(57)【要約】【課題】揚水中の夾雑物の噛み込みや絡み付きを防止できるポンプを提供する。【解決手段】ポンプケーシング３６側のウエアプロテクタ３９と対向するインペラ１２の主板１２ｂの背面側に複数の回転刃４２が設けられている。ウエアプロテクタ３９には、回転刃４２と対向して複数の固定刃４３が設けられている。【選択図】図３
2008267314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプケーシング内に、回転軸と、この回転軸に固定された羽根車とを備えるポンプにおいて、
前記ポンプケーシングと対向する前記羽根車の背面側に設けられた回転刃を備えることを特徴とする、ポンプ。
【請求項２】
前記ポンプケーシングの前記回転刃と対向する部位に設けられた固定刃をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
前記回転刃及び前記固定刃のうち、一方が凸状刃であり、他方が凹状刃であることを特徴とする、請求項２に記載のポンプ。
【請求項４】
前記回転刃及び前記固定刃は、共に凸状刃であることを特徴とする、請求項１に記載のポンプ。
【請求項５】
前記回転刃及び前記固定刃は、共に凹状刃であることを特徴とする、請求項１に記載のポンプ。
【請求項６】
前記固定刃及び前記固定刃のうちの少なくとも一方が交換可能である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦巻ポンプ、斜流ポンプ、及び軸流ポンプ等のポンプに関する。特に、本発明は、これらのポンプにおいて揚水中に含まれる夾雑物の噛み込みや絡み付きの防止に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、乾式の水中モータとポンプ本体を一体化した水中モータポンプが開示されている。この特許文献１に記載の水中ポンプでは、水中モータのケーシングとポンプのケーシングの間に配置した熱交換器により、水中モータ内を循環させている一次冷却水をポンプの揚水で冷却する構造を採用しているため、揚水をインペラ背面と熱交換器の狭い隙間に導入する必要がある。そのため、揚水中の夾雑物（特に植物等のヒモ状の夾雑物）の流入量が多い場合、インペラの背面側の隙間（インペラとケーシングの隙間）への夾雑物の噛み込み、インペラ内部や回転軸への夾雑物の絡み付き等が発生しポンプの運転を阻害する。
【０００３】
特許文献１に記載ものに限らず、他のポンプにおいても同様の問題がある。以下、この点に関して詳述する。
【０００４】
立軸斜流ポンプでは、一般に、運転中にインペラ前後で発生する差圧により軸方向スラスト力低減のため、インペラの主板にバランスホールを設け、インペラ前後の圧力の均等化を図っている。また、インペラ後端とケーシングの間にはインペラの回転を確保するための隙間が形成されている。そのため、インペラ出口の吐出水が、ケーシングとの隙間を通り、インペラ背面を経てバランスホールを通ってインペラ入口に戻る循環流が発生する。この循環流の流量低減のため、ケーシングにケースウエアリングを取り付けてケーシング側とインペラの隙間を狭めている。しかし、揚水中の夾雑物の流入量が多い場合には、インペラの背面側の隙間への夾雑物の噛み込み、インペラ内部や回転軸への夾雑物の絡み付き等が発生する可能性がある。
【０００５】
汚水・下水用ポンプのインペラにはバランスホール等はないが、揚水中の夾雑物の流入量が多いため、インペラ外周及びインペラ背面側で夾雑物の噛み込みや絡み付きが発生する可能性が高い。
【０００６】
軸流ポンプにもバランスホール等はないが、ブラペラボス後縁とケーシングとの間に夾雑物を噛み込む可能性が高い。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３１００８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はインペラの背面側の隙間への夾雑物の噛み込み、インペラ内部や回転軸での夾雑物の噛み込み等を防止し、ポンプの長期安定的な運転を確保することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ポンプケーシング内に、回転軸と、この回転軸に固定された羽根車とを備えるポンプにおいて、前記ポンプケーシングと対向する前記羽根車の背面側に設けられた回転刃を備えることを特徴とする、ポンプを提供する。
【００１０】
水中ポンプの羽根車の背面側に設けた回転刃により、羽根車の背面側とポンプケーシングとの間の隙間へ流れる揚水中の夾雑物（特に植物等のヒモ状の夾雑物）を破砕できる。そのため、羽根車の背面側とポンプ本体のケーシングとの隙間への夾雑物の噛み込みや、羽根車内部や回転軸での夾雑物の絡み付きを防止できる。
【００１１】
好適には、前記ポンプケーシングの前記回転刃と対向する部位に設けられた固定刃をさらに備える。
【００１２】
例えば、前記回転刃及び前記固定刃のうち、一方が凸状刃であり、他方が凹状刃である。
【００１３】
代案としては、前記回転刃及び前記固定刃は、共に凸状刃である
【００１４】
別の代案としては、前記回転刃及び前記固定刃は、共に凹状刃である。
【００１５】
前記固定刃及び前記固定刃のうちの少なくとも一方が交換可能であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のポンプは、羽根車の背面側に回転刃を設けているので羽根車の背面側の隙間への夾雑物の噛み込み、羽根車内部や回転軸での夾雑物の噛み込み等を確実に防止し、長期安定的な運転を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１を参照すると、ポンプ設備１は、例えば汚水や下水である揚水を貯留する吸水槽２と、この吸水槽２と隔壁を隔てて隣接するポンプ室３とを備える。吸水槽２とポンプ室３は地下に設置されている。ポンプ室３内に水中ポンプ４が配置されている。また、一端が吸水槽２に接続され、他端がポンプ室３内に位置する吸入管５が設けられている。さらに、一端がポンプ室３内に位置し、他端が排水槽（排水側）６に接続された吐出管７が設けられている。
【００１９】
図２及び図３を併せて参照すると、本実施形態の水中ポンプ４は、ポンプ本体８と水中モータ９を備えるモータ一体型のポンプである。ポンプ本体８は、立軸渦巻斜流型であり、吸込口３７ａが吸入管５に接続され、吐出口３８ａが吐出管７に接続されている。このポンプ本体８の上部にポンプ駆動用の水中モータ９が一体に設けられている。水中モータ９のモータ軸（回転軸）１１の下端側はポンプ本体８の吸込口３７ａ付近まで延びており、インペラ（羽根車）１２が取り付けられている。吸水槽２内の揚水は吸入管５からポンプ本体８に吸入され、ポンプ本体８によって吐出管７に吐出されて排水槽６に送水される。
【００２０】
以下、図２及び図３を参照して水中ポンプ４（水中モータ９とポンプ本体８）について説明する。
【００２１】
水中モータ９のモータケーシング１３内には空気が充填されており（乾式）、鉛直方向に延びるモータ軸（回転軸）１１の上端側が収容されている。モータ軸１１はモータケーシング１３内に配置された軸受１４Ａ，１４Ｂによって回転自在に支持されている。また、モータ軸１１には回転子１５が固定され、この回転子１５と対向して固定子１６が配置されている。
【００２２】
モータケーシング１３の下端開口は、オイルボックス１７により封鎖されている。また、オイルボックス１７は、ボックス上部１７ａと、このボックス上部１７ａの下端開口を封鎖するボックス下部１７ｂにより構成され、潤滑油が封入されたオイル室１８が内部に形成されている。
【００２３】
オイルボックス１７は、概ね扁平な円筒状である冷却水ボックス１９の上端開口を封鎖している。一方、冷却水ボックス１９の下端開口は、概ね円板状である熱交換器２１の上面側で封鎖されており、冷却水ボックス１９の内部には一次冷却水を封入する冷却水室２２が形成されている。熱交換器２１の下面側は、ポンプ本体８のポンプケーシング３６に取り付けられており、後に詳述するようにポンプケーシング３６の内部と連通している。
【００２４】
図４（Ａ）を併せて参照すると、熱交換器２１の下面側には多数の円弧状の伝熱フィン２１ａが設けられており、これらの伝熱フィン２１と後述するウエアプロテクタ３９によりラビリンス状ないしは折れ曲がり状の二次冷却水経路２３が形成されている。図４（Ｂ）に示すように、個々の伝熱フィン２１ａはそれ自体が折れ曲がった形状を有していてもよい。同様に、熱交換器２１の上面側にも多数の円弧状又は折れ曲がり形状の伝熱フィン２１ｂが設けられており、これらの伝熱フィン２１ｂとボックス下部１７ｂ（オイルボックス１７）の下面によりラビリンス状ないしは折れ曲がり状の一次冷却水経路２４が形成されている。
【００２５】
熱交換器２１には一次冷却水経路２４と連通するポート２１ｃが形成されており、このポート２１ｃはそれぞれ仕切弁を介設したエア抜き用管路２５、揚水戻し管路２６、及び外部注水用管路２７に接続されている。
【００２６】
モータ軸１１の下端側はオイルボックス１７（オイル室１８）、冷却水ボックス１９（冷却水室２２）、及び熱交換器２１を貫通してポンプケーシング３６の内部まで延びており、インペラ１２が固定されている。オイル室１８内には、モータケーシング１３内と空気とオイル室１８内の潤滑油の間のシール、及び潤滑油と冷却水室２２内の一次冷却水の間のシールを行う上部軸封装置２８Ａが配置されている。また、冷却水室２２には一次冷却水と揚水間のシールを行う下部軸封装置２８Ｂが配置されている。
【００２７】
モータケーシング１３の外側を取り囲むウォータジャケット２９が設けられている。モータケーシング１３の外周面とウォータジャケット２９の内周面との間には、厚肉円筒状の冷却水空間３１が形成されている。冷却水空間３１は、冷却水出口管３２と冷却水入口管３３により、冷却水ボックス１９内の冷却水室２２に接続されている。モータ軸１１の冷却水室２２に位置する部位には循環羽根３４が取り付けられている。
【００２８】
ポンプ本体８のポンプケーシング３６は、ベント状で一端に吸込口３７ａを備える吸込ケーシング３７と、この吸込ケーシング３７の他端が下部に接続され、かつ吐出口３８ａを備えるインペラケーシング３８とにより構成されている。インペラケーシング３８内にインペラ１２が配置されている。インペラ１２はモータ軸１１に固定されたボス部１２ａと、このボス部１２ａから延びる主板１２ｂと、主板１２ｂから延びる複数の羽根１２ｃを備える。
【００２９】
図５を併せて参照すると、インペラ１２の主板１２ｂと対向するインペラケーシング３８の上部には円形の上部開口３８ｂが形成されている。この上部開口３８ｂ内には、熱交換器２１の下面側にボルト止めされたウエアプロテクタ３９が配置されている。ウエアプロテクタ３９は概ね円環状であり、中央に円形孔３９ａが形成されている。この円形孔３９ａを通ってモータ軸１１の下端側がインペラケーシング３８の内部に延びている。また、ウエアプロテクタ３９の外周縁には、円形孔３９ａの周壁との間の水密性を確保するためのシール部材４１が装着されている。ウエアプロテクタ３９の下面と、インペラ１２の主板１２ｂの背面側のうち羽根１２ｃの後端付近の部位との間には、インペラ１２の回転を確保するための隙間が設けられている。インペラケーシング３８の内部は、この隙間とウエアプロテクタ３９の円形孔３９ａとを介して熱交換器２１の二次冷却水経路２３と連通している。
【００３０】
ポンプ運転時には、ウォータジャケット２９内の冷却水空間３１中の一次冷却水は、循環羽根３４の回転により冷却水出口管３２を経て冷却水室２２に流入し、熱交換器２１の上面側に導入される。この一次冷却水は熱交換器２１の一次冷却水経路２４を内側から外側に向かって流れ、さらに冷却水入口管３３を経て冷却水室２２に戻る。換言すれば、一次冷却水は、ウォータジャケット２９内の冷却水空間３１と熱交換器２１の間を循環する。一方、インペラ１２の羽根１２ｃの後端側から吐出口３８ａへ吐出される揚水の一部が、前述の主板１２ｂとウエアプロテクタ３９との隙間を通って主板１２ｂの背面側に回り込み、さらにウエアプロテクタ３９の円形孔３９ａを通って熱交換器２１の下面側に導入される。この揚水は熱交換器２１の二次冷却水経路２３を内側から外側に向けて流れる。従って、水中モータ９で発生した熱は、熱交換器２１において一次冷却水（一次冷却水経路２４）から二次冷却水として揚水（二次冷却水経路２３）に伝達され、その結果、水中モータ９が冷却される。
【００３１】
本実施形態のポンプ設備１では、水中モータ９とポンプ本体８を一体化し、かつ水中モータ９の冷却水空間３１内の一次冷却水と二次冷却水としての揚水の熱交換を行う熱交換器２１を備える水中ポンプ４を採用したことにより、気中運転であるか水中運転であるかにかかわらず水中ポンプ４の放熱が確保され、連続運転できる。換言すれば、ポンプ室３が水没しても水中ポンプ４の放熱が確保され連続運転できる。そのため、ポンプ室３とは別にモータの据付床や中間床を設ける必要がなく、水中ポンプ、ポンプ本体等のすべての機器をポンプ室に設置できる。この点で本発明のポンプ設備１は構造が簡易である。また、吸水槽２とポンプ室３を地下に集約することで建築コストを低減できる。
【００３２】
次に、図３、図５、図６（Ａ）、図６（Ｂ）、及び図７（Ａ）を参照して揚水中に含まれる夾雑物（特に植物等のヒモ状の夾雑物）を破砕するための機構について説明する。
【００３３】
インペラ１２の主板１２ｂの背面側のうち羽根１２ｃの最後端と対応する外周縁には、上向きに突出する凸状刃からなる回転刃４２が複数個設けられている。図６（Ｂ）に示すように、個々の回転刃４２は平面視で円形である主板１２ｂの外周縁に沿って互いに間隔をあけて設けられており、平面視で概ね円弧状を呈する。また、図５及び図６（Ａ）に示すように、ウエアプロテクタ３９の下面には収容溝３９ｂ（平面視又は底面視では円環状である。）が設けられており、回転刃４２はこの収容溝３９ｂ内に配置されている。具体的には、個々の回転刃４２は、収容溝３９ｂの側壁と底壁に対して僅かな隙間をあけて対向している。本実施形態では、インペラ１２の回転方向は平面視で時計方向（図６（Ｂ）及び図７（Ａ）の矢印参照）であり、個々の回転刃４２のインペラ回転方向の先端側の面が回転側切断面４２ａを構成している。
【００３４】
一方、ウエアプロテクタ３９側には、インペラ側の回転刃４２よりも外周縁側に位置して対向する凹状刃からなる固定刃４３が複数個設けられている。具体的には、ウエアプロテクタ３９の下面の収容溝３９ｂの外側の側壁に凹部を設けることで、個々の固定刃４３が形成されている。図６（Ｂ）に示すように、個々の固定刃４３は主板１２ｂの外縁部に沿って互いに間隔をあけて設けられており、平面視で概ね円弧状を呈する。また、個々の固定刃４３のインペラ回転方向の先端側の面が固定側切断面４３ａを構成している。
【００３５】
前述のように、ポンプ運転時にはインペラ１２の羽根１２ｃの後端側から吐出される揚水の一部が主板１２ｂとウエアプロテクタ３９との隙間を通って主板１２ｂの背面側に回り込むが、この揚水に夾雑物４４（図６（Ｂ）に模式的に示す）が含まれる場合がある。インペラ１２に設けられた回転刃４２はモータ軸１１の回転に伴って回転する一方、ウエアプロテクタ３９に設けられた固定刃４３は回転せずに固定した位置ある。前述の揚水中に含まれる夾雑物４４は、回転刃４２の回転側切断面４２ａと、固定刃４３の固定側切断面４３ａとの間に挟み込まれて切断・破砕される。その結果、インペラ１２の主板１２ｂとウエアプロテクタ３９の間の隙間への夾雑物４４の噛み込みや、インペラ１２の内部やモータ軸１１への夾雑物４４の絡み付きを防止できる。
【００３６】
図７（Ａ）を参照すると、本実施形態における回転刃４２の回転側切断面４２ａはインペラ１２の回転方向（矢印参照）に対しては傾斜しているが、モータ軸１１と同方向（鉛直方向）に延びている。一方、本実施形態における固定刃４３の固定側切断面４３ａは、インペラ１２の回転方向に対して垂直で、かつモータ軸１１と同方向（鉛直方向）に延びている。図７（Ｂ），（Ｃ）は、回転側切断面４２ａと固定側切断面４３ａの傾きの組み合わせの他の例を示す。図７（Ｂ），（Ｃ）も、固定側切断面４３ａの傾きは本実施形態（図７（Ａ））と同様である。図７（Ｂ）に示す例では、回転側切断面４２ａはインペラ１２の回転方向とモータ軸１１の方向（鉛直方向）の両方に対して傾いており、回転側切断面４２ａと固定側切断面４３ａとの間には符号θで模式的に示す角度付けがなされている。図７（Ｃ）に示す例では、回転側切断面４２ａはインペラ１２の回転方向に対して垂直で、かつモータ軸１１と同方向（鉛直方向）に延びている。
【００３７】
図８から図１１は、回転刃４２と固定刃４３の第１の代案を示す。図８を参照すると、この第１の代案では、回転刃４２と固定刃４３の両方が凸状刃である。固定刃４３はウエアプロテクタ３９の下面から下向きに突出しており、突出の向きが上下逆である点を除いて回転刃４２と同様の形状を有する。回転刃４２のインペラ回転方向先端側の面と、固定刃４３のインペラ回転方向後端側の面が、それぞれ回転側切断面４２ａと固定側切断面４３ａを構成する。
【００３８】
図８の構成では、図９に示すように回転側切断面４２ａと固定側切断面４３ａの両方が、インペラ１２の回転方向（矢印参照）に対しては傾斜しているが、モータ軸１１と同方向に延びている。図１０（Ａ）から図１１（Ｂ）は、回転側切断面４２ａと固定側切断面４３ａの傾きの組み合わせの他の例を示す。図１０（Ａ）の例では、回転側切断面４２ａと固定側切断面４３ａの両方が、インペラ回転方向とモータ軸１１の延びる方向に対して傾いており、両者の間に角度付けθがなされている。図１０（Ｂ）の例では、回転側切断面４２ａはインペラ回転方向とモータ軸１１の延びる方向に対して傾いている一方、固定側切断面４３ａはインペラ回転方向に対しては傾斜しているがモータ軸１１と同方向に延びている（角度付けθがある。）。図１０（Ｃ）の例では、回転側切断面４２ａはインペラ回転方向に対しては傾斜しているがモータ軸１１と同方向に延び、固定側切断面４３ａはインペラ回転方向に対して垂直で、かつモータ軸１１と同方向に延びている。図１１（Ａ）の例では、回転側切断面４２ａはインペラ回転方向とモータ軸１１の延びる方向に対して傾いており、固定側切断面４３ａはインペラ回転方向に対して垂直で、かつモータ軸１１と同方向に延びている（角度付けθがある。）。図１１（Ｂ）の例では、回転側切断面４２ａと固定側切断面４３ａの両方が、インペラ回転方向に対して垂直で、かつモータ軸１１と同方向に延びている。
【００３９】
図１２及び図１３は、回転刃４２と固定刃４３の第２の代案を示す。この第２の代案では、回転刃４２は凹状刃で固定刃４３は凸状刃である。回転刃４２はインペラ１２の主板１２ｂの外周面と背面が合流する部位に設けられており、上部と下部が開口した平面視で円弧状の凹状の溝からなる。固定刃４３はウエアプロテクタ３９の下面から下向きに突出している。回転刃４２と固定刃４３のインペラ回転方向後端側の面が、それぞれ回転側切断面４２ａと固定側切断面４３ａを構成する。
【００４０】
図１２の構成では、図１３（Ａ）に示すように回転側切断面４２ａはインペラ回転方向に対して垂直で、かつモータ軸１１と同方向に延びており、固定側切断面４３ａはインペラ回転方向に対しては傾斜しているが、モータ軸１１と同方向に延びている。図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、回転側切断面４２ａと固定側切断面４３ａの傾きの組み合わせの他の例を示す。図１３（Ｂ），（Ｃ）のいずれも、回転側切断面４２ａはインペラ回転方向に対して垂直で、かつモータ軸１１と同方向に延びている。図１３（Ｂ）の例では、固定側切断面４３ａはインペラ回転方向とモータ軸１１の延びる方向に対して傾いており、角度付けθがなされている。図１３（Ｃ）の例では、固定側切断面４３ａはインペラ回転方向に対して垂直で、かつモータ軸１１と同方向に延びている。
【００４１】
図１４及び図１５は、回転刃４２と固定刃４３の第３の代案を示す。この第３の代案では、回転刃４２と固定刃４３の両方が凹状刃である。ウエアプロテクタ３９の下面の外周側に下向きに突出する円環状の突出部３９ｃが形成されており、この突出部３９ｃの内周面と底面の合流する部位に平面視で円弧状の溝を設けることで、固定刃４３が形成されている。回転刃４２のインペラ回転方向後端側の面と、固定刃４３のインペラ回転方向先端側の面が、それぞれ回転側切断面４２ａと固定側切断面４３ａを構成する。この例では、回転側切断面４２ａと固定側切断面４３ａは、いずれもインペラ回転方向に対して垂直で、かつモータ軸１１と同方向に延びている。しかし、回転側切断面４２ａと固定側切断面４３ａのいずれか一方又は両方をインペラ回転方向やモータ軸の延びる方向に対して傾けてもよい。
【００４２】
図１６は第４の代案を示す。第４の代案では、インペラ１２の主板１２ｂには凸状刃である回転刃４２を設けているが、固定刃は設けられていない。回転刃４２はウエアプロテクタ３９の下面の突出部３９ｃ（図１４（Ａ）参照）の内周面に対して僅かな隙間を隔てて対向している。回転刃４２のインペラ回転方向先端側の面が回転側切断面４２ａを構成する。回転刃４２のみを設けた場合でも、夾雑物を切断することが可能である。図１６（Ａ）の例では、回転側切断面４２ａはインペラ回転方向に対しては傾斜しているがモータ軸１１と同方向に延びている。図１６（Ｂ）の例では、回転側切断面４２ａはインペラ回転方向とモータ軸１１の延びる方向に対して傾いている。図１６（Ｃ）の例では、回転側切断面４２ａはインペラ回転方向に対して垂直で、かつモータ軸１１と同方向に延びている。
【００４３】
（第２実施形態）
図１７から図１９は、本発明の第２実施形態にかかる立軸斜流型のポンプ５１を示す。
【００４４】
このポンプ５１のポンプケーシング５２は、下方側から順に吸込口５３ａが形成された吸込ケーシング５３、プロテクタ５４、ベーンケーシング５５、及び吐出口５６ａが形成されたベント状の吐出ケーシング５６を備える。下端側にインペラ（羽根車）５７のボス部５７ａが取り付けられたポンプ軸（回転軸）５８は吐出ケーシング５６の上部を貫通してポンプケーシング５２内へ延びており、ベーンケーシング５５内に配置された軸受（すべり軸受）５９Ａと、吐出ケーシング５６の外部に配置された軸受（ボール軸受）５９Ｂとによって回転自在に支持されている。また、ポンプ軸５８が吐出ケーシング５６を貫通する部分には軸封装置６１が設けられている。ポンプ軸５８の上端はカップリング６２によりモータ軸６３に連結されている。
【００４５】
ポンプケーシング５２内には、インペラ５７の上方と下方にそれぞれガイドベーン６４Ａ，６４Ｂが設けられている。上方側のガイドベーン６４Ａの先端には前述の軸受５９Ａを保持するケース６５が支持されている。このケース６５の下端側とインペラ５７の主板５７ｂがインペラ５７の回転を確保するための僅かな隙間を隔てて対向している。詳細には、ケース６５の下端面の外周縁付近にケースウエアリング６６がボルト止めで固定され、このケースウエアリング６６と対向してインペラ５７の主板５７ｂの背面側にインペラウエアリング６７がボルト止めで固定されている。ケースウエアリング６６とインペラウエアリング６７は、それぞれ鉛直方向に延びる滑り面を備え、これらの滑り面は僅かな隙間を隔てて互いに対向している。なお、図１９（Ａ）では、ケースウエアリング６６及びインペラウエアリング６７の周辺の構造は模式的に示しており、インペラウエアリング６７はケースウエアリング６６の外側に配置されている（後述する図２０（Ａ）、図２１（Ａ）、及び図２２（Ａ）も同様である。）。
【００４６】
インペラ５７の主板５７ｂには揚水による軸スラストを釣り合わせためのバランスホール５７ｃが穿設されている。インペラ５７の羽根５７ｄの後端を出た揚水の一部はこのバランスホール５７ｃを通って主板５７ｂの背面に流入し、ケースウエアリング６６とインペラウエアリング６７の間の隙間を通って主板５７ｂの前面側に戻る循環流を形成する。
【００４７】
以下、第２実施形態のポンプ５１における夾雑物を破砕するための機構について説明する。
【００４８】
図１８及び図１９を参照すると、インペラ５７の主板５７ｂの背面側には、インペラウエアリング６７よりも外周縁側に回転刃ユニット６８がボルト止めで固定されている。この回転刃ユニット６８は概ね円環状であり、その上面から上向きに突出する凸状刃からなり平面視で円弧状の回転刃４２が複数個間隔を隔てて設けられている。一方、ケース６５の下端面にはケースウエアリング６６よりも外周縁側に概ね円環状の固定刃ユニット６９がボルト止めで固定されている。この固定刃ユニット６９の下面には、下向きに突出する凸状刃からなり平面視で円弧状の固定刃４３が複数個間隔を隔てて固定されている。固定刃４３は回転刃４２よりも外周縁側に位置して対向している。
【００４９】
回転刃４２の回転側切断面４２ａ及び固定刃４３の固定側切断面４３ａの、ポンプ軸５８の回転方向（図１９（Ｂ）の矢印参照）及びポンプ軸５８の延びる方向（鉛直方向）に対する傾きは任意に設定でき、回転側切断面４２ａと固定側切断面４３ａを角度付けしてもよい（図９から図１１参照）。
【００５０】
ポンプ運転時には、前述のようにバランスホール５７ｃからケースウエアリング６６とインペラウエアリング６７の間の隙間を通る循環流が生じるが、この循環流中に含まれる夾雑物４４は回転刃４２の回転側切断面４２ａと、固定刃４３の固定側切断面４３ａとの間に挟み込まれて破砕される。その結果、インペラ５７の主板５７ｂとケース６５の間の隙間への夾雑物４４の噛み込みや、インペラ５７の内部やポンプ軸５８に対する夾雑物４４の絡み付きを防止できる。
【００５１】
また、回転刃ユニット６８はインペラ５７の主板５７ｂにボルト止めで固定され、固定刃ユニット６９はケース６５にボルト止めで固定されているので、着脱可能である。従って、回転刃４２や固定刃４３が長期運転等の理由で損耗して夾雑物４４の破砕効率が低下した場合には、回転刃ユニット６８や固定刃ユニット６９を新品と交換することで破砕効率を回復できる。また、個々の回転刃４２や固定刃４３を個別にインペラ５７やケース６５に着脱可能に固定し、個々の回転刃４２や固定刃４３を個別に交換可能としてもよい。
【００５２】
図２０から図２２は、第２実施形態における回転刃４２及び固定刃４３の形状の代案を示す。図２０に示す第１の代案では、回転刃４２が凸状刃で固定刃４３が凹状刃である。図２１に示す第２の代案では、回転刃４２が凹状刃で固定刃４３が凸状刃である。図２２に示す第３の代案では、回転刃４２と固定刃４３の両方が凹状刃である。回転刃４２の回転側切断面４２ａ及び固定刃４３の固定側切断面４３ａの、ポンプ軸５８の回転方向及びポンプ軸５８の延びる方向（鉛直方向）に対する傾きは任意に設定でき、回転側切断面４２ａと固定側切断面４３ａを角度付けしてもよい（第１の代案については図７、第２の代案については図１３参照）。また、凸状刃からなる回転刃４２のみを設けてもよい（図１６参照）。
【００５３】
（第３実施形態）
図２３から図２５は、本発明の第３実施形態にかかる立軸軸流型のポンプ７１を示す。
【００５４】
このポンプ７１のポンプケーシング７２は、下方側から順に吸込口７３ａが形成された吸込ケーシング７３、ベーンケーシング７４、揚水管７５、中間ケーシング７６、及び吐出口７７ａが形成されたベント状の吐出ケーシング７７を備える。下端側にプロペラ（羽根車）７８が取り付けられたポンプ軸（回転軸）７９は吐出ケーシング７７の上部を貫通してポンプケーシング７２内へ延びており、ベーンケーシング７４内と中間ケーシング７６内に配置された軸受（すべり軸受）８１Ａ，８１Ｂと、吐出ケーシング７７の外部に配置された軸受（ボール軸受）８１Ｃとによって回転自在に支持されている。また、ポンプ軸７９が吐出ケーシング７７を貫通する部分には軸封装置８２が設けられている。ポンプ軸７９の上端はカップリング８３によりモータ軸８４に連結されている。
【００５５】
ポンプケーシング７２内には、プロペラ７８の上方と下方にそれぞれガイドベーン８５Ａ，８５Ｂが設けられている。上方側のガイドベーン８５Ａの先端には前述の軸受８１Ａ，８１Ｂを保持するケーシング８６が支持されている。このケーシング８６の下端面の外周縁とボス部７８ａの背面側の外周縁がプロペラ７８の回転を確保するための僅かな隙間を隔てて対向している。
【００５６】
以下、第３実施形態のポンプ７１における夾雑物を粉砕するための機構について説明する。
【００５７】
図２３及び図２４を参照すると、プロペラ７８のボス部７８ａの背面側には概ね円環状の回転刃ユニット６８がボルト止めで固定されている。この回転刃ユニット６８の上面から凸状刃からなり平面視で円弧状の回転刃４２が複数個間隔を隔てて設けられている。一方、ケーシング８６の下端面の外周縁には、下向きに突出する円環状の突出部８６ａが形成されている。この突出部８６ａには凸状刃も凹状刃も形成されておらず、プロペラ７８側の回転刃４２は突出部８６ａの内周面に対して僅かな隙間を隔てて対向している。
【００５８】
回転刃４２の回転側切断面４２ａのポンプ軸７９の回転方向（図２５（Ｂ）の矢印参照）及びポンプ軸７９の延びる方向（鉛直方向）に対する傾きは、任意に設定できる（図１６参照）。
【００５９】
ポンプ運転時には、プロペラ７８の羽根７８ｂの後端側から吐出される揚水の一部がボス部７８ａケーシング８６の隙間を通ってボス部７８ａの背面側に回り込むが、この揚水中の夾雑物４４は回転刃４２の回転側切断面４２ａによって破砕されるので、ボス部７８ａとケーシング８６の間の隙間への夾雑物４４の噛み込みや、プロペラ７８の内部やポンプ軸７９に対する夾雑物４４の絡み付きを防止できる。また、回転刃４２が損耗した場合には、回転刃ユニット６８を新品と交換することで破砕効率を回復できる。
【００６０】
図２６から図２９は、第３実施形態における回転刃４２等の形状の代案を示す。図２６に示す第１の代案では、回転刃４２が凸状刃で固定刃４３が凹状刃である。図２７に示す第２の代案では、回転刃４２と固定刃４３の両方が凸状刃である。図２８に示す第３の代案では、回転刃４２が凹状刃で固定刃４３が凸状刃である。図２９に示す第４の代案では、回転刃４２と固定刃４３の両方が凹状刃である。回転刃４２の回転側切断面４２ａ及び固定刃４３の固定側切断面４３ａの、ポンプ軸７９の回転方向及びポンプ軸７９の延びる方向（鉛直方向）に対する傾きは任意に設定でき、回転側切断面４２ａと固定側切断面４３ａを角度付けしてもよい（第１の代案については図７、第２の代案については図９から図１１、第３の代案については図１３参照）。
【００６１】
回転刃４２及び固定刃４３は、モータ軸やポンプ軸の軸線周りの平面視の角度位置は、複数の回転刃４２のすべての回転側切断面４２ａが同時に固定刃４３の固定側切断面４３ａと一致する位置に到達しないように設定することが好ましい。例えば、隣接する回転刃４２の間隔や、隣接する固定刃４３の間隔を不均一に設定すればよい。回転刃４２や固定刃４３をこのように配置すれば、すべての回転刃４２が同時に夾雑物を切断することがないので、回転刃４２や固定刃４３を設けたことによるポンプ７１の運転に必要な駆動力の増加を抑制できる。
【００６２】
本発明は、前記実施形態に限定されず種々の変形が可能である。例えば、立軸渦巻斜流ポンプ、立軸斜流ポンプ、及び立軸軸流ポンプを例に本発明を説明したが、本発明は横軸ポンプにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるポンプ設備を示す断面図。
【図２】ポンプ設備が備えるポンプを示す断面図。
【図３】図２の部分拡大図。
【図４】（Ａ）は図３のIV−IV線での断面図、（Ｂ）は熱交換器の揚水側の構造の代案を示す図。
【図５】図２の部分Ｖの部分拡大図。
【図６】（Ａ）は図２のポンプのインペラ裏面側及びウエアプロテクタ付近の模式的な断面図、（Ｂ）は（Ａ）のVI−VI線での断面図。
【図７】（Ａ）は図２のポンプの凸状の回転刃と凹状の固定刃の組み合わせを示す模式的な斜視図、（Ｂ）及び（Ｃ）は凸状の回転刃と凹状の固定刃の組み合わせの他の例を示す模式的な斜視図。
【図８】（Ａ）は図２のポンプのインペラ裏面側及びウエアプロテクタ付近の第１の代案の模式的な断面図、（Ｂ）は（Ａ）のVIII−VIII線での断面図。
【図９】図８の代案が備える凸状の回転刃と凸状の固定刃の組み合わせを示す模式的な斜視図。
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）は凸状の回転刃と凸状の固定刃の組み合わせの他の例を示す模式的な斜視図。
【図１１】（Ａ）及び（Ｂ）凸状の回転刃と凸状の固定刃の組み合わせの他の例を示す模式的な斜視図。
【図１２】（Ａ）は図２のポンプのインペラ裏側及びウエアプロテクタ付近の第２の代案の模式的な断面図、（Ｂ）は（Ａ）のXII−XIII線での断面図。
【図１３】（Ａ）は図１２の代案が備える凹状の回転刃と凸状の固定刃の組み合わせを示す模式的な斜視図、（Ｂ）から（Ｃ）は凹状の回転刃と凸状の固定刃の組み合わせの他の例を示す模式的な斜視図。
【図１４】（Ａ）は図２のポンプのインペラ裏側及びウエアプロテクタ付近の第３の代案の模式的な断面図、（Ｂ）は（Ａ）のXV−XV線での断面図。
【図１５】図１４の代案が備える凹状の回転刃と凸状の固定刃の組み合わせを示す模式的な斜視図。
【図１６】（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）は凸状の固定刃のみを備える第４の代案を示す模式的な斜視図。
【図１７】本発明の第２実施形態にかかる立軸斜流ポンプを示す断面図。
【図１８】図１７の部分XVIIIの拡大図。
【図１９】（Ａ）は図１７のポンプのインペラ裏面側及びウエアプロテクタ付近の構造を示す模式的な断面図、（Ｂ）は（Ａ）のXIX−XIX線での断面図。
【図２０】（Ａ）は図１７のポンプのインペラ裏面側及びウエアプロテクタ付近の構造の代案を示す模式的な断面図、（Ｂ）は（Ａ）のXX−XX線での断面図。
【図２１】（Ａ）は図１７のポンプのインペラ裏面側及びウエアプロテクタ付近の構造の代案を示す模式的な断面図、（Ｂ）は（Ａ）のXXI−XXI線での断面図。
【図２２】（Ａ）は図１７のポンプのインペラ裏面側及びウエアプロテクタ付近の構造の代案を示す模式的な断面図、（Ｂ）は（Ａ）のXXII−XXII線での断面図。
【図２３】本発明の第３実施形態にかかる立軸軸流ポンプを示す断面図。
【図２４】図２３の部分XXIVの拡大図。
【図２５】（Ａ）は図２３のポンプのインペラ裏面側及びウエアプロテクタ付近の構造を示す模式的な断面図、（Ｂ）は（Ａ）のXXV−XXV線での断面図。
【図２６】（Ａ）は図２３のポンプのインペラ裏面側及びウエアプロテクタ付近の構造の代案を示す模式的な断面図、（Ｂ）は（Ａ）のXXVI−XXVI線での断面図。
【図２７】（Ａ）は図２３のポンプのインペラ裏面側及びウエアプロテクタ付近の構造の代案を示す模式的な断面図、（Ｂ）は（Ａ）のXXVII−XXVII線での断面図。
【図２８】（Ａ）は図２３のポンプのインペラ裏面側及びウエアプロテクタ付近の構造の代案を示す模式的な断面図、（Ｂ）は（Ａ）のXXVIII−XXVIII線での断面図。
【図２９】（Ａ）は図２３のポンプのインペラ裏面側及びウエアプロテクタ付近の構造の代案を示す模式的な断面図、（Ｂ）は（Ａ）のXXIX−XXIX線での断面図。
【符号の説明】
【００６４】
１  ポンプ設備
２  吸水槽
３  ポンプ室
４  水中ポンプ
５  吸入管
６  排水槽
７  吐出管
８  ポンプ本体
９  水中モータ
１１  モータ軸
１２  インペラ
１２ａ  ボス部
１２ｂ  主板
１２ｃ  羽根
１３  モータケーシング
１４Ａ，１４Ｂ  軸受
１５  回転子
１６  固定子
１７  オイルボックス
１７ａ  ボックス上部
１７ｂ  ボックス下部
１８  オイル室
１９  冷却水ボックス
２１  熱交換器
２１ａ，２１ｂ  冷却フィン
２１ｃ  ポート
２２  冷却水室
２３  二次冷却水経路
２４  一次冷却水経路
２５  エア抜き用管路
２６  揚水戻し管路
２７  外部注水用管路
２８Ａ  上部軸封装置
２８Ｂ  下部軸封装置
２９  ウォータジャケット
３１  冷却水空間
３２  冷却水出口管
３３  冷却水入口管
３４  循環羽根
３６  ポンプケーシング
３７  吸込ケーシング
３７ａ  吸込口
３８  インペラケーシング
３８ａ  吐出口
３８ｂ  上部開口
３９  ウエアプロテクタ
３９ａ  円形孔
３９ｂ  収容溝
３９ｃ  突出部
４１  シール部材
４２  回転刃
４２ａ  回転側切断面
４３  固定刃
４３ａ  固定側切断面
４４  夾雑物
５１  ポンプ
５２  ポンプケーシング
５３  吸込ケーシング
５３ａ  吸込口
５４  プロテクタ
５５  ベーンケーシング
５６  吐出ケーシング
５６ａ  吐出口
５７  インペラ
５７ａ  ボス部
５７ｂ  主板
５７ｃ  バランスホール
５７ｄ  羽根
５８  ポンプ軸
５９Ａ，５９Ｂ  軸受（ＡがメタルＢがボール）
６１  軸封装置
６２  カップリング
６３  モータ軸
６４Ａ，６４Ｂ  ガイドベーン
６５  ケース
６６  ケースウエアリング
６７  インペラウエアリング
６８  回転刃ユニット
６９  固定刃ユニット
７１  ポンプ
７２  ポンプケーシング
７３  吸込ケーシング
７３ａ  吸込口
７４  ベーンケーシング
７５  揚水管
７６  中間ケーシング
７７  吐出ケーシング
７７ａ  吐出口
７８  プロペラ
７８ａ  ボス部
７８ｂ  羽根
７９  ポンプ軸
８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ  軸受
８２  軸封装置
８３  カップリング
８４  モータ軸
８５Ａ，８５Ｂ  ガイドベーン
８６  ケーシング
８６ａ  突出部
【図１】
2008267314.tif 000003
【図２】
2008267314.tif 000004
【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】
2008267314.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2008267314.tif 000013
【図１２】
2008267314.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2008267314.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2008267314.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2008267314.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
2008267314.tif 000028
【図２７】
2008267314.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
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