JP6640594B2 - ベルマウス、ポンプ、ベルマウスの製造方法及びポンプの製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、ベルマウス、ポンプ、ベルマウスの製造方法及びポンプの製造方法に関する。

ベルマウスは、ポンプ等の種々の流体機器に適用され、流体機器の吸込口を構成している。ベルマウスとして、板金によって構成されているものが知られている。
例えば、特許文献１が開示するポンプに適用された吸込みケーシングは、複数の中空円錐台形状をなすリング部材をベルマウス形状に接合して形成されている。
また、特許文献２が開示するポンプに適用された吸込みベルは、金属板材をスピニングプレス加工することにより形成されている。

特開２００７−２４７４１４号 特開２０１３−１０８３８８号

特許文献１が開示するように、複数の中空円錐台形状をなすリング部材をベルマウス形状に接合した吸込ケーシングにあっては、相互に接合されるリング部材のテーパ角が異なっている。このため、リング部材の接合領域で吸込ケーシングの内面にエッジが形成され、内面を十分に滑らかにすることができない。この結果、リング部材の接合領域で流体の流れに剥離が生じ、吸込ケーシングにおける流体の流れが不均一になってしまう虞がある。
一方、特許文献２が開示するように、金属板材をスピニングプレス加工して吸込みベルを形成した場合、吸込みベルの内面を円滑にすることができる。しかしながら、スピニングプレス加工はプレス加工に比べて高度な技術を要するため、吸込みベルの製造コストが高くなってしまう。

上記事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、製造が容易であり、流体が円滑に流動可能であるベルマウス、該ベルマウスを備えるポンプ、該ベルマウスの製造方法及び該ベルマウスを備えるポンプの製造方法を提供することにある。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るベルマウスは、
環形状の第１開口端、前記第１開口端から軸線に沿う軸線方向に離間し且つ前記第１開口端よりも小さい直径を有する環形状の第２開口端、及び、前記第１開口端と前記第２開口端の間を延びる流路を有する周壁を備え、
前記周壁は、前記軸線方向にて少なくとも一部の領域に、前記軸線を含む断面にて、湾曲した断面形状を有する湾曲部を含み、
前記湾曲部は、前記軸線の回りの周方向に配列された複数の金属製の板の少なくとも一部によって構成され、
前記複数の金属製の板同士の継ぎ目は、前記軸線の回りにて螺旋状に延在している。

上記構成（１）によれば、周壁が、軸線方向にて少なくとも一部の領域に湾曲部を含み、軸線を含む断面にて、湾曲部が湾曲した断面形状を有している。従って、湾曲部の内面は滑らかであり、ベルマウス内の流路を流れる流体が、湾曲部の内面から剥離することが防止される。このため、ベルマウス内の流路における流体の流れが不均一になることが防止され、流体が円滑に流れることができる。
金属製の板同士の継ぎ目は、研磨等によって滑らかにすることができるが、継ぎ目に凹凸が生じる可能性もある。このような場合、継ぎ目の延在方向に対する流体の流れ方向によっては、凹凸で流れが剥離する虞がある。
ここで、一般的には、ベルマウス内での流体の流れ方向は、軸線方向に略沿っているが、場合によっては、流体の流れが旋回成分を含んでいる場合がある。このような場合、上記構成（１）によれば、金属製の板同士の継ぎ目が軸線の回りにて螺旋状に延びているので、流体の流れが旋回成分を含んでいたとしても、金属製の板同士の継ぎ目の延在方向と流体の流れ方向を略一致させることができる。このため、継ぎ目に凹凸があったとしても、流体の流れが剥離することが防止される。

（２）幾つかの実施形態では、上記構成（１）において、
前記周壁は、前記軸線方向にて前記湾曲部とは異なる領域に金属製の少なくとも１つのテーパ部を更に含み、
前記少なくとも１つのテーパ部は、前記軸線を含む断面にて、前記軸線に対し傾斜した真っ直ぐな断面形状を有する。

上記構成（２）のように、周壁がテーパ部を含んでいても、軸線方向でのテーパ部の位置によっては、テーパ部が流体の流れに与える影響が小さく、ベルマウス内を流体が円滑に流れることができる。
一方、周壁がテーパ部を含んでいることで、ベルマウスの形状の簡略化を図ることができ、ベルマウスの製造が容易になる。

（３）幾つかの実施形態では、上記構成（２）において、
前記湾曲部及び前記少なくとも１つのテーパ部は、前記複数の金属製の板によって構成されている。
上記構成（３）によれば、金属製の板の一部がテーパ部を構成しており、複数の金属製の板を連結するのみで、ベルマウスを容易に製造可能である。

（４）本発明の少なくとも一実施形態に係るポンプは、
メインケーシングと、
前記メインケーシング内に配置された羽根車と、
前記メインケーシングに連なる吸込ケーシングを構成するベルマウスと、を備え、
前記ベルマウスは、
環形状の第１開口端、前記第１開口端よりも軸線に沿う軸線方向にて前記メインケーシング側に位置し且つ前記第１開口端よりも小さい直径を有する第２開口端、及び、前記第１開口端と前記第２開口端の間を延びる流路を有する周壁を備え、
前記周壁は、前記軸線方向にて少なくとも一部の領域に、前記軸線を含む断面にて、湾曲した断面形状を有する湾曲部を含み、
前記湾曲部は、前記軸線の回りの周方向に配列された複数の金属製の板の少なくとも一部によって構成され、
前記複数の金属製の板同士の継ぎ目は、前記軸線の回りにて螺旋状に延在している。

金属製の板同士の継ぎ目は、研磨等によって滑らかにすることができるが、継ぎ目に凹凸が生じる可能性もある。このような場合、継ぎ目の延在方向に対する流体の流れ方向によっては、凹凸で流れが剥離する虞がある。
ここで、一般的には、ベルマウス内での流体の流れ方向は、軸線方向に略沿っているが、場合によっては、流体の流れが旋回成分を含んでいる場合がある。このような場合、上記構成（４）によれば、金属製の板同士の継ぎ目が軸線の回りにて螺旋状に延びているので、流体の流れが旋回成分を含んでいたとしても、金属製の板同士の継ぎ目の延在方向と流体の流れ方向を略一致させることができる。このため、継ぎ目に凹凸があったとしても、流体の流れが剥離することが防止される。
また、上記構成（４）によれば、吸込ケーシングを構成するベルマウスにおいて流体が円滑に流れるので、ポンプは効率的に動作可能である。

（５）本発明の少なくとも一実施形態に係るベルマウスの製造方法は、
環形状の第１開口端、前記第１開口端から軸線に沿う軸線方向に離間し且つ前記第１開口端よりも小さい直径を有する第２開口端、及び、前記第１開口端と前記第２開口端の間を延びる流路を有する周壁を備え、
前記周壁は、前記軸線方向にて少なくとも一部の領域に、前記軸線を含む断面にて、湾曲した断面形状を有する湾曲部を含む、ベルマウスの製造方法において、
前記軸線の回りの周方向に配列される複数の金属製の板を準備する周方向分割板準備工程と、
前記複数の金属製の板を相互に接合することにより前記湾曲部を形成する周方向分割板接合工程と
を備え、
前記複数の金属製の板同士の継ぎ目は、前記軸線の回りにて螺旋状に延在する。

金属製の板同士の継ぎ目は、研磨等によって滑らかにすることができるが、継ぎ目に凹凸が生じる可能性もある。このような場合、継ぎ目の延在方向に対する流体の流れ方向によっては、凹凸で流れが剥離する虞がある。
ここで、一般的には、ベルマウス内での流体の流れ方向は、軸線方向に略沿っているが、場合によっては、流体の流れが旋回成分を含んでいる場合がある。このような場合、上記構成（５）によれば、金属製の板同士の継ぎ目が軸線の回りにて螺旋状に延びているので、流体の流れが旋回成分を含んでいたとしても、金属製の板同士の継ぎ目の延在方向と流体の流れ方向を略一致させることができる。このため、継ぎ目に凹凸があったとしても、流体の流れが剥離することが防止される。
また、上記構成（５）によれば、軸線の回りの周方向に配列される複数の金属製の板を相互に接合することにより、ベルマウスを容易に製造可能である。

（６）本発明の少なくとも一実施形態に係るポンプの製造方法は、
メインケーシングと、
前記メインケーシング内に配置された羽根車と、
前記メインケーシングに連なる吸込ケーシングを構成するベルマウスと、を備え、
前記ベルマウスは、
環形状の第１開口端、前記第１開口端から軸線に沿う軸線方向に離間し且つ前記第１開口端よりも小さい直径を有する第２開口端、及び、前記第１開口端と前記第２開口端の間を延びる流路を有する周壁を備え、
前記周壁は、前記軸線方向にて少なくとも一部の領域に、前記軸線を含む断面にて、湾曲した断面形状を有する湾曲部を含む、ポンプの製造方法において、
前記軸線の回りの周方向に配列される複数の金属製の板を準備する周方向分割板準備工程と、
前記複数の金属製の板を相互に接合することにより前記湾曲部を形成する周方向分割板接合工程と
を備え、
前記複数の金属製の板同士の継ぎ目は、前記軸線の回りにて螺旋状に延在する。

金属製の板同士の継ぎ目は、研磨等によって滑らかにすることができるが、継ぎ目に凹凸が生じる可能性もある。このような場合、継ぎ目の延在方向に対する流体の流れ方向によっては、凹凸で流れが剥離する虞がある。
ここで、一般的には、ベルマウス内での流体の流れ方向は、軸線方向に略沿っているが、場合によっては、流体の流れが旋回成分を含んでいる場合がある。このような場合、上記構成（６）によれば、金属製の板同士の継ぎ目が軸線の回りにて螺旋状に延びているので、流体の流れが旋回成分を含んでいたとしても、金属製の板同士の継ぎ目の延在方向と流体の流れ方向を略一致させることができる。このため、継ぎ目に凹凸があったとしても、流体の流れが剥離することが防止される。
また、上記構成（６）によれば、軸線の回りの周方向に配列される複数の金属製の板を相互に接合することによりベルマウスを容易に製造可能であり、その結果、ポンプを容易に製造可能である。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、製造が容易であり、流体が円滑に流動可能であるベルマウス、該ベルマウスを備えるポンプ、該ベルマウスの製造方法及び該ベルマウスを備えるポンプの製造方法が提供される。

本発明の一実施形態に係るベルマウスが適用された流体機械の概略的な構成を示す断面図である。 図１中のベルマウスを概略的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 図２のベルマウスに含まれる１つの板を概略的に示す側面図である。 他の一実施形態に係るベルマウスを概略的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 図４のベルマウスに含まれる１つの板を概略的に示す側面図である。 他の一実施形態に係るベルマウスを概略的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 図６のベルマウスに含まれるテーパ部を概略的に示す斜視図である。 他の一実施形態に係るベルマウスを概略的に示す縦断面図である。 他の一実施形態に係るベルマウスを概略的に示す縦断面図である。 他の一実施形態に係るベルマウスを概略的に示す縦断面図である。 他の一実施形態に係るベルマウスを概略的に示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係るベルマウスの製造方法の概略的な手順を示すフローチャートである。 他の一実施形態に係るベルマウスの製造方法の概略的な手順を示すフローチャートである。 他の一実施形態に係るベルマウスの製造方法の概略的な手順を示すフローチャートである。 図１４に示したベルマウスの製造方法に用いられるスピニング加工を説明するための概略的な図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹突起や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、本発明の一実施形態に係るベルマウス１Ａが適用された流体機械３の概略的な構成を示す断面図である。図２は、図１中のベルマウス１Ａを概略的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。図３は、図２のベルマウス１Ａに含まれる１つの板を概略的に示す側面図である。図４は、他の一実施形態に係るベルマウス１Ｂを概略的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。図５は、図４のベルマウス１Ｂに含まれる１つの板を概略的に示す側面図である。図６は、他の一実施形態に係るベルマウス１Ｃを概略的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。図７は、図６のベルマウス１Ｃに含まれるテーパ部を概略的に示す斜視図である。図８は、他の一実施形態に係るベルマウス１Ｄを概略的に示す縦断面図である。図９は、他の一実施形態に係るベルマウス１Ｅを概略的に示す縦断面図である。図１０は、他の一実施形態に係るベルマウス１Ｆを概略的に示す縦断面図である。図１１は、他の一実施形態に係るベルマウス１Ｇを概略的に示す縦断面図である。

図１は、ベルマウス１Ａ〜１Ｇを適用可能な流体機械３の一例として、ポンプ３ａを示している。ポンプ３ａは、例えば、発電所で使用される循環水ポンプであって、斜流ポンプであり、海水を復水器（不図示）に供給するために、海水を吸い込んで送り出す機能を有する。
ポンプ３ａは、外ケーシング（メインケーシング）５と、内ケーシング７と、羽根車９と、回転軸１１と、ベルマウス１Ａとを有する。
外ケーシング５は中空の筒形状を有し、軸線１３に沿って配置されている。ポンプ３ａが循環水ポンプの場合、軸線１３は鉛直方向に沿って延びている。

内ケーシング７は中空の筒形状を有し、外ケーシング５の内部に同軸に配置されている。内ケーシング７は、外ケーシング５と内ケーシング７との間に設けられた支持部材１５を介して、外ケーシング５によって支持されている。

羽根車９は、外ケーシング５の一端側、換言すれば流体の流れ方向にて上流側の内部に回転可能に配置されている。羽根車９は、外ケーシング５及び内ケーシング７と同軸に配置された例えば円錐形状のハブ１７と、ハブ１７に取り付けられた複数の翼（ブレード）１９とを有する。ハブ１７は、内ケーシング７の一端側、換言すれば流体の流れ方向にて上流側を閉塞するように配置され、ハブ１７及び内ケーシング７と外ケーシング５との間に、流体の流路２１が形成されている。流路２１は筒形状を有し、軸線１３の回りの周方向に配列された複数の翼１９は、流路２１に配置されている。

回転軸１１は、軸線１３に沿って延び、回転軸１１の一端側は、ハブ１７に対し同軸に固定されている。回転軸１１は、内ケーシング７の内部を延び、内ケーシング７の他端側を貫通している。外ケーシング５の他端側には、曲げ管２３が接続されており、回転軸１１は、曲げ管２３の壁を液密に貫通して曲げ管２３の外部まで延びている。曲げ管２３の外部に位置する回転軸１１の他端側は、継手２５を介して、駆動軸２７に連結されている。

ベルマウス１Ａは、外ケーシング５の一端側に同軸に取り付けられている。即ち、ベルマウス１Ａは、外ケーシング５の流体の吸込側に取り付けられ、外ケーシング５に連なる吸込ケーシングを構成している。
ポンプ３ａでは、駆動軸２７が図示しない駆動モータに連結されており、駆動軸２７の回転に伴い、回転軸１１及び羽根車９が回転する。羽根車９の回転により、複数の翼１９によって、外ケーシング５内で流体の流れが生成され、ベルマウス１Ａに周囲の流体が流入し、流路２１を経て、曲げ管２３へと送出される。例えばポンプ３ａが発電所で使用される循環水ポンプの場合、ポンプ３ａによって吸い上げられた海水が復水器へと送出される。

以下、ベルマウス１Ａ〜１Ｇについて説明する。
図２、図４、図６、図８、図９、図１０及び図１１に示したように、ベルマウス１Ａ〜１Ｇは、周壁３０を有する。周壁３０は、第１開口端３２、第２開口端３４、及び、流路３６を有する。
第１開口端３２は、周壁３０の軸線方向（以下、単に軸線方向ともいう）にて一端側に位置し、環形状を有している。なお、本実施形態では、周壁３０の軸線は、軸線１３と一致しているので、周壁３０の軸線を軸線１３とも称する。

第２開口端３４は、環形状を有し、第１開口端３２よりも小さい直径を有する。第２開口端３４は、軸線方向にて第１開口端３２から離れている。第２開口端３４は、外ケーシング５の一端側に同軸に接続されている。従って、流体の流れ方向にて、第１開口端３２は上流側に位置し、第２開口端３４は下流側に位置している。

流路３６は、周壁３０の内側に区画されており、第１開口端３２と第２開口端３４の間を延びている。従って、第１開口端３２は流路３６の入口に位置し、第２開口端３４は流路３６の出口に位置している。流路３６の横断面積、換言すれば流路面積は、第１開口端３２から第２開口端３４に向かって近づくにつれて、徐々に小さくなっている。流路３６は、外ケーシング５内の流路２１に連通している。

周壁３０は、軸線方向にて少なくとも一部の領域に湾曲部３８を含み、軸線１３を含む断面にて、湾曲部３８は湾曲した断面形状を有している。従って、湾曲部３８では、流路３６の直径が、軸線方向での位置に対応して非線形的に変化する。
そして、図２、図４、図６、図８、図９及び図１０に示したように、後述するベルマウス１Ｇを除いたベルマウス１Ａ〜１Ｆでは、湾曲部３８は、軸線１３の回りの周方向に配列された複数の金属製の板（周方向分割板）４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）の少なくとも一部によって構成されている。複数の金属製の板４０は相互に接合されている。

なお、図３及び図５は、図２及び図４の湾曲部３８を構成する１つの板４０（４０ａ，４０ｂ）を概略的にそれぞれ示している。図２〜６及び図８〜１０に示したように、板４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）は、軸線方向に延びるとともに、軸線１３と直交する径方向に延びている。図２、図４及び図１０に示したように、複数の板４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）のみによって周壁３０が構成される場合、各板４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）の一端４１ａが第１開口端３２の一部を構成し、各板４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）の他端４１ｂが第２開口端３４の一部を構成する。

また、各板４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）は、軸線１３の回りの周方向にて所定の幅を有する。各板４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）の幅（軸線１３の回りでの中心角）は、複数の板（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）の配列数に対応して異なり、複数の板４０（４０ａ，４０ｂ）が接合されたときに、軸線１３を囲むように設定されている。
なお、板４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）は、一端４１ａと他端４１ｂとの間を延びる側縁４１ｃを有し、複数の板４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）の側縁４１ｃ同士が接合される。

上記構成を有するベルマウス１Ａ〜１Ｆによれば、周壁３０が、軸線方向にて少なくとも一部の領域に湾曲部３８を含み、軸線１３を含む断面にて、湾曲部３８が湾曲した断面形状を有している。従って、湾曲部３８の内面は滑らかであり、ベルマウス１Ａ〜１Ｅ内の流路３６を流れる流体が、湾曲部３８の内面から剥離することが防止される。このため、ベルマウス１Ａ〜１Ｆ内の流路３６における流体の流れが不均一になることが防止され、流体が円滑に流れることができる。
一方、上記構成を有するベルマウス１Ａ〜１Ｆによれば、湾曲部３８は、周方向に配列された複数の金属製の板４０によって構成されているので、湾曲部３８をスピニング加工により成形する必要がない。このため、上記構成のベルマウス１Ａ〜１Ｆは容易に製造可能である。

そして、ベルマウス１Ａ〜１Ｆを有するポンプ３ａは、吸込ケーシングを構成するベルマウス１Ａ〜１Ｆにおいて流体が円滑に流れるので、効率的に動作可能である。

幾つかの実施形態では、図２、図６、図８、図９及び図１０に示したベルマウス１Ａ，１Ｃ〜１Ｆのように、複数の金属製の板４０（４０ａ，４０ｃ）同士の継ぎ目（接合部）４２（４２ａ，４２ｃ）は、軸線方向でみたとき、軸線１３と直交する径方向に延在している。なお、板４０（４０ａ，４０ｃ）同士は、例えば溶接によって相互に接合可能である。
金属製の板４０（４０ａ，４０ｃ）同士の継ぎ目４２（４２ａ，４２ｃ）は、研磨等によって滑らかにすることができるが、継ぎ目４２に凹凸が生じる可能性もある。このような場合、継ぎ目４２の延在方向に対する流体の流れ方向によっては、凹凸で流れが剥離する虞がある。

ここで、一般的には、ベルマスマウス内での流体の流れ方向は、軸線方向に略沿っている。従って、流体の流れは、軸線１３と任意の径方向とを含む面に沿うように流れる。この点、上記構成を有するベルマウス１Ａ，１Ｃ〜１Ｆによれば、軸線方向でみたとき、金属製の板４０（４０ａ，４０ｃ）同士の継ぎ目４２（４２ａ，４２ｃ）が、軸線１３と直交する径方向に延びているので、流体が、軸線１３と継ぎ目４２（４２ａ，４２ｃ）とを含む面に沿うように流れることができる。このため、金属製の板４０同士の継ぎ目４２（４２ａ，４２ｃ）の延在方向と流体の流れ方向を略一致させることができる。この結果として、継ぎ目４２（４２ａ，４２ｃ）に凹凸があったとしても、流体の流れが剥離することが防止される。

幾つかの実施形態では、図４に示したベルマウス１Ｂのように、複数の金属製の板４０同士の継ぎ目４２（４２ｂ）は、軸線１３の回りにて螺旋状に延在している。
金属製の板４０同士の継ぎ目４２（４２ｂ）は、研磨等によって滑らかにすることができるが、継ぎ目４２に凹凸が生じる可能性もある。このような場合、継ぎ目４２の延在方向に対する流体の流れ方向によっては、凹凸で流れが剥離する虞がある。

ここで、一般的には、ベルマウス内での流体の流れ方向は、軸線方向に略沿っているが、場合によっては、流体の流れが旋回成分を含んでいる場合がある。このような場合、上記構成を有するベルマウス１Ｂによれば、金属製の板４０同士の継ぎ目４２が軸線１３の回りにて螺旋状に延びているので、流体の流れが旋回成分を含んでいたとしても、金属製の板４０同士の継ぎ目４２（４２ｂ）の延在方向と流体の流れ方向を略一致させることができる。このため、継ぎ目４２（４２ｂ）に凹凸があったとしても、流体の流れが剥離することが防止される。

なお、継ぎ目４２（４２ｂ）が螺旋状に延びている場合、継ぎ目４２（４２ｂ）の延在方向は、ＣＦＤ解析（数値流体力学解析）等により求められた流体の旋回成分を考慮して適宜設定可能である。流体の旋回成分は、流体機械３の設置環境によっても変化し、ポンプ３ａが循環水ポンプの場合、ポンプ３ａを設置する取水槽の形状等によっても変化する。

幾つかの実施形態では、図６、図８、図９、図１０及び図１１に示したベルマウス１Ｃ〜１Ｇのように、周壁３０は、軸線方向にて湾曲部３８とは異なる領域に金属製の少なくとも１つのテーパ部４４を更に含む。テーパ部４４は、軸線１３を含む断面にて、軸線１３に対し傾斜した真っ直ぐな断面形状を有しており、例えば、テーパ部４４は、中空円錐台形状を有する。従って、テーパ部４４では、流路３６の直径が、軸線方向での位置に対応して線形的に変化する。

上記構成を有するベルマウス１Ｃ〜１Ｇでは、軸線１３を含む断面にて、テーパ部４４が真っ直ぐな断面形状を有しているため、流体の流れがテーパ部４４で剥離する虞がある。また、テーパ部４４と湾曲部３８の接合部４６でも、流体の流れが剥離する虞がある。しかしながら、周壁３０がテーパ部４４を含んでいても、軸線方向でのテーパ部４４の位置によっては、テーパ部４４が流体の流れに与える影響が小さく、ベルマウス１Ｃ〜１Ｆ内を流体が円滑に流れることができる。
一方、周壁３０がテーパ部４４を含んでいることで、ベルマウス１Ｃ〜１Ｇの形状の簡略化を図ることができ、ベルマウス１Ｃ〜１Ｇの製造が容易になる。

幾つかの実施形態では、図６に示したベルマウス１Ｃのように、第１開口端３２側に湾曲部３８が位置し、第２開口端３４側にテーパ部４４が位置している。流体の流れ方向は、第１開口端３２付近で大きく曲げられることがある。この点、上述した構成のベルマウス１Ｃのように、第１開口端３２側に湾曲部３８が位置していれば、第１開口端３２付近で流体の流れが大きく曲げられても、湾曲部３８によって、流れの剥離を防止することができる。

幾つかの実施形態では、図８〜図１１に示したベルマウス１Ｄ〜１Ｇのように、第１開口端３２側にテーパ部４４が位置し、第２開口端３４側に湾曲部３８が位置している。流体の流速は、第１開口端３２から第２開口端３４に向かうにつれて速くなり、第２開口端３４側で剥離しやすくなる。また、第２開口端３４の方が、第１開口端３２よりも翼１９に近いため、第２開口端３４側での流れを調整することが重要である。この点、上述した構成のベルマウス１Ｄ〜１Ｇのように、第２開口端３４側に湾曲部３８が位置していれば、湾曲部３８によって、第２開口端３４側での流れの剥離を防止しながら流れを調整することができる。

図７は、図６のベルマウス１Ｃに適用されたテーパ部４４の形状を概略的に示す斜視図である。幾つかの実施形態では、図６、図８、図９及び図１１に示したベルマウス１Ｃ〜１Ｅ，１Ｇのように、テーパ部４４は、湾曲部３８とは別に製造され、テーパ部４４と湾曲部３８が相互に接合される。この場合、テーパ部４４は、例えば、金属製の板材を湾曲させ、溶接によって両端を接合することによって製造可能である。湾曲部３８とテーパ部４４とは、例えば溶接やフランジ接続により接合可能である。
なお、図７中の符号４５は、板材の接合部を示している。

幾つかの実施形態では、図９に示したベルマウス１Ｅのように、周壁３０は、軸線１３を含む断面にて、軸線１３に対する傾きが異なる２つ以上のテーパ部４４（４４ａ，４４ｂ）を含んでいる。上述した構成のベルマウス１Ｅによれば、周壁３０が傾きの異なる２つ以上のテーパ部４４（４４ａ，４４ｂ）を含んでいることで、流れの剥離を抑制することができる。なお、複数のテーパ部４４（４４ａ，４４ｂ）は、例えば溶接やフランジ接続により接合可能である。

幾つかの実施形態では、図示しないけれども、軸線方向にて複数のテーパ部４４の間に湾曲部３８が位置していてもよい。

幾つかの実施形態では、図１０に示したベルマウス１Ｆのように、湾曲部３８及び少なくとも１つのテーパ部４４は、周方向に配列された複数の金属製の板４０によって構成されている。つまり、複数の金属製の板４０は、図２、図４、図６、図８及び図９に示したベルマウス１Ａ〜１Ｅのように湾曲部３８のみを構成していてもよいし、図１０に示したベルマウス１Ｆのように、湾曲部３８とともに、湾曲部３８と一体のテーパ部４４を構成していてもよい。
上記構成を有するベルマウス１Ｆによれば、金属製の板４０の一部が湾曲部３８を構成し、金属製の板４０の別の一部がテーパ部４４を構成しており、複数の金属製の板４０を連結するのみで、ベルマウス１Ｆを容易に製造可能である。

以下、本発明の一実施形態に係るベルマウス１Ｇについて説明する。前述したように、ベルマウス１Ｇは、ベルマウス１Ｃ〜１Ｆと同様に、周壁３０を備え、周壁３０は、湾曲部３８と少なくとも１つのテーパ部４４とを有する。
ベルマウス１Ｇは、湾曲部３８が、金属製の筒体をスピニング加工により成形して形成されたものである点において、ベルマウス１Ｃ〜１Ｆと異なっている。

上記構成を有するベルマウス１Ｇによれば、周壁３０に含まれる湾曲部３８をスピニング加工により成形することで、湾曲部３８の内面を滑らかにすることができ、流体の流れの剥離を防止することができる。一方、周壁３０がテーパ部４４を含んでいても、軸線方向でのテーパ部４４の位置によっては、テーパ部４４が流体の流れに与える影響が小さく、ベルマウス１Ｇ内を流体が円滑に流れることができる。
また、周壁３０全体をスピニング加工により成形する必要がないので、ベルマウス１Ｇを容易に製造可能である。

そして、ベルマウス１Ｇを有するポンプ３ａは、吸込ケーシングを構成するベルマウス１Ｇにおいて流体が円滑に流れるので、効率的に動作可能である。

以下、本発明の実施形態に係るベルマウスの製造方法について説明する。図１２は、本発明の一実施形態に係るベルマウスの製造方法の概略的な手順を示すフローチャートである。図１３は、他の一実施形態に係るベルマウスの製造方法の概略的な手順を示すフローチャートである。図１４は、他の一実施形態に係るベルマウスの製造方法の概略的な手順を示すフローチャートである。図１５は、図１４のベルマウスの製造方法に用いられるスピニング加工を説明するための概略的な図である。

図１２に示したベルマウスの製造方法は、ベルマウス１Ａ，１Ｂ，１Ｆの製造に適用可能であり、周方向分割板準備工程Ｓ１と、周方向分割板接合工程Ｓ２とを有している。
周方向分割板準備工程Ｓ１では、軸線１３の回りの周方向に配列される複数の金属製の板（周方向分割板）４０を準備する。例えば、板４０は、金属製の板材にプレス成形加工を施すことによって作製し、準備することができる。
周方向分割板接合工程Ｓ２では、複数の金属製の板４０を相互に接合し、湾曲部３８を形成する。複数の金属製の板４０は、例えば溶接によって接合可能である。

上記構成を有する図１２に示したベルマウスの製造方法によれば、軸線１３の回りの周方向に配列される複数の金属製の板４０を相互に接合することにより、ベルマウス１Ａ，１Ｂ，１Ｆを容易に製造可能である。
そして、ポンプ３ａの製造方法は、図１２に示したベルマウスの製造方法を採用可能である。この場合、ベルマウス１Ａ，１Ｂ，１Ｆが外ケーシング５に接合されるが、ベルマウス１Ａ，１Ｂ，１Ｆを容易に製造可能であるため、ポンプ３ａも容易に製造可能である。

図１３に示したベルマウスの製造方法は、ベルマウス１Ｃ〜１Ｅの製造に適用可能であり、図１２に示したベルマウスの製造方法に比べ、テーパ部準備工程Ｓ３と、テーパ部接合工程Ｓ４とを更に備えている。
テーパ部準備工程Ｓ３では、湾曲部３８とは別体のテーパ部４４が準備される。テーパ部４４は、金属製の板材を湾曲させ、板材の両端を例えば溶接によって接合することによって作製され、準備される。

テーパ部接合工程Ｓ４では、テーパ部準備工程Ｓ３で準備されたテーパ部４４と、周方向分割板接合工程Ｓ２にて作製された湾曲部３８とが、軸線方向にて相互に接合される。テーパ部４４と湾曲部３８の接合は、例えば溶接やフランジ接続によって行うことができる。

上記構成を有する図１３に示したベルマウスの製造方法によれば、軸線１３の回りの周方向に配列される複数の金属製の板４０を相互に接合することにより、ベルマウス１Ｃ〜１Ｅの湾曲部３８を容易に製造可能である。また、湾曲部３８とは別体のテーパ部４４も容易に製造可能である。この結果、図１３に示したベルマウスの製造方法によれば、ベルマウス１Ｃ〜１Ｅを容易に製造可能である。

そして、ポンプ３ａの製造方法は、図１３に示したベルマウスの製造方法を採用可能である。この場合、ベルマウス１Ｃ〜１Ｅが外ケーシング５に接合されるが、ベルマウス１Ｃ〜１Ｅを容易に製造可能であるため、ポンプ３ａも容易に製造可能である。

図１４に示したベルマウスの製造方法は、ベルマウス１Ｇの製造に適用可能であり、図１３に示したベルマウスの製造方法と比べたときに、周方向分割板準備工程Ｓ１及び周方向分割板接合工程Ｓ２に代えて、スピニング加工工程Ｓ５を有している。
スピニング加工工程Ｓ５では、図１５に示したように、金属製の筒体４８をスピニング加工により成形して湾曲部３８を形成する。筒体４８は、例えば中空円錐台形状を有する。スピニング加工では、筒体４８を回転させながら、ローラ等の加工治具５０を筒体４８に押し当てることにより、筒体４８を所望の形状に成形可能である。
なお、筒体４８は、テーパ部４４と同様に、金属製の板材を湾曲させ、板材の両端を例えば溶接によって接合することによって作製可能である。図１５中、符号５２は、板材の接合部を示している。
そして、テーパ部接合工程Ｓ４では、スピニング加工工程Ｓ５で得られた湾曲部３８が、テーパ部準備工程Ｓ３で準備されたテーパ部４４と軸線方向にて接合される。テーパ部４４と湾曲部３８の接合は、例えば溶接やフランジ接続によって行うことができる。

上記構成を有する図１４に示したベルマウスの製造方法によれば、周壁３０に含まれる湾曲部３８をスピニング加工により成形することで、湾曲部３８の内面を滑らかにすることができ、流体の流れの剥離を防止することができる。一方、周壁３０がテーパ部４４を含んでいても、軸線方向でのテーパ部４４の位置によっては、テーパ部４４が流体の流れに与える影響が小さく、ベルマウス１Ｇ内を流体が円滑に流れることができる。
また、周壁３０全体をスピニング加工により成形する必要がないので、ベルマウス１Ｇを容易に製造可能である。
そして、ポンプ３ａの製造方法は、図１４に示したベルマウスの製造方法を採用可能である。この場合、ベルマウス１Ｇが外ケーシング５に接合されるが、ベルマウス１Ｇを容易に製造可能であるため、ポンプ３ａも容易に製造可能である。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。
例えば、ベルマウス１Ａ〜１Ｇが適用される流体機械３は、ポンプ３ａに限定されることはなく、流体機械３が吸い込んで送出する流体も液体に限定されることはなく気体であってもよい。例えば、流体機械３は、気体のためのファン、ブロワ又は圧縮機であってもよい。従って、流体機械３は、メインケーシングと、メインケーシングに収容された羽根車と、メインケーシングに連なる吸込ケーシングとを少なくとも有していればよく、メインケーシングや羽根車の形状は特に限定されることはない。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ ベルマウス（吸込ケーシング）
３ 流体機械
３ａ 循環水ポンプ
５ 外ケーシング（メインケーシング）
７ 内ケーシング
９ 羽根車
１１ 回転軸
１３ 軸線
１５ 支持部材
１７ ハブ
１９ 翼
２１ 流路
２３ 曲げ管
２５ 継手
２７ 駆動軸
３０ 周壁
３２ 第１開口端
３４ 第２開口端
３６ 流路
３８ 湾曲部
４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ 板（周方向分割板）
４１ａ 板の一端
４１ｂ 板の他端
４１ｃ 板の側縁
４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ 継ぎ目（接合部）
４４，４４ａ，４４ｂ テーパ部
４５ 接合部
４６ 接合部
４８ 筒体
５０ 加工治具
５２ 接合部

Claims (6)

1. 環形状の第１開口端、前記第１開口端から軸線に沿う軸線方向に離間し且つ前記第１開口端よりも小さい直径を有する環形状の第２開口端、及び、前記第１開口端と前記第２開口端の間を延びる流路を有する周壁を備え、
   前記周壁は、前記軸線方向にて少なくとも一部の領域に、前記軸線を含む断面にて、湾曲した断面形状を有する湾曲部を含み、
   前記湾曲部は、前記軸線の回りの周方向に配列された複数の金属製の板の少なくとも一部によって構成され、
   前記複数の金属製の板同士の継ぎ目は、前記軸線の回りにて螺旋状に延在していることを特徴とするベルマウス。
2. 前記周壁は、前記軸線方向にて前記湾曲部とは異なる領域に金属製の少なくとも１つのテーパ部を更に含み、
   前記少なくとも１つのテーパ部は、前記軸線を含む断面にて、前記軸線に対し傾斜した真っ直ぐな断面形状を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のベルマウス。
3. 前記湾曲部及び前記少なくとも１つのテーパ部は、前記複数の金属製の板によって構成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のベルマウス。
4. メインケーシングと、
   前記メインケーシング内に配置された羽根車と、
   前記メインケーシングに連なる吸込ケーシングを構成するベルマウスと、を備え、
   前記ベルマウスは、
   環形状の第１開口端、前記第１開口端よりも軸線に沿う軸線方向にて前記メインケーシング側に位置し且つ前記第１開口端よりも小さい直径を有する第２開口端、及び、前記第１開口端と前記第２開口端の間を延びる流路を有する周壁を備え、
   前記周壁は、前記軸線方向にて少なくとも一部の領域に、前記軸線を含む断面にて、湾曲した断面形状を有する湾曲部を含み、
   前記湾曲部は、前記軸線の回りの周方向に配列された複数の金属製の板の少なくとも一部によって構成され、
   前記複数の金属製の板同士の継ぎ目は、前記軸線の回りにて螺旋状に延在していることを特徴とするポンプ。
5. 環形状の第１開口端、前記第１開口端から軸線に沿う軸線方向に離間し且つ前記第１開口端よりも小さい直径を有する第２開口端、及び、前記第１開口端と前記第２開口端の間を延びる流路を有する周壁を備え、
   前記周壁は、前記軸線方向にて少なくとも一部の領域に、前記軸線を含む断面にて、湾曲した断面形状を有する湾曲部を含む、ベルマウスの製造方法において、
   前記軸線の回りの周方向に配列される複数の金属製の板を準備する周方向分割板準備工程と、
   前記複数の金属製の板を相互に接合することにより前記湾曲部を形成する周方向分割板接合工程と
   を備え、
   前記複数の金属製の板同士の継ぎ目は、前記軸線の回りにて螺旋状に延在することを特徴とするベルマウスの製造方法。
6. メインケーシングと、
   前記メインケーシング内に配置された羽根車と、
   前記メインケーシングに連なる吸込ケーシングを構成するベルマウスと、を備え、
   前記ベルマウスは、
   環形状の第１開口端、前記第１開口端から軸線に沿う軸線方向に離間し且つ前記第１開口端よりも小さい直径を有する第２開口端、及び、前記第１開口端と前記第２開口端の間を延びる流路を有する周壁を備え、
   前記周壁は、前記軸線方向にて少なくとも一部の領域に、前記軸線を含む断面にて、湾曲した断面形状を有する湾曲部を含む、ポンプの製造方法において、
   前記軸線の回りの周方向に配列される複数の金属製の板を準備する周方向分割板準備工程と、
   前記複数の金属製の板を相互に接合することにより前記湾曲部を形成する周方向分割板接合工程と
   を備え、
   前記複数の金属製の板同士の継ぎ目は、前記軸線の回りにて螺旋状に延在することを特徴とするポンプの製造方法。

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