JP2017180201A - 水中ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単な構成で、使用環境の水位に応じて、モータの冷却性能を適切に確保できるようにする。【解決手段】ポンプ本体１５には、羽根車３１を有するポンプ部３０と、羽根車３１を駆動するモータ２３を有するモータ部２０とが設けられている。ポンプ本体１５は、モータ部２０とポンプ部３０とが縦方向に並んだ縦置き姿勢の場合には、支持脚３５によって支持されている。一方、モータ部２０とポンプ部３０とが横方向に並んだ横置き姿勢の場合には、ポンプ本体１５の外周面が支持台４０によって支持され、支持台４０は、ポンプ本体１５の外周面に沿って巻き掛けられた固定バンド４５によって、ポンプ本体１５に対して着脱可能に取り付けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、水中ポンプに関するものである。

従来より、羽根車をモータで回転させることで、水を吸排させる水中モータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、モータが収容されたモータフレームの下方に、羽根車が収容されたポンプケーシングが配設され、ポンプケーシングの底部に開口するポンプ吸込口から吸い込んだ水を、ポンプ吐出口から吐出するようにした構成が開示されている。

ここで、水中ポンプ全体が水に浸かっている場合には、モータで発生した熱は、モータフレームから水中に放出されてモータが冷却されるので、モータが過熱することはなく、長時間連続運転を行うことができる。

しかしながら、水位が低く、モータ部分が気中に露出した状態で、水中ポンプを運転する場合には、モータで発生した熱は、モータフレームから空気中に放出されることとなり、モータの冷却効率が著しく低下する。そのため、水中ポンプを長時間連続運転を行うと、モータが過熱して焼損するおそれがある。

そこで、特許文献２には、モータフレームの外側にウォータージャケットを取り付け、ウォータージャケットに冷却液を送り込むことで、モータの内部で発生した熱を冷却するようにした構成が開示されている。

実開平５−１４５９０号公報 特開２００２−３１００８８号公報

しかしながら、特許文献２の発明では、ウォータージャケットを搭載する必要があるため、ポンプ全体の構造が複雑となり、コストが増大してしまうという問題がある。また、既存の水中ポンプに対しては、ウォータージャケットを後付けすることができないため、水位の低い使用環境下で使用する場合には、水中ポンプ自体を交換しなければならないという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡単な構成で、使用環境の水位に応じて、モータの冷却性能を適切に確保できるようにすることにある。

本発明は、羽根車を有するポンプ部と、該羽根車を駆動するモータを有するモータ部とが設けられたポンプ本体を備えた水中ポンプを対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、前記ポンプ部と前記モータ部とが縦方向に並んだ縦置き姿勢で前記ポンプ本体を支持する支持脚と、
前記ポンプ本体に対して着脱可能に取り付けられ、前記ポンプ部と前記モータ部とが横方向に並んだ横置き姿勢で該ポンプ本体を支持する支持台とを備えたことを特徴とするものである。

第１の発明では、ポンプ本体を縦置き姿勢又は横置き姿勢の何れの姿勢でも支持することができる。そのため、縦置き用の水中ポンプと、横置き用の水中ポンプとの２種類の水中ポンプを用意しておかなくても、縦置き用の水中ポンプを１種類だけ用意しておけば、容易に本発明の水中ポンプを構成することができるため、使用環境の様々な水位に対応可能となり、在庫管理を容易に行うことができる。

例えば、水位が高く、水中ポンプ全体が水に浸かる環境下においては、ポンプ本体を縦置き姿勢で支持する方が、設置面積が小さくて済むため好ましい。一方、水位が低く、ポンプ本体を縦置き姿勢とした場合にモータ部が気中に露出してしまう環境下においては、ポンプ本体を横置き姿勢で支持することで、モータで発生した熱が、水によって冷却されるため、モータが過熱されるのを抑えることができる。

第２の発明は、第１の発明において、
前記支持台は、前記ポンプ本体の外周面に沿って巻き掛けられた固定バンドによって、該ポンプ本体に対して着脱可能に取り付けられていることを特徴とするものである。

第２の発明では、支持台を固定バンドによってポンプ本体から着脱可能としている。これにより、外径の異なるポンプ本体に対しても、固定バンドの全長を調整するだけで、支持台を取り付けることができる。そのため、既存の水中ポンプに対しても支持台を取り付け可能となる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記ポンプ部は、前記羽根車を収容するポンプケーシングを有し、
前記ポンプケーシングには、前記ポンプ本体が横置き姿勢のときに横方向に開口する位置に吸入口が形成されており、
前記ポンプケーシングに着脱可能に取り付けられ、上流端が下方に向かって開口するとともに下流端が前記吸入口に接続された吸入口カバーを備えたことを特徴とするものである。

第３の発明では、ポンプケーシングには、ポンプ本体が横置き姿勢のときに横方向に吸入口が開口している。吸入口には、吸入口カバーが取り付けられている。吸入口カバーは、上流端が下方に向かって開口している。これにより、水位が低い環境下においても、吸入口から水とともに空気を吸い込むことによる吸い込み渦が発生するのを抑えることができる。

第４の発明は、第１乃至第３の発明のうち何れか１つにおいて、
前記支持台には、曲率半径の異なる複数の湾曲支持面が形成されていることを特徴とするものである。

第４の発明では、支持台には複数の湾曲支持面が形成されているから、外径の異なる複数のポンプ本体に対して、１種類の支持台を兼用して支持することができ、在庫管理を容易に行うことができる。

本発明によれば、ポンプ本体を縦置き姿勢又は横置き姿勢の何れの姿勢でも支持することができるので、使用環境の様々な水位に対応可能となり、在庫管理を容易に行うことができる。

本実施形態１に係る水中ポンプのポンプ本体の構成を示す側面断面図である。 水中ポンプの構成を示す斜視図である。 水中ポンプを横置き姿勢に支持した状態を示す側面図である。 支持台の構成を示す正面図である。 支持台の構成を示す斜視図である。 吸入口カバーの構成を示す斜視図である。 本実施形態２に係る水中ポンプを横置き姿勢に支持した状態を示す側面図である。 本実施形態３に係る水中ポンプを横置き姿勢に支持した状態を示す側面図である。 本実施形態４に係る水中ポンプを横置き姿勢に支持した状態を示す側面図である。 本実施形態５に係る水中ポンプを横置き姿勢に支持した状態を示す側面図である。 本実施形態６に係る水中ポンプを横置き姿勢に支持した状態を示す側面図である。 本実施形態７に係る水中ポンプを横置き姿勢に支持した状態を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、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制限することを意図するものではない。

《実施形態１》
図１に示すように、水中ポンプ１０は、モータ部２０と、ポンプ部３０とが設けられたポンプ本体１５を備えている。モータ部２０は、ステータ２１及びロータ２２からなるモータ２３と、モータ２３のステータ２１を覆うモータケーシング２４と、モータケーシング２４の上端に取り付けられるヘッドカバー２８とを備えている。モータ２３の回転軸２５は、上下方向に延びて配設されている。モータケーシング２４は、ステンレス鋼によって構成されている。また、ヘッドカバー２８は、樹脂材料によって構成されている。

モータケーシング２４は、一端が閉塞した略有底円筒状に形成されている。モータケーシング２４の上部及び下部には、回転軸２５の上端部及び下端部を回転可能に支持する軸受２６が、それぞれ上部軸受ブラケット２７とモータケーシング２４の底部とに取付け支持されている。

モータケーシング２４の上縁部には、フランジ部２４ａが設けられている。ヘッドカバー２８の下縁部にも同様にフランジ部２８ａが設けられている。ヘッドカバー２８は、フランジ部２４ａ，２８ａ同士を締結ボルト５５によって締結することで、モータケーシング２４の上端に取り付けられている。ヘッドカバー２８の内部には、収容空間２９が設けられており、収容空間２９には、図示しない各種の電気部品が収容される。

ポンプ部３０は、モータ２３の回転軸２５と連結された羽根車３１と、羽根車３１を収容するポンプケーシング３２とを有している。ポンプケーシング３２は、樹脂材料によって構成されている。

ポンプケーシング３２は、水の吸い込み口である吸入口３３と、吸い込んだ水を吐出する吐出口３４とを有している。吸入口３３は、ポンプケーシング３２の底面に形成され、下向きに開口している。吐出口３４は、ポンプケーシング３２における図１でモータケーシング２４よりも左側に膨出した部分に形成され、上向きに開口している。吐出口３４は、図示しない配管に接続される。

ポンプ部３０とモータケーシング２４との間には、回転軸２５をシールするメカニカルシール３６が設けられている。メカニカルシール３６により、モータケーシング２４内への水の浸入を防いでいる。なお、メカニカルシール３６の代わりに、オイルシールやグランドパッキン等を用いることもできる。

ポンプケーシング３２の下部には、下向きに延びる３つの支持脚３５が、互いに所定の間隔をあけて配設されている（図２も参照）。支持脚３５は、ポンプ本体１５を、モータ部２０とポンプ部３０とが縦方向に並んでモータ２３の回転軸２５が縦向きとなる縦置き姿勢で支持するためのものである。

ところで、図１に示すように、水位Ｈが高く、水中ポンプ１０全体が水に浸かる環境下においては、ポンプ本体１５を縦置き姿勢で支持する方が、設置面積が小さくて済むため好ましい。

一方、水位Ｈが低く、ポンプ本体１５を縦置き姿勢とした場合にモータ部２０が気中に露出してしまう環境下においては、モータ部２０で発生した熱が水で冷却されないため、モータ部２０が過熱されてしまうこととなる。

そこで、本実施形態では、ポンプ本体１５を、モータ部２０とポンプ部３０とが縦方向に並んだ縦置き姿勢（図１参照）と、モータ部２０とポンプ部３０とが横方向に並んだ横置き姿勢（図２参照）との何れの姿勢でも支持できるようにしている。以下、この点について詳細に説明する。

図２及び図３に示すように、モータ部２０とポンプ部３０とが横方向に並んでモータ２３の回転軸２５が横向きとなる横向き姿勢でポンプ本体１５を支持する支持台４０を備えている。支持台４０は、横置き姿勢のポンプ本体１５のモータケーシング２４の外周面を支持する位置に配設されている。横置き姿勢では、支持台４０と、ポンプケーシング３２の外周面とによって、水中ポンプ１０が水平に維持されている。

支持台４０は、ポンプ本体１５の外周面（図３ではモータケーシング２４の外周面）に沿って巻き掛けられた固定バンド４５によって、ポンプ本体１５に対して着脱可能に取り付けられている。固定バンド４５は、支持台４０の差込孔４６に差し込むことで、支持台４０に固定可能となっている。これにより、既存の水中ポンプ１０に対しても、固定バンド４５の全長を調整するだけで、支持台４０を取り付けることができる。

また、図４及び図５にも示すように、支持台４０の上面には、曲率半径の異なる２つの湾曲支持面４１，４２が形成されている。図４に示す例では、外径の大きなモータケーシング２４に対応した第１の湾曲支持面４１と、外径の小さなモータケーシング２４に対応した第２の湾曲支持面４２とが形成されている。これにより、外径の異なる水中ポンプ１０に対して、１種類の支持台４０を兼用して支持することができる。

支持台４０の下部には、幅方向に間隔をあけて脚部４４が取り付けられている。脚部４４は、ゴム等の弾性体で構成されており、制振効果を得ることができる。また、脚部４４を取り付けたことで、支持台４０が振動によって地面に擦れて摩耗するのを抑えることができる。

図３に示すように、ポンプ本体１５を横置き姿勢に支持した場合には、横方向に吸入口３３が開口することとなる。ここで、水位Ｈが低い場合には、吸入口３３から水とともに空気が吸い込まれてしまい、吸い込み渦が発生するおそれがある。そこで、本実施形態では、吸入口３３に吸入口カバー５０を取り付けるようにしている。

図２及び図３に示すように、吸入口カバー５０は、周方向に間隔をあけて貫通孔５１ａ（図６参照）が形成されたリング状の取付フランジ５１と、取付フランジ５１から厚み方向に突出し且つ下方が開口するカバー部５２とを有する。

ここで、ポンプケーシング３２の吸入口３３の周辺には、周方向に間隔をあけて複数の取付ポスト３８が突出して設けられており、吸入口カバー５０の取付フランジ５１は、貫通孔５１ａに挿通させた締結ボルト５５を取付ポスト３８に締結させることにより、固定されている。

これにより、吸入口カバー５０は、上流端が下方に向かって開口するとともに、下流端が吸入口３３に接続された状態で、ポンプケーシング３２に着脱可能に取り付けられる。

このようにすれば、水位Ｈが低い環境下においても、水は、吸入口カバー５０によって下方から吸い込まれることとなるので、吸入口３３から水とともに空気を吸い込むことによる吸い込み渦が発生するのを抑えることができる。

以上のように、本実施形態に係る水中ポンプ１０によれば、ポンプ本体１５を縦置き姿勢又は横置き姿勢の何れの姿勢でも支持することができるので、使用環境の様々な水位に対応可能となり、在庫管理を容易に行うことができる。

《実施形態２》
図７は、本実施形態２に係る水中ポンプを横置き姿勢に支持した状態を示す側面図である。以下、前記実施形態１と同じ部分については、同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。

図７に示すように、水中ポンプ１０は、モータ部２０とポンプ部３０とが横方向に並んだ横置き姿勢となっている。支持台４０は、横置き姿勢のポンプ本体１５のモータケーシング２４の外周面を支持する位置に配設されている。また、ポンプケーシング３２の下縁部には、ゴム等の弾性体で構成されたクッション部材４７が取り付けられている。これにより、横置き姿勢では、支持台４０と、クッション部材４７とによって、水中ポンプ１０が水平に維持されている。

このように、クッション部材４７を地面との間に挟み込むことで、ポンプケーシング３２が地面に擦れて摩耗するのを抑えることができる。

《実施形態３》
図８は、本実施形態３に係る水中ポンプを横置き姿勢に支持した状態を示す側面図である。図８に示すように、水中ポンプ１０は、モータ部２０とポンプ部３０とが横方向に並んだ横置き姿勢となっている。

支持台４０は、横置き姿勢のポンプ本体１５のモータケーシング２４の外周面を支持する位置に配設されている。支持台４０の高さは、ポンプケーシング３２の下端部が地面から持ち上がるように設定されている。支持台４０の支持面の長さ（図８で左右長さ）は、前記実施形態１のものよりも長くなるように設定されている。

このように、支持台４０のみでポンプ本体１５を持ち上げて支持することで、ポンプケーシング３２が地面に擦れて摩耗するのを抑えることができる。また、支持台４０の支持面の支持面積を大きくすることで、ポンプ本体１５を安定して支持することができる。

《実施形態４》
図９は、本実施形態４に係る水中ポンプを横置き姿勢に支持した状態を示す側面図である。図９に示すように、水中ポンプ１０は、モータ部２０とポンプ部３０とが横方向に並んだ横置き姿勢となっている。

支持台４０は、横置き姿勢のポンプ本体１５のヘッドカバー２８の外周面を支持する位置に配設されている。横置き姿勢では、支持台４０と、ポンプケーシング３２の外周面とによって、水中ポンプ１０が水平に維持されている。

このように、ポンプ本体１５の横方向の端部側に支持台４０を配設することで、ポンプ本体１５を横方向の両端側で安定して支持することができる。

《実施形態５》
図１０は、本実施形態５に係る水中ポンプを横置き姿勢に支持した状態を示す側面図である。図１０に示すように、水中ポンプ１０は、モータ部２０とポンプ部３０とが横方向に並んだ横置き姿勢となっている。

支持台４０は、横置き姿勢のポンプ本体１５のヘッドカバー２８の外周面と、モータケーシング２４の外周面を支持する位置とに、それぞれ配設されている。支持台４０の高さは、ポンプケーシング３２の下端部が地面から持ち上がるように設定されている。これにより、横置き姿勢では、２つの支持台４０によって、水中ポンプ１０が水平に維持されている。

このように、２つの支持台４０でポンプ本体１５を持ち上げて支持することで、ポンプケーシング３２が地面に擦れて摩耗するのを抑えることができる。

《実施形態６》
図１１は、本実施形態６に係る水中ポンプを横置き姿勢に支持した状態を示す側面図である。図１１に示すように、水中ポンプ１０は、モータ部２０とポンプ部３０とが横方向に並んだ横置き姿勢となっている。

ヘッドカバー２８のフランジ部２８ａには、支持台としての支持ブラケット４８が取り付けられている。支持ブラケット４８は、断面Ｌ字状に屈曲した板状体で構成されており、ヘッドカバー２８のフランジ部２８ａをモータケーシング２４に締結する締結ボルト５５によって、フランジ部２８ａに共締めされている。これにより、横置き姿勢では、支持ブラケット４８と、ポンプケーシング３２の外周面とによって、水中ポンプ１０が水平に維持されている。

このように、支持ブラケット４８をフランジ部２８ａに共締めした構成とすれば、外径の異なるポンプ本体１５に対応した支持面を有する支持台を用いることなく、様々な外径のポンプ本体１５を支持することができる。

《実施形態７》
図１２は、本実施形態７に係る水中ポンプを横置き姿勢に支持した状態を示す側面図である。図１２に示すように、水中ポンプ１０は、モータ部２０とポンプ部３０とが横方向に並んだ横置き姿勢となっている。

ヘッドカバー２８のフランジ部２８ａには、支持台としての支持ブラケット４８が取り付けられている。支持ブラケット４８は、断面Ｌ字状に屈曲した板状体で構成されており、ヘッドカバー２８のフランジ部２８ａをモータケーシング２４に締結する締結ボルト５５によって、フランジ部２８ａに共締めされている。

また、吸入口カバー５０にも同様に、支持台としての支持ブラケット４８が取り付けられている。支持ブラケット４８は、吸入口カバー５０をポンプケーシング３２に取り付ける締結ボルト５５によって共締めされている。これにより、横置き姿勢では、２つの支持ブラケット４８によって、水中ポンプ１０が水平に維持されている。

このように、２つの支持ブラケット４８でポンプ本体１５を持ち上げて支持することで、ポンプケーシング３２が地面に擦れて摩耗するのを抑えることができる。

《その他の実施形態》
なお、各実施形態において、ポンプ本体１５の横置き時に下方となる側が変わった場合でも、吸入口カバー５０の開口方向を下向きに変更可能とするため、吸入口カバー５０の貫通孔５１ａ、取付ポスト３８を周方向に等間隔に配置したり、吸入口カバー５０をハウジング継手やフェルール継手で開口方向自在に取り付ける等、開口方向を調整可能としてもよい。

また、事前に固定されている吐出配管の位置に吐出口３４の高さを合わせたり、ポンプの固定角度が水平となるように調整するために、支持台４０の脚部４４の突き出し量を変化させる等、支持高さを調整可能としてもよい。

以上説明したように、本発明は、比較的簡単な構成で、使用環境の水位に応じて、モータの冷却性能を適切に確保できるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

１０ 水中ポンプ
１５ ポンプ本体
２０ モータ部
２３ モータ
３０ ポンプ部
３１ 羽根車
３２ ポンプケーシング
３３ 吸入口
３５ 支持脚
４０ 支持台
４１ 第１の湾曲支持面
４２ 第２の湾曲支持面
４５ 固定バンド
５０ 吸入口カバー

Claims (4)

1. 羽根車を有するポンプ部と、該羽根車を駆動するモータを有するモータ部とが設けられたポンプ本体を備えた水中ポンプであって、
   前記ポンプ部と前記モータ部とが縦方向に並んだ縦置き姿勢で前記ポンプ本体を支持する支持脚と、
   前記ポンプ本体に対して着脱可能に取り付けられ、前記ポンプ部と前記モータ部とが横方向に並んだ横置き姿勢で該ポンプ本体を支持する支持台とを備えたことを特徴とする水中ポンプ。
2. 請求項１において、
   前記支持台は、前記ポンプ本体の外周面に沿って巻き掛けられた固定バンドによって、該ポンプ本体に対して着脱可能に取り付けられていることを特徴とする水中ポンプ。
3. 請求項１又は２において、
   前記ポンプ部は、前記羽根車を収容するポンプケーシングを有し、
   前記ポンプケーシングには、前記ポンプ本体が横置き姿勢のときに横方向に開口する位置に吸入口が形成されており、
   前記ポンプケーシングに着脱可能に取り付けられ、上流端が下方に向かって開口するとともに下流端が前記吸入口に接続された吸入口カバーを備えたことを特徴とする水中ポンプ。
4. 請求項１乃至３のうち何れか１つにおいて、
   前記支持台には、曲率半径の異なる複数の湾曲支持面が形成されていることを特徴とする水中ポンプ。

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