JP6942091B2 - ポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明はポンプ装置に関するものである。

従来のポンプ装置として特許文献１に示すものがある。特許文献１では、モータ軸に連結されたランナーをケーシング内に収納し、このケーシングの吐出口に連通する気水分離室を有するヘッドチャンバーを設けて成る自吸式ウエスコポンプにおいて、前記ケーシング吐出口の前方側面に沿って位置する衝突板と、この衝突板側で前記気水分離室に上下に延びる主板と、前記衝突板の反対側で前記気水分離室の上下端面の中間に位置する分離板とからなる自吸板を設けたことにより、分離室の水と空気との分離性能を向上させて分離室の容積を小形化することを実現したポンプ装置を示している。

特開昭６１−２７７８９３号公報

従来例（特開昭６１−２７７８９３号公報）の第１図にあるように自吸式ウエスコポンプには、流れＥの戻り水の通路となる分流壁が必要である。一方で、近年、ケーシングの材質は従来の砲金製等の鋳造加工品から、安価で加工レスとなる合成樹脂製が主流になりつつある。しかしながら、ケーシングに形成している分流壁では、合成樹脂製ケーシングでは金型構造上、一体成型ができず追加部品によるコスト増加という課題がある。

また、自吸動作中は吸込管からの脱気の際、気水分離室内の水面に波が発生して気水分離室吐出口に流出するため、呼び水量が減少し羽根車上端付近まで水位が低下すると、自吸作用しなくなる。このため、気水分離室には気水分離室吐出口への流出による減少分の蓄水が必要となり、気水分離室を小形化するには限界があるという課題がある。

上記課題を解決するために、本発明のポンプ装置は、電動機１に連結された羽根車５をケーシング３内に収納し、ケーシング３に設けられたケーシング吐出口３ｂに連通する気水分離室２２を有するヘッドチャンバー２３を備え、前記気水分離室２２に衝突板５０ａと分流板５０ｂとを備えた気水分離板５０を有し、前記分流板は、前記羽根車の回転中心軸に垂直な平面に平行となるように前記衝突板の上部に形成されて斜め上方へ延びており、前記分流板の先端に分離板先端部が設けられ、前記分離板先端部は、前記ヘッドチャンバーの内壁部に設けられた気水分離板固定部に押し当てられることを特徴とする。

本発明によると、上記課題を解決しつつ、簡単な形状で、安定した気水分離性能を得られるポンプ装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るポンプ装置１００の斜視図である。 本発明の一実施形態に係るポンプヘッド１０１部の縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る気水分離室を上方から見た横断面図である。 本発明の一実施形態に係る気水分離室を右側面から見た縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る気水分離室を右側面から見た縦断面斜視図である。 本発明の一実施形態に係る気水分離室を右側面下方から見た縦断面斜視図である。 本発明の一実施形態に係る気水分離板５０を右側面から見た斜視図である。 本発明の一実施形態に係る気水分離板５０を下方から見た斜視図である。 本発明の一実施形態に係る気水分離板５０の正面図である。 本発明の一実施形態に係る気水分離板５０の右側面図である。 本発明の一実施形態に係る気水分離板５０の左側面図である。 本発明の一実施形態に係る気水分離板５０の平面図である。 本発明の一実施形態に係る気水分離板５０の下面図である。

以下、本発明の一実施例を第１図〜第２図により説明する。

ポンプ装置１００は、電動機１と、羽根車５と、この羽根車５を内置するケーシング３と、ケーシング３の前面を閉じるケーシングカバー４とを有するポンプヘッド部１０１と、圧力タンク６と、圧力センサ７と、呼水給水用栓８と、ポンプカバー（不図示）とで概略構成されている。

圧力タンク６は、ポンプヘッド部１０１で加圧した水を蓄水するものである。

圧力センサ７は、ポンプ部ヘッド１０１から吐出された液体が流れる通水路に取り付けられ、ポンプ室内の圧力値を検出するセンサである。

圧力センサ７の検出結果は、制御用コントローラ２０に入力され、制御用コントローラ２０により統合制御されることで、ポンプヘッド部１０１の起動・停止を制御するものである。

ポンプカバー（不図示）は、下面および一部側面が開口した部材である。ポンプカバー（不図示）はポンプヘッド部１０１に対し着脱自在である。これは、ポンプヘッド部１０１や制御用コントローラ２０等を操作、修理可能とするためである。

ポンプカバー（不図示）は、ベース６ａに固定することで、ポンプカバーとベース６ａとの間で、ポンプヘッド部１０１を覆うものである。また、ポンプカバーにより、ポンプヘッド部１０１等から発生する騒音がポンプ装置１００の外に伝わることを低減することができる。

電動機１に連結された羽根車５はケーシング３内に収納されている。このケーシング３はケーシング吸込口３ａおよびケーシング吐出口３ｂを有している。

ケーシング３上面には、吸込通路２１および気水分離室２２を有するヘッドチャンバー２３が固定され、ヘッドチャンバー２３の上面には、呼水給水用栓８が設けられている。

この吸込通路２１はケーシング吸込口３ａに連通し、気水分離室２２の下面右側部分がケーシング吐出口３ｂの上面に連通している。（図２）

気水分離室２２内には、気水分離板５０が下面から挿入されている。気水分離板５０は、図７から図１３に示す形状である。図７は、本発明の一実施形態に係る気水分離板５０を右側面から見た斜視図である。図８は、本発明の一実施形態に係る気水分離板５０を下方から見た斜視図である。図９は、本発明の一実施形態に係る気水分離板５０の正面図である。図１０は、本発明の一実施形態に係る気水分離板５０の右側面図である。図１１は、本発明の一実施形態に係る気水分離板５０の左側面図である。図１２は、本発明の一実施形態に係る気水分離板５０の平面図である。図１３は、本発明の一実施形態に係る気水分離板５０の下面図である。

気水分離板５０は、衝突板５０ａ、分流板５０ｂ、分離板先端部５０ｃを設けた部品である。

衝突板５０ａは左右方向に長い略平面形状である。衝突板５０ａは、気水分離板５０の下端部に設けられる。衝突板５０ａの上部に形成し、斜め上方へ延びる分流板５０ｂを備える。分流板５０bの下側は分離板先端部５０c側で、変曲点をもって角度が緩く形成する。分流板５０bの上側は前記変曲点よりも分離板先端部５０c側で略頂点部を形成し、分離板先端部５０cへ下がっている。

気水分離板５０は、略平面形状の長方形形状の部分である衝突板５０ａを有する。衝突板５０ａの一つの長辺から、衝突板５０ａと略垂直となるように門形状の垂直部５０ｄが設けられる。垂直部５０ｄの衝突板５０ａ側とは反対側に傾斜部５０ｅが設けられる。衝突板５０ａから傾斜部５０ｅの先端部までの長さL１は、気水分離室２２内の縦方向の長さと略同じであり、後述する衝突板５０ａへの気水混合液の衝突によるがたつきを抑制している。

衝突板５０ａの上部から、衝突板５０ａの短辺と略平行となるように、分流板５０ｂが設けられる。分流板５０ｂは、衝突板５０ａの上部から斜め上方へ延びる部分と、その先で略三角形状となる部分と、を有する。斜め上方へ延びる部分は、垂直部５０ｄの開口部から突出するよう形成される。略三角形上となる部分の先端は、分離板先端部５０ｃとなる。衝突板５０ａの端から分離板先端部までの長さＬ２は、気水分離室２２内の横方向の長さと同じである。

気水分離板５０は、本実施形態において樹脂成型部品であるが、この限りではない。

本実施形態では気水分離板を一体成型品としているが、この限りではなく、衝突板５０ａと分流板５０ｂとを別体としても良い。

衝突板５０ａは、気水分離板５０の下端部に設けられ、図２によれば、ケーシング吐出口３ｂから排出される空気と呼水とが混合された水（以下気水混合液という）が衝突する位置に配され、第一弾の気水分離を行う。

分流板５０ｂには、２つの機能がある。一つは、第二弾の気水分離を行う機能であり、この機能については、以下の自吸作用の説明で詳述する。二つ目は、気水分離板５０の位置決め（脱落を防止）することで気水分離を安定させるため、ヘッドチャンバー２３の内壁部に設けられた気水分離板固定部２３ａに分流板先端部５０ｃを押し当てる機能を有している。

次に自吸作用について図２〜図６を用いて説明する。

呼水給水用栓８を外して気水分離室２２内に呼び水を注水した後に、羽根車５を回転させると、吸込側の空気と呼び水とが混合された気水混合液がケーシング吐出口３ｂから排出される。排出された気水混合液はケーシング吐出口壁面３ｃに沿う流れ７０となり、衝突板５０ａに衝突する。

図２，図４、図６に示す様に、衝突板５０ａに衝突した大部分の気水混合液は分流板５０ｂ側に偏向されて気水分離室２２内に流入上昇する流れ７２（７２ａ、７２ｂ）となり、一部は衝突板５０ａに衝突しケーシング３に戻される水の流れ７１となり、再び自吸作用に用いられる。

また、衝突板５０ａに衝突して分流板５０ｂ側に偏向された気水混合液は、ケーシング吐出口壁面３ｃに沿って衝突板５０ａに衝突する流れ７０と並行に形成された分流板５０ｂによって、分流板５０ｂの手前（本体正面側）を通過する気水混合液の流れ７２ａと、分流板５０ｂの奥側（電動機１側）とを通過する気水混合液の流れ７２ｂとに分けられ、気水混合液内の空気の泡の表面張力を破ることで気水混合液中の空気と水の置換が活性し気水分離を向上させることができる。

分流板５０ｂの斜め上方へ形成する途中で角度、長さ、形状が変化することで泡の表面に変化を与えて泡を分離する働きに効果がある。

分流板５０ｂにより気水分離が完了した後は、気水分離室吐出口２２ａから排出される空気の流れ７４となりポンプ装置吐出口(図示せず)から排気され、気水分離が完了しなかった一部の気水混合液はケーシング３に戻される水の流れとなり再び自吸作用に用いられ、自吸完了後、揚水を開始する。

なお、図４に示すように、本実施形態において、右側面から見て、分流板５０ｂの位置は、羽根車５の幅寸法（ｂ）中央から伸ばした線上の位置となっているが、この限りではない。気水混合液を分ける役割を果たすことができれば、気水分離室２２内のどこに位置しても良い。例えば図４、図１０に示すような羽根車５の幅寸法（ｂ）の範囲であれば、分流板５０ｂが矢印Ｚ１、Ｚ２方向に移動しても同様の効果が得られる。ただし、羽根車５の幅寸法（ｂ）の中央にくるように配置した方が、より良い。また、本実施形態において、分流板５０ｂの数を１つとしたが、複数でもよい。

１・・・電動機、３・・・ケーシング、３ａ・・・ケーシング吸込口、
３ｂ・・・ケーシング吐出口、ケーシング吐出口壁面３ｃ、４・・・ケーシングカバー、
５・・・羽根車、５ａ・・・羽根車回転方向、６・・・圧力タンク、６ａ・・・ベース、
７・・・圧力センサ、８・・・呼水給水用栓、９・・・逆止弁、１３・・・水通路、
１７・・・隔壁、１８・・・空気補給装置、２０・・・制御用コントローラ、
２２・・・気水分離室、２１・・・吸込通路、２２ａ・・・気水分離室吐出口、
２３・・・ヘッドチャンバー、２３ａ・・・気水分離板固定部、
５０・・・気水分離板、５０ａ・・・衝突板、５０ｂ・・・分流板、５０ｃ・・・分流板先端部、７０・・・ケーシング吐出口壁面３ｃに沿って衝突板５０ａに衝突する流れ、
７１・・・衝突板５０ａに衝突しケーシング３に戻される水の流れ、
７２ａ・・・分流板５０ｂの手前（本体正面側）を通過する気水混合液の流れ、
７２ｂ・・・分流板５０ｂの奥側（電動機１側）を通過する気水混合液の流れ、
７３・・・気水分離されケーシング３に戻される水の流れ、
７４・・・気水分離が完了し気水分離室吐出口から排出される空気の流れ
７５・・・ポンプ装置吐出口

Claims (3)

1. 電動機に連結された羽根車をケーシング内に収納し、前記ケーシングに設けられたケーシング吐出口に連通する気水分離室を有するヘッドチャンバーを備えるポンプ装置において、気水分離室内に衝突板と分流板とを備えた気水分離板を有し、
   前記分流板は、前記羽根車の回転中心軸に垂直な平面に平行となるように前記衝突板の上部に形成されて斜め上方へ延びており、
   前記分流板の先端に分離板先端部が設けられ、前記分離板先端部は、前記ヘッドチャンバーの内壁部に設けられた気水分離板固定部に押し当てられることを特徴とする、ポンプ装置。
2. 前記分流板は、前記ケーシング吐出口の壁面に沿って衝突板に衝突する流れと並行に形成させたことを特徴とする、請求項１に記載のポンプ装置。
3. 前記気水分離板の分流板の位置は、前記羽根車の幅寸法の中央と略同じであること特徴とする、請求項１または請求項２に記載のポンプ装置。

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