(57)【要約】【課題】斜流ポンプにおいて、羽根車背面への流体の漏れ量を少なくしてポンプ効率の低下を抑制しながら、回転軸へ加わる合計スラストを低減すること。【解決手段】斜流ポンプ５０は、回転軸９と、この回転軸９に装着されたハブ４及びこのハブ４の外周に設けられた羽根１からなる羽根車２０と、羽根車２０に流体を導く吸込みケーシング３０と、羽根車２０から吐出された流体を導く外周吐出ケーシング４１及び内周吐出ケーシング４２からなる吐出ケーシング４０と、回転軸９の外周に設けられた環状部材１０とを備えている。羽根車２０の背面と内周吐出ケーシング４２の内面と回転軸９の外周面とで領域３が形成されている。この領域３は、軸方向に、羽根車２０の吐出側の流体が漏れて流入する第１の領域３Ａとこの第１の領域３Ａの流体が絞り流路１３を通して流入する第２の領域３Ｂとに環状部材１０により仕切られている。【選択図】図１
2007321717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸に装着されたハブ及びこのハブの外周に設けられた羽根からなる羽根車と、
前記羽根車に流体を導く吸込みケーシングと、
前記羽根車から吐出された流体を導く外周吐出ケーシング及び内周吐出ケーシングからなる吐出ケーシングとを備え、
前記羽根車の背面と前記内周吐出ケーシングの内面と前記回転軸の外周面とで形成された領域を有する斜流ポンプにおいて、
前記領域を、軸方向に、前記羽根車の吐出側の流体が漏れて流入する第１の領域と前記第１の領域の流体が絞り流路を通して流入する第２の領域とに仕切る環状部材を前記回転軸の外周に設けた
ことを特徴とする斜流ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の斜流ポンプにおいて、前記環状部材と前記内周吐出ケーシングとの間の隙間で前記絞り流路を形成したことを特徴とする斜流ポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載の斜流ポンプにおいて、前記環状部材と前記内周吐出ケーシングとの隙間を軸方向に長く且つ狭くして流体軸受機能を持たせたことを特徴とする斜流ポンプ。
【請求項４】
請求項３に記載の斜流ポンプにおいて、前記回転軸の外周面に２つの段部を形成し、前記環状部材及び前記羽根車を回転軸の吸込み側端部から順に装着したことを特徴とする斜流ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜流ポンプに係り、特に羽根車の背面に吐出側流体が漏れる領域を有する斜流ポンプに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の斜流ポンプの軸スラスト低減方法を図３を参照しながら説明する。図３は従来の斜流ポンプの羽根車の周辺部分の断面図である。なお、後述する本発明の実施形態と同一符号は、同一物または相当物を示す。
【０００３】
斜流ポンプ５０は、回転軸９と、この回転軸９に装着されたハブ４及びこのハブ４の外周に設けられた羽根１からなる羽根車２０と、羽根車２０に流体を導く吸込みケーシング３０と、羽根車２０から吐出された流体を導く外周吐出ケーシング４１及び内周吐出ケーシング４２からなる吐出ケーシング４０とを備えて構成されている。そして、羽根車２０の背面と内周吐出ケーシング４２の内面と回転軸９の外周面とで形成された領域３を有し、この羽根車２０の背面側領域３と羽根車２０の吸込み側領域とを直接連通する複数個のバランスホール８を設けている。このバランスホール８は、羽根車２０の背面側領域の圧力を低くすることにより羽根車２０の吸込み側との差圧を小さくして、羽根車２０に働く吸込み側方向スラストを低減するためのものである。
【０００４】
なお、かかる従来技術に関連する特許文献として、例えば特開平７−３３２２８１号公報（特許文献１）が挙げられる。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３３２２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の斜流ポンプ５０では、バランスホール８を形成して羽根車２０の背面領域３の圧力を低くすることにより羽根車２０に働く吸込み側方向スラストを低減するものであるため、吸込み側方向スラストを大きく低減するには、バランスホール８を大きくする必要がある。バランスホール８を大きくすると、吸込み側に戻される漏れ流量が増大され、ポンプ効率が低下する、という問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、羽根車背面への流体の漏れ量を少なくしてポンプ効率の低下を抑制しながら、回転軸へ加わる合計スラストを低減することができる斜流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】
【０００８】
前述の目的を達成するために、本発明は、回転軸と、前記回転軸に装着されたハブ及びこのハブの外周に設けられた羽根からなる羽根車と、前記羽根車に流体を導く吸込みケーシングと、前記羽根車から吐出された流体を導く外周吐出ケーシング及び内周吐出ケーシングからなる吐出ケーシングとを備え、前記羽根車の背面と前記内周吐出ケーシングの内面と前記回転軸の外周面とで形成された領域を有する斜流ポンプにおいて、前記領域を、軸方向に、前記羽根車の吐出側の流体が漏れて流入する第１の領域と前記第１の領域の流体が絞り流路を通して流入する第２の領域とに仕切る環状部材を前記回転軸の外周に設けたことにある。
【０００９】
係る本発明の好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）前記環状部材と前記内周吐出ケーシングとの間の隙間で前記絞り流路を形成したこと。
（２）前記環状部材と前記内周吐出ケーシングとの隙間を軸方向に長く且つ狭くして流体軸受機能を持たせたこと。
（３）前記回転軸の外周面に２つの段部を形成し、前記環状部材及び前記羽根車を回転軸の吸込み側端部から順に装着したこと。
【発明の効果】
【００１０】
上記本発明の斜流ポンプによれば、羽根車背面への流体の漏れ量を少なくしてポンプ効率の低下を抑制しながら、回転軸へ加わる合計スラストを低減することができる。
【００１１】
そして、上記好ましい構成例（１）によれば、細孔などの特別な絞り流路を形成することなく、簡単な構造で第１の領域と第２の領域との圧力差を発生させることができる。
【００１２】
また、上記好ましい構成例（２）によれば、回転軸の軸受信頼性を向上できる。
【００１３】
さらに、上記好ましい構成例（３）によれば、環状部材を内周吐出ケーシングに対して正確に且つ簡単に位置決めすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態の斜流ポンプについて図１及び図２を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態の斜流ポンプ５０の羽根車２０の周辺部分の断面図、図２は図１の斜流ポンプ５０の各部におけるスラストの説明図である。本実施形態の斜流ポンプ５０は横軸ポンプの例であるが、本発明は縦軸ポンプにも適用可能である。
【００１５】
斜流ポンプ５０は、回転軸９と、羽根車２０と、吸込みケーシング３０と、吐出ケーシング４０と、環状部材１０とを備えて構成されている。
【００１６】
回転軸９は、吸込みケーシング３０側から吐出ケーシング４０側に延びており、図示しないスラスト軸受及びラジアル軸受により回転自在に支持されている。
【００１７】
羽根車２０は回転軸９に装着されて回転軸９と共に回転される。この羽根車２０は、略円錐状に拡開されたハブ４と、このハブ４の円錐外周面に斜めに設けられた複数枚の羽根１とを一体に形成して構成されている。ハブ４は、その中央ボス部４ａが回転軸９の第１の段部９ａに回転軸９の端部側から嵌合され、中央ボス部４ａの反段部側が止め具１４により当接されている。
【００１８】
吸込みケーシング３０は、羽根車２０に流体（本実施形態では、水）を導く吸込み流路１５を形成している。この吸込みケーシング３０は、２つの吸込みケーシング３１、３２からなっている。なお、吸込みケーシング３２は羽根車２０の外周側流路を形成している。
【００１９】
吐出ケーシング４０は羽根車２０から吐出された流体を導く吐出流路１６を形成している。吐出流路１６は、吐出ケーシング４０を構成する外周吐出ケーシング４１と、内周吐出ケーシング４２と、の間に形成されている。吐出流路１６には、複数の案内羽根２が設けられている。
【００２０】
外周吐出ケーシング４１は吸込みケーシング３２から連続するように、外周吐出ケーシング４１の端部と吸込みケーシング３２の端部とは接合されている。内周吐出ケーシング４２はハブ４から連続するように、内周吐出ケーシング４２の端部とハブ４の外周端部とは隙間を有して対向されている。
【００２１】
また、内周吐出ケーシング４２は、吐出流路を形成するケーシング部４２Ａと、ケーシング部４２Ａの内側に密着して固定された筒状部４２Ｂとからなっている。筒状部４２Ｂは、回転軸９及び環状部材１０と同軸に設けられ、回転軸９の円形外周面より僅かに大きい円形内周面を有している。なお、２つの部材４２Ａ、４２Ｂを同一部材で一体に形成して内周吐出ケーシング４２を構成するようにしてもよい。
【００２２】
そして、斜流ポンプ５０は、羽根車２０のハブ４の背面と内周吐出ケーシング４２の内面と回転軸９の外周面とで囲まれた領域３が形成される。この領域３は、環状部材１０により、軸方向に、羽根車２０の吐出側の流体が漏れて流入する第１の領域３Ａと、この第１の領域３Ａの流体が絞り流路１３を通して流入する第２の領域３Ｂとに仕切られている。第２の領域３Ｂは、例えば図示しない配管を介して吸込み流路１５側と連通されている。
【００２３】
環状部材１０は、回転軸９の外周に固着して設けられ、回転軸９と共に回転される。具体的には、環状部材１０は、回転軸９の第２の段部９ｂに回転軸９の端部側から嵌合されて固定されている。環状部材１０及び羽根車２０の取り付け構造は、回転軸９の外周面に２つの段部９ａ、９ｂを形成し、環状部材１０及び羽根車２０を回転軸９の吸込み側端部から順に装着した構造である。
【００２４】
絞り流路１３は、環状部材１０と筒状部４２Ｂとの間の隙間で構成されている。この絞り流路１３は、軸方向に長く且つ狭くして流体軸受としての機能を備えている。
【００２５】
かかる構成において、吸い込み側から吸込みケーシング３０内を流れてきた流体は、羽根車２０で昇圧された後に、吐出ケーシング４０で形成された吐出流路１６に吐出され、案内羽根２を通って吐出側へ流出される。
【００２６】
ここで、固定された内周吐出ケーシング４２と回転される羽根車２０のハブ４との間には隙間があるので、羽根車２０から吐き出された流体の一部が羽根車２０のハブ４の背面に形成された第１の領域３Ａへ流れ込む。
【００２７】
そして、第１の領域３Ａへ流れ込んだ流体は、絞り流路１３を通して減圧されて第２の領域３Ｂに流入される。ここで、この絞り流路１３は、環状部材１０と円筒部材４２Ｂとの狭い隙間で軸方向に長いシール機能を有するように形成されているので、第２の領域３Ｂに流入される流体量を極めて僅かにしつつ、第２の領域３Ｂの圧力を極めて低くし（換言すれば、吸込み流路１５の圧力に近づけ）、第１の領域３Ａと第２の領域３Ｂとの圧力差を大きくすることができる。なお、第２の領域３Ｂに流入した流体は吸込み流路１５に戻される。
【００２８】
斜流ポンプ５０の回転軸９に働くスラストについて説明する。回転軸９に働くスラストには、羽根車２０に働くスラストと環状部材１０に働くスラストとがある。
【００２９】
羽根車２０に働くスラストは、図１及び図２に示すように、ハブ４の正面に働く吐出側方向スラスト２１と、羽根１に働く吸込み側方向スラスト２２と、ハブ４の背面に働く吸込み側方向スラスト２３とからなっている。羽根車２０に働く合計スラスト２４は、図２に示すように、吸込み側方向に働くスラストとなっている。従って、斜流ポンプ５０においては、吸込み側方向に働く羽根車２０の合計スラスト２４を低減することが重要である。なお、図２では、吐出側方向スラストをマイナス、吸込み側方向スラストをプラスで表示してある。
【００３０】
また、環状部材１０に働くスラストは、図１及び図２に示すように、第１の領域を形成する環状部材１０の面（環状部材１０の正面）１１に働く吐出側方向スラスト２５と、第２の領域を形成する環状部材１０の面（環状部材１０の背面）１２に働く吸込み側方向スラスト２６とからなっている。環状部材１０に働く合計スラスト２７は、図２に示すように、吐出側方向に働くスラストとなっている。これによって、回転軸９に働く合計スラスト２８は、図２に示すように、羽根車２０に働く合計スラスト２４より大幅に小さくすることができる。
【００３１】
なお、環状部材１０の軸方向長さが長くなるほど、漏れ流量を低減できるが、長くし過ぎるとシール摺動部の摩擦損失が増加して、逆にポンプ効率を低下させてしまう。従って、ポンプ効率の向上と回転軸９に加わるスラストの低減とを同時に達成できるように、環状部材１０の軸方向長さを設定することが望ましい。
【００３２】
また、環状部材１０の径方向寸法が大きくなるほど、環状部材１０の正面１１に働く吐出側方向スラスト２４と環状部材１０の背面１２に働く吸込み側方向スラスト２５との差が大きくなって、環状部材１０に吸込み側方向に働く合計スラスト２６が大きくなり、回転軸９の全体のスラスト２７を低減することができる。しかし、径方向寸法が大きくなる環状部材１０に作用する摩擦損失が大きくなってポンプ効率を低下させてしまう。従って、ポンプ効率の向上と回転軸９に加わるスラストの低減とを同時に達成できるように、径方向寸法を設定することが望ましい。
【００３３】
本実施形態によれば、回転軸９と、この回転軸９に装着されたハブ４及びこのハブ４の外周に設けられた羽根１からなる羽根車２０と、羽根車２０に流体を導く吸込みケーシング３０と、羽根車２０から吐出された流体を導く外周吐出ケーシング４１及び内周吐出ケーシング４２からなる吐出ケーシング４０とを備え、羽根車２０の背面と内周吐出ケーシング４２の内面と回転軸９の外周面とで形成された領域３を有する斜流ポンプ５０において、領域３を、軸方向に、羽根車２０の吐出側の流体が漏れて流入する第１の領域３Ａとこの第１の領域３Ａの流体が絞り流路１３を通して流入する第２の領域３Ｂとに仕切る環状部材１０を回転軸９の外周に設けているので、羽根車２０背面への流体の漏れ量を少なくしてポンプ効率の低下を抑制しながら、回転軸８へ加わる合計スラストを低減することができる。即ち、羽根車２０背面と環状部材１０とに逆向きのスラストを発生させることができ、第１の領域３Ａから第２の領域３Ｂへ流体を通す絞り流路１３の絞り抵抗を大きくすることによって、第１の領域３Ａから第２の領域３Ｂへの流入量を減少させる機能と、第１の領域３Ａの圧力と第２の領域３Ｂの圧力との差を大きくする機能とを両立させることができる。これによって、羽根車２０の吐出側から第１の領域３Ａへの流体の漏れ量を大幅に低減しつつ、環状部材１０に大きな吐出側方向スラストを発生させて羽根車２０による吸込み側方向スラストを相殺することができる。
【００３４】
さらには、環状部材１０と内周吐出ケーシング４２との間の隙間で絞り流路１３を形成しているので、細孔などの特別な絞り流路を形成することなく、簡単な構造で第１の領域３Ａと第２の領域３Ｂとの圧力差を発生させることができる。
【００３５】
さらには、環状部材１０と内周吐出ケーシング４２との隙間を軸方向に長く且つ狭くして流体軸受機能を持たせているので、回転軸の軸受信頼性を向上できる。
【００３６】
さらには、回転軸９の外周面に２つの段部９ａ、９ｂを形成し、環状部材１０及び羽根車２０を回転軸９の吸込み側端部から順に装着した構造であるので、環状部材１０を内周吐出ケーシング４２に対して正確に且つ簡単に位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態の斜流ポンプの羽根車の周辺部分の断面図である。
【図２】図１の斜流ポンプの各部におけるスラストの説明図である。
【図３】従来の斜流ポンプの羽根車の周辺部分の断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…羽根、２…案内羽根、３…領域、３Ａ…第１の領域、３Ｂ…第２の領域、４…ハブ、５…羽根車背面、８…バランスホール、９…回転軸、９ａ…第１の段部、９ｂ…第２の段部、１０…環状部材、１１…環状部材正面、１２…環状部材背面、１３…絞り流路、１５…吸込み流路、１６…吐出流路、２０…羽根車、３０…吸込みケーシング、４０…吐出ケーシング、４１…外周吐出ケーシング、４２…内周吐出ケーシング、４２Ａ…ケーシング部、４２Ｂ…筒状部、５０…斜流ポンプ。
【図１】
2007321717.tif 000003
【図２】
2007321717.tif 000004
【図３】
2007321717.tif 000005