(57)【要約】【課題】揚水性能が高く、適正な送水量が得られ、しかも騒音や振動の発生を抑制できる多段カスケードポンプを提供すること。【解決手段】第１ポンプ本体２０等の複数のカスケードポンプを、各ポンプ本体２０等の回転羽根３２の回転軸１８に沿って積層し、積層した順に各ポンプ本体２０等の吸込口と吐出口とを連結させるとともに、回転軸１８周りに各吸込口と各吐出口を均等に配置して多段カスケードポンプ１０を構成した。【選択図】図１
2013002303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のカスケードポンプを、前記カスケードポンプの回転羽根の回転軸に沿って積層し、積層した順に前記カスケードポンプの吸込口と吐出口とを連結させるとともに、前記回転軸周りに前記吸込口と前記吐出口を均等に配置したことを特徴とする多段カスケードポンプ。
【請求項２】
複数のカスケードポンプを、前記カスケードポンプの回転羽根の回転軸に沿って積層し、積層した順に前記カスケードポンプの吸込口と吐出口とを連結させるとともに、前記回転軸を中心とした前記吸込口と前記吐出口が形成する挟み角の数値と前記カスケードポンプの積層数との積を３６０とし、かつ前記回転軸周りに前記吸込口と前記吐出口を均等に配置したことを特徴とする多段カスケードポンプ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の多段カスケードポンプを、前記回転軸に沿って整数倍の段数に積層し、かつ積層した前記カスケードポンプの前記吸込口と前記吐出口とを前記回転軸周りに均等に配置したことを特徴とする多段カスケードポンプ。
【請求項４】
複数のカスケードポンプを、前記カスケードポンプの回転羽根の回転軸に沿って積層し、積層した順に前記カスケードポンプの吸込口と吐出口とを連結させるとともに、前記積層した前記カスケードポンプを整数倍の段数に積層し、
前記吸込口と前記吐出口が形成する前記回転軸を中心とした挟み角の数値と、前記カスケードポンプの積層数と、前記積層した前記カスケードポンプの積層段数との積を３６０とし、かつ前記回転軸周りに前記吸込口と前記吐出口を均等に配置したことを特徴とする多段カスケードポンプ。
【請求項５】
前記多段カスケードポンプのポンプ本体部が、金属製、もしくは高剛性樹脂製であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の多段カスケードポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カスケードポンプを同軸上に複数組み合わせ、高い揚水性能を、適切な送水量と高い静粛性で実現させた多段カスケードポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高層ビルなどの高層階に給水する必要性から、揚水性能の高い高圧の送水ポンプが求められている。従来高圧ポンプとしては、複数のポンプを組み合わせた多段の渦巻きポンプやタービンポンプ、プランジャーポンプなどが広く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】
【０００３】
【特許文献１】特公平４−６８４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながらプランジャーポンプは、高揚程を得るため作動速度を上昇させると、プランジャーが高速で往復動し、騒音や振動が大きくなるという問題があった。一方遠心ポンプを多段に組み合わせた場合、揚水性能を高めるため出力を上昇させると、出力の上昇に伴い送水水量が増大して、大規模のビルでなければ過剰な送水設備となることがあった。
【０００５】
本発明は、揚水性能が高く、適正な送水量が得られ、しかも騒音や振動の発生を抑制した多段カスケード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】
【０００６】
本発明は、多段カスケードポンプを次のように構成した。
【０００７】
複数のカスケードポンプを、カスケードポンプの回転羽根の回転軸に沿って積層し、積層した順にカスケードポンプの吸込口と吐出口とを連結させるとともに、回転軸周りに吸込口と吐出口を均等に配置して多段カスケードポンプを構成した。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、揚水性能が高く、適正な送水量が得られ、しかも騒音や振動の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる多段カスケードポンプを示す正面図である。
【図２】同多段カスケードポンプを示す側面図である。
【図３】同多段カスケードポンプの第１ポンプ本体を示す断面図である。
【図４】同多段カスケードポンプの第２ポンプ本体を示す断面図である。
【図５】同多段カスケードポンプの第３ポンプ本体を示す断面図である。
【図６】多段カスケードポンプの第２の実施形態を示す正面図である。
【図７】同多段カスケードポンプを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の第１の実施形態にかかる多段カスケードポンプ１０について説明する。図１〜図５は、多段カスケードポンプ１０を示す図である。図１に、多段カスケードポンプ１０の全体を示す。多段カスケードポンプ１０は、ポンプ部１２と、ポンプ部１２に連結された電動モータ（駆動部）１４と、制御装置６２などを備えて構成されている。
【００１１】
電動モータ１４には、アクチュエータ６４を介して電源線６０が接続してある。アクチュエータ６４は、制御装置６２からの指示に従い作動し、電源線６０から電動モータ１４に所定の電流を供給する。制御装置６２は、センサ等からの水圧や水量などの値に基づき、アクチュエータ６４に指示を送り出す。回転駆動軸１６は、ポンプ部１２の回転軸１８に連結しており、所定の回転数で回転駆動してポンプ部１２を作動させる。
【００１２】
ポンプ部１２は、第１ポンプ本体２０と、第２ポンプ本体２２と、第３ポンプ本体２４とを備え、第１ポンプ本体２０側に主吸込口２６、第３ポンプ本体２４側に主吐出口２８が設けられている。各第１ポンプ本体２０、第２ポンプ本体２２、第３ポンプ本体２４は、いずれもほぼ同一の構成を有する３台のカスケードポンプであり、回転軸１８に沿って直線的に配置されている。以下、第１ポンプ本体２０について説明する。
【００１３】
図３に第１ポンプ本体２０を示す。図３は、図１に示す多段カスケードポンプ１０のＦ３−Ｆ３線断面である。第１ポンプ本体２０は、ケーシング３０と回転羽根３２とライナ２９を備えている。ケーシング３０は、金属からなる扁平な円筒状の枠体で、外周部分に第１吸込口３６と第１吐出口３８が、回転軸１８を中心とした１２０度の挟み角の位置に設けられている。
【００１４】
第１吸込口３６は、ポンプ部１２の主吸込口２６として形成してあり、給水管３７が連結されている。給水管３７は、外部に接続し、第１ポンプ本体２０に水を供給する。回転羽根３２は、ケーシング３０の内部に回転自在に設けられている。回転羽根３２は、円板状で、中心に回転軸１８が固定してあり、外周に溝４０が直径方向に多数形成されている。
【００１５】
ライナ２９は、大径部３４と小径部３５とを備えた異径の円盤で、回転羽根３２との間にわずかな間隙をもってケーシング３０に固定されている。大径部３４は、ケーシング３０の内面の径とほぼ等しい径に形成されている。小径部３５は、溝４０の中心側の端部の位置より若干中心側を通る径を外径にして形成されている。
【００１６】
更に大径部３４は、第１吸込口３６と第１吐出口３８の端縁であって、第１吸込口３６と第１吐出口３８とを結ぶ円弧の短い円弧側に位置する端縁の間に形成されている。小径部３５は、第１吸込口３６と第１吐出口３８とを結ぶ円弧の長い円弧側に形成されている。
【００１７】
第１ポンプ本体２０の内部には、ライナ２９の小径部３５により、ケーシング３０の内側に沿って第１吸込口３６と第１吐出口３８とを結ぶ水通路４２が円弧状に形成される。そして、回転羽根３２が図３の矢印の方向に回転駆動すると、水通路４２内を溝４０が通過し、第１吸込口３６側の圧力より第１吐出口３８側の水圧が高くなる。これにより、第１ポンプ本体２０は第１吸込口３６から水を吸引し、吸引した水の圧力を高めて第１吐出口３８から吐出する。
【００１８】
第１吐出口３８は、第２ポンプ本体２２の第２吸込口４４に対応した位置に設けられており、第２吸込口４４に連結している。図４に第２ポンプ本体２２を示す。図４は、図１に示す多段カスケードポンプ１０のＦ４−Ｆ４線断面図である。第２ポンプ本体２２は、第２吸込口４４の形状が第１ポンプ本体２０の第１吸込口３６と異なる以外は、第１ポンプ本体２０と基本的に同等な構成を有している。第２吸込口４４と第２吐出口４６は、回転軸１８を中心とした１２０度の挟み角で設けられ、ライナ２９はその箇所に上述したように大径部３４が形成されている。第２吐出口４６は、第３ポンプ本体２４の第３吸込口４８と同じ位置に設けてあり、第３吸込口４８に連結されている。
【００１９】
図５に第３ポンプ本体２４を示す。図５は、図１に示す多段カスケードポンプ１０のＦ５−Ｆ５線断面図である。第３ポンプ本体２４は、第３吐出口５０の形状が第２ポンプ本体２２の第２吐出口４６と異なる以外は、第２ポンプ本体２２と基本的に同等な構成を有している。第３吸込口４８と第３吐出口５０は、回転軸１８を中心とした１２０度の挟み角で設けられ、ライナ２９はその箇所に上述したように大径部３４が形成されている。
【００２０】
第２吐出口４６は、第３ポンプ本体２４の第３吸込口４８と同じ位置に設けてあり、第３吸込口４８に連結されている。第３吐出口５０は、ポンプ部１２の主吐出口２８として形成してあり、需要者に給水する送水管５２に連結されている。
【００２１】
次に、多段カスケードポンプ１０の作用、効果について説明する。
【００２２】
電動モータ１４に制御装置６２からの指示により通電が行われ、回転駆動軸１６が駆動されると、回転軸１８により第１ポンプ本体２０と第２ポンプ本体２２と第３ポンプ本体２４の各回転羽根３２が各ケーシング３０、３１、３３内で回転される。第１ポンプ本体２０では、回転羽根３２の回転により、第１吸込口３６、すなわち主吸込口２６からケーシング３０の内部に水が吸引され、吸引された水が所定の圧力に高められた後第１吐出口３８から吐出される。
【００２３】
第１ポンプ本体２０の第１吐出口３８から吐出された水は、第１吐出口３８に接続した第２ポンプ本体２２の第２吸込口４４を通って第２ポンプ本体２２内に流入する。第２吸込口４４から第２ポンプ本体２２内に吸引された水は、第２ポンプ本体２２の回転羽根３２の回転により圧力がより高められ、第２吐出口４６から吐出される。
【００２４】
第２吐出口４６から吐出された水は、第２吐出口４６に接続された第３ポンプ本体２４の第３吸込口４８を通って第３ポンプ本体２４内に流入する。第３ポンプ本体２４内に流入した水は、第３ポンプ本体２４の回転羽根３２の回転により圧力が一層高められ、第３吐出口５０、すなわち主吐出口２８から吐出され送水管５２を通して需要者等に圧送される。
【００２５】
したがって、多段カスケードポンプ１０は、第１ポンプ本体２０と第２ポンプ本体２２と第３ポンプ本体２４の３台のカスケードポンプにより順次水圧が高められ、十分な揚水高さが得られる。
【００２６】
多段カスケードポンプ１０は、第１ポンプ本体２０と第２ポンプ本体２２と第３ポンプ本体２４の各吸込口と各吐出口の回転軸１８を中心とした挟み角が１２０度で、各ポンプ本体の積層数が３であるので、挟み角の数値と積層数との積が３６０となり、各吸込口と各吐出口がそれぞれ回転軸１８を中心として軸周りに均等に配置されるので、多段カスケードポンプ１０に生じる力が径方向で互いに相殺され、作動に伴う振動や騒音の大きさが低減され、静粛性を高くできる。
【００２７】
多段カスケードポンプ１０は、第１ポンプ本体２０と第２ポンプ本体２２と第３ポンプ本体２４が直列に連結されているため、多段カスケードポンプ１０から吐出される水量は第１ポンプ本体２０一台で作動させた場合の水量と大きな差はなく、送水量を変えることなく揚水高さを高くできる。
【００２８】
多段カスケードポンプ１０は、回転軸１８にかかる負荷が軸周りほぼ均等に分散されるので、回転軸１８や回転軸１８を支持する軸受機構等を小型化、簡素化でき、多段カスケードポンプ１０を小型、軽量化し、コストを低減できる。
【００２９】
尚上記例では、第１ポンプ本体２０と第２ポンプ本体２２と第３ポンプ本体２４の３台のカスケードポンプの第１吸込口３６等と第１吐出口３８等とを、回転軸１８を中心として挟み角１２０度の位置に設け、各カスケードポンプの吸込口と吐出口とを軸周りに均等に配置したが、本発明は、吸込口と吐出口とのなす角度はこれに限るものではなく、各カスケードポンプを回転軸１８に沿って積層した際、各吸込口と吐出口が回転軸１８の周囲に均等に配置されればよい。また各吸込口と吐出口は、吸込口と吐出口のなす角度、および各吸込口と吐出口の回転軸１８からの距離などが等しく均等に配置されていることが好ましい。
【００３０】
次に、多段カスケードポンプの第２の実施形態について説明する。図６に、多段カスケードポンプ１１を示す。多段カスケードポンプ１１は、第１多段カスケードポンプ１３と第２多段カスケードポンプ１５の２台の多段カスケードポンプを組み合わせた構造となっている。
【００３１】
第１多段カスケードポンプ１３と第２多段カスケードポンプ１５は共に、上述した多段カスケードポンプ１０とほぼ同様の構成で、第１ポンプ本体２０と第２ポンプ本体２２と第３ポンプ本体２４の３台のカスケードポンプから構成されている。
【００３２】
そして第１多段カスケードポンプ１３の第１吸込口３６が給水管３７に接続し、多段カスケードポンプ１１の上部で、第１多段カスケードポンプ１３の第３吐出口５０が第２多段カスケードポンプ１５の第１吸込口３６に接続し、第２多段カスケードポンプ１５の第３吐出口５０が送水管５２に接続している。
【００３３】
そして更に、多段カスケードポンプ１１は、図７に示すように第１多段カスケードポンプ１３の各吸込口と吐出口に対して、第２多段カスケードポンプ１５の各吸込口と吐出口がそれぞれ同じ角度位置に、回転駆動軸１６を中心とした軸周りに均等に配置されている。
【００３４】
これにより多段カスケードポンプ１１は、多段カスケードポンプ１０と送水量が変わることなく、揚水能力がほぼ２倍となる。更に多段カスケードポンプ１１は、回転軸１８の軸周りのバランスが第１多段カスケードポンプ１３と第２多段カスケードポンプ１５の双方で取れており、振動や騒音の発生を低減できる。
【００３５】
尚、第１多段カスケードポンプ１３と第２多段カスケードポンプ１５は、吸込口と吐出口の回転軸１８を中心とした挟み角の数値と各ポンプ本体の積層数との積が３６０としたが、これに限るものではない。例えば挟み角を６０度としたポンプ本体を３台積層した多段カスケードポンプを、２段の段数に積層してもよい。このようにしても、挟み角の数値と積層数と積層段数との積が３６０となり、振動や騒音の発生を低減できる。
【００３６】
更に、第１多段カスケードポンプ１３の第１吸込口３６と第１吐出口３８のなす角度と、第２多段カスケードポンプ１５の第１吸込口３６と第１吐出口３８のなす角度とを異ならせてもよい。例えば、第１多段カスケードポンプ１３の第１吸込口３６と第１吐出口３８の挟み角を１２０度とし、第２多段カスケードポンプ１５の第１吸込口３６と第１吐出口３８の挟み角を１８０度などとしてもよい。
【００３７】
この場合は、少なくとも第１多段カスケードポンプ１３と第２多段カスケードポンプ１５は、それぞれにおいて回転軸１８を中心とした軸回りのバランスが実現できるように構成するとともに、多段カスケードポンプ１１として全体で回転軸１８を中心とした軸回りのバランスが実現できるように第１多段カスケードポンプ１３と第２多段カスケードポンプ１５を積層する。
【００３８】
更に、多段カスケードポンプの他の例としては、第１多段カスケードポンプ１３と第２多段カスケードポンプ１５の吸込口等の軸方向の位置を一致させず、第１多段カスケードポンプ１３の各吸込口と各吐出口との中間の角度の位置に、第２多段カスケードポンプ１５の各吸込口や各吐出口が位置するように配置させてもよい。すると、変動がより細かな角度で発生し、回転駆動軸周りのバランスが良好となる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によれば、揚水性能が高く、適正な送水量が得られ、しかも騒音や振動の発生を抑制した多段カスケードポンプを提供できる。
【符号の説明】
【００４０】
１０…多段カスケードポンプ、１２…ポンプ部、１４…電動モータ、１６…回転駆動軸、１８…回転軸、２０…第１ポンプ本体、２２…第２ポンプ本体、２４…第３ポンプ本体、３０…ケーシング、３２…回転羽根、３６…第１吸込口、３８…第１吐出口、４０…溝、４２…水通路、４４…第２吸込口、４６…第２吐出口、４８…第２吸込口、５０…第３吐出口。
【図１】
2013002303.tif 000003
【図２】
2013002303.tif 000004
【図３】
2013002303.tif 000005
【図４】
2013002303.tif 000006
【図５】
2013002303.tif 000007
【図６】
2013002303.tif 000008
【図７】
2013002303.tif 000009