(57)【要約】【課題】吸込ケーシング及びインペラの間に異物が侵入することを防止できる軸流ポンプを提供すること。【解決手段】軸流ポンプ１は、回転軸２４を有するモータ１１と、回転軸２４に固定されるインペラ３４と、インペラ３４の径方向の外縁を所定の隙間を有して覆う円筒状部４１、及び、円筒状部４１の二次側に設けられ、インペラ３４の径方向の外縁を軸方向の二次側で覆う円環状のカバー部４３を有する吸込ケーシング３１と、を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を有するモータと、
前記回転軸に固定されるインペラと、
前記インペラの径方向の外縁を所定の隙間を有して覆う円筒状部、及び、前記円筒状部の二次側に設けられ、前記インペラの径方向の外縁を軸方向の二次側で覆う円環状のカバー部を有する吸込ケーシングと、
を備える軸流ポンプ。
【請求項２】
前記インペラは、前記回転軸に固定されるボス部、前記ボス部の外周面に設けられる複数の羽根、及び、前記羽根の外周面を前記羽根の軸方向に渡って覆う円筒状の壁部を具備し、
前記円筒状部は、前記壁部の周囲を所定の隙間を有して覆い、
前記カバー部は、前記円筒状部の二次側に設けられ、前記壁部の軸方向の二次側の端面を覆う、請求項１に記載の軸流ポンプ。
【請求項３】
前記カバー部は、二次側の内周縁の角部に面取部を有する、請求項２に記載の軸流ポンプ。
【請求項４】
前記壁部の内径は、前記カバー部の内径以下に設定され、
前記壁部の外径は、前記カバー部の内径よりも大きく、且つ、前記円筒状部の内径よりも小さく設定される、請求項２に記載の軸流ポンプ。
【請求項５】
前記インペラは、前記回転軸に固定されるボス部、及び、前記ボス部の外周面に設けられる複数の羽根を具備し、
前記円筒状部は、前記複数の羽根の径方向の外縁を所定の隙間を有して覆い、
前記カバー部は、前記円筒状部の二次側に設けられ、前記複数の羽根の径方向の外縁を軸方向の二次側で覆う、請求項１に記載の軸流ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中に設置される軸流ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、低揚程、且つ、大水量の能力を有する水中ポンプとして、軸流ポンプが知られている。このような軸流ポンプは、吸込ケーシング内にインペラが配置される。インペラは、吸込ケーシングの内周面とインペラの羽根の径方向外周部との間に所定の隙間が生じる形状に形成される。
【０００３】
しかしながら、水の移送時に、吸込ケーシングの内周面とインペラの羽根の径方向の外周部との間の所定の隙間に砂等の異物が侵入する虞がある。当該隙間に異物が侵入すると、異物を噛み込む虞があり、また、隙間を通過する異物によって吸込ケーシングの内周面やインペラの外周部が摩耗する虞がある。
【０００４】
例えば、吸込ケーシングの内周面であって、且つ、インペラと対向する位置に、インペラの高圧面側と低圧面側を連通する溝を設けることで、異物の噛み込みを防止することが可能な軸流ポンプも知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５１７６５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、異物の噛み込みを防止するために軸流ポンプに溝を形成すると、移送する流体の漏れ量が増加し、ポンプ効率が低下する、という問題がある。また、溝よりも大きな異物が挟まると、インペラが回転不能となる虞もある。
【０００７】
そこで本発明は、吸込ケーシング及びインペラの間に異物が侵入することを防止できる軸流ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様として、軸流ポンプは、回転軸を有するモータと、前記回転軸に固定されるインペラと、前記インペラの径方向の外縁を所定の隙間を有して覆う円筒状部、及び、前記円筒状部の二次側に設けられ、前記インペラの径方向の外縁を軸方向の二次側で覆う円環状のカバー部を有する吸込ケーシングと、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、吸込ケーシング及びインペラの間に異物が侵入することを防止できる軸流ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る軸流ポンプの構成を一部断面で示す斜視図。
【図２】同軸流ポンプの構成を示す断面図。
【図３】同軸流ポンプの要部の構成を示す断面図。
【図４】同軸流ポンプの機能曲線を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係る軸流ポンプ１を、図１乃至図３を用いて説明する。  
図１は本発明の一実施形態に係る軸流ポンプ１の構成を一部断面で示す斜視図、図２は軸流ポンプ１の構成を示す断面図、図３は軸流ポンプ１の要部の構成を示す断面図である。
【００１２】
軸流ポンプ１は、井戸等に用いられ、水中に配置される水中ポンプである。図１及び図２に示すように、軸流ポンプ１は、水中モータ１１と、ポンプ１２と、ストレーナ１３と、を備えている。
【００１３】
水中モータ１１は、電源ケーブルを介して外部電源に接続される。水中モータ１１は、液密に構成され、水中に配置可能に構成されたモータである。この水中モータ１１は、モータケーシング２１と、モータケーシング２１内に設けられた固定子２２と、モータケーシング２１内に設けられた回転子２３と、回転子に固定された回転軸２４と、を備えている。
【００１４】
ポンプ１２は、水中モータ１１を固定する吸込ケーシング３１と、吸込ケーシング３１に一方の端部が固定された管ケーシング３２と、管ケーシング３２の他方の端部に固定された吐出ケーシング３３と、吸込ケーシング３１内に収容され、回転軸２４に固定されたインペラ３４と、を備えている。
【００１５】
吸込ケーシング３１は、円筒状に形成された円筒状部４１と、円筒状部４１の一方の端部の外周面側に一体に形成された椀状の支持部４２と、円筒状部４１の一方の端部の内周面に一体に形成された円環状のカバー部４３と、を備えている。
【００１６】
円筒状部４１は、回転軸２４と同軸上に配置される。円筒状部４１は、その内部に回転軸２４に固定されたインペラ３４を収容する。円筒状部４１は、一方の端部の開口が管ケーシング３２へ連続する吐出口を構成し、他方の端部がストレーナ１３に連続する吸込口を構成する。
【００１７】
支持部４２は、中央が開口するドーム状に構成される。支持部４２は、その外周縁の軸方向で一方側に管ケーシング３２が固定され、そして、軸方向で他方側にストレーナ１３が配置される。支持部４２は、中央及び外周縁の間の軸方向で一方側に設けられ、水中モータ１１のモータケーシング２１を固定する固定部４２ａと、中央及び外周縁の間の軸方向で他方側に設けられた、ストレーナ１３を固定する複数の取付脚４２ｂと、を有する。支持部４２は、その中心に円筒状部４１の一方の端部の開口から管ケーシング３２内へ連続する流路を構成する。
【００１８】
固定部４２ａは、水中モータ１１を、円筒状部４１の一方の端部の開口と対向する位置に、換言すると、回転軸２４及び円筒状部４１の一方の端部の開口とが同軸となる位置に固定する。
【００１９】
複数の取付脚４２ｂは、例えば、支持部４２の軸方向で他方側の外面であって、且つ、円筒状部４１の周囲に等間隔に配置される。
【００２０】
カバー部４３は、円筒状部４１の内周面から円筒状部４１の中心側に向かって径方向に突出する環状の突起である。カバー部４３は、インペラ３４の径方向の外縁を軸方向の二次側で覆う。カバー部４３は、インペラ３４の軸方向で二次側の外周縁を覆う。カバー部４３は、軸方向で二次側の内周縁の角部が曲面又は平面で面取りされた面取部４３ａを有する。
【００２１】
管ケーシング３２は、円筒状に形成され、一方の端部が吸込ケーシング３１に、他方の端部が吐出ケーシング３３に、それぞれ固定される。管ケーシング３２は、支持部４２の固定部４２ａに固定された水中モータ１１をその内部に収容し、自身の内周面と水中モータ１１の外周面との間に吐出ケーシング３３へ向かう流路を構成する。
【００２２】
吐出ケーシング３３は、管ケーシング３２の他方の端部を覆う。吐出ケーシング３３は、水を二次側に供給する配管を接続可能な吐出孔３３ａを備える。
【００２３】
インペラ３４は、円筒状に構成され、回転軸２４に固定されるボス部５１と、ボス部５１の外周面に設けられた複数の羽根５２と、複数の羽根５２の外周面に一体に設けられた円筒状の壁部５３と、を備えている。
【００２４】
ボス部５１は、円筒状に構成される。具体的には、ボス部５１は、回転軸２４を配置する円柱状の孔部５１ａ及び回転軸２４をキーによって固定するキー溝５１ｂを有する。複数の羽根５２は、ボス部５１の外周面及び壁部５３の内周面に一体に形成される。羽根５２は、例えば３枚設けられる。
【００２５】
壁部５３は、軸方向の幅が、羽根５２の軸方向の幅と略同一に設定される。壁部５３は、複数の羽根５２の外周面側を少なくとも軸方向及び周方向に渡って覆う。壁部５３は、その外周面が円筒状部４１の内周面と所定の隙間を形成可能な外径に構成される。即ち、壁部５３の外径は、円筒状部４１の内径よりも小径に構成される。
【００２６】
また、壁部５３の内径は、カバー部４３の内径以下に設定される。また、壁部５３の外径は、カバー部４３の内径よりも大径に設定されるとともに、円筒状部４１の内径よりも小径に形成される。
【００２７】
ストレーナ１３は、一方が開口する有底円筒状に形成されるとともに、その外周面に多数の小孔１３ａが形成される。ストレーナ１３は、吸込ケーシング３１の周囲を覆う。具体例として、ストレーナ１３は、複数の小孔１３ａが形成された筒部１３ｂと、筒部１３ｂの下端を閉塞する底部１３ｃとを備える。ストレーナ１３は、底部１３ｃが複数の取付脚４２ｂにボルト等によって固定される。
【００２８】
このように構成された軸流ポンプ１によれば、インペラ３４の壁部５３は、外周面が円筒状部４１の内周面と所定の隙間を有して対向し、そして、二次側の端面がカバー部４３と所定の隙間を有して対向する。また、ここで、所定の隙間とは、想定される異物の粒径よりも小さく設定される。
【００２９】
このようにインペラ３４は、壁部５３の外周面及び二次側の端面が吸込ケーシング３１の円筒状部４１の内周面及びカバー部４３により覆われる。このため、インペラ３４により水が二次側へ移送されたときに、当該水の一部がインペラ３４の二次側へ供給されるとともに、カバー部４３及び壁部５３の間、並びに、円筒状部４１及び壁部５３の間の隙間を通ってインペラ３４の一次側へ流れることを極力防止できるとともに、当該水に含まれた異物が、吸込ケーシング３１及び壁部５３の間に侵入することを防ぐことができる。
【００３０】
加えて、インペラ３４の壁部５３の軸方向で二次側の端面がカバー部４３で覆われることから、締め切り運転時に、壁部５３の軸方向で二次側の端面に圧力が加わり、軸動力が上昇することを抑制することができる。このため、軸流ポンプ１は、軸動力の低減の効果を奏する。
【００３１】
さらに、吸込ケーシング３１は、カバー部４３の軸方向で二次側の内周縁の角部に面取部４３ａを有する。このため、インペラ３４で移送された水が、管ケーシング３２及び水中モータ１１の間の流路へ移動するときに、面取部４３ａによって流路抵抗が増加することを防止できる。
【００３２】
次に、図４を用いて、本実施形態の軸流ポンプ１の効果を、カバー部４３を有さない比較例の軸流ポンプと比較して説明する。なお、本実施形態の軸流ポンプ１の全揚程、軸動力、ポンプ効率を実線で、比較例の軸流ポンプの全揚程、軸動力、ポンプ効率を破線で示す。
【００３３】
図４に示すように、ポンプ効率は、低流量域及び大流量域で、カバー部４３を有さない軸流ポンプよりも、本実施形態の軸流ポンプ１が増加している。軸流ポンプ１は、主として、大流量が求められることから、特に、大流量域でポンプ効率が向上することは好ましい。
【００３４】
また、軸動力は、全流量域において、本実施形態の軸流ポンプ１が、カバー部４３を有さない軸流ポンプよりも低下した。
【００３５】
なお、揚程は、本実施形態の軸流ポンプ１及び比較例の軸流ポンプともに、略同じ揚程であった。このようなことからも明らかなように、軸流ポンプ１は、カバー部４３を設けることで、吸込ケーシング及びインペラの間に異物が侵入することを防止できる効果に加えて、性能の向上が可能となる。
【００３６】
上述したように本発明の一実施形態に係る軸流ポンプ１によれば、吸込ケーシング及びインペラの間に異物が侵入することを防止できる。
【００３７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されない。例えば、上述した例では、吸込ケーシング３１は、円筒状部４１及びカバー部４３を一体に構成された例を説明したがこれに限定されない。例えば、吸込ケーシング３１は、円筒状部４１の二次側の開口端に、別体の円環板状のカバー部を固定することで構成されていてもよい。
【００３８】
また、上述した例では、カバー部４３がインペラ３４の壁部５３の軸方向の二次側の端面を覆う構成を用いて説明したがこれに限定されず、カバー部４３は、インペラ３４の径方向の外縁を軸方向の二次側で覆う構成であればよい。
【００３９】
例えば、インペラ３４は壁部５３を有さず、ボス部５１と複数の羽根５２のみの構成とし、カバー部４３が複数の羽根５２の径方向の外縁を軸方向の二次側で覆う構成としてもよい。
【００４０】
このような、壁部５３を有さないインペラ３４の複数の羽根５２の径方向の外縁を軸方向の二次側で覆うカバー部４３は、壁部５３を有するインペラ３４の壁部５３の軸方向の二次側の端部を覆うカバー部４３と同様の効果を得られる。例えば、ポンプ停止時にインペラ３４の二次側にある異物等が吸込ケーシング３１及びインペラ３４の間に侵入することを防止できる。
【００４１】
即ち、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００４２】
１…軸流ポンプ、１１…水中モータ、１２…ポンプ、１３…ストレーナ、１３ａ…小孔、１３ｂ…筒部、１３ｃ…底部、２１…モータケーシング、２２…固定子、２３…回転子、２４…回転軸、３１…吸込ケーシング、３２…管ケーシング、３３…吐出ケーシング、３３ａ…吐出孔、３４…インペラ、４１…円筒状部、４２…支持部、４２ａ…固定部、４２ｂ…取付脚、４３…カバー部、４３ａ…面取部、５１…ボス部、５１ａ…孔部、５１ｂ…キー溝、５２…羽根、５３…壁部。  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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