(57)【要約】【課題】チューブラポンプにおいて、流体損失の発生を抑制してエネルギー消費の低減を図ること。【解決手段】チューブラポンプは、ボス２を有する羽根車１と、羽根車１の下流側に配置し且つボス２の外径より大きな外径を有するチューブラケーシング３内に設置した駆動源４を有する駆動装置１３と、ボス２と駆動源４とを結合するシャフト５と、羽根車１を収納する部分を小径部１５ａとし且つ駆動装置１３を収納する部分を大径部１５ｂとした流路ケーシング１５と、羽根車１の吐出側での旋回流れを軸方向流れに転向するための案内羽根７とを備える。案内羽根７は、羽根車１と共に小径部１５ａ内に位置されると共に、羽根車１と駆動装置１３との間に位置されて設置されている。【選択図】図１
2008185015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボスを有する羽根車と、
前記羽根車の下流側に配置し且つ前記羽根車のボスの外径より大きな外径を有するチューブラケーシング内に設置した駆動源を有する駆動装置と、
前記羽根車のボスと前記駆動装置の駆動源とを結合するシャフトと、
前記羽根車を収納する部分を小径部とし且つ前記駆動装置を収納する部分を大径部とした流路ケーシングと、
前記羽根車の吐出側での旋回流れを軸方向流れに転向するための案内羽根と、を備えたチューブラポンプにおいて、
前記案内羽根を、前記羽根車と共に前記小径部内に位置すると共に、前記羽根車と前記駆動装置との間に位置して設置したこと
を特徴とするチューブラポンプ。
【請求項２】
請求項１において、前記羽根車と前記駆動装置とを水平方向に配置して前記シャフトを横軸に設け、前記案内羽根の外径をその入口側から出口側まで同じ径としたことを特徴とするチューブラポンプ。
【請求項３】
請求項１において、前記チューブラケーシングは入口側から外径が拡大する拡大部を有し、前記流路ケーシングの大径部は前記チューブラケーシングの拡大部に対応して拡大する拡大部を有することを特徴とするチューブラポンプ。
【請求項４】
ボスを有する羽根車と、
前記羽根車の下流側に配置し且つ前記羽根車のボスの外径より大きな外径を有するチューブラケーシング内に設置したモータを有する駆動装置と、
前記羽根車のボスと前記モータとを結合するシャフトと、
前記羽根車を収納する部分を小径部とし且つ前記駆動装置を収納する部分を大径部とした流路ケーシングと、
前記羽根車の吐出側での旋回流れを軸方向流れに転向するための案内羽根と、を備えたチューブラポンプにおいて、
前記案内羽根を、前記羽根車と共に前記小径部内に位置すると共に、前記羽根車と前記チューブラケーシングとの間に位置して設置し、
前記羽根車の上流側に円筒ケーシングを設置し、
前記シャフトを前記羽根車を貫通して前記円筒ケーシング内まで延長し、
前記シャフトを前記羽根車より反モータ側に位置する前記円筒ケーシング内に設置した軸受と前記羽根車よりモータ側に設置した軸受とで支持したこと
を特徴とするチューブラポンプ。
【請求項５】
請求項４において、前記シャフトを前記円筒ケーシング内に設置した軸受と前記チューブラケーシング内に設置した軸受とで支持したことを特徴とするチューブラポンプ。
【請求項６】
ボスを有する羽根車と、
前記羽根車の下流側に配置し且つ前記羽根車のボスの外径より大きな外径を有するチューブラケーシング内に設置したモータを有する駆動装置と、
前記羽根車のボスと前記モータとを結合するシャフトと、
前記羽根車を収納する部分を小径部とし且つ前記駆動装置を収納する部分を大径部とした流路ケーシングと、
前記羽根車の吐出側での旋回流れを軸方向流れに転向するための案内羽根と、を備えたチューブラポンプにおいて、
前記案内羽根を、前記羽根車と共に前記小径部内に位置すると共に、前記羽根車と前記チューブラケーシングとの間に位置して設置し、
前記シャフトを前記案内羽根内に設置した軸受と前記チューブラケーシング内に設置した軸受とで支持したこと
を特徴とするチューブラポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューブラポンプに係わり、特に羽根車の下流側のポンプケーシング内に駆動源を設けた横軸チューブラボンプに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
チューブラポンプは一般的に送水や排水などに用いられ、その出力及び大きさはさまざまであるが、その最大の特徴は、図４に示すように、羽根車１の下流に設けられたチューブラケーシング３内に駆動源４を設けている点である。従って、チューブラケーシング３内を封水する必要があるため、駆動源４として比較的換気設備が軽微ですむモータが用いられる場合が多い。その場合、チューブラケーシング３の外径はモータを収容する必要性から、一般的には羽根車１のボス２の外径よりも大きくなる。これによって、羽根車１の付近で小径であった流路部は、羽根車１の下流では羽根車１のボス２より外径の大きなチューブラケーシング３を流路に内在させるべく、必然的に半径方向に拡大した流路部となる。この拡大流路部は羽根車１に近接して存在し、この拡大流路部には羽根車１によって与えられた速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する案内羽根７が設けられている。図４における図１〜図３に示す符号と同一の符号は、同一物または相当物であるので、重複する説明を省略する。
【０００３】
なお、かかるチューブラポンプに関連する特許文献としては、特開２００４−１９０５６７号公報（特許文献１）の図３に示すものが挙げられる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９０５６７号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した従来のチューブラポンプでは、拡大流路部が羽根車１に近接して存在するため、羽根車１から吐出された旋回流が拡大流路部に直接流入される。このため、この旋回流れが案内羽根７および流路の壁面に沿って流れることが難しく、流れが剥離して乱れ、羽根車１によって得られた速度エネルギーを有効に圧力エネルギーに変換できないだけでなく、乱れによる大きな損失が発生し、ポンプ全体の効率を低下させる要因となっていた。
【０００６】
かかる拡大流路部分に流入した旋回した流れの状況について、図５を参照しながら詳述する。
【０００７】
径方向に拡大する流路に案内羽根７を備えた円錐環状ディフユーザに旋回流れが流入すると、流路壁面の垂直方向外壁側に向かって遠心力が作用し、これと釣り合うために流路の外壁側の圧力が内壁側より高くなる。このような流れ場の状態で、拡大流路の内壁側に存在する壁面近傍での境界層内の旋回速度が小さい領域では、遠心力が小さいためこの圧力場に釣り合うことが出来ず、相対的に速度が大きい主流の方向に流れることが出来ずに内壁側に押し戻されてしまうこととなる。従って、内壁近傍ではこのような速度の小さい低エネルギー流体の層が停滞し、径方向に拡大した主流方向流路においても下流に向けての圧力勾配にも打ち勝つことができなくなり、圧力勾配の小さい方向に流れるために流れの角度は主流に対して大きくそれて、内壁側で各層毎にねじれた方向に流れるねじれ境界層を形成し、場合によっては逆流が発生する。
【０００８】
また、案内羽根７の壁面近傍でも境界層が生じるため、境界層内部の速度の遅い領域の流れはやはり内壁から外壁へ向かう圧力勾配に対抗できずに内壁側に流れ、低エネルギー流体の蓄積をさらに増加させ、場合によっては逆流流れの規模を拡大させる。更に、案内羽根７の入口の内壁側近傍では前述のとおり流れが主流に対して大きくそれたものとなっているため、案内羽根７の入口の角度と流れの角度が大きく食い違い、流れが案内羽根７に沿わずに剥がれ、場合によっては主流方向の圧力勾配に屈して逆流する場合もある。
【０００９】
そこで、案内羽根の形状を工夫することが考えられるが、この径方向の拡大流路内部での複雑な流れを生じていることから、この内壁側の流れの乱れを完全に抑制し、高いポンプ効率を達成することは困難であった。
【００１０】
本発明の第１の目的は、流体損失の発生を抑制してエネルギー消費の低減を図ることができるチューブラポンプを提供することにある。
【００１１】
本発明の第２の目的は、振動を抑制して安定した運転を可能としつつ、流体損失の発生を抑制してエネルギー消費の低減を図ることができるチューブラポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述の第１の目的を達成するための本発明の第１の態様は、ボスを有する羽根車と、
前記羽根車の下流側に配置し且つ前記羽根車のボスの外径より大きな外径を有するチューブラケーシング内に設置した駆動源を有する駆動装置と、前記羽根車のボスと前記駆動装置の駆動源とを結合するシャフトと、前記羽根車を収納する部分を小径部とし且つ前記駆動装置を収納する部分を大径部とした流路ケーシングと、前記羽根車の吐出側での旋回流れを軸方向流れに転向するための案内羽根と、を備えたチューブラポンプにおいて、前記案内羽根を、前記羽根車と共に前記小径部内に位置すると共に、前記羽根車と前記駆動装置との間に位置して設置したことにある。
【００１３】
係る本発明の第１の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記羽根車と前記駆動装置とを水平方向に配置して前記シャフトを横軸に設け、前記案内羽根の外径をその入口側から出口側まで同じ径としたこと。
（２）前記チューブラケーシングは入口側から外径が拡大する拡大部を有し、前記流路ケーシングの大径部は前記チューブラケーシングの拡大部に対応して拡大する拡大部を有すること。
【００１４】
また、前述の第２の目的を達成するための本発明の第２の態様は、ボスを有する羽根車と、前記羽根車の下流側に配置し且つ前記羽根車のボスの外径より大きな外径を有するチューブラケーシング内に設置したモータを有する駆動装置と、前記羽根車のボスと前記モータとを結合するシャフトと、前記羽根車を収納する部分を小径部とし且つ前記駆動装置を収納する部分を大径部とした流路ケーシングと、前記羽根車の吐出側での旋回流れを軸方向流れに転向するための案内羽根と、を備えたチューブラポンプにおいて、前記案内羽根を、前記羽根車と共に前記小径部内に位置すると共に、前記羽根車と前記チューブラケーシングとの間に位置して設置し、前記羽根車の上流側に円筒ケーシングを設置し、前記シャフトを前記羽根車を貫通して前記円筒ケーシング内まで延長し、前記シャフトを前記羽根車より反モータ側に位置する前記円筒ケーシング内に設置した軸受と前記羽根車よりモータ側に設置した軸受とで支持したことにある。
【００１５】
係る本発明の第２の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記シャフトを前記円筒ケーシング内に設置した軸受と前記チューブラケーシング内に設置した軸受とで支持したこと。
【００１６】
また、前述の第２の目的を達成するための本発明の第３の態様は、ボスを有する羽根車と、前記羽根車の下流側に配置し且つ前記羽根車のボスの外径より大きな外径を有するチューブラケーシング内に設置したモータを有する駆動装置と、前記羽根車のボスと前記モータとを結合するシャフトと、前記羽根車を収納する部分を小径部とし且つ前記駆動装置を収納する部分を大径部とした流路ケーシングと、前記羽根車の吐出側での旋回流れを軸方向流れに転向するための案内羽根と、を備えたチューブラポンプにおいて、前記案内羽根を、前記羽根車と共に前記小径部内に位置すると共に、前記羽根車と前記チューブラケーシングとの間に位置して設置し、前記シャフトを前記案内羽根内に設置した軸受と前記チューブラケーシング内に設置した軸受とで支持したことにある。
【発明の効果】
【００１７】
かかる本発明の第１の態様のチューブラポンプによれば、流体損失の発生を抑制してエネルギー消費の低減を図ることができる。
【００１８】
また、かかる本発明の第２及び第３の態様のチューブラポンプによれば、振動を抑制して安定した運転を可能としつつ、流体損失の発生を抑制してエネルギー消費の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態のチューブラポンプについて図１を用いて説明する。図１は本発明の第１実施形態のチューブラポンプの断面概略図である。
【００２０】
本実施形態のチューブラポンプは、送水や排水などに用いられる横軸軸流チューブラポンプであり、羽根車１、案内羽根７、駆動装置１３、シャフト５及び流路ケーシング１５を備えて構成されている。
【００２１】
流路ケーシング１５は、チューブラポンプにおける流体の流路を形成するものであり、流体である水を吸込み側から吐出側へと導く。この流路ケーシング１５は、吸込み流路１２を形成する部分と、羽根車１及び案内羽根７を収納する部分である小径部１５ａと、駆動装置１３を収納する部分である大径部１５ｂと、吐出流路１４を形成する部分とを有して構成されている。
【００２２】
流路ケーシング１５の小径部１５ａは、羽根車１及び案内羽根７の両方を収納するために、羽根車より下流側に従来例より延長した部分を有している。小径部１５ａにおける羽根車１を収納する部分の内径と案内羽根７を収納する部分の内径とは同径であり、羽根車１の外径と案内羽根７の外径とはほぼ同径である。
【００２３】
ボス２を有する羽根車１は、流路ケーシング１５の小径部１５ａ内に配置され、シャフト５の先端に装着されて回転可能となっている。
【００２４】
案内羽根７は、羽根車１の吐出側での旋回流れを軸方向流れに転向するためのものであり、羽根車１の吐出側に設置されてディフーザの一部を構成している。この案内羽根７は、小径部１５ａにおける羽根車１の下流側に延長した部分の内側に配置されると共に、羽根車１と駆動装置１３との間でこれらに隣接するように配置されている。案内羽根７は、その入口から出口まで外径が変わらない構成、換言すれば外径が同じ径となっている。
【００２５】
駆動装置１３は、羽根車１の下流側に配置されており、羽根車１のボス２の外径より大きな外径を有するチューブラケーシング３と、このチューブラケーシング３内に設置した駆動源４とを有している。チューブラケーシング３は流路ケーシング１５にフレームなどを介して支持されている。駆動源４は回転子及び固定子からなるモータで構成されている。
【００２６】
チューブラケーシング３の羽根車側には、入口側から外径が拡大する拡大部３ａが形成され、流路ケーシング１５の大径部１５ｂの羽根車側には、チューブラケーシング３の拡大部３ａに対応して拡大する拡大部１５ｂ１が形成されている。かかる構成によって、チューブラケーシング３と流路ケーシング１５の大径部１５ｂとの間に十分な断面積を有する流路が形成される。
【００２７】
羽根車１と駆動装置１３とは水平方向に配置され、羽根車１のボス２と駆動装置１３の駆動源４とはシャフト５により結合されている。駆動源４から水平に延びるシャフト５は、案内羽根７を貫通し、羽根車１に至っている。
【００２８】
かかる構成のチューブラポンプにおいて、駆動源４を駆動してシャフト５を回転することにより羽根車１を回転する。これによって、水は流路ケーシング１５の吸込み流路１２から羽根車１に吸込まれ、羽根車１より案内羽根７側に吐出される。
【００２９】
本実施形態では、羽根車１の下流に設置された案内羽根７は羽根車１とチューブラケーシング３との間に存在し、羽根車１の径と案内羽根７の外径が同じであり、案内羽根７の入口から出口までその外径が変わらない構成となっているので、羽根車１を流れ出た旋回流れは案内羽根７によってその流れの方向を軸方向に転向させられ、案内羽根７の下流の径方向への拡大流路部にはほぼ軸方向流れが主流成分となって流入する。したがって、従来例のような旋回流れの拡大流路部への流入による内壁側付近での流れの乱れは生じなくなり、チューブラポンプの効率を向上させ、エネルギー消費を抑えることができる。
【００３０】
また、このチューブラポンプの構成における案内羽根は、軸方向に長さが短いほうがポンプ全体をコンパクトにし、羽根車１とシャフト５の振動を抑制する上で好適であり、羽根枚数を通常の軸流ポンプの案内羽根よりも多くして、短い軸方向距離で羽根車１からの旋回流れを軸方向に転向させるようにすることが好ましい。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態のチューブラポンプについて図２を用いて説明する。図２は本発明の第２実施形態のチューブラポンプの断面概略図である。この第２実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００３１】
この第２実施形態では、羽根車１の上流側に入口側先端部が円錐状の円筒ケーシング１０を設置し、シャフト５を羽根車１を貫通して円筒ケーシング１０内まで延長し、シャフト５を羽根車１より反駆動装置側に位置する円筒ケーシング１０内に設置した軸受９と羽根車１より駆動装置側に設置した軸受６とで支持している。この軸受６はチューブラケーシング３内に設置されている。
【００３２】
かかる第２実施形態によれば、案内羽根７の設置によって従来よりも延長されたシャフト５が羽根車１の軸方向の両側の軸受９、６によって支持されるので、ポンプを大型化した場合でも振動を抑制して安定して運転できるチューブラポンプを提供できる。
【００３３】
なお、羽根車１の上流の軸受９を内在する筒状ケーシング１０は、流体損失の低減について十分考慮された滑らかな先端部形状となっており、また、この部分では吸込み流路１２から縮流の流路となるため、損失の増加はほとんどない。したがって、チューブラポンプの効率を向上させ、エネルギー消費を抑えるのみでなく、大型のチューブラポンプにおいても安定したポンプ運転を実現することができるポンプを得ることができる。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態のチューブラポンプについて図３を用いて説明する。図３は本発明の第３実施形態のチューブラポンプの断面概略図である。この第３実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００３４】
この第３実施形態では、シャフト５を案内羽根７内に設置した軸受１１とチューブラケーシング３内に設置した軸受６とで支持している。この第３実施形態によれば、案内羽根７の設置によって従来よりも延長されたシャフト５が羽根車１のごく近傍の軸受１１によって支持されるため、振動を抑制した安定した運転を可能とし、さらに羽根車１の上流に軸受け構造を必要としないため構造が簡略化されて、製造コストを低減してかつ安定した運転を提供する効率のよいチューブラポンプを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態のチューブラポンプの断面概略図である。
【図２】本発明の第２実施形態のチューブラポンプの断面概略図である。
【図３】本発明の第３実施形態のチューブラポンプの断面概略図である。
【図４】従来のチューブラポンプの断面概略図である。
【図５】図４のチューブラポンプの径方向拡大流路での流れの様子を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…羽根車、２…ボス、３…チューブラケーシング、３ａ…拡大部、４…駆動源、５…シャフト、６…軸受、７…案内羽根、９…軸受、１０…円筒ケーシング、１１…軸受、１２…吸込流路、１３…駆動装置、１４…吐出流路、１５…流路ケーシング、１５ａ…小径部、１５ｂ…大径部、１５ｂ１…拡大部。
【図１】
2008185015.tif 000003
【図２】
2008185015.tif 000004
【図３】
2008185015.tif 000005
【図４】
2008185015.tif 000006
【図５】
2008185015.tif 000007