JP7211874B2 - 渦抑制装置を備えたポンプ - Google Patents

Description

本発明は、吸込水槽内の液体を汲み上げる用途に使用されるポンプに関し、特に空気吸込渦の発生を抑制する渦抑制装置を備えた立軸ポンプに関する。

河川や下水などを排水するポンプ設備では、上流側の浸水対策対象区域流入水路などの経年的な不等沈下に伴い、ポンプ設備の吸込水槽の低水位化が求められている。また、近年のゲリラ豪雨のような突発的な降雨の対策として、ポンプの揚水能力の向上も求められている。

しかしながら、ポンプの吸込口においては、水位の低下（水面が吸込口に近くなる）に伴い、吸込水槽内の水の自由表面に渦が発生することがある。その渦がポンプに引き込まれると、空気吸込渦となり、ポンプ内部に空気が侵入することとなる。特に、水面からポンプの吸込口まで連続的に延びる連続渦は、ポンプの異常振動を引き起こす有害な空気吸込渦である。このような有害な空気吸込渦が発生すると、ポンプが故障するおそれがある。そのため、空気を吸い込まないよう、吸込水槽の底面レベルを低くして、ポンプの吸込口の位置を下げたり、吸水位に制限を設け、その水位以下でのポンプの運転は行わないようにすることが従来から行われている。

しかしながら、吸込水槽の底面レベルを低くする方法では、土木工事費および建築費が高価になる。また、渦流防止壁など土木構造で渦対策する方法が従来よりあるが、既設のポンプ設備を改修する場合は、工事期間が長くなり、ポンプ設備を運用しながらの土木工事を含む改修工事は現実的に不可能であった。さらに、吸込口が吸込水槽の底面に近づくと、吸込水槽の底面や側壁からの水中渦が発生し易くなる。

その他の渦防止対策として、水平方向に開口する吸い込み筒をポンプの吸込口に接続する（特許文献１参照）などの種々の試みがなされている。

特開２０００－９７１９９号公報

特許文献１においては、吸込口を筒体で覆う構造であるため、ポンプの吸い込み損失が大きくなる。つまり、配管損失または効率低下をもたらし、ポンプの排水性能を低下させるという問題がある。

さらに、近年のポンプ場自体のコンパクト化に伴い、比較的口径が大きなポンプ全体を運び出すことが困難となる場合がある。このため、主軸や羽根車等の点検や整備が困難となり、維持管理性が低下するという問題がある。

本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、ポンプの吸い込み性能を損なうことなく吸込水槽での有害な空気吸込渦の発生を効果的に防止しつつ、ポンプの維持管理性を向上させることができるポンプを提供することを目的とする。

一態様では、吸込水槽内の液体を汲み上げる立軸ポンプにおいて、前記液体の流路を形成する流路構造体と、前記流路構造体の内部に配置された内部構造体と、前記流路構造体の外側に配置された複数の縦棒および複数の縦リブとを備え、前記流路構造体は、内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングを含み、前記内部構造体は、前記流路構造体から抜き出し可能に構成されており、前記内部構造体は、鉛直方向に延びる主軸と、前記主軸に固定された羽根車とを少なくとも含み、前記複数の縦棒および前記複数の縦リブは、同じ高さに位置し、かつ前記吸込水槽内の液体の流れ方向に関して前記主軸の下流側に配置されており、前記複数の縦棒は、前記流路構造体の外周面との間に隙間が存在した状態で、前記流路構造体に固定されており、前記複数の縦リブは、前記流路構造体の外周面に固定されており、前記複数の縦棒は、前記複数の縦リブにそれぞれ隣接して配置されており、前記複数の縦棒は、前記ポンプケーシングの半径方向において前記複数の縦リブよりも外側に配置されている、立軸ポンプが提供される。

一態様では、前記複数の縦棒および前記複数の縦リブは、前記主軸の軸心を通る前記液体の流れ方向と平行な直線に関して対称に配置されており、前記縦棒は、前記主軸の軸心と前記縦リブとを結ぶ線の延長線上、または前記延長線よりも下流側に配置されており、前記縦棒の下端は、前記羽根車の上端よりも下方に位置している。
一態様では、前記流路構造体の吐出し口径をｄとしたとき、前記縦棒の上端は、前記立軸ポンプの吸込口から０．８ｄ以上、かつ運転開始水位以下の範囲内に位置している。
一態様では、前記流路構造体、前記複数の縦棒、および前記複数の縦リブは、鋼鉄製であり、かつ無塗装で使用できる材料から構成されている。

一態様では、前記流路構造体は、前記ポンプケーシングに連結された揚水管と、前記揚水管に連結された吐出しエルボ本体と、前記ポンプケーシングの内周面に固定された複数のガイドベーンとを少なくとも含み、前記内部構造体は、前記主軸が挿入された保護管と、前記保護管に接続された吐出しエルボ上蓋と、前記保護管に接続された内側ボウルとをさらに備え、前記内側ボウルは、前記複数のガイドベーンに着脱可能に支持されている。
一態様では、前記流路構造体の外側に配置された半円筒体をさらに備え、前記ポンプケーシングは、吸込ベルマウスを含み、前記半円筒体は、前記吸込ベルマウスに固定されており、前記半円筒体は、前記吸込水槽内の液体の流れ方向に関して前記主軸の下流側に配置されており、前記半円筒体は、前記流路構造体の外周面との間に隙間が存在した状態で、前記流路構造体に固定されており、前記半円筒体は、前記主軸と平行に延びる内周面を有している。

一態様では、前記流路構造体は、揚水管と、前記揚水管に連結された吐出しエルボ本体とを少なくとも含み、前記内部構造体は、前記主軸が挿入された保護管と、前記保護管に接続された吐出しエルボ上蓋と、前記羽根車を収容するインペラケーシングと、前記インペラケーシングに連結された吐出しボウルと、前記吐出しボウルの内周面に固定された複数のガイドベーンと、前記保護管および前記複数のガイドベーンに接続された内側ボウルとをさらに備えている。
一態様では、前記流路構造体は、前記揚水管に連結された吸込ベルマウスをさらに備え、前記インペラケーシングは、前記吸込ベルマウスに着脱可能に支持されている。
一態様では、前記内部構造体は、前記インペラケーシングに連結された吸込ベルマウスをさらに備え、前記吸込ベルマウスは、前記揚水管に着脱可能に支持されている。
一態様では、前記流路構造体は、揚水管と、前記揚水管に連結された吐出しエルボ本体とを少なくとも含み、前記内部構造体は、前記主軸を回転させる水中モータをさらに備えている。
一態様では、前記流路構造体の外側に配置された半円筒体をさらに備え、前記半円筒体は、前記吸込水槽内の液体の流れ方向に関して前記主軸の下流側に配置されており、前記半円筒体は、前記流路構造体の外周面との間に隙間が存在した状態で、前記流路構造体に固定されており、前記半円筒体は、前記主軸と平行に延びる内周面を有している。
一態様では、前記主軸の軸心と前記半円筒体の両側縁とを結ぶ２つの線がなす角度は１２０°～１８０°である。
一態様では、前記流路構造体の外周面との間に隙間が存在した状態で前記流路構造体に固定された円弧部材をさらに備え、前記円弧部材は、前記流路構造体の外周面の周方向に沿って湾曲しており、前記円弧部材は、前記半円筒体の上方に配置されている。
一態様では、前記半円筒体は、鋼鉄製であり、かつ無塗装で使用できる材料から構成されている。

縦棒および縦リブは、主軸の下流側に設けられ、吸い込み損失をほとんどもたらさないで、ポンプの揚水能力を低下させることなく、空気吸込渦の発生を抑制することができる。また、ポンプ自身が縦棒および縦リブを備えているため、吸込水槽への締結は不要であり、吸込水槽の補強工事は不要である。さらに、縦棒と縦リブを組み合わせることによって、吸込水槽の幅広い水位および幅広い流速において、空気吸込渦の発生を抑制することができる。

同様に、半円筒体および円弧部材は、主軸の下流側に設けられ、吸い込み損失をほとんどもたらさないで、ポンプの揚水能力を低下させることなく、空気吸込渦の発生を抑制することができる。また、半円筒体および円弧部材は、ポンプケーシングに設置されるので、吸込水槽への締結は不要であり、吸込水槽の補強工事は不要である。

さらに、主軸や羽根車を含む内部構造体は、流路構造体から抜き出し可能に構成されているため、内部構造体のみを引き上げることができる。したがって、主軸や羽根車等の点検や整備を容易に行うことができる。結果として、ポンプの維持管理性を向上させることができる。

渦抑制装置を備えた立軸ポンプの一実施形態を示す模式図である。 内部構造体を流路構造体から抜き出した状態を示す模式図である。 揚水管の下流側に発生するカルマン渦を示す図である。 流路構造体の吐出し口径に関連付けられた各寸法の例を示す図である。 図４に示すポンプと吸込水槽を上から見た図である。 第１の空気吸込渦抑制装置としての縦棒および縦リブ、および第２の空気吸込渦抑制装置としての半円筒体を示す側面図である。 図６のＡ－Ａ線断面図である。 縦棒の他の固定方法を示す模式図である。 図８のＢ－Ｂ線断面図である。 縦棒のさらに他の固定方法を示す模式図である。 図１０のＣ－Ｃ線断面図である。 ポンプケーシングまたは揚水管によって分流された液体の流れを示す図である。 カルマン渦から吸込口へ向かう流れを示す図である。 図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、半円筒体の断面形状の変形例を示す模式図である。 ポンプの他の実施形態を示す側面図である。 図１５のＤ－Ｄ線断面図である。 ポンプのさらに他の実施形態を示す上面図である。 図１に示す複数の水中渦抑制板を下から見た図である。 ポンプのさらに他の実施形態を示す模式図である。 図１９のＥ－Ｅ線断面図である。 内部構造体を流路構造体から抜き出した状態を示す模式図である。 ポンプのさらに他の実施形態を示す模式図である。 ポンプのさらに他の実施形態を示す模式図である。 ポンプのさらに他の実施形態を示す模式図である。 図２４のＦ－Ｆ線断面図である。

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。図１は、渦抑制装置を備えた立軸ポンプの一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、ポンプ２０は、鉛直方向に延びる主軸３２と、主軸３２に固定された羽根車３１と、内部に羽根車３１を収容するポンプケーシング２７と、ポンプケーシング２７に連結された揚水管２８と、揚水管２８に連結された吊り下げ管３３と、吊り下げ管３３に連結された吐出しエルボ３０とを備えている。

より具体的には、揚水管２８は、ポンプケーシング２７の上端に接続されており、吊り下げ管３３は、揚水管２８の上端に接続されている。吐出しエルボ３０は、吊り下げ管３３の上端に接続されており、吊り下げ管３３を介して揚水管２８に連結されている。揚水管２８は、吸込水槽１の上壁を構成するポンプ据付床２に形成されたポンプ開口５を通して下方に延びている。吊り下げ管３３は、ポンプ据付床２に設置されたポンプベース３５に固定されている。揚水管２８は、吊り下げ管３３およびポンプベース３５を介してポンプ据付床２に固定されている。

ポンプケーシング２７は、揚水管２８によって吸込水槽１内に吊り下げられている。ポンプケーシング２７は、吸込ベルマウス２２と、インペラケーシング２１と、吐出しボウル２４とを備えている。吐出しボウル２４は、揚水管２８に連結されており、インペラケーシング２１は、吐出しボウル２４に連結されており、吸込ベルマウス２２は、インペラケーシング２１に連結されている。

より具体的には、吐出しボウル２４は、揚水管２８の下端に接続されており、インペラケーシング２１は、吐出しボウル２４の下端に接続されており、吸込ベルマウス２２は、インペラケーシング２１の下端に接続されている。羽根車３１は、インペラケーシング２１内に収容されている。吐出しボウル２４の内部には、内側ボウル２５が配置されている。ポンプケーシング２７の内周面（吐出しボウル２４の内周面）には、複数のガイドベーン３７が固定されており、複数のガイドベーン３７は、羽根車３１の上方（吐出側）に配置されている。内側ボウル２５は、複数のガイドベーン３７に着脱可能に支持されている。吸込ベルマウス２２は、下方に開口した吸込口２２ａを有している。

吐出しエルボ３０は、吊り下げ管３３を介して揚水管２８に連結された吐出しエルボ本体３０ａと、吐出しエルボ３０の上壁の一部を構成する吐出しエルボ上蓋３０ｂとを有している。吐出しエルボ本体３０ａおよび吐出しエルボ上蓋３０ｂは、互いに分離可能に構成されている。ポンプ２０は、保護管３６をさらに備えており、主軸３２は、保護管３６に挿入されている。吐出しエルボ上蓋３０ｂは、保護管３６に接続されている。主軸３２は、吐出しエルボ３０、吊り下げ管３３、揚水管２８、およびポンプケーシング２７を通って鉛直方向に延びている。主軸３２の下端は、ポンプケーシング２７内に位置しており、保護管３６の下端は、内側ボウル２５に接続されている。

主軸３２および保護管３６は、吐出しエルボ上蓋３０ｂを貫通して延びており、主軸３２および保護管３６の上端は吐出しエルボ３０の上方に位置している。吐出しエルボ本体３０ａには、筒体４７が接続されており、主軸３２および保護管３６は、筒体４７を通って延びている。本実施形態では、筒体４７と、吐出しエルボ本体３０ａは一体に形成されている。

主軸３２は、外軸受４５および水中軸受４１によって回転可能に支持されている。水中軸受４１は、内側ボウル２５内に収容されており、主軸３２の下部を支持している。水中軸受４１は、支持部材４１ａを介して内側ボウル２５の内周面に固定されている。外軸受４５は、筒体４７の上方に配置された原動機支持ケース１３内に配置されており、主軸３２の上部を支持している。本実施形態では、水中軸受４１は、注水仕様である。水中軸受４１の例として、ゴム軸受（カットレス軸受）、樹脂軸受、セラミックス軸受などのすべり軸受が挙げられる。一実施形態では、水中軸受４１は、無注水仕様としてもよい。

原動機支持ケース１３の上部には、原動機１２が固定されており、原動機１２の回転軸１２ａは、原動機支持ケース１３内に延びている。主軸３２の上端は、原動機支持ケース１３内で、原動機１２の回転軸１２ａに連結されている。この原動機１２により主軸３２および羽根車３１が回転するように構成されている。本実施形態では、ポンプ２０の設置面は一床式で構成されており、原動機１２は電動機である。一実施形態では、ポンプ２０の設置面は二床式で構成してもよい。さらに一実施形態では、原動機１２は、立軸減速機と電動機との組み合わせ、傘歯車減速機と電動機との組み合わせ、傘歯車減速機とディーゼルエンジンとの組み合わせ、傘歯車減速機とガスタービンエンジンとの組み合わせとしても良い。

吐出しボウル２４の内周面と内側ボウル２５の外周面との間には液体の流路が形成されている。羽根車３１が回転すると、吸込水槽１内の液体（例えば水）が吸込ベルマウス２２の吸込口２２ａから吸い込まれる。液体は、羽根車３１の回転により、吐出しボウル２４、揚水管２８、吊り下げ管３３、吐出しエルボ３０を通って図示しない吐出配管に移送される。このように、吸込水槽１内の液体がポンプ２０によって汲み上げられる。

吸込水槽１から吸い込まれた液体は、吐出しエルボ３０を通るときに、吐出しエルボ本体３０ａと吐出しエルボ上蓋３０ｂとの間の隙間から漏れ、ポンプ２０の運転中、筒体４７内は液体で満たされる。そのため、ポンプ２０は、筒体４７内の液体が原動機支持ケース１３内に侵入するのを防ぐための軸封装置５１をさらに備えている。筒体４７の上端には蓋５０が設置されており、原動機支持ケース１３は、蓋５０上に配置されている。蓋５０および軸封装置５１により、原動機支持ケース１３内への液体の侵入が防止される。このような軸封装置５１の例として、グランドパッキン、メカニカルシール等が挙げられる。

ポンプ２０は、液体の流路を形成する流路構造体５３と、流路構造体５３の内部に配置された内部構造体５４とを備えている。流路構造体５３は、ポンプケーシング２７（吐出しボウル２４、インペラケーシング２１、および吸込ベルマウス２２）と、複数のガイドベーン３７と、揚水管２８と、吊り下げ管３３と、吐出しエルボ本体３０ａと、筒体４７とを含んでいる。内部構造体５４は、主軸３２と、羽根車３１と、保護管３６と、吐出しエルボ上蓋３０ｂと、内側ボウル２５と、水中軸受４１とを含んでいる。

内部構造体５４は、流路構造体５３から抜き出し可能に構成されており、内部構造体５４は、複数のガイドベーン３７に着脱可能に支持されている。図２は、内部構造体５４を流路構造体５３から抜き出した状態を示す模式図である。本実施形態では、羽根車３１の先端の外形寸法は、ガイドベーン３７の内側先端の外形寸法より小さい。このように構成することによって、内部構造体５４の全体を、流路構造体５３から抜き出すことが可能となっている。

本実施形態では、ポンプ２０は、軸継手５６を備えているが、ポンプ高さ全長が比較的短い場合、軸継手５６を不要としても良い。軸継手５６を不要とすることで、維持管理性を向上させることができる。軸継手５６の一例として、ソケットが挙げられる。

ポンプ２０は、空気吸込渦の発生を抑制する第１の空気吸込渦抑制装置としての複数の縦棒６１および複数の縦リブ６２と、第２の空気吸込渦抑制装置としての半円筒体７１をさらに備えている。図１では、１つの縦棒６１および１つの縦リブ６２のみが図示されている。複数の縦棒６１、複数の縦リブ６２、および半円筒体７１は、流路構造体５３の外側に配置されている。本実施形態では、複数の縦棒６１、複数の縦リブ６２、および半円筒体７１は、ポンプケーシング２７の外側に配置されている。主軸３２の軸方向から見たときに、複数の縦棒６１、複数の縦リブ６２、および半円筒体７１は、ポンプ開口５の内側に位置している。複数の縦棒６１、複数の縦リブ６２、および半円筒体７１は、吸込水槽１内の液体の流れ方向に関して主軸３２の下流側に配置されている。

ポンプ２０の揚水能力の向上に伴い、吸込水槽１の液体の流速が高くなり、結果として吸込水槽１の底面から水中渦が発生し易くなる。そこで、ポンプ２０は、吸込ベルマウス２２の下部に、吸込ベルマウス２２と吸込水槽１の底面との間に発生する水中渦を抑制する水中渦抑制装置としての複数の水中渦抑制板４９を備えている。水中渦抑制板４９は平板状の部材である。

図３に示すように、空気吸込渦は、自由表面を形成する液体の流れが流路構造体５３（揚水管２８または吐出しボウル２４）によって分流されるときに生じるカルマン渦７が発達して生じる。したがって、カルマン渦７は、流路構造体５３（揚水管２８または吐出しボウル２４）の下流側に発生する。また、カルマン渦７は、液体の流れによって下流側に流される。したがって、複数の縦棒６１、複数の縦リブ６２、および半円筒体７１は、主軸３２の下流側に配置される。

図４は、流路構造体５３の吐出し口径に関連付けられた各寸法の例を示す図であり、図５は、図４に示すポンプ２０と吸込水槽１を上から見た図である。図４に示すように、流路構造体５３の吐出し口径（本実施形態では、ポンプケーシング２７の吐出し側の口径、すなわち揚水管２８の口径）をｄとすると、吸込ベルマウス２２の下端（すなわちポンプケーシング２７の下端）から吸込水槽１の底面までの距離（吸込口２２ａから吸込水槽１の底面までの距離）は、一般に０．５ｄ以上であり、一例として０．７５ｄ～１．０ｄの範囲内である。ポンプ２０の中心（主軸３２の軸心Ｏ）から吸込水槽１の後壁までの距離は１．５ｄ以下である。ポンプ開口５の直径は、吐出し口径ｄによって概ね決まる値であるが、一実施形態では１．６ｄ～２．１ｄの範囲内である。図５に示すように、吸込水槽１の水路幅は３．０ｄ程度である。これらの寸法で設計した場合、ポンプ２０が運転可能な吸込水槽１の最低水位（吸込水槽１内の液体の液面の最低高さ）ＬＷＬは、従来のポンプに比べて、０．５ｄ～０．９ｄ程度低くすることができる。

図６は、第１の空気吸込渦抑制装置としての縦棒６１および縦リブ６２、および第２の空気吸込渦抑制装置としての半円筒体７１を示す側面図であり、図７は、図６のＡ－Ａ線断面図である。図６および図７では、保護管３６および複数の水中渦抑制板４９の図示は省略されている。図６および図７に示すように、ポンプ２０は、複数の縦棒６１と、複数の縦リブ６２とを備えている。本実施形態では、２つの縦棒６１と、２つの縦リブ６２が設けられているが、縦棒６１および縦リブ６２の数は本実施形態に限定されない。

各縦棒６１は全体として主軸３２に沿って延びている。同様に、各縦リブ６２は全体として主軸３２に沿って延びている。２つの縦棒６１および２つの縦リブ６２は、主軸３２の軸方向から見たときに、その全体がポンプ開口５の内側に位置している。縦棒６１および縦リブ６２は、全体として鉛直方向に延びている。本実施形態では、縦棒６１は、主軸３２と平行に延びる直線形状を有しているが、一実施形態では、縦棒６１の形状はこの実施形態に限定されない。縦棒６１の一部が湾曲していてもよい。

縦棒６１は、一般に円形の断面形状を有し、主軸３２の軸方向に延びている。各縦棒６１は、流路構造体５３の外周面との間に隙間が存在した状態で流路構造体５３に固定されている。本実施形態では、各縦棒６１は、複数のブラケット６５によってポンプケーシング２７の外周面に連結されている。すなわち、縦棒６１とポンプケーシング２７の外周面との間に隙間が存在した状態で、各縦棒６１はポンプケーシング２７に固定されている。

一実施形態では、縦棒６１は、揚水管２８や吊り下げ管３３に固定されてもよい。図８は、縦棒６１の他の固定方法を示す模式図であり、図９は、図８のＢ－Ｂ線断面図である。図９では、保護管３６の図示は省略されている。図８および図９に示すように、本実施形態の複数のブラケット６５は、Ｌ字型の形状を有している。複数のブラケット６５は、吊り下げ管３３のフランジ３３ａおよび揚水管２８のフランジ２８ａに取り付けられている。２つの縦棒６１のそれぞれは、複数の固定具６７によって、フランジ３３ａに取り付けられたブラケット６５、およびフランジ２８ａに取り付けられたブラケット６５に固定されている。固定具６７の例として、ＵボルトやＵバンド等が挙げられる。本実施形態では、４つのブラケット６５および４つの固定具６７が設けられているが、ブラケット６５および固定具６７の数は、本実施形態に限定されない。

図１０は、縦棒６１のさらに他の固定方法を示す模式図であり、図１１は、図１０のＣ－Ｃ線断面図である。図１１では、保護管３６の図示は省略されている。図１０および図１１に示すように、本実施形態のブラケット６５は、平板状の形状を有しており、環状部６８と、複数の縦棒保持部６９を備えている。複数の縦棒保持部６９は、環状部６８の外周面に接続されており、環状部６８と一体に形成されている。複数の縦棒保持部６９のそれぞれは、貫通孔６９ａを有している。ブラケット６５は、吊り下げ管３３のフランジ３３ａと揚水管２８のフランジ２８ｂとの間に挟まれて固定されている。各縦棒６１は、各貫通孔６９ａに挿入され、縦棒保持部６９に固定される。本実施形態では、ブラケット６５は、２つの縦棒保持部６９および２つの貫通孔６９ａを有しているが、縦棒保持部６９および貫通孔６９ａの数は、縦棒６１の数に基づいて決定されるため、本実施形態に限定されない。

図４に示す各寸法の例に従えば、縦棒６１の上端は、吸込ベルマウス２２の下端（吸込口２２ａ）から０．８ｄ～１．７５ｄの範囲内に位置している。縦棒６１の下端は、羽根車３１（図１参照）の上端よりも下方に位置している。

上述のように、吸込水槽１の水位（吸込水槽１内の液体の液面の高さ）の低下に伴い、吸込水槽１の自由表面にカルマン渦７（図３参照）が発生することがある。カルマン渦７の発生を抑制するためには、縦棒６１の上端は、カルマン渦７が発生するときの吸込水槽１の水位よりも上に位置する必要がある。吸込水槽１の水路幅が３．０ｄ程度かつポンプ２０の中心（主軸３２の軸心Ｏ）から吸込水槽１の後壁までの距離が１．５ｄ以下の場合等において、従来のポンプの最低水位は、一般に２.５ｄ以上の水位である。この従来のポンプの最低水位より高い水位では、一般にカルマン渦７は発生しないが、吸込水槽１の形状によってはカルマン渦７が発生する可能性がある。図４に示す各寸法の例に従えば、本実施形態のポンプ２０は従来のポンプの最低水位より低い水位でも運転するため、縦棒６１の上端は、従来のポンプの最低水位以下の位置となる。これは、ポンプ２０の運転開始後に吸込水槽１の水位が低下したときにカルマン渦７の発生を抑制するためである。図４によれば、吸込ベルマウス２２の下端から吸込水槽１の底面までの距離は、０．７５ｄ～１．０ｄの範囲内であるため、縦棒６１の上端は、吸込ベルマウス２２の下端から（吸込口２２ａから）０．８ｄ以上、かつ運転開始水位以下の範囲内に位置する。一実施形態では、縦棒６１の上端は、吸込ベルマウス２２の下端から０．８ｄ～１．７５ｄに位置する。

縦リブ６２は、流路構造体５３の外周面に固定されている。図１乃至図１１を参照して説明した実施形態では、縦リブ６２は、ポンプケーシング２７の外周面に沿って湾曲した形状を有し、主軸３２の軸方向に延びている。図１乃至図１１を参照して説明した実施形態では、縦リブ６２は、ポンプケーシング２７の外周面に固定されており、ポンプケーシング２７の外周面からポンプケーシング２７の径方向外側に突出している。一実施形態では、縦リブ６２の上部は、揚水管２８の外周面に固定されてもよい。さらに一実施形態では、縦リブ６２は、ポンプケーシング２７および／または揚水管２８と一体に形成されてもよい。

図７に示すように、２つの縦棒６１は、２つの縦リブ６２にそれぞれ隣接して配置されている。各縦棒６１は、隣接する縦リブ６２よりも主軸３２の軸心Ｏから離れた位置にある。すなわち、主軸３２の軸心Ｏと縦棒６１との距離は、主軸３２の軸心Ｏと縦リブ６２との距離よりも長い。縦棒６１と同様に、縦リブ６２の上端は、カルマン渦７が発生するときの吸込水槽１の水位よりも上に位置する必要がある。図６に示す実施形態では、縦リブ６２は、縦棒６１よりも短いが、一実施形態では、縦リブ６２は、縦棒６１と同じ長さでもよく、または縦棒６１より長くてもよい。

図７に示すように、２つの縦棒６１は、吸込水槽１内の液体の流れ方向に関して主軸３２の下流側に位置しており、主軸３２の軸心Ｏを通る液体の流れ方向と平行な直線ＲＬに関して対称に配置されている。同様に、２つの縦リブ６２は、液体の流れ方向に関して主軸３２の下流側に位置しており、主軸３２の軸心Ｏを通る液体の流れ方向と平行な直線ＲＬに関して対称に配置されている。本実施形態では、２つの縦棒６１および２つの縦リブ６２は、ポンプケーシング２７の外周面上の液体の流れの剥離点よりも下流側に配置されている。

吸込水槽１の水位が高いときは、吸込水槽１内の液体の流速は低く、吸込水槽１の水位が低くなると、吸込水槽１内の液体の流速が高くなる。カルマン渦７の発生個所は、吸込水槽１の水位、および吸込水槽１内の液体を汲み上げる時の吸込水槽１内の液体の流速によって変化する。カルマン渦７は、吸込水槽１内の液体の流速が低いとき、ポンプケーシング２７または揚水管２８の外周面付近に発生し易い。

図１２は、ポンプケーシング２７または揚水管２８によって分流された液体の流れを示す図である。図１２の矢印に示すように、ポンプケーシング２７または揚水管２８によって分流されたポンプケーシング２７または揚水管２８の外周面付近の液体は、縦リブ６２に衝突することによってその流れを乱される。結果として、縦リブ６２は、ポンプケーシング２７または揚水管２８の外周面付近におけるカルマン渦７の発生を抑制することができる。

縦リブ６２は、吸込水槽１の水位が高いとき（吸込水槽１内の液体の流速が低いとき）に、空気吸込渦の発生を効果的に抑制することができる。一例として、縦リブ６２は、その高さ（ポンプケーシング２７の径方向の長さ）が０．１ｄ程度であり、かつその幅（ポンプケーシング２７の周方向の長さ）が０．１ｄ程度であるとき、カルマン渦７の発生を効果的に抑制できる。

縦リブ６２に衝突してその流れを乱された液体は、ポンプケーシング２７の外側に流され、ポンプケーシング２７から離れた位置にカルマン渦７を発生させることがある。また、吸込水槽１の水位が比較的低いとき（吸込水槽１内の液体の流速が高いとき）、ポンプケーシング２７から離れた位置にカルマン渦７が発生し易いことが知られている。そこで、このようなカルマン渦７の発生を抑制するために、本実施形態では、縦棒６１は、縦リブ６２よりも半径方向において外側に配置されている。図１２の矢印に示すように、縦リブ６２に衝突してポンプケーシング２７の外側に流された液体や、ポンプケーシング２７または揚水管２８によって分流された液体の一部は、縦棒６１に衝突し、縦棒６１と縦リブ６２の間を流れ、あるいは縦棒６１の周りを流れるため、その流れが乱される。結果として、縦棒６１は、ポンプケーシング２７から離れた位置におけるカルマン渦７の発生を抑制することができる。

縦棒６１は、縦リブ６２が空気吸込渦の発生を抑制することができる吸込水槽１の水位範囲から吸込水槽１の水位がさらに低下したとき（すなわち、吸込水槽１内の液体の流速が高いとき）に、空気吸込渦の発生を効果的に抑制することができる。また、縦リブ６２に衝突してポンプケーシング２７の外側に流された液体によって発生するカルマン渦７は、縦リブ６２よりも下流側に発生する。そのため、縦棒６１は、主軸３２の軸心Ｏと縦リブ６２とを結ぶ線の延長線よりも下流側（図７参照）に配置されている。一実施形態では、縦棒６１は、上記延長線上に配置されてもよい。

図７に示すように、主軸３２の軸心Ｏと２つの縦リブ６２とを結ぶ２つの線がなす角度θ０は、主軸３２の軸心Ｏと２つの縦棒６１とを結ぶ２つの線がなす角度θ１よりも大きいか、あるいは等しい（θ０≧θ１）。本実施形態では、角度θ０は、角度θ１よりも大きい。θ０およびθ１の値が３０°～１２０°程度のとき、縦リブ６２と縦棒６１との組み合わせは、カルマン渦７の発生を効果的に抑制できる。

一実施形態では、縦棒６１の断面形状は、四角形、Ｌ字型などの多角形であってもよい。上述した各実施形態の縦リブ６２は四角形の断面形状を有しているが、縦リブ６２の断面形状はこの形状に限定されない。一実施形態では、縦リブ６２の断面形状は三角形または円形であってもよい。

図６および図７に示すように、第２の空気吸込渦抑制装置としての半円筒体７１は、縦棒６１と縦リブ６２の下方に配置されている。半円筒体７１は、流路構造体５３の外周面との間に隙間が存在した状態で、流路構造体５３に固定されている。本実施形態では、半円筒体７１は、ポンプケーシング２７の外周面と半円筒体７１との間に隙間が存在した状態で、複数のブラケット７５によってポンプケーシング２７に固定されている。

より具体的には、半円筒体７１は、複数のブラケット７５を介して吸込ベルマウス２２に固定されており、吸込ベルマウス２２の外周面の一部を囲むように配置されているが、半円筒体７１の構成は、この実施形態に限定されない。例えば、半円筒体７１は、その下端が吸込ベルマウス２２の下端よりも下に位置するように配置されてもよく、その下端が吸込ベルマウス２２の下端と同じ高さに位置するように配置されてもよい。一実施形態では、半円筒体７１は吐出しボウル２４に固定されてもよい。半円筒体７１は、主軸３２と平行に延びる内周面７１ａを有している。

半円筒体７１は、吸込水槽１内の液体の流れ方向に関して主軸３２の下流側に配置されており、ポンプケーシング２７の外周面の一部を囲むように配置されている。図７に示すように、主軸３２の軸方向から見たときに、半円筒体７１の全体はポンプ開口５の内側に位置している。

カルマン渦７が発生すると、吸込水槽１内の液体を汲み上げる際に、カルマン渦７から吸込口２２ａへ向かう下向きの強い流れが発生し、空気吸込渦に発達する。図１３は、カルマン渦７から吸込口２２ａへ向かう流れを示す図である。図１３では、縦棒６１、縦リブ６２、および複数の水中渦抑制板４９の図示は省略されている。図１３に示すように、カルマン渦７から吸込口２２ａへ向かう下向きの流れＦ１は、半円筒体７１によって内側の流れＦ２と外側の流れＦ３に分流される。内側の流れＦ２は、半円筒体７１と流路構造体５３（本実施形態では、吸込ベルマウス２２）の間に引き込まれる。半円筒体７１は、内側の流れＦ２が外側の流れＦ３よりも強くなる位置に配置されている。

空気吸込渦に発達しうる下向きの強い流れＦ１は、半円筒体７１によって２つの流れＦ２，Ｆ３に分解される。さらに、半円筒体７１と流路構造体５３（本実施形態では、吸込ベルマウス２２）の間に引き込まれた内側の流れＦ２は、上流側から半円筒体７１と流路構造体５３（本実施形態では、吸込ベルマウス２２）との間の隙間に引き込まれた液体の流れＦ４などによって乱される。このようにして勢いを失った内側の流れＦ２は、吸込口２２ａから吸い込まれる際に、吸込ベルマウス２２の下端のエッジ部に衝突し、さらに乱される。

このようにして、半円筒体７１は、カルマン渦７から空気吸込渦に発達する過程の下向きの強い流れを破壊することができる。結果として、半円筒体７１は、空気吸込渦の発生を抑制することができる。上述のように、半円筒体７１は、主軸３２と平行に延びる内周面７１ａを有している。このような内周面７１ａは、上流側から流れてくる液体を、半円筒体７１と流路構造体５３（吸込ベルマウス２２）との間の隙間に引き込む効果を助長する。一例として、半円筒体７１は、その高さ（主軸３２と平行な方向の長さ）が０．２ｄ～０．４ｄ程度のとき、空気吸込渦の発生を効果的に抑制できる。

本実施形態では、図７に示すように、主軸３２の軸心Ｏと半円筒体７１の両側縁とを結ぶ２つの線がなす角度θ２は１８０°であるが、この角度θ２は１８０°に限定されず、１２０°～１８０°の範囲内で選択してもよい。図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、半円筒体７１は、その上端および下端から半径方向内側または半径方向外側に延びるフランジ７１ｂを有してもよい。この場合も、半円筒体７１は、主軸３２と平行に延びる内周面７１ａを有している。

図１５は、ポンプ２０の他の実施形態を示す側面図であり、図１６は、図１５のＤ－Ｄ線断面図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図１乃至図１４を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図１５および図１６では、保護管３６および複数の水中渦抑制板４９の図示は省略されている。図１５および図１６に示すように、本実施形態のポンプ２０は、円弧部材７６をさらに備えている。本実施形態では、第２の空気吸込渦抑制装置は、半円筒体７１および円弧部材７６から構成される。円弧部材７６は、半円筒体７１の上方に配置され、かつ縦リブ６２および縦棒６１の下方に配置されている。一実施形態では、縦棒６１の下端は、円弧部材７６と接触していてもよい。さらに一実施形態では、縦棒６１は円弧部材７６に固定、連結されていてもよい。円弧部材７６は、流路構造体５３（本実施形態では、ポンプケーシング２７）の外周面の周方向に沿って湾曲している。本実施形態では、円弧部材７６は、半円環状である。円弧部材７６は、流路構造体５３の外周面との間に隙間が存在した状態で、流路構造体５３に固定されている。本実施形態では、円弧部材７６は、ポンプケーシング２７の外周面と円弧部材７６との間に隙間が存在した状態で、複数のブラケット７７によってポンプケーシング２７に固定されている。

円弧部材７６は、吸込水槽１内の液体の流れ方向に関して主軸３２の下流側に配置されており、流路構造体５３（ポンプケーシング２７）の外周面の一部を囲むように配置されている。図１６に示すように、円弧部材７６は、主軸３２の軸方向から見たときに、その全体がポンプ開口５の内側に位置している。円弧部材７６は、流れＦ１の進路を妨害する位置に配置されている。流れＦ１は、半円筒体７１により分流される前に、円弧部材７６に衝突することによって複数の流れＦ５に分流され、半円筒体７１に入る流れが弱められる。結果として、空気吸込渦を生じる下向きの強い流れを弱めることができる。このように、円弧部材７６と半円筒体７１との組み合わせは、空気吸込渦の発生をより効果的に抑制することができる。

図１６に示すように、本実施形態では、主軸３２の軸心Ｏと円弧部材７６の両側縁とを結ぶ２つの線がなす角度θ３は１８０°であるが、この角度θ３は１８０°に限定されず、１２０°～１８０°の範囲内で選択してもよい。円弧部材７６の断面形状は、円形、四角形、Ｌ字型などの多角形であってもよい。

一実施形態では、図１７に示すように、円弧部材７６は、互いに離間した第１の円弧部材７６Ａおよび第２の円弧部材７６Ｂから構成されてもよい。特に説明しない本実施形態の詳細は、図１５および図１６を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態の円弧部材７６Ａ，７６Ｂの周方向の長さは、図１５および図１６を参照して説明した円弧部材７６の周方向の長さよりも短い。

第１の円弧部材７６Ａおよび第２の円弧部材７６Ｂは、液体の流れ方向に関して主軸３２の下流側で、主軸３２の軸心Ｏを通る液体の流れ方向と平行な直線ＲＬ’に関して対称に配置されている。具体的には、第１の円弧部材７６Ａおよび第２の円弧部材７６Ｂは、直線Ｌ１，Ｌ２上に配置されている。直線Ｌ１，Ｌ２は、直線ＲＬ’に対して４５°程度の角度にあり、かつ主軸３２の軸心Ｏを通る直線である。

カルマン渦７は、直線Ｌ１，Ｌ２よりも吸込水槽１内の液体の流れ方向の下流側に発生することが多い。そのため、カルマン渦７から吸込口２２ａへ向かう下向きの流れＦ１の進路を妨害するために、第１の円弧部材７６Ａおよび第２の円弧部材７６Ｂは、直線Ｌ１，Ｌ２上に配置されている。本実施形態の円弧部材７６Ａ，７６Ｂと半円筒体７１との組み合わせは、コンパクトな構成で空気吸込渦の発生を抑制することができる。

半円筒体７１または、半円筒体７１と円弧部材７６との組み合わせは、縦棒６１と縦リブ６２との組み合わせが空気吸込渦の発生を抑制することができる吸込水槽１の水位範囲から吸込水槽１の水位がさらに低下したとき（すなわち、吸込水槽１内の液体の流速が高いとき）に、空気吸込渦の発生を効果的に抑制することができる。したがって、半円筒体７１および円弧部材７６を、縦棒６１および縦リブ６２と組み合わせることによって、吸込水槽１のより幅広い水位およびより幅広い流速において、カルマン渦７の発生を抑制し、有害な空気吸込渦の発生を防止することができる。

一実施形態では、ポンプ２０は、縦棒６１と縦リブ６２との組み合わせのみを備えていてもよい。さらに、一実施形態では、ポンプ２０は、半円筒体７１のみ、または半円筒体７１と円弧部材７６との組み合わせのみを備えていてもよい。

図１８は、図１に示す複数の水中渦抑制板４９を下から見た図である。図１８に示すように、本実施形態では、４つの水中渦抑制板４９が吸込ベルマウス２２の下部に固定されている。４つの水中渦抑制板４９のうち２つは吸込水槽１内の液体の流れ方向と平行に配置され、他の２つは吸込水槽１内の液体の流れ方向と垂直に配置されている。ただし、水中渦抑制板４９の数は本実施形態に限定されない。

複数の水中渦抑制板４９の一端は、主軸３２の軸心Ｏの延長線上で、互いに固定されており、複数の水中渦抑制板４９のそれぞれの他端は、吸込ベルマウス２２の内周面に固定されている。図１に示すように、水中渦抑制板４９は、吸込ベルマウス２２の下端から下方に突出している。水中渦抑制板４９の上端は、吸込ベルマウス２２の下端よりも高い位置にあり、かつ羽根車３１よりも低い位置にある。

このような水中渦抑制板４９によれば、吸込ベルマウス２２と吸込水槽１の底面との間に発生する水中渦を抑制することができる。この水中渦は、吸込ベルマウス２２と吸込水槽１の底面との間の旋回流が発達して形成されるものであり、吸込ベルマウス２２が吸込水槽１の底面の近くに位置しているときに発生しやすい。本実施形態のポンプ２０は、水中渦の原因となる旋回流を水中渦抑制板４９で消滅させることにより、水中渦の発生を効果的に抑制することができる。したがって、従来の構造よりも吸込ベルマウス２２を低い位置に配置することができ、低水位で、吸込水槽１内の液体を汲み上げることが可能となる。

図１９は、ポンプ２０のさらに他の実施形態を示す模式図であり、図２０は、図１９のＥ－Ｅ線断面図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図１、図３乃至図７、図１２乃至図１４、および図１８を参照して説明した各実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

図１９および図２０に示すように、本実施形態のポンプケーシング２７は、揚水管２８の内部に配置されている。本実施形態のポンプ２０は、吊り下げ管３３を備えておらず、揚水管２８は、ポンプ据付床２に設置されたポンプベース３５に固定されている。揚水管２８はポンプ開口５を通して吸込ベルマウス２２の下端（吸込口２２ａ）まで延びている。吐出しエルボ３０は、揚水管２８の上端に接続されている。

本実施形態のポンプケーシング２７は、すり鉢状の拡大管８０をさらに備えており、拡大管８０は、吐出しボウル２４の上端に接続されている。拡大管８０は、上方に開口した吐出口８０ａを有し、吸込ベルマウス２２の吸込口２２ａから吸い込まれた液体は、羽根車３１の回転により、吐出しボウル２４、拡大管８０を通って、吐出口８０ａから吐き出される。その後、液体は、揚水管２８、吐出しエルボ３０を通って図示しない吐出配管に移送される。

本実施形態のインペラケーシング２１は、吸込ベルマウス２２の上端に載置されている。ポンプケーシング２７は、インペラケーシング２１と吸込ベルマウス２２の接触面で分離可能に構成されており、インペラケーシング２１は、吸込ベルマウス２２に着脱可能に支持されている。吸込ベルマウス２２は、揚水管２８に連結されている。より具体的には、吸込ベルマウス２２は、揚水管２８の内周面に固定されている。本実施形態の内側ボウル２５は、保護管３６および複数のガイドベーン３７に接続されている。

本実施形態の流路構造体５３は、揚水管２８と、吐出しエルボ本体３０ａと、筒体４７と、吸込ベルマウス２２とを含んでいる。内部構造体５４は、主軸３２と、羽根車３１と、保護管３６と、吐出しエルボ上蓋３０ｂと、インペラケーシング２１と、吐出しボウル２４と、複数のガイドベーン３７と、内側ボウル２５と、水中軸受４１と、拡大管８０とを含んでいる。図２１に示すように、本実施形態においても、内部構造体５４の全体を、流路構造体５３から抜き出すことが可能となっている。内部構造体５４は、吸込ベルマウス２２に着脱可能に支持されている。

一実施形態では、流路構造体５３は、吸込ベルマウス２２を備えず、内部構造体５４が吸込ベルマウス２２を備えていてもよい。この場合、吸込ベルマウス２２は、インペラケーシング２１に連結され、内部構造体５４は、揚水管２８に着脱可能に支持される。より具体的には、吸込ベルマウス２２は、揚水管２８に着脱可能に支持される。さらに一実施形態では、複数の水中渦抑制板４９は、吸込ベルマウス２２に固定されず、揚水管２８の下端に固定されてもよい。この場合、内部構造体５４は、揚水管２８および／または複数の水中渦抑制板４９に着脱可能に支持される。より具体的には、吸込ベルマウス２２は、揚水管２８および／または複数の水中渦抑制板４９に着脱可能に支持される。

複数の縦棒６１、複数の縦リブ６２、および半円筒体７１は、揚水管２８の外側に配置されている。各縦棒６１は、複数のブラケット６５によって、揚水管２８の外周面との間に隙間が存在した状態で揚水管２８に固定されている。縦リブ６２は、揚水管２８の外周面に沿った形状を有し、主軸３２の軸方向に延びている。縦リブ６２は、揚水管２８の外周面に固定されており、揚水管２８の外周面から揚水管２８の径方向外側に突出している。さらに一実施形態では、縦リブ６２は、揚水管２８と一体に形成されてもよい。２つの縦棒６１および２つの縦リブ６２は、揚水管２８の外周面上の液体の流れの剥離点よりも下流側に配置されている。半円筒体７１は、揚水管２８との間に隙間が存在した状態で、複数のブラケット７５によって揚水管２８に固定されている。半円筒体７１は、揚水管２８の外周面の一部を囲むように配置されている。

一実施形態では、ポンプ２０は、図１５乃至図１７を参照して説明した各実施形態の円弧部材７６をさらに備えていてもよい。特に説明しない本実施形態の詳細は、図１５乃至図１７を参照して説明した各実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。この場合、円弧部材７６は、揚水管２８の外周面の周方向に沿って湾曲し、揚水管２８の外周面の一部を囲むように配置される。円弧部材７６は、揚水管２８の外周面との間に隙間が存在した状態で、複数のブラケット７７によって揚水管２８に固定される。

さらに一実施形態では、ポンプ２０は、縦棒６１と縦リブ６２との組み合わせのみを備えていてもよい。さらに、一実施形態では、ポンプ２０は、半円筒体７１のみ、または半円筒体７１と円弧部材７６との組み合わせのみを備えていてもよい。

図２２は、ポンプ２０のさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図１９乃至図２１を参照して説明した各実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、吐出しエルボ３０は、吸込水槽１内に配置されており、筒体４７は、ポンプ据付床２に設置されたポンプベース３５に固定されている。筒体４７はポンプ開口５を通して下方に延びている。本実施形態のポンプ２０は、軸継手５６を備えていないが、一実施形態では、ポンプ２０は、軸継手５６を備えていてもよい。ポンプ２０によって汲み上げられた液体は、吐出しエルボ３０から、吐出配管３８に移送される。吐出しエルボ３０を吸込水槽１内に配置することにより、主軸３２の長さを短くすることができる。図２２では、原動機１２は、立軸直結モータであるが、原動機１２の位置に傘歯車減速機を設置し、水平方向に横軸原動機（ディーゼルエンジン、ガスタービン、電動機）を配置してもよい。

図２３は、ポンプ２０のさらに他の実施形態を示す模式図である。本実施形態のポンプ２０は、鉛直方向に延びる主軸３２と、主軸３２に固定された羽根車３１と、内部に羽根車３１を収容するポンプケーシング２７と、吸込水槽１の上壁を構成するポンプ据付床２に形成されたポンプ開口５を通して下方に延びる揚水管２８と、揚水管２８に連結された吐出しエルボ３０とを備えている。揚水管２８は、ポンプ据付床２に設置されたポンプベース３５に固定されている。より具体的には、吐出しエルボ３０は、揚水管２８の上端に接続されている。主軸３２は、ポンプケーシング２７内を延びている。

ポンプケーシング２７は、揚水管２８の内部に配置されている。ポンプケーシング２７は、吸込ベルマウス２２と、インペラケーシング２１と、吐出しボウル２４とを備えている。インペラケーシング２１は、吐出しボウル２４に連結されており、吸込ベルマウス２２は、インペラケーシング２１に連結されている。より具体的には、インペラケーシング２１は、吐出しボウル２４の下端に接続されており、吸込ベルマウス２２は、インペラケーシング２１の下端に接続されている。ポンプケーシング２７は、上方に開口した吐出口２７ａを有している。吸込ベルマウス２２は、下方に開口した吸込口２２ａを有している。揚水管２８はポンプ開口５を通して吸込ベルマウス２２の下端（吸込口２２ａ）まで延びている。

揚水管２８の内部には、水中モータ１５が配置されており、主軸３２の上端は、水中モータ１５に連結されている。この水中モータ１５により主軸３２および羽根車３１が回転するように構成されている。羽根車３１が回転すると、吸込水槽１内の液体（例えば水）が吸込ベルマウス２２の吸込口２２ａから吸い込まれる。液体は、羽根車３１の回転により、ポンプケーシング２７内を通って、吐出口２７ａから吐き出される。その後、液体は、揚水管２８、吐出しエルボ３０を通って図示しない吐出配管に移送される。このように、吸込水槽１内の液体がポンプ２０によって汲み上げられる。

吐出しエルボ３０は、揚水管２８に連結された吐出しエルボ本体３０ａと、吐出しエルボ本体３０ａの上端に配置された吐出しエルボ上蓋３０ｂとを備えている。吐出しエルボ本体３０ａおよび吐出しエルボ上蓋３０ｂは、互いに分離可能に構成されている。

ポンプ２０は、液体の流路を形成する流路構造体５３と、流路構造体５３の内部に配置された内部構造体５４とを備えている。本実施形態の流路構造体５３は、揚水管２８と、吐出しエルボ本体３０ａとを含んでいる。内部構造体５４は、主軸３２と、羽根車３１と、ポンプケーシング２７と、水中モータ１５とを含んでいる。本実施形態においても、内部構造体５４の全体を、流路構造体５３から抜き出すことが可能となっている。内部構造体５４は、揚水管２８に着脱可能に支持されている。

ポンプ２０は、図１９および図２０を参照して説明した複数の縦棒６１、複数の縦リブ６２、および半円筒体７１をさらに備えている。複数の縦棒６１、複数の縦リブ６２、および半円筒体７１の詳細は、図１９および図２０を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。ポンプ２０は、図１および図１８を参照して説明した複数の水中渦抑制板４９をさらに備えている。複数の水中渦抑制板４９の詳細は、図１および図１８を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

一実施形態では、ポンプ２０は、図１５乃至図１７を参照して説明した各実施形態の円弧部材７６をさらに備えていてもよい。特に説明しない本実施形態の詳細は、図１５乃至図１７を参照して説明した各実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。この場合、円弧部材７６は、揚水管２８の外周面の周方向に沿って湾曲し、揚水管２８の外周面の一部を囲むように配置される。円弧部材７６は、揚水管２８の外周面との間に隙間が存在した状態で、複数のブラケット７７によって揚水管２８に固定される。

さらに一実施形態では、ポンプ２０は、縦棒６１と縦リブ６２との組み合わせのみを備えていてもよい。さらに、一実施形態では、ポンプ２０は、半円筒体７１のみ、または半円筒体７１と円弧部材７６との組み合わせのみを備えていてもよい。

さらに一実施形態では、複数の水中渦抑制板４９は、吸込ベルマウス２２に固定されず、揚水管２８の下端に固定されてもよい。この場合、内部構造体５４は、揚水管２８および／または複数の水中渦抑制板４９に着脱可能に支持される。より具体的には、吸込ベルマウス２２は、揚水管２８および／または複数の水中渦抑制板４９に着脱可能に支持される。

吸込水槽１が深く、ポンプ２０の全長が長くなる場合、主軸３２の長さも長くなり、ポンプ２０の内部に中間軸受を必要とする場合がある。中間軸受を設けた場合、ポンプ２０を引き抜くためには、より複雑な構造となる。そのような場合に図２３に示すように、水中モータ１５を揚水管２８内に設置し、ポンプ２０と直結させることによりポンプ２０の構造の簡素化とポンプ２０の縮小化が図れ、設備及びメンテナンスの簡略化につながる。

上述した各実施形態のポンプ２０は、空気吸込渦抑制装置を備えているため、従来のポンプより重量が増加する。このため、ポンプ２０全体を引き上げることが困難となる場合がある。このような場合でも、内部構造体５４は、流路構造体５３から抜き出し可能に構成されているため、流路構造体５３を吸込水槽１に固定したままで、内部構造体５４のみを引き上げることができる。したがって、主軸３２や羽根車３１の点検や整備を容易に行うことができる。結果として、ポンプ２０の維持管理性を向上させることができる。

上述した各実施形態における第１の空気吸込渦抑制装置を構成する複数の縦棒６１と複数の縦リブ６２との組み合わせは、吸込水槽１の幅広い水位および幅広い流速において、カルマン渦７の発生を抑制し、空気吸込渦の発生を抑制することができる。

上述した各実施形態によれば、吸込ベルマウス２２の吸込口２２ａに向かう液体の流れを阻害するものは実質的に無く、吸い込み損失がほぼ無いため、上述した各実施形態の第１の空気吸込渦抑制装置（縦棒６１および縦リブ６２）および／または第２の空気吸込渦抑制装置（半円筒体７１および／または円弧部材７６）を備えたポンプ２０は、揚水能力を低下させることなく、有害な空気吸込渦の発生を防止することができる。

また、上述した各実施形態の第１の空気吸込渦抑制装置（縦棒６１および縦リブ６２）、第２の空気吸込渦抑制装置（半円筒体７１および／または円弧部材７６）、水中渦抑制装置（水中渦抑制板４９）はポンプ２０に取り付けることができるので、土木躯体である吸込水槽１への固定は不要であり、低コストかつ信頼性の高いポンプを提供することができる。

上述した各実施形態における主軸３２および羽根車３１以外の構成要素（流路構造体５３、複数の縦棒６１、複数の縦リブ６２、半円筒体７１、円弧部材７６、および水中渦抑制板４９等）は、鋼鉄製であり、かつ無塗装で使用できる材料から構成されている。このような材料として、耐食性が良く通常の状態で不動態被膜を形成する材料である、ＳＵＳ３０４（オーステナイト系ステンレス鋼）、ＳＵＳ３１６（オーステナイト系ステンレス鋼）、二相ステンレス鋼（オーステナイト相とフェライト相からなるステンレス鋼）、スーパー二相ステンレス鋼、などが挙げられる。主軸３２および羽根車３１以外の構成要素を、上記のような材料とすることによって、ポンプ２０の耐久性が向上し、かつ従来のポンプより軽量となる。結果として、ポンプ２０の維持管理性をさらに向上させることができる。

図２４は、ポンプ２０のさらに他の実施形態を示す模式図であり、図２５は、図２４のＦ－Ｆ線断面図である。特に説明しない本実施形態の詳細は、図１、図３乃至図７、図１２乃至図１４、および図１８を参照して説明した各実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

図２４および図２５に示すように、本実施形態の吐出しエルボ３０は、吐出しエルボ上蓋３０ｂを有さず、一体に形成されている。内側ボウル２５は、複数のガイドベーン３７によって吐出しボウル２４に連結されており、複数のガイドベーン３７に着脱可能に支持されていない。ポンプ２０は、保護管３６、筒体４７を有していない。本実施形態におけるポンプ２０の各構成要素（羽根車３１、主軸３２、ポンプケーシング２７、揚水管２８等）は、図１等に示す流路構造体５３および／または内部構造体５４を構成しない。

本実施形態の各縦棒６１は、ポンプケーシング２７の外周面との間に隙間が存在した状態で、複数のブラケット６５によって、吸込水槽１の後壁に固定されており、半円筒体７１は、ポンプケーシング２７の外周面との間に隙間が存在した状態で、複数のブラケット７５によって吸込水槽１の後壁に固定されている。

本実施形態のポンプ２０は、図１５乃至図１７を参照して説明した各実施形態の円弧部材７６をさらに備えていてもよい。特に説明しない本実施形態の詳細は、図１５乃至図１７を参照して説明した各実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。この場合、円弧部材７６は、ポンプケーシング２７の外周面と円弧部材７６との間に隙間が存在した状態で、複数のブラケット７７によって吸込水槽１の後壁に固定される。

本実施形態の複数の水中渦抑制板４９は、複数の固定具８２を介して吸込水槽１の底面に固定されている。吸込ベルマウス２２は、複数の水中渦抑制板４９に着脱可能に支持されている。図２４および図２５を参照して説明した各実施形態において、ポンプ２０の構成要素のうち、複数の縦棒６１、複数のブラケット６５、半円筒体７１、複数のブラケット７５、円弧部材７６、複数のブラケット７７、複数の水中渦抑制板４９、および複数の固定具８２以外の構成要素をポンプ本体８５と定義する。ポンプ本体８５は、複数の水中渦抑制板４９と分離可能に構成され、複数の水中渦抑制板４９に着脱可能に支持されている。一実施形態では、水中渦抑制板４９は、固定具８２を介さず、吸込水槽１の底面に直接固定されてもよい。

さらに一実施形態では、インペラケーシング２１は、吸込ベルマウス２２に着脱可能に支持されていてもよい。この場合、吸込ベルマウス２２は、複数の水中渦抑制板４９に固定され、ポンプ本体８５は、ポンプ２０の構成要素のうち、複数の縦棒６１、複数のブラケット６５、半円筒体７１、複数のブラケット７５、円弧部材７６、複数のブラケット７７、複数の水中渦抑制板４９、複数の固定具８２、および吸込ベルマウス２２以外の構成要素と定義される。ポンプ本体８５は、吸込ベルマウス２２と分離可能に構成され、吸込ベルマウス２２に着脱可能に支持される。

さらに一実施形態では、ポンプ２０は、縦棒６１と縦リブ６２との組み合わせのみを備えていてもよい。さらに、一実施形態では、ポンプ２０は、半円筒体７１のみ、または半円筒体７１と円弧部材７６との組み合わせのみを備えていてもよい。

ポンプ本体８５は、複数の縦棒６１、半円筒体７１、円弧部材７６、および複数の水中渦抑制板４９を備えていないため、ポンプ本体８５を、ポンプ場内に設置されるポンプ据付け用の天井クレーンで引き上げることが可能となり、ポンプ場の特性に合わせたポンプも提供ができる。また、土木構造にかかる荷重が従来のポンプと同じとなるため、ポンプ重量増量による土木構造への影響の懸念点が無くなる。さらに、吸込ベルマウス２２とインペラケーシング２１とを分離可能とした場合、ポンプ据付床２にかかる荷重がさらに軽減され、土木構造へ与える影響はさらに減る。

図２４および図２５を参照して説明した各実施形態における渦抑制装置（複数の縦棒６１、複数の縦リブ６２、半円筒体７１、円弧部材７６、および複数の水中渦抑制板４９）は、耐食性が良く通常の状態で不動態被膜を形成する材料から構成されている。このような材料として、ＳＵＳ３０４（オーステナイト系ステンレス鋼）、ＳＵＳ３１６（オーステナイト系ステンレス鋼）、二相ステンレス鋼（オーステナイト相とフェライト相からなるステンレス鋼）、スーパー二相ステンレス鋼、などが挙げられる。渦抑制装置を、上記のような材料とすることによって、渦抑制装置の整備をほぼ皆無とし、渦抑制装置を備えていないポンプと同様の点検整備を可能とする。結果として、ポンプ２０の維持管理性をさらに向上させることができる。

上述した各実施形態は、特開２００７－２８５２５３号公報に示すような羽根車の下方に水中軸受が配置されたポンプに適用してもよい。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ 吸込水槽
２ ポンプ据付床
５ ポンプ開口
７ カルマン渦
１２ 原動機
１２ａ 回転軸
１３ 原動機支持ケース
１５ 水中モータ
２０ ポンプ
２１ インペラケーシング
２２ 吸込ベルマウス
２２ａ 吸込口
２４ 吐出しボウル
２５ 内側ボウル
２７ ポンプケーシング
２８ 揚水管
２８ａ フランジ
２８ｂ フランジ
３０ 吐出しエルボ
３０ａ 吐出しエルボ本体
３０ｂ 吐出しエルボ上蓋
３１ 羽根車
３２ 主軸
３３ 吊り下げ管
３３ａ フランジ
３５ ポンプベース
３６ 保護管
３７ ガイドベーン
３８ 吐出配管
４１ 水中軸受
４１ａ 支持部材
４５ 外軸受
４７ 筒体
４９ 水中渦抑制板
５０ 蓋
５１ 軸封装置
５３ 流路構造体
５４ 内部構造体
５６ 軸継手
６１ 縦棒
６２ 縦リブ
６５ ブラケット
６７ 固定具
６８ 環状部
６９ 縦棒保持部
６９ａ 貫通孔
７１ 半円筒体
７５ ブラケット
７６ 円弧部材
７７ ブラケット
８０ 拡大管
８２ 固定具
８５ ポンプ本体

Claims (14)

1. 吸込水槽内の液体を汲み上げる立軸ポンプにおいて、
   前記液体の流路を形成する流路構造体と、
   前記流路構造体の内部に配置された内部構造体と、
   前記流路構造体の外側に配置された複数の縦棒および複数の縦リブとを備え、
   前記流路構造体は、内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングを含み、
   前記内部構造体は、前記流路構造体から抜き出し可能に構成されており、
   前記内部構造体は、鉛直方向に延びる主軸と、前記主軸に固定された羽根車とを少なくとも含み、
   前記複数の縦棒および前記複数の縦リブは、同じ高さに位置し、かつ前記吸込水槽内の液体の流れ方向に関して前記主軸の下流側に配置されており、
   前記複数の縦棒は、前記流路構造体の外周面との間に隙間が存在した状態で、前記流路構造体に固定されており、
   前記複数の縦リブは、前記流路構造体の外周面に固定されており、
   前記複数の縦棒は、前記複数の縦リブにそれぞれ隣接して配置されており、
   前記複数の縦棒は、前記ポンプケーシングの半径方向において前記複数の縦リブよりも外側に配置されている、立軸ポンプ。
2. 前記複数の縦棒および前記複数の縦リブは、前記主軸の軸心を通る前記液体の流れ方向と平行な直線に関して対称に配置されており、
   前記縦棒は、前記主軸の軸心と前記縦リブとを結ぶ線の延長線上、または前記延長線よりも下流側に配置されており、
   前記縦棒の下端は、前記羽根車の上端よりも下方に位置している、請求項１に記載の立軸ポンプ。
3. 前記流路構造体の吐出し口径をｄとしたとき、前記縦棒の上端は、前記立軸ポンプの吸込口から０．８ｄ以上、かつ運転開始水位以下の範囲内に位置している、請求項１または２に記載の立軸ポンプ。
4. 前記流路構造体、前記複数の縦棒、および前記複数の縦リブは、鋼鉄製であり、かつ無塗装で使用できる材料から構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の立軸ポンプ。
5. 前記流路構造体は、
   前記ポンプケーシングに連結された揚水管と、
   前記揚水管に連結された吐出しエルボ本体と、
   前記ポンプケーシングの内周面に固定された複数のガイドベーンとを少なくとも含み、
   前記内部構造体は、
   前記主軸が挿入された保護管と、
   前記保護管に接続された吐出しエルボ上蓋と、
   前記保護管に接続された内側ボウルとをさらに備え、
   前記内側ボウルは、前記複数のガイドベーンに着脱可能に支持されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の立軸ポンプ。
6. 前記流路構造体の外側に配置された半円筒体をさらに備え、
   前記ポンプケーシングは、吸込ベルマウスを含み、
   前記半円筒体は、前記吸込ベルマウスに固定されており、
   前記半円筒体は、前記吸込水槽内の液体の流れ方向に関して前記主軸の下流側に配置されており、
   前記半円筒体は、前記流路構造体の外周面との間に隙間が存在した状態で、前記流路構造体に固定されており、
   前記半円筒体は、前記主軸と平行に延びる内周面を有している、請求項５に記載の立軸ポンプ。
7. 前記流路構造体は、
   揚水管と、
   前記揚水管に連結された吐出しエルボ本体とを少なくとも含み、
   前記内部構造体は、
   前記主軸が挿入された保護管と、
   前記保護管に接続された吐出しエルボ上蓋と、
   前記羽根車を収容するインペラケーシングと、
   前記インペラケーシングに連結された吐出しボウルと、
   前記吐出しボウルの内周面に固定された複数のガイドベーンと、
   前記保護管および前記複数のガイドベーンに接続された内側ボウルとをさらに備えている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の立軸ポンプ。
8. 前記流路構造体は、前記揚水管に連結された吸込ベルマウスをさらに備え、
   前記インペラケーシングは、前記吸込ベルマウスに着脱可能に支持されている、請求項７に記載の立軸ポンプ。
9. 前記内部構造体は、前記インペラケーシングに連結された吸込ベルマウスをさらに備え、
   前記吸込ベルマウスは、前記揚水管に着脱可能に支持されている、請求項７に記載の立軸ポンプ。
10. 前記流路構造体は、
    揚水管と、
    前記揚水管に連結された吐出しエルボ本体とを少なくとも含み、
    前記内部構造体は、
    前記主軸を回転させる水中モータをさらに備えている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の立軸ポンプ。
11. 前記流路構造体の外側に配置された半円筒体をさらに備え、
    前記半円筒体は、前記吸込水槽内の液体の流れ方向に関して前記主軸の下流側に配置されており、
    前記半円筒体は、前記流路構造体の外周面との間に隙間が存在した状態で、前記流路構造体に固定されており、
    前記半円筒体は、前記主軸と平行に延びる内周面を有している、請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の立軸ポンプ。
12. 前記主軸の軸心と前記半円筒体の両側縁とを結ぶ２つの線がなす角度は１２０°～１８０°である、請求項６または１１に記載の立軸ポンプ。
13. 前記流路構造体の外周面との間に隙間が存在した状態で前記流路構造体に固定された円弧部材をさらに備え、
    前記円弧部材は、前記流路構造体の外周面の周方向に沿って湾曲しており、
    前記円弧部材は、前記半円筒体の上方に配置されている、請求項６または１１または１２に記載の立軸ポンプ。
14. 前記半円筒体は、鋼鉄製であり、かつ無塗装で使用できる材料から構成されている、請求項６および１１乃至１３のいずれか一項に記載の立軸ポンプ。

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