遠心ポンプ
【課題】一つのケーシングと一つの羽根車の組合せによって、最高効率の水量を任意に変更して、好ましい運転水量範囲を任意に選択しつつ構成でき、しかも羽根車をバランスよく回転させて安定した運転ができるようにする。
【解決手段】回転軸４６に連結されて回転する羽根車１２と、吐出口３０ｂを有し内部に羽根車１２を収容するケーシング３０と、ケーシング３０の開口部を密閉するケーシングカバー３４と、所定角度回転させた時に略一致する位置に位置して羽根車側とケーシング側を貫通する一組の通路６２ａ，６２ｂ、６４ａ，６４ｂを複数組有し、ケーシング３０との間に吐出口３０ｂに連通する案内通路６０が形成されるように、ケーシング３０内に羽根車１２と同心円状に配置されるガイドプレート５４と、複数組の通路の内の一組の通路を残して他の通路を羽根車側で閉止する閉止部材７０とを有する。
【解決手段】回転軸４６に連結されて回転する羽根車１２と、吐出口３０ｂを有し内部に羽根車１２を収容するケーシング３０と、ケーシング３０の開口部を密閉するケーシングカバー３４と、所定角度回転させた時に略一致する位置に位置して羽根車側とケーシング側を貫通する一組の通路６２ａ，６２ｂ、６４ａ，６４ｂを複数組有し、ケーシング３０との間に吐出口３０ｂに連通する案内通路６０が形成されるように、ケーシング３０内に羽根車１２と同心円状に配置されるガイドプレート５４と、複数組の通路の内の一組の通路を残して他の通路を羽根車側で閉止する閉止部材７０とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心ポンプに関し、特に小水量側に最高効率点を持つ低比速度遠心ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心ポンプは、一般に、モータの駆動に伴って回転する回転軸に固定した羽根車をケーシングの内部に回転自在に配置し、羽根車を回転させることで、ケーシングの内部に流入した流体を羽根車の回転で昇圧させてケーシングの外部に流出させるように構成されている。ここに、例えば、ケーシングの出口部に絞り部を設け該絞り部で水量を絞ったり、ケーシングの出口に水量を絞るオリフィスを設けたりすることで、低水量側に最高効率点を持つようにした低比速度遠心ポンプが構成される。
【０００３】
図１は、水量ａ１で最高効率η１を達成するように設計された、低比速度遠心ポンプ（特定低比速度遠心ポンプ）の水量−揚程曲線Ｘ１及び効率曲線Ｙ１を示す。低比速度遠心ポンプにあっては、ポンプの最高効率η１に極力近い水量で運転することが、騒音や振動などを低減させてポンプを機械的に安定させる上で好ましい。このため、最高効率点の水量ａ１の、例えば８０％を最低水量ａ１’（＝ａ１×０．８）に、例えば１１０％を最高水量ａ１”（＝ａ１×１．１）にそれぞれ設定し、この水量範囲（ａ１’〜ａ１”）をポンプの運転水量範囲Ａ１と規定することが広く行われている。
【０００４】
このため、特定低比速度遠心ポンプの運転水量範囲Ａ１から外れた、例えば図１に示す水量ａ２での運転の要請に該特定低比速度遠心ポンプを使用して応えようとすると、この水量ａ２における特定低比速度遠心ポンプの効率η２は、最高効率点から大きく外れ最高効率η１からかなり低くなり、騒音や振動などが発生する虞がある。このため、このような場合には、図２に破線で示すような水量−揚程曲線Ｘ２及び効率曲線Ｙ２を有し、水量ａ２で最高効率を達成するか、またはこの水量ａ２がポンプの運転水量範囲Ａ２内にあるようにした低比速度遠心ポンプを特定低比速度遠心ポンプとは別に用意して使用することが広く行われている。
【０００５】
出願人は、小水量側に最高効率点を持つ低比速度遠心ポンプに使用される羽根車として、互いに隣接する一方の羽根（主翼）の裏面と他方の羽根（主翼）の表面との間に、羽根車の外径より内側に位置して一方の羽根の裏面から他方の羽根の表面に向けて延びる仕切翼を設けた羽根車を提案している（特許文献１参照）。また、第１の通液路を有する羽根車本体の外周部に嵌合する円筒状の補助リングを備え、補助リングに該補助リングの内周部から外周部まで延びる第２の通液路を設けた羽根車を提案している（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−５１５９２号公報
【特許文献２】特開２００５−２３７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、客先の種々様々な要請に応えるため、異なる性能を満足する遠心ポンプをその都度、設計して製作すると、設計費用、製作コスト及び材料費等が嵩み、遠心ポンプそのもののコストアップに繋がってしまう。しかも、このように材料が費やされると、限りある資源の無駄使いにもなる。特許文献１，２に記載の羽根車にあっても、ポンプ性能に合わせた羽根車自体の加工が必要で、一つの性能を有する遠心ポンプに対して、一つの羽根車が必要となる。このため、一つの羽根車で複数の性能を任意に選択することはできない。
【０００８】
このため、出願人は、図３及び図４に示すように、一つのケーシングと一つの羽根車の組合せによって、最高効率の水量を任意に変更できるようにした遠心ポンプを提案している（特願２０１０−２３１０６９号（出願日２０１０年１０月１４日））。この遠心ポンプは、吸込口１０ａと吐出口１０ｂとを有するケーシング１０と、ケーシング１０の内部に回転自在に収容される羽根車１２と、内部に羽根車１２を収容したケーシング１０の開口部を密閉するケーシングカバー１４とを有している。羽根車１２は、モータの回転に伴って回転する回転軸１６の端部に連結されている。更に、この遠心ポンプは、羽根車側とケーシング側を貫通する複数の通路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを有するガイドプレート１８を備えており、このガイドプレート１８は、複数の通路内の一つの通路（例えば通路１８ａ）のみが吐出口１０ｂに連通し、他の通路（例えば通路１８ｂ，１８ｃ，１８ｂ）は羽根車側で仕切り板２０によって閉止されるように、ケーシング１０内に羽根車１２と同心円状に配置される。これにより、複数の通路１８ａ〜１８ｄ内の任意の一つの通路を吐出口１０ｂに連通させ、他と通路を仕切り板２０で閉止させることで、最高効率の水量を任意に変更した遠心ポンプを構成できる。
【０００９】
しかしながら、出願人が提案した上記遠心ポンプは、所望の効果を奏するものの、複数の通路１８ａ〜１８ｄ内の任意の一つの通路を吐出口１０ｂに連通させ、他と通路を閉止させた状態で羽根車１２を回転させてポンプを駆動すると、羽根車１２に常に一方向の力が作用して左右のバランスが悪くなり、ポンプの安定した運転を行うためには、例えば回転軸や該回転軸を支持する軸受として、剛性の高いものを使用する必要があり、ポンプの大型化やコストアップに繋がってしまうことが判った。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、一つのケーシングと一つの羽根車の組合せによって、最高効率の水量を任意に変更して、好ましい運転水量範囲を任意に選択しつつ構成でき、しかも羽根車をバランスよく回転させて安定した運転ができるようにした遠心ポンプ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】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、回転軸に連結されて回転する羽根車と、吐出口を有し内部に前記羽根車を収容するケーシングと、前記ケーシングの開口部を密閉するケーシングカバーと、所定角度回転させた時に互いに略一致する位置に位置して羽根車側とケーシング側を貫通する一組の通路を複数組有し、前記ケーシングとの間に前記吐出口に連通する案内通路が形成されるように、前記ケーシング内に前記羽根車と同心円状に配置されるガイドプレートと、前記複数組の通路の内の一組の通路を残して他の通路を羽根車側で閉止する閉止部材とを有することを特徴とする遠心ポンプである。
【００１２】
これにより、例えば、ガイドプレートの所定角度回転させた時に略一致する位置（回転軸の軸心を中心にガイドプレートを１８０°回転させた時に略一致する位置（略点対称位置）やガイドプレートを１２０°回転させた時に略一致する位置等）に位置する一組の通路を２組有する時に、ガイドプレートの一方の一組の通路が案内通路を通してケーシングの吐出口に連通し、他方の一組の通路が閉止部材で閉止するようにして第１遠心ポンプを構成し、ガイドプレートの他方の一組の通路が案内通路を通してケーシングの吐出口に連通し、一方の一組の通路が閉止部材で閉止するようにして、前記第１遠心ポンプと異なる性能を有する第２遠心ポンプを構成することができる。この第１遠心ポンプ及び第２遠心ポンプにおいて、羽根車を回転させてポンプを駆動すると、ガイドプレートの所定角度回転させた時に略一致する位置に位置する一組の通路を通って流体が案内通路内に流入し吐出口から吐出されるため、羽根車に複数方向の力がより均等に作用し、これらの力が互いに相殺しあって左右のバランスが良くなり、羽根車をバランス良く回転させて、安定した運転を行うことができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記ガイドプレートは、周方向に回転可能に前記ケーシング内に配置されて該ケーシングまたは前記ケーシングカバーに固定されることを特徴とする請求項１に記載の遠心ポンプである。
【００１４】
これにより、ガイドプレートに設けた複数組の通路の内の一組の通路を残して他の通路が閉止部材で閉止されるようにガイドプレートを配置してケーシングまたはケーシングカバーに固定する時、ガイドプレートを周方向に回転させることで、ガイドプレートのケーシングまたはケーシングカバーに対する配置を容易に調整することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記ガイドプレートの前記一組の通路を構成する各通路は、少なくとも一部の通路が異なる断面積を有していることを特徴とする請求項１または２記載の遠心ポンプである。
【００１６】
ガイドプレートの一組の通路を構成する各通路は、全て略同じ断面積を有する方が羽根車をバランスよく回転させて安定した運転を行う上で好ましいが、必ずしも全て略同じ断面積を有している必要はない。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記閉止部材は、前記ガイドプレートの羽根車側に内接した円弧状の仕切り板で構成され、該仕切り板は、前記ケーシングカバーと一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の遠心ポンプである。
【００１８】
これにより、例えばガイドプレートをケーシングに固定した時、ケーシングとケーシングカバーとを相対的に回転させることで、ガイドプレートと仕切り板との相対位置を変更することができ、しかも、ケーシングカバーと仕切り板の取付けが容易となる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、前記仕切り板は、前記羽根車の外周端面との間にボリュートとなる流路が形成されるように該流路内の流体の流れ方向に沿って厚さが減少する形状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の遠心ポンプである。
これにより、羽根車の外周端面と仕切り板との間に形成されるボリュートとなる流路に沿って流体がよりスムーズに流れるようにすることができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、前記案内通路は、前記ガイドプレートに設けられたフランジ部と前記ケーシングカバーで挟まれた領域に形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の遠心ポンプである。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、前記案内通路は、前記ケーシングの前記ガイドプレートの外周端面との対向面に設けられた凹溝内に形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の遠心ポンプである。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、前記案内通路は、該案内通路内を流れる流体の流れ方向に沿って流路断面積が徐々に増大するボリュート形状を有することを特徴とする請求項６または７記載の遠心ポンプである。
これにより、ケーシングとガイドプレートとの間にボリュート形状に形成される案内通路に沿って流体がよりスムーズに流れるようにすることができる。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、前記案内通路の前記吐出口近傍には、前記案内通路内を流れて吐出口から吐出される流体が該案内通路内に流入するのを防止する流れ止めが配置されていることを特徴とする請求項６または７記載の遠心ポンプである。
これにより、案内通路に沿って流れる流体を流れ止めで堰き止めて、案内通路に沿って流れてきた流体の全てを吐出口から順次吐出すことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の遠心ポンプによれば、一つのケーシングと一つの羽根車の組合せによって、最高効率の水量を任意に変更して、好ましい運転水量範囲を任意に選択しつつ遠心ポンプを構成することができる。しかも、このようにして構成された遠心ポンプは、羽根車を回転させてポンプを駆動させたとき、羽根車に複数方向の力がより均等に作用し、これらの力が互いに相殺しあって左右のバランスが良くなり、羽根車をバランス良く回転させて安定した運転を行うことができる。
【００２５】
これにより、客先の使用する水量ごとに遠心ポンプを設計し製作する必要をなくして、材料等の無駄をなくし、遠心ポンプのコストダウンを図るとともに、貴重な地球資源の無駄使いを無くして、省エネルギーに繋げることができる。特に、羽根車をバランス良く回転させて安定したポンプの運転を行うことで、例えば回転軸や該回転軸を支承する軸受として、剛性の低いものを使用することができ、これによって、ポンプを小型化して、製作コスト及び材料費の更なる削減を図ることができる。
【００２６】
しかも、一般の渦巻きポンプの構造を採用した小水量で高揚程の遠心ポンプは、出口通路の面積が一般に小さく、鋳造によってケーシングを得ようとすると、ケーシング内に通路を確実に成型できない場合があるが、本発明の遠心ポンプに使用される、ポンプ性能を決める通路が設けられているガイドプレートは、通路が開口しているので、鋳造によって比較的容易に成型することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一つの低比速度遠心ポンプの水量−揚程曲線及び効率曲線を示すグラフである。
【図２】他の低比速度遠心ポンプの水量−揚程曲線及び効率曲線を、図１に示す水量−揚程曲線及び効率曲線と共に示すグラフである。
【図３】出願人が先の出願（特願２０１０−２３１０６９号）で提案した遠心ポンプの縦断正面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明の実施形態の遠心ポンプの縦断正面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態の遠心ポンプの図５相当図である。
【図８】本発明の更に他の実施形態の遠心ポンプの図６相当図である。
【図９】本発明の更に他の実施形態の遠心ポンプの図６相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図５乃至図９を参照して説明する。なお、以下の各例において、同一または相当する部材には同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００２９】
図５は、本発明の実施形態の遠心ポンプの縦断正面図で、図６は、図５のＢ−Ｂ線断面図である。図５及び図６に示すように、遠心ポンプは、吸込口３０ａと吐出口３０ｂとを有するケーシング３０と、ケーシング３０の内部に回転自在に収容される羽根車３２と、内部に羽根車３２を収容したケーシング３０の開口部を密閉するケーシングカバー３４とを有している。ケーシングカバー３４は、ボルト３６を介してケーシング３０に固定されている。
【００３０】
羽根車３２は、ケーシングカバー３４に連結された軸受胴体４０の内部に組込まれた軸受４２，４４によって回転自在に支承された回転軸４６のケーシング３０側の端部に固定されている。回転軸４６の他端は、軸受胴体４０から外部に延出して、図示しないモータに連結される。これにより、モータの駆動に伴って、羽根車３２は回転軸４６と一体に回転する。
【００３１】
羽根車３２は、この例では、円板状の主板（ハブ）５０の表面に、直線状に延びる複数の羽根５２を放射状に配置して構成されている。羽根車の形状は、この構成に限定されず、用途に応じて、クローズ型、オープン型、セミオープン型など種々の羽根車が適用できる。
【００３２】
ケーシング３０の羽根車３２側の内面には、羽根車３２の周囲を囲繞するリング状の突条部５４ａと該突条部５４ａより外方に延出するフランジ部５４ｂを有する略円板状のガイドプレート５４が羽根車３２と同心円状に周方向に回転可能に配置され、ガイドプレート５４の突条部５４ａの突出端面がケーシングカバー３４に、フランジ部５４ｂの外周端面がケーシング３０にそれぞれ当接した状態で、ボルト５６を介してケーシング３０に固定されている。これにより、ケーシング３０とケーシングカバー３４で挟まれた領域内に位置して、羽根車３２の外周端面とガイドプレート５４の突条部５４ａとの間に円周状に連続した流路５８が形成され、ガイドプレート５４の突条部５４ａとケーシング３０との間に円周状に連続した案内通路６０が形成されている。
【００３３】
この例では、ガイドプレート５４をケーシング３０にボルト５６で固定しているが、ガイドプレート５４をケーシングカバー３４にボルト等で固定するようにしてもよい。
【００３４】
ガイドプレート５４には、流路５８の接線方向に延びて羽根車３２側とケーシング３０側とを貫通し、流路５８と案内通路６０を繋ぐ、この例では、第１の一対の通路６２ａ，６２ｂと第２の一対の通路６４ａ，６４ｂのポンプ性能を決める２対の通路が備えられ、これらの一対の通路の内の一方の一対の通路のみが通路として使用され、他方の一対の通路は閉塞されるようになっている。第１の一対の通路６２ａ，６２ｂは、ガイドプレート５４の略点対称位置に、つまり回転軸４６の軸心Ｏと一致するガイドプレート５４の中心を中心として、ガイドプレート５４を略１８０°回転した位置に設けられ、第２の一対の通路６４ａ，６４ｂも同様に、ガイドプレート５４の略点対称位置に、つまり回転軸４６の軸心Ｏと一致するガイドプレート５４の中心を中心として、ガイドプレート５４を略１８０°回転した位置に設けられている。
【００３５】
これらの通路６２ａ，６２ｂ、６４ａ，６４ｂは、ケーシングカバー３４側に開口しており、第１の一対の通路６２ａ，６２ｂを互いに結ぶ線と第２の一対の通路６４ａ，６４ｂを互いに結ぶ線の成す角は、９０°に設定されている。なお、ガイドプレートに設けられる通路の数は、複数対であればよい。
【００３６】
このような形状のガイドプレート５４は、ポンプ性能を決める所定形状の２対の通路６２ａ，６２ｂ、６４ａ，６４ｂが形成されているものの、これらの通路６２ａ，６２ｂ、６４ａ，６４ｂは、ケーシングカバー３４側に開口しているので、鋳造によって比較的容易に成型することができる。
【００３７】
図６に示すように、例えば第１の一対の通路６２ａ，６２ｂを、流路５８と案内通路６０を繋ぐ通路として使用する時、第２の一対の通路６４ａ，６４ｂは、通路として使用されない。このため、通路として使用されない第２の一対の通路６４ａ，６４ｂを羽根車１２側で閉止する位置に、この第２の一対の通路６４ａ，６４ｂをそれぞれ閉止する閉止部材を構成する一対の仕切り板７０が設けられている。
【００３８】
この例では、各仕切り板（閉止部材）７０は、ガイドプレート５４の突条部５４ａの内周面に内接する円弧状の板体で構成されてケーシングカバー３４に一体に設けられている。これにより、例えば図６に示す状態で、ケーシング３０に固定したガイドプレート５４を、ケーシングカバー３４に対して時計周りに９０°回転させることで、第２の一対の通路６４ａ，６４ｂの仕切り板７０による閉止が解かれて、第２の一対の通路６４ａ，６４ｂが、流路５８と案内通路６０を繋ぐ通路として使用され、第１の一対の通路６２ａ，６２ｂは、仕切り板７０で閉止されるようになっている。
【００３９】
更にこの例では、各仕切り板７０として、羽根車１２の外周端面と仕切り板７０との間に形成される流路５８が水の流れる方向に間口が広がるボリュートを形成するように、流体の流れ方向に向けて厚さが徐々に薄くなるようにしたものが使用されている。即ち、仕切り板７０の流体の流れ方向の上流側に位置する端部の厚さｔ１は、下流側に位置する端部の厚さｔ２よりも厚く（ｔ１＞ｔ２）なっている。
【００４０】
第１の一対の通路６２ａ，６２ｂ及び第２の一対の６４ａ，６４ｂの通路部分の大きさは、第１の一対の通路６２ａ，６２ｂと第２の一対の６４ａ，６４ｂで異なるポンプ性能を決めることができるように設定されている。つまり、第１の一対の通路６２ａ，６２ｂの通路部分の大きさは、第１の一対の通路６２ａ，６２ｂを通路として使用し、第２の一対の通路６４ａ，６４ｂを仕切り板７０で閉止して第１遠心ポンプを構成した場合、この第１遠心ポンプの水量−揚程曲線及び効率曲線が、例えば図１に示す水量−揚程曲線Ｘ１及び効率曲線Ｙ１に一致して、水量ａ１で最大効率点となるように設定されている。
【００４１】
第２の一対の通路６４ａ，６４ｂの通路部分の大きさは、第２の一対の通路６４ａ，６４ｂを通路として使用し、第１の一対の通路６２ａ，６２ｂを仕切り板７０で閉止して第２遠心ポンプを構成した場合、この第２遠心ポンプの水量−揚程曲線及び効率曲線が、例えば図２に示す水量−揚程曲線Ｘ２及び効率曲線Ｙ２に一致して、水量ａ２で最大効率点となるように設定されている。
【００４２】
なお、この例では、第１の一対の通路を構成する各通路６２ａ，６２ｂとして、略同一形状（断面積）のものを使用している。第２の一対の通路を構成する各通路６４ａ，６４ｂにあっても同様に、略同一形状のものを使用している。このように、一対の通路を構成する各通路として、略同一形状のものを使用する方が羽根車３２をバランスよく回転させて安定した運転を行う上で好ましい。
【００４３】
この例では、ガイドプレート５４に設けた２対の通路６２ａ，６２ｂ、６４ａ，６４ｂの内の一方の一対の通路を、流路５８と案内通路６０を繋ぐ通路として使用し、他方の一対の通路を仕切り板７０で閉止させて遠心ポンプを構成することで、異なる水量−揚程曲線及び性能曲線を有する２種類の遠心ポンプが得られる。これによって、遠心ポンプを新たに設計して、新たな遠心ポンプを製作することなく、一つのケーシング１０と一つの羽根車１２を使用し、単にガイドプレート５４と仕切り板７０の相対位置を変更することで、異なる水量−揚程曲線及び性能曲線を有する遠心ポンプを構成することができる。
【００４４】
この例では、２対の通路を備え、一対の通路を閉止することで、２つの異なる水量−揚程曲線及び性能曲線を有する遠心ポンプを構成することができるようにしているが、例えば３対の通路を備え、３対の通路の内、２対の通路を閉止することで、３つの異なる水量−揚程曲線及び性能曲線を有する遠心ポンプを構成するようにしても良い。
【００４５】
そして、例えば図６に示すように、第１の一対の通路６２ａ，６２ｂを、流路５８と案内通路６０を繋ぐ通路として使用し、第２の一対の通路６４ａ，６４ｂを仕切り板７０で閉止して第１遠心ポンプを構成し、羽根車３２を回転させてポンプを駆動する場合、羽根車３２の回転に伴って、吸込口３０ａから吸込まれて昇圧された流体は、流路５８から、ガイドプレート５４の互いに略点対称位置に設けられた第１の一対の通路６２ａ，６２ｂを通って、案内通路６０内に流入し、吐出口３０ｂから吐出される。これにより、羽根車３２に回転軸４６の軸心Ｏを中心とした略点対称位置の２方向の力が作用し、これらの力が互いに相殺しあって左右のバランスが良くなり、羽根車３２をバランス良く回転させて、安定した運転を行うことができる。
【００４６】
このことは、第２の一対の通路６４ａ，６４ｂを流路５８と案内通路６０を繋ぐ通路として使用し、第１の一対の通路６２ａ，６２ｂを仕切り板７０で閉止して構成した第２遠心ポンプにあっても同様である。
【００４７】
このように、羽根車３２をバランス良く回転させて安定したポンプの運転を行うことで、例えば回転軸４６や該回転軸４６を支承する軸受４２，４４として、剛性の低いものを使用することができ、これによって、ポンプを小型化して、製作コスト及び材料費の更なる削減を図ることができる。
【００４８】
なお、上記の例では、第１の一対の通路６２ａ，６２ｂと第２の一対の通路６４ａ，６４ｂを、ガイドプレート５４の略点対称位置にそれぞれ設け、ケーシング３０に固定したガイドプレート５４を、ケーシングカバー３４に対して時計周りに９０°回転させることで、一方の一対の通路６２ａ，６２ｂまたは６４ａ，６４ｂを選択的に通路として使用するようにしているが、ガイドプレートの所定角度回転させた時に略一致する位置、例えばガイドプレートを１２０°回転させた時に一致する位置に第１の一組（３個）の通路と第２の一組（３個）の通路をそれぞれ設け、ケーシングに固定したガイドプレートを、ケーシングカバーに対して時計周りに６０°回転させることで、一方の一組の通路を選択的に通路として使用する（他方の一組の通路を仕切り板で閉止）ようにしてもよい。このことは、以下の各例にあっても同様である。
【００４９】
これによっても、複数方向の力を羽根車により均等に作用させ、これらの力を互いに相殺させて左右のバランスを良くし、羽根車をバランス良く回転させて、安定した運転を行うことができる。
【００５０】
図７は、本発明の他の実施形態の遠心ポンプを示す。図７は、通路６４ａを仕切り板７０で閉止した状態を示している。この例の図５及び図６に示す例と異なる点は、図５及び図６に示す例は、ガイドプレート５４にフランジ部５４ｂを設けて、このフランジ部５４ｂとケーシングカバー３４で挟まれた領域に案内通路６０を形成しているのに対し、この例は、ガイドプレート５４にフランジ部を設けることなく、ケーシング３０のガイドプレート５４の外周端面との対向面に凹溝３０ｃを設け、この凹溝３０ｃの開口部をガイドプレート５４の突条部５４ａで塞ぐことで、凹溝３０ｃの内部に案内通路６０を形成している点にある。この例にあっては、ケーシング３０に設けられる凹溝３０ｃの形状に沿って案内通路６０が形成される。
【００５１】
図８は、本発明の更に他の実施形態の遠心ポンプを示す。この例の図５及び図６に示す例と異なる点は、リング状に延びる案内通路６０のケーシング３０の吐出口３０ｂの近傍に、案内通路６０内を流れて吐出口３０ｂから吐出される流体が該案内通路６０内に流入するのを防止する流れ止め７２を配置した点にある。これにより、案内通路６０に沿って流れる流体の全量をケーシング３０の吐出口３０ｂから順次吐出すことができる。この流れ止め７２の吐出口３０ｂに連続する面７２ａは、該面７２ａに沿って流体がスムーズに流れるよう、流体の流れに沿った形状に形成されている。
【００５２】
更に、この例にあっては、第１の一対の通路を構成する各通路６２ａ，６２ｂとして、異なる形状（断面積）のものを使用している。第２の一対の通路を構成する各通路６４ａ，６４ｂにあっても同様に、異なる形状のものを使用している。前述のように、一対の通路を構成する各通路として、略同一形状のものを使用することが理想であるが、必ずしも略同一形状である必要はない。
【００５３】
図９は、本発明の更に他の実施形態の遠心ポンプを示す。この例の図５及び図６に示す例と異なる点は、ガイドプレート５４の突条部５４ａの厚さが流体の流れ方向に沿って徐々に小さくなって、ガイドプレート５４の突条部５４ａとケーシング３０との間に、流路断面積が流体の流れ方向に沿って徐々に増大するボリュート形状の案内通路６０が形成されるようにしている点にある。
【００５４】
このように、ケーシング３０とガイドプレート５４の突条部５４ａとの間に形成される案内通路６０を、流路断面積が流体の流れ方向に沿って徐々に増大するボリュート形状とすることによって、この案内通路６０に沿って流体がよりスムーズに流れるようにすることができる。
【００５５】
なお、図８に示す例にあっては、ガイドプレート５４のフランジ部５４ｂとケーシングカバー３４で挟まれた領域に形成した案内通路６０の内部に流れ止め７２を配置しているが、図７に示すように、ケーシング３０に設けた凹溝３０ｃで案内流路６０を形成する場合には、凹溝３０ｃの内部に流れ止めを配置するようにしても良い。また、図９に示す例にあっては、ガイドプレート５４のフランジ部５４ｂとケーシングカバー３４で挟まれた領域にボリュート形状の案内通路６０を形成しているが、図７に示すように、ケーシング３０に設けた凹溝３０ｃで案内流路６０を形成する場合には、この案内通路を形成する凹溝３０ｃの形状をボリュート形状としてもよい。
【００５６】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００５７】
３０ ケーシング
３０ａ 吸込口
３０ｂ 吐出口
３２ 羽根車
３４ ケーシングカバー
４０ 軸受胴体、
４２，４４ 軸受
４６ 回転軸
５０ 主板
５２ 羽根
５４ ガイドプレート
５４ａ 突条部
５４ｂ フランジ部
５８ 流路
６０ 案内通路
６２ａ，６２ｂ、６４ａ，６４ｂ 通路
７０ 仕切り板
７２ 流れ止め
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心ポンプに関し、特に小水量側に最高効率点を持つ低比速度遠心ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心ポンプは、一般に、モータの駆動に伴って回転する回転軸に固定した羽根車をケーシングの内部に回転自在に配置し、羽根車を回転させることで、ケーシングの内部に流入した流体を羽根車の回転で昇圧させてケーシングの外部に流出させるように構成されている。ここに、例えば、ケーシングの出口部に絞り部を設け該絞り部で水量を絞ったり、ケーシングの出口に水量を絞るオリフィスを設けたりすることで、低水量側に最高効率点を持つようにした低比速度遠心ポンプが構成される。
【０００３】
図１は、水量ａ１で最高効率η１を達成するように設計された、低比速度遠心ポンプ（特定低比速度遠心ポンプ）の水量−揚程曲線Ｘ１及び効率曲線Ｙ１を示す。低比速度遠心ポンプにあっては、ポンプの最高効率η１に極力近い水量で運転することが、騒音や振動などを低減させてポンプを機械的に安定させる上で好ましい。このため、最高効率点の水量ａ１の、例えば８０％を最低水量ａ１’（＝ａ１×０．８）に、例えば１１０％を最高水量ａ１”（＝ａ１×１．１）にそれぞれ設定し、この水量範囲（ａ１’〜ａ１”）をポンプの運転水量範囲Ａ１と規定することが広く行われている。
【０００４】
このため、特定低比速度遠心ポンプの運転水量範囲Ａ１から外れた、例えば図１に示す水量ａ２での運転の要請に該特定低比速度遠心ポンプを使用して応えようとすると、この水量ａ２における特定低比速度遠心ポンプの効率η２は、最高効率点から大きく外れ最高効率η１からかなり低くなり、騒音や振動などが発生する虞がある。このため、このような場合には、図２に破線で示すような水量−揚程曲線Ｘ２及び効率曲線Ｙ２を有し、水量ａ２で最高効率を達成するか、またはこの水量ａ２がポンプの運転水量範囲Ａ２内にあるようにした低比速度遠心ポンプを特定低比速度遠心ポンプとは別に用意して使用することが広く行われている。
【０００５】
出願人は、小水量側に最高効率点を持つ低比速度遠心ポンプに使用される羽根車として、互いに隣接する一方の羽根（主翼）の裏面と他方の羽根（主翼）の表面との間に、羽根車の外径より内側に位置して一方の羽根の裏面から他方の羽根の表面に向けて延びる仕切翼を設けた羽根車を提案している（特許文献１参照）。また、第１の通液路を有する羽根車本体の外周部に嵌合する円筒状の補助リングを備え、補助リングに該補助リングの内周部から外周部まで延びる第２の通液路を設けた羽根車を提案している（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−５１５９２号公報
【特許文献２】特開２００５−２３７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、客先の種々様々な要請に応えるため、異なる性能を満足する遠心ポンプをその都度、設計して製作すると、設計費用、製作コスト及び材料費等が嵩み、遠心ポンプそのもののコストアップに繋がってしまう。しかも、このように材料が費やされると、限りある資源の無駄使いにもなる。特許文献１，２に記載の羽根車にあっても、ポンプ性能に合わせた羽根車自体の加工が必要で、一つの性能を有する遠心ポンプに対して、一つの羽根車が必要となる。このため、一つの羽根車で複数の性能を任意に選択することはできない。
【０００８】
このため、出願人は、図３及び図４に示すように、一つのケーシングと一つの羽根車の組合せによって、最高効率の水量を任意に変更できるようにした遠心ポンプを提案している（特願２０１０−２３１０６９号（出願日２０１０年１０月１４日））。この遠心ポンプは、吸込口１０ａと吐出口１０ｂとを有するケーシング１０と、ケーシング１０の内部に回転自在に収容される羽根車１２と、内部に羽根車１２を収容したケーシング１０の開口部を密閉するケーシングカバー１４とを有している。羽根車１２は、モータの回転に伴って回転する回転軸１６の端部に連結されている。更に、この遠心ポンプは、羽根車側とケーシング側を貫通する複数の通路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを有するガイドプレート１８を備えており、このガイドプレート１８は、複数の通路内の一つの通路（例えば通路１８ａ）のみが吐出口１０ｂに連通し、他の通路（例えば通路１８ｂ，１８ｃ，１８ｂ）は羽根車側で仕切り板２０によって閉止されるように、ケーシング１０内に羽根車１２と同心円状に配置される。これにより、複数の通路１８ａ〜１８ｄ内の任意の一つの通路を吐出口１０ｂに連通させ、他と通路を仕切り板２０で閉止させることで、最高効率の水量を任意に変更した遠心ポンプを構成できる。
【０００９】
しかしながら、出願人が提案した上記遠心ポンプは、所望の効果を奏するものの、複数の通路１８ａ〜１８ｄ内の任意の一つの通路を吐出口１０ｂに連通させ、他と通路を閉止させた状態で羽根車１２を回転させてポンプを駆動すると、羽根車１２に常に一方向の力が作用して左右のバランスが悪くなり、ポンプの安定した運転を行うためには、例えば回転軸や該回転軸を支持する軸受として、剛性の高いものを使用する必要があり、ポンプの大型化やコストアップに繋がってしまうことが判った。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、一つのケーシングと一つの羽根車の組合せによって、最高効率の水量を任意に変更して、好ましい運転水量範囲を任意に選択しつつ構成でき、しかも羽根車をバランスよく回転させて安定した運転ができるようにした遠心ポンプ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】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、回転軸に連結されて回転する羽根車と、吐出口を有し内部に前記羽根車を収容するケーシングと、前記ケーシングの開口部を密閉するケーシングカバーと、所定角度回転させた時に互いに略一致する位置に位置して羽根車側とケーシング側を貫通する一組の通路を複数組有し、前記ケーシングとの間に前記吐出口に連通する案内通路が形成されるように、前記ケーシング内に前記羽根車と同心円状に配置されるガイドプレートと、前記複数組の通路の内の一組の通路を残して他の通路を羽根車側で閉止する閉止部材とを有することを特徴とする遠心ポンプである。
【００１２】
これにより、例えば、ガイドプレートの所定角度回転させた時に略一致する位置（回転軸の軸心を中心にガイドプレートを１８０°回転させた時に略一致する位置（略点対称位置）やガイドプレートを１２０°回転させた時に略一致する位置等）に位置する一組の通路を２組有する時に、ガイドプレートの一方の一組の通路が案内通路を通してケーシングの吐出口に連通し、他方の一組の通路が閉止部材で閉止するようにして第１遠心ポンプを構成し、ガイドプレートの他方の一組の通路が案内通路を通してケーシングの吐出口に連通し、一方の一組の通路が閉止部材で閉止するようにして、前記第１遠心ポンプと異なる性能を有する第２遠心ポンプを構成することができる。この第１遠心ポンプ及び第２遠心ポンプにおいて、羽根車を回転させてポンプを駆動すると、ガイドプレートの所定角度回転させた時に略一致する位置に位置する一組の通路を通って流体が案内通路内に流入し吐出口から吐出されるため、羽根車に複数方向の力がより均等に作用し、これらの力が互いに相殺しあって左右のバランスが良くなり、羽根車をバランス良く回転させて、安定した運転を行うことができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記ガイドプレートは、周方向に回転可能に前記ケーシング内に配置されて該ケーシングまたは前記ケーシングカバーに固定されることを特徴とする請求項１に記載の遠心ポンプである。
【００１４】
これにより、ガイドプレートに設けた複数組の通路の内の一組の通路を残して他の通路が閉止部材で閉止されるようにガイドプレートを配置してケーシングまたはケーシングカバーに固定する時、ガイドプレートを周方向に回転させることで、ガイドプレートのケーシングまたはケーシングカバーに対する配置を容易に調整することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記ガイドプレートの前記一組の通路を構成する各通路は、少なくとも一部の通路が異なる断面積を有していることを特徴とする請求項１または２記載の遠心ポンプである。
【００１６】
ガイドプレートの一組の通路を構成する各通路は、全て略同じ断面積を有する方が羽根車をバランスよく回転させて安定した運転を行う上で好ましいが、必ずしも全て略同じ断面積を有している必要はない。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記閉止部材は、前記ガイドプレートの羽根車側に内接した円弧状の仕切り板で構成され、該仕切り板は、前記ケーシングカバーと一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の遠心ポンプである。
【００１８】
これにより、例えばガイドプレートをケーシングに固定した時、ケーシングとケーシングカバーとを相対的に回転させることで、ガイドプレートと仕切り板との相対位置を変更することができ、しかも、ケーシングカバーと仕切り板の取付けが容易となる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、前記仕切り板は、前記羽根車の外周端面との間にボリュートとなる流路が形成されるように該流路内の流体の流れ方向に沿って厚さが減少する形状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の遠心ポンプである。
これにより、羽根車の外周端面と仕切り板との間に形成されるボリュートとなる流路に沿って流体がよりスムーズに流れるようにすることができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、前記案内通路は、前記ガイドプレートに設けられたフランジ部と前記ケーシングカバーで挟まれた領域に形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の遠心ポンプである。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、前記案内通路は、前記ケーシングの前記ガイドプレートの外周端面との対向面に設けられた凹溝内に形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の遠心ポンプである。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、前記案内通路は、該案内通路内を流れる流体の流れ方向に沿って流路断面積が徐々に増大するボリュート形状を有することを特徴とする請求項６または７記載の遠心ポンプである。
これにより、ケーシングとガイドプレートとの間にボリュート形状に形成される案内通路に沿って流体がよりスムーズに流れるようにすることができる。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、前記案内通路の前記吐出口近傍には、前記案内通路内を流れて吐出口から吐出される流体が該案内通路内に流入するのを防止する流れ止めが配置されていることを特徴とする請求項６または７記載の遠心ポンプである。
これにより、案内通路に沿って流れる流体を流れ止めで堰き止めて、案内通路に沿って流れてきた流体の全てを吐出口から順次吐出すことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の遠心ポンプによれば、一つのケーシングと一つの羽根車の組合せによって、最高効率の水量を任意に変更して、好ましい運転水量範囲を任意に選択しつつ遠心ポンプを構成することができる。しかも、このようにして構成された遠心ポンプは、羽根車を回転させてポンプを駆動させたとき、羽根車に複数方向の力がより均等に作用し、これらの力が互いに相殺しあって左右のバランスが良くなり、羽根車をバランス良く回転させて安定した運転を行うことができる。
【００２５】
これにより、客先の使用する水量ごとに遠心ポンプを設計し製作する必要をなくして、材料等の無駄をなくし、遠心ポンプのコストダウンを図るとともに、貴重な地球資源の無駄使いを無くして、省エネルギーに繋げることができる。特に、羽根車をバランス良く回転させて安定したポンプの運転を行うことで、例えば回転軸や該回転軸を支承する軸受として、剛性の低いものを使用することができ、これによって、ポンプを小型化して、製作コスト及び材料費の更なる削減を図ることができる。
【００２６】
しかも、一般の渦巻きポンプの構造を採用した小水量で高揚程の遠心ポンプは、出口通路の面積が一般に小さく、鋳造によってケーシングを得ようとすると、ケーシング内に通路を確実に成型できない場合があるが、本発明の遠心ポンプに使用される、ポンプ性能を決める通路が設けられているガイドプレートは、通路が開口しているので、鋳造によって比較的容易に成型することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一つの低比速度遠心ポンプの水量−揚程曲線及び効率曲線を示すグラフである。
【図２】他の低比速度遠心ポンプの水量−揚程曲線及び効率曲線を、図１に示す水量−揚程曲線及び効率曲線と共に示すグラフである。
【図３】出願人が先の出願（特願２０１０−２３１０６９号）で提案した遠心ポンプの縦断正面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明の実施形態の遠心ポンプの縦断正面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態の遠心ポンプの図５相当図である。
【図８】本発明の更に他の実施形態の遠心ポンプの図６相当図である。
【図９】本発明の更に他の実施形態の遠心ポンプの図６相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図５乃至図９を参照して説明する。なお、以下の各例において、同一または相当する部材には同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００２９】
図５は、本発明の実施形態の遠心ポンプの縦断正面図で、図６は、図５のＢ−Ｂ線断面図である。図５及び図６に示すように、遠心ポンプは、吸込口３０ａと吐出口３０ｂとを有するケーシング３０と、ケーシング３０の内部に回転自在に収容される羽根車３２と、内部に羽根車３２を収容したケーシング３０の開口部を密閉するケーシングカバー３４とを有している。ケーシングカバー３４は、ボルト３６を介してケーシング３０に固定されている。
【００３０】
羽根車３２は、ケーシングカバー３４に連結された軸受胴体４０の内部に組込まれた軸受４２，４４によって回転自在に支承された回転軸４６のケーシング３０側の端部に固定されている。回転軸４６の他端は、軸受胴体４０から外部に延出して、図示しないモータに連結される。これにより、モータの駆動に伴って、羽根車３２は回転軸４６と一体に回転する。
【００３１】
羽根車３２は、この例では、円板状の主板（ハブ）５０の表面に、直線状に延びる複数の羽根５２を放射状に配置して構成されている。羽根車の形状は、この構成に限定されず、用途に応じて、クローズ型、オープン型、セミオープン型など種々の羽根車が適用できる。
【００３２】
ケーシング３０の羽根車３２側の内面には、羽根車３２の周囲を囲繞するリング状の突条部５４ａと該突条部５４ａより外方に延出するフランジ部５４ｂを有する略円板状のガイドプレート５４が羽根車３２と同心円状に周方向に回転可能に配置され、ガイドプレート５４の突条部５４ａの突出端面がケーシングカバー３４に、フランジ部５４ｂの外周端面がケーシング３０にそれぞれ当接した状態で、ボルト５６を介してケーシング３０に固定されている。これにより、ケーシング３０とケーシングカバー３４で挟まれた領域内に位置して、羽根車３２の外周端面とガイドプレート５４の突条部５４ａとの間に円周状に連続した流路５８が形成され、ガイドプレート５４の突条部５４ａとケーシング３０との間に円周状に連続した案内通路６０が形成されている。
【００３３】
この例では、ガイドプレート５４をケーシング３０にボルト５６で固定しているが、ガイドプレート５４をケーシングカバー３４にボルト等で固定するようにしてもよい。
【００３４】
ガイドプレート５４には、流路５８の接線方向に延びて羽根車３２側とケーシング３０側とを貫通し、流路５８と案内通路６０を繋ぐ、この例では、第１の一対の通路６２ａ，６２ｂと第２の一対の通路６４ａ，６４ｂのポンプ性能を決める２対の通路が備えられ、これらの一対の通路の内の一方の一対の通路のみが通路として使用され、他方の一対の通路は閉塞されるようになっている。第１の一対の通路６２ａ，６２ｂは、ガイドプレート５４の略点対称位置に、つまり回転軸４６の軸心Ｏと一致するガイドプレート５４の中心を中心として、ガイドプレート５４を略１８０°回転した位置に設けられ、第２の一対の通路６４ａ，６４ｂも同様に、ガイドプレート５４の略点対称位置に、つまり回転軸４６の軸心Ｏと一致するガイドプレート５４の中心を中心として、ガイドプレート５４を略１８０°回転した位置に設けられている。
【００３５】
これらの通路６２ａ，６２ｂ、６４ａ，６４ｂは、ケーシングカバー３４側に開口しており、第１の一対の通路６２ａ，６２ｂを互いに結ぶ線と第２の一対の通路６４ａ，６４ｂを互いに結ぶ線の成す角は、９０°に設定されている。なお、ガイドプレートに設けられる通路の数は、複数対であればよい。
【００３６】
このような形状のガイドプレート５４は、ポンプ性能を決める所定形状の２対の通路６２ａ，６２ｂ、６４ａ，６４ｂが形成されているものの、これらの通路６２ａ，６２ｂ、６４ａ，６４ｂは、ケーシングカバー３４側に開口しているので、鋳造によって比較的容易に成型することができる。
【００３７】
図６に示すように、例えば第１の一対の通路６２ａ，６２ｂを、流路５８と案内通路６０を繋ぐ通路として使用する時、第２の一対の通路６４ａ，６４ｂは、通路として使用されない。このため、通路として使用されない第２の一対の通路６４ａ，６４ｂを羽根車１２側で閉止する位置に、この第２の一対の通路６４ａ，６４ｂをそれぞれ閉止する閉止部材を構成する一対の仕切り板７０が設けられている。
【００３８】
この例では、各仕切り板（閉止部材）７０は、ガイドプレート５４の突条部５４ａの内周面に内接する円弧状の板体で構成されてケーシングカバー３４に一体に設けられている。これにより、例えば図６に示す状態で、ケーシング３０に固定したガイドプレート５４を、ケーシングカバー３４に対して時計周りに９０°回転させることで、第２の一対の通路６４ａ，６４ｂの仕切り板７０による閉止が解かれて、第２の一対の通路６４ａ，６４ｂが、流路５８と案内通路６０を繋ぐ通路として使用され、第１の一対の通路６２ａ，６２ｂは、仕切り板７０で閉止されるようになっている。
【００３９】
更にこの例では、各仕切り板７０として、羽根車１２の外周端面と仕切り板７０との間に形成される流路５８が水の流れる方向に間口が広がるボリュートを形成するように、流体の流れ方向に向けて厚さが徐々に薄くなるようにしたものが使用されている。即ち、仕切り板７０の流体の流れ方向の上流側に位置する端部の厚さｔ１は、下流側に位置する端部の厚さｔ２よりも厚く（ｔ１＞ｔ２）なっている。
【００４０】
第１の一対の通路６２ａ，６２ｂ及び第２の一対の６４ａ，６４ｂの通路部分の大きさは、第１の一対の通路６２ａ，６２ｂと第２の一対の６４ａ，６４ｂで異なるポンプ性能を決めることができるように設定されている。つまり、第１の一対の通路６２ａ，６２ｂの通路部分の大きさは、第１の一対の通路６２ａ，６２ｂを通路として使用し、第２の一対の通路６４ａ，６４ｂを仕切り板７０で閉止して第１遠心ポンプを構成した場合、この第１遠心ポンプの水量−揚程曲線及び効率曲線が、例えば図１に示す水量−揚程曲線Ｘ１及び効率曲線Ｙ１に一致して、水量ａ１で最大効率点となるように設定されている。
【００４１】
第２の一対の通路６４ａ，６４ｂの通路部分の大きさは、第２の一対の通路６４ａ，６４ｂを通路として使用し、第１の一対の通路６２ａ，６２ｂを仕切り板７０で閉止して第２遠心ポンプを構成した場合、この第２遠心ポンプの水量−揚程曲線及び効率曲線が、例えば図２に示す水量−揚程曲線Ｘ２及び効率曲線Ｙ２に一致して、水量ａ２で最大効率点となるように設定されている。
【００４２】
なお、この例では、第１の一対の通路を構成する各通路６２ａ，６２ｂとして、略同一形状（断面積）のものを使用している。第２の一対の通路を構成する各通路６４ａ，６４ｂにあっても同様に、略同一形状のものを使用している。このように、一対の通路を構成する各通路として、略同一形状のものを使用する方が羽根車３２をバランスよく回転させて安定した運転を行う上で好ましい。
【００４３】
この例では、ガイドプレート５４に設けた２対の通路６２ａ，６２ｂ、６４ａ，６４ｂの内の一方の一対の通路を、流路５８と案内通路６０を繋ぐ通路として使用し、他方の一対の通路を仕切り板７０で閉止させて遠心ポンプを構成することで、異なる水量−揚程曲線及び性能曲線を有する２種類の遠心ポンプが得られる。これによって、遠心ポンプを新たに設計して、新たな遠心ポンプを製作することなく、一つのケーシング１０と一つの羽根車１２を使用し、単にガイドプレート５４と仕切り板７０の相対位置を変更することで、異なる水量−揚程曲線及び性能曲線を有する遠心ポンプを構成することができる。
【００４４】
この例では、２対の通路を備え、一対の通路を閉止することで、２つの異なる水量−揚程曲線及び性能曲線を有する遠心ポンプを構成することができるようにしているが、例えば３対の通路を備え、３対の通路の内、２対の通路を閉止することで、３つの異なる水量−揚程曲線及び性能曲線を有する遠心ポンプを構成するようにしても良い。
【００４５】
そして、例えば図６に示すように、第１の一対の通路６２ａ，６２ｂを、流路５８と案内通路６０を繋ぐ通路として使用し、第２の一対の通路６４ａ，６４ｂを仕切り板７０で閉止して第１遠心ポンプを構成し、羽根車３２を回転させてポンプを駆動する場合、羽根車３２の回転に伴って、吸込口３０ａから吸込まれて昇圧された流体は、流路５８から、ガイドプレート５４の互いに略点対称位置に設けられた第１の一対の通路６２ａ，６２ｂを通って、案内通路６０内に流入し、吐出口３０ｂから吐出される。これにより、羽根車３２に回転軸４６の軸心Ｏを中心とした略点対称位置の２方向の力が作用し、これらの力が互いに相殺しあって左右のバランスが良くなり、羽根車３２をバランス良く回転させて、安定した運転を行うことができる。
【００４６】
このことは、第２の一対の通路６４ａ，６４ｂを流路５８と案内通路６０を繋ぐ通路として使用し、第１の一対の通路６２ａ，６２ｂを仕切り板７０で閉止して構成した第２遠心ポンプにあっても同様である。
【００４７】
このように、羽根車３２をバランス良く回転させて安定したポンプの運転を行うことで、例えば回転軸４６や該回転軸４６を支承する軸受４２，４４として、剛性の低いものを使用することができ、これによって、ポンプを小型化して、製作コスト及び材料費の更なる削減を図ることができる。
【００４８】
なお、上記の例では、第１の一対の通路６２ａ，６２ｂと第２の一対の通路６４ａ，６４ｂを、ガイドプレート５４の略点対称位置にそれぞれ設け、ケーシング３０に固定したガイドプレート５４を、ケーシングカバー３４に対して時計周りに９０°回転させることで、一方の一対の通路６２ａ，６２ｂまたは６４ａ，６４ｂを選択的に通路として使用するようにしているが、ガイドプレートの所定角度回転させた時に略一致する位置、例えばガイドプレートを１２０°回転させた時に一致する位置に第１の一組（３個）の通路と第２の一組（３個）の通路をそれぞれ設け、ケーシングに固定したガイドプレートを、ケーシングカバーに対して時計周りに６０°回転させることで、一方の一組の通路を選択的に通路として使用する（他方の一組の通路を仕切り板で閉止）ようにしてもよい。このことは、以下の各例にあっても同様である。
【００４９】
これによっても、複数方向の力を羽根車により均等に作用させ、これらの力を互いに相殺させて左右のバランスを良くし、羽根車をバランス良く回転させて、安定した運転を行うことができる。
【００５０】
図７は、本発明の他の実施形態の遠心ポンプを示す。図７は、通路６４ａを仕切り板７０で閉止した状態を示している。この例の図５及び図６に示す例と異なる点は、図５及び図６に示す例は、ガイドプレート５４にフランジ部５４ｂを設けて、このフランジ部５４ｂとケーシングカバー３４で挟まれた領域に案内通路６０を形成しているのに対し、この例は、ガイドプレート５４にフランジ部を設けることなく、ケーシング３０のガイドプレート５４の外周端面との対向面に凹溝３０ｃを設け、この凹溝３０ｃの開口部をガイドプレート５４の突条部５４ａで塞ぐことで、凹溝３０ｃの内部に案内通路６０を形成している点にある。この例にあっては、ケーシング３０に設けられる凹溝３０ｃの形状に沿って案内通路６０が形成される。
【００５１】
図８は、本発明の更に他の実施形態の遠心ポンプを示す。この例の図５及び図６に示す例と異なる点は、リング状に延びる案内通路６０のケーシング３０の吐出口３０ｂの近傍に、案内通路６０内を流れて吐出口３０ｂから吐出される流体が該案内通路６０内に流入するのを防止する流れ止め７２を配置した点にある。これにより、案内通路６０に沿って流れる流体の全量をケーシング３０の吐出口３０ｂから順次吐出すことができる。この流れ止め７２の吐出口３０ｂに連続する面７２ａは、該面７２ａに沿って流体がスムーズに流れるよう、流体の流れに沿った形状に形成されている。
【００５２】
更に、この例にあっては、第１の一対の通路を構成する各通路６２ａ，６２ｂとして、異なる形状（断面積）のものを使用している。第２の一対の通路を構成する各通路６４ａ，６４ｂにあっても同様に、異なる形状のものを使用している。前述のように、一対の通路を構成する各通路として、略同一形状のものを使用することが理想であるが、必ずしも略同一形状である必要はない。
【００５３】
図９は、本発明の更に他の実施形態の遠心ポンプを示す。この例の図５及び図６に示す例と異なる点は、ガイドプレート５４の突条部５４ａの厚さが流体の流れ方向に沿って徐々に小さくなって、ガイドプレート５４の突条部５４ａとケーシング３０との間に、流路断面積が流体の流れ方向に沿って徐々に増大するボリュート形状の案内通路６０が形成されるようにしている点にある。
【００５４】
このように、ケーシング３０とガイドプレート５４の突条部５４ａとの間に形成される案内通路６０を、流路断面積が流体の流れ方向に沿って徐々に増大するボリュート形状とすることによって、この案内通路６０に沿って流体がよりスムーズに流れるようにすることができる。
【００５５】
なお、図８に示す例にあっては、ガイドプレート５４のフランジ部５４ｂとケーシングカバー３４で挟まれた領域に形成した案内通路６０の内部に流れ止め７２を配置しているが、図７に示すように、ケーシング３０に設けた凹溝３０ｃで案内流路６０を形成する場合には、凹溝３０ｃの内部に流れ止めを配置するようにしても良い。また、図９に示す例にあっては、ガイドプレート５４のフランジ部５４ｂとケーシングカバー３４で挟まれた領域にボリュート形状の案内通路６０を形成しているが、図７に示すように、ケーシング３０に設けた凹溝３０ｃで案内流路６０を形成する場合には、この案内通路を形成する凹溝３０ｃの形状をボリュート形状としてもよい。
【００５６】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００５７】
３０ ケーシング
３０ａ 吸込口
３０ｂ 吐出口
３２ 羽根車
３４ ケーシングカバー
４０ 軸受胴体、
４２，４４ 軸受
４６ 回転軸
５０ 主板
５２ 羽根
５４ ガイドプレート
５４ａ 突条部
５４ｂ フランジ部
５８ 流路
６０ 案内通路
６２ａ，６２ｂ、６４ａ，６４ｂ 通路
７０ 仕切り板
７２ 流れ止め
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に連結されて回転する羽根車と、
吐出口を有し内部に前記羽根車を収容するケーシングと、
前記ケーシングの開口部を密閉するケーシングカバーと、
所定角度回転させた時に略一致する位置に位置して羽根車側とケーシング側を貫通する一組の通路を複数組有し、前記ケーシングとの間に前記吐出口に連通する案内通路が形成されるように、前記ケーシング内に前記羽根車と同心円状に配置されるガイドプレートと、
前記複数組の通路の内の一組の通路を残して他の通路を羽根車側で閉止する閉止部材とを有することを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項２】
前記ガイドプレートは、周方向に回転可能に前記ケーシング内に配置されて該ケーシングまたは前記ケーシングカバーに固定されることを特徴とする請求項１に記載の遠心ポンプ。
【請求項３】
前記ガイドプレートの前記一組の通路を構成する各通路は、少なくとも一部の通路が異なる断面積を有していることを特徴とする請求項１または２記載の遠心ポンプ。
【請求項４】
前記閉止部材は、前記ガイドプレートの羽根車側に内接した円弧状の仕切り板で構成され、該仕切り板は、前記ケーシングカバーと一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の遠心ポンプ。
【請求項５】
前記仕切り板は、前記羽根車の外周端面との間にボリュートとなる流路が形成されるように該流路内の流体の流れ方向に沿って厚さが減少する形状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の遠心ポンプ。
【請求項６】
前記案内通路は、前記ガイドプレートに設けられたフランジ部と前記ケーシングカバーで挟まれた領域に形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の遠心ポンプ。
【請求項７】
前記案内通路は、前記ケーシングの前記ガイドプレートの外周端面との対向面に設けられた凹溝内に形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の遠心ポンプ。
【請求項８】
前記案内通路は、該案内通路内を流れる流体の流れ方向に沿って流路断面積が徐々に増大するボリュート形状を有することを特徴とする請求項６または７記載の遠心ポンプ。
【請求項９】
前記案内通路の前記ケーシングの前記吐出口近傍には、前記案内通路内を流れて吐出口から吐出される流体が案内通路内に流入するのを防止する流れ止めが配置されていることを特徴とする請求項６または７記載の遠心ポンプ。
【請求項１】
回転軸に連結されて回転する羽根車と、
吐出口を有し内部に前記羽根車を収容するケーシングと、
前記ケーシングの開口部を密閉するケーシングカバーと、
所定角度回転させた時に略一致する位置に位置して羽根車側とケーシング側を貫通する一組の通路を複数組有し、前記ケーシングとの間に前記吐出口に連通する案内通路が形成されるように、前記ケーシング内に前記羽根車と同心円状に配置されるガイドプレートと、
前記複数組の通路の内の一組の通路を残して他の通路を羽根車側で閉止する閉止部材とを有することを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項２】
前記ガイドプレートは、周方向に回転可能に前記ケーシング内に配置されて該ケーシングまたは前記ケーシングカバーに固定されることを特徴とする請求項１に記載の遠心ポンプ。
【請求項３】
前記ガイドプレートの前記一組の通路を構成する各通路は、少なくとも一部の通路が異なる断面積を有していることを特徴とする請求項１または２記載の遠心ポンプ。
【請求項４】
前記閉止部材は、前記ガイドプレートの羽根車側に内接した円弧状の仕切り板で構成され、該仕切り板は、前記ケーシングカバーと一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の遠心ポンプ。
【請求項５】
前記仕切り板は、前記羽根車の外周端面との間にボリュートとなる流路が形成されるように該流路内の流体の流れ方向に沿って厚さが減少する形状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の遠心ポンプ。
【請求項６】
前記案内通路は、前記ガイドプレートに設けられたフランジ部と前記ケーシングカバーで挟まれた領域に形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の遠心ポンプ。
【請求項７】
前記案内通路は、前記ケーシングの前記ガイドプレートの外周端面との対向面に設けられた凹溝内に形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の遠心ポンプ。
【請求項８】
前記案内通路は、該案内通路内を流れる流体の流れ方向に沿って流路断面積が徐々に増大するボリュート形状を有することを特徴とする請求項６または７記載の遠心ポンプ。
【請求項９】
前記案内通路の前記ケーシングの前記吐出口近傍には、前記案内通路内を流れて吐出口から吐出される流体が案内通路内に流入するのを防止する流れ止めが配置されていることを特徴とする請求項６または７記載の遠心ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−６４３８３（Ｐ２０１３−６４３８３Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０４３７７（Ｐ２０１１−２０４３７７）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]