(57)【要約】      （修正有）【課題】吸込部における水の流量の周方向における相違を抑制する。【解決手段】吸い込まれる水が通過する吸込流路が形成されている吸込管２１と、回転シャフト２と、吸込管２１を通して水が流入し且つ回転シャフト２を中心にして回転可能な羽根車２５と、羽根車２５に流入する水の旋回を防止する旋回防止板２７と、を有し、旋回防止板２７は、吸込流路において回転シャフト２に略平行な軸に対して可動に設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸い込まれる水が通過する吸込流路が形成されている吸込管と、
回転シャフトと、
前記吸込管を通して水が流入し且つ前記回転シャフトを中心にして回転可能な羽根車と、
前記羽根車に流入する水の旋回を防止する旋回防止板と、
を備え、
前記旋回防止板は、前記吸込流路において前記回転シャフトに略平行な軸に対して可動に設けられているポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプと、
前記ポンプの水の流量を計測する流量計と、
前記水の流量に応じて、前記旋回防止板の前記回転シャフトに平行な軸に対する傾き角度を変更する制御部と、
を備えるポンプシステム。
【請求項３】
前記制御部は、前記水の流量が多いほど、前記旋回防止板の前記回転シャフトに平行な軸に対する傾き角度を大きくする
請求項２に記載のポンプシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のポンプと、
前記ポンプの水の流量に応じて、前記旋回防止板の前記回転シャフトに平行な軸に対する傾き角度を変更する制御部と、
を備えるポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ及びポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポンプには羽根車が設けられており、図９の矢印Ｃに示すように、羽根車の水の吸込み口である吸込部ＩＮから流入した水が回転シャフトに沿って進んだ後に、矢印Ｄのように、羽根ＷＧにそって径方向に押し出され、矢印Ｅに示すように出口ＯＵＴから吐き出される（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】特開平８−１７７７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１０に示すように、羽根車は回転シャフトを中心に回転しているため、羽根車の吸込部ＩＮにおける流体の接線速度ベクトルｕを有する。また、吸込部ＩＮにおける流体の絶対速度ベクトルｖは、接線速度ベクトルｕと吸込部ＩＮにおける羽根車から見た流体の相対速度ベクトルｗとを合成したものである。ここで、流体の絶対速度ベクトルｖは、静止座標系から見た速度ベクトルであり、実際のポンプ流量を表す。
【０００５】
ポンプ、特に両吸込みポンプでは、吸込部ＩＮにおけるポンプ流量すなわち絶対速度ベクトルｖが周方向で異なっている。羽根車は一定の速度で回転するため、接線速度ベクトルｕは周方向に一定であるから、相対速度ベクトルｗが周方向に異なっている。
【０００６】
ポンプ流量が大きい所では、相対速度ベクトルｗの接線速度ベクトルｕに対する角度である迎角δ（図１０参照）が大きくなる。迎角δが大きくなると、羽根ＷＧ近傍における水の剥離によるキャビテーションの発生（例えば、振動あるいは潰食）及びポンプ効率の低下といった問題を引き起こす。ここで、潰食とは泡が潰れる瞬間の衝撃波で破壊されることである。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、吸込部における水の流量の周方向における相違を抑制することを可能とするポンプ及びポンプシステム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】
【０００８】
本発明の第１の態様に係るポンプは、吸い込まれる水が通過する吸込流路が形成されている吸込管と、回転シャフトと、前記吸込管を通して水が流入し且つ前記回転シャフトを中心にして回転可能な羽根車と、前記羽根車に流入する水の旋回を防止する旋回防止板と、を備え、前記旋回防止板は、前記吸込流路において前記回転シャフトに略平行な軸に対して可動に設けられている。
【０００９】
この構成によれば、旋回防止板が可動することにより水の流量が少ない所に水の流れを向けることができるため、吸込部における水の流量の周方向における相違を抑制することができる。
【００１０】
本発明の第２の態様に係るポンプシステムは、第１の態様に係るポンプと、前記ポンプの水の流量を計測する流量計と、前記水の流量に応じて、前記旋回防止板の前記回転シャフトに平行な軸に対する傾き角度を変更する制御部と、を備える。
【００１１】
この構成によれば、水の流量に応じて旋回防止板の回転シャフトに平行な軸に対する傾き角度を変更することにより、水の流量が少なく所に水の流れを向けることができるため、吸込部における水の流量の周方向における相違を抑制することができる。
【００１２】
本発明の第３の態様に係るポンプシステムは、第２の態様に係るポンプシステムであって、前記制御部は、前記水の流量が多いほど、前記旋回防止板の前記回転シャフトに平行な軸に対する傾き角度を大きくする。
【００１３】
この構成によれば、水の流量が多いほど、旋回防止板により水の流量が少ないところに水の流れを向けることができる。このため、水の流量が多くなったときに吸込部における水の流量の周方向における相違が大きくなるのを抑制することができる。
【００１４】
本発明の第４の態様に係るポンプシステムは、第１の態様に係るポンプと、前記ポンプの水の流量に応じて、前記旋回防止板の前記回転シャフトに平行な軸に対する傾き角度を変更する制御部と、を備える。
【００１５】
この構成によれば、水の流量に応じて旋回防止板の回転シャフトに平行な軸に対する傾き角度を変更することにより、水の流量が少なく所に水の流れを向けることができるため、吸込部における水の流量の周方向における相違を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、旋回防止板が可動することにより、羽根車の水の吸込み口である吸込部において、水の流量の周方向における相違を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係るポンプＰの斜視図である。
【図２】図１のＦ−Ｆ’断面図である。
【図３】本実施形態に係るポンプＰの一部の斜視構造図である。
【図４】吸込管２１の羽根車２５に流入する直前の吸込流路部分の斜視図である。
【図５】図５（Ａ）は、図４の裏側から吸込管２１の吸込流路部分を見た斜視図である。図５（Ｂ）は、旋回防止板２７が図５（Ａ）のように軸Ｂに沿って配置されている場合において１００％流量のときのＺ軸方向の流速のコンタマップである。図５（Ｃ）は、旋回防止板２７が図５（Ａ）のように軸Ｂに沿って配置されている場合において４０％流量のときのＺ軸方向の流速のコンタマップである。図５（Ｄ）は、旋回防止板２７が図５（Ａ）のように軸Ｂに沿って配置されている場合において２５％流量のときのＺ軸方向の流速のコンタマップである。
【図６】旋回防止板２７の可動方向を説明するための図である。
【図７】本実施形態に係るポンプシステムの概略構成図である。
【図８】記憶部ＭＵに記憶されているテーブルＴ１の一例である。
【図９】羽根車の一例を説明するための図である。
【図１０】吸込部における速度三角形を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るポンプＰの斜視図である。ポンプＰは一例として、単段の両吸込渦巻ポンプである。ポンプＰは、ケーシング１、回転シャフト２、ラジアル軸受６、及びスラスト軸受７を備える。更にポンプＰは、吸込口１５から吸い込まれる水が通過する吸込流路が形成されている吸込管２１と、吐出口１６から吐き出される水が通過する吐出流路が形成されている吐出管２２とを備える。図１に示すようにケーシング１は、上部ケーシング１１と下部ケーシング１２とから構成され、回転シャフト２の軸心を通る水平面で分離可能に連結されている。
【００１９】
図２は、図１のＦ−Ｆ’断面図である。図２に示すようにポンプＰは、吸込管２１及び吐出管２２を通して水が流入し且つ回転シャフト２を中心にして回転可能な羽根車２５を備える。羽根車２５はケーシング１に収容されており、羽根車２５には、複数の羽根２６が設けられている。図２に示すように、回転シャフト２の周りに羽根車２５に水が吸い込まれる吸込部ＩＮが形成されている。更にポンプＰは、吸込流路において回転シャフト２に平行な軸に対して可動に設けられ且つ羽根車２５に流入する水の旋回を防止する旋回防止板２７を備える。
【００２０】
図３は、本実施形態に係るポンプＰの一部の斜視構造図である。図３に示すように、旋回防止板２７は一例として、水が羽根車２５に流入する直前の吸込流路に設けられている。
図４は、吸込管２１の羽根車２５に流入する直前の吸込流路部分の斜視図である。図４に示すように、吸込管２１には、回転シャフト２を円周方向に沿って覆うリング状の断面を有する流入路３１が形成されている。また図４に示すように、回転シャフト２の回転軸Ａに対して平行な軸Ｂに対して可動に設けられている。
【００２１】
図５（Ａ）は、図４の裏側から吸込管２１の吸込流路部分を見た斜視図である。図５（Ａ）に示すように、旋回防止板２７が図５（Ａ）のように軸Ｂに沿って配置されており、吸込管２１の水の吐出口３２が、回転シャフト２を周方向に沿って形成されている。
【００２２】
図５（Ｂ）は、旋回防止板２７が図５（Ａ）のように軸Ｂに沿って配置されている場合において１００％流量のときのＺ軸方向の流速のコンタマップである。図５（Ｃ）は、旋回防止板２７が図５（Ａ）のように軸Ｂに沿って配置されている場合において４０％流量のときのＺ軸方向の流速のコンタマップである。図５（Ｄ）は、旋回防止板２７が図５（Ａ）のように軸Ｂに沿って配置されている場合において２５％流量のときのＺ軸方向の流速のコンタマップである。図５（Ｂ）〜（Ｄ）は、吸込管２１の水の吐出口３２におけるＺ軸方向の流速分布を示している。図５（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、Ｚ軸方向の流速は、周方向に沿って一様ではなく、またその流速分布も流量に応じて変化する。また、流量が多いほど、流速の周方向における相違が増加する傾向にある。
【００２３】
図６は、旋回防止板２７の可動方向を説明するための図である。図６に示すように、旋回防止板２７は、固定部材２８によって中心部が固定され、この中心部を中心として、回転シャフト２の回転軸Ａに対して平行な軸Ｂに対して回動可能である。また図６に示すように、角度θは、旋回防止板２７の回転シャフト２に平行な軸Ｂに対する傾き角度である。
【００２４】
図７は、本実施形態に係るポンプシステムの概略構成図である。図７に示すように、ポンプシステムＳは、貯水されているタンクＴＫと、電動機（モータ）Ｍと、タンクＴＫに連通し電動機（モータ）Ｍによって駆動するポンプＰと、ポンプＰの吐出口に連通しており且つポンプＰから吐き出される水の流量を計測する流量計ＦＭとを備える。更にポンプシステムＳは、入口が流量計ＦＭに連通している弁Ｖと、弁Ｖの出口に連通しており弁Ｖから排出された水を増圧してタンクＴＫに排出するブースターポンプＢＰとを備える。更にポンプシステムＳは、データを記憶している記憶部ＭＵと、記憶部ＭＵにデータ信号線で接続され且つ流量計ＦＭに計測信号線を介して接続されており、電動機Ｍ、ポンプＰの旋回防止板２７及び弁Ｖに制御信号線を介して接続されている制御部ＣＯＮとを備える。
【００２５】
図８は、記憶部ＭＵに記憶されているテーブルＴ１の一例である。図８に示すように、記憶部ＭＵには、旋回防止板２７の回転シャフト２に平行な軸Ｂに対する傾き角度（旋回防止板の角度ともいう）θと流量とが関連付けられて記憶されている。
制御部ＣＯＮは、例えば記憶部ＭＵのテーブルＴ１を参照して、流量計ＦＭで計測された水の流量に応じて、旋回防止板２７の回転シャフト２に平行な軸Ｂに対する傾き角度θを変更する。これにより、水の流量に応じて旋回防止板２７の回転シャフト２に平行な軸Ｂに対する傾き角度θを変更することにより、水の流量が少なく所に水の流れを向けることができるため、吸込部ＩＮにおける水の流量の周方向における相違を抑制することができる。
【００２６】
より詳細には、制御部ＣＯＮは、水の流量が多いほど、旋回防止板２７の回転シャフト２に平行な軸に対する傾き角度θを大きくする。これにより、水の流量が多いほど、旋回防止板２７により水の流量が少ないところに水の流れを向けることができる。このため、水の流量が多くなったときに吸込部ＩＮにおける水の流量の周方向における相違が大きくなるのを抑制することができる。
【００２７】
以上、本実施形態に係るポンプＰは、吐き出される水が通過する吐出流路が形成されている吸込管２１と、回転シャフト２と、吸込管２１を通して水が流入し且つ回転シャフト２を中心にして回転可能な羽根車２５と、吸込流路において回転シャフト２に平行な軸に対して可動に設けられ且つ羽根車２５に流入する水の旋回を防止する旋回防止板２７とを備える。この構成により、旋回防止板２７が可動することにより水の流量が少ない所に水の流れを向けることができるため、吸込部ＩＮにおける水の流量の周方向における相違を抑制することができる。
【００２８】
なお、本実施形態に係る流量計ＦＭは、ポンプＰから吐き出される水の流量を計測したがこれに限らず、ポンプＰに流入する水の流量を計測してもよいし、ポンプＰの水の流量（例えば、吸込流量）を直接的にあるいは間接的に計測できればよい。
【００２９】
以上、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１：ケーシング
２：回転シャフト
１１：上部ケーシング
１２：下部ケーシング
１５：吸込口
１６：吐出口
２１：吸込管
２２：吐出管
２５：羽根車
２６：羽根
２７：旋回防止板
２８：固定部材
Ｐ：ポンプ
Ｓ：ポンプシステム
ＴＫ：タンク
Ｍ：電動機（モータ）
ＦＭ：流量計
Ｖ：弁
ＢＰ：ブースターポンプ
ＭＵ：記憶部
ＣＯＮ：制御部
ＩＮ：吸込部
【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】
2017172339.tif 000009
【図８】
2017172339.tif 000010
【図９】
2017172339.tif 000011
【図１０】
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