JP2920861B2 - 自吸式渦流ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自吸式渦流ポンプの改
良に関する。特に、吸上げ高さが高く、自吸すべき気体
の量が多くても液体を短時間に汲み上げはじめることが
できるようにする改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポンプを使用して液体を汲み上げるとき
は、液体を汲み上げるにあたり、先ずポンプの内部が液
体で充満されていないと、ポンプは空転するのみで、下
方にある液体を汲み上げることができない。このため、
通常のポンプの起動にあたっては呼水工程が必須であ
る。従来技術に係る渦流ポンプにおいては、通常の呼水
方式に代えて、例えば、図３に示すような構造の自吸方
式を有する自吸式ポンプが知られている（特公昭５７−
２３７９８号公報参照）。

【０００３】図５・図６参照 図５は従来技術に係る自吸式渦流ポンプを回転軸に直交
する方向に切った断面図であり、図６はそのＹ−Ｙ断面
図である。図５において、１８は従来技術に係る自吸式
渦流ポンプである。１はケーシングであり、２はケーシ
ング１に設けられた羽根車収容空間である（図６参
照）。この羽根車収容空間２には、小羽根１１を有する
羽根車１０が自由に回転しうるように収容されている。
ケーシング１の羽根車収容空間２の外縁部の、羽根車１
０の小羽根１１に対接する部分には、作動通路３が設け
られており、作動通路３の一端には吸込口４が他端には
吐出部１９が設けられている。吐出部１９と吸込口４と
の間は隔壁６で離隔されており、吐出部１９から吐き出
された流体が吸込口４に戻ることがないようにされてい
る。そして、２０は円筒状の内壁を有する自吸液槽であ
り、吐出部１９から吐き出される流体（液体と気体との
混合流体）が自吸液槽２０の接線方向に入るように設け
られている。２１は自吸液槽２０に設けられたポンプ吐
出口である。

【０００４】このように構成された自吸式渦流ポンプ１
８を使用して、例えば、井戸の底にある水を吸い上げる
場合は、吸込口４と井戸の底にある水とを配管（図示せ
ず。）により接続する。そして、あらかじめ、図示する
ように、ケーシング１内に液体を充満しておき、それか
ら、軸１２を回転して羽根車１０を駆動すると、吸込口
４と井戸の底の水面との間にある吸込管内の空気は、ケ
ーシング１内に予め供給されている液体と作動通路３内
で攪拌されて、液体と空気との混合流体として、吐出部
１９から自吸液槽２０に吐き出される。円筒状の自吸液
槽２０内では、液体は円筒壁に沿って一回転したのち自
吸液槽２０に蓄えられ、空気の大部分は液体から分離さ
れて円筒状の自吸液槽２０の中心に集まり、ポンプ吐出
口２１より排出される。小羽根１１相互間に挟まれて形
成されている多数の溝の中に入って吸込口４に戻る液体
とともに、自吸液槽２０に蓄えられた液体の一部は、ケ
ーシング１と羽根車１０との隙間（羽根車収容空間２の
一部領域で羽根車１０に占有されていない領域）特に回
転軸近傍（以下中心部と云う。）８を経由して作動通路
３の吸込口４側に還流するので、作動通路３内は循環す
る液体で充満されることゝなり、ポンプが空転すること
なくポンプ作用が行われ、吸込口４と井戸の底の水面と
の間にある空気は吸い込まれ続ける。そのうちに、配管
内の水面は上昇し、水が吸い込まれ汲み上げられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この従来技
術に係る自吸式渦流ポンプは、井戸の水面までの深さに
比して自吸式渦流ポンプの吸込口の到達真空度が十分に
高く、配管内の水面が自吸式渦流ポンプの吸込口まで上
昇したときの吸込口の真空度に対抗して水を吸い上げる
能力があるとしても、吸込口と井戸の底の水面との間に
ある空気の量が多いときは、水を汲み上げられないこと
がある。

【０００６】また、吐出部１９から液体に混じって中心
部８へ気体が入り込む。液体は、気体との遠心力の差に
より、中心部空間８の外周部に集まり、気体は中心部空
間８の中心に集まる。さらに、中心部空間８に空気の量
が次第に多くなってくると、中心部空間８に空気が充満
することになる。もともと中心部空間８の圧力は吸込圧
力と吐出圧力の中間圧である。したがって、中心部空間
８に気体が充満すると、いちどきに、多量に圧力の低い
吸込口へ空気が戻る。すなわち、急激に多量の空気が作
動通路３の入口部に充満することになる。そうなると、
作動通路３全体に空気が拡がることになる。そして、ポ
ンプ作用をするに必要な液体が不足し、空転の状態とな
り、自吸不能となったり、自吸時間が長くかゝったり、
また、到達真空度が悪くなったり、自吸不能に陥ったり
することがある。

【０００７】本発明の目的は、これらの欠点を解消する
ことにあり、汲み上げるべき液体の上部にある気体の
量、すなわち、自吸すべき気体の体積が多くても吸上げ
高さが大であっても液体を汲み上げることのできる高性
能な自吸式渦流ポンプを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、下記いづ
れの手段によっても達成される。

【０００９】第１の手段は、外周部に小羽根（１１）を
有する羽根車（１０）と、羽根車（１０）がその中に回
転可能に収容され円板状をなす羽根車収容空間（２）
と、吸込口（４）と、吐出口（５）と、羽根車収容空間
（２）の外縁部に小羽根（１１）に対接して設けられ、
一端が吸込口（４）に連通し他端が吐出口（５）に連通
する環状の作動通路（３）とを有するケーシング（１）
とを有する自吸式渦流ポンプにおいて、前記のケーシン
グ（１）には、作動通路（３）の入口部（３１）近傍に
設けられた気体吐出口（７）と、気体吐出口（７）と羽
根車収容空間（２）の中心部（８）に設けられる気体吸
込口（９）とを連通する気体導管（１５）とが設けられ
ている自吸式渦流ポンプである。

【００１０】第２の手段は、外周部に小羽根（１１）を
有する羽根車（１０）と、羽根車（１０）がその中に回
転可能に収容され円板状をなす羽根車収容空間（２）
と、吸込口（４）と、吐出口（５）と、羽根車収容空間
（２）の外縁部に小羽根（１１）に対接して設けられ、
一端が吸込口（４）に連通し他端が吐出口（５）に連通
する環状の作動通路（３）とを有するケーシング（１）
とを有する自吸式渦流ポンプにおいて、前記のケーシン
グ（１）には、羽根車収容空間（２）の中心部（８）と
作動通路（３）の入口部（３１）近傍とを連通する気体
導通路（１６）が穿設されている自吸式渦流ポンプであ
る。

【００１１】

【作用】従来技術に係る自吸式渦流ポンプでは、自吸液
槽２０に蓄えられ、ケーシング１と羽根車１０との隙間
（羽根車収容空間２の一部領域で羽根車１０に占有され
ていない領域）特にその中心部８を経由して作動通路３
の吸込口４側に循環する流体は、自吸液槽２０において
気体が分離されたとはいえ、未だ液体と気体との混合流
体であるため、中心部８において羽根車１０の回転によ
る遠心作用が働くと、気体を含む液体は遠心分離され、
気体は中心部８に集まる。自吸すべき空気の量つまり配
管内の空気の量が多いときは、この空気を吸込口４より
吸い込み吐出部１９より吐き出している間に、中心部８
に溜まる気体の量は次第に増大し、遂に作動通路３に達
すると、吐出部１９と吸込口４とは空気で短絡され、自
吸式渦流ポンプは空転してポンプ作用が働かなくなる。

【００１２】しかし、本発明に係る自吸式渦流ポンプ
は、上記したように、中心部８に連通した気体吸込口９
は作動通路３の入口部３１に設けられた気体吐出口７に
導通するように構成されているので、中心部８に集まっ
た気体は、気体吸込口９より気体吐出口７を経由して作
動通路３の入口部３１に吸い取られるので、中心部８に
溜まる気体の量が増大することがない。このため、作動
通路３は常に液体で充満されていることゝなり、自吸式
渦流ポンプは空転することなく気体を吸い込み続けるの
で、自吸すべき空気の量つまり井戸の水と本発明に係る
自吸式渦流ポンプとを連結する配管内の空気の量が多く
ても、自吸時間を短くできる。また、吸上げ高さが高く
ても液体を汲み上げることができる。

【００１３】なお、羽根車収容空間２の中心部８と作動
通路３の入口部３１近傍とを導通する導管１５に代え
て、羽根車収容空間２の中心部８と作動通路３の入口部
３１近傍とを導通する導通路１６をケーシング１中に穿
設してもよい。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の二つの実施
例に係る自吸式渦流ポンプについてさらに詳細に説明す
る。

【００１５】第１実施例 図１・図２参照 図１・図２は本発明の第１実施例に係る自吸式渦流ポン
プの構造を示す断面図である。図１は自吸式渦流ポンプ
を回転軸に直交する方向に切った断面図であり、図２は
図１のＸ−Ｘ断面図である。図において、１はケーシン
グであり、ケーシング本体とケーシングカバーとＯリン
グ等（図示せず。）により構成されている。２はケーシ
ング１に設けられた円板状空洞（正確には、この円板状
空洞のうち、小羽根１１を除く羽根車１０の側面に対接
する領域）よりなる羽根車収容空間であり、その中に羽
根車１０が回動可能に収容される。羽根車１０は、その
外周に沿って小羽根１１を有している。１２は羽根車１
０を回動可能に支承する駆動軸である。Ａは羽根車１０
の回転方向を示す。１３は駆動軸１２を回転自由に支承
する軸受部と羽根車中心部８との間にあるシール部材で
ある。

【００１６】３は作動通路であり、羽根車収容空間２の
外縁部の、羽根車１０の小羽根１１に対接する部分に設
けられている。作動通路３の１端は吸込口４に連通し、
他端は吐出口５に連通している。吐出口５と吸込口４と
の間は隔壁６により離隔されており、吐出口５から吐き
出された流体が吸込口４に戻ることがないようにされて
いる。３１は作動通路３の入口部であり、７は入口部３
１に連通するようにケーシング１に設けられた気体吐出
口である。８は羽根車収容空間２の中心部であり、９は
中心部８に連通するようにケーシング１に設けられた気
体吸込口である（図２参照）。気体吸込口９と気体吐出
口７とは相互に導通するように、導管１５により接続さ
れている。

【００１７】本発明に係る自吸式渦流ポンプにおいて
は、あらかじめ、ケーシング１に図示するように液体を
充満しておき、羽根車１０を駆動すると、吸込口４から
吸い込まれた空気は作動通路３内で液体と攪拌された
後、液体と空気との混合流体として、吐出口５から外部
に排出される。この液体と空気との混合流体は、一旦吐
出口５近くに溜まるが、中心部８を経由して作動通路３
の吸込口４側に還流する。中心部８では羽根車１０の回
転による遠心力が作用して、液体に含まれていた気体は
遠心分離され、中心部８の中央に集められることにな
る。しかし、中心部８に連通する気体吸込口９が、作動
通路３の入口部３１に設けられた気体吐出口７と導通し
ており、中心部８に集まった気体は気体吸込口９から気
体吐出口７を経由して入口部３１に吸い込まれるので、
作動通路３には液体が充満し、自吸すべき空気の量が多
くても、自吸式渦流ポンプは作動し続けることゝなる。
なお、羽根車１０には数個の開口１４が設けられてお
り、その両面の中心部８に溜まる空気が気体吸込口９か
ら吸入され導管１５を介して気体吐出口７に送られるよ
うにされている。

【００１８】第２実施例 図３・図４参照 図３・図４は本発明の第２実施例に係る自吸式渦流ポン
プの構造を示す断面図である。図３は自吸式渦流ポンプ
を回転軸に直交する方向に切った断面図であり、図４は
図３のＺ−Ｚ断面図である。第１実施例との相違は、第
１実施例においては、羽根車収容空間２の中心部８と作
動通路３の入口部３１近傍とが、外部に取り付けられる
導管１５をもって導通されていたものが、第２実施例に
おいては、羽根車収容空間２の中心部８と作動通路３の
入口部３１近傍とを導通する導通路１６が、図３・図４
に示すように、ケーシング１に穿設されていることのみ
である。なお、導通路１６の一方の開口が作動通路３の
入口部３１近傍であることは必ずしも必須ではないが、
作動通路３の入口部３１近傍であると自吸効率が最良と
なる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係る自吸
式渦流ポンプにおいては、羽根車収容空間の中心部に設
けられた気体吸込口が、作動通路の入口部に設けられた
気体吐出口と導通されており、遠心分離されて羽根車収
容空間の中心部に集まった気体（空気）が気体吸込口か
ら気体吐出口へと吸い込まれるように構成されているの
で、あらかじめ、渦流ポンプ内に液体を供給しておけ
ば、この液体が、吸込口から吸い込まれた気体と作動通
路内において攪拌され、気体と液体との混合流体とし
て、吐出口から吐き出され、この吐出口から上記の中心
部に入り、中心部で羽根車の回転により遠心分離され、
気体分のみが中心部中央に貯留されようとするが、この
気体分は、貯留される一方で気体吸込口から気体吐出口
へと吸い込まれる。このため、羽根車収容空間の中心部
に溜まる気体の量が増大することがないので、作動通路
には常に自吸に必要な量の液体が充満していることにな
り、自吸すべき空気の量が多くても、自吸式渦流ポンプ
は空転することなく動作し、自吸高さが高くとも、短時
間に、液体を汲み上げはじめることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る自吸式渦流ポンプの
構造を示す断面図である。

【図２】本発明の第１実施例に係る自吸式渦流ポンプの
構造を示す断面図であり、図１のＸ−Ｘ断面図である。

【図３】本発明の第２実施例に係る自吸式渦流ポンプの
断面図である。

【図４】本発明の第２実施例に係る自吸式渦流ポンプの
断面図であり、図３のＺ−Ｚ断面図である。

【図５】従来技術に係る自吸式渦流ポンプの構造を示す
断面図である。

【図６】従来技術に係る自吸式渦流ポンプの構造を示す
図５のＹ−Ｙ断面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ 羽根車収容空間 ３ 作動通路 ４ 吸込口 ５ 吐出口 ６ 隔壁 ７ 気体吐出口 ８ 羽根車収容空間の中心部 ９ 気体吸込口 １０ 羽根車 １１ 小羽根 １２ 駆動軸 １３ シール部材 １４ 羽根車に設けられた開口 １５ 導管 １６ 導通路 １８ 従来技術に係る自吸式渦流ポンプ １９ 吐出部 ２０ 自吸液槽 ２１ ポンプ吐出口 ３１ 入口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−294593（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−123706（ＪＰ，Ａ) 実公 昭39−28633（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭48−36248（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04D 9/02 101

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周部に小羽根（１１）を有する羽根車
   （１０）と、 該羽根車（１０）がその中に回転可能に収容され円板状
   をなす羽根車収容空間（２）と、吸込口（４）と、吐出
   口（５）と、前記羽根車収容空間（２）の外縁部に前記
   小羽根（１１）に対接して設けられ、一端が前記吸込口
   （４）に連通し他端が前記吐出口（５）に連通する環状
   の作動通路（３）とを有するケーシング（１）とを有す
   る自吸式渦流ポンプにおいて、 前記ケーシング（１）には、前記作動通路（３）の入口
   部（３１）近傍に設けられた気体吐出口（７）と、該気
   体吐出口（７）と前記羽根車収容空間（２）の中心部
   （８）に設けられる気体吸込口（９）とを連通する気体
   導管（１５）とが設けられてなることを特徴とする自吸
   式渦流ポンプ。
2. 【請求項２】 外周部に小羽根（１１）を有する羽根車
   （１０）と、 該羽根車（１０）がその中に回転可能に収容され円板状
   をなす羽根車収容空間（２）と、吸込口（４）と、吐出
   口（５）と、前記羽根車収容空間（２）の外縁部に前記
   小羽根（１１）に対接して設けられ、一端が前記吸込口
   （４）に連通し他端が前記吐出口（５）に連通する環状
   の作動通路（３）とを有するケーシング（１）とを有す
   る自吸式渦流ポンプにおいて、 前記ケーシング（１）には、前記羽根車収容空間（２）
   の中心部（８）と前記作動通路（３）の入口部（３１）
   近傍とを連通する気体導通路（１６）が穿設されてなる
   ことを特徴とする自吸式渦流ポンプ。