JP2008128099A - ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】組立が容易で、冷媒の環流・漏れを防止する十分な抵抗を持つポンプ構造のポンプを提供する。
【解決手段】羽根車２０を内蔵したポンプ部１１と、ポンプ部１１が収納され液体の吸入口９と吐出口１０が配置されたポンプケース１２と、ポンプ部１１を駆動するモータ部１３と、を有したポンプにおいて、前記羽根車２０に前記ポンプケース１２側へ突出する円筒状の吸入口マウス部２４を設けると共に、この吸入口マウス部２４を遊嵌状態で嵌入させる環状凹部２５を前記ポンプケース１２のケーシング吸入口部４０付近に設け、前記ケーシング吸入口部４０の先端部４０Ａを、前記羽根車２０への冷媒の吸込を阻害させない高さまで突出させ、そのケーシング吸入口部４０の先端部４０Ａに内側から外側に斜面又は曲面を設けたことで、羽根車２０の前面シュラウド部２０Ａとポンプケース１２のケーシング壁面１２Ａ間の帰還流路４２における流路抵抗を増加させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータにより駆動され、液体を吸入して吐出するポンプに関する。

常時満水状態を維持して循環して使用されることが多いポンプでは、軸シール部分から液漏れが発生する場合があるため、羽根車が存在する通水部分とモーターが存在する駆動機構部分とを分離して、軸シール構造が設けられていない、例えばキャンドモーターポンプが使用されている。

キャンドモーターポンプにおいては、隔壁内に羽根車と一体となったロータを収納し、これを軸シールせずに隔壁で密閉し、外部に設けたステータで発生する回転磁力を隔壁を介してロータのマグネットに作用させて駆動する構造となっている。

この他にも、モーターで円盤状や筒状のマグネットを回転させ、隔壁を介して内部のロータのマグネットと磁気結合させて回転駆動するマグネットカップリング式の電磁駆動ポンプが利用されている。

これらのキャンドモーターポンプやマグネットカップリング式の電磁駆動ポンプは、ポンプケース内の羽根車に対して電磁力で動力伝達して軸シール構造を有しないことからシールレスポンプと呼ばれている。

このようなシールレスポンプのなかで、近年、市場からは、高揚程、高信頼性の小型ポンプが要望されており、ポンプ効率がよいポンプの必要性が生じている。

ポンプ効率を考慮した様々な構造が採用されており、ある自吸式ポンプの場合は仕切板マウス部内径と羽根車の外径との隙間を小さくし、揚水性能及びポンプ効率を向上させている（例えば特許文献１参照）。
特開２００５−４８６７５号公報

しかしながら前記従来技術の特許文献１に記載の自吸式ポンプでは、仕切板を微調整しながらビス締めによる固定で隙間管理をしており、工数アップとなっていた。また、この自吸式ポンプでは、１ヶ所の隙間で漏れる水量を少なくする構造であり、十分な抵抗となっていなかった。

そこで本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、組立が容易で、冷媒の環流・漏れを防止する十分な抵抗（流路抵抗もしくは通水抵抗）を持つ構造としたポンプを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、液体を吸排する羽根車を内蔵したポンプ部と、ポンプ部が収納され液体の吸入口と吐出口が配置されたポンプケースと、ポンプ部を駆動するモータ部と、を有したポンプにおいて、前記羽根車に前記ポンプケース側へ突出する円筒状の吸入口マウス部を設けると共に、この吸入口マウス部を遊嵌状態で嵌入させる環状凹部を前記ポンプケースのケーシング吸入口部付近に設け、前記ケーシング吸入口部の先端部を、前記羽根車への冷媒の吸込を阻害させない高さまで突出させ、そのケーシング吸入口部の先端部に内側から外側に斜面又は曲面を設けたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のポンプであって、前記羽根車の前面シュラウド部に凸形状部を設け、この凸形状部を遊嵌状態で嵌入させる凹形状部を前記ポンプケースのケーシング壁面に設けたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のポンプであって、前記羽根車の吸入口マウス部の外周壁面にリブ形状部を設け、このリブ形状部を遊嵌状態で嵌入させるくぼみ形状部を前記環状凹部の内周壁面に設けたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のポンプであって、前記羽根車の吸入口マウス部の外周壁面にＶ字形溝を設けたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のポンプであって、前記羽根車の吸入口マウス部をマグネットとし、前記マグネットに磁性流体を磁力により付着させ、該吸入口マウス部とこの吸入口マウス部を遊嵌状態で嵌入させる環状凹部との空間を前記磁性流体で封入したことを特徴とする。

本発明は、組立が容易で、且つ液体の環流・漏れを防止する十分な抵抗を持つポンプ構造としたことで、ポンプ効率を向上させることのできるポンプを提供することができる。

本発明の実施の形態は、液体を吸排する羽根車を内蔵したポンプ部と、ポンプ部が収納され液体の吸入口と吐出口が配置されたポンプケースと、ポンプ部を駆動するモータ部と、を有したポンプにおいて、前記羽根車に前記ポンプケース側へ突出する円筒状の吸入口マウス部を設けると共に、この吸入口マウス部を遊嵌状態で嵌入させる環状凹部を前記ポンプケースのケーシング吸入口部付近に設け、前記ケーシング吸入口部の先端部を、前記羽根車への冷媒の吸込を阻害させない高さまで突出させ、そのケーシング吸入口部の先端部に内側から外側に斜面又は曲面を設けたものである。

前記ケーシング吸入口部の先端部を、羽根車への冷媒の吸込を阻害させない高さまで突出させるとは、ケーシング吸入口部の先端部は吸入口から吸込まれた冷媒の通水ガイドのためできるだけ長くし、羽根への冷媒の流れを阻害しない羽根上面位置より上まで突出させることである。

また、本実施の形態のポンプにおいては、前記羽根車の前面シュラウド部に凸形状部を設け、この凸形状部を遊嵌状態で嵌入させる凹形状部を前記ポンプケースのケーシング壁面に設けてもよい。

また、本実施の形態のポンプにおいては、前記羽根車の吸入口マウス部の外周壁面にリブ形状部を設け、このリブ形状部を遊嵌状態で嵌入させるくぼみ形状部を前記環状凹部の内周壁面に設けてもよい。

また、本実施の形態のポンプにおいては、前記羽根車の吸入口マウス部の外周壁面にＶ字形溝を設けてもよい。

また、本実施の形態のポンプにおいては、前記羽根車の吸入口マウス部をマグネットとし、前記マグネットに磁性流体を磁力により付着させ、該吸入口マウス部とこの吸入口マウス部を遊嵌状態で嵌入させる環状凹部との空間を前記磁性流体で封入してもよい。

これにより、本実施の形態のポンプによれば、組立が容易で、且つ液体の環流・漏れを防止する十分な抵抗を持つポンプ構造としたポンプを提供することができる。そして、上記ポンプを給水装置等の液体供給装置に組み込むようにすれば、液体供給装置の使い勝手を大いに高めることができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施例１）
図１に示すように、発熱部品１が基板２に実装されており、発熱部品１と冷媒（例えば水など）とで熱交換を行ない発熱部品１を冷却するヒートスプレッター等の冷却器３が配置されている。

また、冷媒から熱を取り除くラジエター等の放熱器４と、冷媒を貯めておくリザーブタンク５と、さらに冷媒を循環させるポンプ６が配置されていて、前記冷却器３と放熱器４とリザーブタンク５、およびポンプ６を接続する配管７が取りつけられている。

リザーブタンク５内の冷媒は、ポンプ６から吐出され、配管７を通って冷却器３に送られ、発熱部品１の熱を奪うことでその温度が上昇して放熱器４に送られ、放熱器４で冷されてその温度が降下してリザーブタンク５へ戻る。このような冷却循環装置は、ポンプ６で冷媒を循環させて発熱部品１を冷却するものである。

図２に示すように、ポンプ６の本体８の上側には冷媒の吸入口９と吐出口１０が設けられ冷媒を吸排するポンプ部１１を内蔵したポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等のプラスチックやステンレス等の金属からなるポンプケース１２が配置されている。

このポンプケース１２の下側には、ポンプ６の駆動源となるモータ部１３を収納し、モータ部１３とポンプ部１１を隔離してポンプ部１１からモータ部１３への冷媒の浸入を防止するためのアルミ等の金属や耐熱性プラスチック等からなる防水隔壁１４が設置されている。

モータ部１３は、磁界を発生させる円筒形状のステータ１５と、そのステータ１５を制御する制御部１６と、ステータ１５および制御部１６の露出を防ぐ蓋１７と、から構成されている。ステータ１５は、防水隔壁１4の凹状になった外側に取りつけられている。ステータ１５の下側には、例えばトランスやトランジスタ等の電子部品を備えた制御部１６が取りつけられている。

一方、ポンプ部１１は、ステータ１５が発生させた磁界により回転駆動され永久磁石を外周部に固定させた円筒形状のロータ１８と、そのロータ１８と一体に表面に取りつけられた複数の羽根１９とを有している。そして、このロータ１８には、前記複数の羽根１９により冷媒を吸排するＰＰＳ等のプラスチック等からなる同じく円筒形状の羽根車２０が取りつけられている。

羽根車２０の回転の中心には、焼成カーボン或いはモールドカーボンからなる軸受２１が取り付けられていて、ロータ１８と羽根車２０を回転自在に支持するステンレス等の金属からなる円柱形状の軸２２が配置されている。

そして、軸２２の両側には、軸受２１と摺接するセラミック等からなる中空円板形状の軸受板２３が取りつけられている。さらに、ロータ１８は、防水隔壁１４を介してステータ１５と対向するように設置されている。

ここで、図４（Ａ）に示すように、羽根車２０に前記ポンプケース１２側へ突出する円筒形状の吸入口マウス部２４を設けると共に、この吸入口マウス部２４を遊嵌状態で嵌入させる環状凹部２５を前記ポンプケース１２のケーシング吸入口部４０付近に設け、前記ケーシング吸入口部４０の先端部４０Ａを、前記羽根車２０への冷媒の吸込を阻害させない高さまで突出させ、そのケーシング吸入口部４０の先端部４０Ａに内側から外側に斜面又は曲面を設けている。

または、図５に示すように、羽根車２０の前面シュラウド部２０Ａに凸形状部２６を設け、その凸形状部２６を遊嵌状態で嵌入させる凹形状部２７を前記ポンプケース１２のケーシング壁面１２Ａに設けている。この実施例では、吸入口マウス部２４の外側の前面シュラウド部２０Ａに環状をなす２つの凸形状部２６を設けている。

または、図６に示すように、羽根車２０の吸入口マウス部２４の外周壁面２４Ａにリブ形状部２８を設け、そのリブ形状部２８を遊嵌状態で嵌入させるくぼみ形状部２９を前記環状凹部２５の内周壁面２５Ａに設けている。この実施例では、吸入口マウス部２４の外周壁面２４Ａに、その高さ方向に断面形状を半円形状とした環状突起をくぼみ形状部２９として２つ設けている。

または、図７に示すように、羽根車２０の吸入口マウス部２４の外周壁面２４Ａに平面視Ｖ字形状をなすＶ字形溝３０を複数設けている。このＶ字形溝３０は、羽根車２０の回転方向に沿ってそのＶ字形状を横向きとして複数並べられて形成されている。

または、図８に示すように、羽根車２０の吸入口マウス部２４をマグネット３１とし、前記マグネット３１に磁性流体３２を磁力により付着させ、前記吸入口マウス部２４とこの吸入口マウス部２４を遊嵌状態で嵌入させる環状凹部２５との空間を前記磁性流体３２で封入している。

よって、このように構成された実施例のポンプによれば、組立が容易で、冷媒の環流・漏れを防止する十分な抵抗を持つポンプ構造とすることができる。

以上の構成において、本実施例１におけるポンプおよびそのポンプを備えた冷却循環装置の動作を図１から図８を用いて説明する。

ポンプ６において、制御部１６により制御されたステータ１５が磁界を発生させると、その磁界によりロータ１８が回転駆動される。

ロータ１８が回転駆動されると、ロータ１８と一体に形成された羽根車２０が同じく回転駆動されることでポンプ６が駆動される。ポンプ６が駆動されると、冷媒は、ポンプ６の上部側面に設置された吸入口９より羽根車２０へと吸入される。

吸入された冷媒は、回転する羽根車２０に設けられた複数の羽根１９により周囲方向へ圧送され、吐出された冷媒は、吐出口１０に接続された配管７を通って、冷却器３に送られ、発熱部品１の熱を奪うことで冷媒の温度が上昇して放熱器４に送られ、放熱器４で冷されて冷媒の温度が降下してリザーブタンク５に戻る。

この冷却循環装置は、冷媒をポンプ６を用いることにより循環させ、その循環する冷媒により前記発熱部品１を冷却するものである。冷却器３内の流路は、受熱性能を高めるために特に配管抵抗が高くなっている。

以上のように本実施例１によれば、冷媒は、回転する羽根車２０に設けられた複数の羽根１９により周囲方向へ圧送され、側面に配置された吐出口１０よりポンプ６外へ吐出されるが、冷媒の一部は、羽根車２０の吸入口付近が負圧なため羽根車２０の吸入口マウス部２０へ戻る（液体が環流する・漏れる）。環流する冷媒は、図４（Ａ）に示すように、羽根車２０の前面シュラウド部２０Ａとポンプケース１２のケーシング壁面１２Ａ間に形成される帰還流路４２を矢印Ｘで示すように流れる。そのため、ポンプ効率が低下する原因となっていた。

図３は従来の構造であるが、羽根車２０の吸入口マウス部４１とこれと対向するポンプケース１２の対向部４３の長さが短いため、できるだけこの間の隙間Ｓを小さくして羽根車２０の吸入口マウス部４１へと液体が戻る（矢印Ｘで示すように液体が環流する・漏れる）ことを防止していた。そのため、この従来構造では、組立には隙間管理が必要であった。

本実施例１の図４（Ａ）は、羽根車２０に前記ポンプケース１２側へ突出する円筒形状の吸入口マウス部２４を設けると共に、この吸入口マウス部２４を遊嵌状態で嵌入させる環状凹部２５を前記ポンプケース１２のケーシング吸入口部４０付近に設け、前記ケーシング吸入口部４０の先端部４０Ａを、前記羽根車２０への冷媒の吸込を阻害させない高さまで突出させ、そのケーシング吸入口部４０の先端部４０Ａに内側から外側に斜面又は曲面を設けることで流路抵抗を増加させている。

このように、ケーシング吸入口部４０の先端部４０Ａを羽根車２０への冷媒の吸込を阻害させない高さまで突出させれば、流路が長くなり流体が戻る（矢印Ｘで示すように液体が環流する・漏れる）流路抵抗を増加させることができる。また、ケーシング吸入口部４０の先端部４０Ａに内側から外側に斜面又は曲面を設ければ、吸入口から羽根への冷媒の流れをスムーズにすることができる。

このように、羽根車２０の前面シュラウド部２０Ａとポンプケース１２のケーシング壁面１２Ａ間の帰還流路４２を通って吸入口マウス部２４へと戻る冷媒の流路抵抗は、前記円筒状の吸入口マウス部２４が設けられることで増加するため、冷媒の環流及び漏れを防止することが可能となる。

なお、図４（Ｂ）に示すように、ケーシング吸入口部４０の先端部４０Ａがモータ部１３側へ延長された場合は、冷媒の流れを阻害し効率が悪化する。そのため、この冷媒の流れを阻害しない程度の高さ位置に、前記ケーシング吸入口部４０の先端部４０Ａを設定する。

図５も、羽根車２０の前面シュラウド部２０Ａに凸形状部２６を設け、その凸形状部２６を遊嵌状態で嵌入させる凹形状部２７を前記ポンプケース１２のケーシング壁面１２Ａに設けることで、前記帰還流路４２の流路抵抗を増加させている。

図６も同様に、羽根車２０の吸入口マウス部２４の外周壁面２４Ａにリブ形状部２８を設け、そのリブ形状部２８を遊嵌状態で嵌入させるくぼみ形状部２９を前記環状凹部２５の内周壁面２５Ａに設けることで、前記帰還流路４２の流路抵抗を増加させている。

図７は、羽根車２０の吸入口マウス部２４の外周壁面２４ＡにＶ字形溝３０を設けることで、吸入口マウス部２４の外周壁面２４Ａとポンプケース１２の吸入口凹形状部２５における内壁面２５Ａとの隙間に動圧を発生させることにより、前記帰還流路４２の流路抵抗を増加させている。

図８は、羽根車２０の吸入口マウス部２４をマグネット３１とし、前記マグネット３１に磁性流体３２を磁力により付着させ、前記吸入口マウス部２４とこの吸入口マウス部２４を挿入させる吸入口凹形状部２５との空間に磁性流体３２を封入することで、冷媒が戻る（液体が環流する・漏れる）ことを防止している。

よって、本実施例によれば、組立時に隙間管理をする必要がなく、組立が容易で、液体の環流・漏れを防止する十分な抵抗を持つ構造としたポンプ効率が高いポンプを提供できる。

なお、本実施例においては、液体供給装置の一実施例として冷却循環装置を示しているが、例えば井戸ポンプ装置や給湯装置または排水供給装置等、どのような液体供給装置であっても良い。

実施例１に示す冷却循環装置の全体概要図である。 実施例１に示すポンプの断面図である。 従来構造の羽根車とポンプケース部の要部断面図である。 実施例１に示すポンプにおける羽根車とポンプケース部の一構成例を示す要部断面図である。 実施例１に示すポンプにおける羽根車とポンプケース部の別の構成例を示す要部断面図である。 実施例１に示すポンプにおける羽根車とポンプケース部のさらに別の構成例を示す要部断面図である。 実施例１に示すポンプにおける羽根車とポンプケース部のさらに別の構成例を示す要部断面図である。 実施例１に示すポンプにおける羽根車とポンプケース部のさらに別の構成例を示す要部断面図である。

符号の説明

１ 発熱部品
２ 基板
３ 冷却器
４ 放熱器
５ リザーブタンク
６ ポンプ
７ 配管
８ 本体
９ ポンプケース
１１ ポンプ部
１３ モータ部
１４ 防水隔壁
１５ ステータ
１６ 制御部
１８ ロータ
２０ 羽根車
２１ 軸受
２２ 軸
２３ 軸受板
２４ 羽根車の吸入口マウス部
２５ ケーシングの環状凹部
２６ 前面シュラウド部の凸形状部
２７ ケーシングの凹形状部
２８ リブ形状部
２９ くぼみ形状部
３０ Ｖ字形溝
３１ マグネット
３２ 磁性流体

Claims (5)

1. 液体を吸排する羽根車を内蔵したポンプ部と、ポンプ部が収納され液体の吸入口と吐出口が配置されたポンプケースと、ポンプ部を駆動するモータ部と、を有したポンプにおいて、
   前記羽根車に前記ポンプケース側へ突出する円筒状の吸入口マウス部を設けると共に、この吸入口マウス部を遊嵌状態で嵌入させる環状凹部を前記ポンプケースのケーシング吸入口部付近に設け、前記ケーシング吸入口部の先端部を、前記羽根車への冷媒の吸込を阻害させない高さまで突出させ、そのケーシング吸入口部の先端部に内側から外側に斜面又は曲面を設けた
   ことを特徴とするポンプ。
2. 請求項１に記載のポンプであって、
   前記羽根車の前面シュラウド部に凸形状部を設け、この凸形状部を遊嵌状態で嵌入させる凹形状部を前記ポンプケースのケーシング壁面に設けた
   ことを特徴とするポンプ。
3. 請求項１に記載のポンプであって、
   前記羽根車の吸入口マウス部の外周壁面にリブ形状部を設け、このリブ形状部を遊嵌状態で嵌入させるくぼみ形状部を前記環状凹部の内周壁面に設けた
   ことを特徴とするポンプ。
4. 請求項１に記載のポンプであって、
   前記羽根車の吸入口マウス部の外周壁面にＶ字形溝を設けた
   ことを特徴とするポンプ。
5. 請求項１に記載のポンプであって、
   前記羽根車の吸入口マウス部をマグネットとし、前記マグネットに磁性流体を磁力により付着させ、該吸入口マウス部とこの吸入口マウス部を遊嵌状態で嵌入させる環状凹部との空間を前記磁性流体で封入した
   ことを特徴とするポンプ。

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