(57)【要約】      （修正有）【課題】エアロックをより確実に行うことができる先行待機運転ポンプを提供する。【解決手段】先行待機運転ポンプは、インペラ１１と、インペラを収容するケーシング１２と、インペラより軸方向上流側のケーシングの内面に設けられる凸部１３と、凸部の表面に形成された吸気口１４と、を有する。ケーシングは、インペラよりも軸方向下流側に位置する直管部（ベルマウス）１２ｄを有する。凸部は、内径方向に凸状の曲面を有する。直管部の外径をＤとしたときに、凸部の曲面の曲率は、０．０１９Ｄ以上０．１２５Ｄ以下である。【選択図】図４
2020190241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラと、
前記インペラを収容するケーシングと、
前記インペラより軸方向上流側の前記ケーシングの内面に設けられる凸部と、
前記凸部の表面に形成された吸気口と、を有し、
前記ケーシングは、前記インペラよりも軸方向下流側に位置する直管部を有し、
前記凸部は、内径方向に凸状の曲面を有し、
前記直管部の外径をＤとしたときに、前記凸部の曲面の曲率は、０．０１９Ｄ以上０．１２５Ｄ以下である、先行待機運転ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載された先行待機運転ポンプにおいて、
前記直管部の外径をＤとしたときに、前記凸部の曲面の曲率は、０．０１９Ｄ以上０．０５７Ｄ以下である、先行待機運転ポンプ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された先行待機運転ポンプにおいて、
前記曲面は、前記吸気口から軸方向に延びて形成される、先行待機運転ポンプ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載された先行待機運転ポンプにおいて、
前記曲面は、前記吸気口から周方向に延びて形成される、先行待機運転ポンプ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載された先行待機運転ポンプにおいて、
前記吸気口は、前記凸部の頂点に位置する、先行待機運転ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先行待機運転ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、都市化の進展により、緑地の減少及び路面のコンクリート化、アスファルト化の拡大が進むことでヒートアイランド現象が発生し、いわゆるゲリラ豪雨と呼ばれる局所的な集中豪雨が都市部で頻発している。局所的な大量の降雨は、コンクリート化、アスファルト化した路面では、地中に吸収されることなくそのまま水路に導かれる。その結果、大量の雨水が、短時間のうちに排水機場に流入する。
【０００３】
このような集中豪雨によってもたらされる大量の雨水の速やかな排水に備え、排水機場に設置される排水ポンプでは先行待機運転が行われている。先行待機運転とは、雨水が排水機場に到達する前に予め始動させておく運転方法であり、この先行待機運転により、始動遅れによる浸水被害が防止される。
【０００４】
図１は、先行待機運転を行う従来の立軸ポンプの部分概略図である。排水機場の水槽１００には、立軸ポンプ１１０が配置される。立軸ポンプ１１０は、鉛直に配置された回転軸１１２と、回転軸１１２の先端に設けられたインペラ１１４とを備える。この立軸ポンプ１１０には、インペラ１１４の入口側のベルマウス１１６の側面部に吸気口１１８が設けられている。この吸気口１１８には、外気に接する開口１２０ａを備えた空気管１２０が取付けられている。これにより、この立軸ポンプ１１０では、吸気口１１８を介して立軸ポンプ１１０内に供給する空気の供給量が水位に応じて変化され、最低運転水位ＬＷＬ以下で立軸ポンプ１１０の排水量がコントロールされる。
【０００５】
図２は、先行待機運転の運転状態を説明するための図である。図２に示すように、先行待機運転では、吸込水位に関係なく降雨情報等に基づいて予め立軸ポンプが始動される（Ａ：気中運転）。雨水が排水機場に到達すると、低水位の状態から水位が上昇するに従って、インペラの位置まで水位が達し、立軸ポンプは空運転（気中運転）からインペラで水を撹拌する運転（Ｂ：気水撹拌運転）へ移行する。さらに、立軸ポンプは、吸気口を経て供給される空気を水と共に吸い込ませつつ水量を徐々に増やす運転（Ｃ：気水混合運転）を経て、定格流量で水の排出を行う全量運転（Ｄ：定常運転）へ移行する。
【０００６】
上述したように、先行待機運転用の立軸ポンプには、水位低下に伴うベルマウス内の静圧低下に対応して大気中の空気をベルマウスに自然吸気する吸気口が設けられている。これにより、高水位から水位が低下するときは、定常運転から、吸気口から供給される空気を水と共に吸い込ませつつ水量を徐々に減らす運転（Ｃ：気水混合運転）へ移行する。水位がさらに低下して所定のエアロック水位に至ると、インペラの下方に空気だまりが形成され、インペラの上方の水がインペラに撹拌される運転（Ｅ：エアロック運転）へ移行する。エアロック運転では、インペラの上方にある水がインペラにより攪拌され、水の自重が支えられている状態となるため、ポンプ流量はゼロである。水位が再び上昇すると、気水混合運転に移行する。
【０００７】
ところで、通常の立軸ポンプでは、定常運転から水位が低下して、水位がベル吸込口以下に達すると、大気中に露出したベル吸込口から一気に大量の空気が入り込むことで、激しい振動および騒音が発生する。このため、先行待機運転用の立軸ポンプでは、定常運転から水位が低下したときに、吸気口からベルマウスに適切に吸気してエアロック運転に確実に移行することが重要である。
【０００８】
なお、先行待機運転用のポンプとして、吸気口からの吸気を改善したものが知られている。例えば、特許文献１には、ベルの内面に周方向に沿ってスリット状に吸気口が形成された構造が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４４６３４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
立軸ポンプが定常運転している間、液体は定格流量で排出される。このときの立軸ポンプ内を流れる液体は、立軸ポンプの軸方向の流れが支配的である。一方で、定常運転から水位の低下に伴って流量が低下したとき（例えば定格流量の３０％の部分流量時）、吸気口の高さにおける液体の流れは、回転するインペラの影響により周方向速度成分が支配的になる。したがって、部分流量で液体が排出されるときは、ベルマウス内の吸気口の高さにおいて遠心場が生じ、ベルマウス内の径方向外側、つまり吸気口の開口部近傍において比較的高い静圧となる。
【００１１】
これに関して、特許文献１に開示された吸気構造では、吸気口がケーシング内面に形成されている。しかしながら、上述したように、部分流量で液体が排出されるときは、吸気口の近傍において比較的高い静圧となるので、部分流量時には吸気口から吸気し難くなり、吸気量の不足によりエアロックが適切になされない可能性がある。
【００１２】
本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、エアロックをより確実に行うことができる先行待機運転ポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
一実施形態によれば、先行待機運転ポンプが提供される。この先行待機運転ポンプは、インペラと、前記インペラを収容するケーシングと、前記インペラより軸方向上流側の前記ケーシングの内面に設けられる凸部と、前記凸部の表面に形成された吸気口と、を有する。前記ケーシングは、前記インペラよりも軸方向下流側に位置する直管部を有する。前記凸部は、内径方向に凸状の曲面を有する。前記直管部の外径をＤとしたときに、前記凸部の曲面の曲率は、０．０１９Ｄ以上０．１２５Ｄ以下である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】先行待機運転を行う従来の立軸ポンプの部分概略図である。
【図２】先行待機運転の運転状態を説明するための図である。
【図３】本実施形態に係る先行待機運転ポンプの概略側断面図である。
【図４】図３に示す先行待機ポンプのベルマウス近傍の概略拡大図である。
【図５】図４に示すベルマウスの下端部の内面を軸方向下流側から見た概略図である。
【図６Ａ】凸部の一例をベルマウスの半径方向内側から見た正面図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示す凸部を周方向から見た側面図である。
【図６Ｃ】図６Ａに示す凸部を軸方向下流側から見た側面図である。
【図７】吸気口近傍において静圧が低下する物理的メカニズムを説明するための模式図である。
【図８】凸部の別の例を示す側面図である。
【図９】曲率の異なる曲面を有する凸部をそれぞれ用いた場合の先行待機運転ポンプの吸気口における静圧変動のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１０】図９に示した静圧の平均値を示す棒グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。以下で説明する図面において、同一の又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。なお、以下で説明する実施形態では、本発明の先行待機運転ポンプの一例として立軸ポンプが説明される。
【００１６】
図３は、本実施形態に係る先行待機運転ポンプの概略側断面図である。図３に示すように、先行待機運転ポンプは、インペラ１１と、回転軸１８と、ケーシング１２と、を備える。ケーシング１２は、全体として筒状を成しており、吐出エルボ１２ａと、直管部１２ｂと、吐出ボウル１２ｃと、ベルマウス１２ｄと、を有する。吐出エルボ１２ａは、図示しないポンプ設置床に固定され、一端が図示しない吐出管に接続される。直管部１２ｂは、吐出エルボ１２ａの下端に接続される。吐出ボウル１２ｃは、直管部１２ｂの下端に接続され、インペラ１１を内部に格納する。ベルマウス１２ｄは、吐出ボウル１２ｃの下端に接続され、水を吸い込むための入口を構成する。
【００１７】
回転軸１８は、ケーシング１２の直管部１２ｂ、吐出ボウル１２ｃ、及びベルマウス１２ｄの径方向略中心部を延びるように配置される。回転軸１８は、図示しないすべり軸受によって回転可能に支持される。回転軸１８の一端側（上流側）にはインペラ１１が接続される。回転軸１８の他端側（下流側）は、吐出エルボ１２ａに設けられた孔を通じて先行待機運転ポンプの外部へ延び、エンジン又はモータ等の駆動源１９に接続される。
【００１８】
回転軸１８と吐出エルボ１２ａに設けられた孔との間には、フローティングシール、グランドパッキンまたはメカニカルシール等の図示しない軸シールが設けられている。これにより、先行待機運転ポンプが扱う水が先行待機運転ポンプの外部に流出することが防止される。駆動源１９は、保守点検を容易に行うことができるように陸上に設けられる。駆動源１９の駆動力は回転軸１８に伝達され、インペラ１１を回転させることができる。インペラ１１の回転によって昇圧された水がベルマウス１２ｄから吸い込まれ、吐出ボウル１２ｃ、直管部１２ｂを通過して吐出エルボ１２ａから吐出される。
【００１９】
図４は、図３に示す先行待機ポンプのベルマウス１２ｄ近傍の概略拡大図である。図５は、図４に示すベルマウス１２ｄの下端部の内面を軸方向下流側から見た概略図である。図４に示すように、ケーシング１２の吐出ボウル１２ｃとベルマウス１２ｄは、インペラ１１の上流側位置においてフランジを介して連結される。回転軸１８の端部近傍は、すべり軸受３０によって回転可能に支持される。回転軸１８は、インペラ１１内に挿入され、回転軸１８とインペラ１１とが、回転方向に相対移動しないように、キーによって固定される。これにより、回転軸１８の回転方向の駆動力がインペラ１１に伝達される。回転軸１８の端部には、キャップ３１が取り付けられる。これにより、回転軸１８とインペラ１１とが軸方向に相対移動しないように固定される。
【００２０】
上述したように、先行待機運転ポンプにおいて定常運転から水位の低下に伴って流量が低下したとき、吸気口の高さにおける水の流れは、回転するインペラ１１の影響により周方向速度成分が支配的になる。ここで、エアロックは、定常運転時の流量（定格流量）の約３０％程度の流量のときに生じることが経験的にわかっている。したがって、エアロックが生じる直前は、ベルマウス１２ｄの吸気口の高さにおける水の流れは周方向速度成分が支配的である。その結果、エアロックが生じる直前は、吸気口付近に遠心場が生じ、ベルマウス１２ｄ内の径方向外側、つまり吸気口の開口部近傍において比較的高い静圧となる。吸気口からのベルマウス１２ｄ内への吸気量は、吸気口付近の静圧に依存する。即ち、吸気口付近の静圧が高ければ高いほど、吸気口からの吸気が困難になり、吸気口の低下
に伴い適切なエアロックが生じ難くなる。
【００２１】
そこで、本実施形態の先行待機運転ポンプでは、ベルマウス１２ｄの内面に凸部１３を設けると共に、吸気口１４を凸部１３に形成している。これにより、凸部１３が存在しない場合に比べて吸気口１４近傍の静圧を下げることができる。その結果、ベルマウス１２ｄ内において周方向速度成分が支配的な水の流れが生じたときでも、適切にベルマウス１２ｄ内に吸気をすることができる。
【００２２】
図４及び図５に示すように、ベルマウス１２ｄの内面には、複数の凸部１３が周方向２２に等間隔に設けられる。また、複数の凸部１３は、インペラ１１よりも上流側に位置する。本実施形態では、凸部１３の数は４つであるが、これに限らず、３以下又は５以上の任意の数であり得る。また、本実施形態では、複数の凸部１３は周方向２２に等間隔に設けられるが、これに限らず、周方向２２に沿って不均等に設けられてもよい。なお、本実施形態では、回転軸１８が伸びる方向を軸方向２１とし、インペラ１１の回転方向を周方向２２という。
【００２３】
凸部１３の頂点付近には、吸気口１４が形成される。吸気口１４から延びる円筒形状の空間（吸気孔）は、凸部１３を貫通するように形成され、凸部１３の径方向外側に設けられた環状の空気室１７に連通している。空気室１７には、一端が大気中に露出された空気管１６が接続される。これにより、吸気口１４近傍の圧力と大気圧との差圧に応じて、大気中の空気が、空気管１６、空気室１７、及び吸気口１４を通じて、ベルマウス１２ｄ内部に供給される。なお、吸気口１４から延びる吸気孔の形状は、円筒形状に限らず任意の形状を採用できる。
【００２４】
凸部１３は、例えばケーシング１２と一体に鋳造で製作され得る。凸部１３はその略中心部に内径方向に凸状の曲面を備え、その曲率は、後述するように凸部１３が設けられる位置におけるベルマウス１２ｄの内径に応じて適切に設定される。図５に示すように、軸方向２１から見たときのベルマウス１２ｄの内面１２ｅの形状は、略円形である。
【００２５】
次に、図３から図５に示した凸部１３の形状について詳細に説明する。図６Ａは、凸部１３の一例をベルマウス１２ｄの半径方向内側から見た正面図である。図６Ｂは、図６Ａに示す凸部１３を周方向２２から見た側面図である。図６Ｃは、図６Ａに示す凸部１３を軸方向２１の下流側から見た側面図である。
【００２６】
図６Ａに示すように、本実施形態の凸部１３は、正面から見たときに略円形に形成される。また、本実施形態において、吸気口１４は凸部１３の略中央部に設けられる。図６Ｂに示すように、凸部１３は、吸気口１４から軸方向２１に延びる曲面１５を有する。また、図６Ｃに示すように、凸部１３は、吸気口１４から周方向２２に延びる曲面１５を有する。具体的には、凸部１３の曲面１５は、凸部１３の略中央部に位置する内径方向に凸状の曲面１５ａと、凸状の曲面１５ａの外周に位置する内径方向に凹状の曲面１５ｂとを有する。内径方向に凸状の曲面１５ａは、ベルマウス１２ｄの内面１２ｅから離れる方向に突出した、凸部１３の頂部を構成する湾曲面である。内径方向に凹状の曲面１５ｂは、ベルマウス１２ｄの内面１２ｅに近づくように凹んだ、凸状の曲面１５ａとベルマウス１２ｄの内面１２ｅとを接続する湾曲面である。内径方向に凸状の曲面１５ａと内径方向に凹状の曲面１５ｂとは互いに連続して形成されており、凸状の曲面１５ａと凹状の曲面１５ｂとにより凸部１３の曲面１５が構成される。
【００２７】
図６Ｂ及び図６Ｃに示すように、凸部１３の内径方向に凸状の曲面１５ａは、吸気口１４が形成されることにより、その頂部は側面視で略平坦に形成される。一方で、図６Ｂ及び図６Ｃには、凸部１３の凸状の曲面１５ａの曲率に沿って凸状の曲面１５ａを延長した
仮想線１５ｄが示される。言い換えれば、本実施形態において、凸部１３の凸状の曲面１５ａは、この仮想線１５ｄを含んだ曲面に相当する曲率を有する。
【００２８】
次に、凸部１３によって吸気口１４近傍の静圧が低下する原理を説明する。図７は、吸気口１４近傍において静圧が低下する物理的メカニズムを説明するための模式図である。図７に示すように、流路において凸部１３が存在している場合、凸部１３の曲面１５に近い流路Ａを流れる流体は、流体の粘性により、凸部１３の表面に沿って流れる。ここで、凸部１３の表面に沿って流れる流体は、流路Ａよりも凸部１３の曲面１５から遠い流路Ｂを流れる流体と比較して、流れ方向の断面Ｓ１−Ｓ２間を通過する道のりが長くなるから、凸部１３の曲面１５近傍の流体は、流速が増加する傾向となる。
【００２９】
ベルヌーイの式に基づけば、流体の流速が増加した場合、流体の静圧は低下する。このため、凸部１３の曲面１５近傍、特に吸気口１４近傍において局所的に流体の静圧は低下することになる。図６Ａから図６Ｃに示した凸部１３は、湾曲した曲面１５を有するので、吸気口１４近傍の流体が曲面１５に滑らかに沿って流れることができ、曲面１５から流体が剥離することを抑制することができる。
【００３０】
上述したように、エアロックが生じる直前は、ベルマウス１２ｄの吸気口１４の高さにおける水の流れは周方向速度成分が支配的である。その結果、エアロックが生じる直前（部分流量時）は、吸気口１４付近に遠心場が生じ、ベルマウス１２ｄ内の径方向外側、つまり吸気口１４の開口部近傍において比較的高い静圧となる。一方で、本実施形態の先行待機運転ポンプによれば、吸気口１４が凸部１３に形成されることで、部分流量時に形成された周方向速度成分によって、吸気口１４近傍の静圧を局所的に低下させることができるため、ベルマウス１２ｄ内に吸気することができ、エアロックの成功率を高めることができる。
【００３１】
なお、本実施形態においては、凸部１３の曲面１５は、内径方向に凸状の曲面１５ａと内径方向に凹状の曲面１５ｂとを有するものとして説明したが、内径方向に凸状の曲面１５ａを備えれば、曲面１５の表面形状はこれには限られない。図８は、凸部１３の別の例を示す側面図である。図８に示す例の凸部１３は、内径方向に凸状の曲面１５ａと内径方向に凹状の曲面１５ｂとを有し、さらに凸状の曲面１５ａと凹状の曲面１５ｂとを接続する遷移面１５ｃを有する。内径方向に凸状の曲面１５ａは、凸部１３の頂部を構成する湾曲面である。遷移面１５ｃは、凸部１３の突出方向、即ちベルマウス１２ｄの径方向と平行な面である。内径方向に凹状の曲面１５ｂは、遷移面１５ｃとベルマウス１２ｄの内面１２ｅとを接続する湾曲面である。
【００３２】
また、曲面１５は、内径方向に凹状の曲面１５ｂのような湾曲面を有していてもよいし、所定の角度を有する傾斜面を有していてもよい。例えば、凸部１３は、その中央部（吸気口１４）から離れるにつれて線形に突出量が減少するような面１５ｂを有していてもよい。より具体的には、図８に示した遷移面１５ｃは凸部１３の突出方向と平行な面であるが、遷移面１５ｃを凸部１３の突出方向に対して所定の角度で傾斜させてもよい。
【００３３】
次に、凸部１３の曲面１５の凸状の曲面１５ａの適切な曲率について説明する。本実施形態の先行待機運転ポンプでは、ベルマウス１２ｄの内面に凸部１３を設けると共に、吸気口１４を凸部１３に形成している。これにより、凸部１３が存在しない場合に比べて吸気口１４近傍の静圧を下げることができる。さらに、本発明者は、吸気口１４における静圧の低下の程度は、凸部１３の曲面１５の凸状の曲面１５ａの曲率によって大きな違いが生じるという知見を得、好適な曲率を見出した。
【００３４】
図９は、曲率の異なる曲面１５を有する凸部１３をそれぞれ用いた場合の先行待機運転
ポンプの吸気口１４における静圧変動のシミュレーション結果を示すグラフである。尚、凸部１３の位置における仮想線１５ｄの頂点から、ベルマウス１２ｄの内面１２ｅまでの突出長さは両者とも同じである。
【００３５】
グラフにおいて、横軸は経過時間（秒）を示し、縦軸は静圧（Ｐａ）を示す。このグラフは、直管部１２ｂの外径をφ６００ｍｍとし、インペラ１１の回転速度を９６０ｍｉｎ−１としたときの吸気口１４における静圧変動を有限体積法で解析することにより得られたものである。なお、ポンプ流量はおよそ１９．３ｍ３／ｍｉｎとし、定格流量のおよそ３０％とした。したがって、このときのポンプ流量は、エアロックが発生する流量の近傍となる。本解析では、図５に示したように４つの凸部１３が周方向２２に等間隔に、ベルマウス１２ｄの内面１２ｅに設けられるものとした。
【００３６】
凸部１３の曲面１５の内径方向に凸状の曲面１５ａの曲率が、それぞれ１１．４ｍｍ（曲率小）と７５.０ｍｍ（曲率大）の場合において、本解析を行った。図９に示す結果は、インペラ１１が２回転する間の静圧変動を示す。図９に示すように、曲率が７５．０ｍｍの場合の静圧は、およそ−１５０００Ｐａから−２５０００Ｐａの間を変動していることが判る。また、曲率が１１．４ｍｍの場合の静圧は、およそ−２５０００Ｐａから−４００００Ｐａの間を変動していることが判る。
【００３７】
図１０は、図９に示した静圧の平均値を示す棒グラフである。図１０に示すように、曲率が７５．０ｍｍの場合の静圧平均値は約−２００００Ｐａ、曲率が１１．０ｍｍの場合の静圧平均値は約−２５０００Ｐａとなった。したがって、曲率が小さい１１．０ｍｍの場合の方が、静圧が低下しており、好ましいことが判った。
【００３８】
次に、図９及び図１０に示した凸部１３を有する先行待機運転ポンプにおいて、定常運転から徐々に水位を低下させたときにエアロックが生じた水位を確認する実験を行った。上述したように、定常運転から水位が低下して、水位がベル吸込口以下に達すると、大気中に露出したベル吸込口から一気に大量の空気が入り込むことで、激しい振動および騒音が発生する。水位は、必ずしも徐々に低下するものではないから、エアロックは、設計時に計画した設計値水位において生じる必要がある。特に、設計値より低い水位でのエアロックは、危険側であり、避けることが必須である。そこで本実験では、ベル吸込口（ベルマウス１２ｄの開口端部）の高さを０として、ベル吸込口から吸気口１４までの高さをＨとしたときに、０から上方へ１００ｍまでの水位のときにエアロックが生じた場合を合格とし、０より下方の水位のときにエアロックが生じた場合を不合格とした。実験結果は、凸部１３の曲面１５の内径方向に凸状の曲面１５ａの曲率が、１１．４ｍｍと７５．０ｍｍの場合において、どちらもエアロック時の水位が上記合格範囲となった。一方で、曲率が７５．０ｍｍを越えた８０.０ｍｍ以上の場合には、エアロック時の水位が上記不合格の範囲となった。
【００３９】
また、シミュレーションと実験の結果、凸部１３の曲面１５の内径方向に凸状の曲面１５ａの曲率の好ましい範囲は、直管部１２ｂの外径をＤとしたとき、０．０１９Ｄ以上０．１２５Ｄ以下であることがわかった。なお、凸部１３の曲面１５の凸状の曲面１５ａの曲率が、０．０１９Ｄ以上０．０５７Ｄ以下であれば、より静圧の低下が見込まれ、一層高い位置でのエアロックが可能になる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲及び明細書に記載された
各構成要素の任意の組み合わせ、又は省略が可能である。
【００４１】
以下に本明細書が開示する形態のいくつかを記載しておく。
第１形態によれば、先行待機運転ポンプが提供される。この先行待機運転ポンプは、インペラと、前記インペラを収容するケーシングと、前記インペラより軸方向上流側の前記ケーシングの内面に設けられる凸部と、前記凸部の表面に形成された吸気口と、を有する。前記ケーシングは、前記インペラよりも軸方向下流側に位置する直管部を有する。前記凸部は、内径方向に凸状の曲面を有し、前記直管部の外径をＤとしたときに、前記凸部の曲面の曲率は、０．０１９Ｄ以上０．１２５Ｄ以下である。
【００４２】
第１形態によれば、凸部が、凸部の略中央部に位置する内径方向に凸状の曲面を有するので、曲面近傍に沿って流れる流体は、曲面より離れた流路を流れる流体と比較して、流速が増加する傾向となる。その結果、ベルヌーイの式により流速増加は静圧低下を伴うため、凸状の曲面近傍では静圧が低下することになる。これにより、定常運転からエアロック運転へ遷移する部分流量域において、吸気口から供給される吸気量を増加することができ、エアロックの成功率を高めることができる。また、凸部の内径方向に凸状の曲面の曲率を０．０１９Ｄ以上０．１２５Ｄ以下とすることにより、ベル吸込口の高さを０として、ベル吸込口から吸気口までの高さをＨとしたときに、０から上方へ１００ｍまでの水位のときにエアロックを生じさせることができる。ひいては、比較的高い位置でエアロックを生じさせることができるので、水位がベル吸込口以下に達して、大気中に露出したベル吸込口から一気に大量の空気が入り込むことを防止することができる。
【００４３】
第２形態によれば、第１形態の先行待機運転ポンプにおいて、前記直管部の外径をＤとしたときに、前記凸部の曲面の曲率は、０．０１９Ｄ以上０．０５７Ｄ以下である。
【００４４】
第２形態によれば、凸部の内径方向に凸状の曲面の曲率を０．０１９Ｄ以上０．０５７Ｄ以下とすることにより、一層高い位置でエアロックを生じさせることができるので、水位がベル吸込口以下に達して、大気中に露出したベル吸込口から一気に大量の空気が入り込むことを一層確実に防止することができる。
【００４５】
第３形態によれば、第１形態又は第２形態の先行待機運転ポンプにおいて、前記曲面は、前記吸気口から軸方向に延びて形成される。
【００４６】
第４形態によれば、第１形態から第３形態の先行待機運転ポンプにおいて、前記曲面は、前記吸気口から周方向に延びて形成される。
【００４７】
第５形態によれば、第１形態から第５形態の先行待機運転ポンプにおいて、前記吸気口は、前記凸部の頂点に位置する。
【符号の説明】
【００４８】
１１…インペラ
１２…ケーシング
１３…凸部
１４…吸気口
１５…案内面
１２ｄ…ベルマウス
１２ｅ…内面
１５ａ…凸状面
１５ｂ…凹状面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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