(57)【要約】【課題】気体の排出性能を向上させて、自吸動作のポンプ姿勢の制限を軽減すると共に、ポンプ室内の気体の滞留を抑制した渦流ポンプを提供する。【解決手段】この課題を解決するために、渦流ポンプは、回転により流体を加圧する羽根部１８と、羽根部１８を外周に有した羽根車４と、羽根車４を内部に収納したポンプ室１と、羽根車４を回転させるモータと、を備えると共に、流体の流動する流路５を羽根部１８の外周側に有し、ポンプ室１が、流路５の上流端６に連通した吸入管２１と、流路５の下流端７に連通した吐出管２２と、下流端７で流体の気液分離を行う気液分離部と、を備え、ポンプ室１を形成するケーシングが羽根車４との対向面を有し、該対向面に吐出管２２が開口すると共に、前記対向面の流路５の下流端７を形成する部位に、周方向に平面を有した突部２７を設けて、該平面を気液分離部の衝突面４４とした。【選択図】図１
2012092727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転により流体を加圧する羽根部と、羽根部を外周に有した羽根車と、前記羽根車を内部に収納したポンプ室と、前記羽根車を回転させるモータと、を備えると共に、前記流体の流動する流路を前記ポンプ室の前記羽根車の外周側に有し、
前記ポンプ室が、前記流路の上流端に連通した吸入管と、前記流路の下流端に連通した吐出管と、前記流路の下流端で流体の気液分離を行う気液分離部と、を備え、
前記ポンプ室を形成するケーシングが前記羽根車と前記羽根車の回転軸芯の軸方向に対向した対向面を有すると共に、前記吐出管の内部が前記軸方向に沿って前記対向面から前記ポンプ室に連通し、
前記対向面の前記下流端を形成する部位に、周方向に平面を有した突部を設けて、
該突部の前記平面を前記気液分離部の流体を衝突させて気液分離を行う衝突面としたものであることを特徴とする渦流ポンプ。
【請求項２】
前記気液分離部の前記衝突面が前記吐出管の内面と軸方向に沿って面一に並ぶものであることを特徴とする請求項１に記載の渦流ポンプ。
【請求項３】
前記吐出管の内部が前記流体の流通方向に直交して切断した断面形状を矩形状としたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の渦流ポンプ。
【請求項４】
前記ポンプ室が前記流路の下流端と上流端の間を仕切る仕切り部を有し、前記仕切り部が前記吐出管の内面と面一で並ぶ前記下流端側の側壁を有したものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の渦流ポンプ。
【請求項５】
気体を上流端の還流させる還流路を備え、前記還流路の上流端を前記流路の中間或いは前記中間より下流側に設けたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の渦流ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦流ポンプ、殊に羽根車の外周に流体の流動する流路を有した自吸式の渦流ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体を加圧する羽根車と、羽根車を収容したポンプ室と、羽根車を回転させるモータと、羽根車の外周に沿って形成された液体の流れる流路と、を備えた渦流ポンプがある。このような渦流ポンプは、外部のタンク等に貯留された液体を加圧状態でポンプ外に送り出すため、自動車の液体燃料の供給装置等に用いられている。
【０００３】
そして、近年では、加圧能力の高さから、渦流ポンプを、コンピュータ等の発熱機器を冷却する冷却手段における冷媒供給用の動力源（循環ポンプ）として用いられることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２３２２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の渦流ポンプは気体の排出性能が余り高くないため、自吸動作を行うにあたって、渦流ポンプの上方にタンクを設けてタンク内の流体自重等で気体排出を補助する必要がある。そのため、従来の渦流ポンプは、構造体等に設置するにあたって、タンク（流体供給源）との位置関係やポンプの向き等のポンプ姿勢が制限されて、様々な姿勢で利用される装置や機器等への搭載（設置）が困難であるという問題がある。
【０００６】
また、液体流入時に、液体と共に気体が流路内に浸入すると、羽根車の回転に伴う遠心力によって、液体が羽根車の外周に集まり、液体より密度の小さい気体が羽根車の回転中心側に集まる。そのため、気体が吐出管から排出され難く、気泡となって軸周りに滞留し続けることがあり、軸周りに気泡（気体）が滞留すると、ポンプ駆動時にポンプロックや軸固着等の異常停止を引き起こすことがある。
【０００７】
そこで、この事情を鑑み、気液混合流体吸入時や自吸動作時の気体の排出性能（自吸性能）を向上させて、自吸動作のポンプ姿勢の制限を軽減すると共に、ポンプ室内の気体の滞留を抑制した渦流ポンプを提供することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の渦流ポンプは、回転により流体を加圧する羽根部と、羽根部を外周に有した羽根車と、前記羽根車を内部に収納したポンプ室と、前記羽根車を回転させるモータと、を備えると共に、前記流体の流動する流路を前記ポンプ室の前記羽根車の外周側に有し、前記ポンプ室が、前記流路の上流端に連通した吸入管と、前記流路の下流端に連通した吐出管と、前記流路の下流端で流体の気液分離を行う気液分離部と、を備え、前記ポンプ室を形成するケーシングが前記羽根車と前記羽根車の回転軸芯の軸方向に対向した対向面を有すると共に、前記吐出管の内部が前記軸方向に沿って前記対向面から前記ポンプ室に連通し、前記対向面の前記下流端を形成する部位に、周方向に平面を有した突部を設けて、該突部の前記平面を前記気液分離部の流体を衝突させて気液分離を行う衝突面としたものであることを特徴とする。
【０００９】
この渦流ポンプとして、前記気液分離部が前記吐出管の内面と軸方向に沿って面一に並ぶ平面を有したものであることが好ましい。
【００１０】
この渦流ポンプとして、前記吐出管の内部が前記流体の流通方向に直交して切断した断面形状を矩形状としたものであることが好ましい。
【００１１】
この渦流ポンプとして、前記ポンプ室が前記流路の下流端と上流端の間を仕切る仕切り部を有し、前記仕切り部が前記吐出管の内面と面一で並ぶ前記下流端側の側壁を有したものであることが好ましい。
【００１２】
この渦流ポンプとして、気体を上流端の還流させる還流路を備え、前記還流路の上流端を前記流路の中間或いは前記中間より下流側に設けたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
このような構成としたことで、従来のものに比べて、気液混合流体吸入時や自吸動作時の気体の排出性能が向上して、自吸動作のポンプ姿勢の制限を緩和することができると共に、ポンプ室内の気体の滞留を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態の一例の渦流ポンプの回転円上で切断した断面図である。
【図２】同上の外観の斜視図である。
【図３】同上のＡ−Ａ線で一部を切断した（ａ）外観と（ｂ）流路下流端周辺の斜視図である。
【図４】同上の軸方向に切断した断面図である。
【図５】図４の羽根部周辺を拡大した断面図である。
【図６】同上の下流端の断面図である。
【図７】実施形態の他の一例の渦流ポンプの回転円上で切断した断面図である。
【図８】同上のポンプケースを透過させた外観の斜視図である。
【図９】同上の軸方向に切断した断面図である。
【図１０】同上における還流路上流端の設置位置変更の説明図である。
【図１１】同上の設置位置の違いに伴う圧力変動の流体解析結果の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を例示して説明する。
【００１６】
実施形態の一例の渦流ポンプは、図４に示すように、駆動源であるモータと、モータに回転駆動される羽根車４と、羽根車４の外周に位置して内部に流体が流動する流路５と、を備えている。そして、羽根車４は、流体を加圧して流動させる羽根部１８を外周側に有すると共に、ロータ１４と一体の複数の磁極を羽根車１８より内周側に有し、該羽根部１８の外周側が流路５となっている。
【００１７】
詳しくは、図２〜４に示すように、渦流ポンプは、流路５を有すると共に羽根車４を収容したポンプ室１と、ポンプ室１から区画されたモータ部２と、からなっている。そして、ポンプ室１は、ポンプ室１の外殻を形成するポンプケース２０と、ポンプ室１とモータ部２を区画する分離板３１と、で囲まれている。
【００１８】
また、モータは、コイルを有した環状のステータ８と、モータ駆動を制御する制御部９と、複数のマグネット（磁極）を有した円筒状のロータ１４と、ロータ１４を回転自在で支持した回転支持部と、を備えている。ステータ８及び制御部９はモータ部２内に配置されており、ロータ１４及び回転支持部はポンプ室１内に配置されている。
【００１９】
そして、制御部９はステータ８のコイルに流れる電流を制御することで、モータ駆動を制御しており、ステータ８は制御部９に通電制御されることで、ロータ１４を磁気回転させている。更に、制御部９及びステータ８はモータ部２内に充填されたモールド材１０を介して分離板３１に固定されており、モールド材１０は、図２に示すように、モータ部２の外殻を形成している。
【００２０】
一方、ロータ１４及び回転支持部は、図４に示すように、ステータ８と略同芯でステータ８の内周に配置されており、ロータ１４はステータ８との間に分離板３１が介在しており、回転支持部はロータ１４の内周に配置されている。
【００２１】
そして、回転支持部は、ロータ１４の回転中心に位置した軸１１と、軸１１の軸回りに回転自在で取り付けられた軸受部１２と、軸受部１２を軸１１上に位置規定する受板１３と、を有している。軸１１は、一端が分離板３１に固定されて、他端がポンプケース２０に固定されており、軸受部１２は外周にロータ１４が一体で取り付けられており、ロータ１４と共に軸１１の軸回りに回転する。
【００２２】
以下、特に規定しない限り、軸１１の軸方向を単に軸方向と記載し、軸１１のラジアル方向を単にラジアル方向と記載する。そして、軸方向に視た形状を平面視の形状と記載し、平面視における羽根車４の回転円を単に回転円と記載する。
【００２３】
受板１３は軸受部１２の軸方向の両端に夫々配置されると共に、軸１１に対して回転不能で軸１１或いは分離板３１やポンプケース２０に固定されている。そのため、軸受部１２及びロータ１４は軸１１に対して軸方向の所定の位置に規定されて、回転時の振動等でロータ１４が軸方向に動き難くなり、ロータ１４の位置ずれを抑制している。更に、受板１３は軸受部１２がケーシングに直接接触することも防いでおり、ロータ１４回転時にケーシングが磨耗することを防いで、経時劣化に伴う位置ずれの発生を抑制している。
【００２４】
また、ロータ１４は周方向に複数のマグネットが並ぶ円筒形状となっている。そして、ロータ１４は、軸芯側に突出した突出部１５を円筒の内周面の軸方向の寸法の略中間に有しており、ロータ１４は突出部１５を介して軸受部１２に固定されている。更に、ロータ１４は円筒の軸方向の一端に環状の円板１６が略同芯で且つ一体で設けられており、ロータ１４は軸受部１２と共に回転することで、円板１６を回転させるものとなっている。
【００２５】
該円板１６は、図１や図４に示すように、円板１６の外周端に羽根部１８を有しており、内径がロータ１４の円筒の内径と略同寸となっており、外径がロータ１４の円筒外径より大きい寸法となっている。該円板１６とロータ１４を一体化したものが、羽根車４となっている。
【００２６】
そして、円板１６の羽根部１８は周方向に略等間隔で切り欠かれた複数の切欠き１９からなっている。更に、各切欠き１９は、図４や図５に示すように、ラジアル方向に視て略円弧形状で且つ略同寸同形に切り欠かれて、円板１６のポンプケース側を向く板面１７側及びラジアル方向の外周側に開口している。
【００２７】
なお、羽根車４はロータ１４と一体のものに限らず、羽根車４（円板１６）とロータ１４が別部材からなるものであってもよい。このものでは、円板１６の内周にマグネットを設けて、円板１６とロータ１４を磁気連結し、円板１６をロータ１４と共に回転させることが好ましい。
【００２８】
ポンプ室１は、図２に示すように、外部からポンプ室１内に液体を吸入する吸入管２１と、ポンプ室１内から外部に液体を吐出する吐出管２２と、が外殻から軸方向に沿って突出して設けられている。そして、吸入管２１は、断面略矩形状の筒となっており、一端の開口が外部の配管や貯留タンク等の液体供給源等に連通し、他端の開口がポンプ室１内の流路５（詳細は後述する）の上流端６に連通している。一方、吐出管２２は吸入管２１と略同形同寸の断面略矩形状の筒となっており、一端の開口が外部の配管や液体供給対象等に連通し、他端の開口が、図３に示すように、流路５の下流端７に連通している。
【００２９】
また、ポンプ室１内面は、図４や図５に示すように、円板１６の各板面１７に夫々対向した環状の内面を有いる。そして、円板１６の一方の板面１７に正対する略環状の対向面を分離板３１のフランジ部３３が形成しており、他方の板面１７に正対する略環状の対向面をポンプケース２０が形成しており、両対向面は軸１１と略同芯で位置している。
【００３０】
詳しくは、分離板３１が、図４に示すように、一端に底部を有した円筒部３２と、円筒部３２の他端から外周に延設された環状のフランジ部３３と、フランジ部３３からポンプケース２０に向かって立ち上がる環状の立設壁３５と、からなる。そして、円筒部３２は外周側にステータ８が略同芯で位置し、内周側にロータ１４及び軸１１が略同芯で位置しており、底部の円筒内部側の面には、軸１１の一端を固定する固定部が、軸方向に突出して設けられている。
【００３１】
フランジ部３３は、円板１６の一方の板面１７と正対した一端面３４と、一端面３４の外周から軸方向に突出した立設壁３５と、備えており、対向面である一端面３４は円板１６の一方の板面１７との軸方向の間に所定のクリアランスを有している。
【００３２】
そして、立設壁３５は、図１に示すように、羽根車４と略同芯の環状で軸芯側を向いて、一端面３４の外周側から軸方向に立ち上がっている。更に、立設壁３５は、図５に示すように、壁面から外周に向けて凹んだ平面視略Ｃ字形状の凹所３６と、凹所３６の周方向の端部の間に位置する仕切り部３７と、を備えている。
【００３３】
凹所３６は周面と円板１６の外周端のラジアル方向の間がクリアランスより大きい寸法で離れて、羽根部１８の外周に平面視略Ｃ字形状の空間を形成している。
【００３４】
そして、凹所３６はＣ字の周方向の一端側が、図４に示すように、吸入管２１と軸方向に並んで位置し、周方向の他端側が、図３に示すように、吐出管２２と軸方向に並んで位置しており、他端と一端の回転方向ＲＤにおける間に仕切り部３７が位置している。
【００３５】
仕切り部３７は周方向に沿った円弧形状の内周面を有すると共に、該内周面が立設壁３５の壁面と略面一で並んでおり、立設壁３５と仕切り部３７の壁面は円板１６の外周端とのラジアル方向の間に所定のクリアランスを有している。
【００３６】
そして、仕切り部３７は円弧の周方向の両端に側壁３８を有すると共に、軸方向の端面がポンプケース２０の対向面に当接されている。更に、各側壁３８は夫々軸方向に沿って略平らな面を有すると共に、夫々凹所３６のＣ字の端部と軸方向に略重なって位置している。
【００３７】
また、ポンプケース２０は、図４に示すように、軸１１の他端を固定する固定円部２３と、固定円部２３の外周に位置し平面視略環状の平面２５を有した平面部２４と、でポンプ室１の内面を形成している。
【００３８】
平面部２４は環状の平面２５が、円板１６のフランジ部３３に対向した板面１７と反対側の板面１７（他方の板面１７）に対向する対向面となっている。そして、平面部２４は該平面２５に、軸方向に凹んだ平面視略Ｃ字形状の凹陥部２６と、凹陥部２６の周方向の間に位置して軸方向に突出した突部２７と、を有している。更に、平面部２４は凹陥部２６より内周側の平面２５が他方の板面１７との軸方向の間に所定のクリアランスを有している。
【００３９】
凹陥部２６は軸１１と略同芯のＣ字形状の天面を有すると共に、該天面が他方の板面１７の軸方向における間にクリアランスより大きい寸法で離れており、平面視Ｃ字状の空間を形成している。そして、凹陥部２６は平面視において外周端が凹所３６の周面と略重なって位置すると共に、外周端の周面が凹所３６の周面と軸方向に略面一で連続しており、内周端は羽根部１８の内周端より内周側或いは略重なって位置している。
【００４０】
更に、凹陥部２６は、図４に示すように、天面の周方向の一方の端部に、吸入管２１に連通する吸入連通孔２９が開口しており、該天面の他方の端部には、図３に示すように、吐出管２２に連通する吐出連通孔３０が開口している。
【００４１】
吸入連通孔２９は、図４に示すように、吸入管２１と略同形同寸の平面視矩形状で天面に開口しており、該開口は吸入管２１の内部に連通すると共に、開口の縁と吸入管２１の内面が軸方向に沿って略面一で連続している。そして、吐出連通孔３０は、図３に示すように、吐出管２２と略同形同寸の平面視矩形状で天面に開口しており、該開口は吐出管２２の内部に連通すると共に、開口の縁と吐出管２２の内面が軸方向に沿って略面一で連続している。
【００４２】
また、凹陥部２６は周方向の端部が凹所３６の周方向の端部と軸方向に沿って略重なって位置して、凹所３６と軸方向に連通しており、凹陥部２６と凹所３６の形成する空間は回転方向ＲＤに視て断面略Ｌ字形状となっている。そして、凹陥部２６及び凹所３６によって形成されたＬ字の空間は、流体の流れる流路５となっている。
【００４３】
そのため、凹陥部２６及び凹所３６のＣ字の周方向の吸入管２１側の端部が、流路５の上流端６側となっており、吐出管２２側の端部が流路５の下流端７側となっている。そして、流路５の下流端７と上流端６の回転方向ＲＤに沿った間に、仕切り部３７と突部２７が位置するため、上流側と下流側の圧力差が保持されると共に、下流側から上流側への流体の流動を制限されている。
【００４４】
更に、流路５は羽根車４回転時に切欠き１９に連通することで、流体の流れに渦流れを発生させている。詳しくは、図５の矢印Ａｒで示すように、流路５内を回転方向ＲＤに流動する流体が、流路５内を流動中に切欠き１９内に流れ込んだ後、切欠き１９の円弧に沿って流れて流路５に戻るものとなっている。
【００４５】
また、図４や図６に示すように、突部２７は凹陥部２６の両端の周方向の間に位置しており、該突部２７の軸方向を向く端面は、平面部２４の凹陥部２６より内周側の平面２５と、略面一に連続すると共に、仕切り部３７の軸方向を向く端面に当接されている。
【００４６】
そして、突部２７は周方向の両端に軸方向に沿って略平らな側面２８を夫々備えており、各側面２８が夫々軸方向に沿って仕切り部３７の側壁３８と略面一で連続している。そのため、突部２７は流路５の羽根部１８の軸方向の一端側（凹陥部２６側）の空間を略閉塞して、流路５を仕切り部３７と共に平面視Ｃ字形状に仕切っている。
【００４７】
更に、突部２７は一方の側面２８が、図４に示すように、吸入管２１の内面とも軸方向に沿って略面一に連続しており、他方の側面２８が、図３や図６に示すように、吐出管２２の内面とも軸方向に沿って略面一に連続している。そして、突部２７の他方の側面２８は、流路５内を流動する流体が衝突する気液分離部の衝突面４４となっており、該衝突面４４に気液混合流体が衝突すると、該流体の気液分離が行われた後、流体や分離された気体等が吐出管２２に送出される。
【００４８】
このように、突部２７の側面２８を気液分離部の衝突面４４としたことで、流体は略平らな衝突面４４に衝突するため、衝突面４４が曲面形状のものに比べて、流体の衝突面４４への衝突力を大きくできる。そして、衝突力を大きくしたことで、気液分離効率が上がり、ポンプ室１内に気体が残留し難くなり、軸周りへの気体滞留に伴うポンプロックや軸固着等の異常停止が発生し難くなり、ポンプ駆動の安定性を向上させることができる。
【００４９】
また、気体の滞留を抑制したことで、気液混合流体吸入時や自吸動作時のポンプの気体の排出性能（自吸性能）を向上できて、自吸動作時のポンプ姿勢の制限を緩和できて、ポンプの設置姿勢の自由度を向上させることができる。
【００５０】
そして、ポンプ姿勢の制限を緩和したことで、車両用の液体燃料の供給装置等の渦流ポンプを備えた流体供給装置において、従来の装置に比べて、デットスペースの削減による小型化や、流体供給源の位置変更に伴う低重心化等を行うことができる。更に、ポンプ姿勢の制限緩和によって、コンピュータやプロジェクター等の様々な姿勢で使用される機器であっても、該機器用の冷却装置等の流体循環装置に、循環ポンプとして搭載（設置）することが可能となる。
【００５１】
また、流路５の下流端７より回転方向ＲＤの先端側（仕切り部３７側）の部位において、仕切り部３７がポンプ室１内面と羽根部１８のラジアル方向の間隔を狭めており、突部２７がポンプ室１内面と羽根部１８の軸方向の間隔を狭めている。すなわち、仕切り部３７及び突部２７を設けたことで、従来の仕切り部３７でラジアル方向の間のみを狭めたものに比べて、先端側の部位における羽根部１８周辺のポンプ室１の内面との隙間を狭めたものとなっている。
【００５２】
そのため、下流端７に流れた流体が衝突面４４を避け難くなり、衝突面４４に流体を衝突させ易くできて、気液分離部で気液分離を行い易くすることができる。そして、分離された気体のポンプ室１内での逃げ場も生じ難くなるため、気体が上流側や軸芯側に逃げ難くなり、気体を吐出管２２に送出（排出）し易くできて、気体の排出効率を向上させることができる。以下、衝突した液体や気液混合流体や分離された気体を纏めて流体等と記載する。
【００５３】
また、衝突面４４が側壁３８及び吐出管２２の内面と軸方向に沿って略面一で連続するため、下流端７に流動された流体等を略面一に連続する面に沿って滑らかに吐出管２２内へ導出できて、流体の吐出管２２への送出効率を向上することができる。
【００５４】
そして、仕切り部３７の端面と突部２７の端面を当接したことで、断面Ｌ字の流路５の下流端７より先端側が略閉塞されて、流体等の逃げ場をより生じ難くできると共に、衝突面４４を広くできる。そのため、流体が衝突面４４に衝突し易くなり、気液分離効率が上がり、気体の排出性能及び自吸性能を向上させることができる。
【００５５】
更に、流路５の下流端７より先端側を略閉塞したことで、突部２７の無い凹陥部２６が環状に凹んだ（全周に凹んだ）ものに比べて、流体が吐出管２２に送出され易くなり、流体等の吐出管２２への送出効率を向上させることができる。
【００５６】
また、符号３９は立設壁３５の先端と嵌まり合う環状の凹部であり、符号４０はシール部材を介在させてポンプケース２０と分離板３１の間をシールするシール部であり、凹部３９及びシール部４０によって流路５内の流体の外周への漏れを抑制している。そして、符号４１はポンプケース２０と分離板３１を固定する固定具４３を挿し通す挿通孔であり、ポンプケース２０には該挿通孔４１に連通してねじ等の固定具４３を挿し通す連通孔４２が形成されている。
【００５７】
なお、所定のクリアランスとは、夫々ポンプ組立時の部品交差等で軸方向の寸法が変化しても、互いが接触しない（寸法が零に成らない）程度に広く、且つ流体が容易に流動しない程度に狭い隙間となっている。
【００５８】
また、実施形態の他例として、図７〜９に示すように、ポンプ室１内に、滞留した気体を流路５の上流端６側（吸入管２１側）に戻す還流路を設けて、自吸性能を向上させてもよい。なお、前述の例と略同様の構成は同じ符号を付して、重複する説明は省略する。
【００５９】
還流路は、流路５の下流側を流れる流体（液体や気液混合流体）を流路５より内周側に流入させると共に、内周側の流体を流路５の上流側に流出させて、流路５より内周側の空間に流体の流れを発生させている。
【００６０】
詳しくは、図９に示すように、分離板３１に形成された第１溝部５３と、ポンプケース２０に形成された第２溝部５４と、ロータ１４の突出部１５に形成された貫通路５５と、からなる還流路を、前述の例の渦流ポンプに追加したものとなっている。
【００６１】
第１溝部５３はフランジ部３３の立設壁３５との接続部位から内周端までラジアル方向に沿ってフランジ部３３の一端面３４から軸方向に凹んだ形状となっている。そして、第１溝部５３は外周端が立設壁３５を介して凹所３６の軸方向を向く端面に開口している。
【００６２】
更に、第１溝部５３の上記開口は、図７に示すように、回転円上において吸入連通孔２９から略１８０度回転した位置に設けられて、凹所３６の形成する空間に連通している。
【００６３】
そのため、第１溝部５３は一端面３４及び壁面に形成された回転方向ＲＤに視て略Ｌ字状の溝（凹み）となっており、第１溝部５３の壁面側の開口は流路５の中間より下流側に位置して、還流路内に流体を流入する還流路上流端５１となっている。そして、還流路上流端５１は吸入連通孔２９から略１８０度回転した線対象位置に設けられている。
【００６４】
更に、第１溝部５３は、一端面３４に形成された軸方向を向く底面と一方の板面１７の軸方向の間の寸法及び、立設壁３５に形成された外周面と円板１６の外周端のラジアル方向の間の寸法が夫々クリアランスより大きい寸法となっている。そのため、第１溝部５３は溝内を流体が流動し易く且つ流路５から溝内に流体が流入し易い形状となっており、流路５内を流れる流体の一部は、羽根車４の回転に伴い第１溝部５３を介して円筒部３２の内周空間に流入される。以下、円筒部３２の内周空間を単に円筒部３２内と記載する。
【００６５】
また、第２溝部５４は、図７や図８に示すように、平面部２４の内周端から外周端までラジアル方向に沿って平面部２４の平面２５から軸方向に凹んでおり、ラジアル方向に沿った略直線形状の溝となっている。そして、第２溝部５４は外周端が凹陥部２６の内周面に開口しており、該開口は凹陥部２６の形成する空間の吸入連通孔２９の近傍位置に連通している。そのため、上記外周端の開口は、還流路内の流体を流路５の上流端６に還流する還流路下流端５２となっている。
【００６６】
更に、第２溝部５４は、図９に示すように、平面部２４に形成された凹陥部２６より内周側の平面２５と一方の板面１７の軸方向の間の寸法がクリアランスより大きい寸法となっている。そのため、第２溝部５４は溝内を流体が流動し易く且つ溝内から流路５に流体が流入し易い形状となっており、円筒部３２内の流体の一部は、羽根車４の回転に伴い第２溝部５４を介して流路５の上流端６に還流される。
【００６７】
なお、円筒部３２内から第２溝部５４に流体が流動可能とするために、ポンプケース２０の固定円部２３の外周面と円板１６の内周端のラジアル方向の間をクリアランスより大きい寸法で離すことが好ましい。もちろん、第２溝部５４は、平面部２４の内周端から軸方向に沿って固定円部２３の外周面にも溝を有して、固定円部２３の軸方向の端部から円筒部３２内に連通した回転方向ＲＤに視て略Ｌ字状の凹みであってもよい。
【００６８】
また、貫通路５５は軸方向に沿ってロータ１４の突出部１５に貫通すると共に、突出部１５に複数設けられており、貫通路５５は円筒部３２内の一端側（底部側）と突出部１５を挟んだ他端側（フランジ部３３側）の二つの空間を連通させている。
【００６９】
そのため、円筒部３２内の液体はロータ１４の回転に伴い貫通路５５を介して一端側から他端側へ或いは他端側から一端側へ流動するものとなっており、該流動に伴い軸周りに滞留した気体を攪拌して、円筒部３２内の流体を気液混合流体にしている。そして、第１溝部５３を介した流路５からの液体流入と第２溝部５４を介した流路５への液体流出に伴って、円筒部３２内の気液混合流体は第２溝部５４を介して流路５の上流端６に流出される。
【００７０】
このように、還流路を設けたことで、流路５の下流側と上流側の圧力差に伴い、第１溝部５３や第２溝部５４を介して流路５の下流側から上流側へ流路５内の液体が還流すると共に、還流時に軸周りを流れる際に、液体と滞留気体が混合される。そのため、流路５の下流側から還流路に導入された液体は、気液混合流体となって還流路から流路５の上流側に導出されて、円筒部３２内の滞留気体を低減できる。
【００７１】
そして、滞留気体を低減できるため、滞留気体の増加に伴うポンプロックや軸固着等のポンプの異常停止を発生し難くすることができる。更に、滞留気体が気液混合流体となって流路５内を流動するため、流路５の下流端７に流動され易くなり、流動された滞留気体は下流端７の気液分離部で気液分離されて、吐出管２２から外部に送出される。
【００７２】
すなわち、円筒部３２内で液体に気体を混合すると共に、混合した流体を流路５の上流側に導出させたことで、気体の滞留を抑制できると共に、自吸性能を向上できて、自吸式渦流ポンプの設置時のポンプ姿勢の制限を緩和することができる。なお、還流路は溝形状のものに限らず、筒形状等の流路５内と円筒部３２内を連通可能な形状のものであればよい。
【００７３】
また、還流路を設けたことで、流路５内の流体の一部（液体）が還流路に流れるため、吐出管２２に流動される流体が減少して、吐出管２２での流体圧力が低下することがある。そして、該圧力低下を軽減するには、第１溝部５３の外周端である還流路上流端５１を、図１０，１１に示すように、流路５の中間或いは中間より下流側に設けることが好ましい。
【００７４】
図１０は還流路上流端５１の設置位置の例となっており、還流路上流端５１の設置位置は流路５の上流側から順番に第１位置６１、第２位置６２、第３位置６３、第４位置６４、第５位置６５となっている。そして、図１１は還流路上流端５１の設置位置の違いに伴うモータ回転数と吐出管２２での流体圧力の解析結果となっており、各解析結果は夫々図１０の設置位置のいずれか一つに還流路上流端５１を設けた際の流体流動の解析結果となっている。
【００７５】
以下、羽根車４の回転円の軸芯を基準点として、吐出連通孔３０と吸入連通孔２９の周方向の中点から時計回り（回転方向ＲＤ）に９０度ずつ、第１象限Ｅ１、第２象限Ｅ２、第３象限Ｅ３、第４象限Ｅ４と区画して、設置位置と圧力低下の関係を説明する。
【００７６】
詳しくは、図１０に示すように、第１象限Ｅ１が、流路５の上流端６（吸入管２１）側の領域となっており、第４象限Ｅ４が、流路５の下流端７（吐出管２２）側の領域となっている。
【００７７】
そして、第２象限Ｅ２が、上流端６側（第１象限Ｅ１）より下流側で且つ流路長の略中間より上流側の領域となっており、第３象限Ｅ３が、下流端７側（第４象限Ｅ４）より上流側で且つ第２象限Ｅ２より下流側の領域となっている。
【００７８】
また、第１位置６１は第２象限Ｅ２上に開口し、第２位置６２は流路長の略中間（第２象限Ｅ２と第３象限Ｅ３の境界）に位置するために第２象限Ｅ２及び第３象限Ｅ３上に開口している。そして、第３位置６３は図７〜９に示した例の還流路上流端５１の位置であり、該第３位置６３は第３象限Ｅ３上に開口している。
【００７９】
更に、第４位置６４は第３象限Ｅ３と第４象限Ｅ４の境界に位置するために第３象限Ｅ３及び第４象限Ｅ４上に開口し、第５位置６５は第４象限Ｅ４上に開口している。すなわち、第２位置６２、第３位置６３、第４位置６４は少なくとも一部が、流路５の中間或いは中間より下流側である第３象限Ｅ３上に開口している。
【００８０】
また、図１１に示すように、第３象限Ｅ３上に開口した第２位置６２、第３位置６３、第４位置６４では、第１位置６１や第５位置６５に比べて圧力低下が小さく、第３位置６３で最も圧力低下が小さい。これは、第１位置６１では流体が不十分な加圧状態で還流路に流れ込み、第５位置６５では還流路への流入量が多過ぎ、これら設置位置では、流体が流路５と還流路の間で循環し易く、ポンプ効率の低下に伴う圧力損失が大きくなるためと考えられる。
【００８１】
このように、還流路の上流端５１を、流路５の中間及び中間より下流側の領域である第３象限Ｅ３上に開口させることで、還流路設置に伴う圧力低下を軽減できて、気体滞留に伴う異常停止を抑制して良好な自吸性能を備えた渦流ポンプとなる。なお、還流路の上流端５１は第２位置６２、第３位置６３、第４位置６４に限らず、第２位置６２と第３位置６３の間や、第３位置６３と第４位置６４の間に設置してもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１  ポンプ室
４  羽根車
５  流路
６  上流端
７  下流端
１８  羽根部
２１  吸入管
２２  吐出管
２７  突部
４４  衝突面
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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