(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と共に、運搬性および汎用性の高い渦防止装置およびそれを備えるポンプシステムを提供する。【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。渦防止装置は、吸水槽の底部に取り付けられるベース体と、ベース体から延出する渦防止体と、を備える。渦防止体は、吸水槽内で第１領域を占める収縮状態と、吸水槽内で第１領域よりも大きい第２領域を占める拡張状態と、で可変である。【選択図】図２
2017036718.tif 000002
【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、
前記吸水槽の底部に取り付けられるベース体と、
前記ベース体から延出する渦防止体と、
を備え、
前記渦防止体は、前記吸水槽内で第１領域を占める収縮状態と、前記吸水槽内で前記第１領域よりも大きい第２領域を占める拡張状態と、で可変である、
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、
前記ベース体は、前記吸水槽の底部と前記渦防止体との距離を第１距離にする低位状態と、前記吸水槽の底部と前記渦防止体との距離を前記第１距離よりも大きい第２距離にする高位状態と、で可変である、
渦防止装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の渦防止装置であって、
前記渦防止体は、内部に作動流体が導入されることにより前記収縮状態から前記拡張状態へ変化する、
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、
前記渦防止体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る場合があり、渦防止装置は、水中渦を十分に防止するために寸法が大きく形成されることが好ましい。しかし、渦防止装置の寸法が大きいと、工場での製造、保管、運搬、及び、現場での据付が困難となる。また、水中渦の発生する位置は、ポンプと吸水槽の形状によっても変化する。しかし、渦防止装置を製造する場合に、吸水槽の形状などに合わせて個別に製造するのは煩雑であり、渦防止装置のコストが高くなる原因となる。
【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と共に、運搬性および汎用性の高い渦防止装置およびそれを備えるポンプシステム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】
【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。渦防止装置は、吸水槽の底部に取り付けられるベース体と、ベース体から延出する渦防止体と、を備える。渦防止体は、吸水槽内で第１領域を占める収縮状態と、吸水槽内で第１領域よりも大きい第２領域を占める拡張状態と、で可変である。
かかる構成により、本発明の渦防止装置は、吸水槽の底部に取り付けられることにより、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ができる。また、渦防止装置は、渦防止体を収縮状態とすることにより小型になり、運搬および現場への据付などが容易となる。さらに、渦防止装置は、ポンプと吸水槽の形状などに応じて、渦防止体を収縮状態または拡張状態として吸水槽に取り付けることができ、さまざまな環境のポンプシステムに利用することができる。
【０００７】
また、ベース体は、吸水槽の底部と渦防止体との距離を第１距離にする低位状態と、吸水槽の底部と渦防止体との距離を第１距離よりも大きい第２距離にする高位状態と、で可変であってもよい。
こうすれば、渦防止装置は、ベース部を低位状態とすることにより小型になり、運搬および現場への据付などが容易となる。また、渦防止装置は、ポンプと吸水槽の形状などに応じて、低位状態または高位状態として吸水槽に取り付けることができ、さまざまな環境のポンプシステムに利用することができる。
【０００８】
また、渦防止体は、内部に作動流体が導入されることにより収縮状態から拡張状態へ変化してもよい。
こうすれば、軽い作動流体を用いることにより、渦防止装置の軽量化を図ることができる。
【０００９】
本発明のポンプシステムは、本発明の渦防止装置と、渦防止体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、吸水槽の底部に取り付けられた渦防止装置により、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ができる。また、渦防止装置は、渦防止体を収縮状態とすることにより小型になり、運搬および現場への据付などが容易となるので、ポンプシステムの構築が容易となる。さらに、渦防止装置は、ポンプと吸水槽の形状などに応じて、渦防止体を収縮状態または拡張状態として吸水槽に取り付けることができ、さまざまな環境に応じて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】
【００１０】
【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】第１実施形態の渦防止装置の収縮状態における構成概略を示す上面図である。
【図３】第１実施形態の渦防止装置の収縮状態における構成概略を示す側面図である。
【図４】第１実施形態の渦防止装置の拡張状態における構成概略を示す上面図である。
【図５】第１実施形態の渦防止装置の拡張状態における構成概略を示す側面図である。
【図６】第２実施形態の渦防止装置の収縮状態における構成概略を示す上面図である。
【図７】第２実施形態の渦防止装置の収縮状態における構成概略を示す側面図である。
【図８】第２実施形態の渦防止装置の拡張状態における構成概略を示す上面図である。
【図９】第２実施形態の渦防止装置の拡張状態における構成概略を示す側面図である。
【図１０】第３実施形態の渦防止装置の収縮状態における構成概略を示す上面図である。
【図１１】第３実施形態の渦防止装置の収縮状態における構成概略を示す側面図である。
【図１２】第３実施形態の渦防止装置の拡張状態における構成概略を示す上面図である。
【図１３】第３実施形態の渦防止装置の拡張状態における構成概略を示す側面図である。
【図１４】第１変形例の渦防止体の伸縮構造の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
渦防止装置４０は、吸水槽２０の底部２１ａに設置されている。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、吸水槽２０の底部２１ａに設置され渦防止体４２を支持するベース体４８と、を備えている。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。また、ベース体４８は、吸水槽２０の側部２１ｂの面に埋め込むように、又は接する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。
【００１６】
＜第１実施形態＞
図２及び図３は、第１実施形態の渦防止装置の収縮状態の構成概略を示す図である。また、図４及び図５は、第１実施形態の渦防止装置の拡張状態の構成概略を示す図である。図２及び図３に示すように、第１実施形態の渦防止体４２は、鉛直方向に延出する第１伸縮部４３ａと、水平方向に延出する第２伸縮部４３ｂと、を有している。第１伸縮部４３ａと第２伸縮部４３ｂは、互いに端部が接続されてＬ字状を形成する。そして、第１伸縮部４３ａは、鉛直方向に伸縮可能に形成され、第２伸縮部４３ｂは、水平方向に伸縮可能に形成されている。本実施形態の第１伸縮部４３ａ及び第２伸縮部４３ｂは、柔軟性を有する材料でベローズ状に形成されている。たとえば、第１伸縮部４３ａ及び第２伸縮部４３ｂは、テフロン（登録商標）繊維またはビニル繊維などの高分子材料、アルミニウムまたは金属などの金属材料、もしくは、ガラス繊維などの複合材料で形成することができる。そして、ベース体４８には、第１伸縮部４３ａ及び第２伸縮部４３ｂの内部と連通する導入口４９ａと、導入口４９ａに取り付けられたバルブ４９ｂとが設けられている。これにより、渦防止装置４０では、導入口４９ａから空気などの気体または水などの液体を作動流体として導入することにより、図４及び図５に示すように、渦防止体４２を吸水槽２０内で占める領域が大きい（体積が大きい）拡張状態とすることができる。また、導入口４９ａから作動流体を排出することにより、図２及び図３に示すように、渦防止体４２を
吸水槽２０内で占める領域が小さい（体積が小さい）収縮状態とすることができる。なお、本実施形態では、渦防止体４２の作動流体の導入および排出は、図示しない外部の圧縮機を用いるものとしたが、渦防止装置４０自体が圧縮機を備えてもよい。
【００１７】
このように、本実施形態の渦防止装置４０では、渦防止体４２が収縮状態と拡張状態とで変化可能に形成されている。このため、運搬時、および、現場での据付時などには、渦防止体４２を収縮状態とすることで、作業を容易に行うことができる。また、吸水槽２０に渦防止装置４０を取り付けた後に渦防止体４２を拡張状態とすることによって、吸水槽２０の底部２１ａからポンプ３０の吸込口３１ａに向かう水中渦が発生するのを効果的に防止できる。なお、渦防止体４２は、ポンプ３０の運転に伴って渦防止体４２に作用する圧力に耐えられるよう設計されることは言うまでもない。
【００１８】
＜第２実施形態＞
図６及び図７は、第２実施形態の渦防止装置の構成概略を示す図である。また、図８及び図９は、第２実施形態の渦防止装置の拡張状態の構成概略を示す図である。第２実施形態の渦防止装置４０Ａでは、渦防止体４２Ａの形状が第１実施形態の渦防止体４２の形状と異なる。図６及び図７に示すように、第２実施形態の渦防止体４２Ａは、水平方向に伸縮可能な４つの伸縮部４４ａ〜４４ｄを有している。伸縮部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端部が接続されている。こうした第２実施形態の渦防止体４２Ａにおいても、導入口４９ａから作動流体を導入することにより、図８及び図９に示すように、渦防止体４２Ａを吸水槽２０内で占める領域が大きい拡張状態とすることができる。また、導入口４９ａから作動流体を排出することにより、図６及び図７に示すように、渦防止体４２Ａを吸水槽２０内で占める領域が小さい収縮状態とすることができる。以上のように、第２実施形態の渦防止装置４０Ａにおいても、第１実施形態の渦防止装置４０と同様の効果を奏することができる。
【００１９】
＜第３実施形態＞
図１０及び図１１は、第３実施形態の渦防止装置の構成概略を示す図である。また、図１２及び図１３は、第３実施形態の渦防止装置の構成概略を示す図である。第３実施形態の渦防止装置４０Ｂでは、ベース体４８Ｂの構成が第１実施形態のベース体４８の構成と異なる。具体的には、第３実施形態のベース体４８Ｂは、第１実施形態の第１伸縮部４３ａと同様に、柔軟性を有する材料でベローズ状に形成され、鉛直方向に伸縮可能に形成されている。第３実施形態の渦防止装置４０Ｂでは、導入口４９ａから作動流体を導入することにより、第１伸縮部４３ａおよび第２伸縮部４３ｂが拡張すると共に、ベース体４８Ｂが鉛直方向に拡張する。これにより、ベース体４８Ｂに支持される渦防止体４２が上方に移動する。つまり、渦防止装置４０Ｂは、吸水槽２０の底部２１ａと渦防止体４２との距離Ｌｂが大きくなる高位状態となる。また、第３実施形態の渦防止装置４０Ｂでは、導入口４９ａから作動流体を排出することにより、第１伸縮部４３ａおよび第２伸縮部４３ｂが収縮すると共に、ベース体４８Ｂが鉛直方向に収縮する。これにより、ベース体４８Ｂに支持される渦防止体４２が下方に移動する。つまり、渦防止装置４０Ｂは、吸水槽２０の底部２１ａと渦防止体４２との距離Ｌｂが小さくなる低位状態となる。こうした第３実施形態の渦防止装置４０Ｂでは、ベース体４８Ｂを低位状態とすることにより小型になり、運搬および現場への据付などが容易となる。また、渦防止装置４０Ｂでは、ベース体４８Ｂを高位状態とすることにより、吸水槽２０の底部２１ａからポンプ３０の吸込口３１ａに向かう水中渦が発生するのを効果的に防止することができる。なお、第３実施形態の渦防止装置４０Ｂでは、導入口４９ａからの作動流体の導入により、渦防止体４２とベース体４８Ｂとが共に拡張するものとした。しかし、渦防止体４２とベース体４８Ｂとで作動流体を導入する導入口が別々に形成され、それぞれ独立して伸縮可能に構成されてもよい。
【００２０】
＜第１変形例＞
上記した第１〜第３実施形態では、渦防止体４２は、内部に作動流体を導入することにより、収縮状態から拡張状態へ変化するものとした。しかし、渦防止体４２は、以下に一例を示すように、その他の方法により収縮状態と拡張状態とで変化してもよい。図１４は、第１変形例の渦防止体の伸縮構造の概略を示す図である。図１４に示すように、第１変形例の渦防止体１４２の第１伸縮部１４４では、内側部材１４４ｂが図示しないベース体に固定され、この内側部材１４４ｂに対して外側部材１４４ａがスライド可能になっている。そして、外側部材１４４ａは、内側部材１４４ｂに対して任意のスライド位置でビス１４５により固定される。この第１変形例の渦防止体１４２では、外側部材１４４ａを内側部材１４４ｂから遠ざける方向（図１４中、左方向）に移動させることで、第１伸縮部１４４が拡張状態へ変化する（図１４中、破線参照）。また、外側部材１４４ａを内側部材１４４ｂに近づける方向（図１４中、右方向）に移動させることで、第１伸縮部１４４が収縮状態へ変化する（図１４中、実線参照）。こうした構成においても、渦防止体１４２は、収縮状態と拡張状態とで変化し、上記した実施形態の渦防止体４２と同様の効果を奏することができる。
【００２１】
＜第２変形例＞
上記した第１〜第３実施形態では、渦防止体４２は、収縮状態と拡張状態との２段階に変化可能に形成されるものとした。しかし、渦防止体４２は、収縮状態と拡張状態との間で３段階以上に変化可能に形成されてもよいし、収縮状態と拡張状態との間の任意の位置に変化可能に形成されてもよい。例えば、渦防止体４２の第１伸縮部４３ａおよび第２伸縮部４３ｂの内部を複数の空間に区分けし、それぞれの空間に対して選択して作動流体を導入可能に形成することで、複数段階に伸縮可能な渦防止体４２を実現することができる。また、例えば、上記した図１４の第１変形例に示す伸縮構造を採用することで、任意の寸法に調整可能な渦防止体４２を実現することができる。こうした構成により、吸水槽２０及びポンプ３０の形状などに応じて、水中渦を効果的に防止できるように渦防止体４２の寸法を調整して吸水槽２０に設置することができる。
【００２２】
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】
【００２３】
１０  ポンプシステム
２０  吸水槽
２１ａ  底部
２１ｂ  側部
３０  ポンプ
４０，４０Ａ，４０Ｂ  渦防止装置
４２，４２Ａ，４２Ｂ，１４２  渦防止体
４３ａ  第１伸縮部
４３ｂ  第２伸縮部
４８，４８Ｂ  ベース体
【図１】
2017036718.tif 000003
【図２】
2017036718.tif 000004
【図３】
2017036718.tif 000005
【図４】
2017036718.tif 000006
【図５】
2017036718.tif 000007
【図６】
2017036718.tif 000008
【図７】
2017036718.tif 000009
【図８】
2017036718.tif 000010
【図９】
2017036718.tif 000011
【図１０】
2017036718.tif 000012
【図１１】
2017036718.tif 000013
【図１２】
2017036718.tif 000014
【図１３】
2017036718.tif 000015
【図１４】
2017036718.tif 000016