JP2007187063A

JP2007187063A - 自吸式ポンプ

Info

Publication number: JP2007187063A
Application number: JP2006005228A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Hirata; 真宏平田; Takafumi Seki; 孝文関
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2006-01-12
Publication date: 2007-07-26
Anticipated expiration: 2026-01-12
Also published as: JP4702064B2

Abstract

【課題】エアを容易に排出し、ポンプの騒音を低減でき、小さなエアの排出が無く、ポンプ効率の低下を補うことができる。
【解決手段】電動機１と、羽根車３と、羽根車３のブレード２の前面に付設した前面シュラウド４と、羽根車室５と、仕切り板６に設けた水を吸い込む孔部６ａと、羽根車室５から流出した水を通水する吐出通路８と、流出した水を受ける送出タンク部９と、送出タンク部９と羽根車室５とを連通する還流部１０を備える。前面シュラウド４を中央が開口部１１となったほぼ平坦面に形成する。ブレード２の開口部１１に対向した部分の高さを前面シュラウド４で覆われた部分のブレード２高さよりも高くする。この高い部分を開口部１１から前方に突出させる。このブレード２の開口部１１から突出した部分を仕切り板６に小間隙１２を介して対向させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自吸式ポンプ、例えば、給湯器に組み込まれる追い炊き用として使用される循環ポンプなどとして用いられる自吸式ポンプに関するもので、特に、風呂の浴槽水等を吸い上げ自吸させることができる自吸式ポンプに関するものである。

従来から自吸式ポンプとして特許文献１が知られている。この特許文献１に示されたような自吸式ポンプは例えば給湯器に組み込まれるもので、自吸式ポンプが組み込まれた給湯器は、戸建て住宅であれば建物の裏口近傍に設置され、また、マンションのような集合住宅であれば玄関横に設置される。そして、通常は、浴槽の近くに設置されることで、配管の全長は５ｍ以下程度となる。しかし、部屋の間取りによっては、浴槽とは正反対の場所に給湯器が設置される場合があり、このような場合には配管長さが最大で２０〜２５ｍにもなる場合がある。

ここで、従来、配管は銅配管が一般的であり、配管内径もφ１２〜φ１５ｍｍ程度のものが使用されている。

従来のこの種の給湯器に組み込まれる自吸式ポンプは、配管内径が上記のようにφ１２〜φ１５ｍｍのものであるから配管抵抗もそれほど大きくなく、配管内やポンプ室内に残留したエアはスムーズに排出することができる。

図５にこの種の従来の自吸式ポンプＰの一例の断面図を示す。図６は羽根車３を収納したケーシング本体１３の正面図であり、図３はケーシング１８内の仕切り板６の正面図、図４はケーシングカバー１６を開放側から見た背面図である。

図５において１は電動機であり、その一側にケーシング１８の一側部を取付けてある。ケーシング１８は一側が開放したケーシング本体１３と、一側が開放したケーシングカバー１６とを組み合わせて構成してある。

すなわち、電動機１の一側にケーシング本体１３を取付け、電動機１の回転シャフト１４をケーシング本体１３内に設けた羽根車室５内の羽根車３に結合している。ケーシング本体１３の開放側（電動機１と反対側の側面開口側）に仕切り板６及びパッキン１５を介してケーシングカバー１６の開放側を結合して内部にポンプ室１７を形成したケーシング１８が形成してある。

上記仕切り板６は図３に示すように、所定位置に中央の孔部６ａ、還流部１０’の一つを構成するための還流用孔部６ｂ、流通孔部６ｃを形成してあり、パッキン１５はこれらの中央の孔部６ａ、還流用孔部６ｂ、流通孔部６ｃの周囲からの水漏れを防止するように構成してある。

また、図５に示すように、ケーシング本体１３の羽根車室５内には羽根車３を収容してあり、羽根車室５の中央部には回転シャフト１４を突出してあり、回転シャフト１４の先端部には羽根車３をメカニカルシール１９を挟み込んだ状態で装着してあることで、電動機１とポンプ室１７とをシールしている。

羽根車３には、水を吸排するためのブレード２を設けてあり、更に、ブレード２の前面には前面シュラウド４が装着してある。前面シュラウド４は円板状の中央に開口部１１を設けて該開口部１１を仕切り板６の中央の孔部６ａに対向させてこの部分を羽根車３の吸込み部２１としていると共に、開口部１１の周縁部に前方に向けてマウスリング２０を突設し、マウスリング２０の先端と仕切り板６との間に小間隙１２’を形成している。これによりブレード２より吐き出された水が羽根車３の吸込み部２１に戻り難くし、ポンプの効率を高くしている。

ケーシング本体１３には羽根車室５、吐出通路８、送出タンク部９が設けてあり、羽根車室５から流出した水が吐出通路８を経て送出タンク部９に送られるようになっている。また、送出タンク部９と羽根車室５とは更に別の還流部１０を構成するための孔部３７により連通している。

ケーシングカバー１６内には図４に示すように、吸込継手２２と連通する吸込通路２３と、水タンク部２４とが形成してある。吸込通路２３は図３、図５に示す仕切り板６の中央の孔部６ａによってケーシング本体１３の羽根車室５と連通している。水タンク部２４と送出タンク部９とは図３に示す仕切り板６に設けた流通孔部６ｃにより連通している。図４中２５は水タンク部２４に連通する吐出継手であり、２６は水タンク部２４の上部に形成した気水分離室である。また、２７は水タンク部２４に連通する排水継手であり、排水継手２７には図７に示すように電磁弁のような開閉弁２８を有する排水管２９を接続してあって、開閉弁２８を開くことでポンプ内の水を外部に排水できるようになっており、運転に当たっては開閉弁２８を閉じるようになっている。

図７は従来の自吸式ポンプＰの使用状態を示す概略構成図であり、図７において３０は給湯器、３１は吸込配管、３２は吐出配管、３３は熱交換器、３４は浴槽である。吸込配管３１は途中に三方切換え弁３５を設けて水道管３６に接続してある。

次に、動作を説明する。

まず、開閉弁２８を閉じ、三方切換え弁３５を切換えて吸込配管３１側を閉、水道管３６側を開とすることで、水道水を呼び水として一定量注水する。注水された水は羽根車室５内に浸入することになる。

次に、三方切換え弁３５を切換えて水道管３６側を閉、吸込配管３１側を開とすると共に、電動機１を駆動すると羽根車室５内の羽根車３が回転する。すると羽根車室５内の水が羽根車３のブレード２によってかき回されることとなり、この時水中に気泡が混入することになる。空気が混入された水は吐出通路８を通って送出タンク部９に入り、大半の水とエアーは仕切り板６に設けた流通孔部６ｃを通ってケーシングカバー１６内の水タンク部２４に流入する。ここで一部の水は還流部１０を構成するための孔部３７を通って羽根車３へと戻されて自吸効率を高めるようになっている。

ケーシングカバー１６内の水タンク部２４の上部には気水分離室２６を設けてあるので、仕切り板６の流通孔部６ｃを通ってケーシングカバー１６内の水タンク部２４に流入した水は、この気水分離室２６で空気と水とに分離され、その空気は図４の矢印Ｃに示すように吐出継手２５から熱交換機３３を経て吐出配管３２を通って浴槽３４内へ吐出される。

更に一部の水は図４の矢印Ｄに示すように水タンク部２４から仕切り板６に設けた還流部１０’を構成するための還流用孔部６ｂを通って再び羽根車室５に戻り、同様に自吸効率を高めるようになっている。すなわち、水は羽根車室５と水タンク部２４との間を循環し空気のみが外部に流出する。そして、この状態が続くと羽根車室５の中央部や吸込配管３１から吸込通路２３においては圧力が徐々に低下していく。吸込通路２３内の圧力と外部の圧力差によって浴槽３４内の水が吸い上げられることになり、配管内のエアが次々と排出されていく。水が吸込配管３１を通って吸込継手２２を介して吸込通路２３への流入すると本格的な吸水状態へと移行し、循環運転することになる。

循環運転が始まると、大半の水は流通孔部６ｃを経由して吐出継手２５から吐出されるが、一部の水は図５の矢印Ｅを経由し、羽根車３の吸込み部２１へ戻される。この図５の矢印Ｅを経由する水は漏れであり、できるだけ小さい方が効率を高めることができる。したがって、マウスリング２０の先端と仕切り板６との間の小間隙１２’の距離を最小となるように設定することで漏れ量を低減している。

ポンプ内、配管内に残留したエアはポンプ運転により吐出継手２５から吐出されるが、完全に排出されず、一部のエアはポンプ室１７内に引き込まれ遠心力により羽根車３の中心付近に集中しようとする。特に、マウスリング２０と、仕切り板６が近接した箇所はエアの塊の直径よりも狭いため表面張力が高まり、集中しやすい。しかし、通常はポンプのエア排出能力が高いため、支障なくエアを排出することができるので対した問題とはならない。

ところで、近年、施工性の向上の目的で風呂の追い焚き用の配管に、暖房用として使用されるペアチューブと呼ばれる配管が使用されるようになってきている。このペアーチューブと呼ばれる配管は、往きと戻りが並行してい接続された樹脂配管であり、往き戻り同時に配管でき、樹脂製であるため軽量で接続作業が容易であるという特徴を備えている。このため、風呂の追い焚き用の配管もこのペアーチューブと呼ばれる配管を使用するのが一般的となって来た。

しかしながら、このペアーチューブは内径がφ１０ｍｍと小さいため、配管抵抗が大きく、配管全長が２０ｍ以上ともなると、吸込側に大きな負荷が発生することになる。このためポンプのエアを排出する能力が低下することになる。

更に、マウスリング２０近傍に集中していたエアはマウスリング２０の端面にラジアル方向の段差がないため、かき回されこともなく、いつまでも絡みつくことで、ポンプのエア絡み音が高くなると共に、小さなエアの塊が断続的に長時間排出されるため、エンドユーザが配管の不都合によるエアの巻き込みと勘違いしてクレームの原因になるという問題が生じる。
特開２００２−３０３２８９号公報

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、エアを容易に排出し、ポンプの騒音を低減でき、小さなエアの排出も無くなり、しかも、ポンプ効率の低下を補うことができる自吸式ポンプを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明に係る自吸式ポンプは、電動機１と、電動機１により駆動され水を吸排するためのブレード２を備えた羽根車３と、羽根車３の漏れを小さくして効率よく運転するためにブレード２面に付加された前面シュラウド４と、前面シュラウド４を付加した羽根車３を収納する羽根車室５と、羽根車室５の一側に設けた仕切り板６と、仕切り板６に設けた羽根車室５に水を吸い込むための孔部６ａと、羽根車室５から流出した水が通水される吐出通路８と、前記羽根車室５から流出した水を受ける送出タンク部９と、送出タンク部９と前記羽根車室５とを連通する還流部１０を備え、前記前面シュラウド４が中央が開口部１１となったほぼ平坦面に形成されると共に、前記ブレード２の前面シュラウド４の中央の開口部１１に対向した部分の高さを前面シュラウド４で覆われた部分のブレード２高さよりも高くして該高くなった部分を前面シュラウド４の開口部１１から前方に突出させ、該ブレード２の前面シュラウド４の中央の開口部１１から突出した部分を仕切り板６に小間隙１２を介して対向させて成ることを特徴とするものである。

このように前面シュラウド４をほぼ平坦面としてマウスリング２０を無くすことで、仕切り板６との間の距離を大きく取ることができて、エアが容易に排出でき、ポンプの騒音を低減でき、更に、小さなエアの塊の排出が無くなる。しかも、ブレード２の前面シュラウド４の中央の開口部１１に対向した部分の高さを前面シュラウド４で覆われた部分のブレード２高さよりも高くして該高くなった部分を前面シュラウド４の開口部１１から前方に突出させ、該ブレード２の前面シュラウド４の中央の開口部１１から突出した部分を仕切り板６に小間隙１２を介して対向させることで、前面シュラウド４をほぼ平坦面としてマウスリング２０を無くすことによるポンプ効率の低下を補うことができる。

本発明は、前面シュラウドをほぼ平坦面とすることで、仕切り板との間の距離を大きく取ることができ、エアの表面張力が低下し、配管内ポンプ内に残留したエアをスムーズに排出することが可能となり、ポンプの騒音を低減でき、小さなエアの排出も無くなり、エンドユーザが配管の不都合によるエアの巻き込みと勘違いするといったクレームの原因を無くすことができる。また、ブレードの前面シュラウドの中央の開口部に対向した部分の高さを前面シュラウドで覆われた部分のブレード高さよりも高くして該高くなった部分を前面シュラウドの開口部から前方に突出させ、該ブレードの前面シュラウドの中央の開口部から突出した部分を仕切り板に小間隙を介して対向させることで、前面シュラウドをほぼ平坦面としてマウスリングを無くすことによるポンプ効率の低下分を補うことができる。この結果、本発明の自吸ポンプは、エア排出能力を高めると共に、必要なポンプ性能を確保することができる。

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。

図１には本発明の自吸式ポンプＰの一実施形態の断面図を示し、図２は羽根車を収納したケーシング本体の正面図である。ケーシング内の仕切り板の正面図は、前述の従来例で述べた自吸式ポンプＰと同じなので図３を共用して説明する。また、ケーシングカバーを開放側から見た背面図は、前述の従来例で述べた自吸式ポンプＰと同じなので図４を共用して説明する。

図１において１は電動機であり、その一側にケーシング１８の一側部を取付けてある。ケーシング１８は一側が開放したケーシング本体１３と、一側が開放したケーシングカバー１６とを組み合わせて構成してある。

電動機１の一側にケーシング本体１３を取付け、電動機１の回転シャフト１４をケーシング本体１３内に設けた羽根車室５内の羽根車３に結合している。ケーシング本体１３の開放側（電動機１と反対側の側面開口側）に仕切り板６及びパッキン１５を介してケーシングカバー１６の開放側を結合して内部にポンプ室１７を形成したケーシング１８が形成してある。

また、図１に示すように、ケーシング本体１３の羽根車室５内には羽根車３を収容してあり、羽根車室５の中央部には回転シャフト１４を突出してあり、回転シャフト１４の先端部には羽根車３をメカニカルシール１９を挟み込んだ状態で装着してあることで、電動機１とポンプ室１７とをシールしている。

羽根車３には、水を吸排するためのブレード２を設けてあり、更に、ブレード２の前面には前面シュラウド４が装着してある。前面シュラウド４はほぼ平坦となった円板状の中央に開口部１１を設けて該開口部１１を仕切り板６の中央の孔部６ａに対向させてこの部分を羽根車３の吸込み部２１としている。

ブレード２は前面シュラウド４の中央の開口部１１に対向した部分の高さが前面シュラウド４で覆われた部分のブレード２高さよりも高くなっていてこの高くなった部分が突出ブレード部２ａとなっている。ブレード２の突出ブレード部２ａは前面シュラウド４の中央の開口部１１から前方に（孔部６ａを有する仕切り６側に）突出させてあり、開口部１１から前方に突出した突出ブレード部２ａの突出先端が仕切り板６に小間隙１２を介して対向している。したがって、仕切り板６とほぼ平坦面となった前面シュラウド４との間の隙間は、突出ブレード部２ａの突出先端と仕切り板６との間の小間隙１２よりも長くなっており、エア排出がスムーズにできる十分な距離が確保してある。

ケーシングカバー１６内には図４に示すように、吸込継手２２と連通する吸込通路２３と、水タンク部２４とが形成してある。吸込通路２３は仕切り板６の中央の孔部６ａによってケーシング本体１３の羽根車室５と連通している。水タンク部２４と送出タンク部９とは仕切り板６に設けた流通孔部６ｃにより連通している。図４中２５は水タンク部２４に連通する吐出継手であり、２６は水タンク部２４の上部に形成した気水分離室である。また、２７は水タンク部２４に連通する排水継手であり、排水継手２７には電磁弁のような開閉弁２８を有する排水管２９を接続してあって、開閉弁２８を開くことでポンプ内の水を外部に排水できるようになっており、運転に当たっては開閉弁２８を閉じるようになっている。

上記実施形態の自吸式ポンプＰは例えば、前述の従来例と同様に図７に示すように給湯器３０に組み込んで使用される。

次に、本実施形態の動作を説明する。

次に、三方切換え弁３５を切換えて水道管３６側を閉、吸込配管３１側を開とすると供に、電動機１を駆動すると羽根車室５内の羽根車３が回転する。すると羽根車室５内の水が羽根車３のブレード２によってかき回されることとなり、この時水中に気泡が混入することになる。空気が混入された水は吐出通路８を通って送出タンク部９に入り、大半の水とエアーは仕切り板６に設けた流通孔部６ｃを通ってケーシングカバー１６内の水タンク部２４に流入する。ここで一部の水は還流部１０を構成するための孔部３７を通って羽根車３へと戻されて自吸効率を高めるようになっている。

循環運転が始まると、大半の水は流通孔部６ｃを経由して吐出継手２５から吐出されるが、一部の水は図１の矢印Ｅを経由し、羽根車３の吸込み部２１へ戻される。

ここで、管路抵抗が大きく吸込側に大きな負荷が発生し、ポンプのエア排出能力が低下した場合でも、前面シュラウド４をほぼ平坦として従来のようにマウスリング２０を設けないので、ほぼ平坦な前面シュラウド４と仕切り板６との間の距離をエアの塊の直径よりも十分に大きく確保でき、これにより表面張力の影響が無いためエアは従来のようにマウスリング２０近傍に集中することもなく、スムーズに羽根車３の吸込み部２１に引かれ、水と一緒に排出されることになる。

しかし、前面シュラウド４をほぼ平坦面としてマウスリング２０を設けない構造とすると図１の矢印Ｅ方向の漏れが多くなり、ポンプとしての効率が低下することになる。しかしながら、本発明においては、ブレード２の前面シュラウド４の中央の開口部１１に対向した部分の高さを前面シュラウド４で覆われた部分のブレード２高さよりも高くして該高くなった部分を前面シュラウド４の開口部１１から前方に突出させ、該ブレード２の前面シュラウド４の中央の開口部１１から突出した部分を仕切り板６に小間隙１２を介して対向させてあるので、上記図１の矢印Ｅ方向の漏れを減少させることができると共に、水をかき出すというブレード２本来の仕事量が増加するため、ポンプとしての性能の低下が発生しない。ブレード２の吸込み部２１に位置する部分である突出ブレード部２ａ部分は仕切り板６との間の距離が狭いが、ブレード２の端面よりラジアル方向に段差ができるためエアを効率よくかき回すことができ、結果的にエアを水と一緒にスムーズに排出できることになる。

これによりエア絡みによる異常音の発生がなく、かつポンプ性能の維持も可能にした優れた自吸式ポンプＰを実現できる。

なお、上記実施形態では本発明の自吸式ポンプＰを、給湯器に組み込んで追い炊き用として使用する例として説明したが、これにのみ限定されることなく、燃料電池装置やヒートポンプ装置、あるいはその他の種々の装置のポンプとして使用することができる。

本発明の自吸式ポンプの一実施形態の断面図である。同上の羽根車を収納したケーシング本体の正面図である。本発明及び従来例に共通なケーシング内の仕切り板の正面図である。本発明及び従来例に共通なケーシングカバーを開放側から見た背面図である。従来例の自吸式ポンプの断面図である。従来例の羽根車を収納したケーシング本体の正面図である。自給式ポンプの使用状態を示す概略構成図である。

符号の説明

１電動機
２ブレード
３羽根車
４前面シュラウド
５羽根車室
６仕切り板
６ａ孔部
８吐出通路
９送出タンク部
１０還流部
１１開口部
１２小間隙

Claims

電動機と、電動機により駆動され水を吸排するためのブレードを備えた羽根車と、羽根車の漏れを小さくして効率よく運転するためにブレード面に付加された前面シュラウドと、前面シュラウドを付加した羽根車を収納する羽根車室と、羽根車室の一側に設けた仕切り板と、仕切り板に設けた羽根車室に水を吸い込むための孔部と、羽根車室から流出した水が通水される吐出通路と、前記羽根車室から流出した水を受ける送出タンク部と、送出タンク部と前記羽根車室とを連通する還流部を備え、前記前面シュラウドが中央が開口部となったほぼ平坦面に形成されると共に、前記ブレードの前面シュラウドの中央の開口部に対向した部分の高さを前面シュラウドで覆われた部分のブレード高さよりも高くして該高くなった部分を前面シュラウドの開口部から前方に突出させ、該ブレードの前面シュラウドの中央の開口部から突出した部分を仕切り板に小間隙を介して対向させて成ることを特徴とする自吸式ポンプ。