(57)【要約】【課題】吸水槽の底部からポンプへ向かう水中渦の発生を防止する。【解決手段】渦防止装置は、ポンプに液体を導く吸水槽の底部に設置される渦防止装置である。この渦防止装置は、ポンプの吸込口に対向して設けられる可動式の渦防止体と、渦防止体を駆動する駆動機構と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプに液体を導く吸水槽の底部に設置される渦防止装置であって、
前記ポンプの吸込口に対向して設けられる可動式の渦防止体と、
前記渦防止体を駆動する駆動機構と、
を備える渦防止装置。
【請求項２】
請求項１に記載の渦防止装置であって、
前記渦防止体は、前記吸水槽の底部から水面に向かって延出する複数の渦防止板を有し、
前記駆動機構は、前記複数の渦防止板を移動させる、
渦防止装置。
【請求項３】
請求項２に記載の渦防止装置であって、
前記駆動機構は、前記渦防止体を回転させることにより前記複数の渦防止板を移動させる、
渦防止装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の渦防止装置と、
前記渦防止装置に対向して吸込口が設けられるポンプと、
前記渦防止装置が設置され、前記ポンプの吸込口に流体を案内する吸水槽と、
を備えるポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦防止装置、及び、ポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、河川などから水を汲み上げるためにポンプシステムが利用されている。ポンプシステムは、例えば、水を汲み上げる横軸または立軸ポンプと、河川などに接続されて水をポンプに案内する吸込槽と、を備える。こうしたポンプシステムでは、ポンプの駆動に伴って、吸込槽の底からポンプに向かう水中渦が発生することがある。この水中渦が発生するとポンプの内部に空気が侵入し、ポンプの効率低下、異音、振動、及び、損傷などの原因となる。そこで、ポンプに水中渦が引き込まれないように、吸込槽におけるポンプの吸込口の直下に十字スプリッタ等の渦防止装置を設けることなどが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２２７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように吸水槽の底部に渦防止装置を設けることによって、吸水槽の底部の特定の位置に水中渦が発生するのを防止できる。しかし、水中渦の発生する位置はポンプの運転ポイント、吸水槽の水位、及び、ポンプと吸水槽の形状などによって変化する場合がある。このため、例えばポンプが低負荷で運転されるときと高負荷で運転されるときとで水中渦の発生する位置が異なり、従来の渦防止装置では水中渦の発生を十分に防止することができない場合があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、吸水槽の底部からポンプへ向かう水中渦の発生を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の渦防止装置は、ポンプに液体を導く吸水槽の底部に設置される渦防止装置である。この渦防止装置は、ポンプの吸込口に対向して設けられる可動式の渦防止体と、渦防止体を駆動する駆動機構と、を備える。
かかる構成により、本発明の渦防止装置は、水中渦の発生する位置に渦防止体を移動させることができ、吸水槽の底部からポンプへ向かう水中渦の発生を防止することができる。また、本発明の渦防止装置は、渦防止体を移動させることによって吸水槽内の液体を撹拌することもでき、水中渦の発生を防止することができる。
【０００７】
また、渦防止体は、吸水槽の底部から水面に向かって延出する複数の渦防止板を有してもよい。そして、駆動機構は、複数の渦防止板を移動させてもよい。
こうすれば、複数の渦防止板によって水中渦の発生を防止することができる。
また、この場合には、駆動機構は、渦防止体を回転させることにより複数の渦防止板を移動させてもよい。
【０００８】
本発明のポンプシステムは、本発明の渦防止装置と、渦防止装置に対向して吸込口が設けられるポンプと、渦防止装置が設置され、ポンプの吸込口に流体を案内する吸水槽と、を備える。
かかる構成により、本発明のポンプシステムにおいても、水中渦の発生する位置に渦防
止体を移動させることができ、吸水槽の底部からポンプへ向かう水中渦の発生を防止することができる。また、本発明のポンプシステムは、渦防止体を移動させることによって吸水槽内の液体を撹拌することもでき、水中渦の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るポンプシステムの概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態の渦防止体およびベース体の構成概略を示す上面図である。
【図３】本実施形態の渦防止体およびベース体の構成概略を示す側面図である。
【図４】駆動機構による渦防止体の駆動の第１の例を示す図である。
【図５】駆動機構による渦防止体の駆動の第２の例を示す図である。
【図６】駆動機構による渦防止体の駆動の第３の例を示す図である。
【図７】駆動機構による渦防止体の駆動の第４の例を示す図である。
【図８】駆動機構による渦防止体の駆動の第５の例を示す図である。
【図９】駆動機構による渦防止体の駆動の第６の例を示す図である。
【図１０】駆動機構による渦防止体の駆動の第７の例を示す図である。
【図１１】渦防止装置を備えないポンプシステムでの水中渦の発生を模式的に示す図である。
【図１２】変形例の渦防止体およびベース体の構成概略を示す上面図である。
【図１３】変形例の渦防止体およびベース体の構成概略を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明はあくまでも一例を示すものであって、本願発明の技術的範囲を以下の実施形態に限定する趣旨ではない。また、各実施形態を構成する構成要素は任意に組み合わせることが可能であり、以下に説明する組み合わせに限定されるものではない。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係るポンプシステムの概略構成を示す図である。なお、図１中、太線矢印Ｆ０は、吸水槽２０内の液体Ｗの主な流れ方向を示している。図示するように、本実施形態のポンプシステム１０は、吸水槽（槽本体）２０と、ポンプ３０と、渦防止装置４０と、を備えている。
【００１２】
吸水槽２０は、海洋または河川などに連通する流路を形成している。本実施形態の吸水槽２０は、底部２１ａが水平面に沿って形成されているが、底部２１ａには傾斜または段差が形成されてもよい。
【００１３】
ポンプ３０は、吸水槽２０内の水などの液体Ｗを汲み上げる。本実施形態のポンプ３０は立軸ポンプであるが、横軸ポンプまたは水中ポンプを用いてもよい。ポンプ３０は、吸水槽２０の端部の近傍において、吸水槽２０内の液体Ｗに吸込口３１ａが浸漬するように配置されている。ポンプ３０は、吸込口３１ａを有するケーシング３１と、ケーシング３１に収容された羽根車３２と、羽根車３２に連結される回転軸３３と、を有している。ポンプ３０の回転軸３３は、図示しない駆動源に連結されている。ポンプ３０は、駆動源からの動力によって回転軸３３及び羽根車３２を回転させることにより、ケーシング３１下端の吸込口３１ａから吸水槽２０内の液体Ｗを汲み上げる。
【００１４】
渦防止装置４０は、吸水槽２０の底部２１ａに設置されている。ベース体４８は、図１では、吸水槽２０の底部２１ａに埋め込むように設置されているが、これに限らず底部２１ａの面の上に置くように設置してもよい。ベース体４８は、例えばアンカーボルトによって吸水槽２０に固定されればよい。渦防止装置４０は、ポンプ３０の運転に伴って吸水槽２０からポンプ３０の内部に水中渦が引き込まれるのを防止するために設けられている。渦防止装置４０は、ポンプ３０の吸込口３１ａに対向して設けられる渦防止体４２と、
渦防止体４２を支持するベース体４８と、渦防止体４２を駆動する駆動機構５０と、を備えている。
【００１５】
図２は、本実施形態の渦防止体およびベース体の構成概略を示す上面図である。また、図３は、本実施形態の渦防止体およびベース体の構成概略を示す側面図である。図２及び図３に示すように、本実施形態の渦防止体４２は、吸水槽２０の底部２１ａから水面に向かって延出する複数（例えば４つ）の渦防止板４４ａ〜４４ｄを有する。渦防止板４４ａ〜４４ｄは、中心から放射状に広がるように配置されて互いに接続されている。また、各渦防止板４４ａ〜４４ｄの外側の端部は、上方に向かうほど中心からの距離が短くなるテーパ状に形成されている。なお、複数の渦防止板４４ａ〜４４ｄは、一体に形成されてもよいし、別々に形成されて接続されてもよい。渦防止体４２は、ベース体４８の上面に支持されている。渦防止体４２は、ベース体４８が図示しない固定具などによって吸水槽２０の底部２１ａに固定されることにより、吸水槽２０内に設置される。
【００１６】
渦防止体４２は、ベース体４８に対して動作可能に支持されている。つまり、渦防止体４２は、吸水槽２０の底部２１ａに対して可動式である。本実施形態では、渦防止体４２は、ベース体４８に対して、渦防止体４２の中心を通り鉛直方向Ｈｄに延びる回転軸ＡＬまわりに回転可能に構成されている。また、渦防止体４２は、ベース体４８に対して鉛直方向Ｈｄおよび水平方向Ｌｄに移動可能に構成されている。ただし、渦防止体４２は、吸水槽２０の底部２１ａに対して可動式であればよく、回転、鉛直方向Ｈｄの移動、又は、水平方向Ｌｄの移動、のいずれかのみが可能なように構成されてもよい。また、水平方向Ｌｄの移動については、一軸上（直線上）で移動可能に構成されてもよいし、二軸上（平面上）で移動可能に構成されてもよい。
【００１７】
渦防止体４２は、駆動機構５０によって駆動される。渦防止体４２を回転させる駆動機構５０としては、一例として、サーボモータ又はステッピングモータなどのモータを用いることができる。また、渦防止体４２を鉛直方向Ｈｄまたは水平方向Ｌｄに移動させる駆動機構５０としては、一例として、エアシリンダ、もしくは、ボールねじ及びモータ、等を用いることができる。
【００１８】
図４〜図７は、駆動機構による渦防止体の駆動の一例を示す図である。ここで、図４〜図７は、時刻Ｔ０を基準（θ１＝０）とした時間経過に対する渦防止体４２の回転軸ＡＬまわりの回転角θ１を示している。本実施形態では、駆動機構５０は、ポンプ３０の運転中に渦防止体４２を駆動する。例えば、駆動機構５０は、図４の実線又は破線に示すように、ポンプ３０の運転中に渦防止体４２の回転角θ１を一定の割合で変化させ、渦防止体４２をベース体４８に対して一定速度で回転させる。または、駆動機構５０は、図５及び図６に示すように、渦防止体４２が所定角度θａ（例えば９０度、１８０度、又は３６０度など）回転するごとに、渦防止体４２を逆方向に回転させてもよい。ここで、図５に示す例では、駆動機構５０は、渦防止体４２の回転速度が一定となるように、回転角θ１を一定割合で変化させている。また、図６に示す例では、駆動機構５０は、渦防止体４２が滑らかに回転するように、渦防止体４２の回転角θ１を正弦波状に変化させている。さらに、駆動機構５０は、図７に示すように、渦防止体４２が不規則に回転するように、渦防止体４２の回転角θ１をランダムに変化させてもよい。
【００１９】
図８〜図１０は、駆動機構による渦防止体の駆動の他の一例を示す図である。ここで、図８〜図１０は、時刻Ｔ０を基準とした（Ｈ１＝０，Ｌ１＝０）時間経過に対する渦防止体４０の鉛直方向Ｈｄの変位Ｈ１または水平方向Ｌｄの変位Ｌ１を示している。例えば、駆動機構５０は、図８に示すように、ポンプ３０の運転中に渦防止体４２の鉛直方向Ｈｄの変位Ｈ１と水平方向Ｌｄの変位Ｌ１との少なくとも一方を一定の割合で変化させ、渦防止体４２をベース体４８に対して一定速度で往復運動させる。また、駆動機構５０は、図
９に示すように、渦防止体４２が滑らかに往復運動するように、鉛直方向Ｈｄの変位Ｈ１または水平方向Ｌｄの変位Ｌ１を正弦波状に変化させてもよい。さらに、駆動機構５０は、図１０に示すように、渦防止体４２が不規則に移動するように、鉛直方向Ｈｄの変位Ｈ１または水平方向Ｌｄの変位Ｌ１をランダムに変化させてもよい。
【００２０】
図１１は、渦防止装置を備えないポンプシステムでの水中渦の発生を模式的に示す図である。ポンプ３０が運転されるときには、羽根車３２の回転に伴ってポンプ３０付近の液体Ｗが回転し、吸水槽２０内に旋回流が形成される。この旋回流が吸水槽２０の底部２０ａまで到達すると、空気が含まれた水中渦Ｓ１が形成され、ポンプ３０の振動、異音、及び損傷などの原因となる。この水中渦Ｓ１は、ポンプ３０の運転状態、吸水槽２０の水位などに応じて、発生する場所が異なる場合がある（図１１中、水中渦Ｓ２参照）。これに対して、本実施形態の渦防止装置４０では、駆動機構５０によって可動式の渦防止体４２が駆動されるので、水中渦が発生する位置に渦防止体４２を移動させて水中渦の発生を防止することができる。また、ポンプ３０の運転中に渦防止体４２を定期的に又は常時駆動することによって、吸水槽２０内を撹拌することができ、水中渦の発生を防止することができる。
【００２１】
図１２は、変形例の渦防止体およびベース体の構成概略を示す側面図である。また、図１３は、変形例の渦防止体およびベース体の構成概略を示す上面図である。図１２及び図１３に示すように、変形例の渦防止体４２Ａは、上記した実施形態の渦防止体４２と同様にベース体４８に対して動作可能に支持されている。変形例の渦防止体４２Ａは、吸水槽２０の底部２１ａから水面に向かって延出する渦防止板４５ａ，４５ｂを有する。渦防止板４５ａは、鉛直方向Ｈ１に長い長尺板状に形成されており、渦防止板４５ｂは、水平方向Ｌ１に長い長尺板状に形成されている。渦防止板４５ａ，４５ｂは、互いに端部で接続されている。また、渦防止板４５ｂは、渦防止板４５ａに接続された端部とは反対側の端部が上方（水面側）に向かうほど短く形成されている。なお、渦防止板４５ａ，４５ｂは、一体に形成されてもよいし、別々に形成されて接続されてもよい。こうした変形例の渦防止体４２Ａについても、上記した実施形態の渦防止体４２と同様に、駆動機構５０によってベース体４８に対して回転または移動させることにより、吸水槽２０の底部２１ａからポンプ３０に向かう水中渦の発生を防止できる。
【００２２】
上記した実施形態では、渦防止体４２は、吸水槽２０の底部２１ａから水面に向かって延出する複数の渦防止板４２ａ〜４２ｄを有するものとした。しかし、渦防止体は、複数の渦防止板を有するものに限らず、例えば、吸水槽２０の底部２１ａから水面に向かって徐々に径が小さくなる円錐状などであってもよい。
【００２３】
また、上記した実施形態では、ポンプ３０の運転中に渦防止体４２を定期的に又は常時駆動するものとした。しかし、ポンプシステム１０は、所定の条件が成立した時に、渦防止体４２が駆動されるように構成されてもよい。たとえば、ユーザから指令がなされたときに渦防止体４２が駆動されてもよい。また、ポンプシステム１０が吸水槽２０の水中渦の発生を検出する機構を備える場合には、水中渦の発生が検出されたときに渦防止体４２が駆動されてもよい。この場合には、水中渦の発生位置に応じて渦防止体４２が駆動されてもよい。
【００２４】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、実施形態および変形例の任意の組み合わせが可能であり、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組
み合わせ、または、省略が可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  ポンプシステム
２０  吸水槽
２１ａ  底部
３０  ポンプ
４０  渦防止装置
４２，４２Ａ  渦防止体
４４ａ〜４４ｄ，４５ａ，４５ｂ  渦防止板
４８  ベース体
５０  駆動機構
【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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