(57)【要約】      （修正有）【課題】自吸運転においてボリュート内の負圧を十分に確保することができ、かつ、定常運転において流体の吐出量を十分に確保することができる遠心ポンプを提供する。【解決手段】遠心ポンプは、羽根車２３がボリュート２８に収容され、羽根車２３を回転することによりボリュート２８内に吸い込んだ流体をボリュート２８に沿わせて送り出し、送り出した流体を吐出するポンプである。この遠心ポンプのボリュート２８は、ボリュート２８の第１、第２の巻始め部４５ａ，４６ａ近傍に、羽根車２３の回転により送り出される流体の流れに乱れを発生させる第１、第２の膨出部５１，５４を備えている。【選択図】図５
2012072699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車がボリュートに収容され、前記羽根車を回転することにより前記ボリュート内に吸い込んだ流体を前記ボリュートに沿わせて送り出し、送り出した流体を吐出する遠心ポンプにおいて、
前記ボリュートは、
前記ボリュートの巻始め部近傍に、前記羽根車の回転により送り出される流体の流れに乱れを発生させる乱流発生部を備えたことを特徴とする遠心ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボリュートに収容された羽根車を回転することによりボリュート内に吸い込んだ水などの流体をボリュートに沿わせて吐出する遠心ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心ポンプは、ケース内にメカニカルシールなどを介して回転軸が回転自在に突出され、突出させた回転軸に羽根車が設けられている。羽根車は、回転軸にハブが設けられ、ハブに複数の羽根が設けられている。
この遠心ポンプを駆動する際には、自吸運転の呼び水作用でケース内に負圧を発生させ、発生させた負圧でケース内に水などの流体（以下、「流体」という）を吸い込む。
自吸運転で流体を吸い込むことにより定常運転で吸い込んだ流体を羽根車の遠心力で吐出する。
【０００３】
ここで、遠心ポンプの自吸運転において流体の吸込み性を高めるためにケース内の負圧を十分に確保することが好ましい。
ケース内の負圧を十分に確保するために、羽根車の羽根に凸部を設け、流体の流れを乱すことにより流体に渦流を発生させる方法が知られている。
【０００４】
すなわち、流体に渦流を発生させることでエネルギーレベルが高くなり、ケース内に負圧を一層発生させやすくできる。
これにより、流体に渦流を発生させることにより、ボリュート内の負圧を十分に確保して流体の吸込み性を高めることができる。
このように、流体に渦流を発生させるために必要とされる羽根として、「凸部を備えた羽根」が一般に知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２６６７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、自吸運転において流体に渦流を発生させるために「凸部を備えた羽根」を用いた場合、定常運転においては羽根に備えた凸部が流体の送り出しに悪影響を与えることが考えられる。
このため、定常運転において流体を効率よく送り出して流体の吐出量を十分に確保することが難しい。
【０００７】
本発明は、自吸運転においてボリュート内の負圧を十分に確保することができ、かつ、定常運転において流体の吐出量を十分に確保することができる遠心ポンプを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、羽根車がボリュートに収容され、前記羽根車を回転することにより前記ボリュート内に吸い込んだ流体を前記ボリュートに沿わせて送り出し、送り出した流体を吐出する遠心ポンプにおいて、前記ボリュートは、前記ボリュートの巻始め部近傍に、前記羽根車の回転により送り出される流体の流れに乱れを発生させる乱流発生部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明では、ボリュートの巻始め部近傍に乱流発生部を備えた。そして、この乱流発生部で、羽根車の回転により送り出される流体の流れに乱れを発生させるようにした。
【００１０】
よって、自吸運転の際に、ボリュートの巻始め部近傍において流体の流れに乱れを発生させ、発生した乱れをボリュートに沿わせて大きく成長させることができる。
ボリュートの巻始め部近傍に渦を発生させることでエネルギーレベルが高くなり、ボリュート内の負圧を十分に確保して自吸運転の際に流体の吸込み性を高めることができる。
【００１１】
ここで、ボリュートに乱流発生部を備えることで、羽根車の羽根として、流体の流れに乱れを発生させる羽根を用いる必要がない。すなわち、羽根車の羽根として流体を円滑に流すことが可能な羽根を用いることができる。
よって、定常運転の際に、羽根車の羽根で流体を効率よく送り出して流体の吐出量を十分に確保することができる。
【００１２】
加えて、ボリュートの巻始め部近傍に乱流発生部を備えることで、自吸運転の際に、乱流発生部で発生させた流体の乱れをボリュートに沿わせて大きく成長させるようにした。
よって、乱流発生部の形状を小さく抑えても流体の流れに比較的大きな乱れを発生させることが可能である。
このように、乱流発生部の形状を小さく抑えることで、定常運転の際に、羽根車の羽根で流体を効率よく送り出して流体の吐出量をさらに十分に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る遠心ポンプ（実施例１）を備えた遠心ポンプユニットを示す斜視図である。
【図２】図１の遠心ポンプを示す斜視図である。
【図３】図２の遠心ポンプにおいてボリュートの破断状態を示す斜視図である。
【図４】図２の遠心ポンプを示す断面図である。
【図５】図４の５−５線断面図である。
【図６】実施例１の遠心ポンプの自吸運転においてボリュート内に呼び流体を進入させる例を説明する図である。
【図７】実施例１の遠心ポンプの自吸運転においてボリュート内に渦流を発生させる例を説明する図である。
【図８】実施例１の遠心ポンプの定常運転においてボリュート内に導かれた流体をボリュートに沿って送り出す例を説明する図である。
【図９】実施例１の遠心ポンプの定常運転において遠心ポンプから流体を吐出する例を説明する図である。
【図１０】本発明に係る遠心ポンプ（実施例２）を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る遠心ポンプ（実施例３）を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例１】
【００１５】
実施例１に係る遠心ポンプ１５について説明する。
図１に示すように、遠心ポンプユニット１０は、略矩形体枠状に形成されたフレーム１１と、フレーム１１のベース１２に設けられたエンジン１３と、エンジン１３に設けられるとともにベース１２に設けられた遠心ポンプ１５とを備えている。
【００１６】
エンジン１３は、図４に示すように、クランクシャフト（回転軸）１８の端部１８ａが遠心ポンプ１５内に突出され、突出された端部１８ａが遠心ポンプ１５の羽根車２３に連結されている。
クランクシャフト１８は、端部１８ａの近傍部位１８ｂがメカニカルシール４１に回転自在に支持されている。
【００１７】
図２、図３に示すように、遠心ポンプ１５は、エンジン１３のシリンダブロック１７に蓋部材３６を介してボルト止めされたケース２１と、ケース２１の内部（ケース内）２２に設けられてクランクシャフト１８の端部１８ａに連結された羽根車２３と、羽根車２３を覆うボリュート２８と、ボリュート２８に設けられた乱流発生手段３０とを備えている。
乱流発生手段３０は、後述する第１膨出部（乱流発生部）５１および第２膨出部（乱流発生部）５４を備えている。
【００１８】
また、遠心ポンプ１５は、ケース２１の吸込口２１ａ（図４参照）に設けられた吸込ノズル３２と、ケース２１の吐出口２１ｂに設けられた吐出ノズル３３とを備えている。
【００１９】
図４に示すように、ケース２１は、蓋部材３６に対向するとともにケース２１の吸込口２１ａを有する吸込口側壁部３７と、吸込口側壁部３７の吸込口２１ａをボリュート２８の吸込口２８ｂに連通する連通路３１と、吸込口側壁部３７および蓋部材３６間の各上端部に設けられた頂部３８とを有する。
以下、ボリュート２８の吸込口２８ｂを「ボリュート吸込口」と略記する。
ここで、ケース２１の内部２２に呼び流体（呼び水作用を奏する流体）を供給する供給口３５が吐出ノズル３３に設けられている。
【００２０】
蓋部材３６は、クランクシャフト１８（端部１８ａの近傍部位１８ｂ）と同軸上に支持孔３６ａが形成され、支持孔３６ａにメカニカルシール４１が同軸上に支持され、メカニカルシール４１に端部１８ａの近傍部位１８ｂが回転自在に支持されている。
さらに、クランクシャフト１８の端部１８ａがメカニカルシール４１を介してケース２１の内部２２（ボリュート２８の内部２９）に突出されている。
【００２１】
クランクシャフト１８（端部１８ａの近傍部位１８ｂ）はメカニカルシール４１を用いて回転自在に支持されている。
よって、ケース２１の内部２２の流体が、近傍部位１８ｂの支持部位から外部に漏れることをメカニカルシール４１で機械的に制限することができる。
【００２２】
ケース２１の内部２２に突出されたクランクシャフト１８の端部１８ａに羽根車２３が設けられている。
羽根車２３は、クランクシャフト１８の端部１８ａに設けられたハブ２４と、ハブ２４のうちのメカニカルシール４１の反対側の面（以下、「表面」という）２４ａに設けられた複数の羽根２５とを備えている。
なお、ハブ２４のうちのメカニカルシール４１側の面を、以下「裏面」２４ｂという。
【００２３】
この羽根車２３は、ケース２１の内部２２に収容されたボリュート２８で覆われている。すなわち、羽根車２３はボリュート２８の内部２９に収容されている。
この状態において、羽根車２３を回転することによりボリュート２８内に吸い込んだ流体をボリュート２８の内周壁２８ｆに沿わせ、圧力回復して送り出し、送り出した流体を吐出口２８ｃから吐出することができる。
【００２４】
図２、図５に示すように、ボリュート２８は、渦巻形に形成されたケーシングであり、渦巻形に形成された第１渦巻部４５および第２渦巻部４６を備えている。
また、ボリュート２８は、側壁２８ａにクランクシャフト１８に対して同軸上に吸込口２８ｂ（図４参照）を備え、上部に上向きに開口した吐出口２８ｃを備え、底部２８ｄに開口部２８ｅを備えている。
【００２５】
第１渦巻部４５は、第１渦巻部４５の第１巻始め部（巻始め部）４５ａから吐出口２８ｃまで反時計回り方向に向けて徐々に拡径するように渦巻形に形成されている。
この第１渦巻部４５は、第１巻始め部４５ａの近傍に第１膨出部（乱流発生部）５１を備えている。
第１膨出部５１は、ボリュート２８の外方に膨出された部位である。
【００２６】
第１巻始め部４５ａの近傍に第１膨出部５１を備えることで、第１巻始め部４５ａの近傍に第１凹み部５２が形成されている。
第１巻始め部４５ａの近傍に第１凹み部５２を形成することで、羽根車２３で送り出される流体の流れに第１凹み部５２で乱れを発生させることができる。
【００２７】
第２渦巻部４６は、第２渦巻部４６の第２巻始め部（巻始め部）４６ａから開口部２８ｅまで反時計回り方向に向けて徐々に拡径するように渦巻形に形成されている。
第２巻始め部４６ａは吐出口２８ｃに隣接して設けられている。
また、開口部２８ｅは第１巻始め部４５ａに隣接して設けられている。
【００２８】
この第２渦巻部４６は、第２巻始め部４６ａの近傍に第２膨出部（乱流発生部）５４を備えている。
第２膨出部５４は、ボリュート２８の外方に膨出された部位である。
第２膨出部５４および第１膨出部５１で乱流発生手段３０が構成されている。
【００２９】
第２巻始め部４６ａの近傍に第２膨出部５４を備えることで、第２巻始め部４６ａの近傍に第２凹み部５５が形成されている。
第２巻始め部４６ａの近傍に第２凹み部５５を形成することで、羽根車２３で送り出される流体の流れに第２凹み部５５で乱れを発生させることができる。
【００３０】
つぎに、遠心ポンプ１５の自吸運転時に渦流を発生させてボリュート２８の内部２９の負圧を十分に確保する例を図６、図７に基づいて説明する。
図６（ａ）に示すように、ケース２１の内部２２に供給口３５から呼び流体（呼び水作用を奏する流体）を矢印Ａの如く供給する。
【００３１】
図６（ｂ）に示すように、内部２２に供給された呼び流体がボリュート２８の開口部２８ｅからボリュート２８の内部２９に矢印Ｂの如く進入する。
【００３２】
図７に示すように、羽根車２３を矢印Ｃの如く回転する。
羽根車２３を回転することにより、呼び流体がボリュート２８の内周壁２８ｆに沿って矢印Ｄの如く送り出される。
【００３３】
ここで、第１渦巻部４５の第１巻始め部４５ａの近傍に第１凹み部５２が形成されている。
よって、呼び流体が内周壁２８ｆに沿って第１巻始め部４５ａから矢印Ｄの如く送り出されることで、流体の一部に第１凹み部５２で矢印Ｅの如く乱れが発生する。
【００３４】
第１凹み部５２が第１巻始め部４５ａの近傍に形成されている。
第１渦巻部４５は第１巻始め部４５ａから吐出口２８ｃまで徐々に拡径するように渦巻形に形成されている。
よって、第１凹み部５２で発生した乱れがボリュート２８に沿わせて大きく成長する。
【００３５】
同様に、第２渦巻部４６の第２巻始め部４６ａの近傍に第２凹み部５５が形成されている。
よって、呼び流体（呼び水作用を奏する流体）が内周壁２８ｆに沿って第２巻始め部４６ａから矢印Ｄの如く送り出されることで、流体の一部の流れに第２凹み部５５で矢印Ｆの如く乱れが発生する。
【００３６】
第２凹み部５５が第２巻始め部４６ａの近傍に形成されている。
第２渦巻部４６の第２巻始め部４６ａから開口部２８ｅまで徐々に拡径するように渦巻形に形成されている。
よって、第２凹み部５５で発生した乱れがボリュート２８に沿わせて大きく成長する。
【００３７】
流体の流れに発生した乱れを大きく成長させることでエネルギーレベルが高くなり、ボリュート２８の内部２９の負圧を十分に確保して自吸運転の際に流体の吸込み性を高めることができる。
【００３８】
ついで、遠心ポンプ１５の定常運転時に流体を吐出する例を図８、図９に基づいて説明する。
図８（ａ）に示すように、定常運転において、吸込ノズル３２から連通路３１およびボリュート２８の吸込口２８ｂを経て流体がボリュート２８の内部２９に矢印Ｇの如く導かれる。
【００３９】
図８（ｂ）に示すように、羽根車２３が矢印Ｃの如く回転されている。
羽根車２３を回転することにより、ボリュート２８の内部２９に導かれた流体がボリュート２８の内周壁２８ｆに沿って矢印Ｈの如く送り出される。
【００４０】
ここで、ボリュート２８に第１凹み部５２および第２凹み部５５を備えることで、自吸運転の際に流体の一部に乱れを発生させるようにした。
よって、羽根車２３の羽根２５として、流体の流れに乱れを発生させる羽根を用いる必要がない。
【００４１】
すなわち、羽根車２３の羽根２５として流体を円滑に流すことが可能な羽根を用いることができる。
これにより、定常運転の際に、羽根車２３の羽根２５で流体を効率よく送り出して吐出口２８ｃから十分な吐出量を確実に吐出することができる。
【００４２】
加えて、ボリュート２８の第１巻始め部４５ａの近傍に第１膨出部５１が備えられるとともに、第２巻始め部４６ａの近傍に第２膨出部５４が備えられている。
よって、自吸運転の際に、第１膨出部５１および第２膨出部５４で発生させた流体の乱れをボリュート２８に沿わせて大きく成長させることができる。
【００４３】
これにより、第１膨出部５１および第２膨出部５４の形状を小さく抑えても流体の流れに比較的大きな乱れを発生させることが可能である。
このように、第１膨出部５１および第２膨出部５４の形状を小さく抑えることで、定常運転の際に、羽根車２３の複数の羽根２５で流体を効率よく送り出して流体の吐出量をさらに十分に確保することができる。
【００４４】
図９に示すように、吐出口２８ｃから吐出された流体がケース２１の吐出口２１ｂを経て吐出ノズル３３に矢印Ｉの如く導かれる。
吐出ノズル３３に導かれた流体が吐出ノズル３３を経て矢印Ｊの如く吐出される。
【００４５】
つぎに、実施例２および実施例３の遠心ポンプを図１０、図１１に基づいて説明する。
なお、実施例２および実施例３において実施例１の遠心ポンプ１５と同一・類似部材については同じ符号を付して説明を省略する。
【実施例２】
【００４６】
実施例２に係る遠心ポンプ７０について説明する。
図１０に示すように、遠心ポンプ７０は、実施例１の乱流発生手段３０に代えて乱流発生手段７１を設けたもので、その他の構成は実施例１の遠心ポンプ１５と同様である。
【００４７】
乱流発生手段７１は、第１突起部（乱流発生部）７２および第２突起部（乱流発生部）７３を備えている。
第１突起部７２は、ボリュート２８の内方へ突起された部位である。
第２突起部７３は、第１突起部７２と同様に、ボリュート２８の内方へ突起された部位である。
【００４８】
この遠心ポンプ７０を自吸運転する例について説明する。
遠心ポンプ７０を自吸運転することにより、羽根車２３が回転して第１突起部７２および第２突起部７３で流体の一部に乱れが発生する。
ここで、第１突起部７２が第１巻始め部４５ａの近傍に形成され、第２突起部７３が第２巻始め部４６ａの近傍に形成されている。
【００４９】
よって、実施例１の遠心ポンプ１５と同様に、第１突起部７２および第２突起部７３で発生した乱れがボリュート２８に沿わせて大きく成長する。
流体の流れに発生した乱れを大きく成長させることでエネルギーレベルが高くなり、ボリュート２８の内部２９の負圧を十分に確保して自吸運転の際に流体の吸込み性を高めることができる。
【００５０】
つぎに、遠心ポンプ７０を定常運転する例について説明する。
遠心ポンプ７０を定常運転することにより、ボリュート２８の内部２９に導かれた流体がボリュート２８の内周壁２８ｆに沿って送り出される。
【００５１】
ここで、ボリュート２８に第１突起部７２および第２突起部７３を備えることで、自吸運転の際に流体の一部に乱れを発生させるようにした。
よって、羽根車２３の羽根２５として、流体の流れに乱れを発生させる羽根を用いる必要がない。
【００５２】
すなわち、羽根車２３の羽根２５として流体を円滑に流すことが可能な羽根を用いることができる。
これにより、定常運転の際に、羽根車２３の羽根２５で流体を効率よく送り出して吐出口２８ｃから十分な吐出量を確実に吐出することができる。
【００５３】
加えて、ボリュート２８の第１巻始め部４５ａの近傍に第１突起部７２が備えられるとともに、第２巻始め部４６ａの近傍に第２突起部７３が備えられている。
よって、自吸運転の際に、第１突起部７２および第２突起部７３で発生させた流体の乱れをボリュート２８に沿わせて大きく成長させることができる。
【００５４】
これにより、第１突起部７２および第２突起部７３の形状を小さく抑えても流体の流れに比較的大きな乱れを発生させることが可能である。
このように、第１突起部７２および第２突起部７３の形状を小さく抑えることで、定常運転の際に、羽根車２３の複数の羽根２５で流体を効率よく送り出して流体の吐出量をさらに十分に確保することができる。
【実施例３】
【００５５】
実施例３に係る遠心ポンプ８０について説明する。
図１１に示すように、遠心ポンプ８０は、実施例１の乱流発生手段３０に代えて乱流発生手段８１を設けたもので、その他の構成は実施例１の遠心ポンプ１５と同様である。
【００５６】
乱流発生手段８１は、第１穴部（乱流発生部）８２および第２穴部（乱流発生部）８３を備えている。
第１穴部８２は、ボリュート２８の内周壁２８ｆに形成された開口である。
第２穴部８３は、第１穴部８２と同様に、ボリュート２８内周壁２８ｆに形成された開口である。
【００５７】
この遠心ポンプ８０を自吸運転する例について説明する。
遠心ポンプ８０を自吸運転することにより、羽根車２３が回転して第１穴部８２および第２穴部８３で流体の一部に乱れが発生する。
ここで、第１穴部８２が第１巻始め部４５ａの近傍に形成され、第２穴部８３が第２巻始め部４６ａの近傍に形成されている。
【００５８】
よって、実施例１の遠心ポンプ１５と同様に、第１穴部８２および第２穴部８３で発生した乱れがボリュート２８に沿わせて大きく成長する。
流体の流れに発生した乱れを大きく成長させることでエネルギーレベルが高くなり、ボリュート２８の内部２９の負圧を十分に確保して自吸運転の際に流体の吸込み性を高めることができる。
【００５９】
つぎに、遠心ポンプ８０を定常運転する例について説明する。
遠心ポンプ８０を定常運転することにより、ボリュート２８の内部２９に導かれた流体がボリュート２８の内周壁２８ｆに沿って送り出される。
【００６０】
ここで、ボリュート２８に第１穴部８２および第２穴部８３を備えることで、自吸運転の際に流体の一部に乱れを発生させるようにした。
よって、羽根車２３の羽根２５として、流体の流れに乱れを発生させる羽根を用いる必要がない。
【００６１】
すなわち、羽根車２３の羽根２５として流体を円滑に流すことが可能な羽根を用いることができる。
これにより、定常運転の際に、羽根車２３の羽根２５で流体を効率よく送り出して吐出口２８ｃから十分な吐出量を確実に吐出することができる。
【００６２】
加えて、ボリュート２８の第１巻始め部４５ａの近傍に第１穴部８２が備えられるとともに、第２巻始め部４６ａの近傍に第２穴部８３が備えられている。
よって、自吸運転の際に、第１穴部８２および第２穴部８３で発生させた流体の乱れをボリュート２８に沿わせて大きく成長させることができる。
【００６３】
これにより、第１穴部８２および第２穴部８３の形状を小さく抑えても流体の流れに比較的大きな乱れを発生させることが可能である。
このように、第１穴部８２および第２穴部８３の形状を小さく抑えることで、定常運転の際に、羽根車２３の複数の羽根２５で流体を効率よく送り出して流体の吐出量をさらに十分に確保することができる。
【００６４】
なお、本発明に係る遠心ポンプは、前述した実施例に限定されるものではなく適宜変更、改良などが可能である。
例えば、前記実施例１〜３では、乱流発生部として第１、第２の膨出部５１，５４、第１、第２の突起部７２，７３や第１、第２の穴部８２，８３を例示したが、これに限らないで、爪部などの他の乱流発生部を備えることも可能である。
【００６５】
また、前記実施例１〜３で示した遠心ポンプ１５，７０，８０、羽根車２３、ボリュート２８、第１、第２の膨出部５１，５４、第１、第２の突起部７２，７３および第１、第２の穴部８２，８３などの形状や構成は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、ボリュートに収容された羽根車を回転することによりボリュート内に吸い込んだ流体をボリュートに沿わせて吐出する遠心ポンプへの適用に好適である。
【符号の説明】
【００６７】
１５，７０，８０…遠心ポンプ、２３…羽根車、２８…ボリュート、４５ａ…第１巻始め部（巻始め部）、４６ａ…第２巻始め部（巻始め部）、５１…第１膨出部（乱流発生部）、５４…第２膨出部（乱流発生部）、７２…第１突起部（乱流発生部）、７３…第２突起部（乱流発生部）、８２…第１穴部（乱流発生部）、８３…第２穴部（乱流発生部）。
【図１】
2012072699.tif 000003
【図２】
2012072699.tif 000004
【図３】
2012072699.tif 000005
【図４】
2012072699.tif 000006
【図５】
2012072699.tif 000007
【図６】
2012072699.tif 000008
【図７】
2012072699.tif 000009
【図８】
2012072699.tif 000010
【図９】
2012072699.tif 000011
【図１０】
2012072699.tif 000012
【図１１】
2012072699.tif 000013