JP2020020292A - 先行待機運転ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】エアロックをより確実に行うことができる先行待機運転ポンプを提供する。【解決手段】先行待機運転ポンプが提供される。この先行待機運転ポンプは、インペラと、インペラを収容するケーシングと、インペラより軸方向上流側のケーシングの内面に設けられる凸部と、凸部の表面に形成された吸気口と、を有する。凸部は、吸気口から周方向に離れるにつれて徐々にケーシングの内面からの突出量が減少するように形成された案内面を有する。【選択図】図９

Description

本発明は、先行待機運転ポンプに関する。

近年、都市化の進展により、緑地の減少及び路面のコンクリート化、アスファルト化の拡大が進むことでヒートアイランド現象が発生し、いわゆるゲリラ豪雨と呼ばれる局所的な集中豪雨が都市部で頻発している。局所的な大量の降雨は、コンクリート化、アスファルト化した路面では、地中に吸収されることなくそのまま水路に導かれる。その結果、大量の雨水が、短時間のうちに排水機場に流入する。

このような集中豪雨によってもたらされる大量の雨水の速やかな排水に備え、排水機場に設置される排水ポンプでは先行待機運転が行われている。先行待機運転とは、雨水が排水機場に到達する前に予め始動させておく運転方法であり、この先行待機運転により、始動遅れによる浸水被害が防止される。

図１は、先行待機運転を行う従来の立軸ポンプの部分概略図である。排水機場の水槽１００には、立軸ポンプ１１０が配置される。立軸ポンプ１１０は、鉛直に配置された回転軸１１２と、回転軸１１２の先端に設けられたインペラ１１４とを備える。この立軸ポンプ１１０には、インペラ１１４の入口側のベルマウス１１６の側面部に吸気口１１８が設けられている。この吸気口１１８には、外気に接する開口１２０ａを備えた空気管１２０が取付けられている。これにより、この立軸ポンプ１１０では、吸気口１１８を介して立軸ポンプ１１０内に供給する空気の供給量が水位に応じて変化され、最低運転水位ＬＷＬ以下で立軸ポンプ１１０の排水量がコントロールされる。

図２は、先行待機運転の運転状態を説明するための図である。図２に示すように、先行待機運転では、吸込水位に関係なく降雨情報等に基づいて予め立軸ポンプが始動される（Ａ：気中運転）。雨水が排水機場に到達すると、低水位の状態から水位が上昇するに従って、インペラの位置まで水位が達し、立軸ポンプは空運転（気中運転）からインペラで水を撹拌する運転（Ｂ：気水撹拌運転）へ移行する。さらに、立軸ポンプは、吸気口を経て供給される空気を水と共に吸い込ませつつ水量を徐々に増やす運転（Ｃ：気水混合運転）を経て、定格流量で水の排出を行う全量運転（Ｄ：定常運転）へ移行する。

上述したように、先行待機運転用の立軸ポンプには、水位低下に伴うベルマウス内の静圧低下に対応して大気中の空気をベルマウスに自然吸気する吸気口が設けられている。これにより、高水位から水位が低下するときは、定常運転から、吸気口から供給される空気を水と共に吸い込ませつつ水量を徐々に減らす運転（Ｃ：気水混合運転）へ移行する。水位がさらに低下して所定のエアロック水位に至ると、インペラの下方に空気だまりが形成され、インペラの上方の水がインペラに撹拌される運転（Ｅ：エアロック運転）へ移行する。エアロック運転では、インペラの上方にある水がインペラにより攪拌され、水の自重が支えられている状態となるため、ポンプ流量はゼロである。水位が再び上昇すると、気水混合運転に移行する。

ところで、通常の立軸ポンプでは、定常運転から水位が低下して、水位がベル吸込口以下に達すると、大気中に露出したベル吸込口から一気に大量の空気が入り込むことで、激しい振動および騒音が発生する。このため、先行待機運転用の立軸ポンプでは、定常運転から水位が低下したときに、吸気口からベルマウスに適切に吸気してエアロック運転に確実に移行することが重要である。

なお、先行待機運転用のポンプとして、吸気口からの吸気を改善したものが知られている。例えば、特許文献１には、ベルの内面に周方向に沿ってスリット状に吸気口が形成された構造が開示されている。

特許第４４６３４８４号公報

立軸ポンプが定常運転している間、液体は定格流量で排出される。このときの立軸ポンプ内を流れる液体は、立軸ポンプの軸方向の流れが支配的である。一方で、定常運転から水位の低下に伴って流量が低下したとき（例えば定格流量の３０％の部分流量時）、吸気口の高さにおける液体の流れは、回転するインペラの影響により周方向速度成分が支配的になる。したがって、部分流量で液体が排出されるときは、ベルマウス内の吸気口の高さにおいて遠心場が生じ、ベルマウス内の径方向外側、つまり吸気口の開口部近傍において比較的高い静圧となる。

これに関して、特許文献１に開示された吸気構造では、吸気口がケーシング内面に形成されている。しかしながら、上述したように、部分流量で液体が排出されるときは、吸気口の近傍において比較的高い静圧となるので、部分流量時には吸気口から吸気し難くなり、吸気量の不足によりエアロックが適切になされない可能性がある。

本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、エアロックをより確実に行うことができる先行待機運転ポンプを提供することである。

一実施形態によれば、先行待機運転ポンプが提供される。この先行待機運転ポンプは、インペラと、前記インペラを収容するケーシングと、前記インペラより軸方向上流側の前記ケーシングの内面に設けられる凸部と、前記凸部の表面に形成された吸気口と、を有する。前記凸部は、前記吸気口から周方向に離れるにつれて徐々に前記ケーシングの内面からの突出量が減少するように形成された案内面を有する。

先行待機運転を行う従来の立軸ポンプの部分概略図である。 先行待機運転の運転状態を説明するための図である。 本実施形態に係る先行待機運転ポンプの概略側断面図である。 図３に示す先行待機ポンプのベルマウス近傍の概略拡大図である。 図４に示すベルマウスの下端部の内面を軸方向下流側から見た概略図である。 凸部の一例をベルマウスの半径方向内側から見た正面図である。 図６Ａに示す凸部を周方向から見た側面図である。 図６Ａに示す凸部を軸方向の下流側から見た側面図である。 凸部の斜視図である。 吸気口近傍において静圧が低下する物理的メカニズムを説明するための模式図である。 凸部の別の例を示す軸方向の下流側から見た側面図である。 他の実施形態の先行待機運転用ポンプの凸部の斜視図である。 軸方向の長さの異なる凸部を有する先行待機運転ポンプの吸気口における静圧変動のシミュレーション結果を示すグラフである。 比較例の凸部の正面図である。 比較例の凸部の側面図である。 比較例の凸部の底面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下で説明する図面において、同一の又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。なお、以下で説明する実施形態では、本発明の先行待機運転ポンプの一例として立軸ポンプが説明される。

図３は、本実施形態に係る先行待機運転ポンプの概略側断面図である。図３に示すように、先行待機運転ポンプは、インペラ１１と、回転軸１８と、ケーシング１２と、を備える。ケーシング１２は、全体として筒状を成しており、吐出エルボ１２ａと、直管部１２ｂと、吐出ボウル１２ｃと、ベルマウス１２ｄと、を有する。吐出エルボ１２ａは、図示しないポンプ設置床に固定され、一端が図示しない吐出管に接続される。直管部１２ｂは、吐出エルボ１２ａの下端に接続される。吐出ボウル１２ｃは、直管部１２ｂの下端に接続され、インペラ１１を内部に格納する。ベルマウス１２ｄは、吐出ボウル１２ｃの下端に接続され、水を吸い込むための入口を構成する。

回転軸１８は、ケーシング１２の直管部１２ｂ、吐出ボウル１２ｃ、及びベルマウス１２ｄの径方向略中心部を延びるように配置される。回転軸１８は、図示しないすべり軸受によって回転可能に支持される。回転軸１８の一端側（上流側）にはインペラ１１が接続される。回転軸１８の他端側（下流側）は、吐出エルボ１２ａに設けられた孔を通じて先行待機運転ポンプの外部へ延び、エンジン又はモータ等の駆動源１９に接続される。

回転軸１８と吐出エルボ１２ａに設けられた孔との間には、フローティングシール、グランドパッキンまたはメカニカルシール等の図示しない軸シールが設けられている。これにより、先行待機運転ポンプが扱う水が先行待機運転ポンプの外部に流出することが防止される。駆動源１９は、保守点検を容易に行うことができるように陸上に設けられる。駆動源１９の駆動力は回転軸１８に伝達され、インペラ１１を回転させることができる。インペラ１１の回転によって昇圧された水がベルマウス１２ｄから吸い込まれ、吐出ボウル１２ｃ、直管部１２ｂを通過して吐出エルボ１２ａから吐出される。

図４は、図３に示す先行待機ポンプのベルマウス１２ｄ近傍の概略拡大図である。図５は、図４に示すベルマウス１２ｄの下端部の内面を軸方向下流側から見た概略図である。図４に示すように、ケーシング１２の吐出ボウル１２ｃとベルマウス１２ｄは、インペラ１１の上流側位置においてフランジを介して連結される。回転軸１８の端部近傍は、すべり軸受３０によって回転可能に支持される。回転軸１８は、インペラ１１内に挿入され、回転軸１８とインペラ１１とが、回転方向に相対移動しないように、キーによって固定される。これにより、回転軸１８の回転方向の駆動力がインペラ１１に伝達される。回転軸１８の端部には、キャップ３１が取り付けられる。これにより、回転軸１８とインペラ１１とが軸方向に相対移動しないように固定される。

上述したように、先行待機運転ポンプにおいて定常運転から水位の低下に伴って吸気されることにより，ポンプの水流量が減少するに伴い、吸気口の高さにおける水の流れは、回転するインペラ１１の影響により周方向速度成分が支配的になる。ここで、エアロックは、定常運転時の流量（定格流量）の約３０％程度の流量のときに生じることが経験的にわかっている。したがって、エアロックが生じる直前は、ベルマウス１２ｄの吸気口の高さにおける水の流れは周方向速度成分が支配的である。その結果、エアロックが生じる直
前は、吸気口付近に遠心場が生じ、ベルマウス１２ｄ内の径方向外側、つまり吸気口の開口部近傍において比較的高い静圧となる。吸気口からのベルマウス１２ｄ内への吸気量は、吸気口付近の静圧に依存する。即ち、吸気口付近の静圧が高ければ高いほど、吸気口からの吸気が困難になり、吸気口の低下に伴い適切なエアロックが生じ難くなる。

そこで、本実施形態の先行待機運転ポンプでは、ベルマウス１２ｄの内面に凸部１３を設けると共に、吸気口１４を凸部１３に形成している。これにより、後述するように、凸部１３が存在しない場合に比べて吸気口１４近傍の静圧を下げることができる。その結果、ベルマウス１２ｄ内において周方向速度成分が支配的な水の流れが生じたときでも、適切にベルマウス１２ｄ内に吸気をすることができる。

図４及び図５に示すように、ベルマウス１２ｄの内面には、複数の凸部１３が周方向２２に設けられる。なお、図５においては、凸部１３が周方向に等間隔に配置されているが、必ずしも周方向に等間隔である必要はない。また、複数の凸部１３は、インペラ１１よりも上流側に位置する。本実施形態では、凸部１３の数は４つであるが、これに限らず、３以下又は５以上の任意の数であり得る。なお、本実施形態では、回転軸１８が伸びる方向を軸方向２１とし、インペラ１１の回転方向を周方向２２という。

凸部１３の頂点付近には、吸気口１４が形成される。吸気口１４から延びる円筒形状の空間（吸気孔）は、凸部１３を貫通するように形成され、凸部１３の径方向外側に設けられた環状の空気室１７に連通している。空気室１７には、一端が大気中に露出された空気管２０が接続される。これにより、吸気口１４近傍の圧力と大気圧との差圧に応じて、大気中の空気が、空気管２０、空気室１７、及び吸気口１４を通じて、ベルマウス１２ｄ内部に供給される。なお、 吸気口１４から延びる吸気孔の形状は、円筒形状に限らず任意の形状を採用できる。また、本実施形態では、各吸気口１４が空気室１７を介して空気管２０と接続されているが、これに限らず、空気室１７を設けずに、各吸気口１４のそれぞれに空気管２０を接続するようにしてもよい。

凸部１３は、例えばケーシング１２と一体に鋳造で製作され得る。凸部１３の突出量は、凸部１３が設けられる位置におけるベルマウス１２ｄの内径に応じて適宜設定される。図５に示すように、軸方向２１から見たときのベルマウス１２ｄの内面１２ｅの形状は、略円形である。

次に、図３から図５に示した凸部１３の形状について詳細に説明する。図６Ａは、凸部１３の一例をベルマウス１２ｄの半径方向内側から見た正面図である。図６Ｂは、図６Ａに示す凸部１３を周方向２２から見た側面図である。図６Ｃは、図６Ａに示す凸部１３を軸方向２１の下流側から見た側面図である。図６Ｄは、凸部１３の斜視図である。なお、図６Ｄにおいては、便宜上、ケーシング１２を付記している。

図６Ａに示すように、本実施形態の凸部１３は、正面から見たときに略矩形に形成される。また、本実施形態において、吸気口１４は凸部１３の軸方向略中央部であり且つ周方向略中央部に設けられる。吸気口１４は、縁部１４ａによって円形に形成される。この縁部１４ａの全周は、凸部１３の表面（案内面１５）上に形成される。吸気口１４は、ケーシング１２の内面１２ｅには形成されない。したがって、吸気口１４は、ケーシング１２の内面よりも径方向内側に突出した位置に形成される。

図６Ｃに示すように、凸部１３は、吸気口１４から周方向２２に離れるにつれて徐々にベルマウス１２ｄの内面１２ｅからの突出量が減少する案内面１５を有する。具体的には、凸部１３の案内面１５は、凸部１３の略中央部に位置する凸状面１５ａと、周方向２２において凸状面１５ａの両側に位置する凹状面１５ｂとを有する。凸状面１５ａは、ベル
マウス１２ｄの内面１２ｅから離れる方向に突出した、凸部１３の頂部を構成する湾曲面である。凹状面１５ｂは、ベルマウス１２ｄの内面１２ｅに近づくように凹んだ、凸状面１５ａとベルマウス１２ｄの内面１２ｅとを接続する湾曲面である。凸状面１５ａと凹状面１５ｂとは互いに連続して形成されており、凸状面１５ａと凹状面１５ｂとにより凸部１３の案内面１５が構成される。

図６Ｃに示すように、凸部１３の凸状面１５ａは、吸気口１４が形成されることにより、その頂部は側面視で略平坦に形成される。一方で、図６Ｃには、凸部１３の凸状面１５ａの曲率に沿って凸状面１５ａを延長した仮想線１５ｄが示される。本実施形態において、凸部１３の突出量とは、凸部１３が設けられた位置におけるベルマウス１２ｄの内面からこの仮想線１５ｄの頂部までの長さをいう。

一方で、図６Ｂに示すように、凸部１３の案内面１５は、軸方向２１と平行に延びる部分を有する。より具体的には、本実施形態では、凸部１３の案内面１５は、軸方向２１の全長において軸方向と平行に延びるように形成される。また、図６Ｂに示すように、凸部１３は、案内面１５の上端部及び下端部から内面１２ｅに向かって延びる端面１６を有する。端面１６は、軸方向２１と直交する平面と平行であることが好ましい。

図６Ａから図６Ｃに示すように、本実施形態において、凸部１３の軸方向２１における長さは、凸部１３の周方向２２における長さと同一である（長さＤ）。なお、ここでの凸部１３の周方向２２における長さとは、案内面１５の周方向２２における始点と終点を結ぶ最短距離をいう。図６Ｄに示すように、凸部１３は、全体として、軸方向に延びる畝状の形態を構成する。

次に、凸部１３によって吸気口１４近傍の静圧が低下する原理を説明する。図７は、吸気口１４近傍において静圧が低下する物理的メカニズムを説明するための模式図である。図７に示すように、流路において凸部１３が存在している場合、凸部１３の案内面１５に近い流路Ａを流れる流体は、流体の粘性により、凸部１３の表面に沿って流れる。ここで、凸部１３の表面に沿って流れる流体は、流路Ａよりも凸部１３の案内面１５から遠い流路Ｂを流れる流体と比較して、流れ方向の断面Ｓ１−Ｓ２間を通過する道のりが長くなるから、凸部１３の案内面１５近傍の流体は、流速が増加する傾向となる。

ベルヌーイの式に基づけば、流体の流速が増加した場合、流体の静圧は低下する。このため、凸部１３の案内面１５近傍において、流体の静圧は低下することになる。したがって、凸部１３に形成された吸気口１４の近傍において、静圧が低下する。図６Ａから図６Ｄに示した凸部１３は、湾曲した案内面１５を有するので、吸気口１４近傍の流体が案内面１５に滑らかに沿って流れることができ、案内面１５から流体が剥離することを抑制することができる。

上述したように、エアロックが生じる直前は、ベルマウス１２ｄの吸気口１４の高さにおける水の流れは周方向速度成分が支配的である。その結果、エアロックが生じるとき（部分流量時）は、吸気口１４付近に遠心場が生じ、ベルマウス１２ｄ内の径方向外側、つまり吸気口１４の開口部近傍において比較的高い静圧となる。一方で、本実施形態の先行待機運転ポンプによれば、吸気口１４が凸部１３に形成されることで、周方向に流れる水は凸部１３の案内面１５によって周方向の流速が増加し、その結果、案内面１５上を周方向に流れる水の静圧が低下する。ひいては、部分流量時においても、吸気口１４からベルマウス１２ｄ内に吸気することができ、エアロックの成功率を高めることができる。

なお、本実施形態においては、凸部１３の案内面１５は、凸状面１５ａと凹状面１５ｂとを有するものとして説明したが、案内面１５の表面形状はこれには限られない。図８は
、凸部１３の別の例を示す軸方向２１の下流側から見た側面図である。図８に示す例の凸部１３は、凸状面１５ａと凹状面１５ｂとを有し、さらに凸状面１５ａと凹状面１５ｂとを接続する遷移面１５ｃを有する。凸状面１５ａは、凸部１３の頂部を構成する湾曲面である。遷移面１５ｃは、凸部１３の突出方向、即ちベルマウス１２ｄの径方向と平行な面である。凹状面１５ｂは、遷移面１５ｃとベルマウス１２ｄの内面１２ｅとを接続する湾曲面である。図８に示す凸部１３における案内面１５は、中央部（吸気口１４）から離れるにつれて徐々にベルマウス１２ｄの内面１２ｅからの突出量が減少する凸状面１５ａと凹状面１５ｂである。

また、案内面１５は、凸状面１５ａ又は凹状面１５ｂのような湾曲面を有していてもよいし、所定の角度を有する傾斜面を有していてもよい。例えば、凸部１３は、その中央部（吸気口１４）から周方向に離れるにつれて線形に突出量が減少するような案内面１５を有していてもよい。より具体的には、図８に示した遷移面１５ｃは凸部１３の突出方向と平行な面であるが、遷移面１５ｃを凸部１３の突出方向に対して所定の角度で傾斜させてもよく、その場合は遷移面１５ｃも案内面１５の一部となり得る。

ところで、凸部１３の案内面１５が、吸気口１４から軸方向２１に離れるにつれて徐々にケーシング１２の内面１２ｅからの突出量が減少するように形成された場合を検討する。具体的には、例えば半球状の凸部１３がケーシングの内面１２ｅに形成された場合を検討する。この場合において周方向速度成分が支配的な水の流れが発生しているとき、案内面１５の吸気口１４に沿って流れる水は、軸方向２１に沿って突出量が減少する案内面１５により、軸方向２１の上下に分岐して流れる傾向を呈する。その結果、案内面１５の吸気口１４上を流れる水の流速が低下するため、吸気口１４上の静圧が低下し難くなる。

一方で、上述したように、本実施形態では、凸部１３の案内面１５は軸方向２１の全長において軸方向と平行に延びるように形成される。このため、周方向速度成分が支配的な水の流れが発生しているとき、案内面１５の吸気口１４に沿って流れる水は、軸方向２１の上下に分岐し難く、案内面１５の吸気口１４上を流れやすくなる。その結果、本実施形態の凸部１３は、半球状の凸部１３に比べて、吸気口１４上の静圧を一層低下することができる。

本実施形態では、凸部１３の軸方向２１と周方向２２の長さが同一であるものとして説明したが、これには限られない。図９は、他の実施形態の先行待機運転用ポンプの凸部１３の斜視図である。図９に示すように、この先行待機運転用ポンプの凸部１３は、軸方向２１の長さが周方向２２の長さよりも長い。図示の例では、凸部１３の軸方向２１の長さは、周方向２２の長さの約２倍の長さである。同様に、凸部１３は、軸方向２１の長さをより長くしてもよいし、より短くしてもよい。

次に、本実施形態に係る先行待機運転用ポンプにおける、エアロックが発生する流量の近傍における吸気口１４上の静圧変動を示す実施例を説明する。図１０は、軸方向２１の長さの異なる凸部１３を有する先行待機運転ポンプの吸気口１４における静圧変動のシミュレーション結果を示すグラフである。グラフにおいて、横軸は経過時間（秒）を示し、縦軸は静圧（Ｐａ）を示す。このグラフは、直管部１２ｂの外径をφ６００ｍｍとし、インペラ１１の回転速度を９６０ｍｉｎ^−１としたときの吸気口１４における静圧変動を有限体積法で流れ解析することにより得られたものである。なお、ポンプ流量はおよそ１９．３ｍ^３／ｍｉｎとし、定格流量のおよそ３０％とした。このときのポンプ流量は、エアロックが発生する流量の近傍となる。本解析では、図５に示したように４つの凸部１３が周方向２２に等間隔に、ベルマウス１２ｄの内面１２ｅに設けられるものとした。

本実施例では、３種類の凸部１３を有する先行待機運転ポンプの静圧変動をシミュレー
ションした。３種類の凸部１３の周方向長さは、全て１０４ｍｍとした。また、３種類の凸部１３の軸方向長さは、１０４ｍｍ、２０８ｍｍ、及び３１２ｍｍとした。これに対して比較例として、図１１Ａに示す正面図、図１１Ｂに示す側面図、図１１Ｃに示す底面図を有する略半球状の凸部１３を有する先行待機運転ポンプの静圧変動をシミュレーションした。比較例の凸部１３は、図１１Ａから図１１Ｃに示すように、吸気口１４（凸部１３の頂点）から周方向２２及び軸方向２１に離れるにつれて徐々にベルマウス１２ｄの内面１２ｅからの突出量が減少する案内面１５を有する。比較例では、４種類の凸部１３に対して静圧変動のシミュレーションをした。具体的には、比較例の４種類の凸部１３は、それぞれ、ケーシング１２の内面１２ｅからの突出量が３３ｍｍ、４５ｍｍ、５６ｍｍ、及び６７ｍｍとなるように形成された。

図１０に示す結果は、インペラ１１が２回転する間の静圧変動を示す。図１０に示すように、実施例の凸部１３における静圧は、およそ−４００００Ｐａから−６００００Ｐａの間を変動していることが判る。一方で、比較例の凸部１３における静圧は、およそ−２５０００Ｐａから−３８０００Ｐａの間を変動していることが判る。したがって、本実施例の凸部１３は、比較例の凸部１３のいずれに対しても低い静圧を達成し得ることが判った。

比較例の凸部１３は、実施例の凸部１３と同様に、吸気口１４（凸部１３の頂点）から周方向２２に離れるにつれて徐々にベルマウス１２ｄの内面１２ｅからの突出量が減少する案内面を有する。比較例の凸部１３を有する先行待機運転用ポンプは、凸部１３を有さない従来の先行待機運転用ポンプに比べれば、吸気口１４近傍の静圧を低下することができる。しかしながら、図１０に示したように、比較例の凸部１３は、実施例の凸部１３に比べて、静圧は全体的に高くなっている。これは、比較例の凸部１３の案内面が、実施例の凸部１３とは異なり、吸気口１４から軸方向２１に離れるにつれて徐々にベルマウス１２ｄの内面１２ｅからの突出量が減少するように構成されていることに起因すると考えられる。

比較例の凸部１３に関しては、上述したように、周方向速度成分が支配的な水の流れが発生しているとき、案内面１５の吸気口１４に沿って流れる水は、軸方向２１に沿って突出量が減少する案内面１５により、軸方向２１の上下に分岐して流れ易くなる。このため、比較例の凸部１３は、実施例の凸部１３に比べて、案内面１５の吸気口１４上を流れる水の流量が減少し、吸気口１４上の静圧が高くなったものと考えられる。したがって、凸部１３の案内面は、周方向２２においてのみ、吸気口１４から離れるにつれて徐々にベルマウス１２ｄの内面１２ｅからの突出量が減少するように構成されることが好ましい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した発明の実施の形態は、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、特許請求の範囲及び明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、又は省略が可能である。

以下に本明細書が開示する形態のいくつかを記載しておく。
第１形態によれば、先行待機運転ポンプが提供される。この先行待機運転ポンプは、インペラと、前記インペラを収容するケーシングと、前記インペラより軸方向上流側の前記ケーシングの内面に設けられる凸部と、前記凸部の表面に形成された吸気口と、を有する。前記凸部は、前記吸気口から周方向に離れるにつれて徐々に前記ケーシングの内面からの突出量が減少するように形成された案内面を有する。

第１形態によれば、凸部が案内面を有するので、案内面近傍に沿って流れる流体は、案内面より離れた流路を流れる流体と比較して、流速が増加する傾向となる。その結果、ベルヌーイの式により流速増加は静圧低下を伴うため、案内面近傍では静圧が低下することになる。これにより、周方向の流れが支配的になる部分流量域において、吸気口から供給される吸気量を増加することができ、エアロックの成功率を高めることができる。

第２形態によれば、第１形態の先行待機運転ポンプにおいて、前記案内面は、軸方向と平行に延びる部分を有するように形成される。

第２形態によれば、周方向速度成分が支配的な水の流れが発生しているとき、案内面の吸気口に沿って流れる水は、軸方向の上下に分岐し難く、案内面の吸気口上を流れやすくなる。その結果、吸気口上の静圧を一層低下することができる。

第３形態によれば、第２形態の先行待機運転ポンプにおいて、前記案内面は、軸方向の全長において、軸方向と平行に延びるように形成される。

第３形態によれば、凸部の案内面は、周方向においてのみ、吸気口から離れるにつれて徐々にケーシングの内面からの突出量が減少するように構成されることになる。これにより、周方向速度成分が支配的な水の流れが発生しているとき、案内面の吸気口に沿って流れる水は、軸方向の上下に分岐し難く、案内面の吸気口上を流れやすくなる。その結果、吸気口上の静圧をより一層低下することができる。

第４形態によれば、第１形態から第３形態の先行待機運転ポンプにおいて、前記吸気口は、前記凸部の軸方向中央部に形成される。

第５形態によれば、第１形態から第４形態の先行待機運転ポンプにおいて、前記吸気口を形成する縁部を有し、前記縁部の全周は、前記案内面上に形成される。

第６形態によれば、第１形態から第５形態の先行待機運転ポンプにおいて、前記案内面の少なくとも一部は湾曲面である。

第７形態によれば、第１形態から第６形態の先行待機運転ポンプにおいて、前記吸気口は、前記凸部の頂点に位置する。

１１…インペラ
１２…ケーシング
１３…凸部
１４…吸気口
１５…案内面
１２ｄ…ベルマウス
１２ｅ…内面
１５ａ…凸状面
１５ｂ…凹状面

Claims (7)

1. インペラと、
   前記インペラを収容するケーシングと、
   前記インペラより軸方向上流側の前記ケーシングの内面に設けられる凸部と、
   前記凸部の表面に形成された吸気口と、を有し、
   前記凸部は、前記吸気口から周方向に離れるにつれて徐々に前記ケーシングの内面からの突出量が減少するように形成された案内面を有する、先行待機運転ポンプ。
2. 請求項１に記載された先行待機運転ポンプにおいて、
   前記案内面は、軸方向と平行に延びる部分を有するように形成される、先行待機運転ポンプ。
3. 請求項２に記載された先行待機運転ポンプにおいて、
   前記案内面は、軸方向の全長において、軸方向と平行に延びるように形成される、先行待機運転ポンプ。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載された先行待機運転ポンプにおいて、
   前記吸気口は、前記凸部の軸方向中央部に形成される、先行待機運転ポンプ。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載された先行待機運転ポンプにおいて、
   前記吸気口を形成する縁部を有し、
   前記縁部の全周は、前記案内面上に形成される、先行待機運転ポンプ。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載された先行待機運転ポンプにおいて、
   前記案内面の少なくとも一部は湾曲面である、先行待機運転ポンプ。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載された先行待機運転ポンプにおいて、
   前記吸気口は、前記凸部の頂点に位置する、先行待機運転ポンプ。

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