(57)【要約】【課題】  ケーシング内が液体で満たされた状態において、自吸式ポンプの羽根車の根元部で生じる局所的な圧力低下を押さえ、キャビテーションの発生を抑制することを技術課題とする。【解決手段】  羽根車の翼の側面に対向するケーシング内面のうち、翼の先端部とケーシング内面が最近接する部位の付近かつ翼の根元側に溝を設けること、或いは、羽根車の翼の側面に周方向に溝を設けることにより、ケーシング内が液体で満たされた状態において、羽根車の根元部で生じる局所的な圧力低下を抑さえ、キャビテーションの発生を抑制できる。【選択図】図３
2008163819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込口および吐出口を有するケーシング内に羽根車を備え、ケーシング内に所定量の液体を吸入した状態で羽根車を回転させることにより、ケーシング内で液体と気体とを撹拌しながら液体を吸入し、気体を吐出する自吸過程を経て揚液動作を行う自吸式ポンプにおいて、
羽根車の翼の側面に対向するケーシング内面のうち、翼の先端部とケーシング内面が最近接する部位の付近かつ翼の根元側に溝を設けたことを特徴とする自吸式ポンプ。
【請求項２】
請求項１記載の自吸式ポンプにおいて、
羽根車の翼の側面に対向するケーシング内面に設けた溝が、翼の先端部とケーシング内面が最近接する部位を中央として、周方向に翼の約２ピッチ分の範囲内に分布するように設けたことを特徴とする自吸式ポンプ。
【請求項３】
請求項１記載の自吸式ポンプにおいて、
羽根車の翼の側面に対向するケーシング内面に設けた溝が、径方向に翼の中央部から根元部までの範囲内に分布するように設けたことを特徴とする自吸式ポンプ。
【請求項４】
請求項１記載の自吸式ポンプにおいて、
羽根車の翼の側面に対向するケーシング内面に設けた溝が、翼の先端部とケーシング内面が最近接する部位を中央として、周方向に翼の約２ピッチ分の範囲内に分布し、かつ、径方向に翼の中央部から根元部までの範囲内に分布するように設けたことを特徴とする自吸式ポンプ。
【請求項５】
吸込口および吐出口を有するケーシング内に羽根車を備え、ケーシング内に所定量の液体を吸入した状態で羽根車を回転させることにより、ケーシング内で液体と気体とを撹拌しながら液体を吸入し、気体を吐出する自吸過程を経て揚液動作を行う自吸式ポンプにおいて、
羽根車の翼の側面に周方向に溝を設けたことを特徴とする自吸式ポンプ。
【請求項６】
請求項４記載の自吸式ポンプにおいて、
羽根車の翼の側面に周方向に設けた溝が、径方向に翼の中央部から根元部までの範囲内に分布するように設けたことを特徴とする自吸式ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自吸式ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自吸式ポンプは、吸込口および吐出口を有するケーシング内に羽根車を備え、ケーシング内に所定量の液体を吸入した状態で羽根車を回転させることにより、ケーシング内で液体と気体とを撹拌しながら液体を吸入し、気体を吐出する自吸過程を経て揚液動作を行うものである。
【０００３】
従来より、図１に示すような、吸込口４および吐出口５を有するケーシング２内に羽根車１を備え、ケーシング２内に所定量の液体６を吸入した状態で羽根車１を回転させることにより、ケーシング２内で液体６と気体７とを撹拌しながら液体６を吸入し、気体７を吐出する自吸過程を経て揚液動作を行う自吸式ポンプが使用されている。
【０００４】
このポンプは、羽根車１とケーシング２の内部は共に軸対称の二次元形状であるが、各々の軸中心位置ＯおよびＯ′は異なっている。羽根車１はシャフト３に嵌合されており、反時計回りに回転する。図１のようにケーシング２内に液体６と気体７が混在する状態では、羽根車１の遠心力により、液体６はケーシング２内部の外周側にＯ′（ケーシングの軸中心位置）を中心としてリング状に分布する。このため、羽根車１の隣り合う２枚の翼および液体６で囲まれた気体７の領域の体積は、羽根車１の回転と共に吸込口４付近で増加し、吐出口５に向かって減少する。
【０００５】
羽根車１の回転により、吸込口４付近では気体７の圧力が低下して液体６が吸込まれ、吐出口５では圧力が増加した気体７が吐出される。これにより、ケーシング２内部の気体７は徐々に減少し、最終的にはケーシング２内は液体６で満たされた状態になる。
【０００６】
ケーシング２内が液体６で満たされた状態になった後なおもポンプの運転を続ける際、液体６中にキャビテーションが発生することがある。ここで、キャビテーションとは、ケーシング２内に液体６の飽和蒸気圧より低い圧力領域が生じ、液体６中の気泡核を基にして気泡が膨張する現象である。この膨張した気泡が再び高圧領域に移動すると、気泡内外の差圧によって気泡が崩壊(急激に収縮，消滅)する場合がある。このときＭＰａ〜ＧＰａオーダにも達する非常に大きなスパイク状の衝撃圧が生じ、騒音・振動や、エロージョンと呼ばれる固体部の変形や損傷が発生する恐れが生じる。
【０００７】
このキャビテーションの発生を抑制するためには、ケーシング２内において、液体６の飽和蒸気圧より低圧の領域が生じることを避ける必要がある。
【０００８】
例えば特許文献１に記載の汚水用ルーツポンプでは、ローターの各凹円弧部にキャビテーションを防止するための小径の連通口を設けている。圧力の高い吐出側の一部の汚水を連通口を通って低圧力の吸込側に還流させることにより、飽和蒸気圧より低圧の領域の発生が抑制されている。
【０００９】
【特許文献１】特許２８６４３５７号（第４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図１に示したような自吸式ポンプでは、ケーシング２内の流れは基本的に旋回流れとなるため、同一の周方向位置で比較すると、羽根車１の根元部１ａ付近の圧力は先端部付近に比べて低くなる。
【００１１】
図２には、従来の自吸式ポンプにおいて、ケーシング２内が液体６で満たされた状態における羽根車１の根元部１ａの周方向圧力分布を点線で示す。図１のθ＝０°付近において、反時計周りに回転する羽根車１とケーシング２内面を最近接させることにより漏れ流れを抑制し、羽根車１の昇圧力が高められている。これにより、羽根車１周りの圧力は、θ＝０°付近からθ＝３６０°に向かって周方向に増加する分布となる。
【００１２】
羽根車１とケーシング２内面が最近接することで、液体６は翼間とケーシング２内面とに閉じ込められる。その後、液体６は急激にケーシング２内に開放されるため、一種の水撃現象が生じて局所的に圧力が低下する。その局所的な最低圧力ｐmin が、液体の飽和蒸気圧ｐv を下回るとキャビテーションが発生してしまうという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、ケーシング内が液体で満たされた状態において、羽根車の根元部で生じる局所的な圧力低下を押さえ、キャビテーションの発生を抑制することが可能な自吸式ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的は、吸込口および吐出口を有するケーシング内に羽根車を備え、ケーシング内に所定量の液体を吸入した状態で羽根車を回転させることにより、ケーシング内で液体と気体とを撹拌しながら液体を吸入し、気体を吐出する自吸過程を経て揚液動作を行う自吸式ポンプにおいて、羽根車の翼の側面に対向するケーシング内面のうち、翼の先端部とケーシング内面が最近接する部位の付近かつ翼の根元側に溝を設けたことにより達成される。
【００１５】
また上記目的は、羽根車の翼の側面に対向するケーシング内面に設けた溝が、翼の先端部とケーシング内面が最近接する部位を中央として、周方向に翼の約２ピッチ分の範囲内に分布するように設けたことにより達成される。
【００１６】
また上記目的は、羽根車の翼の側面に対向するケーシング内面に設けた溝が、径方向に翼の中央部から根元部までの範囲内に分布するように設けたことにより達成される。
【００１７】
また上記目的は、羽根車の翼の側面に対向するケーシング内面に設けた溝が、翼の先端部とケーシング内面が最近接する部位を中央として、周方向に翼の約２ピッチ分の範囲内に分布し、径方向に翼の中央部から根元部までの範囲内に分布するように設けたことにより達成される。
【００１８】
また上記目的は、吸込口および吐出口を有するケーシング内に羽根車を備え、ケーシング内に所定量の液体を吸入した状態で羽根車を回転させることにより、ケーシング内で液体と気体とを撹拌しながら液体を吸入し、気体を吐出する自吸過程を経て揚液動作を行う自吸式ポンプにおいて、羽根車の翼の側面に周方向に溝を設けたことにより達成される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ケーシング内が液体で満たされた状態において、羽根車の根元部で生じる局所的な圧力低下を押さえ、キャビテーションの発生を抑制することが可能な自吸式ポンプを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施例を図を使って説明する。
【実施例１】
【００２１】
図３は、本発明を適用した自吸式ポンプの横断面図である。  
図３において、吸込口４および吐出口５を有するケーシング２内に羽根車１が備わっている。羽根車１とケーシング２の内部は共に軸対称の二次元形状であるが、各々の軸中心位置ＯおよびＯ′は異なっている。羽根車１はシャフト３に嵌合されており、反時計回りに回転する。これらの構成は従来と同一である。
【００２２】
本発明では、羽根車１の翼の側面に対向するケーシング２内面のうち、翼の先端部とケーシング内面が最近接する部位の付近かつ翼の根元側に溝１０が設けられている。この溝１０は、周方向には、翼の先端部とケーシング内面が最近接する部位を中央として翼の約２ピッチ分の範囲内に分布している。また、径方向には、翼の中央部から根元部１ａまでの範囲内に分布している。
【００２３】
図４は、本発明を適用した自吸式ポンプの縦断面図であり、図３のθ＝０°の位置における縦断面を表している。溝１０は、羽根車１の翼の側面に対向するケーシング２内面に浅く設けられている。
【００２４】
図２には、本発明を適用した自吸式ポンプにおいて、ケーシング２内が液体６で満たされた状態における羽根車１の根元部１ａの周方向圧力分布を実線で示す。溝１０を設けることにより、周方向にθ＝０°前後に位置する最低圧力ｐmin を生じる部位と最高圧力
ｐmax を生じる部位が連通し、各々の圧力が緩和される。それにより、局所的な最低圧力ｐmin が液体の飽和蒸気圧ｐv を上回り、キャビテーションの発生が抑制される。
【実施例２】
【００２５】
以下、本発明の具体的な実施例を、図を用いて説明する。  
図５は、本発明を適用した自吸式ポンプの横断面図である。  
なお、羽根車１，ケーシング２，シャフト３，吸込口４および吐出口５の構成は従来と同一である。  
本発明では、羽根車１の翼の側面に周方向に溝１１が設けられている。この溝１１は、径方向に翼の中央部から根元部までの範囲内に分布している。
【００２６】
図６は、本発明を適用した自吸式ポンプの縦断面図であり、図５のθ＝０°の位置における縦断面を表している。溝１１は、羽根車１の翼の側面に浅く設けられている。
【００２７】
溝１１を設けることによっても、図２で実線で示した周方向圧力分布が得られる。溝
１１により、周方向にθ＝０°前後に位置する最低圧力ｐmin を生じる部位と最高圧力
ｐmax を生じる部位が連通し、各々の圧力が緩和される。それにより、局所的な最低圧力ｐmin が液体の飽和蒸気圧ｐv を上回り、キャビテーションの発生が抑制される。
【００２８】
なお、本発明は、上述した実施例のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成の変更が可能である。
【００２９】
本発明は、羽根車１の翼の側面に対向するケーシング２内面のうち、翼の先端部とケーシング２内面が最近接する部位の付近かつ翼の根元側に溝１０を設けることにより解決できる。この溝１０は、翼の先端部とケーシング２内面が最近接する部位を中央として周方向に翼の約２ピッチ分の範囲内に分布するように設けることが望ましい。また、径方向に翼の中央部から根元部までの範囲内に分布するように設けることが望ましい。また、羽根車１の翼の側面に周方向に溝１１を設けることによっても解決できる。この溝１１は、径方向に翼の中央部から根元部までの範囲内に分布するように設けることが望ましい。
【００３０】
以上のごとく、本発明によれば、羽根車の根元部で生じる局所的な最低圧力ｐmin を、液体の飽和蒸気圧ｐv より大きくでき、キャビテーションの発生を抑制することにより、騒音，振動，エロージョンといったキャビテーションに起因する諸問題を回避することが可能な自吸式ポンプを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の自吸式ポンプの一例を示す横断面図である。
【図２】自吸式ポンプにおいて、ケーシング２内が液体６で満たされた状態における羽根車１の根元部１ａの周方向圧力分布を示す図である。
【図３】本発明を実施した自吸式ポンプの第１の例の横断面図である。
【図４】本発明を実施した自吸式ポンプの第１の例の縦断面図である。
【図５】本発明を実施した自吸式ポンプの第２の例の横断面図である。
【図６】本発明を実施した自吸式ポンプの第２の例の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  羽根車
２  ケーシング
３  シャフト
４  吸込口
５  吐出口
１０，１１  溝
Ａ  液体
Ｂ  気体
Ｏ  羽根車の軸中心位置
Ｏ′  ケーシングの軸中心位置
【図１】
2008163819.tif 000003
【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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