JP2008240650A

JP2008240650A - Impeller structure of pump

Info

Publication number: JP2008240650A
Application number: JP2007082988A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Anami; 哲也阿南; Toshisuke Sakai; 敏輔酒井
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2008-10-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve pump performance even when miniaturizing a pump, by inexpensively improving pumping performance and pump efficiency, by preventing reduction in water flow resistance in a suction port mouth part with simple structure. <P>SOLUTION: This impeller structure of the pump is provided with a spiral part 40 such that the fluid flowing direction draws a spiral shape, on an inner peripheral surface 22a of the suction port mouth part 22. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ポンプの羽根車構造に関し、詳しくは例えば液体を圧送する遠心ポンプに用いられる羽根車の吸入口マウス部の構造に関するものである。 The present invention relates to an impeller structure of a pump, and more particularly to a structure of an inlet mouth portion of an impeller used for a centrifugal pump that pumps liquid, for example.

従来から、水を吸い込むための吸込口と、水を排出する吐出口とを有するポンプケースと、本体ケースと、ポンプケースと本体ケースとの間に設けられた防水隔壁とを有し、羽根車から突出する吸入口マウス部をポンプケースの吸込口側に遊嵌状態で嵌入し、モータによって羽根車を回転させて、吸入口マウス部から羽根車内部に水を吸い込み、羽根車の外周方向に設けた吐出口から排出するようにした遠心ポンプが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。 Conventionally, an impeller has a pump case having a suction port for sucking water and a discharge port for discharging water, a main body case, and a waterproof partition provided between the pump case and the main body case. The suction mouth mouth part protruding from the suction mouth side of the pump case is inserted in a loosely fitted state, the impeller is rotated by a motor, and water is sucked into the impeller from the suction mouth mouth part, in the outer peripheral direction of the impeller. Centrifugal pumps that discharge from the provided discharge ports are known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

ところで、この種の遠心ポンプでは、回転する複数の羽根により遠心力が付与されて、吸込口から羽根車の中心に位置する円筒形状の吸入口マウス部を通って羽根車内に吸入され、さらに羽根車の外周方向へ圧送されて吐出口から吐出されるものであるが、流体が円筒形状の吸入口マウス部内を通過する過程において、吸入口マウス部の口径が小さい場合は圧力損失が生じやすくなる。特にポンプを小型化する場合は、吸入口マウス部の口径が小さくなり、このため吸入口マウス部内の通水抵抗が増大して、流体のエネルギー損失が大きくなり、流体速度の低下により揚水性能及びポンプ効率が低下する要因となる。
特開２００５−４８６７５号公報特開平８−６８３９４号公報 By the way, in this type of centrifugal pump, centrifugal force is applied by a plurality of rotating blades, and is sucked into the impeller from a suction port through a cylindrical suction mouth mouth portion located at the center of the impeller. Although it is pumped in the direction of the outer periphery of the car and discharged from the discharge port, pressure loss tends to occur when the diameter of the suction port mouth portion is small in the process of fluid passing through the cylindrical suction mouth mouth portion. . In particular, when the pump is downsized, the diameter of the inlet mouth portion is reduced, so that the water flow resistance in the inlet mouth portion is increased, the energy loss of the fluid is increased, and the pumping performance and performance are reduced due to the decrease in fluid speed. It becomes a factor that pump efficiency falls.
JP 2005-48675 A JP-A-8-68394

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、簡単な構造で、吸入口マウス部内の通水抵抗の低減を防止でき、低コストで揚水性能及びポンプ効率の向上が図られると共に、ポンプを小型化する場合でもポンプ性能を容易に向上させることができるポンプの羽根車構造を提供することを課題とするものである。 The present invention has been invented in view of the above-described conventional problems, and has a simple structure, can prevent reduction of water flow resistance in the inlet mouth portion, and can improve pumping performance and pump efficiency at low cost. It is another object of the present invention to provide an impeller structure for a pump that can easily improve pump performance even when the pump is downsized.

前記課題を解決するために本発明は、流体を吸排する羽根車１４を内蔵したポンプ部５と、ポンプ部５を収納すると共に流体の吸込口３と吐出口４とを備えたポンプケース６と、羽根車１４を回転駆動するモータ部７とを備え、上記羽根車１４は、中央部に円筒状の吸入口マウス部２２が突設された前面シュラウド２０と、前面シュラウド２０に対向する後面シュラウド２１と、両シュラウド２０，２１間に設けられてその中心側から外周側に向けて放射状に延設された複数の羽根１３，１３……とを具備したポンプの羽根車構造であって、上記吸入口マウス部２２の内周面２２ａに、流体の流れ方向が螺旋形状を描くような螺旋形状部４０を設けたことを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes a pump unit 5 including an impeller 14 for sucking and discharging fluid, and a pump case 6 that houses the pump unit 5 and includes a fluid suction port 3 and a discharge port 4. The impeller 14 includes a motor unit 7 that rotationally drives the impeller 14. The impeller 14 includes a front shroud 20 having a cylindrical mouthpiece mouth portion 22 projecting from a central portion thereof, and a rear shroud facing the front shroud 20. 21 and a plurality of blades 13, 13... Provided between the shrouds 20 and 21 and extending radially from the center side toward the outer peripheral side. A spiral shaped portion 40 is provided on the inner peripheral surface 22a of the inlet mouth portion 22 so that the fluid flow direction draws a spiral shape.

このような構成とすることで、吸入口マウス部２２内を流体が通過する過程で、吸入口マウス部２２の内周面２２ａに設けた螺旋形状部４０の回転によって、流体が渦巻き状に整流されるようになり、これにより吸入口マウス部２２内の通水抵抗が低減されて流体のエネルギー損失を抑えることができる。従って、吸入口マウス部２２の口径を小さくした場合でも、ポンプ性能を容易に向上させることができる。 With this configuration, the fluid is rectified in a spiral shape by the rotation of the spiral-shaped portion 40 provided on the inner peripheral surface 22a of the inlet mouth portion 22 in the process of passing the fluid through the inlet mouth portion 22. As a result, the water flow resistance in the inlet mouth portion 22 is reduced, and the energy loss of the fluid can be suppressed. Therefore, even when the diameter of the inlet mouth portion 22 is reduced, the pump performance can be easily improved.

本発明は、羽根車の吸入口マウス部の内周面に螺旋形状部を設けただけの簡単な構造で、吸入口マウス部の通水抵抗の低減を防止でき、低コストで揚水性能及びポンプ効率の向上が図られると共に、ポンプを小型化する場合でもポンプ性能を容易に向上させることができるものである。 The present invention has a simple structure in which a spiral-shaped portion is simply provided on the inner peripheral surface of an inlet mouth portion of an impeller, can prevent reduction in water flow resistance of the inlet mouth portion, and can reduce pumping performance and pump at low cost. The efficiency is improved and the pump performance can be easily improved even when the pump is downsized.

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。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the accompanying drawings.

図３は、遠心ポンプ１を利用した冷却循環装置の一例であり、リザーブタンク５０内の流体（冷媒）は遠心ポンプ１によって冷却器５２へ送られて、発熱部品５３の熱を奪うことで温度が上昇し、その後、放熱器５４へ送られて冷やされ、温度が低下した状態で配管５１を通ってリザーブタンク５０へ戻される。このような冷却循環装置は遠心ポンプ１により流体を循環させて発熱部品５３を冷却するものである。 FIG. 3 shows an example of a cooling circulation device using the centrifugal pump 1, and the fluid (refrigerant) in the reserve tank 50 is sent to the cooler 52 by the centrifugal pump 1, and heat is removed from the heat generating component 53. Then, it is sent to the radiator 54 to be cooled, and returned to the reserve tank 50 through the pipe 51 in a state where the temperature is lowered. Such a cooling circulation device cools the heat generating component 53 by circulating a fluid by the centrifugal pump 1.

図１は本実施形態の遠心ポンプ１の一例を示しており、本体ケース２の上端には、流体を吸排するポンプ部５を内蔵するポンプケース６が配置されている。ポンプケース６には、吸込口３と吐出口４とが設けられ、吸込口３は図５のリザーブタンク５０の出側に配管接続され、吐出口４は図５の冷却器５２の入側に配管接続されている。ポンプケース６は例えば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で構成されている。 FIG. 1 shows an example of a centrifugal pump 1 according to the present embodiment, and a pump case 6 containing a pump unit 5 for sucking and discharging fluid is disposed at the upper end of a main body case 2. The pump case 6 is provided with a suction port 3 and a discharge port 4. The suction port 3 is connected to the outlet side of the reserve tank 50 in FIG. 5. The discharge port 4 is connected to the inlet side of the cooler 52 in FIG. 5. Piping is connected. The pump case 6 is made of a plastic such as polyphenylene sulfide (PPS) or a metal such as stainless steel.

本体ケース２内には、ポンプ部５の駆動源となるモータ部７が収納されている。本体ケース２内には防水隔壁８が設けられ、例えばアルミニウム等の金属や耐熱性プラスチック等で構成される。 A motor unit 7 serving as a drive source for the pump unit 5 is accommodated in the main body case 2. A waterproof partition wall 8 is provided in the main body case 2 and is made of, for example, a metal such as aluminum or a heat resistant plastic.

上記モータ部７は、磁界を発生させる円筒形状のステータ１０と、そのステータ１０を制御する制御部１１と、ステータ１０及び制御部１１の露出を防ぐ蓋１２とを備えている。ステータ１０及び制御部１１は防水隔壁８の外側に配置されており、制御部１１は例えばトランスやトランジスタ等の電子部品を備えている。 The motor unit 7 includes a cylindrical stator 10 that generates a magnetic field, a control unit 11 that controls the stator 10, and a lid 12 that prevents the stator 10 and the control unit 11 from being exposed. The stator 10 and the control unit 11 are disposed outside the waterproof partition wall 8, and the control unit 11 includes electronic components such as a transformer and a transistor.

一方、ポンプ部５には、流体を吸排するための羽根車１４が内蔵されている。 On the other hand, the pump unit 5 includes an impeller 14 for sucking and discharging fluid.

羽根車１４は、例えばＰＰＳ等のプラスチック等で構成され、円板状の前面シュラウド２０と後面シュラウド２１とが複数の羽根（インペラ）１３，１３……を介して溶着されたものであり、羽根１３，１３……間の空間が流体通路７０となっている。 The impeller 14 is made of plastic such as PPS, for example, and a disk-shaped front shroud 20 and a rear shroud 21 are welded via a plurality of blades (impellers) 13, 13. A space between 13, 13...

上記複数の羽根１３，１３……は、後面シュラウド２１の中心側から外周側に向けて放射状に延設されている。本例の各羽根１３，１３……は、中心側から外周側に向かうほど羽根車の回転方向Ｅに対して後傾するように湾曲している。 The plurality of blades 13, 13... Extend radially from the center side of the rear shroud 21 toward the outer peripheral side. Each of the blades 13, 13... In this example is curved so as to incline backward with respect to the rotation direction E of the impeller from the center side toward the outer peripheral side.

後面シュラウド２１の中心側には小径筒部２１ｂが突設され、この小径筒部２１ｂの内側に焼成カーボン或いはモールドカーボンからなる円筒状の軸受１５が嵌入されており、軸受１５の内側に円柱形状の軸１６が挿入されている。この軸１６は例えばステンレス等の金属で構成され、軸１６の先端部がポンプケース６の軸支持部（図示せず）に回動自在に遊挿され、軸１６の後端部が防水隔壁８の底部中央側に嵌着されており、この軸１６が羽根車１４の回転中心となっている。 A small-diameter cylindrical portion 21b projects from the center side of the rear shroud 21, and a cylindrical bearing 15 made of baked carbon or molded carbon is fitted inside the small-diameter cylindrical portion 21b. The shaft 16 is inserted. The shaft 16 is made of, for example, a metal such as stainless steel, the tip end portion of the shaft 16 is loosely inserted into a shaft support portion (not shown) of the pump case 6, and the rear end portion of the shaft 16 is waterproof partition 8. The shaft 16 is the center of rotation of the impeller 14.

上記羽根車１４の軸受１５の両端には、セラミック等からなる中空円板形状の軸受板１７，１８が摺接しており、羽根車１４の回転により生じるスラスト荷重を軸受板１７，１８にて受け止めるようにしている。 Both ends of the bearing 15 of the impeller 14 are in sliding contact with hollow disc-shaped bearing plates 17 and 18 made of ceramic or the like, and the thrust load generated by the rotation of the impeller 14 is received by the bearing plates 17 and 18. I am doing so.

上記後面シュラウド２１の外周側には、羽根車１４の中心と同心円状の大径筒部２１ａが突設され、大径筒部２１ａの外周側に円筒形状のロータ９が一体に取り付けられている。このロータ９は防水隔壁８を挟んでモータ部７のステータ１０と対向配置されている。ロータ９の外面には永久磁石が固定されており、上記ステータ１０が発生させた磁界によりロータ９が回転駆動され、ロータ９と一体の後面シュラウド２１が回転することで、羽根車１４全体が回転駆動する仕組みとなっている。なお図中の６１は後面シュラウド２１の内周側に設けた通水口であり、羽根車１４と防水隔壁８間の水路部６０の水を羽根車１４の流体通路７０に戻すようにしている。 A large-diameter cylindrical portion 21a concentric with the center of the impeller 14 projects from the outer peripheral side of the rear shroud 21, and a cylindrical rotor 9 is integrally attached to the outer peripheral side of the large-diameter cylindrical portion 21a. . The rotor 9 is disposed to face the stator 10 of the motor unit 7 with the waterproof partition wall 8 interposed therebetween. A permanent magnet is fixed to the outer surface of the rotor 9. The rotor 9 is driven to rotate by the magnetic field generated by the stator 10, and the rear shroud 21 integrated with the rotor 9 rotates to rotate the entire impeller 14. It is a mechanism to drive. Reference numeral 61 in the figure denotes a water passage provided on the inner peripheral side of the rear shroud 21 so that the water in the water channel section 60 between the impeller 14 and the waterproof partition 8 is returned to the fluid passage 70 of the impeller 14.

上記羽根車１４の前面シュラウド２０の中心側には、ポンプケース６の吸込口３側に向けて突出する円筒状の吸入口マウス部２２が設けられている。この吸入口マウス部２２はポンプケース６に設けた環状凹部２３内に遊嵌自在に嵌入されている。 At the center side of the front shroud 20 of the impeller 14, a cylindrical suction mouth mouth portion 22 that protrudes toward the suction mouth 3 side of the pump case 6 is provided. The inlet mouth portion 22 is freely fitted in an annular recess 23 provided in the pump case 6.

ここで本発明においては、上記羽根車１４の中心側に配置される吸入口マウス部２２の内周面２２ａに、流体の流れ方向が螺旋形状を描くような螺旋形状部４０が設けられている。この螺旋形状部４０は、吸入口マウス部２２内を流体が通過する過程で、流体を渦巻き状に整流することで、吸入口マウス部２２内の通水抵抗を低減させる機能を有している。本例の螺旋形状部４０は、凹溝形状で形成されているが、凹溝形状に限らず、例えば、吸入口マウス部２２の内周面２２ａから内方に向かって突出する翼板などの突起形状とし、この突起形状を螺旋状に形成したものであってもよい。なお、螺旋形状部４０の螺旋の角度、ピッチは特に限定されず、適宜設計変更自在である。 Here, in the present invention, a spiral-shaped portion 40 is provided on the inner peripheral surface 22a of the inlet mouth portion 22 disposed on the center side of the impeller 14 so that the fluid flow direction forms a spiral shape. . The spiral-shaped portion 40 has a function of reducing the water flow resistance in the suction mouth mouth portion 22 by rectifying the fluid in a spiral shape in the process of fluid passing through the suction mouth mouth portion 22. . The spiral-shaped portion 40 of this example is formed in a concave groove shape, but is not limited to the concave groove shape, for example, a wing plate that protrudes inward from the inner peripheral surface 22a of the inlet mouth portion 22 or the like. A protrusion shape may be used, and the protrusion shape may be formed in a spiral shape. Note that the angle and pitch of the spiral of the spiral-shaped portion 40 are not particularly limited, and the design can be changed as appropriate.

次に動作を説明する。制御部１１によりステータ１０に制御電流が印加されると、ステータ１０が磁界を発生させ、この磁界によりロータ９が回転駆動する。ロータ９が回転駆動すると、ロータ９と一体化された羽根車１４が回転駆動する。これにより吸込口３から流体が吸い込まれて、吸入口マウス部２２を通って羽根車１４内の流体通路７０に吸入されると共に回転する複数の羽根１３，１３……により外周方向Ａに向かう遠心力が付与されて、吐出口４から吐出される。 Next, the operation will be described. When a control current is applied to the stator 10 by the controller 11, the stator 10 generates a magnetic field, and the rotor 9 is rotationally driven by this magnetic field. When the rotor 9 is rotationally driven, the impeller 14 integrated with the rotor 9 is rotationally driven. As a result, the fluid is sucked from the suction port 3, is sucked into the fluid passage 70 in the impeller 14 through the suction port mouth portion 22, and is rotated in the outer peripheral direction A by the plurality of rotating blades 13, 13. A force is applied and discharged from the discharge port 4.

しかして、流体が吸入口マウス部２２内を通過する過程において、吸入口マウス部２２の口径が小さい場合は、圧力損失が生じやすくなるが、本発明では、吸入口マウス部２２の内周面２２ａに設けた螺旋形状部４０が回転することにより、流体が渦巻き状に整流される。これにより、吸入口マウス部２２内の通水抵抗が低減されて流体のエネルギー損失を抑えることができるので、揚水性能及びポンプ効率の向上が図られる。しかも、吸入口マウス部２２の内周面２２ａに螺旋形状部４０にするだけの簡単な構造で、吸入口マウス部２２の通水抵抗を低減できるので、低コストで揚水性能及びポンプ効率の向上が図られると共に、ポンプを小型化する場合でもポンプ性能を向上させることができるものである。 Thus, in the process in which the fluid passes through the inlet mouth portion 22, if the inlet mouth portion 22 has a small diameter, pressure loss is likely to occur. However, in the present invention, the inner peripheral surface of the inlet mouth portion 22 When the spiral-shaped part 40 provided in 22a rotates, the fluid is rectified in a spiral shape. Thereby, since the water flow resistance in the inlet mouth part 22 is reduced and the energy loss of the fluid can be suppressed, the pumping performance and the pump efficiency can be improved. Moreover, since the water flow resistance of the inlet mouth portion 22 can be reduced with a simple structure in which the inner peripheral surface 22a of the inlet mouth portion 22 is simply formed into the spiral shaped portion 40, the pumping performance and pump efficiency are improved at low cost. The pump performance can be improved even when the pump is downsized.

本発明の羽根車は、遠心ポンプに限らず、遠心送風機の分野にも広く適用可能である。 The impeller of the present invention is not limited to the centrifugal pump and can be widely applied to the field of centrifugal blowers.

本発明の一実施形態に用いる遠心ポンプの吸入口マウス部内面に螺旋形状部を設けた場合の断面図である。It is sectional drawing at the time of providing the helical shape part in the inlet port mouse | mouth part part of the centrifugal pump used for one Embodiment of this invention. 同上の螺旋形状部が形成された吸入口マウス部付近の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the vicinity of the inlet mouth part in which the spiral shape part same as the above was formed. 同上の遠心ポンプを利用した冷却循環装置の説明図である。It is explanatory drawing of the cooling circulation apparatus using a centrifugal pump same as the above.

Explanation of symbols

１遠心ポンプ
３吸込口
４吐出口
５ポンプ部
６ポンプケース
７モータ部
１３羽根
１４羽根車
２０前面シュラウド
２１後面シュラウド
２２吸入口マウス部
４０螺旋形状部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Centrifugal pump 3 Suction port 4 Discharge port 5 Pump part 6 Pump case 7 Motor part 13 Blade 14 Impeller 20 Front shroud 21 Rear shroud 22 Inlet mouth part 40 Spiral shape part

Claims

A pump unit having a built-in impeller for sucking and discharging fluid; a pump case that houses the pump unit and includes a fluid suction port and a discharge port; and a motor unit that rotationally drives the impeller. A front shroud having a cylindrical mouthpiece mouth portion projecting at the center, a rear shroud facing the front shroud, and provided radially between the shrouds and extending radially from the center side toward the outer periphery. A pump impeller structure having a plurality of blades, wherein a spiral shape portion is provided on the inner peripheral surface of the suction mouth mouth portion so that the fluid flow direction forms a spiral shape. Pump impeller structure.