(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプケーシング内に回転自在に配設されたポンプ羽根車と、タービンケーシング内に回転自在にかつ前記ポンプ羽根車と同軸に配設されたタービン羽根車とを少なくとも備え、前記タービン羽根車の回転駆動により前記ポンプ羽根車が回転されるようになっているタービン駆動ポンプにおいて、
前記ポンプ羽根車は、回転軸に嵌合されるボスに連なるシュラウドの子午面形状を凹形の円弧状回転面とし、羽根入口縁が取り付くボスシュラウドを回転軸にほぼ平行な円筒状に形成し、前記羽根入口縁をこのボスシュラウド面からなめらかに連続させて上流側へ大きく張り出させ、前記ポンプケーシング側の羽根入口縁を前記回転軸に対してほぼ直角に延設し、円筒状の前記ボスシュラウドに取り付く羽根入口縁とポンプケーシング側羽根入口縁の間を上流側に凸形をなす円弧状のなめらかな曲線によって結んで羽根入口縁を形成し、この羽根の入口角をボスシュラウド側入口縁でほぼ０゜に、かつこのボスシュラウド側入口縁からポンプケーシング側入口縁に向かって徐々に大きくなるように設定し、かつボスシュラウド側とポンプケーシング側との間の羽根入口角をなめらかに変化させた形状の羽根入口を有し、前記羽根形状の羽根入口から羽根出口端までなめらかな曲線で結んで形成した羽根を備えており、
前記タービン羽根車は、回転軸に嵌合されるボスに連なるシュラウドの子午面形状を凹形の円弧状回転面とし、羽根出口縁が取り付くボスシュラウドを回転軸にほぼ平行な円筒状に形成し、羽根出口縁をこのボスシュラウド面からなめらかに連続させて下流側へ大きく張り出させ、前記タービンケーシング側の羽根出口縁を前記回転軸に対してほぼ直角に延設し、円筒状の前記ボスシュラウドに取り付く羽根出口縁とタービンケーシング側羽根出口縁との間を下流側に凸形をなす円弧状のなめらかな曲線によって結んで羽根出口縁を形成し、この羽根の出口角をボスシュラウド側出口縁でほぼ０゜に、かつこのボスシュラウド側出口縁からタービンケーシング側出口縁に向かって徐々に大きくなるように設定し、かつボスシュラウド側とタービンケーシング側との間の羽根出口角を滑らかに変化させた形状の羽根出口を有し、羽根入口から前記羽根形状の羽根出口端までなめらかな曲線で結んで形成した羽根を備えていることを特徴とするタービン駆動ポンプ。
【請求項２】
前記ポンプの羽根の入口角が前記ポンプケーシング側入口縁でほぼ従来の設計で計算される角度に設定されるとともに、前記タービンの羽根の出口角が前記タービンケーシング側出口縁でほぼ従来の設計で計算される角度に設定されていることを特徴とする請求項１記載のタービン駆動ポンプ。
【請求項３】
前記ポンプ羽根車の前記羽根入口形状および前記タービン羽根車の前記羽根出口形状が、それぞれ比速度の組合せに関係なく、常に一定形状とされていることを特徴とする請求項１記載のタービン駆動ポンプ。
【請求項４】
ポンプ側の搬送流体は、液体、気体およびそれらの混合相からなる中間体のいずれかであり、またタービン側の作動流体は、液体、気体およびそれらの混合相からなる中間体のいずれかであることを特徴とする請求項１または２記載のタービン駆動ポンプ。
【請求項５】
タービン側の作動流体の一部がポンプ入口側に流動するための通路が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１に記載のタービン駆動ポンプ。
【請求項６】
前記通路は、タービン入口通路の前記羽根入口縁近傍とポンプ入口通路の前記羽根入口縁近傍とを連通する通路であることを特徴とする請求項５記載のタービン駆動ポンプ。
【請求項７】
前記通路は、前記タービンケーシングおよび前記ポンプケーシング内に設けられていることを特徴とする請求項５または６記載のタービン駆動ポンプ。
【請求項８】
前記通路は、一端がタービン出口通路に接続されているとともに他端がポンプ入口近傍に開口する通路であることを特徴とする請求項５記載のタービン駆動ポンプ。
【請求項９】
前記通路は所定本数設けられていることを特徴とする請求項８記載のタービン駆動ポンプ。
【請求項１０】
前記通路の他端に、前記ポンプケーシングの入口通路と同心状に配設された環状通路が接続されているとともに、この環状通路にポンプ入口近傍に開口する所定数の孔が穿設されていることを特徴とする請求項８または９記載のタービン駆動ポンプ。
【請求項１１】
ポンプ側の前記搬送流体は高濃度の液体でかつ薄めて使用する液体であり、また前記タービン側の作動流体は前記高濃度の液体を薄めるための液体であることを特徴とする請求項５記載のタービン駆動ポンプ。
【請求項１２】
前記通路を流動する前記作動流体の一部は、その流量が前記搬送流体である高濃度の液体を直接使用可能な適正濃度となるように設定されていることを特徴とする請求項１１記載のタービン駆動ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、タービン羽根車の回転駆動によりポンプ羽根車が回転されるようになっているタービン駆動ポンプに関し、特にタービン羽根車の作動流体として液体、気体あるいは液体と気体との混合相等の中間体からなる流体を使用可能であるとともに、ポンプ羽根車の搬送流体として同様に液体、気体あるいは液体と気体との混合相等の中間体からなる流体を搬送可能であるタービン駆動ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タービン駆動による流体ポンプとしては、流体として気体を扱うターボチャージャがよく知られている。このターボチャージャは、航空機のジェットエンジンの発達と共に発展し、最近では自動車における燃料供給のためのターボチャージャとしても多く利用されている。
【０００３】
このようなターボチャージャの従来の一般的な例として、実公平４−１５９５６号公報に開示されたターボチャージャがある。図１８に示すように、このターボチャージャａは、ポンプケーシング（公報ではタービンハウジングと記載されている）ｂ内に回転自在に配設されたポンプ羽根車ｃと、ポンプ羽根車ｃの回転軸ｄに固定されるとともに、タービンハウジングｅ内に回転自在に配設されたタービン羽根車ｆとを備えている。そして、スクロール部ｇから導入されるエンジン（不図示）の排気ガスによってタービン羽根車ｆが回転駆動し、このタービン羽根車ｆが回転駆動により回転軸ｄを介してポンプ羽根車ｃが回転する。このポンプ羽根車ｃの回転により、空気がポンプハウジングｂの入口部ｈから吸引され、ポンプハウジングｂのスクロール部ｉを通ってエンジンの方へ送給されるようになる。エンジンの排気ガスは、タービン羽根車ｆを回転駆動した後はタービンハウジングｅの出口部ｊから排出される。
これにより、エンジン出力が増大すると共に排気効率が向上し、更にはエンジンの高速化が可能となる。
【０００４】
ところで、一般にこのようなターボチャージャを始めとする、タービン駆動による流体ポンプにおいては、その高速化が図られなければ、システムの効率を向上させることはできなく、システムにタービン駆動による流体ポンプを設けた意味がなくなる。前述のターボチャージャのような従来のタービン駆動による流体ポンプは、いずれも扱う流体が気体であるため高速化に伴う特に問題となるような現象が生じない。したがって、扱う流体が気体である場合、タービン駆動による流体ポンプの高速化は比較的簡単に可能であり、従来、種々多くのタービン駆動による流体ポンプが開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これに対して、近年、液体あるいは液体と気体との混合相からなる中間体を搬送しなければならないような場合が多々生じており、このため、このような液体あるいは中間体を搬送できるようなタービン駆動による流体ポンプが必要となっている。
【０００６】
しかしながら、流体として液体を扱うような場合には、タービン駆動による流体ポンプが高速になってくると、気体と異なり、その高速化に伴って液体特有のキャビテーション現象が発生し易くなる。このキャビテーション現象のため、液体を扱うタービン駆動による流体ポンプにおいては、タービンおよびポンプの高速化を簡単には図ることができない。
【０００７】
液体をタービン作動流体として用いたタービン駆動ポンプとして、従来、地下１，５００〜３，０００ｍの深さの地熱井戸から１７７〜３３１℃の温度範囲にある高温度プラインを汲み出すための深井戸ポンプが、特開昭５１ー９１００３号公報において提案されている。
【０００８】
この深井戸ポンプは、地下１，５００〜３，０００ｍというきわめて深い場所から高温度プラインという特殊の物質を汲み上げるという特殊の目的に使用されるものであり、したがってポンプ出力をあげるためにタービンが多段構造とされている。
【０００９】
しかしながら、このようにタービンを多段構造にすると、構造が複雑であるばかりでなく、システムが大型になり、しかもコストが高いものとなる。更にこのようなことから、ポンプの回転速度を高速に設定することは難しく、仮にある程度高速に設定できたとしても、液体特有のキャビテーション現象が発生してしまうという問題がある。
このようなことから、現在では液体または中間体を扱う、簡単な構造でかつ安価なタービン駆動による汎用的な流体ポンプはいまだ実用化されていない。
【００１０】
また、従来のタービン駆動による流体ポンプでは、タービンを駆動する作動流体とポンプによって搬送する搬送流体とが完全に分離されかつ両流体の間は完全にシールされており、したがって両流体どうしは互いに何ら関係するものではなかった。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、扱う流体が、気体はもちろん液体あるいは液体と気体との混合相からなる中間体であってもより一層の高速化および高効率化を図ることができ、しかも簡単な構造でかつ安価なタービン駆動ポンプを提供することである。
【００１２】
また本発明の他の目的は、タービン側の作動流体としてポンプ側の搬送流体に関係する流体を用いるようにして、搬送流体に作動流体を混合させながら、搬送流体を搬送することのできるタービン駆動ポンプを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、請求項１の発明にかかるタービン駆動ポンプは、ポンプケーシング内に回転自在に配設されたポンプ羽根車と、タービンケーシング内に回転自在にかつ前記ポンプ羽根車と同軸に配設されたタービン羽根車とを少なくとも備え、前記タービン羽根車の回転駆動により前記ポンプ羽根車が回転されるようになっているタービン駆動ポンプにおいて、前記ポンプ羽根車が、回転軸に嵌合されるボスに連なるシュラウドの子午面形状を凹形の円弧状回転面とし、羽根入口縁が取り付くボスシュラウドを回転軸にほぼ平行な円筒状に形成し、前記羽根入口縁をこのボスシュラウド面からなめらかに連続させて上流側へ大きく張り出させ、前記ポンプケーシング側の羽根入口縁を前記回転軸に対してほぼ直角に延設し、円筒状の前記ボスシュラウドに取り付く羽根入口縁とポンプケーシング側羽根入口縁の間を上流側に凸形をなす円弧状のなめらかな曲線によって結んで羽根入口縁を形成し、この羽根の入口角をボスシュラウド側入口縁でほぼ０゜に、かつこのボスシュラウド側入口縁からポンプケーシング側入口縁に向かって徐々に大きくなるように設定し、かつボスシュラウド側とポンプケーシング側との間の羽根入口角をなめらかに変化させた形状の羽根入口を有し、前記羽根形状の羽根入口から羽根出口端までなめらかな曲線で結んで形成した羽根を備えており、前記タービン羽根車が、回転軸に嵌合されるボスに連なるシュラウドの子午面形状を凹形の円弧状回転面とし、羽根出口縁が取り付くボスシュラウドを回転軸にほぼ平行な円筒状に形成し、羽根出口縁をこのボスシュラウド面からなめらかに連続させて下流側へ大きく張り出させ、前記タービンケーシング側の羽根出口縁を前記回転軸に対してほぼ直角に延設し、円筒状の前記ボスシュラウドに取り付く羽根出口縁とタービンケーシング側羽根出口縁との間を下流側に凸形をなす円弧状のなめらかな曲線によって結んで羽根出口縁を形成し、この羽根の出口角をボスシュラウド側出口縁でほぼ０゜に、かつこのボスシュラウド側出口縁からタービンケーシング側出口縁に向かって徐々に大きくなるように設定し、かつボスシュラウド側とタービンケーシング側との間の羽根出口角を滑らかに変化させた形状の羽根出口を有し、羽根入口から前記羽根形状の羽根出口端までなめらかな曲線で結んで形成した羽根を備えていることを特徴としている。
【００１４】
また請求項２の発明は、前記ポンプの羽根の入口角が前記ポンプケーシング側入口縁でほぼ従来の設計で計算される角度に設定されるとともに、前記タービンの羽根の出口角が前記タービンケーシング側出口縁でほぼ従来の設計で計算される角度に設定されていることを特徴としている。
【００１５】
更に請求項３の発明は、前記ポンプ羽根車の前記羽根入口形状および前記タービン羽根車の前記羽根出口形状が、それぞれ比速度の組合せに関係なく、常に一定形状とされていることを特徴としている。
更に請求項４の発明は、ポンプ側の作動流体が、液体、気体およびそれらの混合相からなる中間体のいずれかであり、またタービン側の作動流体は、液体、気体およびそれらの混合相からなる中間体のいずれかであることを特徴としている。
【００１６】
更に請求項５の発明は、タービン側の作動流体の一部がポンプ入口側に流動するための通路が設けられていることを特徴としている。
更に請求項６の発明は、前記通路が、タービン入口通路の前記羽根入口縁近傍とポンプ入口通路の前記羽根入口縁近傍とを連通する通路であることを特徴としている。
【００１７】
更に請求項７の発明が、前記通路が、前記タービンケーシングおよび前記ポンプケーシング内に設けられていることを特徴としている。
更に請求項８の発明は、前記通路が、一端がタービン出口通路に接続されているとともに他端がポンプ入口近傍に開口する通路であることを特徴としている。
【００１８】
更に請求項９の発明は、前記通路が所定本数設けられていることを特徴としている。
更に請求項１０の発明が、前記通路の他端に、前記ポンプケーシングの入口通路と同心状に配設された環状通路が接続されているとともに、この環状通路にポンプ入口近傍に開口する所定数の孔が穿設されていることを特徴としている。
【００１９】
更に請求項１１の発明は、ポンプ側の前記搬送流体は高濃度の液体でかつ薄めて使用する液体であり、また前記タービン側の作動流体は前記高濃度の液体を薄めるための液体であることを特徴としている。
更に請求項１２の発明は、前記通路を流動する前記作動流体の一部が、その流量が前記搬送流体である高濃度の液体を直接使用可能な適正濃度となるように設定されていることを特徴としている。
【００２６】
【作用】
このように構成された請求項１ないし４の発明にかかるタービン駆動ポンプにおいては、タービン羽根車羽根出口角をボスシュラウド側出口縁でほぼ０゜に設定しているので、羽根のボスシュラウドつけ根部分近傍の作動流体の流れを効率よく羽根外へ導くことができ、これにより羽根出口のボスシュラウド側部分での作動流体の流れが均一となり、羽根出口部分の羽根全域にわたって、作動流体が抵抗なく流出するようになる。また、羽根出口縁のボスシュラウド側部分を下流側の方へ大きく張り出させているとともに、ケーシング側部分を回転軸にほぼ直角に形成し、更にこれらの両部分の間を下流側に凸形となるように円弧状のなめらかな曲線で形成しているので、羽根出口での流路面積が広く確保される。これにより、羽根出口において作動流体が効率よく流れるようになる。したがって、タービンにおけるキャビテーション特性およびタービン効率が向上する。
【００２７】
一方、ポンプ羽根車の羽根入口角をボスシュラウド側入口縁でほぼ０゜に設定しているので、羽根のボスシュラウドつけ根部分近傍の作動流体の流れを効率よく羽根内へ導くことができ、これにより羽根入口のボスシュラウド側部分での作動流体の流れが均一となり、羽根入口部分の羽根全域にわたって、作動流体が有効に作用するようになる。また、羽根入口縁のボスシュラウド側部分を上流側の方へ大きく張り出しているとともに、ケーシング側部分を回転軸にほぼ直角に形成し、更にこれらの両部分の間を上流側に凸形となるように円弧状のなめらかな曲線で形成しているので、羽根入口での流路面積が広く確保される。これにより、羽根入口において搬送流体が効果的に流れるようになる。したがって、ポンプにおけるキャビテーション特性およびポンプ効率が向上する。このように、タービン羽根車のタービン特性、ポンプ羽根車のポンプ特性、およびこれら羽根車のキャビテーション特性が向上することから、本発明のタービン駆動ポンプのポンプ特性およびキャビテーション特性も、大きく向上する。
【００２８】
また、請求項１ないし４の発明によるポンプは比較的大きな流量を効率よく搬送できるようになり、これによりポンプを小型に形成しても流量を確保できるので、タービン駆動ポンプの高速小型化が可能となる。その場合、キャビテーション特性が向上することにより、扱う作動流体あるいは搬送流体が、気体はもちろん液体あるいは液体と気体との混合相からなる中間体であってもより一層の高速化が可能となる。
【００２９】
更に、請求項５ないし１２の発明によるタービン駆動ポンプにおいては、タービン作動流体側からポンプ搬送流体側に通ずる通路を設けているので、タービン側の作動流体の少なくとも一部が通路を通してポンプ入口側に流動し、ポンプ入口側の搬送流体と混合するようになる。そして、作動流体の少なくとも一部が混合した搬送流体がタービン駆動ポンプによって搬送されるようになる。これにより、搬送流体が他の流体と混合されて使用されるような場合、タービンの作動流体としてこの他の流体を用いることにより、タービン駆動ポンプを単に駆動するだけで、他の流体の少なくとも一部と混合されて直接使用可能な搬送流体が搬送されるようになる。
【００３０】
また本発明においては、流体が高濃度あるいは高粘度のため、遠心力を利用したポンプでは従来不可能であった搬送流体の場合には、作動流体の一部を混合して希釈することにより搬送流体をポンプにより容易に搬送できるようになる。特に、搬送流体が例えば濃縮果汁等の搬送が困難な高濃度の液体でかつ薄めてもよい液体である場合は、タービンの作動流体として例えば高濃度の液体を薄める飲用適の清水等の薄め液を用いることにより、本発明のポンプを単に駆動するだけで、直接使用可能な適正な濃度の搬送流体が容易に搬送されるようになる。
【００３１】
このように請求項５ないし１２の発明によれば、流体の混合、流体の希釈、および流体の濃度調整を、流体の搬送と同時に一プロセスで一挙に行うことができるようになる。したがって、搬送流体と他の流体との混合、希釈、および濃度調整の工程を特別に設ける必要がなくなり、作業工数およびコストを大幅に削減できる。
【００３２】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
図１は、本発明にかかるタービン駆動ポンプの一実施例の断面図である。
図１に示すように、本実施例におけるタービン駆動ポンプ１は、メインタービンケーシング２内に回転自在に配設されたタービン羽根車３と、メインポンプケーシング４内に回転自在に配設されたポンプ羽根車５と、メインタービンケーシング２とメインポンプケーシング４との境界部に回転自在に支承され、一方の端部にタービン羽根車３が固定されるとともに他方の端部にポンプ羽根車５が固定された回転軸６とを備えている。なお、図１においてはメインタービンケーシング２とメインポンプケーシング４とは一体に形成されているが、これらは別体に形成されてもよいので、便宜上メインタービンケーシングとメインポンプケーシングとの参照符号を異ならせて記載する。
【００３３】
メインタービンケーシング２には、タービン羽根車３を回転するための水や油、ガスまたはそれらの混合相等の作動流体が流れるタービン入口通路７が、スクロール状にかつタービン羽根車３の羽根入口３ａに連通するように設けられているとともに、サブタービンケーシング８が設けられている。サブタービンケーシング８は、タービン羽根車３と協働して羽根入口３ａに流入する作動流体をタービン羽根車３の羽根出口３ｂへ案内流動させるとともに、更に作動流体をサブタービンケーシング８の出口８ａへ案内させるようになっている。
【００３４】
メインポンプケーシング４には、ポンプ羽根車５によって搬送される水、油、果汁等の搬送流体が流れるポンプ出口通路９が、スクロール状にかつポンプ羽根車５の羽根出口５ａに連通するように設けられているとともに、サブポンプケーシング１０が設けられている。サブポンプケーシング１０は、搬送される流体をサブポンプケーシング１０の入口１０ａから案内させるとともに、更にポンプ羽根車５と協働して羽根入口５ｂに流入する搬送流体をポンプ羽根車５の羽根出口５ａへ案内流動させるようになっている。
【００３５】
図２はこの実施例に用いられているタービン羽根車３の矢印Ｘ方向から見た図、図３は図２におけるＡＯＥ線に沿う断面図、図４、図５および図６はそれぞれ図２におけるＢＯ線、ＣＯ線およびＤＯ線に沿う断面図である。
【００３６】
図２および図３に示すように、タービン羽根車３の中央のボス部３ｃに、回転軸６に嵌合される貫通孔３ｄが軸方向に貫通して穿設されている。また、このボス部３ｃの外周面には３枚の羽根３ｅ，３ｅ，３ｅが形成されている。更に、ボス部３ｃにはシュラウド３ｆが連続して形成されているとともに、このシュラウド３ｆの子午面形状が凹形の円弧状回転面として形成されている。そして、シュラウド３ｆの羽根出口縁３ｅ１が固設されている部分のボスシュラウド３ｆ１が回転軸線Ｏにほぼ平行に形成されている。
【００３７】
羽根出口縁３ｅ１のボスシュラウド３ｆ１側部分３ｅ２がボスシュラウド３ｆ１になめらかに連続しかつ下流側へ大きく張り出すようにして形成されている。また、羽根出口縁３ｅ１の羽根出口チップ側部分、すなわちケーシング８側部分３ｅ３が、回転軸線Ｏに対しほぼ直角になるように形成されている。更に、羽根出口縁３ｅ１は、ケーシング８側部分３ｅ３とボスシュラウド３ｆ１側部分３ｅ２との間を下流側に凸形となるように連続した円弧状のなめらかな曲線によって形成されている。この羽根出口縁３ｅ１の出口角は、羽根出口縁３ｅ１のボスシュラウド３ｆ１側部分３ｅ２でほぼ０゜に設定されているとともに、ボスシュラウド３ｆ１側部分３ｅ２から羽根出口縁３ｅ１のケーシング８側部分３ｅ３に向かって徐々に大きくなるように設定されている。すなわち、従来のタービンの羽根出口角は、回転中心軸Ｏで９０゜となるようにボス径側で急激に大きくなる、図７に破線で示すような曲線で変化するように設定されているが、本実施例では、羽根出口３ｂにおける羽根出口角は、図７に実線で示すようにボス径ｒｏｂではほぼ０゜に設定されているとともに、このボス径ｒｏｂから羽根出口径ｒｏｏに向かって徐々に大きくなるように、したがって破線で示す従来の曲線とは逆の勾配の曲線で変化するように設定されている。なお図示の例では、羽根出口縁３ｅ１の出口角は羽根出口縁３ｅ１のケーシング８側部分３ｅ３でほぼ従来の設計で一般的に計算される角度に設定されているが、これに限定されることなく、従来の設計で一般的に計算される角度より大きくあるいは小さく設定されてもよい。更に、ボスシュラウド３ｆ１側部分３ｅ２とケーシング８側部分３ｅ３との間の出口角は、なめらかに変化するように設定されている。そして、羽根入口３ａからこのような羽根出口３ｂまでをなめらかな曲線で結ぶことにより、タービン羽根３ｅが形成されている。
【００３８】
図８はこの実施例に用いられているポンプ羽根車５の矢印Ｙ方向から見た図、図９は図８におけるＡＯＥ線に沿う断面図である。このポンプ羽根車５は前述のタービン羽根車３とまったく同じ形状に形成されている。その場合、ポンプ羽根車５においては、流体の流れがタービン羽根車３と逆であるので、タービン羽根車３の入口側がポンプ羽根車５の出口側に、またタービン羽根車３の出口側がポンプ羽根車５の入口側にそれぞれなっている。そこで、ポンプ羽根車５の各構成要素の符号を、タービン羽根車３の対応する構成要素の符号の「３」を「５」に置き換えて表記する。したがって、５ａが羽根出口、５ｂが羽根入口、５ｃがボス部、５ｄが貫通孔、５ｅがポンプ羽根、５ｅ１が羽根入口縁、５ｅ２が羽根入口縁５ｅ１のボスシュラウド５ｆ１側部分、５ｅ３が羽根入口縁５ｅ１のケーシング１０側部分、５ｅ４が羽根出口縁、５ｆがシュラウド、５ｆ１がボスシュラウドである。
【００３９】
そして、羽根入口縁５ｅ１が固設されているボスシュラウド５ｆ１が回転軸線Ｏにほぼ平行に形成され、羽根入口縁５ｅ１のボスシュラウド５ｆ１側部分５ｅ２がボスシュラウド５ｆ１になめらかに連続しかつ上流側へ大きく張り出すようにして形成されている。また、羽根入口縁５ｅ１のケーシング１０側部分５ｅ３が、回転軸線Ｏに対しほぼ直角になるように形成されている。更に、羽根入口縁５ｅ１は、ケーシング１０側部分５ｅ３とボスシュラウド５ｆ１側部分３ｅ２との間を上流側に凸形となるように連続した円弧状のなめらかな曲線によって形成されている。この羽根入口縁５ｅ１の入口角は、羽根入口縁５ｅ１のボスシュラウド５ｆ１側部分５ｅ２でほぼ０゜に設定されているとともに、羽根入口縁５ｅ１のケーシング１０側部分５ｅ３でほぼ従来の設計で一般的に計算される角度に設定されている。更に、ボスシュラウド５ｆ１側部分５ｅ２とケーシング１０側部分５ｅ３との間の入口角は、なめらかに変化するように設定されている。
【００４０】
その他のポンプ羽根車５の構成も、タービン羽根車３と同じであるので、その説明は省略するとともに、図８においてＢＯ線、ＣＯ線およびＤＯ線沿うポンプ羽根車５の断面形状は、それぞれ図４、図５および図６に示すタービン羽根車３の断面形状と同じである。
【００４１】
ところで、従来のポンプの羽根入口角は、回転中心軸Ｏで９０゜となるようにボス径側で急激に大きくなるように、すなわち図１０に破線で示すような曲線で変化するように設定されている。これに対して、本実施例では、羽根入口５ｂにおける羽根入口角は、図１０に実線で示すように羽根入口径ｒｉｏでは従来設計により設定される羽根入口角と同じに設定され、かつボス径ｒｉｂではほぼ０゜に設定されているとともに、これら羽根入口径ｒｉｏとボス径ｒｉｂとの間の羽根入口角が、破線で示す従来の曲線とは逆の勾配の曲線で変化するように設定されている。
【００４２】
このように構成された本実施例のタービン駆動ポンプにおいては、タービン入口通路７から水や油等の液体または液体と気体との混合相からなる中間体の作動流体がタービン羽根車３に導入されると、この作動流体は、羽根入口３ａからタービン羽根３ｅに衝突するとともに、タービン羽根３ｅおよびサブタービンケーシング８に案内されて羽根出口３ｂへ流れ、更にサブタービンケーシング８の出口８ａから流出する。このとき、タービン羽根３ｅは作動流体から力を加えられるので、タービン羽根車３は図２において時計方向αに回転する。
【００４３】
タービン羽根車３のα方向の回転により、回転軸６を介してポンプ羽根車５が図８において反時計方向βに回転する。このポンプ羽根車５のβ方向の回転により、水、油、果汁等の液体または液体と気体との混合相からなる中間体の搬送流体がサブポンプケーシング１０の入口１０ａから吸い込まれて羽根入口５ｂに流入し、羽根入口５ｂからポンプ羽根５ｅに送られかつこのポンプ羽根５ｅおよびサブポンプケーシング１０に案内されて羽根出口５ａへ流れ、更にポンプ出口通路９を通って吐出される。
【００４４】
タービン羽根車３の羽根出口角が本実施例のように設定されていると、流体がタービン羽根車３を流れるとき、羽根３ｅのボスシュラウドつけ根部分近傍の作動流体の流れは抵抗なくなめらかに羽根外へ導かれるようになる。これにより、羽根出口３ｂのボスシュラウド３ｆ１側部分での作動流体の流れが均一となり、羽根出口３ｂ部分の羽根全域（ボスシュラウド側からケーシング側まで）にわたって、作動流体が有効に作用するようになる。また、本実施例では、羽根出口縁３ｅ１のボスシュラウド側部分３ｅ２が下流側の方へ大きく張り出されているとともに、ケーシング側部分３ｅ３が回転軸Ｏにほぼ直角に形成され、更にこれらの両部分３ｅ２，３ｅ３の間が下流側に凸形となるように円弧状のなめらかな曲線で形成されている。このように羽根出口縁３ｅ１が形成されることにより、羽根出口３ｂでの流路面積が広く確保される。これにより、羽根出口３ｂにおいて作動流体が効率よく流れるようになる。したがって、キャビテーションが生じ難くなり、タービンにおけるキャビテーション特性を向上させることができるとともに作動流体のエネルギのロスが少なくなり、タービン効率を向上させることができるようになる。そして、このようにキャビテーション特性およびタービン効率が向上することにより、タービン羽根車３をより一層高速で回転させることが可能となる。
【００４５】
一方、ポンプ羽根車５の羽根入口角が本実施例のように設定されていると、流体がポンプ羽根車５を流れるとき、羽根５ｅのボスシュラウドつけ根部分近傍の流れがそぎ取られるようにして効率よく羽根内へ導かれるようになる。これにより、羽根入口５ｂのボスシュラウド５ｆ１側部分での流れが均一となり、羽根入口５ｂ部分の羽根全域（ボスシュラウド側からケーシング側まで）にわたって、羽根が有効に作用するようになる。また、本実施例では、羽根入口縁５ｅ１のボスシュラウド側部分５ｅ２が上流側の方へ大きく張り出されているとともに、ケーシング側部分５ｅ３が回転軸Ｏにほぼ直角に形成され、更にこれらの両部分５ｅ２，５ｅ３の間が上流側に凸形となるように円弧状のなめらかな曲線で形成されている。このように羽根入口縁５ｅ１が形成されることにより、羽根入口５ｂでの流路面積が広く確保される。これにより、羽根入口５ｂにおいて搬送流体が効果的に流れるようになる。したがって、ポンプにおけるキャビテーション特性およびポンプ特性を向上させることができるようになる。そして、このようにキャビテーション特性およびポンプ特性が向上することにより、ポンプ羽根車５をより一層高速で回転させることが可能となる。
【００４６】
このように、タービン羽根車３のタービン特性、ポンプ羽根車５のポンプ特性、およびこれら羽根車３，５のキャビテーション特性が向上することから、本実施例のタービン駆動ポンプのポンプ特性およびキャビテーション特性も、大きく向上するようになる。
【００４７】
図１１に、作動流体を水とした場合の本発明のタービン駆動ポンプの揚程およびシステム効率（ポンプ効率×タービン効率）の試験結果を示す。
図１１において、○は本発明のタービン駆動ポンプの回転数が１３，９００〜１６６００ｒｐｍの場合、△はポンプの回転数が８，０００〜１０，０００ｒｐｍの場合、□はポンプの回転数が５，９００〜７，０００ｒｐｍの場合を示している。本試験に使用した本発明のポンプのタービン羽根車３およびポンプ羽根車５は、ともに外径５２ｍｍ、出口径（または入口径）３５ｍｍ、および入口幅（または出口幅）７ｍｍである。試験条件としてのポンプ吸込み条件は、＋１ｍの水頭の押込みの流れ、またタービン出口は自然流下に設定されている。
【００４８】
図１１から明らかなように、本発明によるポンプは、高速回転することにより極めて大きなポンプ揚程Ｈ（ｍ）が得られることがわかる。しかも、このように高速回転しても、システム効率η（％）の最高点はほとんど低下することはなく、高効率が保持されることがわかる。更に、タービン作動点があまり変動しないことがわかった。このようにタービン作動点が変化しないことにより、タービン羽根車３に導入する作動流体の流量および圧力の制御が簡単になる。
【００４９】
したがって、本発明によるポンプは比較的大きな流量を効率よく搬送できるようになり、これによりポンプを小型に形成しても流量を確保できるので、タービン駆動ポンプの高速小型化が可能となる。その場合、キャビテーション特性が向上することにより、扱う作動流体あるいは搬送流体が、気体はもちろん液体あるいは液体と気体との混合相からなる中間体であってもより一層の高速化が可能となる。
【００５０】
更に、各羽根車３，５のチップ側形状は、図３および図９に破線で示すように羽根入口から羽根出口を結ぶ直線形状に形成することができるが、本実施例のように羽根車シュラウドにならった凹形の円弧状に形成することにより、直線形状と同等の流量ー圧力特性を得ることができる。これにより、ポンプでは羽根車を回転させるトルクを低減できるので、またタービンでは同水量で圧力を低減できるので、タービン効率およびポンプ効率をより一層向上させることができる。しかも、このように羽根車３，５のチップ側形状を円弧状に形成することにより、入口から出口にかけてシールラインが長くとれるので、タービン容積効率、タービン効率、ポンプ容積効率、およびポンプ効率をより一層向上させることができる。
【００５１】
なお、前述の実施例においては、タービン羽根車３およびポンプ羽根車５の羽根３ｅ，５ｅをともに３枚設けるものとしているが、本発明は他の任意の枚数設けることもできるとともに、タービン羽根車３の羽根３ｅおよびポンプ羽根車５の羽根５ｅを互いに異なる枚数設けることもできる。
【００５２】
また、ポンプ羽根車５の羽根入口形状およびタービン羽根車３の羽根出口形状が、それぞれ比速度の組合せに関係なく、常に一定形状にすることができる。
【００５３】
更に、扱う流体が気体または気体と液体との混合相からなる中間体のような場合には、例えば図２および図８に二点鎖線で示すようにタービン羽根車３の各羽根３ｅの間に適宜枚数の部分羽根１１を、あるいはポンプ羽根車５の各羽根５ｅの間に部分羽根１２をそれぞれ設けることにより、効率を向上させることができる。その場合、扱う流体が気体である場合ほど、羽根３ｅ，５ｅ間の部分羽根１１，１２の枚数を多くすることが望ましい。
【００５４】
更に、メインタービンケーシング２とメインポンプケーシング４とが別体に形成される場合は、サブタービンケーシング８およびサブポンプケーシング１０を省略することもできる。
【００５５】
図１２は、本発明にかかるタービン駆動ポンプの一応用例を示す断面図、図１３は図１２の応用例の右側面図である。なお、前述の実施例と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、その詳細な説明は省略する。
【００５６】
図１２に示すように、本応用例は、タービン入口通路７の羽根入口３ａ近傍とポンプ入口通路１３の羽根入口縁５ｅ１近傍とを、タービンケーシング２に穿設された通路孔１４、回転軸６を回転可能に支持する軸受１５に穿設された通路孔１６、回転軸６に穿設された通路孔１７、およびタービン羽根車３とポンプ羽根車５と回転軸６とを一体的に連結する回転部締付ボルト１８に穿設された通路孔１９を通して連通している。回転軸６を支持する軸受１５は、タービンケーシング２およびポンプケーシング４に支持されているとともに、図１３に示すようにこれら両ケーシング２，４は環状のクランプリング２０により分解可能にクランプされている。他の構成は図１に示す応用例と同じである。
【００５７】
なお、通路孔１４および通路孔１６は、それぞれタービンケーシング２および軸受１５に周方向に複数設けることもできる。この場合には、複数の通路孔１４および通路孔１６を、回転軸６の通路孔１７の直前に位置して軸受１５に形成された環状溝１６ａに連通するようにすればよい。
【００５８】
このように構成された本応用例においては、図１４に示すように、まず本発明のタービン駆動ポンプ１を搬送流体貯槽２１内の搬送流体内に浸漬させた後、タービン駆動時に作動流体貯槽２２内の作動流体を作動流体給送用ポンプ２３により作動流体供給通路２４を通してタービン入口通路７に供給する。これにより、前述のようにタービン入口通路７に流入してきた作動流体がタービン羽根入口３ａから流入しかつタービン羽根出口３ｂから流出することにより、タービン羽根車３が回転駆動する。タービン羽根出口３ｂから流出する作業を終えた作動流体はタービン出口通路２５から流出し、更に作動流体戻り通路２６を通って再び作動流体貯槽２２内に戻る。このとき、タービン入口通路７内の作動流体の圧力がポンプ入口通路１３内の搬送流体圧力より高くなっているので、タービン入口通路７に流入してきた作動流体の一部が通路孔１４，１６，１７，１９を通ってポンプ入口通路１３の羽根入口縁５ｅ１近傍に流出し、ポンプ入口通路１３内に浸入している搬送流体と混合する。
【００５９】
そして、このタービン羽根車３の回転駆動により、駆動ピン２７，２７、回転軸６、および駆動ピン２８，２８を介してポンプ羽根車５が回転し、作動流体の一部が混合した搬送混合流体がポンプ羽根入口縁５ｅ１から流入しかつポンプ羽根出口縁５ａから流出しポンプ出口通路９を通って吐出され、更に搬送流体吐出通路２９を通って搬送混合流体貯槽３０内に貯えられる。
【００６０】
このように本応用例においては、タービン駆動ポンプ１はタービンを作動する前の作動流体の一部が混合された搬送流体を吸込みかつ吐出するようになる。すなわち、本応用例においては、流体の混合、流体の希釈、および流体の濃度調整を、流体の搬送と同時に一プロセスで一挙に行うことができるようになる。したがって、搬送流体と他の流体との混合、希釈、および濃度調整の工程を特別に設ける必要がなくなり、作業工数およびコストを大幅に削減できる。
【００６１】
なお、前述の実施例では、タービン作動流体として液体または液体と気体との混合相からなる中間体を用い、ポンプ搬送流体として液体または液体と気体との混合相からなる中間体を用いるものとしているが、本発明はこれらに限定されるものではない。たとえば、流体を混合する場合は、タービン作動流体として、ポンプ搬送流体と混合したい流体を用いればよく、流体としては前述の実施例の液体または液体と気体との混合相からなる中間体の他に、気体を用いることができる。その場合、タービン作動流体とポンプ搬送流体とに種類が同じ流体の組合せ、すなわち種類が液体なら液体どうし、気体なら気体どうし、あるいは中間体なら中間体どうしの組合せを用いることができるし、またタービン作動流体とポンプ搬送流体とに、タービン作動流体が液体であるならポンプ搬送流体に気体または中間体を用いる組合せあるいはその逆の組合せ等の種類が異なる流体の組合せを用いることもできる。これらの組合せは、ポンプによる搬送流体の種類に応じて自由に設定することができる。
【００６２】
また混合する比率は搬送流体の搬送流量に応じて混合する作動流体の流量を調節することにより行うことができ、その場合搬送流体の搬送流量あるいは搬送流体の混合比率を連続的に検知し、その検知結果に応じて作動流体の流量を調節することにより、連続的に一定比率の混合を行うことができるようになる。しかも、タービン駆動ポンプの場合は、特に作動流体の圧力が搬送流体の圧力よりも大であるので混合比率が制約されることはなく、したがって混合比率は必要に応じて適宜設定できる。
【００６３】
また希釈や濃度調整を行う場合は、搬送流体に対して作動流体の搬送流体への流入量を調節することにより行われるが、その調節方法は搬送流体の搬送流量と搬送流体の濃度とを検知しながら、その検知結果に基づいて作動流体の流入量を調節するようにする。
【００６４】
例えば、一例として濃縮果汁を搬送流体としたとき、タービン作動流体には飲用適の水を用いるようにする。いま、濃縮果汁が５倍の濃度の濃縮オレンジ果汁であるとすると、果汁原液の濃度（すなわち１倍の濃度）に希釈調整するには、搬送流体の４倍量の作動流体としての飲用適の水を、例えば図１２において、通路孔１４，１６，１７，１９を経てポンプ羽根入口５ｂ側に流動させて濃縮オレンジ果汁に流入させればよい。そして、例えばポンプ出口通路９にオレンジ果汁濃度とオレンジ果汁の流量を測定する計器を取り付け、この計器により検知した濃度と流量とに基づいて演算し、その演算結果に基づいて濃縮オレンジ果汁に流入する水の量を調節する。このようにして、濃縮オレンジ果汁を一定濃度に調整して搬送する場合、混合、希釈および濃度調整の３つの処理が瞬時にかつ搬送と同時に一挙に行われるようになる。
【００６５】
このようなポンプ搬送流体として、液体の場合は、例えば食品用ではオレンジ、パイナップル、りんご（アップル）、マンゴ、グレープ、グレープフルーツ等の果実から得られる果汁およびこれらの混合果汁やこれらの濃縮液、セロリ、ニンジン、トマト等の野菜から得られる野菜汁やこれらの濃縮液、乳、脱脂乳、生クリーム、発酵乳、ホエー等の液状乳製品やこれらの濃縮液があり、これらの食品用の液体を希釈するタービン作動流体としては、飲用適の水を用いることができる。
【００６６】
更に、作動流体と搬送流体とが両者とも、液体を主とする流体の場合は、両者を混合して乳化させることも可能である。この場合、例えば搬送流体が油脂や脂肪を主とするものであるときは、作動流体を飲用適の水にして混合して乳化させる。また、このときに乳化剤が必要であるときは、いずれかまたは両方の流体に乳化剤を添加する。その場合、乳化剤が親水性のものであるときは水に添加し、反対に親油性のものであるときは油脂や脂肪に添加する。得られた乳化物の脂肪分や油分、水分は前記したように自由に調節できる。また、得られた乳化物を油中水型にするか、水中油型にするかは、乳化の形態によって決定される。一般的に連続相が水であれば水中油型になり、油脂や脂肪が連続相であれば油中水型になる。油脂や脂肪には、牛脂、豚脂、魚油、ラード、なたね油、大豆油、コーン油、サフラワー油、ゴマ油、ヒマワリ油、パーム油、パーム核油、椰子油、椿油等やこれらの混合油、加工油が用いられる。両者の流体の温度調節はそれぞれ自由にできるから、熱可塑性のものであれば乳化後冷却することにより乳クリームや、合成クリーム、マーガリン、ショートニング、各種油脂加工品、油脂調製品を製造することもできる。
【００６７】
その他、作動流体および搬送流体としては、醸造用では、乳酸発酵やアルコール発酵等による各種の発酵液、アルコール含有液等が例示でき、医薬用としては液状栄養剤等の各種輸液、生理活性物質、液状薬剤等の各種薬液があり、また化学用では、窒素ガス、炭酸ガス、酸素ガス、水素ガス等の各種単体ガスあるいはこれらの混合ガス、塩素・臭素等の各種ハロゲンガス、有機・無機の酸・アルカリ液、その他の有機・無機の各種液状化合物が例示できる。
【００６８】
そして、各種の液体・気体・中間体を目的に応じて種々の割合で用いて、所望の濃度の流体を形成しかつ搬送することができる。また、特に化学薬剤の場合は、本実施例のタービン駆動ポンプを用いて化学反応も併せて行うこともできるようになる。
【００６９】
図１５は、本発明にかかるタービン駆動ポンプの他の応用例を示す正面図、図１６は図１５の下面図である。なお、前述の実施例と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、その詳細な説明は省略する。
【００７０】
前述の図１２に示す応用例では、タービン入口通路７の羽根入口３ａ近傍とポンプ入口通路１３の羽根入口縁５ｅ１近傍とを連通しているが、本応用例では、図１５に示すようにタービン出口通路２５を、通路３１を通してポンプ入口通路１３の入口近傍の外部Ａに開口するようにしている。図１６に示すように通路３１は周方向に３本ほぼ等間隔に設けられている。なお、これらの通路３１は３本に限定されることはなく、１本以上所定数設けることができる。他の構成は図１に示す実施例と同じである。
【００７１】
このように構成された本応用例においては、図１４に示す前述の応用例の場合と同様に、まず本発明のタービン駆動ポンプ１を搬送流体貯槽２１内の搬送流体内に浸漬させた後、タービン駆動時に作動流体をポンプ２３によりタービン入口通路７に供給するとともにタービン出口通路２５から流出させることにより、タービン羽根車３（図１５には不図示）が回転駆動する。このとき、タービン出口通路２５内の作動流体の圧力が外部Ａの圧力より高くなっているので、タービン出口通路２５に流出してきた、タービン羽根車３を回転駆動した後の作動流体の一部が通路３１を通って外部Ａに流出し、ポンプ入口通路１３の入口近傍にある搬送流体貯槽２１内の搬送流体と混合する。
【００７２】
そして、前述と同様にタービン羽根車３の回転駆動によりポンプ羽根車５（図１５には不図示）が回転し、作動流体の一部が混合した搬送混合流体がポンプ入口通路１３内に吸い込まれるとともに、ポンプ出口通路９を通って吐出され、更に搬送流体吐出通路２９を通って搬送混合流体貯槽３０内に貯えられる。
【００７３】
このように本応用例においては、タービン駆動ポンプ１はタービン羽根車３の回転駆動後の作動流体の一部が混合された搬送流体を吐出するようになる。
【００７４】
この応用例でも前述の応用例とほぼ同じ効果を得ることができるとともに、本応用例では、タービン羽根車３を回転駆動した後の作動流体の一部を搬送流体に混合するようにしているので、タービン効率をほとんど低下させることなく、ポンプ１を駆動することができるようになる。
【００７５】
図１７は、本発明にかかるタービン駆動ポンプの更に他の応用例を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）は環状通路の下面図である。なお、前述の実施例と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、その詳細な説明は省略する。
【００７６】
前述の図１５および図１６に示す応用例では、タービン出口通路２５に連通する通路３１をポンプ入口通路１３の入口近傍の外部Ａに開口させているが、本応用例では、図１７（ａ）および（ｂ）に示すようにタービン出口通路２５に連通する通路３１の先端に環状通路３２を接続している。この環状通路３２はポンプ入口通路１３と同心状に配設されているとともに、環状通路３２の下面には外部に開口する孔３３が６個周方向にほぼ等間隔に穿設されている。これらの孔３３は６個に限定されることはなく、１個以上所望の数だけ設けることができるとともに、環状通路３２の内外周側面や上面等の他の場所に設けることもできる。他の構成は図１５および図１６に示す応用例と同じである。
【００７７】
このように構成された本応用例においては、前述の応用例の場合と同様に、ポンプ１を搬送流体貯槽２１内の搬送流体内に浸漬させた後のタービン回転駆動時、タービン出口通路２５に流出してきた作動流体の一部が通路３１を通って環状通路３２に流入し、更に環状通路３２から各孔３３を通って外部Ａに流出し、ポンプ入口通路１３の入口近傍にある搬送流体貯槽２１内の搬送流体と混合する。その場合、環状通路３２すなわち孔３３がポンプ入口通路１３と同心状に配設されているので、各孔３３を通って流出する作動流体の一部は、ポンプ入口通路１３の入口付近で搬送流体により均一に混合し、その混合搬送流体がポンプ入口通路１３内に吸い込まれるようになる。
【００７８】
なお、タービン搬送流体の少なくとも一部をポンプ搬送流体に流入させかつこの搬送流体と混合させて、その搬送流体をポンプにより搬送することに関しては、前述の図２ないし図８に示すタービン羽根車３の羽根形状およびポンプ羽根車５の羽根形状からなるタービン駆動ポンプが最も適しているが、従来からあるタービン羽根車の羽根形状および従来からあるポンプ羽根車の羽根形状からなるタービン駆動ポンプにも本発明を適用することができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のタービン駆動ポンプによれば、タービン羽根車のタービン特性、ポンプ羽根車のポンプ特性、およびこれら羽根車のキャビテーション特性が向上するので、本発明のタービン駆動ポンプのポンプ特性およびキャビテーション特性を大きく向上させることができる。
【００８０】
また、本発明によるポンプは比較的大きな流量を効率よく搬送できるようになり、これによりポンプを小型に形成しても流量を確保できるので、タービン駆動ポンプの高速小型化が可能となる。その場合、キャビテーション特性が向上することにより、扱う作動流体あるいは搬送流体が、気体はもちろん液体あるいは液体と気体との混合相からなる中間体であってもより一層の高速化が可能となる。
更に、羽根形状を本発明のように単に形成するだけで高速小型化が可能となるので、構造がきわめて簡単になる。
【００８１】
更に、本発明の構成では、ポンプ側の搬送流体の密度が小さくなるほどポンプ回転数（ポンプ回転量）が自然に上昇するようになるので、タービンの作動流体を替えることなく、中間体でも揚液できるようになる。したがって、ポンプの制御が簡単であるとともにシステムの構造が簡単になる。
【００８２】
更に本発明によれば、駆動時にタービンの作動流体の一部が混合した搬送流体をポンプにより搬送するようにしているので、搬送流体が他の流体と混合されて使用されるような場合、タービンの作動流体としてこの他の流体を用いることにより、本発明のポンプを単に駆動するだけで、他の流体と混合されて直接使用可能な搬送流体を搬送することができる。しかも、高濃度あるいは高粘度の流体等のポンプによる搬送が困難な搬送流体の場合には、作動流体の一部を混合して希釈することにより搬送流体をポンプにより容易に搬送できるようになる。特に、搬送流体が例えば濃縮果汁等の高濃度の液体でかつ薄めて使用する液体である場合は、タービンの作動流体として例えば高濃度の液体を薄める飲用適の水等の薄め液を用いることにより、本発明のポンプを単に駆動するだけで、直接使用可能な適正な濃度の搬送流体が搬送されるようになる。このように本発明によれば、流体の混合、流体の希釈、および流体の濃度調整を、流体の搬送と同時に一プロセスで一挙に行うことができるようになる。したがって、搬送流体と他の流体との混合、希釈、および濃度調整の工程を特別に設ける必要がなくなり、作業工数およびコストを大幅に削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるタービン駆動ポンプの一実施例を示す断面図である。
【図２】図１に示す実施例のタービン羽根車の矢印Ｘ方向から見た図である。
【図３】図２におけるＡＯＥ線に沿う断面図である。
【図４】図２におけるＢＯ線に沿う断面図である。
【図５】図２におけるＣＯ線に沿う断面図である。
【図６】図２におけるＤＯ線に沿う断面図である。
【図７】図１に示す実施例のタービン羽根車の羽根出口形状を説明する図である。
【図８】図１に示す実施例のポンプ羽根車の矢印Ｙ方向から見た図である。
【図９】図８におけるＡＯＥ線に沿う断面図である。
【図１０】図１に示す実施例のポンプ羽根車の羽根入口形状を説明する図である。
【図１１】本発明にかかるタービン駆動ポンプの揚程および効率についての試験結果を示す図である。
【図１２】本発明にかかるタービン駆動ポンプの一応用例を示す断面図である。
【図１３】図１２の応用例の右側面図である。
【図１４】図１２の応用例のタービン駆動ポンプの使用状態を説明する図である。
【図１５】本発明にかかるタービン駆動ポンプの他の応用例を部分的に断面をとって示す図である。
【図１６】図１５に示す応用例の下面図である。
【図１７】本発明にかかるタービン駆動ポンプの更に他の応用例を部分的に示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）は（ａ）において下方から見た環状通路を示す図である。
【図１８】従来のタービン駆動ポンプの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１…タービン駆動ポンプ、２…メインタービンケーシング、３…タービン羽根車、３ａ…タービン羽根入口、３ｂ…タービン羽根出口、３ｃ…タービンのボス部、３ｄ…貫通孔、３ｅ…タービンの羽根、３ｅ１…タービン羽根出口縁、３ｅ２…タービン羽根出口縁のボスシュラウド側部分、３ｅ３…タービン羽根出口縁のケーシング側部分、３ｆ…タービンのシュラウド、４…メインポンプケーシング、５…ポンプ羽根車、５ａ…ポンプ羽根出口、５ｂ…ポンプ羽根入口、５ｃ…ポンプのボス部、５ｄ…貫通孔、５ｅ…ポンプの羽根、５ｅ１…ポンプ羽根入口縁、５ｅ２…ポンプ羽根入口縁のボスシュラウド側部分、５ｅ３…ポンプ羽根入口縁のケーシング側部分、５ｆ…ポンプのシュラウド、６…回転軸、７…タービン入口通路、８…サブタービンケーシング、９…ポンプ出口通路、１０…サブポンプケーシング、１１…タービンの部分羽根  、１２…ポンプの部分羽根、１３…ポンプ入口通路、１４，１６，１７，１９…通路孔、１５…軸受、１６ａ…環状溝、１８…回転部締付ボルト、２０…クランプリング、２１…搬送流体貯槽、２２…作動流体貯槽、２３…作動流体給送用ポンプ、２４…作動流体供給通路、２５…タービン出口通路、２６…作動流体戻り通路、２７，２８…駆動ピン、２９…搬送流体吐出通路、３０…搬送混合流体貯槽、３１…通路、３２…環状通路、３３…孔
【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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