(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に開口部を設けると共に外周部に吐出部を設けた回転円盤状インペラ本体の内部に、前記開口部から前記吐出部にへ向けて半径方向外方に延在する放射状流路孔を穿設してなるソリッドインペラからなり、前記開口部に複数の環状ディスクを積層しその中心部に吸込口を形成してなるディスク形インペラを収納配置し、前記ソリッドインペラとディスク形インペラとを一体的に回転駆動するように構成したことを特徴とする二重構造インペラ。
【請求項２】
ディスク形インペラは、中心部にボス部を設けた円形基板の一側面に、この基板と同一外径からなる複数の環状ディスクを、結合ピンを使用してそれぞれスペーサを介在させ所定間隔離間して積層構成し、前記円形基板のボス部に回転駆動軸を結合すると共に、その反対側の中心部に吸込口を形成してなる請求項１記載の二重構造インペラ。
【請求項３】
ディスク形インペラを構成する環状ディスクの一側面には、中心部から半径方向の外方へ指向して、放射状ないし螺旋状の溝、ディンプル、切欠き等の凹凸を設けてなる請求項１記載の二重構造インペラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠心ポンプのインペラに係り、特に小流量、高揚程のポンプ、いわゆる比速度の低いポンプに使用するソリッドインペラを改良した二重構造インペラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、低比速度ポンプにおいては、インペラ流路内に発生する取扱液の相対循環に起因するポンプ効率の低下を防止するために、いわゆるソリッドインペラが使用されている。
【０００３】
図５および図６は、従来のソリッドインペラの構成例を示すものである。すなわち、図５および図６において、ソリッドインペラ１０は、中央部に吸込部１２を設けると共に外周部に吐出部１４を設けた回転円盤状インペラ本体１６からなり、このインペラ本体１６の内部に、前記吸込部１２の吸込口１８から前記吐出部１４の吐出口２０へ向けて半径方向外方へ延在する複数（図示例では８つ）のほぼ放射状流路孔２２を穿設した構成を有している。なお、前記各流路孔２２は、図示のように、一般に半径方向にストレート状に形成されると共に、通常はその円形状の吸込口１８および吐出口２０の開口寸法（直径）は同一値に設定されている。
【０００４】
そして、このような構成からなるソリッドイペラ１０によれば、インペラ流路が通常のインペラとは異なり、ストレート状の穿孔された流路孔２２のみから構成されていることから、低比速度ポンプにおいても取扱液のインペラ流路孔２２内における相対循環が阻止され、従ってこれに起因するポンプ効率の低下を防止することができる。
【０００５】
すなわち、前記円盤摩擦損失Ｐｄは、フライデラーによれば、次式（１）により求められる。
【０００６】
Ｐｄ＝Ｋ１  γｕ３  Ｄ（Ｄ＋５Ｂ）    …（１）
但し、Ｋ１  ：係数
γ：液の比重量（Ｋｇ／ｍ３  ）
ｕ：周速（ｍ／ｓ）
Ｄ：インペラ本体の外径（ｍ）
Ｂ：インペラ本体の外周部厚さ（ｍ）
ここで、係数Ｋ１  、比重量γ、周速ｕおよび外径Ｄは、取扱液の性状および比速度等から自から決定されるが、外周分厚さＢは所定条件を満足する範囲内で任意に設定される。
【０００７】
しかるに、前記従来のソリッドインペラにおいては、図５および図６に示すように、円形状の流路孔２２の開口寸法が吸込口１８と吐出口２０とにおいて同一寸法に設定されたストレート状に形成されているため、前記インペラ本体の外周部厚さＢは、比較的大きく設定しなければならない。何故ならば、厚さＢを小さくすれば、吸込口１８の開口寸法が小さくなり、吸込み性能（所定条件）が阻害される。この結果、円盤摩擦損失Ｐｄがかなりの大きさに達していた。なお、この損失は、比速度が低い程（一般に、円盤外径Ｄが大きくなる程）増大する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、従来のソリッドインペラの吸込口側に、流体の吸込み性能の良好なポンプ機能を有するインペラを付設することにより、低比速度の領域においてインペラ全体としての吸込み性能を向上すると共に、流路内での循環流の発生を防止してポンプ効率を増大させることができる低比速度ポンプを得るための二重構造インペラを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係る二重構造インペラは、中央部に開口部を設けると共に外周部に吐出部を設けた回転円盤状インペラ本体の内部に、前記開口部から前記吐出部にへ向けて半径方向外方に延在する放射状流路孔を穿設してなるソリッドインペラからなり、前記開口部に複数の環状ディスクを積層しその中心部に吸込口を形成してなるディスク形インペラを収納配置し、前記ソリッドインペラとディスク形インペラとを一体的に回転駆動するように構成したことを特徴とする。
【００１０】
この場合、ディスク形インペラは、中心部にボス部を設けた円形基板の一側面に、この基板と同一外径からなる複数の環状ディスクを、結合ピンを使用してそれぞれスペーサを介在させ所定間隔離間して積層構成し、前記円形基板のボス部に回転駆動軸を結合すると共に、その反対側の中心部に吸込口を形成した構成とすることができる。
【００１１】
また、ディスク形インペラを構成する環状ディスクの一側面には、中心部から半径方向の外方へ指向して、放射状ないし螺旋状の溝、ディンプル、切欠き等の凹凸を設ければ好適である。
【００１２】
【実施例】
次に、本発明に係る二重構造インペラの実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１３】
図１ないし図３は、本発明に係る二重構造インペラの一実施例を示すものである。しかるに、本実施例に係る二重構造インペラ３０は、中央部に開口部３２を設けると共に外周部に吐出部３４を設けた回転円盤状インペラ本体３６からなり、このインペラ本体３６の内部に、前記開口部３２の吸込口３８から前記吐出部３４の吐出口４０へ向けて半径方向外方へ延在する複数（図示例では８つ）のほぼ放射状流路孔４２を穿設した構成を有している。
【００１４】
この場合、前記各流路孔４２は、図示のように、半径方向にストレート状に形成されると共に、その吸込口３８および吐出口４０の開口寸法（直径）は同一値に設定されるものであり、基本的に従来のソリッドインペラの構成を有するものである。また、前記各流路孔４２の開口断面の形状は、円孔でも角孔でも任意の形状を選択して使用することができる。
【００１５】
しかるに、本実施例における二重構造インペラ３０においては、前記インペラ本体３６の中央部に設けた開口部３２に、複数の環状ディスク４４をそれぞれ所定間隔離間して積層して構成したディスク形インペラ４６を嵌合装着する（図２および図３参照）。すなわち、このディスク形インペラ４６は、前記インペラ本体３６の中央部に設けた開口部３２の開口面積にほぼ適合する大きさを有し、中心部にボス部４８ａを設けた円形基板４８の一側面に、この基板４８と同一外径からなる複数の環状ディスク４４を、先端にねじ軸部５０ａを備えた結合ピン５０を使用し、それぞれスペーサ５２を介在させて、所定間隔離間して積層構成したものである。
【００１６】
従って、このように構成されたディスク形インペラ４６は、前記基板４８の反対側中心部を吸込口５４として形成すると共に、この吸込口５４側を前記インペラ本体３６の中央部に形成した吸込部５６の壁部に当接し、前記結合ピン５０の先端に形成したねじ軸部５０ａを螺着して、前記ソリッドインペラと一体化した二重構造インペラ３０を構成する。
【００１７】
しかるに、本実施例において使用する前記ディスク形インペラ４６は、前記基板４８のボス部４８ａに、所要の回転駆動軸５８に結合し、この駆動軸５８を回転駆動することにより、前記インペラ本体３６と共に回転するように構成される。従って、このように構成される二重構造インペラ３０において、吸込部５６へ供給される取扱液は、吸込口５４よりブレードがない分だけ剥離も起こらず吸込性能が良好となっているディスク形インペラ４６を介して、インペラ本体３６の流路孔４２へ円滑に流入して、所要のポンプ動作を行うように構成することができる（図３参照）。
【００１８】
なお、この場合、前記ディスク形インペラ４６を構成する環状ディスク４４の一側面には、例えば中心部から半径方向の外方へ指向して、放射状ないし螺旋状の溝、ディンプル、切欠き等の凹凸を設けることにより、液体の周方向速度が増加すると、単位当りの液に掛る遠心力も増すので、より強く外側に液が流れようとし、このディスク形インペラ４６における取扱液の吸込み能力を向上させることができる。
【００１９】
図４は、本発明に使用するディスク形インペラ４６の別の実施例を示すものである。本実施例におけるディスク形インペラ４６は、円形基板４８を円錐形とし、複数の環状ディスク４４を吸込口５４に対して吐出側を後退する方向に傾斜させて、吸込み能力を改善した構成からなるものである。従って、ディスク形インペラ４６の基本構成は、図３に示すものと同じであり、同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２０】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、その精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る二重構造インペラは、ソリッドインペラの中央部に設けた開口部に、複数の環状ディスクを積層しその中心部に吸込口を形成してなるディスク形インペラを収納配置し、前記ソリッドインペラとディスク形インペラとを一体的に回転駆動するようにした構成とすることによって、低比速度の領域においてインペラ全体としての吸込み性能を向上することができると共に、流路内での循環流の発生を防止してポンプ効率を増大させることができる低比速度ポンプを容易に得ることができる。
【００２２】
しかも、前記二重構造インペラは、簡単な構成により低コストに製造することができると共に、小流量で高揚程の優れた特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る二重構造インペラの一実施例を示す一部断面側面図である。
【図２】図１における二重構造インペラを構成するディスク形インペラの概略斜視図である。
【図３】図１における二重構造インペラの詳細構造を示す縦断面図である。
【図４】本発明に係る二重構造インペラに適用し得るディスク形インペラの別の実施例を示す縦断面図である。
【図５】従来のソリッドインペラの構成を示す概略側面図である。
【図６】図５に示すソリッドインペラのＶＩ−ＶＩ線要部拡大断面図である。
【符号の説明】
３０  二重構造インペラ
３２  開口部
３４  吐出部
３６  インペラ本体
３８  吸込口
４０  吐出口
４２  流路孔
４４  環状ディスク
４６  ディスク形インペラ
４８  円形基板
４８ａ  ボス部
５０  結合ピン
５０ａ  ねじ軸部
５２  スペーサ
５４  吸込口
５６  吸込部
５８  回転駆動軸
【図１】
0003552831.tif 000002
【図２】
0003552831.tif 000003
【図３】
0003552831.tif 000004
【図４】
0003552831.tif 000005
【図５】
0003552831.tif 000006
【図６】
0003552831.tif 000007