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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6892373
(24)【登録日】2021年5月31日
(45)【発行日】2021年6月23日
(54)【発明の名称】渦防止装置を備えたポンプ
(51)【国際特許分類】
F04D 29/66 20060101AFI20210614BHJP
F04D 13/00 20060101ALI20210614BHJP
【ＦＩ】
F04D29/66 F
F04D13/00 A
【請求項の数】9
【全頁数】33
(21)【出願番号】特願2017-239505(P2017-239505)
(22)【出願日】2017年12月14日
(65)【公開番号】特開2019-105252(P2019-105252A)
(43)【公開日】2019年6月27日
【審査請求日】2020年3月26日
(73)【特許権者】
【識別番号】000000239
【氏名又は名称】株式会社荏原製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100118500
【弁理士】
【氏名又は名称】廣澤 哲也
(74)【代理人】
【識別番号】100091498
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邉 勇
(72)【発明者】
【氏名】千葉 真
(72)【発明者】
【氏名】清水 修
(72)【発明者】
【氏名】中塩 雄二
(72)【発明者】
【氏名】内田 義弘
(72)【発明者】
【氏名】川野 功
(72)【発明者】
【氏名】松田 道昭
【審査官】
岸 智章
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００７−０２３９３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００３−３２８９７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−１５５８９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１０−２４９１２０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ０４Ｄ ２９／６６
Ｆ０４Ｄ １３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
吸込水槽内の水を揚水するポンプにおいて、
主軸と、
前記主軸を回転可能に支持する水中軸受と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
空気吸込渦防止装置と、
前記ポンプケーシングと前記吸込水槽の底面との間に配置された水中渦防止装置を備え、
前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込ベルマウスと、インペラケーシングと、前記インペラケーシングの上端に接続された吐出ボウルとを備え、
前記空気吸込渦防止装置は、前記吸込ベルマウスの外側に配置され、前記主軸の軸方向から見たときに、その全体がポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しており、水面側から前記吸込ベルマウスの下端へ向かう水流から分流した流れを前記水面側に向けるように構成されており、
前記水中渦防止装置は、前記吸込ベルマウスから下方に向かって突出した複数の水中渦抑制板を備えていることを特徴とするポンプ。
主軸と、
前記主軸を回転可能に支持する水中軸受と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
空気吸込渦防止装置と、
前記ポンプケーシングと前記吸込水槽の底面との間に配置された水中渦防止装置を備え、
前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込ベルマウスと、インペラケーシングと、前記インペラケーシングの上端に接続された吐出ボウルとを備え、
前記空気吸込渦防止装置は、前記吸込ベルマウスの外側に配置され、前記主軸の軸方向から見たときに、その全体がポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しており、水面側から前記吸込ベルマウスの下端へ向かう水流から分流した流れを前記水面側に向けるように構成されており、
前記水中渦防止装置は、前記吸込ベルマウスから下方に向かって突出した複数の水中渦抑制板を備えていることを特徴とするポンプ。
【請求項2】
吸込水槽内の水を揚水するポンプにおいて、
主軸と、
前記主軸を回転可能に支持する水中軸受と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
空気吸込渦防止装置と、
前記ポンプケーシングと前記吸込水槽の底面との間に配置された水中渦防止装置を備え、
前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込ベルマウスと、インペラケーシングと、前記インペラケーシングの上端に接続された吐出ボウルとを備え、
前記空気吸込渦防止装置は、前記吐出ボウルの外側に固定され、水面側から前記吸込ベルマウスの下端へ向かう下向きの水流を乱すように配置され、前記主軸の軸方向から見たときに、その全体がポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しており、
前記水中渦防止装置は、前記吸込ベルマウスから下方に向かって突出した複数の水中渦抑制板を備えていることを特徴とするポンプ。
主軸と、
前記主軸を回転可能に支持する水中軸受と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
空気吸込渦防止装置と、
前記ポンプケーシングと前記吸込水槽の底面との間に配置された水中渦防止装置を備え、
前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込ベルマウスと、インペラケーシングと、前記インペラケーシングの上端に接続された吐出ボウルとを備え、
前記空気吸込渦防止装置は、前記吐出ボウルの外側に固定され、水面側から前記吸込ベルマウスの下端へ向かう下向きの水流を乱すように配置され、前記主軸の軸方向から見たときに、その全体がポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しており、
前記水中渦防止装置は、前記吸込ベルマウスから下方に向かって突出した複数の水中渦抑制板を備えていることを特徴とするポンプ。
【請求項3】
吸込水槽内の水を揚水するポンプにおいて、
主軸と、
前記主軸を回転可能に支持する水中軸受と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
前記ポンプケーシングの外側に配置された空気吸込渦防止装置と、
前記ポンプケーシングと前記吸込水槽の底面との間に配置された水中渦防止装置を備え、
前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込ベルマウスと、インペラケーシングと、前記インペラケーシングの上端に接続された吐出ボウルとを備え、
前記空気吸込渦防止装置は、前記主軸の軸方向から見たときに、その全体がポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しており、
前記水中渦防止装置は、前記吸込ベルマウスから下方に向かって突出した複数の水中渦抑制板を備え、
前記空気吸込渦防止装置は、前記吸込ベルマウスの外周面との間に分流路を形成する空気吸込渦抑制板を備え、
前記空気吸込渦抑制板は、前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して前記吸込ベルマウスの下流側に配置されており、
前記空気吸込渦抑制板の上端は、前記ポンプが運転可能な前記吸込水槽の最低水位よりも低い位置に配置されており、
前記空気吸込渦抑制板は、前記分流路の入口幅よりも出口幅のほうが狭くなるように配置されており、
前記空気吸込渦防止装置は、前記吸込ベルマウスの下端に設けられた傾斜板をさらに備え、
前記傾斜板は、前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して前記吸込ベルマウスの下流側に配置され、かつ水平方向に対して上方に傾斜していることを特徴とするポンプ。
主軸と、
前記主軸を回転可能に支持する水中軸受と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
前記ポンプケーシングの外側に配置された空気吸込渦防止装置と、
前記ポンプケーシングと前記吸込水槽の底面との間に配置された水中渦防止装置を備え、
前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込ベルマウスと、インペラケーシングと、前記インペラケーシングの上端に接続された吐出ボウルとを備え、
前記空気吸込渦防止装置は、前記主軸の軸方向から見たときに、その全体がポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しており、
前記水中渦防止装置は、前記吸込ベルマウスから下方に向かって突出した複数の水中渦抑制板を備え、
前記空気吸込渦防止装置は、前記吸込ベルマウスの外周面との間に分流路を形成する空気吸込渦抑制板を備え、
前記空気吸込渦抑制板は、前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して前記吸込ベルマウスの下流側に配置されており、
前記空気吸込渦抑制板の上端は、前記ポンプが運転可能な前記吸込水槽の最低水位よりも低い位置に配置されており、
前記空気吸込渦抑制板は、前記分流路の入口幅よりも出口幅のほうが狭くなるように配置されており、
前記空気吸込渦防止装置は、前記吸込ベルマウスの下端に設けられた傾斜板をさらに備え、
前記傾斜板は、前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して前記吸込ベルマウスの下流側に配置され、かつ水平方向に対して上方に傾斜していることを特徴とするポンプ。
【請求項4】
吸込水槽内の水を揚水するポンプにおいて、
主軸と、
前記主軸を回転可能に支持する水中軸受と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
前記ポンプケーシングの外側に配置された空気吸込渦防止装置と、
前記ポンプケーシングと前記吸込水槽の底面との間に配置された水中渦防止装置を備え、
前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込ベルマウスと、インペラケーシングと、前記インペラケーシングの上端に接続された吐出ボウルとを備え、
前記空気吸込渦防止装置は、前記主軸の軸方向から見たときに、その全体がポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しており、
前記水中渦防止装置は、前記吸込ベルマウスから下方に向かって突出した複数の水中渦抑制板を備え、
前記空気吸込渦防止装置は、
複数の渦抑制ポールと、
前記吸込ベルマウスの外周面に沿って湾曲した半円環状のハーフパイプとを備え、
前記複数の渦抑制ポールおよび前記ハーフパイプは、前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して前記ポンプケーシングの下流側に配置されており、
前記ハーフパイプは、前記複数の渦抑制ポールの下端に固定されていることを特徴とするポンプ。
主軸と、
前記主軸を回転可能に支持する水中軸受と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
前記ポンプケーシングの外側に配置された空気吸込渦防止装置と、
前記ポンプケーシングと前記吸込水槽の底面との間に配置された水中渦防止装置を備え、
前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込ベルマウスと、インペラケーシングと、前記インペラケーシングの上端に接続された吐出ボウルとを備え、
前記空気吸込渦防止装置は、前記主軸の軸方向から見たときに、その全体がポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しており、
前記水中渦防止装置は、前記吸込ベルマウスから下方に向かって突出した複数の水中渦抑制板を備え、
前記空気吸込渦防止装置は、
複数の渦抑制ポールと、
前記吸込ベルマウスの外周面に沿って湾曲した半円環状のハーフパイプとを備え、
前記複数の渦抑制ポールおよび前記ハーフパイプは、前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して前記ポンプケーシングの下流側に配置されており、
前記ハーフパイプは、前記複数の渦抑制ポールの下端に固定されていることを特徴とするポンプ。
【請求項5】
吸込水槽内の水を揚水するポンプにおいて、
主軸と、
前記主軸を回転可能に支持する水中軸受と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
前記ポンプケーシングの外側に配置された空気吸込渦防止装置と、
前記ポンプケーシングと前記吸込水槽の底面との間に配置された水中渦防止装置を備え、
前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込ベルマウスと、インペラケーシングと、前記インペラケーシングの上端に接続された吐出ボウルとを備え、
前記空気吸込渦防止装置は、前記主軸の軸方向から見たときに、その全体がポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しており、
前記水中渦防止装置は、前記吸込ベルマウスから下方に向かって突出した複数の水中渦抑制板を備え、
前記空気吸込渦防止装置は、半円筒状の空気吸込渦抑制板と、
前記空気吸込渦抑制板に固定された張り出し板とを備え、
前記張り出し板の外周面は、前記吸込ベルマウスの下端よりも外側に位置しており、
前記空気吸込渦抑制板の上端は、前記吸込ベルマウスの下端に固定されており、
前記空気吸込渦抑制板は、前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して前記吸込ベルマウスの下流側に配置されていることを特徴とするポンプ。
主軸と、
前記主軸を回転可能に支持する水中軸受と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
前記ポンプケーシングの外側に配置された空気吸込渦防止装置と、
前記ポンプケーシングと前記吸込水槽の底面との間に配置された水中渦防止装置を備え、
前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込ベルマウスと、インペラケーシングと、前記インペラケーシングの上端に接続された吐出ボウルとを備え、
前記空気吸込渦防止装置は、前記主軸の軸方向から見たときに、その全体がポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しており、
前記水中渦防止装置は、前記吸込ベルマウスから下方に向かって突出した複数の水中渦抑制板を備え、
前記空気吸込渦防止装置は、半円筒状の空気吸込渦抑制板と、
前記空気吸込渦抑制板に固定された張り出し板とを備え、
前記張り出し板の外周面は、前記吸込ベルマウスの下端よりも外側に位置しており、
前記空気吸込渦抑制板の上端は、前記吸込ベルマウスの下端に固定されており、
前記空気吸込渦抑制板は、前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して前記吸込ベルマウスの下流側に配置されていることを特徴とするポンプ。
【請求項6】
前記空気吸込渦抑制板は、前記ポンプケーシングの吐出し側の口径をｄとしたとき、前記吸込ベルマウスの下端から下方に向かって０．２ｄ〜０．５ｄだけ延びていることを特徴とする請求項５に記載のポンプ。
【請求項7】
吸込水槽内の水を揚水するポンプにおいて、
主軸と、
前記主軸を回転可能に支持する水中軸受と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
前記ポンプケーシングの外側に配置された空気吸込渦防止装置と、
前記ポンプケーシングと前記吸込水槽の底面との間に配置された水中渦防止装置を備え、
前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込ベルマウスと、インペラケーシングと、前記インペラケーシングの上端に接続された吐出ボウルとを備え、
前記空気吸込渦防止装置は、前記主軸の軸方向から見たときに、その全体がポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しており、
前記水中渦防止装置は、前記吸込ベルマウスから下方に向かって突出した複数の水中渦抑制板を備え、
前記空気吸込渦防止装置は、環状傾斜板を備え、
前記環状傾斜板は、前記ポンプケーシングの外周面に固定されており、
前記環状傾斜板の上端は、前記吸込水槽の最低水位よりも低い位置にあり、
前記環状傾斜板の下端は、前記吸込ベルマウスの下端よりも高い位置にあり、
前記環状傾斜板は、一部を欠く環状の円板であり、
前記環状傾斜板は、その欠かれた部分が前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して上流側に向けられて配置されており、
前記環状傾斜板は、該環状傾斜板の下流側が上流側よりも低くなるように傾いていることを特徴とするポンプ。
主軸と、
前記主軸を回転可能に支持する水中軸受と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
前記ポンプケーシングの外側に配置された空気吸込渦防止装置と、
前記ポンプケーシングと前記吸込水槽の底面との間に配置された水中渦防止装置を備え、
前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込ベルマウスと、インペラケーシングと、前記インペラケーシングの上端に接続された吐出ボウルとを備え、
前記空気吸込渦防止装置は、前記主軸の軸方向から見たときに、その全体がポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しており、
前記水中渦防止装置は、前記吸込ベルマウスから下方に向かって突出した複数の水中渦抑制板を備え、
前記空気吸込渦防止装置は、環状傾斜板を備え、
前記環状傾斜板は、前記ポンプケーシングの外周面に固定されており、
前記環状傾斜板の上端は、前記吸込水槽の最低水位よりも低い位置にあり、
前記環状傾斜板の下端は、前記吸込ベルマウスの下端よりも高い位置にあり、
前記環状傾斜板は、一部を欠く環状の円板であり、
前記環状傾斜板は、その欠かれた部分が前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して上流側に向けられて配置されており、
前記環状傾斜板は、該環状傾斜板の下流側が上流側よりも低くなるように傾いていることを特徴とするポンプ。
【請求項8】
吸込水槽内の水を揚水するポンプにおいて、
主軸と、
前記主軸を回転可能に支持する水中軸受と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
前記ポンプケーシングの外側に配置された空気吸込渦防止装置と、
前記ポンプケーシングと前記吸込水槽の底面との間に配置された水中渦防止装置を備え、
前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込ベルマウスと、インペラケーシングと、前記インペラケーシングの上端に接続された吐出ボウルとを備え、
前記空気吸込渦防止装置は、前記主軸の軸方向から見たときに、その全体がポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しており、
前記水中渦防止装置は、前記吸込ベルマウスから下方に向かって突出した複数の水中渦抑制板を備え、
前記空気吸込渦防止装置は、環状傾斜板を備え、
前記環状傾斜板は、前記ポンプケーシングの外周面に固定されており、
前記環状傾斜板の上端は、前記吸込水槽の最低水位よりも低い位置にあり、
前記環状傾斜板の下端は、前記吸込ベルマウスの下端よりも高い位置にあり、
前記環状傾斜板は、一部を欠く環状の円板であり、
前記環状傾斜板は、その欠かれた部分が前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して下流側に向けられて配置されており、
前記環状傾斜板は、該環状傾斜板の下流側が上流側よりも低くなるように傾いていることを特徴とするポンプ。
主軸と、
前記主軸を回転可能に支持する水中軸受と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
前記ポンプケーシングの外側に配置された空気吸込渦防止装置と、
前記ポンプケーシングと前記吸込水槽の底面との間に配置された水中渦防止装置を備え、
前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込ベルマウスと、インペラケーシングと、前記インペラケーシングの上端に接続された吐出ボウルとを備え、
前記空気吸込渦防止装置は、前記主軸の軸方向から見たときに、その全体がポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しており、
前記水中渦防止装置は、前記吸込ベルマウスから下方に向かって突出した複数の水中渦抑制板を備え、
前記空気吸込渦防止装置は、環状傾斜板を備え、
前記環状傾斜板は、前記ポンプケーシングの外周面に固定されており、
前記環状傾斜板の上端は、前記吸込水槽の最低水位よりも低い位置にあり、
前記環状傾斜板の下端は、前記吸込ベルマウスの下端よりも高い位置にあり、
前記環状傾斜板は、一部を欠く環状の円板であり、
前記環状傾斜板は、その欠かれた部分が前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して下流側に向けられて配置されており、
前記環状傾斜板は、該環状傾斜板の下流側が上流側よりも低くなるように傾いていることを特徴とするポンプ。
【請求項9】
吸込水槽内の水を揚水するポンプにおいて、
主軸と、
前記主軸を回転可能に支持する水中軸受と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
前記ポンプケーシングの外側に配置された空気吸込渦防止装置と、
前記ポンプケーシングと前記吸込水槽の底面との間に配置された水中渦防止装置を備え、
前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込ベルマウスと、インペラケーシングと、前記インペラケーシングの上端に接続された吐出ボウルとを備え、
前記空気吸込渦防止装置は、前記主軸の軸方向から見たときに、その全体がポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しており、
前記水中渦防止装置は、前記吸込ベルマウスから下方に向かって突出した複数の水中渦抑制板を備え、
前記空気吸込渦防止装置は、前記吸込ベルマウスの外周面との間に分流路を形成する半円筒体と、前記半円筒体を前記吸込ベルマウスの外周面に固定するための複数のリブとを備え、
前記複数のリブは、前記吸込水槽内を上流側から下流側に流れる水の一部を前記分流路内に流入させるための開口部を有しており、
前記半円筒体は、前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して前記吸込ベルマウスの下流側に配置されており、
前記半円筒体の下端は、前記主軸の軸方向から見たときに、前記吸込ベルマウスの外側に位置しており、
前記半円筒体の上端は、前記吸込水槽の最低水位よりも低い位置にあることを特徴とするポンプ。
主軸と、
前記主軸を回転可能に支持する水中軸受と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
前記ポンプケーシングの外側に配置された空気吸込渦防止装置と、
前記ポンプケーシングと前記吸込水槽の底面との間に配置された水中渦防止装置を備え、
前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込ベルマウスと、インペラケーシングと、前記インペラケーシングの上端に接続された吐出ボウルとを備え、
前記空気吸込渦防止装置は、前記主軸の軸方向から見たときに、その全体がポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しており、
前記水中渦防止装置は、前記吸込ベルマウスから下方に向かって突出した複数の水中渦抑制板を備え、
前記空気吸込渦防止装置は、前記吸込ベルマウスの外周面との間に分流路を形成する半円筒体と、前記半円筒体を前記吸込ベルマウスの外周面に固定するための複数のリブとを備え、
前記複数のリブは、前記吸込水槽内を上流側から下流側に流れる水の一部を前記分流路内に流入させるための開口部を有しており、
前記半円筒体は、前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して前記吸込ベルマウスの下流側に配置されており、
前記半円筒体の下端は、前記主軸の軸方向から見たときに、前記吸込ベルマウスの外側に位置しており、
前記半円筒体の上端は、前記吸込水槽の最低水位よりも低い位置にあることを特徴とするポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空気吸込渦や水中渦の発生を防止する渦防止装置を備えたポンプに関する。
【背景技術】
【0002】
河川や下水などを排水するポンプ設備では、上流側の浸水対策対象区域流入水路などの経年的な不等沈下に伴い、ポンプ設備の吸込水槽の低水位化が求められている。また、近年のゲリラ豪雨のような突発的な降雨の対策として、ポンプの揚水能力の向上も求められている。
【0003】
しかしながら、ポンプの吸込口においては、水位の低下（水面が吸込口に近くなる）に伴い、吸込水槽内の水の自由表面に渦が発生することがある。その渦がポンプに引き込まれると、空気吸込渦となり、ポンプ内部に空気が侵入することとなる。その結果、ポンプの異常振動を引き起こし、ポンプが故障するおそれがある。そのため、このような空気を吸い込まないよう、ポンプの吸込口の位置を下げることが従来から行われているが、吸込口が吸込水槽の底面に近づくと、吸込水槽の底面や側壁からの水中渦が発生し易くなる。また、ポンプの揚水能力の向上に伴い、吸込水槽内の水の流速が速くなることによっても水中渦が発生し易くなる。
【0004】
そこで、空気を吸い込まないよう、吸込水槽の底面レベルを低くして、ポンプの吸込口の位置を下げたり、吸水位に制限を設け、その水位以下でのポンプの運転は行わないようにすることが従来から行われている。また、空気吸込渦の発生を防止するために、吸込水槽内の水の自由表面を覆う渦流防止装置を設けることも提案されている。以下、空気吸込渦と水中渦を特に区別することなく言及するときは、単に渦という。
【0005】
その他の渦防止対策として、渦流防止構造体を設置したり（特許文献１参照）、吸込ベルマウスを二重構造としたり（特許文献２，３参照）、多数の孔が形成された筒状部材をポンプ吸込管の周囲に配置したり（特許文献４参照）、水平方向に開口する吸い込み筒をポンプの吸込口に接続する（特許文献５参照）などの種々の試みがなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平０３−１５６２００号公報
【特許文献2】特開２０１２−１１７４９２号公報
【特許文献3】特開２００２−１５５８９８号公報
【特許文献4】特開２００１−４１２００号公報
【特許文献5】特開２０００−９７１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、吸込水槽の底面レベルを低くする方法では、土木工事費および建築費が高価になる。また、既設のポンプ設備を改修する場合は、工事期間が長くなり、さらに、ポンプ設備を運用しながらの土木工事を含む改修工事は現実的に不可能であった。
【0008】
吸込水槽内の水面を覆う方法では、水面を覆うためのプレート状の渦防止部材が必要であり、コストがかかる。さらに、渦防止部材を土木躯体である吸込水槽に締結することが必要となり、土木強度上の問題が生じる場合がある。また、吸込水槽内に流入する塵芥が渦防止部材に絡みついたり、吸込水槽の底面に堆積する塵芥の清掃が行いにくい等の問題もある。
【0009】
特許文献１では、上述の水中渦を防止するために、吸込水槽の底面にブロック体などの構造体を設けることが提案されている。しかしながら、土木躯体である吸込水槽に上述のような構造体を設置すると、コストが上昇するだけでなく、吸込水槽への締結が必要となり、強度上の問題や工事条件（費用や工期）の問題が生じることがある。さらに、水質の悪い水を取り扱う場合には、吸込水槽の底面に土砂などが溜まることがある。その結果、底面に設置された渦防止要素が埋まってしまい、渦防止機能が発揮されないという問題がある。
【0010】
特許文献２においては、ポンプ内部のインペラ周辺の点検、確認が困難であることと共に、ポンプを設置した状態での水中軸受の点検、交換が困難であり、維持管理性に課題がある。特許文献３においては、ポンプ内部のインペラ周辺の点検、確認は容易にできるが、ポンプを設置した状態での水中軸受の点検、交換が困難であり、維持管理性に問題がある。
【0011】
特許文献４においては、小さな隙間または孔に水が流れ込む構造になっている。このため、通常のポンプ設備における取り扱い水である河川水または下水に含まれる枝、草、布等の塵芥が隙間や孔に絡みつき、これらの隙間または孔を閉塞してしまう。隙間や孔が閉塞すると、渦の防止機能が確保できず、最悪の場合は、ポンプの吸い込み機能にも影響を及ぼす。その結果、満足なポンプ運転ができない（定格の排水運転ができない）おそれがある。
【0012】
特許文献５においては、吸込口を筒体で覆う構造であるため、ポンプの吸い込み損失が大きくなる。つまり、配管損失または効率低下をもたらし、ポンプの排水性能を低下させるという問題がある。
【0013】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、河川などに接続される吸込水槽内の水を揚水するポンプにおいて、吸込水槽水位の低下やポンプの揚水能力の向上に伴う渦発生を抑制する渦防止装置を備え、かつ施工面や維持管理面にも優れたポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、吸込水槽内の水を揚水するポンプにおいて、主軸と、前記主軸を回転可能に支持する水中軸受と、前記主軸に固定された羽根車と、内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングと、前記ポンプケーシングの外側に配置された空気吸込渦防止装置と、前記ポンプケーシングと前記吸込水槽の底面との間に配置された水中渦防止装置を備え、前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込ベルマウスと、インペラケーシングと、前記インペラケーシングの上端に接続された吐出ボウルとを備え、前記空気吸込渦防止装置は、前記主軸の軸方向から見たときに、その全体がポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しており、前記水中渦防止装置は、前記吸込ベルマウスから下方に向かって突出した複数の水中渦抑制板を備えていることを特徴とするポンプである。
【0015】
本発明の好ましい態様は、前記空気吸込渦防止装置は、前記吸込ベルマウスの外周面との間に分流路を形成する空気吸込渦抑制板を備え、前記空気吸込渦抑制板は、前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して前記吸込ベルマウスの下流側に配置されており、前記空気吸込渦抑制板の上端は、前記ポンプが運転可能な前記吸込水槽の最低水位よりも低い位置に配置されており、前記空気吸込渦抑制板は、前記分流路の入口幅よりも出口幅のほうが狭くなるように配置されていることを特徴とする。本発明の好ましい態様は、前記空気吸込渦抑制板の下端は、上方に向かって反り返っていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記空気吸込渦防止装置は、前記吸込ベルマウスの下端に設けられた傾斜板をさらに備え、前記傾斜板は、前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して前記吸込ベルマウスの下流側に配置され、かつ水平方向に対して上方に傾斜していることを特徴とする。
【0016】
本発明の好ましい態様は、前記空気吸込渦防止装置は、複数の渦抑制ポールと、前記吸込ベルマウスの外周面に沿って湾曲した半円環状のハーフパイプとを備え、前記複数の渦抑制ポールおよび前記ハーフパイプは、前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して前記ポンプケーシングの下流側に配置されており、前記ハーフパイプは、前記複数の渦抑制ポールの下端に固定されていることを特徴とする。本発明の好ましい態様は、前記空気吸込渦防止装置は、半円筒状の空気吸込渦抑制板と、前記空気吸込渦抑制板に固定された張り出し板とを備え、前記張り出し板の外周面は、前記吸込ベルマウスの下端よりも外側に位置しており、前記空気吸込渦抑制板の上端は、前記吸込ベルマウスの下端に固定されており、前記空気吸込渦抑制板は、前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して前記吸込ベルマウスの下流側に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記空気吸込渦抑制板は、前記ポンプケーシングの吐出し側の口径をｄとしたとき、前記吸込ベルマウスの下端から下方に向かって０．２ｄ〜０．５ｄだけ延びていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記空気吸込渦防止装置は、全体として半円環状を有し、円弧状の外側縁部を有する空気吸込渦抑制板を備え、前記空気吸込渦抑制板は、前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して前記ポンプケーシングの下流側に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記空気吸込渦防止装置は、前記主軸と平行に配置された複数の空気吸込渦抑制板を備え、前記空気吸込渦抑制板は、前記主軸の軸方向から見たときに、前記ポンプの径方向に延び、前記ポンプケーシングの周りに等間隔で配列されており、前記空気吸込渦抑制板の上端は、前記吸込水槽の最低水位よりも低い位置にあり、前記空気吸込渦抑制板の下端は、前記吸込ベルマウスの上端よりも低く、かつ該吸込ベルマウスの下端よりも高い位置にあることを特徴とする。
【0017】
本発明の好ましい態様は、前記空気吸込渦防止装置は、半円筒状の空気吸込渦抑制板を備え、前記空気吸込渦抑制板は、吸込水槽内を上流側から下流側に流れる水の一部を通す複数の開口部を有しており、前記空気吸込渦抑制板は、前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して前記ポンプケーシングの下流側に配置されており、前記空気吸込渦抑制板の上端は、前記吸込水槽の最低水位よりも低い位置にあり、前記空気吸込渦抑制板の下端は、前記吸込ベルマウスの上端よりも低く、かつ該吸込ベルマウスの下端よりも高い位置にあることを特徴とする。本発明の好ましい態様は、前記空気吸込渦防止装置は、環状傾斜板を備え、前記環状傾斜板は、前記ポンプケーシングの外周面に固定されており、前記環状傾斜板の上端は、前記吸込水槽の最低水位よりも低い位置にあり、前記環状傾斜板の下端は、前記吸込ベルマウスの下端よりも高い位置にあることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記環状傾斜板は、一部を欠く環状の円板であり、前記環状傾斜板は、その欠かれた部分が前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して上流側に向けられて配置されており、前記環状傾斜板は、該環状傾斜板の下流側が上流側よりも低くなるように傾いていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記環状傾斜板は、一部を欠く環状の円板であり、前記環状傾斜板は、その欠かれた部分が前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して下流側に向けられて配置されており、前記環状傾斜板は、該環状傾斜板の下流側が上流側よりも低くなるように傾いていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記空気吸込渦防止装置は、前記吸込ベルマウスの外周面との間に分流路を形成する半円筒体と、前記半円筒体を前記吸込ベルマウスの外周面に固定するための複数のリブとを備え、前記複数のリブは、前記吸込水槽内を上流側から下流側に流れる水の一部を前記分流路内に流入させるための開口部を有しており、前記半円筒体は、前記吸込水槽内の水の流れ方向に関して前記吸込ベルマウスの下流側に配置されており、前記半円筒体の下端は、前記主軸の軸方向から見たときに、前記吸込ベルマウスの外側に位置しており、前記第半円筒体の上端は、前記吸込水槽の最低水位よりも低い位置にあることを特徴とする。
【0018】
本発明の好ましい態様は、前記複数の水中渦抑制板は、少なくとも３つの水中渦抑制板であり、前記水中渦抑制板は、前記水中軸受を収容する水中軸受ケースから放射状に延び、前記水中渦抑制板は、前記ポンプケーシングの吐出し側の口径をｄとしたとき、前記吸込ベルマウスの下端から下方に向かって鉛直方向に０．１ｄ〜０．４ｄ突出しており、前記水中渦抑制板の水平方向の長さは、前記水中軸受ケースの外周面から前記吸込ベルマウスの下端の外周面までの長さに等しいことを特徴とする。本発明の好ましい態様は、前記水中軸受ケースは、前記水中軸受を交換可能とするための蓋をさらに備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、揚水能力を低下させることなく、空気吸込渦および水中渦を抑制することができる。さらに、空気吸込渦防止装置は、主軸の軸方向から見たときに、その全体がポンプ据付床に形成された開口の内側に位置しているので、空気吸込渦防止装置を取り外すことなく、揚水管およびポンプケーシングを吸込水槽から引き上げることができる。これにより、空気吸込渦防止装置を備えていないポンプと同様のメンテナンスを可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の一実施形態に係る渦防止装置を備えたポンプを示す模式図である。
【図4】空気吸込渦抑制板の下端が下方に延びている空気吸込渦防止装置を示す断面図である。
【図6】揚水管の下流側に発生するカルマン渦を示す図である。
【図7】空気吸込渦防止装置が空気吸込渦を抑制する様子を示す図である。
【図10】ポンプ口径に関連付けられた各寸法の例を示す図である。
【図12】空気吸込渦防止装置の他の実施形態を示す正面図である。
【図14】空気吸込渦防止装置のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図17】空気吸込渦防止装置のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図19】空気吸込渦防止装置のさらに他の実施形態を示す正面図である。
【図21】空気吸込渦防止装置のさらに他の実施形態を示す正面図である。
【図23】空気吸込渦防止装置のさらに他の実施形態を示す正面図である。
【図25】開口部を有する空気吸込渦抑制板を備えた空気吸込渦防止装置を示す正面図である。
【図27】空気吸込渦防止装置のさらに他の実施形態を示す正面図である。
【図29】複数の平板を溶接して構成した空気吸込渦抑制板を示す上面図である。
【図30】複数の攪乱板を備えた空気吸込渦防止装置を示す正面図である。
【図32】攪乱板に開口部が設けられた空気吸込渦防止装置を示す正面図である。
【図34】空気吸込渦防止装置のさらに他の実施形態を示す正面図である。
【図36】空気吸込渦防止装置のさらに他の実施形態を示す正面図である。
【図38】空気吸込渦抑制板に水平板が設けられたときの空気吸込渦防止装置を示す正面図である。
【図40】空気吸込渦防止装置のさらに他の実施形態を示す正面図である。
【図42】空気吸込渦防止装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。
【図44】水中渦防止装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図46】２つの水中渦抑制板を上流側に配置したときの水中渦防止装置を示す断面図である。
【図48】水中渦防止装置のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図50】水中軸受ケースに固定されたコーン部材を有する水中渦防止装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下に説明する実施形態は立軸ポンプに関するものであるが、本発明はこれらの実施形態に限らず、横軸ポンプにも使用することができる。さらに本発明は、コラムパイプ式の水中ポンプにも使用することができる。
【0022】
図１は、本発明の一実施形態に係る渦防止装置を備えたポンプを示す模式図である。図１に示すように、ポンプ２０は、ポンプケーシング２７と、ポンプケーシング２７の上端に接続される揚水管２８と、揚水管２８の上端に接続される吐出曲管３０と、ポンプケーシング２７内に収容される羽根車３１と、羽根車３１が固定される主軸３２とを備えている。ポンプケーシング２７は、揚水管２８によって吸込水槽１内に吊り下げられている。ポンプケーシング２７は、吸込ベルマウス２２と、インペラケーシング２１と、吐出ボウル２４とを備え、吐出ボウル２４の上端は、揚水管２８の下端に接続されている。吸込ベルマウス２２は下方に開口しており、その下端に吸込口２２ａを有している。吸込ベルマウス２２の上端はインペラケーシング２１の下端に接続されている。
【0023】
揚水管２８は、吸込水槽１の上壁を構成するポンプ据付床２に形成された開口５を通して下方に延びている。揚水管２８の上端には吊り下げ管３３が設けられている。吊り下げ管３３は、ポンプ据付床２に設置されたポンプベース３５に固定されている。揚水管２８は、吊り下げ管３３およびポンプベース３５を介してポンプ据付床２に固定されている。主軸３２は、吐出曲管３０、揚水管２８、およびポンプケーシング２７を通って鉛直方向に延びており、その下端は、吐出ボウル２４および羽根車３１の下方に位置している。
【0024】
主軸３２は、外軸受４５および水中軸受４１によって回転可能に支持されている。外軸受４５は、吐出曲管３０の上部に固定され、主軸３２の上部を支持している。水中軸受４１は、吐出ボウル２４および羽根車３１の下方に配置され、主軸３２の下端を支持している。水中軸受４１は、水中軸受ケース４２内に収容されている。水中軸受ケース４２は、複数の水中渦抑制板４９を介して吸込ベルマウス２２の内周面に固定されており、主軸３２の軸心と同心状に配置されている。
【0025】
羽根車３１は主軸３２に固定されており、この羽根車３１の上方（吐出側）には複数のガイドベーン３７が配置されている。吐出ボウル２４の内部には内側ボウル２５が配置されており、内側ボウル２５は、複数のガイドベーン３７によって吐出ボウル２４に連結されている。吐出ボウル２４の内面と内側ボウル２５の外面との間には水の流路が形成されている。
【0026】
主軸３２は吐出曲管３０から上方に突出して、図示しない原動機（例えばモータ）に連結されている。この原動機により主軸３２および羽根車３１が回転するように構成されている。羽根車３１が回転すると、吸込水槽１内の水が吸込ベルマウス２２の吸込口２２ａから吸い込まれる。水は、羽根車３１の回転により、吐出ボウル２４、揚水管２８、吐出曲管３０を通って図示しない吐出配管に移送される。
【0027】
ポンプ２０は、ポンプケーシング２７の外側に配置された、空気吸込渦を抑制する空気吸込渦防止装置６０を備えている。空気吸込渦防止装置６０は、主軸３２の軸方向から見たときに、その全体が開口５の内側に位置している。
【0028】
図２は、図１に示す空気吸込渦防止装置６０を示す部分拡大図であり、図３は、図２に示す空気吸込渦防止装置６０を上から見た図である。図２および図３に示すように、空気吸込渦防止装置６０は、空気吸込渦抑制板６１と、複数のリブ６２とを備えている。本実施形態では、空気吸込渦防止装置６０は、半円環状である。リブ６２は１つであってもよい。
【0029】
空気吸込渦抑制板６１は、吸込ベルマウス２２の外周面に沿って湾曲した半円筒形状を有しており、空気吸込渦抑制板６１の下端６１ａは上方に向かって反り返っている。空気吸込渦抑制板６１は、吸込水槽１内の水の流れ方向に関して吸込ベルマウス２２の下流側に配置されており、吸込ベルマウス２２の外周面の一部を囲むように配置されている。本実施形態では、空気吸込渦抑制板６１の両側縁と主軸３２（図１参照）の軸心Ｏとを結ぶ２つの線がなす角度θは１８０°であるが、上述の角度θは１８０°に限定されず、１２０°〜１８０°の範囲内で選択してもよい。空気吸込渦抑制板６１は、主軸３２の軸方向から見たときに、その最も外側の縁部が、開口５の内側に位置している。さらに、主軸３２の軸方向から見たときに、空気吸込渦抑制板６１は、その最も外側の縁部が、吸込ベルマウス２２の下端の径方向外側に位置している。一実施形態では、主軸３２の軸方向から見たときに、空気吸込渦抑制板６１は、その最も外側の縁部が、吸込ベルマウス２２の下端の径方向内側に位置してもよい。
【0030】
空気吸込渦抑制板６１は、複数のリブ６２を介して吸込ベルマウス２２の外周面に固定されている。複数のリブ６２は、吸込ベルマウス２２の外周面に沿って等間隔で配列されている。一実施形態では、リブ６２は１つであってもよい。空気吸込渦抑制板６１と吸込ベルマウス２２の外周面との間には、半円筒状の分流路６５が形成されている。空気吸込渦抑制板６１は、分流路６５の入口幅Ａ１よりも出口幅Ａ２のほうが狭くなるように配置されている。分流路６５の幅はほぼ一定であるが、分流路６５の出口幅Ａ２は、ポンプ口径（本実施形態ではポンプケーシング２７の吐出し側の口径）をｄとすると、ポンプ口径ｄの１０％〜２０％の大きさであり、分流路６５の入口幅Ａ１は、出口幅Ａ２の１．１倍〜５倍の大きさとされる。また、空気吸込渦抑制板６１の上端は、ポンプ２０が運転可能な吸込水槽１の最低水位ＬＷＬ（図１参照）よりも低い位置に配置されている。本実施形態では、空気吸込渦抑制板６１の上端は、吸込水槽１の最低水位ＬＷＬよりも低い位置にあり、かつ吸込ベルマウス２２の上端よりも低い位置にある。吸込水槽１の水面から空気吸込渦抑制板６１の上端までの距離は、ポンプ口径ｄの２０％〜６５％の範囲とされる。
【0031】
図４は、空気吸込渦抑制板６１の下端６１ａが下方に延びている空気吸込渦防止装置６０の一実施形態を示す断面図である。図５は、図４に示す空気吸込渦防止装置６０を上から見た図である。図４および図５に示す実施形態では、空気吸込渦抑制板６１の下端６１ａは、鉛直方向に下方に延びている。この場合、空気吸込渦抑制板６１は、その下端６１ａが吸込ベルマウス２２の下端と同程度の高さに位置してもよい。
【0032】
図６に示すように、空気吸込渦は、自由表面を形成する水の流れが揚水管２８または吐出ボウル２４によって分流されるときに生じるカルマン渦７が発達して生じる。したがって、カルマン渦７は、揚水管２８の下流側に発生する。また、カルマン渦７は、水の流れによって下流側に流される。したがって、空気吸込渦防止装置６０は、揚水管２８に対して少なくとも下流側に配置される。
【0033】
図７は、空気吸込渦防止装置６０が空気吸込渦を抑制する様子を示す図である。吸込水槽１内の水が吸込ベルマウス２２から吸い込まれるとき、水面側から吸込ベルマウス２２の下端へ向かう水流（以下、主流という）と、分流路６５の入口から出口へ流れる水流（以下、分流という）の２つの水流が発生する。空気吸込渦抑制板６１の下端６１ａを上方に向けることにより、分流路６５の出口から流れ出た分流を水面側に向けることができ、流れが比較的弱い水面に近い位置で主流を乱すことができる。本実施形態によれば、主流を分流で乱すことにより空気吸込渦を抑制することができる。さらに、分流路６５の出口幅Ａ２を入口幅Ａ１より狭くすることにより分流の流速を高め、より効果的に主流を乱すことができる。
【0034】
上述のように、空気吸込渦防止装置６０は、主軸３２の軸方向から見たときに、その全体が開口５の内側に位置している。したがって、空気吸込渦防止装置６０を取り外すことなく、揚水管２８およびポンプケーシング２７を吸込水槽１から引き上げることができる。これにより、空気吸込渦防止装置６０を備えていないポンプと同様のメンテナンスを可能とすることができる。
【0035】
図１に戻り、ポンプ２０は、羽根車３１の下方に、吸込ベルマウス２２と吸込水槽１の底面との間に発生する水中渦を抑制する水中渦防止装置４０を備えている。水中渦防止装置４０は、ポンプケーシング２７と吸込水槽１の底面との間に配置されており、複数の水中渦抑制板４９を備えている。水中渦抑制板４９は平板状の部材である。
【0036】
図８は、図１に示す水中渦防止装置４０を示す部分拡大図であり、図９は、図８に示す水中渦防止装置４０を下から見た図である。図８および図９に示すように、複数の水中渦抑制板４９は、水中軸受ケース４２の長手方向に沿って配置され、かつ水中軸受ケース４２から放射状に延び、水中軸受ケース４２の円周方向に等間隔で配列されている。図９に示すように、本実施形態では、４つの水中渦抑制板４９が、水中軸受ケース４２の周りに９０°の角度で等間隔に配列されており、そのうち２つは吸込水槽１内の水の流れ方向と平行に配置され、他の２つは吸込水槽１内の水の流れに垂直に配置されている。
【0037】
水中渦抑制板４９の一端は水中軸受ケース４２に固定されており、他端は吸込ベルマウス２２の内周面に固定されている。水中渦抑制板４９の水平方向の長さＬ１は、水中軸受ケース４２の外周面から吸込ベルマウス２２の下端の外周面までの長さに等しい。水中渦抑制板４９は、吸込ベルマウス２２の下端から下方に向かって鉛直方向に突出している。水中渦抑制板４９の吸込ベルマウス２２の下端からの突出量は、ｈ１で表されている。水中渦抑制板４９の上端は、吸込ベルマウス２２の下端よりも高い位置にあり、かつ羽根車３１よりも低い位置にある。
【0038】
このような水中渦抑制板４９を備えた水中渦防止装置４０によれば、吸込ベルマウス２２と吸込水槽１の底面との間に発生する水中渦を抑制することができる。この水中渦は、吸込ベルマウス２２と吸込水槽１の底面との間の旋回流が発達して形成されるものであり、吸込ベルマウス２２が吸込水槽１の底面の近くに位置しているときに発生しやすい。本実施形態の水中渦防止装置４０は、水中渦の原因となる旋回流を水中渦抑制板４９で消滅させることにより、水中渦の発生を効果的に防止することができる。したがって、従来の構造よりも吸込ベルマウス２２を低い位置に配置することができ、低水位での揚水が可能となる。また、本実施形態の水中渦防止装置４０は、土木躯体である吸込水槽１への固定は不要であり、ポンプ２０に取り付けることができるので、低コストかつ信頼性の高いポンプを提供することができる。
【0039】
水中渦を抑制する観点からは、水中渦抑制板４９はある程度の高さを有する必要がある。具体的には、水中渦抑制板４９の吸込ベルマウス２２の下端からの突出量ｈ１は、ポンプ口径をｄとしたとき、０．１ｄ以上とされる。具体的には、ｈ１は、０．１ｄ〜０．４ｄの範囲内とされる。さらに、水中に介在する塵芥（特に、ひも状のゴミ）が絡みつかないようにするためには、水中渦抑制板４９の突出量ｈ１は３０ｃｍ以上とすることが好ましい。一実施形態では、複数の水中渦抑制板４９の突出量ｈ１を互いに異ならせてもよい。さらに一実施形態では、水中渦抑制板４９は、その最も外側の縁部が開口５の内側に位置する範囲内で、吸込ベルマウス２２の下端から径方向外側に張り出していてもよい。
【0040】
水中軸受ケース４２は、水中軸受４１を交換可能とするための蓋４２ａを備えている。本実施形態によれば、水中軸受ケース４２の蓋４２ａと、水中渦抑制板４９は、互いに独立して構成されている。さらに上述のように、水中軸受４１は、吐出ボウル２４および羽根車３１の下方に配置されている。その結果、ポンプ２０を吸込水槽１から引き上げることなく水中軸受４１を点検、交換することが可能となる。
【0041】
本実施形態によれば、吸込ベルマウス２２の吸込口２２ａには流れを阻害するものは実質的に無く、ポンプ２０の吸い込み損失がほぼ無いため、本実施形態に係る空気吸込渦防止装置６０および水中渦防止装置４０を備えたポンプ２０は、揚水能力を低下させることなく、空気吸込渦および水中渦を抑制することができる。さらに、ポンプ２０を吸込水槽１から引き上げることなく水中軸受４１を点検、交換することが可能であるため、ポンプ２０の運転を長期間停止することなく運用することができる。したがって、運用面、維持管理面においても優れたポンプを提供することができる。
【0042】
本実施形態に係る水中渦防止装置４０および空気吸込渦防止装置６０は、羽根車の下方に水中軸受を持たないポンプにも使用することができる。
【0043】
図１０は、ポンプ口径に関連付けられた各寸法の例を示す図であり、図１１は、図１０に示すポンプ２０と吸込水槽１を上から見た図である。図１０に示すように、ポンプ口径をｄとすると、吸込ベルマウス２２の下端から吸込水槽１の底面までの距離は、０．５ｄ以上であり、一例として０．７５ｄ〜１．０ｄの範囲内である。ポンプケーシング２７の中心（主軸３２の軸心Ｏ）から吸込水槽１の後壁までの距離は１．５ｄ以下である。開口５は、ポンプ口径ｄによって概ね決まる値であるが、目安として１．６ｄ〜２．１ｄの範囲内である。図１１に示すように、吸込水槽１の水路幅は３．０ｄ程度である。これらの寸法に設定した場合、ポンプ２０が運転可能な吸込水槽１の最低水位ＬＷＬは、従来のポンプに比べて、０．５ｄ〜０．９ｄ程度低くすることができる。
【0044】
図１２は、本発明の空気吸込渦防止装置６０の他の実施形態を示す正面図であり、図１３は、図１２に示す空気吸込渦防止装置６０を上から見た図である。図１２および図１３に示すように、本実施形態の空気吸込渦防止装置６０は、固定板６７と、複数の円柱状の渦抑制ポール６８と、半円環状のハーフパイプ６９とを備えている。固定板６７は、半円環状の形状を有し、円弧状の外側縁部を有する平板状の部材である。渦抑制ポール６８は、主軸３２と平行に延びる棒状の部材である。ハーフパイプ６９は、吸込ベルマウス２２の外周面に沿って湾曲しており、吸込水槽１内の水の流れ方向に関してポンプケーシング２７の下流側に配置されている。
【0045】
揚水管２８はその下端に、吐出ボウル２４と接続するためのフランジ２８ａを有している。同様に、吐出ボウル２４はその上端にフランジ２４ｂを有している。固定板６７は揚水管２８または吐出ボウル２４に固定されている。本実施形態では、固定板６７は揚水管２８のフランジ２８ａに固定されている。一実施形態では、固定板６７は吐出ボウル２４のフランジ２４ｂに固定されてもよく、あるいはインペラケーシング２１のフランジ２１ｂに固定されてもよい。また、固定板６７が固定される位置はフランジ２８ａ，２４ｂ，２１ｂの側面としてもよい。固定板６７が固定される位置は、吸込水槽１内の水の流れ方向に関して揚水管２８の下流側である。固定板６７は、上述の固定位置から径方向外側に向かって略水平に延びている。
【0046】
固定板６７およびハーフパイプ６９の外周面は、主軸３２（図１参照）の軸方向から見たときに、開口５の内側に位置している。本実施形態では、空気吸込渦防止装置６０は、全体として半円環状である。本実施形態においても空気吸込渦防止装置６０は、主軸３２の軸方向から見たときに、その全体が開口５の内側に位置している。本実施形態では、固定板６７の両側縁と主軸３２の軸心Ｏとを結ぶ２つの線がなす角度θは１８０°であるが、上述の角度θは１８０°に限定されず、１２０°〜１８０°の範囲内で選択してもよい。
【0047】
複数の渦抑制ポール６８は、固定板６７から吊り下げられており、ポンプケーシング２７の外周面の一部を囲むように等間隔で配列されている。渦抑制ポール６８の下端は、吸込ベルマウス２２の下端よりも高い位置に配置されている。ハーフパイプ６９は、複数の渦抑制ポール６８の下端に固定されている。複数の渦抑制ポール６８、およびハーフパイプ６９は、吸込水槽１内の水の流れ方向に関してポンプケーシング２７の下流側に配置されており、ポンプケーシング２７の外周面の一部を囲むように配置されている。本実施形態では、ハーフパイプ６９の両側縁と主軸３２の軸心Ｏとを結ぶ２つの線がなす角度θは１８０°であるが、上述の角度θは１８０°に限定されず、１２０°〜１８０°の範囲内で選択してもよい。本実施形態においても空気吸込渦防止装置６０は下向きの主流を乱すことができる。
【0048】
本実施形態では、渦抑制ポール６８は円柱状の形状を有しているが、本発明はこの形状に限定されない。例えば、中空状のパイプ、角材としてもよい。図１３に示すように、本実施形態では、空気吸込渦防止装置６０は５つの渦抑制ポール６８を備えているが、一実施形態では、空気吸込渦防止装置６０は６つ以上の渦抑制ポール６８を備えてもよい。さらに一実施形態では、空気吸込渦防止装置６０は４つ以下の渦抑制ポール６８を備えてもよい。
【0049】
図１４は、本発明の空気吸込渦防止装置６０のさらに他の実施形態を示す断面図であり、図１５は、図１４に示す空気吸込渦防止装置６０を上から見た図である。図１４および図１５に示すように、本実施形態に係る空気吸込渦防止装置６０は、空気吸込渦抑制板６１および複数のリブ６２と、吸込ベルマウス２２に固定された傾斜板７２とを備えている。図１４および図１５に示す空気吸込渦抑制板６１は、図２および図３に示す空気吸込渦抑制板６１と基本的な構成は同じであるが、吸込ベルマウス２２の半径よりも小さな半径を有する点で異なっている。すなわち、主軸３２（図１参照）の軸方向から見たときに、図１４および図１５に示す空気吸込渦抑制板６１は、その最も外側の縁部が、吸込ベルマウス２２の下端の径方向内側に位置している。図１４および図１５に示す複数のリブ６２は、図２および図３に示す複数のリブ６２と同じ構成を有している。一実施形態では、リブ６２は１つであってもよい。
【0050】
傾斜板７２は、吸込ベルマウス２２の下端に沿って湾曲した形状を有しており、円弧状の外側縁部を有する半円環状の部材である。傾斜板７２は、吸込水槽１内の水の流れ方向に関して吸込ベルマウス２２の下流側に配置されている。具体的には、傾斜板７２は吸込ベルマウス２２の下端に設けられており、空気吸込渦抑制板６１と同じ角度で吸込ベルマウス２２の一部を囲んでいる。傾斜板７２は、水平方向に対して上方に傾けて設けられており、傾斜板７２の上端は、主軸３２の軸方向から見たときに、開口５の内側に位置している。傾斜板７２の傾斜角は、水平方向に対して上方に３０°〜６０°とすることが好ましい。傾斜板７２の外側縁部は、吸込ベルマウス２２の下端よりも外側に位置している。一実施形態では、傾斜板７２は吸込ベルマウス２２の径方向外側に向かって水平方向に延びていてもよい。
【0051】
空気吸込渦防止装置６０は、主軸３２の軸方向から見たときに、その全体が開口５の内側に位置している。本実施形態に係る空気吸込渦防止装置６０は、分流路６５の出口から流れ出る分流を、さらに水面側に向けることができる。その結果、より効果的に主流を乱すことができる。本実施形態の傾斜板７２は円弧状の外側縁部を有しているが、本発明はこの形状に限定されない。例えば、図１６（ａ）乃至図１６（ｃ）に示すように、傾斜板７２の外側縁部の形状を波形（図１６（ａ））、凹凸形（図１６（ｂ））、山形（図１６（ｃ））としてもよい。
【0052】
一実施形態では、図１６（ｄ）に示すように、傾斜板７２の任意の位置（規則的、または不規則的な位置）に複数の貫通孔７３を設けてもよい。貫通孔７３を設けることによって、土砂や水中に介在するゴミ等が傾斜板７２上に溜まることを防ぐことができる。また、貫通孔７３を抜けて下方に流れる水流が発生し、これにより、主流の下向きの流れを乱すこともできる。図１６（ｄ）では、貫通孔７３の形状は円形であるが、貫通孔７３の形状は円形に限定されず、楕円形、四角形、三角形としてもよい。さらに一実施形態では、図１６（ａ）乃至図１６（ｃ）を参照して説明した実施形態に係る傾斜板７２に、複数の貫通孔７３を設けてもよい。
【0053】
図１７は、本発明の空気吸込渦防止装置６０のさらに他の実施形態を示す断面図であり、図１８は、図１７に示す空気吸込渦防止装置６０を上から見た図である。図１７および図１８に示すように、本実施形態の空気吸込渦防止装置６０は、半円筒状の空気吸込渦抑制板７５と、空気吸込渦抑制板７５に固定された張り出し板７７とを備えている。張り出し板７７は、全体として半円環状を有し、円弧状の外側縁部を有する平板状の部材である。
【0054】
本実施形態の空気吸込渦抑制板７５の上端は、吸込ベルマウス２２の下端に固定されており、空気吸込渦抑制板７５は、吸込ベルマウス２２の下端から下方に向かって鉛直方向に高さｈ２だけ延びている。空気吸込渦抑制板７５は、吸込水槽１内の水の流れ方向に関して吸込ベルマウス２２の下流側に配置されており、吸込ベルマウス２２の下端に沿って湾曲している。空気吸込渦抑制板７５の下端には、張り出し板７７が固定されている。張り出し板７７は、空気吸込渦抑制板７５の下端の外周面から径方向外側に向かって略水平に延びている。張り出し板７７の外周面は、吸込ベルマウス２２の下端よりも外側に位置しており、主軸３２（図１参照）の軸方向から見たときに、開口５の内側に位置している。本実施形態においても空気吸込渦防止装置６０は、主軸３２の軸方向から見たときに、その全体が開口５の内側に位置している。
【0055】
本実施形態では、空気吸込渦抑制板７５の両側縁と主軸３２の軸心Ｏとを結ぶ２つの線がなす角度θは１８０°であるが、上述の角度θは１８０°に限定されず、１２０°〜１８０°の範囲内で選択してもよい。本実施形態においても主流の下向きの流れを乱すことができる。
【0056】
空気吸込渦を抑制する観点からは、空気吸込渦抑制板７５はある程度の高さを有する必要がある。具体的には、空気吸込渦抑制板７５の高さｈ２は、ポンプ口径をｄとしたとき、０．２ｄ〜０．５ｄの範囲内とされる。
【0057】
一実施形態では、張り出し板７７に、図１６（ａ）乃至図１６（ｃ）を参照して説明した外側縁部の形状を適用してもよい。さらに一実施形態では、張り出し板７７に、図１６（ｄ）を参照して説明した貫通孔７３を設けてもよい。貫通孔７３を設けることによって、土砂や水中に介在するゴミ等が張り出し板７７上に溜まることを防ぐことができる。また、貫通孔７３を抜けて下方に流れる水流が発生し、これにより、主流の下向きの流れを乱すこともできる。
【0058】
図１９は、本発明の空気吸込渦防止装置６０のさらに他の実施形態を示す正面図であり、図２０は、図１９に示す空気吸込渦防止装置６０を上から見た図である。図１９および図２０に示すように、本実施形態の空気吸込渦防止装置６０は、空気吸込渦抑制板７９を備えている。空気吸込渦抑制板７９は、全体として半円環状を有し、円弧状の外側縁部を有する平板状の部材である。
【0059】
吸込ベルマウス２２はその上端に、インペラケーシング２１と接続するためのフランジ２２ｂを有している。同様に、吐出ボウル２４はその下端にフランジ２４ａを有している。空気吸込渦抑制板７９はポンプケーシング２７に固定されている。本実施形態では、空気吸込渦抑制板７９は吐出ボウル２４のフランジ２４ａに固定されているが、空気吸込渦抑制板７９はインペラケーシング２１のフランジ２１ｂに固定されてもよく、吸込ベルマウス２２のフランジ２２ｂに固定されてもよい。また、空気吸込渦抑制板７９が固定される位置はフランジ２４ａ，２１ｂ，２２ｂの側面としてもよい。空気吸込渦抑制板７９は、吸込水槽１内の水の流れ方向に関してポンプケーシング２７の下流側に配置されている。空気吸込渦抑制板７９は、上述の固定位置から径方向外側に向かって略水平に延びている。空気吸込渦抑制板７９の外周面は、主軸３２（図１参照）の軸方向から見たときに、開口５の内側に位置している。本実施形態においても空気吸込渦防止装置６０は、主軸３２の軸方向から見たときに、その全体が開口５の内側に位置している。
【0060】
本実施形態では、空気吸込渦抑制板７９の両側縁と主軸３２の軸心Ｏとを結ぶ２つの線がなす角度θは１８０°であるが、上述の角度θは１８０°に限定されず、１２０°〜１８０°の範囲内で選択してもよい。
【0061】
本実施形態では、空気吸込渦抑制板７９は、略水平に設けられているが、一実施形態では、空気吸込渦抑制板７９の外側縁部を水平方向に対して上方または下方に傾けてもよい。この場合、空気吸込渦抑制板７９の水平方向に対する傾斜角は、３０°〜６０°の範囲内で選択される。これにより、吐出ボウル２４の外周付近の下向きの主流を乱すことができる。
【0062】
一実施形態では、空気吸込渦抑制板７９に、図１６（ａ）乃至図１６（ｃ）を参照して説明した外側縁部の形状を適用してもよい。さらに一実施形態では、空気吸込渦抑制板７９に、図１６（ｄ）を参照して説明した貫通孔７３を設けてもよい。貫通孔７３を設けることによって、土砂や水中に介在するゴミ等が空気吸込渦抑制板７９上に溜まることを防ぐことができる。また、貫通孔７３を抜けて下方に流れる水流が発生し、これにより、主流の下向きの流れを乱すこともできる。
【0063】
図２１は、本発明の空気吸込渦防止装置６０のさらに他の実施形態を示す正面図であり、図２２は、図２１に示す空気吸込渦防止装置６０を上から見た図である。図２１および図２２に示すように、本実施形態の空気吸込渦防止装置６０は、図１９および図２０を参照して説明した空気吸込渦抑制板７９と、図１２および図１３を参照して説明した複数の渦抑制ポール６８および固定板６７とを備えている。本実施形態では、ハーフパイプ６９に代えて、空気吸込渦抑制板７９の上面が複数の渦抑制ポール６８の下端に固定されている。その他、特に説明しない本実施形態に関する構成は、図１２、図１３、図１９および図２０を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態においても空気吸込渦防止装置６０は、主軸３２の軸方向から見たときに、その全体が開口５の内側に位置している。本実施形態においても主流の下向きの流れを乱すことができる。
【0064】
図２３は、本発明の空気吸込渦防止装置６０のさらに他の実施形態を示す正面図であり、図２４は、図２３に示す空気吸込渦防止装置６０を上から見た図である。図２３および図２４に示すように、本実施形態の空気吸込渦防止装置６０は、吐出ボウル２４の周囲に配置された複数の空気吸込渦抑制板８０を備えている。本実施形態では、空気吸込渦防止装置６０は８つの空気吸込渦抑制板８０を備えているが、一実施形態では、空気吸込渦防止装置６０は９つ以上の空気吸込渦抑制板８０を備えてもよい。さらに一実施形態では、空気吸込渦防止装置６０は７つ以下の空気吸込渦抑制板８０を備えてもよい。
【0065】
複数の空気吸込渦抑制板８０の長手方向は、主軸３２と平行である。図２４に示すように、主軸３２の軸方向から見たときに、複数の空気吸込渦抑制板８０は、ポンプケーシング２７の径方向に延び、ポンプケーシング２７の周りに等間隔で配列されている。空気吸込渦抑制板８０の上端は、吸込水槽１の最低水位ＬＷＬよりも低い位置にある。本実施形態では、空気吸込渦抑制板８０の上端は、吸込水槽１の最低水位ＬＷＬよりも低い位置にあり、かつ吐出ボウル２４の上端よりも低い位置にある。空気吸込渦抑制板８０の下端は、吸込ベルマウス２２の上端よりも低く、かつ吸込ベルマウス２２の下端よりも高い位置にある。空気吸込渦抑制板８０の外側縁部は、主軸３２の軸方向から見たときに、開口５の内側に位置している。本実施形態においても空気吸込渦防止装置６０は、主軸３２の軸方向から見たときに、その全体が開口５の内側に位置している。本実施形態によれば、空気吸込渦抑制板８０は、揚水管２８または吐出ボウル２４によって分流された水の流れを乱すことができる。本実施形態では、空気吸込渦抑制板８０は、ポンプケーシング２７の全周を囲むように配置されているが、一実施形態では、空気吸込渦抑制板８０を、吸込水槽１内の水の流れ方向に関してポンプケーシング２７の下流側だけに配置してもよい。
【0066】
さらに一実施形態では、図２５および図２６に示すように、空気吸込渦抑制板８０は、任意の位置（規則的、または不規則的な位置）に開口部８０ａを有していてもよい。上流側から下流側に流れる水の一部は開口部８０ａを通り、上流側から下流側に流れる水を乱すことができる。図２５は、開口部８０ａを有する空気吸込渦抑制板８０を備えた空気吸込渦防止装置６０を示す正面図であり、図２６は、図２５に示す空気吸込渦防止装置６０を上から見た図である。本実施形態では、開口部８０ａは主軸３２と平行に延びる長穴であるが、開口部８０ａの形状はこの実施形態に限定されない。例えば、開口部８０ａの形状は四角形としてもよい。さらに一実施形態では、各空気吸込渦抑制板８０は２つ以上の開口部８０ａを有していてもよい。
【0067】
図２７は、本発明の空気吸込渦防止装置６０のさらに他の実施形態を示す正面図であり、図２８は、図２７に示す空気吸込渦防止装置６０を上から見た図である。図２７および図２８に示すように、本実施形態の空気吸込渦防止装置６０は、吐出ボウル２４の外側に配置された半円筒状の空気吸込渦抑制板８１と、空気吸込渦抑制板８１をポンプケーシング２７に固定する複数のブラケット８２とを備えている。空気吸込渦抑制板８１は、複数の開口部８１ａを有している。空気吸込渦抑制板８１は、吸込水槽１内の水の流れ方向に関してポンプケーシング２７の下流側に配置されている。空気吸込渦抑制板８１は、ポンプケーシング２７の外周面の一部を囲むように配置されている。空気吸込渦抑制板８１の外周面は、主軸３２の軸方向から見たときに、開口５の内側に位置している。本実施形態においても空気吸込渦防止装置６０は、主軸３２の軸方向から見たときに、その全体が開口５の内側に位置している。本実施形態では、空気吸込渦抑制板８１の両側縁と主軸３２の軸心Ｏとを結ぶ２つの線がなす角度θは１８０°であるが、上述の角度θは１８０°に限定されず、１２０°〜１８０°の範囲内で選択してもよい。
【0068】
空気吸込渦抑制板８１は、複数のブラケット８２を介してポンプケーシング２７の外周面に固定されている。本実施形態では、２つのブラケット８２が主軸３２と平行に延びている。２つのブラケット８２の一側面はポンプケーシング２７の外周面に固定されており、２つのブラケット８２の他側面は空気吸込渦抑制板８１の両側縁部に固定されている。空気吸込渦抑制板８１の上端は、吸込水槽１の最低水位ＬＷＬよりも低い位置にある。本実施形態では、空気吸込渦抑制板８１の上端は、吸込水槽１の最低水位ＬＷＬよりも低い位置にあり、かつ吐出ボウル２４の上端よりも低い位置にある。空気吸込渦抑制板８１の下端は吸込ベルマウス２２の上端よりも低く、かつ吸込ベルマウス２２の下端よりも高い位置にある。本実施形態によれば、上流側から下流側に流れる水の一部が、空気吸込渦抑制板８１の内側から開口部８１ａを通って空気吸込渦抑制板８１の外側に流れる。これにより、主流の下向きの流れを乱すことができる。
【0069】
本実施形態では、空気吸込渦抑制板８１は、５つの開口部８１ａを有している。開口部８１ａは主軸３２と平行に延びる長穴であるが、開口部８１ａの形状および数は本実施形態に限定されない。例えば、開口部８１ａの形状は四角形としてもよく、各空気吸込渦抑制板８１は６つ以上または４つ以下の開口部８１ａを有していてもよい。
【0071】
さらに一実施形態では、図３０および図３１に示すように、図２７および図２８を参照して説明した空気吸込渦防止装置６０に、複数の攪乱板８５を設けてもよい。図３０は、複数の攪乱板８５を備えた空気吸込渦防止装置６０を示す正面図であり、図３１は、図３０に示す空気吸込渦防止装置６０を上から見た図である。本実施形態では、空気吸込渦防止装置６０は２つの攪乱板８５を備えているが、一実施形態では、空気吸込渦防止装置６０は３つ以上の攪乱板８５を備えてもよい。
【0072】
複数の攪乱板８５の長手方向は、主軸３２と平行である。図３１に示すように、主軸３２の軸方向から見たときに、複数の攪乱板８５は、ポンプケーシング２７の径方向に延び、ポンプケーシング２７の上流側の外周面に等間隔で配列されている。攪乱板８５の上端は、吸込水槽１の最低水位ＬＷＬよりも低い位置にある。本実施形態では、攪乱板８５の上端は、吸込水槽１の最低水位ＬＷＬよりも低い位置にあり、かつ吐出ボウル２４の上端よりも低い位置にある。攪乱板８５の下端は、吸込ベルマウス２２の上端よりも低く、かつ吸込ベルマウス２２の下端よりも高い位置にある。攪乱板８５の外側縁部は、主軸３２の軸方向から見たときに、開口５の内側に位置している。本実施形態においても空気吸込渦防止装置６０は、主軸３２の軸方向から見たときに、その全体が開口５の内側に位置している。本実施形態によれば、揚水管２８または吐出ボウル２４によって分流された水の流れを乱すことができる。
【0073】
さらに一実施形態では、図３２および図３３に示すように、攪乱板８５の任意の位置（規則的、または不規則的な位置）に開口部８５ａを設けてもよい。図３２は、攪乱板８５に開口部８５ａが設けられた空気吸込渦防止装置６０を示す正面図であり、図３３は、図３２に示す空気吸込渦防止装置６０を上から見た図である。開口部８５ａを設けることによって、上流側から下流側に流れる水の一部が開口部８５ａを通り、上流側から下流側に流れる水を乱すことができる。本実施形態では、開口部８５ａは主軸３２と平行に延びる長穴であるが、開口部８５ａの形状はこれに限定されない。例えば、開口部８５ａの形状は四角形としてもよい。さらに一実施形態では、攪乱板８５は２つ以上の開口部８５ａを有していてもよい。
【0074】
図３４は、本発明の空気吸込渦防止装置６０のさらに他の実施形態を示す正面図であり、図３５は、図３４に示す空気吸込渦防止装置６０を上から見た図である。図３４および図３５に示すように、本実施形態の空気吸込渦防止装置６０は、複数の環状傾斜板８７を備えている。
【0075】
環状傾斜板８７は、一部を欠く環状の円板であり、ポンプケーシング２７の外周面の少なくとも一部を囲む形状を有している。複数の環状傾斜板８７は、上述の欠かれた部分が吸込水槽１内の水の流れ方向に関して上流側に向けられて配置されており、ポンプケーシング２７の外周面に固定されている。本実施形態では、複数の環状傾斜板８７は、吐出ボウル２４の外周面に固定されている。
【0076】
複数の環状傾斜板８７は、上述の固定位置から径方向外側に向かって延びている。複数の環状傾斜板８７の外周面は、主軸３２（図１参照）の軸方向から見たときに、開口５の内側に位置している。本実施形態においても空気吸込渦防止装置６０は、主軸３２の軸方向から見たときに、その全体が開口５の内側に位置している。複数の環状傾斜板８７は、それぞれ一定の間隔を空けて縦方向に沿って配列されている。本実施形態では、環状傾斜板８７の両側縁と主軸３２の軸心Ｏとを結ぶ２つの線がなす角度θは２７０°であるが、上述の角度θは２７０°に限定されず、１８０°〜２７０°の範囲内で選択してもよい。一実施形態では、環状傾斜板８７は、上述の欠かれた部分を有さない環状の円板としてもよい。
【0077】
各環状傾斜板８７は、環状傾斜板８７の下流側が上流側よりも低くなるように傾いて配置されている。環状傾斜板８７の水平方向に対する傾斜角は、０°〜４５°の範囲内から選択される。一実施形態では、環状傾斜板８７を、下流側が上流側よりも低くなるように傾けて配置し、かつ上述の欠かれた部分を吸込水槽１内の水の流れ方向に関して下流側に向けて配置してもよい。さらに一実施形態では、環状傾斜板８７の下流側が上流側よりも高くなるように、各環状傾斜板８７を傾けてもよい。
【0078】
環状傾斜板８７の上端は、吸込水槽１の最低水位ＬＷＬよりも低い位置にある。本実施形態では、環状傾斜板８７の上端は、吸込水槽１の最低水位ＬＷＬよりも低い位置にあり、かつ吐出ボウル２４の上端よりも低い位置にある。環状傾斜板８７の下端は、吸込ベルマウス２２の下端よりも高い位置に配置されている。
【0079】
環状傾斜板８７は、上流側から下流側に流れる水の一部を下方（または上方）に向けることができる。これにより、主流の下向きの流れを乱すことができる。本実施形態では、空気吸込渦防止装置６０は２つの環状傾斜板８７を備えているが、一実施形態では、空気吸込渦防止装置６０は３つ以上の環状傾斜板８７を備えてもよい。さらに一実施形態では、空気吸込渦防止装置６０は１つの環状傾斜板８７のみを備えてもよい。さらに一実施形態では、螺旋状の環状傾斜板８７を配置してもよい。
【0080】
図３６は、本発明の空気吸込渦防止装置６０のさらに他の実施形態を示す正面図であり、図３７は、図３６に示す空気吸込渦防止装置６０を上から見た図である。図３６および図３７に示すように、本実施形態の空気吸込渦防止装置６０は、半円筒体９０と、複数の板状のリブ９１とを備えている。半円筒体９０は、吸込ベルマウス２２の外周面に沿って湾曲した半円錐台形状を有している。半円筒体９０は、吸込水槽１内の水の流れ方向に関して吸込ベルマウス２２の下流側に配置されており、吸込ベルマウス２２の外周面の一部を囲むように配置されている。本実施形態では、半円筒体９０の両側縁と主軸３２（図１参照）の軸心Ｏとを結ぶ２つの線がなす角度θは１２０°であるが、上述の角度θは１２０°に限定されず、１２０°〜１８０°の範囲内で選択してもよい。
【0081】
半円筒体９０は、複数のリブ９１を介して吸込ベルマウス２２の外周面に固定されている。複数のリブ９１は、吸込ベルマウス２２の外周面に沿って等間隔で配列されている。半円筒体９０と吸込ベルマウス２２の外周面との間には分流路９２が形成されている。リブ９１は、吸込水槽１の上流側から下流側に流れる水の一部を分流路９２内に流入させるための開口部９１ａを有していてもよい。分流路９２に流入した水は、分流路９２の下方に流れ出ることによって、主流の下向きの流れを乱すことができる。半円筒体９０の上端は吸込水槽１の最低水位ＬＷＬ（図１参照）よりも低い位置にある。本実施形態では、半円筒体９０の上端は、吸込水槽１の最低水位ＬＷＬよりも低い位置にあり、かつ吸込ベルマウス２２の上端よりも低い位置にある。半円筒体９０の下端は吸込ベルマウス２２の下端と同じ高さに配置されている。半円筒体９０の最も外側の縁、すなわち下端は、主軸３２の軸方向から見たときに、吸込ベルマウス２２の外側かつ、開口５の内側に位置している。本実施形態においても空気吸込渦防止装置６０は、主軸３２の軸方向から見たときに、その全体が開口５の内側に位置している。
【0082】
一実施形態では、図３８および図３９に示すように、半円筒体９０の上端に水平板９４を設けてもよい。図３８は、半円筒体９０に水平板９４が設けられたときの空気吸込渦防止装置６０を示す正面図であり、図３９は、図３８に示す空気吸込渦防止装置６０を上から見た図である。水平板９４は、全体として半円環状を有し、円弧状の外側縁部を有する平板状の部材である。水平板９４は、半円筒体９０の上端から径方向外側に向かって略水平に延びている。水平板９４の外周面は、主軸３２（図１参照）の軸方向から見たときに、開口５の内側に位置している。本実施形態においても空気吸込渦防止装置６０は、主軸３２の軸方向から見たときに、その全体が開口５の内側に位置している。
【0083】
図４０は、本発明の空気吸込渦防止装置６０のさらに他の実施形態を示す正面図であり、図４１は、図４０に示す空気吸込渦防止装置６０を上から見た図である。図４０および図４１に示すように、本実施形態の空気吸込渦防止装置６０は、図３４および図３５を参照して説明した複数の環状傾斜板８７と、図３６および図３７を参照して説明した半円筒体９０および複数のリブ９１とを備えている。その他、特に説明しない本実施形態に関する構成は、図３４乃至図３７を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態によれば、２種類の空気吸込渦防止対策を組み合わせることによって、さらに効果的に主流を乱すことができる。本実施形態においても空気吸込渦防止装置６０は、主軸３２の軸方向から見たときに、その全体が開口５の内側に位置している。図４０では、環状傾斜板８７の欠かれた部分が吸込水槽１内の水の流れ方向に関して上流側に向けられて配置されているが、一実施形態では、環状傾斜板８７は、上述の欠かれた部分を有さない環状の円板としてもよい。さらに一実施形態では、環状傾斜板８７を、下流側が上流側よりも低くなるように傾けて配置し、かつ上述の欠かれた部分を吸込水槽１内の水の流れ方向に関して下流側に向けて配置してもよい。さらに一実施形態では、環状傾斜板８７の下流側が上流側よりも高くなるように、各環状傾斜板８７を傾けてもよい。
【0084】
一実施形態では、半円筒体９０の上端に図３８および図３９を参照して説明した水平板９４を設けてもよい。さらに一実施形態では、図３６および図３７に示す空気吸込渦防止装置６０に代えて、図２および図３に示す空気吸込渦防止装置６０、または図１４および図１５に示す空気吸込渦防止装置６０を設けてもよい。
【0085】
図４２は、本発明の空気吸込渦防止装置６０のさらに他の実施形態を示す模式図であり、図４３は、図４２に示す空気吸込渦防止装置６０を上から見た図である。図４２および図４３に示すように、本実施形態に係る空気吸込渦防止装置６０は、図４および図５に示す空気吸込渦抑制板６１および複数のリブ６２と、案内板９５と、複数のリブ９７とを備えている。
【0086】
案内板９５は、半円筒形状を有しており、その上端の半径は、その下端の半径よりも大きい。案内板９５は、吸込水槽１内の水の流れ方向に関してポンプケーシング２７の下流側に配置されており、ポンプケーシング２７の外周面の一部を囲むように配置されている。本実施形態では、案内板９５の両側縁と主軸３２（図１参照）の軸心Ｏとを結ぶ２つの線がなす角度θは１８０°であるが、上述の角度θは１８０°に限定されず、１２０°〜１８０°の範囲内で選択してもよい。
【0087】
案内板９５は、複数のリブ９７を介してポンプケーシング２７の外周面に固定されている。複数のリブ９７は、ポンプケーシング２７の外周面に沿って等間隔で配列されている。案内板９５の内面とポンプケーシング２７の外周面との間には案内流路９９が形成されている。リブ９７は、吸込水槽１内を上流側から下流側に流れる水の一部を案内流路９９の側面から流入させるための開口部９７ａを有している。案内板９５の上端は吸込水槽１の最低水位ＬＷＬよりも高い位置で、かつ吸込水槽１の最低水位ＬＷＬの近傍に配置される。案内板９５の下端は、空気吸込渦抑制板６１の上端よりも高い位置に配置されている。本実施形態では、案内板９５の下端は、空気吸込渦抑制板６１の上端よりも高い位置で、かつ空気吸込渦抑制板６１の上端の近傍に配置されている。案内板９５の最も外側の縁部は、主軸３２の軸方向から見たときに、開口５の内側に位置している。本実施形態においても空気吸込渦防止装置６０は、主軸３２の軸方向から見たときに、その全体が開口５の内側に位置している。本実施形態によれば、揚水管２８または吐出ボウル２４によって分流された水流が、図４２の矢印で示すように、案内流路９９の側面から案内流路９９に流入し、案内流路９９の下方に流れ出る。さらに、案内流路９９を出た水流は、分流路６５を下方に流れ出ることにより、効果的に主流を乱すことができる。一実施形態では、図４および図５に示す空気吸込渦抑制板６１に代えて、図２および図３に示す空気吸込渦抑制板６１を設けてもよい。
【0088】
図４４は、本発明の水中渦防止装置４０の他の実施形態を示す断面図であり、図４５は、図４４に示す水中渦防止装置４０を下から見た図である。特に説明しない本実施形態に関する構成は、図８および図９を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図４４および図４５に示すように、本実施形態に係る水中渦防止装置４０は、３つの水中渦抑制板４９を備えている。本実施形態では、３つの水中渦抑制板４９が、水中軸受ケース４２の周りに１２０°の角度で等間隔に配列されている。３つの水中渦抑制板４９のうちの１つは吸込水槽１内の水の流れ方向に関して水中軸受ケース４２の上流側に配置されており、水の流れ方向と平行に配置されている。他の２つの水中渦抑制板４９は、水中軸受ケース４２の下流側に配置されている。
【0089】
一実施形態では、図４６および図４７に示すように、２つの水中渦抑制板４９を水中軸受ケース４２の上流側に配置し、他の１つの水中渦抑制板４９を水中軸受ケース４２の下流側に配置してもよい。図４６は２つの水中渦抑制板４９を上流側に配置したときの水中渦防止装置４０を示す断面図であり、図４７は、図４６に示す水中渦防止装置４０を下から見た図である。下流側に配置されている水中渦抑制板４９は、水の流れ方向と平行に配置されている。
【0090】
図８、図９、図４４乃至図４７を参照して説明した水中渦抑制板４９は、平板状の部材であるが、本発明はこの形状に限定されない。例えば、水中渦抑制板４９は波形状としてもよいし、水中渦抑制板４９に複数の貫通孔を設けてもよい。さらに一実施形態では、水中渦抑制板４９の下側縁部の形状は直線でなくてもよい。例えば、図１６（ａ）乃至図１６（ｃ）に示すような、波形（図１６（ａ））、凹凸形（図１６（ｂ））、山形（図１６（ｃ））としてもよい。さらに一実施形態では、水中渦抑制板４９の下側縁部は水平方向に対して傾斜していてもよい。
【0091】
一実施形態では、複数の水中渦抑制板４９のうちの少なくとも１つは、吸込水槽１内の水の流れ方向に垂直な方向に対して、０°〜９０°の範囲内の角度で配置される。さらに一実施形態では、５つ以上の水中渦抑制板４９を設けてもよい。水中軸受４１の位置を固定する観点からは、３つ以上の水中渦抑制板４９を設けることが好ましい。さらに一実施形態では、水中渦抑制板４９は、取り外し可能な構造としてもよい。例えば、吸込ベルマウス２２および水中軸受ケース４２に、水中渦抑制板４９を取り付けるための台座を設け、水中渦抑制板４９と、上述の台座とをボルト等で固定する構造としてもよい。
【0092】
図４８は、本発明の水中渦防止装置４０のさらに他の実施形態を示す断面図であり、図４９は、図４８に示す水中渦防止装置４０を下から見た図である。特に説明しない本実施形態に関する構成は、図８および図９を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図４８および図４９に示すように、本実施形態に係る水中渦防止装置４０は、複数の水中渦抑制板４９と、内側ベルマウス５０とを備えている。内側ベルマウス５０は、吸込ベルマウス２２と略相似形状を有し、吸込ベルマウス２２の内周面に沿った形状の外周面を有している。内側ベルマウス５０は、吸込ベルマウス２２の内側に配置され、吸込ベルマウス２２と同心状に配置されている。水中渦抑制板４９の一端は、内側ベルマウス５０の外周面に固定されている。
【0093】
本実施形態によれば、吸込水槽１内の水が吸込ベルマウス２２から吸い込まれるとき、吸込ベルマウス２２から吸い込まれる水流を、内側ベルマウス５０の内側を通過する水流と、内側ベルマウス５０の外側を通過する水流とに分流することができる。その結果、吸込ベルマウス２２と吸込水槽１の底面との間に発生する旋回流を抑制することができる。一実施形態では、図４８および図４９を参照して説明した水中渦防止装置４０は、図４４乃至図４７を参照して説明した水中渦抑制板４９を備えていてもよい。
【0094】
図５０および図５１に示すように、一実施形態では、内側ベルマウス５０に代えて、下方に開口するコーン部材５５を設けてもよい。図５０は、水中軸受ケース４２に固定されたコーン部材５５を有する水中渦防止装置４０を示す断面図であり、図５１は、図５０に示す水中渦防止装置４０を下から見た図である。コーン部材５５は、円錐台形状を有しており、その内側に下方に開口する窪み部５３を有している。コーン部材５５の上端は水中軸受ケース４２の外周面に固定されており、水中軸受ケース４２から下方に広がっている。吸込ベルマウス２２とコーン部材５５との間に環状の吸込み流路が形成される。
【0095】
本実施形態によれば、図５０の矢印で示すように、窪み部５３内に流入した水流は、コーン部材５５の内面に沿って窪み部５３から外側に流出する。この水流は、吸込ベルマウス２２の吸込口２２ａの近傍で水中渦が成長することを防止することができる。一実施形態では、図５０および図５１を参照して説明した水中渦防止装置４０は、図４４乃至図４７を参照して説明した水中渦抑制板４９を備えていてもよい。
【0096】
上述した複数の実施形態は適宜組み合わせることができる。例えば、図１２乃至図４３を参照して説明した各実施形態は、図８および図９を参照して説明した実施形態、または図４４乃至図５１を参照して説明した実施形態と組み合わせることが可能である。
【0097】
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。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に解釈されるものである。
【符号の説明】
【0098】
１ 吸込水槽２ ポンプ据付床
５ 開口
７ カルマン渦
２０ ポンプ
２１ インペラケーシング
２１ｂ フランジ
２２ 吸込ベルマウス
２２ａ 吸込口
２２ｂ フランジ
２４ 吐出ボウル
２４ａ フランジ
２４ｂ フランジ
２５ 内側ボウル
２７ ポンプケーシング
２８ 揚水管
２８ａ フランジ
３０ 吐出曲管
３１ 羽根車
３２ 主軸
３３ 吊り下げ管
３５ ポンプベース
３７ ガイドベーン
４０ 水中渦防止装置
４１ 水中軸受
４２ 水中軸受ケース
４２ａ 蓋
４５ 外軸受
４９ 水中渦抑制板
５０ 内側ベルマウス
５３ 窪み部
５５ コーン部材
６０ 空気吸込渦防止装置
６１ 空気吸込渦抑制板
６１ａ 下端
６２ リブ
６５ 分流路
６７ 固定板
６８ 渦抑制ポール
６９ ハーフパイプ
７２ 傾斜板
７３ 貫通孔
７５ 空気吸込渦抑制板
７７ 張り出し板
７９ 空気吸込渦抑制板
８０ 空気吸込渦抑制板
８０ａ 開口部
８１ 空気吸込渦抑制板
８１ａ 開口部
８２ ブラケット
８４ 平板
８５ 攪乱板
８５ａ 開口部
８７ 環状傾斜板
９０ 半円筒体
９１ リブ
９１ａ 開口部
９２ 分流路
９４ 水平板
９５ 案内板
９７ リブ
９７ａ 開口部
９９ 案内流路