(57)【要約】【課題】設置に要する労力及び費用を大幅に低減させることができるとともに、設置期間を短縮させ、さらには、メンテナンスの費用や労力を低減させることができるポンプシステムを提供する。【解決手段】本発明に係るポンプシステムは、ポンプケーシング１５内に配置された羽根車１６及び駆動源１７を有するポンプ５と、ポンプ５の設置面２ａに対して互いに対称的に傾斜するポンプ載置面６ａをそれぞれ有する少なくとも１対の支持部材６と、吸込管路３及び吐出管路４の少なくとも一方とポンプ５とを接続する伸縮自在な接続機構１０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプケーシング内に配置された羽根車及び駆動源を有するポンプと、
前記ポンプの設置面に対して互いに対称的に傾斜するポンプ載置面をそれぞれ有する少なくとも１対の支持部材と、
吸込管路及び吐出管路の少なくとも一方と前記ポンプとを接続する伸縮自在な接続機構とを備えたことを特徴とするポンプシステム。
【請求項２】
前記接続機構は、
互いに対向して配置される一対のフランジ部材と、
前記フランジ部材同士を液密に接続する伸縮自在な伸縮部材と、
前記フランジ部材を互いに相対移動させて前記フランジ部材間の距離を変化させる相対移動機構とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のポンプシステム。
【請求項３】
前記駆動源は、ブラシレス同期モータであることを特徴とする請求項１又は２に記載のポンプシステム。
【請求項４】
前記吐出管路を含む流路は、サイフォン形状を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプシステムに係り、特に、河川や池などから他所に水を移送する大型のポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
暴風雨などによって河川の水位が増すと、時として河川が氾濫することがある。このような河川の氾濫を防止するために、河川を流れる水を他所に移送する大型のポンプシステム（ポンプ機場）が使用されている。このポンプシステムに組み込まれるポンプは、低揚程で、かつ大流量の水を取り扱うことができる軸流型・斜流型のポンプである。この種のポンプは、ポンプケーシング内に配置される羽根車を有し、ポンプケーシング外に配置される駆動源により回転軸を介して羽根車が回転駆動される。通常、ポンプの吐出側には吐出バルブが設けられ、この吐出バルブによりポンプの運転を停止させたときに流体が逆流してしまうことが防止される。
【０００３】
上記ポンプシステムを構築する際、ポンプはアンカーボルトにより設置面に固定される。ポンプの吸込側フランジ（吸込口）及び吐出側フランジ（吐出口）は、予め設置されている吸込管路及び吐出管路にボルト及びナットを用いてそれぞれ接続される。その際、吸込側フランジと吸込管路、及び吐出側フランジと吐出管路との芯出し（センタリング）が行われる。ポンプと駆動源とは設置現場で組み立てられ、その際に、回転軸と駆動源の駆動軸とを直線上に配列させるアライメントが行われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、ポンプシステムを構築する際には、ポンプの据え付け、芯出し、ポンプと駆動源との組み立てなど、多くの作業が必要となり、多大な人的労力がかかっていた。特に、ポンプや駆動源など各機器の位置決めや、回転軸と駆動軸とのアライメントなどの作業を行う作業員には、高い技術的能力と経験が求められていた。また、ポンプシステムのメンテナンスに際しては、各機器の分解及び組み立てに多大な労力と費用がかかっていた。さらに、ポンプの吐出側に吐出バルブを設けることが必要であるため、ポンプシステムの製造コストが増えるとともに、吐出バルブを定期的にメンテナンスする必要が生じていた。
【０００５】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、設置する際の労力及び費用を大幅に低減させることができるとともに、設置期間を短縮させ、さらには、メンテナンスの費用や労力を低減させることができるポンプシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するために、本発明は、ポンプケーシング内に配置された羽根車及び駆動源を有するポンプと、前記ポンプの設置面に対して互いに対称的に傾斜するポンプ載置面をそれぞれ有する少なくとも１対の支持部材と、吸込管路及び吐出管路の少なくとも一方と前記ポンプとを接続する伸縮自在な接続機構とを備えたことを特徴とするポンプシステムである。
【０００７】
本発明の好ましい態様は、前記接続機構は、互いに対向して配置される一対のフランジ部材と、前記フランジ部材同士を液密に接続する伸縮自在な伸縮部材と、前記フランジ部材を互いに相対移動させて前記フランジ部材間の距離を変化させる相対移動機構とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、ポンプを支持部材のポンプ載置面上に載置するだけで、ポンプが所定の位置に位置決めされるので、上記芯出し作業やアンカーボルトを用いた設置作業を不要とすることができる。また、伸縮自在な接続機構を用いることにより、ボルト及びナットを用いることなく吸込管路及び吐出管路とポンプとを容易に接続することができる。さらに、羽根車と駆動源とがポンプケーシング内に予め配置されているので、羽根車の回転軸と駆動源の駆動軸とのアライメント調整を不要とすることができる。
【０００９】
本発明の好ましい態様は、前記駆動源は、ブラシレス同期モータであることを特徴とする。
本発明によれば、ポンプを軽量化することができ、ポンプの設置作業を更に容易にすることができる。
【００１０】
本発明の好ましい態様は、前記吐出管路を含む流路は、サイフォン形状を有することを特徴とする。
本発明によれば、吐出バルブを用いることなく流体の逆流を防ぐことが可能となる。従って、ポンプシステム全体の製造コストを低減させることができ、吐出バルブのメンテナンスを不要とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ポンプシステムの設置に要する工程数を従来に比べて少なくすることができるので、ポンプシステムの設置に費やされる労力及び作業時間を大幅に低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態に係るポンプシステムについて図面を参照して説明する。
図１（ａ）は本発明の一実施形態に係るポンプシステムを示す断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すポンプシステムの平面図である。図２は図１（ｂ）に示すポンプシステムを複数配置したときの状態を示す平面図である。なお、図１（ａ）に示す矢印Ａは液体が流れる方向を示している。
【００１３】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、ポンプシステム１は、吸込管路３及び吐出管路４を内部に有する基部２と、吸込管路３と吐出管路４との間に配置されたポンプ５とを備えている。基部２には、水平面に対して傾する設置面２ａが形成されており、この設置面２ａ上には二対の支持部材６が固定されている。ポンプ５は、これらの支持部材６の上に載置されている。ポンプ５の吸込口５ａは吸込管路３の下流側開口部３ｂと接続され、ポンプ５の吐出口５ｂは吐出管路４の上流側開口部４ａと接続機構１０を介して接続されている。
【００１４】
吐出管路４を含む流路は、サイフォン形状（逆Ｕ字形状）を有しており、本実施形態ではポンプ５及び吐出管路４によりサイフォン型管路が構成されている。吐出管路４の最も高い位置には、サイフォン破壊弁７が設けられている。ポンプ５の運転を停止するときは、このサイフォン破壊弁７を開けることで、ポンプ５側への液体の逆流を防止することができる。
【００１５】
吸込管路３の上流側開口部３ａには角落し（水門、Stop Log）１１が設けられ、その上流側には棒ふるい（選別器、Horizontal Bar Screen）１２が配置されている。棒ふるい１２は、平行に配列された複数の棒（図示せず）を有しており、小さな岩やごみのみを通過させるために設けられる。図２に示すように、ポンプシステムの設置現場では、複数のポンプシステム１が並列的に配置される。
【００１６】
図３（ａ）は図１（ａ）に示すポンプの拡大断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のIII−III線断面図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ポンプ５は、円筒状のポンプケーシング１５と、このポンプケーシング１５内に収容される軸流型・斜流型の羽根車１６と、羽根車１６を回転させる駆動源１７とを備えている。羽根車１６と駆動源１７とは回転軸１８を介して連結されており、駆動源１７はポンプケーシング１５の内周面にガイドベーン１９を介して固定されている。このポンプ５は、吐出口５ｂの位置が吸込口５ａの位置よりも高くなるように設置されており、回転軸１８は水平面に対して所定の角度で傾斜している。このポンプ５は、羽根車１６と駆動源１７とがポンプケーシング１５内に配置された、いわゆる軸流型・斜流型チューブラポンプであり、比較的揚程が低く、流量（吐き出し量）が大きいという特徴を有している。
【００１７】
本実施形態では、駆動源１７としてブラシレス同期モータが用いられている。このブラシレス同期モータを用いることにより、駆動源１７を軽量化することができるとともに、小型化することができる。ポンプケーシング１５の材料としてペンタム（登録商標、以下同じ）などの樹脂が用いられている。ペンタムを用いて成形された成形品は、優れた機械的強度と耐食性を有し、軽量化が図れるという特徴を有している。
【００１８】
図３（ｂ）に示すように、一対の支持部材６は、互いに同一形状を有し、ポンプ５の中心線（回転軸１８）に関して互いに対称位置に配置されている。これらの支持部材６の上面には、ポンプ５が載置される傾斜面（ポンプ載置面）６ａが形成されている。これらの傾斜面６ａはポンプ５の設置面２ａに対して互いに対称的に傾斜しており、これらの傾斜面６ａにポンプ５が載置されると、ポンプケーシング１５の外周面が傾斜面６ａに接触するようになっている。
【００１９】
ポンプ５を設置面２ａに設置するに際しては、ポンプ５を支持部材６に固定せず、単にポンプ５を支持部材６の傾斜面６ａ上に載置する。ポンプ５を傾斜面６ａ上に載置すれば、ポンプ５の中心線と、支持部材６間の中心線とが一致し、ポンプ５が所定の位置に自動的に位置決めされる。さらに、ポンプ５は、重力により傾斜面６ａ上を設置面２ａに沿って下方に移動し、ポンプ５の吸込口５ａが吸込管路３の下流側開口部３ｂに当接する。下流側開口部３ｂと支持部材６との相対位置はポンプ５の大きさに基づいて予め調整されており、ポンプ５を支持部材６の傾斜面６ａに置くだけで、吸込口５ａと吸込管路３の下流側開口部３ｂとが自動的に芯出し（センタリング）されるようになっている。
【００２０】
重力により吸込口５ａは下流側開口部３ｂに押圧され、これにより吸込口５ａと下流側開口部３ｂとが接続される。吸込口５ａに当接する下流側開口部３ｂの接触面にはＯリングなどの環状のシール部材（図示せず）が設けられており、シール部材によって下流側開口部３ｂと吸込口５ａとが液密に接続されるようになっている。なお、本実施形態では、二対の支持部材６が設けられているが、ポンプ５の長手方向に延びる一対の支持部材を用いてもよいし、二対以上の支持部材を用いてもよい。また、本実施形態では、支持部材６の傾斜面６ａは平坦に形成されているが、ポンプケーシング１５の外周面に対応した形状を有する曲面であってもよい。
【００２１】
ポンプ５の吐出口５ｂは、接続機構１０を介して吐出管路４の上流側開口部４ａに接続されている。この接続機構１０は、その内部を通過する液体の流れ方向に伸縮可能となっている。以下、接続機構１０について図４（ａ）乃至図４（ｃ）を参照して説明する。図４（ａ）は本発明の一実施形態に係るポンプシステムに組み込まれる接続機構を示す正面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す矢印IVｂ方向から見た接続機構を示す図であり、図４（ｃ）は図４（ｂ）のIVｃ−IVｃ線断面図である。
【００２２】
図４（ａ）乃至図４（ｃ）に示すように、接続機構１０は、互いに対向して配置される一対のフランジ部材２０と、これらのフランジ部材２０同士を液密に接続する伸縮自在な伸縮部材２１と、フランジ部材２０を相対移動させてフランジ部材２０間の距離を変化させる相対移動機構２２と、フランジ部材２０の動きをガイドする複数（本実施形態では４つ）のスライドガイド２３とを備えている。相対移動機構２２は、複数（本実施形態では２つ）の駆動モータ（ギヤードモータ）２４と、回転運動を直線運動に変換する複数（本実施形態では４つ）の歯車機構２５と、駆動モータ２４と歯車機構２５とを連結する複数（本実施形態では２本）の駆動シャフト２６とを備えている。
【００２３】
フランジ部材２０及び伸縮部材２１は、それぞれ略楕円状に形成されている。伸縮部材２１としては、伸縮性があってかつ防水性の高いゴムなどが好適に用いられる。この伸縮部材２１は、フランジ部材２０の互いに対向する内端面に固定されており、伸縮しやすいように断面Ｕ字形状を有している。この伸縮部材２１を介して一対のフランジ部材２０が連結される。
【００２４】
歯車機構２５とスライドガイド２３とは、互いに隣接しつつ、フランジ部材２０の周方向に沿って略等間隔に配置されている。２つの駆動モータ２４はフランジ部材２０の側面に近接した位置に配置され、フランジ部材２０の中心点に関して対称な位置に配置されている。それぞれの駆動モータ２４は、駆動シャフト２６を介して２つの歯車機構２５にそれぞれ連結されており、駆動シャフト２６を介して駆動モータ２４の動力が歯車機構２５に伝達されるようになっている。
【００２５】
図５（ａ）は図４（ａ）に示すVａ部の拡大図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のVｂ−Vｂ線断面図である。
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、歯車機構２５は、フランジ部材２０に対して垂直に延びるねじ軸３０と、ねじ軸３０に固定されるウォームホイール３１と、ウォームホイール３１に係合するウォーム３２と、ねじ軸３０が螺合する雌ねじ部材３３とを備えている。ウォームホイール３１及びウォーム３２は第１ギヤケーシング３４に収容され、雌ねじ部材３３は第２ギヤケーシング３５に収容されている。第１ギヤケーシング３４は２つのフランジ部材２０のうちの一方に固定されており、第２ギヤケーシング３５は他方のフランジ部材２０に固定されている。
【００２６】
図５（ａ）に示すように、第１ギヤケーシング３４内にはねじ軸３０を回転自在に支持する軸受３７が設けられており、ウォームホイール３１はこれらの軸受３７の間に配置されている。図５（ｂ）に示すように、ウォーム３２は支持軸３８に固定されており、この支持軸３８は、第１ギヤケーシング３４内に設けられた軸受３９によって回転自在に支持されている。支持軸３８は軸継手４０を介して駆動シャフト２６に連結されている。なお、駆動シャフト２６を延長して、その延長部にウォーム３２を固定してもよい。
【００２７】
ねじ軸３０の外周面には雄ねじ３０ａが形成されており、雌ねじ部材３３の内周面には雌ねじ３３ａが形成されている。これらの雄ねじ３０ａ及び雌ねじ３３ａの間には複数のボール（図示せず）が配置されており、ねじ軸３０が回転すると、ボールが雄ねじ３０ａ及び雌ねじ３３ａに転がり接触しつつ循環するようになっている。このような構成を有するねじ軸３０及び雌ねじ部材３３はボールねじと呼ばれており、摩擦損失を低減させ、動力伝達効率を向上させるという特徴を有している。
【００２８】
スライドガイド２３は、歯車機構２５に隣接して配置されている。このスライドガイド２３は、フランジ部材２０に対して垂直に延びる円柱状のスライド部材４１と、スライド部材４１の動きをガイドする円筒状のガイドブッシュ４２と、ガイドブッシュ４２を収容するハウジング４３とを備えている。スライド部材４１は、２つのフランジ部材２０のうちの一方に固定されており、ガイドブッシュ４２を収容するハウジング４３は他方のフランジ部材２０に固定されている。スライド部材４１は、ガイドブッシュ４２に滑らかに嵌合しており、ガイドブッシュ４２に対して相対移動可能となっている。なお、スライド部材４１がガイドブッシュ４２に対して相対移動する方向は、ねじ軸３０が雌ねじ部材３３に対して相対移動する方向と一致する。
【００２９】
このような構成において、駆動モータ２４（図４（ｂ）参照）を駆動させると、駆動モータ２４の動力が駆動シャフト２６及びウォーム３２を介してウォームホイール３１に伝達され、これにより、ウォームホイール３１及びねじ軸３０が一体に回転する。ねじ軸３０の回転に伴ってねじ軸３０は雌ねじ部材３３に対して相対移動し、これにより、フランジ部材２０間の距離が変化する。図４（ｂ）に示す２つの駆動モータ２４は、互いに同期して同一の回転速度で回転するように制御され、これにより、一対のフランジ部材２０が互いに平行な状態を保ちつつ相対移動する。
【００３０】
上記構成を有する接続機構１０は、ポンプ５の吐出口５ｂと吐出管路４の上流側開口部４ａとの間に配置される（図３（ａ）参照）。駆動モータ２４を駆動させることによりフランジ部材２０間の距離が大きくなる方向にフランジ部材２０を相対移動させ、フランジ部材２０の一方をポンプ５の吐出口５ｂに、他方を吐出管路４の上流側開口部４ａに当接させる。フランジ部材２０は、駆動モータ２４及び歯車機構２５によってポンプ５の吐出口５ｂと吐出管路４の上流側開口部４ａとにそれぞれ押圧され、これにより、吐出口５ｂと上流側開口部４ａとが接続機構１０を介して液密に接続される。なお、吐出口５ｂ及び上流側開口部４ａに当接するフランジ部材２０の当接面の少なくとも一方に、環状に延びるシール部材を設けることが好ましい。このシール部材としては、Ｏリングが好適に用いられる。
【００３１】
本実施形態では、フランジ部材２０及び伸縮部材２１は略楕円形状を有しているが、円形であってもよく、さらには長方形であってもよい。すなわち、フランジ部材２０及び伸縮部材２１の形状は、ポンプ５の吐出口５ｂ及び吐出管路４の上流側開口部４ａの形状に応じて決定される。また、上述した接続機構１０においては、相対移動機構２２として歯車機構２５及び駆動モータ２４が用いられているが、これに代えて、ガスなどの流体圧を利用してシリンダーを駆動するパワーシリンダ機構を用いてもよい。
【００３２】
上述した実施形態におけるポンプ５は、ポンプ５が斜めに設置される、いわゆる斜め置きポンプであるが、本発明は、ポンプが水平に設置される、いわゆる横置きポンプにも適用することができる。横置きポンプの場合は、ポンプの吐出側及び吸込側に接続機構を配置することが好ましい。このような配置とすることで、ポンプの吸込口と吸込管路の下流側開口部、及びポンプの吐出口と吐出管路の上流側開口部とを接続機構を介して液密に接続することができる。この場合も、ポンプを支持部材の傾斜面（ポンプ載置面）に載置するだけで、ポンプの吸込口と吸込管路の下流側開口部、及びポンプの吐出口と吐出管路の上流側開口部との芯出し（センタリング）が自動的に行われる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１（ａ）は本発明の一実施形態に係るポンプシステムを示す断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すポンプシステムの平面図である。
【図２】図２は図１（ｂ）に示すポンプシステムを複数配置したときの状態を示す平面図である。
【図３】図３（ａ）は図１（ａ）に示すポンプの拡大断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のIII−III線断面図である。
【図４】図４（ａ）は本発明の一実施形態に係るポンプシステムに組み込まれる接続機構を示す正面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す矢印IVｂ方向から見た接続機構を示す図であり、図４（ｃ）は図４（ｂ）のIVｃ−IVｃ線断面図である。
【図５】図５（ａ）は図４（ａ）に示すVａ部の拡大図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のVｂ−Vｂ線断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    ポンプシステム
２    基部
２ａ  設置面
３    吸込管路
４    吐出管路
５    ポンプ
６    支持部材
６ａ  傾斜面（ポンプ載置面）
７    サイフォン破壊弁
１０    接続機構
１１    角落し
１２    棒ふるい
１５    ポンプケーシング
１６    羽根車
１７    駆動源（ブラシレス同期モータ）
１８    回転軸
１９    ガイドベーン
２０    フランジ部材
２１    伸縮部材
２２    相対移動機構
２３    スライドガイド
２４    駆動モータ
２５    歯車機構
２６    駆動シャフト
３０    ねじ軸
３１    ウォームホイール
３２    ウォーム
３３    雌ねじ部材
３４    第１ギヤケーシング
３５    第２ギヤケーシング
３７    軸受
３８    支持軸
３９    軸受
４０    軸継手
４１    スライド部材
４２    ガイドブッシュ
４３    ハウジング
【図１】
2005163658.tif 000003
【図２】
2005163658.tif 000004
【図３】
2005163658.tif 000005
【図４】
2005163658.tif 000006
【図５】
2005163658.tif 000007