JP2015010479A - ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】締め切り時における揚程の増大を抑制することができるポンプを提供する。【解決手段】吸込口１７から吐出口１８に至る内部流路８が形成される外筒ケーシングと、外筒ケーシングに収納され、吸込口１７から流体を取り込むと共に吐出口１８へ向けて流体を送り出す羽根車と、吐出口１８に接続される配管４１に設けられる三方弁４２による配管４１の流路の締め切り時において、羽根車の前縁よりも吐出側の内部流路における圧力が所定の圧力以下となるように、羽根車の前縁よりも吐出側の内部流路を流通する流体を逃がす減圧機構５１と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、羽根車を有するポンプに関するものである。

従来、羽根車を有するポンプとして、斜流ポンプまたは軸流ポンプ等のポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。このポンプには、ポンプの起動時における軸動力を低減する軸動力低減装置が設けられている。軸動力低減装置は、ポンプの吐出口と吸込口とを連通するバイパス管と、バイパス管を開閉するバイパス弁と、ポンプの吐出口の圧力が所定の圧力よりも高くなるとバイパス弁を開くバイパス弁開閉機構とを備えている。ここで、ポンプを起動する場合、通常ポンプの吐出口を閉じた状態から起動するため、ポンプ起動時における軸動力は、定格運転時における軸動力よりも大きな軸動力となる。このため、軸動力低減装置では、ポンプ起動時に、ポンプの吐出口の圧力が所定の圧力よりも高くなるとバイパス弁を開け、バイパス管を介してポンプの吐出口から吸込口へ向けて流体を流通させることで、軸動力が大きくなることを低減している。

同様に、ポンプの締切起動時付近における軸動力を低減するものとして、自己制御バイパス弁が知られている（例えば、特許文献２参照）。この自己制御バイパス弁は、ポンプ吐出管に接続され、ポンプ吐出管の管内圧力の上昇に伴って開弁し、流体をポンプ吐出管からポンプ入口側にバイパスさせている。

特開平６−３３０８８３号公報 特開平７−２５９７８３号公報

このように、特許文献１及び特許文献２では、ポンプの吐出口から吐出される吐出流量Ｑがゼロ近傍となる締め切り時において、ポンプの軸動力を低減すべく、ポンプの吐出口の圧力が所定の圧力よりも高くなるとバイパス弁を開け、バイパス管を介してポンプの吐出口から吸込口へ向けて流体を流通させている。

ところで、ポンプの設計段階において、吐出流量Ｑと揚程Ｈとの特性を示すＱ−Ｈ特性は、所定のＱ−Ｈ特性の範囲内に収まるように設計される。しかしながら、実機のポンプのＱ−Ｈ特性は、特に、ポンプの締め切り時において、つまり、吐出流量Ｑがゼロ近傍となる締め切り時において、揚程Ｈが設計時よりも大きくなる場合がある。そして、揚程Ｈが大きくなると、ポンプの軸動力も大きくなる。この場合、ポンプの吐出口に接続される配管に大きな負荷が加わる可能性がある。

そこで、本発明は、締め切り時における揚程の増大を抑制することができるポンプを提供することを課題とする。

本発明のポンプは、吸込口から吐出口に至る内部流路が形成されるケーシングと、前記ケーシングに収納され、前記吸込口から流体を取り込むと共に前記吐出口へ向けて前記流体を送り出す羽根車と、前記吐出口に接続される配管に設けられるバルブの締め切り時において、前記羽根車の前縁よりも吐出側の前記内部流路における圧力が所定の圧力以下となるように、前記羽根車の前縁よりも吐出側の前記内部流路を流通する前記流体を逃がす減圧機構と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、バルブの締め切り時において、羽根車の前縁よりも吐出側の内部流路における圧力が所定の圧力以下となるように、減圧機構により羽根車の前縁よりも吐出側の内部流路における流体を逃がすことができる。このため、バルブの締め切り時において揚程が上昇しても、羽根車の前縁よりも吐出側の圧力を低下させることができることから、揚程を低減させることができる。以上から、吐出口に接続される配管に加わる圧力を、所定の圧力以下にすることができ、配管への負荷を軽減することができる。ここで、所定の圧力とは、例えば、ポンプの吐出圧に関する設計限界圧力である。また、バルブの締め切り時とは、バルブの全閉を含む全閉付近の状態であり、具体的に、バルブが開放状態から全閉になるとき、バルブが全閉状態を維持しているとき、バルブが全閉状態から開放されるときである。

この場合、前記減圧機構は、前記配管に設けられる前記バルブとしての三方弁と、前記三方弁に接続されるバイパス管と、を有し、前記三方弁は、前記締め切り時において、前記三方弁を挟んで前記流体の流れ方向における上流側の配管と下流側の配管との連通を閉塞する一方で、前記上流側の配管と前記バイパス管とを連通させることが好ましい。

この構成によれば、バルブの締め切り時において、三方弁を作動させることにより、三方弁を挟んで上流側の配管と下流側の配管との連通を閉塞させる一方で、上流側の配管とバイパス管とを連通させることができる。このため、吐出口から吐出される流体は、バイパス管に案内されることから、羽根車の前縁よりも下流側の圧力を低下させることができ、揚程を低減することができる。なお、バイパス管は、バイパス管から排出された流体が、再度吸込口から吸い込まれるように配置されることが好ましい。

この場合、前記減圧機構は、前記羽根車の内部に形成され、前記羽根車の前縁よりも吐出側の前記内部流路と、前記羽根車の吸込側の前記内部流路とを連通する内部バイパス流路と、前記内部バイパス流路に設けられる内部バイパス用バルブと、を有し、前記内部バイパス用バルブは、前記締め切り時において、前記内部バイパス流路を開放することが好ましい。

この構成によれば、バルブの締め切り時において、内部バイパス用バルブを作動させることにより、内部バイパス流路を開放することができる。このため、羽根車の前縁よりも吐出側の内部流路を流通する流体は、内部バイパス流路を介して、羽根車の吸込側の内部流路へ案内される。これにより、内部流路を流通する流体は、内部バイパス流路により、羽根車の吐出側の内部流路と羽根車の吸込側の内部流路との間で循環することから、羽根車の前縁よりも下流側の圧力を低下させることができ、揚程を効率良く低減することができる。

この場合、前記減圧機構は、前記ケーシングの外部に設けられ、前記羽根車の前縁よりも吐出側の前記内部流路に連通する外部バイパス管と、前記外部バイパス管に設けられる外部バイパス用バルブと、を有し、前記外部バイパス用バルブは、前記締め切り時において、前記外部バイパス管を解放することが好ましい。

この構成によれば、バルブの締め切り時において、外部バイパス用バルブを作動させることにより、外部バイパス管を開放することができる。このため、羽根車の前縁よりも吐出側の内部流路を流通する流体は、外部バイパス管に案内されることから、羽根車の前縁よりも下流側の圧力を低下させることができ、揚程を低減することができる。なお、外部バイパス管は、外部バイパス管から排出された流体が、再度吸込口から吸い込まれるように配置されることが好ましい。

図１は、実施例１に係る斜流ポンプの断面構造図である。 図２は、実施例１に係る斜流ポンプ周りの模式図である。 図３は、実施例１に係る斜流ポンプのＱ−Ｈ特性線図である。 図４は、実施例２に係る斜流ポンプの羽根車周りの拡大図である。 図５は、実施例３に係る斜流ポンプの模式図である。

以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、実施例１に係る斜流ポンプの断面構造図である。図２は、実施例１に係る斜流ポンプ周りの模式図である。図３は、実施例１に係る斜流ポンプのＱ−Ｈ特性線図である。実施例１に係るポンプ１は、羽根車２５を有するポンプ１であり、例えば、図１に示す立軸型のディフューザ斜流ポンプ（以下、斜流ポンプと言う）１である。この斜流ポンプ１は、羽根車２５を回転させることにより、鉛直方向の下方側の吸込口１７から吸い込んだ流体（例えば、水等）を、鉛直方向の上方側の吐出口１８から水平方向に排出すものである。なお、実施例１では、ポンプ１として、斜流ポンプ１に適用して説明するが、この構成に限定されない。つまり、羽根車２５を有するポンプ１であれば、斜流ポンプに限らず、軸流ポンプ等のポンプに適用してもよい。

図１に示すように、斜流ポンプ１は、外筒ケーシング（ケーシング）４と、外筒ケーシング４の中央内部に設けられた内筒ハブ５とを備えている。外筒ケーシング４は、吸込口１７及び吐出口１８が形成されており、吸込口１７は、図示下方の上流側に形成され、吐出口１８は、図示上方の下流側に形成されている。内筒ハブ５は、図示しないステイにより外筒ケーシング４に連結されて固定され、この外筒ケーシング４と内筒ハブ５との間に、流体が流れる内部流路８が形成されている。内部流路８は、上流側の吸込口１７から下流側の吐出口１８へかけて形成されている。

外筒ケーシング４は、上流側（吸込側）から順に、吸込ベルマウス１０と、吸込ベルマウス１０の下流側（吐出側）に連結された羽根車ケーシング１１と、羽根車ケーシング１１の下流側に連結されたシュラウド１２と、シュラウド１２の下流側に連結された揚水管１３と、揚水管１３の下流側に連結された屈曲管１４とを含んで構成されている。

吸込ベルマウス１０は、吸込側に向かって直径が大きくなるベルマウス形状に形成されており、吸込ベルマウス１０の上流側の端部が吸込口１７となっている。吸込ベルマウス１０の下流側には、羽根車ケーシング１１が連結される。

羽根車ケーシング１１は、逆円錐台形の筒状に形成されている。羽根車ケーシング１１の上流側には、吸込ベルマウス１０が連結され、羽根車ケーシング１１の下流側には、シュラウド１２が連結される。

シュラウド１２は、略円筒形状に構成されており、シュラウド１２の上流側には、羽根車ケーシング１１が連結され、シュラウド１２の下流側には、揚水管１３が連結されている。なお、詳細は後述するが、シュラウド１２は、ディフューザ３０の一部を構成している。

揚水管１３は、略円筒形状に構成されており、揚水管１３の上流側には、シュラウド１２が連結され、揚水管１３の下流側には、屈曲管１４が連結されている。

屈曲管１４は、垂直方向に揚水された流体を水平方向に導くように円弧状に屈曲した円筒形状に構成されており、屈曲管１４の上流側には、揚水管１３が連結されている。屈曲管１４の下流側の端部には、吐出口１８が形成されている。

そして、吸込ベルマウス１０、羽根車ケーシング１１、シュラウド１２、揚水管１３及び屈曲管１４が一体に締結されることで、外筒ケーシング４が構成される。

外筒ケーシング４の内部に設けられる内筒ハブ５は、上流側から順に、羽根車側ハブ２０と、羽根車側ハブ２０の下流側に配設されたディフューザ側ハブ２１と、ディフューザ側ハブ２１の下流側に配設された揚水管側ハブ２２とを含んで構成されている。

羽根車側ハブ２０は、羽根車ケーシング１１の中央内部に配設されており、吸込ベルマウス１０側に向かって先細りとなるコーン形状に形成されている。ここで、羽根車側ハブ２０は、羽根車２５の一部を構成している。すなわち、羽根車２５は、上記の羽根車側ハブ２０と、羽根車側ハブ２０の外周に取り付けられた複数のベーン２６と、を有しており、羽根車２５は、羽根車ケーシング１１に収容されている。複数のベーン２６は、羽根車側ハブ２０に対し、周方向に等間隔に配設され、羽根車側ハブ２０は、後述する主軸３６の先端に固定されている。これにより、羽根車２５は、主軸３６の回転に伴って回転可能に構成されている。

ディフューザ側ハブ２１は、シュラウド１２の中央内部に配設されており、円筒状に形成されている。ここで、ディフューザ側ハブ２１は、ディフューザ３０の一部を構成している。すなわち、ディフューザ３０は、内部流路８の一部を構成する上記のシュラウド１２と、シュラウド１２の中央内部に配設された上記のディフューザ側ハブ２１と、ディフューザ側ハブ２１の外周面からシュラウド１２の内周面へ向けて放射状に配設された複数のディフューザベーン３１と、を有しており、羽根車２５から送り出される流体の動圧を静圧に変換している。複数のディフューザベーン３１は、その基端部がディフューザ側ハブ２１に取り付けられると共に、先端部がシュラウド１２に取り付けられており、周方向に等間隔に配設されている。これにより、ディフューザ側ハブ２１は、複数のディフューザベーン３１を介してシュラウド１２に固定されているため、ディフューザ側ハブ２１の上流側は、羽根車２５による回転を許容する構成となっている。つまり、羽根車側ハブ２０とディフューザ側ハブ２１との間には、隙間Ｃが形成されている。

揚水管側ハブ２２は、揚水管１３の上流側の中央内部に配設されており、屈曲管１４側へ向かって先細りとなるテーパー形状に形成されている。揚水管側ハブ２２の上流側の端部は、ディフューザ側ハブ２１の下流側の端部に連結して固定されている。

また、斜流ポンプ１は、屈曲管１４の上方に配設された駆動源３５と、駆動源３５と羽根車２５との間に配設された主軸３６とを備えている。駆動源３５は、例えば、モータ等が用いられており、主軸３６を介して羽根車２５を回転させている。主軸３６は、外筒ケーシング４の中央内部に配設されており、その基端部は屈曲管１４を貫通して駆動源３５に接続され、その先端部は揚水管側ハブ２２を貫通すると共にディフューザ側ハブ２１の内部を通過して羽根車側ハブ２０（羽根車２５）に接続されている。

ここで、斜流ポンプ１による動作について説明する。このように構成された斜流ポンプ１は、流体を貯留するピット３８に設置されている。このとき、斜流ポンプ１は、吸込口１７および羽根車２５が、ピット３８の流体に没して配置される。駆動源３５を駆動させて羽根車２５を回転させると、回転した羽根車２５は、吸込口１７から流体を吸い込むと共に、吸い込んだ流体を吐出口１８へ向けて鉛直方向に送り出す。羽根車２５から送り出された流体は、ディフューザ３０を通過することにより静圧が上昇する。静圧が上昇した流体は、揚水管１３および屈曲管１４を通過して、吐出口１８から水平方向に吐き出される。

次に、図２を参照して、斜流ポンプ１周りの構成について説明する。上記の斜流ポンプ１は、その吐出口１８に配管４１が接続される。配管４１には、配管４１の流路を開閉するための三方弁４２が設けられている。この三方弁４２は、後述する減圧機構５１の一部を構成している。ここで、斜流ポンプ１を備える設備には、斜流ポンプ１を制御するための制御部４４が設けられている。

この制御部４４には、駆動源３５と、三方弁４２と、圧力計４５とが接続されている。圧力計４５は、羽根車２５の吐出側の内部流路８内の圧力を計測している。この制御部４４は、斜流ポンプ１の運転を制御したり、斜流ポンプ１の運転状態に応じて三方弁４２を開閉制御したり、また、圧力計４５の圧力に応じて三方弁４２を開閉制御したりしている。

ここで、斜流ポンプ１は、定格運転時において、三方弁（バルブ）４２により配管４１の流路が締め切られる（閉塞される）場合がある。つまり、斜流ポンプ１は、配管４１の流路の締め切り時において定格運転を行う場合がある。この場合、斜流ポンプ１の吐出流量Ｑ及び揚程Ｈの特性であるＱ−Ｈ特性は、図３に示すグラフとなる。なお、締め切り時とは、バルブの全閉（つまり、三方弁４２による配管４１の流路の閉塞）を含む全閉付近の状態であり、具体的に、バルブが開放状態から全閉になるとき、バルブが全閉状態を維持しているとき、バルブが全閉状態から開放されるときである。

図３は、その横軸が吐出流量Ｑとなっており、その縦軸が揚程Ｈとなっている。図３において、斜流ポンプ１の実性能におけるＱ−Ｈ特性がＬ１（実線）であり、斜流ポンプ１の設計性能におけるＱ−Ｈ特性がＬ２（２点鎖線）であり、設計限界圧力がＰである。なお、設計限界圧力Ｐとは、設計上において規定される斜流ポンプ１の吐出圧の限界圧である。なお、説明を簡単にするために、図３では、設計限界圧力Ｐとして図示しているが、具体的には、設計限界圧力Ｐに相当する揚程Ｈである。

図３に示すように、設計段階における斜流ポンプ１のＱ−Ｈ特性Ｌ２は、設計限界圧力Ｐを下回る所定のＱ−Ｈ特性となるように設計されている。一方で、実機の斜流ポンプ１のＱ−Ｈ特性Ｌ１は、特に、締め切り時において、つまり、吐出流量Ｑがゼロ近傍となる締め切り時において、揚程Ｈが設計時よりも大きくなる場合がある。

このため、斜流ポンプ１は、締め切り時における揚程Ｈの上昇を抑制する減圧機構５１を備えている。図２に示すように、減圧機構５１は、上記の三方弁４２と、三方弁４２に接続されるバイパス管５２とを有している。

配管４１に設けられる三方弁４２は、その一方に、三方弁４２を挟んで流体の流れ方向の上流側の配管４１ａが接続され、その他の一方に、三方弁４２を挟んで下流側の配管４１ｂが接続され、その他の一方に、バイパス管５２が接続されている。この三方弁４２は、上流側の配管４１ａと下流側の配管４１ｂとを連通すると共にバイパス管５２を閉塞する状態と、上流側の配管４１ａとバイパス管５２とを連通すると共に下流側の配管４１ｂを閉塞する状態との間で切替可能となっている。

バイパス管５２は、一方の端部が三方弁４２に接続され、他方の端部がピット３８の流体中に没して設けられている。バイパス管５２の他方の端部は、排出口５３が形成されており、斜流ポンプ１の吸込口１７近傍に配置されている。このため、バイパス管５２の排出口５３から排出された流体は、斜流ポンプ１の吸込口１７から吸い込まれる。

次に、配管４１の締め切り時における斜流ポンプ１の減圧機構５１の動作について説明する。なお、以下の説明では、締め切り時の一例として、配管４１の流路を締め切った状態から、斜流ポンプ１を起動させて定格運転とした後、配管４１の流路を開放する場合について説明する。

制御部４４は、三方弁４２が配管４１の流路を締め切った状態となるように、上流側の配管４１ａとバイパス管５２とを連通すると共に下流側の配管４１ｂを閉塞する状態に、三方弁４２を切り替えている。この状態において、制御部４４は、駆動源３５を駆動させて羽根車２５を回転させる。斜流ポンプ１は、羽根車２５が回転することで、吸込口１７から流体を吸い込み、吸い込んだ流体を吐出口１８から吐出する。吐出口１８から吐出された流体は、上流側の配管４１ａに流入した後、三方弁４２に流入する。三方弁４２に流入した流体は、三方弁４２を介して上流側の配管４１ａからバイパス管５２に案内される。そして、流体は、バイパス管５２を流通して、ピット３８に還流される。ピット３８に還流された流体の一部は、再び斜流ポンプ１の吸込口１７から吸い込まれる。そして、斜流ポンプ１が定格運転に達しても、つまり、羽根車２５の回転が所定の回転数となっても、斜流ポンプ１の吸込口１７から吸い込まれた流体は、バイパス管５２を流通して、ピット３８に還流される。このため、三方弁４２が配管４１の流路を締め切った状態であっても、図３に示す吐出流量Ｑは０にならず、所定の吐出流量Ｑをバイパス管５２から排出する。このとき、所定の吐出流量Ｑは、設計限界圧力Ｐを下回る吐出流量Ｑとなるように、三方弁４２の開度が設定される。

そして、制御部４４は、斜流ポンプ１が定格運転に達すると、三方弁４２が配管４１の流路を開放した状態となるように、上流側の配管４１ａと下流側の配管４１ｂとを連通すると共にバイパス管５２を閉塞する状態に、三方弁４２を切り替える。定格運転する斜流ポンプ１は、吸込口１７から吸い込んだ流体を、吐出口１８を介して、三方弁４２に流入させる。三方弁４２に流入した流体は、三方弁４２により上流側の配管４１ａから下流側の配管４１ｂに案内される。このため、斜流ポンプ１により吸い込んだ流体は、配管４１を流通する。

以上のように、実施例１の構成によれば、締め切り時において、羽根車２５の前縁よりも吐出側の内部流路８における圧力が所定の圧力以下となるように、減圧機構５１により羽根車２５の前縁よりも吐出側の内部流路８における流体を逃がすことができる。なお、羽根車２５の前縁とは、ベーン２６の上流側の縁部である。このため、締め切り時において揚程Ｈが上昇しても、羽根車２５の前縁よりも吐出側の圧力を低下させることができることから、揚程Ｈを低減させることができる。以上から、吐出口１８に接続される配管４１に加わる圧力を、所定の圧力以下にすることができ、配管４１への負荷を軽減することができる。

また、実施例１の構成によれば、締め切り時において、三方弁４２を作動させることにより、三方弁４２を挟んで上流側の配管４１ａと下流側の配管４１ｂとの連通を閉塞させる一方で、上流側の配管４１ａとバイパス管５２とを連通させることができる。このため、吐出口１８から吐出される流体は、バイパス管５２に案内されることから、羽根車２５の前縁よりも下流側の圧力を低下させることができ、揚程Ｈを低減することができる。

また、実施例１の構成によれば、バイパス管５２の他方の端部を、吸込口１７近傍に配置することができるため、バイパス管５２から排出された流体の一部を、再度吸込口１７から吸い込ませることができる。このため、バイパス管５２から排出される流体を、羽根車２５の吐出側の内部流路８と羽根車２５の吸込側の内部流路８との間で循環させることができるため、揚程Ｈを効率良く低減することができる。

次に、図４を参照して、実施例２に係る斜流ポンプ８０について説明する。図４は、実施例２に係る斜流ポンプの羽根車周りの拡大図である。なお、実施例２では、実施例１と重複する記載を避けるべく、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。実施例１の斜流ポンプ１において減圧機構５１は、三方弁４２とバイパス管５２とを有する構成としたが、実施例２の斜流ポンプ８０では、減圧機構８１が羽根車２５の内部に設けられている。なお、実施例１では、減圧機構５１が三方弁４２を含んで構成されていることから、配管４１に三方弁４２を設けたが、実施例２では、配管４１に設けられる三方弁４２が、開閉弁となっている。以下、図４を参照し、実施例２における斜流ポンプ８０の減圧機構８１について説明する。

図４に示すように、減圧機構８１は、羽根車２５の内部に形成される内部バイパス流路８３と、内部バイパス流路８３に設けられる内部バイパス用バルブ８４と、を有している。

内部バイパス流路８３は、主軸３６の軸方向に延在して形成されている。なお、内部バイパス流路８３は、主軸３６の周方向に所定の間隔を空けて複数形成してもよい。ここで、回転する羽根車側ハブ２０と固定されるディフューザ側ハブ２１との間には、隙間Ｃが形成されている。内部バイパス流路８３は、一方の端部が隙間Ｃに接続されている。このため、内部バイパス流路８３は、隙間Ｃを介して、羽根車２５よりも吐出側の内部流路８に接続されている。また、内部バイパス流路８３は、他方の端部が羽根車側ハブ２０の吐出側の端部、つまり、羽根車２５のベーン２６の前縁（上流側の縁部）よりも吸込側の内部流路８に接続されている。このため、内部バイパス流路８３は、羽根車２５の吐出側の内部流路８と、羽根車２５の吸込側の内部流路８とを連通している。

内部バイパス用バルブ８４は、例えば、開閉弁であり、内部バイパス流路８３の開閉を行っている。内部バイパス用バルブ８４は、制御部４４に接続されており、制御部４４は、斜流ポンプ８０の運転状態に応じて内部バイパス用バルブ８４を開閉したり、また、圧力計４５の圧力に応じて内部バイパス用バルブ８４を開閉したりしている。

次に、配管４１の締め切り時における斜流ポンプ８０の減圧機構８１の動作について説明する。なお、以下の説明では、締め切り時の一例として、配管４１の流路を締め切った状態から、斜流ポンプ８０を起動させて定格運転とした後、配管４１の流路を開放する場合について説明する。

制御部４４は、配管４１の流路が締め切った状態となるように、開閉弁を閉じている。このとき、内部バイパス用バルブ８４は閉弁状態となっている。この状態において、制御部４４は、駆動源３５を駆動させて主軸３６を回転させることにより、羽根車２５を回転させる。斜流ポンプ８０は、羽根車２５が回転することで、吸込口１７から流体を吸い込み、吸い込んだ流体を吐出口１８へ向けて送る。このとき、配管４１は、開閉弁により閉塞されていることから、内部流路８内の圧力が上昇する。制御部４４は、圧力計４５により検出された内部流路８内の圧力が所定の圧力よりも大きくなると、内部バイパス用バルブ８４を開弁する。すると、羽根車２５の吐出側の内部流路８における流体が、隙間Ｃを流れて、内部バイパス流路８３に流入する。内部バイパス流路８３に流入した流体は、内部バイパス流路８３を通過して、羽根車２５の吸込側の内部流路８に流れ込む。つまり、羽根車２５の吐出側の内部流路８における流体が、内部バイパス流路８３を通過して、羽根車２５の吸込側の内部流路８に還流する。このため、開閉弁が配管４１の流路を締め切った状態であっても、流体が還流する分、図３に示す揚程Ｈを低減することができる。このとき、内部バイパス流路８３を介して還流される流体の流量は、設計限界圧力Ｐを下回る流量となるように、減圧機構８１が設計される。

そして、制御部４４は、斜流ポンプ８０が定格運転に達すると、配管４１に設けられる開閉弁を開弁して、配管４１の流路を開放した状態とする。定格運転する斜流ポンプ８０は、吸込口１７から吸い込んだ流体を、吐出口１８を介して配管４１に吐出する。配管４１に吐出された流体は、配管４１を流通する。

以上のように、実施例２の構成によれば、締め切り時において、内部バイパス用バルブ８４を作動させることにより、内部バイパス流路８３を開放することができる。このため、羽根車２５の前縁よりも吐出側の内部流路８を流通する流体は、内部バイパス流路８３を介して、羽根車２５の吸込側の内部流路８へ案内される。これにより、内部流路８を流通する流体は、内部バイパス流路８３により、羽根車２５の吐出側の内部流路８と羽根車２５の吸込側の内部流路８との間で循環することから、羽根車２５の前縁よりも下流側の圧力を低下させることができ、揚程Ｈを効率良く低減することができる。

なお、実施例２では、内部バイパス用バルブ８４として開閉弁を適用したが、所定の圧力よりも大きくとなると開放し、所定の圧力以下になると閉塞する圧力調整弁を適用してもよい。この場合、圧力計４５の検出結果に基づく制御部４４による開閉制御を実行する必要がないため、構成を簡易なものにすることができる。

次に、図５を参照して、実施例３に係る斜流ポンプ９０について説明する。図５は、実施例３に係る斜流ポンプの模式図である。なお、実施例３では、実施例１及び実施例２と重複する記載を避けるべく、実施例１及び実施例２と異なる部分についてのみ説明する。実施例２の斜流ポンプ８０では、減圧機構８１が羽根車２５の内部に設けられていたが、実施例３の斜流ポンプ９０では、減圧機構９１が外筒ケーシング４の外部に設けられている。なお、実施例３でも、実施例２と同様に、配管４１に設けられる実施例１の三方弁４２が、開閉弁となっている。以下、図５を参照し、実施例３における斜流ポンプ９０の減圧機構９１について説明する。

図５に示すように、減圧機構９１は、外筒ケーシングの外部に設けられる外部バイパス管９３と、外部バイパス管９３に設けられる外部バイパス用バルブ９４と、を有している。

外部バイパス管９３は、一方の端部が、羽根車２５とディフューザ３０との間の内部流路８に連通するように外筒ケーシング４に接続されている。つまり、外部バイパス管９３は、一方の端部が、羽根車２５とディフューザ３０との間における羽根車ケーシング１１またはシュラウド１２に接続されている。また、外部バイパス管９３は、他方の端部が、ピット３８の流体中に没して設けられている。外部バイパス管９３の他方の端部は、排出口９５が形成されており、斜流ポンプ９０の吸込口１７近傍に配置されている。このため、外部バイパス管９３の排出口９５から排出された流体は、斜流ポンプ９０の吸込口１７から吸い込まれる。

次に、配管４１の締め切り時における斜流ポンプ９０の減圧機構９１の動作について説明する。なお、以下の説明では、締め切り時の一例として、配管４１の流路を締め切った状態から、斜流ポンプ９０を起動させて定格運転とした後、配管４１の流路を開放する場合について説明する。

制御部４４は、配管４１の流路が締め切った状態となるように、開閉弁を閉じている。このとき、外部バイパス用バルブ９４は閉弁状態となっている。この状態において、制御部４４は、駆動源３５を駆動させて主軸３６を回転させることにより、羽根車２５を回転させる。斜流ポンプ９０は、羽根車２５が回転することで、吸込口１７から流体を吸い込み、吸い込んだ流体を吐出口１８へ向けて送る。このとき、配管４１は、開閉弁により閉塞されていることから、内部流路８内の圧力が上昇する。制御部４４は、圧力計４５により検出された内部流路８内の圧力が所定の圧力よりも大きくなると、外部バイパス用バルブ９４を開弁する。すると、羽根車２５の吐出側の内部流路８における流体が、外部バイパス管９３に流入する。外部バイパス管９３に流入した流体は、外部バイパス管９３を流通して、ピット３８に還流される。ピット３８に還流された流体の一部は、再び斜流ポンプ９０の吸込口１７から吸い込まれる。そして、斜流ポンプ９０が定格運転に達しても、つまり、羽根車２５の回転が所定の回転数となっても、斜流ポンプ９０の吸込口１７から吸い込まれた流体は、外部バイパス管９３を流通して、ピット３８に還流される。このため、開閉弁が配管４１の流路を締め切った状態であっても、流体が還流する分、図３に示す揚程Ｈを低減することができる。このとき、内部バイパス流路８３を介して還流される流体の流量は、設計限界圧力Ｐを下回る流量となるように、減圧機構９１が設計される。

そして、制御部４４は、斜流ポンプ９０が定格運転に達すると、開閉弁を開弁して、配管４１の流路を開放した状態となる。定格運転する斜流ポンプ９０は、吸込口１７から吸い込んだ流体を、吐出口１８を介して配管４１に吐出する。配管４１に吐出された流体は、配管４１を流通する。

以上のように、実施例３の構成によれば、締め切り時において、外部バイパス用バルブ９４を作動させることにより、外部バイパス管９３を開放することができる。このため、羽根車２５の前縁よりも吐出側の内部流路８を流通する流体は、外部バイパス管９３に案内されることから、羽根車２５の前縁よりも下流側の圧力を低下させることができ、揚程Ｈを低減することができる。また、実施例３の構成によれば、減圧機構９１を斜流ポンプ９０と一体に取り扱うことが可能となる。

なお、実施例３では、外部バイパス管９３の一方の端部を、羽根車２５とディフューザ３０との間の内部流路８に連通するように外筒ケーシング４に接続したが、この構成に限定されない。図５の点線に示すように、外部バイパス管９３の一方の端部を、吐出口１８近傍の屈曲管１４に接続してもよい。この構成においても、減圧機構９１を斜流ポンプ９０と一体に取り扱うことが可能となる。

１ 斜流ポンプ
４ 外筒ケーシング
５ 内筒ハブ
８ 内部流路
１０ 吸込ベルマウス
１１ 羽根車ケーシング
１２ シュラウド
１３ 揚水管
１４ 屈曲管
１７ 吸込口
１８ 吐出口
２０ 羽根車側ハブ
２１ ディフューザ側ハブ
２２ 揚水管側ハブ
２５ 羽根車
２６ ベーン
３０ ディフューザ
３１ ディフューザベーン
３５ 駆動源
３６ 主軸
３８ ピット
４１ 配管
４２ 三方弁
４４ 制御部
４５ 圧力計
５１ 減圧機構
５２ バイパス管
５３ 排出口
８０ 斜流ポンプ（実施例２）
８１ 減圧機構（実施例２）
８３ 内部バイパス流路（実施例２）
８４ 内部バイパス用バルブ（実施例２）
９０ 斜流ポンプ（実施例３）
９１ 減圧機構（実施例３）
９３ 外部バイパス管（実施例３）
９４ 外部バイパス用バルブ（実施例３）
９５ 排出口（実施例３）
Ｃ 隙間

Claims (4)

1. 吸込口から吐出口に至る内部流路が形成されるケーシングと、
   前記ケーシングに収納され、前記吸込口から流体を取り込むと共に前記吐出口へ向けて前記流体を送り出す羽根車と、
   前記吐出口に接続される配管に設けられるバルブの締め切り時において、前記羽根車の前縁よりも吐出側の前記内部流路における圧力が所定の圧力以下となるように、前記羽根車の前縁よりも吐出側の前記内部流路を流通する前記流体を逃がす減圧機構と、を備えることを特徴とするポンプ。
2. 前記減圧機構は、
   前記配管に設けられる前記バルブとしての三方弁と、
   前記三方弁に接続されるバイパス管と、を有し、
   前記三方弁は、前記締め切り時において、前記三方弁を挟んで前記流体の流れ方向における上流側の配管と下流側の配管との連通を閉塞する一方で、前記上流側の配管と前記バイパス管とを連通させることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
3. 前記減圧機構は、
   前記羽根車の内部に形成され、前記羽根車の前縁よりも吐出側の前記内部流路と、前記羽根車の吸込側の前記内部流路とを連通する内部バイパス流路と、
   前記内部バイパス流路に設けられる内部バイパス用バルブと、を有し、
   前記内部バイパス用バルブは、前記締め切り時において、前記内部バイパス流路を開放することを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
4. 前記減圧機構は、
   前記ケーシングの外部に設けられ、前記羽根車の前縁よりも吐出側の前記内部流路に連通する外部バイパス管と、
   前記外部バイパス管に設けられる外部バイパス用バルブと、を有し、
   前記外部バイパス用バルブは、前記締め切り時において、前記外部バイパス管を解放することを特徴とする請求項１に記載のポンプ。

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