(57)【要約】【課題】  本発明は淡水または海水のポンピング効率を上げるようにロータが改善されたポンプ及びこれを用いた取水装置を提供する。【解決手段】本発明の取水装置は、取水地に設けられ内部空間部が形成された内部空間部と、上部に形成された水受け部を有するタワーと、水受け部と陸地に設けられた貯水槽を連結する排出管と、タワーの下端部側に内部空間部と連通され取水地に延びて端部側が上方に折り曲げられてフードが設けられた取水管と、タワーの内部空間部に設けられて取水管を介して内部空間部に流入された水を水受け部にポンピングするもので、タワーに垂設される回転軸と、該回転軸に沿って摺動自在に設けられる軸受部と、浮力を提供する空間部と、を有する内筒と、該内筒を所定の間隔で取り囲む外筒と、内筒と外筒との間にらせん状のポンピング通路を形成する複数の羽根と、を備えたスクリューポンピング部と、スクリューポンピング部の上部に設けられてスクリューポンピング部によってポンピングされた水を半径方向に遠心力によって吐き出させる遠心ポンピング部を備えたロータと、タワーに設けられてロータを駆動させる駆動手段と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームに設けられる回転軸によって回転自在に支持される回転筒と、該回転筒に内周面と回転軸の外周面との間に設けられてポンピング通路を形成するスクリューを有するスクリューポンピング部と、該スクリューポンピング部の上部に設けられてスクリューポンピング部によってポンピングされた水を半径方向に遠心力によって吐き出させる遠心ポンピング部を有するロータを備えてなることを特徴とするポンプ。
【請求項２】
前記スクリューポンピング部は、回転筒とスクリューが下端部から遠心ポンピング部側に次第に縮径することを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
フレームに設けられる回転軸によって回転自在に支持される内筒と、該内筒を所定の間隔で取り囲む外筒と、前記内筒と外筒との間にらせん状のポンピング通路を形成する複数の羽根を備えたスクリューポンピング部と、該スクリューポンピング部の上部に設けられてスクリューポンピング部によってポンピングされた水を半径方向に遠心力によって吐き出させる遠心ポンピング部を有するロータを備えてなることを特徴とするポンプ。
【請求項４】
前記内筒の外周面と外筒との間は一定に維持され、前記内筒と外筒の直径が下端部から上部側に行くほど次第に拡径することを特徴とする請求項３に記載のポンプ。
【請求項５】
取水地に設けられ内部空間部が形成された内部空間部と上部に形成された水受け部を有するタワーと、前記水受け部と陸地に設けられた貯水槽とを連結する排出管と、  
前記タワーの下端部側に内部空間部と連通され、取水地へ延びて端部側が上方に折り曲げられてフードが設けられた取水管と、
前記タワーの内部空間部に設けられて前記取水管を通じて内部空間部に流入された水を水受け部にポンピングするもので、前記タワーに垂設される回転軸と、 
前記回転軸に沿って摺動自在に設けられる軸受部と前記浮力を提供する空間部を有する内筒と、該内筒を所定の間隔で取り囲む外筒と、前記内筒と外筒との間にらせん状のポンピング通路を形成する複数の羽根を備えたスクリューポンピング部と、該スクリューポンピング部の上部に設けられてスクリューポンピング部によってポンピングされた水を半径方向に遠心力によって吐き出させる遠心ポンピング部を備えたロータと、
前記タワーに設けられて前記ロータを駆動させる駆動手段とを備えてなることを特徴とする取水装置。
【請求項６】
前記駆動手段は前記軸受部に回転軸に沿ってロータの浮上による行程距離と実質的に同一な長さを有する従動プーリーと、前記タワーに設けられて前記従動プーリーとベルトによって連結された駆動プーリーを有するモータを備えることを特徴とする請求項５に記載の取水装置。 
【請求項７】
前記スクリューポンピング部は前記内筒の外周面と外筒との間が一定に維持され、前記内筒と外筒の直径が下端部から上部側に行くほど次第に拡径することを特徴とする請求項６に記載の取水装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポンプとこれを用いた取水装置に係り、さらに詳しくは淡水または海水のポンピング効率を上げることができるようにロータが改善されたポンプ及びこれを用いた取水装置に関する。 
【背景技術】
【０００２】
通常、ポンプは作動原理上の観点から見る際、ターボ式と容積式とに大別される。前記ターボ式ポンプは送出流量に比べて装置が相対的に小さく低水頭大容量用として用いられるが、遠心ポンプがこれに属する。前記容積式ポンプは高水頭小流量用として用いられ、送出流量がいずれの送出水頭条件下でも殆ど一定したものであって、ギアポンプを含んで往復ポンプ、スクリューポンプなどがある。 
【０００３】
前記遠心ポンプはインペラーとケーシングとから構成され、ポンピングする流体をインペラーによって高速で回転させて遠心力を引き起こし、その遠心力による圧力変化を用いて流体をインペラーの中心部から外周側に運搬する装置である。ギアポンプは２つのギアがケーシングの中で噛みあって回転して流体を吸込側から送出側に押し出す方式である。このギアポンプは小容量のものに適しており、主に潤滑油などのオイルを送り出すのに使われる。  
【０００４】
一方、スクリューポンプは韓国登録実用新案第０１６７５６７号に開示されているように、結合口と多数の案内羽根を有するケース部材の内側に飛散防止膜を有するスクリューインペラーが挿入されてスクリュー作動体をなす構成が開示されている。 
【０００５】
前述したような構成の比較から分かるように、ターボ式ポンプである遠心ポンプは大流量を送り出せる代表的な長所があるものの送出水頭が小さく、容積式ポンプであるギアポンプは送出水頭を任意に大きくすることができて高効率が得られる一方、その構造上送出流量を大きくすることができない点がある。前記スクリューポンプは大容量の水ポンピングが可能であるものの、水頭を高くすることができない短所がある。
【０００６】
そして、このようなスクリュー ポンプや遠心ポンプを用いて上水道用淡水を取水したり養殖場に供給するための海水を取水したりする場合、水のポンピング効率が相対的に低くいため多額のメンテナンス費用がかかる問題点がある。   
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、その目的はスクリューの回転力と遠心力とを用いて、水のポンピング効率を相対的に上げることができるポンプとこれを用いた取水装置を提供するところにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、メンテナンスが簡単であり、取水深度調節が容易な取水装置を提供するところにある。
【０００９】
本発明のさらなる他の目的は、取水位置を水面から一定に維持することができ、遠心力を水の上昇力に変換させることができる取水装置を提供するところにある。   
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述した目的を達成するための本発明のポンプは、フレームに設けられる回転軸によって回転自在に支持される回転筒と、該回転筒の内周面と回転軸の外周面との間に設けられてポンピング通路を形成するスクリューを有するスクリューポンピング部と、該スクリューポンピング部の上部に設けられてスクリューポンピング部によってポンピングされた水を半径方向に遠心力によって吐き出させる遠心ポンピング部を有するロータを備えてなることを特徴とする。 
【００１１】
本発明において、前記スクリューポンピング部は回転筒とスクリューが下端部から遠心ポンピング部側に次第に縮径する。
【００１２】
代案として、本発明のポンプはフレームに設けられる回転軸によって回転自在に支持される内筒と、該内筒を所定の間隔で取り囲む外筒と、前記内筒と外筒との間に螺旋状のポンピング通路を形成する複数の羽根を具備したスクリューポンピング部と、該スクリューポンピング部の上部に設けられてスクリューポンピング部によってポンピングされた水を半径方向に遠心力によって吐き出させる遠心ポンピングを有するロータを具備してなることを特徴とする。  
【００１３】
本発明において、前記内筒の外周面と外筒との間は一定に維持され、前記内筒と外筒の直径が下端部から上部側に行くほど次第に拡径する。
【００１４】
前述した目的を達成するための本発明に係るポンピング装置は、取水地に設けられ内部空間部が形成された内部空間部と上部に形成された水受け部を有するタワーと、前記水受け部と陸地に設けられた貯水槽とを連結する排出管と、前記タワーの下端部側に内部空間部と連通され取水地に延びて端部側が上方に折り曲げられてフードが設けられた取水管と、前記タワーの内部空間部に設けられて前記取水管を介して内部空間部に流入された水を水受け部にポンピングするもので、前記タワーに垂設される回転軸と、前記回転軸に沿って摺動自在に設けられる軸受部と浮力を提供する空間部を有する内筒と、該内筒を所定の間隔で取り囲む外筒と、前記内筒と外筒との間にらせん状のポンピング通路を形成する複数の羽根を備えたスクリューポンピング部と、前記スクリューポンピング部の上部に設けられてスクリューポンピング部によってポンピングされた水を半径方向に遠心力によって吐き出させる遠心ポンピング部を備えたロータと、前記タワーに設けられて前記ロータを駆動させる駆動手段と、を備えてなることを特徴とする。
【００１５】
本発明において、前記駆動手段は前記軸受部の回転軸に沿ってロータの浮上による行程距離と実質的に同一な長さを有する従動プーリーと、前記タワーに設けられて前記従動プーリーとベルトによって連結された駆動プーリーを有するモータを備える。
【００１６】
そして、前記スクリューポンピング部は、前記内筒の外周面と外筒との間が一定に維持され、前記内筒と外筒の直径が下端部から上部側に行くほど次第に拡径する。 
【発明の効果】
【００１７】
以上述べたように、本発明に係るポンプとこれを用いた取水装置は、取水地に設けられたタワー内のポンピング手段がスクリューポンピング部と遠心ポンピング部とを有しているので、ポンピング時スクリューによる水の上昇力と吸入力とが同時に働いて水のポンピング力を上げることができる。 
【発明の実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の望ましい実施形態を添付した図面に基づき詳述する。
【００１９】
本発明に係る取水装置は河、湖、海と隣接した側に設けられて取水場側に延びる取水管を介して淡水、海水などを沿岸側に取り込んだ後、これを陸地に設けられた貯水槽にポンピングするものであって、その一実施例を図１及び図２に示した。
【００２０】
同図を参照すれば、前記取水装置１０は河、湖または海辺に設けられ内部に内部空間部１１が形成され、上部に水受け部１２が形成されたタワー１３と、陸地に設置されて養殖場、上水道の浄化システム、工業用水として水を供給するために貯水する貯水槽１００と、前記タワー１３の上部側に設けられた水受け部１２と前記貯水槽１００とを連結する排出管１４と、前記タワー１３の下端部側の内部空間部１１と連通され、河、湖、海の深海側に延びて端部側が上部側に折り曲げられてフード１５が設けられた取水管１６とを備える。  また、前記タワー１３の空間部１１には前記取水管１６を介して内部空間部１１に供給された海水を排出管１４を介して貯水槽１００側に排出できるように水受け部１２にポンピングするポンピング手段２０を備える。 
【００２１】
前記タワー１３はコンクリート構造物であって内部に垂直方向に内部空間部１１が形成され、その上部側には前記ポンピング手段２０から供給された水を受けられるように前記水受け部１２が内周面に沿って形成される。前記水受け部１２は後述するロータの遠心ポンピング部からポンピングされた水が排出管１４に排出できるようにタワーの内周面に沿って流路が形成される。
【００２２】
また、図示されていないが、前記タワーの上部には展望台が設けられ、タワー１３の外周面には付加施設が設けられうる。 
【００２３】
前記ポンピング手段２０は取水管１６を介してタワー１３の内部空間部１１に流入された水を前記水受け部１２にポンピングするためのもので、その一実施例を図２に示した。
【００２４】
同図を参照すれば、前記ポンピング手段２０は前記タワー１３の内部空間部１１に設けられて前記取水管１６を介して内部空間部１１に流入された水を水受け部１２側にポンピングするもので、水を垂直に上昇させるスクリューポンピング部２２と該スクリューポンピング部２２から水を半径方向にポンピングする遠心ポンピング部２３を有するロータ２１と、該ロータ２１の回転軸２４を駆動させる駆動部２５を備える。 
【００２５】
前記ロータ２１のスクリューポンピング部２２は前記内部空間部１１に垂直に回転自在に設けられる回転軸２４を中心にして所定の間隔で取り囲む回転筒２２ａと、前記回転軸２４の外周面と回転筒２２ａの内周面との間に設けられて、らせん状のポンピング通路２２ｂを形成するスクリュー２２ｃを備える。ここで、前記スクリューポンピング部２２は、図３に示したように、スクリュー２２ｃと回転筒２２ａの直径が下部から上部に行くほど次第に縮径するようにして初期取水量の面積を相対的に広くするのに好適である。 
【００２６】
前記ロータ２１の遠心ポンピング部２３は前記回転筒２２ａの上端部から半径方向に延びる下板部材２３ａと、前記回転軸２４に設けられ前記下板部材２３ａと所定間隔離隔する上板部材２３ｂと、前記上板部材２３ｂと下板部材２３ａ  との間に前記回転軸２４を中心にして半径方向に延びるブレード２３ｃを備える。前記ブレード２３ｃは螺旋方向に所定の角度で傾斜して形成される。前記回転筒２２ａは回転軸２４とスクリュー２２ｃによって連結されているので、前記スクリューポンピング部２２と遠心ポンピング部２３は回転軸２４と共に回転するようになる。   
【００２７】
一方、前記ロータ２１はタワーに回転軸２４の両端部が支持されることによって両端部が回転自在に設けられるが、回転時振動を抑制するためにスクリューポンピング部の外周面の少なくとも一側がジャーナル軸受またはローラなどによって支持されるようにすることが好適である。そして、前記回転軸２４は別のフレームによって回転自在に支持できることは当然である。
【００２８】
そして、前記駆動部２５はタワー１３の上部に設けられて前記回転軸２４を駆動させるためのモータ２５ａからなりうる。前記モータ２５ａの駆動軸と回転軸２４は駆動プーリー及び従動プーリーとベルトなどのような動力伝達器具などによってなりうる。 
【００２９】
図４には本発明に係るポンピング手段２０の他の実施例が示される。本実施例において、前記実施例と同じ図面符号は同じ構成要素を指す。 
【００３０】
図面を参照すれば、ポンピング手段３０は前述した実施例のようにタワー１３に垂設される回転軸３１と、回転軸に設けられるロータ３２と、前記回転軸３１を駆動させる駆動部３５を備える。
【００３１】
前記ロータ３２はスクリューポンピング部３３と遠心ポンピング部３４を備えるが、前記スクリューポンピング部３３は前記回転軸３１と同軸上に設けられる内筒３３ａと、該内筒と所定間隔に離隔するように内筒３３ａの直径より相対的に大きな直径を有する外筒３３ｂと、前記内筒３３ａと外筒３３ｂとの間に設けられてポンピング通路３３ｃを形成する羽根３３ｄを備える。 
【００３２】
前記遠心ポンピング部３４は前記実施例と実質的に同じ構造を有するが、前記外筒３３ｂの上端部から半径方向に延びる下板部材３４ａと、前記回転軸３１に設けられ前記下板部材３４ａと所定間隔離隔する上板部材３４ｂと、前記上板部材３４ｂと下板部材３４ａとの間に前記回転軸３１を中心にして半径方向に延びるブレード３４ｃを備える。前記ブレード３４ｃの数は前記羽根３３ｄの数と同数にし、前記羽根３３ｄから半径方向に延長線上に位置させることが望ましい。
【００３３】
前記駆動部３５は前記実施例と同じ構造を有するので、再び説明しないこととする。 
【００３４】
図５及び図６には本発明に係るポンピング手段４０のさらに他の実施例が示されている。
【００３５】
同図を参照すれば、前記ポンピング手段４０は前記タワー１３に垂設される回転軸４１と前記タワーの内部空間に流入された水による浮力によって前記回転軸４１に沿って昇降自在に設けられるロータ４２と、前記タワー１３に設けられて前記ロータ４２を回転させる駆動部４６とを備える。 
【００３６】
前記ロータ４２は浮力を提供する空間を有するもので、スクリューポンピング部４３と遠心ポンピング部４４とを備える。前記スクリューポンピング部４３は浮力空間４３ａを有し前記回転軸４１に沿って摺動自在に設けられる内筒４３ｂと、前記内筒４３ｂと所定間隔離隔するように内筒４３ｂを取り囲む外筒４３ｃと、前記内筒４３ｂと外筒４３ｃとの間に設けられてポンピング通路４３ｄを形成する羽根４３ｅを備える。
【００３７】
前記回転軸４１について摺動自在な装置は、前記内筒４３ｂの浮力空間を貫通する軸受部４３ｆが設けられ、該軸受部４３ｆに前記回転軸４１が摺動自在に支持された構成を有する。前記軸受部４３ｆと回転軸４１との間には軸受部４３ｇが設けられうる。 
【００３８】
また、前記遠心ポンピング部４４は前記実施例と実質的に同じ構造を有するので、再び説明しないこととする。
【００３９】
前記駆動部４６はロータ４２の上部側から回転軸４１に沿って延びて所定の直径を有する従動プーリー４６ａと、前記タワー１３に設けられたモータ４６ｂの回転軸に設けられる駆動プーリー４６ｃと、前記従動プーリー４６ａと駆動プーリー４６ｃとを連結するベルト４６ｄを備える。前記駆動部の従動プーリー４６ａは前記ロータ４２の浮上による行程距離に該当する長さを有する。 
【００４０】
前記駆動部４６は、図７に示したように、タワー１３の内周面にガイド５１が設けられ、該ガイド５１に沿って昇降するフレーム５２に設けられるモータ５３と、該モータ５３の駆動軸と連結される回転軸５４を備える。この場合、ロータ４２は浮力空間によって昇降自在に設けられるべきであり、ロータ４２はタワー１３の内周面に設けられる複数のガイドローラによって回転自在に支持されうる。  
【００４１】
一方、スクリューポンピング部４３は図８に示したように、ポンピング空間の幅、すなわち内筒４３ｂと外筒４３ｃとの間隔を一定に維持したまま内筒４３ｂと外筒４３ｃを上方に行くほど拡径させるのが望ましい。 
前述したように構成された本発明に係る取水装置の作用を説明すれば次の通りである。
【００４２】
まず、図１及び図２に示されているように、前記タワー１３から延びた取水管１６を通じて前記タワー１３の内部空間部１１にきれいな水が流入される。この際、前記取水管１６の端部は取水地から上方に折り曲げられ、その端部にフード１５が設けられているので泥や異物が取水管を通じて流入されることを防止できる。 
【００４３】
前述したように内部空間部１１に水が流入された状態で図２に示したように駆動部２５であるモータが駆動されることによって前記ロータ２１が回転するようになり、この回転力によって回転筒２２ａと回転軸２４との間に設けられたらせん状のスクリュー２２ｃによって形成されたらせん状通路、すなわちポンピング通路２２ｂを通じて水が上昇するようになる。このようにポンピングされた水は遠心ポンピング部２３で遠心力によって半径方向に再びポンピングされる。この過程においてスクリューポンピング部２２には前記遠心ポンピング部２３によって吸入力が提供されるのでポンピング効率をアップすることができる。特に、図３に示したように、スクリューポンピング部２２の下部が拡開された場合初期取水量を増やせるので、遠心ポンピング部２３にポンピング供給量を増やすことができることからポンプの効率を上げることができる。すなわち、前記スクリューポンピング部２２の下端部におけるスクリューの線速度が速まるので取水力を増加させることができる。
【００４４】
このようにポンピングされた水を水受け部１２と排出管１４を通じて貯水槽１００に貯水する。 
【００４５】
一方、図５及び図６に示したように、ロータ４２に浮力空間４３ａが形成された場合、タワー１３の内部空間に流入された水によってロータ４２が浮上するようになるが、この際モータ４６ｂの駆動プーリー４６ｃと従動プーリー４６ａとを連結するベルト４６ｄは従動プーリー４６ａを乗り越えて昇降するようになって、モータの回転力をロータに伝達することができる。
【００４６】
特に、図８に示したように、前記スクリューポンピング部の幅が下端部から上部に行くほど次第に広くなる場合、前記ロータ４２の回転による遠心力がポンピングされる水に働くようになるが、この前記羽根４３ｅはらせん状に形成されて傾斜した状態を維持しているので、遠心力によって水を上方に上昇させる分力が発生する。
【００４７】
従って、スクリューポンピング部によってポンピングされる水のポンピング力を上げることができ、このようにポンピングされた水は前記遠心ポンピング部によって再びポンピングされるので、ポンピング効率を上げることができる。 
【００４８】
また、浮上空間に昇降されるポンピング手段はタワー１３の内部空間部１１に流入された水を表層と隣接した一定の深さでポンピング可能である。特に、海水を取水する場合潮の満ち引きによって内部空間部１１に流入された海水の水位変化に関係なく水をポンピングすることができる。
【００４９】
本発明は図面に示された一実施形態を参考にして説明されてきたが、これは例示的なものに過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有するものならばこれより多様な変形及び均等な実施例が可能であることが理解できよう。
【００５０】
従って、本発明の真の保護範囲は請求の範囲によってだけ定まるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る取水装置が設けられた状態を概略的に示した正面図。
【図２】本発明に係るタワーに設けられた取水装置の断面図。
【図３】本発明に係る取水装置の一実施例を示した断面図。
【図４】本発明に係る取水装置の他の実施例を示した断面図。
【図５】本発明に係る取水装置のさらに他の実施例を示した断面図。
【図６】図５に示したロータを抜粋して示した一部切除斜視図。
【図７】タワーに設けられた駆動部の一実施例を示した斜視図。
【図８】本発明に係る取水手段の他の実施例を示した断面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
2009522501.tif 000011
2009522501.tif 000012