JP2018135761A - ポンプシステムおよび排水機場 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ室が浸水した場合も考慮したポンプシステムおよび排水機場を提供する。
【解決手段】吸込水槽の水を吐出水槽に導く立軸ポンプと、前記立軸ポンプの性能曲線と、管路抵抗曲線と、に応じて定まる運転点が所定範囲内となるよう、前記吸込水槽と前記吐出水槽の水位差に基づいて前記性能曲線または前記管路抵抗曲線を制御する制御装置と、を備えるポンプシステムが提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプシステムおよび排水機場に関し、特に耐水モータ一体型ポンプを使用したポンプシステムおよび排水機場に関する。

近年、地震による津波や巨大台風による高潮等により、通常の排水機場では、ポンプ等の設備機器が冠水して使用困難となることが増えてきた。そこで、地震による津波や巨大台風による高潮等の災害時においても運転を継続可能なポンプ設備が求められている。津波や高潮等により排水機場内に水が浸入した場合でも継続的に運転できるようにするため、水中ポンプ等に用いられる耐水電動機を立軸ポンプの駆動機として用いた立軸ポンプが提案されている。

しかしながら、先行技術では耐水電動機一体型ポンプについて提案されているが、実際に浸水した場合のそのポンプの運用方法、制御システムについての考慮も必要である。なお、このような観点でなされた文献公知発明を出願人は知らない。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、吸込水槽の水位が計画高水位を超え、ポンプ室内に浸水する可能性も考慮したポンプシステムおよび排水機場を提供することである。

本発明の一態様によれば、吸込水槽の水を吐出水槽に導く立軸ポンプと、前記立軸ポンプの性能曲線と、管路抵抗曲線と、に応じて定まる運転点が所定範囲内となるよう、前記吸込水槽と前記吐出水槽の水位差に基づいて前記性能曲線または前記管路抵抗曲線を制御する制御装置と、を備えるポンプシステムが提供される。
吸込水槽の水位が高くなった場合でも運転点を所定の正常範囲内とすることで、立軸ポンプの過大流量運転に伴う異常振動やキャビテーションの発生による故障を抑えられる。

また、本発明の一態様によれば、吸込水槽の水を吐出水槽に導く配管を有する立軸ポンプと、前記配管に設けられた電動吐出弁と、前記吸込水槽と前記吐出水槽の水位差に基づいて前記電動吐出弁の開度を制御する制御装置と、を備えるポンプシステムが提供される。
吸込水槽と吐出水槽の水位差すなわち実揚程に基づいて電動吐出弁を制御することで、立軸ポンプの運転点を所定の正常範囲内とすることができる。

具体的には、前記制御装置は、前記立軸ポンプの性能曲線と、前記水位差および前記電動吐出弁の開度に依存する管路抵抗曲線と、に応じて定まる運転点が所定範囲内となるよう、前記電動吐出弁の開度を制御するのがよい。

より具体的には、前記水位差は、前記吐出水槽の水位から前記吸込水槽の水位を引いた値であり、前記制御装置は、前記水位差が小さいほど、前記電動吐出弁の開度を小さくするのがよい。

本発明の一態様によれば、吸込水槽の水を吐出水槽に導く立軸ポンプと、前記吸込水槽と前記吐出水槽の水位差に基づいて前記立軸ポンプの回転速度を制御する制御装置と、を備えるポンプシステムが提供される。
吸込水槽と吐出水槽の水位差すなわち実揚程に基づいてポンプの回転速度を制御することで、立軸ポンプの運転点を所定の正常範囲内とすることができる。

具体的には、前記制御装置は、前記立軸ポンプの回転速度に依存する前記立軸ポンプの性能曲線と、前記水位差に依存する管路抵抗曲線と、に応じて定まる運転点が所定範囲内となるよう、前記立軸ポンプの回転速度を制御するのがよい。

より具体的には、前記水位差は、前記吐出水槽の水位から前記吸込水槽の水位を引いた値であり、前記制御装置は、前記水位差が小さいほど、前記立軸ポンプの回転速度を小さくするのがよい。

また、本発明の一態様によれば、ポンプ室と、吸込水槽の水を吐出水槽に導くポンプと、前記ポンプ室に浸水した水を前記吸込水槽に排出可能な電動弁と、前記ポンプ室内に浸水した水位に応じて前記電動弁を制御する制御装置と、を備える排水機場が提供される。
このような電動弁を設けることで、ポンプ室の浸水によって水が溜まった場合に、その水を吸込水槽に排出できる。

前記ポンプ室は、水平面内に拡がっており、開口が設けられた床面を有し、前記ポンプは、前記床面の開口を貫通する揚水管と、一部が前記床面の開口上に位置しており、前記揚水管を前記床面に固定するポンプベースと、を有する立軸ポンプであり、前記ポンプベースの、前記床面の開口上に位置した部分に前記電動弁が設けられてもよい。
このように立軸ポンプのポンプベースに電動弁を設け、ポンプ室の水を排出できるようにしてもよい。

前記ポンプ室は、水平面内に拡がっており、開口が設けられた床面を有し、前記ポンプは、前記床面の開口を貫通する立軸ポンプであり、前記ポンプ室の床面に前記電動弁が設けられてもよい。

あるいは、前記ポンプ室は、開口が設けられた鉛直面を有し、前記ポンプは、前記鉛直面の開口を貫通する吸込管を有する立軸渦巻ポンプであり、前記ポンプ室の鉛直面に前記電動弁が設けられてもよい。

本発明の一態様によれば、ポンプ室と、前記ポンプ室の下方にある吸込水槽の水を吐出水槽に導くポンプと、前記ポンプ室が浸水したことに起因する前記ポンプや補機、付帯機器などからの漏電を検知する漏電検知器と、前記漏電検知器による検知結果を表示する漏電表示手段と、を備える排水機場が提供される。
ポンプ室が浸水し漏電した場合でも、そのことを検知して表示することにより、作業員の安全が確保される。

本発明の一態様によれば、複数階からなるポンプ室と、前記ポンプ室の下方にある吸込水槽の水を吐出水槽に導くポンプと、前記複数階の少なくとも一部の水位を計測する水位計と、前記水位計による計測結果を表示する水位表示手段と、を備える排水機場が提供される。
ポンプ室に浸水した水位が上昇した場合でも、その水位を計測して表示することにより、作業員の安全が確保される。

前記水位表示手段は、前記複数階のうちの何階まで浸水したかを表示する多色表示灯であってもよい。

ポンプ室が浸水した場合においても、ポンプの適正な運転・運用を可能とし、ポンプの故障を抑えることができ、浸水時に臨機応変な対応が可能となる。あるいは、ポンプ室が浸水し水位が上昇した場合でも、作業員の安全を確保できる。

第１の実施形態に係るポンプシステム１００を備える排水機場の一例を示す概略構成図。 立軸ポンプ２の吐出量Ｑと全揚程Ｈとの関係を示す図。 実揚程Ａと電動吐出弁２５の適正開度との関係を示すグラフ。 第２の実施形態に係るポンプシステム１０１を備える排水機場の一例を示す概略構成図。 制御装置３の処理動作を説明する図。 第３の実施形態に係るポンプシステム１０２を備える排水機場の一例を示す概略構成図。 立軸ポンプ２の吐出量Ｑと全揚程Ｈとの関係を示す図。 実揚程Ａとポンプ主軸２２の適正回転速度との関係を示すグラフ。 第４の実施形態に係る排水機場の一例を示す概略構成図。 図９の変形例である排水機場の一例を示す概略構成図。 図９の別の変形例である排水機場の一例を示す概略構成図。 排水機場における主要部を模式的に示したブロック図。 排水機場の運転方法の一例を示すフローチャート。 第６の実施形態に係る排水機場の概略構成図。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るポンプシステム１００を備える排水機場の一例を示す概略構成図である。この排水機場は吸込水槽２００の水を吐出水槽３００に導くものであり、ポンプ室４００、立軸ポンプ２および制御装置３を有するポンプシステム１００、吸込側水位計４、吐出側水位計５などから構成される。

ポンプ室４００は床面１１および鉛直面１２，１３を有する。床面１１は水平面内に拡がっており、その開口１１ａを立軸ポンプ２が貫通している。そして、床面１１の下面側には立軸ポンプ２の吸込口２１３などがあり、床面１１の上面側には耐水型モータ２３などがある。鉛直面１２は床面１１から鉛直上方に延びており、外側に吸込水槽２００がある。また、鉛直面１３は床面１１から鉛直上方および下方に延びている。これら鉛直面１２，１３の間に立軸ポンプ２の耐水型モータ２３などがある。以下、床面１１および鉛直面１２，１３によって区画されて上部が開口した空間をポンプ室４００と呼ぶ。

すなわち、床面１１の下面側に吸込水槽２００があり、上面側にポンプ室４００がある。そして、鉛直面１３の一面側（外側）に吐出水槽３００があり、他面側（内側）にポンプ室４００がある。

吸込水槽２００の計画高水位ＨＷＬ（High Water Level）は床面１１より低い位置に設定されていることがほとんどである。よって、吸込水槽２００の水位が計画高水位ＨＷＬ以下であるとき（以下、通常時という）、吸込水槽２００の水位ＷＬｉは吐出水槽３００の水位ＷＬｏより低い。しかしながら、津波などによって吸込水槽２００の水位ＷＬｉが計画高水位ＨＷＬを超えることと同時に吐出水槽３００の水位ＷＬｏも同様に高くなり、例えばポンプ場外の地上より水が侵入し（以下、異常時という）、ポンプ室４００に浸水することもあり得る。

ポンプシステム１００における立軸ポンプ２は、ポンプベース２０、揚水管２１、ポンプ主軸２２、耐水型モータ２３、インペラ２４などを有する。本図では、説明上、立軸斜流ポンプを例として記載しているが、特定するものではなく、立軸軸流ポンプ等他のポンプでも構わない。

ポンプベース２０は床面１１の開口１１ａ上に配置される円環状の部材であり、ポンプベース２０の外周部が床面１１に乗って固定される。

揚水管２１はポンプベース２０によって床面１１に固定される。揚水管２１はポンプベース２０の開口および床面１１の開口１１ａを通っており、下部が床面１１の下方にあり、上部が床面１１の上方にある。そして、揚水管２１は、ほぼ鉛直方向に延びる管と、揚水管２１に接続された吐出曲管２１２とから構成される。揚水管２１の下端には下方を向いた吸込口２１３が設けられる。吐出曲管２１２の一部はポンプ室４００内にあり、吐出配管につながり、吐出配管はさらに鉛直面１３を貫通して吐出水槽３００にまで達している。吐出配管の先端には側方を向き、フラップ弁２１５が取り付けられた吐出口２１４が設けられる。ポンプは吸込水槽２００内の水を吸込口２１３から吸い上げて揚水管２１および吐出曲管２１２を介して吐出水槽３００に排水する。

ポンプ主軸２２は揚水管２１内をほぼ鉛直方向に延びている。ポンプ主軸２２の上部は耐水型モータ２３の図示していないモータ軸と連結されている。耐水型モータ２３はポンプ室４００内にあり、ポンプ主軸２２を回転させる。ポンプ主軸２２の下部にインペラ２４が固定されており、ポンプ主軸２２の回転に伴ってインペラ２４が回転し、吸込口２１３から水が吸い上げられる。

また、ポンプシステム１００は電動吐出弁２５を有する。この電動吐出弁２５は吸込口２１３と吐出口２１４との間、より具体的には吐出配管に設けられた吐出弁である。電動吐出弁２５の開度が大きいほど流量が大きくなり、管路抵抗は低くなる。電動吐出弁２５の開度は制御装置３によって制御される。本実施形態の特徴の１つは電動吐出弁２５の制御にあり、この点は後に詳述する。

吸込側水位計４は吸込水槽２００に設置され、吸込水槽２００の水位ＷＬｉを計測して計測結果を制御装置３に送信する。吐出側水位計５は吐出水槽３００に設置され、吐出水槽３００の水位ＷＬｏを計測して計測結果を制御装置３に送信する。制御装置３は立軸ポンプ２全体の制御を行う。特に、制御装置３は、水位ＷＬｉ，ＷＬｏに基づいて、より具体的には、水位ＷＬｉ，ＷＬｏから算出される実揚程に基づいて電動吐出弁２５の開度を後述するように制御する。ここで、吸込水槽２００の水位ＷＬｉと吐出水槽３００の水位ＷＬｏとの差が実揚程であり、すなわち実揚程Ａ＝ＷＬｏ−ＷＬｉである。

図２は、立軸ポンプ２の吐出量Ｑと全揚程Ｈとの関係を示す図であり、制御装置３の動作も説明している。性能曲線ｇと、管路抵抗曲線ｈ１，ｈ２との交点Ｐ１，Ｐ２がそれぞれ運転点となる。ここで、性能曲線ｇは立軸ポンプ２の性能に応じて定まる。また、管路抵抗曲線ｈ１，ｈ２は、その曲線形状が電動吐出弁２５の開度などに依存する管路抵抗よって定まり（管路抵抗曲線ｈ１，ｈ２は電動吐出弁２５が全開を想定している）、縦軸の切片が実揚程に相当する。つまり、管路抵抗が一定である場合、実揚程が大きいほど管路抵抗曲線は上方に平行移動する。図２においては、管路抵抗曲線ｈ１は通常時（実揚程が正）を例示しており、管路抵抗曲線ｈ２は実揚程が０となる場合を例示している。

立軸ポンプ２が連続して正常に運転できる吐出量Ｑの範囲はＱｌ〜Ｑｈとなる。例えば、運転点が上限Ｑｈを超えてしまうと、過大流量運転となりキャビテーションや異常振動が発生し立軸ポンプ２の故障につながる可能性もある。そのため、通常時における運転点がＱｌ〜Ｑｈ内に収まるよう設計される（例えば、運転点Ｐ１）。

しかしながら、実揚程が０あるいは負になると、運転点がＱｌ〜Ｑｈ外となり、特に上限Ｑｈを超えることがある（例えば、実揚程が０の場合の運転点Ｐ２）。そこで、このような場合には、制御装置３が電動吐出弁２５の開度を小さくすることによって管路抵抗を大きくし（その結果、管路抵抗曲線ｈ２’になり）、運転点Ｐ２’がＱｌ〜Ｑｈ内に収まるようにする。
制御装置３の処理動作をより詳しく説明する。

図３は、実揚程Ａと電動吐出弁２５の適正開度との関係を示すグラフである。適正開度特性曲線は、ポンプ型式、ポンプ要項、配管損失、電動吐出弁２５自体の開度特性などに応じて定まり、当該立軸ポンプ２が設置された排水機場に特有の特性となる。具体的には、立軸ポンプ２の運転点が適正となるように、正確には、前記Ｑｌ〜Ｑｈ内となるように、実揚程Ａと電動吐出弁２５の適正開度との関係が定められている。

図２から分かるように、実揚程Ａが小さいほど（図２における管路抵抗曲線の縦軸の切片が低いほど）、吐出量Ｑは大きくなる。そこで、図３に示すように、制御装置３は、実揚程Ａが小さいほど電動吐出弁２５の開度を小さくし、管路抵抗を大きくする。

例えば、実揚程Ａ＝Ａ１である場合、制御装置３は適正開度がＲ１％であると判定し、そのようになるよう電動吐出弁２５に指令信号を発する。実揚程が負である場合も同様であり、実揚程Ａ＝Ａ２である場合、制御装置３は適正開度がＲ２％であると判定し、そのようになるよう電動吐出弁２５に指令信号を発する。

なお、実揚程Ａが負である場合、すなわち、吸込水槽２００の水位ＷＬｉが吐出水槽３００の水位ＷＬｏより高い場合、耐水型モータ２３の動作を止め、電動吐出弁２５を全開としてもよい。このようにすることで、水位差により、吸込水槽２００内の水が吐出水槽３００に排水される。

このように、第１の実施形態では、吐出配管に設けられた電動吐出弁２５の開度を実揚程に応じて制御する。そのため、吸込水槽２００の水位が上昇した場合でも、立軸ポンプ２の運転点を所定の範囲内とすることができる。

（第２の実施形態）
次に説明する第２の実施形態は第１の実施形態の変形例であり、水位計として電極や電極帯を用いるものである。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図４は、第２の実施形態に係るポンプシステム１０１を備える排水機場の一例を示す概略構成図である。排水機場は、吸込水槽２００内において互いに異なる高さに設けられた吸込側電極４１〜４３と、吐出水槽３００内において互いに異なる高さに設けられた吐出側電極５１〜５３とを有する。なお、これら電極の数に特に制限はない。

吸込側電極４１〜４３および吐出側電極５１〜５３は、水に浸かっていれば導通（以降オンという）し、浸かっていなければ非導通（以降オフという）となる。吸込側電極４１〜４３および吐出側電極５１〜５３のオン・オフを制御装置３が取得できるようになっている。吸込側電極４１〜４３および吐出側電極５１〜５３のオン・オフ状態に基づいて、制御装置３は実揚程を判断できる。一例として、吸込側電極４１と吐出側電極５１は同じ高さに設けられ、吸込側電極４２と吐出側電極５２は同じ高さに設けられ、吸込側電極４３と吐出側電極５３は同じ高さに設けられる。

図５は、制御装置３の処理動作を説明する図である。吸込側電極４１〜４３および吐出側電極５１〜５３のオン・オフ状態と、実揚程と、電動吐出弁２５の開度との関係が示されており、この関係を制御装置３が記憶している。吸込側電極４１〜４３および吐出側電極５１〜５３のオン・オフ状態と、実揚程との関係は、これら電極の設置位置（高さ）によって既知である。また、各実揚程における電動吐出弁２５の適正開度との関係が予め定められている。

そこで、制御装置３は、吸込側電極４１〜４３および吐出側電極５１〜５３のオン・オフ状態に基づいて、電動吐出弁２５の開度を調整するための指令信号を発する。例えば、吸込側電極４１〜４３が全てオンであり、吐出側電極５１〜５３が順にオン、オン、オフであったとする。この場合、図５の「Ｎｏ．１」に該当するため、制御装置３は適正開度がＲ１％であると判定し、そのようになるよう電動吐出弁２５に指令信号を発する。

このように、第２の実施形態でも電動吐出弁２５の開度を実揚程に応じて制御する。そのため、吸込水槽２００の水位が上昇した場合でも、立軸ポンプ２の運転点を所定の範囲内とすることができる。

（第３の実施形態）
上述した第１および第２の実施形態は制御装置が電動吐出弁２５の開度を制御するものであった。これに対し、次に説明する第３の実施形態は制御装置３が耐水型モータ２３の回転速度を制御するものである。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図６は、第３の実施形態に係るポンプシステム１０２を備える排水機場の一例を示す概略構成図である。図１との相違点として、制御装置３は吸込水槽２００の実揚程に応じて耐水型モータ２３を制御し、ポンプの回転速度を制御する。これによって、立軸ポンプ２の性能曲線が変化する。

図７は、立軸ポンプ２の吐出量Ｑと全揚程Ｈとの関係を示す図であり、制御装置３の動作も説明している。図２と同様、管路抵抗曲線ｈ１は通常時を例示しており、管路抵抗曲線ｈ２は実揚程が０となる場合を例示している。ポンプの回転速度がある特定の値である場合の性能曲線ｇは、管路抵抗曲線ｈ１，ｈ２とそれぞれ運転点Ｐ１，Ｐ２と交わる。よって、通常時においては運転点Ｐ１が前記Ｑｌ〜Ｑｈ内に収まるが、異常時においては運転点Ｐ２が上限値Ｑｈを超える。

そこで、このような場合には、制御装置３がポンプの回転速度を小さくすることによって性能曲線ｇが性能曲線ｇ’になり、運転点Ｐ２’が前記Ｑｌ〜Ｑｈ内に収まるようにする。

図８は、実揚程Ａとポンプの適正回転速度との関係を示すグラフである。この関係は、図３における電動吐出弁２５の開度を、ポンプ回転速度と置き換えたものと考えればよいので詳細な説明は省略するが、制御装置３は、実揚程Ａが小さいほどポンプ回転速度を小さくするように制御する。

このように、第３の実施形態では、実揚程に応じてポンプの回転速度を制御する。そのため、吸込水槽２００の水位が上昇した場合でも、立軸ポンプ２の運転点を所定の適正範囲内とすることができる。

なお、本実施形態においても、第２の実施形態と同様に、吸込側水位計４および吐出側水位計５として電極を設けてもよい。

また、図３や図８において、横軸を実揚程に代えて耐水型モータ２３の回転速度としてもよい。

（第４の実施形態）
上述した第１〜第３の実施形態において、ポンプ室４００内に水が浸入し得ることを説明した。この場合、ポンプシステム１００〜１０２の運転により吸込水槽２００内の水位は減少するが、ポンプ室４００内の床面１１上には水が溜まったままの状態となる。そうすると、床面１１に過大な水圧すなわち荷重が作用してしまう。

そこで、次に説明する第４の実施形態では、床面１１上の水を排出できるようにする。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図９は、第４の実施形態に係る排水機場の一例を示す概略構成図である。この排水機場は床面１１上に溜まった水を吸込水槽２００に排出する電動弁６と、ポンプ室４００内に設置されたポンプ室水位計７と、電動弁６を制御する制御装置８とを備えている。

電動弁６は例えば小型耐水型電動弁であり、立軸ポンプ２のポンプベース２０に設置される。より詳しくは、ポンプベース２０における床面１１の開口１１ａ上に位置する部分に電動弁６が設けられる。そして、電動弁６が開状態となることで床面１１上の水を吸込水槽２００に排出できる。ポンプ室水位計７はポンプ室４００内の水位（言い換えると、床面１１上の水位）を計測して計測結果を制御装置８に送信する。制御装置８はポンプ室水位計７の計測結果に応じて電動弁６を制御する。すなわち、ポンプ室４００が浸水した場合、より正確には、ポンプ室４００内の水位が所定値以上となった場合、制御装置８は電動弁６を開く。これにより、床面１１上の水を吸込水槽２００に排水し、床面１１にかかる水圧を減らすとともに、ポンプ室４００内浸水の早期排除を行う。

図１０は、図９の変形例である排水機場の一例を示す概略構成図である。図９と異なり、ポンプ室４００の床面１１に電動弁６を設置してもよい。

図１１は、図９の別の変形例である排水機場の一例を示す概略構成図である。この排水機場は、立軸ポンプではなく立軸渦巻ポンプ２’を備えており、またポンプ室４００の位置および電動弁６の配置箇所が異なる。

ポンプ室４００は床面１１から鉛直方向に拡がる鉛直面１４，１５を有する。鉛直面１４の一面側（鉛直面１５側）にポンプ室４００があり、他面側に吸込水槽２００がある。また、鉛直面１４の開口を立軸渦巻ポンプ２’の吸込管２１が貫通している。そして、鉛直面１４の吸込水槽２００側に吸込口２１３などがある。本形態においては、電動弁６が鉛直面１４に設けられる。そして、ポンプ室４００が浸水した場合に制御装置８（図１１には不図示）が電動弁６を開き、ポンプ室４００にある水が吸込水槽２００に排水される。

このように、第４の実施形態では、電動弁６を設けてポンプ室４００の床面１１上に溜まった水を吸込水槽２００に排出する。そのため、ポンプ室４００に水が溜まった場合でも、早期排除が可能となる。

（第５の実施形態）
次に説明する第５の実施形態は、第１の実施形態における電動吐出弁２５の制御と、第４の実施形態における電動弁６の制御を組み合わせて行うものであり、排水機場の運転フローを示すものである。

図１２は、排水機場における主要部を模式的に示したブロック図である。
第１の実施形態で説明したように、排水機場は、吸込側水位計４および吐出側水位計５と、電動吐出弁２５と、立軸ポンプ２と、実揚程に応じて電動吐出弁２５などを制御する制御装置３を備えている。また、吐出側河川氾濫灯３’および異常高水位運転モード灯３’’を備えていてもよく、これらは制御装置３によって点灯および消灯される。

また、第４の実施形態で説明したように、排水機場は、ポンプ室水位計７と、ポンプ室４００内の水を吸込水槽２００に排出する電動弁６と、ポンプ室４００内の水位に応じて電動弁６を制御する制御装置８とを備えている。また、ポンプ室浸水灯８’およびポンプ室浸水排水モード灯８’’を備えていてもよく、これらは制御装置８によって点灯・消灯される。

図１３は、排水機場の運転方法の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、ポンプ室水位計７の計測結果に基づいて制御装置８がポンプ室４００の浸水を検知した場合（ステップＳ１）の運転方法を示している。

ポンプ室４００の浸水が検知されると、そのことを警報すべく、制御装置８はポンプ室浸水灯８’を点灯させる（ステップＳ２）。続いて、吐出側水位計５の計測結果に基づいて、制御装置３は吐出水槽３００の水位が所定の計画高水位（ＨＷＬ）以上か否かを確認する（ステップＳ３）。吐出水槽３００の水位が計画高水位（ＨＷＬ）以上である場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、制御装置３は吐出側河川氾濫灯３’’を点灯させる（ステップＳ４）。これは、ポンプが吐出側河川に排水しても良いかを判断するために通知を行うものである。

吐出側河川氾濫灯３’’を点灯させた後、あるいは、吐出側水位が計画高水位未満である場合（ステップＳ３のＮＯ）、吸込側水位計４の計測結果に基づいて、制御装置３は吸込水槽２００の水位が異常高水位ＨＨＷＬ以上か否かを判定する（ステップＳ５）。なお、異常高水位ＨＨＷＬはポンプ室４００内に浸水する恐れのある水位が都度設定される。吸込水槽２００の水位が異常高水位ＨＨＷＬ以上である場合（ステップＳ５のＹＥＳ）には吸込水槽２００の排水を行い（ステップＳ６以降）、吸込水槽２００の水位が異常高水位ＨＨＷＬ未満である場合（ステップＳ５のＮＯ）にはポンプ室４００内の排水を行う（ステップＳ１６以降）。以下、詳細に説明する。

吸込水槽２００の水位が異常高水位ＨＨＷＬ以上である場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、制御装置３は異常高水位運転モード灯３’’を点灯させる（ステップＳ６）。そして、制御装置３が立軸ポンプ２を起動させる（ステップＳ７）。吸込水槽２００の水位が所定の計画高水位ＨＷＬ以上である場合（ステップＳ８）、第１の実施形態で説明したようにして制御装置３は実揚程を算出し（ステップＳ９）、電動吐出弁２５の開度を調整する（ステップＳ１０）。より具体的には、電動吐出弁２５が適正開度となるよう制御装置３が指令信号を発し、これに応じて電動吐出弁２５が開（または閉）動作する。そして、電動吐出弁２５が適正開度となったことを制御装置３が検知する。以上のステップＳ９，Ｓ１０を吸込水槽２００の水位が計画高水位ＨＷＬ未満になるまで行う。

吸込水槽２００の水位が計画高水位ＨＷＬ未満になると（ステップＳ８のＮＯ）、制御装置３は電動吐出弁２５を全開とする（ステップＳ１１）。これにより通常排水が行われる。吸込水槽２００の水位が所定の停止水位まで低下すると（ステップＳ１２のＹＥＳ）、制御装置３は電動吐出弁２５を全閉とし（ステップＳ１３）、立軸ポンプ２を停止する（ステップＳ１４）。さらに、制御装置３は異常高水位運転モード灯３’’を消灯する（ステップＳ１５）。なお、通常排水中に吸込水槽２００の水位が上昇して計画高水位ＨＷＬ以上となると（ステップＳ１２のＮＯ、ステップＳ８のＹＥＳ）、再び実揚程の算出（ステップＳ９）および電動吐出弁２５の開度調整（ステップＳ１０）が行われる。

立軸ポンプ２を停止した後、あるいは、ステップＳ５において吸込水槽２００の水位が異常高水位ＨＨＷＬ未満である場合、次のようにしてポンプ室４００の排水が行われる。

まず、制御装置８がポンプ室浸水排水モード灯８’’を点灯する（ステップＳ１６）。そして、制御装置８が電動弁６を開とする（ステップＳ１７）。これにより、ポンプ室４００内の水が吸込水槽２００に排出される。

ポンプ室水位計７の計測結果に基づいてポンプ室４００の浸水が解消されたことを制御装置８が検知すると（ステップＳ１８のＮＯ）、制御装置８はポンプ室浸水灯８’およびポンプ室浸水排水モード灯８’’を消灯する（ステップＳ１９）。さらに、制御装置８は電動弁６を全閉とする（ステップＳ２０）。

ポンプ室４００の浸水が解消されない場合（ステップＳ１８のＮＯ）、制御装置３は吸込水槽２００の水位が異常高水位ＨＨＷＬ以上か否かを判定する（ステップＳ２１）。吸込水槽２００の水位が異常高水位ＨＨＷＬ以上となると（ステップＳ２１のＹＥＳ）、制御装置８はポンプ室浸水排水モード灯８’’を消灯し（ステップＳ２２）、電動弁６を全閉とする（ステップＳ２３）。その後、ステップＳ６以降に示す吸込水槽２００の排水が行われる。

以上のような運転により、ポンプ室４００が浸水した場合や、吸込水槽２００が異常高水位ＨＨＷＬを超えた場合でも、適切に排水を行うことができる。

なお、第５の実施形態では、第４の実施形態に第１の実施形態を組み合わせることを例示したが、第２の実施形態を組み合わせてもよい。この場合、図１２の吸込側水位計４に代えて電極４１〜４３を用い、吐出側水位計５に代えて電極５１〜５３を用いればよい。また、第３の実施形態を組み合わせてもよく、この場合、図１３のステップＳ１０における電動吐出弁２５の開度調整に代えて、ポンプの回転速度を調整すればよい。

また、図１３の一部を自動制御でなく、操作員による手動操作としてもよい。例えば、ポンプ室４００の浸水状況や、吸込水槽２００や吐出水槽３００の状況を操作員が確認してもよいし、立軸ポンプ２の起動や停止、電動弁６，２５の開閉を操作スイッチを介して操作員が行ってもよい。

（第６の実施形態）
次に説明する第６の実施形態は、大深度地下排水機場における安全管理に関する。
図１４は、第６の実施形態に係る排水機場の概略構成図であり、大深度地下排水機場を想定している。地下深くにポンプ２’’（立軸ポンプを描いているが、ポンプの種類は特に問わない）が設置される場合、ポンプ室１の鉛直面１２，１３が地下深くまで達する。

同図は合計４つの床面１１ａ〜１１ｄの４床である例を示しており、便宜上、上から順に地下１階〜地下４階と呼ぶ。このように、本実施形態では、排水機場のポンプ室１が複数階からなることを想定している。そして、最下階（床面１１ａ）の下方に吸込水槽２００がある。そして地下４階の床面１１ａ上に耐水型モータ２３が設けられ、ポンプ２’’の揚水管２１は床面１１ａを貫通しており、地下４階の鉛直面１３から吐出水槽３００に排水される。

吸込水槽２００の水位が上昇した緊急事態における排水は必要であるが、通常時と異なり、ポンプ室１内が浸水した場合の排水には、ポンプ２’’など機器の状態を把握しにくかったり、作業者の安全確保が難しかったりといった課題がある。特にポンプ２’’が大型である場合、耐水型モータ２３の出力が大きいことや、高圧電源を使用していることなどから、漏電に対して十分な安全対策が必須である。

そこで、本実施形態における排水機場は、漏電検知手段９ａと、漏電表示手段９ｂとを備えるのが望ましい。漏電検知手段９ａは、ポンプ室の浸水に起因するポンプ２’’（特にその耐水型モータ２３）の漏電を検知する。漏電表示手段９ｂは、漏電が検知された場合に、そのことを表示したり警告音を発したりして、検知結果を表示する。

また、排水機場は、各階（あるいは少なくとも一部の階）に設置された水位計１０ａと、水位状態を表示する水位表示手段１０ｂとを備えているのが望ましい。なお、水位計１０ａが浸水し得ることを考慮して、水位計１０ａと水位表示手段１０ｂとが有線接続されるのが望ましい。水位計１０ａは設置された階の水位を計測するか、あるいは、設置された階に浸水したか否かを計測する。そして、水位表示手段１０ｂは計測結果を表示する。具体例として、水位表示手段１０ｂは多色表示灯であり、浸水水位が地下何階まで達しているかを表示する。あるいは、水位表示手段１０は最下階からどのくらいの高さまで浸水しているかを表示してもよい。

このように、第６の実施形態では、ポンプ２’’の漏電やポンプ室１内の水位を表示するため、吸込水槽２００の水位が上昇した場合でも作業者の安全を確保できる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。

１１，１１ａ〜１１ｄ 床面
１１ａ 開口
１２，１３，１４，１５ 鉛直面
１４ａ 開口
２ 立軸ポンプ
２０ ポンプベース
２１ 揚水管
２１２ 吐出曲管
２１３ 吸込口
２１４ 吐出口
２１５ フラップ弁
２２ ポンプ主軸
２３ 耐水型モータ
２４ インペラ
２５ 電動吐出弁
２’ 立軸渦巻ポンプ
２’’ ポンプ
３ 制御装置
３’ 吐出側河川氾濫灯
３’’ 異常高水位運転モード灯
４ 吸込側水位計
４１〜４３ 吸込側電極
５ 吐出側水位計
５１〜５３ 吐出側電極
６ 電動弁
７ ポンプ室水位計
８ 制御装置
８’ ポンプ室浸水灯
８’’ ポンプ室浸水排水モード灯
９ａ 漏電検知手段
９ｂ 漏電表示手段
１０ａ 水位計
１０ｂ 水位表示手段
１００〜１０２ ポンプシステム
２００ 吸込水槽
３００ 吐出水槽
４００ ポンプ室

Claims (14)

1. 吸込水槽の水を吐出水槽に導く立軸ポンプと、
   前記立軸ポンプの性能曲線と、管路抵抗曲線と、に応じて定まる運転点が所定範囲内となるよう、前記吸込水槽と前記吐出水槽の水位差に基づいて前記性能曲線または前記管路抵抗曲線を制御する制御装置と、を備えるポンプシステム。
2. 吸込水槽の水を吐出水槽に導く配管を有する立軸ポンプと、
   前記配管に設けられた電動吐出弁と、
   前記吸込水槽と前記吐出水槽の水位差に基づいて前記電動吐出弁の開度を制御する制御装置と、を備えるポンプシステム。
3. 前記制御装置は、前記立軸ポンプの性能曲線と、前記水位差および前記電動吐出弁の開度に依存する管路抵抗曲線と、に応じて定まる運転点が所定範囲内となるよう、前記電動吐出弁の開度を制御する、請求項２に記載のポンプシステム。
4. 前記水位差は、前記吐出水槽の水位から前記吸込水槽の水位を引いた値であり、
   前記制御装置は、前記水位差が小さいほど、前記電動吐出弁の開度を小さくする、請求項２または３に記載のポンプシステム。
5. 吸込水槽の水を吐出水槽に導く立軸ポンプと、
   前記吸込水槽と前記吐出水槽の水位差に基づいて前記立軸ポンプの回転速度を制御する制御装置と、を備えるポンプシステム。
6. 前記制御装置は、前記立軸ポンプの回転速度に依存する前記立軸ポンプの性能曲線と、前記水位差に依存する管路抵抗曲線と、に応じて定まる運転点が所定範囲内となるよう、前記立軸ポンプの回転速度を制御する、請求項５に記載のポンプシステム。
7. 前記水位差は、前記吐出水槽の水位から前記吸込水槽の水位を引いた値であり、
   前記制御装置は、前記水位差が小さいほど、前記立軸ポンプの回転速度を小さくする、請求項５または６に記載のポンプシステム。
8. ポンプ室と、
   吸込水槽の水を吐出水槽に導くポンプと、
   前記ポンプ室に浸水した水を前記吸込水槽に排出可能な電動弁と、
   前記ポンプ室内に浸水した水位に応じて前記電動弁を制御する制御装置と、を備える排水機場。
9. 前記ポンプ室は、水平面内に拡がっており、開口が設けられた床面を有し、
   前記ポンプは、
   前記床面の開口を貫通する揚水管と、
   一部が前記床面上に位置し、一部が前記床面の開口上に位置しており、前記揚水管を前記床面に固定するポンプベースと、を有する立軸ポンプであり、
   前記ポンプベースの、前記床面の開口上に位置した部分に前記電動弁が設けられる、請求項８に記載の排水機場。
10. 前記ポンプ室は、水平面内に拡がっており、開口が設けられた床面を有し、
    前記ポンプは、前記床面の開口を貫通する立軸ポンプであり、
    前記ポンプ室の床面に前記電動弁が設けられる、請求項８に記載の排水機場。
11. 前記ポンプ室は、開口が設けられた鉛直面を有し、
    前記ポンプは、前記鉛直面の開口を貫通する吸込管を有する立軸渦巻ポンプであり、
    前記ポンプ室の鉛直面に前記電動弁が設けられる、請求項８に記載の排水機場。
12. ポンプ室と、
    前記ポンプ室の下方にある吸込水槽の水を吐出水槽に導くポンプと、
    前記ポンプ室が浸水したことに起因する前記ポンプの漏電を検知する漏電検知器と、
    前記漏電検知器による検知結果を表示する漏電表示手段と、を備える排水機場。
13. 複数階からなるポンプ室と、
    前記ポンプ室の下方にある吸込水槽の水を吐出水槽に導くポンプと、
    前記複数階の少なくとも一部の水位を計測する水位計と、
    前記水位計による計測結果を表示する水位表示手段と、を備える排水機場。
14. 前記水位表示手段は、前記複数階のうちの何階まで浸水したかを表示する多色表示灯である、請求項１３に記載の排水機場。