7634419 横軸ポンプ

(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】2025-02-13

(45)【発行日】2025-02-21

(54)【発明の名称】横軸ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 13/08 20060101AFI20250214BHJP

   F04D 13/16 20060101ALI20250214BHJP

【ＦＩ】

F04D13/08 W

F04D13/16 W

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021078986

(22)【出願日】2021-05-07

(65)【公開番号】P2022172785

(43)【公開日】2022-11-17

【審査請求日】2023-10-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000002358

【氏名又は名称】新明和工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】酒井 俊秀

(72)【発明者】

【氏名】藤澤 飛祥

(72)【発明者】

【氏名】小寺 恭平

【審査官】丹治 和幸

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／１７８３８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００２－２５７０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２３１７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１６９０５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１２０６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１７４３７４（ＪＰ，Ｕ）

(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】

流水路内または水槽内に設置可能な横軸ポンプであって、
上流側に位置する吸込口および下流側に位置する吐出口を有し、該吸込口と該吐出口とを連通させる内部空間が設けられたポンプケーシングと、
前記内部空間において前記吸込口よりも下流側に配置されるモータと、
前記内部空間において前記吸込口が位置する上流側に配置され、前記モータの駆動により回転可能な羽根車と、を備え、
前記羽根車は、前記吸込口から吸い込まれた流水を、前記内部空間を通過させて前記吐出口に向かって吐出するように構成されており、
前記ポンプケーシングには、前記内部空間と連通し、該内部空間に溜まった空気を外部に排出するための少なくとも１つの排気部が設けられており、
前記排気部は、前記羽根車の位置よりも下流側に配置された、前記ポンプケーシングを貫通する少なくとも１つの、前記内部空間と外部とを常時連通させる貫通孔を有し、
前記内部空間の水位が下降しているときに、前記内部空間に溜まった空気が、前記内部空間の内圧により前記排気部から外部に排出される、横軸ポンプ。

【請求項2】

請求項１に記載の横軸ポンプにおいて、
前記羽根車は、その回転中心が前記ポンプケーシングの軸心と一致するように配置されており、
前記排気部は、前記ポンプケーシングにおいて前記羽根車の回転中心よりも上方に配置されている、横軸ポンプ。

【請求項3】

請求項２に記載の横軸ポンプにおいて、
前記排気部は、前記羽根車における８０％以上の部分が前記内部空間の流水に浸かったときの、前記内部空間の水位よりも上方に配置されている、横軸ポンプ。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の横軸ポンプにおいて、
前記内部空間に配置され、かつ、前記モータの全周を囲うように形成されるモータケーシングをさらに備え、
前記モータには、前記モータの駆動により回転可能なシャフトが設けられており、
前記モータは、前記シャフトの回転中心が前記ポンプケーシングの軸心と一致するように配置されており、
前記排気部は、前記モータケーシングが前記シャフトの回転中心に対応する位置まで前記内部空間の流水に浸かったときの、前記内部空間の水位よりも上方に配置されている、横軸ポンプ。

【請求項5】

請求項４に記載の横軸ポンプにおいて、
前記排気部は、前記モータケーシングにおける８０％以上の部分が前記内部空間の流水に浸かったときの、前記内部空間の水位よりも上方に配置されている、横軸ポンプ。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の横軸ポンプにおいて、
前記排気部は、前記貫通孔と連通し、前記ポンプケーシングの外周面から水平方向に延びる管部を含む、横軸ポンプ。

【請求項7】

請求項１～５のいずれか１項に記載の横軸ポンプにおいて、
前記排気部は、前記貫通孔と連通し、前記ポンプケーシングに固定された略Ｌ字状のエルボ部材を含む、横軸ポンプ。

【請求項8】

請求項７に記載の横軸ポンプにおいて、
前記エルボ部材は、一端部が前記ポンプケーシングの外周面に固定される一方、他端部が上向きに開口するように構成されている、横軸ポンプ。

【請求項9】

請求項７に記載の横軸ポンプにおいて、
前記エルボ部材は、一端部が前記ポンプケーシングの外周面に固定される一方、他端部が下向きに開口するように構成されている、横軸ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、横軸ポンプに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、流水路内または水槽内に設置可能な全速全水位型の横軸ポンプとして、例えば特許文献１のような横軸ポンプが提案されている。

【0003】

具体的に、特許文献１には、吸込口および吐出口を有するポンプケーシングと、ポンプケーシング内に配置されるモータおよび回転軸と、ポンプケーシング内の吸込口側に配置され、回転軸に固定された状態でモータの駆動により回転可能な羽根車と、を備えた横軸ポンプが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－０２９１０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１のような全速全水位型の横軸ポンプにおいて、ポンプケーシング内で羽根車が十分に流水に浸かっていない状態では、横軸ポンプが空気を吸い込むような運転水位になると、羽根車の回転によりポンプケーシングの吸込口から流水と空気との双方を同時に吸い込む運転状態（すなわち、気水混合運転状態）となる。

【0006】

上記横軸ポンプにおいて、例えばポンプケーシング内の水位が下降しているときには、ポンプケーシング内で羽根車が水に十分に浸からない状態となる場合がある。かかる状態では、羽根車が流水とともに空気を吸い込むようになり、ポンプケーシング内に所謂エアだまりが発生しやすくなる。このエアだまりにより、横軸ポンプの排水能力が低下する。その結果、横軸ポンプは、排水能力がなくなった後の待機運転状態の水位になるまで気水混合運転を継続することになる。

【0007】

これに対し、例えば待機運転状態からポンプケーシング内の水位が上昇する場合には、気水混合運転状態を経た後に、通常運転状態に移行するようになる。しかしながら、ポンプケーシング内の水位が上昇する過程では、ポンプケーシング内で羽根車の大部分が水に浸かった状態となり、かつ、ポンプケーシング内において羽根車の後方に位置する空間に溜まった空気が吐出口から外部に排気されない限り、通常運転状態に正常に移行しない。その結果、横軸ポンプは、気水混合運転状態を継続することになる。

【0008】

ここで、例えば、横軸ポンプが適用される雨水排水機場では、横軸ポンプを長期間使用することが通常であり、横軸ポンプを長期間使用可能な状態に保つことが求められる。しかしながら、従来のような全速全水位型の横軸ポンプでは、気水混合運転状態の継続時間が増大すると、気水混合運転状態で発生する振動による軸受の破壊、シャフトの振れの増大、各締結部の緩みなどが起こりうる。すなわち、横軸ポンプにおいて、上記の気水混合運転状態の継続時間が長くなることは好ましくない。このため、従来の上記横軸ポンプでは、気水混合運転状態の継続時間を可能な限り短縮するという改善が必要であった。

【0009】

本開示は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、横軸ポンプにおける気水混合運転状態の継続時間を短縮することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記の目的を達成するために、第１の開示は、流水路内または水槽内に設置可能な横軸ポンプであって、上流側に位置する吸込口および下流側に位置する吐出口を有し、吸込口と吐出口とを連通させる内部空間が設けられたポンプケーシングと、内部空間において吸込口よりも下流側に配置されるモータと、内部空間において吸込口が位置する上流側に配置され、モータの駆動により回転可能な羽根車と、を備えている。羽根車は、吸込口から吸い込まれた流水を、内部空間を通過させて吐出口に向かって吐出するように構成されている。そして、ポンプケーシングには、内部空間と連通し、内部空間に溜まった空気を外部に排出するための少なくとも１つの排気部が設けられており、排気部は、羽根車の位置よりも下流側に配置された、前記ポンプケーシングを貫通する少なくとも１つの、前記内部空間と外部とを常時連通させる貫通孔を有し、前記内部空間の水位が下降しているときに、前記内部空間に溜まった空気が、前記内部空間の内圧により前記排気部から外部に排出される。

【0011】

第１の開示では、少なくとも１つの排気部が、ポンプケーシングの内部空間と連通し、かつ、ポンプケーシングにおいて羽根車の位置よりも下流側に配置されている。かかる構成により、例えば、内部空間の水位が下降しているときには、ポンプケーシングの内部空間に溜まった空気が、内部空間の内圧により排気部から外部に向かって素早く排気される。この排気が継続することにより、羽根車の位置よりも下流側に位置する排気部により内部空間のエアだまりが解消され、内部空間に流水が充満された状態を維持しやすくなる。これにより、内部空間の流水が、低水位となるまで吐出口から吐出される。すなわち、横軸ポンプの排水能力が維持される。その結果、気水混合運転状態の継続時間が短縮され、待機運転状態に早期に移行する。

【0012】

また、第１の開示において、待機運転状態では、内部空間の流水が吐出口から吐出されないが、内部空間に溜まった空気が排気部から外部に排気される。この排気が継続することにより、羽根車の後方に位置する内部空間において、流水が充填された状態に維持される。

【0013】

さらに、第１の開示では、内部空間の水位が上昇しているときであっても、内部空間に溜まった空気が、内部空間の内圧により排気部から外部に向かって素早く排気される。この排気が継続することにより、内部空間の流水は、羽根車が十分に流水に浸かる水位まで充填される。そして、羽根車が内部空間において十分に流水に浸かった状態になると、内部空間の流水が吐出口から即座に吐出される。その結果、気水混合運転状態の継続時間が短縮され、通常運転状態に早期に移行する。

【0014】

このように、第１の開示では、内部空間に溜まった空気が排気部から外部に向かって排気されることから、気水混合運転状態の継続時間を短縮することができる。その結果、横軸ポンプを、例えば雨水排水機場において長期間使用可能な状態に保つことが可能となる。

【0015】

第１の開示では、排気部は、ポンプケーシングを貫通する少なくとも１つの、内部空間と外部とを常時連通させる貫通孔を有している。

【0016】

この第１の開示では、貫通孔のような簡易な構成により、ポンプケーシングの内部空間に溜まった空気を、外部に向かって適切に排気することができる。

【0017】

第２の開示は、第１の開示において、羽根車は、その回転中心がポンプケーシングの軸心と一致するように配置されており、排気部は、ポンプケーシングにおいて羽根車の回転中心よりも上方に配置されている。

【0018】

この第２の開示では、内部空間に溜まった空気が、ポンプケーシングにおいて羽根車の回転中心よりも上方に位置する排気部から外部に排気される。これにより、例えば内部空間の水位が上昇しているときに、内部空間の水位を、羽根車の回転中心よりも上方に位置させることが可能となる。すなわち、羽根車が内部空間において十分に流水に浸かった状態にすることが可能となる。その結果、気水混合運転状態の継続時間が短縮され、通常運転状態に早期に移行させることができる。

【0019】

第３の開示は、第２の開示において、排気部は、羽根車における８０％以上の部分が内部空間の流水に浸かったときの、内部空間の水位よりも上方に配置されている。

【0020】

この第３の開示では、内部空間に溜まった空気が、羽根車における８０％以上の部分が内部空間の流水に浸かったときの、内部空間の水位よりも上方に位置する排気部から外部に排気される。これにより、例えば内部空間の水位が上昇しているときに、羽根車の大部分が内部空間の流水に浸かった状態に維持しやすくなる。その結果、気水混合運転状態の継続時間が短縮され、通常運転状態に早期に移行させることができる。

【0021】

第４の開示は、第１～第３のいずれか１つの開示において、内部空間に配置され、かつ、モータの全周を囲うように形成されるモータケーシングをさらに備えている。モータには、モータの駆動により回転可能なシャフトが設けられている。モータは、シャフトの回転中心がポンプケーシングの軸心と一致するように配置されている。そして、排気部は、モータケーシングがシャフトの回転中心に対応する位置まで内部空間の流水に浸かったときの、内部空間の水位よりも上方に配置されている。

【0022】

この第４の開示では、内部空間に溜まった空気が、モータケーシングがシャフトの回転中心に対応する位置まで内部空間の流水に浸かったときの、内部空間の水位よりも上方に位置する排気部から外部に排気される。これにより、例えば内部空間の水位が上昇しているときに、モータケーシングの少なくとも半分が、内部空間の流水に浸かるようになる。その結果、内部空間の流水により、モータから発せられる熱を受熱することができる。

【0023】

第５の開示は、第４の開示において、排気部は、モータケーシングにおける８０％以上の部分が内部空間の流水に浸かったときの、内部空間の水位よりも上方に配置されている。

【0024】

この第５の開示では、内部空間に溜まった空気が、モータケーシングにおける８０％以上の部分が内部空間の流水に浸かったときの、内部空間の水位よりも上方に位置する排気部から外部に排気される。これにより、例えば内部空間の水位が上昇しているときに、モータケーシングの大部分が内部空間の流水に浸かるようにすることが可能となる。その結果、内部空間の流水により、モータから発せられる熱を受熱することができる。

【0025】

第６の開示は、第１～第５のいずれか１つの開示において、排気部は、貫通孔と連通し、ポンプケーシングの外周面から水平方向に延びる管部を含む。

【0026】

この第６の開示では、貫通孔と水平方向に延びる管部とによる簡易な構成により、ポンプケーシングの内部空間に溜まった空気を、横軸ポンプを設置する流水路または水槽の状況に応じて、管部から外部に向かって水平方向に案内しながら排気することができる。

【0027】

第７の開示は、第１～第５のいずれか１つの開示において、排気部は、貫通孔と連通し、ポンプケーシングに固定された略Ｌ字状のエルボ部材を含む。

【0028】

この第７の開示では、貫通孔およびエルボ部材による簡易な構成により、ポンプケーシングの内部空間に溜まった空気を、貫通孔およびエルボ部材から外部に向かって所定の方向に案内しながら排気することができる。

【0029】

第８の開示は、第７の開示において、エルボ部材は、一端部がポンプケーシングの外周面に固定される一方、他端部が上向きに開口するように構成されている。

【0030】

この第８の開示では、他端部が上向きに開口するエルボ部材により、ポンプケーシングの内部空間に溜まった空気を、横軸ポンプを設置する流水路または水槽の状況に応じて、貫通孔およびエルボ部材から外部に向かって上向きに案内しながら適切に排気することができる。

【0031】

第９の開示は、第７の開示において、エルボ部材は、一端部がポンプケーシングの外周面に固定される一方、他端部が下向きに開口するように構成されている。

【0032】

この第９の開示では、他端部が下向きに開口するエルボ部材により、ポンプケーシングの内部空間に溜まった空気を、横軸ポンプを設置する流水路または水槽の状況に応じて、貫通孔およびエルボ部材から外部に向かって下向きに案内しながら適切に排気することができる。

【発明の効果】

【0033】

以上説明したように、本開示によると、横軸ポンプにおける気水混合運転状態の継続時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】図１は、本開示の実施形態に係る横軸ポンプの全体斜視図である。

【図2】図２は、図１のII－II線断面図である。

【図3】図３は、内部空間の水位が下降している様子を例示する横軸ポンプの側面図である。

【図4】図４は、待機運転状態の内部空間の水位を例示する図３相当図である。

【図5】図５は、内部空間の水位が上昇している様子を例示する図３相当図である。

【図6】図６は、図５のVI－VI線断面図である。

【図7】図７は、図５のVII－VII線断面図である。

【図8】図８は、本開示の実施形態の変形例１を示す図７相当図である。

【図9】図９は、本開示の実施形態の変形例２を示す図７相当図である。

【図10】図１０は、本開示の実施形態の変形例３を示す図７相当図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

【0036】

（横軸ポンプ）
図１は、本開示の実施形態に係る横軸ポンプ１の全体を示している。横軸ポンプ１は、流水路内または水槽内に設置可能な全速全水位型の水中ポンプである。横軸ポンプ１は、例えば、水路と河川とを繋ぐ排水経路の途中に設けられたポンプゲートシステム（図示せず）の一部として構成される。なお、上記「全速全水位」とは、空運転となる水位を除くあらゆる水位において定格回転数で運転できることをいう。

【0037】

横軸ポンプ１は、図１～図５に例示した軸心Ａが垂直方向に対し交差する方向に延びるように構成されている。なお、以下の説明において、後述する吸込口３が位置する側を横軸ポンプ１の上流側と呼ぶ一方、後述する吐出口４が位置する側を横軸ポンプ１の下流側と呼ぶ場合がある。

【0038】

（整流板）
図１～図５に示すように、横軸ポンプ１には、整流板７が設けられている。整流板７は、後述するポンプケーシング２の吸込口３に取り付けられている。整流板７は、低水位の流水を吸込口３に案内するための部材であり、吸込口３の左右両側および上側を覆うように構成されている。なお、整流板７は、１枚の平板材を用いて機械加工（プレス加工等）により形成してもよく、あるいは複数の平板材を用いて接合または組み立てにより形成してもよい。

【0039】

（固定排水管）
図１～図５に示すように、横軸ポンプ１には、固定排水管８が設けられている。固定排水管８は、後述するポンプケーシング２の吐出口４に取り付けられている。固定排水管８は、図示しないゲート扉を水平方向に貫通する連通管の一部として構成されている。固定排水管８に横軸ポンプ１が接続されることにより、図示しないゲート扉と横軸ポンプ１とが一体化した排水設備となる。固定排水管８は、吐出口４と対向する部分（フランジ部）が後述する係合部材６と係合するように構成されている。

【0040】

（ポンプケーシング）
図１～図５に示すように、横軸ポンプ１は、ポンプケーシング２を備えている。ポンプケーシング２は、略円筒状を有している（図６および図７参照）。ポンプケーシング２は、軸心Ａの延伸方向に沿って延びている。

【0041】

この実施形態のポンプケーシング２は、第１～第４ケーシング部２ａ～２ｄにより構成されている。第１～第４ケーシング部２ａ～２ｄは、上流側から下流側に向かって第１ケーシング部２ａから第４ケーシング部２ｄの順に配置されている。

【0042】

ポンプケーシング２は、吸込口３および吐出口４を有している。具体的に、吸込口３は、第１ケーシング部２ａの、図２の紙面左側に位置する開口部として構成されている。吐出口４は、第４ケーシング部２ｄの、図２の紙面右側に位置する開口部として構成されている。

【0043】

第３ケーシング部２ｃの上部には、後述するモータ１０に電力を供給するための水中ケーブル５が接続されている。また、第４ケーシング部２ｄにおける吐出口４付近の上部には、後述する固定排水管８をポンプケーシング２（第４ケーシング部２ｄ）の吐出口４側に取り付けるための係合部材６が設けられている。

【0044】

（モータおよびシャフト）
図２に示すように、横軸ポンプ１は、モータ１０およびシャフト１１を備えている。モータ１０およびシャフト１１は、後述するモータケーシング１２の内部に格納されている。モータ１０は、ポンプケーシング２の後述する内部空間１７において吸込口３よりも下流側に配置されている。シャフト１１は、モータ１０の駆動により回転可能に構成されている。モータ１０は、シャフト１１の回転中心がポンプケーシング２における軸心Ａの位置と一致するように配置されている。

【0045】

（モータケーシング）
横軸ポンプ１は、モータケーシング１２を備えている。モータケーシング１２は、ポンプケーシング２の後述する内部空間１７において吸込口３よりも下流側に配置されている。モータケーシング１２は、モータ１０の全周を囲うように構成された略円筒状を有している。モータケーシング１２は、その長手方向が軸心Ａの延伸方向に沿って延びている。モータケーシング１２は、第３ケーシング部２ｃにより支持されるように構成されている（図２参照）。

【0046】

（第１および第２軸受）
横軸ポンプ１は、シャフト１１を回転自在に軸支するための第１軸受１３および第２軸受１４を備えている。第１軸受１３は、シャフト１１の、上流側に位置する端部寄りの中途部に取り付けられている。第１軸受１３は、例えば２つのベアリングにより構成されている。第２軸受１４は、シャフト１１の、モータ１０よりも下流側に位置する端部に取り付けられている。第２軸受１４は、例えば１つのベアリングにより構成されている。

【0047】

（第１および第２軸受支持部）
横軸ポンプ１は、第１軸受１３を支持するための第１軸受支持部１５と、第２軸受１４を支持するための第２軸受支持部１６とを備えている。第１軸受支持部１５は、第１軸受１３の外周面を外方から囲むようように構成されている。第２軸受支持部１６は、第２軸受１４の外周面を外方から囲むように構成されている。

【0048】

この実施形態において、第１軸受支持部１５は、モータケーシング１２とは別の部材として構成されており、モータケーシング１２の上流側に位置する端部に取り付けられている。一方、第２軸受支持部１６は、モータケーシング１２の一部として構成されており、モータケーシング１２の下流側に位置する端部と一体に形成されている。

【0049】

（内部空間）
図２に示すように、ポンプケーシング２には、内部空間１７が設けられている。内部空間１７は、吸込口３および吐出口４と連通している。図７に示すように、モータケーシング１２の周囲では、内部空間１７が、ポンプケーシング２の内周面とモータケーシング１２の外周面との間に位置する断面視略円環状の空間として構成されている。かかる構成により、内部空間１７の流水が、モータケーシング１２を介してモータ１０に発生した熱を受熱する。

【0050】

（羽根車）
図２～図６に示すように、横軸ポンプ１は、羽根車１８を備えている。羽根車１８は、ポンプケーシング２の内部空間１７において吸込口３が位置する上流側に配置されている。具体的に、羽根車１８は、シャフト１１の、モータ１０よりも上流側に位置する端部に取り付けられている。また、羽根車１８は、第１軸受支持部１５の上流側に位置する端部に取り付けられている。

【0051】

羽根車１８は、その回転中心が軸心Ａの位置と一致するように配置されている。羽根車１８は、モータ１０の駆動により、シャフト１１の回転とともに回転可能となっている。そして、羽根車１８は、吸込口３から吸い込まれた流水を加圧し、該流水を、内部空間１７を通過させて吐出口４に向かって吐出するように構成されている。なお、図６示した概略的な縦断面図では、羽根車１８の構成を強調するために、モータ１０、シャフト１１、および、モータケーシング１２の図示を省略している。

【0052】

なお、内部空間１７では、羽根車１８が位置する側（吸込口３が位置する側）に近づくほど、羽根車１８による流水および空気に対する加圧の影響を受けやすくなる。すなわち、内部空間１７では、上流側（吸込口３が位置する側）の方が、下流側（吐出口４が位置する側）よりも内部空間１７の内圧が高くなる傾向にある。

【0053】

（排気部）
本開示の特徴的構成として、図１～図７に示すように、ポンプケーシング２には、内部空間１７に溜まった空気を外部に排出するための排気部２０が設けられている。排気部２０は、羽根車１８の位置よりも下流側に離れた位置に配置されている。

【0054】

図１～図５に示すように、本開示の実施形態において、排気部２０は、ポンプケーシング２に設けられた２つの貫通孔２１，２１からなる。図６および図７に示すように、貫通孔２１，２１は、縦断面視において第３ケーシング部２ｃの左右側部に形成されている。各貫通孔２１は、第３ケーシング部２ｃに対し水平方向に貫通している。各貫通孔２１は、内部空間１７と連通している。貫通孔２１，２１は、縦断面視において、第３ケーシング部２ｃにおける垂直方向の中心線に対し線対称（左右対称）となっている。

【0055】

図１～図５に示すように、各貫通孔２１は、略円形状に開口している。各貫通孔２１の直径は、好ましくは約３０ｍｍである。これにより、内部空間１７に溜まった空気が外部に排気されやすく、かつ、ポンプ効率の低下も抑えられる。これに対し、各貫通孔２１の直径が３０ｍｍを超えると、横軸ポンプにおけるポンプ効率が低下するおそれがある。

【0056】

図６に示すように、貫通孔２１，２１（排気部２０）は、第３ケーシング部２ｃ（ポンプケーシング２）において羽根車１８の回転中心よりも上方に配置されるのが好ましい。より好ましくは、貫通孔２１，２１（排気部２０）は、羽根車１８の大部分が内部空間１７の流水に浸かったときの、内部空間１７の水位（例えば図５および図６に示したＷＬ１）よりも上方に配置されるのがよい。なお、上述した「羽根車１８の大部分が内部空間１７の流水に浸かったとき」とは、具体的に、羽根車１８における８０％以上の部分が内部空間１７の流水に浸かった状態を指すものとする。

【0057】

図７に示すように、貫通孔２１，２１（排気部２０）は、第３ケーシング部２ｃ（モータケーシング１２）がシャフト１１の回転中心に対応する位置まで内部空間１７の流水に浸かったときの、内部空間１７の水位よりも上方に配置されるのが好ましい。より好ましくは、貫通孔２１，２１（排気部２０）は、第３ケーシング部２ｃ（モータケーシング１２）の大部分が内部空間１７の流水に浸かったときの、内部空間１７の水位（例えば図５および図７に示したＷＬ１）よりも上方に配置されるのがよい。なお、上述した「モータケーシング１２の大部分が内部空間１７の流水に浸かったとき」とは、具体的に、モータケーシング１２における８０％以上の部分が内部空間１７の流水に浸かった状態を指すものとする。

【0058】

［実施形態の作用効果］
横軸ポンプ１では、排気部２０が、ポンプケーシング２の内部空間１７と連通し、かつ、ポンプケーシング２において羽根車１８の位置よりも下流側に配置されている。かかる構成によれば、図３に例示するように、内部空間１７の水位がＷＬ１からＷＬ２に下降しているときには、ポンプケーシング２の内部空間１７に溜まった空気が、内部空間１７の内圧により排気部２０から外部に向かって素早く排気される（図３に示した矢印Ｅを参照）。この排気が継続することにより、羽根車１８の位置よりも下流側に位置する排気部２０により内部空間１７のエアだまりが解消され、内部空間１７に水が充満された状態を維持しやすくなる。これにより、内部空間１７の流水が、低水位となるまで吐出口４から吐出される（図３に示した矢印Ｄを参照）。すなわち、横軸ポンプ１の排水能力が維持される。その結果、気水混合運転状態の継続時間が短縮され、待機運転状態に早期に移行する。

【0059】

また、図４に例示するように、待機運転状態では、内部空間１７の流水が吐出口４から吐出されないが、内部空間１７に溜まった空気が排気部２０から外部に排気される。この排気が継続することにより、羽根車１８の後方に位置する内部空間１７において、水位が上昇した場合に早期に通常運転状態に移行できる程度に流水が充填された状態（例えば水位ＷＬ２）に維持される。

【0060】

さらに、図５に例示するように、内部空間１７の水位がＷＬ２からＷＬ１に上昇しているときであっても、内部空間１７に溜まった空気が、内部空間１７の内圧により排気部２０から外部に向かって素早く排気される（図５に示した矢印Ｅを参照）。この排気が継続することにより、内部空間１７の流水は、羽根車１８が十分に流水に浸かる水位ＷＬ２まで充填される。そして、羽根車１８が内部空間１７において十分に流水に浸かった状態になると、内部空間１７の流水が吐出口４から即座に吐出される（図５に示した矢印Ｄを参照）。その結果、気水混合運転状態の継続時間が短縮され、通常運転状態に早期に移行する。

【0061】

このように、本開示の実施形態に係る横軸ポンプ１では、内部空間１７に溜まった空気が排気部２０から外部に向かって排気されることから、気水混合運転状態の継続時間を短縮することができる。その結果、横軸ポンプ１を、例えば雨水排水機場において長期間使用可能な状態に保つことが可能となる。

【0062】

また、排気部２０は、ポンプケーシング２において羽根車１８の回転中心よりも上方に配置されるのが好ましい。すなわち、内部空間１７に溜まった空気は、羽根車１８の回転中心よりも上方に位置する排気部２０から外部に排気される。これにより、例えば内部空間１７の水位が上昇しているときに、内部空間１７の水位を、羽根車１８の回転中心よりも上方に位置させることが可能となる。すなわち、羽根車１８が内部空間１７において十分に流水に浸かった状態にすることが可能となる。その結果、気水混合運転状態の継続時間が短縮され、通常運転状態に早期に移行させることができる。

【0063】

さらに、排気部２０は、羽根車１８の大部分が内部空間１７の流水に浸かったときの、内部空間１７の水位（例えば図５および図６に示したＷＬ１）よりも上方に位置するのがより好ましい。すなわち、内部空間１７に溜まった空気は、羽根車１８の大部分が内部空間１７の流水に浸かったときの、内部空間１７の水位よりも上方に位置する排気部２０から外部に排気される。これにより、例えば内部空間１７の水位が上昇しているときに、羽根車１８の大部分が内部空間１７の流水に浸かった状態に維持しやすくなる。その結果、気水混合運転状態の継続時間が短縮され、通常運転状態に早期に移行させることができる。

【0064】

また、排気部２０は、モータケーシング１２がシャフト１１の回転中心に対応する位置まで内部空間１７の流水に浸かったときの、内部空間１７の水位よりも上方に配置されるのが好ましい。すなわち、内部空間１７に溜まった空気は、モータケーシング１２がシャフト１１の回転中心に対応する位置まで内部空間１７の流水に浸かったときの、内部空間１７の水位よりも上方に位置する排気部２０から外部に排気される。これにより、例えば内部空間１７の水位が上昇しているときに、モータケーシング１２の少なくとも半分が、内部空間１７の流水に浸かるようになる。その結果、内部空間１７の流水により、モータ１０から発せられる熱を受熱することができる。なお、内部空間１７に流水が充填されることにより、図示しないメカシールの潤滑が行われるようになる。

【0065】

さらに、排気部２０は、モータケーシング１２の大部分が内部空間１７の流水に浸かったときの、内部空間１７の水位よりも上方に配置されるのがより好ましい。このようにすれば、内部空間１７に溜まった空気は、モータケーシング１２の大部分が内部空間１７の流水に浸かったときの、内部空間１７の水位よりも上方に位置する排気部２０から外部に排気される。これにより、例えば内部空間１７の水位が上昇しているときに、モータケーシング１２の大部分が内部空間１７の流水に浸かるようにすることが可能となる。その結果、内部空間１７の流水により、モータ１０から発せられる熱を受熱することができる。

【0066】

また、本開示の実施形態において、排気部２０は、ポンプケーシング２を貫通する貫通孔２１，２１により構成されている。このような貫通孔２１，２１による簡易な構成により、ポンプケーシング２の内部空間１７に溜まった空気を、外部に向かって適切に排気することができる。

【0067】

［実施形態の変形例１］
上記実施形態では、排気部２０が、２つの貫通孔２１，２１からなる形態を示したが、この形態に限られない。例えば、排気部２０を、内部空間１７と連通し、かつ、ポンプケーシング２の外周面から水平方向に延びる管部として構成してもよい。

【0068】

具体的に、図８に示した変形例１では、排気部２０が、ポンプケーシング２と一体に形成された１つの鋳抜き孔２２（管部）からなる形態を示している。この鋳抜き孔２２は、縦断面視において第３ケーシング部２ｃの側部（図８の紙面右側に位置する側部）に形成されている。また、鋳抜き孔２２は、水平方向に延びる略円筒状に形成されている。この変形例では、鋳抜き孔２２（水平方向に延びる管部）による簡易な構成により、内部空間１７に溜まった空気を、横軸ポンプ１を設置する流水路または水槽の状況に応じて、鋳抜き孔２２（管部）から外部に向かって水平方向に案内しながら排気することができる。

【0069】

なお、上記管部としては、図８に示した鋳抜き孔２２に限られない。例えば、上記鋳抜き孔２２に代えて、図示しないストレート状のパイプ部材（図示せず）を、上記実施形態で説明した貫通孔２１と連通させた状態で、ポンプケーシング２の外周面から水平方向に延びるように該外周面に固定した形態としてもよい。なお、鋳抜き孔２２は、複数設けられていてもよい。

【0070】

［実施形態の変形例２］
また、図９に示した変形例２のように、略Ｌ字状のエルボ部材２３を、上記実施形態で説明したものと同様の１つの貫通孔２１と連通させた状態でポンプケーシング２の外周面に固定した形態としてもよい。具体的に、この変形例のエルボ部材２３は、一端部２３ａがポンプケーシング２の外周面に対して例えば溶接などにより固定される一方、他端部２３ｂが上向きに開口するように構成されている。

【0071】

この変形例では、貫通孔２１およびエルボ部材２３による簡易な構成により、ポンプケーシング２の内部空間１７に溜まった空気を、貫通孔２１およびエルボ部材２３から外部に向かって所定の方向に案内しながら排気することができる。特に、この変形例では、他端部２３ｂが上向きに開口するエルボ部材２３により、内部空間１７に溜まった空気を、横軸ポンプ１を設置する流水路または水槽の状況に応じて、貫通孔２１およびエルボ部材２３から外部に向かって上向きに案内しながら適切に排気することができる。なお、貫通孔２１およびエルボ部材２３は、複数設けられていてもよい。

【0072】

［実施形態の変形例３］
さらに、変形例２の更なる変形例として、図１０に示した変形例３のようにエルボ部材２３を構成してもよい。具体的に、この変形例のエルボ部材２３は、一端部２３ａがポンプケーシング２の外周面に固定される一方、他端部２３ｂが下向きに開口するように構成されている。かかる構成により、この変形例では、内部空間１７に溜まった空気を、横軸ポンプ１を設置する流水路または水槽の状況に応じて、貫通孔２１およびエルボ部材２３から外部に向かって下向きに案内しながら適切に排気することができる。なお、上記変形例２と同様に、貫通孔２１およびエルボ部材２３は、複数設けられていてもよい。

【0073】

［その他の実施形態］
上記実施形態では、排気部２０が２つの貫通孔２１，２１からなる形態を示したが、この形態に限られない。すなわち、排気部２０が１つの貫通孔２１のみからなる形態であってもよい。すなわち、ポンプケーシング２に少なくとも１つの貫通孔２１が設けられていれば、上記実施形態で説明した排気部２０としての上記作用効果を得ることができる。

【0074】

また、上記実施形態では、第３ケーシング部２ｃに貫通孔２１，２１（排気部２０）を設けた形態を示したが、この形態に限られない。すなわち、少なくとも１つの貫通孔２１が、第２～第４ケーシング部２ｂ～２ｄのいずれかに設けられていれば、上述した作用効果を得ることができる。

【0075】

また、排気部２０は、３つ以上の貫通孔２１からなる形態であってもよい。この場合において、複数の貫通孔２１を、ポンプケーシング２の長手方向（軸心Ａの延伸方向）に沿って互いに間隔をあけて配置してもよい。このようにすれば、複数の貫通孔２１により、内部空間１７に溜まった空気を効率よく排気することができる。

【0076】

また、上記実施形態では、各貫通孔２１が、第３ケーシング部２ｃに対し水平方向に貫通する形態を示したが、この形態に限られない。例えば、各貫通孔２１は、第３ケーシング部２ｃの厚み方向（ポンプケーシング２の径方向）に貫通するように形成されていてもよい。

【0077】

また、上記実施形態では、貫通孔２１が略円形状に開口する形態を示したが、この形態に限られない。例えば、貫通孔２１の開口は、三角形状、四角形状などの多角形状に形成されていてもよい。

【0078】

ところで、上記実施形態で説明したように、内部空間１７では、上流側（吸込口３が位置する側）の方が、下流側（吐出口４が位置する側）よりも内部空間１７の内圧が高くなる傾向にある。このことに鑑みれば、貫通孔２１（排気部２０）による排気能力を高めるために、貫通孔２１を、羽根車１８が位置する下流側の近傍（例えば第１ケーシング部２ｂ）に配置してもよい。

【0079】

以上、本開示についての実施形態を説明したが、本開示は上述の実施形態のみに限定されず、本開示の範囲内で種々の変更が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0080】

本開示は、例えば流水路内または水槽内に設置可能な全速全水位型の横軸ポンプとしてとして産業上の利用が可能である。

【符号の説明】

【0081】

１：横軸ポンプ
２：ポンプケーシング
３：吸込口
４：吐出口
５：水中ケーブル
７：整流板
１０：モータ
１１：シャフト
１２：モータケーシング
１７：内部空間
１８：羽根車
２０：排気部
２１：貫通孔
２２：鋳抜き孔
２３：エルボ部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】