(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦方向に延びる回転軸と、
前記回転軸に固定された両吸込型インペラと、
前記両吸込型インペラを収容する複数のボリュート室を有するケーシングと、
前記両吸込型インペラを介して、前記複数のボリュート室に連通する上部吸込口および下部吸込口と、
前記複数のボリュート室から上方へそれぞれ延びる吐出管と、
前記吐出管が接続される揚水管と、を備えた両吸込み縦型ポンプであって、
前記上部吸込口よりも上方に配置された渦防止構造体を備え、
前記渦防止構造体は、前記揚水管または前記吐出管に固定されていることを特徴とする両吸込み縦型ポンプ。
【請求項２】
前記渦防止構造体は、前記上部吸込口から離間していることを特徴とする請求項１に記載の両吸込み縦型ポンプ。
【請求項３】
前記渦防止構造体は、前記揚水管に固定された少なくとも１枚の傾斜板であることを特徴とする請求項１または２に記載の両吸込み縦型ポンプ。
【請求項４】
前記傾斜板は、吸込水槽内の水流に対して下流側に向かって下方に傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の両吸込み縦型ポンプ。
【請求項５】
前記渦防止構造体は、前記吐出管に固定された鉛直板であり、該鉛直板は、前記回転軸に沿って延びるとともに、前記吐出管から前記回転軸に向かって延びることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の両吸込み縦型ポンプ。
【請求項６】
前記渦防止構造体は、前記回転軸を囲むように設けられる円筒部材であり、該円筒部材は、その上端が前記揚水管の下端に固定されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の両吸込み縦型ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水機場や発電所に利用される循環水ポンプ等の両吸込み縦型ポンプに使用される渦防止装置に係わり、特に吸込水槽などのポンプピット内の水を揚水する際に、空気吸い込み渦や水中渦が発生することを防止する渦防止装置に関する。また、本発明は、このような渦防止装置を備えた両吸込み縦型ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では、吸込水槽に設置されるポンプとして、片吸込み縦型ポンプに代えて両吸込み縦型ポンプが使用される傾向にある。両吸込み縦型ポンプは、片吸込み縦型ポンプと比較して、各吸込口への流量が約半分となるため、吸込み性能が向上するという利点があり、有効吸込ヘッド（Net  Positive  Suction  Head）を小さくできる。吸込み性能が向上すると、低水位での揚水運転が可能となり、吸込水槽の深さを浅くすることができる。したがって、吸込水槽のコストダウンを実現することができる。
【０００３】
さらに、吸込性能の向上によりインペラ入口部でキャビテーションが生じにくくなり、それによる悪影響（気泡化、気泡の消滅によるインペラおよびケーシング表面の壊食）も生じにくくなるため、インペラの回転速度をさらに高く設定することが可能となる。したがって、揚水性能を維持したままインペラの径を小さくすることができ、ポンプサイズをコンパクト化してポンプ自体のコストダウンが可能となる。
【０００４】
このように、両吸込み縦型ポンプは、片吸込み縦型ポンプと比較して、各吸込口への流量が約半分となるため、吸込口にてキャビテーションを発生しにくいという利点を有するのであるが、２つある吸込口のうち一方が上方を向いているために、水面からの空気吸込み渦が発生しやすいという問題がある。このため、水位を低くして吸込水槽の深さを浅くすることができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３２９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、空気吸込み渦の発生を防止することができる渦防止装置を備えた両吸込み縦型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】
【０００７】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、縦方向に延びる回転軸と、前記回転軸に固定された両吸込型インペラと、前記両吸込型インペラを収容する複数のボリュート室を有するケーシングと、前記両吸込型インペラを介して、前記複数のボリュート室に連通する上部吸込口および下部吸込口と、前記複数のボリュート室から上方へそれぞれ延びる吐出管と、前記吐出管が接続される揚水管と、を備えた両吸込み縦型ポンプであって、前記上部吸込口よりも上方に配置された渦防止構造体を備え、前記渦防止構造体は、前記揚水管または前記吐出管に固定されていることを特徴とする両吸込み縦型ポンプである。
本発明の好ましい態様は、前記渦防止構造体は、前記上部吸込口から離間していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記渦防止構造体は、前記揚水管に固定された少なくとも１枚の傾斜板であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記傾斜板は、吸込水槽内の水流に対して下流側に向かって下方に傾斜していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記渦防止構造体は、前記吐出管に固定された鉛直板であり、該鉛直板は、前記回転軸に沿って延びるとともに、前記吐出管から前記回転軸に向かって延びることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記渦防止構造体は、前記回転軸を囲むように設けられる円筒部材であり、該円筒部材は、その上端が前記揚水管の下端に固定されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の好ましい態様は、前記渦防止構造体は、前記上部吸込口との間に隙間を空けて配置された板部材であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記渦防止構造体は、前記上部吸込口との間に隙間を空けて配置された傘状の板部材であり、前記板部材は、下方に傾斜するテーパ状の外周部を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記渦防止構造体は、前記上部吸込口との間に隙間を空けて配置された傘状の板部材であり、前記板部材は、下方に湾曲する外周部を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の好ましい態様は、前記渦防止構造体は、前記上部吸込口を覆うように配置された網部材であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記渦防止構造体は、互いに離間する上側板部材と下側板部材とを有し、前記下側板部材は、前記上部吸込口から離間して配置され、前記下側板部材の中央部には、前記上部吸込口の上方に位置する開口部が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の好ましい態様は、前記渦防止構造体は、前記上部吸込口との間に隙間を空けて配置された板部材であり、前記板部材は、前記開水路を流れる液体の流れに対して下流側に向かって延びる延長部を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記渦防止構造体は、前記上部吸込口との間に隙間を空けて配置された板部材と、前記板部材の上面に配置された少なくとも１つのリブであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも１つのリブは、前記上部吸込口の径方向に延びる複数のリブであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも１つのリブは、前記上部吸込口の周方向に沿って延びる環状のリブであることを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい態様は、前記渦防止構造体は、前記上部吸込口との間に隙間を空けて配置された板部材であり、前記板部材は、前記上部吸込口の径よりも大きく形成され、前記板部材は、前記上部吸込口の径よりも小さな開口を有していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記渦防止構造体は、前記上部吸込口に近接して配置された複数の鉛直板であり、前記鉛直板は、前記上部吸込口の径方向に延びていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記渦防止構造体は、前記両吸込み縦型ポンプの回転軸の露出部分を囲むように配置された円筒部材であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記渦防止構造体は、前記上部吸込口の上方に配置された鉛直板であり、前記鉛直板は、前記開水路を流れる液体の流れに対して前記上部吸込口の下流側に位置していることを特徴とする。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、前記渦防止構造体は、前記上部吸込口の上方に配置された少なくとも１枚の傾斜板であり、前記傾斜板は、前記開水路を流れる液体の流れに対して下流側に向かって下方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、前記少なくとも１枚の傾斜板は、上下方向に並列に配列された複数の傾斜板であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記傾斜板は、前記液体の流れに沿って下向きに湾曲していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、上部吸込口の上方に渦防止構造体が配置されるので、開水路内の水面からの空気吸い込み渦が発生しにくくなり、１つの吸込口のみを持つ片吸込み縦型ポンプと比較して、低水位での揚水運転が可能となる。その結果、開水路の高さを低く設計でき、ポンプ機場のコストダウンを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、吸込水槽に配置された両吸込み縦型ポンプを示す側面図である。
【図２】図２（ａ）は、吸込水槽と両吸込み縦型ポンプとの位置関係を示す上面図であり、図２（ｂ）は、吸込水槽と両吸込み縦型ポンプとの位置関係を示す上面図である。
【図３】図３は、図１のＡ−Ａ線断面を示す図である。
【図４】図４は、図１のＢ−Ｂ線断面を示す図である。
【図５】図５は、図４のＣ−Ｃ線断面を示す図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。
【図７】図７は、図６に示す板部材の縦断面図である。
【図８】図８は、本発明の他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。
【図９】図９は、図８に示す傘状の板部材の縦断面図である。
【図１０】図１０は、本発明のさらに他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す傘状の板部材の縦断面図である。
【図１２】図１２は、本発明のさらに他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。
【図１３】図１３（ａ）は、図１２に示す網部材の上面図であり、図１３（ｂ）は、図１２に示す網部材の側面図である。
【図１４】図１４は、本発明のさらに他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。
【図１５】図１５は、図１４に示す二重板部材の縦断面図である。
【図１６】図１６は、図１５のＡ−Ａ線矢視図である。
【図１７】図１７は、本発明の更に他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。
【図１８】図１８（ａ）は、図１７に示す板部材の上面図であり、図１８（ｂ）は、図１７に示す板部材の縦断面図である。
【図１９】図１９は、本発明の更に他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。
【図２０】図２０（ａ）は、図１９に示す渦防止構造体の上面図であり、図２０（ｂ）は、図１９に示す渦防止構造体の縦断面図である。
【図２１】図２１（ａ）は、本実施形態に係る渦防止構造体の他の例を示す上面図であり、図２１（ｂ）は、図２１（ａ）に示す渦防止構造体の縦断面図である。
【図２２】図２２は、本発明の更に他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。
【図２３】図２３は、図２２に示す板部材の上面図である。
【図２４】図２４は、本発明の更に他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。
【図２５】図２５は、図２４に示すＤ−Ｄ線断面図である。
【図２６】図２６は、本発明の更に他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。
【図２７】図２７（ａ）は、図２６に示す円筒部材の上面図であり、図２７（ｂ）は、図２６に示す円筒部材の断面図である。
【図２８】図２８は、本発明の更に他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。
【図２９】図２９は、図２８に示す渦防止構造体の上面図である。
【図３０】図３０は、本発明の更に他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。
【図３１】図３１は、図３０に示す渦防止構造体の上面図である。
【図３２】図３２は、本実施形態に係る渦防止装置の変形例を示す図である。
【図３３】図３３は、本実施形態に係る渦防止装置の他の変形例を示す図である。
【図３４】図３４は、本実施形態に係る渦防止装置のさらに他の変形例を示す図である。
【図３５】図３５は、図６に示す板部材と図３３に示す湾曲した傾斜板とを組み合わせた例を示す図である。
【図３６】図３６は、図３５に示す板部材、揚水管、および吐出管の関係を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
図１は、吸込水槽に配置された両吸込み縦型ポンプを示す側面図である。図２（ａ）および図２（ｂ）は、吸込水槽と両吸込み縦型ポンプとの位置関係を示す上面図である。また、図３は、図１のＡ−Ａ線断面を示す図であり、図４は図１のＢ−Ｂ線断面を示す図である。さらに、図５は、図４のＣ−Ｃ線断面を示す図である。
【００１７】
図１乃至図５に示すように、両吸込み縦型ポンプは、開水路である吸込水槽１に設置されている。この両吸込み縦型ポンプは、縦方向に延びる回転軸５と、この回転軸５に固定された両吸込型インペラ６と、インペラ６を収容するケーシング７と、ケーシング７の上部および下部に固定された上部ベルマウス１０および下部ベルマウス１１とを備えている。
【００１８】
上部ベルマウス１０は、上方を向いて開口する上部吸込口１０ａを有し、下部ベルマウス１１は、下方を向いて開口する下部吸込口１１ａを有している。ケーシング７はインペラ６を囲むように形成されたボリュート室７ａを有している。このボリュート室７ａは、２本の吐出管１５Ａ，１５Ｂを通じて揚水管１４に連通している。これら吐出管１５Ａ，１５Ｂは、揚水管１４とケーシング７とを連結する脚部としても機能する。揚水管１４は縦方向に延び、その内部を通って回転軸５が延びている。回転軸５は、揚水管１４に設けられた水中軸受１７と、下部ベルマウス１１に設けられた水中軸受１８とにより回転自在に支持されている。水中軸受１７は揚水管１４の下端に位置しており、水中軸受１７の下方にはブッシュ１９が配置されている。ブッシュ１９は回転軸５を囲む内周面を有し、ブッシュ１９と回転軸５との間には微小な隙間が形成されている。このブッシュ１９を水中軸受１７の外側に配置することにより、昇圧された水が揚水管１４の外部に漏れることが抑制される。
【００１９】
回転軸５は、図示しない駆動源に接続されており、駆動源によって回転軸５およびインペラ６は一体に回転するようになっている。インペラ６が回転すると、吸込水槽１内の水は、上部吸込口１０ａおよび下部吸込口１１ａからケーシング７内に吸い込まれる。そして、回転するインペラ６により昇圧され、吐出管１５Ａ，１５Ｂを通って揚水管１４内を上方に移送される。駆動源としては、モータ、ディーゼルエンジン、ガスタービンなどが使用される。
【００２０】
２本の吐出管（脚部）１５Ａ，１５Ｂは、回転軸５に関して対称に配置されている。さらに、これら吐出管１５Ａ，１５Ｂは、吸込水槽１内の水流の流れに沿って配列される。より具体的には、吐出管１５Ｂは吸込口１０ａ，１１ａの上流側に配置され、吐出管１５Ａは吸込口１０ａ，１１ａの下流側に配置されている。
【００２１】
両吸込み型縦型ポンプにおいては、図１に示すように、界面から延びる吸い込み渦２００，２０１，２０２が発生しやすい。吸い込み渦２００は、空気と水との界面から発生する空気吸い込み渦である。吸い込み渦２０１は、吸込水槽１の後壁と水との界面から発生する水中渦であり、吸い込み渦２０２は、吸込水槽１の底と水との界面から発生する水中渦である。吸い込み渦２０１は、ポンプの吸込口１０ａと吸込水槽１の後壁との距離が短いときに成長しやすい。このため、吐出管（脚部）１５Ａが後壁に対向するようにポンプを配置して、吸込口１０ａを後壁から遠ざけている。
【００２２】
吸い込み渦２００は上部吸込口１０ａと水面との距離に依存して発生しやすさが変わり、この距離が短いほど発生しやすくなる。また、吸い込み渦２００は吸込水槽１の水位に依存して発生形態が変わる。具体的には、図１に示す水位Ｌは、２本の吐出管１５Ａ，１５Ｂの合流点、すなわち揚水管１４の下端に位置している。吸込水槽１の水位がレベルＬよりも高いときは、図２（ａ）に示すように、揚水管１４の下流側にカルマン渦状のはく離渦が形成される。吸い込み渦２００はこのはく離渦をきっかけとして成長する。一方、吸込水槽１の水位がレベルＬよりも低いと、上流側の吐出管１５Ｂの存在により、図２（ｂ）に示すように上部吸込口１０ａの真上にカルマン渦状のはく離渦が発生し、これが原因となって空気吸い込み渦が発生する。
【００２３】
このように、空気吸い込み渦は、水面と吸込口との距離、およびカルマン渦状のはく離渦の形成に依存する。したがって、空気吸い込み渦を防止するためには、水面と吸込口１０ａとの距離を長くすること、およびはく離渦（旋回流）を破壊することが効果的である。そこで、この両吸込み型縦型ポンプは、空気吸い込み渦の発生を防止する渦防止装置を備えている。以下、この渦防止装置について詳細に説明する。
【００２４】
図６は、本発明の一実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。図６に示すように、上部吸込口１０ａの上方には、水面からの空気吸い込み渦の発生を防止する渦防止構造体としての板部材２０が配置されている。この板部材２０は上部吸込口１０ａとの間に隙間（すなわち水の流路）が形成されるように、上部吸込口１０ａから離間して配置されている。板部材２０は揚水管１４と上部吸込口１０ａとの間に位置しており、回転軸５は板部材２０を貫通して延びている。板部材２０は、上述した２本の吐出管１５Ａ，１５Ｂに固定されており、水面よりも下方に位置している。
【００２５】
図７は、図６に示す板部材の縦断面図である。板部材２０の中央は、下方に突出して略円錐台状の突出部２０ａを形成し、その中心には回転軸５が貫通する通孔２０ｂが形成されている。突出部２０ａ以外の板部材２０の表面は平坦となっている。板部材２０の大きさ（横方向の寸法）は上部吸込口１０ａの径よりも大きく、上部吸込口１０ａは隙間を介して板部材２０によって覆われている。したがって、上部吸込口１０ａは、実質的に側方を向くことになり、水面からの上部吸込口１０ａまでの水の経路が長くなる。これにより、空気吸い込み渦が発生しにくくなる。板部材２０の形状は特に限定されるものではないが、適用可能な板部材２０の形状の具体例としては、円盤状、矩形状、多角形状などを挙げることができる。
【００２６】
図８は、本発明の他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。この渦防止装置は、上部吸込口１０ａの上方に配置された、渦防止構造体としての傘状の板部材３０を備えている。この板部材３０は上部吸込口１０ａとの間に隙間（すなわち水の流路）が形成されるように、上部吸込口１０ａから離間して配置されている。板部材３０は揚水管１４と上部吸込口１０ａとの間に位置しており、回転軸５は板部材３０を貫通して延びている。板部材３０は、上述した２本の吐出管１５Ａ，１５Ｂに固定されており、水面よりも下方に位置している。
【００２７】
図９は、図８に示す傘状の板部材の縦断面図である。板部材３０の中央は、下方に突出して略円錐台状の突出部３０ａを形成し、その中心には回転軸５が貫通する通孔３０ｂが形成されている。板部材３０の外周部は、径方向外側に向かって下方に傾斜したテーパ部３０ｃを構成している。板部材３０の径は上部吸込口１０ａの径よりも大きく、上部吸込口１０ａは隙間を介して板部材３０によって覆われている。また、板部材３０の最外周端部は、上部吸込口１０ａと同じ高さ、または上部吸込口１０ａよりも低い位置にある。したがって、上部吸込口１０ａは、実質的に下方を向くことになり、水面からの上部吸込口１０ａまでの水の経路がさらに長くなる。これにより、空気吸い込み渦がさらに発生しにくくなる。
【００２８】
図１０は、本発明の更に他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。この実施形態の特に説明しない構成および位置は、図８および図９に示す実施形態と同様であるので、その重複する説明を省略する。この実施形態においても、渦防止構造体としての傘状の板部材４０が上部吸込口１０ａの上方に配置されている。図１１は、図１０に示す傘状の板部材の縦断面図である。板部材４０の中央は、下方に突出して略円錐台状の突出部４０ａを形成し、その中心には回転軸５が貫通する通孔４０ｂが形成されている。板部材４０の外周部は、径方向外側に向かって下方に湾曲した湾曲部４０ｃを構成している。この湾曲部４０ｃと中央部に形成された突出部４０ａとにより、板部材４０の内側には滑らかな流路が形成される。
【００２９】
板部材４０の径は上部吸込口１０ａの径よりも大きく、上部吸込口１０ａは隙間を介して板部材４０によって覆われている。また、板部材４０の最外周端部は、上部吸込口１０ａと同じ高さ、または上部吸込口１０ａよりも低い位置にある。したがって、上部吸込口１０ａは、実質的に下方を向くことになり、水面からの上部吸込口１０ａまでの水の経路が長くなる。これにより、空気吸い込み渦をさらに効果的に防止することができる。さらに、板部材４０の内側に形成される流路は滑らかであり、流路面積の急拡大が生じにくく、圧力損失が発生しにくい。したがって、ポンプ性能の低下を防ぎつつ、空気吸い込み渦の発生を防止することができる。
【００３０】
図９乃至図１１に示す渦防止構造体としての傘状の板部材（符号３０および４０で示す）は、その渦防止機能を効果的に発揮するためには、全体として上部吸込口１０ａよりもある程度大きな径を有する必要がある。上部吸込口１０ａの径が大きいと、流路面積の急拡大を抑えて圧力損失が発生しにくくするため、板部材の寸法も大きくする必要があり、吐出管（脚部）１５Ａ，１５Ｂからはみ出してしまい、ポンプをコンパクトにできない場合もあり得る。そこで、上部吸込口１０ａを従来の両吸込み縦型ポンプよりも小さくして、板部材が吐出管（脚部）１５Ａ，１５Ｂよりも内側に位置するようにすることが好ましい。
【００３１】
図１２は、本発明の更に他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。図１２に示すように、本実施形態では、渦防止構造体として網部材５０が上部吸込口１０ａを覆うように配置されている。この網部材５０は上部ベルマウス１０に固定されており、水面よりも下方に位置している。図１３（ａ）は図１２に示す網部材の上面図であり、図１３（ｂ）は網部材の側面図である。網部材５０は、円筒状の周壁５０ａと、この周壁５０ａの上部開口を覆う上壁５０ｂとから構成されている。ただし、網部材５０の形状は円筒状に限らず、他の形状であってもよい。この網部材５０により、空気吸い込み渦が上部吸込口１０ａに進入する前にこの空気吸い込み渦を破壊することができる。
【００３２】
図１４は、本発明の更に他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。この渦防止装置は、上部吸込口１０ａの上方に配置された、渦防止構造体としての二重板部材６０を備えている。この二重板部材６０は、水平に配置された互いに平行な上側板部材６０Ａおよび下側板部材６０Ｂとから構成されている。上側板部材６０Ａおよび下側板部材６０Ｂは互いに離間しており、同心状に配列されている。さらに下側板部材６０Ｂと上部吸込口１０ａとの間に隙間（すなわち水の流路）が形成されるように、下側板部材６０Ｂは上部吸込口１０ａから離間して配置されている。二重板部材６０は揚水管１４と上部吸込口１０ａとの間に位置しており、回転軸５は二重板部材６０を貫通して延びている。二重板部材６０は、上述した２本の吐出管１５Ａ，１５Ｂに固定されており、水面よりも下方に位置している。上側板部材６０Ａの大きさ（横方向の寸法）は下側板部材６０Ｂの大きさ（横方向の寸法）よりも小さく、下側板部材６０Ｂの大きさは上部吸込口１０ａの径よりも大きく設定されている。
【００３３】
図１５は、図１４に示す二重板部材の縦断面図である。図１６は図１５のＡ−Ａ線矢視図である。上側板部材６０Ａの中心には、回転軸５が貫通する通孔６０ａが形成されている。下側板部材６０Ｂの中心にも、回転軸５が貫通する開口部６０ｂが形成されている。この開口部６０ｂは、上部吸込口１０ａの上方に位置しており、上部吸込口１０ａと同心状に配置されている。開口部６０ｂの径は上側板部材６０Ａの大きさよりも小さく、また、上部吸込口１０ａの径よりもやや小さくなっている。なお、開口部６０ｂの径は上部吸込口１０ａの径と同じか、またはやや大きくてもよい。下側板部材６０Ｂの上面には、複数の突起部材６１が設けられている。これらの突起部材６１は開口部６０ｂを囲むように周方向に等間隔に配置されており、開口部６０ｂの径方向に延びている。突起部材６１は、インペラ６による吸込み流れの回転成分を抑制し、吸込み性能を向上させる効果がある。
【００３４】
このように配置された二重板部材６０によれば、図１４の矢印に示すように、水の進路は２つに分割されその後合流するため、空気吸い込み渦は２つに分割され合流する水の流れによって破壊される。したがって、上部吸込口１０ａへの空気吸い込み渦の進入を防止することができる。
【００３５】
図１７は、本発明の更に他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。渦防止構造体としての板部材７０は、上部吸込口１０ａの上方に配置されている。この板部材７０は上部吸込口１０ａとの間に隙間（すなわち水の流路）が形成されるように、上部吸込口１０ａから離間して配置されている。板部材７０は揚水管１４と上部吸込口１０ａとの間に位置しており、回転軸５は板部材７０を貫通して延びている。板部材７０は、上述した２本の吐出管１５Ａ，１５Ｂに固定されており、水面よりも下方に位置している。
【００３６】
図１８（ａ）は、図１７に示す板部材の上面図であり、図１８（ｂ）は、図１７に示す板部材の縦断面図である。板部材７０の、吸込水槽１内の水流に対して下流側の部分は延長されている。すなわち、板部材７０は、上方から見たときに、円板部７０ａと、その下流側端部に一体に接続された延長部７０ｂとを有している。円板部７０ａの中央は、下方に突出して略円錐台状の突出部７０ｃを形成し、その中心には回転軸５が貫通する通孔７０ｄが形成されている。突出部７０ｃ以外の板部材７０の表面は平坦となっている。板部材７０の大きさ（横方向の寸法）は上部吸込口１０ａの径よりも大きく、上部吸込口１０ａは隙間を介して板部材７０によって覆われている。したがって、上部吸込口１０ａは、実質的に側方を向くことになり、水面からの上部吸込口１０ａまでの水の経路が長くなる。これにより、空気吸い込み渦が発生しにくくなる。
【００３７】
図１および図２（ａ）に示すように、空気吸い込み渦２００は、揚水管１４の下流側に形成されやすい。したがって、本実施形態のように、下流側に向かって延びる延長部７０ｂを有する板部材７０を上部吸込口１０ａの上方に配置することにより、空気吸い込み渦の発生を防止することができる。なお、板部材７０全体の形状は、図示する例に限られず、上記延長部を有する矩形状であってもよい。また、板部材７０は、図９または図１１に示すように、その外周縁が下方に傾斜した形状または湾曲した形状を有してもよい。
【００３８】
図１９は、本発明の更に他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。本実施形態に係る渦防止構造体８０は、板部材８０ａと、この板部材８０ａの上面に固定された複数の長板状のリブ８０ｂとを備えている。板部材８０ａは、上部吸込口１０ａの上方に配置されている。この板部材８０ａは上部吸込口１０ａとの間に隙間（すなわち水の流路）が形成されるように、上部吸込口１０ａから離間して配置されている。板部材８０ａは揚水管１４と上部吸込口１０ａとの間に位置しており、回転軸５は板部材８０ａを貫通して延びている。板部材８０ａは、上述した２本の吐出管１５Ａ，１５Ｂに固定されており、水面よりも下方に位置している。
【００３９】
図２０（ａ）は、図１９に示す渦防止構造体の上面図であり、図２０（ｂ）は、図１９に示す渦防止構造体の縦断面図である。リブ８０ｂは、板部材８０ａおよび上部吸込口１０ａの径方向に延び、板部材８０ａの中心周りに等間隔で配置されている。リブ８０ｂと吐出管（脚部）１５Ａ，１５Ｂとの位置関係は特に限定されない。また、図に示される例では４本のリブ８０ｂが配置されているが、リブ８０ｂの数は特に限定されない。さらに、図示される板部材８０ａは円板形状であるが、これに限らず、矩形状などの他の形状であってもよい。また、板部材８０ａは、図９または図１１に示すように、その外周縁が下方に傾斜した形状または湾曲した形状を有してもよい。
【００４０】
板部材８０ａの中央は、下方に突出して略円錐台状の突出部８０ｃを形成し、その中心には回転軸５が貫通する通孔８０ｄが形成されている。突出部８０ｃ以外の板部材８０ａの表面は平坦となっている。板部材８０ａの大きさ（横方向の寸法）は上部吸込口１０ａの径よりも大きく、上部吸込口１０ａは隙間を介して板部材８０ａによって覆われている。したがって、上部吸込口１０ａは、実質的に側方を向くことになり、水面からの上部吸込口１０ａまでの水の経路が長くなる。これにより、空気吸い込み渦が発生しにくくなる。さらに、リブ８０ｂによって上部吸込口１０ａ付近の水流が乱れ、安定した渦ができにくくなる。また、リブ８０ｂによって板部材８０ａの剛性が向上するので、水流による板部材８０ａの振動を防止することができる。
【００４１】
図２１（ａ）は、本実施形態に係る渦防止構造体の他の例を示す上面図であり、図２１（ｂ）は、図２１（ａ）に示す渦防止構造体の縦断面図である。この例では、板部材８０ａおよび上部吸込口１０ａの周方向に延びる環状のリブ８０ｂが板部材８０ａの上面に設けられている。リブ８０ｂは、板部材８０ａの周端部の近傍に配置され、板部材８０ａの全周を延びて環状壁を形成している。この例においても、図２０（ａ）および図２０（ｂ）に示すリブと同様の効果が得られる。なお、リブ８０ｂと吐出管１５Ａ，１５Ｂとは接触してもよく、また、吐出管１５Ａ，１５Ｂに接触するリブ８０ｂの部分に、吐出管１５Ａ，１５Ｂの形状に沿った切り欠きを形成してもよい。また、板部材８０ａは、図９または図１１に示すように、その外周縁が下方に傾斜した形状または湾曲した形状を有してもよい。
【００４２】
図２２は、本発明の更に他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。渦防止構造体としての板部材９０は、上部吸込口１０ａの上方に配置されている。この板部材９０は上部吸込口１０ａとの間に隙間（すなわち水の流路）が形成されるように、上部吸込口１０ａから離間して配置されている。板部材９０は揚水管１４と上部吸込口１０ａとの間に位置しており、回転軸５は板部材９０を貫通して延びている。板部材９０は、上述した２本の吐出管１５Ａ，１５Ｂに固定されており、水面よりも下方に位置している。板部材９０の大きさ（横方向の寸法）は上部吸込口１０ａの径よりも大きく、上部吸込口１０ａは隙間を介して板部材９０によって覆われている。
【００４３】
図２３は、図２２に示す板部材の上面図である。図２３に示すように、板部材９０の中央には開口９０ａが設けられている。この開口９０ａは上部吸込口１０ａよりも小さく、板部材９０は全体として平らな環状の形を有している。開口９０ａは上部吸込口１０ａのほぼ真上に位置しており、図２２および図２３に示す例では、開口９０ａの径は、上部吸込口１０ａの径の略半分である。水の流れの一部は、開口９０ａを通じて上部吸込口１０ａに向かい、吸込水槽１内の水流が下方に向けられる。したがって、空気吸い込み渦の発生源となる水面の旋回流の速度が低減される。特に、水位が２本の吐出管１５Ａ，１５Ｂの合流部よりも高い場合において、空気吸い込み渦が発生しにくくなる。なお、板部材９０は、図９または図１１に示すように、その外周縁が下方に傾斜した形状または湾曲した形状を有してもよい。
【００４４】
図２４は、本発明の更に他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。図２５は、図２４に示すＤ−Ｄ線断面図である。２本の吐出管１５Ａ，１５Ｂには、渦防止構造体としての鉛直板１００がそれぞれ固定されている。これらの鉛直板１００は揚水管１４と上部吸込口１０ａとの間に位置しており、上部吸込口１０ａの上方に配置されている。なお、図２４および図２５には、吐出管１５Ａに固定される鉛直板１００のみが図示されているが、吐出管１５Ｂにも鉛直板１００が固定される。つまり、１本の吐出管につき１枚の鉛直板１００が設けられる。したがって、例えば、３本の吐出管の場合は３枚の鉛直板１００が、４本の吐出管の場合には４枚の鉛直板１００が設けられる。
【００４５】
鉛直板１００は、上部吸込口１０ａに近接して配置されている。これら鉛直板１００は、鉛直方向に延びるとともに、上部吸込口１０ａの径方向に延びている。より具体的には、鉛直板１００は、回転軸５に沿って延びるとともに、吐出管１５Ａ，１５Ｂから回転軸５に向かって延びている。このように配置された鉛直板１００は、吐出管１５Ａ，１５Ｂの間を通過する水の流れを遮ることができる。したがって、吐出管１５Ａ，１５Ｂの両側からの水の流れが合流することが防止され、これら水流が強力な空気吸い込み渦に成長することが防止される。
【００４６】
図２６は、本発明の更に他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。図２６に示すように、渦防止構造体としての円筒部材１１０が、回転軸５を囲むように設けられている。図２７（ａ）は、図２６に示す円筒部材の上面図であり、図２７（ｂ）は、図２６に示す円筒部材の断面図である。この円筒部材１１０の上端は、揚水管１４の下端に固定されており、円筒部材１１０の下端は上部吸込口１０ａの直ぐ上方に位置している。すなわち、円筒部材１１０は、回転軸５の露出部分を囲むように配置されている。このように配置された円筒部材１１０によれば、回転軸５の回転により発生する旋回流を防止し、空気吸い込み渦への影響を排除することができる。
【００４７】
図２８は、本発明の更に他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。図２９は、図２８に示す渦防止構造体の上面図である。揚水管１４の下部には、渦防止構造体としての２枚の鉛直板１２０が固定されている。より具体的には、鉛直板１２０は吐出管１５Ａ，１５Ｂの合流位置に配置されている。これらの鉛直板１２０は、上部吸込口１０ａの上方に位置し、鉛直板１２０の上端は吸込水槽１内の水面付近に位置している。さらに、鉛直板１２０は、吸込水槽１内の水の流れに対して上部吸込口１０ａの下流側に位置し、吸込水槽１内の水の流れに対して斜めに配置されている。
【００４８】
図２９に示すように、鉛直板１２０が固定される揚水管１４の箇所は、揚水管１４の下流側の箇所である。２枚の鉛直板１２０は、上部吸込口１０ａおよび揚水管１４の略径方向に延びている。このように配置された鉛直板１２０は、水面の流れを撹乱して、空気吸い込み渦の発生源となる旋回流を不安定にし、空気吸い込み渦を発生しにくくすることができる。
【００４９】
図３０は、本発明の更に他の実施形態に係る渦防止装置が組み込まれた両吸込み縦型ポンプを示す断面図である。図３１は、図３０に示す渦防止構造体の上面図である。上部吸込口１０ａの上方には、渦防止構造体としての２枚の傾斜板１３０が配置されている。より具体的には、これら傾斜板１３０は、揚水管１４の下部に固定されている。これらの傾斜板１３０は、図３１に示すように、上から見たときに吸込水槽１内の水流に対して垂直な方向に揚水管１４から突出している。また、各傾斜板１３０は、側方からみたときに、水流に対して傾斜している。より具体的には、各傾斜板１３０は、吸込水槽１内の水流に対し下流側に向かうに従って下方に傾斜している。
【００５０】
このような吸込水槽１内の水流に沿って下向きの勾配を持つ傾斜板１３０を水面付近に配置することにより、吸込水槽１内の水流が傾斜板１３０に案内されて下方に向かい、空気吸い込み渦の発生源となる水面の旋回流の旋回速度が低減される。さらに、傾斜板１３０は、水面の流れを乱して、水面の旋回流を不安定にすることができる。また、吸込水槽１内の水位が低下して傾斜板１３０の一部が水面から出たときは、傾斜板１３０によって水面の旋回流を破壊することができる。
【００５１】
図３２は、本実施形態に係る渦防止装置の変形例を示す図である。この例では、複数の（図示の例では３枚の）傾斜板１３０が縦方向に沿って配列されている。これら傾斜板１３０は、揚水管１４の下部に配置されている。それぞれの傾斜板１３０の形状および傾斜角度は、図３０に示す傾斜板１３０と同じであり、また互いに同一である。複数の傾斜板１３０を上下に並列して配置することにより、さらに広範囲の水位で空気吸い込み渦の発生を防止することができる。
【００５２】
図３３は、本実施形態に係る渦防止装置の他の変形例を示す図である。この例では、傾斜板１３０は、横から見たときに、湾曲した形状を有している。この例においても、傾斜板１３０の全体は、吸込水槽１内の水流に対して下流側に向かって下方に湾曲している。このように傾斜板１３０が湾曲していることで、傾斜板１３０の剛性が高まり、水流による傾斜板１３０の振動を防止することができる。
【００５３】
図３４は、本実施形態に係る渦防止装置のさらに他の変形例を示す図である。この例では、複数の（図示の例では３枚の）傾斜板１３０が縦方向に沿って配列されており、各傾斜板１３０は、図３３に示す例と同様に、横から見たときに、下流側に向かって下方に湾曲した形状を有している。
【００５４】
上述した実施形態は適宜組み合わせることができる。例えば、図６に示す板部材２０と、図２８に示す鉛直板１２０とを組み合わせることで、広い範囲の水位で空気吸い込み渦を防止することができる。また、図６に示す板部材２０と、図３０に示す傾斜板１３０とを組み合わせることでも、広い範囲の水位で空気吸い込み渦を防止することができる。図３５に示す組み合わせ例は、図６に示す板部材２０と図３３に示す湾曲した傾斜板１３０とを組み合わせたものである。また、図３６は、図３５に示す傾斜板１３０と揚水管１４と吐出管１５Ａとの関係を模式的に示した平面図である。図３５の例では、板部材２０と傾斜板１３０にそれぞれ変形が加えられている。板部材２０は、図７で示す突出部２０ａが省略されており、円形の単純な平板として構成されている。また、傾斜板１３０は、その上端が吸込水槽１内の水流の上流方向に延長されている。このような組み合わせでも、広い範囲の水位で空気吸い込み渦を防止することができる。
【００５５】
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ことである。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とすべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
0005620208.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005620208.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005620208.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
0005620208.tif 000019
【図１９】
0005620208.tif 000020
【図２０】
0005620208.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
0005620208.tif 000025
【図２５】
0005620208.tif 000026
【図２６】
0005620208.tif 000027
【図２７】
0005620208.tif 000028
【図２８】
0005620208.tif 000029
【図２９】
0005620208.tif 000030
【図３０】
0005620208.tif 000031
【図３１】
0005620208.tif 000032
【図３２】
0005620208.tif 000033
【図３３】
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【図３４】
0005620208.tif 000035
【図３５】
0005620208.tif 000036
【図３６】
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