JP2003120579A - 立軸ポンプの吸込水槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】立軸ポンプの吸込水槽において、限界流速を向
上し、十分な小型化を図る。 【解決手段】河川等の水が流入される略長方形の吸込水
槽１と、吸込水槽１より高いヘッドに位置している吐出
水槽２と、吸込水槽１の下流側閉端部の近傍で下端のポ
ンプ吸込口３を下方底面に向けて開口し、その上方が略
水平横方向に曲折してその先端開口部のポンプ吐出口４
が吐出水槽２中に接続しているポンプ吸込管５とを備え
る立軸ポンプの吸込水槽において、ポンプ吸込管５の上
流側で吸込水槽１を幅方向に２等分する仕切壁７が設置
されており、またその下流側端部には仕切壁７の両側の
平均流速を６：４より大きく８：２より小さく偏らせる
よう、吸込水槽１の一方の側壁に向けて屈曲した屈曲部
６が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立軸ポンプ機場に
設けられる立軸ポンプの吸込水槽に係わり、特に下方へ
向けて開口したポンプ吸込管へ導水する立軸ポンプの吸
込水槽に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各地の大きな河川には、大雨増水
時における河川流域の冠水被害を防止する目的で、海や
バイパス水路などに緊急排水を行う排水ポンプ機場（以
下適宜、単に機場という）が建設されている。

【０００３】これは、増水側の河川の水を機場の吸込水
槽に導き、この吸込水槽中において吸込口が下方に開口
するように設置したポンプ吸込管へさらに導入した後、
立軸ポンプによって高いヘッド（揚程）に位置する吐出
水槽へ揚水することにより、適切な排水経路に排水しよ
うとするものである。

【０００４】ここで、元来、ポンプ吸込水槽及び吸込水
路の形状は、例えば機場やプラントの立地条件に大きく
左右され、水路の流れが理想的になるように形状を決定
できることはまれである。例えば、ポンプ吸込水槽に水
を導入する水路中に屈曲部がある場合や、ポンプ吸込水
槽に水を導入する水路が分割壁等により２つ以上に分割
されている場合等においては、水路の幅方向に偏った流
速分布を生じたまま（＝偏流）ポンプ吸込水槽に流入す
ることがある。このような場合、その偏流によりポンプ
吸込管付近において旋回流が発生し、これによって空気
吸込渦や水中渦が生じることがある。そして、これらの
渦の中心においては水圧が極端に低くなるため空洞が発
生し、この空洞が立軸ポンプに到達することで震動や騒
音などといった悪影響を及ぼす。

【０００５】ところで、近年では都市化による用地の確
保の困難化あるいは環境問題への配慮等により、機場の
省スペース化が強く望まれる傾向にある。そのために
は、吸込水槽を小さく必要があるが、この場合、吸込流
量を維持するため吸込流速を大きくする必要がある。そ
の一方で、上述した空気吸込渦や水中渦等は一般に流速
が大きくなるほど発生しやすくなるため、吸込流速の向
上にはある限界（＝限界流速）があり、これが吸込水槽
のコンパクト化、ひいては機場の省スペース化の妨げと
なっていた。

【０００６】そこで、これを解決するために、例えば特
開平２０００−１８１９９号公報に記載のように、吸込
水路におけるポンプの上流側天井部から水面付近にまで
下方に突出した天井側突出構造物を設ける構成が提唱さ
れている。これにより、天井側突出構造物より水路下流
側では水路幅方向の偏流の発生を低減でき、旋回流によ
る上記空気吸込渦や水中渦等の発生を抑制し、限界流速
を向上することができる。このときさらに、上流側水路
における幅方向流速分布の偏りが小さいほど、すなわち
水路を幅方向に２等分したときの両側の平均流速Ｖ１，
Ｖ２の比Ｖ１：Ｖ２＝５０：５０に近づくほど、ポンプ
の周囲において旋回流による空気吸込渦や水中渦等の発
生をさらに抑制できる結果、限界流速をさらに向上でき
ることが開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には以下のような課題が存在する。すなわち、上
記のように天井側突出構造物を設ける場合には、水流の
圧力抵抗に耐えうるだけの大きい強度のものをポンプ吸
込水槽の幅方向全体に設置しなければならない。また天
井側突出構造物は、立軸ポンプ機場の運転状況により大
きく変化するポンプ吸込水槽の水位に幅広く対応可能と
するため、水深方向に大きな構造とすることが必要とな
る。また設置コストの増大を招く可能性があった。

【０００８】本発明の目的は、天井側突出構造物を用い
ることなく限界流速を向上し、十分な小型化を図ること
ができる立軸ポンプの吸込水槽を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、立軸ポンプの吸込管内へ導水する
立軸ポンプの吸込水槽において、前記吸込管の上流側水
路を幅方向に２等分したときの平均流速比を、６：４よ
り大きく８：２より小さくなるように偏らせる偏流手段
を備えている。

【００１０】天井側突出構造物を設けないこととした場
合においても、天井側突出構造物を設ける場合と同様、
水路を幅方向に２等分したときの両側の平均流速の比を
例えば１０：０から９：１、８：２と小さくしていくほ
ど、ポンプの下部において旋回流による空気吸込渦や水
中渦等の発生を抑制でき、限界流速を向上できる傾向と
なる。そこで本発明においては、ポンプ吸込管の上流側
水路を幅方向に２等分したときの平均流速比を８：２よ
り小さくすることにより、ポンプ吸込管近傍における旋
回流による水中渦や空気吸込渦の発生を防止する。

【００１１】一方、このように天井側突出構造物を設け
ない場合、流速比がある程度５：５に近づいていると、
ポンプ吸込管の両側面を通過した水流の水面付近に剥離
渦が吸込管の左右交互に生じやすくなる。流速が限界流
速以上になると、これが水中渦や空気吸込渦に発達し、
内部の空洞がポンプ本体に到達して震動・騒音等の悪影
響を及ぼす。そこで本発明においては、ポンプ吸込管の
上流側水路を幅方向に２等分したときの平均流速比を
６：４より大きくすることにより、ポンプ吸込管の左右
両側に発生する剥離渦を吸込管のすぐ下流側で接触して
互いに打ち消し合わせ、これによって２つの剥離渦の発
達を抑制させる。この結果、空気吸込渦や水中渦の発生
を防止することができる。

【００１２】以上のようにして、天井側突出構造物を用
いることなく、旋回流による水中渦や空気吸込渦の発生
及び剥離渦による水中渦や空気吸込渦の発生を防止して
吸込水槽内の限界流速を向上できる。したがって天井側
突出構造物を設ける従来構造のように天井側突出構造物
を設けることなく、立軸ポンプの吸込水槽の十分な小型
化を図ることができる。

【００１３】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記偏流手段は、下流側端部に屈曲部を設けた仕切壁を
備えるものとする。

【００１４】これにより、上流側水路を幅方向に２等分
させることができ、かつそれらの平均流速比を確実に偏
らせることができる。

【００１５】（３）上記（１）において、好ましくは、
前記偏流手段は、上流側端部に屈曲部を備えた仕切壁を
備えるものとする。

【００１６】（４）上記（１）において、また好ましく
は、前記偏流手段は、多数の開口部を備え、幅方向一方
側と他方側とで開口比の異なる抵抗板を備えるものとす
る。

【００１７】これにより、形態や抵抗係数が既知である
抵抗板を組み合わせて用いることで、流れ解析などの検
討を必要とせずに、上流側水路を幅方向に２等分したと
きの平均流速比を簡便に設定することができる。

【００１８】（５）上記（４）において、さらに好まし
くは、前記偏流手段は、前記上流側水路を前記幅方向一
方側と他方側とに仕切る仕切壁をさらに備えたものとす
る。

【００１９】これにより、各抵抗板に対応して上流側水
路を明確に２等分させることができ、その結果、一方側
と他方側の平均流速比を安定化させることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。以下に、本発明の第１の実施の
形態による立軸ポンプの吸込水槽を図１〜図９により説
明する。

【００２１】図１（ａ）は、本実施の形態による立軸ポ
ンプの吸込水槽の水流方向縦断面図であり、図１（ｂ）
は、図１（ａ）中I−I面から見た矢視平面図である。こ
れら図１（ａ）及び図１（ｂ）において、図示しない導
水経路から河川等の水が流入される略長方形の吸込水槽
１と、吸込水槽１より高いヘッドに位置している吐出水
槽２と、吸込水槽１の下流側閉端部（図中右端部）近傍
で下端のポンプ吸込口３を下方底面に向けて開口し、そ
の上方が略水平横方向に曲折してその先端開口部のポン
プ吐出口４が吐出水槽中に接続しているポンプ吸込管５
と、ポンプ吸込管５の上流側で吸込水槽１の側壁と略平
行に配置され、その下流側端部に屈曲部６を備えた仕切
壁７と、ポンプ吸込口３下方の吸込水槽１の底面に設置
した旋回流防止板７と、ポンプ吸込口３内部に配置され
複数枚の羽根９ａを備えたポンプ羽根車９と、ポンプ吸
込管５を貫通して設けられポンプ羽根車９を先端に固定
した羽根車シャフト１０と、ポンプ吸込管５の曲折部の
上方に位置し、クラッチ１１を介して羽根車シャフト１
０に接続するポンプ原動機１２ａを備えた駆動部１２と
が設けられている。

【００２２】ポンプ吸込口３は吸込水槽１を満たす水中
に位置して吸込水槽１からポンプ吸込管５内に導水する
ものであり、また曲線的に広がるベルマウス形状に形成
されている。ポンプ原動機１２ａは例えばガスタービン
等の原動機であり、またその出力軸は駆動力の接続・切
り離しを行う例えば円板型のクラッチ１１を介して羽根
車シャフト１０に接続している。ポンプ吐出口４は吐出
水槽２を満たす水中に浸漬するよう吐出水槽２に接続し
ている。また、仕切壁７はポンプ吸込管５の上流側で吸
込水槽１を幅方向に２等分する配置で設置されており、
またその下流側端部には仕切壁７の両側の平均流速Ｖｓ
_１，Ｖｓ_２を後述する比率に設定するよう、吸込水槽１
の一方の側壁（図１（ｂ）中下側の側壁）に向けて屈曲
した屈曲部６が形成されている。

【００２３】なお、以上において、仕切壁７が特許請求
の範囲１又は２項記載の吸込管５の上流側水路を幅方向
に２等分したときの平均流速比を、６：４より大きく
８：２より小さくなるように偏らせる偏流手段を構成し
ている。

【００２４】次に、本実施の形態の作用を説明する。ま
ず、本発明の背景原理を、図２〜図９を用いて説明す
る。以下、これら図２〜図９までにおいて、図１と同符
号のものは同一部分を示す。

【００２５】図２は一般的な立軸ポンプの吸込水槽の構
造を表す縦断面図である。図２において、吸込水槽２２
は略長方形の形状で図中左方向に伸びて設置している。
先の図１（ａ）と同様、ポンプ吸込口３は吸込水槽２２
を満たす水中に位置して吸込水槽２２からポンプ吸込管
５内に導水できるようになっている。

【００２６】上記構成において、ポンプ羽根車９が回転
駆動され揚水開始されると、図２の要部拡大図である図
３（ａ）及び図３（ａ）中III−III断面による水平断面
図である図３（ｂ）に示すように、ポンプ吸込口３周囲
の水がポンプ羽根車９の回転と連動して流速Ｖｂでポン
プ吸込管６の中へ吸い込まれるとともに、吸込水槽２２
中の水が図中左側からポンプ吸込管５に向かって流速Ｖ
ｓで流れる。

【００２７】ここで流速Ｖｓは、ポンプ吸込管５の上流
側の水路全体で見た平均流速であると考え、そのうち上
流側水路を幅方向に２分割して見た場合にそれぞれ上流
側水路の両側壁に沿って流れる流速をＶｓ_１，Ｖｓ_２と
する。そしてこれら流速Ｖｓ _１，Ｖｓ_２に大きな差があ
る場合、すなわち幅方向の流速分布の偏りが大きい場合
には、全体的に流速Ｖｓが大きくなるに従いポンプ吸込
口３付近に旋回流１３が生じる。そしてこの旋回流１３
がさらに強くなるに従って吸込水槽２２の底面から又は
水面Ｗから渦が発生し、それぞれの渦の中心の圧力が極
度に低くなることで空洞化し、その結果、同図３中に示
すような水中渦１４や空気吸込渦１５に発達する。そし
てこの水中渦１４及び空気吸込渦１５は、流速Ｖｓが十
分に大きい間は渦の状態が維持されてポンプ吸込管５に
震動・騒音を与え続ける。

【００２８】また逆に、流速Ｖｓ_１，Ｖｓ_２に差がない
場合、すなわち幅方向の流速分布の偏りが小さい場合で
全体的に流速Ｖｓがある一定の大きさを越えた時点で
は、図２の要部拡大図である図４（ａ）及び図４（ａ）
中IV−IV断面による水平断面図である図４（ｂ）に示す
ように、ポンプ吸込管５下流側の左右両側面の水面Ｗ付
近にそれぞれ剥離渦１６が生じる。これら２つの剥離渦
１６は時間の経過とともにどちらか一方の剥離渦１６が
下流側に流されながら次第に発達して大きくなってい
く。そしてついには内部が空洞化し、ポンプ吸込口３に
まで続く空気吸込渦１５又は水中渦１４に発達してポン
プ吸込管５に大きな震動・騒音を与える。ここで吸込水
槽２２が天井部の無い開水路である場合は剥離渦１６が
空気吸込渦１５に、吸込水槽２２が天井部を備えた閉水
路である場合は水中渦１４に発達する。このような渦の
発生から拡散消滅までの行程は、左右２つの剥離渦１６
が交互に、またそれぞれ比較的長い時間をかけて行うも
のであり、各行程の最中では左右２つの渦剥離１６はお
互いに何ら干渉し合うことなくスムーズに進行する。

【００２９】以上のように発生する水中渦１４や空気吸
込渦１５によって、ポンプ吸込管５やその内部で回転す
るポンプ羽根車９に大きな振動や騒音を与えるのを防ぐ
ため、従来ではＶｂ，Ｖｓの限界である流速限界が低く
制限されていた。その結果、同一流量を確保するために
は、吸込水槽２２の幅方向寸法を大きく取らざるを得な
くなるため、吸込水槽２２自体の省スペース化が妨げら
れることになる。

【００３０】これを解決するためには、ポンプ吸込口３
周囲に渦の発生を防ぐための何かしらの構成を設けるこ
とが考えられる。図５は上記旋回流１３による水中渦１
４及び空気吸込渦１５の発生をそれぞれ防止するために
旋回流防止板８を設けた場合の水流方向縦断面図であ
る。

【００３１】このように旋回流防止板８を設置すること
によって、図３に示すような吸込水槽２２の底面におけ
る旋回流１３の動きが抑制され、水中渦１４及び空気吸
込渦１５の発生を防ぐ効果が向上するものの、図４に示
すようなポンプ吸込管５下流側における水面付近の剥離
渦１６の発達を防ぐには何ら効果が得られない。

【００３２】剥離渦１６を発達させないために、ポンプ
吸込管５の上流側水路において幅方向の流速分布を大き
く偏らせることが考えられるが、過度に偏らせた場合に
は、ある一定の流速を超えると旋回流防止板８を備えて
いても局所的な乱流をきっかけとしてやはり強い水中渦
１４が発生してしまう。そのため幅方向の流速分布の偏
りを過度に大きくした場合にはＶｓの限界流速Ｖｓ_Ｌを
高く設定することができなくなる。

【００３３】そこで本願発明者等が実験に基づいて検討
を行ったところ、ポンプ吸込管５の上流側水路を幅方向
に２等分させてそれらの平均流速比を６：４より大きく
８：２より小さくなるように偏らせることで、左右２つ
の剥離渦１６の発達を抑制しつつ限界流速Ｖｓ_Ｌを高く
設定できることを知見した。

【００３４】以下、この知見による剥離渦の発達防止作
用について図６〜図９により説明する。図６は、旋回流
防止板８を備えた立軸ポンプの吸込水槽２２において、
幅方向の平均流速比Ｖｓ_１：Ｖｓ_２の変化と限界流速Ｖ
ｓ_Ｌとの関係を示す図であり、図７、図８、図９はそれ
ぞれ幅方向の平均流速比Ｖｓ_１：Ｖｓ_２を５：５、７：
３、９：１とした場合のそれぞれの剥離渦１６又は旋回
流１３が発生する様子を上から見た平面図である。

【００３５】まず始めに幅方向の平均流速比Ｖｓ_１：Ｖ
ｓ_２を５：５として偏りを無くした場合には、図７に示
すようにポンプ吸込管５の左右両側面の下流側にそれぞ
れ剥離渦１６ａ，１６ｂが発生し、そしてそれらが互い
に干渉することのない離れた位置に発生するため、時間
が経過するに従い交互に発達しやすくなっている。その
ため比較的低い流速Ｖｓでも空気吸込渦１５や水中渦１
４に発達しやすく、その結果、図６に示すように限界流
速Ｖｓ_Ｌが低く設定されることになる。

【００３６】次に、徐々に幅方向の平均流速比Ｖｓ_１：
Ｖｓ_２を偏らせた場合、図８に示すように、平均流速の
高い側（図中流速Ｖｓ_１側）の剥離渦１６ａが発生直後
からポンプ吸込管５の下流側に大きく回り込むようにな
り、ついには平均流速の低い側（図中Ｖｓ_２側）の剥離
渦１６ｂに接触する状態となる。これにより２つの剥離
渦１６ａ，１６ｂはお互いに干渉し合い、各渦の旋回方
向が逆方向であるために、互いに旋回力を打ち消し合っ
てどちらも強くて定常的な渦に発達しにくくなる。すな
わち２つの剥離渦１６ａ，１６ｂは共に発達が抑制され
て空気吸込渦１５や水中渦１４に発達しにくくなり、そ
の結果、図６に示すように限界流速Ｖｓ _Ｌは比較的高く
設定される。

【００３７】特に平均流速比Ｖｓ_１：Ｖｓ_２を６：４よ
り大きく、８：２より小さくなるように偏らせた場合に
は、２つの剥離渦１６ａ，１６ｂの干渉が顕著となって
高い発達抑制効果が得られるため、限界流速Ｖｓ_Ｌは大
幅に高く設定される。

【００３８】そしてさらに幅方向の平均流速比Ｖｓ_１：
Ｖｓ_２を９：１まで偏らせた場合には、図９に示すよう
に、平均流速の高い側の剥離渦１６ａが平均流速の低い
側の剥離渦１６ｂを打ち流し、結果的にポンプ吸込管５
の周囲に旋回流１３を発生させる状態となる。この場
合、ポンプ吸込口３の下方に旋回流防止板８を設置して
いても、ある一定の流速を超えると局所的に乱流が発生
し、それをきっかけに水中渦１４が発生しやすくなる。
従って図６に示すように限界流速Ｖｓ_Ｌが低く設定され
ることになる。

【００３９】以上により、本願本発明者等は、ポンプ吸
込管５の上流側水路を幅方向に２等分したそれぞれの平
均流速比Ｖｓ_１：Ｖｓ_２を、６：４より大きく８：２よ
り小さくなるよう偏らせることにより、良好な剥離渦１
６の発達抑制効果が得られることを知見した。この知見
に基づき、図１に示す本発明の第１の実施の形態におい
ては、上流側水路に設置した仕切壁７を偏流手段とし
て、平均流速比Ｖｓ_１：Ｖｓ_２を特に最適な７：３に偏
らせるよう構成することで剥離渦１６の発達を抑制す
る。

【００４０】すなわち図１において、図示しない導水経
路から河川等の水が吸込水槽１に平均流速Ｖｓで流入
し、その後に吸込水槽１内で仕切壁７により幅方向に２
等分される。そして両側の流れが仕切壁７の下流側端部
に設けた屈曲部６を通過することにより、それぞれの平
均流速の比Ｖｓ_１：Ｖｓ_２を７：３となるよう偏流さ
れ、その後に下流側のポンプ吸込管５に流される。この
ように適切な平均流速比で偏流させた水流をポンプ吸込
管５へ流すことにより、上記の知見に基づいた吸込管５
下流側の剥離渦１６の発達抑制効果が良好に得ることが
でき、水中渦１４や空気吸込渦１５の発生を防ぐことが
できる。したがって本発明の第１の実施の形態による立
軸ポンプの吸込水槽１によれば、限界流速Ｖｓ_Ｌを高く
設定することができ、吸込水槽１を十分に小型化するよ
う設計できる。

【００４１】なお、幅方向両側の平均流速比Ｖｓ_１：Ｖ
ｓ_２の偏りは、仕切壁７の屈曲部６における水平断面形
状の違いにより両側の流れの抵抗が異なることによって
生じる。したがって、屈曲部６の形状は、図１（ｂ）に
示すように単純に一方へ曲げられる形状に限られず、そ
れ以外にも幅方向両側のそれぞれの流れに対して異なる
抵抗を与えるのであればどのような形状としてもよい。
また、それら屈曲部６等による流れの抵抗は、基本的に
その流れの流速と線形関係にあるため、上流側の流速Ｖ
ｓが変化しても幅方向両側の平均流速比Ｖｓ_１：Ｖｓ_２
の偏りはほとんど変化しない。

【００４２】なお、幅方向両側の平均流速比Ｖｓ_１：Ｖ
ｓ_２を所望に偏らせるための屈曲部６の大きさや角度の
設定は、個々のポンプ吸込水槽１の形状や上流側の導水
路の構成などの他の要因が複雑に影響し合って多様に相
違するものであるが、近年一般的な設計に使用されるよ
うになった汎用流れ解析を利用すれば、数回の計算を実
施することによって最適な形状を見出すことができる。
またこのとき実験によっても最適な形状を見出すことが
できるのは勿論である。

【００４３】また、仕切壁７に屈曲部６を設ける位置は
本実施の形態のように下流側端部に限られず、それ以外
にも仕切壁７の上流側端部又は両端の間の途中位置に設
けてもほぼ同様の効果を得ることができる。

【００４４】なお、上記本実施の形態の仕切壁７の適用
については、吸込水槽１やその上流側の水路が図１に示
すような開水路に設置する場合に限られるものではな
く、天井部を備えた閉水路であっても設置することは可
能であり、その場合には仕切壁７は天井部を支持する強
度部材としても機能する。

【００４５】次に本発明の第２の実施の形態による吸込
水槽を図１０により説明する。本実施の形態は、前述し
た本発明の第１の実施の形態における屈曲部付きの仕切
壁に代えて、吸込水槽の幅方向に２枚の抵抗板を並設し
たものである。

【００４６】図１０（ａ）は本実施の形態による立軸ポ
ンプの吸込水槽を上から見た水流方向平面図であり、図
１０（ｂ）は図１０（ａ）中の矢視Xから見た縦断面図
である。これら図１０（ａ）及び図１０（ｂ）におい
て、図１（ａ）及び図１（ｂ）と同符号のものは同一部
分を示し、適宜説明を省略する。

【００４７】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）において、
吸込水槽２０のポンプ吸込管５上流側には、２枚の抵抗
板２５ａ，２５ｂが幅方向に並んで吸込水槽２０全体を
塞ぐように設置されており、一方側の抵抗板２５ａには
比較的大径の丸孔で構成する開口部２６ａが、他方側の
抵抗板２５ｂには比較的小径の丸孔で構成する開口部２
６ｂが、それぞれ均等な配置で多数設けられている。そ
してそれぞれの全板面積に対する開口部２６ａ，２６ｂ
の占める割合、すなわち各抵抗板２５ａ，２５ｂの開口
比については、抵抗板２５ａの方が抵抗板２５ｂよりも
大きくなっている。

【００４８】なお、以上において、抵抗板２５ａ，２５
ｂが特許請求の範囲１又は３項記載の吸込管５の上流側
水路を幅方向に２等分したときの平均流速比を、６：４
より大きく８：２より小さくなるように偏らせる偏流手
段を構成している。

【００４９】以上の構成において、各抵抗板２５ａ，２
５ｂの開口比が水流の通過を妨げる抵抗係数に逆比例す
ることが分かっており、すなわち開口比の大きい抵抗板
２５ａを通過する流量の方が相対的に多くなり、開口比
の低い抵抗板２５ｂを通過する流量の方が少なくなる。
この結果、図１０（ａ）に示すように抵抗板２５ａ側下
流の平均流速Ｖｓ_１は、抵抗板２５ｂ側下流の平均流速
Ｖｓ_２より大きくなる。

【００５０】以上、本実施の形態によれば、２枚の抵抗
板２５ａ，２５ｂのそれぞれの開口比を調整して幅方向
の平均流速比Ｖｓ_１：Ｖｓ_２を６：４より小さく８：２
より大きく偏らせることにより、上記第１の実施の形態
と同様にして、水中渦１４及び空気吸込渦１５の発生が
防止され、限界流速Ｖｓ_Ｌを高く設定することができ
る。特に本実施の形態は、比較的小さな立軸ポンプを用
いる吸込水槽の場合に有効であり、簡易な構成で各渦の
発生を防止することができる。

【００５１】また本実施の形態によれば、既研究結果な
どから抵抗係数が既知の抵抗板を利用することで、流れ
解析などの検討を必要とすることなく所望の幅方向の平
均流速比の偏りを設定し、簡便に吸込水槽を最適に設計
することができる。

【００５２】なお、本実施の形態において各抵抗板２５
ａ，２５ｂは多数の丸孔形状の開口部２６ａ，２６ｂを
設けた多孔板の形態で構成されているが、本発明はこれ
に限られず、例えば網状フェンスの形態であったり、又
は複数のスリットを設けた形態としてもよく、また吸込
水槽２０全体を塞がずとも一部だけ塞ぐような構成とし
てもよい。どのような形態・構成であっても各抵抗板２
５ａ，２５ｂの開口比（又は抵抗係数）及びそれらどう
しの比を適切に調整することにより同様の効果を得るこ
とができる。

【００５３】また、上記本実施の形態においては、その
変形例として図１１に示すように、ポンプ吸込管５の上
流側水路を、幅方向一方側と他方側に仕切るような仕切
壁７Ａを２枚の抵抗板２５Ａａ，２５Ａｂの間にさらに
設ける構成としてもよい。以下、このような変形例を図
１１（ａ）及び図１１（ｂ）により説明する。

【００５４】図１１（ａ）は、この変形例による立軸ポ
ンプの吸込水槽を上から見た水流方向平面図であり、図
１１（ｂ）は図１１（ａ）中の矢視XIから見た縦断面図
である。これら図１１（ａ）及び図１１（ｂ）におい
て、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）と同符号のものは同
一部分を示し、適宜説明を省略する。

【００５５】図１１（ａ）及び図１１（ｂ）において、
吸込水槽２１の側壁と平行な仕切壁７Ａが、その下流側
端部を２枚の抵抗板２５Ａａ，２５Ａｂの間に挟まれる
配置で設置されており、この仕切壁７Ａは抵抗板２５Ａ
ａ，２５Ａｂの上流側の水路を幅方向に２等分するよう
になっている。

【００５６】この変形例によれば、以下のような効果が
ある。すなわち、前述したように、２枚の抵抗板２５Ａ
ａ，２５Ａｂを通過する流量の割合を調整して幅方向に
所望の平均流速比に偏らせる上で、上流側水路を各抵抗
板２５Ａａ，２５Ａｂに明確に対応させるよう２等分す
ることができ、その結果、一方側と他方側の平均流速比
を安定化させることができる。特に本変形例は、比較的
大きな立軸ポンプを用いる吸込水槽の場合に有効であ
り、また強い水流に対しても仕切壁７Ａが２枚の抵抗板
２５Ａａ，２５Ａｂを堅固に支持する強度部材として機
能する。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、ポンプ吸込管の上流側
水路を幅方向に２等分したときの平均流速比を８：２よ
り小さくすることにより、旋回流による水中渦や空気吸
込渦の発生を防止し、また平均流速比を６：４より大き
くすることにより、２つの剥離渦を吸込管のすぐ下流側
で互いに打ち消し合わせて発達を抑制し、空気吸込渦や
水中渦の発生を防止することができる。

【００５８】これにより、吸込水槽内の限界流速を向上
させることができ、立軸ポンプの吸込水槽の十分な小型
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の立軸ポンプの吸込水槽の第１の実施の
形態の水流方向縦断面図、及び図１（ａ）中I−I面から
見た矢視平面図である。

【図２】一般的な立軸ポンプの吸込水槽の水流方向縦断
面図である。

【図３】図２の要部である吸込水槽を拡大した水流方向
縦断面図、及び図３（ａ）中III−III面から見た矢視平
面図である。

【図４】図２の要部である吸込水槽を拡大した水流方向
縦断面図、及び図４（ａ）中IV−IV面から見た矢視平面
図である。

【図５】底面に旋回流防止板を設けた吸込水槽の水流方
向縦断面図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態の立軸ポンプの吸込
水槽において、幅方向の平均流速比の変化と限界流速と
の関係を示す図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態の立軸ポンプの吸込
水槽において、幅方向の平均流速比を５：５とした場合
の剥離渦が発生する様子を説明する平面図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態の立軸ポンプの吸込
水槽において、幅方向の平均流速比を７：３とした場合
の２つの剥離渦が接触・干渉する様子を説明する平面図
である。

【図９】本発明の第１の実施の形態の立軸ポンプの吸込
水槽において、幅方向の平均流速比を９：１とした場合
の旋回流が発生する様子を説明する平面図である。

【図１０】本発明の立軸ポンプの吸込水槽の第２の実施
の形態の水流方向平面図、及び図１０（ａ）中の矢視X
から見た縦断面図である。

【図１１】本発明の立軸ポンプの吸込水槽の第２の実施
の形態の変形例の水流方向平面図、及び図１１（ａ）中
の矢視XIから見た縦断面図である。

【符号の説明】

１，２０，２１ 吸込水槽 ５ ポンプ吸込管 ６ 屈曲部（偏流手段） ７，７Ａ 仕切壁（偏流手段） ２５ａ，２５ｂ 抵抗板（偏流手段） ２５Ａａ，２５Ａｂ 抵抗板（偏流手段） ２６ａ，２６ｂ 開口部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】立軸ポンプの吸込管内へ導水する立軸ポン
   プの吸込水槽において、 前記吸込管の上流側水路を幅方向に２等分したときの平
   均流速比を、６：４より大きく８：２より小さくなるよ
   うに偏らせる偏流手段を備えていることを特徴とする立
   軸ポンプの吸込水槽。
2. 【請求項２】請求項１記載の立軸ポンプの吸込水槽にお
   いて、前記偏流手段は、下流側端部に屈曲部を備えた仕
   切壁を設けたことを特徴とする立軸ポンプの吸込水槽。
3. 【請求項３】請求項１記載の立軸ポンプの吸込水槽にお
   いて、前記偏流手段は、上流側端部に屈曲部を備えた仕
   切壁を設けたことを特徴とする立軸ポンプの吸込水槽。
4. 【請求項４】請求項１記載の立軸ポンプの吸込水槽にお
   いて、前記偏流手段は、多数の開口部を備え、幅方向一
   方側と他方側とで開口比の異なる抵抗板を備えることを
   特徴とする立軸ポンプの吸込水槽。
5. 【請求項５】請求項４記載の立軸ポンプの吸込水槽にお
   いて、前記偏流手段は、前記上流側水路を前記幅方向一
   方側と他方側とに仕切る仕切壁をさらに備えたことを特
   徴とする立軸ポンプの吸込水槽。