特許 7418929 ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-12

(45)【発行日】2024-01-22

(54)【発明の名称】ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 13/04 20060101AFI20240115BHJP

   F04D 29/58 20060101ALI20240115BHJP

【ＦＩ】

F04D13/04

F04D29/58 D

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020118165

(22)【出願日】2020-07-09

(65)【公開番号】P2022015381

(43)【公開日】2022-01-21

【審査請求日】2023-01-24

(73)【特許権者】

【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

【審査官】大瀬 円

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－１５５８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２５２４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０９０６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－００５０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３２４９６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ １３／０４

Ｆ０４Ｄ ２９／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

羽根車が取り付けられ回転駆動される回転軸と、
前記回転軸を回転駆動する水圧モータと、
内部に前記羽根車を回転可能に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水圧モータに送る循環水供給部と、
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とを備え、
前記循環水流路が、前記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、
前記冷却用配管部が、前記高圧水管及び前記低圧水管の少なくとも一方を螺旋状に配した螺旋部を有し、
前記螺旋部が、前記ケーシング内で前記水圧モータに隣接して配されていることを特徴とするポンプ。

【請求項2】

羽根車が取り付けられ回転駆動される回転軸と、
前記回転軸を回転駆動する水圧モータと、
内部に前記羽根車を回転可能に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水圧モータに送る循環水供給部と、
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とを備え、
前記循環水流路が、前記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、
前記冷却用配管部が、前記高圧水管及び前記低圧水管の少なくとも一方を螺旋状に配した螺旋部を有し、
前記ケーシングが、前記吸水口を下端に有して前記原水が貯留された吸水槽内に配される吸い込み管を備え、
前記螺旋部が、前記吸い込み管の外周面に巻回されて配され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、
前記冷却用配管部が、前記高圧水管及び前記低圧水管の少なくとも一方の外周面に冷却フィンを備えていることを特徴とするポンプ。

【請求項4】

請求項１又は２に記載のポンプにおいて、
前記冷却用配管部が、前記高圧水管及び前記低圧水管の少なくとも一方が複数の分岐管に枝分かれした部分を備え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に関するものである。

【背景技術】

【0002】

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、乾式水中モータを内蔵しているものが知られている。この水中モータを用いたポンプでは、冬季などの非出水期に水中モータを引き上げて倉庫等に保管するなどの維持管理が必要である。
例えば、特許文献１では、コラムパイプ内に水中モータポンプを配置したポンプ装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－２１７２９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来の技術において、以下の課題が残されている。
乾式水中モータを用いたポンプでは、水中モータが内部に空気層のある構造の大型モータであると共に電気機器であるため、水密構造などの複雑な構造となっており、通年水中に設置すれば錆が進行して絶縁破壊等によって寿命が短くなる傾向があった。そのため、上述したように、非出水期にポンプから水中モータを引き上げて保管する煩雑な維持管理が必要があり、高コストでもあった。
また、従来の設備では、水中モータポンプの駆動用の動力電源に減電圧始動装置（リアクトルコンドルファ）を内蔵した高圧配電盤を介して発電機用ディーゼルエンジンから電源を供給して駆動していたため、高圧配電盤と発電機用ディーゼルエンジンとを収納する建屋設備も必要であった。

【0005】

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、水中モータを用いずに、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】

【0006】

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、羽根車が取り付けられ回転駆動される回転軸と、前記回転軸を回転駆動する水圧モータと、内部に前記羽根車を回転可能に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水圧モータに送る循環水供給部と、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とを備えていることを特徴とする。

【0007】

このポンプでは、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水圧モータに送る循環水供給部と、循環水流路中の循環水を冷却する循環水冷却機構とを備えているので、電気機器ではなく管理や設備が簡易な水圧モータで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水圧モータの過熱を抑制することができる。

【0008】

第２の発明に係るポンプは、第１の発明において、前記循環水流路が、前記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。

【0009】

第３の発明に係るポンプは、第２の発明において、前記冷却用配管部が、前記高圧水管及び前記低圧水管の少なくとも一部を前記ケーシング内に配した部分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、冷却用配管部が、高圧水管及び低圧水管の少なくとも一部をケーシング内に配した部分を備えているので、ケーシング内に流れる原水に冷却用配管部が接触することで潤滑水を冷却することができる。

【0010】

第４の発明に係るポンプは、第２又は第３の発明において、前記ケーシングの前記吸水口が、前記原水が貯留された吸水槽内に配され、前記冷却用配管部が、前記高圧水管及び前記低圧水管の少なくとも一部を前記吸水槽内の前記原水に接触させた部分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、冷却用配管部が、高圧水管及び低圧水管の少なくとも一部を吸水槽内の原水に接触させた部分を備えているので、吸水槽内に貯留された原水に冷却用配管部が接触することで潤滑水を冷却することができる。

【0011】

第５の発明に係るポンプは、第２から第４の発明のいずれかにおいて、前記冷却用配管部が、前記高圧水管及び前記低圧水管の少なくとも一方の外周面に冷却フィン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、冷却用配管部が、高圧水管及び低圧水管の少なくとも一方の外周面に冷却フィンを備えているので、冷却フィンによる放熱により循環水をさらに効果的に冷却することができる。

【0012】

第６の発明に係るポンプは、第２から第５の発明のいずれかにおいて、前記冷却用配管部が、前記高圧水管及び前記低圧水管の少なくとも一方を螺旋状に配した螺旋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、冷却用配管部が、高圧水管及び低圧水管の少なくとも一方を螺旋状に配した螺旋部を有しているので、螺旋状に配された部分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。

【0013】

第７の発明に係るポンプは、第２から第６の発明のいずれかにおいて、前記冷却用配管部が、前記高圧水管及び前記低圧水管の少なくとも一方が複数の分岐管に枝分かれした部分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、冷却用配管部が、高圧水管及び低圧水管の少なくとも一方が複数の分岐管に枝分かれした部分を備えているので、複数の分岐管に枝分かれした部分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。

【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、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水圧モータに送る循環水供給部と、循環水流路中の循環水を冷却する循環水冷却機構とを備えているので、管理や設備が簡易となる水圧モータで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、水中ポンプが不要となり、浸水による短絡事故が生じない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第１実施形態を示す全体の断面図である。

【図2】本発明に係るポンプの第２実施形態を示す全体の断面図である。

【図3】本発明に係るポンプの第３実施形態を示す全体の断面図である。

【図4】本発明に係るポンプの第４実施形態を示す要部の断面図である。

【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第１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、羽根車（インペラ）２が取り付けられ回転駆動される回転軸３と、回転軸３を回転駆動する水圧モータ４と、内部に羽根車２を回転可能に支持すると共に原水Ｗを吸い上げる吸水口５ａを端部に有したケーシング５と、水圧モータ４に循環水を送る循環水流路６と、ケーシング５の外部に設置され循環水流路６を介して加圧した循環水を水圧モータ４に送る循環水供給部７と、循環水流路６中の循環水を冷却する循環水冷却機構８とを備えている。

【0018】

なお、本実施形態のポンプ１は、吸水口５ａを下端にしてケーシング５が垂直に設置され水圧モータ４をケーシング５内に配した水災害時の緊急排水用のコラム型立軸ポンプである。
上記循環水流路６は、水圧モータ４に循環水供給部７から加圧した循環水を送る高圧水管６Ａと、水圧モータ４から循環水供給部７に循環水を戻す低圧水管６Ｂとを備えている。

【0019】

上記循環水冷却機構８は、吸水口５ａから吸い上げる前又は吸い上げる途中の原水Ｗに高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂの少なくとも一部が接触可能に配された冷却用配管部１０を有している。
本実施形態では、冷却用配管部１０がケーシング５内に配されて吸水口５ａから吸い上げるる途中の原水Ｗに接触可能となっている。
また、冷却用配管部１０は、高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂの少なくとも一方の外周面に冷却フィン９を備えている。

【0020】

本実施形態では、高圧水管６Ａと低圧水管６Ｂとの両方に冷却フィン９が１枚ずつ取り付けられている。
上記冷却フィン９は、高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂに沿って上下に延在した長板状であり、ステンレス等の耐蝕性の高い金属板で形成されている。
なお、図１では、分かり易くするために、冷却フィン９にハッチングを施している。また、複数枚の冷却フィン９を高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂに取り付けても構わない。

【0021】

上記循環水供給部７は、高圧水管６Ａに加圧した潤滑水を送る水圧ポンプ７ａと、水圧ポンプ７ａを駆動するディーゼルエンジン７ｂとを備え、これらが陸上の建屋７ｃ内に設置されている。
上記回転軸３は、ベアリング等を用いた軸受３ａ等を介してケーシング５内に回転可能に支持されている。

【0022】

上記羽根車２は、例えばステンレス等で形成されており、回転軸３の外周面に取り付けられている。この羽根車２は、回転軸３の回転方向と同じ方向に回転すると、河川水等の原水Ｗ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。
上記高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂ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。

【0023】

上記ケーシング５は、下端に水の吸込口５ａを有する筒状のコラムパイプであり、上部側に吐出管５ｂが接続されている。
本実施形態のポンプ１は、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５上部が固定されて吊り下げ設置されている。

【0024】

このように本実施形態のポンプ１では、ケーシング５の外部に設置され循環水流路６を介して加圧した循環水を水圧モータ４に送る循環水供給部７と、循環水流路６中の循環水を冷却する循環水冷却機構８とを備えているので、電気機器ではなく管理や設備が簡易な水圧モータ４で羽根車２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水圧モータ４の過熱を抑制することができる。

【0025】

また、循環水冷却機構８が、吸水口５ａから吸い上げる前又は吸い上げる途中の原水Ｗに高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂの少なくとも一部が接触可能に配された冷却用配管部１０を有しているので、高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂの冷却用配管部１０が原水Ｗと接触することで循環水の効率的な放熱が可能になる。

【0026】

また、冷却用配管部１０が、高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂの少なくとも一部をケーシング５内に配した部分を備えているので、ケーシング５内に流れる原水Ｗに冷却用配管部１０が接触することで潤滑水を冷却することができる。
特に、本実施形態のポンプ１は、吸水口５ａを下端にしてケーシング５が垂直に設置され水圧モータ４をケーシング５内に配した立軸ポンプであるので、下端の吸水口５ａから吸い上げる河川水等の原水Ｗと高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂの部分とを接触させて循環水を放熱させることで、水圧モータ４を冷却することができる。

【0027】

さらに、冷却用配管部１０が、高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂの少なくとも一方の外周面に冷却フィン９を備えているので、冷却フィン９による放熱により循環水をさらに効果的に冷却することができる。

【0028】

次に、本発明に係るポンプの第２から第４実施形態について、図２から図４を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

【0029】

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態のポンプ１が、立軸ポンプであるのに対し、第２実施形態のポンプ２１では、図２に示すように、横軸ポンプであるチューブラポンプである点である。
すなわち、第２実施形態では、水平方向に軸線を有したケーシング２５の一端に原水Ｗの吸水口５ａが設けられ、他端から原水Ｗが排水される。また、ケーシング２５内に、回転軸３を水平に配して水圧モータ４が設置されている。なお、羽根車２と水圧モータ４との回転軸３は、減速機２４ａを介して接続されている。

【0030】

また、第２実施形態では、冷却用配管部２０が、高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂの少なくとも一部をケーシング２５内に配した螺旋部２９を備えている点で第１実施形態と異なっている。
すなわち、ケーシング２５内に設置された水圧モータ４に高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂが接続されており、ケーシング２５内に配された高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂの一部が、螺旋状に配したスパイラルコイルの螺旋部２９となっている。

【0031】

このように第２実施形態のポンプ２１では、冷却用配管部２０が、高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂの少なくとも一方を螺旋状に配した螺旋部２９を有しているので、螺旋部２９により原水Ｗ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。

【0032】

次に、第３実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態のポンプ２１が、ケーシング２５内に水圧モータ４を設置しているのに対し、第３実施形態のポンプ３１では、図３に示すように、ケーシング３５の外部に水圧モータ４を設置している点である。
すなわち、第３実施形態のポンプ３１は、横軸斜流ポンプである。
第３実施形態のケーシング３５は、吸水槽Ｔ１に貯留された原水Ｗ内に下端の吸水口５ａを入れた状態で垂直な軸線を有して吊り下げされた吸い込み管３５ａを備えている。
上記ケーシング３５は、吸い込み管３５ａの上部に接続され吸水槽Ｔ１の上部に設置され羽根車２を回転可能に収納したケーシング本体３５ｂを備えている。

【0033】

また、第３実施形態では、冷却用配管部３０が、高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂの少なくとも一部を吸水槽Ｔ１内の原水Ｗに接触させた部分を備えている点で第２実施形態と異なっている。
すなわち、第３実施形態では、高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂがケーシング３５の吸い込み管３５ａ外周面を巻回するように配されて螺旋部３９を構成しており、螺旋部３９が吸水槽Ｔ１内の原水Ｗに直接、接触可能になっている。

【0034】

上記羽根車２は、吸水槽Ｔ１の上部に設置された水圧モータ４の回転軸３に接続されている。
上記ケーシング本体３５ｂは、吐出管３５ｃの一端に接続され、吐出管３５ｃの他端が、吐出水槽Ｔ３内に配されている。
したがって、第３実施形態のポンプ３１では、水圧モータ４によりケーシング本体３５ｂ内の羽根車２が回転駆動されると、吸水口５ａから吸水槽Ｔ１の原水Ｗが吸い上げられ、吸い込み管３５ａ，ケーシング本体３１ａ及び吐出管３５Ｂを介して吐出槽Ｔ３内に吐き出される。

【0035】

なお、高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂの一部は、吸水槽Ｔ１への補給用水槽Ｔ２内にも配されており、補給用水槽Ｔ２内の水にも接触されている。
このように第３実施形態のポンプ３１では、冷却用配管部３０が、高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂの少なくとも一部を吸水槽Ｔ１内の原水Ｗに接触させた部分（螺旋部３９等）を備えているので、吸水槽Ｔ１内に貯留された原水Ｗに冷却用配管部３０が接触することで潤滑水を冷却することができる。

【0036】

次に、第４実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂが共に１本ずつケーシング５内に延在している部分が冷却用配管部１０となっているのに対し、第４実施形態のポンプ４１では、図４に示すように、ケーシング内において冷却用配管部４０が、高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂの少なくとも一方が複数の分岐管４８ａに枝分かれした部分を備えている点である。

【0037】

すなわち、冷却用配管部４０は、複数の分岐管４８ａで構成された多鋼管部４８を備えている。
なお、本実施形態のポンプでは、高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂの両方に複数の分岐管４８ａを備えた冷却用配管部４０を設けている（図４では、高圧水管６Ａに接続されている多鋼管部４８を図示している。）。
上記多鋼管部４８は、上下に延在する複数の分岐管４８ａで構成された多鋼管本体４８ｂと、多鋼管本体４８ｂの上部に設けられた空間である循環水導入室４８ｃと、多鋼管本体４８ｂの下部に設けられた空間である循環水排出室４８ｄとを備えている。

【0038】

上記循環水導入室４８ｃには、水圧ポンプ側の高圧水管６Ａが接続されていると共に、上記循環水排出室４８ｄには、水圧モータ側の高圧水管６Ａが接続されている。
また、多鋼管本体４８ｂ内には、ケーシング内で吸い上げられる原水Ｗを流入させて複数の分岐管４８ａの周囲に流れ込ませることが可能な原水流入口４８ｅが設けられていると共に、多鋼管本体４８ｂ内の原水Ｗをケーシング内に排水可能な原水排出口４８ｆが設けられている。

【0039】

したがって、水圧ポンプ側の高圧水管６Ａで循環水導入室４８ｃ内に送り込まれた潤滑水は、複数の分岐管４８ａに分かれて多鋼管本体４８ｂ内を流通すると共に、複数の分岐管４８ａの周囲を流れる原水Ｗによって放熱された後、循環水排出室４８ｄを介して水圧モータ４側の高圧水管６Ａに送り込まれる。
このように第４実施形態のポンプでは、冷却用配管部４０が、高圧水管６Ａ及び低圧水管６Ｂの少なくとも一方が複数の分岐管４８ａに枝分かれした部分（多鋼管部４８）を備えているので、複数の分岐管４８ａに枝分かれした部分（多鋼管部４８）により原水Ｗ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。

【0040】

なお、本発明は上記各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、第１実施形態の冷却フィンを他の上記実施形態に設けても構わないと共に、第２及び第３実施形態の螺旋部を第１実施形態や第４実施形態に設けても構わない。また、第４実施形態の複数の分岐管を他の上記実施形態に設けても構わない。

【符号の説明】

【0041】

１，２１，３１…ポンプ、２…羽根車、３…回転軸、４…水圧モータ、５ａ…吸水口、５，２５，３５…ケーシング、６…循環水流路、６Ａ…高圧水管、６Ｂ…低圧水管、７…循環水供給部、８…循環水冷却機構、９…冷却フィン、１０，２０，３０，４０…冷却用配管部、２９，３９…螺旋部、４８ａ…分岐管、Ｔ１…吸水槽、Ｗ…原水

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】