(57)【要約】【課題】吸気口における旋回流れを防止し、吸気口から確実に吸気を行うことができるとともに、吸込性能の低下や異物が引っかかるという問題点を解消することができ、安定して揚水運転を行うことができる立軸ポンプを提供する。【解決手段】鉛直方向に配置され、軸周りに回転する回転軸２０と、回転軸２０の回転により回転し、水を吸い込み上方に流す羽根車２１と、羽根車２１の上流側に配置され、羽根車２１に向けて水を流す流路を形成する吸込管５と、羽根車２１の上流側の位置で吸込管５に設けられた吸気口６と、一端が吸気口６に連通し、他端が大気中に開口した吸気管４０とを備え、吸込管５は、吸気口６が設けられた位置において、流路断面の図心から流路壁面までの距離が一定でない断面形状を有し、吸気口６は、図心から流路壁面までの距離が最小となる位置よりも図心から離間した位置に設けられている。【選択図】図１
2009074416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に配置され、軸周りに回転する回転軸と、
前記回転軸の回転により回転し、水を吸い込み上方に流す羽根車と、
前記羽根車の上流側に配置され、前記羽根車に向けて前記水を流す流路を形成する吸込管と、
前記羽根車の上流側の位置で前記吸込管に設けられた吸気口と、
一端が前記吸気口に連通し、他端が大気中に開口した吸気管とを備え、
前記吸込管は、前記吸気口が設けられた位置において、流路断面の図心から流路壁面までの距離が一定でない断面形状を有し、
前記吸気口は、前記図心から前記流路壁面までの距離が最小となる位置よりも前記図心から離間した位置に設けられていることを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項２】
前記吸気口は、前記図心から前記流路壁面までの距離が最小となる位置から、前記羽根車の回転方向の下流側に位置していることを特徴とする請求項１記載の立軸ポンプ。
【請求項３】
前記断面形状は多角形であることを特徴とする請求項１又は２記載の立軸ポンプ。
【請求項４】
前記吸気口は、前記多角形の頂点と前記多角形の一辺の中点との間で、前記頂点に近い位置にあることを特徴とする請求項３記載の立軸ポンプ。
【請求項５】
前記多角形は四角形であることを特徴とする請求項３又は４記載の立軸ポンプ。
【請求項６】
前記断面形状は楕円形であることを特徴とする請求項１又は２記載の立軸ポンプ。
【請求項７】
前記吸気口は、前記楕円形の長軸と楕円との交点の近傍に位置することを特徴とする請求項６記載の立軸ポンプ。
【請求項８】
前記吸込管は、上部側から下部側に向かうにつれて円形断面から多角形断面に遷移することを特徴とする請求項１記載の立軸ポンプ。
【請求項９】
前記吸込管は、上部側から下部側に向かうにつれて円形断面から四角形断面に遷移することを特徴とする請求項１記載の立軸ポンプ。
【請求項１０】
前記吸込管は、上部側から下部側に向かうにつれて円形断面から楕円形断面に遷移することを特徴とする請求項１記載の立軸ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸込水槽内に設置される立軸ポンプに係り、特に吸込水槽内の水位が低下した場合においても揚水運転を行うことができ、先行待機運転に好適な立軸ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポンプ機場は、大雨時の下水道の溢水を防ぐために、所定の下水の集合箇所に設けられている。すなわち、下水の流入口と流出口とを備えた吸込水槽に排水用の立軸ポンプを配備しておき、吸込水槽の貯水レベルが所定の高さを超えた時にポンプを作動させて河川等へ排水を行うようにしている。
【０００３】
このようなポンプ機場において、従来、先行待機運転という運転方法が採用されている。これは、降雨が有って、下水道に多量の雨水の流入が予想される場合、流入が始まる前にポンプを始動（空運転）しておき、雨水、汚水等の急激な流入に対して遅滞なく排水を行うものである。ポンプの作動により、一旦貯水レベルが低下しても、同様にポンプを空運転して、次の流入に備えておく。
【０００４】
図８は、この種の運転を行う立軸ポンプの一例を示す図である。図８に示すように、立軸ポンプ１１３は、縦方向に配置された回転軸１１７の先端に羽根車１１２を備え、羽根車１１２に水と共に空気を吸い込ませることにより、吸込水槽１１１の最低水位ＬＷＬ以下でも運転を継続することを可能にしている。この立軸ポンプ１１３では、羽根車１１２より上流側の吸込管１１４に、水位ＬＷＬからｈ≒ｖ２／２ｇだけ低い位置ＬＬＷＬに貫通した吸気口１１５を設け、該吸気口１１５に羽根車１１２の取り付け位置より上で開口する他端１１６ａを有する吸気管１１６を取り付けている。ここで、ｖは吸込管１１４を流れる水の流速であり、ｇは重力加速度である。このことにより、最低水位ＬＷＬ以下では、該吸気口１１５を経て流入する空気により徐々に排水量を低下させることによって、水位の低下による急激な揚水停止を回避し、また、羽根車１１２の取り付け位置より下の水位からの水位上昇においても、水位が前記最低水位ＬＷＬに至るまでは該吸気口１１５を経て流入する空気により排水量を低下させることによって、急激な揚水開始を回避している。このような立軸ポンプでは、水位が低下したときに吸込管１１４から吸込渦を巻き込むことによる振動を防止することができる。
【０００５】
このようにして、例えば大都市の雨水排水用として、吸込水位に関係なく降雨情報等により予めポンプを始動しておき、低水位から水位が上昇するときは空運転から水量を徐々に増やしながら全量運転へ、また高水位から水位が低下するときは全量運転から水量を徐々に減らしながら空運転へと、スムーズに運転を移行できるようにしている。しかしながら、水位が最低水位ＬＷＬ以下になって吸気管１１６を通じて吸気しようとすると、羽根車１１２の下方の旋回流れのために吸気口１１５に正圧が生じてしまい、水位がＬＷＬ以下となっても充分な吸気が行われないことがあった。
【０００６】
上述した旋回流れの発生を防止するために、特開２００６−１８９０１６号公報（特許文献１）に記載されているように、羽根車の回転軸を上流側に延長し、回転軸の下端近傍を支持する軸受を有した軸受箱を設け、この軸受箱を吸込管の内壁から内側に放射状に突出する複数の板状部材である軸受箱支持板で支持するように構成した立軸ポンプが提案されている。この立軸ポンプにおいては、軸受箱支持板を羽根車の上流側に配置することにより、この部分での旋回流れの発生を防止し、吸気口の部分に旋回流れに起因する正圧が発生することを防止し、吸気口からの安定な吸気を確保するようにしたものである。
【特許文献１】特開２００６−１８９０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特開２００６−１８９０１６号公報に記載の立軸ポンプにおいては、吸込管の内壁から内側に放射状に突出する複数の板状部材である軸受箱支持板が設けられているため、この軸受箱支持板が吸込流路を横切る形となって水の流れの抵抗となり、吸込性能が低下し、ひいてはポンプ性能の低下を招くという問題点がある。また、水中に混入した異物が軸受箱支持板に引っかかるトラブルが生ずるという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、吸気口における旋回流れを防止し、吸気口から確実に吸気を行うことができるとともに、吸込性能の低下や異物が引っかかるという問題点を解消することができ、安定して揚水運転を行うことができる立軸ポンプ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】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明の一態様は、鉛直方向に配置され、軸周りに回転する回転軸と、前記回転軸の回転により回転し、水を吸い込み上方に流す羽根車と、前記羽根車の上流側に配置され、前記羽根車に向けて前記水を流す流路を形成する吸込管と、前記羽根車の上流側の位置で前記吸込管に設けられた吸気口と、一端が前記吸気口に連通し、他端が大気中に開口した吸気管とを備え、前記吸込管は、前記吸気口が設けられた位置において、流路断面の図心から流路壁面までの距離が一定でない断面形状を有し、前記吸気口は、前記図心から前記流路壁面までの距離が最小となる位置よりも前記図心から離間した位置に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、流路断面の図心（Ｏ）から流路壁面までの距離ｒが均一ではないため、図心（Ｏ）から流路壁面までの速度勾配を考えた場合、流路断面の図心（Ｏ）から流路壁面までの距離が最小となる位置（ｒｍｉｎ）で、流路壁面上の速度勾配は零になる。そして、流路断面の図心（Ｏ）から流路壁面までの距離が最小となる位置（ｒｍｉｎ）よりも前記図心（Ｏ）から離間した位置では、速度勾配は負の値になり、壁面表面の流れは剥離が発生し、逆流が生じる。したがって、圧力が負圧状態となり、吸気口からの吸気が可能となる。
【００１０】
本発明の好ましい態様によれば、前記吸気口は、前記図心から前記流路壁面までの距離が最小となる位置から、前記羽根車の回転方向の下流側に位置していることを特徴とする。
本発明によれば、流路断面の図心（Ｏ）から流路壁面までの距離が最小となる位置（ｒｍｉｎ）から下流側（羽根車の回転方向の下流側）の壁面付近では、速度勾配は負の値になる。このことから、流路断面の図心（Ｏ）から流路壁面までの距離が最小となる位置（ｒｍｉｎ）より下流側では、壁面表面の流れは剥離が発生し、逆流が生じる。したがって、圧力が負圧状態となり、吸気口からの吸気が可能となる。
【００１１】
本発明の好ましい態様によれば、前記断面形状は多角形であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記吸気口は、前記多角形の頂点と前記多角形の一辺の中点との間で、前記頂点に近い位置にあることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記多角形は四角形であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記断面形状は楕円形であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記吸気口は、前記楕円形の長軸と楕円との交点の近傍に位置することを特徴とする。
【００１２】
本発明の好ましい態様によれば、前記吸込管は、上部側から下部側に向かうにつれて円形断面から多角形断面に遷移することを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記吸込管は、上部側から下部側に向かうにつれて円形断面から四角形断面に遷移することを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記吸込管は、上部側から下部側に向かうにつれて円形断面から楕円形断面に遷移することを特徴とする。
本発明によれば、吸込管の断面形状を円形断面から多角形断面、四角形断面、楕円形断面等の所望の形状に変更していくことにより、吸気口が設けられた位置の吸気管の断面形状を最適なものとすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、吸込管の吸気口の近傍においては旋回流れがなく負圧を確保することができるため、吸気口からの吸気を確実に行うことができる。また吸込管の吸込流路には、水の流れの抵抗となる流路壁面から突出するリブ状の部材がないため、良好な吸込性能を維持することができるとともに異物が引っかかることがない。したがって、水位が低下したならばより確実に吸気を行い、水位が低下しても安定的な運転を行うことができ、すなわち先行待機運転に適する立軸ポンプとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る立軸ポンプの実施の形態を図１乃至図７を参照して説明する。
図１は本発明の立軸ポンプの主要部を示す縦断面図である。本発明の立軸ポンプは、先行待機運転に好適な立軸ポンプである。先行待機運転は、多量の雨水の流入が予想される場合、流入が始まる前に予めポンプを始動しておき、雨水の急激な流入に対して遅滞なく排水を行うための運転である。
【００１５】
図１に示すように、本発明の立軸ポンプ１は、雨水などを一次貯留する吸込水槽１００を覆う床板１０１上に据付用フランジ５０を介して固定されている。立軸ポンプ１は、吸込水槽１００内に垂下するポンプケーシング２と、ポンプケーシング２内に配設された回転軸２０に固定された羽根車２１とを備えている。
【００１６】
ポンプケーシング２は、鉛直方向に上から配列されたＬ字状の揚水管ケーシング（ケーシング本体）３、ライナケーシング４、および吸込管５が互いにフランジを介して結合されて構成されている。吸込管５の下端は末広がり状に広がって開口する吸込口５ｓとなっている。揚水管ケーシング３の上端には河川等につながる排水管が接続されている（図示せず）。ライナケーシング４内には羽根車２１が収容されている。
【００１７】
本実施形態においては、羽根車２１はオープン型の羽根車からなるが、クローズ型の羽根車であってもよい。また羽根車２１は斜流式羽根車が用いられているが、軸流式羽根車であってもよい。羽根車２１の外周側には、羽根車２１の外周縁（オープン羽根の先端）と僅かな隙間をもってライナリング２２が設けられている。また羽根車２１の上方にはガイドベーン２３が設けられており、流体の速度エネルギを圧力に変換する作用を行うようになっている。
また羽根車２１を支持する回転軸２０は、揚水管ケーシング（ケーシング本体）３の中段の第１のラジアル軸受２５と、ガイドベーン２３の内側の内筒２６により支持された第２のラジアル軸受２７により支持されている。
【００１８】
揚水管ケーシング（ケーシング本体）３は、回転軸２０と平行な垂直方向の管胴部分と、上方で水平方向に曲がった曲管部とを含んで構成され、曲管部を回転軸２０が貫通している。そして、回転軸２０は、回転軸２０を回転駆動する駆動装置としての電動モータ（図示せず）に接続されている。なお、電動モータは、回転軸２０に直結されず、例えば歯車列を介して回転軸２０に接続され、回転速度を調節できるようにしてもよい。回転軸２０が揚水管ケーシング（ケーシング本体）３を貫通する貫通部にはシール２８が配設され、貫通部を通しての水の漏洩を防止している。また揚水管ケーシング３の曲管部には、軸受２９を保持する軸受ハウジング３０が設けられており、回転軸２０が揚水管ケーシング３を貫通する貫通部の上方で、軸受２９により回転軸２０を支持している。これにより、駆動装置に起因する回転軸２０の振動を防止するようにしている。
【００１９】
吸込管５には、羽根車２１の先端よりも下側の位置であって、最低水位ＬＷＬからｈ≒ｖ２／２ｇだけ低い位置ＬＬＷＬにおいて貫通する吸気口６が設けられ、該吸気口６には吸気管４０が接続されている。
【００２０】
吸気管４０の大気開放された端部４１は、図１に示すようにＵ字管により下向きとされており、ゴミ等の異物が入り込まないようになっている。図１では、端部４１は、床板１０１の上方に位置しているが、床板１０１の下方の吸込水槽１００内に位置していてもよい。後述するように水位が最低水位ＬＷＬとなり、吸気管４０を通じて吸込管５内に空気を吸引するときに、端部４１が大気中に露出していればよい。吸気管４０は１本でもよいが、複数本、例えば４本ある方が、吸気管４０から吸入される空気が吸込管５に均等に流れ易いので、好ましい。
【００２１】
ここで、立軸ポンプ１の高さ方向の構造と水位の関係を説明する。水位ＨＷＬは、吸込水槽１００の最高水位である。水位がこれ以上に上昇することはない。その下方に最低水位ＬＷＬがある。これは、ポンプ固有の値であり、水位がこれ以下になると何らかの問題が起こりポンプの運転が継続できなくなる水位である。典型的には、それ以下では吸込管５の下端から渦状に空気を吸い込み始め、振動や騒音が発生し運転が継続できなくなる水位である。しかし最低水位ＬＷＬは渦状の空気吸込以外の条件で定まる場合もある。
【００２２】
最低水位ＬＷＬの下方には、羽根車２１の吸込開始水位ＳＬＷＬがある。この水位は、羽根車２１の先端部分の水位に相当する。低い水位から水位が上昇して、羽根車２１が水に接すると、気水攪拌が開始され間もなく水が吐出されるからである。すなわち、羽根車２１は、最低水位ＬＷＬよりも下方に設置されている。通常、吸込開始水位ＳＬＷＬより低い位置に、立軸ポンプ１の最低運転水位ＬＬＷＬがある。最低運転水位ＬＬＷＬより下方に、吸込管５の下端（開口部）の水位Ａ１がある。
【００２３】
ここで、吸気口６を最低運転水位ＬＬＷＬの高さに配置する。最低運転水位ＬＬＷＬは、最低水位ＬＷＬよりｈ≒ｖ２／２ｇだけ低い位置である。ここで、ｖはその位置での水の流速、ｇは重力加速度である。すなわち、水の流れによりベルヌーイの定理による速度水頭の分だけ圧力が低くなるので、最低水位ＬＷＬのときに水頭が上記の速度水頭と等しくなる位置は、圧力がゼロ（大気圧）となる。この位置を、最低運転水位ＬＬＷＬとする。このようにすると、水位が最低水位ＬＷＬ以下になると最低運転水位ＬＬＷＬの位置では負圧となる。よって、最低運転水位ＬＬＷＬに位置された吸気口６は負圧となり、吸気口６は吸気管４０を通じて大気と連通しているために、吸気管４０の端部４１から吸込管５の内部に空気が吸引される。
【００２４】
そして、水位が最低運転水位ＬＬＷＬまで下がると、吸気管４０の端部４１から、吸気管４０を通じて吸気口６までが大気開放され、吸込管５内の空間が真空破壊し、吸込管５内の水は落下する。すなわち、吸気口６の形成された高さまで水位が低下すると、立軸ポンプ１は揚水しなくなる。
【００２５】
次に、図１を参照して、立軸ポンプ１の作用について説明する。先ず水位が吸込管５の下端（開口部）の水位Ａ１よりも低い状態で立軸ポンプ１を始動する。例えば川の上流で大雨が降ったとの降雨情報が入った場合等、ある時間の後に水位が急に上昇することが予測される。そのような場合に、水位がＡ１よりも下の状態で、先行待機運転用の立軸ポンプ１が始動される。先行待機運転の開始である。
【００２６】
雨水の流入により吸込水槽１００内の水位が上昇し、吸込ベルの下端水位Ａ１を越える。水位が水位Ａ１を越えても、最低運転水位ＬＬＷＬを越えても、まだ水は吸い上げられない。羽根車２１は空転している。水位がさらに上昇して、吸込開始水位ＳＬＷＬまで到達したところで、羽根車２１は水を吸い込み始める。このときは、吸気管４０を通して吸気口６から吸込管５内に空気も吸い込むので、立軸ポンプ１の全水量吐出の運転ではない。すなわち、立軸ポンプ１は気水混合運転をしている。さらに水位が上昇すると徐々に吸込空気量は減少し、代わりに水量が増加する。やがて水位が最低水位ＬＷＬまで上昇すると吸込空気量がゼロになり、立軸ポンプ１の全水量を吐出するに至る。すなわち、定常運転に入る。
【００２７】
さらに水位が、最低水位ＬＷＬと最高水位ＨＷＬの間の水位まで上昇して立軸ポンプ１は定常運転を継続する。その後、立軸ポンプ１の排水により今度は水位が低下し、最低水位ＬＷＬを下回ると、吸気管４０を通して吸気口６から吸込管５内に空気を吸い込み始める。すなわち、再び気水混合運転が開始される。水位が低下するにつれて吸込空気量が増えて、代わりに水量が減っていく。さらに水位が下がり、最低運転水位ＬＬＷＬになると、水の吸込みが終わり、羽根車２１は空気中で運転される空運転状態になる。すなわち、立軸ポンプ１は全く水を吸い込まないエアロック状態となる。
【００２８】
このようにして、羽根車２１は空気中での空運転状態を続けることになる。降雨が続くときは、そのまま運転を続け、再び水位が上昇してきて、前記のように吸込開始水位ＳＬＷＬに到達したところで立軸ポンプ１は水を吸い込み始める。このようにして、先行待機運転用の立軸ポンプ１は、吸込水槽１００の水位にかかわらず、空運転と全水量の運転との間で運転を継続することができる。空運転と全水量運転との間の移り変わりは、立軸ポンプ１が吸気口６から空気を一緒に吸い込むので滑らかに行われる。
【００２９】
次に、吸込管５および吸込管５に形成された吸気口６の構成について、図２乃至図５を参照して説明する。図２および図３は吸込管５を示す図であり、図２は吸込管５の縦断面図であり、図３は図２のIII矢視図である。図４は図２のIV−IV線断面図であり、図５は図２のV−V線断面図である。
【００３０】
図２乃至図５に示すように、吸込管５は、上部が円形断面を有し、上部から中間部に向かうにつれて円形断面から四角形断面に遷移していき、中間部から下部まで一定の四角形断面を維持し、下部から下端まで四角錐台状に漸次その面積が拡大していく四角形断面になっている。すなわち、図２乃至図５に示すように、吸込管５は、上端のＡ点からＢ点までが直径ｒの円形断面を有し、Ｂ点からＣ点に向かうにつれて円形断面から四角形断面に遷移していき、Ｃ点で長辺の長さＬ１，短辺の長さＬ２の四角形断面になり、Ｃ点からＤ点までが同一寸法（長辺の長さＬ１，短辺の長さＬ２）の四角形断面を有し、Ｄ点からＥ点に向かうにつれて長辺および短辺の長さが次第に長くなっていき、Ｅ点で長辺の長さＬ３と短辺の長さＬ３の長さが等しくなる正方形断面になっている。
【００３１】
図２のIV−IV線断面図である図４では、吸込管５が円形断面から四角形断面に遷移していく様子を示している。
図２のV−V線断面図である図５では、長辺の長さＬ１，短辺の長さＬ２の四角形断面の状態が示されている。そして、図５に示すように、吸込管５には、上記Ｅ点に近接した高さ位置に、４つの吸気口６が形成されている。吸込管５は、Ｃ点からＤ点までが一定面積の四角形断面およびＤ点からＥ点までが面積が徐々に拡大していく四角形断面からなる四角ベルマウスを構成している。
【００３２】
次に、四角ベルマウスと吸気口６との関係を更に説明する。図５は吸気口６が設けられた位置における断面を示す。図５に示すように、吸込管５の内周面５ａは流路壁面を構成し、内周面５ａの内側は四角形の流路断面を構成している。そして、流路断面の図心（Ｏ）から流路壁面までの距離をｒとすると、この距離ｒは一定でなく、ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４と異なっている。すなわち、流路断面の図心（Ｏ）から短辺Ｌ２側の流路壁面までの距離ｒ１が最小距離ｒｍｉｎとなっていて、流路断面の図心（Ｏ）から四角形の頂点までの距離ｒ４が最大距離ｒｍａｘとなっている。そして、吸気口６は、流路断面の図心（Ｏ）から流路壁面までの距離が最小（ｒｍｉｎ）となる位置よりも、図心（Ｏ）から離間した位置（ｒ３）に設けられている。また吸気口６は、四角形の流路断面の図心（Ｏ）から流路壁面までの距離が最大距離（ｒｍａｘ）となる位置よりも、四角ベルマウス内の流れの上流側にある。
【００３３】
円形ベルマウスの場合には、流路断面の図心（Ｏ）から流路壁面までの距離ｒは、一定である。そのため、ベルマウス壁面上では、流れのすべりがないため、速度成分は０となる。円形ベルマウスの場合、流路断面の図心（Ｏ）から距離ｒが均一なため、速度勾配は常に正となり、圧力分布は正圧となる。したがって、円形ベルマウスの場合には、吸気口からの吸気が困難な場合がある。
【００３４】
図６は、図５の部分VIを拡大した模式的拡大図である。図６において、ｙは方向を表し、ｕは速度を表す。要項点流量より小さい吐出し量において、吸込管５内の中心部付近では旋回流Ｆ１が発生し、遠心力が作用し、圧力が上昇する。四角ベルマウスでは、流路断面の図心（Ｏ）から流路壁面までの距離ｒが均一ではないため、図心（Ｏ）から流路壁面までの速度勾配を考えた場合、流路断面の図心（Ｏ）から流路壁面までの距離が最小となる位置（ｒｍｉｎ）（図６におけるＰ点）で、流路壁面上の速度勾配は次式のようになる。
【数１】
2009074416.tif 000003
四角形の流路断面の頂点（角部）に近づくにつれ（流路断面の図心（Ｏ）からの距離ｒが大きくなるにつれ）、流路壁面上における速度勾配は次式のように負の値を示す。
【数２】
2009074416.tif 000004
すなわち、流路断面の図心（Ｏ）から流路壁面までの距離が最小となる位置（ｒｍｉｎ）から下流側（羽根車の回転方向の下流側）の壁面付近では、上記式（２）で示されるように、速度勾配は負の値になる。このことから、流路断面の図心（Ｏ）から流路壁面までの距離が最小となる位置（ｒｍｉｎ）より下流側では、壁面表面の流れは剥離が発生し、逆流Ｆ２が生じる。したがって、圧力が負圧状態となり、吸気口６からの吸気が可能となる。
なお、四角形に沿った流れでは角部で渦が発生し、負圧状態が発生し難い。発生しても非常に弱い負圧状態である。したがって四角形の頂点に吸気口６を設けることは適当でない。
【００３５】
図７（ａ）乃至図７（ｈ）は、吸込管の流路断面の変形例を示す模式的な断面図であり、図５に対応した図である。図７（ａ）乃至図７（ｈ）に示す吸込管は、種々の流路断面形状をしているが、いずれの場合においても、吸込管５の内周面５ａは流路壁面を構成し、内周面５ａの内側は流路断面を構成し、流路断面の図心（Ｏ）から流路壁面までの距離ｒが一定ではない断面形状を有している。そして、吸気口６は、流路断面の図心（Ｏ）から流路壁面までの距離が最小となる位置（ｒｍｉｎ）よりも図心（Ｏ）から離間した位置にある。したがって、図７（ａ）乃至図７（ｈ）に示す吸込管も、図５および図６に示す吸込管と同様の作用効果を奏する。なお、図７（ａ）乃至図７（ｈ）に示す吸込管が円形断面から楕円や多角形断面に遷移する点も図５および図６に示す吸込管と同様である。
【００３６】
図７（ａ）に示す吸込管５は楕円形の流路断面を有しており、吸気口６は楕円と楕円の長軸との交点Ｐｖに近接した位置に設けられている。吸気口６は、流路断面の図心（Ｏ）から流路壁面までの距離が最小となる位置（ｒｍｉｎ）よりも図心（Ｏ）から離間した位置にあり、この最小となる位置（ｒｍｉｎ）よりも流れの下流側（羽根車の回転方向の下流側）にある。なお、楕円に沿った流れは曲率を持った流れとなる。そのため遠心力が作用し、楕円の頂点では、その遠心力が最大となり、圧力が上昇する。したがって楕円の頂点に吸気口６を設けることは適当でない。
図７（ｂ）に示す吸込管５は六角形の流路断面を有しており、吸気口６は六角形の各辺において六角形の頂点Ｐｔに近接した位置に設けられている。
図７（ｃ）に示す吸込管５は八角形の流路断面を有しており、吸気口６は八角形の各辺において頂点Ｐｔに近接した位置に設けられている。
図７（ｄ）に示す吸込管５は台形の流路断面を有しており、吸気口６は台形の各辺において頂点Ｐｔに近接した位置に設けられている。
図７（ｅ）に示す吸込管５は三角形の流路断面を有しており、吸気口６は三角形の各辺において頂点Ｐｔに近接した位置に設けられている。
【００３７】
図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）、図７（ｅ）に示す吸込管５について説明すると、各吸込管５は多角形の流路断面を有し、各吸気口６は多角形の一辺の中点と頂点との間で頂点に近い位置に設けられている。吸気口６は、流路断面の図心（Ｏ）から流路壁面までの距離が最小となる位置（ｒｍｉｎ）よりも図心（Ｏ）から離間した位置にあり、この最小となる位置（ｒｍｉｎ）よりも流れの下流側（羽根車の回転方向の下流側）にある。なお、多角形に沿った流れでは角部で渦が発生し、負圧状態が発生し難い。発生しても非常に弱い負圧状態である。したがって多角形の頂点に吸気口を設けることは適当でない。
【００３８】
図７（ｆ）、図７（ｇ）および図７（ｈ）に示す吸込管５は、図７（ａ）乃至図７（ｅ）に示す吸気管とは違って楕円形や多角形の概念に入るものではないが、流路断面の図心（Ｏ）から流路壁面までの距離ｒが一定ではない断面形状を有している。
図７（ｆ）に示す吸込管５は、上半分が半楕円形で下半分が四角形の流路断面を有しており、１つの吸気口６は半楕円の長軸と半楕円の交点Ｐｖに近接した位置に設けられ、他の２つの吸気口６は四角形の頂点Ｐｔに近接した位置に設けられている。
図７（ｇ）に示す吸込管５は、４つの山形状の突出部を有したひとで形の流路断面を有しており、吸気口６はひとで形の各突出部の頂点Ｐｔに近接した位置に設けられている。
図７（ｈ）に示す吸込管５は、各頂点に円弧状の丸みをつけた概略三角形状の流路断面を有しており、吸気口６は円弧状の頂点Ｐｔに近接した位置に設けられている。
【００３９】
図７（ｆ）、図７（ｇ）、図７（ｈ）に示す吸込管５においても、吸気口６は、流路断面の図心（Ｏ）から流路壁面までの距離が最小となる位置（ｒｍｉｎ）よりも図心（Ｏ）から離間した位置にあり、この最小となる位置（ｒｍｉｎ）よりも流れの下流側（羽根車の回転方向の下流側）にある。
【００４０】
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、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。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は本発明の立軸ポンプの主要部を示す縦断面図である。
【図２】図２は吸込管の縦断面図である。
【図３】図３は図２のIII矢視図である。
【図４】図４は図２のIV−IV線断面図である。
【図５】図５は図２のV−V線断面図である。
【図６】図６は、図５の部分VIを拡大した模式的拡大図である。
【図７】図７（ａ）乃至図７（ｈ）は、吸込管の流路断面の変形例を示す模式的な断面図であり、図５に対応した図である。
【図８】図８は、従来の立軸ポンプの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    立軸ポンプ
２    ポンプケーシング
３    揚水管ケーシング（ケーシング本体）
４    ライナケーシング
５    吸込管
５ａ    吸込口
６    吸気口
２０    回転軸
２１    羽根車
２２    ライナリング
２３    ガイドベーン
２５，２７    ラジアル軸受
２６    内筒
２８    シール
２９    軸受
３０    軸受ハウジング
４０    吸気管
４１    端部
５０    据付用ハウジング
１００    吸込水槽
１０１    床板
１１１    吸込水槽
１１２    羽根車
１１３    立軸ポンプ
１１４    吸込管
１１５    吸気口
１１６    空気管
１１６ａ    他端
１１７    回転軸
【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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