【手続補正書】
【提出日】平成15年12月22日(2003.12.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】ポンプ駆動用機器の冷却装置及びポンプ設備
【特許請求の範囲】
【請求項１】駆動機の回転を減速してポンプ羽根車のシャフトを回転駆動するポンプ駆動用機器において、
水冷式冷却器と空冷式冷却器とを具備し、これら水冷式冷却器と空冷式冷却器に対して前記ポンプ駆動用機器の冷却用媒体を循環することで、ポンプが水を揚水しながら運転されている場合は少なくとも水冷式冷却器によって冷却用媒体を冷却し、ポンプが水を揚水せずに運転されている場合は少なくとも空冷式冷却器によって冷却用媒体を冷却するように構成したことを特徴とするポンプ駆動用機器の冷却装置。
【請求項２】前記水冷式冷却器と空冷式冷却器は配管によって直列に接続され、この配管に前記冷却用媒体が循環されることを特徴とする請求項１記載のポンプ駆動用機器の冷却装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載のポンプ駆動用機器の冷却装置を備えたポンプ設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプ駆動用機器の冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば河川の排水機場などには、水を揚水して別の場所に吐出せしめるためにポンプが設置されている。図５はこの種の従来のポンプ設備を示す概略図である。同図に示すようにこのポンプ設備は、揚水管６０の下に羽根車を収納した羽根車ケーシング６１を取り付け、一方揚水管６０の上に吐出ケーシング６５を取り付け、揚水管６０の内部に設置したシャフト６６を吐出ケーシング６５から突出して減速機６７に連結し、さらに減速機６７の入力軸をディーゼル機関やガスタービン等の駆動機６９に連結して構成されている。
【０００３】
そしてこのポンプ設備を運転した際、前記減速機６７を潤滑する潤滑油は高温になるのでこれを冷却するため、吐出ケーシング６５の下流側に管内クーラ７１を取り付け、この管内クーラ７１に減速機６７内の潤滑油を循環させることでこれを冷却するようにしている。ここで管内クーラ７１とは、ケーシング内に伝熱管を取り付けた構造であって、この伝熱管内に減速機６７の潤滑油を流すことで、吐出ケーシング６５側から揚水されて流れてくる水との間で熱交換を行わせ、これによって潤滑油を冷却せしめるものである。
【０００４】
ところでポンプ設備を運転するのは必ずしも実際に揚水を行う実負荷運転の場合だけでなく、例えばポンプ設備の実際の運転を必要としないときにポンプ設備が確実に動くか否かを確認するために行われる管理運転の場合があり、この管理運転の場合は吸込水槽７０内の水がない状態でその運転が行われることがある。
【０００５】
しかしながら上記の状態での管理運転の際は、管内クーラ７１内を揚水した水が流れないので、潤滑油の冷却が全く行われないこととなり、その運転ができないという問題点があった。
【０００６】
この問題点を解決するためには潤滑油の冷却を水冷式ではなく、空冷式にすれば良い。即ち例えば図６に示すように管内クーラを取り付ける代わりに空気によって潤滑油を冷却するラジエータ（空冷式冷却器）７３を設置し、このラジエータ７３に減速機６７内の潤滑油を循環させることでこれを冷却するようにすればよい。
【０００７】
しかしながら空冷式では、ポンプ設備が大型になるとラジエータ７３も非常に大きなものになって高価になるばかりか、設置スペースや騒音が大きくなってしまうという問題点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、実負荷運転時と管理運転時の何れの場合でも減速機等のポンプ駆動用機器の冷却用媒体の冷却が確実且つ効率良く行え、しかも取り付ける空冷式冷却器を小さな容量のもので構成することができるポンプ駆動用減速機の冷却装置及びポンプ設備を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本発明は、駆動機の回転を減速してポンプ羽根車のシャフトを回転駆動するポンプ駆動用機器において、水冷式冷却器と空冷式冷却器とを具備し、これら水冷式冷却器と空冷式冷却器に対して前記ポンプ駆動用機器の冷却用媒体を循環することで、ポンプが水を揚水しながら運転されている場合は少なくとも水冷式冷却器によって冷却用媒体を冷却し、ポンプが水を揚水せずに軽負荷で運転されている場合は少なくとも空冷式冷却器によって冷却用媒体を冷却するように構成したことを特徴とする。
【００１０】
ここで前記水冷式冷却器と空冷式冷却器は配管によって直列に接続され、この配管に前記冷却用媒体が循環されることが好ましい。
【００１１】
また前記配管中には、空冷式冷却器をバイパスして水冷式冷却器に冷却用媒体を供給するように切り換えるバイパス手段を設けてもよい。
【００１２】
また本発明は、前記ポンプ駆動用機器の冷却装置を備えたポンプ設備にある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態を適用したポンプ設備の概略構成図である。同図に示すようにこのポンプ設備は、揚水管１０の下に羽根車を収納した羽根車ケーシング１３を取り付け、一方揚水管１０の上に吐出ケーシング１５を取り付け、揚水管１０の内部に立てて設置したシャフト１７の上部を吐出ケーシング１５から貫通して突出させて減速機１９に連結し、さらに減速機１９の入力軸をディーゼル機関やガスタービン等の駆動機２３に連結して構成されている。
【００１４】
一方このポンプ設備においては、吐出ケーシング１５の下流側に接続した管路中に管内クーラ（水冷式冷却器）３０を取り付け、またポンプ設備の所定位置にラジエータ（空冷式冷却器）４０を設置し、減速機１９に接続した配管２５によってラジエータ４０と管内クーラ３０を直列に接続している。減速機１９内の潤滑油は、減速機１９内に設けられた循環ポンプによってラジエータ４０から管内クーラ３０を介して減速機１９に戻されるように循環される。
【００１５】
管内クーラ３０は前述のようにケーシング内に伝熱管を取り付けた構造であって、この伝熱管内を流れる減速機１９の潤滑油を、ケーシング内を流れる水によって冷却せしめるものである。
【００１６】
一方ラジエータ４０は減速機１９の潤滑油を通す伝熱管の間にファン４１によって空気を通すことで潤滑油を冷却せしめる構造である。この実施形態に用いるラジエータ４０としてはその容量の小さいものを使用している。なおラジエータ４０はそのファン４１を停止することで、伝熱管内を通過する潤滑油が冷却されなくなる。つまりラジエータ４０を実質的に停止することができる。
【００１７】
次にこのポンプ設備を用いて通常の排水運転（実負荷運転）を行う場合の動作を説明する。まず駆動機２３を駆動すれば減速機１９を介してシャフト１７が回転駆動し、吸込水槽５０内の水が揚水管１０を介して吐出ケーシング１５に揚水されて管内クーラ３０を介して所定の場所に排水されていく。
【００１８】
このとき同時に減速機１９内に設置した循環ポンプが駆動されて減速機１９内の潤滑油は配管２５によってラジエータ４０と管内クーラ３０とに直列に供給された後に減速機１９に戻され循環される。
【００１９】
潤滑油は管内クーラ３０とラジエータ４０によって冷却されるので、十分な冷却が図れ、たとえこのポンプ設備が大型で減速機１９における発熱量が多い場合であってもこれを容易に冷却できる。逆に言えばラジエータ４０は小型のもので十分になるので安価で済み、、騒音もかなり小さくなる。
【００２０】
なお実負荷運転時における減速機１９の潤滑油の冷却が管内クーラ３０のみで十分な場合は、実負荷運転時にラジエータ４０のファン４１を停止して実質的に管内クーラ３０のみによって冷却するようにしても良い。
【００２１】
次にこのポンプ設備を用いて管理運転を行う場合の動作を説明する。まず駆動機２３を駆動することで減速機１９を介してシャフト１７を回転駆動し、これによってこのポンプ設備が確実に動くか否かを確認する。このとき吸込水槽５０内には水がないので実際の揚水は行われない。
【００２２】
このとき同時に減速機１９内に設置した循環ポンプが駆動されて減速機１９内の潤滑油が配管２５によってラジエータ４０と管内クーラ３０とに直列に供給された後に減速機１９に戻され循環される。
【００２３】
潤滑油は管内クーラ３０を通過するが、管内クーラ３０内には水が通過しないので、潤滑油はこの部分では冷却されず、実質的にラジエータ４０のみによって冷却される。ところがこのときポンプ設備は揚水を行っていないので減速機１９に大きな負荷がかかることはなく、従ってその発生熱量も実負荷運転時に比べてかなり小さく、従って小型のラジエータ４０のみであってもこれを十分に冷却することができる。
【００２４】
図２は本発明の他の実施形態を適用したポンプ設備の概略構成図である。同図において図１に示すポンプ設備と同一部分には同一符号を付してその重複説明を省略する。
【００２５】
この実施形態において前記実施形態と相違する点は、配管２５の途中にバイパス手段（三方切換弁）２７を取り付け、減速機１９から吐出された潤滑油をラジエータ４０を介して管内クーラ３０に供給するか、或いはラジエータ４０をバイパスして直接管内クーラ３０に供給するようにした点のみである。
【００２６】
前述のようにポンプ設備の実負荷運転時における減速機１９の潤滑油の冷却は、管内クーラ３０のみで十分な場合がある。そこでこのポンプ設備においてはバイパス手段２７を切り換えることで、実負荷運転時はラジエータ４０に潤滑油を流さないで管内クーラ３０のみによって潤滑油の冷却を行い、管理運転時はラジエータ４０と管内クーラ３０に直列に潤滑油を流すことで実質的にラジエータ４０のみによって潤滑油を冷却するようにしている。この実施形態の場合もラジエータ４０は管理運転のときのみ使用すれば良いので、容量の小さいものを使用できる。
【００２７】
図３は本発明の他の実施形態を適用したポンプ設備の概略構成図である。同図において図１に示すポンプ設備と同一部分には同一符号を付してその重複説明を省略する。
【００２８】
この実施形態において図１に示す実施形態と相違する点は、管内クーラ３０を取り付ける代わりに、吐出ケーシング１５から吐き出される水を溜める吐出し槽５５内にクーラ（水冷式冷却器）５１を設置した点である。
【００２９】
このように構成すれば、ポンプ設備の実負荷運転時は吐出し槽５５にも十分な水がある（新たな水が供給される）のでこのクーラ５１とラジエータ４０（又はファン４１を停止することでクーラ５１のみ）によって減速機１９の潤滑油は十分冷却される。一方管理運転時は吐出し槽５５に十分な水がない（または水があっても新たな水が供給されないので冷却効率が悪い）ので、実質的にラジエータ４０のみによって冷却されるが前述のように減速機１９には大きな負荷がかかっていないので減速機１９の発生熱量はそれほど大きくなく、容量の小さいラジエータ４０で十分になる。
【００３０】
なお図３に示す実施形態では水冷用のクーラ５１を吐出し槽５５内に設置したが、その代わりに吸込水槽５０内や、ポンプ吐出水路途中にこのクーラ５１を設置しても良い。
【００３１】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【００３２】
例えば上記実施形態では減速機１９の潤滑油を直接水冷式冷却器と空冷式冷却器に供給して直接冷却するように構成しているが、図４に示すように減速機１９の潤滑油を取り出してオイルクーラ４５に循環させ、一方配管２５内に水を循環することで前記オイルクーラ４５において潤滑油の熱を奪い、この熱を前記管内クーラ３０及び／又はラジエータ４０によって排熱するようにしてもよい。この場合は水が減速機１９の冷却用媒体となる。
【００３３】
また例えば上記実施形態では冷却器で冷却する対象を減速機１９の潤滑油（又は潤滑油を冷却する水）としたが、例えば駆動機６９の潤滑油や冷却水を冷却の対象としても良い。要は駆動機６９と減速機１９を含む駆動用機器の内の何れかの機械を冷却するのに用いれば良い。
【００３４】
また冷却器の構造は種々の構造のものが利用でき、要は水を用いて冷却する水冷式冷却器と、空気を用いて冷却する空冷式冷却器を用いるものであれば良い。また水冷式冷却器と空冷式冷却器の接続構造も種々の変更が可能であり、例えば水冷式冷却器と空冷式冷却器を減速機に対して完全に並列に接続しても良い。要は水冷式冷却器と空冷式冷却器に対して減速機用の冷却用媒体を直列または並列に循環せしめるものであればよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、ポンプが水を揚水しながら運転されている場合は少なくとも水冷式冷却器によって冷却用媒体を冷却し、且つポンプが水を揚水せずに運転されている場合は空冷式冷却器によって冷却用媒体を冷却するように構成したので、実負荷運転時と管理運転時の何れの場合でも冷却用媒体の冷却が確実且つ効率良く行え、しかもたとえポンプ設備が大型になっても使用する空冷式冷却器は小さな容量のものでよくなり安価で設置スペースや騒音も小さくできるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を適用したポンプ設備の概略構成図である。
【図２】本発明の他の実施形態を適用したポンプ設備の概略構成図である。
【図３】本発明の他の実施形態を適用したポンプ設備の概略構成図である。
【図４】本発明の他の実施形態を適用したポンプ設備の概略構成図である。
【図５】従来のポンプ設備を示す概略構成図である。
【図６】従来のポンプ設備を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０  揚水管
１３  羽根車ケーシング
１５  吐出ケーシング
１７  シャフト
１９  減速機
２３  駆動機
２５  配管
２７  バイパス手段
３０  管内クーラ（水冷式冷却器）
４０  ラジエータ（空冷式冷却器）
４１  ファン
４５  オイルクーラ
５０  吸込水槽
５１  クーラ（水冷式冷却器）
５５  吐出し槽