(57)【要約】　　　（修正有）【課題】吸込水槽に相当する吸込水路の掘削深さを浅く抑えることで、土木施工費を削減できるにもかかわらず、空気の吸込が始まる最低吸水位を下げて吸込水路の残水量を少なくすることができる横軸ポンプを用いた排水設備を提供する。【解決手段】水平軸線Ｃを有しその軸方向の両端部を開口した筒状ポンプケーシング２に駆動部が収容されている横軸ポンプ１を用いる。筒状ポンプケーシング２一端部吸込口３は閉断面構造の吸込水路９に臨んでおり、この吸込水路９の天井１２には、一端部吸込口３の付近において下限位置Ｐ１を吸込口３の上限位置Ｐ２よりもΔｈ４相当分低くした下向きの張出し部１３を設けてある。また、吸込口３の直上流位置において、上流側から一端部吸込口３にかけて吸込水路９の幅寸法を漸次狭めて、吸込水路９の水路断面積を漸次縮小させる斜面１４，１４を設ける。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横軸線を有しその軸方向の両端部を開口した筒状ポンプケーシングに駆動部が収容されている横軸ポンプを用いた排水設備であって、前記横軸ポンプの一端部吸込口が吸込水路に臨んでいるとともに、この吸込水路の天井に下限位置を前記一端部吸込口の上限位置よりも低位置に設定した下向きの張出し部が設けられていることを特徴とする横軸ポンプを用いた排水設備。
【請求項２】
前記吸込水路の水路断面積が前記吸込口の直上流位置で上流側から前記一端部吸込口かけて漸次縮小されている請求項１に記載の横軸ポンプを用いた排水設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、横軸ポンプを用いた排水設備に係り、特に、ポンプ全体が一本の真直な水路として設置される円筒形ポンプ（チューブラーポンプ）と称されている横軸ポンプを用いた排水設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポンプ全体が一本の真直な水路として設置され円筒形ポンプ（チューブラーポンプ）と称されている横軸ポンプを用いた排水設備として、図４に示すものがある。このような横軸ポンプ１を用いた排水設備は、洪水排水、下水道雨水排水、農地揚排水などに好適であり、図示されていない電動機や歯車減速機などの駆動部が横軸線Ｃを有する筒状ポンプケーシング２内に設置されている。そして、横軸ポンプ１の外形が一端部吸込口３から他端吐出口４まで横軸線Ｃ上にある一本の真直な円筒状をなしており、吸込口３は吸込水槽５に臨み、吐出口４は吐出水槽６に臨んでおり、前記駆動部によって駆動される軸流羽根車または斜流羽根車（図示省略）を備えている（たとえば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
この種の排水設備は、横軸ポンプ１全体が一本の真直な水路として設置されるので、据付面積が小さく、かつ地上建屋が不要で機場高さを低く抑えることができる。このため、土木建設費を節減することができ、大口径・多数台設置に有利であるとされている。また、一端部吸込口３から他端吐出口４までが真直な流水路となり、曲がりがないので流路損失が小さく抑えられて、高効率が得られるとともに、前記電動機や歯車減速機などの駆動部がポンプケーシング２の内部に設置されているので、騒音が外に出ないなどの利点を有している。
【０００４】
今、図４の排水設備において、エルボ７と吸込みベルマウス８とを省略して、吸込口３の先端を吸込水槽５に開口した図５の排水設を考えてみると、空気の吸い込みが始まる最低吸水位ＬＷＬ１は吸込口３の上限位置Ｐ２よりもΔｈ２分だけ高くなり、この水位以下では横軸ポンプ１を運転させることができない。ところが、図４のように、吸込口３の先端に下向きに曲がるエルボ７と吸込みベルマウス８を取付けた排水設備では、その吸込口の上限位置、つまり吸込みベルマウス８の開口上限位置Ｐ３を図５の吸込口３の上限位置Ｐ２よりもΔｈ相当分低下させて、最低吸水位ＬＷＬ２を最低吸水位ＬＷＬ１よりもΔｈ３相当分低下させることによって、最低吸水位ＬＷＬ２から下側の残水量を少なくすることができる。すなわち、図５の排水設備における吸込水槽５の残水量よりも図４の排水設備における吸込水槽５の残水量を少なくできる。
【０００５】
【非特許文献１】
社団法人　日本機械学会著「機械図集　ポンプ」
明善印刷株式会社出版、昭和５５年２月２０日、Ｐ．６４　図１
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図４の吸込口３の先端に下向きに曲がるエルボ７と吸込みベルマウス８が取付けられている排水設備では、吸込口３の下限位置よりもさらに深さＨに相当して吸込水槽５を深く掘下げなければならず、それだけ土木施工費が高くなる問題点を有している。また、図４の排水設備では、ベルマウス８の入口で水の通過断面積が急激に縮小されるので、水の流れに乱れが生じて空気吸込渦が発生し易くなる。このため、吸込水槽５の形状または吸込水槽５と吸込みベルマウス８との相対関係などによっては、前記最低吸水位ＬＷＬ２よりも若干上位のレベルで空気吸込渦が発生する場合がある。したがって、最低吸水位ＬＷＬ２よりも上位に実際の最低吸水位を設定しなければならず、それだけ吸込水槽５の残水量が多くなる。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであって、前記吸込水槽に相当する吸込水路の掘削深さを浅く抑えることで、土木施工費を削減できるにもかかわらず、空気の吸込が始まる最低吸水位を下げて吸込水路の残水量を少なくすることができる横軸ポンプを用いた排水設備を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る横軸ポンプを用いた排水設備は、横軸線を有しその軸方向の両端部を開口した筒状ポンプケーシングに駆動部が収容されている横軸ポンプを用いた排水設備であって、前記横軸ポンプの一端部吸込口が吸込水路に臨んでいるとともに、この吸込水路の天井に下限位置を前記一端部吸込口の上限位置よりも低位置に設定した下向きの張出し部が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明のように、前記吸込水路の水路断面積を前記吸込口の直上流位置で上流側から前記一端部吸込口かけて漸次縮小することが好ましい。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、吸込水路の掘削深さを浅く抑えることができるばかりか、横軸ポンプの空気の吸い込みが始まる最低吸水位を該横軸ポンプの一端部吸込口の上限位置よりも低いレベルに設定することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、吸込水路における吸込側の水路断面積が急激に縮小されることなく、吸込口までなだらかに縮小されるので、水を乱れることなくスムーズに流下させることができる。これにより、空気吸込渦が発生し難くなって、最低吸水位をより一層低いレベルに設定し得るように作用する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態を示す縦断側面図、図２は、図１の平面断面図、図３は、図１のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。なお、図４，図５と同一部分には、同一符号を付して説明する。
図１，図２において、横軸ポンプ１は、円筒形ポンプ（チューブラーポンプ）によってなり、図示されていない電動機や歯車減速機などの駆動部が水平軸線（横軸線）Ｃを有する筒状ポンプケーシング２内に設置されている。なお、前記減速機を省略して電動機のみを設置した構造の横軸ポンプ１もある。ポンプケーシング２の外形は、一端部吸込口３から他端吐出口４まで水平線Ｃ上にある一本の真直な円筒状をなしている。
【００１３】
ポンプケーシング２の一端部吸込口３は閉断面構造（クローズ形）の吸込水路９に臨み、他端吐出口４は吐出水路９Ａに臨んでんでいる。前記吸込水路９は、たとえばコンクリートの構築物によってなり、図３に示すように、底面１０と、幅方向両側の立面１１，１１および天井１２によって水密に囲まれた閉断面構造のもので、横軸ポンプ１の上流域からポンプケーシング２の一端部吸込口３にかけて略水平にのびて設けてある。
【００１４】
一方、吸込水路９の天井１２には、ポンプケーシング２における一端部吸込口３の付近において、下限位置Ｐ１を吸込口３の上限位置Ｐ２よりもΔｈ４相当分下側に設定した下向きの張出し部（図１の斜線域）１３を設けてある。この下向きの張出し部１３は、天井１２から下限位置Ｐ１にかけて下向きに傾斜する上流側の斜面１３Ａと、下限位置Ｐ１から天井１２および吸込口３の上限位置Ｐ２にかけて上向きに傾斜する下流側の斜面１３Ｂとを備えており、コンクリートの構築物によってなる吸込水路９の天井１２に連続してコンクリートによって形成されている。また、底面１０のレベルを吸込口３の下限位置と面一もしくは略面一に設定して段差をなくしてある。
【００１５】
他方、吸込水路９における幅方向両側の立面１１，１１には、ポンプケーシング２における一端部吸込口３の直上流位置において、上流側から一端部吸込口３にかけて吸込水路９の幅寸法を漸次狭めて、吸込水路９の水路断面積を漸次縮小させる斜面（図２の斜線域）１４，１４を設けてある。すなわち、吸込水路９における吸込側の水路断面積が急激に縮小されることなく、横軸ポンプ１の吸込口３までなだらかに縮小させることにより、水を乱れることなくスムーズに流下させるようにしてある。前記斜面１４，１４は、コンクリートの構築物によってなる吸込水路９の立面１１，１１に連続してコンクリートによって形成されている。
【００１６】
このような構成であれば、吸込口３の下限位置よりもさらに吸込水路９を深く掘下げる必要はないので、吸込水路９の掘削深さを浅く抑えて、土木施工費を削減することができる。また、横軸ポンプ１の空気の吸い込みが始まる最低吸水位ＬＷＬ３を吸込口３の上限位置Ｐ２よりもΔｈ５相当分低下させることによって、最低吸水位ＬＷＬ３から下側の残水量を少なくすることができる。さらに、底面１０のレベルを吸込口３の下限位置と面一もしくは略面一に設定して段差をなくしてあるので、底面１０上にヘドロなどの異物が堆積するのを避けるように作用する。
【００１７】
また、斜面１４，１４を設けて、吸込水路９における吸込側の水路断面積が急激に縮小されることなく、横軸ポンプ１の吸込口３までなだらかに縮小させることにより、水を乱れることなくスムーズに流下させるようにしてあるので、空気吸込渦が発生し難くなって、前記最低吸水位ＬＷＬ３をより一層低いレベルに設定し得るように作用する。つまり、吸込水路９の水路断面積を漸次縮小させる斜面１４，１４は、最低吸水位ＬＷＬ３をより一層低いレベルに設定するのに寄与する。
【００１８】
なお、前記実施の形態では、閉断面構造（クローズ形）の吸込水路９で説明しているが、吸込水路９は開断面構造（オープン形）であってもよい。また、２台の横軸ポンプ１を並列して設置した構造で説明しているが、設置される横軸ポンプ１の台数は２台のみに限定されるものではなく、１台でもあるいは三台以上を並列して設置した構造であってもよい。さらに、下向きの張出し部１３を吸込水路９の天井１２に連続するコンクリートによって形成した構造で説明しているが、コンクリート製の天井１２に鋼板溶接構造または鋳造構造の張出し部１３一体に設けた構造であってもよい。また、吸込水路９の幅寸法を縮小するように張り出す斜面１４，１４を吸込水路９の立面１１，１１に連続するコンクリートによって形成した構造で説明しているが、コンクリート製の立面１１，１１に鋼板溶接構造の斜面１４，１４を設けた構造であってもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る横軸ポンプを用いた排水設備は構成されているので、以下のような格別の効果を奏する。
【００２０】
請求項１に記載の発明によれば、吸込水路の掘削深さを浅く抑えて、土木施工費を削減することができるばかりか、横軸ポンプの空気の吸い込みが始まる最低吸水位を該横軸ポンプの一端部吸込口の上限位置よりも低いレベルに設定して、該最低吸水位から下側の残水量を少なくすることができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明によれば、吸込水路における吸込側の水路断面積が急激に縮小されることなく、吸込口までなだらかに縮小されることで、水を乱れることなくスムーズに流下させることができるので、空気吸込渦が発生し難くなって、最低吸水位をより一層低いレベルに設定し得る効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す縦断側面図である。
【図２】図１の平面断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。
【図４】従来例の縦断面図である。
【図５】従来例との比較例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１　横軸ポンプ
２　筒状ポンプケーシング
３　一端部吸込口
９　閉断面構造の吸込水路
１２　閉断面構造の吸込水路の天井
１３　下向きの張出し部
１４　吸込水路の水路断面積を漸次縮小させる斜面
Ｐ１　下向きの張出し部の下限位置
Ｐ２　一端部吸込口の上限位置
Ｃ　水平軸線（横軸線）
【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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