JP2587942B2 - ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、水その他の液体を吸い込み、これを高所
に上げたり、遠方へ圧送したりするポンプに関する。

（従来の技術） 従来、この種のポンプとしては、ケーシングのインペ
ラー収容室にインペラーを偏心して内設し、前記インペ
ラーの外周端縁とケーシングの内周壁とで渦形の渦形室
を形成するとともに、この渦形室は渦や摩擦などによる
液体のエネルギ損失を少なくして、インペラーの全周か
ら出た液体を集め易いように、吐出口に近づくにつれて
該渦形室の断面積が漸次増大するように形成してなるも
のが知られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかるに、上記従来例のものによれば、インペラーの
外周端縁とケーシングの内周壁とで前述のような渦形室
を形成していることから、回転数一定の下で液体の吐出
流量変化に対する揚程の変化は少ないものができ、使用
範囲の広いポンプが提供できるものの、高い揚程を得る
ためにはポンプが大型化してしまうなどの問題点があっ
た。

この発明は上記問題点を解消しようとするもので、ポ
ンプの構造を特に複雑にすることなく、小型のポンプで
高い揚程が得られ、ポンプ効率の高いポンプを提供する
ものである。

（問題点を解決するための手段） この発明は、上記問題点を解決する手段として、ケー
シングのインペラー収容室に、そのインペラー収容室の
内周壁と同心円の最外周端縁の外径を有するインペラー
を同軸的に配置し、前記ケーシングのインペラー収容室
の内周壁とインペラーの最外周端縁とで形成される隙間
を可及的に小さくするとともに、渦形室をなくした構成
を採用したものである。

（作用） 上記構成を採っているこの発明によれば、吸込口から
吸い込まれた液体に対して、確実にインペラーの回転エ
ネルギを伝達して液体の流速エネルギに変換し、液体の
圧力エネルギとすることができるものであるから、同一
のインペラー径をもつ従来のポンプに比べて非常の高い
揚程（締切り揚程）を得ることができるばかりか、非常
に低いNS値（比速度）を得てキャビテーションを発生し
難くするとともに、ポンプ効率をも向上することができ
る。

（実施例） この発明の一実施例を第１図ないし第６図に基づいて
以下に説明する。

（１）は上部にモータ（２）を付設した縦置き型のポ
ンプである。このポンプ（１）はケーシング本体（3a）
とケーシング蓋（3b）とからなるケーシング（３）と、
ケーシング本体（3a）のインペラー収容室（４）に、そ
のインペラー収容室（４）の内周壁（4a）と同心円の最
外周端縁（31）の外径を有し、かつ同軸的に配置してモ
ータ（２）の駆動軸（2a）と連結したインペラー（30）
と、インペラー（30）の上方を覆う如くケーシング本体
（3a）とケーシング蓋（3b）との間に気密的に挾持した
メカニカルシール箱（５）などからなっている。

前記ケーシング（３）のケーシング本体（3a）の側部
には第１図及び第２図に示すように吸込口（７）と吐出
口（８）が連通した状態で形成され、上部には漏斗状に
形成した前述のインペラー収容室（４）が形成され、こ
のインペラー収容室（４）の内周壁（4a）とインペラー
（30）の最外周端縁（31）とで形成される隙間（９）を
可及的に小さくするとともに、従来より形成されている
渦形室をなくしてある。

また、前記インペラー収容室（４）の出口から吐出口
（８）に至る吐出通路（8a）の少なくとも一部には、開
口断面積（Ｓ）を可及的に小さく（本実施例では直径8m
mとしたがこれに限定されるものではない）して絞って
ある。これによれば、ポンプ使用時にインペラー（30）
の最外周速度に対する吐出通路（8a）付近の流体の速度
を、従来のインペラー使用のポンプに比べて格段に大き
いものとすることができる。

前記ケーシング本体（3a）上端部とメカニカルシール
箱（５）外周下部との間にはパッキン（６）を介装する
とともに、モータ（２）の駆動軸（2a）が貫通するメカ
ニカルシール箱（５）の軸挿通孔（5a）には、インペラ
ー（30）のボス部（32）のボス孔（32a）の上段部に嵌
装した合成ゴムなどからなる緩衝リング（11）と、メカ
ニカルシール箱（５）の軸挿通孔（5a）下方にバネ（1
2）により弾支された支持部材（13）やパッキン（14）
などからなるメカニカルシール（10）を設けており、こ
れによりポンプからの液漏れを防止している。

ケーシング本体（3a）の上端外周とケーシング蓋（3
b）下端外周とには、それぞれ対向した位置に複数のフ
ランジ（15）、（16）を突出形成し、これら対向するフ
ランジ（15）、（16）をボルト（16）で締付固定してい
る。

前記メカニカルシール箱（５）にはエア抜き孔（5b）
が形成されている。

前記ケーシング蓋（3b）内には、駆動軸（2a）を支承
する軸受（18）を取り付けるとともに、該駆動軸（2a）
は前述の如くメカニカルシール箱（５）の軸挿通孔（5
a）に嵌挿してから、インペラー（30）のボス部（32）
のボス孔（32a）に圧入嵌合などにより嵌挿しキー（図
示せず）で固定してある。

前記インペラー（30）は、この実施例では、中心部に
はモータ（２）の駆動軸（2a）を嵌合して連結する前述
のボス孔（32a）を有するボス部（32）が形成され、前
記ボス孔（32a）には前記の緩衝リング（11）とパッキ
ン（32）とが嵌挿されている。また、前記ボス部（32）
から外周方向に所定間隔をおいて放射状に複数の羽根部
（34）…（34）を突出形成している。さらに、隣合う前
記羽根部（34）、（34）同士と前記ボス部（32）間で囲
まれた部分には、ボス部（32）の最外径よりも大きく、
かつ回転中心（Ｐ）と羽根部（34）の最先端（最外周端
縁（31））とを結んだ半径（ｒ）とする仮想円（Ｃ）よ
りも径方向に入り込んだ外周縁（Ｅ）を有するプレート
部（35）を形成している。つまり、ボス部（32）と羽根
部（34）とプレート部（35）とは連続的に形成され、風
車状に形成されているが、その形状は適宜設計変更でき
る。

羽根部（34）は、この実施例では、液体などに対する
吐出作用面（34a）をプレート部（35）に垂直に突出す
るように形成してある一方、吐出作用面（34a）とは反
対側の面（34b）は傾斜面としてある。

これらの構成により、インペラー（30）の駆動回転に
伴い、液体などを吸込口（７）から吸い込み、その吸い
込んだ液体などを吸込連通路（7a）から吐出口（８）を
経て送り出し、一方、吸い込まれた液体の一部を、プレ
ート部（35）の外周縁から、プレート部（35）とボス部
（32）それぞれとメカニカルシール箱（５）下部との隙
間を通じてメカニカルシール（10）が装着されている空
間部（19）に送るようにしてある。

上記の如く構成したインペラー（30）の形状によれ
ば、羽根の遠心力により、羽根部（34）の最先端よりも
回転軸心に近いプレート部（35）の外周縁（Ｅ）に至る
間までしか圧力を上昇させないから、液体などを高圧で
メカニカルシール箱（５）内に流すことを回避でき、液
体などをメカニカルシール（10）に対する潤滑に利用し
てドライ運転に起因する焼き付き発生を回避できるほ
か、更にメカニカルシール（10）にかかる圧力が小さく
でき、メカニカルシール（10）の耐摩耗性を向上でき
る。しかも、吸い込まれる液体に対するプレート部（3
5）の受圧面積を比較的小さなものにできるから、プレ
ート部（35）を駆動軸（2a）の吸込口（７）側の軸方向
に変位しようとするスラスト荷重が低減でき、駆動軸と
ケーシング間に介装される軸受（18）の耐摩耗性も向上
できる。

前記実施例の如く、インペラー収容室（４）を有する
ケーシング（３）とインペラー（30）を使用し、インペ
ラー収容室（４）の内周壁（4a）とインペラー（30）の
最外周端縁（31）とで形成される隙間（９）を可及的に
小さくして、ポンプ性能を実験したところ次のような結
果を得た。

締切り揚程を高くすることができた。

すなわち、インペラー（30）の最外径118mm、インペ
ラー（30）の回転数3,494rpmのもとで、速度係数は、従
来の渦巻ポンプでは周知の如く１以上であるのに対し、
本発明では0.89で、締切り揚程は29.9mを達成できた。

NS値（比速度、比較回転度）を非常に低くすることが
できた。

ポンプの最高効率点での比速度を78.9とし、キャビテ
ーションの起き難いものとすることができた。

ポンプ効率を向上させることができた。

0.5KWの比較的小型のポンプにおいて、従来は30％の
ポンプ効率を上限としていたものを36％とすることがで
きた。

（変形例） なお、本実施例では、駆動源としてモータ（２）を使
用しているが、機械的回転動力を供給する蒸気式駆動源
その他のものでもよく任意である。また、モータ（２）
とインペラー（30）との間に減速機や増速機を設けてポ
ンプ（１）の回転数やトルクを調節可能とすることもで
きる。

また、前記実施例では、インペラー（30）としては、
特殊な構造のものを使用しているが、これに限らずその
他の構造のものでも実施可能である。

さらに、ポンプは実施例で示した片吸込型に限らず両
吸込型にも採用できるのは勿論であり、またこの発明は
横置き形ポンプにも適用できる。

（発明の効果） この発明によれば、ケーシングのインペラー収容室
に、そのインペラー収容室の内周壁と同心円の最外周端
縁の外径を有するインペラーを同軸的に配置し、前記ケ
ーシングのインペラー収容室の内周壁とインペラーの最
外周端縁とで形成される隙間を可及的に小さくするとと
もに、渦形室をなくしたことを構成を採っていることか
ら、締切り揚程を高くすることができ、より高圧のポン
プを提供できるし、所望の吐出圧力を比較的小型のポン
プで得ることができる。

しかも、NS値（比速度）を低い値としてキャビテーシ
ョンの起き難いものとし、流体を安定して吐出供給でき
る。さらに、特に小型のポンプでポンプ効率の高いもの
が得られる。

なお、特許請求の範囲第（２）項または第（３）項記
載の如き構成を採れば、既述した通りの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図はいずれもこの発明の一実施例を示し、第１図はポン
プの横断面図、第２図は一部切り欠き正面図、第３図は
インペラーの底面図、第４図はインペラーの平面図、第
５図はインペラーの断面図、第６図は第３図のＡ−Ａ線
断面図である。 （３）……ケーシング、（４）……インペラー収容室、
（4a）……内周壁、（７）……吸込口、（８）……吐出
口、（8a）……吐出通路、（９）……隙間、（30）……
インペラー、（31）……最外周端縁、（32）……ボス
部、（34）……羽根部、（35）……プレート部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−50001（ＪＰ，Ａ) 特公 昭45−27947（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシング（３）のインペラー収容室
   （４）に、そのインペラー収容室（４）の内周壁（4a）
   と同心円の最外周端縁の外径を有するインペラー（30）
   を同軸的に配置し、前記ケーシング（３）のインペラー
   収容室（４）の内周壁（4a）とインペラー（30）の最外
   周端縁（31）とで形成される隙間（９）を可及的に小さ
   くするとともに、渦形室をなくしたことを特徴とするポ
   ンプ。
2. 【請求項２】前記インペラー収容室（４）の出口から吐
   出口（８）に至る吐出通路（8a）の少なくとも一部に
   は、開口断面積（Ｓ）を可及的に小さくして絞ってある
   特許請求の範囲第（１）項記載のポンプ。
3. 【請求項３】前記インペラー（30）には、中心部に形成
   した駆動軸（2a）嵌合連結用のボス部（32）と、このボ
   ス部（32）から外周方向に所定間隔をおいて放射状に突
   出形成した複数の羽根部（34）と、隣合う前記羽根部
   （34）、（34）同士と前記ボス部（32）間で囲まれた部
   分に、ボス部（32）の最外径よりも大きく、かつ回転中
   心（Ｐ）と羽根部（34）の最先端とを結んだ長さを半径
   （ｒ）とする仮想円（Ｃ）よりも径方向内方に入り込ん
   だ外周縁（Ｅ）を有するプレート部（35）とを連続的に
   形成してある特許請求の範囲第（１）項または第（２）
   項記載のポンプ。