(57)【要約】【課題】構造が簡略化な両吸込ポンプを提供する。【解決手段】ケーシング（１）と、前記ケーシング（１）内に設けられた羽根車（３）と、前記ケーシング（１）を貫通して設けられ、前記羽根車（３）を回転させる主軸（２）と、前記主軸（２）に設けられたスラスト軸受（７）と、を備え、前記ケーシング（１）は、前記主軸（２）の方向において非対称である、両吸込ポンプが提供される。【選択図】図２
2017025715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、
前記ケーシング内に設けられた羽根車と、
前記ケーシングを貫通して設けられ、前記羽根車を回転させる主軸と、
前記主軸に設けられたスラスト軸受と、を備え、
前記ケーシングは、前記主軸の方向において非対称である、両吸込ポンプ。
【請求項２】
前記スラスト軸受は、
前記ケーシングが前記主軸に沿う第１方向に移動するのを抑制する機能を有するが、
前記ケーシングが前記第１方向とは反対の第２方向に移動するのを抑制する機能を有さない、請求項１に記載の両吸込ポンプ。
【請求項３】
前記ケーシングは、前記主軸の方向において非対称であることにより、前記ケーシングが前記第１方向に移動するスラスト力が発生する、請求項２に記載の両吸込ポンプ。
【請求項４】
前記ケーシング内に、
前記羽根車を収納する吐出室と、
前記吐出室の、前記主軸に沿う第１方向側に設けられた第１吸込室と、
前記吐出室の、前記第１方向とは反対の第２方向側に設けられた第２吸込室と、が形成されており、
前記吐出室における、前記羽根車より前記第１吸込室側の容積は、前記羽根車より前記第２吸込室側の容積より大きい、請求項１乃至３のいずれかに記載の両吸込ポンプ。
【請求項５】
前記ケーシング内に、
前記羽根車を収納する吐出室と、
前記ケーシングの第１隔壁によって前記吐出室と区切られ、前記吐出室の、前記主軸に沿う第１方向側に設けられた第１吸込室と、
前記ケーシングの第２隔壁によって前記吐出室と区切られ、前記吐出室の、前記主軸とは反対の第２方向側に設けられた第２吸込室と、が形成されており、
前記第１隔壁および前記第２隔壁は、前記主軸と直交する面内に拡がっており、
前記第１隔壁の径は、前記第２隔壁の径より大きい、請求項１乃至４のいずれかに記載の両吸込ポンプ。
【請求項６】
前記ケーシング内に、
前記羽根車を収納する吐出室と、
前記ケーシングの第１隔壁によって前記吐出室と区切られ、前記吐出室の、前記主軸に沿う第１方向側に設けられた第１吸込室と、
前記ケーシングの第２隔壁によって前記吐出室と区切られ、前記吐出室の、前記主軸とは反対の第２方向側に設けられた第２吸込室と、が形成されており、
前記第１隔壁および前記第２隔壁は、前記主軸から離れるほど前記第１方向に向かって傾斜しており、
前記第２隔壁の径は、前記第１隔壁の径より大きい、請求項１乃至４のいずれかに記載の両吸込ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラスト軸受を有する両吸込ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜９などに様々な両吸込ポンプが開示されている。図５に、従来の典型的な両吸込ポンプの断面図を示す。両吸込ポンプは、ケーシング１０１と、ケーシング１０１内で回転する羽根車１０２と、羽根車１０２を回転させる主軸１０３と、スラスト軸受１０４，１０５と備えている。図示のようにケーシング１０１の形状は左右対称である。そのようにする理由は、ケーシング１０１を左右対称とすることで、羽根車１０２の回転に起因するケーシング１０１のスラスト力、すなわちケーシング１０１が主軸１０３に沿う方向に移動する力が０となり、両吸込ポンプを安定して動作させることができるためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３１７０１４８号公報
【特許文献２】特開２００９−２３６０５５号公報
【特許文献３】特開２００７−２９１８６２号公報
【特許文献４】特開２００７−５１５５１号公報
【特許文献５】特開２００５−２３８１５号公報
【特許文献６】特開２００５−２３８１６号公報
【特許文献７】特開２００２−３０３２９７号公報
【特許文献８】特開２００３−１４８３９０号公報
【特許文献９】特開２０１１−２５２４６３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、実際にはケーシング１０１が必ずしも厳密に左右対称になるとは限らず、製造誤差があったり、使用によって摩耗したりして、わずかに左右非対称となることが多い。そうすると、スラスト力が発生してケーシング１０１が主軸１０３に沿って左右どちらかに移動してしまいかねない。
【０００５】
そのため、両吸込ポンプの主軸１０３にはスラスト軸受１０４，１０５を設ける必要がある。右方向のスラスト力および左方向のスラスト力のいずれが大きくなるか予測が困難であるため、スラスト軸受１０４は、右方向のスラスト力を受け止めることができ、かつ、左方向のスラスト力を受け止めることができなければならない。そのため、スラスト軸受１０５の構造が複雑化し、結果として両吸込ポンプの構造も複雑になってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、構造を簡略化な両吸込ポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、ケーシングと、前記ケーシング内に設けられた羽根車と、前記ケーシングを貫通して設けられ、前記羽根車を回転させる主軸と、前記主軸に設けられたスラスト軸受と、を備え、前記ケーシングは、前記主軸の方向において非対称である、両吸込ポンプが提供される。
ケーシングが主軸の方向において非対称であるため、スラスト力が偏在する。このことを利用して、両吸込ポンプの構造を簡略化できる。
【０００８】
前記スラスト軸受は、前記ケーシングが前記主軸に沿う第１方向に移動するのを抑制する機能を有するが、前記ケーシングが前記第１方向とは反対の第２方向に移動するのを抑制する機能を有さないのが望ましい。
これにより、スラスト軸受を簡略化でき、結果として両吸込ポンプの構造を簡略化できる。
【０００９】
前記ケーシングは、前記主軸の方向において非対称であることにより、前記ケーシングが前記第１方向に移動するスラスト力が発生するのが望ましい。
これにより、第１方向に移動するスラスト力をスラスト軸受で受け止めることができる。
【００１０】
前記ケーシング内に、前記羽根車を収納する吐出室と、前記吐出室の、前記主軸に沿う第１方向側に設けられた第１吸込室と、前記吐出室の、前記第１方向とは反対の第２方向側に設けられた第２吸込室と、が形成されており、前記吐出室における、前記羽根車より前記第１吸込室側の容積は、前記羽根車より前記第２吸込室側の容積より大きくしてもよい。
これにより、羽根車の吐出口からの流体の抵抗が左右非対称となって第１吸込室側の抵抗が少なくなるため、ケーシングが第１方向に移動するスラスト力が発生し、スラスト力を一方向に偏在させることができる。
【００１１】
前記ケーシング内に、前記羽根車を収納する吐出室と、前記ケーシングの第１隔壁によって前記吐出室と区切られ、前記吐出室の、前記主軸に沿う第１方向側に設けられた第１吸込室と、前記ケーシングの第２隔壁によって前記吐出室と区切られ、前記吐出室の、前記主軸とは反対の第２方向側に設けられた第２吸込室と、が形成されており、前記第１隔壁および前記第２隔壁は、前記主軸と直交する面内に拡がっており、前記第１隔壁の径は、前記第２隔壁の径より大きくしてもよい。
このようにすることでも、スラスト力を一方向に偏在させることができる。
【００１２】
前記ケーシング内に、前記羽根車を収納する吐出室と、前記ケーシングの第１隔壁によって前記吐出室と区切られ、前記吐出室の、前記主軸に沿う第１方向側に設けられた第１吸込室と、前記ケーシングの第２隔壁によって前記吐出室と区切られ、前記吐出室の、前記主軸とは反対の第２方向側に設けられた第２吸込室と、が形成されており、前記第１隔壁および前記第２隔壁は、前記主軸から離れるほど前記第１方向に向かって傾斜しており、前記第２隔壁の径は、前記第１隔壁の径より大きくしてもよい。
このようにすることでも、スラスト力を一方向に偏在させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
ケーシングを主軸の方向において非対称にすることでスラスト力が偏在する。よって、スラスト軸受の構造を簡略化でき、ひいては両吸込ポンプの構造を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態に係る両吸込ポンプの斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ方向断面図。
【図３】別の実施形態に係る両吸込ポンプの斜視図。
【図４】図３のＡ−Ａ方向断面図。
【図５】従来の典型的な両吸込ポンプの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１６】
図１は、一実施形態に係る両吸込ポンプの斜視図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ方向断面図である。これらの図では単段の両吸込渦巻ポンプを例示しており、この両吸込ポンプは、ケーシング１、主軸２、羽根車３、ライナーリング４、ウエアリング５、ラジアル軸受６およびスラスト軸受７などから構成される。
【００１７】
図２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、主軸２の軸心を通る水平面で分離可能に連結されている。上部ケーシング１１は主軸２に直交する面内に拡がる隔壁１１ａ，１１ｂを有し、同様に下部ケーシング１２は隔壁１２ａ，１２ｂを有し、これらの隔壁によって吐出室１３および吸込室１４ａ，１４ｂが形成されている。
【００１８】
すなわち、吐出室１３はケーシング１の主軸方向中央にあり、ケーシング１の吐出口１５（図１）に連通している。吸込室１４ａ，１４ｂはそれぞれ吐出室１３の両側に位置しており、吸込室１４ａは隔壁１１ａ，１２ａによって吐出室１３と区切られており、吸込室１４ｂは隔壁１１ｂ，１２ｂによって吐出室１３と区切られている。吸込室１４ａ，１４ｂはケーシング１の吸込口１６（図１）に連通している。
【００１９】
ケーシング１の吸込室１４ａ，１４ｂには貫通部１７ａ，１７ｂがそれぞれ設けられており、これら貫通部１７ａ，１７ｂを主軸２がほぼ水平方向に貫通している。主軸２はケーシング１に固定されているわけではなく、ケーシング１に対して回転可能に支持される。主軸２は、ケーシング１の外側において不図示の電動機に接続されており、電動機の駆動によって主軸２は回転する。
【００２０】
羽根車３はケーシング１の吐出室１３に収納され、羽根車３の中心が主軸２に固定されている。よって、主軸２の回転に伴って羽根車３も回転する。羽根車３の側板３１は、主軸２の方向に延びる面３１ａと、主軸２と略直交する方向に延びる面３１ｂとを有する。
【００２１】
羽根車３とケーシング１との間に、ライナーリング４およびウエアリング５が設けられる。より詳しくは、ケーシング１における隔壁１１ａ，１２ａの中間にライナーリング４が固定されており、このライナーリング４と対向する位置において羽根車３における側板３１の面３１ａにウエアリング５が固定されている。ライナーリング４およびウエアリング５により、吐出室１３から吸込室１４ａに水が逆流するのを抑制する。
【００２２】
ケーシング１の外側において、主軸２にはリング状のラジアル軸受６が設けられる。ラジアル軸受６はケーシング１に固定される一方で、主軸２を回転可能に支持する。ラジアル軸受６により、主軸２に対してケーシング１がラジアル（円周）方向に移動あるいは振動するのを抑制する。
【００２３】
また、ケーシング１の外側において、主軸２にはリング状のスラスト軸受７が設けられる。スラスト軸受７はケーシング１に固定される一方で、主軸２を回転可能に支持する。羽根車３の回転に起因してケーシング１にスラスト力が発生し得るが、スラスト軸受７により、主軸２に対してケーシング１が主軸２に沿う方向に移動あるいは振動するのを抑制する。
【００２４】
なお、図１では、主軸２の右側に１つのラジアル軸受６を設け、左側に１つのスラスト軸受７を設ける例を示しているが、ラジアル軸受６およびスラスト軸受７の配置位置や数に特に制限はない。例えば、ラジアル軸受６および／またはスラスト軸受７を主軸２の片側だけでなく両側に設けるようにしてもよい。また、主軸２の片側にラジアル軸受６およびスラスト軸受７を設けてもよく、この場合、いずれがケーシング１に近い位置に設けられてもよい。
【００２５】
この両吸込ポンプは次のように動作する。すなわち、電動機（不図示）によって主軸２が回転すると、羽根車３が回転する。これにより、吸込口１６から吸込室１４ａ，１４ｂに水が流入する。流入した水は回転する羽根車３に吸い込まれ、吐出室１３に吐出される。そして、この水は吐出室１３に連通した吐出口１５から排出される。
本実施形態の特徴の１つはケーシング１の形状にあり、本ケーシング１は、主軸２の方向において、羽根車３を中心とする左右対称にはなっていない。
【００２６】
すなわち、上部ケーシング１１において、吸込室１４ａ側（左側）の隔壁１１ａの径は、吸込室１４ｂ側（右側）の隔壁１１ｂの径より小さく、隔壁１１ａの上端１１ａ１と主軸２との距離は、隔壁１１ｂの上端１１ｂ１と主軸２との距離より小さい。そして、上部ケーシング１１は、吐出室１３の上方において、隔壁１１ａの上端１１ａ１から隔壁１１ｂの上端１１ｂ１に向かって上方に傾斜している。
【００２７】
同様に、下部ケーシング１２において、吸込室１４ａ側の隔壁１２ａの径は、吸込室１４ｂ側の隔壁１２ｂの径より小さく、隔壁１２ａの下端１２ａ１と主軸２との距離は、隔壁１２ｂの下端１２ｂ１と主軸２との距離より小さい。そして、下部ケーシング１２は、吐出室１３の下方において、隔壁１２ａの下端１２ａ１から隔壁１２ｂの下端１２ｂ１に向かって下方に傾斜している。
【００２８】
このようにケーシング１がアンバランスである結果として、吐出室１３における、羽根車３より吸込室１４ｂ側（右側）の容積は、吸込室１４ａ側（左側）の容積より大きくなる。より具体的には、吐出室１３における羽根車３の軸に対して左右中心上の垂直な面より吸込室１４ｂ側の容積は、その面より吸込室１４ａ側の容積より大きくなる。そのため、羽根車３の吐出口からの流体の抵抗が左右非対称となって吸込室１４ｂ側の抵抗が少なくなる。よって、吸込室１４ｂからの流入量が増加するため、羽根車３（主軸２）は右側への力を受ける。仮にスラスト軸受７がない場合は、ケーシング１に対して主軸２が右側に移動してしまう。
【００２９】
そのため、スラスト軸受７は、右向きのみのスラスト力を受け止めることができれば十分であり、左向きのスラスト力を受け止める必要はない。すなわち、スラスト軸受７はケーシング１が主軸２に沿う一方向に移動するのを抑制する機能のみを有していればよく、反対方向に移動するのを抑制する機能を有していなくてもよい。あるいは、後者の機能は前者の機能より弱くてもよい。したがって、スラスト軸受７の構造を簡略化できる。
【００３０】
図３は、別の実施形態に係る両吸込ポンプの斜視図である。また、図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。図３および図４に示す両吸込ポンプは、ケーシング１の形状が図１および図２のものとは異なる。図４の上部ケーシング１１において、隔壁１１ａは下部から上部に向かって主軸２から離れるほど吸込室１４ｂ側（右側）に傾斜しており、かつ、吸込室１４ａ側（左側）の隔壁１１ａの径の方が隔壁１１ｂの径より大きい。また、下部ケーシング１２に向かって、隔壁１２ａは上部から下部にかけて主軸２から離れるほど右側に傾斜しており、かつ、吸込室１４ａ側の隔壁１２ａの径の方が隔壁１２ｂの径より大きい。
【００３１】
結果として、図１と同様に、吐出室１３における、羽根車３より吸込室１４ｂ側（右側）の容積は、吸込室１４ａ側（左側）の容積より大きくなる。よって、やはりケーシング１には右向きのスラスト力が発生することとなり、スラスト軸受７はケーシング１が右向きに移動するのを抑制すればよい。
【００３２】
このように、本実施形態では、ケーシング１を羽根車３に対して左右非対称（アンバランス）とするため、ケーシング１のスラスト力が一方向に偏在する。これにより、スラスト軸受７は、両方向のスラスト力を受け止める必要がなく、一方向のみのスラスト力を受け止められればよくなり、スラスト軸受７を小型化あるいは簡素化できる。したがって、両吸込ポンプの構造を簡略化できる。
【００３３】
なお、ケーシング１が左右非対称であればよく、その形状は図１〜図４に示すものに限定されない。例えば、ケーシング１の吸込室１４ａ側の隔壁１１ａ，１２ａの径と吸込室１４ｂ側の隔壁１１ｂ，１２ｂの径を異なるものとする、隔壁１１ａ，１２ａの厚みと隔壁１１ｂ，１２ｂの厚みとを異なるものとする、吐出室１３の隔壁１１ａ，１２ａ側の容積と隔壁１１ｂ，１２ｂ側の容積とを異なるものとする、などにより、ケーシング１がある特定の方向にスラスト力を有するようにし、その方向（のみ）のスラスト力を受け止めるスラスト軸受７を設ければよい。
また、本発明は、単段の両吸込渦巻ポンプに限らず、多段その他の両吸込ポンプに適用可能である。
【００３４】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。
【符号の説明】
【００３５】
１  ケーシング
１１  上部ケーシング
１１ａ，１１ｂ  隔壁
１２  下部ケーシング
１２ａ，１２ｂ  隔壁
１３  吐出室
１４ａ，１４ｂ  吸込室
１５  吐出口
１６  吸込口
２  主軸
３  羽根車
７  スラスト軸受
【図１】
2017025715.tif 000003
【図２】
2017025715.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017025715.tif 000006
【図５】
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