(57)【要約】【課題】ポンプ間で流体の旋回成分を取り除きつつ、円滑に流体を案内可能なポンプ接続部材、及び多段ポンプを提供する。【解決手段】互いに平行な第一の回転軸２Ａの第一の軸線Ｏ１及び第二の回転軸２Ｂの第二の軸線Ｏ２の各々に、これら軸線Ｏ１、Ｏ２の方向に少なくとも一つの段間で交互に多段に配列され、流体Ｆを周方向に沿って各々の軸線Ｏ１、Ｏ２の径方向外側に案内する出口流路Ｃ１、及び、流体Ｆを軸線Ｏ１、Ｏ２の中心位置で、軸線Ｏ１、Ｏ２の方向に受け入れる入口流路Ｃ２が設けられたポンプ３のうち、第一のポンプ３Ａと第二のポンプ３Ｂとの間に配されて、前段側のポンプ３（３Ａ、３Ｂ）における出口流路Ｃ１と、後段側のポンプ３（３Ａ、３Ｂ）における入口流路Ｃ２とを連通する接続流路Ｃ３が画成された流路画成部５を備え、流路画成部５では、接続流路Ｃ３が出口流路Ｃ１から第一の軸線Ｏ１又は第二の軸線Ｏ２を含む平面に沿って延びている。【選択図】図１
2015190321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行な第一の回転軸の第一の軸線及び第二の回転軸の第二の軸線の各々にこれら軸線の方向に少なくとも一つの段間で交互に多段に配列され、流体を前記第一の回転軸及び前記第二の回転軸の周方向に沿って径方向外側に案内する出口流路、及び、前記流体を前記第一の軸線及び前記第二の軸線の中心位置で、これら軸線の方向に受け入れる入口流路が設けられたポンプのうち、前記第一の軸線上に配されたポンプである第一のポンプと、前記第二の軸線上に配されたポンプである第二のポンプとの間に配されて、前段側のポンプの前記出口流路と後段側のポンプの前記入口流路とを連通する接続流路が画成された流路画成部を備え、
前記流路画成部では、前記接続流路が前記出口流路から前記第一の軸線又は前記第二の軸線を含む平面に沿って延びているポンプ接続部材。
【請求項２】
前記流路画成部は、前記第一のポンプ及び前記第二のポンプと着脱可能な連結管である請求項１に記載のポンプ接続部材。
【請求項３】
第一の軸線を中心として回転する第一の回転軸、及び、第二の軸線を中心として回転する第二の回転軸と、
前記第一の軸線及び前記第二の軸線の各々にこれら軸線の方向に交互に多段に配列されて、これら第一の回転軸とともに回転する羽根車を有する第一のポンプ、及び、第二の回転軸とともに回転する羽根車を有する第二のポンプと、
前記第一のポンプと前記第二のポンプとを接続する請求項１又は２に記載のポンプ接続部材と、
を備える多段ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を圧送する多段ポンプに設けられるポンプ接続部材、及びポンプ接続部材を備えた多段ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体を圧送する多段ポンプとして、多段渦巻きポンプが知られている。この多段渦巻きポンプでは、前段側のポンプから吐出した流体を後段側のポンプへ吸込み可能とするように、各段間を接続する接続流路が設けられている。
【０００３】
ところで、このような多段渦巻きポンプでは、各段のポンプから吐出される流体は周方向への旋回成分を有している。そして、このような旋回成分を持った流体が接続流路を介してそのまま後段側のポンプに吸い込まれると、後段側のポンプにおける羽根車に旋回成分を持った流体が流入することとなり、ポンプ効率が低下してしまう可能性がある。
【０００４】
ここで、特許文献１には、多段ポンプにおけるポンプ間の接続流路として、連通流路が記載されている。連通流路は、駆動軸の軸線に沿って延びるように形成されており、前段側のポンプから吐出された流体がこの連通流路を流通することで、流体の旋回成分を取り除くことが可能であるように思われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６６４９１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、特許文献１に記載の多段ポンプでは、接続流路（連通流路）は、前段側のポンプからの流体を案内するディフューザに対して、直交するように接続されている。このため、ディフューザから接続流路に流入する流体の流れを乱し、剥離等が生じる可能性がある。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、ポンプ間で流体の旋回成分を取り除きつつ、円滑に流体を案内可能なポンプ接続部材、及び多段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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の一態様に係るポンプ接続部材は、互いに平行な第一の回転軸の第一の軸線及び第二の回転軸の第二の軸線の各々にこれら軸線の方向に少なくとも一つの段間で交互に多段に配列され、流体を前記第一の回転軸及び前記第二の回転軸の周方向に沿って径方向外側に案内する出口流路、及び、前記流体を前記第一の軸線及び前記第二の軸線の中心位置で、これら軸線の方向に受け入れる入口流路が設けられたポンプのうち、前記第一の軸線上に配されたポンプである第一のポンプと、前記第二の軸線上に配されたポンプである第二のポンプとの間に配されて、前段側のポンプの前記出口流路と後段側のポンプの前記入口流路とを連通する接続流路が画成された流路画成部を備え、前記流路画成部では、前記接続流路が前記出口流路から前記第一の軸線又は前記第二の軸線を含む平面に沿って延びている。
【０００９】
このようなポンプ接続部材によると、各段のポンプ同士を接続する接続流路が第一の軸線又は第二の軸線を含む平面に沿って形成されている。このため、前段側のポンプから吐出された流体が接続流路を流通する間に流体の旋回成分が取り除かれ、この流体を後段側のポンプへ流入させることができる。そして、第一のポンプ及び第二のポンプを各々異なる軸線上に多段に配列していることで、これら第一のポンプと第二のポンプの相対位置関係の選択が容易となる。そして、この相対位置関係を適切に選択することで、接続流路を滑らかに連続する形状に形成することが可能となる。
【００１０】
さらに、上記ポンプ接続部材における前記流路画成部は、前記第一のポンプ及び第二のポンプと着脱可能な連結管であってもよい。
【００１１】
このようにポンプ接続部材として、第一のポンプ及び第二のポンプとは別部材の連結管を用いることができる。よって、流路画成部をポンプとは別で製作することで、接続流路を容易に形成することが可能となる。また、接続流路の形状や長さの異なる連結管を製作しておき、これらを適宜交換することで、各段のポンプ同士の間の距離を変更することも可能となり、各段のポンプの配置の自由度が高まる。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る多段ポンプは、第一の軸線を中心として回転する第一の回転軸、及び、第二の軸線を中心として回転する第二の回転軸と、前記第一の軸線及び前記第二の軸線の各々にこれら軸線の方向に交互に多段に配列されて、これら第一の回転軸とともに回転する羽根車を有する第一のポンプ、及び、第二の回転軸とともに回転する羽根車を有する第二のポンプと、前記第一のポンプと前記第二のポンプとを接続する上記のポンプ接続部材と、を備えている。
【００１３】
このような多段ポンプによれば、第一の軸線又は第二の軸線を含む平面に沿って接続流路が形成されていることで、前段側のポンプから吐出された流体が接続流路を流通する間に流体の旋回成分が取り除かれ、この流体を後段側のポンプへ流入させることができる。そして、第一のポンプ及び第二のポンプを各々異なる軸線上に多段に配列していることで、これら第一のポンプと第二のポンプの相対位置関係の選択が容易となる。そして、この相対位置関係を適切に選択することで、接続流路を滑らかに連続する形状に形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のポンプ接続部材、及び多段ポンプによれば、第一の軸線の方向又は第二の軸線を含む平面に沿って流体を案内する接続流路によって、ポンプ間で流体の旋回成分を取り除きつつ、後段側のポンプに円滑に流体を案内することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る多段ポンプの縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る多段ポンプにおけるポンプ、及び接続流路を軸線の方向から見た図であって、図１のＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る第一実施形態の多段ポンプ１について説明する。
図１に示すように、多段ポンプ１は、いわゆる遠心型の渦巻きポンプ３（以下、単にポンプ３とする）を多段に配列してなる。この多段ポンプ１は、第一の軸線Ｏ１を中心として回転する第一の回転軸２Ａ、及び第二の軸線Ｏ２を中心として回転する第二の回転軸２Ｂと、これら第一の回転軸２Ａ、第二の回転軸２Ｂによって回転駆動されるポンプ３と、ポンプ３同士を接続するポンプ接続部材７とを備えている。
【００１７】
第一の回転軸２Ａは、第一の軸線Ｏ１の方向に沿って延びて、不図示の動力源によって第一の軸線Ｏ１を中心として回転可能になっている。
【００１８】
第二の回転軸２Ｂは、第一の回転軸２Ａと略同一の形状をなし、第一の軸線Ｏ１に平行な第二の軸線Ｏ２の方向に沿って延びて、不図示の動力源によって第二の軸線Ｏ２を中心として回転可能になっている。
【００１９】
なお、第一の回転軸２Ａと第二の回転軸２Ｂの駆動には異なる動力源を用いてもよいし、同一の動力源を用いたギアドタイプのポンプ等であってもよい。
【００２０】
ポンプ３は、第一の軸線Ｏ１及び第二の軸線Ｏ２の各々に、これら軸線Ｏ１、Ｏ２の方向に交互に多段に配列されている。
ここで、第一の軸線Ｏ１上に配列されたポンプ３を第一のポンプ３Ａとし、第二の軸線Ｏ２上に配列されたポンプ３を第二のポンプ３Ｂとする。
【００２１】
各々の第一のポンプ３Ａは、第一の回転軸２Ａに外嵌されて第一の回転軸２Ａとともに回転する羽根車１１と、羽根車１１を外周側から覆うケーシング４とを有している。
同様に、各々の第二のポンプ３Ｂは、第二の回転軸２Ｂに外嵌されて第二の回転軸２Ｂとともに回転する羽根車１１と、羽根車１１を外周側から覆うケーシング４とを有している。
そして、このように本実施形態では、ケーシング４は、第一のポンプ３Ａ及び第二のポンプ３Ｂ全体を覆うように、一体に形成されている。
【００２２】
羽根車１１は、円盤状をなすディスク１５と、ディスク１５から第一の軸線Ｏ１（又は第二の軸線Ｏ２）の方向の一方側に立ち上がるとともに互いに第一の回転軸２Ａ（又は第二の回転軸２Ｂ）の周方向に離間して配置された複数のブレード１６と、ブレード１６を第一の軸線Ｏ１（または第二の軸線Ｏ２）の方向の一方側から覆うカバー１７とを有したクローズドタイプの羽根車１１となっている。この羽根車１１におけるブレード１６同士の間には流体Ｆが流通可能な主流路Ｃが形成されている。
流体Ｆは、主流路Ｃを径方向内側から外側に向かって流通するようになっている。
なお、羽根車１１は、カバー１７の設けられていないオープンタイプの羽根車１１であってもよい。
【００２３】
以下、本実施形態では、より前段側に第一のポンプ３Ａが配され、この第一のポンプ３Ａの後段側に第二のポンプ３Ｂが隣接して配置されているとして説明する。
【００２４】
図２に示すように、ケーシング４には、第一のポンプ３Ａの羽根車１１における主流路Ｃの出口に接続されるように出口流路Ｃ１が形成されている。この出口流路Ｃ１は、第一の回転軸２Ａの周方向に沿って、周方向の一方側（第一の回転軸２Ａの回転方向前方側）に向かうに従って径方向外側に向かって延びている。このようにして、出口流路Ｃ１は、主流路Ｃからの流体Ｆを周方向に沿って径方向外側に案内する。
【００２５】
換言すると、出口流路Ｃ１が、第一のポンプ３Ａの出口側に接続されて設けられており、本実施形態の第一のポンプ３Ａは、いわゆるシングルスパイラル型の渦巻きポンプとなっている。
【００２６】
各々の出口流路Ｃ１は、いわゆるディフューザであって、径方向外側に向かうに従って流路の面積が拡大することで、主流路Ｃから流入した流体Ｆの圧力回復を行う。
【００２７】
また、ケーシング４には、上記第一のポンプ３Ａの後段側の第二のポンプ３Ｂの羽根車１１における主流路Ｃの入口に連続するように、入口流路Ｃ２が形成されている。この入口流路Ｃ２は、第二の軸線Ｏ２の方向の一方側から主流路Ｃの入口に接続されて第二の軸線Ｏ２の方向に延び、上記の前段側の第一のポンプ３Ａの出口流路Ｃ１から、後述する接続流路Ｃ３を介して流体Ｆを第二の軸線Ｏ２の中心位置で第二の軸線Ｏ２の方向に受け入れる。
【００２８】
より詳しくは、入口流路Ｃ２は第二の軸線Ｏ２を中心とした環状の流路となっており、その流路における第二の軸線Ｏ２に直交する断面の寸法は、羽根車１１におけるカバー１７の内径寸法よりも大きくなっている。即ち、この入口流路Ｃ２は、主流路Ｃの入口を外周側から覆うように形成されている。
【００２９】
さらに、ケーシング４には、第二のポンプ３Ｂの羽根車１１における主流路Ｃの出口に接続されるように出口流路Ｃ１が形成されている。この出口流路Ｃ１は、第二の回転軸２Ｂの周方向に沿って、周方向の一方側（第二の回転軸２Ｂの回転方向前方側）に向かうに従って径方向外側に向かって延びている。このようにして、出口流路Ｃ１は、主流路Ｃからの流体Ｆを周方向に沿って径方向外側に案内する。
【００３０】
換言すると、出口流路Ｃ１が、第二のポンプ３Ｂの出口側に接続されて設けられており、本実施形態の第二のポンプ３Ｂは、第一のポンプ３Ａと同様に、いわゆるシングルスパイラル型の渦巻きポンプとなっている。
【００３１】
そして、この第二のポンプ３Ｂに設けられた出口流路Ｃ１は、後述する接続流路Ｃ３を介して、さらに後段側に配された第一のポンプ３Ａの入口流路Ｃ２に接続されている。
【００３２】
なお、図示は省略するが、最前段の第一のポンプ３Ａには、上記入口流路Ｃ２に代えて、ケーシング４に形成された吸込流路を介して流体Ｆが多段ポンプ１の外部から吸い込まれる。また、最後段の第二のポンプ３Ｂからは、上記出口流路Ｃ１に代えてケーシング４に形成された吐出流路を介して外部に流体Ｆを吐出するようになっている。
【００３３】
次に、ポンプ接続部材７について説明する。
ポンプ接続部材７は、本実施形態では、第一の軸線Ｏ１（及び第二の軸線Ｏ２）の方向に隣接する第一のポンプ３Ａと第二のポンプ３Ｂとの間に位置するケーシング４の一部であり、このケーシング４の一部には流体Ｆが流通可能な接続流路Ｃ３が形成されている。即ち、本実施形態のポンプ接続部材７は、この接続流路Ｃ３が形成された部分のケーシング４を流路画成部５として備えている。
【００３４】
この接続流路Ｃ３は、第一の軸線Ｏ１（及び第二の軸線Ｏ２）の方向に隣接する第一のポンプ３Ａと第二のポンプ３Ｂとの間に配されて、前段側の第一のポンプ３Ａ（又は第二のポンプ３Ｂ）の出口流路Ｃ１における吐出口Ｃ１Ａと後段側の第二のポンプ３Ｂ（又は第一のポンプ３Ａ）の入口流路Ｃ２における吸込口Ｃ２Ａとを接続しており、これら出口流路Ｃ１と入口流路Ｃ２とに連通している。
【００３５】
また、接続流路Ｃ３は、前段側の第一のポンプ３Ａ（又は第二のポンプ３Ｂ）における吐出口Ｃ１Ａとの接続部分から、第一の軸線Ｏ１（又は第二の軸線Ｏ２）の方向に沿うように湾曲し、後段側の第二のポンプ３Ｂ（又は第一のポンプ３Ａ）における吸込口Ｃ２Ａに接続されている。
そして、この接続流路Ｃ３は、第一の軸線Ｏ１又は第二の軸線Ｏ２を含む平面に沿って延びている。即ち、図２に示すように、第一のポンプ３Ａにおける出口流路Ｃ１に接続された接続流路Ｃ３は第二の軸線Ｏ２を含む平面に沿って延び、第二のポンプ３Ｂにおける出口流路Ｃ１に接続された接続流路Ｃ３は第一の軸線Ｏ１を含む平面に沿って延びている。そして、本実施形態では、図２に示すように、接続流路Ｃ３は、出口流路Ｃ１から入口流路Ｃ２に向かって直線状に延びている。
【００３６】
このような多段ポンプ１によると、各段のポンプ３（３Ａ、３Ｂ）同士を接続する接続流路Ｃ３が第一の軸線Ｏ１又は第二の軸線Ｏ２を含む平面に沿って出口流路Ｃ１から延びて、入口流路Ｃ２に接続されている。このため、前段側のポンプ３から吐出された流体Ｆが接続流路Ｃ３を流通する間に、流体Ｆの旋回成分が取り除かれ、後段側のポンプ３（３Ａ、３Ｂ）へ流入させることができる。
【００３７】
また、第一のポンプ３Ａ及び第二のポンプ３Ｂを各々異なる第一の軸線Ｏ１と第二の軸線Ｏ２上とに多段に交互に配列していることで、これら第一のポンプ３Ａと第二のポンプ３Ｂの相対位置関係の選択が容易となる。
【００３８】
このため、流路画成部５に、第一の軸線Ｏ１、第二の軸線Ｏ２に沿って接続流路Ｃ３を形成しようとした場合、第一のポンプ３Ａと第二のポンプ３Ｂの相対位置関係を適切に選択することで、接続流路Ｃ３を滑らかに連続する形状に、容易に形成することができる。
【００３９】
本実施形態の多段ポンプ１によると、接続流路Ｃ３によって、ポンプ３（３Ａ、３Ｂ）同士の間で流体Ｆの旋回成分を取り除きつつ、後段側のポンプ３（３Ａ、３Ｂ）に円滑に流体Ｆを案内することが可能となる。この結果、ポンプ性能のさらなる向上を図ることができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。
【００４１】
例えば、上述の実施形態では、接続流路Ｃ３を形成する流路画成部５が、出口流路Ｃ１、入口流路Ｃ２とともにケーシング４と一体で設けられているが、例えば、図２に示す領域Ｓの部分のみを、ケーシング４とは別体の流路画成部５としてもよい。
【００４２】
さらにこの場合、流路画成部５は、各ポンプ３（３Ａ、３Ｂ）における出口流路Ｃ１と入口流路Ｃ２とを接続する管状部材である連結管とし、この連結管の内部を接続流路Ｃ３としてもよい。
【００４３】
また、この連結管は、各段のポンプ３（３Ａ、３Ｂ）における出口流路Ｃ１、入口流路Ｃ２が形成されたケーシング４に対して、例えばボルト等の締結部品を用いて着脱可能に取り付けられてもよい。
【００４４】
さらに、図２の破線Ｙに示すように、ケーシング４（流路画成部５）は、第一の軸線Ｏ１と第二の軸線Ｏ２とを含む平面で分割された構造であってもよい。またケーシング４（流路画成部５）は、図２の破線Ｘに示すように、第一の軸線Ｏ１と第二の軸線Ｏ２とを含む平面に直交する平面で分割された構造であってもよい。このような分割構造を採用することで、出口流路Ｃ１、入口流路Ｃ２、及び接続流路Ｃ３を、より容易に形成することができる。なおケーシング４（流路画成部５）の分割面は、上述した図２の破線Ｘ、Ｙに示す断面に限られない。
【００４５】
また、上述した第一の軸線Ｏ１（又は第二の軸線Ｏ２）を含む平面に沿って延びる接続流路Ｃ３を全てのポンプ３同士の間に適用しなくともよく、一部のポンプ３同士の間にのみ適用してもよい。
【００４６】
さらに、ポンプ３は、全ての段間で第一の軸線Ｏ１上と、第二の軸線Ｏ２上に交互に配列されていなくともよい。このような場合は例えば、複数段が第一の軸線Ｏ１上に配された後に、複数段が第二軸線Ｏ２上に配されるような場合である。即ち、少なくとも一つの段間で、ポンプ３が第一の軸線Ｏ１上と第二の軸線Ｏ２上とで交互に配されるようになっていればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
上記のポンプ接続部材、及び、これを備える多段ポンプによれば、第一の軸線の方向及び第二の軸線の方向に沿って流体を案内する接続流路によって、ポンプ間で流体の旋回成分を取り除きつつ、後段側のポンプに円滑に流体を案内することが可能となる。
【符号の説明】
【００４８】
１…多段ポンプ  ２…回転軸  ２Ａ…第一の回転軸  ２Ｂ…第二の回転軸  ３…ポンプ  ３Ａ…第一のポンプ  ３Ｂ…第二のポンプ  ４…ケーシング  ５…流路画成部  ７…ポンプ接続部材  １１…羽根車  １５…ディスク  １６…ブレード  １７…カバー  Ｆ…流体  Ｏ１…第一の軸線  Ｏ２…第二の軸線  Ｃ…主流路  Ｃ１…出口流路  Ｃ１Ａ…吐出口  Ｃ２…入口流路  Ｃ２Ａ…吸込口  Ｃ３…接続流路
【図１】
2015190321.tif 000003
【図２】
2015190321.tif 000004