(57)【要約】【課題】  自吸時間を短縮するとともに、キャビテーションの発生を抑制する自吸式ポンプを提供する。【解決手段】駆動部と、前記駆動部の一端側に設置されるケーシングと、基部を中心として放射状に延び、反回転方向側に傾斜して前記基部の前縁側に設置される第１羽根と、前記基部の後縁側に設置され、隣接する相互の前記第１羽根を連結するとともに、前記基部側の所定領域に開口部が形成される第２羽根とを有し、前記駆動部により回転するインペラと、前記インペラに面する端面に略Ｕ字状の移送溝が夫々形成されるとともに、吸入孔を有して前記インペラにおける反駆動部側の吸入側室側に設置される第１プレートと、吐出孔を有して前記インペラにおける駆動部側にの吐出側室側に設置される第２プレートと、圧送される前記流体が前記吸入側室へ逆流するのを防止する逆流防止機構とを備えることを特徴とする自吸式ポンプ。【選択図】  図１
2015140701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部に連結される出力軸と、
前記駆動部の一端側に設置されるケーシングと、
基部を中心として放射状に延び、反回転方向側に傾斜して前記基部の前縁側に設置される第１羽根と、前記基部の後縁側に設置され、隣接する相互の前記第１羽根を連結するとともに、前記基部側の所定領域に開口部が形成される第２羽根とを有し、前記出力軸の回転により前記開口部を介して流体を圧送するインペラと、
前記インペラに面する端面に略Ｕ字状の移送溝が夫々形成されるとともに、吸入孔を有して前記インペラの前方に位置し吸入側室を区画形成する第１プレートと、吐出孔を有して前記インペラの後方に位置し吐出側室を区画形成する第２プレートと、
圧送される前記流体が前記吸入側室へ逆流するのを防止する逆流防止機構と、
を備えることを特徴とする自吸式ポンプ。
【請求項２】
前記逆流防止機構は、前記第１プレートにおける前記インペラに面する端面に形成される溝部とされる請求項１に記載の自吸式ポンプ。
【請求項３】
前記溝部は、前記出力軸が内挿される請求項２に記載の自吸式ポンプ。
【請求項４】
前記逆流防止機構は、前記第１プレートにおける前記吸入側室側の端面にて、前記出力軸に対応して前記第１プレートに形成される貫通孔を封止する封止部材とされる請求項１に記載の自吸式ポンプ。
【請求項５】
前記逆流防止機構は、前記第１プレートに挿通される前記インペラのボス部に設置される接触形シール部又は非接触形シール部とされる請求項１に記載の自吸式ポンプ。
【請求項６】
前記逆流防止機構は、前記第１プレートに挿通される前記出力軸に設置される接触形シール部又は非接触形シール部とされる請求項１に記載の自吸式ポンプ。
【請求項７】
少なくとも前記第１プレートにおける前記吸入側室側の端面は、前記インペラの回転によって生じる前記流体の流れに沿いながら前記吸入孔に向けて案内されるよう螺旋状の導水路が形成される請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の自吸式ポンプ。
【請求項８】
前記導水路の幅寸法は、前記吸入孔にかけて幅狭となるよう形成される請求項７に記載の自吸式ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自吸式ポンプに係るものであって、特にケーシングにおける駆動部側の流路と反駆動部側の流路とを直列接続する自吸式ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ポンプの初期始動時において、呼び水を必要とする非自吸式ポンプと、ポンプにおけるケーシング内に水があることで自吸可能であって、呼び水を不要とする自吸式ポンプとに大別される。
【０００３】
このような自吸式ポンプとして、例えば、吸入孔と吐出孔を有し、Ｕ字型の移送溝が形成された前方ケーシングと駆動部に結合された後方ケーシングとの間に駆動部の出力軸に結合されたインペラが内蔵されてなる自吸式ポンプであって、インペラは内輪と外輪、及び内輪と外輪との間で内輪を中心として放射状に延びる多数の回転羽を有し、かつ、回転羽は回転方向側に所定角度傾斜するように形成され、後端部には隣り合う回転羽との間に生成された開放空間を一部塞ぐ加圧板が形成される自吸式ポンプが公知である（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−５１２３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の構造では、自吸時において、流れ込んだ流体は回転するインペラにより配管内の空気を撹拌した後、インペラにより流体内へと空気が取り込まれ、流体と空気が混合された気液混合水となる。そして、当該気液混合水は遠心力によってインペラの外径方向に運ばれ、ケーシング内にて徐々に移送溝へと導かれて吐出孔側へと運ばれることとなる。
【０００６】
一方で、気液混合水のうち、空気の含有率が比較的多いものはインペラの内径方向に集められ、徐々に吐出孔側へと運ばれることとなるが、その一部においては出力軸が貫通される軸孔から吸入孔側へと循環して残留してしまい、起動開始から揚水運転へ移行するまでの自吸時間を要するものであった。
【０００７】
また、同構造では、吸入口から前方ケーシングの吸入孔にかけて流路断面積が小さくなるとともに、ケーシング内にてインペラが回転することによって、流体の流速が急激に増加するためキャビテーションが発生する。これにより、流量が低下することで揚程が低下し、揚水性能が低下することが懸念されるものであった。また、キャビテーションの発生は、インペラの寿命を著しく低下させるため、可能な範囲において抑制することが望まれるものである。
【０００８】
そこで、本発明はこのような問題点を解決するものであって、自吸時間を短縮するとともに、キャビテーションの発生を抑制す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】
【０００９】
前記問題点を解決するために、本発明の請求項１に記載の自吸式ポンプは、駆動部に連結される出力軸と、前記駆動部の一端側に設置されるケーシングと、基部を中心として放射状に延び、反回転方向側に傾斜して前記基部の前縁側に設置される第１羽根と、前記基部の後縁側に設置され、隣接する相互の前記第１羽根を連結するとともに、前記基部側の所定領域に開口部が形成される第２羽根とを有し、前記出力軸の回転により前記開口部を介して流体を圧送するインペラと、前記インペラに面する端面に略Ｕ字状の移送溝が夫々形成されるとともに、吸入孔を有して前記インペラの前方に位置し吸入側室を区画形成する第１プレートと、吐出孔を有して前記インペラの後方に位置し吐出側室を区画形成する第２プレートと、圧送される前記流体が前記吸入側室へ逆流するのを防止する逆流防止機構とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載の自吸式ポンプは、請求項１に記載の自吸式ポンプにおいて、前記逆流防止機構は、前記第１プレートにおける前記インペラに面する端面に形成される溝部とされるものである。
【００１１】
また、本発明の請求項３に記載の自吸式ポンプは、請求項２に記載の自吸式ポンプにおいて、前記溝部は、前記出力軸が内挿されるものである。
【００１２】
また、本発明の請求項４に記載の自吸式ポンプは、請求項１に記載の自吸式ポンプにおいて、前記逆流防止機構は、前記第１プレートにおける前記吸入側室側の端面にて、前記出力軸に対応して前記第１プレートに形成される貫通孔を封止する封止部材とされるものである。
【００１３】
また、本発明の請求項５に記載の自吸式ポンプは、請求項１に記載の自吸式ポンプにおいて、前記逆流防止機構は、前記第１プレートに挿通される前記インペラのボス部に設置されるものである。
【００１４】
また、本発明の請求項６に記載の自吸式ポンプは、請求項１に記載の自吸式ポンプにおいて、前記逆流防止機構は、前記第１プレートに挿通される前記出力軸に設置される接触形シール部又は非接触形シール部とされるものである。
【００１５】
また、本発明の請求項７に記載の自吸式ポンプは、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の自吸式ポンプにおいて、少なくとも前記第１プレートにおける前記吸入側室側の端面は、前記インペラの回転によって生じる前記流体の流れに沿いながら前記吸入孔に向けて案内されるよう螺旋状の導水路が形成されるものである。
【００１６】
また、本発明の請求項８に記載の自吸式ポンプは、請求項７に記載の自吸式ポンプにおいて、前記導水路の幅寸法は、前記吸入孔にかけて幅狭となるよう形成されるものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の自吸式ポンプでは、逆流防止機構により、圧送される流体が吸入側室へ逆流するのを防止することで自吸時間を短縮することができる。また、吸入孔に向けて案内されるよう形成される螺旋状の導水路により、吸入孔にかけての流体の流速が急激に変化するのを抑制することができる。これにより、キャビテーションの発生を抑制し、流量を低下させることなく、揚水性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例における自吸式ポンプの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施例における自吸式ポンプの縦断面図である。
【図３】本発明の実施例における自吸式ポンプのインペラの（ａ）斜視図、（ｂ）平面図である。
【図４】本発明の実施例における自吸式ポンプのインペラの一部破断斜視図である。
【図５】本発明の実施例における自吸式ポンプの第１プレートの（ａ）前方端面斜視図、（ｂ）後方端面斜視図である。
【図６】本発明の実施例における自吸式ポンプの第２プレートの（ａ）前方端面斜視図、（ｂ）後方端面斜視図である。
【図７】本発明の実施例における自吸式ポンプの作動状態を示す縦断面図である。
【図８】本発明の実施例における自吸式ポンプの図７のＡ−Ａ線一部省略拡大断面図である。
【図９】本発明の実施例における自吸式ポンプの図７のＢ−Ｂ線拡大断面図である。
【図１０】本発明の別実施例における自吸式ポンプの要部拡大断面図である。
【図１１】本発明のさらに別実施例における自吸式ポンプの要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態における自吸式ポンプを図面に基づいて説明する。当該自吸式ポンプは、図１及び図２に示すように、ケーシングにおける吸入側室側の流路と吐出側室側の流路とが直列接続されるものである。図１は、自吸式ポンプの分解斜視図である。図２は、自吸式ポンプの縦断面図である。当該自吸式ポンプにおいて、ケーシングにおける吸入側室側を前方とし、吐出側室側であって駆動部が設けられる側を後方とする。
【実施例】
【００２０】
本発明の実施例に係る自吸式ポンプは、図１及び図２に示すように、主に、駆動部１０に連結される出力軸１１と、駆動部１０の一端側に設置されるケーシング２０と、第１羽根３２と開口部３６が形成される第２羽根３３とを有してなり、出力軸１１の回転により流体を圧送するインペラ３０と、インペラ３０の前後面にそれぞれ設置される第１プレート４０、第２プレート５０とを備えて構成される。
【００２１】
ケーシング２０は、図１及び図２に示すように、前壁２１と後壁２２とを連結する周壁２３とから構成され、中空の略円筒状に形成される。当該周壁２３には、上方に向けて開口される吸入口２４が前壁２１側に設けられ、上方に向けて形成される吐出口２５が後壁２２側に設けられる。また、吸入口２４と吐出口２５とは同方向に開口するよう設けられるが、これに限られるものではない。
【００２２】
また、後壁２２には、前壁２１側に向かって延びる出力軸１１が挿通されてなる。当該出力軸１１には駆動部１０が連結されており、これにより後述のインペラ３０は回転自在とされる。また、出力軸１１には、後壁２２との間にシール部材１２が設けられる。その他、駆動部１０については従来と同様であるので、その説明を省略する。
【００２３】
また、ケーシング２０内においては、吸入口２４側に出力軸１１が内挿される第１プレート４０が設置されるとともに、吐出口２５側に出力軸１１が挿通される第２プレート５０が設置される。また、第１プレート４０と第２プレート５０の間には、出力軸１１により回転自在となるインペラ３０が固定される。これにより、ケーシング２０内は、吸入口２４から第１プレート４０に至るまでの吸入側室ＩＡと、第２プレート５０から吐出口２５に至るまでの吐出側室ＤＡとにそれぞれ区画される。すなわち、ケーシング２０内において、吸入側室ＩＡと吐出側室ＤＡとが直列に配置される。
【００２４】
本実施例においては、図２に示すように、ケーシング２０は、前方ケーシング２６、中間ケーシング２７及び後方ケーシング２８とから構成される。当該ケーシング２０は、これらがボルト等の固定手段Ｐにより連結することで構成される。
【００２５】
前方ケーシング２６は、前方側が前壁２１により閉塞されるとともに、後方側が開口してなり、当該前方ケーシング２６の周壁には上方に向けて開口される吸入口２４が設けられる。そして、前方ケーシング２６の内部に、吸入側室ＩＡを形成するものである。
【００２６】
また、中間ケーシング２７は、前方側及び後方側が開口してなり、中空状に形成される。当該中間ケーシング２７の内周には、第１プレート４０及び第２プレート５０を固定するための内部壁２９が内径方向に突出して形成される。また、内部壁２９の内側にはインペラ３０が収容され、内部壁２９の内径はインペラが回転可能となるよう、インペラ３０の外径と略同径となるよう形成される。このとき、流体とインペラ３０との摩擦力を向上させるため、内部壁２９の内径とインペラ３０の外径との間隙を微小なものとすることが望ましい。
【００２７】
また、後方ケーシング２８は、後方側が後壁２２により閉塞されるとともに、前方側が開口してなり、当該周壁には上方に向けて開口される吐出口２５が設けられる。そして、後方ケーシング２６の内部に、吐出側室ＤＡを形成するものである。また、後壁２２には、前方側に向かって延びる出力軸１１が挿通されてなり、後方ケーシング２６の後方側に位置する出力軸１１には駆動部１０が設置される。
【００２８】
インペラ３０は、図３（ａ）に示すように、複数の羽根に開口部３６を有してなり、直列配置される吸入側室ＩＡと吐出側室ＤＡにおいて、吸入側室ＩＡの流体を吐出側室ＤＡへと送り込むものである。具体的には、基部３１を中心として放射状に延びる第１羽根３２と第２羽根３３とから形成される複数の羽根を有してなる。当該基部３１には、出力軸１１を挿通するための貫通孔３４が形成され、当該貫通孔３４には出力軸１１を結合するためのキー溝３５が形成される。
【００２９】
第１羽根３２は、同図（ｂ）に示すように、基部３１における幅寸法の３分の２程度の長さ寸法を有してなり、インペラ３０の反回転方向側に所定角度αが傾斜するように、基部３１の前縁側から後縁側にかけて設けられる。当該第１羽根３２は、所定の間隔をもって、基部３１における外周の全面に亘って設けられる。このとき、第１羽根３２は、インペラ３０の回転時に流体を取り込みやすくするため、第１羽根３２の先端部（外周方向）が回転方向に開くよう捻転させることが望ましい。
【００３０】
第２羽根３３は、第１羽根３２と同様にして基部３１における幅寸法の３分の２程度の長さ寸法を有してなり、インペラ３０の反回転方向側に所定角度βが傾斜するように、基部３１の後縁側から前縁側にかけて設けられる。当該第２羽根３３は、所定の間隔をもって、基部３１における外周の全面に亘って設けられる。このとき、第２羽根３３は、インペラ３０の回転時に流体を吐き出しやすくするため、第２羽根３３の先端部（外周方向）が回転方向に開くよう捻転させることが望ましい。
【００３１】
また、第２羽根３３は、隣接する相互の第１羽根３２を連結するように設けられる。より詳細には、第１羽根３２の後端部と、これに隣接するとともに反回転方向に位置する第１羽根３２における基部３１の幅方向の略中央部とを結ぶように設けられる。このとき、第１羽根３２の後端部は、第２羽根３３における基部３１における幅方向の略中央部に連結される。
【００３２】
また、隣接する相互の第１羽根３２と第２羽根３３とから形成され、吸入側室ＩＡに向けて開口する平面視略コ字状の第１開放空間３７においては、第２羽根３３における基部３１側の所定領域に開口部３６が形成される。当該開口部３６は、吐出側室ＤＡに向けて開口する平面視略コ字状の第２開放空間３８に連通するものである。本実施例において、開口部３６は、第２羽根３３における基部３１の基端から外周方向の略中央部に至るまで形成される。
【００３３】
すなわち、同図に示すように、インペラ３０の平面視において、略Ｔ字状に連結される第１羽根３２と第２羽根３３とが所定角度をもって傾斜した状態で、基部３１における外周の全面に亘って連続して設けられることとなる。これにより、図４に示すように、それぞれの第１開放空間３７から第２開放空間３８にかけては、開口部３６を介して連通され、略ヘ字状に屈曲した流路３９が形成されることとなる。当該インペラ３０内の流路３９は、第１開放空間３７側が第２開放空間３８側より長くなるよう形成される。
【００３４】
図１及び図２に示すように、第１プレート４０は、インペラ３０の前方側に設けられ、ケーシング２０内にて吸入側室ＩＡを区画形成するものである。また、第２プレート５０は、インペラ３０の後方側に設けられ、ケーシング２０内にて吐出側室ＤＡを区画形成するものである。これらの第１プレート４０と第２プレート５０は、後述の溝部４１を除いて同一形状に形成されるものであり、吸入孔４２と吐出孔５２とが左右対称に位置するよう、ケーシング２０内に設置されるものである。
【００３５】
第１プレート４０は、図５に示すように、略中央部に出力軸１１が内挿される溝部４１が形成され、当該溝部４１の近傍には略三日月状の吸入孔４２が形成される。当該吸入孔４２の中心位置は、溝部４１の中心位置から所定距離だけ上方に偏心させ、この中心から上方の開口領域を減少させるようにして形成される。
【００３６】
また、同図（ａ）に示すように、第１プレート４０における吸入側室ＩＡの端面には、インペラ３０の回転によって生じる流水の流れに沿いながら、吸入孔４２に向けて案内されるよう螺旋状の導水路４３が形成される。
【００３７】
本実施例においては、導水路４３の始端は、溝部４１の中心位置から所定距離だけ上方に位置させ、吸入孔４２の上端部に向けて連接するよう形成されるが、これに限られるものではない。当該導水路４３の始端は、溝部４１の中心位置より下方に位置させて、吸入孔４２に連接するよう形成することもできる。
【００３８】
また、当該導水路４３の深さは、吸入側室ＩＡの端面から吐出側室ＤＡの端面にかけて、徐々にその深さが大きくなるよう設定される。これにより、吸入孔４２にかけての流体の流速が急激に変化するのを抑制することができる。更に、導水路４３の幅は、導水路４３の始端から吸入孔４２の上端部にかけて、徐々にその幅が狭くなるよう設定される。これにより、吸入孔４２にかけての流体を案内しやすいものとすることができる。
【００３９】
また、同図（ｂ）に示すように、第１プレート４０における吐出側室ＤＡの端面には、吸入孔４２から取り込まれた流水を加圧しながら移送するよう略Ｕ字状の移送溝４４が形成される。当該移送溝４４は、上方が閉塞するよう形成されるとともに、流水を効率よく移送させるために、吸入孔４２側の一端から他端にかけて、溝の深さが小さくなるよう設定される。
【００４０】
本実施例においては、第１プレート４０の移送溝４４は、吸入孔４２側の一端に位置し、下方に向けて徐々に溝の深さが大きくなるよう設定される吸入側傾斜部４５と、略半円状に形成され、略一定の溝の深さを有する中央溝部４６と、吸入孔４２側と対向する他端に位置し、上方に向けて徐々に溝の深さが小さくなるよう設定される吐出側傾斜部４７とが連続することで形成される。
【００４１】
第２プレート５０は、図６に示すように、略中央部に出力軸１１を挿通するための貫通孔５１が形成され、第１プレート４０と同様にして、当該貫通孔５１の近傍には略三日月状の吐出孔５２が形成される。当該吐出孔５２の中心位置は、貫通孔５２の中心位置から所定距離だけ上方に偏心させ、この中心から上方の開口領域を減少させるようにして形成される。
【００４２】
また、同図（ａ）に示すように、第２プレート５０における吸入側室ＩＡの端面には、吸入側室ＩＡから取り込まれた流水を加圧しながら移送するよう略Ｕ字状の移送溝５３が形成される。当該移送溝５３は、同様にして上方が閉塞するよう形成されるとともに、流水を効率よく移送させるために、吐出孔５２側に対向位置する一端から他端にかけて、溝の深さが小さくなるよう設定される。
【００４３】
本実施例においては、第２プレート５０の移送溝５３は、吐出孔５２側と対向する一端に位置し、下方に向けて徐々に溝の深さが大きくなるよう設定される吸入側傾斜部５４と、略半円状に形成され、略一定の溝の深さを有する中央溝部５５と、吐出孔５２側の他端に位置し、上方に向けて徐々に溝の深さが小さくなるよう設定される吐出側傾斜部５６とが連続することで形成される。
【００４４】
また、同図（ｂ）に示すように、第２プレート５０における吐出側室ＤＡの端面には、インペラ３０の回転によって生じる流水の流れに沿いながら、吐出孔５２から排出されるよう螺旋状の導水路５７が形成される。
【００４５】
逆流防止機構は、吐出側室ＤＡから吸入側室ＩＡへと流体が逆流するのを防止又は抑制するものである。より詳細には、当該逆流防止機構は第１プレート４０に設置され、インペラ３０と第１プレート４０との前後方向の間隙から出力軸１１の軸周りに沿って、吸入側室ＩＡへと逆流するのを防止又は抑制するものである。換言すると、インペラ３０の第１開放空間３７から、基部３１と第１プレート４０におけるインペラ３０側の端面との間隙を通って、吸入側室ＩＡへと逆流するのを防止又は抑制するものである。または、インペラ３０の第２開放空間３８から、基部３１と第２プレート５０におけるインペラ３０側の端面との間隙を通って、吸入側室ＩＡへと逆流するのを防止又は抑制するものである。
【００４６】
本実施例においては、逆流防止機構は、図２に示すように、出力軸１１が内挿される第１プレートの溝部４１とされる。当該溝部４１は、同図に示すように、出力軸１１の外形が当接又は摺動することがないように形成され、例えば、第１プレート４０における吐出側室ＤＡ側の端面を断面略コ字状となるよう凹状に形成してなる。また、溝部４１は、これに限られることなく、出力軸１１の外形に当接又は摺動しない範囲において、適宜の形状とすることができるし、吸入側室ＩＡ側の端面に至るまでの範囲で形成することができるものである。すなわち、溝部４１が第１プレート４０を貫通しない範囲で形成されていればよい趣旨である。これにより、出力軸１１が吸入側室ＩＡ側へと露呈することがない構造となる。
【００４７】
このようにして構成される自吸式ポンプは、図２に示すように、中間ケーシング２７における内部壁２９の内側にて、インペラ３０が出力軸１１に回転自在に連結される。また、当該インペラ３０の前後方向においては、第２プレート５０の貫通孔５１に出力軸１１が挿通されるとともに、第１プレート４０の溝部４１に出力軸１１が内挿され、それぞれが回転不能な状態で中間ケーシング２７に固定される。このとき、吸入孔４２と吐出孔５２が左右対称となるよう配置される。
【００４８】
更に、図９に示すように、第１プレート４０の吸入孔４２とインペラ３０の開口部３６との関係においては、吸入孔４２の内側円弧線が基部３１の外周線に一致するよう設定される。また、吸入孔４２の外側円弧線を投影させた位置に開口部３６の外側線の少なくとも一部が重合するよう設定される。これにより、吸入孔４２から流路３９にかけての流体を案内しやすいものとすることができる。第２プレート５０の吐出孔５２とインペラ４０の開口部３６との関係においても同様である。
【００４９】
当該自吸式ポンプの作動について、図７から図９に基づいて以下に説明する。図７は、作動状態を示す縦断面図である。図８は、図７のＡ−Ａ線一部省略拡大断面図である。図９は、図７のＢ−Ｂ線一部省略拡大断面図である。
【００５０】
自吸式ポンプは、通常運転となる揚水運転と、起動開始から揚水運転へ移行するまでの自吸運転とを行う。図７及び図９に示すように、自吸式ポンプの起動時においては、ケーシング２０内における第１プレート４０の吸入孔４２及び第２プレート５０の吐出孔５２の上方位置（図中Ｗ１）まで流体、例えば、水が貯留された状態となる。
【００５１】
当該状態にて、駆動部１０を駆動させると、インペラ３０が図９の反時計回り方向（図７中手前方向から奥方向）に回転することで、吸入側室ＩＡ側に負圧がかかりながら内部の流体がインペラ３０に吸い込まれ、インペラ３０の遠心力によって、流路３９から吐出側室ＤＡ側へと吐出される。
【００５２】
そして、徐々に吸入側室ＩＡ側から吐出側室ＤＡ側へと流体が吐出されることで、吸入側室ＩＡにおける流体の液面位置が低下（図中Ｗ２）するとともに、吐出側室ＤＡ側における流体の液面位置が上昇する。これにより、両者間にて液面位置の高低差が生じた状態となる。
【００５３】
そして、第１プレート４０の吸入孔４２が空気に露呈した状態となることで、回転するインペラ３０により流体内へと空気が取り込まれ、流体と空気が混合された気液混合水となる。当該気液混合水は、同様にしてインペラ３０により流路３９から吐出側室ＤＡ側へと吐出される。この状態を気液混合状態とする。
【００５４】
後に、吸入側室ＩＡにおける空気が吐出側室ＤＡに送られることで、吸入側室ＩＡには負圧が発生し、これにより、吸入口２４に連結される配管（図示しない）内の空気を吸い上げるとともに、当該配管内の流体の液面位置を上昇させる。そして、当該配管内の空気が全て吐出されると、ケーシング２０内は流体で満たされ、自吸運転から揚水運転へと移行する。
【００５５】
上記気液混合状態において、より詳細には、吸入側室ＩＡの空気は、インペラ３０における第１羽根３２の第１開放空間３７から取り込まれる。そして、空気が混合された気液混合水は、図８に示すように、第１プレート４０の移送溝４４を経由する流路Ｘと、第１開放空間３７から開口部３６を介して第２開放空間３８に流れ込み、第２プレート５０の移送溝５３を経由する流路Ｙとに分岐される。
【００５６】
まず、気液混合水が経由する流路Ｘについて説明する。第１開放空間３７によって取り込まれた気液混合水は、回転するインペラ３０の遠心力により外径方向へと運ばれ、さらに第１プレート４０の移送溝４４へと運ばれる。このとき、当該移送溝４４内の気液混合水は、回転するインペラ３０の第１開放空間３７を形成する第１羽根３２との摩擦により、吸入側傾斜部４５から吐出側傾斜部４７へと反時計方向に運ばれる。吐出側傾斜部４７においては、徐々に溝の深さが小さくなるよう設定されているため、気液混合水は加圧されながら圧送され、第１開放空間３７から開口部３６を介して第２開放空間３８に流れ込む。
【００５７】
そして、第２開放空間３８においては、第１開放空間３７と同様にして、気液混合水が回転するインペラ３０の第２開放空間３８を形成する第２羽根３３との摩擦により、第２プレート５０の移送溝５３へと運ばれる。そして、移送溝５３内の気液混合水は、第２プレート５０の吸入側傾斜部５４から吐出側傾斜部５６へと反時計方向に運ばれる。吐出側傾斜部５６においては、徐々に溝の深さが小さくなるよう設定されているため、気液混合水は加圧されながら圧送され、吐出孔５２より吐出側室ＤＡ側へと吐出される。
【００５８】
一方、気液混合水が経由する流路Ｙについては、第１開放空間３７から開口部３６を介して第２開放空間３８に流れ込むため、上記の第２プレート５０における気液混合水の圧送と同様である。
【００５９】
このようにして、気液混合水は吐出側室ＤＡ側へと吐出されることになり、吐出口２５内の液面から空気が分離されることになる。このとき、気液混合水のうち、空気の含有率が比較的多いものは、遠心力の作用によりインペラ３０の内径方向に集められ、徐々に吐出孔５２側へと運ばれることとなる。そして、その一部においては、図７に示すように、インペラ３０の基部３１と第１プレート４０の微小な間隙から吸入側室ＩＡ側へと循環するものであるが、第１プレート４０における溝部４１によりこれを回収することができる。これにより、気液混合水が逆流するのを溝部４１、すなわち逆流防止機構によって防止することができるので、起動開始から揚水運転へ移行するまでの自吸時間を短縮することができる。
【００６０】
また、揚水運転については、自吸運転における気液混合水が吐出され、空気が混合されることのない流体のみの状態となり、自吸運転と同様にして、インペラ３０の回転により、吸入側室ＩＡ側から吐出側室ＤＡ側へと吐出される。このとき、吸入側室ＩＡにおいては、第１プレート４０に導水路４３が形成されるため、吸入孔４２にかけての流体の流速が急激に変化するのを抑制することができる。これにより、キャビテーションの発生を抑制し、流量を低下させることなく、揚水性能を向上させることができる。
【００６１】
以上、説明した本発明に係る自吸式ポンプによれば、第１プレート４０におけるインペラ３０側の端面に、吸入側室ＩＡ側へ逆流する気液混合水を回収する溝部４１が形成されるとともに、インペラ３０の吸入側室ＩＡ側の端面に、流体の流速が急激に変化するのを抑制する導水路４３が形成されるので、自吸時間を短縮するとともに、キャビテーションの発生を抑制することができる。
【００６２】
上述した実施例において、逆流防止機構は、第１プレート４０における吐出側室ＤＡ側の端面を凹状に形成してなる溝部４１であったが、これに限られるものではない。例えば、出力軸１１の位置に対応して第１プレート４０の略中央部に形成される貫通孔を封止する封止部材（図示しない）を第１プレート４０の吸入側室ＩＡ側の端面に設置することもできる。このとき、出力軸１１は、当該貫通孔を挿通する場合もあるし、当該貫通孔に内挿される場合もあるため、封止部材の形状は特に制限されるものではない。当該封止部材は、例えば、板状部材、波状部材等であってもよいし、挿通される出力軸１１を覆設するような断面略コ字状の筒状部材等であってもよく、これに限られない。これにより、インペラ３０と第１プレート４０との前後方向の間隙から流体が吸入側室ＩＡへと逆流するのを防止することができる。
【００６３】
また、上記のように、逆流防止機構は第１プレート４０に設置されるものであったが、これに限られるものではない。例えば、インペラ３０と第１プレート４０との境界に接触形シール部又は非接触形シール部とする逆流防止機構を設置することもできる。
【００６４】
具体的には、図１０に示すように、第１プレート４０の略中央部に挿通孔を設けてなり、インペラ３０の基部３１に第１プレート４０の当該挿通孔を挿通するボス部６０を設けてなる。また、ボス部６０の外周には、当該挿通孔との境界に接触形シール部６１が設けられる。接触形シール部６１には、例えば、メカニカルシール、リップパッキン等の成形パッキン、グランドパッキン等を採用することができる。これにより、インペラ３０と第１プレート４０との前後方向の間隙からボス部６０に沿って吸入側室ＩＡへと逆流するのを抑制することができる。
【００６５】
また、図１１に示すように、ボス部６０の外周及び第１プレート４０の挿通孔に非接触形シール６２を設けることもできる。非接触形シール部６２には、例えば、ラビリンスシール等を採用することができる。これにより、接触形シール部６１と同様にして、吸入側室ＩＡへと逆流するのを抑制することができる。
【００６６】
更に、インペラ３０にボス部６０を設けることなく、第１プレート４０の挿通孔と出力軸１１との境界に接触形シール部６１又は非接触形シール部６２を設けることもできる。これにより、同様にして、吸入側室ＩＡへと逆流するのを抑制することができる。
【００６７】
また、上述した実施例において、ケーシング２０、インペラ３０を構成する第１羽根３２、第２羽根３３、第１プレート４０及び第２プレート５０の吸入孔４２、吐出孔５２、導水路４３、５７の形状、寸法、材質等を適宜変更して実施することが可能である。更に、一部構成を省略することができるし、一部抽出した構成とすることができるのは勿論である。
【符号の説明】
【００６８】
１０      駆動部
１１      出力軸
２０      ケーシング
３０      インペラ
３１      基部
３２      第１羽根
３３      第２羽根
３６      開口部
３９      流路
４０      第１プレート
４１      溝部
４２      吸入孔
４３、５７    導水路
４４、５３    移送溝
５０      第２プレート
５１      貫通孔
５２      吐出孔
６０      ボス部
６１      接触形シール部
６２      非接触形シール部
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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