JP5614740B2 - 分岐流路構成体及び一軸偏心ねじポンプシステム - Google Patents

Description

本発明は、導入部に導入された流動体を複数系統に分岐させることが可能な分岐流路構成体、及び当該分岐流路構成体を備えた一軸偏心ねじポンプシステムに関する。

従来、下記特許文献１に開示されているような一軸偏心ねじポンプにより圧送された非搬送物（流体）を複数の流路に分岐させる場合は、前記一軸偏心ねじポンプに接続された流路を次々と分岐させる等の方策が採用されている。また、従来は、調整用の弁やノズル等を各分岐流路に設け、個別に微調整するといった方策を講じることにより、各分岐流路における吐出圧や吐出量の安定化を図っている。

特開２００８−１７５１９９号公報

しかし、上述したようにして一軸偏心ねじポンプに接続された流路を分岐させる場合は、吐出圧や吐出量を均一化させるために分岐数が２のｎ乗（ｎ＝自然数）に限定されてしまい、所望の分岐数に分岐できない場合があるという問題がある。また、各分岐流路の配置を任意のものとするためには、各分岐流路から吐出される流体の吐出圧や吐出量の均一化がさらに困難になるという問題がある。具体的には、弁やノズル等を各分岐流路に取り付け、これらを微調整することにより吐出圧や吐出量を調整するなど、複雑な調整が必要になるという問題がある。したがって、従来技術では、流体を所望の分岐数で所望の位置に吐出可能なように分岐流路を形成することが極めて困難であり、流路設計上、大幅な制限が加わるといった問題がある。

また、弁やノズル等を各分岐流路に取り付け、これらを微調整することにより吐出圧や吐出量を調整するような方策を講じた場合は、前述した弁やノズルの微調整に熟練を要し、吐出圧や吐出量の均一化を図ることが極めて困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、一軸偏心ねじポンプなどから吐出されてきた流体を所望の分岐数に分岐し、各分岐流路の吐出部を所望の位置に配置することが可能であると共に、容易かつ適切に各分岐流路における吐出圧や吐出量の均一化を図ることが可能な分岐流路構成体、及び当該分岐流路構成体を備えた一軸偏心ねじポンプシステムの提供を目的とした。

上述した課題を解決すべく提供される本発明の分岐流路構成体は、導入部から導入された流体をｎ個の吐出部から均等に吐出させるための分岐流路を構成可能なものである。本発明の分岐流路構成体は、前記ｎ個の吐出部のそれぞれに対応するようにｎ個の中継部が設けられており、前記導入部と前記ｎ個の中継部とを繋ぐｎ系統の導入・中継部間流路と、前記ｎ個の中継部と当該中継部に対応する吐出部とを繋ぐｎ系統の中継・吐出部間流路とを有している。また、本発明の分岐流路構成体は、導入部の軸心を通る鉛直線上の一点を中心とする仮想円の円周をｎ分割する点に対応する位置に前記中継部が配置されており、前記ｎ系統の中継・吐出部間流路の長さがそれぞれ同一であることを特徴としている。

本発明の分岐流路構成体は、前記中継部が、前記仮想円の円周を略ｎ等分する位置に配置されたものであることが好ましい。

本発明の分岐流路構成体は、前記各中継・吐出部間流路が、下方に向けて流体を流動させることが可能な下降部と、水平方向に流体を流動させることが可能な水平部とを備え、前記水平部と前記下降部との間に屈曲部を有する流路であり、各中継・吐出部間流路に係る前記水平部の長さの総和が同一であり、各中継・吐出部間流路に係る前記下降部の長さの総和が同一であり、各中継・吐出部間流路における前記屈曲部の数が同一であるものであることが望ましい。

また、本発明の分岐流路構成体を構成する各中継・吐出部間流路は、屈曲部が上下方向に複数形成されたものであることが好ましい。

本発明の分岐流路構成体は、前記各中継・吐出部間流路に流路径が縮小された縮径部が設けられたものとすることも可能である。

本発明の分岐流路構成体は、各分岐流路を構成する各部位における流路径が、分岐流路によらず略均一であることが望ましい。

本発明の分岐流路構成体は、前記各分岐流路を構成する溝が形成されたプレートを重ね合わせることにより構成されるものであってもよい。また、本発明の分岐流路構成体は、導入部の断面形状が円形、あるいは、正ｎ×ａ角形（ａは任意の自然数）であることが好ましい。

本発明の一軸偏心ねじポンプシステムは、上述した本発明の分岐流路構成体と、一軸偏心ねじポンプとを有し、前記一軸偏心ねじポンプから吐出された流体を、前記分岐流路構成体の導入部に導入可能とされたものである。

本発明の分岐流路構成体では、導入部の軸心を通る鉛直線上の一点を中心とする仮想円の円周をｎ分割する点に対応する位置に前記中継部が設けられている。さらに、導入部と各中継部とを繋ぐようにｎ系統の導入・中継部間流路が設けられていることから導入・中継部間流路の長さが各系統毎に均一である。そのため、導入部から中継部に至るまでの区間において、流体が各分岐流路に略均一の圧力及び流量で流れることになる。また、本発明の分岐流路構成体では、ｎ個の中継部からｎ個の吐出部まで至るｎ系統の中継・吐出部間流路の長さがそれぞれ均一とされているため、各中継・吐出部間流路を流体が流れることにより発生する圧損や流体の流量の均一化を図ることが可能である。したがって、本発明の分岐流路構成体によれば、導入部に導入された流体を吐出量や吐出圧を略一定としつつ、所望の分岐数に分岐することが可能となる。

本発明の分岐流路構成体では、別途弁やノズルを設ける等しなくても各吐出部における吐出量や吐出圧の均一化を図ることが可能である。そのため、流路構成を簡略化することが可能となり、前述した弁やノズルの調整が不要となる分、設置作業やメンテナンスの手間を最小限に抑制することが可能となる。

また、本発明の分岐流路構成体では、各中継・吐出部間流路の長さが均一であればよく、その配置に特別な制限が加わらない。そのため、本発明の分岐流路構成体によれば、所望の位置に各分岐流路の吐出部を配置することが可能となり、流路設計上の自由度が極めて高くなる。

本発明の分岐流路構成体は、導入部と同心位置にある仮想円を略ｎ等分する位置に各中継部を配置することにより、各導入・中継部間流路を流れる流体の流量や圧力をより一層確実に均一化することが可能となる。したがって、本発明によれば、各吐出部における流体の流量や吐出圧をより一層均一化することが可能となる。

本発明の分岐流路構成体は、上述したように各中継・吐出部間流路を下降部と水平部とを備え屈曲した流路とし、前記水平部の長さの総和及び前記下降部の長さの総和を各中継・吐出部間流路毎に均一化すると共に、各中継・吐出部間流路における前記屈曲部の数を同一とすることにより、各中継・吐出部間流路を流体が流れることにより発生する圧損や、流量分布を均一化することが可能となる。したがって、各中継・吐出部間流路を前述したような屈曲流路構成部を有する流路とすることにより、各吐出部における流体の流量や吐出圧の均一化をさらに図ることが可能となる。

また、前記各中継・吐出部間流路が屈曲部を上下方向に複数備えたものである場合は、屈曲部に対して流体の流れ方向下流側に位置する水平部の向きを、これよりも上流側に位置する水平部とは異なる方向に向けることが可能となり、その分だけ各吐出部のレイアウトの自由度を高めることが可能となる。

また、本発明の分岐流路構成体は、各分岐流路の流路径を、分岐流路によらず略均一とすることにより、各分岐流路に繋がる吐出部における吐出量や吐出圧を略均一化することが可能である。また、上述したように、本発明では、導入・中継部間流路や中継・吐出部間流路の途中に流路径が縮小された縮径部を設けた場合や、流路径が拡大された拡径部を設けた場合は、この縮径部や拡径部の流路径についても、分岐流路の系統によらず略均一することにより、各分岐流路における吐出量や吐出圧を略均一化することが可能である。このように、分岐流路の各部位における流路径を分岐流路の系統によらず略均一とすることにより、流体が流れることにより生じる圧損などの流動条件の略均一化を図ることが可能となり、各吐出部における吐出量や吐出圧の略均一化も図ることが可能となる。

本発明の分岐流路構成体は、溝が形成されたプレートを重ね合わせることにより各分岐流路が形成されるものとすることにより、上述した条件に合致する分岐流路を容易かつ確実に形成することが可能となる。また、かかる構成とした場合は、分岐流路構成体の組み立てや分解、清掃等が容易であり、分岐流路構成体の設置やメンテナンスが実施しやすくなる。

また、本発明の分岐流路構成体は、導入部を断面形状が円形、あるいは正ｎ×ａ角形（ａは任意の自然数）となるように形成することにより、導入部からｎ系統分形成された導入・中継部間流路のそれぞれに流入する流体の流量や圧力を均一化することが可能となる。

本発明の一軸偏心ねじポンプシステムは、上述した本発明の分岐流路構成体と、一軸偏心ねじポンプとを有し、前記一軸偏心ねじポンプから吐出された流体を前記分岐流路構成体の導入部に導入可能なものであるため、一軸偏心ねじポンプから供給されてきた流体を所望の分岐数に分岐し、各分岐流路の吐出部を所望の位置に配置することが可能である。また、本発明の一軸偏心ねじポンプシステムでは、容易かつ適切に各分岐流路における吐出圧や吐出量の均一化を図ることが可能である。

本発明の一実施形態に係る一軸偏心ねじポンプシステムを示す説明図である。 （ａ）は本発明の一実施形態に係る分岐流路構成体を示す平面図、（ｂ）はこの側面図である。 図２に示す分岐流路構成体に形成される分岐流路の構成を示す斜視図である。 分岐流路の構成を説明するための斜視図である。 分岐流路の流路設計における中継部及び導入・中間部間経路の設計方法を説明する説明図である。 分岐流路の流路設計における中継部及び吐出部を結ぶ中継・吐出部間流路の水平部の設計方法を説明する説明図である。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ分岐流路を構成する管路の変形例を示す説明図である。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ導入部の変形例を示す説明図である。

続いて、本発明の一軸偏心ねじポンプシステム１（以下、単に「ポンプシステム１」とも称す）、及び分岐流路構成体５０について、図面を参照しつつ詳細に説明する。ポンプシステム１は、一軸偏心ねじポンプ５と、分岐流路構成体５０との組み合わせによって構成されている。本実施形態のポンプシステム１は、分岐流路構成体５０に特徴を有するものであるが、これについての説明に先立って一軸偏心ねじポンプ５の構成について概説する。

≪一軸偏心ねじポンプ５について≫
一軸偏心ねじポンプ５は、いわゆる回転容積型のポンプであり、ケーシング２０の内部にステータ１０や、ロータ３０、動力伝達機構４０などが収容された構成とされている。図２に示すように、ステータ１０は、一軸偏心ねじポンプ５に組み込まれる部材であり、断面形状が長円であって２条の雌ねじ形状の孔を有する筒体である。ステータ１０は、ゴムなどによって形成されている。ステータ１０を構成するゴムの種類は、一軸偏心ねじポンプ５において移送する被搬送物の種類や性状などにあわせて適宜選択可能である。

ケーシング２０は、金属製で筒状の部材あり、長手方向一端側に取り付けられた円板形のエンドスタッド２０ａに第１開口２２ａが設けられている。また、ケーシング２０の外周部分には、第２開口２２ｂが設けられている。第２開口２２ｂは、ケーシング２０の長手方向中間部分に位置する中間部２０ｄにおいてケーシング２０の内部空間に連通している。第１，２開口２２ａ，２２ｂは、それぞれ一軸偏心ねじポンプ５の吐出口および吸込口として機能する。上述したステータ１０は、ケーシング２０において第１開口２２ａに隣接する位置に設けられたステータ取付部２２ｃ内に収容され、固定されている。ステータ１０は、フランジ部１０ａをケーシング２０の端部においてエンドスタッド２０ａによって挟み込み、エンドスタッド２０ａとケーシング２０の本体部分とに亘ってステーボルト２４を取り付けて締め付けることにより固定されている。

ロータ３０は、金属製の軸体であり、１条の雄ねじ形状とされている。ロータ３０は、上述したステータ１０に挿通され、ステータ１０の内部において自由に偏心回転可能とされている。ロータ３０は、上述したステータ１０の貫通孔１６に挿通され、ロータ３０の外周面とステータ１０の内周面とが両者の接線にわたって当接した状態とされている。また、この状態において、貫通孔１６を形成しているステータ１０の内周面と、ロータ３０の外周面との間には、流体搬送路３２が形成されている。

流体搬送路３２は、ステータ１０やロータ３０の長手方向に向けて螺旋状に延びており、ロータ３０をステータ１０の貫通孔１６内において回転させると、ステータ１０内を回転しながらステータ１０の長手方向に進む。そのため、ロータ３０を回転させると、ステータ１０の一端側から流体搬送路３２内に流体を吸い込むと共に、この流体を流体搬送路３２内に閉じこめた状態でステータ１０の他端側に向けて移送し、ステータ１０の他端側において吐出させることが可能である。

動力伝達機構４０は、ケーシング２０の外部に設けられたモータなどの動力源（図示せず）から上述したロータ３０に対して動力を伝達するために設けられている。動力伝達機構４０は、前述した動力源から伝達された回転動力をロータ３０に伝達し、ロータ３０を偏心回転させることが可能とされている。一軸偏心ねじポンプ５は、前述した動力源を作動させロータ３０を回転させることにより、流体搬送路３２を介して流体を搬送することが可能である。

≪分岐流路構成体５０について≫
分岐流路構成体５０は、上述したような構成の一軸偏心ねじポンプ５の吐出口として機能する第１開口２２ａに対して配管接続されている。図２に示すように、分岐流路構成体５０は、金属製の流路構成プレートＰ１〜Ｐ４を、上下方向に重ね合わせ、上下方向に各プレートＰ１〜Ｐ４間を貫通するように挿通されたボルトによって一体化したものである。分岐流路構成体５０は、導入部Ｓと、ｎ個（ｎは２以上の自然数。以下同様。）の吐出部Ｆｎに加え、導入部Ｓとｎ個の吐出部Ｆｎのそれぞれとを繋ぐｎ系統の分岐流路Ｂｎとを備えており、導入部Ｓに導入された流体をｎ系統の分岐流路Ｂｎに略均等に分岐させ、ｎ個の吐出部Ｆｎのそれぞれから吐出させることが可能なものである。

流路構成プレートＰ１〜Ｐ４には、上述した導入部Ｓやｎ個の吐出部Ｆｎに加え、これらを繋ぐｎ系統の分岐流路Ｂｎを構成する溝が形成されている。以下、導入部Ｓやｎ個の吐出部Ｆｎ、ｎ系統の分岐流路Ｂｎの構成についてさらに詳細に説明する。

図２や図３に示すように、導入部Ｓは、分岐流路構成体５０において最も上方に配される流路構成プレートＰ１に設けられた断面形状略円形の部分である。流路構成プレートＰ１は円盤状で金属製のプレートであり、導入部Ｓはこの流路構成プレートＰ１の略中央に設けられている。また、吐出部Ｆｎは、分岐流路構成体５０において最も下方に配される流路構成プレートＰ４に設けられている。吐出部Ｆｎの配置や個数（ｎ個）は任意のものとすることができるが、本実施形態では図３に示すように、７個の吐出部Ｆｎ（ｎ＝１〜７）が直線Ｌ上に並ぶように形成されている。

分岐流路Ｂｎは、流路構成プレートＰ１〜Ｐ４に形成された溝によって構成されるものである。分岐流路Ｂｎは、ｎ個設けられている吐出部Ｆｎ（ｎ＝１〜７）のそれぞれに対応してｎ系統分だけ形成されている。すなわち、第１〜第ｎの分岐流路Ｂｎが形成される。本実施形態では、吐出部Ｆｎが７個設けられているため、第１の分岐流路Ｂ１〜第７の分岐流路Ｂ７からなる７系統の分岐流路Ｂｎが形成されている。

図４に示すように、分岐流路Ｂｎ（ｎ＝１〜７）は、吐出部Ｆｎ（ｎ＝１〜７）に対応して設けられた各中継部Ｒｎ（ｎ＝１〜７）と導入部Ｓとを繋ぐ導入・中継部間流路ＳＲｎ（ｎ＝１〜７）と、各中継部Ｒｎ（ｎ＝１〜７）と各吐出部Ｆｎ（ｎ＝１〜７）とを繋ぐ中継・吐出部間流路ＲＦｎ（ｎ＝１〜７）とに大別される。各導入・中継部間流路ＳＲｎ（ｎ＝１〜７）と、各中継・吐出部間流路ＲＦｎ（ｎ＝１〜７）とはそれぞれ連通しており、一連の流路を形成している。

図５に示すように、中継部Ｒｎ（ｎ＝１〜７）は、上述した導入部Ｓと同心の仮想円Ｃ１上に配置されている。また、中継部Ｒｎ（ｎ＝１〜７）は、仮想円Ｃ１の円周をｎ分割（本実施形態では７分割）する位置に配置されている。中継部Ｒｎ（ｎ＝１〜７）は、仮想円Ｃ１の円周をｎ分割するように配置されていれば良いが、各分岐流路Ｂｎ（ｎ＝１〜７）に流体を略均等に供給することを考慮すれば、仮想円Ｃ１の円周を略ｎ等分する位置に配置することが好ましい。かかる観点から、本実施形態では、中継部Ｒｎ（ｎ＝１〜７）が仮想円Ｃ１の円周を略ｎ等分（本実施形態では７等分）する位置に配置されている。そのため、各導入・中継部間流路ＳＲｎ（ｎ＝１〜７）は、導入部Ｓを中心として放射状に形成されている。

図４に示すように、中継・吐出部間流路ＲＦｎ（ｎ＝１〜７）は、それぞれ下降部Ｄｎｐ（ｎ＝１〜７，ｐ＝１〜３）と、水平部Ｌｎｑ（ｎ＝１〜７，ｑ＝１〜２）とを有し、これらを連通させることにより形成された屈曲流路である。具体的には、各中継・吐出部間流路ＲＦｎ（ｎ＝１〜７）は、下降部Ｄｎ１→水平部Ｌｎ１→下降部Ｄｎ２→水平部Ｌｎ２→下降部Ｄｎ３の順で連通し、吐出部Ｆｎ（ｎ＝１〜７）に繋がるように形成された流路である。

本実施形態では、各下降部Ｄｎｐ及び各水平部Ｌｎｑの長さが各系統毎に略同一であり、内径も略同一とされている。そのため、中継・吐出部間流路ＲＦｎの全長及び開口径は、系統によらず略同一であり、内部を流体が通過することにより発生する圧損についても略均一となる。

≪分岐流路Ｂｎの設計方法について≫
続いて、上述した分岐流路Ｂｎ（ｎ＝１〜７）の設計方法について説明する。分岐流路Ｂｎにおいて、下降部Ｄｎ１，Ｄｎ２，Ｄｎ３（ｎ＝１〜７）は、それぞれ流路構成プレートＰ２，Ｐ３，Ｐ４を上下方向に貫通するように形成された、同一開口径の貫通孔によって形成される。そのため、下降部Ｄｎ１，Ｄｎ２，Ｄｎ３（ｎ＝１〜７）の長さや開口径は、分岐流路Ｂｎ（ｎ＝１〜７）の系統によらず均一である。したがって、分岐流路Ｂを設計する場合は、水平方向に延びる部分、具体的には導入・中継部間流路ＳＲｎ（ｎ＝１〜７）や、中継・吐出部間流路ＲＦｎ（ｎ＝１〜７）を構成する水平部Ｌｎｑ（ｎ＝１〜７，ｑ＝１〜２）の配置が問題となる。以下、導入・中継部間流路ＳＲｎ（ｎ＝１〜７）や、水平部Ｌｎｑ（ｎ＝１〜７，ｑ＝１〜２）の設計方法を中心に説明する。

導入・中継部間流路ＳＲｎ（ｎ＝１〜７）や、水平部Ｌｎｑ（ｎ＝１〜７，ｑ＝１〜２）は、導入部Ｓや、中継部Ｒｎ、吐出部Ｆｎ（ｎ＝１〜７）の水平方向の位置関係は、これらを仮想の水平面Ｈ上に投影した地点を基準にして定められる。具体的には、導入部Ｓや中継部Ｒｎ、吐出部Ｆｎ（ｎ＝１〜７）の軸心位置を通る鉛直線と水平面Ｈとの交点が、それぞれ導入基準点ｓ、中継基準点ｒｎ、吐出基準点ｆｎとして定められる（図４参照）。

導入・中継部間流路ＳＲｎ（ｎ＝１〜７）は、導入部Ｓと中継部Ｒｎとを結ぶ流路であるため、中継部Ｒｎ（ｎ＝１〜７）を定める必要がある。図５に示すように、中継部Ｒｎ（ｎ＝１〜７）は、導入部Ｓに対応して水平面Ｈ上に設定された導入基準点ｓを中心として半径ｒ１の仮想円Ｃ１が規定され、仮想円Ｃ１の円周を略ｎ等分する位置に中継部Ｒｎ（ｎ＝１〜７）に対応する中継基準点ｒｎが設定される。本実施形態では、分岐流路Ｂｎを７系統形成する必要があるため、仮想円Ｃ１の円周上に、３６０／７［度］毎に中継基準点ｒｎ（ｎ＝１〜７）が設定される。

ここで、水平部Ｌｎ１（ｎ＝１〜７）は、流路構成プレートＰ２，Ｐ３の間に形成され、上述した中継部Ｒｎ（ｎ＝１〜７）の直下の位置を基準として水平方向に延びる流路である。また、水平部Ｌｎ２（ｎ＝１〜７）は、流路構成プレートＰ３，Ｐ４の間に形成され、上述した吐出部Ｆｎ（ｎ＝１〜７）の直上の位置を基準として水平方向に延びる流路である。さらに、水平部Ｌｎ１（ｎ＝１〜７）の流路長は各系統毎に均一である必要があり、水平部Ｌｎ２（ｎ＝１〜７）の流路長も各系統毎に均一である必要がある。

そこで、水平部Ｌｎ１，Ｌｎ２の設計に際しては、先ず、図６に示すように、吐出部Ｆｎ（ｎ＝１〜７）に対応するように水平面Ｈ上に設定された中継基準点ｒｎ（ｎ＝１〜７）を中心とする半径ｒ２の仮想円Ｃ２ｎ（ｎ＝１〜７）、及び吐出基準点ｆｎ（ｎ＝１〜７）を中心とし仮想円Ｃ２ｎ（ｎ＝１〜７）と交差する半径ｒ３の仮想円Ｃ３ｎ（ｎ＝１〜７）が水平面Ｈ上に設定される。これにより形成された仮想円Ｃ２ｎ（ｎ＝１〜７）と仮想円Ｃ３ｎ（ｎ＝１〜７）との交点が、屈曲基準点ｘｎ（ｎ＝１〜７）として定められる。

第１の分岐流路Ｂ１の設計方法を例に挙げて具体的に説明すると、水平部Ｌ１１，Ｌ１２の設計に際して、図６に示すように吐出部Ｆ１に相当する位置に吐出基準点ｆ１が設定される。また、第１の分岐流路Ｂ１において想定される中継基準点ｒ１を中心として半径ｒ２の仮想円Ｃ２１、及び吐出基準点ｆ１を中心とする半径ｒ３の仮想円Ｃ３１が設定される。仮想円Ｃ２１，Ｃ３１の交点Ｘ１と中継基準点ｒ１とを結ぶ位置に水平部Ｌ１１が設定され、交点Ｘ１と吐出基準点ｆ１とを結ぶ位置に水平部Ｌ１２が設定される。これと同様にして、第２〜第７の分岐流路Ｂ２〜Ｂ７の水平部Ｌｎ１，Ｌｎ２（ｎ＝１〜７）が設定される。

上述したようにして中継基準点ｒｎ、屈曲基準点ｘｎ、及び吐出基準点ｆｎが定められると、図４に示すように、これらを通る鉛直線Ｖｒｎ，Ｖｘｎ，Ｖｆｎが設定される。また、流路構成プレートＰ１，Ｐ２間を通る水平面Ｊ１、流路構成プレートＰ２，Ｐ３間を通る水平面Ｊ２、流路構成プレートＰ３，Ｐ４間を通る水平面Ｊ３が想定される。鉛直線Ｖｒｎと水平面Ｊ１との交点が導入・中継部間流路ＳＲｎ（ｎ＝１〜７）と下降部Ｄｎ１との境界部となる。また、鉛直線Ｖｘｎと水平面Ｊ２との交点が水平部Ｌｎ１と下降部Ｄｎ２との境界部となり、鉛直線Ｖｘｎと水平面Ｊ３との交点が下降部Ｄｎ２と水平部Ｌｎ２との境界部となる。さらに、鉛直線Ｖｆｎと水平面Ｊ３との交点が水平部Ｌｎ２と下降部Ｄｎ３との境界部となる。このようにして導入・中間部流路Ｓｒｎと、中継・吐出部間流路ＲＦｎ（ｎ＝１〜７）とを設計することにより、流路長が同一であり導入部Ｓから各吐出部Ｆｎに繋がる一連の分岐流路Ｂｎ（ｎ＝１〜７）を形成することができる。

上述したように、本実施形態の分岐流路構成体５０では、導入部Ｓと同心位置にある導入基準点ｓを中心とする仮想円Ｃ１の円周をｎ分割する位置にｎ個の中継基準点ｒｎが設定され、水平面Ｊ１上において各中継基準点ｒｎに対応する位置に中継部Ｒｎが設けられている。さらに、導入部Ｓと各中継部Ｒｎとを繋ぐようにｎ系統の導入・中継部間流路ＳＲｎが設けられていることから導入・中継部間流路ＳＲｎの長さが各系統毎に均一である。そのため、分岐流路構成体５０では、一軸偏心ねじポンプ５から導入部Ｓに導入された流体を中継部Ｒｎに至るまでの区間において、各分岐流路Ｂｎに対して略均一の圧力及び流量で流通させることが可能である。

また、本実施形態の分岐流路構成体５０では、上述したような流路設計法に則って設計することにより、ｎ個の中継部Ｒｎからこれらに対応して設けられた各吐出部Ｆｎまで至る各中継・吐出部間流路ＲＦｎの長さがそれぞれ均一とされている。そのため、分岐流路構成体５０では、各中継・吐出部間流路ＲＦｎを流体が流れることにより発生する圧損や流体の流量を分岐流路Ｂｎによらず均一化することが可能である。したがって、分岐流路構成体５０によれば、導入部Ｓに導入された流体を吐出量や吐出圧を略一定としつつ、所望の分岐数に分岐することが可能となる。

上述したように、分岐流路構成体５０を用いることにより、各吐出部Ｆｎにおける流体の吐出量や吐出圧を均一化することができる。そのため、従来技術のように各吐出部Ｆｎやこれに別途接続された流路に吐出量や吐出圧を調整するための弁やノズルなどを設ける必要がなく、弁やノズルの調整の必要もない。したがって、上述した分岐流路構成体５０を用いて一軸偏心ねじポンプ５から供給されてきた流体を複数系統に分岐させることとすれば、流路構成が簡略化され、吐出量や吐出圧の調整が不要となり、メンテナンスや設置作業に要する手間を最小限に抑制することが可能となる。

分岐流路構成体５０は、上述したようにして流路設計を行うことにより導入・中継部間流路ＳＲｎ及び中継・吐出部間流路ＲＦｎの流路長を分岐流路Ｂｎによらず同一とすることが可能である。したがって、分岐流路構成体５０は、上述したように吐出部Ｆｎを所定の直線上に配置するだけでなく、要望に応じて適宜配置することが可能であり、吐出部Ｆｎのレイアウト選択の自由度が極めて高い。また、分岐流路構成体５０によれば、従来技術のように吐出部Ｆｎの数を２のｎ乗個としなくても各吐出部Ｆｎにおける流体の吐出量や吐出圧を均一化することが可能であり、吐出部Ｆｎの数を要望に応じて適宜調整することが可能である。

本実施形態の分岐流路構成体５０は、下降部Ｄｎｐの長さの総和、及び水平部Ｌｎｑの長さの総和が分岐流路Ｂｎの系統によらず同一とされている。また、分岐流路構成体５０は、各分岐流路Ｂｎを構成する各部位、具体的には導入・中継部間流路ＳＲｎ、中継・吐出部間流路ＲＦｎを構成する管路の大きさや断面形状が略同一とされている。さらに、各分岐系統Ｂｎにおいて水平部Ｌｎｑと下降部Ｄｎｐとの境界に形成される屈曲部分の総数が同一である。そのため、各中継・吐出部間流路ＲＦｎを流体が流れることにより発生する圧損や、流量分布を均一が分岐流路Ｂｎの系統によらず略均一であり、各吐出部Ｆｎにおける流体の吐出量や吐出圧を均一化することができる。

本実施形態で示した分岐流路Ｂｎは、水平部Ｌｎｑと下降部Ｄｎｐとが、境界部分において大きく湾曲することなく屈曲した例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本実施形態の分岐流路構成体５０は、溝を形成した流路構成プレートＰ１〜Ｐ４を重ね合わせることにより各分岐流路Ｂｎを構成したものであるため、水平部Ｌｎｑと下降部Ｄｎｐとの境界部分を大きく湾曲させることなく連続させることが可能であったが、例えば銅管の配管を屈曲させて各分岐流路Ｂｎを形成する場合は、本実施形態で示したものよりも水平部Ｌｎｑと下降部Ｄｎｐとの境界部分において大きく湾曲させざるを得ない。そのため、分岐流路Ｂｎは、図７（ａ）に示すように本実施形態において示したものよりも大きな曲率で前記境界部分が湾曲したものであってもよい。

なお、上述したように境界部分を大きく湾曲させた場合についても、分岐流路Ｂｎは系統によらず全体として略同一の流路長を有し、系統によらず下降部Ｄｎｐの長さの総和が同一であり、水平部Ｌｎｑの長さの総和が同一であり、さらに屈曲部分の数が同一となるように流路設計される必要がある。これらの条件を満足する限りにおいて、本実施形態において例示したものと同様に、各吐出部Ｆｎにおける流体の吐出圧や吐出量を略均一化することが可能である。

分岐流路構成体５０においては、前記各中継・吐出部間流路ＲＦｎが屈曲部を備えており、屈曲部を境として下流側の水平部Ｌｎｑの向きを、屈曲部よりも上流側（上方側）の水平部Ｌｎｑとは異なる方向に向けることが可能である。また、中継・吐出部間流路ＲＦｎは、それぞれ上下方向に複数箇所において屈曲部を備えた構成とされている。そのため、分岐流路構成体５０は、各吐出部Ｆｎのレイアウトにあわせて各中継・吐出部間流路ＲＦｎを水平方向に任意の位置まで到達させることが可能であり、流路構成上の自由度が高い。

本実施形態において示した分岐流路構成体５０は、各分岐流路Ｂｎを構成する流路の開口径が部位によらず均一のものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、全系統の中継・吐出部間流路ＲＦｎに、図７（ｂ）に示すように流路の開口径が縮小された部位（縮径部６０）を設けた構成とすることも可能である。また逆に、各分岐流路Ｂｎに、流路径が他の部位よりも拡大した部位（拡径部）を設けることも可能である。さらに、各分岐流路Ｂｎを構成する部位の一つとして流路の断面形状が他の部位とは異なる部位を設けることも可能である。なお、前述した縮径部６０などの流路径や断面形状が他と異なる部位を設ける場合は、各分岐流路Ｂｎにおいて流体が流れることにより発生する圧損や流体の流量等の均一化を図るべく、各分岐流路Ｂｎにおいて同様の位置に縮径部６０などの部位を設けることが望ましい。また、各分岐流路Ｂｎに設ける縮径部６０などの部位の流路径や流路断面積は、分岐流路Ｂｎの系統によらず略均一であることが望ましい。このようにすることにより、縮径部６０を設けた場合であっても、各分岐流路Ｂｎにおける圧損や流体の流量のバランスをより一層均一化することが可能となり、各吐出部Ｆｎにおける流体の吐出量や吐出圧のばらつきが発生するのを防止することができる。

分岐流路構成体５０は、溝が形成された流路構成プレートＰ１〜Ｐ４を重ね合わせることにより各分岐流路Ｂｎが形成されるものであるため、上述した設計方法により設計された分岐流路Ｂｎを容易かつ的確に形成することが可能である。なお、本実施形態では、流路構成プレートＰ１〜Ｐ４を重ね合わせることにより各分岐流路Ｂｎを構成する例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、金属管や樹脂管などを適宜屈曲等させることにより、上述した分岐流路Ｂｎを形成することとしてもよい。また、分岐流路構成体５０を複数種類の共通部品によって構成されるものとしておき、前記共通部品を適宜組み合わせることにより所望の配置や形状の分岐流路Ｂｎを形成可能なものであってもよい。さらに、分岐流路構成体５０は、導入・中継部間流路ＳＲｎを構成する部分と、中継・吐出部管流路ＲＦｎを構成する部分とを別々のパーツして構成し、これらを連結することにより各分岐流路Ｂｎを構成可能なものであってもよい。また、例えば下降部Ｄｎｐを構成するパーツと水平部Ｌｎｑを構成するパーツとを別々に準備し、これらを適宜接続することにより中継・吐出部管流路ＲＦｎを構成可能なものとしてもよい。

本実施形態で示した分岐流路構成体５０は、各流路構成プレートＰ１〜Ｐ４の境界に想定される水平面Ｊ１〜Ｊ３に相当する位置において各分岐流路Ｂｎを屈曲させたものであるため、同一の高さにおいて各分岐流路Ｂｎが屈曲したものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、各分岐流路Ｂｎの全長が同一になるという条件を満足する限り、各分岐流路Ｂｎが異なる高さにおいて屈曲したものであってもよい。各分岐流路Ｂｎが異なる高さにおいて屈曲した構成とした場合は、分岐流路Ｂｎ同士の干渉を容易に回避することが可能となり、より一層各分岐流路Ｂｎや各吐出部Ｆｎのレイアウトの自由度を高めることが可能となる。

本実施形態では、導入部Ｓに繋がる各分岐流路Ｂｎが途中で分岐することなく、一連の流路を構成するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、各分岐流路Ｂｎがそれぞれ途中においてさらに多系統に分岐するように形成されてもよい。なお、各分岐流路Ｂｎを途中で分岐させる場合は、各分岐流路Ｂｎ毎に分岐数を同一にすることが望ましい。また、各分岐流路Ｂｎを途中で分岐させる場合についても、上述した流路設計法に準じて流路設計することにより、流体が流れることにより発生する圧損や流量を均一化し、各吐出部Ｆｎにおける流体の吐出圧や吐出量を均一化することが可能となる。

本実施形態の分岐流路構成体５０では、導入部Ｓの断面形状が円形であり、周方向に略等間隔に各分岐流路Ｂｎが接続されているため、一軸偏心ねじポンプ５から導入部Ｓに導入された流体を各分岐流路Ｂｎに対して略均一に供給することができる。なお、導入部Ｓは、断面形状が円形のものに限定される訳ではなく、断面形状が多角形のものであっても良いが、各分岐流路Ｂｎに対して略均一に流体を供給するとの観点からすると断面形状が略正ｎ角形、あるいは、略正ｎ×ａ角形（ａは自然数）であることが好ましい。具体的には、例えば吐出部Ｆｎが３つ設けられており、分岐流路Ｂｎが３系統形成される場合は、図８（ａ）に示すように導入部Ｓの断面形状を正三角形としたり、図８（ｂ）に示すように正六角形（ｎ＝３，ａ＝２，ｎ×ａ＝６）としたりすることが可能である。このように導入部Ｓの形状を調整することにより、一軸偏心ねじポンプ５側から導入部Ｓに導入された流体を角分岐流路Ｂｎに略均一に供給することが可能となる。

本実施形態では、導入・中間部間流路ＳＲｎが水平方向に延びる部分のみを有するものであったが、本発明はこれに限定されるものであってもよく、中継・吐出部間流路ＲＦｎの下降部Ｄｎｐのように上下方向（鉛直方向）に延びる部分を有するものであってもよい。かかる構成とした場合についても、上述した分岐流路Ｂｎの設計方法において説明したのと同様に、仮想円Ｃ１の円周をｎ分割する位置に設けられた中継部Ｒｎと導入部Ｓとを繋ぐよう、各導入・中間部間流路ＳＲｎが流路設計されることにより、導入部Ｓから各分岐流路Ｂｎに対して流体を略均一に供給することが可能となる。

本実施形態では、分岐流路構成体５０を一軸偏心ねじポンプ５と組み合わせることにより一軸偏心ねじポンプシステム１を構成した例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、分岐流路構成体５０は一軸偏心ねじポンプ５以外の従来公知のポンプなどと組み合わせて使用される等してもよい。

１ 一軸偏心ねじポンプシステム
５ 一軸偏心ねじポンプ
５０ 分岐流路構成体
６０ 縮径部
Ｐｎ 流路構成プレート
Ｓ 導入部
Ｆｎ 吐出部
Ｂｎ 分岐流路
Ｒｎ 中継部
ＳＲｎ 導入・中継部間流路
ＲＦｎ 中継・吐出部間流路
Ｄｎｐ 下降部
Ｌｎｑ 水平部
ｓ 導入基準点
ｒｎ 中継基準点
ｆｎ 吐出基準点
Ｈ 水平面
Ｖ 鉛直線

Claims (9)

1. 導入部から導入された流体をｎ個の吐出部から均等に吐出させるための分岐流路を構成可能な分岐流路構成体であって、
   前記ｎ個の吐出部のそれぞれに対応するようにｎ個の中継部が設けられており、
   各分岐流路が、
   前記導入部と前記ｎ個の中継部とを繋ぐｎ系統の導入・中継部間流路と、
   前記ｎ個の中継部と当該中継部に対応する吐出部とを繋ぐｎ系統の中継・吐出部間流路とを有し、
   導入部の軸心を通る鉛直線上の一点を中心とする仮想円の円周をｎ分割する点に対応する位置に前記中継部が配置され、
   前記ｎ系統の中継・吐出部間流路の長さがそれぞれ同一のものであり、
   前記各中継・吐出部間流路が、下方に向けて流体を流動させることが可能な下降部と、水平方向に流体を流動させることが可能な水平部とを備え、前記水平部と前記下降部との間に屈曲部を有する流路であり、
   各中継・吐出部間流路に係る前記水平部の長さの総和が同一であり、
   各中継・吐出部間流路に係る前記下降部の長さの総和が同一であり、
   各中継・吐出部間流路における前記屈曲部の数が同一であり、
   前記各中継・吐出部間流路が、屈曲部が上下方向に複数形成されたものであることを特徴とする分岐流路構成体。
2. 導入部から導入された流体をｎ個の吐出部から均等に吐出させるための分岐流路を構成可能な分岐流路構成体であって、
   前記ｎ個の吐出部のそれぞれに対応するようにｎ個の中継部が設けられており、
   各分岐流路が、
   前記導入部と前記ｎ個の中継部とを繋ぐｎ系統の導入・中継部間流路と、
   前記ｎ個の中継部と当該中継部に対応する吐出部とを繋ぐｎ系統の中継・吐出部間流路とを有し、
   前記ｎ系統の中継・吐出部間流路の長さがそれぞれ同一のものであり、
   前記各中継・吐出部間流路が、下方に向けて流体を流動させることが可能な下降部と、水平方向に流体を流動させることが可能な水平部とを備え、前記水平部と前記下降部との間に屈曲部を有する流路であり、
   各中継・吐出部間流路における前記屈曲部の数が同一であり、
   前記各中継・吐出部間流路が、屈曲部が上下方向に複数形成されたものであることを特徴とする分岐流路構成体。
3. 前記中継部が、前記仮想円の円周を略ｎ等分する位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の分岐流路構成体。
4. 前記各中継・吐出部間流路が、
   各中継・吐出部間流路に係る前記水平部の長さの総和が同一であり、
   各中継・吐出部間流路に係る前記下降部の長さの総和が同一であることを特徴とする請求項２に記載の分岐流路構成体。
5. 前記各中継・吐出部間流路に、流路径が縮小された縮径部が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の分岐流路構成体。
6. 各分岐流路の流路径が、分岐流路によらず略均一であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の分岐流路構成体。
7. 前記各分岐流路を構成する溝が形成されたプレートを重ね合わせることにより構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の分岐流路構成体。
8. 導入部の断面形状が円形、あるいは、正ｎ×ａ角形（ａは任意の自然数）であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の分岐流路構成体。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の分岐流路構成体と、一軸偏心ねじポンプとを有し、
   前記一軸偏心ねじポンプから吐出された流体を、前記分岐流路構成体の導入部に導入可能とされていることを特徴とする一軸偏心ねじポンプシステム。

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