JP4858329B2 - Centrifugal pump and liquid supply apparatus provided with the same - Google Patents
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Description
本発明は、羽根車の回転で液体を吸入吐出する遠心ポンプ、殊に気体が混入した液体の吐出も可能な遠心ポンプとこれを備えた液体供給装置に関するものである。 The present invention relates to a centrifugal pump that sucks and discharges liquid by rotation of an impeller, and more particularly to a centrifugal pump that can also discharge liquid mixed with gas and a liquid supply apparatus including the centrifugal pump.
遠心ポンプは、羽根車を回転させて遠心力によって液体の圧力を高めて吐出するものであるために、気体が混入した場合、遠心力の作用で気液が分離して液体よりも比重が軽い気体が羽根車の中心部に滞留し、液体の吐出能力が低下してしまう。 Centrifugal pumps rotate the impeller and increase the pressure of the liquid by centrifugal force to discharge. Therefore, when gas is mixed, the gas and liquid are separated by the action of centrifugal force and the specific gravity is lighter than that of the liquid. The gas stays in the center of the impeller, and the liquid discharge capability decreases.
このために気体が混入している液体を吐出するものにおいては、羽根車の中心部付近に軸方向に貫通する環流路を設けて、羽根車の回転で圧力が高くなった液体が羽根車の外周側から背面側に至る副流路を回って上記環流路から上記気体が滞留している空間に噴出するようにして、この噴出によって滞留している気体(気泡)を粉砕して微小気泡とし、この状態の気体を羽根車の回転で液体と共に吐出するようにしたものが提供されている。 For this reason, in the case of discharging liquid mixed with gas, an annular passage that penetrates in the axial direction is provided near the center of the impeller so that the liquid whose pressure is increased by the rotation of the impeller The gas (bubbles) retained by this ejection is pulverized into microbubbles by going around the sub-flow path from the outer peripheral side to the back side and ejecting from the annular flow path to the space where the gas is retained. There is provided a gas in which the gas in this state is discharged together with the liquid by rotation of the impeller.
しかし、ポンプの駆動前から上記副流路に気体が滞留していた場合は、上記環流路を通じた気泡粉砕用の高圧液体を供給することができないために、運転不能の状態に陥ってしまう。 However, if the gas stays in the sub-flow channel before the pump is driven, the high-pressure liquid for crushing the bubbles through the ring flow channel cannot be supplied, so that the operation becomes impossible.
羽根車を回転駆動するための駆動機構の中央部を貫通して羽根車の回転軸芯に沿って羽根車の位置まで挿入されている排気管を設けて、この排気管を通じて気体を排出するもの(特許文献1参照)では、上記副流路における気体の滞留による運転不能の状態に陥ることはないものの、液体の吸い込み口から吐出口に至る主流路中に一端が位置する排気管によって負圧が発生するために、十分な性能を得ることが困難である。
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、羽根車の回転による昇圧機構を極力損なうことなくポンプ室内に滞留した気体の排出を行うことができるポンプとこれを用いた液体供給装置を提供することを課題とするものである。 The present invention has been invented in view of the above-described conventional problems, and uses a pump capable of discharging the gas retained in the pump chamber without losing the pressure increasing mechanism by rotating the impeller as much as possible. An object of the present invention is to provide a liquid supply apparatus.
上記課題を解決するために本発明は、回転駆動される羽根車を備えて、該羽根車の回転で吸い込み口から吸い込んだ液体を遠心力によって加圧して吐出口から送り出す遠心ポンプにおいて、上記羽根車はその中心部に該羽根車の表面側と裏面側とをつなぐ環流路を備え、上記羽根車の裏面側には上記羽根車の外縁部から上記環流路に至る副流路が設けられており、上記羽根車の外縁部とこの羽根車を収容したポンプ室外壁との間の上記副流路の一部をなす空間が上記外壁に形成された排気口でポンプ室外の空間に連通していることに特徴を有している。羽根車の外縁部とポンプ室外壁との間の空間を排気口を通じてポンプ室外の空間に連通させて、気体が混入した液体を吐出するための加圧された液体が位置する空間である副流路に気体があってもこれは排気口を通じて排出されるようにしたものである。加圧された液体の一部を副流路及び環流路を介して環流させて気泡を破砕する時、環流させる液体を確実に確保することができる。 The present invention in order to solve the above problems, comprises an impeller that is driven to rotate, the centrifugal pump for delivering a pressurized discharge port liquid sucked from the suction port by rotation of the impeller by centrifugal force, the blade The car is provided with a circular flow path connecting the front side and the back side of the impeller at the center thereof, and a sub flow path from the outer edge of the impeller to the circular flow path is provided on the back side of the impeller. cage, and communicates with the space of the pump outdoor at the outer portion and the exhaust port space forming part of the secondary flow channel is formed in the outer wall between the pump chamber outer wall that accommodates the impeller of the impeller It has the feature in being. A side flow that is a space in which pressurized liquid is located to discharge the liquid mixed with gas by communicating the space between the outer edge of the impeller and the outer wall of the pump chamber to the space outside the pump chamber through the exhaust port. Even if there is gas on the road, it is exhausted through the exhaust port. When a part of the pressurized liquid is circulated through the sub-flow channel and the circular flow channel to crush the bubbles, the liquid to be circulated can be reliably ensured.
上記排気口は羽根車の底面近傍付近に一端を開口させたものであるとともに、羽根車の周方向において複数箇所に設けられていることが好ましい。 The exhaust ports are preferably open at one end near the bottom surface of the impeller and provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the impeller.
そして本発明に係る液体供給装置は、上記の遠心ポンプを、該遠心ポンプによって送り出すべき液体を貯めているタンク内に配置していることに特徴を有している。排気口を通じて液体が漏出してもこれが問題となることはない。 The liquid supply apparatus according to the present invention is characterized in that the above centrifugal pump is disposed in a tank that stores liquid to be sent out by the centrifugal pump. This does not cause a problem if liquid leaks through the exhaust port.
本発明は、羽根車の外縁部とポンプ室外壁との間の空間をポンプ室外の空間に連通させる排気口が、加圧された液体が位置することになる空間に気体が滞留することを防ぐものであり、このために加圧された液体の一部を環流させて気泡を破砕することで、気体が混入した液体を吐出する時も、上記環流させる液体を確実に確保することができるために、運転不能に陥るようなことがないものであり、また排気口を設けることによるポンプ性能の低下は排気口として断面積の大きいものを必要としないために少しで済むものである。 In the present invention, an exhaust port that communicates the space between the outer edge of the impeller and the outer wall of the pump chamber to the space outside the pump chamber prevents gas from staying in the space where the pressurized liquid is located. For this reason, a part of the pressurized liquid is circulated to crush the bubbles, so that the liquid to be circulated can be reliably ensured even when the liquid mixed with gas is discharged. In addition, the pump performance does not become inoperable, and the deterioration of the pump performance due to the provision of the exhaust port is small because a large cross-sectional area is not required as the exhaust port.
上記排気口は羽根車の底面近傍付近に一端を開口させたものであるとともに、羽根車の周方向において複数箇所に設けられていることが、遠心ポンプの設置姿勢を問わずに排気を行うことができて好ましい。 The exhaust port has one end opened near the bottom surface of the impeller, and is provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the impeller to exhaust regardless of the installation posture of the centrifugal pump. Is preferable .
そして本発明に係る液体供給装置は、上記の遠心ポンプを、該遠心ポンプによって送り出すべき液体を貯めているタンク内に配置しているために、加圧された液体が排気口を通じて漏出してもタンク内に戻るだけとなるために、上記漏出が問題となることはないものである。 In the liquid supply apparatus according to the present invention, the centrifugal pump is disposed in a tank that stores the liquid to be sent out by the centrifugal pump, so that even if the pressurized liquid leaks through the exhaust port. The leakage is not a problem because it only returns to the tank.
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、図1に示すように、吸い込み口12及び吐出口13を備えたポンプケース11と仕切板16とで囲まれたポンプ室内にロータマグネット15を備えた羽根車14が配設されている。複数の羽根14aが回転中心部から外縁部まで放射状に設けられているとともに後面シュラウド14bが一体となっているオープン式の図示の羽根車14は、仕切板16の中央に固定された軸17に対して、カーボン入りPPS樹脂などの摺動性樹脂からなる軸受18と、一対のスラスト軸受19a,19bによって軸回りに回転自在に支持されている。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings. As shown in FIG. 1, a rotor in a pump chamber surrounded by a pump case 11 having a suction port 12 and a discharge port 13 and a
上記仕切板16はロータマグネット15が設けられた羽根車14をポンプ室に収容したポンプ部20と、ステータ21a及びステータ21aのコイルに電流を供給する駆動回路21bとからなる磁気駆動部21とを仕切っている。
The
ここで、羽根車14の中心部には、その羽根14aが設けられた表面側と裏面側(仕切板16側)との間をつなぐ複数個の環流路22が適宜間隔をおいて設けられている。
Here, at the center of the
磁気駆動部21による駆動で羽根車14が回転する時、羽根車14の中心部が負圧となるために吸い込み口12から液体が導入され、羽根車14の遠心力によって羽根14aに沿って加圧されながら羽根車14の外縁部へと送り出され、吐出口13から吐出される。
When the
この時、液体中に気体(気泡)が混入した場合、液体より比重の軽い気泡は遠心力によって回転の中心部に集まり、流量の低下で更に気泡同士が結合してより大きな気体の塊になろうとするが、羽根車14の外縁部から羽根車14の裏面側の副流路24に上記加圧された液体が回り込み、上記環流路22を通じて上記気体溜まりに噴出して気泡を粉砕する。この粉砕によって液体の流量が増加し、小さくなった気泡は液体とともに羽根車14の外縁部に導かれる。
At this time, if gas (bubbles) is mixed in the liquid, bubbles with a specific gravity lower than that of the liquid gather at the center of rotation due to centrifugal force, and the bubbles are further combined to form a larger gas lump as the flow rate decreases. The pressured liquid flows from the outer edge of the
外縁部ではポンプケース11内壁に羽根車14の後面シュラウド14bの液体流れ方向と同一面上に吐出口13へ向けてなだらかな曲面で羽根車14との間隔を広げていくボリュートが形成されて、外縁部での液体の流れは回転の法線方向において層流となっているために、気泡を含んだ液体は外縁部から上記ボリュートへ導かれて吐出口13に向かい、流れ方向に対して90°以上の角度を持った上記副流路24に気泡が向かうことはない。
At the outer edge, a volute is formed on the inner wall of the pump case 11 on the same surface as the liquid flow direction of the rear shroud 14b of the
なお、副流路24の入り口幅は0.2mm〜0.7mm程度としておくのが好ましい。この値より狭いと副流路24への液体の供給が阻害され、広すぎると気泡が副流路24に侵入しやすくなる。また、副流路24は、圧力損失を少なくするために、上記入り口部分を除けば可能な限り広くしておくことが好ましい。
In addition, it is preferable that the entrance width | variety of the
このように、副流路24は気体が混入した液体を吐出するための加圧された液体を溜めておく空間ともなっているわけであるが、前述のようにこの空間にポンプ駆動前に気体が入り込むと、上記環流路22を通じて噴出して気泡を粉砕する液体を供給できないために、いわゆるエアーロックの状態となって運転不能に陥る。
As described above, the
しかし、本発明に係る遠心ポンプにおいては、羽根車14の外周側でポンプケーシング11と仕切板16との接合部となっているところに排気口23を設けている。上記副流路24の入り口付近とポンプケーシング11外の空間とをつなぐ排気口23は、副流路24に滞留している気泡があってもこれを排出してしまうものであり、このために上記副流路24を経て環流路22に至る液体を確保することができるために、エアーロックを招くことなく気体が混入した液体の吐出を行うことができる。
However, in the centrifugal pump according to the present invention, the exhaust port 23 is provided at a place where the pump casing 11 and the
なお、上記排気口23としては径が0.2mm〜1.0mm程度の断面積を有するものが望ましい。狭すぎると気泡が排出されず、広すぎると性能低下が大きくなる。 The exhaust port 23 preferably has a cross-sectional area with a diameter of about 0.2 mm to 1.0 mm. If it is too narrow, the bubbles will not be discharged, and if it is too wide, the performance degradation will increase.
上記排気口23は、図2に示すように、羽根車14のロータマグネット15が位置する底部寄りの部分に設けたものであってもよい。また、羽根車13の周方向におけるいくつかの場所に夫々排気口23を設けることで、遠心ポンプの取付姿勢にかかわらず気泡排出を行うことができるものとなる。また、排気口23を通じて加圧された液体が外部に漏出することが生じるが、この点は遠心ポンプそのものを、加圧して送り出す液体を溜めたタンク中に浸漬してしまうことで問題となるようなことがなくなる。
As shown in FIG. 2, the exhaust port 23 may be provided in a portion near the bottom where the rotor magnet 15 of the
すなわち、図3は本発明に係る遠心ポンプ6を液冷装置に適用した場合を示しており、図中3は基板2に実装された発熱部品1を冷却液との間の熱交換で冷却する冷却器、4は冷却液から熱を取り除く放熱器、5は冷却液を貯めておくリザーブタンクであり、リザーブタンク5と冷却器3と放熱器4とは循環路7で接続しているが、上記リザーブタンク5中の冷却液中に該冷却液を冷却器3へと送り出す遠心ポンプ6を浸漬しており、遠心ポンプ6によって送り出された冷却液は、冷却器3から放熱器4を経てリザーブタンク5へと戻る。
That is, FIG. 3 shows a case where the
このように、送り出すべき冷却液中に該冷却液を送り出す遠心ポンプ6全体を配置しているために、上記排気口23から加圧された液体(冷却液)が漏れ出ても、リザーブタンク5内に冷却液が戻るだけであるために、排気口23による上記漏出が問題となってしまうことはない。
Thus, since the entire
11 ポンプケーシング
12 吸い込み口
13 吐出口
14 羽根車
16 仕切板
22 環流路
23 排気口
24 副流路
11 Pump casing 12 Suction port 13
Claims (3)
上記羽根車はその中心部に該羽根車の表面側と裏面側とをつなぐ環流路を備え、上記羽根車の外縁部から上記環流路に至る副流路が上記羽根車の裏面側に設けられており、
上記羽根車の外縁部とこの羽根車を収容したポンプ室外壁との間の上記副流路の一部をなす空間が上記外壁に形成された排気口でポンプ室外の空間に連通していることを特徴とする遠心ポンプ。 In a centrifugal pump that includes an impeller that is driven to rotate, pressurizes liquid sucked from a suction port by rotation of the impeller by centrifugal force, and sends the liquid from a discharge port.
The impeller is provided with a circular flow path connecting the front side and the back side of the impeller at the center thereof, and a sub-flow path extending from the outer edge of the impeller to the circular flow path is provided on the back side of the impeller. And
A space that forms a part of the sub-flow path between the outer edge of the impeller and the outer wall of the pump chamber that houses the impeller communicates with the space outside the pump chamber through an exhaust port formed in the outer wall. Centrifugal pump characterized by
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