JP6088918B2 - 遠心式ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、遠心式ポンプに関するものである。

一般的に、工作機械の冷却に必要なクーラント液など液体の循環には、遠心式ポンプが使用される。遠心式ポンプは、インペラーの回転によって生じるポンプ室内部と外部との差圧によって液体を吸い込み、インペラーの回転による遠心力を液体に付与することによって、吐出する。すなわち、遠心式ポンプは、インペラーの回転と、この回転による遠心力によって液体の吸込みおよび吐出を可能としている。

しかしながら、遠心式ポンプは、液体に気体が混入すると内部で液体がインペラーの外側へ移動し、気体がインペラーの中心部に滞留する遠心分離が発生してしまう。そのため、遠心式ポンプは、液体に気体が混入し続けると、遠心分離の影響によって運転時間の経過と共に中心部に滞留する気体が成長し、成長した気体が吸込口およびインペラーの中心部近傍を閉塞してポンプの能力低下の原因となる。

この問題を解決する方法としては、インペラーの中心部に貫通穴を開けてインペラーの背面側に気体を滞留させて、真空装置によって排出することが知られている。また、槽内型堅型遠心式ポンプでは、ポンプ吸込口に加圧するインペラーを装着した２段羽根車構造として気体の滞留部分を正圧にすることによって気体をポンプ室外部へ排出する方法が知られている。しかしながら、これらの方法は、新たな装置または部品の追加を余儀なくされ、コストの増加を招いてしまう。

一方、近年工作機械業界では、環境への配慮とコスト削減を目的として、クーラント液の使用量を減らす傾向にあり、遠心式ポンプが設置されたタンクの容量は、小さくなってきている。その為、タンク内では、クーラント液の循環回数が多くなり、クーラント液の循環で発生する気体が増加し、遠心式ポンプに吸い込まれる気体が多くなる。その結果、遠心式ポンプの内部には、多くの気泡が滞留することになり、上述したように、インペラーの中心部に滞留する気体をポンプ室外部への排出が、さらに重要となる。

環境への配慮とコストの削減は、工作機械業界に限らずどの業界でも共通の目的であるが、特に工作機械は、クーラント液による冷却が必要であり、ポンプ内部の気体の滞留によるポンプの能力低下を抑制することが必要である。

この問題点を解決する方法として、特許文献１には、インペラーと、インペラーの周囲を覆う吸引スリーブで形成されたポンプ室の内部領域と、内部領域から吸込口側の外部に通じる排気管を設けた吸引スリーブと、を備えた遠心分離ポンプが記載されている。当該遠心分離ポンプによれば、吸込口から吸引した気液中の気体を、吸引スリーブに設けた排気管によって、内部領域から外部へ排出できることが記載されている。

独国特許出願公開第４３２５５４９号明細書

特許文献１に記載の遠心分離ポンプによって、コストの増加を招くことなく気体をポンプの内部領域から外部へ排出し、ポンプ能力の低下を抑制することが可能となる。しかしながら、排出管の排出口が吸込口側のみなので、排出された多くの気体は、ポンプの吸引に巻き込まれて再び内部領域へ流入してしまう。その結果、ポンプは、内部領域に気体が溜まるため、吸込み不良の発生する頻度が多くなる。すなわち、ポンプは、能力を安定して発揮しないことが多くなる。近年の工作機械業界は、能力低下を抑制した遠心式ポンプが望まれているが、より安定して能力を発揮する遠心式ポンプであることが強く望まれている。また、遠心式ポンプが取り扱う液体の種類によっては、液中に溶存する気体（例えば酸素など）の量を抑制することが必要な場合もある。

そこで、本発明は、より安定して能力を発揮する遠心式ポンプであって、好ましくはポンプの能力低下を抑制した遠心式ポンプを提供することと、液中に溶存する気体の量を抑制することとのうち、少なくとも一方を実現することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の遠心式ポンプは、流体を吸い込む吸込口と、少なくとも吸込口側に複数の羽根を有し、かつ吸込口を通る所定の軸を中心として回転することによって吸込口から流体を吸い込んで、軸と直交する方向に流体を吐出するインペラーと、吸込口を有し、かつインペラーを収納するポンプヘッドと、吸込口側の複数の羽根と対向するポンプヘッドの部位に開口する第１開口部と、軸と直交する方向および吸込口側とは逆方向の少なくとも一方に存在するポンプヘッドの部位に開口する第２開口部と、第１開口部と第２開口部とを接続する通路と、を含む。

本発明の遠心式ポンプは、流体を吸い込む吸込口と、少なくとも吸込口側に複数の羽根を有し、かつ吸込口を通る所定の軸を中心として回転することによって吸込口から流体を吸い込んで、軸と直交する方向に流体を吐出するインペラーと、吸込口を有し、かつインペラーを収納するポンプヘッドと、吸込口側の複数の羽根と対向するポンプヘッドの部位に開口する第１開口部と、軸と直交する方向に存在するポンプヘッドの部位に開口する第２開口部と、第１開口部と第２開口部とを接続する通路と、を含む。

通路は、２本以上１０本以下であることが好ましい。

インペラーの羽根の内径側の端部を結んだ円の直径をＤｓとし、インペラーの直径をＤとした場合、第１開口部は、軸を中心として１．０・Ｄｓ以上１．０・Ｄ以下の範囲に開口することが好ましい。

通路は、その延在する方向と直交する断面が円形であり、断面の直径は、流体が吐出する吐出口の直径に対して１０％以上５０％以下であることが好ましい。

本発明の遠心式ポンプは、より安定して能力を発揮し、好ましくはポンプの能力低下を抑制することと、液中に溶存する気体の量を抑制することとのうち、少なくとも一方を実現することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る遠心式ポンプの一部断面を含む外観図である。 図２は、本発明の実施形態に係る吸込面側から示すインペラーの平面図である。 図３は、本発明の実施形態に係るポンプヘッド部の概略を示す断面図である。 図４は、本発明の実施形態に係る吸込みカバーの平面図である。 図５は、本発明の実施形態に係るインペラーの直径に対する吸込みカバーの領域を示す凸部側から見た平面図である。 図６は、本発明の実施形態に係るポンプヘッド部の第１変形例の概略を示す断面図である。 図７は、本発明の実施形態に係るポンプヘッド部の第２変形例の概略を示す断面図である。 図８は、本発明の実施形態に係るポンプヘッド部の第３変形例の概略を示す断面図である。 図９は、本本発明の実施形態に係るポンプヘッド部の第４変形例の概略を示す断面図である。 図１０は、本発明の実施形態に係る遠心式ポンプの試験設備を示す外観図である。 図１１は、本発明の実施形態に係る遠心式ポンプの第１の性能試験の結果を示す図表である。 図１２は、本発明の実施形態に係る遠心式ポンプの第２の性能試験に適用したポンプヘッド部の概略を示す断面図である。 図１３は、本発明の実施形態に係る遠心式ポンプの第２の性能試験の結果を示す図表である。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る遠心式ポンプの一部断面を含む外観図である。図２は、本発明の実施形態に係るインペラーの平面図である。図３は、本発明の実施形態に係るポンプヘッド部の概略を示す断面図である。図４は、本発明の実施形態に係る吸込みカバーの平面図である。図５は、本発明の実施形態に係るインペラーの直径に対する吸込みカバーの領域を示す凸部側から見た平面図である。本実施形態においては、遠心式ポンプ１の原動機として、電動機を例として説明するが、遠心式ポンプの原動機はこれに限定されない。例えば、遠心式ポンプは、エンジンを原動機として適用することも可能である。

遠心式ポンプ１は、電動機２と、電動機２に接続された軸３と、軸３の端部３ｃに接続されたインペラー５と、インペラー５を収納するポンプヘッド６と、を有する。また、遠心ポンプ１は、軸３の外周に配置され、軸３を保護する保護カバー４と、保護カバー４と電動機２とに連結され、電動機２を支持する支持部材１５を有する。また、保護カバー４は、支持部材１５とポンプヘッド６に連結されている。ポンプヘッド６は、ケーシング６０および吸込みカバー６１を有し、流体を吸い込む吸込口１３および流体を吐出する吐出口１４が形成されている。また、ケーシング６０と吸込みカバー６１とは、ボルト１９ｂおよびナット２０ｂで固定されている。ポンプヘッド６は、吸込みカバー６１の部位６５Ａに第１開口部１０が形成されている。また、ポンプヘッド６は、吸込みカバー６１の部位６５Ｂに第２開口部１１が形成されている。ポンプヘッド６の吸い込みカバー６１には、第１開口部１０および第２開口部１１を接続する通路１２が形成されている。吐出口１４には、ポンプの駆動側に向かってＬ型配管１６が接続されている。また、Ｌ型配管１６には、配管１７および接続部材１８が接続されている。

遠心式ポンプ１は、外部からの供給電力によって電動機２が駆動して軸３が回転し、軸３の端部３ｃに固定されたインペラー５が、吸込口１３を通る所定の軸となる中心線ＣＬを中心として回転することにより、流体の吸込みおよび中心線ＣＬと直交する方向へ吐出をする。

電動機２は、軸３を回転させる原動機（駆動源）である。電動機２は、支持部材１５（遠心式ポンプ１の吸込口１３側）にフランジ２ａが設けられている。フランジ２ａは、ボルト１９ａおよびナット２０ａで支持部材１５に固定されている。

軸３は、電動機２からポンプヘッド６側に向かって延びる金属製の丸棒の本体部３ｂおよび当該本体部３ｂの一方の端に固定された端部３ｃを含む。本体部３ｂは、電動機２に接続されており、保護カバー４によって保護されている。端部３ｃは、キー３ｅが取付けられており、端部３ｃの前方にはねじ部３ｄが形成されている。保護カバー４は、支持部材１５と例えば溶接で固定され、支持部材１５を支持している。

インペラー５は、複数の羽根を有し、直径がＤとなる。具体的には、インペラー５は、図２に示すように、円盤５０および複数枚の羽根５１を有している。インペラー５は、直径Ｄの樹脂製の円盤５０に６枚の羽根５１が一体成型されている。なお、図示しないが、円盤５０の裏側にも、同様に６枚の羽根が一体成型されている。円盤５０の中心部５０ａには、ボス部５２が形成されている。ボス部５２は、キー溝５０ｂを含む貫通孔５０ｃが形成されている。インペラー５は、図１に示すように、キー溝５０ｂにキー３ｅを嵌め合わせて、軸３のねじ部３ｄにインペラーナット２１をねじ込むことによって、軸３の端部３ｃに固定されている。

インペラー５は、ボス部５２とインペラー５の羽根５１の内径側の端部を結んだ直径Ｄｓの円周５３との間が中心領域ＣＰとなる。インペラー５は、６枚の羽根５１が中心領域ＣＰの径方向外側に配置されている。羽根５１は、円周５３から円盤５０の外縁５０ｄに向かって、インペラー５の反回転方向に湾曲して形成されており、円盤５０の周方向に向かって等間隔で配置されている。なお、円盤５０は樹脂製に限らず、ステンレスなどの金属製であってもよい。ここで、インペラー５は、円盤５０と羽根５１とを一体成型しなくてもよい。例えばインペラー５は、円盤５０上に羽根５１を取付けて形成することもできる。

ポンプヘッド６は、図３に示すように、円筒形状であって、中心線ＣＬを中心とした貫通孔３ａおよび吸込口１３を有し、かつインペラー５を収納する。ポンプヘッド６は、円柱状のケーシング６０と、フランジ状の吸い込みカバー６１と、ケーシング６０と吸い込みカバー６１とを固定するボルト１９ｂおよびナット２０ｂと、を有する。

ケーシング６０は、ポンプヘッド６の中心軸ＣＬ方向の端面（中心軸ＣＬ方向の端となる面）７となる第１端面７ａが中心線ＣＬと垂直に形成されている。ケーシング６０には、第１端面７ａから凹部６２ａに向かって中心線ＣＬを中心とする貫通孔３ａが形成されている。貫通孔３ａには、軸３が挿入される。

ケーシング６０は、中心線ＣＬを中心とした貫通孔３ａと凹部６２と凹部６２ａとが形成されている。凹部６２は、吸い込みカバー６１側の面（吸込口１３側の面）に、貫通孔３ａ側に凸に形成されている。凹部６２は、平面６１ｄと交差し、中心線ＣＬに平行な内面６０ｄと、中心線ＣＬと垂直な内面６０ｃとで形成される。凹部６２は、吸い込みカバー６１側の面（吸込口１３側の面）から内面６０ｃまでの深さがｄｐとなる。凹部６２は、凹部６２の貫通孔３ａ側、つまり、内面６０ｃに形成されている。凹部６２ａは、中心線ＣＬに平行な内面６０ｂと、中心線ＣＬと垂直な内面６０ａとで形成される。凹部６２ａは、中心軸ＣＬを通る断面において、内面６０ｂ間の距離が内面６０ａ間の距離よりも短くなる。

ケーシング６０には、ポンプヘッド６の側面（ポンプヘッド６の中心軸ＣＬに直交する方向の端面）８となる第１側面８ａが形成されている。ケーシング６０には、第１側面８ａから凹部６２ａの内面６０ｂに開口した吐出口１４が形成されている。吐出口１４は、内面６０ａ側の端部の直径がＤ３となる。つまり、吐出口１４と凹部６２ａの内部の空間とが繋がる位置の開口の直径がＤ３となる。ケーシング６０は、吐出口１４に第１側面８ａから凹部６２に向かって窪み、配管が接続されるザグリ部１４ｂが形成されている。なお、ザグリ部１４ｂは、配管の挿入を容易にするために設けられているがこれに限らない。例えば、吐出口１４に配管を接続できれば、ザグリ部１４ｂを設けていなくてもよい。

図３に示すように、吸込みカバー６１には、中心線ＣＬに垂直な平面６０ｅと、中心線ＣＬに平行であって、ポンプヘッド６の側面８となる第２側面８ｂと、中心線ＣＬに垂直であって、ポンプヘッド６の端面７となる第２端面７ｂを備える曲面部６４と、が形成されている。また、吸込みカバー６１には、中心線ＣＬに平行な曲面６１ｃと、中心線ＣＬに垂直な平面６１ａとで形成され、曲面部６４から、ケーシング６１に向かって突出する高さＨの凸部６３を備える。吸込みカバー６１には、第２端面７ｂから、平面６１ａに向かって貫通し、中心線ＣＬを中心とした吸込口１３となる貫通孔が形成されている。

ポンプヘッド６は、吸込みカバー６１の吸込口１３側であって、インペラー５の複数の羽根５１と対向する部位６５Ａに、第１開口部１０が開口されている。第１開口部１０は、吸込みカバー６１の吸込口１３側であって、直径Ｄのインペラー５の複数の羽根５１と対向する平面６１ａに開口している。

また、ポンプヘッド６は、中心線ＣＬと直交する方向に存在する部位６５Ｂに、第２開口部１１が開口されている。具体的には、中心線ＣＬと直交する方向であって、第２側面８ｂに、第２開口部１１が開口されている。すなわち、本実施形態において、第２側面８ｂは、中心線ＣＬと直交する方向に存在するポンプヘッド６の部位６５Ｂに相当する。第１開口部１０の中心Ｃ１は、中心線ＣＬを中心とする直径Ｄ１の円周上に形成されている。そして、第１開口部１０は、インペラー５の中心領域ＣＰの近くに開口されている。第２開口部１１は、中心線ＣＬと直交する向きに開口している。第２開口部１１の中心Ｃ２は、第２端面７ｂから距離Ｒの位置に形成されている。また、第２開口部１１には、ねじ部３１が形成されている。

吸込みカバー６１には、排気穴１２ａおよび排気穴１２ｂが形成されている。排気穴１２ａと排気穴１２ｂとは、延在する方向と直交する断面が円形となる。吸込みカバー６１は、排気穴１２ａと排気穴１２ｂとが繋がって通路１２となる。排気穴１２ａは、第１開口部１０から第２端面７ｂに向かって延在する、長さＬ１、直径ｄ１の穴である。排気穴１２ｂは、第２開口部１１から吸込口１３に向かって延在する長さＬ２、直径ｄ１の穴である。排気穴１２ａの第１開口部１０とは反対側の端部と排気穴１２ｂの第２開口部１１とは反対側の端部とが、吸込みカバー６１内で、角度α１で接続している。これにより、排気穴１２ａと排気穴１２ｂとは、繋がった通路１２となり、凹部６２ａに露出した第１開口部１０と、側面８ｂに露出した第２開口部１１とが繋がる。排気穴１２ａの長さＬ１は、平面６１ａから第２端面７ｂまでの長さＬＨよりも短く、排気穴１２ｂの長さＬ２は、第２側面８ｂから内面６１ｂまでの長さＬＷよりも短い。なお、本実施形態において、排気穴１２ａおよび排気穴１２ｂの直径ｄ１は同一の大きさであるがこれに限定されず、互いに異なる直径であってもよい。さらに、角度α１は９０°で接続されているがこれに限定されず、例えば、鋭角または鈍角であってもよい。

図４に示すように、吸込みカバー６１には、ボルト１９ｂを通すために８個の貫通孔２２および吸込口１３が形成されている。さらに、第１開口部１０、第２開口部１１、排気穴１２ａおよび排気穴１２ｂは、それぞれ４つずつ、かつ角度α２の間隔で形成されている。ここで、角度α２とは、中心線ＣＬ１を基準とした中心角度であって、隣接する排気穴１２ｂ同士のなす角度である。なお、本実施形態において角度α２は、９０°であるがこれに限らない。例えば第１開口部１０、第２開口部１１、排気穴１２ａおよび排気穴１２ｂは、１つから３つであってもよい。さらに、第１開口部１０、第２開口部１１、排気穴１２ａおよび排気穴１２ｂは、５つ以上であって、角度α２を６０°または３０°で形成することも可能である。

図３に示すように、ポンプヘッド６は、ケーシング６０の凹部６２に、吸込みカバー６１の凸部６３を挿入することによって形成されている。具体的には、凹部６２と凸部６３とは、凹部６２の内面６０ｄと凸部６３の曲面６１ｃとが接し、凹部６２の平面６１ｄと曲面部６４の平面６０ｅとが接している。吸込みカバー６１の凸部６３の高さＨは、ケーシング６０の凹部６２の深さｄｐよりも低く形成されている。したがって、吸込みカバー６１の凸部６３をケーシング６０の凹部６２に挿入してポンプヘッド６を形成すると、内部の空間であるポンプ室９が形成される。

ポンプ室９は、吸込口１３、領域９ａおよび吐出口１４で形成される。領域９ａは、ケーシング６０の内面６０ａ、内面６０ｂ、内面６０ｃおよび内面６０ｄと、吸込みカバーの凸部６３の平面６１ａで囲まれた空間である。領域９ａは、平面６１ａの一部が吸込口１３と接続し、内面６０ｄの一部が吐出口１４と接続されている。すなわち、ポンプ室９は、吸込口１３から領域９ａを介して吐出口１４に至る領域である。吐出口１４から吐出された流体は、図１に示すように、Ｌ型配管１６と、Ｌ型配管１６に接続されている配管１７と、支持部材１５を介して接続されている接続部材１８を通過して外部へ排出される。なお、ポンプ室９は、ケーシング６０と吸込みカバー６１とを組み合わせた内部の領域であるがこれに限られない。例えば、ポンプヘッド６が１つの加工品または成型品であっても、ポンプ室９は流路となる領域が形成されていればよい。

遠心式ポンプ１は、インペラー５を回転させることでインペラー５の入口部に負圧を発生させて流体を吸込口１３から吸い込む原理である。そして、遠心式ポンプ１は、内部の領域に溜まった気体をポンプ室９の外部へ排出するために、インペラー５の中心領域ＣＰの圧力より低い圧力側へ繋がる通路１２が必要となる。例えば、水槽内に浸漬した遠心式ポンプ１では、インペラー５の中心領域ＣＰで発生した圧力よりさらに低い圧力をポンプ単独の使用下では発生している場所もなければ、発生させることもできない。そこで、インペラー５の羽根５１部には、加圧する作用があるため、インペラー５の中心領域ＣＰに近く、かつインペラー５の羽根５１と対向するポンプヘッド６の部位６５Ａに、ポンプ室９から外部へ通じる通路１２を開口する。そのため、インペラー５の中心領域ＣＰとポンプ室９の外部との差圧により気体をポンプ室９の外部へ排出することが可能になる。そして、第２開口部１１を中心線ＣＬと直交する方向に存在するポンプヘッド６の部位６５Ｂへ設けることで、排出された気体は、インペラー５の加圧作用によって、細分化された気泡となって水槽内流体を浮上する。そして、気泡が再び吸込口１３から入ることを抑制することができる。すなわち、中心領域ＣＰに溜まった気体を吸込口１３側のみに気泡として排出した場合は、多くの気泡が吸込口１３から吸込まれる。そして、吸込まれた気泡は、再び水槽内へ排出される。すなわち、気泡は、水槽内とポンプ内とを循環する。本実施形態において、多くの気泡は、中心線ＣＬと直交する向きに排出されて水槽内を浮上する。そのため、遠心式ポンプ１は、気泡が再び吸込口１３から入ることを抑制することができる。その結果、中心領域ＣＰに溜まる気体の量が少なくなるため、遠心式ポンプ１は、吸込み不良および吐出不良の発生を抑制し、安定して能力を発揮することができる。さらに、遠心式ポンプ１は、中心領域ＣＰに溜まる気体の量が少なくなるため、能力の低下を抑制することができる。

気泡と液体とが接触すると、気泡を形成する気体は、液中に溶け込むことがある。この場合、気泡は、液中に滞在する時間が長いほど液体に溶ける気体の量が多くなる。本実施形態において、気泡が中心線ＣＬと直交する向きに排出されて水槽内の水面へ浮上する距離は、吸込口１３側から排出されて水槽内の水面へ浮上する距離よりも短い。しがたって、気泡は、吸込口１３側からのみ排出される場合よりも、液中に滞在する時間が短くなる。その結果、遠心式ポンプ１は、液中に溶け込む気体の量を抑制することができる。

通路１２の本数は、２本以上１０本以下であることが好ましい。ここで、通路１２の本数とは、気泡を排出する経路の本数を意味する。通路１２の本数を２本以上とすることによって、中心線ＣＬに対して等配すれば、バランス良く気泡を排出することができる。一方、通路１２を１０本以下とすることによって、ポンプの能力低下となる量の液体を排出することなく効率の良い排気ができる。より好ましくは、通路１２は、４本以上８本以下である。

インペラー５の羽根５１の始まり（中心線ＣＬ側の端を結んだ円）の直径をＤｓとし、インペラー５の直径をＤとした場合、第１開口部１０は、中心線ＣＬを中心として１．０・Ｄｓ以上１．０・Ｄ以下の範囲Ｓに開口することが好ましい。つまり、第１開口部１０は、中心線ＣＬを中心とした直径１．０・Ｄｓの円と、中心線ＣＬを中心とした１．０・Ｄの円と、で囲まれる範囲Ｓに形成することが好ましい。ここで、範囲Ｓは、図５に示すように、吸込みカバー６１において、１．０・Ｄｓを示す点線Ｐ２と１．０・Ｄを示す点線Ｐ１で囲まれた部分を示し、点線Ｐ１、Ｐ２を含む。

遠心式ポンプ１は、中心線ＣＬを中心とした直径１．０・Ｄｓの円の外側（境界含む）に第１開口部１０を開口することによって、中心領域ＣＰの気体をインペラー５の加圧作用によって第１開口部１０から排出できる。一方、遠心式ポンプ１は、中心線ＣＬを中心とした直径１．０・Ｄの円の内側（境界含む）に第１開口部１０を形成することで、インペラー５の加圧作用による第１開口部１０からの液体の流出を抑え、ポンプの能力低下を抑制できる。

また、第１開口部１０は、中心線ＣＬを中心とした直径１．０５・Ｄｓの円および直径１．０・Ｄｓ＋７ｍｍの円のうち、小さい円の外側に開口することがより好ましい。ここで、１．０・Ｄｓ＋７ｍｍとは、インペラー５の羽根５１の始まり（中心線ＣＬ側の端を結んだ円）の直径Ｄｓに加えて、図３に示した長さＬＷと長さＬ２との差である最小肉厚と、通路１２の最小の直径とを考慮した値である。なお、最小肉厚は１ｍｍ（直径で２ｍｍ）であり、通路の最小直径は５ｍｍであることが好ましい。第１開口部１０が、直径１．０５・Ｄｓの円の外側または直径１．０・Ｄｓ＋７ｍｍの円の外側であれば、最小の肉厚を確保できるので第１開口部１０の加工が容易となる。一方、第１開口部１０は、直径（Ｄ−Ｄｓ）／２＋Ｄｓの円の内側に開口することがより好ましい。ここで、直径（Ｄ−Ｄｓ）／２＋Ｄｓの円とは、範囲Ｓの中心を通る円である。第１開口部１０が直径（Ｄ−Ｄｓ）／２＋Ｄｓの円の内側であれば、インペラー５の加圧による気泡の排出が有利となる。

通路１２の直径ｄ１は、吐出口１４の直径Ｄ３に対して１０％以上５０％以下であることが好ましい。直径ｄ１を吐出口１４の直径Ｄ３に対して１０％以上とすることによって、連続して吸引する気体とほぼ同等の気泡を排出することができる。一方、直径ｄ１を吐出口１４の直径Ｄ３に対して５０％以下とすることによって、吐出口１４へ移送する液体まで排出することを抑制することができる。なお、具体的には、直径ｄ１は、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは、８ｍｍ以上１２ｍｍ以下である。

図６は、本発明の実施形態に係るポンプヘッド部の第１変形例の概略を示す断面図である。第１変形例は、前述した実施形態と同様であるが、第２開口部１１をポンプヘッド６Ａの部位６５Ｂに開口し、かつ第２排出口７０をポンプヘッド６Ａの部位６５Ｃにも開口している点が異なる。第１変形例の説明では、前述した実施形態と同様の構成についての説明は原則として省略し、異なる構成を中心に説明する。

ポンプヘッド６Ａは、吸込みカバー６１の吸込口１３側であって、インペラー５の複数の羽根５１と対向する部位６５Ａに、第１開口部１０を有している。第１開口部１０は、吸込みカバー６１の吸込口１３側であって、インペラー５の複数の羽根５１と対向する平面６１ａに開口している。

また、ポンプヘッド６Ａは、中心線ＣＬと直交する方向に存在する部位６５Ｂに、第２開口部１１が開口されている。具体的には、中心線ＣＬと直交する方向であって、第２側面８ｂに、第２開口部１１が開口されている。さらに、ポンプヘッド６Ａは、吸込みカバー６１の部位６５Ｃに、第２排出口７０が開口されている。すなわち、本変形例において、第２側面８ｂは、中心線ＣＬと直交する方向に存在するポンプヘッド６Ａの部位６５Ｂに相当する。また、第２端面７ｂは、ポンプヘッド６Ａの部位６５Ｃに相当する。

第１開口部１０の中心Ｃ１は、中心線ＣＬを中心とする直径Ｄ１の円周上に形成されている。そして、第１開口部１０は、インペラー５の中心領域ＣＰの近くに開口されている。第２開口部１１は、中心線ＣＬと直交する向きに開口している。第２開口部１１の中心Ｃ２は、第２端面７ｂから距離Ｒの位置に形成されている。さらに、第２排出口７０は、第１開口部１０と同心であって、直径Ｄ１の円周上に開口されている。また、第２開口部１１および第２排出口７０には、ねじ部３１が形成されている。

吸込みカバー６１には、排気穴１２ｃおよび排気穴１２ｂが形成されている。排気穴１２ｃと１２ｂとは、延在する方向と直交する断面が円形となる。吸込みカバー６１は、排気穴１２ｂと排気穴１２ｃとが繋がって通路１２となる。排気穴１２ｃは、第１開口部１０から第２端面７ｂに向かって延在する、長さＬＨ、直径ｄ１の穴である。また、排気穴１２ｃは、第１開口部１０から第２端面７ｂに貫通している。排気穴１２ｂは、第２開口部１１から、吸込口１３に向かって延在する、長さＬ２および直径ｄ１の穴である。そして、排気穴１２ｂの第２開口部１１とは反対側の端部と排気穴１２ｃの幅とが、吸込みカバー６１内で、角度α１で接続されている。これにより、排気穴１２ｂと排気穴１２ｃとは、繋がった通路１２となり、凹部６２ａに露出した第１開口部１０と、第２端面７ｂに露出した第２排出口７０と、第２側面８ｂに露出した第２開口部１１とが繋がる。排気穴１２ｂの長さＬ２は、第２側面８ｂから内面６１ｂまでの長さＬＷよりも短い。なお、本実施形態において、排気穴１２ｂおよび排気穴１２ｃの直径ｄ１は同一の大きさであるがこれに限定されず、互いに異なる直径であってもよい。さらに、角度α１は９０°で接続されているがこれに限定されず、例えば、鋭角または鈍角であってもよい。

本発明の第１変形例において、ポンプヘッド６Ａに第１開口部１０から第２開口部１１および第２排出口７０をつなぐ通路１２を形成したことによって、遠心式ポンプ１は、インペラー５の中心領域ＣＰに溜まる気体をポンプ室９から排気穴１２ｂ、１２ｃを介してポンプヘッド６Ａの外部へ排出する。第１変形例に係る遠心式ポンプ１は、ポンプヘッド６Ａの部位６５Ｃである吸込口１３側にも、排出口が形成されている。そして、気泡は、中心線ＣＬと直交する向きおよび吸込口側から排出される。したがって、気泡が吸込口側のみに排出される場合と比較すると、第１変形例は、中心線ＣＬと直交する向きからも気泡を排出することができるので、気泡が水槽内を浮上する量が増加する。そして、第１変形例は、吸込口から再び気泡を吸込む量を抑制することもできる。その結果、第１変形例に係る遠心式ポンプ１は、吸込み不良および吐出不良の発生を抑制し、安定して能力を発揮することができる。また、第１変形例は、中心領域ＣＰに溜まる気体の量が少なくなるため、ポンプの能力低下を抑制することができる。

また、吸込口側のみから気泡が排出される場合と比較すると、気泡は、第２開口部１１および第２排出口７０から排出されるため、水槽内の水面へ浮上する気泡の量が多くなる。その結果、第１変形例は、吸込口側のみから気泡が排出される場合と比較して、液中に溶存する気体の量を抑制することができる。

図７は、本発明の実施形態に係るポンプヘッド部の第２変形例の概略を示す断面図である。第２変形例は、図３で示した実施形態と同様であるが、第２開口部１１ｂをポンプヘッド６Ｂの部位６５Ｄに開口している点が異なる。第２変形例の説明では、図３で示した構成についての説明は原則として省略し、異なる構成を中心に説明する。

ポンプヘッド６Ｂは、吸込みカバー６１の吸込口１３側であって、インペラー５の複数の羽根５１と対向する部位６５Ａには、第１開口部１０が開口されている。第１開口部１０は、吸込みカバー６１の吸込口１３側であって、インペラー５の複数の羽根５１と対向する平面６１ａに開口している。

また、ポンプヘッド６Ｂは、中心線ＣＬと直交する方向に存在する部位６５Ｂに、第２開口部１１が開口されている。具体的には、中心線ＣＬと直交する方向であって、第２側面８ｂに、第２開口部１１が開口されている。さらに、ポンプヘッド６Ｂは、ケーシング６０の部位６５Ｄに、第２開口部１１ｂが開口されている。すなわち、本変形例において、第２側面８ｂは、中心線ＣＬと直交する方向に存在するポンプヘッド６Ｂの部位６５Ｂに相当する。また、第１端面７ａは、ポンプヘッド６Ｂの部位６５Ｄに相当する。

第１開口部１０の中心Ｃ１は、中心線ＣＬを中心とする直径Ｄ１の円周上に形成されている。そして、第１開口部１０は、インペラー５の中心領域ＣＰの近くに開口されている。第２開口部１１は、中心線ＣＬと直交する向きに開口されており、第２開口部１１の中心Ｃ２は、第２端面７ｂから距離Ｒの位置に形成されている。さらに、第２開口部１１ｂの中心Ｃ３は、中心線ＣＬを中心とする直径Ｄ２の円周上に形成されている。また、第２開口部１１および第２開口部１１ｂには、ねじ部３１が形成されている。

吸込みカバー６１には、排気穴１２ａ、排気穴１２ｂ、排気穴１２ｄおよび排気穴１２ｅが形成されている。排気穴１２ａ、排気穴１２ｂ、排気穴１２ｄおよび排気穴１２ｅは、延在する方向と直交する断面が円形となる。吸込みカバー６１は、排気穴１２ａと、排気穴１２ｂと、排気穴１２ｄと、排気穴１２ｅとが繋がって通路１２となる。排気穴１２ａは、第１開口部１０から第２端面７ｂに向かって延在する、長さＬ１、直径ｄ１の穴である。排気穴１２ｂは、第２開口部１１から吸込口１３に向かって延在する長さＬ２、直径ｄ１の穴である。排気穴１２ｄは、第２開口部１１ｂから平面６１ｄに向かって延在する長さＬ３、直径ｄ１の穴である。また、排気穴１２ｄは、第２開口部１１ｂから平面６１ｄに貫通している。排気穴１２ｅは、平面６０ｅから第２端面７ｂに向かって延在する長さＬ４、直径ｄ１の穴である。排気穴１２ａの第１開口部１０とは反対側の端部と排気穴１２ｂの第２開口部１１とは反対側の端部とが、吸込みカバー６１内で、角度α１で接続している。また、排気穴１２ｄの第２開口部１１ｂとは反対側の端部と排気穴１２ｅの第２端面７ｂとは反対側の端部とが、接続している。さらに、排気穴１２ｅの第２端面７ｂ側は、吸込みカバー６１内で、角度α１で排気穴１２ｂと接続している。これにより、排気穴１２ａと、排気穴１２ｂと、排気穴１２ｄと、排気穴１２ｅとは、繋がった通路１２となる。そして、凹部６２ａに露出した第１開口部１０と、第１端面７ａに露出した第２開口部１１ｂと、第２側面８ｂに露出した第２開口部１１とが繋がる。なお、本実施形態において、排気穴１２ａ、排気穴１２ｂ、排気穴１２ｄおよび排気穴１２ｅの直径ｄ１は同一の大きさであるがこれに限定されず、互いに異なる直径であってもよい。さらに、角度α１は９０°で接続されているがこれに限定されず、例えば、鋭角または鈍角であってもよい。

本発明の第２変形例において、ポンプヘッド６Ｂに第１開口部１０、第２開口部１１、第２開口部１１ｂ、排気穴１２ａ、排気穴１２ｂ、排気穴１２ｄおよび排気穴１２ｅを形成したことによって、遠心式ポンプ１は、インペラー５の中心領域ＣＰに溜まる気体をポンプ室９から排気穴１２ａ、排気穴１２ｂ、排気穴１２ｄおよび排気穴１２ｅを介してポンプヘッド６Ｂの外部へ排出することができる。第２変形例に係るポンプは、第２開口部１１ｂがポンプヘッド６Ｂの部位６５Ｄである吸込口とは反対側に形成されている。そして、気泡は、中心線ＣＬと直交する向きおよび吸込口とは反対の向きから排出される。したがって、吸込口側のみに気泡を排出した場合と比較すると、第２変形例は、遠心式ポンプ１が再び気泡を吸込む量をより好適に抑制することができる。その結果、第２変形例を備えたポンプは、吸込み不良および吐出不良の発生を抑制し、より安定して能力を発揮することができる。また、第１変形例は、中心領域ＣＰに溜まる気体の量が少なくなるため、ポンプの能力低下を抑制することができる。

また、第２変形例において、気泡が第２開口部１１ｂから排出して水面へ浮上するまでの距離は、気泡が吸込口側から排出して水面へ浮上するまでの距離よりも短い。さらに、気泡が第２開口部１１ｂから排出して水面へ浮上するまでの距離は、気泡が第２開口部１１から排出して水面へ浮上するまでの距離よりも短い。したがって、第２変形例に係る遠心式ポンプ１は、気泡が液中を滞在する時間を短くできるので、気泡が液中に滞在する時間をより少なくすることができる。したがって、第２変形例は、中心線ＣＬと直交する向きのみから気泡を排出した場合と比較すると、液体に溶存する気体の量をさらに好適に抑制することができる。

ここで、第２変形例は、中心線ＣＬと直交する向きおよび吸込口側とは反対の向きから気泡を排出する例を示したが、吸込口側とは反対の向きのみに気泡の排出口を形成してもよい。すなわち、ポンプヘッド６Ｂの部位６５Ｄのみに第２開口部１１ｂを形成する例である。

吸込口側とは反対の向きのみに気泡の排出口である第２開口部１１ｂを形成したことによって、気泡は、第２開口部１１ｂのみから排出されることになる。すなわち、気泡は、水槽内の水面により近い向きから排出する。そして、気泡は、中心線ＣＬと直交する向きのみから排出される例と比較すると、水面に浮上する距離も短くなり、液中に滞在する時間も短くなる。その結果、第２変形例は、液中に溶存する気体の量をより好適に抑制することができる。また、液中に溶存する気体の量をより好適に抑制することができるので、気体の溶存を低減したい液体を取り扱う場合は、特に好適である。

図８は、本発明の実施形態に係るポンプヘッド部の第３変形例の概略を示す断面図である。第３変形例は、図３で示した実施形態と同様であるが、第２開口部１１ｃをポンプヘッド６Ｃの部位６５Ｅに開口している点が異なる。第３変形例の説明では、図３で示した構成についての説明は原則として省略し、異なる構成を中心に説明する。

ポンプヘッド６Ｃは、吸込みカバー６１の吸込口１３側であって、インペラー５の複数の羽根５１と対向する部位６５Ａに、第１開口部１０が開口されている。具体的には、第１開口部１０は、吸込みカバー６１の吸込口１３側であって、インペラー５の複数の羽根５１と対向する平面６１ａに開口している。

また、ポンプヘッド６Ｃは、中心線ＣＬと直交する方向に存在する部位６５Ｅに、第２開口部１１ｃが開口されている。具体的には、中心線ＣＬと直交する方向であって、第１側面８ａに、第２開口部１１ｃが開口されている。本変形例において、第１側面８ａは、中心線ＣＬと直交する方向に存在するポンプヘッド６Ｃの部位６５Ｅに相当する。

第１開口部１０の中心Ｃ１は、中心線ＣＬを中心とする直径Ｄ１の円周上に形成されている。そして、第１開口部１０は、インペラー５の中心領域ＣＰの近くに開口されている。第２開口部１１ｃは、中心線ＣＬと直交する向きに開口されており、第２開口部１１ｃの中心Ｃ４は、第１端面７ａから距離Ｒ１の位置に形成されている。また、第２開口部１１ｃには、ねじ部３１が形成されている。

ケーシング６０には、排気穴１２ｆが形成されている。また、吸込みカバー６１には、排気穴１２ｇおよび排気穴１２ｈが形成されている。排気穴１２ｆ、排気穴１２ｇおよび排気穴１２ｈは、延在する方向と直行する断面が円形となる。ケーシング６０と吸込みカバー６１とは、排気穴１２ｆ、排気穴１２ｇおよび排気穴１２ｈとが繋がって通路１２となる。排気穴１２ｆは、第２開口部１１ｃから内面６０ｄに向かって延在する、長さＬ６、直径ｄ１の穴である。また、排気穴１２ｆは、第２開口部１１ｃから内面６０ｄに貫通している。排気穴１２ｇは、第１開口部１０から第２端面７ｂに向かって延在する、長さＬ５、直径ｄ１の穴である。排気穴１２ｈは、曲面６１ｃから吸込口１３に向かって延在する長さＬ７、直径ｄ１の穴である。排気穴１２ｆの第２開口部１１ｃとは反対側の端部と排気穴１２ｈの吸込口１３とは反対側の端部とが、接続されている。排気穴１２ｇの第１開口部１０とは反対側の端部と排気穴１２ｈの曲面６１ｃとは反対側の端部とが、吸込みカバー６１内で、角度α１で接続している。これにより、排気穴１２ｆ、排気穴１２ｇおよび排気穴１２ｈとは、繋がった通路１２となり、凹部６２ａに露出した第１開口部１０と第１側面８ａに露出した第２開口部１１ｃとが繋がる。

排気穴１２ｇの長さＬ５は、平面６１ａから第２端面７ｂまでの長さＬＨよりも短く、排気穴１２ｈの長さＬ７は、第２側面８ｂから内面６１ｂまでの長さＬＷよりも短い。なお、排気穴１２ｇの長さＬ５は、図３で示した、排気穴１２ａの長さＬ１よりも短い。さらに、排気穴１２ｆの長さＬ６および排気穴１２ｈの長さＬ７を合わせた長さは、図３で示した、排気穴１２ｂの長さＬ２の長さと同じである。なお、本変形例において、排気穴１２ｆ、排気穴１２ｇおよび排気穴１２ｈの直径ｄ１は同一の大きさであるがこれに限定されず、互いに異なる直径であってもよい。さらに、角度α１は９０°で接続されているがこれに限定されず、例えば、鋭角または鈍角であってもよい。

ポンプヘッド６Ｃに第１開口部１０、第２開口部１１ｃおよび排気穴１２ｆ、排気穴１２ｇおよび排気穴１２ｈを形成したことによって、遠心式ポンプ１は、インペラー５の中心領域ＣＰに溜まる気体をポンプ室９から排気穴１２ｆ、排気穴１２ｇおよび排気穴１２ｈを介してポンプヘッド６Ｃの外部へ排出する。第３変形例は、排気穴１２ｇの長さＬ５が、図３で示した排気穴１２ａの長さＬ１よりも短い。そのため、気泡は、排出される距離が短くなり、排出される際の抵抗が少なくなる。そのため、気泡は、より排出されやすくなる。そして、第３変形例は、吸込口１３側のみに気泡を排出した場合と比較すると、再び気泡を吸込む量が抑制することができる。その結果、第３変形例に係る遠心式ポンプ１は、吸込み不良および吐出不良の発生を抑制し、安定して能力を発揮することができる。さらに、第３変形例は、中心領域ＣＰに溜まる気体の量を少なくすることができるため、ポンプの能力低下を抑制することができる。

図９は、本発明の実施形態に係るポンプヘッド部の第４変形例の概略を示す断面図である。第４変形例は、前述した実施形態と同様であるが、第１開口部１０、１０ａを複数設けた点が異なる。第４変形例の説明では、前述した実施形態と同様の構成についての説明は原則として省略し、異なる構成を中心に説明する。

ポンプヘッド６Ｄは、吸込みカバー６１の吸込口１３側であって、インペラー５の複数の羽根５１と対向する部位６５Ａに、第１開口部１０および第１開口部１０ａが開口されている。第１開口部１０および第１開口部１０ａは、吸込みカバー６１の吸込口１３側であって、インペラー５の複数の羽根５１と対向する平面６１ａに開口している。

また、ポンプヘッド６Ｄは、中心線ＣＬと直交する方向に存在する部位６５Ｂに、第２開口部１１が開口されている。具体的には、中心線ＣＬと直交する方向であって、第２側面８ｂに、第２開口部１１が開口されている。すなわち、本変形例において、第２側面８ｂは、中心線ＣＬと直交する方向に存在するポンプヘッド６Ｄの部位６５Ｂに相当する。

第１開口部１０の中心Ｃ１は、中心線ＣＬを中心とする直径Ｄ１の円周上に形成されている。また、第１開口部１０ａの中心Ｃ５は、中心線ＣＬを中心とする直径Ｄ４の円周上に形成される。そして、第１開口部１０は、インペラー５の中心領域ＣＰの近くに開口されている。第２開口部１１は、中心線ＣＬと直交する向きに開口されており、第２開口部１１の中心Ｃ２は、第２端面７ｂから距離Ｒの位置に形成されている。また、第２開口部１１には、ねじ部３１が形成されている。

吸込みカバー６１には、排気穴１２ａ、排気穴１２ｂおよび排気穴１２ｉが形成されている。排気穴１２ａ、排気穴１２ｂおよび排気穴１２ｉは、延在する方向と直交する断面が円形となる。吸込みカバー６１は、排気穴１２ａ、排気穴１２ｂおよび排気穴１２ｉが繋がって通路１２となる。排気穴１２ａは、第１開口部１０から第２端面７ｂに向かって延在する、長さＬ１、直径ｄ１の穴である。排気穴１２ｂは、第２開口部１１から吸込口１３に向かって延在する長さＬ２、直径ｄ１の穴である。排気穴１２ｉは、第１開口部１０ａから第２端面７ｂに向かって延在する、長さＬ１、直径ｄ１の穴である。排気穴１２ａの第１開口部１０とは反対側の端部と、排気穴１２ｂの第２開口部１１とは反対側の端部とが、吸込みカバー６１内で、角度α１で接続している。また、排気穴１２ｉの第１開口部１０ａとは反対側の端部と排気穴１２ｂとが、吸込みカバー６１内で、角度α１で接続している。これにより、排気穴１２ａ、排気穴１２ｂおよび排気穴１２ｉとは、繋がった通路１２となり、凹部６２ａに露出した第１開口部１０および第１開口部１０ａと、第２側面８ｂに露出した第２開口部１１とが繋がる。

排気穴１２ａおよび排気穴１２ｉの長さＬ１は、平面６１ａから第２端面７ｂまでの長さＬＨよりも短い。排気穴１２ｂの長さＬ２は、第２側面８ｂから内面６１ｂまでの長さＬＷよりも短い。なお、本実施形態において、排気穴１２ａ、排気穴１２ｂおよび排気穴１２ｉの直径ｄ１は同一の大きさであるがこれに限定されず、互いに異なる直径であってもよい。さらに、角度α１は９０°で接続されているがこれに限定されず、例えば、鋭角または鈍角であってもよい。

ポンプヘッド６Ｄに第１開口部１０、第１開口部１０ａおよび排気穴１２ａ、排気穴１２ｂおよび排気穴１２ｉを形成したことによって、遠心式ポンプ１は、インペラー５の中心領域ＣＰに溜まる気体をポンプ室９から排気穴１２ａ、排気穴１２ｂおよび排気穴１２ｉを介してポンプヘッド６Ｄの外部へ排出する。そして、第２開口部１１から排出された気泡が、再び吸込口１３から入ることを抑制することができる。その結果、第４変形例に係る遠心式ポンプ１は、吸込み不良および吐出不良を抑制し、安定して能力を発揮することができる。また、第４変形例は、第１開口部を１つのみ開口した場合に比べて、気泡の排出量を多くすることができる。その結果、第４変形例は、中心領域ＣＰに溜まる気体の量を少なくすることができるため、ポンプの能力低下をより好適に抑制することができる。また、第４変形例は、気泡が吸込口側からのみ排出される場合と比較すると、水面へ浮上する気泡の量が多くなる。したがって、第４変形例は、液中に滞在する気泡の量を少なくすることができるため、液中に溶存する気体の量を抑制することができる。

本発明の遠心式ポンプの性能を評価するために、第１の性能試験および第２の性能試験としてエアー注入試験を行った。図１０は、本発明に係る遠心式ポンプの第１および第２の性能試験を実施した際の設備の外観を示している。図１０に示すように、遠心式ポンプ１Ａの性能試験は、アクリル製の水槽タンク２４内に溜めた流体（清水）２５中に遠心式ポンプ１Ａのポンプヘッド部６Ｅを沈めて、水槽タンク２４内で流体２５を循環させて、遠心式ポンプ１Ａ内に強制的にエア（空気）を注入することによって、遠心式ポンプ１Ａの能力低下を計測することによって行った。遠心式ポンプ１Ａは、吐出量が２５０Ｌ／ｍｉｎ、全揚程が２３ｍ、回転速度２９００ｍｉｎ^―１および電動機出力が３．７ｋＷの性能を有する。また、水槽タンク２４は、タンク径Ｄｂが７８０ｍｍ、タンクの高さＨｂが４７０ｍｍである。さらに、エア（空気）は、エアー量を調節できるエアーコンプレッサ（図示無し）にホースを接続して、水中から遠心式ポンプ１Ａへ侵入させた。

水槽タンク２４と遠心式ポンプ１Ａとの位置関係は、タンクの底から液面までの高さｈ１が３７０ｍｍ、ポンプヘッド６Ｅの第２端面７ｂから液面までの高さｈ２が１７０ｍｍ、液面からタンクの上端までの高さｈ３が１００ｍｍ、タンクの底からポンプヘッド６Ｅまでの高さｈ４が２００ｍｍ、ポンプヘッド６Ｅの第２端面７ｂからタンクの上端までの高さｈ５が２７０ｍｍとなっている。また、流体２５の循環は、遠心式ポンプ１Ａの接続部材１８に配管２６を接続して再び水槽タンク２４内に戻すことによって行った。なお、配管２６には、ポンプの吐出圧を計測するために圧力計２７を取付け、さらに、ポンプの流量を調節するためにバルブ２８を取付けた。また、配管２６を流体２５に戻す際は、極力ポンプ性能に影響が出ないように、配管２６の戻り口を吸込口から離して、循環の影響によるエアーの侵入を極力排除した。

第１の性能試験において使用した吸込みカバー６１の形状および構造は、図６で示した吸込みカバー６１と同様である。したがって、説明は省略する。なお、吸込みカバー６１において、第１開口部１０から第２開口部１１へ気泡が排出される通路は４本であり、第１開口部１０から第２排出口７０へ気泡が排出される通路は４本である。第１開口部１０の中心Ｃ１の直径Ｄ１は９０ｍｍ、通路１２の径ｄ１は１１ｍｍである。また、インペラー５の直径Ｄは１６６ｍｍ、インペラー５の羽根５１の始まり（中心線ＣＬ側の端を結んだ円）の直径Ｄｓは７０ｍｍである。実施例１は、第２排出口７０を閉塞し、第２開口部１１のみから気泡を排出させた例である。実施例２は、第２開口部１１と第２排出口７０の両方から気泡を排出させた例である。比較例は、第２開口部１１および第２排出口７０を閉じた例である。なお、実施例１、実施例２および比較例を実施するにあたり、第２開口部１１および第２排出口７０の閉塞は、プラグ３０をねじ部３１にねじ込むことによって対応した。

エアー注入試験は、遠心式ポンプ１Ａを５０Ｈｚで運転させて、バルブ２８で流量が５０Ｌ／ｍｉｎとなるように調節した後、バルブ２８を固定し、インバータにて３０Ｈｚから５０Ｈｚまで５Ｈｚ間隔でモータの回転数を調節して、エアー流量計を介してエアーコンプレッサにてエアーを注入させることで行った。その結果を図１１に示す。図中の吐出圧（ｍ）は、エアーを注入させる前と最大エアー注入量（Ｌ／ｍｉｎ）を注入した後を示している。なお、吐出圧（ｍ）は、圧力計２７の読みを試験時に使用した清水の比重で除してメートル換算した数値である。

第１の性能試験では、周波数（回転速度）を基準として遠心式ポンプ１Ａを運転している為、通路の有無によって吐出圧（ｍ）に変化が生じる。そこで、本発明の遠心式ポンプの性能評価は、最大エアー注入量（Ｌ／ｍｉｎ）に対して、吐出圧（ｍ）の低下を調査して評価した。すなわち、最大エアー注入量（Ｌ／ｍｉｎ）が多く、かつ吐出圧（ｍ）の低下が小さい程、効果があり、吐出圧（ｍ）の低下が１．０（ｍ）以下であれば効果があることを示している。本発明の実施形態である実施例１および実施例２では、最大エアー注入量（Ｌ／ｍｉｎ）が最も多い１０．０（Ｌ／ｍｉｎ）であっても、吐出圧（ｍ）の低下は、１．０（ｍ）以下であった。一方、第２開口部を全て塞いだ比較例では、最大エアー注入量（Ｌ／ｍｉｎ）が０．４（Ｌ／ｍｉｎ）にもかかわらず、吐出圧（ｍ）の低下が１．０（ｍ）を超えている例がある。したがって、比較例に比して、実施例１および実施例２は、効果があることが分かる。

また、実施例１では、第２開口部１１から気泡が排出された際、液面に上昇していく様子が目視で確認できた。実施例２では、第２排出口７０から気泡が排出された際、液面に上昇していく様子と、吸込口１３から吸込まれる様子が目視で確認できた。すなわち、実施例１および実施例２は、中心線ＣＬと直交する向きに気泡が排出されており、気泡が水槽内を浮上するため、吸込口１３からの吸込みおよび溶存する気体の量を抑制している。そのため、吸込み不良が抑制され、ポンプの能力を安定して発揮することが出来た。比較例では、第２開口部１１が全て塞がれているため、気泡の一部が吐出口１４から排出されている。また、実施例１は、比較例に比べて、エアーを約１０倍注入させても、ポンプの能力低下が抑制されていることが分かる。なお、比較例は、最大エアー注入量（Ｌ／ｍｉｎ）が０．８（Ｌ／ｍｉｎ）を超えると、吐出圧（ｍ）が大きく低下してしまう。

次に、第２の性能試験について説明する。第２の性能試験は、吐出量が１００Ｌ／ｍｉｎ、全揚程が１０ｍ、回転速度２９００ｍｉｎ^―１および電動機出力が３．７ｋＷの性能を有する遠心式ポンプにて、上述したエアー注入試験を行った。その結果を図１３に示す。なお、エアー注入試験を行うにあたり、水槽タンクの大きさ、水槽タンクと遠心式ポンプの配置、配管の接続方法については上述した図１０に示した例と同様であるため、説明を省略する。

図１２は、第２の性能試験において使用した、ポンプヘッド部の概略を示すポンプ幅方向の半分の断面を示す断面図である。図１２に示すように、ポンプヘッド６Ｆは、ケーシング６００および吸込みカバー６１０を組み合わせて形成されている。ケーシング６００には、第２開口部１１ｂおよび排気穴１２ｄが形成されている。吸込みカバー６１０には、第１開口部１０、第２開口部１１、第２排出口７０、排気穴１２ｂ、排気穴１２ｃおよび排気穴１２ｅが形成されている。なお、排気穴１２ｂ、排気穴１２ｃ、排気穴１２ｄおよび排気穴１２ｅの直径はともにｄ１である。そして、図１２に示すように、第２開口部１１ｂには、配管１７ａとＬ型配管１６ａを取付け、Ｌ型配管１６ａの排出口２９から大気中に気泡を排出させている。第２排出口７０の閉塞は、プラグ３０をねじ込むことによって対応した。なお、第１開口部１０は、平面６１ａの４箇所に形成されており、軸３の中心線ＣＬを中心とした直径Ｄ１の円周上に、９０°の間隔で形成されている。排気穴１２ｂ、排気穴１２ｃ、排気穴１２ｄおよび排気穴１２ｅは、それぞれ４本ずつ形成されている。吸込みカバー６１０において、第１開口部１０から第２開口部１１へ気泡が排出される通路１２は４本であり、第１開口部１０から第２開口部１１ｂを介して排出口２９へ排出される通路１２は４本である。また第１開口部１０から第２排出口７０へ気泡が排出される通路１２は４本である。第１開口部１０の中心Ｃ１の直径Ｄ１は９０ｍｍ、通路の径ｄ１は１１ｍｍである。また、インペラー５の直径Ｄは１３５ｍｍ、インペラー５の羽根５１の始まり（中心線ＣＬ側の端を結んだ円）の直径Ｄｓは７０ｍｍである。

実施例１は、Ｌ型配管１６ａの排出口２９のみから気泡を排出させる例である。実施例２は、第２開口部１１のみから気泡を排出させる例である。比較例は、第２開口部１１、排出口２９および第２排出口７０を閉じた例である。従来例は、第２排出口７０のみ開口した例である。なお、従来例、比較例、実施例１および実施例２を実施するにあたり、第２開口部１１、排出口２９および第２排出口７０の閉塞は、プラグ３０を取付けることによって対応した。

第２の性能試験におけるエアー注入試験は、第１の性能試験におけるエアー注入試験と同様、遠心式ポンプ１Ａを５０Ｈｚで運転させて、バルブ２８で流量が５０Ｌ／ｍｉｎとなるように調節した後、バルブ２８を固定し、インバータにて３０Ｈｚから５０Ｈｚまで５Ｈｚ間隔でモータの回転数を調節して、エアー流量計を介してエアーコンプレッサにてエアーを注入させることで行った。なお、吐出圧（ｍ）の計測も第１の性能試験で計測した方法と同様である。その結果を図１３に示す。

第２の性能試験においても第１の性能試験と同様に、周波数（回転速度）を基準として遠心式ポンプ１Ａを運転している為、通路の有無によって吐出圧（ｍ）に変化が生じる。そこで、第２の性能試験においても第１の性能試験と同様に遠心式ポンプの性能評価は、最大エアー注入量（Ｌ／ｍｉｎ）に対して、吐出圧（ｍ）の低下を調査して評価した。すなわち、最大エアー注入量（Ｌ／ｍｉｎ）が多く、かつ吐出圧（ｍ）の低下が小さい程、効果があり、吐出圧（ｍ）の低下が１．０（ｍ）以下であれば効果があることを示している。本発明の実施形態である実施例１および実施例２では、最大エアー注入量（Ｌ／ｍｉｎ）が最も多い１３．０（Ｌ／ｍｉｎ）であっても、吐出圧（ｍ）の低下は、１．０（ｍ）以下であった。

また、実施例１では、排出口２９から気泡が液体と排出される様子が目視で確認できた。実施例２では、第２開口部１１から気泡が排出された際、液面に上昇していく様子が目視で確認できた。比較例では、排出口２９、第２開口部１１および第２排出口７０が全て塞がれているため、気泡の一部が吐出口から排出されている。実施例１、実施例２および比較例の結果を比較すると、比較例の結果よりも実施例１および実施例２の結果が良好であることが分かる。また、実施例１は、比較例に比べてエアーを約２倍注入してもポンプの能力低下が抑制されていることが分かる。さらに、実施例１は従来例に比べて、排出された気泡が再び吸込口から流入されることが抑制されていた。また、溶存する気体の量は、水面へ浮上して大気へ放出されているため低減されている。その結果、吸込み不良が抑制され、ポンプの能力を安定して発揮することが出来た。なお、比較例は、最大エアー注入量（Ｌ／ｍｉｎ）が３．０（Ｌ／ｍｉｎ）を超えると、吐出圧（ｍ）が大きく低下してしまう。

１、１Ａ 遠心式ポンプ、２ 電動機、２ａ フランジ、３ 軸、３ａ 貫通孔、３ｂ 本体部、３ｃ 端部、３ｄ ねじ部、３ｅ キー、４ 保護カバー、５ インペラー、６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ ポンプヘッド、７ 端面、７ａ 第１端面、７ｂ 第２端面、８ 側面、８ａ 第１側面、８ｂ 第２側面、９ ポンプ室、９ａ 領域、１０、１０ａ 第１開口部、１１、１１ｂ 第２開口部、１２ 通路、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈ、１２ｉ 排気穴、１３ 吸込口、１４ 吐出口、１４ｂ ザグリ部、１５ 支持部材、１６、１６ａ Ｌ型配管、１７、１７ａ 配管、１８ 接続部材、１９ａ、１９ｂ ボルト、２０ａ、２０ｂ ナット、２１ インペラーナット、２２ 貫通孔、２４ 水槽タンク、２５ 流体、２６ 配管（循環用）、２７ 圧力計、２８ バルブ、２９ 排出口、３０ プラグ、５０ 円盤、５０ａ 中心部、５０ｂ キー溝、５０ｃ 貫通孔、５０ｄ 外縁、５１ 羽根、５２ ボス部、５３ 円周、６０、６００ ケーシング、６１、６１０ 吸込みカバー、６２ 凹部、６３ 凸部、６４ 曲面部、６０ａ、６０ｂ、６１ｂ 内面、６１ａ 平面、７０ 第２排出口、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５ 中心、ＣＬ 中心線、ＣＰ 中心領域、ｄｐ 深さ、Ｄ、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ 直径、Ｄｂ タンク径、Ｈ、Ｈｂ、ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、ｈ５ 高さ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７ 長さ、Ｐ１、Ｐ２ 点線、Ｓ 範囲、α１、α２ 角度

Claims (5)

1. 流体を吸い込む吸込口と、
   少なくとも前記吸込口側に複数の羽根を有し、かつ前記吸込口を通る所定の軸を中心として回転することによって前記吸込口から前記流体を吸い込んで、前記軸と直交する方向に前記流体を吐出するインペラーと、
   前記吸込口を有し、かつ前記インペラーを収納するポンプヘッドと、
   前記吸込口側の前記複数の羽根と対向する前記ポンプヘッドの部位に開口する第１開口部と、
   前記軸と直交する方向かつ前記ポンプヘッドの外側および前記軸の方向において前記吸込口側とは逆方向かつ前記ポンプヘッドの外側の少なくとも一方に存在する前記ポンプヘッドの部位に開口する第２開口部と、
   前記第１開口部と前記第２開口部とを接続する通路と、
   を含み、前記第１開口部の直径および前記通路の直径は５ｍｍ以上２０ｍｍ以下である、遠心式ポンプ。
2. 流体を吸い込む吸込口と、
   少なくとも前記吸込口側に複数の羽根を有し、かつ前記吸込口を通る所定の軸を中心として回転することによって前記吸込口から前記流体を吸い込んで、前記軸と直交する方向に前記流体を吐出するインペラーと、
   前記吸込口を有し、かつ前記インペラーを収納するポンプヘッドと、
   前記吸込口側の前記複数の羽根と対向する前記ポンプヘッドの部位に開口する第１開口部と、
   前記軸と直交する方向かつ前記ポンプヘッドの外側に存在する前記ポンプヘッドの部位に開口する第２開口部と、
   前記第１開口部と前記第２開口部とを接続する通路と、
   を含み、前記第１開口部の直径および前記通路の直径は５ｍｍ以上２０ｍｍ以下である、遠心式ポンプ。
3. 前記通路は、２本以上１０本以下である、請求項１又は請求項２に記載の遠心式ポンプ。
4. 前記インペラーの前記羽根の内径側の端部を結んだ円の直径をＤｓとし、前記インペラーの直径をＤとした場合、前記第１開口部は、前記軸を中心として１．０・Ｄｓ以上１．０・Ｄ以下の範囲に開口する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の遠心式ポンプ。
5. 前記通路は、その延在する方向と直交する断面が円形であり、前記断面の直径は、前記流体を吐出する吐出口の直径に対して１０％以上５０％以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の遠心式ポンプ。

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