(57)【要約】【課題】ポンプに渦が引き込まれるのを防止すると共に耐久性の高いポンプシステムを提供する。【解決手段】ポンプシステムは、液体を移送するポンプと、ポンプの吸込口が液体に浸漬するように液体の流路を画定する槽本体と、ポンプの液体に浸漬している部位の外周面を囲繞するようにポンプの外周面と離間して設けられた渦防止体と、を備える。【選択図】図２
2017040192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を移送するポンプと、
前記ポンプの吸込口が前記液体に浸漬するように前記液体の流路を画定する槽本体と、
前記ポンプの前記液体に浸漬している部位の外周面を囲繞するように前記槽本体および前記外周面と離間して設けられた渦防止体と、
を備えるポンプシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプシステムであって、
前記渦防止体の浸漬深さは、前記ポンプの吸込口の浸漬深さ以下である、
ポンプシステム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のポンプシステムであって、
前記渦防止体は、前記ポンプの外周面を矩形状に囲繞する、
ポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、吸込槽の水面からポンプの内部に向かう渦が発生することがある。こうした渦がポンプに引き込まれ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。
【０００３】
そこで、ポンプに渦が引き込まれないように、吸込槽のポンプの上流に渦防止壁を設けることなどが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１では、吸込槽における水の流れ方向に対して壁面が直交するように、吸込槽の流路の幅方向にわたって渦防止壁が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１３４１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のポンプシステムでは、吸込槽への流路の幅方向にわたって渦防止壁が設けられているので、吸込槽へ流れ込む流体から渦防止壁が受ける圧力が大きくなる。このため、流体から受ける圧力に耐えられる強固な渦防止壁を形成しなければならないために渦防止壁の製造コストが大きくなったり、渦防止壁の損傷に対するメンテナンスのコストが大きくなったりする。
【０００６】
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、ポンプに渦が引き込まれるのを防止すると共に耐久性の高い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】
【０００７】
本発明のポンプシステムは、液体を移送するポンプと、ポンプの吸込口が液体に浸漬するように液体の流路を画定する槽本体と、ポンプの液体に浸漬している部位の外周面を囲繞するように槽本体およびポンプの外周面と離間して設けられた渦防止体と、を備える。
かかる構成により、ポンプシステムは、ポンプの液体に浸漬している部位の外周面を囲繞する渦防止体を備えているので、槽本体の液面からポンプの吸込口に渦が引き込まれるのを抑制できる。また、槽本体を流れる液体は、渦防止体の側方を流れることができるので、渦防止体にかかる圧力を分散することができ、ポンプシステムの耐久性を向上したり渦防止体のコストを低下したりすることができる。
【０００８】
また、渦防止体の浸漬深さは、ポンプの吸込口の浸漬深さ以下であってもよい。
こうすれば、槽本体の液面からポンプに渦が引き込まれるのをより効果的に抑制することができる。
【０００９】
また、渦防止体は、ポンプの外周面を矩形状に囲繞するものでもよい。
こうすれば、渦防止体をコンクリートなどで容易に形成することができる。
【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】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他の方向から示す図である。
【図３】本実施形態の渦防止壁に作用する液流圧力を模式的に示す図である。
【図４】本実施形態の渦防止壁に作用する液流圧力を他の方向から模式的に示す図である。
【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。また、図２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他の方向から示す図である。なお、図１及び図２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１及び図２に示すように、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、渦防止壁（渦防止体）４０と、を備える。図１では、見易さを考慮して渦防止壁４０の一部（側壁部４３）の図示を省略している。
【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。図１及び図２に示すように、吸水槽２０は、底面２１ａを画定する底壁部２１、流路の幅方向（図２中の上下方向。以下、「幅方向」という）の両側面を画定する側壁部２２，２３、流路の下流側の端面を画定する端壁部２４を有している。本実施形態の吸水槽２０は、底面２１ａが水平面に沿って形成されているが、底面２１ａに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の端壁部２４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】
渦防止壁４０は、ポンプ３０の運転に伴って吸水槽２０の液面からポンプ３０の内部に渦が引き込まれるのを防止するために設けられている。渦防止壁４０は、鉛直方向（図１中上下方向）に沿った壁面を有し、吸水槽２０内のポンプ３０の外周面を所定距離だけ離間して囲繞する。本実施形態では、渦防止壁４０は、幅方向に延びる上流側壁部４１および下流側壁部４４と、吸水槽２０の側壁部２２，２３に沿った側壁部４２，４３と、を有している。つまり、渦防止壁４０は、流路の幅（側壁部２２，２３同士の距離）Ｗ２よりも小さい幅Ｗ１で、中空の矩形状に形成されている（Ｗ１＜Ｗ２）。これにより、図２に示すように、吸水槽２０内の液体Ｗは、渦防止壁４０の側方および裏側（端壁部２４側）に回り込むことができる。
【００１６】
渦防止壁４０は、鉛直方向において、その下端が、ポンプ３０の下端と等しい位置にあるか又は上方に位置するように形成されている。言い換えれば、渦防止壁４０は、吸水槽
２０への浸漬深さＤ１がポンプ３０の吸込口３１ａの浸漬深さＤ２以下となるように形成されている（Ｄ１≦Ｄ２）。具体的には、渦防止壁４０の浸漬深さＤ１は、ポンプ３０の吸込口３１ａの浸漬深さＤ２と同一であるか、又は、若干小さいことが好ましい。渦防止壁４０の浸漬深さＤ１は、ポンプ３０の内部に渦が引き込まれないように実験等によって決められればよい。
【００１７】
なお、渦防止壁４０は、吸水槽２０に対して固定されてもよいし、ポンプ３０に対して固定されてもよい。また、渦防止壁４０は、コンクリートなどで吸水槽２０の構築と合わせて形成してもよいし、既に完成している吸水槽２０又はポンプ３０に対して固定されてもよい。さらに、渦防止壁４０は、コンクリートで形成されてもよいし、金属などで形成されてもよい。
【００１８】
図３及び図４は、本実施形態の渦防止壁周辺の液体の流れを模式的に示す図である。ポンプ３０の運転に伴って吸水槽２０を流れる液体Ｗは、図１中Ｆ０に示すように、ポンプ３０から十分離間した領域では水平方向の流れが主流となる。そして、液体Ｗの流れは、ポンプ３０に近づくと、渦防止壁４０による影響を受ける。具体的には、液体Ｗは、一部が渦防止壁４０の上流側壁部４１の下を通って流れ（図３参照）、一部が渦防止壁４０と側壁部２２，２３との間を通って流れる（図４参照）。
【００１９】
図３に示すように、渦防止壁４０の上流側壁部４１に衝突する液体Ｗの一部は、上方（液面側）に向かう流れ（上昇流）となる。ここで、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内に旋回流が発生する。この旋回流が吸水槽２０の液面まで到達すると水面にくぼみ渦が発生し、くぼみ渦が成長しポンプ３０の吸込口３１ａまで達した空気吸込渦が発生する。空気が含まれた空気吸込渦が形成されると、渦を通じてポンプ３０の内部に空気が引き込まれ、騒音、振動、揚水量の低下、キャビテーション等が発生してしまう。これに対して、本実施形態では、ポンプ３０を囲繞する渦防止壁４０が設けられ、上流側壁部４１の周辺に上昇流が生じているので、渦防止壁４０の上流側において、ポンプ３０周辺の渦が吸水槽２０の液面まで到達することが防止される。
【００２０】
また、本実施形態では、渦防止壁４０の上流側壁部４１に衝突する液体Ｗの一部は、渦防止壁４０の側方および裏側（端壁部２４側）に流れ、側壁部２２，２３又は端壁部２４の下を通ってポンプ３０に向かう。ここで、渦防止壁４０と、吸水槽２０の側壁部２２，２３及び端壁部２４とは、距離Ｌ１，Ｌ２が比較的小さく（図４参照）、渦防止壁４０と側壁部２２，２３及び端壁部２４との間においても、上流側壁部４１の周辺と同様に上昇流が生じる。このため、ポンプ３０の運転に伴って生じる空気吸込渦は、側壁部２２，２３側および端壁部２４側においても、吸水槽２０の壁面および液面まで到達することが防止される。以上のように、渦防止壁４０によって、空気が含まれる渦がポンプ３０の内部に引き込まれるのを防止することができる。また、渦防止壁４０内の液体Ｗの表面流速を抑える効果により、渦防止壁４０内における空気吸込渦の発生を防止することができる。さらに、本実施形態のポンプシステム１０では、流路の幅方向全体にわたって渦防止壁が形成されている場合に比して、渦防止壁４０の上流側壁部４１に向かう液体Ｗの一部は渦防止壁４０の側方および裏側に流れるので、渦防止壁４０にかかる圧力が分散される。このため、渦防止壁４０の耐久性を向上でき、メンテナンス等のコストを低下できる。また、渦防止壁４０の強度を小さくすることができ、ポンプシステム１０の製造コストを低下することができる。
【００２１】
以上説明した本実施形態のポンプシステム１０では、ポンプ３０の周辺を囲繞する渦防止壁４０を備えている。これにより、ポンプ３０に吸水槽２０の液面から渦が引き込まれるのを防止できるとともに、ポンプシステム１０の耐久性を向上できる。また、例えば、
渦防止壁を吸水槽２０の幅方向にわたって形成する場合には、渦防止壁を吸水槽２０の寸法に合わせて形成する必要がある。これに対して、本実施形態の渦防止壁４０は、吸水槽２０の寸法によらず、ポンプ３０の寸法だけに応じて形成することができ、異なる設置環境において共通する型枠等を用いて渦防止壁４０を形成することができる。また、ポンプ更新時には、吸込槽２０は既存のまま更新ポンプに最適な設計の渦防止壁４０を形成することができる。
【００２２】
なお、上記実施形態では、渦防止壁４０は、鉛直方向に見て中空の矩形状に形成されるものとした。しかし、渦防止壁４０は、ポンプ３０の外周面を囲繞するものであればよく、例えば端部が曲面状に形成されてもよいし、全体が円筒状に形成されてもよい。
【００２３】
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】
【００２４】
１０  ポンプシステム
２０  吸水槽
３０  ポンプ
３１  ケーシング
３１ａ  吸込口
４０  渦防止壁
Ｗ  液体
【図１】
2017040192.tif 000003
【図２】
2017040192.tif 000004
【図３】
2017040192.tif 000005
【図４】
2017040192.tif 000006