深井戸用水中ポンプ
【課題】井戸ケーシングやケーブルを損傷させることなく、効率の良いガス抜きが可能な深井戸用水中ポンプを提供すること。
【解決手段】深井戸用水中ポンプ１は、吸込ケーシング１０と、吸込ケーシング１０の上部に組み付けされ、第１孔部２８を有する第１インペラ２１と第１ガス抜き孔３９を有する第１中間ケーシング２３とを備える第１ポンプ部２０と、この第１ポンプ部２０に組み付けられ第２孔部４７を有する第２インペラ４１と第２ガス抜き孔５５を有する第２中間ケーシング４２とを備える第２ポンプ部４０と、この第２ポンプ部４０に複数組み付けられる第３ポンプ部６０と、この第３ポンプ部６０の上段に最上段として組み付けられる吐出ケーシング８０と、を備え、第１ガス抜き孔３９及び第２ガス抜き孔５５の延長上に、第１フランジ部３３及び第２フランジ部５０が位置することで、排出したガスの気泡及び湯水を攪拌可能に形成されている。
【解決手段】深井戸用水中ポンプ１は、吸込ケーシング１０と、吸込ケーシング１０の上部に組み付けされ、第１孔部２８を有する第１インペラ２１と第１ガス抜き孔３９を有する第１中間ケーシング２３とを備える第１ポンプ部２０と、この第１ポンプ部２０に組み付けられ第２孔部４７を有する第２インペラ４１と第２ガス抜き孔５５を有する第２中間ケーシング４２とを備える第２ポンプ部４０と、この第２ポンプ部４０に複数組み付けられる第３ポンプ部６０と、この第３ポンプ部６０の上段に最上段として組み付けられる吐出ケーシング８０と、を備え、第１ガス抜き孔３９及び第２ガス抜き孔５５の延長上に、第１フランジ部３３及び第２フランジ部５０が位置することで、排出したガスの気泡及び湯水を攪拌可能に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水や温泉を揚水する深井戸用水中ポンプに関し、特にガス抜きが可能なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、深井戸等で湯水を揚水させるのに、深井戸用水中ポンプが用いられている。このような深井戸用水中ポンプは、回転軸に所定の間隔で複数のインペラを固定し、これらインペラをケーシング内にそれぞれ収納させることで、ポンプが多段に連結される構成となっている。このような構成とすることで、インペラ及びケーシングにより、流路が形成され、さらにモータにより各インペラを回転させることで、順次湯水を増圧し、揚水が可能となる。
【０００３】
このような深井戸用水中ポンプは、ガスをあまり含有しない水を揚水させる場合には適している。しかし、ガスを多く含有する水、例えば天然発泡水や、温泉等の湯水を揚水すると、ケーシング内に水を吸込んだ際に、ガスが溜まる虞があり、このような湯水を揚水させる場合には適していない。このような場合、ケーシング内に溜まったガスは、インペラ及びケーシング間の流路を順次移動すれば、いずれ深井戸用水中ポンプの吐出口から吐出される。しかし、インペラの回転軸周辺にガスが溜まると、流路の途中にガス塊が発生し、湯水が移送できなくなる、所謂ガスロックが発生する虞がある。
【０００４】
ガスロックが発生すると、エア（ガス）抜きや呼び水等を行なう必要がある。しかし、これらの作業を行なうには、ポンプの運転を停止させる必要がある。このため、ガスを含有する湯水を用いると、ガスロックが頻繁に発生し、ポンプ停止及びガス抜き等が必要となり、作業性、運転性が悪くなる。
【０００５】
このため、インペラの回転軸周辺にガス抜き孔を設け、ケーシングの外側面に貫通する排気管からガスを抜くことで、ガスロックを防止する深井戸用水中モータポンプが知られている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】実開平６−８７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような深井戸用水中モータポンプでは次のような問題があった。即ち、上述した排気管からガスを抜く深井戸用水中モータポンプは、ガスを抜くことが可能であって、さらにポンプ効率を低下させないために、排気管の径を小さくする必要がある。しかし、排気管の径が小さいと、排気管から排出されるガス及び湯水の流速及び圧力が増大し、この高速及び高圧力のガス及び湯水が排気管から排出されることとなる。
【０００７】
一般的に深井戸用水中ポンプと井戸ケーシングとの隙間は小さく（例えば数ｍｍ〜数ｃｍ程度）、また、深井戸用水中ポンプの外周部には、モータに接続されるケーブルも設けられている。しかし、排出されたガス及び湯水は、排気管から外部に排出されると、その圧力及び流速が低減することなく、井戸ケーシングやケーブルに衝突することとなる。このように、ガス及び湯水が井戸ケーシング及びケーブル等に衝突すると、井戸ケーシング及びケーブル等を損傷及び磨耗させる虞がある。
【０００８】
また、インペラに設けるガス抜き孔は、加工状の制約から円形状に形成されるが、ガスの発生量によっては、ガス抜き孔の面積を広くとる必要がある場合であっても、ガス抜き孔の直径が大きくなり、ベースの半径方向に対するガス抜き孔の割合が大きくなる虞もある。これにより、ポンプ効率の低減となる虞や、強度低下となる虞がある。また、湯水中の固形成分がガス抜き孔に付着することで、ガス抜き効率が低下する虞もある。
【０００９】
そこで本発明は、インペラからガス抜きを行なう場合であっても、井戸ケーシングやケーブルを損傷させることなく、効率の良いガス抜きが可能な深井戸用水中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】
【００１０】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の深井戸用水中ポンプは次のように構成されている。
【００１１】
モータに連結された回転軸と、前記モータ上部に配置され、前記回転軸の外周面の一部を覆うとともに、流体の吸込口を有する吸込ケーシングと、円板状の第１ベース部、この第１ベース部の下面に設けられた複数の羽根、及び、前記第１ベース部の前記回転軸周辺に設けられた複数の第１孔部を有し、前記回転軸に固定された第１インペラと、その上端側に設けられた第１フランジ部、前記第１インペラの上面を覆う第１対向面、この第１対向面とその外周面との間に設けられた流路、及び、前記第１対向面と前記第１インペラ上面との間の空間及び外部空間とを連通させるとともに、その延長上に前記第１フランジ部が位置する複数の第１ガス抜孔を有し、前記第１インペラを収納するとともに、その下端側が前記吸込ケーシングの上部に取り付けられた第１中間ケーシングと、円板状の第２ベース部、この第２ベース部の下面に設けられた複数の羽根、及び、前記第２ベース部の前記回転軸周辺に設けられ、前記第１孔部に対して総開口面積が大きく形成された複数の前記第２孔部を有し、前記回転軸に固定された第２インペラと、その上端側に設けられた第２フランジ部、前記第２インペラの上面を覆う第２対向面、この第２対向面とその外周面との間に設けられた流路、及び、前記第２対向面と前記第２インペラ上面との間の空間及び前記外部空間とを連通させるとともに、その延長上に前記第２フランジ部が位置する複数の第２ガス抜孔を有し、前記第２インペラを収納するとともに、その下端側が前記第１中間ケーシングの上部に取り付けられた第２中間ケーシングと、前記回転軸に固定された第３インペラと、この第３インペラを収納するとともに、前記第２中間ケーシングの上部に取り付けられ、その上端部と下端部とが互いに取り付け可能に形成された複数の第３中間ケーシングと、前記第３中間ケーシングの最上段に取り付けられ、前記流体の吐出口を有する吐出ケーシングと、帯状に形成され、その両端に固定部を有し、前記吸込ケーシングにその一端が、前記吐出ケーシングにその他端がそれぞれ固定可能に形成された複数の固定バンドと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、インペラからガス抜きを行なう場合であっても、井戸ケーシングやケーブルを損傷させることなく、効率の良いガス抜きが可能な深井戸用水中ポンプを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態に係る深井戸用水中ポンプ１を図１〜５を用いて説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る深井戸用水中ポンプ１の構成を模式的に示す部分断面図、図２は同深井戸用水中ポンプ１の一部構成を模式的に示す部分断面図、図３は同深井戸用水中ポンプ１に用いられる第１インペラ２１を示す平面図、図４は同深井戸用水中ポンプ１に用いられる第２インペラ４１を示す平面図、図５は同深井戸用水中ポンプ１に用いられる被覆部材１００を示す正面図である。なお、図１、２中、Ｆは湯水の流路、Ｇは気泡の流れ、Ｈは第１、第２ガス抜き孔３９，５５の延長上、Ｐはパッキン、Ｗは井戸ケーシングをそれぞれ示している。また、本実施例では、水中側を下側、大気側を上側として説明する。
【００１４】
図１、２に示すように、深井戸用水中ポンプ１は、井戸ケーシングＷに挿入されることで設けられ、水中モータ２と、水中モータ２の出力軸３にブッシュ等の継手４を介して連結された回転軸５により接続されている。深井戸用水中ポンプ１は、水中モータ２の上部に最下段として配置される吸込ケーシング１０と、吸込ケーシング１０の上部に取り付けられる第１ポンプ部２０と、この第１ポンプ部２０に組み付けられる第２ポンプ部４０と、この第２ポンプ部４０に複数組み付けられる第３ポンプ部６０と、この第３ポンプ部６０の上段に最上段として組み付けられる吐出ケーシング８０と、を備えている。
【００１５】
また、深井戸用水中ポンプ１は、これら吸込ケーシング１０、第１ポンプ部２０、第２ポンプ部４０、複数の第３ポンプ部６０、及び、吐出ケーシング８０を上下方向から固定する固定バンド９０と、を備えている。なお、固定バンド９０の内面には、例えば水中モータ２に信号や電源を供給するケーブルが設けられている。
【００１６】
さらに深井戸用水中ポンプ１は、第１ポンプ部２０及び第２ポンプ部４０の外周を覆うとともに、これら第１、第２ポンプ部２０、４０と固定バンド９０との間に設けられる被覆部材１００とを備えている。
【００１７】
吸込ケーシング１０は、略円筒状に形成されるとともに、下部に水中モータ２と組み付く組付座１１と、この組付座１１の上部に設けられた吸込口１２と、上端部（上端側）の外周縁に設けられ、後述するインペラカバー２２が嵌め合う上端嵌合部１３と、固定バンド９０が挿入する挿入穴１４とを備えている。なお、組付座１１は、例えば水中モータ２に設けられたボルト穴にボルト１５を螺合することで組み付けられる。
【００１８】
上端嵌合部１３は、吸込ケーシング１０の上端部外周縁を径が異なる２段形状の雄状に成形されることで形成されており、インペラカバー２２が嵌合する。また、吸込ケーシング１０には、吸込ケーシング１０の外周であって、吸込口１２を覆うとともに、複数のパンチ孔１６ａによりパンチ孔を有して（メッシュ状に）形成されたストレーナ１６が設けられている。なお、このパンチ孔１６ａは、後述する第１孔部２８及び第２孔部４７より小さな径で形成されている。
【００１９】
第１ポンプ部２０は、回転軸５に固定された第１インペラ２１と、この第１インペラ２１の下方に設けられ、吸込ケーシング１０に取り付けられるインペラカバー２２と、このインペラカバー２２に取り付けられ、第１インペラ２１を覆う（収納する）第１中間ケーシング２３と、を備えている。また、第１ポンプ部２０は、回転軸５と第１中間ケーシング２３の後述する内面部３５の内周部との間に軸受部２４を備えている。
【００２０】
図３に示すように、第１インペラ２１は、ステンレスや樹脂等で成型され、円板状のベース部２５と、ベース部２５の中心に設けられ回転軸５が挿入される挿入部２６と、ベース部２５の一方の主面に設けられた複数（図３中５枚）の羽根２７と、挿入部２６の周囲であって、羽根２７と羽根２７との間に設けられた第１孔部２８と、を備えている。
【００２１】
羽根２７は、挿入部２６の周囲から第１インペラ２１の外周方向に湾曲しながら延設されるとともに、羽根２７と羽根２７との間隔は、ベース部２５の中心側から外周側に向って広い間隔となるように配置されている。
【００２２】
第１孔部２８は、ベース部２５を貫通する円形状に形成されており、その開口面積は、使用状況及びポンプ性能等により適宜設定する。なお、第１インペラ２１は、ベース部２５とインペラカバー２２との間を羽根２７が回転することで、流路Ｆが形成されている。
【００２３】
インペラカバー２２は、その中心を貫通する回転軸５及び流路Ｆを形成する貫通口２９と、第１インペラ２１の羽根２７と対向するとともに、羽根２７と略同一の断面形状となるカバー部３０とを有している。又、インペラカバー２２は、その下端部に設けられ、吸込ケーシング１０の上端嵌合部１３と嵌合する下端嵌合部３１と、その上端部に設けられ上端部外周縁を径が異なる２段形状の雄状に形成された上端嵌合部３２とを備えている。
【００２４】
第１中間ケーシング２３は、中空の杯状で、小径端部側に設けられた第１フランジ部３３と、他方の大径端部側に設けられ、インペラカバー２２に嵌合する下端嵌合部３４と、第１インペラ２１の上面を覆う内面部（第１対向面）３５と、内面部３５と外面部３６との間に設けられた流路Ｆと、を備えている。
【００２５】
また、第１中間ケーシング２３は、内面部３５から第１中間ケーシングの外面まで貫通する第１ガス抜き孔３９を備えている。なお、図２の二点鎖線Ｈに示すように、第１ガス抜き孔３９は、その延長先に第１フランジ部３３が位置するように設けられている。
【００２６】
第１フランジ部３３は、その上断面形状が、後述する第２インペラ４１の羽根４６の下端形状と略同一に形成されたカバー部３７と、上端部外周縁を径が異なる２段形状の雄状に形成された上端嵌合部３８とを備えている。なお、第１フランジ部３３の上面内周側に設けられたカバー部３７と、後述する第２インペラ４１の羽根４６とにより流路Ｆが形成されている。また、第１フランジ部３３は、ガスや湯水による磨耗等が考慮された厚みを有している。
【００２７】
第２ポンプ部４０は、回転軸５に固定された第２インペラ４１と、第１中間ケーシング２３に取り付けられるとともに、第２インペラ４１を覆う（収納する）第２中間ケーシング４２と、を備えている。また、第２ポンプ部４０は、回転軸５と第２中間ケーシング４２の後述する内面部（第２対向面）５２の内周部との間に軸受部４３を備えている。
【００２８】
第２インペラ４１は、例えばロストワックス法を用いて、ステンレスやアルミニウム、樹脂、又は、使用する湯水に対して耐食性を有する材料等で成型されている。図４に示すように、第２インペラ４１は、円板状のベース部４４と、このベース部４４の中心に設けられ回転軸５が挿入される挿入部４５と、このベース部４４の一方の主面（下面）に設けられた複数（図４中５枚）の羽根４６と、挿入部４５の周囲であって、羽根４６と羽根４６との間に設けられた第２孔部４７と、を備えている。
【００２９】
また、第２インペラ４１は、ベース部４４の他方の主面であって、第２孔部４７より外周側に設けられ、円環状の突起部４８を有しており、後述する当接部５４と限りなく近接又は当接することで、気泡及び湯水を流路Ｆへと流さない構造となっている。なお、第２インペラ４１は、上述したように、ベース部４４と第１フランジ部３３のカバー部３７との間を羽根４６が回転することで、流路Ｆが形成されている。
【００３０】
羽根４６は、挿入部４５の周囲から第２インペラ４１の外周方向に湾曲しながら延設されるとともに、羽根４６と羽根４６との間隔は、ベース部４４の中心側から外周側に向って広い間隔となるように配置されている。第２孔部４７は、ベース部４４を貫通する例えば円形が回転方向に２つ連なった形状（楕円形状、達磨状及び糸瓜状等）である長孔形状に形成されている。また、第２孔部４７の開口面積は、第１孔部２８に対して広い開口面積、例えば第１孔部２８の２倍以上の総開口面積に形成されており、使用状況及びポンプ性能等により適宜設定する。
【００３１】
第２中間ケーシング４２は、中空の杯状で、小径端部側に設けられた第２フランジ部５０と、他方の大径端部側に設けられ、第１中間ケーシングに嵌合する下端嵌合部５１と、第２インペラ４１の上面を覆う内面部５２と、内面部５２と外面部５３との間に設けられた流路Ｆと、を備えている。第２中間ケーシング４２は、内面部５２に、突起部４８に当接する当接部５４を有している。また、第２中間ケーシング４２は、内面部５２から外面部５３まで貫通する第２ガス抜き孔５５を備えており、図２の二点鎖線Ｈに示すように、第２ガス抜き孔５５は、その延長上に第２フランジ部５０が位置するように設けられている。なお、第２フランジ部５０は、ガスや湯水による磨耗等が考慮された厚みを有している。
【００３２】
第３ポンプ部６０は、回転軸５に固定された第３インペラ６１と、第２中間ケーシング４２及び他の第３ポンプ部６０に取り付けられるとともに、第３インペラ６１を覆う（収納する）第３中間ケーシング６２と、を備えている。また、第３ポンプ部６０は、回転軸５と第３中間ケーシング６２との間に設けられた軸受６３と、第３インペラ６１と第３中間ケーシング６２との間に設けられたライナリング６４と、を備えている。
【００３３】
第３インペラ６１は、例えばステンレスで形成され、円板状のベース部６５と、ベース部６５の中心に設けられ回転軸５が挿入される挿入部６６と、ベース部６５の一方の主面に設けられた複数（例えば５枚）の羽根６７と、羽根６７の下面（ベース部６５と相対する面）に設けられたカバー部６８と、を備えている。
【００３４】
第３中間ケーシング６２は、椀状に形成され、内部に第３インペラ６１を収納可能に形成されており、第３インペラ６１と第３中間ケーシング６２により、流路Ｆが形成されることとなる。なお、この流路Ｆは、他の第３ポンプを接続させた際に、連続する流路Ｆが形成されることとなる。
【００３５】
第３中間ケーシング６２は、第３中間ケーシング６２の上面に設けられた上端側嵌合部７０と下面側外周部に設けられた下端側嵌合部７１とを備えており、上端側嵌合部７０と下端側嵌合部７１とを接続させることで第３中間ケーシング６２を複数段接続可能に形成されている。
【００３６】
吐出ケーシング８０は、例えば固定バンド９０の他方が固定される下部ケーシング８１と、この下部ケーシング８１にボルト８２等により結合され、吐出配管等に接続されるフランジ部８３を有する上部ケーシング８４とを備えている。
【００３７】
即ち、深井戸用水中ポンプ１は、吸込ケーシング１０、インペラカバー２２、第１中間ケーシング２３、第２中間ケーシング４２、複数が互いに取り付け可能に第３中間ケーシング６２、及び、吐出ケーシング８０が順次パッキンＰを介して組みつけられることとなる。
【００３８】
固定バンド９０は、帯状のバンド部９１と、その両端にナット９２により締結可能に形成されたねじ部９３とを有している。
【００３９】
図５に示すように、被覆部材１００は、長方形の板に、複数のパンチ孔１０１により例えばメッシュ状に形成されており、長辺方向の両端には、複数のボルト穴１０２が対で設けられている。パンチ孔１０１は、上述した第１ガス抜き孔３９及び第２ガス抜き孔５５に対して小さい径に形成されている。また、被覆部材１００は、第１中間ケーシング２３及び第２中間ケーシング４２を覆うように、円筒状に弾性変形されるとともに、ボルト等により固定されている。なお、一枚の被覆部材１００で第１ガス抜き孔３９及び第２ガス抜き孔５５を覆うのではなく、二枚の被覆部材を用いて第１ガス抜き孔３９及び第２ガス抜き孔５５をそれぞれ覆う構成としてもよい。
【００４０】
このように構成された深井戸用水中ポンプ１では、水中モータ２が回転すると、水中モータ２の出力軸３を介して回転軸５が回転する。この回転軸５が回転することで、回転軸５に固定されている第１インペラ２１、第２インペラ４１及び第３インペラ６１も追従して回転する。このとき、深井戸用水中ポンプ１は湯水中に配置されており、湯水中に配置されることで、深井戸用水中ポンプ１内の流路Ｆには湯水がストレーナ１６から進入することとなる。
【００４１】
この状態で、回転軸５に追従して各インペラ２１、４１、６１が回転すると、流路Ｆに進入した湯水は、各インペラ２１、４１、６１で増圧されるとともに、揚水（揚湯）されることとなる。第１インペラ２１で湯水が増圧されるとともに揚水されると、吸込ケーシング１０内の圧力は井戸内の水圧よりも低圧となるため、ストレーナ１６を介して湯水がさらに吸込ケーシング１０内に進入することとなる。この繰返しにより、水中モータ２作動時においては、湯水が流路Ｆに示すように増圧することで揚水されることとなる。
【００４２】
このように深井戸用水中ポンプ１により揚水がなされる際に、湯水が天然発泡水や温泉等の、ガス含有量が高い湯水の場合に、流路Ｆ中に気泡が発生することがある。この気泡は、湯水中で気泡として自然発生したガスや、第１インペラ２１により揚水された際に、吸込ケーシング１０内が低圧になることで、膨張したガス等により発生するものである。このような気泡が各インペラに溜まると、ガスロック等が発生する。次に、このようなガスロックを防止するための気泡の抜け構造を説明する。
【００４３】
湯水中に発生した気泡は、その性質上、一般的には上昇方向に浮力が働くため、第１インペラ２１の羽根２７及びベース部２５付近に移動することとなる。このとき、ベース部２５に設けられた第１孔部２８により、流路Ｆとは別途、流路が形成される。この流路、即ち、図２中二点鎖線の矢印（以下、「ガス流路」）Ｇに示すように、湯水中に発生した気泡の一部は、第１インペラ２１を通過する際に、第１孔部２８から第１インペラ２１の上部と第１中間ケーシング２３の内面部３５により形成された中空空間に気泡が移動する。なお、このとき、気泡だけではなく湯水も移動することとなる。
【００４４】
第１インペラ２１の上部に移動した気泡及び湯水の多くは、第１ガス抜き孔３９を介して移動するとともに、その他の気泡及び湯水は、第１インペラ２１のベース部２５と第１中間ケーシング２３の内面部３５との隙間から流路Ｆと合流する。このとき、第１ガス抜き孔３９を介して排出される気泡及び湯水は、その流速及び圧力が高い状態となり、排出されることとなる。第１ガス抜き孔３９を介して移動した気泡及び湯水は、第１フランジ部３３の下方空間に移動するとともに、その殆どは第１フランジ部３３に衝突することとなる。このように、気泡及び湯水が、第１フランジ部３３の下方空間に移動、及び、第１フランジ部３３に衝突することで、その流速及び圧力（勢い）が低下するとともに、攪拌されることとなる。
【００４５】
さらに、第１フランジ部３３に衝突及び下方空間に移動した気泡及び湯水は、被覆部材１００のパンチ孔１０１を介して井戸ケーシングＷと深井戸用水中ポンプ１との間に抜ける。このとき、気泡及び湯水は、パンチ孔１０１を気泡及び湯水が通過することで、パンチ孔１０１より大きな径の気泡は小さくなる。また、気泡及び湯水は、パンチ孔１０１により気泡及び湯水が攪拌及び分流されることで、気泡及び湯水の流速及び圧力が低下することとなる。このように、第１インペラ２１の第１ガス抜き孔３９から一定の気泡及び湯水を、その勢いが低下させられて、深井戸用水中ポンプ１及び井戸ケーシングＷの間に排出されることとなる。
【００４６】
第１ガス抜き孔３９から抜けずに流路Ｆに合流した気泡は、気泡を有する湯水とともに、第１インペラ２１から流路Ｆに示すように第２インペラ４１に移動することとなる。第２インペラ４１に移動した気泡を含む湯水は、その気泡が第２インペラ４１の羽根４６及びベース部４４付近に移動する。気泡は、ベース部４４の第２孔部４７から、ガス流路Ｇに沿って、ベース部４４と第２中間ケーシング４２の内面部５２とにより形成された上方空間に移動する。この、ベース部４４の上方空間は、ベース部４４、内面部５２、突起部４８及び当接部５４により、第２孔部４７及び第２ガス抜き孔５５以外は閉鎖的な空間となっている。このため、第２孔部４７からベース部４４の上方空間へ進入した気泡及び湯水は、第２ガス抜き孔５５から確実に吐出されることとなる。
【００４７】
第２ガス抜き孔５５から吐出された気泡及び湯水は、その流速及び圧力が高い状態となり、排出されることとなる。第２ガス抜き孔５５を介して移動した気泡及び湯水は、第２フランジ部５０の下方空間に移動するとともに、その殆どが第２フランジ部５０に衝突することとなる。このように、気泡及び湯水が、第２フランジ部５０の下方空間に移動、及び、第２フランジ部５０に衝突することで、その流速及び圧力が低下するとともに、攪拌される。さらに、第２フランジ部５０に衝突及び下方空間に移動した気泡及び湯水は、被覆部材１００のパンチ孔１０１を介して井戸ケーシングＷと深井戸用水中ポンプ１との間に抜けることとなる。なお、このとき第１ガス抜き孔３９から吐出された気泡及び湯水と同様に、パンチ孔１０１により、気泡が小さくなるとともに、気泡及び湯水の勢いが低下することとなる。
【００４８】
なお、第２孔部４７は、長孔形状であって、且つ、第１孔部２８より広い面積で形成されているため、気泡を効果的に排出することが可能となっている。
【００４９】
このように、気泡は、第１孔部２８及び第２孔部４７から、第１ガス抜き孔３９及び第２ガス抜き孔５５を介して深井戸用水中ポンプ１の外部へと排出されることとなる。気泡が排出されることで、深井戸用水中ポンプ１内には気泡が殆ど溜まることがなく、ガスロックが防止される。即ち、このようなガスを含有する湯水を用いる場合、完全に気泡を除去することは不可能であり、ガスロック及び脈動等、気泡による悪影響が発生しない程度に気泡が除去可能となれば良い。
【００５０】
このような構成の深井戸用水中ポンプ１とすることで、第１孔部２８及び第２孔部４７から第１ガス抜き孔３９及び第２ガス抜き孔５５を介して、気泡を吐出することが可能となる。また、第１孔部２８に対して第２孔部４７の面積を大きくすることで、第１孔部２８で排出されなかった気泡をも、確実にベース部４４上面に移動させ、第２ガス抜き孔５５から排出することが可能となる。これにより、ガスロックを防止することが可能となる。また、ガスロックを防止可能とすることで、運転を停止させて、ガス抜き等を行なわなくてよいため、作業効率の向上、及び、運転効率の向上にもなる。
【００５１】
また、第２孔部４７の形状を長孔形状等とすることで、同面積で２つ穴とした場合に比べ、気泡の抜け量が増加するため、確実にガスロックを防止することが可能となる。尚、第２孔部４７の面積が第１孔部２８に比べ大きく形成されているが、第２ガス抜き孔５５の面積を調整することで、湯水の排出量が調整可能であるため、第２インペラ４１（第２ポンプ部４０）における、増圧及び揚水効率の低減は殆どない。
【００５２】
また、第２孔部４７が長孔形状となることで、面積も広くなり、温泉等に含有される固形成分（例えば、「湯の花」や「湯垢」）等が付着しにくい。例えば、第２孔部４７と同等の面積を有する円形の孔部とした場合には、その径は、第２インペラ４１の径方向に長く形成しなければいけない。しかし、この場合、第２インペラ４１の強度が低下する虞がある。
【００５３】
また、ストレーナ１６のパンチ孔１６ａは、第１孔部２８及び第２孔部４７より小さな径で形成されているため、固形成分を第１孔部２８及び第２孔部４７に移動し、付着することを防止することが可能となる。このような固形成分が、第２孔部４７内周部にこびり付くと、第２孔部４７の開口面積が減少してしまい、気泡の排出能力が低下する。特に、第２孔部４７から下流には、ガス抜きのための機構を設けていないため、排出能力が低下すると、ガスロックが発生する虞が増大する。このため、第２孔部を長孔形状とすることで、第２孔部４７内周部にこびり付きを防止するとともに、気泡の排出能力の低下を防止することが可能となる。
【００５４】
また、第１ガス抜き孔３９及び第２ガス抜き孔５５の延長上に第１フランジ部３３、５０が位置する構成としたことで、排出されるガスの気泡及び湯水の流速及び圧力を低減することが可能となる。また、被覆部材１００を第１中間ケーシング２３及び第２中間ケーシング４２に設けることで、さらに、ガスの気泡及び湯水の流速及び圧力を低減させることが可能となる。これらのことにより、気泡及び湯水により井戸ケーシングＷ側面を磨耗・破壊等、損傷させることがない。また、同様に、固定バンド９０及びケーブルの損傷も防止することが可能となる。
【００５５】
上述したように、本発明の深井戸用水中ポンプ１によれば、ガスを含有する湯水であっても、ガスロックを発生させることなく、効率のよい湯水の揚水（揚湯）が可能となる。また、第２孔部４７を長孔形状とすることで、確実にガスによる気泡を排出可能となるとともに、固形成分の付着によるポンプの能力低下を防止することが可能となる。
【００５６】
また、第１フランジ部３３、５０及び被覆部材１００により、第１ガス抜き孔３９及び第２ガス抜き孔５５から排出される気泡及び湯水の勢い（流速や圧力等）を減少させることで、固定バンド９０、ケーブル及び井戸ケーシングＷの損傷を防止することが可能となる。
【００５７】
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、上述した深井戸用水中ポンプ１では、被覆部材１００を第１中間ケーシング２３及び第２中間ケーシング４２に設ける構成としたが、被覆部材１００を設けない構成としてもよい。例えば、井戸ケーシングＷと深井戸用水中ポンプ１との形状の制約等により被覆部材１００が設けられない場合には、被覆部材１００を設けない構成で使用可能となる。被覆部材１００は、第１ガス抜き孔３９及び第２ガス抜き孔５５から排出された気泡及び湯水の流速を低減させるものであり、第１フランジ部３３、５０に当てることでも、効果は得られる。
【００５８】
また、上記第１フランジ部３３、５０の外周端部に返し部を設けてもよい。返し部を設けることで、フランジ部にぶつかった気泡及び湯水が攪拌された際に、返し部により渦巻き状に第１、第２フランジ部３３、５０下方空間を移動することとなる。これにより、さらにフランジ部下方で湯水が攪拌され、流速をより低減することが可能となる。
【００５９】
また、上述した被覆部材１００は、固定バンド９０の内面側に設けられた構成としたが、これを、固定バンド９０の外面に設ける構成としてもよい。また、上述した第２インペラ４１は、ロストワックス法を用いて成型するとしたが、これはロストワックス法を用いなくてもよい。また、使用条件（湯水のガス含有量等）により、第１ポンプ部２０及び第２ポンプ部４０だけにガス抜きのための孔部及びガス抜き孔を設けるのではなく、他のポンプ部に設けるようにしてもよい。他のポンプ部にも孔部及びガス抜き孔を設けることで、よりガスの排出効率が向上し、ガスの含有量が多い湯水にも対応可能となる。
【００６０】
さらに、第１インペラ２１に設けられた第１孔部２８は、円形状でなく、第２孔部４７と同様の円形が回転方向に２つ連なった形状（楕円形状、達磨状及び糸瓜状等）である長孔形状に形成されていてもよい。このような長孔形状とすることで、第２孔部４７と同等の効果が得られることとなる。ただし、第１孔部２８の総開口面積は、上述にもあるように、第２孔部４７の総開口面積より小さいものとする。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。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る深井戸用水中ポンプの構成を模式的に示す部分断面図。
【図２】同深井戸用水中ポンプの一部構成を模式的に示す部分断面図。
【図３】同深井戸用水中ポンプに用いられる第１インペラを示す平面図。
【図４】同深井戸用水中ポンプに用いられる第２インペラを示す平面図。
【図５】同深井戸用水中ポンプに用いられる被覆部材を示す正面図。
【符号の説明】
【００６２】
１…深井戸用水中ポンプ、５…回転軸、１０…吸込ケーシング、１１…組付座、１２…吸込口、１４…挿入穴、１５…ボルト、１６ａ…パンチ孔、１６…ストレーナ、２０…第１ポンプ部、２１…第１インペラ、２２…インペラカバー、２３…第１中間ケーシング、２４…軸受部、２５…ベース部、２６…挿入部、２７…羽根、２８…第１孔部、２９…貫通口、３０…カバー部、３３…第１フランジ部、３５…内面部、３６…外面部、３７…カバー部、３９…第１ガス抜き孔、４０…第２ポンプ部、４１…第２インペラ、４２…第２中間ケーシング、４３…軸受部、４４…ベース部、４５…挿入部、４６…羽根、４７…第２孔部、４８…突起部、５０…第２フランジ部、５２…内面部、５３…外面部、５４…当接部、５５…第２ガス抜き孔、６０…第３ポンプ部、６１…第３インペラ、６２…第３中間ケーシング、６５…ベース部、６６…挿入部、６７…羽根、６８…カバー部、８０…吐出ケーシング、９０…固定バンド、９１…バンド部、１００…被覆部材、１０１…パンチ孔、Ｗ…井戸ケーシング、Ｐ…パッキン、Ｆ…流路、Ｇ…ガス流路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水や温泉を揚水する深井戸用水中ポンプに関し、特にガス抜きが可能なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、深井戸等で湯水を揚水させるのに、深井戸用水中ポンプが用いられている。このような深井戸用水中ポンプは、回転軸に所定の間隔で複数のインペラを固定し、これらインペラをケーシング内にそれぞれ収納させることで、ポンプが多段に連結される構成となっている。このような構成とすることで、インペラ及びケーシングにより、流路が形成され、さらにモータにより各インペラを回転させることで、順次湯水を増圧し、揚水が可能となる。
【０００３】
このような深井戸用水中ポンプは、ガスをあまり含有しない水を揚水させる場合には適している。しかし、ガスを多く含有する水、例えば天然発泡水や、温泉等の湯水を揚水すると、ケーシング内に水を吸込んだ際に、ガスが溜まる虞があり、このような湯水を揚水させる場合には適していない。このような場合、ケーシング内に溜まったガスは、インペラ及びケーシング間の流路を順次移動すれば、いずれ深井戸用水中ポンプの吐出口から吐出される。しかし、インペラの回転軸周辺にガスが溜まると、流路の途中にガス塊が発生し、湯水が移送できなくなる、所謂ガスロックが発生する虞がある。
【０００４】
ガスロックが発生すると、エア（ガス）抜きや呼び水等を行なう必要がある。しかし、これらの作業を行なうには、ポンプの運転を停止させる必要がある。このため、ガスを含有する湯水を用いると、ガスロックが頻繁に発生し、ポンプ停止及びガス抜き等が必要となり、作業性、運転性が悪くなる。
【０００５】
このため、インペラの回転軸周辺にガス抜き孔を設け、ケーシングの外側面に貫通する排気管からガスを抜くことで、ガスロックを防止する深井戸用水中モータポンプが知られている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】実開平６−８７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような深井戸用水中モータポンプでは次のような問題があった。即ち、上述した排気管からガスを抜く深井戸用水中モータポンプは、ガスを抜くことが可能であって、さらにポンプ効率を低下させないために、排気管の径を小さくする必要がある。しかし、排気管の径が小さいと、排気管から排出されるガス及び湯水の流速及び圧力が増大し、この高速及び高圧力のガス及び湯水が排気管から排出されることとなる。
【０００７】
一般的に深井戸用水中ポンプと井戸ケーシングとの隙間は小さく（例えば数ｍｍ〜数ｃｍ程度）、また、深井戸用水中ポンプの外周部には、モータに接続されるケーブルも設けられている。しかし、排出されたガス及び湯水は、排気管から外部に排出されると、その圧力及び流速が低減することなく、井戸ケーシングやケーブルに衝突することとなる。このように、ガス及び湯水が井戸ケーシング及びケーブル等に衝突すると、井戸ケーシング及びケーブル等を損傷及び磨耗させる虞がある。
【０００８】
また、インペラに設けるガス抜き孔は、加工状の制約から円形状に形成されるが、ガスの発生量によっては、ガス抜き孔の面積を広くとる必要がある場合であっても、ガス抜き孔の直径が大きくなり、ベースの半径方向に対するガス抜き孔の割合が大きくなる虞もある。これにより、ポンプ効率の低減となる虞や、強度低下となる虞がある。また、湯水中の固形成分がガス抜き孔に付着することで、ガス抜き効率が低下する虞もある。
【０００９】
そこで本発明は、インペラからガス抜きを行なう場合であっても、井戸ケーシングやケーブルを損傷させることなく、効率の良いガス抜きが可能な深井戸用水中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】
【００１０】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の深井戸用水中ポンプは次のように構成されている。
【００１１】
モータに連結された回転軸と、前記モータ上部に配置され、前記回転軸の外周面の一部を覆うとともに、流体の吸込口を有する吸込ケーシングと、円板状の第１ベース部、この第１ベース部の下面に設けられた複数の羽根、及び、前記第１ベース部の前記回転軸周辺に設けられた複数の第１孔部を有し、前記回転軸に固定された第１インペラと、その上端側に設けられた第１フランジ部、前記第１インペラの上面を覆う第１対向面、この第１対向面とその外周面との間に設けられた流路、及び、前記第１対向面と前記第１インペラ上面との間の空間及び外部空間とを連通させるとともに、その延長上に前記第１フランジ部が位置する複数の第１ガス抜孔を有し、前記第１インペラを収納するとともに、その下端側が前記吸込ケーシングの上部に取り付けられた第１中間ケーシングと、円板状の第２ベース部、この第２ベース部の下面に設けられた複数の羽根、及び、前記第２ベース部の前記回転軸周辺に設けられ、前記第１孔部に対して総開口面積が大きく形成された複数の前記第２孔部を有し、前記回転軸に固定された第２インペラと、その上端側に設けられた第２フランジ部、前記第２インペラの上面を覆う第２対向面、この第２対向面とその外周面との間に設けられた流路、及び、前記第２対向面と前記第２インペラ上面との間の空間及び前記外部空間とを連通させるとともに、その延長上に前記第２フランジ部が位置する複数の第２ガス抜孔を有し、前記第２インペラを収納するとともに、その下端側が前記第１中間ケーシングの上部に取り付けられた第２中間ケーシングと、前記回転軸に固定された第３インペラと、この第３インペラを収納するとともに、前記第２中間ケーシングの上部に取り付けられ、その上端部と下端部とが互いに取り付け可能に形成された複数の第３中間ケーシングと、前記第３中間ケーシングの最上段に取り付けられ、前記流体の吐出口を有する吐出ケーシングと、帯状に形成され、その両端に固定部を有し、前記吸込ケーシングにその一端が、前記吐出ケーシングにその他端がそれぞれ固定可能に形成された複数の固定バンドと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、インペラからガス抜きを行なう場合であっても、井戸ケーシングやケーブルを損傷させることなく、効率の良いガス抜きが可能な深井戸用水中ポンプを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態に係る深井戸用水中ポンプ１を図１〜５を用いて説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る深井戸用水中ポンプ１の構成を模式的に示す部分断面図、図２は同深井戸用水中ポンプ１の一部構成を模式的に示す部分断面図、図３は同深井戸用水中ポンプ１に用いられる第１インペラ２１を示す平面図、図４は同深井戸用水中ポンプ１に用いられる第２インペラ４１を示す平面図、図５は同深井戸用水中ポンプ１に用いられる被覆部材１００を示す正面図である。なお、図１、２中、Ｆは湯水の流路、Ｇは気泡の流れ、Ｈは第１、第２ガス抜き孔３９，５５の延長上、Ｐはパッキン、Ｗは井戸ケーシングをそれぞれ示している。また、本実施例では、水中側を下側、大気側を上側として説明する。
【００１４】
図１、２に示すように、深井戸用水中ポンプ１は、井戸ケーシングＷに挿入されることで設けられ、水中モータ２と、水中モータ２の出力軸３にブッシュ等の継手４を介して連結された回転軸５により接続されている。深井戸用水中ポンプ１は、水中モータ２の上部に最下段として配置される吸込ケーシング１０と、吸込ケーシング１０の上部に取り付けられる第１ポンプ部２０と、この第１ポンプ部２０に組み付けられる第２ポンプ部４０と、この第２ポンプ部４０に複数組み付けられる第３ポンプ部６０と、この第３ポンプ部６０の上段に最上段として組み付けられる吐出ケーシング８０と、を備えている。
【００１５】
また、深井戸用水中ポンプ１は、これら吸込ケーシング１０、第１ポンプ部２０、第２ポンプ部４０、複数の第３ポンプ部６０、及び、吐出ケーシング８０を上下方向から固定する固定バンド９０と、を備えている。なお、固定バンド９０の内面には、例えば水中モータ２に信号や電源を供給するケーブルが設けられている。
【００１６】
さらに深井戸用水中ポンプ１は、第１ポンプ部２０及び第２ポンプ部４０の外周を覆うとともに、これら第１、第２ポンプ部２０、４０と固定バンド９０との間に設けられる被覆部材１００とを備えている。
【００１７】
吸込ケーシング１０は、略円筒状に形成されるとともに、下部に水中モータ２と組み付く組付座１１と、この組付座１１の上部に設けられた吸込口１２と、上端部（上端側）の外周縁に設けられ、後述するインペラカバー２２が嵌め合う上端嵌合部１３と、固定バンド９０が挿入する挿入穴１４とを備えている。なお、組付座１１は、例えば水中モータ２に設けられたボルト穴にボルト１５を螺合することで組み付けられる。
【００１８】
上端嵌合部１３は、吸込ケーシング１０の上端部外周縁を径が異なる２段形状の雄状に成形されることで形成されており、インペラカバー２２が嵌合する。また、吸込ケーシング１０には、吸込ケーシング１０の外周であって、吸込口１２を覆うとともに、複数のパンチ孔１６ａによりパンチ孔を有して（メッシュ状に）形成されたストレーナ１６が設けられている。なお、このパンチ孔１６ａは、後述する第１孔部２８及び第２孔部４７より小さな径で形成されている。
【００１９】
第１ポンプ部２０は、回転軸５に固定された第１インペラ２１と、この第１インペラ２１の下方に設けられ、吸込ケーシング１０に取り付けられるインペラカバー２２と、このインペラカバー２２に取り付けられ、第１インペラ２１を覆う（収納する）第１中間ケーシング２３と、を備えている。また、第１ポンプ部２０は、回転軸５と第１中間ケーシング２３の後述する内面部３５の内周部との間に軸受部２４を備えている。
【００２０】
図３に示すように、第１インペラ２１は、ステンレスや樹脂等で成型され、円板状のベース部２５と、ベース部２５の中心に設けられ回転軸５が挿入される挿入部２６と、ベース部２５の一方の主面に設けられた複数（図３中５枚）の羽根２７と、挿入部２６の周囲であって、羽根２７と羽根２７との間に設けられた第１孔部２８と、を備えている。
【００２１】
羽根２７は、挿入部２６の周囲から第１インペラ２１の外周方向に湾曲しながら延設されるとともに、羽根２７と羽根２７との間隔は、ベース部２５の中心側から外周側に向って広い間隔となるように配置されている。
【００２２】
第１孔部２８は、ベース部２５を貫通する円形状に形成されており、その開口面積は、使用状況及びポンプ性能等により適宜設定する。なお、第１インペラ２１は、ベース部２５とインペラカバー２２との間を羽根２７が回転することで、流路Ｆが形成されている。
【００２３】
インペラカバー２２は、その中心を貫通する回転軸５及び流路Ｆを形成する貫通口２９と、第１インペラ２１の羽根２７と対向するとともに、羽根２７と略同一の断面形状となるカバー部３０とを有している。又、インペラカバー２２は、その下端部に設けられ、吸込ケーシング１０の上端嵌合部１３と嵌合する下端嵌合部３１と、その上端部に設けられ上端部外周縁を径が異なる２段形状の雄状に形成された上端嵌合部３２とを備えている。
【００２４】
第１中間ケーシング２３は、中空の杯状で、小径端部側に設けられた第１フランジ部３３と、他方の大径端部側に設けられ、インペラカバー２２に嵌合する下端嵌合部３４と、第１インペラ２１の上面を覆う内面部（第１対向面）３５と、内面部３５と外面部３６との間に設けられた流路Ｆと、を備えている。
【００２５】
また、第１中間ケーシング２３は、内面部３５から第１中間ケーシングの外面まで貫通する第１ガス抜き孔３９を備えている。なお、図２の二点鎖線Ｈに示すように、第１ガス抜き孔３９は、その延長先に第１フランジ部３３が位置するように設けられている。
【００２６】
第１フランジ部３３は、その上断面形状が、後述する第２インペラ４１の羽根４６の下端形状と略同一に形成されたカバー部３７と、上端部外周縁を径が異なる２段形状の雄状に形成された上端嵌合部３８とを備えている。なお、第１フランジ部３３の上面内周側に設けられたカバー部３７と、後述する第２インペラ４１の羽根４６とにより流路Ｆが形成されている。また、第１フランジ部３３は、ガスや湯水による磨耗等が考慮された厚みを有している。
【００２７】
第２ポンプ部４０は、回転軸５に固定された第２インペラ４１と、第１中間ケーシング２３に取り付けられるとともに、第２インペラ４１を覆う（収納する）第２中間ケーシング４２と、を備えている。また、第２ポンプ部４０は、回転軸５と第２中間ケーシング４２の後述する内面部（第２対向面）５２の内周部との間に軸受部４３を備えている。
【００２８】
第２インペラ４１は、例えばロストワックス法を用いて、ステンレスやアルミニウム、樹脂、又は、使用する湯水に対して耐食性を有する材料等で成型されている。図４に示すように、第２インペラ４１は、円板状のベース部４４と、このベース部４４の中心に設けられ回転軸５が挿入される挿入部４５と、このベース部４４の一方の主面（下面）に設けられた複数（図４中５枚）の羽根４６と、挿入部４５の周囲であって、羽根４６と羽根４６との間に設けられた第２孔部４７と、を備えている。
【００２９】
また、第２インペラ４１は、ベース部４４の他方の主面であって、第２孔部４７より外周側に設けられ、円環状の突起部４８を有しており、後述する当接部５４と限りなく近接又は当接することで、気泡及び湯水を流路Ｆへと流さない構造となっている。なお、第２インペラ４１は、上述したように、ベース部４４と第１フランジ部３３のカバー部３７との間を羽根４６が回転することで、流路Ｆが形成されている。
【００３０】
羽根４６は、挿入部４５の周囲から第２インペラ４１の外周方向に湾曲しながら延設されるとともに、羽根４６と羽根４６との間隔は、ベース部４４の中心側から外周側に向って広い間隔となるように配置されている。第２孔部４７は、ベース部４４を貫通する例えば円形が回転方向に２つ連なった形状（楕円形状、達磨状及び糸瓜状等）である長孔形状に形成されている。また、第２孔部４７の開口面積は、第１孔部２８に対して広い開口面積、例えば第１孔部２８の２倍以上の総開口面積に形成されており、使用状況及びポンプ性能等により適宜設定する。
【００３１】
第２中間ケーシング４２は、中空の杯状で、小径端部側に設けられた第２フランジ部５０と、他方の大径端部側に設けられ、第１中間ケーシングに嵌合する下端嵌合部５１と、第２インペラ４１の上面を覆う内面部５２と、内面部５２と外面部５３との間に設けられた流路Ｆと、を備えている。第２中間ケーシング４２は、内面部５２に、突起部４８に当接する当接部５４を有している。また、第２中間ケーシング４２は、内面部５２から外面部５３まで貫通する第２ガス抜き孔５５を備えており、図２の二点鎖線Ｈに示すように、第２ガス抜き孔５５は、その延長上に第２フランジ部５０が位置するように設けられている。なお、第２フランジ部５０は、ガスや湯水による磨耗等が考慮された厚みを有している。
【００３２】
第３ポンプ部６０は、回転軸５に固定された第３インペラ６１と、第２中間ケーシング４２及び他の第３ポンプ部６０に取り付けられるとともに、第３インペラ６１を覆う（収納する）第３中間ケーシング６２と、を備えている。また、第３ポンプ部６０は、回転軸５と第３中間ケーシング６２との間に設けられた軸受６３と、第３インペラ６１と第３中間ケーシング６２との間に設けられたライナリング６４と、を備えている。
【００３３】
第３インペラ６１は、例えばステンレスで形成され、円板状のベース部６５と、ベース部６５の中心に設けられ回転軸５が挿入される挿入部６６と、ベース部６５の一方の主面に設けられた複数（例えば５枚）の羽根６７と、羽根６７の下面（ベース部６５と相対する面）に設けられたカバー部６８と、を備えている。
【００３４】
第３中間ケーシング６２は、椀状に形成され、内部に第３インペラ６１を収納可能に形成されており、第３インペラ６１と第３中間ケーシング６２により、流路Ｆが形成されることとなる。なお、この流路Ｆは、他の第３ポンプを接続させた際に、連続する流路Ｆが形成されることとなる。
【００３５】
第３中間ケーシング６２は、第３中間ケーシング６２の上面に設けられた上端側嵌合部７０と下面側外周部に設けられた下端側嵌合部７１とを備えており、上端側嵌合部７０と下端側嵌合部７１とを接続させることで第３中間ケーシング６２を複数段接続可能に形成されている。
【００３６】
吐出ケーシング８０は、例えば固定バンド９０の他方が固定される下部ケーシング８１と、この下部ケーシング８１にボルト８２等により結合され、吐出配管等に接続されるフランジ部８３を有する上部ケーシング８４とを備えている。
【００３７】
即ち、深井戸用水中ポンプ１は、吸込ケーシング１０、インペラカバー２２、第１中間ケーシング２３、第２中間ケーシング４２、複数が互いに取り付け可能に第３中間ケーシング６２、及び、吐出ケーシング８０が順次パッキンＰを介して組みつけられることとなる。
【００３８】
固定バンド９０は、帯状のバンド部９１と、その両端にナット９２により締結可能に形成されたねじ部９３とを有している。
【００３９】
図５に示すように、被覆部材１００は、長方形の板に、複数のパンチ孔１０１により例えばメッシュ状に形成されており、長辺方向の両端には、複数のボルト穴１０２が対で設けられている。パンチ孔１０１は、上述した第１ガス抜き孔３９及び第２ガス抜き孔５５に対して小さい径に形成されている。また、被覆部材１００は、第１中間ケーシング２３及び第２中間ケーシング４２を覆うように、円筒状に弾性変形されるとともに、ボルト等により固定されている。なお、一枚の被覆部材１００で第１ガス抜き孔３９及び第２ガス抜き孔５５を覆うのではなく、二枚の被覆部材を用いて第１ガス抜き孔３９及び第２ガス抜き孔５５をそれぞれ覆う構成としてもよい。
【００４０】
このように構成された深井戸用水中ポンプ１では、水中モータ２が回転すると、水中モータ２の出力軸３を介して回転軸５が回転する。この回転軸５が回転することで、回転軸５に固定されている第１インペラ２１、第２インペラ４１及び第３インペラ６１も追従して回転する。このとき、深井戸用水中ポンプ１は湯水中に配置されており、湯水中に配置されることで、深井戸用水中ポンプ１内の流路Ｆには湯水がストレーナ１６から進入することとなる。
【００４１】
この状態で、回転軸５に追従して各インペラ２１、４１、６１が回転すると、流路Ｆに進入した湯水は、各インペラ２１、４１、６１で増圧されるとともに、揚水（揚湯）されることとなる。第１インペラ２１で湯水が増圧されるとともに揚水されると、吸込ケーシング１０内の圧力は井戸内の水圧よりも低圧となるため、ストレーナ１６を介して湯水がさらに吸込ケーシング１０内に進入することとなる。この繰返しにより、水中モータ２作動時においては、湯水が流路Ｆに示すように増圧することで揚水されることとなる。
【００４２】
このように深井戸用水中ポンプ１により揚水がなされる際に、湯水が天然発泡水や温泉等の、ガス含有量が高い湯水の場合に、流路Ｆ中に気泡が発生することがある。この気泡は、湯水中で気泡として自然発生したガスや、第１インペラ２１により揚水された際に、吸込ケーシング１０内が低圧になることで、膨張したガス等により発生するものである。このような気泡が各インペラに溜まると、ガスロック等が発生する。次に、このようなガスロックを防止するための気泡の抜け構造を説明する。
【００４３】
湯水中に発生した気泡は、その性質上、一般的には上昇方向に浮力が働くため、第１インペラ２１の羽根２７及びベース部２５付近に移動することとなる。このとき、ベース部２５に設けられた第１孔部２８により、流路Ｆとは別途、流路が形成される。この流路、即ち、図２中二点鎖線の矢印（以下、「ガス流路」）Ｇに示すように、湯水中に発生した気泡の一部は、第１インペラ２１を通過する際に、第１孔部２８から第１インペラ２１の上部と第１中間ケーシング２３の内面部３５により形成された中空空間に気泡が移動する。なお、このとき、気泡だけではなく湯水も移動することとなる。
【００４４】
第１インペラ２１の上部に移動した気泡及び湯水の多くは、第１ガス抜き孔３９を介して移動するとともに、その他の気泡及び湯水は、第１インペラ２１のベース部２５と第１中間ケーシング２３の内面部３５との隙間から流路Ｆと合流する。このとき、第１ガス抜き孔３９を介して排出される気泡及び湯水は、その流速及び圧力が高い状態となり、排出されることとなる。第１ガス抜き孔３９を介して移動した気泡及び湯水は、第１フランジ部３３の下方空間に移動するとともに、その殆どは第１フランジ部３３に衝突することとなる。このように、気泡及び湯水が、第１フランジ部３３の下方空間に移動、及び、第１フランジ部３３に衝突することで、その流速及び圧力（勢い）が低下するとともに、攪拌されることとなる。
【００４５】
さらに、第１フランジ部３３に衝突及び下方空間に移動した気泡及び湯水は、被覆部材１００のパンチ孔１０１を介して井戸ケーシングＷと深井戸用水中ポンプ１との間に抜ける。このとき、気泡及び湯水は、パンチ孔１０１を気泡及び湯水が通過することで、パンチ孔１０１より大きな径の気泡は小さくなる。また、気泡及び湯水は、パンチ孔１０１により気泡及び湯水が攪拌及び分流されることで、気泡及び湯水の流速及び圧力が低下することとなる。このように、第１インペラ２１の第１ガス抜き孔３９から一定の気泡及び湯水を、その勢いが低下させられて、深井戸用水中ポンプ１及び井戸ケーシングＷの間に排出されることとなる。
【００４６】
第１ガス抜き孔３９から抜けずに流路Ｆに合流した気泡は、気泡を有する湯水とともに、第１インペラ２１から流路Ｆに示すように第２インペラ４１に移動することとなる。第２インペラ４１に移動した気泡を含む湯水は、その気泡が第２インペラ４１の羽根４６及びベース部４４付近に移動する。気泡は、ベース部４４の第２孔部４７から、ガス流路Ｇに沿って、ベース部４４と第２中間ケーシング４２の内面部５２とにより形成された上方空間に移動する。この、ベース部４４の上方空間は、ベース部４４、内面部５２、突起部４８及び当接部５４により、第２孔部４７及び第２ガス抜き孔５５以外は閉鎖的な空間となっている。このため、第２孔部４７からベース部４４の上方空間へ進入した気泡及び湯水は、第２ガス抜き孔５５から確実に吐出されることとなる。
【００４７】
第２ガス抜き孔５５から吐出された気泡及び湯水は、その流速及び圧力が高い状態となり、排出されることとなる。第２ガス抜き孔５５を介して移動した気泡及び湯水は、第２フランジ部５０の下方空間に移動するとともに、その殆どが第２フランジ部５０に衝突することとなる。このように、気泡及び湯水が、第２フランジ部５０の下方空間に移動、及び、第２フランジ部５０に衝突することで、その流速及び圧力が低下するとともに、攪拌される。さらに、第２フランジ部５０に衝突及び下方空間に移動した気泡及び湯水は、被覆部材１００のパンチ孔１０１を介して井戸ケーシングＷと深井戸用水中ポンプ１との間に抜けることとなる。なお、このとき第１ガス抜き孔３９から吐出された気泡及び湯水と同様に、パンチ孔１０１により、気泡が小さくなるとともに、気泡及び湯水の勢いが低下することとなる。
【００４８】
なお、第２孔部４７は、長孔形状であって、且つ、第１孔部２８より広い面積で形成されているため、気泡を効果的に排出することが可能となっている。
【００４９】
このように、気泡は、第１孔部２８及び第２孔部４７から、第１ガス抜き孔３９及び第２ガス抜き孔５５を介して深井戸用水中ポンプ１の外部へと排出されることとなる。気泡が排出されることで、深井戸用水中ポンプ１内には気泡が殆ど溜まることがなく、ガスロックが防止される。即ち、このようなガスを含有する湯水を用いる場合、完全に気泡を除去することは不可能であり、ガスロック及び脈動等、気泡による悪影響が発生しない程度に気泡が除去可能となれば良い。
【００５０】
このような構成の深井戸用水中ポンプ１とすることで、第１孔部２８及び第２孔部４７から第１ガス抜き孔３９及び第２ガス抜き孔５５を介して、気泡を吐出することが可能となる。また、第１孔部２８に対して第２孔部４７の面積を大きくすることで、第１孔部２８で排出されなかった気泡をも、確実にベース部４４上面に移動させ、第２ガス抜き孔５５から排出することが可能となる。これにより、ガスロックを防止することが可能となる。また、ガスロックを防止可能とすることで、運転を停止させて、ガス抜き等を行なわなくてよいため、作業効率の向上、及び、運転効率の向上にもなる。
【００５１】
また、第２孔部４７の形状を長孔形状等とすることで、同面積で２つ穴とした場合に比べ、気泡の抜け量が増加するため、確実にガスロックを防止することが可能となる。尚、第２孔部４７の面積が第１孔部２８に比べ大きく形成されているが、第２ガス抜き孔５５の面積を調整することで、湯水の排出量が調整可能であるため、第２インペラ４１（第２ポンプ部４０）における、増圧及び揚水効率の低減は殆どない。
【００５２】
また、第２孔部４７が長孔形状となることで、面積も広くなり、温泉等に含有される固形成分（例えば、「湯の花」や「湯垢」）等が付着しにくい。例えば、第２孔部４７と同等の面積を有する円形の孔部とした場合には、その径は、第２インペラ４１の径方向に長く形成しなければいけない。しかし、この場合、第２インペラ４１の強度が低下する虞がある。
【００５３】
また、ストレーナ１６のパンチ孔１６ａは、第１孔部２８及び第２孔部４７より小さな径で形成されているため、固形成分を第１孔部２８及び第２孔部４７に移動し、付着することを防止することが可能となる。このような固形成分が、第２孔部４７内周部にこびり付くと、第２孔部４７の開口面積が減少してしまい、気泡の排出能力が低下する。特に、第２孔部４７から下流には、ガス抜きのための機構を設けていないため、排出能力が低下すると、ガスロックが発生する虞が増大する。このため、第２孔部を長孔形状とすることで、第２孔部４７内周部にこびり付きを防止するとともに、気泡の排出能力の低下を防止することが可能となる。
【００５４】
また、第１ガス抜き孔３９及び第２ガス抜き孔５５の延長上に第１フランジ部３３、５０が位置する構成としたことで、排出されるガスの気泡及び湯水の流速及び圧力を低減することが可能となる。また、被覆部材１００を第１中間ケーシング２３及び第２中間ケーシング４２に設けることで、さらに、ガスの気泡及び湯水の流速及び圧力を低減させることが可能となる。これらのことにより、気泡及び湯水により井戸ケーシングＷ側面を磨耗・破壊等、損傷させることがない。また、同様に、固定バンド９０及びケーブルの損傷も防止することが可能となる。
【００５５】
上述したように、本発明の深井戸用水中ポンプ１によれば、ガスを含有する湯水であっても、ガスロックを発生させることなく、効率のよい湯水の揚水（揚湯）が可能となる。また、第２孔部４７を長孔形状とすることで、確実にガスによる気泡を排出可能となるとともに、固形成分の付着によるポンプの能力低下を防止することが可能となる。
【００５６】
また、第１フランジ部３３、５０及び被覆部材１００により、第１ガス抜き孔３９及び第２ガス抜き孔５５から排出される気泡及び湯水の勢い（流速や圧力等）を減少させることで、固定バンド９０、ケーブル及び井戸ケーシングＷの損傷を防止することが可能となる。
【００５７】
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、上述した深井戸用水中ポンプ１では、被覆部材１００を第１中間ケーシング２３及び第２中間ケーシング４２に設ける構成としたが、被覆部材１００を設けない構成としてもよい。例えば、井戸ケーシングＷと深井戸用水中ポンプ１との形状の制約等により被覆部材１００が設けられない場合には、被覆部材１００を設けない構成で使用可能となる。被覆部材１００は、第１ガス抜き孔３９及び第２ガス抜き孔５５から排出された気泡及び湯水の流速を低減させるものであり、第１フランジ部３３、５０に当てることでも、効果は得られる。
【００５８】
また、上記第１フランジ部３３、５０の外周端部に返し部を設けてもよい。返し部を設けることで、フランジ部にぶつかった気泡及び湯水が攪拌された際に、返し部により渦巻き状に第１、第２フランジ部３３、５０下方空間を移動することとなる。これにより、さらにフランジ部下方で湯水が攪拌され、流速をより低減することが可能となる。
【００５９】
また、上述した被覆部材１００は、固定バンド９０の内面側に設けられた構成としたが、これを、固定バンド９０の外面に設ける構成としてもよい。また、上述した第２インペラ４１は、ロストワックス法を用いて成型するとしたが、これはロストワックス法を用いなくてもよい。また、使用条件（湯水のガス含有量等）により、第１ポンプ部２０及び第２ポンプ部４０だけにガス抜きのための孔部及びガス抜き孔を設けるのではなく、他のポンプ部に設けるようにしてもよい。他のポンプ部にも孔部及びガス抜き孔を設けることで、よりガスの排出効率が向上し、ガスの含有量が多い湯水にも対応可能となる。
【００６０】
さらに、第１インペラ２１に設けられた第１孔部２８は、円形状でなく、第２孔部４７と同様の円形が回転方向に２つ連なった形状（楕円形状、達磨状及び糸瓜状等）である長孔形状に形成されていてもよい。このような長孔形状とすることで、第２孔部４７と同等の効果が得られることとなる。ただし、第１孔部２８の総開口面積は、上述にもあるように、第２孔部４７の総開口面積より小さいものとする。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。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る深井戸用水中ポンプの構成を模式的に示す部分断面図。
【図２】同深井戸用水中ポンプの一部構成を模式的に示す部分断面図。
【図３】同深井戸用水中ポンプに用いられる第１インペラを示す平面図。
【図４】同深井戸用水中ポンプに用いられる第２インペラを示す平面図。
【図５】同深井戸用水中ポンプに用いられる被覆部材を示す正面図。
【符号の説明】
【００６２】
１…深井戸用水中ポンプ、５…回転軸、１０…吸込ケーシング、１１…組付座、１２…吸込口、１４…挿入穴、１５…ボルト、１６ａ…パンチ孔、１６…ストレーナ、２０…第１ポンプ部、２１…第１インペラ、２２…インペラカバー、２３…第１中間ケーシング、２４…軸受部、２５…ベース部、２６…挿入部、２７…羽根、２８…第１孔部、２９…貫通口、３０…カバー部、３３…第１フランジ部、３５…内面部、３６…外面部、３７…カバー部、３９…第１ガス抜き孔、４０…第２ポンプ部、４１…第２インペラ、４２…第２中間ケーシング、４３…軸受部、４４…ベース部、４５…挿入部、４６…羽根、４７…第２孔部、４８…突起部、５０…第２フランジ部、５２…内面部、５３…外面部、５４…当接部、５５…第２ガス抜き孔、６０…第３ポンプ部、６１…第３インペラ、６２…第３中間ケーシング、６５…ベース部、６６…挿入部、６７…羽根、６８…カバー部、８０…吐出ケーシング、９０…固定バンド、９１…バンド部、１００…被覆部材、１０１…パンチ孔、Ｗ…井戸ケーシング、Ｐ…パッキン、Ｆ…流路、Ｇ…ガス流路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに連結された回転軸と、
前記モータ上部に配置され、前記回転軸の外周面の一部を覆うとともに、流体の吸込口を有する吸込ケーシングと、
円板状の第１ベース部、この第１ベース部の下面に設けられた複数の羽根、及び、前記第１ベース部の前記回転軸周辺に設けられた複数の第１孔部を有し、前記回転軸に固定された第１インペラと、
その上端側に設けられた第１フランジ部、前記第１インペラの上面を覆う第１対向面、この第１対向面とその外周面との間に設けられた流路、及び、前記第１対向面と前記第１インペラ上面との間の空間及び外部空間とを連通させるとともに、その延長上に前記第１フランジ部が位置する複数の第１ガス抜孔を有し、前記第１インペラを収納するとともに、その下端側が前記吸込ケーシングの上部に取り付けられた第１中間ケーシングと、
円板状の第２ベース部、この第２ベース部の下面に設けられた複数の羽根、及び、前記第２ベース部の前記回転軸周辺に設けられ、前記第１孔部に対して総開口面積が大きく形成された複数の前記第２孔部を有し、前記回転軸に固定された第２インペラと、
その上端側に設けられた第２フランジ部、前記第２インペラの上面を覆う第２対向面、この第２対向面とその外周面との間に設けられた流路、及び、前記第２対向面と前記第２インペラ上面との間の空間及び前記外部空間とを連通させるとともに、その延長上に前記第２フランジ部が位置する複数の第２ガス抜孔を有し、前記第２インペラを収納するとともに、その下端側が前記第１中間ケーシングの上部に取り付けられた第２中間ケーシングと、
前記回転軸に固定された第３インペラと、
この第３インペラを収納するとともに、前記第２中間ケーシングの上部に取り付けられ、その上端部と下端部とが互いに取り付け可能に形成された複数の第３中間ケーシングと、
前記第３中間ケーシングの最上段に取り付けられ、前記流体の吐出口を有する吐出ケーシングと、
帯状に形成され、その両端に固定部を有し、前記吸込ケーシングにその一端が、前記吐出ケーシングにその他端がそれぞれ固定可能に形成された複数の固定バンドと、
を備えることを特徴とする深井戸用水中ポンプ。
【請求項２】
前記第１中間ケーシング及び前記第２中間ケーシングの外周面に設けられ、少なくとも前記第１ガス抜孔及び前記第２ガス抜孔を被覆するとともに、複数のパンチ孔を有する被覆部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の深井戸用水中ポンプ。
【請求項３】
前記パンチ孔は、前記第１ガス抜孔及び前記第２ガス抜孔よりも面積が小さいことを特徴とする請求項２に記載の深井戸用水中ポンプ。
【請求項４】
前記被覆部材は、前記固定バンドの内側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の深井戸用水中ポンプ。
【請求項５】
前記第２孔部は、長孔形状、楕円形状、達磨形状及び瓢箪形状のいずれか一に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の深井戸用水中ポンプ。
【請求項１】
モータに連結された回転軸と、
前記モータ上部に配置され、前記回転軸の外周面の一部を覆うとともに、流体の吸込口を有する吸込ケーシングと、
円板状の第１ベース部、この第１ベース部の下面に設けられた複数の羽根、及び、前記第１ベース部の前記回転軸周辺に設けられた複数の第１孔部を有し、前記回転軸に固定された第１インペラと、
その上端側に設けられた第１フランジ部、前記第１インペラの上面を覆う第１対向面、この第１対向面とその外周面との間に設けられた流路、及び、前記第１対向面と前記第１インペラ上面との間の空間及び外部空間とを連通させるとともに、その延長上に前記第１フランジ部が位置する複数の第１ガス抜孔を有し、前記第１インペラを収納するとともに、その下端側が前記吸込ケーシングの上部に取り付けられた第１中間ケーシングと、
円板状の第２ベース部、この第２ベース部の下面に設けられた複数の羽根、及び、前記第２ベース部の前記回転軸周辺に設けられ、前記第１孔部に対して総開口面積が大きく形成された複数の前記第２孔部を有し、前記回転軸に固定された第２インペラと、
その上端側に設けられた第２フランジ部、前記第２インペラの上面を覆う第２対向面、この第２対向面とその外周面との間に設けられた流路、及び、前記第２対向面と前記第２インペラ上面との間の空間及び前記外部空間とを連通させるとともに、その延長上に前記第２フランジ部が位置する複数の第２ガス抜孔を有し、前記第２インペラを収納するとともに、その下端側が前記第１中間ケーシングの上部に取り付けられた第２中間ケーシングと、
前記回転軸に固定された第３インペラと、
この第３インペラを収納するとともに、前記第２中間ケーシングの上部に取り付けられ、その上端部と下端部とが互いに取り付け可能に形成された複数の第３中間ケーシングと、
前記第３中間ケーシングの最上段に取り付けられ、前記流体の吐出口を有する吐出ケーシングと、
帯状に形成され、その両端に固定部を有し、前記吸込ケーシングにその一端が、前記吐出ケーシングにその他端がそれぞれ固定可能に形成された複数の固定バンドと、
を備えることを特徴とする深井戸用水中ポンプ。
【請求項２】
前記第１中間ケーシング及び前記第２中間ケーシングの外周面に設けられ、少なくとも前記第１ガス抜孔及び前記第２ガス抜孔を被覆するとともに、複数のパンチ孔を有する被覆部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の深井戸用水中ポンプ。
【請求項３】
前記パンチ孔は、前記第１ガス抜孔及び前記第２ガス抜孔よりも面積が小さいことを特徴とする請求項２に記載の深井戸用水中ポンプ。
【請求項４】
前記被覆部材は、前記固定バンドの内側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の深井戸用水中ポンプ。
【請求項５】
前記第２孔部は、長孔形状、楕円形状、達磨形状及び瓢箪形状のいずれか一に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の深井戸用水中ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−５２４４４（Ｐ２００９−５２４４４Ａ）
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１８６８４（Ｐ２００７−２１８６８４）
【出願日】平成１９年８月２４日（２００７．８．２４）
【出願人】（０００１４８２０９）株式会社川本製作所 (161)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２４日（２００７．８．２４）
【出願人】（０００１４８２０９）株式会社川本製作所 (161)
【Ｆターム（参考）】
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