(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ吸込水槽と、この吸込水槽内に吸込口が設置されたポンプと、前記吸込水槽に水を導入する水路とを備えたものにおいて、前記ポンプ吸込水槽または水路における前記ポンプの上流部に、複数の貫通孔を設けた板状体を配設し、この板状体の縦方向の中央部に、この板状体をポンプ吸込水槽の両側の側壁に支持する支持具とストッパとを設け、板状体は前記支持具の支持軸心を中心に回転可能であり、板状体に異物が詰まったときに板状体を回転して異物を除去可能にしたことを特徴とするポンプ吸込水槽の渦発生防止装置。
【請求項２】
請求項１記載のものにおいて、複数の貫通孔を設けた板状体は、その開孔率が前記ポンプ吸込水槽または水路の幅方向に変化していることを特徴とするポンプ吸込水槽の渦発生防止装置。
【請求項３】
請求項２記載のものにおいて、ポンプ吸込水槽または水路の幅方向に開孔率が変化している複数の貫通孔を設けた板状体は、その開孔率が水路の中央部で小さく、水路の側面付近で大きくなるように水路幅に対して徐々に変化していることを特徴とするポンプ吸込水槽の渦発生防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポンプ吸込水槽の渦発生防止装置に係り、特に、吸込水槽内に吸込口が設置されたポンプに対する空気吸込渦の発生を防止するポンプ吸込水槽の渦発生防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポンプ吸込水槽内に吸込口が設置されたポンプを運転すると、該ポンプの吸込口付近に渦を生じる場合がある。
ポンプ吸込水槽における渦の発生と渦発生防止の従来技術について図９ないし図１２を参照して説明する。
図９は、従来のポンプ吸込水槽における渦発生を示す略示説明図、図１０は、従来のポンプ吸込水槽の渦発生防止装置の一例を示す略示説明図、図１１は、図１０のポンプ吸込水槽の渦発生防止装置における技術課題を説明する略示説明図で、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は断面図、図１２は、同じくポンプ吸込水槽の渦発生防止装置における技術課題を説明する略示説明図である。
【０００３】
図９において、１Ａはポンプ吸込水槽、２はポンプ、３は、ポンプ２の吸込口に係るベルマウス、４はポンプ吸込管である。
ポンプ２のベルマウス３付近に生じる渦の中心に空洞が発生すると、図９に示すような水中渦２０ａ、水面から空気を吸い込むと空気吸込渦２０ｂなどと呼ばれる渦２０（２０ａ，２０ｂの総称）となり、これがポンプ２に振動，騒音などの悪影響を与える。また、これらの渦２０は、ポンプ吸込水槽１Ａにおけるポンプ２の没水深さＨｓが小さくなるほど、あるいは、ポンプベルマウス３の流速Ｖｂ、ポンプ吸込水槽１Ａの流速Ｖｓが大きくなるほど発生し易く、ポンプ吸込水槽１Ａの省スペース化の妨げになっていた。
【０００４】
このような渦を防止するために、従来は、例えば日本機械学会発行の「日本機械学会基準ＪＳＭＥ００４−１９８４」第２５頁解説表３・１に示されているような各種の渦防止装置が使用される。特に、図９に示したポンプ吸込管４後方での流れの剥離により生じる旋回流に起因して発生する渦２０（２０ｂ）に対しては、図１０に示すようなタイプの渦発生防止板２２が用いられ、水面付近のポンプ吸込管４後方の渦２０（２０ｂ）の発生を防止していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記図１０に示す従来技術では、渦発生防止板２２の上流で水路の幅方向に流れの偏りが生じた場合、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、渦発生防止板２２の近傍上流側で旋回流２１が生じ、それが原因で空気吸込渦２１が発生したり、渦発生防止板２２とポンプ吸込管４の位置関係あるいは渦発生防止板の没水深さによっては、図１２に示すように渦発生防止板２２の下方からポンプ吸込管２の後方を回り込み、水面に上がってポンプ吸込管上流側に至るような流れが生じ、ポンプ吸込管の前方上流側、渦発生防止板の下流近傍に剥離による旋回流が生じて、空気吸込渦２３となることがあり、この事が更にポンプ吸込水槽１Ａの省スペース化、すなわち高流速化に対して障害となっていた。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、ポンプ吸込水槽におけるポンプの近傍での渦の発生を防止し、安定したポンプの運転を維持し、かつ、ポンプ吸込水槽の小形化、高流速化を可能とし、ポンプシステム全体の建設費を縮小するポンプ吸込水槽の渦発生防止装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のポンプ吸込水槽の渦発生防止装置に係る第１の手段は、ポンプ吸込水槽または水路におけるポンプの上流部に、複数の貫通孔を設けた板状体を配設し、この板状体の縦方向の中央部に、この板状体をポンプ吸込水槽の両側の側壁に支持する支持具とストッパとを設け、板状体は支持具の支持軸心を中心に回転可能であり、板状体に異物が詰まったときに板状体を回転して異物を除去可能にしたものである。
【０００９】
さらに、上記目的を達成するために、本発明のポンプ吸込水槽の渦発生防止装置に係る第２の手段は、上記第１の手段において、複数の貫通孔を設けた板状体は、該貫通孔の開孔率が前記ポンプ吸込水槽または水路の幅方向に変化しているものである。
さらに、上記目的を達成するために、本発明のポンプ吸込水槽の渦発生防止装置に係る第３の手段は、上記第２の手段において、ポンプ吸込水槽または水路の幅方向に開孔率が変化している複数の貫通孔を設けた板状体は、その開孔率が水路の中央部で小さく、水路の側面付近で大きくなるように水路幅に対して徐々に変化しているものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態を図１ないし図８を参照して説明する。
〔実施の形態  １〕
図１は、本発明の第１の実施の形態を示すポンプ吸込水槽の渦発生防止装置の略示断面図、図２は、図１の装置における効果を説明する線図、図３は、本発明の第一の実施の形態における貫通孔のパターンを示す説明図である。
図１において、１はポンプ吸込水槽、２はポンプ、３は、ポンプ２の吸込口に係るベルマウス、４はポンプ吸込管、５は羽根車を示す。６は、ポンプ吸込水槽１に水を導く水路、７は、ポンプ２の上流に設置した板状体、８は、該板状体７に穿孔した複数の貫通孔である。
【００１３】
すなわち、ポンプ２はベルマウス３、ポンプ吸込管４、羽根車５で構成されている。また水路６によってポンプ吸込水槽１に水が導かれている。このようなポンプ吸込水槽１において、本実施の形態では、ポンプ吸込水槽１あるいは水路６のポンプ吸込管４の上流側に、水路の幅方向に複数の貫通孔８を設けた板状体７を配設している。
このような板状体７は、ポンプ吸込水槽１の建設時に該ポンプ吸込水槽１の両側の側壁に予め支持部を設けて取り付けるとか、ポンプ吸込水槽１の外部から適宜の手段で取り付けるとか、設備現場の事情に合わせて装備される。
【００１４】
このように、板状体７を設けることで、ポンプ吸込管４の後方の水面付近の流速を減速させることが可能となり、ポンプ吸込管４の後方に発生する剥離渦による旋回流を抑制して渦２０（図９参照）の発生を防止するとともに、板状体７に穿孔された複数の貫通孔８により板状体７の上流部から下流部に適宜水が通過するため、板状体７近傍上流部水面付近での流れの淀み域の発生が抑制されて、特に上流に偏流が生じている場合でも、主流部との速度差に起因する渦（旋回流２１）の発生が防止される。
【００１５】
次に、これらの効果を裏付けるため、図２に、上流に偏流が生じている場合の各種板状体の渦発生防止効果について実験を行った結果を示す。
図２に示す線図では、横軸にベルマウスにおける流速Ｖｂ、縦軸にポンプ吸込水槽におけるポンプの没水深さＨｓをとり、実線に本実施の形態の貫通孔あり板状体を採用した例、破線に従来の貫通孔無しの板状体を採用した例、一点鎖線に従来の板状体を用いない例の各実験データを示している。
【００１６】
これらの比較実験においては、板状体７およびポンプ吸込管４等の位置関係は全て同一条件である。板状体がない場合は、ベルマウスにおける流速Ｖｂが増加するとポンプ吸込管４の後方で剥離に起因する渦が発生し、没水深さＨｓも図２に示すように増加する。板状体がある場合でも貫通孔がない場合は、ベルマウスにおける流速Ｖｂを増加させていくと当初は没水深さＨｓは一定値を維持しているが、あるＶｂ以上では板状体の近傍上流側で渦が発生するためにＨｓは急増し、板状体がない場合の没水深さＨｓと同程度になる。板状体７に貫通孔８が設けられている場合は、ベルマウスにおける流速Ｖｂが増加しても没水深さＨｓはほぼ一定値を維持し、急増することはない。
【００１７】
すなわち、従来以上に水路の高流速化、省スペース化が可能となり、ポンプシステム全体として建設費等を縮小することが可能となる。
さらに、貫通孔８を設けた板状体７の方が、貫通孔の無い板状体に比較して流れに対する抵抗が小さいため、板状体の強度あるいは板状体を設置，固定する際の強度を軽減できる。
なお、貫通孔の一つ一つの大きさ、形、パターンなどについては特に問わないが、一例としては図３に示すようなパターンがある。さらに、特に図示しないがこの貫通孔が均等に設けられている必要も無い。
【００１８】
〔実施の形態  ２〕
次に、図４は、本発明の第２の実施の形態に関わる板状体の開口率の違いによる効果の違いを裏付ける実験結果の線図である。ここで、板状体の開孔率αを以下に定義する。
【数１】
0004122561.tif 000002
ここでも板状体、ポンプ吸込管等の位置関係は全て同一である。
【００１９】
図４に示す線図では、横軸にベルマウスにおける流速Ｖｂ、縦軸にポンプ吸込水槽におけるポンプの没水深さＨｓをとり、一点鎖線は板状体の開孔率α＝０．１のとき、実線は開孔率α＝０．２のとき、破線は開孔率α＝０．３のとき、二点鎖線は開孔率α＝０．４のときの各実験データを示している。
【００２０】
図４の線図から、開孔率α＝０．２〜０．３であればベルマウスにおける流速Ｖｂが増加しても、ポンプ吸込管４の没水深さＨｓははぼ一定値を維持しており、最適な開孔率であることが判る。したがって、図１の構成において、上記０．２〜０．３の範囲の開孔率αで貫通孔８を設けた板状体７をポンプ吸込水槽１あるいは水路６に設置すればより効果的に従来以上の水路の高流速化、省スペース化が可能となる。
【００２１】
〔実施の形態  ３〕
図５は、本発明の第３の実施の形態を示すポンプ吸込水槽の渦発生防止装置の略示平面図である。図中、図１と同一符号のものは第１の実施形態と同等部を示すものである。
図５に示す実施の形態は、特に、ポンプ吸込水槽１上流における水路６の幅方向の偏流のフローパターンが、上流の水路形状から推定される、あるいは既知である場合、流速の大きい（図５の矢印が長い）領域で部分的に貫通孔の開孔率αが小さく、流速の小さい（図５の矢印が短い）領域で開孔率αが大きくなるように、水路の幅方向に開孔率αを変化させたものである。
【００２２】
このようにすることで、流速の小さい、流れの淀みの発生し易い領域では板状体７から貫通孔８を経て下流に水が通過し易くなり、板状体７を通過後に下流で水路幅方向の偏流を抑制するのみでなく、水路幅方向の偏流に起因する板状体７上流近傍での旋回流の発生防止効果がより一層向上する。
【００２３】
〔実施の形態  ４〕
図６は、本発明の第４の実施の形態を示すポンプ吸込水槽の渦発生防止装置の略示平面図である。図中、図１と同一符号のものは第１の実施形態と同等部を示すものである。
偏流の有無に関わらず板状体の上流近傍で発生する渦は殆どポンプ吸込水槽の側壁付近で発生することが判っている。これは板状体と側壁とのコーナーにおいて流れの淀みが発生し易いことに起因している。これを抑制するために、図６に示す実施の形態では、板状体７の貫通孔８の開孔率αを水路６の中心部で小さく、水路６の側面付近で大きくすることにより、淀みが解消されて渦発生を防止することが可能となり、かつ、これは上流の偏流の状況が時間的に変化しても渦発生防止の効果を維持することが可能となる。
【００２４】
〔実施の形態  ５〕
図７は、本発明の第５の実施の形態を示すポンプ吸込水槽の渦発生防止装置の略示平面図である。図中、図１と同一符号のものは第１の実施形態と同等部を示すものである。
図７において、９は、ポンプ吸込水槽１側壁に設けた保持部材兼案内部材に係るガイドレールで、このガイドレール９は、板状体７Ａを縦方向に保持できるように、ポンプ吸込水槽１の両側壁にそれぞれ２個づつ縦方向に設けられている。１０は、２個のガイドレールの間の下部に設けた止め部材である。
【００２５】
すなわち、図７に示す実施の形態は、これまでの実施の形態における複数の貫通孔８を設けた板状体７Ａを、ポンプ吸込水槽１側壁に設けたガイドレール９、および止め部材１０によってポンプ吸込水路１に固定，設置し、ガイドレール９を介して板状体７Ａを縦方向に取り付け、取り外し可能としたものである。
【００２６】
このような構造とすることで、例えば、板状体７Ａを定期的に取り外して点検したり、貫通孔８に異物が詰まった際などに容易にこれを取り除くことが可能となる。
なお、板状体７Ａには貫通孔８が設けられているため、水の抵抗が貫通孔８がない場合と比較して小さいので、板状体７Ａを固定するガイドレール９、止め部材１０等も比較的簡易なものとすることが可能になる。
【００２７】
〔実施の形態  ６〕
図８は、本発明の第６の実施の形態を示すポンプ吸込水槽の渦発生防止装置の略示平面図である。図中、図１と同一符号のものは第１の実施形態と同等部を示すものである。
図８において、１１は、板状体７Ｂの縦方向中央部に設けた回転可能な支持具である。この支持具１１は、ポンプ吸込水槽１の両側の側壁に軸受部を介して支持される回転軸を有している。そして、板状体７Ｂは、支持具１１の回転軸上に形成されるものである。したがって、板状体７Ｂは、支持具１１の支持軸心を中心に板状体７Ｂを回転可能に構成されている。
【００２８】
すなわち、図８に示す実施の形態では、これまでの実施の形態における複数の貫通孔８を設けた板状体７Ｂを、板の縦方向中央部において回転可能な支持具１１でポンプ吸込水槽１の両側の側壁に支持し、かつ、この支持具１１の支持軸心を中心に板状体７Ｂを回転させることを可能としたものである。板状体７Ｂは、通常は適宜のストッパーで回転を抑止されており、ストッパーのロックを解除すれば、水流によって図８に示す矢印のように回転する。あるいは、適当な回転機器で回転させる。
【００２９】
このような構造とすることで、例えば、貫通孔８に異物が詰まったときなど、板状体７Ｂを支持具１１の支持軸心を中心に半回転させることにより貫通孔８に詰まった異物が一掃される。定期的にこれを行うことにより、渦発生防止の効果を長い期間持続させることが可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ポンプ吸込水槽におけるポンプの近傍での渦の発生を防止し、安定したポンプの運転を維持し、かつ、ポンプ吸込水槽の小形化、高流速化を可能とし、ポンプシステム全体の建設費を縮小するポンプ吸込水槽の渦発生防止装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すポンプ吸込水槽の渦発生防止装置の略示断面図である。
【図２】図１の装置における効果を説明する線図である。
【図３】本発明の第一の実施の形態における貫通孔のパターンを示す説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に関わる板状体の開口率の違いによる効果の違いを裏付ける実験結果の線図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示すポンプ吸込水槽の渦発生防止装置の略示平面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態を示すポンプ吸込水槽の渦発生防止装置の略示平面図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態を示すポンプ吸込水槽の渦発生防止装置の略示平面図である。
【図８】本発明の第６の実施の形態を示すポンプ吸込水槽の渦発生防止装置の略示平面図である。
【図９】従来のポンプ吸込水槽における渦発生を示す略示説明図である。
【図１０】従来のポンプ吸込水槽の渦発生防止装置の一例を示す略示説明図である。
【図１１】図１０のポンプ吸込水槽の渦発生防止装置における技術課題を説明する略示説明図である。
【図１２】同じくポンプ吸込水槽の渦発生防止装置における技術課題を説明する略示説明図である。
【符号の説明】
１…ポンプ吸込水槽、２…ポンプ、３…ベルマウス、４…ポンプ吸込管、５…羽根車、６…水路、７，７Ａ，７Ｂ…板状体、８…貫通孔、９…ガイドレール、１０…止め部材、１１…支持具。
【図１】
0004122561.tif 000003
【図２】
0004122561.tif 000004
【図３】
0004122561.tif 000005
【図４】
0004122561.tif 000006
【図５】
0004122561.tif 000007
【図６】
0004122561.tif 000008
【図７】
0004122561.tif 000009
【図８】
0004122561.tif 000010
【図９】
0004122561.tif 000011
【図１０】
0004122561.tif 000012
【図１１】
0004122561.tif 000013
【図１２】
0004122561.tif 000014