JP2015227624A - 汚水ポンプ用のケーシングライナ及びこれを備えた汚水ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】長尺で繊維質のゴミや大きくて大量のゴミを含んだ汚水を円滑に流すことができる汚水ポンプを提供すること。
【解決手段】汚水ポンプに使用されるケーシングライナ６であって、羽根車１の羽根の縁部が対向する表面の少なくとも一部には、所定の幅を有する少なくとも１本の溝１８が形成され、溝１８はその幅方向に関して、羽根車１の回転中心Ｌから近い側で所定の深さを有する第１部分２１と、羽根車１の回転中心Ｌから遠い側で第１部分２１よりも浅い第２部分２２と、これら第１及び第２部分２１，２２を傾斜面で繋ぐ第３部分２３とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚水ポンプに係り、特に、主として、縄切れや紐切れ等の長尺で繊維質のゴミ（異物）や、大きくて大量の固形物を含んだ汚水の揚水に使用される汚水ポンプ、及びこれに使用されるケーシングライナに関する。

一般的に、汚水には長尺で繊維質のゴミや大きくて大量の固形物等が含まれる場合がある。このような汚水を揚水する下水用ポンプ等においては、羽根車の吸込端にゴミが絡み付いたり、羽根車の羽根とケーシングライナとの間にゴミが詰まる場合がある。このようなゴミは時間の経過と共に次第に成長し、羽根車流路を閉塞してしまい、汚水ポンプが送りだす汚水の流量が減少する例が多く発生している。

以上のような状況が生じている原因としては、近年の都市化が考えられる。すなわち、都市化の進展に伴い、下水処理場を住宅地に建設することができなくなり、郊外の処理場まで送水するための中継ポンプ場が住宅地に建設されるようになった。但し、住宅地におけるゴミの悪臭やゴミ運搬による環境汚染を避けるために、流入してくる多種多様なゴミを除去することを殆んどせずに、そのまま下水と共に下水処理場へ送水している。このため、上記のような汚水ポンプ内での閉塞問題か発生しやくなってきた。

従来、長尺で繊維質のゴミや大きくて大量のゴミ等の異物を含む汚水や、厨房などから出る雑廃物を含む排水等を揚水する汚水ポンプにおいては、これらの異物が羽根車やケーシングに詰まらないように、オープン型羽根車やセミオープン型羽根車を使用してきた。それでも、羽根とケーシングライナとの隙間に異物が詰まってしまい、揚水が不可能になったり、駆動用モータの焼損等を起こしたりすることがあった。

上記問題を解決するための手段として、羽根車に対向するケーシングライナに放射状の溝を設けたものが提案されている（特許文献１の図２及び図３、特許文献２の図２及び図３参照。）。これは、汚水ポンプの吸込口から吸い込まれた繊維質の夾雑物を、ケーシングライナの溝と羽根車とにより切断して、出口端へ向けて排出するようにしたものである。すなわち、ケーシングライナの内壁面の放射状の溝に異物が入り込み、その状態で、ケーシングライナと相対する形で羽根がカッターの役目を果たし、異物を切断することで、隙間への異物の詰まりを防止するようにしたものである。また、ポンプ羽根車の羽根が対向するポンプハウジングの表面に、深さが変化する溝を形成する発明も提案されている（特許文献３の図４参照）。

実開昭４９−１０８１０３号公報 実開昭６４−１１３９０号公報 特開平１１−２０１０８７号公報

しかしながら、上述の各先行技術文献に記載された各発明には、以下のような問題点がある。すなわち、長尺で繊維質の異物や大きくて大量の異物が羽根車の流路に入り込んだ場合、切断した異物が溝に詰まり、これらの異物をポンプ吐出口から円滑に排出することができない。特に、特許文献１及び２の発明では、溝の断面形状は左右対称であり、汚水
の流れ方向を考慮した形状とはなっていない。また、特許文献３の発明では、溝の深さは左右対象ではないが、深い部位から浅い部位に向かって深さが連続的に変化しているため、異物が溝の表面から離脱しにくい構造となっている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、第１の手段は、汚水ポンプに使用されるケーシングライナであって、羽根車の羽根の縁部が対向する表面の少なくとも一部には、所定の幅を有する少なくとも１本の溝が形成され、溝はその幅方向に関して、羽根車の回転中心から近い側で所定の深さを有する第１部分と、羽根車の回転中心から遠い側で第１部分よりも浅い第２部分と、これら第１及び第２部分を傾斜面で繋ぐ第３部分とを有する、という構成を採っている。

以上のように構成された汚水ポンプにおいて、長尺で繊維質のゴミや大量の大きなゴミが汚水に含まれている場合がある。その際、繊維質のゴミが羽根車の吸込端に絡みつくこともある。羽根の吸込端に絡みつこうとしたゴミは、遠心力により羽根車の半径方向外方に追いやられる。ゴミが羽根の吸込端の最外周部まで到達すると、今度は汚水の流れによって、ゴミは羽根車とケーシングライナとの隙間に追いやられる。このようにして追いやられたゴミは、ケーシングライナに設けられた溝とケーシングライナに対向する羽根の縁部とによって切断される。また、切断された繊維状のゴミや大量の大きなゴミが溝に入り込んだ場合でも、溝の第１部分と第２部分とをつなぐ傾斜面である第３部分によって変化する流速とゴミの勢い（加速度）によって溝から離脱し、（その勢いで）円滑に溝から排出させることができる。

第２手段は、第１手段の構成に加え、第１部分と第２部分は、ケーシングライナの内壁面と平行である、という構成を採っている。

第３手段は、第１手段又は第２手段の構成に加え、溝の両端は、ケーシングライナの表面に対して直角方向の壁面となっている、という構成を採っている。

第４手段は、第１手段から第３手段の何れかの構成に加え、溝は、羽根車の吸込端から出口端に対応する部位に向かう渦巻形状で形成されている、という構成を採っている。

第５手段は、第１手段から第４手段の何れかの構成に加え、溝は、羽根車の回転方向と同一方向に向かってケーシングライナの外周部に近づくような渦巻形状である、という構成を採っている。

第６手段は、第１手段から第５手段の何れかの構成に加え、溝は、ケーシングライナに対して羽根の縁部が対向する範囲に形成されている、という構成を採っている。

第７手段は、第１手段から第６手段の何れかのケーシングライナと、このケーシングライナに対向する羽根車と、この羽根車が取り付けられた回転軸と、この回転軸を回転させるモータとを備えた汚水ポンプ、という構成を採っている。

第８手段は、第７手段の構成に加え、羽根車の羽根の吸込端は、回転中心側から半径方向外方に向かって、羽根車の回転方向とは逆方向に後退している、という構成を採っている。

第９手段は、第７手段又は第８手段の構成に加え、羽根車はセミオープン型である、という構成を採っている。

本発明の一実施形態に係るケーシングライナを示し、図１（Ａ）は平面図を示し、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図を示し、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）の点線円内の拡大図である。 図１に開示したケーシングライナを備える汚水ポンプを示す一部断面図である。 図１（Ａ）に開示したケーシングライナであり、図３（Ａ）は羽根車を仮想的に組み合わせた図であり、図３（Ｂ）はケーシングライナの側面図である。 図１に開示したケーシングライナに羽根車を組み合わせた図であり、吸込口の方向から見た底面図である。 第２の実施形態に係るケーシングライナ（溝の各部分が曲面で繋がれている形態）を示す断面図である。 第３の実施形態に係るケーシングライナ（２本の溝が形成されている形態）を示す平面図である。

［全体概要］
次に、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るケーシングライナ６を示す図であり、図２はこのケーシングライナ６を具備する立型の汚水ポンプを示す図である。図２に示すように、汚水ポンプは、下部にポンプ部を有すると共に、上部にモータ１５を備えている。ポンプ部にはセミオープン型の羽根車１が設けられており、モータ１５から延びる回転軸１４の下端部にこの羽根車１がボルトで取り付けられている。羽根車１は、ポンプケーシング２とケーシングライナ６とポンプケーシングカバー１１で囲まれた空間に配置されている。

ポンプケーシング２には吐出口７が形成されており、さらに、汚水ポンプを設置するために必要なポンプケーシング脚８も備えられている。ポンプケーシングカバー１１のモータ１５側には、回転軸１４との隙間から上がってきた漏洩水を封止するための軸封機構１３が配置されており、その周囲には軸封機構１３を潤滑するための潤滑油の油室１０が設けられている。さらに、ポンプケーシングカバー１１とモータ１５との間には、スペーサ１２が配置され、軸封機構１３を上部から支持している。一方、軸封機構１３は下部からもポンプケーシングカバー１１で支持され、スペーサ１２とポンプケーシングカバー１１の両方によって固定される構造となっている。また、モータ１５には、上部に電源ケーブル１７と吊り下げ手段１６を備えている。

羽根車１は、１つまたは複数の羽根を有し、主板の裏側に回った高圧水の中に混入している異物を排除する為の裏羽根９を備えており、羽根車１を回転させることで、裏羽根９の機能が発揮される。また、羽根車１の羽根の縁部は、ケーシングライナ６の面と対向しており、ケーシングライナ６の下方には吸込口３が開口している。なお、本実施形態に係る羽根車１の羽根は２つである。

［溝］
次に、本発明の特徴点の一つである渦巻形状の溝について、図１に基づいて説明する。ここで、「渦巻形状」とは、二次元の渦巻形状の他、いわゆる螺旋形状と呼ばれる三次元の渦巻形状も含む趣旨である。ケーシングライナ６を示すこの図１において、図中の矢印で示すように、羽根車１は時計回りに回転するようになっている。そして溝１８は、渦巻形状で形成されており、中心に近い側の始点が時計の９時に相当する角度位置にあり、外周部の終点が時計の６時に相当する角度位置にある。このため、溝は約２７０°の角度範囲にわたって、羽根車の回転方向と同一の方向（時計回り方向）に向かって外周部に近づくような形状である。なお、上述の始点及び終点の角度位置は説明の便宜上のものである
。また、溝の角度範囲も２７０度に限定されるものではなく、９０°や３６０°の角度範囲に設定してもよい。なお、ケーシングライナ６の吸込口３の部分は三次元の渦巻形状であり、ケーシングライナ６の内壁面（上面）に形成されている溝１８は二次元の渦巻形状である。

次に、図１（Ｂ）に示すように、吸込口３の内部に形成されている溝１８の始点は、吸込口３の高さ方向の略中間部に位置している。これは、図２に示すように、羽根車１の吸込端４の最外周部が吸込口３の中間部に位置しているからである。すなわち溝１８は、羽根車１の羽根の縁部に対向する位置に形成されている。また、図１（Ａ）と図１（Ｂ）から明らかなように、溝１８の渦巻形状は、時計の９時に相当する角度位置から時計の０時に相当する角度位置まで延びており、モータ１５側に向かって上昇している。そして、時計の０時に相当する角度位置から時計の６時に相当する角度位置までは、渦巻形状となっている。溝１８の終点となるケーシングライナ６の最外周部は、羽根車の出口端の位置に対応している。

次に、溝１８の断面形状について、図１（Ｃ）に基づいて説明する。この図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）の点線円Ｃ内を拡大した図である。溝１８の両端は、ケーシングライナ６の内壁面（上面）に対して略直角な垂直面１９，２０となっている。また、溝１８の底面はケーシングライナ６の内壁面と平行な面となっている。但し、溝１８の幅方向における左側と右側とで深さが相互に異なっている。具体的には、異物が入ってくる側の深さが、異物が出てゆく側の深さよりも深くなっている。

ここで、異物が入ってくる側と、異物が出てゆく側という語句の定義について説明する。図１（Ｃ）において、溝１８の左側は羽根車の回転中心Ｌ側であり、溝１８の右側は羽根車の外周部側である。本実施形態の汚水ポンプは遠心式であり、異物は左側から右側に移動することになる。このため、図１（Ｃ）においては、溝１８の左側が異物が入ってくる側であり、溝の右側が異物が出て行く側と定義される。本実施形態の溝１８は、異物が入ってくる側の深さが深い第１部分２１であり、異物が出てゆく側が第１部分２１より浅い第２部分２２となっている。そして、第１部分２１と第２部分２２の間は、所定の角度を持った傾斜面である第３部分２３でつながれている。この第３部分２３の角度は、一例としては３０〜６０度である。この傾斜面は、切断された異物が溝１８から排出するために、勢いを付けるための作用がある。この点は後述する。

［作用］
次に、本実施形態に係るケーシングライナ６とその溝１８の作用について、図２及び図３に基づいて説明する。モータ１５の駆動力により羽根車１が回転していると、吸込口３から汚水が吸い込まれる。この汚水中には長尺で繊維質のゴミなどが含まれている場合がある。このような繊維質のゴミは羽根車１の吸込端４に絡みつく場合がある。このとき、本実施形態の羽根車１は、図３に示すように、吸込端４が回転中心Ｌ側から外周部側に行くに従って、羽根車１の回転方向とは逆の方向に向かって後退してゆく。このため、仮に、羽根車１の吸込端４に繊維質のゴミが絡みついたとしても、遠心力と汚水の流れから受ける力によって、吸込端４の外周部側に移動する。

繊維質のゴミが吸込端４の最外周部を超えると、汚水の流れによって羽根の縁部とケーシングライナ６との間に進入する。そして、繊維質のゴミが羽根の縁部と溝１８の交差位置に存在すると、溝１８の垂直面１９，２０と羽根の縁部との作用によって、図３に示すように繊維質のゴミＧが切断される。この作用によって、羽根車１とケーシングライナ６との間にゴミが詰まるのを確実に防止できる。本実施形態が効果を発揮するのは繊維質のゴミだけではなく、大きくて大量のゴミの場合にも同様に、溝の作用によってゴミを細かく分解でき、汚水と共に円滑に流すことができる。

上記作用に加え、本実施形態では溝１８の特徴的な断面形状に基づいて、更なる特別な作用を発揮する。すなわち、図１（Ｃ）に示すように、溝１８は深さの深い第１部分２１と浅い第２部分２２とを有し、これら第１及び第２部分２１，２２の間が傾斜面である第３部分２３で繋がれている。第１部分２１は羽根車１の回転中心Ｌに近い側に位置しているため、汚水は第１部分２１から第２部分２２に向かって流れることになる。このとき、一旦第１部分２１にゴミが入った場合に、汚水の流れによってゴミは左側から右側に移動する。その際、第３部分２３の傾斜面に沿ってゴミはケーシングライナ６の内壁面側（図中の上方）に向かう速度成分を与えられる。

一方、第３部分２３から第２部分２２へは、傾斜面から水平面への急激な角度差が形成されている。このため、ゴミに与えられたケーシングライナ６の内壁面側に向かう速度成分によって、ゴミは第２部分２２の表面から離脱する。これにより、ゴミは溝１８から円滑に排除されて汚水と共に下流側に流れることとなる。再度説明すると、本実施形態の溝１８では、溝が平行面→傾斜面→平行面という３つの部分２１，２３，２２の組み合わせから形成されているため、溝１８の内部にゴミが蓄積するのを確実に防止することができる。また、溝１８は、ケーシングライナ６の吸込口３から出口端まで延びた渦巻形状であることから、この渦巻形状の溝１８に沿って、ゴミが羽根の出口端に押し出されるように排出させることができる。

以上のように、ケーシングライナに設けられた溝１８と羽根の縁部とによって切断された繊維状のごみや、大量の大きなゴミを、溝１８の作用によって、羽根車１の出口端に向かって、滞りなく排出することができる。なお、図４は、発明の理解を助けるために、ケーシングライナ６及び羽根車１を吸込口３側から見た図である。羽根車１の入口端４は図に示すように、回転中心側から外周部に向かって角度αだけ、羽根車１の回転方向に対して後退している。このため、仮に吸込端に繊維質のゴミが絡みついたとしても、吸込端の外周部側へゴミが容易に移動する。

［第２の実施形態］
図５は、本発明の第２の実施形態に係るケーシングライナ６ａを示している。特にこの図は、溝の断面拡大図である。この図に示すように、溝１８ａは図１（Ｃ）と同様に、第１部分２１ａ→第３部分２３ａ→第２部分２２ａを有している。しかし、図１（Ｃ）の溝１８は各部分が所定の角度で繋がっているのに対して、図５の実施形態では、各部分の間が曲面で繋がっている。こうすることで、例えば第１部分２１ａと第３部分２３ａとの境界部分にゴミが蓄積されるのを防止することができる。

［第３の実施形態］
図６に示す第３の実施形態では、２本の溝１８ｂが形成されている点が、図１に示した第１の実施形態とは異なる点である。このように溝１８ｂを２本形成することで、羽根の縁部と溝１８ｂが交差する場所の数が増加する。このため、繊維質のゴミや大きくて大量のゴミを切断する箇所が増えることになる。

本発明は、遠心式の汚水ポンプのケーシングライナに利用することが可能である。

１ 羽根車
２ ポンプケーシング
３ 吸込口
４ 吸込端
５ 出口端
６，６ａ，６ｂ ケーシングライナ
７ 吐出口
８ ポンプケーシング脚
９ 裏羽根
１０ 油室
１１ ポンプケーシングカバー
１２ スペーサ
１３ 軸封部
１４ 回転軸
１５ モータ
１６ つり下げ手段
１７ 電源ケーブル
１８，１８ａ，１８ｂ 溝
１９、２０ 垂直面
２１、２１ａ 第１部分
２２、２２ａ 第２部分
２３、２３ａ 第３部分

Claims (9)

1. 汚水ポンプに使用されるケーシングライナであって、羽根車の羽根の縁部が対向する表面の少なくとも一部には、所定の幅を有する少なくとも１本の溝が形成され、
   前記溝はその幅方向に関して、前記羽根車の回転中心から近い側で所定の深さを有する第１部分と、前記羽根車の回転中心から遠い側で前記第１部分よりも浅い第２部分と、これら第１及び第２部分を傾斜面で繋ぐ第３部分とを有する、ケーシングライナ。
2. 前記第１部分と第２部分は、前記ケーシングライナの内壁面と平行である、請求項１に記載のケーシングライナ。
3. 前記溝の両端は、前記ケーシングライナの表面に対して直角方向の壁面となっている、請求項１又は２に記載のケーシングライナ。
4. 前記溝は、前記羽根車の吸込端から出口端に対応する部位に向かう渦巻形状で形成されている、請求項１から３の何れか一項に記載のケーシングライナ。
5. 前記溝は、前記羽根車の回転方向と同一方向に向かってケーシングライナの外周部に近づくような渦巻形状である、請求項１から４の何れか一項に記載のケーシングライナ。
6. 前記溝は、前記ケーシングライナに対して前記羽根の縁部が対向する範囲に形成されている、請求項１から５の何れか一項に記載のケーシングライナ。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載のケーシングライナと、このケーシングライナに対向する羽根車と、この羽根車が取り付けられた回転軸と、この回転軸を回転させるモータとを備えた、汚水ポンプ。
8. 前記羽根車の羽根の吸込端縁は、前記回転中心側から半径方向外方に向かって、前記羽根車の回転方向とは逆方向に後退している、請求項７に記載の汚水ポンプ。
9. 前記羽根車は、セミオープン型である、請求項７又は８に記載の汚水ポンプ。

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