(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両にその制限積載重量の範囲で水中ポンプと他の必要な排水用機材を積載してなる排水ポンプ車において、前記水中ポンプを、吐出口を有する吐出ケーシングと、内部にモータが設けられたモータケーシングと、前記モータに主軸を介して連結されたポンプインペラと、前記モータケーシングと吐出ケーシングの間に設けられた吸込み口を有する吸込みケーシングとからなり、水中に横向き投入して用いられる水中ポンプにより構成したことを特徴とする排水ポンプ車。
【請求項２】
前記吸込みケーシングは内筒と外筒で形成されており、前記主軸のための軸受を保持するベアリングハウジングに前記内筒が固定され、この内筒に対し、放射状に設けられた連結部材を介して前記外筒が一体化されている請求項１に記載の排水ポンプ車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば水害時の排水や土木工事の排水あるいは農業用給排水などのために水中に横向きで設置して用いられる水中ポンプを積載した排水ポンプ車に関し、特に水害時の排水などに好適な水中ポンプを積載した排水ポンプ車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水中に横向きで設置して用いられる、つまりポンプインペラが取り付けられた主軸が横向きになるように水中に設置して用いられる水中ポンプとしては、例えば特開平１０−２８８１８４号公報に開示の例が知られている。この従来の横向き式の水中ポンプは、前端側より軸方向で順に、吸込みベルマウス、吸込ケーシング、ポンプケーシングそれに吐出ケーシングを配し、その吸込ケーシングの内部に羽根車（ポンプインペラ）を設けるとともに、ポンプケーシングとモータフレーム（モータケーシング）の間に管路部を形成した構造とされている。そして排水対象の水中に横向きで設置された状態で、前端の吸込みベルマウスを介して吸水され羽根車により加圧された排出水がポンプケーシングの管路部を通って吐出ケーシングに至りそこから吐出されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年は例えば水害などにより緊急な排水を必要とする場所に移動して必要な排水作業を行うことのできるように、車両に排水機材一式を積載した構造の排水ポンプ車が用いられるようになってきており、その広い普及にともなって排水容量のさらなる増大が求められるようになっている。しかるに排水ポンプ車はその車両に積載することのできる重量に制限がある。したがって積載重量の制限内で排水容量の増大を図るためには、排水機材の重量当たりの排水容量を増大させる必要がある。排水ポンプ車に積載される排水機材は、一般に、車両のエンジンから動力を得て駆動する発電機、この発電機で供給される電力で駆動される水中ポンプ、水中ポンプの駆動を制御するための制御盤、水中ポンプと発電機の間に介在するインバータ盤、それに排水ホースユニットなどからなり、重量当たりの排水容量の増大に最も影響するのはその水中ポンプである。つまり水中ポンプについて重量当たりの排水容量を増大させることで、排水ポンプ車の排水容量をより効果的に増大させることができる。
【０００４】
このような排水ポンプ車で求められる排水容量の増大という観点からすると上記のような従来の水中ポンプでは不十分である。すなわち従来の水中ポンプは、上記のように、前端の吸込みベルマウスを介して吸水した排出水を羽根車により加圧した後にポンプケーシングの管路部を通して吐出ケーシングに送り、そこから吐出されせるようになっている。そしてそのために、ポンプケーシングとモータケーシングの間に管路部を形成するために重量が増大するとともに、吸込みベルマウスが前端に設けてあることにより全長が長くなり、このことでも重量が増大し、またそのポンプケーシングの長い管路部に排出水を通すことから通水抵抗が増大して排水効率が低下することになる。つまり従来の横向き式水中ポンプは、その構造が上記のように、吸込みベルマウス、吸込ケーシング、ポンプケーシングそれに吐出ケーシングを前端側より軸方向で順に配した構造とされているために、重量当たりの排水容量が小さくなるという結果を招いていた。
【０００５】
本発明はこのような従来の水中ポンプについての問題点の分析に基づいてなされたものであり、排水ポンプ車に積載する水中ポンプなどとして用いられる横向き式の水中ポンプについて、重量当たりの排水容量の増大を図ることを目的とし、また排水ポンプ車における排水容量の増大を図ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明では、車両にその制限積載重量の範囲で水中ポンプと他の必要な排水用機材を積載してなる排水ポンプ車において、前記水中ポンプを、吐出口を有する吐出ケーシングと、内部にモータが設けられたモータケーシングと、前記モータに主軸を介して連結されたポンプインペラと、前記モータケーシングと吐出ケーシングの間に設けられた吸込み口を有する吸込みケーシングとからなり、水中に横向き投入して用いられる水中ポンプにより構成したことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について説明する。本発明の一実施形態による横向き式の水中ポンプは、図１に簡略化したその内部構造とともに示すように、その後端側から軸方向で順に、吐出ケーシング１０、吸込みケーシング１１、モータケーシング１２、それにエンドカバー１３を配置した構造となっている。
【０００９】
吐出ケーシング１０は、外筒１０ａと内筒１０ｂからなり、これらは放射状に設けられた静翼３５を介して互いに連結して一体化されている。そしてその後端には吐出口１９を有し、その内部には主軸１５に取り付けられたポンプインペラ１６が臨むようにされている。吸込みケーシング１１は、同じく外筒１１ａと内筒１１ｂからなり、これらは放射状に設けられた連結部材２２により互いに連結して一体化されている。そして外筒１１ａは、吐出ケーシング１０の外筒１０ａと同じ径に形成され、その後端で吐出ケーシング１０の前端と接合されている。一方、内筒１１ｂは、モータケーシング１２の後端に固定のベアリングハウジング２０に固定されている。つまりモータケーシング１２に対しベアリングハウジング２０が固定され、このベアリングハウジング２０に吸込みケーシング１１の内筒１１ｂが固定され、この内筒１１ｂに対し外筒１０ａが連結部材２２を介して一体化され、さらにこの外筒１０ａに外筒１０ａを接合させることで吐出ケーシング１０が固定されている。したがって連結部材２２は吐出しケーシング１０にかかる荷重を受けることになる。そこで連結部材２２には、この荷重とし想定される荷重を考慮した強度を与える必要がある。
【００１０】
また吸込みケーシング１１は、その前端に吸込み口１８を有している。この吸込み口１８は、吸込みケーシング１１の外筒１１ａと内筒１１ｂが上記のような構造とされていることから、モータケーシング１２の後端部でその側面に沿う状態となる。したがって吸込み口１８に設けるストレーナ１７は、吸込みケーシング１１の外筒１１ａの前端とモータケーシング１２の側面のそれぞれに固定することで取り付けられる。このストレーナ１７は、図１に示すように、前下がりに傾斜した状態とする、つまり円錐状となるようにするのが好ましい。すなわちストレーナにはろ過のためのます目の大きさに制限があり、その制限を満足させなお且つストレーナにおける通水抵抗を最小限にする条件でストレーナの面積をできるだけ小さくすることのできる構造が上記の円錐状の構造である。
【００１１】
モータケーシング１２の内部にはモータ１４が設けられている。このモータ１４は、ステーター１４ａとロータ１４ｂからなり、そのステーター１４ａはモータケーシング１２に固定され、そのロータ１４ｂは主軸１５に接続されている。主軸１５は、各ケーシングを貫通するように設けられ、エンドカバー１３に組み込まれた軸受２１ａとベアリングハウジング２０の内部に組み込まれた軸受２１ｂにより回転自在に支持され、さらに吐出ケーシング１０の内筒１０ｂの内部に臨む後端部が内筒１０ｂに組み込みの補助的な軸受３４により支持されている。そしてこの主軸１５には上記のように吐出ケーシング１０の内部にポンプインペラ１６が取り付けられている。ここで、補助的な軸受３４は主軸１５の振動を考慮して設けたものであり、主軸１５の回転数が低い場合や主軸１５にかかる半径方向の荷重が小さい場合には必ずしも必要でない。
【００１２】
ポンプインペラ１６と吸込みケーシング１１の内筒１１ｂとの間にはメカニカルシール３３が介在している。このメカニカルシール３３は、内筒１１ｂの内部に収容するようにして設けられており、内筒１１ｂの内側がメカニカルシール３３の油室と空気室を兼ねるようにされている。
【００１３】
以上のように本発明による横向き式の水中ポンプは、吸込みケーシング１１がモータケーシング１２と吐出ケーシング１０の間に配され、これにより吸込みケーシング１１の吸込み口１８がモータケーシング１２の後端部でその側面に沿う状態となるようにされている。このため、この吸込み口１８から吸水された排出水がポンプインペラ１６の圧力を受けて吐出しケーシング１０の吐出口１９から吐出されるまでの流路はきわめて短いもので済む。その結果、上記した従来の横向き式の水中ポンプに比べて、通水抵抗を小さくすることができ、したがってポンプ効率（排水効率）の向上を図ることができる。例えば流路内の流速を等しくした場合の損失については、約５０％の低減が可能である。また従来の水中ポンプにおけるポンプケーシングの管路部のような構造を形成するための要素を不要にでき、それだけ重量の軽減を図れる。また従来の横向き式水中ポンプのように吸込みベルマウスによる吸込み口を前端に設ける構造に比べて、全長を短くすることができ、このことでも重量の軽減を図れる。さらに本発明では吸込みケーシング１１をモータケーシング１２と吐出ケーシング１０の間に配置する構成について、吸込みケーシング１１を外筒１１ａと内筒１１ｂで形成し、その内筒１１ｂを、ベアリングハウジング２０に固定し、あるいはベアリングハウジング２０を介してモータケーシング１２の後端に固定し、この固定を利用して吐出ケーシング１０も固定する構造としており、この構造も全体の軽量化のために有効に働いている。すなわちこのような構造とすることで、吸込みケーシング１１にその機能を効率的に発揮させるのに必要な構造を与えてなお且つそのサイズをできるだけ小さくすることができ、これにより軽量化を図ることができる。
【００１４】
例えば同じ排水容量として比べた場合に、重量当たりの排水容量が約３０％も増大する。したがって排水ポンプ車に用いるとして考えた場合に、水中ポンプに許容される積載重量が例えば１５００ｋｇであるとすれば、従来の構造による横向き式水中ポンプであると２台しか積載することができなかったのに対し、本発明による横向き式水中ポンプであれば３台積載することができ、排水ポンプ車における排水容量を３０％以上も増大させることができる。
【００１５】
次に、以上のような横向き式の水中ポンプを積載した排水ポンプ車の一実施形態について図２を参照しながら説明する。図に示すように排水ポンプ車７は、排水作業に必要な主な機材として、ＰＴＯ１、発電機２、制御盤３、インバータ盤４、排水ホース５、水中ポンプ６およびクレーン（図２中では図示を省略）を積載している。そしてＰＴＯ１により車輌の駆動機（エンジン）から取り出した動力により発電機２を駆動し、発電機２で得られる電力をインバータ盤４を介して供給することで水中ポンプ６を駆動させるようになっており、その水中ポンプ６の駆動は制御盤３を通じてなされる。
【００１６】
このような排水ポンプ車は、図３にその一例を示すように、水害などにより緊急な排水を必要とする現場の水際まで走行し、そこで排水作業を実施する。排水作業の開始にあたっては、まず水中ポンプ６にフロート３２をロープ２８、２９やフック３０により取り付け（図４参照）、またそれとともに水中ポンプ６に排水ホース５と給電用のケーブル８を接続し、クレーン等を用いて水中ポンプ６を水中に投入する。そうするとフロート３２により水中に吊られて状態で横向きにして水中ポンプ６が布設される（図４はこの状態を示す）。このようにして準備作業が完了したら水中ポンプ６を駆動させて排水を実施する。水中ポンプ６による排水は、図４中に示す矢印２５の如くしてストレーナ１７を通って吸込み口１８から流入する排出水が吸込みケーシング１１を経た後に吐出ケーシング１０内のポンプインペラにより昇圧されることで矢印２６の如く排水ホース５に吐出されることでなされる。なお排水対象の水量が多くて排水作業が長時間にわたる場合には排水ポンプ車に燃料切れが起こるので、その場合の対応として燃料運搬車９を現場に同行させることもある。
【００１７】
このような排水ポンプ車にはその積載重量には上限があり、このことが排水容量の制限要因となっていることは上述の通りである。この問題に関して本発明によると、上記のように、水中ポンプにおける重量当たりの排水容量を大幅に増大させることができ、その結果、水中ポンプに許容される積載重量の範囲で従来の構造による横向き式水中ポンプであると例えば２台しか積載することができなかったのに対し、３台積載することが可能となり、これにより排水ポンプ車における排水容量を大幅に増大させることができる。
【００１８】
ここで、例えば特開昭６３−２６６２００号、特開昭６３−０７３８４６号、特開昭５９−２０１６４８号などの各公報に液中ないし水中ポンプが開示されている。これらに開示の各ポンプは、本発明による水中ポンプと若干類似した構造を有しているものの、何れも水中や液中で縦置きにして用いられるタイプであり、本発明による横向きの水中ポンプは基本的に異なると言える。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、排水ポンプ車に積載された横向き式の水中ポンプについて、ポンプ効率の向上を図ることができるとともに、重量の軽減を図れ、これにより重量当たりの排水容量を大幅に増大させることができる。また本発明によれば、排水ポンプ車の排水容量を増大させてその機能性をさらに高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態による水中ポンプの簡略化した断面図である。
【図２】一実施形態による排水ポンプ車の全体構成を表す平面図である。
【図３】排水ポンプ車を用いた排水作業についての説明図である。
【図４】排水ポンプ車に用いた水中ポンプの水中への設置状態を示す側面図である。
【符号の説明】
６  水中ポンプ
７  排水ポンプ車
１０  吐出ケーシング
１０ａ  吐出しケーシングの外筒
１０ｂ  吐出しケーシングの内筒
１１  吸込みケーシング
１１ａ  吸込みケーシングの外筒
１１ｂ  吸込みケーシングの内筒
１２  モータケーシング
１５  主軸
１６  ポンプインペラ
１８  吸込み口
１９  吐出口
２０  ベアリングハウジング
２１ｂ  軸受
２２    連結部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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