KR100774806B1

KR100774806B1 - 자흡식 펌프 및 그것을 구비한 액체 급배 장치

Info

Publication number: KR100774806B1
Application number: KR1020060073097A
Authority: KR
Inventors: 다카후미 세키; 마사히로 히라타; 시게루 야마사키; 고이치 모리즈미
Original assignee: 마츠시다 덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2005-08-03
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2007-11-07
Also published as: KR20070017002A

Abstract

본 발명의 목적은 액체원과 펌프를 연결하는 배관으로서 직경이 작고도 배관 길이가 긴 것을 이용한 경우이더라도, 짧은 자흡 시간에 효율적으로 공기를 배출할 수 있는 자흡식 펌프, 및 그것을 구비한 액체 급배 장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명에 있어서는 임펠러(11)를 내장하는 펌프부(12)와, 임펠러(11)를 회전 구동시키는 모터부(13)와, 펌프부(12) 내에 액체를 도입하는 흡입로(14)와, 펌프부(12) 내로부터 액체를 토출하는 토출로(15)를 구비하는 자흡식 펌프(6)에 있어서, 상기 흡입로(14) 중에, 유속을 늘리기 위하여 흡입로(14)의 직경보다 직경이 작게 형성되어 있는 증속부(31)를 구비한다. 그리고 상기 자흡식 펌프(6)를 이용하여 액체 급배 장치를 구성한다.

Description

자흡식 펌프 및 그것을 구비한 액체 급배 장치{A SELF-SUCTION PUMP AND A LIQUID SUPPLY-DISCHARGE APPARATUS HAVING THE SAME}

도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 일례의 자흡식 펌프의 정단면도,

도 2는 상기 자흡식 펌프의 측단면도,

도 3은 상기 자흡식 펌프를 구비하는 욕조 순환 장치의 설명도,

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시형태에 있어서의 다른 예의 자흡식 펌프를 도시하고 있는 것으로, 도 4a는 정단면도, 도 4b는 도 4a의 A-A선 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

6 : 자흡식 펌프 11 : 임펠러

12 : 펌프부 14 : 흡입로

15 : 토출로 16 : 기액 분리실

18 : 유입구부 31 : 증속부

41 : 통수 구멍 42 : 칸막이 판

본 발명은 액체를 급배하기 위한 자흡식(自吸式) 펌프 및 그것을 구비한 액체 급배 장치에 관한 것이다.

종래부터 물 등의 액체를 급배하기 위한 펌프로서 자흡식의 펌프가 알려져 있다. 이 펌프는 액체를 퍼 올릴 때에 액체원으로부터 펌프까지의 사이의 유로 중에 존재하는 기포를 흡출하는 자흡 과정을 갖는 것으로서, 자흡 과정 다음에 액체의 흡송(吸送)을 행하게 되어 있다.

특허문헌 1에는 자흡식의 펌프로서, 액체 급배용 임펠러를 수용하는 와실(渦室)이 형성되어 있는 펌프부와, 펌프부 내에 액체를 흡입시키는 흡입로와, 펌프부로부터 송출된 액체 안의 기포를 분리시키는 기액 분리실과, 기액 분리실에서 기포를 분리시킨 액체를 펌프부 내로 되돌리는 송액(送液) 통로를 갖는 구조의 것이 개시되어 있다. 상기 펌프에 있어서는 기액 분리실 내에 있어서 기포를 토출구 쪽으로 밀어 되돌리는 흐름이 생기도록 형성되어 있고, 이에 의하여 송액 통로를 통과하여 펌프부 내로 되돌아가는 공기의 양을 삭감시키고 있다.

그러나 상기한 펌프에서는 액체원과 펌프를 연결하는 배관으로서 직경이 작고 또한 배관 길이가 긴 것을 이용한 경우에는 관로 저항이 크기 때문에 펌프부 내로 기세 좋게 액체를 흡입하기가 곤란하다. 따라서 펌프의 흡입로 내와 배관 내에 체류한 기포를 액체와 함께 펌프부 내에 단번에 흡입하기가 곤란하여, 필연적으로 자흡 시간이 길어진다는 문제가 있었다.

특허문헌 1; 일본 공개 특허 공보 제 2002-130174 호

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 발명한 것으로서, 액체원과 펌프를 연결하는 배관으로서 직경이 작고 또한 배관 길이가 긴 것을 이용한 경우이더라도, 짧은 자흡 시간에 효율적으로 공기를 배출할 수 있는 자흡식 펌프, 및 그것을 구비한 액체 급배 장치를 제공하는 것을 과제로 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명을, 액체를 급배하는 임펠러(11)를 내장하는 펌프부(12)와; 임펠러(11)를 회전 구동시키는 모터부(13)와; 펌프부(12) 내에 액체를 도입하는 흡입로(14)와; 펌프부(12) 내로부터 액체를 토출하는 토출로(15)를 구비하는 자흡식 펌프(6)에 있어서, 상기 흡입로(14) 중에, 유속을 높이기 위하여 흡입로(14)의 직경보다 작은 직경으로 형성되어 있는 증속부(31)를 갖는 것을 특징으로 한 것으로 한다.

상기 구성의 자흡식 펌프(6)로 함으로써, 공기가 혼입된 액체가 흡입로(14) 내를 통과할 때에 이것을 증속부(31)에서 증속시켜, 기세 좋게 펌프부(12) 내로 끌어들일 수 있다. 따라서, 자흡식 펌프(6)에 연결하는 배관으로서 직경이 작고 또한 배관 길이가 긴 것을 이용한 경우이더라도, 상기 배관이나 흡입로(14) 내에 체류한 공기를 짧은 자흡 시간에 효율적으로 펌프부(12) 내로 흡입하여, 외부로 배출하는 것이 가능하다.

상기 구성의 자흡식 펌프(6)에 있어서는 상기 증속부(31)가, 통수(通水) 구멍(41)을 갖고 흡입로(14) 중에 배치되는 칸막이 판(42)을 이용하여 형성되어 있는 것도 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 흡입로(14)를 통과하는 액체와 공기가 칸막이 판(42)과의 충돌에 의하여 교반되어 확실하게 혼합되므로, 펌프부(12) 내에 더욱 효율적으로 공기를 끌어들일 수 있다.

또한 상기 구성의 자흡식 펌프(6)에 있어서는 상기 증속부(31)의 최소 직경 부분의 단면적이, 흡입로(14)와 배관을 연결하는 유입구부(18)의 단면적보다 크게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 자흡식 펌프(6)의 흡입 유량이 저하되는 것이 방지된다.

또, 상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명을, 상기 구성의 자흡식 펌프(6)를 이용한 액체 급배 장치로 하는 것도 바람직하다. 상기 구성의 액체 급배 장치로 함으로써, 자흡식 펌프(6)에 연결하는 배관으로서 직경이 작고 또한 배관 길이가 긴 것을 이용한 경우이더라도 짧은 자흡 시간에 효율적으로 공기를 배출할 수 있어, 사용하기 편리한 액체 급배 장치가 된다.

이하에서 본 발명을 첨부 도면에 도시한 실시형태에 의거하여 설명한다. 도 3에는 본 발명의 실시형태에 있어서의 일례의 자흡식 펌프(6)를 이용한 액체 급배 장치를 도시하고 있다. 본 예의 액체 급배 장치는 욕조(2) 내로의 주수(注水)나 욕수(浴水) 순환을 행하는 욕수 순환 장치(1)로서, 욕조(2)의 내측면에 개구시킨 유출구(3)와 유입구(4)를 연통(連通) 접속시키는 순환 유로(5) 중에 설치되는 것이다.

상기 욕수 순환 장치(1)는 액체원인 욕조(2) 내의 욕수를 유출구(3)로부터 순환 유로(5) 내에 흡입하여 유입구(4)로부터 욕조(2) 내로 되돌리는 수압을 부여하도록 순환 유로(5) 중에 설치되는 자흡식 펌프(6)와, 상기 자흡식 펌프(6)에 접속되는 탕장(湯張; 뜨거운 물을 채움)용의 도수관(導水管)(7)과, 순환 유로(5) 중의 상기 자흡식 펌프(6)보다 하류 쪽에 설치되는 가열부(8)로 주체를 구성하고 있다. 상기 순환 유로(5)는 유출구(3)와 욕수 순환 장치(1)의 상류단을 연통 접속시키는 순환 왕로(往路)(9)와, 욕수 순환 장치(1)의 하류단과 유입구(4)를 연통 접속시키는 순환 복로(復路)(10)를 갖는 것이며, 상기 순환 왕로(9) 및 순환 복로(10)로서 관 직경 10㎜, 배관 길이 25m 정도의 가늘고 긴 배관을 이용하고 있다. 또, 상기 가열부(8)는 가스나 전기 또는 등유를 이용하여 욕수를 가열하는 것이다.

도 1 및 도 2에는 자흡식 펌프(6)의 내부 구조를 도시하고 있다. 상기 자흡식 펌프(6)는 액체인 욕수를 급배하는 임펠러(11)를 내장하여 와실이 형성되어 있는 펌프부(12)와, 임펠러(11)를 회전 구동시키는 모터부(13)와, 순환 유로(5)의 상류 쪽의 배관과 연통 접속되는 유입구부(18)를 통하여 펌프부(12) 내에 액체를 도입하는 흡입로(14)와, 펌프부(12) 내로부터 액체를 토출하는 토출로(15)와, 토출로(15)의 상류 쪽에 형성되는 것으로서 액체중으로부터 기포를 분리시키는 기액 분리실(16)과, 토출로(15) 중의 하류 쪽에 형성되는 것으로서 기액 분리실(16)을 통과한 액체를 펌프부(12) 내로 되돌리는 환류구(17)와, 기액 분리실(16)의 위쪽에서 토출로(15)와 순환 유로(5)의 하류쪽의 배관을 연통 접속시키는 유출구부(19)로 주체를 구성하고 있다.

자흡식 펌프(6)에 대하여 더욱 상세하게 서술하면, 임펠러(11)가 회전 가능하게 내장되어 있는 케이싱(20)의 개구 부분을, 패킹(21)을 개재하여 보조 금속구(22)로 폐색함으로써 펌프부(12)를 형성하는 동시에, 상기 케이싱(20)에 지지 금속구(23)를 개재하여 고정되어 있는 모터부(13)의 출력 샤프트(24)를 이 케이싱(20) 내에 돌입시켜, 메카니컬 시일(25)을 끼워 넣은 상태에서 출력 샤프트(24)의 선단에 임펠러(11)를 연결시키고 있다.

케이싱(20)에는 또한 보조 금속구(22)를 사이에 두도록 펌프 케이스(26)를 고정시키고 있다. 펌프 케이스(26) 내에는 칸막이 벽(27)을 일체 형성하고 있고, 이 펌프 케이스(26)의 개구 부분이 보조 금속구(22)로 폐색됨으로써, 상기 칸막이 벽(27)에 의하여 구획된 흡입로(14)와 토출로(15)가 펌프 케이스(26) 내에 형성되는 구조이다. 보조 금속구(22)에는 흡입로(14)의 하류 쪽에 위치하게 되는 흡입구(28)와, 토출로(15)의 상류 쪽에 위치하게 되는 토출구(29)와, 토출로(15)의 하류 쪽에 위치하게 되는 환류구(17)가 돌출되게 설치되어 있고, 상기 각 개구(28, 29, 17)를 통하여 펌프부(12)측과 흡입로(14) 및 토출로(15)측 사이에서 욕수의 흡입 및 토출을 행하는 것이다. 또한, 유입구부(18) 및 유출구부(19)는 펌프 케이스(26)의 상부에 각각 흡입로(14), 토출로(15)와 연통하도록 나란히 설치되어 있다.

또, 보조 금속구(22)에 의해 폐색되는 펌프 케이스(26) 내에는 칸막이 벽(27)의 내측 부분에 흡입로(14)와 함께 저류부(30)가 형성된다. 상기 저류부(30)는 흡입구(28)의 아래쪽에서 흡입로(14)와 연통하도록 형성되는 비어 있는 부분이며, 이 저류부(30)에 도수관(7)의 하류단을 연통 접속시키고 있다. 상기 도수관(7)에는 전자 밸브(32)(도 3 참조)를 갖는 배관을 연통 접속시키고, 도수관(7)을 통하여 저류부(30) 내에 도수 가능하게 하고 있다.

그리고 본 예의 자흡식 펌프(6)에 있어서는 유입구부(18)와 흡입구(28)를 연통시키는 상기 흡입로(14) 중에 있어서 흡입구(28)의 상류쪽 근방이 되는 부분에, 액체의 유속을 높이기 위한 증속부(31)를 형성하고 있다. 상기 증속부(31)는 흡입로(14)를 구획하는 좌우 양측의 칸막이 벽(27)의 일부를 두껍게 하여, 서로 접근하는 방향을 향하여 매끄러운 돌출 곡면 형상으로 돋우어 형성함으로써, 유선(流線) 방향을 따라서 거의 일정한 직경으로 형성되는 흡입로(14)의 일부만을 직경이 작게 설치한 부분이다. 즉, 상기 흡입로(14)는 유입구부(18)로부터 증속부(31)에 도달하기까지는 거의 일정한 직경(즉, 거의 일정한 단면적)인 데 대하여, 증속부(31)에 도달하면 하류 방향을 향하여 서서히 직경이 작아지고(단면적이 점차 작아지고), 최소 직경 부분(최소 단면적 부분)을 지나간 후에는 서서히 직경이 커지도록(단면적이 점차 커지도록) 설치되어 있다.

또한, 자흡식 펌프(6) 본래의 순환 기능성을 고려하면, 상기 증속부(31)의 최소 직경 부분의 단면적은 흡입로(14)와 배관을 연결하는 유입구부(18)의 단면적보다 크게 형성되어 있는 것이 유량을 확보하는 면에서 바람직하다.

그리하여 상기 구성의 자흡식 펌프(6)를 구비한 욕수 순환 장치(1)에 있어서는 먼저 탕장용 배관의 전자 밸브(32)를 개방함으로써 도수관(7)으로의 급수가 개시되고, 저류부(30)를 통하여 자흡식 펌프(6) 내에 침입한 물이 흡입로(14)나 순환 왕로(9)를 통과하여 유출구(3) 쪽으로부터 욕조(2) 내에 공급되는 동시에, 저류부(30)로부터 흡입구(28)를 통하여 펌프부(12) 내에 유입한 물도 토출구(29)나 순환 복로(10)를 통과하여 유입구(4) 쪽으로부터 욕조(2) 내에 공급된다. 욕조(2)가 만수(滿水)가 되면 전자 밸브(32)를 폐쇄하여 급수를 종료한다.

계속해서 모터부(13)의 출력 샤프트(24)를 회전 구동시키면, 펌프부(12) 내에서 임펠러(11)가 출력 샤프트(24)와 일체로 회전 구동됨으로써 자흡식 펌프(6)가 구동된다. 자흡식 펌프(6)가 구동되면 욕조(2) 내의 욕수는 유출구(3)를 통해 순환 왕로(9)로 유출되고, 유입구부(18)로부터 자흡식 펌프(6) 내의 흡입로(14)를 통해 펌프부(12)에 흡입된다. 이 때에, 순환 왕로(9) 중이나 흡입로(14)에 잔존하는 기포는 욕수와 혼합된 상태에서 펌프부(12) 내에 흡입되고, 펌프부(12) 내에서 임펠러(11)의 회전에 의해서 분리된 후에 토출구(29)로부터 토출로(15) 내에 토출된다. 토출구(29)로부터 토출된 기포의 대부분은 토출로(15) 내의 기액 분리실(16) 내에서 도면중 화살표 a로 나타낸 바와 같이 위쪽으로 흘러, 토출구(29)의 위쪽에 위치하는 유출구부(19)로부터 순환 복로(10) 내로 토출되어, 욕수에 앞서 유입구(4)로부터 욕조(2) 내로 방출된다. 그리고 미량으로 잔존하는 기포를 포함하는 욕수는 도면중 화살표 b로 나타낸 바와 같이 토출로(15)를 통해 환류구(17)로부터 펌프부(12) 내로 환류된다. 상기 동작의 반복에 의하여, 순환 왕로(9)나 흡입로(14)에 잔존하는 공기는 욕조(2) 내의 욕수를 거쳐 대기 중에 방출된다.

여기서, 순환 왕로(9)를 구성하는 배관은 상기와 같이 관 직경이 작고 또한 길이가 긴 것으로서, 관로 저항이 크기 때문에 공기가 혼합된 욕수를 펌프부(12) 내에 기세 좋게 끌어들이기는 통상적으로 곤란하나, 본 예에 있어서는 흡입로(14) 내에서 흡입구(28) 근방의 증속부(31)에 도달하면 흡입 면적이 감소하여 유속이 높아지기 때문에, 흡입력이 증강되어 욕수와 공기를 흡입구(28)로부터 펌프부(12) 내에 단번에 끌어들이는 것이 가능하다.

상기의 자흡 운전에 의하여 잔존하는 공기가 모두 배출되고, 배관 및 자흡식 펌프(6) 내가 욕수로 채워지면, 자흡 운전 상태로부터 정상의 급수 운전 상태가 되고, 유입구부(18)로부터 자흡식 펌프(6) 내에 흡입된 욕수가 연속적으로 유출구부(19)로부터 배출된다. 유출구부(19)로부터 배출된 욕수는 가열부(8)에 도입되어 소정 온도까지 가열된 후, 순환 복로(10)를 통해 유입구(4)로부터 욕조(2) 내로 유입된다. 이와 같이 상기 욕수 순환 장치(1)를 이용하여 욕조(2) 내의 욕수를 순환시키는 동시에 가열부(8)에서 가열함으로써, 욕조(2) 내의 욕수를 설정 온도까지 가열할 수 있고, 또한 상기 순환을 계속하게 함으로써 항상 설정 온도로 유지하는 것이 가능하다.

상술한 바와 같이 본 예의 자흡식 펌프(6)를 구비하여 이루어지는 욕수 순환 장치(1)에 있어서는 흡입로(14) 중에 상기 흡입로(14)보다 직경이 작고 흡입 면적이 작은 증속부(31)를 설치함으로써, 흡입로(14) 중의 특히 펌프부(12) 내로 통하는 흡입구(28) 근방에서의 유속을 늘려, 배관이나 자흡식 펌프(6) 내에 잔존하는 공기를 욕수와 함께 펌프부(12) 내로 흡입하기 용이하게 되어 있다. 따라서, 자흡식 펌프(6)에 관 직경이 작고 길이가 긴 배관이 접속된 경우이더라도 자흡 시간을 짧게 할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 실시형태에 있어서의 다른 예의 자흡식 펌프(6)에 대하여 도 4에 의거하여 설명한다. 또한, 본 예의 자흡식 펌프(6)는 증속부(31)의 구성만이 일례와 상이하므로, 일례와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명을 생략하며, 증속부(31)의 구성에 대해서만 이하에 상세하게 서술한다.

본 예에 있어서는 도시한 바와 같이 통수 구멍(41)을 갖는 평판 형상의 칸막이 판(42)을 흡입로(14) 중에 배치함으로써 증속부(31)를 형성하고 있다. 상기 칸막이 판(42)은 그 평판면이 흡입로(14)의 유선 방향과 직교하도록 배치되는 것이며, 흡입로(14)의 내벽으로부터 일체로 연장되어 설치되어 있다. 이 증속부(31)에 있어서도 일례와 마찬가지로, 흡입로(14)보다 직경이 작고 흡입 면적이 작은 통수 구멍(41)을 통과할 때에 유속을 증대시켜, 배관이나 자흡식 펌프(6) 내에 잔존하는 공기를 욕수와 함께 펌프부(12) 내에 단번에 흡입하기 쉽게 하고 있다.

이에 부가하여, 흡입로(14)의 유로 중에 있어서 칸막이 판(42)에 의하여 차단되는 상류쪽 부분(도면에서 P부)에는 욕수의 통과에 따라서 난류(亂流)가 발생하고, 여기서의 난류 소용돌이에 의해서 욕수가 교반되어 공기와 혼합되게 된다. 따라서 잔존하는 공기를 욕수와 함께 더욱 고효율로 펌프부(12) 내로 흡입시키는 것이 가능하다.

또한, 본 예에 있어서도 증속부(31)의 최소 직경 부분을 이루는 칸막이 판(42)의 통수 구멍(41)을, 그 단면적이 유입구부(18)의 단면적보다 크게 형성하는 것이 유량 확보의 점에서 바람직하다. 도시한 예에서는 통수 구멍(41)을 대략 반원 형상으로 하고 있으나, 원 형상이나 사각형 형상, 반타원 형상, 나아가서는 슬릿 형상 등의 임의의 형상을 채용할 수 있고, 또한 파이프를 설치해도 상관없다.

이상, 본 발명의 자흡식 펌프(6)를 욕수 순환 장치(1)에 이용한 경우에 대하여 설명하였지만, 동일한 자흡식 펌프(6)를 다른 액체 급배 장치에 이용하는 것도 바람직하다. 다른 액체 급배 장치로서는 연료 전지 장치나 히트 펌프 장치 등의 여러 가지 장치를 생각할 수 있으나, 자흡식 펌프(6)를 이용하여 액체를 공급, 배출, 순환 등이 가능한 장치라면 적용 가능하며, 어느 경우에 있어서나 자흡식 펌프(6)와 액체원을 연결하는 배관이 직경이 작고 또한 길이가 긴 것이더라도 짧은 자흡 시간에 기포를 효율적으로 배출하는 것이 가능하게 된다.

본 발명은 액체원과 펌프를 연결하는 배관으로서 직경이 작고 또한 배관 길이가 긴 것을 이용한 경우이더라도 짧은 자흡 시간에 효율적으로 공기를 배출할 수 있는 효과를 발휘한다.

Claims

액체를 급배하는 임펠러를 내장하는 펌프부와, 임펠러를 회전 구동시키는 모터부와, 펌프부 내에 액체를 도입하는 흡입로와, 펌프부 내로부터 액체를 토출하는 토출로를 구비하는 자흡식 펌프에 있어서,

상기 흡입로 중에, 유속을 높이기 위하여 흡입로의 직경보다 작은 직경으로 형성되어 있는 증속부를 갖고, 상기 증속부가, 통수 구멍을 갖고 흡입로 중에 배치되는 칸막이 판을 이용하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는

자흡식 펌프.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 증속부의 최소 직경 부분의 단면적이, 흡입로와 배관을 연결하는 유입구부의 단면적보다 크게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는

자흡식 펌프.
액체 유입용의 유로와, 액체 유출용의 유로와, 액체를 액체 유입용의 유로로부터 흡입하여 액체 유출용의 유로로 토출하는 자흡식 펌프를 구비한 액체 급배 장치에 있어서,

상기 자흡식 펌프는, 액체를 급배하는 임펠러를 내장하는 펌프부와; 임펠러를 회전 구동시키는 모터부와; 펌프부 내에 액체를 도입하는 흡입로와; 펌프부 내로부터 액체를 토출하는 토출로를 구비하는 동시에, 상기 흡입로 중에, 유속을 높이기 위하여 유입로의 직경보다 작은 직경으로 형성되어 있는 증속부를 갖고, 상기 증속부가, 통수 구멍을 갖고 흡입로 중에 배치되는 칸막이 판을 이용하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는

액체 급배 장치.