JP2008150961A - ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】組立てが容易で長寿命の多段ヒューガル型のポンプを提供する。
【解決手段】２枚の羽根車１６、１７が直列に内蔵されたポンプ部４と、液体の吸込口２と吐出口３が配置されたポンプケース５と、ポンプ部を駆動するモータ部６と、羽根車の互いに対向する側の一方の中心部に所定の内径と長さをもつ中空状の吐出側突起部及び吸込側突起部と、この吐出側突起部及び吸込側突起部と羽根車を貫通して前記羽根車を回転自在に支持する軸２２と、前記羽根車に固定されるすべり軸受２１と、２枚の羽根車を一体に連結させる接続管２０と、少なくとも１つの羽根車の内外部を連通する環流孔２８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、モーターにより駆動され、液体を吸入して吐出する多段ヒューガル型のポンプに関する。

常時、満水状態を維持し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り、この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（例えば、特許文献１など参照）。

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、長寿命の小型ポンプが要望され、しかも、システムに合わせた多種のポンプ性能が要求されている。

これを実現するためには、ポンプの羽根車やモータ性能を要求性能に合わせるべく形状や材質等を変え対応する必要がある。
特開２００６−２５００６６号公報

しかしながら、多種のポンプ特性を有するポンプを生産するために、羽根車やモータ性能を要求仕様に合わせて形状や材質等を変え対応しなければならず、部品の共有化が図れず、量産性に欠け、製品価値が高いポンプとなってしまうという問題を有していた。

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、多種多様な市場要求のポンプ特性を容易に実現し、組み立て易く且つ部品の共有化ができ、利便性の高い低コストのポンプを提供することを目的とする。

本発明に係るポンプは、上記目的を達成するために、液体を吸排する少なくとも２枚の羽根車がポンプ室を隔てる仕切板により挟まれて直列に内蔵されたポンプ部と、前記ポンプ部を収納し、液体の吸込口と吐出口が配置されたポンプケースと、前記ポンプ部を駆動するモータ部と、前記羽根車の互いに対向する側の中心部に所定の内径と長さをもつ中空状の突起と、前記突起と前記羽根車を貫通して該羽根車を回転自在に支持する軸と、前記羽根車に固定されるすべり軸受と、前記２枚の羽根車を一体に連結させる接続管と、少なくとも１つの羽根車の内外部を連通する環流孔と、を備えたことを特徴としている。

この構成により、羽根車の入口部から吸込まれた液体が羽根車内部を通り、排出口から吐出されるが、液体の一部は、羽根車の内外部を連通して設けられた環流孔より再び羽根内部に取り込まれることにより、羽根車の吐出揚程及び流量を下げることができる。

本発明に係るポンプでは、前記環流孔を、両方の羽根車に設け、一方の羽根車と他方の羽根車でその孔形状を異にし、その環流孔の開口面積に相違を持たせてもよい。或いは、一方の羽根車に形成した環流孔と他方に形成した環流孔の孔数を異にしてもよい。

このように、環流孔の孔形状を変え、或いは孔数を変えることにより、環流する液体の量を任意に可変でき、それにより羽根車の性能を自在に調整することが可能となる。したがって、容易に多種多様のポンプ特性を実現でき、共用性の高い低コストなポンプを提供することが可能となる。

本発明は、多種多様な市場要求のポンプ特性を容易に実現し、組み立て易く且つ部品の共有化ができ、利便性の高い低コストのポンプを提供することができるという効果を奏する。

本実施の形態のポンプは、液体を吸排する少なくとも２枚の羽根車がポンプ室を隔てる仕切板により挟まれて直列に内蔵されたポンプ部と、前記ポンプ部を収納し、液体の吸込口と吐出口が配置されたポンプケースと、前記ポンプ部を駆動するモータ部と、前記羽根車の互いに対向する側の中心部に所定の内径と長さをもつ中空状の突起と、前記突起と前記羽根車を貫通して該羽根車を回転自在に支持する軸と、前記羽根車に固定されるすべり軸受と、前記２枚の羽根車を一体に回転させる接続管と、少なくとも１つの羽根車の内外部を連通する環流孔と、を備えている。

上記構成の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用いて詳細に説明する。

（実施例）
図１および図２に示すように、ポンプ１の上側には液体の吸込口２と吐出口３が設けられ液体を吸排するポンプ部４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５が配置されている。

下側にはポンプ１の駆動源となるモータ部６を収納し、モータ部６とポンプ部４を隔離してポンプ部４からモータ部６への液体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７が配置されている。

モータ部６は、磁界を発生させる円筒形状のステータ８と、そのステータ８を制御する制御基板９と、ステータ８および制御基板９を保護するために注入され硬化した樹脂１０と、樹脂１０の露出を防ぐ蓋１１とから構成されていて、ステータ８は防水隔壁７の凹状部７Ａの内側に取り付けられている。

ステータ８の下側には、例えばホールセンサやトランジスタ等の電子部品１２、１３を備えた制御基板９が取り付けられている。

一方、ポンプ部４は、ポンプ室１Ａ内に設けられ、ステータ８が発生させた磁界により回転駆動され永久磁石等からなる円筒形状のロータ１４があり、そのロータ１４と一体に取り付けられた複数の羽根１５が形成されている。

また、ポンプ部４は、図３に示すように、その複数の羽根１５により液体を吸排するＰＰＳ等のプラスチック等からなる同じく円筒形状の吐出側羽根車１６と、同じくＰＰＳ等のプラスチック等からなる円筒形状の吸込側羽根車１７と、を有している。吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７には、互いに対向する側の中心部に所定の内径と長さを持つ中空状（円筒形状）の突起である吐出側突起部２４と吸込側突起部２６とが設けられている。この吐出側突起部２４の外周壁には、後述する接続管２０に形成された凹型嵌合部２５ａと嵌合する凸型嵌合部２４ａが設けられている。同じく吸込側突起部２６の外周壁には、接続管２０に形成された凹型嵌合部２５ｂと嵌合する凸型嵌合部２６ａが設けられている。

また、このポンプ１においては、吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７を仕切る円盤形状の仕切板１８があり、吸込側羽根車１７から円周方向に排出された水を吐出側羽根車１６の中央吸込み口へ導水するガイド羽根１９ａ、外周切欠き口１９ｂを備えたＰＰＳ等のプラスチック等からなる案内羽根１９が配置されている。

吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７の間には、その吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７を連結するＰＰＳ等のプラスチック等からなる円筒形状の接続管２０が配置されている。接続管２０には、上下の羽根車１６、１７を連結する凹型嵌合部２５ａ、２５ｂが設けられている。

吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７の回転中心部には、焼成カーボン或いはモールドカーボンなど摺動性の良い材料からなるすべり軸受２１が一体に構成されていて、ロータ１４と、吐出側羽根車１６および吸込側羽根車１７を回転自在に支持するステンレスやセラミック等の高硬度材料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、すべり軸受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が取り付けられている。

さらに、ロータ１４は、防水隔壁７を介してステータ８と対向するように設置されている。かかるロータ１４は、吐出側羽根車１６に対して一体的に設けられ、この吐出側羽根車１６と共に前記軸２２を回転中心として回転するようになっている。

また、吐出側羽根車１６は、前面シュラウド１６ａと後面シュラウド１６ｂの間に複数の羽根１５を有すると共に、その回転中心に設けられた吐出側突起部２４に近接した位置であって、且つ、回転中心軸に対して対象な位置に同一形状の平面視円形の環流孔２８を２つ設けている（図４参照）。なお、吸込側羽根車１７には、環流孔２８は設けられていない。

このように構成された吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７は、該吐出側羽根車１６の凸型嵌合部２４ａに接続管２０の凹型嵌合部２５ａを挿入させた後、仕切板１８と案内羽根１９を防水隔壁７へ固定し、接続管２０の凹型嵌合部２５ｂに吸込側羽根車１７の凸型嵌合部２６ａを挿入させることで連結される。

以上の構成において、本実施例におけるポンプの動作を、図１及び図２を用いて説明する。

ポンプ１において制御基板９により制御されたステータ８が回転磁界を発生させると、その回転磁界によりロータ１４が回転駆動される。

ロータ１４が回転駆動されると、ロータ１４と一体に設けれた吐出側羽根車１６が同じく回転駆動され、接続管２０により連結された吸込側羽根車１７もこれと共に回転駆動されることでポンプ１が駆動される。

ポンプ１が駆動されると、液体はポンプ１の上部側面に設置された吸込口２よりポンプ部４内の吸込側羽根車１７に吸込まれる。

吸込まれた液体は、回転する吸込側羽根車１７に形成された複数の羽根１５により円周方向へ増圧され、案内羽根１９の周囲に設けられたガイド羽根１９ａにより外周切欠き口１９ｂに導水される。外周切欠き口１９ｂに導水された液体は、案内羽根１９と仕切り板１８により区切られた空間内を増圧されたまま吐出側羽根車１６の中心部である吸込み側へ導水される。

吐出側羽根車１６に吸込まれた液体は、吐出側羽根車１６に形成された複数の羽根１５により円周方向へさらに増圧され、側面に配置された吐出口３よりポンプ１外へ吐出される。

このとき、すべり軸受２１の底部、すなわち吐出側羽根車１６の裏側の圧力Ｐ２より吐出側羽根車１６の前面シュラウド１６ａと後面シュラウド１６ｂで囲まれた領域の圧力Ｐ１が低いために、吐出側羽根車１６の裏側から環流孔２８を通る液体の流れが発生する。これにより、環流する液体の分だけ、吐出口３から排出される液体の量が下がることになる。また、前記圧力Ｐ１と圧力Ｐ２の圧力差により流体の流れＡが発生するため、環流孔２８は、圧力Ｐ１が最も低い吐出側羽根車１６の回転中心部近傍に設けることが好ましい。

以上のように本実施例によれば、ポンプ部４に内蔵された少なくとも１枚の羽根車に環流孔２８を設けることにより、吐出口３からの吐出流量、すなわちポンプ性能を下げることができ、また、羽根車の環流孔２８の形状を任意に変えることにより所望のポンプ性能とした多種多様のポンプを容易に組み立てて作ることができる。したがって、他の多くの部品は変えずに幾種類ものポンプ性能の異なる低コストで利便性の高いポンプを提供することができる。

なお、図５に示すように、吐出側羽根車１６と同様に吸込側羽根車１７にも環流孔２９を設けてもよい。またその際、吐出側羽根車１６には円形の環流孔２８を回転中心軸の対称位置に２つ設け、一方、吸込側羽根車１７には前記環流孔２８の開口面積とは異なる孔とした例えば四角形の環流孔２９を回転中心軸に対し、等間隔に３個設けてもよい。このように、要求ポンプ性能にあわせ環流孔２８、２９を設定することにより、要求ポンプを提供できる。環流孔２８、２９の形状やその大きさ（開口面積）は、要求されるポンプ性能に応じて決められる。

実施例に示すポンプの断面図である。 実施例に示すポンプの分解斜視図である。 実施例に示す羽根車と接続管の分解斜視図である。 実施例に示すポンプの吐出側羽根車を示し、前面シュラウドを省いて示す平面図である。 実施例に示すポンプの吸込側羽根車を示し、前面シュラウドを省いて示す平面図である。

符号の説明

１ ポンプ
２ 吸込口
３ 吐出口
４ ポンプ部
５ ポンプケース
６ モータ部
７ 防水隔壁
８ ステータ
９ 制御基板
１０ 樹脂
１１ 蓋
１２、１３ 電子部品
１４ ロータ
１５ 羽根
１６ 吐出側羽根車
１７ 吸込側羽根車
１８ 仕切板
１９ 案内羽根
１９ａ ガイド羽根
１９ｂ 外周切欠き口
２０ 接続管
２１ すべり軸受
２２ 軸
２３ 軸受け板
２４ 吐出側突起部
２４ａ、２６ａ 凸型嵌合部
２５ａ、２５ｂ 凹型嵌合部
２６ 吸込側突起部
２８、２９ 還流穴

Claims (3)

1. 液体を吸排する少なくとも２枚の羽根車がポンプ室を隔てる仕切板により挟まれて直列に内蔵されたポンプ部と、
   前記ポンプ部を収納し、液体の吸込口と吐出口が配置されたポンプケースと、
   前記ポンプ部を駆動するモータ部と、
   前記羽根車の互いに対向する側の中心部に所定の内径と長さをもつ中空状の突起と、
   前記突起と前記羽根車を貫通して該羽根車を回転自在に支持する軸と、
   前記羽根車に固定されるすべり軸受と、
   前記２枚の羽根車を一体に連結させる接続管と、
   少なくとも１つの羽根車の内外部を連通する環流孔と、
   を備え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、
   前記環流孔は、両方の羽根車に設けられ、一方の羽根車と他方の羽根車でその孔形状を異にする
   ことを特徴とするポンプ。
3. 請求項１又は請求項２に記載のポンプであって、
   前記還流孔は、一方の羽根車と他方の羽根車でその孔数が異なる
   ことを特徴とするポンプ。

Images