JP2957891B2 - ポンプ機場用吸込水路 - Google Patents
ポンプ機場用吸込水路Info
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- JP2957891B2 JP2957891B2 JP6132006A JP13200694A JP2957891B2 JP 2957891 B2 JP2957891 B2 JP 2957891B2 JP 6132006 A JP6132006 A JP 6132006A JP 13200694 A JP13200694 A JP 13200694A JP 2957891 B2 JP2957891 B2 JP 2957891B2
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
- F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/445—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for liquid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2250/00—Geometry
- F05D2250/50—Inlet or outlet
- F05D2250/51—Inlet
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、雨水等の排水のために
設置されるポンプ機場に係わり、特に、ポンプ機場に配
置されたポンプへ排水を導くポンプ機場用吸込水路に関
する。
設置されるポンプ機場に係わり、特に、ポンプ機場に配
置されたポンプへ排水を導くポンプ機場用吸込水路に関
する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ポンプ機場の排水は、両側の側
壁・センタピアと上壁・底壁とで先細状の流路を構成す
る吸込水路に流入し、先端に設けられた吸込コーン及び
吸込ベルマウスで流れの向きを変えられて吸込管を通過
した後、案内羽根を介しポンプ羽根車へと導かれる。そ
してポンプ羽根車によって動力を与えられた排水は、渦
巻ケーシングからポンプ機場外部へと吐出される。従
来、このようなポンプ機場用吸込水路は、土木工事の面
から高さや幅等が制限されており、その制限範囲内にお
いて構成されていた。
壁・センタピアと上壁・底壁とで先細状の流路を構成す
る吸込水路に流入し、先端に設けられた吸込コーン及び
吸込ベルマウスで流れの向きを変えられて吸込管を通過
した後、案内羽根を介しポンプ羽根車へと導かれる。そ
してポンプ羽根車によって動力を与えられた排水は、渦
巻ケーシングからポンプ機場外部へと吐出される。従
来、このようなポンプ機場用吸込水路は、土木工事の面
から高さや幅等が制限されており、その制限範囲内にお
いて構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来技術によるポンプ
機場用吸込水路においては、流路断面積が徐々に減少す
る増速流れであることから水力損失が小さいとみなさ
れ、流路における損失の低減等、水力性能に関する配慮
は特にされていなかった。
機場用吸込水路においては、流路断面積が徐々に減少す
る増速流れであることから水力損失が小さいとみなさ
れ、流路における損失の低減等、水力性能に関する配慮
は特にされていなかった。
【０００４】また、吸込水路内の流れが下流に位置する
ポンプ羽根車へ及ぼす影響についても配慮されていなか
った。すなわち、吸込管からポンプ羽根車に流入する流
れが、吸込管の周方向で均一な流れ込み速度とならず、
またこれによって過度の旋回成分を持つ場合があり、ポ
ンプ羽根車の水力性能を低下させている場合があった。
ポンプ羽根車へ及ぼす影響についても配慮されていなか
った。すなわち、吸込管からポンプ羽根車に流入する流
れが、吸込管の周方向で均一な流れ込み速度とならず、
またこれによって過度の旋回成分を持つ場合があり、ポ
ンプ羽根車の水力性能を低下させている場合があった。
【０００５】一方、ポンプと同様に水力機械の１つであ
る水車への流入水路の構成に関し、水車の水力性能の向
上に配慮した公知技術として、例えば、以下のものがあ
る。 特開昭５６−１３５７５６号公報 この公知技術は、水車の羽根車の外周に配置されたステ
イベーンよりも上流側のケーシング内に導水板を設置す
ることにより、ステイベーンに流入する水量を周方向全
周にわたり均一にするものである。
る水車への流入水路の構成に関し、水車の水力性能の向
上に配慮した公知技術として、例えば、以下のものがあ
る。 特開昭５６−１３５７５６号公報 この公知技術は、水車の羽根車の外周に配置されたステ
イベーンよりも上流側のケーシング内に導水板を設置す
ることにより、ステイベーンに流入する水量を周方向全
周にわたり均一にするものである。
【０００６】特開昭６２−２０６２７４号公報 この公知技術は、水車に流入する水を導く渦巻状ケーシ
ングの任意の位置の断面積を渦巻の巻始め位置における
断面積を基準とした比率で規定し、ケーシングの形状を
適正化することにより、ステイベーンに流入する水量を
周方向全周にわたり均一にすることにものである。
ングの任意の位置の断面積を渦巻の巻始め位置における
断面積を基準とした比率で規定し、ケーシングの形状を
適正化することにより、ステイベーンに流入する水量を
周方向全周にわたり均一にすることにものである。
【０００７】しかしながら、上記公知技術をポンプ機場
用吸込水路に適用した場合、以下の課題が存在する。す
なわち、水車の流入水路とポンプの吸入水路とでは、同
じ水路でも設計の発想が全く異なる。例えば、水車は流
入する水から動力を得ることから、公知技術におけ
る流入水路のケーシングは、流入した水を強制的に旋回
させより強い動力を得る構成となっている。しかしポン
プは、流入する水に動力を与えるものであって流入する
水の強い旋回は好ましくない。また、このような旋回に
関する設計の相違より、公知技術の流入水路とポン
プ機場用吸込水路とはケーシングの巻き始め・巻き終わ
りの位置が全く異なり、したがって流路の水力特性も異
なるので、公知技術の水路構造を直接適用するのは不可
能である。さらに、公知技術においては、ステイベー
ンの上流側に整流用の導水板が必要となり部品数が増大
しコスト高となるとともに、圧力損失も増加する。
用吸込水路に適用した場合、以下の課題が存在する。す
なわち、水車の流入水路とポンプの吸入水路とでは、同
じ水路でも設計の発想が全く異なる。例えば、水車は流
入する水から動力を得ることから、公知技術におけ
る流入水路のケーシングは、流入した水を強制的に旋回
させより強い動力を得る構成となっている。しかしポン
プは、流入する水に動力を与えるものであって流入する
水の強い旋回は好ましくない。また、このような旋回に
関する設計の相違より、公知技術の流入水路とポン
プ機場用吸込水路とはケーシングの巻き始め・巻き終わ
りの位置が全く異なり、したがって流路の水力特性も異
なるので、公知技術の水路構造を直接適用するのは不可
能である。さらに、公知技術においては、ステイベー
ンの上流側に整流用の導水板が必要となり部品数が増大
しコスト高となるとともに、圧力損失も増加する。
【０００８】本発明の目的は、吸込水路の水力性能を損
なうことなく、ポンプ羽根車に流入する水量を周方向全
周にわたり均一にすることにより、ポンプ羽根車の水力
性能を向上することができるポンプ機場用吸込水路を提
供することである。
なうことなく、ポンプ羽根車に流入する水量を周方向全
周にわたり均一にすることにより、ポンプ羽根車の水力
性能を向上することができるポンプ機場用吸込水路を提
供することである。
【０００９】上記目的を達成するために、本発明の第１
の概念によれば、上壁と、底壁と、左右両側に配置され
た側壁と、その側壁の下流側に続く水平断面形状が半渦
巻形状の後壁とを備え、ポンプ機場から導入された水を
略鉛直方向の駆動軸を備えたポンプに供給するポンプ機
場用吸込水路において、水平断面内において、前記後壁
と前記駆動軸の軸線との距離が最も短くなる前記半渦巻
形状の巻き終わり位置と前記軸線とを結ぶ直線の、前記
左右の側壁間の流路を幅方向に２等分する水路中心線か
らの傾き角をθとし、前記巻き終わり位置と前記軸線と
の距離をｒとし、前記水路中心線に直交し前記軸線を通
る直線上における、前記側壁及び後壁のうちの一方から
前記軸線までの距離のうち、小さくないほうをＬ1、大
きくないほうをＬ2としたとき、０.９≦｛（Ｌ2−ｒ）
×（９０°＋θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×（９０°−
θ）｝≦１.１を満たすように構成され、かつ、前記軸
線は、水平断面内で前記水路中心線と前記側壁との間に
位置するように偏心して配置されていることを特徴とす
るポンプ機場用吸込水路が提供される。
の概念によれば、上壁と、底壁と、左右両側に配置され
た側壁と、その側壁の下流側に続く水平断面形状が半渦
巻形状の後壁とを備え、ポンプ機場から導入された水を
略鉛直方向の駆動軸を備えたポンプに供給するポンプ機
場用吸込水路において、水平断面内において、前記後壁
と前記駆動軸の軸線との距離が最も短くなる前記半渦巻
形状の巻き終わり位置と前記軸線とを結ぶ直線の、前記
左右の側壁間の流路を幅方向に２等分する水路中心線か
らの傾き角をθとし、前記巻き終わり位置と前記軸線と
の距離をｒとし、前記水路中心線に直交し前記軸線を通
る直線上における、前記側壁及び後壁のうちの一方から
前記軸線までの距離のうち、小さくないほうをＬ1、大
きくないほうをＬ2としたとき、０.９≦｛（Ｌ2−ｒ）
×（９０°＋θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×（９０°−
θ）｝≦１.１を満たすように構成され、かつ、前記軸
線は、水平断面内で前記水路中心線と前記側壁との間に
位置するように偏心して配置されていることを特徴とす
るポンプ機場用吸込水路が提供される。
【００１０】また上記目的を達成するために、本発明の
第２の概念によれば、上壁と、底壁と、左右両側に配置
された側壁と、その側壁の下流側に続く水平断面形状が
半渦巻形状の後壁と、前記左右の側壁間の流路を幅方向
にほぼ２等分するように仕切る１つのセンタピアとを備
え、ポンプ機場から導入された水を略鉛直方向の駆動軸
を備えたポンプに供給するポンプ機場用吸込水路におい
て、水平断面内において、前記後壁と前記駆動軸の軸線
との距離が最も短くなる前記半渦巻形状の巻き終わり位
置の、前記軸線に関し点対称となる点が、前記１つのセ
ンタピアの後縁部分の中心線の延長線上に存在するよう
に構成され、かつ、前記軸線は、水平断面内で前記水路
中心線と前記側壁との間に位置するように偏心して配置
されていることを特徴とするポンプ機場用吸込水路が提
供される。
第２の概念によれば、上壁と、底壁と、左右両側に配置
された側壁と、その側壁の下流側に続く水平断面形状が
半渦巻形状の後壁と、前記左右の側壁間の流路を幅方向
にほぼ２等分するように仕切る１つのセンタピアとを備
え、ポンプ機場から導入された水を略鉛直方向の駆動軸
を備えたポンプに供給するポンプ機場用吸込水路におい
て、水平断面内において、前記後壁と前記駆動軸の軸線
との距離が最も短くなる前記半渦巻形状の巻き終わり位
置の、前記軸線に関し点対称となる点が、前記１つのセ
ンタピアの後縁部分の中心線の延長線上に存在するよう
に構成され、かつ、前記軸線は、水平断面内で前記水路
中心線と前記側壁との間に位置するように偏心して配置
されていることを特徴とするポンプ機場用吸込水路が提
供される。
【００１１】好ましくは、前記ポンプ機場用吸込水路に
おいて、前記軸線上に中心軸を有し前記ポンプの羽根車
へ水を導く吸込管と、前記軸線上に中心軸を有し前記ポ
ンプ機場から導入された水の流れ方向を変えて前記吸込
管へ導く吸込ベルマウスとをさらに有することを特徴と
するポンプ機場用吸込水路が提供される。
おいて、前記軸線上に中心軸を有し前記ポンプの羽根車
へ水を導く吸込管と、前記軸線上に中心軸を有し前記ポ
ンプ機場から導入された水の流れ方向を変えて前記吸込
管へ導く吸込ベルマウスとをさらに有することを特徴と
するポンプ機場用吸込水路が提供される。
【００１２】
【００１３】さらに上記目的を達成するために、本発明
の第３の概念によれば、上壁と、底壁と、左右両側に配
置された側壁と、その側壁の下流側に続く水平断面形状
が半渦巻形状の後壁と、前記左右の側壁間の流路を幅方
向にほぼ２等分するように仕切る１つのセンタピアと、
略鉛直方向の駆動軸を備えたポンプの羽根車へ水を導く
とともに前記駆動軸の軸線上に中心軸を有する吸込管
と、前記軸線上に中心軸を有し水の流れ方向を変えて前
記吸込管へ導く吸込ベルマウスとを備え、ポンプ機場か
ら導入された水をポンプに供給するポンプ機場用吸込水
路において、前記軸線は、水平断面内で前記水路中心線
と前記側壁との間に位置するように偏心して配置されて
おり、水平断面内において、前記後壁と前記軸線との距
離が最も短くなる前記半渦巻形状の巻き終わり位置と前
記軸線とを結ぶ直線の、前記左右の側壁間の流路を幅方
向に２等分する水路中心線からの傾き角をθとし、前記
巻き終わり位置と前記軸線との距離をｒとし、前記水路
中心線に直交し前記軸線を通る直線上における、前記側
壁及び後壁のうち一方から前記軸線までの距離のうち大
きいほうをＬ1、小さいほうをＬ2としたとき、０.９≦
｛（Ｌ2−ｒ）×（９０°＋θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×
（９０°−θ）｝≦１.１を満たし、かつ、水平断面内
において、前記巻き終わり位置の前記軸線に関し点対称
となる点が、前記１つのセンタピアの後縁部分の中心線
の延長線上に存在するように構成されていることを特徴
とするポンプ機場用吸込水路が提供される。
の第３の概念によれば、上壁と、底壁と、左右両側に配
置された側壁と、その側壁の下流側に続く水平断面形状
が半渦巻形状の後壁と、前記左右の側壁間の流路を幅方
向にほぼ２等分するように仕切る１つのセンタピアと、
略鉛直方向の駆動軸を備えたポンプの羽根車へ水を導く
とともに前記駆動軸の軸線上に中心軸を有する吸込管
と、前記軸線上に中心軸を有し水の流れ方向を変えて前
記吸込管へ導く吸込ベルマウスとを備え、ポンプ機場か
ら導入された水をポンプに供給するポンプ機場用吸込水
路において、前記軸線は、水平断面内で前記水路中心線
と前記側壁との間に位置するように偏心して配置されて
おり、水平断面内において、前記後壁と前記軸線との距
離が最も短くなる前記半渦巻形状の巻き終わり位置と前
記軸線とを結ぶ直線の、前記左右の側壁間の流路を幅方
向に２等分する水路中心線からの傾き角をθとし、前記
巻き終わり位置と前記軸線との距離をｒとし、前記水路
中心線に直交し前記軸線を通る直線上における、前記側
壁及び後壁のうち一方から前記軸線までの距離のうち大
きいほうをＬ1、小さいほうをＬ2としたとき、０.９≦
｛（Ｌ2−ｒ）×（９０°＋θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×
（９０°−θ）｝≦１.１を満たし、かつ、水平断面内
において、前記巻き終わり位置の前記軸線に関し点対称
となる点が、前記１つのセンタピアの後縁部分の中心線
の延長線上に存在するように構成されていることを特徴
とするポンプ機場用吸込水路が提供される。
【００１４】
【００１５】以上のように構成した本発明の第１の概念
においては、水平断面内において、後壁と駆動軸の軸線
との距離が最も短くなる半渦巻形状の巻き終わり位置と
軸線とを結ぶ直線の、左右の側壁間の流路を幅方向に２
等分する水路中心線からの傾き角をθとし、巻き終わり
位置と軸線との距離をｒとし、水路中心線に直交し軸線
を通る直線上における、側壁及び後壁のうちの一方から
軸線までの距離のうち、小さくないほうをＬ1、大きく
ないほうをＬ2としたとき、０.９≦｛（Ｌ2−ｒ）×
（９０°＋θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×（９０°−θ）｝
≦１.１を満たすように構成されていることにより、吸
込管の両側に別れる形で後壁に沿って流れる２つの流れ
の吸込管への流入速度が互いに等しくなるので、吸込管
に流入するときの流れの水量バランスが均一になる。さ
らに、軸線は、水平断面内で水路中心線と側壁との間に
位置するように偏心して配置されていることにより、微
小な旋回流がポンプの吸込管入口付近に発生する。これ
により水路内の流れが安定化し、脈動等の原因となる水
中渦の発生が抑制される。
においては、水平断面内において、後壁と駆動軸の軸線
との距離が最も短くなる半渦巻形状の巻き終わり位置と
軸線とを結ぶ直線の、左右の側壁間の流路を幅方向に２
等分する水路中心線からの傾き角をθとし、巻き終わり
位置と軸線との距離をｒとし、水路中心線に直交し軸線
を通る直線上における、側壁及び後壁のうちの一方から
軸線までの距離のうち、小さくないほうをＬ1、大きく
ないほうをＬ2としたとき、０.９≦｛（Ｌ2−ｒ）×
（９０°＋θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×（９０°−θ）｝
≦１.１を満たすように構成されていることにより、吸
込管の両側に別れる形で後壁に沿って流れる２つの流れ
の吸込管への流入速度が互いに等しくなるので、吸込管
に流入するときの流れの水量バランスが均一になる。さ
らに、軸線は、水平断面内で水路中心線と側壁との間に
位置するように偏心して配置されていることにより、微
小な旋回流がポンプの吸込管入口付近に発生する。これ
により水路内の流れが安定化し、脈動等の原因となる水
中渦の発生が抑制される。
【００１６】また、本発明の第２の概念においては、水
平断面内において、後壁と駆動軸の軸線との距離が最も
短くなる半渦巻形状の巻き終わり位置の、軸線に関し点
対称となる点が、１つのセンタピアの後縁部分の中心線
の延長線上に存在するように構成されていることによ
り、このセンタピアの両側の排水流れが、巻き終わり位
置と軸線とを結ぶ直線によって２等分された吸込管の２
つの開口領域のそれぞれに導かれることとなり、それぞ
れの領域に全体の１／２の流量ずつが流入するので、吸
込管に流入するときの流れの水量バランスが均一にな
る。さらに、軸線は、水平断面内で水路中心線と側壁と
の間に位置するように偏心して配置されていることによ
り、微小な旋回流がポンプの吸込管入口付近に発生す
る。これにより水路内の流れが安定化し、脈動等の原因
となる水中渦の発生が抑制される。
平断面内において、後壁と駆動軸の軸線との距離が最も
短くなる半渦巻形状の巻き終わり位置の、軸線に関し点
対称となる点が、１つのセンタピアの後縁部分の中心線
の延長線上に存在するように構成されていることによ
り、このセンタピアの両側の排水流れが、巻き終わり位
置と軸線とを結ぶ直線によって２等分された吸込管の２
つの開口領域のそれぞれに導かれることとなり、それぞ
れの領域に全体の１／２の流量ずつが流入するので、吸
込管に流入するときの流れの水量バランスが均一にな
る。さらに、軸線は、水平断面内で水路中心線と側壁と
の間に位置するように偏心して配置されていることによ
り、微小な旋回流がポンプの吸込管入口付近に発生す
る。これにより水路内の流れが安定化し、脈動等の原因
となる水中渦の発生が抑制される。
【００１７】また、ポンプ機場用吸込水路において、軸
線上に中心軸を有しポンプの羽根車へ水を導く吸込管
と、軸線上に中心軸を有しポンプ機場から導入された水
の流れ方向を変えて吸込管へ導く吸込ベルマウスとをさ
らに有することにより、ポンプ機場からの排水をポンプ
へと導く一連の手段を実現できる。
線上に中心軸を有しポンプの羽根車へ水を導く吸込管
と、軸線上に中心軸を有しポンプ機場から導入された水
の流れ方向を変えて吸込管へ導く吸込ベルマウスとをさ
らに有することにより、ポンプ機場からの排水をポンプ
へと導く一連の手段を実現できる。
【００１８】また本発明の第３の概念においては、軸線
は、水平断面内で水路中心線と側壁との間に位置するよ
うに偏心して配置されており、水平断面内において、後
壁と軸線との距離が最も短くなる半渦巻形状の巻き終わ
り位置と軸線とを結ぶ直線の、左右の側壁間の流路を幅
方向に２等分する水路中心線からの傾き角をθとし、巻
き終わり位置と軸線との距離をｒとし、水路中心線に直
交し軸線を通る直線上における、側壁及び後壁のうち一
方から軸線までの距離のうち大きいほうをＬ1、小さい
ほうをＬ2としたとき、０.９≦｛（Ｌ2−ｒ）×（９０
°＋θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×（９０°−θ）｝≦１.１
を満たし、かつ、水平断面内において、巻き終わり位置
の軸線に関し点対称となる点が、１つのセンタピアの後
縁部分の中心線の延長線上に存在するように構成されて
いることにより、水中渦抑制作用と水量均一化作用との
相互作用によって、吸込ベルマウスにおける流速を２ｍ
／ｓ以上にでき、１．５ｍ／ｓ程度であった従来に比し
約４／３倍の高速化を達成できる。
は、水平断面内で水路中心線と側壁との間に位置するよ
うに偏心して配置されており、水平断面内において、後
壁と軸線との距離が最も短くなる半渦巻形状の巻き終わ
り位置と軸線とを結ぶ直線の、左右の側壁間の流路を幅
方向に２等分する水路中心線からの傾き角をθとし、巻
き終わり位置と軸線との距離をｒとし、水路中心線に直
交し軸線を通る直線上における、側壁及び後壁のうち一
方から軸線までの距離のうち大きいほうをＬ1、小さい
ほうをＬ2としたとき、０.９≦｛（Ｌ2−ｒ）×（９０
°＋θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×（９０°−θ）｝≦１.１
を満たし、かつ、水平断面内において、巻き終わり位置
の軸線に関し点対称となる点が、１つのセンタピアの後
縁部分の中心線の延長線上に存在するように構成されて
いることにより、水中渦抑制作用と水量均一化作用との
相互作用によって、吸込ベルマウスにおける流速を２ｍ
／ｓ以上にでき、１．５ｍ／ｓ程度であった従来に比し
約４／３倍の高速化を達成できる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図６により説
明する。本発明の第１の実施例を図１及び図２により説
明する。本実施例によるポンプ機場用吸込水路を図１及
び図２に示す。図１は吸込水路の水平断面図であり、図
２は図１中II−II断面による側断面図である。
明する。本発明の第１の実施例を図１及び図２により説
明する。本実施例によるポンプ機場用吸込水路を図１及
び図２に示す。図１は吸込水路の水平断面図であり、図
２は図１中II−II断面による側断面図である。
【００２０】図１及び図２において、吸込水路１は、上
壁１７と、底壁１８と、左右両側に配置された側壁１４
Ｌ,１４Ｒと、側壁１４Ｌ,１４Ｒにそれぞれ続く後壁１
５Ｌ,１５Ｒと、側壁１４Ｌ,１４Ｒ間の流路２６を幅方
向（図中上下方向）に２等分する水路中心線１３にほぼ
沿って設けられ流路２６を２つに仕切るセンタピア１９
と、ポンプ２５の羽根車５へ水を導く吸込管１０と、吸
込管１０に設けられた整流用の案内羽根４と、水の流れ
方向を変えて吸込管１０へ導く吸込ベルマウス２及び吸
込コーン３とを有し、ポンプ機場から導入された水をポ
ンプ２５に供給する。
壁１７と、底壁１８と、左右両側に配置された側壁１４
Ｌ,１４Ｒと、側壁１４Ｌ,１４Ｒにそれぞれ続く後壁１
５Ｌ,１５Ｒと、側壁１４Ｌ,１４Ｒ間の流路２６を幅方
向（図中上下方向）に２等分する水路中心線１３にほぼ
沿って設けられ流路２６を２つに仕切るセンタピア１９
と、ポンプ２５の羽根車５へ水を導く吸込管１０と、吸
込管１０に設けられた整流用の案内羽根４と、水の流れ
方向を変えて吸込管１０へ導く吸込ベルマウス２及び吸
込コーン３とを有し、ポンプ機場から導入された水をポ
ンプ２５に供給する。
【００２１】ポンプ２５の羽根車５は、軸受機構８によ
って支持された主軸１１に接続されており駆動機９によ
って回転される。羽根車５の吸込径Ｄ≒３ｍ、吸込水路
１の最大幅Ｗ≒１０ｍであり、すなわち吸込水路１の最
大幅Ｗは羽根車５の吸込径Ｄの３．５倍以下となってい
る。ポンプ２５によって動力を付与された水は、渦巻ケ
ーシング７から吐出される。またポンプ２５の主軸（す
なわち駆動軸）１１の軸線１２は、図１に示す水平断面
内において、水路中心線１３と側壁１４Ｒ（若しくは側
壁１４Ｌ）との間に位置し水路中心線１３上には存在し
ないように流れ方向からみて偏心して配置されており、
吸込ベルマウス２及び吸込管１０の中心軸は、ともに軸
線１２上に位置している。さらに後壁１５Ｌ,Ｒは、図
１に示すように、水平断面における形状が半渦巻形状と
なっており、その半渦巻形状の巻き終わり位置１６にお
いて、軸線１２との距離が最も短くなっている。
って支持された主軸１１に接続されており駆動機９によ
って回転される。羽根車５の吸込径Ｄ≒３ｍ、吸込水路
１の最大幅Ｗ≒１０ｍであり、すなわち吸込水路１の最
大幅Ｗは羽根車５の吸込径Ｄの３．５倍以下となってい
る。ポンプ２５によって動力を付与された水は、渦巻ケ
ーシング７から吐出される。またポンプ２５の主軸（す
なわち駆動軸）１１の軸線１２は、図１に示す水平断面
内において、水路中心線１３と側壁１４Ｒ（若しくは側
壁１４Ｌ）との間に位置し水路中心線１３上には存在し
ないように流れ方向からみて偏心して配置されており、
吸込ベルマウス２及び吸込管１０の中心軸は、ともに軸
線１２上に位置している。さらに後壁１５Ｌ,Ｒは、図
１に示すように、水平断面における形状が半渦巻形状と
なっており、その半渦巻形状の巻き終わり位置１６にお
いて、軸線１２との距離が最も短くなっている。
【００２２】また本実施例の吸込水路１は、図１に示す
水平断面内において、巻き終わり位置１６と軸線１２と
を結ぶ直線２７の水路中心線１３からの傾き角θ（＝３
０°）、巻き終わり位置１６と軸線１２との距離ｒ、水
路中心線１３に直交し軸線１２を通る直線２８上におけ
る後壁１５Ｌ,Ｒから軸線１２までの距離のうちの大き
い方（側壁１４Ｌ側）の距離であるＬ1及び小さい方の
距離であるＬ2に関し、 （Ｌ2−ｒ）×（９０°＋θ）＝（Ｌ1−ｒ）×（９０°
−θ） すなわち、 ｛（Ｌ2−ｒ）×（９０°＋θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×
（９０°−θ）｝＝１ であるように構成されている。さらに、吸込水路１はま
た、図１に示す水平断面内において、軸線１２を対称中
心として巻き終わり位置１６と点対称となる点２３が、
センタピア１９の後縁部１９Ａの中心線２１の延長線上
に存在するように構成されている。
水平断面内において、巻き終わり位置１６と軸線１２と
を結ぶ直線２７の水路中心線１３からの傾き角θ（＝３
０°）、巻き終わり位置１６と軸線１２との距離ｒ、水
路中心線１３に直交し軸線１２を通る直線２８上におけ
る後壁１５Ｌ,Ｒから軸線１２までの距離のうちの大き
い方（側壁１４Ｌ側）の距離であるＬ1及び小さい方の
距離であるＬ2に関し、 （Ｌ2−ｒ）×（９０°＋θ）＝（Ｌ1−ｒ）×（９０°
−θ） すなわち、 ｛（Ｌ2−ｒ）×（９０°＋θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×
（９０°−θ）｝＝１ であるように構成されている。さらに、吸込水路１はま
た、図１に示す水平断面内において、軸線１２を対称中
心として巻き終わり位置１６と点対称となる点２３が、
センタピア１９の後縁部１９Ａの中心線２１の延長線上
に存在するように構成されている。
【００２３】以上において、本実施例の吸込水路１は、
流路の構成を適正化することによりポンプ２５の羽根車
５に流入する水量を周方向全周にわたり均一にするもの
である。以下、この作用を説明する。前述したように、
従来の吸込水路においては、吸込管からポンプ羽根車へ
と流入する流れが吸込管の周方向で均一な流れ込み速度
とならず、またこれによって羽根車に入る流れが過度の
旋回成分を持つという課題があった。本願発明者等は、
この課題を解決することを目的として、種々の構造の吸
込水路について流れ解析技術を応用した数値解析を繰り
返した結果、半渦巻形状の後壁の巻き終わり位置、水路
幅、及びセンタピアの構造等がこの特性に大いに関係し
ていることがわかった。そしてまた、羽根車に流入する
水量を均一にする方法として、巻き終わり位置と水路幅
との関係を適正化すること、又は巻き終わり位置とセン
タピアとの関係を適正化することの２つの方法があるこ
ともわかった。以下、それぞれの原理について詳細に説
明する。なお説明の便宜上、本実施例の吸込水路１の各
部材と同等の部材には同一の符号を用いて説明する。
流路の構成を適正化することによりポンプ２５の羽根車
５に流入する水量を周方向全周にわたり均一にするもの
である。以下、この作用を説明する。前述したように、
従来の吸込水路においては、吸込管からポンプ羽根車へ
と流入する流れが吸込管の周方向で均一な流れ込み速度
とならず、またこれによって羽根車に入る流れが過度の
旋回成分を持つという課題があった。本願発明者等は、
この課題を解決することを目的として、種々の構造の吸
込水路について流れ解析技術を応用した数値解析を繰り
返した結果、半渦巻形状の後壁の巻き終わり位置、水路
幅、及びセンタピアの構造等がこの特性に大いに関係し
ていることがわかった。そしてまた、羽根車に流入する
水量を均一にする方法として、巻き終わり位置と水路幅
との関係を適正化すること、又は巻き終わり位置とセン
タピアとの関係を適正化することの２つの方法があるこ
ともわかった。以下、それぞれの原理について詳細に説
明する。なお説明の便宜上、本実施例の吸込水路１の各
部材と同等の部材には同一の符号を用いて説明する。
【００２４】（１）巻き終わり位置と水路幅との関係 まず、巻き終わり位置と水路幅との関係について図３及
び図４を用いて説明する。ポンプ機場から吸込水路１に
導入された排水は、下流側において吸込管１０の両側の
流れ３４Ｌ,Ｒに別れる形で後壁１５Ｌ,１５Ｒに沿って
流れ、巻き終わり位置１６に向かって回り込むように向
きを変えられた後、吸込管１０に流入する（図３中の矢
印参照）。このとき従来は、この流入時の流れ３４Ｌと
３４Ｒとの水量バランスに特に配慮されていなかった結
果、いずれか一方が他方よりも多くなり周方向の水量の
不均一が生じていた。したがって、この周方向の水量の
不均一を解消するためには、吸込管１０に流入時の流れ
３４Ｌと３４Ｒとの水量バランスを考慮すれば良い。
び図４を用いて説明する。ポンプ機場から吸込水路１に
導入された排水は、下流側において吸込管１０の両側の
流れ３４Ｌ,Ｒに別れる形で後壁１５Ｌ,１５Ｒに沿って
流れ、巻き終わり位置１６に向かって回り込むように向
きを変えられた後、吸込管１０に流入する（図３中の矢
印参照）。このとき従来は、この流入時の流れ３４Ｌと
３４Ｒとの水量バランスに特に配慮されていなかった結
果、いずれか一方が他方よりも多くなり周方向の水量の
不均一が生じていた。したがって、この周方向の水量の
不均一を解消するためには、吸込管１０に流入時の流れ
３４Ｌと３４Ｒとの水量バランスを考慮すれば良い。
【００２５】この水量バランスを考慮した構成の１つを
図３を用いて説明する。すなわち、吸込管１０に流入す
るときの流れ３４Ｌと３４Ｒとの水量バランスを均一に
するために、図３中軸線１２を通る直線２８より下流側
（図中右側）の領域において、巻き終わり位置１６と軸
線１２とを結ぶ直線２７を境にして考えたとき、領域
（Ａ）に速度Ｖ1,流量Ｑ1で流入した後に後壁１５Ｌに
沿って回り込んで吸込管１０へ流入する流れ３４Ｌの流
入速度ＶAと、領域（Ｂ）に速度Ｖ2,流量Ｑ2で流入した
後に後壁１５Ｒに沿って回り込んで吸込管１０へ流入す
る流れ３４Ｒの流入速度ＶBとが等しくなれば良い。
図３を用いて説明する。すなわち、吸込管１０に流入す
るときの流れ３４Ｌと３４Ｒとの水量バランスを均一に
するために、図３中軸線１２を通る直線２８より下流側
（図中右側）の領域において、巻き終わり位置１６と軸
線１２とを結ぶ直線２７を境にして考えたとき、領域
（Ａ）に速度Ｖ1,流量Ｑ1で流入した後に後壁１５Ｌに
沿って回り込んで吸込管１０へ流入する流れ３４Ｌの流
入速度ＶAと、領域（Ｂ）に速度Ｖ2,流量Ｑ2で流入した
後に後壁１５Ｒに沿って回り込んで吸込管１０へ流入す
る流れ３４Ｒの流入速度ＶBとが等しくなれば良い。
【００２６】すなわち、流路の高さＢは一定、吸込管１
０への流入径をＤoとすると、領域（Ａ）、（Ｂ）への
流入流量Ｑ1,Ｑ2はそれぞれ、 Ｑ1＝Ｂ×（Ｌ1−ｒ）×Ｖ1＝πＤo×｛（９０°＋θ）
／３６０°｝×ＶA Ｑ2＝Ｂ×（Ｌ2−ｒ）×Ｖ2＝πＤo×｛（９０°−θ）
／３６０°｝×ＶB で表されるから、吸込管１０への流入速度ＶA,ＶBはそ
れぞれ、 ＶA＝Ｂ×（Ｌ1−ｒ）×Ｖ1×３６０°／｛πＤo×（９
０°＋θ）｝ … ＶB＝Ｂ×（Ｌ2−ｒ）×Ｖ2×３６０°／｛πＤo×（９
０°−θ）｝ … よって、このＶA,ＶBを等しくするための条件は、と
を等しいとおいて、 （Ｌ1−ｒ）×Ｖ1／（９０°＋θ）＝（Ｌ2−ｒ）×Ｖ2
／（９０°−θ） ここで、領域（Ａ）への流入速度Ｖ1と領域（Ｂ）への
流入速度Ｖ2とが等しいと仮定すると、 （Ｌ1−ｒ）／（９０°＋θ）＝（Ｌ2−ｒ）／（９０°
−θ） となる。
０への流入径をＤoとすると、領域（Ａ）、（Ｂ）への
流入流量Ｑ1,Ｑ2はそれぞれ、 Ｑ1＝Ｂ×（Ｌ1−ｒ）×Ｖ1＝πＤo×｛（９０°＋θ）
／３６０°｝×ＶA Ｑ2＝Ｂ×（Ｌ2−ｒ）×Ｖ2＝πＤo×｛（９０°−θ）
／３６０°｝×ＶB で表されるから、吸込管１０への流入速度ＶA,ＶBはそ
れぞれ、 ＶA＝Ｂ×（Ｌ1−ｒ）×Ｖ1×３６０°／｛πＤo×（９
０°＋θ）｝ … ＶB＝Ｂ×（Ｌ2−ｒ）×Ｖ2×３６０°／｛πＤo×（９
０°−θ）｝ … よって、このＶA,ＶBを等しくするための条件は、と
を等しいとおいて、 （Ｌ1−ｒ）×Ｖ1／（９０°＋θ）＝（Ｌ2−ｒ）×Ｖ2
／（９０°−θ） ここで、領域（Ａ）への流入速度Ｖ1と領域（Ｂ）への
流入速度Ｖ2とが等しいと仮定すると、 （Ｌ1−ｒ）／（９０°＋θ）＝（Ｌ2−ｒ）／（９０°
−θ） となる。
【００２７】すなわち、吸込管１０に流入するときの流
れ３４Ｌと３４Ｒとの水量バランスを等しくするための
構造的条件は、上式を変形して ｛（Ｌ2−ｒ）×（９０°＋θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×
（９０°−θ）｝＝１…（※） と表すことができる。
れ３４Ｌと３４Ｒとの水量バランスを等しくするための
構造的条件は、上式を変形して ｛（Ｌ2−ｒ）×（９０°＋θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×
（９０°−θ）｝＝１…（※） と表すことができる。
【００２８】ここにおいて、上記（※）式を満たす構成
とすることが水量バランス均一化に最も好ましいが、設
計や施工上の制約により必ずしもこの厳密な関係を満足
し得ない場合がある。そこで、発明者らは上記の左辺の
値が１より大きくなった場合、あるいは１より小さくな
った場合に、どこまで許容範囲となり得るかを数値解析
で検討し、図４に示す結果を得た。
とすることが水量バランス均一化に最も好ましいが、設
計や施工上の制約により必ずしもこの厳密な関係を満足
し得ない場合がある。そこで、発明者らは上記の左辺の
値が１より大きくなった場合、あるいは１より小さくな
った場合に、どこまで許容範囲となり得るかを数値解析
で検討し、図４に示す結果を得た。
【００２９】図４は、上記（※）式の左辺である｛（Ｌ
2−ｒ）×（９０°＋θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×（９０°
−θ）｝を０.７５〜１.２５まで変化させた場合の、最
も理想的である｛（Ｌ2−ｒ）×（９０°＋θ）｝／
｛（Ｌ1−ｒ）×（９０°−θ）｝＝１のときのポンプ
効率との比（＝効率比）がどのように変化するかを示し
たものである。図４において、｛（Ｌ2−ｒ）×（９０
°＋θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×（９０°−θ）｝＝１か
ら大きくなるにつれ又は小さくなるにつれ、効率比は
１.０から低下していくが、１との差が大きくなるほど
急激に低下する傾向を示す。図４より、本願発明者等
は、ポンプ効率の低下が小さく効率比の許容範囲となり
うる領域としては、０.９≦｛（Ｌ2−ｒ）×（９０°＋
θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×（９０°−θ）｝≦１.１が適
当であると判断した。
2−ｒ）×（９０°＋θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×（９０°
−θ）｝を０.７５〜１.２５まで変化させた場合の、最
も理想的である｛（Ｌ2−ｒ）×（９０°＋θ）｝／
｛（Ｌ1−ｒ）×（９０°−θ）｝＝１のときのポンプ
効率との比（＝効率比）がどのように変化するかを示し
たものである。図４において、｛（Ｌ2−ｒ）×（９０
°＋θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×（９０°−θ）｝＝１か
ら大きくなるにつれ又は小さくなるにつれ、効率比は
１.０から低下していくが、１との差が大きくなるほど
急激に低下する傾向を示す。図４より、本願発明者等
は、ポンプ効率の低下が小さく効率比の許容範囲となり
うる領域としては、０.９≦｛（Ｌ2−ｒ）×（９０°＋
θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×（９０°−θ）｝≦１.１が適
当であると判断した。
【００３０】本実施例の吸込水路１においては、｛（Ｌ
2−ｒ）×（９０°＋θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×（９０°
−θ）｝＝１である。したがって、吸込管１０に流入す
るときの流れ３４Ｌと３４Ｒとの水量バランスを均一に
し、ポンプ２５の羽根車５へと流入する水量を周方向で
均一にすることができる。
2−ｒ）×（９０°＋θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×（９０°
−θ）｝＝１である。したがって、吸込管１０に流入す
るときの流れ３４Ｌと３４Ｒとの水量バランスを均一に
し、ポンプ２５の羽根車５へと流入する水量を周方向で
均一にすることができる。
【００３１】（２）巻き終わり位置とセンタピアとの関
係 次に、巻き終わり位置とセンタピアとの関係について図
５を用いて説明する。上記（１）で説明した方法の他
に、吸込管１０に流入するときの流れの水量バランスを
均一にする方法の１つとして、センタピア１９の構成を
適正化することで流れの中心線の方向を制御する方法が
ある。これを図５により説明する。
係 次に、巻き終わり位置とセンタピアとの関係について図
５を用いて説明する。上記（１）で説明した方法の他
に、吸込管１０に流入するときの流れの水量バランスを
均一にする方法の１つとして、センタピア１９の構成を
適正化することで流れの中心線の方向を制御する方法が
ある。これを図５により説明する。
【００３２】センタピア１９は、流路２６における流れ
を左右の流れ２４Ｌ,２４Ｒに仕切っており、その下流
側下端は中心線２１を備えた後縁部１９Ａとなってい
る。このとき、図５中の破線で示すように、軸線１２を
対称中心として巻き終わり位置１６と点対称となる点２
３までこの後縁部１９Ａを伸ばして配置するようにすれ
ば、直線２７によって２等分された吸込管１０の開口領
域（領域（Ｃ）＋（Ｄ））のうち、領域（Ｃ）へ流れ２
４Ｌが導かれるとともに領域（Ｄ）へ流れ２４Ｒが導か
れることとなり、領域（Ｃ）及び領域（Ｄ）にそれぞれ
全体の１／２の流量が流入するので、流れ２４Ｌと２４
Ｒとの水量バランスが均一となることが分かる。
を左右の流れ２４Ｌ,２４Ｒに仕切っており、その下流
側下端は中心線２１を備えた後縁部１９Ａとなってい
る。このとき、図５中の破線で示すように、軸線１２を
対称中心として巻き終わり位置１６と点対称となる点２
３までこの後縁部１９Ａを伸ばして配置するようにすれ
ば、直線２７によって２等分された吸込管１０の開口領
域（領域（Ｃ）＋（Ｄ））のうち、領域（Ｃ）へ流れ２
４Ｌが導かれるとともに領域（Ｄ）へ流れ２４Ｒが導か
れることとなり、領域（Ｃ）及び領域（Ｄ）にそれぞれ
全体の１／２の流量が流入するので、流れ２４Ｌと２４
Ｒとの水量バランスが均一となることが分かる。
【００３３】しかしながら、上記のようにセンタピア１
９の後縁部１９Ａを伸ばし吸込管１０の入口直近まで配
置すると、センタピア１９の後縁部１９Ａからの流れが
すぐにポンプ１５の羽根車５に入ることとなり、逆に羽
根車５の水力性能に悪影響が出てしまうので現実的では
ない。そこで、図示のようにセンタピア１９の後縁部１
９Ａを吸込管１０入口よりも若干上流側に位置するよう
にし、後縁部１９Ａの中心線２１の延長線上に点２３が
位置するように構成すればよい。この場合、後縁部１９
Ａより下流側では流れ２４Ｌ,Ｒは合流して１つの流れ
となるが、その流れの中心線は、後縁部１９Ａの中心線
２１の延長線にほぼ一致すると考えることができるか
ら、このような構成にしても、上記したように流れ２４
Ｌ,２４Ｒがほぼそれぞれ領域（Ｃ）,（Ｄ）へと導か
れ、水量バランスが均一となることが分かる。
９の後縁部１９Ａを伸ばし吸込管１０の入口直近まで配
置すると、センタピア１９の後縁部１９Ａからの流れが
すぐにポンプ１５の羽根車５に入ることとなり、逆に羽
根車５の水力性能に悪影響が出てしまうので現実的では
ない。そこで、図示のようにセンタピア１９の後縁部１
９Ａを吸込管１０入口よりも若干上流側に位置するよう
にし、後縁部１９Ａの中心線２１の延長線上に点２３が
位置するように構成すればよい。この場合、後縁部１９
Ａより下流側では流れ２４Ｌ,Ｒは合流して１つの流れ
となるが、その流れの中心線は、後縁部１９Ａの中心線
２１の延長線にほぼ一致すると考えることができるか
ら、このような構成にしても、上記したように流れ２４
Ｌ,２４Ｒがほぼそれぞれ領域（Ｃ）,（Ｄ）へと導か
れ、水量バランスが均一となることが分かる。
【００３４】本実施例の吸込水路１においては、水平断
面内において、軸線１２を対称中心として巻き終わり位
置１６と点対称となる点２３が、センタピア１９の後縁
部１９Ａの中心線２１の延長線上に存在するので、吸込
管１０に流入するときの流れ２４Ｌと２４Ｒとの水量バ
ランスを均一にできる。よって、ポンプ２５の羽根車５
へと流入する水量を周方向で均一にすることができる。
面内において、軸線１２を対称中心として巻き終わり位
置１６と点対称となる点２３が、センタピア１９の後縁
部１９Ａの中心線２１の延長線上に存在するので、吸込
管１０に流入するときの流れ２４Ｌと２４Ｒとの水量バ
ランスを均一にできる。よって、ポンプ２５の羽根車５
へと流入する水量を周方向で均一にすることができる。
【００３５】以上説明したように、本実施例によれば、
水平断面内において、巻き終わり位置１６と軸線１２と
を結ぶ直線２７の水路中心線１３からの傾きθ（＝３０
°）、巻き終わり位置１６と軸線１２との距離ｒ、水路
中心線１３に直交し軸線１２を通る直線２８上における
後壁１５Ｌ,Ｒから軸線１２までの距離のうち、大きい
方（側壁１４Ｌ側）の距離であるＬ1,小さい方の距離で
あるＬ2に関し、｛（Ｌ2−ｒ）×（９０°＋θ）｝／
｛（Ｌ1−ｒ）×（９０°−θ）｝＝１であるので、巻
き終わり位置１６と軸線１２とを結ぶ直線２７を境に
し、後壁１５Ｌ,Ｒに沿ってそれぞれ流入する流れ３４
Ｌ,Ｒの吸込管１０への流入速度ＶA,ＶBが互いに等しく
なり、吸込管１０に流入するときの流れ３４Ｌと３４Ｒ
との水量バランスが均一になる。よって吸込水路１の水
力性能を損なうことなく、ポンプ２５の羽根車５へと流
入する水量を周方向で均一にし、羽根車５の水力性能を
向上することができる。
水平断面内において、巻き終わり位置１６と軸線１２と
を結ぶ直線２７の水路中心線１３からの傾きθ（＝３０
°）、巻き終わり位置１６と軸線１２との距離ｒ、水路
中心線１３に直交し軸線１２を通る直線２８上における
後壁１５Ｌ,Ｒから軸線１２までの距離のうち、大きい
方（側壁１４Ｌ側）の距離であるＬ1,小さい方の距離で
あるＬ2に関し、｛（Ｌ2−ｒ）×（９０°＋θ）｝／
｛（Ｌ1−ｒ）×（９０°−θ）｝＝１であるので、巻
き終わり位置１６と軸線１２とを結ぶ直線２７を境に
し、後壁１５Ｌ,Ｒに沿ってそれぞれ流入する流れ３４
Ｌ,Ｒの吸込管１０への流入速度ＶA,ＶBが互いに等しく
なり、吸込管１０に流入するときの流れ３４Ｌと３４Ｒ
との水量バランスが均一になる。よって吸込水路１の水
力性能を損なうことなく、ポンプ２５の羽根車５へと流
入する水量を周方向で均一にし、羽根車５の水力性能を
向上することができる。
【００３６】また、水平断面内において、軸線１２を対
称中心として巻き終わり位置１６と点対称となる点２３
が、センタピア１９の後縁部１９Ａの中心線２１の延長
線上に存在するので、直線２７を境にして領域（Ｃ）へ
流れ２４Ｌが導かれるとともに領域（Ｄ）へ流れ２４Ｒ
が導かれ、吸込管１０に流入するときの流れ２４Ｌと２
４Ｒとの水量バランスを均一にできる。よって、吸込水
路１の水力性能を損なうことなく、ポンプ２５の羽根車
５へと流入する水量を周方向で均一にし、羽根車５の水
力性能を向上することができる。
称中心として巻き終わり位置１６と点対称となる点２３
が、センタピア１９の後縁部１９Ａの中心線２１の延長
線上に存在するので、直線２７を境にして領域（Ｃ）へ
流れ２４Ｌが導かれるとともに領域（Ｄ）へ流れ２４Ｒ
が導かれ、吸込管１０に流入するときの流れ２４Ｌと２
４Ｒとの水量バランスを均一にできる。よって、吸込水
路１の水力性能を損なうことなく、ポンプ２５の羽根車
５へと流入する水量を周方向で均一にし、羽根車５の水
力性能を向上することができる。
【００３７】また、以上のように水力エネルギ損失を防
止する配慮をしているので、ポンプ駆動エネルギを節減
できる。
止する配慮をしているので、ポンプ駆動エネルギを節減
できる。
【００３８】さらに、ポンプ２５の軸線１２が、水平断
面内において水路中心線１３上ではなく水路中心線１３
と側壁との間に位置するように偏心して配置されている
ので、微小な旋回流がポンプ２５の吸込管１０入口付近
に発生する。これにより水路内の流れが安定化し、脈動
等の原因となる水中渦の発生が抑制される。そして本願
発明者等は、この水中渦抑制作用と上記した２つの水量
均一化作用との相互作用によって、本実施例の吸込水路
１においては、吸込ベルマウスにおける流速を２ｍ／ｓ
以上にできることを数値解析で確認した。従来の吸込水
路にあっては吸込ベルマウスの通過流速が１．５ｍ／ｓ
程度が限度であったので、約４／３倍の高速化を達成で
きることが分かった。よって、このように高速化が可能
となったことから、同一の流速条件下における吸込水路
１の最大幅Ｗをポンプ２５の羽根車５の吸込径Ｄの３.
５倍以下とできるので、従来の約５倍に比較してかなり
小形化できる。例えば羽根車２５吸込径Ｄ≒３ｍの場合
には吸込水路１最大幅Ｗを４．５ｍ縮小できることとな
る。したがってポンプ機場のコンパクト化が可能とな
り、土地代・土木工事費を従来より大きく低減できる。
面内において水路中心線１３上ではなく水路中心線１３
と側壁との間に位置するように偏心して配置されている
ので、微小な旋回流がポンプ２５の吸込管１０入口付近
に発生する。これにより水路内の流れが安定化し、脈動
等の原因となる水中渦の発生が抑制される。そして本願
発明者等は、この水中渦抑制作用と上記した２つの水量
均一化作用との相互作用によって、本実施例の吸込水路
１においては、吸込ベルマウスにおける流速を２ｍ／ｓ
以上にできることを数値解析で確認した。従来の吸込水
路にあっては吸込ベルマウスの通過流速が１．５ｍ／ｓ
程度が限度であったので、約４／３倍の高速化を達成で
きることが分かった。よって、このように高速化が可能
となったことから、同一の流速条件下における吸込水路
１の最大幅Ｗをポンプ２５の羽根車５の吸込径Ｄの３.
５倍以下とできるので、従来の約５倍に比較してかなり
小形化できる。例えば羽根車２５吸込径Ｄ≒３ｍの場合
には吸込水路１最大幅Ｗを４．５ｍ縮小できることとな
る。したがってポンプ機場のコンパクト化が可能とな
り、土地代・土木工事費を従来より大きく低減できる。
【００３９】なお、上記実施例においては、角度θを、
水平断面内において、巻き終わり位置１６と軸線１２と
を結ぶ直線２７の水路中心線１３からの傾きとして説明
したが、軸線１２を通り水路中心線１３に平行な直線２
２を基準としたときの、直線２７のなす角度としても同
じことである。
水平断面内において、巻き終わり位置１６と軸線１２と
を結ぶ直線２７の水路中心線１３からの傾きとして説明
したが、軸線１２を通り水路中心線１３に平行な直線２
２を基準としたときの、直線２７のなす角度としても同
じことである。
【００４０】また上記の実施例においては、水路中心線
１３に直交し軸線１２を通る直線２８上における後壁１
５Ｌ,Ｒから軸線１２までの距離のうち、大きい方（側
壁１４Ｌ側）の距離をＬ1,小さい方の距離をＬ2とした
が、両者が等しい場合は、どちらをＬ1,Ｌ2にしてもよ
い。この場合、軸線１２が水路中心線１３上に位置する
こととなり、微小な旋回流を発生させ水中渦の発生を防
止する効果が小さくなるので、吸込ベルマウス２を通過
する流速を大きくする効果もやや小さくなる。しかし、
ポンプ２５の羽根車５に流入する水量を周方向全周にわ
たり均一にすることについては、上記実施例と同様の効
果を得る。
１３に直交し軸線１２を通る直線２８上における後壁１
５Ｌ,Ｒから軸線１２までの距離のうち、大きい方（側
壁１４Ｌ側）の距離をＬ1,小さい方の距離をＬ2とした
が、両者が等しい場合は、どちらをＬ1,Ｌ2にしてもよ
い。この場合、軸線１２が水路中心線１３上に位置する
こととなり、微小な旋回流を発生させ水中渦の発生を防
止する効果が小さくなるので、吸込ベルマウス２を通過
する流速を大きくする効果もやや小さくなる。しかし、
ポンプ２５の羽根車５に流入する水量を周方向全周にわ
たり均一にすることについては、上記実施例と同様の効
果を得る。
【００４１】さらに上記実施例においては、水路中心線
１３に直交し軸線１２を通る直線２８が後壁１５Ｌ,Ｒ
と交わる構成であることから、直線２８上における軸線
１２と後壁１５Ｌ,Ｒとの距離でＬ1,Ｌ2を定義したが、
この直線２８が側壁１４Ｌ,１４Ｒと交わる構成である
場合には、直線２８上における軸線１２と側壁１４Ｌ,
Ｒとの距離でＬ1,Ｌ2を定義することで、上記実施例と
同様の効果を得る。
１３に直交し軸線１２を通る直線２８が後壁１５Ｌ,Ｒ
と交わる構成であることから、直線２８上における軸線
１２と後壁１５Ｌ,Ｒとの距離でＬ1,Ｌ2を定義したが、
この直線２８が側壁１４Ｌ,１４Ｒと交わる構成である
場合には、直線２８上における軸線１２と側壁１４Ｌ,
Ｒとの距離でＬ1,Ｌ2を定義することで、上記実施例と
同様の効果を得る。
【００４２】また上記実施例においては、吸込管１０に
流入するときの流れ２４Ｌと２４Ｒとの水量バランスを
均一にしポンプ２５の羽根車５へと流入する水量を周方
向で均一にする手段として、（１）巻き終わり位置と水
路幅との関係の適正化、（２）巻き終わり位置とセンタ
ピアとの関係の適正化、の双方を用いたが、いずれか一
方でもよく、この場合も同様の均一化の効果を得ること
ができる。
流入するときの流れ２４Ｌと２４Ｒとの水量バランスを
均一にしポンプ２５の羽根車５へと流入する水量を周方
向で均一にする手段として、（１）巻き終わり位置と水
路幅との関係の適正化、（２）巻き終わり位置とセンタ
ピアとの関係の適正化、の双方を用いたが、いずれか一
方でもよく、この場合も同様の均一化の効果を得ること
ができる。
【００４３】本発明の第２の実施例を図６により説明す
る。本実施例によるポンプ機場用吸込水路の水平断面図
を図６に示す。第１の実施例と同等の部材には同一の符
号を付す。図６において、本実施例の吸込水路５０が、
第１の実施例の吸込水路１と異なる点は、巻き終わり位
置１６と軸線１２とを結ぶ直線２７の水路中心線１３か
らの傾きθが４５°となっている点である。その他の構
成はほぼ同様である。
る。本実施例によるポンプ機場用吸込水路の水平断面図
を図６に示す。第１の実施例と同等の部材には同一の符
号を付す。図６において、本実施例の吸込水路５０が、
第１の実施例の吸込水路１と異なる点は、巻き終わり位
置１６と軸線１２とを結ぶ直線２７の水路中心線１３か
らの傾きθが４５°となっている点である。その他の構
成はほぼ同様である。
【００４４】上記構成の吸込水路５０においては、θが
３０度であった第１の実施例の吸込水路１よりも旋回量
が大きくなる特質を有することになる。このように、角
度θの大きさやセンタピア１９の長さ等は、第１の実施
例において説明した条件を満たす範囲内で、ポンプ機場
ごとの運転条件に応じた最適値に選定されるべきであ
る。
３０度であった第１の実施例の吸込水路１よりも旋回量
が大きくなる特質を有することになる。このように、角
度θの大きさやセンタピア１９の長さ等は、第１の実施
例において説明した条件を満たす範囲内で、ポンプ機場
ごとの運転条件に応じた最適値に選定されるべきであ
る。
【００４５】本実施例によっても、第１の実施例と同様
の効果を得る。
の効果を得る。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、水平断面内において、
後壁と駆動軸の軸線との距離が最も短くなる半渦巻形状
の巻き終わり位置と軸線とを結ぶ直線の、左右の側壁間
の流路を幅方向に２等分する水路中心線からの傾き角を
θとし、巻き終わり位置と軸線との距離をｒとし、水路
中心線に直交し軸線を通る直線上における、側壁及び後
壁のうちの一方から軸線までの距離のうち、小さくない
ほうをＬ1、大きくないほうをＬ2としたとき、０.９≦
｛（Ｌ2−ｒ）×（９０°＋θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×
（９０°−θ）｝≦１.１を満たすように構成されてい
るので、吸込管に流入するときの流れの水量バランスが
均一になる。よって吸込水路の水力性能を損なうことな
く、ポンプの羽根車へと流入する水量を周方向で均一に
し、羽根車の水力性能を向上することができる。
後壁と駆動軸の軸線との距離が最も短くなる半渦巻形状
の巻き終わり位置と軸線とを結ぶ直線の、左右の側壁間
の流路を幅方向に２等分する水路中心線からの傾き角を
θとし、巻き終わり位置と軸線との距離をｒとし、水路
中心線に直交し軸線を通る直線上における、側壁及び後
壁のうちの一方から軸線までの距離のうち、小さくない
ほうをＬ1、大きくないほうをＬ2としたとき、０.９≦
｛（Ｌ2−ｒ）×（９０°＋θ）｝／｛（Ｌ1−ｒ）×
（９０°−θ）｝≦１.１を満たすように構成されてい
るので、吸込管に流入するときの流れの水量バランスが
均一になる。よって吸込水路の水力性能を損なうことな
く、ポンプの羽根車へと流入する水量を周方向で均一に
し、羽根車の水力性能を向上することができる。
【００４７】また本発明によれば、水平断面内におい
て、後壁と駆動軸の軸線との距離が最も短くなる半渦巻
形状の巻き終わり位置の、軸線に関し点対称となる点
が、１つのセンタピアの後縁部分の中心線の延長線上に
存在するように構成されているので、巻き終わり位置と
軸線とを結ぶ直線によって２等分された吸込管の２つの
開口領域のそれぞれに全体の１／２の流量ずつが流入
し、吸込管に流入するときの流れの水量バランスが均一
になる。よって吸込水路の水力性能を損なうことなく、
ポンプの羽根車へと流入する水量を周方向で均一にし、
羽根車の水力性能を向上することができる。
て、後壁と駆動軸の軸線との距離が最も短くなる半渦巻
形状の巻き終わり位置の、軸線に関し点対称となる点
が、１つのセンタピアの後縁部分の中心線の延長線上に
存在するように構成されているので、巻き終わり位置と
軸線とを結ぶ直線によって２等分された吸込管の２つの
開口領域のそれぞれに全体の１／２の流量ずつが流入
し、吸込管に流入するときの流れの水量バランスが均一
になる。よって吸込水路の水力性能を損なうことなく、
ポンプの羽根車へと流入する水量を周方向で均一にし、
羽根車の水力性能を向上することができる。
【００４８】さらに本発明によれば、軸線は、水平断面
内で水路中心線と側壁との間に位置するように偏心して
配置されており、水平断面内において、後壁と軸線との
距離が最も短くなる半渦巻形状の巻き終わり位置と軸線
とを結ぶ直線の、左右の側壁間の流路を幅方向に２等分
する水路中心線からの傾き角をθとし、巻き終わり位置
と軸線との距離をｒとし、水路中心線に直交し軸線を通
る直線上における、側壁及び後壁のうち一方から軸線ま
での距離のうち大きいほうをＬ1、小さいほうをＬ2とし
たとき、０.９≦｛（Ｌ2−ｒ）×（９０°＋θ）｝／
｛（Ｌ1−ｒ）×（９０°−θ）｝≦１.１を満たし、か
つ、水平断面内において、巻き終わり位置の軸線に関し
点対称となる点が、１つのセンタピアの後縁部分の中心
線の延長線上に存在するように構成されているので、水
中渦抑制作用と水量均一化作用との相互作用によって、
吸込ベルマウスにおける流速を２ｍ／ｓ以上にでき、
１．５ｍ／ｓ程度であった従来に比し約４／３倍の高速
化を達成できる。よって同一の流速条件下における吸込
水路の最大幅をポンプの羽根車の吸込径の３.５倍以下
とでき、従来の約５倍に比較して小形化できる。したが
ってポンプ機場のコンパクト化が可能となり、土地代・
土木工事費を従来より大きく低減できる。
内で水路中心線と側壁との間に位置するように偏心して
配置されており、水平断面内において、後壁と軸線との
距離が最も短くなる半渦巻形状の巻き終わり位置と軸線
とを結ぶ直線の、左右の側壁間の流路を幅方向に２等分
する水路中心線からの傾き角をθとし、巻き終わり位置
と軸線との距離をｒとし、水路中心線に直交し軸線を通
る直線上における、側壁及び後壁のうち一方から軸線ま
での距離のうち大きいほうをＬ1、小さいほうをＬ2とし
たとき、０.９≦｛（Ｌ2−ｒ）×（９０°＋θ）｝／
｛（Ｌ1−ｒ）×（９０°−θ）｝≦１.１を満たし、か
つ、水平断面内において、巻き終わり位置の軸線に関し
点対称となる点が、１つのセンタピアの後縁部分の中心
線の延長線上に存在するように構成されているので、水
中渦抑制作用と水量均一化作用との相互作用によって、
吸込ベルマウスにおける流速を２ｍ／ｓ以上にでき、
１．５ｍ／ｓ程度であった従来に比し約４／３倍の高速
化を達成できる。よって同一の流速条件下における吸込
水路の最大幅をポンプの羽根車の吸込径の３.５倍以下
とでき、従来の約５倍に比較して小形化できる。したが
ってポンプ機場のコンパクト化が可能となり、土地代・
土木工事費を従来より大きく低減できる。
【図１】本発明の第１の実施例による吸込水路の水平断
面図である。
面図である。
【図２】図１に示したII−II断面による吸込水路の側断
面図である
面図である
【図３】第１の実施例の吸込水路の作用を説明するため
の概念図である。
の概念図である。
【図４】｛（Ｌ2−ｒ）×（９０°＋θ）｝／｛（Ｌ1−
ｒ）×（９０°−θ）｝とポンプ効率比との関係を示す
図である。
ｒ）×（９０°−θ）｝とポンプ効率比との関係を示す
図である。
【図５】第１の実施例の吸込水路の作用を説明するため
の概念図である。
の概念図である。
【図６】本発明の第２の実施例による吸込水路の水平断
面図である。
面図である。
１ 吸込水路 ２ 吸込ベルマウス ３ 吸込コーン ５ 羽根車 １０ 吸込管 １２ 軸線 １３ 水路中心線 １４Ｌ 側壁 １４Ｒ 側壁 １５Ｌ 後壁 １５Ｒ 後壁 １６ 巻き終わり位置 １７ 上壁 １８ 底壁 １９ センタピア １９Ａ 後縁部 ２１ 後縁部の中心線 ２２ 軸線を通り水路中心線に平行な直線 ２３ 軸線を対称中心とし巻き終わり位置と点対称とな
る点 ２７ 巻き終わり位置と軸線とを結ぶ直線 ２８ 水路中心線に直交し軸線を通る直線 ５０ 吸込水路 Ｄ ポンプ羽根車の吸込径 Ｌ1 後壁又は側壁から軸線までの距離のうちの小さく
ないほう Ｌ2 後壁又は側壁から軸線までの距離のうち大きくな
いほう ｒ 巻き終わり位置と軸線との距離 Ｗ 吸込水路の最大幅 θ 巻き終わり位置と軸線とを結ぶ直線の水路中心線か
らの傾き角
る点 ２７ 巻き終わり位置と軸線とを結ぶ直線 ２８ 水路中心線に直交し軸線を通る直線 ５０ 吸込水路 Ｄ ポンプ羽根車の吸込径 Ｌ1 後壁又は側壁から軸線までの距離のうちの小さく
ないほう Ｌ2 後壁又は側壁から軸線までの距離のうち大きくな
いほう ｒ 巻き終わり位置と軸線との距離 Ｗ 吸込水路の最大幅 θ 巻き終わり位置と軸線とを結ぶ直線の水路中心線か
らの傾き角
フロントページの続き (72)発明者 田中 定司 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 高田 国雄 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社 日立製作所 土浦工場内 (72)発明者 須藤 純男 茨城県土浦市神立町603番地 日立土浦 エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 小松崎 桂一 東京都日千代田区神田駿河台四丁目３番 地 日立テクノエンジニアリング株式会 社内 (56)参考文献 特開 平６−137299（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−187383（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−123398（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−35297（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−105903（ＪＰ，Ｕ) 特公 平６−43840（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭60−30479（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F04D 29/40 - 29/56 E03F 5/22 E02B 5/00
Claims (4)
- 【請求項１】上壁と、底壁と、左右両側に配置された側
壁と、その側壁の下流側に続く水平断面形状が半渦巻形
状の後壁とを備え、ポンプ機場から導入された水を略鉛
直方向の駆動軸を備えたポンプに供給するポンプ機場用
吸込水路において、 水平断面内において、前記後壁と前記駆動軸の軸線との
距離が最も短くなる前記半渦巻形状の巻き終わり位置と
前記軸線とを結ぶ直線の、前記左右の側壁間の流路を幅
方向に２等分する水路中心線からの傾き角をθとし、 前記巻き終わり位置と前記軸線との距離をｒとし、 前記水路中心線に直交し前記軸線を通る直線上におけ
る、前記側壁及び後壁のうちの一方から前記軸線までの
距離のうち、小さくないほうをＬ1、大きくないほうを
Ｌ2としたとき、 ０.９≦｛（Ｌ2−ｒ）×（９０°＋θ）｝／｛（Ｌ1−
ｒ）×（９０°−θ）｝≦１.１ を満たすように構成され、かつ、 前記軸線は、水平断面内で前記水路中心線と前記側壁と
の間に位置するように偏心して配置され ていることを特
徴とするポンプ機場用吸込水路。 - 【請求項２】上壁と、底壁と、左右両側に配置された側
壁と、その側壁の下流側に続く水平断面形状が半渦巻形
状の後壁と、前記左右の側壁間の流路を幅方向にほぼ２
等分するように仕切る１つのセンタピアとを備え、ポン
プ機場から導入された水を略鉛直方向の駆動軸を備えた
ポンプに供給するポンプ機場用吸込水路において、 水平断面内において、前記後壁と前記駆動軸の軸線との
距離が最も短くなる前記半渦巻形状の巻き終わり位置
の、前記軸線に関し点対称となる点が、前記１つのセン
タピアの後縁部分の中心線の延長線上に存在するように
構成され、かつ、 前記軸線は、水平断面内で前記水路中心線と前記側壁と
の間に位置するように偏心して配置され ていることを特
徴とするポンプ機場用吸込水路。 - 【請求項３】請求項１又は２記載のポンプ機場用吸込水
路において、前記軸線上に中心軸を有し前記ポンプの羽
根車へ水を導く吸込管と、前記軸線上に中心軸を有し前
記ポンプ機場から導入された水の流れ方向を変えて前記
吸込管へ導く吸込ベルマウスとをさらに有することを特
徴とするポンプ機場用吸込水路。 - 【請求項４】上壁と、底壁と、左右両側に配置された側
壁と、その側壁の下流側に続く水平断面形状が半渦巻形
状の後壁と、前記左右の側壁間の流路を幅方向にほぼ２
等分するように仕切る１つのセンタピアと、略鉛直方向
の駆動軸を備えたポンプの羽根車へ水を導くとともに前
記駆動軸の軸線上に中心軸を有する吸込管と、前記軸線
上に中心軸を有し水の流れ方向を変えて前記吸込管へ導
く吸込ベルマウスとを備え、ポンプ機場から導入された
水をポンプに供給するポンプ機場用吸込水路において、 前記軸線は、水平断面内で前記水路中心線と前記側壁と
の間に位置するように偏心して配置されており、 水平断面内において、前記後壁と前記軸線との距離が最
も短くなる前記半渦巻形状の巻き終わり位置と前記軸線
とを結ぶ直線の、前記左右の側壁間の流路を幅方向に２
等分する水路中心線からの傾き角をθとし、 前記巻き終わり位置と前記軸線との距離をｒとし、 前記水路中心線に直交し前記軸線を通る直線上におけ
る、前記側壁及び後壁のうち一方から前記軸線までの距
離のうち大きいほうをＬ1、小さいほうをＬ2としたと
き、 ０.９≦｛（Ｌ2−ｒ）×（９０°＋θ）｝／｛（Ｌ1−
ｒ）×（９０°−θ）｝≦１.１ を満たし、 かつ、水平断面内において、前記巻き終わり位置の前記
軸線に関し点対称となる点が、前記１つのセンタピアの
後縁部分の中心線の延長線上に存在するように構成され
ていることを特徴とするポンプ機場用吸込水路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6132006A JP2957891B2 (ja) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | ポンプ機場用吸込水路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6132006A JP2957891B2 (ja) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | ポンプ機場用吸込水路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07331731A JPH07331731A (ja) | 1995-12-19 |
| JP2957891B2 true JP2957891B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=15071348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6132006A Expired - Fee Related JP2957891B2 (ja) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | ポンプ機場用吸込水路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2957891B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4042375B2 (ja) * | 2001-10-10 | 2008-02-06 | 株式会社日立プラントテクノロジー | 立軸ポンプの吸込水槽 |
-
1994
- 1994-06-14 JP JP6132006A patent/JP2957891B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07331731A (ja) | 1995-12-19 |
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