(57)【要約】【課題】ポンプ付設装置の上方向へのポンプ外はみ出し量を小さく（低く）抑えるとともに、ポンプ付設装置のポンプ外横方向のはみ出し量を低減することにより、排水機場が小型化されて土木建設費を削減することができる方向変換機内蔵立軸ポンプを提供する。【解決手段】主軸２を貫通させた縦軸線Ｃ方向の揚水管５と、この揚水管５の上側に連設された吐出しエルボ６とを備えた立軸ポンプＰにおいて、吐出しエルボ６にディーゼルエンジンによってなる第１原動機２８の横出力軸２８Ａの回転を縦軸に方向変換して主軸２に伝達する方向変換機７が内蔵されている。そして、電動機によってなる第２原動機３１の縦出力軸３１Ａの回転が方向変換機７内の別の動力伝達経路で主軸２に伝達するように構成してある。【選択図】　　　　図２
2004124902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受に回転自在に支持された縦方向の主軸と、この主軸の下部に固着した羽根車と、前記主軸を貫通させた縦方向の揚水管と、この揚水管の上側に連設された吐出管とを備えた立軸ポンプにおいて、前記吐出管に第１原動機の横出力軸の回転を第１動力伝達経路で縦軸に方向変換して前記主軸に伝達する方向変換機が内蔵されているとともに、第２原動機の縦出力軸の回転が前記方向変換機内の第２動力伝達経路で前記主軸に伝達するように構成されていることを特徴とする方向変換機内蔵立軸ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、方向変換機内蔵立軸ポンプに係り、特に、ポンプ付設装置の上方向へのポンプ外はみ出し量を小さく（低く）抑えるとともに、ポンプ付設装置のポンプ外横方向のはみ出し量を低減できるようにした方向変換機内蔵立軸ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、図３に示すように、立軸ポンプＰの上位に減速機によってなる直交変換機（方向変換機）５０を設置し、高速モータによってなる第１原動機５１の横出力軸５２の回転を縦軸に方向変換して主軸５３に伝達するように構成するとともに、方向変換機５０の上位に設置した低速モータによってなる第２原動機５４の縦出力軸５５の回転を、前記方向変換機５０を介して主軸５３に伝達するように構成した立軸ポンプが知られている（たとえば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
一方、図４に示すように、立軸ポンプＰの上位に減速機によってなる直交変換機（方向変換機）６０を設置し、電動機によってなる第１原動機６１の横出力軸６２の回転を方向変換機６０で縦軸に方向変換して主軸６３に伝達するように構成するとともに、ディーゼルエンジンによってなる第２原動機６４の横出力軸６５の回転を方向変換機６０で縦軸に方向変換して主軸６３に伝達するように構成した立軸ポンプが知られている（たとえば、非特許文献２参照。）。
【０００４】
【非特許文献１】
社団法人　河川ポンプ施設技術協会「河川ポンプ施設総覧　２００１」
６５５頁　冷却方式
【０００５】
【非特許文献２】
社団法人　河川ポンプ施設技術協会「河川ポンプ施設総覧　２００１」
３３９頁　揚水専用（１０ｍ３／Ｓポンプ）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図３に示すように、立軸ポンプＰの上位に減速機によってなる直交変換機（方向変換機）５０を設置し、さらに方向変換機５０の上位に設置した第２原動機５４の縦出力軸５５の回転を、方向変換機５０を介して主軸５３に伝達するように構成した前者の立軸ポンプＰでは、吐出しベンド５６の横軸線Ｃｘから第２原動機５４の上端までの寸法Ｈ１、つまりポンプ付設装置の上方向へのポンプ外はみ出し量Ｈ１が大きくなる。このため、排水機場が大型化されて土木建設費が高くなるなどの問題点を有している。
【０００７】
また、図４に示すように、立軸ポンプＰの上位に減速機によってなる直交変換機（方向変換機）６０を設置し、電動機によってなる第１原動機６１の横出力軸６２の回転を縦軸に方向変換して主軸６３に伝達するように構成するとともに、ディーゼルエンジンによってなる第２原動機６４の横出力軸６５の回転を縦軸に方向変換して主軸６３に伝達するように構成した後者の立軸ポンプＰでは、鉛直軸線Ｃ１から第１原動機６１の外端までの寸法Ｌ１と第２原動機６４の外端までの寸法Ｌ２、つまりポンプ付設装置の横方向へのポンプ外はみ出し量（Ｌ１＋Ｌ２）が大きくなり、ポンプ付設装置の設置床面積が拡大されて、面積の大きいポンプ設置部が必要になる。このため、排水機場が大型化されて土木建設費が高くなるなどの問題点を有している。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであって、ポンプ付設装置の上方向へのポンプ外はみ出し量を小さく（低く）抑えるとともに、ポンプ付設装置のポンプ外横方向のはみ出し量を低減することにより、排水機場が小型化されて土木建設費を削減することができる方向変換機内蔵立軸ポンプを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係る方向変換機内蔵立軸ポンプは、軸受に回転自在に支持された縦方向の主軸と、この主軸の下部に固着した羽根車と、前記主軸を貫通させた縦方向の揚水管と、この揚水管の上側に連設された吐出管とを備えた立軸ポンプにおいて、前記吐出管に第１原動機の横出力軸の回転を第１動力伝達経路で縦軸に方向変換して前記主軸に伝達する方向変換機が内蔵されているとともに、第２原動機の縦出力軸の回転が前記方向変換機内の第２動力伝達経路で前記主軸に伝達するように構成されていることを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、方向変換機が吐出管に内蔵されていることにより、ポンプの上位に方向変換機がはみ出すのを回避できるので、それだけポンプ付設装置の上方向へのポンプ外はみ出し量が小さくなる。また、ポンプ付設装置の横方向へのポンプ外はみ出し量を第１原動機のポンプ外はみ出し量のみに低減することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態を示す縦断正面図、図２は、要部の構成図である。
図１，図２において、立軸ポンプＰは、軸受１，１に回転自在に支持された鉛直軸線Ｃを有する主軸２と、この主軸２の下部に固着した羽根車３と、この羽根車３を回転自在に収容した吐出しボウル４と、この吐出しボウル４の上側に連設されて主軸２を貫通させた縦方向の揚水管５と、この揚水管５の上側に連設された吐出しエルボ（吐出管）６とを備え、この吐出管６に方向変換機７を内蔵してある。
【００１２】
方向変換機７は、縦軸線Ｃを有するケーシング８と、縦軸線Ｃに直交する横軸線Ｃ２を有して内端部がケーシング８の側壁部に水密に取付けられて側方にのびる軸受ケース９と、縦軸線Ｃ上にある入出力回転軸１０と、横軸線Ｃ２上にある入力回転軸１１とを備え、ケーシング８の内部は、上側の方向変換機構室１２と、下側のメカニカルシール室１３との上下二室に区画されており、軸受ケース９の内端面は方向変換機構室１２に臨んでいる。また、ケーシング８の上端部開口は蓋部１４によって水密に塞がれており、入出力回転軸１０は、蓋部１４における中心ボス部１４Ａに組付けられた軸受ケース１５内の上下２段の軸受１６Ａ，１６Ｂと、ケーシング８における方向変換機構室１２内に設けた軸受支持部１７に支持されている軸受１７Ｃによって回転自在に支持されて、ケーシング８の下方と蓋部１４の上方の二方向に延出している。なお、軸受１６Ａ，１６Ｂ，１７Ｃは、入出力回転軸１０、主軸２、羽根車３などの回転体の重量を含むポンプ運転時の軸スラストを受推している。
【００１３】
入力回転軸１１は、軸受ケース９内の軸受１８Ａ，１８Ｂに回転自在かつ横軸線Ｃ２方向の移動を不能に支持されている。軸受ケース９は、吐出しエルボ６の横向きの開口部１９から吐出しエルボ６の外側に導出され、この軸受ケース９の外側に入力回転軸１１の外端部が延出している。また、軸受ケース９の外端開口部は、入力回転軸１１の回転を可能かつ水密に塞がれている。
【００１４】
入力回転軸１１の内端部には小傘歯車２０が形成または固着され、この小傘歯車２０が入出力回転軸１０に固着されている大傘歯車２１に噛み合うことで、直交変換伝達機能を有する傘歯車減速機を構成しており、小傘歯車２０と大傘歯車２１は方向変換機構室１２の内部に位置している。また、メカニカルシール室１３に上下２段のメカニカルシール２２Ａ，２２Ｂが設けられ、上段のメカニカルシール２２Ａによって、方向変換機構室１２内の潤滑油２３がメカニカルシール室１３に漏出したり、メカニカルシール室１３内の潤滑油２４が方向変換機構室１２に漏出するのを防止するとともに、下段のメカニカルシール２２Ｂによって、吐出しエルボ６内の揚水がメカニカルシール室１３に侵入したり、メカニカルシール室１３内の潤滑油２４が吐出しエルボ６内に漏出するのを防止して、入出力回転軸１０を回転自在かつ水密に軸封している。
【００１５】
入出力回転軸１０の下端部はカップリング２５を介して主軸２に同時回転可能に連結され、入力回転軸１１の外端部は、カップリング２６と、たとえば電磁クラッチ機構によってなる第１クラッチ２７などを介して、ディーゼルエンジンによってなる第１原動機２８の横出力軸２８Ａを連結してある。また、入出力回転軸１０の上端部は、カップリング２９と、たとえば電磁クラッチ機構によってなる第２クラッチ３０などを介して、電動機によってなる第２原動機３１の縦出力軸３１Ａを連結してある。
【００１６】
前記構成において、第１クラッチ２７をＯＮ、第２クラッチ３０をＯＦＦに保持した状態で、第１原動機２８を運転すると、横出力軸２８Ａの出力は、第１クラッチ２７→カップリング２６→方向変換機１７の入力回転軸１１→小傘歯車２０→大傘歯車２１→入出力回転軸１０→カップリング２５の第１動力伝達経路で主軸２に伝達され、主軸２を減速回転して立軸ポンプＰの運転がなされる。また、方向変換機７が入力回転軸１１側の小傘歯車２０と入出力回転軸１０側の大傘歯車２１とを噛み合せた直交変換伝達機能を有する歯車減速機によって構成されているので、第１原動機２８の高回転数を所定の減速比で立軸ポンプＰの必要回転数まで減速して運転することができる。なお、この場合、第２クラッチ３０がＯＦＦに保持されているので、入出力回転軸１０の回転が第２原動機３１に影響をおよぼすことはない。
【００１７】
一方、第１クラッチ２７をＯＦＦ、第２クラッチ３０をＯＮに保持した状態で、第２原動機３１を運転すると、縦出力軸３１Ａの出力は、第２クラッチ３０→カップリング２９→入出力回転軸１０→カップリング２５の第２動力伝達経路で主軸２に伝達され、主軸２を回転して立軸ポンプＰの運転がなされる。なお、この場合、第１クラッチ２７がＯＦＦに保持されているので、入出力回転軸１０の回転が第１原動機２８に影響をおよぼすことはない。また、電動機によってなる第２原動機３１を使用しているので、その極数を選択して機種を特定することにより、立軸ポンプＰを適性な回転数で運転することができる。さらに、通常は、電動機によってなる第２原動機３１によって立軸ポンプＰを運転し、停電時には、ディーゼルエンジンによってなる第１原動機２８によって立軸ポンプＰを運転することができる。すなわち、立軸ポンプＰの常時運転を実行することができる。
【００１８】
しかも、方向変換機７が吐出しエルボ６に内蔵されていることにより、立軸ポンプＰの上位に方向変換機７がはみ出すのを回避できる。このため、吐出しベンド６の横軸線Ｃｘから第２原動機３１の上端までの寸法Ｈ、つまりポンプ付設装置の上方向へのポンプ外はみ出し量Ｈを、図３に示すポンプ外はみ出し量Ｈ１よりも小さく（低く）抑えることができる。また、図１，図２におけるポンプ付設装置の横方向へのポンプ外はみ出し量を鉛直軸線Ｃから第１原動機２８の外端までの寸法Ｌのみに低減して、図４に示す横方向へのポンプ外はみ出し量（Ｌ１＋Ｌ２）よりも大幅（約１／２）に低減して、ポンプ付設装置の設置床面積を縮小することができるので、排水機場が小型化されて土木建設費を削減することができる。
【００１９】
なお、前記実施の形態では、第１原動機２８をディーゼルエンジンによって構成し、第２原動機３１を電動機によって構成して説明しているが、第１原動機２８を電動機によって構成し、第２原動機３１をエンジン（たとえばガスタービンエンジン）によって構成してもよい。また、前記実施の形態のように、第２原動機３１を電動機によって構成した場合には、方向変換機７のケーシング８における方向変換機構室１２内に、たとえば遊星歯車構造の減速機を設け、この減速機により第２原動機３１の縦出力軸３１Ａの回転を減速して入出力回転軸１０に伝達するように構成してもよい。これにより、第２原動機３１の回転数を所定の減速比で立軸ポンプＰの必要回転数まで減速して運転することができる。さらに、第１原動機２８と第２原動機３１の両者を電動機によって構成してもよい。このように、第１，第２原動機２８，３１を電動機によって構成した場合には、第１クラッチ２７と第２クラッチ３０を省略しても、入出力回転軸１０の回転が停止状態に保持されている側の第１原動機２８または第２原動機３１に影響をおよぼすことはない。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る方向変換機内蔵立軸ポンプは構成されているので、以下のような格別の効果を奏する。
【００２１】
すなわち、方向変換機が吐出管に内蔵されていることにより、立軸ポンプの上位に方向変換機がはみ出すのを回避できる。このため、ポンプ付設装置の上方向へのポンプ外はみ出し量を低く抑えることができるとともに、ポンプ付設装置の横方向へのポンプ外はみ出し量を鉛直軸線から第１原動機外端までの寸法のみに低減することができるので、ポンプ付設装置の設置床面積を縮小して、排水機場を小型化し土木建設費を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す縦断正面図である。
【図２】要部の構成図である。
【図３】第１従来例の概略正面図である。
【図４】第２従来例の概略正面図である。
【符号の説明】
１　軸受
２　主軸
３　羽根車
５　揚水管
６　吐出しエルボ（吐出管）
７　方向変換機
２８　第１原動機
２８Ａ　第１原動機の横出力軸
３１　第２原動機
３１Ａ　第２原動機の縦出力軸
Ｃ　縦軸線
Ｐ　立軸ポンプ
【図１】
2004124902.tif 000003
【図２】
2004124902.tif 000004
【図３】
2004124902.tif 000005
【図４】
2004124902.tif 000006