JP2784345B2

JP2784345B2 - 流体吸引ポンプ

Info

Publication number: JP2784345B2
Application number: JP8161519A
Authority: JP
Inventors: 宗正榊原
Original assignee: SANKO HONPU SEISAKUSHO KK
Current assignee: SANKO HONPU SEISAKUSHO KK
Priority date: 1996-06-21
Filing date: 1996-06-21
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2016-06-21
Also published as: JPH109199A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、養魚池、ため池、
湖、あるいは海中等の水面に設置して、水中に空気、液
状中和剤等の流体を導入して水中の溶存酸素量を増大さ
せたり、殺菌させたり、あるいは中和させたりするため
に使用する流体吸引ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、水中の溶存酸素量を増大
させる手段としては、水中ポンプにより揚水して大気に
曝して空気中の酸素を気泡として水中に取り入れる曝気
装置と、特開平６ー１９３６００号公報に記載されてい
るように、渦流ポンプを使用して、そのケーシング内の
昇圧通路の入口側に空気を導入する導管を設けた気液混
合装置とが大半である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記曝気装
置においては、一旦水面上に揚水して落下させて空気を
混入する方式であるため、混入する気泡が大きくなり、
水中で気泡が留まる時間が短くなるため、水に混入され
る溶存酸素量が少なくなる難点があった。

【０００４】また、上記曝気装置及び特開平６ー１９３
６００号公報記載の技術においては、ケーシング内に羽
根車を内設した水中ポンプを水中モータと共に設置する
構成であるため、モータケーシングの他にポンプケーシ
ングも必要となり、その組立及び製造コストが大となる
難点がある。

【０００５】本発明は、上記に鑑み、従来よりも水中の
溶存酸素量を増大し得、かつ組立及び製造コストも低減
できる流体吸引ポンプの提供を主目的としている。ま
た、本発明の別な目的として、水中の溶存酸素量の増大
以外に、オゾン等の気体を吸引させて水中殺菌させた
り、あるいは中和剤の混入にも使用できる流体吸引ポン
プを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決する手段】上記目的を達成するため、本発
明者は、鋭意研究した結果、曝気装置による揚水方式に
代わり、特開平６ー１９３６００号公報記載の発明と同
様に、大気中の空気を水中に吸引する方式を採用した。
ただ、上記公報記載の発明のようなポンプケーシングを
使用する代わりに、水中に露出した攪拌羽根の回転によ
り渦流を発生させ、その渦流の中心部に発生する負圧を
利用して、大気中の空気等の流体を吸引する方式を採用
し、組立及び製造コストの低減を図った。

【０００７】すなわち、本発明においては、モータの回
転により駆動され、かつ水中に露出した攪拌羽根の回転
力により、流体吸込路の先端部に負圧を発生させ、この
負圧を利用して水面に露出する流体吸込路の上端から流
体を水中に吸引することを特徴とする流体吸引ポンプを
提供するものである。

【０００８】この機能を達成するための具体的構成とし
ては、モータと、そのモータ軸の先端に配設され水中に
露出する攪拌羽根と、上端が水面に露出しかつ先端が攪
拌羽根の軸中心に至る流体吸込路とを含み、攪拌羽根の
回転により起こる渦流の中心部の負圧を利用して大気中
の空気等の流体を吸引するようにした構成を採用する必
要がある。

【０００９】ここで、攪拌羽根は、渦流を発生させ、そ
の中心部に負圧を生じさせる機能を有するものならば、
いかなる形式のものであってもよく、例えば、推進力を
発生させるスクリュー式、あるいはインペラ等であって
もよい。

【００１０】本発明の大きな特徴は、攪拌羽根をケーシ
ングに内設するのではなく、これを水中に露出させ、ケ
ーシングを省略した方式を採用したことである。この攪
拌羽根の回転により水は攪拌されて渦流が発生し、その
中心部の負圧により、流体吸込路から大気中の空気等の
流体が吸引されて、強力な渦流に混入される。

【００１１】例えば、流体が大気中の空気あるいは酸素
供給装置から供給される酸素である場合には、微細な気
泡となって水中に溶存し、水中の酸素溶存量が増大す
る。従って、水中の微生物による分解作用及び動植物プ
ランクトンの活動も活発になり、水底が浄化されるとと
もに、水の活性化が促進される。さらに、溶存酸素量の
増大により、淡水におけるアオコの発生が防止され、循
環水流による水温の均一化が図られることから、養魚池
における水質管理の上では、省エネルギー化を図ること
ができる。

【００１２】また、吸引される流体がオゾン等の場合、
水中に溶存されて水中の殺菌作用をなすことになる。さ
らに、吸引流体が中和剤等の液体である場合、攪拌羽根
の回転による循環水流により、ため池等の全体に速やか
に拡散させることができることになる。

【００１３】ただ、攪拌羽根が水中露出構造であるた
め、水中の藻などが攪拌羽根に付着又は吸引されるおそ
れがある。これを防止するには、攪拌羽根の周囲にスト
レーナ兼保護用のネット状外筒を配設する構成が望まし
い。

【００１４】また、流体吸込路としては、その先端が攪
拌羽根の回転により起こる渦流の中心部に配置すればよ
いので、モータに並列に配する必要はないが、コンパク
トな流体吸引ポンプを提供する上では、モータに沿って
配置するのが好ましい。さらに好ましくは、モータ軸を
中空状に形成して、この中空のモータ軸を流体吸込路と
して活用する方が、よりコンパクトな設計が可能となる
上、モータ軸内を流通する空気等の流体による冷却作用
により、モータが外部雰囲気からの冷却作用のみなら
ず、内部の空気等の流体による冷却作用により、長時間
の運転も可能な流体吸引ポンプを提供することができ
る。そこで、本発明では、モータ軸が、中空状に形成さ
れ、この中空部が流体吸込路として利用されたことを第
２の特徴とした。

【００１５】この場合のモータは、水面から露出させて
もよいし、水中に設置されるものであってもよい。た
だ、水中設置型のモータの場合、水密構造にする必要が
ある。水中モータの場合、流体吸込路の一部を大気中に
露出するにはモータ軸とは別に流体吸込管が必要とな
る。そこで、本発明の流体吸込路として、水面に露出す
る流体吸込管と、この流体吸込管に連通する中空状の前
記モータ軸とを備えた構成も採用可能とした。

【００１６】なお、攪拌羽根による負圧の発生も、水中
で行われるため、その吸引能力も深層に向かう程、低下
することになる。そこで、この吸引能力の低下を補う意
味で中空のモータ軸の後端部に吸込羽根を設け、この吸
込羽根の回転作用によりモータ軸の後部に設けた多数の
通孔に空気等の流体を強制的に押し込む構成を採用する
ことが望ましい。そこで、本発明の第３の特徴として、
モータ軸の後端が閉塞されてその近傍に多数の通孔が形
成され、かつモータ軸の後端部にその回転により通孔に
空気等の流体を導入させるための吸込羽根が付設された
構成を提供するものである。

【００１７】このように、空気等の流体を強制的に圧縮
して押し込む構成を採用すれば、モータ軸の軸端から空
気等の流体密度が高くなり、攪拌羽根の中心部から吹き
出す流体に渦流が混入される形式となるため、渦流に混
入される気泡も微細になり、水中の溶存酸素量は、従来
の曝気装置等のように水に空気が混入される形式に比べ
て著しく増大することになる。

【００１８】さらに、このような流体吸引ポンプを浮体
構造物とすれば、水底に設置する必要もなくなり、水圧
又は水位の調節が不要となり、取付が簡単となり、また
メンテナンスも不要となる等の有利な効果がある。そこ
で、本発明では、水中モータ及び流体吸込管を浮体構造
物とするためのフロートを付設する構成も採用可能とし
た。

【００１９】ただ、本発明では、攪拌羽根により推進力
が発生することになるため、係留しておきたいときに
は、係留ロープなどを付設しておき、また移動式にして
おきたい場合には、自動操舵機能とリモートコントロー
ラを付設する構成も採用可能である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態であ
る流体吸引ポンプの正面図、図２は同じくその側面図、
図３は流体吸引ポンプの使用形態を表す斜視図、図４は
モータ軸のメカニカルシールの詳細図である。

【００２１】図１及び図３のごとく、本発明に係る流体
吸引ポンプ１は、左右一対のフロート２と、このフロー
トの連結枠３から垂下された水中モータ４と、この水中
モータ４のモータ軸５の先端に固定され水中に露出する
攪拌羽根６と、上端が気水面に露出しかつ先端が水中モ
ータ４の一側の側面シール部７にシール固定された流体
吸込管８と、前記水中モータ４の他側の側面シール部９
に固定され前記攪拌羽根６の周囲を覆う外枠１０とを備
えたものである。

【００２２】左右一対のフロート２は、図３のごとく、
発泡スチロール等の発泡プラスチック製又はステンレス
製のものであって、両フロート間に水中モータ４を介在
可能な空間を有しており、両フロート間を連結する連結
枠３により互いに連結されている。

【００２３】前記水中モータ４は、その筒状のケーシン
グ１１の内壁に固定された固定子１２と、その中心部の
モータ軸５に固定された回転子１３とからなる３極ない
し６極の交流モータであって、その中心に位置するモー
タ軸５は、左右のケーシング側面に軸受１４、１５によ
って回転自在に支承されている。このモータ軸５の両端
は前記軸受１４、１５及びその外側に位置する側面シー
ル部７、９を貫通して左右両側に突出されている。

【００２４】また、ケーシング１１の一側面からはケー
ブル線１６がフロート２まで延設されて、フロート上の
図示しない電源バッテリから電力供給により水中モータ
４が稼働するようにされている。この水中モータ４の回
転数は５０Ｈｚで１４５０回転／分、６０Ｈｚで１７５
０回転／分程度に設定している。

【００２５】前記モータ軸５は、前記流体吸込管からの
空気を先端の攪拌羽根６の中心に導くべき、中空軸とさ
れており、その先端に前記攪拌羽根６が固定されるとと
もに、後端が閉塞されてその近傍の周面に多数の通孔１
７が形成され、かつこの通孔よりも後端側に前記モータ
軸の回転により前記通孔に空気を導入させるための吸込
羽根１８が固定されている。

【００２６】前記攪拌羽根６は、３葉の羽根片６ａが羽
根ボス部６ｂに放射状に一体成形されており、その中心
ボス部６ｂは前記モータ軸５の先端開放側の周面に固定
されている。なお、このモータ軸５の開放端面はモータ
軸５の中央部と同径に形成されており、小径断面に形成
されたものではないが、適宜、小径断面に形成して負圧
効果を大にする構成を採用してもよい。

【００２７】また、モータ軸５の後端部に固定された吸
込羽根１８は、攪拌羽根６と同様な３葉の羽根片１８ａ
とボス１８ｂとから構成されており、その回転力により
流体吸込管８から大気中の酸素を吸い込み、通孔１７か
らモータ軸５の中空部５ａに導く機能を有している。通
孔１７の直径は、６ｍｍ〜８ｍｍの小孔であり、５０ｍ
ｍ径のモータ軸５の外周部に２０〜２５個の範囲で形成
されている。

【００２８】前記モータケーシング１１の側面シール部
７，９は、該ケーシング１１の側面に筒体２０及びその
側面閉塞部２１とからシールケース２２が構成され、こ
のシールケース２２の内部に潤滑オイル２３が充填さ
れ、モータ軸５とオイル２３との間にメカニカルシール
２４が配置されている。このメカニカルシール２４は、
図４のごとく、閉塞部２１側とケーシング１１側の両側
をシール可能なダブルシール構造とされており、閉塞部
側及びケーシング側の固定シール部２５、２６に接触し
てモータ軸５と一体回転するリング状の可動シール２
７、２８と、両可動シール２７、２８を固定シール側に
付勢するコイルスプリング２９とを備えた周知構造のも
のである。この構造は、ケーシング両側の側面シール部
７、９とも共通な構造とされ、モータケーシング内への
水に侵入を防止するようになっている。

【００２９】また、外枠１０は、前記側面シール部７、
９のシールケース２２の外周部に放射状に配置された複
数本の遮断棒３０と、その先端を連結するリング３１と
から構成されている。

【００３０】また、前記流体吸込管８は、下端が側面シ
ール部７の側面に固定されており、気水面ＷＬから突出
するようにＬ字形に形成されており、その径もモータ軸
５及び吸込羽根１８よりも大径の５０ｍｍ〜２００ｍｍ
程度に設定されている。なお、吸込管８は、本実施の形
態のように、吸込羽根１８の径に合わせてそれよりも大
径の直管を使用する以外に、モータ軸を内嵌可能な径と
して、かつ吸込羽根部分のみについてボックス構造を採
用する方式であってもよい。また、この実施の形態で
は、流体吸込管８の上端部を開放型としているが、これ
に限らず、異物の混入を防止するためのフィルタを設置
してもよいことは勿論である。

【００３１】なお、フロート２は、ため池等で係留して
使用する場合、図示しない係留ロープを少なくとも２本
用いて水中モータ４の推進力によるフロート２の移動を
阻止するようにしている。

【００３２】上記構成において、水中モータ４を回転さ
せると、吸込羽根１８の回転力により流体吸込管８から
大気中の酸素を吸い込み、モータ軸５の後端部の通孔１
７を通ってモータ軸５の中空部５ａに入る。一方、モー
タ軸５の先端の攪拌羽根６は、モータ軸５によって駆動
されて回転し、これにより水中に強力な渦流を発生させ
る。この渦流の発生により、その渦中心部には負圧を生
じることになり、これによりモータ軸５内に導入された
空気（酸素）は水中に引き込まれて、強力渦流に混入さ
れ、大量の小さな気泡となる。そのため、水中の溶存酸
素量が増大し、水質浄化が可能となる。

【００３３】なお、水中モータ４の停止時には、モータ
軸５の開放端から水がモータ軸５を通して流体吸込管８
内に気水線ＷＬの高さまで侵入するが、再起動時に攪拌
羽根６の回転により流体吸込管８及びモータ軸５内の水
は排出され、その後大気中の空気を吸引することになる
ので、何ら問題とならない。

【００３４】また、本発明の別の実施の形態としては、
空気の吸引の代わりにオゾンの吸引にも利用できるもの
であるが、この場合、オゾン発生装置の送管を吸込管の
上端に接続し、オゾン発生装置からのオゾンを水中に送
り込む構成を採用すれば、水中の殺菌も可能となる。ま
た、さらに別の実施の形態として、液状の中和剤を吸込
管８に接続して、水中の中和を行う構成も採用できる。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、水中に露出する攪拌羽根の回転により発生する
渦流の負圧によって、流体吸込管から大気中の酸素等の
流体を吸入することができるから、水中ポンプ等を使用
しなくても簡単な構造で、溶存酸素量の増大や水中の殺
菌あるいは中和を図ることができるといった優れた効果
がある。

【００３６】特に、モータ軸を中空にしてその内部を流
体吸込路としたから、構造が簡単で取付が容易となるば
かりか、水中モータの冷却を外部からのみならず、内部
からも行うことができ、長時間の運転も可能となるとい
った優れた効果がある。

【００３７】さらに、モータ軸後端の吸込羽根により流
体を圧縮してモータ軸内に押し込み構成を採用している
ため、水中に混入する気泡等も微細なものとすることが
できるといった優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す流体吸引ポンプの
正面図

【図２】同じくその側面図

【図３】フロートを付設した使用状態を示す斜視図

【図４】メカニカルシールの断面図

【符号の説明】

１流体吸引ポンプ２フロート３連結枠４水中モータ５モータ軸６攪拌羽根８流体吸込管１７通孔１８吸込羽根

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水中に設置可能な水密構造の水中モータ
と、該水中モータの両側に突出された中空状のモータ軸
と、該モータ軸の先端に配設され水中に露出する攪拌羽
根と、前記モータ軸の後端側において、上端が水面に露
出しかつ先端が前記モータ軸の後端部を内嵌して前記水
中モータの一側にシール固定された流体吸込管とを備
え、前記流体吸込管と前記モータ軸とにより、流体を水面上
から攪拌羽根の軸中心まで吸い込む流体吸込路が構成さ
れ、前記攪拌羽根の回転により起こる渦流の中心部の負圧を
利用して前記流体を吸引するようにした流体吸引ポン
プ。
【請求項２】前記水中モータの両側側面に、潤滑オイル
が充填されたシールケースが配置され、前記モータ軸
が、前記シールケースを貫通して両側に突出された請求
項１記載の流体吸引ポンプ。
【請求項３】前記モータ軸は、その後端が閉塞されてそ
の近傍に多数の通孔が形成され、かつ後端部に前記モー
タ軸の回転により前記通孔に流体を導入させるための吸
込羽根が付設された請求項１又は２記載の流体吸引ポン
プ。
【請求項４】前記モータ及び流体吸込管を浮体構造物と
するためのフロートが付設された請求項１、２又は３記
載の流体吸引ポンプ。