JP6838400B2 - 水中ポンプ吸入口のストレーナー装置 - Google Patents
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Description
しかし、異物が水中に大量に存在する場合、通水孔に異物が吸着することを完全に防止することは困難である。さらに、異物が落葉等の柔軟性を有する場合には、通水孔に吸着した異物が変形したり、破片となったりし易いことから、異物が通水孔を通過してしまう場合が多い。そのため、上記の技術であっても、ポンプ容量の低下防止という課題を十分に解決することができなかった。
そこで、ストレーナーに吸着した異物を除去する先行技術が開発されており、それに関して既にいくつかの発明が開示されている。
以下、特許文献1に開示された発明について説明する。特許文献1に開示された発明は、ポンプ吸込口に回転自在に連結されるストレーナーを備え、このストレーナーは、その流水孔付近に、ストレーナーを回転させる傾斜面が形成されるとともに流入孔に接近する塵埃類を離散させる突部を備えることを特徴とする。
このような特徴を有するポンプ吸込管用ストレーナーによれば、ポンプを運転するときストレーナーの流入孔から流入する水の速度エネルギーの分力がストレーナーを回転させるので、異物をストレーナーから離散させることができる。また、藻のように軟質で長い形状の異物がストレーナーの下方に配置された羽根に絡まる場合には、吸込管から高圧水を噴射して異物を流去させることができる。
以下、特許文献2に開示された発明について説明する。特許文献2に開示された発明は、吸引管の下端に取り付けられ、吸引管内の水流圧により自転可能な水車と連結される円筒形スクリーンと、吸引管に装着されスクリーン目に噛合するスクレーバを備えることを特徴とする。
このような特徴を有する自掃式ストレーナによれば、水流圧により水車が回転するため、動力源を使用せずに円筒形スクリーンを回転させることができる。また、スクレーバは回転せず、スクリーンに対して相対的に回転運動を行うので、スクレーバでスクリーンの外周面に付着した夾雑物をかき取ることができる。
このような構成の発明においては、ストレーナーの上方に傘部材が配置されるため、ストレーナーの真上から落下してきた異物は、ストレーナーからやや離れた位置へ降下する。なお、傘部材は、これを上方から視た場合に、円形状であるほか、多角形状であっても良い。
また、ストレーナーは、上端寄りに通水部が設けられるため、水が通水部を通過して吸入口へ供給される。さらに、下端と通水部の間に非通水部が設けられるため、水流によって水底から舞い上がった微細な異物が吸入口へ流入する頻度が減少する。
このような構成の発明においては、第1の発明の作用に加えて、横枠の上面に羽根が立設されるため、この羽根が水流の圧力を受けるとき、異物除去部材はケーシングの中心軸を中心として回動する。そのため、ブラシは、通水部の外周にその毛先が接触または接近した状態で回動し、通水部に吸着した異物をかき取って除去する。
また、羽根が回動する際に、異物除去部材の周囲に存在する水がかき回され、水流が発生するので、この水流によっても異物がストレーナーから遠ざかる方向へ離散される。なお、横枠は、少なくとも1個設けられ、異物除去部材の回動方向は特に制限されない。
このような構成の発明においては、第2の発明の作用に加えて、横枠は、ケーシングの中心軸を中心として放射状に設けられるため、羽根も同じく放射状に複数設けられる。このように配置された複数の羽根は、様々な方向からの水流を受け止めるので、異物除去部材は、水流のある限りケーシングの中心軸を中心として持続的に回動する。
このような構成の発明において、板部材は、例えば横枠を支持しつつ、傘部材と一定間隔を空けてこれを被覆するように設けられる。なお、「円形状」には、傘部材を被覆可能な「多角形状」も含まれる。
上記構成の発明においては、第2又は第3の発明の作用に加えて、傘部材及びストレーナーと、板部材との隙間に異物が落下することが防止される。
このような構成の発明において、使用されるベアリングは、わずかな力で回転し、かつその回転が持続し易いように設計されたものが望ましい。
上記構成の発明においては、第1乃至第4のいずれかの発明の作用に加えて、羽根が受けた水流の圧力が、ベアリングを介して直ちに異物除去部材の回動運動へと変換される。
また、通水部から吸入口へ水を供給可能であるとともに、非通水部によって微細な異物が吸入口へ流入する頻度が減少するため、ポンプ容量の低下を抑制することが可能である。
また、異物除去部材は水流によって回転することから、電気的な動力源が不要であり、構成が簡易になるとともに、省エネルギーに資する。
図1に示すように、本実施例に係る水中ポンプ吸入口のストレーナー装置1(以下、ストレーナー装置1という。)は、モータ(図示せず)が内蔵され、横断面が環状をなすケーシング51と、このケーシング51の下端面に開口する吸入口52を備え、この吸入口52が水底B付近に設置される水中ポンプ50に取り付けられる。
ケーシング51の内部であって、吸入口52の上方にはモータの駆動によって回転する羽根車(図示せず)が備えられる。また、吸入口52の周囲には、略円筒形状のストレーナー53が既設されている。したがって、モータが稼働するときは、羽根車の回転によりストレーナー53を通過して吸入口52から吸入された水が、ケーシング51とモータの間を通過して吸水管54に到達する。
このうち、傘部材2は、ケーシング51の外径と同等の内径を有する開口端2bと、開口端2bを中心として外縁2aへ向かって下方へ傾斜する傾斜面2cと、を備える。開口端2bの周囲に第1の取付具4が巻き付けられ、開口端2bの内周がケーシング51の周囲に圧着されることで、傘部材2とストレーナー3がケーシング51へ固定される。したがって、ストレーナー3の上端3aは、傘部材2とケーシング51によって閉鎖されることになる。なお、傾斜面2cの水平方向Hに対する傾斜角度θの絶対値は、約20度である。また、傘部材2及びストレーナー3の材質としては、錆の発生を防止するために、ステンレスやプラスチックが選択される。
また、第1の取付具4としては、例えば、帯状の金属板の両端同士を蝶ネジ4aとナット4bで連結可能なものが使用される。そのため、吸水管54を取り外したケーシング51の上方から、傘部材2及びストレーナー3をケーシング51へ嵌め込み、開口端2bの外周に第1の取付具4を巻き付けた後、蝶ネジ4aとナット4bを締め付けることで、ストレーナー装置1がケーシング51へ固定される。このとき、ストレーナー3の下端3bが水底Bと隙間のないように、ストレーナー装置1が配置されることが望ましい。
図2(a)及び図2(b)に示すように、ストレーナー3は、上端3a寄りに通水部5が設けられ、かつ、下端3bと通水部5の間に非通水部6が設けられる。通水部5は、複数のスリット5aが横方向に1列に並んだものである。また縦方向における通水部5と非通水部6の長さの比率は、およそ1:1であるが、この比率に限定されるものではない。
このようなストレーナー3においては、図2(b)に示すように、傘部材2の上方から落下してきた異物Xが、傘部材2の傾斜面2cに沿って流れる水流Wに乗って、ストレーナー3からやや離れた場所へ移送される。なお、図中の異物Xとして、例えば落葉を想定しているが、水中を浮遊可能な軽量のものであれば、特に種類は限定されない。
また、傘部材2の傾斜面2cにより、傘部材2の上方から落下してきた異物Xは、ストレーナー3からやや離れた位置へ降下するので、異物Xが吸入口52へ吸い込まれる水流に巻き込まれ難くなり、通水部5に吸着する頻度が低下する。
さらに、ストレーナー3では、上端3a寄りに通水部5が設けられるため、水が通水部5とストレーナー53を通過して吸入口52へ供給される。これとともに、ストレーナー3には非通水部6が設けられるため、例えば、河川中においては、水流によって水底B(図1参照)から舞い上がった落葉や微細な土砂等が、それぞれ、通水部5に吸着したり、吸入口52へ流入する頻度が減少する。この効果は、ストレーナー3の下端3bが水底Bに接して設置される場合に特に有効である。
また、ストレーナー3の下端3bが水底Bに接して設置される場合には、異物Xが下端3bをくぐって吸入口52へ流入することが防止される。
また、ストレーナー装置1によれば、ストレーナー3の通水部5から吸入口52へ水を供給可能であるとともに、非通水部6によって異物X等が吸入口52へ流入する頻度が減少するため、ポンプ容量の低下を抑制することが可能である。
図3(a)に示すように、実施例1の変形例に係る水中ポンプ吸入口のストレーナー装置は、傘部材2´とストレーナー7を備える。傘部材2´は、その傾斜面2c´の水平方向Hに対する傾斜角度θ´の絶対値が、傾斜面2c(図1,2参照)の水平方向Hに対する傾斜角度θの約2倍の45度となっている。したがって、傘部材2の場合と比較すると、傘部材2´においては水流Wの速度が増加するから、傘部材2´の上方から落下してきた異物Xは、より遠くに離れた場所へ移送されることになる。
そして、ストレーナー7は、ストレーナー3における複数のスリット5aが、横方向に複数列に並ぶ複数の円孔8aに置換されたものである。実施例1の変形例に係る水中ポンプ吸入口のストレーナー装置におけるこれ以外の構成、作用及び効果は、ストレーナー装置1と同様である。
図4(a)及び図4(b)に示すように、本実施例に係る水中ポンプ吸入口のストレーナー装置1a(以下、ストレーナー装置1aという。)は、傘部材2の開口端2bの上方において、第2の取付具9を介してケーシング51の周囲に取り付けられる異物除去部材10を備える。
この異物除去部材10は、第2の取付具9の外周に嵌め込まれる環状の中心枠11と、この中心枠11から傘部材2の外縁2aに亘って下方へ傾斜するように設けられる横枠12と、この横枠12の上面12aに、この上面12aに対し直交するように立設される羽根13と、横枠12の最外端から下降して通水部5の高さに到達し、この通水部5と間隔を空けて配設される縦枠14と、この縦枠14に支持されてスリット5aの外周にその毛先15aが接触または接近するブラシ15と、を備える。
次に、羽根13は、鉛直方向Vに沿った長さがケーシング51から遠ざかるにつれて増加している。また、第2の取付具9は、ベアリングであって、その内輪はケーシング51に嵌め込まれ、外輪は中心枠11と固着されている。
図5に示すように、異物除去部材10を構成する横枠12は、上方から視た場合に、基端部12bと、この基端部12bに対しおよそ140度の角度をなして屈曲する末端部12cから構成される。複数の横枠12では、それぞれの基端部12bが、中心軸Cを中心として45度毎に放射状に設けられている。
ストレーナー装置1aにおける上記以外の構成は、実施例1のストレーナー装置1の構成と同様である。
ただし、ストレーナー装置1aが、例えば河川に設置され、上流から下流へ流れる場合のように水流Wの方向がほぼ一方向に限定される場合には、横枠12をより回動させ易いように、水流Wに対してこれを配置することが望ましい。
図6に示すように、ストレーナー装置1aを、既設の水中ポンプのケーシング51に取り付ける場合、予め、ケーシング51から吸水管54(図1参照)を取り外しておく。
次に、ケーシング51の上方から、傘部材2の開口端2bの中にケーシング51を挿入するように嵌め込み、前述したように第1の取付具4を用いて傘部材2とストレーナー3をケーシング51へ固定する。
続いて、第1の取付具4の上方において、異物除去部材10に固定された第2の取付具9をケーシング51に嵌め込み固定する。
図7に示すように、ストレーナー装置1aにおいては、水流Wが図中左から右方向に流れるとき、図5で説明したように、異物除去部材10はCW方向に回動する。そのため、羽根13周囲の水がこの羽根13によって押されて水流W1が発生し、水流W1の一部は隣り合う横枠12と横枠12の隙間と、スリット5aを通過し水流W2となってストレーナー3の内部へ流入する。
この水流W2は、水流W1由来でなくスリット5aを通過してきた水と合流して水流W3となった後、吸入口52へ吸い込まれ、ケーシング51の内部を通過して吸水管54へ送られる。
ストレーナー装置1aにおける上記以外の作用は、実施例1のストレーナー装置1の作用と同様である。
ただし、ストレーナー装置1aによれば、隣り合う横枠12と横枠12の隙間を通過する水流W2が発生するために、水流W1による圧力の利用効率が良好でないとも考えられる。しかし、このことは、逆に言えば、羽根13へ加わる水流W1の抵抗力がやや低下することを意味するから、横枠12が回動し易くなるという優れた効果を発揮可能である。また、前述したように、水流W2に起因してスリット5aに付着する異物Xの量が増加した場合であっても、ブラシ15によって異物Xを除去することができるので、仮に水流W1による圧力の利用効率が良好でないとしても、この不利益を十分に補うことができる。
また、横枠12は、中心軸Cを中心とした時計回り方向及び反時計回り方向のいずれの方向にも回動可能であるため、水流Wが流れる方向の変化に対応し、上記の目詰まり防止効果を常時発揮することができる。
さらに、図6に示したように、既設の水中ポンプの構造を変更することなく、ストレーナー装置1aを簡単に後付けすることができる。したがって、既設の水中ポンプの撤去や改造が不要であり、作業面や費用面の負担がわずかとなるほか、河川法上の届出内容を変更する必要がない。
ストレーナー装置1aにおける上記以外の効果は、実施例1のストレーナー装置1の効果と同様である。
図8に示すように、本実施例の変形例に係る水中ポンプ吸入口のストレーナーを構成する異物除去部材16は、円形状の板部材17が、中心枠11から傘部材2の外縁2aを超えて、縦枠14に至るまで複数の横枠12と一体的に設けられる。
板部材17は、傘部材2と一定間隔を空けてこれを被覆するように設けられる傘形状の部材であって、隣り合う横枠12と横枠12のすべての隙間を閉鎖している。
図9に示すように、本実施例の変形例に係る水中ポンプ吸入口のストレーナー装置1b(以下、ストレーナー装置1bという。)においても、水流Wが図中左から右方向に流れるとき、羽根13周囲の水がこの羽根13によって押されて水流W1が発生する。しかし、板部材17が隣り合う横枠12と横枠12のすべての隙間を閉鎖していることから、実施例2に係る異物除去部材10において発生する水流W2(図7参照)は、異物除去部材16においては発生しない。したがって、水流W1由来でなくスリット5aを通過してきた水のみが水流W3となり、吸入口52へ吸い込まれて吸水管54へ送られる。
また、異物Xは水流W,W1によって移動し、ストレーナー3から離れるほか、吸入口52へ吸い込まれる水流W3に吸引されてスリット5aに吸着するものがある。しかし、スリット5aに吸着した異物Xは、ブラシ15によって除去される。
ストレーナー装置1bにおける上記以外の作用は、実施例1のストレーナー装置1の作用と同様である。
ただし、水流W1による圧力の利用効率が良好であることは、逆に言えば、羽根13へ加わる水流W1の抵抗力がストレーナー装置1aの場合よりも高まるので、横枠12が回動し難くなる。しかし、横枠12の長さを長くしたり、羽根13の高さを高くしたりすることで、水流W1による圧力の利用効率と、横枠12の回動し易さを同時に良好とすることができる。
ストレーナー装置1bにおける上記以外の効果は、実施例1のストレーナー装置1の効果と同様である。
そして、ブラシ15の毛先15aは、通水部5の外周に接触した状態にある以外にも、通水部5の外周からわずかに離れて接近した状態にあっても良い。そして、異物除去部材16の板部材17も、多角形状をなしていても良く、異物Xが通過困難なメッシュ状に形成されても良い。さらに、板部材17は、横枠12の隣り合う横枠12と横枠12のすべての隙間を閉鎖する限り、その厚さは制限されない。この他、ストレーナー装置1,1a,1bは、既設の水中ポンプのみならず、新設の水中ポンプに取り付けられても良い。
Claims (5)
- モータが内蔵されるケーシングと、このケーシングの下端面に開口する吸入口を備え、この吸入口が水底付近に設置される水中ポンプに取り付けられるストレーナー装置であって、
前記ケーシングの周囲に第1の取付具を介して取り付けられる傘形状の傘部材と、
上端が前記傘部材の外縁に取り付けられる円筒型のストレーナーと、を備え、
前記傘部材は、前記ケーシングの外径と同等の内径を有する開口端と、前記開口端を中心として前記傘部材の前記外縁へ向かって下方へ傾斜する傾斜面と、を備え、
前記傾斜面の水平方向に対する傾斜角度の絶対値は、20度または45度であり、
前記ストレーナーは、前記上端寄りに通水部が設けられ、かつ、下端と前記通水部の間に非通水部が設けられることを特徴とする水中ポンプ吸入口のストレーナー装置。 - 前記傘部材の上方において、第2の取付具を介して前記ケーシングの周囲に取り付けられる異物除去部材を備え、
この異物除去部材は、前記第2の取付具の外周に嵌め込まれる環状の中心枠と、この中心枠から前記傘部材の前記外縁に亘って設けられる横枠と、この横枠の上面に立設される羽根と、前記横枠から下降して前記通水部の高さに到達し、この通水部と間隔を空けて配設される縦枠と、この縦枠に支持されて前記通水部の外周にその毛先が接触または接近するブラシと、を備え、
前記羽根は、その高さが前記ケーシングから遠ざかるにつれて増加していることを特徴とする請求項1に記載の水中ポンプ吸入口のストレーナー装置。 - モータが内蔵されるケーシングと、このケーシングの下端面に開口する吸入口を備え、この吸入口が水底付近に設置される水中ポンプに取り付けられるストレーナー装置であって、
前記ケーシングの周囲に第1の取付具を介して取り付けられる傘形状の傘部材と、
上端が前記傘部材の外縁に取り付けられる円筒型のストレーナーと、
前記傘部材の上方において、第2の取付具を介して前記ケーシングの周囲に取り付けられる異物除去部材を備え、
前記ストレーナーは、前記上端寄りに通水部が設けられ、かつ、下端と前記通水部の間に非通水部が設けられ、
前記異物除去部材は、前記第2の取付具の外周に嵌め込まれる環状の中心枠と、この中心枠から前記傘部材の前記外縁に亘って設けられる横枠と、この横枠の上面に立設される羽根と、前記横枠から下降して前記通水部の高さに到達し、この通水部と間隔を空けて配設される縦枠と、この縦枠に支持されて前記通水部の外周にその毛先が接触または接近するブラシと、を備え、
円形状の板部材が、前記中心枠から前記傘部材の前記外縁を超えて、前記横枠と一体的に設けられることを特徴とする水中ポンプ吸入口のストレーナー装置。 - 前記横枠は、前記ケーシングの中心軸を中心として放射状に設けられることを特徴とする請求項3に記載の水中ポンプ吸入口のストレーナー装置。
- 前記第2の取付具は、ベアリングであることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の水中ポンプ吸入口のストレーナー装置。
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