JP2008240660A - Impeller structure of pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポンプの羽根車構造に関し、詳しくは羽根車の排水性能を向上させるための技術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 technique for improving the drainage performance of the impeller.
従来より、遠心ポンプや渦流ポンプ等、ケーシング内の作用室で羽根車を回転させることによって、かかる作用室内に吸い込んだ被作用流体にエネルギを与えて吐き出す際に、羽根車によってエネルギを与えられた流体が該羽根車外部へ漏出するのを防止するようにしたポンプ装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, when an impeller is rotated in a working chamber in a casing such as a centrifugal pump or a vortex pump, energy is given by the impeller when the working fluid sucked into the working chamber is given energy and discharged. A pump device that prevents fluid from leaking out of the impeller is known (see, for example, Patent Document 1).
ところで、上記特許文献1に見られる従来のポンプ装置では、互いに対向する羽根車の両側面と作用室の内壁との間でスラスト動圧軸受を構成し、かかるスラスト動圧軸受によって該羽根車から吐出口以外の隙間に流体が漏出するのを防止するものであるが、羽根車の側面と作用室の内壁との間でスラスト動圧軸受を構成するために構造が複雑となり、特にポンプの小型化を図ることが困難になるという問題がある。
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、羽根車の外周部から吐出口以外への流体の漏出を防止でき、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 can prevent leakage of fluid from the outer peripheral portion of the impeller to other than the discharge port with a simple structure, improving pumping performance and pump efficiency. It is an 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、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間の流体通路70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、上記前面シュラウド20又は後面シュラウド21の少なくとも一方のシュラウド外周面に、羽根車14の外周方向Aに向かう圧力を付与するための外周溝部40を設けたことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes a
このような構成とすることで、シュラウド外周面に設けた外周溝部40が回転することで羽根車14の外周方向Aに向かう圧力が付与されるので、羽根車14の外周方向Aに送られた流体の一部が羽根車14の外周部14aから羽根車14とポンプケース6間の隙間30に漏出したり、或いは、羽根車14と防水隔壁8との間の水路部60に漏出したりするのが防がれる。これにより、ポンプ効率の向上を図ることができる。しかも、シュラウド外周面に溝加工を施すだけでよいので、従来と比較して、羽根車14の構造がきわめて簡易となり、ひいてはポンプの小型化も容易となる。
By setting it as such a structure, since the outer
また、上記外周溝部40は、羽根13,13……が設けられる内面側40aに向かうほど羽根車14の回転方向Eに対して後傾するように傾斜しているのが好ましく、この場合、外周溝部40の回転により羽根13,13……が設けられる内面側に向かう程流体圧力が高くなるので、羽根車14の外周部14aから吐出口4以外の流体の漏れをより確実に防止できるようになり、しかも外周溝部40を傾斜させるという簡易な構造で、ポンプ効率の向上を一層図ることができる。
Further, the outer
本発明は、前面シュラウド又は後面シュラウドの少なくとも一方のシュラウド外周面に外周溝部を形成することにより、羽根車の外周方向に向かう圧力を付与でき、羽根車の外周部から吐出口以外への流体の漏出を防止でき、揚水性能及びポンプ効率の向上が図られると共に、溝加工だけで済むので、従来と比較して構造がきわめて簡易となり、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。 In the present invention, by forming an outer peripheral groove on the outer peripheral surface of at least one of the front shroud and the rear shroud, pressure toward the outer peripheral direction of the impeller can be applied, and fluid from the outer peripheral portion of the impeller to other than the discharge port Leakage can be prevented, pumping performance and pump efficiency can be improved, and only groove processing is required. Therefore, the structure is extremely simple compared to the prior art, and pump performance can be easily improved even when the pump is downsized. It is something that can be done.
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
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
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
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
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
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
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
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6b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が回転中心となっている。
A small-diameter
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
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
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
ところで、羽根車14と防水隔壁8との間の水路部60や、前面シュラウド20とケーシング壁面6aとの間の隙間30に存在する水は、本来のポンプ作用には関係しないが、羽根車14が高速で回転するため、羽根車14の外周方向Aに送られた水の一部が、前面シュラウド20とポンプケース6間の隙間30に漏れたり、後面シュラウド21と防水隔壁8間の水路部60に漏れたりして、ポンプ効率を低下させる要因となる。
By the way, the water existing in the
そこで、本発明においては、前面シュラウド20及び後面シュラウド21のそれぞれのシュラウド外周面に、羽根車14の外周方向Aに向かう圧力を付与するための外周溝部40が設けられている。この外周溝部40は、シュラウド外周面の周方向に沿って多数形成された凹溝からなり、羽根車14の外周方向Aに流体が排出される通過する過程で、羽根車14の外周方向Aに向かう圧力を付与することで、羽根車14の外周部14aから前面シュラウド20とポンプケース6間の隙間30、或いは、後面シュラウド21と防水隔壁8間の水路部60に流体が漏れるのを防止する働きをする。
Therefore, in the present invention, outer
本例の外周溝部40は、羽根13,13……が設けられる内面40a側に向かうほど羽根車14の回転方向Eに対して後傾するように傾斜している。なお、外周溝部40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。
The outer
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
しかして、羽根車14の前面シュラウド20及び後面シュラウド21のそれぞれのシュラウド外周面に外周溝部40を設け、この外周溝部40が回転することで羽根車14の外周方向Aに向かう圧力が付与されるので、羽根車14の外周方向Aに送られた流体の一部が羽根車14の外周部14aから羽根車14とポンプケース6間の隙間30に漏出したり、或いは、羽根車14と防水隔壁8との間の水路部60に漏出したりするのが防がれる。これにより、ポンプ効率の向上を図ることができる。
Accordingly, the outer
また、シュラウド外周面に溝加工を施すだけでよいので、従来のように羽根車の両側面と作用室の内壁との間でスラスト動圧軸受を構成して羽根車とポンプケースとの間の隙間へ流体が漏出する構造と比較して、羽根車14の構造がきわめて簡易となり、ひいてはポンプの小型化も容易となる。
In addition, since it is only necessary to groove the outer surface of the shroud, a thrust dynamic pressure bearing is formed between the both side surfaces of the impeller and the inner wall of the working chamber as in the prior art, and between the impeller and the pump case. Compared with a structure in which fluid leaks into the gap, the structure of the
また本例の前面シュラウド20の外周溝部40及び後面シュラウド21の外周溝部40のいずれも、羽根13,13……が設けられる内面40a側に向かうほど羽根車14の回転方向Eに対して後傾するように傾斜しているので、外周溝部40が回転することで羽根車14の外周方向Aに向かう圧力が付与されるだけでなく、さらに、外周溝部40の回転により羽根13,13……が設けられる内面40a側に向かう程流体圧力が高くなる。つまり図2(a)(c)の矢印イで示す方向に流体圧力が高まるので、羽根車14の外周部14aからの流体の漏れをより確実に防止できるようになり、しかも外周溝部40を傾斜させるという簡易な構造で、ポンプ効率の向上を一層図ることができる。
Further, both the outer
なお前記実施形態では、シュラウド外周面に溝加工を施す場合を説明したが、これに限らず、例えば翼板などの突起形状部をシュラウド外周面から放射状に多数突出させて、突起形状部間の凹部を外周溝部40として機能させることも可能である。
In the above-described embodiment, the case where grooves are formed on the outer surface of the shroud has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a large number of protrusion-shaped portions such as vanes protrude radially from the outer surface of the shroud. It is also possible to cause the concave portion to function as the outer
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.
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
40 外周溝部
40a 内面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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