(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直配管と、前記垂直配管内を貫通する駆動軸と、前記駆動軸によって回転駆動される羽根車と、前記羽根車を収容して該羽根車の上下両方に吸込口を設けたポンプケーシングと、前記ポンプケーシングと前記垂直配管とを接続する流路を構成する吐出管とを備えた立軸渦巻ポンプであって、
板状の鋼材を切り出して所定形状にした鋼板と板状の鋼材を切り出して曲げ加工を行って所定形状に成形した鋼板とを複数の鋼板の縁部を溶接接合することによって目的とする形状を得る製缶により、前記ポンプケーシングのボリュートの少なくとも一部と、前記ボリュートに接続される吐出管を成形したことを特徴とする立軸渦巻ポンプ。
【請求項２】
垂直配管と、前記垂直配管内を貫通する駆動軸と、前記駆動軸によって回転駆動される羽根車と、前記羽根車を収容して該羽根車の上下両方に吸込口を設けたポンプケーシングと、前記ポンプケーシングと前記垂直配管とを接続する流路を構成する吐出管とを備えた立軸渦巻ポンプであって、
板状の鋼材を切り出して所定形状にした鋼板と板状の鋼材を切り出して曲げ加工を行って所定形状に成形した鋼板とを複数接合することによって目的とする形状を得る製缶により、前記ポンプケーシングのボリュートの少なくとも一部と、前記ボリュートに接続される吐出管を成形し、
該吐出管の流路断面積は入口側から出口側まで流体の流れ方向に沿って徐々に大きくなることを特徴とする立軸渦巻ポンプ。
【請求項３】
前記ボリュートの少なくとも一部は、前記ボリュートの下面を規定する下平板と、前記ボリュートの上面を規定する上平板と、前記ボリュートの側面を規定する側板とが接合されて形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の立軸渦巻ポンプ。
【請求項４】
前記下平板、前記上平板、および前記側板で形成された部分の流路断面積は、前記側板の半径方向位置のみによって決定されることを特徴とする請求項３記載の立軸渦巻ポンプ。
【請求項５】
前記下平板と前記上平板の板厚は、前記側板の板厚よりも厚いことを特徴とする請求項３または４記載の立軸渦巻ポンプ。
【請求項６】
前記ボリュートの側面は、うず巻状に成形された２枚の前記側板を１８０°の回転対称の位置に配置することにより形成されていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の立軸渦巻ポンプ。
【請求項７】
前記上平板の流れ方向終端に接合され、前記下平板に対向しつつ垂直方向に流路断面積を広げる鋼板が設けられていることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の立軸渦巻ポンプ。
【請求項８】
前記下平板の内径側には円形の下リングが接合されていることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の立軸渦巻ポンプ。
【請求項９】
前記下リングには、下吸込ベルマウスと下ライナリング部とが支持されていることを特徴とする請求項８記載の立軸渦巻ポンプ。
【請求項１０】
前記上平板の内径側には円形の上リングが接合されていることを特徴とする請求項３乃至９のいずれか１項に記載の立軸渦巻ポンプ。
【請求項１１】
前記上リングには、上吸込ベルマウスと上ライナリング部とが支持されていることを特徴とする請求項１０記載の立軸渦巻ポンプ。
【請求項１２】
前記立軸渦巻ポンプは片吸込渦巻ポンプであって、前記上リングには、前記駆動軸が貫通する軸貫通部が設けられるか、もしくは主軸保護管と上ライナリング部が設けられていることを特徴とする請求項１０記載の立軸渦巻ポンプ。
【請求項１３】
前記板状の鋼材を切り出して所定形状にした鋼板は平板であり、前記板状の鋼材を切り出して曲げ加工を行って所定形状に成形した鋼板は曲板であり、該曲板を形成するための曲げ加工用の線が直線であり且つ互いに交わらないことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の立軸渦巻ポンプ。
【請求項１４】
前記曲板は、円筒面又は円錐面、または円筒面又は円錐面の一部、または円筒面と円錐面の組合せで構成されていることを特徴とする請求項１３記載の立軸渦巻ポンプ。
【請求項１５】
前記吐出管の内周側部の下端にある鋼板は、下端部が前記側板の上端に接合可能なように側板の部分に対応した曲面を有し、他の端部が前記吐出管の内周側部を構成する他の鋼板に接合可能なように他の鋼板の部分に対応した面を有していることを特徴とする請求項３乃至１４のいずれか１項に記載の立軸渦巻ポンプ。
【請求項１６】
前記吐出管の内周側部の下端にある鋼板は円錐面の一部で構成され、該鋼板の下端部は接合される前記側板の部分と同一曲率の円弧上にあり、他の端部は同一平面上にあることを特徴とする請求項１５記載の立軸渦巻ポンプ。
【請求項１７】
前記吐出管の内周側部の下端にある鋼板は円筒面の一部で構成され、該鋼板の下端部は接合される前記側板の部分と同一曲率の円弧上にあり、他の端部も接合される前記側板の部分と同一曲率の円弧上にあることを特徴とする請求項１５記載の立軸渦巻ポンプ。
【請求項１８】
前記垂直配管の下端部は、下端が閉止された円筒形で構成され、前記吐出管は、前記垂直配管の下端部の円筒の側面および／または底面に接続されることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の立軸渦巻ポンプ。
【請求項１９】
前記垂直配管の下端部は、下方に向けて径が小さくなる逆円錐形で構成され、前記吐出管は、前記垂直配管の下端部の逆円錐面に接続されることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の立軸渦巻ポンプ。
【請求項２０】
前記吐出管内に整流板を取り付けたことを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の立軸渦巻ポンプ。
【請求項２１】
前記ボリュートの流路は、略四角形の断面を有することを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の立軸渦巻ポンプ。
【請求項２２】
前記吐出管は、ポンプケーシングのボリュートの内側面に接続される内周側部と、ポンプケーシングのボリュートの外側面に接続される外周側部と、内周側部と外周側部とを接続する両側部とから構成され、前記吐出管の流路は、略四角形の断面を有することを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の立軸渦巻ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプケーシング内に収容された羽根車を回転駆動する主軸が垂直配管を貫通するように構成され、羽根車から吐出された流体をポンプケーシングのボリュートおよびボリュートに接続された吐出管を介して垂直配管に導くようにした立軸渦巻ポンプに係り、特に板状の鋼材を切り出して折り曲げる等の工程で所定形状に成形し、成形した鋼材を複数接合することにより目的の形状を得る製缶により、ポンプケーシングのボリュートの少なくとも一部とボリュートに接続された吐出管とを成形した立軸渦巻ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
取水ピット等の吸込水槽やピットバレルに羽根車を回転駆動する主軸と配管を垂下させ、羽根車や吸込口を含むポンプ本体を取扱液内に浸漬させて取扱液を揚液する立軸ポンプがある。この立軸ポンプの一種として、ポンプケーシング内に収容された羽根車を回転駆動する主軸が垂直配管を貫通するように構成され、羽根車から吐出された流体をポンプケーシングのボリュートおよびボリュートに接続された吐出管を介して垂直配管に導くようにした立軸渦巻ポンプがある。この立軸渦巻ポンプは、羽根車の周りに渦巻形の円周方向の流路を形成するボリュートを備え、更にボリュートから垂直方向に取扱液の方向を変えて垂直配管に接続する吐出管を備えているため、形状が極めて複雑になる。そのため、ボリュートを備えたポンプケーシング（ボリュートケーシング）と吐出管と垂直配管の一部とを鋳造により一体成形することが行われている。
【０００３】
図３５は、ポンプケーシングと吐出管と垂直配管とを鋳造により一体成形した吐出管一体型ポンプケーシングユニットを示す斜視図である。図３５に示すように、吐出管一体型ポンプケーシングユニット１０１は、ボリュートを備えたポンプケーシング１０２と、ポンプケーシング１０２の左右から上方に延設された対をなす吐出管１０３，１０３と、吐出管１０３，１０３の上端部が接続される垂直配管１０４とから構成されている。図３５に示す例においては、ポンプケーシング１０２はダブルボリュートケーシング（二重渦巻ケーシング）から構成されているため、ダブルボリュートには対をなす吐出管１０３，１０３が接続されている。
【０００４】
図３５に示すように、ポンプケーシング１０２は、内周側が開口した概略円環状のケーシング本体に半径方向外側に渦巻状に拡がった２つのボリュートが形成されており、多数の曲面を有した複雑な形状をしている。また、吐出管１０３は、下端が渦巻状のボリュートの端部に接続され、上端が円筒状の垂直配管１０４に接続される配管であり、多数の曲面を有した複雑な形状をしている。このように、各部材が複雑な形状をなし、隣接する部材の接続部では複雑な形状の曲面同士が接続されることになるため、鋳造により一体成形することにより吐出管一体型ポンプケーシングユニット１０１を製作していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−８３２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、鋳造は複雑な形状が作りやすいとはいえ、図３５に示す吐出管一体型ポンプケーシングユニット１０１のように複雑な形状になると、製作精度が低下してしまうという問題点があり、また多種多様な鋳型用木型を製作する必要があるため製作に長時間を要し、製造台数が少ないものにあっては製造コストが上昇するという問題点もある。
【０００７】
また、鋳造による一体成形では、鋳造の形状上の制約から、肉厚を必要以上に厚くしなければならず、資源が無駄になるばかりでなく、重量が増える分、材料コストが上昇してしまうという問題点がある。そして、ポンプの総重量が大きなものとなり、それだけポンプ設置部の強度を高める必要があり、また据え付け設置などの際の取り扱いにも多大な労力を要するという問題点がある。また、ポンプ総重量が大きいと固有振動数が小さくなるため、ポンプの運転に伴う加振力によって共振を起こしてしまう可能性が上がるという問題点がある。
【０００８】
上述したように、鋳造により一体成形された吐出管一体型ポンプケーシングユニットには種々の問題点があるため、本発明者らは、特許文献１で記載されているように、立軸軸流ポンプや立軸斜流ポンプで採用されているポンプケーシングを鋼板で製作する手法を吐出管一体型ポンプケーシングユニットに適用することを着想したものである。
しかしながら、立軸軸流ポンプや立軸斜流ポンプにおいては、ポンプケーシングが略円筒状又は胴部が膨らんだバレル（樽）状等の単純な形状であり、プレス成形用の金型を必要とするのはガイドベーン程度であるため、ポンプケーシングを鋼板で製作しても加工精度を保つことができるとともに製作コストも抑えることができるものである。
【０００９】
これに対して、図３５に示すような吐出管一体型ポンプケーシングユニットを用いた立軸渦巻ポンプは、ケーシングの各部分が複雑な形状を有するため、それら各部分に対応する大量の金型を用意しなければならない。その上、このようなポンプは大量生産品ではなく受注生産となるため、仕様によって設計を最適化する必要がある。そのため、吐出管一体型ポンプケーシングユニットは、一品ごとに異なった形状・寸法になる場合もあり、それらにあわせて金型を用意することは非常に困難である。その一方、金型を用いずに一枚の鋼板から幾何学的に複雑な曲面を持つような形状に加工精度を落とさずに成形するのは困難となる。
【００１０】
そこで、本発明者らは、図３５に示すような吐出管一体型ポンプケーシングユニットの主要構成部材について、金型の使用のいかんに拘らず製作できるように、板状の鋼材を切り出して折り曲げる等の工程で幾何学的に単純な形状に成形し、単純な形状に成形された鋼板を複数接合することにより目的の形状を得る製缶により成形するという課題を見出したものである。
【００１１】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、板状の鋼材を切り出して折り曲げる等の工程で所定形状に成形し、成形した鋼板を複数接合することによって目的とする形状を得る製缶により、ポンプケーシングのボリュートの少なくとも一部とボリュートに接続された吐出管とを成形した立軸渦巻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】
【００１２】
上述の目的を達成するため、本発明は、垂直配管と、前記垂直配管内を貫通する駆動軸と、前記駆動軸によって回転駆動される羽根車と、前記羽根車を収容して該羽根車の上下両方に吸込口を設けたポンプケーシングと、前記ポンプケーシングと前記垂直配管とを接続する流路を構成する吐出管とを備えた立軸渦巻ポンプであって、板状の鋼材を切り出して所定形状にした鋼板と板状の鋼材を切り出して曲げ加工を行って所定形状に成形した鋼板とを複数の鋼板の縁部を溶接接合することによって目的とする形状を得る製缶により、前記ポンプケーシングのボリュートの少なくとも一部と、前記ボリュートに接続される吐出管を成形したことを特徴とする。
また、本発明の他の態様によれば、垂直配管と、前記垂直配管内を貫通する駆動軸と、前記駆動軸によって回転駆動される羽根車と、前記羽根車を収容して該羽根車の上下両方に吸込口を設けたポンプケーシングと、前記ポンプケーシングと前記垂直配管とを接続する流路を構成する吐出管とを備えた立軸渦巻ポンプであって、板状の鋼材を切り出して所定形状にした鋼板と板状の鋼材を切り出して曲げ加工を行って所定形状に成形した鋼板とを複数接合することによって目的とする形状を得る製缶により、前記ポンプケーシングのボリュートの少なくとも一部と、前記ボリュートに接続される吐出管を成形し、該吐出管の流路断面積は入口側から出口側まで流体の流れ方向に沿って徐々に大きくなることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、立軸渦巻ポンプのボリュートの少なくとも一部と、ボリュートと垂直配管とを接続する吐出管とを、板状の鋼材を切り出して所定形状にした鋼板と板状の鋼材を切り出して曲げ加工を行って所定形状に成形した鋼板とを複数接合することにより目的の形状を得る製缶により、成形するものである。板状の鋼材には、ステンレス鋼板、炭素鋼板等を用い、鋼板の接合は、アーク溶接をはじめとする溶融溶接法により行う。この場合、板状の鋼材を切り出して所定形状にした鋼板と、板状の鋼材を切り出して曲げ加工を行って所定形状に成形した鋼板とを用いる。板状の鋼材を切り出して所定形状にした鋼板は、略四角形状や環状等の単純な形状の平板からなり、この切り出された平板には、例えば、バリ取り等の加工を適宜行ってもよい。板状の鋼材を切り出して曲げ加工を行って所定形状に成形した鋼板は、所定形状の曲面を有した曲板からなる。曲げ加工には、鋼板の両側部を円筒状のローラで支持し、押し付け板等の押圧部材を用いて鋼板に上方から圧力を加えて鋼板を所定形状に曲げる曲げ加工が好適に用いられる。曲げ加工により成形された曲面は、円筒面、円錐面などの単純な形状の曲面であり、この曲面は、伸縮することなしに平面に展開することができる可展面からなる。
【００１４】
本発明の好ましい態様は、前記ボリュートの少なくとも一部は、前記ボリュートの下面を規定する下平板と、前記ボリュートの上面を規定する上平板と、前記ボリュートの側面を規定する側板とが接合されて形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、ボリュートの一部を上下の平板と、ボリュート外周面を規定するうず巻状に成形された側板とで構成したので、ボリュートの構造が単純になり、製作が容易になる。
【００１５】
本発明の好ましい態様は、前記下平板、前記上平板、および前記側板で形成された部分の流路断面積は、前記側板の半径方向位置のみによって決定されることを特徴とする。
本発明によれば、渦巻ポンプのボリュートの一部を上下の平板と、ボリュート外周面を規定する側板とで構成したので、側板の半径方向位置だけでボリュートの流路断面積を決定できるため、設計が簡易となる。
【００１６】
本発明の好ましい態様は、前記下平板と前記上平板の板厚は、前記側板の板厚よりも厚いことを特徴とする。
本発明によれば、渦巻ポンプのボリュートを構成する上下の平板の板厚を厚くしたので、流体圧に耐える十分な強度を確保できると共に、ボリュートの外周面を規定する側板が薄くてすむため、その分ポンプケーシングの重量を減らすことができる。
【００１７】
本発明の好ましい態様は、前記ボリュートの側面は、うず巻状に成形された２枚の前記側板を１８０°の回転対称の位置に配置することにより形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、うず巻状に成形された同一形状の２枚の側板を１８０°の回転対称の位置に配置するだけで、ダブルボリュートを形成することができるため、ダブルボリュートの製作が極めて容易になる。また同様に、３枚の側板を１２０°の回転対称の位置に配置することにより３重ボリュートを形成することができ、４枚の側板を９０°の回転対称の位置に配置することにより４重ボリュートを形成することができるため、ボリュートの製作が極めて容易になる。
【００１８】
本発明の好ましい態様は、前記上平板の流れ方向終端に接合され、前記下平板に対向しつつ垂直方向に流路断面積を広げる鋼板が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、渦巻ポンプのボリュートの下平板に対向して垂直方向に流路断面積を広げる鋼板を設けたので、ポンプの最大外径を大きくすることなく、流体の圧力回復区間を設けることができる。
【００１９】
本発明の好ましい態様は、前記下平板の内径側には円形の下リングが接合されていることを特徴とする。
本発明によれば、渦巻ポンプのボリュートを構成する下平板の内径側に肉厚の円形の下リングを接合したため、下リングにより強度を保てると共に、下リングを利用して吸込ベルマウスなどをボルトにより締結することができるようになり、メンテナンス時に吸込ベルマウスなどを取り外すことができる。
本発明の好ましい態様は、前記下リングには、下吸込ベルマウスと下ライナリング部とが支持されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の好ましい態様は、前記上平板の内径側には円形の上リングが接合されていることを特徴とする。
本発明によれば、渦巻ポンプのボリュートを構成する上平板の内径側に肉厚の円形の上リングを接合したため、上リングにより強度を保てると共に、上リングを利用して吸込ベルマウスなどをボルトにより締結することができるようになり、メンテナンス時に吸込ベルマウスなどを取り外すことができる。
本発明の好ましい態様は、前記上リングには、上吸込ベルマウスと上ライナリング部とが支持されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明の好ましい態様は、前記立軸渦巻ポンプは片吸込渦巻ポンプであって、前記上リングには、前記駆動軸が貫通する軸貫通部が設けられるか、もしくは主軸保護管と上ライナリング部が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、渦巻ポンプのボリュートを構成する上平板の内径側に肉厚の円形の上リングを接合したため、上リングにより強度を保てると共に、上リングを利用して駆動軸（主軸）が貫通する軸貫通部を設けることもできるし、主軸保護管と上ライナリング部を設けることもできる。
【００２２】
本発明の好ましい態様は、前記板状の鋼材を切り出して所定形状にした鋼板は平板であり、前記板状の鋼材を切り出して曲げ加工を行って所定形状に成形した鋼板は曲板であり、該曲板を形成するための曲げ加工用の線が直線であり且つ互いに交わらないことを特徴とする。
本発明によれば、複数の平板と複数の曲板とを接合して、ボリュートの少なくとも一部とボリュートと垂直配管とを接続する吐出管とを製作することができる。この場合、曲板を形成するための曲げ加工用の線は直線であり且つ互いに交わらないように規定されている。したがって、曲げ加工によって成形された曲面は、直線が運動してできる曲面からなり、すなわち可展面からなる。
【００２３】
本発明の好ましい態様は、前記曲板は、円筒面又は円錐面、または円筒面又は円錐面の一部、または円筒面と円錐面の組合せで構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、曲板が単純な形状であるため、曲げ加工が容易となる。
【００２４】
本発明の好ましい態様は、前記吐出管の内周側部の下端にある鋼板は、下端部が前記側板の上端に接合可能なように側板の部分に対応した曲面を有し、他の端部が前記吐出管の内周側部を構成する他の鋼板に接合可能なように他の鋼板の部分に対応した面を有していることを特徴とする。
本発明によれば、吐出管の内周側部の下端にある鋼板の下端部は、うず巻状に成形された側板と同一曲率の円弧状の曲面を有しており、側板と段差なく平滑な面になるように接合可能になっている。そして、前記鋼板の他の端部は、前記吐出管の内周側部を構成する他の鋼板に接合可能なように他の鋼板の部分に対応した面を有している。
【００２５】
本発明の好ましい態様は、前記吐出管の内周側部の下端にある鋼板は円錐面の一部で構成され、該鋼板の下端部は接合される前記側板の部分と同一曲率の円弧上にあり、他の端部は同一平面上にあることを特徴とする。
本発明によれば、前記吐出管の内周側部の下端にある鋼板の下端部は、うず巻状の側板と段差なく平滑な面になるように接合可能であり、前記鋼板の他の端部は、平板と段差なく平滑な面になるように接合可能である。
【００２６】
本発明の好ましい態様は、前記吐出管の内周側部の下端にある鋼板は円筒面の一部で構成され、該鋼板の下端部は接合される前記側板の部分と同一曲率の円弧上にあり、他の端部も接合される前記側板の部分と同一曲率の円弧上にあることを特徴とする。
本発明によれば、前記吐出管の内周側部の下端にある鋼板は、下端部から上端部までが同一曲率の円弧状の円筒面になっている。
【００２７】
本発明の好ましい態様は、前記垂直配管の下端部は、下端が閉止された円筒形で構成され、前記吐出管は、前記垂直配管の下端部の円筒の側面および／または底面に接続されることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記垂直配管の下端部は、下方に向けて径が小さくなる逆円錐形で構成され、前記吐出管は、前記垂直配管の下端部の逆円錐面に接続されることを特徴とする。
【００２８】
本発明の好ましい態様は、前記吐出管内に整流板を取り付けたことを特徴とする。
本発明によれば、ポンプケーシングのボリュートの出口部と吐出管の直管部とを接続するエルボ状の曲がり管路に整流板を設置することにより、エルボ状の曲がり管路、特に、曲がり管路の入口部を整流板により上下に二分することにより、曲がり管路の入口部において管路の上部を流れる流体が必要以上に大きな円弧を描いて管路の下部に向かって流れることがなく、流れの剥離を防止することができる。
【００２９】
本発明の好ましい態様は、前記ボリュートの流路は、略四角形の断面を有することを特徴とする。
本発明によれば、ボリュートの流路を単純な形状にすることができ、ボリュートの製作が容易になり、また流路設計の簡素化を図ることができる。
【００３０】
本発明の好ましい態様は、前記吐出管は、ポンプケーシングのボリュートの内側面に接続される内周側部と、ポンプケーシングのボリュートの外側面に接続される外周側部と、内周側部と外周側部とを接続する両側部とから構成され、前記吐出管の流路は、略四角形の断面を有することを特徴とする。
本発明によれば、吐出管の流路を単純な形状にすることができ、吐出管の製作が容易になり、また流路設計の簡素化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
（１）渦巻ポンプのボリュートの少なくとも一部とボリュートと垂直配管とを接続する吐出管とを製缶により成形することにより、鋳造による製造に較べてポンプを軽量化できるとともに製作コストを低減することができる。
（２）渦巻ポンプのボリュートの少なくとも一部とボリュートと垂直配管とを接続する吐出管とを、板状の鋼材を切り出して折り曲げる等の工程で幾何学的に単純な形状に成形し、単純な形状に成形された鋼板を複数接合することにより目的の形状を得る製缶により成形するようにしたので、各鋼板の形状を単純化できるため、各鋼板の製作が容易になり、かつ金型を用いなくても高い精度で製作することができる。
（３）渦巻ポンプのボリュートの一部を上下の平板と、ボリュート外周面を規定する側板とで構成したので、構造が単純となり、製作が容易となる。また、側板の半径方向位置だけでボリュートの流路断面積を決定できるため、設計が簡易となる。
（４）渦巻ポンプのボリュートを構成する上下の平板の板厚を厚くしたので、流体圧に耐える十分な強度を確保できると共に、ボリュートの外周面を規定する側板が薄くてすむため、その分ポンプケーシングの重量を減らすことができる。
（５）渦巻ポンプのボリュートの下平板に対向して垂直方向に流路断面積を広げる鋼板を設けたので、ポンプの最大外径を大きくすることなく、流体の圧力回復区間を設けることができる。
（６）渦巻ポンプのボリュートを構成する上下の平板の少なくとも一方の内径側に肉厚のリングを接合したため、リングにより強度を保てると共に、リングを利用して吸込ベルマウスなどをボルトにより締結することができるようになり、メンテナンス時に吸込ベルマウスなどを取り外すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明の立軸渦巻ポンプの実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図２は、吐出管一体型ポンプケーシングユニットと吐出管一体型ポンプケーシングユニット内に収容された羽根車と吐出管一体型ポンプケーシングユニットの周辺機器の詳細を示す断面図である。
【図３】図３は吐出管一体型ポンプケーシングユニットの全体構成を示す斜視図である。
【図４】図４は吐出管一体型ポンプケーシングユニットの平面図である。
【図５】図５は図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図６は吐出管一体型ポンプケーシングユニットの側面図である。
【図７】図７は、板取りされた板Ｎを示す平面図である。
【図８】図８は、板取りされた板Ｍを示す平面図である。
【図９】図９は、板取りされた板Ａを示す平面図である。
【図１０】図１０は、板Ｍとともにボリュートの上面を形成するための板Ｊを示す平面図である。
【図１１】図１１は、下平板と側板との関係を示す平面図である。
【図１２】図１２は、上平板と側板との関係を示す平面図である。
【図１３】図１３は、図１１に示す上平板と側板とを接合して一体化したものに、更に板Ｊを接合した状態を示す斜視図である。
【図１４】図１４は、板取図に基づいて板取りされた板Ｆを示す平面図である。
【図１５】図１５は、板取図に基づいて板取りされた板Ｇを示す平面図である。
【図１６】図１６は、板取図に基づいて板取りされた板Ｅを示す平面図である。
【図１７】図１７は、図３の要部拡大図であり、板Ｆ，板Ｇ，板Ｅを接合することにより形成された吐出管の内周側部およびポンプケーシングの一部を示す斜視図である。
【図１８】図１８は、板取図に基づいて板取りされた板Ｂを示す平面図である。
【図１９】図１９は、板取図に基づいて板取りされた板Ｃを示す平面図である。
【図２０】図２０は、板取図に基づいて板取りされた板Ｄを示す平面図である。
【図２１】図２１は、図３の要部拡大図であり、板Ｂ，板Ｃ，板Ｄを接合することにより形成された外周側部およびポンプケーシングの一部を示す斜視図である。
【図２２】図２２は、板取図に基づいて板取りされた板Ｋを示す平面図である。
【図２３】図２３は、板取図に基づいて板取りされた板Ｌを示す平面図である。
【図２４】図２４は、図３の要部拡大図であり、板Ｋ，板Ｌを接合することにより形成された側部およびポンプケーシングの一部を示す斜視図である。
【図２５】図２５は、板取図に基づいて板取りされた板Ｈを示す平面図である。
【図２６】図２６は、板取図に基づいて板取りされた板Ｉを示す平面図である。
【図２７】図２７は、図３の要部拡大図であり、板Ｈ，板Ｉを接合することにより形成された側部、板Ｂ，板Ｃ，板Ｄを接合することにより形成された外周側部およびポンプケーシングの一部を示す斜視図である。
【図２８】図２８は、図４のXXVIII-XXVIII線断面図であり、吐出管の下部のみを示す図である。
【図２９】図２９は、板取図に基づいて板取りされた板Ｐを示す平面図である。
【図３０】図３０は、板取図に基づいて板取りされた板Ｏを示す平面図である。
【図３１】図３１は、図３の要部拡大図であり、円筒状に成形された板Ｐと平板状の板Ｏとを接合することにより形成された垂直配管の一部と吐出管との接合部を示す斜視図である。
【図３２】図３２は、上述の工程を経て製造された吐出管一体型ポンプケーシングユニットに羽根車を配置した状態を示す図であり、図２のXXXII-XXXII線断面図である。
【図３３】図３３は、図３乃至図６に示す吐出管一体型ポンプケーシングユニットの吐出管内に整流板を設けるとともにポンプケーシングおよび吐出管の外面にリブを設けた実施形態を示す斜視図である。
【図３４】図３４は、本発明の立軸渦巻ポンプの他の実施形態を示す図であり、立軸の片吸込渦巻ポンプの要部を示す模式的縦断面図である。
【図３５】図３５は、ポンプケーシングと吐出管と垂直配管の一部とを鋳造により一体成形した吐出管一体型ポンプケーシングユニットを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明に係る立軸渦巻ポンプの実施形態について図１乃至図３４参照して説明する。図１乃至図３４において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、本発明の立軸渦巻ポンプの実施形態を示す縦断面図である。図１においては、立軸の両吸込渦巻ポンプが示されている。図１に示すように、本発明の立軸渦巻ポンプは、貯水ピット等の吸込水槽１１０を覆う床板１１１上に据付用フランジ１１２を介して固定されている。立軸渦巻ポンプは、吸込水槽１１０内に垂下する吐出管一体型ポンプケーシングユニット１と、吐出管一体型ポンプケーシングユニット１内に配設された羽根車６を備えている。吐出管一体型ポンプケーシングユニット１は、ボリュートを備えたポンプケーシング２と、ポンプケーシング２のボリュートから上方に延設された対をなす吐出管３，３と、吐出管３，３の上端部に接続された垂直配管４とを主要構成部材としている。垂直配管４の上端には、円形断面の複数の配管からなる揚水管８がフランジ接続されており、揚水管８は吐出管一体型ポンプケーシングユニット１から上方に延びている。そして、揚水管８の上端部には、吐出エルボ５が接続されている。羽根車６は両吸込遠心型の羽根車から構成されており、羽根車６を回転駆動する主軸（駆動軸）７は、垂直配管４および揚水管８内を貫通して吐出エルボ５の壁部を貫通して電動モータ等の駆動装置（図示せず）に連結されている。
【００３４】
図２は、吐出管一体型ポンプケーシングユニット１と羽根車６とそれらの周辺機器の詳細を示す断面図である。図２に示すように、ポンプケーシング２は、ボリュートケーシングの下面を規定する下平板２１と、ボリュートケーシングの上面を規定する上平板２２と、下平板２１と上平板２２とを接続するとともにボリュートケーシングの２つのボリュート（ダブルボリュート）の側面を規定する２枚の側板２３Ａ，２３Ｂとを備えている。下平板２１の内径側には円環状の下リング２４が接合されており、下リング２４には下ライナリング部２５と下吸込ベルマウス２６とが支持されている。また、上平板２２の内径側には円環状の上リング２７が接合されており、上リング２７には上ライナリング部２８と上吸込ベルマウス２９とが支持されている。
以下、本実施形態においてはポンプケーシングが２つのボリュート（ダブルボリュート）を備えている場合について説明するが、ボリュートはダブルボリュートに限らず、３重ボリュート、４重ボリュートでもよい。ダブルボリュートの場合は２枚の側板は１８０°の回転対称の位置に配置されるが、３重ボリュートの場合は３枚の側板を１２０°の回転対称の位置に、４重ボリュートの場合は４枚の側板を９０°の回転対称の位置にそれぞれ配置することにより容易に複数のボリュートを製作することができる。
【００３５】
図２に示すように、前記ポンプケーシング２の２つのボリュート（ダブルボリュート）の部分に対をなす吐出管３，３が接合されている。吐出管３，３は上方に延設されており、吐出管３，３の上端部は円筒状の垂直配管４に接合されている。吐出管３は複数の平板および曲板を接合することにより形成されており、吐出管３の内部に流路が形成されている。垂直配管４の下端は閉止板４１によって閉止されており、閉止板４１の中心部には、羽根車６の主軸７を回転支承するための軸受を保持する軸受ハウジング４２が固定されている。垂直配管４は、フランジ４３を介して揚水管８に接続されている（図１参照）。図２に示す吐出管一体型ポンプケーシングユニット１は、垂直配管４の口径すなわち吐出口径がφ６００mm以上の大型のポンプに適している。すなわち、内部を溶接する際の作業スペースの確保の観点から、作業者が体を入れて作業を行うことができる大型の、特に吐出口径（垂直配管の口径）がφ６００mm以上のポンプの製作に適する。
【００３６】
次に、図１および図２に示す立軸渦巻ポンプにおいて用いられている吐出管一体型ポンプケーシングユニット１の製造工程について図３乃至図３１を参照して説明する。
図３は吐出管一体型ポンプケーシングユニット１の全体構成を示す斜視図である。図４は吐出管一体型ポンプケーシングユニット１の平面図であり、図５は図４のＶ−Ｖ線断面図である。図６は吐出管一体型ポンプケーシングユニット１の側面図である。
図３乃至図６に示すように、吐出管一体型ポンプケーシングユニット１は、ダブルボリュートを備えたポンプケーシング２と、ポンプケーシング２のボリュートから上方に延設された対をなす吐出管３，３と、吐出管３，３の上端部が接続される垂直配管４とを主要構成部材としている。吐出管一体型ポンプケーシングユニット１の主要構成部材は、板状の鋼材を切り出して折り曲げる等の工程で所定形状に成形し、成形した鋼板を複数接合することによって目的とする形状を得る製缶により成形したものである。板状の鋼材には、ステンレス鋼板、炭素鋼板等を用い、接合は、アーク溶接をはじめとする溶融溶接法により行う。以下の説明においては、板状の鋼材を切り出す工程である板取りを経て形成された板についてアルファベットＡ〜Ｐを付して説明する。
【００３７】
まず、ポンプケーシング２の製造工程について説明する。図７乃至図１３は、ポンプケーシング２の主要部の製造工程を説明するための図である。
図７は、板取図に基づいて板取りされた板Ｎを示す平面図である。厚さｔ１の平板状の鋼材から図７に示す形状の板Ｎを切り出す。切り出された板Ｎは、曲げ加工等はしないでそのまま使用されて下平板２１を形成する。なお、切り出された板をそのまま使用するとは、バリ取り等の加工が必要な場合には適宜行ってもよいが、形状を変更するような加工は行わないことを意味する。以下の説明においても同様である。ポンプケーシング２はダブルボリュートケーシングであるため、板Ｎはうず巻状に半径方向外方に拡がっていく２つの外周縁Ｎａ，Ｎｂを備えている。２つのうず巻状外周縁Ｎａ，Ｎｂの接続部は、直線状の接続部Ｎｃ，Ｎｃになっている。また、板Ｎの中心部には円形孔が形成されており、円形の内周縁Ｎｄに円環状の下リング２４（図２および図５参照）が接合されるようになっている。
【００３８】
図８は、板取図に基づいて板取りされた板Ｍを示す平面図である。厚さｔ１の平板状の鋼材から図８に示す形状の板Ｍを切り出す。切り出された板Ｍは、曲げ加工等はしないでそのまま使用されて上平板２２を形成する。板Ｍはうず巻状に半径方向外方に拡がっていく２つの外周縁Ｍａ，Ｍｂを備えている。２つのうず巻状外周縁Ｍａ，Ｍｂの接続部は、直線状の接続部Ｍｃ，Ｍｃになっている。２つのうず巻状外周縁Ｍａ，Ｍｂは、互いの接合部Ｍｃ，Ｍｃに向かう途中の所定箇所で、板Ａの厚み（ｔ２）分だけ半径方向外方にせり出した段差部Ｍｅ，Ｍｅを有しており、２つのうず巻状外周縁Ｍａ，Ｍｂは、段差部Ｍｅ，Ｍｅから再びうず巻状に半径方向外方に拡がり、接続部Ｍｃ，Ｍｃに接続している。また、板Ｍの中心部には円形孔が形成されており、円形の内周縁Ｍｄに円環状の上リング２７（図２および図５参照）が接合されるようになっている。
【００３９】
図９は、板取図に基づいて板取りされた板Ａを示す平面図である。厚さｔ２の平板状の鋼材から図９に示す形状の板Ａを２枚切り出す。切り出された２枚の板Ａは、曲げ加工を行ってうず巻状に成形し、２つのボリュート（ダブルボリュート）の側面を規定する２枚の側板２３Ａ，２３Ｂを形成する。板Ａの下端Ａａに板Ｎが接合され、板Ａの上部側にある２つの平坦部Ａｂ，Ａｃのうち一方の平坦部Ａｂに板Ｍが接合されるようになっている。また、２つの平坦部Ａｂ，Ａｃの間の段差部Ａｇは、板Ｍの段差部Ｍｅに当接するようになっている。板Ａは、上部に傾斜部Ａｄ，Ａｅを有している。また、平坦部Ａｃと傾斜部Ａｅとの間に、上方に突出した突出部Ａｆが形成されている。板Ｍ，Ｎの厚さｔ１は、板Ａの厚さｔ２よりも厚く設定されている。
【００４０】
図１０は、板Ｍとともにボリュートの上面を形成するための板を示す図であり、板取図に基づいて板取りされた板Ｊを示す平面図である。厚さｔ２の平板状の鋼材から図１０に示す形状の板Ｊを２枚切り出す。切り出された２枚の板Ｊは、曲げ加工等はしないでそのまま使用されてボリュートの上面を形成する。
【００４１】
図１１は、下平板２１と側板２３Ａ，２３Ｂとの関係を示す平面図である。図１１に示すように、板Ａからうず巻状に成形された２枚の側板２３Ａ，２３Ｂの下端は、板Ｎからなる下平板２１に接合される。うず巻状に成形された２枚の側板２３Ａ，２３Ｂは、板Ｎの中心Ｏに対して回転対称になっており、２つの側板２３Ａ，２３Ｂのうち一方を１８０°回転させると他方に重なるようになっている。うず巻状の２枚の側板２３Ａ，２３Ｂの中心Ｏからの半径ｒは、ｒ１＜ｒ２＜ｒ３＜ｒ４のように次第に大きくなっている。うず巻の形状は、半径ｒとうず巻の始端からの角度θとを用いた極座標（ｒ，θ）でｒ＝ｆ（θ）と表すことができる。板Ｎからなる下平板２１と側板２３Ａ，２３Ｂとを接合する際には、側板２３Ａ，２３Ｂの外周面と板Ｎのうず巻状外周縁Ｎａ，Ｎｂとが一致するように重ねて接合する。側板２３Ａは板Ｎのうず巻状外周縁Ｎａに沿って延び、側板２３Ａの内側端部２３Ａｉｅは側板２３Ｂの外側端部２３Ｂｏｅの半径方向内方まで延びている。側板２３Ｂは板Ｎのうず巻状外周縁Ｎｂに沿って延び、側板２３Ｂの内側端部２３Ｂｉｅは側板２３Ａの外側端部２３Ａｏｅの半径方向内方まで延びている。
【００４２】
図１２は、上平板２２と側板２３Ａ，２３Ｂとの関係を示す平面図である。図１２においては、上平板２２と側板２３Ａ，２３Ｂとの関係を明瞭に図示するために下平板２１の一部を仮想線で示している。図１２に示すように、板Ｍからなる上平板２２は、板Ａからなる２枚の側板２３Ａ，２３Ｂと接合される。すなわち、板Ａの平坦部Ａｂは板Ｍの外周縁Ｍａの下面に当接し、板Ａの段差部Ａｇは板Ｍの段差部Ｍｅに当接し、これら当接部において板Ａと板Ｍとは接合される。また、板Ａの平坦部Ａｃ，突出部Ａｆ，傾斜部Ａｅは、板Ｍの外周縁Ｍａの外側に位置し、板Ｍの外周縁Ｍａの外面は板Ａの内周面に当接し、この当接部において板Ａと板Ｍとは接合される。さらに、板Ａの傾斜部Ａｄは、板Ｍの外側に露出する。
【００４３】
図１３は、下平板２１と側板２３Ａ，２３Ｂと上平板２２とを接合して一体化したものに板Ｊを接合する場合を示す斜視図であり、図１３（ａ）は板Ｊを接合する前の状態を示し、図１３（ｂ）は板Ｊを接合した状態を示す。
図１３（ａ）に示すように、下平板２１と側板２３Ａ，２３Ｂと上平板２２とを接合して一体化することにより、ダブルボリュートの一部が形成される。上平板２２、側板２３Ａ，２３Ｂ、および下平板２１により形成される流路は、略四角形の断面を有し、側板２３Ａ，２３Ｂはうず巻状に半径ｒが拡大していくため、流路断面積は流体の流れ方向に次第に大きくなっていく。この流路断面積は、側板２３Ａ，２３Ｂの半径方向位置のみによって決定される。
【００４４】
図１３（ａ）に示すように、下平板２１と側板２３Ａ，２３Ｂと上平板２２とを接合して一体化すると、板Ａからなる側板２３Ａ，２３Ｂにおける傾斜部Ａｄ，Ａｅが半径方向内側と外側とで並列することになる。そして、並列する板Ａの傾斜部Ａｄ，Ａｅは、半径ｒが拡大するにつれて上り勾配になり、側板の高さｈはｈ１＜ｈ２＜ｈ３のように次第に高くなっていく。図１３（ｂ）に示すように、板Ｊの下面を側板２３Ａ，２３Ｂの傾斜部Ａｄ，Ａｅに当接させ、この当接部を接合することにより、ダブルボリュートの主要部が形成される。板Ｊ、側板２３Ａ，２３Ｂ、および下平板２１により形成される流路は、略四角形の断面を有し、側板２３Ａ，２３Ｂがうず巻状に半径ｒが拡大しかつ板Ｊが上方に傾斜しているため、流路断面積は半径方向及び略円周方向に拡大していき流体の流れ方向に次第に大きくなっていく。この流路断面積は、側板２３Ａ，２３Ｂの半径方向位置と傾斜部Ａｄ，Ａｅの高さｈによって決定される。
以上のように、板Ｎ、板Ｍ、２枚の板Ａ、および２枚の板Ｊを所定形状に成形して接合することにより、ダブルボリュートを有したポンプケーシング２の主要部が形成される。
【００４５】
次に、吐出管３の製造工程について説明する。図１４乃至図２８は、吐出管３の主要部の製造工程を説明するための図である。対をなす吐出管３，３は、ポンプの主軸７の軸線に対して回転対称になっており、２つの吐出管３，３のうち一方を１８０°回転させると他方に重なるようになっているので、以下においては対をなす２つの吐出管３，３を適宜参照しながら一方の吐出管３のみについて説明する。
【００４６】
吐出管３は、ポンプケーシング２と垂直配管４とを接続する流路を構成する要素と定義される。一方、ポンプケーシング２の主要部は、板Ｎからなる下平板２１、板Ｍからなる上平板２２、板Ａからなる２枚の側板２３Ａ，２３Ｂ、および２枚の板Ｊを接合することにより構成される。１枚の板材が、その一部がポンプケーシングを構成し、他の部分が吐出管を構成する場合があるため、以下の説明においては、ポンプケーシング２の一部を構成する部材を吐出管３に含めて説明する。図３乃至図６に示すように、吐出管３は、ポンプケーシング２のボリュートの内側面に接続される内周側部３ａと、ポンプケーシング２のボリュートの外側面に接続される外周側部３ｂと、内周側部３ａと外周側部３ｂとを接続する両側部３ｃ，３ｄとから構成されている。吐出管３は、ポンプケーシング２のボリュート部からエルボ状の曲がり管路で上方に曲がり、中段部において概略真直な管路になって上方に延び、上部において垂直配管４に向かってやや内側に傾斜した管路になっている。吐出管３により形成される流路は、略四角形の断面を有し、流路断面積は、入口側から出口側まで流体の流れ方向に沿って徐々に大きくなるように設定されている。すなわち、図５に示すように、内周側部３ａの主軸側への傾きは、外周側部３ｂの主軸側への傾きより大きくなっている。このように内周側部３ａと外周側部３ｂとの傾きに差を持たせているため、吐出管３の流路断面積は、入口側から出口側に向かって徐々に大きくなっている。
【００４７】
図３の左側の吐出管に図示されるように、ポンプケーシング２のボリュートの内側面に接続される内周部側３ａは、板Ｆ，板Ｇ，板Ｅから構成されている。
図１４は、板取図に基づいて板取りされた板Ｆを示す平面図である。厚さｔ２の平板状の鋼材から図１４に示す形状の板Ｆを切り出す。切り出された板Ｆは、二点鎖線で示す曲げ加工用の線に沿って曲げ加工を行って円錐面の一部を構成するような曲面を有した曲板に成形する。この場合、板Ｆの下端Ｆａは板Ａの平坦部Ａｃ（図９参照）に接合されるため、板Ｆの下端Ｆａはうず巻状に形成された板Ａの平坦部Ａｃの円弧と同一曲率の円弧に形成される。また、板Ｆの略山形の外周縁Ｆｂは、外周縁Ｆｂの上端から左右に分かれるそれぞれの外周縁が円錐体を所定の平面に沿って切った切断面上にあり、左右の外周縁それぞれが、それぞれの平面上に位置している。そして、前記それぞれの平面の交わる直線が外周縁Ｆｂの上端を通る直線となる。なお、左右の外周縁が同一の平面上に位置するように成形してもよい。
図１５は、板取図に基づいて板取りされた板Ｇを示す平面図である。厚さｔ２の平板状の鋼材から図１５に示す形状の板Ｇを切り出す。切り出された板Ｇは、曲げ加工等はしないでそのまま使用される。
図１６は、板取図に基づいて板取りされた板Ｅを示す平面図である。厚さｔ２の平板状の鋼材から図１６に示す形状の板Ｅを切り出す。板Ｅの上部は略矩形状をなし、板Ｅの下部は略逆三角形状をなしている。板Ｅは、上端部において垂直配管４の下端を閉止している閉止板４１と接合されるので（図３参照）、板Ｅは、上部において曲げ加工を行って閉止板４１に向かって半径方向内方に曲がった曲板に成形する。
【００４８】
図１７は、図３の要部拡大図であり、板Ｆ，板Ｇ，板Ｅを接合することにより形成された内周側部３ａおよびポンプケーシング２の一部を示す斜視図である。図１７に示すように、板Ｆの下端Ｆａは、うず巻状に形成された板Ａの平坦部Ａｃに接合され、板Ｆの左側の外周縁Ｆｂは板Ｅに接合され、板Ｆの右側の外周縁Ｆｂは板Ｇに接合される。板Ｅは板Ｆおよび板Ｇに接合される部分では曲げ加工は無く平板状になっており、板Ｇは曲げ加工は無く平板状になっており、更に板Ｆの外周縁Ｆｂは同一平面上に位置しているか、あるいは外周縁Ｆｂの左右の縁が、外周縁Ｆｂの上端を通る直線で交わるそれぞれの平面上にあるため、板Ｅと板Ｇとの接合部は前記直線上となる。すなわち、外周縁Ｆｂの左右の縁がそれぞれの平面上に位置している場合には、それぞれの平面が交わる直線は外周縁Ｆｂの上端を通り、この直線は板Ｆと板Ｇの接合部と一致する。
図２に示すように、板Ｅの上部は流体の流れ方向の曲率、つまり、垂直方向に曲率を持つように曲げられ、内周側部３ａを構成している。流路の内径側は流体の剥離が起こりやすく、できるだけ流れ方向に対して滑らかな面を形成することが望ましいが、本実施形態では内周側部３ａが流体の流れ方向に曲率を持つように構成したことで流れの剥離を抑制している。これは後で詳述する外周側部３ｂが流れと垂直な方向、つまり水平方向に曲率を持つ面を複数つなぎ合わせて構成されるのと対照的である。
そして、板Ｅ、Ｆ、Ｇの接合部は、板Ｆのように水平方向の曲率を持つ面を垂直方向に曲率を持つことのできる面に変更する役割を果たす。
なお、流れの剥離の影響が小さければ、内周側部３ａを外周側部３ｂと同様に、流れと垂直な方向の曲率、つまり水平方向の曲率を持つ円筒面を複数つなぎ合わせて構成してもよい。
【００４９】
図３の右側の吐出管に図示されるように、ポンプケーシング２の外側面に接続される外周側部３ｂは、板Ｂ，板Ｃ，板Ｄから構成されている。なお、板Ｂは、上部側が外周側部３ｂの一部を構成し、下部側がポンプケーシング２の一部を構成している。
図１８は、板取図に基づいて板取りされた板Ｂを示す平面図である。厚さｔ２の平板状の鋼材から図１８に示す形状の板Ｂを切り出す。切り出された板Ｂは、ｘ方向に曲げ加工を行って円筒面の一部を構成するような曲面を有した曲板に成形する。板Ｂの右側の端部Ｂａは垂直方向に延び、板Ｂの上端部Ｂｂは水平方向に延びている。
図１９は、板取図に基づいて板取りされた板Ｃを示す平面図である。厚さｔ２の平板状の鋼材から図１９に示す形状の板Ｃを切り出す。切り出された板Ｃは、ｘ方向に曲げ加工を行って円筒面の一部を構成するような曲面を有した曲板に成形する。
図２０は、板取図に基づいて板取りされた板Ｄを示す平面図である。厚さｔ２の平板状の鋼材から図２０に示す形状の板Ｄを切り出す。切り出された板Ｄは、二点鎖線で示す曲げ加工用の線に沿って曲げ加工を行って円筒面の一部を構成するような曲面を有した曲板に成形する。
【００５０】
図２１は、図３の要部拡大図であり、板Ｂ，板Ｃ，板Ｄを接合することにより形成された外周側部３ｂおよびポンプケーシング２の一部を示す斜視図である。図２１に示すように、板Ｂの右側の端部Ｂａは、うず巻状に形成された板Ａの端部Ａｈに接合される。なお、図６には、板Ｂと板Ａの接合部（Ｂａ，Ａｈ）が明瞭に示されている。また、板Ｂの上端部Ｂｂは板Ｃに接合され、板Ｃの上端部Ｃａは、板Ｄに接合される。
【００５１】
次に、内周側部３ａと外周側部３ｂとを接続する両側部３ｃ，３ｄについて説明する。
図３の左側の吐出管に図示されるように、側部３ｃは、板Ｋ，板Ｌから構成されている。なお、板Ｋは、上部側が側部３ｃの一部を構成し、下部側がポンプケーシング２の一部を構成している。
図２２は、板取図に基づいて板取りされた板Ｋを示す平面図である。厚さｔ２の平板状の鋼材から図２２に示す形状の板Ｋを切り出す。切り出された板Ｋは、二点鎖線で示す曲げ加工用の線に沿って曲げ加工を行って円錐面の一部を構成するような曲面を有した曲板に成形する。図２２において一点鎖線で示される板Ｋの上端部及び下端部は曲げ加工を行わず平板部とする。
図２３は、板取図に基づいて板取りされた板Ｌを示す平面図である。厚さｔ２の平板状の鋼材から図２３に示す形状の板Ｌを切り出す。切り出された板Ｌは、曲げ加工等はしないでそのまま使用される。
【００５２】
図２４は、図３の要部拡大図であり、板Ｋ，板Ｌを接合することにより形成された側部３ｃおよびポンプケーシング２の一部を示す斜視図である。図２４に示すように、板Ｋの下端Ｋａは板Ｊの上端Ｊａに接合され、板Ｋの上端Ｋｂは板Ｌの下端Ｌａに接合される。また、板Ｋの内周側部Ｋｃは、板Ａの傾斜部Ａｅおよび板Ｅに接合され、板Ｋの外周側部Ｋｄは、下部側が板Ａに接合され、上部側が板Ｂに接合される。板Ｋと板Ｂとの接合部は図６に明瞭に示されている。図２４に示すように、板Ｌの内周側部Ｌｃは板Ｅに接合され、板Ｌの外周側部Ｌｄは板Ｃおよび板Ｄに接合される。板Ｌと板Ｃ，板Ｄとの接合部は図６に明瞭に示されている。
【００５３】
また、図３の右側の吐出管に図示されるように、側部３ｄは、板Ｈ，板Ｉから構成されている。なお、板Ｈは、上部側が側部３ｄの一部を構成し、下部側がポンプケーシング２の一部を構成している。
図２５は、板取図に基づいて板取りされた板Ｈを示す平面図である。厚さｔ２の平板状の鋼材から図２５に示す形状の板Ｈを切り出す。切り出された板Ｈは、下部側においてｙ方向に曲げ加工を行って円筒面の一部を構成するような曲面を有した曲板に成形する。板Ｈは、上部側においては曲げ加工等はしないでそのまま使用される。
図２６は、板取図に基づいて板取りされた板Ｉを示す平面図である。厚さｔ２の平板状の鋼材から図２６に示す形状の板Ｉを切り出す。切り出された板Ｉは、曲げ加工等はしないでそのまま使用される。
【００５４】
図２７は、図３の要部拡大図であり、板Ｈ，板Ｉを接合することにより形成された側部３ｄ、板Ｂ，板Ｃ，板Ｄを接合することにより形成された外周側部３ｂおよびポンプケーシング２の一部を示す斜視図である。図２８は、図４のXXVIII-XXVIII線断面図であり、吐出管３の下部のみを示す図である。図２７に示すように、板Ｈの上端Ｈａは板Ｉに接合され、図２８に示すように、板Ｈの下端Ｈｂは板Ｎの接続部Ｎｃに接合される。また、図２７に示すように、板Ｈの外周側部Ｈｃは板Ｂに接合され、板Ｉの外周側部Ｉｃは板Ｃおよび板Ｄに接合される。さらに、図２８に示すように、板Ｈの内周側部Ｈｄは板Ａおよび板Ｇに接合され、板Ｉの内周側部Ｉｄは板Ｅに接合される。
【００５５】
次に、垂直配管４の製造工程について説明する。図２９乃至図３１は、吐出管３と接続される垂直配管４の部分の製造工程を説明するための図である。
図２９は、板取図に基づいて板取りされた板Ｐを示す平面図である。厚さｔ２の平板状の鋼材から図２９に示す形状の板Ｐを切り出す。板Ｐには２つの切り欠きＰａ，Ｐｂが形成されている。切り出された板Ｐはｘ方向に曲げ加工を行って円筒状に成形し、板Ｐの端部同士を接合して垂直配管４を形成する。
図３０は、板取図に基づいて板取りされた板Ｏを示す平面図である。厚さｔ３の平板状の鋼材から図３０に示す形状の板Ｏを切り出す。板Ｏの外周部には、２つの円弧状部Ｏａ，Ｏａと２つの平面部Ｏｂ，Ｏｂとが形成されている。また、板Ｏの中心部には円形孔Ｏｃが形成されている。切り出された板Ｏは、曲げ加工等はしないでそのまま使用される。板Ｏの厚さｔ３は、板Ｐの厚さｔ２よりも厚く設定されている。
【００５６】
図３１は、図３の要部拡大図であり、円筒状に成形された板Ｐと平板状の板Ｏとを接合することにより形成された垂直配管４と吐出管３，３との接合部を示す斜視図である。図３１に示すように、板Ｐを円筒状に成形して端部同士を接合して円筒状の垂直配管４を形成し、円筒状の垂直配管４の下端に板Ｏを接合して垂直配管４の下端を閉止する。板Ｏは閉止板４１を構成する。これにより、垂直配管４には、板Ｐに形成された２つの切り欠きＰａ，Ｐｂにより２つの四角形状の開口部４ａ（図３１では一方のみ示す）が形成される。また、垂直配管４の下端を閉止する板Ｏからなる閉止板４１の中心部にある円形孔Ｏｃに羽根車６の主軸７を回転支承するための軸受を保持する軸受ハウジング４２が固定される（図２参照）。図３１に示すように、吐出管３の板Ｄ，板Ｉ，板Ｌの上端は、円筒状に成形された板Ｐからなる垂直配管４に接合され、吐出管３の板Ｅの上端は、板Ｏからなる閉止板４１に接合される。このとき、板Ｄ，板Ｉ，板Ｌは垂直配管４の開口部４ａの縁部に接合され、板Ｅは板Ｏの平面部Ｏｂに接合される。なお、円筒状に成形された板Ｐの上端には、図３に示すように、環状の平板からなるフランジ４３が接合されるが、図３１においては、フランジ４３の図示を省略している。
【００５７】
以上説明したように、板状の鋼材を切り出して折り曲げる等の工程で所定形状に成形し、成形した鋼材を複数接合することにより目的の形状を得る製缶により、ボリュートを備えたポンプケーシング２と、ポンプケーシング２のボリュートから上方に延設された対をなす吐出管３，３と、吐出管３，３の上端部に接続された垂直配管４とを主要構成部材とする吐出管一体型ポンプケーシングユニット１を製造することができる。なお、下平板２１の内径側には下リング２４を接合し、上平板２２の内径側には上リング２７を接合する。下リング２４および上リング２７は製缶ではなく、切削等の機械加工により製作される。下リング２４と上リング２７とを切削等の機械加工により製作することにより、ポンプケーシング２の強度を保てるとともに、下リング２４と上リング２７を利用して吸込ベルマウスなどをボルトにより締結することができるようになり、メンテナンス時に吸込ベルマウスなどを取り外すことができる。
なお、下リング２４の内径は羽根車の外径よりも大きくなっているため、下リングに固定された吸込ベルマウスなどを取り外すことにより、ポンプケーシングの下端から羽根車を取り出すことができる。そのため、本実施形態では上リング２７の内径は羽根車の外径より小さく、また、吸込ベルマウスなどの上リングへの取り付けは溶接など取り外しのできない手段であっても良い。
【００５８】
図３２は、上述の工程を経て製造された吐出管一体型ポンプケーシングユニット１に羽根車６を配置した状態を示す図であり、図２のXXXII-XXXII線断面図である。
図３２に示すように、ポンプケーシング２には、羽根車６の外周側に２つのボリュート２Ｖ，２Ｖが形成される。ダブルボリュートのスロート部２Ｓ，２Ｓは、側板２３Ａ，２３Ｂの内側端部２３Ａｉｅ，２３Ｂｉｅとこれら内側端部２３Ａｉｅ，２３Ｂｉｅに対向する側板２３Ａ，２３Ｂの内面とによって構成される。
【００５９】
図３３は、図３乃至図６に示す吐出管一体型ポンプケーシングユニット１の吐出管３内に整流板５０を設けるとともにポンプケーシング２および吐出管３の外面にリブ５１を設けた実施形態を示す斜視図である。
吐出管３は、ポンプケーシング２のボリュート部からエルボ状の曲がり管路で上方に曲がり、中段部において概略真直な管路になって上方に延び、上部において垂直配管４に向かってやや内側に傾斜した管路になっている。図３３に示すように、ポンプケーシング２のボリュートの出口部と吐出管３の直管部とを接続するエルボ状の曲がり管路に整流板５０が設置されている。整流板５０は、板Ｂと、板Ｂに対向する板Ａおよび板Ｆとの間に架設されており、板Ｂの内面から垂直に板Ａおよび板Ｆに向かって延びている。整流板５０は板Ｂの内側にあるが、図３２では板Ｂと整流板５０との接合部を実線で示している。整流板５０は、２枚の平板状の鋼板に曲げ加工を行ってそれぞれ円錐面の一部を構成するような曲面を有した板Ｑ，板Ｒを形成し、板Ｑ，板Ｒを接合することにより製作されている。整流板５０は、板Ｂ，板Ｈ，板Ｋ，板Ａ，板Ｅ，板Ｆ，板Ｇにより形成されるエルボ状の曲がり管路の流路を概略二分するように配置されている。このように、エルボ状の曲がり管路、特に、曲がり管路の入口部を整流板５０により上下に二分することにより、曲がり管路の入口部において管路の上部を流れる流体が必要以上に大きな円弧を描いて管路の下部、または、流路の曲がりの外側に向かって流れることがなく、流れの剥離を防止することができる。なお、整流板は曲がり管路を上下に二等分する位置に限らず、より流れの剥離しやすい曲がりの内側に近い位置に設置しても良い。また、二分するものに限らず、整流板を２枚設けて、流路を上下方向に三分割するようにしてもよい。
【００６０】
また、図３３に示すように、ポンプケーシング２および吐出管３の外面には、補強用のリブ５１が接合されている。リブ５１は略コ字状の形状を有する鋼板からなり、高い内圧がかかるポンプケーシング２および吐出管３の外面に、必要に応じ、リブ５１を接合することにより、ポンプケーシング２および吐出管３の剛性を高めるようにしている。このように、リブ５１をポンプケーシング２の下平板２１および上平板２２に接合することにより、下平板２１および上平板２２の板厚を側板２３Ａ，２３Ｂの板厚と同様に薄くすることもできる。
また、本実施形態の吐出管一体型のポンプケーシングにおいて、外径が最も大きくなるのは脚の立ち上がり部から、合流するために脚が内側に曲げられるまでの個所である。本実施形態では、この部分に設けられるリブ５１は、図３３に示すように脚の外周側部３ｂに対応する部分を除いたコの字型である。このような構成にしたのは、以下の理由による。このような立軸ポンプは、水槽に垂下され使用されるが、ポンプを水槽内に降ろすために、上部はポンプが通過できる構造としなければならない。この構造はポンプケーシングの外径が大きいほどにコストが上がってしまう。また、ピットバレルを用いる場合も、ポンプケーシングの外径が大きいほどにバレルの径も大きくなるためコストが上昇してしまう。したがって、脚の外周側部３ｂにリブの一部分が突出することがないようにし、ポンプケーシングの外径を小さくし、コスト的に有利にしている。
【００６１】
図３４は、本発明の立軸渦巻ポンプの他の実施形態を示す図であり、立軸の片吸込渦巻ポンプの要部を示す模式的縦断面図である。図３４においては、保護管を備えた場合と保護管を備えない場合とが示されている。すなわち、図３４において主軸７の中心線を挟んで左側には保護管５５が設置された場合が示され、右側には保護管を設置しない場合が示されている。保護管５５を設ける場合には、保護管５５は上リング２７に連結されている。保護管を設けない場合には、主軸７が貫通する軸貫通部５６が上リング２７に連結されている。また、上リング２７には上ライナリング部２８が支持されている。
図３４に示す立軸渦巻ポンプにおいては、垂直配管４の下端部は、下方に向けて径が小さくなる逆円錐形の閉止板５７で閉止されている。そして、吐出管３の上端部は、垂直配管４の下端部にある逆円錐形の閉止板５７の逆円錐面に接続されている。
【００６２】
これまで本発明の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、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００６３】
１      吐出管一体型ポンプケーシングユニット
２      ポンプケーシング
３      吐出管
３ａ    内周側部
３ｂ    外周側部
３ｃ，３ｄ    側部
４      垂直配管
５      吐出エルボ
６      羽根車
７      主軸（駆動軸）
８      揚水管
２１      下平板
２２      上平板
２３Ａ，２３Ｂ    側板
２４      下リング
２５      下ライナリング部
２６      下吸込ベルマウス
２７      上リング
２８      上ライナリング部
２９      上吸込ベルマウス
４１      閉止板
４２      軸受ハウジング
４３      フランジ
５０      整流板
５１      リブ
５５      保護管
５６      軸貫通部
５７      閉止板
１０１      吐出管一体型ポンプケーシングユニット
１０２      ポンプケーシング
１０３      吐出管
１０４      垂直配管
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐ    板
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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