自吸式ポンプ
【課題】移送流体が気液混合状態になったときでも安定した移送流体の吐出を行うことができる自吸式ポンプを提供する。
【解決手段】円板部２６ｂが有する最も内側の段部には、リア側にインペラ２９の回転時にインペラ２９がフロント側に移動したときに擦接するライナーリング５０が設置されている。フロント隔壁２６と対向する位置に設置されたインペラ２９のカバー部材３７は、円板の中心部３７ａがフロント隔壁２６の円筒部２６ａの開口とほぼ同じ大きさで開口しており、その縁３７ａは、フロント隔壁２６側に突出するようリング状に形成されている。逆流防止用突部３７ａは、フロント隔壁２６のライナーリング５０の内側に所定の隙間を介して挿入されるよう配されている。カバー部材３７のライナーリング５０と対向する位置に、インペラ２９がフロント側に移動したときにライナーリング５０に擦接するマウスリング５１が装着されている。
【解決手段】円板部２６ｂが有する最も内側の段部には、リア側にインペラ２９の回転時にインペラ２９がフロント側に移動したときに擦接するライナーリング５０が設置されている。フロント隔壁２６と対向する位置に設置されたインペラ２９のカバー部材３７は、円板の中心部３７ａがフロント隔壁２６の円筒部２６ａの開口とほぼ同じ大きさで開口しており、その縁３７ａは、フロント隔壁２６側に突出するようリング状に形成されている。逆流防止用突部３７ａは、フロント隔壁２６のライナーリング５０の内側に所定の隙間を介して挿入されるよう配されている。カバー部材３７のライナーリング５０と対向する位置に、インペラ２９がフロント側に移動したときにライナーリング５０に擦接するマウスリング５１が装着されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、呼び水を貯蔵するタンク室を備え、このタンク室内に回転駆動されるインペラを配した自吸式ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、移送流体を吸入口から吸い込んで吐出口に排出することにより移送流体を所定の場所に移送する自吸式ポンプが知られている。このような自吸式ポンプでは、運転を開始するにあたってタンク室内に呼び水が導入され、タンク室内に配されたインペラを回転駆動させることによりタンク内に残留する気体を呼び水と共に吐出口より排出し、タンク内に移送流体のみを満たしていく自吸運転を行う。
【０００３】
この種の自吸式ポンプとしては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。この自吸式ポンプは、合成樹脂製の第１ケーシングと第２ケーシングとを仕切る仕切板のマウス部の内径と、このマウス部に先端が挿入されるインペラ（羽根車）の外径の隙間を小さくして、ポンプ室から上記隙間を介して吸込側に逆流する移送流体を制限して、揚水性能及びポンプ効率を向上させようとするものである。
【特許文献１】特開２００５−４８６７５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した自吸式ポンプでは、マウス部の内径とインペラの外径の寸法管理が難しいという欠点がある。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、吸込側への移送流体の逆流を制限してポンプの効率を向上させることが可能な自吸式ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る自吸式ポンプは、移送流体の吸入口と吐出口を有するケーシングと、このケーシングの内部を区画してポンプ室を形成すると共に前記吸入口に連通する導入口をポンプ室のフロント側に形成するフロント隔壁と、前記ポンプ室の内部に前記導入口と同軸で回転自在に収容され、前記フロント隔壁の導入口と対向する部分に前記移送流体を導入するための開口部が形成されてこの開口部から導入された移送流体を外周から吐出するインペラと、このインペラを回転自在に且つ回転軸方向にスライド自在に支持する支持部材と、前記インペラを回転駆動する回転駆動手段と、前記フロント隔壁の導入口及び前記インペラの開口部の少なくとも一方に前記回転軸と平行な方向に突設され前記フロント隔壁の導入口と前記インペラの開口部との間の回転軸方向の環状隙間をその内周側及び外周側の少なくとも一方から非接触で覆う逆流防止用突部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
先発明によれば、支持部材に回転自在及びスライド自在に保持されたインペラが回転して自吸運転を開始すると、運転当初の吸い上げ運転時は、インペラに軸推力が発生していないため、フロント隔壁の導入口とインペラの開口部との間に環状隙間が形成され、ポンプ室の液体がこの隙間を介して真空度の上がった導入口側に逆流しようとする。しかし、フロント隔壁の導入口及びインペラの開口部の少なくとも一方に、上記環状隙間を内周側及び外周側の少なくとも一方から非接触で覆う逆流防止用突部が形成されているので、この突部が逆流しようとする流体に対してはラビリンス構造となり、逆流が制限されることになる。これにより、導入口側の真空度低下を防止して速やかなるポンプ始動が実現される。ポンプが始動された後は、インペラに軸推力が発生し、フロント隔壁の導入口とインペラの開口部との間の環状隙間が閉じられ、この部分での流体の逆流は防止される。この結果、ポンプ効率を最大限高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る自吸式ポンプの全体構成を示す断面図である。
この自吸式マグネットポンプは、ケーシング１と、このケーシング１のリア側に装着されたポンプ本体２とを備えて構成されている。以下、自吸式マグネットポンプを単に「ポンプ」と称する。
【００１０】
ケーシング１は、仕切り壁５によってフロント側の第１ケーシング３とリア側の第２ケーシング４に区画されている。第１ケーシング３のフロント側の端面の上部には、吸入口３ａがフロント側に向けて突設されている。この吸入口３ａの先端部には、フランジ６が設けられている。吸入口３ａには、ポンプ下方部から第１ケーシング３の上部に至るまで垂直に延び、吸入口３ａの高さで吸入口３ａに向かって略９０度折り曲げられた吸入管７の先端部が接続されている。この吸入管７の先端部には、フランジ７ａが一体形成されており、吸入管７のフランジ７ａと吸入管３ａのフランジ６とは、Ｏリング８を介して図示しないネジ等により締結されている。この第１ケーシング３の上面には、第１タンク室９内に呼び水となる液体を導入するための吸液孔３ｂが形成されている。なお、この吸液孔３ｂにはＯリング１０を介してバルブ１１が嵌められており、バルブ１１によって吸液孔３ｂの開閉を行うことができる。
【００１１】
第１タンク室９は、図面の紙面と直交する方向に縦方向に延びる３つの室を有し、図では真ん中の吸入室９Ａのみ図示されている。図示しない両側の室は、上側仕切り板１２で区画された連通室９Ｂを介して連通されると共に、上端で吸入室９Ａと連通している。これにより、呼び水となる液体は３つの室に溜まり、ポンプ始動に必要な十分の量が確保されると共に、ポンプ運転時は吸入室９Ｂの液体移動が支配的となる。なお、上側仕切り板１２には、仕切り板５に接する位置に上下方向に貫通する孔１２ａが形成されている。これにより、上段の吸入室９Ａ及びその両側の室は可端でも連通している。連結室９Ｂの下側には、下側仕切り板１３を介して下段タンク室９Ｃが設けられている。また、下段タンク室９Ｃの底面に接する位置には、外部に突出する排水口３ｃが形成されており、排水口３ｃに嵌合されたバルブ１４を開くことにより、排水口３ｃから移送流体の排水を行うことができる。
【００１２】
第１ケーシング３と第２ケーシング４とを仕切る仕切り板５には、下端が上側仕切り板１２に接する円形の吸入孔５ａが設けられている。仕切り板５の吸入孔５ａの下側位置には、下段タンク室９Ｃと第２ケーシング４とを底面付近において連結する孔５ｂが形成されている。これにより、下段タンク室９Ｃに設けられた排水口３ｃを開くと、第２ケーシング４内の底面付近に溜まった移送流体を、排水孔３ｃを介して排出することができる。
【００１３】
第２ケーシング４は、その内部に移送流体及びポンプ本体２の一部を収容する第２タンク室２０を備えて構成されている。第２タンク室２０の内部空間は、仕切り板２１等によって渦流を発生させる下段タンク室２０Ｂと、この下段タンク室２０Ｂに連通する吐出室２０Ａとに分割されている。
【００１４】
第２ケーシング４の上端には、上部に突出した突出口４ａが形成されており、この吐出口４ａの先端部にはフランジ２２が設けられている。吐出口４ａには、ポンプ上端から上方に延びる吐出管２３の後端部が接続されている。この吐出管２３の後端部にはフランジ２３ａが一体形成されており、吐出管２３のフランジ２３ａと吐出口４ａのフランジ２２とは、Ｏリング２４を介してネジ等（図示せず）により連結されている。
【００１５】
第２ケーシング４の下方には、リア側の側面に開口部４ｂが形成され、この開口部４ｂから下段タンク室２０Ｂ内にポンプ本体２のポンプ室部分が装着されている。
【００１６】
図２は、図１におけるポンプ本体２の部分を拡大した断面図である。ポンプ本体２は、第２ケーシング４の内部を区画して内部にポンプ室２８を形成するフロント隔壁２６と、ポンプ室２８と連通しリア側側面の開口部４ｂからリア側に突出する円柱状空間を形成する樹脂等の非磁性材料からなる有底円筒状のリア隔壁２７と、このリア隔壁２７のリア側底面からフロント側に突設された支持軸３９と、この支持軸３９に円筒状の軸受４０を介して回転且つスライド自在に同軸支持された円筒状の従動回転体３０と、この従動回転体３０のフロント側に同軸且つ一体的に装着されてポンプ室２８内で回転するインペラ２９と、リア隔壁２７を介して従動回転体３０と磁気結合されて従動回転体３０を回転駆動する駆動回転体３３と、この駆動回転体３３を回転駆動するモータ３４と、駆動回転体３３の外側を覆う円筒状の駆動体ケーシング３１とを備えて構成されている。
【００１７】
フロント隔壁２６は、フロント側が仕切り板５に形成された吸入孔５ａに接続され基端側がポンプ室２８への移送流体の導入口２６ｃとなる円筒部２６ａと、この円筒部２６ａの基端側から拡径してポンプ室２８のフロント側壁部を形成する円板部２６ｂとを有する。フロント隔壁２６の導入口２６ｃにはライナーリング５０が装着されている。フロント隔壁２６の円板部２６ｂの下方位置には、第２ケーシング４の下段タンク室２０Ｂとポンプ室２８とを連通する孔２６ｄ，２６ｅが形成されている。フロント隔壁２６の円板部２６ｂは、第２ケーシング４のリア側の側面に形成された開口部４ｂに沿って第２ケーシング４の内側に向けて突設されたリング状隔壁４ｄと嵌合してポンプ室２８を形成している。第２ケーシング４の開口部４ｂの縁には、段部４ｃが形成され、この段部４ｃにリア隔壁２７の開口縁部２７ａがＯリング２５を介して嵌合されることにより、リア隔壁２７の内部が密閉されている。
【００１８】
従動回転体３０は、円筒状回転体３０ａと、この円筒状回転体３０ａの外周側に埋め込まれた従動マグネット４１とを有する。従動回転体３０のフロント側の端部には、インペラ２９が装着されている。インペラ２９は、円板３５と、この円板３５のフロント側に形成された複数枚の羽根３６と、これら複数の羽根３６を円板３５と対になって挟み込むように接合された環状のカバー部材３７とを有する。カバー部材３７の中心には、開口部３７ａが形成され、この開口部３７ａの周縁部に、フロント隔壁２６のライナーリング５０と対向するようにマウスリング５１が装着されている。
【００１９】
一方、円板３５の中心軸の基端側には、支持軸３９の先端部とピンポイント接触するスラスト軸受３８が設けられている。スラスト軸受３８が支持軸３９の先端面と接している状態でライナーリング５０とマウスリング５１との間には、所定の環状隙間が形成されている。これにより、インペラ２９が支持軸３９に沿ってフロント側に移動した場合には、マウスリング５１がライナーリング５０に摺接し、インペラ２９が支持軸に沿ってリア側に移動した場合には、スラスト軸受３８が支持軸３９の先端面とピンポイント接触することになる。また、インペラ２９の開口部３７ａには、フロント側に突出してライナーリング５０とマウスリング５１の間の環状隙間を内周側から非接触で覆うリング状の逆流防止用突部３７ｂが形成されている。
【００２０】
駆動回転体３３は、円筒状回転体３３ａとその内周側に埋め込まれた駆動マグネット４２を有する。駆動回転体３３のリア側面には、モータ３４の回転軸が固定されている。駆動マグネット４２は、リア隔壁２７を介して従動マグネット４１と磁気結合され、モータ３４からの回転駆動力によって従動マグネット４１を回転駆動する。
【００２１】
次にこのように構成されたポンプの動作を説明する。
【００２２】
まず、自吸運転に先立ち、第１ケーシング３の吸液孔３ｂから呼び水となる移送流体が導入され、吸入管７、第１ケーシング３及び第２ケーシング４内に移送流体が満たされる。このとき、第１ケーシング３内の移送流体の液位は、吸入口３ａの最下点の高さに等しく、その上は気体で満たされる。
【００２３】
次に、モータ３４によって駆動回転体３３を回転駆動すると、従動回転体３０を介してインペラ２９が回転駆動され、自吸運転が開始される。これにより、第１タンク室９内の移送流体と残留気体は、インペラ２９の開口部３７ａに吸入され、インペラ２９の遠心力によってインペラ２９の外周側から吐出されることにより、第２タンク室２０に移送される。
【００２４】
このように第１タンク室９から第２タンク室２０に移送された移送流体及び気体は、第２タンク室２０の液面において気液分離を繰り返し、分離された気体は、吐出口４ａより吐出側に排出される。自吸運転を開始した運転当初の吸い上げ運転時は、インペラ２９にフロントに向かう軸推力が発生せず、逆にリア側に向かう軸推力が発生するため、スラスト軸受３８が支持軸３８の先端面に接する位置までインペラ２９が後退し、フロント隔壁の導入口とインペラの開口部との間に最大の環状隙間が形成される。これにより、ポンプ室２８内の一部気泡を含む液体がこの環状隙間を介して真空度の上がった導入口２６ｃ側に逆流しようとする。
【００２５】
しかし、インペラ２９の先端に、環状隙間を内周側から非接触で覆う逆流防止用突部３７ｂが形成されているので、この突部３７ｂが逆流しようとする流体に対してはラビリンス構造となり、逆流が制限されることになる。
【００２６】
これにより、導入口２６ｃ側の真空度低下を防止して速やかなるポンプ始動が実現される。ポンプが始動された後は、インペラ２９にフロントに向かう向きの軸推力が発生し、インペラ２９がフロント側にスライドして、ライナーリング５０とマウスリング５１とが接触し、両者の間の環状隙間が閉じられる。よって、この部分での流体の逆流は防止される。この結果、ポンプ効率を最大限高めることができる。
【００２７】
表１は、吸い上げ高さが４ｍのときの従来のポンプ及び本発明の第１の実施形態に係るポンプの自吸運転時間を計測したものである。このように、従来のポンプに比べ、本発明の第１の実施形態に係るポンプはラビリンス構造を有することによってテスト１回目においては１３．４０％、テスト２及び３回目においては２０．４５％自吸運転時間が短縮された。
【００２８】
【表１】
【００２９】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る自吸式ポンプの拡大断面図である。なお、インペラの形状以外は第１の実施形態と同一構成であるためその説明を省略する。
【００３０】
第１の実施形態では、フロント隔壁２６とインペラ２９の間の環状隙間を内周側から覆う逆流防止用突部３７ｂのみが形成されていたが、第２の実施形態では、この環状隙間を内周側から覆う逆流防止用突部３７Ａｂと、外周側から覆逆流防止弁３７Ａｃがインペラ２９側に設けられている。
【００３１】
インペラ２９Ａの有するカバー部材３７Ａの開口部３７Ａａの縁には、フロント隔壁２６側に突出したリング状の第１の逆流防止用突部３７Ａｂが形成され、その外周には一段リア側に下がったマウスリング５１を介して、フロント隔壁２６側に突出したリング状の逆流防止用突部２９Ａｂが形成されている。すなわち、逆流防止用突部２９Ａｂ、２９Ａｃがマウスリング５１を介して２重に形成されている。この第１の逆流防止用突部２９Ａａと第２の逆流防止用突部２９Ａｂとの隙間には、相手側のフロント隔壁２６から突出するライナーリング５０が所定の隙間を介して配されている。この逆流防止用突部２９Ａｂ、２９Ａｃとライナーリング５０との環状隙間は、複数段のクランク状に形成されている。
【００３２】
このように、インペラ２９Ａ側に２重の逆流防止用突部を形成することにより、フロント隔壁２６とインペラ２９Ａとの隙間のラビリンス構造を更に複雑に構成することができ、これにより、この環状隙間に停留する気体のインペラ２９Ａの吸入側への逆流を更に効果的に防止することができる。
（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態に係る自吸式ポンプの拡大断面図である。なお、フロント隔壁及びインペラの形状以外は第１の実施形態と同一構成であるためその説明を省略する。
【００３３】
第３の実施形態では、第１の実施形態においてインペラ２９側に一体形成されていた逆流防止用突部がフロント隔壁２６Ｂ側に配されている。
【００３４】
フロント隔壁２６Ｂは、円筒部２６Ｂａと、この開口端に接続されリア側になるに従って径が大きくなる複数段の円板部２６Ｂｂとを備えている。この円板部２６Ｂｂの内径には、リア側に突出するリング状の逆流防止用突部２６Ｂｃが形成されている。この逆流防止用突部２６Ｂｃは、相手側のインペラ２９Ｂに設けられたマウスリング５１の内周側に所定の隙間を介して挿入されるよう配されている。なお、インペラ２９Ｂには、逆流防止用突部は設けられていない。
【００３５】
このように、フロント隔壁２６Ｂ側に逆流防止用突部２６Ｂｃを設けるようにしても本発明の効果を得ることができる。
（第４の実施形態）
図５は、本発明の第４の実施形態に係る自吸式ポンプの拡大断面図である。第３の実施形態では、フロント隔壁２６Ｂとインペラ２９Ｂの間の環状隙間を内周側から覆う逆流防止用突部２６Ｂｃのみが形成されていたが、第４の実施形態では、フロント隔壁２９Ｃにフロント隔壁２６Ｂとインペラ２９Ｂの間の環状隙間の内周を覆う逆流防止用突部２６Ｃｃと、外周を覆う逆流防止用突部２９Ｃｄが設けられている。
【００３６】
フロント隔壁２６Ｃは、円筒部２６Ｃａと、この開口端に接続されリア側になるに従って径が大きくなる複数段の円板部２６Ｃｂとを備えている。円板部２６Ｃｂの内径には、リア側に突出するリング状の第１の逆流防止用突部２６Ｃｃが形成され、第１の逆流防止用突部２６Ｃｃの外周には、ライナーリング５０を介してリア側に突出するリング状の第２の逆流防止用突部２６Ｃｄが形成されている。リア側に突出した第１の逆流防止用突部２６Ｃｃと第２の逆流防止用突部２６Ｃｄの間には、相手側のインペラ２９から突出したマウスリング５０が介在している。そのため、第１の逆流防止用突部２６Ｃｃ、第２の逆流防止用突部２６Ｃｄ及びマウスリング５０との間には、複数段のラビリンス構造が形成される。
【００３７】
このように、フロント隔壁側に複数の逆流防止用突部を設けるように構成しても、本発明の効果を奏することができる。
（第５の実施形態）
図６は、本発明の第５の実施形態に係る自吸式ポンプの拡大断面図である。なお、フロント隔壁の形状以外は第１の実施形態と同一構成であるためその説明を省略する。
【００３８】
第１の実施形態では、インペラ２９側に逆流防止用突部２９ｂが形成されていたが、第５の実施形態では、インペラ２９側に設けられた逆流防止用突部２９ａに加え、更にフロント隔壁２６Ｄ側にも逆流防止用突部２６Ｄｃが形成されている。なお、インペラ２９の構成は第１の実施形態と同一であるためその説明を省略する。
【００３９】
フロント隔壁２６Ｄは、円筒部２６Ｄａと、円筒部２６Ｄａのリア側に接続される複数段の円板部２６Ｄｂとを備えている。この円板部２６Ｄｂの内径には、ライナーリング５０が設けられ、このライナーリング５０の外周には、リア側に突出したリング状の逆流防止用突部２６Ｄｃが形成されている。このように、フロント隔壁２６Ｄ及びインペラ２９の両側に逆流防止用突部を設けるように構成しても、本発明の効果を奏することができる。
【００４０】
なお、以上の実施形態に設けられた逆流防止用突部の数は１つ又は２つに限定されるものではなく、任意の数の逆流防止用突部をフロント隔壁側若しくはインペラ側の少なくとも一方に形成することができる。
【００４１】
また、逆流防止用突部は、フロント隔壁及びインペラと一体形成されていなくてもよく、別部材を取り付けるように構成してもよい。更に、逆流防止用突部の形状は、必ずしもリング状に形成される必要はなく、フロント隔壁及びインペラとの間の環状隙間にラビリンス構造を形成するものであればどのような形状であってもよい。
【００４２】
また、以上の実施形態では、従動回転体３０が支持軸３９に対して回転する構造のポンプについて本発明を適用したが、従動回転体と一体に一体に回転する回転軸を有するポンプにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１の実施形態に係る自吸式ポンプの断面図である。
【図２】図１の拡大断面図である。
【図３】第２の実施形態に係る自吸式ポンプの拡大断面図である。
【図４】第３の実施形態に係る自吸式ポンプの拡大断面図である。
【図５】第４の実施形態に係る自吸式ポンプの拡大断面図である。
【図６】第５の実施形態に係る自吸式ポンプの拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…ケーシング
２…ポンプ本体
３…第１ケーシング
４…第２ケーシング
５…仕切り板
９…第１ポンプ室
２０…第２ポンプ室
２９…インペラ
５０…ライナーリング
５１…マウスリング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、呼び水を貯蔵するタンク室を備え、このタンク室内に回転駆動されるインペラを配した自吸式ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、移送流体を吸入口から吸い込んで吐出口に排出することにより移送流体を所定の場所に移送する自吸式ポンプが知られている。このような自吸式ポンプでは、運転を開始するにあたってタンク室内に呼び水が導入され、タンク室内に配されたインペラを回転駆動させることによりタンク内に残留する気体を呼び水と共に吐出口より排出し、タンク内に移送流体のみを満たしていく自吸運転を行う。
【０００３】
この種の自吸式ポンプとしては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。この自吸式ポンプは、合成樹脂製の第１ケーシングと第２ケーシングとを仕切る仕切板のマウス部の内径と、このマウス部に先端が挿入されるインペラ（羽根車）の外径の隙間を小さくして、ポンプ室から上記隙間を介して吸込側に逆流する移送流体を制限して、揚水性能及びポンプ効率を向上させようとするものである。
【特許文献１】特開２００５−４８６７５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した自吸式ポンプでは、マウス部の内径とインペラの外径の寸法管理が難しいという欠点がある。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、吸込側への移送流体の逆流を制限してポンプの効率を向上させることが可能な自吸式ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る自吸式ポンプは、移送流体の吸入口と吐出口を有するケーシングと、このケーシングの内部を区画してポンプ室を形成すると共に前記吸入口に連通する導入口をポンプ室のフロント側に形成するフロント隔壁と、前記ポンプ室の内部に前記導入口と同軸で回転自在に収容され、前記フロント隔壁の導入口と対向する部分に前記移送流体を導入するための開口部が形成されてこの開口部から導入された移送流体を外周から吐出するインペラと、このインペラを回転自在に且つ回転軸方向にスライド自在に支持する支持部材と、前記インペラを回転駆動する回転駆動手段と、前記フロント隔壁の導入口及び前記インペラの開口部の少なくとも一方に前記回転軸と平行な方向に突設され前記フロント隔壁の導入口と前記インペラの開口部との間の回転軸方向の環状隙間をその内周側及び外周側の少なくとも一方から非接触で覆う逆流防止用突部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
先発明によれば、支持部材に回転自在及びスライド自在に保持されたインペラが回転して自吸運転を開始すると、運転当初の吸い上げ運転時は、インペラに軸推力が発生していないため、フロント隔壁の導入口とインペラの開口部との間に環状隙間が形成され、ポンプ室の液体がこの隙間を介して真空度の上がった導入口側に逆流しようとする。しかし、フロント隔壁の導入口及びインペラの開口部の少なくとも一方に、上記環状隙間を内周側及び外周側の少なくとも一方から非接触で覆う逆流防止用突部が形成されているので、この突部が逆流しようとする流体に対してはラビリンス構造となり、逆流が制限されることになる。これにより、導入口側の真空度低下を防止して速やかなるポンプ始動が実現される。ポンプが始動された後は、インペラに軸推力が発生し、フロント隔壁の導入口とインペラの開口部との間の環状隙間が閉じられ、この部分での流体の逆流は防止される。この結果、ポンプ効率を最大限高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る自吸式ポンプの全体構成を示す断面図である。
この自吸式マグネットポンプは、ケーシング１と、このケーシング１のリア側に装着されたポンプ本体２とを備えて構成されている。以下、自吸式マグネットポンプを単に「ポンプ」と称する。
【００１０】
ケーシング１は、仕切り壁５によってフロント側の第１ケーシング３とリア側の第２ケーシング４に区画されている。第１ケーシング３のフロント側の端面の上部には、吸入口３ａがフロント側に向けて突設されている。この吸入口３ａの先端部には、フランジ６が設けられている。吸入口３ａには、ポンプ下方部から第１ケーシング３の上部に至るまで垂直に延び、吸入口３ａの高さで吸入口３ａに向かって略９０度折り曲げられた吸入管７の先端部が接続されている。この吸入管７の先端部には、フランジ７ａが一体形成されており、吸入管７のフランジ７ａと吸入管３ａのフランジ６とは、Ｏリング８を介して図示しないネジ等により締結されている。この第１ケーシング３の上面には、第１タンク室９内に呼び水となる液体を導入するための吸液孔３ｂが形成されている。なお、この吸液孔３ｂにはＯリング１０を介してバルブ１１が嵌められており、バルブ１１によって吸液孔３ｂの開閉を行うことができる。
【００１１】
第１タンク室９は、図面の紙面と直交する方向に縦方向に延びる３つの室を有し、図では真ん中の吸入室９Ａのみ図示されている。図示しない両側の室は、上側仕切り板１２で区画された連通室９Ｂを介して連通されると共に、上端で吸入室９Ａと連通している。これにより、呼び水となる液体は３つの室に溜まり、ポンプ始動に必要な十分の量が確保されると共に、ポンプ運転時は吸入室９Ｂの液体移動が支配的となる。なお、上側仕切り板１２には、仕切り板５に接する位置に上下方向に貫通する孔１２ａが形成されている。これにより、上段の吸入室９Ａ及びその両側の室は可端でも連通している。連結室９Ｂの下側には、下側仕切り板１３を介して下段タンク室９Ｃが設けられている。また、下段タンク室９Ｃの底面に接する位置には、外部に突出する排水口３ｃが形成されており、排水口３ｃに嵌合されたバルブ１４を開くことにより、排水口３ｃから移送流体の排水を行うことができる。
【００１２】
第１ケーシング３と第２ケーシング４とを仕切る仕切り板５には、下端が上側仕切り板１２に接する円形の吸入孔５ａが設けられている。仕切り板５の吸入孔５ａの下側位置には、下段タンク室９Ｃと第２ケーシング４とを底面付近において連結する孔５ｂが形成されている。これにより、下段タンク室９Ｃに設けられた排水口３ｃを開くと、第２ケーシング４内の底面付近に溜まった移送流体を、排水孔３ｃを介して排出することができる。
【００１３】
第２ケーシング４は、その内部に移送流体及びポンプ本体２の一部を収容する第２タンク室２０を備えて構成されている。第２タンク室２０の内部空間は、仕切り板２１等によって渦流を発生させる下段タンク室２０Ｂと、この下段タンク室２０Ｂに連通する吐出室２０Ａとに分割されている。
【００１４】
第２ケーシング４の上端には、上部に突出した突出口４ａが形成されており、この吐出口４ａの先端部にはフランジ２２が設けられている。吐出口４ａには、ポンプ上端から上方に延びる吐出管２３の後端部が接続されている。この吐出管２３の後端部にはフランジ２３ａが一体形成されており、吐出管２３のフランジ２３ａと吐出口４ａのフランジ２２とは、Ｏリング２４を介してネジ等（図示せず）により連結されている。
【００１５】
第２ケーシング４の下方には、リア側の側面に開口部４ｂが形成され、この開口部４ｂから下段タンク室２０Ｂ内にポンプ本体２のポンプ室部分が装着されている。
【００１６】
図２は、図１におけるポンプ本体２の部分を拡大した断面図である。ポンプ本体２は、第２ケーシング４の内部を区画して内部にポンプ室２８を形成するフロント隔壁２６と、ポンプ室２８と連通しリア側側面の開口部４ｂからリア側に突出する円柱状空間を形成する樹脂等の非磁性材料からなる有底円筒状のリア隔壁２７と、このリア隔壁２７のリア側底面からフロント側に突設された支持軸３９と、この支持軸３９に円筒状の軸受４０を介して回転且つスライド自在に同軸支持された円筒状の従動回転体３０と、この従動回転体３０のフロント側に同軸且つ一体的に装着されてポンプ室２８内で回転するインペラ２９と、リア隔壁２７を介して従動回転体３０と磁気結合されて従動回転体３０を回転駆動する駆動回転体３３と、この駆動回転体３３を回転駆動するモータ３４と、駆動回転体３３の外側を覆う円筒状の駆動体ケーシング３１とを備えて構成されている。
【００１７】
フロント隔壁２６は、フロント側が仕切り板５に形成された吸入孔５ａに接続され基端側がポンプ室２８への移送流体の導入口２６ｃとなる円筒部２６ａと、この円筒部２６ａの基端側から拡径してポンプ室２８のフロント側壁部を形成する円板部２６ｂとを有する。フロント隔壁２６の導入口２６ｃにはライナーリング５０が装着されている。フロント隔壁２６の円板部２６ｂの下方位置には、第２ケーシング４の下段タンク室２０Ｂとポンプ室２８とを連通する孔２６ｄ，２６ｅが形成されている。フロント隔壁２６の円板部２６ｂは、第２ケーシング４のリア側の側面に形成された開口部４ｂに沿って第２ケーシング４の内側に向けて突設されたリング状隔壁４ｄと嵌合してポンプ室２８を形成している。第２ケーシング４の開口部４ｂの縁には、段部４ｃが形成され、この段部４ｃにリア隔壁２７の開口縁部２７ａがＯリング２５を介して嵌合されることにより、リア隔壁２７の内部が密閉されている。
【００１８】
従動回転体３０は、円筒状回転体３０ａと、この円筒状回転体３０ａの外周側に埋め込まれた従動マグネット４１とを有する。従動回転体３０のフロント側の端部には、インペラ２９が装着されている。インペラ２９は、円板３５と、この円板３５のフロント側に形成された複数枚の羽根３６と、これら複数の羽根３６を円板３５と対になって挟み込むように接合された環状のカバー部材３７とを有する。カバー部材３７の中心には、開口部３７ａが形成され、この開口部３７ａの周縁部に、フロント隔壁２６のライナーリング５０と対向するようにマウスリング５１が装着されている。
【００１９】
一方、円板３５の中心軸の基端側には、支持軸３９の先端部とピンポイント接触するスラスト軸受３８が設けられている。スラスト軸受３８が支持軸３９の先端面と接している状態でライナーリング５０とマウスリング５１との間には、所定の環状隙間が形成されている。これにより、インペラ２９が支持軸３９に沿ってフロント側に移動した場合には、マウスリング５１がライナーリング５０に摺接し、インペラ２９が支持軸に沿ってリア側に移動した場合には、スラスト軸受３８が支持軸３９の先端面とピンポイント接触することになる。また、インペラ２９の開口部３７ａには、フロント側に突出してライナーリング５０とマウスリング５１の間の環状隙間を内周側から非接触で覆うリング状の逆流防止用突部３７ｂが形成されている。
【００２０】
駆動回転体３３は、円筒状回転体３３ａとその内周側に埋め込まれた駆動マグネット４２を有する。駆動回転体３３のリア側面には、モータ３４の回転軸が固定されている。駆動マグネット４２は、リア隔壁２７を介して従動マグネット４１と磁気結合され、モータ３４からの回転駆動力によって従動マグネット４１を回転駆動する。
【００２１】
次にこのように構成されたポンプの動作を説明する。
【００２２】
まず、自吸運転に先立ち、第１ケーシング３の吸液孔３ｂから呼び水となる移送流体が導入され、吸入管７、第１ケーシング３及び第２ケーシング４内に移送流体が満たされる。このとき、第１ケーシング３内の移送流体の液位は、吸入口３ａの最下点の高さに等しく、その上は気体で満たされる。
【００２３】
次に、モータ３４によって駆動回転体３３を回転駆動すると、従動回転体３０を介してインペラ２９が回転駆動され、自吸運転が開始される。これにより、第１タンク室９内の移送流体と残留気体は、インペラ２９の開口部３７ａに吸入され、インペラ２９の遠心力によってインペラ２９の外周側から吐出されることにより、第２タンク室２０に移送される。
【００２４】
このように第１タンク室９から第２タンク室２０に移送された移送流体及び気体は、第２タンク室２０の液面において気液分離を繰り返し、分離された気体は、吐出口４ａより吐出側に排出される。自吸運転を開始した運転当初の吸い上げ運転時は、インペラ２９にフロントに向かう軸推力が発生せず、逆にリア側に向かう軸推力が発生するため、スラスト軸受３８が支持軸３８の先端面に接する位置までインペラ２９が後退し、フロント隔壁の導入口とインペラの開口部との間に最大の環状隙間が形成される。これにより、ポンプ室２８内の一部気泡を含む液体がこの環状隙間を介して真空度の上がった導入口２６ｃ側に逆流しようとする。
【００２５】
しかし、インペラ２９の先端に、環状隙間を内周側から非接触で覆う逆流防止用突部３７ｂが形成されているので、この突部３７ｂが逆流しようとする流体に対してはラビリンス構造となり、逆流が制限されることになる。
【００２６】
これにより、導入口２６ｃ側の真空度低下を防止して速やかなるポンプ始動が実現される。ポンプが始動された後は、インペラ２９にフロントに向かう向きの軸推力が発生し、インペラ２９がフロント側にスライドして、ライナーリング５０とマウスリング５１とが接触し、両者の間の環状隙間が閉じられる。よって、この部分での流体の逆流は防止される。この結果、ポンプ効率を最大限高めることができる。
【００２７】
表１は、吸い上げ高さが４ｍのときの従来のポンプ及び本発明の第１の実施形態に係るポンプの自吸運転時間を計測したものである。このように、従来のポンプに比べ、本発明の第１の実施形態に係るポンプはラビリンス構造を有することによってテスト１回目においては１３．４０％、テスト２及び３回目においては２０．４５％自吸運転時間が短縮された。
【００２８】
【表１】
【００２９】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る自吸式ポンプの拡大断面図である。なお、インペラの形状以外は第１の実施形態と同一構成であるためその説明を省略する。
【００３０】
第１の実施形態では、フロント隔壁２６とインペラ２９の間の環状隙間を内周側から覆う逆流防止用突部３７ｂのみが形成されていたが、第２の実施形態では、この環状隙間を内周側から覆う逆流防止用突部３７Ａｂと、外周側から覆逆流防止弁３７Ａｃがインペラ２９側に設けられている。
【００３１】
インペラ２９Ａの有するカバー部材３７Ａの開口部３７Ａａの縁には、フロント隔壁２６側に突出したリング状の第１の逆流防止用突部３７Ａｂが形成され、その外周には一段リア側に下がったマウスリング５１を介して、フロント隔壁２６側に突出したリング状の逆流防止用突部２９Ａｂが形成されている。すなわち、逆流防止用突部２９Ａｂ、２９Ａｃがマウスリング５１を介して２重に形成されている。この第１の逆流防止用突部２９Ａａと第２の逆流防止用突部２９Ａｂとの隙間には、相手側のフロント隔壁２６から突出するライナーリング５０が所定の隙間を介して配されている。この逆流防止用突部２９Ａｂ、２９Ａｃとライナーリング５０との環状隙間は、複数段のクランク状に形成されている。
【００３２】
このように、インペラ２９Ａ側に２重の逆流防止用突部を形成することにより、フロント隔壁２６とインペラ２９Ａとの隙間のラビリンス構造を更に複雑に構成することができ、これにより、この環状隙間に停留する気体のインペラ２９Ａの吸入側への逆流を更に効果的に防止することができる。
（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態に係る自吸式ポンプの拡大断面図である。なお、フロント隔壁及びインペラの形状以外は第１の実施形態と同一構成であるためその説明を省略する。
【００３３】
第３の実施形態では、第１の実施形態においてインペラ２９側に一体形成されていた逆流防止用突部がフロント隔壁２６Ｂ側に配されている。
【００３４】
フロント隔壁２６Ｂは、円筒部２６Ｂａと、この開口端に接続されリア側になるに従って径が大きくなる複数段の円板部２６Ｂｂとを備えている。この円板部２６Ｂｂの内径には、リア側に突出するリング状の逆流防止用突部２６Ｂｃが形成されている。この逆流防止用突部２６Ｂｃは、相手側のインペラ２９Ｂに設けられたマウスリング５１の内周側に所定の隙間を介して挿入されるよう配されている。なお、インペラ２９Ｂには、逆流防止用突部は設けられていない。
【００３５】
このように、フロント隔壁２６Ｂ側に逆流防止用突部２６Ｂｃを設けるようにしても本発明の効果を得ることができる。
（第４の実施形態）
図５は、本発明の第４の実施形態に係る自吸式ポンプの拡大断面図である。第３の実施形態では、フロント隔壁２６Ｂとインペラ２９Ｂの間の環状隙間を内周側から覆う逆流防止用突部２６Ｂｃのみが形成されていたが、第４の実施形態では、フロント隔壁２９Ｃにフロント隔壁２６Ｂとインペラ２９Ｂの間の環状隙間の内周を覆う逆流防止用突部２６Ｃｃと、外周を覆う逆流防止用突部２９Ｃｄが設けられている。
【００３６】
フロント隔壁２６Ｃは、円筒部２６Ｃａと、この開口端に接続されリア側になるに従って径が大きくなる複数段の円板部２６Ｃｂとを備えている。円板部２６Ｃｂの内径には、リア側に突出するリング状の第１の逆流防止用突部２６Ｃｃが形成され、第１の逆流防止用突部２６Ｃｃの外周には、ライナーリング５０を介してリア側に突出するリング状の第２の逆流防止用突部２６Ｃｄが形成されている。リア側に突出した第１の逆流防止用突部２６Ｃｃと第２の逆流防止用突部２６Ｃｄの間には、相手側のインペラ２９から突出したマウスリング５０が介在している。そのため、第１の逆流防止用突部２６Ｃｃ、第２の逆流防止用突部２６Ｃｄ及びマウスリング５０との間には、複数段のラビリンス構造が形成される。
【００３７】
このように、フロント隔壁側に複数の逆流防止用突部を設けるように構成しても、本発明の効果を奏することができる。
（第５の実施形態）
図６は、本発明の第５の実施形態に係る自吸式ポンプの拡大断面図である。なお、フロント隔壁の形状以外は第１の実施形態と同一構成であるためその説明を省略する。
【００３８】
第１の実施形態では、インペラ２９側に逆流防止用突部２９ｂが形成されていたが、第５の実施形態では、インペラ２９側に設けられた逆流防止用突部２９ａに加え、更にフロント隔壁２６Ｄ側にも逆流防止用突部２６Ｄｃが形成されている。なお、インペラ２９の構成は第１の実施形態と同一であるためその説明を省略する。
【００３９】
フロント隔壁２６Ｄは、円筒部２６Ｄａと、円筒部２６Ｄａのリア側に接続される複数段の円板部２６Ｄｂとを備えている。この円板部２６Ｄｂの内径には、ライナーリング５０が設けられ、このライナーリング５０の外周には、リア側に突出したリング状の逆流防止用突部２６Ｄｃが形成されている。このように、フロント隔壁２６Ｄ及びインペラ２９の両側に逆流防止用突部を設けるように構成しても、本発明の効果を奏することができる。
【００４０】
なお、以上の実施形態に設けられた逆流防止用突部の数は１つ又は２つに限定されるものではなく、任意の数の逆流防止用突部をフロント隔壁側若しくはインペラ側の少なくとも一方に形成することができる。
【００４１】
また、逆流防止用突部は、フロント隔壁及びインペラと一体形成されていなくてもよく、別部材を取り付けるように構成してもよい。更に、逆流防止用突部の形状は、必ずしもリング状に形成される必要はなく、フロント隔壁及びインペラとの間の環状隙間にラビリンス構造を形成するものであればどのような形状であってもよい。
【００４２】
また、以上の実施形態では、従動回転体３０が支持軸３９に対して回転する構造のポンプについて本発明を適用したが、従動回転体と一体に一体に回転する回転軸を有するポンプにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１の実施形態に係る自吸式ポンプの断面図である。
【図２】図１の拡大断面図である。
【図３】第２の実施形態に係る自吸式ポンプの拡大断面図である。
【図４】第３の実施形態に係る自吸式ポンプの拡大断面図である。
【図５】第４の実施形態に係る自吸式ポンプの拡大断面図である。
【図６】第５の実施形態に係る自吸式ポンプの拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…ケーシング
２…ポンプ本体
３…第１ケーシング
４…第２ケーシング
５…仕切り板
９…第１ポンプ室
２０…第２ポンプ室
２９…インペラ
５０…ライナーリング
５１…マウスリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移送流体の吸入口と吐出口を有するケーシングと、
このケーシングの内部を区画してポンプ室を形成すると共に前記吸入口に連通する導入口をポンプ室のフロント側に形成するフロント隔壁と、
前記ポンプ室の内部に前記導入口と同軸で回転自在に収容され、前記フロント隔壁の導入口と対向する部分に前記移送流体を導入するための開口部が形成されてこの開口部から導入された移送流体を外周から吐出するインペラと、
このインペラを回転自在に且つ回転軸方向にスライド自在に支持する支持部材と、
前記インペラを回転駆動する回転駆動手段と、
前記フロント隔壁の導入口及び前記インペラの開口部の少なくとも一方に前記回転軸と平行な方向に突設され前記フロント隔壁の導入口と前記インペラの開口部との間の回転軸方向の環状隙間をその内周側及び外周側の少なくとも一方から非接触で覆う逆流防止用突部と
を備えたことを特徴とする自吸式ポンプ。
【請求項２】
前記フロント隔壁は、前記導入口にライナーリングを有し、
前記インペラは、前記開口部に前記ライナーリングと摺接可能なマウスリングを有し、
前記逆流防止用突部は、前記ライナーリングと前記マウスリングの環状隙間をその内周側及び外周側の少なくとも一方から覆うものである
ことを特徴とする請求項１記載の自吸式ポンプ。
【請求項３】
前記ケーシングのリア側に前記ポンプ室と連通する円柱状空間を形成する有底円筒状のリア隔壁を有し、
前記支持部材は、前記リア隔壁のリア側の底面からフロント側に突設された支持軸を備え、
前記回転駆動手段は、前記インペラと一体に設けられ前記リア隔壁と前記支持軸との間の環状空間に配置され前記支持軸に回転自在に支持された従動回転体、前記リア隔壁の外周側に配置され前記従動回転体と磁気結合された駆動回転体、及び前記駆動回転体を回転駆動するモータを有する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の自吸式ポンプ。
【請求項４】
前記ケーシングは、呼び水を収容可能なフロント側の第１タンク室とリア側の第２タンク室とに区画され、
前記第１タンク室は、その上方部で前記移送流体の吸入口と連通すると共にその下方部で前記フロント隔壁の導入口と連通し、
前記第２タンク室は、前記ポンプ室と連通すると共にその上方部で前記移送流体の吐出口と連通する
ものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の自吸式ポンプ。
【請求項１】
移送流体の吸入口と吐出口を有するケーシングと、
このケーシングの内部を区画してポンプ室を形成すると共に前記吸入口に連通する導入口をポンプ室のフロント側に形成するフロント隔壁と、
前記ポンプ室の内部に前記導入口と同軸で回転自在に収容され、前記フロント隔壁の導入口と対向する部分に前記移送流体を導入するための開口部が形成されてこの開口部から導入された移送流体を外周から吐出するインペラと、
このインペラを回転自在に且つ回転軸方向にスライド自在に支持する支持部材と、
前記インペラを回転駆動する回転駆動手段と、
前記フロント隔壁の導入口及び前記インペラの開口部の少なくとも一方に前記回転軸と平行な方向に突設され前記フロント隔壁の導入口と前記インペラの開口部との間の回転軸方向の環状隙間をその内周側及び外周側の少なくとも一方から非接触で覆う逆流防止用突部と
を備えたことを特徴とする自吸式ポンプ。
【請求項２】
前記フロント隔壁は、前記導入口にライナーリングを有し、
前記インペラは、前記開口部に前記ライナーリングと摺接可能なマウスリングを有し、
前記逆流防止用突部は、前記ライナーリングと前記マウスリングの環状隙間をその内周側及び外周側の少なくとも一方から覆うものである
ことを特徴とする請求項１記載の自吸式ポンプ。
【請求項３】
前記ケーシングのリア側に前記ポンプ室と連通する円柱状空間を形成する有底円筒状のリア隔壁を有し、
前記支持部材は、前記リア隔壁のリア側の底面からフロント側に突設された支持軸を備え、
前記回転駆動手段は、前記インペラと一体に設けられ前記リア隔壁と前記支持軸との間の環状空間に配置され前記支持軸に回転自在に支持された従動回転体、前記リア隔壁の外周側に配置され前記従動回転体と磁気結合された駆動回転体、及び前記駆動回転体を回転駆動するモータを有する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の自吸式ポンプ。
【請求項４】
前記ケーシングは、呼び水を収容可能なフロント側の第１タンク室とリア側の第２タンク室とに区画され、
前記第１タンク室は、その上方部で前記移送流体の吸入口と連通すると共にその下方部で前記フロント隔壁の導入口と連通し、
前記第２タンク室は、前記ポンプ室と連通すると共にその上方部で前記移送流体の吐出口と連通する
ものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の自吸式ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−５０９５８（Ｐ２００８−５０９５８Ａ）
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２６０５９（Ｐ２００６−２２６０５９）
【出願日】平成１８年８月２３日（２００６．８．２３）
【出願人】（０００１２７３５２）株式会社イワキ (23)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２３日（２００６．８．２３）
【出願人】（０００１２７３５２）株式会社イワキ (23)
【Ｆターム（参考）】
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