(57)【要約】      （修正有）【課題】ポンプに砂やスラッジ等の有害異物を、吸入させないように小さな網目のストレーナーを使用すると、目詰まりしやすくなる。また、水の再利用においても充分な水処理設備のない場合、簡易な循環使用水槽で異物を沈殿させた水を、特段の対策もないまま循環再使用を行い、種々のトラブルが発生している。【解決手段】下向きに大きく開口させた吸入口の上向きとなる吸入水速度を、有害異物の沈降速度以下とする吸入口開口面積にすることにより、目詰まりなく有害異物の吸入を防除する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプの吸水管端または取水管端において、吸水口を覆う形に、或いは、吸水管端に接続連通させて除塵傘を下方に向けて大きく開口させ、該除塵傘の吸水開口面積を当該吸水管または取水管通水面積の８倍以上の面積にすると共に、水底と該除塵傘下方間に、除塵傘外周径における外方からの流入水面積が吸水開口面積以上となる間隙を設けて吸水する吸水口装置。
【請求項２】
水中ポンプの吸水口を覆う形に設けた除塵傘を下方に向けて大きく開口させ、該除塵傘の吸水開口面積を当該ポンプ口径面積の８倍以上の面積にすると共に、水底と該除塵傘下方間に、除塵傘外周径における外方からの流入水面積が吸水開口面積以上となる間隙を設けて吸水する吸水口装置。
【請求項３】
吸水管や水中ポンプを設置する吸水タブの上辺を、下方端が大きく該吸水タブの外方に張り出す形の除塵傘で覆い、吸水タブ上端と除塵傘間に隙間を設け、或いは、吸水タブ上端近くに複数の貫通孔を開窄して、除塵傘内水の吸水タブ内への吸入水路を開設した吸水口装置。
【請求項４】
吸水タブの上辺外周に、下方端が大きく該吸水タブ外方に大きく張り出す形の除塵傘を設け、該除塵傘内の吸水タブ上端近くを開窄、或いは、複数の貫通孔を開窄して吸入水路を開設すると共に、除塵傘上方の吸水タブ上端を上方に伸延して水面上に突出させ、或いは、吸水タブ上端部に別体のタブ延長管を接続して水面上に突出させて、該吸水タブ内に竪軸形ポンプや吸水管、或いは、水中ポンプを挿入設置して吸水する吸水口装置。
【請求項５】
水平に配設した吸水管の管端部一定範囲を、上辺を覆う形の除塵傘で下方に広げて覆うと共に、該除塵傘の両端に部材を配して囲う形の吸水口を、吸水管口径面積の８倍以上の開口面積で下方に向けて開口させ、除塵傘内吸水管には複数の吸水孔を配設した吸水口装置。
【請求項６】
除塵傘下面に吸入水の整流部材を連接した請求項１から請求項５の吸水口装置。
【請求項７】
除塵傘内からの吸入水を吸水タブの内底部に設けたノズルに導き、吸水タブの内底面に噴出させるようにした請求項３、請求項４及び請求項５の吸水口装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポンプの吸水口、河川湖沼水の取水口、排水設備における流出口に関するものであり、特に工場プラントにおける循環使用水ポンプや排水ポンプ、農業における潅水ノズル用加圧ポンプ、庭園噴水用加圧ポンプ等の吸水口に使用するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポンプの吸水口には、ポンプ運転に支障あるもの、或いは、吸引させたくない物の吸入を阻止するために、ストレーナーを備えて吸入する方法が一般的であり、ノンクロッグポンプ等の特殊なポンプでは、吸水口にストレーナーを設けないことも周知の通りである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開Ｈ７−２４８０００
【特許文献２】特開２００５−２５６７２９
【特許文献２】特開２０１１−１４４６１６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
送水先にノズルを使用する清掃用、灌水用、噴水用ポンプ等の加圧用ポンプではノズル詰りを防止するために、油圧用ポンプでは機器の異物咬み込みトラブルと損耗を軽減するために、また、ポンプ自身の閉塞や損傷を軽減するために、極力異物の吸入を避けなければならないが、吸水口のストレーナーは、網目を小さくするほど目詰まりを生じやすくなり、吸入抵抗の増大、メンテナンス労力の増大が課題となる。
【０００５】
また、水の再利用においても充分な水処理設備のない場合、簡易な循環使用水槽で異物を沈殿させた水を、特段の対策もないまま循環再使用を行い、種々のトラブルが発生していることも課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、水槽等に流入する混入異物の多くが、その質量によって自然に沈降することを利用し、下向きに開口させた吸水口の上向きになる吸入水速度を、吸入させたくない異物の沈降速度（以降有害物沈降速度と称呼する）以下にすることにより、有害物沈降速度以上の大きさの異物が上昇吸入できないようにすることにより解決する。
【０００７】
例えば、槽外に設置したポンプの吸水管を槽内水中に垂下して吸水する場合、一般的ポンプにおける吸水口開口面積は、ポンプ口径の２〜３倍の面積が必要とされるものであるが、本発明の場合の吸水口は、陣傘状に下方に広げて開口させた吸水口を更に大きく伸延拡大した「除塵傘」を設け、或いは、通常の吸水開口部を覆う形で、吸水管に取付けた除塵傘の下面開口面積を、ポンプ口径面積の８倍以上の有害物沈降速度以下となる面積で開口させる。
【０００８】
除塵傘の下面には、流入水の整流を行い異物の沈降性を良くするための整流部を、必要に応じて連接し、除塵傘を直接開口させる場合の開口部下方、または、整流部を連接して開口する場合の整流部下方には、水槽底面、或いは、沈殿物堆積面との間に、除塵傘または整流部外周径において、外方からの流入水速度が有害物沈降速度以下となる高さ方向隙間を設けて安静に吸水させる。
【０００９】
水中ポンプを水槽途中に垂下して使用する場合においては、インペラーを内包するポンプケーシングの下方端外方に吸水口を覆う形の除塵傘を設け、必要に応じて除塵傘下方に整流部を連接して、水槽底面、または、堆積沈殿物から前段同様の高さ方向隙間を設けて垂下吸水する。
【００１０】
大きな除塵傘を備えた吸水管や水中ポンプを水槽途中に垂下して使用し難い場合においては、吸水管や水中ポンプをゆとりを持って内包できる大きさの筒状体の「吸水タブ」を水底面に設置し、吸水口を該吸水タブ内に開口させ、吸水タブの上辺は陣笠状の除塵傘で、下縁を吸水タブから外方に大きく張り出す形で覆い、該吸水タブ上端と除塵傘間には隙間を設け、或いは、除塵傘内の吸水タブ上部に吸水孔を開窄して吸入水路を設けると共に、吸水タブ外方の除塵傘下面流入水面積を有害物沈降速度以下の流入速度になる大きさに開口させ、必要に応じて整流部を連接する。
【００１１】
立軸形ポンプの場合にあっては、前述の吸水管や水中ポンプの場合と同様の吸水タブを、竪軸形ポンプのポンプ部を囲う形で設置し、除塵傘を吸水タブ外周に設けると共に、吸水タブの除塵傘上方には「タブ延長管」を接続して水面上に突出させ、吸入水は、除塵傘内に位置する吸水タブ上辺に多数の貫通孔を窄穴して流入させる。
【００１２】
油用ポンプの場合にあっては、粘性のために混入異物の沈降速度が低減することに加えて、混入異物の大きさをより小さくしたい場合が多く、格段に大きな吸水口開口面積が必要になるために、外周に複数の吸入孔を設けた所定長さの吸水管を槽内に水平に配設し、該吸水管の上方を囲う形で下方に広げて除塵傘で覆い、両側には壁を設けて囲い、下面に大きな開口面積を得やすくした吸水口を開口させる。
【発明の効果】
【００１３】
上述したような本発明の除塵傘は、有害物沈降速度が小さくなるほど大きな除塵傘を必要とするけれども、目詰まりする心配が無く、比重の大きい混入物ほど有効である。
【００１４】
ポンプの吸水口はベルマウス状、或いは、コーン状に形成して流入抵抗を少なく開口させるものであり、各口径の標準的揚水量における吸水管内速度は、ポンプ口径２０Ａ〜２５０Ａ間においては、１．２〜２．８Ｍ／secであり、この間の平均速度は２、０Ｍ／secである、これに対し、一般的ポンプの吸水口の開口面積は吸水管口径の２〜３倍の面積を確保するように設計されるものであるから、３倍面積とした場合の平均吸入速度は２．０／３≒０．６７Ｍ／secであり、この速度に相当する比重２．６５の砂石の自由沈降速度（終末沈降速度）は一般的水中において、大きさ４ｃｍの玉石の自由沈降速度に相当し、吸水口周辺を沈降浮遊中の４ｃｍ以下の玉石や砂は、ポンプに吸入され得る状態であり、これを仮に５倍面積とした場合においても１．５ｃｍ以下の玉石や砂はポンプに吸入され得る状態となり、通常はこれをポンプに支障のない網目のストレーナーを設けて阻止する。
【００１５】
本発明では、吸水口の除塵傘開口面積を吸水管口径の８倍以上とすることにより、前段落と同条件での吸入水速度は２、０／８＝０．２５Ｍ／secとなり、大きさ０．６ｃｍの砂（砂利）の沈降速度に相当し、平均吸水管内速度２．０Ｍ／secが８０Ａ口径のポンプの吸水管速度に相当することを勘案すると、一般的ポンプの吸水口ではストレーナーを設ける必要のない大きさとなる。
【００１６】
このような効果をより確実なものとするために、除塵傘の外周下方に一定高さのリング状材を連接して囲い、下方からの平行流入部を設けることや、径の異なる複数個のリング状材と半径方向リブを組み合わせた整流部を連接して、流入水を整流することでより確実な効果を得ることができる。
【００１７】
沈降し難いビニールや木片が混入する場合は、従来と同程度網目のスクリーンやネットを併用して吸水口を囲い吸入を防止することができる。
【００１８】
ノズル用加圧ポンプにおいて、０．３ｍｍ以上の砂の混入を防止したい場合は、０．３ｍｍ砂の沈降速度＝３．８ｃｍ／secとして、吸水管内平均速度と沈降速度の比は２．０／０．０３８＝５２．６、すなわち、除塵傘の吸水開口面積を吸水管口径面積の５２．６倍以上とすれば良く、段落「００１５」と同様に８０Ａ口径ポンプの場合においては、防塵傘外径６０ｃｍ程度となり、従来通りのストレーナーを０．３ｍｍ網目にして使用する時の目詰まりメンテナンス頻度を勘案する時、実用上許容できる範囲であると思慮でき、重宝な設備となる。
【００１９】
また、本発明の場合、混入物比重が大きくなるほど有利であり、前段落と同一条件の場合、製鉄所の鉄スケール（酸化鉄）の比重を４．０とすると粒子径は０．２０ｍｍとなり、鉄粉の場合では、比重７．８５とすると粒子径は０．０９９ｍｍまでを阻止可能粒子とすることができ、このような網目サイズのストレーナーを一般の８０Ａ口径のポンプ吸水口に採用することは不可能と言える。
【００２０】
以上のようにポンプに吸入する砂やスラッジ等の硬質異物の大きさを目詰まりすることなく小さくできることは、ポンプ内及び送水先機器の損傷、詰り、閉塞等のトラブルを防止するばかりでなく、水質向上により水再利用先製品品質の向上、また、公共水路への排水用ポンプの場合にあっては環境保全に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】吸水管への実施例であり、(イ)図は断面図、(ロ)図はＡ−Ａ視断面図。
【図２】水中ポンプへの実施例であり、(ハ)図は断面図、(ニ)図はＢ−Ｂ視断面図。
【図３】吸水タブを用いた吸水管への実施例であり、(ホ)図は断面図、(へ)図はＣ−Ｃ断面視図。
【図４】吸水タブを用いた水中ポンプへの実施例の断面図。
【図５】吸水タブを用いた竪軸形ポンプへの実施例の断面図。
【図６】二重胴吸水タブを用いた実施例であり、（ト）図は断面図、（チ）図はＤ−Ｄ視断面図。
【図７】水平な吸水管への実施例であり、(リ)図は吸水管軸線に沿った断面図、（ヌ）図はＥ−Ｅ断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。
【実施例】
【００２３】
図１に示す第１実施例は、ポンプの吸水管１０の管端に、接続管３３を介して除塵傘３０を接続連通させた実施例図であり、除塵傘３０の下方には径の異なるリング部材４１とリブ４２で構成した整流部４０を連接して吸水させるようにしたものである。
【００２４】
図２に示す第２実施例は、水中ポンプ５０のストレーナー５１の上辺から外下方を覆うように設けた除塵傘３０に整流部４０を連接した実施例であり、この場合の水中ポンプ５０のストレーナー５１は、ビニールや木片の吸入が心配される場合に用いるものであり、整流部４０は設置する水槽が充分に大きく、水槽内水の安静が充分に保たれる水槽にあっては用いる必要はない。
【００２５】
図３に示す第３実施例は、水底に設けた吸水タブ２０内に吸水管１０の吸水口ａを開口させたものであり、吸水タブ２０の上辺は、中央に吸水管１０を貫通させ、下辺は大きくポンプタブ２０から張り出させた除塵傘３０で覆い、更に、該除塵傘３０の下辺には断面コーン形のリング部材４１と半径方向に配置したリブ４２で構成した整流部４０を連接したものであり、吸水タブ２０上辺の除塵傘内には吸水孔ｄを窄孔して、整流部４０の下辺流入口ｂからの吸入水を吸水タブ２０内に吸入させる。
【００２６】
また、除塵傘３０下辺、或いは、整流部４０下辺の流入口ｂの面積は、吸水管１０の所定吸入水量時の有害物沈降速度以下の速度となる面積を確保して開口させる。
【００２７】
図４に示す第４実施例は、前述の第３実施例と同様の吸水タブ２０内に水中ポンプ５０を設置したものであり、吸水タブ２０の上端と除塵傘３０間に隙間部材３２を設けて、除塵傘３０内水の吸水タブ２０内への吸入水路ｃとした例であり、状況に応じて除塵傘３０下方に整流部を連接すことができる。
【００２８】
図５に示す第５実施例は、水処理設備の送水用竪軸形ポンプ６０への実施例であり、水底に設置した吸水タブ２０内に竪軸形ポンプ６０の吸水口ベルマウス６１を開口させた装置であり、ポンプタブ２０の上端外周に除塵傘３０を設け、吸水タブ２０上辺に吸水孔ｄを開窄し、更に、吸水タブ２０の上方にはタブ延長管７０を接続延長して上端を水面上に突出させたものである。
【００２９】
本実施例の場合も整流部を除塵傘３０の下方に連接できることは勿論であり、また、竪軸形ポンプ６０をメンテナンス等で自由に出し入れできる便利さがあり、立軸形ポンプ６０に替えて水中ポンプや吸水管を挿入設置することもできる。
【００３０】
図６に示す第６実施例は、吸水タブ２０内に吸水管１０の吸水口１１を開口させたものであるが、本実施例の吸水タブ２０は、内周側に内筒２３を併設して二重胴状にして通水路ｅを設け、上方端は部材２４を用いて閉鎖し、下方には内胴２３を開窄したノズルｆを開口させ、吸水孔ｄから吸入した除塵傘３０内水をノズルｆから噴入させる。
【００３１】
ノズルｆは大きく開口して流入抵抗を少なくすることや、小さく開口して噴入速度を大きくして吸水口ａ周辺を撹拌することができる。
除塵傘３０下方に連接した整流部４０はブレード４４を外周部材４３と吸水タブ２０間に放射状に配設して構成したものである。
【００３２】
第６実施例の吸水孔ｄからの吸入水を通水路ｅを通水して下方内周に噴入させる二重胴状吸水タブの形態は、第４実施例、第５実施例にも実施できる。
【００３３】
尚、第３実施例から第６実施例吸水タブ２０の底板２１については、水底設置面が充分に平坦である場合は排除することができ、また、吸水タブ２０の投入設置時の浮力の発生を避けるために、支障のない範囲で底板２１の一部を開窄、或いは、窄穴することができる。
【００３４】
また、第３実施例、第４実施例、第６実施例における除塵傘３０の頭頂内部は、投入設置時や低水位運転後においては、空気溜りができやすいために、除塵傘３０の管貫通部材３１と吸水管１０、或いは、送水管９０の契合部は完全な密閉構造とせずに、狭い隙間を持たせることや、除塵傘３０頭頂部周辺に小孔を開窄して、排気を可能にすることや、排気バルブを設けることができる。
【００３５】
図７に示す実施例は、オイルタンクや切削液タンクのポンプ用吸水口であり、接続口径面積の１００倍、１５０倍の大きな吸水口開口面積を必要とする吸水管への実施例である。
管の上辺頭頂部に複数の吸入孔ｋを配設した吸水管３０を水中に水平に配置して、該吸水管３０の上辺に隙間ｊを設けて、所定範囲を除塵傘３０で覆い、側面を部材３４、３５で囲い、下辺に整流部４０を連接して流入口ｂを開口させたものであり、高さを抑え、長さを延すことで大きな面積を得やすく構成した吸水口である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明装置は、水の再利用、ポンプの保護、送水先機器や装置の保護のために、或いは、土木工事、工場プラント、各種施設等からの河川や公共水路への排水等のなるべくきれいな水を取水し排水したい場合において、吸入異物の大きさを目詰まり無く小さくできる効果があり、維持管理経費の節減、水の再利用、環境保全に役立つ吸水口装置として大いに貢献できる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  吸水管
２０  吸水タブ
２１  底板
２２  隙間部材
２３  吸水タブの内筒
２４  部材
３０  除塵傘
３１  管貫通部材
３２  隙間部材
３３  接続管
３４  側壁部材
３５  側壁部材
４０  整流部
４１  リング部材
４２  リブ
４３  外周部材
４４  ブレード
４５  整流部材
５０  水中ポンプ
５１  ストレーナー
５２  吊り環
５３  キャブタイヤケーブル
６０  立軸形ポンプ
６１  ベルマウス
６２  モーター
７０  タブ延長管
８０  吸水管
９０  送水管
Ｄ1  吸水タブの外径
Ｄ２  除塵傘の外径
ａ  吸水口
ｂ  除塵傘または整流部の流入口
ｃ  吸入水路
ｄ  吸水孔
ｅ  通水路  
ｆ  ノズル
ｇ  水中ポンプの吸水口
ｈ  沈殿物と除塵傘間の隙間
【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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