JPH11336688A - 自吸式ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自吸効率とポンプ効率の両方を共により高性
能なものとし、特に、従来技術に比して自吸効率をアッ
プさせること。 【解決手段】 自吸式ポンプ１は、液体を吸引する吸引
口２３及び液体を吐出する吐出口を有し、自吸過程にお
いて気液混合体を液体と空気とに分離するように形成さ
れたタンク室２と、タンク室２と仕切り板１８によって
仕切られると共にインペラ３が回転自在に格納されたポ
ンプ室４とから構成されたポンプ部５と、ポンプ室４内
に格納されたインペラ３を回転駆動するための駆動モー
タ６から構成されている。インペラ３は、２枚の平板状
部材３０，３１と、これらを重ねる方向に所定間隔あけ
て連結する複数の羽根部材から主に構成されており、平
板状部材３０，３１の間は液体が通る複数の流体通路３
４となっている。そして、仕切り板１８側の平板状部材
３０には、流体通路３４と通じる透孔３６が形成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体を汲み上げる
自吸式ポンプに関し、特に、浴槽等の液体源に接続され
液体を汲み上げると共に、汲み上げた液体を熱交換器等
に供給し、再度浴槽等の液体源に還流させるに好適な自
吸式ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、風呂等の液体源の液体を熱す
るための熱交換器や、液体を浄化するための浄化フィル
ター等に液体を通過させるために、水や湯等の液体を汲
み上げる装置として、図１１及び図１２に示すような、
自吸式ポンプ１１１が提案されている（特開平３−４３
６９５号公報参照）。この自吸式ポンプ１１１は、図１
１に示すように、モータケース１１２に格納された駆動
モータ（図示省略）と、第１ケース１１３で形成された
タンク室１１４及び第２ケース１１５で形成されたポン
プ室１１６からなるポンプ部１１７から主に構成されて
いる。なお、ポンプ室１１６には、駆動モータによって
駆動されるインペラ１１８が、回転自在に格納されてい
る。

【０００３】なお、モータケース１１２と第２ケース１
１５とは、地板１１９を挟んで固定されている。また、
第１ケース１１３と第２ケース１１５とは、仕切り板１
２０を挟んで固定されており、この仕切り板１２０によ
ってタンク室１１４とポンプ室１１６とが分離されてい
る。

【０００４】タンク室１１４は、隔壁１２１によって液
体を吸引するための吸引室１２２と、液体を吐出すると
共に自吸過程において気液分離する吐出室１２３とに分
けられている。吸引室１２２には、液体を液体源よりタ
ンク室１１４内へ吸引するための吸引口１２２ａが設け
られている。また、吐出室１２３には、タンク室１１４
内に吸引した液体を熱交換器等へ吐出するための吐出口
（図示省略）が設けられている。なお、熱交換器等と液
体源とが連通されることにより、自吸式ポンプ１１１で
吸い上げられた液体が循環するようになっている。

【０００５】また、ポンプ室１１６は、分離壁１２４に
よって、インペラ室１２５と、このインペラ室１２５に
連通されている貯水室１２６とに分けられている。イン
ペラ室１２５内には、仕切り板１２０に一端を固定され
た固定軸１２７が立設されている。この固定軸１２７に
は、インペラ１１８が回転自在に支承されている。

【０００６】一方、仕切り板１２０には、導入口１２８
と、導出口１２９と、還流孔１３０とが形成されてお
り、各々ポンプ室１１６とタンク室１１４とを挿通させ
たものとなっている。これらの構成により、吸引室１２
２内の液体は、導入口１２８を通ってインペラ室１２５
内に吸引され、インペラ室１２５より貯水室１２６を経
由して導出口１２９を通って吐出室１２３へ吐出される
ようになっている。また、吐出室１２３へ吐出された液
体は、還流孔１３０を通ってインペラ室１２５へ還流さ
れるようになっている。

【０００７】一方、インペラ１１８は、内部空間内に液
体を取り込んで外周端側から排出するいわゆるクローズ
ブレード方式のものとなっている。この構成は、ポンプ
効率を上げて揚程を高くするための一般的な構成となっ
ている。このインペラ１１８は、図１１及び図１２に示
すように、円筒状の回転筒部１３１と、この回転筒部１
３１を挿通固定した円盤形状の基板１３２とを有してお
り、固定軸１２７に回転筒部１３１が挿入されて回転自
在に支承されている。このインペラ１１８は、モータケ
ース１１２内に配置されたモータ回転軸１３３に回転体
１３３ａを介して固定された駆動マグネット１３４に、
地板１１９を隔ててインペラ室１２５内で対向配置され
ている。そして、インペラ１１８は、内部に配置した従
動マグネット１１８ａの磁気吸引力によって駆動マグネ
ット１３４の回転に、従動して回転するようになってい
る。

【０００８】また、基板１３２の仕切り板１２０と対向
する側の面には、液体や空気等を撹拌する複数の羽根部
材１３５が立設されている。この複数の羽根部材１３５
の端面には、内周側に流体の取り込み口１３６を有する
とともに基板１３２と略同じ外周径を有する円盤状部材
１３７が固定されている。すなわち、基板１３２と円盤
状部材１３７とは、複数の羽根部材１３５によって連結
されており、基板１３２と円盤状部材１３７との間はイ
ンペラ１１８の内部空間となっている。また、インペラ
１１８の内部空間には、複数の羽根部材１３５によって
仕切られた複数の流体通路１３８が形成されている。こ
の複数の流体通路１３８は、径方向内周側が取り込み口
１３６と連通されていると共に、径方向外周側はインペ
ラ１１８の外周端側に開放されている。

【０００９】なお、この各流体通路１３８の円盤状部材
１３７側の部分には、切込み１３９が各々形成されてい
る。この切込み１３９は、自吸過程において吐出室１２
３からインペラ室１２５へ還流してきた液体を空気と良
く混合することにより自吸効率を高めるためのものとな
っている。

【００１０】上述したように構成された自吸式ポンプ１
１１は、ポンプ部１１７内に所定量の呼び水を貯めた状
態でインペラ１１８を回転させることによって、呼び水
と空気とを撹拌しながら呼び水をポンプ部１１７内の各
室に循環させると共に空気を吐出させることによって、
液体源の液体をポンプ部１１７へ吸い上げる自吸過程を
経て揚水動作を開始するものとなっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来より自吸式ポンプ
は、ポンプ効率を高め揚程を高くとると共に、自吸効率
を高めて自吸時間を短縮化するという課題を有している
が、一般的には、自吸効率とポンプ効率とは、相反する
ものとなっている。すなわち、自吸効率を高めるために
は、呼び水と空気とを良く撹拌するための部材が必要と
なる。しかしながら揚水動作に移った際に、その撹拌用
の部材がポンプ効率の点ではマイナスの要素となる。そ
こで、上述の自吸式ポンプ１１１は、自吸効率とポンプ
効率の両面において、一応は妥協可能な構成を有するも
のとなっている。

【００１２】すなわち、自吸式ポンプ１１１では、液体
をインペラ１１８の内部空間内の狭い空間を通過させる
「クローズブレード方式」を採用することによりポンプ
効率を高めている。また、自吸式ポンプ１１１は、イン
ペラ１１８の外周に撹拌用の切込み１３９を備えたこと
により自吸効率を高めたものとなっている。しかしなが
ら、自吸式ポンプ１１１では、自吸効率及びポンプ効率
の両面である所定レベルの効果は得られるものの、特
に、自吸効率についてはそれ程満足のいくものとはなっ
ていない。

【００１３】本発明の目的は、上述した問題に鑑みて、
自吸効率とポンプ効率の両方を共により高性能なものと
し、特に、従来技術に比して自吸効率をアップさせた自
吸式ポンプを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１記載の自吸式ポンプは、液体を吸引するた
めの吸引口及び吸引した液体を吐出するための吐出口を
有するタンク室と、仕切り板によってタンク室と仕切ら
れると共に内部に液体を送るためのインペラを回転自在
に格納したポンプ室とを備えたポンプ部と、インペラを
回転させるための駆動モータと、から構成され、ポンプ
部内に所定量の呼び水を溜めた状態でインペラを回転さ
せることにより、呼び水と空気とを撹拌しながらタンク
室とポンプ室との間で循環させると共に空気をタンク室
で呼び水と分離させて外部へ吐出させる自吸過程を経て
揚水動作を行う自吸式ポンプにおいて、インペラは、２
枚の平板状部材と、これら２枚の平板状部材を重ねる方
向に所定間隔あけて連結すると共に自吸過程において呼
び水と空気とを撹拌する複数の羽根部材と、２枚の平板
状部材のうち仕切り板側に配置される平板状部材に設け
られ吸引室内の液体をインペラ内部に取り込む取り込み
口と、２枚の平板状部材及びそれぞれ隣接する２つの羽
根部材によって囲繞されると共に一方側を取り込み口へ
開放させ他方側をインペラの外周端側へ開放させ液体を
取り込み口からインペラの外周端側へ送る複数の流体通
路と、を有し、仕切り板側に配置された平板状部材に流
体通路と通じる透孔を形成している。

【００１５】請求項１記載の自吸式ポンプによれば、イ
ンペラが、液体を回転中心から取り込み外周端方向へ送
る、いわゆるクローズブレード方式のものとなっている
ためポンプ効率が高くなる。それに加え、インペラの仕
切り板側に流体通路と通じる透孔が形成されているた
め、インペラの回転によりさらに強い負圧が発生し液体
を強い力で吸い込む。しかも、この透孔は、一旦インペ
ラ内に取り込まれた液体の移動を阻害しない。さらに透
孔は、自吸過程では、還流孔からインペラ方向へ還流さ
れてきた呼び水を空気と良く撹拌する。

【００１６】また、請求項２記載の発明では、請求項１
記載の自吸式ポンプにおいて、透孔を、インペラの外周
端近傍に形成している。このため、透孔がより大きい軌
道で回転することとなり、自吸過程において、さらに効
率よく呼び水と空気とを撹拌するものとなる。

【００１７】さらに、請求項３記載の発明は、請求項１
または２記載の自吸式ポンプにおいて、隣接する２つの
羽根部材の間に、複数の流体通路の各々をさらに複数の
流体通路に分割すると共に、自吸過程において羽根部材
と共に呼び水と空気とを撹拌する補助羽根を１つまたは
複数設け、かつ透孔を羽根部材とこの羽根部材のインペ
ラの回転方向前側に隣接する補助羽根との間に形成され
た流体通路に通じるものとしている。

【００１８】そのため、透孔を通過してインペラの内部
に浸入する液体が、インペラの内部で羽根部材に素早く
ぶつかり撹拌される。この結果、自吸過程において、液
体と空気とが、より効率よく撹拌されるものとなってい
る。しかも、自吸過程において、呼び水と空気とが、羽
根部材に加え、補助羽根及び透孔によっても撹拌される
こととなる。

【００１９】さらに、請求項４記載の発明によれば、請
求項１，２または３記載の自吸式ポンプにおいて、透孔
の直径を、その透孔が通ずる流体通路の幅長の２０％〜
８０％としているので、自吸過程において、呼び水と空
気とが良く撹拌されると共に、その撹拌時に起きるノイ
ズの低減が可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の自吸式ポンプの実施の形
態について、図１から図１０を用いて説明する。自吸式
ポンプ１は、図１に示したように、タンク室２と、イン
ペラ３を回転自在に格納したポンプ室４とを備えたポン
プ部５と、インペラ３を回転させるための駆動モータ６
と、から構成されている。自吸式ポンプ１は、ポンプ部
５内に所定量の呼び水を溜めた状態でインペラ３を回転
させることにより、呼び水と空気とを撹拌しながらタン
ク室２とポンプ室３との間で循環させると共に、空気を
タンク室２で呼び水と分離させて外部へ徐々に吐出させ
る自吸過程を経た後、液体源の液体を吸い上げる揚水動
作へ移るものとなっている。

【００２１】この自吸式ポンプ１は、液体の貯めてある
液体源（図示省略）と、液体を暖めるための熱交換器
（図示省略）とにそれぞれ連結されている。そして、自
吸式ポンプ１は、インペラ３の回転力によって液体源の
液体をポンプ部５内に吸い上げ、この液体をポンプ部５
から熱交換器に供給するための自吸式電動ポンプとなっ
ている。

【００２２】ポンプ部５は、タンク室２を構成する第１
ケース７と、ポンプ室４を構成する第２ケース８の２つ
のケース半体同士を突き合わせて連結固定して形成され
た１つのケース体で構成されている。すなわち、第１ケ
ース７は、図２に示すように、第２ケース３に対して６
ヶ所の固定部９ａ〜９ｆでネジ等を利用して固定されて
いる。また、第２ケース８の第１ケース７と対向してい
ない側の面には、駆動モータ６を固定するためのモータ
固定部１０が形成されている。さらに、第２ケース８に
は、この自吸式ポンプ１を他の装置にネジ止め固定する
ための固定部８ａが設けられている。

【００２３】このモータ固定部１０は、図１に示すよう
に、ポンプ部５内と駆動モータ６側とを完全に隔離する
ための円形の壁１１と、この壁１１の外周縁部分から駆
動モータ６側へ突出するように形成された側壁１２から
構成されている。なお、壁１１は、側壁１２のポンプ部
５側にゴムシール１１ａと共に挟持されており、ポンプ
部５内の液体が駆動モータ６側へ漏れるのを防止するよ
うになっている。この壁１１の中央部分には、後述する
固定軸１３の一端をネジ止め固定するためのネジ１１ｂ
を挿通させるためのネジ孔１１ｃが形成されている。

【００２４】一方、側壁１２の端面には、駆動モータ６
を格納するモータケース１４にビス１４ａで固定された
地板１５が嵌合固定されるようになっている。この構成
により、駆動モータ６は、ポンプ部５の内部空間とは完
全に隔離された状態で第２ケース８に固定されているこ
ととなる。なお、側壁１２の内側、壁１１及び地板１５
によって画成された空間は、駆動モータ６によって回転
駆動される駆動マグネット１６を回転自在に格納するた
めのマグネット格納部１７となっている。

【００２５】また、この第１ケース７と第２ケース８と
の間には、ポンプ部５の内部空間をタンク室２とポンプ
室４とに仕切るための金属製の仕切り板１８及び液漏れ
防止用のゴムパッド１９が挟持されている（図１参
照）。すなわち、タンク室２は、第１ケース７と、ゴム
パッド１９（及び仕切り板１８）とで仕切られた空間と
なっている。また、ポンプ室３は、第２ケース８と、仕
切り板１８（及びゴムパッド１９）とで仕切られた空間
となっている。

【００２６】仕切り板１８には、図３に示すように、タ
ンク室２とポンプ室４とを挿通させるための導入口１８
ａ、導出口１８ｂ及び還流孔１８ｃ，１８ｃが形成され
ている。また、ゴムパッド１９にも、仕切り板１８の導
入口１８ａ、導出口１８ｂ及び還流孔１８ｃ，１８ｃと
重なる位置に導入口１９ａ、導出口及び還流孔（共に図
示省略）がそれぞれ形成されている。

【００２７】導入口１８ａは、ポンプ部５内に吸引した
液体や空気をタンク室２内の吸引室２０からポンプ室４
に導入するためのものとなっている。また、導出口１８
ｂは、ポンプ室４に導入された液体や、自吸過程におい
て形成される空気と液体との混合体、すなわち気液混合
体を、ポンプ室４からタンク室２内の吐出室２１へ導出
するためのものとなっている。また、還流孔１８ｃは、
自吸過程において、ポンプ室４からタンク室２へ気液混
合体として導出され、タンク室２で空気と分離された液
体を、再びポンプ室４に還流させるためのものとなって
おり、インペラ３の外周端近傍部分にその液体が戻るよ
うな位置に設けられている。

【００２８】また、ゴムパッド１９は、ポンプ部５の内
部空間内の液体が第１ケース７と第２ケース８とのつき
合わせ部分からポンプ部５の外部に漏れるのを防止する
と共に、タンク室２とポンプ室４の相互間の液体の漏れ
を防止するために設けられている。

【００２９】また、タンク室４の内部には、図２に示す
ように、第１ケース７の内部側表面からゴムパッド１９
側に向かって延出された分離板２２が設けられている。
この分離板２２の端部は、ゴムパッド１９に密着してい
る。そして、タンク室２は分離板２２によって、液体を
吸引するための吸引室２０と、液体を吐出すると共に自
吸過程において気液混合体を液体と空気とに分離する吐
出室２１とに分離されている。

【００３０】タンク室２の吸引室２０には、液体源の液
体をポンプ部５内に吸引するための吸引口２３が設けら
れている。この吸引口２３は、ポンプ部５の吸引室２０
と外部とを挿通する口部２３ａと、この口部２３ａの内
周端より第１ケース７の外部に延出されてパイプ（図示
省略）と接続される突出部２３ｂとからなっている。そ
して、この吸引口２３にパイプの一端を接続させると共
に、パイプの他端を液体源に接続することによって、ポ
ンプ部５は液体源と連通される。また、吸引室２０は、
導入口１８ａ，１９ａによってポンプ室４と連通されて
おり、吸引室２０に吸引された液体はポンプ室４へ送り
こまれるようになっている。

【００３１】また、吸引室２０内には、第１ケース７の
内側表面より第２ケース８側に突出するように形成され
た円柱軸２４が立設されている。この円柱軸２４の先端
部分は、導入口１８ａ，１９ａ内に進出している。この
円柱軸２４の先端部分には、嵌合凹部２５が設けられて
いる。なお、第２ケース８側には、液体を送るためのイ
ンペラ３を回転自在に支承する固定軸１３が設けられて
おり、この固定軸１３の一端に形成された段部１３ａが
円柱軸２４の嵌合凹部２５に嵌まるようになっている。
なお、固定軸１３の他端は、駆動モータ６側の仕切りと
なる壁１１を挿通するネジ１１ｂによって壁１１に固定
されている。

【００３２】また、タンク室２の吐出室２１には、熱交
換器側へ液体を吐出するための吐出口２６が設けられて
いる。この吐出口２６は、吸引口２３と同様に、ポンプ
部５の吐出室２１と外部とを挿通する口部２６ａと、こ
の口部２６ａの内周端より第１ケース７の外部に延出さ
れた突出部２６ｂとからなっている。そして、この吐出
口２６にパイプ（図示省略）の一端を接続させると共
に、パイプの他端を熱交換器に接続することによって、
ポンプ部５は熱交換器と連通される。

【００３３】さらに、吐出室２１は、導出口１８ｂによ
ってポンプ室４と連通されており、液体がポンプ室４か
ら導出されるようになっている。また、吐出室２１は、
還流孔１８ｃ，１８ｃによってもポンプ室４と連通され
ており、自吸過程において空気と分離された液体を、再
びポンプ室４へ還流させるようになっている。

【００３４】一方、ポンプ室４の内部は、図４に示すよ
うに、駆動モータ６の駆動マグネット１６に従動するイ
ンペラ３を回転自在に格納しているインペラ室２７と、
このインペラ室２７に連通している貯水室２８とに分離
されている。インペラ室２７の中央部分には、両端をそ
れぞれ固定された固定軸１３が設けられている。この固
定軸１３には、インペラ３が回転自在に支承されてい
る。

【００３５】また、インペラ室２７は、導入口１８ａ，
１９ａによって吸引室２０と連通されている。そのた
め、インペラ３が回転すると、吸引室２０内の液体及び
空気が、導入口１８ａ，１９ａよりインペラ室２７へ吸
込まれるようになっている。また、インペラ室２７は、
還流孔１８ｃ，１８ｃによって吐出室２１と連通されて
いる。そのため、自吸過程において、吐出室２１で空気
と分離された液体が、還流孔１８ｃ，１８ｃよりインペ
ラ室２７へ還流されるようになっている。

【００３６】一方、貯水室２８は、導出口１８ｂによっ
て吐出室２１と連通されており、インペラ室２７から貯
水室２８へ送られてきた液体は、導出口１８ｂより吐出
室２１へ導出されるようになっている。また、貯水室２
８内には、インペラ室２７から送られてきた液体を導出
口１８ｂへスムーズに導くための案内壁２９が設けられ
ている。なお、自吸過程においては、インペラ室２７で
液体と空気とが混合されて生じた気液混合体が、この貯
水室２８を通過していくこととなる。

【００３７】インペラ３は、インペラ室２７内の固定軸
１３に回転自在に支承されている。インペラ３は、図１
及び図４から図７に示すように、インペラ室２７の内径
より僅かに小さな同じ外径を有する２枚の円形の平板状
部材３０，３１を重ねる方向に所定間隔を設けて連結し
た形状となっている。そして、インペラ室２７内で仕切
り板１８側に配置された平板状部材３０の回転中心位置
には、タンク室２の吸引室２０内の液体をインペラ３内
部へ取り込むための取り込み口３２が設けられている。
なお、この取り込み口３２の設置位置は、平板状部材３
０の回転中心に限定されるものではなく、後述する複数
の流体通路３４の各々に通じるように設ければよい。し
かしながら、自吸効率及びポンプ効率の両面から見て、
平板状部材３０の回転中心位置に設けるのが望ましい。

【００３８】２枚の平板状部材３０，３１は、自吸過程
において呼び水と空気とを撹拌し気液混合体を生成する
複数の羽根部材３３によって連結されている。これらの
羽根部材３３は、各々インペラ３の取り込み口３２より
回転中心に近い位置からインペラ３の外周方向に向かっ
て回転方向（図５において反時計回り）に合わせて螺旋
状に放射するように形成されている。なお、２枚の平板
状部材３０，３１及び隣接する羽根部材３３，３３によ
って囲繞された各空間は、液体を取り込み口３２からイ
ンペラ３の外周端側へ送る流体通路３４となっている。
すなわち、このように形成された複数の流体通路３４の
各々は、一方側を取り込み口３２へ開放させていると共
に、他方側をインペラ３の外周端側へ開放させており、
取り込み口３２側が液体の入り口３４ａ、外周端側が出
口３４ｂとなっている。

【００３９】すなわち、各流体通路３４は、入り口３４
ａから出口３４ｂまでの区間を、両平板状部材３０，３
１と各羽根部材３３によって完全に隔離されており、液
体はこの狭い各流体通路３４内を強い圧力を受けながら
通過することとなる。したがって、吸引室２０内の液体
は、取り込み口３２からインペラ３内に取り込まれ、流
体通路３４の入り口３４ａ及び出口３４ｂを通って、効
率よくインペラ３の外周端側に排出されるようになって
いる。

【００４０】また、各流体通路３４には、各流体通路３
４を、さらに３つの流体通路となる流路３４ｃ，３４
ｄ，３４ｅに分割すると共に、自吸過程において複数の
羽根部材３３と共に呼び水と空気とを撹拌し気液混合体
を生成する第１補助羽根３５ａと第２補助羽根３５ｂと
が設けられている。これらの第１補助羽根３５ａ及び第
２補助羽根３５ｂも、羽根部材３３と同様に、外周方向
に向かって回転方向（図４において反時計回り）に合わ
せて螺旋状に放射するように形成されている。なお、第
１補助羽根３５ａの長さは、羽根部材３３の約２／３程
度の長さとなっており、流体通路３４の入り口３４ａか
らインペラ３の外周端まで形成されている。また、第２
補助羽根３５ｂの長さは、羽根部材３３の約１／３程度
の長さとなっており、流体通路３４の途中部分からイン
ペラ３の外周端まで形成されている。

【００４１】このように形成された各羽根部材３３と各
第２補助羽根３５ｂと挟まれて形成された各流路３４
ｅ、すなわち各羽根部材３３のインペラ３の回転方向前
方に配置された流路３４ｅのインペラ３の外周端近傍の
各々には、インペラ３の仕切り板１８側の外部と通じる
円形の透孔３６がそれぞれ設けられている。すなわち、
各透孔３６は、平板状部材３０に形成され、流体通路と
なる各流路３４ｅに通ずるものとなっている。これらの
各透孔３６は、自吸式ポンプ１の自吸効率及び揚程を高
めるためのものとなっている。以下、図８及び図９を用
いて、透孔３６と自吸効率及び揚程との関係を説明す
る。

【００４２】図８は、（１）インペラ３の平板状部材３
０に透孔３６を設けなかった場合と、透孔３６をそれぞ
れ（２）第２補助羽根３５ｂの前方、（３）第１補助羽
根３５ａの前方、（４）羽根部材３３の前方（＝羽根部
材３３と第１補助羽根３５ａとの間）へ設けた場合との
自吸効率及びポンプ効率について、それぞれ比較したグ
ラフとなっている。この図８によると、インペラ３に透
孔３６を全く設けなかった場合より、透孔３６を、上述
の（２）（３）（４）のいずれかに設けた方が、自吸時
間が短縮されると共に揚程が高くなる。すなわち、自吸
効率及びポンプ効率が高くなる。なお、上述の（２）
（３）（４）を比較すると、（４）のように、透孔３６
を羽根部材３３の前方へ設けた場合が、最も自吸効率及
びポンプ効率ともに高いので、本実施の形態では、この
（４）の構成を採用している。

【００４３】また、図９は、透孔３６を羽根状部材３３
の前方へ設けた場合の、その透孔３６の孔径（図５に示
すＬ１）の流路幅（透孔３６の設けられた位置における
羽根部材３３と第１補助羽根３５ａとの距離で図５に示
すＬ２）に対する割合（％）と、自吸効率及びポンプ効
率並びにインペラ３に発生するノイズとの関係を、それ
ぞれ示したグラフとなっている。この図９によると、透
孔３６の孔径Ｌ１の比率を流路幅Ｌ２に対して高めるに
従い、インペラ３のノイズは高くなる。また、自吸効率
は、孔径Ｌ１の比率が高くなるに従い、徐々に高くなる
（自吸時間が短縮される）。なお、流路幅Ｌ２に対する
孔径Ｌ１の比率が４０％を超えると、自吸効率の高くな
る割合が徐々に低下する。さらに、ポンプ効率は、流路
幅Ｌ２に対する孔径Ｌ１の比率が高くなるに従い、徐々
に高くなる（揚程が高くなる）が、ある比率（約６５
％）を超えると、逆に急激に低下する。

【００４４】なお、この実施の形態では、このような結
果から、ノイズのレベル及び自吸効率並びにポンプ効率
を総合的に判断し、透孔３６を各羽根部材３３の回転方
向前方にそれぞれ設け、その各透孔３６の孔径Ｌ１を、
透孔３６が設けられた位置における流路３４ｅの幅長Ｌ
２の４０％とした。なお、この比率は、図８及び図９に
示されるように２０％〜８０％の範囲であれば、従来の
ものに比べかなり改善されたポンプとなる。透孔３６の
直径となる孔径Ｌ１を、このような値にすると、自吸効
率及びポンプ効率の面で高い効果が得られると共に、ノ
イズに関してもかなり低いものに抑えることが可能とな
る。しかしながら、本発明では、透孔３６の孔径Ｌ１
は、特に上述した値でなくてもある程度の効果を有する
こととなるので、他の値としてもよい。

【００４５】また、この実施の形態では、透孔３６の位
置に関しても、特に上述したものに限定するものではな
く、例えば、図１０に示すように透孔３６を羽根部材３
３の前方のみでなく、第１補助羽根３５ａ及び第２補助
羽根３５ｂの各前方にそれぞれ設けたり、あるいは第１
補助羽根３５ａの前方のみ、または第２補助羽根３５ｂ
の前方のみ等種々の位置に設けることができる。なお、
透孔３６の数や場所によっては、インペラ３のノイズが
高くなってしまう場合もあるが、透孔３６の孔径Ｌ１を
小さくすることによってノイズのレベルを低く抑えるこ
とが可能となる。

【００４６】このように形成された透孔３６は、自吸過
程においては、各羽根部材３３、第１補助羽根３５ａ及
び第２補助羽根３５ｂと共に、呼び水と空気とを撹拌し
気液混合体を生成するものとなっている。また、透孔３
６は、自吸過程後の揚水動作時には、インペラ室２７内
の負圧を高め、これによってインペラ室２７内の液体の
吸引力を高めるためのものとなっている。

【００４７】なお、平板状部材３０の外周端部分で、か
つ羽根部材３３の外側端となっている位置には、切欠き
形状で形成された切欠部３７が形成されている。なお、
この切欠部３７は、それぞれインペラ３の外周端より回
転中心方向に向かって切欠かれた形状を有している。こ
の切欠部３７は、タンク室２の吐出室２１で空気と分離
されて、還流孔１８ｃ，１８ｃからインペラ室２７の外
側に還流されてきた液体と、インペラ室２７内の空気と
を撹拌し混合するためのものとなっている。なお、還流
孔１８ｃ，１８ｃは、自吸過程において液体を効率よく
空気と混合するために、インペラ室２７の外側に対応す
る位置、すなわち切欠部３７の回転軌跡の近傍に設けら
れている。

【００４８】一方、平板状部材３１の回転中心には、挿
通孔３８が設けられている。また、平板状部材３１の駆
動マグネット１６と対向する側の面には、内部スペース
に円環状の従動マグネット３９を装填したマグネット装
填部４０が超音波融着によって固定されている。従動マ
グネット３９は、周方向にＮＳ交互に１０極着磁された
吸着力に優れたフェライトマグネットで形成されてい
る。すなわち、インペラ３内の従動マグネット３９を、
モータ固定部１０の壁１１を隔てて駆動モータ６の駆動
マグネット１６に対向配置させている。これによって、
駆動マグネット１６が回転すると、従動マグネット３９
が駆動マグネット１６に従動し、インペラ３が駆動モー
タ６のロータ部４１と一体的に回転するようになってい
る。なお、従動マグネット３９の着磁の方向及び極数
は、適宜変更しても良い。

【００４９】なお、マグネット装填部４０の回転中心位
置には、平板状部材３１の挿通孔３８内に挿通固定され
ると共に、平板状部材３０に形成された取り込み口３２
内に先端部分が進出するように形成された筒状の軸部４
２が一体的に形成されている。この軸部４２の内側に
は、図７に示すように、固定軸１３にインペラ３を摺動
回転させるためのセラミック製のラジアル軸受け４３が
一体的に設けられている。そして、ラジアル軸受け４３
を固定軸１３に挿通させることによって、インペラ３は
固定軸１３に摺動自在となっている。

【００５０】また、第２ケース８には、駆動モータ６が
固定されている。この駆動モータ６は、図１に示すよう
に、モータケース１４と、モータケース１４に固定され
た地板１５と、ステータ部４４と、ロータ部４１と、こ
のロータ部４１を回転可能に保持する回転軸４５と、回
転軸４５の一端に固定された皿状の回転体４６と、回転
体４６に固定された駆動マグネット１６と、回転軸４５
を支承する２つの軸受部４７，４８と、から主に構成さ
れている。なお、この駆動モータ６は、ステータ部４４
に電力を供給すると回転磁界が発生し、この回転磁界に
ロータ部４１が誘導される誘導モータとなっている。

【００５１】モータケース１４は、カップ状のケース体
１４ｂ，１４ｃをネジ１４ｄで固定して一体的に形成し
たものとなっており、略円筒形状の外面部４９と、この
外面部４９の両端を閉塞する円底部５０，５１から構成
されている。モータケース１４には、内部の熱の上昇を
抑えるために複数の空気孔１４ｅが形成されている。一
方の円底部５０には、円盤状で中心部分に貫通孔５２が
設けられた地板１５が接着固定されている。この地板１
５のモータケース１４を接着した側とは反対側の面の外
周縁部分は、第２ケース８に形成されたモータ固定部１
０の側壁１２の端面に嵌合固定されている。この構成に
よって、駆動モータ６はポンプ部５に固定されると共
に、地板１５は第２ケース８と協働してマグネット格納
部１７を画成している。

【００５２】また、一方の円底部５０の中央部分には、
モータケース１４の内部方向に凹んだ凹部５３が形成さ
れている。この凹部５３の中央部分には、モータケース
１４の外側に突出する凸部５４が形成されている。この
凸部５４の内側には、一方の軸受部４７が配置されてい
る。この軸受部４７は、回転軸４５の一端近傍を回転自
在に支承している。なお、回転軸４５の一端近傍には、
Ｅ型リング５５が嵌められており、このＥ型リング５５
が軸受部４７に当接することによって回転軸４５のスラ
スト方向の抜け防止と移動防止を行っている。

【００５３】なお、凸部５４の中央部分には、貫通孔５
６が形成されており、回転軸４５はモータケース１４の
内部より貫通孔５６を通ってポンプ部５側へ突出してい
る。また、回転軸４５のモータケース１４より突出した
側の先端には、略円板形状に形成された回転体４６が固
定されている。この回転体４６は、回転軸４５に固定さ
れる固定部４６ａと、この固定部４６ａより地板１５の
貫通孔５２内を通ってマグネット格納部１７内に延出さ
れた円筒部４６ｂと、円筒部４６ｂに一体的に連続しマ
グネット格納部１７内に配置する円盤状の平面部４６ｃ
から形成されている。

【００５４】さらに、この回転体４６の平面部４６ｃに
は、円盤形状に形成された駆動マグネット１６が固定さ
れており、この駆動マグネット１６は、マグネット格納
部１７内で壁１１を隔ててインペラ３に対向配置されて
いる。なお、駆動マグネット１６は、周方向にＮＳ交互
に１０極着磁されたフェライトマグネットで形成されて
いるが、駆動マグネット１６の着磁の方向及び極数は、
適宜変更しても良い。また、回転体４６は、駆動マグネ
ット１６のバックヨークとなっており、駆動マグネット
１６の磁力を集磁する効果を有している。

【００５５】なお、他方の円底部５１の中央部分にも、
一方の円底部５０同様、凹部５７が形成されており、こ
の凹部５７の中央部分には、凸部５８が形成されてい
る。この凸部５８の内側には、他方の軸受部４８が配置
されている。この軸受部４８は、回転軸４５の他端を回
転自在に支承している。この回転軸４５の他端近傍に
は、Ｅ型リング５９が嵌められており、このＥ型リング
５９が軸受部４８に当接することによって回転軸４５の
スラスト方向の抜け防止と移動防止を行っている。

【００５６】ステータ部４４は、図１に示すように、モ
ータケース１４の内側に配置されている。そして、ステ
ータ部４４は、磁性材で形成されたコア部材６０と巻線
６１で形成されており、巻線６１に電流を供給すること
によりロータ部４１を回転させる回転磁界を発生させる
ようになっている。

【００５７】一方、ロータ部４１は、珪素合板や軟鉄等
の磁性部材を積層して構成された円柱部材で形成されて
いる。このロータ部４１の中央部分には、貫通孔４１ａ
が設けられており、この貫通孔４１ａ内には回転軸４５
が固定されている。このように構成されたロータ部４１
は、ステータ部４４のコア部材６０に対して、対向配置
されている。したがって、ロータ部４１は、ステータ部
４４に通電され回転磁界が発生すると、この回転磁界に
誘導される誘導子となっており、回転軸４５と一体的に
回転するようになっている。

【００５８】上述したように構成された本発明の実施の
形態の自吸式ポンプ１の動作について、以下に説明す
る。

【００５９】この自吸式ポンプ１は、吸引口２３の突出
部２３ｂにパイプ（図示省略）を連結し、このパイプを
液体源（図示省略）と接続することによって液体源と連
結される。このとき、自吸式ポンプ１と液体源とを連結
したパイプ内には空気が滞留している。一方、ポンプ部
５内には、予め自吸過程に必要な所定量の呼び水が、イ
ンペラ室２７のインペラ３全体が漬かる程度、すなわち
ポンプ部５の容積の２／３程度に供給されている。ま
た、自吸式ポンプ１は、吐出口２６の突出部２６ｂにパ
イプ（図示省略）を連結することによって、熱交換器
（図示省略）とも連結されている。

【００６０】上述したように設定された自吸式ポンプ１
は、以下のような手順で自吸過程を行なう。まず、駆動
モータ６のコア部材６０に挿入もしくは巻き付けられた
巻線６１に電力が供給されると、ステータ部４４には回
転磁界が発生する。この回転磁界は、コア部材６０より
ロータ部４１に伝達されることとなる。

【００６１】ロータ部４１は、ステータ部４４で発生さ
れた回転磁界よって駆動される誘導子となっており、ス
テータ部４４で発生された磁界によって回転軸４５を回
転中心として回転軸４５と一体的に回転する。この回転
軸４５の一端には、回転体４６に固定された駆動マグネ
ット１６が配置されており、駆動マグネット１６が回転
軸４５と一体的に回転する。このようにして駆動マグネ
ット１６がマグネット格納部１７内で回転すると、モー
タ固定部１０の壁１１を隔てて駆動マグネット１６に対
向配置された従動マグネット３９が、駆動マグネット１
６に従動して回転する。

【００６２】このようにステータ部４４に電流が供給さ
れインペラ３がインペラ室２７内で回転されると、ポン
プ室４のインペラ室２７内では、予め供給された呼び水
と空気とがインペラ３の回転によって撹拌され気液混合
体となる。すなわち、インペラ３の取り込み口３２から
インペラ３内に取り込まれた呼び水と空気とは、インペ
ラ３の複数の羽根部材３３及び第１補助羽根３５ａ並び
に第２補助羽根３５ｂによって撹拌される。

【００６３】このとき、呼び水と空気とが撹拌されて形
成された気液混合体は、インペラ３の回転により発生す
る遠心力でインペラ室２７内の外側へ移動する。そし
て、インペラ３の回転中心部分は、略真空状態となって
負圧となる。これによって、吸引室２０内の空気および
液体源側のパイプ内に滞留している空気は、導入口１８
ａ，１９ａよりインペラ室２７の中心部分に徐々に吸込
まれる。このように液体源側のパイプ内の空気が徐々に
インペラ室２７に向かって吸引されると、この空気に続
いて液体源の液体は、空気に追従してインペラ室２７に
向かって吸込まれる。

【００６４】インペラ室２７内で撹拌されてインペラ室
２７の外側へ移動した気液混合体は、インペラ３の外周
端部分に形成された切欠部３７及び複数の透孔３６によ
って、さらに撹拌されながら貯水室２８へ送られる。そ
のため、本実施の形態は、自吸効率が高いものとなって
いる。そして、貯水室２８へ送られた気液混合体は、そ
の一部が呼び水と空気とに分離されながら、タンク室２
の吐出室２１へ導出される。さらに、吐出室２１に導出
された気液混合体は、吐出室２１で完全に呼び水と空気
とに分離される。このとき空気と分離された呼び水は、
吐出室２１より還流孔１８ｃ，１８ｃを通ってポンプ室
４のインペラ室２７に還流する。一方、このとき空気は
軽いので、吐出室２１内で上昇し、吐出室２１より吐出
口２６を通って熱交換器側に吐出される。

【００６５】なお、インペラ３の外周端部分には、切欠
部３７及び複数の透孔３６が形成されているので、イン
ペラ室２７の外側部分に還流された呼び水は、切欠部３
７及び各透孔３６によって撹拌されることとなる。これ
によって、インペラ室２７内の呼び水と空気との撹拌が
促進され、呼び水と空気とが効率よく混合されることと
なる。

【００６６】上述したように自吸過程においては、所定
量の呼び水をポンプ部５の内部空間に溜めた状態で、イ
ンペラ３を回転させることにより呼び水を空気と撹拌し
ながらタンク室２とポンプ室４との間で循環させてい
る。一方、空気は、自吸過程において、液体源側のパイ
プよりタンク室２の吸引室２０に浸入し、吸引室２０か
らポンプ室４のインペラ室２７に吸引される。さらに、
空気は、インペラ室２７で呼び水と撹拌されて貯水室２
８を経由して吐出室２１へ排出される。

【００６７】さらに、空気は、吐出室２１から吐出口２
６を通って熱交換器側へ吐出される。すなわち、呼び水
がタンク室２とポンプ室４との間を循環している間に、
液体源側のパイプに滞留している空気は呼び水と撹拌さ
れながら熱交換器側へ移動されることとなる。この空気
の移動に伴い、液体源の液体が空気の移動に追従して、
自吸式ポンプ１に吸い上げられることとなる。

【００６８】なお、液体源側のパイプ内に滞留している
空気が完全になくなり、自吸過程が終了した後、さらに
ステータ部４４に電力を供給し続けると、液体源の液体
はパイプを通って吸引口２３より吸引室２０へ浸入して
くる。そしてさらに、液体は、吸引室２０からインペラ
室２７との連絡口となっている導入口１８ａ，１９ａへ
吸込まれていく。なお、このときインペラ室２７内は、
透孔３６の効果により液体を吸引する吸引力が高められ
ている。

【００６９】このように導入口１８ａ，１９ａからイン
ペラ室２７内へ入ってきた液体は、インペラ３の複数の
流体通路３４内で、さらに３つの流路３４ｃ，３４ｄ，
３４ｅに分流されながら、インペラ３の回転中心に配置
された入口３４ａから外周端部分に設けられた出口３４
ｂに向かって通過する。このように液体が、インペラ３
の内部空間で形成された流体通路３４という狭い空間内
を通過することにより、流体通路３４内を勢いよく効率
よくインペラ３の外側へ排出されるようになっている。

【００７０】このようにしてインペラ８の外側に排出さ
れた液体は、貯水室２８を経由して導出口１８ｂから吐
出室２１へ導出される。そして、吐出室２１に導出され
た液体は、吐出室２１に設けた吐出口２６より熱交換器
へ送られる。また、熱交換器で熱交換された液体は、液
体源に戻される。

【００７１】本発明の自吸式ポンプの各実施の形態は、
上述したように構成されているが、特にこれらに限定さ
れるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変更が可能である。例えば、実施の形態では、インペラ
３の流体通路３４と外部とをが通じるように設けられた
透孔３６を、インペラ３の外周端部分に設けたが、イン
ペラ３の内周側に設けてもよい。しかしながら、インペ
ラ３の外周端近傍に設けた方が自吸効率及びポンプ効率
を高効率にするのに有効なため、上述した実施の形態で
は外周端近傍に設けている。

【００７２】また、自吸式ポンプ１のポンプ効率は、羽
根部材３３及び各補助羽根３５ａ，３５ｂの形状、角度
及びその数等により影響を受けることとなるので、羽根
部材３３及び各補助羽根３５ａ，３５ｂの形状、角度及
びその数等においても、所望するポンプ効率に合わせて
適宜、設定することが望ましい。なお、補助羽根３５
ａ，３５ｂをいずれか１枚とするか、もしくは設けなく
ても所望の自吸効率を達成できる場合は、補助羽根３５
ａ，３５ｂをいずれか１枚としたり、もしくは設けなく
ともよい。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、いわゆる「クローズブレード方式」のイン
ペラに透孔を設けたため、この透孔が自吸過程において
羽根部材と協働して呼び水と空気とを撹拌すると共に、
その後の揚水動作時においては透孔は液体の流れを阻害
しないばかりか、逆にポンプ室内の負圧を高めて吸引力
を高め、自吸効率を高くすると共に、ポンプ効率をも高
くする自吸式ポンプとすることが可能となる。

【００７４】また、請求項２記載の発明によれば、透孔
がインペラの外周端近傍に形成されており、その回転速
度が早いため、自吸過程においてより効率よく呼び水と
空気とを撹拌し自吸効率が高い自吸式ポンプとすること
が可能となる。

【００７５】また、請求項３記載の発明によれば、自吸
過程において、透孔からインペラ内の流体通路へ浸入し
た液体が、すぐに羽根部材にぶつかって羽根部材により
撹拌されることとなるので、より自吸効率の高い自吸式
ポンプとすることが可能となる。また、補助羽根が羽根
部材及び透孔と共に呼び水と空気とを撹拌することとな
るので、さらに自吸効率の高い自吸式ポンプとすること
が可能となる。

【００７６】さらに、請求項４記載の発明によれば、透
孔の直径が流路幅の２０％〜８０％となっているので、
自吸効率及びポンプ効率を高いレベルとすると共に、自
吸過程及び揚水動作時に発生するインペラの騒音を低い
レベルとする自吸式ポンプとすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における自吸式ポンプを示
した縦断面図である。

【図２】図１の矢示ＩＩ方向から見た自吸式ポンプのタ
ンク室内を示した平面図である。

【図３】図１の矢示ＩＩＩ方向から見た自吸式ポンプの
仕切り板の平面図である。

【図４】図１の矢示ＩＩＩ方向から見た自吸式ポンプの
ポンプ室内を示した平面図である。

【図５】図４に示したポンプ室内のインペラの内部構造
を示した平面図である。

【図６】図５のＶＩ−ＶＩ断面図である。

【図７】図５のインペラを裏側から見た平面図である。

【図８】自吸効率及びポンプ効率と、インペラに設ける
透孔の有無及び設置位置との関係を示した相関図であ
る。

【図９】自吸効率、ポンプ効率及びノイズと、インペラ
に設ける透孔の孔径との関係を示した相関図である。

【図１０】本発明の自吸式ポンプの変形例におけるイン
ペラを示した平面図である

【図１１】従来の自吸式ポンプを示した縦断面図であ
る。

【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ断面図である。

【符号の説明】

１ 自吸式ポンプ ２ タンク室 ３ インペラ ４ ポンプ室 ５ ポンプ部 ６ 駆動モータ １８ 仕切り板 ２３ 吸引口 ２６ 吐出口 ３０，３１ 平板状部材 ３２ 取り込み口 ３３ 羽根部材 ３４ 流体通路 ３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ 流路（流体通路） ３５ａ 第１補助羽根 ３５ｂ 第２補助羽根 ３６ 透孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を吸引するための吸引口及び吸引し
   た上記液体を吐出するための吐出口を有するタンク室
   と、仕切り板によって上記タンク室と仕切られると共に
   内部に上記液体を送るためのインペラを回転自在に格納
   したポンプ室とを備えたポンプ部と、上記インペラを回
   転させるための駆動モータと、から構成され、上記ポン
   プ部内に所定量の呼び水を溜めた状態で上記インペラを
   回転させることにより、上記呼び水と空気とを撹拌しな
   がら上記タンク室と上記ポンプ室との間で循環させると
   共に上記空気を上記タンク室で上記呼び水と分離させて
   外部へ吐出させる自吸過程を経て揚水動作を行う自吸式
   ポンプにおいて、上記インペラは、２枚の平板状部材
   と、これら２枚の平板状部材を重ねる方向に所定間隔あ
   けて連結すると共に上記自吸過程において上記呼び水と
   上記空気とを撹拌する複数の羽根部材と、上記２枚の平
   板状部材のうち上記仕切り板側に配置される平板状部材
   に設けられ上記タンク室内の上記液体を上記インペラ内
   部に取り込む取り込み口と、上記２枚の平板状部材及び
   それぞれ隣接する２つの羽根部材によって囲繞されると
   共に一方側を上記取り込み口へ開放させ他方側を上記イ
   ンペラの外周端側へ開放させ上記液体を上記取り込み口
   から上記インペラの外周端側へ送る複数の流体通路と、
   を有し、上記仕切り板側に配置された上記平板状部材に
   上記流体通路と通じる透孔を形成したことを特徴とする
   自吸式ポンプ。
2. 【請求項２】 前記透孔は、前記インペラの外周端近傍
   に形成されていることを特徴とする請求項１記載の自吸
   式ポンプ。
3. 【請求項３】 前記隣接する２つの羽根部材の間に、前
   記複数の流体通路の各々をさらに複数の流体通路に分割
   すると共に、前記自吸過程において前記羽根部材と共に
   前記呼び水と前記空気とを撹拌する補助羽根を１つまた
   は複数設け、かつ前記透孔を、前記羽根部材と、この羽
   根部材の前記インペラの回転方向前側に隣接する上記補
   助羽根との間に形成された流体通路に通じるものとした
   ことを特徴とする請求項１または２記載の自吸式ポン
   プ。
4. 【請求項４】 前記透孔の直径を、その透孔が通ずる前
   記流体通路の幅長の２０％〜８０％としたことを特徴と
   する請求項１，２または３記載の自吸式ポンプ。