(57)【要約】      （修正有）【課題】翼の負圧側における水の流れの剥離領域の広がりを抑制する。【解決手段】略円形状の主板５１と、主板の上に設けられた複数の主翼４１，４２，４３と、主板の径方向の途中位置から主板の上に設けられ且つ主翼よりも径方向に短い中間翼４４，４５，４６と、を備え、中間翼は、二つの主翼の間に設けられており、且つ一方の主翼の正圧面よりも他方の主翼の負圧面に近い位置に設けられている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円形状の主板と、
前記主板の上に設けられた複数の主翼と、
前記主板の径方向の途中位置から前記主板の上に設けられ且つ前記主翼よりも径方向に短い中間翼と、
を備え、
前記中間翼は、二つの前記主翼の間に設けられており、且つ一方の主翼の正圧面よりも他方の主翼の負圧面に近い位置に設けられている羽根車。
【請求項２】
前記主翼は奇数枚であり、且つ略等間隔に設けられている
請求項１に記載の羽根車。
【請求項３】
当該羽根車は、ダブルボリュート型のポンプで使用される羽根車であって、
ある主翼の外周側の端部と、当該主翼から最も遠い主翼あるいは中間翼の外周側の端部との間の位相差は、１８０度からずれており、
ある中間翼の外周側の端部と、当該中間翼から最も遠い主翼あるいは中間翼の外周側の端部との間の位相差は、１８０度からずれている
請求項１または２に記載の羽根車。
【請求項４】
回転シャフトと、
前記回転シャフトを中心にして回転可能な羽根車と、
を備え、
前記羽根車は、
略円形状の主板と、
前記主板の上に設けられた複数の主翼と、
前記主板の径方向の途中位置から前記主板の上に設けられ且つ前記主翼よりも径方向に短い中間翼と、
を有し、
前記中間翼は、二つの前記主翼の間に設けられており、且つ一方の主翼の正圧面よりも他方の主翼の負圧面に近い位置に設けられているポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、羽根車及びポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にターボ形式の流体機械において翼枚数の増加は，翼一枚当たりの仕事量（翼面負荷）が減少するため、翼から流体へより有効に仕事を伝えることが可能となり羽根車としての効率が向上する傾向がある。脈動を防ぐために、通常、主翼は奇数枚である。
【０００３】
ところで、遠心や斜流形式の羽根車においては、半径方向中心部（以下、吸込部という）の面積がその構造上小さいため、翼枚数の増加は流体通過の際の流速増加につながる。ポンプにおいて吸込部の流速増加は圧力低下となるため、吸込み性能低下の原因になる。さらに狭い流路中に障害物（翼）が増すことになるため、流路損失も増大する。そこで、吸込み性能と高効率を両立させるために、特許文献１のように、吸込部に少ない枚数の主翼を設け更に径方向の途中位置から主翼の間に中間翼を設けることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−３３３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
中間翼を主翼の間に設ける場合には必然的に翼枚数が偶数になるため、主翼と中間翼を等間隔で配置しようとすると、ダブルボリュート型のポンプでは、第１の舌部（例えば図２の第１の舌部ａ１参照）に対向する位置と第２の舌部（例えば図２の第２の舌部ａ２参照）に対向する位置の両方に同時に主翼あるいは中間翼が存在することになる。このため、第１の舌部付近及び第２の舌部付近の両方で脈動が大きくなってしまい振動が大きくなるという問題がある。このように問題の存在から、これまで中間翼は採用されづらかった。
【０００６】
その一方で、羽根車には、特に流速が落ちたときに、翼の負圧側において水の流れの剥離の広がり角が広がって剥離領域が広がり、ポンプ効率が落ちるという問題が存在する。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、翼の負圧側における水の流れの剥離領域の広がりを抑制することを可能とする羽根車及び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】
【０００８】
本発明の第１の態様に係る羽根車は、略円形状の主板と、前記主板の上に設けられた複数の主翼と、前記主板の径方向の途中位置から前記主板の上に設けられ且つ前記主翼よりも径方向に短い中間翼と、を備え、前記中間翼は、二つの前記主翼の間に設けられており、且つ一方の主翼の正圧面よりも他方の主翼の負圧面に近い位置に設けられている。
【０００９】
この構成によれば、流速が落ちたときに、主翼の負圧側において、水の流れの剥離の広がり角が広がったとしても、中間翼が剥離の広がりを物理的に遮断して、剥離領域を主翼と中間翼の間に領域に限定することができる。これにより、主翼の負圧側における水の流れの剥離領域の広がりを抑制することができる。
【００１０】
本発明の第２の態様に係る羽根車は、第１の態様に係る羽根車であって、前記主翼は奇数枚であり、且つ略等間隔に設けられている。
【００１１】
この構成によれば、主翼同士の端部の位相がちょうど１８０度ずれることになる事態を避けることができる。更に、中間翼が一方の主翼の正圧面よりも他方の主翼の負圧面に近い位置に設けられていることにより、ある中間翼の端部と、当該中間翼の端部から最も位相が異なる主翼の端部がちょうど１８０度ずれることになる事態を避けることができる。これにより、第１の舌部に対向する位置と第２の舌部に対向する位置の一方に主翼が存在し他方に中間翼が存在する事態を避けることができるので、脈動の増大を防ぐことができ、振動の増大を防ぐことができる。
【００１２】
本発明の第３の態様に係る羽根車は、第１または２の態様に係る羽根車であって、当該羽根車は、ダブルボリュート型のポンプで使用される羽根車であって、ある主翼の外周側の端部と、当該主翼から最も遠い主翼あるいは中間翼の外周側の端部との間の位相差は、１８０度からずれており、ある中間翼の外周側の端部と、当該中間翼から最も遠い主翼あるいは中間翼の外周側の端部との間の位相差は、１８０度からずれている。
【００１３】
この構成によれば、第１の舌部に対向する位置と第２の舌部に対向する位置の両方に同時に主翼あるいは中間翼が存在する事態を避けることができる。このため、主翼の端部あるいは中間翼の端部が第１の舌部付近を通るときに、水の流路が狭くなって脈動が生じるが、そのときに、第２の舌部付近には主翼あるいは中間翼が存在しないので水の流路が狭くならず脈動が生じにくい。同様に、主翼の端部あるいは中間翼の端部が第２の舌部付近を通るときに水の流路が狭くなって脈動が生じるが、そのときに、第１の舌部付近には主翼あるいは中間翼が存在しないので水の流路が狭くならず脈動が生じにくい。このように第１の舌部に対向する位置と第２の舌部に対向する位置の一方に主翼あるいは中間翼が存在し他方に中間翼あるいは主翼が存在する事態を避けることができるので、脈動の増大を防ぐことができ、振動の増大を防ぐことができる。
【００１４】
本発明の第４の態様に係るポンプは、回転シャフトと、前記回転シャフトを中心にして回転可能な羽根車と、を備え、前記羽根車は、略円形状の主板と、前記主板の上に設けられた複数の主翼と、前記主板の径方向の途中位置から前記主板の上に設けられ且つ前記主翼よりも径方向に短い中間翼と、を有し、前記中間翼は、二つの前記主翼の間に設けられており、且つ一方の主翼の正圧面よりも他方の主翼の負圧面に近い位置に設けられている。
【００１５】
この構成によれば、流速が落ちたときに、主翼の負圧側において、水の流れの剥離の広がり角が広がったとしても、中間翼が剥離の広がりを物理的に遮断して、剥離領域を主翼と中間翼の間に領域に限定することができる。これにより、主翼の負圧側における水の流れの剥離領域の広がりを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、流速が落ちたときに、主翼の負圧側において、水の流れの剥離の広がり角が広がったとしても、中間翼が剥離の広がりを物理的に遮断して、剥離領域を主翼と中間翼の間に領域に限定することができる。これにより、主翼の負圧側における水の流れの剥離領域の広がり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Ａ−Ａ’断面図である。
【図３】本実施形態に係る羽根車４０の斜視図である。
【図４】側板５２を除いた羽根車４０の斜視図である。
【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、単段のダブルボリュート型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Ａ−Ａ’断面図である。図３は、本実施形態に係る羽根車４０の斜視図である。図４は、側板５２を除いた羽根車４０の斜視図である。図２に示すようにポンプＰは、回転シャフト２を中心にして回転可能な羽根車４０を備える。羽根車４０はケーシング１に収容されている。
【００２０】
図３に示すように、羽根車４０は、略円形状の主板５１と、略円形状の側板５２とを備える。図３に示すように、回転シャフト２の周りに羽根車４０に水が吸い込まれる吸込部ＩＮが形成されている。図３に示すように、羽根車４０は吸込管２１を通して吸込部ＩＮ流入した水を吐出部ＯＵＴから吐き出す。吐出部ＯＵＴから吐き出された水は、吐出管２２を通って外部に吐き出される。また図３に示すように羽根車４０には、回転シャフト２が嵌る穴Ｈが形成されている。
【００２１】
図３に示すように、羽根車４０は、主板５１と側板５２との間に設けられた複数の主翼４１〜４３を備える。図４に示すように主翼４１〜４３は主板５１の上に設けられている。本実施形態では一例として主翼は３枚である。図４に示すように、更に羽根車４０は、主板５１の径方向の途中位置から主板５１の上に設けられ且つ主翼４１〜４３よりも径方向に短い中間翼４４〜４６を備える。本実施形態では一例として中間翼は３枚である。よって、本実施形態では一例として主翼４１〜４３と中間翼４４〜４６の合計枚数は６枚である。
【００２２】
このように本実施形態では、吸込部ＩＮには、少ない数の主翼４１〜４３が設けられているので、吸込み性能低下防止や流路損失の低減を図ることができる。そして十分に流路面積が確保可能な径方向の途中位置から、中間翼４４〜４６が設けられている。これにより、流体を中間翼４４〜４６枚数分に分割する。主板５１の径方向内側においては，羽根車全体を通過する流体量に対して３枚の主翼４１〜４３で仕事をする。それに対して、主板５１の径方向外側では主翼４１〜４３および中間翼４４〜４６を合計した６枚の翼で羽根車４０内の流体に対して仕事をする。周方向速度が高く大きな仕事量を与えることが可能な径方向外側で翼枚数を増す（翼面負荷を減らす）ことによって、羽根車４０の効率が向上する。
【００２３】
図４に示すように、中間翼４４は、二つの主翼４１、４２の間に設けられており、且つ一方の主翼４２の正圧面４２ａよりも他方の主翼４１の負圧面４１ｂに近い位置に設けられている。この構成によれば、流速が落ちたときに、主翼４１の負圧側において、水の流れの剥離の広がり角が広がったとしても、中間翼４４が剥離の広がりを物理的に遮断して、剥離領域を主翼４１と中間翼４４の間に領域に限定することができる。これにより、主翼４１の負圧側における水の流れの剥離領域の広がりを抑制することができる。
【００２４】
同様に、中間翼４５は、二つの主翼４２、４３の間に設けられており、且つ一方の主翼４３の正圧面４３ａよりも他方の主翼４２の負圧面４２ｂに近い位置に設けられている。この構成によれば、流速が落ちたときに、主翼４２の負圧側において、水の流れの剥離の広がり角が広がったとしても、中間翼４５が剥離の広がりを物理的に遮断して、剥離領域を主翼４２と中間翼４５の間に領域に限定することができる。これにより、主翼４２の負圧側における水の流れの剥離領域の広がりを抑制することができる。
【００２５】
同様に、中間翼４６は、二つの主翼４１、４３の間に設けられており、且つ一方の主翼４１の正圧面４１ａよりも他方の主翼４３の負圧面４３ｂに近い位置に設けられている。この構成によれば、流速が落ちたときに、主翼４３の負圧側において、水の流れの剥離の広がり角が広がったとしても、中間翼４６が剥離の広がりを物理的に遮断して、剥離領域を主翼４３と中間翼４６の間に領域に限定することができる。これにより、主翼４３の負圧側における水の流れの剥離領域の広がりを抑制することができる。
【００２６】
また、主翼は奇数枚であり、且つ略等間隔に設けられていることが好ましい。これにより、主翼同士の端部の位相がちょうど１８０度ずれることになる事態を避けることができる。更に、中間翼が一方の主翼の正圧面よりも他方の主翼の負圧面に近い位置に設けられていることにより、ある中間翼の端部と、当該中間翼の端部から最も位相が異なる主翼の端部がちょうど１８０度ずれることになる事態を避けることができる。これにより、第１の舌部ａ１に対向する位置と第２の舌部ａ２に対向する位置の一方に主翼が存在し他方に中間翼が存在する事態を避けることができるので、脈動の増大を防ぐことができ、振動の増大を防ぐことができる。
【００２７】
図２に示すように、更にポンプＰは、羽根車４０とケーシング１との間に設けられた隔壁３１を備える。隔壁３１によって隔壁３１とケーシング１との間に第１の流路Ｐ１が形成され、羽根車４０と隔壁３１との間に第２の流路Ｐ２が形成される。吸込流路ＰＩＮを介して流入した水は、隔壁３１によって第１の流路Ｐ１と第２の流路Ｐ２に分かれて進む。第１の流路Ｐ１を通って流入する水の一部は、ケーシング１に形成された第１の舌部ａ１付近を通って吸込部ＩＮに流入する。一方、第２の流路Ｐ２を通って流入する水の一部は、隔壁３１の端部である第２の舌部ａ２付近を通って吸込部ＩＮに流入する。
【００２８】
主翼４２の外周側の端部と、当該主翼４２から最も遠い主翼４１、４３あるいは中間翼４６の外周側の端部との間の位相差は、１８０度からずれている。同様に、主翼４１の外周側の端部と、当該主翼４１から最も遠い主翼４２、４３あるいは中間翼４５の外周側の端部との間の位相差は、１８０度からずれている。同様に、主翼４３の外周側の端部と、当該主翼４３から最も遠い主翼４１、４２あるいは中間翼４４の外周側の端部との間の位相差は、１８０度からずれている。
【００２９】
中間翼４５の外周側の端部と、当該中間翼４５から最も遠い主翼４１あるいは中間翼４４、４６の外周側の端部との間の位相差は、１８０度からずれている。同様に、中間翼４４の外周側の端部と、当該中間翼４４から最も遠い主翼４３あるいは中間翼４５、４６の外周側の端部との間の位相差は、１８０度からずれている。同様に、中間翼４６の外周側の端部と、当該中間翼４６から最も遠い主翼４２あるいは中間翼４４、４５の外周側の端部との間の位相差は、１８０度からずれている。
【００３０】
この構成によれば、第１の舌部ａ１に対向する位置と第２の舌部ａ２に対向する位置の両方に同時に主翼あるいは中間翼が存在する事態を避けることができる。このため、主翼の端部あるいは中間翼の端部が第１の舌部ａ１付近を通るときに水の流路が狭くなって脈動が生じるが、そのときに、第２の舌部ａ２付近には主翼あるいは中間翼が存在しないので水の流路が狭くならず脈動が生じにくい。同様に、主翼の端部あるいは中間翼の端部が第２の舌部ａ２付近を通るときに水の流路が狭くなって脈動が生じるが、そのときに、第１の舌部ａ１付近には主翼あるいは中間翼が存在しないので水の流路が狭くならず脈動が生じにくい。このように第１の舌部ａ１に対向する位置と第２の舌部ａ２に対向する位置の一方に主翼あるいは中間翼が存在し他方に中間翼あるいは主翼が存在する事態を避けることができるので、脈動の増大を防ぐことができ、振動の増大を防ぐことができる。
【００３１】
本実施形態では一例として主翼は３枚としたが、この枚数に限ったものではなく、２枚でもよいし４枚以上であってもよい。本実施形態では一例として中間翼は３枚としたが、この枚数に限ったものではなく、１〜２枚でもよいし４枚以上であってもよい。
【００３２】
本実施形態では主翼と中間翼の合計枚数は一例として偶数としたが、主翼と中間翼の合計枚数は奇数であってもよい。また、複数の主翼の配置は、角度を等分に分割して配置してもよいし、角度を不等分に分割して配置してもよい。また、隣り合う主翼の間に中間翼がなくてもよく、中間翼が少なくとも一つあればよい。
【００３３】
例えば、主翼を５枚、中間翼を４枚とした場合において、主翼の配置を等分配置する場合には７２（＝３６０／５）度ずつ離れて配置される。主翼の間のスペースは五つあるので、そのうちの四つのスペースにおいて片方の主翼の負圧面側に寄った位置に中間翼が配置される。
【００３４】
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】
【００３５】
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
４０：羽根車
４１〜４３：主翼
４４〜４６：中間翼
５１：主板
５２：側板
ＩＮ：吸込部
ＯＵＴ：吐出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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