JP2008208776A - 非自吸式のキャンドポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 接液部の気密性を考慮してキャンドポンプの部品内部の鋳巣の内部欠陥から液体の漏れを無くし、高効率で低コストの非自吸式のキャンドポンプを提供する。
【解決手段】 ポンプ部２のケーシングを、吸込管７、ケーシング前板８、ケーシングパイプ９、吐出管１０からなる溶接品の外部ケーシング５と鋳造品からなる内部ケーシング１３からなる構造とし、型品の内部ケーシング１３の内部にインペラ１２を納め、鋳巣である内部欠陥からの液体の漏れを防止するため、鍛造品の溶接からなる外部ケーシング５の内部に内部ケーシング１３を納め、仮に内部ケーシング１３の内部から鋳巣の内部欠陥部分または内部ケーシング１３と外部ケーシング５との隙間から液漏れがあるとしても、キャンドポンプ１の全体での気密性を確保した非自吸キャンドポンプで、外部ケーシング内部の残水の容易な処理や、液中の異物を外部ケーシング内部にためることを目的としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、非自吸式のキャンドポンプの構造に関し、特に急冷式の冷凍機や、冷暖房装置などに使用する非自吸式のキャンドポンプの構造に関する。

ポンプケーシングの製造にあっては、三次元形状の複雑な形状を有するケーシングの製造を鋳造品とするとき、例えば鋳造品では製造が容易となるので最適な方法である。しかし、通常、金属は液体状態よりも固体状態において密度が大きい。このため、鋳造金属が凝固する際に、鋳造体の容積が小さくなって収縮が起こり、比較的冷却速度の遅い凝固の遅れる部分に鋳巣の内部欠陥が多く発生する。

そのため、非自吸式のキャンドポンプにおいては、特に吸収式冷凍機や冷暖房装置などに使用する非自吸式のキャンドポンプにおいては、キャンドポンプの全体、特に接液部分の気密性が要求される部分では、金属部品内部の鋳巣の内部欠陥部分からの汲み上げる液体の漏れの心配を無くすため、一部における接液部分にはロストワックス製品を含む鋳物部品を使用することがためらわれている。例えば、ポンプのケーシング、ステータキャン、ロータキャン、バックケーシングなどの接液部分で鋳物部品の使用がためらわれている。

そこで、従来は、板材や鋼管材などの鋳巣の内部欠陥の心配ない材料を使用して、ポンプのケーシングなどの部品を設計形状に鍛造する、機械で板材を巻く、あるいは絞るなどを行って溶接して形成している。

図５に、キャンドポンプの気密性を考慮し、キャンドモータ部分とポンプ部分の部品内部における鋳巣の内部欠陥からの漏れの心配を無くした、従来のキャンドポンプの実施例を示す。図９は従来の溶接による直接駆動式のキャンドポンプを示し、その（ａ）は一部断面で示す側面図で、（ｂ）は正面図である。さらに図１０は従来の溶接によるマグネット駆動式のキャンドポンプを示し、その（ａ）は一部断面で示す側面図で、（ｂ）は正面図であり、これらにおいて溶接部分を引出線で示す。

しかし、鍛造や溶接などでケーシングの形状を作るには、鋳造品に比べると、複雑な形状には適用できず、簡単な形状にしか適用できない。ところで、ポンプの高効率を図るためには、例えば、遠心ポンプの場合では、ポンプのケーシングを渦巻き形状にしなければならず、また、渦流ポンプの場合では、さらに複雑なケーシングの流路形状にしなければならない。そこで、これらの要求に対しては、溶接品や鍛造品からなるケーシングを使用したポンプには、さらにポンプの高効率化を図ることは困難である。そのうえ、複雑な形状のポンプケーシングを作るためには、鍛造や溶接による手段ではコストが高くなる問題がある。

特開２００３−３１４４８５号公報

本発明は、非自吸式のキャンドポンプ、特に接液部の気密性を考慮して、キャンドポンプの部品内部の鋳巣の内部欠陥からの液体の漏れの心配を無くした、高効率で低コストの非自吸式のキャンドポンプを提供することである。

上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、ポンプの高効率化を図って、ポンプ部のケーシングを型品（本発明で「型品」とは「鋳造品または樹脂成形品」をいう。）からなる内部ケーシングと鍛造品または鍛造部材の溶接品からなる外部ケーシングとからなる構造とし、この高効率を図った形状の型品からなる内部ケーシングの内部にインペラを納め、鋳巣の内部欠陥からの液体の漏れを防止するために、鍛造品または鍛造部材の溶接品からなる外部ケーシングの内部に内部ケーシングを納めている。従って、仮に内部ケーシングの内部から鋳巣の内部欠陥の部分および内部ケーシングと外部ケーシングとの隙間から液漏れがあるとしても、キャンドポンプの全体、特に接液部分の気密性を確保した非自吸キャンドポンプである。

請求項２の発明では、ポンプケーシングは外部ケーシングの吐出管を外部ケーシング本体に挿着し、かつ、挿着した外部ケーシングの吐出管の基部を内部ケーシングの吐出部に挿着して外部ケーシングの吐出管の内部流路を内部ケーシングの吐出部の内部流路と連通したうえ、上記の外部ケーシングの吐出管を外部ケーシング本体に溶接により接合して形成したことを特徴とする請求項１の手段の非自吸式のキャンドポンプである。
すなわち、液体を内部ケーシングの吐出部に通し、外部ケーシングの吐出管より外部へ液体が送り出される時に、内部ケーシングの吐出部の内部流路と外部ケーシングの吐出間の内部流路との間の隙間を小さくして、それらの内部流路を連通することで、連通部分における流れの漏れなどを含んだ流れ損失の低減を図っている。

請求項３の発明では、ポンプケーシングは外部ケーシングの吸込管を外部ケーシング本体に挿着し、かつ、挿着した外部ケーシングの吸込管の先端部を内部ケーシングの吸込部に挿着して、外部ケーシングの吸込管の内部流路を内部ケーシングの吸込部の内部流路と連通したうえ、上記の外部ケーシングの吸込管を外部ケーシング本体に溶接したことを特徴とする請求項１または請求項２の手段の非自吸式のキャンドポンプである。内部ケーシングの吸込部の内部流路と外部ケーシングの吸込管の内部流路との間の隙間を小さくして、それらの内部流路を連通することで、連通部分における流れの漏れなどによる流れ損失の低減を図っている。

請求項４の発明では、ポンプケーシングはケーシングフランジに内部ケーシングを取り付け、その内部ケーシングを外部ケーシングの内部に収める構造のため、外部ケーシングと内部ケーシングの間が隙間はあるものの密閉空間となるがその構造において、内部ケーシングの内部と外部ケーシングの内部を連通させた通路を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項の手段の非自吸式のキャンドポンプである。
すなわち、連通させた通路を設けることにより、外部ケーシング内部の液体が容易に排出可能となる。また、液体に異物などの混入があった場合、その異物はインペラ内に入り内部ケーシング渦巻き室から外部ケーシング吐出管へ吐き出されるものと、インペラからモータ側へ流れ込まれるものがある。しかし、この連通させた通路を設けることで、液体の比重と異物の比重の差を利用してモータ側へ流れ込もうとする異物は、その連通された通路から外部ケーシング内部に送られる。なを、液体の比重より大きい異物の場合には、内部ケーシングの内部と外部ケーシングの内部とを連通させた通路をインペラの外径の大きい位置に設けることが非常に有効である。このように、循環を継続することで循環液中の異物を除去することが可能となる。また、モータ内部への異物混入が減少するので軸受部の摩耗が低減され、ポンプの高信頼性が得られる。

上記の本発明の手段について説明すると、従来の非自吸式のキャンドポンプ、特に吸収式冷凍機や冷暖房装置などに使用する非自吸式のキャンドポンプでは、鋳巣等の内部欠陥の心配のない板材や管材などの材料を使用して、例えばケーシングなどの部品を形成している。すなわち、鍛造や、機械により板材を巻いたり、あるいは絞りなどにより形状化し、さらにこれらを溶接して非自吸式のキャンドポンプの部材を形成することが現状である。このように鍛造や溶接などで形状を作る方法は、複雑な形状の製造には適用できず、簡単な形状の製造にしか適用できない。この従来の手段で製造の非自吸式のキャンドポンプに対し、上記した本発明の手段による非自吸式のキャンドポンプは、ポンプ部のケーシングを鋳造品の内部ケーシングと溶接品の外部ケーシングとからなる構造としたことで、内部ケーシングの内部にインペラを納め、外部ケーシングの内部に内部ケーシングを納めるように構成されている。従って、（１）ポンプの高効率化を実現可能な高効率形状の内部ケーシングを低コストで鋳造できる。（２）さらに、外部ケーシングの役割をポンプの内外より漏れを防ぐことのみとしたので、外部ケーシングは、例えば、円形、四角形などの単純な形状でも十分であり、従って板材や鋼管材など鋳巣の内部欠陥の心配のない材料を使って溶接した外部ケーシングを使用することで、仮に内部ケーシングの内部欠陥例えば鋳巣の内部欠陥および内部ケーシングと外部ケーシングとの隙間からの液漏れが生じても、キャンドポンプとしての気密性を確保できる。（３）一方、複雑な溶接や機械巻きや鍛造などの必要性がないため、キャンドポンプのケーシング製造のコストが少なくなる。従って、本発明の手段により、高効率で、低コストでかつ高気密性を確保した非自吸式のキャンドポンプが得られる。

以上に説明したように、本発明の手段の非自吸キャンドポンプは、ポンプ部のケーシングを鋳造品の内部ケーシングと溶接品の外部ケーシングとからなる構造とし、内部ケーシングの内部にインペラを納め、外部ケーシングの内部に内部ケーシングを納めているので、高効率形状の内部ケーシングを低コストで鋳造でき、さらに外部ケーシングの形状を単純な形状として溶接された外部ケーシングとしたので、仮に鋳造による内部ケーシングや内部ケーシングと外部ケーシングとの隙間から液漏れがあっても、外部ケーシングの接液部の気密性を高めているので、ポンプ部からの液漏れが防止でき、キャンドポンプの気密性を確保してケーシングを製造できるなど、本発明は、従来にない優れた効果を奏するものである。

本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の直接駆動式の渦巻ポンプである非自吸式のキャンドポンプを示す図で、（ａ）は一部断面の側面図で、（ｂ）はポンプ部の吸込口側から見た正面図である。図２は図１のキャンドポンプの溶接による外部ケーシングの一部である外部ケーシング本体の一実施形態を示す図で、（ａ）は一部断面の側面図で、（ｂ）はポンプ部の吸込口側から見た正面図である。図３は内部ケーシングを外部ケーシングに取り付けるためのケーシングフランジに取り付けた一実施形態を示す図で、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ｏ−Ｂから見た断面からなる側面図で、（ｂ）は正面図出ある。図４は図２の外部ケーシング本体に図３の内部ケーシングを取り付け、かつ、吐出管を挿着し溶接した状態の図で、（ａ）は一部断面の側面図で、（ｂ）はポンプ部の吸込口側から見た正面図である。

本発明の非自吸式のキャンドポンプのポンプケーシングにおける形態について、図１に示す直接駆動の渦巻ポンプである非自吸式のキャンドポンプ１を例として説明する。非自吸式のキャンドポンプ１は、左側のモータ部２と右側のポンプ部３から形成されている。ポンプ部３のポンプケーシング４は、外部ケーシング５と内部ケーシング１３からなり、内部ケーシング１３を型品とし、この内部ケーシング１３の内部にインペラ１２を収め、かつ、外部ケーシング５を溶接品とし、この外部ケーシング５の内部に内部ケーシング１３を収納している。この形態において、外部ケーシング５は外部ケーシング本体６と吐出管１０で構成され、外部ケーシング本体６は吸込管７、ケーシング前板８、ケーシングパイプ９の各部材から形成されている。この外部ケーシング５を構成する各部材は、それぞれ溶接箇所１９ａ、１９ｂ、１９ｃで溶接されて固定されている。その外部ケーシング５の内部に内部ケーシング１３を有する。内部ケーシング１３はケーシングフランジ１６に固定され、外部ケーシング５の内部に挿着され、溶接箇所２２ａで溶接される。なお、図１の直接駆動の渦巻ポンプである非自吸式のキャンドポンプ１のモータ部２はポンプ部３のインペラ１２を駆動するモータで、ステータ２０とロータ２１を有し、その外殻はポンプ部３のケーシングフランジ１６と溶接箇所２２ｅで溶接し接続されている。さらにモータ部２の外殻は溶接箇所２２ｂ、２２ｃ、２２ｄで溶接されて形成されている。

上記の外部ケーシング５を構成する部品は、鍛造品または鋳巣等の内部欠陥の心配がない板材や鋼管材を使用し巻き加工や鍛造により部材を製作し、これらの部材を溶接箇所１９ａ、１９ｂ、１９ｃで溶接して製作されている。一方、上記の内部ケーシング１３を構成する部品は、型品例えば鋳物や樹脂成形品から形成されている。しかし、この型品からなる部品に内部欠陥例えば鋳巣等の材料欠陥が仮にあったとしても、これらは外部ケーシング５で被われているので、ポンプケーシングの外部へ汲上げる液体が漏洩することはない。そこで、高効率とするために内部ケーシング１３の形状が仮に複雑であっても、安心して内部ケーシング１３を型品例えば鋳物により容易に製作できる利点を有する。

本発明の他の実施の実施形態では、図１に示すように、ポンプケーシング４において、図２に示すように、外部ケーシング５を構成する外部ケーシング本体６は吸込管７を取り付けための穴を設けたケーシング前板８を吐出管１０を取り付けるための穴を設けたケーシングパイプ９に溶接箇所１９ｂで溶接して固定している。さらに、吸込管７を外部ケーシング本体６を構成するケーシング前板８に設けた穴に連通され、その周囲を溶接箇所１９ｃで溶接によりケーシング前板８に接合されている。また、図３に示すように、内部ケーシング１３は背部のケーシングフランジ１６にボルト１７で締結され、ケーシングフランジ１６と内部ケーシング１３の形状により内部ケーシング１３の内部と外部ケーシング５の内部とを連通させた通路１８を設けている。この通路１８を設けることで、外部ケーシングの内部２８の残水が容易に排水可能となり、さらに、液体に液体の比重より大きい異物の混入があった場合、内部ケーシングの内部２７から内部ケーシングの内部２７と外部ケーシングの内部２８とを連通させた通路１８を通り、外部ケーシングの内部２８へ送られる。ケーシングフランジ１６に内部ケーシング１３を取り付けた状態で、図２に示す外部ケーシング本体６に挿着し、溶接箇所２２ａで溶接され、吸込管７の後端部は内部ケーシングの吸込部１５に挿着されて吸込管７の内部流路が内部ケーシングの吸込管１５の内部通路に連通されている。

さらに本発明の実施形態では、上記の実施の形態に係る非自吸式のキャンドポンプのポンプケーシングにおけるもので、図４に示すように、外部ケーシング５の吐出管１０は外部ケーシング５を構成する外部ケーシング本体６のケーシング前板８の外周部に溶接箇所１９ｂで溶接したケーシングパイプ９の上部に設けた差込穴に挿通されて溶接箇所１９ａで溶接されている。さらに挿通された吐出管の基部１１は内部ケーシングの吐出部１４に挿通して接続され、吐出管１０の内部通路が内部ケーシングの吐出部１４の内部通路と連通されている。

さらに、図５は、本発明を適用したマグネット駆動式の渦巻ポンプであるキャンドポンプ１の一実施の形態を示す図で、図５の（ａ）は一部断面で示す側面図で、モータ部２とポンプ部３からなり、モータ部２は外側の駆動マグネット２５と内側の従動マグネット２６を有し、ポンプ部３はボルト２４でモータ部２のケーシングフランジ１６ａにポンプ部３のケーシングフランジ１６ｂがボルト２４で接続されている。ポンプ部３の吸込管７の中にはインデューサ２３を有し吸込み液体を導入している。図５の（ｂ）はポンプ部３の吸込管７の吸込口側から見た正面図で、内部の回転軸やインペラ１２やインデューサ２３を省略して示している。ポンプ部３のその他の部材は図１に示すものと同様である。

図６は、本発明を適用したマグネット駆動式の渦流ポンプであるキャンドポンプ１の一実施の形態を示す図で、図６の（ａ）は一部断面で示す側面図で、モータ部２とポンプ部３からなり、モータ部２は外側の駆動マグネット２５と内側の従動マグネット２６を有し、ポンプ部３はボルト２４でモータ部２のケーシングフランジ１６ａにポンプ部３のケーシングフランジ１６ｂがボルト２４で接続されている。ポンプ部３の吸込管７は斜め上に有し、吸込み液体を導入している。その対称の斜め上には吐出管１０を有し、インペラ１２を高速回転し、吸込み液体をインペラ１２の回転に連れて周辺の円周上を流れ、吸込管７の吸込口から吐出管１０の吐出口へ移動してポンプ作用を行わせている。従って、吸込管７、吐出管１０、ケーシングパイプ９、ケーシング前板８は外部ケーシング５を形成し、吸込管７および吐出管１０の各根元部が挿着されている部分が内部ケーシング１３で、その内部にインペラ１２が回転されている。図６の（ｂ）はポンプ部３の正面側から見た正面図で、吸込管７が左上に吐出管１０が右上に設けられている。ポンプ部３のその他の部材は、図１に示すものと同様である。

図７は、従来の溶接式の直接駆動の渦巻ポンプであるキャンドポンプ１を示し、（ａ）は一部断面で示す側面図で、左側のモータ部２と右側のポンプ部３から形成されている。ポンプ部３は、外部ケーシング５のみからなり、この外部ケーシング５は吐出管１０とケーシング前板８と吸込管７と、ケーシングパイプ９と背面側のケーシングフランジ１６からなり、内部にインペラ１２を収め、かつ、外部ケーシング５を溶接品としている。すなわち、この外部ケーシング５を構成する各部材は、それぞれ溶接箇所１９ａ、１９ｂ、１９ｃで溶接されて固定されている。モータ部２はポンプ部３のインペラ１２を駆動するモータで、ステータ２０とロータ２１を有し、その外殻はポンプ部３のケーシングフランジ１６ｂと溶接箇所２２ｅで溶接し接続されている。さらにモータ部２の外殻は溶接箇所２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅで溶接されて形成されている。吸込管７の内部にはインデューサ２３を有し吸込み液体を導入している。（ｂ）はポンプ部２の吸込管７の吸込口側から見た正面図で、内部の回転軸やインペラ１２やインデューサ２３を省略して示している。

図８は、従来の溶接式のマグネット駆動の渦巻ポンプであるキャンドポンプ１を示し、（ａ）は一部断面の側面図で、左側のモータ部２と右側のポンプ部３から形成されている。ポンプ部３は、外部ケーシング５のみからなり、この外部ケーシング５は吐出管１０とケーシング前板８と吸込管７と、ケーシングパイプ９と背面側のケーシングフランジ１６ｂからなり、内部にインペラ１２を収め、かつ、これらの外部ケーシング５を溶接品としている。すなわち、この外部ケーシング５を構成する各部材は、それぞれ溶接箇所１９ａ、１９ｂ、１９ｃで溶接されて固定されている。モータ部２はポンプ部３のインペラ１２を駆動するモータで、ステータ２０とロータ２１を有し、モータ部２の外殻はケーシングフランジ１６ａがポンプ部３のケーシングフランジ１６ｂとボルト２４で接続されている。吸込管７の内部にはインデューサ２３を有し吸込み液体を導入している。（ｂ）はポンプ部２の吸込管７の吸込口側から見た正面図である。

図９は、図１に示す本発明のキャンドポンプ１と図７に示す従来のキャンドポンプ１の性能を比較して示すグラフで、本発明のキャンドポンプ１は、内部ケーシング１３が型品で形成されているので従来の鍛造によるキャンドポンプ１に比してより複雑な形状に形成できるので、吐出量が少なくても高い揚程を確保でき、さらに吐出量が増えるに連れて効率が、従来のポンプに比してより高くなっている。

本発明の直接駆動式の渦巻ポンプである非自吸式のキャンドポンプを示す図で、（ａ）は一部断面の側面図で、（ｂ）はポンプ部の吸込口側から見た正面図である。 図１のキャンドポンプの溶接による外部ケーシングの一実施形態を示す図で、（ａ）は一部断面の側面図で、（ｂ）はポンプ部の吸込口側から見た正面図である。 内部ケーシングをケーシングフランジに取り付けた状態の図で、（ａ）は（ｂ）の断面Ａ−Ｏ−Ｂの断面図で、（ｂ）はポンプ部の吸込口から見た正面図である。 図２の外部ケーシングに図３の内部ケーシングを取り付けた状態の図で、（ａ）は一部断面の側面図で、（ｂ）はポンプ部の吸込口側から見た正面図である。 本発明のマグネット駆動式の渦巻ポンプであるキャンドポンプを示す図で、（ａ）は一部断面の側面図で、（ｂ）はポンプ部の吸込口側から見た正面図である。 本発明のマグネット駆動式の渦流ポンプであるキャンドポンプの一実施形態を示す図で、（ａ）は一部断面の側面図で、（ｂ）はポンプ部の正面図である。 従来の溶接式の直接駆動の渦巻ポンプであるキャンドポンプを示す図で、（ａ）は一部断面の側面図で、（ｂ）はポンプ部の吸込口側から見た正面図である。 従来の溶接式のマグネット駆動の渦巻ポンプであるキャンドポンプを示す図で、（ａ）は一部断面の側面図で、（ｂ）はポンプ部の吸込口側から見た正面図である。 図１に示す本発明のキャンドポンプと図７に示す従来のキャンドポンプの性能を比較して示すグラフである。

符号の説明

１ キャンドポンプ
２ モータ部
３ ポンプ部
４ ポンプケーシング
５ 外部ケーシング
６ 外部ケーシング本体
７ 吸込管
８ ケーシング前板
９ ケーシングパイプ
１０ 吐出管
１１ 吐出管の基部
１２ インペラ
１３ 内部ケーシング
１４ 内部ケーシングの吐出部
１５ 内部ケーシングの吸込部
１６ ケーシングフランジ
１６ａ モータ部のケーシングフランジ
１６ｂ ポンプ部のケーシングフランジ
１７ ボルト
１８ 通路
１９ａ〜ｃ 溶接箇所
２０ ステータ
２１ ロータ
２２ａ〜ｅ 溶接箇所
２３ インデューサ
２４ ボルト
２５ 駆動マグネット
２６ 従動マグネット
２７ 内部ケーシングの内部
２８ 外部ケーシングの内部

Claims (4)

1. ポンプ部のポンプケーシングを内部ケーシングと外部ケーシングとから形成し、内部ケーシングを型品とし、この内部ケーシングの内部にインペラを収め、かつ、外部ケーシングを鍛造品または鍛造部材の溶接品とし、この外部ケーシングの内部に内部ケーシングを収めたことを特徴とする非自吸式のキャンドポンプ。
2. ポンプケーシングは外部ケーシングの吐出管を外部ケーシング本体に挿着し、かつ、挿着した外部ケーシングの吐出管の基部を内部ケーシングの吐出部に挿着して外部ケーシングの吐出管の内部流路を内部ケーシングの吐出部の内部流路と連通したうえで外部ケーシングの吐出管を外部ケーシング本体に溶接により接合して形成されていることを特徴とする請求項１記載の非自吸式のキャンドポンプ。
3. ポンプケーシングは外部ケーシングの吸込管を外部ケーシング本体に挿着し、かつ、挿着した外部ケーシングの吸込管の先端部を内部ケーシングの吸込部に挿着して外部ケーシングの吸込管の内部流路を内部ケーシングの吸込部の内部流路と連通したうえで外部ケーシングの吸込管を外部ケーシング本体に溶接により接合して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の非自吸式のキャンドポンプ。
4. 内部ケーシングの内部と外部ケーシングの内部とを連通した通路を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非自吸式のキャンドポンプ。

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