JP6424039B2 - ポンプ - Google Patents

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Description

この発明は、給水装置等に用いることができるポンプに関する。
商業建造物や集合住宅等、上水を大量に消費する需要先に充分な給水をすべく、上水道配水管と需要先との間には、ポンプを備えた給水装置が設けられることがある。給水装置に用いられるポンプとして、ポンプの吸込口及び吐出口が、同一平面上で、それぞれ配管ユニットの吸込口側開口及び吐出口側開口に接続されるものがある(例えば、特許文献1)。すなわち、このようなポンプでは、ポンプの吸込口及び吐出口のそれぞれの中心軸線どうしが、互いに平行である。
ここで、一般的な遠心ポンプは、外周側を向く吐出口を有しており、このような遠心型ポンプにおいて、吸込口及び吐出口のそれぞれの中心軸線どうしが互いに平行となるようにするためには、ポンプの吐出口にエルボ管を接続し、エルボ管の吐出口の中心軸線をポンプの吸込口の中心軸線(一般的には、羽根車の回転軸線)と平行となるようにする必要があった。
特許第4308389号公報
しかしながら、上述のようにエルボ管が接続されたポンプは、エルボ管がある分、全体として大型化・高コスト化・部品点数増となるため、特にポンプをキャビネット型給水装置に用いる場合において、小型化等への要求が高かった。
本発明は、上記の課題を解決するためにされたものであり、小型化が可能なポンプを提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明の要旨構成は、次の通りである。
本発明のポンプは、
羽根車と、
前記羽根車を収容し、流路を形成するケーシングと、
を備えた、ポンプであって、
前記ケーシングは、前記羽根車の回転軸線方向に沿って積み重ねられて互いに固定された複数のケーシング部品を有し、
前記複数のケーシング部品のうち、前記回転軸線方向の一方側の末端に配置された第1末端ケーシング部品以外の、並列流路ケーシング部品の各々は、互いに並列に配置された吸込流路及び吐出流路を形成しており、
前記第1末端ケーシング部品は、前記並列流路ケーシング部品により形成される前記吸込流路と前記吐出流路とを互いに連通させる連通流路を形成していることを特徴とする。
本発明のポンプによれば、小型化が可能となる。
本発明のポンプにおいて、
前記並列流路ケーシング部品のうち、前記回転軸線方向の他方側の末端に配置された第2末端ケーシング部品は、前記吸込流路の吸込口及び前記吐出流路の吐出口を有しており、
前記吸込口及び前記吐出口の中心軸線は、それぞれ前記回転軸線方向に沿って延在していると、好適である。
この構成によれば、ポンプを、さらに小型化して、キャビネット型給水装置への使用に特に適したものとすることができる。
本発明のポンプにおいて、前記第1末端ケーシング部品は、ボリュート形状をなしていると、好適である。
この構成によれば、ポンプの効率を向上できる。
本発明のポンプにおいて、前記第1末端ケーシング部品の前記連通流路には、前記羽根車が設けられていると、好適である。
この構成によれば、ポンプのさらなる小型化が可能になるとともに、高速回転による回転軸のブレから生じる振動を抑制できる。
本発明のポンプにおいて、前記第1末端ケーシング部品に隣接する1つ又は複数の前記並列流路ケーシング部品の各々の前記吸込流路には、前記羽根車が前記回転軸線の周りに設けられていてもよい。
本発明によれば、小型化が可能なポンプを提供することができる。
本発明の第1実施形態のポンプを示す斜視図である。 図1のポンプを示す、回転軸線に平行な平面に沿うA−A断面図である。 図1のポンプを斜め上から観たときの分解斜視図である。 図1のポンプを斜め下から観たときの分解斜視図である。 図3の最上位のケーシング部品(第1末端ケーシング部品)を示す、回転軸線に垂直な平面に沿うB−B断面図である。 本発明の第2実施形態のポンプを示す斜視図である。 図6のポンプを示す、回転軸線に平行な平面に沿うC−C断面図である。 本発明の第3実施形態のポンプを示す斜視図である。 図8のポンプを示す、回転軸線に平行な平面に沿うD−D断面図である。
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して詳細に例示説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態のポンプを、図1〜図5を参照して説明する。
第1実施形態のポンプ1は、キャビネット型給水装置(図示せず)に用いられる縦型多段遠心ポンプとして構成されており、図1〜図4に示すように、電動機10と、羽根車11と、案内羽根体12と、羽根車11及び案内羽根体12を収容するケーシング13とを、備えている。
ポンプ1を給水装置に組み込む際には、電動機10の回転軸10aに沿う方向(すなわち回転軸線C1の方向。図のZ軸方向。)が、上下方向とされ、より具体的には、回転軸10aが電動機10における下端部に位置するようにし、また、回転軸線C1に対して垂直な方向(すなわち図のXY平面方向。)が、水平方向とされる。なお、以下では、説明の便宜上、このように指向されたポンプ1における上側(回転軸線方向の一方側)を単に「上側」といい、ポンプ1における下側(回転軸線方向の他方側)を単に「下側」という。
ただし、ポンプ1を本例とは異なる方向に指向させてもよい。
ケーシング13は、羽根車11の回転によって、流体(本例では水)が下側から上側に向けて吸い上げられて、その後、昇圧された流体が下側に向けて吐き出されるように、略Uターン状の流路を形成している。すなわち、この略Uターン状の流路は、回転軸線C1の周りに形成されて、羽根車11の回転によって上側に向かって吸い込まれる流体を案内する吸込流路1cと、吸込流路1cに対して並列に配置され、昇圧された流体を下側に向けて案内する吐出流路1eと、ケーシング13の上端部分において、吸込流路1cと吐出流路1eとを互いに連通させる連通流路1dとを、有している。
ここで、吸込流路1cと吐出流路1eとが互いに「並列に配置」されているとは、すなわち、両流路が同軸状に配置されてはおらず、回転軸線C1に対して垂直な平面で観た時に、一方の流路の外縁が他方の流路の外縁の外部に位置しているとともに、他方の流路の外縁も一方の流路の外縁の外部に位置していることを指している。ただし、両流路の中心軸線どうしが平行であることまでは要しない。
図3及び図4に示すように、ケーシング13は、羽根車11の回転軸線方向(上下方向)に沿って積み重ねられて互いに固定された複数の(図の例では3つの)ケーシング部品13a〜13cを有している。図の例では、回転軸線方向に互いに隣接する2つのケーシング部品どうし(最上位及び中間のケーシング部品13a、13bどうし、中間及び最下位のケーシング部品13b、13cどうし)が、互いにボルト15によって締結されている。
図2に示すように、3つのケーシング部品13a〜13cのうち、最上位(回転軸線方向の一方側の末端)に配置されたケーシング部品13a(第1末端ケーシング部品)は、連通流路1dを形成している。3つのケーシング部品13a〜13cのうち、最上位のケーシング部品13a以外の、中間及び最下位のケーシング部品13b、13c(並列流路ケーシング部品)の各々は、互いに並列に配置された吸込流路1c及び吐出流路1eの一部を形成している。すなわち、中間及び最下位のケーシング部品13b、13cのそれぞれにおける、吸込流路1cの区画壁と吐出流路1eの区画壁とは、互いに一体に構成されている。図の例において、吐出流路1eは、その全長にわたってまっすぐ延在しており、その中心軸線は、回転軸線方向に沿って延在している。最上位のケーシング部品13aの連通流路1dの出口(すなわち吐出流路1eへの接続口)は、下側を向いており、その中心軸線は、吐出流路1eの中心軸線と一致している。
3つのケーシング部品13a〜13cのうち、最下位(回転軸線方向の他方側の末端)に配置されたケーシング部品13c(第2末端ケーシング部品)は、図2及び図4に示すように、その水平方向に沿う下端面(底面)において、回転軸線C1に対して垂直な一方向(図の例では、図のX軸方向)に互いから離間された、吸込流路1cの吸込口(すなわちポンプ1の吸込口)1a及び吐出流路1eの吐出口(すなわちポンプ1の吐出口)1bを有している。すなわち、吸込口1a及び吐出口1bは、同一平面(本例では、水平面)内に位置している。また、図の例では、吸込口1aの中心軸線C2は、回転軸線C1と一致しており、吐出口1bの中心軸線C3は、吸込口1aの中心軸線C2(ひいては回転軸線C1)に対して平行である。
本実施形態では、最上位のケーシング部品13a(第1末端ケーシング部品)以外の、中間及び最下位のケーシング部品13b、13c(並列流路ケーシング部品)の各々が、互いに並列に配置された吸込流路1c及び吐出流路1eを形成しており、すなわち、中間及び最下位のケーシング部品13b、13cの各々における、互いに並列に配置された吸込流路1c及び吐出流路1eの区画壁どうしを互いに一体に構成しているので、例えばエルボ管を用いて吸込流路1cに対して並列な吐出流路を形成する場合に比べて、ポンプ1を全体として小型化や部品点数削減ができ、ひいては低コスト化も可能となる。
さらに、3つのケーシング部品13a〜13cを回転軸線方向に積み重ねて互いに固定するだけで、互いに並列な吸込流路1c及び吐出流路1eと、これらを連通する連通流路1dとを形成することができるので、例えばエルボ管を用いて吸込流路1cに対して並列な吐出流路を形成するという別工程が不要となり、ポンプ1の組み立て作業が容易となる。
また、本例では、吸込口1a及び吐出口1bの中心軸線C2、C3を、それぞれ回転軸線方向に沿って延在させたことにより、ポンプ1のより十分な小型化が図られ、ポンプ1をキャビネット型給水装置への使用に特に適したものとすることができる。この場合、吸込口1a及び吐出口1bは、例えば、キャビネット型給水装置における、回転軸線C1に対して垂直な一方向(X軸方向)に延在する配管装置(図示せず)の上端部の流出口及び流入口にそれぞれ接続される。
また、本例では、吸込口1a及び吐出口1bを同一平面内に配置したことにより、ポンプの点検や修理等のための、上記配管装置へのポンプ1の取付けや該配管装置からのポンプ1の取り外しが容易となる。
なお、図2に示すように、本例では、最下位のケーシング部品13cの吐出流路1eが、その吐出側の一部分において拡径されている。また、吸込口1aの径よりも吐出口1bの径の方が大きくされている。
なお、吐出流路1e(例えば、最下位のケーシング部品13cの吐出流路1e)には、吐出口1bに向かう流体のみの通過を許容する逆止弁(図示せず)を設けると好適である。
図2に示すように、本実施形態では、3つの羽根車11(羽根車11a〜11c)が、最上位のケーシング部品13aの連通流路1dと、中間及び最下位のケーシング部品13b、13cの吸込流路1cとに、それぞれ1つずつ設けられている。各羽根車11は、それぞれ電動機10の下端部にて延在する回転軸10aの周り(ひいては回転軸線C1の周り)に設けられているとともに、回転軸線C1に沿って配列されている。これにより、本実施形態のポンプ1は、3段遠心ポンプに構成されている。
本実施形態では、羽根車11は、略円盤状に形成されており、上側シュラウド113と、下側シュラウド114と、上側シュラウド113及び下側シュラウド114どうしの間において略放射状に配置された複数枚の羽根115とを、有している。上側シュラウド113の内周端部は、回転軸10aの周りに固定されており、これにより羽根車11は回転軸10aの回転と連動して回転されるようになっている。回転軸線方向における各羽根車11の上側シュラウド113の内周端部の位置は、上側シュラウド113の内周端部の上側及び下側にそれぞれ隣接して回転軸10aの周りに設けられたスリーブ14によって、維持されている。羽根車11の入口111は、下側シュラウド114における回転軸線方向に沿って延在する内周端部の下端によって区画されており、下側を向いている。羽根車11の出口112は、上側シュラウド113及び下側シュラウド114のそれぞれの外周端によって区画されており、羽根車11の外周側を向いている。
また、本実施形態では、2つの案内羽根体12(案内羽根体12a、12b)が、それぞれ回転軸10aの周り(ひいては回転軸線C1の周り)に設けられているとともに、回転軸線C1に沿って配列されている。より具体的に、案内羽根体12は、回転軸線方向において、互いに隣接する2つの羽根車11どうしの間に1つずつ配置されている。案内羽根体12は、羽根車11よりも大径の略円盤状に形成されており、上側シュラウド123と、下側シュラウド124と、上側シュラウド123及び下側シュラウド124どうしの間において略放射状に配置された複数枚の羽根125とを、有している。上側シュラウド123の外周端部は、回転軸線方向に互いに隣接する2つのケーシング部品どうしによって挟持されており、これにより、案内羽根体12が、ケーシング13に固定されている。下側シュラウド124の内周端は、スリーブ14と非接触状態で水平方向に対向している。案内羽根体12の入口121は、下側シュラウド124の外周端とケーシング3における吸込流路1cを区画する内壁面とによって区画されており、下側を向いている。案内羽根体12の出口122は、上側シュラウド123における回転軸線方向に沿って延在する内周端部の上端によって区画されており、上側を向いている。また、案内羽根体12の上側シュラウド123の内周端部は、案内羽根体12の上側に隣接する羽根車11の下側シュラウド114の内周端部の内周側に挿入されており、これにより、案内羽根体12の出口122が、案内羽根体12の上側に隣接する羽根車11の内部に位置している。
このように構成された案内羽根体12は、その下側に隣接する羽根車11の出口112から径方向外側に向けて流出して、さらにケーシング13の内壁面によって外周側かつ上側へと案内された流体を、径方向内側かつ上側へと案内して、その上側に隣接する羽根車11の入口111へと流入させる。
上述のように構成された縦型多段遠心ポンプであるポンプ1は、電動機10の回転力が回転軸10aへ伝達されると、各羽根車11がこれに連動して回転される。羽根車11の回転により、吸込口1aから流体が吸い込まれ、この流体は、最下位の羽根車11cの入口111に流れ込み、遠心力の作用により昇圧され、羽根車11cの外周側の出口112から出て、その後、ケーシング3における吸込流路1cを区画する内壁面によって外周側かつ上側へと案内され、すぐ上の案内羽根体12bの入口121に流れ込む。その後、流体は、案内羽根体12bにより径方向内側かつ上側へと案内されて、すぐ上に位置する中間の羽根車11bの入口111へと流れ込み、再び昇圧される。この昇圧動作が最上位の羽根車11aまで繰り返し行われる。そして、最上位の羽根車11aの出口112から出た流体は、連結流路1dの残りの部分によって、吸込流路1cよりも外周側へと案内され、その後、吐出流路1eによって下側へ流れて、吐出口1bから吐出される。
図5は、最上位のケーシング部品13aの連通流路1dを水平断面で示している。最上位のケーシング部品13aは、ボリュート形状(渦巻形状)をなしており、特に図の例では、連通流路1dにおける、最上位の羽根車11aの出口112(外周端)から吐出流路1eへの接続口までに至る流路部分は、吐出流路1eに向かうに従い、流路断面積が徐々に増大されている。このように、最上位のケーシング部品13aをボリュート形状とすることにより、例えば仮に連通流路1dにおける、最上位の羽根車11aの出口112から吐出流路1eへの接続口までに至る流路部分が略まっすぐ(例えば径方向に)延在する場合に比べて、ポンプ1の効率のさらなる向上が可能となる。
また、ボリュート形状をなす最上位のケーシング部品13aに、羽根車11(最上位の羽根車11a)を収容したことにより、例えば、仮に最上位の羽根車11aよりも上側にボリュート形状をなすケーシング部品を設けた場合に比べて、ポンプ1の上下方向の寸法を小さくでき、また、回転軸10aの長さをより短くできる分、高速回転による回転軸10aのブレから生じる振動を抑制できる。
以上、説明したように、第1実施形態によれば、ケーシング13における、互いに並列に配置された吸込流路1c及び吐出流路1eの区画壁どうしを互いに一体に構成することにより、ポンプ1を全体として小型化でき、ひいては低コスト化も可能となる。
また、3つのケーシング部品13a〜13cを回転軸線方向に積み重ねて互いに固定するだけで、互いに並列な吸込流路1c及び吐出流路1eと、これらを連通する連通流路1dとを形成することができるので、ポンプ1の組み立て作業が容易となる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態のポンプを、第1実施形態と異なる点を中心に、図6及び図7を参照して説明する。
第2実施形態のポンプ1は、3段ではなく2段の遠心ポンプとして構成されている点で、第1実施形態のポンプ1と異なる。
ケーシング13は、羽根車11の回転軸線方向に沿って積み重ねられて互いに固定された2つのケーシング部品13a、13cを有している。より具体的には、連通流路1dを形成する上側のケーシング部品13a(第1末端ケーシング部品)と、互いに並列に配置された吸込流路1c及び吐出流路1eを形成するとともに、吸込口1a及び吐出口1bを有する下側のケーシング部品13c(並列流路ケーシング部品、第2末端ケーシング部品)とが、互いにボルト15によって締結されている。
上側のケーシング部品13aと下側のケーシング部品13cとの構成は、それぞれ、第1実施形態における最上位のケーシング部品13aと最下位のケーシング部品13cとの構成と同様である。
図7に示すように、本実施形態では、2つの羽根車11(羽根車11a、11c)が、上側のケーシング部品13aの連通流路1dと、下側のケーシング部品13cの吸込流路1cとに、それぞれ1つずつ設けられている。
また、本実施形態では、1つの案内羽根体12(案内羽根体12a)が、回転軸線方向において、上側及び下側の羽根車11a、11cどうしの間に配置されている。
羽根車11と案内羽根体12との構成は、第1実施形態のものと同様である。
第2実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果が得られるとともに、さらなる小型化や振動の抑制が可能である。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態のポンプを、第1実施形態と異なる点を中心に、図8及び図9を参照して説明する。
第3実施形態のポンプ1は、多段ではなく単段の遠心ポンプとして構成されている点で、第1実施形態のポンプ1と異なる。
ケーシング13は、羽根車11の回転軸線方向に沿って積み重ねられて互いに固定された2つのケーシング部品13a、13cを有している。より具体的には、連通流路1dを形成する上側のケーシング部品13a(第1末端ケーシング部品)と、互いに並列に配置された吸込流路1c及び吐出流路1eを形成するとともに、吸込口1a及び吐出口1bを有する下側のケーシング部品13c(並列流路ケーシング部品、第2末端ケーシング部品)とが、互いにボルト15によって締結されている。
上側のケーシング部品13aと下側のケーシング部品13cとの構成は、それぞれ、第1実施形態における最上位のケーシング部品13aと最下位のケーシング部品13cとの構成と同様である。
図9に示すように、本実施形態では、1つの羽根車11(羽根車11a)が、上側のケーシング部品13aの連通流路1dに設けられている。
羽根車11の構成は、第1実施形態のものと同様である。
なお、本実施形態では、案内羽根体12が設けられていない。
第3実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果が得られるとともに、さらなる小型化や振動の抑制が可能である。
上述の説明から判るように、本発明では、同じ構成の最上位及び最下位のケーシング部品13a、13c及び羽根車11を用いつつ、中間のケーシング部品13b及び羽根車11の個数を変えるだけで、効率及び回転軸線方向の寸法の異なるポンプ1を得ることができる点でも、コスト面から有利である。
なお、本発明のポンプ1は、上述したものに限られない。
例えば、ポンプ1は、4段以上の多段遠心ポンプとして構成されてもよい。その場合、第1実施形態における中間のケーシング部品13bが複数設けられることとなる。
また、ケーシング部品どうしの固定方法は、ボルト以外の部品を用いた締結の他、接着、溶接、係合等、任意の固定方法を用いることができる。
また、羽根車11及び案内羽根体12の構成は、上述したもの以外の任意の構成が可能である。
また、案内羽根体12は設けなくてもよい。この場合、例えば、ケーシング13の内壁面によって、ある羽根車11の出口112から流出した流体を径方向内側かつ上側へと案内して、その上側に隣接する羽根車11の入口111へと流入させるようにしてもよい。
また、羽根車11を、最上位のケーシング部品13a(第1末端ケーシング部品)の連通流路1dに設けずに、最上位のケーシング部品13a以外のケーシング部品(並列流路ケーシング部品)の吸込流路1cのみに設けてもよい。
また、最上位のケーシング部品13a(第1末端ケーシング部品)は、ボリュート形状以外の形状(例えば、タービン形状等)をなしていてもよい。
なお、本発明のポンプには、水以外の液体(例えば海水や油等)や気体も使用することができる。
本発明のポンプは、商業建造物や集合住宅等の需要先に給水するための給水装置等に使用することができ、キャビネット型給水装置に特に好適に使用できる。
1 ポンプ
1a 吸込流路の吸込口
1b 吐出流路の吐出口
1c 吸込流路
1d 連通流路
1e 吐出流路
10 電動機
10a 回転軸
11、11a〜11c 羽根車
12、12a、12b 案内羽根体
13 ケーシング
13a ケーシング部品(第1末端ケーシング部品)
13b ケーシング部品(並列流路ケーシング部品)
13c ケーシング部品(並列流路ケーシング部品、第2末端ケーシング部品)
111 羽根車の入口
112 羽根車の出口
113 羽根車の上側シュラウド
114 羽根車の下側シュラウド
115 羽根車の羽根
121 案内羽根体の入口
122 案内羽根体の出口
123 案内羽根体の上側シュラウド
124 案内羽根体の下側シュラウド
125 案内羽根体の羽根
C1 回転軸線
C2 吸込流路の吸込口の中心軸線
C3 吐出流路の吐出口の中心軸線

Claims (4)

  1. 羽根車と、
    前記羽根車を収容し、流路を形成するケーシングと、
    を備えた、ポンプであって、
    前記ケーシングは、前記羽根車の回転軸線方向に沿って積み重ねられて互いに固定された複数のケーシング部品を有し、
    前記複数のケーシング部品のうち、前記回転軸線方向の一方側の末端に配置された第1末端ケーシング部品以外の、並列流路ケーシング部品の各々は、互いに並列に配置された吸込流路及び吐出流路を形成しており、
    前記第1末端ケーシング部品は、前記並列流路ケーシング部品により形成される前記吸込流路と前記吐出流路とを互いに連通させる連通流路を形成しており、
    前記連通流路には、前記羽根車が設けられており、
    前記第1末端ケーシング部品は、前記連通流路に設けられた前記羽根車の出口から前記吐出流路への接続口までに至る流路部分で、ボリュート形状をなしており、
    前記連通流路は、前記連通流路に設けられた前記羽根車の出口から出た流体を、外周側へと案内した後、前記回転軸線方向の他方側へ案内して前記吐出流路への接続口に到達させるように構成されており、
    前記連通流路における、前記連通流路に設けられた前記羽根車の出口から前記吐出流路への接続口までに至る流路部分は、前記吐出流路に向かうに従い、流路断面積が徐々に増大されており、
    前記羽根車の入口は、前記回転軸線方向の他方側を向いており、
    前記第1末端ケーシング部品は、前記羽根車の前記回転軸線方向の一方側に、流路を有していないことを特徴とする、ポンプ。
  2. 前記並列流路ケーシング部品のうち、前記回転軸線方向の他方側の末端に配置された第2末端ケーシング部品は、前記吸込流路の吸込口及び前記吐出流路の吐出口を有しており、
    前記吸込口及び前記吐出口の中心軸線は、それぞれ前記回転軸線方向に沿って延在している、請求項1に記載のポンプ。
  3. 前記第1末端ケーシング部品に隣接する1つ又は複数の前記並列流路ケーシング部品の各々の前記吸込流路には、前記羽根車が前記回転軸線の周りに設けられている、請求項1又は2に記載のポンプ。
  4. 前記ポンプは、キャビネット型給水装置に用いられるものである、請求項1〜3のいずれか一項に記載のポンプ。
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