(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端側に吸込水槽内の底部と対向して開口した吸込口を有する吸込ベルマウスが配設され、上端側に仕切弁を介設した吐出管が接続され、かつ、貫通された内端側に羽根車を固定した主軸が配置されているケーシングにおいて、
前記ケーシングの上端側の前記仕切弁より上流側から分岐され、前記吸込ベルマウスを軸方向上側から見て、前記吸込ベルマウスの前記吸込水槽内への水の流入方向下流側に位置するように、前記吸込水槽の前記底部に向けて前記ケーシングに沿って鉛直方向に延びる縦配管と、
前記吸込ベルマウスの外側に間隔をあけて取り囲むように前記縦配管の下端側に接続され、前記吸込水槽の前記底部に向いた複数のノズルを有する環状配管と、
前記縦配管および前記環状配管を通して前記ケーシング内の水を前記吸込水槽内へ噴出させる清掃処理を実行または停止させる開閉弁と、
を備える水槽清掃装置を配設し、
前記ケーシングと前記水槽清掃装置とを多数の連結リブにより連結したことを特徴とするポンプ。
【請求項２】
前記連結リブを、前記吸込ベルマウスと前記環状配管との間に設けたことを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
前記吸込ベルマウス内に、この吸込ベルマウスの吸込口から下向きに突出し、かつ、軸線から外方へ放射状に延びる３以上の水中渦防止リブを配設し、この水中渦防止リブの外側縁を上側外向きに傾斜させるとともに、その延長線上に前記環状配管を配設したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のポンプ。
【請求項４】
前記水中渦防止リブの外側縁は、前記吸込ベルマウスの下端縁より径方向外方へ突出した湾曲縁からなることを特徴とする請求項３に記載のポンプ。
【請求項５】
前記縦配管は、前記吸込ベルマウスの軸線と前記吸込水槽の流入方向下流側角部とを結ぶ基準線を基準として配設されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項６】
前記ノズルは平面視で外向きであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項７】
前記ケーシングは、前記吸込ベルマウスの上方に前記羽根車を配設する羽根車ケースを備え、前記主軸を鉛直方向に延びるように配設した立軸ポンプであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項８】
前記環状配管は、前記羽根車と前記吸込ベルマウスの吸込口との間に位置するように配設されることを特徴とする請求項７に記載のポンプ。
【請求項９】
前記ケーシングは、前記吐出管の上流側に前記羽根車を配設する羽根車ケースを備え、前記主軸を横方向に延びるように配設した横軸ポンプであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸込水槽に溜められた水を排水するポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、仕切弁よりも上流側から吸込水槽の底部まで延びる戻り管路と、この戻り管路に接続されて吸込水槽の底部上に配管されるノズル配管とを備える水槽清掃装置を搭載した立軸ポンプが記載されている。この立軸ポンプは、管理運転時に仕切弁を閉弁した状態で運転されることにより、吐出水が戻り管路からノズル配管に圧送され、このノズル配管のノズルから吸込水槽内に噴出される。これにより、吸込水槽の底に堆積していたし渣、砂等の異物を水中に浮遊させ、引き続いて立軸ポンプを通常運転させることにより、異物を水と一緒に下流へ圧送し、吸込水槽の清掃を行っている。
【０００３】
しかし、特許文献１の立軸ポンプは、ケーシングとは別に吸込水槽の底部にノズル配管を配管する必要があり、かつ、このノズル配管に同じくケーシングとは別に戻り管路を接続する必要があるため、構造が複雑で設置作業も煩雑である。また、この種の立軸ポンプでは、通常運転時に吸込水槽内の水位低下等により吸込口の周囲の水面から吸込口に空気が吸い込まれて渦（空気吸込渦）が発生することが知られている。この空気吸込渦は、吸込口への水の円滑な吸い込みを妨げ、振動や騒音の原因となる。よって、空気吸込渦の発生を防止するための手段を更に設ける必要があるため、この点でも構造が複雑になる。
【０００４】
一方、特許文献２には、空気吸込渦の発生を抑制できるようにした立軸ポンプが記載されている。この立軸ポンプは、ケーシングの下端の吸込ベルマウスの外周部に、円板状または円筒状をなす副流路形成板を配設し、これらの間に水が流れる副流路を形成している。これにより、吸込ベルマウスの吸込口に向かう水流を、副流路形成板の外側を流れる主流と、副流路を流れる副流に分流し、両者を吸込ベルマウスの下端付近で衝突させることにより、空気吸込渦を消滅させる構成としている。
【０００５】
しかしながら、特許文献２の立軸ポンプは、空気吸込渦の発生を抑制することは可能であるが、未だ改良の余地がある。しかも、この特許文献２の立軸ポンプでは、管理運転時に吸込水槽内を清掃する手段を設ける必要があるため、構造が複雑になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２００５０２号公報
【特許文献２】特許第４１１７６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、簡易で設置作業が容易な構成でありながら、管理運転時に吸込水槽を効果的に清掃できるとともに、空気吸込渦の発生を効果的に抑制できるポンプを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明のポンプは、下端側に吸込水槽内の底部と対向して開口した吸込口を有する吸込ベルマウスが配設され、上端側に仕切弁を介設した吐出管が接続され、かつ、貫通された内端側に羽根車を固定した主軸が配置されているケーシングにおいて、前記ケーシングの上端側の前記仕切弁より上流側から分岐され、前記吸込ベルマウスを軸方向上側から見て、前記吸込ベルマウスの前記吸込水槽内への水の流入方向下流側に位置するように、前記吸込水槽の前記底部に向けて前記ケーシングに沿って鉛直方向に延びる縦配管と、前記吸込ベルマウスの外側に間隔をあけて取り囲むように前記縦配管の下端側に接続され、前記吸込水槽の前記底部に向いた複数のノズルを有する環状配管と、前記縦配管および前記環状配管を通して前記ケーシング内の水を前記吸込水槽内へ噴出させる清掃処理を実行または停止させる開閉弁と、を備える水槽清掃装置を配設し、前記ケーシングと前記水槽清掃装置とを多数の連結リブにより連結した構成としている。
【０００９】
このポンプは、管理運転時には仕切弁を閉弁するとともに開閉弁を開弁した状態で運転される。これにより、吸込水槽から吸込口を通ってケーシング内に吸い込まれた水は、縦配管から環状配管へ圧送され、ノズルから噴出されることで吸込水槽に戻る。このようなケーシング内を通る水の循環流により、管理運転時のポンプの過熱が防止される。また、環状配管のノズルは吸込水槽の底部を向いているので、ノズルから噴出される水流により吸込水槽の底部に堆積していたし渣、砂等の異物が吹き上げられる。その結果、引き続いてポンプの通常運転を行い、異物を水と一緒に吸込口から吸い込んで下流へ圧送することにより、効果的に吸込水槽内を清掃できる。
【００１０】
一方、通常運転により吸込水槽内の水が羽根車付近まで排水されると、吸込水槽内への流入方向における吸込ベルマウスの下流側の領域で空気吸込渦が発生する。しかし、本発明では、吸込水槽内の流入方向下流側に位置するように水槽清掃装置の縦配管を配管しているため、水面での空気吸込渦の発生を抑制できる。しかも、水槽清掃装置の環状配管を吸込ベルマウスの外周部に配設しているため、吸込口に向かう水流を、環状配管の外側を流れる主流と、環状配管と吸込ベルマウスの間の副流路を流れる副流に分流し、これらを吸込ベルマウスの下端で衝突させることにより消滅させることができる。よって、空気吸込渦の発生を確実に防止できる。
【００１１】
このように、本発明では、ケーシングとは別に水槽清掃装置を吸込水槽内に配設する必要がないため、構造が簡易である。また、ケーシングを吸込水槽に設置する際には、ケーシングに対して連結リブによって連結された水槽清掃装置も一緒に吸込水槽に設置される。そのため、設置作業が簡易である。しかも、この水槽清掃装置は、空気吸込渦の発生を防止する渦発生防止装置も兼ねるため、渦発生防止装置を別に設ける必要がない。この点でも、構造が簡易である。
【００１２】
このポンプでは、前記連結リブを、前記吸込ベルマウスと前記環状配管との間に設けることが好ましい。このようにすれば、連結リブを吸込ベルマウスの外周部で生じる旋回流を防ぐ整流板として機能させることもできるため、空気吸込渦の発生を更に確実に防止できる。
【００１３】
また、前記吸込ベルマウス内に、この吸込ベルマウスの吸込口から下向きに突出し、かつ、軸線から外方へ放射状に延びる３以上の水中渦防止リブを配設し、この水中渦防止リブの外側縁を上側外向きに傾斜させるとともに、その延長線上に前記環状配管を配設することが好ましい。このようにすれば、水中渦防止リブによって、水面ではなく水中で発生する水中渦を抑制できる。しかも、環状配管と吸込ベルマウスの間に効果的に副流を形成可能な副流路を形成できるため、空気吸込渦の発生を確実に抑制できる。
この場合、前記水中渦防止リブの外側縁は、前記吸込ベルマウスの下端縁より径方向外方へ突出した湾曲縁からなる構成とすることが好ましい。このようにすれば、水中渦防止リブを支点として、ポンプを立設状態から横置きに寝かせたり、横置き状態から立設したりすることができる。そのため、ポンプ機場への据え付け作業性や、分解時の作業性を向上できる。
【００１４】
また、前記縦配管は、前記吸込ベルマウスの軸線と前記吸込水槽の流入方向下流側角部とを結ぶ基準線を基準として配設されることが好ましい。このようにすれば、縦配管によって空気吸込渦の発生を確実に抑制できる。
そして、前記ノズルは平面視で外向きであることが好ましい。このようにすれば、吸込水槽内に堆積した異物を確実に吹き上げて、水と一緒に排出できる。
【００１５】
なお、前記ケーシングは、前記吸込ベルマウスの上方に前記羽根車を配設する羽根車ケースを備え、前記主軸を鉛直方向に延びるように配設した立軸ポンプである。
この場合、前記環状配管は、前記羽根車と前記吸込ベルマウスの吸込口との間に位置するように配設されることが好ましい。このようにすれば、環状配管と吸込ベルマウスの間に副流を形成可能な副流路を形成できるため、空気吸込渦の発生を確実に抑制できる。
または、前記ケーシングは、前記吐出管の上流側に前記羽根車を配設する羽根車ケースを備え、前記主軸を横方向に延びるように配設した横軸ポンプである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のポンプは、簡易で設置作業が容易な構成でありながら、管理運転時に吸込水槽を効果的に清掃できるうえ、空気吸込渦の発生を効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る第１実施形態である立軸ポンプを示す側方断面図である。
【図２】図１の立軸ポンプを背面から見た状態を示す背面図
【図３】立軸ポンプの要部平面図である。
【図４】図１の要部拡大断面図である。
【図５】第２実施形態の立軸ポンプを示す要部拡大断面図である。
【図６】第３実施形態の立軸ポンプを示す要部拡大断面図である。
【図７】第３実施形態の立軸ポンプの据付および分解作業過程を示す断面図である。
【図８】第４実施形態である横軸ポンプを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１９】
図１および図２は、本発明の第１実施形態に係る排水用のポンプである立軸ポンプ１を示す。この立軸ポンプ１は、ポンプ機場の床２に対して開口部２ａに差し込まれた状態で固定され、概ね鉛直方向に延びる直管状のケーシング３を備える。そして、本発明の立軸ポンプ１は、このケーシング３に渦発生防止装置を兼ねる水槽清掃装置１６を一体的に付設したものである。
【００２０】
ケーシング３の揚水管３ａの下端側には、外形が円弧状をなすように下向きに漸次拡径した吸込ベルマウス４が配設されている。この吸込ベルマウス４の下端開口からなる吸込口４ａは、吸込水槽５の底部５ａに対して、例えば吸込口４ａの直径の１．３倍程度の距離を隔てて対向配置されている。また、ケーシング３の上端側には、鉛直方向から水平方向に水の流れを変えるように、９０度湾曲した吐出ベンド６が配設されている。この吐出ベンド６の吐出口６ａには、手動開閉可能な仕切弁７を介設した吐出管８が接続されている。
【００２１】
また、ケーシング３内には、軸線に沿って鉛直方向に延びるように主軸９が配置され、この主軸９が軸受１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにより回転可能に支持されている。主軸９の下端側には羽根車１１が固定されている。この羽根車１１は、吸込ベルマウス４上に位置するように配設した羽根車ケース１２内に、軸受１０Ｃによって配置されている。吐出ベンド６からケーシング３の外部に突出する主軸９の上端は、モータ、減速機等からなる駆動機構１３に連結されている。
【００２２】
本実施形態の吸込ベルマウス４には、水中渦防止リブ１５を一体成形した軸心ベルマウス１４が配設されている。この軸心ベルマウス１４は、ＦＲＰなどの樹脂からなり、吸込ベルマウス４の軸線に沿って延びるように配設された略円錐筒状の軸心部である。軸心ベルマウス１４の下端開口１４ａは、吸込ベルマウス４の吸込口４ａより下側に位置するとともに、吸込水槽５の底部５ａから所定間隔をもって上方に位置する。また、軸心ベルマウス１４の下端開口１４ａは、吸込ベルマウス４の吸込口４ａの直径より小径に形成されている。
【００２３】
水中渦防止リブ１５は、水中渦を効果的に消滅可能な整流板の役割を果たすものである。本実施形態の水中渦防止リブ１５は、軸心ベルマウス１４の外面部に設けられ、この軸心ベルマウス１４を吸込ベルマウス４に連結する役割を兼ねる。水中渦防止リブ１５は、周方向に等間隔で４箇所、吸込ベルマウス４の軸線から径方向外方へ放射状に突出するように設けられている。水中渦防止リブ１５の上端面は、吸込ベルマウス４の内面に沿う円弧状に形成され、図示しないボルト等によって連結されている。また、水中渦防止リブ１５は、軸心ベルマウス１４の下端外周部から突設されている。これにより、各水中渦防止リブ１５は、吸込ベルマウス４の吸込口４ａより下方に突出するように設けられている。また、水中渦防止リブ１５の外側縁１５ａは、上側外向きに所定角度で傾斜して延びるように構成されている。
【００２４】
水槽清掃装置１６は、排水性能維持などの目的で吸込水槽５を清掃するためのものである。この水槽清掃装置１６は、吐出ベンド６に接続される４本の縦配管１８Ａ１〜１８Ｂ２と、これらの下端に接続された環状配管２０とを備え、ケーシング３に対して連結リブ２２によって連結されている。
【００２５】
ケーシング３には、仕切弁７より上流側に位置する吐出ベンド６の左右対称の位置に横配管１７Ａ，１７Ｂが分岐接続されている。これら横配管１７Ａ，１７Ｂは、図２に示すように、吐出ベント６に接続する接続管部１７ａと、床２に対して平行に延び接続管部１７ａに対して直交方向に分岐接続した分岐管部１７ｂとを備える。そして、横配管１７Ａの分岐管部１７ｂには一対の縦配管１８Ａ１，１８Ａ２が分岐接続され、横配管１７Ｂの分岐管部１７ｂには一対の縦配管１８Ｂ１，１８Ｂ２が分岐接続されている。
【００２６】
縦配管１８Ａ１〜１８Ｂ２は、ケーシング３の径方向外側に間隔を開けて配置され、主軸９と平行に鉛直方向下向きに延びている。図３に示すように、ケーシング３の吸込ベルマウス４を軸方向上側から見て、縦配管１８Ａ１，１８Ｂ１は、主軸９より吸込水槽５内への水の流入方向上流側に位置するように配管されている。また、縦配管１８Ａ２，１８Ｂ２は、主軸９（吸込ベルマウス４）より吸込水槽５内への流入方向下流側に位置するように配管されている。しかも、縦配管１８Ａ２，１８Ｂ２は、吸込ベルマウス４の軸線と吸込水槽５の流入方向下流側の角部とを結ぶ基準線Ｌを基準として配管されている。本実施形態では、縦配管１８Ａ２，１８Ｂ２を基準線Ｌ上に位置するように配管しているが、これらは基準線Ｌを基準とした所定範囲（例えば±２０度）内に配管することが好ましい。図１および図２に示すように、縦配管１８Ａ１〜１８Ｂ２は、横配管１７Ａ，１７Ｂから開口部２ａを通過して羽根車１１よりもやや下方に位置するように、吸込ベルマウス４と羽根車ケース１２の接続部分である縮径部分まで延びている。
【００２７】
また、縦配管１８Ａ１〜１８Ｂ２には、横配管１７Ａ，１７Ｂの分岐管部１７ｂの付近に位置するように、常閉の電動バタフライ弁からなる開閉弁１９が介設されている。この開閉弁１９は、開弁により水槽清掃装置１６による清掃処理を実行し、閉弁により清掃処理を停止させるものである。なお、開閉弁１９は、縦配管１８Ａ１〜１８Ｂ２に配設する構成に限られず、例えば横配管１７Ａ，１７Ｂの接続管部１７ａに介設してもよい。
【００２８】
環状配管２０は、主軸９の軸線を中心とする円環状であり、吸込ベルマウス４の外側に間隔を隔てて取り囲むように、縦配管１８Ａ１〜１８Ｂ２の下端に接続されている。これにより、環状配管２０は、羽根車１１の下端と吸込ベルマウス４の吸込口４ａとの間に、環状をなす中心線が位置する。また、環状配管２０は、外径が吸込ベルマウス４の外径より大きく、上側外向きに傾斜した水中渦防止リブ１５の外側縁１５ａの延長線上に位置するように配管されている。環状配管２０には、複数個（本実施形態では８個）のノズル２１が周方向に等間隔で設けられている。これらノズル２１は、吸込水槽５の底部５ａに向けて全て下向きに配置されている。また、図３に示すように、各ノズル２１は、９０度間隔で位置する縦配管１８Ａ１〜１８Ｂ２に対して間隔をあけて位置するように設けられている。さらに、各ノズル２１は、主軸９から離れる向きに水流が噴出されるように、平面視で径方向外向きに突設されている。
【００２９】
連結リブ２２は、縦配管１８Ａ１〜１８Ｂ２に接続した環状配管２０と吸込ベルマウス４とを連結するためのものである。本実施形態の連結リブ２２は、各縦配管１８Ａ１〜１８Ｂ２に対して径方向内側に位置する部分と、その間に位置する部分とで、８箇所に設けられている。この連結リブ２２は、吸込ベルマウス４の外周部で生じる旋回流を防ぐ整流板の役割を兼ねる。
【００３０】
このように構成した立軸ポンプ１は、吸込ベルマウス４と軸心ベルマウス１４との間に水中渦防止リブ１５によって区画された第１吸水路２３が形成され、軸心ベルマウス１４内に第２吸水路２４が形成される。また、吸込ベルマウス４と環状配管２０との間には、吸込ベルマウス４の外周面に沿って下側外向きに流れる副流を形成する副流路２５が形成される。この副流路２５は、円弧状をなす吸込ベルマウス４の形状と、断面円形状をなす環状配管２０とで、径方向外向きに拡開する角部がない流曲線状に形成される。
【００３１】
この立軸ポンプ１は、吸込水槽５内やケーシング３に配設した所定のセンサの検出値に基づいて、制御装置２６によって予め設定されたプログラムに従って通常の排水運転や管理運転が実行される。
【００３２】
例えば、通常運転が長期にわたって実行されない場合等、吸込水槽５内の水を排水するためではなく、排水性能維持等の目的で立軸ポンプ１を運転させる（管理運転）。この管理運転時には、本実施形態の場合、ポンプ機場の操作員によって仕切弁７が手動で閉弁され、この仕切弁７の閉弁を制御装置２６が検出すると、立軸ポンプ１が起動される。
【００３３】
立軸ポンプ１が起動すると、吸込水槽５内の水が第１および第２吸水路２３，２４を通して吸込ベルマウス４の吸込口４ａから吸い込まれる。しかし、ケーシング３内に吸い込まれた吸込水槽５内の水の圧送は仕切弁７により遮断される。この状態を例えば圧力センサ２７によって検出すると、制御装置２６は開閉弁１９を開弁して清掃処理を実行する。
【００３４】
開閉弁１９が開弁されると、吸込水槽５内の水は、ケーシング３（吐出ベンド６）から横配管１７Ａ，１７Ｂおよび縦配管１８Ａ１〜１８Ｂ２を経て環状配管２０へ圧送される。そして、この環状配管２０へ圧送された水は、図１および図２に示すように、ノズル２１から吸込水槽５内に噴出される。つまり、管理運転時には、吸込水槽５からケーシング３へ吸い込まれた水は、横配管１７Ａ，１７Ｂ、縦配管１８Ａ１〜１８Ｂ２、環状配管２０およびノズル２１を経て吸込水槽５に戻る。このようなケーシング３内を通る水の循環流により、管理運転時の立軸ポンプ１の過熱、例えば軸受１０Ａ〜１０Ｃで発生する摩擦熱により過度な温度上昇が防止される。
【００３５】
環状配管２０のノズル２１は吸込水槽５の底部５ａを向いているので、吸込水槽５の底部５ａに堆積していたし渣、砂等の異物は、管理運転時にノズル２１から噴出される水流により吹き上げられて吸込水槽５内の水中に浮遊する。環状配管２０のノズル２１から噴出された水は、吸込水槽５の底部５ａまたはその上に堆積した異物に衝突するので、吸込水槽５の底部５ａ付近には複雑な水流が生じ、底部５ａに堆積していた異物をより効果的に浮遊させることができる。管理運転時の揚程比Ｈｂ（部分流量域）は、定格運転域や過大流量域となる通常運転時と比較して概ね高いので、ノズル２１から噴出される水の圧力を確保できる。
【００３６】
このように、異物が十分に浮遊した状態とした後に、ポンプ機場の操作員は、仕切弁７を手動で開弁し、立軸ポンプ１の通常運転を行う。これにより、異物を水と共に立軸ポンプ１に吸い込んで下流へ圧送することで、効果的に吸込水槽５内を清掃できる。なお、この通常運転では、制御装置２６は開閉弁１９を閉弁して清掃処理を停止する。
【００３７】
本発明の立軸ポンプ１では、ケーシング３とは別に吸込水槽５の底部５ａに配管を設ける必要がないうえ、そのような吸込水槽５の底部５ａの配管をケーシング３の上端側と接続するための管路をケーシング３と別に設ける必要がないため、構造が簡易である。また、ケーシング３を吸込水槽５に設置する際には、開口部２ａに上方から差し込んで床２にケーシング３に固定すれば、ケーシング３に接続された縦配管１８Ａ１〜１８Ｂ２と、縦配管１８Ａ１〜１８Ｂ２に接続された環状配管２０もケーシング３と一緒に吸込水槽５に設置できる。この点で、本実施形態の立軸ポンプ１は、吸込水槽５への設置作業が簡易である。
【００３８】
一方、通常運転時には、吸込水槽５内の水が羽根車１１の付近まで排水されると、吸込水槽５内への流入方向における吸込ベルマウス４より下流側の領域で空気吸込渦が発生しようとする。しかし、本実施形態の立軸ポンプ１には、空気吸込渦が発生する吸込水槽５内の流入方向下流側の領域に、水槽清掃装置１６の縦配管１８Ａ２，１８Ｂ２を配管している。そして、これら縦配管１８Ａ２，１８Ｂ２は、旋回流を防止する作用もなすため、水面での空気吸込渦の発生を効果的に抑制できる。
【００３９】
しかも、水槽清掃装置１６の環状配管２０は、吸込ベルマウス４の外周部に連結リブ２２によって連結した構成である。そのため、水面から吸込口４ａに向かう水流は、図４に示すように、環状配管２０の外側を流れる主流Ｘと、環状配管２０と吸込ベルマウス４の間の副流路２５を流れる副流Ｙとに分流される。そして、主流Ｘは、水面から吸込ベルマウス４の吸込口４ａに向かって径方向内向きに流れ、副流Ｙは、吸込ベルマウス４の外周面に沿って径方向外向きに流れる。そのため、これら主流Ｘと副流Ｙは、吸込ベルマウス４の下端外周部で衝突することにより消滅する。よって、空気吸込渦の発生を確実に防止できる。さらに、本実施形態の連結リブ２２は整流板の役割を果たすため、それ自身でも空気吸込渦の発生を防止できる。
【００４０】
このように、本発明の立軸ポンプ１では、水槽清掃装置１６の縦配管１８Ａ２，１８Ｂ２および環状配管２０が、空気吸込渦の発生を防止する渦発生防止装置も兼ねるため、渦発生防止装置を別に設ける必要がない。この点でも、構造が簡易である。しかも、本実施形態では、吸込ベルマウス４内に水中渦防止リブ１５を設け、その外側縁１５ａの延長線上に環状配管２０を配管しているため、流曲線状をなす効果的な副流路２５を形成でき、空気吸込渦の発生を確実に抑制できる。また、水中渦防止リブ１５によって、水面ではなく水中で発生する水中渦も確実に抑制できる。
【００４１】
図５は、第２実施形態の立軸ポンプ１を示す。この第２実施形態では、吸込ベルマウス４に水中渦防止リブ１５を有する軸心ベルマウス１４を配設していない。また、連結リブ２２によって、ケーシング３における羽根車ケース１２の上側に位置する揚水管３ａの外周部と、水槽清掃装置１６の縦配管１８Ａ１〜１８Ｂ２とを連結する構成としている。この第２実施形態の立軸ポンプ１は、第１実施形態の立軸ポンプ１と比較すると、水中渦の発生を抑制する機能がない点で相違し、その他の点では同様の作用および効果を得ることができる。
【００４２】
具体的には、管理運転時には、吸込水槽５からケーシング３、横配管１７Ａ，１７Ｂ、縦配管１８Ａ１〜１８Ｂ２、環状配管２０およびノズル２１を経て吸込水槽５に戻る循環流により、立軸ポンプ１の過熱が防止される。しかも、吸込水槽５の底部５ａに堆積していたし渣、砂等の異物を水中に浮遊させ、続いて通常運転を行うことにより、異物を水と共に下流へ圧送し、効果的に吸込水槽５内を清掃できる。
【００４３】
また、通常運転時には、吸込水槽５内の水が羽根車１１の付近まで排水されると、吸込水槽５の流入方向下流側に配管した縦配管１８Ａ２，１８Ｂ２により、旋回流を防止するため、水面での空気吸込渦の発生を効果的に抑制できる。しかも、水面から吸込口４ａに向かう水流は、環状配管２０の外側を流れる主流Ｘと、環状配管２０と吸込ベルマウス４の間の副流路２５を流れる副流Ｙに分流され、これらを吸込ベルマウス４の下端で衝突させて消滅させることができるため、空気吸込渦の発生を防止できる。
【００４４】
このように、水槽清掃装置１６の縦配管１８Ａ２，１８Ｂ２および環状配管２０が、空気吸込渦の発生を防止する渦発生防止装置も兼ねるため、渦発生防止装置を別に設ける必要はなく、構造が簡易である。また、ケーシング３を開口部２ａに上方から差し込んで床２に固定すれば、ケーシング３に接続された縦配管１８Ａ１〜１８Ｂ２と環状配管２０も一緒に吸込水槽５に設置できるため、吸込水槽５への設置作業が簡易である。
【００４５】
図６は第３実施形態の立軸ポンプ１を示す。この第３実施形態では、水中渦防止リブ１５の外側縁１５ａを、吸込ベルマウス４の下端縁である吸込口４ａより径方向外方へ突出する湾曲縁により構成した点で、第１実施形態と大きく相違する。具体的には、外側縁１５ａは、外側上向きに広がるように、逆側上方（例えば右側の外側縁１５ａの場合には左側上方）を中心とした所定曲率の円弧縁で構成されている。
【００４６】
第３実施形態の水中渦防止リブ１５は、吸込ベルマウス４および軸心ベルマウス１４とは別体で、鋼板のプレス成形や鋳物により形成される。また、連結リブ２２が一体的に形成され、その上端外側部に環状配管２０を配置する切欠部３０が形成される。そして、水中渦防止リブ１５と連結リブ２２の境界に形成された溝３１に吸込ベルマウス４を挿通させて接合し、切欠部３０に環状配管２０を配置して接合し、内側縁に軸心ベルマウス１４を配置して接合される。
【００４７】
この立軸ポンプ１は、吸込ベルマウス４の外側に水中渦防止リブ１５が突出しているため、吸込ベルマウス４や環状配管２０に対する他部材の干渉を抑制できる。また、平面視＋字形状をなすように板状の水中渦防止リブ１５を配設しているため、吸込口４ａから水を吸い込む際の流体抵抗になることを抑制しつつ、強度を向上することができる。そのため、立軸ポンプ１をポンプ機場に据え付ける際の作業性や、分解する際の作業性を向上できる。
【００４８】
即ち、図７に示すように、立軸ポンプ１の据え付けまたは分解時には、立軸ポンプ１を吐出管８および駆動機構１３から切り離し、吸込水槽５の底部５ａの台３２上に横置きする場合がある。この際、立軸ポンプ１を直接底部５ａに置いて作業を行うと、荷重が軸心ベルマウス１４を含む吸込ベルマウス４や環状配管２０に集中し、変形するという問題がある。そのため、従来では吊り上げた状態で、立設状態から横置きに寝かせたり、横置き状態から立設したりしていた。
【００４９】
これに対して第３実施形態の立軸ポンプ１は、吸込ベルマウス４の外側に突出する高強度の水中渦防止リブ１５を設けているため、この水中渦防止リブ１５を支点として、立設状態から横置きに寝かせたり、横置き状態から立設したりすることができる。しかも、立軸ポンプ１を吸込水槽５の側から床２の開口部２ａ内に挿通させる際にも、水中渦防止リブ１５を支点として回動させたりスライドさせたりすることにより、その作業性を向上できる。
【００５０】
このように、第３実施形態の立軸ポンプ１は、吸込ベルマウス４より外方に突出する水中渦防止リブ１５により、吸込ベルマウス４や環状配管２０の破損を防止しつつ、据付作業性や分解作業性を向上できる。また、仕切弁７を閉弁して管理運転を実行した後、仕切弁７を開弁して通常運転を行うことにより、吸込水槽５内の清掃処理を実行できる。しかも、通常運転時には、空気吸込渦および水中渦を防止できるなど、第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【００５１】
図８は、第４実施形態のポンプである横軸ポンプ４０を示す。この横軸ポンプ４０のケーシング４１は、吸込水槽５の底部５ａの近傍から上向きに延びる吸込ベルマウス４２と、この吸込ベルマウス４２による上向きの水流を横向きに変える吐出ベンド４３と、この吐出ベンド４３からの水流を水平方向に排出する羽根車ケース４４とを備えている。
【００５２】
吸込ベルマウス４２の下端の吸込口４２ａは、吸込水槽５の底に対して所定の距離を隔てて対向するように設置される。吐出ベンド４３は、本実施形態では直管状の揚水管４５を介して吸込ベルマウス４２の上端に連結されている。羽根車ケース４４は径方向外向きに膨出した楕円球状をなし、その吐出口４４ａには仕切弁４６を介設した吐出管４７が接続されている。
【００５３】
このケーシング４１には、羽根車ケース４４の軸線に沿って水平（横）方向に延びるように主軸４８が貫通して配置されている。貫通された主軸４８の内端部は、羽根車ケース４４の内部に設けた水中軸受け４９によって回転可能に支持されている。また、吐出ベンド４３から外部に突出する主軸４８の端部には駆動機構５０が連結されている。そして、羽根車ケース４４内に位置する主軸４８の内端側には羽根車５１が連結されている。
【００５４】
吸込ベルマウス４２には、第１実施形態と同様に、水中渦防止リブ５３を一体成形した軸心ベルマウス５２が配設されている。また、ケーシング４１には、渦発生防止装置を兼ねる水槽清掃装置５５が一体的に付設されている。
【００５５】
水槽清掃装置５５は、羽根車ケース４４に接続された分岐配管５６を備えている。この分岐配管５６には常閉の開閉弁５７が介設されている。また、分岐配管５６は、開閉弁５７の下流側が４本の分岐管５６ａに分岐され、それぞれに縦配管５８Ａ１〜５８Ｂ２が接続されている。
【００５６】
縦配管５８Ａ１，５８Ｂ１は、吸込ベルマウス４２の水の流入方向上流側に位置するように配管され、縦配管５８Ａ２，５８Ｂ２は、吸込ベルマウス４２の流入方向下流側に位置するように配管されている。また、縦配管５８Ａ１〜５８Ｂ２は、吸込ベルマウス４２の下端縁に対して所定間隔をもって上方に位置する部分まで延びている。そして、各縦配管５８Ａ１〜５８Ｂ２の下端には、１個の環状配管５９が接続されている。
【００５７】
環状配管５９は、吸込ベルマウス４２の軸線を中心とする円環状であり、吸込ベルマウス４の外側に間隔を隔てて取り囲むように配設されている。この環状配管５９には、吸込水槽５の底部５ａに向けて下向きに噴射可能なノズル６０が周方向に等間隔で設けられている。
【００５８】
吸込ベルマウス４２の外周部には、軸方向に沿って延びる板状の連結リブ６１が設けられ、この連結リブ６１の下端に環状配管５９が連結されている。この連結リブ６１は、吸込ベルマウス４２の外周部で生じる旋回流を防ぐ整流板の役割を兼ねる。
【００５９】
この第４実施形態の横軸ポンプ４０は、仕切弁４６を閉弁して管理運転を実行した後、仕切弁４６を開弁して通常運転を行うことにより、水槽清掃装置５５によって吸込水槽５内の清掃処理を実行できる。しかも、通常運転時には、縦配管５８Ａ２，５８Ｂ２、環状配管５９および連結リブ６１により空気吸込渦の発生を防止できるとともに、水中渦防止リブ５３により水中渦の発生を防止できるなど、第１実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【００６０】
即ち、縦配管および環状配管を備える水槽清掃装置を配設するという本発明の構成は、立軸ポンプや横軸ポンプ等のポンプ形式に拘わらず適用可能であり、空気吸込渦の発生を確実に防止するという同様の作用および効果を得ることができる。同様に、吸込ベルマウス内に水中渦防止リブを設けるという本発明の構成も、ポンプ形式に拘わらず適用可能であり、水中渦の発生を確実に防止するという同様の作用および効果を得ることができる。
【００６１】
なお、本発明の立軸ポンプ１は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００６２】
例えば、前記各実施形態では、４本の縦配管１８Ａ１〜１８Ｂ２，５８Ａ１〜５８Ｂ２を９０度間隔で設けたが、その形成位置および数は希望に応じて変更可能である。また、前記実施形態では、流入方向下流側の縦配管１８Ａ２，１８Ｂ２，５８Ａ２，５８Ｂ２を基準線Ｌ上に配設したが、立軸ポンプ１の性能に応じて、基準線Ｌを基準とした所定範囲（例えば±２０度）内に配設すればよい。同様に、ノズル２１，６０の形成位置および数も希望に応じて変更可能である。
【００６３】
さらに、水中渦防止リブ１５，５３を有する軸心ベルマウス１４，５２を配設した第１および第４実施形態では、連結リブ２２，６１によって吸込ベルマウス４，４２と環状配管２０，５９を連結するように構成したが、第２実施形態のようにケーシング３，４１と縦配管１８Ａ１〜１８Ｂ２，５８Ａ１〜５８Ｂ２を連結するように構成してもよい。勿論、軸心ベルマウス１４を配設していない第２実施形態においても、連結リブ２２によって吸込ベルマウス４と環状配管２０を連結するように構成してもよい。しかも、第４実施形態の横軸ポンプ４０においても、軸心ベルマウス５２および水中渦防止リブ５３を配設しない構成としてもよい。
【００６４】
また、前記実施形態では、管理運転時に水槽清掃装置１６を動作させたが、通常運転時にも動作させる構成としてもよい。例えば、空気吸込渦の発生兆候を検出するセンサとして、吸込水槽５内に水位センサ、圧力センサ、流量センサまたは振動センサを配設し、センサが空気吸込渦の発生兆候を検出すると開閉弁１９を開弁させる構成としてもよい。このようにすれば、ノズル２１から噴出される循環流によって副流路２５内で生じさせる副流Ｙの流速が速くなるため、主流Ｘによって空気吸込渦が発生しても確実に破壊することができる。よって、空気吸込渦の発生を効果的に抑制できる。
【符号の説明】
【００６５】
１…立軸ポンプ                        ３…ケーシング
４…吸込ベルマウス                    ４ａ…吸込口
５…吸込水槽                          ５ａ…底部
６…吐出ベンド                        ６ａ…吐出口
７…仕切弁                            ８…吐出管
９…主軸                              １１…羽根車
１５…水中渦防止リブ                  １５ａ…外側縁
１６…水槽清掃装置                    １８Ａ１〜１８Ｂ２…縦配管
１９…開閉弁                          ２０…環状配管
２１…ノズル                          ２２…連結リブ
【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６】
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【図７】
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【図８】
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