JP5417388B2 - 水中ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、井戸等に設置される水中ポンプに関する。

現在、井戸等で水や温泉水、海水等の湯水を揚水するポンプとして、井戸用の水中ポンプが知られている（例えば特許文献１）。このような水中ポンプは、回転軸に所定の間隔で複数のインペラを固定し、これらインペラをケーシング内にそれぞれ収納させることで、ポンプが多段に連結される構成である。

このような水中ポンプは、水中モータの上部に多段ポンプが配置される構成である。このため、水中ポンプは、水中モータの上部から水を吸込む構成である。しかし、水中モータは、その冷却を周囲の水により冷却を行うため、当該水中モータの周囲を流れる水の最低流速が決められている。

実開平６−８７９１号公報

上述した水中ポンプでは、以下の問題があった。即ち、上述した井戸用の水中ポンプにおいては、水中モータの周囲を流れる水の流速を水中モータを冷却可能な最低流速とするために、水中モータの外面と井戸の内周面との間隔を所定の間隔として、当該水中モータ及び井戸の内周面との間の水の流路を所定の断面積とする必要がある。

例えば、流路断面積が所定の断面積以上となると、水中モータの周囲を流れる水の流速が最低流速よりも遅くなり、水中モータの冷却が適切に行えなくなる虞がある。

このため、水中モータの下方の水が多段ポンプの吸込部へと流れるに際し、水中ポンプと井戸との間の流路が最低流速以上となる断面積とするために、水中ポンプは、使用可能な井戸の内径が制限される、という問題があった。

そこで本発明は、水中モータを確実に冷却可能な水中ポンプを提供することを目的とする。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の水中ポンプは、次のように構成されている。

本発明の一態様として、複数のインペラを収納する多段ポンプと、前記多段ポンプの最上段に接続され、前記多段ポンプで増圧した水を二次側に供給する吐出ケーシングと、多段ポンプの最下段に接続され、前記多段ポンプ内に水を供給する吸込ケーシングと、前記吸込ケーシングに接続された水中モータと、前記多段ポンプ、前記吸込ケーシング及び前記水中モータの延設方向に沿って設けられた円筒状の流路管、前記吐出ケーシングに設けられた第１フランジ部、前記流路管の一方の端部に設けられ、前記第１フランジ部と接続された第２フランジ部、並びに、前記流路管の他端に設けられ、他の前記流路管に設けられた前記第２フランジ部と接続可能な第３フランジ部を具備し、前記流路管により前記吸込ケーシング及び前記水中モータを覆うとともに、前記水中モータとその内周面との間の隙間を所定の断面積とする流路部材と、を備える。

本発明によれば、水中モータを確実に冷却可能な水中ポンプを提供することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る水中ポンプの構成を一部断面で示す説明図。 同水中ポンプに用いられるフランジの構成を示す上面図。 本発明の変形例に係る水中ポンプの構成を一部省略して断面で示す説明図。

以下、本発明の一実施の形態に係る水中ポンプ１を、図１及び図２を用いて説明する。

図１は本発明の一実施の形態に係る水中ポンプ１の構成を一部断面で示す説明図、図２は水中ポンプ１に用いられる第１フランジ部２３の構成を示す上面図である。なお、図１、２中、Ｂはボルトを、Ｆは流体の流れを、Ｎはナットを、Ｐはシール部材を、Ｖは井戸を、Ｗは井戸水を、それぞれ示している。

図１に示すように、水中ポンプ１は、例えば、井戸Ｖに配置される井戸用水中ポンプであり、少なくともその一部が井戸Ｖ内の流体、例えば井戸水Ｗの水面下に位置する。水中ポンプ１は、水中モータ１０と、吸込ケーシング１１と、多段ポンプ１３と、吐出ケーシング１４と、固定バンド１５と、電源ケーブル１６と、流路部材１７と、第１ストレーナ１８と、を備えている。

水中モータ１０は、電源ケーブル１６を介して外部電源に接続されている。この水中モータ１０は、水中モータ１０の駆動軸が、例えば継手等を介して多段ポンプ１３の回転軸に接続されている。

吸込ケーシング１１は、水中モータ１０の上部に設けられ、多段ポンプ１３の最下段に接続される。吸込ケーシング１１は、略円筒状に形成されるとともに、その下部に水中モータ１０の外郭部材（モータケーシング）とボルト等により組み付く。吸込ケーシング１１は、井戸水を多段ポンプ１３に吸込む吸込口を有している。また、吸込ケーシング１１は、その吸込口を覆って第１ストレーナ１８が設けられる。

多段ポンプ１３は、吸込ケーシング１１の上部に固定された複数のケーシング１３ａと、複数のケーシング１３ａの内部に亘って延設された回転軸と、回転軸に固定されケーシング１３ａにそれぞれ収納される複数のインペラと、を備えている。

吐出ケーシング１４は、例えば固定バンド１５の他方が固定されるとともに、多段ポンプ１３の最上段に接続される下部ケーシング２１と、この下部ケーシング２１にボルトＢ等により結合され、吐出配管等に接続される上部ケーシング２２とを備えている。また、吐出ケーシング１４は、上部ケーシング２２に設けられ、流路部材１７の一部を成す第１フランジ部２３を備えている。

図２に示すように、第１フランジ部２３は、円盤状に形成され、少なくとも水中モータ１０、吸込ケーシング１１、多段ポンプ１３、吐出ケーシング１４及び固定バンド１５の外面よりも径方向に延出するように、大径に形成される。

また、第１フランジ部２３は、少なくとも一つの切欠部２４が形成されている。この切欠部２４は、第１フランジ部２３の外周面からその中心に向かって、後述する流路部材１７の流路管３２の内周面よりも内側まで切欠され、電源ケーブル１６を挿通可能に形成されている。なお、図２においては、第１フランジ部２３は、切欠部２４を２つ有する構成を用いて説明する。

固定バンド１５は、帯状のバンド部６５と、その両端にナットＮにより締結可能に形成されたねじ部６６とを有している。この固定バンド１５は、吸込ケーシング１１、ケーシング１３ａ及び吐出ケーシング１４を固定可能、且つ、ねじ部６６及びナットＮにより、吸込ケーシング１１及び吐出ケーシング１４に固定可能に形成されている。

電源ケーブル１６は、水中モータ１０に接続されている。電源ケーブル１６は、流路部材１７内部の水中モータ１０から第１フランジ部２３の切欠部２４を挿通して外部電源に接続される。

流路部材１７は、第１フランジ部２３と、第１フランジ部２３にボルトＢ等の締結部材により、ガスケット等のシール部材Ｐを介して固定される第２フランジ部３１と、第２フランジ部３１にその一方の端部が固定された流路管３２と、流路管３２の他方の端部に固定された第３フランジ部３３と、を備えている。

第１フランジ部２３は、第２フランジ部３１が接続することで、切欠部２４が、第２フランジ部３１及び流路管３２により一部が閉塞され、他部が流路管３２内に対向して開口する。第１フランジ部２３は、当該開口する切欠部２４により電源ケーブル１６を流路管３２内から第１フランジ部２３を介して外部に延出可能に形成されている。

第２フランジ部３１は、その中心側が開口し、流路管３２が固定される。流路管３２は、第２フランジ部３１に固定される。流路管３２は、円筒状の管状部材であって、多段ポンプ１３、吸込ケーシング１１及び水中モータ１０の延設方向に沿って設けられる。流路管３２は、その内部に水中モータ１０、吸込ケーシング１１、多段ポンプ１３、吐出ケーシング１４及び固定バンド１５を収納可能、且つ、水中モータ１０の外径と所定の隙間を形成する内径に形成されている。ここで、所定の隙間とは水中モータ１０の側面の水の流れが最低流速を確保できる隙間である。

即ち、流路管３２は、その内周面と水中モータ１０の外周面との隙間の開口により、吸込ケーシング１１から吸込まれる水の流路を形成するとともに、当該開口を通過する水の流速が水中モータ１０を冷却可能な最低流速となる断面積となるように形成されている。

また、流路部材１７は、第３フランジ部３３にボルトＢ等の締結部材により固定される第４フランジ部４１が固定され、第３フランジ部３３及び第４フランジ部４１の間に複数の孔部を有し、異物を遮断して水を通過可能な第２ストレーナ４２が設けられる。

第１ストレーナ１８は、吸込ケーシング１１内に吸込まれる水に含有される異物を遮断可能に形成されている。

このように構成された水中ポンプ１は、電源ケーブル１６を介して水中モータ１０に電力が供給されると、水中モータ１０内の回転子が回転し、当該回転に追従して回転軸が回転する。この回転軸の回転により、複数のケーシング１３ａ内のインペラが回転し、ケーシング１３ａ内の水を増圧し、吐出ケーシング１４から水中ポンプ１の二次側へと送水する。

また、多段ポンプ１３によりその内部の水が圧送されると、一次側が低圧となることから、吸込ケーシング１１に水が流入するため、井戸Ｖ内から吸込ケーシング１１間での水の流れが発生する。この水の流れとしては、井戸Ｖ中から、第４フランジ部４１を介して流路管３２内に進入し、流路管３２と水中モータ１０との間の流路を通過して、吸込ケーシング１１に移動する。また、この移動の際に、通過する水が水中モータ１０の外表面と熱交換を行うことで、水中モータ１０が冷却される。

このように構成された水中ポンプ１によれば、水中モータ１０と流路管３２との間の隙間（開口）により、井戸Ｖから吸込ケーシング１１までの流路が形成される。また、水中モータ１０と流路管３２との流路の面積は、流路管３２の内径により管理することが可能となるため、当該流路を流れる水の流速を所定の流速とすることが可能となる。

即ち、当該流路の面積によって、水中モータ１０が冷却可能な流速とすることで、確実に水中モータ１０を冷却することが可能となる。

また、水中ポンプ１は、水中モータ１０の冷却が確実に行うことが可能となることで、井戸Ｖの内径によらずに水中ポンプ１を用いることが可能となり、汎用性が向上する。

さらに詳しく説明すると、水中ポンプ１に用いられる水中モータ１０は、その駆動により発生する熱を、井戸水Ｗにより熱交換を行い冷却する構成である。このため、水中モータ１０は、その据付条件として、水中モータ１０の側面を流れる水の最低流速が決められている。従来では、水中モータ１０と井戸Ｖとの隙間を流路としていたことから、水中ポンプは、井戸Ｖの内径が所定の内径の場合にのみ据付が可能であった。井戸Ｖの内径が、所定の内径よりも大径の井戸Ｖに据え付けると、水中モータ１０の周囲の流速が所定の流速よりも低くなり、結果、冷却不足による水中モータ１０の温度の異常上昇にもなる。

本実施形態の水中ポンプ１は、水中モータ１０の周囲の流速を、水中モータ１０及び流路管３２の隙間により所定の流速が確保できるため、井戸Ｖの内径によらず水中ポンプ１の据付が可能となる。

また、水中ポンプ１は、第１フランジ部２３に切欠部２４を設けるとともに、第２フランジ部２３及び流路管３２により、切欠部２４の一部を閉塞することで、流路管３２内に対向する切欠部２４の部位のみが開口することとなり、当該部位から電源ケーブル１６を外部に延出させることが可能となる。

また、水中ポンプ１は、第１ストレーナ１８及び第２ストレーナ４２を有する構成とすることで、流路管３２内及び多段ポンプ１３内に異物が進入することを防止可能となる。

上述したように本発明の一実施の形態に係る水中ポンプ１によれば、水中モータ１０と流路管３２とにより水中モータ１０の周囲の流速を所定の流速とすることで、井戸Ｖの内径によらず据付が可能、且つ、確実に水中モータ１０を冷却可能となる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、水中ポンプ１は、吸込ケーシング１１に第１ストレーナ１８を設け、流路部材１７の第４フランジ部４１に第２ストレーナ４２を設ける構成としたがこれに限定されない。異物が多段ポンプ１３内に侵入することを防止可能であればよく、第１ストレーナ１８及び第２ストレーナ４２の一方であってもよい。

また、上述した例では、流路管３２を一つ有する構成を説明したがこれに限定されない。即ち、水中ポンプ１は、流路管３２により、水中モータ１０との間に所定の断面積の流路を形成可能であればよく、流路管３２を複数有する構成であっても良い。

第４フランジ部４１に第２ストレーナ４２でなく、流路管３２をさらに設ける構成であってもよい。また、第２フランジ部３１及び第３フランジ部３３の間に複数の流路管３２を設ける構成であってもよい。

さらに詳しく述べると、図３に示す変形例のように、例えば、第２フランジ部３１及び第３フランジ部３３を両端に有する流路管３２を複数用い、多段ポンプ１３の段数や水中モータ１０の長さに応じて適宜単数から複数の流路管３２を第２フランジ部３１及び第３フランジ部３３を接続する構成であっても良い。なお、流路管３２は、異なる長さのものを用いても良い。

このような構成とすることで、多段ポンプ１３の段数によって多段ポンプ１３の長さが変更になっても、複数の流路管３２を組み合わせることで対応可能となり、汎用性が向上する。特に、多段ポンプ１３は、顧客要望や使用条件等によりその段数や長さが変更になることもあるが、流路管３２を複数組み合わせることで、様々な長さの多段ポンプ１３を用いたものであっても対応が可能となり、管理コストの低減及び汎用性の向上にもなる。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ 複数のインペラを収納する多段ポンプと、
前記多段ポンプの最上段に接続され、前記多段ポンプで増圧した水を二次側に供給する吐出ケーシングと、
多段ポンプの最下段に接続され、前記多段ポンプ内に水を供給する吸込ケーシングと、
前記吸込ケーシングに接続された水中モータと、
前記吸込ケーシング及び前記水中モータを覆うとともに、前記水中モータとその内周面との間の隙間を所定の断面積とする流路部材と、
を備えることを特徴とする水中ポンプ。
［２］ 前記流路部材は、
前記吐出ケーシングに設けられた第１フランジ部と、
前記多段ポンプ、前記吸込ケーシング及び前記水中モータの延設方向に沿って設けられた円筒状の流路管と、
前記流路管の一方の端部に設けられ、前記第１フランジ部と接続される第２フランジ部と、
を特徴とする［１］に記載の水中ポンプ。
［３］ 前記流路部材は、前記流路管の他端に他の流路部材の第２フランジ部と接続可能な第３フランジ部を備えていることを特徴とする［２］に記載の水中ポンプ。
［４］ 前記吸込ケーシング及び前記流路管の他端の少なくとも一方にストレーナを有することを特徴とする［１］に記載の水中ポンプ。
［５］ 前記第１フランジ部は、切欠部が形成され、前記第２フランジ部と接続したときに切欠部の一部が開口することを特徴とする［２］に記載の水中ポンプ。

１…水中ポンプ、１０…水中モータ、１１…吸込ケーシング、１３…多段ポンプ、１３ａ…ケーシング、１４…吐出ケーシング、１５…固定バンド、１６…電源ケーブル、１７…流路部材、１８…ストレーナ、２１…下部ケーシング、２２…上部ケーシング、２３…第１フランジ部、２４…切欠部、３１…第２フランジ部、３２…流路管、３３…第３フランジ部、４１…第４フランジ部、４２…ストレーナ、６５…バンド部、６６…ねじ部、Ｂ…ボルト、Ｎ…ナット、Ｐ…シール部材、Ｖ…井戸、Ｗ…井戸水。

Claims (3)

1. 複数のインペラを収納する多段ポンプと、
   前記多段ポンプの最上段に接続され、前記多段ポンプで増圧した水を二次側に供給する吐出ケーシングと、
   多段ポンプの最下段に接続され、前記多段ポンプ内に水を供給する吸込ケーシングと、
   前記吸込ケーシングに接続された水中モータと、
   前記多段ポンプ、前記吸込ケーシング及び前記水中モータの延設方向に沿って設けられた円筒状の流路管、前記吐出ケーシングに設けられた第１フランジ部、前記流路管の一方の端部に設けられ、前記第１フランジ部と接続された第２フランジ部、並びに、前記流路管の他端に設けられ、他の前記流路管に設けられた前記第２フランジ部と接続可能な第３フランジ部を具備し、前記流路管により前記吸込ケーシング及び前記水中モータを覆うとともに、前記水中モータとその内周面との間の隙間を所定の断面積とする流路部材と、
   を備えることを特徴とする水中ポンプ。
2. 前記吸込ケーシング及び前記流路管の他端の少なくとも一方にストレーナを有することを特徴とする請求項１に記載の水中ポンプ。
3. 前記第１フランジ部は、切欠部が形成され、前記第２フランジ部と接続したときに切欠部の一部が開口することを特徴とする請求項１に記載の水中ポンプ。

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