(57)【要約】【課題】  製作工程上の無駄が少なく低コストで製作でき、しかも性能調整が容易となるようにポンプに組み込まれる羽根車及び該羽根車を備えたポンプを提供する。【解決手段】  本発明の羽根車は、互いに隣接する一方の主翼１３の裏面１３ｂと他方の主翼１３の表面１３ａとの間に、羽根車の外径より内側に位置して一方の主翼１３の裏面１３ｂから他方の主翼１３の表面１３ａに向かって延びる仕切翼３２、更には必要に応じて、仕切翼３２に連続して羽根車の外径に達する中間翼３６を設けた。仕切翼３２は、羽根車の外径と同じ中心を持つ円弧状に形成されていることが好ましい。【選択図】図１０
2007051592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに隣接する一方の主翼の裏面と他方の主翼の表面との間に、羽根車の外径より内側に位置して一方の主翼の裏面から他方の主翼の表面に向かって延びる仕切翼を設けたことを特徴とする羽根車。
【請求項２】
互いに隣接する一方の主翼の裏面と他方の主翼の表面との間に、羽根車の外径より内側に位置して一方の主翼の裏面から他方の主翼の表面に向かって延びる仕切翼と、該仕切翼に連続して羽根車の外径に達する中間翼を設けたことを特徴とする羽根車。
【請求項３】
前記仕切翼は、羽根車の外径と同じ中心を持つ円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の羽根車。
【請求項４】
前記中間翼と該中間翼が対面する前記主翼との間に形成された流路は、流体の流れ方向に沿って同じ大きさの流路幅を持つことを特徴とする請求項２または３記載の羽根車。
【請求項５】
前記中間翼と該中間翼が対面する前記主翼との間に形成された流路は、流体の流れ方向に沿って流路幅が変化していることを特徴とする請求項２または３記載の羽根車。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の羽根車を有するポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心ポンプ等に使用される羽根車及び該羽根車を備えたポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポンプの一般的な構造を図１及び図２に示す。図１及び図２に示すように、ポンプは、吸込み口１ａと吐出し口１ｂを有するポンプケーシング１と、ケーシングカバー２とを備えている。羽根車３は、その吸込み口がポンプケーシング１の吸込み口１ａを向くようにポンプケーシング１の内部に配置され、吸込み口１ａからポンプケーシング１の内部に入った流体は、羽根車３を通って昇圧され、ポンプケーシング１の吐出し口１ｂから外部に排出される。羽根車３は、軸受胴体４に組込まれた軸受５ａ，５ｂに支持されたポンプ軸６のポンプケーシング１側の端部に固定されている。ポンプ軸６の他端には図示しない駆動機が連結されており、ポンプ軸６を介して羽根車３が回転駆動される。図２は、ポンプケーシング１を軸受胴体４側からみた図を示す。
【０００３】
図３は、羽根車３の断面を、図４は、羽根車３を羽根車吸込み口側より見た図をそれぞれ示す。図３及び図４に示すように、羽根車３は、主板１１、側板１２及び主板１１と側板１２との間に配置された複数の主翼１３から構成されている。主翼１３は、この例では、厚さｔ１の板状に形成されて、互いに隣接する一方の主翼１３の回転方向側の表面１３ａと他方の主翼１３の反回転方向側の裏面１３ｂとの間に、流路２０がそれぞれ区画形成されている。
【０００４】
図５は、ポンプの特性曲線を示す。図５中の揚程―水量曲線Ｘは、一般のポンプの特性を示す。揚程―水量曲線Ｙ，Ｚは、最高効率が小水量側になるようにした調整した時のポンプの特性を示す。揚程―水量曲線Ｘに対するポンプ効率曲線Ｘ１、揚程―水量曲線Ｙに対するポンプ効率曲線Ｙ１、及び揚程―水量曲線Ｚに対するポンプ効率曲線Ｚ１におけるそれぞれの最高効率点Ｘａ，Ｙｂ，Ｚｃでポンプの最高効率が得られる。
【０００５】
図５に示す、ポンプの最高効率点がＸａの揚程―水量曲線Ｘが、ポンプの最高効率点がＹｂ，Ｚｃの揚程―水量曲線Ｙ，Ｚとなるよう、小水量側で最高効率点となる特性を持たせるようにするために、例えば、図３及び図４に示すように、主板１１と側板１２との間に形成された流路２０の出口幅Ｂ２を狭くした羽根車３を使用することで、水量を絞ることが行われていた。
【０００６】
また、図６に示すように、流路２０の外周開口端の一部を、主翼１３の裏面１３ｂから羽根車３の外径に沿って回転方向の後方に延びる延出部２２で塞ぎ、出口を小さくして水量を絞った羽根車３ａを使用したり、図７に示すように、厚さが外周に向けて徐々に増加する主翼１４を用い、互いに隣接する主翼１４の間に形成される流路２０ａの流路幅ｄが該流路２０ａの全長に亘ってほぼ一様となるように狭くして水量を絞った羽根車３ｂを使用したりすることも行われていた。
【０００７】
更に、図８及び図９に示すように、ポンプケーシング１の出口部に絞り部１０を設け該絞り部１０で水量を絞ったり、図示しないが、ポンプケーシングの出口に、ポンプ本体とは別に絞り用の部品（オリフィス）を設けて水量を絞ったりすることも行われていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、ポンプの最高効率が小水量側となる特性を持たせるようにした従来例にあっては、以下のような問題点があった。
すなわち、図３に示すように、主板１１と側板１２の隙間を狭くして、流路２０の出口幅Ｂ２を狭くした羽根車３を使用すると、羽根車は、一般的に鋳造で製作されるため、出口幅を狭くして製作するには限度があり、この羽根車３を組み込んだポンプの性能調整が制限されてしまう。しかも、出口幅が狭い羽根車ほど鋳造の不良が発生しやすく、歩留りが悪化してしまう。
【０００９】
図６に示すように、流路２０の一部を主翼１３の延出部２２で塞ぐようにした羽根車３ａを使用すると、羽根車は、一般に、外径を任意の寸法で加工し外径を小さくすることで性能を変えるようにしているが、羽根車の外径を加工することで、主翼１３の延出部２２が無くなって、当初の水量を絞る効果が無くなってしまうことがある。
【００１０】
図７に示すように、主翼１４の間に形成される流路２０ａの流路幅ｄが該流路２０ａの全長に亘ってほぼ一様となるようにした羽根車３ｂを使用すると、一般的に鋳造で製作される羽根車では、流路の幅を狭くして製作するには限度があり、この羽根車３ｂを組み込んだポンプの性能調整が制限されてしまう。また、ポンプ特性曲線は、水量０から水量が増加するにつれて右下がりの曲線が好ましいが、図７に示す羽根車３ｂを使用したポンプにあっては、小水量域で右上がりの特性を示すことがあり、ポンプ運転上好ましくない。しかも、主翼１４の厚みが大きくなって、羽根車３ｂ自体の重量が重くなる。
【００１１】
図８及び図９に示すように、ポンプケーシング１の出口部に絞り部１０を設け該絞り部１０で水量を絞るようにした場合、一般に鋳造製のポンプケーシングのポンプケーシング内からポンプ出口までの吐出し流路に沿った位置に、鋳造中に孔をあける必要がある。しかし、鋳造の寸法変化を考慮すると、水量を制限するのに必要な大きさの孔は予め開けることができないので、改めて機械加工することになる。吐出し流路は、断面が単純な円筒形状でなく、鋳造の誤差もあり、機械加工する孔の絞り効果にも誤差がある。このため、所望のポンプ性能を得るようにするためには、小さい孔径から始め、性能を確認しながら、機械加工と性能試験を複数回に渡り繰返すことが必要になる。また、客先の要求する規格によっては、ポンプケーシングに絞り部（孔）を形成できない場合がある。
【００１２】
ポンプケーシングの出口にポンプ本体とは別の絞り部品（オリフィス）を設けるようにした従来例にあっても同様に、客先の要求する規格によっては、このような絞り部材（オリフィス）を設けることができない場合がある。
【００１３】
以上のように、水量を絞ってポンプの最高効率が小流量側になる特性を持つようにした従来例にあっては、（ａ）鋳造の不良で歩留りが悪くなる、（ｂ）重量が重くなる、（ｃ）性能調整のため羽根車の外径加工をすると効果が無くなる場合がある、（ｄ）機械加工と性能試験を繰返す必要がある、（ｅ）規格によっては適用できない場合がある、等いずれの場合も不都合や問題があった。
【００１４】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、製作工程上の無駄が少なく低コストで製作でき、しかも性能調整が容易となるようにポンプに組み込まれる羽根車及び該羽根車を備えた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】
【００１５】
請求項１に記載の発明は、互いに隣接する一方の主翼の裏面と他方の主翼の表面との間に、羽根車の外径より内側に位置して一方の主翼の裏面から他方の主翼の表面に向かって延びる仕切翼を設けたことを特徴とする羽根車である。
これにより、主板と側板の隙間を狭くすることなく、仕切翼で羽根車の内部を流れる流体の流量を制限し、しかも、羽根車の外径の内側に仕切翼を設けることで、この流量を制限する効果を維持したまま、ポンプの性能調整のための羽根車の外径加工を行うことができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、互いに隣接する一方の主翼の裏面と他方の主翼の表面との間に、羽根車の外径より内側に位置して一方の主翼の裏面から他方の主翼の表面に向かって延びる仕切翼と、該仕切翼に連続して羽根車の外径に達する中間翼を設けたことを特徴とする羽根車である。
これにより、羽根車の内部に流入した流体は、仕切翼によって流量が制限された後、主翼と中間翼との間に形成された流路に沿って流れて、羽根車から排出される。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、前記仕切翼は、羽根車の外径と同じ中心を持つ円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の羽根車である。
これにより、仕切翼を、羽根車の外径加工を考慮し、羽根車の外径加工によって加工されない位置に設けることで、ポンプの性能調整のための羽根車の外径加工が行える十分なマージンを確保することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、前記中間翼と該中間翼が対面する前記主翼との間に形成された流路は、流体の流れ方向に沿って同じ大きさの流路幅を持つことを特徴とする請求項２または３記載の羽根車である。
これにより、ポンプの性能調整のための羽根車の外径加工を行う際、この加工量によって、羽根車で制限される流量が異なってしまうことを防止することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、前記中間翼と該中間翼が対面する前記主翼との間に形成された流路は、流体の流れ方向に沿って流路幅が変化していることを特徴とする請求項２または３記載の羽根車の羽根車である。
これにより、ポンプの性能調整のための羽根車の外径加工を、この加工量によって、羽根車で制限される流量が異なるように行うことができる。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の羽根車を有するポンプである。
これにより、羽根車のみで容易に特性曲線の調整が可能なポンプが提供できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ポンプの最高効率が小水量側になる特性を持たせるようにポンプに組み込まれる羽根車において、次のような優れた効果を得ることができる。
（１）主板と側板の隙間を狭くした従来の羽根車に比べ、本発明の羽根車は、鋳造の不良が発生しにくく、製品の歩留まりが向上する。
（２）外径を主翼の延出部で塞ぐようにした従来の羽根車にあっては、羽根車の外径加工を行うと水量を絞る効果が無くなってしまうことがあるが、本発明の羽根車は、このような弊害がない。
（３）主翼と主翼との間の流路の幅を一様で狭くした従来の羽根車に比べて、本発明の羽根車は、効率の低下が少なく、軽量にできる。
【００２１】
更に、羽根車のみで容易に特性曲線の調整が可能なポンプが提供でき、これによって、ポンプケーシングの出口を絞る従来例に比べ、ポンプケーシングの機械加工とポンプの性能試験を繰返す必要がないので、無駄な製作工程がなく低コストになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態の羽根車を図１０乃至図１３を参照して説明する。
図１０は、本発明の実施の形態の羽根車を、その吸込み口側より見たときの一部切断の正面図である。図１０に示すように、この実施の形態の羽根車３０は、主板１１、側板１２及び主板１１と側板１２との間に配置された複数の主翼１３から構成されている。この例では、主翼１３が５枚備えられているが、主翼１３の枚数は、これに限定されないことは勿論である。
【００２３】
互いに隣接する一方の主翼１３の裏面１３ｂと、他方の主翼１３の表面１３ａとの間には、一方の主翼１３の裏面１３ｂから他方の主翼１３の表面１３ａに向かって延びる、厚みｔ２の板状の仕切翼３２が設けられている。これにより、主翼１３及び該主翼１３から延びる仕切翼３２と、これらが対面する他の主翼１３との間に、主板１１と側板１２の隙間を狭くすることなく、仕切翼３２で流量が制限された第１流路３４が形成されている。
【００２４】
仕切翼３２は、羽根車３０の外径の内側に設けられ、羽根車３０の外径と同じ中心を持つ円弧状に形成されている。これによって、仕切翼３２で流量を制限する効果を維持したまま、ポンプの性能調整のための羽根車３０の外径加工を行うことができる。特に、仕切翼３２を、羽根車３０の外径加工を考慮し、羽根車３０の外径加工によって加工されない位置に、羽根車３０の外径と同じ中心を持つ円弧状に設けることで、ポンプの性能調整のための羽根車３０の外径加工が行える十分なマージンを確保することができる。
【００２５】
仕切翼３２には、厚みｔ３の板状で、羽根車３０の外径に達する中間翼３６が連続して設けられ、中間翼３６と該中間翼３６が対面する主翼１３との間に、第２流路３８が形成されている。この例では、第２流路３８は、流れ方向に沿って同じ大きさの流路幅ｅを持つようになっている。
【００２６】
これにより、羽根車３０の内部に流入した流体は、第１流路３４に沿って流れ、仕切翼３２によって流量が制限された後、第２流路３８に沿って流れて、羽根車３０から排出される。この例によれば、第２流路３８が流れ方向に沿って同じ大きさの流路幅ｅを持つようにすることで、ポンプの性能調整のための羽根車３０の外径加工を行う際、この加工量によって、羽根車３０で制限される流量が異なってしまうことを防止することができる。
【００２７】
この例の羽根車３０は、主板と側板の隙間を狭くする従来の羽根車に比べ、鋳造の不良が発生しにくく、製品の歩留りが向上する。しかも、羽根車３０の外径加工を行っても、水量を絞る効果が無くなってしまうことはない。更に、主翼と主翼との間の流路の幅を一様で狭くした従来の羽根車に比べて、効率の低下が少なく、軽量にできる。
【００２８】
そして、このように構成した羽根車３０を、図１及び図２に示すポンプの羽根車３に代え該ポンプに組み込んで使用するのであり、これにより、羽根車のみで容易に特性曲線の調整が可能なポンプが提供できる。しかも、ポンプケーシングの出口を絞る従来例に比べ、ポンプケーシングの機械加工とポンプの性能試験を繰返す必要がないので、無駄な製作工程がなく低コストになる。
【００２９】
図１１は、本発明の他の実施の形態の羽根車を示す。この図１１に示す実施の形態の羽根車３０ａの図１０に示す実施の形態の羽根車３０と異なる点は、中間翼３６と該中間翼３６が対面する主翼１３との間に、入口幅ｆ、出口幅ｇの流れ方向に沿って流路幅が徐々に拡がる第２流路３８ａを形成している点にある。
この例によれば、ポンプの性能調整のための羽根車３０の外径加工を、この加工量によって、羽根車３０で制限される流量が異なるように行うことができる。
【００３０】
図１２は、本発明の更に他の実施の形態の羽根車を示す。この図１２に示す羽根車３０ｂの図１０に示す羽根車３０と異なる点は、中間翼３６を省略して、互い隣接する主翼１３の間に、仕切翼３２のみを設けて、流量を制限する第１流路３４のみを形成した点である。この例によれば、中間翼を省略することで、羽根車３０ｂの構造の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ポンプの一般的な構造を示す断面図である。
【図２】図１に示すポンプのポンプケーシングの正面図である。
【図３】図１に示す羽根車の断面図である。
【図４】図３に示す羽根車を、その吸込み口側から見たときの一部切断の正面図である。
【図５】ポンプ特性を示す図である。
【図６】従来例の羽根車を、その吸込み口側から見たときの一部切断の正面図である。
【図７】従来例の羽根車を、その吸込み口側から見たときの一部切断の正面図である。
【図８】従来例の他のポンプを示す断面図である。
【図９】図８に示すポンプのポンプケーシングの正面図である。
【図１０】本発明の実施の形態の羽根車を、その吸込み口側から見たときの正面図である。
【図１１】実施例の他の実施の形態の羽根車を、その吸込み口側から見たときの正面図である。
【図１２】実施例の更に他の実施の形態の羽根車を、その吸込み口側から見たときの正面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ポンプケーシング
２  ケーシングカバー
１１  主板
１２  側板
１３  主翼
１３ａ  主軸表面
１３ｂ  主軸裏面
３０，３０ａ，３０ｂ  羽根車
３２  仕切翼
３４  第１流路
３６  中間翼
３８，３８ａ  第２流路
【図１】
2007051592.tif 000003
【図２】
2007051592.tif 000004
【図３】
2007051592.tif 000005
【図４】
2007051592.tif 000006
【図５】
2007051592.tif 000007
【図６】
2007051592.tif 000008
【図７】
2007051592.tif 000009
【図８】
2007051592.tif 000010
【図９】
2007051592.tif 000011
【図１０】
2007051592.tif 000012
【図１１】
2007051592.tif 000013
【図１２】
2007051592.tif 000014