(57)【要約】【課題】自吸作用に十分な水量をポンプ室内に確保することでブレイクサイホンの発生を最小限に抑えることができる自吸式ポンプを提供すること。【解決手段】天井部に吸水管２３が配置されれるとともに、底部に送水管２４に通じるポンプ室５０が形成された上部ケーシング２０及び下部ケーシング３０と、吸水管２３の下方に配置され、内部に水導入路４２、下端側にポンプ室５０に位置するインペラ４３を有するとともにその回転軸Ｃを略鉛直方向にして軸支された回転体４０と、回転体４０を回転駆動する固定子６０とを備え、吸水管２３は、上側に設けられた第１管部２５と下側に設けられた第２管部２６とを有し、第１管部２５の内径よりも第２管部２６の内径が大となるように形成されるとともに、第１管部２５と第２管部２６とは段状に形成されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天井部に吸水管が配置されれるとともに、底部に送水管に通じるポンプ室が形成された筐体と、
この筐体内の前記吸水管の下方に配置され、内部に水導入路、下端側に前記ポンプ室に位置するインペラを有するとともにその回転軸を略鉛直方向にして軸支された回転体と、
この回転体を回転駆動する駆動部とを備え、
前記吸水管は、上側に設けられた第１管部と下側に設けられた第２管部とを有し、前記第１管部の内径よりも前記第２管部の内径が大となるように形成されるとともに、前記第１管部と前記第２管部とは段状に形成されていることを特徴とする自吸式ポンプ。
【請求項２】
前記ポンプ室と前記送水管との間にはタンク室が形成されるとともに、前記タンク室の容積は、前記ポンプ室と前記第２管部との容積の合計よりも小に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の自吸式ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インペラの回転軸が鉛直方向に配置された縦型の自吸式ポンプに関し、特にブレイクサイホンが発生しても自吸作用に十分な水量をポンプ室内に確保できるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インペラの回転軸が鉛直方向に配置された縦型の自吸式ポンプが知られている（特許文献１〜３参照）。このような縦型の自吸式ポンプでは、回転体部をほぼモータ内部に収容することができるため、ポンプのコンパクト化・薄形化を図ることができる。また、ポンプにより発生する振動、騒音の遮断が容易となり、低騒音化を図ることができる。また、インペラが常に呼び水に浸された状態にあり、さらにケーシング内に排出エアの通路となる送水管部と、戻水窓と呼び水環流孔の間に高低差を設けているので、排出エアが効率良く外部に排出され自吸時間を大幅に短縮することができるという利点がある。
【０００３】
図２はこのような自吸式ポンプの一例を示す縦断面図である。自吸式ポンプ１０１の回転体１０５は軸受部１０４に回転自在に装着されたインペラ１０２と回転子１０３とで構成されている。軸受部１０４は、支持部１０６に軸心Ｃが鉛直方向になるように取り付けられている。
【０００４】
図２中１０８は上部ケーシング、１０９は下部ケーシングを示している。上部ケーシング１０８には、支持部１０６の上方に吸水管１１０を設け、環流水路１１１とタンク室１１２及び送水管１１３を有し、タンク室１１２とそれに続く送水管１１３は固定子１１４の外周部に沿って配置されている。
【０００５】
固定子１１４は、上部ケーシング１０８の中心部に配された回転体１０５の外周に沿って配置されている。固定子１１４は、熱硬化性樹脂によりモールド成形され、固定子１１４の鉄心１２２、巻線１２３や基板１２４及びリード線１２５の接続部が樹脂１２７内にモールドされている。
【０００６】
また、下部ケーシング１０９には、ポンプ室１１５が設けられている。ポンプ室１１５は、回転体１０５の下部に備えられた放射状の複数の羽根で形成されたインペラ１０２を収容し、またポンプ室１１５は自吸式ポンプ１０１の最下部に位置しているので、呼び水が流れ込み、インペラ１０２が常に呼び水に浸っている状態になっている。
【０００７】
このように構成された自吸式ポンプ１０１では、回転体１０５の駆動により自吸運転が開始されると、インペラ１０２全体が水面下にあるので、呼び水の吸引時間が短縮され、自吸開始時の自吸特性が向上し自吸時間を短縮することができる。
【０００８】
本格的に送水が開始されると、吸水管１１０から吸水された水は、回転体１０５内側の水導入路１２０を通過してポンプ室１１５に吸引、循環され、さらに吐出口１１９から固定子１１４の外周に配されたタンク室１１２を経て送水管１１３から排水される。
【０００９】
水は前記のような簡単な通路を通過するので、水流を損失させる障害が少なく、かつ、固定子１１４の外周に送水管１１３が配置されているので、インペラ１０２によって発生した環流水の遠心力が低下せずに吐出され、吐出効率を向上することができ、また従来の自吸式ポンプよりも簡単なポンプ構造となっている。
【００１０】
また、回転体１０５の外周を覆う固定子１１４が、回転体１０５の発生する振動や騒音の遮蔽物の役割をし、自吸式ポンプ１０１の低騒音化を図ることができる。さらに、固定子１１４が、樹脂によりモールド成形されていると、固定子１１４内の防水性がより向上し漏電や錆の発生などによる故障を防ぐだけでなく、回転体１０５の振動や騒音に対する遮蔽効果も向上することができる。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００３−０３５２９２号公報（図１）
【００１２】
【特許文献２】
特開２００３−０５６４８８号公報（図１）
【００１３】
【特許文献３】
特開２００３−０６５２７７号公報（図１）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した縦型の自吸式ポンプであると次のような問題があった。すなわち、吸込側の通水部分（ポンプ室と吸水管のテーパ部との合計容積）の容積よりも吐出側の通水部分（タンク室）の容積が大きいとブレイクサイホンが発生しやすく、自吸作用に十分な水を確保できないという問題があった。具体的には、ポンプ室内の３０％程度しか給水できない。一方、吸込側を大型化すると、ポンプのコンパクト化という当初の設計目的に相反することになる。
【００１５】
そこで本発明は、インペラの回転軸が鉛直方向に配置された縦型の自吸式ポンプにおいて、自吸作用に十分な水量をポンプ室内に確保することでブレイクサイホンの発生を最小限に抑えることができる自吸式ポンプを提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の自吸式ポンプは次のように構成されている。
【００１７】
（１）天井部に吸水管が配置されれるとともに、底部に送水管に通じるポンプ室が形成された筐体と、この筐体内の前記吸水管の下方に配置され、内部に水導入路、下端側に前記ポンプ室に位置するインペラを有するとともにその回転軸を略鉛直方向にして軸支された回転体と、この回転体を回転駆動する駆動部とを備え、前記吸水管は、上側に設けられた第１管部と下側に設けられた第２管部とを有し、前記第１管部の内径よりも前記第２管部の内径が大となるように形成されるとともに、前記第１管部と前記第２管部とは段状に形成されていることを特徴とする。
【００１８】
（２）前記（１）に記載された自吸式ポンプであって、前記ポンプ室と前記送水管との間にはタンク室が形成されるとともに、前記タンク室の容積は、前記ポンプ室と前記第２管部との容積の合計よりも小に形成されていることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施の形態の自吸式ポンプ１０を示す縦断面図である。自吸式ポンプ１０は、上部ケーシング２０と下部ケーシング３０と、こららからなる筐体に収容された回転体４０と、回転体４０に駆動力を与える固定子（駆動部）６０とを備えている。を備えている。
【００２０】
上部ケーシング２０には、大径の円筒状の本体ケーシング２１と、小径の円筒状のタンク室２２とを備えている。本体ケーシング２１及びタンク室２２のいずれもその軸方向が鉛直方向になるように設けられている。本体ケーシング２１の上部には吸水管２３が一体的に形成されている。また、タンク室２２の上部には送水管２４が一体的に形成されている。
【００２１】
吸水管２３は、内径が１４ｍｍ、軸方向長さが２１ｍｍの第１管部２５と、内径が２３ｍｍ、軸方向長さが１８ｍｍの第２管部２６とを備えている。第２管部２６の内径は後述する水導入路４２の開口部とほぼ同一径となるように形成されている。また、第１管部２５と第２管部２６との継目は段状に形成されている。これにより、ポンプ室５０内の水が第１管部２５側に逆流することを防止し、気液分離機能をも発揮させることができる。
【００２２】
下部ケーシング３０は、上述した本体ケーシング２１の下端に接する軸受部ケーシング３１と、上述したタンク室２２の下端に接する底部ケーシング３２とを備えている。軸受部ケーシング３１の底部には支持部３３と、この支持部３３に軸方向を鉛直方向とする軸受部３４が取付けられており、この軸受部３４によって後述するインペラ４３を回転自在に軸支している。
【００２３】
なお、上述した上部ケーシング２０と下部ケーシング３０により、インペラ４３を収容するポンプ室５０、その周囲に設けられた還流水路５１が形成されている。
【００２４】
回転体４０は、円柱状の回転本体４１を備えている。回転本体４１は、内部に上端から下端にかけて水が通流する水導入路４２が形成されるとともに、下端部に水導入路４２に連設され放射状の複数の羽根を有するインペラ４３が形成されている。インペラ４３は軸受部３４に回転自在に軸支されている。
【００２５】
固定子６０は、本体ケーシング２１の周囲に配置されており、鉄心６１と、この鉄心６１に巻回された巻線６２と、巻線６２に電力を供給する基板６３と、外部リード線との接続に供される接続部６４とを備えている。
【００２６】
このように構成された自吸式ポンプ１０は、次のように動作する。なお、ポンプ室５０は自吸式ポンプ１０の最下部に位置するため、水が流れ込みインペラ４３は常に呼び水に浸っている状態になっている。具体的には、ポンプ室５０内の水は４０％程度まで給水される。これは吸込側の通水部分（ポンプ室５０と第２管部２６との合計容積）の容積よりも吐出側の通水部分（タンク室２２）の容積が小さいためである。
【００２７】
固定子６０の巻線６２に電流が印加されると、磁界が発生し、回転体４０に回転力が発生し、回転体４０が回転を開始する。このとき、インペラ４３はポンプ室５０内に残る水を回転させて水と空気をタンク室２２に送る。
【００２８】
これを続けることで、吸水管２３内の空気が吐出される。吸水管２３及びポンプ室５０内の空気が全て吐出されると通常の循環ポンプとして動作する。なお、インペラ４３全体が水面下にあるので、自吸運転が開始されてからの呼び水の吸引時間が短縮され、自吸開始時の自吸特性が向上し自吸時間を短縮されている。
【００２９】
本格的に送水が開始されると、吸水管２３から吸水された水は、水導入路４２を通過してポンプ室５０に吸引、循環され、さらにタンク室２２を経て送水管２４から吐出される。
【００３０】
一方、送水管２４がポンプ室５０内の水面より高い位置にあることにより発生するブレイクサイホンは、ポンプ室５０内の水面を高くすることによりその発生を最小限に抑えることができる。
【００３１】
本自吸式ポンプ１０においては、吸水管２３の第２管部２６の内径を大きくすることにより、筐体を大型化することなくポンプ室５０側に残る水の量を多くとることができる。したがって、ポンプ室５０内の水面を高く維持することができ、水面が送水管２４の先端より低くなることにより発生するブレイクサイホンの発生を最小限に抑えることができる。
【００３２】
上述したように、本実施の形態に係る自吸式ポンプ１０によれば、吸水管２３の第２管部２６の内径を大きくすることにより、筐体を大型化することなくポンプ室５０側に残る水の量を多くとることができる。
【００３３】
また、第１管部２５と第２管部２６との継目はテーパ状ではなく、段付で形成されているため、この部分でポンプ室５０内の水が第１管部２５側に逆流することを防止することができる。このため、気液分離機能をも発揮させることができる。
【００３４】
したがって、ポンプ室５０内の水面を高く維持することができ、水面が送水管２４の先端より低くなることにより発生するブレイクサイホンを最小限に抑えることができる。このため、安定した運転を継続することが可能となるとともに、送水管２４の先端を高くすることによって揚水性能を向上させることができ、用途を拡大させることができる。
【００３５】
なお、本発明は前記実施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、前記実施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、実施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よい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、インペラの回転軸が鉛直方向に配置された縦型の自吸式ポンプにおいて、自吸作用に十分な水量をポンプ室内に確保することでブレイクサイホンの発生を最小限に抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る自吸式ポンプを示す縦断面図。
【図２】従来の自吸式ポンプの一例を示す縦断面図。
【符号の説明】
１０…自吸式ポンプ、２０…上部ケーシング、２２…タンク室、２３…吸水管、２４…送水管、２５…第１管部、２６…第２管部、３０…下部ケーシング、４０…回転体、５０…ポンプ室、６０…固定子。
【図１】
2004332594.tif 000003
【図２】
2004332594.tif 000004