気液混合流体圧送装置
【課題】羽根表面に気膜が形成され難く、空運転の発生が抑制された気液混合流体圧送装置を提供することを提供すること。
【解決手段】円形状のインペラ３が、その中心部を回転の中心として回転自在にケーシング２の内部に設けられ、前記インペラ３には、中央部分に吸込口６が形成されているとともに、この吸込口６の外周部から径方向側に延びる複数の羽根が設けられ、この羽根は、周方向に湾曲し、かつ、径方向側に向かって幅広に形成されており、隣接する前記羽根同士の間に形成される流体流路は、前記吸込口６付近の流入口の幅よりも、インペラ３の外周縁側の流出口の幅が狭く形成されている気液混合流体圧送装置１とする。
【解決手段】円形状のインペラ３が、その中心部を回転の中心として回転自在にケーシング２の内部に設けられ、前記インペラ３には、中央部分に吸込口６が形成されているとともに、この吸込口６の外周部から径方向側に延びる複数の羽根が設けられ、この羽根は、周方向に湾曲し、かつ、径方向側に向かって幅広に形成されており、隣接する前記羽根同士の間に形成される流体流路は、前記吸込口６付近の流入口の幅よりも、インペラ３の外周縁側の流出口の幅が狭く形成されている気液混合流体圧送装置１とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気と水などの気液混合流体を供給先へ圧送する気液混合流体圧送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中に空気を微細気泡として混合した微細気泡含有水は、洗浄効果、入浴効果などを高めるものとして注目され、空気の微細気泡を水中に発生させる微細気泡発生装置が、様々に提案され、提供されている。このような微細気泡発生装置には、遠心ポンプなどの各種の圧送装置が設けられている。
【０００３】
圧送装置については、例えば、下記特許文献１に記載された渦巻きポンプが知られてい る。
【０００４】
特許文献１に記載された渦巻きポンプでは、羽根車の吸込口から径方向の外方へと湾曲状に延びる羽根が、羽根車の周方向に間隔をあけて複数設けられ、吸込口から吸い込んだ流体を、羽根間に形成される流路を通じて外方へと吐出する。また、この渦巻きポンプでは、流路内に流路の途中から出口端に延びる中間羽根が設けられ、中間羽根によって流路を枝分かれさせている。
【０００５】
この渦巻きポンプは、中間羽根によって流路の断面積を実質的に小さくし、運転効率の低下を抑制するとともに、吐出圧力を一定に保つことができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平8−261195号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された渦巻きポンプは、水などの単相流体を圧送するものである。このため、特許文献１に記載された渦巻きポンプを、空気などの気体を流体とともに吸い込み、気液混合流体として吐出する微細気泡発生装置の圧送装置として適用する場合には解決しなければならない課題がある。
【０００８】
気液混合流体中では、気体は気泡として液体中に存在する。このため、圧送装置の排出性能（圧力）が不十分であると、気泡は、圧送装置の内部にとどまって合一し、羽根表面に気膜を形成する。そして、気膜の形成によって、羽根が水から受ける抵抗が低下するため、羽根の力が水へ伝達し難くなり、空運転を引き起こし、送水が困難になる原因となる。
【０００９】
特許文献１の渦巻きポンプの場合、羽根と中間羽根の間の間隔は、吸込み口側から径方向に広がっているため、羽根の出口端付近の圧力（流速）を高く維持することは難しいと考えられる。圧力（流速）の低下に伴いせん断力は小さくなるので、気泡の合一が発生しやすくなり、空運転の発生が懸念される。
【００１０】
本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、羽根表面に気膜が形成され難く、空運転の発生が抑制された気液混合流体圧送装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の気液混合流体圧送装置は、円形状のインペラが、その中心部を回転の中心として回転自在にケーシングの内部に設けられ、前記インペラには、中央部分に吸込口が形成されているとともに、この吸込口の外周部から径方向側に延びる複数の羽根が設けられ、この羽根は、径方向側に向かって幅広に形成されており、隣接する前記羽根同士の間に形成される流体流路は、前記吸込口付近の流入口の幅よりも、インペラの外周縁側の流出口の幅が狭く形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の気液混合流体圧送装置によれば、羽根表面に気膜が形成され難く、空運転の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の気液混合流体圧送装置の一実施形態を例示した背面側からの斜視図である。
【図２】本発明の気液混合流体圧送装置におけるインペラの一実施形態を例示した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の気液混合流体圧送装置の一実施形態を例示した背面側からの斜視図である。図２は、本発明の気液混合流体圧送装置におけるインペラの一実施形態を例示した正面図である。
【００１５】
気液混合流体圧送装置１は、有底で略円筒状の形状を有するケーシング２を備え、ケーシング２の内部に円形状のインペラ３が設けられている。気液混合流体圧送装置１では、インペラ３とケーシング２の間の間隔ΔLは、流速勾配などを考慮して、例えば１０ｍｍ以下とすることができる。
【００１６】
ケーシング２は、その背面側に、水道などの液体の供給源から延びる液体供給配管に接続される給水口（図示していない）を有している。また、ケーシング２は、給水口の付近に空気などの気体の取込口（図示していない）を有している。取込口は、例えば、取り込む気体が空気の場合には、外気に開放したり、また、その他の種々の気体を取り込む場合には、気体の供給源から延びる気体供給配管を取込口に接続したりすることができる。さらに、ケーシング２は、その上端部に、溶解タンクに連通可能とした吐出口４を有している。吐出口４は、ケーシング２の上方に突出して配置されている。
【００１７】
インペラ３は、例えば、磁石が埋め込まれたものを使用することができる。この場合、インペラ３は、ケーシング２側に設けられるコイルに通電することによって、中心部に仮想的に存在する回転軸５を回転の中心として回転させることができる。このように、インペラ３は、ケーシング２の内部に、図２中に示した矢印Ｘ方向に回転自在に設けられている。
【００１８】
インペラ３は、仮想した回転軸５を含む中央部分に略円形状の空間としての吸込口６が設けられた円盤状に形成されている。吸込口６は、ケーシング２の内部を介して給水口に連通している。インペラ３の全体の寸法は、例えば、外径７０ｍｍ（直径）、内径２４ｍｍ（吸込口６の直径）、厚み２ｍｍ程度に適宜設計することができる。
【００１９】
インペラ３には、吸込口６の外周部から径方向側に延びる複数の羽根７が設けられている。羽根７は、インペラ３の表面から隆起しているとともに、径方向側に向かって徐々に幅広に形成されており、インペラ３の外周端縁まで延びている。また、羽根７は、周方向（回転方向）に湾曲して形成されている。インペラ３の表面から隆起する羽根７の高さは、例えば２ｍｍ程度に適宜設計することができる。
【００２０】
隣接する羽根７の間には流体流路８が形成されている。流体流路８の幅は、吸込口６付近の流入口８aの幅よりも、インペラ３の外周縁側の流出口８bの幅が狭く形成されている。このため、流出口８bの断面積Ｓ２は、流入口８aの断面積Ｓ１よりも小さく形成されている（Ｓ１＞Ｓ２）。具体的には、流入口８aの幅は、例えば５ｍｍ程度に適宜設計することができ、流出口８bの幅は、例えば３ｍｍ程度に適宜設計することができる。また、流体流路８は、径方向の中央付近が膨らんでおり、幅が最大に形成されている。
【００２１】
このような気液混合流体圧送装置１では、例えば、ケーシング２側に設けられるコイルに通電することによって、インペラ３は、その中心部に仮想的に存在する回転軸５を回転の中心として回転する。インペラ３がケーシング２の内部で回転すると、給水口から水などの液体が吸い込まれ、ケーシング２の内部に導入される。これと同時に、取込口から空気などの気体が吸引され、気体もケーシング２の内部に取り込まれる。ケーシング２の内部において気体は液体に混入し、気泡となって気液混合流体が生成する。
【００２２】
そして、生成した気液混合流体は、羽根７間の流体流路８内で遠心力にともない加圧されるとともに加速される。したがって、気液混合流体は、図２中の矢印Ｙに例示するように、吸込口６から流体流路８を通じてインペラ３の外方に流れ、吐出口４を通じてケーシング２の外部に送り出される。このとき、流体流路８は、流入口８aの幅よりも流出口８bの幅が狭く形成されているため、流体流路８の内部の圧力が高く維持される。これによって、流体流路８の内部では気泡が収縮し、気泡の合一および羽根７表面における気膜の形成が抑制されるため、空運転の発生が抑制され、気液混合気体の圧送効率を十分高く維持することが可能となっている。
【００２３】
本発明の気液混合流体圧送装置は、以上の形態に限定されることはない。例えば、インペラやケーシングの形状、構造などについては様々な態様が可能である。例えば、インペラは、電動モータなどの駆動手段を利用して回転させることもできる。
【符号の説明】
【００２４】
１ 気液混合流体圧送装置
２ ケーシング
３ インペラ
６ 吸込口
７ 羽根
８ 流体流路
８a 流入口
８b 流出口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気と水などの気液混合流体を供給先へ圧送する気液混合流体圧送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中に空気を微細気泡として混合した微細気泡含有水は、洗浄効果、入浴効果などを高めるものとして注目され、空気の微細気泡を水中に発生させる微細気泡発生装置が、様々に提案され、提供されている。このような微細気泡発生装置には、遠心ポンプなどの各種の圧送装置が設けられている。
【０００３】
圧送装置については、例えば、下記特許文献１に記載された渦巻きポンプが知られてい る。
【０００４】
特許文献１に記載された渦巻きポンプでは、羽根車の吸込口から径方向の外方へと湾曲状に延びる羽根が、羽根車の周方向に間隔をあけて複数設けられ、吸込口から吸い込んだ流体を、羽根間に形成される流路を通じて外方へと吐出する。また、この渦巻きポンプでは、流路内に流路の途中から出口端に延びる中間羽根が設けられ、中間羽根によって流路を枝分かれさせている。
【０００５】
この渦巻きポンプは、中間羽根によって流路の断面積を実質的に小さくし、運転効率の低下を抑制するとともに、吐出圧力を一定に保つことができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平8−261195号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された渦巻きポンプは、水などの単相流体を圧送するものである。このため、特許文献１に記載された渦巻きポンプを、空気などの気体を流体とともに吸い込み、気液混合流体として吐出する微細気泡発生装置の圧送装置として適用する場合には解決しなければならない課題がある。
【０００８】
気液混合流体中では、気体は気泡として液体中に存在する。このため、圧送装置の排出性能（圧力）が不十分であると、気泡は、圧送装置の内部にとどまって合一し、羽根表面に気膜を形成する。そして、気膜の形成によって、羽根が水から受ける抵抗が低下するため、羽根の力が水へ伝達し難くなり、空運転を引き起こし、送水が困難になる原因となる。
【０００９】
特許文献１の渦巻きポンプの場合、羽根と中間羽根の間の間隔は、吸込み口側から径方向に広がっているため、羽根の出口端付近の圧力（流速）を高く維持することは難しいと考えられる。圧力（流速）の低下に伴いせん断力は小さくなるので、気泡の合一が発生しやすくなり、空運転の発生が懸念される。
【００１０】
本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、羽根表面に気膜が形成され難く、空運転の発生が抑制された気液混合流体圧送装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の気液混合流体圧送装置は、円形状のインペラが、その中心部を回転の中心として回転自在にケーシングの内部に設けられ、前記インペラには、中央部分に吸込口が形成されているとともに、この吸込口の外周部から径方向側に延びる複数の羽根が設けられ、この羽根は、径方向側に向かって幅広に形成されており、隣接する前記羽根同士の間に形成される流体流路は、前記吸込口付近の流入口の幅よりも、インペラの外周縁側の流出口の幅が狭く形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の気液混合流体圧送装置によれば、羽根表面に気膜が形成され難く、空運転の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の気液混合流体圧送装置の一実施形態を例示した背面側からの斜視図である。
【図２】本発明の気液混合流体圧送装置におけるインペラの一実施形態を例示した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の気液混合流体圧送装置の一実施形態を例示した背面側からの斜視図である。図２は、本発明の気液混合流体圧送装置におけるインペラの一実施形態を例示した正面図である。
【００１５】
気液混合流体圧送装置１は、有底で略円筒状の形状を有するケーシング２を備え、ケーシング２の内部に円形状のインペラ３が設けられている。気液混合流体圧送装置１では、インペラ３とケーシング２の間の間隔ΔLは、流速勾配などを考慮して、例えば１０ｍｍ以下とすることができる。
【００１６】
ケーシング２は、その背面側に、水道などの液体の供給源から延びる液体供給配管に接続される給水口（図示していない）を有している。また、ケーシング２は、給水口の付近に空気などの気体の取込口（図示していない）を有している。取込口は、例えば、取り込む気体が空気の場合には、外気に開放したり、また、その他の種々の気体を取り込む場合には、気体の供給源から延びる気体供給配管を取込口に接続したりすることができる。さらに、ケーシング２は、その上端部に、溶解タンクに連通可能とした吐出口４を有している。吐出口４は、ケーシング２の上方に突出して配置されている。
【００１７】
インペラ３は、例えば、磁石が埋め込まれたものを使用することができる。この場合、インペラ３は、ケーシング２側に設けられるコイルに通電することによって、中心部に仮想的に存在する回転軸５を回転の中心として回転させることができる。このように、インペラ３は、ケーシング２の内部に、図２中に示した矢印Ｘ方向に回転自在に設けられている。
【００１８】
インペラ３は、仮想した回転軸５を含む中央部分に略円形状の空間としての吸込口６が設けられた円盤状に形成されている。吸込口６は、ケーシング２の内部を介して給水口に連通している。インペラ３の全体の寸法は、例えば、外径７０ｍｍ（直径）、内径２４ｍｍ（吸込口６の直径）、厚み２ｍｍ程度に適宜設計することができる。
【００１９】
インペラ３には、吸込口６の外周部から径方向側に延びる複数の羽根７が設けられている。羽根７は、インペラ３の表面から隆起しているとともに、径方向側に向かって徐々に幅広に形成されており、インペラ３の外周端縁まで延びている。また、羽根７は、周方向（回転方向）に湾曲して形成されている。インペラ３の表面から隆起する羽根７の高さは、例えば２ｍｍ程度に適宜設計することができる。
【００２０】
隣接する羽根７の間には流体流路８が形成されている。流体流路８の幅は、吸込口６付近の流入口８aの幅よりも、インペラ３の外周縁側の流出口８bの幅が狭く形成されている。このため、流出口８bの断面積Ｓ２は、流入口８aの断面積Ｓ１よりも小さく形成されている（Ｓ１＞Ｓ２）。具体的には、流入口８aの幅は、例えば５ｍｍ程度に適宜設計することができ、流出口８bの幅は、例えば３ｍｍ程度に適宜設計することができる。また、流体流路８は、径方向の中央付近が膨らんでおり、幅が最大に形成されている。
【００２１】
このような気液混合流体圧送装置１では、例えば、ケーシング２側に設けられるコイルに通電することによって、インペラ３は、その中心部に仮想的に存在する回転軸５を回転の中心として回転する。インペラ３がケーシング２の内部で回転すると、給水口から水などの液体が吸い込まれ、ケーシング２の内部に導入される。これと同時に、取込口から空気などの気体が吸引され、気体もケーシング２の内部に取り込まれる。ケーシング２の内部において気体は液体に混入し、気泡となって気液混合流体が生成する。
【００２２】
そして、生成した気液混合流体は、羽根７間の流体流路８内で遠心力にともない加圧されるとともに加速される。したがって、気液混合流体は、図２中の矢印Ｙに例示するように、吸込口６から流体流路８を通じてインペラ３の外方に流れ、吐出口４を通じてケーシング２の外部に送り出される。このとき、流体流路８は、流入口８aの幅よりも流出口８bの幅が狭く形成されているため、流体流路８の内部の圧力が高く維持される。これによって、流体流路８の内部では気泡が収縮し、気泡の合一および羽根７表面における気膜の形成が抑制されるため、空運転の発生が抑制され、気液混合気体の圧送効率を十分高く維持することが可能となっている。
【００２３】
本発明の気液混合流体圧送装置は、以上の形態に限定されることはない。例えば、インペラやケーシングの形状、構造などについては様々な態様が可能である。例えば、インペラは、電動モータなどの駆動手段を利用して回転させることもできる。
【符号の説明】
【００２４】
１ 気液混合流体圧送装置
２ ケーシング
３ インペラ
６ 吸込口
７ 羽根
８ 流体流路
８a 流入口
８b 流出口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形状のインペラが、その中心部を回転の中心として回転自在にケーシングの内部に設けられ、前記インペラには、中央部分に吸込口が形成されているとともに、この吸込口の外周部から径方向側に延びる複数の羽根が設けられ、この羽根は、径方向側に向かって幅広に形成されており、隣接する前記羽根同士の間に形成される流体流路は、前記吸込口付近の流入口の幅よりも、インペラの外周縁側の流出口の幅が狭く形成されていることを特徴とする気液混合流体圧送装置。
【請求項１】
円形状のインペラが、その中心部を回転の中心として回転自在にケーシングの内部に設けられ、前記インペラには、中央部分に吸込口が形成されているとともに、この吸込口の外周部から径方向側に延びる複数の羽根が設けられ、この羽根は、径方向側に向かって幅広に形成されており、隣接する前記羽根同士の間に形成される流体流路は、前記吸込口付近の流入口の幅よりも、インペラの外周縁側の流出口の幅が狭く形成されていることを特徴とする気液混合流体圧送装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−７２２９１（Ｐ２０１３−７２２９１Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０９７６７（Ｐ２０１１−２０９７６７）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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