JP2009007962A

JP2009007962A - 多段遠心ポンプ

Info

Publication number: JP2009007962A
Application number: JP2007168236A
Authority: JP
Inventors: Toshisuke Sakai; 敏輔酒井; Tetsuya Anami; 哲也阿南
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2007-06-26
Publication date: 2009-01-15

Abstract

【課題】数の羽根車間での偏心回転を防止して、高い作動効率や長い寿命を備えることのできる多段遠心ポンプを提供する。
【解決手段】固定軸４に軸支させる軸受部材８を１つの軸受嵌合部９に嵌着すると共に、この軸受嵌合部９を有するように複数の羽根車３を一体に形成したり、または、固定軸４に軸支する１つの軸受部材８を備えると共に、この１つの軸受部材８を有するように複数の羽根車３を一体に形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、多段遠心ポンプに関するものである。

従来から、液体や気体の作動流体を高い出力のもと吐出可能にするポンプとして、ポンプ室内に複数の羽根車を同軸上に配置し、この複数の羽根車を回転駆動させることでポンプ室の作動流体に遠心力を働かせて、作動流体を流入口からポンプ室に流入させると共に、吐出口からポンプ室内の作動流体を外部に吐出するようにした多段遠心ポンプが知られている（たとえば特許文献１参照）。

ここで、複数の羽根車は、ポンプ室に設けた固定軸に対して回転自在に軸支させることで同軸上に配置したり、また一体的な回転を期して各々連結させて一体化させることも行われているが、このとき羽根車を個別に固定軸に軸支させるようにすると、製造誤差などで各羽根車間に軸心のずれが生じ、相対的に偏心回転する複数の羽根車によってポンプ室内の作動流体の圧力分布にブレが生じて、このブレから羽根車に振動が発生して羽根車とポンプ室内面や軸とが擦れたりする事態が発生し、これによってポンプの作動効率が低下するばかりか磨耗劣化して寿命が短くなる、という問題があった。
特開平１０−２３１７９３号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の羽根車間での偏心回転を防止して、高い作動効率や長い寿命を備えることのできる多段遠心ポンプを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために請求項１に係る多段遠心ポンプにあっては、ポンプ室２と、ポンプ室２に収納する複数の羽根車３と、複数の羽根車３を軸方向に連ねた状態で回転自在に支持する固定軸４と、複数の羽根車３を固定軸４の軸廻りに回転駆動させる駆動部５と、羽根車３の回転時の遠心力によりポンプ室２内に作動流体を流入させる吸入口６と、羽根車３の回転時の遠心力によりポンプ室２外に作動流体を排出する吐出口７とを備え、固定軸４に軸支させる軸受部材８を１つの軸受嵌合部９に嵌着すると共に、この軸受嵌合部９を有するように複数の羽根車３を一体に形成したことを特徴とする。

これによると、固定軸４に軸支する軸受部材８を嵌着する１つの軸受嵌合部９を基準にして、これに一体に形成した複数の羽根車３を一体回転させることができるから、複数の羽根車３間での偏心回転が防止されるのであり、多段遠心ポンプ１に高い作動効率や長い寿命を備えることができる。

また、請求項２に係る多段遠心ポンプにあっては、ポンプ室２と、ポンプ室２に収納する複数の羽根車３と、複数の羽根車３を軸方向に連ねた状態で回転自在に支持する固定軸４と、複数の羽根車３を固定軸４の軸廻りに回転駆動させる駆動部５と、羽根車３の回転時の遠心力によりポンプ室２内に作動流体を流入させる吸入口６と、羽根車３の回転時の遠心力によりポンプ室２外に作動流体を排出する吐出口７とを備え、固定軸４に軸支する１つの軸受部材８を備えると共に、この１つの軸受部材８を有するように複数の羽根車３を一体に形成したことを特徴とする。

これによると、固定軸４に軸支する１つの軸受部材８を基準にして、これに一体に形成した複数の羽根車３を一体回転させることができるから、複数の羽根車３間での偏心回転が防止されるのであり、多段遠心ポンプ１に高い作動効率や長い寿命を備えることができる。

本発明にあっては、複数の羽根車間での偏心回転を防止し、多段遠心ポンプに高い作動効率や長い寿命を備え得る、という利点を有する。

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。

図１及び図２に本発明の実施の形態の例を示す。本例の多段遠心ポンプ１は、パソコン用部品などを水冷するために用いられる作動流体に水などの液体を用いた小型ポンプであり、図１のように、ケーシング１１内に設けたポンプ室２と、ポンプ室２に収納する複数の羽根車３と、複数の羽根車３を軸方向に連ねた状態で回転自在に支持する固定軸４と、複数の羽根車３を固定軸４の軸廻りに回転駆動させる駆動部５と、羽根車３の回転時の遠心力によりポンプ室２内に作動流体を流入させる吸入口６と、羽根車３の回転時の遠心力によりポンプ室２外に作動流体を排出する吐出口７とを備えて構成されている。

ケーシング１１は上ケース１２と下ケース１３とをパッキン１４を介して合わせることで形成されている。上ケース１２には合わせ面から上方に凹没した上凹所１５が形成され、下ケース１３には合わせ面から下方に凹没した下凹所１６が形成され、この上凹所１５と下凹所１６を合わせることでポンプ室２が形成される。ポンプ室２の上面を構成する上凹所１５の内底面において、平面視中央部にはボス２０が垂設されており、ボス２０の周囲には、上ケース１２の側方から至る作動流体の供給路６ａの出口である吸入口６が下方に向けて開設されている。ポンプ室２の下面を構成する下凹所１６の内底面には周縁部を残して盛り上がる盛上部１７が立設されており、ポンプ室２の側面を構成する下凹所１６の内側面には、下ケース１３の側方に至る作動流体の吐出路７ａの入口である吐出口７がポンプ室２の平面視中央に向けて開設されている。下ケース１３には下凹所１６の内側面に隣接するようにステータ１８が配置されているが、吐出口７は下凹所１６の内側面におけるステータ１８の隣接部位の上方位置に設けられている。ポンプ室２の平面視中央部には、ボス２０と盛上部１７との間に亙るように回転不能に固定された固定軸４が配設されている。なお本例の固定軸４はその長さ方向の一端（下端）のみがポンプ室２に固定されているが、長さ方向の両端（上端及び下端）をそれぞれポンプ室２に固定させてもよい。

固定軸４に軸支してポンプ室２内に配置される複数の羽根車３は、駆動部５によって回転駆動される一の駆動羽根車３ａと、この駆動羽根車３ａに一体にされて供回りをすることで回転する従動羽根車３ｂとで構成される。本例では従動羽根車３ｂの個数は１つであって駆動羽根車３ａの上方に連設されて２連の羽根車３となっている。詳しくは、各羽根車３は、作動流体に遠心力を付与して外周側に圧送するための羽根部２１を有し、この羽根部２１にはその内周部に流体取込部２２が形成されると共に外周部に流体吐出部２３が形成され、流体取込部２２と流体吐出部２３とを連通する内部圧送流路２４が形成されている。つまり、羽根車３を平面内で回転させることで、作動流体は、流体取込部２２から羽根部２１の内部圧送流路２４に取り込まれ、内部圧送流路２４で遠心力が付与されて外周側に圧送され、流体吐出部２３から吐出されるようになっている。

ここで、従動羽根車３ｂは、羽根部２１の内周縁から下方に向けて筒ボス状の軸受嵌合部９が形成されている。軸受嵌合部９はその内部に上下に貫通する貫通孔９ａが穿設されており、この貫通孔９ａには固定軸４に軸支させる軸孔１０を備えた軸受部材８が嵌着される。なお、軸受部材８はいわゆるラジアル軸受であり、詳しくは本例では各羽根車３に対応して備えられており、つまり固定軸４における駆動羽根車３ａを挿通する部位４ａには駆動羽根車３ａ用の軸受部材８ａが回転自在に軸支され、固定軸４における従動羽根車３ｂを挿通する部位４ｂには従動羽根車３ｂ用の軸受部材８ｂが回転自在に軸支されている。また、駆動羽根車３ａは、羽根部２１の外周縁から垂下部２６が垂設され、この垂下部２６の外周面にはマグネットなどから成る磁性体１９が一体に装着されている。そして、駆動羽根車３ａと従動羽根車３ｂとは接着等して一体に形成されるのである。

なお、一体化した駆動羽根車３ａと従動羽根車３ｂにあって、各羽根部２１の間には上下方向の隙間である羽根隙間が形成されており、これをポンプ室２に配置したときにはポンプ室２に固定した仕切部材２７が上記羽根隙間に収まるように配置される。仕切部材２７はポンプ室２を上下に２分するような部材であって、図２のように、外周部に上方側に開口した流体入口部２８が形成されると共に中央部に下方側に開口した流体出口部２９が形成され、流体入口部２８と流体出口部２９とを連通する内部流路３０が形成されている。なお、内部流路３０は主体部２７ａに底板２７ｂ（図１）を貼着することで形成されている。

上記複数の羽根車３は、軸受嵌合部９に嵌着した各軸受部材８の軸孔１０に固定軸４を挿通させることでポンプ室２に回転自在に軸支された状態で配置される。なお固定軸４には羽根車３のスラスト軸受となる軸受板２５も挿通されている。羽根車３をポンプ室２に配置した際には、ポンプ室２の吸入口６と従動羽根車３ｂの流体取込部２２とが対向配置されると共に、仕切部材２７の流体吐出部２３と駆動羽根車３ａの流体取込部２２とが対向配置される。また、羽根車３をポンプ室２に配置した際には駆動羽根車３ａの磁性体１９とステータ１８とが隣接して配置されるのであるが、この隣接する磁性体１９とステータ１８とは駆動羽根車３ａを回転駆動させる駆動部５を構成する。つまり、この駆動部５は、図示しない電源部からステータ１８に電流を入力することで、ステータ１８と磁性体１９との間の磁気作用によって磁性体１９に回転トルクを発生させるものであり、この回転トルクにより磁性体１９、ひいては駆動羽根車３ａが回転駆動されるようになっている。なお、従動羽根車３ｂは一体化した駆動羽根車３ａと一緒に回転されるのであり、つまり複数の羽根車３は駆動羽根車３ａを基準にして一体に回転駆動されるのである。

このように複数の羽根車３が回転することによると、まず作動流体が供給路６ａを経て吸入口６からポンプ室２に流入し（矢印Ａ）、続けて従動羽根車３ｂの羽根部２１の内部圧送流路２４にその流体取込部２２から取り込まれ、次いで従動羽根車３ｂの羽根部２１の内部圧送流路２４で外周側に圧送されてその流体吐出部２３から吐出され（矢印Ｂ）、続けて仕切部材２７の内部流路３０に流体入口部２８から流入して流体出口部２９から流出され（矢印Ｃ）、また続けて駆動羽根車３ａの羽根部２１の内部圧送流路２４にその流体取込部２２から取り込まれ、次いで駆動羽根車３ａの羽根部２１の内部圧送流路２４で外周側に圧送されてその流体吐出部２３から吐出され（矢印Ｄ）、続けて吐出口７から吐出路７ａを経てポンプ室２外に吐出される（矢印Ｅ）、といったように作動流体は羽根車３ごとに（本例では２重に）圧送されて高い出力のもと吐出されるのであり、これによりポンプとして機能する。

ところで、本例の多段遠心ポンプ１では、複数の羽根車３間での偏心回転を防止して、高い作動効率や長い寿命を備える工夫が施されている。以下、詳述する。

上記工夫として、固定軸４に軸支させる軸受部材８を１つの軸受嵌合部９に嵌着すると共に、この軸受嵌合部９を有するように複数の羽根車３を一体に形成している。これによると、複数の羽根車３は固定軸４に軸支する軸受部材８を嵌着する１つの軸受嵌合部９を基準にして一体回転することとなり、つまり複数の羽根車３間での偏心回転を防止できたのである。したがって、ポンプ１に高い作動効率を確保する安定した圧力分布をポンプ室２内の作動流体に形成できるのであり、そしてこれにより、遠心力を付与した作動流体から各羽根車３が受ける反力も安定するから、羽根車３にラジアル方向の振動が発生することを低減できて、振動による羽根車３とポンプ室２内面や固定軸４との偏磨耗の発生を防止できるのであり、すなわち、多段遠心ポンプ１に高い作動効率や長い寿命を確保できたのである。

なお、本例では軸受部材８は各羽根車３に対応して複数設けられているが、複数の羽根車３に跨るような一本の軸受部材８を用いてもよい。また、本例の複数の羽根車３は、駆動羽根車３ａ及び従動羽根車３ｂを個別に製造した後に駆動羽根車３ａの羽根部２１の内周端面を従動羽根車３ｂの軸受嵌合部９の外周面に接着して一体に形成させているが、これ以外の方法で複数の羽根車３を一体に形成させてもよい。たとえば、従動羽根車３ｂと駆動羽根車３ａにおける軸受嵌合部９や垂下部２６に連続する各羽根部２１の下半部同士を一体に成形し、その後に各羽根部２１の上半部を各羽根部２１の下半部に接着させるようにして、複数の羽根車３を一体に形成してもよい。また、複数の羽根車３の全ての部位を一体に成形させてもよい。

以下、図３に示す実施形態の他例を説明する。本例の多段遠心ポンプ１も、先例と同様に、複数の羽根車３間での偏心回転を防止して高い作動効率や長い寿命を備える工夫を施したものであるが、複数の羽根車３の構造や、複数の羽根車３の固定軸４への軸支構造に変更点がある。

本例では、複数の羽根車３に跨るような一本の軸受部材８を固定軸４に軸支させており、この一本の軸受部材８に複数の羽根車３を接着等にて一体に形成させている。詳しくは、駆動羽根車３ａや従動羽根車３ｌｂはそれぞれ羽根部２１の内周端面を軸受部材８の外周面に接着等して一体化させているが、一体化強度を確保するべく、各羽根部２１の内周部はその内周端面の軸受部材８の外周面への接触面積を増やすように軸受部材８の軸方向に延伸するように形成されている。

これによると、固定軸４に軸支する１つの軸受部材８を基準にして、これに一体に形成した複数の羽根車３を一体回転させることができるから、複数の羽根車３間での偏心回転が防止されるのであり、先例と同様に、多段遠心ポンプ１に高い作動効率や長い寿命を備えることができたのである。更に、本例の複数の羽根車３を軸受部材８に一体化させたものは、複数の羽根車３の組立工程において各羽根車３の軸心を合わせる必要も無くて、製造性を向上できる。

なお、本例では軸受部材８は各羽根車３とは別個に製造されてその後に接着等で一体化されているが、羽根車３と軸受部材８とを一体に製造（成形）してもよく、また複数の羽根車３と軸受部材８とを一体成形してもよいのは言うまでもない。

本発明の実施の形態の例の多段遠心ポンプの側断面図である。同上の底板を省いた状態の仕切部材であり、（ａ）は上方からみた斜視図であり、（ｂ）は下方から見た斜視図である。実施の形態の他例の多段遠心ポンプの側断面図である。

符号の説明

１多段遠心ポンプ
２ポンプ室
３羽根車
４固定軸
５駆動部
６吸入口
７吐出口
８軸受部材
９軸受嵌合部

Claims

ポンプ室と、ポンプ室に収納する複数の羽根車と、複数の羽根車を軸方向に連ねた状態で回転自在に支持する固定軸と、複数の羽根車を固定軸の軸廻りに回転駆動させる駆動部と、羽根車の回転時の遠心力によりポンプ室内に作動流体を流入させる吸入口と、羽根車の回転時の遠心力によりポンプ室外に作動流体を排出する吐出口とを備え、固定軸に軸支させる軸受部材を１つの軸受嵌合部に嵌着すると共に、この軸受嵌合部を有するように複数の羽根車を一体に形成したことを特徴とする多段遠心ポンプ。
ポンプ室と、ポンプ室に収納する複数の羽根車と、複数の羽根車を軸方向に連ねた状態で回転自在に支持する固定軸と、複数の羽根車を固定軸の軸廻りに回転駆動させる駆動部と、羽根車の回転時の遠心力によりポンプ室内に作動流体を流入させる吸入口と、羽根車の回転時の遠心力によりポンプ室外に作動流体を排出する吐出口とを備え、固定軸に軸支する１つの軸受部材を備えると共に、この１つの軸受部材を有するように複数の羽根車を一体に形成したことを特徴とする多段遠心ポンプ。