(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラと、
前記インペラを、前記インペラの回転中心線が鉛直方向に平行となる姿勢で収容するとともに、前記インペラの回転方向に沿う周壁に、前記インペラの回転方向に沿って吸込口部、戻し口部、第１の吐出口部が順次形成されたライナ部と、
前記ライナ部を覆うカバーと、
前記カバーの上方に設置されたモータと、
前記インペラ及び前記モータに接続された回転軸と、
前記ライナ部の外周面から突出して設けられ、内部が、隔壁により、前記第１の吐出口部に連通する吐出流路部、及び、前記戻し口部に連通し、前記吐出流路部に前記回転軸の回転方向に沿って並ぶ戻し流路部に区画された流路部と、
前記流路部に連続して設けられ、内部が、気液分離壁により、前記吐出流路部に連通する第１の気液分離室、及び、前記気液分離壁の上方にて前記第１の気液分離室と連通するとともに前記戻し流路に連通する第２の気液分離室に区画され、前記第２の気液分離室を規定する周壁に、第２の吐出口部が形成された気液分離部と、
を具備し、
前記気液分離壁の水平面内での延びる方向は、前記第２の気液分離室の水平方向の流路断面積が前記第１の気液分離室の水平方向の流路断面積よりも大きくなるよう、前記隔壁の流路方向に沿う延びる方向に対して前記吸込口部側に傾斜する
ことを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
前記戻し口部は、前記ライナ部の前記周壁の底部に形成される
ことを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項３】
前記戻し口部の開口断面積は、前記第１の吐出口部の開口断面積の２５％から３５％の大きさを有する
ことを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項４】
前記第２の気液分離室の内面において前記戻し流路部の内面に連続する部分は、前記第２の気液分離室の底面から前記第２の吐出口部までの高さの２０％以上の長さの曲率半径を有する曲面に形成される
ことを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項５】
前記第２の気液分離室の水平方向の流路断面積は、前記第１の気液分離室の水平方向の流路断面積の３００％から５００％である
ことを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自吸式のポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば井戸水を給水する自吸式のポンプ装置が知られている。自吸式のポンプ装置は、インペラを有するポンプ、インペラを回転するモータ、ポンプの二次側に設けられる吐出流路部、吐出流路部の二次側に設けられる気液分離室、気液分離室の二次側に設けられポンプのポンプ室に連通する戻し流路部、を有している。
【０００３】
自吸式のポンプ装置の自吸運転時では、ポンプ室及び気液分離室内を呼水で満たし、インペラを回転することによって、水を二次側に吐出する。ポンプ室内の水が二次側に吐出され、ポンプ室内に負圧が発生する。この負圧により、ポンプの吸込口に接続される吸込管内の空気がポンプ室内に吸い込まれるとともに、吸込管を通して井戸内の水が吸い上げられる。
【０００４】
ポンプ室内にて空気が混合された水は、気液分離室で分離された後、戻し流路を通ってポンプ室へ戻る。このように、水が、ポンプ室と気液分離室とを循環することで自吸運転が行われる。
【０００５】
また、自吸式のポンプ装置では、自吸運転時に吸込口から呼水が落水することを防止する為に、モータを横置きとし、吸込口をポンプに対して高い位置に配置することが行われている（例えば、特許文献１，２を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２４８９０１号公報
【特許文献２】特開２００７−３１５２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した自吸式のポンプ装置では、自吸性能の向上が求められている。
【０００８】
そこで本発明は、自吸性能を向上可能なポンプ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のポンプ装置は、次のように構成されている。
【００１０】
本発明の一態様として、ポンプ装置は、インペラと、前記インペラを、前記インペラの回転中心線が鉛直方向に平行となる姿勢で収容するとともに、前記インペラの回転方向に沿う周壁に、前記インペラの回転方向に沿って吸込口部、戻し口部、第１の吐出口部が順次形成されたライナ部と、前記ライナ部を覆うカバーと、前記カバーの上方に設置されたモータと、前記インペラ及び前記モータに接続された回転軸と、前記ライナ部の外周面から突出して設けられ、内部が、隔壁により、前記第１の吐出口部に連通する吐出流路部、及び、前記戻し口部に連通し、前記吐出流路部に前記回転軸の回転方向に沿って並ぶ戻し流路部に区画された流路部と、前記流路部に連続して設けられ、内部が、気液分離壁により、前記吐出流路部に連通する第１の気液分離室、及び、前記気液分離壁の上方にて前記第１の気液分離室と連通するとともに前記戻し流路に連通する第２の気液分離室に区画され、前記第２の気液分離室を規定する周壁に、第２の吐出口部が形成された気液分離部と、を具備し、前記気液分離壁の水平面内での延びる方向は、前記第２の気液分離室の水平方向の流路断面積が前記第１の気液分離室の水平方向の流路断面積よりも大きくなるよう、前記隔壁の流路方向に沿う延びる方向に対して前記吸込口部側に傾斜する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、自吸性能を向上可能なポンプ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るポンプ装置を一部断面で示す側面図。
【図２】同ポンプ装置のポンプケーシングのライナ部、流路部本体、気液分離部本体、及び、その近傍を示す断面図。
【図３】同ポンプ装置を、図１とは異なる角度から見た状態を一部断面で示す側面図。
【図４】同ポンプ装置の性能を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係るポンプ装置１０を、図１乃至図４を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係るポンプ装置１０を一部断面で示す側面図である。図２は、ポンプ装置１０のポンプケーシング６０のライナ部７０、流路部１１０、気液分離部本体１２１、及び、その近傍を示す断面である。
【００１５】
図３は、ポンプ装置１０を、図１とは異なる角度から見た状態を一部断面で示す側面図である。図４は、ポンプ装置１０の性能を示すグラフである。
【００１６】
図１に示すように、ポンプ装置１０は、自吸式のポンプ装置である。ポンプ装置１０は、例えば、地上に設置されて井戸内の水を揚水可能に構成されている。ポンプ装置１０は、モータ２０、モータ２０に接続された回転軸３０、回転軸３０が接続されたポンプ４０を有している。
【００１７】
モータ２０は、モータケーシング２１、モータケーシング２１内に固定された固定子、及び、固定子内に設けられた回転子を有している。
【００１８】
回転軸３０は、回転子に固定され、モータケーシング２１から突出している。回転軸３０は、キー３１を有する。
【００１９】
図１，３に示すように、ポンプ４０は、例えば、渦流ポンプである。ポンプ４０は、インペラ５０、インペラ５０を収容するとともにモータ２０を支持可能に構成されたポンプケーシング６０、ポンプケーシング６０内に回転軸３０の端部を液密に配置するシール部材１３０、インペラ５０を固定する止め輪１４０、ポンプケーシング６０に接続される吸込管１５０、及び、ポンプケーシング６０に接続される吐出管１６０を有している。
【００２０】
インペラ５０は、円板状の基部５１、基部５１の両主面の中心にそれぞれ設けられた円柱状のボス部５２、基部５１の両主面の外周縁に形成された羽根部５３、及び、基部５１と両ボス部５２を貫通する孔部５４を有している。
【００２１】
基部５１は、その両面及び外周面が、ポンプケーシング６０の内面と所定の隙間を有して対向する。
【００２２】
ボス部５２は、孔部５４により円筒状に構成される。ボス部５２は、その端面及び外周面が、ポンプケーシング６０の内面と所定の隙間を有して対向する。
【００２３】
羽根部５３は、基部５１の両主面の外周縁に、それぞれ、周方向に所定の距離だけ離間して等間隔に複数配置された羽根溝５５を有する。これら羽根溝５５により、複数の羽根が形成される。
【００２４】
孔部５４は、基部５１及び一対のボス部５２の中心に形成された円柱状の開口、及び、当該開口の内周面の一部に形成されたキー溝を有している。孔部５４には、キー３１が固定された回転軸３０が挿通され、キー溝内に、キー３１が係合される。
【００２５】
図１〜３に示すように、ポンプケーシング６０は、内部に、後述される吸込口部７１と第１の吐出口部７３とを連通する流路９１が形成されている。ポンプケーシング６０は、インペラ５０を収容するライナ部７０、ライナ部７０の一次側に接続された吸込部８０、ライナ部７０を覆い、ライナ部７０とともにポンプ室９０を構成するカバー１００、ライナ部７０に連続して形成された流路部１１０、及び、流路部１１０に連続して形成された気液分離部１２０を有している。
【００２６】
ライナ部７０は、有底円筒形状に形成されている。ライナ部７０は、内部に、インペラ５０を、回転軸が鉛直方向に平行となる姿勢で収容可能に形成されている。ライナ部７０の内面は、インペラ５０の形状に合わせて、異なる内径を有する形状に形成されている。
【００２７】
図２に示すように、ライナ部７０は、その周壁７０ａに、吸込口部７１、戻し口部７２、及び、第１の吐出口部７３が形成されている。吸込口部７１、戻し口部７２、及び、第１の吐出口部７３は、インペラ５０の回転方向に順番に配置されている。具体的には、第１の吐出口部７３は、戻し口部７２に隣接して形成されている。吸込口部７１は、第１の吐出口部７３に隣接して形成されている。
【００２８】
吸込口部７１は、例えば、ライナ部７０の周壁７０ａの上縁に開口する凹形状に形成されている。ライナ部７０にカバー１００が取り付けられることによって、凹形状の吸込口部とカバー１００とにより、開口が構成される。他の例としては、吸込口部７１は、周壁７０ａのみから構成されてもよい。
【００２９】
戻し口部７２は、ライナ部７０の周壁７０ａの底部に形成されている。具体的には、戻し口部７２は、周壁７０ａとライナ部７０の底壁部との稜部近傍に形成されている。戻し口部７２の開口断面積は、第１の吐出口部７３の開口断面積より小さく形成されており、具体的には、第１の吐出口部７３の２５％から３０％の大きさを有している。戻し口部７２の最頂部の高さは、第１の吐出口部７３の最頂部の高さより低い。
【００３０】
第１の吐出口部７３は、例えば、ライナ部７０の周壁７０ａの上縁に開口する凹形状に形成されており、ライナ部７０にカバー１００が取り付けられることによって、凹形状の第１の吐出口部７３とカバー１００とにより、開口が構成される。
【００３１】
また、ライナ部７０内には、吸込口部７１と第１の吐出口部７３との間の流路９１の一部となる、第１の流路部９２が形成される。第１の流路部９２は、ライナ部７０の内周面及び底面に形成された略円環状の窪みである。
【００３２】
ライナ部７０において吸込口部７１と第１の吐出口部７３との間の部分には、吸込口部７１と第１の吐出口部７３との間を遮蔽する第１の隔壁７４が形成されている。第１の隔壁７４は、第１の流路部９２において第１の吐出口部７３と吸込口部７１との間の部分を遮蔽可能に形成された突起である。
【００３３】
ライナ部７０の底面７５の中央には、インペラ５０の一方のボス部５２を配置可能な第１の凹部７６が形成されている。第１の凹部７６は、ボス部５２の外径と略同一の内径を有する窪みである。
【００３４】
吸込部８０は、ライナ部７０の周壁７０ａの外周面に設けられており、管状に外側に突出している。吸込部８０は、吸込口部７１と連通している。吸込部８０は、吸込管１５０が接続可能に形成されている。
【００３５】
流路９１は、吸込口部７１と第１の吐出口部７３との間に形成されており、吸込口部７１から吸い込まれた水を第１の吐出口部７３まで送水可能に形成されている。
【００３６】
カバー１００は、ライナ部７０に、例えば、ボルト等の取り付け部材によって、着脱可能に取り付けられる。カバー１００は、その上部にモータ２０を支持可能に形成されている。
【００３７】
カバー１００は、その中心に設けられ、略円柱状に窪む凹部１０１、その内周面側の主面、即ち、インペラ５０の他方の主面と対向する底面に設けられ、流路９１を構成する第２の流路部１０３、及び、第１の隔壁７４と対向する位置に設けられた第２の隔壁１０４を有している。
【００３８】
凹部１０１は、その中心に、回転軸３０が挿入される開口部１０１ａ、及び、開口部１０１ａの周囲に設けられたシール溝１０１ｂが形成される。凹部１０１は、開口部１０１ａ、及び、シール溝１０１ｂが同軸上に設けられる。
【００３９】
凹部１０１は、インペラ５０の基部５１の他方の主面と対向するカバー１００の底面が有底円筒状に突出することで構成される。凹部１０１は、インペラ５０の一方のボス部５２の外径と略同一の内径を有する円柱状の窪みである。凹部１０１は、インペラ５０の他方のボス部５２、回転軸３０の一部、及び、シール部材１３０を収容可能な高さに構成されている。
【００４０】
開口部１０１ａは、回転軸２２を挿入可能な内径で形成される。シール溝１０１ｂは、開口部１０１ａの周囲であってカバー１００内に配置される。シール溝１０１ｂは、シール部材１３０を配置可能に形成されている。
【００４１】
第２の流路部１０３は、カバー１００の底面に設けられた円弧状の窪みである。
【００４２】
第２の隔壁１０４は、底面及び周面に形成された、第１の吐出口部７３と吸込口部７１との間の部分を遮蔽可能な突起である。第２の隔壁１０４と第１の隔壁７４とが組み合わされることにより、ライナ部７０とカバー１００とが組み合わされた状態における、吸込口部７１と第１の吐出口部７３との間が遮蔽される。
【００４３】
流路部１１０は、ライナ部７０に連続して形成されており、ライナ部７０に対して外側に管状に突出している。流路部１１０は、例えば、ライナ部７０に一体に形成されている。
【００４４】
流路部１１０は、上面を覆う天井壁１１１、底壁１１２、底壁１１２に形成された一対の側壁１１３，１１４、及び、底壁１１２に形成された流路部用隔壁１１５を有している。
【００４５】
従って、流路部１１０内には、第１の吐出口部７３に連通する吐出流路部１１６、及び、戻し口部７２に連通する戻し流路部１１７が構成される。
【００４６】
吐出流路部１１６は、底壁１１２、一方の側壁１１４、流路部用隔壁１１５、及び、天井壁１１１によって構成される。天井壁１１１は、図中、一部のみ示されている。吐出流路部１１６は、第１の吐出口部７３から気液分離部１２０に向かって、その流路断面積が、拡大する形状を有している。
【００４７】
具体的には、側壁１１４の上流部の内面、即ち、第１の吐出口部７３側の部分の内面は、流路部用隔壁１１５に対して、第１の吐出口部７３から吸込部８０側に傾斜しており、その中途部から下流までは、流路部用隔壁１１５に平行、または、略平行に延びている。
【００４８】
戻し流路部１１７は、底壁１１２、他方の側壁１１３、流路部用隔壁１１５、及び、天井壁１１１によって構成される。戻し流路部１１７は、戻し口部７２から気液分離部１２０に向かって、その流路断面積が拡大する形状を有している。具体的には、側壁１１３の内面は、流路部用隔壁１１５に対して、流路断面が拡大する方向、即ち、吸込部８０に対して反対側に傾斜している。
【００４９】
気液分離部１２０は、流路部１１０に連続して形成されている。気液分離部１２０は、例えば、ポンプ４０、吸込管１５０、及び、吐出管１６０によって囲まれる範囲に配置される。この為、気液分離部１２０は、周囲に配置される、ポンプ４０、吸込管１５０、及び、吐出管１６０と干渉しない形状に形成されている。本実施形態では、図３に示すように、気液分離部１２０は、例えば、略三角形の有底筒状に形成されている。
【００５０】
気液分離部１２０は、吐出流路部１１６及び戻し流路部１１７に連通しており、吐出流路部１１６から流入する呼水中の空気を分離し、かつ、空気が分離された呼水を戻し流路部１１７に戻すことが可能に構成されている。
【００５１】
図２，３に示すように、気液分離部１２０は、例えば、流路部１１０と一体に形成され、上端が開口する気液分離部本体１２１、気液分離部本体１２１の上端開口を覆う気液分離部用カバー１２２、気液分離部１２０内を第１の気液分離室１３６及び第２の気液分離室１３７に仕切る気液分離壁１２３、及び、流量検出装置１２４を有している。
【００５２】
気液分離部本体１２１は、上端が開口する平面視が略三角形の有底筒状に形成されている。具体的には、気液分離部本体１２１は、第１の側壁１２５、第２の側壁１２６、及び、第３の側壁１２７を有している。
【００５３】
第１の側壁１２５は、流路部１１０が接続されている。第１の側壁１２５は、流路部１１０の延びる方向に対して、傾斜している。第１の側壁１２５は、例えば、流路部用隔壁１１５の流路方向に沿う延びる方向に対して、略直交するように、流路部用隔壁１１５が連結されている。
【００５４】
第１の側壁１２５は、吐出流路部１１６に連通する流入口１２８、及び、戻し流路部１１７に連通する流出口１２９が形成されている。
【００５５】
第２の側壁１２６は、例えば、吸込管１５０から吐出管１６０へ向かう方向に対して、平行、または、略平行に形成されている。第２の側壁１２６と第１の側壁１２５との稜部は、円弧状に形成されており、内面は、所定の曲率半径を有する曲面に形成されている。第３の側壁１２７の内面は、気液分離壁１２３に対して平行に形成されている。
【００５６】
第３の側壁１２７と第１の側壁１２５との稜部は、円弧状に形成されており、内面の所定の曲率半径を有する曲面に形成されている。具体的には、第３の側壁１２７と第１の側壁１２５との稜部１２７ｂの内面１２７ｃは、気液分離部本体１２１の底面１２１ａから後述される第２の吐出口部１３５までの高さをＨとすると、０．２Ｈ以上の曲率半径を有する曲面に形成されている。
【００５７】
第３の側壁１２７と第２の側壁１２６との稜部は、円弧状に形成されており、その内面は、所定の曲率半径を有する曲面に形成されている。
【００５８】
気液分離部用カバー１２２は、例えば、ボルト等の取り付け部材によって、気液分離部本体１２１に着脱可能に取り付け可能に形成されている。
【００５９】
気液分離部用カバー１２２は、平面視が略三角形の有底筒状に形成されている。気液分離部用カバー１２２は、開口を、気液分離部本体１２１の開口に対向させた姿勢で、気液分離部本体１２１に取り付けられる。
【００６０】
気液分離部本体１２１及び気液分離部用カバー１２２間には、シール部材１２２ａが設けられている。シール部材１２２ａは、気液分離部本体１２１及び気液分離部用カバー１２２間を液密にシール可能に形成されている。
【００６１】
気液分離部用カバー１２２は、第１の側壁１２５に上下方向に例えば面一になるように並ぶ第４の側壁１３２、第２の側壁１２６に上下方向に例えば面一になるように並ぶ第５の側壁、及び、第３の側壁１２７に上下方向に例えば面一になるように並ぶ第６の側壁１３４を有している。
【００６２】
第４の側壁１３２の内面１３２ａは、後述される第２の気液分離壁部１２３ｂの端部を収容し固定可能な溝１３２ｂが形成されている。
【００６３】
第５の側壁は、第４の側壁１３２に対向する位置に配置されている。第５の側壁と第４の側壁１３２の稜部は、円弧状に形成されている。この円弧形状は、第１の側壁１２５と第２の側壁１２６との稜部の形状と概ね同じである。第５の側壁と第４の側壁１３２との稜部の内面は、所定の曲率半径を有する曲面に形成されている。この所定の曲率半径は、第１の側壁１２５と第２の側壁１２６との稜部の内面の曲率半径と、概ね同じである。第５の側壁の内面は、第２の気液分離壁部１２３ｂの端部を収容し固定可能な溝が形成されている。
【００６４】
第６の側壁１３４と第４の側壁１３２との稜部１３４ｂは、円弧状に形成されている。この円弧形状は、第１の側壁１２５と第３の側壁１２７との稜部１２７ｂの円弧形状と概ね同じである。第６の側壁１３４と第４の側壁１３２との稜部１３４ｂの内面１３４ｃは、所定の曲率半径を有する曲面に形成されている。
【００６５】
具体的には、第６の側壁１３４の内面１３４ａと第４の側壁１３２の内面との稜部１３４ｂの内面１３４ｃは、第３の側壁１２７と第１の側壁１２５との稜部１２７ｂの内面１２７ｃに面一となる曲面に形成されている。さらに具体的には、第６の側壁１３４と第４の側壁との稜部１３４ｂの内面は、第３の側壁１２７の内面１２７ａと第１の側壁１２５の内面１２５ａとの稜部１２７ｂと同一の曲率半径を有する曲面であり、その曲率半径は、０．２Ｈ以上である。
【００６６】
第６の側壁１３４の上部には、吐出管１６０が接続される第２の吐出口部１３５が形成されている。
【００６７】
また、気液分離部用カバー１２２の例えば後述される第１の気液分離室１３６の上部となる部分には、呼水注水用の注水口１２２ｂが形成されている。注水口には、着脱可能なキャップが設けられている。注水口１２２ｂは、図中２点鎖線で示されている。
【００６８】
気液分離壁１２３は、例えば、気液分離部本体１２１に形成された第１の気液分離壁部１２３ａ、及び、気液分離部用カバー１２２に形成された第２の気液分離壁部１２３ｂを有している。
【００６９】
第１の気液分離壁部１２３ａは、気液分離部本体１２１の底面１２１ａから上方に突出して形成されており、第１の側壁１２５から第２の側壁１２６まで延びている。第１の気液分離壁部１２３ａは、第１の側壁１２５において、流路部用隔壁１１５が連結される部分に、連結されている。
【００７０】
第２の気液分離壁部１２３ｂは、例えば、気液分離部用カバー１２２に対して別部材として形成される板部材の端部を、第４の側壁１３２に形成された溝１３２ｂ、及び、第５の側壁１３３に形成された溝に配置し固定することによって構成される。
【００７１】
第２の気液分離壁部１２３ｂと第１の気液分離壁部１２３ａとの間は、シール部材１２２ａによって、液密にシールされている。なお、第２の気液分離壁部１２３ｂは、気液分離部用カバー１２２に、一体に形成されてもよい。
【００７２】
このように、気液分離壁１２３は、第１の気液分離壁部１２３ａ、及び、第２の気液分離壁部１２３ｂが上下方向に並ぶことによって、１つの壁状に形成されている。
【００７３】
気液分離壁１２３は、気液分離部１２０内を第１の気液分離室１３６、及び、第２の気液分離室１３７に区画可能に形成されている。
【００７４】
気液分離壁１２３は、その上端と気液分離部用カバー１２２の上面との間に隙間１３８を有する高さを有している。即ち、第２の気液分離壁部１２３ｂは、その上端と気液分離部用カバー１２２の上面との間に隙間１３８を有する高さを有している。隙間１３８を通して、第１の気液分離室１３６と第２の気液分離室１３７が連通する。
【００７５】
気液分離壁１２３は、第１の側壁１２５において流路部用隔壁１１５が接続される部分から、第２の側壁１２６に向かって延びている。気液分離壁１２３は、水平面内での延びる方向Ａ１が、流路部用隔壁１１５の流路方向に沿った延びる方向Ａ２に対して傾斜している。具体的には、気液分離壁１２３の延びる方向Ａ２は、第２の気液分離室１３７の水平方向の流路断面積が、第１の気液分離室１３６の水平方向の流路断面積よりも大きくなるように、吸込口部７１側に傾斜している。
【００７６】
より具体的には、気液分離壁１２３は、第２の気液分離室１３７の水平方向の流路断面積が、第１の気液分離室１３６の水平方向の流路断面積の３００％〜５００％となるように、延びる方向Ａ１が流路部用隔壁１１５の延びる方向Ａ２に対して傾斜している。方向Ａ２に対する方向Ａ１の傾斜角度αは、例えば、３０度から３５度である。なお、水平方向の流路断面積とは、上下方向に直交する断面積である。
【００７７】
本実施形態では、一例として、気液分離壁１２３は、その側壁１２７，１３４側の面が側壁１２７，１３４の内面と平行となり、かつ、延びる方向Ａ１が、吸込部８０及び吸込管１５０に平行となるように、流路部用隔壁１１５の延びる方向Ａ２に対して傾斜している。
【００７８】
また、気液分離壁１２３及び気液分離部１２０を構成する各側壁の内面は、上下方向に平行であり、それゆえ、少なくとも、底面１２１ａから気液分離壁１２３の上端までの範囲においては、第１の気液分離室１３６の水平方向の流路断面積は、上下方向に一定であり、かつ、第２の気液分離室１３７の水平方向の流路断面積は、上下方向に一定である。
【００７９】
流量検出装置１２４は、隙間３８を流れる水の流量を検出可能に形成されている。流量検出装置１２４は、例えば、気液分離部用カバー１２２の上部に配置されている。流量検出装置１２４は、例えば、パドル式の流量検出装置である。
【００８０】
図１に示すように、シール部材１３０は、回転軸３０の外周面とカバー１００の開口部１０１ａとの間を密封可能に形成されている。シール部材１３０は、例えばメカニカルシールである。シール部材１３０は、回転軸３０の外周面に設けられる回転環、シール溝１０１ｂに固定される固定環を有し、回転環と固定環が摺動することで、回転軸３０及びカバー１００の間を密封する。
【００８１】
止め輪１４０は、回転軸３０を挿入可能な円筒状に構成されている。止め輪１４０は、例えば、所謂ホーローセットやイモネジと呼ばれる止めねじ８１により回転軸３０に固定される。止め輪１４０は、回転軸３０に固定されることで、インペラ５０を回転軸３０の所定の位置に固定する。ここで、所定の位置とは、インペラ５０及びポンプケーシング６０の間隙に応じて適宜設定又は調整される位置である。
【００８２】
吸込管１５０は、吸込部８０に接続されている。吸込管１５０は、井戸内から水を送水する送水配管に接続可能に形成されている。吸込管１５０には、逆止弁１５１が設けられている。
【００８３】
吐出管１６０は、例えば複数の管部材が連結されることにより構成されており、第２の吐出口部１３５に接続されている。吐出管１６０は、給水先に送水する配管に接続可能に形成されている。
【００８４】
次に、ポンプ装置１０の自吸運転について説明する。まず、注水口１２２ｂから気液分離室内に呼水を注水する。呼水は、第１の吐出口部７３及び戻し口部７２を通って、ポンプ室９０までを満たす。また、過剰に供給された呼水は、第２の吐出口部１３５を通って排出される。この為、呼水が満水となった状態の、第２の気液分離室１３７内での呼水の水深は、Ｈとなる。
【００８５】
呼水を注水したのち、電源が投入されると、モータ２０が駆動される。モータ２０が駆動されることによりポンプ室９０内に負圧が生じ、この負圧により、吸込部８０及び吸込管１５０内の空気がポンプ室９０内に吸込まれるとともに、吸込管１５０を通して井戸内の水が吸上げられる。
【００８６】
ポンプ室９０内に吸込まれた空気は、水に混入し、第１の吐出口部７３、吐出流路部１１６を通って、第１の気液分離室１３６内に流入する。
【００８７】
第１の気液分離室１３６内に流入した水は、気液分離壁１２３を乗り越え、隙間１３８を通って、第２の気液分離室１３７内に流入する。第２の気液分離室１３７内に流入した水は、戻し流路部１１７へ流れる水流が沈降する際に、混入した空気が分離され、戻し流路部１１７、戻し口部７２を通って再びポンプ室９０に戻る。
【００８８】
このように構成されたポンプ装置１０は、ポンプ装置１０の設置面積をコンパクトにしつつ、自吸性能を向上することができる。
【００８９】
具体的に説明すると、ポンプ４０を、インペラ５０をその回転軸が鉛直方向となる姿勢となる構成とし、カバー１００の上方にモータ２０を配置することによって、ポンプ装置１０の設置面積をコンパクトに維持することができる。
【００９０】
さらに、気液分離壁１２３の延びる方向Ａ１を、流路部用隔壁１１５の延びる方向Ａ２に対して吸込口部７１側に傾斜させることによって、気液分離部１２０の容積を増大させることなく、第２の気液分離室１３７の水平方向の流路断面積を第１の気液分離室１３６の水平方向の流路断面積よりも大きくすることができる。第２の気液分離室１３７の水平方向の流路断面積を第１の気液分離室１３６の水平方向の流路断面積のよりも大きくすることによって、第２の気液分離室１３７での水の沈降する際の流速を遅くすることができるので、気液分離作用を促進することができる。
【００９１】
気液分離作用が促進されることにより、戻し流路部１１７を通って戻る呼水内の空気の混入量を少なくすることができる為、自吸性能を向上することができる。
【００９２】
このように、ポンプ装置１０は、その設置面積をコンパクトに維持しつつ、自吸性能を向上することができる。
【００９３】
また、気液分離部１２０を、平面視略三角形とすることにより、気液分離壁１２３により区画される気液分離室１３６，１３７において、第２の気液分離室１３７の水平方向の流路断面積を第１の気液分離室１３６の水平方向の流路断面積よりも大きくすることができる。
【００９４】
具体的には、気液分離部１２０が平面視略三角形であることによって、吐出流路部１１６の流路幅と戻し流路部１１７の流路幅とを十分確保する為に流路部用隔壁１１５を第１の側壁１２５の中央部に連結する構造であっても、気液分離壁１２３により区画される一対の部屋において三角形の頂点を含む部屋は、他方に対して、小さくなる。即ち、第２の気液分離室１３７の水平方向の流路断面積を第１の気液分離室１３６の水平方向の流路断面積に対して大きくすることができる。
【００９５】
このように、簡単な構成により、第２の気液分離室１３７の水平方向の流路断面積を第１の気液分離室１３６の水平方向の流路断面積より大きくすることにより、ポンプ装置１０の吸込揚程を高くすることができる。
【００９６】
図４は、ポンプ装置１０の性能を示すグラフである。図４の横軸は、時間の経過を示し、縦軸は、吸込揚程を示す。
【００９７】
図４では、気液分離室比率が１００％、即ち、第１の気液分離室１３６の水平方向の流路断面積と第２の気液分離室１３７の水平方向の流路断面積とが同じである気液分離部を有するポンプ装置と、気液分離室比率が３００％、即ち、第１の気液分離室１３６の水平方向の流路断面積に対して、第２の気液分離室の水平方向の流路断面積が３倍の大大きさとなる気液分離部を有するポンプ装置との性能が示されている。
【００９８】
また、図４では、気液分離室比率が５００％、即ち、第１の気液分離室１３６の水平方向の流路断面積に対して、第２の気液分離室１３７の水平方向の流路断面積が５倍となり、かつ、第１の側壁１２５と第３の側壁１２７との稜部１２７ｂの内面、及び、第４の側壁１３２と第６の側壁１３４の稜部１３４ｂの内面が、０．１Ｈとなる曲率半径または０．２５Ｈとなる曲率半径を有する曲面となるポンプ装置１０の性能が示されている。
【００９９】
図４に示すように、第１の気液分離室１３６の水平方向の流路断面積に対する第２の気液分離室１３７の水平方向の流路断面積の比率が大きくなることによって、吸込揚程が向上することがわかる。
【０１００】
特に、本実施形態のように、第２の気液分離室１３７の水平方向の流路断面積を、第１の気液分離室１３６の水平方向の流路断面積の３００％から５００％とすることによって、その吸込揚程を高くできることがわかる。
【０１０１】
また、戻し口部７２を、ライナ部７０の周壁７０ａの底部に設けることによって、呼水中の空気が戻し口部７２に到達することを防止できるので、自吸性能を向上することができる。
【０１０２】
また、戻し口部７２の最頂部の高さを、第１の吐出口部７３の最頂部の高さよりも低くすることにより、呼水内の空気が戻し口部７２に到達することを、より一層防止できる。
【０１０３】
また、戻し口部７２の開口断面積を、第１の吐出口部７３の開口断面積の２５％から３５％とすることにより、戻し口部７２を通して戻る水の量を、自吸運転に対して十分な量を確保しつつ、自吸運転完了後の揚水性能を低下させない量にすることができる。
【０１０４】
また、第２の気液分離室１３７の内面において、戻し流路部１１７に連続する部分となる、第１の側壁１２５と第３の側壁１２７との稜部１２７ｂの内面１２７ｃ、及び、第４の側壁１３２と第６の側壁１３４との稜部１３４ｂの内面１２３ｃを、底面１２１ａから第２の吐出口部１３５までの高さをＨとしたときの０．２Ｈ以上となる曲率半径を有する曲面とすることによって、第２の気液分離室１３７内を流れる水に旋回流を生じさせることができる。
【０１０５】
この旋回流により、第２の気液分離室１３７内を沈降する際に分離されなかった、呼水中の微細な空気が旋回流の中心に集まり空気塊を形成する。空気塊が形成されることにより、この空気塊は、第２の気液分離室１３７内を沈降する呼水から分離される。この為、気液分離壁１２３では分離できなかった、水中の微細な空気も分離することができるので、自吸性能を向上することができる。
【０１０６】
図４に示すように、本実施形態のように、第２の気液分離室１３７の内面において、戻し流路部１１７に連続する部分となる稜部１２７ｂ，１３４ｂの内面を、底面１２１ａから第２の吐出口部１３５までの高さをＨとしたときの０．１Ｈとした場合に対して、０．２５Ｈとした場合では、自吸運転が完了するまでの時間を短縮することがわかる。即ち、自吸性能が向上していることがわかる。
【０１０７】
また、気液分離部１２０の第３の側壁１２７の内面１２７ａ及び第６の側壁１３４の内面１３４ａを、気液分離壁１２３のこれら側壁１２７，１３４側の面に平行とすることにより、気液分離部１２０の大型化を防止しつつ、第２の気液分離室１３７の水平方向の流路断面を第１の気液分離室１３６の水平方向の流路断面よりも大きくし、かつ、稜部１２７ｂ，１３４ｂで旋回流を発生しやすくすることができる。
【０１０８】
この点について具体的に説明する。側壁１２７，１３４の内面１２７ａ，１３４ａが気液分離壁１２３に対して近づくように傾斜すると、第２の気液分離室１３７の水平方向の流路断面が小さくなってしまう。さらに、稜部１２７ｂ，１３４ｂでの曲率半径を大きくすることができなくなる。また、側壁１２７，１３４の内面１２７ａ，１３４ａの内面が気液分離壁１２３から離れるように傾斜させると、気液分離部１２０自体が大きくなってしまう。
【０１０９】
このように為、本実施形態のように、気液分離部１２０の第３の側壁１２７の内面１２７ａ及び第６の側壁１３４の内面１３４ａを、気液分離壁１２３のこれら側壁１２７，１３４側の面に平行とすることにより、気液分離部１２０の大型化を防止しつつ、第２の気液分離室１３７の水平方向の流路断面を第１の気液分離室１３６の水平方向の流路断面よりも大きくし、かつ、稜部１２７ｂ，１３４ｂで旋回流を発生しやすくすることができる。
【０１１０】
なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明と同等の記載を付記する。
［１］
インペラと、
前記インペラを収容するとともに、前記インペラの回転方向に沿う周壁に、前記インペラの回転方向に沿って吸込口部、戻し口部、第１の吐出口部が順次形成されたライナ部と、
前記ライナ部を覆うカバーと、
前記カバーの上方に設置されたモータと、
前記インペラ及び前記モータに接続された回転軸と、
前記ライナ部の外周面から突出して設けられ、内部が、隔壁により、前記第１の吐出口部に連通する吐出流路部、及び、前記戻し口部に連通する戻し流路部に区画された流路部と、
前記流路部に連続して設けられ、内部が、気液分離壁により、前記吐出流路部に連通する第１の気液分離室、及び、前記気液分離壁の上方にて前記第１の気液分離室と連通するとともに前記戻し流路に連通する第２の気液分離室に区画され、前記第２の気液分離室を規定する周壁に、第２の吐出口部が形成された気液分離部と、
を具備し、
前記気液分離壁の水平面内での延びる方向は、前記第２の気液分離室の水平方向の流路断面積が前記第１の気液分離室の水平方向の流路断面積よりも大きくなるよう、前記隔壁の流路方向に沿う延びる方向に対して前記吸込口部側に傾斜する
ことを特徴とするポンプ装置。
［２］
前記戻し口は、前記ライナ部の前記周壁の底部に形成される
ことを特徴とする［１］に記載のポンプ装置。
［３］
前記戻し口の開口断面積は、前記第１の吐出口部の開口断面積の２５％から３５％の大きさを有する
ことを特徴とする［１］に記載のポンプ装置。
［４］
前記第２の気液分離室の内面において前記戻し流路部の内面に連続する部分は、前記第２の気液分離室の底面から前記第２の吐出口部までの高さの２０％以上の長さの曲率半径を有する曲面に形成される
ことを特徴とする［１］に記載のポンプ装置。
［５］
前記第２の気液分離室の水平方向の流路断面積は、前記第１の気液分離室の水平方向の流路断面積の３００％から５００％である
ことを特徴とする［１］に記載のポンプ装置。
【符号の説明】
【０１１１】
１０…ポンプ装置、２０…モータ、３０…回転軸、５０…インペラ、７０…ライナ部、７０ａ…周壁、７１…吸込口部、７２…戻し口部、７３…第１の吐出口部、１００…カバー、１１０…流路部、１１５…流路部用隔壁（隔壁）、１１６…吐出流路部、１１７…戻し流路部、１２０…気液分離部、１２３…気液分離壁、１３５…第２の吐出口部、１３６…第１の気液分離室、１３７…第２の気液分離室。
【図１】
0006655346.tif 000002
【図２】
0006655346.tif 000003
【図３】
0006655346.tif 000004
【図４】
0006655346.tif 000005