(57)【要約】【課題】ポンプの起動時にポンプケーシング内に残留している空気を速やかに排気することができ、ポンプの起動時に短時間で揚水を開始することを実現する。【解決手段】ケーシング吸込口５４に吸い込み口管６８を備える水中ポンプ５１において、ポンプケーシング５３と羽根車５２との摺動部の間隙６７に連通する排気通路部６９を吸い込み口管６８に設け、排気通路６９の排気口６９ａが吸い込み口管６８の外側部に開口する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプケーシングと、ポンプケーシング内に配置する羽根車と、羽根車の回転軸心方向に向けてポンプケーシングの底部に開口するケーシング吸込口と、羽根車の回転軸心周りにおいてポンプケーシングの側部に開口するケーシング吐出口と、ケーシング吸込口に接続する吸い込み口管を備えるポンプにおいて、ポンプケーシングと羽根車との摺動部の間隙に連通する排気通路部を吸い込み口管に設け、排気通路部の排気口が吸い込み口管の外側部に開口することを特徴とするポンプの排気構造。
【請求項２】
排気通路部は、吸い込み口管の管軸心方向へ延在させて形成することを特徴とする請求項１に記載のポンプの排気構造。
【請求項３】
吸い込み口管は、ケーシング吸込口に連通する本管部と、本管部の外側に同心状の外套部を有し、本管部と外套部との間が排気通路部をなすことを特徴とする請求項２に記載のポンプの排気構造。
【請求項４】
排気通路部は、吸い込み口管の管径方向へ延在させて形成することを特徴とする請求項１に記載のポンプの排気構造。
【請求項５】
吸い込み口管は、ケーシング吸込口の周縁部に対向するフランジ部を有し、フランジ部に排気通路部を形成し、排気通路部の排気口がフランジ部の外周縁に開口することを特徴とする請求項４に記載のポンプの排気構造。
【請求項６】
排気通路部の流路抵抗が吸い込み口管と羽根車との間に形成する摺動部の間隙の流路抵抗よりも小さいことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のポンプの排気構造。
【請求項７】
羽根車がノンクロッグ形であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のポンプの排気構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポンプの排気構造に関し、始動時にケーシング内の空気を速やかに排気する技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、汚水ポンプには、例えば図１１に示す水中ポンプがある。ここで、水中ポンプ１は羽根車２をポンプケーシング３の所定形状をなす渦室３ａに配置したもので、ポンプケーシング３には下部に設けたケーシング吸込口４が羽根車２の回転軸心方向に向けて開口しており、渦室３ａに連通するケーシング吐出口５が側部に開口している。
【０００３】
羽根車２はポンプケーシング３の上部内に設けたモータ６の駆動軸６ａに連結してあり、羽根車２とポンプケーシング３との摺動部にはライナリング（図示省略）を設けており、図１１中においては羽根車２とポンプケーシング３の夫々がライナリングを含むものとして表現している。
【０００４】
ケーシング吐出口５は配管７に接続しており、配管７には途中にエア抜き弁８を接続するとともに、逆止弁９を介装している。ケーシング吸込口４には吸い込み口管１０を装着しており、吸い込み口管１０の吸込口１０ａがピット１１の底部付近に位置している。
【０００５】
この水中ポンプ１はモータ６を駆動することにより駆動軸６ａに連結した羽根車２を回転駆動し、吸い込み口管１０を通して揚水対象の汚水を吸引し、羽根車２および渦室３ａを通してケーシング吐出口５から配管７に送り出す。水中ポンプ１の稼動により配管７の内部の圧力が上昇して所定圧以上になると逆止弁９が開いて揚水を開始する。揚水中は配管７の中を流動する汚水に含まれる空気をエア抜き弁８により系外へ排気する。
【０００６】
先行技術文献としては特許文献１があり、ポンプケーシングにおける羽根車室とベルマウスの上端部とを接続パイプで連通する構造を有しており、羽根車室内で羽根車が回転すると羽根車室内の空気が接続パイプを通してベルマウス内に排出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２３００９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、水中ポンプ１の運転を停止した時に水位が羽根車２より下方位置である場合には、渦室３ａおよび羽根車２が気中に露出し、ポンプケーシング３および羽根車２の内部に空気が残留する。この状態で水位が再び上昇してもポンプケーシング３および羽根車２の内部の空気はその全てが配管７に排出されることはなく、ポンプケーシング３および羽根車２の内部に一部の空気が残留する。
【０００９】
この空気が残留する状態で羽根車２を回転駆動しても、揚水が開始されていない状態では汚水および空気がポンプケーシング３の内部で流動するので、空気をポンプケーシング３から配管７へ排出することは困難であり、羽根車２の回転に伴ってポンプケーシング３および羽根車２の内部で流動する空気がケーシング吐出口５から吸い込み口管１０に流入しても、吸い込み口管１０は十分な管路長を有するので空気は外部へ散逸することなく再び羽根車２に流入する。この残留する空気の圧縮性に因ってポンプケーシング３および羽根車２の内部の圧力は揚水に必要な所定圧力まで上昇せず、そのため逆止弁９を開いて揚水を開始することが困難となる。
【００１０】
また、特許文献１に開示するものでは、羽根車室から接続パイプを通してベルマウス内に排出された空気が再び羽根車室へ流入し、羽根車室から接続パイプを通してベルマウスへ循環するので、ポンプの起動時にポンプケーシング内に残留している空気を完全に排気することは困難であり、羽根車室の内部の圧力を揚水に必要な所定圧力まで上昇させることが困難となり、もしくは時間を要することになる。
【００１１】
本発明は上記した課題を解決するものであり、ポンプの起動時にポンプケーシング内に残留している空気を速やかに排気することができ、ポンプの起動時に短時間で揚水を開始することを実現するポンプの排気構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のポンプの排気構造は、ポンプケーシングと、ポンプケーシング内に配置する羽根車と、羽根車の回転軸心方向に向けてポンプケーシングの底部に開口するケーシング吸込口と、羽根車の回転軸心周りにおいてポンプケーシングの側部に開口するケーシング吐出口と、ケーシング吸込口に接続する吸い込み口管を備えるポンプにおいて、ポンプケーシングと羽根車との摺動部の間隙に連通する排気通路部を吸い込み口管に設け、排気通路部の排気口が吸い込み口管の外側部に開口することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のポンプの排気構造において、排気通路部は、吸い込み口管の管軸心方向へ延在させて形成することを特徴とする。
また、本発明のポンプの排気構造において、吸い込み口管は、ケーシング吸込口に連通する本管部と、本管部の外側に同心状の外套部を有し、本管部と外套部との間が排気通路部をなすことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のポンプの排気構造において、排気通路部は、吸い込み口管の管径方向へ延在させて形成することを特徴とする。
また、本発明のポンプの排気構造において、吸い込み口管は、ケーシング吸込口の周縁部に対向するフランジ部を有し、フランジ部に排気通路部を形成し、排気通路部の排気口がフランジ部の外周縁に開口することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のポンプの排気構造において、排気通路部の流路抵抗が吸い込み口管と羽根車との間に形成する摺動部の間隙の流路抵抗よりも小さいことを特徴とする。
また、本発明のポンプの排気構造において、羽根車がノンクロッグ形であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明によれば、ポンプ起動時にポンプケーシング内に残留している空気を速やかに排気することができ、ポンプの起動時に短時間で揚水を開始することができる。
【００１７】
吸い込み口管は排気通路部を管軸心方向へ延在させて形成する場合には、排気通路部を吸い込み口管の管壁材内に穿孔して形成することも可能であり、吸い込み口管の本管部の外側に同心状の外套部を設け、本管部と外套部との間に排気通路部を形成することも可能である。
【００１８】
吸い込み口管は排気通路部を管径方向へ延在させて形成する場合には、排気通路部を吸い込み口管のフランジ部の部材内に穿孔して形成することも可能であり、フランジ部のフランジ面に排気通路部をなす溝部を形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態におけるポンプを示す一部破裁断面図
【図２】図１のＡ部拡大図
【図３】本発明の他の実施の形態におけるポンプを示す一部破裁断面図
【図４】図３のＢ部拡大図
【図５】本発明の他の実施の形態におけるポンプを示す一部破裁断面図
【図６】図５のＣ部拡大図
【図７】本発明の他の実施の形態におけるポンプを示す一部破裁断面図
【図８】図７のＤ部拡大図
【図９】フランジ面を示す平面図
【図１０】フランジ部の側面図
【図１１】従来のポンプを示す一部破裁断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２において、水中ポンプ５１は、例えば下水等の流体を扱うものであり、羽根車５２がポンプケーシング５３の所定形状をなす渦室５３ａに配置してある。
【００２１】
ポンプケーシング５３の下部にはケーシング吸込口５４が羽根車５２の回転軸心方向に向けて開口しており、ポンプケーシング５３の側部には渦室５３ａに連通するケーシング吐出口５５が羽根車５２の回転軸と垂直な方向に向けて開口している。
【００２２】
羽根車５２は回転軸心側から径方向外側へ渦巻き状に延びる１枚の羽根６０を有しており、回転軸心方向における羽根６０の両側にシュラウド６１が形成してある。羽根６０はケーシング吸込口５４に連通する羽根入口部６２から渦室５３ａに連通する羽根出口部６３に向って内側流路６４を形成している。
【００２３】
羽根車５２にはポンプケーシング５３の上部内に設けたモータ６５の駆動軸６６が連結してあり、羽根車５２はモータ６５によって回転軸心を中心として回転駆動される。モータ６５に代えて他の駆動手段を採用することも可能である。
【００２４】
ポンプケーシング５３と羽根車５２は、上位のシュラウド６１とそれに対応するポンプケーシング５３の部位５３ｂの間、下位のシュラウド６１とそれに対応するポンプケーシング５３の部位５３ｃの間、羽根車５２の吸込口側部５２ａそれに対応するポンプケーシング５３の部位５３ｄの間のそれぞれにおいて、羽根車５２の回転軸心周りに摺動部を形成しており、摺動部ではポンプケーシング５３と羽根車５２との間隙６７が隘路をなす。図１中においては羽根車５２とポンプケーシング５３の夫々がライナリング（図示省略）を含むものとして表現している。
【００２５】
ポンプケーシング５３の下端側にはケーシング吸込口５４に連通する吸い込み口管６８が装着してある。吸い込み口管６８は、ケーシング吸込口５４に連通する本管部６８ａと、本管部６８ａの外側に同心状に配置する外套部６８ｂを有し、本管部６８ａと外套部６８ｂとを支持部材（図示省略）で連結しており、外套部６８ｂに設けたフランジ部６８ｃにおいてポンプケーシング５３に接合している。
【００２６】
吸い込み口管６８は本管部６８ａと外套部６８ｂとの間に排気通路部６９を設けており、排気通路部６９は上端側の開口においてポンプケーシング５３と羽根車５２との摺動部の間隙６７に連通し、間隙６７よりも流路抵抗を小さく形成している。排気通路部６９は吸い込み口管６８の管軸心方向へ延在し、下端側の開口が吸い込み口管６８の外側部に排気口６９ａとして開口している。
【００２７】
尚、排気口６９ａは、必ずしも全周にわたり開口している必要はなく、全周の内の一部が開口していても良い。
羽根車５２の吸込口側部５２ａと吸い込み口管６８の本管部６８ａとの間にも間隙７０が存在し、間隙７０は摺動部の間隙６７よりも流路抵抗が小さく、排気通路部６９よりも流路抵抗が大きいものである。吸い込み口管６８は本管部６８ａの下端開口がピット７１の底部付近に吸込口６８ｄとして開口している。
【００２８】
ケーシング吐出口５５は配管７２に接続しており、配管７２には途中にエア抜き弁７３を接続するとともに、逆止弁７４を介装している。
以下、上記した構成における作用を説明する。はじめに、水中ポンプ５１の基本的な作用を説明する。水中ポンプ５１はモータ６５を駆動することにより駆動軸６６に連結した羽根車５２を回転駆動し、吸い込み口管６８を通して揚水対象の汚水を吸引し、羽根車５２および渦室５３ａを通してケーシング吐出口５５から配管７２に送り出す。
【００２９】
水中ポンプ５１の稼動により配管７２の内部の圧力が上昇して所定圧以上になると逆止弁７４が開いて揚水を開始する。揚水中は配管７２の中を流動する汚水に含まれる空気はエア抜き弁７３により系外へ排気する。
【００３０】
次に、本発明において特徴とする機能について説明する。水中ポンプ５１は、槽内の水位が上昇して水中ポンプ５１が水面下に没し、水位が起動水位に達した時点で起動させる。ポンプケーシング５３および配管７２の内部の空気は水位の上昇に伴ってエア抜き弁７３から抜け出ており、起動時においてポンプケーシング５３および配管７２の内部は揚水対象水で概ね満ちている。
【００３１】
しかしながら、ポンプケーシング５３の内部でケーシング吐出口５５の頂部よりも高い位置にある領域、つまりポンプケーシング５３と駆動軸６６の間に設けたメカニカルシールより下方に位置し、かつ羽根車５２の上位のシュラウド６１より上方の領域をなす空隙１００には僅かに空気が残留する。
【００３２】
水中ポンプ５１が起動するとポンプケーシング５３および配管７２の内部の圧力が上昇し、この圧力を受けてエア抜き弁７３が閉じる。逆止弁７４はポンプケーシング５３および配管７２の内部の圧力が所定圧力に達するまでは閉じた状態を維持する。このため、揚水対象の汚水はポンプケーシング５３の内部で流動し、空隙１００の空気が気泡となって空隙１００から押出されてケーシング吐出口５５へ向かう。しかしながら、揚水が開始されていない状態では、揚水対象の汚水および空気気泡は配管７２へ流れ出ることなくポンプケーシング５３の内部へ戻ってポンプケーシング５３の内部で流動する。
【００３３】
この気泡はポンプケーシング５３の内部の圧力の上昇に伴って一部がポンプケーシング５３と羽根車５２との摺動部の間隙６７を通して排気通路部６９に抜け出し、空気は排気通路部６９を通って排気口６９ａから外部へ抜け出す。排気口６９ａが吸い込み口管６８の外側に開口することで、外部に排出された空気が再び吸い込み口管６８からポンプケーシング５３に流入する可能性を低減することができる。
【００３４】
また、揚水を行なっていない状態ではポンプケーシング５３の内部の圧力が上昇することに起因して吸い込み口管６８の内部の圧力は高いので、空気が羽根車５２の回転軸部５２ａと吸い込み口管６８の本管部６８ａとの間の間隙７０を通して吸い込み口管６８の内部へ流れる可能性は低くなる。
【００３５】
そして、ポンプケーシング５３の内部の空気量が減少することでそれに応じてポンプケーシング５３の内部の圧力が増加し、この圧力の増加に伴ってさらに空気が摺動部の間隙６７および排気通路部６９を通して外部へ抜け出す。このため、水中ポンプ５１はケーシング吸込口５４に吸い込み口管６８を備える構造であっても、上述した作用を繰り返してポンプケーシング５３から空気を順次に外部へ排気することで、ポンプケーシング５３の内部の圧力が速やかに上昇し、所定圧力に達すると揚水が開始される。
【００３６】
揚水を開始すると吸い込み口管６８を通して吸い込む揚水対象の汚水はケーシング吸込口５４から羽根車５２およびポンプケーシング５３の内部を通ってケーシング吐出口５５へ流動し、ケーシング吐出口５５に接続する配管７２へ空気を連行しながら流れ出る。揚水中は配管７２の中を流動する汚水に含まれる空気はエア抜き弁７３により系外へ排気する。
【００３７】
排気口６９ａに連通する摺動部の間隙６７は、ポンプケーシング５３と羽根車５２との間で羽根車５２の回転軸心周りに形成した隘路であるので、揚水時に摺動部を通して排気通路部６９へ流れ出る揚水対象の汚水は僅かであり、ポンプ性能に大きな影響を与えるものではない。揚水時には吸い込み口管６８の内部は外部よりも低い圧力となるので、汚水が排気口６９ａから排気通路部６９に流入し、さらに排気通路部６９から羽根車５２の回転軸部５２ａと吸い込み口管６８の本管部６８ａとの間の間隙７０を通して吸い込み口管６８へ流入する。また、摺動部においては固定側のポンプケーシング５３に対して可動側の羽根車５２が常に移動するので摺動部の間隙６７が目詰まることを抑制でき、摺動部から空気を排出することを妨げない。
【００３８】
また、排気通路部６９の流路抵抗を間隙７０より小さくすることで、空気は流路抵抗が小さい排気通路部６９から排出され易くなる。
他の実施の形態として、吸い込み口管６８に排気通路部６９を管軸心方向へ延在させて形成する構造としては、排気通路部６９を吸い込み口管６８の管壁材内に穿孔して形成することも可能である。
【００３９】
また、図３および図４に示すように、吸い込み口管６８は、本管部６８ａの内側に内壁部６８ｆを配置して本管部６８ａと内壁部６８ｆとの間に排気通路部６９を設けた構成とすることも可能であり、この構成では排気通路部６９の排気口６９ａが本管部６８ａの管壁面に開口する。
【００４０】
尚、排気口６９ａは、必ずしも全周にわたり開口している必要はなく、全周の内の一部が開口していても良い。
また、図５および図６に示すように、吸い込み口管６８は、本管部６８ａの外側に外套部６８ｂを配置するとともに、外套部６８ｂ内側に外壁部６８ｇを二重管状に配置して外套部６８ｂと外壁部６８ｇの間に排気通路部６９を設けた構成とすることも可能であり、この構成では排気通路部６９が本管部６８ａから独立した構造となる。
【００４１】
尚、排気口６９ａは、必ずしも全周にわたり開口している必要はなく、全周の内の一部が開口していても良い。
また、他の実施の形態として、吸い込み口管６８に排気通路部６９を管径方向へ延在させて形成することも可能である。これは図７から図１０に示すものであり、先の実施の形態と同様の構成要素には同符号を付してその説明を省略する。この実施の形態では、吸い込み口管６８が単管からなり、ケーシング吸込口５４の周縁部に対向するフランジ部６８ｃのフランジ面６８ｅに排気通路部として少なくとも１つの溝部７５が形成してあり、ここでは複数の溝部７５を有しており、排気通路部の排気口７５ａがフランジ部６８ｃの外周縁に開口している。溝部７５は摺動部の間隙６７よりも流路抵抗が小さく、羽根車５２の吸込口側部５２ａと吸い込み口管６８の本管部６８ａとの間の間隙７０よりも流路抵抗が小さい。排気通路部は吸い込み口管６８のフランジ部６８ｃの部材内に穿孔して形成することも可能である。
【００４２】
この実施の形態では、ポンプケーシング５３の内部の圧力の上昇に伴って気泡がポンプケーシング５３と羽根車５２との摺動部の間隙６７を通して排気通路部をなす溝部７５に抜け出し、空気は溝部７５を通って排気口７５ａから外部へ抜け出す。排気口７５ａがフランジ部６８ｃの外周縁に開口することで、外部に排出された空気が再び吸い込み口管６８からポンプケーシング５３に流入することはない。他の作用は先の実施の形態と同様であり、説明を省略する。
【００４３】
また、図１に示すように、ノンクロッグ形の羽根車５２、すなわち羽根入口部６２が吸込口として回転軸心方向に向けて開口し、羽根出口部６３が吐出口として回転軸心まわりの外周側面に開口する羽根車５２を備えたポンプにおいては、上位のシュラウド６１とポンプケーシング５３との間であってケーシング吐出口５５の頂部より高い位置に空隙１００を生じ易くなる。そのため、本発明のように排気通路部６９を設けてポンプ起動時に空気を外部へ排出し、短時間で揚水を開始できることは、ノンクロッグ形の羽根車５２を備えるポンプにおいては技術的に重要な効果である。
【００４４】
なお、上述した実施の形態ではノンクロッグ形の羽根車を備えるポンプについて説明したが、本発明はノンクロッグ形の羽根車に限らず、例えば遠心形の羽根車を備えるポンプにおいても実現することができ、上述した実施の形態と同様の効果を生じるものである。
【符号の説明】
【００４５】
５１    水中ポンプ
５２    羽根車
５２ａ  吸込口側部
５３    ポンプケーシング
５３ａ  渦室
５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ  ポンプケーシングの各部位
５４    ケーシング吸込口
５５    ケーシング吐出口
６０    羽根
６１    シュラウド
６２    羽根入口部
６３    羽根出口部
６４    内側流路
６５    モータ
６６    駆動軸
６７    間隙
６８    吸い込み口管
６８ａ  本管部
６８ｂ  外套部
６８ｃ  フランジ部
６８ｄ  吸込口
６８ｅ  フランジ面
６８ｆ  内壁部
６８ｇ  外壁部
６９    排気通路部
６９ａ  排気口
７０    間隙
７１    ピット
７２    配管
７３    エア抜き弁
７４    逆止弁
７５    溝部
７５ａ  排気口
【図１】
2011007090.tif 000003
【図２】
2011007090.tif 000004
【図３】
2011007090.tif 000005
【図４】
2011007090.tif 000006
【図５】
2011007090.tif 000007
【図６】
2011007090.tif 000008
【図７】
2011007090.tif 000009
【図８】
2011007090.tif 000010
【図９】
2011007090.tif 000011
【図１０】
2011007090.tif 000012
【図１１】
2011007090.tif 000013