(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される羽根車を備えて、該羽根車の回転で吸い込み口から吸い込んだ液体を遠心力によって加圧して吐出口から送り出す遠心ポンプにおいて、
上記羽根車はその中心部に該羽根車の表面側と裏面側とをつなぐ環流路を備え、上記羽根車の外縁部から上記環流路に至る副流路が上記羽根車の裏面側に設けられており、
上記羽根車の外縁部とこの羽根車を収容したポンプ室外壁との間の上記副流路の一部をなす空間が上記外壁に形成された排気口でポンプ室外の空間に連通していることを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項２】
上記排気口は羽根車の底面近傍付近に一端を開口させたものであるとともに、羽根車の周方向において複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項１記載の遠心ポンプ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の遠心ポンプが、該遠心ポンプによって送り出すべき液体を貯めているタンク内に配置されていることを特徴とする液体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、羽根車の回転で液体を吸入吐出する遠心ポンプ、殊に気体が混入した液体の吐出も可能な遠心ポンプとこれを備えた液体供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
遠心ポンプは、羽根車を回転させて遠心力によって液体の圧力を高めて吐出するものであるために、気体が混入した場合、遠心力の作用で気液が分離して液体よりも比重が軽い気体が羽根車の中心部に滞留し、液体の吐出能力が低下してしまう。
【０００３】
このために気体が混入している液体を吐出するものにおいては、羽根車の中心部付近に軸方向に貫通する環流路を設けて、羽根車の回転で圧力が高くなった液体が羽根車の外周側から背面側に至る副流路を回って上記環流路から上記気体が滞留している空間に噴出するようにして、この噴出によって滞留している気体（気泡）を粉砕して微小気泡とし、この状態の気体を羽根車の回転で液体と共に吐出するようにしたものが提供されている。
【０００４】
しかし、ポンプの駆動前から上記副流路に気体が滞留していた場合は、上記環流路を通じた気泡粉砕用の高圧液体を供給することができないために、運転不能の状態に陥ってしまう。
【０００５】
羽根車を回転駆動するための駆動機構の中央部を貫通して羽根車の回転軸芯に沿って羽根車の位置まで挿入されている排気管を設けて、この排気管を通じて気体を排出するもの（特許文献１参照）では、上記副流路における気体の滞留による運転不能の状態に陥ることはないものの、液体の吸い込み口から吐出口に至る主流路中に一端が位置する排気管によって負圧が発生するために、十分な性能を得ることが困難である。
【特許文献１】特開平４−４１９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、羽根車の回転による昇圧機構を極力損なうことなくポンプ室内に滞留した気体の排出を行うことができるポンプとこれを用いた液体供給装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、回転駆動される羽根車を備えて、該羽根車の回転で吸い込み口から吸い込んだ液体を遠心力によって加圧して吐出口から送り出す遠心ポンプにおいて、上記羽根車はその中心部に該羽根車の表面側と裏面側とをつなぐ環流路を備え、上記羽根車の裏面側には上記羽根車の外縁部から上記環流路に至る副流路が設けられており、上記羽根車の外縁部とこの羽根車を収容したポンプ室外壁との間の上記副流路の一部をなす空間が上記外壁に形成された排気口でポンプ室外の空間に連通していることに特徴を有している。羽根車の外縁部とポンプ室外壁との間の空間を排気口を通じてポンプ室外の空間に連通させて、気体が混入した液体を吐出するための加圧された液体が位置する空間である副流路に気体があってもこれは排気口を通じて排出されるようにしたものである。加圧された液体の一部を副流路及び環流路を介して環流させて気泡を破砕する時、環流させる液体を確実に確保することができる。
【０００８】
上記排気口は羽根車の底面近傍付近に一端を開口させたものであるとともに、羽根車の周方向において複数箇所に設けられていることが好ましい。
【０００９】
そして本発明に係る液体供給装置は、上記の遠心ポンプを、該遠心ポンプによって送り出すべき液体を貯めているタンク内に配置していることに特徴を有している。排気口を通じて液体が漏出してもこれが問題となることはない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、羽根車の外縁部とポンプ室外壁との間の空間をポンプ室外の空間に連通させる排気口が、加圧された液体が位置することになる空間に気体が滞留することを防ぐものであり、このために加圧された液体の一部を環流させて気泡を破砕することで、気体が混入した液体を吐出する時も、上記環流させる液体を確実に確保することができるために、運転不能に陥るようなことがないものであり、また排気口を設けることによるポンプ性能の低下は排気口として断面積の大きいものを必要としないために少しで済むものである。
【００１１】
上記排気口は羽根車の底面近傍付近に一端を開口させたものであるとともに、羽根車の周方向において複数箇所に設けられていることが、遠心ポンプの設置姿勢を問わずに排気を行うことができて好ましい。
【００１２】
そして本発明に係る液体供給装置は、上記の遠心ポンプを、該遠心ポンプによって送り出すべき液体を貯めているタンク内に配置しているために、加圧された液体が排気口を通じて漏出してもタンク内に戻るだけとなるために、上記漏出が問題となることはないものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、図１に示すように、吸い込み口１２及び吐出口１３を備えたポンプケース１１と仕切板１６とで囲まれたポンプ室内にロータマグネット１５を備えた羽根車１４が配設されている。複数の羽根１４ａが回転中心部から外縁部まで放射状に設けられているとともに後面シュラウド１４ｂが一体となっているオープン式の図示の羽根車１４は、仕切板１６の中央に固定された軸１７に対して、カーボン入りＰＰＳ樹脂などの摺動性樹脂からなる軸受１８と、一対のスラスト軸受１９ａ，１９ｂによって軸回りに回転自在に支持されている。
【００１４】
上記仕切板１６はロータマグネット１５が設けられた羽根車１４をポンプ室に収容したポンプ部２０と、ステータ２１ａ及びステータ２１ａのコイルに電流を供給する駆動回路２１ｂとからなる磁気駆動部２１とを仕切っている。
【００１５】
ここで、羽根車１４の中心部には、その羽根１４ａが設けられた表面側と裏面側（仕切板１６側）との間をつなぐ複数個の環流路２２が適宜間隔をおいて設けられている。
【００１６】
磁気駆動部２１による駆動で羽根車１４が回転する時、羽根車１４の中心部が負圧となるために吸い込み口１２から液体が導入され、羽根車１４の遠心力によって羽根１４ａに沿って加圧されながら羽根車１４の外縁部へと送り出され、吐出口１３から吐出される。
【００１７】
この時、液体中に気体（気泡）が混入した場合、液体より比重の軽い気泡は遠心力によって回転の中心部に集まり、流量の低下で更に気泡同士が結合してより大きな気体の塊になろうとするが、羽根車１４の外縁部から羽根車１４の裏面側の副流路２４に上記加圧された液体が回り込み、上記環流路２２を通じて上記気体溜まりに噴出して気泡を粉砕する。この粉砕によって液体の流量が増加し、小さくなった気泡は液体とともに羽根車１４の外縁部に導かれる。
【００１８】
外縁部ではポンプケース１１内壁に羽根車１４の後面シュラウド１４ｂの液体流れ方向と同一面上に吐出口１３へ向けてなだらかな曲面で羽根車１４との間隔を広げていくボリュートが形成されて、外縁部での液体の流れは回転の法線方向において層流となっているために、気泡を含んだ液体は外縁部から上記ボリュートへ導かれて吐出口１３に向かい、流れ方向に対して９０°以上の角度を持った上記副流路２４に気泡が向かうことはない。
【００１９】
なお、副流路２４の入り口幅は０．２ｍｍ〜０．７ｍｍ程度としておくのが好ましい。この値より狭いと副流路２４への液体の供給が阻害され、広すぎると気泡が副流路２４に侵入しやすくなる。また、副流路２４は、圧力損失を少なくするために、上記入り口部分を除けば可能な限り広くしておくことが好ましい。
【００２０】
このように、副流路２４は気体が混入した液体を吐出するための加圧された液体を溜めておく空間ともなっているわけであるが、前述のようにこの空間にポンプ駆動前に気体が入り込むと、上記環流路２２を通じて噴出して気泡を粉砕する液体を供給できないために、いわゆるエアーロックの状態となって運転不能に陥る。
【００２１】
しかし、本発明に係る遠心ポンプにおいては、羽根車１４の外周側でポンプケーシング１１と仕切板１６との接合部となっているところに排気口２３を設けている。上記副流路２４の入り口付近とポンプケーシング１１外の空間とをつなぐ排気口２３は、副流路２４に滞留している気泡があってもこれを排出してしまうものであり、このために上記副流路２４を経て環流路２２に至る液体を確保することができるために、エアーロックを招くことなく気体が混入した液体の吐出を行うことができる。
【００２２】
なお、上記排気口２３としては径が０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の断面積を有するものが望ましい。狭すぎると気泡が排出されず、広すぎると性能低下が大きくなる。
【００２３】
上記排気口２３は、図２に示すように、羽根車１４のロータマグネット１５が位置する底部寄りの部分に設けたものであってもよい。また、羽根車１３の周方向におけるいくつかの場所に夫々排気口２３を設けることで、遠心ポンプの取付姿勢にかかわらず気泡排出を行うことができるものとなる。また、排気口２３を通じて加圧された液体が外部に漏出することが生じるが、この点は遠心ポンプそのものを、加圧して送り出す液体を溜めたタンク中に浸漬してしまうことで問題となるようなことがなくなる。
【００２４】
すなわち、図３は本発明に係る遠心ポンプ６を液冷装置に適用した場合を示しており、図中３は基板２に実装された発熱部品１を冷却液との間の熱交換で冷却する冷却器、４は冷却液から熱を取り除く放熱器、５は冷却液を貯めておくリザーブタンクであり、リザーブタンク５と冷却器３と放熱器４とは循環路７で接続しているが、上記リザーブタンク５中の冷却液中に該冷却液を冷却器３へと送り出す遠心ポンプ６を浸漬しており、遠心ポンプ６によって送り出された冷却液は、冷却器３から放熱器４を経てリザーブタンク５へと戻る。
【００２５】
このように、送り出すべき冷却液中に該冷却液を送り出す遠心ポンプ６全体を配置しているために、上記排気口２３から加圧された液体（冷却液）が漏れ出ても、リザーブタンク５内に冷却液が戻るだけであるために、排気口２３による上記漏出が問題となってしまうことはない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】同上の他例を示す断面図である。
【図３】同上の遠心ポンプを用いた液体供給装置の配管図である。
【符号の説明】
【００２７】
１１ ポンプケーシング
１２ 吸い込み口
１３ 吐出口
１４ 羽根車
１６ 仕切板
２２ 環流路
２３ 排気口
２４ 副流路
【図１】
0004858329.tif 000002
【図２】
0004858329.tif 000003
【図３】
0004858329.tif 000004