JP5081725B2 - 水中ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、溜水部内に置かれて、そこに溜まっている水を外に排出する水中ポンプに関する。

建設現場等の溜水部の排水に使用される仮設の水中ポンプは、モータを収容するモータ部と、このモータ部の下側に配置されかつ、羽根車を収容するポンプ部とを備えている。このポンプ部は、その側面に比較的小径の複数の孔が形成されたストレーナを有しており、この水中ポンプは、水を、当該ストレーナ側面の各孔を通じて、ポンプ内部に吸い込むようになっている。このことによって、各孔を通過できない比較的大きい異物が、ポンプ内部に取り込まれないようにして、これによって、ポンプが異物によって詰まらないようにしている。

ところが、溜水部の底には、砂や小石等の比較的小さい異物が堆積しており、こうした小異物は、ストレーナの孔を通過してしまう。そのため、ポンプ内部に大量の小異物がポンプ内部に流入してしまった場合には、その固い小異物によって、ポンプケーシングや羽根車等が早期に摩耗してしまう、という不都合を生じる。

そこで、ストレーナの側面上側から側面下側に向かって孔の径を漸減させたストレーナが開示されている（特許文献１参照）。前記ストレーナを備えている水中ポンプは、側面下側の孔径を小さくすることによって、その孔を小異物が通過しにくいようにして、それによって、ポンプ内部へ流入する異物の量を抑制している。
実開平２−３４７８５号公報

しかしながら、溜水部の底には、様々な大きさの異物が堆積しているので、小さい径の孔は、それらの異物によって詰まりやすい。そのため、特許文献に開示されたストレーナでは、側面下側の小さい孔のほとんどが異物によって詰まってしまう虞がある。この場合、ストレーナに形成されている孔の数が実質的に減少するため、水中ポンプの吸込効率が低下してしまうと共に、ストレーナの下部からは、水を吸い込めなくなり、所望の低水位まで排水することができなくなる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所望の水位まで確実に排水することができると共に、ポンプ内部の各種部品が摩耗しくい水中ポンプを提供することである。

本発明の水中ポンプは、上下方向に延びる回転軸周りに回転する遠心羽根車と、前記羽根車を収容すると共に、吸込口を有するポンプケーシングと、前記吸込口を下側から覆うように配設されるストレーナとを備え、前記ストレーナは、底に配置される下面と、前記下面の周縁から上方に延びる側面とを有し、前記ストレーナは、その側面に、複数の同一径の孔が配置された開口部であって、相対的に上側に位置する上側部分と、相対的に下側に位置する下側部分とからなる開口部を含んでおり、前記開口部の前記下側部分における孔の配置密度は、前記上側部分における孔の配置密度よりも低く設定されている。

この構成によると、ストレーナの孔径を小さくしていないため、その孔径を適宜設定することによって、各孔が詰まってしまうことが防止される。その結果、ストレーナに形成されている孔の数が実質的に減少してしまうことが回避されて、水中ポンプの吸込効率の低下が回避される。また、溜水部の底に堆積している砂等の小異物は、ストレーナにおける下側の孔からポンプ内部に吸い込まれやすいが、開口部の下側部分における孔の数は、比較的少ないため、ポンプ内部に小異物が吸い込まれることが抑制される。その結果、ポンプ内部の各種部品が早期に摩耗してしまうことが防止される。逆に、開口部の上側部分には、多数の孔が形成されているため、その上側部分の孔から、水を十分に吸い込むことが可能である。

ここで、前記開口部の前記下側部分においては、前記孔が形成されている領域と、前記孔が形成されていない領域との境界線が、上下方向にその位置を周期的に変化させながら前記側面の周方向に延びる波形状を構成している、としてもよい。

こうすることで、開口部の上側部分では、孔が比較的多いので、水をポンプ内部に効率的に吸い込むことができる一方、開口部の下側部分では、ポンプ内部へ流入する異物の量を抑制することができる。また、周期的な波形状とすることによって、例えば打ち抜き加工等によって、ストレーナの側面に各孔を形成することが容易になる。

また、前記開口部は、前記側面の全周に亘って連続して設けられている、としてもよい。

こうすることで、回転軸周りのポンプの全周から水を吸い込むことができるので、ポンプ内の圧力分布に偏りが生じず、ポンプの駆動が安定化する。また、ストレーナの周方向に孔が形成されていない部分が存在する場合は、その部分に異物が堆積してしまうが、この構成ではそうした不都合が発生しない。

また、前記開口部の最低位置は、前記吸込口と略同じ高さである、としてもよい。

こうすることで、開口部の最低位置は、ストレーナの下端よりも上側に位置するため、その分、小異物の吸い込みが防止される。一方、吸込口よりも下側の位置に孔がなくても、水位が吸込口付近になると、空気がポンプ内部に入ることによって、排水することができなくなるため、水中ポンプの排水可能な最低水位に影響を与えることはない。

以上説明したように、本発明の水中ポンプでは、ストレーナの側面に、複数の同一径の孔が所定の配置で穿孔された開口部を設ける。そして、該開口部における、相対的に下側の部分における孔の配置密度を、相対的に上側の部分における孔の配置密度よりも低く設定することによって、孔の詰まりを防止しつつ、小異物の吸い込みを抑制するため、所望の水位まで確実に排水できると共に、ポンプ内部の各種部品が摩耗しにくい水中ポンプを提供できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を限定することを意図しない。

図１は、本発明の実施形態に係る水中ポンプ１の外観を示している。この水中ポンプ１は、例えば、建設現場等で、水が溜まっている溜水部の排水に使用される仮設式のポンプであり、図２に示すように、羽根車２１を有するポンプ部２と、羽根車２１を駆動するモータ４を有するモータ部３とを備えている。そして、水中ポンプ１は、オイルケーシング６を挟んだ下側にポンプ部２を、その上側にモータ部３をそれぞれ配設することによって、ポンプ部２及びモータ部３が上下方向に並んで配設されている。

モータ部３はステータ４１及びロータ４２から成るモータ４と、該モータ４のステータ４１を覆うモータケーシング３１と、該モータケーシング３１の上端に取り付けられるモートルカバー３２とを備えている。

ロータ４２の略中央位置には、上下方向に延びる駆動軸４３が配設されており、該駆動軸４３は回転軸Ｘ周りに回転する。

モータケーシング３１は、その上端が開口する一方で、下端が底部によって閉塞された略円筒形を有しており、その底部の略中央位置には、駆動軸４３が貫通する貫通孔が形成されると共に、駆動軸４３の略中央部分を回転可能に支持する中央軸受３３が取り付けられている。

モートルカバー３２は、断面略逆Ｕ字状を有しており、モータケーシング３１の上端開口を閉塞するように、このモータケーシング３１の上端に対して取り付けられている。モートルカバー３２の上壁の内側の略中央位置には、ブラケット３２aが一体に形成されており、当該ブラケット３２aには、駆動軸４３の上端部分を回転可能に支持する上端軸受３４が取り付けられている。

尚、図示は省略するが、モートルカバー３２内には、モータ４を駆動するための各種電気部品が収容されている。

オイルケーシング６は、ポンプ部２とモータ部３を区画するように水平方向に拡がる略円形状の区画壁６１を備えている。そして、区画壁６１の上面側には、その外周縁で上方に向かって突出する環状の第１起立壁６２と、第１起立壁６２よりも径方向内側位置で上方に向かって突出すると共に、モータケーシング３１の下面に取り付けられる環状の第２起立壁６３とが、区画壁６１と一体に形成されている。また、その下面側には、下方に突出する３つの取付部６４（図２においては１つのみ示す）が周方向に等間隔を空けて、区画壁６１と一体に形成されている。

区画壁６１には、その中心に相当する位置に、上下方向に貫通する貫通孔が形成されており、その貫通孔内をモータ４の駆動軸４３が貫通して配設されている。

第２起立壁６３は、その上端が、モータケーシング３１と固定されることによって、区画壁６１、第２起立壁６３、及びモータケーシング３１の下面によって囲まれた密閉空間を形成する。この密閉空間内には、駆動軸４３を取り囲むようにメカニカルシール６５が配設されるのに対し、区画壁６１の下面側には駆動軸４３を取り囲むようにオイルシール６６が配設されている。このオイルシール６６とメカニカルシール６５によって、モータ部３に水が侵入することを防止している。

また、区画壁６１における第１起立壁６２と第２起立壁６３との間には、周方向に一定の間隔をあけて３つの貫通孔６７（図２においては１つのみ示す）が形成されている。

第１起立壁６２の上端には、断面略逆Ｕ字状の上端閉塞の円筒形状を有する外ケーシング５が取り付けられており、当該外ケーシング５とモータケーシング３１との間にモータ部３の周囲を周回する環状の流路５１が形成されている。

外ケーシング５の上壁における外周縁近傍には、環状の流路５１と連通する排出口５２が形成されており、当該排出口５２には、ホースカップリング５３が取り付けられている。

また、外ケーシング５の上壁の略中央位置には携行用のハンドル５４が取り付けられており、当該携行用のハンドル５４を挟んで排出口５２とは逆側であって、外ケーシング５の上壁における外周縁近傍には、モートルカバー３２に一体形成されたボス部３２bが外ケーシング５を上方に貫通して配設されている。尚、ボス部３２bには、モータ４に給電する給電ケーブルを挿通するケーブルブーツ５５が水密状態で取り付けられている。

ポンプ部２は、上述したように、モータ４の駆動軸４３の下端に取り付けられる羽根車２１と、該羽根車２１の背面に配設される後面ライナー２２と、該後面ライナー２２をオイルケーシング６とによって挟持するポンプケーシング２３とを備えている。

羽根車２１は、複数の羽根を有する遠心羽根車であり、駆動軸４３の下端に螺合される羽根車ねじ２４によって、その駆動軸４３に固定されている。

ポンプケーシング２３は、その上端が開口した略円筒形状を有しており、後述するようにオイルケーシング６に対して、ストレーナ７と共に取り付けられることで、羽根車２１を下側から覆うように取り付けられている。これによって、ポンプケーシング２３の内部が、径方向の外方位置において、オイルケーシング６の貫通孔６７に連通することになる。

また、ポンプケーシング２３の底部には、その略中央位置で開口する吸込口２５が形成されている。

ストレーナ７は、その下端が下面によって閉塞される一方、その上端が開口した略円筒形状を有している。

ストレーナ７の下面には、その外周縁部に、３つの凹部７１が、周方向に等間隔をあけて設けられている（図２においては１つのみ示す）。その３つの凹部７１とポンプケーシング２３とオイルケーシング６の３つの取付部６４とがねじ（図１等に示す）で共締めされることによって、ストレーナ７は、吸込口２５を下側から覆うように配設されて、水中ポンプ１の外周壁の下端を成している。

このストレーナ７の外周面には、図１及び図３に示すように、互いに同一径の孔７２が複数貫通して形成されており、この複数の孔７２の集合によって、開口部７３が構成されている。

水中ポンプ１の外周面には、前記メカニカルシール６５が配設される密閉空間に連通するオイルプラグ７４が配設されており、開口部７３は、該オイルプラグ７４付近を除いて、ストレーナ７の全周に亘って連続して設けられている。

各孔７２は、略円形であって、ポンプを詰まらせるような大きさの異物が通過できない程度の大きさの径を有している。そうして、開口部７３は、その孔７２を五角形の略ホームベース形状となるように配置すると共に、それを１単位として、略ホームベース形状をストレーナ７の周方向に連なって配設することによって構成されている。換言すれば、この開口部７３は、相対的に位置する上側の上側部分７５（図１及び図３において、一点鎖線で囲まれた上側の領域）と、相対的に下側に位置する下側部分７６（図１及び図３において、一点鎖線で囲まれた下側の領域）とを含んで構成されている。このうち、上側部分７５は、孔７２がストレーナ７の全周に亘って千鳥配置となるように配設されている。これに対し、下側部分７６は、孔７２が形成されている領域と、孔７２が形成されていない領域との境界線が上下方向にジグザグに変化しながらストレーナ７の全周に亘って延びている。従って、下側部分７６は、複数の孔７２を、逆三角形状が周方向に連続して並ぶように配置している。こうして、この開口部７３においては、下側部分７６における孔７２の配置密度が、上側部分７５における孔７２の配置密度よりも低くされている。

また、開口部７３の最低位置は、吸込口２５と略同じ高さにされている。

こうした開口部７３は、前記の略ホームベース形状をしたパンチを用いて、ストレーナ７の側面を構成する帯状の板材に対して、その長手方向に順次打ち抜き加工を施すことによって、形成することが可能である。

本水中ポンプは以上のように構成されており、次に本水中ポンプの動作について説明する。

例えば、建設現場の溜水部の水を排水する場合には、まずホースカップリング５３に図示省略の排水ホースの一端を連結しておいて、水中ポンプ１を溜水部の底部に設置する。

そして、モータ４の駆動により、羽根車２１を回転させることによって、ストレーナ７側面に形成した各孔７２を通じてポンプ部２の内部に水が吸い込まれる。

このとき、当該孔７２よりも大きい異物はポンプ内部に吸い込まれない。また、ストレーナ７の側面に形成した孔７２は、互いに同じ径であって、小径の孔は存在しない。これによって、各孔７２は、例えば、溜水部の底に堆積する砂等の小異物によって詰まることが防止される。その結果、後述するように、開口部７３の最低位置である所望の水位まで排水することができる。

また、孔７２を略ホームベース形状となるように配置すると共に、それを１単位として、略ホームベース形状をストレーナ７の周方向に連なって配設している。これによって、上側部分７５内では、孔７２の数が下側部分７６よりも多くなるため、その上側部分７５の孔から十分に水を吸い込むことができる。一方、下側部分７６では、孔７２の数が上側部分７５よりも少ないので、ポンプ内部へ流入する小異物の量を抑制することができる。

さらに、開口部７３を、ストレーナ７の全周に亘って連続して設けていることで、水中ポンプ１の全周から水を吸い込めるようにしている。これによって、ポンプの駆動が安定化すると共に、ストレーナ７の周方向に、孔７２を形成しない領域を設けた場合に生じ得る異物の堆積が回避される。

そうして、ストレーナ７を通じてポンプ内部に流入した水は、吸込口２５を通って、ポンプケーシング２３内に流入し、羽根車２１の遠心力によって、径方向の外方に押し出されて、オイルケーシング６の貫通孔６７を通り外ケーシング５内の環状の流路５１に導かれる。その後、排出口５２及び前記排水ホースを通じて、溜水部の外に排水される。

このとき、前述したように、ポンプ内部へ流入する異物の量が抑制されているため、羽根車２１やポンプケーシング２３等のポンプ内部の各種部品が異物によって摩耗されにくくなっている。

そして、水位が、開口部７３の最低位置である吸込口２５付近になると、水中に孔７２が存在しなくなるため、水がポンプ内部に流入できなくなり、それ以上の排水は不可能となる。尚、仮に吸込口２５よりも下側に孔７２を形成したとしても、水位が吸込口２５付近に到達すると、水と共に空気もポンプケーシング２３内に吸い込んでしまう。そのため、ポンプケーシング２３内では、羽根車２１が実質的に空転状態になって、排水することができなくなる。従って、開口部７３の最低位置を吸込口２５の位置に設定しても、ポンプが機能する最低水位まで排水することができる。逆に、吸込口２５付近よりも下側に孔７２を設けないことによって、小異物が流入することを防止することができる。

以上のように、本実施形態によると、ストレーナ７の開口部７３に対して、相対的に下側の部分における孔７２の配置密度を、相対的に上側の部分における孔７２の配置密度よりも低く設定することによって、所望の水位まで確実に排水できると共に、ポンプ内部の各種部品が摩耗しにくい水中ポンプを提供できる。

尚、水中ポンプの構成は、前記の構成に限定されるものではなく、孔７２の形状、数、及び配置は適宜変更してもよい。例えば、図４に示すように、前記の水中ポンプ１と同じ上側部分７５を有する一方、下側部分７６においては、複数の孔７２を略菱形状となるように配置すると共に、その菱形形状を周方向に間隔を空けて配置した水中ポンプ１０としてもよい。尚、水中ポンプ１０において、水中ポンプ１と同じ構成については同じ符号を付す。

また、図５に示すように、上側部分７５の幅を狭くした水中ポンプ１１としてもよい。この水中ポンプ１１は図４に示す水中ポンプ１０に対して、上側部分の下端が上に位置するように、上側部分の幅を狭くしている。尚、水中ポンプ１１において、水中ポンプ１と同じ構成については同じ符号を付す。上側部分７５を上側に狭くすることによって、一層確実に、ポンプ内部に流入する異物の量を抑制することができる。

また、孔７２の形状についても、略円形状に限定される必要はなく、例えば、四角形状にしてもよい。

さらに、本実施形態では、ポンプ内に吸い込まれた水がポンプを周回する、いわゆる全周流型の水中ポンプとされているが、全周流型の水中ポンプに限定されるものではない。

また、本発明に係る水中ポンプは仮設的に設置される水中ポンプに限定されず、その外周面に複数の孔が形成されたストレーナを有するポンプに広く適用可能である。

以上説明したように、所望の水位まで確実に排水できると共に、ポンプ内部の各種部品が摩耗しにくくなるため、砂等の小異物が存在している溜水部において使用される各種の水中ポンプに有用である。

本発明に係る水中ポンプの斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明に係る水中ポンプの側面図である。 本発明の他の実施形態に係る、水中ポンプの側面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る、水中ポンプの側面図である。

符号の説明

１ 水中ポンプ
２ ポンプ部
３ モータ部
７ ストレーナ
１０ 水中ポンプ
１１ 水中ポンプ
２１ 羽根車
２３ ポンプケーシング
２５ 吸込口
７２ 孔
７３ 開口部
７５ 上側部分
７６ 下側部分
Ｘ 回転軸

Claims (4)

1. 上下方向に延びる回転軸周りに回転する遠心羽根車と、
   前記羽根車を収容すると共に、吸込口を有するポンプケーシングと、
   前記吸込口を下側から覆うように配設されるストレーナとを備え、
   前記ストレーナは、底に配置される下面と、前記下面の周縁から上方に延びる側面とを有し、
   前記ストレーナは、その側面に、複数の同一径の孔が配置された開口部であって、相対的に上側に位置する上側部分と、相対的に下側に位置する下側部分とからなる開口部を含んでおり、
   前記開口部の前記下側部分における孔の配置密度は、前記上側部分における孔の配置密度よりも低く設定されていることを特徴とする水中ポンプ。
2. 請求項１に記載の水中ポンプにおいて、
   前記開口部の前記下側部分においては、前記孔が形成されている領域と、前記孔が形成されていない領域との境界線が、上下方向にその位置を周期的に変化させながら前記側面の周方向に延びる波形状を構成していることを特徴とする水中ポンプ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の水中ポンプにおいて、
   前記開口部は、前記側面の全周に亘って連続して設けられていることを特徴とする水中ポンプ。
4. 請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の水中ポンプにおいて、
   前記開口部の最低位置は、前記吸込口と略同じ高さであることを特徴とする水中ポンプ。

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