(57)【要約】【課題】浸漬式ポンプにおけるポンプ効率の向上を図りながら、ケーシング内に溜まる空気等を簡単に自動排出し、起動時吐出性能を改善する。【解決手段】モータ１５から延出して液体Ｌ中に配置されるポンプケーシング３内まで伸びる回転軸１６にインペラー５を取り付け、上記モータの回転駆動により、ケーシングの下部の吸込み口４から液体を吸入すると共にそれを吐出口８から吐出する浸漬式ポンプにおいて、ケーシングの上部に、該ケーシング内からの気体の流出は許容するが液体Ｌの流出は阻止するエアーパージ用のチェック弁２５を設ける。【選択図】　　　　図１
2004027960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータから延出して液体中に配置されるポンプケーシング内まで伸びる回転軸に、上記ケーシング内においてインペラーを取り付け、上記モータの回転駆動に伴うインペラーの回転により、該ケーシングの下部の吸込み口から液体を吸入すると共にそれを吐出口から吐出するようにした浸漬式ポンプにおいて、
上記ケーシングの上部に、該ケーシング内からの気体の流出は許容するが液体の流出は阻止するチェック弁を設けた、
ことを特徴とする起動時吐出性能を改善した浸漬式ポンプ。
【請求項２】
モータの回転軸に多段のインペラーを取り付け、多段ポンプとした、
ことを特徴とする請求項１に記載の起動時吐出性能を改善した浸漬式ポンプ。
【請求項３】
ポンプの回転軸がケーシングを貫通する部分のシール性能を高めた、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の起動時吐出性能を改善した浸漬式ポンプ。
【請求項４】
ケーシングに設けるチェック弁を、弁ボディ内に球状の弁体を遊動自在に嵌入することにより構成し、上記弁体を、ケーシングから流出する気体の流れでは流出口の弁座側に移動しないが、液体の流れにより上記弁座側に移動して該弁座を閉鎖するものとした、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の起動時吐出性能を改善した浸漬式ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプケーシングを液体中に沈めてその液体を移送する浸漬式のポンプに関するものであり、更に具体的には、ポンプケーシングにエアーパージ用のチェック弁を付設して起動時吐出性能を改善した浸漬式ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置において温度制御のために恒温液を循環させる液循環系等においては、図６に示すように、還流恒温液を収容するタンク３２内の液体中にポンプのケーシング３３を浸漬させ、該ケーシング３３の下部で液中に開口している吸込み口３４からタンク３２内の液体Ｌを吸入して、外部配管系４３に圧送するようにした浸漬式多段ポンプ３１（例えば、特開平１１−２４１６９８号公報の図２参照）が、従来から多用されている。
【０００３】
この浸漬式多段ポンプ３１では、液面上に位置するモータ４５の回転駆動により、そのモータ４５から下方に延びる回転軸４６の先端側に取付けた多段のインペラー３５を、上記ケーシング３３内において回転させ、それにより、ケーシング３３の下部の吸込み口３４からケーシング３３内に液体を吸い上げて加圧し、その液体を吐出口３８から外部配管系４３に吐出するように構成している。吐出した液体は、外部配管系４３内を経て、図示しない還流管によりタンク３２に戻される。また、このような浸漬式ポンプを備えた外部配管系４３では、使用条件によっては、ポンプ停止時に外部配管系４３内にある循環液がタンク３２側に逆流することがあるため、必要に応じてポンプの２次側にチェック弁４２が設けられる。
【０００４】
上述した浸漬式多段ポンプでは、モータ４５の回転軸４６が必然的にケーシング３３を貫通することになり、この貫通部４８においては、ポンプ性能からすれば確実なシールを行う必要があるが、そのようなシールを行った場合には、循環液を一時的にタンク３２から排出して再充填したときなどにケーシング３３内に溜まった空気、あるいは何らかの理由でケーシング３３内に溜まったガスを排出できず、ポンプの起動時にインペラー３５が空転してポンプ作用を行わないことになる。
【０００５】
そこで、一般的には、上記貫通部４８において若干流体が漏れるような構造を採用し、ケーシング３３内に溜まった空気等を外部に漏出させるようにしている。この貫通部４８から流体を漏らす構造、あるいは、ケーシング３３の一部に小孔を設けて空気等を排出する構造は、ケーシング３３内の上記空気等の排出により、該ケーシング３３内に常に循環液を充満させ、ポンプの起動時に速やかに循環液の送出を行える点で有効なものである。
しかしながら、ポンプの運転時には、その部分から液体が漏出するので、ポンプ効率が低下するばかりでなく、漏れ出た液体の飛散を防止するための手段を考慮する必要もあった。また、循環液として粘度の高い液体を用いる場合には、空気を排出できないという問題もある。
【０００６】
そのため、図６に示す既知の浸漬式多段ポンプでは、上記貫通部４８において確実なシールを行い、それによってケーシング３３内に溜まった空気等を、回転軸４６の先端に設けた循環液巻き込み用のスクリュー５５によりケーシング３３内に巻き込むようにしている。しかしながら、ケーシング３３内に空気が存在していてそれを加圧しながら液体を巻き込むことになるため、好条件下でなければ十分な効果を期待できないものである。
しかも、前記ポンプの２次側にチェック弁４２を設けて外部配管系４３からの逆流を防止する場合などには、外部配管系４３内に残留している液体によりチェック弁４２に背圧が作用しているため、ポンプの起動初期段階からある程度のポンプ吐出圧力を確保する必要があり、上記スクリュー５５による液体の巻き込み程度では到底ポンプの起動が困難であり、たとえ起動できるにしても長時間を要することになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来の浸漬式ポンプの問題点を解決したもので、その技術的課題は、上記浸漬式ポンプにおいて、ケーシングからの液体の流出を抑制してポンプ効率の向上を図りながら、ケーシング内に溜まる空気等を簡単な手段で自動排出可能にし、それによって、浸漬式ポンプのポンプ効率ばかりでなく起動時吐出性能をも改善することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の浸漬式ポンプは、モータから延出して液体中に配置されるポンプケーシング内まで伸びる回転軸に、上記ケーシング内においてインペラーを取り付け、上記モータの回転駆動に伴うインペラーの回転により、該ケーシングの下部の吸込み口から液体を吸入すると共にそれを吐出口から吐出するようにした浸漬式ポンプにおいて、上記ケーシングの上部に、該ケーシング内からの気体の流出は許容するが液体の流出は阻止するチェック弁を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
上記構成を有する浸漬式ポンプは、ポンプケーシングをタンク内の液体中に沈めて使用するが、そのケーシングに設けたチェック弁を通じての空気等の自動排出により、ケーシング内は常にタンク内の液位まで液体が充満した状態にあり、そのため、ポンプの起動は極めて円滑に行われ、起動時吐出性能においてすぐれている。一方、上記チェック弁は、ケーシング内の気体の流出は許容するが液体の流出は阻止するため、通常のポンプ運転時にケーシングから液体が流出することはなく、ポンプ効率の向上が図られる。
また、上述した浸漬式ポンプによれば、ポンプ効率及び起動時吐出性能の改善を、ケーシングに簡単な構造のチェック弁を設けるという簡易で安価な手段により実現することができる。
【００１０】
本発明の上記浸漬式ポンプは、モータの回転軸に多段のインペラーを取り付けた多段ポンプとすることができる。また、循環液が比較的粘度の高い液体である場合には、ポンプの回転軸がケーシングを貫通する部分のシール性能を向上させなくてもポンプ効率の改善を図ることができるが、一般的には、上記ポンプの回転軸がケーシングを貫通する部分のシール性能を高め、それによりポンプ効率の改善が図られる。
【００１１】
本発明の浸漬式ポンプの好ましい実施形態においては、ケーシングに設けるチェック弁を、弁ボディ内に球状の弁体を遊動自在に嵌入することにより構成し、上記弁体を、ケーシングから流出する気体の流れでは流出口の弁座側に移動しないが、液体の流れにより上記弁座側に移動して該弁座を閉鎖するものとして構成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る起動時吐出性能を改善した浸漬式ポンプの実施例を示している。
この浸漬式ポンプ１は、半導体製造装置において温度制御のために恒温液を循環させる液循環系等において使用するのに適しているが、それに限られるものではない。
【００１３】
上記浸漬式ポンプ１は、図６の従来例と同様に、還流液を収容するタンク２内の液体Ｌ中にケーシング３を浸漬させて使用するもので、該ケーシング３は、その下部にタンク２内の液体Ｌ中に開口してその液体を吸入する吸込み口４を備えると共に、インペラー５を収容したポンプ室６の上部からその周囲に設けた吐出流路７を経た液体が送出される吐出口８を下部に備えている。
この吐出口８は、配管１１によってタンク２の側面に導き、チェック弁１２を介して外部配管系１３に液体を送出するように接続しているが、タンク２の下部に図示しない排出管を開口させ、そこから外部配管系に液体を送出できるようにすることもできる。
なお、上記ポンプの２次側のチェック弁１２は、ポンプ停止時に外部配管系１３内にある循環液がタンク２側に逆流するのを防止するため、必要に応じて用いられるものである。
【００１４】
また、この浸漬式ポンプ１では、タンク２外のモータ１５から延出して液体Ｌ中に配置されたケーシング３内まで伸びる回転軸１６に、上記ケーシング３のポンプ室６内においてインペラー５を多段に取り付け、多段ポンプとしている。
従って、図１の浸漬式ポンプを備えた循環系では、上記モータ１５の回転駆動に伴うインペラー５の回転により、該ケーシング３の下部の吸込み口４から液体が吸入されると共にそれが加圧され、ポンプ室６の上部からその周囲の吐出流路７を経て吐出口８から吐出され、更に、配管１１、チェック弁１２を介して、外部配管系１３に液体が送出される。送出した液体は、外部配管系１３から図示しない還流管によりタンク２に戻される。
【００１５】
上述した浸漬式ポンプでは、モータ１５の回転軸１６がケーシング３を貫通するが、この貫通部にはシール１８を設け、液体の漏出を阻止する確実なシールを行って、ポンプ性能を高めている。このシール１８としては、特別にシール性能を高めるように設計されたものを用いる必要はなく、既知のシール材で回転軸とそれを受ける部材との間をある程度の確実性をもってシールするものであればよい。
【００１６】
しかるに、そのようなシールを行った場合には、前述したように、ケーシング３内に溜まった空気等が排出されず、ポンプの起動時にインペラー５が空転することになるが、その問題を解消するため、上記ケーシング３内の上部に、該ケーシング３内からの気体の流出は許容するが液体の流出は阻止するエアーパージ用のチェック弁２５を設けている。このチェック弁２５の構成及び作用については、図３〜図５を参照して後述する。
【００１７】
図２は、本発明に係る浸漬式ポンプの他の実施例を示すもので、この実施例では、前記図１の実施例におけるケーシング３の周囲の吐出流路７をなくし、ケーシング２０の上部に設けた吐出口２１から直接的に外部配管系に液体を吐出するようにしている。この実施例においても、ケーシング２０内の上部に図１の実施例と同様のチェック弁２５が設けられる。
なお、この実施例におけるその他の構成及び作用は、図１の実施例と変わるところがないので、主要部に同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００１８】
上記構成を有する図１及び図２の浸漬式ポンプは、ポンプケーシング３，２０をタンク２内の液体Ｌ中に沈めて使用するが、そのケーシングに設けたエアーパージ用のチェック弁２５を通じての空気等の自動排出により、ケーシング内は常にタンク２内の液位まで液体Ｌが充満した状態にあり、そのため、ポンプの起動が極めて円滑に行われて、起動直後に十分な吐出圧に達し、即ち起動時吐出性能においてすぐれている。
【００１９】
また、上記チェック弁２５は、ケーシング内の気体の流出を可能にするものであるため、ケーシングを回転軸が貫通する部分のシール１８には最大限のシール性能を持たせることが可能になり、しかも、上記チェック弁２５は液体の流出を阻止するため、通常のポンプ運転時にケーシング３，２０から液体が漏出することはなく、ポンプ効率の向上が図られる。
【００２０】
図１及び図２の実施例において、ケーシング３，２０に設けるエアーパージ用のチェック弁２５は、図３〜図５に示すように、弁ボディ２６内に１個の球状の弁体２７を遊動自在に嵌入することにより構成している。上記弁ボディ２６は、下面と側面にそれぞれ複数の流体の流入孔２６ａ，２６ｂを有し、そのうち側面に設けた流入孔２６ｂは、図４に明瞭に示すように、円筒状をなす弁ボディ２６の一方側に偏寄させて設けている。また、弁ボディ２６の上部内面は上端側を挟搾した円錐面としてそこに弁座２６ｃを形成させ、その弁座２６ｃ内において流出口２６ｄを開口させている。この弁ボディ２６における少なくとも上記弁座２６ｃの部分は、金属若しくはセラミック等の硬い材料により構成し、その摩耗を防止すると共に、弁体２７がそこに付着するのを防止している。
【００２１】
また、上記弁体２７は、液体Ｌよりも比重が大きい材料により構成し、その大きさや重量の調整により、ケーシング３，２０から弁ボディ２６の下面及び側面の流入孔２６ａ，２６ｂを通して流出口２６ｄに流出する気体の流れでは、流出口２６ｄの弁座２６ｃ側に移動しないが、同流路の液体Ｌの流れがあれば上記弁座２６ｃ側に移動して、該弁座２６ｃを閉鎖するように構成している。
【００２２】
上記チェック弁２５のポンプケーシング３，２０に対する取り付けは、図３では、弁ボディ２６の上端に設けたねじ部２６ｅをケーシング３，２０の孔に螺挿する場合を示しているが、かかる取付構造に限らず、任意手段でケーシング３，２０の孔に取り付けることができる。
【００２３】
上記構成を有するチェック弁２５は、図４に示すように、弁ボディ２６の側面の複数の流入孔２６ｂを該弁ボディ２６の一方側に偏寄させて設けているので、それらの流入孔２６ｂから弁ボディ２６内に空気が流入する場合に、球状の弁体２７がその気流によって流入孔２６ｂとは反対側に押しやられ（図４参照）、それにより流入孔２６ａ，２６ｂから流出口２６ｄに至る流路が拡大され、大きな空気の流路が確保できるので、ケーシング内の空気は急速に排出される。球状の弁体２７はこの空気の流れでは浮動しない重量を有している。
【００２４】
上記空気が流出した後には、インペラー５により加圧された液体Ｌが弁ボディ２６内に流入することになるが、この液体の流れにより弁体２７が押し流されて図５に示すように弁座２６ｃに圧接されるので、流入孔２６ａ，２６ｂから流出口２６ｄに至る流路が閉鎖される。
なお、弁体２７が弁座２６ｃを閉鎖する段階で若干の液体が漏出する可能性がないとはいえないが、浸漬式ポンプは本来液体中に浸漬して用いるものであるため、漏出した液体は直接タンク２内に還元される。
【００２５】
このようにして、ケーシング内に空気がある場合にはそれを排出した後、また空気が存在しない場合にはポンプ運転と同時に、自動的にチェック弁２５の弁体が弁座２６ｃを閉鎖し、ポンプ運転中はその閉鎖状態に維持されて液体の漏出が防止されるので、ポンプ効率を高めることができる。
【００２６】
また、上記チェック弁２５は、比較的簡単に加工できる形状の弁ボディ２６と、その内部に遊動自在に嵌入した１個の球状の弁体２７により構成したものであるため、構造が簡単で、小型、安価であるばかりでなく、ケーシングに対する弁ボディの取付けも容易であり、ポンプのケーシング内という限られた空間にも容易に組付けることができる。更に、既存の浸漬式ポンプに対しても容易に取付けることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明の浸漬式ポンプによれば、ケーシングからの空気抜き構造に起因する液体の流出を抑制して、ポンプ効率の向上を図りながら、ケーシング内に溜まる空気等を簡単な手段で自動排出可能にし、それによって、浸漬式ポンプのポンプ効率ばかりでなく起動時吐出性能をも改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る浸漬式ポンプの実施例の使用状態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の他の実施例の縦断面図である。
【図３】本発明の浸漬式ポンプにおいて用いるエアーパージ用チェック弁の拡大縦断面図である。
【図４】同チェック弁の横断面図である。
【図５】同チェック弁の作動状態の縦断面図である。
【図６】公知の浸漬式多段ポンプの使用状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１　　浸漬式ポンプ
２　　タンク
３，２０　ケーシング
４　　吸込み口
５　　インペラー
８，２１　吐出口
１５　　モータ
１６　　回転軸
１８　　シール
２５　　チェック弁
２６　　弁ボディ
２６ｃ　弁座
２７　　弁体
Ｌ　　液体
【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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