(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体が吸込側水路の上流側に向かって下方に傾斜し、吸込口が水流方向に対して所定角度で上流側上方に傾斜して開口する吸込ケーシングを備えた横軸ポンプにおいて、
前記吸込ケーシングの吸込口上端の中心部が両端部より高く、且つ前記吸込側水路の上流側に突出して形成された構成の渦抑制手段を設けたことを特徴とする横軸ポンプ。
【請求項２】
吸込側水路を開閉する扉体を具備するゲートに横軸ポンプを配置した構成のポンプゲート設備において、
前記横軸ポンプに請求項１に記載の横軸ポンプを用いることを特徴とするポンプゲート設備。
【請求項３】
横軸ポンプを備えた排水機場において、
前記横軸ポンプに請求項１に記載の横軸ポンプを用いることを特徴とする排水機場。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプゲート設備等に用いる横軸ポンプに関し、特に吸込ケーシング形状に特徴を有する横軸ポンプ、該横軸ポンプを用いたポンプゲート設備、排水機場に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１はポンプゲート設備を備えた排水設備の構成例を示す図で、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側断面図である。１００は本川１０１の堤防であり、該堤防１００を貫通して支川の自然流下水路１０２に連通する樋管１０３が配設されており、該樋管１０３の下流端部には川表ゲート１０４が配設されている。樋管１０３の上流端部には吐出水槽１０５が配設され、該吐出水槽１０５の上流側にはポンプゲート設備２００が配置されている。自然流下水路１０２のポンプゲート設備２００より上流側には自動除塵機１０６が配置され、自然流下水路１０２を通って流れてくる塵芥はこの自動除塵機１０６で捕集され、引き上げられ、コンベア１０７により所定の位置に搬送される。１０８は引上機であり、自動除塵器１０６を使用しない時は自然流下水路１０２から引き上げておくためのものである。
【０００３】
図２はポンプゲート設備２００の構成例を示す図であり、ポンプゲート設備２００は、自然流下水路１０２を開閉する扉体２０１を備え、該扉体２０１は電動機２０５で駆動される開閉装置２０２で昇降自在となっており、扉体２０１の下端部が自然流下水路１０２の底部に当接することにより、該自然流下水路１０２は閉状態になる。扉体２０１には横軸ポンプ据付空間２０３が設けられており、該横軸ポンプ据付空間２０３に横軸ポンプ２１０を台板２０４を介して取付けている。横軸ポンプ２１０は横軸ポンプ据付空間２０３内に位置する弁胴２１１、吐出ケーシング２１２、吐出ボウル２１３、インペラケーシング２１４、吸込ケーシング２１５を備え、これらが一体的に結合されている。また、弁胴２１１及び吐出ケーシング２１２内には電動機（水中電動機）２１６が配置され、インペラケーシング２１４内にはポンプインペラ（ポンプ羽根車）２１７が配置されている。また、弁胴２１１の吐出口には弁体２１８が取付けられている。
【０００４】
上記構成の排水設備において、図１の本川１０１の水位が自然流下水路１０２の水位以上となった場合、ポンプゲート設備２００の扉体２０１をその下端が自然流下水路１０２の底部に当接するまで下降させ自然流下水路１０２を閉状態する。次に支川の水位が上昇し、自然流下水路１０２の水位が上昇すると横軸ポンプ２１０を運転し、吸込ケーシング２１５から矢印Ａに示すように吸込んだ水を弁胴２１１の吐出口から矢印Ｂに示すように吐出し、吐出水槽１０５に排水する。これにより吐出水槽１０５から樋管１０３を通って本川１０１に排水される。なお、矢印Ｃ、Ｄは水流方向を示す。また、上記排水設備において、ポンプゲート設備２００に代えポンプを固定した排水機場を設ける場合もある。
【特許文献１】特開２００５−０５４５４０号公報
【特許文献２】特開２００３−００３４５０号公報
【特許文献３】特開２００２−３０３２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の横軸ポンプ２１０の吸込ケーシング２１５の形状は、図２に示すように水路の底部に向かって傾斜し、その吸込口が自然流下水路１０２の水流方向に対して上流側上方に所定角度傾斜して開口している。自然流下水路１０２の水位が低下し一定の水位以下となった場合、横軸ポンプ２１０を運転し続けると図４に示すような空気吸込渦２１９が発生する。これらの渦は、横軸ポンプ２１０が振動や騒音を発する原因となる。また、横軸ポンプ２１０の排水能力を低下させる原因となる。
【０００６】
また、一定の水位以下で横軸ポンプ２１０を運転すると、図３に示す揚程曲線で不安定域IIでの運転となり、図４に示すように、ポンプインペラ（ポンプ羽根車）２１７の部分に水の逆流２２０が発生する。これらの空気吸込渦２１９や水の逆流２２０は上記のように横軸ポンプ２１０の振動や騒音の発原因、及び排水能力低下の原因となる。
【０００７】
また、ポンプへの近寄流速を速くすることで、ポンプゲート設備の場合は水路幅を、固定式ポンプの場合は吸水槽をコンパクトにすることができる。しかしながら、ポンプへの近寄流速を速くすると空気吸込渦や水中渦が発生し、ポンプの吐出量の低下や振動、騒音が発生してしまうという問題もある。
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、水位が低下、ポンプへの近寄流速を速くしても空気吸込渦や水中渦の発生を抑制できる横軸ポンプ、該横軸ポンプを用いたポンプゲート設備、排水機場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】
【０００９】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、全体が吸込側水路の上流側に向かって下方に傾斜し、吸込口が水流方向に対して所定角度で上流側上方に傾斜して開口する吸込ケーシングを備えた横軸ポンプにおいて、吸込ケーシングの吸込口上端の中心部が両端部より高く、且つ吸込側水路の上流側に突出して形成された構成の渦抑制手段を設けたことを特徴とする。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、吸込側水路を開閉する扉体を具備するゲートに横軸ポンプを配置した構成のポンプゲート設備において、横軸ポンプに請求項１に記載の横軸ポンプを用いることを特徴とする。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、横軸ポンプを備えた排水機場において、横軸ポンプに請求項１に記載の横軸ポンプを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１に記載の発明によれば、渦抑制手段は吸込ケーシングの吸込口上端の中心部が両端部より高く、且つ吸込側水路の上流側に突出して形成されているので、この上流側に突出した吸込口上端の中心部の没水深が浅く、空気吸込渦が発生し易い場所となり、この場所と吸込口の開口部付近の水面との距離が大きくなり、空気吸込渦の発生が抑制（防止）される。よって、振動、騒音、及び排水能力の低下がない横軸ポンプを提供できる。
【００４１】
請求項２に記載の発明によれば、ポンプゲート設備の横軸ポンプに請求項１に記載の横軸ポンプを用いるので、水位が低下しても振動、騒音、及び排水能力の低下のないポンプゲート設備を提供できる。また、ポンプへの近寄流速を速くすることができるから、吸込側水路の幅を小さくでき、設備をコンパクトに構成できる。
【００４２】
請求項３に記載の発明によれば、排水機場の横軸ポンプに請求項１に記載の横軸ポンプを用いるので、振動、騒音が小さく、吸込側水路の水位が低下しても排水流量の低下のない排水機場を提供できる。また、ポンプへの近寄流速を速くすることができるから、吸込水槽を小さくでき、設備をコンパクトに構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明の実施形態例を図面に基づいて説明する。上記のようなポンプゲート設備において、自然流下水路（以下「吸込側水路」と記す）の水位が下がると、横軸ポンプの吸込ケーシングから空気を吸込んで空気吸込渦が発生する。この空気吸込渦の発生を抑制するために、ここでは吸込ケーシングを図５及び図６に示すように構成している。
【００４４】
図５に示す吸込ケーシング１０は、図示するように全体として吸込側水路２０の上流側に向かって下方に傾斜（屈曲）しており、その吸込口１１の開口面が吸込側水路の底面（図示せず）に向かって所定の角度傾斜（上流側上方に向かって傾斜）している。そして吸込ケーシング１０の略矩形状の吸込口１１の上端中心部（上端中央部）１２がその上端両端部１３に対し高くなるように形成すると共に、該両端部１３よりも上流側に突き出るように形成している。
【００４５】
また、図６に示す吸込ケーシング１０は、図示するように全体として上流側に向かって下方に傾斜（屈曲）しており、その吸込口１１の面が吸込側水路２０の底面（図示せず）に向かって所定の角度傾斜（上流側上方に向かって傾斜）している点は、図５に示す吸込ケーシング１０と同じである。ここでは、吸込ケーシング１０の吸込口１１の上端両端部１３が上端中心部（上端中央部）１２に対し高くなるように形成すると共に、該上端中心部１２よりも上流側に突き出るように形成している。なお、図５及び図６において、（ａ）は側面図、（ｂ）は上流側から見た（矢印Ａ方向から見た）正面図、（ｃ）は平面図である。
【００４６】
空気吸込渦は、吸込ケーシング１０の吸込口１１上端の没水深の浅い部分（高さの高い部分）に発生する。図５及び図６に示すように、吸込ケーシング１０の吸込口１１の上端中心部１２又は上端両端部１３を高く、上流側に突き出るように形成することにより、この部分の没水深が浅くなる。即ち、吸込ケーシング１０を図５又は図６に示すような形状に構成することにより、あえて没水深の浅い部分（＝空気吸込渦の発生する場所）ができる。この没水深の浅い部分、即ち吸込口１１の上端中心部１２又は上端両端部１３は上流側に突き出ているため、吸込口１１の上端と吸込口１１の開口部付近の水面との距離が大きくなり、空気吸込渦の発生が抑制（防止）される。
【００４７】
図７は空気吸込渦の発生を抑制する吸込ケーシングの他の構成例を示す図である。ここでは、吸込ケーシング１０の吸込口１１上端の上に、吸込側水路２０の下流側上方に向かって傾斜する板状体１４を設けている。この板状体１４を設けたことにより、吸込口１１の上部の水面付近の水流を乱す。これにより、空気吸込渦の発生原因となる水の旋回流を抑制でき、空気吸込渦を抑制（防止）できる。また、板状体１４によって、吸込口１１の上部の流れを縮流させるから、吸込口１１の上部の水流速が速められるので、水面に発生する旋回流を吸込口１１よりも後方（下流）へ移動させることができ、空気吸込渦を防止することができる。なお、図７において、（ａ）は側面図、（ｂ）は上流側から見た（矢印Ａ方向から見た）正面図、（ｃ）は平面図である。
【００４８】
なお、図では吸込ケーシング１０の吸込口１１上端の上に板状体１４を設けているが、図示は省略するが、吸込口１１より下流側（吸込側水路２０の下流側）の吸込ケーシング１０の上部に、下流側上方に向かって傾斜するに板状体１４を設けても、同様に空気吸込渦の発生原因となる水の旋回流れを抑制でき、空気吸込渦を防止できる。また、上記例では板状体１４の形状を矩形としたが、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、山形、台形、円弧形、櫛形でもよく、また図８（ｅ）に示すように板状体１４に複数の穴１４ａを形成してもよく、図示は省略するが波形でもよい。
【００４９】
水中で発生する水中渦の抑制対策としては、図９及び図１０に示すように、吸込ケーシング１０の吸込口１１下部に板状体１５、１６を設置する方法がある。図９では吸込ケーシング１０の吸込口１１下部に２枚の板状体１５、１５を垂直方向に対して所定角度傾斜させ、該２枚の板状体１５、１５でハ字型を形成するように、吸込側水路２０の水流に並行に設けている。図１０では吸込ケーシング１０の吸込口１１下部に２枚の板状体１６、１６を垂直方向に対して所定角度傾斜させ、該２枚の板状体１６、１６で逆ハ字型を形成するように、吸込側水路２０の水流に並行に設けている。なお、図９及び図１０において、（ａ）は側面図、（ｂ）は上流側から見た（矢印Ａ方向から見た）正面図である。
【００５０】
上記のように吸込ケーシング１０の吸込口１１下部に垂直方向と角度をもった板状体１５、１５又は１６、１６を設置することにより、吸込側水路の底部から吸込む水流が該板状体１５、１５又は１６、１６により乱され、水中渦の発生を抑制（防止）する。また、吸込ケーシング１０の吸込口１１下部の水の流れを乱すことにより、その影響で吸込口１１の側部から吸込まれる吸込み流れも乱されるため、側壁から発生する水中渦も抑制（防止）することができる。
【００５１】
図１１は図５の吸込ケーシング１０の吸込口１１下部に図９の板状体１５、１５を設けた構成の吸込ケーシング１０を示す図である。このように吸込口１１の上端中心部１２がその上端両端部１３に対し高くなるように形成されると共に、該上端両端部１３よりも上流側に突き出るように形成された吸込ケーシング１０の吸込口１１下部に２枚の板状体１５、１５を垂直方向に対して所定角度傾斜させ、該２枚の板状体１５、１５でハ字型を形成するように、水の流れに並行に設けることにより、空気吸込渦と水中渦の発生を抑制できる。図１１において、（ａ）は側面図、（ｂ）は上流側から見た（矢印Ａ方向から見た）正面図、（ｃ）は平面図である。
【００５２】
また、図示は省略するが、板状体１５、１５に代えて図１０に示すように吸込口１１下部に２枚の板状体１６、１６を垂直方向に対して所定角度傾斜させ、該２枚の板状体１６、１６で逆ハ字型を形成するように、水の流れに並行に設けてもよい。また、図示は省略するが、図６の吸込ケーシング１０の吸込口１１下部に図９の板状体１５、１５又は図１０の板状体１６、１６を設けて吸込ケーシング１０を構成してもよい。このようにしても、空気吸込渦と水中渦の発生を抑制できる。
【００５３】
図１２は図７の吸込ケーシング１０の吸込口１１下部に図９の板状体１５、１５を設けた構成の吸込ケーシング１０を示す図である。図示するように、吸込口１１上端の上に、吸込側水路２０の上流側上方に向かって傾斜する板状体１４を設けて構成した吸込ケーシング１０の吸込口１１下部に２枚の板状体１５、１５を垂直方向に対して所定角度傾斜させ、該２枚の板状体１５、１５でハ字型を形成するように、水流に並行に設けている。これにより、空気吸込渦と水中渦の発生を抑制できる。図１２において、（ａ）は側面図、（ｂ）は上流側から見た（矢印Ａ方向から見た）正面図、（ｃ）は平面図である。
【００５４】
また、図示は省略するが、板状体１５、１５に代えて図１０に示すように吸込口１１下部に２枚の板状体１６、１６を垂直方向に対して所定角度傾斜させ、該２枚の板状体１６、１６で逆ハ字型を形成するように、吸込側水路２０の水流に並行に設けてもよい。このようにしても、空気吸込渦と水中渦の発生を抑制できる。
【００５５】
図１３は本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの他の構成例を示す図である。本吸込ケーシング１０は吸込口１１の側部に吸込側水路２０の上流側及び垂直下方に向かって、吸込口１１より張り出した板状体１７、１７を設置している。なお、図１３において、（ａ）は側面図、（ｂ）は上流側から見た（矢印Ａ方向から見た）正面図である。このように吸込口１１の側部に板状体１７，１７を設けることにより、水の偏流による空気吸込渦及び水中渦を抑制（防止）することができる。
【００５６】
特に図１４に示すように、吸込側水路２０に上記構成の吸込ケーシング１０を備えた複数台（図では２台）の横軸ポンプ２１−１，２１−２を並列に配置している場合に、停止している横軸ポンプがあるとき、例えば横軸ポンプ２１−１が停止しているとき、運転している横軸ポンプ２１−２へ向かって偏流が生じ、空気吸込渦及び水中渦を発生しようとするが、ここでは上記のように吸込ケーシング１０の吸込口１１側部に水の流れ方向上流に向かって吸込口１１より張り出した板状体１７、１７を設置しているので、この板状体１７により吸込流れが整流され、空気吸込渦及び水中渦の発生を抑制（防止）する。
【００５７】
図１５は本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの他の構成例を示す図である。本吸込ケーシング１０は吸込口１１下端に垂直下方に板状体１８を設けると共に、吸込口１１の開口両側部に板状体１９、１９を吸込側水路２０の水流れに対向して設けている。なお、図１５において、（ａ）は側面図、（ｂ）は上流側から見た（矢印Ａ方向から見た）正面図、（ｃ）は平面図である。このように吸込口１１及び吸込口１１の開口側部に水の流れに対向して板状体１９を設けることにより、吸込口１１の後方から該吸込口１１へ向かって廻り込む水流を抑制し、水中渦の発生を抑制（防止）する。なお、板状体１８は吸込口１１下端に垂直方向に設けているが、垂直方向に対して所定の角度を傾斜させて設けてもよい。また、ここでは、吸込口１１の下端と吸込口１１の開口両側部に板状体を設ける構成としたが、板状体は吸込口１１の下端又は吸込口１１の開口両側部のいずれか一方にだけ設けてもよい。
【００５８】
図１６は本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの他の構成例を示す図である。本吸込ケーシング１０は吸込口１１より下流側の吸込ケーシング１０の上下及び両側部に外周を囲むように、垂直方向に、即ち吸込側水路２０の水流に対向するように板状体２２を設けている。なお、図１６において、（ａ）は側面図、（ｂ）は上流側から見た（矢印Ａ方向から見た）正面図である。このように吸込ケーシング１０の吸込口１１から下流側にケーシング１０の外周を囲むように水の流れに対向して板状体２２を設けることにより、吸込口１１の後方から該吸込口１１へ向かって廻り込む水流を抑制し、水中渦の発生を抑制（防止）する。また、板状体２２は水流方向に垂直方向に設けているが、垂直に対して所定の角度傾斜させて設けてもよい。また、板状体２２は吸込ケーシング１０の両側部又は下端部のみに設けてもよい。
【００５９】
図１７は本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの他の構成例を示す図である。本吸込ケーシング１０は、図７に示す吸込ケーシング１０の吸込口１１下端に図１５に示す吸込の板状体１８を設けると共に、吸込口１１の開口両側部に板状体１９、１９を吸込側水路２０の水流れに対向して設けている。なお、図１７において、（ａ）は側面図、（ｂ）は上流側から見た（矢印Ａ方向から見た）正面図、（ｃ）は平面図である。このように、吸込ケーシング１０の吸込口１１上端部に下流側上方に向かって傾斜する板状体１４を設けると共に、吸込口１１下端に垂直に板状体１８を設け、更に吸込口１１の開口両側部に板状体１９、１９を水の流れに対向して設けることにより、図７に示す吸込ケーシングと同様空気吸込渦を防止すると共に、図１５に示す吸込ケーシングと同様水中渦の発生を防止する。なお、ここでは、吸込口１１の下端と吸込口１１の開口両側部に板状体１８，１９，１９を設けた構成としたが、板状体は吸込口１１の下端又は吸込口１１の開口両側部のいずれか一方でもよい。  
【００６０】
図１８は本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの他の構成例を示す図である。本吸込ケーシング１０は、図７に示す吸込ケーシング１０の吸込口１１下流側に図１６に示すように該ケーシング１０の外周を囲むように、垂直方向に板状体２２を設けている。なお、図１８において、（ａ）は側面図、（ｂ）は上流側から見た（矢印Ａ方向から見た）正面図である。このように、吸込ケーシング１０の吸込口１１上端部に下流側上方に向かって傾斜する板状体１４を設けると共に、吸込口１１の下流側にケーシング１０の外周を囲むよう板状体２２を設けることにより、図７に示す吸込ケーシングと同様空気吸込渦を防止すると共に、図１６に示す吸込ケーシングと同様水中渦の発生を防止する。
【００６１】
図１９は本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの他の構成例を示す図である。本吸込ケーシング１０は吸込口１１にの上下左右に先端部に水流の上流側に突出する突出板（板状体）２３、２４を設けると共に、幅方向中心部に吸込口１１を左右に仕切る板状体２５を設けている。この板状体２５は吸込口１１の開口部より吸込側水路２０の上流側に突出し、且つ水流れに並行となるように配置されている。なお、図１９において、（ａ）は側面図、（ｂ）は上流側から見た（矢印Ａ方向から見た）正面図、（ｃ）は平面図である。このように、吸込ケーシング１０の吸込口１１に上下左右に端部に吸込側水路２０の上流側に突出する突出板（板状体）２３、２４を設けると共に、幅方向中心部に吸込口１１を左右に仕切る板状体２５を設けることにより、吸込口１１の開口部に大きな水中渦の発生するのを抑制できる。
【００６２】
図２０は本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの他の構成例を示す図である。本吸込ケーシングは、吸込側水路２０に並列に配置された複数台（図では２台）の横軸ポンプ２１−１、２１−２に一体の吸込ケーシング１０を設けている。なお、一体の吸込ケーシング１０の形状は幅寸法が大きいだけで、例えば図７に示す吸込ケーシング１０の板状体１４を除去した構成と同じである。即ち、全体として吸込側水路２０の上流側に向かって下方に傾斜（屈曲）しており、その開口面が吸込側水路２０の底面に向かって所定の角度傾斜（上流側上方に向かって傾斜）している。このように複数台の横軸ポンプ２１に一体の吸込ケーシング１０を設けることにより、例えば一方の横軸ポンプ２１−１が運転中で他方の横軸ポンプ２１−２が運転中止中でも吸込側水路２０内の吸込ケーシング１０の吸込口１１近傍の水流の速度分布Ｖｄは、図示するよな最大流速が吸込側水路２０中央で両側近づくに従い徐々に遅くなる速度分布となり、偏流がないことから水中渦や空気吸込渦の発生を抑制できる。
【００６３】
これに対して、図２１に示すように、吸込側水路２０に並列に配置された複数台（図では２台）の横軸ポンプ２１−１、２１−２のそれぞれに吸込ケーシング１０を設けている場合は、例えば一方の横軸ポンプ２１−１が運転中で他方の横軸ポンプ２１−２が運転中止中の場合、吸込側水路２０内の流速分布Ｖｄは図示するようになる。即ち、運転中の横軸ポンプ２１−１の吸込ケーシング１０の吸込口１１近傍の水流が速くなり、偏った流速分布となり、偏流により水中渦や空気吸込渦が発生しやすくなる。
【００６４】
図２２は本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの他の構成例を示す図である。本吸込ケーシングは、吸込側水路２０に並列に配置された２台の横軸ポンプ２１−１、２１−２のそれぞれに吸込ケーシング１０、１０を設けている。そして各吸込ケーシング１０の吸込側水路２０側壁側の側部に大きい板状体２６を、反対側には小さい板状体２７を、それぞれ水流の上流側に突出させて、水流と並行に設けている。このように各吸込ケーシング１０の吸込側水路２０側壁側の側部に大きい板状体２６を、反対側には小さい板状体２７を非対象に設けていることにより、一方の横軸ポンプ２１−１を運転し、他方の横軸ポンプ２１−２の運転を中止した場合でも、偏流を減らすことができ、偏流により水中渦や空気吸込渦の発生を減少できる。
【００６５】
なお、上記例では板状体２６、２７を上流側に突出させて、水流と平行して設けているが、板状体２６、２７はこれに限定されるものではなく、例えば図１３に示すような板状体１７、図１５に示す板状体１８、１９でもよく、要は吸込側水路２０内に吸込ケーシングを備えた横軸ポンプを複数台並列に配置した装置において、各横軸ポンプの運転、停止によって吸込側水路２０内に発生する偏流を抑制する作用を奏するように各吸込ケーシングに板状体を設ければよい。
【００６６】
上記吸込ケーシンの構成例では、それぞれ空気吸込渦や水中渦を抑制するための渦抑制手段を設けているが、これらの渦抑制手段を適宜組合せ、より効果的に空気吸込渦や水中渦を抑制する渦抑制手段を構成することも可能である。
【００６７】
吸込側水路２０内の水位が低い場合、図４に示すように、吸込ケーシング２１５の没水深が浅い部分で空気吸込渦２１９が発生し、ポンプインペラ２１７の部分に逆流２２０が発生する。これらの空気吸込渦２１９や逆流２２０は上記のように横軸ポンプ２１０の振動や騒音の発原因となる。そこで本発明に係る吸込ケーシングは、図２３に示すように、吸込ケーシング１０を外側ケーシングとし、その内部に内側ケーシング２８を設け、吸込ケーシング１０内壁面と内側ケーシング２８外壁面の間に流路３５を形成している。これにより、後述するように空気吸込渦を抑制できる。
【００６８】
吸込ケーシング１０を上記のように二重吸込ケーシング構造とすることにより、吸込側水路２０内の水位ＷＬが図２３に示すように低い（Ｌ）レベルにある場合、インペラケーシング３０内のポンプインペラ３１部で発生した逆流３６を吸込ケーシング１０と内側ケーシング２８の間の流路３５を通して吸込口１１へと導くことができる。これによりポンプインペラ３１部で発生した逆流３６がポンプインペラ３１部に戻るような旋回流を発生することなく、横軸ポンプの振動を低減することが可能となる。即ち、このように吸込ケーシング１０を二重構造とすることにより、吸込側水路２０内の水位ＷＬが低い時のポンプインペラ３１部で発生する不安定流れを利用し、水を吸込口１１に導き吐出する吐出流を発生させ、空気吸込渦、水中渦を防止する。
【００６９】
なお、低水位においても不安定域IIにならないポンプ特性を持つポンプの場合は、低水位の状態で不安定域となるよう、水位を検知して回転数制御等の制御手段により、不安定域となるように制御してもよい。また、吐出側に弁等の制御機構を有する設備の場合は、回転数制御に変え、弁等による流量制御により、不安定域となるようにしてもよい。
【００７０】
上記二重構造の吸込ケーシング１０において、図２４に示すように吸込側水路２０内の水位ＷＬが高い（Ｈ）レベルにある場合は、横軸ポンプは図３の安定域Iで運転されているから、ポンプインペラ３１部に逆流が発生することなく、水は内側ケーシング２８内及び吸込ケーシング１０と内側ケーシング２８の間の流路３５を通して吸込まれ、吐出ケーシング３３を通って吐き出される。なお、３２は吐出ボウル、３４は電動機（水中電動機）である。
【００７１】
上記二重構造の吸込ケーシング１０において、内側ケーシング２８はその吸込口２８ａを図２５に示すように、外側ケーシングとなる吸込ケーシング１０の吸込口１１と同一面にとなるように設置してもよいし、また図２６に示すように内側ケーシング２８の吸込口２８ａが吸込ケーシング１０の吸込口１１より上流側に所定寸法突出させてもよく、また図２７に示すように内側ケーシング２８の吸込口２８ａが吸込ケーシング１０内にその吸込口１１より下流側に所定寸法後退させてもよい。
【００７２】
吸込ケーシング１０を上記のように二重構造とした場合、外側ケーシングとなる吸込ケーシング１０と内側ケーシング２８の間の流路３５は狭くなるから、この流路３５に塵芥が詰まり閉塞するおそれがある。この対策として図２８に示すように、吸込ケーシング１０の側壁の一部１０ａを例えばヒンジ機構３８を介して開閉自在とし、詰まった塵芥を容易に除去できるようにするとよい。
【００７３】
また、吸込ケーシング１０と内側ケーシング２８の間の狭い流路３５に塵芥が進入し閉塞しないように、図２９に示すように流路３５の入口近傍にスクリーン３７を設ける。なお、スクリーン３７に代え、ネット或いはパンチングメタルを設置してもよい。これにより流路３５内に塵芥が進入することなく、該流路３５が塵芥で閉塞されることもない。
【００７４】
上記構成の吸込ケーシング１０を備えた横軸ポンプを図２に示す構成のポンプゲート設備２００の横軸ポンプ２１０に用いることにより、自然流下水路の水位が低くなっても、空気吸込渦や水中渦の発生を抑制できるから、これら空気吸込渦や水中渦に起因するポンプ吐出流量の低下、振動、騒音を抑制できるポンプゲート設備を提供できる。また、固定式ポンプを備えた排水機場に上記構成の吸込ケーシング１０を備えた横軸ポンプを用いることにより、振動、騒音を抑制でき、且つ排水流量の変動しない排水機場を提供できる。
【００７５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】排水設備の構成例を示す図である。
【図２】ポンプゲート設備の構成例を示す図である。
【図３】横軸ポンプの揚程曲線を示す図である。
【図４】従来のは吸込ケーシングを備えた横軸ポンプの構成例を示す図である。
【図５】本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの構成例を示す図である。
【図６】本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの構成例を示す図である。
【図７】本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの構成例を示す図である。
【図８】本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの板状体の形状例を示す図である。
【図９】本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの構成例を示す図である。
【図１０】本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの構成例を示す図である。
【図１１】本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの構成例を示す図である。
【図１２】本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの構成例を示す図である。
【図１３】本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの構成例を示す図である。
【図１４】本発明に係る吸込ケーシングを備えた横軸ポンプの並列配置構成例を示す図である。
【図１５】本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの構成例を示す図である。
【図１６】本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの構成例を示す図である。
【図１７】本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの構成例を示す図である。
【図１８】本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの構成例を示す図である。
【図１９】本発明に係る横軸ポンプの吸込ケーシングの構成例を示す図である。
【図２０】本発明に係る吸込ケーシングを備えた横軸ポンプの配置構成例と流速分布を示す図である。
【図２１】従来の吸込ケーシングを備えた横軸ポンプの配置構成例と流速分布を示す図である。
【図２２】本発明に係る吸込ケーシングを備えた横軸ポンプの並列配置構成例を示す図である。
【図２３】本発明に係る吸込ケーシングを備えた横軸ポンプの構成例を示す図である。
【図２４】本発明に係る吸込ケーシングを備えた横軸ポンプの構成例を示す図である。
【図２５】本発明に係る吸込ケーシングを備えた横軸ポンプの構成例を示す図である。
【図２６】本発明に係る吸込ケーシングを備えた横軸ポンプの構成例を示す図である。
【図２７】本発明に係る吸込ケーシングを備えた横軸ポンプの構成例を示す図である。
【図２８】本発明に係る吸込ケーシングを備えた横軸ポンプの構成例を示す図である。
【図２９】本発明に係る吸込ケーシングを備えた横軸ポンプの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０      吸込ケーシング
１１      吸込口
１２      吸込口の上端中心部
１３      吸込口の上端両端部
１４      板状体
１５      板状体
１６      板状体
１７      板状体
１８      板状体
１９      板状体
２０      吸込側水路
２１      横軸ポンプ
２２      板状体
２３      突出板
２４      突出板
２５      板状体
２６      板状体
２７      板状体
２８      内側ケーシング
３０      インペラケーシング
３１      ポンプインペラ
３２      吐出ボウル
３３      吐出ケーシング
３４      電動機
３５      流路
３６      逆流
３７      スクリーン
３８      ヒンジ機構
【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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【図９】
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【図１０】
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【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】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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