JP2022156880A - ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】羽根車に引っかかった紐状、繊維状、布状などの異物を確実に除去うることができるポンプを提供する。【解決手段】ポンプの羽根車１は、ハブ１３と、ハブ１３から螺旋状に延びる翼２を有する。翼２は、ハブ１３から外側に延びる前縁部２１と、前縁部２１に形成された窪み部３０を有している。羽根車１の回転に伴い、異物１００は前縁部２１に引っかかりながら、後方に移動する。異物１００が窪み部３０内に入ったとき、瞬間的に異物１００と翼２との摩擦がなくなり、異物１００は翼２から離れる。【選択図】図５

Description

本発明は、ポンプに関し、特に、紐状、繊維状、布状などの異物を含む液体を移送するポンプに関する。

従来から、下水管を流れる汚水などの液体を移送するために、渦巻ポンプが用いられている。このような汚水には、紐状、繊維状、布状などの細長い異物が含まれていることがある。このような細長い異物は羽根車に引っかかりやすく、羽根車の回転を阻害してしまうことがある。そこで、羽根車に引っかかった異物を除去するために、従来から種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

実公昭４９－１２２４２号公報 実開昭５３－５１６０６号公報

しかしながら、従来のポンプでは、羽根車に引っかかった細長い異物が円滑に除去されないことがあり、あるいは一旦羽根車から離れた異物が再び羽根車とポンプケーシングとの間の隙間に挟まれることがあり、必ずしも異物除去対策としては十分ではなかった。

そこで、本発明は、羽根車に引っかかった紐状、繊維状、布状などの異物を確実に除去うることができるポンプを提供する。

一態様では、異物を含む液体を移送するためのポンプであって、羽根車と、吸込口とボリュート室を有する羽根車ケーシングを備え、前記羽根車は、ハブと、前記ハブから螺旋状に延びる翼を有し、前記翼は、前記ハブから外側に延びる前縁部と、前記前縁部に接続された前面と、前記前縁部に接続され、前記前面とは反対側の裏面を有し、前記翼は、前記前縁部から前記前面に延びる窪み部を有している、ポンプが提供される。

一態様では、前記窪み部は、前記前縁部の内端と外端との間に位置している。
一態様では、前記前縁部の前記内端から前記窪み部までの距離は、前記前縁部の前記内端から前記外端までの距離の２５％～８０％である。
一態様では、前記窪み部の深さは、前記前縁部の幅の２５％～１００％である。
一態様では、前記前縁部は、前記羽根車ケーシングの吸込口内に位置している。

本発明によれば、異物が翼の前縁部上を移動して窪み部内に入ったとき、異物と翼との間の摩擦が一瞬なくなり、異物は翼から離れる。結果として、異物を翼から除去することができる。

ポンプの一実施形態を示す断面図である。 図１の矢印Ａで示す方向から見た羽根車の図である。 羽根車の斜視図である。 図２のＢ－Ｂ線断面図である。 図５（ａ）乃至図５（ｃ）は、異物が翼から除去される様子を説明するための図である。 前縁部の拡大上面図である。 翼の他の実施形態を示す断面図である。 翼のさらに他の実施形態を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１はポンプの一実施形態を示す断面図である。図１に示されるポンプは、例えば、紐状、繊維状、布状などの異物を含む液体（例えば、下水管を流れる汚水）を移送するために用いられる渦巻ポンプである。ただし、本発明は以下に説明する実施形態には限定されず、他のタイプの遠心ポンプにも適用できる。

図１に示すように、ポンプは、回転軸１１と、回転軸１１に固定された羽根車１と、羽根車１を収容する羽根車ケーシング５とを有する。回転軸１１は、モータ１２に連結されている。羽根車１は、モータ１２により羽根車ケーシング５内で回転軸１１と一体に回転する。モータ１２と羽根車１との間には、メカニカルシール１５が配置されている。このメカニカルシール１５により、液体がモータ１２に浸入することが防止される。

羽根車ケーシング５は、羽根車１の周囲に配置されたケーシング本体６と、ケーシング本体６に接続されたケーシングライナ８とを有している。羽根車ケーシング５は、吸込口３および吐出口４を有している。より具体的には、ケーシングライナ８は、円筒状の吸込口３を有し、ケーシング本体６は、吐出口４を有している。羽根車ケーシング５は、ケーシング本体６の内部に形成されたボリュート室（渦室）７を有しており、羽根車１はボリュート室７内に配置されている。ボリュート室７は、羽根車１の周囲を囲む形状を有している。吸込口３および吐出口４はボリュート室７に連通している。

羽根車１を回転させると、液体は吸込口３から吸い込まれる。吸込口３から流入した液体は羽根車１の回転によりボリュート室７に周方向に吐出される。液体には羽根車１の回転により速度エネルギーが付与され、さらに、液体がボリュート室７を通ることによって速度エネルギーが圧力に変換され、液体が昇圧される。昇圧された液体は、吐出口４から吐出される。羽根車１の翼２は、羽根車ケーシング５のケーシングライナ８の内面８ａと僅かな隙間をあけて対向している。この隙間は、例えば０．３ｍｍから０．７ｍｍの範囲にある。

図２は図１の矢印Ａで示す方向から見た羽根車１の図であり、図３は羽根車１の斜視図であり、図４は図２のＢ－Ｂ線断面図である。羽根車１は複数の翼２と、円筒状のハブ１３とを備えている。本実施形態では２つの翼２が設けられているが、３つ以上の翼２が設けられてもよく、あるいは単一の翼２のみが設けられてもよい。ハブ１３は、図１に示す回転軸１１の端部が挿入される貫通孔１３ａを有しており、ハブ１３は回転軸１１の端部に固定具（図示せず）により固定されている。羽根車１は、モータ１２によって矢印方向に回転する。

翼２は、ハブ１３から外側に延びる前縁部２１と、前縁部２１から螺旋状に延びる後縁部２２とを有している。本実施形態の翼２は、その基端から羽根車１の回転方向と逆方向に延びる螺旋形状を有する後退翼である。ただし、翼２のタイプは本実施形態に限定されない。図１に示すように、前縁部２１は、羽根車ケーシング５の吸込口３内に位置しており、吸込口３内で露出している。一方、後縁部２２は羽根車ケーシング５の内面（より具体的には、ケーシングライナ８の内面８ａ）に対向している。後縁部２２とケーシングライナ８の内面８ａとの間には微小な隙間が形成されている。

図２および図３に示すように、羽根車１は、ハブ１３と一体の円板状のシュラウド２５を有する。翼２はシュラウド２５に接続されており、翼２、ハブ１３、およびシュラウド２５は一体に回転する。翼２の全体は、ハブ１３から羽根車１の回転方向と逆方向に延びる螺旋形状を有している。

前縁部２１は、ハブ１３から外側に向かって円弧状に延びている。より具体的には、前縁部２１は、ハブ１３から羽根車１の回転方向と逆方向に湾曲して延びている。したがって、前縁部２１の外端２１ｂは、回転軸１１の回転方向において、前縁部２１の内端２１ａよりも後方に位置される。

翼２は、前縁部２１に形成された窪み部３０を有している。窪み部３０は、羽根車１の回転方向において、前縁部２１の前側に位置している。これは、羽根車１の回転中に、液体に含まれる紐状、繊維状、布状などの細長い異物は、前縁部２１の前側に引っかかりやすく、異物を窪み部３０に導いて異物を翼２から除去するためである。

図４に示すように、翼２は、前縁部２１に接続された前面３３と、前縁部２１に接続され、前面３３とは反対側の裏面３４を有している。前面３３は、翼２の最も前側の表面である。すなわち、前面３３は、羽根車１の回転方向において最も前側に位置する翼２の表面である。前面３３は、羽根車１の回転時に、液体を受ける面であり、正圧面である。一方、裏面３４は、羽根車１の回転時に負圧が形成される負圧面である。

窪み部３０は、その断面が図４に示されるように、前縁部２１から正圧面である前面３３に延びている。窪み部３０は、言い換えれば、前縁部２１および前面３３に形成された切り欠きである。羽根車１の軸心に沿った窪み部３０の長さおよび窪み部３０の水平断面形状は特に限定されない。図２乃至図４に示す実施形態では、窪み部３０の水平断面形状は半円形であるが、例えば、楕円形、または矩形状であってもよい。

図４に示すように、窪み部３０の深さＤは、前縁部２１の幅Ｗの２５％～１００％である。窪み部３０の深さが前縁部２１の幅の１００％であるということは、窪み部３０は、前縁部２１から正圧面である前面３３と、負圧面である裏面３４の両方に延びていることを意味する。

図５（ａ）乃至図５（ｃ）は、異物が翼２から除去される様子を説明するための図である。図５（ａ）に示すように、羽根車１が矢印で示す方向に回転しているとき、液体に含まれている紐状、繊維状、布状などの細長い異物１００は、前縁部２１の前側に引っかかることがある。羽根車１の回転に伴い、図５（ｂ）に示すように、異物１００は前縁部２１に引っかかりながら、後方に移動する（前縁部２１上をスライドする）。そして、図５（ｃ）に示すように、異物１００が窪み部３０内に入ったとき、瞬間的に異物１００と翼２との摩擦がなくなり、異物１００は翼２から離れる。このように、窪み部３０は、前縁部２１に局所的に設けられているので、異物１００と翼２との摩擦の変化が起こり、異物１００を翼２から除去することができる。

図６は、前縁部２１の拡大上面図である。窪み部３０は、前縁部２１の内端２１ａと外端２１ｂとの間に位置している。すなわち、窪み部３０は、前縁部２１の内端２１ａ（あるいはハブ１３）から離れており、かつ前縁部２１の外端２１ｂから離れている。前縁部２１の内端２１ａから窪み部３０までの距離Ｌ１は、前縁部２１の内端２１ａから外端２１ｂまでの距離Ｌ２の２５％～８０％であり、好ましくは５０％～７５％である。窪み部３０の位置が前縁部２１の内端２１ａ（あるいはハブ１３）から離れている理由は、液体中の異物が窪み部３０よりも後方の翼２の部分に引っかかると、そのような異物を窪み部３０に移動させることができないからである。窪み部３０の位置が前縁部２１の外端２１ｂから離れている理由は、窪み部３０が前縁部２１の外端２１ｂに形成されていると、一旦翼２から離れた異物が翼２の後縁部２２とケーシングライナ８の内面８ａ（図１参照）との間の隙間に挟まりやすいからである。

窪み部３０の形状および大きさは、窪み部３０が前縁部２１の内端２１ａおよび前縁部２１の外端２１ｂの両方から離れている限りにおいて、特に限定されない。ただし、窪み部３０は、異物の除去には寄与するが、ポンプ性能の向上には寄与しないので、窪み部３０の大きさは窪み部３０の意図した目的が達成できる限りに置いてできるだけ小さいことが好ましい。

図４に示す実施形態では、窪み部３０は前縁部２１から前面３３に延びるが、裏面３４には延びていない。これは、細長い異物は、図５（ａ）に示すように、前縁部２１および前面３３に捕捉されやすいからである。しかしながら、翼２が薄い場合は、図７に示すように、窪み部３０は、前縁部２１から前面３３および裏面３４の両方に延びてもよい。

図１乃至図７を参照して説明した実施形態では、窪み部３０は、各翼２に１つ設けられているが、図８に示すように、複数の窪み部３０が設けられてもよい。図８に示す実施形態では、２つの窪み部３０が各翼２に設けられているが、３つ以上の窪み部３０が設けられてもよい。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ 羽根車
２ 翼
３ 吸込口
４ 吐出口
５ 羽根車ケーシング
６ ケーシング本体
７ ボリュート室（渦室）
８ ケーシングライナ
１１ 回転軸
１２ モータ
１３ ハブ
１５ メカニカルシール
２１ 前縁部
２１ａ 前縁部の内端
２１ｂ 前縁部の外端
２２ 後縁部
２５ シュラウド
３０ 窪み部
３３ 前面
３４ 裏面
１００ 異物

Claims (5)

1. 異物を含む液体を移送するためのポンプであって、
   羽根車と、
   吸込口とボリュート室を有する羽根車ケーシングを備え、
   前記羽根車は、
   ハブと、
   前記ハブから螺旋状に延びる翼を有し、
   前記翼は、
   前記ハブから外側に延びる前縁部と、
   前記前縁部に接続された前面と、
   前記前縁部に接続され、前記前面とは反対側の裏面を有し、
   前記翼は、前記前縁部から前記前面に延びる窪み部を有している、ポンプ。
2. 前記窪み部は、前記前縁部の内端と外端との間に位置している、請求項１に記載のポンプ。
3. 前記前縁部の前記内端から前記窪み部までの距離は、前記前縁部の前記内端から前記外端までの距離の２５％～８０％である、請求項２に記載のポンプ。
4. 前記窪み部の深さは、前記前縁部の幅の２５％～１００％である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のポンプ。
5. 前記前縁部は、前記羽根車ケーシングの吸込口内に位置している、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のポンプ。

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