特許 7480934 水中ポンプとその設備

(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】2024-04-30

(45)【発行日】2024-05-10

(54)【発明の名称】水中ポンプとその設備

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/54 20060101AFI20240501BHJP

   F04D 13/08 20060101ALI20240501BHJP

   F04D 11/00 20060101ALI20240501BHJP

   F04D 29/66 20060101ALI20240501BHJP

【ＦＩ】

F04D29/54 A

F04D13/08 K

F04D11/00 101

F04D29/66 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020118987

(22)【出願日】2020-07-10

(65)【公開番号】P2021025521

(43)【公開日】2021-02-22

【審査請求日】2023-03-31

(31)【優先権主張番号】P 2019143974

(32)【優先日】2019-08-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000168193

【氏名又は名称】株式会社ミゾタ

(74)【代理人】

【識別番号】100093687

【弁理士】

【氏名又は名称】富崎 元成

(74)【代理人】

【氏名又は名称】町田 光信

(74)【代理人】

【識別番号】100168468

【弁理士】

【氏名又は名称】富崎 曜

(72)【発明者】

【氏名】馬場 俊勝

(72)【発明者】

【氏名】山田 英佑

(72)【発明者】

【氏名】岩崎 拓也

(72)【発明者】

【氏名】多久 和彦

(72)【発明者】

【氏名】有松 勲

【審査官】岸 智章

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－３０８５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１７８３８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－０３２０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３０４１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－１５３４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１３２３０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ ２９／５４

Ｆ０４Ｄ １３／０８

Ｆ０４Ｄ １１／００

Ｆ０４Ｄ ２９／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方に吸込口と他方に排出口を有したケーシングと、
前記ケーシング内に固定され回転駆動するための電動機と、
前記電動機の出力軸に連結され回転駆動される羽根車と、
一端が前記吸込口に固定され、他端が水を吸い込むための開口部が形成された吸込カバーと
からなる水中ポンプにおいて、
前記吸込カバーは、
前記吸込口の水位が前記羽根車の下端位置（Ｙ３）よりも低くなっても全量排水運転が可能なように、前記開口部の上縁位置（Ｙ１）よりも前記羽根車の前記下端位置（Ｙ３）を高い位置に配置することにより、
前記水位が上昇する時は、気中待機運転から前記全量排水運転に瞬時に移行し、前記水位が下降する時は、前記全量排水運転から前記気中待機運転に瞬時に移行となり、
前記水中ポンプは、軸流ポンプ、又は斜流ポンプであり、
前記電動機の前記出力軸の軸線は、前記排出口よりも前記吸込口が低くなるように水平から所定角度傾斜して、又は水平に配置されている
ことを特徴とする水中ポンプ。

【請求項2】

請求項１に記載の水中ポンプにおいて、
前記軸流ポンプ、又は前記斜流ポンプは、前記ケーシングに固定された案内羽根を有し、
前記軸流ポンプは、前記吸込口側から前記案内羽根、前記羽根車の順に配置されており、
前記斜流ポンプは、前記吸込口側から前記羽根車、前記案内羽根の順に配置されているものである
ことを特徴とする水中ポンプ。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の水中ポンプにおいて、
前記開口部は、前記開口部の上縁よりも下流側に前記開口部の下縁が形成され、かつ、前記下縁が前記上縁よりも低い位置に位置するように形成されている
ことを特徴とする水中ポンプ。

【請求項4】

請求項１又は２に記載の水中ポンプにおいて、
前記開口部は、前記開口部の上縁よりも下流側に前記開口部の下縁が形成され、かつ、前記下縁が前記上縁よりも低い位置に位置するように、水平から所定角度傾斜して直線状に形成されている
ことを特徴とする水中ポンプ。

【請求項5】

請求項１ないし４から選択される１項に記載の水中ポンプを用いた水中ポンプ設備であって、
前記水中ポンプは、河川又は水路を横断する水門、又は樋門に搭載されている
ことを特徴とする水中ポンプ設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水中ポンプとその設備に関する。更に詳しくは、河川等を横断して設けられる水門の扉体に固定して配置される水中ポンプであって、吸込口側の水位が全量排水運転可能な最低水位以下でも定格回転数での運転を維持し、ポンプの起動と停止の繰り返しを抑制することを可能にした水中ポンプとその設備に関する。

【背景技術】

【0002】

水中ポンプでは、吸込口側の水位がある水位以下になると、吸込口から空気がポンプケーシングに吸いまれて気水混合運転となり、排水量が低下して振動や騒音が大きくなる。そのため、吸込口側の水位がある水位以下になると、ポンプの運転を一旦停止し、その後流入量が増大して吸込口側の水位が上昇した時にポンプを再起動している。このように、吸込口側の水位に応じて頻繁にポンプのオン、オフが繰り返されると、運転管理が煩雑で、ポンプの起動頻度が煩雑になるため、水中電動機及び始動器への負担が大きくなるため好ましくない。

【0003】

特許文献１に記載の水中ポンプは、水中ポンプの吸込口の上部に整流効果を備えた吸込カバーを設置することで、空気吸込渦、水中渦の発生を抑え、より低水位まで運転できるようにしている。また、特許文献２の水中ポンプは、吸込口側の水位の低下時には、吸込カバーの切り欠きや吸気管から空気を吸わせ、気水混合運転を行って排水量を低下させ、吸込口側の水位が全量排水運転時の水位以下でも、定格回転数での運転を維持し、ポンプのオン、オフの繰り返しを抑制している。しかし、特許文献２に記載の水中ポンプは、気水混合運転中は振動や騒音が大きくなり、排水量も低下する。また、更に水位が低下すると、排水量が失われたまま定格回転数で運転すると気中待機運転に移行するが、気水混合運転は可能な限り短い、又は事実上無いほうが良い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００３－３４５０号公報

【文献】ＷＯ２０１６／１７８３８７

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、以上のような背景で発明されたものであり、以下の目的を達成するものである。本発明の目的は、吸込口側の水位が全量排水運転可能な最低水位以下でも、定格回転数での運転を維持し、ポンプの起動と停止の繰り返しを抑制することを可能にした水中ポンプとその設備を提供することにある。

【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、次の手段を採る。
即ち、本発明１の水中ポンプは、
一方に吸込口と他方に排出口を有したケーシングと、
前記ケーシング内に固定され回転駆動するための電動機と、
前記電動機の出力軸に連結され回転駆動される羽根車と、
一端が前記吸込口に固定され、他端が水を吸い込むための開口部が形成された吸込カバーと
からなる水中ポンプにおいて、
前記吸込カバーは、
前記吸込口の水位が前記羽根車の下端位置（Ｙ３）よりも低くなっても全量排水運転が可能なように、前記開口部の上縁位置（Ｙ１）よりも前記羽根車の前記下端位置（Ｙ３）を高い位置に配置することにより、
前記水位が上昇する時は、気中待機運転から前記全量排水運転に瞬時に移行し、前記水位が下降する時は、前記全量排水運転から前記気中待機運転に瞬時に移行となり、
前記水中ポンプは、軸流ポンプ、又は斜流ポンプであり、
前記電動機の前記出力軸の軸線は、前記排出口よりも前記吸込口が低くなるように水平から所定角度傾斜して、又は水平に配置されていることを特徴とする。

【0007】

本発明２の水中ポンプは、本発明１において、前記軸流ポンプ、又は前記斜流ポンプは、前記ケーシングに固定された案内羽根を有し、前記軸流ポンプは、前記吸込口側から前記案内羽根、前記羽根車の順に配置されており、前記斜流ポンプは、前記吸込口側から前記羽根車、前記案内羽根の順に配置されているものであることを特徴とする。
本発明３の水中ポンプは、本発明１又は２において、前記開口部は、前記開口部の上縁よりも下流側に前記開口部の下縁が形成され、かつ、前記下縁が前記上縁よりも低い位置に位置するように形成されていることを特徴とする。

【0008】

本発明４の水中ポンプは、本発明１又は２において、前記開口部は、前記開口部の上縁よりも下流側に前記開口部の下縁が形成され、かつ、前記下縁が前記上縁よりも低い位置に位置するように、水平から所定角度傾斜して直線状に形成されていることを特徴とする。
本発明５の水中ポンプ設備は、本発明１ないし４から選択される１項に記載の水中ポンプを用いた設備であって、前記水中ポンプは、河川又は水路を横断する水門、又は樋門に搭載されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明の水中ポンプとその設備は、吸込口側水位が全量排水運転可能な最低水位以下になれば、全量排水運転から気中待機運転に瞬時に移行し、気中待機運転中に吸込口側水位が上昇すれば、気中待機運転から全量排水運転に瞬時に移行する。従って、気水混合運転がなく、又は短時間で終了するので振動・騒音を小さくして、定格回転数での運転を維持し、ポンプの起動と停止の繰り返しを抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の第１の実施の形態の水中ポンプを示す縦断面図であり、吸込口側水位が全量排水運転に十分な水位の状態を示す。

【図2】図２は、本発明の第１の実施の形態の水中ポンプを示す縦断面図であり、吸込口側水位が水位下降時のとき、全量排水運転可能最低水位の状態を示す。

【図3】図３は、本発明の第１の実施の形態の水中ポンプを示す縦断面図であり、吸込口側水位が開口部の上縁近傍よりも低下して落水直後の状態を示す。

【図4】図４は、本発明の第１の実施の形態の吸込カバーの斜視図である。

【図5】図５は、吸込口側水位を上下した時の従来の水中ポンプの電流と振動を示すグラフである。

【図6】図６は、吸込口側水位を上下した時の本発明の第１の実施の形態の水中ポンプの電流と振動を示すグラフである。

【図7】図７は、吸込口側水位を上下した時の従来の水中ポンプと本発明の第１の実施の形態の水中ポンプの排出側の流量と騒音を示すグラフである。

【図8】図８は、本発明の第２の実施の形態の水中ポンプを示す縦断面図であり、吸込口側水位が水位下降時の全量排水運転可能最低水位の状態を示す。

【図9】図９は、吸込カバーの他の実施の形態を示す縦断面図である。

【図10】図１０は、吸込カバーの更に他の実施の形態を示す縦断面図である。

【図11】図１１は、吸込カバーの更に他の実施の形態を示す正面図と左側面図である。

【図12】図１２は、本発明の第３の実施の形態の水中ポンプを示す縦断面図である。

【図13】図１３は、本発明の第４の実施の形態の水中ポンプを示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

〔水中ポンプの第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の水中ポンプを示す縦断面図であり、吸込口側水位が全量排水運転に十分な水位の状態を示す。図２は本発明の第１の実施の形態の水中ポンプを示す縦断面図であり、吸込口側水位が水位下降時のとき、全量排水運転可能な最低水位の状態を示す。図３は本発明の第１の実施の形態の水中ポンプを示す縦断面図であり、吸込口側水位が開口部の上縁近傍よりも低下して落水直後の状態を示す。図４は本発明の第１の実施の形態の吸込カバーの斜視図である。図１から図４に示すように、本発明の第１の実施の形態の水中ポンプ１は、河川、水路、下水路等を横断して設けられた水門又は樋門の扉体１００に、ブラケット１０１を介して固定されている。尚、ケーシング２のフランジ部にて直接、水門又は樋門の扉体１００に固定することも可能である。これは、水門（ゲート）に水中ポンプを搭載して一体化したもので、ゲートポンプ（日本国商標登録第２５８５９７３号、一般名称は「ポンプゲート」である。）と呼ばれているものである。

【0014】

水中ポンプ１は、本例では軸流ポンプと呼ばれているものであり、一方（図１から図３の左側）に吸込口２１と他方（図１から図３の右側）に排出口２２を有したケーシング２を有している。ケーシング２の内部には回転駆動するための電動機３が固定されている。電動機３には、排出口２２側に出力軸３１が取り付けられ、出力軸３１に羽根車３２が固定され、電動機３の回転が羽根車３２に伝達される。羽根車３２よりも吸込口２１側（上流側）には、ケーシング２の内周とオイル室３４の外周との間に案内羽根３３が固定されている。案内羽根３３は、羽根車３２で汲み上げられる水を案内している。

【0015】

ケーシング２には、排出口２２側に開閉可能に支持されたフラップ弁４が取り付けられている。フラップ弁４は、排出口２２からの水の吐出圧力が低い時には、自重により閉じ、水の吐出圧力が高くなると上部の支点を中心にして開くことで、排出口２２からの水の排出を可能にする。ケーシング２の吸込口２１には、水を吸込口２１に円滑に誘導するための吸込カバー５が固定されている。図４に示すように、吸込カバー５は、一枚の上板５１と二枚の側板５２、５２で形成されている。上板５１は、図１から図４の左側が低くなるように水平から所定角度傾斜して配置され、図１から図４の左端に水平な吸込案内板５１１が形成されている。側板５２、５２は、上板５１の両側面に、上板５１から下方に向かって、図１から図３の紙面に平行に形成されている。側板５２、５２の下辺５２１、５２１は、図１から図４の右側が低くなるように水平から所定角度傾斜して直線状に形成されている。下記の吸込カバーの変形例に示すように、側板５２、５２の下辺５２１、５２１の形状は直線状に限定されるものではない。吸込カバー５には、上板５１、側板５２、５２、吸込案内板５１１で囲まれた下面に開口部５３が形成され、この開口部５３から水を吸い込む。

【0016】

図１から図３に示すように、水中ポンプ１の出力軸３１の軸線３１１は、排出口２２側よりも吸込口２１側が低くなるように水平から所定角度傾斜して配置されている。図２で、水路の底面１０２から開口部５３の上縁（吸込案内板５１１の下面）５３１までの高さをＹ１、水路の底面１０２から羽根車３２の下端までの高さをＹ３とすると、Ｙ３がＹ１よりも高い位置に位置するように傾斜角度が設定されている。ポンプ口径（吐出口の直径）が３００ミリ（ｍｍ）の水中ポンプ１の例では、Ｙ１が３００ミリ、Ｙ３が３４０ミリに設定されている。図１に示すように、吸込口側水位がＹ１よりも十分に高い状態の場合、電動機３を定格回転数で回転駆動すれば、水中ポンプ１は、開口部５３から空気を吸い込まないので、全量排水運転が行われ、フラップ弁４が開く。

【0017】

全量排水運転中に吸込口側水位が低下しても、図２に示すように、吸込口側水位がＹ１よりも１０ミリ程度以上高ければ、開口部５３から空気を吸い込まないので、吸込カバー５内及びケーシング２内は水で満たされている。従って、水中ポンプ１は定格回転数で全量排水運転が継続して行われる。すなわち、水中ポンプ能力を考慮して、吸込案内板５１１近傍の水の流速が１ｍ／ｓ以下となるようＹ１を決定している。側板５２、５２の下辺５２１、５２１は、水平から所定角度傾斜した直線状に形成されて、開口部５３の上縁５３１と開口部５３の下縁５３２を連続的に結ぶ直線状に形成されている。開口部５３の下縁５３２は、開口部５３の上縁５３１よりも吸込口２１側（下流側）に形成されている。従って、側面からの空気の吸込が無く、吸込口側水位が羽根車３２の下端より低くなっても定格回転数で全量排水運転が可能となっている。ポンプ口径が３００ミリの水中ポンプ１の例では、水路の底面１０２から開口部５３の下縁５３２までの高さＹ２が１５０ミリに設定されている。

【0018】

吸込口側水位が図２の水位よりも低下すると、開口部５３から空気が吸い込まれる。その結果、図３に示すように、水中ポンプ１の吸込カバー５内及びケーシング２内の水が瞬時に落水して、フラップ弁４が自重により閉じ、羽根車３２が空気中に露出した気中待機運転（電動機３は定格回転数で回転駆動状態を継続している。）となる。従って、騒音や振動が小さく、電動機３への負担が少ない。この落水のメカニズムは下記の通りである。（１）吸込口側水位が低下すると、開口部５３から断続的に空気が吸い込まれる（２）空気を吸い込んだ水中ポンプ１は吐き出し量が大きく変動する（３）水中ポンプ１の吐き出し量が大きく変動することで、吸込口側水位が上下に波打つ（４）吸込口側水位が大きく下がったとき、横に広がった開口部５３から多量の空気を吸い込む（５）多量の空気の吸い込みにより、水中ポンプ１内が落水する（数回の空気の吸い込みで落水する。）。吸込口側水位が図３の水位よりも更に低下（例えば図示しない水位計で測定）しても、設定された時間内（例えば図示しないタイマーで設定）であれば、気中待機運転を継続する。従って、気水混合運転が無いため、騒音や振動が少ない。

【0019】

図３の状態から吸込口側水位が上昇すると、羽根車３２の下端が水面下を通過するため水を攪拌する。しかし、ケーシング２内には開口部５３から新しい空気が吸い込まれず、また羽根車３２が水を送り出す程度に水没していないため、気水混合運転は行われず、騒音や振動が少ない。吸込口側水位が更に上昇し、吸込口側水位が図３のＹ４（羽根車３２が６０％程度水没する水位）の水位になると、再び全量排水運転が始まり、フラップ弁４が開く。ポンプ口径が３００ミリの水中ポンプ１の例では、水位上昇時の全量排水開始水位Ｙ４は４９０ミリである。本発明の第１の実施の形態の水中ポンプ１は、吸込口側水位が全量排水運転可能な最低水位以下になれば、全量排水運転から気中待機運転に瞬時に移行し、気中待機運転中に吸込口側水位が上昇すれば、気中待機運転から全量排水運転に瞬時に移行する。従って、気水混合運転がなく、振動・騒音を小さくして、定格回転数での運転を維持し、ポンプの起動と停止の繰り返しを抑制することが可能となる。

【0020】

図５から図７は、電動機を定格回転数で連続的に回転駆動し、吸込口側水位を上下させた時の、電流、振動、排出側の流量と騒音を測定したグラフである。図５は従来の水中ポンプ（ポンプ口径が３００ミリ）の電動機の電流（Ａ）とＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の振動（μｍ）を示すグラフである。図５では、吸込口側水位を２００ミリから５４０ミリまで上昇させた後、２００ミリまで下降させている。従来の水中ポンプとは、電動機の出力軸の軸線が水平に配置された特許文献２に記載されたようなタイプの水中ポンプである。図５に示すように、水位が３８０ミリに達した時と、水位が３８０ミリに下降した時の２箇所の水位で、気水混合運転が起きるため、電流（Ａ）の変動と、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の振動（μｍ）の変動が大きくなる。

【0021】

図６は本発明の第１の実施の形態の水中ポンプ（ポンプ口径が３００ミリ）１の電動機３の電流（Ａ）とＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の振動（μｍ）を示すグラフである。図６では、吸込口側水位を２００ミリから６００ミリまで上昇させた後、２００ミリまで下降させている。図６に示すように、水位が上昇する時は、気中待機運転から全量排水運転に瞬時に移行し、水位が下降する時は、全量排水運転から気中待機運転に瞬時に移行し、気水混合運転が起きないため、電流（Ａ）の変動と、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の振動（μｍ）の変動が小さくなる。

【0022】

図７は従来の水中ポンプ（ポンプ口径が３００ミリ）と本発明の第１の実施の形態の水中ポンプ（ポンプ口径が３００ミリ）１の排出側の流量（ｍ^３／min）と水中ポンプの騒音（ｄＢ）を示すグラフである。図７では、電動機を定格回転数で連続的に回転駆動し、吸込口側水位を図５、図６と同様に上下している。図７に示すように、従来の水中ポンプは空気を吸い込んで気水混合運転が起きるため、気中待機運転から全量排水運転への切り替わり、及び、全量排水運転から気中待機運転への切り替わりに時間がかかり、騒音も大きい。これに対して本発明の第１の実施の形態の水中ポンプ１は、気水混合運転が起きないため、気中待機運転から全量排水運転への切り替わり、及び、全量排水運転から気中待機運転への切り替わりが瞬時に行われ、騒音も小さい。

【0023】

〔水中ポンプの第２の実施の形態〕
以下、本発明の第２の実施の形態を図面に基づいて説明する。図８は本発明の第２の実施の形態の水中ポンプ１０を示す縦断面図であり、吸込口側水位が水位下降時の全量排水運転可能な最低水位の状態を示す。第２の実施の形態の水中ポンプ１０は、出力軸３１の軸線３１１を水平に配置した例である。以下の説明では、上記第１の実施の形態の水中ポンプ１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。水中ポンプ１０の電動機３には、排出口２２側に水平な出力軸３１が取り付けられ、出力軸３１に羽根車３２が固定され、電動機３の回転が羽根車３２に伝達される。羽根車３２よりも吸込口２１側（上流側）には、ケーシング２の内周とオイル室３４の外周との間に案内羽根３３が固定されている。案内羽根３３は、羽根車３２で汲み上げられる水を案内している。

【0024】

ケーシング２の吸込口２１には、水を吸込口２１に円滑に誘導するための吸込カバー５Ａが固定されている。図８に示すように、吸込カバー５Ａは、一枚の上板５１Ａと二枚の側板５２Ａ、５２Ａで形成されている。上板５１Ａは、図８の左側が低くなるように二段階に折れ曲がって形成され、図８の左端に水平な吸込案内板５１１Ａが形成されている。第２の実施の形態の水中ポンプ１０の上板５１Ａは、第１の実施の形態の水中ポンプ１と同様に、所定角度傾斜した直線状に形成してもよい。この場合の上板５１の側板５２Ａ、５２Ａは、上板５１Ａの両側面に、上板５１Ａから下方に向かって、図８の紙面に平行に形成されている。側板５２Ａ、５２Ａの下辺５２１Ａ、５２１Ａは、図８の右側が低くなるように水平から所定角度傾斜して直線状に形成されている。吸込カバー５Ａには、上板５１Ａ、側板５２Ａ、５２Ａ、吸込案内板５１１Ａで囲まれた下面に開口部５３Ａが形成され、この開口部５３Ａから水を吸い込む。

【0025】

図８に示すように、水路の底面１０２から開口部５３Ａの上縁（吸込案内板５１１Ａの下面）５３１Ａまでの高さをＹ１、水路の底面１０２から羽根車３２の下端までの高さをＹ３とすると、Ｙ３がＹ１よりも高い位置に位置するように吸込カバー５Ａの形状が設定されている。吸込口側水位がＹ１よりも十分に高い状態の場合、電動機３を定格回転数で回転駆動すれば、水中ポンプ１０は、開口部５３Ａから空気を吸い込まないので、全量排水運転が行われ、フラップ弁４が開く。

【0026】

全量排水運転中に吸込口側水位が低下しても、図８に示すように、吸込口側水位がＹ１よりも１０ミリ程度以上高ければ、開口部５３Ａから空気を吸い込まないので、吸込カバー５Ａ内及びケーシング２内は水で満たされている。従って、水中ポンプ１０は定格回転数で全量排水運転が継続して行われる。側板５２Ａ、５２Ａの下辺５２１Ａ、５２１Ａは、水平から所定角度傾斜した直線状に形成されて、開口部５３Ａの上縁５３１Ａと開口部５３Ａの下縁５３２Ａを連続的に結ぶ直線状に形成されている。従って、水路の底面１０２から開口部５３Ａの下縁５３２Ａまでの高さＹ２は、水路の底面１０２から開口部５３Ａの上縁５３１Ａまでの高さＹ１よりも低い位置に設定されている。また、開口部５３Ａの下縁５３２Ａは開口部５３Ａの上縁５３１Ａよりも吸込口２１側（下流側）に形成されている。従って、側面からの空気の吸込が無く、吸込口側水位が羽根車３２の下端より低くなっても定格回転数で全量排水運転が可能となっている。

【0027】

吸込口側水位が図８の水位よりも低下すると、開口部５３Ａから空気が吸い込まれる。その結果、図示はしないが、水中ポンプ１０の吸込カバー５Ａ内及びケーシング２内の水が瞬時に落水して、フラップ弁４が自重により閉じ、羽根車３２が空気中に露出した気中待機運転（電動機３は定格回転数で回転駆動状態を継続）となるために騒音や振動が小さく、電動機３への負担が少ない。吸込口側水位が更に低下しても、設定された時間内（例えば図示しないタイマーで設定）であれば、気中待機運転を継続する。従って、第２の実施の形態の水中ポンプ１０は、気水混合運転が無いため、騒音や振動が少ない。本発明の第２の実施の形態の水中ポンプ１０は、吸込口側水位が全量排水運転可能な最低水位以下になれば、全量排水運転から気中待機運転に瞬時に移行し、気中待機運転中に吸込口側水位が上昇すれば、気中待機運転から全量排水運転に瞬時に移行する。この結果、気水混合運転がなく、振動・騒音を小さくして、定格回転数での運転を維持し、ポンプの起動と停止の繰り返しを抑制することが可能となる。

【0028】

〔吸込カバーの他の実施の形態〕
図９は吸込カバーの他の実施の形態を示す縦断面図であり、第１の実施の形態の水中ポンプ１の吸込カバー５の変形例であり、側板５２と下辺５２１の変形例である。図９（ａ）の吸込カバー５Ｂの側板５２Ｂ、５２Ｂの下辺５２１Ｂ、５２１Ｂは、右側が低くなるように二段階に折れ曲がって形成され、開口部５３Ｂの上縁５３１Ｂと開口部５３Ｂの下縁５３２Ｂを結ぶ折れ線状に形成されている。図９（ｂ）の吸込カバー５Ｃの側板５２Ｃ、５２Ｃの下辺５２１Ｃ、５２１Ｃは、右側が低くなるように滑らかな曲線状に形成され、開口部５３Ｃの上縁５３１Ｃと開口部５３Ｃの下縁５３２Ｃを結んで形成されている。図９（ｃ）の吸込カバー５Ｄの側板５２Ｄ、５２Ｄの下辺５２１Ｄ、５２１Ｄは、水平から所定角度傾斜した直線状に形成されて、開口部５３Ｄの上縁５３１Ｄと開口部５３Ｄの下縁５３２Ｄから上側に離れた位置を連続的に結ぶ直線状、折曲及び曲線状に形成されている。図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で説明した側板５２と下辺５２１の変形例は、第２の実施の形態の水中ポンプ１０の吸込カバー５Ａにも適用することができる。

【0029】

図１０（ａ）は、吸込カバーの更に他の実施の形態を示す縦断面図であり、第１の実施の形態の水中ポンプ１の吸込カバー５の変形例である。図１０（ａ）に示すように、吸込カバー５Ｅの上板５１Ｅは、図１０（ａ）の左側が低くなるように二段階に折れ曲がって形成され、図１０（ａ）の左端に水平な吸込案内板５１１Ｅが形成されている。図１０（ｂ）は吸込カバーの更に他の実施の形態を示す縦断面図であり、第２の実施の形態の水中ポンプ１０の吸込カバー５Ａの変形例である。図１０（ｂ）に示すように、吸込カバー５Ｆの上板５１Ｆは、図１０（ｂ）の左側が低くなるように水平から所定角度傾斜して配置され、上板５１Ｆには電動機３を収容するためのモーター収納部５４Ｆが上方に突出して形成されている。図１０（ｂ）で説明したモーター収納部５４Ｆは、第１の実施の形態の水中ポンプ１の吸込カバー５、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅにも適用することができる。

【0030】

図１１は吸込カバーの更に他の実施の形態を示す縦断面図であり、第１の実施の形態の水中ポンプ１及び第２の実施の形態の水中ポンプ１０に適用することができる。図１１（ａ）は、第１の実施の形態の水中ポンプ１の吸込カバー５の正面図（図１１の右側）及び左側面図（図１１の左側）である。上記したように、吸込カバー５は、一枚の上板５１と二枚の側板５２、５２で形成されている。上板５１は平面状で、図１１（ａ）の正面図の左側が低くなるように水平から所定角度傾斜して配置され、図１１（ａ）の正面図の左端に水平な吸込案内板５１１が形成されている。側板５２、５２も平面状で、上板５１の両側面に、上板５１から下方に向かって、互いに平行に形成されている。吸込カバー５には、上板５１、側板５２、５２、吸込案内板５１１で囲まれた下面に開口部５３が形成され、この開口部５３から水を吸い込む。

【0031】

図１１（ｂ）の吸込カバー５Ｇは、上板５１Ｇの両側面に、平面状の側板５２Ｇ、５２Ｇが、上板５１Ｇから下方に向かって、互いの間隔が狭まるように形成されている。図１１（ｂ）の変形例として、平面状の側板５２Ｇ、５２Ｇが、上板５１Ｇから下方に向かって、互いの間隔が拡がるように形成してもよい。また、側板５２Ｇ、５２Ｇは曲面でもよい。図１１（ｃ）の吸込カバー５Ｈは、上板５１Ｈの両側面に、上板５１Ｈから傾斜面５５Ｈが形成された後、平面状の側板５２Ｈ、５２Ｈが下方に向かって、互いに平行に形成されている。図１１（ｄ）の吸込カバー５Ｊは、上板と側板の上部が滑らかな曲面５６Ｊで形成された後、曲面５６Ｊの両側面に、平面状の側板５２Ｊ、５２Ｊが下方に向かって、互いに平行に形成されている。又、図１１（ｃ）の吸込カバー５Ｈ及び図１１（ｄ）の吸込カバー５Ｊの側板は、図１１（ｂ）の側板のように、互いの間隔が狭まる又は拡がるように形成してもよい。

【0032】

〔水中ポンプの第３の実施の形態〕
図１２は、本発明の第３の実施の形態の水中ポンプを示す縦断面図である。前述した第１及び２の実施の形態の水中ポンプは、軸流ポンプであったが、第３の実施の形態の水中ポンプは、斜流ポンプである。即ち、軸流ポンプは、羽根車で軸方向に流体を送るものであり、斜流ポンプは、羽根車で軸の斜め方向に流体を送るものである。図１２に示す水位は、吸込口側水位は水位下降時のとき、全量排水運転可能な最低水位の状態を示すものである。

【0033】

図１２に示すように、斜流ポンプである水中ポンプ１'の出力軸３１'の軸線３１１'は、排出口２２'側よりも吸込口２１'側が低くなるように水平から所定角度傾斜して配置されている。図１２で、水路の底面１０２'から開口部５３'の上縁（吸込案内板５１１'の下面）５３１'までの高さをＹ１、水路の底面１０２'から羽根車３２'の下端までの高さをＹ３とすると、Ｙ３がＹ１よりも高い位置に位置するような傾斜角度で設定されている。ポンプ口径が３００ミリの水中ポンプ１’の本例では、Ｙ１が３００ミリ、Ｙ３が３４０ミリに設定されている。吸込口側水位がＹ１よりも十分に高い状態の場合、電動機３'を定格回転数で回転駆動すれば、水中ポンプ１'は、開口部５３'から空気を吸い込まないので、全量排水運転が行われ、フラップ弁４'が開く。

【0034】

全量排水運転中に吸込口側水位が低下しても、図１２に示すように、吸込口側水位がＹ１よりも２０ミリ程度以上高ければ（本例では３２０ミリ）、開口部５３'から空気を吸い込まないので、吸込カバー５'内及びケーシング２'内は水で満たされている。従って、水中ポンプ１'は定格回転数で全量排水運転が継続して行われる。水路の底面１０２'から開口部５３'の下縁５３２'までの高さＹ２は、水路の底面１０２'から開口部５３'の上縁５３１'までの高さＹ１よりも低い位置に設定されている。また、開口部５３'の下縁５３２'は開口部５３'の上縁５３１'よりも吸込口２１'側（下流側）に形成されている。従って、側面からの空気の吸込が無く、吸込口側水位が羽根車３２'の下端（Ｙ３）より低くなっても定格回転数で全量排水運転が可能となっている。

【0035】

吸込口側水位が図１２に示した水位よりも低下すると、開口部５３'から空気が吸い込まれる。その結果、水中ポンプ１'の吸込カバー５'内及びケーシング２'内の水が瞬時に落水して、フラップ弁４'が自重により閉じ、羽根車３２'が空気中に露出した気中待機運転（電動機３'は定格回転数で回転駆動状態を継続している。）となる。吸込口側水位が更に低下しても、設定された時間内（例えば図示しないタイマーで設定）であれば、気中待機運転を継続する。従って、騒音や振動が小さく、電動機３'への負担が少ない。この落水のメカニズムは、前述した実施の形態１及び２の水中ポンプと同一なのでその説明は、省略する。

【0036】

〔水中ポンプの第４の実施の形態〕
図１３は、本発明の第４の実施の形態の水中ポンプ１０'を示す縦断面図である。この第４の実施の形態の水中ポンプ１０'は、第３の実施の形態と同様の斜流ポンプである。図１３に示す吸込口側水位は、水位下降時の全量排水運転可能な最低水位の状態を示す。第４の実施の形態の斜流の水中ポンプ１０'は、出力軸３１'の軸線３１１'を水平に配置した例である。以下の説明では、上記第３の実施の形態の水中ポンプ１'と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。水中ポンプ１０'の電動機３'には、吸込口２１'側に水平な出力軸３１'が取り付けられ、出力軸３１'に羽根車３２'が固定され、電動機３'の回転が羽根車３２'に伝達される。案内羽根３３'は、羽根車３２'で汲み上げられる水を案内している。

【0037】

ケーシング２'の吸込口２１'には、水を吸込口２１'に円滑に誘導するための吸込カバー５'が固定されている。吸込カバー５'には、下面方向に開口している開口部５３'が形成され、この開口部５３'から水を吸い込む。図１３に示すように、水路の底面１０２'から開口部５３'の上縁（吸込案内板５１１'の下面）５３１'までの高さをＹ１、水路の底面１０２'から羽根車３２'の下端までの高さをＹ３（本例では、３４３ミリ）とすると、Ｙ３がＹ１よりも高い位置に位置するように吸込カバー５'の形状が設定されている。吸込口側水位がＹ１よりも十分に高い状態の場合、電動機３'を定格回転数で回転駆動すれば、水中ポンプ１０'は、開口部５３'から空気を吸い込まないので、全量排水運転が行われ、フラップ弁４'が開く。

【0038】

全量排水運転中に吸込口側水位が低下しても、図１３に示すように、吸込口側水位がＹ１よりも２０ミリ程度以上高ければ（本例では３２０ミリ）、開口部５３'から空気を吸い込まないので、吸込カバー５'内及びケーシング２'内は水で満たされている。従って、水中ポンプ１０'は定格回転数で全量排水運転が継続して行われる。水路の底面１０２'から開口部５３'の下縁５３２'までの高さＹ２は、水路の底面１０２'から開口部５３'の上縁５３１'までの高さＹ１よりも低い位置に設定されている。また、開口部５３'の下縁５３２'は開口部５３'の上縁５３１'よりも吸込口２１'側（下流側）に形成されている。従って、側面からの空気の吸込が無く、吸込口側水位が羽根車３２'の下端（Ｙ３）より低くなっても定格回転数で全量排水運転が可能となっている。

【0039】

吸込口側水位が図１３に示す水位よりも低下すると、開口部５３'から空気が吸い込まれる。その結果、水中ポンプ１０'の吸込カバー５'内及びケーシング２'内の水が瞬時に落水して、フラップ弁４'が自重により閉じ、羽根車３２'が空気中に露出した気中待機運転（電動機３'は定格回転数で回転駆動状態を継続）となるために騒音や振動が小さく、電動機３'への負担が少ない。吸込口側水位が更に低下しても、設定された時間内（例えば図示しないタイマーで設定）であれば、気中待機運転を継続する。従って、騒音や振動が小さく、電動機３'への負担が少ない。この落水のメカニズムは、前述した実施の形態１等の水中ポンプと同一なのでその説明は、省略する。
［その他の実施の形態］
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されることはない。前述した実施の形態の吸込カバー５、５Ａは、一枚の上板と二枚の側板で構成されていると説明上記載したが、これを溶接で複数枚の板材を接合する趣旨ではなく、プレス加工品、又は鋳物で一体に構成したものであっても良い。従って、上記説明の一枚の上板と二枚の側板は、必ずしも別部材であることを意味しない。

【符号の説明】

【0040】

１００…扉体
１０１…ブラケット
１０２…水路の底面
１、１０、１’、１０’…水中ポンプ
２、２’…ケーシング
２１、２１’…吸込口
２２、２２’…排出口
３、３’…電動機
３１、３１’…出力軸
３１１、３１１’…軸線
３２、３２’…羽根車
３３、３３’…案内羽根
３４、３４’…オイル室
４、４’…フラップ弁
５、５’、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆ、５Ｇ、５Ｈ、５Ｊ…吸込カバー
５１、５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ、５１Ｅ、５１Ｆ、５１Ｇ、５１Ｈ…上板
５１１、５１１'、５１１Ａ、５１１Ｂ、５１１Ｃ、５１１Ｄ、５１１Ｅ、５１１Ｆ、５１１Ｇ、５１１Ｈ、５１１Ｊ…吸込案内板
５２、５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ、５２Ｅ、５２Ｆ、５２Ｇ、５２Ｈ、５２Ｊ…側板
５２１、５２１Ａ、５２１Ｂ、５２１Ｃ、５２１Ｄ、５２１Ｅ、５２１Ｆ…下辺
５３、５３’、５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ、５３Ｄ、５３Ｅ、５３Ｆ、５３Ｇ、５３Ｈ、５３Ｊ…開口部
５３１、５３１’、５３１Ａ、５３１Ｂ、５３１Ｃ、５３１Ｄ、５３１Ｅ、５３１Ｆ…開口部の上縁
５３２、５３２’、５３２Ａ、５３２Ｂ、５３２Ｃ、５３２Ｄ、５３２Ｅ、５３２Ｆ…開口部の下縁
５４Ｆ…モーター収納部
５５Ｈ…傾斜面
５６Ｊ…曲面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】