WO2022064964A1

WO2022064964A1 - 渦流ポンプ

Info

Publication number: WO2022064964A1
Application number: PCT/JP2021/031637
Authority: WO
Inventors: 亮介永田; 正宏重森; 一則松本
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2020-09-25
Filing date: 2021-08-30
Publication date: 2022-03-31
Also published as: JP2022053726A

Abstract

本開示の渦流ポンプは、吸込口及び吐出口が設けられた筐体と、筐体の内部に回転可能に設けられた円盤形状のインペラ（１５）とを備え、インペラ（１５）の回転により吸込口から吸い込まれた液体が吐出口から吐出されるように構成されている。インペラ（１５）の円盤形状の外周端部には、羽根溝（１５ｂ）が設けられる。羽根溝（１５ｂ）は、羽根溝下流側面（１５ｂ２）と羽根溝上流側面（１５ｂ１）とを有する。羽根溝上流側面（１５ｂ１）のうち第１内方部分は、第１基準線に対して、回転方向と逆の方向に向かって傾斜するように形成される。羽根溝下流側面（１５ｂ２）のうち第２外方部分は、第２基準線に対して、回転方向に向かって傾斜するように形成される。

Description

渦流ポンプ

　本開示は、渦流ポンプに関するものである。

　ケーシングカバーとケーシングライナーとに挟まれた領域の中でモータの回転軸に接続された円盤形状のインペラを回転させることにより、吸込口から吸い込んだ水を吐出口から吐出させる渦流ポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。

　従来の渦流ポンプは、インペラと、インペラの外周に設けられた複数の羽根（ブレード）と、複数の羽根の間に形成される羽根溝とを備えている。インペラを高速で回転させると、インペラが回転することにより発生する水を押し出す力によって、羽根溝内に導入された水に循環流が形成される。そして、この循環流によって生じる圧力によって、複数の羽根の間に導入された水が吐出口から吐出される。

　このような渦流ポンプにおいては、ポンプ効率を高めるために、インペラの回転により発生する循環流をスムーズに発生させて、発生した循環流を持続及び強化することが重要である。このため、インペラの複数の羽根の間に形成される溝の形状が、ポンプ性能に大きな影響を与える。

特開２０１６－１７３０４３号公報

　従来の渦流ポンプでは、インペラを改良した様々なものが開発されている。しかしながら、ポンプ効率をさらに高めることを可能にする技術の提供が望まれている。

　本開示は、ポンプ効率を向上させることが可能な渦流ポンプを提供することを目的とする。

　本開示に係る渦流ポンプは、吸込口及び吐出口が設けられた筐体と、筐体の内部に回転可能に設けられた円盤形状のインペラとを備え、インペラの回転により吸込口から吸い込まれた液体が吐出口から吐出されるように構成されている。インペラの円盤形状の外周端部には、円盤形状の中心から外周方向に向かって伸びる羽根溝が設けられている。

　羽根溝は、羽根溝においてインペラの回転方向に位置する面である羽根溝下流側面と、羽根溝において回転方向と逆の方向に位置する面である羽根溝上流側面とを有する。羽根溝上流側面のうち中心に対して相対的に近い第１内方部分は、中心と、羽根溝上流側面のうち中心に対して相対的に最も近い第１端部とを結ぶ第１基準線に対して、回転方向と逆の方向に向かって傾斜するように形成される。羽根溝下流側面のうち中心に対して相対的に遠い第１外方部分は、中心と、羽根溝下流側面のうち中心に対して相対的に最も近い第２端部とを結ぶ第２基準線に対して、回転方向に向かって傾斜するように形成される。

　本開示によれば、ポンプ効率を向上させることが可能な渦流ポンプを提供することができる。

図１は、本開示の実施の形態１に係る渦流ポンプの外観を示す斜視図である。図２は、ポンプ部の分解斜視図である。図３は、ポンプ部を、回転軸を通して鉛直方向に切った断面図である。図４Ａは、インペラの第１面の斜視図である。図４Ｂは、インペラの第２面の斜視図である。図５Ａは、インペラの第１面を正面視したときの正面図とその断面図である。図５Ｂは、インペラの羽根溝周辺の拡大図である。図６は、ケーシングカバーの斜視図である。図７は、ケーシングライナーの斜視図である。図８は、ポンプ部における水の流れを示す回転軸と直交する断面の模式図である。図９は、第一変形例におけるインペラの羽根溝周辺の拡大図である。図１０は、第二変形例におけるインペラの羽根溝周辺の拡大図である。

　このように構成することで、回転方向と、羽根溝上流側面の半径方向の内方部分（第１内方部分）とがなす角が小さくなる。このため、循環流が羽根溝上流側面に衝突し羽根溝内に流入する際に、循環流が比較的スムーズに羽根溝内に流れ込む。したがって、ポンプ効率を向上させることが可能になる。また、羽根溝下流側面の半径方向の外方部分（第１外方部分）を、円盤形状の中心と羽根溝下流側面の半径方向の内方端部（第２端部）とを結ぶ基準線（第２基準線）に対して、回転方向に向かって傾斜させている。このため、回転方向と羽根溝の回転方向上流側面の半径方向の外方部分とがなす角が小さくなる。したがって、羽根溝下流側面に沿って羽根溝から円盤形状の半径方向に流出する流れが、流路内の円盤形状の回転方向に向かう流れにスムーズに合流する。このため、ポンプ効率をより向上させることが可能になる。

　また、本開示に係る渦流ポンプでは、羽根溝上流側面のうち中心に対して第１内方部分よりも相対的に遠い第２外方部分は、第１基準線に対して、回転方向に向かって傾斜するように形成されてもよい。

　これにより、羽根の厚みは半径方向の外方部分において最も薄くなるように構成される。しかしながら、羽根溝の数が同等の場合においても、羽根の最低厚みを厚くすることができる。このため、羽根の強度を比較的高く設定することができる。さらに、羽根溝上流側面の半径方向の外方部分（第２外方部分）とインペラの回転方向とがなす角が小さくなる。したがって、羽根溝上流側面近傍を流れる循環流の速度ベクトルのうち回転方向成分が大きくなるため、羽根溝上流側面近傍を流れる循環流は、吸込口から流路を通り吐出口へと向かう流れとスムーズに合流する。このため、より一層ポンプ効率を高めることが可能になる。

　また、本開示に係る渦流ポンプでは、羽根溝下流側面のうち中心に対して第１外方部分よりも相対的に近い第２内方部分は、第２基準線に接するように形成されてもよい。

　これにより、羽根溝の半径方向の内方部分の外周方向の幅を大きくすることができるため、羽根溝内に循環流が流入しやすくなる。これによって、ポンプ効率がさらに向上する。

　以下、本開示を実施するための形態について添付図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態は本開示を具体化した一例であって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。また、全図面を通して同一の部位については同一の符号を付して二度目以降の説明を省略している。

　（実施の形態１）
　最初に、図１～図３を参照して、本開示の実施の形態１に係る渦流ポンプ１の概略について説明する。図１は、渦流ポンプ１の外観を示す斜視図である。図２は、ポンプ部２の分解斜視図である。図３は、ポンプ部２を、回転軸１８を通して鉛直方向に切った断面図である。なお、渦流ポンプ１は、ウエスコ（ｗｅｓｃｏ）型ポンプ又はカスケードポンプとも称されるものである。

　なお、以下の説明では、次のように記載する場合がある。即ち、渦流ポンプ１を設置（図８参照）して正面視した状態（渦流ポンプ１のケーシングカバー１４に対向した状態）において、吐出口１２が設けられた位置を「上部」と記載し、吐出口１２に対してケーシングカバーが設けられている位置を「下部」と記載する場合がある。このとき、図８における上下方向を「鉛直方向」と記載する場合がある。

　渦流ポンプ１は、主に井戸に設置され、吸込口１１から水などの液体を吸い込み、吸込口１１から吸い込んだ水などの液体を吐出口１２から吐出するポンプである。図１に示す通り、渦流ポンプ１は、モータ１０、吸込口１１、吐出口１２、ポンプケーシング１３、及びケーシングカバー１４を備えている。

　ポンプケーシング１３は、渦流ポンプ１の外枠である。ポンプケーシング１３の上部には、吸込口１１と吐出口１２とが設けられている。吸込口１１は、液体を渦流ポンプ１内に吸い込む入口である。吐出口１２は、液体を渦流ポンプ１から吐き出す出口である。なお、ポンプケーシング１３は、請求項の「筐体」に相当する。

　ポンプケーシング１３の内部には、モータ１０が設けられている。モータ１０は、後述のインペラ１５を回転させるための駆動源である。

　ポンプケーシング１３の下部には、ケーシングカバー１４が取り付けられている。ケーシングカバー１４は、ポンプケーシング１３において、後述のケーシングライナー１７と共に流路１９を形成するための蓋である。

　図２に示す通り、ケーシングカバー１４の内部には、ポンプ部２が形成されている。即ち、ポンプケーシング１３の下部には、凹状となった部分（以下、凹部ともいう）が設けられている。凹部には、ケーシングカバー１４、インペラ１５、メカニカルシール１６、及びケーシングライナー１７を備えるポンプ部２が設けられている。ポンプ部２は、渦流ポンプ１において、ポンプ機能を有する部分である。

　ポンプ部２において、ポンプケーシング１３の下部の凹部には、貫通孔１３ｈが設けられている。貫通孔１３ｈは、モータ１０の回転軸１８をポンプ部２側へ貫通させるための孔である。回転軸１８は、インペラ１５と固定されて、モータ１０の動力によりインペラ１５を回転させるための軸である。

　ポンプケーシング１３には、ポンプケーシング１３の凹部の内壁に沿って、凹形のケーシングライナー１７が取り付けられている。ケーシングライナー１７は、ケーシングカバー１４と共に流路１９を形成するための部材である。

　ケーシングライナー１７には、突出孔１７ｈが設けられている。突出孔１７ｈは、回転軸１８を貫通させるための孔である。つまり、貫通孔１３ｈ及び突出孔１７ｈを介して、回転軸１８がケーシングカバー１４側に突出している。突出孔１７ｈを塞ぐように、回転軸１８の周囲には、円筒状のメカニカルシール１６が設置されている。メカニカルシール１６は、ケーシングライナー１７に設けられた突出孔１７ｈを介して液体がモータ１０側へ流出するのを抑制する部材である。

　インペラ１５において、ケーシングライナー１７と対向する面と反対の面には、円盤形状のケーシングカバー１４が対向するように取り付けられる。ケーシングカバー１４は、ポンプケーシング１３に固定される。このとき、ケーシングカバー１４は、ケーシングライナー１７と接するように取り付けられる。これにより、ポンプケーシング１３の中に、ケーシングカバー１４とケーシングライナー１７とで囲まれた領域である流路１９（図３参照）が形成される。

　回転軸１８は、メカニカルシール１６を貫通して設けられる。回転軸１８の先端には、円盤形状のインペラ１５が接続されている。

　インペラ１５は、ケーシングカバー１４とケーシングライナー１７とにより形成された流路１９に内包されて、取り付けられている。インペラ１５は、ポンプケーシング１３の内部に回転可能に設けられた円盤形状の部材である。

　インペラ１５の一方の面は、ケーシングカバー１４と対向しており、インペラ１５の他方の面は、ケーシングライナー１７と対向している。インペラ１５は、モータ１０によって回転することにより、インペラ１５に設けられた後述の羽根溝１５ｂ（図４Ａ、図４Ｂ参照）によって液体に循環流を発生させ、吸込口１１から吸い込んだ液体を吐出口１２から吐出させるための部材である。

　流路１９は、液体で満たされ、インペラ１５の回転によって液体に循環流を発生させる領域である。

　図３に示すように、ケーシングカバー１４及びインペラ１５は、互いに近接した状態で対向して設置されている。また、インペラ１５及びケーシングライナー１７は、互いに近接した状態で対向して設置されている。ケーシングカバー１４及びインペラ１５の間の隙間と、インペラ１５及びケーシングライナー１７の間の隙間との合計は、例えば、０．０９ｍｍ～０．１７ｍｍである。これらの隙間を小さくすることにより、これらの隙間から液体が流入又は流出することが抑制される。これにより、後述の羽根溝１５ｂで発生する循環流への影響を抑制しつつ、インペラ１５を高速で回転（例えば、１２５Ｗのモータ１０を使用した場合、３０００ｒｐｍ）させることができる。

　次に、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、インペラ１５の構造について説明する。図４Ａは、インペラ１５の第１面１５ｘの斜視図である。図４Ｂは、インペラ１５の第２面１５ｙの斜視図である。図５Ａは、インペラ１５の第１面１５ｘを正面視したときの正面図とその断面図である。図５Ｂは、インペラ１５の羽根溝１５ｂ周辺の拡大図である。

　なお、インペラ１５の第１面１５ｘは、ケーシングカバー１４と対向する面である。インペラ１５の第２面１５ｙは、ケーシングライナー１７と対向する面である。ここで、第１面１５ｘと第２面１５ｙとは、後述する固定部１５ｅ１と固定部１５ｅ２との突出度合が異なる以外は、同一の構造である。このため、第１面１５ｘの構造について説明し、第２面１５ｙの構造についての説明は省略する。

　図４Ａに示す通り、インペラ１５の第１面１５ｘの中心には、固定部１５ｅ１が設けられている。固定部１５ｅ１は、回転軸１８が挿入され、回転軸１８にインペラ１５を固定するための部位である。固定部１５ｅ１より外周側において、固定部１５ｅ１と接しない位置に、インペラ１５と同心円の円環状の平面である第１肉厚部１５ａ１が設けられている。インペラ１５の外周端部には、第１肉厚部１５ａ１を抉るように、複数の羽根溝１５ｂがインペラ１５の円盤形状の回転中心Ｐ０（図５Ａ参照）から外周方向に向かって伸びるように設けられている。

　図５Ａに示す通り、隣り合う羽根溝１５ｂは、羽根１５ｃによって隔てられている。羽根１５ｃによって、羽根溝上流側面１５ｂ１と羽根溝下流側面１５ｂ２とが形成される。

　図５Ｂに示す通り、羽根溝上流側面１５ｂ１の全体（半径方向の中心側の領域となる半径方向内方部分、及び、半径方向の外縁側の領域となる半径方向外方部分）は、インペラ１５の回転中心Ｐ０と羽根溝上流側面１５ｂ１の半径方向内方端部Ｐ１とを結ぶ基準線（図中のＰ１を通る破線）に対して、回転方向Ｒと異なる方向（回転方向Ｒとは逆の方向）に、角度αだけ後傾するように形成される。ここで、羽根溝上流側面１５ｂ１の半径方向の中心側の領域となる半径方向内方部分は、羽根溝上流側面１５ｂ１のうち回転中心Ｐ０に対して相対的に近い第１内方部分ともいう。また、羽根溝上流側面１５ｂ１の半径方向の外縁側の領域となる半径方向外方部分は、羽根溝上流側面１５ｂ１のうち回転中心Ｐ０に対して第１内方部分よりも相対的に遠い第２外方部分ともいう。さらに、半径方向内方端部Ｐ１は、羽根溝上流側面１５ｂ１のうち回転中心Ｐ０に対して相対的に最も近い第１端部ともいう。さらに、回転中心Ｐ０と半径方向内方端部Ｐ１とを結ぶ基準線は、第１基準線ともいう。

　一方、羽根溝下流側面１５ｂ２の半径方向内方部分は、インペラ１５の回転中心Ｐ０と羽根溝下流側面１５ｂ２の半径方向内方端部Ｐ２とを結ぶ基準線に接するように形成される。そして、羽根溝下流側面１５ｂ２の半径方向外方部分は、インペラ１５の回転中心Ｐ０と羽根溝下流側面１５ｂ２の半径方向内方端部Ｐ２とを結ぶ基準線（図中のＰ２を通る破線）に対して、回転方向Ｒの方向に、角度βだけ前傾するように形成される。つまり、羽根溝下流側面１５ｂ２は、半径方向外方部分が選択的に前傾する形状である。ここで、羽根溝下流側面１５ｂ２の半径方向外方部分は、羽根溝下流側面１５ｂ２のうち回転中心Ｐ０に対して相対的に遠い第１外方部分ともいう。また、羽根溝下流側面１５ｂ２の半径方向内方部分は、羽根溝下流側面１５ｂ２のうち回転中心Ｐ０に対して第１外方部分よりも相対的に近い第２内方部分ともいう。また、半径方向内方端部Ｐ２は、羽根溝下流側面１５ｂ２のうち回転中心Ｐ０に対して相対的に最も近い第２端部ともいう。さらに、回転中心Ｐ０と半径方向内方端部Ｐ２とを結ぶ基準線は、第２基準線ともいう。

　そして、羽根溝１５ｂ内の液体は、インペラ１５が高速で回転することによって羽根溝上流側面１５ｂ１によって押され、循環流を生じる。羽根１５ｃの近傍には、羽根溝上流側面１５ｂ１に沿ってインペラ１５の半径方向外方へ向かって流れる循環流Ｆ１と、羽根溝下流側面１５ｂ２に沿ってインペラ１５の半径方向外方へ向かって流れる循環流Ｆ２とが存在する。羽根溝上流側面１５ｂ１の第１肉厚部１５ａ１は、後述のケーシングカバー１４の第１対向部１４ａと近接して対向することで、羽根溝１５ｂ及び羽根１５ｃで発生する循環流への影響を抑制するための部位である。また、第１肉厚部１５ａ１は、羽根溝１５ｂ内の液体が羽根溝１５ｂ外に流出することを抑制する。さらに、第１肉厚部１５ａ１は、インペラ１５とケーシングカバー１４との隙間より大きい異物が隙間に侵入することを抑制する。

　図５Ａに示す通り、羽根溝１５ｂ内の領域を第１面１５ｘ側と第２面１５ｙ側とに分けるように、第１面１５ｘと第２面１５ｙとのそれぞれに向かう曲面を有する仕切部１５ｄが設けられている。仕切部１５ｄは、図４に示す通り、羽根溝１５ｂ内の領域を第１面１５ｘ側と第２面１５ｙ側とに分けるための部材である。

　次いで、図６を参照して、ケーシングカバー１４について説明する。図６は、インペラ１５の第１面１５ｘと対向するケーシングカバー１４の面の斜視図である。

　図６に示す通り、インペラ１５の第１面１５ｘと対向するケーシングカバー１４の面には、第１対向部１４ａ、第１壁部１４ｂ、第１流路形成部１４ｃ、ポンプケーシング接触部１４ｄ、及び中心部１４ｅが設けられている。

　インペラ１５の第１面１５ｘと対向するケーシングカバー１４の面の中央には、凹状の中心部１４ｅが設けられている。中心部１４ｅは、インペラ１５の第１面１５ｘに設けられた固定部１５ｅ１を収容する部位である。

　ケーシングカバー１４には、中心部１４ｅを囲むように、凸状の略円環形状である第１対向部１４ａが設けられている。第１対向部１４ａには、第１対向部１４ａから伸展した接触部１４ｆが設けられている。接触部１４ｆは、ケーシングカバー１４の外縁と接触している。

　第１対向部１４ａは、接触部１４ｆを介して、ポンプケーシング接触部１４ｄの一部で固定されている。第１対向部１４ａは、インペラ１５の第１面１５ｘに設けられた第１肉厚部１５ａ１と近接して対向することで、羽根溝１５ｂで発生する循環流への影響を抑制し、羽根溝１５ｂ内の液体が羽根溝１５ｂ外に流出することを抑制する。これにより、インペラ１５とケーシングカバー１４との隙間より大きい異物が隙間に侵入することが抑制される。接触部１４ｆは、第１対向部１４ａから伸展し、ケーシングカバー１４と接触する部位である。

　第１対向部１４ａの外周には、第１対向部１４ａに対して凹んだ第１流路形成部１４ｃが設けられている。第１流路形成部１４ｃは、吸込口１１から吸い込まれた液体がインペラ１５の回転によって吐出口１２に吐出される場合の流路１９内における液体の流路である。

　第１流路形成部１４ｃの外周には、一部が欠成された円環形状の凸状の第１壁部１４ｂが設けられている。第１壁部１４ｂは、第１流路形成部１４ｃを形成するための部材である。また、第１壁部１４ｂが欠成された部分の一部には、接触部１４ｆが固定されている。第１壁部１４ｂが欠成された部分は、接触部１４ｆによって２つの領域に分けられている。この２つの領域のうち、図６において右側の欠成された部分は、吸込口１１から吸い込んだ液体が第１流路形成部１４ｃへと入ってくる入口となっている。一方、図６において左側の欠成された部分は、吐出口１２へと液体を送り出す出口となっている。

　第１壁部１４ｂの外周には、ポンプケーシング１３と接触し、流路１９から液体が漏れないようにするためのポンプケーシング接触部１４ｄが設けられている。

　次いで、図７を参照して、ケーシングライナー１７について説明する。図７は、インペラ１５の第２面１５ｙと対向する側のケーシングライナー１７の斜視図である。

　図７に示す通り、インペラ１５の第２面１５ｙと対向する側のケーシングライナー１７には、第２対向部１７ａ、第２壁部１７ｂ、第２流路形成部１７ｃ、舌部１７ｄ、及び突出孔１７ｈが設けられている。

　ケーシングライナー１７のインペラ１５の第２面１５ｙと対向する側において、ケーシングライナー１７の中央には、突出孔１７ｈが設けられている。

　ケーシングライナー１７において、突出孔１７ｈを囲むように、凸状の略円環形状である第２対向部１７ａが設けられている。第２対向部１７ａは、舌部１７ｄと接続されている。

　第２対向部１７ａは、インペラ１５の第２面１５ｙに設けられた第２肉厚部１５ａ２と近接して対向することで、羽根溝１５ｂにおいて発生する循環流への影響が抑制される。このため、羽根溝１５ｂ内の液体が羽根溝１５ｂに流出することが抑制される。したがって、インペラ１５とケーシングライナー１７との隙間より大きい異物が隙間に侵入することが抑制される。

　第２対向部１７ａの外周には、第２対向部１７ａに対して凹んだ第２流路形成部１７ｃが設けられている。第２流路形成部１７ｃは、吸込口１１から吸い込まれた液体がインペラ１５の回転によって吐出口１２に吐出される場合の流路１９内における液体の流路である。

　第２流路形成部１７ｃの外周には、一部が欠成された円環形状の凸状の第２壁部１７ｂが設けられている。第２壁部１７ｂは、第２流路形成部１７ｃを形成するための部材である。また、第２壁部１７ｂが欠成された部分の一部には、舌部１７ｄが設けられている。第２壁部１７ｂの欠成された部分は、舌部１７ｄによって２つの領域に分けられている。この２つの領域のうち、図７において左側の欠成された部分は、吸込口１１から吸い込んだ液体が第２流路形成部１７ｃへと入ってくる入口となっている。一方、図７において右側の欠成された部分は、吐出口１２へと液体を送り出す出口となっている。舌部１７ｄは、吐出口１２へと送り出される液体が、吸込口１１から吸い込んだ液体が第２流路形成部１７ｃへと入ってくる入口へと再び戻らないようにするための部材である。

　次いで、図８を参照して、以上のように構成された渦流ポンプ１の作用を説明する。図８は、ポンプ部２における水の流路を示す回転軸１８と直交する断面の模式図である。

　図８に示す通り、モータ１０が回転すると、液体（水Ｗ）で満たされた流路１９内において、インペラ１５が高速回転する。インペラ１５が高速回転することで発生する遠心力が、羽根溝１５ｂ内に導入された水Ｗに作用する。これにより、破線矢印で水の流れを示すように、吸込口１１から吸い込まれた水Ｗは、吸込口側水路Ｗｉｎから吐出口側水路Ｗｏｕｔに流れるまでの間に、回転するインペラ１５から運動量を得ることで全圧を高めながら、吐出口１２から吐出される。

　以上のように、羽根溝上流側面１５ｂ１の半径方向内方部分をインペラ１５の回転中心Ｐ０と羽根溝上流側面１５ｂ１の半径方向内方端部Ｐ１とを結ぶ基準線に対して角度αだけ後傾させている。このため、回転方向Ｒと羽根溝上流側面１５ｂ１の半径方向内方部分とがなす角が小さくなる。したがって、循環流が羽根溝上流側面１５ｂ１に衝突し羽根溝１５ｂ内に流入する際に、従来の渦流ポンプ（羽根溝の羽根溝上流側面と羽根溝下流側面とが平行になるように形成されたインペラ）の場合と比べて、スムーズに羽根溝１５ｂ内に流入する。このため、高いポンプ効率を確保した渦流ポンプ１を実現することができる。

　さらに、羽根溝下流側面１５ｂ２の半径方向外方部分をインペラ１５の回転中心Ｐ０と羽根溝下流側面１５ｂ２の半径方向内方端部Ｐ２とを結ぶ基準線に対して角度βだけ前傾させている。このため、回転方向Ｒと羽根溝下流側面１５ｂ２とがなす角が小さくなる。したがって、羽根溝下流側面１５ｂ２に沿って羽根溝１５ｂ内からインペラ１５の半径方向に流出する循環流Ｆ２は、流路内の回転方向Ｒに向かう流れとスムーズに合流する。このため、高いポンプ効率を確保した渦流ポンプ１を実現することができる。

　また、羽根溝下流側面１５ｂ２の半径方向内方部分がインペラ１５の回転中心Ｐ０と羽根溝下流側面１５ｂ２の半径方向内方端部Ｐ２とを結ぶ基準線に接するように形成されている。このため、羽根溝下流側面１５ｂ２の半径方向内方部分が半径方向外方部分と同一平面上に存在する場合（基準線に対して角度βだけ前傾している状態）よりも、羽根溝１５ｂの半径方向内方部分の周方向の幅を大きく確保することができる。したがって、羽根溝１５ｂ内に循環流が流入しやすくなる。このため、より一層高いポンプ効率を確保した渦流ポンプ１を実現することができる。

　つまり、ポンプ効率を向上させることが可能な渦流ポンプ１とすることができる。

　以上、実施の形態に基づき本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

　第一変形例について、図９を参照して説明する。図９は、第一変形例におけるインペラ２５の羽根溝２５ｂ周辺の拡大図である。

　第一変形例におけるインペラ２５は、羽根溝上流側面２５ｂ１がインペラ２５の回転中心Ｐ０（図５Ａ参照）と羽根溝上流側面２５ｂ１の半径方向内方端部Ｐ１とを結ぶ基準線に対して回転方向Ｒとは逆の方向に角度αだけ後傾した半径方向内方部分と、半径方向内方部分に接する基準線に対して回転方向Ｒに前傾した半径方向外方部分とを有して形成される点で、実施の形態１におけるインペラ１５と異なる。これ以外のインペラ２５の構成は、実施の形態１に係るインペラ１５と同様であり、インペラ２５を用いた渦流ポンプ１についても同様の構成である。

　以下、実施の形態１で説明済みの内容は説明を適宜省略し、実施の形態１と異なる点を主に説明する。

　図９に示すように、第一変形例におけるインペラ２５において、隣り合う羽根溝２５ｂは、羽根２５ｃによって隔てられている。即ち、羽根２５ｃによって、羽根溝上流側面２５ｂ１と羽根溝下流側面２５ｂ２とが形成される。

　羽根溝上流側面２５ｂ１の半径方向内方部分は、インペラ２５の回転中心Ｐ０と羽根溝上流側面２５ｂ１の半径方向内方端部Ｐ１とを結ぶ基準線（第１基準線）に対して回転方向Ｒとは逆の方向に角度αだけ後傾するように形成される。また、羽根溝上流側面２５ｂ１の半径方向外方部分は、半径方向内方部分に接する基準線に対して回転方向Ｒに角度γだけ前傾するように形成される。

　一方、羽根溝下流側面２５ｂ２の半径方向内方部分は、インペラ２５の回転中心Ｐ０と羽根溝下流側面２５ｂ２の半径方向内方端部Ｐ２とを結ぶ基準線（第２基準線）に接するように形成される。羽根溝下流側面２５ｂ２の半径方向外方部分は、インペラ２５の回転中心Ｐ０と羽根溝下流側面２５ｂ２の半径方向内方端部Ｐ２とを結ぶ基準線に対して回転方向Ｒへ角度βだけ前傾するように形成される。

　以上のように、第一変形例におけるインペラ２５によれば、羽根溝２５ｂの個数が等しい場合において、実施の形態１におけるインペラ１５の羽根１５ｃと比べて、羽根２５ｃの先端領域での厚み（羽根溝上流側面２５ｂ１と羽根溝下流側面２５ｂ２との間の幅）が増加する。このため、実施の形態１における羽根１５ｃの強度よりも、羽根２５ｃの強度を向上させることができる。これにより、インペラ２５内に異物が混入した際の耐性（壊れにくさ）が向上する。

　さらに、インペラ２５では、羽根溝上流側面２５ｂ１の半径方向外方部分と回転方向Ｒとがなす角が小さくなる。つまり、羽根溝上流側面２５ｂ１近傍を流れる循環流Ｆ１の速度ベクトルのうち回転方向Ｒへの成分が大きくなる。このため、羽根溝上流側面２５ｂ１の近傍を流れる循環流Ｆ１は、渦流ポンプ１の吸込口１１から流路１９を通り吐出口１２へと向かう流れとスムーズに合流する。したがって、より一層高いポンプ効率を確保した渦流ポンプ１を実現することができる。

　次に、第二変形例について、図１０を参照して説明する。図１０は、第二変形例におけるインペラ３５の羽根溝３５ｂ周辺の拡大図である。

　第二変形例におけるインペラ３５では、羽根溝下流側面３５ｂ２の全体（半径方向内方部分及び半径方向外方部分）が、インペラ３５の回転中心Ｐ０（図５Ａ参照）と羽根溝下流側面３５ｂ２の半径方向内方端部Ｐ２とを結ぶ基準線に対して回転方向Ｒへ角度βだけ前傾するように形成される点で、実施の形態１におけるインペラ１５と異なる。これ以外のインペラ３５の構成は、実施の形態１に係るインペラ１５と同様であり、インペラ３５を用いた渦流ポンプ１についても同様の構成である。

　図１０に示すように、第二変形例におけるインペラ３５において、隣り合う羽根溝３５ｂは、羽根３５ｃによって隔てられている。即ち、羽根３５ｃによって、羽根溝上流側面３５ｂ１と羽根溝下流側面３５ｂ２とが形成される。

　羽根溝上流側面３５ｂ１の全体（半径方向内方部分及び半径方向外方部分）が、インペラ３５の回転中心Ｐ０と羽根溝上流側面３５ｂ１の半径方向内方端部Ｐ１とを結ぶ基準線（第１基準線）に対して回転方向Ｒとは逆の方向に角度αだけ後傾するように形成される。

　一方、羽根溝下流側面３５ｂ２の全体（半径方向内方部分及び半径方向外方部分）が、インペラ３５の回転中心Ｐ０と羽根溝下流側面３５ｂ２の半径方向内方端部Ｐ２とを結ぶ基準線（第２基準線）に対して回転方向Ｒへ角度βだけ前傾するように形成される。

　なお、第二変形例では、羽根３５ｃの先端領域での厚み（羽根溝上流側面３５ｂ１と羽根溝下流側面３５ｂ２との間の幅）を、実施の形態１におけるインペラ１５の羽根１５ｃの先端領域での厚みと同じにする。このため、羽根３５ｃの根元部分（半径方向内方端部側）の厚みは、実施の形態１における羽根１５ｃの厚みよりも増加している。つまり、羽根溝３５ｂの最小周方向幅が狭くなっている。

　以上のように、第二変形例におけるインペラ３５によれば、羽根溝３５ｂの半径方向内方部分の周方向の幅が徐々に広くなるため、循環流の羽根溝３５ｂへの流入時の損失が少なくなる。このため、渦流ポンプ１に適用した場合に、渦流ポンプ１のポンプ効率を向上させることができる。

　本開示に係る渦流ポンプは、ポンプ効率を向上させることを可能とするものであるので、家庭用などの高頻度で使用される渦流ポンプ等として有用である。

　１　　渦流ポンプ
　２　　ポンプ部
　１０　　モータ
　１１　　吸込口
　１２　　吐出口
　１３　　ポンプケーシング（筐体）
　１３ｈ　　貫通孔
　１４　　ケーシングカバー
　１４ａ　　第１対向部
　１４ｂ　　第１壁部
　１４ｃ　　第１流路形成部
　１４ｄ　　ポンプケーシング接触部
　１４ｅ　　中心部
　１４ｆ　　接触部
　１５　　インペラ
　１５ａ１　　第１肉厚部
　１５ａ２　　第２肉厚部
　１５ｂ　　羽根溝
　１５ｂ１　　羽根溝上流側面
　１５ｂ２　　羽根溝下流側面
　１５ｃ　　羽根
　１５ｄ　　仕切部
　１５ｅ１　　固定部
　１５ｅ２　　固定部
　１５ｘ　　第１面
　１５ｙ　　第２面
　１６　　メカニカルシール
　１７　　ケーシングライナー
　１７ａ　　第２対向部
　１７ｂ　　第２壁部
　１７ｃ　　第２流路形成部
　１７ｄ　　舌部
　１７ｈ　　突出孔
　１８　　回転軸
　１９　　流路
　２５　　インペラ
　２５ｂ　　羽根溝
　２５ｂ１　　羽根溝上流側面
　２５ｂ２　　羽根溝下流側面
　２５ｃ　　羽根
　３５　　インペラ
　３５ｂ　　羽根溝
　３５ｂ１　　羽根溝上流側面
　３５ｂ２　　羽根溝下流側面
　３５ｃ　　羽根
　Ｗ　　水
　Ｗｉｎ　　吸込口側水路
　Ｗｏｕｔ　　吐出口側水路
　Ｐ０　　回転中心
　Ｐ１　　半径方向内方端部
　Ｐ２　　半径方向内方端部

Claims

　吸込口及び吐出口が設けられた筐体と、前記筐体の内部に回転可能に設けられた円盤形状のインペラとを備え、前記インペラの回転により前記吸込口から吸い込まれた液体が前記吐出口から吐出されるように構成された渦流ポンプであって、
　前記インペラの前記円盤形状の外周端部には、前記円盤形状の中心から外周方向に向かって伸びる羽根溝が設けられ、
　前記羽根溝は、前記羽根溝において前記インペラの回転方向に位置する面である羽根溝下流側面と、前記羽根溝において前記回転方向と逆の方向に位置する面である羽根溝上流側面とを有し、
　前記羽根溝上流側面のうち前記中心に対して相対的に近い第１内方部分は、前記中心と、前記羽根溝上流側面のうち前記中心に対して相対的に最も近い第１端部とを結ぶ第１基準線に対して、前記回転方向と逆の方向に向かって傾斜するように形成され、
　前記羽根溝下流側面のうち前記中心に対して相対的に遠い第１外方部分は、前記中心と、前記羽根溝下流側面のうち前記中心に対して相対的に最も近い第２端部とを結ぶ第２基準線に対して、前記回転方向に向かって傾斜するように形成される、
　渦流ポンプ。
　前記羽根溝上流側面のうち前記中心に対して前記第１内方部分よりも相対的に遠い第２外方部分は、前記第１基準線に対して、前記回転方向に向かって傾斜するように形成される、
　請求項１に記載の渦流ポンプ。
　前記羽根溝下流側面のうち前記中心に対して前記第２外方部分よりも相対的に近い第２内方部分は、前記第２基準線に接するように形成される、
　請求項１または２に記載の渦流ポンプ。