JP5837713B1 - 油圧式水中ポンプ及びそれを備えた送水システム - Google Patents

Abstract

【課題】 設備コストを低減し、余分な水中ポンプの保管スペースを排除することを可能にした油圧式水中ポンプ及びそれを備えた送水システムを提供する。【解決手段】 油圧により駆動される油圧モータ７と、該油圧モータ７により回転駆動されるインペラー１２と、該インペラー１２の取水口２４に連通する取水部２８と、インペラー１２の送水口２７に連通する送水部２９を含むポンプ本体３を備えた油圧式水中ポンプ１において、インペラー１２を油圧モータ７に対して着脱自在に構成すると共に、その回転速度に対する流量が互いに異なる複数種類のインペラー１２を具備し、これら複数種類のインペラー１２のいずれかを必要とされる流量又は送水圧力に応じて選択する。そして、油圧式水中ポンプ１を水中に投入した状態で油圧ポンプ７の駆動力に基づいて送水を行う。【選択図】 図５

Description

本発明は、油圧を利用した水中ポンプ及びそれを備えた送水システムに関し、更に詳しくは、必要とされる流量又は送水圧力に応じて送水能力を適宜変更することを可能にし、それによって設備コストを低減し、余分な水中ポンプの保管スペースを排除することを可能にした油圧式水中ポンプ及びそれを備えた送水システムに関する。

水中ポンプは、水中に投入された状態でインペラーや羽根車等の回転体を駆動することにより、水をくみ上げる送水装置である（例えば、特許文献１，２参照）。このような水中ポンプは、例えば、送水ポンプ車や排水ポンプ車等の車両に搭載され、消火活動において河川から水を汲み揚げるために利用され、或いは、集中豪雨により洪水が発生した際に低いところに溜まった水を汲み出すために利用されている。

しかしながら、水中ポンプの流量や送水圧力はインペラーや羽根車等の回転体の構造に依存するので、同一の水中ポンプを全く異なる用途に使用することは難しい。例えば、消火活動において河川から水を汲み揚げる場合は、少ない流量であっても送水圧力が高いことが必要とされ、洪水発生時に水を汲み出す場合は、低い送水圧力であっても流量が多いことが必要とされる。そのため、用途に応じて適切な水中ポンプを用意することが必要であるが、その場合、設備コストが大きくなることに加えて、余分な水中ポンプを保管するためのスペースを確保する必要がある。

特開２００３−７４４８７号公報 特開平６−２０７５９３号公報

本発明の目的は、必要とされる流量又は送水圧力に応じて送水能力を適宜変更することを可能にし、それによって設備コストを低減し、余分な水中ポンプの保管スペースを排除することを可能にした油圧式水中ポンプ及びそれを備えた送水システムを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の油圧式水中ポンプは、油圧により駆動される油圧モータと、該油圧モータにより回転駆動されるインペラーと、該インペラーを収容するポンプハウジングと、前記インペラーの取水口に連通する取水部と、前記インペラーの送水口に連通する送水部を含むポンプ本体を備えた油圧式水中ポンプにおいて、前記インペラーを前記取水口がその回転軸方向に向かって開口する一方で前記送水口がその径方向外側に向かって開口した構造とし、前記ポンプハウジングに取水用の開口部を有する着脱自在の蓋板を設け、該蓋板に対して前記取水部を取り付け、前記インペラーを前記油圧モータに対して着脱自在に構成すると共に、前記インペラーとしてその回転速度に対する流量が互いに異なる複数種類のインペラーを具備し、これら複数種類のインペラーのいずれかを必要とされる流量又は送水圧力に応じて選択するようにしたことを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するための本発明の送水システムは、上述した油圧式水中ポンプと、該油圧式水中ポンプを駆動するための油圧ポンプと、前記油圧式水中ポンプと前記油圧ポンプとの間に接続される油圧ホースと、前記油圧式水中ポンプに接続される送水ホースを備えた送水システムであって、前記油圧式水中ポンプと前記油圧ポンプとを前記油圧ホースにより互いに連結すると共に、前記油圧式水中ポンプに前記送水ホースを連結し、前記油圧式水中ポンプを水中に投入した状態で前記油圧ポンプの駆動力に基づいて送水を行うことを特徴とするものである。

本発明では、油圧式水中ポンプにおいて、インペラーを油圧モータに対して着脱自在に構成すると共に、インペラーとしてその回転速度に対する流量が互いに異なる複数種類のインペラーを用意し、これら複数種類のインペラーのいずれかを選択するようにしたので、必要とされる流量又は送水圧力に応じて油圧式水中ポンプの送水能力を適宜変更することができる。

従って、インペラーの交換だけで同一の水中ポンプを消火活動や排水作業のように全く異なる用途に使用することが可能になる。例えば、消火活動において河川から水を汲み揚げる場合は、少ない流量であっても送水圧力が高くなるインペラーを選択し、洪水発生時に水を汲み出す場合は、低い送水圧力であっても流量が多くなるインペラーを選択することにより、それぞれの作業を効果的に行うことができる。このように同一の水中ポンプを全く異なる用途に使用可能とするので、設備コストを低減し、余分な水中ポンプの保管スペースを排除することができる。

本発明の油圧式水中ポンプは、ポンプ本体に加えて、該ポンプ本体を搭載するフレームと、該フレームに固定されたフロートとを備え、該フロートがポンプ本体及びフレームを水中で浮揚させる浮力を有することが好ましい。これにより、ポンプ本体及びフレームを水中で浮揚させた状態で送水を行うことができるので、泥や異物の吸引による水中ポンプの目詰まりを回避することができる。

また、本発明の送水システムにおいては、油圧式水中ポンプと油圧ポンプとを油圧ホースにより互いに連結すると共に、油圧式水中ポンプに送水ホースを連結し、油圧式水中ポンプを水中に投入した状態で油圧ポンプの駆動力に基づいて送水を行うが、そのような送水を消火活動や排水作業のように全く異なる用途において効果的に行うことができる。

本発明の実施形態からなる送水システムを示す概略図である。 本発明の実施形態からなる油圧式水中ポンプを示す正面図である。 図２の油圧式水中ポンプを示す左側面図である。 図２の油圧式水中ポンプを示す右側面図である。 図２の油圧式水中ポンプを構成するポンプ本体を一部切り欠いて示す正面図である。 図２の油圧式水中ポンプに使用されるインペラーを示し、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。 図２の油圧式水中ポンプに使用される他のインペラーを示し、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施形態からなる送水システムを示し、図２〜図７は本発明の実施形態からなる油圧式水中ポンプを示すものである。図１において、Ｒは地面であり、Ｗは水面である。

図１に示すように、本実施形態の送水システムは、現場に搬送されて水中に投入されるタイプの油圧式水中ポンプ１と、車両３０に搭載された油圧ポンプ３１と、油圧式水中ポンプ１と油圧ポンプ３１との間に接続される一対の油圧ホース３２，３３と、油圧式水中ポンプ１に接続される送水ホース３４を備えている。油圧ホース３２，３３は車両３０に搭載されたリール３５により巻き取り自在に設置されている。油圧ホース３２は油圧ポンプ３１から油圧式水中ポンプ１に向かって圧力媒体としてのオイルを送り出すための循環経路を形成し、油圧ホース３３は油圧式水中ポンプ１から油圧ポンプ３１へとオイルを回収するための循環経路を形成する。

送水作業の現場においては、油圧式水中ポンプ１と油圧ポンプ３１とを油圧ホース３２，３３により互いに連結すると共に、油圧式水中ポンプ１に送水ホース３４を連結し、油圧式水中ポンプ１を水中に投入した状態で油圧ポンプ３１の駆動力に基づいて送水を行うようにする。なお、油圧式水中ポンプ１は河川や湖等の淡水中に投入されることが好ましいが、必要に応じて海水中に投入されることも可能である。

図２〜図４に示すように、本実施形態の油圧式水中ポンプ１は、立体構造をなすフレーム２と、フレーム２の下部に搭載されたポンプ本体３と、フレーム２の上部に固定されたフロート４とを備えている。フロート４はポンプ本体３及びフレーム２を水中で浮揚させるのに十分な浮力を有している。また、フレーム２の下部には複数個の車輪５が配設されており、これら車輪５によって油圧式水中ポンプ１が路面上において走行自在になっている。

図５に示すように、ポンプ本体３において、筒状のブラケット６の軸方向の一端側には油圧モータ７が取り付けられている。油圧モータ７はオイル導入部８とオイル排出部９とを有し、オイル導入部８に対して油圧ホース３２が接続され、オイル排出部９に対して油圧ホース３３が接続されている。この油圧モータ７は油圧を利用して回転軸１０を回転駆動するように構成されている。

一方、ブラケット６の軸方向の他端側には、ポンプハウジング１１が取り付けられている。ポンプハウジング１１の内部にはインペラー１２が収容され、そのインペラー１２が筒状の連結シャフト１３とボルト１４と押板１５により油圧モータ７の回転軸１０に対して固定されている。より具体的には、連結シャフト１３は油圧モータ７の回転軸１０を外側から覆う一方でインペラー１２の中心部を貫通する構造を有し、回転軸１０及びインペラー１２の双方を同軸的かつ一体的に保持するようになっている。そして、連結シャフト１３を通してボルト１４を油圧モータ７の回転軸１０の頭頂部に形成されたボルト孔に対して締め付けることにより、回転軸１０と押板１５との間に挟まれたインペラー１２及び連結シャフト１３が回転軸１０に対して固定されている。これにより、油圧モータ７の駆動力に基づいてインペラー１２が回転駆動する。つまり、インペラー１２は油圧モータ７の回転軸１０に対して着脱自在であるが、連結シャフト１３及びボルト１４の協働により安定した取り付け状態が確保されている。

ポンプハウジング１１には、送水ホース３４を接続するための筒状のカップリング部材１６が取り付けられている。また、ポンプハウジング１１は取水用の開口部を有する着脱自在の蓋板１７を備えており、油圧モータ７に対するインペラー１２の着脱作業はポンプハウジング１１の蓋板１７を取り外した状態で行うことができる。

ポンプハウジング１１の蓋板１７には、筒状をなす一対のカップリング部材１８，１９のうちの一方のカップリング部材１８が取り付けられている。また、網目構造を有するストレーナー２０には、他方のカップリング部材１９が取り付けられている。そして、これら一対のカップリング部材１８，１９はＯリング２１を挟んで互いに連結されるように構成されている。

図６（ａ），（ｂ）に示すように、インペラー１２は、ボルト１４が挿入される円筒状の軸部２２と、該軸部２２に連結された円盤状の底板部２３と、取水口２４を有する円環状の上板部２５を備え、底板部２３と上板部２５との間に複数枚の羽根２６が渦巻き状に配設されている。そして、インペラー１２の外縁部には底板部２３と上板部２５との間に開口する複数の送水口２７が形成されている。インペラー１２が回転すると、取水口２４から取り込まれた水が羽根２６によってインペラー１２の径方向外側に案内されて複数の送水口２７から送り出されるようになっている。

上記ポンプ本体３において、インペラー１２の取水口２４に連結される取水部２８はカップリング部材１８，１９及びストレーナー２０により構成されている。また、インペラー１２の送水口２７に連結される送水部２９はポンプハウジング１１及びカップリング部材１６により構成されている。

上述した油圧式水中ポンプ１の送水能力は、油圧ポンプ３１の駆動力のみならず、インペラー１２の構造に依存している。つまり、インペラー１２の取水口２４及び送水口２７の大きさや羽根２６の傾斜角度等に応じて送水能力が相違する。例えば、図７（ａ），（ｂ）に示すように、図６（ａ），（ｂ）の例に比べてインペラー１２の取水口２４及び送水口２７を小さくした場合、流量は少なくなるが送水圧力が高くなる。そのため、インペラー１２を油圧モータ７に対して着脱自在に構成すると共に、その回転速度に対する流量が互いに異なる複数種類のインペラー１２を用意し、これら複数種類のインペラー１２のいずれかを選択して油圧モータ７に取り付けることにより、必要とされる流量又は送水圧力に応じて油圧式水中ポンプ１の送水能力を適宜変更することができる。

従って、上述した油圧式水中ポンプ１を送水ポンプ車や排水ポンプ車等の車両３０に搭載した場合、インペラー１２を交換するだけで同一の水中ポンプ１を種々の用途において効果的に活用することができる。例えば、消火活動において河川から水を汲み揚げる場合は、少ない流量であっても送水圧力が高くなるインペラー１２（例えば、図７）を選択することにより、消防作業を効果的に行うことができる。消火活動に際しては、流量を３０００リットル／分〜４０００リットル／分とし、送水圧力を１．０ＭＰａ〜０．８ＭＰａとすることが好ましい。

洪水発生時に水を汲み出す場合は、低い送水圧力であっても流量が多くなるインペラー１２（例えば、図６）を選択することにより、排水作業を効果的に行うことができる。排水作業に際しては、流量を２５００リットル／分〜８０００リットル／分とし、送水圧力を１．０ＭＰａ〜０．２ＭＰａとすることが好ましい。

このように同一の水中ポンプ１を全く異なる用途に使用可能とするので、設備コストを低減し、余分な水中ポンプ１の保管スペースを排除することができる。つまり、用途別に多数の水中ポンプ１を用意した場合、設備コストが増大し、その保管スペースも必要になるが、複数種類のインペラー１２を交換自在とすることで、そのような不都合を解消することができる。

また、上述した油圧式水中ポンプ１は、ポンプ本体３に加えて、ポンプ本体３を搭載するフレーム２と、フレーム２に固定されたフロート４とを備え、図１に示すように、フロート４の揚力に基づいてポンプ本体３及びフレーム２を水中で浮揚させた状態で送水を行うことができるので、ポンプ本体３が川底等に着地することを回避し、泥や異物の吸引による水中ポンプ１の目詰まりを回避することができる。

上述した実施形態では油圧式水中ポンプ１を車両３０に搭載された油圧ポンプ３１により駆動するようにしているが、油圧式水中ポンプ１は地上に設置された他の油圧ポンプにより駆動することも可能である。しかしながら、油圧ポンプ３１が搭載された車両３０により油圧式水中ポンプ１を併せて搬送することにより、送水作業が必要とされる現場に急行し、その送水作業を迅速に行うことが可能になる。

１ 油圧式水中ポンプ
２ フレーム
３ ポンプ本体
４ フロート
７ 油圧モータ
１２ インペラー
２８ 取水部
２９ 送水部
３０ 車両
３１ 油圧ポンプ
３２，３３ 油圧ホース
３４ 送水ホース
３５ リール

Claims (3)

1. 油圧により駆動される油圧モータと、該油圧モータにより回転駆動されるインペラーと、該インペラーを収容するポンプハウジングと、前記インペラーの取水口に連通する取水部と、前記インペラーの送水口に連通する送水部を含むポンプ本体を備えた油圧式水中ポンプにおいて、前記インペラーを前記取水口がその回転軸方向に向かって開口する一方で前記送水口がその径方向外側に向かって開口した構造とし、前記ポンプハウジングに取水用の開口部を有する着脱自在の蓋板を設け、該蓋板に対して前記取水部を取り付け、前記インペラーを前記油圧モータに対して着脱自在に構成すると共に、前記インペラーとしてその回転速度に対する流量が互いに異なる複数種類のインペラーを具備し、これら複数種類のインペラーのいずれかを必要とされる流量又は送水圧力に応じて選択するようにしたことを特徴とする油圧式水中ポンプ。
2. 前記ポンプ本体に加えて、該ポンプ本体を搭載するフレームと、該フレームに固定されたフロートとを備え、該フロートが前記ポンプ本体及び前記フレームを水中で浮揚させる浮力を有することを特徴とする請求項１に記載の油圧式水中ポンプ。
3. 請求項１又は２に記載の油圧式水中ポンプと、該油圧式水中ポンプを駆動するための油圧ポンプと、前記油圧式水中ポンプと前記油圧ポンプとの間に接続される油圧ホースと、前記油圧式水中ポンプに接続される送水ホースを備えた送水システムであって、前記油圧式水中ポンプと前記油圧ポンプとを前記油圧ホースにより互いに連結すると共に、前記油圧式水中ポンプに前記送水ホースを連結し、前記油圧式水中ポンプを水中に投入した状態で前記油圧ポンプの駆動力に基づいて送水を行うことを特徴とする送水システム。

Images