特開 2022-157998 ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022157998

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/64 20060101AFI20221006BHJP

   F04D 13/12 20060101ALI20221006BHJP

   F04D 29/58 20060101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

F04D29/64 A

F04D13/12 Z

F04D29/58 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021062575

(22)【出願日】2021-04-01

(71)【出願人】

【識別番号】000151058

【氏名又は名称】株式会社電業社機械製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100120396

【弁理士】

【氏名又は名称】杉浦 秀幸

(72)【発明者】

【氏名】根岸 道明

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA03

3H130AB22

3H130AB52

3H130AB62

3H130AB66

3H130AB68

3H130AC10

3H130BA32C

3H130BA32G

3H130BA91C

3H130BA91J

3H130BA97C

3H130BA97J

3H130BA98C

3H130CB00

3H130DA02Z

3H130DD06X

3H130DG01Z

3H130DG09Z

(57)【要約】

【課題】 減速機や二重構造の主軸を用いずに二重反転式の羽根車を回転駆動できると共に、管理や設備を簡易化すること。
【解決手段】 第１の羽根車４Ａが取り付けられこれを回転駆動する第１の水圧モータ３Ａと、第２の羽根車４Ｂが取り付けられこれを回転駆動する第２の水圧モータ３Ｂと、原水を吸い上げる吸水口２ａを端部に有したケーシング２と、第１の水圧モータ及び第２の水圧モータに循環水を送る循環水流路５と、ケーシングの外部に設置され循環水流路を介して加圧した循環水を第１の水圧モータ及び第２の水圧モータに送る循環水供給部６とを備え、第１の羽根車と第２の羽根車とが、互いに同一軸心上の前後２段に配設されていると共に捻れ方向が互いに逆の羽根４ａを有し、第１の水圧モータと第２の水圧モータとが、第１の羽根車と第２の羽根車とを互いに逆方向に回転駆動する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の羽根車が取り付けられ前記第１の羽根車を回転駆動する第１の水圧モータと、
第２の羽根車が取り付けられ前記第２の羽根車を回転駆動する第２の水圧モータと、
内部に前記第１の羽根車及び前記第２の羽根車を回転可能に前記第１の水圧モータ及び前記第２の水圧モータを支持すると共に原水を吸い上げる吸水口を端部に有したケーシングと、
前記第１の水圧モータ及び前記第２の水圧モータに循環水を送る循環水流路と、
前記ケーシングの外部に設置され前記循環水流路を介して加圧した前記循環水を前記第１の水圧モータ及び前記第２の水圧モータに送る循環水供給部とを備え、
前記第１の羽根車と前記第２の羽根車とが、互いに同一軸心上の前後２段に配設されていると共に捻れ方向が互いに逆の羽根を有し、
前記第１の水圧モータと前記第２の水圧モータとが、前記第１の羽根車と前記第２の羽根車とを互いに逆方向に回転駆動することを特徴とするポンプ。

【請求項2】

請求項１に記載のポンプにおいて、
前記循環水流路が、前記第１の水圧モータに供給する前記循環水の流量を制御する第１の流量調整弁と、前記第２の水圧モータに供給する前記循環水の流量を制御する第２の流量調整弁とを備えていることを特徴とするポンプ。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のポンプにおいて、
前記循環水流路中の前記循環水を冷却する循環水冷却機構を備えていることを特徴とするポンプ。

【請求項4】

請求項３に記載のポンプにおいて、
前記循環水流路が、前記第１の水圧モータ及び前記第２の水圧モータに前記循環水供給部から加圧した前記循環水を送る高圧水管と、
前記第１の水圧モータ及び前記第２の水圧モータから前記循環水供給部に前記循環水を戻す低圧水管とを備え、
前記循環水冷却機構が、前記吸水口から吸い上げる前又は吸い上げる途中の前記原水に前記高圧水管及び前記低圧水管の少なくとも一部が接触可能に配された冷却用配管部を有していることを特徴とするポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、救急排水用のポンプや土木仮設工事排水用あるいは農業用給排水用等のポンプに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、異常気象による大雨や台風などの水災害時の救急排水用の立軸ポンプや土木仮設工事排水用あるいは農業用給排水用等のポンプでは、いわゆる二重反転式の羽根車を用いた立軸軸流ポンプが提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１では、図２及び図３に示すように、ポンプケーシング１０２内に、内側ポンプ軸１０３ａと外側ポンプ軸１０３ｂとからなる二重のポンプ軸１０３を配設し、内側ポンプ軸１０３ａと外側ポンプ軸１０３ｂの一端側に互いに羽根車羽根１０４ａの捻れ方向が逆の軸流羽根車１０４Ａ，１０４Ｂをそれぞれ配設して前後２段となし、歯車減速機１０５で１つの入力軸１０６の回転駆動により内側ポンプ軸１０３ａと外側ポンプ軸１０３ｂとを互いに反対方向に回転駆動するように歯車列を設定し、しかも前後２段の軸流羽根車１０４Ａ，１０４Ｂの回転数比を所望の値に歯車列により設定するように構成した軸流ポンプ１００が記載されている。

【0004】

なお、上記軸流ポンプ１００のポンプ軸１０３は、ポンプケーシング１０２の途中で水中軸受１０７を介して回転可能に支持されている。
また、ポンプケーシング１０２の下端は原水の吸水口１０２ａとなっていると共に、ポンプケーシング１０２の上部には、吐出エルボ１０８が接続されている。
さらに、上記軸流ポンプ１００は、吸込水槽の上部の据付床１０９に形成された据付孔１０９ａに取り付けられたポンプベース１１０（ベースプレート）（図示略）にポンプケーシング１０２上部が固定されて吊り下げ設置されている。

【0005】

この二重反転式の羽根車１０４Ａ，１０４Ｂを用いたポンプ１００では、単段の羽根車の場合にケーシング内に設けた整流用の案内羽根が不要になると共に、旋回流を整流する部分でのエネルギー損失が無いために高い揚程が得られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００５－１６３６８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記従来の技術において、以下の課題が残されている。
従来の二重反転式の立軸軸流ポンプでは、電動機の動力を減速機１０５を介して、主軸（ポンプ軸１０３）が中空の二重構造とされた２つの羽根車１０４Ａ，１０４Ｂに伝達し、２つの羽根車１０４Ａ，１０４Ｂを互いに反対方向に回転させる構造を採用しているため、潤滑機構やシール機構が複雑になり、コスト高になる不都合があった。また、減速機１０５を搭載しているために水没対策には不向きな構造であった。さらに、電動機の動力電源は、発電機用ディーゼルエンジンから配電盤に内蔵した減電圧始動装置（リアクトルコンドルファ）を介して電動機電源を供給して駆動しているため、配電盤を収納するための建屋の設備も必要であった。

【0008】

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、減速機や二重構造の主軸を用いずに二重反転式の羽根車を回転駆動できると共に、管理や設備を簡易化することが可能なポンプを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るポンプは、第１の羽根車が取り付けられ前記第１の羽根車を回転駆動する第１の水圧モータと、第２の羽根車が取り付けられ前記第２の羽根車を回転駆動する第２の水圧モータと、内部に前記第１の羽根車及び前記第２の羽根車を回転可能に前記第１の水圧モータ及び前記第２の水圧モータを支持すると共に原水を吸い上げる吸水口を端部に有したケーシングと、前記第１の水圧モータ及び前記第２の水圧モータに循環水を送る循環水流路と、前記ケーシングの外部に設置され前記循環水流路を介して加圧した前記循環水を前記第１の水圧モータ及び前記第２の水圧モータに送る循環水供給部とを備え、前記第１の羽根車と前記第２の羽根車とが、互いに同一軸心上の前後２段に配設されていると共に捻れ方向が互いに逆の羽根を有し、前記第１の水圧モータと前記第２の水圧モータとが、前記第１の羽根車と前記第２の羽根車とを互いに逆方向に回転駆動することを特徴とする。

【0010】

このポンプでは、第１の水圧モータと第２の水圧モータとが、第１の羽根車と第２の羽根車とを互いに逆方向に回転駆動するので、電気機器ではなく管理や設備が簡易な第１の水圧モータ及び第２の水圧モータで第１の羽根車及び第２の羽根車を駆動すると共に、循環水冷却機構により循環水を冷却して第１の水圧モータ及び第２の水圧モータの過熱を抑制することができる。また、第１の羽根車と第２の羽根車とを別々に第１の水圧モータと第２の水圧モータで回転駆動するので、減速機や二重構造の主軸などが不要になり、潤滑機構やシール機構も簡易になって低コスト化することが可能になる。

【0011】

第２の発明に係るポンプにおいて、第１の発明において、前記循環水流路が、前記第１の水圧モータに供給する前記循環水の流量を制御する第１の流量調整弁と、前記第２の水圧モータに供給する前記循環水の流量を制御する第２の流量調整弁とを備えていることを特徴とする。
すなわち、このポンプでは、循環水流路が、第１の水圧モータに供給する循環水の流量を制御する第１の流量調整弁と、第２の水圧モータに供給する循環水の流量を制御する第２の流量調整弁とを備えているので、第１の流量調整弁と第２の流量調整弁とにより第１の水圧モータの回転と第２の水圧モータの回転とを個別に制御することが容易になる。したがって、第１の流量調整弁及び第２の流量調整弁による第１の水圧モータ及び第２の水圧モータに対する循環水の流量をそれぞれ変えることで、第１の水圧モータと第２の水圧モータとを互いに異なる回転数に設定することができ、１つのポンプの適用範囲を大幅に拡大することができる。

【0012】

第３の発明に係るポンプにおいて、第１又は第２の発明において、前記循環水流路中の前記循環水を冷却する循環水冷却機構を備えていることを特徴とする。
すなわち、このポンプでは、循環水流路中の循環水を冷却する循環水冷却機構を備えているので、循環水冷却機構により循環水を冷却して第１の水圧モータ及び第２の水圧モータの過熱を抑制することができる。

【0013】

第４の発明に係るポンプにおいて、第３の発明において、前記循環水流路が、前記第１の水圧モータ及び前記第２の水圧モータに前記循環水供給部から加圧した前記循環水を送る高圧水管と、前記第１の水圧モータ及び前記第２の水圧モータから前記循環水供給部に前記循環水を戻す低圧水管とを備え、前記循環水冷却機構が、前記吸水口から吸い上げる前又は吸い上げる途中の前記原水に前記高圧水管及び前記低圧水管の少なくとも一部が接触可能に配された冷却用配管部を有していることを特徴とする。
すなわち、このポンプでは、循環水冷却機構が、吸水口から吸い上げる前又は吸い上げる途中の原水に高圧水管及び低圧水管の少なくとも一部が接触可能に配された冷却用配管部を有しているので、高圧水管及び低圧水管の冷却用配管部が原水と接触することで循環水の効率的な放熱が可能になる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明のポンプによれば、第１の水圧モータと第２の水圧モータとが、第１の羽根車と第２の羽根車とを互いに逆方向に回転駆動するので、電気機器ではなく管理や設備が簡易な第１の水圧モータ及び第２の水圧モータで第１の羽根車及び第２の羽根車を駆動すると共に、循環水冷却機構により循環水を冷却して第１の水圧モータ及び第２の水圧モータの過熱を抑制することができる。
したがって、本発明のポンプでは、減速機や二重構造の主軸を用いずに二重反転式の羽根車を回転駆動することができると共に、煩雑な維持管理や高圧配電盤用の建屋設備等も不要となり、管理・設備コスト及び消費電力の低減により低コスト化することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係るポンプの一実施形態を示す要部の断面図及び配管図である。

【図2】本発明に係るポンプの従来例を示す全体の断面図である。

【図3】本発明に係るポンプの従来例において、二重反転式の羽根車を示す要部の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明におけるポンプの一実施形態を、図１に基づいて説明する。

【0017】

本実施形態におけるポンプ１は、例えば河川の救急排水ポンプであり、図１に示すように、第１の羽根車（インペラ）４Ａが取り付けられ第１の羽根車４Ａを回転駆動する第１の水圧モータ３Ａと、第２の羽根車（インペラ）４Ｂが取り付けられ第２の羽根車４Ｂを回転駆動する第２の水圧モータ３Ｂと、内部に第１の羽根車４Ａ及び第２の羽根車４Ｂを回転可能に第１の水圧モータ３Ａ及び第２の水圧モータ３Ｂを支持すると共に原水を吸い上げる吸水口２ａを端部に有したケーシング２と、第１の水圧モータ３Ａ及び第２の水圧モータ３Ｂに循環水を送る循環水流路５と、ケーシング２の外部に設置され循環水流路５を介して加圧した循環水を第１の水圧モータ３Ａ及び第２の水圧モータ３Ｂに送る循環水供給部６とを備えている。

【0018】

上記第１の羽根車４Ａと第２の羽根車４Ｂとは、互いに同一軸心上の前後２段に配設されていると共に捻れ方向が互いに逆の羽根４ａを有している。
上記第１の水圧モータ３Ａと第２の水圧モータ３Ｂとは、第１の羽根車４Ａと第２の羽根車４Ｂとを互いに逆方向に回転駆動する。
上記循環水流路５は、第１の水圧モータ３Ａに供給する循環水の流量を制御する第１の流量調整弁７Ａと、第２の水圧モータ３Ｂに供給する循環水の流量を制御する第２の流量調整弁７Ｂとを備えている。

【0019】

なお、本実施形態のポンプ１は、吸水口２ａを下端にしてケーシング５が垂直に設置され第１の水圧モータ３Ａ及び第２の水圧モータ３Ｂをケーシング２内に配した水災害時の緊急排水用のポンプである。
上記第１の水圧モータ３Ａ及び第２の水圧モータ３Ｂは、支え板２ｂ等を介してケーシング２内の中心軸上で吸水口２ａ近傍に支持されている。
また、本実施形態のポンプ１は、循環水流路５中の循環水を冷却する循環水冷却機構８を備えている。

【0020】

上記循環水流路５は、第１の水圧モータ３Ａ及び第２の水圧モータ３Ｂに循環水供給部６から加圧した循環水を送る高圧水管９と、第１の水圧モータ３Ａ及び第２の水圧モータ３Ｂから循環水供給部６に循環水を戻す低圧水管１０とを備えている。
上記高圧水管９及び低圧水管１０は、例えばステンレス等の耐蝕性の高い金属等で形成されている。

【0021】

上記循環水冷却機構８は、吸水口２ａから吸い上げる前又は吸い上げる途中の原水に高圧水管９及び低圧水管１０の少なくとも一部が接触可能に配された冷却用配管部８ａを有している。
上記循環水供給部６は、高圧水管９に加圧した潤滑水を送る水圧ポンプ６ａと、水圧ポンプ６ａを駆動するディーゼルエンジン６ｂと、ディーゼルエンジン６ｂの操作パネル６ｃとを備え、これらが陸上の建屋６ｄに設置されている。

【0022】

上記第１の羽根車４Ａ及び第２の羽根車４Ｂは、例えばステンレス等で形成されている。
また、第１の羽根車４Ａ及び第２の羽根車４Ｂは、互いに逆方向に回転すると、河川水等の原水を下方から上方へと押し出し可能なプロペラ形状とされている。
第１の羽根車４Ａは、第１の羽根車４Ａの上方に設置された第１の水圧モータ３Ａの下方に突出した回転軸の外周面に取り付けられていると共に、第２の羽根車４Ｂは、第２の羽根車４Ｂの下方に設置された第２の水圧モータ３Ｂの上方に突出した回転軸の外周面に取り付けられている。

【0023】

上記ケーシング２は、下端に水の吸水口２ａを有する筒状であり、上部側に吐出管（図示略）が接続されている。
本実施形態のポンプ１は、図２に示す従来のポンプと同様に、吸込水槽の上部の据付床（図示略）に形成された据付孔に取り付けられたポンプベース（ベースプレート）（図示略）にケーシング２上部が固定されて吊り下げ設置されている。

【0024】

上記高圧水管９は、第１の流量調整弁７Ａを介して第１の水圧モータ３Ａに接続された第１の分岐管９Ａと、第２の流量調整弁７Ｂを介して第２の水圧モータ３Ｂに接続された第２の分岐管９Ｂとに分岐されている。
上記低圧水管１０は、第１の水圧モータ３Ａから排出される循環水が流通する第１の返却管１０Ａと、第２の水圧モータ３Ｂから排出される循環水が流通する第２の返却管１０Ｂとを備え、第１の返却管１０Ａと第２の返却管１０Ｂとが途中で合流して循環水を循環水供給部６に戻すように配管されている。

【0025】

上記冷却用配管部８ａは、第１の返却管１０Ａ及び第２の返却管１０Ｂのそれぞれの途中に設けられ螺旋状に配されたスパイラルコイルの螺旋部８ｂを有している。第１の返却管１０Ａ及び第２の返却管１０Ｂは、少なくとも螺旋部８ｂが吸込水槽内の原水に接触した状態で配管されている。
すなわち、上記冷却用配管部８ａが、高圧水管９及び低圧水管１０の少なくとも一方を螺旋状に配した螺旋部８ｂを有しているので、螺旋部８ｂにより原水との接触面積が増大して放熱性が高まり、より効果的に循環水を冷却することができる。

【0026】

このように本実施形態の循環水冷却機構８では、吸水口２ａから吸い上げる前の原水、すなわち吸込水槽内の原水に低圧水管１０の一部（上記螺旋部８ｂ等）が接触可能に配された冷却用配管部８ａを有している。
なお、冷却用配管部として、吸水口２ａから吸い上げる途中の原水に高圧水管９及び低圧水管１０の少なくとも一部（上記螺旋部等）を接触可能に配した部分を採用しても構わない。すなわち、ケーシング２内に高圧水管９及び低圧水管１０の少なくとも一部（上記螺旋部等）を配してケーシング２内で吸い上げる原水に接触させて熱交換させても良い。

【0027】

このように本実施形態のポンプ１は、第１の水圧モータ３Ａと第２の水圧モータ３Ｂとが、第１の羽根車４Ａと第２の羽根車４Ｂとを互いに逆方向に回転駆動するので、電気機器ではなく管理や設備が簡易な第１の水圧モータ３Ａ及び第２の水圧モータ３Ｂで第１の羽根車４Ａ及び第２の羽根車４Ｂを駆動すると共に、循環水冷却機構８により循環水を冷却して第１の水圧モータ３Ａ及び第２の水圧モータ３Ｂの過熱を抑制することができる。

【0028】

また、第１の羽根車４Ａと第２の羽根車４Ｂとを別々に第１の水圧モータ３Ａと第２の水圧モータ３Ｂで回転駆動するので、減速機や二重構造の主軸などが不要になり、潤滑機構やシール機構も簡易になって低コスト化することが可能になる。
また、循環水流路５が、第１の水圧モータ３Ａに供給する循環水の流量を制御する第１の流量調整弁７Ａと、第２の水圧モータ３Ｂに供給する循環水の流量を制御する第２の流量調整弁７Ｂとを備えているので、第１の流量調整弁７Ａと第２の流量調整弁７Ｂとにより第１の水圧モータ３Ａの回転と第２の水圧モータ３Ｂの回転とを個別に制御することが容易になる。

【0029】

したがって、第１の流量調整弁７Ａ及び第２の流量調整弁７Ｂによる第１の水圧モータ３Ａ及び第２の水圧モータ３Ｂに対する循環水の流量をそれぞれ変えることで、第１の水圧モータ３Ａと第２の水圧モータ３Ｂとを互いに異なる回転数に設定することができ、１つのポンプの適用範囲を大幅に拡大することができる。

【0030】

また、循環水流路５中の循環水を冷却する循環水冷却機構８を備えているので、循環水冷却機構８により循環水を冷却して第１の水圧モータ３Ａ及び第２の水圧モータ３Ｂの過熱を抑制することができる。
特に、循環水冷却機構８が、吸水口２ａから吸い上げる前又は吸い上げる途中の原水に高圧水管９及び低圧水管１０の少なくとも一部が接触可能に配された冷却用配管部８ａを有しているので、高圧水管９及び低圧水管１０の冷却用配管部８ａが原水と接触することで循環水の効率的な放熱が可能になる。

【0031】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
すなわち、上記実施形態では、循環水冷却機構が螺旋部を有した冷却用配管部を備えているが、冷却用配管部として、高圧水管や低圧水管に冷却フィンを設けた部分や、高圧水管や低圧水管を枝分かれさせた複数の分岐管で構成した多鋼管部等を採用しても構わない。

【符号の説明】

【0032】

１…ポンプ、２…ケーシング、２ａ…吸水口、３Ａ…第１の水圧モータ、３Ｂ…第２の水圧モータ、４Ａ…第１の羽根車、４Ｂ…第２の羽根車、５…循環水流路、６…循環水供給部、７Ａ…第１の流量調整弁、７Ｂ…第２の流量調整弁、８…循環水冷却機構、８ａ…冷却用配管部、９…高圧水管、１０…低圧水管

【図1】

【図2】

【図3】