(57)【要約】【課題】異なる性能を有する多種類のポンプを用意することなく、また、ポンプの自吸能力を低下させることなく、顧客の要求するポンプ性能を安価かつ簡易に実現することができる自吸水ポンプを提供する。【解決手段】自吸水ポンプは、回転自在な主軸１０と、主軸１０に取り付けられた羽根車１２と、ポンプケーシング１６，２０，２２とを備えている。吐出ケーシング２０は、羽根車１２が配置される主渦室３０および副渦室３１と、羽根車１２から吐出される流体から気体を分離するための気液分離室３２と、羽根車１２から副渦室３１を通って吐出される流体を気液分離室３２に導く連絡室３４とを有している。吸込ケーシング１６には、副渦室３１と主渦室３０との間を仕切り、羽根車１２の外周縁の近傍まで延びる凸部４２が形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在な主軸と、前記主軸に取り付けられた羽根車と、前記羽根車が配置される主渦室および副渦室と、前記羽根車から吐出される流体から気体を分離するための気液分離室と、前記羽根車から前記副渦室を通って吐出される流体を前記気液分離室に導く連絡室とを有する少なくとも２つのポンプケーシングとを備えた自吸水ポンプであって、
前記少なくとも２つのポンプケーシングの１つには、前記副渦室と前記主渦室との間を仕切り、前記羽根車の外周縁の近傍まで延びる凸部が形成されていることを特徴とする自吸水ポンプ。
【請求項２】
前記凸部は、前記羽根車の外周に沿って前記主軸を中心とした所定の角度範囲に延びていることを特徴とする請求項１に記載の自吸水ポンプ。
【請求項３】
前記ポンプケーシングの少なくとも１つはポリジシクロペンタジエンからなることを特徴とする請求項１または２に記載の自吸水ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自吸水ポンプに係り、特にポンプの起動時に吸込管内に空気が充満していても、空気を吸上げて排出し、次いで水を排出することができる自吸水ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ポンプの起動時に吸込管内に空気が充満していても、空気を吸上げて排出し、次いで水を排出することができる自吸水ポンプが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。このような自吸水ポンプの一例を図１に示す。
【０００３】
図１に示す自吸水ポンプにおいては、羽根車１１２の回転に伴い、ポンプの起動前にポンプケーシング内に導入する自吸のための呼び水と、羽根車１１２の中央部にある、吸込ケーシングの吸込口に接続された吸込配管（図示せず）内の空気が、羽根車１１２によって撹拌混合され、気液混合水は羽根車１１２から副渦室１３１を通って連絡室１３４に吐出される。この気液混合水は、連絡通路１３６を通って気液分離室１３２内に旋回流を形成するように噴出され、これにより気液分離室１３２内で水と空気が分離される。水と分離された空気は、吐出口１１８から吐出配管（図示せず）に排出され、やがて吸込配管内がすべて水で満たされることにより自吸運転が終了する。
【０００４】
ここで、図１に示す自吸水ポンプでは、副渦室１３１と主渦室１３０とを仕切る主渦室１３０の巻き始め部１３０ａと羽根車１１２の外周縁との間の隙間は、ポンプの自吸能力に大きな影響を与える。すなわち、副渦室１３１と主渦室１３０とを仕切る主渦室１３０の巻き始め部１３０ａと羽根車１１２の外周縁との間の隙間が大きいと、羽根車１１２によって撹拌混合された気液混合水の一部が主渦室１３０側に流れることによって、羽根車１１２から吐出される気液混合水が効率的に連絡室１３４に送られないため、ポンプの自吸能力が低下してしまう。
【０００５】
一般のポンプでは、羽根車の外径を調整することによってポンプの揚程や流量などの性能の調整がなされるが、上述した自吸水ポンプにおいては、羽根車１１２の外径を小さくするとポンプ１１２の自吸能力が低下してしまうため、顧客の要求する性能を実現するためにはこの自吸能力を犠牲にせざるを得なかった。一方、自吸能力を犠牲にすることなく、顧客の要求する性能を実現するためには、羽根車の外径に適した多種のポンプケーシングを複数種類あらかじめ用意しておき、顧客の要求する性能に応じて適切な種類のポンプを選択する必要があり、製造コストおよび労力の増大を招いていた。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５０−２１６８２号公報
【特許文献２】特開２００２−２１７６１号公報
【特許文献３】特開２００４−１８３５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、異なる性能を有する多種類のポンプを用意することなく、また、ポンプの自吸能力を低下させることなく、顧客の要求するポンプ性能を安価かつ簡易に実現することができる自吸水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】
【０００８】
本発明の一態様によれば、異なる性能を有する多種類のポンプを用意することなく、また、ポンプの自吸能力を低下させることなく、顧客の要求するポンプ性能を安価かつ簡易に実現することができる自吸水ポンプが提供される。この自吸水ポンプは、回転自在な主軸と、上記主軸に取り付けられた羽根車と、少なくとも２つのポンプケーシングとを備えている。上記ポンプケーシングは、上記羽根車が配置される主渦室および副渦室と、上記羽根車から吐出される流体から気体を分離するための気液分離室と、上記羽根車から上記副渦室を通って吐出される流体を上記気液分離室に導く連絡室とを有している。上記ポンプケーシングの１つには、上記副渦室と上記主渦室との間を仕切り、上記羽根車の外周縁の近傍まで延びる凸部が形成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る自吸水ポンプによれば、上記ポンプケーシングの１つに、副渦室と主渦室とを仕切る主渦室の巻き始めと連続して羽根車の外周縁の近傍まで延びる凸部が形成されているため、顧客の要求する性能に適合させるために羽根車の外径を小さくした場合であっても、羽根車から吐出された流体を効率的に連絡室に送ることができる。したがって、異なる性能を有する多種類のポンプを用意することなく、また、ポンプの自吸能力を低下させることなく、顧客の要求するポンプ性能を安価かつ簡易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る自吸水ポンプの実施形態について図２から図８を参照して詳細に説明する。なお、図２から図８において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１１】
図２は、本発明の第１の実施形態における自吸水ポンプを示す縦断面図である。図２に示すように、自吸水ポンプは、回転自在の主軸１０と、主軸１０の端部に取り付けられた羽根車１２と、吸込口１４を有する吸込ケーシング１６と、吐出口１８を有する吐出ケーシング２０と、吐出ケーシング２０に対して吸込ケーシング１６の反対側に配置されたカバーケーシング２２とを備えている。吸込ケーシング１６の吸込口１４には吸込管（図示せず）が接続され、吐出ケーシング２０の吐出口１８には吐出管（図示せず）が接続されている。
【００１２】
主軸１０は軸受２４により支持されており、軸受２４はカバーケーシング２２に取り付けられた軸受胴体２６の内部に収容されている。モータ（図示せず）の駆動によって、主軸１０が回転し、羽根車１２が主軸１０と一体に回転するようになっている。なお、吸込ケーシング１６やカバーケーシング２２、吐出ケーシング２０などのポンプの各構成要素をポリジシクロペンタジエンにより形成してもよい。
【００１３】
図３は図２のIII−III線断面図、図４は図３のIV-IV線断面図である。図３に示すように、羽根車１２の周囲には、羽根車１２の回転方向に沿って断面積が徐々に増加する主渦巻室３０および副渦巻室３１が形成されている。この主渦巻室３０のボリュートの下流側には、羽根車１２から吐出された流体から気体（空気）を分離するための気液分離室３２が形成されている。この気液分離室３２の下流側には吐出口１８が位置している。
【００１４】
吐出ケーシング２０には、羽根車１２から副渦巻室３１を通って吐出される流体を気液分離室３２に導く連絡室３４が形成されている。図４に示すように、連絡室３４と気液分離室３２との間には、連絡室３４からの流体を気液分離室３２の壁面に沿ってその円筒形状の接線方向に導入する連絡通路３６が設けられている。
【００１５】
このような構成の自吸水ポンプにおいて、モータを始動すると、主軸１０に取り付けられた羽根車１２が回転し、この羽根車１２の回転に伴い、羽根車１２の中央部にある、吸込ケーシング１６の吸込口１４に接続された吸込配管（図示せず）内の空気が、ポンプの起動前にポンプケーシング内に導入する自吸のための呼び水と、羽根車１２によって撹拌混合される。
【００１６】
気液混合水は羽根車１２から連絡室３４に吐出され、この気液混合水は連絡通路３６を通って気液分離室３２の内部に噴出される。このとき、気液混合水は気液分離室３２の接線方向に噴出されるため、気液分離室３２の内部に旋回流が生じる。気液混合水中の水と空気の比重差により、これらに作用する遠心力に差が生じるため、水は気液分離室３２の外周側の壁面に沿って旋回し、空気は気液分離室３２の中央側に集まる。このため、空気が水と分離され、気液分離室３２の中央側に逆円錐状の空気層３８が形成される。
【００１７】
このようにして水と分離された空気は、吐出口１８から吐出配管に排出され、旋回流を形成した水は、気液分離室３２の下方から主渦巻室３０に戻される。なお、気液分離室３２内に形成される空気層３８は次第に下方に延びていくが、気液分離室３２の下部にはストッパ４０が設けられているため、ストッパ４０よりも下方に空気層３８が成長することがないようになっている。
【００１８】
上述のようにして、吸込配管内の空気が次第に吐出配管に排出されていき、やがて吸込配管内がすべて水で満たされることとなる。これにより自吸運転が終了し、その後は通常の揚水運転となる。この揚水運転においては、羽根車１２から吐出された水が渦巻室３０から主に気液分離室３２を通って吐出配管に排出される。
【００１９】
ポンプの運転が停止すると、吐出配管内の水とポンプケーシング内の水が吸込配管側へ逆流するが、その一部がポンプケーシング内に残り、上述したポンプ起動前の呼び水と同じ働きをする。
【００２０】
ここで、図３に示すように、本実施形態における自吸水ポンプでは、羽根車１２の外周縁と連絡室３４との間に、吸込ケーシング１６に設けられた凸部４２が位置するようになっている。この凸部４２は、羽根車１２の外径に応じて羽根車１２の外周縁の近傍まで延びている。凸部４２の内周縁と羽根車１２の外周縁は同心円状になっており、これらの間には狭い隙間が形成されている。また、本実施形態における凸部４２は、羽根車１２の外周に沿って主軸１０を中心とした所定の角度範囲に延びている。この凸部４２は、羽根車１２の外径に応じた大きさに、その都度、成型するようにしてもよいし、あるいは、羽根車１２の外径に応じた大きさの凸部をケーシングとは別体として複数種類用意してもよい。
【００２１】
図５はこの凸部４２近傍の拡大断面図であり、図６は吸込ケーシング１６を示す正面図、図７は図６のVII−VII線断面図である。上述したように、吸込ケーシング１６に設けられた凸部４２は、副渦室３１と主渦室３０とを仕切るように配置されており、羽根車１２の外周縁の近傍まで延びている。これにより、顧客の要求する性能に適合させるために羽根車１２の外径を小さくした場合であっても、羽根車１２から吐出された流体を効率的に連絡室３４に送ることができる。したがって、羽根車１２の外径に対応する凸部４２を配置するだけで、ポンプの自吸能力を維持することができる。このように、本実施形態の自吸水ポンプによれば、異なる性能を有する多種類のポンプを用意することなく、また、ポンプの自吸能力を低下させることなく、顧客の要求するポンプ性能を安価かつ簡易に実現することができる。
【００２２】
ここで、上述した吸込ケーシング１６の凸部４２は、図３に示すように、羽根車１２の外周に沿って主軸１０を中心とした最大３５°の角度範囲に延びていることが好ましく、また、羽根車１２の外周縁と凸部４２との間の隙間は最大で羽根車１２の外径の１５％以下であることが好ましい。凸部４２は、連絡室３４を羽根車１２の外周縁の近傍まで延長するものであればどのような形状であってよく、例えば図８に示す凸部４２ａのように、羽根車１２の外周方向に延びていなくてもよい。また、本実施形態では、吸込ケーシング１６に凸部を設けた例を説明したが、これに限られるものではない。例えば、カバーケーシング２２に凸部を設けてもよい。さらに、本実施形態では、気液分離室３２に旋回流を生じさせて空気と水を分離するサイクロン型の自吸水ポンプについて述べたが、本発明はサイクロン型の自吸水ポンプに限らず、種々の形式の自吸水ポンプに適用できるものである。
【００２３】
これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来の自吸水ポンプの一例を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における自吸水ポンプを示す縦断面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】図３に示す凸部近傍の拡大断面図である。
【図６】図２の吸込ケーシングを示す正面図である。
【図７】図６のVII−VII線断面図である。
【図８】図７の凸部の変形例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０    主軸
１２    羽根車
１４    吸込口
１６    吸込ケーシング
１８    吐出口
２０    吐出ケーシング
２２    カバーケーシング
２４    軸受
２６    軸受胴体
３０    主渦巻室
３１    副渦巻室
３２    気液分離室
３４    連絡室
３６    連絡通路
３８    空気層
４０    ストッパ
４２    凸部
【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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