(57)【要約】【課題】混相流体をより一層高い揚程のもとで圧送することが可能なインペラ、及び多段ポンプを提供する。【解決手段】インペラ２は、ディスク２１と、ディスク２１の第一面Ｐ１から突出するとともに周方向に間隔をあけて複数が配置され、周方向一方側を向く圧力面Ｓｐ及び周方向他方側を向く負圧面Ｓｎを有するブレード２２と、を備え、ディスク２１における一対のブレード２２の間の外周側の部分が、ブレード２２の負圧面Ｓｎから連なる第一領域Ａ１と、ブレード２２の圧力面Ｓｐから連なる第二領域Ａ２とを有し、第一領域Ａ１と第二領域Ａ２とのうち、第一領域Ａ１のみにディスク２１を貫通する開口部Ｃが形成されている【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクと、
該ディスクの第一面から突出するとともに周方向に間隔をあけて複数が配置され、周方向一方側を向く圧力面及び周方向他方側を向く負圧面を有するブレードと、
を備え、
前記ディスクにおける一対の前記ブレードの間の外周側の部分が、前記ブレードの負圧面から連なる第一領域と、前記ブレードの圧力面から連なる第二領域とを有し、
前記第一領域と前記第二領域とのうち、前記第一領域のみに前記ディスクを貫通する開口部が形成されているインペラ。
【請求項２】
前記開口部は、少なくともその一部が、前記第一領域における前記負圧面に接している請求項１に記載のインペラ。
【請求項３】
前記開口部は、少なくともその一部が、前記ディスクの外側に開放されている切欠きである請求項１又は２に記載のインペラ。
【請求項４】
軸線回りに回転可能な回転軸と、
該回転軸の外周側に固定されて、前記軸線方向一方側から流入した流体を該軸線に対する径方向内側から外側に向かって圧送する請求項１から３のいずれか一項に記載のインペラと、
前記インペラから圧送された流体を、径方向外側から内側に向かって案内して後段側の他の前記インペラに供給するリターン流路を形成するリターン流路形成部と、
前記回転軸、前記インペラ、及び前記リターン流路形成部を外周側から覆うケーシングと、
を備える多段ポンプであって、
前記ブレードの径方向外側の端部と前記ケーシングの内周面との間の離間距離をＡとし、前記ブレードにおける前記ディスクとは反対側の端縁と前記リターン流路形成部との間の離間距離をＢとしたとき、Ｂ＞Ａを満たしている多段ポンプ。
【請求項５】
前記軸線に沿って前段側から後段側にかけて配列された複数の前記インペラ、及び複数の前記リターン流路形成部を備え、
前記インペラにおける前記ディスクとは反対側の端縁と前記リターン流路形成部との間の離間距離をＢとしたとき、後段側になるほど、前記Ｂの値が小さくなる請求項４に記載の多段ポンプ。
【請求項６】
前記リターン流路形成部における前記ブレードに対向する面に設けられ、前記軸線に対する径方向に延びるとともに周方向に間隔をあけて配列された複数の静止側ステータをさらに備える請求項４又は５に記載の多段ポンプ。
【請求項７】
前記開口部の径方向内側の端縁は、前記リターン流路における前記インペラ側の端部の径方向内側の端縁よりも径方向内側に位置している請求項４から６のいずれか一項に記載の多段ポンプ。
【請求項８】
前記リターン流路形成部における前記開口部に対向する部分に設けられ、径方向に延びるとともに、周方向に間隔をあけて配列された複数のミキシングベーンをさらに備える請求項７に記載の多段ポンプ。
【請求項９】
軸線回りに回転可能な回転軸と、
該回転軸の外周側に固定されて、前記軸線方向一方側から流入した流体を該軸線に対する径方向内側から外側に向かって圧送するインペラと、
前記インペラから圧送された流体を、径方向外側から内側に向かって案内して後段側の他の前記インペラに供給するリターン流路を形成するリターン流路形成部と、
前記回転軸、前記インペラ、及び前記リターン流路形成部を外周側から覆うケーシングと、
を備える多段ポンプであって、
前記インペラは、
ディスクと、
該ディスクの第一面から突出するとともに周方向に間隔をあけて複数が配置されたブレードと、
を備え、
前記ディスクにおける一対の前記ブレードの間の外周側の部分に、周方向の全域にわたって前記ディスクを貫通する開口部が形成され、
前記開口部の径方向内側の端縁は、前記リターン流路における前記インペラ側の端部の径方向内側の端縁よりも径方向内側に位置している多段ポンプ。
【請求項１０】
前記リターン流路形成部における前記開口部に対向する部分に設けられ、径方向に延びるとともに、周方向に間隔をあけて配列された複数のミキシングベーンをさらに備える請求項９に記載の多段ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インペラ、及び多段ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
油田から石油を含む鉱物油をくみ上げるための装置として、ＥＳＰ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ  Ｐｕｍｐ：人工採油電動ポンプ）と呼ばれるポンプが広く用いられている。このポンプは、井戸（油田）に挿入された配管内に配置されることで、地下の石油を上方にくみ上げる。具体的には、ポンプは、回転軸回りに回転する回転軸と、この回転軸に一体に設けられた複数のインペラと、回転軸及びインペラを外周側から覆うケーシングと、を備えている。
【０００３】
インペラの具体例として、下記特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載されたインペラは、回転軸線を中心とする円板と、この円板の一方側の面に配列された複数のブレードと、を有している。このようなインペラがケーシング内に複数段にわたって配置されている。インペラを回転軸線回りに回転させることで、遠心力によって石油が上方に圧送される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１８−５０８７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、油田からくみ上げられる石油には、液体のみならず種々の混合物が含まれている。具体的には、石油には液体成分に加えて、固形物や気泡が含まれている場合がある。しかしながら、上記特許文献１に記載されたインペラでは、固形物や気泡の存在によって所望の揚程が得られず、採油が円滑に行えない可能性がある。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、混相流体をより一層高い揚程のもとで圧送することが可能なインペラ、及び多段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】
【０００７】
本発明の一態様に係るインペラは、ディスクと、該ディスクの第一面から突出するとともに周方向に間隔をあけて複数が配置され、周方向一方側を向く圧力面及び周方向他方側を向く負圧面を有するブレードと、を備え、前記ディスクにおける一対の前記ブレードの間の外周側の部分が、前記ブレードの負圧面から連なる第一領域と、前記ブレードの圧力面から連なる第二領域とを有し、前記第一領域と前記第二領域とのうち、前記第一領域のみに前記ディスクを貫通する開口部が形成されている。
【０００８】
上記構成によれば、ディスクの第二領域に開口部が形成されていないことから、ブレードの延在寸法の全域にわたって径方向外側に流体を導くことができる。即ち、流体により大きな遠心力を与えることができる。さらに、この第二領域に沿ってディスクの第一面上を流れた流体は、逃げ場を失うことで第一領域の開口部に向かって流れる。つまり、第二領域から開口部に向かうように、流体は径方向から周方向に流れの向きを変える。このような流れ方向の変化が生じることで、流体に対して強いミキシング効果を与えることができる。その結果、例えば流体が気相を含む場合であっても、ミキシング効果によって混合状態が均質化され、流体の流動性を高めることができる。加えて、上記のように流体に周方向速度成分が与えられることによって、流体の角運動量が増大し、揚程をさらに高めることができる。
【０００９】
上記インペラでは、前記開口部は、少なくともその一部が、前記第一領域における前記負圧面に接していてもよい。
【００１０】
上記構成によれば、開口部の一部がブレードの負圧面に接している。言い換えれば、開口部は負圧面と隣接している。これにより、開口部に向かってディスク上を流れる流体の流れ方向を、周方向他方側から一方側（つまり、圧力面側から負圧面側）に向かう方向のみに限定することができる。これにより、流体の角運動量がさらに大きくなるため、揚程をさらに大きくすることができる。
【００１１】
上記インペラでは、前記開口部は、少なくともその一部が、前記ディスクの外側に開放されている切欠きであってもよい。
【００１２】
上記構成によれば、開口部の一部がディスクの外側に開放されることで、開口部は切欠きとされている。これにより、ディスク上で流体が径方向に流れる場合に、当該流れの方向を径方向内側から外側に向かう方向のみに限定することができる。これにより、流体に生じる遠心力をさらに大きくすることができる。一方で、開口部が切欠きではなく、ディスクの外周側の端縁と開口部とが互いに連通していない場合には、当該外周側の端縁から開口部に向かって径方向内側に向かう流れが生じてしまう。その結果、流体に生じる遠心力が減少してしまう可能性がある。上記の構成によれば、このような可能性を低減することができる。
【００１３】
本発明の一態様に係る多段ポンプは、軸線回りに回転可能な回転軸と、該回転軸の外周側に固定されて、前記軸線方向一方側から流入した流体を該軸線に対する径方向内側から外側に向かって圧送する請求項１から３のいずれか一項に記載のインペラと、前記インペラから圧送された流体を、径方向外側から内側に向かって案内して後段側の他の前記インペラに供給するリターン流路を形成するリターン流路形成部と、前記回転軸、前記インペラ、及び前記リターン流路形成部を外周側から覆うケーシングと、を備える多段ポンプであって、前記ブレードの径方向外側の端部と前記ケーシングの内周面との間の離間距離をＡとし、前記インペラにおける前記ディスクとは反対側の端縁と前記リターン流路形成部との間の離間距離をＢとしたとき、Ｂ＞Ａを満たしていてもよい。
【００１４】
上記構成によれば、ブレードの径方向外側の端部とケーシングの内周面との間の離間距離をＡとし、インペラにおけるディスクとは反対側の端縁とリターン流路形成部との間の離間距離をＢとしたとき、Ｂ＞Ａを満たしている。即ち、インペラとリターン流路形成部との間の空間を大きく確保することができる。これにより、当該インペラとリターン流路形成部との間の空間を流れる流体と、ブレード同士の間を流れる流体との間で、周方向速度の差に基づくせん断流れが形成される。このせん断流れによって、流体に気相成分や固相成分が含まれている場合であっても、当該流体を安定的に搬送することができる。
【００１５】
上記多段ポンプは、前記軸線に沿って前段側から後段側にかけて配列された複数の前記インペラ、及び複数の前記リターン流路形成部を備え、前記インペラにおける前記ディスクとは反対側の端縁と前記リターン流路形成部との間の離間距離をＢとしたとき、後段側になるほど、前記Ｂの値が小さくなってもよい。
【００１６】
ここで、多段ポンプでは、後段側のインペラになるほど流体の圧力が上昇することから、流体に含まれる気泡は小さくなる傾向にある。したがって、上記のように後段側になるほど、Ｂの値（インペラにおけるディスクとは反対側の端縁とリターン流路形成部との間の離間距離）を小さくすることで、せん断流れの強さを気泡の大きさに応じて適正化することができる。
【００１７】
上記多段ポンプは、前記リターン流路形成部における前記ブレードに対向する面に設けられ、前記軸線に対する径方向に延びるとともに周方向に間隔をあけて配列された複数の静止側ステータをさらに備えてもよい。
【００１８】
上記構成によれば、リターン流路形成部に静止側ステータが設けられていることにより、上述のせん断流れをより一層卓越させることができる。その結果、流体に気相成分や固相成分が含まれている場合であっても、当該流体をさらに安定的に搬送することができる。
【００１９】
上記多段ポンプでは、前記開口部の径方向内側の端縁は、前記リターン流路における前記インペラ側の端部の径方向内側の端縁よりも径方向内側に位置していてもよい。
【００２０】
上記構成によれば、開口部の径方向内側の端縁は、リターン流路におけるインペラ側の端部の径方向内側の端縁よりも径方向内側に位置している。これにより、開口部の径方向内側の領域とリターン流路形成部との間でせん断流れをより一層卓越させることができる。これら渦によって、流体に含まれる大きな気泡（気相成分）を分断して小さくすることができる。その結果、流体の流動性が高まり、当該流体を安定的に搬送することができる。
【００２１】
上記多段ポンプは、前記リターン流路形成部における前記開口部に対向する部分に設けられ、径方向に延びるとともに、周方向に間隔をあけて配列された複数のミキシングベーンをさらに備えてもよい。
【００２２】
上記構成によれば、リターン流路形成部における開口部に対向する部分に複数のミキシングベーンが設けられている。これにより、流体が強く撹拌され、流体に含まれる大きな気泡（気相成分）を分断して小さくすることができる。その結果、流体の流動性が高まり、当該流体を安定的に搬送することができる。
【００２３】
本発明の一態様に係る多段ポンプは、軸線回りに回転可能な回転軸と、該回転軸の外周側に固定されて、前記軸線方向一方側から流入した流体を該軸線に対する径方向内側から外側に向かって圧送するインペラと、前記インペラから圧送された流体を、径方向外側から内側に向かって案内して後段側の他の前記インペラに供給するリターン流路を形成するリターン流路形成部と、前記回転軸、前記インペラ、及び前記リターン流路形成部を外周側から覆うケーシングと、を備える多段ポンプであって、前記インペラは、ディスクと、該ディスクの第一面から突出するとともに周方向に間隔をあけて複数が配置されたブレードと、を備え、前記ディスクにおける一対の前記ブレードの間の外周側の部分に、周方向の全域にわたって前記ディスクを貫通する開口部が形成され、前記開口部の径方向内側の端縁は、前記リターン流路における前記インペラ側の端部の径方向内側の端縁よりも径方向内側に位置している。
【００２４】
上記構成によれば、開口部の径方向内側の端縁は、リターン流路におけるインペラ側の端部の径方向内側の端縁よりも径方向内側に位置している。これにより、開口部の径方向内側の領域とリターン流路形成部との間で複数の渦を形成させることができる。これら渦によって、流体に含まれる大きな気泡（気相成分）を分断して小さくすることができる。その結果、流体の流動性が高まり、当該流体を安定的に搬送することができる。
【００２５】
上記多段ポンプは、前記リターン流路形成部における前記開口部に対向する部分に設けられ、径方向に延びるとともに、周方向に間隔をあけて配列された複数のミキシングベーンをさらに備えてもよい。
【００２６】
上記構成によれば、リターン流路形成部における開口部に対向する部分に複数のミキシングベーンが設けられている。これにより、流体が強く撹拌され、流体に含まれる大きな気泡（気相成分）を分断して小さくすることができる。その結果、流体の流動性が高まり、当該流体を安定的に搬送することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、混相流体をより一層高い揚程のもとで圧送することが可能なインペラ、及び多段ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第一実施形態に係る多段ポンプの構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係るインペラの構成を示す平面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係るインペラの要部拡大図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係るインペラ周辺の構成を示す要部拡大断面図である。
【図５】本発明の第三実施形態に係るリターン流路形成部の構成を示す平面図である。
【図６】本発明の第四実施形態に係るインペラ周辺の構成を示す要部拡大断面図である。
【図７】本発明の第五実施形態に係るインペラ周辺の構成を示す要部拡大断面図である。
【図８】本発明の第四・第五実施形態に係るインペラの変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について、図１から図３を参照して説明する。本実施形態に係る多段ポンプ１００は、例えば油田から石油を含む鉱物油をくみ上げるための装置である。この多段ポンプ１００は、井戸（油田）に挿入された配管内に配置されることで、地下の石油を上方にくみ上げる。
【００３０】
図１に示すように、多段ポンプ１００は、軸線Ｏを中心とする円柱状の回転軸１と、この回転軸１に固定された複数のインペラ２と、一対のインペラ２同士の間に配置されている複数のリターン流路形成部３と、これら回転軸１、インペラ２、及びリターン流路形成部３を外周側から覆うケーシング４と、を備えている。
【００３１】
回転軸１の軸端には、例えば電動機等の駆動源が接続されている。これにより、回転軸１は軸線Ｏ回りに回転可能とされている。インペラ２は、回転軸１の外周面上で軸線Ｏ方向に間隔をあけて複数配列されている。図１の例では、３つのインペラ２のみを図示している。軸線Ｏ方向における最も一方側（図示下方：前段側）のインペラ２は、隣接するリターン流路形成部３（後述）とともに、第一段Ｓｔ１を構成している。多段ポンプ１００では、この第一段Ｓｔ１から軸線Ｏ方向他方側（図示上方：後段側）に向かうに従って、第二段Ｓｔ２、第三段Ｓｔ３、・・・の順に複数段のインペラ２、及びリターン流路形成部３が配列されている。
【００３２】
回転軸１とともにインペラ２が軸線Ｏ回りに回転することによって、ケーシング４の一方側に形成された吸込口４２から流体がケーシング４内に取り込まれる。第一段Ｓｔ１のインペラ２を通過する際に、流体に遠心力が付加されて圧力が高くなる。高圧となった流体は、リターン流路形成部３を通過して後段側のインペラ２に流入する。リターン流路形成部３の内部には、リターン流路３１が形成されている。インペラ２によって軸線Ｏに対する径方向外側に圧送された流体を、再び径方向内側に向かって案内する。具体的には、このリターン流路３１は、軸線Ｏ方向一方側から他方側に向かうに従って、径方向外側から内側に向かって緩やかに湾曲している。さらに、リターン流路３１の内部には、周方向に間隔をあけて配列された複数のリターンベーン３２が設けられている。各リターンベーン３２は、径方向内側から外側に向かうに従って、回転軸１の回転方向前方側に向かって延びている。したがって、リターンベーン３２同士の間を通過した流体には、周方向速度成分が付加される。
【００３３】
次に、インペラ２の構成について詳述する。図１又は図２に示すように、各インペラ２は、軸線Ｏを中心とする円盤状のディスク２１と、このディスク２１における軸線Ｏ方向一方側を向く面（第一面Ｐ１）に設けられた複数のブレード２２と、これら複数のブレード２２を軸線Ｏ方向一方側から覆う円環板状のカバー２３と、を有している。複数のブレード２２は、軸線Ｏに対する周方向に間隔をあけて複数（一例として８つ）配列されている。各ブレード２２は、軸線Ｏに対する径方向に延びている。また、各ブレード２２の第一面Ｐ１からの突出寸法（ブレード２２の軸線Ｏ方向における寸法）は、当該ブレード２２の延在長さの全域にわたって一定である。ブレード２２における周方向一方側（回転軸１の回転方向Ｒの前方側）を向く面は、圧力面Ｓｐとされている。ブレード２２における周方向他方側（回転方向Ｒの後方側）を向く面は、負圧面Ｓｎとされている。
【００３４】
インペラ２では、互いに隣接する一対のブレード２２、及びディスク２１の第一面Ｐ１によって、流体が流通する空間が画成されている。さらに、ディスク２１におけるブレード２２同士の間の外周側の部分（つまり、ディスク２１の外周側の端縁を含む部分）は、第一領域Ａ１と、第二領域Ａ２とに分けられている。第一領域Ａ１は、ブレード２２の負圧面Ｓｎに連なる領域である。言い換えれば、第一領域Ａ１は、ディスク２１の外周側の部分のうち、ブレード２２同士の間の周方向における等分線よりも負圧面Ｓｎ側の領域である。第二領域Ａ２は、ブレード２２の圧力面Ｓｐに連なる領域である。言い換えれば、第二領域Ａ２は、ディスク２１の外周側の部分のうち、ブレード２２同士の間の周方向における等分線よりも圧力面Ｓｐ側の領域である。
【００３５】
図２及び図３に示すように、これら第一領域Ａ１と第二領域Ａ２とのうち、第一領域Ａ１のみに、ディスク２１を貫通する開口部Ｃが形成されている。この開口部Ｃは、ディスク２１の外周側の端縁（ディスク外周部２１Ｒ）から径方向内側に向かって後退している円弧状の周方向端縁Ｃ１と、この周方向端縁Ｃ１における回転方向Ｒの後方側の端部から径方向外側に向かって延びる径方向端縁Ｃ２とによって画成されることで、略矩形をなしている。言い換えれば、この開口部Ｃは、ディスク２１の外周側の部分に形成された切欠きである。したがって、開口部Ｃの少なくとも一部は、ディスク２１の外側に開放されている。開口部Ｃの回転方向Ｒにおける前方側の端縁は、負圧面Ｓｎに接している。つまり、周方向端縁Ｃ１における回転方向Ｒ前方側の端部は、負圧面Ｓｎに接続されている。
【００３６】
図３に示すように、開口部Ｃの径方向における寸法をＬｒとし、ディスク２１の径方向における寸法をＬ１としたとき、Ｌｒ／Ｌ１の値は、１／４＜Ｌｒ／Ｌ１＜１／２であることが望ましい。より望ましくは、１／３＜Ｌｒ／Ｌ１＜１／２とされる。さらに、開口部Ｃの周方向における寸法をＬｐとし、周方向におけるブレード２２同士の間の寸法をＬ２としたとき、Ｌｐ／Ｌ２の値は、１／４＜Ｌｐ／Ｌ２＜１／２であることが望ましい。より望ましくは、１／３＜Ｌｐ／Ｌ２＜１／２とされる。
【００３７】
続いて、本実施形態に係る多段ポンプ１００の動作について説明する。多段ポンプ１００を運転するに当たっては、まず不図示の電動機等の駆動源によって、回転軸１を回転させる。回転軸１の回転に伴って、複数のインペラ２が回転し、これにより上述の吸込口４２から流体がケーシング４内に流入する。ケーシング４内に流入した流体は、インペラ２の回転に伴って遠心力を与えられ、圧力が上昇する。このような挙動を複数段（第一段Ｓｔ１から第ｎ段Ｓｔｎ）にかけて繰り返すことで、下方から上方に流体が圧送される。
【００３８】
ここで、この多段ポンプ１００を石油のくみ上げに用いる場合を考える。この場合、油井からくみ上げられる原油には、液相成分に加えて、固形成分や気泡が含まれている場合が多い。このような混相流体では、従来のインペラ形状では所望の揚程が得られずに採油作業が長期化したり、固形成分や気泡の存在によるポンプの不具合等を生じたりする可能性があった。
【００３９】
そこで、本実施形態に係るインペラ２、及びこれを備える多段ポンプ１００では、上述のようにディスク２１の一部に開口部Ｃが形成されている。まず、上記構成によれば、ディスク２１の第二領域Ａ２に開口部Ｃが形成されていないことから、当該第二領域Ａ２ではブレード２２の延在寸法の全域にわたって径方向外側に流体を導くことができる。即ち、流体により大きな遠心力を与えることができる。さらに、この第二領域Ａ２に沿ってディスク２１の第一面Ｐ１上を流れた流体は、逃げ場を失うことで第一領域Ａ１の開口部に向かって流れる（図３中の矢印Ｆ）。つまり、第二領域Ａ２から開口部に向かうように、流体は径方向から周方向に流れの向きを変える。このような流れ方向の変化が生じることで、流体に対して強いミキシング効果を与えることができる。その結果、例えば流体が気相を含む場合であっても、ミキシング効果によって混合状態が均質化され、流体の流動性を高めることができる。加えて、上記のように流体に周方向速度成分が与えられることによって、流体の角運動量が増大し、揚程をさらに高めることができる。したがって、上記の構成によれば、混相流体をより一層高い揚程のもとで圧送することが可能となる。
【００４０】
さらに、上記構成によれば、開口部Ｃの一部がブレード２２の負圧面Ｓｎに接している。言い換えれば、開口部Ｃは負圧面Ｓｎと隣接している。これにより、開口部Ｃに向かってディスク２１（第一面Ｐ１）上を流れる流体の流れ方向を、周方向他方側から一方側（つまり、圧力面Ｓｐ側から負圧面Ｓｎ側）に向かう方向のみに限定することができる。これにより、流体の角運動量がさらに大きくなるため、揚程をさらに大きくすることができる。
【００４１】
上記構成によれば、開口部Ｃの一部がディスク２１の外側に開放されることで、開口部Ｃは切欠きとされている。これにより、ディスク２１（第一面Ｐ１）上で流体が径方向に流れる場合に、当該流れの方向を径方向内側から外側に向かう方向のみに限定することができる。これにより、流体に生じる遠心力をさらに大きくすることができる。一方で、開口部Ｃが切欠きではなく、ディスク２１の外周側の端縁と開口部Ｃとが互いに連通していない場合には、当該外周側の端縁から開口部Ｃに向かって径方向内側に向かう流れが生じてしまう。その結果、流体に生じる遠心力が減少してしまう可能性がある。上記の構成によれば、このような可能性を低減することができる。
【００４２】
以上、本発明の第一実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記第一実施形態では、インペラ２がカバー２３を有する構成について説明した。しかしながら、インペラ２がこのカバー２３を有しない構成（即ち、オープンタイプ）とすることも可能である。この場合、カバー２３とケーシング４との間で生じる円板摩擦による損失を低減することが可能となる。その結果、多段ポンプ１００の効率をより一層向上させることができる。
【００４３】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図４を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態では、インペラ２が上述のカバー２３を有していない。さらに、本実施形態では、インペラ２とケーシング４、及びインペラ２とリターン流路形成部３の相互間における寸法が以下に示す各条件を満たすように設定されている。図４に示すように、ケーシング４の内周側を向く面（ケーシング内周面４Ａ）と、インペラ２の外周面（ディスク２１、及びブレード２２の外周側の端縁）との間の径方向における離間距離をＡとする。さらに、ブレード２２における軸線Ｏ方向一方側の端縁（ブレードチップ部２２Ａ）と、リターン流路形成部３における軸線Ｏ方向他方側を向く面（後側対向面３Ａ）との間の軸線Ｏ方向における離間距離をＢとする。このとき、これらＡ、Ｂの値は、Ｂ＞Ａの関係を満たしている。
【００４４】
上記構成によれば、ブレード２２の径方向外側の端部（インペラ外周面２Ａ）とケーシング内周面４Ａとの間の離間距離をＡとし、ブレード２２におけるディスク２１とは反対側の端縁とリターン流路形成部３（後側対向面３Ａ）との間の離間距離をＢとしたとき、Ｂ＞Ａを満たしている。即ち、インペラ２とリターン流路形成部３との間の空間を大きく確保することができる。これにより、当該インペラ２とリターン流路形成部３との間の空間を流れる流体（図４中の矢印Ｆ２）と、ブレード同士の間を流れる流体（矢印Ｆ１）との間で、周方向速度の差に基づくせん断流れが形成される。このせん断流れによって、流体に気相成分や固相成分が含まれている場合であっても、当該流体を安定的に搬送することができる。
【００４５】
以上、本発明の第二実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、ここで、多段ポンプでは、後段側のインペラになるほど流体の撹拌が進行することから、流体に含まれる気泡は小さくなる傾向にある。したがって、後段側になるほど、Ｂの値が小さくなる構成を採ることも可能である。これにより、上述のせん断流れの強さを気泡の大きさに応じて適正化することができる。
【００４６】
［第三実施形態］
続いて、本発明の第三実施形態について、図５を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図５に示すように、本実施形態では、上記第二実施形態と同様に、インペラ２がカバー２３を有していない。さらに、リターン流路形成部３におけるインペラ２側を向く面（後側対向面３Ａ）上に、複数の静止側ステータ３３が設けられている。これら複数の静止側ステータ３３は、軸線Ｏに対する径方向に延びるとともに、周方向に等間隔をあけて配列されている。
【００４７】
上記構成によれば、リターン流路形成部３に静止側ステータ３３が設けられていることにより、第二実施形態で説明したせん断流れをより一層卓越させることができる。その結果、流体に気相成分や固相成分が含まれている場合であっても、当該流体をさらに安定的に搬送することができる。
【００４８】
以上、本発明の第三実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記第三実施形態では、静止側ステータ３３がそれぞれ径方向に延びている例について説明した。しかしながら、静止側ステータ３３の態様は上記に限定されず、径方向内側から外側に向かうに従って、回転軸１の回転方向前方側に向かって湾曲していてもよい。この構成によれば、より強いせん断流れを発生させることができる。その結果、流体に含まれる気泡をより一層小さく分散させることができる。
【００４９】
［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について、図６を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図６に示すように、本実施形態では、ディスク２１に形成された上述の開口部Ｃの径方向内側の端縁（つまり、上述の周方向端縁Ｃ１）が、リターン流路３１の軸線Ｏ方向一方側の端部（流路入口Ｅ）における径方向内側の端縁（内周側端縁Ｅｐ）よりも、さらに径方向内側に位置している。
【００５０】
上記構成によれば、開口部Ｃの径方向内側の領域とリターン流路形成部３との間でせん断流れをより一層卓越させることができる（図６中の矢印）。これら渦によって、流体に含まれる大きな気泡（気相成分）を分断して小さくすることができる。その結果、流体の流動性が高まり、当該流体を安定的に搬送することができる。
【００５１】
以上、本発明の第四実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。
【００５２】
［第五実施形態］
続いて、本発明の第五実施形態について、図７を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図７に示すように、本実施形態では、上記第四実施形態で説明した構成に加えて、リターン流路３１の入口（流路入口Ｅ）の径方向内側に、ミキシングベーンＭが設けられている。各ミキシングベーンＭは、軸線Ｏに対する径方向に延びている。このようなミキシングベーンＭが、リターン流路形成部３における軸線Ｏ方向一方側を向く面（前側対向面３Ｂ）上で、軸線Ｏの周方向に間隔をあけて複数配列されている。各ミキシングベーンＭの径方向外側の端部は、流路入口Ｅの径方向内側の端縁と径方向において同一の位置にある。また、各ミキシングベーンＭの径方向内側の端部は、開口部Ｃの径方向内側の端縁（即ち、周方向端縁Ｃ１）と径方向において同一の位置にある。なお、ここで言う「同一」とは、実質的に同一であることを指し、製造上の誤差や公差を許容するものとする。
【００５３】
上記構成によれば、ミキシングベーンＭが設けられていることにより、上述の第四実施形態で説明した効果に加えて、流体がより強く撹拌され、流体に含まれる大きな気泡（気相成分）を分断してさらに小さくすることができる。その結果、流体の流動性が高まり、当該流体を安定的に搬送することができる。
【００５４】
以上、本発明の第五実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記第五実施形態では、ミキシングベーンＭがそれぞれ径方向に延びている例について説明した。しかしながら、ミキシングベーンＭの態様は上記に限定されず、径方向内側から外側に向かうに従って、回転軸１の回転方向前方側に向かって湾曲していてもよい。
【００５５】
さらに、上述の第四実施形態、及び第五実施形態に共通する変形例として、図８に示す構成のインペラ２´を用いることも可能である。インペラ２´では、ディスク２１における外周側の部分が、周方向の全域にわたって切り欠かれることで開口部Ｃ´とされている。つまり、各ブレード２２は、ディスク２１の外周側の端縁よりもさらに径方向外側に突出している。このようなインペラ２´を、第四実施形態、及び第五実施形態に示す構成に適用した場合であっても、これら第四実施形態、及び第五実施形態で説明したものと同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１００  多段ポンプ
１  回転軸
２，２´  インペラ
２Ａ  インペラ外周面
３  リターン流路形成部
３Ａ  後側対向面
３Ｂ  前側対向面
４  ケーシング
４Ａ  ケーシング内周面
２１  ディスク
２１Ｒ  ディスク外周部
２２  ブレード
２２Ａ  ブレードチップ部
２３  カバー
３１  リターン流路
３２  リターンベーン
３３  静止側ステータ
４２  吸込口
Ａ１  第一領域
Ａ２  第二領域
Ｃ，Ｃ´  開口部
Ｃ１  周方向端縁
Ｃ２  径方向端縁
Ｅ  流路入口
Ｅｐ  内周側端縁
Ｍ  ミキシングベーン
Ｏ  軸線
Ｐ１  第一面
Ｐ２  第二面
Ｓｎ  負圧面
Ｓｐ  圧力面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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