WO2013051290A1 - ポンプ装置およびポンプシステム - Google Patents

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WO2013051290A1
WO2013051290A1 PCT/JP2012/006448 JP2012006448W WO2013051290A1 WO 2013051290 A1 WO2013051290 A1 WO 2013051290A1 JP 2012006448 W JP2012006448 W JP 2012006448W WO 2013051290 A1 WO2013051290 A1 WO 2013051290A1
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WO
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impeller
pump
pump device
control valve
motor
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/006448
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English (en)
French (fr)
Inventor
文紀 河野
晃 小森
朋一郎 田村
Original Assignee
パナソニック株式会社
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Publication date
Application filed by パナソニック株式会社 filed Critical パナソニック株式会社
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Priority to CN201280015992.4A priority patent/CN103477086B/zh
Priority to US14/005,491 priority patent/US9574571B2/en
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/426—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps
    • F04D29/4273—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps suction eyes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D27/0246—Surge control by varying geometry within the pumps, e.g. by adjusting vanes
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    • F04D29/68—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
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    • F04D29/685—Inducing localised fluid recirculation in the stator-rotor interface
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    • F04D29/688—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for liquid pumps

Definitions

  • the present invention relates to a pump device for pumping liquid and a pump system using the pump device.
  • Patent Document 1 discloses a pump device 100 used in a pumped storage power plant as shown in FIG.
  • the pump device 100 includes an impeller 120 and a suction pipe 110 that forms an inflow path that guides water to the impeller 120.
  • a nozzle 130 that blows out high-pressure water toward the impeller 120 is disposed in the inflow path, and a supply pipe 140 is connected to the nozzle 130 through the suction pipe 110.
  • the cavitation performance deteriorates when the head (pumping height) becomes high.
  • the nozzle 130 is for improving this.
  • the opening direction of the nozzle 130 is parallel to the rotation axis of the impeller 120 as shown in FIG. 11A.
  • the flow rate decreases, so the water inflow angle ⁇ to the impeller 120 becomes smaller than the blade angle ⁇ 0 of the blade 121 of the impeller 120 as shown in FIG. 11B. Therefore, by blowing high-pressure water from the nozzle 130, the meridional surface flow direction velocity (meridian direction velocity) V of water is increased to V ′.
  • U is the blade rotation speed
  • W and W ′ are the relative inflow rates of water to the impeller 120.
  • the inflow angle ⁇ changes to ⁇ ′ and approaches the blade angle ⁇ 0 , so that cavitation becomes difficult to occur.
  • the nozzle 130 is configured to swing in the rotation direction and the reverse direction of the impeller 120 with respect to the rotation axis of the impeller 120.
  • the flow of water before flowing into the impeller 120 can be a spiral flow in the rotational direction, and the nozzle 130 is rotated in the rotational direction of the impeller 120.
  • the flow of water before flowing into the impeller 120 can be a spiral flow in the direction opposite to its rotational direction.
  • the meridional surface flow velocity V of water is increased to V ′ by blowing out the high-pressure water from the nozzle 130.
  • Patent Document 2 discloses a refrigeration device 300 as shown in FIG.
  • This refrigeration apparatus 300 circulates water as a refrigerant.
  • the refrigeration apparatus 300 has a main circuit 310 in which an evaporator 311, a compressor 312 and a condenser 313 are connected in this order.
  • Water is stored in the evaporator 311 and the condenser 313.
  • the compressor 312 sucks and compresses water vapor from the evaporator 311 and discharges the compressed water vapor to the condenser 313.
  • the water stored in the evaporator 311 is circulated via the load portion 321 by the heat absorption circuit 320.
  • the water stored in the condenser 313 is circulated through the cooling tower 331 by the heat radiation circuit 330.
  • a pump device 200 is provided in each of the heat absorption circuit 320 and the heat radiation circuit 330.
  • JP 2001-165025 A Japanese Patent No. 4454456
  • An object of the present invention is to provide a pump device that can reduce the required suction head.
  • a pump device of the present disclosure includes an impeller that rotates around a rotation axis, an inflow path that extends along the rotation axis, a spiral chamber provided around the impeller, A high-pressure chamber provided around the inflow passage, a peripheral wall separating the inflow passage and the high-pressure chamber, and a bypass passage communicating the spiral chamber and the high-pressure chamber, wherein the peripheral wall has a plurality of through holes
  • a hole is provided in a circumferential direction
  • the central axis of the through hole is included in a plane substantially perpendicular to the rotation axis, passes through the center of the opening of the through hole on the high pressure chamber side and the rotation axis
  • a straight line perpendicular to the rotation axis is defined as a reference line
  • the central axis is inclined with respect to the reference line
  • the inclination direction of the central axis with respect to the reference line is an opening on the inflow path side of the through hole.
  • the pump device injects the high-pressure liquid guided from the spiral chamber to the high-pressure chamber through the bypass passage from the high-pressure chamber toward the inflow passage through the through hole.
  • a turning force in the rotational direction is given to the flow of the liquid before flowing into the impeller.
  • the component of the flow of the high-pressure liquid injected through the through-hole in the meridional flow direction of the water in the inflow channel (direction parallel to the rotation axis) is 0, or with respect to the component in the direction perpendicular to the direction Small enough.
  • FIG. 4A is a diagram showing a distribution of the relative inflow speed of the liquid with respect to the impeller in the first embodiment
  • FIG. 4B is a diagram showing a distribution of the relative inflow speed of the liquid with respect to the impeller in the second embodiment.
  • the block diagram which shows another example of the pump system using the pump apparatus shown in FIG. 7A is a view showing an opening map used in the pump system of FIG. 6, and FIG.
  • FIG. 7B is a view showing an opening map used in a pump system of a modification.
  • the block diagram which shows another example of the pump system using the pump apparatus shown in FIG. 9A is a view showing an opening map used in the pump system of FIG. 8, and FIG. 9B is a view showing an opening map used in a pump system of a modification.
  • Cross-sectional view of a conventional pump device 11A is a diagram showing the orientation of the nozzle in one embodiment of the pump device of FIG. 9, and FIG. 11B is a diagram showing the effect of the nozzle.
  • 12A is a diagram showing the orientation of the nozzle in another embodiment of the pump device of FIG. 9, and FIG. 12B is a diagram showing the effect of the nozzle.
  • NPSHr necessary suction head of a pump device having an impeller
  • ⁇ V and ⁇ W are coefficients
  • g gravitational acceleration
  • V, U, and W are water meridional surface flow direction speed, blade rotation speed, and relative inflow speed of water to the impeller, respectively.
  • the refrigeration apparatus 300 shown in FIG. 13 since the inside of the evaporator 311 and the condenser 313 is saturated, the height h from the pump apparatus 200 to the water surface in the evaporator 311 or the condenser 313 is an effective suction head ( NPHa). For this reason, in order to prevent the occurrence of cavitation in the pump apparatus 200, the refrigeration apparatus 300 needs to be enlarged. Therefore, it is required to reduce the necessary suction head of the pump device.
  • the pump apparatus 100 of patent document 1 improves the cavitation property when the head becomes high, and does not reduce the necessary suction head of the pump apparatus 100 itself.
  • the decrease in the flow velocity when the head height is increased in other words, the decrease in the velocity V in the meridional surface flow direction of water is compensated by the high-pressure water blowing from the nozzle 130.
  • the first term in Equation 1 is unchanged.
  • the relative inflow speed W of water with respect to the impeller 120 that is, the second term in Equation 1
  • the nozzle 130 protrudes into the inflow path cavitation may occur due to collision of water with the nozzle 130 when water near the saturation temperature is sucked as in the refrigeration apparatus 300 shown in FIG. There is sex.
  • the first form of the present disclosure is: An impeller that rotates about a rotation axis; An inflow path extending along the rotation axis; A spiral chamber provided around the impeller; A high pressure chamber provided around the inflow path; A peripheral wall separating the inflow path and the high pressure chamber; A bypass passage communicating the spiral chamber and the high pressure chamber; A plurality of through holes are provided in the circumferential direction, A center axis of the through hole is included in a plane substantially perpendicular to the rotation axis, and a straight line that passes through the center of the opening on the high pressure chamber side of the through hole and the rotation axis and is perpendicular to the rotation axis is a reference.
  • the central axis When defined as a line, the central axis is inclined with respect to the reference line, The direction of inclination of the central axis with respect to the reference line is determined such that the opening on the inflow path side of the through hole is located downstream of the opening on the high pressure chamber side in the rotational direction of the impeller.
  • a pump device is provided.
  • a pump device in addition to the first aspect, in addition to the first aspect, a pump device is provided in which a plurality of through-hole groups including the plurality of through-holes are provided in a direction in which the rotation shaft extends.
  • the relative inflow speed of the liquid with respect to an impeller can be equalize
  • a pump device in addition to the first aspect or the second aspect, a pump device further including a flow control valve provided in the bypass passage is provided.
  • a flow control valve provided in the bypass passage.
  • the fourth aspect of the present disclosure is: A pump device according to a third aspect; A control device for adjusting the opening of the flow control valve; A pump system is provided.
  • the opening degree of the flow control valve can be appropriately adjusted.
  • the fifth aspect of the present disclosure includes, in addition to the fourth aspect, A flow rate detecting means for detecting a flow rate of the liquid sucked into or discharged from the pump device;
  • the said control apparatus provides the pump system which enlarges the opening degree of the said flow control valve, so that the flow volume detected by the said flow volume detection means becomes large.
  • the required suction head can be kept low according to the flow rate even if the rotation speed of the motor does not change.
  • the required suction head can be kept low according to the discharge pressure even if the rotation speed of the motor does not change.
  • the seventh aspect of the present disclosure includes, in addition to the fourth aspect,
  • the pump device includes a motor that drives the impeller, A torque detecting means for detecting the torque of the motor;
  • the said control apparatus provides the pump system which enlarges the opening degree of the said flow control valve, so that the torque detected by the said torque detection means becomes large.
  • the required suction head can be kept low according to the motor torque even if the rotation speed of the motor does not change.
  • the eighth aspect of the present disclosure includes, in addition to the fourth aspect,
  • the pump device includes a motor that drives the impeller, A current detecting means for detecting a current flowing through the motor;
  • the said control apparatus provides the pump system which enlarges the opening degree of the said flow control valve, so that the electric current detected by the said electric current detection means becomes large.
  • the required suction head can be kept low according to the motor current even if the rotation speed of the motor does not change.
  • the ninth aspect of the present disclosure includes, in addition to any one of the fourth to eighth aspects,
  • the pump device includes a motor that drives the impeller,
  • the said control apparatus provides the pump system which enlarges the opening degree of the said flow control valve, so that the rotation speed of the said motor becomes large.
  • the turning force applied to the liquid flow before flowing into the impeller 2 can be increased or decreased, Even if the rotation speed of the motor changes, the required suction head can be kept low.
  • a tenth aspect of the present disclosure is the pump according to any one of the fourth to ninth aspects, wherein the pump system is an air conditioner that circulates a refrigerant having a negative saturated vapor pressure at room temperature.
  • the pump system which is an air conditioning apparatus can be provided.
  • FIG. 1 shows a pump device 1A according to the first embodiment of the present invention.
  • the pump device 1 ⁇ / b> A includes a pump body 10, an impeller 2 disposed in the pump body 10, and a motor (not shown) that drives the impeller 2.
  • the impeller 2 includes a hub 21 having a shape in which a base portion of a cone is enlarged, and a plurality of blades 22 formed in a spiral shape on the hub 21.
  • the impeller 2 is connected to a motor (not shown) by a shaft 31 and rotates around a rotation axis A that coincides with the central axis of the shaft 31.
  • the pump body 10 has an inflow path 10 a extending along the rotation axis A of the impeller 2 and a spiral chamber 10 b provided around the impeller 2.
  • the inflow path 10a guides the liquid to the impeller 2, and the spiral chamber 10b swirls the liquid that has been fed out of the impeller 2 and has a high pressure.
  • the spiral chamber 10b gradually increases in the rotational direction of the impeller 2, and a discharge pipe 16 is connected to an outlet located at the end thereof.
  • the pump body 10 has a high-pressure chamber 4 provided around the inflow passage 10a.
  • the pump main body 10 includes an inflow pipe 11, a cover 12, a front member 13, a side member 14, and a rear member 15.
  • This configuration can be changed as appropriate, and some of the above-described members may be integrated, or a part of any one of the members may be included in another member.
  • the front member 13 is a ring-shaped member located on the front side of the impeller 2 (the direction in which the hub 21 is pointed).
  • a shroud 32 having a shape along the tip (tip) of the blade 21 is attached to the inner peripheral surface and the back surface of the front member 13.
  • the rear member 15 is a disk-shaped member located on the back side of the impeller 2, and the shaft 31 described above passes through the center of the rear member 15.
  • a predetermined gap is secured around the impeller 2 between the front member 13 and the rear member 15, and the side member 14 forms a spiral chamber 10 b communicating with the gap together with the front member 13 and the rear member 15. is doing.
  • a diameter-expanded portion is formed on the inner peripheral surface of the front member 13 on the surface side, and the inflow pipe 11 is inserted into the diameter-expanded portion.
  • the inner peripheral surface of the inflow pipe 11 forms an inflow path 10a.
  • the cover 12 is a member having a substantially L-shaped cross section that covers a corner portion formed by the surface of the front member 13 and the outer peripheral surface of the inflow pipe 11 over the entire circumference. That is, the surface of the front member 13, the outer peripheral surface of the inflow pipe 11, and the inner surface of the cover 12 form an annular high pressure chamber 4.
  • the area from the surface of the front member 13 to the position in contact with the cover 12 in the inflow pipe 11 is the peripheral wall 5 that separates the inflow path 10 a from the high pressure chamber 4.
  • the front member 13 is provided with a hole extending from the outer peripheral surface of the front member 13 toward the surface so as to approach the rotation axis A of the impeller 2, and the spiral chamber 10 b and the high-pressure chamber 4 communicate with each other through the hole.
  • a bypass path 6 is configured. For this reason, the high-pressure liquid is guided from the spiral chamber 10 b to the high-pressure chamber 4 through the bypass path 6.
  • the bypass 6 is preferably open to the spiral chamber 10b in the vicinity of the outlet of the spiral chamber 10b.
  • the peripheral wall 5 has a plurality of penetrations inclined in the rotational direction of the impeller 2 from the high-pressure chamber 4 toward the inflow path 10 a with respect to the radial direction centering on the rotational axis A of the impeller 2.
  • the holes 51 are distributed in the circumferential direction (preferably at equal angular intervals).
  • the peripheral wall 5 is provided with a plurality of through holes 51 in the circumferential direction (preferably at equal angular intervals).
  • the central axis B of the through hole 51 is included in a plane that is substantially perpendicular to the rotational axis A of the impeller 2. Further, as shown in FIG.
  • the central axis B of the through hole 51 is a straight line passing through the center of the opening 51p on the high pressure chamber 4 side of the through hole 51 and the rotation axis A and perpendicular to the rotation axis A.
  • the central axis B is inclined with respect to the reference line L.
  • the inclination direction of the central axis B with respect to the reference line L is determined so that the opening 51q on the inflow path 10a side of the through hole 51 is located downstream of the opening 51p on the high pressure chamber 4 side in the rotation direction of the impeller 2. Yes. Therefore, the pump device 1A injects the high-pressure liquid guided from the spiral chamber 10b to the high-pressure chamber 4 through the bypass passage 6 from the high-pressure chamber 4 toward the inflow passage 10a through the through hole 51.
  • the plane substantially perpendicular to the rotation axis A since the central axis B is included in the plane, the amount of change in the first term on the right side of Equation 1 due to the flow of the high-pressure liquid is the required suction of the pump device 1A.
  • the plane substantially perpendicular to the rotation axis A includes, for example, a plane inclined within a range of ⁇ 5 ° with respect to the plane perpendicular to the rotation axis A.
  • the central axis B of the through hole 51 may be inclined within a range of ⁇ 5 ° with respect to a plane perpendicular to the rotation axis A, for example.
  • the central axis B of the through hole 51 is preferably included in a plane perpendicular to the rotation axis A. If the through hole 51 is provided in this way, the pump device 1A can sufficiently enjoy the effect of reducing the necessary suction head of the pump device 1A described later.
  • the through hole 51 is configured, for example, to reduce the relative speed of the vicinity of the wall surface of the liquid flowing through the inflow path 10a.
  • the direction of the through hole 51 defined by the inclination angle ⁇ which is an acute angle among the angles formed by the central axis B and the reference line L is close to the tangential direction of the inner peripheral surface of the inflow pipe 11.
  • the through-hole 51 may face the tangential direction of the locus
  • the angle formed by the inclination angle ⁇ may be 45 to 90 °, for example.
  • the shape of the cross section perpendicular to the central axis B of the through hole 51 is, for example, a circle. However, this shape is not limited to a circle. Further, the diameter and number of the through holes 51 can be determined as appropriate.
  • the high-pressure liquid ejected from the through hole 51 can apply a turning force in the rotational direction to the liquid flow before flowing into the impeller 2.
  • the relative inflow speed of the liquid with respect to the impeller 2 falls, and the required suction head of the pump apparatus 1A can be reduced.
  • the required suction head of the pump device 1A can be reduced by lowering the second term on the right side of Formula 1.
  • the through hole group consisting of the through holes 51 is provided in a plurality of stages in the direction in which the rotating shaft 2 of the impeller 2 extends. ing.
  • the relative inflow speed of the liquid to the impeller 2 is reduced at the tip of the blade 22 in the most severe environment for cavitation, but FIG. 4A As shown, the relative inflow speed of the liquid with respect to the impeller 2 does not decrease so much at the center between the tip of the blade 22 and the hub 21.
  • the relative inflow speed of the liquid with respect to the impeller 2 can be reduced even at the center between the tip of the blade 22 and the hub 21. it can.
  • FIG. 4B the relative inflow speed of the liquid with respect to the impeller 2 can be made uniform, and the necessary suction head of the pump device 1A can be further reduced.
  • the bypass passage 6 that communicates the spiral chamber 10b and the high-pressure chamber 4 is provided inside the pump body 10, but in the present embodiment, the bypass passage 6 is exposed to the outside of the pump body 10. ing.
  • the cover 12 is provided with a communication hole 12 a penetrating the cover 12, and the communication hole 12 a and the discharge pipe 16 are connected by the communication pipe 17. That is, the discharge pipe 16, the communication pipe 17, and the communication hole 12 a constitute a bypass path 6 that connects the spiral chamber 10 b and the high-pressure chamber 4. Further, a flow rate control valve 7 is provided in the bypass path 6.
  • bypass path 6 may be provided inside the pump body 10 and the flow control valve 7 may be installed inside the pump body 10.
  • the pump system 8 includes a liquid circuit 81 for using liquid, a pump device 1B, and a control device 9 that adjusts the opening degree of the flow control valve 7.
  • the inflow pipe 11 of the pump apparatus 1B and the outlet of the liquid circuit 81 are connected by a first pipe 82, and the discharge pipe 16 of the pump apparatus 1B and the inlet of the liquid circuit 82 are connected by a second pipe 83.
  • control device 9 increases the opening degree of the flow control valve as the rotational speed of the motor (not shown) of the pump device 1B increases.
  • the flow rate detection means 91 for detecting the flow rate of the liquid discharged from the pump device 1B or sucked into the pump device 1B is provided, and the control device 7 detects the flow rate. It is preferable to increase the opening degree of the flow control valve 7 as the flow rate detected by the means 91 increases. In order to realize this, for example, an opening degree map in which the opening degree of the flow rate control valve 7 is set for each pump speed and flow rate as shown in FIG. 7A may be stored in the control device 7 in advance.
  • the opening degree of the flow rate control valve 7 is represented by X i, j (1 ⁇ i ⁇ m, 1 ⁇ j ⁇ n), and X 1 , j to X m, j gradually increase. If it is this structure, even if the rotation speed of a motor does not change, a required suction head can be maintained low according to flow volume. In this case, it is also possible to control the flow rate control valve 7 based only on the flow rate, not based on the rotation speed of the motor.
  • a pressure detection means for detecting the pressure of the liquid discharged from the pump device 1B can be used.
  • the control device 7 decreases the opening degree of the flow rate control valve 7 as the pressure detected by the pressure detection means increases.
  • an opening degree map in which the opening degree of the flow rate control valve 7 is set for each pump speed and discharge pressure as shown in FIG. 7B may be stored in the control device 7 in advance.
  • the opening degree of the flow control valve 7 is represented by X i, j (1 ⁇ i ⁇ m, 1 ⁇ j ⁇ n), and X The opening from 1, j to X m, j is gradually reduced. If it is this structure, even if the rotation speed of a motor does not change, a required suction head can be maintained low according to discharge pressure. In this case, it is also possible to control the flow rate control valve 7 based only on the discharge pressure, not based on the rotation speed of the motor.
  • torque detection means 92 that detects the torque of a motor (not shown) of the pump device 1 ⁇ / b> B is provided, and the control device 7 is detected by the torque detection means 92. It is preferable to increase the opening degree of the flow control valve 7 as the torque increases. In order to realize this, for example, an opening degree map in which the opening degree of the flow rate control valve 7 is set for each pump speed and motor torque as shown in FIG. 9A may be stored in the control device 7 in advance.
  • the opening degree of the flow control valve 7 is represented by X i, j (1 ⁇ i ⁇ m, 1 ⁇ j ⁇ n), and X The opening from 1, j to X m, j is gradually increased. If it is this structure, even if the rotation speed of a motor does not change, a required suction head can be maintained low according to a motor torque. In this case, it is also possible to control the flow rate control valve 7 based only on the motor torque, not based on the rotational speed of the motor.
  • the control device 7 increases the opening degree of the flow control valve 7 as the current detected by the current detection means increases.
  • an opening degree map in which the opening degree of the flow rate control valve 7 is set for each pump speed and motor current as shown in FIG. 9B may be stored in the control device 7 in advance.
  • the opening degree of the flow control valve 7 is represented by X i, j (1 ⁇ i ⁇ m, 1 ⁇ j ⁇ n), The opening from 1, j to X m, j is gradually increased.
  • the required suction head can be kept low according to the motor current even if the rotation speed of the motor does not change.
  • the above-described pump system 8 is preferably an air conditioner that circulates a refrigerant having a negative saturated vapor pressure at normal temperature (for example, a refrigerant mainly composed of water, alcohol, or ether).
  • Normal temperature means 20 ° C. ⁇ 15 ° C.
  • the “main component” means a component that is contained most by mass ratio.
  • the specific configuration of the air conditioner is the same as the configuration of the refrigeration apparatus 300 shown in FIG. That is, in the configuration shown in FIG. 13, if an indoor heat exchanger is arranged instead of the load unit 321 and an outdoor heat exchanger is arranged instead of the cooling tower 331, an air conditioning apparatus dedicated to cooling can be obtained.
  • an air conditioner dedicated to heating can be obtained. If a four-way valve or the like is arranged in the heat absorption circuit 320 and the heat dissipation circuit 330, an air conditioner that can switch between cooling and heating can be obtained.

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Abstract

　ポンプ装置（１Ａ）は、回転軸（Ａ）回りに回転する羽根車（２）と、羽根車（２）の回転軸（Ａ）に沿って延びる流入路（１０ａ）と、羽根車（２）の回りに設けられた渦巻き室（１０ｂ）と、流入路（１０ａ）の回りに設けられた高圧室（４）と、流入路（１０ａ）と高圧室（４）を隔てる周壁（５）と、渦巻き室（１０ｂ）と高圧室（４）とを連通するバイパス路（６）と、を備えている。周壁（５）には、複数の貫通孔（５１）が周方向に設けられ、貫通孔（５１）の中心軸（Ｂ）が回転軸（Ａ）に実質的に垂直な平面に含まれ、中心軸（Ｂ）が基準線（Ｌ）に対して傾斜しており、基準線（Ｌ）に対する中心軸（Ｂ）の傾斜方向は、貫通孔（５１）の流入路側の開口（５１ｑ）が高圧室（４）側の開口（５１ｐ）よりも羽根車（２）の回転方向の下流側に位置するように定められている。

Description

ポンプ装置およびポンプシステム
　本発明は、液体を圧送するポンプ装置、およびこのポンプ装置を用いたポンプシステムに関する。
　従来から、水やアルコールなどの液体を循環させる熱輸送装置や液体の移送を必要とする各種装置では、羽根車を回転させることにより液体を圧送するポンプ装置が広く使用されている。例えば特許文献１には、図１０に示すような、揚水発電所に用いられるポンプ装置１００が開示されている。
　このポンプ装置１００は、羽根車１２０と、この羽根車１２０に水を導く流入路を形成する吸入管１１０と、を備えている。また、流入路内には、羽根車１２０に向けて高圧水を吹き出すノズル１３０が配置されており、ノズル１３０には、吸入管１１０を貫通して供給管１４０が接続されている。揚水発電所に用いられるポンプ装置１００では、揚程（汲み上げ高さ）が高くなるとキャビテーション性が悪化する。ノズル１３０は、これを改善するためのものである。
　特許文献１の１つの実施形態では、図１１Ａに示すようにノズル１３０の開口方向が羽根車１２０の回転軸と平行である。揚程が高くなったときには、流量が少なくなることから、図１１Ｂに示すように羽根車１２０への水の流入角度βが羽根車１２０の羽根１２１の羽根角度β0よりも小さくなる。そこで、ノズル１３０から高圧水を吹き出すことにより、水の子午面流れ方向速度（メリディアン方向速度）ＶをＶ’に増加させる。なお、図中のＵは羽根回転速度であり、Ｗ，Ｗ’は羽根車１２０に対する水の相対的な流入速度である。その結果、流入角度βがβ’に変化して羽根角度β0に近づくため、キャビテーションが発生し難くなる。
　また、特許文献１の他の実施形態では、図１２Ａに示すようにノズル１３０が羽根車１２０の回転軸に対して羽根車１２０の回転方向および逆方向に揺動するように構成されている。ノズル１３０を羽根車１２０の回転方向に揺動させたときには、羽根車１２０に流入する前の水の流れをその回転方向への螺旋流とすることができ、ノズル１３０を羽根車１２０の回転方向と逆方向に揺動させたときには、羽根車１２０に流入する前の水の流れをその回転方向と逆方向への螺旋流とすることができる。ただし、この実施形態でも、図１２Ｂに示すように、ノズル１３０からの高圧水の吹き出しにより水の子午面流れ方向速度ＶをＶ’に増加させることに変わりはない。
　一方、ポンプ装置を用いた他の装置として、例えば特許文献２には、図１３に示すような冷凍装置３００が開示されている。この冷凍装置３００は、冷媒として水を循環させるものである。具体的に、冷凍装置３００は、蒸発器３１１、圧縮機３１２および凝縮器３１３がこの順に接続された主回路３１０を有している。蒸発器３１１および凝縮器３１３内には水が貯留されている。圧縮機３１２は、蒸発器３１１から水蒸気を吸入して圧縮し、圧縮した水蒸気を凝縮器３１３に吐出する。蒸発器３１１内に貯留された水は、吸熱用循環路３２０により負荷部３２１を経由して循環させられる。凝縮器３１３内に貯留された水は、放熱用循環路３３０により冷却塔３３１を経由して循環させられる。そして、吸熱用循環路３２０および放熱用循環路３３０のそれぞれにポンプ装置２００が設けられている。
特開２００１－１６５０２５号公報 特許第４４５４４５６号明細書
　本発明は、必要吸込ヘッドを低減させることができるポンプ装置を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本開示のポンプ装置は、回転軸回りに回転する羽根車と、前記回転軸に沿って延びる流入路と、前記羽根車の回りに設けられた渦巻き室と、前記流入路の回りに設けられた高圧室と、前記流入路と前記高圧室を隔てる周壁と、前記渦巻き室と前記高圧室とを連通するバイパス路と、を備え、前記周壁には、複数の貫通孔が周方向に設けられ、前記貫通孔の中心軸が前記回転軸に実質的に垂直な平面に含まれ、前記貫通孔の前記高圧室側の開口の中心及び前記回転軸を通り、かつ前記回転軸に垂直な直線を基準線と定義したとき、前記中心軸が前記基準線に対して傾斜しており、前記基準線に対する前記中心軸の傾斜方向は、前記貫通孔の前記流入路側の開口が前記高圧室側の前記開口よりも前記羽根車の回転方向の下流側に位置するように定められている。
　上記の構成によれば、ポンプ装置は、バイパス路を通じて渦巻き室から高圧室に導かれた高圧液体を、高圧室から流入路に向けて貫通孔を通じて噴射する。羽根車に流入する前の液体の流れにその回転方向への旋回力が与えられる。また、貫通孔を通じて噴射された高圧液体の流れの、流入路の水の子午面流れ方向（回転軸に平行な方向）の成分は、０である、又はその方向に垂直な方向の成分に対して十分に小さい。これにより、羽根車に対する液体の相対的な流入速度が低下し、ポンプ装置の必要吸込ヘッドを低減することができる。
本発明の第１実施形態に係るポンプ装置の縦断面図 図１のII－II線に沿った横断面図 本発明の第２実施形態に係るポンプ装置の縦断面図 図４Ａは第１実施形態における羽根車に対する液体の相対的な流入速度の分布を示す図、図４Ｂは第２実施形態における羽根車に対する液体の相対的な流入速度の分布を示す図 図３に示すポンプ装置を用いたポンプシステムの一例を示す構成図 図３に示すポンプ装置を用いたポンプシステムの別の例を示す構成図 図７Ａは図６のポンプシステムで用いられる開度マップを示す図、図７Ｂは変形例のポンプシステムで用いられる開度マップを示す図 図３に示すポンプ装置を用いたポンプシステムのさらに別の例を示す構成図 図９Ａは図８のポンプシステムで用いられる開度マップを示す図、図９Ｂは変形例のポンプシステムで用いられる開度マップを示す図 従来のポンプ装置の断面図 図１１Ａは図９のポンプ装置の１つの実施形態におけるノズルの向きを示す図、図１１Ｂはそのノズルによる効果を示す図 図１２Ａは図９のポンプ装置の他の実施形態におけるノズルの向きを示す図、図１２Ｂはそのノズルによる効果を示す図 従来の別のポンプ装置を用いた冷凍装置の構成図
　一般的に、羽根車を有するポンプ装置の必要吸込ヘッド（ＮＰＳＨｒ）は、次の式１から求められる。式中、λVおよびλWは係数、ｇは重力加速度、Ｖ，Ｕ，Ｗは上述したとおりそれぞれ水の子午面流れ方向速度、羽根回転速度、羽根車に対する水の相対的な流入速度である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　一方、図１３に示す冷凍装置３００では、蒸発器３１１および凝縮器３１３内が飽和状態であるため、ポンプ装置２００から蒸発器３１１または凝縮器３１３内の水面までの高さｈが有効吸込ヘッド（ＮＰＳＨａ）となる。このため、ポンプ装置２００でのキャビテーションの発生を防止するには、冷凍装置３００を大型化する必要がある。そこで、ポンプ装置の必要吸込ヘッドを低減させることが求められる。
　なお、特許文献１のポンプ装置１００は、揚程が高くなったときのキャビテーション性を改善するものであり、ポンプ装置１００自体の必要吸込ヘッドを低減させるものではない。そもそも、特許文献１では、揚程が高くなったときの流速の低下、換言すれば水の子午面流れ方向速度Ｖの低下がノズル１３０からの高圧水の吹き出しによって補われている。これは、式１中の第１項を不変とする発想である。しかも、ノズル１３０からの高圧水の吹き出しにより、羽根車１２０に対する水の相対的な流入速度Ｗ、すなわち式１中の第２項が増加する傾向にある。さらに、ノズル１３０が流入路内に突出していると、図１３に示す冷凍装置３００のように飽和温度近くの水を吸入する場合には、ノズル１３０への水の衝突によってもキャビテーションが発生する可能性がある。
　本開示の第１形態は、
　回転軸回りに回転する羽根車と、
　前記回転軸に沿って延びる流入路と、
　前記羽根車の回りに設けられた渦巻き室と、
　前記流入路の回りに設けられた高圧室と、
　前記流入路と前記高圧室を隔てる周壁と、
　前記渦巻き室と前記高圧室とを連通するバイパス路と、を備え、
　複数の貫通孔が周方向に設けられ、
　前記貫通孔の中心軸が前記回転軸に実質的に垂直な平面に含まれ、前記貫通孔の前記高圧室側の開口の中心及び前記回転軸を通り、かつ前記回転軸に垂直な直線を基準線と定義したとき、前記中心軸が前記基準線に対して傾斜しており、
　前記基準線に対する前記中心軸の傾斜方向は、前記貫通孔の前記流入路側の開口が前記高圧室側の前記開口よりも前記羽根車の回転方向の下流側に位置するように定められている、ポンプ装置を提供する。
　本開示の第２態様は、第１態様に加えて、前記複数の貫通孔からなる貫通孔群が、前記回転軸が延びる方向に複数段設けられている、ポンプ装置を提供する。
　第２態様によれば、羽根車に対する液体の相対的な流入速度を均一化することができ、ポンプ装置の必要吸込ヘッドをさらに低減することができる。
　本開示の第３態様は、第１態様又は第２態様に加えて、前記バイパス路に設けられた流量制御バルブをさらに備える、ポンプ装置を提供する。
　第３態様によれば、有効吸込ヘッドに余裕があるときはポンプ装置から吐出される液体の流量を優先し、有効吸込ヘッドに余裕がなくなったときに必要吸込ヘッドを低減させるというような運転も可能である。
　本開示の第４態様は、
　第３態様のポンプ装置と、
　前記流量制御バルブの開度を調整する制御装置と、
を備えた、ポンプシステムを提供する。
　第４態様によれば、流量制御バルブの開度を適宜調整することができる。
　本開示の第５態様は、第４態様に加えて、
　前記ポンプ装置に吸入されるまたは前記ポンプ装置から吐出される液体の流量を検出する流量検出手段をさらに備え、
　前記制御装置は、前記流量検出手段によって検出される流量が大きくなるほど前記流量制御バルブの開度を大きくする、ポンプシステムを提供する。
　第５態様によれは、モータの回転数が変わらなくても流量に応じて必要吸込ヘッドを低く維持することができる。
　本開示の第６態様は、前記第４態様に加えて、
　前記ポンプ装置から吐出される液体の圧力を検出する圧力検出手段をさらに備え、
　前記制御装置は、前記圧力検出手段によって検出される圧力が大きくなるほど前記流量制御バルブの開度を小さくする、ポンプシステムを提供する。
　第６態様によれば、モータの回転数が変わらなくても吐出圧力に応じて必要吸込ヘッドを低く維持することができる。
　本開示の第７態様は、第４態様に加えて、
　前記ポンプ装置は、前記羽根車を駆動するモータを含み、
　前記モータのトルクを検出するトルク検出手段をさらに備え、
　前記制御装置は、前記トルク検出手段によって検出されるトルクが大きくなるほど前記流量制御バルブの開度を大きくする、ポンプシステムを提供する。
　第７態様によれば、モータの回転数が変わらなくてもモータトルクに応じて必要吸込ヘッドを低く維持することができる。
　本開示の第８態様は、第４態様に加えて、
　前記ポンプ装置は、前記羽根車を駆動するモータを含み、
　前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段をさらに備え、
　前記制御装置は、前記電流検出手段によって検出される電流が大きくなるほど前記流量制御バルブの開度を大きくする、ポンプシステムを提供する。
　第８態様によれば、モータの回転数が変わらなくてもモータ電流に応じて必要吸込ヘッドを低く維持することができる。
　本開示の第９態様は、第４～８態様のいずれか１つの態様に加えて、
　前記ポンプ装置は、前記羽根車を駆動するモータを含み、
　前記制御装置は、前記モータの回転数が大きくなるほど前記流量制御バルブの開度を大きくする、ポンプシステムを提供する。
　第９態様によれば、液体の子午面流れ方向速度および羽根回転速度の増加または減少に応じて、羽根車２に流入する前の液体の流れに与える旋回力を増大または低下させることができ、モータの回転数が変わっても必要吸込ヘッドを低く維持することができる。
　本開示の第１０態様は、第４～９態様のいずれか１つの態様に加えて、前記ポンプシステムは、常温での飽和蒸気圧が負圧である冷媒を循環させる空気調和装置である、ポンプシステムを提供する。
　第１０態様によれば、空気調和装置であるポンプシステムを提供することができる。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は本発明の一例に関するものであり、本発明はこれらによって限定されるものではない。
　（第１実施形態）
　図１に、本発明の第１実施形態に係るポンプ装置１Ａを示す。このポンプ装置１Ａは、ポンプ本体１０と、ポンプ本体１０内に配置された羽根車２と、羽根車２を駆動するモータ（図示せず）を備えている。
　羽根車２は、円錐の根元部分が拡大された形状のハブ２１と、このハブ２１上に渦巻き状に形成された複数の羽根２２を有している。また、羽根車２は、図略のモータとシャフト３１により連結されており、シャフト３１の中心軸と一致する回転軸Ａ回りに回転する。
　ポンプ本体１０は、羽根車２の回転軸Ａに沿って延びる流入路１０ａと、羽根車２の回りに設けられた渦巻き室１０ｂを有している。流入路１０ａは羽根車２に液体を導き、渦巻き室１０ｂは羽根車２から繰り出されて高圧となった液体を旋回させる。なお、渦巻き室１０ｂは羽根車２の回転方向に向かって次第に大きくなっており、その末端に位置する出口には吐出管１６が接続されている。さらに、ポンプ本体１０は、流入路１０ａの回りに設けられた高圧室４を有している。
　本実施形態では、ポンプ本体１０が、流入管１１、カバー１２、フロント部材１３、サイド部材１４およびリア部材１５で構成されている。なお、この構成は適宜変更可能であり、上記の部材のいくつかが一体となっていてもよいし、いずれかの部材の一部が他の部材に含まれていてもよい。
　フロント部材１３は、羽根車２の表側（ハブ２１が尖る方向）に位置するリング状の部材である。フロント部材１３の内周面および裏面には、羽根２１の先端（チップ）に沿う形状のシュラウド３２が取り付けられている。リア部材１５は、羽根車２の裏側に位置する円盤状の部材であり、上述したシャフト３１がリア部材１５の中心を貫通している。フロント部材１３とリア部材１５の間には、羽根車２の周囲に所定の隙間が確保されており、サイド部材１４は、フロント部材１３およびリア部材１５と共にその隙間と連通する渦巻き室１０ｂを形成している。
　フロント部材１３の内周面には、表面側に拡径部が形成されており、この拡径部に流入管１１が挿入されている。流入管１１の内周面は、流入路１０ａを形成する。カバー１２は、フロント部材１３の表面と流入管１１の外周面とで形成されるコーナー部分を全周に亘って覆う断面略Ｌ字状の部材である。すなわち、フロント部材１３の表面、流入管１１の外周面およびカバー１２の内側面が環状の高圧室４を形成している。換言すれば、流入管１１におけるフロント部材１３の表面からカバー１２に接触する位置までの区域は、流入路１０ａと高圧室４を隔てる周壁５となっている。
　フロント部材１３には、当該フロント部材１３の外周面から表面に向かって羽根車２の回転軸Ａに近づくように延びる穴が設けられており、この穴によって渦巻き室１０ｂと高圧室４とを連通するバイパス路６が構成されている。このため、バイパス路６を通じて渦巻き室１０ｂから高圧室４に高圧液体が導かれる。なお、バイパス路６は、渦巻き室１０ｂの出口近傍で渦巻き室１０ｂに開口していることが好ましい。
　周壁５には、図２に示すように、羽根車２の回転軸Ａを中心とする径方向に対し、高圧室４から流入路１０ａに向かって羽根車２の回転方向に傾斜する複数の貫通孔５１が周方向に分散して（好ましくは等角度間隔で）設けられている。周壁５には、図２に示すように、複数の貫通孔５１が周方向に（好ましくは等角度間隔で）設けられている。貫通孔５１の中心軸Ｂは、羽根車２の回転軸Ａに実質的に垂直な平面に含まれている。また、貫通孔５１の中心軸Ｂは、図２に示すように、貫通孔５１の高圧室４側の開口５１ｐの中心及び回転軸Ａを通り、かつ回転軸Ａに垂直な直線を基準線Ｌと定義したとき、中心軸Ｂが基準線Ｌに対して傾斜している。基準線Ｌに対する中心軸Ｂの傾斜方向は、貫通孔５１の流入路１０ａ側の開口５１ｑが高圧室４側の開口５１ｐよりも羽根車２の回転方向の下流側に位置するように定められている。このため、ポンプ装置１Ａは、バイパス路６を通じて渦巻き室１０ｂから高圧室４に導かれた高圧液体を、高圧室４から流入路１０ａに向けて、貫通孔５１を通じて噴射する。
　中心軸Ｂが回転軸Ａに実質的に垂直な平面に含まれていると、貫通孔５１を通じて噴射された高圧液体の流れの、流入路１０ａの水の子午面流れ方向（回転軸Ａに平行な方向）成分は、０であるか、又その方向に垂直な方向の成分に対して十分に小さい。そのため、貫通孔５１を通じて噴射される高圧液体の流れによる式１の右辺第１項の変化量は、ポンプ装置１Ａの必要吸込ヘッドに対して無視できるほど小さい。回転軸Ａに実質的に垂直な平面は、中心軸Ｂがその平面に含まれていることによりその高圧液体の流れに起因する式１の右辺第１項の変化量がポンプ装置１Ａの必要吸込ヘッドに対して無視できるほど小さいような、平面である。回転軸Ａに実質的に垂直な平面は、例えば、回転軸Ａに垂直な平面に対して±５°の範囲で傾いている平面を含む。換言すると、貫通孔５１の中心軸Ｂは、例えば、回転軸Ａに垂直な平面に対して±５°の範囲で傾いていてもよい。貫通孔５１の中心軸Ｂは、望ましくは、回転軸Ａに垂直な平面に含まれている。貫通孔５１がこのように設けられていれば、ポンプ装置１Ａは、後述するポンプ装置１Ａの必要吸込ヘッドの低減の効果を十分に享受できる。
　貫通孔５１は、例えば、流入路１０ａを流れる液体の壁面近傍部分の相対速度を低減するように構成される。この場合、中心軸Ｂと基準線Ｌとがなす角のうち鋭角側の角度である傾斜角度θによって規定される貫通孔５１の向きは、流入管１１の内周面の接線方向近くになる。あるいは、貫通孔５１は、羽根２２の先端とハブ２１の間の中央が描く軌跡の接線方向を向いていてもよいし、それよりも内側を向いていてもよい。傾斜角度θのなす角は、例えば４５～９０°であってもよい。貫通孔５１の中心軸Ｂに垂直な断面の形状は、例えば円である。しかし、この形状は円に限定されない。また、貫通孔５１の径および数は適宜決定可能である。
　以上説明したポンプ装置１Ａでは、貫通孔５１から噴射される高圧液体により、羽根車２に流入する前の液体の流れにその回転方向への旋回力を与えることができる。これにより、羽根車２に対する液体の相対的な流入速度が低下し、ポンプ装置１Ａの必要吸込ヘッドを低減することができる。換言すると、式１の右辺第２項が低下することにより、ポンプ装置１Ａの必要吸込ヘッドを低減することができる。
　（第２実施形態）
　次に、図３を参照して、本発明の第２実施形態に係るポンプ装置１Ｂを説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略することがある。
　第１実施形態では貫通孔５１からなる貫通孔群が一段だけ設けられていたが、本実施形態では貫通孔５１からなる貫通孔群が羽根車２の回転軸２が延びる方向に複数段設けられている。
　第１実施形態のように貫通孔群が一段だけ設けられていると、キャビテーションの発生に最も厳しい環境の羽根２２の先端では羽根車２に対する液体の相対的な流入速度が低下するものの、図４Ａに示すように、羽根２２の先端とハブ２１の間の中央では羽根車２に対する液体の相対的な流入速度はそれほど低下しない。これに対し、本実施形態のように貫通孔群が複数段設けられていると、羽根２２の先端とハブ２１の間の中央でも羽根車２に対する液体の相対的な流入速度を低下させることができる。その結果、図４Ｂに示すように、羽根車２に対する液体の相対的な流入速度を均一化することができ、ポンプ装置１Ａの必要吸込ヘッドをさらに低減することができる。
　また、第１実施形態では渦巻き室１０ｂと高圧室４とを連通するバイパス路６がポンプ本体１０の内部に設けられていたが、本実施形態ではバイパス路６がポンプ本体１０の外部に露出している。
　本実施形態では、カバー１２に当該カバー１２を貫通する連絡穴１２ａが設けられており、この連絡穴１２ａと吐出管１６とが連絡管１７によって接続されている。すなわち、吐出管１６、連絡管１７および連絡穴１２ａによって、渦巻き室１０ｂと高圧室４とを連通するバイパス路６が構成されている。また、バイパス路６には、流量制御バルブ７が設けられている。
　バイパス路６に流量制御バルブ７が設けられていれば、有効吸込ヘッドに余裕があるときはポンプ装置１Ｂから吐出される液体の流量を優先し、有効吸込ヘッドに余裕がなくなったときに必要吸込ヘッドを低減させるというような運転も可能である。
　なお、第１実施形態と同様に、バイパス路６をポンプ本体１０の内部に設け、ポンプ本体１０の内部に流量制御バルブ７を設置することも可能である。
　＜ポンプシステム＞
　次に、図５を参照して、第２実施形態のポンプ装置１Ｂを用いたポンプシステム８を説明する。このポンプシステム８は、液体を利用するための液体回路８１と、ポンプ装置１Ｂと、流量制御バルブ７の開度を調整する制御装置９とを備えている。ポンプ装置１Ｂの流入管１１と液体回路８１の出口とは第１配管８２で接続されており、ポンプ装置１Ｂの吐出管１６と液体回路８２の入口とは第２配管８３で接続されている。
　本実施形態では、制御装置９が、ポンプ装置１Ｂのモータ（図示せず）の回転数が大きくなるほど流量制御バルブの開度を大きくする。これにより、液体の子午面流れ方向速度および羽根回転速度の増加または減少に応じて、羽根車２に流入する前の液体の流れに与える旋回力を増大または低下させることができ、モータの回転数が変わっても必要吸込ヘッドを低く維持することができる。
　ところで、ポンプシステム８においては、図６に示すように、ポンプ装置１Ｂから吐出されるまたはポンプ装置１Ｂに吸入される液体の流量を検出する流量検出手段９１を設け、制御装置７が、流量検出手段９１によって検出される流量が大きくなるほど流量制御バルブ７の開度を大きくすることが好ましい。これを実現するには、例えば、図７Ａに示すような、ポンプ回転数および流量ごとに流量制御バルブ７の開度を設定した開度マップを予め制御装置７に記憶させておけばよい。なお、ポンプ回転数をｎ個、流量をｍ個設定した場合には、流量制御バルブ７の開度はＸi,j（１≦ｉ≦ｍ、１≦ｊ≦ｎ）で表され、Ｘ1,jからＸm,jまでの開度を徐々に大きくする。この構成であれば、モータの回転数が変わらなくても流量に応じて必要吸込ヘッドを低く維持することができる。なお、この場合は、モータの回転数に基づかず、流量のみに基づいて流量制御バルブ７を制御することも可能である。
　図６に示すポンプシステム８においては、流量検出手段９１に代えて、ポンプ装置１Ｂから吐出される液体の圧力を検出する圧力検出手段を用いることも可能である。この場合には、制御装置７が、圧力検出手段によって検出される圧力が大きくなるほど流量制御バルブ７の開度を小さくする。これを実現するには、図７Ｂに示すような、ポンプ回転数および吐出圧力ごとに流量制御バルブ７の開度を設定した開度マップを予め制御装置７に記憶させておけばよい。なお、ポンプ回転数をｎ個、吐出圧力をｍ個設定した場合には、流量制御バルブ７の開度はＸi,j（１≦ｉ≦ｍ、１≦ｊ≦ｎ）で表され、Ｘ1,jからＸm,jまでの開度を徐々に小さくする。この構成であれば、モータの回転数が変わらなくても吐出圧力に応じて必要吸込ヘッドを低く維持することができる。なお、この場合は、モータの回転数に基づかず、吐出圧力のみに基づいて流量制御バルブ７を制御することも可能である。
　あるいは、ポンプシステム８においては、図８に示すように、ポンプ装置１Ｂのモータ（図示せず）のトルクを検出するトルク検出手段９２を設け、制御装置７が、トルク検出手段９２によって検出されるトルクが大きくなるほど流量制御バルブ７の開度を大きくすることが好ましい。これを実現するには、例えば、図９Ａに示すような、ポンプ回転数およびモータトルクごとに流量制御バルブ７の開度を設定した開度マップを予め制御装置７に記憶させておけばよい。なお、ポンプ回転数をｎ個、モータトルクをｍ個設定した場合には、流量制御バルブ７の開度はＸi,j（１≦ｉ≦ｍ、１≦ｊ≦ｎ）で表され、Ｘ1,jからＸm,jまでの開度を徐々に大きくする。この構成であれば、モータの回転数が変わらなくてもモータトルクに応じて必要吸込ヘッドを低く維持することができる。なお、この場合は、モータの回転数に基づかず、モータトルクのみに基づいて流量制御バルブ７を制御することも可能である。
　図８に示すポンプシステム８においては、トルク検出手段９２に代えて、ポンプ装置１Ｂのモータ（図示せず）に流れる電流を検出する電流検出手段を用いることも可能である。この場合には、制御装置７が、電流検出手段によって検出される電流が大きくなるほど流量制御バルブ７の開度を大きくする。これを実現するには、図９Ｂに示すような、ポンプ回転数およびモータ電流ごとに流量制御バルブ７の開度を設定した開度マップを予め制御装置７に記憶させておけばよい。なお、ポンプ回転数をｎ個、モータ電流をｍ個設定した場合には、流量制御バルブ７の開度はＸi,j（１≦ｉ≦ｍ、１≦ｊ≦ｎ）で表され、Ｘ1,jからＸm,jまでの開度を徐々に大きくする。この構成であれば、モータの回転数が変わらなくてもモータ電流に応じて必要吸込ヘッドを低く維持することができる。なお、この場合は、モータの回転数に基づかず、モータ電流のみに基づいて流量制御バルブ７を制御することも可能である。
　なお、上述したポンプシステム８は、常温での飽和蒸気圧が負圧である冷媒（例えば、水、アルコールまたはエーテルを主成分とする冷媒）を循環させる空気調和装置であることが好ましい。「常温」とは、２０℃±１５℃である。また、「主成分」とは、質量比で最も多く含まれた成分を意味する。空気調和装置の具体的な構成は、図１３に示す冷凍装置３００の構成と同様である。すなわち、図１３に示す構成において、負荷部３２１に代えて室内熱交換器を配置し、冷却塔３３１に代えて室外熱交換器を配置すれば、冷房専用の空気調和装置を得ることができ、負荷部３２１に代えて室外熱交換器を配置し、冷却塔３３１に代えて室内熱交換器を配置すれば、暖房専用の空気調和装置を得ることができる。また、吸熱用回路３２０および放熱用回路３３０に四方弁等を配置すれば、冷房と暖房を切り替え可能な空気調和装置を得ることもできる。

Claims (10)

  1. 　回転軸回りに回転する羽根車と、
    　前記回転軸に沿って延びる流入路と、
    　前記羽根車の回りに設けられた渦巻き室と、
    　前記流入路の回りに設けられた高圧室と、
    　前記流入路と前記高圧室を隔てる周壁と、
    　前記渦巻き室と前記高圧室とを連通するバイパス路と、を備え、
    　前記周壁には、複数の貫通孔が周方向に設けられ、
    　前記貫通孔の中心軸が前記回転軸に実質的に垂直な平面に含まれ、
    　前記貫通孔の前記高圧室側の開口の中心及び前記回転軸を通り、かつ前記回転軸に垂直な直線を基準線と定義したとき、前記中心軸が前記基準線に対して傾斜しており、
    　前記基準線に対する前記中心軸の傾斜方向は、前記貫通孔の前記流入路側の開口が前記高圧室側の前記開口よりも前記羽根車の回転方向の下流側に位置するように定められている、ポンプ装置。
  2. 　前記複数の貫通孔からなる貫通孔群が、前記回転軸が延びる方向に複数段設けられている、請求項１に記載のポンプ装置。
  3. 　前記バイパス路に設けられた流量制御バルブをさらに備える、請求項１に記載のポンプ装置。
  4. 　請求項３に記載のポンプ装置と、
    　前記流量制御バルブの開度を調整する制御装置と、
    を備えた、ポンプシステム。
  5. 　前記ポンプ装置に吸入されるまたは前記ポンプ装置から吐出される液体の流量を検出する流量検出手段をさらに備え、
    　前記制御装置は、前記流量検出手段によって検出される流量が大きくなるほど前記流量制御バルブの開度を大きくする、請求項４に記載のポンプシステム。
  6. 　前記ポンプ装置から吐出される液体の圧力を検出する圧力検出手段をさらに備え、
    　前記制御装置は、前記圧力検出手段によって検出される圧力が大きくなるほど前記流量制御バルブの開度を小さくする、請求項４に記載のポンプシステム。
  7. 　前記ポンプ装置は、前記羽根車を駆動するモータを含み、
    　前記モータのトルクを検出するトルク検出手段をさらに備え、
    　前記制御装置は、前記トルク検出手段によって検出されるトルクが大きくなるほど前記流量制御バルブの開度を大きくする、請求項４に記載のポンプシステム。
  8. 　前記ポンプ装置は、前記羽根車を駆動するモータを含み、
    　前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段をさらに備え、
    　前記制御装置は、前記電流検出手段によって検出される電流が大きくなるほど前記流量制御バルブの開度を大きくする、請求項４に記載のポンプシステム。
  9. 　前記ポンプ装置は、前記羽根車を駆動するモータを含み、
    　前記制御装置は、前記モータの回転数が大きくなるほど前記流量制御バルブの開度を大きくする、請求項４に記載のポンプシステム。
  10. 　前記ポンプシステムは、常温での飽和蒸気圧が負圧である冷媒を循環させる空気調和装置である、請求項４に記載のポンプシステム。
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