(57)【要約】【課題】簡単な構造でありながら、締切運転等の少水量域での軸動力を低減できる高比速度ポンプを提供する。【解決手段】軸流ポンプＰはケーシング１内で回転可能に配設された主軸２と、主軸２と一体回転する羽根車２０を備え、羽根車２０は、主軸２に支持されたハブ２１と、ハブ２１の周囲に配設された複数の羽根２２と、ハブ２１又は羽根２２に設けられ、流体が羽根２２に作用する圧力に応じて羽根２の翼角θを自律的に変動させる弾性部材２５とを備えている。弾性部材２５は、前記圧力が所定の値より高くなると、翼角θを第１角度θ１から第１角度θ１より小さな第２角度θ２に変動させ、その後前記圧力が減少すると、翼角θを第１角度θ１に復帰させる。【選択図】図２
2011202509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内で回転可能に配設された主軸と、前記主軸と一体回転する羽根車を備えた高比速度ポンプであって、
前記羽根車は、前記主軸に支持されたハブと、前記ハブの周囲に配設された複数の羽根と、前記ハブ又は前記羽根に設けられ、流体が前記羽根に作用する圧力に応じて前記羽根の翼角を自律的に変動させる弾性部材とを備えている高比速度ポンプ。
【請求項２】
前記弾性部材は、前記圧力が所定の値より高くなると、前記翼角を第１角度から第１角度より小さな第２角度に変動させ、その後前記圧力が減少すると、前記翼角を前記第１角度に復帰させる請求項１記載の高比速度ポンプ。
【請求項３】
前記羽根の基端部のうち回転方向側に備えた支軸を、前記ハブに回動可能に軸支するとともに、基端部のうち反回転方向側を、前記弾性部材を介して前記ハブに固定し、
前記圧力が前記所定の値より高くなると、前記弾性部材が弾性変形して前記支軸周りに前記羽根が回動することにより、前記翼角を前記第１角度から前記第２角度に変動させる請求項２記載の高比速度ポンプ。
【請求項４】
前記羽根の基端部のうち回転方向側に備えた支軸を、前記翼角が前記第１角度になるように付勢する弾性部材を介して、前記ハブに回動可能に軸支し、
前記圧力が所定の値より高くなると、前記弾性部材が弾性変形して前記支軸周りに前記羽根が回動することにより、前記翼角を前記第１角度から前記第２角度に変動させる請求項２又は３記載の高比速度ポンプ。
【請求項５】
前記羽根の基端部を前記ハブに固定するとともに、前記羽根の少なくとも一部を前記所定の値より高い圧力により弾性変形する弾性部材で構成し、
前記圧力が所定の値より高くなると、前記弾性部材が弾性変形して前記羽根を歪ませることにより、前記翼角を前記第１角度から前記第２角度に変動させる請求項２記載の高比速度ポンプ。
【請求項６】
前記弾性部材は、前記羽根の全長のうち基端部から１／３以内の範囲に設けられている請求項３又は５記載の高比速度ポンプ。
【請求項７】
前記羽根車は、軸流羽根車で構成されている請求項１から６の何れかに記載の高比速度ポンプ。
【請求項８】
請求項１から７の何れかに記載の高比速度ポンプと、前記高比速度ポンプの吐出側にバルブとを備えたポンプ施設の管理運転方法であって、前記バルブを全閉にして前記高比速度ポンプの運転を行うポンプ施設の管理運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシング内で回転可能に配設された主軸と、前記主軸と一体回転する羽根車を備えた高比速度ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、灌漑、排水などの農業用設備や、都市の雨水排水設備及び下水道設備に設置される揚水、排水用の高比速度ポンプでは、締切運転における軸動力が仕様点における軸動力よりも相当高く、通常の起動、停止を締切運転で行うと、仕様点における軸動力よりも高い出力のモータが必要となり電力の増加を来たすばかりでなく、羽根車の主軸を太くする必要がありポンプ自体が大型化し不経済なものになるという問題があった。そのため、通常は締切運転が行なわれていない。
【０００３】
設備点検等の際に、必要なときに正常に運転できるようにポンプ本体や前記ポンプのモータに異常がないことを確認する管理運転が必要となる場合には、モータと羽根車の間にクラッチ機構等を設け、当該クラッチ機構を切断した後にモータを起動するといった煩雑な作業が強いられていた。特に、主に雨天時に運転される雨水排水設備等に用いられるポンプでは、晴天時には不要な排水を回避しなければならないのであるが、晴天時であっても雨天時に備えた定期的な管理運転が必要となり、非常に手間がかかっていた。また、モータのみの運転確認しかできず、ポンプ本体の管理運転を行うことができなかった。
【０００４】
そこで、ポンプの吐出側にパイパス配管として、吐出水が吸い込み水槽に戻るような配管を形成し、管理運転を行うこともされてきたが、配管を含めた設備が複雑になるため、あまり好ましいとは言えないものであった。
【０００５】
そこで、引用文献１には、羽根車の羽根が吸水位に対して自動的に所定の開度となる可動翼を備えた軸流ポンプが提案されている。
【０００６】
図１１に示すように、軸流ポンプ８０は、吸込槽内の水を羽根車８２により吸込口８１から吸込み、案内羽根８３を経て吐出管８４から吐出する。羽根車８２の羽根は、アーム８５、リンク８６、クロスヘッド８７、中間軸８８などのリンク機構を備え、吸込揚程の増減に応じて羽根の開度を変更可能に構成されている。中間軸８８は主軸を通って図示しない電動機の頂部に至り、そこで、支点８９で支持されるアーム９０とピン９１で繋がっており、アーム９０の先端を上下させることによって羽根車８２の羽根の開度が変化するとともに、開度計８４によりアーム９０先端のストロークＳｔが検出される。
【０００７】
吸込槽内の吸水位は水位計９２により検出されるようになっており、その信号はミニコン９３に送られる。ミニコン９３にはその吸水位に対する羽根車８２の羽根の最適な開度βが記憶されており、開度計９４からの信号によるストロークＳｔと開度βとの照合がなされ、水位計９２からの信号に基づいて羽根車８２の羽根が最適な開度と合致するようにアーム９０のストロークＳｔを変える図示しない電動機に信号を送り、羽根車８２の羽根を常に最適な開度βに保持するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平４―４１９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上述の引用文献１に記載の軸流ポンプ８０では、羽根車８２の羽根の開度βを変更するために羽根車８２にリンク機構を備えるため、複雑な構造になり、部品点数が増えるばかりか、さらにミニコンや水位計等、リンク機構を作動させるアーム９０等も必要となるため、コストが嵩むという問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、簡単な構造でありながら、少水量域での軸動力を低減できる高比速度ポンプを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するため、本発明による高比速度ポンプの第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、ケーシング内で回転可能に配設された主軸と、前記主軸と一体回転する羽根車を備えた高比速度ポンプであって、前記羽根車は、前記主軸に支持されたハブと、前記ハブの周囲に配設された複数の羽根と、前記ハブ又は前記羽根に設けられ、流体が前記羽根に作用する圧力に応じて前記羽根の翼角を自律的に変動させる弾性部材とを備えている点にある。
【００１２】
上述の構成によれば、羽根車のハブ又は羽根に弾性部材を備え、モータの軸動力が高くなる締切運転や少水量域での運転時に、流体が前記羽根に作用する圧力に応じて前記羽根の翼角を自律的に変動させることによって、前記羽根に作用する圧力を低減させて軸動力を低減させることができるので、少水量域でもモータに過負荷を生じることなく効率よく運転することができる。また、締切運転や少水量域での軸動力が高くなることを防止できるので、モータの小型化や、電気料金を低減できる。
【００１３】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記弾性部材は、前記圧力が所定の値より高くなると、前記翼角を第１角度から第１角度より小さな第２角度に変動させ、その後前記圧力が減少すると、前記翼角を前記第１角度に復帰させる点にある。
【００１４】
上述の構成によれば、流体が羽根に作用する圧力が、所定の値、例えば、軸動力が所定の規定馬力以上になるような圧力の値より高くなると、弾性部材により翼角が第１角度より小さな第２角度に自立的に変動し吐出圧力と吐出量を減らすことで軸動力を低減させるとともに、弾性部材に弾性エネルギーが蓄勢される。吐出量が増加し、その後前記圧力が減少すると、弾性部材に蓄勢された弾性エネルギーにより、前記翼角が前記第１角度に自立的に復帰するので、従来のように、翼角の変動にケーシング内の流体の圧力の値を検知する圧力センサや、圧力センサで検知した値に基づいて翼角を制御する制御部等の構成を必要としないため、コストを低減できる。
【００１５】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第二特徴構成に加えて、前記羽根の基端部のうち回転方向側に備えた支軸を、前記ハブに回動可能に軸支するとともに、基端部のうち反回転方向側を、前記弾性部材を介して前記ハブに固定し、前記圧力が前記所定の値より高くなると、前記弾性部材が弾性変形して前記支軸周りに前記羽根が回動することにより、前記翼角を前記第１角度から前記第２角度に変動させる点にある。
【００１６】
上述の構成によれば、羽根の基端部のうち回転方向側に備えた支軸が、ハブに回動可能に軸支され、基端部のうち反回転方向側が、弾性部材を介して前記ハブに固定されているので、流体が羽根に作用する圧力が所定の値より大きくなると、弾性部材が歪むに連れて支軸が回動し、翼角が第１角度より小さな第２角度に自立的に変動する。このとき、仮に流体に異物が含まれていても、異物が前記羽根の回転方向側に衝突するため、前記弾性部材が破損する虞を低減することができる。
【００１７】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第二又は第三特徴構成に加えて、前記羽根の基端部のうち回転方向側に備えた支軸を、前記翼角が前記第１角度になるように付勢する弾性部材を介して、前記ハブに回動可能に軸支し、前記圧力が所定の値より高くなると、前記弾性部材が弾性変形して前記支軸周りに前記羽根が回動することにより、前記翼角を前記第１角度から前記第２角度に変動させる点にある。
【００１８】
上述の構成によれば、弾性部材をハブの内部に備えることができるので、翼角を変動させるための機構をシンプルに構成でき、また、流体に含まれる異物により前記弾性部材が破損することも防止できる。
【００１９】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第二特徴構成に加えて、前記羽根の基端部を前記ハブに固定するとともに、前記羽根の少なくとも一部を前記所定の値より高い圧力により弾性変形する弾性部材で構成し、前記圧力が所定の値より高くなると、前記弾性部材が弾性変形して前記羽根を歪ませることにより、前記翼角を前記第１角度から前記第２角度に変動させる点にある。
【００２０】
上述の構成によれば、圧力が所定の値より高くなると、羽根の一部となる弾性部材が圧力を低減する方向に弾性変形して羽根が歪むことによって、翼角が第１角度から第２角度に自立的に変動するようになる。本構成では、羽根とハブに回動部がなくなるため、流体に含まれる異物の回動部への噛み込みによる故障が発生することがない。
【００２１】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第三又は第五特徴構成に加えて、前記弾性部材は、前記羽根の全長のうち基端部から１／３以内の範囲に設けられている点にある。
【００２２】
上述の構成によれば、羽根の全長のうち基端部から１／３以内の範囲に設けられていることにより、羽根の全体的な強度の低下を低減しつつ、羽根の翼角を変動することができる。
【００２３】
同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第六の何れかの特徴構成に加えて、前記羽根車は、軸流羽根車で構成されている点にある。
【００２４】
上述の構成によれば、羽根車が吸い込んだ流体を主軸と平行な方向に圧送するように構成されている軸流ポンプでありながら、締切運転を含む少水量域で軸動力を低減することができる。
【００２５】
本発明によるポンプ施設の管理運転方法の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第一から第七の何れかの特徴構成を備えた高比速度ポンプと、前記高比速度ポンプの吐出側にバルブとを備えたポンプ施設で、前記バルブを全閉にして前記高比速度ポンプの運転を行う点にある。
【００２６】
上述の構成によれば、高比速度ポンプは、締切運転時の軸動力が低いため、締切運転を含む少水量域で運転可能であるので、吐出側のバルブを全閉にして水を流すことなく管理運転を行うことができる。つまり、モータの動力をポンプに伝達しないように切断するクラッチ機構等の付加的な設備が不要となり、晴天・雨天に関わらず、実際の運転状況に近い状態で、管理運転を行うことができ、管理運転としての精度を向上することができる。また、従来必要であった軸継手やクラッチ機構を外す手間を削減でき、管理運転の時間もコストも減らすことができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明した通り、本発明によれば、簡単な構造でありながら、締切運転等の少水量域での軸動力を低減できる高比速度ポンプを提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による高比速度ポンプの概略図
【図２】羽根車の説明図であって（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図
【図３】ハブの説明図であって（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）はＡ―Ａ矢視図
【図４】羽根の説明図であって（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ―Ａ矢視図、（ｃ）はＢ―Ｂ矢視図
【図５】（ａ）は羽根の翼角が第１角度である場合の説明図、（ｂ）は羽根の翼角が第２角度である場合の説明図
【図６】軸流ポンプの性能曲線図
【図７】（ａ）は支軸の概略断面図、（ｂ）はハブの支軸保持部の概略断面図
【図８】（ａ）は羽根の翼角が第１角度であるときの説明図、（ｂ）は羽根の翼角が第１角度から第２角度へと変動するときの説明図、（ｃ）は羽根の翼角が第２角度であるときの説明図
【図９】（ａ）は別実施形態による羽根の平面図、（ｂ）は別実施形態による羽根車の正面図、（ｃ）は別実施形態による羽根車の底面図
【図１０】（ａ）別実施形態による羽根車の平面図、（ｂ）は別実施形態による羽根車の正面図
【図１１】従来の軸流ポンプの説明図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に本発明による高比速度ポンプを説明する。
【００３０】
図１に示すように、揚排水機場に設置される高比速度ポンプの一例である軸流ポンプＰは、ケーシング１内で回転可能に配設された主軸２と、主軸２の下端部に固着され主軸２と一体回転する羽根車２０と、ケーシング１の上側に連設された鉛直方向の揚水管３と、揚水管３の上側に連設された吐出曲管４と、ケーシング１の下側に連設された吸込ケーシング５と、吐出曲管４の下流側に連設された吐出管６とを備えている。
【００３１】
吸込ケーシング５には、羽根車２０の上流側に案内羽根７が備えられ、ケーシング１には羽根車２０の下流側に案内羽根８が夫々備えられている。なお、案内羽根７は羽根車２０に流入する流体に予め旋回を与え、案内羽根８は羽根車２０から吐き出される流体を軸方向に変流してスムーズに揚水管３に導く形状となっている。
【００３２】
建屋の床部に形成された開口９ａにアンカーボルト９ｂで位置決め固定された取付座９ｃに、止水ゴム９ｄを介して円環状の鋼板でなるベースプレート９ｅが固定され、ベースプレート９ｅに吐出曲管４が固定されている。なお、図示していないが吐出管６の端部に、吐出側のバルブとしてのフラップ弁が設けられている。
【００３３】
吐出曲管４の上部には、主軸２の周囲に封水機構１０と、主軸２を支持する軸受機構１１が設けられ、主軸２の上端は軸継手としてのカップリング１２を介してモータＭの出力軸に連結されている。
【００３４】
以下に上述のように構成された軸流ポンプＰの羽根車２０について詳述する。
図２（ａ），（ｂ）に示すように、羽根車２０は、主軸２に図示しないキーを介して支持されるハブ２１と、ハブ２１の周囲に配設された複数の羽根２２を備えている。
【００３５】
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、ハブ２１は、中央に主軸を軸止する主軸固定部２１ａが形成され、周囲に後述する羽根２２の支軸２４を遊挿可能な支軸保持部２１ｂが形成されている。なお、ハブ２１はステンレスやねずみ鋳鉄等の流体に対して強度と耐食性のある材質で形成されている。
【００３６】
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、羽根２２は、基端部２３のうち回転方向側２３ａに支軸２４が一体形成され、支軸２４の先端側には、ハブ２１の支軸保持部２１ｂに遊挿した状態で抜け止めのナットを螺合する螺子２４ａが形成されている。さらに、基端部２３のうち反回転方向側２３ｂには弾性部材２５が備えられている。なお、羽根２２、支軸２４は、流体に異物が含まれる場合を考慮して、ステンレスやねずみ鋳鉄等の流体に対して強度と耐食性のある材質で形成されている。
【００３７】
弾性部材２５は、流体が羽根２２に作用する圧力に応じて羽根２２の翼角θ（図５参照）を自律的に変動させるのに適切な範囲に設けられ、ゴム又は樹脂等の弾性のある材料で形成されることが好ましく、特にガラス繊維や炭素繊維で編んだ布を樹脂で固めて成形した繊維強化プラスチック等を好適に用いることができる。
【００３８】
弾性部材２５は、羽根２２の全長のうち基端部２３から１／３以内の範囲に設けられることが好ましく、前記圧力と翼角θの変動の程度に応じた適当な範囲の大きさに設定すればよい。なお、翼角θとは、羽根２２の先端の回転方向前方端と後方端を通る直線と、主軸２に垂直な仮想平面とのなす角度をいう。
【００３９】
図２（ｃ）及び図５（ａ），（ｂ）に示すように、羽根２２の支軸２４は、ハブ２１の支軸保持部２１ｂに挿通され、ナットによって抜けないように回動可能に軸支されている。そして、羽根２２の基端部２３のうち反回転方向側２３ｂは弾性部材２５を介して羽根２２の翼角θが、軸流ポンプの仕様点での最適な角度である第１角度θ１となるようにハブ２１に固定されて羽根車２０が構成される。ハブ２１及び羽根２２に対する弾性部材２５の接着は、例えば、ステンレス製のハブ２１や羽根２２に対してゴム製の弾性部材２５を加硫接着すればよい。
【００４０】
なお、ハブ２１及び羽根２２に対する弾性部材２５の接着は加硫接着によるものに限らず、ハブ２１及び羽根２２のそれぞれに弾性部材２５の接合部を延出形成し、当該接合部に弾性部材２５をボルトとナット、ねじ等を介して螺着するように構成してもよい。この場合、弾性部材が破損しても交換が容易であり、また弾性率の異なる弾性部材を用意して交換することで弾性変形の程度を調節することができる。
【００４１】
弾性部材２５は、流体が羽根２２に作用する圧力が所定の値より高くなると、弾性変形して支軸２４周りに羽根２２が回動することにより、翼角θを第１角度θ１から第１角度θ１より小さな第２角度θ２に変動させるとともに弾性エネルギーを蓄勢し、その後前記圧力が減少すると、蓄勢した弾性エネルギーにより翼角θを第２角度θ２から第１角度θ１に復帰させるのである。
【００４２】
図６に示した軸流ポンプＰの性能曲線図に基づいて、羽根の変動と軸動力の低減について説明する。なお、破線で示したＨ−Ｑ曲線及びＬ−Ｑ曲線は、羽根が変動したときを示す。なお、以下に説明する所定の圧力とは、仕様点付近での定常運転時の定格軸動力Ｌｔに対して、１０％程度大きい軸動力Ｌｈになるときの圧力をいうが、１０％程度大きい軸動力とは例示でありポンプの仕様や用いられる環境に応じて適切に設定される。なお、このとき吐出量は定常運転時のＱ１からＱ２に低下している。
【００４３】
まず、フラップ弁を閉じて軸流ポンプＰを締切状態で起動すると、流体は羽根車２０によって昇圧されるが、揚水されないために、羽根２２の周囲に剥離が生じたり逆流域が形成される。すると、流体の羽根２２に作用する圧力が、仕様点での圧力より大きくなるため、仕様点における軸動力に比べて非常に大きな軸動力Ｌ１が必要になる。
【００４４】
しかし、前記圧力が所定の値より高い場合、当該圧力によって弾性部材２５が弾性変形して、羽根２２の翼角θが第１角度θ１から第２角度θ２に変動する。そのため、羽根２２に対する流れの衝突が少なくなり、流れの剥離が低減されるので、締切運転での軸動力が、羽根が変動しない場合に比べてＬ２に低減される。
【００４５】
このように、弾性部材２５によって羽根２２の翼角θが変動することで、コストの低減を図りながらも、仕様点における軸動力よりも少し大きい程度の容量のモータで締切運転が可能となる。
【００４６】
軸流ポンプＰの吐出量Ｑが増加すると、逆流が解消され揚程Ｈが下がる。吐出量がＱ２となり、羽根２２に作用する流体の圧力が所定の圧力より減少すると、弾性部材２５は蓄勢した弾性エネルギーにより、翼角θを第２角度θ２から第１角度θ１に復帰する。仕様点を含む通常の運転では流体は羽根２２の第１角度θ１に沿った流れとなり、ポンプ効率、吸込性能が低下することなく本来の性能が発揮される。
【００４７】
仕様点で軸流ポンプＰの羽根車２０の回転速度を一定に運転している場合、揚程Ｈが高くなると吐出量ＱはＱ１から低下する。吐出量Ｑが低下すると、羽根２２を通過する流体の流れの向きが変わり流体が羽根２２に作用する圧力が所定の圧力より高くなる。
【００４８】
このように羽根２２は軸流ポンプＰにおける仕様点付近では通常の流れを妨げない第１角度θ１に、また吐出量Ｑ２以下の少水量域から締切運転にかけては羽根２２への流れの衝突小さくする第２角度θ２へと変動し、締切運転付近における軸動力を減らす。また、吐出量Ｑが増加すれば、羽根２２の翼角θを通常の流れに沿うように変化させることで、軸流ポンプＰの本来の性能を発揮する。これによりモータを締切運転にあわせた容量の大きなものを用いる必要がなくなるのである。
【００４９】
なお、流体が羽根に作用する圧力の変動に応じて翼角θが第１角度θ１と第１角度θ１より小さな第２角度θ２の間を徐々に変動する構成に限らず、例えば、図７（ａ），（ｂ）に示すように、羽根２２の支軸２４に、内部に収容されたバネ２４ｃにより、外周方向へと付勢されたボール２４ｂを備え、ハブ２１の支軸保持部２１ｂに、支軸２４に備えられたボール２４ｂを係止する溝２１ｃ、２１ｄを備え、羽根２２の翼角θが第１角度θ１又は第２角度θ２で固定される構成であってもよい。
【００５０】
溝２１ｃは、羽根２２の翼角θが第１角度θ１となる位置でボール２４ｂを係止し、溝２４ｄは、羽根２２の翼角θが第２角度θ２となる位置でボール２４ｂを係止する。
【００５１】
図８（ａ）に示すように、流体が羽根２２に作用する圧力が所定の値より小さいときは、ボール２４ｂがバネ２４ｃによって溝２１ｃに付勢されている力により、羽根２２の支軸２４は回動せず羽根の翼角θは第１角度θ１に固定される。
【００５２】
図８（ｂ）に示すように、流体が羽根２２に作用する圧力が所定の値より高くなると、羽根２２の支軸２４周りのトルクにより、ボール２４ｂが溝２１ｃの端部に押し当てられ、バネ２４ｃが弾性変形するとともにボール２４ｂは支軸２４内に収容され、羽根２２は翼角θが第２角度θ２となるように回動し、図８（ｃ）に示すように、翼角θが第２角度θ２になる位置に形成された溝２２ｄにボール２４ｂが係止され、羽根２２の翼角θが第２角度θ２で固定される。
【００５３】
その後、流体の羽根２２に作用する圧力によって羽根２２の支軸２４周りのトルクが小さくなると、弾性部材２５が蓄勢した弾性エネルギーがボール２４ｂを溝２１ｄに付勢する力に打ち勝ち、羽根２２の翼角θは第２角度θ２から第１角度θ１へと復帰されるのである。
【００５４】
次に、別実施形態について説明する。なお、上述の実施形態と同様の構成についは同一符号を付して説明を省略する。
【００５５】
上述の実施形態では、羽根車２０を構成する羽根２２の基端部２３のうち反回転方向側２３ｂに弾性部材２５を備えてハブ２１と接合する構成について説明したが、図９（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、羽根車３０の羽根３２の基端部３３のうち回転方向側３３ａに備えた支軸３４を、翼角θが第１角度θ１になるように付勢する弾性部材３５を介して、ハブ２１の支軸保持部２１ｂに回動可能に軸支してもよい。羽根３２に作用する流体の圧力が所定の値より高くなると、弾性部材３５が弾性変形して支軸３４周りに羽根３２が回動することにより、翼角θを第１角度θ１から第２角度θ２に変動させるのである。
【００５６】
弾性部材３５は、支軸３４の軸心まわりにねじりモーメントを受けて曲げ応力を生じる、いわゆるねじりコイルバネで構成し、前記ねじりコイルバネの一端を支軸３４に、他端をハブ２１側に固定すればよい。
【００５７】
また、支軸３４を、支軸３４の軸心まわりにねじりモーメントを受け曲げ応力を生じる、いわゆるトーションバーで形成して弾性部材３５とする構成であってもよい。
【００５８】
このように構成することで、弾性部材３５をハブ２１の外周面より内部に備えることができるので、流体に含まれる異物により弾性部材３５が破損することを防止できる。
【００５９】
また、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、羽根車４０は、羽根４２の基端部４３をハブ４１に固定するとともに、羽根４２の少なくとも一部を流体が羽根４２に作用する圧力が所定の値より高い圧力になると弾性変形する弾性部材４５で構成し、流体が羽根４２に作用する圧力が所定の値より高くなると、弾性部材４５が弾性変形して羽根４２を歪ませることにより、翼角θを第１角度θ１から第２角度θ２に変動させるように構成してもよい。
【００６０】
このように、羽根４２の基端部４３をハブ２１に固定するとともに、羽根４２の基端部４３を弾性部材４５で構成することで、羽根４２とハブ２１に回動する部分がなくなるため、流体に含まれる異物の噛み込みによる故障を低減することができる。
【００６１】
なお、弾性部材４５は、図１０（ａ），（ｂ）に示すような形状である場合に限らず、図１０（ｃ）に示すように、羽根４２ａの回転方向側から反回転方向側にかけてその幅が拡大するような弾性部材４５ａであってもよい。
【００６２】
また、羽根の基端部を弾性部材で構成し、ハブと固定する場合に構成に限らず、羽根の基端部は羽根の先端側と同様のステンレスやねずみ鋳鉄等で構成し、羽根の中央の領域を弾性部材で構成して、基端部側の翼角は変化せず、羽根の中央の弾性部材を歪ませることにより先端側の翼角θを変化させる構成であってもよい。さらに、羽根先端部を弾性部材で構成して、前記先端部の弾性部材を弾性変形させることで、前記先端部の翼角θを変化させる構成であってもよい。
【００６３】
上述の実施形態では、羽根車は、主軸に支持されたハブと、前記ハブの周囲に配設された複数の羽根と、前記ハブ又は前記羽根に設けられ、流体が前記羽根に作用する圧力に応じて前記羽根の翼角を自律的に変動させる弾性部材で構成する場合について説明したが、流体が羽根に作用する圧力の変動により、羽根が振動するような虞がある。そのような場合、弾性部材と減衰機構を組み合わせることで、羽根の振動を緩和するように構成してもよい。
【００６４】
また、上述の実施形態では、流体が羽根に作用する圧力の変動に応じて翼角θが第１角度θ１と第１角度θ１より小さな第２角度θ２の間を徐々に変動する構成について説明したが、例えば、羽根の支軸とハブの羽根の支軸保持部に羽根の翼角θを第１角度θ１及び第２角度θ２で係止する姿勢保持機構を備え、流体が羽根に作用する圧力が所定の値より小さいときは、前記姿勢保持機構は羽根の支軸が回動させず羽根の翼角θが第１角度θ１となるように保持し、前記圧力が所定の値より高くなると前記姿勢保持機構は羽根の翼角θが第２角度θ２となるように支軸周りに回動させた後、羽根の支軸を回動不可に保持し、前記圧力が所定の値より小さくなると前記姿勢保持機構は羽根の支軸を回動可能にして弾性部材の弾性エネルギーにより第１角度θ１に復帰させて、羽根の支軸を回動不可に保持するように構成してもよい。
【００６５】
上述の実施形態では、高比速度ポンプとして羽根車が、吸い込んだ流体を羽根車の主軸と平行な方向に圧送するように構成されている軸流ポンプについて説明したが、高比速度ポンプとしては、例えば、比速度が１３００以上の斜流ポンプであってもよい。
【００６６】
また、上述の実施形態では、複数の羽根すべてに翼角を変動させる弾性部材を設けたが、ハブにかかる羽根からの力のバランスがとれれば、一部の羽根のみに弾性部材を備える構成であってもよい。
【００６７】
以上のように、本発明による高比速度ポンプは、締切運転時の軸動力が低いため、締切運転を含む少水量域で運転可能であるので、吐出側のバルブを全閉にして水を流すことなく管理運転を行うことができる。つまり、モータの動力をポンプに伝達しないように切断するクラッチ機構等の付加的な設備が不要となり、晴天・雨天に関わらず、実際の運転状況に近い状態で、管理運転を行うことができ、管理運転としての精度を向上することができる。また、従来必要であった軸継手やクラッチ機構を外す手間を削減でき、管理運転の時間もコストも減らすことができる。
【００６８】
以上説明した破砕装置や、高比速度ポンプを構成する各部の具体的構成は実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６９】
１：ケーシング
２：主軸
３：揚水管
４：吐出曲管
５：吸込ケーシング
６：吐出管
７：案内羽根
８：案内羽根
２０：羽根車
２１：ハブ
２２：羽根
２３：基端部
２４：支軸
２５：弾性部材
３０：羽根車
３２：羽根
３３：基端部
３３ａ：回転方向側
３４：支軸
３５：弾性部材
４０：羽根車
４１：ハブ
４２：羽根
４３：基端部
４５：弾性部材
θ：翼角
θ１：第１角度
θ２：第２角度
Ｍ：モータ
Ｐ：軸流ポンプ
【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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