JP2009293547A - 羽根車及びボルテックスポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ボルテックスポンプ１及びボルテックスポンプ用の羽根車４として、ポンプ効率の向上と異物通過性能とを両立させる。
【解決手段】羽根車４は、シュラウド４０と、シュラウド面４０ａに対してそれぞれ立設して設けられる複数枚の羽根４１と、を備える。各羽根４１の、中心軸に対する前縁４１ａの成す角度である前縁勾配は、所定の最大勾配から所定の最小勾配までの間で、翼列方向に、段階的にかつ連続して変更されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、羽根車及びそれを備えたボルテックスポンプに関する。

従来より、汚水等の搬送に好適なポンプとして、ボルテックスポンプ（渦流ポンプ）が知られている（例えば特許文献１参照）。このボルテックスポンプは、セミオープンタイプの羽根車を、ケーシング内部のボリュート部分に対し後退させて配設することにより、羽根車とケーシング内壁面との間に比較的大きな空間を空けるようにしている。これによりボルテックスポンプでは、ケーシング内に吸い込まれた異物は、羽根車内を通過することなくそのまま外に吐出されることになり、通過粒径が、例えば７０％以上に設定されることになる。ここで、通過粒径とは、流路を通過することができる球の最大直径であり、ポンプの口径比に対する比率によって表される。
特開２０００−２４０５８４号公報

こうしたボルテックスポンプは、前述したように、ケーシング内に大きな空間を有しているため、ポンプ効率は相対的に低下する。このため、ボルテックスポンプにおいてポンプ効率を増大させたいという要求があり、そのための方策の一つとして、羽根車に設けられた各羽根の面積を大きくすることが考えられる。

羽根の面積を大きくするには、例えば羽根の前縁を羽根車の吸込側（中心軸側）にできるだけ延ばすと共に、その前縁の勾配（前縁と羽根車の中心軸との成す角度）を小さくする、つまり、羽根車の中心軸と前縁との成す角度を０°にして、羽根の前縁を鉛直に起立させることが挙げられる。

そのようにして各羽根の面積を広大させたときにはポンプ効率は高まるものの、羽根車における吸込側に各羽根の前縁が集まることで、羽根車における吸込側の空間が狭くなると共に、その吸込側の狭い空間内において、各羽根の前縁が鉛直に起立することになる。このため、羽根車の吸込側に異物が吸い込まれてしまったときには、その異物が羽根の前縁等に引っ掛かって吸込側の空間から出られなくなり、その異物が羽根車の吸込側に留まるようになる虞がある。その結果、ボルテックスポンプの詰まりを招く場合がある。

またポンプ効率を向上させる上で、羽根車の羽根枚数を増やしたときには、羽根車における吸込側の狭い空間内において、多数の羽根の前縁が鉛直に起立することになるため、異物が羽根車の吸込側に吸い込まれたときには、そこに留まり易くなり、異物通過性能がさらに低下してしまう。

このように従来のボルテックスポンプでは、ポンプ効率を向上させようとすると、異物通過性能が低下してしまう結果となり、ポンプ効率の向上と異物通過性能の向上とは、両立し得なかった。

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、ボルテックスポンプ及びボルテックスポンプ用の羽根車として、ポンプ効率の向上と異物通過性能の向上とを両立させることにある。

本発明の一側面によると、羽根車は、所定の通過粒径が確保されるように、ケーシング内におけるボリュート部分から後退して配設されるボルテックスポンプ用の羽根車である。

この羽根車は、中心軸側である吸込側と外周縁側である吐出側との間で半径方向に広がるシュラウド面を有するシュラウドと、前記シュラウド面に対して、それぞれ所定の羽根高さとなるように立設して設けられると共に、前記シュラウドの周方向に翼列を形成するよう等間隔を空けて配置される複数枚の羽根と、を備え、前記各羽根は、前記吸込側に位置する前縁から前記吐出側に位置する後縁まで、半径方向の外方に向かって延びて配設されており、前記各羽根の、前記中心軸に対する前縁の成す角度である前縁勾配は、所定の最大勾配から所定の最小勾配までの間で、前記翼列方向に、段階的にかつ連続して変更されている。

この構成によると、シュラウドに対し複数枚の羽根を立設することで構成された羽根車において、各羽根の前縁勾配は、所定の最大勾配から所定の最小勾配までの間で、翼列方向に、段階的にかつ連続して変更している。

これによって、前縁勾配が相対的に大きい（つまり、中心軸に対する前縁の成す角度が０°側であって、その角度が比較的小さい）羽根は、その面積が相対的に大きくなるため、ポンプ効率の向上に寄与することになる。

一方、前縁勾配が相対的に小さい（つまり、中心軸に対する前縁の成す角度が９０°側であって、その角度が比較的大きい）羽根は、ポンプ効率の向上にはあまり寄与しないが、前縁が径方向の外方に延びるようになるため、仮に、吸込側の空間内に異物が吸い込まれたときでも、その前縁勾配が相対的に小さい部分を通じて、異物は、羽根車の吐出側（外周縁側）に容易に移動するようになる。つまり、前縁勾配が相対的に小さい羽根は、異物通過性の向上に寄与する。

また、羽根枚数の多い羽根車においては、前縁勾配が相対的に小さい羽根が、周方向に複数並んで配置されることになるため、仮に、吸込側の空間内に異物が吸い込まれたときでも、周方向の所定の範囲に亘って広がる、前縁勾配が相対的に小さい部分を通じて、異物は、羽根車の吐出側に容易に移動するようになる。

このようにして、各羽根の前縁勾配を、所定の最大勾配と所定の最小勾配との間で、前記翼列方向に、段階的にかつ連続して変更した羽根車は、ポンプ効率と異物通過性との双方が向上するから、この羽根車をボルテックスポンプに用いたときには、ポンプ効率の向上と異物通過性の向上とが両立する。

前記各羽根の羽根高さは、所定の最大高さから所定の最小高さまでの間で、前記翼列方向に、段階的にかつ連続して変更されている、としてもよい。

こうすることで、羽根高さが相対的に高い羽根は、その面積が相対的に大きくなるため、ポンプ効率の向上に寄与することになる。

一方、羽根高さが相対的に低い羽根は、ポンプ効率の向上にはあまり寄与しないが、その部分においては、ケーシングの内壁面との間隔が広がるようになる。従って、仮に、吸込側の空間内に異物が吸い込まれたときでも、そのケーシング内壁面との間隔が広い部分を通じて、異物は、羽根車の吐出側（外周縁側）に容易に移動するようになる。つまり、羽根高さが相対的に低い羽根は、異物通過性の向上に寄与する。

また、羽根枚数の多い羽根車においては、羽根高さが相対的に低い羽根が、周方向に複数並んで配置されることになるため、ケーシング内壁面との間隔が広くされた部分が、周方向の所定の範囲に亘って広がって、あたかも、吸込側から吐出側へと至る通路を形成する。そのため、仮に、吸込側の空間内に異物が吸い込まれたときでも、その仮想的な通路を通じて異物は羽根車の吐出側に容易に移動するようになる。

さらに、各羽根の羽根高さを、翼列方向に、段階的にかつ連続して変更することにより、特に羽根枚数の多い羽根車においては、例えば最大高さの羽根と、最小高さの羽根とが周方向に狭い間隔で隣り合うことが回避される。このことはポンプ効率を向上させる上で有利である。

つまり、例えば最大高さの羽根と最小高さの羽根とが周方向に狭い間隔で隣り合う場合は、最小高さの羽根が、最大高さの羽根の陰に隠れるようになるため、その最小高さの羽根が実質的に仕事をしなくなる。これに対し、各羽根の羽根高さを、翼列方向に、段階的にかつ連続して変更したときには、各羽根が隣り合う羽根の陰に隠れるようなことにはならず、各羽根が仕事をすることになる。その結果、ポンプ効率が向上することになる。

従って、この羽根車では、各羽根の前縁勾配を変更することに加えて、各羽根の羽根高さを、所定の最大高さと所定の最小高さとの間で、前記翼列方向に、段階的にかつ連続して変更することによって、ポンプ効率と異物通過性との双方がさらに向上するから、この羽根車をボルテックスポンプに用いたときには、ポンプ効率の向上と異物通過性の向上とが、高いレベルで両立する。

本発明の他の側面によると、ボルテックスポンプは、前記の羽根車と、その内部にボリュート部分を有すると共に、前記羽根車を当該ボリュート部分から後退した位置において収容するケーシングと、前記羽根車を前記中心軸回りに回転させるモータとを備えている。

前述したように、このボルテックスポンプは、羽根車における各羽根の前縁勾配を、所定の最大勾配と所定の最小勾配との間で、翼列方向に段階的にかつ連続して変更しているため、ポンプ効率の向上と異物通過性の向上とが両立する。

以上説明したように、本発明によると、羽根車における各羽根の前縁勾配を、所定の最大勾配と所定の最小勾配との間で、翼列方向に段階的にかつ連続して変更しているため、ポンプ効率と異物通過性とが共に向上する。その結果、この羽根車を備えたボルテックスポンプは、ポンプ効率の向上と異物通過性の向上とを両立させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係るポンプを示している。このポンプは、汚水処理用の水中ポンプであり、異物通過性が良好なボルテックスポンプ１である。具体的にこのボルテックスポンプ１は、羽根車４を有するポンプ部２１と、該羽根車４を駆動するモータ３を有するモータ部２２と、を備えている。ボルテックスポンプ１は、オイルケーシング２３を挟んだ下側にポンプ部２１を、その上側にモータ部２２をそれぞれ配置することによって、ポンプ部２１及びモータ部２２が上下方向に並んで配置されて構成されている。

モータ部２２は、ステータ３１及びロータ３２からなる前記モータ３と、該モータ３のステータ３１を覆うステータケーシング３３と、を備えている。モータ３の回転軸３５は、上下方向に延びて配設されている。

ステータケーシング３３は、上端開口が蓋部によって閉塞される一方、下端が開口した略円筒型に形成されている。ステータケーシング３３の蓋部には、回転軸３５の上端部を回転可能に支持する軸受３５ａが取り付けられている。

ステータケーシング３３の蓋部にはまた、モータ３に給電する給電ケーブルが挿通されるケーブルブーツを取り付けるための貫通孔３４ａが形成されていると共に、その上面の中央部には、ハンドル３４ｂが取り付けられている。

オイルケーシング２３は、ステータケーシング３３の下端に取り付けられており、このオイルケーシング２３によってステータケーシング３３の下端開口が閉塞されている。

オイルケーシング２３は、その下側にポンプケーシング２４が取り付けられることによって、このポンプケーシング２４と共に、潤滑油が充填される油室２５を区画形成するケーシングであって、モータ３の回転軸３５が内挿される貫通孔が形成されていると共に、その上面には、回転軸３５の中間部を回転可能に支持する軸受３５ｂが取り付けられている。

オイルケーシング２３及びポンプケーシング２４によって区画形成される油室２５内では、回転軸３５がメカニカルシール２６によって軸封されている。

ポンプ部２１は、モータ３の回転軸３５の下端に取り付けられた羽根車４を備えると共に、ポンプケーシング２４を備えている。

ポンプケーシング２４は、オイルケーシング２３と共に油室２５を区画形成する上側のポンプケーシングと下側のポンプケーシングとが一体化されることにより構成されている。そうして、ポンプケーシング２４内の相対的に下側の部分がボリュート部２７とされる一方、相対的に上側の部分は羽根車４が配設される羽根車部とされている。従って、このポンプケーシング２４内においては、羽根車４が、ボリュート部２７から後退して配設されており、これによって、羽根車４とポンプケーシング２４の内壁面との間には、比較的大きな空間が形成されることになる。

ポンプケーシング２４の上部には、回転軸３５が内挿される貫通孔が形成されている一方、ポンプケーシング２４の下部には、下方に向かって開口する吸込口２４ａが形成されている。

一方、ポンプケーシング２４の側部には、側方に突出する吐出部２８が一体に形成されている。この吐出部２８には、ボリュート部２７に連通する吐出口２８ａが形成されている。尚、吐出口２８ａは、図示省略の排出管に連結されることになる。

羽根車４は、図２に示すように、セミオープンタイプの羽根車であり、略円盤形状に形成されたシュラウド４０に対して、合計８枚の羽根４１が立設することによって構成されている。

シュラウド４０の中心位置には、中心軸方向に延びるハブ部４９が形成されており、このハブ部４９には、回転軸３５の下端が挿入されて固定される、キー溝付きの貫通孔４９ａが貫通形成されている。

そうして、シュラウド４０の下面、つまり、羽根車４を回転軸３５に取り付けた状態のける下面であり、図２においては羽根車の天地を逆転して描いているため、上向きにされた面（以下、この下面をシュラウド面４０ａという）は、例えば図３に示すように、ハブ部４９の近傍においては、そのハブ部４９の下端（図３における上端）に向かって滑らかに盛り上がっている。但し、シュラウド面４０ａは、ハブ部４９の下端に向かって盛り上げなくてもよく、例えば平坦面としてもよい。

各羽根４１は、シュラウド面４０ａに対して、鉛直に立設して設けられていると共に、シュラウド４０の径方向に、所定の湾曲形状となるように延びて配設されており、これによって、各羽根４１の前縁４１ａは、ハブ部４９に連結されている一方、後縁４１ｂは、シュラウド４０の外周端縁に位置している。

また、符号４１１〜４１８で示される第１〜第８羽根は、シュラウド４０の周方向に等間隔を空けて、この順番で配設され、それによって、翼列を構成している。

本実施形態に係る羽根車４の特徴として、第１〜第８羽根４１１〜４１８は、互いに形状の異なる第１〜第３種の羽根の何れかによって構成されている。

具体的に、第１及び第５羽根４１１，４１５は、図３（ａ）に示すように、第１種の羽根であり、第２、第４、第６及び第８羽根４１２，４１４，４１６，４１８は、図３（ｂ）に示すように、第２種の羽根であり、第３及び第７羽根４１３，４１７は、図３（ｃ）に示すように、第３種の羽根である。尚、図３は、理解容易のために、各種の羽根の形状を模式的に示している。

第１種の羽根４１１，４１５は、前縁４１ａの勾配、つまり中心軸に対して前縁４１ａの成す角度θ１が相対的に大きく設定、換言すると勾配が小さく設定されている。
また、その羽根高さｈ１は相対的に低く設定されている。これによって、第１種の羽根４１１，４１５では、前縁４１ａが、緩やかな勾配で、径方向の外方に向かって長く延びている。

第３種の羽根４１３，４１７は、角度θ３が相対的に小さく設定、換言すると前縁４１ａの勾配が大きく設定されている。また、その羽根高さｈ３は相対的に高く設定されている。これによって、第３種の羽根４１３，４１７では、前縁４１ａが、急峻な勾配で、径方向の外方にほとんど延びることなく配設されている。

第２種の羽根４１２，４１４，４１６，４１８は、角度θ２が、第１種の羽根４１１，４１５の角度θ１よりも小さくかつ、第３種の羽根４１３，４１７の角度θ３よりも大きく設定されていると共に、羽根高さｈ２が、第１種の羽根の羽根高さｈ１よりも高くかつ、第３種の羽根４１３，４１７の羽根高さｈ３よりも低く設定されている。これによって、第２種の羽根４１２，４１４，４１６，４１８では、前縁４１ａが、中程度の勾配で、径方向の外方に向かって中程度に延びている。

従って、この羽根車においては、前縁の勾配に関しては、その翼列方向に、θ１（第１羽根４１１）、θ２（第２羽根４１２）、θ３（第３羽根４１３）、θ２（第４羽根４１４）、θ１（第５羽根４１５）、θ２（第６羽根４１６）、θ３（第７羽根４１７）及びθ２（第８羽根４１８）の順番となり、前縁４１ａの勾配が、翼列方向に、最大勾配θ３から最小勾配θ１までの間において、段階的かつ連続して変更されている。

また、羽根高さに関しても、その翼列方向に、ｈ１（第１羽根４１１）、ｈ２（第２羽根４１２）、ｈ３（第３羽根４１３）、ｈ２（第４羽根４１４）、ｈ１（第５羽根４１５）、ｈ２（第６羽根４１６）、ｈ３（第７羽根４１７）及びｈ２（第８羽根４１８）の順番となり、羽根高さが、翼列方向に、最大高さｈ３から最小高さｈ１までの間において、段階的かつ連続して変更されている。

また、第１種の羽根は、前縁勾配が最も小さくかつ羽根高さが最も低く、第３種の羽根は、前縁勾配が最も大きくかつ羽根高さが最も高く、第２種の羽根は、前縁勾配がその中間でかつ羽根高さもまたその中間であるため、羽根の面積に関しては、第３種の羽根が最大になると共に、第１種の羽根が最小になり、第２種の羽根がその中間になる。

以上のような構成により、この羽根車４は次のような作用効果を奏することになる。つまり、第３種の羽根は、前縁勾配θ３が最も大きくかつ、羽根高さｈ３が最も高いため、その面積が最も大きい。従って、この第３種の羽根は、ポンプ効率の向上に大きく寄与することになる。

これに対し、第１種の羽根は、前縁勾配θ１が最も小さくかつ、羽根高さｈ１が最も低い。このため、面積が最も小さく、第１種の羽根は、ポンプ効率の向上にはあまり寄与しない。

一方で、第１種の羽根は、前縁勾配が小さいことで、その前縁４１ａが、径方向の外方に向かって長く延びている。また、羽根高さが低いことで、ポンプケーシング２４の内壁面との間隔が相対的に広がる。

また、第１種の羽根に対して周方向に隣合う羽根はそれぞれ、第２種の羽根であり、この第２種の羽根は、前縁勾配が比較的小さく（中程度）かつ、羽根高さも比較的低い（中程度）。これにより、前縁勾配が比較的小さい羽根が周方向に並ぶことになる。それと共に、羽根高さが相対的に低い羽根が周方向に並んでいるため、ケーシング内壁面との間隔が広くなった部分が、周方向の所定の範囲に亘って広がるようになり、あたかも、羽根車の吸込側から吐出側へと至る通路が形成されるようになる。

その結果、この羽根車４では、仮に吸込側に異物が吸い込まれたときでも、前縁勾配が比較的小さい第１種及び第２種の羽根の部分を通じて、その吸込側から径方向の外方に、異物が移動しやすくなると共に、第１種及び第２種の羽根によって形成される仮想的な通路を通じて、異物が羽根車の吐出側へと移動するようになる。そうして、吸込側に吸い込まれた異物がそこに留まることが防止される。

また、この羽根車４では、各羽根の羽根高さを、翼列方向に、段階的にかつ連続して変更しているため、例えば最大高さの羽根（第３種の羽根）と、最小高さの羽根（第１種の羽根）とは、周方向に狭い間隔で隣り合わない。

仮に第１種の羽根と第３種の羽根とが周方向に隣り合って配設されたときには、第１種の羽根が、第３種の羽根の陰に隠れて、第１種の羽根は実質的に仕事をしなくなるところ、そうした不都合が回避される。その結果、この羽根車４は、第１〜第８の羽根がそれぞれ十分に仕事をすることになり、ポンプ効率の向上が図られる。

そうしてこの羽根車４を備えたボルテックスポンプ１は、ポンプ効率の向上と、異物通過性の向上とを両立させることができる。

尚、本発明に係る羽根車は、図２，３に示す羽根車に限定されるものではない。以下、羽根車の変形例について説明する。

（変形例１）
図４，５は、変形例１に係る羽根車５を示している。この羽根車５は、図２，３に示す羽根車４と同様に、第１〜第８羽根５１１〜５１８を有している。各羽根５１は、シュラウド５０のシュラウド面５０ａに対して、鉛直方向に立設していると共に、各羽根５１の前縁５１ａが、貫通孔５９ａを備えたハブ部５９に連結される一方、後縁５１ｂがシュラウド５０の外周端縁に位置するように、シュラウド５０の径方向に、所定の湾曲形状となるように延びて配設されている。そして、第１及び第５羽根５１１，５１５は、第１種の羽根とされ、第２、第４、第６及び第８羽根５１２，５１４，５１６，５１８は、第２種の羽根とされ、第３及び第７羽根５１３，５１７は、第３種の羽根とされている。

そうして、この羽根車５は、前記の羽根車４と比較して、前縁勾配が変更されている。つまり、この羽根車５では、第３種の羽根（第３及び第７羽根５１３，５１７）における前縁勾配θ３を０°に設定している。つまり、第３種の羽根では、前縁５１ａが、鉛直方向に延びている。羽根車５をこのようなデザインにしても、前記の羽根車４と同様に、ボルテックスポンプ１におけるポンプ効率の向上と異物通過性の向上とを高いレベルで両立させることができる。

（変形例２）
図６，７は、変形例２に係る羽根車６を示している。この羽根車６は、図２，３に示す羽根車４と同様に、第１〜第８羽根６１１〜６１８を有しており、各羽根６１は、シュラウド６０のシュラウド面６０ａに対して、鉛直方向に立設している。一方、この羽根車６では、各羽根６１の前縁６１ａが、貫通孔６９ａを備えたハブ部６９よりも径方向の外方位置に位置している。

尚、第１及び第５羽根６１１，６１５は、第１種の羽根とされ、第２、第４、第６及び第８羽根６１２，６１４，６１６，６１８は、第２種の羽根とされ、第３及び第７羽根６１３，６１７は、第３種の羽根とされている。また、各羽根６１における前縁勾配は、θ１＜θ２＜θ３に設定されていると共に、羽根高さはｈ１＜ｈ２＜ｈ３に設定されている。

このようなデザインの羽根車６においても、吸込側に異物が吸い込まれたときには、前縁勾配が比較的小さい第１種及び第２種の羽根の部分を通じて、その吸込側から径方向の外方に移動しやすくなると共に、第１種及び第２種の羽根によって形成される仮想的な通路を通じて、羽根車６の吐出側へと移動するようになる。そうして、吸込側に吸い込まれた異物がそこに留まることが防止される。

一方、主に第３種の羽根により、ポンプ効率の向上が図られるから、ボルテックスポンプ１においてポンプ効率の向上と異物通過性の向上とを両立させることができる。

（変形例３）
図８，９は、変形例３に係る羽根車７を示している。この羽根車７は、図２，３に示す羽根車４と同様に、第１〜第８羽根７１１〜７１８を有している。各羽根７１は、シュラウド７０のシュラウド面７０ａに対して、鉛直方向に立設していると共に、各羽根７１の前縁７１ａが、貫通孔７９ａを備えたハブ部７９に連結される一方、後縁７１ｂがシュラウド７０の外周端縁に位置するように、シュラウド７０の径方向に、所定の湾曲形状となるように延びて配設されている。そして、第１及び第５羽根７１１，７１５は、第１種の羽根とされ、第２、第４、第６及び第８羽根７１２，７１４，７１６，７１８は、第２種の羽根とされ、第３及び第７羽根７１３，７１７は、第３種の羽根とされている。

この羽根車７では、前記の羽根車４と比較して、第１種及び第２種の羽根における前縁勾配が、その前縁７１ａの途中で変更されている点が異なる。つまり、第１種の羽根７１１，７１５においては、径方向に延びる前縁７１ａの内、ハブ部７９の近傍では、前縁勾配が第３種の羽根７１３，７１７と同じθ３に設定されていると共に、それよりも径方向の外方の部分では、前縁勾配が、θ１（尚、θ１＞θ３）に変更されている。

また、第２種の羽根７１２，７１４，７１６，７１８においては、径方向に延びる前縁７１ａの内、ハブ部７９の近傍では、前縁勾配が第３種の羽根７１３，７１７と同じθ３に設定されていると共に、それよりも径方向の外方の部分では、前縁勾配が、θ２（尚、θ１＞θ２＞θ３）に変更されている。

尚、この羽根車７においても、各羽根７１の羽根高さはｈ１＜ｈ２＜ｈ３に設定されており、羽根車７をこのようなデザインにしても、前記の羽根車４と同様に、ボルテックスポンプ１におけるポンプ効率の向上と異物通過性の向上とを高いレベルで両立させることができる。

（変形例４）
図１０，１１は、変形例４に係る羽根車８を示している。この羽根車８は、図２，３に示す羽根車４と同様に、第１〜第８羽根８１１〜８１８を有している。各羽根８１は、シュラウド８０のシュラウド面８０ａに対して、鉛直方向に立設しているシュラウド８０の径方向に、所定の湾曲形状となるように延びて配設されている。そして、第１及び第５羽根８１１，８１５は、第１種の羽根とされ、第２、第４、第６及び第８羽根８１２，８１４，８１６，８１８は、第２種の羽根とされ、第３及び第７羽根８１３，８１７は、第３種の羽根とされている。

そうしてこの羽根車８は、変形例２の特徴と変形例３の特徴とを組み合わせている。つまり、各羽根８１の前縁８１ａが、貫通孔８９ａを備えたハブ部８９よりも径方向の外方位置に位置している。

また、第１種の羽根８１１，８１５においては、径方向に延びる前縁８１ａの内、相対的に径方向の内方に位置する部分では、前縁勾配が第３種の羽根８１３，８１７と同じθ３に設定されていると共に、それよりも径方向の外方の部分では、前縁勾配が、θ１（尚、θ１＞θ３）に変更されている。

また、第２種の羽根８１２，８１４，８１６，８１８においては、径方向に延びる前縁８１ａの内、相対的に径方向の内方に位置する部分では、前縁勾配が第３種の羽根８１３，８１７と同じθ３に設定されていると共に、それよりも径方向の外方の部分では、前縁勾配が、θ２（尚、θ１＞θ２＞θ３）に変更されている。

尚、この羽根車８においても、各羽根８１の羽根高さはｈ１＜ｈ２＜ｈ３に設定されており、羽根車８をこのようなデザインにしても、前記の羽根車４と同様に、ボルテックスポンプ１におけるポンプ効率の向上と異物通過性の向上とを高いレベルで両立させることができる。

（変形例５）
図１２，１３は、変形例５に係る羽根車９を示している。この羽根車９は、図２，３に示す羽根車４と同様に、第１〜第８羽根９１１〜９１８を有している。各羽根９１は、シュラウド９０のシュラウド面９０ａに対して、鉛直方向に立設していると共に、各羽根９１の前縁９１ａが、貫通孔９９ａを備えたハブ部９９に連結される一方、後縁９１ｂがシュラウド９０の外周端縁に位置するように、シュラウド９０の径方向に、所定の湾曲形状となるように延びて配設されている。そして、第１及び第５羽根９１１，９１５は、第１種の羽根とされ、第２、第４、第６及び第８羽根９１２，９１４，９１６，９１８は、第２種の羽根とされ、第３及び第７羽根９１３，９１７は、第３種の羽根とされている。

そうして、この羽根車９では、前縁勾配が、その前縁７１ａの途中で変更されている。具体的に第１種〜第３種の羽根のそれぞれにおいて、径方向に延びる前縁７１ａの内、相対的に径方向の内方に位置する部分では、前縁勾配が９０°、換言すれば前縁９１ａが水平方向に延びていると共に、それよりも径方向の外方の部分では、前縁勾配が、所定の角度、つまり、第１種の羽根ではθ１、第２種の羽根ではθ２、第３種の羽根ではθ３にそれぞれ設定されている（尚、θ１＞θ２＞θ３）。

尚、この羽根車９においても、各羽根９１の羽根高さはｈ１＜ｈ２＜ｈ３に設定されており、羽根車９をこのようなデザインにしても、前記の羽根車４と同様に、ボルテックスポンプ１におけるポンプ効率の向上と異物通過性の向上とを高いレベルで両立させることができる。

（他の実施形態）
前記の実施形態及び各変形例では、各羽根における前縁勾配に加えて、羽根高さも変更しているが、第１種〜第３種の羽根で羽根高さを互いに同じに設定する一方で、前縁勾配のみを変更するようにしてもよい。

また、前記の実施形態及び各変形例は、羽根車を８枚羽根としているが、本発明は、８枚羽根に限定されるものではなく、４枚、６枚、１０枚及びそれ以上の枚数の各羽根車に、本発明を適用することが可能である。

また本発明は、水中ポンプに限定されるものではなく、陸上ポンプに適用してもよい。

以上説明したように、本発明は、羽根車における各羽根の前縁勾配を所定の条件に従って変更することによって、ポンプ効率の向上と異物通過性の向上とを両立させることができるから、ボルテックスポンプ及びボルテックスポンプ用の羽根車として有用である。

本発明の実施形態に係るボルテックスポンプの断面図である。 本発明の実施形態に係る羽根車の斜視図である。 前記羽根車における各羽根の形状を示す模式図である。 変形例１に係る羽根車の斜視図である。 前記羽根車における各羽根の形状を示す模式図である。 変形例２に係る羽根車の斜視図である。 前記羽根車における各羽根の形状を示す模式図である。 変形例３に係る羽根車の斜視図である。 前記羽根車における各羽根の形状を示す模式図である。 変形例４に係る羽根車の斜視図である。 前記羽根車における各羽根の形状を示す模式図である。 変形例５に係る羽根車の斜視図である。 前記羽根車における各羽根の形状を示す模式図である。

符号の説明

１ ボルテックスポンプ
２４ ケーシング
２７ ボリュート部分
３ モータ
４〜９ 羽根車
４０〜９０ シュラウド
４０ａ〜９０ａ シュラウド面
４１〜９１ 羽根
４１ａ〜９１ａ 前縁
４１ｂ〜９１ｂ 後縁

Claims (3)

1. 所定の通過粒径が確保されるように、ケーシング内におけるボリュート部分から後退して配設されるボルテックスポンプ用の羽根車であって、
   中心軸側である吸込側と外周縁側である吐出側との間で半径方向に広がるシュラウド面を有するシュラウドと、
   前記シュラウド面に対して、それぞれ所定の羽根高さとなるように立設して設けられると共に、前記シュラウドの周方向に翼列を形成するよう等間隔を空けて配置される複数枚の羽根と、を備え、
   前記各羽根は、前記吸込側に位置する前縁から前記吐出側に位置する後縁まで、半径方向の外方に向かって延びて配設されており、
   前記各羽根の、前記中心軸に対する前記前縁の成す角度である前縁勾配は、所定の最大勾配から所定の最小勾配までの間で、前記翼列方向に、段階的にかつ連続して変更されている羽根車。
2. 請求項１に記載の羽根車において、
   前記各羽根の羽根高さは、所定の最大高さから所定の最小高さまでの間で、前記翼列方向に、段階的にかつ連続して変更されている羽根車。
3. 請求項１又は２に記載の羽根車と、
   その内部にボリュート部分を有すると共に、前記羽根車を当該ボリュート部分から後退した位置において収容するケーシングと、
   前記羽根車を前記中心軸回りに回転させるモータとを備えているボルテックスポンプ。

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