(57)【要約】【課題】ケーシングの壁厚が薄い場合に、ケーシングに溝を形成することなくサージングを抑制することのできる手段を提供する。【解決手段】流体機械のためのケーシングであって、ケーシングの内面は、ケーシングの周方向に互いに間隔をおいて配置される複数の突出部を含んでおり、複数の突出部は、少なくとも部分的に、ケーシングに収容される羽根車の羽根の先端部の存在領域に対応する位置に形成される、ケーシング。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体機械のためのケーシングであって、
前記ケーシングの内面は、前記ケーシングの周方向に互いに間隔をおいて配置される複数の突出部を含んでおり、前記複数の突出部は、少なくとも部分的に、前記ケーシングに収容される羽根車の羽根の先端部の存在領域に対応する位置に形成される、ケーシング。
【請求項２】
前記複数の突出部の各々は、流線形の外形を有する、請求項１に記載のケーシング。
【請求項３】
前記複数の突起部の各々は、前記羽根の前記先端部の向きと実質的に同じ向きに配向されている、請求項１または２に記載のケーシング。
【請求項４】
前記流体機械は、斜流ポンプである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のケーシング。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のケーシングを備える流体機械であって、
前記羽根の前記先端部に凹部が形成されており、前記羽根車が回転する間、前記突出部は前記凹部を通過することができる、流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシング及び流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ケーシングに収容され回転駆動される羽根車を備える流体機械においては、運転中に生じるサージング現象を抑制することが必要とされる。例えば、流体機械の一例としての斜流ポンプは、一般に、図７に示すような性能特性（流量―揚程特性、換言すれば、Ｑ−Ｈ特性）を有する。図７において、横軸は流量、縦軸は揚程を表す。図７に示すように、比較的小流量の運転領域及び比較的大流量の運転領域では、流量が増加するにつれて揚程は低下するが、これら運転領域の間に、流量が増加するにつれて揚程も増加する中間の運転領域が存在する。このような右上がり特性を示す運転領域では、ポンプの動作は不安定であり、サージング現象が生じ易い。サージング現象は、流路内の流体圧力及び流量の変動によって周期的な振動が生じる現象である。
【０００３】
サージング現象を抑制するための方法として、ケーシングトリートメントが知られている。ケーシングトリートメントとは、羽根車が配置された領域におけるケーシングの内面に溝を形成することである。例えば、特許文献１は、ケーシングの内面における羽根の入口側と羽根存在領域との間で軸方向、周方向、または斜め方向に延びる細長い溝を形成することを記載している。右上がり特性を生じさせる原因の一つとして、羽根の入口側で発生する旋回流がある。ケーシングトリートメント用の溝を形成することにより、比較的圧力の高い羽根の先端部から比較的圧力の低い羽根の入口側に向けて、流体を、溝を通して逆流させ、羽根の入口側の旋回流を制動するように作用させることができる。
【０００４】
通常、ケーシングトリートメント用の溝は、ケーシングの内面を切削加工または型成形等することにより形成される。十分なサージング抑制効果を得るには、溝は、或る程度の深さを有することが望ましい。しかし、ケーシングの壁厚が薄い場合、十分な深さの溝を形成することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８６２１３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
流体機械のケーシングの壁厚が薄い場合に、ケーシングに溝を形成することなくサージングを抑制することのできる手段が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、流体機械のためのケーシングであって、ケーシングの内面は、ケーシングの周方向に互いに間隔をおいて配置される複数の突出部を含んでおり、複数の突出部は、少なくとも部分的に、ケーシングに収容される羽根車の羽根の先端部の存在領域に対応する位置に形成される、ケーシングが提供される。この構成によれば、複数の突出部の間に形成される空間が、従来のケーシングトリートメント用の溝と同等に作用する。従って、ケーシングの壁厚が薄い場合に、ケーシングに溝を形成することなくサージングを抑制することができる。
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、複数の突出部の各々は、流線形の外形を有する。この構
成によれば、羽根の入口側から出口側に向けて流れる流体が、突出部により受ける抵抗を最小限に抑えることができる。特に、サージングが生じにくい右上がり特性の外側の流量域において、突出部の影響を最小限に抑えることができる。従って、流体機械の全流量域において、運転効率の低下を最小限に抑えつつ、サージングを効果的に抑制することができる。
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、複数の突起部の各々は、羽根の先端部の向きと実質的に同じ向きに配向されている。この構成によれば、羽根の入口側から出口側に向けて流れる流体が、突出部により受ける抵抗を最小限に抑えることができる。従って、特に、サージングが生じにくい右上がり特性の外側の流量域において、突出部の影響を最小限に抑えることができる。従って、流体機械の全流量域において、運転効率の低下を最小限に抑えつつ、サージングを効果的に抑制することができる。
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、上記ケーシングのいずれかにおいて、流体機械は、斜流ポンプである。
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、上記ケーシングのいずれかを備える流体機械であって、羽根の先端部に凹部が形成されており、羽根車が回転する間、突出部は凹部を通過することができる、流体機械が提供される。この構成によれば、突出部が羽根の回転を妨げることがないので、羽根の外形を小さくすることなく、羽根車を回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態によるケーシングの概略断面図である。
【図２】ケーシングの内側から見た第１実施形態の突出部を概略的に示す図である。
【図３】図２に対応する、本発明の第２実施形態による突出部の図である。
【図４】図２に対応する、本発明の第３実施形態による突出部の図である。
【図５】図２に対応する、本発明の第４実施形態による突出部の図である。
【図６】本発明の第５実施形態による流体機械の概略断面図である。
【図７】流体機械の性能特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を添付図面に参照して説明する。
［第１実施形態］
【００１４】
図１は、本発明の第１実施形態によるケーシング１の概略断面図である。本実施形態のケーシング１は、例えば、斜流ポンプ等の流体機械の一部を形成しており、回転駆動される羽根車２を収容している。ケーシング１は、その内面１ａに複数の突出部（換言すれば、突起）３を備えている。本実施形態では、複数の突出部３は、ケーシング１の軸線方向（換言すれば、羽根車２の回転軸線方向）に延びており且つケーシング１の周方向に互いに間隔をおいて配置されている。図１の例では、突出部３の全体が、ケーシング１の内面１ａにおける、羽根車２の羽根２ａの先端部２ｂが存在する領域（換言すれば、回転する羽根車２の羽根２ａの先端部２ｂが通過する領域）に対応する位置に形成される。しかし、突出部３が設けられる位置は、図示されるものには限られない。複数の突出部３は、少なくとも部分的に、ケーシング１に収容される羽根車２の羽根２ａの先端部２ｂの存在領域に対応する位置に配置されていればよい。
【００１５】
図２は、図１のＩ―Ｉ矢視図であり、ケーシング１の内側から突出部３を見たときの図である。便宜上、図２では５つの突出部３が示されているが、突出部３の数は特に限られない。ケーシング１の内側から見たときの突出部３の形状は、図２に示すような矩形状であることができる。
［第２実施形態］
【００１６】
しかし、突出部の形状は、図２の形状には限られない。例えば、図３に示す本発明の第２実施形態によれば、突出部４は、流線形の外形を有している。具体的には、突出部４の流線形は、ケーシング１の内面１ａに対して実質的に平行な断面形状によって画定されることができる。これにより、羽根２ａの入口側から出口側へ流れる流体が、突出部４によって受ける抵抗を効果的に低減することができる。特に、上記右上がり特性を示す運転領域の外側の運転領域において流体が突出部４によって大きな抵抗を受けると、運転効率が低下する。従って、図３の構成により、突出部４による運転効率の低下を最小限に抑えつつ、サージング現象の発生を効果的に抑制することができる。
［第３実施形態］
【００１７】
また、突出部の向きを図４に示すように設定してもよい。図４に示す本発明の第３実施形態によれば、突出部５の向きは、ケーシング１の軸線方向に対して傾斜している。この向きは、羽根車２の羽根２ａの向き（具体的には、ケーシング１の軸線方向に対する先端部２ｂの向き）と概ね一致していてよい。これにより、羽根２ａの入口側から出口側へ流れる流体が、突出部５により受ける抵抗を効果的に低減することができる。従って、突出部５による運転効率の低下を最小限に抑えつつ、サージング現象の発生を効果的に抑制することができる。
［第４実施形態］
【００１８】
また、本発明の第４実施形態によれば、図３に示すような流線形の外形を有する突出部６を、図４に示すような向き（すなわち、ケーシング１の軸線方向に対する先端部２ｂの向きと概ね一致する向き）に形成することもできる。図５は、本発明の第４実施形態を示す。この構成によれば、羽根２ａの入口側から出口側へ流れる流体が、突出部６により受ける抵抗を一層効果的に低減することができる。従って、突出部６による運転効率の低下を最小限に抑えつつ、サージング現象の発生を効果的に抑制することができる。
【００１９】
突出部３、４、５、６は、例えば、突条の部片をケーシング１の内面１ａに接合等により固定することによって、設けることができる。また、突出部３、４、５、６は、ケーシング１の一部を型成形することにより形成することもできる。
［第５実施形態］
【００２０】
図６は、本発明の第５実施形態による流体機械の概略部分断面図である。本実施形態では、ケーシング１１は、第１実施形態で説明したものと同様の突出部１３を備えている。すなわち、ケーシング１１は、その内面１１ａに、ケーシング１１の軸線方向に延びる複数の突出部（換言すれば、突起）１３を備えている。複数の突出部１３は、ケーシング１１の周方向に互いに間隔をおいて配置される。さらに、第５実施形態では、羽根車１２の羽根１２ａの先端部１２ｂに凹部１２ｃが形成されている。羽根車１２が回転する間、突出部１３は凹部１２ｃを通過することができる。これにより、突出長さの大きな突出部１３を形成しても、羽根車１２の羽根１２ａの外形を小さくする必要がない。従って、既存の羽根車１２を、突出部１３に妨げられることなく回転させることができる。
【００２１】
尚、突出部１３は、少なくとも部分的に、ケーシング１１の内面１１ａにおける、羽根１２ａの先端部１２ｂの存在領域に対応する位置に形成されていればよいので、突出部１３が形成される位置は、図６の例には限られない。例えば、突出部１３が羽根１２ａの入口側から延びて羽根１２ａの中央部付近で終端していてもよい。この場合、羽根１２ａの凹部１２ｃは、図６に示すような溝型ではなく、切欠きであってよい。
【００２２】
上記第１乃至第５実施形態は、適宜組み合わせることができる。また、上記実施形態で
は、流体機械の例として斜流ポンプを記載しているが、流体機械は、斜流ポンプに限られない。他の実施形態によれば、流体機械は、例えば、軸流ポンプまたはポンプ水車等、回転駆動される羽根車を収容するケーシングを備える各種の流体機械であってよい。
【００２３】
また、上記実施形態では、突出部３、４、５、６、１３は、ケーシング１、１１の軸線方向、または軸線方向に対して傾斜する方向に延びている。しかし、他の実施形態では、突出部３、４、５、６、１３は、ケーシング１、１１の周方向に延びていてもよく、この場合、周方向に沿って不連続に（換言すれば、間欠的に）延びることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、斜流ポンプの他、軸流ポンプ、ポンプ水車等、回転駆動される羽根車を収容するケーシングを備えた各種の流体機械に適用することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１  ケーシング
１ａ  ケーシング内面
２  羽根車
２ａ  羽根
２ｂ  先端部
３、４、５、６  突出部
１１  ケーシング
１１ａ  ケーシング内面
１２  羽根車
１２ａ  羽根
１２ｂ  先端部
１２ｃ  凹部
１３  突出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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