(57)【要約】【課題】ポンプの定常運転時の吐出性能を低下させることなく、ポンプの自吸運転時の自吸性能を向上する。【解決手段】自吸式ポンプ１０は、ポンプケース１２と、ポンプケース１２内に配置されているインペラケース２２と、インペラケース２２内の渦巻室３８に配置されているインペラ４０とを備えている。インペラケース２２には、ポンプケース１２内の呼水を渦巻室３８内に流入させる第１開口２６と、呼水と空気の混合体を渦巻室３８からポンプケース１２内へ流出させる第２開口２７とが設けられている。インペラケース２２の外周壁２３の内面には第１突起４８Ａが設けられており、呼水が衝突する第１突起４８Ａの面４９は、インペラ４０の回転軸４５を中心として、呼水が流れる方向に沿って、第１開口２６に対応する角度位置Ｐ１から第２開口２７に対応する角度位置Ｐ２までの第１外周壁部分２３ａを周方向に３等分した中央領域Ｒ２に位置している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプケースと、このポンプケース内に配置されているインペラケースと、このインペラケース内の空間である渦巻室に配置されているインペラとを備え、
インペラケースには、自吸運転時にポンプケース内の呼水を渦巻室内に流入させる第１開口と、自吸運転時に呼水と空気の混合体を渦巻室からポンプケース内へ流出させる第２開口とが設けられている自吸式ポンプであって、
インペラケースの外周壁の内面には第１突起が設けられており、第１開口から流入してきた呼水が衝突する第１突起の面は、インペラの回転軸を中心として、呼水が流れる方向に沿って、第１開口に対応する角度位置から第２開口に対応する角度位置までの第１外周壁部分を周方向に３等分した中央領域に位置している、自吸式ポンプ。
【請求項２】
前記インペラケースの外周壁の内面には第２突起が設けられており、呼水が衝突する第２突起の面は、呼水が流れる方向に沿って、第２開口に対応する角度位置から第１開口に対応する角度位置までの第２外周壁部分を周方向に３等分した中央領域に位置している、請求項１に記載の自吸式ポンプ。
【請求項３】
自吸式ポンプの渦巻室を構成し、この渦巻室内にインペラが収容されるインペラケースであって、
自吸運転時に呼水を渦巻室内に流入させる第１開口と、自吸運転時に呼水と空気の混合体を渦巻室外へ流出させる第２開口とが設けられており、
当該インペラケースの外周壁の内面には第１突起が設けられており、第１開口から流入してきた呼水が衝突する第１突起の面は、収容されるインペラの回転軸を中心として、呼水が流れる方向に沿って、第１開口に対応する角度位置から第２開口に対応する角度位置までの第１外周壁部分を周方向に３等分した中央領域に位置している、インペラケース。
【請求項４】
当該インペラケースの外周壁の内面には第２突起が設けられており、呼水が衝突する第２突起の面は、呼水が流れる方向に沿って、第２開口に対応する角度位置から第１開口に対応する角度位置までの第２外周壁部分を周方向に３等分した中央領域に位置している、請求項３に記載のインペラケース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自吸式ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
自吸運転の実行後、引き続いて定常運転を実行する自吸式ポンプが知られている。特許文献１の自吸式ポンプでは、自吸運転時に渦巻室内の負圧を高めるために、渦巻室の外周壁に乱流発生部（膨出部、突起部、及び穴部のいずれか）を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−７２６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の乱流発生部は、渦巻室の外周壁の内面上で呼水が流入される第１開口の近傍に設けられており、この第１開口の近傍では呼水の流速が遅いため、呼水と空気の混合効率が悪く、渦巻室内の負圧を十分に高めることができない。よって、この自吸式ポンプには、自吸性能の向上について改良の余地がある。
【０００５】
本発明は、定常運転時の吐出性能を低下させることなく、自吸運転時の自吸性能を向上できる自吸式ポンプを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００６】
本発明の第１の態様は、ポンプケースと、このポンプケース内に配置されているインペラケースと、このインペラケース内の空間である渦巻室に配置されているインペラとを備え、インペラケースには、自吸運転時にポンプケース内の呼水を渦巻室内に流入させる第１開口と、自吸運転時に呼水と空気の混合体を渦巻室からポンプケース内へ流出させる第２開口とが設けられている自吸式ポンプであって、インペラケースの外周壁の内面には第１突起が設けられており、第１開口から流入してきた呼水が衝突する第１突起の面は、インペラの回転軸を中心として、呼水が流れる方向に沿って、第１開口に対応する角度位置から第２開口に対応する角度位置までの第１外周壁部分を周方向に３等分した中央領域に位置している、自吸式ポンプを提供する。
【０００７】
インペラケースの外周壁の内面に突起を設けた自吸式ポンプでは、呼水が突起に衝突することで、その衝撃により呼水と空気とが渦巻室内で混合される。しかし、渦巻室内の呼水の流速は流入口である第１開口の近傍では遅いため、混合効率は良くない。一方、流出口である第２開口に近すぎると、呼水と空気の混合体の流出を妨げ、定常運転時の液体の吐出量も低下する。要するに、突起を設ける位置は、第１開口に近すぎても第２開口に近すぎても好ましくない。
【０００８】
第１の態様によれば、呼水が衝突する第１突起の面は、第１開口から第２開口にかけた第１外周壁部分を周方向に３等分した中央領域に位置している。よって、流入口である第１開口の近傍に突起を形成した場合と比較すると、呼水が高速で第１突起に衝突するため、呼水と空気の混合効率を高めることができる。その結果、渦巻室内の負圧を高めることができるため、ポンプの自吸性能を高めることができる。また、第１突起の形成位置は、流出口である第２開口にも近すぎないため、呼水と空気の混合体の流出を妨げることはなく、定常運転時の液体の吐出量も低下させることはない。
【０００９】
一般的に、ポンプの自吸性能を高めるには、ポンプケースに接続する吐出管の直径を小さくすることが知られているが、この場合には定常運転時の吐出量が低下するという不都合がある。これに対して本発明では、第１突起によって自吸運転時の自吸性能を向上できるため、ポンプケースに接続する吐出管の直径を小さくする必要はない。よって、本発明のポンプでは、定常運転時の吐出性能を低下させることなく、自吸運転時の自吸性能を向上できる。
【００１０】
また、本発明の第２の態様は、自吸式ポンプの渦巻室を構成し、この渦巻室内にインペラが収容されるインペラケースであって、自吸運転時に呼水を渦巻室内に流入させる第１開口と、自吸運転時に呼水と空気の混合体を渦巻室外へ流出させる第２開口とが設けられており、当該インペラケースの外周壁の内面には第１突起が設けられており、第１開口から流入してきた呼水が衝突する第１突起の面は、収容されるインペラの回転軸を中心として、呼水が流れる方向に沿って、第１開口に対応する角度位置から第２開口に対応する角度位置までの第１外周壁部分を周方向に３等分した中央領域に位置している、インペラケースを提供する。
【００１１】
第２の態様のインペラケースを用いた自吸式ポンプでは、第１の態様と同様の作用及び効果を得ることができる。また、第１突起が設けられていない既存のインペラケースを、第２の態様のインペラケースに交換するだけで、既存の自吸式ポンプについて、その吐出性能を低下させることなく自吸性能を向上できる。
【００１２】
第１及び第２の態様では、インペラケースの外周壁の内面に第２突起を設けてもよい。呼水が衝突する第２突起の面は、呼水が流れる方向に沿って、第２開口に対応する角度位置から第１開口に対応する角度位置までの第２外周壁部分を周方向に３等分した中央領域に位置している。この態様によれば、ポンプの自吸運転時の自吸性能を更に向上できる。
【００１３】
また、第１外周壁部分は、呼水が流れる方向に沿ってインペラの径方向外側へ次第に拡がっていることが好ましい。第２外周壁部分も、呼水が流れる方向に沿ってインペラの径方向外側へ次第に拡がっていることが好ましい。この態様によれば、径方向外方に拡がった第１及び第２の外周壁部分に第１及び第２の突起が設けられているため、インペラの直径を小さくすることなく、各突起の突出量を十分に確保できる。よって、自吸運転時には、第１開口から流入した呼水を突起に対して高速かつ確実に衝突させ、呼水と空気とを混合できるため、自吸性能を確実に向上できる。
【００１４】
さらに、インペラケースの端壁には、インペラに向けて渦巻室内へと突出する隆起部が形成されてもよい。このインペラケースでは、隆起部の外周壁と第１及び第２の突起の先端との間の隙間が、第１及び第２の突起が設けられていない部分のインペラケースの外周壁と隆起部の外周壁との隙間よりも小さくなる。このインペラケースを鋳造により成形すると、隙間が小さい部分が鋳型の砂で埋まるという砂かみが発生する可能性がある。このように砂かみが生じたインペラケースは不良品であるため、使用することはできない。
【００１５】
そこで、インペラケースの外周壁と間隔をあけて位置する隆起部の外周壁には、第１突起との間に所定寸法の隙間を確保するための第１窪みが設けられてもよい。また、隆起部の外周壁には、第２突起との間に所定寸法の隙間を確保するための第２窪みが設けられてもよい。この態様によれば、第１及び第２の窪みによって第１及び第２の突起と隆起部の外周壁との間に所定寸法の隙間が確保されるため、インペラケースを鋳造により成形した際に砂かみが生じることを防止できる。よって、インペラケースの製造時に不良品が発生することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態の自吸式ポンプを示す断面図。
【図２】図１のII−II線断面図。
【図３】図１の自吸式ポンプの分解斜視図。
【図４】図３に示したインペラケースの背面斜視図。
【図５Ａ】図２に示した第１突起の拡大図。
【図５Ｂ】図２に示した第２突起の拡大図。
【図６】第２実施形態の自吸式ポンプを示す断面図。
【図７】図６のインペラケースの正面斜視図。
【図８】第３実施形態のインペラケースの背面斜視図。
【図９Ａ】図８に示した第１窪みの拡大断面図。
【図９Ｂ】図８に示した第２窪みの拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係る片吸込渦巻きポンプ（以下「ポンプ」という。）１０を示す。図３を併せて参照すると、このポンプ１０は、ポンプケース１２、インペラケース２２、及びインペラ４０を備え、所定期間停止した状態で起動する際に、自吸運転の実行後、引き続いて定常運転を実行する自吸式ポンプである。
【００１９】
（ポンプの全体構成）
図１及び図３を参照すると、ポンプケース１２は、円筒状の外周壁１３の一端（図３において右側端）が開口しており、この開口が板状のケースカバー３２によって塞がれている。これによりポンプケース１２の内部には、断面円形状の空間である吐出室３６が形成されている。外周壁１３の他端（図３において左側端）に位置する端壁１４には、筒状の吸込部１５が設けられている。この吸込部１５には、外端に吸込管１が接続され、内端にインペラケース２２が接続されている。外周壁１３の上側頂部には、湾曲した曲がり管からなる吐出部１６が設けられている。この吐出部１６の先端には、吐出管２が接続されている。吐出部１６には、呼水を注入するための注水孔１７が設けられている。この注水孔１７は、ポンプ１０の運転時には栓体１８によって密閉される。端壁１４には、ポンプケース１２内の液体を排出するための排水孔１９が設けられている。この排水孔１９は、ポンプ１０の運転時には栓体２０によって密閉される。
【００２０】
インペラケース２２は、ケースカバー３２に固定されることで、吐出室３６内に配置されている。このインペラケース２２は、ポンプケース１２と同様に、概ね円筒状の外周壁２３の一端（図３において右側端）が開口しており、この開口がケースカバー３２によって塞がれている。これによりインペラケース２２の内部には、概ね断面円形状の空間である渦巻室３８が形成されている。外周壁２３の他端（図３において左側端）に位置する端壁２４には、ポンプケース１２の吸込部１５に接続される円筒状の接続部２５が設けられている。図２を併せて参照すると、インペラケース２２の外周壁２３には第１及び第２の開口２６，２７が設けられている。図２においてインペラケース２２の最下部に形成されている第１開口２６は、自吸運転時には吐出室３６内の呼水を渦巻室３８内に流入させる流入口になり、定常運転時には液体を渦巻室３８から吐出室３６へ流出させる流出口になる。図２において第１開口２６よりも上方に形成されている第２開口２７は、自吸運転時及び定常運転時のいずれでも流出口になる。
【００２１】
インペラ４０は、円板状のベース４１と、ベース４１から突出する複数の羽根部４２を備え、渦巻室３８内に収容されている。ベース４１の中心には、回転軸４５を相対的に回転不可能に連結する連結部４３が設けられている。回転軸４５は、ケースカバー３２の貫通孔３３を貫通して配置されている。この貫通孔３３は、外向きに突出する軸受ハウジング３４に設けられている。この軸受ハウジング３４には、メカニカルシール等の図示しないシール機構、又はシール部材が配置されている。
【００２２】
図１及び図２に示すように、ポンプ１０の自吸運転は、回転軸４５が概ね浸かる液位ＷＬまでポンプケース１２内に呼水を貯留した状態で実行される。この自吸運転では、図示しない駆動装置によって回転軸４５を介してインペラ４０が図２に矢印Ａで示す方向に回転される。すると、ポンプケース１２内の呼水が第１開口２６を通って渦巻室３８内に流入するとともに、吸込管１内の空気ＡＲが渦巻室３８内に吸い込まれる。渦巻室３８内の呼水は、インペラ４０の回転方向Ａと同じ向きで外周壁２３に沿って流動されることで、空気と混合された混合体Ｍになる。この混合体Ｍは、第２開口２７を通って渦巻室３８内から吐出室３６内へ流出された後、吐出部１６を介して吐出管２へ吐出される。吸込管１内の全ての空気ＡＲが渦巻室３８内に吸い込まれると、引き続いて液体が渦巻室３８内に流入することで、ポンプ１０は定常運転に移行する。
【００２３】
自吸運転時のポンプ１０の自吸性能は、渦巻室３８内の負圧を高めることで向上する。また、渦巻室３８内の負圧は、渦巻室３８内に流入した空気を効率よく吐出することで高められる。そして、空気を効率的に吐出するには、呼水と空気の混合効率を高めることが重要である。そこで、本実施形態では、呼水と空気の混合効率を向上するために、インペラケース２２の外周壁２３の内面に２個の突起４８Ａ，４８Ｂが設けられている。
【００２４】
（突起の形成位置の詳細）
図２及び図４に示すように、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂは、外周壁２３の内面から回転軸４５に向けて概ね台形状に突出しており、インペラケース２２の開口端から端壁２４にかけて回転軸４５の軸方向に延びている。第１突起４８Ａは、第１開口２６から呼び水が流れる方向（呼水流動方向）Ｂに沿って第２開口２７に至る第１外周壁部分２３ａに設けられている。第２突起４８Ｂは、第２開口２７から呼水流動方向Ｂに沿って第１開口２６に至る第２外周壁部分２３ｂに設けられている。
【００２５】
第１外周壁部分２３ａは、呼水流動方向Ｂに沿って、第１開口２６に対応する角度位置Ｐ１から第２開口２７に対応する角度位置Ｐ２にかけて、インペラ４０の径方向外側へ次第に拡がっている。第２外周壁部分２３ｂは、呼水流動方向Ｂに沿って、第２開口２７に対応する角度位置Ｐ２から第１開口２６に対応する角度位置Ｐ１にかけて、インペラ４０の径方向外側へ次第に拡がっている。各外周壁部分２３ａ，２３ｂは、呼水流動方向Ｂにおける上流側端部２９ａ，２９ｂがインペラ４０の最外周部に最も近接しており、呼水流動方向Ｂにおける下流側端部３０ａ，３０ｂがインペラ４０の最外周部から最も離間している。この２種の外周壁部分２３ａ，２３ｂによって、インペラケース２２の内部にはダブルボリュート構造の渦巻室３８が形成されている。
【００２６】
第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂには、呼水流動方向Ｂにおいて上流側の面４９に呼水が衝突する。図５Ａ及び図５Ｂに矢印Ｆ０，Ｆ１，Ｆ２で概念的に示すように、インペラケース２２の外周壁２３に沿って流れる呼水流Ｆ０は、上流側面４９に衝突することで、２つの流れＦ１，Ｆ２に分流される。一方の流れＦ１は、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂの先端面５０に沿って、呼水流動方向Ｂと同じ周方向に流れる。他方の流れＦ２は、上流側面４９の傾斜に沿って、インペラ４０の径方向内向きに流れる。このように、主たる呼水流Ｆ０が２方向の流れＦ１，Ｆ２に分流される衝撃により、呼水と空気とが高効率で混合される。
【００２７】
ここで、仮に第１突起の上流側面が流入口である第１開口に近すぎると、第１突起の上流側面に衝突する呼水の流速は遅いため、衝突による衝撃が弱く、呼水と空気の混合効率は良くない。一方、仮に流出口である第２開口に第１突起が近すぎると、呼水と空気の混合体の流出を妨げ、定常運転時の液体の流出量も低下する。また、仮に第２突起の上流側面が第２開口に近すぎると、この部分では呼水（混合体）の大部分が第２開口から流出し、衝突する呼水の水量が少ないため、呼水と空気の混合効率は良くない。一方、第２突起が第１開口に近すぎると、定常運転時の液体の流出量が低下する。要するに、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂを設ける位置は、第１開口に近すぎても第２開口に近すぎても好ましくない。そこで本実施形態では、以下のようにしている。
【００２８】
図２を参照すると、第１突起４８Ａの上流側面４９は、インペラ４０の回転軸４５を中心として、第１外周壁部分２３ａを周方向に３等分した中央領域Ｒ２に位置するように形成されている。第２突起４８Ｂの上流側面４９も、第２外周壁部分２３ｂを周方向に３等分した中央領域に位置するように形成されている。
【００２９】
このようした第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂでは、第１開口２６の近傍に形成した場合と比較すると、呼水が高速で第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂの上流側面４９に衝突する。その結果、呼水と空気の混合効率を高めることができ、渦巻室３８内の負圧を高めることができるため、ポンプ１０の自吸性能を高めることができる。また、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂの形成位置は、第２開口２７にも近すぎないため、呼水と空気の混合体の流出を妨げることはなく、定常運転時の液体の吐出量も低下させることはない。
【００３０】
なお、一般的にポンプの自吸性能を高めるには、ポンプケースに接続する吐出管の直径を小さくすることが知られている。しかし、吐出管の直径を小さくすると、定常運転時の吐出量が低下するという不都合がある。これに対して本実施形態では、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂによって自吸運転時の自吸性能を向上できるため、ポンプケース１２に接続する吐出管２の直径を小さくする必要はない。よって、このポンプ１０では、定常運転時の吐出性能を低下させることなく、自吸運転時の自吸性能を向上できる。
【００３１】
更に詳しく説明すると、ポンプ１０の自吸運転時の自吸性能を向上するには、中央領域Ｒ２における下流領域Ｒ３側に第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂの上流側面４９を位置させ、上流側面４９に呼水を可能な限り高速で衝突させ、呼水と空気の混合効率を高めることが好ましい。一方、ポンプ１０の定常運転時の吐出性能の低下を防ぐには、中央領域Ｒ２における上流領域Ｒ１側に第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂの上流側面４９を位置させ、液体の流出を可能な限り妨げないようにすることが好ましい。そして、定常運転時の吐出性能と自吸運転時の自吸性能をバランスよく向上するには、中央領域Ｒ２の中央、即ち第１及び第２の外周壁部分２３ａ，２３ｂの周方向の中央に、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂの上流側面４９を位置させ、液体の流出を可能な限り妨げないようにしつつ、上流側面４９に呼水を可能な限り高速で衝突させることが好ましい。要するに、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂの上流側面４９は、各外周壁部分２３ａ，２３ｂの中央領域Ｒ２において、定常運転時の吐出性能と自吸運転時の自吸性能のバランスが最も良い位置に形成されている。
【００３２】
また、本実施形態では、インペラ４０から径方向外向きに拡がる第１及び第２の外周壁部分２３ａ，２３ｂの中央領域Ｒ２に第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂを形成しているため、インペラ４０の直径を小さくすることなく、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂの突出量を十分確保できる。詳しくは、仮に突起を外周壁部分の上流領域に形成した場合、外周壁部分の内面とインペラの最外周部の間の隙間が小さいため、インペラの直径を小さくしなければ、突起の突出量を十分確保できない。インペラの直径を小さくすると、自吸運転時に呼水の流速が遅くなるため、突起に衝突する際の衝撃が弱くなり、自吸性能が低下するうえ、定常運転時には液体の吐出量も低下する。また、突起の突出量（即ち呼水が衝突する面積）を確保できない場合、突起に衝突する呼水の量が少なくなるため、呼水と空気の混合効率が悪くなり、自吸性能が低下する。
【００３３】
これに対して本実施形態では、突起を外周壁部分の上流領域に形成した場合と比較して、自吸運転時には、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂに呼水を高速で衝突させることができるとともに、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂに衝突する呼水の量を確保できる。その結果、呼水と空気を高効率で混合できるため、渦巻室３８内の負圧を高めて自吸性能を確実に向上できる。また、定量運転時にも液体流量が低下することはないため、吐出性能が低下することを防止できる。
【００３４】
（突起とインペラの隙間の詳細）
図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、第１突起４８Ａの先端とインペラ４０の最外周部との間には隙間Ｓ１が設けられている。第１突起４８Ａと同様に第２突起４８Ｂにも、先端とインペラ４０の最外周部との間には隙間Ｓ２が設けられている。これらの隙間Ｓ１，Ｓ２は、自吸運転時に呼水が流れるとともに、定常運転時に液体が流れる通路である。なお、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂの先端面５０は、インペラ４０と同心の円弧状としてもよいし、図示のように呼水流動方向Ｂの前側に向けて隙間Ｓ１，Ｓ２が次第に拡がるようにしてもよい。そして、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂの先端とは、インペラ４０の外周部に最も近接している先端面５０の最内端の部分である。
【００３５】
仮に隙間Ｓ１，Ｓ２を過度に小さく設定すると、呼水又は液体が突起に衝突した後、開口側へ流れる呼水及び液体の流量が低下するため、ポンプの吐出性能が低下する。一方、隙間Ｓ１，Ｓ２を過度に大きく設定すると、突起の突出量が小さくなるため、呼水と空気の混合効率が低下し、自吸運転時の自吸性能が低下する。要するに、突起とインペラとの間の隙間Ｓ１，Ｓ２は、大きすぎても小さすぎても好ましくない。
【００３６】
そこで本実施形態では、隙間Ｓ１，Ｓ２を３ｍｍ以上８ｍｍ以下の範囲に設定している。３ｍｍ以上の隙間Ｓ１，Ｓ２を設けているため、隙間Ｓ１，Ｓ２を３ｍｍより過度に小さくした場合と比較すると、第２開口２７側及び第１開口２６側へ流れる流量を確保できる。よって、ポンプ１０の吐出性能が低下することを防止できる。また、８ｍｍ以下の隙間Ｓ１，Ｓ２を設けているため、隙間Ｓ１，Ｓ２を８ｍｍより過度に大きくした場合と比較すると、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂの突出量を十分に確保できる。よって、自吸運転時に呼水を上流側面４９に確実に衝突させることができ、呼水と空気を高効率で混合できるため、自吸運転時の自吸性能を向上できる。そして、本実施形態では、隙間Ｓ１，Ｓ２を５ｍｍに設定することで、第２開口２７側及び第１開口２６側へ流れる流量を確保しつつ、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂの突出量を確保できるため、吐出性能と自吸性能をバランスよく向上できる。
【００３７】
（突起の上流側面の傾斜角度の詳細）
引き続いて図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂの上流側面４９は、呼水流動方向Ｂ（図２参照）に対して設定された角度ａ１，ａ２で傾斜されている。この傾斜角度ａ１，ａ２は、上流側面４９と外周壁２３の内面との交点を通り外周壁２３の内面に接する線と、上流側面４９とがなす角として定義される。また、上流側面４９が円弧面である場合、前述した交点を通り外周壁２３の内面に接する線と、前述した交点を通り上流側面４９に接する線とがなす角として定義される。
【００３８】
仮に傾斜角度ａ１，ａ２を過度に小さく設定すると、突起による流動抵抗が過度に大きくなる。よって、開口側へ向かう流れＦ１が少なくなり、インペラの径方向内側へ向かう流れＦ２が多くなるため、ポンプの吐出性能が低下する。一方、傾斜角度ａ１，ａ２を過度に大きく設定すると、突起による流動抵抗が過度に小さくなる。よって、開口側へ向かう流れＦ１が増え、インペラの径方向内側へ向かう流れＦ２が少なくなるため、呼水と空気の混合効率が低下し、自吸運転時の自吸性能が低下する。要するに、傾斜角度ａ１，ａ２は、小さすぎても大きすぎても好ましくない。
【００３９】
そこで本実施形態では、傾斜角度ａ１，ａ２を１０度以上６５度以下に設定している。１０度以上の傾斜角度ａ１，ａ２としているため、傾斜角度ａ１，ａ２を１０度より過度に小さくした場合と比較すると、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂによる流動抵抗が過度に大きくなることはない。よって、第１及び第２の開口２６，２７側へ向かう流れＦ１を確保しつつ、インペラ４０の径方向内側へ向かう流れＦ２を向上できる。その結果、定常運転時の吐出性能の低下を防止しつつ、呼水と空気を高効率で混合できるため自吸運転時の自吸性能を向上できる。また、６５度以下の傾斜角度ａ１，ａ２としているため、傾斜角度ａ１，ａ２を６５度より過度に大きくした場合と比較すると、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂによる流動抵抗が過度に小さくなることはない。よって、インペラ４０の径方向内側へ向かう流れＦ２を確保しつつ、第１及び第２の開口２６，２７側へ向かう流れＦ１を向上できる。その結果、呼水と空気の混合効率の低下を防止して自吸運転時の自吸性能の低下を防止しつつ、定常運転時の吐出性能の向上できる。
【００４０】
以上のように、本実施形態のポンプ１０では、第１及び第２の外周壁部分２３ａ，２３ｂの中央領域Ｒ２に第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂを設けることで、定常運転時の吐出性能を低下させることなく、自吸運転時に呼水と空気の混合効率を高めて自吸性能を向上できる。また、インペラケース２２に第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂを設けるだけであるため、ポンプ１０の製造コストが高くなることを抑えることができる。さらに、既存のポンプであってもインペラケースを交換するだけで、吐出性能を低下させることなく自吸性能を向上できる。
【００４１】
（第２実施形態）
図６及び図７は第２実施形態のポンプ１０を示す。この第２実施形態のポンプ１０には、シングルボリュート構造の渦巻室６５が形成されているインペラケース５５が用いられている。なお、第１実施形態と同一の構成は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４２】
インペラケース５５は、渦巻き状に延びる概ね筒状の外周壁５６の一端が端壁５７によって塞がれている。第１開口５９は接続部５８を備える端壁５７に設けられ、第２開口６０は外周壁５６に設けられている。外周壁５６は、第２開口６０に対応する角度位置Ｐ２から、第１開口５９に対応する角度位置Ｐ１を経て、再び第２開口６０に対応する角度位置Ｐ２にかけて、インペラ４０の径方向外側へ次第に拡がっている。この外周壁５６は、第２開口６０を構成する一端側の上流側端部６２がインペラ４０の最外周部に最も近接しており、第２開口６０を構成する他端側の下流側端部６３がインペラ４０の最外周部から最も離間している。
【００４３】
第１開口５９から呼水流動方向Ｂに沿って第２開口６０に至る第１外周壁部分５６ａには、中央領域Ｒ２に１個の突起６８が設けられている。この突起６８は、第１実施形態の突起４８Ａと同様に概ね台形状であり、呼水が衝突する上流側面６９と、インペラ４０の最外周部と隙間Ｓ１をあけて位置する先端面７０とを備えている。また、上流側面６９は、呼水流動方向Ｂに対して設定された角度ａ１で傾斜されている。
【００４４】
この第２実施形態のポンプ１０では、第１実施形態と同様に、第１外周壁部分５６ａの中央領域Ｒ２に形成した突起６８に呼水が衝突することで、その衝撃によって呼水と空気とを効率的に混合することができる。また、第２開口６０からの混合体及び液体の流出は、突起６８によって妨げられることはない。よって、第１実施形態と同様に、定常運転時の吐出性能を低下させることなく、自吸運転時の自吸性能を向上できる。
【００４５】
（第３実施形態）
図８から図９Ｂは、第３実施形態のポンプ１０に用いるインペラケース２２を示す。この第３実施形態では、インペラケース２２の端壁２４が備える隆起部７５の外周壁７７に、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂと対応する第１及び第２の窪み７８Ａ，７８Ｂを設けた点で第１実施形態と相違する。なお、第１実施形態と同様の構成は、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４６】
詳しくは、図８に示すように、インペラケース２２の端壁２４には、インペラ４０に向けて渦巻室３８内へと突出する隆起部７５が形成されている。この隆起部７５は、渦巻室３８に配置するインペラ４０と概ね同一直径の同心円状に形成されている。インペラ４０と対向する隆起部７５の対向面７６は平坦面であり、インペラ４０との間には互いに干渉しない程度の隙間が形成されている。また、隆起部７５の外周壁７７とインペラケース２２の外周壁２３とは、自吸運転時の呼水及び定常運転時の液体を十分流動できる間隔をあけて位置している。なお、隆起部７５は、図３に示す第１実施形態のインペラケース２２、及び図７に示す第２実施形態のインペラケース５５にも形成されている。
【００４７】
インペラケース２２には、第１実施形態と同様に、インペラ４０に向けて突出する第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂが外周壁２３に形成されている。図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂは、先端面５０とインペラ４０の最外周部との間に、第１実施形態と同様の隙間Ｓ１，Ｓ２が形成されるように突出されている。なお、図９Ａ及び図９Ｂでは、対向面７６と他の部分との境界を明確にするために、対向面７６にもハッチングを付している。
【００４８】
ここで、インペラケース２２に窪み７８Ａ，７８Ｂを形成しない場合、隙間Ｓ１，Ｓ２と、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂと隆起部７５の外周壁７７との隙間とは、概ね同一になる。また、隙間Ｓ１，Ｓ２は、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂが形成されていない部分の外周壁２３と隆起部７５の外周壁７７との間の隙間よりも遥かに小さい。このように隙間が小さい部分を備えるインペラケースを鋳造により成形すると、隙間が鋳型の砂で埋まるという砂かみが発生することがある。このようなインペラケースは不良品であり、ポンプ１０に使用することはできない。これは、砂かみにより隙間がなくなると、自吸運転時の呼水及び定常運転時の液体の流動の妨げになるためである。そこで、第３実施形態のインペラケース２２には、隆起部７５の外周壁７７に、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂとの間に所定寸法の隙間Ｓ３，Ｓ４を確保するための第１及び第２の窪み７８Ａ，７８Ｂが設けられている。
【００４９】
（インペラケースの窪みの詳細）
隆起部７５には、第１突起４８Ａと対応する角度位置に回転軸４５に向けて径方向内向きに窪む第１窪み７８Ａが設けられている。また、第２突起４８Ｂと対応する隆起部７５の角度位置にも、回転軸４５に向けて径方向内向きに窪む第２窪み７８Ｂが設けられている。これら第１及び第２の窪み７８Ａ，７８Ｂは、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂの先端面５０に沿って概ね平行に延びる対向面７９Ａ，７９Ｂを備えている。第１突起４８Ａの先端面５０と第１窪み７８Ａの第１対向面７９Ａの間には、前述した隙間Ｓ１より大きい隙間Ｓ３が形成され、第２突起４８Ｂの先端面５０と第２窪み７８Ｂの第２対向面７９Ｂとの間には、前述した隙間Ｓ２より大きい隙間Ｓ４が形成されている。また、対向面７９Ａ，７９Ｂは、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂの周方向の幅を超える幅で形成されており、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂの両側面と隆起部７５の外周壁７７との間にも、隙間Ｓ１，Ｓ２よりも大きい隙間Ｓ３，Ｓ４が形成されている。これらの隙間Ｓ３，Ｓ４は、鋳造時に砂かみが生じることがない寸法（例えば５ｍｍ以上）に設定されている。
【００５０】
このようにしたインペラケース２２では、第１及び第２の窪み７８Ａ，７８Ｂの深さの設定に応じて、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂと隆起部７５の外周壁７７との間に、隙間Ｓ１，Ｓ２よりも大きな隙間Ｓ３，Ｓ４を確保できる。よって、鋳造時に第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂと隆起部７５との間に砂かみが生じることを防止できる。その結果、ポンプ１０に使用できないような不良品が発生することを抑制できるため、インペラケース２２の生産性を向上できる。
【００５１】
また、このインペラケース２２を用いたポンプ１０では、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂとインペラ４０の最外周部との間には、第１実施形態と同様の隙間Ｓ１，Ｓ２が形成される。よって、第１実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。しかも第３実施形態では、インペラケース２２の隆起部７５に第１及び第２の窪み７８Ａ，７８Ｂを形成することで、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂを希望に応じた突出量で形成することができる。よって、第１及び第２の突起４８Ａ，４８Ｂとインペラ４０の外周部との隙間Ｓ１，Ｓ２を可能な限り小さく設定できる。その結果、定常運転時の吐出性能を低下させることなく、自吸運転時の自吸性能を更に向上できる。
【００５２】
なお、本発明の自吸式ポンプは、自吸運転時の流入口である第１開口から流出口である第２開口までの第１外周壁部分を３等分し、その中央領域に上流側面が位置するように突起に設けていることに特徴を有し、その他の構成については種々の変更が可能である。
【００５３】
例えば、第１実施形態のインペラケース２２には、第２突起４８Ｂは設けずに第１突起４８Ａだけを第１外周壁部分２３ａに設けてもよい。また、第２実施形態のインペラケース５５には、呼水流動方向Ｂに沿って第２開口６０から第１開口５９に至る部分にも突起を設けてもよい。また、インペラケース２２，５５には３以上の開口を設けてもよい。さらに、第２実施形態のインペラケース５５にも隆起部に突起に対応する窪みを形成してもよい。さらにまた、前記実施形態では、片吸込渦巻きポンプを例に挙げて説明したが、両吸込ポンプのインペラケースの外周壁の内面に突起を設けてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１…吸込管
２…吐出管
１０…ポンプ
１２…ポンプケース
１３…外周壁
１４…端壁
１５…吸込部
１６…吐出部
１７…注水孔
１８…栓体
１９…排水孔
２０…栓体
２２…インペラケース
２３…外周壁
２３ａ…第１外周壁部分
２３ｂ…第２外周壁部分
２４…端壁
２５…接続部
２６…第１開口
２７…第２開口
２９ａ，２９ｂ…上流側端部
３０ａ，３０ｂ…下流側端部
３２…ケースカバー
３３…貫通孔
３４…軸受ハウジング
３６…吐出室
３８…渦巻室
４０…インペラ
４１…ベース
４２…羽根部
４３…連結部
４５…回転軸
４８Ａ…第１突起
４８Ｂ…第２突起
４９…上流側面
５０…先端面
５５…インペラケース
５６…外周壁
５６ａ…第１外周壁部分
５７…端壁
５８…接続部
５９…第１開口
６０…第２開口
６２…上流側端部
６３…下流側端部
６５…渦巻室
６８…突起
６９…上流側面
７０…先端面
７５…隆起部
７６…対向面
７７…外周壁
７８Ａ…第１窪み
７８Ｂ…第２窪み
７９Ａ…第１対向面
７９Ｂ…第２対向面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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