JPH06330888A - 渦流ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 渦流ポンプの改良であり、作動通路に液体を
充満させて真空ポンプとして使用することのできる渦流
ポンプにおいて、注入する液体の流量が少なくて済むよ
うにする改良である。 【構成】 外周部に小羽根１１を有する羽根車１０と、
羽根車１０が収納される羽根嵌合溝２と、吸込口４と、
吐出口５と、羽根嵌合溝２の外周に、一端が吸込口４に
連通し、他端が吐出口５に連通する円弧状の作動通路３
とを有し、羽根車１０が回転可能に配設されるケーシン
グ１とを備えた渦流ポンプにおいて、ケーシング１は、
作動通路３に連通する第１の開口７を有するようにされ
た渦流ポンプである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、渦流ポンプの改良に関
する。特に、作動通路に液体を充満させて、真空ポンプ
として使用することができる渦流ポンプにおいて、注入
する液体の流量が少なくて済むようにする改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば真空形成（脱ガス）機能を
有する渦流ポンプとしては、特開平３−２１００９７号
公報に示すような中心部加圧注液渦流式真空ポンプがあ
る。

【０００３】図１０・図１１参照 図１０は中心部加圧注液渦流式真空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１１は図１０のＹ
−Ｙ断面図である。図１０において、１はケーシングで
あり、２はケーシング１に設けられた羽根嵌合溝である
（図１１参照）。この羽根嵌合溝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配設されてい
る。羽根嵌合溝２の外周で、羽根車１０の小羽根１１に
対応する部分に、円弧状に作動通路３が設けられてお
り、作動通路３の一方は吸込口４に連通し、他方は吐出
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で離隔されているので、吐出口５から吐き出された流
体が自由に吸込口４に戻ることがない。また、羽根嵌合
溝２の中心部の中心空間８に圧力のある液体を注入する
第２の開口９がケーシング１に設けられている。１９は
羽根車１０に設けられた連通口であり、羽根車１０の両
側の中心空間８を連通させている。

【０００４】このように構成された渦流ポンプを使用し
て、吸込口４を真空を必要とする部屋に導通し、吐出口
５を大気開放して、羽根車１０を回転させながら第２の
開口９より液体をポンプ等により圧力を高めて注入する
と、この液体は中心空間８から羽根嵌合溝２を経由して
作動通路３へと流れ、作動通路３を水封する。作動通路
３内では、吸込口４より吸い込まれた気体と第２の開口
９より注入された液体とが羽根車１０の小羽根１１によ
り攪拌されて、吐出口５より液体とともに吐き出され
る。それで、吸込口４に導通している部屋では、この部
屋の内部の気体を吸い取られるので、真空になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この従来技
術に係る渦流ポンプにおいては、吸い込まれる気体の吸
込状態における吸込流量（吸い込んでいる圧力での流量
であり、標準圧力での流量ではない。以下、気体の吸込
流量と云う。）に対し注入する液体の流量の比は、吸込
口圧力が３００〜５００Torrのとき約２．０〜２．５と
大きく、大量の液体を必要としていた。

【０００６】本発明の目的は、この欠点を解消すること
にあり、気体の吸込流量に対して注入する液体の流量の
比が少なく、大量の液体を必要としないで真空にするこ
とのできる渦流ポンプを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、外周部に
小羽根（１１）を有する羽根車（１０）と、この羽根車
（１０）が収納される羽根嵌合溝（２）と、吸込口
（４）と、吐出口（５）と、前記の羽根嵌合溝（２）の
外周に、一端が吸込口（４）に連通し、他端が吐出口
（５）に連通する円弧状の作動通路（３）とを有し、前
記の羽根車（１０）が回転可能に配設されるケーシング
（１）とを備えた渦流ポンプにおいて、前記のケーシン
グ（１）は、前記の作動通路（３）に連通する第１の開
口（７）を有する渦流ポンプによって達成される。

【０００８】また、上記の構成において、ケーシング
（１）は、前記の羽根嵌合溝（２）の中心部である中心
空間（８）に連通し、液体が流入する第２の開口（９）
を有すると、中心空間（８）に直接液体を流入させるこ
とができるので、さらに優れている。

【０００９】さらにまた、上記の第２の開口（９）を有
する渦流ポンプにおいて、前記の吐出口（５）より吐き
出される流体を供給され、気液分離し、気体が分離され
た液体を前記の第２の開口（９）に流入するように構成
された気液分離装置（１５）を有すると、気液分離装置
（１５）より中心空間（８）に液体のみが供給されるの
で、必要とする液体量がさらに減少する。

【００１０】

【作用】従来技術に係る渦流ポンプでは中心空間８から
作動通路３への単位作動通路長さ当りの液体の流入量は
吸込側が最大である。すなわち、作動通路３への単位作
動通路長さ当りの中心空間８からの液の流入量は吐出口
５側に行くにしたがって少となる。これは吸込側作動通
路圧力は吐出側作動通路圧力よりも小さいことから明ら
かなように圧力差の違いによるものである。したがっ
て、この従来技術に係る渦流ポンプにおいては吸込口４
側作動通路での液体注入量が多くなり過ぎて、真空を必
要とする部屋からの吸い込むべき気体の量が少なくなる
欠点があった。

【００１１】本発明に係る渦流ポンプは、作動通路３の
途中に第１の開口７が設けられており、この第１の開口
７から液体を注入すると、高速攪拌による液体と気体と
の混合が行われ易くなり、作動通路３での気体の吸込流
量に対する液体流量の比を小さくすることになる。そし
て、より高真空を得ることになる。

【００１２】また、作動通路３の途中から液体を注入す
ることにより作動通路３の内の吸込口４から第１の開口
７までの部分での液体量は皆無に等しくなる。液体量が
少ないため、気体だけに羽根車１０からエネルギーが与
えられ、渦流ポンプ本来の仕事である気体吸込量を多く
することができる。すなわち、吸込口４から第１の開口
７までの部分で気体は圧縮されて、第１の開口７で液体
と混ざり合う。すなわちそれだけ気体の吸込流量に対す
る液体流量の比を小さくすることができる。

【００１３】別の表現をすれば、吸込口４から吸い込ま
れた気体は作動通路３上の第１の開口７まで羽根車１０
により圧縮される。圧縮された気体の容積は小さくなる
ため、それだけ標準気圧での気体に換算した量が多くな
る。

【００１４】また、渦流ポンプが、中心空間８に連通す
る第２の開口を有し、第２の開口９に気体を含まない液
体が流入できるように構成されていると、作動通路３よ
り気体を含む液体が中心空間８に漏れることを阻止する
ので、さらに、気体の吸込流量に対する液体流量は減少
する。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明に係る渦流ポ
ンプについてさらに詳細に説明する。

【００１６】第１実施例 図１・図２参照 図１は本発明に係る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は第１実施例に係る渦流ポ
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
板状空洞よりなる羽根嵌合溝である。１０は羽根車であ
り、羽根車１０の外周に沿って小羽根１１を有してい
る。羽根車１０は羽根嵌合溝２に回転自由になるよう配
設されていて、ケーシング１の外部にある図示していな
い駆動源により矢印Ａの方向に回転される。１２は羽根
車１０の駆動軸１２であり、１３は駆動軸１２を回転自
由に支承する軸受け部と中心空間８との間にあるシール
部材である。１９は羽根車１０に設けられている連通口
である。

【００１７】３は作動通路であり、羽根嵌合溝２の外周
の、羽根車１０の小羽根１１に対応する部分に円弧状に
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により離隔されているので、吐出口５
から吐き出された流体が自由に吸込口４に戻ることがな
い。７は作動通路３の途中に設けられている第１の開口
である。

【００１８】この第１実施例に係る渦流ポンプを真空ポ
ンプとして使用するときは、この渦流ポンプの吸込口４
を真空を必要とする部屋に導通し、吐出口５を大気開放
して、羽根車１０を矢印Ａの方向に回転させながら、第
１の開口７より、液体をポンプ等により矢印Ｂに示す方
向に注入したり、または、液体を吸い込ませると、作動
通路３は液体で水封され、渦流ポンプは真空ポンプとし
て動作する。そして、真空を必要とする部屋に充満して
いた気体は吸込口４から取り込まれ、作動通路３におい
て圧縮されて第１の開口７に到達し、第１の開口７より
注入された液体と作動通路３内で、羽根車１０の遠心力
により混合され、高速攪拌されながら吐出口５に到達
し、液体とともに吐き出されることになる。このように
して、吸込口４に導通している部屋では、充満していた
多くの気体と僅かな液体を含む流体を吸い取られて真空
になる。

【００１９】図１では、第１の開口７は、吸込口４と吐
出口５との中間近くで、第１の開口７より注入する液体
の流れる方向が、円弧状の作動通路３に接するように設
けられているが、第１の開口７の位置は吸込口４と吐出
口５との間にあればよく、また、第１の開口７の方向は
渦流ポンプの半径方向でも回転方向と逆方向でもよく、
要は、第１の開口７が作動通路３に連通しておればよ
い。

【００２０】図３参照 図３は第１実施例に係る渦流ポンプを真空ポンプとして
使用したときの特性を示す図である。図３において、実
線は吸込口４より吸い込まれる気体の吸込状態における
吸込流量を示し、破線は第１の開口７より注入する液体
流量を示す。この図より判るように、吸込口圧力が３０
０〜５００Torrの時は、気体の吸込流量に対する液体流
量の比は、１．５〜１．７と従来の２．０〜２．５と比
較して大幅に改良されている。また、この注入する液体
流量が少なくてもよいという利点は、上記の吸込口圧力
以外の吸込口圧力においても同様である。

【００２１】第２実施例 図１・図４参照 図４は第２実施例に係る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４において、図
２と同一の記号は全く同一の構造となっているので説明
を省略する。８は羽根嵌合溝２の中心部である中心空間
であり、９は中心空間８に連通するようにケーシング１
に設けられた第２の開口である。すなわち、第１実施例
の第１の開口７を有する渦流ポンプに、さらに、第２の
開口９を設けている。

【００２２】この第２実施例に係る渦流ポンプを使用し
て真空を得たいときは、この渦流ポンプの吸込口４を真
空を必要とする部屋に導通し、吐出口５を大気開放し
て、羽根車１０を矢印Ａの方向に回転させながら、第１
の開口７より液体をポンプ等により矢印Ｂに示す方向に
注入し、さらに、第２の開口９を液体だけを供給する通
路に導通するようにすればよい。第２の開口９より流入
する液体は、羽根車１０に設けられた連通口１９により
羽根車１０の両側の中心空間８に充満し、作動通路３よ
り中心空間８に気体を含んだ液体が漏れることを阻止す
ればよいので、圧力差をかけて液体を注入する必要はな
い。すなわち、第２の開口９の圧力と殆ど圧力差のない
液体供給源に第２の開口９を導通させるだけでよい。

【００２３】図５参照 図５は第２の開口９を液体だけを供給する通路に導通さ
せる一つの方法を示す。図５において、図１と同一の記
号は全く同一の構造となっているので説明を省略する
（吸込口４と第１の開口７と第２の開口９とは一点鎖線
によって示す。）。１４は第２実施例に係る渦流ポンプ
を示し、２０は第２実施例に係る渦流ポンプ１４に直結
した液体注入用ポンプであり、２１（一点鎖線にて示
す。）と２２とはそれぞれ液体注入用ポンプ２０の吸込
口と吐出口とである。図５に示すように、液体注入用ポ
ンプ２０の吐出口２２は第２実施例に係る渦流ポンプ１
４の第１の開口７にパイプ２３により導通されている。
第２実施例に係る渦流ポンプ１４の第２の開口９は液体
注入用ポンプ２０の羽根嵌合溝２の中心部と導通されて
いるので、液体注入用ポンプ２０において、作動通路３
からケーシング１と羽根車１０との隙間より羽根嵌合溝
２の中心部に漏出した液体は、第２実施例に係る渦流ポ
ンプ１４の第２の開口９を経由して第２実施例に係る渦
流ポンプ１４の中心空間８に入ることになる。このよう
に第２実施例に係る渦流ポンプ１４の第２の開口９を液
体だけを供給する通路に導通するように構成すると、第
１実施例よりもさらに、気体の吸込流量に対する液体流
量の比を小さくすることができる。

【００２４】なお、図５に示すように、パイプ２３をポ
ンプの外部に設けなくてもよい。すなわち、液体注入用
ポンプ２０の吐出口２２と、第２実施例に係る渦流ポン
プ１４の第１の開口７とを導通する通路をケーシング１
に穿設させることもできる。

【００２５】第３実施例 図６・図７参照 図６は第３実施例に係る渦流ポンプの構成（その１）を
示す図であり、図７は第３実施例に係る渦流ポンプの構
成（その２）を示す図である。図６・図７において、図
１・図４・図５と同一記号は全く同一の構造となってい
るので説明を省略する。１５は気液分離装置（１部断
面）であり、１６は気液分離装置１５の入口であり、１
７と１８とはそれぞれ気液分離装置１５の液体出口と気
体出口とである。図６に示すように気液分離装置１５の
入口１６は第２実施例に係る渦流ポンプ１４の吐出口５
に導通しており、さらに、気液分離装置１５の液体出口
１７は第２実施例に係る渦流ポンプ１４の第２の開口９
に導通している。２４は逆止弁であり、液体が吸込口４
から真空を必要とする部屋に逆流することを防止するた
めに設けられている。

【００２６】図６・図７に示す第３実施例に係る渦流ポ
ンプにおいて、吸込口４を真空を必要とする部屋に導通
し、気液分離装置１５の気体出口１８を大気開放する。
第１の開口７より液体を注入しながら、第３実施例に係
る渦流ポンプを駆動すると、第２実施例と同様に第１実
施例よりもさらに気体の吸込流量に対する液体流量の比
を小さくすることができる。

【００２７】図８参照 図８は第３実施例に係る渦流ポンプを真空ポンプとして
使用したときの特性を示す図である。実線は吸込口４よ
り吸い込まれる気体の吸込状態における吸込流量を示
し、破線は第１の開口７より注入する液体流量を示す。
図８より明らかなように、吸込口圧力が３００〜５００
Torrのときは、気体の吸込流量に対する液体流量の比は
約１．０〜１．２となり、従来例の２．０〜２．５は勿
論、第１実施例の約１．５と比較してもさらに良好な値
を得た。

【００２８】図９参照 図９は第３実施例に係る渦流ポンプにおいて、第１の開
口７を５箇所に設け、この５箇所の第１の開口７に押し
込みポンプを経由せずに液体を吸入させたときの特性を
示す図である。実線は吸込口４より吸い込まれる気体の
吸込状態における吸込流量を示し、破線は第１の開口７
より吸入される液体流量を示す。液体流量は、吸込口４
の圧力が低いときは第１の開口７の圧力も低下するので
押し込みポンプがなくとも吸い込まれるが、吸込口４の
圧力が大気圧に近くなると第１の開口７の圧力も大気圧
に近くなるので、吸い込まれ難くなり、液体流量は非常
に低下している。このため、例えば、吸込口圧力が６６
０Torr近辺では、気体の吸込率、すなわち、気体流量／
液体流量は約１．５以上となり、この種のポンプとして
は最大級の性能が得られた。この気体吸込率の大きい渦
流ポンプは、真空は必要としないが、気泡や酸素等の冨
化が必要な場合には非常に有用である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係る渦流
ポンプにおいては、作動通路の途中に第１の開口を設け
て、この第１の開口から液体を注入して渦流ポンプを作
動するようにしているので、渦流ポンプを真空ポンプと
して使用したとき、第１の開口より作動通路の吸込口側
に戻る水量が少ない。このため、羽根車の運動エネルギ
ーの殆どが吸い込まれた気体に作用し、気体は作動通路
の吸込口側から、第１の開口に到達するまで圧縮され
る。このため、大量の気体を吸い込むことができる。こ
の圧縮された気体が、第１の開口より注入された液体と
混合され、羽根車の運動エネルギーにより高速攪拌され
て吐き出される。このようにして、気体の吸込流量に対
する液体流量は大幅に低下し、効率のよい真空ポンプが
得られる。

【００３０】さらに、気液分離装置を有し、第２の開口
から気体を分離した液体のみが流入するように構成した
渦流ポンプにおいては、第１の開口の圧力より僅かに高
い圧力の液体供給源に第１の開口を接続し、この液体供
給源から液体を吸い込ませるようにすることによって、
渦流ポンプに吸い込まれる液量は少なくなり、気泡風呂
や酸素の冨化が必要な場合に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る渦流ポンプの構造を示す断面図で
ある。

【図２】第１実施例に係る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】第１実施例に係る渦流ポンプの特性図である。

【図４】第２実施例に係る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５】第２実施例に係る渦流ポンプの変形例である。

【図６】第３実施例に係る渦流ポンプの構成図（その
１）である。

【図７】第３実施例に係る渦流ポンプの構成図（その
２）である。

【図８】第３実施例に係る渦流ポンプの特性図である。

【図９】第３実施例に係る渦流ポンプの他の特性図であ
る。

【図１０】従来技術に係る渦流ポンプの構造を示す断面
図である。

【図１１】従来技術に係る渦流ポンプの構造を示す断面
図であり、図９のＹ−Ｙ断面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ 羽根嵌合溝 ３ 作動通路 ４ 吸込口 ５ 吐出口 ６ 隔壁 ７ 第１の開口 ８ 中心空間 ９ 第２の開口 １０ 羽根車 １１ 小羽根 １２ 駆動軸 １３ シール部材 １４ 第２実施例に係る渦流ポンプ １５ 気液分離装置 １６ 気液分離装置の入口 １７ 気液分離装置の液体出口 １８ 気液分離装置の出口 １９ 羽根車に設けられた連通口 ２０ 液体注入用ポンプ ２１ 液体注入用ポンプの吸込口 ２２ 液体注入用ポンプの吐出口 ２３ パイプ ２４ 逆止弁

Claims (3)

【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）が収納される羽根嵌合溝（２）と、吸
   込口（４）と、吐出口（５）と、前記羽根嵌合溝（２）
   の外周に、一端が吸込口（４）に連通し、他端が吐出口
   （５）に連通する円弧状の作動通路（３）とを有し、前
   記羽根車（１０）が回転可能に配設されるケーシング
   （１）とを備えた渦流ポンプにおいて、 前記ケーシング（１）は、前記円弧状の作動通路（３）
   に連通する第１の開口（７）を有することを特徴とする
   渦流ポンプ。
2. 【請求項２】 前記ケーシング（１）は、前記羽根嵌合
   溝（２）の中心部をなす中心空間（８）に連通し、液体
   が流入する第２の開口（９）を有することを特徴とする
   請求項１記載の渦流ポンプ。
3. 【請求項３】 前記渦流ポンプは、前記吐出口（５）よ
   り吐出される流体を供給され、気液分離し、気体が分離
   された液体を前記第２の開口（９）に流入するように構
   成された気液分離装置（１５）を有することを特徴とす
   る請求項２記載の渦流ポンプ。