(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心ポンプ又は斜流ポンプに備えられる羽根車であって、
羽根とハブとシュラウドとを有し、
前記羽根は、該羽根車の回転軸心を挟んで対向する位置に二枚備えられ、
前記羽根は、前記羽根の前縁部において前記ハブ側の半径が前記シュラウド側の半径の０．３０〜０．４６倍であり、前記ハブ側から前記シュラウド側にかけて前記前縁部における半径が徐々に大きくなり、かつ、前記前縁部において前記ハブ側から前記シュラウド側にかけて負圧面側に滑らかな凸形状であり、圧力面側に滑らかな凹形状であり、
前記羽根は、前記前縁部において前記シュラウド側の半径が、該羽根車の吸込口の半径と等しく、前記前縁部において前記シュラウド側が前記ハブ側に対して回転方向前方に位置し、前記羽根の後縁部において前記シュラウド側が前記ハブ側に対して回転方向前方に位置する羽根車。
【請求項２】
遠心ポンプ又は斜流ポンプに備えられる羽根車であって、
羽根とハブとを有し、
前記羽根は、該羽根車の回転軸心を挟んで対向する位置に二枚備えられ、
前記羽根は、前記羽根の前縁部において前記ハブ側の半径が前記羽根を挟んで前記ハブと対向するように設けられる吸込みライナー側の半径の０．３０〜０．４６倍であり、前記ハブ側から前記吸込みライナー側にかけて前記前縁部における半径が徐々に大きくなり、かつ、前記前縁部において前記ハブ側から前記吸込みライナー側にかけて負圧面側に滑らかな凸形状であり、圧力面側に滑らかな凹形状であり、
前記羽根は、前記前縁部において前記吸込みライナー側の半径が、該羽根車の吸込口の半径と等しく、前記前縁部において前記吸込みライナー側が前記ハブ側に対して回転方向前方に位置し、前記羽根の後縁部において前記吸込みライナー側が前記ハブ側に対して回転方向前方に位置する羽根車。
【請求項３】
異物通過径が７６ｍｍ以上である請求項１又は２に記載の羽根車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心ポンプ又は斜流ポンプに備えられる羽根車に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心ポンプや斜流ポンプは、駆動機によって羽根車を回転させて、吸い込んだ流体に速度エネルギーを与え、その速度エネルギーをポンプケーシングによって圧力エネルギーに変換して吐き出している。例えば、特許文献１には、羽根の入口角度及び羽根の角度に工夫を施したインペラ（羽根車）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１４−５１１９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような遠心ポンプや斜流ポンプにおいて、エネルギー損失が少なく、ポンプ効率が良好な羽根車の形状の開発が要求されている。
【０００５】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたもので、羽根間流路を流れる流体のエネルギー損失が少なく、高いポンプ効率を有する羽根車を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するための、本発明に係る羽根車の特徴は、遠心ポンプ又は斜流ポンプに備えられる羽根車であって、羽根とハブとシュラウドとを有し、前記羽根は、該羽根車の回転軸心を挟んで対向する位置に二枚備えられ、前記羽根は、前記羽根の前縁部において前記ハブ側の半径が前記シュラウド側の半径の０．３０〜０．４６倍であり、前記ハブ側から前記シュラウド側にかけて前記前縁部における半径が徐々に大きくなり、かつ、前記前縁部において前記ハブ側から前記シュラウド側にかけて負圧面側に滑らかな凸形状であり、圧力面側に滑らかな凹形状であり、前記羽根は、前記前縁部において前記シュラウド側の半径が、該羽根車の吸込口の半径と等しく、前記前縁部において前記シュラウド側が前記ハブ側に対して回転方向前方に位置し、前記羽根の後縁部において前記シュラウド側が前記ハブ側に対して回転方向前方に位置する点にある。
【０００７】
上述の構成によると、羽根の前縁部において、羽根のハブ側を羽根のシュラウド側よりも相対的に径方向内側へと位置させることにより、羽根車に流入した流体を回転軸心に近い径方向位置である羽根のハブ側において、羽根とハブとシュラウドとに囲まれて構成される羽根間流路により早く導くことができるので、羽根車に流入した流体を回転軸心から遠い径方向位置である羽根のシュラウド側において羽根間流路に導く場合に比べて、同じ流量、全揚程でありながら軸動力を低下させてポンプ効率を向上させることや、振動の抑制といった効果を高めることができる。羽根車に流入した流体は羽根の前縁部において羽根間流路にスムーズに導かれるためシュラウドに接する流体の流れに乱れが生じにくく、摩擦損失が減少するため軸動力の低下に寄与することができる。
【０００８】
羽根の枚数を多くすると、ポンプ効率は向上するが、羽根間流路が狭くなるため、異物が詰まりやすくなる。一方、羽根が一枚であると、羽根間流路を広く確保できるが、回転軸心周りのバランスに不均衡が生じ、これに起因して吐出に脈動が生じ、ポンプ効率は低下する。羽根の枚数を二枚とすることにより、羽根間流路は、羽根が一枚である場合より狭くなるが、異物の通過性を十分に確保しながら、回転軸心周りのバランスに不均衡を生じさせないため、ポンプ効率は向上する。
【０００９】
さらに、羽根は、少なくとも前縁部においてハブ側からシュラウド側にかけての羽根の反りを負圧面側に滑らかな凸形状とすることで、羽根車に吸い込んだ流体の流れを乱すことを抑制しながら羽根間流路に案内することができる。
【００１０】
なお、前記羽根は、前記前縁部において前記ハブ側と前記シュラウド側との中間部の半径が前記シュラウド側の半径の０．５０〜０．６５倍であると好ましい。羽根の前縁部においてハブ側の半径がシュラウド側の半径の０．３０〜０．５５倍であるときに、前縁部においてハブ側とシュラウド側との中間部の半径がシュラウド側の半径の０．５０〜０．６５倍である羽根は、少なくとも前縁部においてハブ側からシュラウド側にかけての羽根の反りが負圧面側において凸形状となり、圧力面側において凹形状となる。つまり、羽根間流路を圧力面側において広く確保することができる。
【００１１】
上述の目的を達成するための、本発明に係る羽根車の特徴は、遠心ポンプ又は斜流ポンプに備えられる羽根車であって、羽根とハブとを有し、前記羽根は、該羽根車の回転軸心を挟んで対向する位置に二枚備えられ、前記羽根は、前記羽根の前縁部において前記ハブ側の半径が前記羽根を挟んで前記ハブと対向するように設けられる吸込みライナー側の半径の０．３０〜０．４６倍であり、前記ハブ側から前記吸込みライナー側にかけて前記前縁部における半径が徐々に大きくなり、かつ、前記前縁部において前記ハブ側から前記吸込みライナー側にかけて負圧面側に滑らかな凸形状であり、圧力面側に滑らかな凹形状であり、前記羽根は、前記前縁部において前記吸込みライナー側の半径が、該羽根車の吸込口の半径と等しく、前記前縁部において前記吸込みライナー側が前記ハブ側に対して回転方向前方に位置し、前記羽根の後縁部において前記吸込みライナー側が前記ハブ側に対して回転方向前方に位置する点にある。
【００１２】
上述の構成によると、羽根の前縁部において、羽根のハブ側を、羽根の、羽根を挟んでハブと対向するように設けられる吸込みライナー側よりも相対的に径方向内側へと位置させることにより、羽根車に流入した流体を回転軸心に近い径方向位置である羽根のハブ側において、羽根とハブと吸込みライナーとに囲まれて構成される羽根間流路により早く導くことができるので、羽根車に流入した流体を回転軸心から遠い径方向位置である羽根の吸込みライナー側において羽根間流路に導く場合に比べて、同じ流量、全揚程でありながら軸動力を低下させてポンプ効率を向上させることや、振動の抑制といった効果を高めることができる。オープン羽根車は羽根と吸込みライナーとの間には隙間があるため、この隙間から漏れが生じる。この漏れが増大すると摩擦損失は増大し軸動力が上昇してしまう。しかし、上述のとおり羽根車に流入した流体を羽根のハブ側において羽根間流路により早く導くことができるように構成したことにより、吸込みライナー側の仕事量が相対的に低減するため、流体の流れに乱れが少なくなり、漏れが減少する。漏れが減少することにより、同じ全揚程、軸動力でありながら、より多くの流量を送水することができるので、ポンプ効率を向上させることができる。
【００１３】
羽根の枚数を多くすると、ポンプ効率は向上するが、羽根間流路が狭くなるため、異物が詰まりやすくなる。一方、羽根が一枚であると、羽根間流路を広く確保できるが、回転軸心周りのバランスに不均衡が生じ、これに起因して吐出に脈動が生じ、ポンプ効率は低下する。羽根の枚数を二枚とすることにより、羽根間流路は、羽根が一枚である場合より狭くなるが、異物の通過性を十分に確保しながら、回転軸心周りのバランスに不均衡を生じさせないため、ポンプ効率は向上する。
【００１４】
さらに、羽根は、少なくとも前縁部においてハブ側から吸込みライナー側にかけての羽根の反りを負圧面側に滑らかな凸形状とすることで、羽根車に吸い込んだ流体の流れを乱すことを抑制しながら羽根間流路に案内することができる。
【００１５】
なお、前記羽根は、前記前縁部において前記ハブ側と前記吸込みライナー側との中間部の半径が前記吸込みライナー側の半径の０．５０〜０．６５倍であると好ましい。羽根の前縁部においてハブ側の半径が吸込みライナー側の半径の０．３０〜０．５５倍であるときに、前縁部においてハブ側と吸込みライナー側との中間部の半径が吸込みライナー側の半径の０．５０〜０．６５倍である羽根は、少なくとも前縁部においてハブ側から吸込みライナー側にかけての羽根の反りが負圧面側において凸形状となり、圧力面側において凹形状となる。つまり、羽根間流路を圧力面側において広く確保することができる。
【００１６】
本発明においては、上述のとおり、前記羽根は、前記前縁部において前記シュラウド側又は前記吸込みライナー側の半径が、該羽根車の吸込口の半径と等しい。
【００１７】
吸込口と羽根の前縁部のシュラウド側又は吸込みライナー側とを近接させることにより、吸込口から吸い込んだ流体をスムーズに羽根間流路に案内することができる。なお、前縁部におけるシュラウド側又は吸込みライナー側の半径が、羽根車の吸込口の半径の０．９〜１．２倍くらいの範囲にあれば、両者の半径は等しいといえる。
【００１８】
本発明においては、上述のとおり、前記羽根は、前記前縁部において前記シュラウド側又は前記吸込みライナー側が前記ハブ側に対して回転方向前方に位置する。
【００１９】
遠心ポンプや斜流ポンプのようなターボポンプに備えられる羽根車の羽根間流路内においては、ほぼ流路に沿って流れる主流に加えて、羽根間流路内の圧力勾配等に起因する二次流れや、渦、流れの剥離等が生じ、これが効率が低下する原因の一つとなっている。羽根は、前縁部においてシュラウド側又は吸込みライナー側がハブ側に対して回転方向前方に位置するように構成することにより、効率の低下の原因となる現象の発生を低減することができるため、効率を高めることができる。
【００２０】
本発明においては、上述のとおり、前記羽根は、前記羽根の後縁部において前記シュラウド側又は前記吸込みライナー側が前記ハブ側に対して回転方向前方に位置する。
【００２１】
羽根の後縁部においてハブ側とシュラウド側又は吸込みライナー側とが回転方向において同じ位置にあると、ポンプケーシングの舌部において羽根車による流体力が羽根の後縁部においてハブ側からシュラウド側又は吸込みライナー側にかけて一度に作用するため、羽根に撓みを生じたり、羽根の撓みによる回転方向のバランスの乱れにより、軸受けに不均一なラジアル荷重が作用し、軸受けの寿命を短くする原因となっていた。
【００２２】
羽根は、羽根の後縁部においてシュラウド側又は吸込みライナー側がハブ側に対して回転方向前方に位置するように構成することにより、ポンプケーシングの舌部において羽根車による流体力は羽根の後縁部においてハブ側からシュラウド側又は吸込みライナー側にかけて順に作用することとなるため、流体をスムーズに流出させることができるため、上述のような問題の発生を抑制することができる。
【００２３】
本発明においては、異物通過径が７６ｍｍ以上であると好適である。
【００２４】
遠心ポンプや斜流ポンプを、汚水汚物の送水に使用するにあたり、常に異物の閉塞という問題が付随する。異物を含んだ流体の送水のためには、設備側の要求から７６ｍｍ（約３ｉｎ）以上の異物通過径があることが望ましいとされる。したがって、羽根車についても異物通過径を７６ｍｍ以上とすることにより、羽根間流路に異物が挟まる虞を低減させることができる。
なお、異物通過径とは、羽根間流路を通過することができる異物の最大直径である。異物通過率は、羽根車が備えられるポンプの吐出口径と異物通過径とから導かれる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第一実施形態による羽根車の説明図
【図２】羽根の形状パターンの説明図
【図３】ポンプ効率の比較図
【図４】第二実施形態による羽根車の説明図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明に係る羽根車の実施形態を図面を参照しながら説明する。
なお、以下の説明においては、本発明に係る羽根車が遠心ポンプに備えられる遠心羽根車である場合を例について説明する。
【００２７】
図１には、遠心ポンプ１が備える羽根車１０と、羽根車１０を覆うポンプケーシング２とが示されている。羽根車１０は、図示しない電動機の出力軸に取り付けられ回転軸心Ｃ周りに回転する。
【００２８】
ポンプケーシング２は、内部に羽根車１０を収容した状態で、前記電動機の電動機ケーシング（図示せず）の端部に接続固定される。ポンプケーシング２のうち前記電動機の前記出力軸の回転軸心Ｃ上には流体を外部から流入させる流入口３が設けられ、羽根車１０の径方向外側に吸い込んだ流体を外部に吐出する流出口４が設けられている。
【００２９】
本実施形態においては、羽根車１０は、羽根１１とハブ１３とシュラウド１５とを有する、いわゆるクローズ羽根車である。
【００３０】
ハブ１３は、その中央に前記電動機の前記出力軸を嵌合するための嵌合部１６が備えられ、嵌合部１６から径方向外側にやや離間した位置から径方向外側に向かってハブ面１７が湾曲形成されている。ハブ面１７は、径方向内側の部分が回転軸心Ｃに沿って羽根車１０の吸込口１９側に位置し、径方向内側から径方向外側に向かうにつれて回転軸心Ｃに沿って羽根車１０の吸込口１９から遠ざかるように形成されている。
【００３１】
シュラウド１５は、ハブ１３と同じ直径に形成され、その中央に吸込口１９が備えられ、吸込口１９から径方向外側に向かってシュラウド面１８が湾曲形成されている。シュラウド面１８は、吸込口１９側が、回転軸心Ｃに沿ってハブ１３から遠ざかるように延出し、径方向内側から径方向外側に向かうにつれて、回転軸心Ｃに沿ってハブ１３に近づくように形成されている。
【００３２】
羽根１１は、子午面において、羽根１１とハブ面１７との交線であるハブ１３側から、羽根１１とシュラウド面１８との交線であるシュラウド１５側までの間の幅Ｗが、径方向内側から径方向外側にかけて徐々に狭くなっている。つまり、入口幅Ｗ０から出口幅Ｗ１にかけて徐々に狭くなっている。なお、羽根１１のハブ１３側とシュラウド１５側との中間部の幅はＷｍで示されている。
【００３３】
本実施形態においては、ハブ面１７とシュラウド面１８との間に、回転軸心Ｃを挟んで対向する位置に二枚の羽根１１が配設されている。
【００３４】
羽根１１は前縁部２０においてハブ１３側の半径ｒｉがシュラウド１５側の半径ｒｏの約０．４５倍であり、ハブ１３側とシュラウド１５側との中間部の半径ｒｍがシュラウド１５側の半径ｒｏの約０．５８倍であり、シュラウド１５側の半径ｒｏは羽根車１０の吸込口１９の半径ｒｓと等しい。羽根１１は前縁部２０においてハブ１３側からシュラウド１５側にかけて半径ｒが徐々に大きくなっている。なお、前縁部２０におけるシュラウド１５側の半径ｒｏが羽根車１０の吸込口の半径ｒｓの０．９〜１．２倍の範囲にあれば両者は等しいといえる。
【００３５】
さらに、羽根１１は、前縁部２０においてシュラウド１５側がハブ１３側に対して回転方向前方に位置し、少なくとも前縁部２０においてハブ１３側からシュラウド１５側にかけて負圧面１１ｎ側に滑らかな凸形状となっており、圧力面１１ｐ側が滑らかな凹形状となっている。なお、前記電動機は出力軸側からみて時計方向が正転である。
【００３６】
羽根１１は、後縁部２１においてシュラウド１５側がハブ１３側に対して回転方向前方に位置している。
【００３７】
羽根車１０は、隣り合う二枚の羽根１１の圧力面１１ｐと負圧面１１ｎと、圧力面１１ｐ及び負圧面１１ｎの間のハブ面１７とシュラウド面１８とよって囲まれる空間が羽根間流路２２となる。
【００３８】
本実施形態においては、羽根車１０の吸込口１９及び羽根間流路２２の異物通過径は７６ｍｍ（約３ｉｎ）以上である。羽根車１０が備えられる遠心ポンプ１の流出口４の直径は１５０ｍｍである。したがって、異物通過率は、約５０％となっている。
なお、異物通過径とは、羽根間流路２２を通過することができる異物の最大直径であり、異物通過率は、羽根車１０が備えられる遠心ポンプ１の流出口４の直径と異物通過径とから導かれる。
【００３９】
上述のような構成により、遠心ポンプ１は、羽根車１０が回転すると、流体は流入口３を介して吸込口１９へと導かれ、吸込口１９から回転軸心Ｃに沿って羽根車１０内に吸込まれ、前縁部２０から羽根間流路２２に案内され、羽根間流路２２に沿って流れ方向が回転軸心Ｃに沿った方向から径方向外側に沿った方向に変えられ、後縁部２１から流出し、流出口４から外部に吐き出される。
【００４０】
図２は、羽根車の前縁部の形状を４パターン示している。
各羽根車は、同一の羽根車外径、同一の羽根枚数、及び同一のポンプケーシング形状を有し、前縁部の形状のみが異なっている。図２において、横軸は、図１に示す羽根１１のハブ１３側を０としシュラウド１５側を１．０としたときの、前縁部２０のハブ１３側からシュラウド１５側までの幅Ｗを表している。縦軸は、図１に示す前縁部２０のハブ１３側からシュラウド１５側までの幅位置における半径ｒを、シュラウド１５側の半径ｒｏにより除算した値を表している。
【００４１】
パターン１の羽根車の羽根は、前縁部において、ハブ側の半径ｒｏがシュラウド側の半径の約０．６３倍であり、中間部の半径ｒｍがシュラウド側の半径の約０．７３倍であるような滑らかな湾曲形状である。
パターン２の羽根車の羽根は、前縁部において、ハブ側の半径ｒｏがシュラウド側の半径の約０．５５倍であり、中間部の半径ｒｍがシュラウド側の半径の約０．６５倍であるような滑らかな湾曲形状である。
パターン３の羽根車の羽根は、前縁部において、ハブ側の半径ｒｏがシュラウド側の半径の約０．４６倍であり、中間部の半径ｒｍがシュラウド側の半径の約０．５５倍であるような滑らかな湾曲形状である。
パターン４の羽根車の羽根は、前縁部において、ハブ側の半径ｒｏがシュラウド側の半径の約０．３６倍であり、中間部の半径ｒｍがシュラウド側の半径の約０．５２倍であるような滑らかな湾曲形状である。
【００４２】
なお、上記各羽根車は、パターン１からパターン４へと徐々に、ハブ側がシュラウド側に対して相対的に径方向内側に位置する形状であることがわかる。
【００４３】
これらパターン１〜４に係る羽根車について、ポンプ効率についての解析実験を行った。
【００４４】
図３において、横軸は各パターンを表し、縦軸はポンプ効率Δ％を表しており、以下の結果が読み取れる。
パターン２の羽根車の効率は、パターン１に係る羽根車に比べて、１．８ポイント上昇していることがわかる。
パターン３の羽根車の効率は、パターン１に係る羽根車に比べて、３．５ポイント上昇していることがわかる。
パターン４の羽根車の効率は、パターン１に係る羽根車に比べて、３．４ポイント上昇していることがわかる。
【００４５】
以上の結果から、羽根車１０の前縁部２０は、パターン２〜４に係る形状であることが好ましいことがわかる。つまり、羽根車１０は、羽根１１の前縁部２０において、ハブ１３側の半径ｒｉがシュラウド１５側の半径ｒｏの０．３０〜０．５５倍であり、ハブ１３側とシュラウド１５側との中間部の半径ｒｍがシュラウド１５側の半径ｒｏの０．５０〜０．６５倍であることが好ましいことがわかる。
【００４６】
上述のように、本発明による羽根車１０は、羽根１１の前縁部２０において、羽根１１のハブ１３側を羽根１１のシュラウド１５側よりも相対的に径方向内側へと位置させることにより、羽根車１０に流入した流体を回転軸心Ｃに近い径方向位置である羽根１１のハブ１３側において羽根１１とハブ１３とシュラウド１５とに囲まれて構成される羽根間流路２２により早く導くことができるので、羽根車１０に流入した流体を回転軸心Ｃから遠い径方向位置である羽根１１のシュラウド１５側において羽根間流路２２に導く場合に比べて、同じ流量、全揚程でありながら軸動力を低下させてポンプ効率を向上させることや、振動の抑制といった効果を高めることができる。羽根車１０に流入した流体は羽根１１の前縁部２０において羽根間流路２２にスムーズに導かれるためシュラウド１５に接する流体の流れに乱れが生じにくく、摩擦損失が減少するため軸動力の低下に寄与することができる。
【００４７】
羽根１１の前縁部２０においてハブ１３側の半径ｒｉがシュラウド１５側の半径ｒｏの０．３０〜０．５５倍であり、前縁部２０においてハブ１３側とシュラウド１５側との中間部の半径ｒｍがシュラウド１５側の半径ｒｏの０．５０〜０．６５倍である羽根１１は、少なくとも前縁部２０においてハブ１３側とシュラウド１５側にかけて負圧面１１ｎ側において凸形状となり、圧力面１１ｐ側において凹形状となる。つまり、羽根間流路２２を圧力面１１ｐ側において広く確保することができる。
【００４８】
羽根１１は、少なくとも前縁部２０においてハブ１３側とシュラウド１５側にかけて負圧面側に滑らかな凸形状とすることで、羽根車１０に吸い込んだ流体の流れを乱すことを抑制しながら羽根間流路２２に案内することができる。
【００４９】
吸込口１９と羽根１１の前縁部２０のシュラウド１５側とを近接させることにより、吸込口１９から吸い込んだ流体をスムーズに羽根間流路２２に案内することができる。
【００５０】
遠心ポンプに備えられる羽根車１０の羽根間流路２２内においては、ほぼ流路に沿って流れる主流に加えて、羽根間流路２２内の圧力勾配等に起因する二次流れや、渦、流れの剥離等が生じ、これが効率が低下する原因の一つとなっている。
【００５１】
羽根１１は、前縁部２０においてシュラウド１５側がハブ１３側に対して回転方向前方に位置するように構成することにより、効率の低下の原因となる現象の発生を低減することができるため、効率を高めることができる。
【００５２】
羽根１１の後縁部２１において、ハブ１３側とシュラウド１５側とが、回転方向において同じ位置にあると、羽根車１０による流体力の全てが後縁部２１に作用するため、羽根１１に撓みを生じたり、羽根１１の撓みによる回転方向のバランスの乱れにより、軸受けに不均一なラジアル荷重が作用し、軸受けの寿命を短くする原因となっていた。
【００５３】
羽根１１は、羽根１１の後縁部２１においてシュラウド１５側がハブ１３側に対して回転方向前方に位置するように構成することにより、羽根１１の後縁部２１において、ハブ１３側の静圧の上昇を抑制することができるため、流体をスムーズに流出させることができるため、上述のような問題の発生を抑制することができる。
【００５４】
羽根１１の枚数を多くすると、ポンプ効率は向上するが、羽根間流路２２が狭くなるため、異物が詰まりやすくなる。一方、羽根１１が一枚であると、羽根間流路２２を広く確保できるが、回転軸心Ｃ周りのバランスに不均衡が生じ、これに起因して吐出に脈動が生じ、ポンプ効率は低下する。本実施形態のように、羽根１１の枚数を二枚とすることにより、羽根間流路２２は、羽根が一枚である場合より狭くなるが、異物の通過性を十分に確保しながら、回転軸心Ｃ周りのバランスに不均衡を生じさせないため、ポンプ効率は向上する。
【００５５】
上述の実施形態においては、羽根車は、いわゆるクローズ羽根車である場合について説明した。しかし、本発明に係る羽根車３０は、図４に示すように、羽根３１とハブ３３とを有する、いわゆるオープン羽根車であってもよい。
【００５６】
羽根車３０は、クローズ羽根車のようなシュラウドを有しておらず、羽根車３０は、羽根１１と、ポンプケーシング３に備えられた吸込みライナー３５との間にわずかな隙間を有して回転する。このような羽根車３０は、クローズ羽根車に比べて製造や加工が容易である点において優れ、また、吸込みライナー３５に排出溝を設けるなどの工夫をすれば、羽根３１の前縁部４０に繊維上の異物が絡んだとしても、異物は当該排出溝を介して排出されやすいため異物の通過性において優れている。
【００５７】
このような羽根車３０であっても、羽根３１の前縁部４０において、ハブ３３側の半径ｒｉが吸込みライナー３５側の半径ｒｏの０．３０〜０．５５倍であり、ハブ３３側と吸込みライナー３５側との中間部の半径ｒｍが吸込みライナー３５側の半径の０．５０〜０．６５倍であることが好ましい。羽根３１は、前縁部４０において吸込みライナー３５側の半径ｒｏが、吸込みライナー３５の吸込口３９の半径ｒｓと等しいと好適である。これらの条件を満たすように構成することにより、羽根３１とハブ３３と吸込みライナー３５とに囲まれて構成される羽根間流路４２を流れる流体のエネルギー損失が少なく、高いポンプ効率を達成することができる。
【００５８】
上述のように、本発明による羽根車３０は、羽根３１の前縁部４０において、羽根３１のハブ３３側を、羽根３１の、羽根３１を挟んでハブ３３と対向するように設けられる吸込みライナー３５側よりも相対的に径方向内側へと位置させることにより、羽根車３０に流入した流体を回転軸心Ｃに近い径方向位置である羽根３１のハブ３３側において、羽根３１とハブ３３と吸込みライナー３５とに囲まれて構成される羽根間流路４２により早く導くことができるので、羽根車３０に流入した流体を回転軸心Ｃから遠い径方向位置である羽根３１の吸込みライナー３５側において羽根間流路４２に導く場合に比べて、同じ流量、全揚程でありながら軸動力を低下させてポンプ効率を向上させることや、振動の抑制といった効果を高めることができる。
【００５９】
オープン羽根車は羽根３１と吸込みライナー３５との間には隙間があるため、この隙間から漏れが生じる。この漏れが増大すると摩擦損失は増大し軸動力が上昇してしまう。しかし、上述のとおり羽根車３０に流入した流体を羽根３１のハブ３３側において羽根間流路４２により早く導くことができるように構成したことにより、吸込みライナー３５側の仕事量が相対的に低減するため、流体の流れに乱れが少なくなり、漏れが減少する。漏れが減少することにより、同じ全揚程、軸動力でありながら、より多くの流量を送水することができるので、ポンプ効率を向上させることができる。
【００６０】
なお、オープン羽根車である羽根車３０に関して説明しなかった構成については、上述したクローズ羽根車である羽根車１０と同様である。例えば、羽根３１は、前縁部４０において吸込みライナー３５側がハブ３３側に対して回転方向前方に位置し、少なくとも前縁部４０においてハブ３３側から吸込みライナー３５側にかけて負圧面３１ｎ側に滑らかな凸形状となっており、圧力面３１ｐ側が滑らかな凹形状となっている。
【００６１】
また、以上の説明においては、本発明に係る羽根車１０、３０が遠心ポンプに備えられる遠心羽根車である場合を例について説明したが、本発明に係る羽根車は、比速度Ｎｓが１００〜１０００くらいの範囲のターボポンプに好適に適用される。したがって、本発明に係る羽根車は斜流ポンプに備えられる斜流羽根車であってもよい。
【００６２】
上述した実施形態は、いずれも本発明の一例であり、当該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲において適宜変更設計可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１        ：遠心ポンプ
１０      ：羽根車
１１      ：羽根
１３      ：ハブ
１５      ：シュラウド
１９      ：吸込口
２０      ：前縁部
２１      ：後縁部
３０      ：羽根車
３１      ：羽根
３３      ：ハブ
３５      ：吸込みライナー
３９      ：吸込口
４０      ：前縁部
Ｃ        ：回転軸心
ｒ        ：半径
ｒｉ      ：半径
ｒｍ      ：半径
ｒｏ      ：半径
ｒｓ      ：半径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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