(57)【要約】【課題】ポンプ効率の低下を防止可能な排水ポンプ用羽根車及び排水ポンプを提供すること。【解決手段】その吐出開口５０の口径と同直径の球形固形物の異物が通過可能な異物を通過可能な排水ポンプ１であって、モータ１０と、モータ１０より回転する回転軸２４と、回転軸２４に接続され、一対のシュラウド５２，５３、一対のシュラウド５２，５３間に形成され、シュラウド５２，５３の中心側からシュラウド５２，５３の外周縁まで異なる径で連続する一枚の羽根５４、シュラウド５３の一方に設けられるとともに、その中心に形成された吸込口５８、及び、一対のシュラウド５２，５３及び羽根５４により形成され、所定の粒径の異物を通過可能、且つ、吸込口５８よりも小さい開口幅を有する吐出口６３を具備する羽根車４２と、羽根車４２を収納するポンプ室４３を有するケーシング４１と、を備える。【選択図】      図１
2012137057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプの吐出径と同直径の球形固形物の異物が通過可能な排水ポンプ用羽根車であって、
排水ポンプのケーシング内に収納され、回転軸により回転することで、流体を圧送する排水ポンプ用羽根車であって、
一対のシュラウドと、
前記一対のシュラウド間に形成され、前記シュラウドの中心側から前記シュラウドの外周縁まで異なる径で連続する一枚の羽根と、
前記一対のシュラウドの一方の中心に形成され、前記異物よりもその口径が大に形成された吸込口と、
前記一対のシュラウド及び前記羽根により形成され、前記異物を通過可能な開口幅を有する吐出口と、
を備えることを特徴とする排水ポンプ用羽根車。
【請求項２】
前記吐出口は、前記ポンプの吐出径と同直径以下の球形固形物の異物を通過可能に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の排水ポンプ用羽根車。
【請求項３】
その吐出径と同直径の球形固形物の異物が通過可能な異物を通過可能な排水ポンプであって、
モータと、
前記モータより回転する回転軸と、
前記回転軸に接続され、一対のシュラウド、前記一対のシュラウド間に形成され、前記シュラウドの中心側から前記シュラウドの外周縁まで異なる径で連続する一枚の羽根、前記一対のシュラウドの一方の中心に形成され、前記異物よりもその口径が大に形成された吸込口、及び、前記一対のシュラウド及び前記羽根により形成され、前記異物を通過可能な開口幅を有する吐出口を具備する羽根車と、
前記羽根車を収納するポンプ室を有するケーシングと、
を備えることを特徴とする排水ポンプ。
【請求項４】
前記吸込開口の一次側に設けられ、前記異物よりも直径が大の異物の吸い込みを規制する規制手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の排水ポンプ。
【請求項５】
前記規制手段は、前記ポンプの吐出径と同直径以下の前記異物のみを通過可能なストレーナであることを特徴とする請求項４に記載の排水ポンプ。
【請求項６】
前記吐出口は、前記吐出径と同直径以下の球形固形物の異物を通過可能に形成されていることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の排水ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚水等の送水に用いる排水ポンプ用羽根車及び排水ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
汚水等の送水に用いる排水ポンプは、渦巻形のケーシング内に羽根車が収容された渦巻ポンプが用いられる。排水ポンプは、ケーシングの下方側に吸込口、ケーシングの側方に吐出口が設けられ、羽根車が回転することで、吸込口から吸い込まれた汚水を、吐出口から吐出させる構成である。
【０００３】
このような汚水等の送水に用いられる排水ポンプは、汚水中に異物（汚物等）が含まれる虞があり、汚物が巻き込まれる等による故障を防止するために、汚水中に含まれる汚物を確実に排出できる構成が要求される。
【０００４】
このため、例えば、羽根車として、一枚のシュラウドに羽根が複数設けられた所謂セミオープン羽根と呼ばれるものが用いられる。しかし、このような羽根車は、ポンプ効率が悪いことから、高い効率が求められる場合においては、所謂クローズド羽根と呼ばれる羽根車が用いられたものも知られている（例えば、特許文献１参照）。このような羽根車は、二枚のシュラウド間に羽根が設けられる構成であり、羽根車内に異物が巻き込まれる虞がセミオープン羽根と呼ばれる羽根車に比べて高い。また、布状の異物が羽根に絡まることを防止するために、羽根の枚数を一枚設けたものも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２０２０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した排水ポンプ用羽根車及び排水ポンプでは、以下の問題があった。排水用ポンプにおいては、確実に汚水を排水できるだけでなく、高いポンプ効率が要求されている。しかし、上述した排水ポンプに用いられる排水ポンプ用羽根車は、異物を通過させるために羽根車の出口流路幅を大きくしている。また、異物の通過性を向上させるために、羽根枚数を一枚としている。これらの構成とすることで、内部流路が大きくなるため、その流速が過度に減速し、ポンプ効率の低下の原因となる。
【０００７】
そこで本発明は、ポンプ効率の低下を防止可能な排水ポンプ用羽根車及び排水ポンプを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の排水ポンプ用羽根車及び排水ポンプは次のように構成されている。
【０００９】
本発明の一態様として、ポンプの吐出径と同直径の球形固形物の異物が通過可能な排水ポンプ用羽根車であって、排水ポンプのケーシング内に収納され、回転軸により回転することで、流体を圧送する排水ポンプ用羽根車であって、一対のシュラウドと、前記一対のシュラウド間に形成され、前記シュラウドの中心側から前記シュラウドの外周縁まで異なる径で連続する一枚の羽根と、前記一対のシュラウドの一方の中心に形成され、前記異物よりもその口径が大に形成された吸込口と、前記一対のシュラウド及び前記羽根により形成され、前記異物を通過可能な開口幅を有する吐出口と、を備える。
【００１０】
本発明の一態様として、その吐出径に対して、前記ポンプの吐出径と同直径の球形固形物の異物が通過可能な異物を通過可能な排水ポンプであって、モータと、前記モータより回転する回転軸と、前記回転軸に接続され、一対のシュラウド、前記一対のシュラウド間に形成され、前記シュラウドの中心側から前記シュラウドの外周縁まで異なる径で連続する一枚の羽根、前記一対のシュラウドの一方の中心に形成され、前記異物よりもその口径が大に形成された吸込口、及び、前記一対のシュラウド及び前記羽根により形成され、前記異物を通過可能な開口幅を有する吐出口を具備する羽根車と、前記羽根車を収納するポンプ室を有するケーシングと、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ポンプ効率の低下を防止することが可能な排水ポンプ用羽根車及び排水ポンプを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る排水ポンプの構成を断面で示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態に係る排水ポンプ１を、図１を用いて説明する。  
図１は本発明の一実施の形態に係る排水ポンプ１の構成を断面で示す説明図である。なお、図１中、Ｂはボルトを、Ｆは水の流れを、Ｋは電源ケーブル、Ｌはライナリングをそれぞれ示す。
【００１４】
図１に示すように、排水ポンプ１は、モータ１０と、軸封装置１１と、ポンプ１２と、を備えている。このような排水ポンプ１は、汚水槽及び下水道等に設置され、異物（汚物等）を含む汚水を移送する所謂水中汚水ポンプと呼ばれるものである。
【００１５】
モータ１０は、モータケーシング２１と、固定子２２と、回転子２３と、回転軸２４と、を備えている。またモータ１０は、外部電源等に接続される電源ケーブルＫを有している。モータケーシング２１は、両端が閉塞する円筒形状に形成され、一方の端面が軸封装置１１にボルトＢ等により固定される。
【００１６】
固定子２２は、モータケーシング２１の内面に固定されている。また固定子２２は、電源ケーブルＫを介して供給された電力により、回転子２３を回転可能に形成されている。回転子２３は、その回転に追従して回転軸２４を回転可能に、回転軸２４と固定されている。
【００１７】
回転軸２４は、モータケーシング２１の一端側から突出し、且つ、モータケーシング２１にベアリング等の軸受２５を介して回転自在に軸支されている。なお、回転軸２４は、モータケーシング２１に、重力方向に延設される。
【００１８】
軸封装置１１は、シールケーシング３０と、メカニカルシール３１と、を備えている。軸封装置１１は、モータ１０、ポンプ１２及び回転軸２４間を液密に仕切る。
【００１９】
シールケーシング３０は、内部にメカニカルシール３１を収納可能に形成されている。このようなシールケーシング３０は、両端が閉塞する円筒状に形成され、その両端面に回転軸２４を挿通する挿通孔３３を備えている。また、シールケーシング３０は、その内部に、メカニカルシール３１の潤滑油を充満可能な油室３４を形成する。
【００２０】
メカニカルシール３１は、シールケーシング３０と回転軸２４との間を密閉することで、ポンプ１２からの汚水の浸入及びモータ１０への潤滑油の浸入を防止可能に形成されている。このように、軸封装置１１は、潤滑油により充満したシールケーシング３０内にメカニカルシール３１を設けることで、モータ１０への異物混入を防止する所謂二段構造が用いられる。
【００２１】
ポンプ１２は、ケーシング４１と、羽根車４２と、を備えている。ケーシング４１は、その内部に羽根車４２を収納する渦巻ケーシングであり、その内部にポンプ室４３を形成する。ケーシング４１は、組み立てることでその内部にポンプ室４３を形成する上部材４４及び下部材４５を有し、羽根車４２を回転軸２４に固定した状態で分解可能に形成されている。
【００２２】
上部材４４は、本実施の形態では、シールケーシング３０の一部に一体に形成されている。上部材４４は、上述した挿通孔３３の下方に、羽根車４２を回動可能に指示する第１支持部４７を有している。
【００２３】
下部材４５は、排水ポンプ１を据付面に据付ける複数の脚部４８を備えている。また、下部材４５は、その底面であって、複数の脚部４８間に設けられた吸込開口４９と、その側面に設けられた吐出開口５０と、吸込開口４９に設けられたストレーナ５１と、を備えている。なお、吐出開口５０は、その口径（吐出径）が羽根車４２を通過可能な異物の粒径を通過可能に形成されている。具体的には、吐出開口５０の口径は、羽根車４２を通過可能な所定の粒径の異物と略同一径に形成されている。ここで、羽根車４２を通過可能な所定の粒径の異物とは、排水ポンプ１の吐出開口５０の口径（吐出径）と同直径（所定の粒径）の球形固形物である。
【００２４】
吸込開口４９は、羽根車４２の後述する吸込口５８と略同一の口径に形成されている。吸込開口４９は、羽根車４２を回動可能に支持する第２支持部４９ａを有している。なお、挿通孔３３、第１支持部４７及び第２支持部４９ａには、回転軸２４及び羽根車４２と摺動可能なライナリングＬが設けられる。第１支持部４７及び第２支持部４９ａは、このライナリングＬの内面により形成される。
【００２５】
ストレーナ５１は、吸込開口４９から吸い込まれる汚水に含まれる異物が、所定の粒径より大きい場合に、その吸い込みを規制する規制手段である。このようなストレーナ５１は、羽根車４２の吐出口６３を通過可能な異物の粒径と略同一径以下の異物を通過可能に形成されている。
【００２６】
羽根車４２は、ノンクロッグのクローズド羽根車であって、所定の粒径の異物を通過可能の形成されている。このような羽根車４２は、例えば、一対のシュラウド５２，５３と、これらシュラウド５２，５３間に一体に設けられた羽根５４と、を備えている。羽根車４２は、流体を吸込む吸込口５８と、吸込んだ流体を吐出する吐出口６３を有している。
【００２７】
一対のシュラウド５２，５３の一方（以下、シュラウド５２）は、円板状に形成されている。シュラウド５２は、その中央側に、回転軸２４が挿通可能、且つ、キー溝が形成された挿通孔５６が形成された第１被支持部５７が形成されている。
【００２８】
一対のシュラウド５２，５３の他方（以下、シュラウド５３）は、円環状に形成されている。シュラウド５３は、その中央側に、吸込口５８が形成された第２被支持部５９が形成されている。なお、シュラウド５２は、羽根車４２が回転軸２４に取り付けた際に、重力方向に対してシュラウド５３の上方に位置する。
【００２９】
第１被支持部５７は、ライナリングＬを介して第１支持部４７に回転及び摺動自在に支持される。第２被支持部５９は、ライナリングＬを介して第２支持部４９ａに回転及び摺動自在に支持される。
【００３０】
羽根５４は、シュラウド５２，５３間に１枚設けられている。羽根５４は、その一方の端部が、シュラウド５２，５３の中心側に、その他方の端部がシュラウド５２，５３の外周縁に配置される。羽根５４は、シュラウド５２、５３の中心（インペラ５４の回転中心）からの径が各位置で異なる形状、例えば渦巻形状やインボリュート形状に形成されている。なお、その詳細な形状は、羽根車４２が、汚水を所定のポンプ効率で圧送（移送）可能な形状であれば、適宜設定可能である。
【００３１】
羽根５４は、シュラウド５２，５３及び端部間であって、そのシュラウド５２，５３の外周側に位置する端部と中途部との間に、シュラウド５３の吸込口５８から吸い込まれた汚水をポンプ室４３内へと移動させる開口６３を形成する。
【００３２】
この開口６３は、吸込口５８から吸込んだ汚水をポンプ室４３へと吐出する吐出口６３である。吐出口６３は、所定の粒径、即ち、羽根車４２内を通過可能な異物の最大粒径の異物が吐出可能に形成されている。吐出口６３は、そのシュラウド５２，５３間の幅（開口幅）が、吸込口５８の口径よりも小さく形成されている。
【００３３】
換言すると、吸込口５８は、その口径が、吐出口６３の開口幅よりも大、即ち、羽根車４２内を通過可能な異物の粒径よりも大に形成されている。具体的には、吸込口５８は、その口径が、吐出口６３の開口幅に対して１１０％〜１６０％の粒径が通過可能に形成されている。
【００３４】
ここで、吸込口５８の口径を吐出口６３の開口幅に対して１１０％とした理由は、吸込口５８の二次側において、羽根車４２の流路の急激な拡口、即ち、流路面積が急激に大となる部位をなくすためであって、急激に流路面積が大とならなければ、１１０％でなくてもよい。
【００３５】
１６０％とした理由としては、当該１６０％よりも大となるように吸込口５８の口径を大きくした場合に、ライナリングＬとシュラウド５３の第２被支持部５９、即ち外周面の径も大となることから、当該ライナリングＬと第２被支持部５９との隙間も大となり、当該隙間からの漏洩が大きくなるためである。
【００３６】
このように構成された排水ポンプ１は、電源ケーブルＫを介して電力が供給されることで、モータ１０を駆動される。モータ１０は、固定子２２により、回転子２３に固定された回転軸２４を回転させる。回転子２３の回転により、ポンプ１２は、羽根車４２が回転する。
【００３７】
図１の水の流れＦに示すように、ポンプ１２は、羽根車４２の回転により、ストレーナ５１を通過して吸込口５８から吸い込まれた汚水が羽根車４２の吐出口６３から吐出され、ケーシング４１及び羽根車４２により圧送される。この圧送によりポンプ１２は、この圧送された水を、吐出開口５０を介して排水ポンプ１の二次側へ移送することが可能となる。
【００３８】
このように構成された排水ポンプ１によれば、吸込口５８から吐出口６３に向かう羽根車４２の流路において、吸込口５８の口径が当該流路を通過可能な異物よりも大であり、吐出口６３の開口幅が当該異物の粒径と同一、且つ、吸込口５８よりも小となる。このため、吸込口５８の二次側の流路面積が、吸込口５８に対して急激に大となることがない。このため、吸込口５８から吸い込まれた水の流速が急激に低下することを防止可能となる。即ち、流速の急激な低下に伴うポンプ効率の低下を防止することが可能となる。
【００３９】
また、ポンプ１２が吐出できる異物の粒径に対して吸込口５８の口径が大に形成されているが、ストレーナ５１は、羽根車４２を通過可能な異物の粒径と略同一径の異物を通過可能に形成されている。このため、当該異物の粒径よりも大の異物を吸い込むことを防止することができる。これにより、ポンプ効率の低下を防止するために、吸込口５８を、ポンプ１２が吐出可能な異物の粒径よりも大きくしても、吐出可能な異物の粒径よりも大きな異物を吸い込むことを防止することが可能となる。このため、排水ポンプ１の破損や故障等を防止し、信頼性を向上することが可能となる。
【００４０】
上述したように本実施の形態に係る排水ポンプ１によれば、吸込口５８の口径を、羽根４２が通過可能な異物の粒径よりも大とすることで、羽根車４２の流路であって、特に吸込口５８の二次側において、急激な流路面積の拡大を防止し、流速の急激な低下を防止することが可能となる。これにより、ポンプ１２のポンプ効率の低下を防止することが可能となる。
【００４１】
また、吸込口５８の一次側に、ストレーナ５１により、吐出口６３から吐出可能な異物の粒径と略同一以下の粒径の異物のみを通過させることで、ポンプ１２内に異物が詰まることを防止し、排水ポンプ１の信頼性を向上することが可能となる。
【００４２】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、吸い込まれる異物の粒径が所定の粒径より大きい場合に、その吸い込みを規制する規制手段として、ストレーナ５１を設け、吐出口６３から吐出可能な異物の粒径と略同一以下の粒径の異物のみを通過させる構成を説明したがこれに限定されない。例えば、ストレーナ５１を設けずに、脚部４８間の幅を、異物の粒径と略同一とし、水槽底面に据え置くことで、当該脚部４８と水槽底面とにより吐出口６３を通過可能な異物の粒径と略同一径の異物を通過可能にしてもよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１…排水ポンプ、１０…モータ、１１…軸封装置、１２…ポンプ、１３…回転軸、２１…モータケーシング、２２…固定子、２３…回転子、２４…回転軸、２５…軸受、３０…シールケーシング、３１…メカニカルシール、３３…挿通孔、３４…油室、４１…ケーシング、４２…羽根車（排水ポンプ用羽根車）、４３…ポンプ室、４４…上部材、４５…下部材、４７…第１支持部、４８…脚部、４９…吸込開口、４９ａ…第２支持部、５０…吐出開口、５１…ストレーナ、５２、５３…シュラウド、５４…羽根、５６…挿通孔、５７…第１被支持部、５８…吸込口、５９…第２被支持部、６３…吐出口、Ｂ…ボルト、Ｆ…汚水の流れ、Ｋ…電源ケーブル、Ｌ…ライナリング。
【図１】
2012137057.tif 000003