(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023170609
(43)【公開日】2023-12-01
(54)【発明の名称】ポンプ
(51)【国際特許分類】
F04D 29/44 20060101AFI20231124BHJP
F04D 13/00 20060101ALI20231124BHJP
【ＦＩ】
F04D29/44 A
F04D13/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022082482
(22)【出願日】2022-05-19
(71)【出願人】
【識別番号】000152170
【氏名又は名称】株式会社酉島製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100106518
【弁理士】
【氏名又は名称】松谷 道子
(74)【代理人】
【識別番号】100111039
【弁理士】
【氏名又は名称】前堀 義之
(72)【発明者】
【氏名】兼森 祐治
【テーマコード（参考）】
3H130
【Ｆターム（参考）】
3H130AA03
3H130AB02
3H130AB13
3H130AB22
3H130AB50
3H130AC01
3H130AC06
3H130AC07
3H130AC10
3H130BA72J
3H130BA77J
3H130BA95J
3H130CA13
3H130DA02Z
3H130DD01Z
3H130DG04X
3H130DG09X
3H130EA03J
(57)【要約】
【課題】駆動源を必要としない弁を用い、運転状態に応じて弁を自動開閉できるポンプを提供する。
【解決手段】ポンプ１０は、ポンプケーシング１２、羽根車１６、及びポンプケーシング１２を通して排出する揚水の一部をポンプケーシング１２の外部に流出させるためのバイパス管２０を備える。バイパス管２０には、ポンプケーシング１２内の圧力がバイパス管２０内の圧力よりも高くなると、閉状態から開状態に回動可能なフラップ弁３５と、フラップ弁３５を閉状態に維持する力を調整するための調整機構５０とが設けられている。
【選択図】図２
【解決手段】ポンプ１０は、ポンプケーシング１２、羽根車１６、及びポンプケーシング１２を通して排出する揚水の一部をポンプケーシング１２の外部に流出させるためのバイパス管２０を備える。バイパス管２０には、ポンプケーシング１２内の圧力がバイパス管２０内の圧力よりも高くなると、閉状態から開状態に回動可能なフラップ弁３５と、フラップ弁３５を閉状態に維持する力を調整するための調整機構５０とが設けられている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
吸水槽内に一部が配置される筒状のポンプケーシングと、
前記ポンプケーシング内に回転可能に配置され、前記吸水槽内の水を排出するための羽根車と、
前記ポンプケーシングの外部に配置されて前記ポンプケーシングのうち前記羽根車の下流側に分岐接続され、前記ポンプケーシングを通して排出する揚水の一部を前記ポンプケーシングの外部に流出させるためのバイパス管と、
前記バイパス管に回動可能に支持された回転軸を有し、前記ポンプケーシング内の圧力が前記バイパス管内の圧力よりも高くなると、前記揚水の流出を遮断した閉状態から前記揚水の流出を許容する開状態に、前記ポンプケーシングから離れる向きに回動可能なフラップ弁と、
前記回転軸に取り付けられ、前記フラップ弁を前記閉状態に維持する力を調整するための調整機構と
を備える、ポンプ。
前記ポンプケーシング内に回転可能に配置され、前記吸水槽内の水を排出するための羽根車と、
前記ポンプケーシングの外部に配置されて前記ポンプケーシングのうち前記羽根車の下流側に分岐接続され、前記ポンプケーシングを通して排出する揚水の一部を前記ポンプケーシングの外部に流出させるためのバイパス管と、
前記バイパス管に回動可能に支持された回転軸を有し、前記ポンプケーシング内の圧力が前記バイパス管内の圧力よりも高くなると、前記揚水の流出を遮断した閉状態から前記揚水の流出を許容する開状態に、前記ポンプケーシングから離れる向きに回動可能なフラップ弁と、
前記回転軸に取り付けられ、前記フラップ弁を前記閉状態に維持する力を調整するための調整機構と
を備える、ポンプ。
【請求項2】
前記回転軸の少なくとも一端は、前記バイパス管を貫通して外部に突出しており、
前記回転軸の前記一端にはアームが取り付けられている、
請求項１に記載のポンプ。
前記回転軸の前記一端にはアームが取り付けられている、
請求項１に記載のポンプ。
【請求項3】
前記調整機構は、前記アームに接続され、前記アーム及び前記回転軸を介して前記フラップ弁を閉位置に付勢する付勢部材を備える、請求項２に記載のポンプ。
【請求項4】
前記付勢部材は定荷重式のゼンマイバネである、請求項３に記載のポンプ。
【請求項5】
前記ゼンマイバネは、前記アームに接続された帯状のバネ材と、前記バネ材を巻出可能に巻き取る巻取部材とを備え、
前記バイパス管、前記ポンプケーシング、及び前記ポンプケーシングが固定された据付床のうちのいずれかは、前記巻取部材からの前記バネ材の巻き出し長が異なるように前記巻取部材を取り付ける取付部を備える、
請求項４に記載のポンプ。
前記バイパス管、前記ポンプケーシング、及び前記ポンプケーシングが固定された据付床のうちのいずれかは、前記巻取部材からの前記バネ材の巻き出し長が異なるように前記巻取部材を取り付ける取付部を備える、
請求項４に記載のポンプ。
【請求項6】
前記調整機構は、前記アームに着脱可能に取り付けられる錘を備える、請求項２から５のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項7】
前記アームには、前記フラップ弁の振動を減衰させる減衰部材が取り付けられている、請求項２から５のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項8】
前記バイパス管は、
前記ポンプケーシングに対して交差する方向に延びる第１配管と、
前記第１配管に分岐接続された第１端と、前記吸水槽内に配置された第２端とを有し、前記流出した揚水を前記吸水槽内に吐出するための第２配管と
を備え、
前記フラップ弁は、前記第１配管のうち前記第２配管の前記第１端と前記ポンプケーシングの間に配置されている、請求項１から５のいずれか１項に記載のポンプ。
前記ポンプケーシングに対して交差する方向に延びる第１配管と、
前記第１配管に分岐接続された第１端と、前記吸水槽内に配置された第２端とを有し、前記流出した揚水を前記吸水槽内に吐出するための第２配管と
を備え、
前記フラップ弁は、前記第１配管のうち前記第２配管の前記第１端と前記ポンプケーシングの間に配置されている、請求項１から５のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項9】
前記第１配管の前記ポンプケーシングとは反対側の端部は、少なくとも一部が透光性を有する扉によって開閉可能に塞がれている、請求項８に記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポンプに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、ポンプケーシングにバイパス管を接続するとともに、バイパス管に開閉弁を配置し、排水を目的としない管理運転時に開閉弁を開き、バイパス管を通して揚水の一部を吸水槽に還流できるようにしたポンプが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第５０６３７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１のポンプでは、開閉弁として電動バタフライ弁が用いられており、駆動源を必要としない弁を用い、運転状態に応じて弁を自動開閉することについて何ら考慮されていない。
【0005】
本発明は、駆動源を必要としない弁を用い、運転状態に応じて弁を自動開閉できるポンプを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、吸水槽内に一部が配置される筒状のポンプケーシングと、前記ポンプケーシング内に回転可能に配置され、前記吸水槽内の水を排出するための羽根車と、前記ポンプケーシングの外部に配置されて前記ポンプケーシングのうち前記羽根車の下流側に分岐接続され、前記ポンプケーシングを通して排出する揚水の一部を前記ポンプケーシングの外部に流出させるためのバイパス管と、前記バイパス管に回動可能に支持された回転軸を有し、前記ポンプケーシング内の圧力が前記バイパス管内の圧力よりも高くなると、前記揚水の流出を遮断した閉状態から前記揚水の流出を許容する開状態に、前記ポンプケーシングから離れる向きに回動可能なフラップ弁と、前記回転軸に取り付けられ、前記フラップ弁を前記閉状態に維持する力を調整するための調整機構とを備える、ポンプを提供する。
【0007】
バイパス管には、ポンプケーシング内の圧力がバイパス管内の圧力よりも高くなると、閉状態から開状態に回動可能なフラップ弁が取り付けられている。バイパス管内の圧力は、排水を目的とした通常運転時にはポンプケーシング内の圧力よりも高くなり、排水を目的としない管理運転時にはポンプケーシング内の圧力よりも低くなる。そのため、フラップ弁は、通常運転時には閉状態になり、管理運転には開状態になる。フラップ弁には開状態と閉状態の切り換えに駆動源が不要のため、ポンプ設備のランニングコストを低減できる。しかも、フラップ弁の回転軸には、フラップ弁を閉状態に維持する力を調整するための調整機構が取り付けられているため、フラップ弁が開閉する圧力差（タイミング）を調整できる。そのため、通常運転時には閉状態に切り換わり管理運転時には開状態に切り換わるように、運転状態に応じてフラップ弁を確実に自動開閉できる。
【発明の効果】
【0008】
本発明のポンプでは、駆動源を必要としない弁を用い、運転状態に応じて弁を自動開閉できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施形態に係るポンプの断面図。
【図7】アーム、錘、及びゼンマイバネの関係を示す図。
【図8】非接続状態のバネ材を示す図。
【図9】バネ材の荷重とたわみの関係を示すグラフ。
【図10】ゼンマイバネの取付部を示す図。
【図11】ポンプ性能の変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【0011】
図１を参照すると、本発明の実施形態に係る立軸ポンプ（ポンプ）１０は、排水機場の据付床１に固定され、据付床１の下側に位置する吸水槽２に流入した雨水等を下流側へ排出する。
【0012】
立軸ポンプ１０は、ポンプケーシング１２、回転軸１５、羽根車１６、モータ１７、及び制御部１８を備え、制御部１８によって、排水を目的とした通常運転と、排水を目的としない管理運転とを実行可能である。管理運転は、通常運転が長期にわたって実行されない場合等に、立軸ポンプ１０の性能維持等の目的で実行され、吐出し量が最小限になるようにモータ１７（羽根車１６）が通常運転時よりも低速（低回転数）で回転される。この管理運転には、仕切弁６を開状態として行われるミニフロー運転と、仕切弁６を閉状態として実行される締切運転とが含まれる。
【0013】
本実施形態の立軸ポンプ１０では、ポンプケーシング１２に、排出する揚水の一部をポンプケーシング１２の外部に流出させるためのバイパス管２０が分岐接続されている。また、駆動源が不要なフラップ弁３５がバイパス管２０内に取り付けられ、管理運転時のみ揚水の一部の流出可能とする。そして、フラップ弁３５の開閉状態の切り換えタイミングを調整するために、バイパス管２０に調整機構５０が設けられている。
【0014】
以下、本実施形態の立軸ポンプ１０の構成を具体的に説明する。
【0015】
図１を参照すると、ポンプケーシング１２は、据付床１に形成された貫通孔に差し込まれ、据付床１に固定されている。ポンプケーシング１２は、吸水槽２内に配置された揚水管１３と、据付床１上に配置された吐出エルボ１４とを備える。揚水管１３は、上下方向に延びており、吸水槽２の底３に間隔をあけて配置される吸込口１３ａを備える。吐出エルボ１４は、軸線が９０度湾曲した曲がり管であり、仕切弁６（本実施形態では常閉で手動開閉可能）を介設した吐出管５に接続されている。
【0016】
回転軸１５は、吐出エルボ１４を貫通して揚水管１３の軸線Ａに沿って配置されている。回転軸１５は、揚水管１３内に配置された軸受によって回転可能に支持されている。
【0017】
羽根車１６は、揚水管１３内の下部に位置するように、回転軸１５の下端に取り付けられている。羽根車１６は、回転軸１５と一体に回転し、ポンプケーシング１２内を通して吸水槽２内の水を排出する。
【0018】
モータ１７は、ポンプケーシング１２外に位置する回転軸１５の上端に機械的に接続された駆動源である。モータ１７は駆動回路を介して制御部１８に電気的に接続され、制御部１８によって所定の回転数で回転軸１５を介して羽根車１６を回転させる。
【0019】
制御部１８は、パーソナルコンピュータによって構成されている。但し、制御部１８は、単一又は複数のマイクロコンピュータ、及びその他の電子デバイスにより構成されてもよい。制御部１８は、例えば吸水槽２内に配置した水位センサによる水位の検出結果に基づいて、通常運転、管理運転、及び運転停止のいずれを実行するかの判断を下し、実行する運転に応じて定められた回転数で回転軸１５が回転するように、モータ１７を制御する。制御部１８は、運転停止の場合にはモータ１７の回転を停止させ、管理運転の場合には最小限の吐出し量になるようにモータ１７を定速回転させ、通常運転の場合には管理運転よりも高回転数になるようにモータ１７を定速回転させる。
【0020】
引き続いて図１を参照すると、バイパス管２０は、揚水管１３の外部の対向位置に２本設けられている。但し、バイパス管２０の数は、１本であってもよいし、３本以上であってもよい。個々のバイパス管２０は、羽根車１６の下流側（上側）である吐出エルボ１４に分岐接続された横配管（第１配管）２１と、横配管２１に分岐接続された縦配管（第２配管）２２とを備える。
【0021】
図２を参照すると、横配管２１は、吐出エルボ１４に接続された内端２１ａと、吐出エルボ１４から離れた外端（端部）２１ｂとを有し、揚水管１３（図１参照）の軸線Ａに対して直交する方向に延びる直管である。横配管２１内とポンプケーシング１２内は空間的に連通しており、ポンプケーシング１２内の揚水の一部は横配管２１内に流入可能である。横配管２１の内径は、ポンプケーシング１２の内径よりも小さい（例えば３０～４０％）。但し、横配管２１が延びる方向は、外端２１ｂの開口から内部を見て、内端２１ａの開口を通してポンプケーシング１２内が見える範囲であれば、幾何学的に厳密な意味での直交方向でなくてもよい。また、横配管２１は曲がり管であってもよい。
【0022】
図３を参照すると、横配管２１には、縦配管２２を接続する筒状の接続部２１ｃが下向きに突設されている。横配管２１のうち接続部２１ｃと対向する位置には、上向きに突出した筒部２１ｄが設けられている。筒部２１ｄは透明な蓋２４によって塞がれている。これにより、蓋２４を介して縦配管２２内を透視できる。
【0023】
【0024】
図１を参照すると、縦配管２２は直管であり、揚水管１３に沿って延びている。縦配管２２は、横配管２１の接続部２１ｃに接続された上端（第１端）２２ａと、吸水槽２内に配置された下端（第２端）２２ｂとを有する。縦配管２２内は、横配管２１内に空間的に連通しており、横配管２１内に流入した水を下端２２ｂから吸水槽２の底３に流出できる全長である。但し、縦配管２２は、水を吸水槽２内に流出可能で全長あればよいし、曲がり管であってもよい。縦配管２２の直径は、吸水槽２内に水を流出できる範囲であれば横配管２１の直径と異なっていてもよい。
【0025】
２本の縦配管２２の下端２２ｂには、揚水管１３を取り囲む無端状の環状配管２３が接続されている。環状配管２３は、揚水管１３の軸線Ａを中心とする円環状であり、吸込口１３ａと羽根車１６の間に配置されている。環状配管２３には、水を吸水槽２の底３に向けて吐出する複数のノズル２３ａが、周方向に間隔をあけて設けられている。これにより、ノズル２３ａから吐出された水によって吸水槽２の底３上のヘドロを掻き揚げて、吸水槽２内の水と一緒に排出できる。なお、縦配管２２には環状配管２３を設けることなく、縦配管２２の下端２２ｂにノズル２３ａを設けてもよいし、縦配管２２の下端２２ｂを吸水槽２内で開放してもよい。
【0026】
【0027】
端板２５は、開口部２５ａを有する金属製の円環状である。端板２５が横配管２１の外端２１ｂに液密に取り付けられ、横配管２１の軸線に中心が一致するように開口部２５ａが形成されている。端板２５には、扉２６を閉状態に締結するためのボルト穴（図示せず）と、開状態の扉２６を保持する保持部２８が設けられている。保持部２８は、開口部２５ａの下方に取り付けられた板体からなり、据付床１（図１参照）に沿って延びている。
【0028】
扉２６は、開口部２５ａの直径よりも大径の円板状であり、閉状態では端板２５との間がシール部材（図示せず）によってシールされている。扉２６は、透光性を有する透明な板体からなり、開口部２５ａを通して横配管２１内を外部から透視できる。そのため、通常運転時と管理運転時の両方で、扉２６を透してフラップ弁３５の開閉状態を容易に確認できる。また、管理運転時には扉２６を透して揚水の一部の還流状態を容易に確認できる。但し、扉２６は、開口部２５ａと対応する部分だけが透光性を有していれば、その他の部分は透光性がなく不透明であってもよい。
【0029】
扉２６には、下端にヒンジ２７が取り付けられ、ヒンジ２７とは反対の上側に周方向に間隔をあけて一対のアイボルト（締結部材）２９が取り付けられている。図３に最も明瞭に示すように、ヒンジ２７は保持部２８に取り付けられている。保持部２８へのヒンジ２７の当接によって、扉２６が、横配管２１の軸線に沿って延びるように開いた姿勢（開位置）に保持される。これにより、ポンプケーシング１２内の点検時、内視鏡のような測定器を挿入する際の支持台として扉２６を利用可能としている。アイボルト２９は、ブラケット３０を介して扉２６に取り付けられている。開位置の扉２６を閉位置に回転させ、ボルト穴にアイボルト２９を締め付けることで、扉２６が閉状態に維持される。
【0030】
図１を参照すると、フラップ弁３５は、吐出エルボ１４内の圧力Ｐ、吐出エルボ１４の外部であるバイパス管２０のうちフラップ弁３５の外側の圧力Ｐｄ（以下「横配管２１内の圧力」という。）、及び吸水槽２内の圧力Ｐｓの差によって開閉する。図３及び図６を参照すると、フラップ弁３５は、回転軸３７を有する弁体３６と、横配管２１内に設けられた固定弁座３９とを備える。
【0031】
弁体３６は水平方向に延びる回転軸３７とアームを介して一体に回転可能であり、この回転軸３７が横配管２１に形成された挿通部２１ｆに挿通されて軸受部２１ｅに支持されている。軸受部２１ｅと挿通部２１ｆは、横配管２１のうち接続部２１ｃよりも内端２１ａ側の上部に設けられている。軸受部２１ｅは、横配管２１の内部空間から径方向外向きに窪む凹部からなる。挿通部２１ｆは、横配管２１の軸線に対して軸受部２１ｅとは反対側に設けられ、横配管２１の内部空間から外部に貫通した孔からなる。挿通部２１ｆには、回転軸３７との間をシールするシール部材４０が取り付けられている。回転軸３７のうち挿通部２１ｆから突出した部分は、ボール軸受４１を備える軸受部材４２によって支持されている。
【0032】
図３を参照すると、弁体３６のうち、閉状態で吐出エルボ１４側に位置する面には、環状の可動弁座３８が設けられている。横配管２１のうち、軸受部２１ｅと挿通部２１ｆの下側かつ閉状態の弁体３６の吐出エルボ１４側には、環状の固定弁座３９が設けられている。吐出エルボ１４から離れる向きへの弁体３６の回動（開弁）によって可動弁座３８が固定弁座３９から離間し、吐出エルボ１４に近づく向きへの弁体３６の回動（閉弁）によって可動弁座３８が固定弁座３９に圧接される。
【0033】
通常運転時には、吐出エルボ１４内の圧力Ｐが、横配管２１内の圧力Ｐｄ及び吸水槽２内の圧力Ｐｓよりも小さくなる（Ｐ＜Ｐｄ≦Ｐｓ）。これにより、フラップ弁３５は、図３に実線で示す閉位置に回動して可動弁座３８が固定弁座３９に圧接して、吐出エルボ１４内から横配管２１内への揚水を遮断する（閉状態）。管理運転のうち、締切運転時は勿論であるがミニフロー運転時にも、吐出エルボ１４内の圧力Ｐは、横配管２１内の圧力Ｐｄ及び吸水槽２内の圧力Ｐｓよりも大きくなる（Ｐ＞Ｐｄ≧Ｐｓ）。これにより、フラップ弁３５は、可動弁座３８が固定弁座３９から離れるように図３に破線で示す開位置側に回動し、吐出エルボ１４内の揚水の一部の流入を許容する（開状態）。開状態とは、図３に破線で示す開位置に回転した状態は勿論、フラップ弁３５の可動弁座３８が固定弁座３９から離間して、吐出エルボ１４内の揚水が流入可能な状態を意味する。弁開度であるフラップ弁３５の開き角度は、吐出エルボ１４内の圧力Ｐと横配管２１内の圧力Ｐｄの差によって異なる。
【0034】
図４及び図６を参照すると、調整機構５０は、フラップ弁３５を閉状態に維持する力を調整するために設けられており、回転軸３７のうち挿通部２１ｆを通して横配管２１から外部に突出した部分に取り付けられている。調整機構５０は、回転軸３７に取り付けられたアーム５１、及びアーム５１に取り付けられたゼンマイバネ５２と錘５６を備える。また、アーム５１には更にダンパ５７が取り付けられている。
【0035】
アーム５１は、回転軸３７の外端に取り付けられ、回転軸３７から離れる向きに延びる棒体であり、図４において回転軸３７から右側に突出した第１部分５１ａと、図４において回転軸３７から左側に突出した第２部分５１ｂとを備える。アーム５１は、フラップ弁３５が閉位置にあるときに水平方向に延びており、図４において反時計周り手動操作されることで、フラップ弁３５を開位置側に回動できる。フラップ弁３５が閉位置にあるとき、フラップ弁３５が固定弁座３９に当接しているため、アーム５１は、図４において時計周りには操作できない。アーム５１を開操作した状態で手を離すと、フラップ弁３５の重量、アーム５１の重量、ゼンマイバネ５２の付勢力、及び錘５６の重量によって、フラップ弁３５が閉位置に回動する。
【0036】
図４及び図７を参照すると、ゼンマイバネ５２は、錘５６を介してアーム５１の第１部分５１ａに接続され、アーム５１及び回転軸３７を介してフラップ弁３５を閉位置に付勢する付勢部材である。ゼンマイバネ５２は定荷重式であり、錘５６に機械的に接続された帯状のバネ材５３と、バネ材５３を巻出可能に巻き取る巻取部材５４とを備える。
【0037】
図８を参照すると、バネ材５３は、先端側の先端部５３ａと、先端部５３ａに連なる基端側の線形部５３ｂとを備える。バネ材５３の先端部５３ａには、錘５６に接続するための接続孔５３ｃが設けられている。図９を参照すると、先端部５３ａでは荷重（復帰付勢力）と巻き出し長の関係が非線形になるため（初期たわみｅ）、巻取部材５４からの巻き出し長が先端部５３ａの範囲内に相当する場合、巻取部材５４からの巻き出しが進むに従って荷重は大きくなる。線形部５３ｂでは荷重と巻き出し長の関係が線形（一定）になるため、巻取部材５４からの巻き出し長が線形部５３ｂに至ると、巻取部材５４からの巻き出しがそれ以上進んでも荷重は一定になる。後述する巻取部５４ａの直径が大きくなれば、先端部５３ａ（初期たわみｅが生じる部分）の長さも長くなる。例えば巻取部５４ａの直径が１００ｍｍの場合、先端部５３ａの長さは概ね３０ｍｍ～３３０ｍｍになる。但し、バネ材５３の形状や材料によって、先端部５３ａ（初期たわみｅが生じる部分）の長さは変化し得る。
【0038】
図７及び図８を参照すると、巻取部材５４は、バネ材５３を螺旋状に巻き取ることが可能なボビンであり、筒状の巻取部５４ａの一端に横配管２１に取り付けるための取付フランジ５４ｂを備える。巻取部５４ａの中心Ｃ１と取付フランジ５４ｂの中心Ｃ２とは異なる位置に偏心している。取付フランジ５４ｂには、複数（本実施形態では４つ）の取付孔５４ｃが中心Ｃ２まわりに間隔（本実施形態では等間隔で９０度）をあけて設けられている。
【0039】
図７及び図１０を参照すると、取付部５５は、横配管２１の外表面に隆起して設けられている。但し、取付部５５は、固定された剛体であれば、ポンプケーシング１２に設けられてもよいし、据付床１に設けられてもよい。取付部５５には、取付孔５４ｃに対応する複数のボルト穴５５ａが中心Ｃ３まわりに間隔をあけて設けられている。巻取部５４ａの中心Ｃ１と取付フランジ５４ｂの中心Ｃ２とは偏心しているため、取付部５５に対する巻取部５４ａの姿勢（位置）を変更することで、取付部５５に対する巻取部５４ａの中心Ｃ１の位置と、巻取部５４ａからのバネ材５３の巻き出し長を変更できる。これにより、錘５６を介してゼンマイバネ５２によってアーム５１に与える図４中時計周りの荷重、つまりフラップ弁３５が閉弁する向きの負荷を変更でき、閉状態のフラップ弁３５が開状態に切り換わる圧力差（タイミング）を調整できる。
【0040】
より具体的には、図１０に実線で示すように、取付部５５の中心Ｃ３の上側に巻取部５４ａの中心Ｃ１が位置する姿勢で巻取部材５４を取り付けると、バネ材５３の巻き出し長は最も短くなり、ゼンマイバネ５２によるフラップ弁３５の付勢力は最も小さくなる（第１取付状態）。図１０に一点鎖線で示すように、取付部５５の中心Ｃ３の右側に巻取部５４ａの中心Ｃ１が位置する姿勢で巻取部材５４を取り付けると、バネ材５３の巻き出し長は第１取付状態よりも長くなり、ゼンマイバネ５２によるフラップ弁３５の付勢力は第１取付状態よりも大きくなる（第２取付状態）。図１０に二点鎖線で示すように、取付部５５の中心Ｃ３の下側に巻取部５４ａの中心Ｃ１が位置する姿勢で巻取部材５４を取り付けると、バネ材５３の巻き出し長は最も長くなり、ゼンマイバネ５２によるフラップ弁３５の付勢力は最も大きくなる（第３取付状態）。この第３取付状態でバネ材５３が巻き出されると、巻き出される部分は線形部５３ｂになり、付勢力は一定になる。このように、本実施形態では、付勢部材として定荷重のゼンマイバネ５２を用いているが、取付状態の変更によって、初期たわみの範囲内においてフラップ弁３５に対する付勢力を微調整可能である。
【0041】
図４及び図７を参照すると、錘５６は、円板状であり、図４においてアーム５１の第１部分５１ａに着脱可能に取り付けられている。錘５６は、アーム５１に対して時計周りの荷重、つまりフラップ弁３５が閉弁する向きの負荷を加える。重量が異なる複数種の錘５６が準備されており、異なる重量の錘５６に交換することによって、閉状態のフラップ弁３５が開状態に切り換わる圧力差（タイミング）を調整できる。
【0042】
錘５６は、アーム５１を挿通可能な挿通孔５６ａを備え、図示しない周知の保持機構によってアーム５１に脱落不可能に保持される。錘５６は、アーム５１に対する取付位置の変更、つまり回転軸３７からの距離の変更によって、同一の錘５６であってもフラップ弁３５に対する負荷を調整できる。また、錘５６には、バネ材５３を機械的に接続するネジ孔（接続部）５６ｂが設けられている。
【0043】
図４を参照すると、ダンパ５７は、アーム５１のうち錘５６とは反対側である第２部分５１ｂに取り付けられた上端と、横配管２１に取り付けられた下端とを備え、開閉に伴うフラップ弁３５の振動と振幅を減衰する。本実施形態のダンパ５７は、減衰力を調整可能な減衰部材である。但し、ダンパ５７の下端は、固定された剛体であれば、ポンプケーシング１２に設けられてもよいし、据付床１に設けられてもよい。減衰部材は、動摩擦抵抗によるクーロン減衰が得られる構成、粘性抵抗による粘性減衰が得られる構成、及び弾性部材等であってもよく、フラップ弁３５の開閉を阻害することなく、フラップ弁３５の振動を減衰できる構成であれば、いずれでも使用できる。
【0044】
図１１は、本実施形態の立軸ポンプ１０のポンプ性能の変化を示すグラフである。図１１において、横軸は最適流量Ｑｏｐｔに対する流量Ｑの割合Ｑ／Ｑｏｐｔで、縦軸は最適揚程Ｈｏｐｔに対する揚程Ｈの割合Ｈ／Ｈｏｐｔである。比速度にもよるが、図１１において、Ｑ／Ｑｏｐｔが約７０％未満の領域が部分流量域であり、Ｑ／Ｑｏｐｔが約１２０％以上の領域が過大流量域であり、これらの間の範囲は定格運転域である。通常運転では定格運転域又は過大流量域になるようにモータ１７が制御され、管理運転では部分流量域になるようにモータ１７が制御される。
【0045】
図１１において、Ｑｂ１は、ゼンマイバネ５２のみによってフラップ弁３５の開閉タイミングを調整したときのポンプ揚程Ｈを示す。Ｑｂ２は、錘５６のみによってフラップ弁３５の開閉タイミングを調整したときのポンプ揚程Ｈを示す。Ｑｂ３は、一般的なコイルバネ（図示せず）のみによってフラップ弁３５の開閉タイミングを調整したときのポンプ揚程Ｈを示す。ゼンマイバネ５２、錘５６、及びコイルバネを用いた全てのフラップ弁３５の閉止力は同一である。
【0046】
図１１を参照すると、過大流量域での運転では、部分流量域での運転よりもポンプ揚程Ｈが低く、図１に示す吐出エルボ１４内の圧力Ｐは、横配管２１内の圧力Ｐｄ及び吸水槽２内の圧力Ｐｓよりも低くなる。その結果、フラップ弁３５は閉状態になり、バイパス管２０を通して吸水槽２に揚水は全く還流されない。但し、吐出し流量Ｑが増大するため、排水によって水位が低下した吸水槽２内では、水と一緒に水面上の空気を吸い込むという空気吸込渦が発生し得る。しかし、本実施形態では、図１に示すように、揚水管１３の周囲に配置したバイパス管２０の縦配管２２によって、空気吸込渦の発生を抑制できる。そのため、本実施形態の立軸ポンプ１０では、通常運転時に過大流量域での排水が可能になる。なお、定格運転域での通常運転では、過大流量域での運転と比較して吐出し流量Ｑは少なくなるが、安定した排水が可能である。
【0047】
部分流量域での運転では、過大流量域での運転よりもポンプ揚程Ｈが高く、図１に示す吐出エルボ１４内の圧力Ｐは、横配管２１内の圧力Ｐｄ及び吸水槽２内の圧力Ｐｓよりも高くなる。その結果、還流開始揚程Ｈｂ以上になると、フラップ弁３５は開状態になり、バイパス管２０を通して吸水槽２内に揚水の一部が還流される。これにより、揚水の一部がバイパス管２０を介して吸込口１３ａの近辺に吐出されるため、吸水槽２の底３のヘドロを掻き揚げて立軸ポンプ１０によって排出できる。そのため、吸水槽２内を清掃できる。また、バイパス管２０を通した還流が無い場合、羽根車１６の入口（吸込口１３ａ側）には逆流が発生し、キャビテーションや振動が発生し得るが、本実施形態では、バイパス管２０を通した揚水の一部が還流されるため、羽根車１６での逆流を抑制できる。そのため、本実施形態の立軸ポンプ１０では、部分流量域から締切点までの羽根車１６の運転が軽減されるため、小流量域での運転範囲を拡大できる。
【0048】
図１１のＱｂ３を参照すると、コイルバネを使用した場合、フラップ弁３５が開いても開度に比例してコイルバネによる閉止力（付勢力）が増大するため、バイパス流量の確保が困難なことが解る。図１１のＱｂ１を参照すると、定荷重式のゼンマイバネ５２を使用した場合、フラップ弁３５が開いた後、開度に関係なく閉止力（付勢力）が一定になるため、バイパス流量の確保が容易であることが解る。また、付勢力が異なるゼンマイバネ５２又はコイルバネに変更し、重量が異なる錘５６に変更することで、バイパス開始揚程Ｈｂを調整し、バイパス揚程Ｈｂとバイパス吐出し量Ｑｂを調整できることが解る。
【0049】
一方、本実施形態の立軸ポンプ１０のポンプケーシング１２内を点検する場合、モータ１７を止めて運転を停止する。そして、図３に示すように、アイボルト２９を操作して扉２６を開放した後、アーム５１を操作してフラップ弁３５を手動で開く。この状態で、開放したフラップ弁３５を支持台として利用して、内視鏡のような測定器を、開口部２５ａを通してポンプケーシング１２内に挿入する。挿入時に測定器が安定しない場合、ガイド用の専用治具として断面Ｕ字形状の支持台６０を扉２６の上に載置する（図３参照）。これにより、ポンプケーシング１２内を正確に点検することができる。また、図示しないロッドやチェーンによってアーム５１を固定し、フラップ弁３５を開状態に保持することで、測定器を用いた点検作業性を向上できる。
【0050】
このように構成した立軸ポンプ１０は、以下の特徴を有する。
【0051】
バイパス管２０には、ポンプケーシング１２内の圧力Ｐがバイパス管２０内の圧力Ｐｄよりも高くなると、閉状態から開状態に回動可能なフラップ弁３５が取り付けられている。バイパス管２０内の圧力Ｐｄは、排水を目的とした通常運転時にはポンプケーシング１２内の圧力Ｐよりも高くなり、排水を目的としない管理運転時にはポンプケーシング１２内の圧力Ｐよりも低くなる。そのため、フラップ弁３５は、通常運転時には閉状態になり、管理運転には開状態になる。フラップ弁３５には開状態と閉状態の切り換えに駆動源が不要のため、ポンプ設備のランニングコストを低減できる。
【0052】
フラップ弁３５の回転軸３７には、フラップ弁３５を閉状態に維持する力を調整するための調整機構５０が取り付けられているため、フラップ弁３５が開閉する圧力差（タイミング）を調整できる。そのため、通常運転時には閉状態に切り換わり管理運転時には開状態に切り換わるように、運転状態に応じてフラップ弁３５を確実に自動開閉できる。
【0053】
フラップ弁３５の回転軸３７のうち、バイパス管２０から突出した外端にアーム５１が取り付けられている。そのため、アーム５１の操作によってフラップ弁３５を手動で開閉できる。よって、横配管２１から測定器を挿入してポンプケーシング１２内を点検することができる。
【0054】
調整機構５０は、アーム５１及び回転軸３７を介してフラップ弁３５を閉位置に付勢するゼンマイバネ５２を備える。そのため、適した付勢力のゼンマイバネ５２を用いることによって、フラップ弁３５が開閉するタイミングを確実に調整できる。よって、運転状態に応じてフラップ弁３５を確実に自動開閉できる。
【0055】
定荷重式のゼンマイバネ５２が用いられているため、ポンプケーシング１２内とバイパス管２０内が所定の圧力差になり、閉状態のフラップ弁３５が開状態に切り換わると、弁開度であるフラップ弁３５の開き角度が一定に維持される。そのため、管理運転時にポンプケーシング１２の外部への揚水の流出量を一定に維持かつ確保できる。
【0056】
バイパス管２０、ポンプケーシング１２、及び据付床１のうちのいずれかに、巻取部材５４からのバネ材５３の巻き出し長が異なるように巻取部材５４を取り付ける取付部５５が設けられている。定荷重式のゼンマイバネ５２は初期たわみを有し、この初期たわみの範囲内では付勢力（荷重）が徐々に増加するため、取付部５５に取り付ける巻取部材５４の姿勢変更によって、フラップ弁３５が回動する圧力差（タイミング）を調整できる。よって、運転状態に応じてフラップ弁３５を確実に自動開閉できる。
【0057】
調整機構５０は、アーム５１に着脱可能に取り付けられる錘５６を備える。そのため、適した重量の錘５６を用いることによって、フラップ弁３５が開閉するタイミングを確実に調整できる。よって、運転状態に応じてフラップ弁３５を確実に自動開閉できる。
【0058】
アーム５１には、フラップ弁３５の振動を減衰させるダンパ５７が取り付けられている。そのため、フラップ弁３５の開閉に伴うチャタリングを防止できる。
【0059】
バイパス管２０は、ポンプケーシング１２に接続された横配管２１と、流出した揚水を吸水槽２内に吐出するための縦配管２２とを備える。通常運転時には、フラップ弁３５が閉状態に切り換わるため、バイパス管２０によってポンプケーシング１２を通した排水に影響が及ぶことを抑制でき、吸水槽２内の水を効率的に排出できる。しかも、吸水槽２内に配置された縦配管２２によって、通常運転時に吸水槽２内に生じ得る空気吸込渦の発生を抑制できる。管理運転時にはフラップ弁３５が開状態に切り換わるため、バイパス管２０を通して揚水の一部を吸水槽２内に還流させ、ポンプケーシング１２の周辺を清掃（保守）できる。
【0060】
横配管２１の端部が扉２６によって開閉可能に塞がれている。そのため、扉２６を開放し、フラップ弁３５を開状態とすることによって、内視鏡のような測定器を挿入してポンプケーシング１２内を点検できる。通常運転時には扉２６に揚水の圧力が加わることはないため、扉２６のシール構造に必要な耐久性を低減できる。
【0061】
扉２６の少なくとも一部が透光性を有するため、通常運転時と管理運転時の両方で、扉２６を透してフラップ弁３５の開閉状態を容易に確認できる。また、管理運転時には扉２６を透して揚水の一部の還流状態を容易に確認できる。
【0062】
横配管２１の軸線に沿って延びるように開いた姿勢に扉２６を保持する保持部２８を備える。これにより、バイパス管２０の横配管２１からポンプケーシング１２内に測定器を挿入する際、扉２６を支持台として用いることができるため、点検時の作業性を向上できる。
【0063】
なお、本発明は、前記実施形態の構成に限定されず、種々の変更が可能である。
【0064】
例えば、付勢部材として、ゼンマイバネ５２の代わりに引っ張りばねが用いられてもよい。また、付勢部材はアーム５１の第１部分５１ａに直接接続されてもよい。
【0065】
横配管２１に対して取付部５５を上下方向に間隔をあけて複数設け、ゼンマイバネ５２の巻取部材５４を姿勢変更することなく、巻取部材５４からのバネ材５３の巻き出し長が異なるように構成してもよい。つまり、取付部５５は、巻取部材５４からのバネ材５３の巻き出し長を変更可能な構成であれば、必要に応じて変更可能である。
【0066】
バイパス管２０には、揚水の一部を吸水槽２以外に吐出するための配管が接続されてもよい。この場合、バイパス管２０は横配管２１のみによって構成され、縦配管２２と環状配管２３は無い構成としてもよい。縦配管２２は、ポンプケーシング１２の下端近傍まで延在することなく、吸水槽２の上部で開放されていてもよい。
【0067】
ポンプは、筒状のポンプケーシングと、水を排出するための羽根車とを備え、通常運転と管理運転に切り換えられる構成であれば、どのような形式であってもよい。
【符号の説明】
【0068】
１ 据付床
２ 吸水槽
３ 底
５ 吐出管
６ 仕切弁
１０ 立軸ポンプ（ポンプ）
１２ ポンプケーシング
１３ 揚水管
１３ａ 吸込口
１４ 吐出エルボ
１５ 回転軸
１６ 羽根車
１７ モータ
１８ 制御部
２０ バイパス管
２１ 横配管（第１配管）
２１ａ 内端
２１ｂ 外端
２１ｃ 接続部
２１ｄ 筒部
２１ｅ 軸受部
２１ｆ 挿通部
２２ 縦配管（第２配管）
２２ａ 上端（第１端）
２２ｂ 下端（第２端）
２３ 環状配管（第３配管）
２３ａ ノズル
２４ 蓋
２５ 取付板
２５ａ 開口部
２６ 扉
２７ ヒンジ
２８ 保持部
２９ アイボルト
３０ ブラケット
３５ フラップ弁
３６ 弁体
３７ 回転軸
３８ 可動弁座
３９ 固定弁座
４０ シール部材
４１ ボール軸受
４２ 軸受部材
５０ 調整機構
５１ アーム
５１ａ 第１部分
５１ｂ 第２部分
５２ ゼンマイバネ（付勢部材）
５３ バネ材
５３ａ 先端部
５３ｂ 線形部
５３ｃ 接続孔
５４ 巻取部材
５４ａ 巻取部
５４ｂ 取付フランジ
５４ｃ 取付孔
５５ 取付部
５５ａ ボルト穴
５６ 錘
５６ａ 挿通孔
５６ｂ ネジ孔
５７ ダンパ（減衰部材）
６０ 支持台
２ 吸水槽
３ 底
５ 吐出管
６ 仕切弁
１０ 立軸ポンプ（ポンプ）
１２ ポンプケーシング
１３ 揚水管
１３ａ 吸込口
１４ 吐出エルボ
１５ 回転軸
１６ 羽根車
１７ モータ
１８ 制御部
２０ バイパス管
２１ 横配管（第１配管）
２１ａ 内端
２１ｂ 外端
２１ｃ 接続部
２１ｄ 筒部
２１ｅ 軸受部
２１ｆ 挿通部
２２ 縦配管（第２配管）
２２ａ 上端（第１端）
２２ｂ 下端（第２端）
２３ 環状配管（第３配管）
２３ａ ノズル
２４ 蓋
２５ 取付板
２５ａ 開口部
２６ 扉
２７ ヒンジ
２８ 保持部
２９ アイボルト
３０ ブラケット
３５ フラップ弁
３６ 弁体
３７ 回転軸
３８ 可動弁座
３９ 固定弁座
４０ シール部材
４１ ボール軸受
４２ 軸受部材
５０ 調整機構
５１ アーム
５１ａ 第１部分
５１ｂ 第２部分
５２ ゼンマイバネ（付勢部材）
５３ バネ材
５３ａ 先端部
５３ｂ 線形部
５３ｃ 接続孔
５４ 巻取部材
５４ａ 巻取部
５４ｂ 取付フランジ
５４ｃ 取付孔
５５ 取付部
５５ａ ボルト穴
５６ 錘
５６ａ 挿通孔
５６ｂ ネジ孔
５７ ダンパ（減衰部材）
６０ 支持台
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】