(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】2024-06-14
(45)【発行日】2024-06-24
(54)【発明の名称】ポンプ及び回転式邪魔板
(51)【国際特許分類】
F04D 9/00 20060101AFI20240617BHJP
F04D 29/12 20060101ALI20240617BHJP
F16J 15/34 20060101ALI20240617BHJP
【ＦＩ】
F04D9/00 A
F04D29/12 B
F16J15/34 Z
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2021565604
(86)(22)【出願日】2020-12-16
(86)【国際出願番号】 JP2020046853
(87)【国際公開番号】W WO2021125197
(87)【国際公開日】2021-06-24
【審査請求日】2023-03-14
(31)【優先権主張番号】P 2019226550
(32)【優先日】2019-12-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000000239
【氏名又は名称】株式会社荏原製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100146710
【弁理士】
【氏名又は名称】鐘ヶ江 幸男
(74)【代理人】
【識別番号】100186613
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 誠
(72)【発明者】
【氏名】姜 世ゴ
(72)【発明者】
【氏名】中村 陽一
(72)【発明者】
【氏名】村田 晶規
(72)【発明者】
【氏名】小川 宗一郎
(72)【発明者】
【氏名】金 東旻
【審査官】大瀬 円
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－０１９０８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６１－２１２６９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－２９６５８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１６３２６４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０４Ｄ ９／００
Ｆ０４Ｄ ２９／１２
Ｆ１６Ｊ １５／３４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポンプであって、
回転軸と、
前記回転軸に取り付けられて前記回転軸の回転に伴って回転する羽根車と、
前記回転軸を取り囲むケーシングと、
前記ケーシングと前記回転軸との間を封止する軸封装置と、
前記羽根車と前記軸封装置の間に位置し、回転体に取り付けられる邪魔板部と、を有し、
前記邪魔板部は、前記回転軸の軸方向に直交する面に対して傾斜又は直交する方向に延び、
前記ポンプは、前記羽根車と前記軸封装置の間に位置するように前記回転軸に取り付けられる回転式邪魔板を有し、
前記回転式邪魔板は、前記回転軸に取り付けられる本体部と、前記本体部に設けられる前記邪魔板部と、を有し、
前記回転軸は、大径部と、前記大径部よりも先端側に位置する小径部と、を有し、
前記本体部は、前記回転軸の前記小径部が通過する開口を有し、前記回転軸の前記大径部と前記羽根車とに挟持されて、前記回転軸に取り付けられる、ポンプ。
【請求項2】
請求項１に記載されたポンプにおいて、前記回転式邪魔板の重心は、前記回転軸の中心軸上に存在する、ポンプ。
【請求項3】
請求項１又は２に記載されたポンプにおいて、前記邪魔板部は、前記本体部から前記軸封装置側に延在する、ポンプ。
【請求項4】
請求項１から３のいずれか一項に記載されたポンプにおいて、前記本体部は、前記回転軸又は前記羽根車に対して前記本体部が周方向に動かないように、前記回転軸又は前記羽根車と係合する固定部を有する、ポンプ。
【請求項5】
請求項１から４のいずれか一項に記載されたポンプにおいて、前記本体部は、前記邪魔板部の根元近傍に曲げ逃げ部を有する、ポンプ。
【請求項6】
請求項１から５のいずれか一項に記載されたポンプにおいて、前記邪魔板部は、前記邪魔板部の主面が前記回転軸の軸方向と平行であり、且つ前記主面と同一面内に前記回転軸の中心軸が含まれるように方向づけられる、ポンプ。
【請求項7】
ポンプの羽根車と軸封装置の間に位置するように回転軸に取り付けられる回転式邪魔板であって、前記回転軸が挿入される開口を有し、前記回転軸に取り付けられる本体部と、
前記本体部に取り付けられ、前記本体部が前記回転軸に取り付けられた状態において前記回転軸の軸方向に直交する面に対して傾斜又は直交する方向に延びる邪魔板部と、を有し、
前記本体部は、前記邪魔板部の根元近傍に曲げ逃げ部を有する、回転式邪魔板。
【請求項8】
ポンプであって、
回転軸と、
前記回転軸に取り付けられて前記回転軸の回転に伴って回転する羽根車と、
前記回転軸を取り囲むケーシングと、
前記ケーシングと前記回転軸との間を封止する軸封装置と、
前記羽根車と前記軸封装置の間に位置し、回転体に取り付けられる邪魔板部と、を有し、
前記邪魔板部は、前記回転軸の軸方向に直交する面に対して傾斜又は直交する方向に延び、
前記ポンプは、前記羽根車と前記軸封装置の間に位置するように前記回転軸に取り付けられる回転式邪魔板を有し、
前記回転式邪魔板は、前記回転軸に取り付けられる本体部と、前記本体部に設けられる前記邪魔板部と、を有し、
前記本体部は、前記邪魔板部の根元近傍に曲げ逃げ部を有する、ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポンプ及び回転式邪魔板に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の立形の遠心ポンプは、例えば、鉛直方向に延びる回転軸と、回転軸とともに回転する羽根車と、羽根車及び回転軸を取り囲むケーシングと、ケーシングと回転軸との間をシールするメカニカルシールとを有する。この種のポンプにおいて、運転前に呼び水を行うと、ポンプ内の空気の一部が残留してメカニカルシールの周囲に空気溜まりが形成される。
【0003】
空気溜まりが形成された状態でポンプを運転すると、メカニカルシールに故障が生じる恐れがある。具体的には、空気は水より密度が小さいため羽根車の回転により受ける遠心力が小さい。その結果、水はケーシングの外側に押しやられ、空気は回転軸の近傍に集まってくる。メカニカルシールは回転軸の近傍に設けられるものであるので、メカニカルシールは、ポンプの運転中はドライ運転となり、潤滑不足から発熱し、最悪の場合には焼きついてしまうことがある。
【0004】
このような空気溜まりを解消するために、羽根車の内部と空気溜まりとの圧力差を無くして空気溜まりに注水するように構成されたポンプが知られている（例えば特許文献１）。具体的には、このポンプでは、羽根車の主板に小さな穴を設けることで、羽根車の内部と空気溜まりとの圧力差を無くしている。
【0005】
また、ポンプの吐出口からメカニカルシールまで連通する流路をハウジングに形成したポンプも知られている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】実開昭６０－１７８３９１号公報
【文献】実開昭６２－１１１９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１に開示されたポンプでは、メカニカルシール側から主板の穴を通じて羽根車の内部に液体が戻るため、ポンプ効率が低下し得る。特許文献２に開示されたポンプでは、ポンプ内部に異物が存在する場合、当該流路が異物によって閉塞する恐れがある。さらに、ポンプの吐出口からメカニカルシール側に液体が逆流するので、特許文献１と同様にポンプ効率が低下し得る。
【0008】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、ポンプ効率を低下抑制しながら空気溜まりを解消することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一形態によれば、ポンプが提供される。ポンプは、回転軸と、前記回転軸に取り付けられて前記回転軸の回転に伴って回転する羽根車と、前記回転軸を取り囲むケーシングと、前記ケーシングと前記回転軸との間を封止する軸封装置と、前記羽根車と前記軸封装置の間に位置し、回転体に取り付けられる邪魔板部と、を有する。前記邪魔板部は、前記回転軸の軸方向に直交する面に対して傾斜又は直交する方向に延びる。
【0010】
本発明の他の一形態によれば、ポンプの羽根車と軸封装置の間に位置し、回転軸に取り付けられる回転式邪魔板が提供される。回転式邪魔板は、前記回転軸が挿入される開口を有し、前記回転軸に取り付けられる本体部と、前記本体部に取り付けられ、前記本体部が前記回転軸に取り付けられた状態において前記回転軸の軸方向に直交する面に対して傾斜又は直交する方向に延びる邪魔板部と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本実施形態に係るポンプの部分側断面図である。
【図3A】回転式邪魔板の他の例の平面図を示す。
【図4A】回転式邪魔板の他の例の平面図を示す。
【図5A】回転式邪魔板の他の例の平面図を示す。
【図6A】回転式邪魔板の他の例の平面図を示す。
【図7A】回転式邪魔板の他の例の平面図を示す。
【図8A】回転式邪魔板の他の例の平面図を示す。
【図9A】回転式邪魔板の他の例の材料の平面図を示す。
【図10】他の実施形態に係るポンプの拡大断面図である。
【図11】他の実施形態に係るポンプの拡大断面図である。
【図12A】回転式邪魔板の他の例の材料の平面図を示す。
【図13A】回転式邪魔板の他の例の斜視図を示す。
【図14】回転式邪魔板の他の例の側面図を示す。
【図15】回転式邪魔板の他の例の側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下で説明する図面において、同一の又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。なお、以下で説明する実施形態では、本発明のポンプの一例として立形遠心ポンプが説明されるが、これに限らず、本発明を適用可能な任意のポンプが本発明に含まれ得る。
【0013】
図１は、本実施形態に係るポンプの部分側断面図である。図１においては、モータ２０のみが側面図で示され、他の部分が断面図で示されている。図示のように、ポンプ１０は、モータ２０と、回転軸３１と、羽根車３３と、ケーシング３５と、を有する。モータ２０は、鉛直方向に延びるモータ主軸２１を備え、ケーシング３５に固定されるモータ架台２２に固定される。
【0014】
モータ主軸２１の端部と回転軸３１の一端は、カップリング部３２によって結合される。これにより、モータ２０の動力がモータ主軸２１及びカップリング部３２を介して回転軸３１に伝達され、回転軸３１が周方向に回転する。回転軸３１の他端には羽根車３３が固定される。具体的には、図１に示すように、回転軸３１は、大径部３１ａと、大径部３１ａよりも先端側に位置する小径部３１ｂとを有する。回転軸３１の小径部３１ｂが、羽根車３３とキーを介して係合する。羽根車３３に回転軸３１の小径部３１ｂが挿入された状態で、羽根車３３は、ボルト４２によって回転軸３１に固定される。羽根車３３は、モータ２０側（後述するメカニカルシール３８側）に位置する主板３３ａと、側板３３ｂと、主板３３ａと側板３３ｂとの間に設けられる複数の翼３３ｃとを有する。
【0015】
ケーシング３５は、上ケーシング３６と下ケーシング３７とを有する。上ケーシング３６は、回転軸３１が挿通される開口３６ａを有する。ポンプ１０は、上ケーシング３６の開口３６ａと回転軸３１との間に、上ケーシング３６と回転軸３１との間を封止するメカニカルシール３８（軸封装置の一例に相当する）を有する。上ケーシング３６は、メカニカルシール３８を収納するためのメカ室３６ｂを有する。
【0016】
下ケーシング３７は、その内部に羽根車３３と、回転軸３１の一部を収容するように構成される。また、下ケーシング３７は、液体を下ケーシング３７内に導入する吸込口３７ａと、下ケーシング３７に導入された液体を吐き出す吐出口３７ｂとを有する。
【0017】
図示の構成を有するポンプ１０では、モータ２０から与えられるトルクによって回転軸３１が回転し、回転軸３１とともに羽根車３３が回転する。液体は、下ケーシング３７の吸込口３７ａからポンプ１０内に導入され、回転する羽根車３３により昇圧され、その後、吐出口３７ｂからポンプ１０の外部に排出される。
【0018】
上述したように、ポンプ１０の運転前に呼び水を行うと、ポンプ１０のケーシング３５の内部を満水にすることができず、メカ室３６ｂの内部、即ちメカニカルシール３８の周囲には空気溜まりができる。この状態でポンプ１０を運転すると、羽根車３３の主板３３ａの裏側にある水は、羽根車３３の回転に伴って周方向に移動する。
【0019】
ところで、近年のポンプは、インバータにより回転数が制御されることがある。羽根車３３が比較的高回転数で回転する場合（例えば３０００ｒｐｍ）には、この主板３３ａの裏側の水も比較的高速で周方向に移動するので、この水の移動に伴い、メカ室３６ｂ内の空気も周方向に移動し、メカ室３６ｂ内の空気が水とともに排出されることがある。しかしながら、比較的低回転数（例えば４５０ｒｐｍ）でポンプ１０が運転される場合には、メカ室３６ｂ内の空気を排出できる程度に主板３３ａの裏側の水が周方向に移動せず、メカ室３６ｂ内の空気を排出することができない。
【0020】
そこで本実施形態のポンプ１０は、羽根車３３とメカニカルシール３８との間に位置し、ポンプ１０の回転体に取り付けられる回転式邪魔板５０を有する。図２Ａは、図１に示す回転式邪魔板５０の平面図を示す。図２Ｂは、図２Ａに示す２Ｂ－２Ｂ断面における回転式邪魔板５０の断面図を示す。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、回転式邪魔板５０は、邪魔板部５１と、本体部５２とを有する。図１に示すように、回転式邪魔板５０の本体部５２は、回転軸３１に取り付けられ、回転軸３１とともに回転する。図示の実施形態では、邪魔板部５１は、本体部５２に設けられ、羽根車３３とメカニカルシール３８との間に位置する。より具体的には、邪魔板部５１は、本体部５２からメカニカルシール３８側に向かって延在するように、本体部５２に設けられる。また、邪魔板部５１は、メカ室３６ｂの内部に配置される。
【0021】
図示の例では、本体部５２は略板状体である。しかしながら、これに限らず、例えば筒状体等、邪魔板部５１を取り付けることができる任意の形状が採用され得る。回転式邪魔板５０は、例えばＳＵＳ等の一枚の金属板の一部を垂直に折り曲げることで製造され得る。また、回転式邪魔板５０は、本体部５２に邪魔板部５１を溶接することで製造されてもよい。
【0022】
図１に示すように、邪魔板部５１は、回転軸３１の軸方向に直交する面に対して傾斜又は直交する方向に延びる。言い換えれば、邪魔板部５１は、板状の本体部５２に対して角度を有するように本体部５２から延在する。好ましくは、邪魔板部５１は、図１に示すように、回転軸３１の軸方向に直交する面に対して直交する方向、即ち回転軸３１の軸方向と平行に延在する。より好ましくは、図１及び図２Ａ－２Ｂに示すように、邪魔板部５１の主面が回転軸３１の軸方向と平行であり、且つ邪魔板部５１の主面と同一面内に回転軸３１の中心軸が含まれるように、方向づけられる。なお、邪魔板部５１の長さ、幅、形状等は、メカ室３６ｂの形状に応じて任意に調整することができる。原則として、邪魔板部５１の面積が大きいほど、メカ室３６ｂから空気を排出する効果は向上し得る。本明細書において「邪魔板部５１の主面」とは、邪魔板部５１が回転軸３１とともに回転したときに水から最も抵抗を受ける面をいう。
【0023】
図２Ａに示すように、本体部５２は、回転軸３１の小径部３１ｂが通過するための開口５２ａを有する。図１に示すように、本体部５２は、回転軸３１の大径部３１ａと、羽根車３３とに挟持される。これにより、本体部５２は、大径部３１ａ及び羽根車３３に対して摩擦係合し、回転軸３１の回転に伴って回転式邪魔板５０が回転することができる。この場合、特別な部品又は構造等を要することなく、本体部５２を回転軸３１に取り付けることができる。これに限らず、回転式邪魔板５０は、例えばキー係合等、任意の係合方法により、回転軸３１に固定され得る。
【0024】
また、回転式邪魔板５０の重心は、回転軸３１の中心軸上に存在することが好ましい。これにより、回転軸３１とともに回転式邪魔板５０が回転したときに回転軸３１に振動が発生することを抑制することができる。
【0025】
以上で説明したように、本実施形態のポンプ１０は、羽根車３３とメカニカルシール３８の間に位置し、回転体（本体部５２）に取り付けられる邪魔板部５１を有する。これにより、邪魔板部５１が回転軸３１とともに回転して、羽根車３３とメカニカルシール３８の間、即ちメカニカルシール３８の周囲の水と空気を混合し、空気を水とともにポンプ１０から効率よく排出することができる。また、ポンプ１０が邪魔板部５１を有するので、ポンプ１０が比較的低回転数で運転される場合であっても、メカニカルシール３８の周囲の水と空気を容易に混合することができ、空気をポンプ１０から排出することができる。なお、ポンプ１０が通常の回転数又は比較的高回転数で運転される場合では、空気をより効率的にポンプ１０から排出することができる。
【0026】
また、本実施形態のポンプ１０では、ケーシング３５や羽根車３３に穴を開ける等の加工をする必要がない。したがって、これに起因するポンプ効率の低下を抑制することができ、且つ加工に要するコストを不要とすることができる。
【0027】
また、本実施形態のポンプ１０では、邪魔板部５１が、本体部５２からメカニカルシール３８側に向かって延在するように、本体部５２に設けられる。これにより、邪魔板部５１がメカニカルシール３８の周囲の水と空気を混合し、空気を水とともにポンプ１０から効率よく排出することができる。
【0028】
次に、回転式邪魔板５０の他の例について説明する。図３Ａは、回転式邪魔板５０の他の例の平面図を示す。図３Ｂは、図３Ａに示す３Ｂ－３Ｂ断面における回転式邪魔板５０の断面図を示す。図３Ａに示す回転式邪魔板５０では、本体部５２は、ドーナツ型の円板形状を有する。また、この回転式邪魔板５０は、２つの邪魔板部５１を有する。この邪魔板部５１は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、回転軸３１の軸方向と平行に本体部５２の上下に延在し、且つ邪魔板部５１の主面と同一面内に回転軸３１の中心軸が含まれるように方向づけられる。邪魔板部５１は、本体部５２に例えば溶接により接合され得る。このように、本実施形態に係る回転式邪魔板５０は、複数の邪魔板部５１を備えていてもよい。
【0029】
図４Ａは、回転式邪魔板５０の他の例の平面図を示す。図４Ｂは、図４Ａに示す４Ｂ－４Ｂ断面における回転式邪魔板５０の断面図を示す。図４Ａに示す回転式邪魔板５０は、図２Ａ－図２Ｂ及び図３Ａ－図３Ｂに示した回転式邪魔板５０と同様に、板状の本体部５２を有する。また、この回転式邪魔板５０は２つの同一形状の邪魔板部５１を有する。図４Ｂに示すように、一方の邪魔板部５１が本体部５２の一方（例えば上）に延在し、他方の邪魔板部５１が他方（例えば下）に延在するように構成される。邪魔板部５１の両方は、回転軸３１の軸方向と平行に延在し、且つ邪魔板部５１の主面と同一面内に回転軸３１の中心軸が含まれるように方向づけられる。回転式邪魔板５０は、例えばＳＵＳ等の一枚の金属板の一部を垂直に折り曲げることで製造され得る。また、回転式邪魔板５０は、本体部５２に邪魔板部５１を溶接することで製造されてもよい。このように、回転式邪魔板５０は、同一形状の複数の邪魔板部５１がそれぞれ逆方向に延在するように構成されてもよい。これにより、回転式邪魔板５０を回転軸３１に取り付ける向きが限定されないので、回転式邪魔板５０を回転軸３１に取り付ける際のヒューマンエラーを防止することができる。
【0030】
図５Ａは、回転式邪魔板５０の他の例の平面図を示す。図５Ｂは、図５Ａに示す５Ｂ－５Ｂ断面における回転式邪魔板５０の断面図を示す。図５Ａに示す回転式邪魔板５０は、図４Ａ－図４Ｂに示した回転式邪魔板５０と同様に、板状の本体部５２を有する。また、この回転式邪魔板５０は２つの異なる形状の邪魔板部５１を有する。図５Ｂに示すように、一方の邪魔板部５１が本体部５２の一方（例えば上）に延在し、他方の邪魔板部５１が他方（例えば下）に延在するように構成される。邪魔板部５１の両方は、回転軸３１の軸方向と平行に延在し、且つ邪魔板部５１の主面と同一面内に回転軸３１の中心軸が含まれるように方向づけられる。回転式邪魔板５０は、例えばＳＵＳ等の一枚の金属板の一部を垂直に折り曲げることで製造され得る。また、回転式邪魔板５０は、本体部５２に邪魔板部５１を溶接することで製造されてもよい。このように、回転式邪魔板５０は、異なる形状の複数の邪魔板部５１がそれぞれ逆方向に延在するように構成されてもよい。これにより、回転式邪魔板５０を回転軸３１に取り付ける向きが限定されないので、回転式邪魔板５０を回転軸３１に取り付ける際のヒューマンエラーを防止することができる。
【0031】
図６Ａは、回転式邪魔板５０の他の例の平面図を示す。図６Ｂは、図６Ａに示す矢視６Ｂ－６Ｂから見た側面図を示す。図６Ｃは、図６Ａに示す矢視６Ｃ－６Ｃから見た側面図を示す。図６Ｂ及び図６Ｃには、説明の便宜上、回転軸３１が示されている。図６Ａ－図６Ｃに示す回転式邪魔板５０は、図３Ａ－図３Ｂに示した回転式邪魔板５０と同様に、ドーナツ型の円板形状の本体部５２を有する。また、回転式邪魔板５０は、回転軸３１の軸方向に直交する面に対して傾斜する方向に延びる一対の邪魔板部５１を有する。具体的には、図示の例では、一対の邪魔板部５１は、互いに逆方向に同一角度で傾斜するように、本体部５２から上方（メカニカルシール３８側）に延在する。なお、一対の邪魔板部５１は、互いに同一方向に傾斜するように延在してもよく、互いに異なる角度で傾斜してもよい。回転式邪魔板５０は、本体部５２に邪魔板部５１を溶接することで製造されてもよい。このように、回転式邪魔板５０は、邪魔板部５１が回転軸３１の軸方向に直交する面に対して傾斜する方向に延びてもよい。
【0032】
図７Ａは、回転式邪魔板５０の他の例の平面図を示す。図７Ｂは、図７Ａに示す矢視７Ｂ－７Ｂから見た側面図を示す。図７Ｃは、図７Ａに示す矢視７Ｃ－７Ｃから見た側面図を示す。図７Ｂ及び図７Ｃには、説明の便宜上、回転軸３１が示されている。図７Ａ－図７Ｃに示す回転式邪魔板５０は、図３Ａ－図３Ｂに示した回転式邪魔板５０と同様に、ドーナツ型の円板形状の本体部５２を有する。また、この回転式邪魔板５０は、回転軸３１の軸方向に直交する面に対して直交する方向、即ち回転軸３１と平行に延びる一対の邪魔板部５１を有する。また、図示の例では、一対の邪魔板部５１の主面は回転軸３１の軸方向と平行ではあるが、主面と同一面内に回転軸３１の中心軸が含まれないように邪魔板部５１が方向づけられる。図示の例では、一対の邪魔板部５１の主面が互いに平行であるが、これに限られない。回転式邪魔板５０は、本体部５２に邪魔板部５１を溶接することで製造されてもよい。このように、回転式邪魔板５０は、邪魔板部５１の主面と同一面内に回転軸３１の中心軸が含まれないように構成されてもよい。
【0033】
図８Ａは、回転式邪魔板５０の他の例の平面図を示す。図８Ｂは、図８Ａに示す矢視８Ｂ－８Ｂから見た側面図を示す。図８Ｃは、図８Ａに示す矢視８Ｃ－８Ｃから見た側面図を示す。図８Ｂ及び図８Ｃには、説明の便宜上、回転軸３１が示されている。図８Ａ－図８Ｃに示す回転式邪魔板５０は、図３Ａ－図３Ｂに示した回転式邪魔板５０と同様に、ドーナツ型の円板形状の本体部５２を有する。また、この回転式邪魔板５０は、回転軸３１の軸方向に直交する面に対して直交する方向、即ち回転軸３１と平行に延びる一対の邪魔板部５１を有する。また、図示の例では、一対の邪魔板部５１は、図２－図７に示した邪魔板部５１に比べて大きな厚みを有する。なお、図示の例での邪魔板部５１の主面は、図８Ｂに示される方向から見える邪魔板部５１の側面となる。したがって、図示の例では、邪魔板部５１の主面は、回転軸３１の軸方向と平行に延びる。他方、邪魔板部５１は、その主面の同一面内に回転軸３１の中心軸が含まれないように方向付けられる。このように、本願明細書における「邪魔板部５１」には、薄い板状体だけでなく、柱状体も含まれる。
【0034】
図９Ａは、回転式邪魔板５０の他の例の材料の平面図を示す。図９Ｂは、図９Ａに示す材料から形成された回転式邪魔板５０の斜視図を示す。図９Ａに示すように、回転式邪魔板５０の材料は、例えばＳＵＳ等の一枚の金属板であり、本体部５２と邪魔板部５１とから構成される。邪魔板部５１は、邪魔板部５１が回転軸３１とともに回転したときに水から最も抵抗を受ける主面部５１ｂと、主面部５１ｂと本体部５２とを連結する連結部５１ａとを有する。
【0035】
図９Ａに示す材料の連結部５１ａを本体部５２に対して直角に折り曲げ、且つ主面部５１ｂを連結部５１ａに対して直角に折り曲げることで、図９Ｂに示す回転式邪魔板５０が形成される。図９Ｂに示す回転式邪魔板５０では、邪魔板部５１の主面部５１ｂの主面が回転軸３１の軸方向と平行であり、且つその主面と同一面内に回転軸３１の中心軸が含まれるように、邪魔板部５１が方向づけられる。このように、板材を２回折り曲げることで回転式邪魔板５０を形成することができるので、溶接等の加工が不要となり、製作コストを低減及び強度を増加させることができる。
【0036】
次に、他の実施形態に係るポンプ１０について説明する。図１０は、他の実施形態に係るポンプ１０の拡大断面図である。図１０においては、羽根車３３及びメカニカルシール３８の近傍が拡大して示される。図１０に示されていない部分は、図１に示したポンプ１０と同様の構造を有し得る。図１０に示すポンプ１０は、図１に示したポンプ１０と比べて、回転式邪魔板５０を備えていない。これに代えて、図１０に示すポンプ１０は、羽根車３３の主板３３ａに取り付けられた邪魔板部５１を備える。
【0037】
図１０に示す邪魔板部５１は、羽根車３３とメカニカルシール３８の間に位置し、回転体である羽根車３３に、例えば溶接等により取り付けられる。図１０に示すように、邪魔板部５１は、回転軸３１の軸方向に直交する面に対して傾斜又は直交する方向に延びる。好ましくは、邪魔板部５１は、図１０に示すように、回転軸３１の軸方向に直交する面に対して直交する方向、即ち回転軸３１の軸方向と平行に延在する。より好ましくは、図１０に示すように、邪魔板部５１の主面が回転軸３１の軸方向と平行であり、且つ邪魔板部５１の主面と同一面内に回転軸３１の中心軸が含まれるように、方向づけられる。これにより、邪魔板部５１が水を効率よく撹拌することができる。
【0038】
図１０に示すポンプ１０によれば、邪魔板部５１が回転軸３１とともに回転して、メカ室３６ｂの内部、即ちメカニカルシール３８の周囲の水と空気を混合し、空気を水とともにポンプ１０から効率よく排出することができる。また、ポンプ１０が邪魔板部５１を有するので、ポンプ１０が比較的低回転数で運転される場合であっても、メカニカルシール３８の周囲の水と空気を容易に混合することができ、空気をポンプ１０から排出することができる。なお、ポンプ１０が通常の回転数又は比較的高回転数で運転される場合では、空気をより効率的にポンプ１０から排出することができる。
【0039】
また、本実施形態のポンプ１０では、既存の羽根車３３に邪魔板部５１を取り付ける加工が必要ではあるものの、回転式邪魔板５０のような他の部品を別途準備する必要がない点で利点が存在する。
【0040】
図１１は、他の実施形態に係るポンプ１０の拡大断面図である。図１１においては、羽根車３３及びメカニカルシール３８の近傍が拡大して示される。図１１に示されていない部分は、図１に示したポンプ１０と同様の構造を有し得る。図１１に示すポンプ１０は、図１に示したポンプ１０と比べて、回転式邪魔板５０を備えていない。これに代えて、図１１に示すポンプ１０は、メカニカルシール３８に取り付けられた邪魔板部５１を備える。
【0041】
メカニカルシール３８は、上ケーシング３６に固定される固定環３８ａと、回転軸３１とともに回転する回転環３８ｂとを有する。図１１に示す邪魔板部５１は、羽根車３３とメカニカルシール３８の間に位置し、回転体である回転環３８ｂに、例えば溶接等により取り付けられる。図１１に示すように、邪魔板部５１は、回転軸３１の軸方向に直交する面に対して傾斜又は直交する方向に延びる。好ましくは、邪魔板部５１は、図１１に示すように、回転軸３１の軸方向に直交する面に対して直交する方向、即ち回転軸３１の軸方向と平行に延在する。より好ましくは、図１１に示すように、邪魔板部５１の主面が回転軸３１の軸方向と平行であり、且つ邪魔板部５１の主面と同一面内に回転軸３１の中心軸が含まれるように、方向づけられる。
【0042】
図１１に示すポンプ１０によれば、邪魔板部５１が回転軸３１とともに回転して、メカ室３６ｂの内部、即ちメカニカルシール３８の周囲の水と空気を混合し、空気を水とともにポンプ１０から効率よく排出することができる。また、ポンプ１０が邪魔板部５１を有するので、ポンプ１０が比較的低回転数で運転される場合であっても、メカニカルシール３８の周囲の水と空気を容易に混合することができ、空気をポンプ１０から排出することができる。なお、ポンプ１０が通常の回転数又は比較的高回転数で運転される場合では、空気をより効率的にポンプ１０から排出することができる。
【0043】
また、本実施形態のポンプ１０では、既存のメカニカルシール３８に邪魔板部５１を取り付ける加工が必要ではあるものの、回転式邪魔板５０のような他の部品を別途準備する必要がない点で利点が存在する。
【0044】
図１２Ａは、回転式邪魔板５０の他の例の材料の平面図を示す。図１２Ｂは、図１２Ａに示す材料から形成された回転式邪魔板５０の斜視図を示す。図１２Ａに示すように、回転式邪魔板５０の材料は、例えばＳＵＳ等の一枚の金属板であり、本体部５２と邪魔板部５１とを有する。邪魔板部５１は、上側邪魔板部５１ｃと下側邪魔板部５１ｄとを含む。図示の例では、２つの上側邪魔板部５１ｃと２つの下側邪魔板部５１ｄを有するが、これに限らず邪魔板部５１は、上側邪魔板部５１ｃ及び下側邪魔板部５１ｄの少なくとも一つとを有し得る。
【0045】
図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、下側邪魔板部５１ｄは、上側邪魔板部５１ｃよりも短い、略矩形の板状体である。上側邪魔板部５１ｃは、矩形の板状体の一つの角部が面取りされた形状を有する。具体的には、上側邪魔板部５１ｃでは、その先端において幅が徐々に小さくなるように、回転軸３１が通過する開口５２ａから遠い側の角部が円弧状に面取りされている。即ち、上側邪魔板部５１ｃは、図１２Ａに示す平面において、円弧状の先端面５５を有し得る。図１２Ｂに示すように、上側邪魔板部５１ｃは、回転式邪魔板５０を回転軸３１に取り付けたときに回転軸３１の軸方向と平行に上側に延びる。下側邪魔板部５１ｄは、回転式邪魔板５０を回転軸３１に取り付けたときに回転軸３１の軸方向と平行に下側に延びる。
【0046】
また、回転式邪魔板５０は、固定部５４を有する。固定部５４は、本体部５２に対して略直角に延びる板状体であり得る。固定部５４は、開口５２ａに隣接するように位置し、回転式邪魔板５０を回転軸３１に取り付けたときに、回転軸３１又は羽根車３３に対して本体部５２が周方向に動かないように、羽根車３３のキー溝及び／又は回転軸３１のキー穴に係合する。回転式邪魔板５０が固定部５４を有することにより、回転式邪魔板５０が、回転軸３１又は羽根車３３に対して周方向に動かないように確実に固定され得る。
【0047】
図１２Ｂに示す回転式邪魔板５０を形成するためには、図１２Ａに示した上側邪魔板部５１ｃ、下側邪魔板部５１ｄ、及び固定部５４を本体部５２に対して略直角に折り曲げる。具体的には、上側邪魔板部５１ｃを本体部５２に対して略直角に折り曲げ、下側邪魔板部５１ｄ及び固定部５４を上側邪魔板部５１ｃの折り曲げ方向とは逆方向に略直角に折り曲げる。
【0048】
また、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、邪魔板部５１が折り曲げられて形成される場合には、本体部５２が、邪魔板部５１の根元近傍において、曲げ逃げ部５３を有することが好ましい。曲げ逃げ部５３は、本体部５２に形成される切り欠きであり得る。本体部５２が曲げ逃げ部５３を有することにより、邪魔板部５１を本体部５２に対して直角に曲げても、ポンプ１０の運転時に邪魔板部５１の根元に応力が集中することが抑制される。その結果、邪魔板部５１が早期に破壊されることを防止することができる。また、図示の例では、固定部５４も折り曲げられて形成されるので、本体部５２は、固定部５４の根元近傍において、曲げ逃げ部５３を有することが好ましい。
【0049】
図１３Ａは、回転式邪魔板５０の他の例の斜視図を示す。図１３Ｂは、図１３Ａに示す回転式邪魔板５０の側面図を示す。図１３Ａ及び図１３Ｂに示す回転式邪魔板５０は、図１２Ａ及び図１２Ｂに示した回転式邪魔板５０と比べて、下側邪魔板部５１ｄを備えない点のみが異なる。このように、１２Ａ及び図１２Ｂに示した回転式邪魔板５０において下側邪魔板部５１ｄを省略してもよい。
【0050】
図１４は、回転式邪魔板５０の他の例の側面図を示す。図１４に示す回転式邪魔板５０は、図１２Ａ及び図１２Ｂに示した回転式邪魔板５０と比べて、上側邪魔板部５１ｃの先端面５５の形状のみが異なる。図１４に示す回転式邪魔板５０の上側邪魔板部５１ｃは、矩形の板状体の一つの角部が角面状に面取りされた形状を有する。具体的には、上側邪魔板部５１ｃでは、その先端において幅が徐々に小さくなるように、回転軸３１が通過する開口５２ａから遠い側の角部が角面状に面取りされている。即ち、上側邪魔板部５１ｃは、図１４において、直線状の先端面５５が本体部５２の主面に対して傾斜する。
【0051】
図１５は、回転式邪魔板５０の他の例の側面図を示す。図１５に示す回転式邪魔板５０は、図１２Ａ及び図１２Ｂに示した回転式邪魔板５０と比べて、上側邪魔板部５１ｃの先端面５５の形状のみが異なる。図１５に示す回転式邪魔板５０の上側邪魔板部５１ｃは、矩形の板状体の一つの角部が角面状に２回面取りされた形状を有する。具体的には、上側邪魔板部５１ｃでは、その先端において幅が徐々に小さくなるように、回転軸３１が通過する開口５２ａから遠い側の角部が角面状に２回面取りされている。即ち、上側邪魔板部５１ｃは、図１４において、本体部５２の主面に対して傾斜した直線状の第１先端面５５ａと、第１先端面５５ａと異なる角度で傾斜する直線状の第２先端面５５ｂとを有する。
【0052】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲及び明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、又は省略が可能である。
【0053】
本明細書は、以下の形態を開示する。
第１形態によれば、ポンプが提供される。このポンプは、回転軸と、前記回転軸に取り付けられて前記回転軸の回転に伴って回転する羽根車と、前記回転軸を取り囲むケーシングと、前記ケーシングと前記回転軸との間を封止する軸封装置と、前記羽根車と前記軸封装置の間に位置し、回転体に取り付けられる邪魔板部と、を有し、前記邪魔板部は、前記回転軸の軸方向に直交する面に対して傾斜又は直交する方向に延びる。
第１形態によれば、ポンプが提供される。このポンプは、回転軸と、前記回転軸に取り付けられて前記回転軸の回転に伴って回転する羽根車と、前記回転軸を取り囲むケーシングと、前記ケーシングと前記回転軸との間を封止する軸封装置と、前記羽根車と前記軸封装置の間に位置し、回転体に取り付けられる邪魔板部と、を有し、前記邪魔板部は、前記回転軸の軸方向に直交する面に対して傾斜又は直交する方向に延びる。
【0054】
第１形態によれば、邪魔板部が回転体とともに回転するので、羽根車と軸封装置の間の水と空気を混合し、空気を水とともにポンプから効率よく排出することができる。したがって、ケーシングや羽根車に穴を開ける等の加工をする必要がないので、これに起因するポンプ効率の低下を抑制することができ、且つ加工に要するコストを不要とすることができる。また、ポンプが邪魔板部を有するので、ポンプが比較的低回転数で運転される場合であっても、羽根車と軸封装置の間の水と空気を容易に混合することができ、空気をポンプから排出することができる。なお、ポンプが通常の回転数又は比較的高回転数で運転される場合では、空気をより効率的にポンプから排出することができる。
【0055】
第２形態は、第１形態のポンプにおいて、前記羽根車と前記軸封装置の間に位置するように前記回転軸に取り付けられる回転式邪魔板を有し、前記回転式邪魔板は、前記回転軸に取り付けられる本体部と、前記本体部に設けられる前記邪魔板部と、を有する、ことを要旨とする。
【0056】
第２形態によれば、邪魔板部が設けられた本体部を回転軸に取り付けるだけで、ポンプ内の空気を排出することができる。
【0057】
第３形態は、第２形態のポンプにおいて、前記回転式邪魔板の重心は、前記回転軸の中心軸上に存在する、ことを要旨とする。
【0058】
第３形態によれば、回転軸とともに邪魔板部及び本体部が回転したときに回転軸に振動が発生することを抑制することができる。
【0059】
第４形態は、第２形態又は第３形態のポンプにおいて、前記邪魔板部は、前記本体部から前記軸封装置側に延在する、ことを要旨とする。
【0060】
第４形態によれば、邪魔板部が軸封装置の周囲の水と空気を混合し、空気を水とともにポンプから効率よく排出することができる。
【0061】
第５形態は、第２形態から第４形態のいずれかのポンプにおいて、前記回転軸は、大径部と、前記大径部よりも先端側に位置する小径部と、を有し、前記本体部は、前記回転軸の前記小径部が通過する開口を有し、前記回転軸の前記大径部と前記羽根車とに挟持されて、前記回転軸に取り付けられる、ことを要旨とする。
【0062】
第５形態によれば、特別な部品又は構造等を要することなく、本体部を回転軸に取り付けることができる。
【0063】
第６形態は、第２形態から第５形態のいずれかのポンプにおいて、前記本体部は、前記回転軸又は前記羽根車に対して前記本体部が周方向に動かないように、前記回転軸又は前記羽根車と係合する固定部を有する、ことを要旨とする。
【0064】
第６形態によれば、固定部により、回転式邪魔板が、回転軸又は羽根車に対して周方向に動かないように確実に固定され得る。
【0065】
第７形態は、第２形態から第６形態のいずれかのポンプにおいて、前記本体部は、前記邪魔板部の根元近傍に曲げ逃げ部を有する、ことを要旨とする。
【0066】
第７形態によれば、邪魔板部を本体部に対して直角に曲げても、ポンプの運転時に邪魔板部の根元に応力が集中することが抑制される。その結果、邪魔板部が早期に破壊されることを防止することができる。
【0067】
第８形態は、第１形態のポンプにおいて、前記羽根車は、主板を有し、前記邪魔板部は、前記羽根車の前記主板に取り付けられる、ことを要旨とする。
【0068】
第８形態によれば、回転式邪魔板のような他の部品を別途準備することなく、邪魔板部によって水と空気を混合し、空気を水とともにポンプ１０から効率よく排出することができる。
【0069】
第９形態は、第１形態のポンプにおいて、前記軸封装置は、固定環と回転環と有するメカニカルシールであり、前記邪魔板部は、前記メカニカルシールの前記回転環に取り付けられる、ことを要旨とする。
【0070】
第９形態によれば、回転式邪魔板のような他の部品を別途準備することなく、邪魔板部によって水と空気を混合し、空気を水とともにポンプから効率よく排出することができる。
【0071】
第１０形態は、第１形態から第９形態のいずれかのポンプにおいて、前記邪魔板部は、前記邪魔板部の主面が前記回転軸の軸方向と平行であり、且つ前記主面と同一面内に前記回転軸の中心軸が含まれるように方向づけられる、ことを要旨とする。
【0072】
第１０形態によれば、邪魔板部が水を効率よく撹拌することができる。
【0073】
第１１形態によれば、ポンプの羽根車と軸封装置の間に位置するように回転軸に取り付けられる回転式邪魔板が提供される。この回転式邪魔板は、前記回転軸が挿入される開口を有し、前記回転軸に取り付けられる本体部と、前記本体部に取り付けられ、前記本体部が前記回転軸に取り付けられた状態において前記回転軸の軸方向に直交する面に対して傾斜又は直交する方向に延びる邪魔板部と、を有する。
【0074】
第１１形態によれば、回転式邪魔板が回転軸に取り付けられることで、邪魔板部が回転軸とともに回転するので、羽根車と軸封装置の間の水と空気を混合し、空気を水とともにポンプから効率よく排出することができる。したがって、ケーシングや羽根車に穴を開ける等の加工をする必要がないので、これに起因するポンプ効率の低下を抑制することができ、且つ加工に要するコストを不要とすることができる。
【符号の説明】
【0075】
１０…ポンプ
３１…回転軸
３１ａ…大径部
３１ｂ…小径部
３３…羽根車
３３ａ…主板
３５…ケーシング
３６…上ケーシング
３７…下ケーシング
３８…メカニカルシール
３８ａ…固定環
３８ｂ…回転環
５０…回転式邪魔板
５１…邪魔板部
５２…本体部
５２ａ…開口
５３…曲げ逃げ部
５４…固定部
３１…回転軸
３１ａ…大径部
３１ｂ…小径部
３３…羽根車
３３ａ…主板
３５…ケーシング
３６…上ケーシング
３７…下ケーシング
３８…メカニカルシール
３８ａ…固定環
３８ｂ…回転環
５０…回転式邪魔板
５１…邪魔板部
５２…本体部
５２ａ…開口
５３…曲げ逃げ部
５４…固定部
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図14】
【図15】
