JP2806840B2 - 吐出特性制御型遠心ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、ポンプケーシン
グ内に、軸方向の一方側が開放した羽根車と、これに軸
方向に対向する羽根プレートを備えた吐出特性制御型遠
心ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種、開放型の羽根車と羽根プレート
を備えた遠心ポンプにおいては、従来、羽根車と羽根プ
レートとの間に隙間を形成し、いずれか一方の部材を軸
方向に移動することにより隙間の大きさ（軸方向幅）を
増減させ、吐出特性を制御するようになっている。具体
例としては、吐出圧一定制御が可能な特願平４−２５４
５２５号等がある。

【０００３】図１４は、従来の隙間制御方式の遠心ポン
プにおける性能特性線図であり、曲線Ｔ１は、隙間を最
小にした時のポンプ揚程曲線であって、最大ポンプ揚程
曲線となっており、該状態から隙間を順次大きくしてい
くことにより、羽根車前方の隙間への水の逃げ量が増加
し、Ｔ２，Ｔ３のように、ポンプ揚程曲線が低下するよ
うになっている。上記低下の仕方は、図から明確なよう
にＴ１から概ね左下方へと平行移動するように低下して
おり、これにより、締め切り揚程（水量０になるとき）
も順次低下している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記性能特性を有する
隙間制御型の遠心ポンプにおいて、吐出圧一定制御を行
う場合は、例えば吐出圧を検知して圧力応動弁により増
幅あるいは減幅し、それによる推力でもって羽根プレー
トあるいは羽根車を動かして隙間を制御することにな
り、図１４の線分Ａ−Ｅのように制御される。

【０００５】ところが、吐出量一定制御を行う場合に
は、前記のように隙間を大きくして揚程曲線を低下させ
る時において、隙間の大きさが一定以上の大きさになる
と、一旦前方の隙間に漏洩した水が、羽根車内へと再循
環して揚程を発生させてしまうので、一定限度未満（た
とえば図１４のＴ３未満）の低圧制御は、実質上不可能
となってしまう。すなわち、Ｔ３が最小ポンプ性能とな
り、たとえば、吐出量一定制御として吐出量Ｑ３で切っ
た時、最大揚程ＨAから最小揚程ＨBまでの範囲しか制御
できず、揚程ＨBから揚程０までは制御不可能となる。

【０００６】また、変則的な吐出圧一定制御として、吸
込圧力が変化する用途においては、吐出圧力＝全揚程＋
吸込圧力となることにより、吸込圧力の変化幅がポンプ
の全揚程相当幅に達する場合があるとすれば、理論的に
ポンプの全揚程は０とならないと、圧力制御が達成され
ない。

【０００７】たとえば、吸込圧力が±０ｍ、ポンプ全揚
程が２０ｍ，吐出圧力２０ｍ（０＋２０）の状態から、
吸込圧力が２０ｍに上昇したとすると、ポンプ吐出圧力
は２０＋２０＝４０ｍに上昇するが、これを２０ｍの吐
出圧一定とするためには、上記のように吸込圧力が２０
ｍであることから、ポンプ揚程を０ｍとする必要があ
る。かかる用途に対応するには、ポンプ性能変更は、圧
力０までできることを要するが、図１４のような性能の
隙間制御においては、それを達成することは困難であ
る。

【０００８】なお、上記圧力応動弁により制御する方式
において、本願出願人は、圧力応動弁として、その設定
圧を吐出末端圧に応じて制御できる電動パイロット弁を
用いることにより、推定末端圧一定制御を行えるように
した制御装置を開発し、出願している（特願平７−２３
１０６４号）。かかる装置では、電動パイロット弁によ
り、性能特性を図１４の管路抵抗曲線Ｒにできるだけ沿
う勾配に設定し、水量Ｑ４以上の範囲では直線Ａ−Ｂに
沿うようにして、省力化を図っている。

【０００９】しかし、かかる電動パイロット弁による推
定末端圧制御においても、水量Ｑ３以下ではポンプ性能
Ｔ３でしか制御できず、低圧域の制御はできない。

【００１０】また、別の従来例としては、インバータな
どを利用して、ポンプ駆動用のモータの回転速度を制御
することにより、吐出圧制御する構造のポンプもある
が、インバータなど部品コストが非常に高くつくと共
に、回転数減少に伴うモータ内熱損失増加による効率低
下も生じる。

【００１１】

【発明の目的】本願発明は、揚程の高圧域から低圧域ま
で、特に低圧域の圧力０に近い範囲まで、広範囲にわた
って吐出圧制御が可能な吐出圧特性制御型遠心ポンプを
提供すること目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明では、軸方向の一方側が開放し
た羽根車と、該羽根車の開放側に対向配置された羽根プ
レートのうち、一方を軸方向に固定し、他方を軸方向に
移動自在とし、羽根プレートには、各羽根が軸方向に挿
入可能な差込み溝を形成し、各羽根を差込み溝に差し込
み、羽根と羽根プレートとの間の相対的な軸方向移動に
より羽根の軸方向の有効幅を調節可能とし、ポンプ吐出
部の制御圧力取出口に液圧増減用のパイロット弁を介し
て容積可変型の液体圧力室を接続し、該液体圧力室の圧
力変化による軸方向推力を利用して、羽根と羽根プレー
トとの相対的な軸方向移動を行うようにしている。

【００１３】請求項２記載の発明では、制御精度をより
向上させるため、請求項１記載の吐出特性制御型遠心ポ
ンプにおいて、差込み溝は、軸方向に有底状に形成され
ると共に径方向の内外端が閉塞されており、その軸方向
の溝深さが、羽根の軸方向の全幅以上としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）図１は、本願発明を適用した単段
型の遠心ポンプであって、主軸１は、軸受シール２及び
スリーブ等を介してケーシング側壁部材３に回転自在に
支持されると共に、軸方向の後端部がうず巻きケーシン
グ４内に突入しており、主軸１のケーシング内部分に、
開放型の羽根車５とこれに対向する羽根プレート６が装
着されている。主軸１の前端部は、軸受ケース１０等に
回転自在に支持されると共に図示しない電動モータ等の
原動機に連動連結している。

【００１５】ケーシング４は基台等に載置され、ケーシ
ング側壁部材３は、ブラケット７を介して軸受ケース１
０に結合されている。

【００１６】ケーシング４の軸方向後端部には、湾曲状
に下方へと突出する吸込み管１４が接続し、うず巻きケ
ーシング４の径方向の端部には上向きに突出する吐出口
部１３が接続し、吐出口部１３には、吐出短管等を介し
て吐出し送水管路１８が接続すると共に、側面に制御圧
力取出口１９が設けられている。

【００１７】羽根車５は、側板部５ａと、該側板部５ａ
の後面に一体形成されると共に後面が開放された複数の
遠心式の羽根５ｂから構成されており、側板部５ａは、
主軸１に対しキーにより回転方向に固定されると共に、
主軸後端に螺着された締付ナット９により、軸スリーブ
８を介して軸方向にも固定されている。羽根車５の前面
には、ライナーリング部５ｃが一体に形成され、ケーシ
ング側壁部３のライナーリング１２に嵌合している。

【００１８】羽根プレート６は一定の軸方向厚さを有す
る厚肉円板状に形成されており、径方向の内方端部に
は、複数の放射状リブ２０を介してボス２１が一体に形
成され、該ボス２１は、前記軸スリーブ８の外周に軸方
向移動自在に嵌合し、ナット９により、後方最大移動位
置が規制されている。羽根プレート６の後面には中央部
に孔を有する円板１１が固着されており、該円板１１の
後面には、後方に突出する円筒ガイド２２が一体に形成
されている。該円筒ガイド２２をケーシング４のライナ
ーリング２３に軸方向移動自在に嵌合することにより、
円板１１の後部に、羽根プレート６を移動するための制
御圧力室２５を形成している。

【００１９】図２は羽根車５の後面図であり、湾曲状の
羽根５ｂはたとえば６枚配置されており、これに対し、
図３に示すように、羽根プレート６には、各羽根５ｂと
同配列の差込み溝２６が形成されている。各差込み溝２
６は、羽根５ｂの断面形状に略対応する内面形状を有し
ているが、羽根５ｂの厚みｔ１よりも若干幅広く形成さ
れると共に、長さも径方向の内外端で若干の余裕ｃ１，
ｃ２をもった長さに形成されている。また、差込み溝２
６の径方向内外の端部は共に閉塞されている。

【００２０】図４は羽根車５及び羽根プレート６の縦断
面拡大図であり、差込み溝２６は羽根プレート６を軸方
向に貫通しているが、その後面は前記円板１１により閉
塞されている。羽根車５と羽根プレート６との軸方向の
相対的位置関係は、羽根プレート６が後方最大移動位置
に下がっている場合においても、図示のように少なくと
も羽根５ｂの後端部と差込み溝２６との係合状態が保た
れるようになっている。羽根６の軸方向全幅ｄ１と差込
み溝２６の軸方向深さｄ２との相対的な関係は、少なく
とも羽根５ｂの軸方向有効幅ｄ３を０まで小さく調節で
きるように、差込み溝２６の軸方向深さｄ２が、羽根５
ｂの軸方向全幅ｄ１以上の大きさに設定されている。

【００２１】羽根プレート後部の制御圧力室２５には、
図１に示すパイロット弁（圧力応動弁）２８の２次圧力
出口２８ａが接続し、前記吐出口部１３の制御圧力取出
口１９には、パイロット弁２８の１次圧力入口２８ｂが
接続している。

【００２２】パイロット弁２８は、１次圧の増大に比例
して増大する２次圧を取り出すことができる弁であり、
吐出口部１３内の吐出圧力が設定圧力よりも増加する
と、それに比例して制御圧力室２５の圧力を増加させ、
羽根プレート６に対する前方への推力を増加させるよう
になっている。

【００２３】図５は、パイロット弁２８の１具体化例で
あり、１次圧力室３１と２次圧力室３２を有すると共
に、圧力設定用のコイルばね３３と、ダイヤフラム３４
に連結して弁口３７の開口量を調節する弁体３５とを備
えており、コイルばね３３により設定した１次側設定圧
力に対して、１次圧が増加すると、ばね３３に抗してダ
イヤフラム３４を押し上げて弁口３７と弁体３５との間
隔を拡げ、それにより２次圧を増加させるようになって
いる。

【００２４】上記コイルばね３３の設定荷重の調節は、
調節ボルト３６を回転して、これに螺合する上下方向ス
ライド式のばね受けナット４５の高さを調節することに
より行えるようになっている。すなわち、図５の調節ボ
ルト３６を逆回転方向（反対時計回り）に回転すると、
ばね荷重が増加すると共に弁体３５が下降し、弁口３７
を狭めて２次圧力を減少させる。反対に正回転方向（時
計回り方向）に回転すると、ばね荷重が減少して、弁体
３５が上方へ戻り、２次圧力を増加させる。

【００２５】上記ばね３３による設定圧力を、現在流量
と現在圧力との変化により所定の圧力制御特性に沿うよ
うに変化させるために、図６のように、パイロット弁２
８を電動とし、これの操作部分を含む電動パイロット弁
ユニット５５と、圧力制御回路装置５６と、流量計５４
を備えている。

【００２６】電動パイロット弁ユニット５５は、電動パ
イロット弁２８の大径ギヤ５０に噛み合う小径の駆動ギ
ヤ５８を有する小形制御モータ５９と、吐出口部１３の
吐出圧力を検知して圧力制御回路調節計として機能する
電子ユニット６３に伝達する圧力伝送器６０とから構成
されている。圧力制御回路装置５６は、定電圧ユニット
６１、リレー回路６２、上記電子ユニット６３及び演算
回路として機能するプリアンプ６４から構成されてい
る。

【００２７】定電圧ユニット６１は、圧力伝送器６０に
これを作動させるための定電圧を供給している。流量計
５４は、吐出送水管路１８の途中に配置されている。

【００２８】プリアンプ６４には、各種圧力制御特性
（勾配）が記憶されて任意に設定可能となっており、流
量計５４から使用水量の負荷信号（流量信号）が入力さ
れると、設定された圧力制御特性に応じた目標圧力変更
指令を電子ユニット６３に入力するようになっている。

【００２９】電子ユニット６３は、プリアンプ６４から
の目標圧力変更指令及び圧力伝送器６０からの現在圧力
信号を受信して、現在圧力と目標圧力の偏差を検出し、
目標圧力となるように制御モータ５９を回転させて電動
パイロット弁２８の設定圧を調節する。

【００３０】前記プリアンプ６４により設定可能な各種
圧力制御特性の例を示すと、図７において、装置の管路
抵抗曲線Ｒに最も近い勾配を有する特性線Ａ−Ｂをはじ
め、それより緩い勾配の特性線Ａ−Ｃあるいは直線Ａ−
Ｄ等、任意の勾配に自由に設定でき、さらに流量信号を
用いないことにより、特性線Ａ−Ｅのように、流量に関
係なく吐出圧一定の特性に設定することもできる。

【００３１】図７のＴ１，…，Ｔ９は羽根有効幅ｄ３の
変化に対応したポンプ揚程曲線を示している。曲線Ｔ１
は最大ポンプ揚程であって、羽根有効幅ｄ３が最も大き
い時（たとえば１０mmの時）の変化であり、羽根有効幅
ｄ３を順次狭くするにしたがい曲線Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，
Ｔ５のように変化していく。有効羽根幅ｄ３が概ね数mm
（曲線Ｔ５）程度になるまでは、締め切り揚程ＨS ＝１
００は殆ど変わらず、各最大吐出量ＱM1,ＱM2 などが順
次小さくなっていくことにより、右下がりの勾配が急に
なっていく。そして、羽根有効幅ｄ３が更に小さくなる
と、圧力内部損失が相対的に増加することにより、曲線
Ｔ６以下の揚程曲線のように、締切り揚程も順次低下し
てゆき、最終的に羽根有効幅ｄ３が０となって、揚程０
及び水量０の原点Ｂに収斂する。すなわち、揚程０の圧
力域まで制御できる。

【００３２】次に、制御動作を説明する。ただし、吸込
圧力は０で変動がなく、吐出圧力と揚程とが一致してい
るとする。図６のプリアンプ６４による設定圧力制御特
性を図７の特性線Ａ−Ｂの勾配となるように選定した場
合において、水量Ｑ１、揚程（吐出圧力）Ｈ１で運転
中、流量に変化がなければ、該状態での運転が保たれ
る。

【００３３】水量がＱ２に変化した場合には、図６の流
量計５４よりプリアンプ６４に水量Ｑ２の負荷信号が入
力され、プリアンプ６４では、決定された設定圧力制御
特性線Ａ−Ｂ（図７）に沿って、上記水量Ｑ２に対応す
る目標圧力Ｈ２を決定し、圧力変更指令を電子ユニット
６３に入力する。

【００３４】電子ユニット６３では、圧力伝送器６０か
ら入力された現在圧力を、上記目標圧力Ｈ２と比較し、
その圧力偏差を検出して、それに応じた圧力修正指令を
リレー回路６２に入力する。

【００３５】リレー回路６２を介して制御モータ５９を
駆動し、電動パイロット弁２８を、吐出圧力が目標圧力
となるまで回転操作し、制御圧力室２５内の圧力を増加
させ、有効幅ｄ３を小さくする。これにより、ポンプ性
能は曲線Ｔ２となり、Ｈ２の圧力設定に入り、開放型羽
根車５の羽根有効幅制御は終了する。

【００３６】そして、水量Ｑ２、圧力Ｈ２での運転状態
において、前記同様に水量の変化を検出し、制御する。

【００３７】したがって、図７の圧力制御特性線Ａ−Ｂ
に設定している場合には、Ａ−Ｂ間、すなわち吐出量Ｑ
１からＯ付近まで、ポンプ性能は無段階に制御され、管
路抵抗曲線Ｒに近似したいわゆる推定末端圧一定制御が
行える。これにより、一定圧制御時の性能曲線Ａ−Ｅに
比べて、斜線部で示す両者の差が節約エネルギーとな
る。

【００３８】図１５に示す例は、破線で示すようにＡ−
Ｂ間を一直線で結ぶ前記制御特性の代わりに、抵抗曲線
Ｒの途中に中継点Ｍを設け、線分Ａ−Ｍ及び線分Ｍ−Ｂ
の２段階に圧力制御の設定をした例である。この圧力制
御設定によると、抵抗曲線Ｒに極力近接した制御となる
ので、前記図７のＡ−Ｂの圧力制御設定に比べ、省エネ
度はより大となる。

【００３９】かかる２段階制御を行うためには、制御装
置として、前記図６に示す制御装置に対し、図１６に示
すように、プリアンプ６４と電子ユニット６３の間に、
比率設定器６４Ａを介する経路を増設したものを使用す
る。すなわち、図１５の特性線Ａ−Ｍ間の場合は、図１
６のプリアンプ６４から直接電子ユニット６３に接続す
る経路２００で制御し、図１５の特性線Ｍ−Ｂ間の場合
は、図１６のプリアンプ６４から比率設定器６４Ａを介
して電子ユニット６３に接続する経路で制御する。な
お、比率設定器を増設することにより、３段階以上の制
御も可能である。

【００４０】次に吐出圧一定制御を行う場合を説明す
る。プリアンプ６４による設定圧力制御特性を図８の特
性線Ａ−Ｅの勾配（水平）となるように選定する。この
場合は、水量の検出は不要となる。当初水量Ｑ１、揚程
Ｈ１で運転中（点Ａ）、水量がＱ２に減少して揚程がＨ
２に上昇したとすると（点ｂ１）、羽根プレート６の当
初の釣り合い静止状態からＨ２に上昇した吐出圧が、パ
イロット弁２８を経て当初状態よりも制御圧力室２５の
圧力を増加させるため、羽根プレート６は前方に押さ
れ、羽根有効幅ｄ３は減少する。これにより、ポンプ揚
程は曲線Ｔ１からＴ２へ低下し、揚程Ｈ１、水量Ｑ２で
の運転状態（点ｂ２）となる。

【００４１】また、揚程曲線Ｔ３、水量Ｑ３、揚程Ｈ１
で運転中（点ｂ３）、水量がＱ２に増加して、揚程がＨ
３に減少した場合（点ｂ４）、パイロット弁２８の２次
圧は減圧するから、制御圧力室２５の圧力は低下し、釣
り合いは破れて羽根プレート６は後方へと移動し、羽根
有効幅ｄ３が拡大する。これにより、揚程が曲線Ｔ２と
なり、吐出圧力Ｈ１、水量Ｑ２の運転状態（点ｂ２）と
なる。このようにして、吐出圧一定制御が行われる。

【００４２】（第２の実施の形態）図９は、同一の主軸
１上に１対の開放型羽根車５を固定した多段型のポンプ
に本願発明を適用した例であって、基本的な構成は図１
の構成と同様であり、同じ部品には同じ符号を付してあ
る。各羽根プレート６は軸方向移動可能に主軸１に嵌合
支持されると共に、それぞれ後部に制御圧力室２５を有
し、各制御圧力室２５はそれぞれパイロット弁２８−
１，２８−２に接続している。後側の第１のパイロット
弁２８−１は、１次圧力入口２８ｂが中間ケーシング７
２内に連通し、２次圧力出口２８ａは後側の第１の制御
圧力室２５に連通している。前側の第２のパイロット弁
２８−２は、１次圧力入口２８ｂが吐出口部１３の制御
圧力取出口１９に接続し、２次圧力出口２８ａは前側の
第２の制御圧力室２５に連通している。

【００４３】主軸１は、複数の羽根車５を支持するため
に長寸に形成されているので、主軸１の後端部は、エン
ドメタル７０を介してケーシング部材に支持されてい
る。該実施の形態では、モータポンプ型の２段である
が、継手機構を介してのモータ直結型とすることも可能
である。

【００４４】（第３の実施の形態）図１０は、図９の形
態と同様な複数の羽根車を有する多段型の遠心ポンプに
適用した例であるが、主軸１は前後１対の軸受７６によ
り両端支持されており、主軸１の後端部がモータに直結
される。その他の構造は図９の構造と同様であり、同じ
部品には同じ符号を付してある。なお、制御圧力取出口
１９は、吐出口部１３の上面に接続された吐出短管１５
に形成されている。

【００４５】（第４の実施の形態）図１１は、本願発明
を適用した単段型ポンプであるが、羽根車５を主軸１に
固着し、軸方向移動型の羽根プレート６を、前記のよう
なケーシング内の制御圧力室を利用する代わりに、外装
式のシリンダ８２に嵌合するピストン８１に連結してい
る。羽根プレート６は、主軸１とは別体のスピンドル８
０に固定し、該スピンドル８０を継手機構８６を介して
前記ピストン８１のロッド８１ａに軸方向一体的移動可
能に連結している。

【００４６】該実施の形態に用いられる電動パイロット
弁１２８は、図５に示すパイロット弁２８とは動作が逆
であり、設定圧に対し１次圧が上昇すると、２次圧が下
降し、１次圧が下降すると２次圧が上昇する構成となっ
ている。

【００４７】図１２は電動パイロット弁１２８の具体例
を示しており、弁体３５が弁口３７の下側に配置されて
おり、コイルばね３３によって設定された圧力に対し、
１次圧力室３１の圧力が増加すると、ばねに抗して弁体
３５が上昇し、弁口３７が狭くなることにより、２次圧
力室３２の圧力が下降する。

【００４８】図１１において、シリンダ８２内は、ピス
トン８１により後側のバランス室（変動圧室）８４と前
側の圧力室８５に区画されており、バランス室８４の入
口はパイロット弁１２８の１次圧力入口１２８ｂに接続
し、圧力室８５の入口は２次圧力出口１２８ａに接続
し、両室８４，８５の出口はたとえば吸込み管１４に連
通している。また、電動パイロット弁１２８の１次圧力
入口１２８ｂが接続する制御圧力取出口１９は、吐出口
部１３に接続された吐出短管１５に形成されている。な
お、図１と同じ部品には、同じ符号を付してある。

【００４９】かかる実施の形態では、吐出口部１３の圧
力がばね３３により設定した圧力以上になると、１次圧
力入口１２８ｂの圧力が増加することによりバランス室
８４の圧力は増加し、一方、２次圧力出口１２８ａの圧
力が低下することにより、圧力室８５の圧力が低下する
ため、ピストン８１は前方に移動し、羽根有効幅ｄ３を
狭くして、吐出圧を設定圧まで低下させる。

【００５０】（第５の実施の形態）図１３は、主軸１上
に複数の羽根車５を固定した多段型のポンプであって、
羽根車５を主軸１と共に軸方向移動自在とすると共に羽
根プレート６を固定形とし、主軸１の前端部に軸受け継
手１００を介してピストン１０１を連結している。

【００５１】パイロット弁１２８としては、図１１の場
合と同様に、１次圧が上昇すると、２次圧が下降し、１
次圧が下降すると２次圧が上昇する構成のものを採用し
ている。

【００５２】シリンダ１０３内は後側バランス室（変動
圧室）１１１と前側低圧室１１２とに区画され、バラン
ス室１１１の入口はパイロット弁１２８の２次圧力出口
１２８ａに接続し、両室１１１，１１２の出口は、吸込
み管１４に接続している。

【００５３】また、各羽根プレート６の後側に制御圧力
室１１４は、吸込み管１４などの低圧部分に接続してい
る。

【００５４】前記第２の実施の形態から第５の実施の形
態において、それらの制御動作としては、第１の実施の
形態と同様にパイロット弁２８，１２８を電動パイロッ
ト弁として、図６に示すような制御装置に接続し、吐出
圧一定制御、推定末端吐出圧一定制御あるいは吐出量一
定制御など、同様な制御を行うことができる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように本願発明によると、 （１）開放型羽根車５の各羽根５ｂを、これに対向する
羽根プレート６の各差込み溝２６に差し込み、羽根５ｂ
と羽根プレート６との相対的な軸方向移動により、羽根
有効幅ｄ３を調節して、吐出圧あるいは揚程を変更調節
するようにしているので、羽根有効幅ｄ３を変化するに
もかかわらず、常に、羽根５ｂの軸方向両端を閉塞して
いることになり、図１４の性能を有する隙間制御型の遠
心ポンプに比べ、隙間に逃げることによるポンプ効率の
低下が生じることはなく、如何なる有効幅状態でも高い
ポンプ効率を保つことができる。

【００５６】（２）羽根５ｂを差込み溝２６に移動可能
に挿入して有効幅ｄ３を調節する構造であるので、従来
の隙間制御型のように低圧域において隙間から羽根内に
再循環して圧力低下が一定限度に止どまるようなことは
なくなり、隙間制御型のポンプでは不可能であった低圧
域まで広範囲に圧力制御することができ、省エネ化を達
成することができる。

【００５７】（３）請求項２記載の発明のように、差込
み溝２６の深さｄ２を羽根５ｂの全幅ｄ１以上にするこ
とにより、有効羽根幅ｄ３を０（吐出圧力０）まで変化
させることができるので、たとえば、吸込圧力が変化す
る用途においては、その吸込圧力の変化幅がポンプの全
揚程に達することがある場合でも、吐出圧力一定を保つ
ことができ、ポンプの適用範囲が広がる。

【００５８】（４）羽根有効幅ｄ３の変化により圧力制
御を行い、モータなどのポンプ駆動機構を変速する必要
がなくなるので、従来のようにインバータなどによる回
転数制御方式のポンプに比べ、回転数減少に伴うモータ
内熱損失増加による効率低下は生じない。

【００５９】（５）ポンプ及びモータ共に、上記のよう
に損失の増加は殆どないので、ポンプ効率は高く維持さ
れ、省エネ効果は一層大きくなる。

【００６０】

【発明の効果】（６）インバータなどで電気的にモータ
ヲ回転数制御する場合に比べ、水力的制御であるので、
機構が簡単で、コストが安くかる。しかも上記のように
吐出圧を利用した水力制御と、羽根を溝に摺動自在に差
し込むことによる羽根幅変更方式を組み合わせると、相
乗的に吐出圧の制御精度が向上し、より有利な吐出圧制
御特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願発明を適用した吐出特性制御型遠心ポン
プの縦断面図である。

【図２】 羽根車単体の後面図である。

【図３】 羽根プレート単体の図１のIII−III断面図で
ある。

【図４】 図１の羽根車及び羽根プレート部分の拡大図
である。

【図５】 電動パイロット弁の縦断面図である。

【図６】 電動パイロット弁の制御機構の略図である。

【図７】 本願発明の装置による制御特性を示すグラフ
である。

【図８】 本願発明の装置による制御特性を示すグラフ
である。

【図９】 本願発明の第２の実施の形態を示す縦断面略
図である。

【図１０】 本願発明の第３の実施の形態を示す縦断面
略図である。

【図１１】 本願発明の第４の実施の形態を示す縦断面
略図である。

【図１２】 電動パイロット弁の変形例を示す縦断面図
である。

【図１３】 本願発明の第５の実施の形態を示す縦断面
略図である。

【図１４】 従来装置における制御特性を示すグラフで
ある。

【図１５】 本願発明の装置による制御特性を示すグラ
フである。

【図１６】 図１５に示す特性の制御を行うための制御
機構の略図である。

【符号の説明】

１ 主軸 ４ ポンプケーシング ５ 開放型の羽根車 ５ａ 羽根 ６ 羽根プレート ２５ 制御圧力室 ２６ 差込み溝 ２８，１２８ パイロット弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 一成 大阪府大阪市東淀川区小松１丁目18番19 号 株式会社相互ポンプ製作所内 (56)参考文献 特開 平７−91396（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−88203（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04D 15/00 101

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向の一方側が開放した羽根車と、該
   羽根車の開放側に対向配置された羽根プレートのうち、
   一方を軸方向に固定し、他方を軸方向に移動自在とし、
   羽根プレートには、各羽根が軸方向に挿入可能な差込み
   溝を形成し、各羽根を差込み溝に差し込み、羽根と羽根
   プレートとの間の相対的な軸方向移動により羽根の軸方
   向の有効幅を調節可能とし、ポンプ吐出部の制御圧力取
   出口に液圧増減用のパイロット弁を介して容積可変型の
   液体圧力室を接続し、該液体圧力室の圧力変化による軸
   方向推力を利用して、羽根と羽根プレートとの相対的な
   軸方向移動を行うようにしていることを特徴とする吐出
   特性制御型遠心ポンプ。