JP5468918B2 - Gas-liquid mixed fluid pumping device - Google Patents

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Description

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。   The present invention relates to a gas-liquid mixed fluid pumping apparatus that pumps a gas-liquid mixed fluid such as air and water to a supply destination.

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。   Water containing fine bubbles mixed with air as fine bubbles in water is attracting attention as enhancing the washing effect, bathing effect, etc., and various fine bubble generating devices that generate fine bubbles of air in water have been proposed and provided. ing. Such a microbubble generator is provided with various pumping devices such as a centrifugal pump.

圧送装置については、たとえば、下記特許文献１に記載されたものが知られている。   As for the pressure feeding device, for example, the one described in Patent Document 1 below is known.

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、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。   In the spiral pump described in Patent Document 1, a plurality of blades extending in a curved shape from the inlet of the impeller radially outward are provided at intervals in the circumferential direction of the impeller, and sucked from the inlet The fluid is discharged outward through a flow path formed between the blades. In the spiral pump, an intermediate blade extending from the middle of the flow channel to the outlet end is provided in the flow channel, and the flow channel is branched by the intermediate blade.

このような渦巻きポンプは、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。   Such a centrifugal pump can substantially reduce the cross-sectional area of the flow path by means of the intermediate vanes, suppress a decrease in operating efficiency, and keep the discharge pressure constant.

特開平８−２６１１９５号公報JP-A-8-261195

その一方で、特許文献１に記載された渦巻きポンプは、水などの流体を圧送するものであるが、上記微細気泡発生装置に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。   On the other hand, the spiral pump described in Patent Document 1 pumps a fluid such as water, but there is a problem to be solved when applied to the fine bubble generator as a pumping device.

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し、この気液混合流体を、気体を液体中に溶解させる溶解タンクに供給する微細気泡発生装置では、圧送装置には、単相流体ではない、気液混合流体を圧送することが要求される。   In a fine bubble generator that sucks a gas such as air together with a fluid, discharges it as a gas-liquid mixed fluid, and supplies this gas-liquid mixed fluid to a dissolution tank that dissolves the gas in the liquid, the pressure feeding device includes a single-phase fluid. However, it is required to pump the gas-liquid mixed fluid.

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、圧送装置の内部において気泡の排出性能が低下すると、気泡は、圧送装置の内部にとどまり、合一して空運転を引き起こす原因となる。   In the gas-liquid mixed fluid, the gas exists in the liquid as bubbles. For this reason, if the discharge performance of bubbles is reduced inside the pressure feeding device, the bubbles stay inside the pressure feeding device and unite to cause idling.

上記渦巻きポンプでは、羽根車とケーシングの間の間隔が、流体の吐出方向に次第に拡大されているため、気液混合流体の流速勾配が次第に小さくなると考えられる。流速勾配の減少にともない流体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。   In the spiral pump, since the interval between the impeller and the casing is gradually enlarged in the fluid discharge direction, it is considered that the flow velocity gradient of the gas-liquid mixed fluid gradually decreases. As the flow velocity gradient decreases, the fluid shear force decreases, so that bubble coalescence is likely to occur and there is a concern about the occurrence of idling.

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、気泡の排出性能が向上し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。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and it is an object of the present invention to provide a gas-liquid mixed fluid pumping apparatus with improved bubble discharge performance.

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の特徴を有している。   The present invention has the following features in order to solve the above problems.

第１の発明は、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円筒状の形状を有するケーシングの内部に設けられ、インペラでは、中央部分に吸込口が形成されるとともに、吸込口の外周部から径方向外側に湾曲して延びる複数の羽根が設けられ、羽根間に水路が形成された気液混合流体圧送装置であって、インペラの外径をφｄ、ケーシングの内径をφＤとしたときのインペラとケーシングの間の間隔ΔＬが、次式（１）の関係を満足し、
ΔＬ＝（φＤ−φｄ）×（１/２）≦１０mm （１）
羽根では、インペラの回転方向の後端が鋭角状に尖って形成され、かつインペラでは、吸込口において内側に突出するリブが設けられていることを特徴としている。 In the first invention, a circular impeller is provided inside a casing having a cylindrical shape so as to be rotatable around the center of the impeller. In the impeller, a suction port is formed in the central portion. A gas-liquid mixed fluid pumping device in which a plurality of blades extending in a radially outward direction from the outer peripheral portion of the suction port is provided, and a water channel is formed between the blades, wherein the outer diameter of the impeller is φd and the inner diameter of the casing is The distance ΔL between the impeller and the casing when φD satisfies the relationship of the following formula (1):
ΔL = (φD−φd) × (1/2) ≦ 10 mm (1)
The blade is characterized in that the rear end in the rotational direction of the impeller is formed to have an acute angle , and the impeller is provided with a rib protruding inward at the suction port .

第２の発明は、上記第１の発明の特徴において、インペラでは、羽根間に形成された水路の途中から径方向外側に延びる小羽根が設けられていることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, the impeller is characterized in that the impeller is provided with small blades extending radially outward from the middle of the water channel formed between the blades .

上記第１の発明によれば、インペラとケーシングの間の間隔が１０mm以下とされているので、間隔は十分小さく、気液混合流体の流速勾配の低下を抑えることができる。気液混合流体に作用するせん断力は十分大きく、気液混合流体中に含まれる気泡の合一の発生を防ぐことができ、ケーシングの内部に貯留させずに排出することができる。空運転の発生を抑制することができる。また、羽根では、インペラの回転方向に後端が鋭角状に尖って形成されているので、羽根の後端付近に気泡が貯留するのを抑制することができる。気泡は、微細なまま気液混合流体中に均一に分散し、気液混合流体は、単相流体と同様な挙動を示す。このため、吐出圧力の低下を抑制することができ、空運転の発生をより一層抑制することができる。   According to the first aspect, since the distance between the impeller and the casing is 10 mm or less, the distance is sufficiently small, and a decrease in the flow velocity gradient of the gas-liquid mixed fluid can be suppressed. The shear force acting on the gas-liquid mixed fluid is sufficiently large, so that the coalescence of bubbles contained in the gas-liquid mixed fluid can be prevented, and the gas can be discharged without being stored in the casing. The occurrence of idling can be suppressed. Further, since the rear end of the blade is formed with an acute angle in the rotation direction of the impeller, it is possible to suppress the accumulation of bubbles near the rear end of the blade. The bubbles are uniformly dispersed in the gas-liquid mixed fluid while being fine, and the gas-liquid mixed fluid behaves like a single-phase fluid. For this reason, the fall of discharge pressure can be suppressed and generation | occurrence | production of idling can be suppressed further.

また、上記第１の発明によれば、リブに気泡が当たることによって、気泡を細かく砕くことができ、気泡の合一の発生をさらに防ぐことができる。 Further, according to the first invention, by bubbles hits the re blanking can comminuting bubbles can further prevent the occurrence of coalescence of bubbles.

上記第２の発明によれば、上記第１の発明の効果に加え、小羽根によって、羽根間に形成された水路の出口付近と羽根の外側部分における圧力勾配を小さくすることができ、気泡の貯留をより一層抑制することができる。 According to the second aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect of the invention, the small blade can reduce the pressure gradient in the vicinity of the outlet of the water channel formed between the blades and the outer portion of the blade. Storage can be further suppressed.

本発明の気液混合流体圧送装置の一実施形態を背面側から示した要部斜視図である。It is the principal part perspective view which showed one Embodiment of the gas-liquid mixed fluid pumping apparatus of this invention from the back side. 図１に示した気液混合流体圧送装置の背面図である。It is a rear view of the gas-liquid mixed fluid pumping apparatus shown in FIG. 図１に示した気液混合流体圧送装置の全体を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the whole gas-liquid mixed fluid pumping apparatus shown in FIG. 図１に示した気液混合流体圧送装置におけるインペラを示した正面図と要部拡大図である。It is the front view and principal part enlarged view which showed the impeller in the gas-liquid mixed fluid pumping apparatus shown in FIG. （ａ）（ｂ）は、それぞれ、羽根におけるインペラの回転方向の後端の形状に起因する気泡溜まりの発生について示した要部拡大図である。(A) and (b) are the principal part enlarged views shown about generation | occurrence | production of the bubble pool resulting from the shape of the rear end of the impeller rotation direction in a blade | wing respectively. （ａ）（ｂ）は、それぞれ、実験装置の構成を示した構成図である。(A) and (b) are the block diagrams which respectively showed the structure of the experimental apparatus. エアがみ時のポンプの流量特性を示したグラフである。It is the graph which showed the flow characteristic of the pump at the time of air stagnation. エアがみ限界の気液比を示したグラフである。It is the graph which showed the gas-liquid ratio of air smear limit.

上記のとおり、図１は、本発明の気液混合流体圧送装置の一実施形態を背面側から示した要部斜視図である。図２は、図１に示した気液混合流体圧送装置の背面図であり、図３は、図１に示した気液混合流体圧送装置の全体を示した斜視図である。また、図４は、図１に示した気液混合流体圧送装置におけるインペラを示した正面図と要部拡大図である。   As described above, FIG. 1 is a main part perspective view showing an embodiment of the gas-liquid mixed fluid pumping apparatus of the present invention from the back side. 2 is a rear view of the gas-liquid mixed fluid pumping apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view showing the entire gas-liquid mixed fluid pumping apparatus shown in FIG. FIG. 4 is a front view and an enlarged view of a main part showing an impeller in the gas-liquid mixed fluid pumping device shown in FIG.

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。   The gas-liquid mixed fluid pumping apparatus 1 includes a casing 2 having a bottom and a substantially cylindrical shape, and a circular impeller 3 is provided inside the casing 2.

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４を有している。給水口４は、ケーシング２の背面から外側に突出して配置されている。また、ケーシング２は、給水口４の付近の上流側に空気などの気体の取込口５を有している。取込口５は、たとえば、取り込む気体が空気の場合には、外気に開放したり、また、空気に限らず、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５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６を有している。吐出口６は、ケーシング２の上方に突出して配置されている。   The casing 2 has a water supply port 4 connected to a liquid supply pipe extending from a liquid supply source such as tap water on the back side thereof. The water supply port 4 is disposed so as to protrude outward from the back surface of the casing 2. Further, the casing 2 has a gas intake port 5 such as air on the upstream side in the vicinity of the water supply port 4. For example, when the gas to be taken in is air, the intake port 5 is opened to the outside air, and when taking in various gases, not limited to air, a gas supply pipe extending from a gas supply source is provided. It can be connected to the slot 5. Further, the casing 2 has a discharge port 6 at its upper end that can communicate with the dissolution tank. The discharge port 6 is disposed so as to protrude above the casing 2.

インペラ３には、図示していないが、磁石が埋め込まれており、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７を回転の中心として回転する。このように、インペラ３は、ケーシング２の内部に、図２および図４図中に示した矢印方向に回転自在に設けられている。   Although not shown, the impeller 3 is embedded with a magnet, and the impeller 3 energizes a coil provided on the casing 2 side, thereby rotating the rotation shaft 7 that virtually exists in the center to the center of rotation. Rotate as Thus, the impeller 3 is provided inside the casing 2 so as to be rotatable in the direction of the arrow shown in FIGS. 2 and 4.

インペラ３では、仮想した回転軸７を含む中央部分に円形状の吸込口８が形成されている。吸込口８は、ケーシング２の内部を介して給水口４に連通している。また、インペラ３では、その正面に、吸込口８の外周部から径方向外側に湾曲して延びる複数の羽根９が、突出して設けられている。羽根９は、インペラ３の外周端縁まで延びている。隣り合う２つの羽根９の間には水路１０が形成されている。水路１０の幅は、吸込口８側に位置する入口１０ａからインペラ３の外周端縁に位置する出口１０ｂに向かって次第に拡大されている。さらに、インペラ３では、水路１０の出口１０ｂ側において、水路１０の途中からインペラ３の径方向外側に延びる小羽根１１が設けられている。これらの羽根９および小羽根１１では、インペラ３の回転方向の後端９ａ、１１ａは鋭角状に尖って形成されている。   In the impeller 3, a circular suction port 8 is formed in the central portion including the virtual rotation shaft 7. The suction port 8 communicates with the water supply port 4 through the inside of the casing 2. In the impeller 3, a plurality of blades 9 that protrude from the outer peripheral portion of the suction port 8 so as to be curved radially outward are provided on the front surface of the impeller 3. The blade 9 extends to the outer peripheral edge of the impeller 3. A water channel 10 is formed between two adjacent blades 9. The width of the water channel 10 is gradually enlarged from the inlet 10 a located on the suction port 8 side toward the outlet 10 b located on the outer peripheral edge of the impeller 3. Further, in the impeller 3, on the outlet 10 b side of the water channel 10, a small blade 11 that extends from the middle of the water channel 10 to the radially outer side of the impeller 3 is provided. In these blades 9 and small blades 11, the rear ends 9 a and 11 a in the rotational direction of the impeller 3 are formed to be acutely sharp.

また、インペラ３では、複数のリブ１２が、吸込口８において中心方向内側に向かって突出して設けられている。   Further, in the impeller 3, a plurality of ribs 12 are provided so as to protrude inward in the central direction at the suction port 8.

このような気液混合流体圧送装置１では、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、インペラ３は、その中心部に仮想的に存在する回転軸７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４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５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。生成した気液混合流体は、羽根９間の水路１０内で遠心力にともない加圧されるとともに、加速され、吐出口６を通じてケーシング２の外部に送り出される。   In such a gas-liquid mixed fluid pumping apparatus 1, the impeller 3 rotates around the rotation shaft 7 that virtually exists in the center of the impeller 3 by energizing a coil provided on the casing 2 side. When the impeller 3 rotates inside the casing 2, a liquid such as water is sucked from the water supply port 4 and introduced into the casing 2. At the same time, a gas such as air is sucked from the intake port 5, and the gas is also taken into the casing 2. Inside the casing 2, the gas is mixed into the liquid, forming bubbles and generating a gas-liquid mixed fluid. The generated gas-liquid mixed fluid is pressurized with centrifugal force in the water channel 10 between the blades 9, accelerated, and sent out of the casing 2 through the discharge port 6.

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が１０mm以下とされている。すなわち、インペラ３の外径をφｄ、ケーシング２の内径をφＤとしたとき、ΔＬは、次式（１）の関係を満足している。   In the gas-liquid mixed fluid pumping apparatus 1, the distance ΔL between the impeller 3 and the casing 2 is set to 10 mm or less. That is, when the outer diameter of the impeller 3 is φd and the inner diameter of the casing 2 is φD, ΔL satisfies the relationship of the following equation (1).

ΔＬ＝ （φＤ−φｄ）×（１/２） ≦ １０ （１）
間隔ΔＬが１０mmを超えて大きくなると、気液混合流体の流速勾配が小さくなり、気液混合流体に作用するせん断力が小さくなる。その結果、気液混合流体中に含まれる気泡が集まって合一しやすくなり、空運転の原因となる。 ΔL = (φD−φd) × (1/2) ≦ 10 (1)
When the interval ΔL increases beyond 10 mm, the flow velocity gradient of the gas-liquid mixed fluid decreases, and the shearing force acting on the gas-liquid mixed fluid decreases. As a result, bubbles contained in the gas-liquid mixed fluid are easily collected and united, which causes an idling operation.

気液混合流体圧送装置１は、上記のとおり、間隔ΔＬ≦１０を満たすものであるので、間隔ΔＬは十分小さく、気液混合流体の流速勾配の低下を抑えることができる。気液混合流体圧送装置１では、気液混合流体に作用するせん断力が十分大きく、気泡の合一を防ぐことができ、ケーシング２の内部に貯留させずに吐出口６から外部に排出することができる。したがって、気液混合流体圧送装置１では、空運転の発生が抑制され、気液混合流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。そのため、気液混合流体をスムーズに溶解タンクに圧送することができ、微細気泡発生装置の小型化、省エネルギー化を図ることができる。   Since the gas-liquid mixed fluid pumping apparatus 1 satisfies the interval ΔL ≦ 10 as described above, the interval ΔL is sufficiently small, and a decrease in the flow velocity gradient of the gas-liquid mixed fluid can be suppressed. In the gas-liquid mixed fluid pumping device 1, the shearing force acting on the gas-liquid mixed fluid is sufficiently large to prevent coalescence of bubbles, and the gas is discharged from the discharge port 6 to the outside without being stored inside the casing 2. Can do. Therefore, in the gas-liquid mixed fluid pressure feeding device 1, the occurrence of idling is suppressed, and the pressure-feeding efficiency of the gas-liquid mixed fluid can be maintained sufficiently high. Therefore, the gas-liquid mixed fluid can be smoothly pumped to the dissolution tank, and the microbubble generator can be reduced in size and energy can be saved.

また、気液混合流体圧送装置１では、リブ１２が、インペラ３の吸込口８において内側に突出して設けられているので、吸込口８から吸い込まれる気液混合流体中の気泡がリブ１２に当たる。リブ１２に当たるとき、気泡は細かく砕け、微細化される。リブ１２は、気泡の微細化を促進させ、気泡の排出性能を向上させる。   Further, in the gas-liquid mixed fluid pumping apparatus 1, the rib 12 is provided so as to protrude inward at the suction port 8 of the impeller 3, so that bubbles in the gas-liquid mixed fluid sucked from the suction port 8 hit the rib 12. When hitting the rib 12, the bubbles are finely crushed and refined. The rib 12 promotes the refinement of the bubbles and improves the discharge performance of the bubbles.

そして、気液混合流体圧送装置１では、羽根９間に形成された水路１０において、その途中から径方向外側に延びる小羽根１１が設けられているので、水路１０の出口１０ｂ付近と羽根９の外側部分における圧力勾配も小さくすることができる。したがって、気泡の貯留をより一層抑制することができる。しかも、小羽根１１では、インペラ３の回転方向の後端１１ａが、羽根９の後端９ａと同様に、鋭角状に尖って形成されているため、流れ１３、１４の合流部１５に発生しやすい気泡溜まりをより一層抑制することができる。   In the gas-liquid mixed fluid pumping apparatus 1, the water passage 10 formed between the blades 9 is provided with small blades 11 extending radially outward from the middle of the water passage 10, so that the vicinity of the outlet 10b of the water passage 10 and the blade 9 The pressure gradient in the outer part can also be reduced. Therefore, the accumulation of bubbles can be further suppressed. Moreover, in the small blade 11, the rear end 11 a in the rotational direction of the impeller 3 is formed in an acute angle like the rear end 9 a of the blade 9, so that it occurs in the junction 15 of the flows 13 and 14. Easy bubble accumulation can be further suppressed.

図５（ａ）（ｂ）は、それぞれ、羽根におけるインペラの回転方向の後端の形状に起因する気泡溜まりの発生について示した要部拡大図である。   FIGS. 5 (a) and 5 (b) are enlarged views of main parts showing the occurrence of bubble accumulation due to the shape of the rear end of the impeller in the rotation direction of the impeller.

気液混合流体圧送装置１では、図５（ａ）にも示したように、羽根９では、インペラ３の回転方向の後端９ａは鋭角状に尖って形成されている。   In the gas-liquid mixed fluid pumping device 1, as shown in FIG. 5A, the rear end 9a of the impeller 3 in the rotational direction of the blade 9 is formed to have an acute angle.

羽根９の後端９ａが鋭角状ではなく、Ｒ状に比較的大きく湾曲する後端９ｂが羽根９に形成される場合（図５（ｂ））では、気液混合流体において羽根９の外側を流れる流れ１３と、羽根９の内側を水路１０に沿って流れる流れ１４とが、後端９ａ付近において合流する合流部１５に、圧力の低下が起こる。この圧力の低下にともなって気液混合流体中の気泡が引き寄せられ、気泡は合一し、気泡溜まりとなってケーシング２の内部に貯留する。このようにケーシング２の内部に貯留する気泡は、空運転の原因となる。   In the case where the rear end 9a of the blade 9 is not an acute angle and a rear end 9b that is curved to a relatively large shape is formed on the blade 9 (FIG. 5 (b)), the outer side of the blade 9 is separated in the gas-liquid mixed fluid. A pressure drop occurs in the merge portion 15 where the flowing flow 13 and the flow 14 flowing along the water channel 10 inside the blade 9 merge in the vicinity of the rear end 9a. As the pressure decreases, the bubbles in the gas-liquid mixed fluid are attracted, the bubbles are united, and are stored in the casing 2 as a bubble pool. Thus, the air bubbles stored in the casing 2 cause the idling.

これに対し、気液混合流体圧送装置１では、羽根９の後端９ａは鋭角状に尖って形成されているので、流れ１３、１４の合流部１５の大きさが、後端９ｂの場合に比べて小さく、気泡溜まりの形成が抑制され、気泡を微細なまま水中に分散させておくことができる。気液混合流体は、気泡が微細であることから単相流体のような挙動を示し、気液混合比の高い気液混合流体の場合にも吐出圧力の低下を抑制することができる。したがって、空運転の発生はより一層抑制される。   On the other hand, in the gas-liquid mixed fluid pumping apparatus 1, the rear end 9a of the blade 9 is formed to have an acute angle, so that the size of the joining portion 15 of the flows 13 and 14 is the rear end 9b. Compared to this, the formation of the bubble pool is suppressed, and the bubbles can be dispersed in water while being fine. The gas-liquid mixed fluid behaves like a single-phase fluid because the bubbles are fine, and it is possible to suppress a decrease in discharge pressure even when the gas-liquid mixed fluid has a high gas-liquid mixing ratio. Therefore, the occurrence of idling is further suppressed.

なお、鋭角状に尖る後端９ａは、２直線が鋭角に交わる場合だけに限定されず、以下に示すように、尖っているとみなすことのできる、非常に小さいＲが形成されている場合も含む。   In addition, the rear end 9a sharply sharpened is not limited to the case where the two straight lines intersect at an acute angle, and may have a very small R that can be regarded as sharp as shown below. Including.

実際に、羽根９の後端９ａ、９ｂの形状によるエアロックする気液比を調べた。ここで、エアロックとは、吸い込み流量が高くならず、吐出流量が低下する状態（エアがみ限界）を意味する。   Actually, the air-liquid ratio of the air lock according to the shape of the rear ends 9a and 9b of the blade 9 was examined. Here, the air lock means a state in which the suction flow rate does not increase and the discharge flow rate decreases (air leakage limit).

図６（ａ）は、実験装置の構成を示した構成図である。   FIG. 6A is a configuration diagram showing the configuration of the experimental apparatus.

実験装置３１では、羽根９の形状の異なるインペラ３を備えた気液混合流体圧送装置をポンプ３２として設け、その吸込側に吸気エジェクタ３３を接続した。吸気エジェクタ３３は、給水流量１８リットル/minのときの吸引圧が−１０kPaになるものを使用した。吸気エジェクタ３３には、整流用のバッファタンク３４を接続し、バッファタンク３４の上流側に空気流量計３５を設けた。吸気量は、空気流量計３５の上流側に接続したオリフィス３６によって調整し、吸気流量を0.9リットル/minに設定した。   In the experimental device 31, a gas-liquid mixed fluid pumping device provided with an impeller 3 having different blade 9 shapes was provided as a pump 32, and an intake ejector 33 was connected to the suction side thereof. As the intake ejector 33, an intake ejector having a suction pressure of −10 kPa at a supply water flow rate of 18 liters / min was used. A buffer tank 34 for rectification is connected to the intake ejector 33, and an air flow meter 35 is provided on the upstream side of the buffer tank 34. The intake air amount was adjusted by an orifice 36 connected to the upstream side of the air flow meter 35, and the intake air flow rate was set to 0.9 liter / min.

また、実験装置３１では、吸気エジェクタ３３の上流側に流量計３７を接続した。また、ポンプ３２の吐出側に圧力計３８を接続し、圧力計３８の上流側に圧力調整バルブ３９を接続した。   In the experimental apparatus 31, a flow meter 37 is connected to the upstream side of the intake ejector 33. A pressure gauge 38 was connected to the discharge side of the pump 32, and a pressure adjustment valve 39 was connected to the upstream side of the pressure gauge 38.

実験では、ポンプ３２の給水流量と吐水圧力の関係を測定した。インペラ３における羽根９の後端９ａはＲ＝0.08の鋭角状とし、別のインペラ３における羽根９の後端９ｂはＲ＝0.6とした。それぞれのインペラ３について、水に空気の気泡を混入しない場合（エアなし）に対する混入する場合（エアあり）の圧力変化率を次式（２）によって算出した。測定結果を表１および図７に示す。表１には、式（２）による算出結果を併せて示す。   In the experiment, the relationship between the water supply flow rate of the pump 32 and the water discharge pressure was measured. The rear end 9a of the blade 9 in the impeller 3 has an acute angle of R = 0.08, and the rear end 9b of the blade 9 in another impeller 3 has R = 0.6. For each impeller 3, the pressure change rate when air bubbles are not mixed in water (without air) and when mixed (with air) was calculated by the following equation (2). The measurement results are shown in Table 1 and FIG. Table 1 also shows the calculation result by the formula (2).

圧力変化率＝{（エアあり圧力）/（エアなし圧力）−１}×100 （２）           Pressure change rate = {(pressure with air) / (pressure without air) -1} × 100 (2)

Figure 0005468918
Figure 0005468918

表１および図７から明らかなように、後端９ａが鋭角状のＲ＝0.08であるインペラ３は、後端９ｂがＲ＝0.6であるインペラ３に比べ、エアがみによる圧力の低下が小さいことが確認される。エアがみによる性能低下は、Ｒ＝0.08により２５〜３０％改善されることが分かる。   As apparent from Table 1 and FIG. 7, the impeller 3 whose rear end 9 a has an acute angle R = 0.08 has a smaller pressure drop due to air trapping than the impeller 3 whose rear end 9 b has R = 0.6. That is confirmed. It can be seen that the performance degradation due to air smearing is improved by 25-30% by R = 0.08.

次に、図６（ｂ）に示した実験装置を用い、給水流量と吸気流量を測定した。図６（ｂ）に示した実験装置４０は、図６（ａ）に示した実験装置３１とほぼ同様な構成としているが、オリフィス３６を吸気調整バルブ４１に替えている。   Next, the feed water flow rate and the intake air flow rate were measured using the experimental apparatus shown in FIG. The experimental apparatus 40 shown in FIG. 6B has substantially the same configuration as the experimental apparatus 31 shown in FIG. 6A, but the orifice 36 is replaced with an intake adjustment valve 41.

実験では、エアなし状態から吸気調整バルブ４１を徐々に開放し、吸気流量が上昇せずにポンプ３２の給水流量が低下し始めた状態をポンプ３２のエアロック（エアがみ限界）とし、そのときの給水流量と吸気流量を測定した。そして、測定結果からエアがみ限界の気液比を算出した。測定結果および算出結果を表２および図８に示す。   In the experiment, the intake adjustment valve 41 is gradually opened from the air-free state, and the state in which the feed water flow rate of the pump 32 starts to decrease without increasing the intake flow rate is defined as the air lock (air catching limit) of the pump 32. The water supply flow rate and intake flow rate were measured. Then, the gas-liquid ratio at the limit of air leakage was calculated from the measurement result. The measurement results and calculation results are shown in Table 2 and FIG.

Figure 0005468918
Figure 0005468918

表２および図８から明らかなように、後端９ａが鋭角状のＲ＝0.08であるインペラ３は、後端９ｂがＲ＝0.6であるインペラ３に対し、エアがみ限界の気液比が約1.2倍向上している。このことから、後端９ａが鋭角状のＲ＝0.08であるインペラ３は、後端９ｂがＲ＝0.6であるインペラ３に比べ、空運転の発生が抑制されることが確認される。   As is apparent from Table 2 and FIG. 8, the impeller 3 having an acute angle R = 0.08 at the rear end 9a has a gas-liquid ratio at the limit of air leakage with respect to the impeller 3 having a rear end 9b of R = 0.6. It is improved about 1.2 times. From this, it is confirmed that the impeller 3 whose rear end 9a has an acute angle R = 0.08 is suppressed in the occurrence of idling compared to the impeller 3 whose rear end 9b has R = 0.6.

もちろん、本発明は、以上の実施形態によって限定されるものではない。インペラやケーシングの形状および構造、リブの形状および大きさなどの細部については様々な態様が可能である。   Of course, the present invention is not limited to the above embodiment. Various aspects are possible for details such as the shape and structure of the impeller and casing, and the shape and size of the ribs.

１ 気液混合流体圧送装置
２ ケーシング
３ インペラ
７ 回転軸
８ 吸込口
９ 羽根
９ａ 後端
１０ 水路
１１ 小羽根
１２ リブ
ΔＬ 間隔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas-liquid mixed fluid pressure feeder 2 Casing 3 Impeller 7 Rotating shaft 8 Suction port 9 Blade 9a Rear end 10 Water channel 11 Small blade 12 Rib ΔL interval

Claims (2)

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円筒状の形状を有するケーシングの内部に設けられ、インペラでは、中央部分に吸込口が形成されるとともに、吸込口の外周部から径方向外側に湾曲して延びる複数の羽根が設けられ、羽根間に水路が形成された気液混合流体圧送装置であって、
インペラの外径をφｄ、ケーシングの内径をφＤとしたときのインペラとケーシングの間の間隔ΔＬが、次式（１）の関係を満足し、
ΔＬ＝（φＤ−φｄ）×（１/２）≦１０mm （１）
羽根では、インペラの回転方向の後端が鋭角状に尖って形成され、かつ
インペラでは、吸込口において内側に突出するリブが設けられていることを特徴とする気液混合流体圧送装置。 A circular impeller is provided inside a casing having a cylindrical shape so as to be rotatable around the center of the impeller. In the impeller, a suction port is formed in the central portion, and from the outer periphery of the suction port. A gas-liquid mixed fluid pumping device provided with a plurality of blades extending curvedly outward in the radial direction and having a water channel formed between the blades,
The distance ΔL between the impeller and the casing when the outer diameter of the impeller is φd and the inner diameter of the casing is φD satisfies the relationship of the following formula (1):
ΔL = (φD−φd) × (1/2) ≦ 10 mm (1)
In the blade, the rear end in the rotational direction of the impeller is formed with a sharp point , and
In the impeller, a gas-liquid mixed fluid pressure feeding device is provided with a rib protruding inward at the suction port . インペラでは、羽根間に形成された水路の途中から径方向外側に延びる小羽根が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の気液混合流体圧送装置。 2. The gas-liquid mixed fluid pumping apparatus according to claim 1, wherein the impeller is provided with small blades extending radially outward from a middle of a water passage formed between the blades .
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