(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構造と簡単な制御で不必要なエネルギーを減少できるようにしてポンプ効率を上げられるようにする。【解決手段】一端側に流体吸込み口を設けると共に、他端側に流体吐出口を設けたポンプケーシング３の内側に、回転駆動軸５を設けると共に、その回転駆動軸５に流体吸込み口から流体を吸い込む羽根車４を取り付け、ポンプケーシング３と回転駆動軸５との間で、且つ、羽根車４よりも流体吐出口側に、流体吸込み口から吸い込んだ流体を回転駆動軸５に沿って案内する案内羽根９を、回転駆動軸５の周りに設け、案内羽根９を回転駆動軸５の周りに遊転可能に取り付け、案内羽根９の遊転を制動する制動装置１１を設けてある。【選択図】図２
2012215101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に流体吸込み口を設けると共に、他端側に流体吐出口を設けたポンプケーシングの内側に、回転駆動軸を設けると共に、その回転駆動軸に前記流体吸込み口から流体を吸い込む羽根車を取り付け、
前記ポンプケーシングと前記回転駆動軸との間で、且つ、前記羽根車よりも前記流体吐出口側に、前記流体吸込み口から吸い込んだ流体を前記回転駆動軸に沿って案内する案内羽根を、前記回転駆動軸の周りに設けてあるポンプであって、
前記案内羽根を前記回転駆動軸の周りに遊転可能に取り付け、
前記案内羽根の遊転を制動する制動装置を設けてあるポンプ。
【請求項２】
前記流体吐出口側の流体の状態を検出する吐出水状況検出手段を設け、
前記吐出水状況検出手段による検出状況に基づいて、前記制動装置による制動操作を調整するポンプの制御装置を設けてある請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載のポンプの制御方法であって、
前記流体吐出口側の流体の状態を検出し、
その流体の状態が変化するに伴って、前記制動装置による制動操作を調整させて前記回転駆動軸の回転に必要な駆動力を低下させるポンプの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一端側に流体吸込み口を設けると共に、他端側に流体吐出口を設けたポンプケーシングの内側に、回転駆動軸を設けると共に、その回転駆動軸に前記流体吸込み口から流体を吸い込む羽根車を取り付け、
前記ポンプケーシングと前記回転駆動軸との間で、且つ、前記羽根車よりも前記流体吐出口側に、前記流体吸込み口から吸い込んだ流体を前記回転駆動軸に沿って案内する案内羽根を、前記回転駆動軸の周りに設けてあるポンプ及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的に前記案内羽根はポンプケーシングに固定してあって、羽根車の回転によって発生する流れの速度エネルギーを圧力エネルギーに変換すると共に、羽根車の回転によって発生する旋回流を、回転駆動軸に沿う方向に流れ方向を変換して流体吐出口に向けて案内し、ポンプによるポンプ効率を上げるものである。
しかし、流体吐出口側のバルブが絞られて、ポンプの吐出流量が低下させられると、ポンプの吐出圧力は上昇すると共に、ポンプ効率が低下し、ポンプの回転駆動軸にかかる負荷が上昇し、不必要に駆動エネルギーが消費されてしまう。
そこで、ポンプの回転駆動軸にかかる負荷の上昇を抑制し、不必要にポンプの回転駆動力が消費されるのを防止するために、案内羽根をその傾き角が変更できるように取り付け、ポンプ効率を上げられるようにするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−１９３０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したポンプは、案内羽根の傾き角を変更して吸込み流量に対する圧力への変換率を調整できるものの、ポンプの構造及び案内羽根の傾斜角の制御が複雑であるという問題点がある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、簡単な構造と簡単な制御でポンプの吐出流量が減少した時に不必要なエネルギーを減少できるようにして小流量域でのポンプ効率を上げられるようにするところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のポンプの第１の特徴構成は、一端側に流体吸込み口を設けると共に、他端側に流体吐出口を設けたポンプケーシングの内側に、回転駆動軸を設けると共に、その回転駆動軸に前記流体吸込み口から流体を吸い込む羽根車を取り付け、前記ポンプケーシングと前記回転駆動軸との間で、且つ、前記羽根車よりも前記流体吐出口側に、前記流体吸込み口から吸い込んだ流体を前記回転駆動軸に沿って案内する案内羽根を、前記回転駆動軸の周りに設けてあるポンプであって、前記案内羽根を前記回転駆動軸の周りに遊転可能に取り付け、前記案内羽根の遊転を制動する制動装置を設けてあるところにある。
【０００７】
本発明の第１の特徴構成によれば、前記案内羽根を前記回転駆動軸の周りに遊転可能に取り付けることにより、流体吐出口側のバルブが絞られて、羽根車の下流側の圧力が上昇または流量が低下させられる際には、案内羽根を遊転させることにより、流体の速度エネルギーの圧力エネルギーへの変換が抑制されると共に、羽根車の回転により生じる流体の旋回流は、案内羽根による回転駆動軸に沿った方向への変換機能が減少して旋回流と共に遊転する。そのために、ポンプの駆動に必要な負荷は軽減できる。
また、流体吐出口側のバルブが開放されて羽根車の下流側への供給流体の流量を増加または圧力を減少するように求められる際には、制動装置による案内羽根の遊転を制動するようにすれば、流体吸込み口から取り込まれる流体は、制動された案内羽根で速度エネルギーに変換されると共に、案内羽根により回転駆動軸に沿った方向の流れに変換され、ポンプの駆動に必要な負荷の不必要な増加を抑えながら、流体吐出口から出る流体の流量や圧力を増加させることができる。
従って、案内羽根を遊転可能に取り付け、制動装置を設けるだけの簡単な構造により、ポンプの効率が上がり、効率よくエネルギーを使用することができるようになった。
【０００８】
本発明の第２の特徴構成は、前記流体吐出口側の流体の状態を検出する吐出水状況検出手段を設け、前記吐出水状況検出手段による検出状況に基づいて、前記制動装置による制動操作を調整するポンプの制御装置を設けてあるところにある。
【０００９】
本発明の第２の特徴構成によれば、吐出水の流体の状態の変化に伴う吐出水状況検出手段による検出に基づいて制御装置による制動装置の制動操作を調整するように制御されるために、流体の状態変化に伴うポンプの駆動に必要な負荷が大きく変動することを防止し、ポンプ効率を向上させることができる。
従って、回転駆動軸を駆動回転する駆動装置の出力が小型な物で済むようになり、装置全体を安価なものにすることができるようになった。
【００１０】
本発明の第３のポンプの作動方法の特徴構成は、前記流体吐出口側の流体の状態を検出し、その流体の状態が変化するに伴って、前記制動装置による制動操作を調整させて前記回転駆動軸の回転に必要な駆動力を低下させるところにある。
【００１１】
本発明の第３の特徴構成によれば、流体吐出口側のバルブが絞られて流体の状態、つまり水圧が増加または流量が低下しても、制動装置による制動操作を軽減させられるために、案内羽根は遊転し易くなり、羽根車の駆動回転により流体吸込み口から取り込まれる流体が、案内羽根による流体の流動方向の変換率及び、速度エネルギーから圧力エネルギーへの変換率が低下し、ポンプの吐出圧力の上昇が抑えられ、ポンプの駆動に必要な負荷が減少する。
従って、使用する水量が少ない時にも、吐出圧力の上昇が抑えられ、ポンプの駆動に必要な駆動力は、小さな動力で済み、ポンプ効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ポンプの全体縦断面図である。
【図２】要部の縦断面図である。
【図３】別実施形態の要部の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図２に示すように、下端部に流体吸込み口１を形成すると共に、上部横側部に流体吐出口２を形成する筒状のポンプケーシング３を設け、ポンプケーシング３内に配置する流体を吸い込む斜流羽根形式の羽根車４と、羽根車４を下端部に回動自在に装着して上端部に駆動装置としてのモーターＭに連動連結した回転駆動軸５と、回転駆動軸５の先端側の軸受６を下部に取り付けてなる吐出ボウル８を、作動部として下側に配置し、回転駆動軸５を回転自在に荷重支持するための軸受装置２０を、回転駆動軸５の上端側で駆動装置とポンプケーシングとの間に設けて、立軸ポンプを構成してある。
【００１４】
前記吐出ボウル８はポンプケーシング３の一部を構成し、ポンプケーシング３と回転駆動軸５との間で、且つ、羽根車４よりも流体吐出口２側に、流体吸込み口１から吸い込んだ流体を整流して回転駆動軸５に沿って案内すると共に、速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する案内羽根９を、回転駆動軸５の周りに軸受部１０を介して遊転可能に取り付けてある回転側吐出ボウル１５と、流体の流路を形成する壁面と軸受６とを接続するリブ１６と、軸受６を介して回転駆動軸５を回転自在に挿入する固定側吐出ボウル１４から構成される。
【００１５】
前記回転側吐出ボウル１５と固定側吐出ボウル１４との間には、案内羽根９の遊転を制動する制動装置１１が設けられている。流体吐出口２には、流体吐出口側の流体の状態である水圧、流速または流量を検出する吐出水状況検出手段１２が設けられ、吐出水状況検出手段１２による検出状況、つまり、流体吐出口側の流体の状態である水圧、流速または流量の変化に伴って、制動装置１１による制動操作を調整するポンプの制御装置１３が設けてある。吐出水状況検出手段１２としては、例えば、水圧計、流速計、流量計がある。
【００１６】
制動装置１１は、固定側吐出ボウル１４と回転側吐出ボウル１５に夫々設けられた摺動部材と、制御装置からの信号により摺動部材に向けて押付け動作を行う摺動部材駆動部から構成されている。
この摺動部材駆動部は、流体出口側の流体の状態である水圧が上がる、または流速あるいは流量が減少すると押し付けを緩め、最終的には、案内羽根９がポンプケーシング３に対して自在に遊転するように、また、流体吐出口側の流体の状態である水圧が下がる、または流速あるいは流量が増えると押し付けを強め、最終的には、遊転を止め、案内羽根９（回転側吐出ケーシング）がポンプケーシング３に対して停止するように制御を行う。
【００１７】
〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
【００１８】
〈１〉  前記羽根車４は、斜流羽根形式のものに限らず、軸流羽根形式のものであってもよい。
〈２〉  ポンプは、回転駆動軸５を縦方向に設置する立軸ポンプの他に、回転駆動軸５を横方向に設置する横軸ポンプであってもよい。
〈３〉  前記制動装置１１は、案内羽根９の遊転に無段階で抵抗を与えるブレーキ以外に、段階的に異なった回転抵抗力の付与状態に切換えるクラッチであっても良い。
〈４〉  前記制御装置１３は、必ずしも設けなくても良く、その場合は、手動により制動装置を制動操作するようにしてあればよい。
〈５〉  前記制動装置１１は、固定側吐出ボウル１４と回転側吐出ボウル１５との間であって、内側の摺動面に設ける以外に、図３に示すように、固定側吐出ボウル１４と回転側吐出ボウル１５との間であって、外側の摺動面、つまり、案内羽根９の外周部でポンプケーシング３との間に配設してあってもよい。
〈６〉  流体の状態として水圧、流速、流量で説明したが、これらの組合せから求められるポンプの軸動力などを流体の状態として使用しても良い。つまり、吐出水状況検出手段としては、圧力計、流量計、流速計以外に、ポンプの軸にかかる力を測定するトルク計や、駆動装置のエネルギー消費を測定する電力計、電流計、電圧計、燃料流量計なども利用することができる。
【００１９】
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００２０】
１      流体吸込み口
２      流体吐出口
３      ポンプケーシング
４      羽根車
５      回転駆動軸
９      案内羽根
１１    制動装置
１２    吐出水状況検出手段
１３    制御装置
【図１】
2012215101.tif 000003
【図２】
2012215101.tif 000004
【図３】
2012215101.tif 000005