(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸を上側に向けて配置されたモータと、
前記出力軸の上側に該出力軸と直列に配置されたポンプ軸と、
このポンプ軸の下端部に止めねじで固定され、前記モータの出力軸と摺動可能にスプライン嵌合して前記モータの動力をポンプ軸に伝える有底筒形のスリーブ部材と、
前記ポンプ軸の外周部にインペラを組付け該インペラの周囲にケーシングを配設して構成され前記インペラの回転にしたがい下から上方向へ吸い上げるポンプ部と、
前記モータの出力軸の先端面とこれに向き合う前記スリーブ部材の壁部とを締結するもので、前記スリーブ部材側から前記スリーブ部材の壁部の中央を通じ、前記出力軸の先端面の中央へ向かってねじ込まれ、前記ポンプ軸の上方向への移動を抑制するねじ具と
を具備することを特徴とする水中ポンプ。
【請求項２】
前記ねじ具は、前記モータが回転する方向で締まる構造であることを特徴とする請求項１に記載の水中ポンプ。
【請求項３】
前記ねじ具は、外部に露出する頭部が六角形状をなし、かつ頭部の端面には十字状の溝が形成された六角ボルトから構成されることを特徴とする請求項２に記載の水中ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スリーブ部材を用いてモータの出力軸とポンプ軸とをスプライン嵌合させて、モータの回転をスリーブ部材を通じ、ポンプ軸に組付くポンプ部のインペラに伝える構造の水中ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
深井戸に据付けられる水中ポンプは、砂を舞い上げずに深井戸内の清水の揚水が行われるよう、下側に出力軸を上側に向けた水中モータ（モータ）を配置し、この水中モータの上端部に多段式のポンプ部を組付け、水中モータとポンプ部との間に形成した吸込口から清水を吸込ませる構造が用いられている（井戸底から離れた上側の地点から清水を吸込むため）。
【０００３】
こうした水中ポンプには、多段に配置された各ケーシング内を上下方向に延びるポンプ軸を用いて、一度にインペラを駆動する構造が採用されている。
【０００４】
すなわち、ポンプ軸の外周部は、各ケーシング内に収まる渦巻き式のインペラがそれぞれ組付くようにしてあり、インペラとケーシングとの組み合わせから各段のポンプ部を形成する構造となっている。そして、このポンプ軸が、水中ポンプの出力軸の直上に直列に配置され、このポンプ軸の下端部から水中モータからの動力を伝達することによって、各インペラを駆動するようにしてある。
【０００５】
この動力伝達には、簡単な構造ですむよう、図４に示されるように水中モータ１の出力軸２を、その直上に直列に配置されるポンプ軸３の下端部に、単にスプライン嵌合させただけの構造、具体的にはポンプ軸３の下端部に先端部に有底のスプライン嵌合穴４ａを有するスリーブ軸継ぎ手４（スリーブ部材）を止めねじ４ｂで固定し、このポンプ軸３の下端部から突き出る有底筒形の先端部（スリーブ部材）をポンプ軸３の出力軸２の外周部に形成されているスプライン部５に摺動自在に嵌めるという構造で、水中モータ１からの回転をポンプ軸３へ伝えるようにしている。この動力伝達により、各ケーシング６内に収められているインペラ７を一度に回転させて、水中モータ１とポンプ部８との間に介在されている吸込用のケーシング９（吸込口１０を形成する部材）から、深井戸内の清水を吸込ませるようにしている。特に多段式では、清水が、各インペラ７で行われるインペラ前面に在る吸込口１１での吸込み、インペラ外周部に在る吐出口１２での吐出というポンプ作用により、最下位のインペラ７から最上位のインペラ（図示しない）を至るにしたがい順に増圧されて、井戸外へ吐出される。
【０００６】
ところで、こうしたスプライン嵌合で動力伝達する水中ポンプは、ポンプ軸３が軸方向（上下方向）に移動可能なので、ポンプ部８で、大きな上向き方向の外力（スラスト）が加わる運転が発生することがあると、ポンプ軸３は上側へ移動する。
【０００７】
この点を述べれば、インペラ７のポンプ作用は、インペラ７が回転すると、前面の吸込口１１から吸込み、外周部の吐出口１２から吐出させる作用なので、回転中のインペラ７は吸込口７の在る前面に加わる圧力が反対側の後面に加わる圧力より低く、ポンプ軸３には下方向（モータ１側）の力が作用する。しかし、開放運転時あるいはポンプ始動時には、インペラ前面、後面間の圧力差がほとんどなくなるので、水が下から上へ流れる勢いが勝り、ポンプ軸３には上昇方向の力が作用する。このため、インペラ７、ポンプ軸３などの可動側の自重（スプライン嵌合による摺動抵抗を含む）を超える上昇方向の力がポンプ軸３に作用すると、ポンプ軸３がインペラ７と共に上方へ浮き上がってしまう。
【０００８】
ところが、インペラ７の周囲には、ケーシング６など固定した部品が配置されているので、ポンプ軸３が浮き上がると、同部品にインペラ７が接触してしまうことがある。このような接触が生じると、各インペラ７とこれらと接触する他部品（ケーシング６など）との間で大きな摺動抵抗をもたらすので、過負荷を発生させたり、同部品が焼き付きを起こしたりする。
【０００９】
そこで、このようなスプライン嵌合で水中モータ１の出力軸２とポンプ部８のポンプ軸３とを結合する水中ポンプでは、インペラ７がケーシング部分などに接触しないよう、ポンプ軸３の移動を抑える措置が講じられている。
【００１０】
具体的には、従来、図４に示されるように例えば最下位のインペラ７の後面と対向するケーシング部分６ａの内面だけに、スラスト受け１３を取付けて、ポンプ軸３が上方へ浮き上がったときのみ、スラスト受け１３で受け止めて、インペラ７がケーシング部分６ａに干渉するのを防ぐ措置が講じられている。
【００１１】
ところが、この構造は、ポンプ軸３が上方へ浮き上がると、スリーブ軸継ぎ手４が、インペラ７の後面とスラスト受け１３とのの隙間α分、スプライン部５をずれるように摺動するために、スリーブ軸継ぎ手４とスプライン部５との間に砂などの異物が侵入して、同結合部分を摩耗させるおそれがある。
【００１２】
しかも、スラスト受け１３は、揚水する清水に混じっている砂などの異物で摩耗しやすく、長期間、安定して性能を維持するのは難しい。
【００１３】
そのため、スプライン嵌合を用いた水中ポンプでは、図５および図６に示されるように止めねじ１４を横方向、具体的にはスプライン嵌合穴４ａの周壁から出力軸２のスプライン部５の外周部へ向かってねじ込んで、スリーブ軸継ぎ手４を出力軸２に固定して、水中モータ１の出力軸２を支えるスラスト軸受（図示しない）で、ポンプ軸３自体を浮き上がらないように制限する措置が講じられるようになった。
【００１４】
こうした横方向から止めねじ１４でポンプ軸３をスプライン部５に固定する構造は、ポンプ軸３自体の浮き上がりが抑えられるために、ポンプ軸３とスリーブ軸継ぎ手４との結合部における摩耗が防げる利点がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示されるようにスプライン部５は、止めねじ１４の先端部で横方向から押付けられるので、押付けにより、ポンプ軸３と出力軸２との芯がずれ（スプライン嵌合穴４ａ内面とスプライン部５外面との間には隙間（がた）があることによる）が生じやすく、芯ずれβを要因とした振動が発生しやすい。
【００１６】
このため、ポンプ部８での振動の点、スプライン嵌合部分での摩耗の両立が成り立つ改善が求められている。
【００１７】
本発明は上記事情に着目してなされたものでその目的とするところは、スプライン嵌合部分での摩耗、さらには振動の発生を抑制しつつ、長期に渡り安定したポンプ軸の浮き上がり防止性能が確保できる水中ポンプを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載した発明は、モータの出力軸の先端面とこれに向き合うスリーブ部材の壁部とを軸心方向からねじ具で締結してなる抑制構造を採用して、芯ずれが生じにくいねじ止め構造で、ポンプ軸が、浮き上がり（ずれ）の発生なく、モータの出力軸に固定されるようにした。
【００１９】
これにより、モータの出力軸とポンプ軸とを結合しているスプライン嵌合部分は、ずれの発生がなく、同部分の摩耗が防止される。しかも、出力軸とポンプ軸とは、芯ずれをもたらす挙動を発生しない、軸方向からのねじ締結で固定されるので、芯ずれの発生が抑制され、該芯ずれを要因とした振動の発生も防止され、長期に渡り安定したポンプ軸の浮き上がり防止が約束される。
【００２０】
さらに１つのねじ具で簡単にスリーブ部材を出力軸に固定できるよう、ねじ具は、スリーブ部材側から、スリーブ部材の壁部の中央を通じ、出力軸の先端面の中央へ向かってねじ込まれることにある。
【００２１】
請求項２に記載した発明は、さらにポンプ運転中、スリーブ部材を止めているねじ具が緩むことがないよう、モータが回転する方向で締まる構造のものを用いたことにある。
【００２２】
請求項３に記載した発明は、さらに水中ポンプの組立てや分解のときの作業が状況に応じてねじ具の使い方が選択できるよう、ねじ具には、外部に露出する頭部が六角形状をなし、かつ頭部の端面には十字状の溝が形成されてなる六角ボルトを用いたことにある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１〜図３に示す一実施形態にもとづいて説明する。
【００２４】
図１は、本発明を適用した例えば多段式水中ポンプの要部の側断面図、図２は同図１中のＡ〜Ａ線から見た平断面図、同図３は図１のＢ〜Ｂ線から見た平断面図をそれぞれ示している。
【００２５】
ここで、各図面は、水中ポンプの基本構造の点が、先の「従来の技術」、「発明が解決しようとする課題」の項で説明した図４〜図６の各部と同じなので、該図４〜図６と同じ部分には同一符号を付してその説明を省略し、この項では異なる部分（発明の要部）について説明することにする。
【００２６】
本実施形態は、ポンプ軸３の上昇を抑える抑制構造が異なっている。
【００２７】
すなわち、この抑制構造は、図１〜図３に示されるように互いにスプライン嵌合している水中モータ１（モータに相当）の出力軸２およびスリーブ軸継ぎ手４（スリーブ部材に相当）のうち、出力軸２の先端面と、これに向き合うスリーブ軸継ぎ手４のスプライン嵌合穴４ａの底をなす壁部２０とを六角ボルト２５（ねじ部材、ねじ具に相当）で締結する構造が採用されている。
【００２８】
具体的には、出力軸２の先端面の中央（軸心部）には、図３に示されるように軸心方向に沿って延びるねじ穴２２が形成されている。さらにねじ穴２２と向き合う壁部２０の中央（軸心部）には、図２中の破線に示されるように軸心方向に沿って開口する通孔２３が形成されている。また六角ボルト２５は、頭部が六角形状をなし、頭部端面に十字状の溝２４（プラスドライバー先端が嵌まる溝）が形成された十字穴付六角ボルトが用いてある。さらに六角ボルト２５のねじ軸２５ａには、出力軸２が回転する方向で、締まるおねじが形成された構造が用いてある。そして、この六角ボルト２５のねじ軸２５ａが、ポンプ軸３の軸端を嵌めているスリーブ軸継ぎ手４の有底筒部４ｃ側から、通孔２３を通じて、ねじ穴２２へねじ込まれている。この六角ボルト２５で行われる軸心方向からのねじ込み（ボルト止め）により、直列に並ぶ出力軸２とスリーブ軸継ぎ手４との両者は締結され、出力軸２のスラスト荷重を支える水中モータ１に内蔵のスラスト軸受（図示しない）で、ポンプ軸３が浮き上がるのを抑えるようにしている。なお、ねじ穴２２には、六角ボルト２５のおねじと組合うめねじが形成してあることはいうまでもない。
【００２９】
こうした締結構造により、たとえポンプ運転の際、ポンプ軸３に過大な上昇方向に向かう力が作用しても、ポンプ軸３が浮き上がらないようにしている。
【００３０】
すなわち、水中ポンプは、水中モータ１が作動すると、水中モータ１の回転力が、スプライン軸（スプライン部５を有する出力軸２よりなる）、スリーブ軸継ぎ手４を通じて、ポンプ軸３に伝達され、各ケーシング６内に収まっているインペラ７が回転する。
【００３１】
この各インペラ７の回転により、水中ポンプの中段にある吸込用ケーシング９の吸込口１０から、深井戸内の清水が吸込まれる。この清水が、スリーブ軸継ぎ手４の周りに形成されている吸込路２６を通じて、最下位のインペラ７の吸込口１１から吸込まれ、同インペラ７の外周部に形成されている吐出口１２から吐出される。そして、次段のインペラ７の吸込口１１に導かれる。この圧送が各段のインペラ７で行われ、吸込まれた清水が、順次、増圧される。そして、最終段（最上位）のインペラ７で増圧を終えた清水が、最終段のポンプ部の上段に付く吐出用ケーシング、弁ケーシング、配管（いずれも図示せず）を通じて、井戸外へ揚水される。
【００３２】
ところで、こうしたポンプ始動時や開放運転時は、発生する圧力がほとんどない。そのため、ポンプ軸３には、水が下から上へ向かって流れる勢いにより、上昇方向の力が作用するが、このとき上昇方向の力が、ポンプ軸３側の重量、すなわちポンプ軸３、インペラ７、インペラ７以外のポンプ軸３に組付く部品などの自重、スプライン嵌合の摺動抵抗などを超えなければ、ポンプ軸３は浮き上がらず（上方への移動）に回転を続ける。
【００３３】
一方、上昇方向の力が、ポンプ軸３側の重量（ポンプ軸３、インペラ７、インペラ７以外のポンプ軸３に組付く部品などの自重、スプライン嵌合の摺動抵抗など）を超えると、ポンプ軸３は浮き上がろうとする挙動を示す。
【００３４】
ここで、ポンプ軸３の下端のスリーブ軸継ぎ手４と水中モータ１の出力軸２との間は、六角ボルト２５により締結されている。
【００３５】
すると、ポンプ軸３は、浮き上がらないよう、水中モータ１に内蔵の上向き用のスラスト軸受（図示しない）で受け止められながら回転を続ける。これにより、インペラ７の周りには、ケーシング部分６ａに触れずにすむ隙間が確保され続ける。
【００３６】
このことにより、たとえ過大な上昇方向の力が作用することがあっても、出力軸１とポンプ軸３とを結合しているスプライン嵌合部分は、ずれが発生せず、同部分の摩耗が防止できる。しかも、出力軸１とポンプ軸３とは、軸方向からねじ込まれる六角ボルト２５で締結して固定してあるので、両者間には芯ずれの要因となる片側を偏らせるような挙動が発生しにくく、芯ずれを要因とした振動の発生が抑制できる。
【００３７】
それ故、長期に渡り、スプライン嵌合部分の摩耗、無用の振動の発生なく、安定してポンプ軸３の浮き上がりを防ぐことができる。
【００３８】
そのうえ、同効果は、ねじ具である１つの六角ボルト２５を、スリーブ軸継ぎ手４の壁部２０中央から、出力軸２の先端面中央へ向かってねじ込んで、スリーブ軸継ぎ手４と出力軸２とを固定するだけで、簡単に得ることができる。しかも、六角ボルト２５は、水中モータ１が回転する方向に対して、締まり方向を定めたねじ軸２５ａを用いたので、水中ポンプの運転中、ねじ具である六角ボルト２５が緩むことはない。
【００３９】
特に頭部に十字溝２４が形成された六角ボルト２５を採用したことにより、水中ポンプの組立てや抜去のときの作業が状況に応じて使い分けることができる。
【００４０】
すなわち、水中ポンプの組立時、六角ボルト２５は、締めすぎずに相手部材にねじ込めることが求められ、逆に分解時は、六角ボルト２５は、ねじ部分が固着して回転しずらくなっているために、大きな力で相手部材から抜き出せることが求められることが多い。
【００４１】
頭部に十字溝２４が形成された六角ボルト２５だと、組立時には、入力される力が小さくてすむ、プラスドライバー（図示しない）の先端部で、十字溝２４へ差し込んで回転させれば、容易に六角ボルト２５を締めすぎずに相手部材である出力軸２へねじ込むことができる。また分解時には、大きな力が入力しやすい、ソケットレンチなど（図示しない）、六角形の頭部に嵌まる工具を用いて、締結状態にある六角ボルト２５を弛めれば、容易に六角ボルト２５を抜け出すことができ、出力軸２とスリーブ軸継ぎ手４とを容易にかつ良好に締結したり、外したりすることができる。
【００４２】
なお、本発明は上述した一実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、スプライン嵌合部分での摩耗、さらには振動の発生を抑制しつつ、長期に渡り安定したポンプ軸の浮き上がり防止ができる。
【００４４】
請求項２に記載の発明によれば、上記効果に加え、さらに１つのねじ部材で簡単にスリーブ部材を出力軸に固定できるといった効果を奏する。
【００４５】
請求項３に記載の発明によれば、上記効果に加え、さらにポンプ運転中、スリーブ部材を固定しているねじ部材が緩むのを防ぐことができるといった効果を奏する。
【００４６】
請求項４に記載の発明によれば、上記効果に加え、さらに水中ポンプの組立時には、六角ボルトの十字状の溝を用いて、ねじ具を締めすぎずにねじ込んだり、分解時には六角ボルトの六角の頭部を用いて、固着しているねじ具を容易に抜き出したりすることができ、水中ポンプの組立時や分解時の作業状況に応じて、ねじ具の使い方の選択をでき、容易に六角ボルトの固定作業や抜取り作業ができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る水中ポンプの要部を示す側断面図。
【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿う平断面図。
【図３】図１中のＢ−Ｂ線に沿う平断面図。
【図４】従来の水中ポンプにおけるスラスト受けを用いたポンプ軸の浮き上がりを防ぐ構造を示す側断面図。
【図５】異なる従来の水中ポンプにおけるポンプ軸の浮き上がりを防ぐ構造を示す平断面図。
【図６】図５中のＣ−Ｃ線に沿う平断面図。
【符号の説明】
１…水中モータ
２…出力軸
３…ポンプ軸
４…スリーブ軸継ぎ手（スリーブ部材）
５…スプライン部
６…ケーシング
７…インペラ
８…ポンプ部
２０…壁部
２１…ねじ穴
２３…通孔
２５…十字穴付六角ボルト（ねじ部材、ねじ具）。
【図１】
0004681112.tif 000002
【図２】
0004681112.tif 000003
【図３】
0004681112.tif 000004
【図４】
0004681112.tif 000005
【図５】
0004681112.tif 000006
【図６】
0004681112.tif 000007