特許 7330508 羽根車及び水中ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-14

(45)【発行日】2023-08-22

(54)【発明の名称】羽根車及び水中ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/24 20060101AFI20230815BHJP

   F04D 7/04 20060101ALI20230815BHJP

【ＦＩ】

F04D29/24 C

F04D29/24 B

F04D7/04 J

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019229553

(22)【出願日】2019-12-19

(65)【公開番号】P2021095905

(43)【公開日】2021-06-24

【審査請求日】2022-11-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000148209

【氏名又は名称】株式会社川本製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】飯盛 央隆

(72)【発明者】

【氏名】矢田 怜也

(72)【発明者】

【氏名】高橋 利造

【審査官】田谷 宗隆

(56)【参考文献】

【文献】特公昭４０－００３６５５（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】実開昭５７－０４０６９１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００７－５１５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－９０７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平１－１４１４００（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ ２９／２４

Ｆ０４Ｄ ７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸に固定される上シュラウドと、
前記上シュラウドと対向して設けられ、その中心に吸込口を有する下シュラウドと、
前記上シュラウド及び前記下シュラウド間に一体に成形され、一方の端部側が前記下シュラウドの吸込口に沿って設けられ、前記吸込口から前記下シュラウド及び前記上シュラウドの外周縁まで延びる第１羽根、並びに、一方の端部が前記第１羽根と一体に前記吸込口に配置され、前記第１羽根との間に隙間を有して前記吸込口及び前記第１羽根間に設けられ、前記吸込口から前記外周縁側に向かって延びるとともに前記外周縁側の端部が前記外周縁と離間する第２羽根を含む羽根と、
を備えることを特徴とする羽根車。

【請求項2】

前記羽根は、前記第１羽根と前記下シュラウドの軸心周りで対称位置に設けられ、前記吸込口から前記外周縁側に向かって延びるとともに、前記外周縁側の端部が前記外周縁と離間する第３羽根をさらに有する、請求項１に記載の羽根車。

【請求項3】

前記第１羽根及び第２羽根の前記吸込口の端部並びに前記第３羽根の前記吸込口の端部は、前記第３羽根側の前記吸込口の周囲で一体に連続する、請求項２に記載の羽根車。

【請求項4】

前記対称位置とは、前記第１羽根の前記外周縁側の曲率中心と前記第１羽根の外周面の前記外周縁と面一となる部位とを結ぶ線並びに前記第３羽根の前記外周縁側の曲率中心と前記第３羽根の前記外周縁側の端部とを結ぶ線が、前記第１羽根の外周面の前記外周縁と面一となる部位、前記吸込口の中心及び前記第３羽根の前記外周縁側の端部とを結ぶ線にして同じ角度となる前記第１羽根及び前記第３羽根の位置である、請求項２に記載の羽根車。

【請求項5】

モータと、
ポンプケーシングと、
一端が前記モータに接続され、他端が前記ポンプケーシング内に配置される回転軸と、
回転軸に固定される上シュラウドと、前記上シュラウドと対向して設けられ、その中心に吸込口を有する下シュラウドと、前記上シュラウド及び前記下シュラウド間に一体に成形され、一方の端部側が前記下シュラウドの吸込口に沿って設けられ、前記吸込口から前記下シュラウド及び前記上シュラウドの外周縁まで延びる第１羽根、並びに、一方の端部が前記第１羽根と一体に前記吸込口に配置され、前記第１羽根との間に隙間を有して前記吸込口及び前記第１羽根間に設けられ、前記吸込口から前記外周縁側に向かって延びるとともに前記外周縁側の端部が前記外周縁と離間する第２羽根を含む羽根と、を含む羽根車と、
を備える水中ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、汚水等を送水する羽根車及び水中ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

汚水等の送水に用いる水中ポンプは、渦巻形のケーシング内に羽根車が収容された渦巻ポンプが用いられる。このような水中ポンプは、例えば、羽根車が回転することで、ケーシングの下面に設けられた吸込口から汚水を吸い込み、ケーシングの側面に設けられた吐出口から吐出する。

【0003】

このような汚水等の送水に用いられる水中ポンプは、汚水中に含まれた異物が回転軸や羽根車等に巻き込まれることによる故障等を防止するために、汚水中に含まれる汚物を確実に排出できる構成が要求される。

【0004】

このため、例えば、羽根車として、一枚のシュラウドに羽根が複数設けられた所謂セミオープン羽根と呼ばれるものが用いられる。しかし、このような羽根車は、ポンプ効率が悪いことから、高効率が要求される場合においては、所謂クローズド羽根やノンクロッグインペラと呼ばれる羽根車が用いられたものが知られている。

【0005】

このようなクローズド羽根を用いた羽根車は、二枚のシュラウド間に羽根が設けられる構成であり、セミオープン羽根を用いた羽根車に比べて、羽根車内に異物が巻き込まれる虞が高い。

【0006】

このため、異物の巻き込みを防止するために、クローズド羽根としてシュラウド間に一枚の羽根を設けた羽根車が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0007】

一枚羽根の羽根車は、ポンプ効率を向上させるために、羽根の厚みを厚くする技術が知られている。このような羽根車の羽根は、例えば、羽根車の中心側に位置する一端側から中央側に向かって漸次その厚みが厚くなり、当該中央側から羽根車の外周側に位置する他端側に向かって漸次その厚みが薄くなる構成が知られている。しかしながら、このような羽根車は、シュラウド間に羽根が一枚だけ設けられる構成であるとともに、その羽根の厚みが異なることから、配置や重量等の機械的バランスが悪く、振動や騒音の増加する虞がある。

【0008】

そこで、羽根を中空にする羽根車も知られている（例えば、特許文献２参照）。

【0009】

また、羽根車に、軸方向に互いに対向して窪む第１の窪み及び第２の窪みを設ける技術も知られている（例えば、特許文献３参照）。この羽根車は、一方、例えば第２の窪みが、軸方向であって重力方向に対して上方に窪む構成であり、このため、第２の窪みに空気溜まりが発生する。この空気溜まりを除去するために、特許文献３においては、第１の窪み及び第２の窪みを連通する連通穴を設ける技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【文献】特開２０１２－７７６７１号公報

【文献】特許第５９６４５７６号公報

【文献】特許第５３８４３２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかしながら、上述した羽根車は、一枚羽根であることから、吸込口から吐出口へ向かう間の羽根及び一対のシュラウドにより形成される流路面積が一定でない。このため、上述した羽根車を用いた水中ポンプは、ポンプ効率が悪い、という問題がある。また、羽根を二枚用いる羽根車も知られているが、羽根車を通過可能な粒径が小さくなることから、水中ポンプを設置する環境、即ち圧送する汚水の種類によっては使用できない虞もある。

【0012】

そこで本発明は、ポンプ効率を向上可能な羽根車及び水中ポンプを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の一態様によれば、羽根車は、回転軸に固定される上シュラウドと、前記上シュラウドと対向して設けられ、その中心に吸込口を有する下シュラウドと、前記上シュラウド及び前記下シュラウド間に一体に成形され、前記下シュラウドの吸込口から前記下シュラウド及び前記上シュラウドの外周縁まで延びる第１羽根、並びに、前記第１羽根と前記吸込口側で一体であって、且つ、前記第１羽根との間に隙間を有して前記吸込口及び前記第１羽根間に設けられ、前記吸込口から前記外周縁側に向かって延びるとともに前記外周縁側の端部が前記外周縁と離間する第２羽根を含む羽根と、を備える。

【0014】

本発明の一態様によれば、水中ポンプは、モータと、ポンプケーシングと、一端が前記モータに接続され、他端が前記ポンプケーシング内に配置される回転軸と、前記回転軸に固定される上シュラウドと、前記上シュラウドと対向して設けられ、中心に吸込口を有する下シュラウドと、前記上シュラウド及び前記下シュラウド間に一体に成形され、前記下シュラウドの吸込口から前記下シュラウド及び前記上シュラウドの外周縁まで延びる第１羽根、並びに、前記第１羽根と前記吸込口側で一体であって、且つ、前記第１羽根との間に隙間を有して前記吸込口及び前記第１羽根間に設けられ、前記吸込口から前記外周縁側に向かって延びるとともに前記外周縁側の端部が前記外周縁と離間する第２羽根を含む羽根とを含む羽根車と、を備える。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、ポンプ効率を向上可能な羽根車及び水中ポンプを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係る水中ポンプの構成を一部断面で示す説明図。

【図2】同羽根車の構成を示す説明図。

【図3】比較例の羽根車の構成を示す説明図。

【図4】実施形態に係る羽根車と比較例の羽根車の流路断面積を示す説明図。

【図5】水中ポンプと比較例の水中ポンプのポンプ性能を示す説明図

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の一実施の形態に係る水中ポンプ１を、図１を用いて説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る水中ポンプ１の構成を一部断面で示す説明図、図２は、水中ポンプ１に用いられる羽根車４２の構成を図１中ＩＩ－ＩＩ線断面で示すとともに、第１羽根６１及び第２羽根６２の吸込口５８側の端部から第３羽根６３までの距離を示す説明図である。図３は、比較例に係る羽根車１４２の構成であって、且つ、第１羽根６１及び第２羽根６２の吸込口５８側の端部から第１羽根６１までの距離を示す説明図である。

【0018】

図４は、羽根車４２と比較例の羽根車の流路断面積を示す説明図である。図５は、水中ポンプ１と比較例の水中ポンプのポンプ性能を示す説明図である。なお、図１中、Ｆは水の流れを示す。

【0019】

図１に示すように、水中ポンプ１は、モータ１０と、軸封装置１１と、ポンプ１２と、を備えている。このような水中ポンプ１は、汚水槽及び下水道等に設置され、異物（汚物等）を含む汚水を送水する所謂水中汚水ポンプと呼ばれるものである。

【0020】

モータ１０は、モータケーシング２１と、固定子２２と、回転子２３と、回転軸２４と、を備えている。またモータ１０は、回転軸２４を回転可能に支持する複数の軸受２５と、固定子２２を外部電源等に接続する電源ケーブル２６と、を有している。モータケーシング２１は、両端が閉塞する円筒形状に形成され、一方の端面が軸封装置１１にボルト９０等により固定される。

【0021】

固定子２２は、モータケーシング２１の内面に固定されている。また固定子２２は、電源ケーブル２２ａを介して供給された電力により、回転子２３を回転可能に形成されている。回転子２３は、その回転に追従して回転軸２４を回転可能に、回転軸２４と固定されている。

【0022】

回転軸２４は、モータケーシング２１の一端側から突出し、且つ、モータケーシング２１にベアリング等の軸受２５を介して回転自在に軸支されている。なお、回転軸２４は、水中ポンプ１を設置面に設置した姿勢において、モータケーシング２１から重力方向に延設される。

【0023】

軸封装置１１は、シールケーシング３０と、メカニカルシール３１と、を備えている。
軸封装置１１は、モータ１０、ポンプ１２及び回転軸２４間を液密に仕切る。

【0024】

シールケーシング３０は、内部にメカニカルシール３１を収納可能に形成されている。
このようなシールケーシング３０は、両端が閉塞する円筒状に形成され、その両端面に回転軸２４を挿通する挿通孔３３を備えている。また、シールケーシング３０は、その内部に、メカニカルシール３１の潤滑油を充満可能な油室３４を形成する。

【0025】

メカニカルシール３１は、シールケーシング３０と回転軸２４との間を密閉することで、ポンプ１２からの汚水の浸入及びモータ１０への潤滑油の浸入を防止可能に形成されている。

【0026】

ポンプ１２は、ケーシング４１と、羽根車４２と、を備えている。ケーシング４１は、その内部に羽根車４２を収納する渦巻ケーシングであり、その内部にポンプ室４３を形成する。ケーシング４１は、組み立てることでその内部にポンプ室４３を形成する上部材４４及び下部材４５を有し、羽根車４２を回転軸２４に固定した状態で分解可能に形成されている。

【0027】

上部材４４は、本実施の形態では、シールケーシング３０の一部に一体に形成されている。上部材４４は、上述した挿通孔３３の下方に、羽根車４２を回動可能に指示する第１支持部４７を有している。

【0028】

下部材４５は、水中ポンプ１を据付面に据付ける複数の脚部４８を備えている。また、下部材４５は、その底面であって、複数の脚部４８間に設けられた吸込開口４９と、その側面に設けられた吐出開口５０と、を備えている。

【0029】

なお、吐出開口５０は、その口径（吐出径）が羽根車４２を通過可能な粒径の異物を通過可能に形成されている。具体的には、吐出開口５０の口径は、羽根車４２を通過可能な所定の粒径の異物と略同一径に形成されている。ここで、羽根車４２を通過可能な所定の粒径の異物とは、水中ポンプ１の吐出開口５０の口径（吐出径）と同直径（所定の粒径）の球形固形物である。

【0030】

吸込開口４９は、羽根車４２の後述する吸込口５８と略同一の口径に形成されている。
吸込開口４９は、羽根車４２を回動可能に支持する第２支持部４９ａを有している。なお、挿通孔３３、第１支持部４７及び第２支持部４９ａには、回転軸２４及び羽根車４２と摺動可能なライナリング９１が設けられる。第１支持部４７及び第２支持部４９ａは、これらライナリング９１の内面により形成される。

【0031】

羽根車４２は、ノンクロッグのクローズド羽根車であって、所定の粒径の異物を通過可能に形成されている。このような羽根車４２は、軸封装置１１側に配置される上シュラウド５２と、吸込開口４９側に配置される下シュラウド５３と、これらシュラウド５２，５３間に設けられた羽根５４と、を備えている。羽根車４２は、樹脂材料又は金属材料により形成される。

【0032】

また、羽根車４２は、下シュラウド５３に設けられた流体を吸込む吸込口５８と、上シュラウド５２、下シュラウド５３及び羽根５４により形成され、吸込んだ流体を吐出する吐出口６５を有している。このような羽根車４２は、上シュラウド５２、下シュラウド５３及び羽根５４が射出成形や鋳造等により一体に又は別体に成型される。例えば、別体に各構成が成形された場合には、成形後に溶着等により一体に組み立てられる。

【0033】

上シュラウド５２は、円板状に形成されている。上シュラウド５２は、その中央側に、回転軸２４が挿通可能であって、キー溝５６ａを有する挿通孔５６が形成された第１被支持部５７が形成されている。なお、上シュラウド５２は、羽根車４２が回転軸２４に固定された際に、重力方向に対して下シュラウド５３の上方に位置する。

【0034】

下シュラウド５３は、円環状に形成されている。下シュラウド５３は、その中央に吸込口５８が形成されている。また、下シュラウド５３は、その中央側が円環状に突起し、当該突起の外周側に第２被支持部５９が形成されている。

【0035】

第１被支持部５７は、ライナリング９１を介して第１支持部４７に回転及び摺動自在に支持される。第２被支持部５９は、ライナリング９１を介して第２支持部４９ａに回転及び摺動自在に支持される。

【0036】

羽根５４は、上シュラウド５２及び下シュラウド５３間に一体に設けられる。羽根５４は、第１羽根６１と、第２羽根６２と、第３羽根６３と、を備えている。また、羽根５４は、第１羽根６１の一端側が、及び第２羽根６２の吸込口５８側の端部並びに第３羽根６３の吸込口５８側の端部を連結する連結壁６４を構成する。

【0037】

例えば、第１羽根６１、第２羽根６２及び第３羽根６３は、それぞれ異なる曲率半径で長手方向に湾曲してシュラウド５２、５３の径方向から外周縁に向かって延びる。また、例えば、第１羽根６１、第２羽根６２及び第３羽根６３は、同じ厚さに形成される。

【0038】

第１羽根６１は、一方の端部側が、シュラウド５２、５３の中心側であって、且つ、下シュラウド５３の吸込口５８の周縁に配置され、他方の端部がシュラウド５２，５３の外周縁に配置される。より具体的には、第１羽根６１は、一方の端部から中央側に向かって吸込口５８の周縁に配置され、そして、中央側から他方の端部までが、吸込口５８から離れ、所定の曲率半径で湾曲してシュラウド５２、５３の外周縁まで延びる。第１羽根６１は、一方側の端部によって構成する連結壁６４により、第２羽根６２及び第３羽根６３と一体に形成される。

【0039】

第２羽根６２は、吸込口５８側の一方の端部が第１羽根６１の吸込口５８側において一体に形成される。第２羽根６２は、吸込口５８及び第１羽根６１の間に第１羽根６１との間に隙間を有して設けられ、吸込口５８からシュラウド５２、５３の外周縁側に向かって延びる。また、第２羽根６２は、シュラウド５２、５３の外周縁側の端部がシュラウド５２、５３の外周縁と離間する。具体例として、第２羽根６２は、連結壁６４の内周面から、換言すると、第１羽根６１の一方の端部側のうち中央側の内周面から分岐して設けられる。第２羽根６２は、第１羽根６１側の端部が吸込口５８の周縁に配置され、中央側から他方の端部側が吸込口５８から離れ、所定の曲率半径で湾曲する。第２羽根６２は、第１羽根６１の一部と、第１羽根６１の内周面と所定の距離を開けて対向して配置され、一端が第１羽根６１と一体に、他端が第１羽根６１と離間して配置される。第２羽根６２は、吸込口５８から羽根車４２内の内部流路が一定に変化するように、第１羽根６１と対向して設けられる。

【0040】

第３羽根６３は、第１羽根６１及び第２羽根６２のそれぞれと、非対称形状に形成される。第３羽根６３は、連結壁６４の端部、換言すると、第１羽根６１の吸込口５８側の端部の外周面側から分岐して設けられる。第３羽根６３は、吸込口５８からシュラウド５２、５３の外周縁側に向かって延びるとともに、シュラウド５２、５３の外周縁側の端部がシュラウド５２、５３の外周縁と離間する。第３羽根６３は、第１羽根６１とシュラウド５２、５３の軸心周りで対称位置に設けられる。

【0041】

ここで、対称位置とは、実質的な対称位置を含む。具体例として、第１羽根６１及び第３羽根６３の対称位置とは、図２に示すように、第１羽根６１の外周縁側の曲率中心と第１羽根６１の外周面の外周縁と面一となる部位６１ａとを結ぶ線を線Ｌ１、並びに、第３羽根６３のシュラウド５２、５３の外周縁側の曲率中心と第３羽根６３の外周縁側の端部６３ａとを結ぶ線を線Ｌ２としたときに、線Ｌ１及び線Ｌ２が、第１羽根６１の外周面のシュラウド５２、５３の外周縁と面一となる部位６１ａ、吸込口５８の中心及び第３羽根６３のシュラウド５２、５３の外周縁側の端部６３ａを結ぶ線Ｌｃに対して同じ角度となる位置である。

【0042】

連結壁６４は、上シュラウド５２及び下シュラウド５３間であって、且つ、第３羽根６３と径方向で対向して設けられ、第１羽根６１の吸込口５８側の端部側により構成される。連結壁６４は、第１羽根６１と、第２羽根６２の吸込口５８側の端部及び第３羽根６３の吸込口５８側の端部を、吸込口５８の縁部に沿って連結する。即ち、連結壁６４は、吸込口５８から吸い込まれた水を、第２羽根６２及び第３羽根６３の吸込口５８側の端部間からシュラウド５２、５３の外周縁に向かう１つの流路を形成する。

【0043】

このように構成された羽根車４２は、吸込口５８側の第１羽根６１及び第３羽根６３の端部、並びに、吸込口５８側の第２羽根６２の端部が第１羽根６１の端部側（連結壁６４）で一体に形成される。この構成により、羽根車４２は、吸込口５８から第１羽根６１の一端側（連結壁６４）の内周面及び第３羽根６３の端部間を通って吐出口６５へ向かう位置の流路を形成するとともに、回転時に第１羽根６１の外周面及び第３羽根６３の外周面で水を圧送する。即ち、羽根車４２は、第１羽根６１及び第３羽根６３により所謂１．５枚羽根のノンクロッグインペラを構成する。加えて、羽根車４２は、第２羽根６２によって、吸込口５８から吐出口６５への流路の流路断面積の変化量をおおよそ一定とし、過度な流路断面積の変化を抑制する。

【0044】

このように構成された羽根車４２を備える水中ポンプ１によれば、第１羽根６１の内周面に対向するように、第１羽根６１の吸込口５８側に配置された第２羽根６２を有することで、吸込口５８の二次側の流路における流路面積が一定となるように、当該流路面積の変化量を低減できる。これにより、羽根車４２は、損失が低下することから、ポンプ効率を向上させることが可能となる。

【0045】

また、第１羽根６１と径方向で対向するとともに、シュラウド５２、５３の外周縁側の端部がシュラウド５２、５３の外周縁よりも径方向でシュラウド５２，５３の中心側に位置する第２羽根６２を有することで、羽根車４２は、従来の中空に形成された肉厚の羽根を用いる構成に比べて回転時のスラスト荷重を小さくすることができる。

【0046】

また、羽根車４２は、第１羽根６１と羽根車４２の回転中心（軸心）周りで対称位置、又は、略対称位置に第３羽根６３が設けられることで、第１羽根６１及び第３羽根６３によって水を圧送することになることから、回転時のラジアル荷重を低減することができる。

【0047】

次に、図２に示す本実施形態の羽根車４２と図３に示す比較例の羽根車１４２との評価試験を行う。なお、本実施形態の羽根車４２及び比較例の羽根車１４２は、吸込口５８の孔径はφ６０ｍｍに設定した例を用いた。図３に示すように、比較例の羽根車１４２は、本実施形態の羽根車４２の構成のうち、第２羽根６２を有さない構成とし、その他の構成は本実施形態の羽根車４２と同様の構成とした。

【0048】

先ず第１の評価試験として、羽根車４２，１４２の軸方向に対して直交する方向における、羽根車４２、１４２の第１羽根６１の一端から第１位置、第２位置、第３位置、第４位置、第５位置における羽根車４２内の流路断面積を比較した。

【0049】

なお、図２及び図３において、第１位置を（１）と、第２位置を（２）と、第３位置を（３）と、第４位置を（４）と、第５位置を（５）として示す。

【0050】

図２に示すように、羽根車４２の第１羽根６１の一端から第２羽根６２の内周面までの幅は、第１位置において６１ｍｍ、第２位置において５９ｍｍ、第３位置において５３ｍｍ、第４位置において４８ｍｍ、第５位置において４２ｍｍであった。

【0051】

これに対し、図３に示すように、第２羽根６２を有さない羽根車１４２は、第１羽根６１の一端から第１羽根６１の内周面までの幅は、第１位置において６４ｍｍ、第２位置において６６ｍｍ、第３位置において６６ｍｍ、第４位置において６４ｍｍ、第５位置において５９ｍｍであった。

【0052】

また、羽根車４２、１４２の両シュラウド５２、５３間の距離がおおよそ３５ｍｍであることから、羽根車４２の流路断面積は、吸込口５８において２８２６ｍｍ^２、第１位置で２１３５ｍｍ^２、第２位置で２０６５ｍｍ^２、第３位置で１８５５ｍｍ^２、第４位置で１６８０ｍｍ^２、第５位置で１４７０ｍｍ^２となる。

【0053】

これに対し、比較例の羽根車４２の流路断面積は、吸込口５８において２８２６ｍｍ^２、第１位置で２２４０ｍｍ^２、第２位置で２３１０ｍｍ^２、第３位置で３３１０ｍｍ^２、第４位置で２２４０ｍｍ^２、第５位置で２０６５ｍｍ^２となる。

【0054】

図４に、第１位置乃至第５位置における羽根車４２、１４２の流路断面積のグラフを示す。図４に示すように、羽根車４２は、流路断面積が漸次低減することになるが、比較例の羽根車１４２は、第４位置で最も流路断面積が高くなる結果となった。

【0055】

次に、第２の評価試験として、羽根車４２を用いた水中ポンプ１と、羽根車１４２を用いた水中ポンプとのポンプ性能曲線との比較試験の結果を、図５に示す。なお、図５に示す実線が、本実施形態の羽根車４２を用いた水中ポンプ１のポンプ性能曲線であり、破線が従来例の羽根車を用いた水中ポンプのポンプ性能曲線である。

【0056】

図５に示すように、本実施形態の羽根車４２を用いた水中ポンプ１は、比較例の羽根車１４２を用いた水中ポンプ１に比べて、電流値及び軸動力は略変わらなかったが、全揚程及びポンプ効率が向上した。特に、羽根車４２を用いた水中ポンプ１は、比較例の羽根車１４２を用いた水中ポンプ１に比べ、最高でポンプ効率が７％向上した。

【0057】

これらの結果からも、第２羽根６２を有することで、羽根車４２の吸込口５８からの流路断面積が略一定に変化する構成とすることで、第２羽根６２を有さない構成に比較して、ポンプ効率を向上させることができる。また、同様に、第３羽根６３を有さない構成とした場合であっても、第１羽根６１に加えて第２羽根６２を設けることで、同様の理由から、ポンプ効率を向上できることが推定できる。

【0058】

上述したように、本発明の一実施形態に係る羽根車４２を用いた水中ポンプ１によれば、ポンプ効率を向上可能となる。

【0059】

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。上述した例では、羽根５４は、第１羽根６１、第２羽根６２、第３羽根６３及び連結壁６４を有する構成を説明したがこれに限定されない。例えば、羽根５４は、第１羽根６１、第２羽根６２及び連結壁６４を有し、第３羽根６３を有さない構成であってもよい。第３羽根６３を有さない場合には、ラジアル荷重は、従来の一枚羽根と同程度となるが、第２羽根６２によって吸込口５８の二次側の流路面積を極力一定とすべく、当該流路面積の変化量を低減することができることから、ポンプ効率を向上させることができる。

【0060】

また、例えば、上述した例では、羽根車４２は、上シュラウド５２、下シュラウド５３及び羽根５４を射出成形や鋳造により製造する構成を説明したが、羽根車４２の製造方法はこれに限定されない。また、例えば、上シュラウド５２を、下シュラウド５３及び羽根５４を別体に製造する場合には、例えば、上シュラウド５２及び羽根５４を射出成形にて樹脂材料により一体に成形し、下シュラウド５３を射出成形にて樹脂材料により成形し、その後、溶着等により羽根５４に下シュラウド５３を一体にしてもよい。また、上シュラウド５２、下シュラウド５３及び羽根５４を全て別体で製造し、それぞれ接合させる構成であってもよい。即ち、羽根５４の凹部５５の下端を下シュラウド５３の開口と連続させる構成であれば、適宜設定可能である。

【0061】

また、上述した例では、羽根車４２は、上シュラウド５２、下シュラウド５３及び羽根５４を有する構成を説明したがこれに限定されない。例えば、羽根車４２は、上シュラウド５２及び羽根５４を有し、下シュラウド５３を有さない構成としてもよい。このような羽根車４２を水中ポンプに用いる場合には、例えば、ケーシング４１の形状のうち、羽根車４２と対向する部位の形状を下シュラウド５３と同形状とすれば良い。

【0062】

さらに、上述した例では、第１羽根６１、第２羽根６２及び第３羽根６３を有する１．５枚羽根の羽根車４２の例を挙げたが、これに限定されない。例えば、羽根車４２は、第１羽根６１を有する１枚羽根とし、流路断面積の変化量を一定とすべく、さらに第２羽根６２を有する構成とし、第３羽根６３を有さない構成としてもよい。

【0063】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

【符号の説明】

【0064】

１…水中ポンプ、１０…モータ、１１…軸封装置、１２…ポンプ、２１…モータケーシング、２２…固定子、２２ａ…電源ケーブル、２３…回転子、２４…回転軸、２５…軸受、２６…電源ケーブル、３０…シールケーシング、３１…メカニカルシール、３３…挿通孔、３４…油室、４１…ケーシング、４２…羽根車、４３…ポンプ室、４４…上部材、４５…下部材、４７…第１支持部、４８…脚部、４９…吸込開口、４９ａ…第２支持部、５０…吐出開口、５２…上シュラウド、５３…下シュラウド、５４…羽根、５５…凹部、５６…挿通孔、５６ａ…キー溝、５７…第１被支持部、５８…吸込口、５９…第２被支持部、６１…第１羽根、６１ａ…部位、６２…第２羽根、６３…第３羽根、６３ａ…端部、６４…連結壁、６５…吐出口、９０…ボルト、９１…ライナリング。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】