にはできない。
【００１８】
一方、圧力Ｐ１は管径により調整可能であるが圧力Ｐ１を圧力Ｐ２以下にすることは衝撃荷重緩和用配管８が過剰設備となる。即ち、管径φ１２００ｍｍまでは設計荷重条件が圧力Ｐ１によって決まり、管径φ１３５０ｍｍを越えると管径に係らず圧力Ｐ２によって設計荷重条件が決まってしまうことになる。図３の例では圧力Ｐ１によって決まる最大管径：φ１２００ｍｍを最適管径として採用した。設計荷重値を更に大きくできる場合は、設計荷重に応じた小さい管径を採用することが可能である。
【００１９】
上記のように衝撃荷重緩和用水槽２及び衝撃荷重緩和用配管８を設けて、逆流防止装置５の１次側（上流側）送水配管３内を大気に開放することにより、従来の逆止弁を設ける方法に比較し、衝撃荷重緩和の信頼性が極めて大きく（１００％）なる。また、逆流防止装置５の閉鎖時の該逆流防止装置５に加わる圧力（差圧）を衝撃荷重緩和用水槽２及び衝撃荷重緩和用配管８の大気開放水面積を調整することにより、水槽１の水面レベルｈ１に影響されることなく極小に調整することが可能となる。
【００２０】
また、水槽１の水面レベルｈ１は逆流防止装置５の閉鎖後、衝撃荷重緩和用水槽２及び衝撃荷重緩和用配管８内の水が抜けた後、静圧として加わるため衝撃圧として扱う必要がない。
【００２１】
図４は図２に用いる逆流防止装置５の１例を示す図である。５−１は円筒状の弁胴体であり、該弁胴体５−１の先端は垂直方向に対して所定の角度θを持って開口が形成されており、該開口を閉鎖する弁体５−２が上端部をヒンジピン５−３で弁胴体５−１の上部に回動自在に枢支されている。弁胴体５−１は衝撃荷重緩和用配管８が立設した送水配管３の先端に接合されている。送水配管３から送水により、弁体５−２はヒンジピン５−３を中心に反時計方向に回動し、水を水槽１内に送る。また、送水が止まるとヒンジピン５−３を中心に時計方向に回動し弁胴体５−１の開口を閉鎖する。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、逆流防止装置の上流側に水槽に隣接して該水槽の躯体構造と同一の躯体構造で、且つ或る一定以上の有効な水表面積が常時大気に開放する衝撃荷重緩和用水槽を設け、送水配管の吐出口を衝撃荷重緩和用水槽内に開口させると共に、該衝撃荷重緩和用水槽と水槽とを吐出配管で連通し、逆流防止装置を水槽内に開口する前記吐出配管の吐出口に設け、ポンプ停止時に逆流防止装置に加わる圧力Ｐ１が衝撃荷重緩和用水槽及び送水配管内の水が全て落下した時該逆流防止装置に加わる圧力Ｐ２値になる（Ｐ１＝Ｐ２）ように前記衝撃荷重緩和用水槽の有効な水表面積を設定するので、下記のような優れた効果が期待できる。
（１）ポンプが停止した場合、逆流防止装置には衝撃荷重緩和用水槽及び前記送水配管内の水が全て落下した時該逆流防止装置に加わる圧力Ｐ２値以上の圧力が加わることがないから、衝撃による施設の破壊等の危険度を大幅に低減できるとともに、施設の土木設計荷重を低減できる。更に逆流防止装置の設計荷重を低減できる。
【００２３】
（２）衝撃荷重緩和用水槽の水表面が常時大気に開放されているので、衝撃荷重緩和の信頼性が略１００％となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の逆流防止装置の衝撃荷重緩和装置の構成例を示す図で、同図（ａ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ断面図、同図（ｂ）は平面図である。
【図２】本発明の逆流防止装置の衝撃荷重緩和装置の他の構成例を示す図である。
【図３】衝撃荷重緩和用配管の管径と送水ポンプ非常停止時の瞬間最低低下圧力の関係を示す図である。
【図４】逆流防止装置の構成例を示す図である。
【図５】従来のポンプ送水設備における逆流防止装置の衝撃荷重緩和装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１            水槽
２            衝撃荷重緩和用水槽
３            送水配管
５            逆流防止装置
６            吐出管
８            衝撃荷重緩和用配管
【図１】
0003821901.tif 000002
【図２】
0003821901.tif 000003
【図３】
0003821901.tif 000004
【図４】
0003821901.tif 000005
【図５】
0003821901.tif 000006