JP7455706B2 - ポンプ装置 - Google Patents

Description

本開示は、液体を送るためのポンプ装置に関する。

燃料ポンプなどの液体ポンプをタービンにより駆動するターボ機械が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１には、駆動軸の一方側に燃料ポンプが接続され、駆動軸の他方側にタービンが接続されたターボ機械であって、駆動軸の中央に発電機が取り付けられたターボ機械が開示されている。また、特許文献２には、燃料ポンプを駆動するためのシステムとして、エアタービンを電動機と一体化したシステムが開示されている。

特開２００７－２０５３５３号公報 特許第４１１５９０２号公報

特許文献１に記載されたような、駆動軸の一方側に燃料ポンプが接続され、駆動軸の他方側にタービンが接続されたターボ機械は、その駆動軸の軸線方向の長さが大きなものになるため、その大型化や重量化を招く虞がある。このようなターボ機械は、発電機のような動力（駆動軸の回転力）を回収する装置、又は電動機のような動力（駆動軸の回転力）を付与する装置が駆動軸に取り付ける構成にした場合には、その駆動軸の軸線方向の長さが大きなものになるとともに、駆動軸に取り付けられる軸受やシールが多くなるという問題がある。

また、上記タービンの高温の作動流体により、駆動軸に取り付けられた軸受やシールが熱による劣化や性能低下を招く虞があり、駆動軸に取り付けられた軸受やシールを冷却するための冷却構造を設ける必要がある。このため、ターボ機械の大型化、重量化および部品点数が増加し、これによりターボ機械の信頼性が損なわれる虞がある。なお、特許文献２に記載されたように、発電機又は電動機と、タービンとを一体化しても上記課題の解決には至らない。

上述した事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態の目的は、ポンプ装置の回転シャフトの軸線方向における長さを小さなものにできるとともに、ポンプ装置の信頼性の低下を抑制できるポンプ装置を提供することにある。

本開示の一実施形態にかかるポンプ装置は、
回転シャフトと、
前記回転シャフトに取り付けられたハブ部と、
前記ハブ部の周面に取り付けられた遠心ポンプ翼と、
前記遠心ポンプ翼の先端に取り付けられた環状のディスク部と、
前記環状のディスク部の外周面に取り付けられた軸流タービン翼と、を備え、
前記環状のディスク部の内周側には、前記回転シャフトの軸線方向における一方側から他方側に向かって流れる液体が前記遠心ポンプ翼に流入する液体流路が形成され、
前記環状のディスク部の外周側には、前記他方側から前記一方側に向かって流れる気体が前記軸流タービン翼を通過する気体流路が形成された。

本開示の少なくとも一実施形態によれば、ポンプ装置の回転シャフトの軸線方向における長さを小さなものにできるとともに、ポンプ装置の信頼性の低下を抑制できるポンプ装置が提供される。

本開示の一実施形態にかかるポンプ装置を備えるポンプシステムの軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図である。 本開示の一実施形態にかかるポンプ装置の軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図である。 本開示の一実施形態にかかるポンプ装置における環状のディスク部近傍の軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図である。 本開示の一実施形態にかかるポンプ装置における環状のディスク部近傍の軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図である。 本開示の一実施形態にかかるポンプ装置における環状のディスク部近傍の軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図である。 本開示の一実施形態にかかるポンプ装置における環状のディスク部近傍の軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図である。 本開示の一実施形態にかかるポンプ装置における環状のディスク部近傍の軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図である。 本開示の一実施形態におけるインデューサの一例を説明するための説明図である。 本開示の一実施形態における気体導入路の一例を説明するための説明図である。

以下、添付図面を参照して本開示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、本開示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、凹凸部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」、「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。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。

図１は、本開示の一実施形態にかかるポンプ装置を備えるポンプシステムの軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図である。図２は、本開示の一実施形態にかかるポンプ装置の軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図である。
幾つかの実施形態にかかるポンプ装置１は、図１および図２に示されるように、回転シャフト２と、回転シャフト２に取り付けられたハブ部３と、ハブ部３の周面３１に取り付けられた遠心ポンプ翼４と、遠心ポンプ翼４の先端４１に取り付けられた環状のディスク部５と、環状のディスク部５の外周面５１に取り付けられた軸流タービン翼６と、を備える。詳細は後述するが、ポンプシステム１０は、ポンプ装置１を少なくとも備える。

回転シャフト２は、回転シャフト２の軸線ＬＡの延在する方向（以下、軸線方向Ｘとする）に沿って長手方向を有する。ハブ部３の周面３１は、軸線ＬＡに沿った断面において凹状に湾曲した凹湾曲面３１Ａを含む。凹湾曲面３１Ａは、軸線方向Ｘにおける一方端（前方端）３２から軸線方向Ｘにおける他方端（後方端）３３に向かうにつれて軸線ＬＡからの距離が大きくなるように構成されている。

以下、軸線方向Ｘにおける凹湾曲面３１Ａの後方端３３に対して前方端３２が位置する上記一方側（図中右側）を前方側ＸＦと定義し、軸線方向Ｘにおける前方側ＸＦとは反対側（上記他方側、図中左側）を後方側ＸＲと定義する。また、回転シャフト２の径方向Ｙを単に径方向と略すことがあり、回転シャフト２の周方向を単に周方向と略すことがある。

図２に示されるように、環状のディスク部５は、軸線ＬＡに沿った断面において凸状に湾曲した凸湾曲面５２Ａを含む内周面５２を有する。凸湾曲面５２Ａは、軸線方向Ｘにおける前方端５２１から後方端５２２に向かうにつれて軸線ＬＡからの距離が大きくなるように構成されている。遠心ポンプ翼４は、その基端がハブ部３の凹湾曲面３１Ａに取り付けられ、上記基端とは反対側に位置する先端４１が、環状のディスク部５の凸湾曲面５２Ａに取り付けられている。環状のディスク部５の凸湾曲面５２Ａは、ハブ部３の凹湾曲面３１Ａよりも径方向における外側に位置し、凹湾曲面３１Ａとの間に隙間を有して配置されている。

ポンプ装置１は、遠心ポンプ翼４、ディスク部５の凸湾曲面５２Ａおよびハブ部３の凹湾曲面３１Ａにより形成された遠心流路１１であって、軸線方向Ｘに沿って導入された液体を径方向における外側に向かって流すための遠心流路１１を有する。

幾つかの実施形態にかかるポンプ装置１は、図２に示されるように、回転シャフト２と、回転シャフト２に取り付けられたハブ部３と、ハブ部３の周面３１に取り付けられた遠心ポンプ翼４と、遠心ポンプ翼４の先端４１に取り付けられた環状のディスク部５と、環状のディスク部５の外周面５１に取り付けられた軸流タービン翼６と、を備える。環状のディスク部５の内周側には、回転シャフト２の軸線方向Ｘにおける一方側（前方側ＸＦ）から他方側（後方側ＸＲ）に向かって流れる液体が遠心ポンプ翼４に流入する液体流路１２が形成され、環状のディスク部５の外周側には、上記他方側（後方側ＸＲ）から上記一方側（前方側ＸＦ）に向かって流れる気体が軸流タービン翼６を通過する気体流路１３が形成されている。

図２に示されるように、液体流路１２は、前方側ＸＦから遠心流路１１に繋がっている。液体流路１２を後方側ＸＲに向かって流れる液体は、遠心流路１１に前方側ＸＦから導入される。軸流タービン翼６は、後方側ＸＲから前方側ＸＦに向かって流れる気体が導入されて回転する。ハブ部３、遠心ポンプ翼４および環状のディスク部５の夫々は、軸流タービン翼６の回転に連動して回転する。ハブ部３、遠心ポンプ翼４および環状のディスク部５を回転させることにより発生させた吸引力により、液体を液体流路１２から遠心流路１１に吸い込んで昇圧させるようになっている。

ポンプ装置１は、軸流タービン翼６を含む軸流タービン１０Ａと、遠心ポンプ翼４を含む遠心ポンプ１０Ｂと、を含むものである。

上記の構成によれば、ポンプ装置１は、ハブ部３および環状のディスク部５の夫々に取り付けられた遠心ポンプ翼４と、環状のディスク部５の外周面５１に取り付けられた軸流タービン翼６と、を備える。このようなポンプ装置１は、軸流タービン１０Ａおよび遠心ポンプ１０Ｂを一体化させることで、その回転シャフト２の軸線方向Ｘにおける長さを小さなものにできる。ポンプ装置１の軸線方向Ｘにおける長さを小さくすることで、ポンプ装置１のコンパクト化や小型軽量化が図れる。

また、上記の構成によれば、ポンプ装置１は、環状のディスク部５の内周側には、前方側ＸＦから後方側ＸＲに向かって流れる液体が遠心ポンプ翼４に流入する液体流路１２が形成され、環状のディスク部５の外周側には、後方側ＸＲから前方側ＸＦに向かって流れる気体が軸流タービン翼６を通過する気体流路１３が形成されている。この場合には、軸流タービン翼６および環状のディスク部５の夫々は、液体流路１２を流れて遠心ポンプ翼４を通過する液体により冷却されるため、その耐熱性を向上できる。また、液体流路１２を流れて遠心ポンプ翼４を通過する液体により遮熱されるため、気体流路１３を流れる気体の熱が、軸流タービン翼６および環状のディスク部５を通じて、ハブ部３や回転シャフト２に伝達されるのを抑制できる。気体流路１３を流れる気体の熱の回転シャフト２への伝達を抑制することで、回転シャフト２に取り付けられた軸受やシールの熱による劣化や性能低下を抑制できる。これにより、ポンプ装置１は、回転シャフト２に取り付けられた軸受やシールを冷却するための冷却構造を設けなくても良いので、ポンプ装置１の大型化、重量化および部品点数の増加を抑制でき、ポンプ装置１の大型化、重量化および部品点数の増加に伴う信頼性の低下を抑制できる。

幾つかの実施形態では、上述したポンプ装置１は、図２に示されるように、ハブ部３、遠心ポンプ翼４、環状のディスク部５、および軸流タービン翼６を回転可能に収容する本体側ケーシング７と、本体側ケーシング７の前方側ＸＦに締結される入口側ケーシング８と、をさらに備える。入口側ケーシング８の内部には、遠心ポンプ翼４に液体を導入するための液体導入路８１と、液体導入路８１の外周側に形成された気体排出路８２であって軸流タービン翼６を通過した気体を排出するための気体排出路８２と、が形成されている。

上述した液体流路１２は、遠心流路１１に繋がる縮小流路１２Ａと、縮小流路１２Ａに繋がる液体導入路８１と、を含む。図示される実施形態では、環状のディスク部５の内周面５２は、上述した凸湾曲面５２Ａと、凸湾曲面５２Ａの前方端５２１よりも前方側に形成されたテーパ面５２Ｂと、を含む。テーパ面５２Ｂは、後方側ＸＲに向かうにつれて軸線ＬＡに直交する流路面積が小さくなる縮小流路１２Ａを形成する。液体導入路８１は、後方側ＸＲに向かうにつれて軸線ＬＡに直交する流路面積が小さくなる入口側縮小流路８１Ａを含む。入口側縮小流路８１Ａは、入口側ケーシング８の後方側ＸＲの端面８３に形成された出口開口端８４を有する。入口側縮小流路８１Ａは、出口開口端８４を通じて縮小流路１２Ａに繋がる。

入口側ケーシング８には、液体導入路８１に液体を導入するための液体導入孔８５が形成されている。液体導入孔８５は、入口側ケーシング８の液体導入路８１を形成する内面８１１に形成された内側開口端８５１と、入口側ケーシング８の外周面８６に形成された外側開口端８５２と、を有する。液体導入孔８５は、気体排出路８２とは回転シャフト２の周方向においてずれた位置に形成されている。外側開口端８５２から導入された液体は、液体導入路８１および縮小流路１２Ａを後方側ＸＲに向かって流れて、その流れが収縮された後に遠心ポンプ翼４に導かれる。

本体側ケーシング７の内部には、遠心ポンプ翼４を通過した液体を排出するための液体排出路７１と、軸流タービン翼６に気体を導入するための気体導入路７２と、が形成されている。本体側ケーシング７は、液体排出路７１を形成する液体排出路形成部７１０と、気体導入路７２を形成する気体導入路形成部７２０と、を含む。

液体排出路７１は、上述した遠心流路１１の外周側にスクロール状に形成されたスクロール流路７１Ａを含む。液体排出路７１は、本体側ケーシング７の外周面７３に形成された液体排出口７４を有する。液体排出口７４は、径方向における外側に向かって開口している。遠心ポンプ翼４を通過した液体は、液体排出路７１を流れた後に、液体排出口７４から本体側ケーシング７の外部に排出される。

上述した気体流路１３は、気体導入路７２と、気体排出路８２と、を含む。不図示の気体導入口から導入された気体は、気体導入路７２を流れた後に、軸流タービン翼６に導かれる。軸流タービン翼６を通過した気体は、気体排出路８２を流れた後に、不図示の気体排出口から排出される。

図示される実施形態では、気体導入路７２に軸流タービン１０Ａのノズル（静翼）１４が設けられている。なお、軸流タービン１０Ａは、衝動タービン、反動タービン又は衝動反動タービンのうちの何れであってもよい。

図示される実施形態では、本体側ケーシング７は、前方側ＸＦの端部７５から径方向における外側に突出する第１フランジ部７６を含む。入口側ケーシング８は、後方側ＸＲにおける外周面８６から径方向における外側に突出する第２フランジ部８７を含む。入口側ケーシング８は、第１フランジ部７６および第２フランジ部８７を締結部材１５（図示例では締結ボルト）により締結することで、本体側ケーシング７に締結されている。

上記の構成によれば、ポンプ装置１は、本体側ケーシング７および本体側ケーシング７の前方側ＸＦに締結される入口側ケーシング８を備え、入口側ケーシング８の内部には、液体導入路８１と、液体導入路８１の外周側に形成された気体排出路８２が形成されている。この場合には、入口側ケーシング８の軸線方向Ｘにおける長さを小さなものにでき、ひいてはポンプ装置１のコンパクト化や小型軽量化が図れる。

幾つかの実施形態では、上述したポンプ装置１は、上記気体および上記液体を設計流量としたときに、軸流タービン翼６の入口における気体の圧力Ｐ３（ノズル１４と軸流タービン翼６との間の圧力、翼間圧力）が、液体流路１２を流れる液体の圧力Ｐ１（ポンプ入口圧力）よりも大きく、且つ遠心ポンプ翼４を通過した液体の圧力Ｐ２（ポンプ出口圧力）よりも小さくなるように構成されている。

液体流路１２を流れて遠心ポンプ翼４を通過する液体は、ポンプ装置１の駆動により遠心力が付与されて昇圧する。通常のポンプでは、ポンプ出口圧力Ｐ２とポンプ入口圧力Ｐ１との圧力差による上記液体の多量のリークが生じることになる。上記の構成によれば、ポンプ装置１における液体のリーク量は、ポンプ出口圧力Ｐ２とポンプ入口圧力Ｐ１との圧力差よりも圧力差が小さい、ポンプ出口圧力Ｐ２と翼間圧力Ｐ３と圧力差に応じた量になる。これにより、ポンプ装置１における液体のリーク量を、通常のポンプに比べて低減できる。

（ディスク部の貫通孔）
図３は、本開示の一実施形態にかかるポンプ装置における環状のディスク部近傍の軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図である。
幾つかの実施形態では、上述したポンプ装置１は、図３に示されるように、環状のディスク部５の前方側ＸＦの端面５３と静止壁１６との間には前方側隙間（一方側隙間）１７が形成され、環状のディスク部５の後方側ＸＲの端面５４と静止壁１８との間には後方側隙間（他方側隙間）１９が形成されている。環状のディスク部５には、回転シャフト２の軸線方向Ｘに沿って貫通する貫通孔５５が形成されている。貫通孔５５は、前方側隙間１７又は前方側隙間１７に繋がる前方側空間（一方側空間）２０と、後方側隙間１９又は後方側隙間１９に繋がる後方側空間（他方側空間）２１と、を連通している。

図示される実施形態では、環状のディスク部５の端面５３は、軸流タービン翼６が取り付けられた外周面５１の前方端から径方向における内側に径方向に沿って延在している。静止壁１６は、端面５３に対向して配置される入口側ケーシング８の後方側ＸＲの端面８３からなる。すなわち、図示される実施形態では、前方側隙間１７は、端面５３と端面８３との間に形成されている。前方側隙間１７は、気体流路１３における軸流タービン翼６よりも前方側（下流側）、且つ気体排出路８２よりも後方側（上流側）に繋がる。

前方側空間２０は、前方側隙間１７の内周側に形成された空間であり、環状のディスク部５と入口側ケーシング８との間に形成された空間である。前方側空間２０は、その内周側に形成された液体流路１２に繋がる。

図示される実施形態では、環状のディスク部５の端面５４は、軸流タービン翼６が取り付けられた外周面５１の後方端から径方向における内側に径方向に沿って延在している。静止壁１８は、端面５４に対向して配置される本体側ケーシング７の前方側ＸＦの端面７７からなる。すなわち、図示される実施形態では、後方側隙間１９は、端面５４と端面７７との間に形成されている。後方側隙間１９は、気体流路１３におけるノズル１４よりも前方側（下流側）、軸流タービン翼６よりも後方側（上流側）に繋がる。

環状のディスク部５は、軸流タービン翼６が取り付けられた外周面５１よりも後方側ＸＲ、且つ外周面５１よりも径方向における内側に位置する後方側外周面５６と、軸線方向Ｘにおける外周面５１と後方側外周面５６との間において、後方側外周面５６よりも径方向における内側に凹む環状凹部５７と、を有する。後方側空間２１は、後方側隙間１９の内周側に形成された空間であり、環状凹部５７に面する空間を含む。後方側空間２１は、後方側外周面５６と後方側外周面５６に対向する本体側ケーシング７の内周面７８との間に形成される隙間２２を通じて遠心流路１１の出口に連通している。内周面７８は、上記端面７７の内側端から後方側ＸＲに軸線方向Ｘに沿って延在している。

貫通孔５５は、ディスク部５の前方側ＸＦに形成された前方側開口端５５１と、ディスク部５の後方側ＸＲに形成された後方側開口端５５２と、を有する。図示される実施形態では、前方側開口端５５１は、ディスク部５の端面５３の内周側に連なる面５８に形成され、後方側開口端５５２は、ディスク部５の端面５４の内周側に連なる面５９に形成されている。前方側開口端５５１は、前方側空間２０に繋がり、後方側開口端５５２は、後方側空間２１に繋がる。なお、他の幾つかの実施形態では、前方側開口端５５１が端面５３に形成されて前方側隙間１７に繋がるようになっていてもよいし、後方側開口端５５２が端面５４に形成されて後方側隙間１９に繋がるようになっていてもよい。

図示される実施形態では、貫通孔５５は、前方側開口端５５１の中心Ｃ１の回転シャフト２の軸線ＬＡからの距離Ｌ１が、後方側開口端５５２の中心Ｃ２の軸線ＬＡからの距離Ｌ２と同じになっている。

上記の構成によれば、遠心ポンプ翼４を通過する液体は、ポンプ装置１の駆動により遠心力が付与されて昇圧する。この昇圧した液体の一部は、後方側隙間１９や後方側空間２１に流入する。後方側隙間１９や後方側空間２１に流入した液体の一部は、ポンプ装置１の駆動により貫通孔５５を通過して前方側隙間１７や前方側空間２０に送られる。この場合には。前方側隙間１７や前方側空間２０に送られた液体により、軸流タービン翼６および環状のディスク部５の夫々の前方側の部分を冷却できる。また、上記の構成によれば、前方側隙間１７や前方側空間２０には、貫通孔５５を通じて後方側隙間１９や後方側空間２１に存在する流体が流入するため、貫通孔５５が形成されていない場合に比べて、前方側隙間１７や前方側空間２０の圧力を向上できる。前方側隙間１７や前方側空間２０の圧力を向上させることで、軸流タービン翼６を通過した気体が前方側隙間１７や前方側空間２０を通過して液体流路１２に流入することを抑制できる。軸流タービン翼６を通過した気体の液体流路１２への流入を抑制することで、液体流路１２又は遠心流路１１におけるキャビテーションの発生を抑制できる。

図４は、本開示の一実施形態にかかるポンプ装置における環状のディスク部近傍の軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図である。
幾つかの実施形態では、図４に示されるように、上述した貫通孔５５は、前方側開口端５５１の中心Ｃ１の回転シャフト２の軸線ＬＡからの距離Ｌ１が、後方側開口端５５２の中心Ｃ２の軸線ＬＡからの距離Ｌ２よりも大きい。図示される実施形態では、貫通孔５５は、前方側ＸＦに向かうにつれて外周側に傾斜している。

上記の構成によれば、貫通孔５５は、上記距離Ｌ１が上記距離Ｌ２よりも大きい。この場合には、上記距離Ｌ１と上記距離Ｌ２が同じ場合に比べて、ポンプ装置１の駆動による後方側隙間１９や後方側空間２１に存在する液体の、貫通孔５５を通じた前方側隙間１７や前方側空間２０への移動が促進されるため、軸流タービン翼６および環状のディスク部５の夫々の上記前方側ＸＦの部分を効果的に冷却できる。

図５は、本開示の一実施形態にかかるポンプ装置における環状のディスク部近傍の軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図である。
幾つかの実施形態では、図５に示されるように、上述した貫通孔５５は、前方側開口端５５１の中心Ｃ１の回転シャフト２の軸線ＬＡからの距離Ｌ１が、後方側開口端５５２の中心Ｃ２の軸線ＬＡからの距離Ｌ２よりも小さい。図示される実施形態では、貫通孔５５は、後方側ＸＲに向かうにつれて外周側に傾斜している。

上記の構成によれば、貫通孔５５は、上記距離Ｌ１が上記距離Ｌ２よりも小さい。この場合には、ポンプ装置１の駆動時におけるポンピング作用により、軸流タービン翼６を通過後に前方側隙間１７や前方側空間２０に流入した気体を、貫通孔５５、後方側空間２１や後方側隙間１９を通じて、軸流タービン翼６の入口側に戻すことができる。軸流タービン翼６を通過した気体を還流させることで、遠心ポンプ翼４を通過した液体の後方側隙間１９や後方側空間２１へのリーク量を低減できるため、ポンプ装置１のポンプ機能の効率を向上できる。また、遠心ポンプ翼４を通過した液体の後方側隙間１９や後方側空間２１へのリーク量を低減することで、環状のディスク部５による環状のディスク部５に面する隙間（前方側隙間１７、後方側隙間１９）や空間（前方側空間２０、後方側空間２１）に存在する液体の撹拌ロスを低減できるため、ポンプ装置１の軸流タービン１０Ａの効率を向上できる。したがって、ポンプ装置１の全体性能を向上できる。

（ラビリンスシール）
図６は、本開示の一実施形態にかかるポンプ装置における環状のディスク部近傍の軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図である。
幾つかの実施形態では、上述したポンプ装置１は、図６に示されるように、環状のディスク部５の後方側ＸＲの端面５４と静止壁１８との間には上述した後方側隙間（他方側隙間）１９が形成されている。ポンプ装置１は、ハブ部３、遠心ポンプ翼４、環状のディスク部５、および軸流タービン翼６を回転可能に収容する上述した本体側ケーシング７と、後方側隙間１９よりも後方側ＸＲにおいて環状のディスク部５と本体側ケーシング７との間をシールするラビリンスシール２３と、を備える。

図示される実施形態では、ラビリンスシール２３は、上述したディスク部５の後方側外周面５６と、上述した本体側ケーシング７の内周面７８と、の間をシールしている。

上記の構成によれば、後方側隙間１９よりも後方側ＸＲにおいて、ラビリンスシール２３により、環状のディスク部５と本体側ケーシング７との間をシールすることで、遠心ポンプ翼４を通過した液体の後方側隙間１９や後方側空間２１へのリーク量を低減できるため、ポンプ装置１の遠心ポンプ１０Ｂの効率を向上できる。また、遠心ポンプ翼４を通過した液体の後方側隙間１９や後方側空間２１へのリーク量を低減することで、環状のディスク部５に面する隙間（前方側隙間１７、後方側隙間１９）や空間（前方側空間２０、後方側空間２１）に存在する液体の撹拌ロスを低減できるため、ポンプ装置１の軸流タービン１０Ａの効率を向上できる。したがって、ポンプ装置１の全体性能を向上できる。

また、遠心ポンプ翼４を通過した液体の後方側隙間１９や後方側空間２１へのリーク量を低減することで、後方側隙間１９や後方側空間２１の圧力上昇を抑制でき、後方側隙間１９や後方側空間２１と、前方側隙間１７や前方側空間２０との間の圧力差を小さなものにできるため、環状のディスク部５にかかるスラストを低減できる。また、ポンプ装置１は、環状のディスク部５と本体側ケーシング７との間のシールに、簡単な構造のラビリンスシール２３を用いることで、ポンプ装置１の構造の複雑化、大型化や重量化を抑制できる。

（インデューサ）
図７は、本開示の一実施形態にかかるポンプ装置における環状のディスク部近傍の軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図である。図８は、本開示の一実施形態におけるインデューサの一例を説明するための説明図である。図８では、ポンプ装置１のハブ部３を径方向における外側から視た状態を概略的に示している。回転方向ＲＤは、軸線ＬＡよりも図示面手前側における回転シャフト２の回転方向を示している。ＭＦは、液体流路１２を流れる液体の流れを示している。
幾つかの実施形態では、上述したポンプ装置１は、図７に示されるように、ハブ部３の周面３１における遠心ポンプ翼４よりも前方側ＸＦから突出するインデューサ２４をさらに備える。インデューサ２４は、図８に示されるように、遠心ポンプ翼４に流入する液体に回転シャフト２の回転方向ＲＤに予旋回を付与するように構成されている。

図８に示される実施形態では、インデューサ２４は、回転シャフト２の周方向に間隔をあけて配置される複数の案内羽根２４０を含む。案内羽根２４０の夫々は、後方側ＸＲに位置する後縁２４２が、前方側ＸＦに位置する前縁２４１よりも回転方向ＲＤに位置するように傾斜している。液体流路１２を流れる液体は、案内羽根２４０間を通過する際に案内羽根２４０に案内されて、その流れＭＦに回転方向ＲＤに向かう速度成分が付与される。

上記の構成によれば、遠心ポンプ翼４に流入する液体は、インデューサ２４により回転シャフト２の回転方向ＲＤに予旋回が付与されるため、キャビテーションの発生を抑制できる。これにより、キャビテーションの発生によるポンプ装置１の効率低下を抑制できる。

（気体導入路）
図９は、本開示の一実施形態における気体導入路の一例を説明するための説明図である。図９では、回転シャフトの軸線方向における前方側から視たときのハブ部、遠心ポンプ翼および本体側ケーシングを概略的に示している。
幾つかの実施形態では、上述したポンプ装置１は、図２に示されるように、上述した気体導入路７２が内部に形成された本体側ケーシング７を備える。上述した気体導入路７２は、回転シャフト２の周方向における一部に形成された。

上記の構成によれば、気体導入路７２により、軸流タービン翼６には、周方向の一部から気体が導入される。このようにポンプ装置１における軸流タービン１０Ａを部分送入タービンとすることで、遠心ポンプ翼４を通過した液体を排出するための液体排出路７１と気体導入路７２との間の干渉を抑制できる。具体的には、回転シャフト２の周方向における気体導入路７２が形成されていない範囲に、液体排出路７１の流路面積が大きな液体排出口７４側を配置できる。この場合には、ポンプ装置１のコンパクト化や小型軽量化が図れる。

幾つかの実施形態では、図９に示されるように、回転シャフト２の周方向における気体導入路７２が延在する角度範囲をαとしたときに、角度範囲αは、０°以上９０°以下である。好ましくは、１０°以上６０°以下、さらに好ましくは、２０°以上３０°以下である。この場合には、気体導入路７２と液体排出路７１との間の干渉を抑制しつつ、ポンプ装置１のコンパクト化や小型軽量化が図れる。

幾つかの実施形態では、図９に示されるような軸線ＬＡに直交する断面において、回転シャフト２の周方向における液体排出口７４の中心Ｃ３の角度位置を０°とし、回転シャフト２の回転方向ＲＤにおける下流方向を上記周方向における角度位置θの正方向としたときに、上述した気体導入路７２は、９０°≦θ≦２７０°の範囲内に存在する。好ましくは、気体導入路７２は、１２０°≦θ≦２４０°の範囲内に存在する。さらに好ましくは、１５０°≦θ≦２１０°の範囲内に存在する。この場合には、気体導入路７２と液体排出路７１との間の干渉を抑制しつつ、ポンプ装置１のコンパクト化や小型軽量化が図れる。

幾つかの実施形態では、上述したポンプ装置１は、図２に示されるように、上述した気体導入路７２は、軸流タービン翼６よりも他方側（後方側ＸＲ）に設けられて、スクロール状に形成されたスクロール流路７２Ａと、スクロール流路７２Ａから軸流タービン翼６に気体を導くための傾斜導入路７２Ｂと、を含む。傾斜導入路７２Ｂは、一方側（前方側ＸＦ）に向かうにつれて内周側に向かって傾斜している。図示される実施形態では、上述したノズル１４は、傾斜導入路７２Ｂに設けられる。

上記の構成によれば、傾斜導入路７２Ｂは、前方側ＸＦに向かうにつれて内周側に向かって傾斜している傾斜導入路７２Ｂを通過する気体の圧力を高めることができる。軸流タービン翼６に導入される気体の圧力を高めることで、軸流タービン翼６からの気体の剥離を抑制でき、ひいてはポンプ装置１の軸流タービン１０Ａの効率を向上できる。また、上記の構成によれば、傾斜導入路７２Ｂは、後方側ＸＲに向かうにつれて外周側に向かって傾斜しているので、傾斜導入路７２Ｂおよびスクロール流路７２Ａと、液体排出路７１との間の干渉を抑制できる。これにより、ポンプ装置１のコンパクト化や小型軽量化が図れる。

幾つかの実施形態では、図１に示されるように、本体側ケーシング７は、液体排出路形成部７１０のスクロール流路７１Ａよりも後方側ＸＲにおける外周面７１１と、気体導入路形成部７２０の内周側の外面７２１と、の間に、前方側ＸＦに向かって凹む溝部７２２が形成されている。溝部７２２は、回転シャフト２の周方向に沿って延在しており、外周面７１１と外面７２１との間には、隙間が形成されている。気体導入路形成部７２０は、上記溝部７２２よりも前方側ＸＦにて、液体排出路形成部７１０に外周側から接続されている。液体排出路形成部７１０は、気体導入路形成部７２０との接続部の内周側に、上述したスクロール流路７１Ａが形成されている。図示される実施形態では、気体導入路形成部７２０は、液体排出路形成部７１０と一体的に設けられている。この場合には、気体導入路形成部７２０から液体排出路形成部７１０に熱が伝達される際に、液体排出路形成部７１０におけるスクロール流路７１Ａにより冷却された部位を通過する必要があるため、気体導入路形成部７２０から、液体排出路形成部７１０、液体排出路形成部７１０の後方側ＸＲに接続されたケーシングへの熱の伝達を効果的に抑制できる。これにより、液体排出路形成部７１０、液体排出路形成部７１０の後方側ＸＲに接続されたケーシングの内部に収容されたシールや軸受の熱による劣化や性能低下を抑制できる。

幾つかの実施形態では、図１に示されるように、上述したポンプシステム１０は、上述したポンプ装置１と、回転シャフト２の回転力を回収するように構成された回転力回収装置９１、又は、回転シャフト２に回転力を付与するように構成された回転力付与装置９２、の何れか一方と、を備える。回転力回収装置９１や回転力付与装置９２は、回転シャフト２に取り付けられる。

図示される実施形態では、図１に示されるように、上述したポンプシステム１０は、回転力回収装置９１又は回転力付与装置９２を収容するケーシング９３と、回転力回収装置９１又は回転力付与装置９２よりも前方側ＸＦにて回転シャフト２に取り付けられる前方側軸受９４と、回転力回収装置９１又は回転力付与装置９２よりも後方側ＸＲにて回転シャフト２に取り付けられる後方側軸受９５と、をさらに備える。或る実施形態では、回転力回収装置９１は、発電機からなる。また、或る実施形態では、回転力付与装置９２は、電動モータからなる。

ケーシング９３は、前方側軸受９４を外周側から支持する前方側軸受支持部９３１と、後方側軸受９５を外周側から支持する後方側軸受支持部９３２と、を含む。図示される実施形態では、ケーシング９３は、液体排出路形成部７１０の後方側ＸＲに接続されており、気体導入路形成部７２０には接続されていない。

上記の構成によれば、ポンプシステム１０は、ポンプ装置１の軸線方向Ｘにおける長さを小さくすることで、ポンプシステム１０のコンパクト化や小型軽量化が図れる。

幾つかの実施形態では、上述したポンプ装置１は、不図示の内燃機関に液体燃料を送るための燃料ポンプ装置からなる。ポンプ装置１は、遠心ポンプ１０Ｂを駆動させること不図示の内燃機関に液体燃料を送るように構成されている。

本開示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形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。

１）本開示の少なくとも一実施形態にかかるポンプ装置（１）は、
回転シャフト（２）と、
前記回転シャフト（２）に取り付けられたハブ部（３）と、
前記ハブ部（３）の周面（３１）に取り付けられた遠心ポンプ翼（４）と、
前記遠心ポンプ翼（４）の先端（４１）に取り付けられた環状のディスク部（５）と、
前記環状のディスク部（５）の外周面（５１）に取り付けられた軸流タービン翼（６）と、を備え、
前記環状のディスク部（５）の内周側には、前記回転シャフト（２）の軸線方向（Ｘ）における一方側（前方側ＸＦ）から他方側（後方側ＸＲ）に向かって流れる液体が前記遠心ポンプ翼（４）に流入する液体流路（１２）が形成され、
前記環状のディスク部（５）の外周側には、前記他方側（後方側ＸＲ）から前記一方側（前方側ＸＦ）に向かって流れる気体が前記軸流タービン翼（６）を通過する気体流路（１３）が形成された。

上記１）の構成によれば、ポンプ装置は、ハブ部および環状のディスク部の夫々に取り付けられた遠心ポンプ翼と、環状のディスク部の外周面に取り付けられた軸流タービン翼と、を備える。このようなポンプ装置は、軸流タービンおよび遠心ポンプを一体化させることで、その回転シャフトの軸線方向における長さを小さなものにできる。ポンプ装置の上記軸線方向における長さを小さくすることで、ポンプ装置のコンパクト化や小型軽量化が図れる。

また、上記１）の構成によれば、ポンプ装置は、環状のディスク部の内周側には、上記一方側から上記他方側に向かって流れる液体が遠心ポンプ翼に流入する液体流路が形成され、環状のディスク部の外周側には、上記他方側から上記一方側に向かって流れる気体が軸流タービン翼を通過する気体流路が形成されている。この場合には、軸流タービン翼および環状のディスク部の夫々は、液体流路を流れて遠心ポンプ翼を通過する液体により冷却されるため、その耐熱性を向上させることができる。また、液体流路を流れて遠心ポンプ翼を通過する液体により遮熱されるため、気体流路を流れる気体の熱が、軸流タービン翼および環状のディスク部を通じて、ハブ部や回転シャフトに伝達されるのを抑制できる。気体流路を流れる気体の熱の回転シャフトへの伝達を抑制することで、回転シャフトに取り付けられた軸受やシールの熱による劣化や性能低下を抑制できる。これにより、ポンプ装置は、回転シャフトに取り付けられた軸受やシールを冷却するための冷却構造を設けなくても良いので、ポンプ装置の大型化、重量化および部品点数の増加を抑制でき、ポンプ装置の大型化、重量化および部品点数の増加に伴う信頼性の低下を抑制できる。

２）幾つかの実施形態では、上記１）に記載のポンプ装置（１）であって、
前記ハブ部（３）、前記遠心ポンプ翼（４）、前記環状のディスク部（５）、及び前記軸流タービン翼（６）を回転可能に収容する本体側ケーシング（７）と、
前記本体側ケーシング（７）の前記一方側（前方側ＸＦ）に締結される入口側ケーシング（８）と、をさらに備え、
前記入口側ケーシング（７）の内部には、前記遠心ポンプ翼（４）に前記液体を導入するための液体導入路（８１）と、前記液体導入路（８１）の外周側に形成された気体排出路（８２）であって前記軸流タービン翼（６）を通過した前記気体を排出するための気体排出路（８２）と、が形成された。

上記２）の構成によれば、ポンプ装置は、本体側ケーシングおよび本体側ケーシングの一方側に締結される入口側ケーシングを備え、入口側ケーシングの内部には、液体導入路と、液体導入路の外周側に形成された気体排出路が形成されている。この場合には、入口側ケーシングの上記軸線方向における長さを小さなものにでき、ひいてはポンプ装置のコンパクト化や小型軽量化が図れる。

３）幾つかの実施形態では、上記１）又は２）に記載のポンプ装置（１）であって、
前記環状のディスク部（５）の前記一方側（前方側ＸＦ）の端面（５３）と静止壁（１６、端面８３）との間には一方側隙間（前方側隙間１７）が形成され、
前記環状のディスク部（５）の前記他方側（後方側ＸＲ）の端面（５４）と静止壁（１８、端面７７）との間には他方側隙間（後方側隙間１９）が形成され、
前記環状のディスク部（５）は、前記回転シャフト（２）の軸線方向（Ｘ）に沿って貫通する貫通孔（５５）であって、前記一方側隙間又は前記一方側隙間と繋がる一方側空間（前方側空間２０）と、前記他方側隙間又は前記他方側隙間と繋がる他方側空間（後方側空間２１）と、を連通する貫通孔（５５）が形成された。

上記３）の構成によれば、遠心ポンプ翼を通過する液体は、ポンプ装置の駆動により遠心力が付与されて昇圧する。この昇圧した液体の一部は、他方側隙間や他方側空間に流入する。他方側隙間や他方側空間に流入した液体の一部は、ポンプ装置の駆動により貫通孔を通過して一方側隙間や一方側空間に送られる。この場合には、一方側隙間や一方側空間に送られた液体により、軸流タービン翼および環状のディスク部の夫々の上記一方側の部分を冷却できる。また、上記３）の構成によれば、一方側隙間や一方側空間には、貫通孔を通じて他方側隙間や他方側空間に存在する流体が流入するため、貫通孔が形成されていない場合に比べて、一方側隙間や一方側空間の圧力を向上できる。一方側隙間や一方側空間の圧力を向上させることで、軸流タービン翼を通過した気体が一方側隙間や一方側空間を通過して液体流路に流入することを抑制できる。軸流タービン翼を通過した気体の液体流路への流入を抑制することで、液体流路又は遠心流路におけるキャビテーションの発生を抑制できる。

４）幾つかの実施形態では、上記３）に記載のポンプ装置（１）であって、
前記貫通孔（５５）は、前記環状のディスク部（５）の前記一方側（前方側ＸＦ）に形成された一方側開口端（前方側開口端５５１）の中心（Ｃ１）の前記回転シャフトの軸線からの距離Ｌ１が、前記環状のディスク部（５）の前記他方側（後方側ＸＲ）に形成された他方側開口端（後方側開口端５５２）の中心（Ｃ２）の前記回転シャフトの前記軸線からの距離Ｌ２よりも大きい。

上記４）の構成によれば、貫通孔は、上記距離Ｌ１が上記距離Ｌ２よりも大きい。この場合には、上記距離Ｌ１と上記距離Ｌ２が同じ場合に比べて、ポンプ装置の駆動による他方側隙間や他方側空間に存在する液体の、貫通孔を通じた一方側隙間や一方側空間への移動が促進されるため、軸流タービン翼および環状のディスク部の夫々の上記一方側の部分を効果的に冷却できる。

５）幾つかの実施形態では、上記３）に記載のポンプ装置（１）であって、
前記貫通孔（５５）は、前記環状のディスク部（５）の前記一方側（前方側ＸＦ）に形成された一方側開口端（前方側開口端５５１）の中心（Ｃ１）の前記回転シャフトの軸線からの距離Ｌ１が、前記環状のディスク部（５）の前記他方側（後方側ＸＲ）に形成された他方側開口端（後方側開口端５５２）の中心（Ｃ２）の前記回転シャフトの前記軸線からの距離Ｌ２よりも小さい。

上記５）の構成によれば、貫通孔は、上記距離Ｌ１が上記距離Ｌ２よりも小さい。この場合には、ポンプ装置の駆動時におけるポンピング作用により、軸流タービン翼を通過後に一方側隙間や一方側空間に流入した気体を、貫通孔、一方側隙間および一方側空間を通じて軸流タービン翼の入口側に戻すことができる。軸流タービン翼を通過した気体を還流させることで、遠心ポンプ翼を通過した液体の他方側隙間や他方側空間へのリーク量を低減できるため、ポンプ装置のポンプ機能の効率を向上できる。また、遠心ポンプ翼を通過した液体の他方側隙間や他方側空間へのリーク量を低減することで、環状のディスク部による環状のディスク部に面する隙間や空間に存在する液体の撹拌ロスを低減できるため、ポンプ装置のタービン機能の効率を向上できる。したがって、ポンプ装置の全体性能を向上できる。

６）幾つかの実施形態では、上記１）～５）の何れかに記載のポンプ装置（１）であって、
前記環状のディスク部（５）の前記他方側（後方側ＸＲ）の端面（５４）と静止壁（１８、端面７７）との間には他方側隙間（後方側隙間１９）が形成され、
前記ポンプ装置（１）は、
前記ハブ部（３）、前記遠心ポンプ翼（４）、前記環状のディスク部（５）、及び前記軸流タービン翼（６）を回転可能に収容する本体側ケーシング（７）と、
前記他方側隙間（後方側隙間１９）よりも前記他方側（後方側ＸＲ）において前記環状のディスク部（５）と前記本体側ケーシング（７）との間をシールするラビリンスシール（２３）と、を備える。

上記６）の構成によれば、他方側隙間よりも上記他方側において、ラビリンスシールにより、環状のディスク部と本体側ケーシングとの間をシールすることで、遠心ポンプ翼を通過した液体の他方側隙間や他方側空間へのリーク量を低減できるため、ポンプ装置の遠心ポンプの効率を向上できる。また、遠心ポンプ翼を通過した液体の他方側隙間や他方側空間へのリーク量を低減することで、環状のディスク部に面する隙間や空間に存在する液体の撹拌ロスを低減できるため、ポンプ装置の軸流タービンの効率を向上できる。したがって、ポンプ装置の全体性能を向上できる。

また、遠心ポンプ翼を通過した液体の他方側隙間や他方側空間へのリーク量を低減することで、他方側隙間や他方側空間の圧力上昇を抑制でき、他方側隙間や他方側空間と、一方側隙間や一方側空間との間の圧力差を小さなものにできるため、環状のディスク部にかかるスラストを低減できる。また、ポンプ装置は、環状のディスク部と本体側ケーシングとの間のシールに、簡単な構造のラビリンスシールを用いることで、ポンプ装置の構造の複雑化、大型化や重量化を抑制できる。

７）幾つかの実施形態では、上記１）～６）の何れかに記載のポンプ装置（１）であって、
前記ハブ部（３）の前記周面（３１）における前記遠心ポンプ翼（４）よりも前記一方側（前方側ＸＦ）に形成されたインデューサ（２４）であって、前記遠心ポンプ翼（４）に流入する前記液体に前記回転シャフト（２）の回転方向（ＲＤ）に予旋回を付与するように構成されたインデューサ（２４）をさらに備える。

上記７）の構成によれば、遠心ポンプ翼に流入する液体は、インデューサにより回転シャフトの回転方向に予旋回が付与されるため、キャビテーションの発生を抑制できる。これにより、キャビテーションの発生によるポンプ装置の効率低下を抑制できる。

８）幾つかの実施形態では、上記１）～７）の何れかに記載のポンプ装置（１）であって、
前記ハブ部（３）、前記遠心ポンプ翼（４）、前記環状のディスク部（５）、及び前記軸流タービン翼（６）を回転可能に収容する本体側ケーシング（７）を備え、
前記本体側ケーシング（７）の内部には、前記軸流タービン翼（６）に前記気体を導入するための気体導入路（７２）が形成され、
前記気体導入路（７２）は、前記回転シャフトの周方向における一部に形成された。

上記８）の構成によれば、気体導入路により、軸流タービン翼には、周方向の一部から気体が導入される。このようにポンプ装置における軸流タービンを部分送入タービンとすることで、遠心ポンプ翼を通過した液体を排出するための液体排出路と気体導入路との間の干渉を抑制できる。具体的には、回転シャフトの周方向における気体導入路が形成されていない範囲に、液体排出路の流路面積が大きな液体排出口側を配置できる。この場合には、ポンプ装置のコンパクト化や小型軽量化が図れる。

９）幾つかの実施形態では、上記８）に記載のポンプ装置（１）であって、
前記気体導入路（７２）は、
前記軸流タービン翼（６）よりも前記他方側（後方側ＸＲ）に設けられて、スクロール状に形成されたスクロール流路（７２Ａ）と、
前記スクロール流路（７２Ａ）から前記軸流タービン翼（６）に前記気体を導くための傾斜導入路（７２Ｂ）であって、前記一方側（前方側ＸＦ）に向かうにつれて内周側に向かって傾斜している傾斜導入路（７２Ｂ）と、を含む。

上記９）の構成によれば、傾斜導入路は、上記一方側に向かうにつれて内周側に向かって傾斜している傾斜導入路を通過する気体の圧力を高めることができる。軸流タービン翼に導入される気体の圧力を高めることで、軸流タービン翼からの気体の剥離を抑制でき、ひいてはポンプ装置の軸流タービンの効率を向上できる。また、上記９）の構成によれば、傾斜導入路は、上記他方側に向かうにつれて外周側に向かって傾斜しているので、傾斜導入路およびスクロール流路と、液体排出路との間の干渉を抑制できる。これにより、ポンプ装置のコンパクト化や小型軽量化が図れる。

１ ポンプ装置
２ 回転シャフト
３ ハブ部
４ 遠心ポンプ翼
５ ディスク部
６ 軸流タービン翼
７ 本体側ケーシング
８ 入口側ケーシング
１０ ポンプシステム
１０Ａ 軸流タービン
１０Ｂ 遠心ポンプ
１１ 遠心流路
１２ 液体流路
１３ 気体流路
１４ ノズル
１５ 締結部材
１６，１８ 静止壁
１７ 前方側隙間
１９ 後方側隙間
２０ 前方側空間
２１ 後方側空間
２２ 隙間
２３ ラビリンスシール
２４ インデューサ
３１ 周面
３２ 前方端
３３ 後方端
４１ 先端
５５ 貫通孔
５７ 環状凹部
７１ 液体排出路
７１Ａ スクロール流路
７２ 気体導入路
７２Ａ スクロール流路
７２Ｂ 傾斜導入路
７４ 液体排出口
７６ 第１フランジ部
８１ 液体導入路
８２ 気体排出路
８４ 出口開口端
８５ 液体導入孔
８７ 第２フランジ部
９１ 回転力回収装置
９２ 回転力付与装置
９３ ケーシング
９４ 前方側軸受
９５ 後方側軸受
７１０ 液体排出路形成部
７２０ 気体導入路形成部
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ 中心
Ｌ１，Ｌ２ 距離
ＬＡ 軸線
ＭＦ 液体の流れ
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 圧力
ＲＤ 回転方向
Ｘ 軸線方向
ＸＦ （軸線方向の）前方側
ＸＲ （軸線方向の）後方側
Ｙ 径方向

Claims (9)

1. 回転シャフトと、
   前記回転シャフトに取り付けられたハブ部と、
   前記ハブ部の周面に取り付けられた遠心ポンプ翼と、
   前記遠心ポンプ翼の先端に取り付けられた環状のディスク部と、
   前記環状のディスク部の外周面に取り付けられた軸流タービン翼と、を備え、
   前記環状のディスク部の内周側には、前記回転シャフトの軸線方向における一方側から他方側に向かって流れる液体が前記遠心ポンプ翼に流入する液体流路が形成され、
   前記環状のディスク部の外周側には、前記他方側から前記一方側に向かって流れる気体が前記軸流タービン翼を通過する気体流路が形成された、
   ポンプ装置。
2. 前記ハブ部、前記遠心ポンプ翼、前記環状のディスク部、及び前記軸流タービン翼を回転可能に収容する本体側ケーシングと、
   前記本体側ケーシングの前記一方側に締結される入口側ケーシングと、をさらに備え、
   前記入口側ケーシングの内部には、前記遠心ポンプ翼に前記液体を導入するための液体導入路と、前記液体導入路の外周側に形成された気体排出路であって前記軸流タービン翼を通過した前記気体を排出するための気体排出路と、が形成された、
   請求項１に記載のポンプ装置。
3. 前記環状のディスク部の前記一方側の端面と静止壁との間には一方側隙間が形成され、
   前記環状のディスク部の前記他方側の端面と静止壁との間には他方側隙間が形成され、
   前記環状のディスク部は、前記回転シャフトの軸線方向に沿って貫通する貫通孔であって、前記一方側隙間又は前記一方側隙間と繋がる一方側空間と、前記他方側隙間又は前記他方側隙間と繋がる他方側空間と、を連通する貫通孔が形成された、
   請求項１又は２に記載のポンプ装置。
4. 前記貫通孔は、前記環状のディスク部の前記一方側に形成された一方側開口端の中心の前記回転シャフトの軸線からの距離Ｌ１が、前記環状のディスク部の前記他方側に形成された他方側開口端の中心の前記回転シャフトの前記軸線からの距離Ｌ２よりも大きい、
   請求項３に記載のポンプ装置。
5. 前記貫通孔は、前記環状のディスク部の前記一方側に形成された一方側開口端の中心の前記回転シャフトの軸線からの距離Ｌ１が、前記環状のディスク部の前記他方側に形成された他方側開口端の中心の前記回転シャフトの前記軸線からの距離Ｌ２よりも小さい、
   請求項３に記載のポンプ装置。
6. 前記環状のディスク部の前記他方側の端面と静止壁との間には他方側隙間が形成され、
   前記ポンプ装置は、
   前記ハブ部、前記遠心ポンプ翼、前記環状のディスク部、及び前記軸流タービン翼を回転可能に収容する本体側ケーシングと、
   前記他方側隙間よりも前記他方側において前記環状のディスク部と前記本体側ケーシングとの間をシールするラビリンスシールと、を備える、
   請求項１乃至５の何れか１項に記載のポンプ装置。
7. 前記ハブ部の前記周面における前記遠心ポンプ翼よりも前記一方側に形成されたインデューサであって、前記遠心ポンプ翼に流入する前記液体に前記回転シャフトの回転方向に予旋回を付与するように構成されたインデューサをさらに備える、
   請求項１乃至６の何れか１項に記載のポンプ装置。
8. 前記ハブ部、前記遠心ポンプ翼、前記環状のディスク部、及び前記軸流タービン翼を回転可能に収容する本体側ケーシングを備え、
   前記本体側ケーシングの内部には、前記軸流タービン翼に前記気体を導入するための気体導入路が形成され、
   前記気体導入路は、前記回転シャフトの周方向における一部に形成された、
   請求項１乃至７の何れか１項に記載のポンプ装置。
9. 前記気体導入路は、
   前記軸流タービン翼よりも前記他方側に設けられて、スクロール状に形成されたスクロール流路と、
   前記スクロール流路から前記軸流タービン翼に前記気体を導くための傾斜導入路であって、前記一方側に向かうにつれて内周側に向かって傾斜している傾斜導入路と、を含む、
   請求項８に記載のポンプ装置。

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