(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】
(24)【登録日】2022-10-12
(45)【発行日】2022-10-20
(54)【発明の名称】異物除去装置を備えたポンプ
(51)【国際特許分類】
F04D 29/70 20060101AFI20221013BHJP
【ＦＩ】
F04D29/70 G
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2019058460
(22)【出願日】2019-03-26
(65)【公開番号】P2020159261
(43)【公開日】2020-10-01
【審査請求日】2021-09-09
(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
(74)【代理人】
【識別番号】100174089
【弁理士】
【氏名又は名称】郷戸 学
(74)【代理人】
【識別番号】100186749
【弁理士】
【氏名又は名称】金沢 充博
(72)【発明者】
【氏名】内田 義弘
(72)【発明者】
【氏名】江藤 文宣
(72)【発明者】
【氏名】千葉 真
(72)【発明者】
【氏名】越智 雅規
(72)【発明者】
【氏名】中塩 雄二
(72)【発明者】
【氏名】清水 修
【審査官】岸 智章
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－１５８１３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－２３３８００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－０７７９８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６３－２８３７１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－２１７２１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２４９１２０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０４Ｄ ２９／７０
Ｆ０４Ｄ ２９／６６
Ｆ０４Ｄ １３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
吸込水槽内の液体を汲み上げるポンプにおいて、主軸と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記主軸および前記羽根車が配置された流路構造体と、
前記流路構造体の外側に配置されたポンプ運転補助装置と、
前記ポンプ運転補助装置に対して回転可能に構成された異物除去装置とを備え、
前記ポンプ運転補助装置は、
前記流路構造体の外周面との間に隙間が存在した状態で、前記流路構造体に固定された縦棒と、
前記縦棒を前記流路構造体に連結する縦棒用ブラケットとを備え、
前記縦棒は、前記液体の流れ方向に関して前記主軸の下流側に配置されており、
前記異物除去装置は、水平方向に延びる前記縦棒用ブラケットに回転可能に取り付けられている、ポンプ。
【請求項2】
吸込水槽内の液体を汲み上げるポンプにおいて、
主軸と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記主軸および前記羽根車が配置された流路構造体と、
前記流路構造体の外側に配置されたポンプ運転補助装置と、
前記ポンプ運転補助装置に対して回転可能に構成された異物除去装置とを備え、
前記流路構造体は、内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングを備え、
前記ポンプ運転補助装置は、
前記ポンプケーシングの外周面との間に隙間が存在した状態で、前記ポンプケーシングに固定された半円筒体と、
前記半円筒体を前記ポンプケーシングに連結する半円筒体用ブラケットとを備え、
前記半円筒体は、前記液体の流れ方向に関して前記主軸の下流側に配置されており、
前記半円筒体は、前記主軸と平行に延びる内周面を有しており、
前記異物除去装置は、前記半円筒体用ブラケットに取り付けられており、
前記異物除去装置は、前記半円筒体用ブラケットを囲むように配置されている、ポンプ。
【請求項3】
吸込水槽内の液体を汲み上げるポンプにおいて、
主軸と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記主軸および前記羽根車が配置された流路構造体と、
前記流路構造体の外側に配置されたポンプ運転補助装置と、
前記ポンプ運転補助装置に対して回転可能に構成された異物除去装置とを備え、
前記流路構造体は、内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングを備え、
前記ポンプ運転補助装置は、
前記ポンプケーシングの外周面との間に隙間が存在した状態で、前記ポンプケーシングに固定された半円筒体と、
前記半円筒体を前記ポンプケーシングに連結する半円筒体用ブラケットと、
前記ポンプケーシングの外周面との間に隙間が存在した状態で、前記ポンプケーシングに固定された円弧部材と、
前記円弧部材を前記ポンプケーシングに連結する円弧部材用ブラケットとを備え、
前記半円筒体は、前記液体の流れ方向に関して前記主軸の下流側に配置されており、
前記半円筒体は、前記主軸と平行に延びる内周面を有しており、
前記円弧部材は、前記ポンプケーシングの外周面の周方向に沿って湾曲しており、
前記円弧部材は、前記半円筒体の上方に配置されており、
前記異物除去装置は、前記半円筒体用ブラケット、前記円弧部材用ブラケット、および前記円弧部材のうちの少なくとも１つに取り付けられており、
前記異物除去装置は、前記半円筒体用ブラケット、前記円弧部材用ブラケット、および前記円弧部材のうちの少なくとも１つを囲むように配置されている、ポンプ。
【請求項4】
吸込水槽内の液体を汲み上げるポンプにおいて、
主軸と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記主軸および前記羽根車が配置された流路構造体と、
前記流路構造体の外側に配置されたポンプ運転補助装置と、
前記ポンプ運転補助装置に対して回転可能に構成された異物除去装置とを備え、
前記流路構造体は、内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングを備え、
前記ポンプ運転補助装置は、前記羽根車の下方で前記ポンプケーシングの内部に連通する空気流入管を備え、
前記異物除去装置は、前記空気流入管の、前記ポンプケーシングから横に延びる第１流入管に取り付けられており、
前記異物除去装置は、前記第１流入管を囲むように配置されている、ポンプ。
【請求項5】
吸込水槽内の液体を汲み上げるポンプにおいて、
主軸と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記主軸および前記羽根車が配置された流路構造体と、
前記流路構造体の外側に配置されたポンプ運転補助装置と、
前記ポンプ運転補助装置に対して回転可能に構成された異物除去装置とを備え、
前記流路構造体は、内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングを備え、
前記ポンプ運転補助装置は、
前記羽根車の下方で前記ポンプケーシングの内部に連通する空気流入管と、
前記空気流入管を前記流路構造体に連結する空気流入管用ブラケットとを備え、
前記異物除去装置は、水平方向に延びる前記空気流入管用ブラケットに取り付けられており、
前記異物除去装置は、前記空気流入管用ブラケットを囲むように配置されている、ポンプ。
【請求項6】
吸込水槽内の液体を汲み上げるポンプにおいて、
主軸と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記主軸および前記羽根車が配置された流路構造体と、
前記流路構造体の外側に配置されたポンプ運転補助装置と、
前記ポンプ運転補助装置に対して回転可能に構成された異物除去装置とを備え、
前記流路構造体は、内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングを備え、
前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込口を有する吸込ベルマウスを備え、
前記ポンプ運転補助装置は、前記吸込ベルマウスから下方に向かって突出した水中渦抑制板を備え、
前記水中渦抑制板は、横スリットと、前記横スリット内に配置された横棒を備え、
前記異物除去装置は、前記横棒に取り付けられており、
前記異物除去装置は、前記横棒を囲むように配置されている、ポンプ。
【請求項7】
前記異物除去装置は、前記ポンプ運転補助装置の一部に回転可能に取り付けられた筒体を備えている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のポンプ。
【請求項8】
前記異物除去装置は、前記筒体の外周面に固定された複数の突起をさらに備えている、請求項７に記載のポンプ。
【請求項9】
前記筒体は、その軸心を中心に回転可能であり、前記複数の突起は、前記軸心に沿って千鳥配列されている、請求項８に記載のポンプ。
【請求項10】
前記筒体の外周面は、丸みのある頂点を有する多角形状の断面を有している、請求項７に記載のポンプ。
【請求項11】
前記筒体の外周面は、楕円形の断面を有している、請求項７に記載のポンプ。
【請求項12】
前記異物除去装置は、前記ポンプ運転補助装置の一部に連結された支持棒と、前記支持棒に接続されたアーチ部材とを備え、
前記アーチ状部材は、前記支持棒を中心に回転可能に構成されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のポンプ。
【請求項13】
前記異物除去装置は、前記縦棒用ブラケットおよび前記縦棒に取り付けられている、請求項１に記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、吸込水槽内の水を揚水する用途に使用されるポンプに関し、特に異物除去装置を備えたポンプに関する。
【背景技術】
【0002】
河川の水などを排水するポンプ設備が設置される河川排水機場は、内水河川と本川との合流点に設置されることが多く、その結果、内水河川中のゴミ等の異物が排水機場に流入することがある。同様に、下水雨水排水機場は、雨水幹線など排水路の末端に設置されるため、排水路内の異物が排水機場に流入することがある。一般に、このような異物によってポンプ運転に支障を来さないよう、除塵設備としてのスクリーンがポンプの上流側に設置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００２－１５５８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、一部の異物はスクリーンを通り抜けてポンプまで到達することがある。ポンプ設備の吸込水槽内に発生する有害な空気吸込渦や水中渦を抑制するための渦抑制装置が吸込水槽内に設置されている場合、スクリーンを通り抜けた異物が渦抑制装置に絡みつくことがある。これにより、渦抑制効果が十分に得られず、ポンプの排水性能を低下させ、ポンプ運転を不安定にするおそれがある。
【0005】
また、先行待機型ポンプにおいても、吸込水槽内に設けられた空気流入管にスクリーンを通り抜けた異物が絡みつき、円滑な液体の流れを阻害し、ポンプの排水性能を低下させるおそれがある。
【0006】
また、渦抑制装置や空気流入管は吸込水槽内に設置されているため、異物を取り除くための清掃が困難であり、維持管理性にも問題があった。
【0007】
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、ポンプ運転補助装置への異物の絡みつきを防止することによって、安定したポンプ運転を可能にし、維持管理性を向上させることができる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】
【0008】
一態様では、吸込水槽内の液体を汲み上げるポンプにおいて、主軸と、前記主軸に固定された羽根車と、内部に前記主軸および前記羽根車が配置された流路構造体と、前記流路構造体の外側に配置されたポンプ運転補助装置と、前記ポンプ運転補助装置に対して回転可能に構成された異物除去装置とを備え、前記流路構造体は、内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングを備え、前記異物除去装置は、前記ポンプ運転補助装置の一部を囲むように配置されている、ポンプが提供される。
【0009】
一態様では、前記異物除去装置は、前記ポンプ運転補助装置の一部に回転可能に取り付けられた筒体を備えている。
一態様では、前記異物除去装置は、前記筒体の外周面に固定された複数の突起をさらに備えている。
一態様では、前記筒体は、その軸心を中心に回転可能であり、前記複数の突起は、前記軸心に沿って千鳥配列されている。
一態様では、前記筒体の外周面は、丸みのある頂点を有する多角形状の断面を有している。
一態様では、前記筒体の外周面は、楕円形の断面を有している。
一態様では、前記異物除去装置は、前記ポンプ運転補助装置の一部に連結された支持棒と、前記支持棒に接続されたアーチ部材とを備え、前記アーチ状部材は、前記支持棒を中心に回転可能に構成されている。
一態様では、前記ポンプ運転補助装置は、前記流路構造体の外周面との間に隙間が存在した状態で、前記流路構造体に固定された縦棒と、前記縦棒を前記流路構造体に連結する縦棒用ブラケットとを備え、前記縦棒は、前記液体の流れ方向に関して前記主軸の下流側に配置されており、前記異物除去装置は、前記縦棒用ブラケットおよび前記縦棒のうちの少なくとも１つに取り付けられている。
一態様では、前記ポンプ運転補助装置は、前記ポンプケーシングの外周面との間に隙間が存在した状態で、前記ポンプケーシングに固定された半円筒体と、前記半円筒体を前記ポンプケーシングに連結する半円筒体用ブラケットとを備え、前記半円筒体は、前記液体の流れ方向に関して前記主軸の下流側に配置されており、前記半円筒体は、前記主軸と平行に延びる内周面を有しており、前記異物除去装置は、前記半円筒体用ブラケットに取り付けられている。
一態様では、前記ポンプ運転補助装置は、前記ポンプケーシングの外周面との間に隙間が存在した状態で、前記ポンプケーシングに固定された半円筒体と、前記半円筒体を前記ポンプケーシングに連結する半円筒体用ブラケットと、前記ポンプケーシングの外周面との間に隙間が存在した状態で、前記ポンプケーシングに固定された円弧部材と、前記円弧部材を前記ポンプケーシングに連結する円弧部材用ブラケットとを備え、前記半円筒体は、前記液体の流れ方向に関して前記主軸の下流側に配置されており、前記半円筒体は、前記主軸と平行に延びる内周面を有しており、前記円弧部材は、前記ポンプケーシングの外周面の周方向に沿って湾曲しており、前記円弧部材は、前記半円筒体の上方に配置されており、前記異物除去装置は、前記半円筒体用ブラケット、前記円弧部材用ブラケット、および前記円弧部材のうちの少なくとも１つに取り付けられている。
一態様では、前記ポンプ運転補助装置は、前記羽根車の下方で前記ポンプケーシングの内部に連通する空気流入管を備え、前記異物除去装置は、前記空気流入管に取り付けられている。
一態様では、前記ポンプ運転補助装置は、前記羽根車の下方で前記ポンプケーシングの内部に連通する空気流入管と、前記空気流入管を前記流路構造体に連結する空気流入管用ブラケットとを備え、前記異物除去装置は、前記空気流入管用ブラケットおよび空気流入管のうちの少なくとも１つに取り付けられている。
一態様では、前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込口を有する吸込ベルマウスを備え、前記ポンプ運転補助装置は、前記吸込ベルマウスから下方に向かって突出した水中渦抑制板を備え、前記異物除去装置は、前記水中渦抑制板に取り付けられている。
一態様では、前記異物除去装置は、前記筒体の外周面に固定された複数の突起をさらに備えている。
一態様では、前記筒体は、その軸心を中心に回転可能であり、前記複数の突起は、前記軸心に沿って千鳥配列されている。
一態様では、前記筒体の外周面は、丸みのある頂点を有する多角形状の断面を有している。
一態様では、前記筒体の外周面は、楕円形の断面を有している。
一態様では、前記異物除去装置は、前記ポンプ運転補助装置の一部に連結された支持棒と、前記支持棒に接続されたアーチ部材とを備え、前記アーチ状部材は、前記支持棒を中心に回転可能に構成されている。
一態様では、前記ポンプ運転補助装置は、前記流路構造体の外周面との間に隙間が存在した状態で、前記流路構造体に固定された縦棒と、前記縦棒を前記流路構造体に連結する縦棒用ブラケットとを備え、前記縦棒は、前記液体の流れ方向に関して前記主軸の下流側に配置されており、前記異物除去装置は、前記縦棒用ブラケットおよび前記縦棒のうちの少なくとも１つに取り付けられている。
一態様では、前記ポンプ運転補助装置は、前記ポンプケーシングの外周面との間に隙間が存在した状態で、前記ポンプケーシングに固定された半円筒体と、前記半円筒体を前記ポンプケーシングに連結する半円筒体用ブラケットとを備え、前記半円筒体は、前記液体の流れ方向に関して前記主軸の下流側に配置されており、前記半円筒体は、前記主軸と平行に延びる内周面を有しており、前記異物除去装置は、前記半円筒体用ブラケットに取り付けられている。
一態様では、前記ポンプ運転補助装置は、前記ポンプケーシングの外周面との間に隙間が存在した状態で、前記ポンプケーシングに固定された半円筒体と、前記半円筒体を前記ポンプケーシングに連結する半円筒体用ブラケットと、前記ポンプケーシングの外周面との間に隙間が存在した状態で、前記ポンプケーシングに固定された円弧部材と、前記円弧部材を前記ポンプケーシングに連結する円弧部材用ブラケットとを備え、前記半円筒体は、前記液体の流れ方向に関して前記主軸の下流側に配置されており、前記半円筒体は、前記主軸と平行に延びる内周面を有しており、前記円弧部材は、前記ポンプケーシングの外周面の周方向に沿って湾曲しており、前記円弧部材は、前記半円筒体の上方に配置されており、前記異物除去装置は、前記半円筒体用ブラケット、前記円弧部材用ブラケット、および前記円弧部材のうちの少なくとも１つに取り付けられている。
一態様では、前記ポンプ運転補助装置は、前記羽根車の下方で前記ポンプケーシングの内部に連通する空気流入管を備え、前記異物除去装置は、前記空気流入管に取り付けられている。
一態様では、前記ポンプ運転補助装置は、前記羽根車の下方で前記ポンプケーシングの内部に連通する空気流入管と、前記空気流入管を前記流路構造体に連結する空気流入管用ブラケットとを備え、前記異物除去装置は、前記空気流入管用ブラケットおよび空気流入管のうちの少なくとも１つに取り付けられている。
一態様では、前記ポンプケーシングは、下方に開口した吸込口を有する吸込ベルマウスを備え、前記ポンプ運転補助装置は、前記吸込ベルマウスから下方に向かって突出した水中渦抑制板を備え、前記異物除去装置は、前記水中渦抑制板に取り付けられている。
【発明の効果】
【0010】
異物除去装置は、渦抑制装置や空気流入管等のポンプ運転補助装置に対して回転可能に構成されているため、異物除去装置が回転することにより、異物除去装置に付着した異物を除去することができる。結果として、ポンプ運転補助装置への異物の絡みつきを防止し、安定したポンプ運転を可能とすることができる。また、異物を取り除くための清掃に対する負担を軽減させ、維持管理性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】異物除去装置を備えたポンプの一実施形態を示す模式図である。
【図2】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3】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5】ポンプ運転補助装置を示す側面図である。
【図7】ポンプケーシングまたは揚水管によって分流された液体の流れを示す図である。
【図8】カルマン渦から吸込口へ向かう流れを示す図である。
【図10】複数の異物除去装置の１つを示す模式図である。
【図13】異物除去装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図14】異物除去装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図15】異物除去装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図16】異物除去装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図20】ポンプの他の実施形態を示す側面図である。
【図22】ポンプのさらに他の実施形態を示す上面図である。
【図23】ポンプのさらに他の実施形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
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。図１は、異物除去装置を備えたポンプの一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、ポンプ２０は、鉛直方向に延びる主軸３２と、主軸３２に固定された羽根車３１と、内部に主軸３２および羽根車３１が配置された流路構造体５３とを備えている。
【0013】
流路構造体５３は、内部に羽根車３１を収容するポンプケーシング２７と、ポンプケーシング２７の上端に接続された揚水管２８と、揚水管２８の上端に接続された吊り下げ管３３と、吊り下げ管３３の上端に接続された吐出し曲管３０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、吐出しボウル２４とを備えている。吐出しボウル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、下方に開口した吸込口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。羽根車３１は、インペラケーシング２１および吐出しボウル２４内に収容されている。
【0014】
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に形成されたポンプ開口５を通して下方に延びている。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、吐出し曲管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、ポンプケーシング２７内に位置している。
【0015】
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、吐出し曲管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、吐出しボウル２４内に収容され、主軸３２の下部を支持している。吐出しボウル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によって吐出しボウル２４に連結されている。水中軸受４１は、支持部材４１ａを介して内側ボウル２５の内周面に固定されている。
【0016】
主軸３２は吐出し曲管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。複数のガイドベーン３７は、羽根車３１の上方（吐出側）に配置されている。吐出しボウル２４の内周面と内側ボウル２５の外周面との間には液体の流路が形成されている。羽根車３１が回転すると、吸込水槽１内の液体（例えば水）が吸込ベルマウス２２の吸込口２２ａから吸い込まれる。液体は、羽根車３１の回転により、吐出しボウル２４、揚水管２８、吊り下げ管３３、吐出し曲管３０を通って図示しない吐出配管に移送される。このように、吸込水槽１内の液体がポンプ２０によって汲み上げられる。
【0017】
吸込水槽１の水位（吸込水槽１内の液体の液面の高さ）の低下に伴い、吸込水槽１内の液体の自由表面に渦が発生することがある。その渦がポンプ２０に引き込まれると、空気吸込渦となり、ポンプ２０内部に空気が侵入することとなる。特に、水面（液面）から吸込口２２ａまで連続的に延びる連続渦は、ポンプ２０の異常振動を引き起こす有害な空気吸込渦である。このような有害な空気吸込渦が発生すると、ポンプ２０が故障するおそれがある。また、ポンプ２０の揚水能力の向上に伴い、吸込水槽１の液体の流速が高くなり、結果として吸込水槽１の底面から水中渦が発生し易くなる。そこで、本実施形態のポンプ２０は、渦抑制装置としてのポンプ運転補助装置５１をさらに備えている。
【0018】
ポンプ運転補助装置５１は、流路構造体５３の外側に配置されている。そのため、ポンプ２０は、ポンプ運転補助装置５１への吸込水槽１内のゴミ等の異物の絡みつきを防止するための複数の異物除去装置５５をさらに備えている。複数の異物除去装置５５は、ポンプ運転補助装置５１の一部に取り付けられている。
【0019】
ポンプ運転補助装置５１は、空気吸込渦の発生を抑制する第１の空気吸込渦抑制装置としての複数の縦棒６１および複数の縦リブ６２と、複数の縦棒６１を流路構造体５３に連結する複数の縦棒用ブラケット６５と、第２の空気吸込渦抑制装置としての半円筒体７１と、半円筒体７１をポンプケーシング２７に連結する複数の半円筒体用ブラケット７５と、水中渦を抑制する水中渦抑制装置としての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。図１では、複数の縦棒６１、複数の縦リブ６２、および複数の半円筒体用ブラケット７５のうちのそれぞれ１つずつが図示されている。
【0020】
より具体的には、複数の縦棒６１、複数の縦リブ６２、および半円筒体７１は、ポンプケーシング２７の外側に配置されている。主軸３２の軸方向から見たときに、複数の縦棒６１、複数の縦リブ６２、および半円筒体７１は、ポンプ開口５の内側に位置している。したがって、ポンプ２０のメンテナンスまたは修理を行うときに、ポンプ２０の全体をポンプ開口５を通じて引き上げることができる。複数の縦棒６１、複数の縦リブ６２、および半円筒体７１は、吸込水槽１内の液体の流れ方向に関して主軸３２の下流側に配置されている。
【0021】
縦棒６１は、一般に円形の断面形状を有し、主軸３２の軸方向に延びている。各縦棒６１は、流路構造体５３の外周面との間に隙間が存在した状態で流路構造体５３に固定されている。より具体的には、各縦棒６１は、複数の縦棒用ブラケット６５によってポンプケーシング２７の外周面に連結されている。一実施形態では、縦棒６１は、揚水管２８や吊り下げ管３３に固定されてもよい。
【0022】
各縦棒６１は全体として主軸３２に沿って延びている。同様に、各縦リブ６２は全体として主軸３２に沿って延びている。縦棒６１および縦リブ６２は、全体として鉛直方向に延びている。本実施形態では、縦棒６１は、主軸３２と平行に延びる直線形状を有しているが、縦棒６１の形状はこの実施形態に限定されない。一実施形態では、縦棒６１の一部が湾曲していてもよい。
【0023】
縦リブ６２は、流路構造体５３の外周面に固定されている。本実施形態では、縦リブ６２は、ポンプケーシング２７の外周面に沿って湾曲した形状を有し、主軸３２の軸方向に延びている。より具体的には、縦リブ６２は、ポンプケーシング２７の外周面に固定されており、ポンプケーシング２７の外周面からポンプケーシング２７の径方向外側に突出している。一実施形態では、縦リブ６２の上部は、揚水管２８の外周面に固定されてもよい。さらに一実施形態では、縦リブ６２は、ポンプケーシング２７および／または揚水管２８と一体に形成されてもよい。
【0024】
第２の空気吸込渦抑制装置としての半円筒体７１は、縦棒６１と縦リブ６２の下方に配置されている。半円筒体７１は、ポンプケーシング２７の外周面との間に隙間が存在した状態で、ポンプケーシング２７に固定されている。より具体的には、半円筒体７１は、複数のブラケット７５によって吸込ベルマウス２２に固定されている。一実施形態では、半円筒体７１は吐出しボウル２４に固定されてもよい。半円筒体７１は、主軸３２と平行に延びる内周面７１ａを有している。
【0025】
図２に示すように、空気吸込渦は、自由表面を形成する液体の流れが揚水管２８または吐出しボウル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または吐出しボウル２４の下流側に発生する。また、カルマン渦７は、液体の流れによって下流側に流される。したがって、縦棒６１、縦リブ６２、および半円筒体７１は、主軸３２の下流側に配置される。
【0026】
図３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４は、図３に示すポンプ２０と吸込水槽１を上から見た図である。図３に示すように、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、吸込ベルマウス２２の下端（すなわちポンプケーシング２７の下端）から吸込水槽１の底面までの距離は、一般に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２０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。ポンプ開口５の直径は、ポンプ口径ｄによって概ね決まる値であるが、一実施形態では１．６ｄ～２．１ｄの範囲内である。図４に示すように、吸込水槽１の水路幅は３．０ｄ程度である。これらの寸法で設計した場合、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。
【0027】
上述のように、吸込水槽１の水位（吸込水槽１内の液体の液面の高さ）の低下に伴い、吸込水槽１内の液体の自由表面にカルマン渦７（図２参照）が発生することがある。カルマン渦７の発生を抑制するためには、縦棒６１の上端は、カルマン渦７が発生するときの吸込水槽１の水位よりも上に位置する必要がある。吸込水槽１の水路幅が３．０ｄ程度かつポンプ２０の中心（主軸３２の軸心Ｏ）から吸込水槽１の後壁までの距離が１．５ｄ以下の場合等において、従来のポンプの最低水位は、一般に２.５ｄ以上の水位である。この従来のポンプの最低水位より高い水位では、一般にカルマン渦７は発生しないが、吸込水槽１の形状によってはカルマン渦７が発生する可能性がある。
【0028】
図３に示す各寸法の例に従えば、本実施形態のポンプ２０は従来のポンプの最低水位より低い水位でも運転するため、縦棒６１の上端は、従来のポンプの最低水位以下の位置となる。これは、ポンプ２０の運転開始後に吸込水槽１の水位が低下したときにカルマン渦７の発生を抑制するためである。図３によれば、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、０．７５ｄ～１．０ｄの範囲内であるため、縦棒６１の上端は、吸込ベルマウス２２の下端から０．８ｄ以上、かつ運転開始水位以下の範囲内に位置する。図３に示す各寸法の例に従えば、縦棒６１の上端は、吸込ベルマウス２２の下端から０．８ｄ～１．７５ｄの範囲内に位置している。縦棒６１の下端は、羽根車３１の上端よりも下方に位置している。
【0029】
図５は、ポンプ運転補助装置５１を示す側面図であり、図６は、図５のＡ－Ａ線断面図である。図５では、複数の水中渦抑制板４９の図示は省略されている。本実施形態では、２つの縦棒６１と、２つの縦リブ６２が設けられているが、縦棒６１および縦リブ６２の数は本実施形態に限定されない。
【0030】
図６に示すように、２つの縦棒６１は、２つの縦リブ６２にそれぞれ隣接して配置されている。各縦棒６１は、隣接する縦リブ６２よりも主軸３２の軸心Ｏから離れた位置にある。すなわち、主軸３２の軸心Ｏと縦棒６１との距離は、主軸３２の軸心Ｏと縦リブ６２との距離よりも長い。縦棒６１と同様に、縦リブ６２の上端は、カルマン渦７が発生するときの吸込水槽１の水位よりも上に位置する必要がある。図５に示す実施形態では、縦リブ６２は、縦棒６１よりも短いが、一実施形態では、縦リブ６２は、縦棒６１と同じ長さでもよく、または縦棒６１より長くてもよい。
【0031】
図６に示すように、２つの縦棒６１は、吸込水槽１（図１参照）内の液体の流れ方向に関して主軸３２の下流側に位置しており、主軸３２の軸心Ｏを通る液体の流れ方向と平行な直線ＲＬに関して対称に配置されている。同様に、２つの縦リブ６２は、液体の流れ方向に関して主軸３２の下流側に位置しており、主軸３２の軸心Ｏを通る液体の流れ方向と平行な直線ＲＬに関して対称に配置されている。本実施形態では、２つの縦棒６１および２つの縦リブ６２は、ポンプケーシング２７の外周面上の液体の流れの剥離点よりも下流側に配置されている。
【0032】
吸込水槽１の水位が高いときは、吸込水槽１内の液体の流速は低く、吸込水槽１の水位が低くなると、吸込水槽１内の液体の流速が高くなる。カルマン渦７（図２参照）の発生個所は、吸込水槽１の水位、および吸込水槽１内の液体を汲み上げる時の吸込水槽１内の液体の流速によって変化する。カルマン渦７は、吸込水槽１内の液体の流速が低いとき、ポンプケーシング２７または揚水管２８の外周面付近に発生し易い。
【0033】
図７は、ポンプケーシング２７または揚水管２８によって分流された液体の流れを示す図である。図７では、複数の異物除去装置５５の図示は省略されている。図７の矢印に示すように、ポンプケーシング２７または揚水管２８によって分流されたポンプケーシング２７または揚水管２８の外周面付近の液体は、縦リブ６２に衝突することによってその流れを乱される。結果として、縦リブ６２は、ポンプケーシング２７または揚水管２８の外周面付近におけるカルマン渦７の発生を抑制することができる。
【0034】
縦リブ６２は、吸込水槽１の水位が高いとき（吸込水槽１内の液体の流速が低いとき）に、空気吸込渦の発生を効果的に抑制することができる。一例として、縦リブ６２は、その高さ（ポンプケーシング２７の径方向の長さ）が０．１ｄ程度であり、かつその幅（ポンプケーシング２７の周方向の長さ）が０．１ｄ程度であるとき、カルマン渦７の発生を効果的に抑制できる。
【0035】
縦リブ６２に衝突してその流れを乱された液体は、ポンプケーシング２７の外側に流され、ポンプケーシング２７から離れた位置にカルマン渦７を発生させることがある。また、吸込水槽１の水位が比較的低いとき（吸込水槽１内の液体の流速が高いとき）、ポンプケーシング２７から離れた位置にカルマン渦７が発生し易いことが知られている。そこで、このようなカルマン渦７の発生を抑制するために、本実施形態では、縦棒６１は、縦リブ６２よりも半径方向において外側に配置されている。図７の矢印に示すように、縦リブ６２に衝突してポンプケーシング２７の外側に流された液体や、ポンプケーシング２７または揚水管２８によって分流された液体の一部は、縦棒６１に衝突し、縦棒６１と縦リブ６２の間を流れ、あるいは縦棒６１の周りを流れるため、その流れが乱される。結果として、縦棒６１は、ポンプケーシング２７から離れた位置におけるカルマン渦７の発生を抑制することができる。
【0036】
縦棒６１は、縦リブ６２が空気吸込渦の発生を抑制することができる吸込水槽１の水位範囲から吸込水槽１の水位がさらに低下したとき（すなわち、吸込水槽１内の液体の流速が高いとき）に、空気吸込渦の発生を効果的に抑制することができる。また、縦リブ６２に衝突してポンプケーシング２７の外側に流された水によって発生するカルマン渦７は、縦リブ６２よりも下流側に発生する。そのため、縦棒６１は、主軸３２の軸心Ｏと縦リブ６２とを結ぶ線の延長線よりも下流側（図６参照）に配置されている。一実施形態では、縦棒６１は、上記延長線上に配置されてもよい。
【0037】
図６に示すように、主軸３２の軸心Ｏと２つの縦リブ６２とを結ぶ２つの線がなす角度θ０は、主軸３２の軸心Ｏと２つの縦棒６１とを結ぶ２つの線がなす角度θ１よりも大きいか、あるいは等しい（θ０≧θ１）。本実施形態では、角度θ０は、角度θ１よりも大きい。θ０およびθ１の値が３０°～１２０°程度のとき、縦リブ６２と縦棒６１との組み合わせは、カルマン渦７の発生を効果的に抑制できる。
【0038】
一実施形態では、縦棒６１の断面形状は、四角形、Ｌ字型などの多角形であってもよい。上述した各実施形態の縦リブ６２は四角形の断面形状を有しているが、縦リブ６２の断面形状はこの形状に限定されない。一実施形態では、縦リブ６２の断面形状は三角形または円形であってもよい。
【0039】
上述した各実施形態における第１の空気吸込渦抑制装置を構成する複数の縦棒６１と複数の縦リブ６２との組み合わせは、吸込水槽１の幅広い水位および幅広い流速において、カルマン渦７の発生を抑制し、空気吸込渦の発生を抑制することができる。
【0040】
図５および図６に示すように、半円筒体７１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が、半円筒体７１の構成は、この実施形態に限定されない。例えば、半円筒体７１は、その下端が吸込ベルマウス２２の下端よりも下に位置するように配置されてもよく、その下端が吸込ベルマウス２２の下端と同じ高さに位置するように配置されてもよい。
【0041】
カルマン渦７が発生すると、吸込水槽１内の液体を汲み上げる際に、カルマン渦７から吸込口２２ａへ向かう下向きの強い流れが発生し、空気吸込渦に発達する。図８は、カルマン渦７から吸込口２２ａへ向かう流れを示す図である。図８では、縦棒６１、縦棒用ブラケット６５、縦リブ６２、異物除去装置５５、および複数の水中渦抑制板４９の図示は省略されている。図８に示すように、カルマン渦７から吸込口２２ａへ向かう下向きの流れＦ１は、半円筒体７１によって内側の流れＦ２と外側の流れＦ３に分流される。内側の流れＦ２は、半円筒体７１と吸込ベルマウス２２の間に引き込まれる。半円筒体７１は、内側の流れＦ２が外側の流れＦ３よりも強くなる位置に配置されている。
【0042】
空気吸込渦に発達しうる下向きの強い流れＦ１は、半円筒体７１によって２つの流れＦ２，Ｆ３に分解される。さらに、半円筒体７１と吸込ベルマウス２２の間に引き込まれた内側の流れＦ２は、上流側から半円筒体７１と吸込ベルマウス２２との間の隙間に引き込まれた液体の流れＦ４などによって乱される。このようにして勢いを失った内側の流れＦ２は、吸込口２２ａから吸い込まれる際に、吸込ベルマウス２２の下端のエッジ部に衝突し、さらに乱される。
【0043】
このようにして、半円筒体７１は、カルマン渦７から空気吸込渦に発達する過程の下向きの強い流れを破壊することができる。結果として、半円筒体７１は、空気吸込渦の発生を抑制することができる。上述のように、半円筒体７１は、主軸３２と平行に延びる内周面７１ａを有している。このような内周面７１ａは、上流側から流れてくる水を、半円筒体７１と吸込ベルマウス２２との間の隙間に引き込む効果を助長する。一例として、半円筒体７１は、その高さ（主軸３２と平行な方向の長さ）が０．２ｄ～０．４ｄ程度のとき、空気吸込渦の発生を効果的に抑制できる。
【0044】
本実施形態では、図６に示すように、主軸３２の軸心Ｏと半円筒体７１の両側縁とを結ぶ２つの線がなす角度θ２は１８０°であるが、この角度θ２は１８０°に限定されず、１２０°～１８０°の範囲内で選択してもよい。図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、半円筒体７１は、その上端および下端から半径方向内側または半径方向外側に延びるフランジ７１ｂを有してもよい。図９（ａ）および図９（ｂ）では、異物除去装置５５の図示は省略されている。この場合も、半円筒体７１は、主軸３２と平行に延びる内周面７１ａを有している。
【0045】
図１０は、複数の異物除去装置５５の１つを示す模式図であり、図１１は、図１０のＢ－Ｂ線断面図である。図１０および図１１では、複数の縦棒用ブラケット６５に取り付けられた複数の異物除去装置５５の１つを示す。異物除去装置５５は、ポンプ運転補助装置５１の一部を囲むように配置されており、ポンプ運転補助装置５１に対して回転可能に構成されている。図１０および図１１に示す実施形態では、異物除去装置５５は、縦棒用ブラケット６５を囲むように配置されており、縦棒用ブラケット６５に対して図１１の矢印の方向に回転可能に構成されている。
【0046】
異物除去装置５５は、ポンプ運転補助装置５１の一部（図１０および図１１では、縦棒用ブラケット６５）に回転可能に取り付けられた筒体８０と、筒体８０の外周面に固定された複数の突起８１を備えている。本実施形態では、複数の突起８１は、筒体８０と一体に形成されている。一実施形態では、異物除去装置５５は、突起８１を備えていなくてもよい。
【0047】
本実施形態では、筒体８０の外周面は、円形の断面を有している。筒体８０は、筒体８０の軸心Ｐを中心に図１１矢印の方向に回転可能である。軸心Ｐは、ポンプ運転補助装置５１の一部（図１０および図１１では、縦棒用ブラケット６５）の断面の中心を通りかつ、ポンプ運転補助装置５１の一部（図１０および図１１では、縦棒用ブラケット６５）の長手方向に沿って延びる直線である。
【0048】
吸込水槽１内の液体を汲み上げる際の液体の流れによって、図１２（ａ）に示すように、吸込水槽１内のゴミ等の異物が異物除去装置５５に接触することがある。流された異物は異物除去装置５５に付着するが、異物除去装置５５が液体の流れや自重で回転することによって、付着した異物は異物除去装置５５から滑り落ちる（図１２（ｂ）参照）。異物除去装置５５は、複数の突起８１を備えていることにより、液体の流れによって回転し易くなっている。また、異物が突起８１に引っ掛かることによって異物除去装置５５の重量バランスが崩れて、異物除去装置５５が回転し易くなる。一例として、異物除去装置５５全体の断面の幅は、０．０５ｄ～０．１５ｄである。
【0049】
図１３乃至図１５は、異物除去装置５５の他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図１０乃至図１２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。一実施形態では、図１３に示すように、複数の突起８１は、筒体８０の軸心Ｐに沿って千鳥配列されていてもよい。さらに一実施形態では、図１４に示すように、筒体８０の外周面は、楕円形の断面を有していてもよく、図１５に示すように、筒体８０の外周面は、丸みのある頂点を有する多角形状の断面を有していてもよい。図１４および図１５に示す実施形態では、異物除去装置５５は、突起８１を備えていないが、一実施形態では、図１４および図１５に示す異物除去装置５５は突起８１を備えていてもよい。
【0050】
一例として、図１４を参照して説明した異物除去装置５５全体の断面の長手方向の幅は、０．１ｄ～０．２ｄであり、短手方向の幅は、０．０４ｄ～０．１２ｄである。一例として、図１５を参照して説明した異物除去装置５５全体の断面の幅は０．０５ｄ～０．１ｄである。
【0051】
図１６は、異物除去装置５５の他の実施形態を示す模式図であり、図１７は、図１６のＣ－Ｃ線断面図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図１０乃至図１２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。本実施形態の異物除去装置５５は、ポンプ運転補助装置５１の一部（図１６および図１７では、縦棒用ブラケット６５）に連結された支持棒８３と、支持棒８３に接続されたアーチ部材８５と、支持棒８３をポンプ運転補助装置５１の一部（図１６および図１７では、縦棒用ブラケット６５）に連結する複数の支持棒用ブラケット８７とを備えている。
【0052】
支持棒８３は、ポンプ運転補助装置５１の一部（図１６および図１７では、縦棒用ブラケット６５）に沿って延びており、支持棒８３は、複数の支持棒用ブラケット８７を介してポンプ運転補助装置５１の一部（図１６および図１７では、縦棒用ブラケット６５）に固定されている。
【0053】
アーチ部材８５は、半円筒形状を有しており、ポンプ運転補助装置５１の一部（図１６および図１７では、縦棒用ブラケット６５）を囲むように配置されている。アーチ部材８５は、ポンプ運転補助装置５１（図１６および図１７では、縦棒用ブラケット６５）に対して回転可能に構成されている。支持棒８３は、アーチ部材８５を長手方向に貫通して延びており、アーチ部材８５は、支持棒８３を中心に回転可能に構成されている。より具体的には、アーチ部材８５は、支持棒８３を中心に揺動可能に構成されている。
【0054】
本実施形態においても異物除去装置５５が液体の流れや自重で回転することによって、異物除去装置５５に付着した異物は異物除去装置５５から滑り落ちる。一例として、本実施形態の異物除去装置５５全体の断面の幅は、０．０５ｄ～０．１５ｄであり、縦棒用ブラケット６５の外周面の最下点から支持棒用ブラケット８７の端部までの長さは、０．１ｄ～０．２ｄである。
【0055】
図１８は、図１に示す複数の水中渦抑制板４９を下から見た図である。図１８に示すように、本実施形態では、４つの水中渦抑制板４９が吸込ベルマウス２２の下部に固定されている。４つの水中渦抑制板４９のうち２つは吸込水槽１内の液体の流れ方向と平行に配置され、他の２つは吸込水槽１内の液体の流れ方向と垂直に配置されている。ただし、水中渦抑制板４９の数は本実施形態に限定されない。
【0056】
複数の水中渦抑制板４９の一端は、主軸３２の軸心Ｏの延長線上で、互いに固定されており、複数の水中渦抑制板４９のそれぞれの他端は、吸込ベルマウス２２の内周面に固定されている。図１に示すように、水中渦抑制板４９は、吸込ベルマウス２２の下端から下方に突出している。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。
【0057】
このような水中渦抑制板４９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。本実施形態のポンプ２０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抑制することができる。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。本実施形態の水中渦抑制板４９はポンプ２０に取り付けることができるので、土木躯体である吸込水槽１への固定は不要であり、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。
【0058】
図１９は、図１８のＤ－Ｄ線断面図である。複数の水中渦抑制板４９のそれぞれは、複数の横スリット９０と、複数の横スリット９０内に配置された複数の横棒９１とを備えている。本実施形態では、複数の横棒９１は、水中渦抑制板４９と一体に形成されている。複数の異物除去装置５５が複数の水中渦抑制板４９のそれぞれに回転可能に取り付けられている。複数の異物除去装置５５は、ポンプ運転補助装置５１の一部（図１９では、水中渦抑制板４９の一部）を囲むように配置されており、ポンプ運転補助装置５１（水中渦抑制板４９）に対して回転可能に構成されている。より具体的には、異物除去装置５５は、横棒９１を囲むように配置されており、横棒９１に対して図１９の矢印の方向に回転可能に構成されている。
【0059】
水中渦抑制板４９に取り付けられた異物除去装置５５の詳細は、特に説明しない限り図１０乃至図１２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。本実施形態の異物除去装置５５は、ポンプ運転補助装置５１の一部（横棒９１）に回転可能に取り付けられた筒体８０を備えているが、複数の突起８１は備えていない。
【0060】
本実施形態では、筒体８０の外周面は、円形の断面を有している。筒体８０は、筒体８０の軸心Ｐを中心に図１９矢印の方向に回転可能である。軸心Ｐは、横棒９１の断面の中心を通りかつ、水中渦抑制板４９の横方向に沿って延びる直線である。
【0061】
一実施形態では、筒体８０は、図１４および図１５を参照して説明した各実施形態の構成が適用されてもよい。さらに一実施形態では、異物除去装置５５は、図１０乃至図１３を参照して説明した各実施形態の複数の突起８１を備えていてもよい。
【0062】
ポンプ２０は、複数の異物除去装置５５を備えている。複数の異物除去装置５５は、複数の縦棒用ブラケット６５、複数の半円筒体用ブラケット７５、および複数の水中渦抑制板４９に取り付けられている。一実施形態では、複数の異物除去装置５５は、複数の縦棒６１にさらに取り付けられてもよい。さらに一実施形態では、異物除去装置５５は、複数の縦棒用ブラケット６５、複数の半円筒体用ブラケット７５、複数の水中渦抑制板４９、複数の縦棒６１のうちの少なくとも１つに取り付けられてもよい。
【0063】
上述した各実施形態の異物除去装置５５の材質の一例として、テフロン（登録商標）等の樹脂が挙げられるが、異物除去装置５５の材質は樹脂に限定されない。一実施形態では、異物除去装置５５の材質は鋼製であってもよい。上述した各実施形態の筒体８０の一例として、滑り軸受が挙げられる。
【0064】
一例として、縦棒用ブラケット６５および半円筒体用ブラケット７５の直径は、０．０３ｄ～０．１ｄである。本実施形態では、縦棒用ブラケット６５、半円筒体用ブラケット７５、および横棒９１の断面形状は円形であるが、一実施形態では、縦棒用ブラケット６５、半円筒体用ブラケット７５、および横棒９１の断面形状は四角形であってもよい。縦棒用ブラケット６５、半円筒体用ブラケット７５、および横棒９１の断面形状が四角形の場合でも、筒体８０は、縦棒用ブラケット６５、半円筒体用ブラケット７５、および横棒９１に対して回転可能に構成される。
【0065】
図２０は、ポンプ２０の他の実施形態を示す側面図であり、図２１は、図２０のＥ－Ｅ線断面図である。特に説明しない本実施形態に関する構成は、図１乃至図１９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２０では、複数の水中渦抑制板４９の図示は省略されている。図２０および図２１に示すように、本実施形態のポンプ運転補助装置５１は、円弧部材７６と、円弧部材７６をポンプケーシング２７に連結する複数の円弧部材用ブラケット７７とをさらに備えている。本実施形態では、第２の空気吸込渦抑制装置は、半円筒体７１および円弧部材７６から構成される。円弧部材７６は、半円筒体７１の上方に配置され、かつ縦リブ６２および縦棒６１の下方に配置されている。一実施形態では、縦棒６１の下端は、円弧部材７６と接触していてもよい。さらに一実施形態では、縦棒６１は円弧部材７６に固定、連結されていてもよい。円弧部材７６は、ポンプケーシング２７の外周面の周方向に沿って湾曲している。本実施形態では、円弧部材７６は、半円環状である。円弧部材７６は、ポンプケーシング２７の外周面と円弧部材７６との間に隙間が存在した状態で、複数の円弧部材用ブラケット７７によりポンプケーシング２７に固定されている。
【0066】
円弧部材７６は、吸込水槽１内の液体の流れ方向に関して主軸３２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。図２１に示すように、円弧部材７６は、主軸３２の軸方向から見たときに、その全体がポンプ開口５の内側に位置している。円弧部材７６は、流れＦ１の進路を妨害する位置に配置されている。流れＦ１は、半円筒体７１により分流される前に、円弧部材７６に衝突することによって複数の流れＦ５に分流され、半円筒体７１に入る流れが弱められる。結果として、空気吸込渦を生じる下向きの強い流れを弱めることができる。このように、円弧部材７６と半円筒体７１との組み合わせは、空気吸込渦の発生をより効果的に抑制することができる。
【0067】
図２１に示すように、本実施形態では、主軸３２の軸心Ｏと円弧部材７６の両側縁とを結ぶ２つの線がなす角度θ３は１８０°であるが、この角度θ３は１８０°に限定されず、１２０°～１８０°の範囲内で選択してもよい。円弧部材７６の断面形状は、円形、四角形、Ｌ字型などの多角形であってもよい。
【0068】
本実施形態では、図１０乃至図１２を参照して説明した複数の異物除去装置５５が複数の円弧部材用ブラケット７７に取り付けられている。一実施形態では、図１３乃至図１７を参照して説明した複数の異物除去装置５５が複数の円弧部材用ブラケット７７に取り付けられてもよい。さらに一実施形態では、異物除去装置５５は、複数の縦棒用ブラケット、複数の半円筒体用ブラケット７５、複数の水中渦抑制板４９、複数の縦棒６１、円弧部材７６、および複数の円弧部材用ブラケット７７のうちの少なくとも１つに取り付けられてもよい。
【0069】
一実施形態では、図２２に示すように、円弧部材７６は、互いに離間した第１の円弧部材７６Ａおよび第２の円弧部材７６Ｂから構成されてもよい。特に説明しない本実施形態に関する構成は、図２０および図２１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。本実施形態の円弧部材７６Ａ，７６Ｂの周方向の長さは、図２０および図２１を参照して説明した円弧部材７６の周方向の長さよりも短い。
【0070】
第１の円弧部材７６Ａおよび第２の円弧部材７６Ｂは、液体の流れ方向に関して主軸３２の下流側で、主軸３２の軸心Ｏを通る液体の流れ方向と平行な直線ＲＬ’に関して対称に配置されている。具体的には、第１の円弧部材７６Ａおよび第２の円弧部材７６Ｂは、直線Ｌ１，Ｌ２上に配置されている。直線Ｌ１，Ｌ２は、直線ＲＬ’に対して４５°程度の角度にあり、かつ主軸３２の軸心Ｏを通る直線である。
【0071】
カルマン渦７は、直線Ｌ１，Ｌ２よりも吸込水槽１内の液体の流れ方向の下流側に発生することが多い。そのため、カルマン渦７から吸込口２２ａへ向かう下向きの流れＦ１の進路を妨害するために、第１の円弧部材７６Ａおよび第２の円弧部材７６Ｂは、直線Ｌ１，Ｌ２上に配置されている。本実施形態の円弧部材７６Ａ，７６Ｂと半円筒体７１との組み合わせは、コンパクトな構成で空気吸込渦の発生を抑制することができる。
【0072】
半円筒体７１または、半円筒体７１と円弧部材７６との組み合わせは、縦棒６１と縦リブ６２との組み合わせが空気吸込渦の発生を抑制することができる吸込水槽１の水位範囲から吸込水槽１の水位がさらに低下したとき（すなわち、吸込水槽１内の液体の流速が高いとき）に、空気吸込渦の発生を効果的に抑制することができる。したがって、半円筒体７１および円弧部材７６を、縦棒６１および縦リブ６２と組み合わせることによって、吸込水槽１のより幅広い水位およびより幅広い流速において、カルマン渦７の発生を抑制し、有害な空気吸込渦の発生を防止することができる。
【0073】
一実施形態では、ポンプ運転補助装置５１は、空気吸込渦抑制装置として、縦棒６１と縦リブ６２との組み合わせのみを備えていてもよい。さらに、一実施形態では、ポンプ運転補助装置５１は、空気吸込渦抑制装置として、半円筒体７１のみ、または半円筒体７１と円弧部材７６との組み合わせのみを備えていてもよい。
【0074】
上述した各実施形態によれば、吸込ベルマウス２２の吸込口２２ａに向かう液体の流れを阻害するものは実質的に無く、吸い込み損失がほぼ無いため、上述した各実施形態の第１の空気吸込渦抑制装置（縦棒６１および縦リブ６２）および／または第２の空気吸込渦抑制装置（半円筒体７１および／または円弧部材７６）を備えたポンプ２０は、揚水能力を低下させることなく、有害な空気吸込渦の発生を防止することができる。
【0075】
図２３は、ポンプ２０のさらに他の実施形態を示す模式図である。本実施形態のポンプ２０は、先行待機型ポンプである。特に説明しない本実施形態の詳細は図１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。本実施形態のポンプ運転補助装置５１は、羽根車３１の下方でポンプケーシング２７の内部に連通する空気流入管９５と、空気流入管９５を流路構造体５３に連結する空気流入管用ブラケット９９とを備えている。
【0076】
本実施形態の吸込ベルマウス２２には、羽根車３１よりも低い位置に貫通孔９８ａが形成されており、貫通孔９８ａには、空気流入管９５が接続されている。空気流入管９５は、ポンプケーシング２７から横に延びる第１流入管９７と、第１流入管９７から縦に延びる第２流入管９８とを備えている。第２流入管９８は、ポンプ２０の運転最高水位（ＨＷＬ）よりも高い位置まで延びており、当該運転最高水位よりも高い位置で大気中に開口している。
【0077】
本実施形態のポンプ２０は、吸込水槽１内の水位が低い状態で、あるいは吸込水槽１内に液体が無い状態で、羽根車３１を回転させて待機運転を開始する。待機運転の開始時では、ポンプ２０は、揚水しない状態で羽根車３１が回転する気中運転状態で運転される。液体が吸込水槽１内に流入することにより水位が上昇して気水混合運転水位（例えば、羽根車３１の最下端位置：ＷＬＳ）に達すると、羽根車３１による揚水作用が生じて、吸込ベルマウス２２から吸いこまれる液体と空気流入管９５から流れ込む空気とを同時に吸い上げる気水混合運転状態となる。気水混合運転状態になった後は、水位が上昇するにつれて、空気流入管９５からの空気吸込量が減少し、排水流量が増加していく。水位が吸込水槽１の最低水位ＬＷＬに達すると、空気流入管９５からの空気の流入が停止され、液体のみが吐き出される通常排水運転に移行する。
【0078】
本実施形態では、空気流入管９５は、吸込水槽１内の液体の流れ方向に関して主軸３２の下流側に配置されているが、一実施形態では、ポンプ運転補助装置５１は、複数の空気流入管９５を備えていてもよく、複数の空気流入管９５のうちの少なくとも１つは、吸込水槽１内の液体の流れ方向に関して主軸３２の上流側に配置されていてもよい。
【0079】
本実施形態では、図１０乃至図１２を参照して説明した異物除去装置５５がポンプ運転補助装置５１の一部に取り付けられている。より具体的には、異物除去装置５５は、空気流入管９５（第１流入管９７）に取り付けられている。一実施形態では、図１３乃至図１７を参照して説明した異物除去装置５５がポンプ運転補助装置５１の一部（第１流入管９７）に取り付けられてもよい。さらに一実施形態では、異物除去装置５５は、空気流入管用ブラケット９９および空気流入管９５（第１流入管９７および／または第２流入管９８）のうちの少なくとも１つに取り付けられてもよい。
【0080】
上述した各実施形態の異物除去装置５５は、渦抑制装置や空気流入管９５等のポンプ運転補助装置５１に対して回転可能に構成されているため、異物除去装置５５が回転することにより、異物除去装置５５に付着した異物を除去することができる。結果として、ポンプ運転補助装置５１への異物の絡みつきを防止し、安定したポンプ運転を可能とすることができる。また、異物を取り除くための清掃に対する負担を軽減させ、維持管理性を向上させることができる。
【0081】
上述した各実施形態の異物除去装置５５は、特開昭５４－７６０１号公報に示すようなリング状部材に取り付けられてもよい。上述した各実施形態は、特開２００７－２８５２５３号公報に示すような羽根車の下方に水中軸受が配置されたポンプに適用してもよい。
【0082】
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】
【0083】
１ 吸込水槽
２ ポンプ据付床
５ ポンプ開口
７ カルマン渦
２０ ポンプ
２１ インペラケーシング
２２ 吸込ベルマウス
２２ａ 吸込口
２４ 吐出しボウル
２５ 内側ボウル
２７ ポンプケーシング
２８ 揚水管
３０ 吐出し曲管
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
４１ 水中軸受
４１ａ 支持部材
４５ 外軸受
４９ 水中渦抑制板
５１ ポンプ運転補助装置
５３ 流路構造体
５５ 異物除去装置
６１ 縦棒
６２ 縦リブ
６５ 縦棒用ブラケット
７１ 半円筒体
７５ 半円筒体用ブラケット
７６ 円弧部材
７７ 円弧部材用ブラケット
８０ 筒体
８１ 突起
８３ 支持棒
８５ アーチ部材
８７ 支持棒用ブラケット
９０ 横スリット
９１ 横棒
９５ 空気流入管
９７ 第１流入管
９８ 第２流入管
９９ 空気流入管用ブラケット
２ ポンプ据付床
５ ポンプ開口
７ カルマン渦
２０ ポンプ
２１ インペラケーシング
２２ 吸込ベルマウス
２２ａ 吸込口
２４ 吐出しボウル
２５ 内側ボウル
２７ ポンプケーシング
２８ 揚水管
３０ 吐出し曲管
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
４１ 水中軸受
４１ａ 支持部材
４５ 外軸受
４９ 水中渦抑制板
５１ ポンプ運転補助装置
５３ 流路構造体
５５ 異物除去装置
６１ 縦棒
６２ 縦リブ
６５ 縦棒用ブラケット
７１ 半円筒体
７５ 半円筒体用ブラケット
７６ 円弧部材
７７ 円弧部材用ブラケット
８０ 筒体
８１ 突起
８３ 支持棒
８５ アーチ部材
８７ 支持棒用ブラケット
９０ 横スリット
９１ 横棒
９５ 空気流入管
９７ 第１流入管
９８ 第２流入管
９９ 空気流入管用ブラケット
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】