(57)【要約】【課題】高いポンプ効率を得られるポンプ装置及びポンプケーシングを提供する。【解決手段】実施形態にかかるポンプ装置は、回転可能に構成された第１のインペラと、前記第１のインペラの軸方向の一方に配される第２のインペラと、前記第１のインペラを収容する第１の中間ケーシングと、前記第２のインペラを収容する第２の中間ケーシングと、前記第１の中間ケーシングと前記第２の中間ケーシングとの間に配され、前記第１のインペラの流出口に連通するとともに第２のインペラの流入口に連通する流路を形成する連結ケーシングと、を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に構成された第１のインペラと、
前記第１のインペラの軸方向の一方に配される第２のインペラと、
前記第１のインペラを収容する第１の中間ケーシングと、
前記第２のインペラを収容する第２の中間ケーシングと、
前記第１の中間ケーシングと前記第２の中間ケーシングとの間に配され、前記第１のインペラの流出口に連通するとともに第２のインペラの流入口に連通する流路を形成する連結ケーシングと、を備える、ポンプ装置。
【請求項２】
前記連結ケーシングは、前記軸方向に沿うとともに二次側の断面積が縮小するテーパ状の流路を構成する周壁部を備え、
軸方向の一端が一方の前記中間ケーシングの開口に接続され、
軸方向の他端が他方の前記中間ケーシングの開口に接続されるとともに、当該中間ケーシング内のインペラの流入口の周縁に配されるマウス部の外周に対向配置されるスリーブを備える請求項１記載のポンプ装置。
【請求項３】
前記連結ケーシングは、内方に突出する複数のフィンを備え、
前記中間ケーシングは、インペラを収容する収容空間を構成する筒状の空洞部と、前記空洞部内に配される隔壁と、前記隔壁の軸方向一方側において前記インペラの外周に配される複数の案内羽根と、前記隔壁の他方側の主面の外周部に配される戻し羽根と、前記戻し羽根の内周側に対向配置され軸方向に沿って延びる円錐台状の案内壁と、を備える、請求項１または請求項２に記載のポンプ装置。
【請求項４】
前記戻し羽根の枚数が前記案内羽根の枚数より多い請求項３に記載のポンプ装置。
【請求項５】
吸込口を有し、一次側のインペラの流入口に連通する流路を構成する吸込ケーシングと、
吐出口を有し、二次側のインペラの流出口に連通する流路を構成する吐出ケーシングと、を備える請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のポンプ装置。
【請求項６】
複数のインペラをそれぞれ収容する複数の中間ケーシングと、
複数の前記中間ケーシングの間に配され、一次側の前記インペラの流出口と二次側の前記インペラの流入口に連通する流路を形成し、内方に突出する複数の整流フィンを備える連結ケーシングと、を備える、ポンプケーシング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のインペラが配される多段のポンプ装置及びポンプケーシングに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポンプ装置として、複数のインペラが配される多段のポンプ装置が知られている。ポンプ装置は、例えば、モータにより回転駆動される複数のインペラと、吸込口及び吐出口が形成されるポンプケーシングと、を備える。インペラの中央部には流入口が設けられ、インペラの外周には流出口が形成されている。ポンプケーシングは、インペラの外周に設けられる円筒部と、インペラからの流体を次段のインペラへ案内する案内羽根を有する案内流路と、を備える。インペラの回転軸に接続されたモータによって、インペラが回転させられることにより、流体は、インペラの外周部の流出口から排出され、案内羽根を有する案内流路、及び戻し羽根を有する戻し流路を形成するポンプケーシングによって次段のインペラの流入口へ案内される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２８３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなポンプ装置において、一次側のインペラの流出口と二次側のインペラの流入口が近接する構成では、流れの方向の急な変化により渦が発生する等の理由から、ポンプ効率が低下するという課題がある。
【０００５】
そこで、本発明は高いポンプ効率を得られるポンプ装置及びポンプケーシング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】
【０００６】
本発明の一形態にかかるポンプ装置は、回転可能に構成された第１のインペラと、前記第１のインペラの軸方向の一方に配される第２のインペラと、前記第１のインペラを収容する第１のポンプケーシングと、前記第２のインペラを収容する第２のポンプケーシングと、前記第１のポンプケーシングと前記第２のポンプケーシングとの間に配され、前記第１のインペラの流出口に連通するとともに第２のインペラの流入口に連通する流路を形成する連結ケーシングと、を備える。
【０００７】
本発明の他の一形態にかかるポンプケーシングは、複数のインペラをそれぞれ収容する複数の中間ケーシングと、複数の前記中間ケーシングの間に配され、前記一次側の前記インペラの流出口と二次側の前記インペラの流入口に連通する流路を形成し、内方に突出する複数の整流フィンを備える連結ケーシングと、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば高いポンプ効率を得られるポンプ装置及びポンプケーシングを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態にかかるポンプ装置の構成を示す断面図。
【図２】同ポンプ装置の構成を一部断面で示す説明図。
【図３】図２の一部を拡大して示す説明図。
【図４】同ポンプ装置の構成の断面図。
【図５】同ポンプ装置の構成の断面図。
【図６】同ポンプ装置のフィン及び羽根の枚数の関係を示す説明図。
【図７】各実施形態にかかるポンプ装置のポンプ効率を示す説明図。
【図８】第２実施形態にかかるポンプ装置の構成を示す断面図。
【図９】第３実施形態にかかるポンプ装置の構成を示す断面図。
【図１０】比較例１にかかるポンプ装置の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１実施形態］  
以下、本発明の第１実施形態にかかるポンプ装置１０について、図１乃至図７を参照して説明する。図１は、第１実施形態にかかるポンプ装置の構成を示す断面図であり、図２及び図３は同ポンプ装置の構成を一部拡大して示す説明図であり、回転軸２１を省略して示している。図４及び図５は図１のＩＶ−ＩＶ断面、及びＶ−Ｖ断面をそれぞれ示す説明図である。図６はポンプ装置のインペラと案内羽根と戻し羽根と整流フィンとの羽根枚数の関係を示す説明図であり、図７は各実施形態にかかるポンプ装置のポンプ効率を示す説明図である。
【００１１】
図１に示すポンプ装置１０は、例えば給水装置に適用される。ポンプ装置１０は例えば水を増圧して二次側に供給する多段のタービンポンプであり、その軸方向が鉛直方向に沿って設けられている。
【００１２】
ポンプ装置１０は、モータ１１と、モータ１１の軸に接続されたポンプ部１２と、を備える。ポンプ部１２は、モータ１１から突出する回転軸２１と、外郭を構成するポンプケーシング２２と、回転軸２１に設けられた第１のインペラ２３と、第２のインペラ２４と、シール部材２５と、を備える。
【００１３】
回転軸２１として、例えば、従来の３段タービンポンプと同じ主軸長のモータを用いる。インペラの直径を拡大することにより、同等の回転速度でインペラの枚数を１枚減らしている。
【００１４】
一対のインペラ２３、２４は、クローズドタイプの羽根車であって、一対の円板状のシュラウド２６ａ，２６ｂと、一対のシュラウド２６ａ，２６ｂ間に形成された少なくとも一枚の羽根２７と、を備える。各インペラ２３、２４の一方のシュラウドの中央には流入口２３ａ，２４ａが形成されている。各インペラ２３、２４の一対のシュラウド２６ａ，２６ｂと羽根２７の外周側に形成される間隙は流体を排出する流出口２３ｂを構成する。羽根２７は、中心側から外周側に所定の曲率で湾曲して延びている。各インペラ２３、２４は、中間ケーシング３２，３３内に回転可能に収容され、モータ１１の駆動により回転すると、流入口２３ａ、２４ａから流体を吸込み、外周の流出口２３ｂ、２４ｂから外方かつ周方向に向けて、流体を排出する。
【００１５】
ポンプケーシング２２は、吸込ケーシング３１と、一対の中間ケーシング３２と、一対の中間ケーシング３２の間を連結する連結ケーシング３４と、吐出ケーシング３５と、を備える。
【００１６】
吸込ケーシング３１は軸方向一端側に延びる円管状の吸込部３１ａを有する。吸込ケーシング３１は、収容空間に連通するとともに流体が流通可能な吸込路を形成する。吸込部３１ａの先端は円形状の吸込口３１ｂを形成する。吸込部３１ａの先端には、取付用のフランジ３１ｃが一体に形成されている。フランジ３１ｃの内周円にはインペラ２３のマウス部に対向するスリーブ３１ｄが設けられている。吸込口３１ｂはポンプ装置１０の一次側に配置される配管等に接続可能に形成される。
【００１７】
第１の中間ケーシング３２は、円板状の隔壁３２ａと隔壁３２ａの外周縁に配される筒状の空洞部３２ｂと、複数の案内羽根３２ｃと、複数の戻し羽根３２ｄと、案内壁３２ｅと、を備える。
【００１８】
隔壁３２ａは回転軸２１が貫通する軸孔３２ｆを有する円板形状である。隔壁３２ａの一方の主面の外周部分には、複数の案内羽根３２ｃが形成されている。隔壁３２ａの他方の主面には、軸方向他方に立設された複数の戻し羽根３２ｄが形成されている。隔壁３２ａの中央部の軸孔３２ｆの周りであって戻し羽根３２ｄの内周側には、円錐台状の案内壁３２ｅが設けられている。
【００１９】
空洞部３２ｂは、インペラ２３の流入口２３ａの周りに液密に固定される開口縁を有する円形状であって、外周に立設する円筒状の周壁部を一体に備える。
【００２０】
案内羽根３２ｃは例えば４枚設けられている。案内羽根３２ｃは例えば隔壁３２ａの一方の主面側の外周部分において軸方向一方に立設されている。案内羽根３２ｃは中心側から外周側に向けて所定の曲率で湾曲している。
【００２１】
戻し羽根３２ｄは、例えば８枚設けられる。戻し羽根３２ｄは例えば隔壁３２ａの他方の主面側において軸方向他方に立設されている。戻し羽根３２ｄは中心側から外周側に向けて所定の曲率で湾曲している。戻し羽根３２ｄは、４枚の長戻し羽根３２ｈと４枚の短戻し羽根３２ｉとが周方向に交互に配置されている。４枚の長戻し羽根３２ｈは径方向において整流フィン３４ｅの外端縁よりも内側であって、隔壁３２ａの空洞部３２ｂの中央部の開口縁と同程度の位置から、空洞部３２ｂの周壁部の内壁に至って形成されている。４枚の短戻し羽根３２ｉは長戻し羽根３２ｈよりも短く構成されている。短戻し羽根３２ｉは、一端が整流フィン３４ｅの外端縁よりも内側であって、隔壁３２ａの空洞部３２ｂの中央部の開口縁と同程度の位置に配され、他端が空洞部３２ｂの内壁よりも内周側の所定位置に配されている。短戻し羽根３２ｉは一対の長戻し羽根３２ｈ間に形成される流路を２分割する。
【００２２】
戻し羽根３２ｄの内側端の位置は連結ケーシング３４の流入口の開口縁と、同位置に配されている。
【００２３】
案内壁３２ｅは隔壁３２ａの中央部が軸方向他端側に隆起して一体に構成されている。案内壁３２ｅは隔壁３２ａの中央部の軸孔３２ｆの周りに配され、戻し羽根３２ｄの内周側に対向して配置されている。案内壁３２ｅは円錐台状に構成され、案内壁３２ｅの外面は、隔壁３２ａの他方の主面から、軸方向に向けて緩やかに偏向する湾曲面を形成している。案内壁３２ｅの外面は、流体の流れを緩やかな外面で軸方向に案内する。
【００２４】
中間ケーシング３２内において、隔壁３２ａの軸方向一方側にインペラ２３を収容する収容空間が形成される。そして、第１の中間ケーシング内において、インペラ２３の流出口２３ｂから、隔壁３２ａの一方の主面及び案内羽根３２ｃに沿って外周部分に至り、流通孔３２ｇを通り、他方の主面及び戻し羽根３２ｄに沿って二次側の第１の連結ケーシング３４の流入口に至る、流路が形成される。
【００２５】
第２の中間ケーシング３３は、円板状の隔壁３３ａと隔壁３３ａの外周縁に配される筒状の空洞部３３ｂと、複数の案内羽根３３ｃと、複数の戻し羽根３３ｄと、案内壁３３ｅと、を備える。第２の中間ケーシング３３は、案内壁３３ｅが案内壁３２ｅよりも軸方向において短く構成されていることを除き、第１の中間ケーシング３２と同様に構成されている。
【００２６】
隔壁３３ａは回転軸２１が貫通する軸孔３３ｆを有する円板形状である。隔壁３３ａの一方の主面の外周部分には、軸方向一方に立設された複数の案内羽根３３ｃが形成されている。隔壁３３ａの外周部分には、軸方向に貫通する流通孔３３ｇが形成されている。隔壁３３ａの他方の主面には、軸方向他方に立設された複数の戻し羽根３３ｄが形成されている。隔壁３３ａの中央部の軸孔３３ｆの周りであって戻し羽根３３ｄの内周側には、円錐台状の案内壁３３ｅが設けられている。
【００２７】
空洞部３３ｂは、インペラ２３の流入口２３ａの周りに液密に固定される開口縁を有する円形状であって、外周に立設する円筒状の周壁部を一体に備える。  
戻し羽根３３ｄは、例えば８枚設けられ、隔壁３３ａの外周縁部から内方に延出している。
【００２８】
案内羽根３３ｃは例えば４枚設けられている。案内羽根３３ｃは例えば隔壁３２ａの一方の主面側の外周部分において軸方向一方に立設されている。案内羽根３３ｃは中心側から外周側に向けて所定の曲率で湾曲している。
【００２９】
戻し羽根３３ｄは、例えば８枚設けられる。戻し羽根３３ｄは例えば隔壁３３ａの他方の主面側において軸方向他方に立設されている。戻し羽根３３ｄは中心側から外周側に向けて所定の曲率で湾曲している。戻し羽根３３ｄは、４枚の長戻し羽根３３ｈと４枚の短戻し羽根３３ｉとが周方向に交互に配置されている。４枚の長戻し羽根３３ｈは径方向において整流フィン３４ｅの外端縁よりも内側であって、隔壁３３ａの空洞部３３ｂの中央部の開口縁と同程度の位置から、空洞部３３ｂの周壁部の内壁に至って形成されている。４枚の短戻し羽根３３ｉは長戻し羽根３３ｈよりも短く構成されている。短戻し羽根３３ｉは、一端が整流フィン３４ｅの外端縁よりも内側であって、隔壁３３ａの空洞部３３ｂの中央部の開口縁と同程度の位置に配され、他端が空洞部３３ｂの内壁よりも内周側の所定位置に配されている。短戻し羽根３３ｉは一対の長戻し羽根３３ｈ間に形成される流路を２分割する。
【００３０】
複数の戻し羽根３３ｄの内側端の位置は吐出ケーシング３５の流入口の開口縁と、同位置に配されている。
【００３１】
案内壁３３ｅは隔壁３３ａの中央部が隆起して一体に構成されている。案内壁３３ｅの外面は、隔壁３３ａの他方の主面から、軸方向に向けて緩やかに偏向する湾曲面を形成している。案内壁３３ｅは案内壁３２ｅよりも軸方向において短く構成され、外面は、流体の流れを緩やかな外面で軸方向に案内する。
【００３２】
中間ケーシング３３内において、隔壁３３ａの軸方向一方側にインペラ２３を収容する収容空間が形成される。そして、第２の中間ケーシング３３内において、インペラ２４の流出口２４ｂから、隔壁３３ａの一方の主面及び案内羽根３３ｃに沿って外周部分に至り、流通孔３３ｇを通り、他方の主面及び戻し羽根３３ｄに沿って二次側の吐出ケーシング３５の流入口に至る、流路が形成される。
【００３３】
連結ケーシング３４は、軸方向に並ぶ一対の中間ケーシング３２、３３の間に配される。連結ケーシング３４は、軸方向において二次側が縮径するテーパ状の周壁部３４ａと、軸方向の両端に配される一対のフランジ３４ｂ，３４ｃと、一方のフランジ３４ｂの内周壁に設けられインペラ２４のマウス部に対向するスリーブ３４ｄと、複数の整流フィン３４ｅと、を有する。第１の連結ケーシング３４は、第１のインペラ２３の流出口に連通するとともに第２のインペラ２４の流入口に連通する流路を形成する。
【００３４】
複数の整流フィン３４ｅは、所定厚さを有し、径方向内側に所定高さ突出し、軸方向に沿って形成される突起である。整流フィン３４ｅは戻し羽根３２ｄ，３３ｄと同じ枚数設けられ、本実施形態においては８枚形成されている。一対の中間ケーシング３２の間で周方向に流れる流体の流れを軸方向に向けて案内する整流板としての機能を有する。
【００３５】
整流フィン３４ｅは、例えば連結ケーシング３４の内面の一部が隆起した一体構造であり、周壁部３４ａの製造時に鋳造により形成される。整流フィン３４ｅは、連結ケーシング３４の周壁部３４ａの内壁から径方向内方に突出するとともに軸方向に沿って延びる。整流フィン３４ｅの軸方向他端側の先端は二次側のインペラ２４の吸込口よりも軸方向の一方側に位置している。具体的には例えば整流フィン３４ｅは流入口２４ａの一方側に所定距離、例えば５ｍｍ以上、離れて配置されている。
【００３６】
軸方向の一端のフランジ３４ｂが一方の中間ケーシング３２の開口に接続される。軸方向の他端のフランジ３４ｃの内周縁には他方のインペラ２４のマウス部の外周に対向配置されるスリーブ３４ｄを備える。フランジ３４ｃの外周部は中間ケーシング３３の流入口の周縁に接続される。
【００３７】
連結ケーシング３４は、例えば比較例１として図１０に示すように３つのインペラを軸方向に連続して配置した３段のポンプ装置１００Ａの軸方向中央に配される中間ケーシングの軸方向における長さと同程度の長さを有している。
【００３８】
図６に示す様に、インペラ２３，２４の羽根２７は５枚、案内羽根３２ｃ，３３ｃは４枚、戻し羽根３２ｄ、３３ｄ及び整流フィン３４ｅはそれぞれ８枚、設けられ、枚数が異なるように設定されている。
【００３９】
吐出ケーシング３５は、円筒部３５ａと、円筒部３５ａの周壁の一部に連続して形成される吐出部３５ｂと、を備える。円筒部３５ａの内周面には吐出部３５ｂに連通する開口が形成されている。吐出部３５ｂは円筒部３５ａの周面の一部から外方に延びる管であり、収容空間に連通するとともに流体が通過可能な吐出路を形成する。吐出部３５ｂの先端は円形状の吐出口３５ｃを形成する。吐出部３５ｂの先端には、取付用のフランジ３５ｄが一体に形成されている。吐出口３５ｃはポンプ装置１０の二次側に配置される配管等に接続可能に形成される。
【００４０】
ポンプ装置１０は、比較例１のポンプ装置１００Ａと、ポンプの吸込口３１ｂと吐出口３５ｃの位置関係が同じであり、共通の給水装置に容易に組み込むことが可能に構成されている。例えばポンプの吸込口３１ｂと吐出口３５ｃの中心との軸方向における距離はＬ１に設定されている。
【００４１】
ケーシングカバー３６は吐出ケーシング３５の円筒部３５ａの一端側に接続されている。ケーシングカバー３６には回転軸２１が貫通する開口が形成されている。
【００４２】
シール部材２５は、例えばメカニカルシールである。シール部材２５は、回転軸２１の外周面とケーシングカバー３６の開口の間を密封可能に構成されている。
【００４３】
次に、ポンプ装置１０の動作について、図１を参照して説明する。ポンプ装置１０において、モータ１１に接続された制御盤の制御により、モータ１１の回転子が回転すると、回転軸２１が所定の回転速度で回転する。これに伴い、回転軸２１に取付けられた複数のインペラ２３、２４が、所定の回転速度で回転する。
【００４４】
各インペラ２３、２４の回転によって、ポンプケーシング２２の吸込口３１ｂから、流体が吸い込まれる。第１のインペラ２３の回転により、流体は、第１のインペラ２３の流入口２３ａから吸い込まれ、外周の流出口２３ｂから排出される。このとき流体は、流出口２３ｂから外方及び周方向に向かって排出される。
【００４５】
流出口２３ｂから排出された流体は、中間ケーシング３２によって、二次側のインペラ２４の流入口２４ａへ案内される。具体的には、インペラ２３の流出口２３ｂから排出された流体は、隔壁３２ａの一方の主面において案内羽根３２ｃによって隔壁３２ａの外周側に案内され、流通孔３２ｇを通って他方の主面に至り、他方の主面の戻し羽根３２ｄによって内周側に案内される。さらに流体は、連結ケーシング３４の整流フィン３４ｅにより軸方向に案内され、二次側に配置されたインペラ２４の流入口２４ａへ案内される。
【００４６】
同様に、第２のインペラ２４の回転によって第２のインペラ２４の流入口２４ａから吸い込まれた流体は外周の流出口２４ｂから排出され吐出口３５ｃへ向けて案内され、吐出部３５ｂを通って、外部に排出される。
【００４７】
本実施形態にかかるポンプ装置１０によれば、以下の様な効果が得られる。すなわち、中間ケーシング３２，３３の間に連結ケーシング３４を配し、一次側と二次側のインペラの軸方向の距離を設け、水流の流れの方向の変化を緩やかにすることで圧力損失を低減できる。すなわち、二次側のインペラの流入口に流入する水流は直角に曲げられた後一定時間をおいて軸方向に向けられるため、複数の噴流の相互の衝突を減少させ、二次側の流入口近傍の渦発生を防止することで、圧力損失を低減することができる。また、連結ケーシングを二次側の断面積が縮小するテーパ形状とし、一次側の中間ケーシングの吐出し部からの流れを少しずつ変化させて軸方向に案内することで、例えば一定の断面積とした構成とくらべて流れの変化が緩やかとなるため、圧力損失を低減できる。
また、戻し羽根３２ｄ、３３ｄの枚数を案内羽根３２ｃ、３３ｃの枚数よりも多く設定した構成により、案内羽根３２ｃ，３３ｃで案内された流体がＵ字状の流路を通過して戻し羽根３２ｄ，３３ｄによる戻し流路を流れる流体を細分化することで、整流効果を高め、流路内での局部渦の発生を防止し、圧力損失を低減できる。さらに、戻し羽根３２ｄ，３３ｄの枚数を案内羽根３２ｃ，３３ｃの倍数としたことにより、案内羽根３２ｃ，３３ｃから流出した水流が長戻し羽根３２ｈ、３３ｈの先端に衝突するのを防止しつつ、短戻し羽根３２ｉ、３３ｉにより整流することにより整流効果を高めるという効果が得られる。
【００４８】
また、インペラ２３，２４の羽根２７の枚数よりも案内羽根３２ｃ，３３ｃの枚数を多くしたことにより、インペラ２３，２４から流出する噴流が同時に案内羽根３２ｃ，３３ｃの先端に衝突するのを防止することができる。なお、案内羽根をインペラの枚数よりも多くすると案内羽根の整流効果により流路断面積を減少することで流速が増加するため圧力損失が増えるので、インペラ２３，２４の羽根２７の枚数よりも案内羽根３２ｃ，３３ｃの枚数を多くした方が圧力損失を抑えられる。
【００４９】
また、複数の戻し羽根３３ｄの内側端の位置は吐出ケーシング３５の流入口の開口縁と、同位置に配されている。戻し羽根３２ｄの内側端の位置は連結ケーシング３４の流入口の開口縁と、同位置に配されている。したがって、戻し流路の戻し羽根３３ｄ、３２ｄの内周と二次側の流路直径を同じとすることで連結ケーシング３４や吐出ケーシング３５の流入側の流路の端面に吸込み流が衝突するのを防止し、ポンプ効率の低下を防止できる。
【００５０】
さらに上記実施形態においては第１の中間ケーシングの戻し流路の中央流出部の主軸周りを、連結ケーシングに向けて延伸させて案内壁を構成したことにより、隔壁３２ａの他端側の戻し流路の外周から中央に向かって流れる流体が主軸に衝突して動力損失が発生するのを防止できる。
【００５１】
さらに、上記実施形態においては整流フィン３４ｅの枚数を戻し流路の戻し羽根３２ｄの枚数と同数として、戻し流路の外周から中央部に向かって流れる流路の本数と吸込ケーシングの流路を通過する流路の本数を一致させることで、水流の変化を少なくし、圧力損失を抑えられる。
【００５２】
また、整流フィン３４ｅの先端部を二次側のインペラ２４の吸込口よりも軸方向の一方側に配することで、整流フィン３４ｅの枚数とインペラ２４の羽根２７の枚数が異なることで流れに乱れが生じるのを防止できる。
【００５３】
図７は、本実施形態に係るポンプ装置１０と比較例にかかるポンプ装置１００Ａの、流量とポンプ効率、軸動力、及び全揚程の関係を示すグラフである。図７において、横軸は流量（Ｌ／ｍｉｎ）であり、縦軸は全揚程（ｍ）、ポンプ効率（％）、軸動力／１００（Ｗ）を、それぞれ示す。ポンプ装置１００Ａは３段のインペラを備え、各インペラを収容する３つの中間ケーシングを連結ケーシングを介さずに軸方向に連続して備える構成である。ポンプ装置１００Ａの吸込口３１ｂと吐出口３５ｃの軸方向の距離Ｌ１はポンプ装置１０と同じ長さである。図７に示す様に、本実施形態にかかるポンプ装置１０は、比較例１に示す３段のタービンポンプであるポンプ装置１００Ａと比較すると、最高ポンプ効率が約１０％向上し、最大軸動力を２３０Ｗ低減した上で、全揚程は流量２５０Ｌ／ｍｉｎ以上にて上回り、性能向上が見られる。
【００５４】
［第２実施形態］  
以下、本発明の第２実施形態に係るポンプ装置１０Ａについて図８を参照して説明する。図８は第２実施形態に係るポンプ装置１０Ａを一部断面で示す側面図である。
【００５５】
第２実施形態に係るポンプ装置１０Ａは、３段構造としたこと以外は第１実施形態と同様である。したがって、重複する説明は省略する。
【００５６】
図８に示すように、ポンプ装置１０Ａは３つのインペラ２３，２３，２４を備えるとともに、各インペラ２３，２３，２４をそれぞれ収容する３つの中間ケーシング３２、３２，３３を備える。そして３つの中間ケーシング３２，３２，３３の間にはそれぞれ連結ケーシング３４，３４が設けられている。この他の構成は上記第１実施形態に係るポンプ装置１０と同様である。
【００５７】
本実施形態において、各インペラ２３，中間ケーシング３２、連結ケーシング３４は第１実施形態にかかるインペラ２３．中間ケーシング３２，連結ケーシング３４と同様に構成されている。本実施形態においても上記第１実施形態と同様の効果を得られる。
【００５８】
［第３実施形態］  
以下、本発明の第３実施形態に係るポンプ装置１０Ｂについて図１０を参照して説明する。図１０は第３実施形態に係るポンプ装置１０Ｂを一部断面で示す側面図である。
【００５９】
第３実施形態に係るポンプ装置１０Ｂは単段のタービンポンプであり、インペラ２３と、吸込ケーシング３１Ａと、インペラ２３を収容する中間ケーシング３２と、吐出ケーシング３５と、を備えている。中間ケーシング３２と吐出ケーシング３５は、第１実施形態にかかる中間ケーシング３２及び吐出ケーシング３５と同様に構成されている。
【００６０】
本実施形態において、回転軸２１は、従来の２段タービンポンプと同じ主軸長となる長さに設定されている。また、吸込ケーシング３１Ａは、例えば第１実施形態の吸込口３１ｂ及び吐出口３５ｃと同じ位置関係で吸込口３１ｂ及び吐出口３５ｃが配される構成である。例えば吸込口３１ｂ及び吐出口３５ｃの軸方向の距離はＬ１に設定されている。したがって、他の２段のポンプ装置と同じモータを用いており、同じ吐出し配管などが適用できるため、汎用性の高いポンプ構成とすることができる。
【００６１】
なお、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば上記実施形態において縦軸の多段陸上ポンプとしたが、横軸の多段陸上ポンプとしてもよいし、水道水を貯水する受水槽内に設置される多段水中ポンプや深井戸多段水中ポンプとしてもよい。この場合も上記各実施形態と同様の効果が得られる。
【００６２】
この他、上記実施形態に例示された各構成要素を削除してもよく、各構成要素の形状、構造、材質等を変更してもよい。上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。
【符号の説明】
【００６３】
１０、１０Ａ、１０Ｂ…ポンプ装置、１１…モータ、１２…ポンプ部、２１…回転軸、２２…ポンプケーシング、２３…インペラ、２３ａ…流入口、２３ｂ…流出口、
２４…インペラ、２４ａ…流入口、２４ｂ…流出口、２５…シール部材、２６ａ…シュラウド、２６ｂ…シュラウド、２７…羽根、３１…吸込ケーシング、３１ａ…吸込部、３１ｂ…吸込口、３１ｃ…フランジ、３２…中間ケーシング、３２ａ…隔壁、３２ｂ…空洞部、３２ｃ…案内羽根、３２ｄ…戻し羽根、３２ｅ…案内壁、３２ｆ…軸孔、３２ｇ…流通孔、３２ｈ…長戻し羽根、３２ｉ…短戻し羽根、３３…中間ケーシング、３３ａ…隔壁、３３ｂ…空洞部、３３ｃ…案内羽根、３３ｄ…戻し羽根、３３ｅ…案内壁、３３ｆ…軸孔、３３ｇ…流通孔、３３ｈ…長戻し羽根、３３ｉ…短戻し羽根、３４…連結ケーシング、３４ａ…周壁部、３４ｂ、３４ｃ…フランジ、３４ｄ…スリーブ、３４ｅ…整流フィン、３５…吐出ケーシング、３５ａ…円筒部、３５ｂ…吐出部、３５ｃ…吐出口、３５ｄ…フランジ、３６…ケーシングカバー、１００Ａ…ポンプ装置、３１Ａ…吸込ケーシング。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成31年3月28日(2019.3.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に構成された第１のインペラと、
前記第１のインペラの軸方向の一方に配される第２のインペラと、
前記第１のインペラを収容する収容空間を構成する筒状の空洞部と、前記空洞部内に配される隔壁と、前記隔壁の軸方向一方側において前記第１のインペラの外周に配される複数の案内羽根と、前記隔壁の他方側の主面の外周部に配される戻し羽根と、前記戻し羽根の内周側に対向配置され軸方向に沿って延びる円錐台状の案内壁と、を備える第１の中間ケーシングと、
前記第２のインペラを収容する第２の中間ケーシングと、
前記第１の中間ケーシングと前記第２の中間ケーシングとの間に配され、前記第１のインペラの流出口に連通するとともに前記第２のインペラの流入口に連通し前記軸方向に沿う流路を形成する周壁部と、前記周壁部から前記流路の軸中心に向かって突出する複数のフィンと、を備える連結ケーシングと、
を備えるポンプ装置。
【請求項２】
前記戻し羽根の枚数が前記案内羽根の枚数より多い請求項１に記載のポンプ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の一形態にかかるポンプ装置は、回転可能に構成された第１のインペラと、前記第１のインペラの軸方向の一方に配される第２のインペラと、前記第１のインペラを収容する収容空間を構成する筒状の空洞部と、前記空洞部内に配される隔壁と、前記隔壁の軸方向一方側において前記第１のインペラの外周に配される複数の案内羽根と、前記隔壁の他方側の主面の外周部に配される戻し羽根と、前記戻し羽根の内周側に対向配置され軸方向に沿って延びる円錐台状の案内壁と、を備える第１の中間ケーシングと、
前記第２のインペラを収容する第２の中間ケーシングと、
前記第１の中間ケーシングと前記第２の中間ケーシングとの間に配され、前記第１のインペラの流出口に連通するとともに前記第２のインペラの流入口に連通し前記軸方向に沿う流路を形成する周壁部と、前記周壁部から前記流路の軸中心に向かって突出する複数のフィンと、を備える連結ケーシングと、を備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の他の一形態にかかるポンプケーシングは、前記戻し羽根の枚数が前記案内羽根の枚数より多い。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
この他、上記実施形態に例示された各構成要素を削除してもよく、各構成要素の形状、構造、材質等を変更してもよい。上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
回転可能に構成された第１のインペラと、
前記第１のインペラの軸方向の一方に配される第２のインペラと、
前記第１のインペラを収容する第１の中間ケーシングと、
前記第２のインペラを収容する第２の中間ケーシングと、
前記第１の中間ケーシングと前記第２の中間ケーシングとの間に配され、前記第１のインペラの流出口に連通するとともに第２のインペラの流入口に連通する流路を形成する連結ケーシングと、を備える、ポンプ装置。
［２］
前記連結ケーシングは、前記軸方向に沿うとともに二次側の断面積が縮小するテーパ状の流路を構成する周壁部を備え、
軸方向の一端が一方の前記中間ケーシングの開口に接続され、
軸方向の他端が他方の前記中間ケーシングの開口に接続されるとともに、当該中間ケーシング内のインペラの流入口の周縁に配されるマウス部の外周に対向配置されるスリーブを備える［１］に記載のポンプ装置。
［３］
前記連結ケーシングは、内方に突出する複数のフィンを備え、
前記中間ケーシングは、インペラを収容する収容空間を構成する筒状の空洞部と、前記空洞部内に配される隔壁と、前記隔壁の軸方向一方側において前記インペラの外周に配される複数の案内羽根と、前記隔壁の他方側の主面の外周部に配される戻し羽根と、前記戻し羽根の内周側に対向配置され軸方向に沿って延びる円錐台状の案内壁と、を備える、［１］または［２］に記載のポンプ装置。
［４］
前記戻し羽根の枚数が前記案内羽根の枚数より多い［３］に記載のポンプ装置。
［５］
吸込口を有し、一次側のインペラの流入口に連通する流路を構成する吸込ケーシングと、
吐出口を有し、二次側のインペラの流出口に連通する流路を構成する吐出ケーシングと、を備える［１］乃至［４］のいずれかに記載のポンプ装置。
［６］
複数のインペラをそれぞれ収容する複数の中間ケーシングと、
複数の前記中間ケーシングの間に配され、一次側の前記インペラの流出口と二次側の前記インペラの流入口に連通する流路を形成し、内方に突出する複数の整流フィンを備える連結ケーシングと、を備える、ポンプケーシング。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
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