(57)【要約】【課題】対向多段遠心ポンプの配管を簡略にする。【解決手段】多段遠心ポンプ１０を構成する要素ポンプを上流側、下流側の二つの群１４Ａ，１４Ｂに分ける。一方の群１４Ｂにおいては、一つの要素ポンプ、例えば要素ポンプ１２-5は、背面側に配置された前段の要素ポンプ１２-4から送られてきた取扱い流体を正面側から吸い込み、吐出する取扱い流体を、正面側に配置された次段の要素ポンプ１２-6に向けて送り出す。【選択図】図１
2008121424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に連なる複数の要素ポンプより構成され、各要素ポンプのインペラが共通のポンプ軸上に配置された多段遠心ポンプであって、
要素ポンプを、取扱い流体の流れの上流側にあり複数の要素ポンプからなる第１群と、下流側にあり複数の要素ポンプからなる第２群とに分けたとき、
第１群の要素ポンプと、第２群の要素ポンプとは反対向きに配置され、
一方の群の要素ポンプは、当該要素ポンプの各々の正面側より送られてきた取扱い流体を正面側より吸込み、吐出する取扱い流体を各々の要素ポンプの背面側へと送り出し、
他方の群の要素ポンプは、当該要素ポンプの各々の背面側より送られてきた取扱い流体を各々の正面側より吸込み、吐出する取扱い流体を各々の要素ポンプの正面側へと送り出す、
多段遠心ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の多段遠心ポンプであって、
当該多段遠心ポンプを駆動するモータを有し、第１群の要素ポンプと第２群の要素ポンプが前記モータを境にして反対側に配置され、
当該多段遠心ポンプの吸込み口と吐出口とは、前記ポンプ軸の延長線上に位置する、
多段遠心ポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載の多段遠心ポンプであって、
当該多段遠心ポンプを駆動するモータを有し、第１群の要素ポンプと第２群の要素ポンプは前記モータの同じ側に配置され、第２群の要素ポンプが前記モータに近い側に位置する、
多段遠心ポンプ。
【請求項４】
請求項２または３に記載の多段遠心ポンプであって、当該多段遠心ポンプはキャンドモータポンプである、多段遠心ポンプ。
【請求項５】
請求項１から４に記載の多段遠心ポンプであって、
前記他方の群の要素ポンプは、
インペラの半径方向外側のケーシング内に、要素ポンプの吸込み口へと取扱い流体が流れる吸込み流路と、インペラが送り出した取扱い流体が吐出される吐出流路が設けられ、
吸込み流路と吐出流路は、周方向に交互に配置される、
多段遠心ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多段遠心ポンプに関し、特にその流路の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
共通のポンプ軸上に複数のインペラを配置し、取扱い流体をこれらのインペラにより順次送り出す多段遠心ポンプが知られている。個々のインペラは、そのインペラに対応したケーシング内に配置され、これらは、一つの単段の遠心ポンプを構成しているとみることができる。この単段の遠心ポンプを以降、多段遠心ポンプの一つの段を構成する要素と言う意味で要素ポンプと呼ぶ。
【０００３】
下記特許文献１には、多段遠心ポンプが示されている。このポンプは、ポンプを駆動するモータが一体に設けられ、モータの下方に２段、上方に２段の要素ポンプを有している。下側の２段の要素ポンプと、上側２段の要素ポンプの向きは反対となっており、いわゆる対向多段遠心ポンプの構成を採る。すなわち、下側の要素ポンプの吸込み口は下方を向き、上側の要素ポンプは上方を向いており、上下で背中合わせとなるように配置されている。この要素ポンプの配置により、上側と下側で発生するスラストの少なくとも一部を相殺している。
【０００４】
取扱い流体は、下方に開いた多段ポンプの吸込み口より、下側の要素ポンプに吸い込まれ、下側の要素ポンプから吐出されて、モータの周囲を通って、上側に送られる。上側に送られた取扱い流体は、上側の要素ポンプへ上方より送り込まれ、順に下の要素ポンプに送られて、多段遠心ポンプの側方に向けて設けられた吐出口より吐出される。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２１９０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１の多段遠心ポンプにおいては、モータの上側の要素ポンプの吸込み口は上方にあるため、下側の要素ポンプが送り出した取扱い流体を上側の要素ポンプの上方まで導くための配管が必要となる。
【０００７】
また、上記特許文献１の多段遠心ポンプは、下方から吸い込んだ取扱い流体を側方へ吐出しており、このポンプに接続される配管の取り回しが複雑になりがちである。
【０００８】
本発明は、多段遠心ポンプの配管を簡略化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の多段遠心ポンプは、これを構成する要素ポンプが、上流側の段を構成する第１群と、下流側の段を構成する第２群とに分けられ、第１群の要素ポンプは第１の向きに向き、第２群の要素ポンプは第１の向きとは反対向きの第２の向きに向いている。ここで、要素ポンプの向きとは、インペラの吸い込み口の向きをいう。つまり、第１群に属する各要素ポンプと、第２群に属する各要素ポンプとは、インペラの吸込み口が相対して配置されるか、または背中合わせとなって配置される。
【００１０】
一方の群の要素ポンプは、当該要素ポンプの各々の正面側より送られてきた取扱い流体を正面側より吸い込み、吐出する取扱い流体を各々の要素ポンプの背面側へと送り出す。これは一般的な、多段遠心ポンプの取扱い流体の流れである。他方の群の要素ポンプは、当該要素ポンプの各々の背面側より送られてきた取扱い流体を各々の正面側より吸い込み、吐出する取扱い流体を各々の要素ポンプの正面側へと送り出す。他方の群においては、取扱い流体の、ポンプ軸方向の流れは、個々の要素ポンプを通過するごとに、反転を繰り返す。
【００１１】
第１群の要素ポンプと第２群の要素ポンプは、これらを駆動するモータを境にして反対側に配置されるようにでき、また多段遠心ポンプの吸込み口と吐出口とは、各要素ポンプのインペラが配置されたポンプ軸の延長線上に位置するようにできる。また、第１群の要素ポンプと第２群の要素ポンプは、モータの同じ側に、配置されるようにできる。
【００１２】
また、上記多段遠心ポンプは、キャンドモータポンプとして構成することができる。
【００１３】
前記他方の群の要素ポンプは、インペラ半径方向外側のケーシング内に、要素ポンプの吸込み口へと取扱い流体が流れる吸込み流路と、インペラが送り出した取扱い流体が吐出される吐出流路が設けられ、これらが周方向に交互に配置されるようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、本実施形態の多段遠心ポンプ１０の概略構成を示す断面図である。多段遠心ポンプ１０は、要素ポンプ１２-1,１２-2,・・・，１２-6を６個を直列に連ねた６段のポンプである。個々の要素ポンプを区別する必要がない場合には、添え字（1,2,・・・,6）を省略して、単に「要素ポンプ１２」として説明する。また、個々の要素ポンプは、ほぼ同一の構成を有しており、各要素ポンプの構成要素について、その構成要素が属するポンプの符号の添え字（1,2,・・・,6）を付して説明する。要素ポンプの場合と同様に、区別の必要がない場合は、添え字を省略する。
【００１５】
６個の要素ポンプ１２は、３個ずつの二つの群１４Ａ，１４Ｂに分けられ、二つの群は、ポンプを駆動する電気モータ（以下、単にモータと記す。）１６を境にして反対側に配置されている。図中モータ１６の右側の群を第１群１４Ａ、左側の群を第２群１４Ｂと呼ぶ。モータ１６の出力軸１８が図中左右方向両側に向けて延長されたポンプ軸２０上に、個々の要素ポンプ１２-1,１２-2,・・・,１２-6のインペラ２２-1,２２-2,・・・,２２-6が固定されている。第１群１４Ａに属する要素ポンプ１２-1,１２-2,１２-3は、図中右側である取扱い流体の流れの上流側に向けて開口しており、一方第２群１４Ｂに属する要素ポンプ１２-4,１２-5,１２-6は、反対に下流側に向けて開口している。
【００１６】
モータ１６は、ロータ２４がキャン２６内に収められたキャンドモータの構成を採る。キャン２６の外側にステータ２８が配置されている。出力軸１８、すなわちポンプ軸２０は、キャン２６内に設けられた軸受３０に支持されている。キャン２６内は、取扱い流体で満たされており、よってロータ２４は取扱い流体に漬かり、また軸受３０は、取扱い流体で潤滑されている。キャン２６の外側、すなわちステータ２８を収めたステータ室３２には、取扱い流体は浸入せず、ステータ２８は取扱い流体に浸かっていない。
【００１７】
多段遠心ポンプ１０のポンプ吸込み口３４から流入した取扱い流体は、１段目の要素ポンプのインペラ２２-1のインペラ吸込み口３６-1より吸い込まれ、このインペラにより半径方向外側に送り出される。次に、取扱い流体は、送り流路３８-1を軸方向に流れ、更に要素ポンプ１２-1の背面側に位置する戻し流路４０-1に沿って、半径方向内側に向けて流れて２段目の要素ポンプのインペラ吸込み口３６-2に送られる。同様に、２段目の要素ポンプ１２-2により送り出された流体は、送り流路３８-2を流れ、要素ポンプ１２-2の背面側の戻し流路４０-2を流れて、３段目の要素ポンプ１２-3に送られる。３段目の要素ポンプ１２-3においては、インペラ吸込み口３６-3から吸い込んだ取扱い流体は、半径方向外側に送り出された後、モータ１６の外側の送り流路３８-3を介して、要素ポンプの第２群１４Ｂに向けて送られる。
【００１８】
上述の、要素ポンプの第１群１４Ａにおける取扱い流体の流れは、一般の多段遠心ポンプの流れと同様のものである。すなわち、一つの要素ポンプ１２は、インペラ吸込み口３６が開口した側である正面側から取扱い流体を吸い込み、正面側と反対側の背面側に吐出する。
【００１９】
第２群１４Ｂに送られた取扱い流体は、送り流路３８-3を流れて、第２群の最初の要素ポンプ１２-4を通り過ぎ、その正面側に送られる。取扱い流体は、要素ポンプ１２-4の正面側、すなわち図中左側に位置する戻し流路４０-3を半径方向内側に向けて流れ、インペラ吸込み口３６-4よりインペラ２２-4に吸い込まれる。インペラ２２-4により送り出された取扱い流体は、送り流路３８-4に吐出されて、戻し流路４０-4を流れ、５段目の要素ポンプ１２-5の正面側に回り込む。要素ポンプ１２-5のインペラ２２-5により送り出された取扱い流体は、送り流路３８-5、戻し流路４０-5を流れて、６段目の要素ポンプ１２-6の正面側に回り込む。要素ポンプ１２-6により吐出された取扱い流体は、送り流路３８-6を流れ、多段遠心ポンプ１０のポンプ吐出口４２より吐出される。
【００２０】
要素ポンプの第２群１４Ｂにおける取扱い流体の流れは、ポンプ軸２０に沿う方向において、ポンプ吸込み口３４からポンプ吐出口４２に向かう正方向（図中左向きの方向）と、その逆の向きである逆方向を、個々の要素ポンプを通過するごとに繰り返す。このように取扱い流体を流す場合、ある要素ポンプ１２に流れ込む流体の流路と、この要素ポンプ１２から吐出される流体の流路は、双方ともに、ポンプ軸２０に直交する一つの平面内に存在する場合がある。例えば、図１に示す軸直交断面Ａ−Ａにおいては、第５段の要素ポンプ１２-5に流れ込む側の流路、すなわち送り流路３８-4と、このポンプ１２-5から吐出する側の流路、すなわち送り流路３８-5との双方が存在する。これらの流路は、当然、独立していなければならず、周方向に分かれて配置される。これが図２および図３に示されている。
【００２１】
図２は、第５段の要素ポンプ１２-5のケーシング（要素ポンプケーシング）４４-5の図１に示すＡ−Ａ線における断面図である。また、図３は、要素ポンプケーシング４４-5を図１の左方よりみた状態を示す図である。インペラ２２-5により半径方向外側に向けて送り出された取扱い流体は、ディフューザ４６を通って送り流路３８-5に送られて、次の段の要素ポンプ１２-6の正面側に送られる。また、この第５段の要素ポンプ１２-5に流れ込む取扱い流体は、前の段の要素ポンプ１２-4から送り流路３８-4を介して、当該要素ポンプ１２-5の正面側に送られる。送り流路３８-4と、送り流路３８-5は、図示するように周方向に交互に配置され、ケーシング壁４８により分離されている。図示する例においては、送り流路３８、戻し流路４０は、それぞれ６個設けられ、周方向に交互に配置されている。しかし、それぞれの流路の個数は、６個以外であってもよい。
【００２２】
本実施形態によれば、要素ポンプの第１群から、第２群の、モータより最も遠い要素ポンプまで取扱い流体を送る配管を設ける必要がなく、配管の簡略化を図ることができる。
【００２３】
また、第２群の、最もモータに近い要素ポンプの背面のオリフィス５０には、１段分の差圧が作用するのみであり、この部分の漏れを抑制することができる。すなわち、従来のように、第２群の最もモータに近い要素ポンプが最終段のものであると、このオリフィスに係る差圧は、第２群の全要素ポンプにより昇圧された積算分となるが、本実施形態のように、モータに近い要素ポンプが第１群の要素ポンプの次に続くものであれば、１段分の差圧となり、差圧を小さくすることができる。
【００２４】
また、ポンプ吸込み口３４とポンプ吐出口４２を直線上に配置することができ、多段遠心ポンプ１０前後の配管もこの直線上に配置することができる。これにより、当該ポンプ周囲の配管系の配置も簡略なものとすることができる。
【００２５】
実施形態の多段遠心ポンプ１０においては、ステータ２８により回転磁界を形成し、ロータ２４を駆動したが、マグネット駆動ポンプの構成を採ることも可能である。すなわち、多段遠心ポンプ１０のステータ２８に代えて、ロータ２４を取り囲むように周方向に複数の永久磁石を配列し、この磁石を回転させて回転磁界を形成し、ロータ２４を回転駆動するよう構成することができる。
【００２６】
また、多段遠心ポンプ１０は６段構成であるが、４段であってもよく、また８段以上であってもよい。さらに、キャンドモータポンプ等の、ロータまたはポンプ全体が取扱い流体に浸漬するものではなく、外部にモータを配置したポンプにも適用することができる。
【００２７】
図４は、他の実施形態の多段遠心ポンプ１１０の構成を示す断面図である。多段遠心ポンプ１１０は、６段の要素ポンプ１２を有し、６個の要素ポンプは、それぞれ３個の要素ポンプからなる二つの群１１４Ａ，１１４Ｂに分けられる。要素ポンプの二つの群１１４Ａ，１１４Ｂは、双方ともモータ１１６の一方の側（図においては右側）に位置し、第１の群１１４Ａがモータ１１６から遠い側、第２の群１１４Ｂがモータ１１６に近い側に位置される。要素ポンプおよびこれを構成する要素部品、モータ１１６を構成する要素部品は、前述の多段遠心ポンプ１０と同様であるので、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２８】
第１群１１４Ａに属する要素ポンプ１２と、第２群に属する要素ポンプ１２は、多段遠心ポンプ１０と同様に、互いに反対向きに配置され、それぞれが発生するスラストが相殺される。
【００２９】
第１群１１４Ａに属する各要素ポンプ１２は、多段遠心ポンプ１０の第１群１４Ａと同様に、それぞれの要素ポンプ１２の正面側から送られてきた取扱い流体を背面側へと送り出す。第２群１１４Ｂに属する各要素ポンプ１２は、第１群の要素ポンプと反対向きに配置され、多段遠心ポンプ１０の第２群１４Ｂと同様に、それぞれの要素ポンプ１２の背面側から送られてきた取扱い流体を正面側から吸い込み、正面側へと送り出す。最終段の要素ポンプから送り出された取扱い流体は、モータ１１６の周囲に配置された送り流路３８-6を通って吐出口４２に向かう。また、最終段から送り出された取扱い流体が流れる送り流路は、ポンプ軸２０に略直交する方向に向かうようにしてもよい。
【００３０】
二つの要素ポンプの群１１４Ａ，１１４Ｂをモータ１１６の一方側に配置した構成においても、マグネット駆動ポンプの構成を採ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態の多段遠心ポンプ１０の軸線を含む平面における断面図である。
【図２】多段遠心ポンプ１０の軸直交断面図である。
【図３】多段遠心ポンプ１０の要素ポンプケーシング４４の側面図である。
【図４】他の実施形態の多段遠心ポンプ１１０の軸線を含む平面における断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０，１１０  多段遠心ポンプ、１２（１２-1,１２-2,・・・,１２-6)  要素ポンプ、１４Ａ，１１４Ａ  要素ポンプの第１群、１４Ｂ，１１４Ｂ  要素ポンプの第２群、１６，１１６  モータ、２２（２２-1,２２-2,・・・,２２-6)  インペラ、３４  ポンプ吸込み口、３６（３６-1,３６-2,・・・,３６-6)  インペラ吸い込み口、３８（３８-1,３８-2,・・・,３８-6)  送り流路、４０（４０-1,４０-2,・・・,４０-5)  戻し流路、４２  ポンプ吐出口、４４  要素ポンプケーシング、４６  ディフューザ。
【図１】
2008121424.tif 000003
【図２】
2008121424.tif 000004
【図３】
2008121424.tif 000005
【図４】
2008121424.tif 000006