JP2002202092A - 遠心ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 いわゆるノンクロッグタイプの羽根車を有す
る遠心ポンプにおいて、水切り音および振動を低減す
る。 【解決手段】 羽根車２２は、渦巻形ケーシングの内部
に収容されている。モータシャフトに固定された上側回
転円板３１と下側回転円板３２との間には、回転円板３
１，３２の中心点を中心として渦巻状に湾曲した羽根板
３３が設けられている。羽根板３３の後縁部３８は後方
に開いたＶ字形に形成され、後縁部３８には回転円板３
１，３２から傾斜した傾斜部３９，３９が設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遠心ポンプに係
り、特に遠心ポンプの騒音および振動の低減技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】遠心ポンプは、モータシャフトに連結さ
れた羽根車が渦巻形ケーシングの内部に収容されて構成
されている。従来より、遠心ポンプは、排水設備等の各
種設備においてよく用いられている。

【０００３】遠心ポンプの羽根車には、用途に応じて様
々な形態のものが使用されている。例えば汚水槽の汚水
を排出する用途等においては、汚水に固形物が含まれて
いる場合があるため、詰まりが少なく固形物をそのまま
排出できるような羽根車が好ましい。そのような羽根車
として、いわゆるノンクロッグタイプの羽根車が知られ
ている。

【０００４】図１１に示すように、ノンクロッグタイプ
の羽根車１０２は、モータシャフト１０３に連結された
回転円板１０４と、回転円板１０４の表面から突出した
羽根板１０５とを備えており、渦巻形ケーシング１０１
の内部に回転自在に収容されている。羽根板１０５は、
回転円板１０４の中心点を中心として渦巻状に湾曲して
いる。渦巻形ケーシング１０１の底面の中心部には、吸
入口１０６が形成されている。吸入口１０６から吸い込
まれた汚水は、羽根車１０２の回転によって遠心力を与
えられ、ケーシング１０１から吐出される。

【０００５】ところで、遠心ポンプにおいて、ケーシン
グの水切り部において異音（いわゆる水切り音）および
振動が生じる場合がある。ケーシングと羽根車の外縁と
の間の隙間がある一定の最小値以上に保たれていない場
合には、ポンプは騒音を発し、効率は低下することが知
られている。そこで、従来から、ポンプの設計後に水切
り音が大きいことが分かった場合には、羽根車の直径を
小さくしたり、あるいはケーシングの内径を大きくする
等の設計変更を行い、水切り音を低減させていた。

【０００６】一方、ケーシングの形状に工夫を施すこと
によって水切り音を低減する技術も提案されている。例
えば、実開昭６２−３９８８号公報には、予めケーシン
グの水切り部に丸みを持たせることによって水切り音を
低減する技術が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、羽根車の直径
を小さくしたりケーシングの内径を大きくするような大
掛かりな設計変更を行ったのでは、製作期間が長くな
り、多大なコストを要するという不都合があった。一
方、ケーシングの水切り部に丸みを持たせる技術では、
大掛かりな設計変更は不要ではあるものの、水切り音を
大幅に低減することはできなかった。

【０００８】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、水切り音を低減する
ための新たな技術を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、羽根車の後縁部が水切り部の近傍を通過
する際の急激な圧力変動を緩和するように、羽根車に改
良を加えることとした。

【００１０】具体的には、第１の発明に係る遠心ポンプ
は、モータと、該モータのシャフトに連結された羽根車
と、該羽根車を覆う渦巻形ケーシングとを備えた遠心ポ
ンプであって、上記羽根車は、上記モータシャフトに固
定された回転円板と、上記回転円板の表面から突出し、
該回転円板の中心点を中心として渦巻状に湾曲した羽根
板とを少なくとも備え、上記羽根板の後縁部の少なくと
も一部は、上記回転円板に対して傾斜しているものであ
る。

【００１１】第２の発明に係る遠心ポンプは、第１の発
明に係る遠心ポンプにおいて、羽根板の後縁部が後方に
開いたＶ字形に形成されているものである。

【００１２】第３の発明に係る遠心ポンプは、第１の発
明に係る遠心ポンプにおいて、羽根板の後縁部が後方に
開いたＵ字形に形成されているものである。

【００１３】一般に、渦巻形ケーシングの水切り部の両
側は圧力差が大きく、羽根板の後縁部が水切り部近傍を
通過する際の圧力変化は不連続的になる。つまり、羽根
板の後縁部は、水切り部の近傍を通過する際に、圧力が
不連続的に大きく変化する領域を通過することになる。
ここで、従来のように羽根板に何らの工夫も施さない場
合（羽根板の後縁部のすべてが回転円板と直交する場
合。図６（ａ）参照）には、その急激な圧力変動によ
り、羽根板の後縁部において水切り音および振動が発生
することになる。しかし、上記各発明においては、羽根
板の後縁部の少なくとも一部は回転円板に対して傾斜し
ているので、当該後縁部は局所的に見ると、水切り部を
一時に通過するのではなく、傾斜部に沿って徐々に通過
することになる（図６（ｂ）参照）。したがって、羽根
板の後縁部における急激な圧力変動は緩和され、水切り
音および振動は低減することになる。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば、水切り部の近傍におい
て羽根車の受ける圧力変動を緩和することができるの
で、水切り音および振動を低減することができる。

【００１５】しかも、羽根車の羽根板の後縁部の形状を
改良することのみによって圧力変動を緩和することがで
きるので、ケーシングや羽根車の設計変更、大型化やコ
ストアップ等を招くことなく、また、製作期間の延長を
招くことなく、水切り音および振動を低減することがで
きる。

【００１６】また、急激な圧力変動を緩和することがで
きるので、ポンプの性能の向上を図ることも可能とな
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１８】−立軸槽外型ポンプの全体説明− 図１に示すように、実施形態に係る遠心ポンプは、立軸
形の槽外型ポンプ１である。この立軸槽外型ポンプ１
は、上部に設けられたモートル１０と、モートル１０の
下側に設けられたポンプ部２０とを備えている。

【００１９】モートル１０は、略円筒形状のモータケー
シング１１の内部にモータ５が収容されて構成されてい
る。モータ５は、モータケーシング１１の内周面に固定
されたステータ１２と、ステータ１２の内側に回転可能
に収容されたロータ１３とを有している。ロータ１３の
内側には、上下方向に延びるモータシャフト１４が固定
されている。モータケーシング１１の上端面はモータカ
バー１５によって覆われている。モータカバー１５の中
央部には、軸受収容部１５ａが上方に突出するように設
けられている。軸受収容部１５ａの内部には、モータシ
ャフト１４の上端部を回転可能に支持する軸受１６が設
けられている。

【００２０】モータケーシング１１の下側には、メカシ
ールブラケット１８が設けられている。モータシャフト
１４の下端部は、モータケーシング１１の下端面および
メカシールブラケット１８を貫通し、ポンプ部２０の内
部に挿入されている。モータシャフト１４の下部は、モ
ータケーシング１１の下端面中央部に設けられた軸受１
７によって回転可能に支持されている。メカシールブラ
ケット１８には、モータシャフト１４の下端部を水密状
態に封止するメカニカルシール１９が設けられている。

【００２１】メカシールブラケット１８の下方に配置さ
れたポンプ部２０は、モータシャフト１４の下端部が挿
入されたポンプケーシング２１と、ポンプケーシング２
１の内部においてモータシャフト１４の下端部に取り付
けられた羽根車２２とを有している。羽根車２２の詳細
な構成については後述する。

【００２２】ポンプケーシング２１は、渦巻形ケーシン
グによって構成されている。ポンプケーシング２１の吐
出側には、ボリュート部２１ｃが一体的に形成されてい
る。ポンプケーシング２１の下端面の中央部には、吸入
口２１ａが設けられている。また、ボリュート部２１ｃ
には、ポンプケーシング２１の側方に開口する吐出口２
１ｂが設けられている。ポンプケーシング２１は、汚水
槽（図示せず）の外部に据え付けられた流入管３０の上
部に取り付けられている。この流入管３０は、汚水槽か
ら立軸槽外型ポンプ１に汚水を導く配管である。流入管
３０は側方から上方に向かって屈曲し、その上端面は上
方に向かって開口している。流入管３０の上端面は、ポ
ンプケーシング２１の吸入口２１ａに対向した状態で取
り付けられている。

【００２３】上記立軸槽外型ポンプ１は、汚水槽の汚水
を排出するために使用されるが、汚水内に浸漬されるこ
となく大気中に配置されている。モータ５が駆動される
と、ポンプケーシング２１内の羽根車２２が回転し、汚
水槽内の汚水は流入管３０およびポンプケーシング２１
の吸入口２１ａを通過し、ポンプケーシング２１内に流
入する。そして、ポンプケーシング２１に流入した汚水
は、吐出口２１ｂから吐出される。

【００２４】−羽根車の構成−図２〜図４に示すよう
に、羽根車２２は、いわゆるノンクロッグタイプの羽根
車である。羽根車２２は、上側回転円板３１と、下側回
転円板３２と、両回転円板３１，３２の間に設けられた
一枚の羽根板３３とを備えている。上側回転円板３１お
よび下側回転円板３２は、いずれも水平に配置され、互
いに平行になっている。

【００２５】上側回転円板３１の中央部には、モータシ
ャフト１４を挿通させる略円形の挿通口３６が設けられ
ている。この挿通口３６の周りには、上側回転円板３１
の上側に突出する筒状のボス部３４が設けられている。

【００２６】下側回転円板３２の中央部には、ポンプケ
ーシング２１の吸入口２１ａに連なる吸入口３５が形成
されている。吸入口３５は下向きに開口している。吸入
口３５の開口縁部３７は、汚水の吸入が円滑に行われる
ように、鉛直方向から水平方向に滑らかに湾曲してい
る。

【００２７】図３に示すように、羽根板３３は両回転円
板３１，３２から突出しており、両回転円板３１，３２
と直交している。羽根板３３は、回転円板３１，３２の
中心点を中心として渦巻状に湾曲している。羽根板３３
の渦巻状の回転角度は、３６０度よりも若干大きな角度
になっている。つまり、羽根板３３は、一周以上にわた
って巻かれたような形状になっている。

【００２８】図２に示すように、羽根板３３の後縁部３
８は、Ｖ字形に切り取られたような形状に形成されてお
り、その端部は両回転円板３１，３２と直交する仮想的
な直交線Ｌ１から傾斜した傾斜部３９，３９になってい
る。つまり、後縁部３８には、回転円板３１，３２に対
して傾斜した傾斜部３９，３９が設けられている。両傾
斜部３９，３９の傾斜度合、言い換えると両傾斜部３
９，３９のなす角αの値は、特定の値に限定されるもの
ではないが、本実施形態の羽根車２２では約９０度に設
定されている。両傾斜部３９，３９はＶ字形の溝底部４
０では滑らかに連続している。つまり、溝底部４０は曲
線状に形成されている。なお、図３に示すように、溝底
部４０は羽根板３３の前縁部４１と径方向に関して揃っ
た位置に設けられている。下側回転円板３２の下面に
は、羽根車２２の重量バランスを調整するための切欠部
４２が設けられている。

【００２９】−水切り音の低減− 次に、羽根車２２による水切り音の低減作用について説
明する。図５は、渦巻形ケーシングの内部の圧力分布を
示すグラフである。渦巻形ケーシングにおいては、流量
が少ない締め切りに近いほど水切り部５０から羽根車の
回転方向に向かって、順に圧力が上昇する傾向が強くな
る。そして、水切り部５０の前後における両圧力、すな
わちＨ点の圧力とＡ点の圧力とは、不連続的に大きく変
化する。つまり、水切り部５０の前後においては、大き
な圧力差が生じている。そのため、羽根車２２の羽根板
３３の後縁部３８は、水切り部５０を通過する際に、大
きな圧力変動を受けることになる。

【００３０】したがって、図６（ａ）に示すように、羽
根板の後縁部３８に傾斜部が設けられていない従来技術
では、後縁部３８は圧力の大きな領域から小さな領域に
瞬間的に移動することになり、急激な圧力変動を受ける
ため、大きな水切り音および振動を生じていた。

【００３１】しかし、図６（ｂ）に示すように、本実施
形態に係る羽根車２２の羽根板３３では、後縁部３８が
後方に開いたＶ字形に形成されているので、後縁部３８
は水切り部５０の前後を瞬間的に通過するのではなく、
傾斜部３９に沿って徐々に通過することになる。そのた
め、羽根車２２の受ける圧力変動は分散され、全体とし
て急激な圧力変動は緩和される。したがって、水切り音
および振動は低減する。

【００３２】−性能比較試験− 従来の羽根車（羽根板の後縁部が回転円板と直交してい
る羽根車）を搭載したポンプと、実施形態に係る羽根車
を搭載したポンプとについて、性能比較試験を行った。

【００３３】試験の結果、従来の羽根車では「ガラガ
ラ」または「バリバリ」という異音が発生したが、実施
形態に係る羽根車では、異音はほとんど発生しなかっ
た。これにより、水切り音の低減効果を確認することが
できた。

【００３４】また、図７に示すように、実施形態に係る
羽根車では、従来よりも軸動力が低減することが分かっ
た。これは、羽根板の後縁部が水切り部近傍を通過する
際の振動が少ないためであると考えられる。また、図８
に示すように、実施形態に係る羽根車では、従来の羽根
車と比べて、全揚程は同等レベルに、効率は同等以上の
レベルにあることが分かった。

【００３５】−効果− 以上のように、実施形態に係る立軸槽外型ポンプによれ
ば、羽根車２２の羽根板３３の後縁部３８がＶ字形に形
成されており、後縁部３８は回転円板３１，３２と直交
線Ｌ１に対して傾斜している。そのため、後縁部３８が
ポンプケーシング２１の水切り部５０の近傍を通過する
際に受ける圧力変動は、穏やかなものとなる。したがっ
て、水切り音は低減する。特に、槽外型ポンプは槽外に
設置されるものであるため、騒音低減のニーズは極めて
大きい。そのため、水切り音低減の効果は顕著に発揮さ
れることになる。

【００３６】また、振動が少なくなり、従来技術と比べ
てＱ（流量）−Ｈ（全揚程）性能および効率は同等以上
でありながら、軸動力を低減することができる。

【００３７】−変形例− なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではな
く、他の様々な変形例を含むものである。

【００３８】例えば、図９に示すように、羽根車２２の
羽根板３３の後縁部は、Ｕ字型に切り取られたような形
状に形成されていてもよい。このような形状であって
も、後縁部は回転円板３１，３２の直交線Ｌ１から傾斜
した傾斜部を有することになり、水切り音および振動の
低減効果を得ることができる。

【００３９】後縁部の傾斜面は、滑らかな面であっても
よいが、不連続な面であってもよい。つまり、連続的に
傾斜しているものに限定されず、階段状に形成されてい
てもよい。

【００４０】羽根車２２はいわゆるクローズタイプのも
のに限定されず、図１０に示すように、いわゆるオープ
ンタイプのものであってもよい。つまり、回転円板は上
側回転円板３１のみからなり、下側回転円板３２を削除
したような形状であってもよい。

【００４１】なお、ポンプの形式は、立軸形に限定され
るものではない。また、本発明の対象は槽外型ポンプに
限定されず、水中ポンプ等、他の形式のポンプであって
もよいことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る立軸槽外型ポンプの縦断面図で
ある。

【図２】羽根車の正面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】羽根車の縦断面図である。

【図５】ポンプケーシング内の圧力分布図である。

【図６】羽根板の後縁部における圧力変動を説明するた
めの模式図であり、（ａ）は従来技術の羽根板を、
（ｂ）は実施形態の羽根板を示す。

【図７】実施形態と従来技術との性能比較試験の結果を
示すグラフであり、吐出量と軸動力との関係を示す。

【図８】実施形態と従来技術との性能比較試験の結果を
示すグラフであり、吐出量と効率、吐出量と全揚程の関
係を示す。

【図９】実施形態の変形例に係る羽根車の正面図であ
る。

【図１０】実施形態の他の変形例に係る羽根車の正面図
である。

【図１１】従来の羽根車の斜視図である。

【符号の説明】

１ 立軸槽外型ポンプ（遠心ポンプ） ５ モータ １０ モートル １１ モータケーシング １２ ステータ １３ ロータ １４ モータシャフト １７ 軸受 １８ メカシールブラケット ２０ ポンプ部 ２１ ポンプケーシング（渦巻形ケーシング） ２１ａ 吸入口 ２１ｂ 吐出口 ２２ 羽根車 ３１ 上側回転円板（回転円板） ３２ 下側回転円板 ３３ 羽根板 ３５ 吸入口 ３６ 挿通口 ３８ 後縁部 ３９ 傾斜部 ５０ 水切り部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 椢原 敬士 兵庫県小野市匠台14 新明和工業株式会社 産機システム事業部内 (72)発明者 堀江 義行 兵庫県小野市匠台14 新明和工業株式会社 産機システム事業部内 Ｆターム(参考） 3H033 AA01 AA20 BB01 BB06 BB16 CC01 DD03 DD12 EE06 3H035 DD04 DD05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータと、該モータのシャフトに連結さ
   れた羽根車と、該羽根車を覆う渦巻形ケーシングとを備
   えた遠心ポンプであって、 上記羽根車は、 上記モータシャフトに固定された回転円板と、 上記回転円板の表面から突出し、該回転円板の中心点を
   中心として渦巻状に湾曲した羽根板とを少なくとも備
   え、 上記羽根板の後縁部の少なくとも一部は、上記回転円板
   に対して傾斜していることを特徴とする遠心ポンプ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の遠心ポンプであって、 羽根板の後縁部は、後方に開いたＶ字形に形成されてい
   ることを特徴とする遠心ポンプ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の遠心ポンプであって、 羽根板の後縁部は、後方に開いたＵ字形に形成されてい
   ることを特徴とする遠心ポンプ。