(57)【要約】【課題】高比速度ポンプにおいて、ポンプ効率の向上を図る。【解決手段】側方に吸込口１１ａが形成された吸込ケーシング１１の接続部１１ｂに先端部に吐出口１７ａが形成された円筒形状をなす羽根車ケーシング２１の基端部を連結し、この羽根車ケーシング２１内に羽根車３１を回転自在に支持すると共に、その上流側に整流板３４を固定する一方、下流側に案内羽根３７を固定して構成し、吸込ケーシング１１における流体の流動方向の両側に沿って傾斜面４４，４５を形成する。【選択図】      図１
2007162648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側方に吸込口が設けられた吸込ケーシングと、基端部が該吸込ケーシングの上部に連結されると共に先端部に吐出口が設けられた羽根車ケーシングと、該羽根車ケーシング内に回転自在に支持された羽根車とを具えた高比速度ポンプにおいて、前記吸込ケーシングにおける流体の流動方向の両側に沿って傾斜面が形成されたことを特徴とする高比速度ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の高比速度ポンプにおいて、前記傾斜面は、前記羽根車ケーシングとの連結部より流体の流動方向の上流側位置から流体の流動方向の下流側に向けてその高さが漸次拡大することを特徴とする高比速度ポンプ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の高比速度ポンプにおいて、前記傾斜面は、前記羽根車ケーシングの中心位置から流体の流動方向の下流側にかけてその高さが一定となることを特徴とする高比速度ポンプ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載の高比速度ポンプにおいて、前記羽根車ケーシング内に前記羽根車より流体の流動方向の上流側に位置して断面が翼型形状をなす複数の整流板が固定されたことを特徴とする高比速度ポンプ。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一つに記載の高比速度ポンプにおいて、前記羽根車における翼の子午面を流体の流動方向の上流側に前傾させると共に、スキュー角を流体の流動方向の上流側に前進させることを特徴とする高比速度ポンプ。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか一つに記載の高比速度ポンプにおいて、前記羽根車の外周側における翼の入口角度を、回転方向速度と流量とで設定される基準入口角度より小さく設定することを特徴とする高比速度ポンプ。
【請求項７】
請求項１から３のいずれか一つに記載の高比速度ポンプにおいて、前記羽根車ケーシング内に前記羽根車より流体の流動方向の下流側に位置して翼の子午面のシュラウド側が流動方向の下流側に後傾した案内羽根が固定されたことを特徴とする高比速度ポンプ。
【請求項８】
請求項１から３のいずれか一つに記載の高比速度ポンプにおいて、前記羽根車ケーシング内に前記羽根車より流動方向の下流側に位置して翼の後端部が流体の流出方向である軸方向より大きく傾斜した案内羽根が固定されたことを特徴とする高比速度ポンプ。
【請求項９】
請求項１から３のいずれか一つに記載の高比速度ポンプにおいて、前記羽根車ケーシング内に前記羽根車より流体の流動方向の下流側に位置して翼形状をなして該羽根車の回転軸を被覆する保護管が固定されたことを特徴とする高比速度ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸流ポンプや斜流ポンプなどに適用される高比速度ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、遠心ポンプよりも比速度が高い高比速度ポンプとして、例えば、軸流ポンプが知られている。この軸流ポンプは、側方に吸込口を有する吸込ケーシングの上部に、吐出口を有する羽根車ケーシングの下端部が連結され、この羽根車ケーシング内に主軸により羽根車が回転自在に指示されると共に、この羽根車の上方に案内羽根が固定されて構成されている。
【０００３】
従って、駆動モータにより主軸を介して羽根車が回転すると、吸込ケーシングから羽根車ケーシング内に吸い込まれた流体が、この羽根車の回転により圧力が上昇しながら羽根車ケーシング内を上昇し、案内羽根車にガイドされて吐出口から吐き出される。即ち、この軸流ポンプは、羽根車と案内羽根が主要構成部品としてなり、その羽根車が回転することにより流体に揚力を与えて圧力を上昇させる機能を有し、案内羽根は、流体の流れを主軸方向（旋回成分を除去）に戻すことによって損失を最小にする機能を有している。
【０００４】
このような高比速度ポンプとしては、下記特許文献１に記載されたものがある。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−０７３０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来の軸流ポンプでは、吸込口から吸込ケーシングに流れ込んだ流体が、羽根車の回転によりベルマウスから羽根車ケーシング内に吸い込まれ、案内羽根車を通して吐き出される。このとき、吸込ケーシングからベルマウスを通して羽根車ケーシング内に流れ込む流体は、この羽根車ケーシングの入口部にて、その周方向における圧力分布がばらついて周方向の流れが不均一となり、ポンプ効率が低下してしまうという問題がある。
【０００７】
ところで、軸流ポンプでは、吐出流量と全揚程（圧力）とからなるＱ−Ｈ特性が設定されている。図８は、軸流ポンプのＱ−Ｈ特性を表すグラフである。この図８のグラフにおいて、吐出流量が増加するほど全揚程が低下するＱ−Ｈ特性に対して、所定の吐出流量Ｑｎで全揚程が最大となるポンプ効率が設定される。従って、吐出流量がＱｎで一定である場合には、高効率で運転することができるものの、低吐出流量域、特に、Ｑmin近傍で運転される場合には、Ｑ−Ｈ特性において凹みが発生し、安定した運転が困難となってしまう。
【０００８】
即ち、軸流ポンプにて、羽根車ケーシングの入口部での周方向の流れの不均一によるポンプ効率の低下を抑制するために、Ｑ−Ｈ特性を良くして効率を上げたいが、低吐出流量域で運転する場合には、運転が不安定となってしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は上述した課題を解決するものであり、ポンプ効率の向上を図った高比速度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】
【００１０】
上記の目的を達成するための請求項１の発明の高比速度ポンプは、側方に吸込口が設けられた吸込ケーシングと、基端部が該吸込ケーシングの上部に連結されると共に先端部に吐出口が設けられた羽根車ケーシングと、該羽根車ケーシング内に回転自在に支持された羽根車とを具えた高比速度ポンプにおいて、前記吸込ケーシングにおける流体の流動方向の両側に沿って傾斜面が形成されたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２の発明の高比速度ポンプでは、前記傾斜面は、前記羽根車ケーシングとの連結部より流体の流動方向の上流側位置から流体の流動方向の下流側に向けてその高さが漸次拡大することを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明の高比速度ポンプでは、前記傾斜面は、前記羽根車ケーシングの中心位置から流体の流動方向の下流側にかけてその高さが一定となることを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発明の高比速度ポンプでは、前記羽根車ケーシング内に前記羽根車より流体の流動方向の上流側に位置して断面が翼型形状をなす複数の整流板が固定されたことを特徴としている。
【００１４】
請求項５の発明の高比速度ポンプでは、前記羽根車における翼の子午面を流体の流動方向の上流側に前傾させると共に、スキュー角を流体の流動方向の上流側に前進させることを特徴としている。
【００１５】
請求項６の発明の高比速度ポンプでは、前記羽根車の外周側における翼の入口角度を、回転方向速度と流量とで設定される基準入口角度より小さく設定することを特徴としている。
【００１６】
請求項７の発明の高比速度ポンプでは、前記羽根車ケーシング内に前記羽根車より流体の流動方向の下流側に位置して翼の子午面のシュラウド側が流動方向の下流側に後傾した案内羽根が固定されたことを特徴としている。
【００１７】
請求項８の発明の高比速度ポンプでは、前記羽根車ケーシング内に前記羽根車より流動方向の下流側に位置して翼の後端部が流体の流出方向である軸方向より大きく傾斜した案内羽根が固定されたことを特徴としている。
【００１８】
請求項９の発明の高比速度ポンプでは、前記羽根車ケーシング内に前記羽根車より流体の流動方向の下流側に位置して翼形状をなして該羽根車の回転軸を被覆する保護管が固定されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明の高比速度ポンプによれば、側方に吸込口が設けられた吸込ケーシングの上部に先端部に吐出口が設けられた羽根車ケーシングの基端部を連結し、この羽根車ケーシング内に羽根車を回転自在に支持して構成し、吸込ケーシングにおける流体の流動方向の両側に沿って傾斜面を形成したので、吸込口から吸込ケーシングに流れ込んだ流体は、羽根車の回転により羽根車ケーシング内に吸い込まれるが、このとき、流体は傾斜面にガイドされながら羽根車ケーシング内に流入するため、その周方向における圧力分布が一定となって周方向の流れが均一化され、ポンプ効率を向上することができる。
【００２０】
請求項２の発明の高比速度ポンプによれば、羽根車ケーシングとの連結部より流体の流動方向の上流側位置から流体の流動方向の下流側に向けて傾斜面の高さを漸次拡大するようにしたので、吸込ケーシング内の流体は、高さが漸次拡大する傾斜面にガイドされるため、この流体の流れをスムースにして羽根車ケーシング内に流入することができる。
【００２１】
請求項３の発明の高比速度ポンプによれば、羽根車ケーシングの中心位置から流体の流動方向の下流側にかけて傾斜面の高さを一定となるようにしたので、吸込ケーシングから羽根車ケーシング内に流れ込む流体は、高さが一定となる傾斜面にガイドされるため、この流体の流れをスムースに羽根車ケーシング内に流入させることができる。
【００２２】
請求項４の発明の高比速度ポンプによれば、羽根車ケーシング内に羽根車より流体の流動方向の上流側に位置して断面が翼型形状をなす複数の整流板を固定したので、吸込ケーシングから羽根車ケーシングに流れ込む流体は、翼型形状をなす複数の整流板にガイドされることとなり、整流板での流れの剥離を抑制して圧力損失を低減することで、ポンプ効率を向上することができる。
【００２３】
請求項５の発明の高比速度ポンプによれば、羽根車における翼の子午面を流体の流動方向の上流側に前傾させると共に、スキュー角を流体の流動方向の上流側に前進させたので、羽根車における翼と羽根車ケーシングとの間での渦の発生を抑制し、Ｑ−Ｈ特性を向上することができる。
【００２４】
請求項６の発明の高比速度ポンプによれば、羽根車の外周側における翼の入口角度を、回転方向速度と流量とで設定される基準入口角度より小さく設定したので、ポンプの吐出流量が小流量となっても、効率を低下させることなくＱ−Ｈ特性を向上することができる。
【００２５】
請求項７の発明の高比速度ポンプによれば、羽根車ケーシング内に羽根車より流体の流動方向の下流側に位置して翼の子午面のシュラウド側が流動方向の下流側に後傾した案内羽根を固定したので、羽根車により圧力上昇した流体が翼の子午面が流動方向の下流側に後傾した案内羽根を通過することで整流され、圧力損失を低減することができる。
【００２６】
請求項８の発明の高比速度ポンプによれば、羽根車ケーシング内に羽根車より流動方向の下流側に位置して翼の後端部が流体の流出方向である軸方向より大きく傾斜した案内羽根を固定したので、羽根車により圧力上昇した流体が翼の後端部が傾斜した案内羽根を通過することで整流され、流体の旋回成分が除去されることとなり、圧力損失を低減することができる。
【００２７】
請求項９の発明の高比速度ポンプによれば、羽根車ケーシング内に羽根車より流体の流動方向の下流側に位置して翼形状をなして羽根車の回転軸を被覆する保護管を固定したので、羽根車により圧力上昇した流体が翼形状をなす保護管に沿って流れることとなり、主軸や保護管での流れの剥離を抑制し、圧力損失を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る高比速度ポンプの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００２９】
図１は、本発明の一実施例に係る高比速度ポンプとしての軸流ポンプを表す断面図、図２は、本実施例の軸流ポンプにおける吸込ケーシングの断面を表す図１のII−II断面図、図３は、図２のIII−III断面図、図４は、本実施例の軸流ポンプにおける整流板の断面図、図５は、本実施例の軸流ポンプにおける羽根車の翼の断面図、図６は、本実施例の軸流ポンプにおける案内羽根の翼の断面図、図７は、本実施例の軸流ポンプにおける主軸及び保護管の断面図、図８は、軸流ポンプのＱ−Ｈ特性を表すグラフである。
【００３０】
本実施例では、本発明の高比速度ポンプを軸流ポンプに適用して説明する。本実施例の軸流ポンプにおいて、図１及び図２に示すように、吸込ケーシング１１は、箱型形状をなし、側方に吸込口１１ａが設けられ、ここに吸込管１２が締結ボルト１３により連結されている。そして、この吸込ケーシング１１の上部には、ベルマウス形状をなす接続部１１ｂが形成され、この接続部１１ｂに吸込整流管１４、羽根車外筒１５、案内羽根外筒１６、吐出曲管１７が締結ボルト１８，１９，２０によりそれぞれ連結されている。羽根車ケーシング２１は、この吸込整流管１４、羽根車外筒１５、案内羽根外筒１６、吐出曲管１７により構成されており、吐出曲管１７の吐出口１７ａに吐出管２２が締結ボルト２３により連結されている。
【００３１】
吸込ケーシング１１及び羽根車ケーシング２１内を上下方向に貫通して主軸２４が位置しており、吐出曲管１７の上部に装着された駆動モータ２５の駆動軸２６がこの主軸２４の上端部に連結されている。そして、この主軸２４は、上端部が吐出曲管１７に固定された上部軸受箱２７の軸受２８により回転自在に支持され、下端部が吸込ケーシング１１の中央部に固定された軸受箱２９の軸受３０により回転自在に支持されている。
【００３２】
主軸２４の中間部には、羽根車外筒１５の内側に位置して羽根車３１が固結されており、この羽根車３１は外周部に複数の翼３２を有している。また、主軸２４における羽根車３１の下方には、吸込整流管１４の内側に位置して支持筒３３が相対移動自在に設けられており、この支持筒３３は外周部に複数の整流板３４を有し、各整流板３４の先端部が吸込整流管１４の内周面に固定されている。更に、主軸２４における羽根車３１の上方には、案内羽根外筒１６の内側に位置して案内羽根コーン３５が軸受３６を介して相対移動自在に設けられており、この案内羽根コーン３５は外周部に複数の案内羽根（ガイドベーン）３７を有し、各案内羽根３７の先端部が案内羽根外筒１６の内周面に固定されている。そして、主軸２４は保護管３８により被覆されており、この保護管３８は、上端部が吐出曲管１７に連結され、下端部が案内羽根コーン３５に連結されている。
【００３３】
このように構成された軸流ポンプにおいて、本実施例では、吸込ケーシング１１における流体の流動方向の両側に沿って傾斜面が形成されている。即ち、図２及び図３に示すように、吸込ケーシング１１は、底面部４１に対してその両側に壁面部４２，４３がほぼ鉛直方向に沿って連結されて構成されており、各壁面部４２，４３は、直線部４２ａ，４３ａと、この直線部４２ａ，４３ａに連続する湾曲部４２ｂ，４３ｂとを有し、各湾曲部４２ｂ，４３ｂの先端部が互いに連結されている。そして、この底面部４１と各壁面部４２，４３との連結部に上述した傾斜面４４，４５を形成するガイド板４６，４７が固定されている。
【００３４】
このガイド板４６，４７は、羽根車ケーシング２１との連結部より流体の流動方向の上流側、つまり、吐出口１１ａ側の所定の位置から流体の流動方向の下流側に向けてその高さが漸次拡大する第１ガイド部４６ａ，４７ａと、羽根車ケーシング２１の中心位置から流体の流動方向の下流側にかけてその高さが一定となる第２ガイド部４６ｂ，４７ｂとからなり、各ガイド部４６ａ，４７ａ，４６ｂ，４７ｂに対応して設けられた第１、第２傾斜面４４ａ，４５ａ，４４ｂ，４５ｂが滑らかに連続している。即ち、吸込ケーシング１１にて、吐出口１１ａ側の所定の位置から羽根車ケーシング２１の中心位置までの領域Ａに第１ガイド部４６ａ，４７ａが固定されることで、流体の流動方向の下流側に向けてその高さが漸次拡大する第１傾斜面４４ａ，４５ａが設けられ、羽根車ケーシング２１の中心位置から先端部までの領域Ｂに第２ガイド部４６ｂ，４７ｂが固定されることで、流体の流動方向に沿ってその高さが一定となる第２傾斜面４４ｂ，４５ｂが設けられている。
【００３５】
従って、吸込管１２から吸込口１１ａを通して吸込ケーシング１１に流れ込んだ流体は、両側の第１傾斜面４４ａ，４５ａ及び第２傾斜面４４ｂ，４５ｂにガイドされながらベルマウス１１ｂを通って羽根車ケーシング２１内に流入することとなり、羽根車ケーシング２１における周方向の圧力分布が一定となり、周方向の流れを均一化することができる。
【００３６】
また、本実施例軸流ポンプでは、図１及び図４に示すように、支持筒３３の外周部に設けられた複数の整流板３４は、縦断面形状が翼型形状をなしている。従って、吸込ケーシング１１から羽根車ケーシング２１に流れ込む流体は、翼型形状をなす複数の整流板３４にガイドされることとなり、各整流板３４での流れの剥離を抑制して圧力損失を低減することができる。
【００３７】
また、本実施例軸流ポンプでは、図１に示すように、羽根車３１の外周部に設けられた複数の翼３２は、子午面を流体の流動方向の上流側（図１にて下方）に前傾させると共に、スキュー角を流体の流動方向の上流側（翼３２の回転方向の前方）に前進させている。従って、翼３２の子午面を羽根車３１に対して流体の上流側に前傾させることで、必然的に翼３２の先端側（流動方向の上流側）の径が小さくなり、羽根車ケーシング２１と翼３２との隙間で圧力差が生じ難くなり、流体の入口側に孤立渦を発生し難くすることができる。また、翼３２のスキュー角を流体の流動方向の上流側に前進させることで、この翼３２の子午面上に発生する孤立渦のうち流体の入口側の孤立渦を小さくし、出口側の孤立渦を入口側の孤立渦より大きくさせることができる。
【００３８】
また、本実施例軸流ポンプでは、図１及び図５に示すように、羽根車３１の外周部に設けられた複数の翼３２にて、この翼３２の入口角度θａ1を、回転方向速度と流量とで設定される基準入口角度θａ0より小さく設定している。従って、吐出流量が小流量となっても効率が低下することがない。
【００３９】
また、本実施例軸流ポンプでは、図１に示すように、案内羽根コーン３５の外周部に設けられた複数の案内羽根３７は、この案内羽根３７の子午面でシュラウド側が流動方向の下流側（図１にて上方）に後傾している。従って、羽根車３１により圧力上昇した流体が、子午面が流動方向の下流側に後傾した案内羽根３７を通過することで整流され、圧力損失を低減することができる。
【００４０】
また、本実施例軸流ポンプでは、図１及び図６に示すように、案内羽根コーン３５の外周部に設けられた複数の案内羽根３７は、この案内羽根３７の後端部が流体の流出方向より大きく傾斜している。即ち、案内羽根３７の後端部の出口角度θｂ1を、流体の流出方向にあわせて設定された出口角度θｂ0より大きく設定している。従って、羽根車３１により圧力上昇した流体がこの案内羽根３７を通過することで整流され、流体の旋回成分が除去されることとなり、圧力損失を低減することができる。
【００４１】
また、本実施例軸流ポンプでは、図１及び図７に示すように、主軸２４を被覆する保護管３８は、水平断面形状が翼形状をなしている。従って、羽根車３１により圧力上昇した流体が翼形状をなす保護管３８に沿って流れることとなり、主軸２４や保護管３８での流れの剥離を抑制し、圧力損失を低減することができる。
【００４２】
ここで、上述した本実施例の軸流ポンプの作用について説明する。
【００４３】
本実施例の軸流ポンプにおいて、図１及び図２に示すように、駆動モータ２５により主軸２４を介して羽根車３１を回転すると、この羽根車３１の回転により圧力が上昇することで、吸込管１２から吸込口１１ａを通して吸込ケーシング１１に流れ込んだ流体が、ベルマウス１１ｂを通って羽根車ケーシング２１内に吸込まれる。このとき、吸込ケーシング１１内を流れる流体は、両側の第１傾斜面４４ａ，４５ａ及び第２傾斜面４４ｂ，４５ｂにガイドされながら羽根車ケーシング２１内に流入することとなり、羽根車ケーシング２１における周方向の圧力分布が一定となり、周方向の流れを均一化することができる。
【００４４】
また、吸込ケーシング１１内の流体が羽根車ケーシング２１内に吸込まれるとき、この流体は翼型形状をなす複数の整流板３４にガイドされることとなり、各整流板３４での流れの剥離が抑制される。
【００４５】
そして、羽根車３１では、翼３２の子午面が上流側に前傾しており、羽根車ケーシング２１と翼３２との隙間で圧力差が生じ難くなり、流体の入口側に孤立渦が発生し難くなる。また、翼３２のスキュー角が上流側に前進しており、この翼３２の子午面上に発生する孤立渦のうち流体の入口側の孤立渦を小さくし、出口側の孤立渦が入口側の孤立渦より大きくなる。この場合、羽根車３１の翼３２の入口角度θａ1を、回転方向速度と流量とで設定される基準入口角度θａ0より小さく設定すると、吐出流量が小流量となっても効率が低下することがない。
【００４６】
そして、羽根車３１を通過した流体は案内羽根３７に至り、羽根車３１により圧力上昇した流体が、子午面でシュラウド側が流動方向の下流側に後傾し、且つ、後端部が流体の流出方向である軸方向より大きく傾斜した案内羽根３７を通過することで、整流されて流体の旋回成分が除去されることで、圧力損失が低減される。
【００４７】
その後、案内羽根３７で整流された流体は、吐出曲管１７を通って吐出管２２に吐出されるがこのとき、羽根車３１により圧力上昇した流体は、翼形状をなす保護管３８に沿って流れることとなり、主軸２４や保護管３８での流れの剥離が抑制される。
【００４８】
このように本実施例の軸流ポンプにあっては、側方に吸込口１１ａが形成された吸込ケーシング１１の接続部１１ｂに先端部に吐出口１７ａが形成された円筒形状をなす羽根車ケーシング２１の基端部を連結し、この羽根車ケーシング２１内に羽根車３１を回転自在に支持して構成し、吸込ケーシング１１における流体の流動方向の両側に沿って傾斜面４４，４５を形成している。
【００４９】
従って、吸込口１１ａから吸込ケーシング１１に流れ込んだ流体は、羽根車３１の回転により羽根車ケーシング２１に吸い込まれるが、このとき、流体は吸込ケーシング１１内を左右の傾斜面４４，４５にガイドされながら羽根車ケーシング２１に流入することとなり、吸込ケーシング１１から羽根車ケーシング２１への流体の流れがスムースとなり、羽根車ケーシング２１の入口部での周方向における圧力分布が一定となって周方向の流れが均一化され、ポンプ効率を向上することができる。
【００５０】
また、本実施例の軸流ポンプでは、吸込ケーシング１１にて、吐出口１１ａ側の所定の位置から羽根車ケーシング２１の中心位置までの間に第１ガイド部４６ａ，４７ａが固定することで、流体の流動方向の下流側に向けてその高さが漸次拡大する第１傾斜面４４ａ，４５ａを設け、羽根車ケーシング２１の中心位置から先端部までの間に第２ガイド部４６ｂ，４７ｂを固定することで、流体の流動方向に沿ってその高さが一定となる第２傾斜面４４ｂ，４５ｂを設けている。
【００５１】
従って、吸込ケーシング１１内の流体は、高さが漸次拡大する第１傾斜面４４ａ，４５ａ及び高さが一定となる第２傾斜面４４ｂ，４５ｂにガイドされて流動し、羽根車ケーシング２１に流れ込むため、この流体を羽根車ケーシング２１にスムースに流入することができる。
【００５２】
また、本実施例の軸流ポンプでは、羽根車３１より上流側に翼型断面形状をなす整流板３４を設けており、整流板３４での流れの剥離を抑制して圧力損失を低減することができる。また、羽根車３１より下流側に子午面でシュラウド側が流動方向の下流側に後傾する複数の案内羽根３７を設けており、羽根車３１により圧力上昇した流体を案内羽根３７により整流して圧力損失を低減することができる。更に、この案内羽根３７の後端部を流体の流出方向より大きく傾斜しており、羽根車３１により圧力上昇した流体の旋回成分を除去して圧力損失を低減することができる。また、主軸２４を水平断面形状が翼形状をなす保護管３８により被覆しており、主軸２４や保護管３８での流れの剥離を抑制して圧力損失を低減することができる。
【００５３】
また、本実施例の軸流ポンプでは、羽根車３１の外周部に設けられた複数の翼３２の子午面を流体の流動方向の上流側に前傾させると共に、スキュー角を流体の流動方向の上流側に前進させている。従って、翼３２の子午面を前傾させることで、必然的に翼３２の先端側の径が小さくなり、羽根車ケーシング２１と翼３２との隙間で圧力差が生じ難くなり、流体の入口側に孤立渦を発生し難くすることができる。また、翼３２のスキュー角を前進させることで、この翼３２の子午面上に発生する孤立渦のうち流体の入口側の孤立渦を小さくし、出口側の孤立渦を入口側の孤立渦より大きくさせることができる。また、羽根車３１の翼３２の入口角度θａ1を、回転方向速度と流量とで設定される基準入口角度θａ0より小さく設定しており、吐出流量が小流量となっても効率が低下することがない。その結果、Ｑ−Ｈ特性を向上することができる。
【００５４】
このように本実施例では、上述のように構成することで、ポンプ効率を向上することができると共に、Ｑ−Ｈ特性を向上することができる。即ち、軸流ポンプでは、吐出流量と全揚程（圧力）とからなるＱ−Ｈ特性が図８に表すグラフのように設定される。この図８のグラフにおいて、吐出流量が増加するほど全揚程が低下するＱ−Ｈ特性に対して、所定の吐出流量Ｑｎで全揚程が最大となるポンプ効率が設定される。従って、従来の軸流ポンプでは、吐出流量がＱｎで一定である場合に高効率で運転することができるものの、低吐出流量Ｑmin近傍で運転される場合にはＱ−Ｈ特性において凹みが発生し、不安定現象が発生する。
【００５５】
一方、本実施例の軸流ポンプでは、羽根車ケーシング２１の入口部での周方向の流れを均一化することでポンプ効率を向上することができると共に、羽根車３１の形状を変更することで不安定現象を抑制してＱ−Ｈ特性を向上することができる。つまり、図８のグラフに表すＱ−Ｈ特性のように、凹みをなくして全域にわたって滑らかな右下がりの曲線となるように安定させることができ、低流量域で運転する際においても不安定現象等が生じることなく、流量範囲全域で安定して運転することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係る高比速度ポンプは、吸込ケーシングにおける流体の流動方向の両側に沿って傾斜面を形成することで、羽根車ケーシングに流れ込む周方向の流れを均一化してポンプ効率を向上するようにしたものであり、いずれの種類の高比速度ポンプにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施例に係る高比速度ポンプとしての軸流ポンプを表す断面図である。
【図２】本実施例の軸流ポンプにおける吸込ケーシングの断面を表す図１のII−II断面図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】本実施例の軸流ポンプにおける整流板の断面図である。
【図５】本実施例の軸流ポンプにおける羽根車の翼の断面図である。
【図６】本実施例の軸流ポンプにおける案内羽根の翼の断面図である。
【図７】本実施例の軸流ポンプにおける主軸及び保護管の断面図である。
【図８】軸流ポンプのＱ−Ｈ特性を表すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１１  吸込ケーシング
１１ａ  吸込口
１１ｂ  接続部
１４  吸込整流管
１５  羽根車外筒
１６  案内羽根外筒
１７  吐出曲管
２１  羽根車ケーシング
２４  主軸
２５  駆動モータ
３１  羽根車
３２  翼
３４  整流板
３７  案内羽根
３８  保護管
４４，４５  傾斜面
４５ａ，４６ａ  第１傾斜面
４５ｂ，４６ｂ  第２傾斜面
４６，４７  ガイド板
【図１】
2007162648.tif 000003
【図２】
2007162648.tif 000004
【図３】
2007162648.tif 000005
【図４】
2007162648.tif 000006
【図５】
2007162648.tif 000007
【図６】
2007162648.tif 000008
【図７】
2007162648.tif 000009
【図８】
2007162648.tif 000010