(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送自在で水中に没して使用される水中ポンプの吸込側に可撓性吸込管を接続すると共に、液面に投入して浮かべる浮力構造体に設けたポンプ吸込口を前記可撓性吸込管に接続し、さらに前記浮力構造体は液中で開口する前記ポンプ吸込口の上部を覆う渦防止部を具備することを特徴とするポンプ設備。
【請求項２】
前記浮力構造体にポンプ吸込口を有する吸込管を取り付け、この吸込管に前記可撓性吸込管を接続したことを特徴とする請求項１記載のポンプ設備。
【請求項３】
前記浮力構造体は縦断面Ｔ字状又は縦断面逆Ｔ字状とすることで外方に張り出す前記渦防止部を設けたことを特徴とする請求項２に記載のポンプ設備。
【請求項４】
前記吸込管は前記浮力構造体に吊下げ手段によって吊下げられていることを特徴とする請求項２に記載のポンプ設備。
【請求項５】
前記浮力構造体自体をポンプ吸込口を有する形状に形成したことを特徴とする請求項１記載のポンプ設備。
【請求項６】
前記浮力構造体は、その下面に設けた開口自体をポンプ吸込口とするとともに、その外方に向けて前記渦防止部を張り出して構成されていることを特徴とする請求項５記載のポンプ設備。
【請求項７】
前記浮力構造体は、横向きに前記ポンプ吸込口を設け、このポンプ吸込口の吸込側前方上部を覆うように前記渦防止部を形成したことを特徴とする請求項５記載のポンプ設備。
【請求項８】
前記渦防止部に、上下に貫通して渦防止部の外周から回り込む空気吸込渦を乱してこの空気吸込渦のポンプ吸込口への吸込を防止する穴を設けたことを特徴とする請求項１又は２又は５に記載のポンプ設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、緊急排水用等に用いて好適なポンプ設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば河川や用水路の水位が大雨等で上昇して洪水の危険が生じたとき或いは実際に洪水が生じたときは、緊急に排水を行なう必要がある。そして排水作業は、フロートを備えた水中ポンプをトラック等によって前記排水しようとする河川や用水路等の近傍まで搬送して投入することによって行なう。
【０００３】
図１４はフロート８１を備えた水中ポンプ８０をクレーン車８５によって河川等９０に投入する方法の一例を示す図である。同図に示すようにフロート８１を取り付けた水中ポンプ８０が人力運搬不可能な重量の場合は、これをクレーン８３によって吊り上げて河川等９０の所望の浸水場所へ投入する。特に河川等９０が遠浅の場合、水中ポンプ８０の必要水深を確保するため、遠くへ水中ポンプ８０を投入する必要があり、その分大型のクレーン８３が必要になる。
【０００４】
一方フロート８１を取り付けた水中ポンプ８０が人力運搬可能な重量の場合は、人力にて河川等９０内の必要水深を確保できる地点まで運搬して投入する。特に河川等９０が遠浅の場合、水中ポンプ８０の必要水深を確保するため、河川等９０の中央付近まで運搬することとなる。
【０００５】
なおこの種の水中ポンプ８０のポンプ吸込口８７は羽根車近傍にあり、水中ポンプ８０と一体になっている。
【０００６】
しかしながら上記従来のポンプ設備には以下のような問題点があった。
▲１▼水中ポンプ８０を人力運搬する場合、上述のように遠浅な河川等９０では水深の深い河川中央付近まで運搬して投入することとなるので、危険を伴ってしまう。
【０００７】
▲２▼水中ポンプ８０をクレーン８３によって運搬する場合、上述のように遠浅な河川等９０では水深の深い河川中央付近まで吊り上げて投入するので、これに見合う大型のクレーン車を用意する必要がある。
【０００８】
▲３▼クレーン車の吊り荷重容量によってポンプ投入位置が制限される場合、排水する必要のある水深まで排水することが困難になる。
【０００９】
▲４▼より低水位まで排水する必要があり、その際排水場所の底に堆積している砂・小石等の堆積物を水中ポンプ８０が吸い込まないようにする場合、水中ポンプ８０の没水深さを浅くして、ポンプ吸込口８７より水面までの高さを低くすることとなるが、そうするとこんどは水面に空気吸込渦が発生して空気を吸い込み易くなり、振動・騒音を発生してしまう恐れがある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、岸から遠い場所やより水深の深い位置（例えば河川中央）での表面取水が容易に行なえ、高水位から低水位まで容易に安全な排水が可能になるポンプ設備を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本発明にかかるポンプ設備は、搬送自在で水中に没して使用される水中ポンプの吸込側に可撓性吸込管を接続すると共に、液面に投入して浮かべる浮力構造体に設けたポンプ吸込口を前記可撓性吸込管に接続し、さらに前記浮力構造体は液中で開口する前記ポンプ吸込口の上部を覆う渦防止部を具備することを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記浮力構造体にポンプ吸込口を有する吸込管を取り付け、この吸込管に前記可撓性吸込管を接続したことを特徴とする。
また本発明は、前記浮力構造体は縦断面Ｔ字状又は縦断面逆Ｔ字状とすることで外方に張り出す前記渦防止部を設けたことを特徴とする。
また本発明は、前記吸込管は前記浮力構造体に吊下げ手段によって吊下げられていることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記浮力構造体自体をポンプ吸込口を有する形状に形成したことを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記浮力構造体が、その下面に設けた開口自体をポンプ吸込口とするとともに、その外方に向けて前記渦防止部を張り出して構成されていることを特徴とする。
また本発明は、前記浮力構造体が、横向きに前記ポンプ吸込口を設け、このポンプ吸込口の吸込側前方上部を覆うように前記渦防止部を形成したことを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記渦防止部に、上下に貫通して渦防止部の外周から回り込む空気吸込渦を乱してこの空気吸込渦のポンプ吸込口への吸込を防止する穴を設けたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明にかかるポンプ設備の一実施形態を示す図である。同図に示すポンプ設備は、水中ポンプ１０の吸込側に可撓性吸込管２０を接続すると共に、水面に投入して浮かべる浮力構造体３０に設けたポンプ吸込口４１に前記可撓性吸込管２０を接続し、一方水中ポンプ１０の吐出側に排水ホース５０を接続して構成されている。
【００１７】
即ちこのポンプ設備においては、水中ポンプ１０とポンプ吸込口４１を分離させ、水中ポンプ１０とポンプ吸込口４１をつなぐ吸込管２０をホースと可撓管を組み合わせた可撓性吸込管２０とし、ポンプ吸込口４１部分を浮力構造体３０に取り付けることでこの浮力構造体３０及びポンプ吸込口４１部分のみをクレーン車８４のクレーン８３によって河川等６０の液面に浮かべるように構成している。従って水中ポンプ１０自体には浮力構造体を取り付ける必要はなく、水中に没するようにしている。
【００１８】
また水中ポンプ１０の吐出側に取り付けた排水ホース５０は、所望の排水場所（例えば他の河川６５）まで引き伸ばされている。
【００１９】
そして水中ポンプ１０を駆動すれば、ポンプ吸込口４１から増水した河川等６０の水が吸い込まれ排水ホース５０によって所望の排水場所に排水されていく。
【００２０】
本実施形態によれば、重い水中ポンプ１０を取水位置まで運搬・設置する必要がなく、軽い浮力構造体３０を運搬するだけでポンプ吸込口４１の取水位置を自由に選択することができる。このため岸から遠い場所やより水深の深い位置（例えば河川中央）での表面取水が容易に行なえ、高水位から低水位まで容易に排水可能になる。またたとえ水中ポンプ１０が重かったり、河川等６０が遠浅で遠くまでポンプ吸込口４１を吊り上げていく必要があっても、それほど大型のクレーン８３を使用しなくてもよくなる。またクレーン８３を用いず人力によってポンプ吸込口４１の部分を運搬する場合も、その運搬が容易になる。
【００２１】
図２はポンプ設備の参考例を示す図である。同図に示すポンプ設備において、前記実施形態にかかるポンプ設備と同一又は相当部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。この参考例にかかるポンプ設備において前記ポンプ設備と相違する点は、水中ポンプ１０の代わりに陸上用のポンプ１０´を用いた点のみである。この参考例ではポンプ１０´は移動を容易にするため車両１７に載せられている。
【００２２】
図３〜図１３はそれぞれ浮力構造体３０を取り付けたポンプ吸込口４１の部分を示す要部拡大概略断面図である。先ず図３に示すものは、縦断面Ｔ字状の浮力構造体３０−１の下部にポンプ吸込口４１を有する吸込管４０を取り付け、ポンプ吸込口４１を真下に向けると共にこの吸込管４０を屈曲することで浮力構造体３０−１の側部から外部に突出してその端部を前記可撓性吸込管２０に接続している。
【００２３】
ここで浮力構造体３０−１はその上部に、ポンプ吸込口４１の上部を覆って、少なくともポンプ吸込口４１の吸込口径Ｄに対して同心円で二倍の直径２Ｄに張り出す円形の渦防止部３１を具備している。浮力構造体３０−１はこれを投入する液体よりも比重の小さい構造のものであればよく、例えば中空のチューブ状のものでも、発泡樹脂製のものでも、それ以外のどのような材質・構造のものであってもよい（以下の各実施形態においても同様）。またポンプ吸込口４１の水深は、０．７Ｄ以上となるように構成されている。
【００２４】
実験によれば、ポンプ吸込口４１での水の吸込流速が１．６ｍ／ｓの場合、吸込口径Ｄに対して渦防止部３１の直径を２Ｄとすれば、ポンプ吸込口４１の水深が０．７Ｄでも水面に生じる吸込渦がポンプ吸込口４１に吸い込まれないことが確認できた。従って上記条件は、ポンプ吸込口４１での水の吸込流速が１．６ｍ／ｓ以下であれば適用できる。なお渦防止部３１の直径を２Ｄ以上にすれば、さらに速い吸込流速や浅い水深でも空気吸込渦がポンプ吸込口４１に吸い込まれなくなる。またポンプ吸込口４１の水深を０．７Ｄ以上にすれば、さらに速い吸込流速や２Ｄ以下の直径の渦防止部３１でも空気吸込渦がポンプ吸込口４１に吸い込まれなくなる。
【００２５】
図４に示すものは、縦断面Ｔ字状であって上部に渦防止部３１を設けた浮力構造体３０−２の中央に真下を向くポンプ吸込口４１を有する吸込管４０を取り付け、この吸込管４０を浮力構造体３０−２の上面から突出して折り曲げてその先端に前記可撓性吸込管２０を接続して構成されている。ポンプ吸込口４１の吸込口径及び水深と渦防止部３１の直径との寸法関係は上記実施形態と同様である。このように構成しても水面に生じる吸込渦の生成が渦防止部３１によって確実に防止できる。
【００２６】
図５に示すものは、縦断面逆Ｔ字状であって下部に渦防止部３１を設けた浮力構造体３０−３の中央にポンプ吸込口４１を有する吸込管４０を取り付け、この吸込管４０の上部を折り曲げて浮力構造体３０−３の側部から外部に突出し、その先端を前記可撓性吸込管２０に接続して構成されている。ポンプ吸込口４１の吸込口径及び水深と渦防止部３１の直径との寸法関係は上記実施形態と同様である。またこの実施形態の場合は渦防止部３１の部分に上下貫通する穴３３が設けられている。この穴３３は、矢印ａで示すように渦防止部３１の外周から回り込むようにしてポンプ吸込口４１内に吸い込まれようとする空気吸込渦を、矢印ｂで示すように穴３３を介して侵入してくる水の流れが乱し、これによってポンプ吸込口４１への前記空気吸込渦の吸い込みを防止するものである。このように構成すれば水面に生じる空気吸込渦のポンプ吸込口４１への吸い込みがより確実に防止できる。
【００２７】
図６に示すものも、縦断面逆Ｔ字状であって下部に渦防止部３１を設けた浮力構造体３０−４の中央にポンプ吸込口４１を有する吸込管４０を取り付け、この吸込管４０を浮力構造体３０−４の上面から突出させた後に折り曲げて、その先端を前記可撓性吸込管２０に接続して構成されている。ポンプ吸込口４１の吸込口径及び水深と渦防止部３１の直径との寸法関係は上記実施形態と同様である。またこの実施形態の場合も渦防止部３１の部分に穴３３を設けてより効果的に空気吸込渦のポンプ吸込口４１への吸い込みを防止している。
【００２８】
図７に示すものは、コップを伏せた形状であってその下面外周から外方に向けて渦防止部３１を張り出した形状の浮力構造体３０−５を具備し、その側面に可撓性吸込管２０を接続して構成されている。この実施形態の場合、浮力構造体３０−５の下面に設けた開口自体をポンプ吸込口４１としている。ポンプ吸込口４１の吸込口径及び水深と渦防止部３１の直径との寸法関係は上記実施形態と同様である。またこの実施形態の場合も渦防止部３１の部分に穴３３を設けてより効果的に空気吸込渦のポンプ吸込口４１への吸い込みを防止している。
【００２９】
図８に示すものは、浮力構造体３０−６自体にポンプ吸込口４１を設け、その側面に可撓性吸込管２０を接続して構成される点では図７に示すものと同様であるが、この実施形態の場合、ポンプ吸込口４１を浮力構造体３０−６の下面中央に水平方向を向くように形成し、また浮力構造体３０−６に設ける渦防止部３１はポンプ吸込口４１の吸込側前方上部を覆うように半径１Ｄの半円弧状に形成して構成されている。実験によればこのようにポンプ吸込口４１を横向きに設置しても、その上部に半径１Ｄ以上の半円弧状の渦防止部３１を設ければ、ポンプ吸込口４１の中心軸までの水深が１Ｄ以上であれば、ポンプ吸込口４１での水の吸込流速が１．６ｍ／ｓの場合、空気吸込渦がポンプ吸込口４１に吸い込まれる恐れがなかった。もちろん上記条件は、ポンプ吸込口４１での水の吸込流速が１．６ｍ／ｓ以下であれば適用できる。また渦防止部３１の直径を１Ｄ以上にすれば、さらに速い吸込流速や浅い水深でも空気吸込渦がポンプ吸込口４１に吸い込まれることはない。またポンプ吸込口４１の水深を１．０Ｄ以上にすれば、さらに速い吸込流速や１Ｄ以下の直径の渦防止部３１でも空気吸込渦がポンプ吸込口４１に吸い込まれることはない。
【００３０】
図９に示すものは、平板状（円板状）の浮力構造体３０−７の中央に吸込管４０をそのポンプ吸込口４１が真下を向くように固定し、吸込管４０の浮力構造体３０−７の上部から突出する部分を横方向を向くように屈曲させてその端部を前記可撓性吸込管２０に接続して構成されている。この実施形態においても、ポンプ吸込口４１の吸込口径及び水深と渦防止部３１の直径との寸法関係は前記図３や図４等に示す実施形態と同様である。この実施形態の場合、浮力構造体３０−７全体が渦防止部３１となる。
【００３１】
図１０に示すものは、平板状の浮力構造体３０−８に対して吸込管４０をそのポンプ吸込口４１が垂直下方向から少し斜め前方を向くように固定し、吸込管４０の浮力構造体３０−８の上部から突出する部分を横方向を向くように屈曲させてその端部に前記可撓性吸込管２０を接続して構成されている。この場合も浮力構造体３０−８全体が渦防止部３１を構成している。この実施形態のようにポンプ吸込口４１を斜め下方向きに設置しても、その上部に設置してこれを覆う渦防止部３１の形状を、ポンプ吸込口４１の吸込口径Ｄの二倍の直径２Ｄの円形とすれば、ポンプ吸込口４１の中心軸までの水深が１Ｄ以上であれば、ポンプ吸込口４１での水の吸込流速が１．６ｍ／ｓの場合、空気吸込渦がポンプ吸込口４１に吸い込まれる恐れはないことを実験で確認した。もちろん上記条件は、ポンプ吸込口４１での水の吸込流速が１．６ｍ／ｓ以下であれば適用できる。また渦防止部３１の直径を大きくすれば、さらに速い吸込流速や浅い水深でも空気吸込渦がポンプ吸込口４１に吸い込まれることはない。またポンプ吸込口４１の水深を１Ｄ以上にすれば、さらに速い吸込流速や外形の小さい渦防止部３１でも空気吸込渦がポンプ吸込口４１に吸い込まれることはない。
【００３２】
次に図１１，図１２，図１３に示す実施形態においては、何れも平板状の浮力構造体３０−９，１０，１１から吊下げ手段３７によって吸込管４０をその下方に吊り下げている。吊下げ手段３７としてはロープ、ワイヤ、鎖等、種々のものが考えられる。ここで図１１に示す実施形態においては、ポンプ吸込口４１を真下に向けており、図１２，図１３に示す実施形態においては、ポンプ吸込口４１を斜め下方に向けている。そして図１１に示す実施形態の場合は浮力構造体３０−９は円形で、前記図３，４，９と同様のポンプ吸込口４１の吸込口径と水深と渦防止部３１の直径の寸法関係及びポンプ吸込口４１への水の吸込流速を１．６ｍ／ｓ以下にすることで、空気吸込渦がポンプ吸込口４１に吸い込まれることを防止している。また図１２，図１３に示す実施形態の場合は、図１０に示す浮力構造体３０−８と同じ形状の浮力構造体３０−１０，１１で、前記図１０と同様のポンプ吸込口４１の吸込口径と水深と渦防止部３１の寸法関係及びポンプ吸込口４１への水の吸込流速を１．６ｍ／ｓ以下にすることで、水面に生じる空気吸込渦がポンプ吸込口４１に吸い込まれることを防止している。
【００３３】
なお上記各実施形態において、浮力構造体３０−１〜１１の可撓性吸込管２０を接続している側は、可撓性吸込管２０とその内部を通過する水の重量がかかり、浮力構造体３０−１〜１１が傾き、渦を吸い込み易くなる傾向にあるため、例えば浮力構造体３０−１〜１１の可撓性吸込管２０を接続した側の部分の厚みや外形寸法を大きくしたり、または別途浮力を生じるものを取り付けたりするなどの傾き防止手段を設けることで、浮力構造体３０−１〜１１が傾かないようにするのが好ましい。
【００３４】
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。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば浮力構造体の形状は縦断面Ｔ字状や平板状のものに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。また上記実施形態ではポンプ吸込口４１が下方向又は斜め下方向又は水平方向を向いている例を示したが、上方向等、他のどの方向を向いていてもよい。
【００３５】
また上記実施形態では渦防止装置として、ポンプ吸込口の上部を覆う渦防止部を具備して構成したが、ポンプ吸込口に水面から空気吸込渦が吸い込まれるのを防止する手段であれば、他のどのような構造の渦防止装置であってもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば以下のような優れた効果を有する。▲１▼重い水中ポンプを取水位置に運搬・設置する必要がなく、軽い浮力構造体を運搬するだけでポンプ吸込口の取水位置を自由に選択することができ、このため岸から遠い場所やより水深の深い位置（例えば河川中央）での表面取水が容易に行なえ、高水位から低水位まで容易に安全な排水が可能になる。
【００３７】
▲２▼またたとえ水中ポンプが重かったり、取水しようとする河川等が遠浅で遠くまでポンプ吸込口を吊り上げていく必要があっても、ポンプ吸込口を取り付けた浮力構造体はこれに水中ポンプを取り付けた場合に比べてはるかに軽いので、大型のクレーンを使用しなくてもよくなり、またクレーンを用いず人力によってポンプ吸込口の部分を取水位置まで運搬する場合もその運搬がはるかに安全・容易になり、機動性の向上や労力の軽減が図れ、設置用具も簡便にできる。
【００３８】
▲３▼浮力構造体に渦防止装置を設けたので、より低水位まで排水することが可能になる。本発明の場合、軽い浮力構造体にポンプ吸込口を取り付けるだけの構造なので軽く、容易にポンプ吸込口を水面近傍の水深の浅い位置に設置できるので、渦防止装置を設ける意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるポンプ設備の一実施形態を示す図である。
【図２】  ポンプ設備の参考例を示す図である。
【図３】浮力構造体３０−１を取り付けたポンプ吸込口４１の部分を示す要部拡大概略断面図である。
【図４】浮力構造体３０−２を取り付けたポンプ吸込口４１の部分を示す要部拡大概略断面図である。
【図５】浮力構造体３０−３を取り付けたポンプ吸込口４１の部分を示す要部拡大概略断面図である。
【図６】浮力構造体３０−４を取り付けたポンプ吸込口４１の部分を示す要部拡大概略断面図である。
【図７】浮力構造体３０−５を取り付けたポンプ吸込口４１の部分を示す要部拡大概略断面図である。
【図８】浮力構造体３０−６を取り付けたポンプ吸込口４１の部分を示す図であり、図８（ａ）は要部拡大概略断面図、図８（ｂ）は平面図である。
【図９】浮力構造体３０−７を取り付けたポンプ吸込口４１の部分を示す要部拡大概略断面図である。
【図１０】浮力構造体３０−８を取り付けたポンプ吸込口４１の部分を示す図であり、図１０（ａ）は要部拡大概略断面図、図１０（ｂ）は平面図である。
【図１１】浮力構造体３０−９を取り付けたポンプ吸込口４１の部分を示す要部拡大概略断面図である。
【図１２】浮力構造体３０−１０を取り付けたポンプ吸込口４１の部分を示す要部拡大概略断面図である。
【図１３】浮力構造体３０−１１を取り付けたポンプ吸込口４１の部分を示す要部拡大概略断面図である。
【図１４】従来のポンプ設備の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０  水中ポンプ
１０´  陸上用のポンプ
１７  車両
２０  可撓性吸込管
３０（３０−１〜１１）  浮力構造体
３１  渦防止部（渦防止装置）
３３  穴
３７  吊下げ手段
４０  吸込管
４１  ポンプ吸込口
５０  排水ホース
６０  河川等
６５  他の河川等
８３  クレーン
８４  クレーン車
【図１】
0003958547.tif 000002
【図２】
0003958547.tif 000003
【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】
0003958547.tif 000009
【図９】
0003958547.tif 000010
【図１０】
0003958547.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0003958547.tif 000013
【図１３】
0003958547.tif 000014
【図１４】
0003958547.tif 000015