(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-10
(45)【発行日】2024-10-21
(54)【発明の名称】横軸ポンプ
(51)【国際特許分類】
F04D 29/60 20060101AFI20241011BHJP
F04D 29/044 20060101ALI20241011BHJP
F04D 29/40 20060101ALI20241011BHJP
F04D 29/046 20060101ALI20241011BHJP
【ＦＩ】
F04D29/60 E
F04D29/044
F04D29/40
F04D29/046 Z
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2023137507
(22)【出願日】2023-08-25
【審査請求日】2023-09-20
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【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】安見 京将
(72)【発明者】
【氏名】森 一憲
(72)【発明者】
【氏名】羽野 洋平
【審査官】丹治 和幸
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－１７８８２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１４６７１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】実公昭４６－０１３８４１（ＪＰ，Ｙ１）
【文献】特公昭４６－００５１９２（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特開２００８－１３８５４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１３５７６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１４０７６４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０４Ｄ １／００－１３／１６、
１７／００－１９／０２、
２１／００－２５／１６、
２９／００－３５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
横向きに貫通した第１貫通部を有するポンプケーシングと、前記第１貫通部を貫通して前記ポンプケーシングの内部に配置された内側部と、前記ポンプケーシングの外部に配置された外側部とを有し、前記内側部から前記外側部にかけて横向きに延びる主軸と、
前記第１貫通部に配置され、前記ポンプケーシングと前記主軸の間を軸封する第１軸封装置と、
前記ポンプケーシングにおける前記第１軸封装置の外部側に配置され、前記主軸を軸支する耐水性の耐水軸受と、
密閉されたモータケーシングと、前記モータケーシングから突出した出力軸とを有し、前記出力軸が前記主軸に沿って延びるように前記ポンプケーシングの外部に配置された耐水モータと、
前記耐水モータの前記ポンプケーシング側に隣接して配置された密閉ケーシングと、前記出力軸の回転速度とは異なる回転速度で回転させる回転軸とを有する耐水変速機と、
前記密閉ケーシングに液密に配置され、前記回転軸を貫通させる第２貫通部を有する軸封ケーシングと、
前記第２貫通部に配置され、前記軸封ケーシングと前記回転軸の間を軸封する第２軸封装置と、
前記主軸の前記外側部と前記回転軸を連結する軸継手と、
前記耐水モータよりも上方に配置された冷却ファンと、
前記耐水モータと前記冷却ファンの間に配置され、前記冷却ファンによる送風を前記耐水モータの前記ポンプケーシングとは反対側に導くダクトと
を備え、
前記耐水軸受及び前記軸継手が外部に露出し、
前記ダクトは、前記耐水変速機を冷却するための分岐管を有する、横軸ポンプ。
【請求項2】
横向きに貫通した第１貫通部を有し、ポンプ床上に配置されるポンプケーシングと、前記第１貫通部を貫通して前記ポンプケーシングの内部に配置された内側部と、前記ポンプケーシングの外部に配置された外側部とを有し、前記内側部から前記外側部にかけて横向きに延びる主軸と、
前記第１貫通部に配置され、前記ポンプケーシングと前記主軸の間を軸封する第１軸封装置と、
前記ポンプケーシングにおける前記第１軸封装置の外部側に配置され、前記主軸を軸支する耐水性の耐水軸受と、
前記ポンプ床に据え付けるための据付部を含む密閉されたモータケーシングと、前記モータケーシングから突出した出力軸とを有し、前記出力軸が前記主軸に沿って延びるように前記ポンプケーシングの外部に配置された耐水モータと、
前記耐水モータの前記ポンプケーシング側に隣接して配置された密閉ケーシングと、前記出力軸の回転速度とは異なる回転速度で回転させる回転軸とを有する耐水変速機と、
前記密閉ケーシングに液密に配置され、前記回転軸を貫通させる第２貫通部を有する軸封ケーシングと、
前記第２貫通部に配置され、前記軸封ケーシングと前記回転軸の間を軸封する第２軸封装置と、
前記主軸の前記外側部と前記回転軸を連結する軸継手と
を備え、
前記耐水軸受及び前記軸継手が外部に露出し、
前記耐水変速機の前記密閉ケーシングは、前記耐水モータの前記モータケーシングに対して液密に取り付けられ、
前記耐水モータよりも上方に配置され、前記耐水モータ及び前記耐水変速機を冷却するための冷却ファンを更に備える、横軸ポンプ。
【請求項3】
前記耐水モータと前記冷却ファンの間に配置され、前記冷却ファンによる送風を前記耐水モータの前記ポンプケーシングとは反対側に導くダクトを備える、請求項２に記載の横軸ポンプ。
【請求項4】
前記ダクトは、前記耐水変速機を冷却するための分岐管を有する、請求項３に記載の横軸ポンプ。
【請求項5】
前記冷却ファンは、前記ポンプケーシング及び前記耐水モータを配置する建屋の天壁上に配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の横軸ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、横軸ポンプに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、ポンプケーシングから水平方向に突出した主軸に耐水モータが接続された横軸ポンプが開示されている。この横軸ポンプでは、ポンプケーシングにおける主軸の貫通部分が軸封装置によって軸封されている。耐水モータの出力軸と主軸は、ポンプケーシングの外部でカップリングによって接続されている。ポンプケーシングと耐水モータの間は、カップリング及び軸封装置を含むようにカバーによって覆われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第６８３１４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１の横軸ポンプでは、耐水モータが用いられているため、想定外の降雨集中又は津波によってポンプケーシングが水没しても、排水運転を継続できる。しかし、カップリング又は軸封装置のメンテナンス時には、カバーを取り外す必要があるため煩雑である。よって、特許文献１の横軸ポンプにはメンテナンス性について改善の余地がある。
【0005】
本発明は、横軸ポンプにおける水没対策とメンテナンス性向上の両立を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様は、横向きに貫通した第１貫通部を有するポンプケーシングと、前記第１貫通部を貫通して前記ポンプケーシングの内部に配置された内側部と、前記ポンプケーシングの外部に配置された外側部とを有し、前記内側部から前記外側部にかけて横向きに延びる主軸と、前記第１貫通部に配置され、前記ポンプケーシングと前記主軸の間を軸封する第１軸封装置と、前記ポンプケーシングにおける前記第１軸封装置の外部側に配置され、前記主軸を軸支する耐水性の耐水軸受と、密閉されたモータケーシングと、前記モータケーシングから突出した出力軸とを有し、前記出力軸が前記主軸に沿って延びるように前記ポンプケーシングの外部に配置された耐水モータと、前記耐水モータの前記ポンプケーシング側に隣接して配置された密閉ケーシングと、前記出力軸の回転速度とは異なる回転速度で回転させる回転軸とを有する耐水変速機と、前記密閉ケーシングに液密に配置され、前記回転軸を貫通させる第２貫通部を有する軸封ケーシングと、前記第２貫通部に配置され、前記軸封ケーシングと前記回転軸の間を軸封する第２軸封装置と、前記主軸の前記外側部と前記回転軸を連結する軸継手と、前記耐水モータよりも上方に配置された冷却ファンと、前記耐水モータと前記冷却ファンの間に配置され、前記冷却ファンによる送風を前記耐水モータの前記ポンプケーシングとは反対側に導くダクトとを備え、前記耐水軸受及び前記軸継手が外部に露出し、前記ダクトは、前記耐水変速機を冷却するための分岐管を有する、横軸ポンプを提供する。
【0007】
本発明の他の態様は、横向きに貫通した第１貫通部を有し、ポンプ床上に配置されるポンプケーシングと、前記第１貫通部を貫通して前記ポンプケーシングの内部に配置された内側部と、前記ポンプケーシングの外部に配置された外側部とを有し、前記内側部から前記外側部にかけて横向きに延びる主軸と、前記第１貫通部に配置され、前記ポンプケーシングと前記主軸の間を軸封する第１軸封装置と、前記ポンプケーシングにおける前記第１軸封装置の外部側に配置され、前記主軸を軸支する耐水性の耐水軸受と、前記ポンプ床に据え付けるための据付部を含む密閉されたモータケーシングと、前記モータケーシングから突出した出力軸とを有し、前記出力軸が前記主軸に沿って延びるように前記ポンプケーシングの外部に配置された耐水モータと、前記耐水モータの前記ポンプケーシング側に隣接して配置された密閉ケーシングと、前記出力軸の回転速度とは異なる回転速度で回転させる回転軸とを有する耐水変速機と、前記密閉ケーシングに液密に配置され、前記回転軸を貫通させる第２貫通部を有する軸封ケーシングと、前記第２貫通部に配置され、前記軸封ケーシングと前記回転軸の間を軸封する第２軸封装置と、前記主軸の前記外側部と前記回転軸を連結する軸継手とを備え、前記耐水軸受及び前記軸継手が外部に露出し、前記耐水変速機の前記密閉ケーシングは、前記耐水モータの前記モータケーシングに対して液密に取り付けられ、前記耐水モータよりも上方に配置され、前記耐水モータ及び前記耐水変速機を冷却するための冷却ファンを更に備える、横軸ポンプを提供する。
【0008】
これらの横軸ポンプでは、ポンプケーシングの外部で、主軸と耐水変速機の回転軸とが軸継手によって連結され、ポンプケーシングに対して主軸が耐水軸受によって軸支されている。また、ポンプケーシングと主軸との間が第１軸封装置によって軸封され、軸封ケーシングと回転軸との間が第２軸封装置によって軸封されている。よって、これらは外部に露出しているが、降雨の集中又は津波によって耐水モータが水没しても、排水運転を継続できる。また、耐水軸受と軸継手が外部に露出しているため、第１軸封装置、第２軸封装置、耐水軸受、及び軸継手のメンテナンス性を向上できる。
【発明の効果】
【0009】
本発明では、横軸ポンプにおける水没対策とメンテナンス性向上を両立できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の第１実施形態に係る横軸ポンプを用いたポンプ設備を示す断面図。
【図2】建屋を除いた横軸ポンプの断面図。
【図4】第２実施形態に係る横軸ポンプの断面図。
【図5】第３実施形態に係る横軸ポンプを用いたポンプ設備を示す断面図。
【図6】第４実施形態に係る横軸ポンプを用いたポンプ設備を示す断面図。
【図7】第５実施形態に係る横軸ポンプを用いたポンプ設備を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【0012】
（第１実施形態）
図１を参照すると、本発明の第１実施形態に係る横軸ポンプ２０は、建屋１のポンプ床５に固定されている。横軸ポンプ２０は、建屋１の吸水槽１２内に流入した雨水等の液体を吸い込み、下流側の吐出槽（図示せず）に排出する。これらの建屋１、横軸ポンプ２０、及び吐出槽によって、ポンプ設備が構成されている。
図１を参照すると、本発明の第１実施形態に係る横軸ポンプ２０は、建屋１のポンプ床５に固定されている。横軸ポンプ２０は、建屋１の吸水槽１２内に流入した雨水等の液体を吸い込み、下流側の吐出槽（図示せず）に排出する。これらの建屋１、横軸ポンプ２０、及び吐出槽によって、ポンプ設備が構成されている。
【0013】
図１を参照すると、建屋１は、底壁２、一対の側壁３、天壁４、ポンプ床５、上流側端壁６、及び下流側端壁８を備え、コンクリートの打設によって構築されている。
【0014】
底壁２は、後に詳述する横軸ポンプ２０が備える揚水管２３の下端に対して下方に間隔をあけて設けられている。底壁２は、図１において揚水管２３の左側である上流側から、図１において揚水管２３の右側である下流側にかけて延びている。
【0015】
一対の側壁３は、底壁２に対し、水が流れる流入方向に直交する幅方向両側にそれぞれ連なり、上向きに突出している。側壁３の高さは、想定外の降雨集中を除き、想定される最大流入量の水を貯留した状態での水位（最高水位ＨＷＬ）よりも遙かに高い。
【0016】
天壁４は、一対の側壁３の上端にそれぞれ連なり、水平方向に延びている。地上から天壁４の上面までの高さは、想定外の降雨集中や津波が生じても水没し得ない高さ寸法（例えば１０ｍ）に設定されている。但し、水没し得ない高さ寸法は、機場の設計や周辺環境によって異なる。
【0017】
ポンプ床５は、底壁２と天壁４の間のうち最高水位ＨＷＬよりも高い位置に設けられ、一対の側壁３にそれぞれ連なって水平方向に延びている。ポンプ床５には、揚水管２３を貫通させる貫通部９が設けられている。貫通部９の直径は揚水管２３の直径よりも大きく、貫通部９の孔壁と揚水管２３の間には定められた間隔の空隙が確保されている。ポンプ床５のうち貫通部９の周囲には、横軸ポンプ２０を据え付けるための据付部１０が上向きに突出して設けられている。
【0018】
上流側端壁６は、一対の側壁３、天壁４、及びポンプ床５にそれぞれ連なり、これらの上流側端部（図１において左側）を塞いでいる。底壁２、一対の側壁３、及びポンプ床５で画定された部分は連通部７であり、流入水路に接続されている。
【0019】
下流側端壁８は、底壁２、一対の側壁３、天壁４、及びポンプ床５にそれぞれ連なり、これらの下流側端部（図１において右側）を塞いでいる。
【0020】
底壁２とポンプ床５の間には、下流側端壁６の上流側に間隔をあけて仕切壁１１が設けられている。仕切壁１１は、底壁２、一対の側壁３、及びポンプ床５に連なっている。但し、仕切壁１１は設けられない構成であってもよい。
【0021】
このように構成された建屋１では、底壁２、一対の側壁３、ポンプ床５、及び仕切壁１１で画定された空間が、吸水槽１２を構成する。一対の側壁３、天壁４、ポンプ床５、上流側端壁６、及び下流側端壁８で画定された空間は、ポンプ室１３を構成する。吸水槽１２とポンプ室１３は、貫通部９を介して連なっている。
【0022】
【0023】
図１及び図２を参照すると、横軸ポンプ２０は、ポンプケーシング２２、主軸３１、インペラ３６、及び駆動源である耐水モータ３８を備える斜流ポンプである。但し、横軸ポンプ２０は、遠心ポンプ又は軸流ポンプであってもよい。
【0024】
横軸ポンプ２０は、耐水モータ３８の作動によって主軸３１を介してインペラ３６を回転させ、ポンプケーシング２２内を通して吸水槽１２内の水を下流側に排出する。また、横軸ポンプ２０は、排水処理を開始するときに、ポンプケーシング２２内の空気を吸引してポンプケーシング２２内に水を充満させる補助装置（図示せず）を備える。
【0025】
本実施形態では、主軸３１と耐水モータ３８が備える出力軸３９とが、耐水減速機（耐水変速機）４１を介して機械的に接続されている。つまり、耐水減速機４１が備える回転軸４３に耐水モータ３８の出力軸３９が接続され、回転軸４３に主軸３１がカップリング（軸継手）５０を介して接続されている。また、横軸ポンプ２０は、耐水モータ３８及びポンプケーシング２２よりも上方に位置するように、耐水モータ３８を冷却するための冷却ファン５２を備える。
【0026】
ポンプケーシング２２は、揚水管２３、屈曲エルボ２５、及びベーンケーシング２６を備え、揚水管２３以外がポンプ室１３内に配置されている。
【0027】
揚水管２３は、下端に液密に接続された吸込ベル２４を備え、貫通部９を貫通してポンプ床５から吸水槽１２内へ鉛直方向に延びている。揚水管２３のうち吸込ベル２４以外は、直径が一様な直管によって構成されている。吸込ベル２４は、下方に向かうに従って次第に拡開した円錐筒状であり、下端に開放した吸込口２４ａを備える。吸込口２４ａは、底壁２の上方に定められた間隔をあけて配置されている。
【0028】
屈曲エルボ２５は、中心軸が９０度湾曲した曲がり管であり、揚水管２３の上端に液密に接続され、ポンプ室１３内に配置されている。図２及び図３を参照すると、屈曲エルボ２５には、ベーンケーシング２６の軸線と対応する位置に、主軸３１を貫通させるための貫通部（第１貫通部）２５ａが設けられている。貫通部２５ａは、屈曲エルボ２５から水平方向に突出した円筒部によって画定されており、屈曲エルボ２５を横向きに貫通し、屈曲エルボ２５の内部と外部を連通させている。
【0029】
図１及び図２を参照すると、ベーンケーシング２６は、概ね楕円球状をなすように径方向外向きに膨出した筒状である。ベーンケーシング２６は、屈曲エルボ２５の下流側の端部に液密に接続され、ポンプ室１３内に配置されている。ベーンケーシング２６の外周面のうち、最も直径が大きい部分（最大径部分）の下側頂部を含む所定領域が、据付部１０上に据え付けられている。
【0030】
ベーンケーシング２６の内部には、ガイドベーン２６ａを介して軸受ケーシング２６ｂが設けられている。軸受ケーシング２６ｂ内には、板状の支持部２６ｃを介して軸受部２６ｄが設けられている。軸受部２６ｄの軸線は、屈曲エルボ２５の貫通部２５ａの軸線と合致している。軸受部２６ｄ内には、主軸３１を回転可能に支持する水中軸受２７が配置されている。
【0031】
このように構成されたポンプケーシング２２には、ベーンケーシング２６の下流側端部に、複数の配管によって構成された送水管２８が接続される。送水管２８の下流側端部は、下流側端壁８を貫通して建屋１の外部に突出し、図示しない吐出槽内に配管されている。送水管２８を構成する複数の配管のうちポンプ室１３内に位置する１つには、止水弁１９が設けられている。止水弁１９は、ポンプケーシング２２を介して吸水槽１２と吐出槽を連通させた開状態と、吸水槽１２と吐出槽の連通を遮断した閉状態とに切換可能であり、据付部１０上に据え付けられている。
【0032】
主軸３１は、ポンプケーシング２２の貫通部２５ａを貫通して水平方向（横向き）に延びるように配置されている。より具体的には、主軸３１は、貫通部２５ａを貫通してポンプケーシング２２の内部に配置された内側部３１ａと、ポンプケーシング２２の外部に配置された外側部３１ｂとを備える。
【0033】
内側部３１ａの下流側に位置する端部は、ベーンケーシング２６の軸受部２６ｄ内に配置され、水中軸受２７に軸支されている。外側部３１ｂは、ベーンケーシング２６の外部側で耐水軸受３２に軸支されている。主軸３１のうち貫通部２５ａを貫通した部分は、メカニカルシール３４によって軸封されている。また、外側部３１ｂの端部には、カップリング５０が相対回転不可能に取り付けられている。なお、カップリング５０については後に詳述する。
【0034】
図２及び図３を参照すると、耐水軸受３２は、屈曲エルボ２５に固着された軸受ホルダ３３に配置されている。軸受ホルダ３３は、貫通部２５ａの外部側、つまりメカニカルシール３４の外部側に隣接するように配置されている。耐水軸受３２は、多数の転動体間の隙間に潤滑剤を充填した転がり軸受によって構成されている。充填した潤滑剤によって、転動体の潤滑性と耐水性が確保されている。但し、耐水軸受３２は、主軸３１を軸支でき、耐水性を備える構成であれば、必要に応じて変更可能である。
【0035】
メカニカルシール３４は、貫通部２５ａ、より具体的には円筒部２５ｂの外側部分に配置され、ポンプケーシング２２と主軸３１の間を軸封する第１軸封装置である。但し、第１軸封装置は、グランドパッキンであってもよく、ポンプケーシング２２と主軸３１の間を軸封できる構成であれば、必要に応じて変更可能である。
【0036】
図１及び図２を参照すると、インペラ３６は、主軸３１の内側部３１ａの端部近傍に相対回転不可能に取り付けられている。より具体的には、インペラ３６は、ベーンケーシング２６内に配置され、軸受ケーシング２６ｂの上流側に隣接するように主軸３１に取り付けられている。ポンプケーシング２２内が満水状態で耐水モータ３８が作動されることにより、耐水減速機４１を介して主軸３１が回転され、主軸３１と一体にインペラ３６が回転する。これにより、吸水槽１内の水を吸込口２４ａからポンプケーシング２２内に吸い込んで、下流側へ排出する（排水運転）。
【0037】
耐水モータ３８は、ポンプケーシング２２に隣接するようにポンプケーシング２２の外部に配置され、制御部（図示せず）によって制御される。耐水減速機４１は、耐水モータ３８に対してポンプケーシング２２側に隣接して配置され、ポンプケーシング２２と耐水モータ３８の間に位置している。以下の説明では、耐水モータ３８及び耐水減速機４１のうち、図１から図３において右側であるポンプケーシング２２側を出力側と言い、図１から図３において左側であるポンプケーシング２２とは反対側を基端側と言うことがある。
【0038】
耐水モータ３８は、想定外の量の水が吸水槽１２内に流れ込み、貫通部９を通してポンプ室１３内に浸入してポンプケーシング２２及び耐水モータ３８が水没しても、排水運転を継続するために用いられている。耐水モータ３８は、密閉されたモータケーシング３８ａと、モータケーシング３８ａから突出した出力軸３９とを備える。
【0039】
モータケーシング３８ａは、軸方向両端を閉鎖した円筒状で、出力側の端部から出力軸３９が突出している。モータケーシング３８ａの外周面には、表面積を増やすために、径方向外側へ放射状に突出した空冷フィン３８ｂが設けられている。
【0040】
モータケーシング３８ａの基端側には、耐水モータ３８をポンプ床５に据え付けるための据付部３８ｃが下向きに突出して設けられている。据付部３８ｃの全高は、出力軸３９が主軸３１と同じ高さ位置になる寸法に設定されている。
【0041】
このように構成された耐水モータ３８は、ポンプケーシング２２に対し、送水管２８とは反対側に間隔をあけて配置される。出力軸３９は、ポンプケーシング２２に向けて突出し、主軸３１に沿って延びている。より具体的には、出力軸３９の軸線は主軸３１の軸線に合致している。このような姿勢として、据付部３８ｃがポンプ床５にボルト止め等によって据え付けられる。
【0042】
耐水減速機４１は、密閉ケーシング４２、回転軸４３、及び変速機構４４を備え、耐水モータ３８の出力軸３９から入力される第１回転速度を、第１回転速度よりも遅い第２回転速度に減速して出力する変速機である。但し、耐水変速機は、耐水モータ３８の出力軸３９から入力される第１回転速度を、第１回転速度よりも早い第２回転速度に増速して出力する構成であってもよい。つまり、耐水変速機は、出力軸３９の第１回転速度を、第１回転速度とは異なる第２回転速度で回転軸４３を回転させる構成であればよい。
【0043】
密閉ケーシング４２は、概ね円筒状で、耐水モータ３８の出力側の端部に液密に取り付けられている。密閉ケーシング４２の内部には、軸方向の中間部分に変速機構４４が配置されている。図２において変速機構４４よりも左側である密閉ケーシング４２の基端側には、耐水モータ３８の出力軸３９が配置され、変速機構４４に接続されている。図２において変速機構４４よりも右側である密閉ケーシング４２の出力側には、回転軸４３が配置され、変速機構４４に接続されている。密閉ケーシング４２の出力側端部は、回転軸４３を液密に挿通させる挿通部材４２ａを備える端板４２ｂによって閉鎖されている。
【0044】
回転軸４３は、出力軸３９及び主軸３１それぞれの軸線と合致する軸線を有する。回転軸４３の基端側は、密閉ケーシング４２内の出力側に配置され、変速機構４４に接続されている。回転軸４３の出力側は、密閉ケーシング４２の挿通部材４２ａからポンプケーシング２２側へ突出している。回転軸４３の出力側端部には、カップリング５０が相対回転不可能に取り付けられている。なお、カップリング５０については後に詳述する。
【0045】
変速機構４４は、出力軸３９の回転速度よりも遅い回転速度で回転軸４３を回転させる。本実施形態の変速機構４４は、インターナルギア、出力軸３９が接続されるサンギア、複数のプラネットギア、及び回転軸４３が接続されるキャリアを備える遊星歯車減速機によって構成されている。但し、変速機構４４は、出力軸３９の回転速度よりも遅い回転速度で回転軸４３を回転させることが可能であれば、遊星歯車減速機以外であってもよい。
【0046】
耐水減速機４１の出力側端部には、軸封ケーシング４６が取り付けられている。軸封ケーシング４６には、転がり軸受４７とメカニカルシール４８が配置されている。但し、転がり軸受４７は、軸封ケーシング４６内ではなく密閉ケーシング４２内に配置されてもよい。
【0047】
軸封ケーシング４６は、円筒状で、耐水減速機４１の挿通部材４２ａに液密に取り付けられている。軸封ケーシング４６の基端側には、回転軸４３を貫通させる貫通部を有するベース４６ａが液密に取り付けられている。ベース４６ａには、回転軸４３を軸支する転がり軸受４７が配置されている。軸封ケーシング４６の出力側には、閉鎖板４６ｂが液密に取り付けられている。閉鎖板４６ｂには、回転軸４３を貫通させる貫通部（第２貫通部）４６ｃが形成されている。
【0048】
転がり軸受４７は、軸封ケーシング４６内であるベース４６ａの出力側の面に配置されている。転がり軸受４７は、軸封ケーシング４６内に配置されるため非耐水性であり、多数の転動体間に潤滑剤は充填されていない。但し、転がり軸受４７は、潤滑剤が充填された耐水軸受であってもよい。
【0049】
メカニカルシール４８は、貫通部４６ｃ内に配置され、軸封ケーシング４６と回転軸４３の間を軸封する第２軸封装置である。但し、第２軸封装置は、グランドパッキンであってもよく、軸封ケーシング４６と回転軸４３の間を軸封できる構成であれば、必要に応じて変更可能である。
【0050】
図２及び図３を参照すると、カップリング５０は一対の連結ディスクを備えるリジット式である。一対の連結ディスクのうちの一方は、主軸３１の外側部３１ｂの端に相対回転不可能に取り付けられている。一対の連結ディスクのうちの他方は、回転軸４３の出力側の端に相対回転不可能に取り付けられている。一対の連結ディスクを相対回転不可能に結合することによって、主軸３１の回転軸４３が一体に回転可能に連結される。但し、カップリング５０は、主軸３１と回転軸４３を連結可能な構成であれば、必要に応じて変更可能である。
【0051】
冷却ファン５２は、耐水モータ３８の基端側において、耐水モータ３８及びポンプケーシング２２よりも上方に配置されている。本実施形態では、冷却ファン５２と耐水モータ３８の間にダクト５７が配置され、ダクト５７の上端に冷却ファン５２が取り付けられている。
【0052】
冷却ファン５２は、ファンケース５３内にモータ５４と羽根５５を備え、耐水モータ３８と同じ制御部（図示せず）によって回転と停止が制御され、排水運転時に耐水モータ３８を冷却する。
【0053】
ファンケース５３は、筒状で、上端に吸気口を備え、下端に排気口を備える。ファンケース５３の下端はダクト５７の上端に接続され、ファンケース５３の排気口とダクト５７内は連通している。
【0054】
モータ５４は、ファンケース５３内に収容されている。本実施形態のモータ５４は耐水性を備えていない。但し、モータ５４は、耐水性を有する構成であってもよい。
【0055】
羽根５５は、モータ５４の出力軸に対して相対回転不可能に取り付けられ、ファンケース５３内のうち吸気口と排気口の間に配置されている。羽根５５は、モータ５４によって回転され、ファンケース５３の外部の空気を吸気口から吸い込み、排気口から排出することによって、ダクト５７及びモータケーシング３８ａを介して耐水モータ３８の内部機構を空冷する。本実施形態の羽根５５はプロペラファンによって構成されている。但し、羽根５５は、軸流ファンやシロッコファンであってもよく、吸気口から吸い込んだ空気を排気口から排出できる構成であれば、必要に応じて変更可能である。
【0056】
ダクト５７は、中心軸が９０度湾曲した曲がり管であり、冷却ファン５２の下端と耐水モータ３８の基端との間に配置され、冷却ファン５２による送風を耐水モータ３８の基端に導く。より具体的には、ダクト５７によって冷却ファン５２による送風は、モータケーシング３８ａの基端に当接し、周方向に隣接した空冷フィン３８ｂの間から大気に排出される。これにより、モータケーシング３８ａを介してモータケーシング３８ａ内の機構が空冷される。
【0057】
このように構成された横軸ポンプ２０では、ポンプケーシング２２と耐水減速機４１の間を液密に覆うカバーは何ら配置されていない。そのため、想定外の量の水が図１に示す吸水槽１２内に流れ込み、貫通部９を通してポンプ室１３内に浸水が生じた場合、ポンプケーシング２２、耐水モータ３８、耐水減速機４１、カップリング５０、及び耐水軸受３２が水没する可能性がある。
【0058】
これに対し、ポンプケーシング２２は、メカニカルシール３４によってポンプケーシング２２と主軸３１との間が軸封されている。耐水減速機４１は、メカニカルシール４８によって軸封ケーシング４６と回転軸４３の間が軸封されている。主軸３１の外側部３１ｂ側は、ポンプケーシング２２に対して耐水性を有する耐水軸受３２によって軸支されている。よって、降雨の集中又は津波によってポンプケーシング２２及び耐水モータ３８が水没しても、何ら支障を来すことなく排水運転を継続できる。また、冷却ファン５２は、耐水モータ３８よりも上方に配置されているため、耐水モータ３８が水没した状態でも水没しない状態になり得る。よって、冷却ファン５２の運転も継続し得る。
【0059】
このように構成された横軸ポンプ２０は、以下の特徴を有する。
【0060】
ポンプケーシング２２の外部で、主軸３１と耐水減速機４１の回転軸４３とがカップリング５０によって連結され、ポンプケーシング２２に対して主軸３１が耐水軸受３２によって軸支されている。ポンプケーシング２２と主軸３１との間がメカニカルシール３４によって軸封され、軸封ケーシング４６と回転軸４３の間がメカニカルシール４８によって軸封されている。よって、これらは外部に露出しているが、降雨の集中又は津波によって耐水モータ３８が水没しても、排水運転を継続できる。また、耐水軸受３２とカップリング５０が外部に露出しているため、メカニカルシール３４、メカニカルシール４８、耐水軸受３２、及びカップリング５０のメンテナンス性を向上できる。
【0061】
耐水モータ３８を冷却するための冷却ファン５２は、耐水モータ３８よりも上方に配置されているため、耐水モータ３８が水没した状態でも水没しない状態になり得る。よって、冷却ファン５２の水没状態で羽根５５を回転させることに伴うモータ５４の過負荷、及び羽根５５の損傷を抑制できる。
【0062】
冷却ファン５２による送風を耐水モータ３８の基端側に導くダクト５７を備える。これにより、冷却ファン５２による送風を冷却対象の耐水モータ３８に集中できるため、耐水モータ３８の冷却性を向上できる。
【0063】
以下、本発明の他の実施形態並びに種々の変形例を説明するが、これらの説明において、特に言及しない点は第１実施形態と同様である。以下で言及する図面において、第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付している。
【0064】
（第２実施形態）
図４を参照すると、第２実施形態の横軸ポンプ２０は、冷却ファン５２を建屋１の天壁４上に配置し、ダクト５７を上向きに延設した点で、第１実施形態の横軸ポンプ２０と相違している。
図４を参照すると、第２実施形態の横軸ポンプ２０は、冷却ファン５２を建屋１の天壁４上に配置し、ダクト５７を上向きに延設した点で、第１実施形態の横軸ポンプ２０と相違している。
【0065】
建屋１の天壁４には、耐水モータ３８に対してポンプケーシング２２の反対側に位置するように、上下方向に貫通した貫通孔４ａが設けられている。冷却ファン５２は、貫通孔４ａの上端を覆うように、天壁４の上面側に据え付けられている。ダクト５７は、上向きに延びる直管状の延設部５７ａを備える。延設部５７ａの上端は貫通孔４ａの下端を覆うように、天壁４の下面側に取り付けられている。
【0066】
第２実施形態の横軸ポンプ２０では、ポンプケーシング２２及び耐水モータ３８を配置する建屋１の天壁４上に、冷却ファン５２が配置されている。つまり、冷却ファン５２は、合理的に水没し得ない屋外に配置されているため、水没に伴うモータ５４の過負荷、及び羽根５５の損傷を効果的に抑制できる。
【0067】
（第３実施形態）
図５を参照すると、第３実施形態の横軸ポンプ２０は、専用の据付台５８上に冷却ファン５２を配置した点で、第１実施形態及び第２実施形態それぞれの横軸ポンプ２０と相違している。
図５を参照すると、第３実施形態の横軸ポンプ２０は、専用の据付台５８上に冷却ファン５２を配置した点で、第１実施形態及び第２実施形態それぞれの横軸ポンプ２０と相違している。
【0068】
据付台５８は、３以上の脚５８ａと、３以上の脚５８ａの上端に取り付けられた天板５８ｂとを備え、ポンプ床５上にボルト止め等によって据え付けられる。据付台５８の全高は、ダクト５７の延設部５７ａの上端と概ね同じ高さである。冷却ファン５２は、据付台５８の天板５８ｂ上に取り付けられ、天板５８ｂの貫通孔５８ｃを介してダクト５７内に送風可能である。
【0069】
第３実施形態の横軸ポンプ２０では、専用の据付台５８上に冷却ファン５２が配置されている。これにより、第１実施形態の横軸ポンプ２０よりも冷却ファン５２を高位に配置できるため、水没に伴うモータ５４の過負荷、及び羽根５５の損傷を抑制できる。一方で、冷却ファン５２は、第２実施形態よりも低位に配置されるが、天壁４に貫通孔４ａを設ける必要がないため、建屋１の剛性を確保できる。
【0070】
（第４実施形態）
図６を参照すると、第４実施形態の横軸ポンプ２０は、ダクト５７に、耐水減速機４１を冷却するための分岐管５７ｂを備えさせた点で、第１実施形態から第３実施形態の横軸ポンプ２０と相違している。
図６を参照すると、第４実施形態の横軸ポンプ２０は、ダクト５７に、耐水減速機４１を冷却するための分岐管５７ｂを備えさせた点で、第１実施形態から第３実施形態の横軸ポンプ２０と相違している。
【0071】
ダクト５７は、第２実施形態及び第３実施形態のダクト５７と同様に、上向きに延びる延設部５７ａを備える。分岐管５７ｂは、延設部５７ａに分岐接続された入口端と、耐水減速機４１の密閉ケーシング４２上に配置された出口端とを備える。本実施形態では、冷却ファン５２による風が密閉ケーシング４２の軸線に対して直交する方向へ送出されるように、分岐管５７ｂの形状が設定されている。但し、分岐管５７ｂの形状は、冷却ファン５２による風が密閉ケーシング４２の軸線に対して斜めに交差する構成であってもよい。つまり、分岐管５７ｂの形状は、冷却ファン５２による送風を分流して耐水減速機４１も冷却できる構成であれば、必要に応じて変更可能である。
【0072】
第４実施形態の横軸ポンプ２０では、ダクト５７が耐水減速機４１を冷却するための分岐管５７ｂを有する。これにより、冷却ファン５２によって耐水減速機４１も冷却できるため、発熱に伴う変速機構４４の破損や異音の発生を抑制できる。
【0073】
（第５実施形態）
図７を参照すると、第５実施形態の横軸ポンプ２０は、耐水減速機４１を用いていない点で、第１実施形態の横軸ポンプ２０と相違している。
図７を参照すると、第５実施形態の横軸ポンプ２０は、耐水減速機４１を用いていない点で、第１実施形態の横軸ポンプ２０と相違している。
【0074】
軸封ケーシング４６は、耐水モータ３８の出力側の端面に液密に取り付けられている。軸封ケーシング４６では、図２に示すベース４６ａを備えることなく、転がり軸受４７も配置されていない。軸封ケーシング４６の出力側には、出力軸３９を貫通させる貫通部（第２貫通部）４６ｃが形成された閉鎖板４６ｂが液密に取り付けられている。
【0075】
第５実施形態の横軸ポンプ２０では、ポンプケーシング２２の外部で、主軸３１と耐水モータ３８の出力軸３９とがカップリング５０によって連結され、ポンプケーシング２２に対して主軸３１が耐水軸受３２によって軸支されている。また、ポンプケーシング２２と主軸３１との間がメカニカルシール３４によって軸封され、軸封ケーシング４６と回転軸４３の間がメカニカルシール４８によって軸封されている。よって、これらは外部に露出しているが、降雨の集中又は津波によって耐水モータ３８が水没しても、排水運転を継続できる。また、耐水軸受３２とカップリング５０が外部に露出しているため、メカニカルシール３４、メカニカルシール４８、耐水軸受３２、及びカップリング５０のメンテナンス性を向上できる。
【0076】
なお、本発明は、前記実施形態の構成に限定されず、種々の変更が可能である。
【0077】
【0078】
図６に示す第４実施形態の分岐管５７ｂは、延設部５７ａ以外に分岐接続されてもよい。つまり、分岐管５７ｂは、図１に示す第１実施形態のように、延設部５７ａがないダクト５７に設けられてもよい。また、分岐管５７ｂは、図４に示す第２実施形態のダクト５７に設けられてもよいし、図５に示す第３実施形態のダクト５７に設けられてもよい。
【0079】
【0080】
耐水モータ３８が水没していない通常の排水運転時、耐水モータ３８の発熱を抑制できる冷却ファン５２以外の構成を有していれば、冷却ファン５２は用いない構成であってもよい。
【0081】
耐水性を有するモータ５４が搭載された冷却ファン５２を用いれば、モータ５４の出力軸が耐水モータ３８の出力軸３９に沿って延びるように、冷却ファン５２を耐水モータ３８の基端側に隣接して配置し、ダクト５７を用いない構成としてもよい。
【符号の説明】
【0082】
１ 建屋
２ 底壁
３ 側壁
４ 天壁
４ａ 貫通孔
５ ポンプ床
６ 上流側端壁
７ 連通部
８ 下流側端壁
９ 貫通部
１０ 据付部
１１ 仕切壁
１２ 吸水槽
１３ ポンプ室
２０ 横軸ポンプ
２２ ポンプケーシング
２３ 揚水管
２４ 吸込ベル
２４ａ 吸込口
２５ 屈曲エルボ
２５ａ 貫通部（第１貫通部）
２５ｂ 円筒部
２６ ベーンケーシング
２６ａ ガイドベーン
２６ｂ 軸受ケーシング
２６ｃ 支持部
２６ｄ 軸受部
２７ 水中軸受
２８ 送水管
２９ 止水弁
３１ 主軸
３１ａ 内側部
３１ｂ 外側部
３２ 耐水軸受
３３ 軸受ホルダ
３４ メカニカルシール（第１軸封装置）
３６ インペラ
３８ 耐水モータ
３８ａ モータケーシング
３８ｂ 空冷フィン
３８ｃ 据付部
３９ 出力軸
４１ 耐水減速機（耐水変速機）
４２ 密閉ケーシング
４２ａ 挿通部
４２ｂ 端板
４３ 回転軸
４４ 変速機構
４６ 軸封ケーシング
４６ａ ベース
４６ｂ 閉鎖板
４６ｃ 貫通部（第２貫通部）
４７ 転がり軸受
４８ メカニカルシール（第２軸封装置）
５０ カップリング
５２ 冷却ファン
５３ ファンケース
５４ モータ
５５ 羽根
５７ ダクト
５７ａ 延設部
５７ｂ 分岐管
５８ 据付台
５８ａ 脚
５８ｂ 天板
５８ｃ 貫通孔
２ 底壁
３ 側壁
４ 天壁
４ａ 貫通孔
５ ポンプ床
６ 上流側端壁
７ 連通部
８ 下流側端壁
９ 貫通部
１０ 据付部
１１ 仕切壁
１２ 吸水槽
１３ ポンプ室
２０ 横軸ポンプ
２２ ポンプケーシング
２３ 揚水管
２４ 吸込ベル
２４ａ 吸込口
２５ 屈曲エルボ
２５ａ 貫通部（第１貫通部）
２５ｂ 円筒部
２６ ベーンケーシング
２６ａ ガイドベーン
２６ｂ 軸受ケーシング
２６ｃ 支持部
２６ｄ 軸受部
２７ 水中軸受
２８ 送水管
２９ 止水弁
３１ 主軸
３１ａ 内側部
３１ｂ 外側部
３２ 耐水軸受
３３ 軸受ホルダ
３４ メカニカルシール（第１軸封装置）
３６ インペラ
３８ 耐水モータ
３８ａ モータケーシング
３８ｂ 空冷フィン
３８ｃ 据付部
３９ 出力軸
４１ 耐水減速機（耐水変速機）
４２ 密閉ケーシング
４２ａ 挿通部
４２ｂ 端板
４３ 回転軸
４４ 変速機構
４６ 軸封ケーシング
４６ａ ベース
４６ｂ 閉鎖板
４６ｃ 貫通部（第２貫通部）
４７ 転がり軸受
４８ メカニカルシール（第２軸封装置）
５０ カップリング
５２ 冷却ファン
５３ ファンケース
５４ モータ
５５ 羽根
５７ ダクト
５７ａ 延設部
５７ｂ 分岐管
５８ 据付台
５８ａ 脚
５８ｂ 天板
５８ｃ 貫通孔
【要約】
【課題】横軸ポンプにおける水没対策とメンテナンス性向上の両立を課題とする。
【解決手段】横軸ポンプ２０は、第１貫通部２５ａを有するポンプケーシング２２と、第１貫通部２５ａを貫通して横向きに延びる主軸３１と、第１貫通部２５ａを軸封する第１軸封装置４１と、ポンプケーシング２２の外部側で主軸３１を軸支する耐水軸受３２と、出力軸３９を有する耐水モータ３８と、出力軸３９の回転速度とは異なる回転速度で回転させる回転軸４３とを有する耐水変速機４１と、第２貫通部４６ｃを有する軸封ケーシング４６と、第２貫通部４６ｃを軸封する第２軸封装置４８と、主軸３１と回転軸４３を連結する軸継手５０とを備え、耐水軸受３２及び軸継手５０が外部に露出している。
【選択図】図２
【解決手段】横軸ポンプ２０は、第１貫通部２５ａを有するポンプケーシング２２と、第１貫通部２５ａを貫通して横向きに延びる主軸３１と、第１貫通部２５ａを軸封する第１軸封装置４１と、ポンプケーシング２２の外部側で主軸３１を軸支する耐水軸受３２と、出力軸３９を有する耐水モータ３８と、出力軸３９の回転速度とは異なる回転速度で回転させる回転軸４３とを有する耐水変速機４１と、第２貫通部４６ｃを有する軸封ケーシング４６と、第２貫通部４６ｃを軸封する第２軸封装置４８と、主軸３１と回転軸４３を連結する軸継手５０とを備え、耐水軸受３２及び軸継手５０が外部に露出している。
【選択図】図２
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】