JP2014214741A - 渦巻ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】異なる形状の羽根車に対して共通して使用可能なポンプケーシングを有し、要求された性能を発揮できる渦巻ポンプを提供することを課題とする。【解決手段】ポンプケーシング３内で、側面から吸い込んだ作動流体Ｌｉｑを周縁部の吐出側２ｃから吐出する羽根車２ａと、羽根車２ａから吐出された作動流体Ｌｉｑを渦巻き状に流通させて吐出口まで案内し、主軸２の中心線ＣＬを含む平面で断面したときの断面積が羽根車２ａの回転方向に漸増するように形成される流路５ｂと、流路５ｂよりも主軸２の側に、流路５ｂと連通するように形成されて羽根車２ａを収容する収容部５ｃと、を有する両吸込渦巻ポンプとする。そして、流路５ｂにおけるポンプケーシング３の軸方向の間隔が収容部５ｃとの境界から主軸２を中心とする径方向に沿って漸減し、その間隔が最小となった先で前記した径方向に沿って当該間隔が漸増する狭路部５１が形成される。【選択図】図４

Description

本発明は、渦巻ポンプに関する。

渦巻ポンプの一種である両吸込渦巻ポンプは、上水道の送水に多用されている。このような両吸込渦巻ポンプは、両吸込型の羽根車がポンプケーシングに収納されている。例えば、特許文献１には、「両吸込渦巻ポンプ１は、軸方向両側から吸込み外周面より吐出するように仕切り部３１、翼３２及び側板３３を配設した羽根車３０と、羽根車３０への流体の吸込み流路を形成する吸込ボリュート２２及び羽根車からの流体の吐出流路を形成する吐出ボリュート２１を有するポンプケーシング２０と、側板３３の吸込み側端部に対向する吐出ボリュート２１の内周端面に装着したウェアリング部材４０とを備える。吐出ボリュート２１は羽根車３０の外周面より軸方向幅広に形成されている。ウェアリング部材４０は、吐出ボリュート２１の内周端面に装着した装着部４１と、この装着部４１から側板３３の吐出側端部まで延長して当該側板３３の吐出側端部と吐出ボリュート２１の内側面との隙間を塞ぐ閉鎖部４２とを有する。」と記載されている（要約参照）。

例えば、上水道の送水に使用される渦巻ポンプ（両吸込渦巻ポンプ）は、送水条件等によって運転条件が決定され、吐出量および全揚程、その他の締切点での揚程などの条件を勘案して、羽根車やケーシングの形状や大きさが決定される。このような渦巻ポンプは、従来、羽根車とケーシングの組み合わせの自由度が小さく、決まった組み合わせでなければ性能が充分に発揮されない。一方、渦巻ポンプに要求される性能は多様であるため、様々な形状や大きさの羽根車とケーシングの組み合わせが準備され、要求される性能を充分に発揮し得る渦巻ポンプを構成するための組み合わせが選択される。

特開２００７−１９８２７０号公報

特許文献１に記載されている技術は、両吸込渦巻ポンプなどの渦巻ポンプにウェアリング部材を備えることによって、低流量域での不安定性の解消や軸方向に発生する推力を抑制することを目的としている。
しかしながら、特許文献１に記載される両吸込渦巻ポンプ（渦巻ポンプ）は、羽根車の形状に応じた形状のボリュート（吐出室）が必要となる。つまり、要求される性能（ポンプ効率や揚程）のレベルが高い場合には、羽根車の形状に対応した形状の吐出室が必要になる。そのため、羽根車が変更された場合には、変更された羽根車に対応するケーシングが必要となり、変更される前の、異なる形状の羽根車に対応したポンプケーシングを共用することは不可能である。

このように、羽根車の形状ごとに個別のポンプケーシングが必要になるため、ポンプケーシングの種類も膨大になり、生産現場での生産効率の低下や管理の煩雑化、という問題が生じる。

そこで、本発明は、異なる形状の羽根車に対して共通して使用可能なポンプケーシングを有し、要求された性能を発揮できる渦巻ポンプを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため本発明は、羽根車を収容する収容部と、その周囲に形成される流路と、がポンプケーシング内に形成されている渦巻ポンプとする。そして、流路と収容部の境界部分に、回転軸の軸方向の間隔を狭める狭路部が形成されているという特徴を有する。

本発明によると、異なる形状の羽根車に対して共通して使用可能なポンプケーシングを有し、要求された性能を発揮できる渦巻ポンプを提供することができる。

両吸込渦巻ポンプの外観図である。 （ａ）は両吸込渦巻ポンプの内部を示す断面図、（ｂ）は回転軸の中心線を含む平面での断面図である。 吐出室の図１に示すＳｅｃ１−Ｓｅｃ１での断面図である。 上部ケーシングに形成されている狭路部の拡大図である。 羽根車から吐出される作動流体の状態を示す図であり、（ａ）は狭路部が形成されていない比較例、（ｂ）は狭路部が形成されている本実施例を示す。 外径が大きく吐出幅が狭い大径羽根車から吐出される作動流体の状態を示す図である。 渦巻ポンプの性能曲線を示すグラフである。 （ａ）は吐出室に狭路部が設けられていない場合の流量比とポンプ効率の関係を示すグラフ、（ｂ）は吐出室に狭路部が設けられている場合の流量比とポンプ効率の関係を示すグラフである。 一方の側面に吸込側が形成されている羽根車が備わる吐出室を示す断面図である。 収容部にポンプケーシングとの間隙を封じるウェアリング部材が配設されている状態を示す図である。

以下、適宜図を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、両吸込渦巻ポンプの外観を示す側面図、図２の（ａ）は両吸込渦巻ポンプの内部を示す断面図、（ｂ）は回転軸の中心線を含む平面での断面図である。また、図３は吐出室の図１に示すＳｅｃ１−Ｓｅｃ１での断面図であり、図４は上部ケーシングに形成されている狭路部の拡大図である。
なお、図２の（ｂ）の（１）〜（３）は、それぞれ、図２の（ａ）に示す、主軸２（図１参照）の中心線ＣＬを含んだ平面（仮想平面ＩＳ１〜ＩＳ３）での断面図を示す。

本実施例の渦巻ポンプは両吸込渦巻ポンプ１とし、図１に示すように、吸込口４ａから吸い込んだ作動流体Ｌｉｑを加圧して吐出口５ａから吐出するように構成される。この両吸込渦巻ポンプ１のケーシング（ポンプケーシング３）は、所定の回転方向に回転する羽根車２ａ（図３参照）の回転中心となる回転軸（主軸２）の中心線ＣＬを通る接合面Ｓ１で上下方向に分割される上部ケーシング３ａと下部ケーシング３ｂと、からなる。上部ケーシング３ａの接合面Ｓ１には外方に広がる上部フランジ３ａ１が形成され、下部ケーシング３ｂの接合面Ｓ１には外方に広がる下部フランジ３ｂ１が形成される。
そして、上部ケーシング３ａと下部ケーシング３ｂは、上部フランジ３ａ１と下部フランジ３ｂ１が接合面Ｓ１で接合されて連結され、上部フランジ３ａ１と下部フランジ３ｂ１はボルト１０ａで締結される。
なお、両吸込渦巻ポンプ１は上部ケーシング３ａの側を上方（Ｕｐ）、下部ケーシング３ｂの側を下方（Ｄｎ）とする。

また、下部ケーシング３ｂには、主軸２の軸方向と直交する方向に開口する吸込口４ａおよび吐出口５ａが形成されている。吸込口４ａと吐出口５ａは主軸２を基準として相反する方向を向いて開口している。

図２の（ａ）に示すように、ポンプケーシング３の内部には、吐出口５ａと連通する吐出室５が形成されている。吐出室５には、主軸２（図１参照）の周囲に渦巻状に流路５ｂが形成され、吐出室５に収容される羽根車２ａ（図３参照）から吐出された作動流体Ｌｉｑが主軸２を中心とする渦巻き状に流通して吐出口５ａから吐出されるように構成される。なお、図２の（ａ）において羽根車２ａは反時計回りに回転（左回転）する。
また、流路５ｂには、流通する作動流体Ｌｉｑを、その流通方向に２つの経路に分岐させるボリュート仕切板５ｂ１が形成されている。
また、符号ＩＳ１〜ＩＳ３は、主軸２（図１参照）の中心線ＣＬを通る仮想平面の一例である。仮想平面ＩＳ１は接合面Ｓ１を含む平面とし、仮想平面ＩＳ２，ＩＳ３は、それぞれ、羽根車２ａの回転方向（図２の（ａ）の例では左回転方向）に４５度づつ回転した仮想平面とする。

また、図３に示すように、吐出室５の、主軸２の軸方向の両側に吸込室４，４が形成されている。吐出室５の両側に形成されている吸込室４，４は、ともに吸込口４ａ（図１参照）と連通している。つまり、吸込口４ａの内側で、吸込室４，４が吐出室５の両側に分岐するように構成される。そして、吸込室４，４と吐出室５は仕切板７，７によって区切られている。
また、吐出室５は仕切板７，７の間の空間として形成される構成になり、吐出室５は、主軸２の軸方向にポンプケーシング３に挟まれて形成される。
なお、吸込室４，４にバッフル（図示せず）が備わる構成であってもよい。

主軸２は仕切板７，７を貫通して備わり、仕切板７，７には、主軸２が貫通する箇所に、主軸２を中心とする円形の貫通部（円形貫通部７０，７０）が形成されている。そして、吐出室５に収容されて主軸２とともに回転する羽根車２ａに形成されている吸込側２ｂ，２ｂが、円形貫通部７０，７０を介して吸込室４，４を臨むように構成される。吸込側２ｂは、羽根車２ａの、主軸２が貫通する側面（主軸２の軸方向の側面）の両面に形成され、吐出室５の両側に形成される吸込室４，４のそれぞれから作動流体Ｌｉｑを吸込み可能に構成される。また、羽根車２ａの周縁部には外周に沿って吐出側２ｃが形成され、吸込側２ｂ，２ｂから羽根車２ａに吸い込まれた作動流体Ｌｉｑが吐出側２ｃから吐出されるように構成される。

図２の（ａ），図３に示すように、流路５ｂは羽根車２ａの外周（吐出側２ｃ）に沿って形成される。また、流路５ｂよりも主軸２の側には、流路５ｂと連通する収容部５ｃが主軸２の周囲に形成され、羽根車２ａは収容部５ｃに回転自在に収容される。そして、流路５ｂと収容部５ｃを含んで吐出室５が形成される。また、流路５ｂおよび収容部５ｃは、主軸２の軸方向にポンプケーシング３に挟まれて形成されることになる。
収容部５ｃの主軸２の軸方向の幅（後記する収容幅Ｗ２）は、羽根車２ａが収容可能な幅であり、流路５ｂの主軸２の軸方向の幅（後記する流路幅Ｗ３）は、収容部５ｃの収容幅よりも広く形成される。

図２の（ｂ）に示すように、吐出室５の収容部５ｃは、仮想平面ＩＳ１上の断面形状と、仮想平面ＩＳ２上の断面形状と、仮想平面ＩＳ３上の断面形状が同一である。つまり、収容部５ｃは、主軸２（図１参照）の中心線ＣＬを含む平面で断面した形状が、主軸２を中心とする周方向に同一となる形状で形成される。
一方、吐出室５の流路５ｂは、仮想平面ＩＳ２で断面したときの断面積が仮想平面ＩＳ１で断面したときの断面積より大きく形成され、さらに、仮想平面ＩＳ３で断面したときの断面積が仮想平面ＩＳ２で断面したときの断面積より大きく形成される。つまり、流路５ｂは、主軸２の中心線ＣＬを含む平面で断面したときの断面積が、主軸２を中心とする周方向に沿って羽根車２ａの回転方向に漸増するように形成される。
そして、収容部５ｃと流路５ｂの境界に主軸２を中心とする円環状の境界線（基礎円５ｄ）が形成される。

羽根車２ａは主軸２の側に形成されるハブ２０ａと、ハブ２０ａと対峙するシュラウド２０ｂと、ハブ２０ａおよびシュラウド２０ｂの間に形成される羽根２０ｃと、を含んで構成される。両吸込渦巻ポンプ１（図１参照）の場合、羽根車２ａの両側面に、吐出室５の両側に形成される吸込室４，４のそれぞれを臨むように吸込側２ｂ，２ｂが形成されている。また、ポンプケーシング３には、羽根車２ａのシュラウド２０ｂとの間に形成される隙間を液密に封じるウェアリング部材３０，３０が備わっている。

図３，図４に示すように、ウェアリング部材３０，３０は、例えば羽根車２ａのシュラウド２０ｂを臨む上部ケーシング３ａおよび下部ケーシング３ｂに配設されて、ポンプケーシング３とシュラウド２０ｂの間隙を塞ぐように構成される。
そして、本実施例の吐出室５には、収容部５ｃと流路５ｂの境界部分に狭路部５１が形成されている。

狭路部５１は、仕切板７，７に形成されるポンプケーシング３の厚肉部７ａ，７ａによって構成される。この厚肉部７ａ，７ａは、仕切板７，７が吐出室５の流路５ｂの側に向かって膨出するように構成される。また、厚肉部７ａ，７ａは、羽根車２ａの２つの吸込側２ｂ，２ｂの側に形成されている。そして、狭路部５１における仕切板７，７間の主軸２の軸方向の間隔（狭路幅Ｗ０）が、収容部５ｃの側から漸減し、さらに、狭路幅Ｗ０が最小となる頂部５１ａを、主軸２（図１参照）から離反する方向に越えた側で狭路幅Ｗ０が漸増するように形成される。
さらに、狭路幅Ｗ０は、狭路部５１の流路５ｂ側で漸増する。そして、流路５ｂにおける仕切板７，７間の主軸２の軸方向の間隔が流路５ｂの流路幅Ｗ３となる。

このように、本実施例の狭路部５１は、流路５ｂにおけるポンプケーシング３の主軸２の軸方向の間隔が、収容部５ｃとの境界から主軸２を中心とする径方向に沿って漸減し、前記した間隔が最小となった先で前記した径方向に沿ってポンプケーシング３の間隔が漸増するように形成される。
つまり、狭路部５１の狭路幅Ｗ０は主軸２から離反する方向に向かって、流路５ｂと収容部５ｃの境界から漸減する。そして頂部５１ａを越えた先で狭路幅Ｗ０は、さらに主軸２から離反する方向に向かって漸増する。
また、この構成によって、狭路部５１は基礎円５ｄよりも流路５ｂの側に形成される。

また、狭路部５１の頂部５１ａは、羽根車２ａの吐出側２ｃが形成される周縁部よりも流路５ｂの側に形成されていることが好ましい。この構成によって、狭路部５１は、羽根車２ａの周縁部よりも流路５ｂの側まで狭路幅Ｗ０を漸減させる構成となる。さらに、狭路部５１によって、羽根車２ａの周縁部よりも流路５ｂの側で狭路幅Ｗ０が漸増する構成となる。

ポンプケーシング３には、このような形状の狭路部５１が、流路５ｂの渦巻状に沿って形成される。流路５ｂの渦巻状に沿って断面積が直線的に拡大変化し、かつ二次流れが過大にならない程度に狭路部５１の幅が小さくなるように断面形状が形成されると損失が低減されるため、そのように、流路５ｂの渦巻状に沿って狭路部５１の形状が変化していることが好ましい。
なお、狭路部５１ではポンプケーシング３が羽根車２ａと接触しない構成であることが好ましい。つまり、狭路部５１は、羽根車２ａと接触しない範囲で収容部５ｃから流路５ｂに向かって、狭路幅Ｗ０が漸減している構成が好ましい。

図５は羽根車から吐出される作動流体の状態を示す図であり、（ａ）は狭路部が形成されていない比較例、（ｂ）は狭路部が形成されている本実施例を示す。
図５の（ａ），（ｂ）に示す羽根車２ａは、外径Ｄ１が小さく（例えば、吐出側２ｃが収容部５ｃから突出しない形状）、吐出側２ｃの幅（吐出幅Ｗ１）が広い形状である。このように、外径Ｄ１が小さく、吐出側２ｃの吐出幅Ｗ１が広い羽根車２ａは、後記する締め切り揚程（両吸込渦巻ポンプ１が締め切り運転されるときの揚程）を下げることができる。なお、ここでいう吐出側２ｃの吐出幅Ｗ１は、主軸２の軸方向に向かう吐出側２ｃの幅を示す。また、以下の記載における羽根車２ａの外径Ｄ１および吐出幅Ｗ１の大小は相対的なものであり、絶対的な大きさ（具体的な値等）を示すものではない。
以下、外径Ｄ１が相対的に小さく、吐出側２ｃの吐出幅Ｗ１が相対的に広い形状の羽根車２ａを「小径羽根車２ａＳ」と称し、外径Ｄ１が相対的に大きく、吐出側２ｃの吐出幅Ｗ１が相対的に狭い形状の羽根車２ａを「大径羽根車２ａＬ」と称する。

図５の（ａ）に示すように、小径羽根車２ａＳから吐出された作動流体Ｌｉｑは、主軸２の軸方向に広がって流路５ｂに流れ込む。このとき、仕切板７，７の側に向かって広がる作動流体Ｌｉｑが流路５ｂの内部で二次流れを生じさせ、流路５ｂに沿った作動流体Ｌｉｑの流れが乱れる。このことによって、両吸込渦巻ポンプ１（図１参照）のポンプ効率が低下する。

これに対し、図５の（ｂ）に示すように流路５ｂに狭路部５１が形成されている場合、小径羽根車２ａＳから、仕切板７，７の側に広がって吐出される作動流体Ｌｉｑは、狭路部５１が仕切板７，７の側へ広がる流れを遮ることで、過度の広がりが抑制され、流路５ｂにおける二次流れの発生が抑制される。したがって、ポンプ効率の低下が抑制される。
なお、仕切板７，７には、収容部５ｃから頂部５１ａに向かって狭路幅Ｗ０が漸減する狭路部５１が形成されているため断面積が減少し、外径が小さいことによる断面積の増加分が相殺され、外径が小さいことによるポンプ効率の低下が好適に抑制される。例えば、狭路部５１よりも広がって収容部５ｃに吐出された作動流体Ｌｉｑも厚肉部７ａ，７ａに沿って流路５ｂに流入する。したがって、流路５ｂを流通する作動流体Ｌｉｑの流速が減少することによるポンプ効率の低下は好適に抑制される。

図６は、図５と同じポンプケーシングを用いたときの、外径が大きく吐出幅が狭い大径羽根車から吐出される作動流体の状態を示す図である。
図６に示す、外径Ｄ１が大きく吐出幅Ｗ１が狭い大径羽根車２ａＬ（例えば、吐出側２ｃが流路５ｂに突出している形状の羽根車２ａ）からも主軸２の軸方向に広がって作動流体Ｌｉｑが吐出される。このとき、収容部５ｃと流路５ｂの境界（基礎円５ｄ，５ｄの近傍）では、仕切板７，７の壁面で渦流が発生し、この渦流を発生させる作動流体Ｌｉｑ（渦流）は流路５ｂを流通しないため、渦流が発生する領域は閉塞部となる。つまり、仕切板７，７の壁面の渦流が発生する領域は両吸込渦巻ポンプ１（図１参照）の吐出流れに関与していない。

そして狭路部５１（図５の（ｂ）参照）を構成する厚肉部７ａ，７ａは、二点鎖線で示すように渦流が発生する領域（つまり、流路５ｂに沿って流通する作動流体Ｌｉｑが存在しない領域）に形成されている。したがって、狭路部５１を形成する仕切板７，７の厚肉部７ａ，７ａが存在しても流路５ｂを流通する作動流体Ｌｉｑの流速の減少量は小さく、両吸込渦巻ポンプ１（図１参照）のポンプ効率の低下量も小さい。よって、大径羽根車２ａＬが備わる両吸込渦巻ポンプ１の吐出室５に狭路部５１が形成されていてもポンプ効率の低下は抑制される。

図７は、渦巻ポンプの性能曲線を示すグラフ、図８の（ａ）は吐出室に狭路部が設けられていない場合の流量比とポンプ効率の関係を示すグラフ、（ｂ）は吐出室に狭路部が設けられている場合の流量比とポンプ効率の関係を示すグラフである。
なお、図７のグラフは、縦軸が揚程とポンプ効率、横軸が流量を示し、図８のグラフは、縦軸がポンプ効率、横軸が流量を示す。また、図７，図８では、設計流量に対する流量の比（流量比）で流量を示して無次元化している。
また、図７の破線は、大径羽根車２ａＬ（図６参照）を備える両吸込渦巻ポンプ１（図１参照）の流量比と揚程の関係（直線ＨｅＬ）、および流量比とポンプ効率の関係（曲線ＥｆＬ）を示し、実線は、小径羽根車２ａＳを備える両吸込渦巻ポンプ１の流量比と揚程の関係（直線ＨｅＳ）、および流量比とポンプ効率の関係（曲線ＥｆＳ）を示す。

図７に示すように、大径羽根車２ａＬ（図６参照）を備える両吸込渦巻ポンプ１（図１参照）の流量比と揚程の関係は直線ＨｅＬで示され、流量比とポンプ効率の関係は曲線ＥｆＬで示される。そして、両吸込渦巻ポンプ１が駆動していない状態での締め切り揚程が「Ｈ０１」で示される。
さらに、両吸込渦巻ポンプ１が最高効率点で運転されるときの流量比は「ＰＦ１」となり、両吸込渦巻ポンプ１は、最高効率点となる流量比「ＰＦ１」で運転されるときに所定の揚程（設計揚程「ＨＰ１」）が得られるように構成される。

また、両吸込渦巻ポンプ１（図１参照）の大径羽根車２ａＬ（図６参照）が小径羽根車２ａＳ（図５の（ａ）参照）に替わると、締め切り揚程が「Ｈ０１」よりも小さい「Ｈ０２」となり、最高効率点となる流量比が「ＰＦ１」よりも大きい「ＰＦ２」となる。つまり、最高効率点が大流量側に移動する。
したがって、大径羽根車２ａＬが小径羽根車２ａＳに替わると、流量比が「ＰＦ１」のとき両吸込渦巻ポンプ１（図１参照）は最高効率点で運転されず、所定の設計揚程「ＨＰ１」が得られる点ＰＳ１を定格とすると、両吸込渦巻ポンプ１が最高効率点で運転されない。このことによって、両吸込渦巻ポンプ１のポンプ効率が低下する。

一方で、締め切り揚程が小さくなると（Ｈ０１→Ｈ０２）、両吸込渦巻ポンプ１（図１参照）の起動時にポンプケーシング３（図１参照）等に作用する圧力が軽減されるため、ポンプケーシング３や、両吸込渦巻ポンプ１と他の機器を接続する配管に要求される強度が低くなる。そして、このことによって、例えば、両吸込渦巻ポンプ１と他の機器を接続する配管を肉薄化することも可能となる。したがって、締め切り揚程を小さくするために、外径Ｄ１が小さく吐出幅Ｗ１が広い小径羽根車２ａＳ（図５の（ａ）参照）を備える両吸込渦巻ポンプ１が要求される場合がある。

しかしながら、締め切り揚程を小さくするために大径羽根車２ａＬから小径羽根車２ａＳに替えると、前記したように最高効率点が大流量側に移動し、所定の設計流量「ＨＰ１」を得るための流量比「ＰＦ１」を定格の点ＰＳ１とする場合、この定格の点ＰＳ１では両吸込渦巻ポンプ１（図１参照）が最高効率点で運転されない。
そこで、図５の（ｂ）に示すように、吐出室５の流路５ａにおける収容部５ｃとの境界部分に狭路部５１が形成される構成とした。

図８のグラフは、小径羽根車２ａＳ（図５の（ａ）参照）が備わる両吸込渦巻ポンプ１（図１参照）のポンプ効率と流量比の関係を実線で示し、大径羽根車２ａＬ（図６参照）が備わる両吸込渦巻ポンプ１のポンプ効率と流量比の関係を破線で示す。また、（ａ）は狭路部５１（図５の（ｂ）参照）が形成されていない従来形状の吐出室５（図５の（ａ）参照）を有する両吸込渦巻ポンプ１におけるポンプ効率と流量比の関係を示し、（ｂ）は狭路部５１が形成されている吐出室５を有する両吸込渦巻ポンプ１におけるポンプ効率と流量比の関係を示す。

吐出室５に狭路部５１（図５の（ｂ）参照）が形成されていない場合、図８の（ａ）に示すように、両吸込渦巻ポンプ１（図１参照）に大径羽根車２ａＬが備わる場合（破線）に対して、両吸込渦巻ポンプ１に小径羽根車２ａＳが備わる場合（実線）は、最高効率点となる流量比が高くなる。つまり、最高効率点が大流量側に移動する。図８の（ａ）に示す一例では、最高効率点となる流量比は、「１００％」から「１１０％」に高くなる。

また、狭路部５１（図５の（ｂ）参照）を吐出室５（図５の（ｂ）参照）に設けることによって、図８の（ｂ）に示すように、両吸込渦巻ポンプ１（図１参照）の最高効率点は低流量側に移動するが、小径羽根車２ａＳが備わる両吸込渦巻ポンプ１の最高効率点（実線）は、大径羽根車２ａＬが備わる両吸込渦巻ポンプ１の最高効率点（破線）よりも低流量側へ大きく移動する。図８の（ａ），（ｂ）に示す一例では、最高効率点となる流量比は、狭路部５１が形成されると小径羽根車２ａＳが備わる場合に「１１０％」から「９５％」へ移動し、大径羽根車２ａＬが備わる場合に「１００％」から「９５％」へ移動する。

このことによって、吐出室５に狭路部５１が形成されている場合、図８の（ｂ）に示すように、両吸込渦巻ポンプ１に大径羽根車２ａＬが備わるとき（破線）の最高効率点となる流量比と、両吸込渦巻ポンプ１に小径羽根車２ａＳが備わるとき（実線）の最高効率点となる流量比がほぼ等しくなる（ともに「９５％」となる）。
つまり、図５の（ｂ）に示すように、吐出室５に狭路部５１が形成されている構成の両吸込渦巻ポンプ１は、大径羽根車２ａＬが小径羽根車２ａＳに替わっても最高効率点となる流量比がほとんど変化しない。

したがって、外径Ｄ１と吐出幅Ｗ１が異なる羽根車２ａに対して同一形状の吐出室５を使用しても最高効率点となる流量比が変化しない。このことによって、異なる外径Ｄ１および異なる吐出幅Ｗ１を有して形状が異なる羽根車２ａで、最高効率点となる流量比を変えることなく、共通のポンプケーシング３（図１参照）を使用することが可能となる。よって、異なる外径Ｄ１および異なる吐出幅Ｗ１を有して異なる形状の羽根車２ａごとに異なる形状のポンプケーシング３が必要ではなく、ポンプケーシング３の種類を少なくすることができる。したがって、例えば生産現場で生産および管理するポンプケーシング３の種類を少なくすることができ、生産現場での生産効率の低下や管理の煩雑化を軽減できる。

なお、本発明は前記した実施例に限定されるものではない。例えば、前記した実施例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。

図９は一方の側面に吸込側が形成されている羽根車が備わる吐出室を示す断面図、図１０は収容部にポンプケーシングとの間隙を封じるウェアリング部材が配設されている状態を示す図である。

例えば、本実施例においては、羽根車２ａの主軸２（図３参照）の軸方向の両側面に吸込側２ｂ，２ｂ（図３参照）が形成されている両吸込渦巻ポンプ１（図３参照）の吐出室５（図３参照）に狭路部５１（図３参照）が形成されている構成とした。
しかしながら、例えば、図９に記載されるように、羽根車１２の主軸２の軸方向の一方の側面に吸込側１２ｃが形成されている渦巻ポンプ１ａに狭路部５２が形成されている構成であっても、同等の効果を奏する。なお、図９に示す渦巻ポンプ１ａは、羽根車１２の形状、狭路部５２の形状、以外は図１〜３に示す両吸込渦巻ポンプ１と同等の構成であり、両吸込渦巻ポンプ１と同じ構成要素には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
また、図９では流路５ｂの断面形状（主軸２の中心線ＣＬを含んだ仮想平面ＳＩ３（図２の（ａ）参照）で断面した断面形状）が略円形となっているが、この形状は限定されるものではなく、図４等に示すような断面形状の流路５ｂであってもよい。

図９に示すように、渦巻ポンプ１ａの羽根車１２は、一方の側面にシュラウド１２ａとハブ１２ｂで吸込側１２ｃが形成されており、他方の側面はハブ１２ｂで形成されている。そして、吐出室５の流路５ｂと収容部５ｃの間には、吸込側１２ｃの側に形成される、吐出室５および流路５ｂの側に膨出する仕切板７の厚肉部７ａで狭路部５２が構成されている。つまり、厚肉部７ａは、羽根車２ａの２つの側面の、吸込側１２ｃが形成されている一方の側に形成されている。
このように形成される狭路部５２によって、羽根車１２の吐出側１２ｄの軸方向の中心部１２ｅ（より詳細には、吐出側１２ｄに開口する吐出口１２ｄ１の中心部１２ｅ）よりも吸込側１２ｃが形成されている側で流路５ｂが狭められる。

図９に示すように構成される羽根車１２は、吸込側１２ｃから吸い込んだ作動流体Ｌｉｑを吐出側１２ｄから吐出するとき、ハブ１２ｂの側（吸込側１２ｃが形成されていない側）では、吐出された作動流体Ｌｉｑの主軸２の軸方向への広がりが小さくなる。よって、ハブ１２ｂの側、つまり、吸込側１２ｃが形成されていない側ではポンプケーシング３が流路５ｂの側に張り出すことなく、つまり、吸込側１２ｃが形成されていない側に厚肉部７ａが形成されることなく、構成される狭路部５２であってもよい。

また、吐出室５の収容部５ｃは、外径Ｄ１が小さく吐出幅Ｗ１の広い小径羽根車２ａＳ（図５の（ａ）参照）を収容可能に構成されていることが好ましい。このように構成される収容部５ｃに、吐出幅Ｗ１の狭い大径羽根車２ａＬ（図６参照）が収容されると、収容部５ｃの周壁を形成するポンプケーシング３と大径羽根車２ａＬとの間隙が過大になる場合がある。このように生じる過大な間隙を封じるために、図１０に示すように、収容部５ｃの周壁（ポンプケーシング３）と大径羽根車２ａＬの周縁部の間にウェアリング部材６０が取り付けられる構成であってもよい。

大径羽根車２ａＬの吐出側２ｃから吐出される作動流体Ｌｉｑは加圧されているため、収容部５ｃに取り付けられるウェアリング部材６０は、作動流体Ｌｉｑの圧力に耐える強度を有することが好ましい。例えば、板状の部材を組み合わせて構成されるウェアリング部材６０や、中空ではない中実で塊状のウェアリング部材６０とすれば、作動流体Ｌｉｑの圧力に耐える強度を有するウェアリング部材６０とすることができる。

ウェアリング部材６０は、主軸２を中心とする周回に沿って収容部５ｃに配設され、図示しないねじ部材等で締結固定される構成とすればよい。
なお、ウェアリング部材６０をポンプケーシング３に固定する方法は、ねじ部材等による締結固定に限定されず、例えば、ポンプケーシング３に刻設される図示しない溝部にウェアリング部材６０が圧入される構成であってもよい。または、接着剤等によって、ウェアリング部材６０がポンプケーシング３に貼着される構成であってもよい。

また、ウェアリング部材６０がポンプケーシング３に着脱可能に取り付けられる構成とすれば、吐出幅Ｗ１の広い小径羽根車２ａＳが収容部５ｃに収容されるときに、ウェアリング部材６０の取り外しが可能になる。
例えば、ウェアリング部材６０が図示しないねじ部材等でポンプケーシング３に締結固定される構成とすれば、当該ねじ部材が取り外されることによって、ウェアリング部材６０も取り外され、ウェアリング部材６０がポンプケーシング３に着脱可能となる。

この他、本発明は、前記した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。

１ 両吸込渦巻ポンプ（渦巻ポンプ）
２ 主軸（回転軸）
２ａ，１２ 羽根車
２ｂ 吸込側（回転軸の軸方向の側面）
２ｃ 吐出側（羽根車の周縁部）
３ ポンプケーシング（収容部の周壁）
５ａ 吐出口
５ｂ 流路
５ｃ 収容部
７ａ 厚肉部
５１ 狭路部
６０ ウェアリング部材
Ｌｉｑ 作動流体

Claims (4)

1. ポンプケーシング内で回転軸回りに所定の回転方向に回転し、前記回転軸の軸方向の側面から吸い込んだ作動流体を周縁部から吐出する羽根車と、
   前記軸方向に前記ポンプケーシングに挟まれて、前記羽根車から吐出された作動流体を前記回転軸を中心とする渦巻き状に流通させて、前記ポンプケーシングに形成されている吐出口まで案内し、前記回転軸の中心線を含む平面で断面したときの断面積が当該回転軸を中心とする周方向に沿って、前記回転方向に漸増するように形成される流路と、
   前記流路よりも前記回転軸側で前記軸方向に前記ポンプケーシングに挟まれ、前記平面での断面形状が前記周方向に一様となる形状で前記流路と連通するように形成されて前記羽根車を収容する収容部と、を有し、
   前記流路における前記ポンプケーシングの前記軸方向の間隔が前記収容部との境界から前記回転軸を中心とする径方向に沿って漸減し、前記間隔が最小となった先で前記径方向に沿って当該間隔が漸増する狭路部が形成されていることを特徴とする渦巻ポンプ。
2. 前記羽根車は、
   前記軸方向の２つの側面から前記作動流体を吸い込んで前記周縁部から吐出し、
   前記狭路部は、前記流路の側に膨出する前記ポンプケーシングの厚肉部で構成され、
   前記厚肉部は、前記羽根車が前記作動流体を吸い込む２つの側面の側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の渦巻ポンプ。
3. 前記羽根車は、
   前記軸方向の２つの側面の一方から前記作動流体を吸い込んで前記周縁部から吐出し、
   前記狭路部は、前記収容部および前記流路の側に膨出する前記ポンプケーシングの厚肉部で構成され、
   前記厚肉部は、前記羽根車が前記作動流体を吸い込む一方の側面の側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の渦巻ポンプ。
4. 前記羽根車の前記周縁部と前記収容部の周壁の間に、着脱可能にウェアリング部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の渦巻ポンプ。

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