JP2021105340A

JP2021105340A - 液中ポンプ

Info

Publication number: JP2021105340A
Application number: JP2019235984A
Authority: JP
Inventors: 正行大石; Masayuki Oishi; 稔齋藤; Minoru Saito
Original assignee: Daiki Rika Kogyo Co Ltd
Current assignee: Daiki Rika Kogyo Co Ltd
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2021-07-26

Abstract

【課題】高出力化、かつ小型化を図ることが可能な液中ポンプを提供する。【解決手段】水Ｗが通過する吸込口１ａが形成されるとともに、吸引した水Ｗを長手方向Ｄに案内する吸込部１と、吸込部１の下流側に長手方向Ｄに並んで配置されるとともに、上流側の水Ｗを下流側に順次圧送する複数段のポンプユニット２と、複数段のポンプユニット２のうちの最後段のポンプユニット２Ｃで圧送された水Ｗを吐出する吐出部３と、を備え、各段のポンプユニット２は、長手方向Ｄに延びる軸線Ｏ回りに回転して水Ｗを長手方向Ｄにおける上流側から下流側へ圧送する羽根車７と、羽根車７に接続されて羽根車７を回転させるモータ８と、を有している。【選択図】図２

Description

本発明は、羽根車が複数段に設けられた多段の液中ポンプに関する。

従来、例えば土壌に含まれる水分の水質を検査し、土壌の汚染状況を把握することが行われている。水質検査を行う際には土壌に管を挿入し、土壌に挿入された管内に液中ポンプ（水中ポンプ）を挿入して管内に染み出した水を吸い出す。

ここで従来の液中ポンプの一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されたポンプは、一つのモータに複数の羽根車が接続されてモータの回転軸線の方向に棒状に延びる多段ポンプとなっている。

特開２０１５−１６９１８９号公報

ところで土壌中の水分の水質を検査する際のコストを抑えるためには、土壌に挿入する管はできるだけ小径であることが好ましい。したがって、管内に挿入されるポンプの出力を維持しつつ、ポンプを小型化（小径化）する要請がある。

本発明はこのような実情に鑑み、高出力化および小型化を図った液中ポンプを提供する。

本発明の一態様に係る液中ポンプは、棒状に構成され、長手方向の一方側の吸込口から液体を吸引して、他方側の吐出口から前記液体を吐出する液中ポンプであって、前記液体が通過する前記吸込口が形成されるとともに、吸引した前記液体を長手方向に案内する吸込部と、前記吸込部の下流側に前記長手方向に並んで配置されるとともに、上流側の前記液体を下流側に順次圧送する複数段のポンプユニットと、前記複数段のポンプユニットのうちの最後段のポンプユニットで圧送された前記液体を吐出する吐出部と、を備え、各段の前記ポンプユニットは、前記長手方向に延びる軸線回りに回転して前記液体を前記長手方向における上流側から下流側へ圧送する羽根車と、前記羽根車に接続されて前記羽根車を回転させるモータと、を有している。

また上記液中ポンプでは、各段の前記ポンプユニットは、前記長手方向に延びる筒状をなして内部に前記モータを支持するモータケーシングと、前記長手方向に延びる筒状をなして前記羽根車および前記モータケーシングを覆い、前記モータケーシングとの隙間を利用して、前記羽根車を通過した前記液体が流通する前記長手方向に延びる環状又は分散状の中継流路を形成するユニットケーシングと、をさらに有していてもよい。

また上記液中ポンプでは、前記ユニットケーシングには、上流側から前記液体が流入する流入口から前記中継流路における上流側の端部までを連通させる吸込側流路と、前記中継流路における下流側の端部から、下流側に前記液体を流出する流出口までを連通させる吐出側流路と、が形成されていてもよい。

また上記液中ポンプでは、前記長手方向に隣接する前記ポンプユニットのうちの前記上流側の前記ポンプユニットにおける前記上流側の端部と、前記下流側の前記ポンプユニットにおける前記下流側の端部とが、係合可能な凹凸形状をなしており、前記下流側の端部と前記上流側の端部とが係合している状態で、前記上流側の前記ユニットケーシングにおける前記吐出側流路と、前記下流側の前記ユニットケーシングにおける前記吸込側流路とが連通していてもよい。

また上記液中ポンプでは、前記ユニットケーシングは、前記モータケーシングとの間に前記中継流路が配置された中間部ケースと、前記中間部ケースに対して前記上流側で接続され、前記吸込側流路を形成する吸込側ケースと、を有し、前記モータケーシングには、外周面から前記モータにおける径方向となるモータ径方向の外側に突出するケースフランジ部が設けられ、前記ケースフランジ部は、前記中間部ケースと前記吸込側ケースとの間で前記長手方向に挟み込まれて、前記ユニットケーシングに支持されていてもよい。

また上記液中ポンプでは、前記ユニットケーシングは、前記モータケーシングとの間に前記中継流路が配置された中間部ケースと、前記中間部ケースに対して前記下流側で接続され、前記吐出側流路を形成する吐出側ケースと、を有し、前記モータケーシングには、外周面から前記モータにおける径方向となるモータ径方向の外側に突出するケースフランジ部が設けられ、前記ケースフランジ部は、前記中間部ケースと前記吐出側ケースとの間で前記長手方向に挟み込まれて、前記ユニットケーシングに支持されていてもよい。

また上記液中ポンプでは、前記ユニットケーシングは、前記モータケーシングとの間に前記中継流路が配置された中間部ケースと、前記中間部ケースに対して前記上流側で接続され、前記吸込側流路を形成する吸込側ケースと、前記中間部ケースに対して前記下流側で接続され、前記吐出側流路を形成する吐出側ケースと、を有し、前記モータケーシングには、外周面から前記モータにおける径方向となるモータ径方向の外側に突出する二つのケースフランジ部が設けられ、前記二つのケースフランジ部のうちの一方は、前記中間部ケースと前記吸込側ケースとの間で前記長手方向に挟み込まれ、前記二つのケースフランジ部のうちの他方は、前記中間部ケースと前記吐出側ケースとの間で前記長手方向に挟み込まれて、前記ユニットケーシングに支持されていてもよい。

また上記液中ポンプでは、前記モータケーシングには二つの前記ケースフランジ部として、前記中間部ケースと前記吸込側ケースとの間に配置された吸込側ケースフランジ部、および、前記中間部ケースと前記吐出側ケースとの間に配置された吐出側ケースフランジ部が設けられ、前記吸込側ケースフランジ部は、前記モータにおける周方向となるモータ周方向の一部で前記モータケーシングの外周面から前記モータ径方向の外側に突出して前記中間部ケースと前記吸込側ケースとの間に挟み込まれる吸込側支持部を有し、前記吐出側ケースフランジ部は、前記モータ周方向の一部で前記モータケーシングの外周面から前記モータ径方向の外側に突出して前記中間部ケースと前記吐出側ケースとの間に挟み込まれる吐出側支持部を有し、前記吸込側支持部が設けられていない前記モータ周方向の領域には、前記長手方向に開口するとともに、前記中継流路と前記吸込側流路とを連通する吸込側連通路が形成され、前記吐出側支持部が設けられていない前記モータ周方向の領域には、前記長手方向に開口するとともに、前記中継流路と前記吐出側流路とを連通する吐出側連通路が形成されていてもよい。

また上記液中ポンプでは、前記吸込側支持部が形成された前記モータ周方向の位置と、前記吐出側支持部が形成された前記モータ周方向の位置とが異なっていてもよい。

また上記液中ポンプでは、前記モータには、前記モータへ電力を供給する配線が接続され、前記モータケーシングには、前記長手方向に延びて前記モータケーシングの内側と前記吐出側流路とを連通する第一連通孔が形成され、前記ユニットケーシングには、前記モータにおける径方向となるモータ径方向に延びて、前記吐出側流路とユニットケーシングの外側とを連通する第二連通孔が形成され、前記配線は、前記モータから前記第一連通孔、前記吐出側流路、および前記第二連通孔を通って前記ユニットケーシングの外側へ延び、前記モータケーシングには、前記第一連通孔と前記配線との隙間を封止する第一シール部が設けられ、前記ユニットケーシングには、前記第二連通孔と前記配線との隙間を封止する第二シール部が設けられていてもよい。

また上記液中ポンプでは、前記モータケーシングは、前記長手方向に分割された上流側ケース部および下流側ケース部を有し、前記モータには、外周面から前記モータにおける径方向となるモータ径方向の外側に突出するモータフランジ部が設けられ、前記モータフランジ部は、前記上流側ケース部と前記下流側ケース部との間で前記長手方向に挟み込まれて前記モータケーシングに支持されていてもよい。

また上記液中ポンプは、前記吸込部および前記吐出部によって支持されるとともに、複数段の前記ポンプユニットを外周側から覆う前記長手方向に延びる筒状をなすアウターケーシングをさらに備え、前記アウターケーシングの外周面と、前記吸込部の外周面と、前記吐出部の外周面とが同一平面上に配置されるように前記アウターケーシングが前記吸込部および前記吐出部に接続されていてもよい。

また上記液中ポンプは、前記吸込部および前記吐出部によって支持されるとともに、複数段の前記ポンプユニットを外周側から覆う前記長手方向に延びる筒状をなすアウターケーシングをさらに備え、前記アウターケーシングは、前記ユニットケーシングとの間に、前記第二連通孔に連通するとともに前記配線が配置される環状隙間を形成していてもよい。

上記態様に係る液中ポンプによれば、高出力化、かつ小型化を図ることが可能である。

本発明の実施形態に係る液中ポンプを用いて水質検査を行う様子を示す図である。上記液中ポンプの縦断面図である。上記液中ポンプの要部を示す縦断面図であって、中間段ポンプユニットを拡大して示す図である。上記液中ポンプの横断面図であって、（ａ）は図２のＡ−Ａ断面図を示し、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図を示す。上記液中ポンプの要部を示す縦断面図であって、最前段ポンプユニットを拡大して示す図である。上記液中ポンプの要部を示す縦断面図であって、最後段ポンプユニットを拡大して示す図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１〜図５は本発明を実施する形態の一例である。
（全体構成）
図１に示すように本実施形態の液中ポンプ１００は、例えば土壌に鉛直方向に挿入された管Ｐの内側に挿入されて使用される。管Ｐの外周面には、管Ｐの内外を連通する連通孔Ｐａが形成されている。この連通孔Ｐａを通じて土壌中の水Ｗ分が管Ｐの内側に侵入して貯留されている。液中ポンプ１００は管Ｐの内側に挿入されて、管Ｐの内側に貯留された水Ｗ（液体）の中に配置されることで、管Ｐの内側に貯留した水Ｗを外側に吸い出す。

図２に示すように液中ポンプ１００は、水Ｗを吸い込み可能な吸込部１と、吸込部１から吸込まれた水Ｗを前段側から後段側に向かって圧送する複数段のポンプユニット２と、ポンプユニット２によって圧送された水Ｗを管の外側に吐出可能とする吐出部３と、複数のポンプユニット２を覆うアウターケーシング４とを備えている。
吸込部１、ポンプユニット２、および吐出部３は全体として棒状に構成され、吸込部１、ポンプユニット２、および吐出部３は長手方向Ｄに並んで設けられている。以降、吸込部１、ポンプユニット２、および吐出部３が並ぶ方向である長手方向Ｄにおける吸込部１の側を「上流側」とし、吐出部３の側を「下流側」とする。

（吸込部）
吸込部１は、長手方向Ｄに延びる軸線Ｏを中心とした円筒状をなして長手方向Ｄに水Ｗを案内する。本実施形態では液中ポンプ１００の使用時には、この長手方向Ｄは鉛直方向に一致する。管Ｐの内側に貯留した水Ｗを通過させて吸込部１の内側に侵入させる吸込口１ａが、吸込部１の外周面を貫通して設けられている。吸込口１ａは吸込部１の周方向、すなわち後述するモータ８の周方向となるモータ周方向に間隔を空けて複数設けられた貫通孔である。しかし吸込口１ａの形状や配置は本実施形態の場合に限定されない。また吸込部１には上流側の端部で外周面から吸込部１の径方向、すなわち後述するモータ８の径方向となるモータ径方向の内側に向かって環状に凹む環状凹部１ｂが形成されている。

（ポンプユニット）
ポンプユニット２は、吸込部１に対して長手方向Ｄの下流側に並んで複数段が設けられている。ポンプユニット２は、吸込口１ａを通じて吸込部１の内側に取り込まれた水Ｗを、上流側から下流側に向かって順次圧送する。図３に示すように各段のポンプユニット２は、長手方向Ｄに延びる軸線Ｏを中心に回転する羽根車７と、羽根車７を軸線Ｏ回りに回転させるモータ８と、モータ８を支持するモータケーシング９と、羽根車７およびモータケーシング９を覆うユニットケーシング１０とを有している。
ここで本実施形態ではポンプユニット２として、長手方向Ｄに最も上流側に設けられた最前段ポンプユニット２Ａ、最も下流側に設けられた最後段ポンプユニット２Ｃ、および、これら最前段ポンプユニット２Ａと最後段ポンプユニット２Ｃとの間に配置された中間段ポンプユニット２Ｂが設けられている（図２参照）。

（羽根車）
羽根車７は、吸込部１から流入する水Ｗをモータ径方向の内側から外側に向けて流通させて圧送する。本実施形態では、羽根車７は吸込部１の軸線Ｏと同軸上に設けられているが、必ずしも同軸上でなくともよい。

（モータ）
モータ８は羽根車７に対して長手方向Ｄの下流側に配置されている。そしてモータ８の出力軸８ｘが羽根車７に接続されている。モータ８には、モータ８の外周面からモータ径方向の外側に突出するモータフランジ部８ａが設けられている。さらにモータ８には、モータ８から下流側に向かって、後述する吐出側流路Ｃ３内に向かって延びる配線８ｂが接続されている。

（モータケーシング）
モータケーシング９は、軸線Ｏを中心とした円筒状をなしてモータ８を外周側から覆って、内部にモータ８を支持している。なおモータケーシング９は、必ずしもモータ８と同軸上に設けられていなくともよい。モータケーシング９は長手方向Ｄに二つに分割されている。すなわちモータケーシング９は上流側に配置された上流側ケース部９１と下流側に配置された下流側ケース部９２とを有している。

上流側ケース部９１の下流側の端部には、上流側ケース部９１の外周面からモータ径方向の内側に向けて軸線Ｏを中心として環状に凹む第一環状凹部９１ａが形成されている。また下流側ケース部９２の上流側の端部には、下流側ケース部９２の内周面からモータ径方向の外側に向けて軸線Ｏを中心として環状に凹む第二環状凹部９２ａが形成されている。下流側ケース部９２に上流側ケース部９１が挿入されて第一環状凹部９１ａと第二環状凹部９２ａとが係合し、上流側ケース部９１と下流側ケース部９２とが固定されている。上流側ケース部９１の外周面と下流側ケース部９２の外周面とは同一面上に配置されており、面一になっている。また第二環状凹部９２ａ内にモータフランジ部８ａが配置されて上流側ケース部９１と下流側ケース部９２とで挟みこまれることで、モータケーシング９がモータ８を固定して支持している。

上流側ケース部９１には、長手方向Ｄに貫通してモータ８の出力軸８ｘおよび羽根車７の一部が挿通される出力軸孔９１ｂが形成されている。モータ８の出力軸８ｘが出力軸孔９１ｂを通過して上流側ケース部９１よりも上流側まで延びるとともに、出力軸孔９１ｂ内に羽根車７の一部およびモータ８の出力軸８ｘが挿通されて、羽根車７と出力軸８ｘとが接続されている。また、下流側ケース部９２の内側における上流側を向く内底面９２ｂとモータ８の下流側の端部とが長手方向Ｄに離れた位置に配置されて、モータ８の下流側の端部と内底面９２ｂとの間には空間Ｓが形成されている。モータ８から延びる上記の配線８ｂは空間Ｓ内を通過して、かつ、下流側ケース部９２の内底面９２ｂに開口して下流側ケース部９２を軸線Ｏ上で長手方向Ｄに貫通する第一連通孔９２ｃを通過して、下流側ケース部９２の外側に延びている。上流側ケース部９１には、第一連通孔９２ｃと配線８ｂとの隙間を封止する第一シール部９３が設けられている。

またモータケーシング９には二つのケースフランジ部９４が設けられている。より具体的にはケースフランジ部９４としては、上流側ケース部９１に対して長手方向Ｄの上流側から取り付けられた平板状の吸込側ケースフランジ部９４Ａと、下流側ケース部９２に対して長手方向Ｄの下流側から取り付けられた平板状の吐出側ケースフランジ部９４Ｂとが設けられている。

図４（ａ）に示すように、吸込側ケースフランジ部９４Ａは、上流側ケース部９１に対して例えばボルト１３によって固定されている。なお吸込側ケースフランジ部９４Ａは上流側ケース部９１と一体に形成されてもよい。吸込側ケースフランジ部９４Ａは、上流側ケース部９１の上流側の端面に接触する基部９４ｘと、基部９４ｘにおけるモータ周方向の一部で上流側ケース部９１の外周面よりもモータ径方向の外側に突出する支持部（吸込側支持部）９４ｙとを有している。本実施形態では支持部９４ｙはモータ周方向に１８０度離れた位置に対をなして設けられている。基部９４ｘは、一対の支持部９４ｙ同士に挟まれるモータ周方向の領域で、支持部９４ｙが設けられたモータ周方向の領域に比べてモータ径方向の寸法が小さくなっている。

そして支持部９４ｙが設けられていないモータ周方向の領域で、後述する吸込側流路Ｃ２の内面よりもモータ径方向の内側に基部９４ｘの外周面が配置されることで、支持部９４ｙが設けられていないモータ周方向の領域には、長手方向Ｄの両側に開口して後述する中継流路Ｃ１と吸込側流路Ｃ２とを連通する吸込側連通路Ｓ１が形成されている。したがって吸込側連通路Ｓ１はモータ周方向に１８０度離れた位置に対をなして設けられている。

図３に戻って、吸込側ケースフランジ部９４Ａと羽根車７との間には例えばゴム製のパッキン１１が設けられている。パッキン１１は羽根車７に固定されるとともに吸込側ケースフランジ部９４Ａとの間で摺動するように設けられている。パッキン１１は、モータケーシング９内への水Ｗの侵入を抑制する。

また、吸込側ケースフランジ部９４Ａには軸線Ｏ上で長手方向Ｄに貫通するフランジ貫通孔９４ｚが形成されている。フランジ貫通孔９４ｚはモータケーシング９の上流側ケース部９１における出力軸孔９１ｂに連通している（図３参照）。フランジ貫通孔９４ｚをモータ８の出力軸８ｘおよび羽根車７の一部が通過している。

また図４（ｂ）に示すように、吐出側ケースフランジ部９４Ｂは、下流側ケース部９２に対してボルト１３によって固定されている。なお吐出側ケースフランジ部９４Ｂは下流側ケース部９２と一体に形成されてもよい。吐出側ケースフランジ部９４Ｂは、下流側ケース部９２の下流側の端面に接触する基部９４ｘと、基部９４ｘにおけるモータ周方向の一部で下流側ケース部９２の外周面よりもモータ径方向の外側に突出する支持部（吐出側支持部）９４ｙとを有している。すなわち吐出側ケースフランジ部９４Ｂは吸込側ケースフランジ部９４Ａと同様の形状をなしている。

そして、支持部９４ｙが設けられていないモータ周方向の領域で、後述する吐出側流路Ｃ３の内面よりもモータ径方向の内側に基部９４ｘの外周面が配置されることで、支持部９４ｙが設けられていないモータ周方向の領域には、長手方向Ｄの両側に開口して後述する中継流路Ｃ１と吐出側流路Ｃ３とを連通する吐出側連通路Ｓ２が形成されている。したがって吐出側連通路Ｓ２はモータ周方向に１８０度離れた位置に対をなして設けられている。吐出側ケースフランジ部９４Ｂには軸線Ｏ上で長手方向Ｄに貫通するフランジ貫通孔９４ｚが形成されている。フランジ貫通孔９４ｚはモータケーシング９の下流側ケース部９２における第一連通孔９２ｃに連通している（図３参照）。フランジ貫通孔９４ｚをモータ８から延びる配線８ｂが通過している。

ここで、吸込側ケースフランジ部９４Ａにおいて支持部９４ｙが形成されたモータ周方向の位置と、吐出側ケースフランジ部９４Ｂにおいて支持部９４ｙが形成されたモータ周方向の位置とは異なっている。すなわち吸込側連通路Ｓ１のモータ周方向の位置と吐出側連通路Ｓ２のモータ周方向の位置とが異なっている。具体的には吸込側連通路Ｓ１と吐出側連通路Ｓ２とは、モータ周方向に交互に配置されて、モータ周方向に隣接する吸込側連通路Ｓ１と吐出側連通路Ｓ２とは、モータ周方向に９０度離れた位置に配置されている。

（ユニットケーシング）
図２に戻ってユニットケーシング１０は、全体として長手方向Ｄに延びる軸線Ｏを中心とした円筒状をなし、羽根車７およびモータ８を外周側から覆っている。なおユニットケーシング１０はモータケーシング９と同軸上に設けられなくともよい。

ここで本実施形態では、最前段ポンプユニット２Ａのユニットケーシング１０と、中間段ポンプユニット２Ｂのユニットケーシング１０とは同一である。一方で最後段ポンプユニット２Ｃのユニットケーシング１０は、最前段ポンプユニット２Ａおよび中間段ポンプユニット２Ｂのユニットケーシング１０とは形状が異なっている。以下、最前段ポンプユニット２Ａおよび中間段ポンプユニット２Ｂのユニットケーシング１０を第一ユニットケーシング１０Ａとし、最後段ポンプユニット２Ｃのユニットケーシング１０を第二ユニットケーシング１０Ｂとする。

（第一ユニットケーシング）
図３および図５に示すように、第一ユニットケーシング１０Ａは、中間部ケース２１と、中間部ケース２１に対して長手方向Ｄの上流側に配置された吸込側ケース２２と、中間部ケース２１に対して長手方向Ｄの下流側に配置された吐出側ケース２３とを有している。

中間部ケース２１は、モータケーシング９を外周側から覆う軸線Ｏを中心とした円筒状をなしている。中間部ケース２１の内周面は、モータケーシング９の外周面と離れた位置に配置されている。よって中間部ケース２１とモータケーシング９との間には隙間が形成され、この隙間を利用して軸線Ｏを中心とした環状の中継流路Ｃ１が形成されている。中継流路Ｃ１は、上流側の端部および下流側の端部に向かって流路幅寸法（モータ径方向の寸法）がモータ径方向の内側に向けて漸次拡大する拡大部ＣＢを有している。中継流路Ｃ１は拡大部ＣＢを介して、図４（ａ）および図４（ｂ）に示す吸込側連通路Ｓ１および吐出側連通路Ｓ２に連通している。また中間部ケース２１における上流側の端部、および下流側の端部の各々には、中間部ケース２１の内周面からモータ径方向の外側に、軸線Ｏを中心として環状に凹む環状凹部２１ａが形成されている。

吸込側ケース２２はモータケーシング９よりも上流側に配置されている。吸込側ケース２２は、羽根車７を覆うとともに軸線Ｏを中心とした円筒状をなしている。吸込側ケース２２における下流側の端部には、吸込側ケース２２の外周面からモータ径方向の内側に、軸線Ｏを中心として環状に凹む環状凹部２２ａが形成されている。中間部ケース２１に吸込側ケース２２が挿入されて環状凹部２２ａと中間部ケース２１の環状凹部２１ａとが係合し、中間部ケース２１と吸込側ケース２２とが固定されている。中間部ケース２１の外周面と吸込側ケース２２の外周面とは同一面上に配置されて面一になっている。そして中間部ケース２１の環状凹部２１ａ内に配置された吸込側ケースフランジ部９４Ａにおける支持部９４ｙが、中間部ケース２１と吸込側ケース２２との間に挟みこまれることで、第一ユニットケーシング１０Ａがモータケーシング９を固定して支持している。

吸込側ケース２２の内側には、羽根車７との間に軸線Ｏを中心として下流側に向かって軸線Ｏに直交する方向（モータ径方向）の幅が、上流側の端部の流入口Ｃ２ａから徐々に広がるドーム状の空間が形成されている。この空間が吸込側流路Ｃ２となる。吸込側流路Ｃ２は軸線Ｏ上に形成されている。吸込側流路Ｃ２は、吸込側ケースフランジ部９４Ａによって形成された吸込側連通路Ｓ１（図４（ａ）参照）に連通している。よって吸込側流路Ｃ２は吸込側連通路Ｓ１を介して中継流路Ｃ１における上流側の端部、すなわち拡大部ＣＢにも連通している。したがって上流側に隣接するポンプユニット２または吸込部１から吸込側流路Ｃ２に流入した水Ｗは、吸込側ケース２２におけるモータ径方向の内側の位置で、軸線Ｏに沿って羽根車７に流入してモータ径方向の外側に向かって流れ、吸込側連通路Ｓ１を介して中継流路Ｃ１へ案内される。

また吸込側ケース２２には、上流側の端面におけるモータ径方向の外側の端縁から上流側に向けて突出する環状をなす環状凸部２２ｂが形成されている。図５に示すように、最前段ポンプユニット２Ａにおける環状凸部２２ｂは、吸込部１の環状凹部１ｂに対してモータ径方向の外側に配置されて環状凹部１ｂと環状凸部２２ｂとが係合し、吸込側ケース２２に吸込部１が挿入され、吸込側ケース２２と吸込部１とが固定されている。一方で図３および図６に示すように、中間段ポンプユニット２Ｂおよび最後段ポンプユニット２Ｃの環状凸部２２ｂは、後述する吐出側ケース２３の環状凹部２３ｃに係合している。また吸込側ケース２２の上流側の端面からは、軸線Ｏ上で下流側に向かって凹むとともに吸込側流路Ｃ２に接続された吸込側凹部２２ｃが形成されている。

吐出側ケース２３は、モータケーシング９よりも下流側に配置されている。吐出側ケース２３は、軸線Ｏを中心とした円筒状をなしている。吐出側ケース２３における下流側の端部には、吐出側ケース２３の外周面からモータ径方向の内側に向かって軸線Ｏを中心として環状に凹む環状凹部２３ａが形成されている。中間部ケース２１に吐出側ケース２３が挿入されて環状凹部２３ａと中間部ケース２１の環状凹部２１ａとが係合し、中間部ケース２１と吐出側ケース２３とが固定されている。中間部ケース２１の外周面と吐出側ケース２３の外周面とは同一面上に配置されて面一になっている。中間部ケース２１の環状凹部２１ａ内に配置された吐出側ケースフランジ部９４Ｂの支持部９４ｙが、中間部ケース２１と吐出側ケース２３とで挟みこまれることで（図４（ｂ）参照）、第一ユニットケーシング１０Ａがモータケーシング９を支持している。

吐出側ケース２３の内側には、軸線Ｏを中心として吐出側に向かって軸線Ｏに直交する方向（モータ径方向）の幅が流出口Ｃ３ａに向かって徐々に狭くなるドーム状の空間が形成されている。この空間が吐出側流路Ｃ３となる。吐出側流路Ｃ３は軸線Ｏ上に形成されている。吐出側流路Ｃ３は、吐出側ケースフランジ部９４Ｂによって形成された吐出側連通路Ｓ２に連通している（図４（ｂ）参照）。よって吐出側流路Ｃ３は吐出側連通路Ｓ２を介して中継流路Ｃ１における下流側の端部、すなわち拡大部ＣＢも連通している。したがって吐出側流路Ｃ３へは、中継流路Ｃ１から吐出側連通路Ｓ２を通じて水Ｗが案内される。またモータ８から延びる配線８ｂは、吐出側ケースフランジ部９４Ｂのフランジ貫通孔９４ｚを通って吐出側流路Ｃ３内に延びている。

また吐出側ケース２３における下流側の端部には、吐出側ケース２３の外周面からモータ径方向の内側に向かって軸線Ｏを中心として環状に凹む環状凹部２３ｃが形成されている。この環状凹部２３ｃに対して下流側に隣接するポンプユニット２の吸込側ケース２２における環状凸部２２ｂがモータ径方向の外側に配置されて環状凹部２３ｃと環状凸部２２ｂとが係合している。すなわち吐出側ケース２３が吸込側ケース２２に挿入されて、吐出側ケース２３と吸込側ケース２２とが固定されている。

また吐出側ケース２３の下流側を向く端面からは、軸線Ｏ上で下流側に向かって突出する吐出側凸部２３ｄが形成されている。吐出側凸部２３ｄには、下流側で吸込側流路Ｃ２の流入口Ｃ２ａに連通し、かつ、上流側で吐出側流路Ｃ３の流出口Ｃ３ａに連通する軸線Ｏを中心とした孔Ｘが設けられている。吐出側凸部２３ｄは、隣接するポンプユニット２の吸込側ケース２２における吸込側凹部２２ｃに係合している。すなわち隣接するポンプユニット２のうちの上流側のポンプユニット２の下流側の端部と、下流側のポンプユニット２の上流側の端部とが係合可能となるように、ポンプユニット２の下流側の端部とポンプユニット２の上流側の端部とが凹凸形状をなしている。

さらに吐出側ケース２３には、モータ径方向に延びて吐出側ケース２３の外周面および吐出側流路Ｃ３に開口し、吐出側流路Ｃ３と吐出側ケース２３の外側とを連通する第二連通孔２３ｅが形成されている。モータ８から延びる上記の配線８ｂは、吐出側流路Ｃ３から第二連通孔２３ｅを通過してユニットケーシング１０の外側へと延びている。吐出側ケース２３には、第二連通孔２３ｅと配線８ｂとの隙間を封止する第二シール部９６が設けられている。

（第二ユニットケーシング）
図６に示すように、第二ユニットケーシング１０Ｂは、第一ユニットケーシング１０Ａと同様に中間部ケース２１と、中間部ケース２１に対して長手方向Ｄの上流側に配置された吸込側ケース２２と、中間部ケース２１に対して長手方向Ｄの下流側に配置された吐出側ケース２４とを有している。第二ユニットケーシング１０Ｂの中間部ケース２１および吸込側ケース２２は、第一ユニットケーシング１０Ａの中間部ケース２１および吸込側ケース２２と同じである。一方で第二ユニットケーシング１０Ｂの吐出側ケース２４は、第一ユニットケーシング１０Ａの吐出側ケース２３と若干形状が異なっている。

具体的には、第二ユニットケーシング１０Ｂの吐出側ケース２４は、第一ユニットケーシング１０Ａの吐出側ケース２３と下流側の端部の形状が異なっている。すなわち吐出側ケース２４には、吐出側凸部２３ｄは設けられず、軸線Ｏに対してモータ径方向の外側にオフセットして長手方向Ｄに延びる偏心軸線Ｏ１を中心とした断面円形状の吐出部接続流路Ｃ４が形成されている。吐出部接続流路Ｃ４は吐出側ケース２４の吐出側流路Ｃ３に連通するとともに、吐出側ケース２４の下流側を向く端面に開口している。吐出部接続流路Ｃ４は上流側に比べて下流側で流路幅が大きくなっている。すなわち、吐出部接続流路Ｃ４は上流側の小径部Ｃｘと、小径部Ｃｘの下流側で小径部Ｃｘと同軸上に一体に形成された大径部Ｃｙとを有している。

（吐出部）
図２に戻って、吐出部３は軸線Ｏを中心とした円柱状をなす本体部３１と、本体部３１を長手方向Ｄに貫通して設けられた吐出管３２および配線管３３とを有している。
本体部３１には長手方向Ｄに貫通する第一貫通孔３１ａおよび第二貫通孔３１ｂが形成されている。第一貫通孔３１ａと第二貫通孔３１ｂとは、軸線Ｏを挟んでモータ径方向に並んで形成されている。また本体部３１の下流側の端部には、本体部３１の外周面からモータ径方向の内側へ凹む軸線Ｏを中心とした環状凹部３１ｃが形成されている。

吐出管３２は本体部３１の第一貫通孔３１ａに挿通されて本体部３１に固定され、最後段ポンプユニット２Ｃにおける吐出側ケース２４の吐出部接続流路Ｃ４の大径部Ｃｙに挿入されている（図６参照）。これにより、吐出管３２の下流側の端部に形成された吐出口３ａは、最後段ポンプユニット２Ｃの吐出側流路Ｃ３に吐出部接続流路Ｃ４を介して連通している。吐出口３ａからは、吐出側流路Ｃ３からの水Ｗが流出可能となっている。吐出管３２は本体部３１から上流側および下流側の両側へ突出して設けられている。

配線管３３は本体部３１の第二貫通孔３１ｂに挿通されて本体部３１に固定されている。配線管３３は、本体部３１から上流側および下流側の両側へ突出して設けられている。配線管３３は最後段ポンプユニット２Ｃと長手方向Ｄに間をあけて設けられている。配線管３３内にはモータ８から延びる配線８ｂが挿通されている。

（アウターケーシング）
アウターケーシング４は、長手方向Ｄに延びる軸線Ｏを中心とした筒状をなして複数段のポンプユニット２を外周側から覆っている。アウターケーシング４は例えば樹脂製である。アウターケーシング４の上流側の端部は、吸込部１の環状凹部１ｂに対してモータ径方向の外側に配置されて環状凹部１ｂに係合している。またアウターケーシング４の下流側の端部は、吐出部３の本体部３１の環状凹部３１ｃに対してモータ径方向の外側に配置されて環状凹部３１ｃに係合している。よってアウターケーシング４は吸込部１と吐出部３とによって支持されている。また、アウターケーシング４の外周面と、吸込部１の外周面と、吐出部３における本体部３１の外周面とが同一平面上に配置されて面一になっている。

さらにアウターケーシング４の内周面は、ポンプユニット２におけるユニットケーシング１０の外周面とモータ径方向に離れた位置に配置されている。よってアウターケーシング４とユニットケーシング１０との間に、吐出側ケース２３、２４の第二連通孔２３ｅに連通して軸線Ｏを中心とした環状の隙間ＣＳが形成されている。環状の隙間ＣＳにはモータ８から延びる配線８ｂが配置される。そして配線８ｂは第二連通孔２３ｅから吐出部３の配線管３３内に向かって延びている。なお、隙間ＣＳは必ずしも環状をなしていなくともよく、隙間ＣＳはモータ周方向の一部で形成されていてもよい。

（作用効果）
以上説明した本実施形態の液中ポンプ１００によれば、長手方向Ｄに並んで複数のポンプユニット２が設けられ、かつ、各々のポンプユニット２には羽根車７およびモータ８が設けられている。したがって、複数の羽根車７およびモータ８によって水Ｗを圧送することができるため、高出力化が可能である。また一つのモータ８で複数の羽根車７を回転させる場合に比べてモータ８の径が大きくなることを回避でき、液中ポンプ１００を小型化（小径化）することができる。

さらに、各々のポンプユニット２にはユニットケーシング１０とモータケーシング９との間に、モータ周方向に連続する中継流路Ｃ１が形成されている。したがって水Ｗの流路面積を確保しつつ、流路のモータ径方向の寸法を小さく抑えることができる。よって水Ｗの流通を妨げることなく、液中ポンプ１００の小型化が可能となる。

また中継流路Ｃ１に連通するように、軸線Ｏ上に吸込側流路Ｃ２および吐出側流路Ｃ３が形成されている。そして最前段ポンプユニット２Ａおよび中間段ポンプユニット２Ｂの吐出側流路Ｃ３は、これらのポンプユニット２Ａ、２Ｂの下流側に隣接するポンプユニット２の吸込側流路Ｃ２に接続されている。このため吐出側流路Ｃ３からの水Ｗを、吐出側のポンプユニット２の羽根車に対してモータ径方向の内側で集中させて流入させることができ、吐出側のポンプユニット２における羽根車７での水Ｗの圧送効率を高めることができる。

また隣接するポンプユニット２のうちの上流側のポンプユニット２の吐出側ケース２３と、下流側のポンプユニット２の吸込側ケース２２とが係合可能な凹凸形状をなしている。したがって、ポンプユニット２の数量を容易に増加させることができ、液中ポンプ１００の汎用性を高めることができる。また、ポンプユニット２毎の交換が容易である。

また、ユニットケーシング１０が中間部ケース２１、吸込側ケース２２、および吐出側ケース２３の三つに分割されている。このため、これら三つのケースを組み付ける際に、吸込側ケースフランジ部９４Ａを中間部ケース２１と吸込側ケース２２との間に挟み込み、および、吐出側ケースフランジ部９４Ｂを中間部ケース２１と吐出側ケース２３との間に挟み込むことで、モータケーシング９をユニットケーシング１０に容易に固定することができる。

さらに、吸込側ケースフランジ部９４Ａを中間部ケース２１と吸込側ケース２２との間に設け、吸込側ケースフランジ部９４Ａの支持部９４ｙをモータ周方向の一部に設けたことで、吸込側流路Ｃ２と中継流路Ｃ１とを連通させる吸込側連通路Ｓ１を容易に形成することができる。同様に、吐出側ケースフランジ部９４Ｂを中間部ケース２１と吐出側ケース２３との間に設け、吐出側ケースフランジ部９４Ｂの支持部９４ｙをモータ周方向の一部に設けたことで、吐出側流路Ｃ３と中継流路Ｃ１とを連通させる吐出側連通路Ｓ２を容易に形成することができる。

また吸込側ケースフランジ部９４Ａの支持部９４ｙと吐出側ケースフランジ部９４Ｂの支持部９４ｙとがモータ周方向に異なる位置に形成されていることで、吸込側連通路Ｓ１と吐出側連通路Ｓ２とが、モータ周方向に異なる位置に配置されている。したがって吸込側流路Ｃ２から中継流路Ｃ１に流入した水Ｗは、中継流路Ｃ１をモータ周方向に旋回するように導かれて吐出側流路Ｃ３へ流入する。よって中継流路Ｃ１におけるモータ周方向の一部のみで、下流側に向かって水Ｗが流通しようとすることを回避でき、中継流路Ｃ１のモータ周方向の全体に水Ｗを流通させることで、水Ｗを下流側に向かって円滑に流通させることができる。

さらにモータケーシング９が上流側ケース部９１および下流側ケース部９２の二つに分割されている。このため、これら二つのケース部９１、９２を組み付ける際に、モータフランジ部８ａを二つのケース部９１、９２の間に挟み込むことで、モータ８をモータケーシング８に容易に固定することができる。

またモータ８の配線８ｂがモータケーシング９を通過してモータ８から吐出側流路Ｃ３内に延びており、モータケーシング９を配線８ｂが通過するための第一連通孔９２ｃ周りには第一シール部９３が設けられている。このため、水Ｗがモータケーシング９内に侵入してしまうことを回避できる。さらに、モータ８の配線８ｂが吐出側流路Ｃ３内を通過してユニットケーシング１０の内側から外側へ延びているが、ユニットケーシング１０を配線８ｂが通過するための第二連通孔２３ｅ周りには第二シール部９６が設けられている。このため、水Ｗがユニットケーシング１０内に侵入してしまうことを回避できる。

さらにアウターケーシング４の外周面が、吸込部１および吐出部３の外周面と同一平面上に配置されているため、土壌に鉛直方向に挿入された管Ｐの内側に液中ポンプ１００を挿入する際に、管Ｐが小径であったとしても管Ｐの内面に引っ掛かることなく円滑に液中ポンプ１００を管Ｐの内側に挿入することができる。また、アウターケーシング４を設けて環状の隙間ＣＳをアウターケーシング４とユニットケーシング１０との間に形成したことで、配線８ｂを通過させるスペースを確保することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、上記実施形態おける各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

例えば、アウターケーシング４は必ずしも設けなくともよい。この場合、配線８ｂを被覆するカバーをアウターケーシング４の代わりに設けてもよい。またアウターケーシング４には剛性が小さい樹脂フィルムのような材料を用いてもよい。

また、モータ８の配線８ｂは、モータケーシング９の内側から中継流路Ｃ１を通過して隙間ＣＳに向かって延びるように配置してもよい。
さらに、ユニットケーシング１０は中間部ケース２１と吸込側ケース２２と吐出側ケース２３とからなる三分割構造ではなく、中間部ケース２１と吸込側ケース２２とからなる二分割構造、または、中間部ケース２１と吐出側ケース２３とからなる二分割構造になっていてもよい。

また中継流路Ｃ１は、環状ではなく分散状に設けられていてもよい。すなわち中継流路Ｃ１はモータ周方向に間隔をあけて複数が設けられていてもよい。

本発明の液中ポンプでは、高出力化、かつ小型化を図ることが可能である。

１吸込部
２ポンプユニット
３吐出部
４アウターケーシング
７羽根車
８モータ
８ｂ配線
９モータケーシング
１０ユニットケーシング
２１中間部ケース
２２吸込側ケース
２３吐出側ケース
２３ｅ第二連通孔
９１上流側ケース部
９２下流側ケース部
９２ｃ第一連通孔
９３第一シール部
９４ケースフランジ部
９４ｙ支持部
９６第二シール部
１００液中ポンプ
Ｃ１中継流路
Ｃ２吸込側流路
Ｃ３吐出側流路
Ｓ１吸込側連通路
Ｓ２吐出側連通路
ＣＳ隙間

Claims

棒状に構成され、長手方向の一方側の吸込口から液体を吸引して、他方側の吐出口から前記液体を吐出する液中ポンプであって、
前記液体が通過する前記吸込口が形成されるとともに、吸引した前記液体を長手方向に案内する吸込部と、
前記吸込部の下流側に前記長手方向に並んで配置されるとともに、上流側の前記液体を下流側に順次圧送する複数段のポンプユニットと、
前記複数段のポンプユニットのうちの最後段のポンプユニットで圧送された前記液体を吐出する吐出部と、
を備え、
各段の前記ポンプユニットは、
前記長手方向に延びる軸線回りに回転して前記液体を前記長手方向における上流側から下流側へ圧送する羽根車と、
前記羽根車に接続されて前記羽根車を回転させるモータと、
を有する液中ポンプ。
各段の前記ポンプユニットは、
前記長手方向に延びる筒状をなして内部に前記モータを支持するモータケーシングと、
前記長手方向に延びる筒状をなして前記羽根車および前記モータケーシングを覆い、前記モータケーシングとの隙間を利用して、前記羽根車を通過した前記液体が流通する前記長手方向に延びる環状又は分散状の中継流路を形成するユニットケーシングと、
をさらに有する請求項１に記載の液中ポンプ。
前記ユニットケーシングには、
上流側から前記液体が流入する流入口から前記中継流路における上流側の端部までを連通させる吸込側流路と、
前記中継流路における下流側の端部から、下流側に前記液体を流出する流出口までを連通させる吐出側流路と、
が形成されている請求項２に記載の液中ポンプ。
前記長手方向に隣接する前記ポンプユニットのうちの前記上流側の前記ポンプユニットにおける前記上流側の端部と、前記下流側の前記ポンプユニットにおける前記下流側の端部とが、係合可能な凹凸形状をなしており、前記下流側の端部と前記上流側の端部とが係合している状態で、前記上流側の前記ユニットケーシングにおける前記吐出側流路と、前記下流側の前記ユニットケーシングにおける前記吸込側流路とが連通している請求項３に記載の液中ポンプ。
前記ユニットケーシングは、
前記モータケーシングとの間に前記中継流路が配置された中間部ケースと、
前記中間部ケースに対して前記上流側で接続され、前記吸込側流路を形成する吸込側ケースと、
を有し、
前記モータケーシングには、外周面から前記モータにおける径方向となるモータ径方向の外側に突出するケースフランジ部が設けられ、
前記ケースフランジ部は、前記中間部ケースと前記吸込側ケースとの間で前記長手方向に挟み込まれて、前記ユニットケーシングに支持されている請求項３または４に記載の液中ポンプ。
前記ユニットケーシングは、
前記モータケーシングとの間に前記中継流路が配置された中間部ケースと、
前記中間部ケースに対して前記下流側で接続され、前記吐出側流路を形成する吐出側ケースと、を有し、
前記モータケーシングには、外周面から前記モータにおける径方向となるモータ径方向の外側に突出するケースフランジ部が設けられ、
前記ケースフランジ部は、前記中間部ケースと前記吐出側ケースとの間で前記長手方向に挟み込まれて、前記ユニットケーシングに支持されている請求項３または４に記載の液中ポンプ。
前記ユニットケーシングは、
前記モータケーシングとの間に前記中継流路が配置された中間部ケースと、
前記中間部ケースに対して前記上流側で接続され、前記吸込側流路を形成する吸込側ケースと、
前記中間部ケースに対して前記下流側で接続され、前記吐出側流路を形成する吐出側ケースと、
を有し、
前記モータケーシングには、外周面から前記モータにおける径方向となるモータ径方向の外側に突出する二つのケースフランジ部が設けられ、
前記二つのケースフランジ部のうちの一方は、前記中間部ケースと前記吸込側ケースとの間で前記長手方向に挟み込まれ、前記二つのケースフランジ部のうちの他方は、前記中間部ケースと前記吐出側ケースとの間で前記長手方向に挟み込まれて、前記ユニットケーシングに支持されている請求項３または４に記載の液中ポンプ。
前記モータケーシングには二つの前記ケースフランジ部として、前記中間部ケースと前記吸込側ケースとの間に配置された吸込側ケースフランジ部、および、前記中間部ケースと前記吐出側ケースとの間に配置された吐出側ケースフランジ部が設けられ、
前記吸込側ケースフランジ部は、前記モータにおける周方向となるモータ周方向の一部で前記モータケーシングの外周面から前記モータ径方向の外側に突出して前記中間部ケースと前記吸込側ケースとの間に挟み込まれる吸込側支持部を有し、
前記吐出側ケースフランジ部は、前記モータ周方向の一部で前記モータケーシングの外周面から前記モータ径方向の外側に突出して前記中間部ケースと前記吐出側ケースとの間に挟み込まれる吐出側支持部を有し、
前記吸込側支持部が設けられていない前記モータ周方向の領域には、前記長手方向に開口するとともに、前記中継流路と前記吸込側流路とを連通する吸込側連通路が形成され、
前記吐出側支持部が設けられていない前記モータ周方向の領域には、前記長手方向に開口するとともに、前記中継流路と前記吐出側流路とを連通する吐出側連通路が形成されている請求項７に記載の液中ポンプ。
前記吸込側支持部が形成された前記モータ周方向の位置と、前記吐出側支持部が形成された前記モータ周方向の位置とが異なっている請求項８に記載の液中ポンプ。
前記モータには、前記モータへ電力を供給する配線が接続され、
前記モータケーシングには、前記長手方向に延びて前記モータケーシングの内側と前記吐出側流路とを連通する第一連通孔が形成され、
前記ユニットケーシングには、前記モータにおける径方向となるモータ径方向に延びて、前記吐出側流路とユニットケーシングの外側とを連通する第二連通孔が形成され、
前記配線は、前記モータから前記第一連通孔、前記吐出側流路、および前記第二連通孔を通って前記ユニットケーシングの外側へ延び、
前記モータケーシングには、前記第一連通孔と前記配線との隙間を封止する第一シール部が設けられ、
前記ユニットケーシングには、前記第二連通孔と前記配線との隙間を封止する第二シール部が設けられている請求項３から９のいずれか一項に記載の液中ポンプ。
前記モータケーシングは、前記長手方向に分割された上流側ケース部および下流側ケース部を有し、
前記モータには、外周面から前記モータにおける径方向となるモータ径方向の外側に突出するモータフランジ部が設けられ、
前記モータフランジ部は、前記上流側ケース部と前記下流側ケース部との間で前記長手方向に挟み込まれて前記モータケーシングに支持されている請求項２から１０のいずれか一項に記載の液中ポンプ。
前記吸込部および前記吐出部によって支持されるとともに、複数段の前記ポンプユニットを外周側から覆う前記長手方向に延びる筒状をなすアウターケーシングをさらに備え、
前記アウターケーシングの外周面と、前記吸込部の外周面と、前記吐出部の外周面とが同一平面上に配置されるように前記アウターケーシングが前記吸込部および前記吐出部に接続されている請求項１から１１のいずれか一項に記載の液中ポンプ。
前記吸込部および前記吐出部によって支持されるとともに、複数段の前記ポンプユニットを外周側から覆う前記長手方向に延びる筒状をなすアウターケーシングをさらに備え、
前記アウターケーシングは、前記ユニットケーシングとの間に、前記第二連通孔に連通するとともに前記配線が配置される環状隙間を形成している請求項１０に記載の液中ポンプ。