特開 2023-55539 立軸ポンプ

(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】P2023055539

(43)【公開日】2023-04-18

(54)【発明の名称】立軸ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 13/00 20060101AFI20230411BHJP

【ＦＩ】

F04D13/00 F

F04D13/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021165013

(22)【出願日】2021-10-06

(71)【出願人】

【識別番号】000152170

【氏名又は名称】株式会社酉島製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100106518

【弁理士】

【氏名又は名称】松谷 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(72)【発明者】

【氏名】羽野 洋平

(72)【発明者】

【氏名】小野 友輝

(72)【発明者】

【氏名】安見 京将

(72)【発明者】

【氏名】森 一憲

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA03

3H130AB13

3H130AB22

3H130AB50

3H130AC10

3H130BA91A

3H130BA91G

3H130BA95A

3H130BA95G

3H130CA21

3H130DA02X

3H130DB11Z

3H130DC06X

3H130DD01X

3H130EB02A

3H130EB05A

3H130ED02A

3H130ED02G

(57)【要約】

【課題】立軸ポンプにおいて、モータの構造を簡素化し、メンテナンス性を向上させる。
【解決手段】立軸ポンプ１０は、鉛直方向に延び、下端側に吸込水槽１内の底部１ａと対向して開口した吸込口１３ａを備えるとともに、インペラ４３を下端側に固定した主軸３９が配置されている揚水管１２と、一端が揚水管１２の上端に接続されるとともに、他端が略水平方向に延びる吐出管２８に接続され、揚水管１２の軸方向に沿った上側部に開口部２５を有するベンド管２１と、ベンド管２１内で主軸３９の上端と軸継手４５を介して接続される出力軸３８を有し、ベンド管２１の開口部２５に設置されているモータ３０と、ベンド管２１に軸継手４５を臨むように設けられた作業窓６０とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉛直方向に延び、下端側に吸込水槽内の底部と対向して開口した吸込口を備えるとともに、インペラを下端側に固定した主軸が配置されている揚水管と、
一端が前記揚水管の上端に接続されるとともに、他端が略水平方向に延びる吐出管に接続され、前記揚水管の軸方向に沿った上側部に開口部を有するベンド管と、
前記ベンド管内で前記主軸の上端と軸継手を介して接続される出力軸を有し、前記ベンド管の前記開口部に設置されているモータと、
前記ベンド管に前記軸継手を臨むように設けられた作業窓と
を備える、立軸ポンプ。

【請求項2】

前記軸継手はリジット継手である、請求項１に記載の立軸ポンプ。

【請求項3】

前記モータは耐水モータである、請求項１又は２に記載の立軸ポンプ。

【請求項4】

前記出力軸は中実構造である、請求項１から３のいずれかに記載の立軸ポンプ。

【請求項5】

前記作業窓は、
前記ベンド管に設けられ、前記ベンド管の外側に向かって突出した突出部で全周にわたって囲まれた孔部と、
前記孔部全体を覆うように前記突出部に対して取り外し可能なカバーと、
前記突出部と前記カバーとの間に介在するシール部材と
を備え、
前記孔部は、前記カバーと前記シール部材とによって水密に閉じられている、請求項１から４のいずれかに記載の立軸ポンプ。

【請求項6】

前記シール部材はＯリングである、請求項５に記載の立軸ポンプ。

【請求項7】

前記孔部は矩形状であり、
前記孔部の短辺の長さは、前記吐出管の口径の０．５倍以上１倍以下である、請求項５又は６に記載の立軸ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、立軸ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の立軸ポンプでは、中空状のモータ軸の内側に出力軸が挿通され、モータ軸の上端と出力軸の上端とが連結されている。出力軸は、ベンド管内でインペラを取り付けた主軸と連結されている。そのため、モータの駆動力をインペラに伝達するために、モータ軸、出力軸、及び主軸が必要である。

【0003】

また、モータ内部でモータ軸と出力軸とを連結しているため、モータの構造が複雑である。そのため、モータをモータ取付部から取り外す場合、多大な労力が必要で、メンテナンス性が悪い。具体的には、モータを取り外す場合、モータ上部のカバーを取り外して、カバー内部の配線を取り外した後、モータ軸と出力軸とを切り離し、出力軸を残した状態でモータを上方に引き抜く必要がある。

【0004】

また、特許文献１に記載の立軸ポンプでは、中空状のモータ軸が必要で、加工先が限られている。換言すると、モータ軸の加工性が悪く、製造コストが増大する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５６４２１２０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、立軸ポンプにおいて、モータの構造を簡素化し、メンテナンス性を向上させることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、鉛直方向に延び、下端側に吸込水槽内の底部と対向して開口した吸込口を備えるとともに、インペラを下端側に固定した主軸が配置されている揚水管と、一端が前記揚水管の上端に接続されるとともに、他端が略水平方向に延びる吐出管に接続され、前記揚水管の軸方向に沿った上側部に開口部を有するベンド管と、前記ベンド管内で前記主軸の上端と軸継手を介して接続される出力軸を有し、前記ベンド管の前記開口部に設置されているモータと、前記ベンド管に前記軸継手を臨むように設けられた作業窓とを備える、立軸ポンプを提供する。

【0008】

本発明の立軸ポンプによれば、出力軸と主軸とは、ベンド管内で連結されており、作業窓を介して軸継手にアクセスすることによって、出力軸と主軸とを連結又は分離できる。そのため、モータを取り外す際、出力軸とともにモータを取り外せる。換言すると、モータから出力軸を取り外す必要がないため、メンテナンス性を向上でき、作業工数を低減できる。また、モータと出力軸とを取り外し可能に接続するための機構が必要ないため、モータの構造を簡素化できる。

【0009】

前記軸継手はリジット継手であってもよい。

【0010】

前記の構成によれば、作業窓を介してリジット継手を調整することで、インペラの軸方向の位置を調整できる。つまり、組立時、分解時、及びメンテナンス時の作業性を向上できる。

【0011】

前記モータは耐水モータであってもよい。

【0012】

前記の構成によれば、例えば洪水時にモータが冠水することが想定されるような場所であってもモータを設置できる。

【0013】

前記出力軸は中実構造であってもよい。

【0014】

前記の構成によれば、出力軸の加工が容易になり、加工性を向上できる。

【0015】

前記作業窓は、前記ベンド管に設けられ、前記ベンド管の外側に向かって突出した突出部で全周にわたって囲まれた孔部と、前記孔部全体を覆うように前記突出部に対して取り外し可能なカバーと、前記突出部と前記カバーとの間に介在するシール部材とを備え、前記孔部は、前記カバーと前記シール部材とによって水密に閉じられていてもよい。

【0016】

前記の構成によれば、立軸ポンプが作動してもベンド管から水が漏れ出ることがない。そのため、作業窓がない立軸ポンプと同等の性能を確保できる。

【0017】

前記シール部材はＯリングであってもよい。

【0018】

前記孔部は矩形状であり、前記孔部の短辺の長さは、前記吐出管の口径の０．５倍以上１倍以下であってもよい。

【0019】

前記の構成によれば、作業窓を介してベンド管内で容易に作業できる。

【発明の効果】

【0020】

本発明の立軸ポンプによれば、モータの構造を簡素化でき、メンテナンス性を向上させ得る。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明に係る立軸ポンプを用いたポンプ設備を示す断面図。

【図2】図１のモータ部分の拡大断面図。

【図3】図１のインペラ部分の拡大断面図。

【図4】ベンド管に設けられた作業窓部分の拡大図。

【図5】図４の線V-Vでの断面図。

【発明を実施するための形態】

【0022】

図１は、本実施形態に係る立軸ポンプ１０を用いたポンプ設備を示す。この立軸ポンプ１０は、直管状のケーシング１１を備え、このケーシング１１に、浸水しても分解整備することなく運転を継続可能な耐水モータ（モータ）３０を一体的に搭載したものである。

【0023】

立軸ポンプ１０を設置するポンプ設備には、図示しない流入側管路から流入する雨水等の水を貯留する吸込水槽１がコンクリート等の打設により設けられている。この吸込水槽１の上方は、据付床２によって覆われている。この据付床２は、吸込水槽１の底部１ａから所定間隔をもって設けられ、据付床２の上方の空間がポンプ室３を構成する。また、据付床２には、吸込水槽１への水流入方向の下流側端部近傍に位置するように、貫通孔２ａが設けられている。

【0024】

立軸ポンプ１０のケーシング１１は、据付床２の貫通孔２ａに上側から差し込まれた状態で据付床２に固定されている。ケーシング１１は、貫通孔２ａから下側に垂下されている揚水管１２と、据付床２に固定されているベンド管２１とを備える。

【0025】

図３を併せて参照すると、揚水管１２は、吸込水槽１内で鉛直方向に延びるように配管されるもので、吸込ベルマウス１３、ベーンケーシング１４、及び中間継手管１８Ａ，１８Ｂで構成されている。

【0026】

吸込ベルマウス１３は、下向きに漸次拡径した略円錐筒状をなす。吸込ベルマウス１３の下端開口からなる吸込口１３ａは、吸込水槽１の底部１ａに対して所定の距離を隔てて対向配置されている。

【0027】

ベーンケーシング１４は筒状をなし、吸込ベルマウス１３の上端に水密に連結されている。ベーンケーシング１４の内部には、放射状をなすように内向きに突出する複数のリブ１４ａが設けられ、リブ１４ａの内端に軸受ケーシング１５が一体的に設けられている。軸受ケーシング１５の上下部には、水中軸受１７Ａ，１７Ｂが配設されている。

【0028】

中間継手管１８Ａは円錐筒状をなし、ベーンケーシング１４の上端に水密に連結されている。中間継手管１８Ｂは円筒状をなし、中間継手管１８Ａの上端に水密に連結されている。中間継手管１８Ｂの内部には、内向きに突出する複数のリブ１８ａが設けられ、このリブ１８ａの内端に軸受ケーシング１９が一体的に設けられ、この軸受ケーシング１９内に水中軸受２０が配設されている。

【0029】

揚水管１２はこの構成に限定されず、例えば中間継手管１８Ａ，１８Ｂを１つの直管により構成してもよいし、３以上の直管により構成してもよい。

【0030】

図１を参照すると、ベンド管２１は、揚水管１２を通した鉛直方向の水流を水平方向に変えて下流側へ吐出するもので、下端（一端）が中間継手管１８Ｂの上端に水密に連結されている。ベンド管２１には、据付床２の上端に固定するための固定脚２２が径方向外側に設けられている。また、ベンド管２１には、揚水管１２の軸方向に沿った上側部に、耐水モータ３０の出力軸３８を貫通させるための開口部２５が設けられている。また、ベンド管２１には、開口部２５の外側縁に、揚水管１２の軸線と同軸の円筒状をなすモータ取付部２６が設けられている。さらに、ベンド管２１の上端（他端）には、略水平方向に延びる吐出管２８が接続されている。ベンド管２１はこの構成に限定されず、２以上の管により構成してもよい。

【0031】

図２を参照すると、ベンド管２１のモータ取付部２６には、その上端開口を水密に覆うように耐水モータ３０が取り付けられている。耐水モータ３０は、鉛直方向に延びる筒状のモータケーシング３１を備える。モータケーシング３１内には空気が充填され気密に維持されている。つまり、耐水モータ３０は、モータケーシング３１の内部に水が入り込まないように密閉されている。また、モータケーシング３１の外部には、耐水モータ３０を冷却するための冷却媒体が流通するウォータジャケット５０が密着して取り付けられている。

【0032】

モータケーシング３１の下部には、冷却媒体が流れる冷却室４８が設けられており、冷却室４８の下面を構成するように熱交換器４９が配置されている。熱交換器４９は、概ね円板状で、屈曲加工により形成された多数の伝熱フィンを有し、その外周部がベンド管２１のモータ取付部２６の上端開口に水密に連結されている。冷却室４８は、メカニカルシール５１Ａ，５１Ｂによってシールされており、冷却室４８の内部には冷却媒体を循環させるための循環羽根５５が配置されている。熱交換器４９によって揚水と熱交換し冷却された冷却媒体が、循環羽根５５によってウォータジャケット５０に送られ、モータを冷却する。

【0033】

モータケーシング３１内には、揚水管１２の軸線と一致する軸心に中実構造の出力軸３８が配設されている。出力軸３８には回転子３２が固定され、回転子３２の外周部に固定子３３が配置されている。

【0034】

モータケーシング３１の上方には、モータ上部カバー４１が配置されている。モータ上部カバー４１の内部には、モータ配線４２Ａ，４２Ｂが配索されている。モータ配線４２Ａ，４２Ｂによって耐水モータ３０は電気的に制御されている。

【0035】

図１から図３を参照すると、出力軸３８の下端側は、メカニカルシール５１Ｂとベンド管２１の開口部２５とを介してベンド管２１まで延びており、その下端に別体の主軸３９の上端が軸継手４５を介して一体的に連結されている。本実施形態では、軸継手４５は、リジット継手であるが、フレキシブル継手であってもよい。

【0036】

主軸３９は、揚水管１２に配置され、水中軸受１７Ａ，１７Ｂ，２０によって回転自在に支持され、軸受ケーシング１５を貫通した下端にインペラ４３が固定されている。インペラ４３の羽根の外縁が摺接する吸込ベルマウス１３の内周部には、プロテクトライナ４４が配設されている。

【0037】

図２、図４、及び図５を参照すると、ベンド管２１には、軸継手４５を臨むように作業窓６０が設けられている。作業窓６０は、孔部６１、取り外し可能なカバー６２、及びＯリング（シール部材）６３を備える。ベンド管２１の外側から内側にアクセスするための孔部６１が、ベンド管２１に設けられている。その孔部６１の孔縁におけるベンド管２１には、外側に向かって突出した突出部６４が孔部６１の全周にわたって設けられている。突出部６４の先端には溝６４ａが設けられ、Ｏリング６３が溝６４ａに配設されている。カバー６２は、板状で孔部６１全体を覆う大きさである。また、カバー６２には、カバー６２を把持するための取手６２ａが設けられている。カバー６２は突出部６４の先端にＯリング６３を介して配設され、突出部６４に対して取り外し可能に孔部６１全体を覆っている。本実施形態では、ボルト６５を用いてカバー６２を突出部６４に固定することで、孔部６１は、カバー６２とＯリング６３とによって水密に閉じられている。

【0038】

図２を参照すると、本実施形態では、孔部６１は矩形状で、孔部６１の短辺の長さｘは、吐出管２８の口径ｙの約０．６倍である。好ましくは、孔部６１の短辺の長さｘは吐出管２８の口径ｙの０．５倍以上１倍以下である。

【0039】

作業窓６０は、ベンド管２１に複数設けられていてもよい。この場合、作業窓６０は軸継手４５と略同じ高さで主軸３９を中心に均等な角度で設けられていることが好ましい。例えば、作業窓６０が２つ設けられている場合、軸継手４５を挟んで１８０度離れた位置に設けられている。

【0040】

立軸ポンプ１０をポンプ機場に設置する際、揚水管１２、ベンド管２１および主軸３９を据付床２に設置したうえで、耐水モータ３０と出力軸３８とを一体で開口部２５の上方から設置する。そして、ベンド管２１の外側から作業窓６０を介して主軸３９と出力軸３８とを軸継手４５を介して連結する。具体的には、ベンド管２１に設けられているカバー６２の取手６２ａを持ち、ボルト６５を外す。そして、カバー６２をベンド管２１から取り除き、孔部６１を介してベンド管２１の外側から軸継手４５にアクセスし、主軸３９と出力軸３８とを連結する。この際、軸継手４５において主軸３９の軸方向の位置を調整し、インペラ４３と、対向部分であるプロテクトライナ４４との隙間を調整する。

【0041】

また、設置後にメンテナンスする際は、作業窓６０を介して主軸３９と出力軸３８とを分離し、耐水モータ３０と出力軸３８とを一体で開口部２５から取り外す。

【0042】

本実施形態における立軸ポンプ１０によれば、出力軸３８と主軸３９とは、ベンド管２１内で連結されており、作業窓６０を介して軸継手４５にアクセスすることによって、出力軸３８と主軸３９とを連結又は分離できる。そのため、耐水モータ３０を取り外す際、出力軸３８とともに耐水モータ３０を取り外せる。換言すると、耐水モータ３０から出力軸３８を取り外す必要がないため、メンテナンス性を向上でき、作業工数を低減できる。また、耐水モータ３０と出力軸３８とを取り外し可能に接続するための機構が必要ないため、耐水モータ３０の構造を簡素化できる。

【0043】

軸継手４５はリジット継手であるため、作業窓６０を介して軸継手４５を調整することで、インペラ４３の軸方向の位置を調整できる。つまり、組立時、分解時、及びメンテナンス時の作業性を向上できる。

【0044】

耐水モータ３０が用いられているため、例えば洪水時に耐水モータ３０が冠水することが想定されるような場所であっても耐水モータ３０を設置できる。

【0045】

出力軸３８は中実構造であるため、中空状に加工する場合と比べ、出力軸３８の加工が容易になり、加工性を向上できる。また、加工性が向上することで、加工発注先を限定する必要がなく、加工コストが低下し得る。

【0046】

立軸ポンプ１０が作動してもベンド管２１から水が漏れ出ることがない。そのため、作業窓６０がない立軸ポンプ１０と同等の性能を確保できる。

【0047】

作業窓６０が複数設けられている場合、主軸３９の連結または位置調整において作業性が向上し得る。例えば、作業窓６０が２つ設けられている場合、１つの作業窓６０から１人の作業員が軸継手４５にアクセスして作業し、もう１つの作業窓６０からもう１人の作業員が軸継手４５にアクセスして作業する、または、指示を出すことができる。

【0048】

以上より、本実施形態に係る立軸ポンプ１０によれば、耐水モータ３０の構造を簡素化でき、メンテナンス性と加工性とを向上させ得る。

【符号の説明】

【0049】

１ 吸込水槽
１ａ 底部
２ 据付床
２ａ 貫通孔
３ ポンプ室
１０ 立軸ポンプ
１１ ケーシング
１２ 揚水管
１３ 吸込ベルマウス
１３ａ 吸込口
１４ ベーンケーシング
１４ａ リブ
１６ スリーブ
１７Ａ，１７Ｂ 水中軸受
１８Ａ，１８Ｂ 中間継手管
１８ａ リブ
１９ 軸受ケーシング
２０ 水中軸受
２１ ベンド管
２２ 固定脚
２５ 開口部
２６ モータ取付部
２８ 吐出管
３０ 耐水モータ（モータ）
３１ モータケーシング
３２ 回転子
３３ 固定子
３８ 出力軸
３８ａ ネジ部
３９ 主軸
４１ モータ上部カバー
４２Ａ，４２Ｂ モータ配線
４３ インペラ
４４ プロテクトライナ
４５ 軸継手
４８ 冷却室
４９ 熱交換器
５０ ウォータジャケット
５１Ａ，５１Ｂ メカニカルシール
５５ 循環羽根
６０ 作業窓
６１ 孔部
６２ カバー
６２ａ 取手
６３ Ｏリング（シール部材）
６４ 突出部
６４ａ 溝
６５ ボルト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】