(57)【要約】【課題】自吸ポンプにおいて、自吸性能の向上および低消費電力化を図る。【解決手段】中央から外側に向けて延びる流体の取り入れ口４が形成され、モータ１の回転により回転する羽根車３と、羽根車３が格納され、羽根車３の取り入れ口４から取り込まれて外側に噴射された流体の動圧を静圧に変換するケーシング５ａと、仕切板１２を介してケーシング５ａと隔離して取り付けられ、羽根車３の取り入れ口４へと流体を導く第１の通路５が形成されたケーシングカバー５ｂと、ケーシングカバー５ｂに取り付けられ、ケーシングカバー５ｂ内の流体の内圧により流体を噴射するノズル６と、ノズル６内に設けられ、ノズル６より噴射された流体を負圧を発生させて羽根車３の取り入れ口４へ導くベンチュリー管７と、ノズル６とベンチュリー管７との空間に連結され、第１の通路５から分岐した第２の通路８とを有する構成とする。【選択図】図１
2005240624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央から外側に向けて延びる流体の取り入れ口が形成され、モータの回転軸と一体となって回転する羽根車と、
前記羽根車が格納され、前記羽根車の前記取り入れ口から取り込まれて外側に噴射された流体の動圧を静圧に変換するケーシングと、
仕切板を介して前記ケーシングと隔離して取り付けられ、前記羽根車の前記取り入れ口へと流体を導く第１の通路が形成されたケーシングカバーと、
前記ケーシングカバーに取り付けられ、前記ケーシングカバー内の流体の内圧により流体を噴射するノズルと、
前記ノズル内に設けられ、前記ノズルより噴射された流体を負圧を発生させて前記羽根車の前記取り入れ口へ導くベンチュリー管と、
前記ノズルと前記ベンチュリー管との空間に連結され、前記第１の通路から分岐した第２の通路とを有することを特徴とする自吸ポンプ。
【請求項２】
前記ノズルの径はφ２．５〜φ１０、前記ベンチュリー管の径はφ４〜φ１１、前記ベンチュリー管の入口角は１５°〜４０°、前記ノズルの先端と前記ベンチュリー管のストレート部の始まりまでの距離は３ｍｍ〜２０ｍｍ、前記ベンチュリー管の流体噴射角度および位置を前記羽根車の回転中心軸方向に対して０〜９０°方向で且つ前記羽根車の取り入れ口に向かって噴射し、前記ベンチュリー管の先端と羽根車の後面シュラウド表面からの距離は５ｍｍ〜３０ｍｍ、であることを特徴とする請求項１記載の自吸ポンプ。
【請求項３】
前記羽根車の外周には、前記羽根車から噴出された気液相の動圧を静圧に変換する案内羽根が設けられ、
前記案内羽根の外側には、開始端を形成して気液相が前記案内羽根へ逆流することを防止するリブを備え、
前記案内羽根から流出した気液相を前記ケーシングの外へ導く通水路が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の自吸ポンプ。
【請求項４】
前記ノズルには、前記ノズル内における流体の流れを整流する整流リブが１または複数設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の自吸ポンプ。
【請求項５】
前記仕切板には前記ケーシングと前記ケーシングカバーとを連通する開口部が設けられるとともにケーシングカバー内に流入した流体の流れ方向を変える気液分離リブが設けられ、
前記気液分離リブは、
前記羽根車の回転方向が前記ケーシングカバーを正面にして反時計回りのときには角度は前記ケーシングカバーを正面にして右上がりに３０°〜５０°、長さは４０ｍｍ〜８０ｍｍ、
前記羽根車の回転方向が前記ケーシングカバーを正面にして時計回りのときには角度は前記ケーシングカバーを正面にして左上がりに３０°〜５０°、長さは４０ｍｍ〜８０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の自吸ポンプ。
【請求項６】
前記ノズルは前記ケーシングカバーに着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の自吸ポンプ。
【請求項７】
前記ノズルに向かう流体の流路には、自吸完了後の圧力変動で当該流路を閉塞する逆止弁が配置されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の自吸ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自吸ポンプに関し、特に、自吸ポンプの高効率化および低消費電力化に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来において、渦巻きポンプには、例えば特開平１０−２５９７９１号公報に記載のように、自吸時に羽根が効率良く空気を排出できるよう還流水を羽根入り口や羽根出口に供給するため、還流穴等により還流させていたり、ボリュートケース上部に流体の還流スリットを設けたりしていた。しかし、これでは羽根径、羽根先端形状、密閉型か半密閉型か、昇圧手段がボリュート方式か案内羽根方式か、などで還流穴の大きさや位置が概ね決まってしまい、自吸性能の向上に限界があった。また、還流穴および還流スリットにより自吸完了後の揚水性能は、還流穴より還流水が流れ、還流水が循環し圧力の増加に対して還流量も増加するため、無駄な電力を消費することになる。
【０００３】
これに対し、自吸ポンプにおいては、自吸時に羽根の吸込み口に直接空気を吸い込ませ、加えてバイパスされた通路にノズル、ベンチュリー管の負圧発生部（エジェクタ）により水を還流させると同時に空気を吸い込む構造としているので、自吸が効率良く行われる。そして、自吸完了後は、エジェクタのノズルの流れを圧力がある値を超えたときに弁が自動的に閉塞することにより、還流水を止められて流れなくなり、低消費電力で、必要な性能が確保できる自吸ポンプが実現されている。
【０００４】
以下に、従来の技術について説明する。
【０００５】
図５は従来の自吸ポンプの一例を示す断面図、図６は図５の自吸ポンプの正面図、図７は図５の自吸ポンプに装着されたケーシングを示す正面図、図８は図５の自吸ポンプに装着された仕切板を示す正面図である。
【０００６】
図５〜図８に示すように、自吸ポンプには回転軸１０２を有するモータ１０１が備えられており、回転軸１０２にはこの回転軸１０２と一体となって回転する羽根車１０３が取り付けられている。羽根車１０３は、羽根車１０３の回転により羽根車１０３から噴射された水の動圧を静圧に変換するケーシング１０４内に格納されている。なお、ケーシング１０４内の水がモータ１０１の回転軸１０２へ漏水するのを防止するために、羽根車１０３と回転軸１０２との間には軸シール１０５が装着されている。
【０００７】
ケーシング１０４には、自吸時に気液２相流を気液分離室１０９に導くボリュート１０８、気液分離室１０９で分離された水を羽根車１０３に戻すための還流スリット１１０、気液分離室１０９を経てきた気液２相流をケーシングカバー１０６へ送るために仕切板１０７に形成された開口部１１１、ケーシングカバー１０６内で完全に分離された水を羽根車１０３へ戻すための還流穴１１３が形成されている。
【０００８】
ケーシング１０４の前面には、仕切板１０７によりケーシング１０４と隔離されてケーシングカバー１０６が設けられている。このケーシングカバー１０６には、ケーシングカバー１０６内で完全に分離された空気を排出する吐出口１１２、および自吸時において配管内の空気を吸込む吸込口１１４が備えられている。
【０００９】
次に、以上のように構成された従来の自吸ポンプの自吸動作について説明する。
【００１０】
ポンプに呼び水が満たされた状態でモータ１０１に通電すると、回転軸１０２が回転し始める。これにより、回転軸１０２に固定された羽根車１０３が回転し始め、気泡を含有した水（気液２相流体）が羽根車１０３より噴出され、ボリュート１０８の内面に沿って気液分離室１０９へと導かれ、一部の分離された水は還流スリット１１０より羽根車１０３に戻される。羽根車１０３に戻されなかった気液２相流体は、仕切板１０７の開口部１１１よりケーシングカバー１０６に流入し、さらに空気と水に分離され、分離された空気はケーシングカバー１０６の吐出口１１２よりポンプ外に排出される。ケーシングカバー１０６内に存在する水の一部は還流穴１１３より羽根車１０３に戻される。さらに、還流スリット１１０および還流穴１１３より還流してきた水が羽根車１０３に戻り、羽根車１０３内を満たし、羽根車１０３がこの水を噴出するときに羽根車１０３に負圧が発生し、ケーシングカバー１０６の吸込口１１４より空気を引き込む。この空気は羽根車１０３の回転で水と混合され、ボリュート内面に沿って、気液分離室１０９に導かれる。この動作を繰り返すことにより自吸が進行し、揚水することができる。
【特許文献１】特開平１０−２５９７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように、従来の自吸ポンプは、自吸時において羽根が効率良く空気を排出できるよう還流水を羽根入り口や羽根出口に供給するため、還流穴等を設けたり、ボリュートケース上部に流体の還流スリットを設けたりしていた。
【００１２】
しかしながら、これでは羽根径、羽根先端形状、密閉型か半密閉型か、昇圧手段がボリュート方式か案内羽根方式かで還流穴の大きさ、位置が概ね決まってしまい、自吸性能の向上に限界がある。
【００１３】
また、還流穴および還流スリットにより自吸完了後の揚水性能は還流穴より還流水が流れ、還流水が循環し圧力の増加に対して還流量も増加するため、無駄な電力を消費することになる。
【００１４】
そこで、本発明は、自吸性能の向上を図ることのできる自吸ポンプを提供することを目的とする。
【００１５】
また、本発明は、低消費電力化を達成することのできる自吸ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この課題を解決するために、本発明の自吸ポンプは、中央から外側に向けて延びる流体の取り入れ口が形成され、モータの回転軸と一体となって回転する羽根車と、羽根車が格納され、羽根車の取り入れ口から取り込まれて外側に噴射された流体の動圧を静圧に変換するケーシングと、仕切板を介してケーシングと隔離して取り付けられ、羽根車の取り入れ口へと流体を導く第１の通路が形成されたケーシングカバーと、ケーシングカバーに取り付けられ、ケーシングカバー内の流体の内圧により流体を噴射するノズルと、ノズル内に設けられ、ノズルより噴射された流体を負圧を発生させて羽根車の取り入れ口へ導くベンチュリー管と、ノズルとベンチュリー管との空間に連結され、第１の通路から分岐した第２の通路とを有する構成としたものである。
【００１７】
本発明の好ましい形態において、ノズルの径はφ２．５〜φ１０、ベンチュリー管の径はφ４〜φ１１、ベンチュリー管の入口角は１５°〜４０°、ノズルの先端とベンチュリー管のストレート部の始まりまでの距離は３ｍｍ〜２０ｍｍ、ベンチュリー管の流体噴射角度および位置を羽根車の回転中心軸方向に対して０〜９０°方向で且つ羽根車の取り入
れ口に向かって噴射し、ベンチュリー管の先端と羽根車の後面シュラウド表面からの距離は５ｍｍ〜３０ｍｍである。
【００１８】
本発明のさらに好ましい形態において、羽根車の外周には、羽根車から噴出された気液相の動圧を静圧に変換する案内羽根が設けられ、案内羽根の外側には、開始端を形成して気液相が案内羽根へ逆流することを防止するリブを備え、案内羽根から流出した気液相をケーシングの外へ導く通水路が形成されている。
【００１９】
本発明のさらに好ましい形態において、ノズルには、ノズル内における流体の流れを整流する整流リブが１または複数設けられている。
【００２０】
本発明のさらに好ましい形態において、仕切板にはケーシングとケーシングカバーとを連通する開口部が設けられるとともにケーシングカバー内に流入した流体の流れ方向を変える気液分離リブが設けられ、気液分離リブは、羽根車の回転方向がケーシングカバーを正面にして反時計回りのときには角度はケーシングカバーを正面にして右上がりに３０°〜５０°、長さは４０ｍｍ〜８０ｍｍ、羽根車の回転方向がケーシングカバーを正面にして時計回りのときには角度はケーシングカバーを正面にして左上がりに３０°〜５０°、長さは４０ｍｍ〜８０ｍｍである。
【００２１】
本発明のさらに好ましい形態において、ノズルはケーシングカバーに着脱可能に取り付けられている。
【００２２】
本発明のさらに好ましい形態において、ノズルに向かう流体の流路には、自吸完了後の圧力変動で当該流路を閉塞する逆止弁が配置されている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、羽根車の回転で取り入れ口に発生する負圧に加えて、ノズルとベンチュリー管の間でも負圧が発生するので、ノズルからベンチュリー管を通って羽根車の取り入れ口に噴射される流体により羽根の水密性が向上され、これらにより効率良く高い吸い上げ高さまで短時間で自吸可能な自吸ポンプが得られるという有効な効果が得られる。
【００２４】
また、本発明によれば、自吸時において羽根車の中に常に流体が満たされ、ノズルの噴流とベンチュリー管のストレート部との接触部で高い負圧が得られ、効率よく空気を吸い上げることができるので、自吸時間が短縮されるとともに自吸時の気液相に起因する騒音も低減されるという有効な効果が得られる。
【００２５】
さらに、本発明によれば、自吸時において気液混合流が案内羽根の外周の水路を還流し続けることが防止されるので、気液分離が早く行えて自吸時間を短縮できるという有効な効果が得られる。
【００２６】
さらに、本発明によれば、ノズル内における渦の発生が防止されて騒音の発生が抑制されるとともに、ノズルから噴射された流体がベンチュリー管へ流入するときの負圧を効率よく発生させることができるという有効な効果が得られる。
【００２７】
さらに、本発明によれば、自吸時に気泡がノズル入り口へ到達せず、かつケーシングから仕切板の開口部を流れてきた流体と共に流れる気泡の一部はこの気液分離リブにより渦を発生し、比重の小さい空気は渦中央に集まり、大きな気泡となり吐出側へ効率よく排出され、残りの気泡は気液分離リブに沿って上昇するので、効率よく気液分離を行うことが可能になるという有効な効果が得られる。
【００２８】
さらに、本発明によれば、ノズルやベンチュリー管に異物が詰まったときなどにおいてメンテナンスを容易に行うことができるという有効な効果が得られる。
【００２９】
さらに、本発明によれば、ノズルの還流の流れを止めることによりポンプ効率がアップし、低消費電力で規定流量が得られ、低騒音の自吸ポンプが得られるという有効な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の請求項１に記載の発明は、中央から外側に向けて延びる流体の取り入れ口が形成され、モータの回転軸と一体となって回転する羽根車と、羽根車が格納され、羽根車の取り入れ口から取り込まれて外側に噴射された流体の動圧を静圧に変換するケーシングと、仕切板を介してケーシングと隔離して取り付けられ、羽根車の取り入れ口へと流体を導く第１の通路が形成されたケーシングカバーと、ケーシングカバーに取り付けられ、ケーシングカバー内の流体の内圧により流体を噴射するノズルと、ノズル内に設けられ、ノズルより噴射された流体を負圧を発生させて羽根車の取り入れ口へ導くベンチュリー管と、ノズルとベンチュリー管との空間に連結され、第１の通路から分岐した第２の通路とを有する自吸ポンプであり、羽根車の回転で取り入れ口に発生する負圧に加えて、ノズルとベンチュリー管の間でも負圧が発生するので、ノズルからベンチュリー管を通って羽根車の取り入れ口に噴射される流体により羽根の水密性が向上され、これらにより効率良く高い吸い上げ高さまで短時間で自吸可能な自吸ポンプが得られるという作用を有する。
【００３１】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、ノズルの径はφ２．５〜φ１０、ベンチュリー管の径はφ４〜φ１１、ベンチュリー管の入口角は１５°〜４０°、ノズルの先端とベンチュリー管のストレート部の始まりまでの距離は３ｍｍ〜２０ｍｍ、ベンチュリー管の流体噴射角度および位置を羽根車の回転中心軸方向に対して０〜９０°方向で且つ羽根車の取り入れ口に向かって噴射し、ベンチュリー管の先端と羽根車の後面シュラウド表面からの距離は５ｍｍ〜３０ｍｍとした自吸ポンプであり、自吸時において羽根車の中に常に流体が満たされ、ノズルの噴流とベンチュリー管のストレート部との接触部で高い負圧が得られ、効率よく空気を吸い上げることができるので、自吸時間が短縮されるとともに自吸時の気液相に起因する騒音も低減されるという作用を有する。
【００３２】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、羽根車の外周には、羽根車から噴出された気液相の動圧を静圧に変換する案内羽根が設けられ、案内羽根の外側には、開始端を形成して気液相が案内羽根へ逆流することを防止するリブを備え、案内羽根から流出した気液相をケーシングの外へ導く通水路が形成されている自吸ポンプであり、自吸時において気液混合流が案内羽根の外周の水路を還流し続けることが防止されるので、気液分離が早く行えて自吸時間を短縮できるという作用を有する。
【００３３】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、ノズルには、ノズル内における流体の流れを整流する整流リブが１または複数設けられている自吸ポンプであり、ノズル内における渦の発生が防止されて騒音の発生が抑制されるとともに、ノズルから噴射された流体がベンチュリー管へ流入するときの負圧を効率よく発生させることができるという作用を有する。
【００３４】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明において、仕切板にはケーシングとケーシングカバーとを連通する開口部が設けられるとともにケーシングカバー内に流入した流体の流れ方向を変える気液分離リブが設けられ、気液分離リブは、羽根車の回転方向がケーシングカバーを正面にして反時計回りのときには角度はケーシングカバーを正面にして右上がりに３０°〜５０°、長さは４０ｍｍ〜８０ｍｍ、羽根車の回転方向がケーシングカバーを正面にして時計回りのときには角度はケーシングカ
バーを正面にして左上がりに３０°〜５０°、長さは４０ｍｍ〜８０ｍｍである自吸ポンプであり、自吸時に気泡がノズル入り口へ到達せず、かつケーシングから仕切板の開口部を流れてきた流体と共に流れる気泡の一部はこの気液分離リブにより渦を発生し、比重の小さい空気は渦中央に集まり、大きな気泡となり吐出側へ効率よく排出され、残りの気泡は気液分離リブに沿って上昇するので、効率よく気液分離を行うことが可能になるという作用を有する。
【００３５】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明において、ノズルはケーシングカバーに着脱可能に取り付けられている自吸ポンプであり、ノズルやベンチュリー管に異物が詰まったときなどにおいてメンテナンスを容易に行うことができるという作用を有する。
【００３６】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１〜６何れか一項に記載の発明において、ノズルに向かう流体の流路には、自吸完了後の圧力変動で当該流路を閉塞する逆止弁が配置されている自吸ポンプであり、ノズルの還流の流れを止めることによりポンプ効率がアップし、低消費電力で規定流量が得られ、低騒音の自吸ポンプが得られるという作用を有する。
【００３７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００３８】
図１は本発明の一実施の形態である自吸ポンプを示す断面図、図２は本発明の一実施の形態である自吸ポンプを図１と直交する方向から破断して示す断面図、図３は本発明の一実施の形態である自吸ポンプに設けられた案内羽根の構造を示す説明図、図４は本発明の一実施の形態である自吸ポンプにおけるノズルとベンチュリー管の構造を示す説明図である。
【００３９】
図１〜図４に示すように、本実施の形態の自吸ポンプには、モータ１の回転軸２と一体となって回転する羽根車３を有している。この羽根車３には中央から外側に向けて渦巻き状に延びるように形成された流体の取り入れ口４が形成されており、羽根車３の回転により羽根車３の取り入れ口４から取り込まれて外側に噴射された流体の動圧を静圧に変換するケーシング５ａに格納されている。また、ケーシング５ａとモータ１の回転軸２との間には、ケーシング５ａ内の水がモータ１内に浸入するのを防ぐ軸シールがはめ込まれている。
【００４０】
ケーシング５ａの前面には、流体をポンプ内に取り入れる吸い込み口４ａと、流体をポンプ外へ出す吐出口１５とを備えたケーシングカバー５ｂが、仕切板１１ａを介してケーシング５ａと隔離されて取り付けられている。このケーシングカバー５ｂには羽根車３の取り入れ口４へと流体を導く第１の通路５が、吐出口１５とは完全に隔離された構造で設けられている。
【００４１】
なお、仕切板１１ａには、ケーシング５ａからケーシングカバー５ｂへ水を流すための開口部１２が形成されている。
【００４２】
ケーシングカバー５ｂには、ケーシングカバー５ｂ内の流体の内圧により流体を噴射するノズル６が取り付けられており、ノズル６の先端にはキャップ６ａが被されている。そして、ノズル６およびキャップ６ａは前面ネジ止めで簡単に分解することができるようになっており、ノズル６やベンチュリー管７に異物が詰まったときなどにおけるメンテナン
スを容易に行えるようにしている。
【００４３】
なお、ノズル６には、ノズル６内における流体の流れを整流するための整流リブが１または複数設けられている。これにより、ノズル６内における渦の発生が防止されて騒音の発生が抑制されるとともに、ノズル６から噴射された流体がベンチュリー管７へ流入するときの負圧を効率よく発生させることができる。
【００４４】
ノズル６内には、ノズル６より噴射された流体を羽根車３の取り入れ口４へ導くベンチュリー管７が設けられており、ノズル６から噴射された流体がベンチュリー管７へ流入するときに負圧を発生させる構造となっている。そして、このようなノズル６とベンチュリー管７との空間には、第１の通路５から分岐した流体の第２の通路８が連結されている。
【００４５】
羽根車３の外周には、羽根車３から噴出された気液相の動圧を静圧に変換する案内羽根９が設けられており、案内羽根９の外側には、案内羽根９から流出した気液相をケーシング５ａの外へ導く水路１０が形成されている。水路１０には、水路１０の開始端を形成して気液相が案内羽根９へ逆流することを防止するリブ１１が、仕切板１１ａに接して設けられている。これにより、自吸時において気液混合流が案内羽根９の外周の水路を還流し続けることが防止され、気液分離が早く行える。
【００４６】
ケーシングカバー５ｂには、気液相を分離する気液分離室１３が形成されており、気液分離室１３内には、水平角度θ、長さＬを有して気液相を分離する気液分離リブ１４が配置されている。
【００４７】
そして、ノズル６に向かう流体の流路には、自吸完了後の圧力変動で自動閉塞する逆止弁１８が配置されている。この逆止弁１８は、弁座１９に当接して通路を閉鎖するボール弁２０と、自吸時にボール弁２０を弁座１９から離間した位置に保持するバネ２１からなる。これにより、ノズル６の還流の流れを止めることによりポンプ効率がアップし、低消費電力で規定流量が得られ、低騒音の自吸ポンプが得られる。
【００４８】
次に、このように構成された本発明の自吸ポンプの自吸動作について説明する。
【００４９】
自吸ポンプに呼び水が満たされた状態でモータ１に通電すると、回転軸２が回転し始め、回転軸２に固定された羽根車３が回転し始める。すると、羽根車３の取り入れ口４には負圧が発生し、第１の通路５を通して気泡を吸い上げ始める。なお、前述のように、第１の通路５は吐出口１５とは完全に隔離された構造となっている。また、ノズル６からケーシングカバー５ｂの内圧および羽根車３の吸い込み圧の差圧によりノズル６から噴出した水がベンチュリー管７を通って羽根車３の中心にスムーズに水が流入するので、さらに高い負圧が発生する。また、第１の通路５の途中から分岐し、ノズル６とベンチュリー管７との間の空間へ連通した第２の通路８でも負圧が発生し、気泡を吸い上げ、羽根車３へ送る。
【００５０】
ここで、効率よく負圧を発生するノズル６およびベンチュリー管７の形状を直交表を用いて最適化した結果、以下の寸法とするのが望ましい。
【００５１】
すなわち、図４において、ノズル６の径はφ２．５〜φ１０、ベンチュリー管７の径はφ４〜φ１１、ベンチュリー管７の入口角は１５°〜４０°、ノズル６の先端とベンチュリー管７のストレート部７ａの始まりまでの距離は３ｍｍ〜２０ｍｍ、ベンチュリー管７の流体噴射角度および位置を羽根車３の回転中心軸方向に対して０〜９０°方向で且つ羽根車３の取り入れ口４に向かって噴射し、ベンチュリー管７の先端と羽根車３の後面シュラウド表面からの距離は５ｍｍ〜３０ｍｍとするものである。
【００５２】
このようにすれば、自吸時において羽根車３の中に常に流体が満たされ、ノズル６の噴流とベンチュリー管７のストレート部７ａとの接触部で高い負圧が得られ、効率よく空気を吸い上げることができるので、自吸時間が短縮されるとともに自吸時の気液相に起因する騒音も低減される。
【００５３】
さて、羽根車３は回転することにより気泡を含有した水を噴出し、噴出された水は案内羽根９に入り、動圧を静圧に変換され、その後、案内羽根９より吐き出された気液２相流は案内羽根９の外周の水路１０に沿って流れる。このとき、水路１０への戻り防止のためのリブ１１により案内羽根９を出た流れはスムーズに仕切板７の開口部１２へ向かって流れ、開口部１２を経てケーシングカバー５ｂ側に流出する。
【００５４】
その後、流体の流れはケーシングカバー５ｂの気液分離室１３へと導かれ、一部の気液２相流は気液分離リブ１４に衝突し、渦を形成して比重の小さな空気が渦中心に集まり効率よく気液分離され、空気は吐出口１５より排出される。また、一部の気泡は気液分離リブ１４に沿って水面へ上昇し、吐出口１５より排出される。
【００５５】
この気液分離リブ１４の形状は自吸時間に係わる重要な要素となる。本発明者は、形状因子として気液分離リブ１４の水平角度θと長さＬを選定し、自吸完了時間との関係を調べるために実験を行った。そして、実験結果から、自吸に対しては次の仕様が有効と分かった。
【００５６】
すなわち、例えば本実施の形態では、羽根車３の回転方向がケーシングカバー５ｂを正面にして反時計回りであるので、気液分離リブ１４の水平角度θはケーシングカバー５ｂを正面にして右上がりに３０°〜５０°、長さＬは４０ｍｍ〜８０ｍｍの範囲である。このようにすれば、自吸時に気泡がノズル６の入り口へ到達しなくなり、またケーシング５ａから仕切板１１ａの開口部１２を流れてきた流体と共に流れる気泡の一部はこの気液分離リブ１４により渦を発生し、比重の小さい空気は渦中央に集まり、大きな気泡となり吐出側へ効率よく排出され、残りの気泡は気液分離リブ１４に沿って上昇し効率よく気液分離される。この動作を繰り返すことにより自吸が進行し、効率よく揚水することができる。自吸完了後は逆止弁１８のボール弁２０はケーシングカバー５ｂの内圧がバネ２１の復元力に応じたある圧力に達すると弁座１９に当接し、還流を止めることができるので、ポンプ効率がアップし、低消費電力、低騒音の自吸ポンプが実現できる。
【００５７】
なお、羽根車３の回転方向がケーシングカバー５ｂを正面にして時計回りのときには、気液分離リブ１４の水平角度θはケーシングカバー５ｂを正面にして左上がりに３０°〜５０°、長さＬは４０ｍｍ〜８０ｍｍの範囲となる。
【００５８】
以上のように、本発明によれば、羽根車３の回転で取り入れ口４に発生する負圧に加えて、ノズル６とベンチュリー管７の間でも負圧が発生するので、ノズル６からベンチュリー管７を通って羽根車３の取り入れ口４に噴射される流体により羽根の水密性が向上され、これらにより効率良く高い吸い上げ高さまで短時間で自吸可能な自吸ポンプが得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の自吸ポンプは、自吸効率の向上およびポンプの低消費電力化に有用な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施の形態である自吸ポンプを示す断面図
【図２】本発明の一実施の形態である自吸ポンプを図１と直交する方向から破断して示す断面図
【図３】本発明の一実施の形態である自吸ポンプに設けられた案内羽根の構造を示す説明図
【図４】本発明の一実施の形態である自吸ポンプにおけるノズルとベンチュリー管の構造を示す説明図
【図５】従来の自吸ポンプの一例を示す断面図
【図６】図５の自吸ポンプの正面図
【図７】図５の自吸ポンプに装着されたケーシングを示す正面図
【図８】図５の自吸ポンプに装着された仕切板を示す正面図
【符号の説明】
【００６１】
１    モータ
２    回転軸
３    羽根車
４    取り入れ口
４ａ    吸込口
５    第１の通路
５ａ    ケーシング
５ｂ    ケーシングカバー
６    ノズル
６ａ    キャップ
７    ベンチュリー管
７ａ    ストレート部始まり
８    第２の通路
９    案内羽根
１０    水路
１１    戻り防止リブ
１１ａ    仕切板
１２    開口部
１３    気液分離室
１４    気液分離リブ
１５    吐出口
１８    逆止弁
１９    弁座
２０    ボール弁
２１    バネ
θ    水平角度
Ｌ    長さ
【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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