(57)【要約】【課題】立軸設置方式を採用した場合、上流側（上側）の取水域に水が存在していれば、下流側放水路の水位に関係なくポンプに空気が混入する不都合を回避し得て、安定した揚水を実行することができるとともに、送水管の配管作業およびメンテナンス作業を容易にすることができる水車駆動式水中ポンプを提供する。【解決手段】水車駆動式水中ポンプＰは、固定式ランナベーン１，１および斜流ランナ２を有する立軸の水車３と単段インペラ４を備えた立軸遠心型のポンプ５とが遊星歯車機構によってなる増速機６を介して一軸上に結合されており、斜流ランナ２をケーシング７内に収納してある。そして、増速機６とポンプ５はケーシング７における吸込口８よりも上位の取水域１１に配置されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水車ランナをケーシング内に収納した水中水車と、この水中水車により駆動されるとともに、前記ケーシングの吸込口外部の上流側取水域に配置されているポンプとを備えていることを特徴とする水車駆動式水中ポンプ。
【請求項２】
前記水中水車の回転を増速して前記ポンプを駆動する増速機が設けられている請求項１に記載の水車駆動式水中ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンやモータなどの外部動力に頼らず自然エネルギーの水力を利用して運転される水車駆動式水中ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、図３に示すように、ガイドベーン１，ランナベーン１Ａおよび軸流ランナ２を有する横軸チューブラ型の水車３と、単段インペラ４を備えた横軸斜流型のポンプ５とが増速機６を介して一軸上に結合されてケーシング７内に収納された構造の水車駆動式水中ポンプＰ、すなわち、軸流型のランナ２を有し取水域１１の水の落差により稼働する水中水車３と、該水中水車３のケーシング７内に増速機６とともに収納され該増速機６を介して前記水中水車３により駆動される斜流型ポンプ５を備えた水車駆動式水中ポンプＰが知られている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この水車駆動式水中ポンプによれば、落差を有してケーシング７の吸込口８から取水域１１の水が流入することによって水車３のランナ２を回転させ、ランナ２の回転を増速機６により増速して水車３の下流側で斜流型ポンプ５を高速回転させて落差よりも遥かに大きい揚程で揚水することができる。つまり、水車３内を通ったケーシング７内の水は下流側で分岐し、その一部ｆはポンプ５に入って加圧され送水管９より送水されるとともに、残る部分Ｆはポンプ５の外周の吐出口１０から下流側１２に放出されるようになっている。したがって、エンジンやモータなどの外部動力に頼ることなく水力を利用して高揚程運転を行うことができる。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２５４４５００号、第３図
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の水車駆動式水中ポンプＰを図４のように、軸線Ｃを垂直にした立軸設置方式にしても、下流側放水路１２に出口１０が完全に水没していれば、ポンプ５に空気が混入するおそれはない。しかし、下流側放水路１２の水位が低下して、出口１０が大気に開放されると、ポンプ５に空気が混入して安定した揚水が妨げられる。しかも、送水管９とエルボ９Ａが下流側放水路１２中に配置されているので、下流側放水路１２の側壁１２Ａを貫通して、送水管９を配管するか、あるいは、図５に示すように、送水管９を下流側放水路１２内で延長して配管しなければならないので、配管作業が煩雑であるとともに、配管施工の費用が高くなる問題点を有している。また、水車駆動式水中ポンプＰの例えばメンテナンスなどに際して水車駆動式水中ポンプＰを引き上げる場合には、作業者が下流側放水路１２内に入ってポンプ５とエルボ９Ａとの接続を解く煩雑な作業が必要になる。
【０００６】
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、立軸設置方式を採用した場合、上流側（上側）の取水域に水が存在していれば、下流側放水路の水位に関係なくポンプに空気が混入する不都合を回避し得て、安定した揚水を実行することができるとともに、送水管の配管作業およびメンテナンス作業を容易にすることができる水車駆動式水中ポンプを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る水車駆動式水中ポンプは、水車ランナをケーシング内に収納した水中水車と、この水中水車により駆動されるとともに、前記ケーシングの吸込口外部の上流側取水域に配置されているポンプとを備えていることを特徴としている。
【０００８】
また、水中水車の回転を増速して、ポンプを駆動する増速機を設けてもよい。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、ケーシングの吸込口外部の上流側取水域にポンプを配置していることにより、立軸設置方式を採用することでポンプがケーシングの吸込口よりも上側の取水域に配置されることになる。これにより、上側の取水域に水が存在していれば、下流側放水路の水位に関係なくポンプに空気が混入する不都合を回避し得て、安定した揚水を実行することができる。また、上側の取水域で送水管の配管や分離を行うことができるので、配管作業およびメンテナンス作業が容易になる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、増速機によりポンプを高速回転させて落差よりも遥かに大きい揚程で揚水することができる。
【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である。なお、図３および図４の従来例と同一もしくは相当部分には、同一符号を付して説明する。
図１において、水車駆動式水中ポンプＰは、斜流ランナ２を有する立軸の水車３と単段インペラ４を備えた立軸遠心型のポンプ５とが遊星歯車機構によってなる増速機６を介して垂直軸Ｃ上に結合されており、斜流ランナ２はケーシング７内に収納されている。そして、増速機６とポンプ５はケーシング７における吸込口８よりも上位の取水域１１に配置されている。また、ポンプ５の上向きの吐出口５Ａに送水管９の入口を接続して立ち上げてある。
【００１２】
このような構成であれば、落差を有してケーシング７の吸込口８から取水域１１の水が流入することによって水車３のインペラ４を回転させ、インペラ４の回転を増速機６により増速して立軸遠心型のポンプ５を高速回転させて落差よりも遥かに大きい揚程で揚水することができる。つまり、取水域１１の水はケーシング７の吸込口８から流入する前段で分岐し、その一部ｆはポンプ５に入って加圧され送水管９より送水されるとともに、残る部分Ｆはケーシング７の吸込口８から水車３内を通って下向きの吐出口１０から下流側に放出される。したがって、エンジンやモータなどの外部動力に頼ることなく水力を利用して高揚程運転を行うことができる。
【００１３】
また、ポンプ５はケーシング７における吸込口８よりも上位の取水域１１に配置されているので、上側の取水域１１に水が存在していれば、下流側放水路１２の水位に関係なくポンプ５に空気が混入する不都合を回避し得て、安定した揚水を実行することができる。しかも、上流側の取水域１１でポンプ５の上向きの吐出口５Ａに送水管９の入口を接続して立ち上げてあるので、図３の従来例のように、下流側放水路１２の側壁１２Ａを貫通して、送水管９を配管するか、あるいは、図５の従来例のように、送水管９を下流側放水路１２内で延長して配管している構成と比較して、配管作業が容易になるとともに、配管施工費用を低減することができる。さらに、水車駆動式水中ポンプＰの例えばメンテナンスなどに際して水車駆動式水中ポンプＰを引き上げる場合でも、従来例のように、作業者が下流側放水路１２内に入ってポンプ５とエルボ９Ａとの接続を解く煩雑な作業が不要になるので、メンテナンス作業性が容易になる。
【００１４】
なお、前記実施の形態では、インペラ４の回転を増速機６により増速して立軸遠心型のポンプ５を高速回転させる構成で説明しているが、増速機６を省略した構成であってもよい。この場合、ポンプ５が多段であれば実用かのうである。また、斜流ランナ２をケーシング７内に収納し、増速機６とポンプ５とをケーシング７における吸込口８よりも上位の取水域１１に配置した構造で説明しているが、図２に示す他の実施の形態のように、斜流ランナ２と増速機６とをケーシング７内に収納し、立軸混流型のポンプ５をケーシング７における吸込口８上位（外部）の取水域１１に配置した構造成であっても、図１で説明した実施の形態と同様の作用・効果を奏することができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る水車駆動式水中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。
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、ケーシングの吸込口外部の上流側取水域にポンプを配置していることにより、立軸設置方式を採用することでポンプがケーシングの吸込口よりも上側の取水域に配置されることになる。これにより、上側の取水域に水が存在していれば、下流側放水路の水位に関係なくポンプに空気が混入する不都合を回避し得て、安定した揚水を実行することができる。また、上側の取水域で送水管の配管や分離を行うことができるので、下流側放流水路での配管作業およびメンテナンス作業と比較して、これらの作業が容易になる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、増速機によりポンプを高速回転させて落差よりも遥かに大きい揚程で揚水することができる。
【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】本発明の他の実施の形態を示す縦断正面図である。
【図３】従来例の縦断正面図である。
【図４】図３の従来例を立軸設置方式にした場合の縦断正面図である。
【図５】図４の変形例である。
【符号の説明】
２  水車ランナ
３  水中水車
５  ポンプ
６  増速機
７  ケーシング
８  ケーシングの吸込口
１１  取水域
【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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