JP6944327B2 - ポンプ及びポンプ組立体 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ及びポンプ組立体に関する。

従来から、羽根車と連結したポンプ主軸を、モータ等の駆動源で回転することにより液体を圧送するポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなポンプは、液体を吸込管から吸い込みつつ、羽根車が回転することにより液体を昇圧して、吐出管から液体を吐出するように構成される。ポンプの吸込管及び吐出管の端部には、液体を輸送する配管と接続するためのフランジが一体に形成される。

特開２０１６−１８８６３７号公報

フランジは、ボルトが通過する穴の中心を通る仮想円の直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ）が規格（例えば、ＪＩＳ、ＤＩＮ、ＡＮＳＩ等）毎に異なる。このため、それぞれの規格に応じて、Ｐ．Ｃ．Ｄの異なるフランジを備えたポンプケーシングを用意する必要がある。その結果、フランジ部分のみが異なる鋳型の製作、及びフランジ部分のみが異なるポンプケーシングの在庫の確保が必要になっている。したがって、フランジ部分の規格の違いのみに起因する製造及び在庫確保に要するコストが生じている。

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、フランジ部分の規格の違いに起因するコストを低減することである。

本発明の一形態によれば、ポンプが提供される。このポンプは、吸込管及び吐出管を有し、羽根車を収容するケーシングと、前記ケーシングとは別体であり、且つ前記吸込管又は前記吐出管に取付可能に構成されるフランジ部と、を有する。

本発明の他の一形態によれば、ポンプ組立体が提供される。このポンプ組立体は、前記ポンプと、前記ポンプの前記羽根車を回転駆動するように構成される駆動源と、前記ポンプ及び前記駆動源を支持するベースと、を有する。

本実施形態のポンプを備えたポンプ組立体の側面図である。 図１に示す矢視Ａから見たポンプの正面図である。 ケーシングの一例を示す正面図である。 ケーシングの吐出管の一例を示す部分拡大斜視図である。 図３Ａに示すケーシングに取り付けるフランジ部の一例を示す側面図である。 ケーシングの吐出管の他の一例を示す部分拡大斜視図である。 図４Ａに示す吐出管に取り付けられるフランジ部の一例を示す斜視図である。 ケーシングの吐出管にフランジ部を取り付けた状態の一例を示す側面図である。 ケーシングの吐出管の一例を示す部分拡大斜視図である。 フランジ部の一例を示す斜視図である。 環状固定部材の一例を示す斜視図である。 ケーシングの吐出管にフランジ部を取り付けた状態の一例を示す側面図である。 フランジ部の一例を示す斜視図である。 挿入部材の一例を示す斜視図である。

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横軸ポンプが説明されるが、これに限らず、フランジ部を有する任意のポンプに本発明が適用され得る。

図１は、本実施形態のポンプを備えたポンプ組立体の側面図である。図２は、図１に示す矢視Ａから見たポンプの正面図である。図１に示すように、ポンプ組立体１０は、モータ２０（駆動源の一例に相当する）と、ベース３０と、ポンプ４０と、を有する。ポンプ４０及びモータ２０は、ベース３０上に固定される。モータ２０は、モータ本体２１と、回転可能なモータ主軸２２とを有する。

図１及び図２に示すように、ポンプ４０は、羽根車４６を収容するように構成されたケーシング４１と、羽根車４６に連結されたポンプ主軸４７と、を有する。ポンプ主軸４７は、カップリング３２を介してモータ主軸２２と連結され、モータ主軸２２の駆動力を受けて、羽根車４６とともに回転可能に構成される。ポンプ主軸４７は、軸受部４８によって回転可能に支持される。本実施形態のポンプ４０は横軸ポンプであり、モータ２０のモータ主軸２２と、ポンプ４０のポンプ主軸４７とが略水平方向に延在するように連結される。

ケーシング４１は、液体を吸い込むための吸込管４３と、羽根車４６によって昇圧された液体を吐出するための吐出管４２と、を有する。本実施形態では、吸込管４３の開口４３ａ（図２参照）は、略水平方向を向き、吐出管４２の開口４２ｃ（後述する図３Ｂ参照）は略鉛直方向上を向くように、吸込管４３及び吐出管４２の向きが設定される。ポンプ４０の吸込管４３及び吐出管４２には、それぞれ、液体を輸送する配管と接続するためのフランジ部４５，４４が取り付けられる。ケーシング４１及びフランジ部４４，４５は、例えばステンレス鋼等により形成され得る。

上述したように、フランジは、ボルトが通過する穴の中心を通る仮想円の直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ）が規格毎に異なる。そこで、本実施形態では、フランジ部４４，４５をケーシング４１とは別体に形成する。これにより、任意の形態のフランジ部４４，４５を、規格に応じて吐出管４２及び吸込管４３に取り付けることができる。言い換えれば、１種類のケーシング４１を準備して、任意の形態のフランジ部４４，４５をケーシング４１に取り付けることにより、フランジ部４４，４５の形態が異なるそれぞれの規格に容易に対応することができる。なお、本実施形態では、フランジ部４４，４５の両方が、それぞれ吐出管４２及び吸込管４３に取り付けられるように構成されているが、これに限らず、フランジ部４４，４５の何れか一方のみを、吐出管４２又は吸込管４３に取り付けることができるようにしてもよい。言い換えれば、フランジ部４４，４５の何れか一方は、吐出管４２又は吸込管４３に一体に形成されてもよい。

次に、フランジ部４４，４５をケーシング４１の吐出管４２及び吸込管４３に取り付ける具体的な態様について説明する。図３Ａは、ケーシング４１の一例を示す正面図である。図３Ｂは、ケーシング４１の吐出管４２の一例を示す部分拡大斜視図である。図３Ｃは
、図３Ａに示すケーシング４１に取り付けるフランジ部４４の一例を示す側面図である。以下、吐出管４２にフランジ部４４を取り付ける態様について説明するが、吸込管４３にフランジ部４５を取り付ける場合も同様の態様を採ることができる。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ケーシング４１の吐出管４２は、その内面に第１ねじ溝４２ｂを有する。図３Ｃに示すように、フランジ部４４は、略円盤状のフランジ本体４４ａと、フランジ本体４４ａの内側に位置する管状部４４ｂを有する。管状部４４ｂの直径は、吐出管４２の直径よりもわずかに小さく、管状部４４ｂの外周面には、第１ねじ溝４２ｂに対応する第２ねじ溝４４ｃが設けられる。フランジ部４４の第２ねじ溝４４ｃを、吐出管４２の第１ねじ溝４２ｂに螺合することにより、フランジ部４４がケーシング４１に固定される。なお、吐出管４２の外面に第１ねじ溝４２ｂを設けてもよい。この場合は、管状部４４ｂの直径を吐出管４２の直径よりもわずかに大きく形成し、管状部４４ｂの内面に第２ねじ溝４４ｃを設ける。これにより、同様にフランジ部４４をケーシング４１に螺合することができる。

フランジ部４４をケーシング４１に取り付けると、図２に示すように、ケーシング４１の吐出管４２の端面４２ａがフランジ部４４によって覆われる。言い換えれば、フランジ部４４に取り付けられる配管がケーシング４１の吐出管４２に接触することがなく、フランジ部４４のみに接触する。したがって、フランジ部４４の配管が取り付けられる面を予め精度よく形成又は加工しておけば、フランジ部４４をケーシング４１に取り付けた後、配管をフランジ部４４に取り付ける前に、フランジ部４４の配管との接触面を加工する必要が無い。

図４Ａは、ケーシング４１の吐出管４２の他の一例を示す部分拡大斜視図である。図４Ｂは、図４Ａに示す吐出管４２に取り付けられるフランジ部４４の一例を示す斜視図である。図４Ａに示すように、ケーシング４１の吐出管４２は、その端面４２ａに、位置決め用の複数の穴４２ｄを有する。また、図４Ｂに示すように、フランジ部４４のフランジ本体４４ａは、吐出管４２と接触する面に、複数の位置決め用のボス４４ｄを有する。ボス４４ｄは、吐出管４２の複数の穴４２ｄに挿入可能に構成される。

図４Ａ及び図４Ｂに示す取付態様によれば、フランジ部４４を吐出管４２に対して容易に位置決め及び固定をすることができる。吐出管４２にフランジ部４４を取り付けるときは、フランジ部４４のボス４４ｄを吐出管４２の複数の穴４２ｄに挿入しつつ、フランジ本体４４ａを吐出管４２と接触させる。この状態で、吐出管４２の端面４２ａと、フランジ本体４４ａの端面４２ａと接触する面とを、溶接等で固定する。これにより、図２に示すように、ケーシング４１の吐出管４２の端面４２ａがフランジ部４４によって覆われる。したがって、図３Ａから図３Ｃの例で説明したように、フランジ部４４をケーシング４１に取り付けた後、配管をフランジ部４４に取り付ける前に、フランジ部４４の配管との接触面を加工する必要が無い。

図５Ａは、ケーシング４１の吐出管４２にフランジ部４４を取り付けた状態の一例を示す側面図である。図５Ｂは、ケーシング４１の吐出管４２の一例を示す部分拡大斜視図である。図５Ｃは、フランジ部４４の一例を示す斜視図である。図５Ｄは、環状固定部材の一例を示す斜視図である。図５Ａに示す例では、フランジ部４４は、環状固定部材５０を介して吐出管４２に取り付けられる。図５Ｂに示すように、吐出管４２の端部には、縮径部４２ｅが形成される。縮径部４２ｅは、吐出管４２の他の部分よりもその外径が小さくなるように形成される。言い換えれば、図５Ｂに示すように、吐出管４２の端部は、段状に形成される。

図５Ａ及び図５Ｃに示すように、フランジ部４４は、吐出管４２の外径よりも大きな内
径を有する拡径部４４ｅを有し、拡径部４４ｅが吐出管４２の外周を取り囲むように配置される。拡径部４４ｅは、フランジ部４４の他の部分の内径よりも大きな内径を有する。図５Ｄに示すように、環状固定部材５０は、中央に大きな開口を有する環状の部材である。図５Ａに示すように、環状固定部材５０は、吐出管４２の外周面と、フランジ部４４の内周面との隙間に嵌合される。より具体的には、環状固定部材５０は、吐出管４２の縮径部４２ｅと、フランジ部４４の拡径部４４ｅとの間に形成される隙間に嵌合される。環状固定部材５０の径方向の厚さは、吐出管４２の縮径部４２ｅと、フランジ部４４の拡径部４４ｅとの間に形成される隙間の大きさと同じか、それ以上である。好ましくは、環状固定部材５０の径方向の厚さは、吐出管４２の縮径部４２ｅと、フランジ部４４の拡径部４４ｅとの間に形成される隙間の大きさよりもわずかに大きい。これにより、環状固定部材５０が楔状に上記隙間にはまり込み、フランジ部４４を吐出管４２に強固に固定することができる。

図５Ａに示すように、フランジ部４４を吐出管４２に取り付けたとき、環状固定部材５０、フランジ部４４、及び吐出管４２のそれぞれの、配管が取り付けられる面（図５Ａ中上方の面）が、略同一平面上に位置決めされることが好ましい。これにより、フランジ部４４をケーシング４１に取り付けた後、配管をフランジ部４４に取り付ける前に、配管との接触面（図５Ａ中上方の面）の加工を不要にすることができる。

図６Ａは、ケーシング４１の吐出管４２にフランジ部４４を取り付けた状態の一例を示す側面図である。図６Ｂは、フランジ部４４の一例を示す斜視図である。図６Ｃは、挿入部材の一例を示す斜視図である。図６Ａに示す例では、フランジ部４４は、挿入部材５１を介して吐出管４２に取り付けられる。具体的には、挿入部材５１によって、フランジ部４４が吐出管４２に対する軸方向の移動が制限される。図６Ａに示すように、吐出管４２は、その外周部に、挿入部材５１の端部を受けるための凹部４２ｆを有する。図示の例では、２つの挿入部材５１が使用され、これに対応して、吐出管４２は２つの凹部４２ｆを有する。また、図示の例では、凹部４２ｆは、吐出管４２の周方向に延びるスロット状の止まり穴である。

図６Ａ及び図６Ｂに示すように、フランジ部４４は、全体として環状であり、吐出管４２の外周を取り囲むように配置される。フランジ部４４の内径は、吐出管４２の外径とほぼ一致する大きさであることが望ましい。フランジ部４４は、挿入部材５１が挿入される、径方向に貫通するスロット４４ｆを有する。図示の例では、２つの挿入部材５１に対応して、フランジ部４４は２つのスロット４４ｆを有する。なお、挿入部材５１の数、並びにこれに対応するスロット４４ｆの数及び凹部４２ｆの数は、１以上の任意の数を採用することができる。

図６Ａ及び図６Ｃに示すように、挿入部材５１はスロット４４ｆ、及び吐出管４２の凹部４２ｆに挿入可能な部材であり、一例として板状である。挿入部材５１の形状は、スロット４４ｆの形状及び吐出管４２の凹部４２ｆの形状に合わせて形成することができる。したがって、例えば、スロット４４ｆ及び凹部４２ｆが丸穴状である場合には、挿入部材５１は、円柱状部材であり得る。挿入部材５１の挿入側端部５１ａは、吐出管４２の凹部４２ｆの形状（凹部４２ｆの底面形状）と一致するように、円弧状に形成される。また、挿入部材５１の外周側端部５１ｂは、フランジ部４４の外周面と一致するように、円弧状に形成される。

図６Ａから図６Ｃに示すように、フランジ部４４は、配管を固定するためのボルトが通過するボルト穴４４ｇを有し、挿入部材５１は、同様のボルトが通過するボルト穴５１ｃを有する。図６Ａに示すように、フランジ部４４が吐出管４２の外周を取り囲むように配置された状態で、挿入部材５１がフランジ部４４のスロット４４ｆに挿入される。挿入部
材５１の挿入側端部５１ａは、吐出管４２の凹部４２ｆに受け入れられる。このとき、フランジ部４４のボルト穴４４ｇと、挿入部材５１のボルト穴５１ｃとが一致するように、フランジ部４４と挿入部材５１が位置決めされる。配管をフランジ部４４にボルトで取り付けると、ボルトがフランジ部４４のボルト穴４４ｇと挿入部材５１のボルト穴５１ｃを通過する。これにより、挿入部材５１がフランジ部４４のスロット４４ｆから抜けることが防止される。また、挿入部材５１がフランジ部４４のスロット４４ｆと、吐出管４２の凹部４２ｆに挿入されるので、フランジ部４４が吐出管４２に対して軸方向に移動することが制限される。ひいては、フランジ部４４が吐出管４２から抜けることを防止することができる。

なお、図６Ａに示すように、フランジ部４４を吐出管４２に取り付けたとき、フランジ部４４及び吐出管４２のそれぞれの、配管が取り付けられる面（図６Ａ中上方の面）が、略同一平面上に位置決めされることが好ましい。これにより、フランジ部４４をケーシング４１に取り付けた後、配管をフランジ部４４に取り付ける前に、配管との接触面（図６Ａ中上方の面）の加工を不要にすることができる。

ところで、図１に示したポンプ４０をベース３０に設置する場合、ポンプ４０をクレーン等で吊り上げて運搬し、ベース３０上に位置決めを行う。このとき、クレーン等のフックを引っ掛ける被係止部を意図的に設けない限り、一般的には、フランジ部４４以外にフックを引っ掛ける被係止部がポンプ４０に存在しない。そこで、フランジ部４４にフックを引っ掛けてポンプ４０を吊り上げた場合、フランジ部４４が吐出管４２から抜ける方向に、フランジ部４４に大きな力が加わる。また、図１に示したように、ベース３０にポンプ４０を設置してポンプ４０を運転すると、重力方向に運転による力が加わることが判っている。このため、ベース３０の強度が不十分な場合は、ベース３０が歪んでポンプ４０が沈むように変位し得る。フランジ部４４は図示しない配管と接続されているので、この場合も、フランジ部４４が吐出管４２から抜ける方向に、フランジ部４４に力が加わる。これに対して、図３Ａから図５Ｄに示した、フランジ部４４の吐出管４２への取り付け態様であれば、フランジ部４４が吐出管４２に強固に固定されるので、フランジ部４４が吐出管４２から抜けることを防止することができる。したがって、図３Ａから図５Ｄに示したフランジ部４４の吐出管４２への取り付け態様は、図１に示したような吐出管４２が鉛直方向上を向いたポンプ４０の吐出管４２に適用することがより好ましい。

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。

以下に本明細書が開示する形態のいくつかを記載しておく。
第１形態によれば、ポンプが提供される。このポンプは、吸込管及び吐出管を有し、羽根車を収容するケーシングと、前記ケーシングとは別体であり、且つ前記吸込管又は前記吐出管に取付可能に構成されるフランジ部と、を有する。

第１形態によれば、吸込管又は吐出管に取付可能なフランジ部が、ケーシング４１とは別体に形成される。これにより、任意の形態のフランジ部を、規格に応じて吸込管又は吐出管に取り付けることができる。言い換えれば、１種類のケーシングを準備して、任意の形態のフランジ部をケーシングに取り付けることにより、フランジ部の形態が異なるそれぞれの規格に容易に対応することができる。ひいては、フランジ部分の規格の違いのみに起因する製造及び在庫確保に要するコストを低減することである。

第２形態によれば、第１形態のポンプにおいて、前記吸込管又は前記吐出管は、その端面に位置決め用穴を有し、前記フランジ部は、前記位置決め用穴に挿入される位置決めボスを有する。

第２形態によれば、位置決めボスと位置決め用穴によって、フランジ部を吸込管又は吐出管に対して容易に位置決めすることができる。また、位置決めした状態で、フランジ部を、吸込管又は吐出管に溶接等することで、強固に固定することもできる。

第３形態によれば、第１形態のポンプにおいて、前記吸込管又は前記吐出管は、その内面又は外面に第１ねじ溝を有し、前記フランジ部は、前記第１ねじ溝に対応する第２ねじ溝を備えた管状部を有し、前記フランジ部は、前記第１ねじ溝を有する前記吸込管又は前記吐出管に螺合可能に構成される。

第３形態によれば、フランジ部を吸込管又は吐出管に螺合することができるので、位置決め及び固定を容易に行うことができる。

第４形態によれば、第２又は第３形態のポンプにおいて、前記吸込管又は前記吐出管は、前記フランジ部が取り付けられたとき、前記フランジ部によってその端面が覆われる。

第４形態によれば、ケーシングの吸込管又は吐出管の端面がフランジ部によって覆われる。これにより、フランジ部の配管が取り付けられる面を予め精度よく形成又は加工しておけば、フランジ部をケーシングに取り付けた後、配管をフランジ部に取り付ける前に、フランジ部の配管との接触面を加工する必要が無い。

第５形態によれば、第１形態のポンプにおいて、前記フランジ部は、前記吸込管又は前記吐出管の外径よりも大きな内径を有する拡径部を有し、前記拡径部が前記吸込管又は前記吐出管の外周を取り囲むように配置され、前記ポンプは、前記吸込管又は前記吐出管の外周面と、前記フランジ部の前記拡径部の内周面との隙間に嵌合される環状固定部材を有し、前記環状固定部材の径方向の厚さが、前記隙間の大きさと同じ又はそれ以上である。

第５形態によれば、環状固定部材を用いて、フランジ部を吸込管又は吐出管に固定することができる。

第６形態によれば、第５形態のポンプにおいて、前記環状固定部材、前記フランジ部、及び前記吸込管又は前記吐出管のそれぞれの、配管が取り付けられる面が、略同一平面上に位置決めされる。

第６形態によれば、配管が取り付けられる面が、略同一平面上に位置決めされる。これにより、フランジ部をケーシングに取り付けた後、配管をフランジ部に取り付ける前に、配管との接触面の加工を不要にすることができる。

第７形態によれば、第１形態のポンプにおいて、前記フランジ部は、径方向に貫通するスロットを有し、前記吸込管又は前記吐出管の外周を取り囲むように配置され、前記ポンプは、さらに、前記フランジ部の前記スロットに挿入される挿入部材を有し、前記吸込管又は前記吐出管は、前記スロットに挿入された前記挿入部材の端部を受けるための凹部をその外周部に有する。

第７形態によれば、挿入部材がフランジ部のスロットと吸込管又は吐出管の凹部に挿入される。これにより、フランジ部を吸込管又は吐出管に取り付けたとき、フランジ部が吸
込管又は吐出管に対して軸方向に移動することが制限される。ひいては、フランジ部が吸込管又は吐出管から抜けることを防止することができる。

第８形態によれば、第１から第７形態の何れかのポンプにおいて、前記吸込管の開口は、略水平方向を向き、前記吐出管の開口は、略鉛直方向上を向き、前記フランジ部は、前記吐出管に取付可能に構成される。

クレーン等でポンプを吊り上げるとき、又はポンプの運転時に、フランジ部が吐出管から抜ける方向に、フランジ部に力が加わり得る。これに対して、第８形態によれば、フランジ部が吐出管に固定されるので、フランジ部が吐出管から抜けることを防止することができる。

第９形態によれば、ポンプ組立体が提供される。このポンプ組立体は、第７形態のポンプと、前記ポンプの前記羽根車を回転駆動するように構成される駆動源と、前記ポンプ及び前記駆動源を支持するベースと、を有する。

１０…ポンプ組立体
２０…モータ
３０…ベース
４０…ポンプ
４１…ケーシング
４２…吐出管
４２ａ…端面
４２ｂ…第１ねじ溝
４２ｃ…開口
４２ｄ…穴
４２ｅ…縮径部
４３…吸込管
４４…フランジ部
４４ａ…フランジ本体
４４ｂ…管状部
４４ｃ…第２ねじ溝
４４ｄ…ボス
４４ｅ…拡径部
４５…フランジ部
４３ａ…開口
４６…羽根車
５０…環状固定部材

Claims (5)

1. ポンプであって、
   吸込管及び吐出管を有し、羽根車を収容するケーシングと、
   前記ケーシングとは別体であり、且つ前記吸込管又は前記吐出管に取付可能に構成されるフランジ部と、を有し、
   前記フランジ部は、前記吸込管又は前記吐出管の外径よりも大きな内径を有する拡径部を有し、前記拡径部が前記吸込管又は前記吐出管の外周を取り囲むように配置され、
   前記ポンプは、前記吸込管又は前記吐出管の外周面と、前記フランジ部の前記拡径部の内周面との隙間に嵌合される環状固定部材を有し、
   前記環状固定部材の径方向の厚さが、前記隙間の大きさと同じ又はそれ以上であり、
   前記環状固定部材、前記フランジ部、及び前記吸込管又は前記吐出管のそれぞれの、配管が取り付けられる面が、略同一平面上に位置決めされる、ポンプ。
2. 請求項１に記載されたポンプにおいて、
   前記吸込管又は前記吐出管の端部には、前記吸込管又は前記吐出管の他の部分よりも外径が小さい縮径部が形成され、
   前記環状固定部材は、前記吸込管又は前記吐出管の前記縮径部の外周面と、前記フランジ部の前記拡径部の内周面との隙間に嵌合される、ポンプ。
3. 請求項２に記載されたポンプにおいて、
   前記拡径部は、前記フランジ部の他の部分の内径よりも大きな内径を有し、
   前記吸込管又は前記吐出管の前記他の部分の外周面と、前記フランジ部の前記他の部分の内周面とが接触する、ポンプ。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載されたポンプにおいて、
   前記吸込管の開口は、略水平方向を向き、
   前記吐出管の開口は、略鉛直方向上を向き、
   前記フランジ部は、前記吐出管に取付可能に構成される、ポンプ。
5. 請求項４に記載されたポンプと、
   前記ポンプの前記羽根車を回転駆動するように構成される駆動源と、
   前記ポンプ及び前記駆動源を支持するベースと、を有する、ポンプ組立体。

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