特許 7546135 ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-28

(45)【発行日】2024-09-05

(54)【発明の名称】ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/60 20060101AFI20240829BHJP

   F04D 29/66 20060101ALI20240829BHJP

【ＦＩ】

F04D29/60 C

F04D29/66 F

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023214739

(22)【出願日】2023-12-20

【審査請求日】2024-01-17

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【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】潘 応康

(72)【発明者】

【氏名】羽野 洋平

(72)【発明者】

【氏名】王 宇翔

【審査官】森 秀太

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－１５５８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１５８１３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ ２９／６０

Ｆ０４Ｄ ２９／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸水槽内を上下方向に延び、下端に吸込口が形成された筒状の揚水管と、
前記揚水管の下部において、前記吸水槽内に水が流入する向きの下流側に間隔をあけて配置され、前記揚水管の軸線に沿って延びる第１渦抑制部材と、
前記吸込口を横断するように前記揚水管の下側に配置された板状の第２渦抑制部材と、
前記下流側へ突出するように前記揚水管に着脱可能に取り付けられ、前記軸線に対して交差する方向に延びる板状で少なくとも１つの中間プレートと
を備え、
前記第１渦抑制部材と前記第２渦抑制部材は、前記揚水管に対して前記中間プレートとともに移動可能に取り付けられており、
前記第２渦抑制部材は、最も下側に位置する前記中間プレートから下方に突出し、前記水が流入する向きに沿って延びている、ポンプ。

【請求項2】

前記第１渦抑制部材の上端は、最も上側に位置する前記中間プレートよりも上方に位置している、請求項１に記載のポンプ。

【請求項3】

前記揚水管は、第１フランジ部を含む直管と、第２フランジ部及び前記吸込口を含む吸込ベルとを有し、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部の締結によって前記直管の下側に前記吸込ベルを連設した構成であり、
前記中間プレートは、前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部と一緒に締結されている、請求項１又は２に記載のポンプ。

【請求項4】

前記中間プレートは、前記揚水管に対して上下方向に間隔をあけて複数固定されており、
前記第１渦抑制部材は、複数の前記中間プレートに貫通して取り付けられ、
前記第２渦抑制部材は、前記最も下側に位置する中間プレートに係着されている、
請求項１又は２に記載のポンプ。

【請求項5】

前記第１渦抑制部材は、前記中間プレートに対して前記軸線まわりの周方向に間隔をあけて複数取り付けられている、請求項１又は２に記載のポンプ。

【請求項6】

前記周方向に隣り合う前記第１渦抑制部材は、６０度以上１２０度以下の間隔をあけて配置されている、請求項５に記載のポンプ。

【請求項7】

前記揚水管の内周面を直径Ｄとすると、前記軸線から前記第１渦抑制部材の中心までの距離Ｒ１は以下を満たす、請求項１又は２に記載のポンプ。
０．８Ｄ≦Ｒ１≦１．３Ｄ
Ｄ：揚水管の内周面の直径
Ｒ１：揚水管の軸線から第１渦抑制部材の中心までの距離

【請求項8】

前記揚水管の内周面を直径Ｄとすると、前記軸線から前記中間プレートの外周縁までの距離Ｒ２は以下を満たす、請求項１又は２に記載のポンプ。
１．０Ｄ≦Ｒ２≦１．５Ｄ
Ｄ：揚水管の内周面の直径
Ｒ２：揚水管の軸線から中間プレートの外周縁までの距離

【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】

ポンプ設備の吸水槽では、排水によって貯留された水量が最低水位に近くなると、ポンプ効率の低下及び振動の原因になる空気吸込渦や水中渦が生じ得る。近年では、吸水槽に対し、ポンプケーシングに向けた水の接近流速を早めること（高流速化）、及び流量増大が要望されているため、ポンプにとって有害な空気吸込渦や水中渦が発生する可能性が高くなっている。空気吸込渦とは、吸水槽内の水面からポンプの吸込口に向かう水流に、空気が連続的又は断続的に含まれた渦のことである。水中渦は、吸水槽の底面や側面から吸込口に向かう水流に、キャビテーションによる気体（泡）が連続的又は断続的に含まれた渦のことである。

【0003】

特許文献１には、ポンプケーシング内への空気吸込渦及び水中渦の流入を抑制する渦抑制装置が取り付けられたポンプが開示されている。渦抑制装置は、ポンプケーシングに対して吸水槽内に水が流入する向きの下流側に配置された複数の縦棒と、ポンプケーシングの下端に配置された＋字形状の抑制板とを備える。複数の縦棒は、ポンプケーシングの外側に間隔をあけて固定されてポンプケーシングの軸線に沿って延び、吸込口への空気吸込渦の流入を阻害することによって抑制する。抑制板は、吸込口を横断するようにポンプケーシングの下端に固定され、吸込口への水中渦の流入を阻害することによって抑制する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－１６９６２６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

吸水槽の形状は、ポンプ設備によって異なることがある。空気吸込渦及び水中渦が発生する場所は、吸水槽の形状によって異なり、予測困難である。そのため、特許文献１の渦抑制装置では、ポンプケーシングに対する縦棒と抑制板の固定位置を、実際の吸水槽の形状、つまり空気吸込渦と水中渦が発生する場所に応じて、個別に位置調整する必要がある。よって、特許文献１には、渦抑制装置の固定位置の調整作業性について、改善の余地がある。

【0006】

本発明は、ポンプケーシングに対する渦抑制装置の固定位置の調整作業性を向上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】

【0007】

本発明は、吸水槽内を上下方向に延び、下端に吸込口が形成された筒状の揚水管と、前記揚水管の下部において、前記吸水槽内に水が流入する向きの下流側に間隔をあけて配置され、前記揚水管の軸線に沿って延びる第１渦抑制部材と、前記吸込口を横断するように前記揚水管の下側に配置された板状の第２渦抑制部材と、前記下流側へ突出するように前記揚水管に着脱可能に取り付けられ、前記軸線に対して交差する方向に延びる板状で少なくとも１つの中間プレートとを備え、前記第１渦抑制部材と前記第２渦抑制部材は、前記揚水管に対して前記中間プレートとともに移動可能に取り付けられており、前記第２渦抑制部材は、最も下側に位置する前記中間プレートから下方に突出し、前記水が流入する向きに沿って延びている、ポンプを提供する。

【0008】

このポンプでは、揚水管の下流側に間隔をあけて配置された第１渦抑制部材によって、吸水槽内の水面から吸込口に向かう空気吸込渦の流れを阻害し、吸込口への空気吸込渦の流入を抑制できる。また、吸込口を横断するように揚水管の下側に配置された板状の第２渦抑制部材によって、吸水槽の壁面（底壁、側壁、下側端壁）から吸込口に向かう水中渦の流れを阻害し、吸込口への水中渦の流入を抑制できる。しかも、揚水管から下流側へ突出した板状の中間プレートによって、吸込口への空気吸込渦と水中渦の流入を補助的に抑制できる。そのため、有害な空気及びキャビテーションを含むことなく、吸水槽内の水を効率的に排出できる。

【0009】

一方で、第１渦抑制部材と第２渦抑制部材は、揚水管に対して中間プレートとともに移動可能に取り付けられている。よって、揚水管に対する中間プレートの固定位置を調整することによって、吸水槽に対する第１渦抑制部材の配置及び第２渦抑制部材の姿勢を一緒に調整できる。その結果、第１渦抑制部材及び第２渦抑制部材の固定位置の調整作業性を向上できるうえ、吸込口への空気吸込渦と水中渦の流入を効果的に抑制できる。

【発明の効果】

【0010】

本発明では、ポンプケーシングに対する渦抑制装置の固定位置の調整作業性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施形態に係る横軸ポンプを用いたポンプ設備を示す断面図。

【図2】図１の一部拡大断面図。

【図3】図２のIII－III線断面図。

【図4】図２の渦抑制装置を備えるポンプの斜視図。

【図5】図４の渦抑制装置の分解斜視図。

【図6】揚水管に対する渦抑制装置の配置を変えた状態を示す図３と同様の断面図。

【図7】第２実施形態のポンプの斜視図。

【図8】変形例である立軸ポンプを示す図２と同様の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。

【0013】

（第１実施形態）
図１を参照すると、本発明の第１実施形態に係る横軸ポンプ２０は、建屋１のポンプ床４に固定されている。横軸ポンプ２０は、建屋１の吸水槽２内に流入した雨水等を吸い込み、図示しない吐出槽に排出する。建屋１、横軸ポンプ２０、及び吐出槽によって、ポンプ設備が構成されている。

【0014】

建屋１は、コンクリートの打設によって構築されており、下側の吸水槽２と上側のポンプ室３とを備える。吸水槽２は、ポンプ床４、一対の側壁５、下側端壁６、及び底壁７によって画定されている。吸水槽２のうち、水が流入する向き（以下「流入方向」と言う。）Ｆの上流側は、開放された連通部８であり、図示しない流入水路に接続されている。ポンプ室３は、ポンプ床４、一対の側壁５、上流側端壁９、下流側端壁１０、及び天壁１１によって画定されている。吸水槽２とポンプ室３は、ポンプ床４に形成された貫通孔１２を介して空間的に連通している。

【0015】

横軸ポンプ２０は、吸込口２４ｂを含むポンプケーシング２１、主軸３０、インペラ３１、及びモータ（駆動源）３３を備える。この横軸ポンプ２０は、モータ３２の作動によって減速機３３を介して主軸３０を回転させ、主軸３０と一体に回転するインペラ３１によって、ポンプケーシング２１内を通して吸水槽２内の水を吸い込んで吐出槽に排出する。

【0016】

図２を参照すると、水が定められた最低水位ＬＷＬの近くまで排出されると、吸水槽２内の残水量が少なくなるため、特にポンプケーシング２１の周囲では排水による流速が早くなる。そのため、水面から吸込口２４ｂに向かう水流に空気が連続的又は断続的に含まれた空気吸込渦Ｖａ、及び壁５，６，７のいずれかから吸込口２４ｂに向かう水流にキャビテーションによる気体（泡）が連続的又は断続的に含まれる水中渦Ｖｗが、吸水槽２内に生じ得る。

【0017】

本実施形態では、横軸ポンプ２０にとって有害な空気吸込渦Ｖａと水中渦Ｖｗが吸込口２４ｂから流入することを抑制するために、ポンプケーシング２１の下部に渦抑制装置４０が位置調整可能に固定されている。

【0018】

以下、ポンプケーシング２１、主軸３０、インペラ３１、モータ３２、及び渦抑制装置４０の構成について、具体的に説明する。

【0019】

図１を参照すると、ポンプケーシング２１は、揚水管２２、屈曲エルボ２５、及びベーンケーシング２６を備える。揚水管２２は、貫通孔１２を貫通してポンプ床４の下側の吸水槽２内に配置されている。屈曲エルボ２５とベーンケーシング２６は、ポンプ床４の上側のポンプ室３内に配置されている。

【0020】

図２を参照すると、揚水管２２は、複数（本実施形態では２本）の直管２３と吸込ベル２４を備え、吸水槽２内を鉛直方向に延びている。

【0021】

直管２３は、一様な直径で延びており、上下端に径方向外側へ突出した円環状のフランジ部（第１フランジ部）２３ａをそれぞれ備える。複数の直管２３は、ボルトとナットによって互いのフランジ部２３ａを締結することにより、液密に接続されている。個々の直管２３の全長は、吸水槽２の最低水位ＬＷＬに応じて設定されている。具体的には、吸水槽２内が最低水位ＬＷＬになったとき、最も下側に位置する直管２３（以下「下端直管」と言うことがある。）は、上側のフランジ部２３ａが水面から露出して空気に晒され、下側のフランジ部２３ａが没水した状態になる。最低水位ＬＷＬになったときに下端直管２３がこの様な状態になるように、個々の直管２３の全長が設定されている。

【0022】

吸込ベル２４は、下方に向かうに従って次第に拡開した円錐筒状である。吸込ベル２４は、上端に径方向外側へ突出した円環状のフランジ部（第２フランジ部）２４ａを備える。吸込ベル２４の開放した下端が吸込口２４ｂを構成する。吸込ベル２４は、ボルトとナットによってフランジ部２４ａと下端直管２３のフランジ部２３ａとを締結することにより、液密に接続されている。この状態で、吸込口２４ｂは、吸水槽２の底壁７に対して定められた間隔をあけて上方に位置している。

【0023】

図１を参照すると、屈曲エルボ２５は、中心軸が９０度湾曲した曲がり管である。屈曲エルボ２５は、ボルトとナットによって揚水管２２の上端のフランジ部２３ａに液密に接続されている。

【0024】

ベーンケーシング２６は、概ね楕円球状をなすように径方向外向きに膨出した筒状であり、屈曲エルボ２５のうち排水方向の下流側端部に液密に接続されている。ベーンケーシング２６の内部には、ガイドベーンを介して軸受ケーシング２６ａが設けられ、この軸受ケーシング２６ａ内には軸受部２６ｂが設けられている。

【0025】

このように構成されたポンプケーシング２１には、ベーンケーシング２６の下流側端部に、複数の配管によって構成された送水管２７が接続される。送水管２７の下流側端部は、下流側端壁１０を貫通して建屋１の外部に突出し、図示しない吐出槽内に配管される。送水管２７を構成する複数の配管のうちポンプ室３内に位置する１つには、止水弁２８が設けられている。但し、ポンプ設備は、止水弁２８が設けられない構成であってもよい。

【0026】

引き続いて図１を参照すると、主軸３０は、ポンプケーシング２１の屈曲エルボ２５を貫通して水平方向（横向き）に延びるように取り付けられている。ポンプケーシング２１内に配置された主軸３０の内端は、軸受部２６ｂに回転可能に支持されている。ポンプケーシング２１外に配置された主軸３０の外端は、減速機３３を介してモータ３２に連結されている。

【0027】

インペラ３１は、主軸３０の内端近傍に相対回転不可能に取り付けられている。より具体的には、インペラ３１は、ベーンケーシング２６内に配置され、軸受ケーシング２６ａのうち排水方向の上流側に隣接するように主軸３０に取り付けられている。

【0028】

モータ３２は、ポンプケーシング２１に隣接するようにポンプ床４上に固定され、制御部（図示せず）によって制御される。減速機３３は、ポンプケーシング２１とモータ３２の間に配置され、モータ３２の出力軸と主軸３０にそれぞれ接続されている。ポンプケーシング２１内が満水の状態でモータ３２が作動されることにより、減速機３３を介して主軸３０が回転され、主軸３０と一体にインペラ３１が回転する。これにより、吸水槽２内の水を吸込口２４ｂからポンプケーシング２１内に吸い込んで、吐出槽へ排出する（排水運転）。

【0029】

図２から図５を参照すると、渦抑制装置４０は、空気吸込渦Ｖａ及び水中渦Ｖｗの発生を抑制、ないし発生した空気吸込渦Ｖａ及び水中渦Ｖｗの吸込口２４ｂへの流入を抑制する。この渦抑制装置４０は、２枚の中間プレート４１Ａ，４１Ｂ、２本の第１渦抑制部材４２、及び１枚の第２渦抑制部材４３によって構成されている。

【0030】

中間プレート４１Ａ，４１Ｂに対して２本の第１渦抑制部材４２と１枚の第２渦抑制部材４３が取り付けられている。これにより、揚水管２２に対する中間プレート４１Ａ，４１Ｂの固定位置の調整によって、吸水槽２に対する第１渦抑制部材４２の配置と第２渦抑制部材４３の姿勢を、一緒に調整可能としている。

【0031】

中間プレート４１Ａ，４１Ｂは、２本の第１渦抑制部材４２と１枚の第２渦抑制部材４３を揚水管２２に取り付けるために設けられている。そのうち、下側の中間プレート４１Ａは、吸込口２４ｂへの空気吸込渦Ｖａと水中渦Ｖｗの流入を補助的に抑制する機能を兼ね備える。中間プレート４１Ａ，４１Ｂは、流入方向Ｆの下流側へ突出するように、揚水管２２に着脱可能に固定されている。

【0032】

中間プレート４１Ａ，４１Ｂは、上方から見て、揚水管２２の外周面に沿って延びる内周縁を有する同一の扇形状の板体によってそれぞれ構成されている。これらの中間プレート４１Ａ，４１Ｂは、揚水管２２に対して上下方向に間隔をあけて配置され、揚水管２２の軸線Ａに対して交差する水平方向に延びている。但し、揚水管２２に対する中間プレート４１Ａ，４１Ｂの固定角度は、必要に応じて変更可能である。また、中間プレート４１Ａ，４１Ｂの形状も、扇形以外の形状であってもよいし、空気吸込渦Ｖａの直径よりも小さければ、多数の孔が設けられていてもよい。

【0033】

より具体的には、中間プレート４１Ａ，４１Ｂの内周部には、揚水管２２のフランジ部２３ａ，２４ａに形成された挿通孔２３ｂ，２４ｃに対応する挿通孔４１ａがそれぞれ設けられている。下側に位置する中間プレート４１Ａは、吸込ベル２４のフランジ部２４ａの下面に重ねて配置され、ボルトとナットによって下端直管２３のフランジ部２３ａと一緒に共締め（締結）されている。つまり、中間プレート４１Ａは、吸水槽２内が最低水位ＬＷＬになったとき、水面と揚水管２２の吸込口２４ｂとの間で没水した状態になるように、揚水管２２に固定されている。上側に位置する中間プレート４１Ｂは、下端直管２３の直上の直管２３のフランジ部２３ａの上面に重ねて配置され、ボルトとナットによって下端直管２３のフランジ部２３ａと一緒に共締めされている。つまり、中間プレート４１Ｂは、吸水槽２内が最低水位ＬＷＬになったとき、水面から空気中に露出するように、揚水管２２に固定されている。

【0034】

中間プレート４１Ａ，４１Ｂには、２本の第１渦抑制部材４２を取り付けるための取付孔４１ｂが、揚水管２２の軸線Ａまわりの周方向に間隔をあけて設けられている。また、下側の中間プレート４１Ａには、１枚の第２渦抑制部材４３を係着するための係着溝４１ｃが設けられている。係着溝４１ｃは、一対の取付孔４１ｂ間の中央に位置するように設けられ、中間プレート４１Ａの内周部から径方向外側に延びている。係着溝４１ｃは、上側の中間プレート４１Ｂには設けられていない。

【0035】

図３に最も明瞭に示すように、２本の第１渦抑制部材４２は、吸水槽２内のうち上流側から揚水管２２を回り込んで下流側に流れる水流によって揚水管２２の下流側に生じ得る２つの空気吸込渦Ｖａの流れを阻害し、揚水管２２の吸込口２４ｂに流入することを抑制する。図２から図５を参照すると、第１渦抑制部材４２は、吸水槽２の最低水位ＬＷＬに対応する揚水管２２の下部、より具体的には下端直管２３に対して流入方向Ｆの下流側に間隔をあけて配置され、揚水管２２の軸線Ａに沿って延びている。

【0036】

２本の第１渦抑制部材４２は、中間プレート４１Ａ，４１Ｂの取付孔４１ｂへの取り付けによって、中間プレート４１Ａ，４１Ｂに対して軸線Ａまわりの周方向に間隔をあけて配置されている。個々の第１渦抑制部材４２の下端４２ａは、下側の中間プレート４１Ａよりも下側に突出し、吸込ベル２４の下端である吸込口２４ｂの近傍上側に位置している。個々の第１渦抑制部材４２の上端４２ｂは、上側の中間プレート４１Ｂよりも上方、つまり最低水位ＬＷＬの水面よりも上方に突出し、揚水管２２の上下方向の概ね中央部分に位置している。

【0037】

個々の第１渦抑制部材４２は、一様な直径で中実の棒体である。但し、第１渦抑制部材４２は、中空状の棒体によって構成されてもよい。個々の第１渦抑制部材４２は、取付孔４１ｂを貫通して中間プレート４１Ａ，４１Ｂに溶接することによって固着されている。但し、個々の第１渦抑制部材４２にフランジ部を設け、フランジ部を中間プレート４１Ａ，４１Ｂにボルト止めすることによって、第１渦抑制部材４２を中間プレート４１Ａ，４１Ｂにそれぞれ固着してもよい。また、個々の第１渦抑制部材４２を３本の棒体によって構成し、それぞれの棒体にフランジ部を設け、フランジ部を中間プレート４１Ａ，４１Ｂにボルト止めすることによって、３本の棒体からなる単一の第１渦抑制部材４２を、中間プレート４１Ａ，４１Ｂに固着してもよい。

【0038】

第２渦抑制部材４３は、揚水管２２の下方での旋回流を阻害することによって、吸込口２４ｂへの水中渦Ｖｗ及び空気吸込渦Ｖａの流入を抑制する。第２渦抑制部材４３は、平板状で、揚水管２２の吸込口２４ｂの下方に間隔をあけて位置し、吸込口２４ｂを横断するように流入方向Ｆに沿って延びる本体部４３ａを備える。流入方向Ｆの上流側から下流側までの本体部４３ａの全幅は、吸込ベル２４の吸込口２４ｂの直径よりも大きい。

【0039】

第２渦抑制部材４３は、本体部４３ａの幅方向両端から上向きに突出した一対の係着部４３ｂを備える。一対の係着部４３ｂのうちの一方は、下側の中間プレート４１Ａの係着溝４１ｃに挿通されている。これにより、第２渦抑制部材４３は、中間プレート４１Ａの移動によって一緒に移動可能である。また、一対の係着部４３ｂは、下端直管２３の下側のフランジ部２３ａ上に引っ掛けられ、ボルトとナットによって締結されている。図４及び図５を参照すると、個々の係着部４３ｂは、アーム部４３ｃと係着部本体４３ｄを備える。

【0040】

アーム部４３ｃは、本体部４３ａから上向きに突出し、揚水管２２の外側を軸線Ａに沿って延びている。アーム部４３ｃの下部の横幅は、吸込ベル２４に干渉しない範囲で、本体部４３ａの幅方向内側へ漸増している。本体部４３ａが延びる幅方向に直交する方向におけるアーム部４３ｃの厚みは、中間プレート４１Ａの係着溝４１ｃの溝幅よりも薄い。

【0041】

係着部本体４３ｄは、アーム部４３ｃの上端から本体部４３ａの幅方向内側へ突出している。本体部４３ａが延びる幅方向に直交する方向における係着部本体４３ｄの幅は、アーム部４３ｃの厚みよりも広く、中間プレート４１Ａの係着溝４１ｃの溝幅よりも広い。これにより、係着溝４１ｃにアーム部４３ｃを挿通した状態では、中間プレート４１Ａに対して第２渦抑制部材４３が離脱不可能に係着される。一対の係着部本体４３ｄ間の間隔は、下端直管２３の外径よりも大きい。一対の係着部本体４３ｄには、下端直管２３の挿通孔２３ｂに対応する挿通孔４３ｅがそれぞれ設けられている。

【0042】

このように渦抑制装置４０が固定された横軸ポンプ２０では、以下の詳述するように、空気吸込渦Ｖａ及び水中渦Ｖｗの発生を抑制、ないし発生した空気吸込渦Ｖａ及び水中渦Ｖｗの吸込口２４ｂへの流入を抑制できる。

【0043】

空気吸込渦Ｖａは、吸水槽２における揚水管２２の下流側の領域で生じ得る。空気吸込渦Ｖａの発生は、揚水管２２からの流れの剥離によって生じる旋回流に起因する。この空気吸込渦Ｖａは、発生箇所の近傍に配置された第１渦抑制部材４２によって吸込口２４ｂへの流れが阻害される。第１渦抑制部材４２によって完全に阻害できない場合、空気吸込渦Ｖａは、下側の中間プレート４１Ａによって阻害される。その結果、吸込口２４ｂへの空気吸込渦Ｖａの流入が抑制される。

【0044】

第１の水中渦Ｖｗは、吸水槽２の底壁７で生じ得る。底壁７での水中渦Ｖｗの発生は、流入方向Ｆに対して交差する方向である吸水槽２の幅方向において、揚水管２２の軸線Ａに向かう水流の速度差によって生じ得る旋回流れに起因する。この底壁７での水中渦Ｖｗの旋回は、揚水管２２の下方で第２渦抑制部材４３によって阻害される。その結果、底壁７から吸込口２４ｂへの水中渦Ｖｗの流入が抑制される。

【0045】

第２の水中渦Ｖｗは、吸水槽２の下側端壁６の下部で生じ得る。下側端壁６での水中渦Ｖｗの発生は、下側端壁６への当接による上側から下側への旋回流に起因する。下側の中間プレート４１Ａによる流速の大きさ及び旋回流の抑制によって、下側端壁６での水中渦Ｖｗの発生自体が抑制される。

【0046】

第３の水中渦Ｖｗは、吸水槽２の側壁５の下部で生じ得る。側壁５での水中渦Ｖｗの発生は、吸水槽２内における上層領域と下層領域の水の流速差に起因する。図２に右向きの矢印で示すように、吸水槽２内の水の流速は、上側から下側に向かうに従って徐々に遅くなる（矢印の長さが流速に対応している。）。下側の中間プレート４１Ａによって、側壁５での水中渦Ｖｗの発生自体が抑制されている。具体的には、中間プレート４１Ａは、前述のように上側から下側に向かう旋回流を抑制し、吸水槽２の下流側上層領域を部分的にせき止めた状態に近似させることができる。これにより、上層領域の水を、揚水管２２よりも上流側で、図２において破線で示す向きではなく実線で示す下向きに流動させることができる。その結果、上層領域の流速と下層領域の流速の差を無くすことができるため、側壁５での水中渦Ｖｗの発生自体を抑制できる。

【0047】

以上のように、吸込口２４ｂへの空気吸込渦Ｖａと水中渦Ｖｗの流入を抑制するために、本実施形態の渦抑制装置４０は、更に以下のように構成している。

【0048】

図３を参照すると、周方向に隣り合う一対の第１渦抑制部材４２は、周方向に間隔αをあけて配置されている。この間隔αは、大きくし過ぎても小さくし過ぎても、揚水管２２の下流側で生じ得る２つの空気吸込渦Ｖａから離れるため、吸込口２４ｂへの空気吸込渦Ｖａの流入を抑制できない。そのため、一対の第１渦抑制部材４２の間隔αは、６０度以上１２０度以下の範囲に設定することが好ましく、本実施形態では９０度に設定されている。

【0049】

第１渦抑制部材４２は、揚水管２２の外側に間隔をあけて配置されている。この間隔は、大きくし過ぎても小さくし過ぎても、揚水管２２の下流側で生じ得る２つの空気吸込渦Ｖａから離れるため、吸込口２４ｂへの空気吸込渦Ｖａの流入を抑制できない。そのため、揚水管２２の内周面を直径Ｄとすると、軸線Ａから第１渦抑制部材４２の中心までの距離Ｒ１は、０．８Ｄ以上１．３Ｄ以下の範囲に設定することが好ましく、本実施形態では１．０Ｄに設定されている。第１渦抑制部材４２の直径は、０．０５以上０．２０Ｄ以下の範囲に設定することが好ましく、本実施形態では０．１２５Ｄに設定されている。なお、本明細書において、以下に記載する「Ｄ」も揚水管２２の内周直径を意味する。

【0050】

中間プレート４１Ａは、第１渦抑制部材４２によって吸込口２４ｂへの空気吸込渦Ｖａの流入を抑制できない場合に、吸込口２４ｂへの空気吸込渦Ｖａの流入を抑制する（図２参照）。また、中間プレート４１Ａは、吸水槽２の下側端壁６での旋回流の抑制によって水中渦Ｖｗの発生を抑制する。揚水管２２の軸線Ａから中間プレート４１Ａの外周縁までの距離Ｒ２、つまり中間プレート４１Ａの半径を過度に小さくした場合、空気吸込渦Ｖａの阻害、及び下側端壁６での水中渦Ｖｗの発生抑制を実現できない。一方で、中間プレート４１Ａの半径を過度に大きくした場合、渦抑制装置４０を固定した揚水管２２のバランスが過度に悪くなるうえ、吸水槽２における揚水管２２の下流側の面積が過度に大きくなる。そのため、中間プレート４１Ａの半径に対応する前述の距離Ｒ２は、１．０Ｄ以上１．５Ｄ以下の範囲に設定することが好ましく、本実施形態では１．２Ｄに設定している。

【0051】

中間プレート４１Ａと下側端壁６の間は、隙間Ｓ１をあけて位置している。隙間Ｓ１を過度に大きくすると、空気吸込渦Ｖａが発生可能な領域が広くなるうえ、吸水槽２の下側端壁６での水中渦Ｖｗの発生抑制が困難になる。一方で、隙間Ｓ１を過度に小さくすると、既設のポンプケーシング２１への取り付けが困難になり得る。そのため、中間プレート４１Ａと下側端壁６の間の隙間Ｓ１は、０．０５Ｄ以上０．１Ｄ以下に設定することが好ましく、本実施形態では０．０７５Ｄに設定されている。

【0052】

図２を参照すると、揚水管２２の吸込口２４ｂは、吸水槽２の底壁７に対して定められた間隔Ｓ０をあけて位置している。吸水槽２の最低水位ＬＷＬは、１．６Ｄ以上２．５Ｄ以下に設定され、本実施形態では１．９Ｄに設定されている。但し、吸水槽２の最低水位ＬＷＬは、１．６Ｄに設定されてもよいし、１．９Ｄに設定されてもよい。また、揚水管２２の吸込口２４ｂと吸水槽２の底壁７の間隔Ｓ０は、０．６Ｄ以上０．８Ｄ以下の範囲に設定することが好ましく、本実施形態では０．７Ｄに設定されている。なお、吸込口の直径は、１．３Ｄ以上１．４Ｄ以下の範囲に設定することが好ましく、本実施形態では１．３６Ｄに設定されている。

【0053】

これに対し、第２渦抑制部材４３は、吸水槽２の底壁７に対して間隔Ｓ２をあけて配置されている。第２渦抑制部材４３と底壁７の間隔Ｓ２を過度に大きくした場合、底壁７で発生した水中渦Ｖｗの流れを阻害し、吸込口２４ｂへの水中渦Ｖｗの流入を抑制できない可能性が生じ得る。第２渦抑制部材４３と底壁７の間隔Ｓ２を過度に小さくした場合、既設のポンプケーシング２１への取り付けが困難になり得る。そのため、第２渦抑制部材４３と底壁７の間隔Ｓ２は、０．０５Ｄ以上０．１０Ｄ以下の範囲に設定することが好ましく、本実施形態では０．０７Ｄに設定している。

【0054】

このように構成した渦抑制装置４０では、空気吸込渦Ｖａ及び水中渦Ｖｗの発生を抑制、ないし発生した空気吸込渦Ｖａ及び水中渦Ｖｗの吸込口２４ｂへの流入を抑制できる。

【0055】

しかも、新設及び既設に拘わらず、中間プレート４１Ａ，４１Ｂ、第１渦抑制部材４２、及び第２渦抑制部材４３を一緒に移動させ、図２及び図３に示すようにポンプケーシング２１に取り付けることができる。

【0056】

一方で、実際の吸水槽２に応じて第１渦抑制部材４２の配置と第２渦抑制部材４３の姿勢を調整する場合、中間プレート４１Ａ，４１Ｂ及び第２渦抑制部材４３を締結したボルトとナットを外し、図６に示すように、中間プレート４１Ａ，４１Ｂを適切な角度位置に回転させて、第２渦抑制部材４３を含む中間プレート４１Ａ，４１Ｂを再びボルトとナットで締結する。これにより、第１渦抑制部材４２と第２渦抑制部材４３を一緒に回転（移動）させて、配置及び姿勢を調整できる。

【0057】

以上のように構成した横軸ポンプ２０は、以下の特徴を有する。

【0058】

揚水管２２の下流側に間隔をあけて配置された第１渦抑制部材４２によって、空気吸込渦Ｖａの流れを阻害し、吸込口２４ｂへの空気吸込渦Ｖａの流入を抑制できる。また、吸込口２４ｂを横断するように揚水管２２の下側に配置された板状の第２渦抑制部材４３によって、吸水槽２の壁５～７から吸込口２４ｂに向かう水中渦Ｖｗの流れを阻害し、吸込口２４ｂへの水中渦Ｖｗの流入を抑制できる。しかも、揚水管２２から下流側へ突出した板状の中間プレート４１Ａによって、吸込口２４ｂへの空気吸込渦Ｖａと水中渦Ｖｗの流入を補助的に抑制できる。そのため、有害な空気及びキャビテーションを含むことなく、吸水槽２内の水を効率的に排出できる。

【0059】

一方で、第１渦抑制部材４２と第２渦抑制部材４３は、揚水管２２に対して中間プレート４１Ａと一緒に移動可能に取り付けられている。よって、揚水管２２に対する中間プレート４１Ａの固定位置を調整することによって、吸水槽２に対する第１渦抑制部材４２の配置及び第２渦抑制部材４３の姿勢を一緒に調整できる。その結果、第１渦抑制部材４２及び第２渦抑制部材４３の固定位置の調整作業性を向上できるうえ、吸込口２４ｂへの空気吸込渦Ｖａと水中渦Ｖｗの流入を効果的に抑制できる。

【0060】

中間プレート４１Ａは、直管２３のフランジ部２３ａ及び吸込ベル２４のフランジ部２４ａと一緒に締結されている。これにより、フランジ部２３ａ，２４ａへの中間プレート４１Ａの締結位置を調整することによって、吸水槽２に対する第１渦抑制部材４２の配置及び第２渦抑制部材４３の姿勢を容易かつ確実に調整できる。

【0061】

第１渦抑制部材４２は、上下に間隔をあけて固定された複数の中間プレート４１Ａ，４１Ｂに貫通して取り付けられ、第２渦抑制部材４３は、最も下側に位置する中間プレート４１Ａに係着されている。よって、大きな負荷が加わる第１渦抑制部材４２を、水流に対抗した状態で確実に配置できるうえ、小さな負荷しか加わらない第２渦抑制部材４３を、簡素な係着構造で確実に配置できる。

【0062】

第１渦抑制部材４２は、中間プレート４１Ａに対して軸線Ａまわりの周方向に間隔をあけて複数取り付けられている。よって、吸水槽２内に発生し得る複数の空気吸込渦Ｖａが吸込口２４ｂに流入することを、複数の第１渦抑制部材４２によって個別に抑制できる。

【0063】

周方向に隣り合う第１渦抑制部材４２は、６０度以上１２０度以下の間隔をあけて配置されている。このようにすれば、吸水槽２内において揚水管２２を回り込んで下流側に向かう水流によって生じ得る２つの空気吸込渦Ｖａを、周方向に隣り合う第１渦抑制部材４２によって阻害し、吸込口２４ｂへの流入を抑制できる。

【0064】

揚水管２２の直径Ｄに対し、軸線Ａから第１渦抑制部材４２の中心までの距離Ｒ１は、０．８Ｄ以上１．３Ｄ以下の範囲に設定されている。これにより、揚水管２２の周囲に発生し得る空気吸込渦Ｖａを、第１渦抑制部材４２によって阻害し、吸込口２４ｂへの流入を確実に抑制できる。

【0065】

揚水管２２の直径Ｄに対し、軸線Ａから中間プレート４１Ａの外周縁までの距離Ｒ２は、１．０Ｄ以上１．５Ｄ以下の範囲に設定されている。これにより、揚水管２２の周囲に発生し得る空気吸込渦Ｖａを、中間プレート４１Ａによって阻害し、吸込口２４ｂへの流入を確実に抑制できるうえ、吸水槽２の下側端壁６での水中渦Ｖｗの発生を抑制できる。

【0066】

以下、本発明の他の実施形態並びに種々の変形例を説明するが、これらの説明において、特に言及しない点は第１実施形態と同様である。以下で言及する図面において、第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付している。

【0067】

（第２実施形態）
図７を参照すると、第２実施形態の横軸ポンプ２０は、渦抑制装置４０の上側の中間プレート４１Ｂを、一対の分割プレートによって構成した点で、第１実施形態と相違している。個々の中間プレート４１Ｂは、いずれも扇形状であり、軸線Ａまわりの形成角度範囲は、第１渦抑制部材４２を接合できる範囲で可能な限り小さく設定されている。

【0068】

このようにした第２実施形態の横軸ポンプ２０は、第１実施形態の横軸ポンプ２０と同様の作用及び効果を得ることができる。しかも、最低水位ＬＷＬまで低下した状態で水面から露出する中間プレート４１Ｂを、中抜きの分割プレートによって構成しているため、吸水槽２内の水位が中間プレート４１Ｂよりも高いとき、意図しない負荷が加わることを抑制できる。

【0069】

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。

【0070】

例えば、渦抑制装置４０は、１枚の中間プレート４１Ａ、２本の第１渦抑制部材４２、及び１枚の第２渦抑制部材４３によって構成されてもよい。つまり、中間プレートは、最低水位ＬＷＬまで低下した状態で没水した状態になる下側のみによって構成されてもよい。また、中間プレートは、３枚以上によって構成されてもよい。

【0071】

第１渦抑制部材４２は、１本のみで構成されてもよいし、３本以上で構成されてもよい。第２渦抑制部材４３は、２以上の板体によって構成され、互いに交差する向きに延びるように配置されてもよい。

【0072】

図８に示すように、ポンプは、主軸３０が揚水管２２に沿って上下方向に延び、主軸３０の下端にインペラ３１が取り付けられた立軸ポンプであってもよい。この場合、揚水管２２には、図２に示す下端直管２３の代わりに、両端にフランジ部（第１フランジ部）２６ａを備えるベーンケーシング２６が用いられる。そして、このベーンケーシング２６に吸込ベル２４が締結されるとともに、ベーンケーシング２６の下部にインペラ３１が配置される。言い換えれば、渦抑制装置４０は、上下方向に延びる揚水管２２を備えるポンプであれば、いずれでも適用可能である。

【符号の説明】

【0073】

１ 建屋
２ 吸水槽
３ ポンプ室
４ ポンプ床
５ 側壁
６ 下側端壁
７ 底壁
８ 連通部
９ 上流側端壁
１０ 下流側端壁
１１ 天壁
１２ 貫通孔
２０ 横軸ポンプ
２１ ポンプケーシング
２２ 揚水管
２３ 直管
２３ａ フランジ部
２４ 吸込ベル
２４ａ フランジ部
２４ｂ 吸込口
２５ 屈曲エルボ
２６ ベーンケーシング
２６ａ 軸受ケーシング
２６ｂ 軸受部
２７ 送水管
２８ 止水弁
３０ 主軸
３１ インペラ
３２ モータ
３３ 減速機
２３ｂ 挿通孔
２４ｃ 挿通孔
４０ 渦抑制装置
４１ 中間プレート
４１ａ 挿通孔
４１ｂ 取付孔
４１ｃ 係着溝
４２ 第１渦抑制部材
４２ａ 下端
４２ｂ 上端
４３ 第２渦抑制部材
４３ａ 本体部
４３ｂ 係着部
４３ｃ アーム部
４３ｄ 係着部本体
４３ｅ 挿通孔
Ａ 揚水管の軸線
Ｄ 揚水管の内周直径
ＬＷＬ 吸水槽の最低水位
Ｆ 吸水槽の流入方向
Ｖａ 空気吸込渦
Ｖｗ 水中渦

【要約】

【課題】ポンプケーシングに対する渦抑制装置の固定位置の調整作業性を向上できるポンプを提供する。
【解決手段】ポンプ２０は、下端に吸込口２４ｂが形成された筒状の揚水管２２と、揚水管２２の下流側に間隔をあけて配置されて軸線Ａに沿って延びる第１渦抑制部材４２と、揚水管２２の下側に配置された板状の第２渦抑制部材４３と、揚水管２２に着脱可能に取り付けられた板状の中間プレート４１とを備える。第１渦抑制部材４２と第２渦抑制部材４３は、揚水管２２に対して中間プレート４１とともに移動可能に取り付けられている。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】