(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-31
(45)【発行日】2023-09-08
(54)【発明の名称】流速制御装置および遠心ポンプ
(51)【国際特許分類】
F04D 29/44 20060101AFI20230901BHJP
F04D 29/60 20060101ALI20230901BHJP
【ＦＩ】
F04D29/44 C
F04D29/60 B
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2022162863
(22)【出願日】2022-10-11
【審査請求日】2022-10-11
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000226242
【氏名又は名称】日機装株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100141173
【弁理士】
【氏名又は名称】西村 啓一
(72)【発明者】
【氏名】久保田 康志
【審査官】中村 大輔
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－０６３９６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０２１／０１８９８２６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開昭６１－２４４８９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１７３０５１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０４Ｄ ２９／４４
Ｆ０４Ｄ ２９／４６
Ｆ０４Ｄ ２９／６０
Ｆ１６Ｋ ３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
インデューサを備えた遠心ポンプの吸込管内を流れる取扱液の軸方向流速を制御する流速制御装置であって、前記吸込管内の前記インデューサよりも前記取扱液の流れの上流側に配置される絞り機構を有してなり、
前記絞り機構は、前記吸込管の内面側から前記吸込管内へ前記吸込管の横断方向に沿うように突出することにより、前記インデューサよりも上流側において、前記インデューサに流入する前記取扱液の前記軸方向流速を変化させる、前記吸込管の周方向に等角度間隔で配置される複数の絞り部材を備え、
前記絞り部材の前記内面から前記吸込管内への突出量は、前記遠心ポンプから吐出された前記取扱液の流量に関連する流量情報に基づいて、変更可能に制御されて、
前記吸込管の径方向において、前記絞り部材が最も外方側に位置しているとき、前記絞り機構は、前記内面から前記吸込管内に突出せず、
前記絞り部材が前記吸込管内に突出するとき、前記絞り機構のうち、前記絞り部材のみが前記内面から前記吸込管内に突出し、
複数の前記絞り部材それぞれが前記吸込管内へ突出しているとき、前記周方向において隣り合う前記絞り部材同士は、接触しない、
流速制御装置。
【請求項2】
前記突出量は、前記流量が小さくなるにつれて大きくなるように制御される、請求項１に記載の流速制御装置。
【請求項3】
前記遠心ポンプから吐出された前記取扱液が流れる吐出流路には、前記吐出流路内を流れる前記取扱液の前記流量を計測する流量計測機器が取り付けられ、前記流量情報は、前記流量計測機器により計測された前記流量を示す吐出流量情報である、
請求項１に記載の流速制御装置。
【請求項4】
前記遠心ポンプから吐出された前記取扱液が流れる吐出流路には、前記吐出流路内を流れる前記取扱液の前記流量を調節する流量調節機器が取り付けられ、前記流量情報は、前記流量調節機器の動作を制御する流量制御情報である、
請求項１に記載の流速制御装置。
【請求項5】
前記絞り機構は、相互に対向するように配置される２つの前記絞り部材を備える、請求項１に記載の流速制御装置。
【請求項6】
前記周方向において、隣接する２つの前記絞り部材の間には、スリット状の隙間が形成される、請求項１に記載の流速制御装置。
【請求項7】
前記絞り部材は、前記吸込管内に突出する部分に配置され、前記吸込管の軸方向に沿う貫通孔、または、前記絞り部材の突出方向側の端部に切り欠かれる切欠き、を備える、請求項１に記載の流速制御装置。
【請求項8】
回転軸と、前記回転軸の一端部に取り付けられるインペラと、
前記インペラに吸い込まれる取扱液を導入する吸込管と、
前記吸込管内に配置されるインデューサと、
前記吸込管に取り付けられ、前記吸込管内を流れる前記取扱液の軸方向流速を制御する請求項１に記載の流速制御装置と、
を有してなる、
遠心ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、流速制御装置および遠心ポンプに関する。
【背景技術】
【0002】
遠心ポンプの吸込み性能を向上させるため、インペラの上流側（吸込管内の取扱液の流れにおける上流側）にインデューサが配置される技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。インデューサは、狭い特定の運転流量範囲で用いられるように設計されている。すなわち、例えば、インデューサ翼の入口角度は、吐出流量の最高効率点（Ｑｂｅｐ）における取扱液の流入角度に対して数度の迎角で取扱液が流れ込むように設計されている。ここで、取扱液の流入角度は、吸込管の軸方向における取扱液の速度（軸方向流速）、および、同取扱液の周速の関数で表されて、軸方向流速の増減に応じて増減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】米国特許第４１５０９１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一般的に、遠心ポンプの流量（吐出流量）は、インバータによるインペラ（インデューサ）の回転数の制御や、吐出管に取り付けられている弁（吐出弁）の開度、により調節されている。ここで、後述のとおり、吐出弁の開度が小さくなることにより流量のみが絞られると、取扱液のインデューサ翼への流入角度は小さくなる。その結果、流入角度とインデューサ翼の入口角度との差異が大きくなり、最終的に、インデューサ翼の表面からの取扱液の剥離が発生して、遠心ポンプの吸込み性能が悪化する。このように、特定の運転流量範囲よりも小さい小流量域では、インデューサを備える遠心ポンプの吸込み性能は、悪化する。
【0005】
本発明は、インデューサを備える遠心ポンプの運転流量範囲を小流量域側に広げることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施態様における流速制御装置は、インデューサを備えた遠心ポンプの吸込管内を流れる取扱液の軸方向流速を制御する流速制御装置であって、前記吸込管内の前記インデューサよりも前記取扱液の流れの上流側に配置される絞り機構を有してなり、前記絞り機構は、前記吸込管の内面側から前記吸込管内へ前記吸込管の横断方向に沿うように突出することにより、前記インデューサよりも上流側において、前記インデューサに流入する前記取扱液の前記軸方向流速を変化させる、前記吸込管の周方向に等角度間隔で配置される複数の絞り部材を備え、前記絞り部材の前記内面から前記吸込管内への突出量は、前記遠心ポンプから吐出された前記取扱液の流量に関連する流量情報に基づいて、変更可能に制御されて、前記吸込管の径方向において、前記絞り部材が最も外方側に位置しているとき、前記絞り機構は、前記内面から前記吸込管内に突出せず、前記絞り部材が前記吸込管内に突出するとき、前記絞り機構のうち、前記絞り部材のみが前記内面から前記吸込管内に突出し、複数の前記絞り部材それぞれが前記吸込管内へ突出しているとき、前記周方向において隣り合う前記絞り部材同士は、接触しない。
【0007】
本発明の一実施形態における遠心ポンプは、回転軸と、前記回転軸の一端部に取り付けられるインペラと、前記インペラに吸い込まれる取扱液を導入する吸込管と、前記吸込管内に配置されるインデューサと、前記吸込管に取り付けられ、前記吸込管内を流れる前記取扱液の軸方向流速を制御する前述の実施態様に記載の流速制御装置と、を有してなる。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、インデューサを備える遠心ポンプの運転流量範囲が小流量域側に広げられる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明に係る遠心ポンプを備えるポンプシステムの模式配管図である。
【図2】本発明に係る遠心ポンプの実施の形態を示す模式断面図である。
【図3】本発明に係る流速制御装置の実施の形態を示す模式構成図である。
【図7】流量に対する開口率の一例を示す模式図である。
【図10】取扱液の逆流を説明する模式図であり、（ａ）は従来の吸込管を示す模式図であり、（ｂ）は本発明における吸込管を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る流速制御装置および遠心ポンプの実施の形態について説明する。各図において、同一の部材および要素については同一の符号が付されて、重複する説明は省略される。また、各要素の寸法比率は、説明の便宜上、誇張されている場合が有り、各図面に図示されている比率に限定されない。
【0011】
以下の説明において、本発明に係る遠心ポンプは、取扱液を貯留タンクから外部設備・機器に送液するポンプシステムに備えられているものとする。また、本発明に係る流速制御装置は、本発明に係る遠心ポンプに備えられているものとする。
【0012】
【0013】
ポンプシステムＳは、取扱液が貯留されている貯留タンクＴ、貯留タンクＴと遠心ポンプ１との間に接続されている吸込配管Ｌ１１、吸込配管Ｌ１１を開閉する吸込弁Ｖ１、遠心ポンプ１と外部機器Ｏとの間に接続されている吐出配管Ｌ１２、吐出配管Ｌ１２を開閉する吐出弁Ｖ２、および遠心ポンプ１を備える。遠心ポンプ１は、本発明に係る遠心ポンプの一例である。
【0014】
吸込配管Ｌ１１は公知の管体であり、後述される吸込管３５と共に、後述されるポンプ室３３に吸い込まれる取扱液が流れる吸込流路Ｌ１を構成している。吐出配管Ｌ１２は公知の管体であり、後述される吐出管３６と共に、ポンプ室３３から吐出される取扱液が流れる吐出流路Ｌ２を構成している。吸込弁Ｖ１および吐出弁Ｖ２は公知の弁（例えば、電磁弁）であり、開度が遠隔操作により調整可能（流量が調整可能）に構成されている。吐出弁Ｖ２は、本発明における流量調整機器の一例である。
【0015】
外部機器Ｏは、例えば、エンジン、燃焼炉、または燃料タンクなどの遠心ポンプ１により送液された取扱液を利用・貯留する機器である。本実施の形態において、外部機器Ｏは、吐出弁Ｖ２の開度を制御する制御信号を生成し、生成された制御信号を吐出弁Ｖ２および後述される制御装置６０に送信する。制御信号は、本発明における、流速制御信号の一例である。
【0016】
●遠心ポンプ●
次に、本発明に係る遠心ポンプの実施の形態について説明する。
次に、本発明に係る遠心ポンプの実施の形態について説明する。
【0017】
【0018】
遠心ポンプ１は、モータ部２、ポンプ部３、および流速制御装置４を有してなる。遠心ポンプ１は、本発明における遠心ポンプの一例である。
【0019】
以下の説明において、「前方向」はモータ部２に対してポンプ部３が位置する方向であり、「後方向」はポンプ部３に対してモータ部２が位置する方向である。「上流側」は遠心ポンプ１に送液される液（以下「取扱液」という。）の流れにおける上流側であり、「下流側」は取扱液の流れにおける下流側である。
【0020】
モータ部２は、所定の駆動電圧・駆動周波数で駆動し、後述されるインペラ３２を回転させる。モータ部２は、筐体２１、モータ２２、および回転軸２３を備える。
【0021】
筐体２１は、モータ２２および回転軸２３を収容する。モータ２２は、回転軸２３に取り付けられるロータ（不図示）、および、ロータを回転させるステータ（不図示）から構成される公知のモータである。回転軸２３は、モータ２２の回転により回転し、回転動力を後述されるインペラ３２に伝達する。回転軸２３の形状は、円柱状である。回転軸２３の前端部２３ａは、後述されるポンプ室３３内に突出している。
【0022】
ポンプ部３は、取扱液を吸込み、吐出する。ポンプ部３は、筐体３１、インペラ３２、ポンプ室３３、インデューサ３４、吸込管３５、および吐出管３６を備える。
【0023】
筐体３１は、インペラ３２を収容するポンプ室３３を区画する。筐体３１の前端部は、回転軸２３と同軸となるように前方に向けて延伸されていて、ポンプ室３３に取扱液を吸い込む（導入する）吸込管３５を形成している。また、筐体３１のうち、インペラ３２の径方向の外方側に位置する一部は、インペラ３２の接線方向（上方）に延伸されていて、ポンプ室３３からの取扱液を吐出する吐出管３６を形成している。すなわち、筐体３１は、ポンプ室３３、吸込管３５、および吐出管３６を構成している。
【0024】
インペラ３２は、回転軸２３の前端部２３ａに取り付けられていて、ポンプ室３３に収容されている。
【0025】
インデューサ３４は、吸込管３５内において、インペラ３２よりも上流側（前側）に配置されていて、取扱液を加圧してインペラ３２による取扱液の吸込みを補助する。インデューサ３４は、回転軸２３の前端部２３ａから上流側（前側）に延伸されるインデューサ軸３４ａ、および、インデューサ軸３４ａの外周面に取り付けられているインデューサ翼３４ｂを備える、公知のインデューサである。インデューサ３４は、回転軸２３の前端部２３ａに取り付けられていて、吸込管３５内に配置されている。
【0026】
吸込管３５の形状は、例えば、円筒状である。吸込管３５における上流側（前側）の端部には、吸込管３５と共に吸込流路Ｌ１を構成している吸込配管Ｌ１１が接続されている。吸込管３５は、収容室３５ａ，３５ｂおよびスリット３５ｃ，３５ｄを備える。
【0027】
以下の説明において、「周方向」は吸込管３５の円周に沿う方向であり、「径方向」は吸込管３５の直径（半径）に沿う方向であり、「軸方向」は吸込管３５の軸心方向（延伸方向）である。
【0028】
吸込管３５の周壁の一部が径方向の外方側に向けて突出していて、後述される絞り部材４１，４２を収容する収容室３５ａ，３５ｂを形成している。本実施の形態において、収容室３５ａは吸込管３５の上方に配置されていて、収容室３５ｂは吸込管３５の下方に配置されている。すなわち、径方向において、収容室３５ａ，３５ｂは、吸込管３５を挟み込むように配置されている。換言すれば、周方向において、収容室３５ａ，３５ｂは、１８０°間隔で均等に配置されている。軸方向において、収容室３５ａ，３５ｂは、インデューサ３４（インデューサ翼３４ｂ）よりも上流側（前側）に配置されている。
【0029】
スリット３５ｃ，３５ｄは、吸込管３５と収容室３５ａ，３５ｂとを連通させる通路である。スリット３５ｃ，３５ｄは、吸込管３５の周壁に形成されている。周方向において、スリット３５ｃは収容室３５ａと同じ位置に配置されていて、スリット３５ｄは収容室３５ｂと同じ位置にされている。径方向において、スリット３５ｃは収容室３５ａよりも内方側に配置されていて、スリット３５ｄは収容室３５ｂの内方側に配置されている。スリット３５ｃは吸込管３５および収容室３５ａに開口していて、スリット３５ｄは吸込管３５および収容室３５ｂに開口している。
【0030】
吐出管３６の形状は、例えば、吐出管３６の下流側（上側）に向かうにつれて内径が大きくなるホーン状である。吐出管３６の上端部（下流側の端部）には、吐出管３６と共に吐出流路Ｌ２を構成している吐出配管Ｌ１２が接続されている。
【0031】
【0032】
流速制御装置４は、吸込管３５内を流れる取扱液の、軸方向に沿う流れ（以下「軸方向流」という。）の流速（以下「軸方向流速」という。）を制御する。流速制御装置４は、本発明に係る流速制御装置の一例である。流速制御装置４は、絞り機構４０、駆動装置５０、および制御装置６０を備える。
【0033】
絞り機構４０は、複数（本実施の形態では２つ）の絞り部材４１，４２を備える。
【0034】
絞り部材４１，４２は、吸込管３５の内面側から吸込管３５内へ吸込管３５の横断方向（すなわち、径方向）に沿うように突出することにより、インデューサ３４よりも上流側において、インデューサ３４に流入する取扱液の軸方向流速を変化させる。軸方向視において、絞り部材４１，４２の形状は、例えば、矩形の板状である。絞り部材４１，４２は、例えば、ステンレス鋼などの金属製である。絞り部材４１，４２は、両面が軸方向（前後方向）に向けられている状態で、収容室３５ａ，３５ｂに収容されている。すなわち、絞り部材４１，４２は、インデューサ３４よりも上流側に配置されていて、周方向において、１８０°間隔で均等に配置されている。また、周方向において、絞り部材４１，４２は、吸込管３５内へ突出しても相互に当接しないように構成されている。軸方向視において、絞り部材４１の吸込管３５側の端部４１ａは、吸込管３５の内面で形成される円の接線と平行な直線状である。同様に、絞り部材４２の吸込管３５側の端部４２ａは、吸込管３５の内面で形成される円の接線と平行な直線状である。絞り部材４１の端部４１ａは、絞り部材４２の端部４２ａと対向している。すなわち、絞り部材４１，４２は、吸込管３５において、軸方向に垂直な同一の仮想平面上（軸方向における吸込管３５の同じ位置）に配置されている。端部４１ａ，４２ａの長さは、例えば、吸込管３５の内径とほぼ同じ長さである。そのため、軸方向視において、絞り部材４１，４２は、端部４１ａ，４２ａが吸込管３５の内面で形成される円の弦を画定するように、吸込管３５内に突出する。以下の説明において、吸込管３５のうち、軸方向における絞り部材４１，４２が配置されている位置は、「絞り位置Ｐ」と称呼される。
【0035】
絞り部材４１，４２は、後述される流量情報に基づいて、駆動装置５０からの駆動力により、径方向の外方側および内方側に往復移動可能に制御されている。すなわち、絞り部材４１，４２は、吸込管３５の横断方向に沿って往復移動可能である。つまり、絞り部材４１の一部（下部）および端部４１ａは、スリット３５ｃを介して、吸込管３５の内面側から吸込管３５内に移動（突出）可能であり、かつ、吸込管３５内から収容室３５ａ内に移動（収容）可能である。同様に、絞り部材４２の一部（上部）および端部４２ａは、スリット３５ｄを介して、吸込管３５の内面側から吸込管３５内に移動（突出）可能であり、かつ、吸込管３５内から収容室３５ｂに移動（収容）可能である。絞り部材４１，４２が最も径方向の外方側に位置しているとき、絞り部材４１，４２は吸込管３５内に突出していない。
【0036】
駆動装置５０は、絞り部材４１，４２を吸込管３５の横断方向に沿うように移動させる。駆動装置５０は、例えば、絞り部材４１，４２を移動させる駆動力を生成する公知の機器（例えば、モータなど）、および、駆動力を絞り部材４１，４２に伝達する公知の機構（例えば、クランク機構やギア機構など）などを備える。
【0037】
制御装置６０は、後述される流量情報に基づいて、駆動装置５０の動作を制御して、絞り部材４１，４２を移動させる。制御装置６０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ、ＣＰＵの作業領域として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性メモリ、および、各種情報（プログラムなど）を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）などの不揮発性メモリを備える。
【0038】
「流量情報」は、遠心ポンプ１から吐出されて、吐出流路Ｌ２を流れる取扱液の流量（吐出流量）に関する情報である。流量情報は、例えば、取扱液の流量を示す情報（吐出流量情報）、および、吐出流路Ｌ２を流れる取扱液の流量を制御する機器（例えば、吐出弁Ｖ２）の動作を制御する情報（動作制御情報）、を含む。前述のとおり、本実施の形態では、流量情報は、外部機器Ｏにより生成されて、制御装置６０に送信される吐出弁Ｖ２の開度を制御する制御信号である。本実施の形態では、制御装置６０が備えるＲＯＭは、例えば、吐出弁Ｖ２の開度（流量）と、絞り部材４１，４２の突出量（例えば、突出する部分の面積など）と、が関連付けられているテーブルを記憶している。
【0039】
なお、本発明において、制御装置６０が備えるＲＯＭは、テーブルに代えて、吐出弁Ｖ２の開度（流量）に対応する絞り部材４１，４２の突出量を算出する関数を記憶していてもよい。
【0040】
また、本発明において、制御装置６０は、テーブルや関数を記憶する記憶装置（例えば、フラッシュメモリなど）を備えていてもよい。
【0041】
【0042】
絞り部材４１，４２が吸込管３５内に突出しているとき、絞り位置Ｐにおいて、吸込管３５の内部空間Ｓ１の横断面積（軸方向に垂直な断面積：図４においてグレーで着色された領域の面積）は、絞り部材４１，４２の突出量に応じて減少する。ここで、吸込管３５（絞り位置Ｐ）を流れる（通過する）取扱液の軸方向流速「Ｖｍ」は、次式（１）の関数で表される。
【0043】
Ｖｍ＝Ｑ／Ａ （１）
【0044】
ここで、「Ｑ」は吐出流路Ｌ２内を流れる取扱液の流量（吐出流量）であり、「Ａ」は吸込管３５（絞り位置Ｐ）の内部空間Ｓ１の横断面積である。横断面積「Ａ」は、絞り部材４１，４２が吸込管３５内に突出するにつれて減少して、絞り部材４１，４２が収容室３５ａ，３５ｂに収容されるにつれて増加する。
【0045】
式（１）に示されるように、吸込管３５（絞り位置Ｐ）を流れる取扱液の軸方向流速「Ｖｍ」は、横断面積「Ａ」に反比例して増減する。すなわち、軸方向流速は、絞り部材４１，４２が吸込管３５内に突出するにつれて増加して、絞り部材４１，４２が収容室３５ａ，３５ｂに収容されるにつれて減少する。このように、流速制御装置４は、絞り部材４１，４２の突出量を制御することにより、吸込管３５（絞り位置Ｐ）内を流れる取扱液の軸方向流速を制御している。
【0046】
また、式（１）に示されるように、軸方向流速「Ｖｍ」は、吐出流路Ｌ２内を流れる取扱液の流量「Ｑ」に比例して増減する。一般的に、遠心ポンプの流量は、インバータによる回転数の制御や、吐出弁の開度、により調節されている。本実施の形態において、流量が吐出弁Ｖ２の開度により調整されると、軸方向流速は流量の増減に応じて増減する。すなわち、流量は、吐出弁Ｖ２が閉じられるにつれて減少して、吐出弁Ｖ２が開けられるにつれて増加する。
【0047】
ここで、遠心ポンプ１が取扱液を送液しているとき、吸込流路Ｌ１（絞り位置Ｐ）から吐出流路Ｌ２（吐出弁Ｖ２）までの取扱液の流路は、取扱液で満たされている。同流路の体積は一定であり、同流路内の取扱液の体積も一定とみなされる。そのため、吐出される取扱液の流量（質量）が減少すると、質量保存の法則に則り、吸い込まれる取扱液の流量（質量）も減少する。その結果、軸方向流速も減少する。
【0048】
図５は、インデューサ３４の上流側に隣接する領域（入口領域）における取扱液の流入角度を説明する模式図である。
同図は、吸込管３５の内部空間Ｓ１、および、インデューサ３４を周方向に沿って展開した状態を模式的に示している。
同図は、吸込管３５の内部空間Ｓ１、および、インデューサ３４を周方向に沿って展開した状態を模式的に示している。
【0049】
「流入角度」は、インデューサ３４の回転方向（周方向）に対して、取扱液がインデューサ翼３４ｂへ流入する角度である。
【0050】
図５に示されるとおり、インデューサ翼３４ｂはインデューサ軸３４ａに固定されているため、径方向において、インデューサ翼３４ｂの入口角度「β１」はインデューサ翼３４ｂの位置ごとに固定値である。ここで、「入口角度「β１」」は、インデューサ３４の回転方向に対するインデューサ翼３４ｂの角度である。入口角度「β１」は、流量の最高効率点（Ｑｂｅｐ）における取扱液の流入角度とほぼ同じになるように設計されている。また、入口角度「β１」は、インデューサ翼３４ｂの外縁部から中心部に向かうにつれて大きくなるように設計されている。
【0051】
取扱液の流入角度「βｗ１」は、次式（２）の関数で表される。
【0052】
βｗ１＝ｔａｎ－１（Ｖｍ１／ｕ１） （２）
【0053】
ここで、「ｕ１」は、入口領域における取扱液の周速（周方向における流速）である。
【0054】
流量が吐出弁Ｖ２の開度により調整される場合、インペラ３２（インデューサ３４）の回転数は一定であるため、周速「ｕ１」も一定である。したがって、式（２）に示されるとおり、流入角度「βｗ１」は、軸方向流速「Ｖｍ１」が減少するにつれて減少して、軸方向流速「Ｖｍ１」が増加するにつれて増加する。したがって、吐出弁Ｖ２が閉じられることにより流量が減少すると、軸方向流速「Ｖｍ１」が「Ｖ１」から「Ｖ２」まで小さくなり、流入角度「βｗ１」が「Ｘ１°」から「Ｘ２°」まで減少する。すると、流入角度「βｗ２」と入口角度「β１」との間の差異が大きくなる。その結果、取扱液の入口角度「β１」に対する流入角度「βｗ１」の最適角度が保たれなくなる。このとき、インデューサ翼３４ｂの表面からの取扱液の剥離が発生して、遠心ポンプ１の吸込み性能が悪化する。そこで、流速制御装置４は、吐出弁Ｖ２の開度（すなわち、流量）に応じて、吸込管３５（絞り位置Ｐ）の横断面積を増減させることにより、軸方向流速が一定になるように制御している。すなわち、制御装置６０は、絞り部材４１，４２の突出量が、吐出弁Ｖ２の開度（流量）が小さくなるにつれて大きくなり、吐出弁Ｖ２の開度（流量）が大きくなるにつれて小さくなるように、制御している。換言すれば、流速制御装置４は、入口角度「β１」に対する流入角度「βｗ１」の最適角度が保たれるように、軸方向流速を制御している。
【0055】
図６は、絞り部材４１，４２の突出による効果、および、突出量を示す模式図である。
同図のグラフにおいて、横軸は流量を示していて、縦軸はＮＰＳＨｒ（Net Positive Suction Head required）を示している。また、実線は絞り部材４１，４２が突出していない状態における流量に対するＮＰＳＨｒの変化を示していて、破線は絞り部材４１，４２が突出している状態における同変化を示している。さらに、同図は、吸込管３５に対する絞り部材４１，４２の突出量を併せて示している。
同図のグラフにおいて、横軸は流量を示していて、縦軸はＮＰＳＨｒ（Net Positive Suction Head required）を示している。また、実線は絞り部材４１，４２が突出していない状態における流量に対するＮＰＳＨｒの変化を示していて、破線は絞り部材４１，４２が突出している状態における同変化を示している。さらに、同図は、吸込管３５に対する絞り部材４１，４２の突出量を併せて示している。
【0056】
図６に示されるとおり、絞り部材４１，４２が突出していない状態では、ＮＰＳＨｒは、流量が減少するにつれて減少するが、流量がある値よりも減少すると、増加に転じている。このＮＰＳＨｒの変化がボトムになる流量以下では、入口角度に対する流入角度の最適角度が保たれなくなり、前述の剥離が発生する。そこで、流速制御装置４は、例えば、このボトムになる流量（第１流量）を起点として、流量と横断面積との比率が一定に保たれるように、流量の減少に応じて絞り部材４１，４２を吸込管３５内に突出させる。絞り部材４１，４２の突出量は、第２流量（例えば、最高効率点と略同等のＮＰＳＨｒとなる流量）までの所定流量域において、流量が減少するにつれて連続的に大きくなる。その結果、第１流量よりも小流量域において、入口角度に対する流入角度の最適角度が保たれて、前述の剥離の発生は抑制されて、ＮＰＳＨｒの増加は抑制される。
【0057】
図７は、流量に対する開口率の一例を示す模式図である。
同図の横軸は流量を示していて、縦軸は開口率を示している。
同図の横軸は流量を示していて、縦軸は開口率を示している。
【0058】
「開口率」は、絞り位置Ｐにおいて、絞り部材４１，４２が突出していない状態における横断面積に対する、絞り部材４１，４２が突出している状態における横断面積の割合である。
【0059】
前述のとおり、入口角度は、流量の最高効率点における取扱液の流入角度とほぼ同じになるように設計されている。また、インデューサ翼３４ｂは、最高効率点を中心とした所定の運転流量範囲において効果を奏するように設計されている。そのため、最適角度は、設計範囲に応じた所定の角度範囲を有している。したがって、流量が最高効率点よりも小さくなっても、入口角度が最適角度に保たれている間では、絞り部材４１，４２は突出しないように制御されている。図７に示される一例では、絞り部材４１，４２は、流量が約６０％において突出し始めて、流量が約２０％において最大量突出するように制御されている。そして、絞り部材４１，４２の突出量は、流量が約６０％から約２０％の範囲内において、流量が減少するにつれて大きくなるように制御されている。
【0060】
図８は、図４のＡＡ線における模式断面図である。
同図は、軸方向に沿う取扱液の流れ（軸方向流）を矢印で示している。また、同図は、インデューサ３４の図示を簡略化している。以下の図８が参照される説明において、図４も適宜参照される。
同図は、軸方向に沿う取扱液の流れ（軸方向流）を矢印で示している。また、同図は、インデューサ３４の図示を簡略化している。以下の図８が参照される説明において、図４も適宜参照される。
【0061】
本実施の形態では、流速制御装置４は２つの絞り部材４１，４２を備えていて、周方向において、絞り部材４１，４２は１８０°間隔で配置されていて、相互に当接していない。そのため、軸方向視において、絞り部材４１，４２が吸込管３５内に突出しているとき、絞り位置Ｐには、絞り部材４１，４２が突出している領域（以下「突出領域」という。）と、絞り部材４１，４２が突出していない領域（以下「非突出領域」という。）と、が形成されている。突出領域では、絞り部材４１，４２により、吸込管３５の実質的な内径は小さくなっていて、軸方向流は遮られている。そのため、突出領域の下流側では、軸方向流が不均一化されて、軸方向流速は減少している。すなわち、突出領域の下流側に位置しているインデューサ翼３４ｂの先端部（径方向の外方側の端部）には、不均一化されて、軸方向流速が減少した軸方向流が流入している。したがって、突出領域の下流側では、インデューサ３４の吸込み性能は、低下する。一方、非突出領域では、取扱液の軸方向に沿う流れは遮られていない。そのため、非突出領域の下流側に位置しているインデューサ翼３４ｂの全面には、均一化された軸方向流が流入している。したがって、非突出領域の下流側では、インデューサ３４の吸込み性能は低下しない。
【0062】
図９は、吸込管３５の模式斜視図である。
【0063】
同図は、吸込管３５の内面側（径方向の外方側）に位置する取扱液の流れを矢印で示している。流量が大きいとき、取扱液の大部分は、軸方向に沿って流れる成分（軸方向成分）のみを有する均一な軸方向流として、吸込管３５に沿って直進するように流れている。一方、流量が小さくなると、取扱液の流れはインデューサ３４の直前で、その回転の影響を受ける。ここで、インデューサ翼３４ｂの翼周速は、回転中心ではゼロであるが径方向の外方側に向かうにつれて大きくなる。その結果、吸込管３５の内面側（径方向の外方側）に位置する取扱液の一部は、周方向に旋回しながら軸方向に流れる旋回流となる。旋回流は、インデューサ翼３４ｂの周速度の数割程度の流速で周方向に旋回しながら流れている。
【0064】
旋回流の一部は、非突出領域を通過した後、突出領域の下流側に流れ込み、突出領域の下流側に配置されているインデューサ翼３４ｂに流入する。このとき、同一部は、非突出領域を通過した軸方向流と略同等の軸方向流速で、突出領域の下流側に位置しているインデューサ翼３４ｂの先端部に流入している（図９の実線矢印）。したがって、前述した突出領域の下流側におけるインデューサ３４の吸込み性能の悪化は、僅かに抑制されている。一方、非突出領域を通過できない旋回流の他の一部は、絞り部材４１，４２に遮られている（図９の鎖線矢印）。
【0065】
このように、流速制御装置４は、突出領域および非突出領域を形成することにより、横断面積を減少させて軸方向流速を制御しつつ、吸込み性能の低下を抑制している。
【0066】
●取扱液の逆流との関係
図１０は、取扱液の逆流を説明する模式図であり、（a）はインデューサの上流側に逆流の対策が施されていない従来の吸込管を示す模式図であり、（ｂ）は本発明における吸込管３５を示す模式図である。
図１０は、取扱液の逆流を説明する模式図であり、（a）はインデューサの上流側に逆流の対策が施されていない従来の吸込管を示す模式図であり、（ｂ）は本発明における吸込管３５を示す模式図である。
【0067】
一般的に、インデューサを備える遠心ポンプが小流量域かつ低ＮＰＳＨｒで運転される場合、インデューサの外周部分において、取扱液の逆流が生じる場合がある。逆流が生じると、インペラの撹拌ロスにより温度が上昇した取扱液がインデューサの上流側に送られる。このとき、インデューサ翼の先端部においてキャビテーションが発生する。このキャビテーションの気泡は逆流によりインデューサの上流側に送られてガス溜りを形成し、同ガス溜りが消滅する際に、インデューサの上流側に脈動を生じさせる。
【0068】
この逆流を防止するため、特許文献１に記載された技術のように、インデューサよりも上流側の吸込管内に、吸込管の内周面から突出する環状部材（いわゆる、オリフィス）を配置する技術が知られている。同技術は、遠心ポンプが所定の小流量域で運転される場合には、逆流している領域（逆流領域）の上流側への増大を抑制できる。しかしながら、環状部材の大きさ（突出量）は吸込管の形状および流量により定められるため、１つの環状部材で対応可能な流量域は限定されている。したがって、同技術において、流量が対応可能な流量域よりも小さくなると、逆流領域の増大の抑制効果が減少して、吸込み性能が悪化する。一方、流量が対応可能な流量域よりも大きくなると、環状部材が取扱液の流れを阻害し、吸込み性能が悪化する。すなわち、同技術は、所定の小流量域にのみ対応でき、所定の流量域以外の広範な流量域には対応できない。
【0069】
本実施の形態において、絞り部材４１，４２は、前述された環状部材と同様に、逆流領域の増大を抑制する機能を有している。また、絞り部材４１，４２の突出量は、流量が小さくなると大きくなり、流量が大きくなると小さくなり、所定の流量よりも流量が大きくなるとゼロになる。このように、小流量域では流量に応じて絞り部材４１，４２の突出量が変わることにより逆流が抑制されて、大流量域では絞り部材４１，４２が突出しないことにより取扱液の流れが阻害されない。
【0070】
また、周方向において逆流は不連続性（非定常性）を有しており、絞り部材４１，４２も全周で突出しておらず、周方向における不連続性を有している。周方向において全周に突出している環状部材よりも、同じく不連続性を有する絞り部材４１，４２の方が、不連続性を有する逆流に対する抑制効果は高く、逆流領域の増大の抑制効果も高い。
【0071】
●まとめ●
以上説明した実施の形態によれば、流速制御装置４は、吸込管３５において、インデューサ３４よりも上流側に配置される絞り機構４０を備える。絞り機構４０は、吸込管３５の内面側から吸込管３５内へ横断方向に沿うように突出することにより、インデューサ３４よりも上流側において、インデューサ３４に流入する取扱液の軸方向流速を変化させる絞り部材４１，４２を備える。絞り部材４１，４２の突出量は、遠心ポンプ１から吐出された取扱液の流量に関連する流量情報に基づいて、変更可能に制御されている。この構成によれば、流速制御装置４は、流量に応じて、絞り部材４１，４２の突出量を変更して、絞り位置Ｐの横断面積を変更できる。したがって、流量が減少したとき、流速制御装置４が流量に応じて横断面積を変更することにより、絞り位置Ｐにおける軸方向流速は一定になる。その結果、流量が減少しても入口角度に対する流入角度の最適角度が保たれて、インデューサ３４を備える遠心ポンプ１の運転流量範囲が小流量域側に広げられる。
以上説明した実施の形態によれば、流速制御装置４は、吸込管３５において、インデューサ３４よりも上流側に配置される絞り機構４０を備える。絞り機構４０は、吸込管３５の内面側から吸込管３５内へ横断方向に沿うように突出することにより、インデューサ３４よりも上流側において、インデューサ３４に流入する取扱液の軸方向流速を変化させる絞り部材４１，４２を備える。絞り部材４１，４２の突出量は、遠心ポンプ１から吐出された取扱液の流量に関連する流量情報に基づいて、変更可能に制御されている。この構成によれば、流速制御装置４は、流量に応じて、絞り部材４１，４２の突出量を変更して、絞り位置Ｐの横断面積を変更できる。したがって、流量が減少したとき、流速制御装置４が流量に応じて横断面積を変更することにより、絞り位置Ｐにおける軸方向流速は一定になる。その結果、流量が減少しても入口角度に対する流入角度の最適角度が保たれて、インデューサ３４を備える遠心ポンプ１の運転流量範囲が小流量域側に広げられる。
【0072】
また、以上説明した実施の形態によれば、絞り部材４１，４２の突出量は、流量が小さくなるにつれて大きくなるように制御されている。この構成によれば、流量が小さくなるにつれて絞り位置Ｐの横断面積が小さくなり、絞り位置Ｐにおける軸方向流速が一定に保たれる。その結果、流量が減少しても入口角度に対する流入角度の最適角度が保たれて、インデューサ３４を備える遠心ポンプ１の運転流量範囲が小流量域側に広げられる。
【0073】
さらに、以上説明した実施の形態によれば、遠心ポンプ１から吐出された取扱液が流れる吐出管３６には、吐出管３６内を流れる取扱液の流量を調節する吐出弁Ｖ２が取り付けられている。流量情報は、外部機器Ｏから送信される吐出弁Ｖ２の動作を制御する制御情報である。この構成によれば、流速制御装置４は、吐出弁Ｖ２に対する流量制御に連動して軸方向流速を制御できる。
【0074】
さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、絞り機構４０は、吸込管３５の周方向に等角度（例えば、１８０°）間隔で配置されている２つの絞り部材４１，４２を備える。この構成によれば、周方向において、流速制御装置４は、突出領域だけでなく非突出領域を容易に形成できる。非突出領域の下流側ではインデューサ３４およびインペラ３２の吸込み性能は低下しないため、流速制御装置４は、吸込み性能の低下を抑制しつつ、軸方向流速を制御できる。
【0075】
さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、絞り機構４０は、相互に対向するように配置される２つの絞り部材４１，４２を備える。この構成によれば、流速制御装置４は、横断面積を減少させるための突出量を抑制しつつ、非突出領域を広く形成できる。
【0076】
さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、絞り部材４１，４２が吸込管３５内へ突出しているとき、周方向において、隣り合う絞り部材４１，４２同士は、接触しない。この構成によれば、周方向において、隣り合う絞り部材４１，４２の間には、非突出領域が確実に形成される。
【0077】
●変形例●
次に、流速制御装置４の変形例が、先に説明した実施の形態（以下「第１実施形態」という。）と異なる点を中心に、以下に説明される。以下の変形例の説明において、説明の便宜上、第１実施形態と同じ部材、および、共通している機能を有する部材には、第１実施形態と同じ符号が付されている。以下の変形例において、図１～図９は、適宜参照される。
次に、流速制御装置４の変形例が、先に説明した実施の形態（以下「第１実施形態」という。）と異なる点を中心に、以下に説明される。以下の変形例の説明において、説明の便宜上、第１実施形態と同じ部材、および、共通している機能を有する部材には、第１実施形態と同じ符号が付されている。以下の変形例において、図１～図９は、適宜参照される。
【0078】
図１１は、流速制御装置４の各変形例を示す模式断面図であり、（ａ）は第１変形例を示す模式断面図であり、（ｂ）は第２変形例を示す模式断面図であり、（ｃ）は第３変形例を示す模式断面図であり、（ｄ）は第４変形例を示す模式断面図であり、（ｅ）は第５変形例を示す模式断面図であり、（ｆ）は第６変形例を示す模式断面図である。
同図は、絞り部材４１～４８が最大量突出している状態を示している。
同図は、絞り部材４１～４８が最大量突出している状態を示している。
【0079】
●第１変形例
図１１（ａ）に示されるとおり、第１変形例では、流速制御装置４が１つの絞り部材４１を備えている点が、第１実施形態と異なる。第１変形例の絞り部材４１の流量に対する突出量は、第１変形例の絞り部材４１，４２それぞれの流量に対する突出量よりも大きくなる。第１変形例において軸方向流速を制御可能な流量範囲は第１実施形態よりも小さくなり得るが、第１変形例に係る流速制御装置４は、その流量範囲内においては、適正に軸方向流を制御可能である。
図１１（ａ）に示されるとおり、第１変形例では、流速制御装置４が１つの絞り部材４１を備えている点が、第１実施形態と異なる。第１変形例の絞り部材４１の流量に対する突出量は、第１変形例の絞り部材４１，４２それぞれの流量に対する突出量よりも大きくなる。第１変形例において軸方向流速を制御可能な流量範囲は第１実施形態よりも小さくなり得るが、第１変形例に係る流速制御装置４は、その流量範囲内においては、適正に軸方向流を制御可能である。
【0080】
なお、第１変形例において、流速制御装置４は、１つの絞り部材４２を備えていてもよい。
【0081】
●第２変形例
図１１（ｂ）に示されるとおり、第２変形例では、各絞り部材４１，４２が複数（第２変形例では３つ）の円形の貫通孔４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄを備えている点が第１実施形態と異なる。貫通孔４１ｂ～４１ｄは絞り部材４１を軸方向に貫通している孔であり、端部４１ａに沿って等間隔に並んで配置されている。貫通孔４２ｂ～４２ｄは絞り部材４２を軸方向に貫通している孔であり、端部４２ａに沿って等間隔に並んで配置されている。少なくとも絞り部材４１，４２が最大量突出する前に、貫通孔４１ｂ～４２ｄの全てが吸込管３５内に露出するように、貫通孔４１ｂ～４２ｄは、絞り部材４１，４２に配置されている。
図１１（ｂ）に示されるとおり、第２変形例では、各絞り部材４１，４２が複数（第２変形例では３つ）の円形の貫通孔４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄを備えている点が第１実施形態と異なる。貫通孔４１ｂ～４１ｄは絞り部材４１を軸方向に貫通している孔であり、端部４１ａに沿って等間隔に並んで配置されている。貫通孔４２ｂ～４２ｄは絞り部材４２を軸方向に貫通している孔であり、端部４２ａに沿って等間隔に並んで配置されている。少なくとも絞り部材４１，４２が最大量突出する前に、貫通孔４１ｂ～４２ｄの全てが吸込管３５内に露出するように、貫通孔４１ｂ～４２ｄは、絞り部材４１，４２に配置されている。
【0082】
図１２は、貫通孔４１ｂに流入する取扱液の流れを説明する模式断面図である。
【0083】
貫通孔４１ｂが吸込管３５内に露出しているとき、軸方向流の一部は、貫通孔４１ｂ内に流入する。また、吸込管３５の内周面側を流れる旋回流の一部も、貫通孔４１ｂ内に流入する。旋回流は旋回しながら軸方向に流れているため、旋回流は貫通孔４１ｂの内面に衝突して、軸方向へ向きを変える。そして、向きを変えた旋回流は、軸方向流として、貫通孔４１ｂ内へ流入した軸方向流と共に下流側へ流れる。したがって、貫通孔４１ｂを通過した旋回流は、軸方向流としてインデューサ翼３４ｂの先端部に流入する。その結果、絞り位置Ｐの下流側において、軸方向流の均一化が図られて、インデューサ３４の吸込み性能は第１実施形態よりも向上する。
【0084】
また、取扱液の逆流が生じた場合、貫通孔４１ｂは、逆流している取扱液の旋回成分を同様に減衰させる。そして、貫通孔４１ｂを通過した軸方向流に、逆流領域の一部が巻き込まれる。その結果、絞り部材４１，４２よりも上流側への逆流領域の増大が、さらに抑制される。
【0085】
なお、第２変形例において、他の貫通孔４１ｃ～４２ｄは、貫通孔４１ｂと同様に機能して、同様の効果を奏する。
【0086】
また、第２変形例において、貫通孔４１ｂ～４２ｄの形状、数、および大きさは、対応する流量に応じて、適宜設定される。
【0087】
さらに、第２変形例において、絞り部材４１，４２のいずれか一方は、貫通孔４１ｂ～４２ｄを備えていなくてもよい。
【0088】
●第３変形例
図１１（ｃ）に示されるとおり、第３変形例では、絞り部材４１，４２の大きさが、第１実施形態と異なる。具体的には、端部４１ａ，４２ａの長さは、例えば、吸込管３５の内径よりも小さく設定されている（図１１（ｃ）に示される一例では、約２／３の長さ）。そのため、絞り部材４１，４２が突出し始めてから端部４１ａ，４２ａの全てが吸込管３５内に露出するまでの間、軸方向視において、絞り部材４１，４２は、端部４１ａ，４２ａが吸込管３５の内面で形成される円の弦を画定するように、吸込管３５内に突出する。一方、端部４１ａ，４２ａの全てが吸込管３５内に露出した後は、軸方向視において、絞り部材４１，４２と吸込管３５との間には、四半円状の隙間Ｓ２が形成される。この構成では、流速制御装置４は、端部４１ａ，４２ａの全てが吸込管３５内に露出するまでの間、第１実施形態と同様に機能する。一方、端部４１ａ，４２ａの全てが吸込管３５内に露出した後、軸方向流は隙間Ｓ２も通過する。また、隙間Ｓ２は、第２実施形態における貫通孔４１ｂと同様に機能している。すなわち、隙間Ｓ２の下流側に位置しているインデューサ翼３４ｂの先端部には、隙間Ｓ２により軸方向流となった旋回流が流入する。その結果、絞り位置Ｐの下流側において、軸方向流の均一化が図られて、インデューサ３４の吸込み性能は第１実施形態よりも僅かに向上する。
図１１（ｃ）に示されるとおり、第３変形例では、絞り部材４１，４２の大きさが、第１実施形態と異なる。具体的には、端部４１ａ，４２ａの長さは、例えば、吸込管３５の内径よりも小さく設定されている（図１１（ｃ）に示される一例では、約２／３の長さ）。そのため、絞り部材４１，４２が突出し始めてから端部４１ａ，４２ａの全てが吸込管３５内に露出するまでの間、軸方向視において、絞り部材４１，４２は、端部４１ａ，４２ａが吸込管３５の内面で形成される円の弦を画定するように、吸込管３５内に突出する。一方、端部４１ａ，４２ａの全てが吸込管３５内に露出した後は、軸方向視において、絞り部材４１，４２と吸込管３５との間には、四半円状の隙間Ｓ２が形成される。この構成では、流速制御装置４は、端部４１ａ，４２ａの全てが吸込管３５内に露出するまでの間、第１実施形態と同様に機能する。一方、端部４１ａ，４２ａの全てが吸込管３５内に露出した後、軸方向流は隙間Ｓ２も通過する。また、隙間Ｓ２は、第２実施形態における貫通孔４１ｂと同様に機能している。すなわち、隙間Ｓ２の下流側に位置しているインデューサ翼３４ｂの先端部には、隙間Ｓ２により軸方向流となった旋回流が流入する。その結果、絞り位置Ｐの下流側において、軸方向流の均一化が図られて、インデューサ３４の吸込み性能は第１実施形態よりも僅かに向上する。
【0089】
●第４変形例
図１１（ｄ）に示されるとおり、第４変形例では、絞り部材４１，４２の突出量が、第１実施形態と異なる。具体的には、絞り部材４１の突出量は、絞り部材４２の突出量と異なり、絞り部材４２の突出量よりも小さい。この構成では、流量の低下に応じて、最初に絞り部材４１のみが突出し始める。このとき、流速制御装置４は、第１変形例に係る流速制御装置４と同様に機能する。次いで、絞り部材４２が突出し始める。このとき、絞り部材４１は第１実施形態よりも突出し、絞り部材４２は第１実施形態よりも突出しない。そのため、軸方向視において、絞り部材４１の下流側に位置しているインデューサ３４およびインペラ３２の一部の先端部（径方向の外方側の端部）には、第１実施形態よりも軸方向流が流入しない。一方、絞り部材４２の下流側に位置しているインデューサ３４およびインペラ３２の一部の先端部（径方向の外方側の端部）には、第１実施形態よりも軸方向流が流入する。その結果、突出領域の下流側におけるインデューサ３４およびインペラ３２の吸込み性能の低下は、第１実施形態とほぼ同等に抑えられる。
図１１（ｄ）に示されるとおり、第４変形例では、絞り部材４１，４２の突出量が、第１実施形態と異なる。具体的には、絞り部材４１の突出量は、絞り部材４２の突出量と異なり、絞り部材４２の突出量よりも小さい。この構成では、流量の低下に応じて、最初に絞り部材４１のみが突出し始める。このとき、流速制御装置４は、第１変形例に係る流速制御装置４と同様に機能する。次いで、絞り部材４２が突出し始める。このとき、絞り部材４１は第１実施形態よりも突出し、絞り部材４２は第１実施形態よりも突出しない。そのため、軸方向視において、絞り部材４１の下流側に位置しているインデューサ３４およびインペラ３２の一部の先端部（径方向の外方側の端部）には、第１実施形態よりも軸方向流が流入しない。一方、絞り部材４２の下流側に位置しているインデューサ３４およびインペラ３２の一部の先端部（径方向の外方側の端部）には、第１実施形態よりも軸方向流が流入する。その結果、突出領域の下流側におけるインデューサ３４およびインペラ３２の吸込み性能の低下は、第１実施形態とほぼ同等に抑えられる。
【0090】
また、この構成では、周方向において、絞り部材４１，４２の周方向における不連続性は、第１実施形態よりも増大する。そのため、逆流領域の増大の抑制効果は、第１実施形態よりも向上する。
【0091】
●第５変形例
図１１（ｅ）に示されるとおり、第５変形例では、流速制御装置４が６つの絞り部材４３～４８を備える点が、第１実施形態と異なる。軸方向視において、絞り部材４３～４８は、等脚台形状の板状である。周方向において、絞り部材４３～４８は、６０°間隔で均等に配置されている。絞り部材４３～４８それぞれの上底に対応する端部４３ａ～４８ａは、径方向の内方側に向けられて、正六角形を描くように配置されている。この構成では、周方向において、絞り部材４３～４８は、吸込管３５の内面側の略全周に亘り突出する。そのため、絞り部材４３～４８が突出したとき、インデューサ翼３４ｂの先端部には、軸方向流が流れ込み難い。そこで、周方向において、絞り部材４３～４８は、吸込管３５内へ突出しても相互に当接しないように構成されている。第５変形例では、軸方向視において、隣接する絞り部材４３～４８それぞれの間には、吸込管３５の径方向に沿うスリット状の隙間Ｓ３が形成されている。軸方向流がこの隙間Ｓ３を通過することにより、インデューサ翼３４ｂの先端部には、軸方向流の一部が流入する。また、隙間Ｓ３は、第２実施形態における貫通孔４１ｂと同様に機能している。すなわち、流量が低下したとき、隙間Ｓ３の下流側に位置しているインデューサ翼３４ｂの先端部には、隙間Ｓ３により軸方向流となった旋回流が流入する。その結果、絞り位置Ｐの下流側において、軸方向流の均一化が図られる。
図１１（ｅ）に示されるとおり、第５変形例では、流速制御装置４が６つの絞り部材４３～４８を備える点が、第１実施形態と異なる。軸方向視において、絞り部材４３～４８は、等脚台形状の板状である。周方向において、絞り部材４３～４８は、６０°間隔で均等に配置されている。絞り部材４３～４８それぞれの上底に対応する端部４３ａ～４８ａは、径方向の内方側に向けられて、正六角形を描くように配置されている。この構成では、周方向において、絞り部材４３～４８は、吸込管３５の内面側の略全周に亘り突出する。そのため、絞り部材４３～４８が突出したとき、インデューサ翼３４ｂの先端部には、軸方向流が流れ込み難い。そこで、周方向において、絞り部材４３～４８は、吸込管３５内へ突出しても相互に当接しないように構成されている。第５変形例では、軸方向視において、隣接する絞り部材４３～４８それぞれの間には、吸込管３５の径方向に沿うスリット状の隙間Ｓ３が形成されている。軸方向流がこの隙間Ｓ３を通過することにより、インデューサ翼３４ｂの先端部には、軸方向流の一部が流入する。また、隙間Ｓ３は、第２実施形態における貫通孔４１ｂと同様に機能している。すなわち、流量が低下したとき、隙間Ｓ３の下流側に位置しているインデューサ翼３４ｂの先端部には、隙間Ｓ３により軸方向流となった旋回流が流入する。その結果、絞り位置Ｐの下流側において、軸方向流の均一化が図られる。
【0092】
また、取扱液の逆流が生じた場合、絞り部材４３～４８は、流量に応じて、従来の環状部材と同様に逆流領域の増大を抑制できる。このとき、隙間Ｓ３は、逆流している取扱液の旋回成分を同様に減衰させる。そして、隙間Ｓ３を通過した軸方向流に、逆流領域の一部が巻き込まれる。その結果、絞り部材４３～４８よりも上流側への逆流領域の増大が、さらに抑制される。
【0093】
なお、第５変形例において、絞り部材４３～４８の形状は、等脚台形状に限定されない。また、隙間Ｓ３は、径方向に沿って形成されていなくてもよく、曲線状に形成されていてもよい。
【0094】
さらに、第５変形例において、隙間Ｓ３それぞれの大きさは、同じであってもよく、または、異なっていてもよい。
【0095】
さらにまた、第５変形例において、隙間Ｓ３の形状は、スリット状に限定されない。すなわち、例えば、周方向において、隙間Ｓ３の長さ（幅）は、絞り部材４３～４８と同等程度に設定されていてもよい。
【0096】
●第６変形例
図１１（ｆ）に示されるとおり、第６変形例では、絞り部材４３～４８が切欠き４３ｂ～４８ｂを備える点が第５変形例と異なる。絞り部材４３～４８の端部４３ａ～４８ａそれぞれの中央部は、径方向の外方側に向けて切り欠かれて、スリット状の切欠き４３ｂ～４８ｂを形成している。すなわち、絞り部材４３～４８それぞれは、切欠き４３ｂ～４８ｂを備える。切欠き４３ｂ～４８ｂは、第５変形例の隙間Ｓ３と同様に機能している。周方向において、絞り部材４３～４８は、隣接する絞り部材４３～４８との間に形成される隙間（不図示。以下同じ。）を閉じるように突出して、最終的に、隣接する絞り部材４３～４８と当接するように構成されている。そのため、軸方向流および旋回流 は、絞り部材４３～４８が最大量突出するまでの間、隙間および切欠き４３ｂ～４８ｂを通過して、絞り部材４３～４８が最大量突出しているとき、切欠き４３ｂ～４８ｂを通過する。そのため、絞り位置Ｐの下流側において、第５変形例よりも軸方向流の均一化が図られる。
図１１（ｆ）に示されるとおり、第６変形例では、絞り部材４３～４８が切欠き４３ｂ～４８ｂを備える点が第５変形例と異なる。絞り部材４３～４８の端部４３ａ～４８ａそれぞれの中央部は、径方向の外方側に向けて切り欠かれて、スリット状の切欠き４３ｂ～４８ｂを形成している。すなわち、絞り部材４３～４８それぞれは、切欠き４３ｂ～４８ｂを備える。切欠き４３ｂ～４８ｂは、第５変形例の隙間Ｓ３と同様に機能している。周方向において、絞り部材４３～４８は、隣接する絞り部材４３～４８との間に形成される隙間（不図示。以下同じ。）を閉じるように突出して、最終的に、隣接する絞り部材４３～４８と当接するように構成されている。そのため、軸方向流および旋回流 は、絞り部材４３～４８が最大量突出するまでの間、隙間および切欠き４３ｂ～４８ｂを通過して、絞り部材４３～４８が最大量突出しているとき、切欠き４３ｂ～４８ｂを通過する。そのため、絞り位置Ｐの下流側において、第５変形例よりも軸方向流の均一化が図られる。
【0097】
なお、第６変形例において、切欠き４３ｂ～４８ｂの位置は、端部４３ａ～４８ａの中央部に限定されない。
【0098】
また、第６変形例において、絞り部材４３～４８それぞれが備える切欠き４３ｂ～４８ｂの数は、「１」に限定されない。
【0099】
●第７変形例
図１３は、流速制御装置４の第７変形例の模式配管図である。
図１３は、流速制御装置４の第７変形例の模式配管図である。
【0100】
第７変形例では、ポンプシステムＳは、吐出流路Ｌ２に取り付けられている流量計ＦＬを備える。流量計ＦＬは、吐出流路Ｌ２内を流れる取扱液の流量を計測して、計測された流量を示す吐出流量情報を生成して、制御装置６０に送信する。流速制御装置４は、流量計ＦＬから送信された（流量計ＦＬにより計測された）吐出流量情報に基づいて、絞り部材４１，４２の突出量を変更する。吐出流量情報は、本発明における流量情報の一例である。この構成でも、流速制御装置４は、第１実施形態と同様に、流量に応じて軸方向流速を制御できる。
【0101】
●その他の実施形態●
なお、本発明において、各変形例に示されるとおり、絞り部材４１，４２の構成（数、形状、配置など）は、本実施の形態に限定されない。
なお、本発明において、各変形例に示されるとおり、絞り部材４１，４２の構成（数、形状、配置など）は、本実施の形態に限定されない。
【0102】
また、本発明において、制御情報は、外部機器Ｏではない他の外部装置（例えば、施設の中央制御盤など）により生成されて、吐出弁Ｖ２および制御装置６０に送信されていてもよい。
【0103】
さらに、本発明において、収容室３５ａ，３５ｂおよびスリット３５ｃ，３５ｄの構成（数、形状、配置など）は、絞り部材４１，４２の構成に応じて、適宜変更されてもよい。すなわち、例えば、第１変形例では、遠心ポンプ１は、１つの収容室３５ａのみを備えていてもよい。また、第５変形例では、遠心ポンプ１は絞り部材４３～４８それぞれを収容する収容室（不図示）を備えていてもよく、あるいは、リング状の１つの収容室（不図示）を備えていてもよい。
【0104】
さらにまた、本発明において、絞り部材４１，４２の形状は、矩形に限定されない。すなわち、例えば、絞り部材４１，４２の形状は、半円状や三角形状などでもよい。
【0105】
さらにまた、本発明において、絞り部材４１，４２の配置は、周方向において等角度間隔で均等に配置されていなくてもよい。すなわち、例えば、周方向において、絞り部材４１，４２間の角度は、１２０°（２４０°）でもよい。
【0106】
さらにまた、本発明において、絞り部材４１の形状は、絞り部材４２の形状と異なっていてもよい。すなわち、例えば、軸方向視において、端部４１ａの長さは、端部４２ａの長さよりも小さくてもよい。
【0107】
さらにまた、本発明において、端部４１ａ，４２ａの形状は、直線状に限定されない。すなわち、例えば、軸方向視において、端部４１ａ，４２ａの形状は、吸込管３５の内面に沿う円弧状でもよい。
【0108】
さらにまた、本発明において、絞り部材４１，４２の突出の起点となる流量は、第１流量に限定されない。すなわち、例えば、絞り部材４１，４２は、最高効率点と第１流量との間の流量を起点として突出していてもよい。
【0109】
さらにまた、本発明において、絞り部材４１，４２が最大量突出する流量は、第２流量よりも大きい流量でもよい。
【0110】
さらにまた、本発明において、流量に対する開口率の関係は、入口角度が最適角度に保たれる関係であればよく、図７に示される関係に限定されない。
【0111】
さらにまた、第１実施形態および各変形例の構成は、相互に組み合わせられていてもよい。
【0112】
●本発明の実施態様●
次に、以上説明した各実施形態から把握される本発明の実施態様について、各実施形態において記載された用語と符号とを援用しつつ、以下に記載する。
次に、以上説明した各実施形態から把握される本発明の実施態様について、各実施形態において記載された用語と符号とを援用しつつ、以下に記載する。
【0113】
本発明の第１の実施態様は、インデューサ（例えば、インデューサ３４）を備えた遠心ポンプ（例えば、遠心ポンプ１）の吸込管（例えば、吸込管３５）内を流れる取扱液の軸方向流速を制御する流速制御装置（例えば、流速制御装置４）であって、前記吸込管内の前記インデューサよりも前記取扱液の流れの上流側に配置される絞り機構（例えば、絞り機構４０）を有してなり、前記絞り機構は、前記吸込管の内面側から前記吸込管内へ前記吸込管の横断方向に沿うように突出することにより、前記インデューサよりも上流側において、前記インデューサに流入する前記取扱液の前記軸方向流速を変化させる少なくとも１の絞り部材（例えば、絞り部材４１，４２）を備え、前記絞り部材の前記内面から前記吸込管内への突出量は、前記遠心ポンプから吐出された前記取扱液の流量に関連する流量情報に基づいて、変更可能に制御される、流速制御装置である。
この構成によれば、流量が減少しても入口角度に対する流入角度の最適角度が保たれて、インデューサを備える遠心ポンプの運転流量範囲が小流量域側に広げられる。
この構成によれば、流量が減少しても入口角度に対する流入角度の最適角度が保たれて、インデューサを備える遠心ポンプの運転流量範囲が小流量域側に広げられる。
【0114】
本発明の第２の実施態様は、第１の実施態様において、前記突出量は、前記流量が小さくなるにつれて大きくなるように制御される、流速制御装置である。
この構成によれば、流量が小さくなるにつれて絞り位置の横断面積が小さくなり、絞り位置における軸方向流速が一定に保たれる。
この構成によれば、流量が小さくなるにつれて絞り位置の横断面積が小さくなり、絞り位置における軸方向流速が一定に保たれる。
【0115】
本発明の第３の実施態様は、第１または第２の実施態様において、前記遠心ポンプから吐出された前記取扱液が流れる吐出流路（例えば、吐出流路Ｌ２）には、前記吐出流路内を流れる前記取扱液の前記流量を計測する流量計測機器（例えば、流量計ＦＬ）が取り付けられ、前記流量情報は、前記流量計測機器により計測された前記流量を示す吐出流量情報である、流速制御装置である。
この構成によれば、流速制御装置は、吐出弁に対する流量制御に連動して軸方向流速を制御できる。
この構成によれば、流速制御装置は、吐出弁に対する流量制御に連動して軸方向流速を制御できる。
【0116】
本発明の第４の実施態様は、第１または第２の実施態様において、前記遠心ポンプから吐出された前記取扱液が流れる吐出流路には、前記吐出流路内を流れる前記取扱液の前記流量を調節する流量調節機器（例えば、吐出弁Ｖ２）が取り付けられ、前記流量情報は、前記流量調節機器の動作を制御する流量制御情報である、流速制御装置である。
この構成によれば、流速制御装置は、吸込み性能の低下を抑制しつつ、軸方向流速を制御できる。
この構成によれば、流速制御装置は、吸込み性能の低下を抑制しつつ、軸方向流速を制御できる。
【0117】
本発明の第５の実施態様は、第１乃至第４のいずれか１の実施態様において、前記絞り機構は、前記吸込管の周方向に等角度間隔で配置される複数の前記絞り部材を備える、流速制御装置である。
この構成によれば、突出領域だけでなく非突出領域を容易に形成できる。
この構成によれば、突出領域だけでなく非突出領域を容易に形成できる。
【0118】
本発明の第６の実施態様は、第５の実施態様において、前記絞り機構は、相互に対向するように配置される２つの前記絞り部材を備える、流速制御装置である。
この構成によれば、流速制御装置４は、横断面積を減少させるための突出量を抑制しつつ、非突出領域を広く形成できる。
この構成によれば、流速制御装置４は、横断面積を減少させるための突出量を抑制しつつ、非突出領域を広く形成できる。
【0119】
本発明の第７の実施態様は、第５の実施態様において、複数の前記絞り部材それぞれが前記吸込管内へ突出しているとき、前記周方向において隣り合う前記絞り部材同士は、接触しない、流速制御装置である。
この構成によれば、周方向において、隣り合う絞り部材の間には、非突出領域が確実に形成される。
この構成によれば、周方向において、隣り合う絞り部材の間には、非突出領域が確実に形成される。
【0120】
本発明の第８の実施態様は、第７の実施態様において、前記周方向において、隣接する２つの前記絞り部材（例えば、絞り部材４３～４８）の間には、スリット状の隙間が形成される、流速制御装置である。
この構成によれば、絞り位置の下流側において、軸方向流の均一化が図られる。
この構成によれば、絞り位置の下流側において、軸方向流の均一化が図られる。
【0121】
本発明の第９の実施態様は、第１乃至第８のいずれか１の実施態様において、前記絞り部材は、前記吸込管内に突出する部分に配置され、前記吸込管の軸方向に沿う貫通孔（例えば、貫通孔４１ｂ～４２ｄ）、または、前記絞り部材の突出方向側の端部（例えば、端部４３ａ～４８ａ）に切り欠かれる切欠き（例えば、切欠き４３ｂ～４８ｂ）、を備える、流速制御装置である。
この構成によれば、絞り位置の下流側において、軸方向流の均一化が図られる。
この構成によれば、絞り位置の下流側において、軸方向流の均一化が図られる。
【0122】
本発明の第１０の実施態様は、回転軸（例えば、回転軸２３）と、前記回転軸の一端部（例えば、前端部２３ａ）に取り付けられるインペラと、前記インペラに吸い込まれる取扱液を導入する吸込管と、前記吸込管内に配置されるインデューサと、前記吸込管に取り付けられ、前記吸込管内を流れる前記取扱液の軸方向流速を制御する第１の実施態様に記載の流速制御装置と、を有してなる、遠心ポンプである。
この構成によれば、流量が減少しても入口角度に対する流入角度の最適角度が保たれて、インデューサを備える遠心ポンプの運転流量範囲が小流量域側に広げられる。
この構成によれば、流量が減少しても入口角度に対する流入角度の最適角度が保たれて、インデューサを備える遠心ポンプの運転流量範囲が小流量域側に広げられる。
【符号の説明】
【0123】
１ 遠心ポンプ
３２ インペラ
３４ インデューサ
３５ 吸込管
４ 流速制御装置
４０ 絞り機構
４１ 絞り部材
４２ 絞り部材
４３～４８ 絞り部材
４３ａ～４８ａ 端部
４３ｂ～４８ｂ 切欠き
Ｌ２ 吐出流路
ＦＬ 流量計（流量計測機器）
Ｖ２ 吐出バルブ（流量調節機器）
３２ インペラ
３４ インデューサ
３５ 吸込管
４ 流速制御装置
４０ 絞り機構
４１ 絞り部材
４２ 絞り部材
４３～４８ 絞り部材
４３ａ～４８ａ 端部
４３ｂ～４８ｂ 切欠き
Ｌ２ 吐出流路
ＦＬ 流量計（流量計測機器）
Ｖ２ 吐出バルブ（流量調節機器）
【要約】
【課題】インデューサを備える遠心ポンプの運転流量範囲を小流量域側に広げる。
【解決手段】本発明に係る流速制御装置（４）は、インデューサ（３４）を備えた遠心ポンプ（１）の吸込管（３５）内を流れる取扱液の軸方向流速を制御する流速制御装置である。流速制御装置は、吸込管内のインデューサよりも取扱液の上流側に配置される絞り機構（４０）を有する。絞り機構は、吸込管の内面側から吸込管内へ吸込管の横断方向に沿うように突出することにより、インデューサよりも上流側において、インデューサに流入する取扱液の軸方向流速を変化させる少なくとも１の絞り部材（４１，４２）を備える。絞り部材の内面から吸込管内への突出量は、遠心ポンプから吐出された取扱液の流量に関連する流量情報に基づいて、変更可能に制御される。
【選択図】図２
【解決手段】本発明に係る流速制御装置（４）は、インデューサ（３４）を備えた遠心ポンプ（１）の吸込管（３５）内を流れる取扱液の軸方向流速を制御する流速制御装置である。流速制御装置は、吸込管内のインデューサよりも取扱液の上流側に配置される絞り機構（４０）を有する。絞り機構は、吸込管の内面側から吸込管内へ吸込管の横断方向に沿うように突出することにより、インデューサよりも上流側において、インデューサに流入する取扱液の軸方向流速を変化させる少なくとも１の絞り部材（４１，４２）を備える。絞り部材の内面から吸込管内への突出量は、遠心ポンプから吐出された取扱液の流量に関連する流量情報に基づいて、変更可能に制御される。
【選択図】図２
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】