JP2017025807A - 渦流抑制装置、ポンプシステムおよびポンプ設備 - Google Patents

Abstract

【課題】立軸ポンプまたは横軸ポンプにおいて、様々な条件下において渦流を抑制する。
【解決手段】立軸ポンプまたは横軸ポンプの周囲において渦流の発生を抑制するための渦流抑制装置は、立軸ポンプまたは横軸ポンプが設置される吸込水槽の底面に配置される第１の渦流抑制部と、立軸ポンプまたは横軸ポンプの吸込口の周囲に配置される第２の渦流抑制部と、吸込水槽の水面よりも上方から垂下する第３の渦流抑制部と、のうちの少なくとも２つを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、立軸ポンプまたは横軸ポンプの周囲において渦流の発生を抑制する技術に関する。

排水機場などで設置される立軸ポンプまたは横軸ポンプでは、吸込水槽の壁面側から吸込ベルマウスの吸込口に向かう水中渦や、水面から吸込ベルマウスの吸込口に向かう空気吸込渦が発生し、ポンプの性能を低下させたり、振動の要因となったりすることが知られている。このような渦流を防止するために、各種の渦流防止技術が開発されている（例えば、下記の特許文献１，２）。

特開２００３−１２０５７９号公報 実開昭６３−６００９９号公報

しかしながら、上述の技術は、ポンプの稼働状況および周辺環境についての一定条件下（定常状態）では、渦流の発生を抑制することができるものの、様々な状況で渦流抑制効果を発揮できるものではない。例えば、ポンプの起動時等における流量の変化や、豪雨による水位の急激な上昇が生じると、渦流抑制効果が発揮されない場合がある。このようなことから、ポンプの稼働状況および周辺環境が変化する条件下でも渦流の発生を好適に抑制できることが望ましい。

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、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

本発明の第１の形態によれば、立軸ポンプまたは横軸ポンプの周囲において渦流の発生を抑制するための渦流抑制装置が提供される。この渦流防止装置は、立軸ポンプまたは横軸ポンプが設置される吸込水槽の底面に配置される第１の渦流抑制部と、立軸ポンプまたは横軸ポンプの吸込口の周囲に配置される第２の渦流抑制部と、吸込水槽の水面よりも上方から垂下する第３の渦流抑制部と、のうちの少なくとも２つを備えている。

かかる渦流抑制装置によれば、複数の種類の渦流抑制部を設けることによって、渦流抑制装置がその渦流抑制効果を発揮できる条件が広くなる。すなわち、第１ないし第３の渦流抑制部のうちの１つの渦流抑制部が渦流抑制効果を発揮できなくても、他の渦流抑制部が渦流抑制効果を発揮することができる。したがって、様々な条件下において渦流を好適に抑制することができる。

本発明の第２の形態によれば、ポンプシステムが提供される。このポンプシステムは、第１形態の渦流抑制装置と、立軸ポンプまたは横軸ポンプと、を備える。かかるポンプシステムによれば、第１の形態と同様の効果を奏する。

本発明の第３の形態によれば、ポンプ設備が提供される。このポンプ設備は、第２の形態のポンプシステムと、吸込水槽と、を備える。かかるポンプ設備によれば、第２の形態
と同様の効果を奏する。

本発明の一実施例としてのポンプ設備の概略構成を示す図である。 第１の渦流抑制部の概略構成を示す平面図である。 第２の渦流抑制部の概略構成を示す平面図である。 第２の渦流抑制部の他の形態を示す斜視図である。 第２の渦流抑制部の他の形態を示す斜視図である。 第２の渦流抑制部の他の形態を示す部分断面図である。 第２の渦流抑制部の他の形態を示す部分断面図である。 第１の渦流抑制部の他の形態を示す正面図である。 第１の渦流抑制部の他の形態を示す平面図である。 第１の渦流抑制部の他の形態を示す部分断面図である。 第１の渦流抑制部の他の形態を示す平面図である。 第１の渦流抑制部の他の形態を示す正面図である。 第１の渦流抑制部の他の形態を示す平面図である。 第１の渦流抑制部の他の形態を示す正面図である。 第１の渦流抑制部の他の形態を示す平面図である。 第３の渦流抑制部の他の形態を示す正面図である。 第３の渦流抑制部の概略構成を示す平面図である。

Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の一実施例としてのポンプ設備２０の概略構成を示している。ポンプ設備２０は、ポンプシステム２５と吸込水槽９０とを備えている。ポンプシステム２５は、立軸ポンプ３０と原動機３９と渦流抑制装置４０とを備えている。立軸ポンプ３０は、吊下管３１と、ポンプボウル３２と、吸込ベルマウス（吸込口）３３と、シャフト３４と、外軸受３５と、水中軸受３６と、インペラ３７とを備えている。鉛直方向に延在するシャフト３４は、外軸受３５と水中軸受３６とによって支承されている。このシャフト３４の下端には、ポンプボウル３２の内部においてインペラ３７が設けられている。シャフト３４の上端には、原動機台３９ａに据え付けられた原動機３９が連結されている。

ポンプ据付床９１には、ポンプ据付床９１を貫通するポンプ据付孔９２が形成されており、その下方には、吸込水槽９０が配置されている。立軸ポンプ３０は、吊下管３１がポンプ据付孔９２から吸込水槽９０内に吊り下げられるように、ポンプ据付床９１上に据え付けられている。かかるポンプ設備２０では、原動機３９によって提供される駆動力によってシャフト３４が回転すると、同時にインペラ３７も回転し、吸込ベルマウス３３から上方に水が汲み上げられる。図１において、矢印は、水流の方向を示している。

渦流抑制装置４０は、第１の渦流抑制部５０と第２の渦流抑制部６０とを備えている。第１の渦流抑制部５０は、渦流防止板５１を備えている。渦流防止板５１は、略Ｌ字形状を有している。この渦流防止板５１は、吸込水槽９０の底面９４に配置される。より具体的には、渦流防止板５１は、略Ｌ字形状の立ち上がり部分が吸込水槽９０の後壁（水流の下流側の壁面）９３に接触するように底面９４に設置されている。渦流防止板５１は、水路の幅方向において水路を二分するように立軸ポンプ３０に向かって延在している。渦流防止板５１には、吸込水槽９０の後壁９３に近接する部分に開口５２が形成されている。

図２は、第１の渦流抑制部５０の概略構成を示す平面図である。吸込水槽９０に流入した水がその幅方向に、図２に矢印で示すような速度分布で立軸ポンプ３０に近寄ってきた場合、その流れの一部は、立軸ポンプ３０と後壁９３との間に回り込み、開口５２を通っ
て流れる。流れの残りの部分は、渦流防止板５１に堰き止められる。このため、立軸ポンプ３０と後壁９３との間の速度分布は、速度分布５８のようになる。したがって、後壁９３から吸込ベルマウス３３に向かう水中渦５９は、その連続性が速度分布５８のアンバランスによって妨げられて弱められる。

このように、吸込水槽９０において、吸込水槽９０の後壁９３に配置されて立軸ポンプ３０に向かって延在する渦流防止板５１に開口５２が形成されていることによって、水中渦を好適に抑制できる。なお、渦流防止板５１に加えて、水流の幅方向に延在し、吸込ベルマウス３３の直下において渦流防止板５１と交差するように、他の渦流防止板が設けられてもよい。

第２の渦流抑制部６０は、副流路形成体６１を備えている。副流路形成体６１は、中空円板状を有している。副流路形成体６１は、吸込ベルマウス３３の周囲に配置されている。より具体的には、副流路形成体６１は、吸込ベルマウス３３の外周面に周方向に沿って所定ピッチで配置されたリブ６２を介して、当該外周面に取り付けられている。副流路形成体６１は、略水平に配置されている。

副流路形成体６１は、吸込ベルマウス３３の吸込口の上方を覆う位置、すなわち、副流路形成体６１の内側の中空部６１ａ内に吸込ベルマウス３３の胴部が位置し（図３参照）、吸込口がなす平面と副流路形成体６１の下面との間に隙間が生じる位置に、流路の最低水位以下に位置するように配置されている。これによって、吸込ベルマウス３３と副流路形成体６１との間に副流路６３が形成される。副流路形成体６１は、副流路形成体６１の周方向の外延よりも径方向に外側に突出した部分だけであってもよい。リブ６２は、空気吸込渦の原因となる水面付近から吸込ベルマウス３３へ向かう流れを周方向に分散する効果を有している。

かかる第２の渦流抑制部６０によれば、水面側から吸込ベルマウス３３へ向かう流れが、副流路６３を通らない主流Ｆ１と、副流路６３を通る副流Ｆ２と、に分流される。これによって、局部的な下向きの強い流れが生じないことから、空気吸込渦の発生が抑制される。このように、吸込ベルマウス３３の外周に、吸込ベルマウス３３の外周面との間に隙間を空けて副流路６３を形成する副流路形成体６１を略同心状に配置することによって、渦流を好適に抑制できる。

副流路形成体６１の形状は、上述の例に限らず、任意の形状を有していてもよい。副流路形成体６１は、例えば、上面視で、矩形状、多角形状、または、楕円形状を有していても良い。あるいは、副流路形成体６１は、中空部を有し、上流側が円形で下流側が矩形の形状を有していてもよい。また、副流路形成体６１は、放射状のスリットが形成されることによって、複数の分割片に分割されていてもよい。この場合、分割片は、空気吸込渦が発生しやすいポンプ下流側等の任意の位置のみに設けられてもよい。

上述したポンプ設備２０の渦流抑制装置４０は、種類の異なる第１の渦流抑制部５０と第２の渦流抑制部６０とを備えているので、渦流抑制装置４０がその渦流抑制効果を発揮できる条件が広くなる。すなわち、第１の渦流抑制部５０および第２の渦流抑制部６０のうちの一方が渦流抑制効果を発揮できなくても、他方が渦流抑制効果を発揮することができる。したがって、様々な条件下において渦流を好適に抑制することができる。

Ｂ．第２実施例：
上述した第２の渦流抑制部６０に代えて、吸込ベルマウス３３の周囲に配置される種々の構成を採用することができる。以下の説明において、第１実施例で説明した構成要素と同一の構成要素には、図１に示した構成要素に付した符号と同一の符号を付して、その説
明を省略する。図４は、代替形態としての第２の渦流抑制部１６０の概略構成を示す斜視図である。第２の渦流抑制部１６０は、円錐状コーン１６１と板状部材１６２とを備えている。円錐状コーン１６１は、その円錐底面が吸込み側前方軸方向に突設するように配置される。この板状部材１６２は、吸込ベルマウス３３と円錐状コーン１６１との間に流れに沿って均等に配置され、円錐状コーン１６１を保持する。板状部材１６２は、円錐状コーン１６１の頂部においてクロス状（十字状）になるように円錐状コーン１６１の円錐頂部よりも突設するように形成される。かかる形状によれば、円錐状コーン１６１の頂部において渦が発生することを抑制できる。

図５は、他の代替形態としての第２の渦流抑制部２６０の概略構成を示す斜視図である。第２の渦流抑制部２６０は、上述した円錐状コーン１６１および板状部材１６２に加えて、円環１６３を備えている。円環１６３は、リング状に形成された円柱状棒材を複数備えている。この円環１６３は、吸込ベルマウス３３と円錐状コーン１６１との間に形成される流路において、吸込ベルマウス３３の円錐状コーン１６１側の端部と、円錐状コーン１６１の吸込ベルマウス３３と反対側の端部と、の間に配置されている。かかる構成によれば、板状部材１６２によって、後壁９３から吸込ベルマウス３３に向かう水中渦の流れを分散させることができ、その結果、大きな渦の発生を抑制することができる。円環１６３に代えて、吸込ベルマウス３３の円錐状コーン１６１側の外縁と、円錐状コーン１６１の吸込ベルマウス３３と反対側の外縁とを結ぶ棒状部材が、周方向に沿って複数向けられていてもよい。

円錐状コーン１６１の円錐形状の側面には、複数の貫通穴が形成されていてもよい。この場合、吸込ベルマウス３３と円錐状コーン１６１との間に形成される流路では、貫通穴が無い場合に比べて流量が減少し流速が低下する。このため、円錐状コーン１６１を取付けることによって流速が大きくなるような場合には、当該貫通穴によって流速を低減し、流速が速くなることに伴う水中渦の発生を抑制することができる。

図６は、他の代替形態としての第２の渦流抑制部３６０の概略構成を示す部分断面図である。第２の渦流抑制部３６０は、円筒状カバー３６１を備えている。円筒状カバー３６１は、吸込ベルマウス３３およびポンプボウル３２の外周部を包囲している。円筒状カバー３６１の外周面によって形成される接水面３６２は、凹凸部を有しておらず、シャフト３４の軸線ＡＬの方向に沿って滑らかな形状に形成されている。

また、円筒状カバー３６１の下端部分３６１Ａは、円筒状カバー３６１の内側に向けて丸味を有するように屈曲されており、その屈曲部分の遊端を吸込ベルマウス３３の先端部にインロー連結することにより、円筒状カバー３６１の遊端開口と吸込ベルマウス３３の先端開口部とが、滑らかな曲面で接続されている。なお、円筒状カバー３６１の遊端開口と吸込ベルマウス３３の先端開口部との接続構成としては、図２に仮想線で示すように、円筒状カバー３６１の下端部分３６１Ａを吸込ベルマウス３３の先端内面の一部に密着重合させた構成であってもよい。

このように、吸込ベルマウス３３およびポンプボウル３２を、シャフト３４の軸線ＡＬの方向に沿って滑らかな形状の接水面３６２を有する円筒状カバー３６１で包囲することによって、立軸ポンプ３０の運転に伴い、吸込水槽９０内の水は、円筒状カバー３６１の滑らかな接水面３６２に沿って全体的にスムーズに流れて吸込ベルマウス３３の内側に流入される。それによって、凸部エッジでの流れの屈曲に伴う小さな渦の発生や、それらの小さな渦の集積による大きな水中渦流の発生を抑制することができる。また、吸込ベルマウス３３の付近の流れは、円筒状カバー３６１の丸味を有する下端部分３６１Ａに案内されるので、急激に屈曲されることない。このため、下端部分３６１Ａの全周において、ほぼ均等な速度分布の流れに変えられて、吸込ベルマウス３３の内側に流入することになる
。その結果、空気の巻込みを抑制することが可能である。

図７は、他の代替形態としての第２の渦流抑制部４６０の概略構成を示す部分断面図である。吸込ベルマウス３３の内周面のインペラ３７の下側には、複数の整流羽根４３８が等間隔に固定されている。この整流羽根４３８は、吸込ベルマウス３３に吸い込まれる流体に逆予旋回を発生させるように湾曲面形状に形成されている。逆予旋回とは、吸込ベルマウス３３に吸い込まれた流体に対して、インペラ３７に到達する前に予めインペラ３７の回転方向とは反対方向に旋回する旋回流を与えておくことをいう。整流羽根４３８によって、ポンプを容量アップすることができる。一方、整流羽根４３８によって逆予旋回または予旋回を発生させると、水の旋回によって水中渦が発生し易くなる。

第２の渦流抑制部４６０は、センターコーン４６１を備えている。センターコーン４６１は、吸込ベルマウス３３の内部中央に配置されている。このセンターコーン４６１は、略円柱形状を有しており、鉛直方向に延在している。第２の渦流抑制部４６０は、整流羽根４３８によって発生する水中渦を抑制することができる。

Ｃ．第３実施例：
上述した第１の渦流抑制部５０に代えて、吸込水槽９０の底面９４に配置される種々の構成を採用することができる。以下の説明において、第１実施例で説明した構成要素と同一の構成要素には、図１に示した構成要素に付した符号と同一の符号を付して、その説明を省略する。図８は、代替形態としての第１の渦流抑制部１５０の概略構成を示す正面図である。図９は、第１の渦流抑制部１５０の概略構成を示す平面図である。図９に示すように、第１の渦流抑制部１５０は、第１の対の渦流抑制板１５１ａ，１５１ｂと、第２の対の渦流抑制板１５２ａ，１５２ｂと、を備えている。図８に示すように、渦流抑制板１５１ａは、略Ｌ字状に形成されている。渦流抑制板１５１ａの略Ｌ字形状の立ち上がり部分は、吸込水槽９０の後壁９３に接触するように配置され、略Ｌ字形状の水平方向の部分は、立ち上がり部分から吸込ベルマウス３３が設置される領域に向けて延在している。図９に示すように、渦流抑制板１５１ｂは、渦流抑制板１５１ａと一直線に並ぶように、渦流抑制板１５１ａと離間して設置されている。吸込ベルマウス３３の軸線ＡＬは、これらの第１の対の渦流抑制板１５１ａ，１５１ｂの間に位置している。第２の対の渦流抑制板１５２ａ，１５２ｂは、第１の対の渦流抑制板１５１ａ，１５１ｂと直交する方向に一直線に並ぶように互いに離間して設置されている。また、第２の対の渦流抑制板１５２ａ，１５２ｂは、吸込水槽９０の側壁から離間して設置されている。吸込ベルマウス３３の軸線ＡＬは、これらの第２の対の渦流抑制板１５２ａ，１５２ｂの間に位置している。

図８および図９に示すように、渦流抑制板１５１ａと渦流抑制板１５１ｂとの間、および、渦流抑制板１５２ａと渦流抑制板１５２ｂとの間には、渦流抑制板が設置されていない。換言すれば、これらの領域は、渦流抑制板が完全に（つまり、底面９４まで）切り欠かれた領域となっている。このため、この領域を切欠部１５３とも呼ぶ。この切欠部１５３は、吸込ベルマウス３３の内径をＤＳとし、吸込ベルマウス３３の入口径をＤＢとしたときに（図８参照）、吸込ベルマウス３３の軸線ＡＬを通る位置からＤＳ／２≦Ｒ≦ＤＢ／２を満足する半径Ｒ以内の範囲に配置されている。

かかる第１の渦流抑制部１５０によれば、水中渦の発生を好適に抑制することができる。具体的には、立軸ポンプ３０の流量が大きい場合には、吸込ベルマウス３３の周囲から吸込ベルマウス３３に流入する流体が吸込水槽９０の形状などの影響で偏ると、吸込水槽９０の壁面側から吸込ベルマウス３３の吸込口に向かう水中渦（例えば、図２に示した水中渦５９）が発生する。第１の渦流抑制部１５０によれば、このような水中渦の発生を抑制することができる。また、第１の渦流抑制部１５０によれば、低流量域で発生する下方に向かう旋回流を好適に発生させることができる。具体的には、低流量域では、インペラ
３７の入口からの逆流によって、吸込ベルマウス３３と吸込水槽９０の底面９４との間に下方に向かう旋回流が発生する。このような旋回流の発生は、軸動力の低減をもたらす。第１の渦流抑制部１５０によれば、切欠部１５３が形成されていることによって、当該旋回流の発生が抑制されない。換言すれば、渦流抑制板が吸込ベルマウス３３の直下を横切るように、離間することなく配置されている場合に生じる旋回流の発生抑制効果を生じないようにすることができる。したがって、低流量域での軸動力の増大（ひいては、原動機３９の出力の増大）を抑制することができる。

切欠部１５３は、渦流抑制板の上面側のみが切り欠かれた形状を有していてもよい。つまり、渦流抑制板１５１ａと渦流抑制板１５１ｂとが連続した１つの渦流抑制板を形成し、切欠部１５３は、渦流抑制板１５１ａ，１５１ｂの他の部分よりも高さが低い領域として形成されていてもよい。同様に、渦流抑制板１５２ａと渦流抑制板１５２ｂとが連続した１つの渦流抑制板を形成し、切欠部１５３は、渦流抑制板１５２ａ，１５２ｂの他の部分よりも高さが低い領域として形成されていてもよい。また、上述した構成に代えて、第１の対の渦流抑制板１５１ａ，１５１ｂと、第２の対の渦流抑制板１５２ａ，１５２ｂと、のうちの一方の対のみが設けられていてもよい。

図１０は、代替形態としての第１の渦流抑制部２５０の概略構成を示す部分断面図である。図１１は、第１の渦流抑制部２５０の概略構成を示す平面図である。図１１に示すように、この例では、吸込水槽９０は、うず巻き型を有している。具体的には、吸込水槽９０は、略環状流路９５を形成する略円筒型水槽部９６と、上流側から下方側に向かって流路面積が小さくなるとともに略円筒型水槽部９６において略環状流路９５に沿った旋回流９８を生じるように略円筒型水槽部９６の上流側に接続された整流絞り水路部９７と、を備えている。

第１の渦流抑制部２５０は、略円錐構造物２５１を備えている。円錐構造物２５１は、円筒型水槽部９６の略中央において吸込ベルマウス３３の直下に配置されており、底面９４上に設けられている。円錐構造物２５１の底面９４側には、円錐構造物２５１の外周面から中心まで径方向に延在する流入孔２５２が形成されている。流入孔２５２は、周方向に複数箇所（ここでは４つ）形成されており、これらの流入孔２５２は、円錐構造物２５１の中心において連通している。また、円錐構造物２５１には、その頂部から鉛直方向下方に向けて延在する排出孔２５３が形成されている。排出孔２５３は、流入孔２５２同士の連通箇所において、流入孔２５２と連通している。

このように、吸込ベルマウス３３の下方に円錐構造物２５１を設置することによって、上流側から立軸ポンプ３０の両脇を通過し、後壁９３の手前で立軸ポンプ３０側に回り込む渦流の発生を抑制できる。また、円錐構造物２５１に、その下部から頂部へ連通する連通構成が形成されていることによって、円錐構造物２５１の頂部から吸込ベルマウス３３に向かう頂部水中渦を抑制することができる。具体的には、円錐構造物２５１の周囲の環状流路９５に沿って強い旋回流９８が生じて頂部水中渦が発生した場合、その頂部水中渦の中心における水圧は非常に低くなっているので、頂部水中渦の中心に位置している円錐構造物２５１の頂部と、頂部水中渦の外側にある、吸込水槽９０の底面９４に近い円錐構造物２５１の下方部と、の間には大きな圧力差が生じている。円錐構造物２５１によれば、流入孔２５２と排出孔２５３とを介して円錐構造物２５１の下方部から頂部へ向かう水の流れが生じ、底面９４付近の水が頂部水中渦の中心に流れ込む。その結果、頂部水中渦の中心の空洞が、流れ込んだ水で満たされることになるので、頂部水中渦の発生が防止される。流入孔２５２および排出孔２５３は、上述の形状に限らず、円錐構造物２５１の下方部と頂部とを連通させる任意の形状を有していてもよい。

図１２は、代替形態としての第１の渦流抑制部３５０の概略構成を示す正面図である。
図１３は、第１の渦流抑制部３５０の概略構成を示す平面図である。この例では、吸込ベルマウス３３３は、水平方向に開口するとともに水平方向に延在するように配置されている。この吸込ベルマウス３３３は、後壁９３の内部で上方に向けて屈曲している。スペースの制約に応じて、このような配置も可能である。

第１の渦流抑制部３５０は、渦流抑制板３５１を備えている。渦流抑制板３５１は、底面９４上に配置されている。この渦流抑制板３５１は、吸込ベルマウス３３３の直径よりも小さい厚みを有している。また、渦流抑制板３５１の直下を吸込ベルマウス３３３が延在する方向に延在している。渦流抑制板３５１の前端３５１ａは、渦流が発生し得る範囲を渦流抑制板３５１がカバーできる位置に位置している。渦流抑制板３５１の後端３５１ｂは、吸込ベルマウス３３３の直下において後端３５１ｂが吸込ベルマウス３３３よりも後方（後壁９３側）となるように位置している。かかる構成によれば、底面９４から吸込ベルマウス３３３に向かう渦流が渦流抑制板３５１によって切断されるので、渦流の発生および成長が抑制される。

図１４は、代替形態としての第１の渦流抑制部４５０の概略構成を示す正面図である。図１５は、第１の渦流抑制部４５０の概略構成を示す平面図である。第１の渦流抑制部４５０は、仕切壁４５１と渦流抑制板４５２とを備えている。仕切壁４５１は、底面９４から吸込水槽９０の水位よりも高くなる位置まで上方に延在している。仕切壁４５１は、直線部４５３と屈曲部４５４とを備えている。直線部４５３は、吸込ベルマウス３３の上流側に吸込水槽９０の側壁（すなわち、水流の方向）と略平行に配置されており、吸込水槽９０の流路をその幅方向に略２等分している。屈曲部４５４は、直線部４５３の下流側の端部から、直線部４５３と交差する方向に後壁９３側に向けて延在している。これによって、仕切壁４５１の両側の流速は、互いに異なることになる。仕切壁４５１は、仕切壁４５１の両側の流速についての平均流速比が６：４より大きく８：２より小さくなるように構成される。

渦流抑制板４５２は、略Ｌ字形状を有している。この渦流抑制板４５２は、吸込水槽９０の底面９４に配置される。より具体的には、渦流抑制板４５２は、略Ｌ字形状の立ち上がり部分が後壁９３に接触するように底面９４に設置されている。また、渦流抑制板４５２は、後壁９３から吸込ベルマウス３３よりも上流側まで、吸込ベルマウス３３の直下を横切るように延在している。渦流抑制板４５２によれば、底面９４から吸込ベルマウス３３に向かう水中渦や、空気吸い込み渦の発生を抑制することができる。

また、上述のように、吸込ベルマウス３３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設けることによって、吸込ベルマウス３３の下流側の水路幅方向の両側面の水面付近に剥離渦が生じることを抑制できる。具体的には、両側面に生じた剥離渦同士の干渉が高まることによって、剥離渦の発達が抑制される。

仕切壁４５１に代えて、立軸ポンプ３０よりも上流側に、幅方向に並ぶ２枚の抵抗板が、吸込水槽９０の幅方向の全体を仕切るように設置されてもよい。これらの抵抗板の各々には、多数の開口部が均等な配置で形成されている。一方の抵抗板の開口部は、他方の抵抗板の開口部よりも大きく形成されている。この開口部の大きさの違いにより、立軸ポンプ３０に流入する流れについて、仕切壁４５１と類似の流速分布が得られる。

Ｄ．第４実施例：
図１６は、第３の渦流抑制部７０の概略構成を示す正面図である。図１７は、第３の渦流抑制部７０の概略構成を示す平面図である。第３の渦流抑制部７０は、吸込水槽９０の底面に配置される上述の第１の渦流抑制部（５０，１５０，２５０，３５０，４５０）と
、吸込ベルマウス３３の周囲に配置される第２の渦流抑制部（６０，１６０，２６０，３６０，４６０）と、に加えて、または、これらのうちのいずれか一方に代えて設置される。第３の渦流抑制部７０は、立軸ポンプ３０よりも上流に配置されている。また、第３の渦流抑制部７０は、板状体７１を備えている。板状体７１は、吸込水槽９０の水面よりも上方から垂下するように設置される。本実施例では、第３の渦流抑制部７０は、ポンプ据付床９１（図１参照）に支持される。

この板状体７１には、その厚み方向（すなわち、水路の流れ方向）に貫通する複数の貫通孔７２が形成されている。貫通孔７２は、図１７に示すように、水路の幅方向に複数配列されている。また、図１６に示すように、貫通孔７２は、鉛直方向にも複数配列されている。

かかる構成によれば、第３の渦流抑制部７０によって、吸込ベルマウス３３の後方の水面付近の流速を減速させることができる。その結果、吸込ベルマウス３３の後方に発生する剥離渦による旋回流が抑制され、渦流の発生が抑制される。また、板状体７１に形成された貫通孔７２によって板状体７１の上流部から下流部に適宜水が通過するので、板状体７１の近傍の上流側の水面付近での流れの淀み域の発生が抑制される。このため、特に上流に偏流が生じている場合でも、板状体７１の近傍の上流側から吸込ベルマウス３３に向かう空気吸い込み渦の発生が防止される。

貫通孔７２の大きさは、領域によって異なっていてもよい。例えば、図７に矢印で示すように、第３の渦流抑制部７０の上流側での流速について、水路の幅方向において偏りが生じる場合には（図７では、矢印の長さが流速の大きさを表している）、その流速の違いを緩和するように、貫通孔７２の大きさが設定されてもよい。すなわち、流速が大きい領域ほど、貫通孔７２の大きさが小さくてもよい。かかる構成によれば、水路の幅方向の偏流に起因する渦流の発生をいっそう抑制できる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、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、本発明にはその等価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、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組み合わせ、または、省略が可能である。例えば、上述した種々の渦流抑制部の構成は、例示に過ぎない。吸込水槽９０の底面９４に配置される第１の渦流抑制部（第１の渦流抑制部５０，２５０，３５０，４５０を例示した）と、吸込ベルマウス３３の周囲に配置される第２の渦流抑制部（第２の渦流抑制部６０，１６０，２６０，３６０，４６０を例示した）と、吸込水槽９０の水面よりも上方から垂下する第３の渦流抑制部（第３の渦流抑制部７０を例示した）と、のうちの少なくとも２つが、適宜、組み合わせられてもよい。これらの組み合わせは、吸込水槽９０の形状、立軸ポンプ３０の配置、立軸ポンプ３０の流量などに応じて、適宜、選択されてもよい。また、第２の渦流抑制部を、第１の渦流抑制部および／または第３の渦流抑制部と組み合わせることによって、第２の渦流抑制部に、より簡略化された構成を採用することも可能である。こうすれば、第２の渦流抑制部を軽量化して、立軸ポンプ３０の振動を低減することができる。また、上述した実施形態は、立軸ポンプ３０に限らず、横軸ポンプにも適用可能である。

２０…ポンプ設備
２５…ポンプシステム
３０…立軸ポンプ
３１…吊下管
３２…ポンプボウル
３３，３３３…吸込ベルマウス
３４…シャフト
３５…外軸受
３６…水中軸受
３７…インペラ
３９…原動機
３９ａ…原動機台
４０…渦流抑制装置
５０，１５０，２５０，３５０，４５０…第１の渦流抑制部
６０，１６０，２６０，３６０，４６０…第２の渦流抑制部
７０…第３の渦流抑制部
９０…吸込水槽
９１…ポンプ据付床
９２…ポンプ据付孔
９３…後壁
９４…底面
ＡＬ…軸線

Claims (3)

1. 立軸ポンプまたは横軸ポンプの周囲において渦流の発生を抑制するための渦流抑制装置であって、
   前記立軸ポンプまたは前記横軸ポンプが設置される吸込水槽の底面に配置される第１の渦流抑制部と、
   前記立軸ポンプまたは前記横軸ポンプの吸込口の周囲に配置される第２の渦流抑制部と、
   前記吸込水槽の水面よりも上方から垂下する第３の渦流抑制部と
   のうちの少なくとも２つを備えた渦流抑制装置。
2. ポンプシステムであって、
   請求項１に記載の渦流抑制装置と、
   前記立軸ポンプまたは前記横軸ポンプと
   を備えるポンプシステム。
3. ポンプ設備であって、
   請求項２に記載のポンプシステムと、
   前記吸込水槽と
   を備えるポンプ設備。

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