JP2019199833A - サスペンド型水中ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】水中ポンプ全体が水面と水底との中間で浮遊しながら動作するサスペンド型水中ポンプを提供する。【解決手段】水中に投入され、水中モータ１０の羽根車１６で吸引した水を吐出させる水中ポンプ１であって、水中ポンプ１の水中重量より小さい浮力を生じさせるフロート４０と、水中モータ１０の主軸１３を中心として略対称に設けられた一対の流路３１、３１と、を備え、各流路３１を画定する壁部は、水中モータ１０の主軸１３を中心として略対称に設けられ、水中ポンプ１の外側から中央に向かって上方に傾斜する一対の傾斜面３２、３２を含み、各傾斜面３２には、水の吸込口３３が設けられ、各流路３１は、吸込口３３から水中モータ１０の羽根車１６に達し、各吸込口３３から水を吸い込むことで生じる推力と、フロート４０の浮力とによって、フロート５０を含む水中ポンプ１全体が、水面と水底との中間で浮遊しながら動作する。【選択図】図８

Description

本発明は、例えば、洪水や大雨の排水、田畑への給水、消防用水の揚水などに用いられる水中ポンプに関し、特に、フロートを含む水中ポンプ全体が、水面と水底との中間で浮遊しながら動作するサスペンド（「サスペンド」は、本出願人が平成３０年５月８日に商標登録出願した商願２０１８−０５９５０３に係る商標）型水中ポンプに関する。

従来の水中ポンプには、水面浮遊型と水底接地型との二種類がある。水面浮遊型の水中ポンプとして、例えば、特開２００１−１１５９８３号公報（特許文献１）、特開２００１−１４０７８７号公報（特許文献２）及び特開２００７−２５５２３６号公報（特許文献３）に開示されているものがある。一方、水底接地型の水中ポンプとして、例えば、特開２０１５−１７５３４号公報（特許文献４）に開示されているものがある。

＜水面浮遊型の水中ポンプ＞
特許文献１〜３に開示されているように、水面浮遊型の水中ポンプは、水面に浮かぶフロートに水中ポンプを吊り下げた構成となっている。水中ポンプは、内蔵された水中モータの主軸が横向きとなるように、フロートに水平に吊り下げられている。

このような水面浮遊型の水中ポンプは、水面の高さに浮遊しながら、水面付近の水を水中モータの羽根車で吸引し、吐出口に接続されたホースから吐出する。その後、水面浮遊型の水中ポンプは、水位減少に伴って沈下し、最終的に水底に接地した状態で動作する（引用文献３の図６を参照）。

＜水底接地型の水中ポンプ＞
特許文献４に開示されているように、水底接地型の水中ポンプは、当該水中ポンプの水中重量よりも小さいフロートを備え、内蔵された水中モータの主軸が縦向きとなるように水底に接地される。特許文献４に開示された水底接地型の水中ポンプは、水底から離間した位置に水の吸込口が設けられている。

このような水底接地型の水中ポンプは、水底に接地された状態で、水底付近の水を水中モータの羽根車で吸引し、吐出口に接続されたホースから吐出する。その後、水底接地型の水中ポンプは、水位が運転可能水位よりも低下したときに水中モータの運転を停止させる。

特開２００１−１１５９８３号公報 特開２００１−１４０７８７号公報 特開２００７−２５５２３６号公報 特開２０１５−１７５３４号公報

水面浮遊型の水中ポンプは、水面に浮遊するゴミを吸い込みやすいという問題がある。一方、水底接地型の水中ポンプは、水底に溜まったゴミや泥を吸い込みやすいという問題がある。吸い込まれたゴミや泥は、水中ポンプの吸込口を塞いで吸引力を低下させ、又は水中ポンプのケーシング内に入って水の流路を詰まらせ、水中モータを故障させるといった問題を招来する。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、水中ポンプ全体が水面と水底との中間で浮遊しながら動作するサスペンド型水中ポンプを提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するために、本発明のサスペンド型水中ポンプは、水中に投入され、水中モータの羽根車で吸引した水を吐出させる水中ポンプであって、前記水中ポンプの水中重量より小さい浮力を生じさせるフロートと、前記水中モータの主軸を中心として略対称に設けられた一対の流路と、を備え、各流路を画定する壁部は、前記水中モータの主軸を中心として略対称に設けられ、前記水中ポンプの外側から中央に向かって上方に傾斜する一対の傾斜面を含み、各傾斜面には、水の吸込口が設けられ、各流路は、前記吸込口から前記水中モータの羽根車に達し、各吸込口から水を吸い込むことで生じる推力と、前記フロートの浮力とによって、前記フロートを含む前記水中ポンプ全体が、水面と水底との中間で浮遊しながら動作することを特徴とする。

（２）好ましくは、上記（１）のサスペンド型水中ポンプにおいて、前記水中モータを内部に収容する中空のポンプケーシングと、前記ポンプケーシングの外側に取り付けられた中空のフローティングボックスと、を備え、前記一対の流路が、前記フローティングボックスの内部に設けられ、前記フローティングボックスを構成する壁部が、前記一対の傾斜面を含み、各傾斜面には、前記吸込口が設けられ、各流路が、前記吸込口から前記ポンプケーシング内に収容された前記水中モータの羽根車に達する構成にするとよい。

（３）好ましくは、上記（２）のサスペンド型水中ポンプにおいて、前記フローティングボックスが、前記ポンプケーシングの左右側面及び背面を包囲する略Ｕ字形の箱体によって構成され、前記フローティングボックスを構成する左右側壁が、前記ポンプケーシングの長手方向に沿って延びる前記一対の傾斜面を含み、各傾斜面の略全面に前記吸込口が設けられた構成にするとよい。

（４）好ましくは、上記（２）又は（３）のサスペンド型水中ポンプにおいて、前記フロートが、板状の発泡樹脂によって形成され、前記ポンプケーシング及び前記フローティングボックスの上に取り付けられた構成にするとよい。

（５）好ましくは、上記（４）のサスペンド型水中ポンプにおいて、前記フロートが、前記フローティングボックスの前記一対の吸込口の上方に干渉しない形状を有する構成にするとよい。

（６）好ましくは、上記（１）〜（５）のいずれかのサスペンド型水中ポンプにおいて、前記吸込口が、複数の孔又は溝によって構成された構成にするとよい。

本発明のサスペンド型水中ポンプは、各吸込口から水を吸い込むことで生じる上方向の推力と、フロートの浮力とによって、フロートを含む水中ポンプ全体が、水面と水底との中間で浮遊しながら動作する。これにより、本発明のサスペンド型水中ポンプは、水面に浮遊するゴミ、及び水底に溜まったゴミや泥を吸い込みにくく、本来の吸込能力及び吐出能力を持続させることが可能となる。したがって、本発明のサスペンド型水中ポンプは、洪水による内水の排水、大雨による冠水の排水、火災を消火するための消防用水の揚水といった人命救助に関わる用途に好適である。

本発明の一実施形態に係るサスペンド型水中ポンプを示す斜視図である。 上記サスペンド型水中ポンプを示す平面図である。 上記サスペンド型水中ポンプを示す底面図である。 上記サスペンド型水中ポンプを示す正面図である。 上記サスペンド型水中ポンプを示す背面図である。 上記サスペンド型水中ポンプを示す左側面図である。 上記サスペンド型水中ポンプを示す右側面図である。 上記サスペンド型水中ポンプの内部構造を示す部分断面図である。 上記サスペンド型水中ポンプの動作を示す模式図である。

以下、本発明の一実施形態に係るサスペンド型水中ポンプについて、図面を参照しつつ説明する。まず、本実施形態のサスペンド型水中ポンプの概要について説明し、次に、サスペンド型水中ポンプの各構成要素について詳細に説明する。

＜サスペンド型水中ポンプの概要＞
サスペンド型水中ポンプ１の外観を図１〜図７に示す。また、サスペンド型水中ポンプ１の内部構造を図８に示す。これらの図面において、サスペンド型水中ポンプ１は、主として、水中モータ１０、ポンプケーシング２０、フローティングボックス３０及びフロート４０で構成される。

図８に示すように、水中モータ１０は、ポンプケーシング２０の内部に収容される。水中モータ１０及びポンプケーシング２０は、羽根車１６で吸引した水を吐出させる水中ポンプ本体を構成する。フローティングボックス３０は、ポンプケーシング２０の左右側面及び背面を包囲する略Ｕ字形の箱体によって構成される。フローティングボックス３０の左右側壁には、一対の吸込口３３、３３が設けられている。また、フローティングボックス３０の内部には、各吸込口３３からポンプケーシング２０の流入口２１に配置された羽根車１６に達する一対の流路３１、３１が設けられている。さらに、図１〜７に示すように、ポンプケーシング２０及びフローティングボックス３０の上には、フロート４０が取り付けられている。

このような構成のサスペンド型水中ポンプ１は、例えば、内水、冠水、貯水槽又は自然水利などの水中に投入して使用される。制御盤６０を操作して、水中モータ１０を駆動させると、羽根車１６が高速回転し、ポンプケーシング２０及びフローティングボックス３０の内部の空気が吸い出される。その後、フローティングボックス３０の各吸込口３３から水が吸い込まれる。各吸込口３３から吸い込まれた水は、フローティングボックス３０内の各流路３１を通ってポンプケーシング２０内を流れ、ポンプケーシング２０の吐出口２２から吐出される。吐出口２２には、ホース５０が接続されており、吐出口２２から吐出された水は、ホース５０内を通って任意の場所に送水される。

＜水中モータ＞
図８に示すように、水中モータ１０は、防水性能を備えたモータケーシング１２内にモータ１１を収容した構成となっている。モータ１１の内部には、主軸１３を回転させるための図示しないロータ及びステータが設けられている。主軸１３の両端は、それぞれ軸受１４に支持されている。また、主軸１３の一端側は、モータケーシング１２の内側においてＯリング１５でシールされており、モータケーシング１２の外側に突出している。さらに、モータケーシング１２の外側に突出した主軸１３の一端部には、羽根車１６が取り付けられている。

モータ１１は、モータケーシング１２及びポンプケーシング２０を貫通するケーブル１７を介して、制御盤６０に接続される。制御盤６０は、ケーブル１７を介して、モータ１１に電力を供給するとともに、モータ１１のＯＮ／ＯＦＦ操作を可能とする。

＜ポンプケーシング＞
図８に示すように、ポンプケーシング２０は、主軸１３の長手方向に沿って延びる中空のケースである。ポンプケーシング２０の内部には、上述した水中モータ１０が収容される。ポンプケーシング２０の一端側には、水中モータ１０の羽根車１６が配置され、羽根車１６に吸引された水を内部に流入させるための流入口２１が開口している。一方、ポンプケーシング２０の他端側には、内部に流入した水を外部へ吐出させるための吐出口２２が開口している。吐出口２２には、ホース５０が接続される。

ポンプケーシング２０の流入口２１から内部に流入した水は、ポンプケーシング２０の内面と、モータケーシング１２の外面との間に形成された流路を通って、吐出口２２からホース５０内に吐出される。

＜フローティングボックス＞
本実施形態のサスペンド型水中ポンプ１は、フロート４０を含む水中ポンプ１全体が、水面と水底との中間で浮遊しながら動作する。以下に説明するフローティングボックス３０は、水中ポンプ１全体を水面と水底との中間で浮遊させる「サスペンド機能」を営むものである。

図８に示すように、フローティングボックス３０は、上述したポンプケーシング２０の左右側面及び背面を包囲する略Ｕ字形の箱体によって構成される。フローティングボックス３０全体は、水中モータ１０の主軸１３を中心として対称形状となっている。フローティングボックス３０の中空の内部には、一対の流路３１、３１が設けられている。各流路３１もまた、水中モータ１０の主軸１３を中心として対称形状となっている。各流路３１は、単一の流出口３４に連通する。この流出口３４は、ポンプケーシング２０の流入口２１に水密に結合されている。

図１、図４、図６及び図７に示すように、フローティングボックス３０の各流路３１を構成する左右側壁の上半分は、ポンプケーシング２０の長手方向に沿って延びる一対の傾斜面３２、３２となっている。各傾斜面３２は、サスペンド型水中ポンプ１の外側から中央に向かって上方に傾斜している。各傾斜面３２もまた、水中モータ１０の主軸１３を中心として対称形状となっており、互いに同一の傾斜角及び面積を有し、左右対称に位置する。各傾斜面３２の傾斜角は、特に限定されるものではないが、水平面に対して約３０°〜６０°の範囲内とすることが好ましい（図４を参照）。

各傾斜面３２の略全面には、多数の小孔で構成された吸込口３３が設けられている。図８に示すように、各吸込口３３から吸い込まれた水は、各流路３１を通って、ポンプケーシング２０内に収容された水中モータ１０の羽根車１６に達する。ここで、上述した「サスペンド機能」は、各吸込口３３から水を吸い込むことによって実現される。すなわち、斜め上を向いて開口する吸込口３３から水を吸い込む力は、サスペンド型水中ポンプ１の全体を浮上させる上方向の推力となる。この上方向の推力により、サスペンド型水中ポンプ１は、水面と水底との中間で浮遊する。

＜フロート＞
図１〜図７に示すように、フロート４０は、板状の発泡樹脂によって形成され、上述したポンプケーシング２０及びフローティングボックス３０の上に取り付けられている。本実施形態のフロート４０は、フローティングボックス３０の「サスペンド機能」を補完するための２つの特徴を有する。

第１の特徴として、フロート４０の浮力は、サスペンド型水中ポンプ１の水中重量より小さい。したがって、フロート４０は、サスペンド型水中ポンプ１を水面に浮上させることができない。フロート４０の浮力は、フローティングボックス３０が生じさせる上方向の推力を補うものであり、水面と水底との中間における任意の位置にサスペンド型水中ポンプ１を止めて浮遊させる。

第２の特徴として、フロート４０は、フローティングボックス３０の一対の吸込口３３の上方に干渉しない形状を有する（図１及び図２を参照）。この構成により、各吸込口３３の斜め上からの水の吸い込みがフロート４０によって妨げられず、この結果、上方向の推力を効率よく生じさせることが可能となる。

＜制御盤＞
図８に示す制御盤６０は、水中に投入したサスペンド型水中ポンプ１を陸上から制御するためのものである。制御盤６０は、例えば、水中モータ１０のＯＮ／ＯＦＦスイッチ、リセットスイッチを備える。また、制御盤６０は、図示しない電源回路を備え、ケーブル１７を介して、水中モータ１０に電源を供給する。

＜サスペンド型水中ポンプの動作＞
上記構成からなる本実施形態のサスペンド型水中ポンプ１の動作について、図９を参照しつつ説明する。

図９に示すように、サスペンド型水中ポンプ１は、吐出口２２にホース５０の一端側が接続された状態で水中に投入される。図示しないが、ホース５０の他端側、及びケーブル１７に接続された制御盤６０は、いずれも陸上に位置する。水中に投入されたサスペンド型水中ポンプ１は、陸上に位置する制御盤６０によって遠隔操作される。

制御盤６０のＯＮ／ＯＦＦスイッチを操作して、水中モータ１０を駆動させると、ポンプケーシング２０及びフローティングボックス３０の内部の空気が吸い出され、その後、フローティングボックス３０の各吸込口３３から水が吸い込まれる（図９中の白抜き矢印を参照）。斜め上を向いて開口する吸込口３３から水を吸い込む力は、サスペンド型水中ポンプ１の全体を浮上させる上方向の推力となる（図９中の墨塗り矢印を参照）。この上方向の推力により、サスペンド型水中ポンプ１は、水面１００と水底２００との中間で浮遊しながら（サスペンド機能）動作をする。各吸込口３３から吸い込まれた水は、吐出口２２から吐出され、ホース５０内を通って陸上の任意の場所に送水される。

＜作用効果＞
本実施形態のサスペンド型水中ポンプ１は、各吸込口３３から水を吸い込むことで生じる上方向の推力と、フロート４０の浮力とによって、フロート４０を含む水中ポンプ１全体が、水面１００と水底２００との中間で浮遊しながら動作する。これにより、本実施形態のサスペンド型水中ポンプ１は、水面１００に浮遊するゴミ１０１、及び水底２００に溜まったゴミ２０１や泥２０２を吸い込みにくく、本来の吸込能力及び吐出能力を持続させることが可能となる。したがって、本実施形態のサスペンド型水中ポンプ１は、洪水による内水の排水、大雨による冠水の排水、火災を消火するための消防用水の揚水といった人命救助に関わる用途に好適である。

＜その他の変更＞
本発明のサスペンド型水中ポンプは、上述した実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、ポンプケーシング２０とフローティングボックス３０とを別部品とし、互いの流入口２１と流出口３４とを結合する構成としたが、この構成に限定されるものではない。ポンプケーシング２０とフローティングボックス３０とは、水中モータ１０を収容する一体のケーシングであってもよい。

また、上述した実施形態では、一対の傾斜面３２、３２の傾斜角を約４５°に設定したが、この構成に限定されるものではない。各傾斜面３２は、サスペンド型水中ポンプ１の外側から中央に向かって上方に傾斜するものであれば、傾斜角は、特に限定されない。各傾斜面３２の傾斜角は、サスペンド型水中ポンプ１を所望する位置に浮遊させるために必要な推力に応じて変更される。

さらに、傾斜面３２及び吸込口３３は、合成樹脂製のフローティングボックス３０の壁部に一体成形されたもの、又は合成樹脂製のフローティングボックス３０に後付けされる別部品であってもよい。例えば、傾斜面３２及び吸込口３３としての金属製のパンチングメタルを、合成樹脂製のフローティングボックス３０の壁部に着脱自在に取り付けてもよい。傾斜面３２及び吸込口３３をフローティングボックス３０の壁部に着脱自在な別部品とした場合は、吸込口３３や流路３１の清掃が容易となる。

なお、吸込口３３を構成する多数の孔の形状は、図面に示す円形に限定されるものではなく、他の形状の孔又は溝であってもよい。

１ サスペンド型水中ポンプ
１０ 水中モータ
１１ モータ
１２ モータケーシング
１３ 主軸
１４ 軸受
１５ Ｏリング
１６ 羽根車
１７ ケーブル
２０ ポンプケーシング
２１ 流入口
２２ 吐出口
３０ フローティングボックス
３１ 流路
３２ 傾斜面
３３ 吸込口
３４ 流出口
４０ フロート
５０ ホース
６０ 制御盤
１００ 水面
２００ 水底
１０１、２０１ ゴミ
２０２ 泥

Claims (6)

1. 水中に投入され、水中モータの羽根車で吸引した水を吐出させる水中ポンプであって、
   前記水中ポンプの水中重量より小さい浮力を生じさせるフロートと、
   前記水中モータの主軸を中心として略対称に設けられた一対の流路と、を備え、
   各流路を画定する壁部は、前記水中モータの主軸を中心として略対称に設けられ、前記水中ポンプの外側から中央に向かって上方に傾斜する一対の傾斜面を含み、
   各傾斜面には、水の吸込口が設けられ、
   各流路は、前記吸込口から前記水中モータの羽根車に達し、
   各吸込口から水を吸い込むことで生じる推力と、前記フロートの浮力とによって、前記フロートを含む前記水中ポンプ全体が、水面と水底との中間で浮遊しながら動作する、
   ことを特徴とするサスペンド型水中ポンプ。
2. 前記水中モータを内部に収容する中空のポンプケーシングと、前記ポンプケーシングの外側に取り付けられた中空のフローティングボックスと、を備え、
   前記一対の流路が、前記フローティングボックスの内部に設けられ、
   前記フローティングボックスを構成する壁部が、前記一対の傾斜面を含み、
   各傾斜面には、前記吸込口が設けられ、
   各流路が、前記吸込口から前記ポンプケーシング内に収容された前記水中モータの羽根車に達する請求項１に記載のサスペンド型水中ポンプ。
3. 前記フローティングボックスが、前記ポンプケーシングの左右側面及び背面を包囲する略Ｕ字形の箱体によって構成され、前記フローティングボックスを構成する左右側壁が、前記ポンプケーシングの長手方向に沿って延びる前記一対の傾斜面を含み、各傾斜面の略全面に前記吸込口が設けられた請求項２に記載のサスペンド型水中ポンプ。
4. 前記フロートが、板状の発泡樹脂によって形成され、前記ポンプケーシング及び前記フローティングボックスの上に取り付けられた請求項２又は３に記載のサスペンド型水中ポンプ。
5. 前記フロートが、前記フローティングボックスの前記一対の吸込口の上方に干渉しない形状を有する請求項４に記載のサスペンド型水中ポンプ。
6. 前記吸込口が、複数の孔又は溝によって構成された請求項１〜５のいずれか１項に記載のサスペンド型水中ポンプ。