(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】回転軸２の軸線Ｏの方向に多段に配列され、流体Ｆを回転軸２の周方向に沿って径方向外側に案内する出口流路Ｃ１、及び、流体Ｆを軸線Ｏの中心位置で軸線Ｏの方向に受け入れる入口流路Ｃ２が設けられたポンプ３同士の間に配されて、前段側のポンプ３の出口流路Ｃ１と後段側のポンプ３の入口流路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が前段側のポンプ３における出口流路Ｃ１との接続部分から軸線Ｏを含む平面に沿って延びて、軸線Ｏの径方向外側から内側に延在方向が転向し、かつ、転向する位置Ｐにおいて上記径方向の寸法よりも径方向及び軸線Ｏの方向と交差する方向の寸法の方が大きい偏平状の流路断面形状をなしている。【選択図】図１
2015190320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の軸線の方向に多段に配列され、流体を前記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、前記流体を前記軸線の中心位置で軸線の方向に受け入れる入口流路が設けられたポンプ同士の間に配されて、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前段側のポンプにおける前記出口流路との接続部分から前記軸線を含む平面に沿って延びて、前記軸線の径方向外側から内側に延在方向が転向し、かつ、転向する位置において前記径方向の寸法よりも該径方向及び前記軸線の方向と交差する方向の寸法の方が大きい偏平状の流路断面形状をなしているポンプ接続部材。
【請求項２】
前記流路画成部は、前記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】
軸線を中心として回転する回転軸と、
前記軸線の方向に多段に配列されて、該回転軸とともに回転する羽根車を有するポンプと、
前記ポンプ同士を接続する請求項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の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、回転軸の軸線の方向に多段に配列され、流体を前記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、前記流体を前記軸線の中心位置で軸線の方向に受け入れる入口流路が設けられたポンプ同士の間に配されて、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前段側のポンプにおける前記出口流路との接続部分から前記軸線を含む平面に沿って延びて、前記軸線の径方向外側から内側に延在方向が転向し、かつ、転向する位置において前記径方向の寸法よりも該径方向及び前記軸線の方向と交差する方向の寸法の方が大きい偏平状の流路断面形状をなしている。
【０００９】
このようなポンプ接続部材によれば、各段のポンプ同士を接続する接続流路が回転軸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。さらに、流路画成部では、接続流路が、径方向外側から内側に転向される中途位置において径方向及び軸線の方向と交差する方向へ寸法が大きい偏平状の流路断面形状をなしていることで、この交差する方向へ潰れたような形状となっている。従って、接続流路を後段側のポンプの入口流路に向かって滑らかに連続させつつ、この接続流路を前段側のポンプの出口流路と後段側のポンプの入口流路との間で、急激に径方向外側から内側に屈曲させることが可能となる。よって、各段のポンプ同士の間の距離を短くしてコンパクト化を図りつつ、接続流路内での流体の剥離等の発生を抑制することができる。
【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、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、軸線を中心として回転する回転軸と、前記軸線の方向に多段に配列されて、該回転軸とともに回転する羽根車を有するポンプと、前記ポンプ同士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、軸線を含む平面に沿って延びる接続流路が形成された流路画成部を備えていることで、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、後段側のポンプへ流入させることができる。さらに、流路画成部では、接続流路が中途位置において偏平状の流路断面形状をなしていることで、各段のポンプ同士の間の距離を短くしてコンパクト化を図りつつ、接続流路内での流体の剥離等の発生を抑制することができる。
【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、偏平状の流路断面を有する接続流路によって、軸線を含む平面に沿って流体を案内することで、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】本発明の第一実施形態に係る多段ポンプの縦断面図である。
【図２】本発明の第一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断面を示す。
【図３】本発明の第一実施形態に係る多段ポンプにおける出口流路、及び接続流路の流路断面を示す図である。また、（ａ）は図３のＢ−Ｂ断面を示し、（ｂ）は図３のＣ−Ｃ断面を示し、（ｃ）は図３のＤ−Ｄ断面を示す。
【図４】本発明の第一実施形態の変形例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断面に対応する断面を示す。
【図５】本発明の第二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る。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
〔第一実施形態〕
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、軸線Ｏを中心として回転する回転軸２と、回転軸２によって回転駆動されるポンプ３と、軸線Ｏ方向に隣接するポンプ３同士を接続するポンプ接続部材７とを備えている。
【００１７】
回転軸２は、軸線Ｏの方向に沿って延びて、不図示の動力源によって軸線Ｏを中心として回転可能になっている。
【００１８】
各々のポンプ３は、回転軸２に外嵌されて回転軸２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。
【００１９】
羽根車１１は、円盤状をなすディスク１５と、ディスク１５から軸線Ｏの方向の一方側に立ち上がるとともに互いに回転軸２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を軸線Ｏ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を軸線Ｏの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であってもよい。
【００２０】
図２に示すように、ケーシング４は、全段のポンプ３における羽根車１１を覆うように一体に形成されている。
また、ケーシング４には、各々のポンプ３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、各々のポンプ３において回転軸２の周方向の二箇所の位置、即ち、軸線Ｏ回りに１８０度互いに離間した位置から周方向に沿って、周方向の一方側（回転軸２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、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ように一対が形成されている。
【００２１】
換言すると、これら一対の出口流路Ｃ１が、各々のポンプ３の出口側に設けられている。これら一対の出口流路Ｃ１は、回転対称の同一形状をなしており、これにより本実施形態のポンプ３は、いわゆるダブルスパイラル型の渦巻きポンプとなっている。
【００２２】
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。この出口流路Ｃ１の流路断面形状は、図３（ａ）に示すように円形状となっている。
【００２３】
また、ケーシング４には、各々のポンプ３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、軸線Ｏの方向の一方側から主流路Ｃの入口に接続されて軸線Ｏの方向に延び、軸線Ｏの方向の一方側に隣接するポンプ３である前段側のポンプ３の出口流路Ｃ１から、後述する接続流路Ｃ３を介して流体Ｆを軸線Ｏの中心位置で軸線Ｏの方向に受け入れる。
【００２４】
より詳しくは、入口流路Ｃ２は軸線Ｏを中心とした環状の流路となっており、その流路における軸線Ｏ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。
【００２５】
なお、図示は省略するが、最前段のポンプ３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、最後段のポンプ３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。
【００２６】
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、軸線Ｏの方向に隣接するポンプ３同士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。
この接続流路Ｃ３は、軸線Ｏの方向に隣接するポンプ３同士の間に配されて、前段側のポンプ３の出口流路Ｃ１における吐出口Ｃ１Ａと後段側のポンプ３の入口流路Ｃ２における吸込口Ｃ２Ａとを接続しており、出口流路Ｃ１と入口流路Ｃ２とに連通している。
【００２７】
また、接続流路Ｃ３は、前段側のポンプ３における吐出口Ｃ１Ａとの接続部分から、軸線Ｏを含む平面に沿って径方向外側に延びた後、軸線Ｏを含む平面に沿って径方向内側に向かうように延在方向が転向していることで、湾曲した形状に形成されている。
【００２８】
そして、この接続流路Ｃ３は、延在方向が転向する位置Ｐにおいて径方向の寸法よりも径方向及び軸線Ｏの方向と直交（交差でもよい）する方向の寸法の方が大きい偏平状の流路断面形状をなしている。
【００２９】
より詳しくは、図３（ｂ）に示すように、転向する位置Ｐでの出口流路Ｃ１の流路断面形状は、径方向の寸法よりも径方向及び軸線Ｏの方向と直交（交差でもよい）する方向の寸法の方が大きい偏平状、即ち楕円状となっている。
なお、ここでいう偏平状とは、完全な楕円状に限定されず、長方形状に近い形状も含むものとする。
【００３０】
ここで、出口流路Ｃ１では、上述したように流路断面形状が円形状となっており、接続流路Ｃ３における転向する位置Ｐでの偏平状の流路断面形状となるように、接続流路Ｃ３ではこの位置Ｐに向かって、断面形状が漸次変化していく。さらに、接続流路Ｃ３では、上記位置Ｐよりも下流側となる後段側のポンプ３に向かって、断面形状が漸次変化して、図３（ｃ）に示すように出口流路Ｃ１と同様に、流路断面形状が再び円形状となる。
【００３１】
そして、このように本実施形態では、上述した入口流路Ｃ２、出口流路Ｃ１、及び接続流路Ｃ３が全て一体のケーシング４に形成されている。
【００３２】
このような多段ポンプ１によると、各段のポンプ３同士を接続する接続流路Ｃ３が軸線Ｏを含む平面に沿って径方向内側に延びて入口流路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、この流体Ｆを後段側のポンプ３へ流入させることができる。
【００３３】
さらに、接続流路Ｃ３が、径方向外側から内側に転向される中途位置Ｐにおいて、流路断面が、径方向及び軸線Ｏの方向と交差する方向への寸法の大きい偏平状をなし、楕円状となっている。即ち、この交差する方向へ潰れたような形状をなしている。従って、接続流路Ｃ３が後段側のポンプ３の吸込口Ｃ２Ａに向かって滑らかに連続しつつ、接続流路Ｃ３の径方向内側へ向かう曲率を大きくでき、中途位置Ｐで接続流路Ｃ３を急激に径方向内側に屈曲させることが可能となる。
【００３４】
よって、各段のポンプ３同士の間の距離を短くしてコンパクト化を図りつつ、接続流路Ｃ３内での流体Ｆの剥離等の発生を抑制することができる。
【００３５】
本実施形態の多段ポンプ１によると、ケーシング４に接続流路Ｃ３が形成されていることによって、ポンプ３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、ポンプ性能の向上を図ることができる。
【００３６】
ここで、図４に示すように、接続流路Ｃ３１は、軸線Ｏの方向から見た場合に出口流路Ｃ１と回転軸２の周方向に一部重なるように形成されていてもよい。
【００３７】
〔第二実施形態〕
以下、本発明の第二実施形態に係る多段ポンプ２１について説明する。
なお、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
図５に示すように、本実施形態の多段ポンプ２１は、接続流路Ｃ３を形成する流路画成部５がケーシング４とは別体で設けられている。
【００３８】
即ち、流路画成部５は、前段側のポンプ３の出口流路Ｃ１と、このポンプ３に軸線Ｏの方向に隣接する後段側のポンプ３の入口流路Ｃ２とを接続する連結管２５となっている。そして、この連結管２５の内部が接続流路Ｃ３となっている。
連結管２５は、各段のポンプ３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る。
なお、本実施形態では、接続流路Ｃ３のうち、入口流路Ｃ２と接続される位置よりも径方向外側となる中途位置までの一部を、連結管２５によって形成している。
【００３９】
本実施形態の多段ポンプ２１によると、ポンプ接続部材７として、ポンプ３とは別部材の連結管２５を用いることができる。よって、接続流路Ｃ３を容易に形成することが可能となる。また、接続流路Ｃ３の形状や長さの異なる連結管２５を製作しておき、適宜交換することで、各段のポンプ３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３の配置の自由度が高まる。
【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】
例えば上述した多段ポンプ１、２１における各段のポンプ３は、ダブルスパイラル型でなく、ポンプ３毎に一つずつの出口流路Ｃ１が設けられた、いわゆるシングルスパイラル型の渦巻きポンプであってもよい。
【００４２】
さらに、入口流路Ｃ２と接続流路Ｃ３との接続部分は楕円状となっていなくともよく、例えば、矩形状をなしていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
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、軸線の方向に沿って流体を案内し、かつ、接続部分が形成された接続流路によって、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】
【００４４】
１、１Ａ…多段ポンプ  ２…回転軸  ３…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  Ｏ…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、Ｃ３１…接続流路  ２１…多段ポンプ  ２５…連結管
【図１】
2015190320.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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