(57)【要約】【課題】羽根の振動の問題を除去した遠心式サニタリーポンプに適したクローズドタイプのインペラを提供する。【解決手段】遠心ポンプ用インペラ40は、軸心部に円筒形状の吸込口（空所50）を有するクローズドタイプのインペラ40であって、内端部にて吸込口50に開口し、外端部にてインペラ外周面に開口した複数の流体流路52を有し、各流体流路52は吸込口50の接線方向と平行な直線状であり、流体流路52の加工を含めて全面を切削加工で仕上げてある。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
軸心部に円筒形状の吸込口を設けたクローズドタイプのインペラにおいて、内端部にて前記吸込口に開口し、外端部にてインペラ外周面に開口した複数の流体流路を有し、各流体流路は吸込口の接線方向と平行な直線状である遠心ポンプ用インペラ。
【請求項２】
前記流体流路の横断面は円形である請求項１の遠心ポンプ用インペラ。
【請求項３】
前記流体流路の外端部からインペラ外周面にかけて、流体流路の出口角度を小さくするための切欠きを設けた請求項１または２の遠心ポンプ用インペラ。
【請求項４】
軸方向両側に突出した円筒形外周面を設けた請求項１、２または３の遠心ポンプ用インペラ。
【請求項５】
鍛造材または圧延材製である請求項１から４のいずれか１項の遠心ポンプ用インペラ。
【請求項６】
全面を切削加工により仕上げた請求項１〜５のいずれか１項の遠心ポンプ用インペラ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項の遠心ポンプ用インペラを装着した遠心式サニタリーポンプ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この考案は遠心ポンプ用インペラ（羽根車）の構造に関するもので、食品プラントや医薬品プラント等で使用される遠心式のサニタリーポンプに利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
従来、食品プラントや医薬品プラントで使用される遠心式サニタリーポンプでは、ポンプ効率が優れているクローズドタイプのインペラよりも、ポンプ自体の洗浄性が優れていることからオープンタイプのインペラを装着していた。なお、周知のとおり、クローズドタイプのインペラは主板と側版との間に複数の羽根（ブレードともいう）を配置した形態で、隣り合った羽根と羽根の間に流体流路が形成されているのに対して、オープンタイプのインペラはクローズドタイプにおける側板をなくした形態をしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１２３９８１号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
オープンタイプのインペラを使用した従来のサニタリーポンプには次のような問題点があった。２極の電動機で高速回転すると、運転時に羽根先端部の振動（ぶれ）が発生して、運転時の騒音が高く、設置周辺の作業環境上、悪影響を及ぼす。また、その振動は、軸封部のメカニカルシールにも悪影響を及ぼし、漏洩事故を発生させる要因にもなっている。さらに、オープンタイプのインペラの場合、運転中にインペラの羽根とケーシングが接触してその摩耗粉が揚液に混入することを防ぐために両者間の隙間を広くする必要があり、そのためにポンプ効率が低下する。
【０００５】
一方、従来のクローズドタイプのインペラは、鋳造で造形されるため表面肌が粗く、鋳巣等の鋳造欠陥も発生しやすく、洗浄性を要求するサニタリーポンプには適しない。
【０００６】
この考案は、上述の問題点を除去して、遠心式サニタリーポンプに適したクローズドタイプのインペラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この考案の遠心ポンプ用インペラは、軸心部に円筒形状の吸込口を設けたクローズドタイプのインペラにおいて、内端部にて前記吸込口に開口し、外端部にてインペラ外周面に開口した複数の流体流路を有し、各流体流路は前記吸込口の接線方向と平行な直線状であることを特徴とするものである。従来のクローズドタイプにおける羽根がないのがこの考案の遠心ポンプ用インペラの特徴である。
【０００８】
請求項２の考案は、請求項１の遠心ポンプ用インペラにおいて、前記流体流路の横断面は円形であることを特徴とするものである。円形断面の直線状の流体流路は加工が容易であるためコスト低減にも役立つ。
【０００９】
請求項３の考案は、請求項１または２の遠心ポンプ用インペラにおいて、前記流体流路の外端部からインペラ外周面にかけて、出口角度を小さくするための切欠きを設けたことを特徴とするものである。ここで、出口角度とは、流体流路とインペラ外周面とがなす角度をいう。
【００１０】
請求項４の考案は、請求項１、２または３の遠心ポンプ用インペラにおいて、軸方向両側に突出した円筒形外周面を設けたことを特徴とするものである。各円筒形外周面は、ケーシング側に設けた対応する円筒形内周面との間に微小なすきまを形成して、高圧側から低圧側へ圧力が逃げるのを防止する役割を果たす（圧力保持摺動面）。
【００１１】
請求項５の考案は、請求項１から４のいずれか１項の遠心ポンプ用インペラにおいて、材質を鍛造材または圧延材としたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６の考案は、請求項１から５のいずれか１項の遠心ポンプ用インペラにおいて、全面を切削加工により仕上げたことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項７の考案は、請求項１から６のいずれか１項の遠心ポンプ用インペラを使用した遠心式サニタリーポンプである。上に述べたように、この考案の遠心ポンプ用インペラは洗浄性にすぐれるため、とりわけサニタリーポンプ用として好適である。
【考案の効果】
【００１４】
この考案の遠心ポンプ用インペラはクローズドタイプであるため、オープンタイプのインペラについて上に述べた問題が解消する。また、同じくクローズドタイプであっても、羽根が存在しないため、従来のクローズドタイプのインペラに比べて剛性が高く、運転時に羽根先端部がぶれるという心配もない。したがって、振動や騒音の問題が解消する。
【００１５】
請求項２の考案のように、インペラの流体流路の横断面を円形にすることで、加工が容易で、しかもインペラ内部の洗浄性が良く、残滓や微生物が残りがちな凹部が形成されないためサニタリーポンプ用としてとくに好適である。
【００１６】
請求項３の考案のように、前記流体流路の外端部からインペラ外周面にかけて、出口角度を小さくするための切欠きを設けることにより、流体流路とインペラの外周面とのなす角度すなわち出口角度を小さくすることができるため、ポンプ効率が良く、消費動力エネルギーが経済的である。
【００１７】
請求項４の考案のように、インペラの軸方向両側に突出した円筒形外周面を設けることにより、対応するケーシング側の円筒形内周面との間のすきまを最小にして、吐出圧力が吸込み側に漏れるのを防ぎ機内の吐出圧力を保持することでポンプ効率を高めることができる。そのような圧力保持用摺動面を軸方向の両側に配置するため回転バランスがよい。しかも、インペラの回転軸線と平行な円筒面同士であることから、主軸の伸縮にも対応できる構成である。
【００１８】
請求項５の考案のように、インペラの素材に緻密な鍛造材または圧延材を使用することにより、従来一般的であった鋳造による場合に比べて、鋳物特有の粗い肌や鋳巣等がないため、安全で清潔である（サニタリー性）。
【００１９】
請求項６の考案のように、インペラを全面切削仕上げとすることにより、滑らかな表面が得られ、サニタリーポンプ用として安全なインペラを清潔に製作できる。また、回転体のバランスを最良化できる。必須ではないが請求項５の考案と組み合わせて実施をすることにより、緻密で残滓がたまりにくいインペラ表面が得られ、とくにサニタリーポンプ用として好適なインペラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（Ａ）はインペラの背面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２】遠心式サニタリーポンプの主要部の縦断面図である。
【図３】出口角度θを説明するためのインペラの部分正面図であって、（Ａ）は切欠きなしの場合、（Ｂ）は切欠き付きの場合である。
【考案を実施するための形態】
【００２１】
以下、この考案の実施の形態を図面に従って説明する。
まず、図２に従って遠心式サニタリーポンプについて説明する。図示したポンプは渦巻きポンプの例であって、ケーシング１０と主軸２０とメカニカルシール３０とインペラ４０を備えている。ケーシング１０の内部にはインペラ４０を収容するためのうず形室が形成してあり、うず形室は文字どおり渦巻き状で、インペラ４０の回転に伴って軸心部分が低圧、外周側が高圧となる。そのうず形室の配置に対応して、ケーシング１０は、インペラ４０の回転軸線と同軸状の吸込口１２と、高圧部と連通した吐出し口１４を備えている。
【００２２】
主軸２０はケーシング１０に対して回転自在にケーシング１０を貫通しており、先端のねじ部２２とは反対側の端部にて電動機等の駆動手段（図示せず）と連結してある。そして、駆動手段で主軸２０を回転させると、インペラ４０が回転することによって、吸込口１２から液体を吸い込み、吐出し口１４から吐出する。
【００２３】
ケーシング１０の、主軸２０が貫通する部分に、軸封装置としてメカニカルシール３０が取り付けてある。この軸封装置を設ける部分をスタッフィングボックスと呼び、図２では符号１６で指してある。メカニカルシール３０は、シートリング３２と、従動リング３４と、接面圧付与手段３６とで構成されている。接面圧付与手段３６は、従動リング３４の密封端面がシートリング３２の密封端面に接触する向きに、従動リング３４を軸方向に押す作用をする。接触面圧付与手段３６としては圧縮コイルばねやコイルドウェーブスプリングなどが用いられる。このようにしてシートリング３２の密封端面と従動リング３４の密封端面を摺動接触させることによってシールがなされる。メカニカルシール３０の基本構造は周知のとおりであるためここでは詳細な説明は省略する。
【００２４】
なお、従動リング３４の密封端面とは反対側の端部に、端面から軸方向に凹入した切欠きが設けてある。この切欠きに、インペラ４０のボス部に植え込んだピン３８を進入させることにより、インペラ４０と従動リング３４が相対回転しないように、言い換えれば、両者が共回りするようにしてある。
【００２５】
ここで、図１を参照してさらに詳しく述べると、図１（Ａ）に示すようにインペラ４０の全体概観は円盤状を呈している。なお、図１（Ａ）の矢印は回転方向を表す。図１（Ｂ）から分かるように、インペラ４０は円板部４２と、一対の突部４４ａ、４４ｂと、ボス部４６を有する。突部４４ａ、４４ｂは円板部４２の軸方向両側に突出しており、それぞれケーシング１０の円筒形内周面１８ａ、１８ｂと対応する（図２参照）。そして、突部４４ａの円筒形外周面とケーシング１０の円筒形内周面１８ａとの間のすきま、および、突部４４ｂの円筒形外周面とケーシング１０の円筒形内周面１８ｂとの間のすきまを所定の微小な値に設定することで、吐出圧力が吸込み側に漏れるのを防いで機内の吐出圧力を保持し、ポンプ効率の向上に寄与する。また、インペラ４０側の円筒形外周面とケーシング１０側の円筒形内周面がインペラ４０の回転軸線と平行な円筒面同士であることから、主軸２０が熱膨張等によってある程度伸縮しても、円筒面間の軸方向変位によって吸収され、干渉が防止される。
【００２６】
図１（Ｂ）の左側の突部４４ａの内部に有底円筒状の空所５０が形成してあり、これがインペラ４０の吸込口となる（インペラアイともいう）。この空所５０はケーシング１０の吸込口１２と同軸状に延在し、両者の内周面はほぼ同径である（図２参照）。図１（Ｂ）の右側の突部４４ｂの軸心側にはボス部４６が一体的に形成してあり、インペラ４０はこのボス部４６にて主軸２０に固定される。具体的には、主軸２０の端部に形成したねじ部２２にインペラナット２６を締め付けることにより軸方向に位置決めしてある。常法により、インペラ４０と主軸２０とはトルク伝達可能に結合される。図面はキー２４による場合の例である。空所５０は片側（図１（Ｂ）の左側）だけ開口し、その反対側（図１（Ｂ）の右側）は閉じている。その空所５０の閉じた底面に相当するボス部４６の端面に、インペラナット２６との間に介在させるＯリング２８のためのＯリング座４８が形成してある。
【００２７】
このように、吸込み側は、図２に示すようにインペラ４０を締結するインペラナット２６との接合面の最接液部にＯリング２８を設け、主軸２０のおねじ部２２およびシャフトキー２４部分が接液しない構造とする。したがって、細部の液溜りがなく、洗浄性が良く、衛生的である（サニタリー性）。同じく図２に示すように、スタッフィングボックス１６側のボス部４６はメカニカルシール３０を直接装着することができる。したがって、シャフト２０が接液しない構造が実現し、細部の液溜りがなく、洗浄性が良く、衛生的である（サニタリー性）。
【００２８】
円板部４２には複数の流体流路５２が設けてある。図１（Ａ）は８本の流体流路５２を円周方向に等間隔に配置した例であって、破線で示すように、空所５０から概ね放射状に複数の流体流路５２が配設してある。各流体通路５２は直線状で、中心線が空所５０の内周面に対して接線方向あるいはそれと平行に延びている。各流体流路５２は内端部にて空所５０に開口し、外端部にてインペラ４０の外周面に開口している。このインペラ４０は、羽根が存在しないため、全体として剛性が高く、運転時に羽根先端部がぶれるという心配もない。流体流路５２の断面を円形とすることにより、加工が容易であるばかりでなく、洗浄が容易で、残滓や微生物が残りがちな凹部が形成されないためサニタリーポンプに適している。
【００２９】
流体流路５２の外端部に、ミーリング加工により切欠き５４が設けてある。これにより、図３に符号θで示す流体流路５２とインペラ外周面とのなす角度すなわち流体流路の出口角度が小さくなるため、ポンプ効率が良く、消費動力エネルギーが経済的である。図示例の場合、切欠き５４はエンドミルで加工したもので、インペラの外周側から見ると略楕円形状を呈している。なお、図３（Ａ）は切欠きなしの場合、図３（Ｂ）は切欠き５４を設けた場合である。出口角度θの具体例を挙げるならば、一般に２０°〜３０°程度が最良とされているが、３０°〜３５°程度でも比較的良好なポンプ効率が得られる。図３（Ａ）と図３（Ｂ）を対比すれば明らかなように、切欠き５４を設けることによって出口角度θを理想に近付けることができる。
【００３０】
インペラ４０にはバランスホールと呼ばれる貫通孔５６が設けてある。これは、運転中のインペラ４０に作用するスラスト荷重を緩和するほか、スタッフィングボックス１６内の封液を対流させて洗浄性を高める役割を果たす。
【００３１】
インペラ４０の素材には、緻密な鍛造材または圧延材を使用する。これにより、従来のように鋳造で製作する場合に比べて、安全で清潔である（サニタリー性）。また、インペラ４０は全面切削仕上げとすることにより、回転体のバランスを最良化できるという利点がある。もちろん流体通路も切削加工で仕上げる。円形断面でしかも直線状であるため、ボール盤やミーリング加工で容易に加工できる。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ケーシング
１２  吸込口
１４  吐出し口
１６  スタッフィングボックス
１８ａ、１８ｂ  円筒形内周面（摺動面）
２０  主軸
２２  おねじ部
２４  キー
２６  インペラナット
２８  Ｏリング
３０  メカニカルシール
３２  シートリング
３４  従動リング
３６  接面圧付与手段
３８  ピン
４０  インペラ
４２  円板部
４４ａ、４４ｂ  突部
４６  ボス部
４８  Ｏリング座
５０  空所
５２  流体流路
５４  切欠き
５６  貫通孔（バランスホール）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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