JPS602499B2 - 水中ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はポンプ、特に排出されるべき水の中に投入さ
れる、いわゆる水中ポンプに関する。

設置位置より分類すればポンプは地上に設置される通常
のポンプと排出されるべき水中に投入されるいわゆる水
中ポンプとに分類される。そして、公知の水中ポンプは
従来電動モーターによって駆動力を得ているものが大半
であり、電源のない所では使用ができない、又発電機等
の駆動源（電源）を必要とするなどその使用に際して制
限を受けていた。このような欠点はエンジンをカプセル
に封止して水中ポンプ内に組込むことによって改良でき
る。エンジン式水中ポンプは水中にエンジンが位置し、
その排気管は周囲の水をくぐって水面上に開□している
。そのため排気管が排出されるべき周囲の水によって冷
却され排気ガスは低温下で放出されている。ここで排気
ガス温度はできるだけ低いことが好ましく、この発明は
排気ガスの温度を一層低くすることのできる水中ポンプ
の提供を目的としている。そのためこの発明によればカ
プセル内にエンジンを封入し、その吸気管および排気管
の一端を水面上に関口させ、排気管を水自身で冷却し、
流量制御弁を持つ連結管を排気管に連結している。

連結管の他端はィンベラーケーシングまたは排水ホース
に連結される。そしてィンベラーの回転によりインベラ
ーケーシング内の残存空気がまずこの連結管の流量制御
弁を介して排気管に逃げその後加圧水の一部も排気管に
供給される。ィンベラ−の回転によって加圧された排水
の一部はインベラーの回転中常に流量制御弁を介して排
気管内に供給されるため、排気ガスの冷却を一層効果的
に行なうことができる。またケーシング内の残存空気が
ケーシングより流出されるため、十分な排水作用をィン
ベラーの回転開始時より得ることができる。以下図面を
参照しながらこの発明の実施例について詳細に説明する
。

第１図および第２図に示すように、この発明に係る水中
ポンプ１川まエンジン１２を液密に収納するカプセル１
４と、ィンベラ−１６を収納するケーシング５２を内部
に有してカプセルの下方に位置するハウジング１８とを
具備している。

カプセル１４は２個のハーフカプセル１９，２０から分
割可能に構成されている。そして下方ハーフカプセル２
川まサポート部２２を備え、このサポート部から上方ハ
ーフカプセル１９の内壁に沿って上方に弓形サポートア
ーム２４が延びている。そしてこのサポートアーム２４
のねじ孔２５に上方ハーフカプセル１９の貫通孔２６を
介してカバーナット２８を螺合させている。従ってカバ
ーナット２８の螺合をとくことにより、上方ハーフカプ
セル１９を下方ハーフカプセル２０より分離でき、それ
によってエンジン１２の上部が露出されるため、エンジ
ンを始動させたりエンジン自体のメンテナンス等を行な
うことができる。またハウジング１８の下方にエンジン
冷却用貯水槽、たとえば冷却タンク３０が固定されてい
る。そして吸気管３２、排気管３３および排水ホース３
４がカプセル１４またはハウジング１８より延出し、こ
れらの管類の開口は水中ポンプ１０の設置時には水面上
に位置することはいうまでもない。ここで吸気管３２お
よび排気管３３は下部が鉄パイプで上部がこの鉄パイプ
に蝦合されたビニールホース、ゴムホース等の柔軟性の
あるホースでそれぞれ構成されている。他方排水ホース
３４はビニールホース、ゴムホースより構成できる。エ
ンジンコントロール用のコントロールパネル３６および
燃料タンク３７がコンパクトに一体的に構成されて地上
に配設されている。

これらは搬送を容易にするためワゴンに組込まれて一体
的に構成することが好ましい。そしてケーブル３８およ
び燃料ホース３９が吸気管３２を介してエンジン１２は
内方に連結されている。ハウジング１８の周壁には、排
出されるべき水を吸込むための多数の孔４０が形成され
「この孔はごみ等を吸い込まない様に形成されている。
第２図からよくわかるように、エンジン１２の出力シャ
フト２１は複数の軸受４２を介してサポート部２２に支
持されている。

またサポート部２２の下端にはメカニカルシ−ル４３が
配設されている。そして軸受４２およびメカニカルシー
ル４３によってオイル室４４が出力シャフト２１の回り
に形成されている。冷却タンク３０の内部にはポンプ４
５が配設され、このポンプ４５は出力シャフト２１の下
端に取付けられている。冷却タンク３０１こは周囲の水
から隔離された冷却水が収容され、この冷却水はポンプ
４５によって冷水用管４６を介してこの冷却水通路に送
られエンジンから熱をうばし、、別の管４８を介して冷
却タンクに戻されている。この復路の管４８は、排出さ
れるべき水が吸込み孔４０を介してハウジング１８内に
吸込まれて大きな流速を与えられたときこの流水によっ
て効果的に冷却されるように、多岐状に配設されている
。従って冷却タンク３０内の循環冷却水は周囲の静水に
よって冷却されるとともに吸込み孔４０より吸込まれる
流水によっても冷却されるため、十分な冷却効果を常に
維持できる。またポンプ４５は出力シャフト２１の下端
に取付けられているため構成的に簡潔となるのに加えて
エンジン１２と協働的に構成されているため、エンジン
の作動時には常に作動し確実かつ有効な作動が得られる
。しかしポンプ４５の取付位置はシャフト２１の下端に
限定するものではなくどこかえ１軸設けプーリ−・Ｖベ
ルト等で作動させても良い。電磁ポンプであれば取付箇
所を問わない。エンジンの冷却は密閉循環水袷式であり
常時冷却水が冷却用貯水槽内に保持される必要があるた
め、貯水槽はィンベラ−と同等またはそれ以下のレベル
で、かつ吸込み孔のレベルより下に位置することが必要
とされる。このような構成においては冷却水は排水時に
は吸込まれる水流および周囲の静水によって、水を吸込
んでいない時でも静水によってそれぞれ冷却され、常に
低温に保持される。排気管３３は開□端が水面上に位置
するとはいえその大部分が水中にあるため周囲の水によ
って冷却されるとともに内面に生じた水の粒子によって
も冷却される。

排気ガスは通常２００ないし２５０ｑｏであるにもかか
わらずこのような排気管冷却システムによって大幅にそ
の温度が低下し実験によれば排気ガス温度を５０ないし
６０ｑ０にすることができる。このように排ガスの温度
が低下するため、排気管を鉄パイプだけで配管すること
なくビニールホース、ゴムホースのようなコストの安い
ホ−スよりその上端部を構成することができる。このよ
うにビニールホース、ゴムホースのような柔軟管を組合
せて配管した場合は鉄パイプのような剛性管のみから配
管した場合に比較して水中ポンプの利用範囲が拡大する
とともに持ち運びの上からも好ましい。ここで吸気管３
２が上記ビニールホース、ゴムホースのような柔軟管よ
り配管できることはその機能上当然に可能であることは
いうまでもない。排気管３３の連結端つまり下端部は排
気管の内面に附着した水の粒子もしくは水滴がエンジン
１２内部に流入しないようにエンジン１２の下部より延
出している。

また排気管３３は水の粒子の成長によって発生した水滴
を集めて積極的に冷却効果を高めるような構成にするこ
とが好ましい。そのため、第３図からわかるように、排
気管３３の下端部をエンジンカプセル１４の回りで巻綾
した形状や冷却室を設けることができる。例えばこの部
分円形の巻装部はほぼ水平に位置しているが、集水手段
４９（詳細は後述する）への水の流れを促進するように
集水茎の方向に僅かに下った傾斜を持っている。巻装部
は一層だけでなく必要に応じて多層のコイル状にしても
よいことはいうまでもない。またこのような傾斜をもつ
巻菱部はエンジンへの水滴の流れを防止するため、排気
管をエンジン１２の側部より延出させることができる。
水中ポンプ１０は水中に投入されたとき冷却タンクを下
方にして垂直に位置する。従って水中ポンプ１０が完全
に水没する場合には排気管３３もほとんど完全に水中に
位置することとなり、上記のように排気ガスを直接的に
十分冷却できる。そのため排気管３３は、第４Ａ図に示
すように、通常は一重管より構成される。しかしながら
冷却効果を一層高めるように、第４Ｂ図に示すように、
排気管３３を多重管たとえば二重管とし外方の管内に排
水の一部を導入することができる。このように排気管３
３は多重管としその外方管内に水を導入して内方管内の
排気ガスを強制的に冷却するシステムは水が浅いため水
中ポンプが一部しか水没せず排気管が空気中に露出する
場合に特に効果を発揮する。ハウジング１８の内部には
ケーシング５２が配設され、このケーシング内にィンベ
ラー１６が収納されている。

ケーシング５２内にある空気は水中ポンプ１０が水中に
投入された後もケーシング内に残存する。残存空気はィ
ンベラーの回転によって生じた加圧水とともに排水ホー
ス３４より徐々に除去されるが、残存空気の影響で初期
段階における排水効率が低下する残存空気はバルブ付０
のドレィン孔（図示しない）から強制的に除去すること
ができ、その他の方法により強制的に除去することもで
きる。排気管３３が多重管でその外方管内に排水の一部
を導入する場合、外方管に孔をあげて水が自由夕に流入
・流出する構成にしてもよい。

しかし外方管内の冷却水は強制水流であることが好まし
い。排気管３３に冷却水を供給するとともにケ−シング
５２内の残存空気を強制的に除去できれば最も好ましい
。ここで残存空気は大量かつ迅速にそして一時的に除去
されることが必要とされるのに対して排気管への冷却水
の供孫合は少量であっても永続的であることが必要とさ
れる。このような技術的要求は第５Ａ図に示すような流
量制御弁付連結管５０１こよって充足できる。流量制御
弁付連結管５０は排気管３３とケーシング５２との間に
配段される（第２図参照）。

そして第５Ａ図に示すように、連結管５０はその中間部
に流量制御弁５１を持ち、この流量制御弁はバルブポー
ル５４を備えている。また流量制御弁５１は面取り加工
の施された一対の弁座５５，５６を備え、そしてそれぞ
れの弁座は、第６Ａ図および第６Ｂ図に示すように、た
とえば４個の傾斜した、バイパス５７，５８を持ってい
る。ここで上方の弁座５５に形成されたバイパス５７は
下方夕の弁座５６に形成されたバイパス５８よりもその
横断面積が小さくなるように構成されている。エンジン
１２とともにィンベラ−１６が回転すると、インベラー
ケーシング５２内の残存空気はバルブボール５４が自重
により下方の弁座５６に押圧されているため大きなバイ
パス５８を介して排気管３３内に流出する。そして残存
空気が全て流出するとポンプ本来の機能が有効に作用し
、ィンベラー１６の回転とともにケーシング５２内に排
水が完全に導入されこの排水はィンベラーによつて十分
な遠心力を与えられて排水ホース３４より排出される。
この時流量制御弁５１のバルブボール５４は、第５Ｂ図
に示すように、水圧によって上方に移動して上方の弁座
に押圧される。そして排水の一部は小さなバイパス５７
を介して排気管３３内に流出する。上記のように連結管
５０の流量制御弁５１は下方の弁座５６‘こ横断面積の
大きなバイパス５８を持ち、この大きなバイパスを介し
てインベラーケーシング内の残存空気が大量に流出する
ため、残存空気を迅速に除去できる。

また残存空気が流出して排水が流量制御弁５１を介して
流れる場合は水圧によってバルブボール５４を上方の弁
座５５に押圧して横断面積の４・さなバイパス５７を通
過するため大量に流出することが防止され制限された少
量の水のみが排気管３３内に永続的に流出される。上記
のように流量制御弁付連結管５０１ま二重管よりなる排
気管３３の外方管内に冷却用に排水の一部を供給するよ
うに作用している。

排気管３３が冷却されることによってその内面に附着し
た水の粒子は水滴に成長し更に水流となって排気管３３
内をその下方に流れる。

排気管３３内を流れる排気ガスの温度は上記のように２
００なし、し２５０ｑｏから５０ないし６０００に急激
かつ大きく低下するためかなりの水滴が発生する。この
水滴は冷却効果を持つ反面大量に溜ると排気ガスの自由
な流れを妨げる危険性を持っている。エンジンの作動中
、排気管内に溜る水量は次第に増加するため、溜った水
を除去する必要がある。排気ガスを冷却した後の水を除
去して新たな水滴の発生を促すことは冷却効果上からも
好ましい。そのため実施例の水中ポンプ１０において排
気管３３の下端部はわずかに傾斜した巻装部を形成し、
その最下レベルには第７図に示す集水手段４９が配設さ
れている。集水手段４９は、第７図に示すように、チェ
ック弁付集水管６０を備えている。

この簾水管６０の一端は排気管３３に螺合され、他端は
取付臭６１，６２を介してィンベラーケーシング５２に
連結されている。そして集水管６．０はケーシング５２
に形成された流路６４に蓮通し、この流路の関口端６５
はィンベラーによっておこる負圧発生領域に面している
。集水手段４９は、ケーシング５２の流路６４を備える
ことなく、集水管６０の開口端がィンベラーの領域に直
後面した構成にしてもよい。集水管６０の中間部分には
チェック弁６６が配謝されている。

このチェック弁６６は排気管３３からケーシング５２へ
の水の流れを許容しその反対方向の流れを防止するよう
に円錐ばね６７によって弁座に押圧されたバルブボール
６８を備えて構成されている。そして集水管６０は、排
気管３３内に析出した水が一時的に蓄えられる集水室７
０をチェック弁６６と排気管３３との間に備えている。
ィンベラー１６が回転するとき、ィンベラー先端付辺に
存在する水には遠心力が加えられこれに対して、インベ
ラーの負圧発生領域つまりィンベラーの根元付辺にはィ
ンベラーケーシング内に流入する水によって負圧が生じ
る。そして集水管６０の連結された流路６４の関口端６
５はィンベラーの半径方向内方領域に面しているため、
開□端からチェック弁６６にかけての通路内に吸引力が
生じる。そのためチェック弁１６のバルブボール６６は
ばね６７の偏崎力に抗して弁座より離反し、袋水室７０
内水はチェック弁６６、流路６４を介してケーシング５
２内に流出される。築水室７０からケーシング５２への
このような水の流出はインベラー１６の回転中常に継続
しているため、排気ガスの自由な流れが確実に確保され
る。第８図にはエンジンとィンベラーとが横方向に互に
離間して位置する横型水中ポンプを示す。このような水
中ポンプにも上記流量制御弁付連結管を配置できる。そ
してこの水中ポンプ１ １０の構成部品の参照符号は第
１実施例として示した立型水中ポンプ１０の対応部品の
それに１００を加えて示すこととする。横型水中ポンプ
１０のカプセル１１４は分割可能なハーフカプセルの形
態をとっておらずエンジン１１２のメンテナンス等はカ
プセルカバー７６を開くことによって可能となる。この
水中ポンプ１ １川ま底面が広いため安定し、水中に投
入したとき正しい据付け状態に容易に設定できる。また
水中ポンプ１１０は立型の水中ポンプ１０１こ比較して
その高さを４・さく構成できるのに加えて吸込み孔１４
０を下方位置に形成できるため浅い水中においても十分
にその機能を遂行できる。上記のようにこの発明に係る
水中ポンプはェンジンを利用してィンベラ−の駆動源が
得られ、エンジンを封止するカプセルが周囲の水によっ
て容易に冷却されるため、電源のない所でも手軽に使用
できまた運転可能な４・型かつ高出力の水中ポンプが得
られる。

そしてエンジンの排気管は水中をへてその一端が水面上
に開□し、排気管の大部分が周囲の水によって冷却され
る。また流量制御弁を持つ連結管が排気管に連結されて
いる。この連結管の他端はィンベラーケーシングまたは
排水ホースに連結されている。そのためィンベラーの回
転によりィンベラーケーシング内の残存空気がまずこの
連結管の流量制御弁を介して排気管に逃げその後加圧水
の一部も排気管に供給される。ィンベラーの回転によっ
て加圧された排水の一部はィンベラーの回転中常に流量
制御弁を介して排気管内に供給されるため、排気ガスの
冷却は一層効果的に行なうことができる。またケーシン
グ内の残存空気がケーシングより流出されるため、十分
な排水作用をィンベラーの回転開始時より得ることがで
きる。更に連結管に配設された流量制御弁は排水の一部
が流れるときに比較して残存空気が流れるときは大きな
流路を設定するため残存空気をケーシングより迅速に除
去できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る立型水中ポンプの概
略斜視図、第２図は立型水中ポンプの縦断面図、第３図
は排気管の下端部を示す立型水中ポンプの横断面図、第
４Ａ，４８図は排気管の横断面図、第５Ａ，５Ｂ図は連
結管の縦断面図、第６Ａ，６Ｂ図は第５Ａ，５Ｂ図の線
のＡ−のＡ，ＷＢ−ＷＢに沿った横断面図、第７図は集
水手段の縦断面図、第８図は横型水中ポンプのキ隣略斜
視図である。 １０，１１０…水中ポンプ、１４，１１４…カプセル、
１８，１１８…ハウジング、３２，１３２・・・吸気管
、３３，１３３・・・排気管、３４，１３４…鱗水ホ−
ス、４０，１４０…吸込み孔、３０…冷却タンク、３８
・・・電気ケーブル。 第１図 第８図 第２図 第３図 第４Ａ図 第４Ｂ図 第５Ａ図 第５Ｂ図 第６Ａ図 第６Ｂ図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ カプセル内にエンジンを封入し、エンジンの吸気管
   および排気管の一端を水面上に開口させ、排気管を水で
   冷却し、流量制御弁を持つ連結管を排気管に連結してイ
   ンペラーハウジング内の残存空気またはインペラーによ
   って加圧された排水の一部がこの連結管を介して排気管
   に放出されている水中ポンプ。 ２ 連結管内に配置された流量制御弁は上下に離間した
   一対の弁座のそれぞれに押圧可能な弁部材を備え、 弁
   部材が弁座に押圧されたときも流体の流れを部分的に許
   容するバイパスがそれぞれの弁座に形成されている特許
   請求の範囲第１項記載の水中ポンプ。 ３ 流量制御弁の弁部材は下方の弁座に通常押圧されて
   おり、下方の弁座に形成されたバイパスは上方の弁座に
   形成されたバイパスよりも大きな横断面積を有している
   特許請求の範囲第２項記載の水中ポンプ。 ４ 排気管は多重管より構成され、連結管は排気ガスの
   流れる内方管の回りの外方管に連結されて残存空気また
   は排水の一部を外方管内に放出している特許請求の範囲
   第３項記載の水中ポンプ。