(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一軸式ガスタービンからなる駆動機と、前記駆動機により駆動される横軸形のポンプ本体とを備えた横軸ポンプ装置において、前記駆動機に接続された入力軸と前記ポンプ本体に接続された出力軸とを有し、前記入力軸に入力された動力を平行軸歯車列により減速して前記出力軸へ出力する減速機と、前記平行軸歯車列に設けられ中間軸に設置され、前記駆動機の起動時には遮断状態にあり、前記駆動機の起動とともに回転される発電機により発電された電力により前記横軸ポンプ装置の運転に必要な真空ポンプ等の負荷が作動して、前記ポンプ本体の起動準備が完了した状態となると、前記負荷より供給される動力により接続されるクラッチと、前記入力軸に発電機用駆動ベルトを介して接続され、前記入力軸の回転とともに前記ポンプ本体を起動するのに必要な負荷へ電力を供給する発電機とを具備したことを特徴とする横軸ポンプ装置。
【請求項２】
前記減速機は、クラッチにより動力の伝達を遮断した状態でポンプ本体につれ回りが生じるのを防止するためのブレーキがさらに設けられている請求項１に記載の横軸ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば排水ポンプ設備などとして用いるのに好適な横軸ポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大量の降雨や河川の氾濫などによる出水を排水するための排水ポンプ設備は排水を必要とする際にその機能を確実に発揮できることが基本であり、商用電源などの外部電源が停電しても運転可能でなくてはならない。それ故、ポンプ系とは別に設けた駆動源により駆動される自家発電設備を設置してあるのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自家発電設備を別系統で設置することは排水ポンプ設備の大型化を招き、またコスト高にもなる。この問題に関しては、例えば特開平０９−２２８９８５号公報に開示されるように、ポンプの駆動機であるガスタービンの余剰能力を利用して発電機を駆動するようにした例が知られている。このような例によると、別個の自家発電設備を設けなくとも済む。しかしこの従来技術は縦軸形のポンプに関するものであり、横軸形のポンプを用いる排水ポンプ設備についてはこれをそのまま適用することはできない。なお従来の横軸ポンプ装置の例としては、例えば特開平１１−９３８８２号公報に開示の例がある。
【０００４】
本発明は上記のような事情を背景になされたものであり、排水ポンプ設備として用いられる場合でも別個の自家発電設備を必要としない横軸ポンプ装置の提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的のために本発明では、一軸式ガスタービンからなる駆動機と、前記駆動機により駆動される横軸形のポンプ本体とを備えた横軸ポンプ装置において、前記駆動機に接続された入力軸と前記ポンプ本体に接続された出力軸とを有し、前記入力軸に入力された動力を平行軸歯車列により減速して前記出力軸へ出力する減速機と、前記平行軸歯車列に設けられ中間軸に設置され、前記駆動機の起動時には遮断状態にあり、前記駆動機の起動とともに回転される発電機により発電された電力により前記横軸ポンプ装置の運転に必要な真空ポンプ等の負荷が作動して、前記ポンプ本体の起動準備が完了した状態となると、前記負荷より供給される動力により接続されるクラッチと、前記入力軸に発電機用駆動ベルトを介して接続され、前記入力軸の回転とともに前記ポンプ本体を起動するのに必要な負荷へ電力を供給する発電機とを具備したことを特徴とする横軸ポンプ装置を開示する。
【０００７】
更に本発明は、減速機は、クラッチにより動力の伝達を遮断した状態でポンプ本体につれ回りが生じるのを防止するためのブレーキがさらに設けられている横軸ポンプ装置を開示する。
【００１０】
【発明の実施形態】
以下、本発明の一実施形態を説明する。本発明による横軸ポンプ装置を排水ポンプ機場に設置した場合の例を平面図の形態で図１に示し、図２には断面図の形態で示す。これらの図に見られるように、本実施形態による横軸ポンプ装置は、横軸形のポンプ本体１と駆動機である一軸式のガスタービン２を備え、またこれらの間に減速機３を備え、さらに減速機３に接続された発電機１６を備えた構成となっている。そしてポンプ本体１はカップリングを介し減速機３の出力軸９に結合され、ガスタービン２はカップリングを介し減速機３の入力軸４の一端に結合され、発電機１６は発電機駆動ベルト１５を介し減速機３の入力軸４の他端に形成されている補助出力端４ｓに接続されている。また横軸ポンプ装置は、減速機３とガスタービン２を一体的に囲う防音パッケージ１８を備えており、減速機３やガスタービン２からの騒音が外部に漏れるのを防止できるようにされている。ここで、本実施形態ではガスタービン２に一軸式を用いている。このように一軸式ガスタービンを用いることは、一定回転速度を得やすくし、発電機１６における発電に有利に働く。また本実施形態では、防音パッケージ１８が減速機３とガスタービン２を一体的に囲う構成としてあり、このようにすることで、全体のコンパクト化が図られている。
【００１１】
減速機３は、図３にその内部構造を示すように、その一端にカップリングを介して結合されたガスタービン２からの入力を受ける入力軸４を有している。入力軸４には平行軸歯車５が設けられている。この平行軸歯車５は中間軸６に設けられた平行軸歯車７と噛み合い、これらが１段目の平行軸歯車列を構成している。
中間軸６と平行軸歯車７の間にはクラッチ１３が介在させられおり、平行軸歯車５と平行軸歯車７を経て伝えられる回転駆動力の中間軸６への伝達を必要に応じて遮断できるようにされている。また中間軸６には平行軸歯車８が設けられている。この平行軸歯車８は出力軸９に設けられた平行軸歯車１０と噛み合い、これらが２段目の平行軸歯車列を構成している。そして出力軸９にはカップリングを介してポンプ駆動軸１１が結合されている。また入力軸４の他端に形成された補助出力端４ｓには空冷ファン１４が取り付けられるとともに、発電機駆動ベルト１５を介して発電機１６が接続されている。さらに中間軸６の軸端には、ディスクブレーキ１７が設けられており、クラッチ１３で伝達を遮断した状態においてポンプ駆動軸１１につれ回りが生じるのを防止できるようにされている。なお入力軸４、中間軸６、及び出力軸９はそれぞれ転がり軸受またはすべり軸受によって支持されており、これら全体がケース１２に収納されている。ここで、以上の説明から明らかなように減速機３の歯車は何れも平行軸歯車によって構成されている。
【００１２】
次に、本実施形態による横軸ポンプ装置の動作について説明する。ガスタービン２の起動時にはクラッチ１３を切れた状態としておく。この状態でガスタービン２の動力はカップリングを介して減速機３の入力軸４に伝達されるが中間軸６以降には伝達されない。そして入力軸４に伝達された動力は発電機駆動用ベルト１５を介して発電機１６に伝達される。発電機１６が回って発電が開始されると、図４にその例を示すように、横軸ポンプ装置の運転に必要な真空ポンプ、除塵機、吐出弁、室内換気、防音パッケージ換気、始動用電源、初期潤滑等の負荷に電力が供給される。そしてこの電力により真空ポンプが作動して吸引することにより、まずポンプ本体１の内部に水を満たす。それから満水検知機がポンプ本体１内の満水状態を検知すると、ポンプ本体１の起動準備が完了した状態となり、クラッチ１３をつないでポンプ本体１への動力の伝達を開始するとともに吐出弁を開らいて排水動作に入る。
【００１３】
このような手順を経る必要のあることはポンプ本体１が横軸形であることに特有のものである。すなわちポンプ本体１が満水する前にポンプが回転してしまうと、軸受を損傷させてしまったり、満水検知機の誤動作で吐出弁が開いて落水してしまうなどの問題を起こす可能性があり、そのために、まず真空ポンプにより吸引することでポンプ本体１を満水にし、それからポンプ本体１を駆動させるようにしなければならない。そしてポンプ本体１の駆動源であるガスタービン２で作動させられる発電機１６を用いるについて、このような手順を可能とするのがクラッチ１３である。すなわちクラッチ１３を設けてあることにより、ガスタービン２を作動させると同時に発電機１６を駆動することができる一方で、ポンプ本体１についてはその起動準備が完了するまで動力の伝達を停止しておくことができ、上記のような手順を踏むことが可能となる。またこの手順をより確実にするものとしてディスクブレーキ１７が機能している。すなわちその内部が満水になる前のポンプ本体１は負荷が小さいために、クラッチ１３が遮断状態であってもつれ回りを生じる可能性があり、つれ回りを生じると満水前に作動したのと同様な結果となり、上記のような問題を招くおそれがあるが、ディスクブレーキ１７を設けてあることによりこれを確実に防止することができる。
【００１４】
ここで、つれ回りの問題はクラッチ１３にどのような構造のものを用いるかに依存することになるが、通常用いられるクラッチにはある程度のつれ回りを避けられないのが一般的である。つまりディスクブレーキ１７を設けることにより、クラッチ１３に特殊なものを用いなくとも、上記のような手順を確実なものとすることができるということである。本実施形態ではクラッチ１３に油圧式のものを用いているが、他の形式のものを用いることもできる。また回転数を可変にする必要のある場合には、流体継ぎ手を用い、これにクラッチ機能を負わせるようにすることもできる。
【００１５】
以上のように本発明による横軸ポンプ装置は、その駆動機であるガスタービン２により駆動される発電機１６を備えており、運転に必要となる電力をこの発電機１６でまかなうことができる。そのため外部からの電力供給を必要とぜす、したがって排水ポンプ設備として用いる場合に商用電源などの外部電源が停電しても運転可能とするための自家発電設備を別個に設けなくとも済む。その結果、排水ポンプ機場のスペースを節約でき、土木建造物の建造などについて低コスト化を図ることが可能となる。また複数台のポンプを必要とする排水ポンプ機場に本発明による横軸ポンプ装置を用いるようにすれば、各ポンプごとに運転に必要な電力を自らの運転によって確保できることから、他号機が故障してしまった場合においてもその故障の影響を受けないで済み、より信頼性の高い排水ポンプ機場とすることができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、横軸ポンプ装置に、そのポンプ本体を駆動するための駆動機により駆動される発電機を設けているので、例えば排水ポンプ設備として用いる場合に商用電源などの外部電源が停電しても運転可能とするための自家発電設備を別個に設けなくとも済む。このため、排水ポンプ機場のスペースを節約でき、土木建造物の建造などについて低コスト化を図ることが可能となる。
【００１７】
また本発明によれば、ポンプ本体用の駆動機による自前発電を行うについて、駆動機とポンプ本体の間に設けた減速機から発電機への駆動出力を得るとともに、発電機への出力とポンプ本体への出力との間でクラッチが設けるようにしているので、横軸形のポンプに特有な起動手順を確実に踏ませることができ、より安全性の高い運転が可能となる。
【００１８】
また本発明によれば、これを複数台のポンプを必要とする排水ポンプ機場に適用することにより、各ポンプごとに運転に必要な電力を自らの運転によって確保でき、したがって他号機が故障してしまった場合においてもその故障の影響を受けないで済み、より信頼性の高い排水ポンプ機場とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による横軸ポンプ装置を排水ポンプ機場に設置した例の平面図である。
【図２】図１に対応する縦断面図である。
【図３】図１の横軸ポンプ装置における減速機部分の横断面図である。
【図４】図１の横軸ポンプ装置におけるシステム構成図である。
【符号の説明】
１  ポンプ本体
２  ガスタービン（駆動機）
３  減速機
４  入力軸
４ｓ  補助出力端
６  中間軸
９  出力軸
１３  クラッチ
１６  発電機
１７  ディスクブレーキ
【図１】
0004573004.tif 000002
【図２】
0004573004.tif 000003
【図３】
0004573004.tif 000004
【図４】
0004573004.tif 000005