JPS602498B2 - 水中ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はポンプ、特に排出されるべき水の中に投入さ
れる、いわゆる水中ポンプに関する。

設置位置より分類すれば、ポンプは地上に設置される通
常のポンプと排出されるべき水中に投入されるいわゆる
水中ポンプとに分類される。そして、公知の水中ポンプ
は従来、電動モーターによって駆動力を得ているものが
大半であり、電源のない所では使用ができない。又発電
機等の駆動源（電源）を必要とするなどその使用に際し
て制限を受けていた。このような欠点はエンジンをカプ
セルに封止して水中ポンプ内に組込むことによって改良
できる。

エンジン式水中ポンプにおいてエンジンはカプセルを周
囲の水が冷却することにより間接的に冷却される。また
周囲の水によってエンジンを直接的に冷却することもで
きる。この発明はエンジンを効果的に冷却することので
きる冷却システムを備えた水中ポンプの提供を目的とし
ている。そのためこの発明によれば水中ポンプはカプセ
ル内にエンジンを封入しエンジンの吸気管および排気管
の一端を水面上に関口させ、周囲の排水より隔離した冷
却水を貯水槽内に収納してカプセルとの間で循環させて
いる。そしてカプセルからの復路の冷却水が鼓水吸込み
孔より水中ポンプ内に吸込まれた排水によって冷却され
ている。カプセルからの復路の冷却水は吸込み孔のたと
えば後方に配設された多枝管内を流れて貯水槽に戻され
ることができる。吸込み孔より吸込れる排水は大きな流
速を持ち多枝管内の冷却水の熱を十分に奪うため、冷却
水は常に低温下に維持される。以下図面を参照しながら
この発明の実施例について詳細に説明する。

第１図および第２図に示すように、この発明に係る水中
ポンプ１０１まエンジン１２を液密に収納するカプセル
１４と、ィンベラ−１６を収納するケーシング５２を内
部に有してカプセルの下方に位置するハウジング１８と
を具備している。

カプセル１４は２個のハーフカプセル１９，２０から分
割可能に構成されている。そして下方ハーフカプセル２
０はサポート部２２を備え、このサポート部から上方ハ
ーフカプセル１９の内壁に沿って上方に弓形サポートア
ーム２４が延びている。そしてこのサポートアーム２４
のねじ孔２５に上方ハーフカプセル１９の貫通孔２６を
介してカバ−ナット２８を螺合させている。従ってカバ
ーナット２８の螺合をとくことにより、上方ハーフカプ
セル１９を下方ハーフカプセル２０より分離でき、それ
によってエンジン１２の上部が露出されるため、エンジ
ンを始動させたりエンジン自体のメンテナンス等を行な
うことができる。またハウジング１８の下方にエンジン
冷却用貯水槽、たとえば冷却タンク３０、が固定されて
いる。そして吸気管３２、排気管３３および排水ホース
３４がカプセル１４またはストレーナ１８より延出し、
これらの管類の関口は水中ポンプ１０の設置時には水面
上に位置することはいうまでもない。ここで吸気管３２
および排気管３３は下部が鉄パイプで上部がこの鉄パイ
プに鉄合されたビニールホ−ス、ゴムホース等の柔軟性
のあるホースでそれぞれ構成されている。他方排水ホー
ス３４はビニ−ルホース、ゴムホース等の柔軟性のある
ホースより構成できる。エンジンコントロール用のコン
トロールパネル３６および燃料タンク３７がコンパクト
に一体的に構成されて地上に配設されている。

これらは搬送を容易にするためワゴンに組込まれて一体
的に構成することが好ましい。そしてケーブル３８およ
び燃料ホース３９が吸気管３２を介してエンジン１２内
部に連結されている。ハウジング１８の周壁には、排出
されるべき水を吸込むための多数の孔４０が形成され、
この孔はごみ等を吸い込まない様に形成されている。第
２図からよくわかるように、エンジン１２の出力シャフ
ト２１は複数の軸受４２を介してサポート部２２に支持
されている。

またサポート部２２の下端にはメカニカルシール４３が
配設されている。そして軸受４２およびメカニカルシー
ル４３によってオイル室４４が出力シャフト２１の回り
に形成されている。冷却タンク３０の内部にはポンプ４
５が配設され、このポンプ４５は出力シャフト２１の下
端に取付けられている。冷却タンク３０１こは周辺の水
から隔離された冷却水が収容され、この冷却水はポンプ
４５によって冷水用管４６を介してエンジンの冷却水通
路に送られエンジンから熱をうばし、別の管４８を介し
て冷却タンクに戻されている。この復路の管４８は、排
出されるべき水が吸込み孔４０を介してハウジング１８
内に吸込まれて大きな流速を与えられたとき流水によっ
て効果的に冷却されるように、多岐状に配段されている
。ここで復路の管４８は吸込み孔４０の後方に配置され
ているが吸込み孔４０内または前方に配置されていても
よいし、多岐管でなくともよい。従って冷却タンク３０
内の循環冷却水は周囲の静水によって冷却されるととも
に吸込み孔４０より吸込まれる流水によっても冷却され
るため、十分な冷却効果を常に維持できる。またポンプ
４５は出力シャフト２１の下端に取付けられているため
構成的に簡潔となるのに加えてエンジン１２と協働的に
構成されているため、エンジンの作動時には常に作動し
確実かつ有効な作動が得られる。しかしポンプ４５の取
付位置はシャフト２１の下端に限定するものではなくど
こかえ１軸設けプーリー． Ｖベルト等で作動させても
良い。電磁ポンプであれば取付け場所を問わない。エン
ジンの冷却は密閉循環水冷式であり常時冷却水が冷却用
貯水槽内に保持される必要があるため、貯水槽はィンベ
ラーと同時またはそれ以下のレベルで、かつ吸込み孔の
レベルで、かつ吸込み孔のレベルより下に位置すること
が必要とされる。

このような構成においては冷却水は排水時には吸込まれ
る水流および周囲の静水によって、水を吸込んでいない
時でも静水によってそれぞれ冷却され、常に低温に保持
される。排気管３３は閉口端が水面上に位置するとはい
えその大部分が水中にあるため周囲の水によって冷却さ
れているとともに内面に生じた水の粒子によっても冷却
される。

排気ガスは通常２００なし、し２５０００であるにもか
かわらずこのような排気管冷却システムによって大判風
こその温度が低下し実験によれば排気ガス温度を５０な
し、し６０ｏｏにすることができる。このように排ガス
の温度が低下するため、排気管を鉄パイプだけで配管す
ることなくビニールホース、ゴムホースのようなコスト
の安いホースよりその上端部を構成することができる。
このようにビニールホース、ゴムホースのような柔軟管
を組合わせて配管した場合は鉄パイプのような剛性管の
みから配管した場合に比較して水中ポンプの利用範囲が
拡大するとともに持ち運びの上からも好ましい。ここで
吸気管３２が上記ビニールホース、ゴムホースの柔軟管
より配管できることはその機能上当然に可能であること
はいうまでもない。排気管３３の連結端つまり下端部は
排気管の内面に附着した水の粒子もしくは水滴がエンジ
ン１２内部に流入しないようにエンジン１２の下端より
鮭出している。

また排気管３３は水の粒子の成長によって発生した水滴
を集めて積極的に冷却効果を高めるような構成にするこ
とが好ましい。そのため、第３図からわかるように、排
気管３３の下端部をエンジンカプセル１４の回りで者袋
した形状や冷却室を設けることができる。例えばこの部
分円形の巻袋部はほぼ水平に位置しているが、集水手段
４９（詳細は後述する）への水の流れを促進するように
集水室の方向に僅かに下った煩斜を持っている。巻菱部
は一層だけでなく必要に応じて多層のコイル状にしても
よいことはいうまでもない。またこのような額斜をもつ
巻装部はエンジンへの水滴の流れを防止するため、排気
管をエンジン１２の側部より延出させることができる。
水中ポンプ１川ま水中に投入されたとき冷却タンクを下
方にして垂直に位置する。従って水中ポンプ１０が完全
に水没する場合には排気管３３もほとんど完全に水中に
位置することとなり、上記のように排気ガスを直接的に
十分冷却できる。そのため排気管３３は第４Ａ図に示す
ように、通常は一重管より構成される。しかしながら冷
却効果を一層高めるように、第４Ｂ図に示すように、排
気管３３を多重管たとえば二重管とし外方の管内に排水
の一部を導入することができる。このように排気管３３
を多重管としその外方管内に水を導入して内方管内の排
気ガスを強制的に冷却するシステムは水が浅いため水中
ポンプが一部しか水没せず排気管が空気中に露出する場
合に特に効果を発揮する。ハウジング１８の内部にはケ
ーシング５２が配設され、このケーシング内にインベラ
ー１６が収納されている。

ケーシング５２内にある空気は水中ポンプ１０が水中に
投入された後もケーシング内に残存する。残存空気はィ
ンベラーの回転によつて生じた加圧水ととも、排水ホー
ス３４より徐々に除去されるが、残存空気の影響で初期
段階における排水効率が低下する残存空気はバルブ付の
ドレイン孔（図示しない）から強制的に除去することが
でき、その他の方法により強制的に除去することもでき
る。排気管３３が多重管でその外方管内に排水の一部を
導入する場合、外方管に孔をあげて水が自由に流入・流
出する構成にしてもよい。

しかし外方管内の冷却水は強制水流であることが好まし
い。排気管３３内に冷却水を供聯合するとともにケーシ
ング５２内の残存空気を強制的に除去できれば最も好ま
しい。ここで残存空気は大量かつ迅速にしそして一時的
に除去されることが必要とされるのに対して排気管への
冷却水の供給は少量であっても永続的であることが必要
とされる。このような技術的要求は第５Ａ図に示すよう
な流量制御弁付連結管６０‘こよって充足できる。流量
制御弁付連結管５川ま排気管３３とケーシング５２との
間に配設される（第２図参照）。

そして第６Ａ図に示すように、連結管５川まその中間部
に流量制御弁５１を持ち、この流量制御弁はバルブボー
ル５４を備えている。また流量制御弁５１‘ま面取り加
工の施された一対の弁座５５，５６を備え、そしてそれ
ぞれの弁座は、第６Ａ図および第６Ｂ図に示すように、
たとえば４個の傾斜した、バイパス５７，５８を持って
いる。ここで上方の弁座５５に形成されたバイパス５７
は下方の弁座５６に形成されたバイパス５８よりもその
横断面積が小さくなるように構成されている。エンジン
１２とともにィンベラー１６が回転すると、ィンベラー
ケーシング５２内の残存空気はバルブポール５４が自重
により下方の弁座５６に押圧されているため大きなバイ
パス５８を介して排気管３３内に流出する。そして残存
空気が全て流出するとポンプ本来の機能が有効に作用し
、ィンベラー１６の回転とともにケーシング５２内に排
水が完全に導入されこの排水はィンベラーによって十分
な遠心力を与えられて排水ホース３４より排出される。
この時流量制御弁５１のバルブポール５４は、第５８図
に示すように、水圧によって上方に移動して上方の弁座
に押圧される。そして排水の一部は小さなバイパス５７
を介して排気管３３内に流出する。上記のように連結管
５０の流量制御弁５１は下方の弁座５６に横断面積の大
きなバイパス５８を持ち、この大きなバイパスを介して
インベラーケーシング内の残存空気が大量に流出するた
め、残存空気を迅速に除去できる。

また残存空気が流出して排水が流量制御弁５１を介して
流れる場合は水圧によってバルブボール５４を上方の弁
座５５に押圧して横断面積の小さなバイパス５７を通過
するため、大量に流出することが防止され制限された少
量の水のみが排気管３３内に永続的に流出される。上記
のように、流量制御弁付連結管５０は、二重管よりなる
排気管３３の外方管内に、冷却鬼に排水の一部を供給す
るように作用している。

排気管３３が冷却されることによって、その内面に附着
した水の粒子は水滴に成長し、更に水流となって排気管
３３内をその下方に流れる。排気管３３を流れる排気ガ
スの温度は上記のように２０００ ないし２５０ｑｏか
ら５００ ないし６０℃に急激かつ大きく低下するため
、かなりの水滴が発生する。この水滴は冷却効果を持つ
反面「大量に溜ると排気ガスの自由な流れを妨げる危険
性を持っている。エンジンの作動中、排気管内に溜る水
量は次第に増加するため、溜った水を除去する必要があ
る。排気ガスを冷却した後の水を除去して新たな水滴の
発生を促すことは冷却効果上からも好ましい。そのため
実施例の水中ポンプ１０‘こおいて排気管３３の下端部
はわずかに傾斜した巻装部を形成し、その最下レベルに
は第７図に示す集水手段４９が酉己談されている。集水
手段４９は「第７図に示すように、チェック弁付集水管
６０を備えている。

この集水管６０の一端は排気管３３に螺合され、他端は
取付具６１，６２を介してィンベラーケーシング５２に
連結されている。そして集水管６０はケーシング５２に
形成された流路６４に蓮通し、この流路の閉口端６５は
、ィンベラーによっておこる負圧発生領域に面している
。集水手段４９は、ケーシング５２の流路６４を備える
ことなく、集水管６０の閉口端がィンベラーの半径方向
内方領域に直接面した構成にしてもよい。集水管６０の
中間部分にはチェック弁６６が配設されている。このチ
ェック弁６６は排気管３３からケーシング５２への水の
流れを許容し、その反対方向の流れを防止するように円
錐ばね６７によって弁座に押圧されたバルブボール６８
を備えて構成されている。そして集水管６０１ま、排気
管３３内に析出した水が一時的に蓄えられる集水室７０
をチェック弁６６と排気管３３との間に備えている。ィ
ンベラー１６が回転するとき、ィンベラーの先端付辺に
存在する水には遠心力が加えられ、これに対して、ィン
ベラーの負圧発生領域つまりインベラ−の根元付近には
ィンベラーケーシング内に流入する水によって負圧が生
じる。そして集水管６０の連結された流路６４の関口端
６５はィンベラーの負圧発生領域に面しているため、関
口端からチェック弁６６にかけての通路内に吸引力が生
じる。そのためチェック弁６６のバルブボール６８はば
ね６７の偏筒力に抗して弁座より離反し、築水室７０内
の水はチェック弁６６、流路６４を介してケーシング５
２内に流出される。集水室７０からケーシング５２への
このような水の流出はインベラー１６の回転中常に継続
しているため、排気ガスの自由な流れが確実に確保され
る。第８図にエンジンとィンベラーとが横方向に互に離
間して位置する横型水中ポンプを示す。

そしてこの水中ポンプ１１０の構成部品の参照符号は第
１実施例として示した立型水中ポンプ１０の対応部品の
それに１００を加えて示すこととする。横型水中ポンプ
１１０のカプセル１１４は分割可能なハーフカプセルの
形態をとっておらず、エンジン１１２のメンテナンス等
はカプセルカバー７６を開くことによって可能となる。
この水中ポンプ１１川ま底面が広いため安定し、水中に
投入したとき、正しい据付け状態に容易に設定できる。
また水中ポンプ１ １０は立型の水中ポンプ１０に比較
して、その高さを４・さく構成できるのに加えて吸込み
孔１４０を下方位置に形成できるため浅い水中において
も十分にその機能を遂行できる。上誌のように、この発
明に係る水中ポンプはエンジンを利用してィンベラーの
駆動力が得られ、エンジンはカプセルに封入されている
。そしてカプセルには周囲の排水より隔離した冷却水が
貯水槽より循環されている。カプセルから貯水槽への復
路の冷却水が、排水吸込み孔より水中ポンプ内に吸込ま
れた排水によって冷却されている。復路の冷却水は吸込
み孔の後方に配設された多岐管内を流れて貯水槽に戻さ
れることが好ましい。吸込み孔より吸込まれる排水は大
きな流速を待ち多岐管内の冷却水の熱を十分に奪うため
、冷却水は常に低温に維持され冷却効果の低下が防止さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る立型水中ポンプの概
略斜視図、第２図は立型水中ポンプの縦断面図、第３図
は排気管の下端部を示す立型水中ポンプの横断面図、第
４Ａ，４Ｂ図は排気管の横断面図、第５Ａ，５Ｂ図は連
結管の縦断面図、第６Ａ，６Ｂ図は第５Ａ，５８図の線
ＶＩＡ−ＶＩＡ，ＶＢ−ＶＩＢに沿った横断面図、第７
図は桑水手段の縦断面図、第８図は横型水中ポンプの概
略斜視図である。 １０，１１０…水中ポンプ、１４，１１４…カプセル、
１８，１１８…ハウジング、３２，１３２・・・吸気管
、３３，１３３・・・排気管、、３４，１３４…排水ホ
ース、４０，１４０・・・吸込み孔、３０・・・冷却タ
ンク、３８・・・電気ケーブル。 第１図第８図 第２図 第３図 第４Ａ図 第４Ｂ図 第５Ａ図 第５Ｂ図 第６Ａ図 第６Ｂ図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ カプセル内にエンジンを封入し、エンジンの吸気管
   および排気管の一端を水面上に開口させ、カプセルとの
   間を循環するカプセル冷却水を周囲の排水より隔離して
   貯水槽内に収納しカプセルからの復路の冷却水が排水吸
   込み孔より水中ポンプ内に吸込まれた排水によつて冷却
   されている水中ポンプ。 ２ 貯水槽内の冷却水がエンジンと協働的に作動するポ
   ンプによつて吐出されてエンジン内を循環している特許
   請求の範囲第１項記載の水中ポンプ。 ３ 冷却水用貯水槽が排水吸込み孔より下方レベルに位
   置している特許請求の範囲第１項または第２項記載の水
   中ポンプ。 ４ カプセルからの復路の冷却水が排水吸込み孔の後方
   に配設された多枝管内を流れて貯水槽に戻されている特
   許請求の範囲第１項記載の水中ポンプ。