JP6351216B2 - 水中ポンプ用ポンプ羽根及びこれを備えた水中ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、水中ポンプ用ポンプ羽根に係り、特に、汚水汚物に使用される水中ポンプ用ポンプ羽根及びこれを備えた水中ポンプに関する。

従来、汚水汚物用水中ポンプとして、図１０に示すようなものが存在していた。この水中ポンプには、内部で図９に示すようなポンプ羽根１１１が使用されている（特許文献１参照）。このポンプ羽根１１１は、一端に吸込口１２９が形成され且つ他端側の側方に吐出口１３４が形成され、内部に前記吸込口１２９と前記吐出口１３４とをつなぐ螺旋状流路１３５が区画形成された略円筒形状のポンプ羽根１１１である。そして、ポンプ羽根１１１の外周面における前記吐出口１３４よりも前記吸込口側部分から前記外周面に沿って外方に突出し、前記吸込口側と前記吐出口側とを仕切るフランジ部１４０を備えている。

当該ポンプ羽根１１１は、ポンプケーシング１１２内に収容されており、ポンプ羽根１１１を回転駆動するための密閉型の水中モータ１１３に連結されている。水中モータ１１３は、ステータ１１４及びロータ１１５からなるモータ１１６と、モータ１１６を覆うモータケーシング１１７とを備えている。ロータ１１５の中心部には、上下方向に延びる駆動軸１１８が設けられている。駆動軸１１８の上端部とやや下側の中途部とは、軸受１１９、１２０によってそれぞれ回転自在に支持されている。そして、駆動軸１１８の下端部にポンプ羽根１１１が連結されている。

ポンプケーシング１１２の内部には、断面が半円状に窪んだ内壁１２５によって区画されたポンプ室１２６が形成されている。ポンプ羽根１１１の吐出部１３８は、このポンプ室１２６に収容されている。ポンプケーシング１１２の下部には、下方に突出した吸込部１２１が形成されている。吸込部１２１には、下方に開口した吸込口１２２が形成されている。ポンプケーシング１１２の側部には、側方に突出した吐出部１２３が形成されている。吐出部１２３には、側方に開口した吐出口１２４が形成されている。

ポンプ羽根１１１には、軸方向の下側から上側に向かって順に、吸込部１２７と吐出部１２８とが設けられている。吸込部１２７及び吐出部１２８は、いずれも略円筒形状に形成されており、吐出部１２８は吸込部１２７よりも大径に構成されている。吐出部１２８と吸込部１２７とは、ポンプ羽根１１の外周面から外方に突出したフランジ部１４０によって仕切られている。ポンプ羽根１１１の吸込部１２７の下端には、下方に開口した吸込口１２９が設けられている。吐出部１２８の上側は、上端壁によって覆われている。つまり、ポンプ羽根１１１の上側は上端壁によって密閉されている。上端壁の中心部には、駆動軸１１８の先端を挿入する穴が形成されており、この穴の周囲部分は駆動軸１１８を取り付けるための取付部１３１を構成している。なお、符号１３７は二次流路であり、符号１３８は２次羽根である。

特許第４７１３０６６号明細書

しかしながら、上記従来技術には、避けがたい問題点があった。すなわち、従来のポンプ羽根では、回転するときに大きなラジアル荷重が生じてしまうという点である。この点
について以下に詳述する。

特許文献１に開示された発明に係るポンプ羽根１１１では、吸込口１２９から吐出口１３４までの流路は１本である。すなわち、駆動軸１１８と同軸で下方に向かって開口している吸込口１２９から汚水汚物を吸い込み、その汚水汚物は１本の螺旋状流路を通って吐出口１３４から排出されるようになっている。ここで、螺旋状流路が形成されている部分は空間であるため重量が無い。一方、ポンプ羽根１１１の壁を形成している部分は重量を有する。このため、駆動軸１１８の軸線（回転中心）に関して、ポンプ羽根１１１の重量は円周方向に沿って大きく偏って分布してしまう。このようなポンプ羽根１１１が回転すると、回転中心に関して流体の重量の偏りも大きくなり、ラジアル荷重が発生しやすくなる。

また、上記問題点を考慮して、ポンプ羽根の重量バランス（ダイナミックバランス）を均衡させたのちに、ラジアル荷重を相殺する錘を付加することも考えられる。すなわち、ポンプ羽根の円周方向に沿った重量のアンバランスを解消するように、ポンプ羽根の壁の一部を肉抜きしたり、逆に壁を厚くするようにバランス修正を行った後に、ラジアル荷重を相殺する錘を反対方向に加えるのである。しかしながら、当該工夫をしても、自ずと限界がある。なぜなら、ポンプ羽根の螺旋状流路内には汚水汚物が流れ、当該汚水汚物自体の重量がポンプ羽根に加わるため、回転に伴うラジアル荷重が変化するために、清水で算定した質量では相殺することはできない。更に、汚水汚物自体の重量を予め考慮したとしても、その時々で流れる汚水汚物の混入比率も変化するため、螺旋状流路が１本である従来のポンプ羽根では、ラジアル荷重の解消或いは低減は不可能である。以上のような課題に鑑みると、流体バランスが均衡していることが望ましい。

ここで、上述のダイナミックバランスとは、空気中において羽根車を回転させたときの、回転軸に対する重心およびモーメント中心のズレと定義される。ダイナミックバランスは、上述のような肉抜き等の修正作業によって除去することができる。また、流体バランスとは、ポンプ羽根の回転と共に流路内を流体が流れている場合のバランスをいう。仮に、上述のダイナミックバランスが最適（重量アンバランスが０）であっても、水中でポンプ羽根を回した場合にはポンプ羽根中の水（汚水汚物）領域が回転軸について偏っている。このため、流体アンバランスが生じ、壁面圧力を通じてポンプ羽根に力（これをラジアル荷重という）が作用する。ラジアル荷重変動が大きいと振動の原因となるため、これを相殺する錘をつける工夫などが行われている。この点に関し、本願発明のようなマルチチャネルでは、シングルチャネルに比べて水領域の質量分布が非軸対称になりにくいので、ラジアル荷重を大幅に低減させることができる。以上の点に鑑み、課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。

本発明は、上記課題の鑑みてなされたものであり、第１の手段では、略円筒状の本体部と、本体部の下端面の中央に設けられた吸込口と、本体部の側面に開口する吐出口と、本体部の内部で吸込口から吐出口に連通する流路とを備えるノンクロッグ型の水中ポンプ用ポンプ羽根であって、流路の数は複数本あり、これらの流路は回転軸線に関して流体アンバランスを低減させるように、流路の寸法、形状及び位置が設定されている、という構成を採っている。

このような構成を採ることで、吸込口から吸込まれた汚水汚物は、各流路に分かれて流れる。このとき、流路は流体アンバランスを低減するように設定されているため、回転軸線に関して流体アンバランスが発生し難く、ポンプ羽根の回転に伴うラジアル荷重の発生を大幅に抑えることができる。

また、第２の手段では、流路の数は２本以上である、という構成を採っている。このような構成をとることで、ポンプ羽根が１回転する間の汚水汚物の排出が複数回に分配され、排出時の圧力変動が抑えられる。

また、第３の手段では、流路は吸込口と吐出口との間で断面積が変化する、という構成を採っている。本発明に係るポンプ羽根では、吐出口付近で汚水汚物が流路の表面から剥離すると、吸込口からの汚水汚物の吸込みができなくなってしまう。このため、所定以上の圧力を維持するように断面積が場所によって異なっている。

また、第４の手段では、流路は吸込口と吐出口との間で断面形状が変化する、という構成を採っている。また、第５の手段では、流路の断面形状は前記吸込口から吐出口に向かって、円形から略矩形又は楕円形に変化する、という構成を採っている。吸込口は円形であり、また、流路の上流部も円形であるのに対し、ポンプ羽根の外周面は円柱の外周面の形状に近くなる。このため、一定の断面積を確保するためには、吐出口付近の断面形状を変化させる必要がある。

また、第６の手段では、前記流路は、内壁面が連続曲面で形成されている、という構成を採っている。このような構成を採ることで、汚水汚物中の異物が流路内を円滑に流れ、異物による詰まりなどの発生を防止できる。

第７の手段では、少なくとも２本の流路の分岐部の近傍における内壁は、相互に異なる表面粗さを具備している、という構成を採っている。このような構成の下で、吸込口近傍の分岐部において、長い繊維状の異物が２つの流路に分かれて流れてしまう場合がある。しかしながら、表面粗さが流路同士で異なっていれば、なめらかな表面を有する流路側の摩擦抵抗が低く、そちらの側に異物が流れる可能性が高い。

第８の手段では、前記流路は、すべて同じ寸法及び形状を有しており、前記回転軸線に関して等角度間隔で配置されている、という構成を採っている。以上のような構成を採ることで、吸込口から吸込まれた汚水汚物は、各流路に分かれて流れる。このとき、各流路は同じ寸法及び形状を有し、回転軸線に関して等角度間隔の位置に配置されているため、回転軸線に関する重量アンバランスが発生せず、羽根車の回転に伴うラジアル荷重の発生を最小限に抑えることができる。

更に、手段１から８の何れか一項に記載のポンプ羽根と、前記ポンプ羽根を収容するポンプケーシングと、前記ポンプ羽根を駆動するモータとを備えたことを特徴とする水中ポンプ、という構成を採っている。以上のような構成を採ることで、ポンプとして組み立てられて運転された場合に、流体バランスに優れたポンプが実現され、騒音や振動等の問題が発生しない。

本発明によれば、上記手段を採ることで、一例として以下のような効果が得られる。
１．回転軸線に関してポンプ羽根の流体バランスを取ることができるので、運転時のラジアル荷重の平均値を低減できる。
２．上述のラジアル荷重の低減に伴い、運転時の騒音や振動が低減される。また、軸受を小容量のものに変更することが可能であるし、従来の軸受をそのまま使用する場合でも、ポンプ羽根の定格回転数を増大させることができる。
３．また、吐出口が複数であり、ポンプ羽根が１回転する間の汚水汚物の排出が複数回に分配されるため、排出圧力の変動が低減される。
４．吸込み口付近の吸込み流路は回転軸線と一致した直線流路となっていることで、入口部分の流路長さが短縮され、流れが円滑に流入することで損失が低下し、水力効率の向上
が期待できる。

１本の流路を示す図であり、図１（Ａ）は流路の形状を示した斜視図であり、図１（Ｂ）は平面図である。 本発明の一実施形態に係るポンプ羽根に用いられる、２本の流路を示す図であり、図２（Ａ）は流路の形状を示した斜視図であり、図２（Ｂ）は平面図である。 図２に開示した流路を備えるポンプ羽根の図であり、図３（Ａ）は吸込口側から見た斜視図であり、図３（Ｂ）は側面図である。 図３に開示したポンプ羽根の図であり、図４（Ａ）は平面図であり、図４（Ｂ）は側面図であり、図４（Ｃ）は底面図（吸込口側）である。 図４に開示したいポンプ羽根の断面図であり、図５（Ａ）は図４（Ａ）の５Ａ−５Ａ線における断面図であり、図５（Ｂ)は図４（Ｂ）の５Ｂ−５Ｂ線における断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るポンプ羽根に用いられる、３本の流路を示す図であり、図６（Ａ）は流路の形状を示した斜視図であり、図６（Ｂ）は平面図である。 図６に開示した流路を備えるポンプ羽根の断面図である。 各流路の寸法や形状が異なる場合のポンプ羽根を示す断面図であり、図８（Ａ）は１本の細い流路と２本の太い流路の組み合わせであり、図８（Ｂ)は各流路の角度間隔が異なる場合である。 本発明の一実施形態にかかるポンプ羽根を備えた水中ポンプの構成例を示す断面図である。 従来のポンプ羽根を示す側面図である。 図１０に開示したポンプ羽根を備える水中ポンプを示す断面図である。

次に、図１〜図８を参照しながら、本発明の一実施形態に係るポンプ羽根について説明する。

［全体構成］
本実施形態のポンプ羽根は、回転軸線と同軸の吸込口と外周部の吐出口とを連通させる複数の流路を備え、この流路が回転軸線に関して等角度間隔の論理和で配置されている。流路の数は、特に限定されるものでは無いが、図３〜図５に示すものは流路が２本の実施形態であり、図６〜図８に示すものは流路が３本の実施形態である。流路は、吸込口と吐出口との間に曲線状に湾曲して形成されている。本ポンプ羽根は、一例として鋳造によって製造されている。但し、強度や耐腐食性が確保されるものであれば、他の金属や非金属材料を用いることも可能である。

［流路］
図１(Ａ)は、ポンプ羽根で用いられる流路３を示す、コンピュータグラフィックスで制作した画像である。流路３の形状を吸込口５から吐出口７に向かって説明すると、吸込口５の近傍では流路は回転軸線Ｃと同軸となっている。すなわち、吸込口５の近傍の流路３の中心軸線は、回転軸線Ｃと平行で且つ一致している。その下流側では、流路３の中心軸線は下方に進みながら、回転軸線Ｃに関して半径方向外側に向かう。この回転軸線方向から半径方向外側への遷移部分は、連続的な曲線で形成されている。

更に、流路３の中心軸線は、半径方向外側に向かいながら、同時に回転軸線Ｃに関して円周方向にも向かう。このため、これら半径方向外側成分と円周方向成分の合成により、流路３の中心軸線は渦巻き状に外側に向かうこととなる。また、流路３の断面形状は、吸込口５の近傍では完全な円形であるが、吐出口７の近傍では矩形である。このため、吸込
口５から吐出口７へ向かう遷移領域は、円形が除々に矩形となるように連続的に変化している。但し、矩形とは言っても、角部分は完全な直角面ではなく、曲率半径の小さな曲面で形成されている。これは、角部分に異物が詰まってしまうのを防止するためである。

図１(Ａ)においては、流路３の理論上の形状を示しているが、実際にポンプ羽根に適用される場合は、ポンプ羽根の外縁は回転軸線Ｃを中心とした円形となる。具体的には、図１（Ａ）に示している楕円が、ポンプ羽根の外縁を規定するものである。このため、ポンプ羽根に形成される実際の流路３は、図１（Ｂ）に示すように、吐出口７が広い角度範囲にわたって形成されるような形状となる。以上が、ポンプ羽根に用いられる流路３の形状であるが、これはあくまでも流路３が１本の場合を説明している。以下に説明するように、本実施形態では、２本の流路を組み合わせたことを特徴としているので、その具体例を説明する。

図２(Ａ)は、流路１３Ａ，１３Ｂが２本設けられ、これらの流路１３Ａ，１３Ｂが回転軸線Ｃ（吸込口）を基準にして、論理和をとることによって構成されたものである。各流路１３Ａ，１３Ｂは、完全に同一の寸法及び形状を有しており、且つ中心軸線Ｃに関して点対称の位置に配置されている。換言すると、図１の流路３を回転コピーして、等角度間隔で配置したものである。従って、図２（Ｂ）に示すように、流路１３Ａ，１３Ｂが吸込口１５から半径方向外側に向かう領域は、相互に１８０°離れた方向（反対方向）に向かって延びている。ここで、論理和とは、吸込口を共通として、二つの流路を単純に組み合わせることを言う。

図２（Ｂ）は、図１（Ｂ）と同様に、ポンプ羽根の外縁（点線で表示）によって実際の流路１３Ａ，１３Ｂを示した図である。この図に示すように、各流路１３Ａ，１３Ｂは完全に回転軸線Ｃに関して点対称で、全体として概ねS字状の流路を形成している。ポンプ羽根の外縁近傍では、図１（Ｂ）の例と同様に、広い角度範囲にわたって吐出口１７Ａ，１７Ｂが形成されている。

図３は、本実施形態に係るポンプ羽根１１を、コンピュータグラフィックスで制作した図である。特に、図３(Ａ)は吸込口１５の側から斜めに見た図であり、図３（Ｂ）は側方から見た図である。この図に示されるポンプ羽根１１の内部に形成されている流路が、図２（Ｂ）に示されている流路１３Ａ，１３Ｂである。図３（Ｂ）から明らかであるが、流路の断面形状は、回転軸線Ｃの右側（上流側）で円形に近く、一方回転軸線の左側（下流側）では矩形の一部を形成するような形状となっている。

図４は、本実施形態のポンプ羽根１１であり、図４(Ａ)は上面図、図４（Ｂ）は側面図、そして図４（Ｃ）は底面図をそれぞれ示す。図４(Ａ)及び図４（Ｂ）に示されるように、中心軸線Ｃの領域には円筒状のハブ１４が形成されているが、このハブ１４に駆動モータの駆動軸（図示略）が挿入されるようになっている。ポンプ羽根１１は、例えば１５００ｒｐｍ程度の回転数で回転するようになっている。但し、効率が向上するのであれば、１５００ｒｐｍより低い回転数或いは高い回転数で回転させることもできる。

図５(Ａ)は、図４（Ｂ）の５Ａ−５Ａ線における断面図を示している。この図に示されるように、ポンプ羽根１１には、中心軸線Ｃの一方側に開口する吸込口１５が形成されており、ポンプ羽根１１の回転に伴って汚水汚物が吸い込まれるようになっている。そして、汚水汚物は吸込口１５から流路１３Ａ，１３Ｂに沿って円周方向外側に移送され、最終的に吐出口１７Ａ，１７Ｂから排出されるようになっている。図に示すように、中心軸線Ｃの他端側にも開口が形成されているが、上述したように駆動軸が挿入されるため、この開口から汚水汚物が漏れだすことは無い。

また、図５（Ｂ）は、図４（Ｂ）の５Ｂ−５Ｂ線における断面図を示している。この図に示すように、吸込口１５から繋がる流路１３Ａ，１３Ｂは渦巻き状に半径方向外側に延び、ポンプ羽根１１の外縁部において吐出口１７Ａ，１７Ｂとなっている。このため、流路以外の部分は、ポンプ羽根１１を構成する壁部分となっている。図から明らかなように、本実施形態の吐出口１７Ａ，１７Ｂは、中心軸線Ｃに関して約１８０°の角度範囲に形成されている。これは、流路１３Ａ，１３Ｂが２本であることと、吐出口１７Ａ，１７Ｂはできるだけ広い角度範囲にわたって形成することが効率を向上させる、という基本的な考え方に基づいている。なお、図５（Ｂ）においては、説明の便宜上ポンプケーシング１６も記載している。ポンプ羽根１１とポンプケーシング１６との関係は後述する。

吸込口１５は円筒状で、回転軸線Ｃと同軸となるように開口している。このため、論理和によって実質的に共通の１つの吸込口１５となっている。この吸込口１５は、実際にポンプに設置される場合には、下方に向かって開口するように配置される。吸込口１５の内径は、当該ポンプ羽根１１が取り扱う汚水汚物に含まれる固形物の大きさに基づいて設定される。

［流路の分岐部］
図５に示されるように、流路１３Ａ、１３Ｂは、上述のように１つの吸込口１５から２つの流路に分岐する。流路１３Ａ，１３Ｂは、吸込口１５の近傍から分岐部まではほぼ同じ断面積を有している。一方、分岐部からその下流に向かって徐々に断面積が減少するようになっている。これは、仮に分岐後の流路１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの断面積が吸込口１５の断面積と同等であった場合、合計面積が２倍となって汚水汚物の圧力が低下してしまい、流路１３Ａ，１３Ｂの内面からの汚水汚物の剥離現象が生じてしまうからである。このような剥離現象が生じてしまうと、ポンプの効率が低下したり、場合によっては汚水汚物を吸込口１５から吸い込むことができなくなることも考えられる。このため、上述のように分岐後の流路１３Ａ，１３Ｂの断面積を吸込口１５の断面積よりも減少させているのである。

分岐後の流路１３Ａ，１３Ｂの断面積の減少割合は、取り扱う汚水汚物の性質や、ポンプ羽根１１の回転数などのパラメータによって種々変更される。例えば、汚水汚物の粘性が大きな場合には剥離現象が生じにくいので、断面積の減少割合を小さくしてもよい。また、ポンプ羽根１１の回転数が高い場合には、剥離現象が生じやすいので、断面積の減少割合を大きくすることが望ましい。具体的な断面積の減少割合については、例えば、吸込口１５の断面積を１とした場合に、分岐後の流路の断面積を０．５５（流路が２本の場合）程度としている。

また、分岐部の近傍における各流路１３Ａ，１３Ｂの内壁面は、相互に表面粗さが異なるように形成されている。これは、汚水汚物内に繊維状物体（長い紐状の物体）が存在する場合の対策である。例えば、汚水汚物内に長さ数十ｃｍ程度の繊維状物体が存在すると仮定する。この場合、繊維状物体の両端部が２つの流路１３Ａ，１３Ｂにそれぞれ分かれて流れてしまうことが考えられる。このような状態が発生すると、繊維状物体が分岐部に貼りついて滞留してしまう。

一方、分岐部の近傍における各流路１３Ａ，１３Ｂの表面粗さが異なることで、繊維状物体を一方の流路１３Ａ又は１３Ｂに円滑に流すことができる。すなわち、一方の流路１３Ａの内面を滑らかにし、他方の流路１３Ｂの内面を粗い状態（例えば、鋳造したままの状態）にする。このような場合、滑らかな内面では繊維状物体の摩擦抵抗は小さく、逆に粗い内面では摩擦係数は大きくなる。このような摩擦係数の不均衡により、繊維状物体が滑らかな内面を持つ流路側に流れることとなる。このように、敢えて表面粗さを変えることで、流路１３Ａ，１３Ｂを２本にすることで生じる可能性のある課題を解決することが
できる。

［ポンプ羽根の作用］
次に、図５（Ｂ）に基づいて、本実施形態に係るポンプ羽根１１の作用について説明する。ポンプ羽根１１は、図５（Ｂ）における時計回りに回転する。このとき、ポンプ羽根１１の（第１の）流路１３Ａ内に存在している汚水汚物には、回転に伴う遠心力が作用している。このため、汚水汚物はポンプ羽根１１の半径方向外側に向かって移動しようとする。そして、ポンプ羽根１１の吐出口１７Ａがポンプケーシング１６の排出口１８と対面した時に、汚水汚物がこの吐出口１７Ａ及び排出口１８を経由してポンプの外部へ送出される。

ポンプ羽根１１が更に時計回りに回転すると、次の吐出口１７Ｂがポンプケーシング１６の排出口１８に対面することとなる。ポンプ羽根１１の（第２の）流路１３Ｂに存在している汚水汚物にも、回転に伴う遠心力が作用する。このため、上記と同様に、汚水汚物がこの吐出口１７Ｂ及び排出口１８を経由してポンプの外部へ送出される。このことは、ポンプ羽根１１が１回転する間に、汚水汚物が２回排出されることを意味する。仮に、排出される汚水汚物の量が、従来の１本の流路しか有しないポンプ羽根と同じ場合には、汚水汚物の排出が２回に分配されるため、１回の排出量は半分となる。このため、汚水汚物の排出時の脈動（圧力変動）が低く抑えられることとなる。

上述のように、ポンプ羽根１１から汚水汚物が排出されると、流路１３Ａ，１３Ｂ内では圧力低下が生じる。この圧力低下の作用として、吸込口１５から汚水汚物が吸い込まれることとなる。このため、上述したように、吐出口１７Ａ，１７Ｂの近傍で汚水汚物が流路１３Ａ，１３Ｂの内面から剥離しないように、流路１３Ａ，１３Ｂの断面積が規定されている。なお、流路１３Ａ，１３Ｂの断面積は、吸込口１５から吐出口１７Ａ，１７Ｂに向かって除々に変化させてもよいし、所定区間は一定の断面積で、他の区間は異なる大きさの一定の断面積にしてもよい。

また、本実施形態の流路１３Ａ，１３Ｂは、吸込口１５と吐出口１７Ａ，１７Ｂとの間で、断面形状が円形から矩形に変化している。しかしながら、これらの断面形状はあくまでも一例である。例えば、吸込口１５から吐出口１７Ａ，１７Ｂにわたって順に、円形→遷移領域→楕円形にしたり、或いは、円形→遷移領域→楕円形→遷移領域→矩形というような組み合わせであってもよい。また、本実施形態の矩形は正方形であるが、長方形断面にしてもよい。

また、流路１３Ａ，１３Ｂは、すべての内壁面が連続曲面で形成されている。これは、流路１３Ａ，１３Ｂ内での異物の詰まりを防止するためである。本実施形態では、流路１３Ａ，１３Ｂの断面形状は吐出口１７Ａ，１７Ｂ付近において矩形である。しかし、断面の角部は完全な直角ではなく、連続的な曲面で接続されている。また、流路１３Ａ，１３Ｂの長手方向軸線（吸込口１５から吐出口１７Ａ，１７Ｂの断面中心を結んだ線）の形状も連続的である。このため、汚水汚物が流れる過程で流路１３Ａ，１３Ｂ内で引っ掛かるのが防止される。

図６及び図７は、３本の流路を備える、第２の実施形態に係るポンプ羽根２１について説明する図である。特に。図６（Ａ）は第１の実施形態の図２（Ａ）に対応し、図６（Ｂ）は図２（Ｂ）に対応し、更に、図７は図５に対応している。ここで、図６は３本の流路２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃが吸込口２５を中心として等角度間隔の位置で配置された状態を示す図である。

第１の実施形態と同様に、各流路２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃは、完全に同一の寸法及び形
状を有しており、且つ回転軸線Ｃに関して、図１の流路を回転コピーして、等角度間隔で配置したものである。従って、図６（Ｂ）に示すように、流路２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃが吸込口２５から半径方向外側に向かう領域は、相互に１２０°離れた方向に延びている。

図６（Ｂ）は、図２（Ｂ）と同様に、ポンプ羽根２３の外縁（点線で表示）によって実際の流路２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃを示した図である。ポンプ羽根２３の外縁近傍では、図２（Ｂ）の例と同様に、広い角度範囲（約１２０°）にわたって吐出口２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃが形成されている。図７は、実際のポンプケーシング２６内にポンプ羽根が収納されている状態を示す断面図である。

本実施形態に係るポンプ羽根で２１は、１回転ごとに３つの流路２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃから３回に分けて汚水汚物が排出されることとなる。このため、排出流量が同じと仮定した場合には、流路が２本の第１の実施形態のポンプ羽根１１よりも、排出時の圧力変動は低く抑えられる。

以上の説明は、すべての流路が同じ寸法及び形状で、各回転軸線を中心に等角度間隔で配置されているポンプ羽根である。しかし、流体バランスを低減できるのは、上記の構成のポンプ羽根に限られる訳ではない。すなわち、図８（Ａ）に示すように、１本の流路が細く、残りの流路２本が太い場合でも、流体バランスを低減することは可能である。これとは逆に、細い流路が２本と太い流路が１本の組み合わせでも可能である。

また、図８（Ｂ）に示すように、各流路間の角度間隔を等しくしない場合であっても、流体バランスを低減することは可能である。このように、角度間隔を変化させることで、ボリュート内の間欠流（脈動）を大きくし、異物の排出性を高めることができる。

図９は、本実施形態に係る上述のポンプ羽根１１を備えた水中ポンプ６０の断面図である。ポンプ羽根１１は、ポンプケーシング６２内に収容されており、ポンプ羽根１１を回転駆動するための密閉型の水中モータ６３に連結されている。水中モータ６３は、ステータ６４及びロータ６５からなるモータ６６と、モータ６６を覆うモータケーシング６７とを備えている。ロータ６５の中心部には、上下方向に延びる駆動軸６８が設けられている。駆動軸６８の上端部とやや下側の中途部とは、軸受６９、７０によってそれぞれ回転自在に支持されている。そして、駆動軸６８の下端部にポンプ羽根１１が連結されている。

ポンプケーシング６２の内部には、断面が半円状に窪んだ内壁７５によって区画されたポンプ室７６が形成されている。ポンプ羽根１１の吐出部８８は、このポンプ室７６に収容されている。ポンプケーシング６２の下部には、下方に突出した吸込部７１が形成されている。吸込部７１には、下方に開口した吸込口７２が形成されている。ポンプケーシング６２の側部には、側方に突出した排出部７３が形成されている。排出部７３には、側方に開口した排出口７４が形成されている。

本発明に係るポンプ羽根は、特に、汚水汚物用水中ポンプに利用することが可能である。

１，１１，２１ ポンプ羽根
３ 流路
５ 吸込口
７ 吐出口
１３Ａ，１３Ｂ 流路
１５ 吸込口
１７Ａ，１７Ｂ 吐出口
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ 流路
２５ 吸込口
２６ ポンプケーシング
２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ 吐出口
Ｃ 回転軸線

Claims (8)

1. 略円筒状の本体部と、
   前記本体部の下端面の中央に設けられた吸込口と、
   前記本体部の側面に開口する吐出口と、
   前記本体部の内部で前記吸込口から吐出口に連通する流路とを備えるノンクロッグ型の水中ポンプ用ポンプ羽根であって、
   前記流路の数は複数本あり、これらの流路は回転軸線に関して流体アンバランスを低減させるように、流路の寸法、形状及び位置が設定されており、
   前記流路の断面は、前記吸込口から前記吐出口に向かって、円形から略矩形又は楕円形に変化し、
   各流路の中心線は、前記吸込口近傍において前記回転軸線と平行で且つ一致し、下流側において前記回転軸線に関して半径方向外側に向かい、各流路は、前記回転軸線方向から半径方向外側への遷移部分を有し、この遷移部分は連続的な曲面で形成されている、
   ポンプ羽根。
2. 前記流路の数は、２本以上であることを特徴とする請求項１に記載のポンプ羽根。
3. 前記流路は、前記吸込口と吐出口との間で、断面積が変化することを特徴とする、請求項１又は２のポンプ羽根。
4. 前記流路は、内壁面が連続曲面で形成されていることを特徴とする、請求項１から３の何れか一項に記載のポンプ羽根。
5. 少なくとも２本の前記流路の分岐部の近傍における内壁は、相互に異なる表面粗さを具備していることを特徴とする、請求項１から４の何れか一項に記載のポンプ羽根。
6. 前記流路は、すべて同じ寸法及び形状を有しており、前記回転軸線に関して等角度間隔で配置されている、請求項１から５の何れか一項に記載のポンプ羽根。
7. 前記吐出口は、前記ポンプ羽根の外縁近傍において、３６０°を前記流路の数で除した角度の範囲にわたって形成されている、請求項１から６の何れか一項に記載のポンプ羽根。
8. 請求項１から７の何れか一項に記載のポンプ羽根と、このポンプ羽根を収容するポンプケーシングと、前記ポンプ羽根を駆動するモータとを備えたことを特徴とする水中ポンプ。