JP4660263B2

JP4660263B2 - 真空発生装置および該真空発生装置の起動方法

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Publication number: JP4660263B2
Application number: JP2005122976A
Authority: JP
Inventors: 博文中山; 孝久関野
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2025-04-20
Also published as: JP2006299933A

Description

本発明は、真空発生装置に係り、特に海水のような腐食性溶液を揚水する渦巻ポンプの呼び水に用いる真空発生装置に関するものである。また、本発明は、サイクロン型エアセパレータに係り、特に旋回流によって気泡混合液から気体を分離するサイクロン型エアセパレータに関するものである。

地上に設置した渦巻ポンプで海水を吸い上げて揚水する場合、渦巻ポンプを起動する前に、ポンプケーシングと吸込配管の内部を負圧にして海水で満たす呼び水作業が必要となる。このような呼び水作業には、一般的に水封式真空ポンプなどの真空発生装置が使用され、まれに空気エジェクタや水エジェクタが使われることもある。

しかしながら、渦巻ポンプの呼び水が完了する最終段階で、水封式真空ポンプ内部への海水の流入が避けられず、そのために生じる真空ポンプの羽根車部分でのキャビテーションによって騒音が発生したり、海水による腐食と相まって水封式真空ポンプの耐久性が著しく低下したりする。

また、空気エジェクタを用いる場合には、駆動源として圧縮空気を別途用意する必要があり、消費空気量も多いため、空気圧縮機や空気貯留タンクなどの装置が大型化してしまう。また、空気エジェクタの排気音も大きく、別途排気サイレンサが必要となる。

また、水エジェクタを用いる場合には、駆動源として圧力水を別途用意する必要がある。循環ポンプを用いて駆動用の圧力水を供給することも可能であるが、水エジェクタから吐出される気泡混合液を循環ポンプの受水槽に導入する場合には、混合液中の気泡が循環ポンプに吸い込まれないように、受水槽の水深を十分深く設定する必要がある。このため、受水槽の容量も大きくしなければならず、装置が大型化してしまう。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、大容量の受水槽を必要とせずに高い吸気能力を維持し、騒音の発生を抑えることができるコンパクトな真空発生装置および該真空発生装置の起動方法を提供することを目的とする。

また、本発明の一参考例は、高い気泡分離能力を有するコンパクトなサイクロン型エアセパレータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の態様によれば、大容量の受水槽を必要とせずに高い吸気能力を維持し、騒音の発生を抑えることができるコンパクトな真空発生装置が提供される。この真空発生装置は、循環液を加圧する循環ポンプと、上記循環ポンプにより加圧された循環液を駆動源として吸気口から気体を吸い込んで気泡混合液を吐出する水エジェクタと、サイクロン型エアセパレータとを備えている。このサイクロン型エアセパレータは、容器と、上記水エジェクタから吐出された気泡混合液を上記容器内に導入する導入口と、上記容器の内部に形成された気泡混合液の旋回流により該気泡混合液から分離された気体を排出する排気管と、上記気体が分離された循環液を排出する排液口とを備えている。また、上記真空発生装置は、上記水エジェクタの吐出口と上記サイクロン型エアセパレータの導入口とを連通する第１の配管と、上記サイクロン型エアセパレータの排液口と上記循環ポンプの吸込口とを連通する第２の配管とを備えている。上記導入口は、上記容器の上部に設けられ、上記排液口は、上記容器の下部に設けられ、上記サイクロン型エアセパレータは、上下方向に関して上記導入口と上記排液口との間に、中央部に孔が形成された隔壁をさらに備えている。上記容器は、上記隔壁によって上側室と下側室に分割され、上記隔壁は、その上面を旋回する液体が上記孔の縁を通って該液体の旋回流による遠心力によって上記隔壁の下面に沿って放射状に放出されるように配置されている。

このような構成において、サイクロン型エアセパレータの容器内を満水にして、循環ポンプを起動すると、循環ポンプからの高圧の循環液で水エジェクタが作動して吸気口から連続的に吸気を行う。したがって、吸気口に接続された密閉容器の内部を負圧にすることができる。吸引された空気は水エジェクタ内で循環液と混合されて気泡混合液となり、第１の配管を通ってサイクロン型エアセパレータに送られる。この気泡混合液は、サイクロン型エアセパレータの容器内で旋回流により気体（空気）と液体に分離され、分離された気体は排気管から大気に放出される。気泡（気体）が分離された液体（循環液）は第２の配管を通って循環ポンプに送られ、循環される。

このような真空発生装置をポンプの呼び水に用いる場合、ポンプの呼び水が完了する最終段階において、揚水しようとしている溶液が真空発生装置の内部に流入してきても、余剰な液体は排気管から排出されるので支障は生じない。また、気泡の分離にサイクロン型エアセパレータを用いているので、その容量も小さくて済み、装置全体をコンパクトな構造にすることができる。

上記容器は、円形の上部壁、円形の下部壁、および側壁を有する円筒容器であることが好ましい。また、上記導入口は、上記気泡混合液を上記側壁から上記円筒容器の接線方向に向かって導入するように構成されていることが好ましい。また、上記排気管を上記上部壁の中央部に接続することが好ましい。

さらに、上記サイクロン型エアセパレータは、上記循環液がその外周部から上記排液口に向かうように、上記排液口の上方に配置されたバッフルを備えていることが好ましい。このようなバッフルは、上記旋回流の渦流により上記気体が上記排液口に吸い込まれることを防止する。

このような構成によれば、サイクロン型エアセパレータに流入する気泡混合液の気泡を十分に分離することができるので、循環ポンプの吐出圧力が低下することなく、水エジェクタの吸気能力も低下しない。また、サイクロン型エアセパレータが水エジェクタのサイレンサの役割を果たすので、運転時の騒音も低く抑えることができる。

上記水エジェクタは、上記循環ポンプから吐出される循環液を噴射する噴出口を有する第１のノズルと、上記第１のノズルの噴出口に同心状に近接して配置された第２のノズルとを備えていてもよく、これらのノズルを樹脂により形成することが好ましい。

第１のノズルおよび第２のノズルを樹脂製とすることで、第１のノズルおよび第２のノズルの形状を任意に変更することができる。また、要求される仕様を満足する水エジェクタを金属製のものに比べて安価に製造することができる。さらに、第１のノズルおよび第２のノズルの孔径や長さを適切に調整することにより、真空発生装置により得られる到達真空度を制御することができる。例えば、第１のノズルの形状を固定したまま、第２のノズルの孔径を大きくするか、第２のノズルの長さを短くすることで、到達真空度を低く設定することができる。このように、高真空の要求がない用途においては、キャビテーションの発生を抑えることができる。

また、上記第１の配管および上記第２の配管を含む接液部の構成部品を樹脂製とすることが好ましい。液部分の構成部品を樹脂製とすることにより、腐食に対する耐久性が向上するので、海水のような腐食性溶液を水エジェクタの駆動源として用いることも可能となる。
本発明の他の態様によれば、上記真空発生装置の起動方法であって、前記サイクロン型エアセパレータの前記容器の内部を循環液で満たし、その後、前記循環ポンプを起動させることを特徴とする真空発生装置の起動方法が提供される。

本発明の一参考例によれば、高い気泡分離能力を有するコンパクトなサイクロン型エアセパレータが提供される。このサイクロン型エアセパレータは、容器と、気泡混合液を上記容器内に導入する導入口と、上記容器の内部に形成された気泡混合液の旋回流により該気泡混合液から分離された気体を排出する排気管と、上記気体が分離された液を排出する排液口とを備えている。上記導入口は上記容器の上部に設けられ、上記排液口は上記容器の下部に設けられる。また、サイクロン型エアセパレータは、上下方向に関して上記導入口と上記排液口との間に配置された隔壁を備えており、この隔壁の中央部には孔が形成されている。

このような構成によれば、気泡混合液が容器の内部に導入されると、隔壁によって形成された上側の室で強力な旋回流が形成される。上側の室に入った気泡は、この強力な旋回流によって発生する遠心力によって短時間で中央部へ移動して、気泡と液の分離が十分に行われる。したがって、本発明のサイクロン型エアセパレータは、コンパクトな構成で高い気泡分離能力を発揮することができる。

上記サイクロン型エアセパレータは、上記循環液がその外周部から上記排液口に向かうように、上記排液口の上方に配置されたバッフルを備えていることが好ましい。このようなバッフルは、上記旋回流の渦流により上記気体が上記排液口に吸い込まれることを防止する。また、上記容器は、円形の上部壁、円形の下部壁、および側壁を有する円筒容器であることが好ましい。さらに、上記導入口は、上記気泡混合液を上記側壁から上記円筒容器の接線方向に向かって導入するように構成されていることが好ましい。また、上記排気管を上記上部壁の中央部に接続することが好ましい。

本発明の真空発生装置によれば、コンパクトな構成で高い吸気能力を維持し、騒音の発生を抑えることができる。また、海水のような腐食性溶液を揚水するポンプの呼び水に使用した場合にも、キャビテーションによる騒音の発生や耐久性の低下が生じず、高い吸気能力を維持することができる。

本発明の一参考例に係るサイクロン型エアセパレータによれば、コンパクトな構成で高い気泡分離能力を発揮することができる。

以下、本発明に係る真空発生装置の実施形態について図１から図５（ｂ）を参照して詳細に説明する。なお、図１から図５（ｂ）において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１は、本発明の第１の実施形態における真空発生装置１を示す図である。図１に示すように、真空発生装置１は、装置内を循環する循環液Ｌ_１を加圧する循環ポンプ２と、循環ポンプ２により加圧された循環液Ｌ_２を駆動源として吸気口３０から空気Ｇ_１を吸い込む水エジェクタ３と、循環ポンプ２の循環液の受水槽としてのサイクロン型エアセパレータ４とを備えている。

循環ポンプ２としては、例えば、吐出流量１５０ｌ／ｍｉｎ、吐出圧１７ｍの能力を有する横型渦巻ポンプが用いられ、その接液構成部品を樹脂により形成することが好ましい。この循環ポンプ２の吐出口２０の垂直上方に水エジェクタ３が取り付けられている。この水エジェクタ３の吸気口３０は、真空引きする密閉容器（図示せず）に接続されている。

水エジェクタ３は、エジェクタ本体３１と、吸気口３０を有する吸込部３２と、循環ポンプ２から吐出された高圧の循環液を噴出口３３から噴射する第１のノズル３４と、第１のノズル３４の噴出口３３に同心状に近接して配置された第２のノズル３５とを備えている。第１のノズル３４先端の噴出口３３から循環液が高速で噴射されることにより、吸気口３０から空気Ｇ_１が吸い込まれて、空気Ｇ_２と循環液Ｌ_３とが混合される。これにより、水エジェクタ３から気泡混合液Ｌ_４が吐出される。

ここで、水エジェクタ３の第１のノズル３４および第２のノズル３５を樹脂により形成することが好ましい。第１のノズル３４および第２のノズル３５を樹脂製とすることで、第１のノズル３４および第２のノズル３５の形状を任意に変更することができる。また、例えば、エジェクタ本体３１や吸込部３２に樹脂成形品の配管継手などを使用することもできる。樹脂成型品は寸法精度が良いので、所定の寸法に加工した樹脂製の第１のノズル３４および第２のノズル３５を所定の位置に容易に固定できる。また、要求される仕様を満足する水エジェクタを金属製のものに比べて安価に製造することができる。

さらに、第１のノズル３４および第２のノズル３５の孔径や長さを適切に調整することにより、真空発生装置１により得られる到達真空度を制御することができる。例えば、第１のノズル３４の形状を固定したまま、第２のノズル３５の孔径を大きくすることで、到達真空度を−９３ｋＰａから−７０ｋＰａに変更するようなこともできる。このように、高真空の要求がない用途においては、キャビテーションの発生を抑えることができる。

エジェクタ本体３１の吐出口３６には、例えば樹脂製の第１の配管５が接続されており、この第１の配管５によって水エジェクタ３とサイクロン型エアセパレータ４が接続される。この第１の配管５は、エジェクタ本体３１の吐出口３６から上方に立ち上がり、水平方向の延びた後、下方に延びる形状をしている。第１の配管５内の気泡混合液Ｌ_４の流速は、気泡混合液Ｌ_４の搬送に支障がなく、かつ圧力損失が大きくならない流速（例えば、約３ｍ／ｓ）に設定される。

図２（ａ）はサイクロン型エアセパレータ４を示す縦断面図、図２（ｂ）は横断面図である。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、サイクロン型エアセパレータ４は、上部壁４０、下部壁４１、および側壁４２を有する密閉円筒容器４３を備えている。容器４３の上部には、第１の配管５からの気泡混合液Ｌ_５を側壁４２の接線方向に向かって容器４３の内部に導入する導入口４４が形成されている。また、密閉円筒容器４３の下部には、容器４３内で気泡が分離された循環液Ｌ_６を排出する排液口４５が形成されている。図２（ｂ）に示すように、導入口４４および排液口４５はともに側壁４２の接線方向に沿って設けられている。サイクロン型エアセパレータ４の接液部品は例えば樹脂から形成されている。

また、上部壁４０の中央部には、容器４３の内部に形成された気泡混合液の旋回流Ｆにより分離された空気Ｂを排出する排気管５０が取り付けられている。

サイクロン型エアセパレータ４の排液口４５には、例えば樹脂製の第２の配管６が接続されており、この第２の配管６によってサイクロン型エアセパレータ４の排液口４５と循環ポンプ２の吸込口２１が接続される。この第２の配管６は、循環ポンプ２の吸込口２１に向かって上り勾配を有するように配置されており、内部に空気溜まりができないようになっている。また、配管損失抵抗を抑えるため、第２の配管６は第１の配管５（口径３０ｍｍ）よりも２サイズ程度太いもの（口径５０ｍｍ）が使用される。

次に、上述した構成の真空発生装置の動作を説明する。循環ポンプ２を起動させると、循環ポンプ２から高圧の循環液Ｌ_２が水エジェクタ３に吐出され、水エジェクタ３の第１のノズル３４から吐出される循環液Ｌ_２の噴流によって負圧が発生する。これにより、吸気口３０から空気Ｇ_１が吸い込まれ、吸い込まれた空気Ｇ_１は第２のノズル３５の後段側で気泡Ｇ_２として噴流Ｌ_３に取り込まれ、気泡混合液Ｌ_４となる。気泡混合液Ｌ_４となった水流は第１の配管５を通ってサイクロン型エアセパレータ４に送られる。

サイクロン型エアセパレータ４の導入口４４から気泡混合液Ｌ_５が容器４３の内部に導入されると、噴流する気泡混合液Ｌ_５によって容器４３内部で側壁４２の内周面に沿って旋回流Ｆが形成される。気泡混合液Ｌ_５中の気泡は、この旋回流Ｆによる遠心力によって側壁４２の中央部に移動し、気泡同士が合体して空気の塊Ｂとなる。これらの空気の塊Ｂは、排気管５０を通じて大気中に放出される。

気泡が分離された循環液Ｌ_６は、容器４３の下部に設けられた排液口４５へと流れ込み、排液口４５から排出される。排液口４５から排出された循環液Ｌ_６は、第２の配管６を通して循環ポンプ２に循環供給される。

接液部分の構成部品を樹脂製とすれば、海水のような腐食性溶液を揚水するポンプの呼び水に真空発生装置１を用いた場合に、キャビテーションによる騒音の発生を抑制することができ、また、腐食に対する耐久性を向上させることができる。したがって、長期間使用することができる真空発生装置１とすることができる。

また、水エジェクタ３から吐出される気泡混合液Ｌ_５がサイクロン型エアセパレータ４内の液中に放出されるので、運転中に生じる騒音がこの液体に吸収される。このように、本実施形態においては、サイクロン型エアセパレータ４のサイレンサ効果により騒音の発生が抑えられる。

上述したように、本実施形態における真空発生装置１は、水エジェクタ３と、水エジェクタ３の駆動源としての圧力水を生成する循環ポンプ２と、気泡混合液の分離機能とサイレンサ機能と循環ポンプ２の受水槽機能という３つの機能を併せ持ったサイクロン型エアセパレータ４とを備えているので、コンパクトな構成で騒音の発生を抑えることができる。

本実施形態では、水エジェクタ３を用いているため、海水のような腐食性溶液を揚水するポンプの呼び水に使用した場合にも、耐久性の低下が生じず、キャビテーションによる騒音も生じない。また、循環ポンプ２の受水槽としてサイクロン型エアセパレータ４を用いているので、コンパクトな構成で循環水中の気泡を除去することができ、受水槽の容量を大きくすることなく高い吸気能力を維持することができる。

図３は、本発明の第２の実施形態における真空発生装置１０１を示す図である。上述した第１の実施形態におけるサイクロン型エアセパレータ４を用いた場合、導入口４４から導入される気泡混合液Ｌ_５の流入速度が遅いと、遠心分離効果が薄いため気泡の分離が十分になされない場合がある。また、遠心分離効果を十分に発揮するように気泡混合液Ｌ_５の流入速度を調整すると、容器４３の中心部の渦度が上がるためにその中心部の負圧が高くなり過ぎて、せっかく分離した気泡Ｂが渦に再び吸い込まれるという現象が起きてしまうことも考えられる。これらの場合には、サイクロン型エアセパレータ４で気泡が十分に除去されず、気泡が混入した循環液Ｌ_６が循環ポンプ２に導入され、これにより循環ポンプ２の吐出圧力が低下して水エジェクタ３の吸気能力が低下してしまうこともあり得る。

本発明の第２の実施形態の真空発生装置１０１は、このような問題点を解消できるものであり、第１の実施形態におけるサイクロン型エアセパレータ４に代えて、図３に示すような容器内に上下に分割された室を有するサイクロン型エアセパレータ１０４を循環ポンプ２の循環液の受水槽として用いている。

図４は、図３のサイクロン型エアセパレータ１０４を示す斜視図である。図３および図４に示すように、サイクロン型エアセパレータ１０４は、円形の上部壁１４０、円形の下部壁１４１、および側壁１４２を有する円筒容器１４３を備えている。側壁１４２の上部には、第１の配管５からの気泡混合液Ｌ_５を円筒容器１４３の接線方向に向かって容器１４３の内部に導入する導入口１４４が形成されている。また、側壁１４２の下部には、容器１４３内で気泡が分離された循環液Ｌ_６を排出する排液口１４５が形成されている。サイクロン型エアセパレータ１０４の接液部品は例えば樹脂から形成される。

また、容器１４３の上下方向に関して導入口１４４と排液口１４５との間には、中央部に孔１４６が形成された円板状の隔壁１４７が配置されている。したがって、容器１４３内には、上部壁１４０、側壁１４２、および隔壁１４７により上側室１４８が形成され、下部壁１４１、側壁１４２、および隔壁１４７により下側室１４９が形成されている。また、上部壁１４０の中央部には、容器１４３の内部に形成された気泡混合液の旋回流Ｆ（図３参照）により分離された空気Ｇ_２を排出する排気管１５０が取り付けられている。

また、下側室１４９の内部には円板状のバッフル１５１が配置されている。このバッフル１５１は、排液口１４５よりも高い位置に配置されており、空気Ｇ_２が分離された循環液Ｌ_７がバッフル１５１の外周部から排液口１４５に導かれるように流路が形成されている。

なお、容器１４３の内部の点検作業を容易にするために、上部壁１４０を容器１４３から着脱可能に構成してもよい。また、容器１４３内の循環液の入れ替えを容易にするために、上部壁１４０に補給水用のバルブ（図示せず）を設け、側壁１４２の下部に排水用のバルブ（図示せず）を設けてもよい。

サイクロン型エアセパレータ１０４の排液口１４５には、例えば樹脂製の第２の配管６が接続されており、この第２の配管６によってサイクロン型エアセパレータ１０４の排液口１４５と循環ポンプ２の吸込口２１が接続される。この第２の配管６は、循環ポンプ２の吸込口２１に向かって上り勾配を有するように配置されており、内部に空気溜まりができないようになっている。また、配管損失抵抗を抑えるため、第２の配管６は第１の配管５（口径３０ｍｍ）よりも２サイズ程度太いもの（口径５０ｍｍ）が使用される。

次に、上述した構成の真空発生装置の動作を説明する。まず、サイクロン型エアセパレータ１０４の容器１４３の内部を満水にしておく。このとき、余剰水は排気管１５０から容器１４３の外部に排出される。ここで、排気管１５０の排気口１５２の高さは、水エジェクタ３の吸気口３０の高さよりも低く、かつ循環ポンプ２の吐出口２０よりも高くしてあるので、循環ポンプ２の内部も満水状態となる。これにより、真空発生装置１０１を起動できる条件が整う。

循環ポンプ２を起動させると、循環ポンプ２から高圧の循環液Ｌ_２が水エジェクタ３に吐出され、水エジェクタ３の第１のノズル３４から吐出される循環液Ｌ_２の噴流によって負圧が発生する。これにより、吸気口３０から空気Ｇ_１が吸い込まれ、吸い込まれた空気Ｇ_１は第２のノズル３５の後段側で気泡Ｇ_２として噴流Ｌ_３に取り込まれ、気泡混合液Ｌ_４となる。気泡混合液Ｌ_４となった水流は第１の配管５を通ってサイクロン型エアセパレータ１０４に送られる。

サイクロン型エアセパレータ１０４の導入口１４４から気泡混合液Ｌ_５が容器１４３の内部に導入されると、噴流する気泡混合液Ｌ_５によって容器１４３内部の上側室１４８で強力な旋回流Ｆが形成される。すなわち、サイクロン型エアセパレータ１０４の容器１４３は、隔壁１４７によって上側室１４８と下側室１４９に分割されているため、上側室１４８内の液体と下側室１４９内の液体は隔壁１４７の中央孔１４６のみで接触することになる。したがって、旋回流Ｆが加速される初期段階で、導入口１４４から気泡混合液Ｌ_５が容器１４３の内部に導入されると、上側室１４８の液体は、下側室１４９の液体から受ける影響は小さくなるので、強力な旋回流Ｆが形成される。

旋回流Ｆが加速される初期段階で渦流が発達して渦の下端が容器１４３の下部に形成された排液口１４５へ達しようとしても、バッフル１５１で阻止されるので渦に吸い込まれた空気が排液口１４５に吸い込まれることを防止できる。さらに旋回流Ｆが加速されると、その遠心力によって隔壁１４７の中央孔１４６とほぼ同径の円筒状の空洞部Ｃが上側室１４８の中央部に形成されるため、上側室１４８内の液体と下側室１４９内の液体の接触面積がさらに小さくなる。したがって、下側室１４９内の液体から上側室１４８内の液体への影響はほとんどなくなり、上側室１４８に形成される旋回流Ｆの速度が、導入口１４４から流入する気泡混合液Ｌ_５の速度とほぼ同一となるような平衡状態を保つことができる。

上側室１４８に入った気泡は、強力な旋回流Ｆによって発生する遠心力によって短時間で中央部へ移動する。気泡が空洞Ｃの表面に到達すると、表面張力効果で容易に上記空洞部Ｃに排出され、排気管１５０を通じて大気中に放出される。このように、気泡混合液の気泡分離の大半は上側室１４８において完了する。

また、水エジェクタ３から吐出される気泡混合液Ｌ_５がサイクロン型エアセパレータ１０４内の上側室１４８の液中に放出されるので、運転中に生じる騒音がこの液体に吸収される。このように、本実施形態においては、サイクロン型エアセパレータ１０４のサイレンサ効果により騒音の発生が抑えられる。

隔壁１４７の中央孔１４６の縁を通って下側室１４９に流れ出た循環液Ｌ_８は、旋回流Ｆによる遠心力によって隔壁１４７の下面に沿って放射状に放出され、側壁１４２に衝突した後、側壁１４２に沿って流れ落ちる。この間に循環液Ｌ_８の速度は減速されるが、円周方向の速度成分が残っているので、隔壁１４７の下部に形成される水面に弱い渦流Ｌ_９が発生し、その遠心力によって液中に残留している気泡は水面の中央部へ移動した後、上記空洞Ｃを通じて排気管１５０から大気側へ放出される。

これらの工程を経て十分に気泡が分離された循環液Ｌ_７は、遠心力によって側壁１４２の下部付近に集まり、バッフル１５１の外周部から排液口１４５へと流れ込む。排液口１４５から排出された循環液Ｌ_６は、第２の配管６を通して循環ポンプ２に循環供給される。このように、本実施形態におけるサイクロン型エアセパレータ１０４では、気泡と液の分離が十分に行われるので、気泡の影響で循環ポンプ２の吐出圧力が低下することはなく、水エジェクタ３の吸気能力が低下しない。

上述したように、本実施形態における真空発生装置１０１は、水エジェクタ３と、水エジェクタ３の駆動源としての圧力水を生成する循環ポンプ２と、気泡混合液の分離機能とサイレンサ機能と循環ポンプ２の受水槽機能という３つの機能を併せ持ったサイクロン型エアセパレータ１０４とを備えているので、コンパクトな構成で騒音の発生を抑えることができる。

本実施形態では、水エジェクタ３を用いているため、海水のような腐食性溶液を揚水するポンプの呼び水に使用した場合にも、耐久性の低下が生じず、キャビテーションによる騒音も生じない。また、循環ポンプ２の受水槽としてサイクロン型エアセパレータ１０４を用いているので、コンパクトな構成で循環水中の気泡を除去することができ、受水槽の容量を大きくすることなく高い吸気能力を維持することができる。

また、サイクロン型エアセパレータ１０４は、容器１４３の内部に上側室１４８と下側室１４９とを形成する隔壁１４７と、渦流による排液口１４５への空気の吸い込みを防止するバッフル１５１とを備えているので、水エジェクタ３からの気泡混合液の気泡分離を十分に行うことができる。したがって、循環ポンプ２の吐出圧力の低下を招くことがなく、水エジェクタ３の吸気能力も低下しない。また、接液部分の構成部品を樹脂製とすれば、海水のような腐食性溶液を揚水するポンプの呼び水に真空発生装置１０１を用いた場合に、キャビテーションによる騒音の発生を抑制することができ、また、腐食に対する耐久性を向上させることができるので長期間使用することができる。

上述した実施形態においては、円板状バッフル１５１を用いた例を説明したが、バッフルの形状はこれに限られるものではない。例えば、図５（ａ）に示すように、円板２５１ａと、円板２５１ａの外周縁に配置され、上方に延びる外周片２５１ｂとから構成されるバッフル２５１を用いてもよい。あるいは、図５（ｂ）に示すように、下部壁１４１から上方に延びる円筒状のバッフル３５１を用いることもできる。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

本発明の第１の実施形態における真空発生装置を示す模式図である。図２（ａ）は図１の真空発生装置のエアセパレータを示す縦断面図、図２（ｂ）は横断面図である。本発明の第２の実施形態における真空発生装置を示す模式図である。図３の真空発生装置のエアセパレータを示す断面斜視図である。図４のエアセパレータの内部に配置されるバッフルの変形例を示す断面斜視図である。

符号の説明

１，１０１真空発生装置
２循環ポンプ
３水エジェクタ
４，１０４サイクロン型エアセパレータ
５第１の配管
６第２の配管
２０吐出口
２１吸込口
３０吸気口
３１エジェクタ本体
３２吸込部
３３噴出口
３４第１のノズル
３５第２のノズル
３６吐出口
４０，１４０上部壁
４１，１４１下部壁
４２，１４２側壁
４３，１４３容器
４４，１４４導入口
４５，１４５排液口
５０，１５０排気管
１４６孔
１４７隔壁
１４８上側室
１４９下側室
１５１，２５１，３５１バッフル
１５２排気口

Claims

循環液を加圧する循環ポンプと、
前記循環ポンプにより加圧された循環液を駆動源として吸気口から気体を吸い込んで気泡混合液を吐出する水エジェクタと、
容器と、前記水エジェクタから吐出された気泡混合液を前記容器内に導入する導入口と、前記容器の内部に形成された気泡混合液の旋回流により該気泡混合液から分離された気体を排出する排気管と、前記気体が分離された循環液を排出する排液口とを有するサイクロン型エアセパレータと、
前記水エジェクタの吐出口と前記サイクロン型エアセパレータの導入口とを連通する第１の配管と、
前記サイクロン型エアセパレータの排液口と前記循環ポンプの吸込口とを連通する第２の配管と、
を備え、
前記導入口は、前記容器の上部に設けられ、
前記排液口は、前記容器の下部に設けられ、
前記サイクロン型エアセパレータは、上下方向に関して前記導入口と前記排液口との間に、中央部に孔が形成された隔壁をさらに備え、
前記容器は、前記隔壁によって上側室と下側室に分割され、
前記隔壁は、その上面を旋回する液体が前記孔の縁を通って該液体の旋回流による遠心力によって前記隔壁の下面に沿って放射状に放出されるように配置されていることを特徴とする真空発生装置。
前記容器は、円形の上部壁、円形の下部壁、および側壁を有する円筒容器であることを特徴とする請求項１に記載の真空発生装置。
前記導入口は、前記気泡混合液を前記側壁から前記円筒容器の接線方向に向かって導入するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の真空発生装置。
前記排気管は、前記上部壁の中央部に接続されることを特徴とする請求項２または３に記載の真空発生装置。
前記サイクロン型エアセパレータは、前記旋回流の渦流により前記気体が前記排液口に吸い込まれることを防止するバッフルをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の真空発生装置。
前記排気管の排気口の高さは、前記水エジェクタの吸気口の高さよりも低いことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の真空発生装置。
前記水エジェクタは、
前記循環ポンプから吐出される循環液を噴射する噴出口を有する第１のノズルと、
前記第１のノズルの噴出口に同心状に近接して配置された第２のノズルと、
を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の真空発生装置。
請求項１から７のいずれか一項に記載の真空発生装置の起動方法であって、
前記サイクロン型エアセパレータの前記容器の内部を循環液で満たし、その後、
前記循環ポンプを起動させることを特徴とする真空発生装置の起動方法。