JP2002213396A - ポンプ取水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気吸い込み渦や水中渦を消失させ、振動，
騒音の発生を防止すること。 【解決手段】 取水槽１０内には吸い込み管１１の周囲
に渦消失手段としての格子板２１が配設されている。こ
の格子板２１は、取水槽１０の吸い込み管１１の周囲に
おいて水面ｈより下方位置にあって、かつベルマウス１
２より上方位置に配置され、本例では丸棒を四角に枠組
すると共に、その枠内で互いに適度のピッチをもって交
差方向に組み付けることにより形成され、中央部に吸い
込み管１１を挿通している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポンプ取水装置に
係り、特に水が比較的速い流速で循環する取水槽に利用
するのに好適な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プラント，上下水道，河川の排水等に設
置されたポンプ取水装置にあっては、ポンプで汲み上げ
た水を所定の供給部に供給するようになっている。図９
は、プラントに設置された従来のポンプ取水装置を示し
ている。同図において、水路２に取水槽１が接続され、
その取水槽１内に吸い込み管３の取水口としてのベルマ
ウス４が設けられている。吸い込み管３の内部もしくは
図示しない上部にはポンプが存在し、そのインペラの回
転によってベルマウス４から水を吸い込み、かつ所定の
供給部に供給されるようになっている。そして、供給部
に供給された水が排出されると、再び水路２に戻される
循環流となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のポン
プ取水装置は、コストダウンを図るため、小型化する傾
向にある。しかしながら、水路２，取水槽１を小型化す
ると、水の流速が増加等するばかりでなく、取水槽１の
水位が大型の水路の場合と異なって低くなるので、以下
に述べる問題があった。例えば、循環する水の流速が増
加すると、図９に示すように、吸い込み管３の周辺の空
気が水と混ざり合って空気を含んだ空気吸い込み渦Ｓ１
が発生する。また、水が取水槽１の側面や底面、対向壁
近くを通過してベルマウスに吸い込まれる時、各壁を起
点として水中渦Ｓ２も発生する。このような空気吸い込
み渦Ｓ１、或いは水中渦Ｓ２の水が吸い込み管３によっ
て取水されると、ポンプのインペラ部通過に伴い振動騒
音の原因となっていた。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、空気吸い込み渦や
水中渦の発生を防止することにより、振動、騒音が発生
するのを防止し、信頼性の高いポンプシステムを提供す
るのを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては、以下の手段を採用した。水路と接
続された取水槽と、この取水槽に配管された吸い込み管
とを有するポンプ取水装置において、取水槽内で発生す
る水の渦と干渉し、該渦を消失させる渦消失手段を有す
ることを特徴とする。また、この渦消失手段を液面や取
水槽の内壁などの渦発生点と吸い込み管の入り口との間
に設けたことを特徴とする。このように、取水槽内で発
生する水の渦と干渉し、該渦を消失させる渦消失手段を
有するので、空気吸い込み渦や水中渦が発生しようとし
た場合その発達を弱め、吸い込み管に脈動等が発生する
のを防止することができ、それだけ信頼性を高めること
ができる。

【０００６】前記渦消失手段は、格子状に形成され、か
つ吸い込み管を挿通すると共に、取水槽内において水面
より低い位置でかつ吸い込み管の取水口より上方に配置
された格子板であることを特徴とする。このように取水
槽内に格子板が設けられているので、空気吸い込み渦が
ベルマウス方向に吸い込まれようとするとき、格子板と
干渉して空気吸い込み渦が消勢されてしまう結果、空気
吸い込み渦を消失させることができる。したがって、空
気吸い込み渦が発生しても、格子板によって消失できる
ので、吸い込み管に脈動等が発生するのを確実に防止す
ることができ、振動，騒音の発生を防止できる結果、そ
れだけ信頼性を高めることができる。

【０００７】前記渦消失手段は、格子状にかつ立体的に
組み付けられ、取水槽内における吸い込み管の取水口の
下方位置に設置された立体格子体であることを特徴とす
る。このように、ベルマウスの下方に立体格子体が設置
されると、水中渦を消失させることができ、水中渦に起
因する脈動が起こることがなく、振動，騒音を解消する
ことができる。

【０００８】前記渦消失手段は、格子状にかつ立体的に
組み付けけられ、取水槽内に吸い込み管を挿入して設置
された立体格子体であることを特徴とする。このように
形成された立体格子体は、その上部側が空気吸い込み渦
と干渉する一方、その下部側が水中渦と干渉することに
より、空気吸い込み渦と水中渦との双方を消失させるこ
とができ、したがって、脈動等が起こるのを確実に防止
することができる。しかも、立体格子体が吸い込み管の
下方から水面側までに渡って設けられているので、万
一、水面側および底面側間で他の渦流が発生したとして
も、その渦を消失させることもでき、渦消失効果をより
いっそう高めることができ、振動，騒音の防止効果をよ
り高めることができる。

【０００９】前記渦消失手段は、吸い込み管の取水口を
形成する周壁に穿設された小孔であることを特徴とす
る。小孔は、吸い込み管の口から水が吸い込まれている
とき、周壁から水を吸い込ませ、吸い込み管の口から吸
い込まれた渦と干渉させることにより渦を消失させるこ
とができ、したがって、専用の部品を用いることなく、
簡単な構成で実現することができる。

【００１０】前記渦消失手段は、吸い込み管の周側部に
該吸い込み管の軸方向に沿って立設された側板であるこ
とを特徴とする。このように、吸い上げ管の周側部に側
板が設けられると、取水槽の片側に水中渦が発生した場
合、該水中渦が側板と干渉することによって消失するの
で、水の速度分布に偏りがあってもを水中渦を消失させ
ることができる。しかも、吸い込み管に側板を設けただ
けの簡単な構造であるので、例えば水路内に整流板を設
けるような土木工事に比較すると、労力及びコストの点
で極めて有利となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図８に基づいて説明する。図１及び図２は本発明の第
一の実施形態を示している。本実施形態のポンプ取水装
置は、プラントに適用したものであって、図１に示すよ
うに、取水槽１０に水路１３が接続されるとともに、吸
い込み管１１が配管されている。吸い込み管１１の先端
には取水口としてのベルマウス１２が装着されている。
そして、水が水路１３を経て取水槽１０に流れ込むと、
吸い込み管１１と接続あるいは内部に挿入されているポ
ンプ（図示せず）により、取水槽１０内の水がベルマウ
ス１２から吸い込み管１１を経て供給部に供給される。

【００１２】また、取水槽１０内には吸い込み管１１の
周囲に渦消失手段としての格子板２１が配設されてい
る。この格子板２１は、取水槽１０の吸い込み管１１の
周囲において水面ｈより下方位置にあって、かつベルマ
ウス１２より上方位置に配置され、本例では丸棒を四角
に枠組すると共に、その枠内で互いに適度のピッチをも
って交差方向に組み付けることにより形成され、中央部
に吸い込み管１１を挿通している。このような格子板２
１は、図示例に限らず、例えば金属棒を互いに交差方向
に組み付けることによって形成されてもよい。何れにし
ろ、格子板２１の水平方向の大きさは、例えばベルマウ
ス１２の口径をＤｂとした場合、ベルマウス１２の中心
から夫々１〜２Ｄｂ程度でよい。すなわち、空気吸い込
み渦発生部位をカバーできればよい。また格子板２１の
各ピッチは、１／５０〜１／３Ｄｂ程度の範囲内であれ
ばよい。

【００１３】そして、吸い込み管１１による水の吸い込
み時、水面ｈに外気が混じり合うことによって空気吸い
込み渦Ｓ１が発生すると、その空気吸い込み渦Ｓ１が格
子板２１と干渉することによって空気吸い込み渦Ｓ１の
勢いが消勢され、該空気吸い込み渦を消失するようにな
っている。この場合、格子板２１の設置場所としては、
ベルマウス１２の口径をＤｂとすれば、経験上、水面ｈ
から１Ｄｂ下がった範囲内の水平面上に設置することが
好ましい。

【００１４】上記構成のポンプ取水装置は、ポンプの駆
動により取水槽１０内の水がベルマウス１２から吸い込
み管１１を経て供給部に供給されるが、その際、水の流
速が比較的速かったりすると、また流速に変動等があっ
たりすると、吸い込み管１１の周辺部の外気が水と混じ
り合い、図２に示すように空気吸い込み渦Ｓ１が発生
し、空気吸い込み渦Ｓ１がベルマウス１２方向に吸い込
まれようとする。

【００１５】その場合、前述の如く、取水槽１０内には
吸い込み管１１の周囲に水位より低い位置にあって、か
つベルマウス１２より上方位置に配置された格子板２１
が設けられているので、空気吸い込み渦Ｓ１がベルマウ
ス１２方向に成長するとき、格子板２１と干渉して空気
吸い込み渦Ｓ１が消勢されてしまう結果、空気吸い込み
渦Ｓ１を消失させることができる。

【００１６】したがって、空気吸い込み渦Ｓ１が発生し
ても、格子板２１によって消失できるので、吸い込み管
１１に脈動等が発生するのを確実に防止することがで
き、それだけ信頼性を高めることができる。また、従来
では空気吸い込み渦Ｓ１の発生を防止すべく水路１３内
に整流板を設けることがある。このような整流板の追加
工事は、土木工事となり、労力及びコストがかさむもの
となっていた。しかしながら、本実施形態では、前述の
如く、取水槽１０に格子板を設置しただけの簡単な構造
であるので、整流板を設けるような土木工事の場合に比
較すると、労力及びコストの点で極めて有利となる。

【００１７】図３は本発明の第二の実施形態を示してい
る。この実施形態においては、取水槽１０内において吸
い込み管１１のベルマウス１２の下方に渦消失手段とし
ての立体格子体２２が設置されている。この立体格子体
２２は、図１及び図２に示す格子板２１を上下方向に沿
い互いに組み付けることにより、立体的なマトリックス
形状に形成されたものであり、取水槽１０の側面や底
面、対向壁１０ａ近くを通過してベルマウス１２に吸い
込まれる時に水中渦Ｓ２が発生したとき、その水中渦Ｓ
２が立体格子体２２と干渉することによって消勢され、
消失するようになっている。なお、この立体格子体２２
の設置範囲は水中渦が発生し得る範囲をカバーできれば
よい。すなわち、ポンプ中心から上流側、下流側側面側
５Ｄｂ以内となる。またこの立体格子体２２のｐの縦方
向及び横方向のピッチは、前記実施形態と同様に１／５
０〜１／３Ｄｂ程度の大きさである。

【００１８】したがって、この実施形態によれば、ベル
マウス１２の下方に立体格子体２２が設置されることに
より、水中渦Ｓ２を消失させることができ、水中渦Ｓ２
に起因する脈動が起こることがなく、振動，騒音を解消
することができる。

【００１９】図４は本発明の第三の実施形態を示してい
る。この場合は、取水槽１０内において、図３にて前述
した立体格子体２２を吸い込み管１１の下方から水面ｈ
の近傍位置まで延長形成することにより、格子状にかつ
立体的に形成された立体格子体２３が形成されている。
また、立体格子体２３の上部中央には吸い込み管１１が
挿入されている。この立体格子体２３は、上部側２３ａ
が空気吸い込み渦Ｓ１と干渉する一方、その下部側２２
ｂが水中渦Ｓ２と干渉することにより、空気吸い込み渦
Ｓ１と水中渦Ｓ２との双方を消失できるようになってい
る。この立体格子体２３の水平方向の大きさは図３に示
す立体格子体２２の場合と同様であって、図１及び図２
に示す格子板２１の大きさを適用している。

【００２０】したがって、この実施形態によれば、立体
格子体２３により水面ｈ側に発生する空気吸い込み渦Ｓ
１のみならず、水中内に発生する水中渦Ｓ２を消失させ
ることができるので、脈動等が起こるのを確実に防止す
ることができる。しかも、立体格子体２３が吸い込み管
１１の下方から水面ｈ側までに渡って設けられているの
で、万一、水面ｈ側および底面側間で他の渦流が発生し
たとしても、その渦を消失させることもでき、渦消失効
果をよりいっそう高めることができ、振動，騒音の防止
効果をより高めることができる。

【００２１】図５及び図６は本発明の第四の実施形態を
示している。この場合は、吸い込み管１１のベルマウス
１２の周壁１２ａに、小孔１４が穿設されている。小孔
１４は、ベルマウス１２の口から水が矢印ａ方向に吸い
込まれているとき、ベルマウス１２の周壁１２ａから水
が矢印ｂの如く側方から吸い込ませ、ベルマウス１２の
口から吸い込まれた渦と干渉することにより渦を消失さ
せるようになっている。

【００２２】したがって、本実施形態によれば、ベルマ
ウス周壁１２ａの小孔１４によって空気吸い込み渦Ｓ
１，水中渦Ｓ２の双方を消勢させ、消失できるので、前
述した実施形態のような格子板２１や立体格子体２２，
２３を設置することが不要になり、簡単な構成で実現す
ることができる。また、ポンプを通過する流量のうち一
部は小孔１４を通る水流となるので、結果的にベルマウ
ス１２の下からの流量が減少し、その流速が低下するた
め渦が発生しにくくなる。

【００２３】このような小孔１４は、本例ではベルマウ
ス１２の周壁１２ａに対し、その周囲に沿い等間隔に穿
設された複数個の矩形をなしているが、その個数や形状
は取水槽の大きさ，ベルマウス１２の口径，水の流速等
に応じ適宜選定するのが好ましい。また、小孔１４の径
自体はベルマウス口径の１／１００〜１／１０Ｄｂ程度
の大きさであればよい。

【００２４】図７及び図８は他の実施形態を示してい
る。一般に、取水槽１０の深さが水路１３より深くなる
と、取水槽１０内の上面側の流速が速く、底面側の流速
がそれより遅くなるように流速が偏り、しかも流路の左
右において流速分布に偏りが起こることがある。そのよ
うな場合、図７，図８に示すように、取水槽１０の側部
側に水中渦Ｓ３が発生するおそれがある。この水中渦Ｓ
３は垂直方向に発生するものであり、水中渦Ｓ２とも異
なる。本実施形態においては、上記事情に対処するため
のものであって、吸い込み管１１の周側部に側板１５が
設けられたものである。側板１５は、吸い込み管１１の
周側部に軸方向に沿ってかつ水流と対向するよう立設さ
れている。

【００２５】このように、吸い上げ管１１の周側部にお
いて水流と対向するように側板１５が設けられると、取
水槽１０の片側に水中渦Ｓ３が発生しようとした場合、
該水中渦Ｓ３が側板１５と干渉することによって消失す
るので、水の速度分布に偏りがあってもを水中渦Ｓ３を
消失させることができる。なお、側板１５の幅寸法は、
取水槽１０等の大きさ，水の流速等に応じ適宜選定され
る。このような側板１５は、本例では吸い込み管１１の
先端であるベルマウス１２までと同じ高さになっている
が、例えば図８に鎖線１５ａにて示すように、下方にさ
らに垂下させると、取水槽１０の底面側で発生する水中
渦Ｓ２の消滅効果を上げることができ、双方の水中渦Ｓ
２，Ｓ３に対して効果がある。

【００２６】なお、本実施形態においては、水を循環さ
せるプラント設備に適用した例を示したが、上下水道や
河川の排水設備にも適用することができる。また、渦消
失手段としての格子板２１，立体格子体２２・２３の大
きさ及びピッチは、図示例に限定されるものではなく、
ポンプ取水装置の仕様内容に応じ適宜選定するのが望ま
しく、また小孔１４，側板１５の大きさについても同様
である。さらに、水路に設置される整流板と組み合わせ
ると、よりいっそうの効果も得られる。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、空
気吸い込み渦の発生を予防し、吸い込み管に脈動等が発
生するのを防止することができ、振動，騒音の発生を防
止できる。

【００２８】また、格子板によって渦を消失できるの
で、吸い込み管に脈動等が発生するのを確実に防止する
ことができ、振動，騒音の発生を防止できる結果、それ
だけ信頼性を高めることができる。

【００２９】吸い込み管の下方位置に設置された立体格
子体により、水中渦を消失させることができるので、水
中渦に起因する振動，騒音の発生を防止できる。

【００３０】空気吸い込み渦と水中渦との双方を消失さ
せることができ、しかも、水面側および底面側間で他の
渦流が発生したとしても、その渦を消失させることもで
き、渦消失効果をよりいっそう高めることができ、振
動，騒音の防止効果をより高めることができる。

【００３１】小孔によって渦を消失させるので、専用の
部品を用いることなく簡単な構成で実現することができ
る。

【００３２】取水槽内で水の速度分布に偏りがあっても
を水中渦を消失させることができ、しかも労力及びコス
トの点で極めて有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるポンプ取水槽の第一の実施形態
を示す側面である。

【図２】 図１の作用説明図である。

【図３】 本発明によるポンプ取水槽の第二の実施形態
を示す側面図である。

【図４】 本発明によるポンプ取水槽の第三の実施形態
を示す側面図である。

【図５】 本発明によるポンプ取水槽の第四の実施形態
を示す側面図である。

【図６】 吸い込み管の取水口を示す拡大説明図であ
る。

【図７】 本発明によるポンプ取水槽の他の実施形態を
示す側面図である。

【図８】 図７のＡ−Ａ矢視図である。

【図９】 従来のポンプ取水槽を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 取水槽 １１ 吸い込み管 １３ 水路 １４ 小孔 １５ 側板 ２１ 格子板 ２２，２３ 立体格子体 Ｓ１ 空気吸い込み渦 Ｓ２，Ｓ３ 水中渦

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安田 俊雄 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 清田 研治 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 川村 昌生 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 Ｆターム(参考） 2D063 DC04

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水路と接続された取水槽と、この取水槽
   に配管された吸い込み管とを有するポンプ取水装置にお
   いて、取水槽内で発生する水の渦と干渉し、該渦を消滅
   させる渦消失手段を有することを特徴とするポンプ取水
   装置。
2. 【請求項２】 前記渦消失手段を前記渦の発生点と吸い
   込み管の入り口との間に設けたことを特徴とするポンプ
   取水装置。
3. 【請求項３】 前記渦消失手段は、格子状に形成され、
   かつ吸い込み管を挿通すると共に、取水槽内において水
   面より低い位置でかつ吸い込み管の取水口より上方に配
   置された格子板であることを特徴とする請求項２記載の
   ポンプ取水装置。
4. 【請求項４】 前記渦消失手段は、格子状にかつ立体的
   に組み付けられ、取水槽内における吸い込み管の取水口
   の下方位置に設置された立体格子体であることを特徴と
   する請求項２記載のポンプ取水装置。
5. 【請求項５】 前記渦消失手段は、格子状にかつ立体的
   に組み付けけられ、取水槽内に吸い込み管を挿入して設
   置された立体格子体であることを特徴とする請求項２記
   載のポンプ取水装置。
6. 【請求項６】 前記渦消失手段は、吸い込み管の取水口
   を形成する周壁に穿設された小孔であることを特徴とす
   る請求項１記載のポンプ取水装置。
7. 【請求項７】 前記渦消失手段は、吸い込み管の周側部
   に該吸い込み管の軸方向に沿って立設された側板である
   ことを特徴とする請求項１記載のポンプ取水装置。
8. 【請求項８】 前記渦の発生点が取水槽の液面であるこ
   とを特徴とする請求項２または３に記載のポンプ取水装
   置。
9. 【請求項９】 前記渦の発生点が取水槽の内壁であるこ
   とを特徴とする請求項２または４に記載のポンプ取水装
   置。