JPS5851297A - 流体移送方法及び流体移送機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流体移送方法及び流体移送機械に係り、更に詳
しくは、ターメ形ポンゾ又はファンによる流体移送方法
及び該方法に用いるターメ形ポンプ又はファンに関する
ものである。

ポンプは通常一定の吐出し量及び全揚程で最高効率が得
られるように設計されている。また、ポンプは最高効率
での吐出し量より吐出し量が制限されると全揚程は上昇
し、効率が低下し軸動力の低減は僅かである。たとえば
、直送方式の給水ポンプにおいて、最も需要が多い量（
即ち、水栓開個数が多い。）に対応する吐出し量と所要
圧力で最高効率が得られる給水ポンプが使用される。こ
のポンプにおいて、需要量が減少する、即ち水栓開個数
が減少すると、吐出し圧力は上昇するが軸動力の減少は
僅かで、ポンプ効率は低下する。この場合、吐出し圧力
の上昇は不必要である。従って、水栓開個数の減少は水
そのものの節減にはつながるが、ポンプ動力の節減には
つながらない。

従来より、ポンプ又はファンの移送流体量の減少に応じ
て動力を減少させる方法として、動力源に可変速モータ
を用いてポンプ又はファンの回転数を減少させること、
及び軸流ポンプ又はファンにおいて羽根の角度をかえる
こと等が行なわれている。しかしながら、前者のポンプ
又はファンの回転数を制御する方式では可変速モータな
どが比較的高価であるという欠点があると共に、ポンプ
の全揚程は回転数の２乗に比例するので、高層建築物に
おける給水ポンプのように、ポンプの全揚程に対して所
要水頭が近い場合は、回転数の変化幅を余多大きくとれ
なく、省エネルギ効果が余り出ない。また、羽根の角度
をかえる方式は構造的に複雑であり、遠心ポンプでは構
造的に適用困難である。

本発明の目的は、移送先の受入量の変化に応じて、少な
い吐出し圧変化で所要量を吐出し、吐出し量に応じてエ
ネルギを節減することができる流体移送方法及び該方法
に用いる流体移送機械を提供するにある。

本発明の流体移送方法は、ターボ形ポンプ又はファンに
よるものであり、移送先の受入量の変化に応じて、該ポ
ンプ及びファンの羽根の有効幅を自動的に制御し、吐出
し圧の変動を少なくして流体を移送することを特徴とす
る方法である。

本発明の流体移送方法の好ましい一態様においては、前
記ポンプ又はファンの羽根の有効幅の制御が、該ポンプ
又はファンで移送する流体の圧力によるものである。

本発明の流体移送方法に使用される第２の発明の流体移
送機械は、ケーシング内で羽根車を回転して流体にエネ
ルギを与えるターボ形ポンプ又はファンであシ、 （ａ）　　羽根に対向する個所に羽根を挿通可能な長孔
を有し、主板の内側に主板に重ねて配設され、主板よシ
のトルク伝達手段を備え主板と一体に回転可能としであ
ると共に、回転軸方向に移動し羽根の有効幅を調節可能
な仕切板を有し、（ｂ）　　該仕切板は中央部が主板と
離れる方向に突出し、該突出部と主板との間で第１圧力
室を形成し・ （ｃ）該仕切板は、仕切板の回転軸方向の移動にかかわ
ることなく、主板と仕切板の間への流体の進出を防止す
る気密保持手段を備え、 （ｄ）　　主板とケーシングはそれぞれ微小な間隙を保
ち互に摺動する突出環状体を有し、該突出環状体と回転
軸の間で第２圧力室を形成し、（ｅ）　　該第１圧力室
と第２圧力室とは主板を貫通する孔にて連通され、第２
圧力室はケーシングを貫通する孔によシ圧力調節手段に
接続しである、ことを特徴とする流体移送機械である。

本発明の流体移送機械の好ましい一態様においては、前
記仕切板の中央突出部の周縁が、主板と筒形の伸縮自在
の膜体で接続しである。

本発明の流体移送機械の好ましい他の一態様においては
、前記圧力室の圧力調節手段が、ポンプ又はファンの吸
込口及び吐出口に連通ずる導管、該導管に設けられた圧
力調節弁、導管の切換手段及び弁の制御手段よりなる。

以下、本発明の流体移送機械を実施例の渦巻送水ポンプ
について説明する。第１図は該ポンプの縦断面図、第２
図は第１図における■−■線矢視部分断面図である。

第１図において１はケーシングで、１ａは吸込口、１ｂ
は吐出口である。ケージング１内には、図示せざる駆動
源に接続された回転軸４にナツト５にて取付けた羽根車
２が回転自在に配設されている。７はケーシング１内に
進入せしめた回転軸４の回転を許容し、回転軸４とケー
シング間を密Ｍｆる・母ツキンである。ケーシング１内
で羽根車２０回転に□よシ、水にエネルギが与えられ、
吸込口１ａよシ吸込まれ、加圧水として吐出口１ｂよυ
吐出される。第１図の羽根車２は羽根２ａと主板２ｂよ
りなるオープン羽根車を例示しであるが、羽根２ａの開
放側面をおおう側板ｒ有するクローズド羽根車であって
もよい。以上は従来のポンプと何等変ることはない。

このポンプにおいては主板２ｂの内側に主板２ｂに重ね
て仕切板３が配設される。仕切板３には、第２図に示す
ように、羽根２ａに対向する個所に羽根２ａを挿通可能
で、羽根２ａとの間よシ水の進退を極力防止するように
その間隙を僅小としだ長孔３ａが穿設されである。

回転軸４は主板２ｂを貫通、、シ、主板２ｂｉナツト５
で固定していると共に、更に延伸し、該延伸部にて滑面
円柱頭４ａが形成されている。

仕切板３の中央部は主板２ｂと離れる方向に突出し、更
にその中心に主板２ｂの円柱頭４ａが嵌合し摺動可能な
突出円筒体３ｂが形成されている。

仕切板３は回転軸４方向に移動し、羽根２ａの有効幅ケ
調節するものであるが、円柱頭４ａは突出円筒体３ｂの
個所で仕切板３を案内する。突出円筒体３ｂの先端は閉
塞しであるが、円柱頭４ａとの嵌合間隙が充分僅小で、
この間隙を通っての水の進退が僅かならば先端を開放し
ておいてもよい。

仕切板３の中央突出部と主板２ｂとの間には空間が形成
されるので、これを第１圧力室１１と称する。

仕切板３の周縁には、主板２ｂの周縁に外接、摺動し、
その長さを仕切板３の所要移動長に等しくした円筒体３
Ｃが一体に取付けである。これにより、仕切板３は、仕
切板３の回転軸方向の移動にかかわることなく、主板２
ｂと仕切板の間への水の進退を防止し、第１圧力室１１
の気密を保持することができる。円筒体３Ｃの先縁には
中空円板状のストッパ３ｄが内接、接合しである。これ
によｐ仕切板３は回転軸方向の移動が所定長さに制限さ
れる。羽根車がクローズド羽根車であるときは、ストツ
ノｆ３ｄはなくともよい。

また、第１図及び第２図に示すように主板２ｂの裏側の
ストッパ３ｄに対向する個所に１個又は複数個の突起２
Ｃが設けられ、突起２Ｃはストッパ３ｄの切欠３ｅ内に
挿通される。切欠３ｅの代シに突起２Ｃを嵌入できる孔
であってもよい。これにより主板２ｂのトルクは仕切板
３に伝達され（仕切板の回転トルクの値は小さい。）、
主板２ｂ　（羽根車２）と仕切板３は一体となって回転
する。トルク伝達手段は、羽根２＆と仕切板３の長孔３
ａによっても構成される。また、円柱頭４ａ及び突出円
筒体３ｂｉ断面角形とすることによシトルク伝達手段金
兼ねさせることもできる。

更に、円柱頭４ａ及び突出円筒体３ｂは仕切板３０回転
軸方向の移動の案内をなすものであるが、仕切板３は羽
根２ａ及び突起２Ｃによっても案内されるので、なくと
吃よい。

主板２ｂの外側とケーシング１の内側の対向する個所に
、それぞれ突出環状体２ｄ及び１ｅが設けられている。

突出環状体２ｄと１０は微小間隙６を保ち互に摺動し、
突出環状体２ｄ、ｌｅと回転軸４の間の空間を気密（水
密）に保つ。該空間を第２圧力室８と称す。

第１圧力室１１と第２圧力室８とは主板２ｂに穿設した
貫通孔２ｅにて連通している。第２圧力室８全おおうケ
ーシング１の部に圧力取入孔１ｃが穿設されてあり、圧
力取入孔ＩＣは圧力調節手段に接続されである。第１図
の実施例においては圧力調節手段として、ポンプの吐出
口１ｂ及び吸込）口１ａに穿設され、該個所の吐出圧及
び吸込圧を取出す圧力取出孔１ｄ及び１　ａ／と圧力取
入孔ＩＣをそれぞれ連結する導管９及び９′、並びに各
導管９及び９′のそれぞれに設けられた圧力調節弁ｌＯ
及び１０′、更に図示せざる導管９，９′の切換手段及
び弁１０　、１０’の制御手段よシなる。

第１圧力室１１内の圧力が吸込口ｌｅ内の圧力より犬と
なると、仕切板３を吸込口１ａ側に押す力が発生し、仕
切板３が移動し羽根２ａの有効幅を減小せしめる。この
とき、適切な羽根幅になるように第１圧力室１１内に導
入される圧力を圧力調節手段によシ調節してやればよい
。圧力調節手段としてはどのような手段を用いてもよい
が、第１図に示すようにポンプの移送水の圧力を利用す
ることは有利である。

第１図の実施例においては、第１圧力室１１には、羽根
２ａと仕切板３の長孔３ａ壁の間隙及び主板２ｂの周縁
と仕切板３と一体の円筒体３Ｃの間の間隙から圧力水が
進退する恐れがある。第３図の実施例においては、第１
圧力室１１の気密手段として、仕切板３の中央突出部を
囲み仕切板３と主板２ｂｉ円筒形の伸縮自在の膜体１２
で接続しである。

この方式によるときは第１圧力室１１の気密を完全とす
ることができる。勿論この場合は、羽根２ａと長孔３Ｉ
Ｌ壁の１間隙及び円筒体３Ｃと主板２ｂの間隙を充分と
っても差支えない。

次に、この実施例のポンプの作動、即ち本発明の流体移
送方法の実施例を説明する。

第４図に第１図のポンプの全揚程−吐出量の性能曲線を
示す。Ａｌ）曲線（実線で示す。）は仕切板３が主板２
ｂに最も接近しく密着状態に近い。）、羽根２＆幅が最
も広い場合のポンプの性能曲線で、仕切板３を移動して
羽根２ａの有効幅を逐次狭くした場合のポンプの性能的
？ｆＭをＡ１．Ａ２・・・Ａｎｌｌｌｌ］Ｉｗｌ（一点
鎖Ｍ）で示す。Ａｎ曲線はストツノｆ３ｄが主板２ｂの
背面に密着し５羽根２ａの有効幅が最小となった場合の
性能曲線である。

また、第４図におけるＢ６−Ｂｎ曲線はこのポンプの吐
出口側に接続される送液系の抵抗曲線金示すものである
。Ｂｏ　曲線は最も需要が多い（水栓開個数が最も多い
）場合で、Ｂ１＋Ｂ２・・・Ｂｎになるに従って需要量
が少なくなる（水栓開個数が少なくなる）。

いま、送液系の抵抗がＢｏ　曲線である（水栓開個数が
最も多い。）場合、仕切板３が第１図の実線で示す状態
であれば、ポンプ性能曲線はＡＱ　　となり、運転点は
ａｏ　で示される。需要量（水栓開個数）が減少して、
送液系の抵抗曲線がＢ、　　となるとポンプの運転点は
す、　に移行する。この場合は、第４図から明らかなよ
うに、吐出水の全揚程が必要以上に高くなり、ポンプ効
率が低下し、軸動力は減少しない。

第１図のポンプにおいて、需要量が減少するとポンプの
吐出圧力が上昇する。この吐出圧力を、圧力取出孔１ｄ
−ｉｌｌ整弁ｌ〇−導管９−圧力取入孔１ｃ−第２圧力
室８−貫通孔２ｅの径路で第１圧力室１１内に導けば、
吸込口１＆の低圧力に対して仕切板３を吸込口側に押す
力を発生し、仕切板３は移動し、羽根２ａの有効幅を減
少する。このとき適当な羽根２ａの有効幅となるように
調整弁１０を制御してやればよい。また、圧力取出孔１
ｄ’−調整弁１０’−導管９′−圧力取入孔ＩＣ−第２
圧力室８−貫通孔２ｅの径路で第１圧力室１１内に低圧
のポンプの吸込圧を導入することが出来るので、図示せ
ざる導管９，９′の切換手段及び調整弁１０　、１０’
の制御によシ適切な圧力を第１圧力室１１内に導入し、
羽根２ａの有効幅を適切にすることができる。。

これらの方法によ多羽根２ａの有効幅が狭くなシ、ポン
プの性能曲線がＡ、　　となったとすると、ポンプの運
転点はＡ１１１Ｍ、とＢ、線の交点のａｉ　点となる。

以下、同様に需要量が逐次低下し、送液系の抵抗曲線が
Ｂ２＋Ｂ３・・・Ｂｎに変化したとき、それぞれ羽根の
有効幅を狭め、そのときのポンプの性能曲線がＡｚ、Ａ
、・・・Ａｎになったとすると、ポンプの運転点はそれ
ぞれｌＬ２，６３・・・ａｎとなる。運転点ａＱ　、ａ
ｌ　＋ａ２・・・ａｎ　を結ぶ線をＣ線で示しである。

羽根の有効幅を変化させない場合のポンプの性能曲想は
Ａｏ　曲線であるので、この場合の各需要量に対するポ
ンプの運転点はＩＬＩ　＋１）１　＋ｂ２　＊ｂ３・・
・ｂｎ　である。

羽根の有効幅を狭くした場合の運転点は、狭くしない場
合の運転点に較べて、第４図から明らかなように、圧力
変化が小さく、しかも軸動力（図示せず。）が大幅に小
さくなる。また、速度制御方式に較べて、第４図から明
らかなように、小水量側での全揚程の低下がはるかに小
さいので、羽根の有効幅の変化を相尚大きく取れる利点
がある。

以上、本発明の方法及びポンプ又はファンを渦巻送水ポ
ンプの実施例に基づいて説明したが、他のターボ形−ン
プ及びファンについても同様に構成し、同様な効果をあ
げ得ることは勿論である。

本発明の流体移送方法及びこれに使用するポンプ又はフ
ァンは以上の如く構成されているので多くの効果音あげ
ることができる。即ち、特別の可変速原動機を必要とせ
ず、経済的な液量制御を行うことができ、使用圧力の変
化がすくない。また、制御中が速度制御方式より広くな
り、省エネルギ効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の渦巻送水ポンプの実施例の縦断面図、
第２図は第１図におけるｎ　−ｎａ矢視部分断面図、第
３図は他の実施例の羽根車及び仕切板の部分縦断面図、
第４図は本発明のポンプの実施例の全揚程−吐出量の性
能曲線及びこのポンプに接続される送液系の抵抗面Ｓｔ
−示す線図である。 １・・・ケーシング、２・・・羽根車、２ａ・・・羽根
、２ｂ・・・主板、２ｃ・・・突起、３・・・仕切板、
３ａ・・・長孔、３ｃ・・・円筒体、３ｄ・・・ストッ
パ、４・・・回転軸、７・・・パツキン、８・・・第２
圧力室、９，９′・・・導管、１０　、１０’・・・調
整弁、１１・・・第１圧力室、１２・・・膜体。 代理人　弁理士　秋　本　正　実 第１　因 ｈ 第２因 第３因 第４因 口止、出し１１　（送シｅミ量ン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　タープ形ポンプ又はファンによる流体移送におい
   て、移送先の受入量の変化に応じて、該ポンプ又はファ
   ンの羽根の有効幅を、該ポンプ又はファンで移送する流
   体の吐出圧力によって自動的に制御し、吐出圧の変動を
   少なくして流体全移送すること全特徴とする流体移送方
   法。 ２、　ケーシング内で羽根車全回転して流体にエネルギ
   を与えるタープ形Ｉンプ又はファンよりなる流体移送機
   械において、 （＆）　　羽根に対向する個所に羽根を挿通可能な長孔
   全有し、流体移送用の羽根を取付けだ主板の内側に該主
   板に重ねて配設され、主板よシのトルク伝達手段を備え
   、主板と一体に回転可能としであると共に、回転軸方向
   に沿って移動し流体移送羽根の有効幅全調節可能な仕切
   板を有し、（ｂ）　　該仕切板は中央部が主板と離れる
   方向に突出し、かつ該突出部と主板との間で第１圧力室
   を形成し、 （ｃ）　　該仕切板は、仕切板の回転軸方向の移動にか
   かわることなく、主板と仕切板の間への流体の進出を防
   止する気密保持手段を備え、 （ｄ）　　主板とケーシングは、それぞれ微小な間隙全
   保ち互に摺動する突出環状体を有し、該突出環状体と回
   転軸の間で第２圧力室を形成し、（ｅ）　　該第１圧力
   室と第２圧力室とは、主板を貫通する孔にて連通され、
   該第２圧力室は、ポンプ又はファンの吐出部と導管によ
   り接続しである、こと全特徴とする流体移送機械。 ３、　前記仕切板の中央突出部の周縁は、主板と筒形の
   伸縮自在の膜体で接続しである特許請求の範囲第２項記
   載の流体移送機械。