本稿では，グローバル市場向け立形多段ポンプEVMS 型の製品概要及び特長について紹介する。
2．製 品 概 要
立形多段ポンプEVMS型の外観の一例を図1に，製品 仕様を表に，性能範囲を図2，3に，構造を図4に示す。 2-1 製品仕様 ポンプに使用する材料別に，主に工業用水等に用いら れるSUS304（AISI304）/鋳鉄仕様であるEVMSG型，飲 料水給水用等に用いられるSUS304（AISI304）仕様であ る EVMS 型， 及 び 純 水 製 造 装 置 用 等 に 用 い ら れ る SUS316（AISI316）仕様であるEVMSL 型をそれぞれラ インナップした。 グローバル市場向け基幹製品として，新型ステンレス鋼製立形多段ポンプEVMS型を発売した。工業用水，冷温水循環， ボイラ給水，建築設備向けの飲料水給水，及び純水製造装置などの幅広い用途に使用されている。羽根車の主板形状を独 自の形状にすることで，アキシアルスラスト力を大幅に低減させ，高アキシアルスラスト力対応の専用軸受を用いない標 準電動機の選定を可能とした。また，配管バリエーションを充実させ，各種配管接続への適用を可能とした。As key products for the global market, new model EVMS stainless vertical multi-stage pumps have been released. This model can be used in a wide range of applications including industrial water, cold and hot water circulation, boiler feed, drinking water feed for building facilities, and water purification equipment. Thanks to the unique shape of its impeller main shroud, the model greatly reduces axial thrust force and can be used with standard motors, which have no special bearings for high axial thrust force. In addition, the model offers increased compatibility with a variety of pipe connections so that it can be connected to various kinds of piping.
Keywords: Vertical, Multistage, Stainless, Impeller, Thrust force, Axial force, Bearing, Motor, Efficiency, Connection, Unique shape
グローバル市場向け立形多段ポンプ EVMS型
Model EVMS Vertical Multistage Pumps for the Global Market
川 㟢 裕 之
＊黒 岩 聡
＊＊Hiroyuki KAWASAKI So KUROIWA
＊ 風水力機械カンパニー 標準ポンプ事業統括 開発設計統括部 標準ポンプ開発設計第二室 ＊＊ 同 同 企画管理統括部 事業企画室
1．は じ め に
立形多段ポンプは，インライン構造でコンパクトかつ 軽量性を実現しており，据付面積が小さい利点を生かし， 工業用水，冷温水循環，ボイラ給水，建築設備向けの飲 料水給水，及び純水製造装置などの幅広い用途に使用さ れている。当社は立形多段ポンプの先駆けとして VDP 型を1998年から国内市場向けに製造，販売を開始してお り，またそれを，グローバル対応機種 EVM 型へモデル チェンジし，2003年から国内外へ展開している。 こ の 度 開 発 し た EVMS 型 は， イ タ リ ア の EBARA PUMPS EUROPE S.p.A.社と当社が共同開発を行ったも ので，従来のステンレス鋼製立形多段ポンプ EVM 型の フルモデルチェンジである。このモデルチェンジでは， 羽根車のデザインを一新し，羽根車の多段化に伴い発生 する多大なアキシアルスラスト力の抑制と，ポンプ性能 向上を同時に図っている。また配管接続のバリエー ションを増やし，主にセット機器メーカの要求に対応可 能とした。 図 1 グローバル立形多段ポンプEVMS型外観表 製品仕様
項目 EVMSG型 EVMS型 EVMSL型
用途 ボイラ給水，クーラント 飲料水給水，給湯 純水製造装置 取扱液 液質温度 工業用水 −30 ℃〜 140 ℃［−15 〜 120 ℃］清水 純水 口径（mm） 25，32，40，50 吸込全揚程 −6 m（20 ℃） : 25S/25/32/40 −5 m（20 ℃） : 50/50 L 最高使用圧力 1.4/2.5 MPa 標準許容押込圧力 最高使用圧力−締切圧力 構造 羽根車 クローズド，片ライナ 中間ケーシング 戻し羽根方式，輪切型 ライナーリング フローティング型 下部ケーシング インライン型 メカニカルシール カートリッジメカニカルシール 玉軸受 密封玉軸受（電動機内） すべり軸受 水中スリーブ軸受 配管接続 Oval/DIN/ANSI Oval/DIN/ANSI/JIS/ハウジング形管継手 材料 羽根車 SUS304 SUS316 中間ケーシング SUS304 SUS316 ライナーリング SUS304＋PPS 下部ケーシング FC250 SUS304 SUS316 すべり軸受 タングステンカーバイド 主軸 SUS304/SUS329 SUS316/SUS329 軸スリーブ SUS304 SUS316 メカニカルシール SiC/カーボン/FPM Oリング EPDM：standard，FPM：optional［FPM］ 電動機標準仕様 出力範囲 0.37 〜 18.5 kW 相・極数 3相・2極 電圧 200/220 V・60 Hz200 V・50 Hz 形式・保護方式 全閉外扇形・IP55 効率レベル※※ IE3 プレミアム効率 設置場所 屋内，屋外 ※［ ］内は国内仕様 ※※0.75 kW未満はプレミアム効率相当（当社設定） 50 Hz 吐出し量 m3/min EVMS1 型 EVMS1 型 EVMS3 型 EVMS3 型 EVMS5 型 EVMS5 型 EVMS10 型 EVMS10 型 EVMS15 型 EVMS15 型 EVMS20 型 EVMS20 型 全揚程 m 400 300 200 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 9 8 7 6 5 4 3 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 図 2 性能範囲（50 Hz） 60 Hz 吐出し量 m3/min 全揚程 m 400 300 200 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 9 8 7 6 5 4 3 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 EVMS1 型 EVMS1 型 EVMS3 型 EVMS3 型 EVMS5 型 EVMS5 型 EVMS10 型 EVMS10 型 EVMS15 型 EVMS15 型 EVMS20 型 EVMS20 型 図 3 性能範囲（60 Hz）
2-2 性 能 機種構成は，従来 EVM 型の 4 機種（EVM3，5，10， 18 型）に対し，低水量側の EVMS1 型及び大水量側の EVMS20 型 を 増 や し，6 機 種（EVMS1，3，5，10，15， 20型）とした。なお機名に付与されている数字（例えば3） は，単位時間当たりの呼び吐出し量（m3/h）を表している。 揚程は，各機種 200 mクラスまで取りそろえており， 電動機は，最大18.5 kWまで使用する。 口 径：25，32，40，50 mm 流量範囲：0.012 〜 0.48 m3/min（50 Hz） 0.013 〜 0.56 m3/min（60 Hz） 2-3 構 造 構造は立形で，下からインライン形下部ケーシング， 羽根車・中間ケーシング類及び外ケーシング，モータブ ラケット・カートリッジメカニカルシール，カップリング， 電動機で構成している。 下部ケーシングは，ステンレスプレス製と鋳鉄製があ る。ブラケット部は内圧や運転トルク，モータ自重を支 えるモータブラケットと，接液部の防せいのためステン レスプレスで成形したケーシングカバーで構成されてい る。またこのケーシングカバー部に，従来の呼び水栓に 加え，空気抜き栓を取り付け，確実な空気抜きを可能と している。 羽根車はすべてステンレスプレス製クローズド羽根車 を使用している。また，中間ケーシングには羽根車から 出た流体を次段に導く戻し羽根が配置されている。 電動機のトルクはカップリングを介して主軸に伝達さ れる。主軸はスプライン軸で各羽根車にトルク伝達して いる。ポンプ部内部には必要に応じて超硬合金（タング ステンカーバイド）製水中軸受を配置して，軸の振れを 抑制している。ポンプ運転中に主軸に加わるアキシアル スラスト力は，電動機内部の密封玉軸受で受けている。 アキシアルスラスト力の低減方法については次項の特長 で詳しく述べる。
3．特 長
3-1 新規羽根車の開発（アキシアルスラスト力の低 減及び性能改善） 遠心羽根車を液中で回転させると，その遠心作用に よって吐出し圧力が発生する。その吐出し圧力と吸込圧 力の圧力差によって羽根車にアキシアルスラスト力が作 用する。羽根車が多段に配置される場合，そのアキシア ルスラスト力は段数に比例し増大する。従来EVM型は， 多大なアキシアルスラスト力を受けるポンプ側軸受と， それを支えるポンプ側軸受ハウジングを用意するか，ま たは電動機内蔵の軸受に高アキシアルスラスト力対応の 専用軸受を用いて対応していた。図5にアキシアルスラ スト力の作用方向と，その対策であるポンプ側軸受の配 置状態を示す。 羽根車に作用するアキシアルスラスト力を説明するた めに，まず従来 EVM 型羽根車の主板側から見たものを 図 4 EVMS型代表機種構造図 アキシ アル ス ラ スト 力 ポンプ側軸受ハウジング ポンプ側軸受 図 5 従来EVM型アキシアルスラスト対策図 6に，羽根車に作用するアキシアルスラスト力の状態 を図7に示す。また主板側に作用する圧力分布を図8に 示す。図8に示すとおり圧力は主板外周側で最も高くなっ ていることが分かる。 今回開発した新型羽根車は，圧力の最も高い主板の一 部を削除し，羽根車主板形状を独自の形状にすることで， 運転時羽根車に作用するアキシアルスラスト力を低減さ せたものである。図中の青線が，新型羽根車主板の独自 形状である。新型羽根車の主板側から見たものを図9に， 新型羽根車に作用するアキシアルスラスト力の状態を図10 に示す。 実測の結果，アキシアルスラスト力は従来 EVM 型に 比べ大幅に低減しており，その結果を図 11に示す。図 中の斜線が新EVMS型のアキシアルスラスト力の目標値 図 6 従来EVM型羽根車（主板側から） 主板 アキシアルスラスト力 図 7 従来EVM型羽根車アキシアルスラスト力 アキシアルスラスト力 図 10 新型羽根車アキシアルスラスト力 図 8 従来EVM型羽根車主板部圧力分布 400 350 300 250 200 150 100 50 0 EVMS1 13 13 13.313.3 77.7 77.7 20 20 16.916.9 114.48 114.48 36 36 37.237.2 178.48 178.48 45 45 43.143.1 375.1 375.1 52 52 44.144.1 6161 5858 従来EVM型 新EVMS型目標値 新EVMS型結果 EVM3
EVMS3 EVMS5EVM5 EVMS10EVM10 EVMS15EVM15 EVMS20
アキシ アル ス ラ スト 力 N 図 11 従来EVM型と新EVMS型のアキシアルスラスト力比較 図 9 新型羽根車（主板側から）
栓部に空気抜きラインを配備することで，メカニカル シールのドライ摺動による破損を防止している。 3-3 配管バリエーションの充実化 配管接続は，従来EVM型のDIN，ANSI，JIS規格フラン ジに加え，ハウジング形管継手も追加した。図 17 に DIN，ANSI，JIS規格フランジの外観を，図18にハウジン グ形管継手の外観を示す。従来フランジ形の接続に対し 配管接続スペースを取らない本方式は，特に省スペース 化を求めるセットメーカ装置内の配管接続として広く採 用されている。 であり，この値以下であれば，ポンプ側軸受が不要とな り，さらに高アキシアルスラスト力対応の専用軸受を用 いない標準電動機の選定を可能とするなど，電動機選定 の自由度が高まる。 次に新規羽根車の性能改善の一例を，図12，13に示す。 従来EVM型に比べ，QH性能，及び効率が大幅に改善し ているのが分かる。 3-2 ブラケット構造（ステンレスプレス部の別体構造） ブラケット部は基本構造部を鋳鉄製とし，その内部に 別体のステンレスプレス製（SUS304 若しくは SUS316） のケーシングカバーを設けている。鋳鉄製のモータブラ ケットは耐圧設計とし，内部のケーシングカバーは鋳鉄部 と密着させることで，その変形を抑制している。図14に モータブラケットを，図15にケーシングカバーを示す。 また図16にモータブラケット構造図を示す。呼び水栓と 空気抜き栓の水平位置を，メカニカルシール摺動面より も軸方向上側に配置することで，確実な空気抜きと万一 のメカニカルシール部への空気混入の場合でも，呼び水 300.0 250.0 200.0 150.0 100.0 50.0 0.0 70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 0.0 20.0 40.0 吐出し量 L/min 60.0 80.0 25EVM2653.0E（従来EVM型） 25EVM2653.0E（従来EVM型） 25EVMS3353.0（新EVMS型） 25EVMS3353.0（新EVMS型） 全揚程 m ポンプ 効率 ％ 図 12 従来EVM型と新EVMS型の性能比較（50 Hz） 図 14 モータブラケット 図 15 ケーシングカバー（薄板ステンレス鋼） 呼び水栓 呼び水栓 モータブラケット モータブラケット ケーシングカバー （薄板ステンレス鋼）ケーシングカバー （薄板ステンレス鋼） メカニカルシール 摺動面 メカニカルシール 摺動面 メカニカルシール メカニカルシール 空気抜き栓 空気抜き栓 図 16 モータブラケット構造図 300.0 250.0 200.0 150.0 100.0 50.0 0.0 70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 0.0 20.0 40.0 吐出し量 L/min 60.0 80.0 100.0 25EVM1864.0E（従来EVM型） 25EVM1864.0E（従来EVM型） 25EVMS2364.0（新EVMS型） 25EVMS2364.0（新EVMS型） 全揚程 m ポ ン プ 効率 ％ 図 13 従来EVM型と新EVMS型の性能比較（60 Hz）
図 17 DIN/ANSI/JISフランジ接続 図 18 ハウジング形管継手
