JP2009074466A - ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプの吐出性能を向上させることができるポンプの提供を図る。
【解決手段】ポンプ１は、ポンプ室５を内部に有するとともに前記ポンプ室５に連通する吸入口９および吐出口１１が開口するポンプケース３と、ポンプ室５内に同軸上に複数多段に配置された羽根車１３、１９と、軸方向に隣り合う羽根車１３、１９同士の間に配置されて前記ポンプ室５を区画するセパレータ１４と、を備える。セパレータ１４には、上流側ポンプ室５Ａの径方向外側と下流側ポンプ室５Ｂの径方向中央側と連通する案内通路１５ｆが内部に形成され、この案内通路１５ｆは通路断面積がポンプケース３の吸入口９の通路断面積と略同一に設定された一本の通路で構成されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、ポンプに関し、特にパソコンなどの電子部品用の小型冷却用ポンプに好適なポンプに関する。

従来のポンプとしては、内部にポンプ室を有するとともに当該ポンプ室に連通する吸込口および吐出口が開口するポンプケースと、前記ポンプケースのポンプ室内に同軸上に多段に配置された複数の羽根車と、を備えた多段ポンプがある（例えば特許文献１）。

特許文献１のポンプでは、隣り合う羽根車同士の間にガイド部材が配置され、このガイド部材の内部に、上流側の羽根車の吐出部から吐出された流体を下流側の羽根車の吸入部に案内する案内通路が形成されている。
特開２００３−１８４７７８号公報

しかしながら前記従来技術では、前記案内通路が放射状に複数形成されており、当該案内通路の通路断面積の総和はポンプケースの吸込口、各羽根車の吸込部、の通路断面積よりも大きくなっている。そのため、上流側の羽根車で吐出された液体は、この案内通路を通過する際に、急激な通路断面積の増大によって流速が急激に低下することとなり、大きな圧力損失が生じる。

本発明は、このような課題を背景に為されたものであって、ポンプの吐出性能を向上させることができるポンプの提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、ポンプ室を内部に有するとともに前記ポンプ室に連通する吸入口および吐出口が開口するポンプケースと、前記ポンプ室内に同軸上に複数多段に配置された羽根車であって、径方向中央側に吸込部が形成されるとともに径方向外側に吐出部が形成されるように放射状に配置された複数のブレードを有する羽根車と、軸方向に隣り合う羽根車同士の間に配置されて前記ポンプ室を区画するセパレータであって、前記上流側のポンプ室の径方向外側と前記下流側のポンプ室の径方向中央側と連通することで上流側の羽根車の吐出部から吐出された流体を下流側の羽根車の吸込部に案内する案内通路を内部に形成するセパレータと、を備えたポンプであって、前記セパレータの案内通路は、通路断面積が前記ポンプケースの吸入口の通路断面積と略同一に設定された一本の通路で構成されていることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、セパレータの案内通路の部分で、急激な通路断面積の増幅がないため、圧力損失が小さくなり、ポンプの吐出性能を向上することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１〜９は第１実施形態のポンプ１を示す。第１実施形態のポンプ１は、ポンプケース３内に収めた羽根車１３、１７をモータ２１で回転されることで、液体を吸入して昇圧して吐出するものである。以下、詳しく説明する。

（ポンプケース）
図１、２に示すように、第１実施形態のポンプ１は、内部にポンプ室５およびモータ室７を有するポンプケース３を備えて構成されている。このポンプケース３は、上部ケーシング３Ａと、下部ケーシング３Ｂと、カバー３Ｃと、を組み合わせて構成されている。上部ケーシング３Ａと下部ケーシング３Ｂとの間にポンプ室５が画成され、下部ケーシング３Ｂとカバー３Ｃとの間にモータ室７が画成されている。上部ケーシング３Ａには、ポンプ室５に連通する吸入口９が開口し、下部ケーシング３Ｂには、同じくポンプ室５に連通する吐出口１１が開口している。

ポンプケース３内のポンプ室５には、図１、２に示すように、上流側の羽根車１３と、案内板１５および仕切板１７からなるセパレータ１４と、下流側の羽根車１９と、が収容されている。

一方、ポンプケース３内のモータ室７には、モータ２１のステータ２３およびステータ２３の駆動回路２５が配置され（図２参照）、モータ２１の一部つまりロータ２７は羽根車１９と一体に形成されてポンプ室５内に配置されている（図２参照）。

（羽根車）
次に、ポンプ室５内に配置された羽根車１３、１９について説明する。

各羽根車１３、１９は、図１、２に示すように、中央部に吸込部１３ｄが開口する略円板状の前面シュラウド１３ａ、１９ａと、この前面シュラウド１３ａ、１９ａに対面する略円板状の後面シュラウド１９ｂ、１９ｂと、これら両シュラウド間に設けられ且つ径方向中央側から径方向外側に向けて放射状に延在する複数のブレード１３ｃ、１９ｃと、隣り合うブレードの外周端同士の間に形成される吹出部１９ｅと、を備えて構成されている（図５、８参照）。

これら両羽根車１３、１９は、図１、２に示すように、同軸上に配置されており、両羽根車１３、１９からはその中央部から相手側に向けて突設された円筒状の連結部１３ｆ、１９ｆが設けられて、羽根車１３、１９同士がこの連結部１３ｆ、１９ｆを介して互いに相対的に回転しないよう係止されている。連結部１３ｆ、１９ｆ内の中空部には、ポンプケース３に固定された軸２９がラジアル軸受３１を介して嵌合されており、これにより、当該軸２９を中心にして両羽根車１３、１９が一体的に回転するようになっている。なお、軸２９の軸方向両端側には、ラジアル軸受３１と摺接する中空円板形状のスラスト軸受３３が設けられている。

羽根車１３、１９が回転すると、羽根車１３、１９の前面シュラウド１３ａ、１９ａの中央部の吸込部１３ｄ、１９ｄから液体が吸い込まれ、この吸い込まれた液体が両シュラウド間のブレード１３ｃ、１９ｃによって外周側に向けて加圧されつつ押し出され、隣り合うブレードの間（吐出部１３ｅ、１９ｅ）から吐出されることとなる（図２および図９中の矢印参照）。

（セパレータ）
次に、セパレータ１４について説明する。

図１、２に示すように、案内板１５および仕切板１７を互いに組み合わされて構成されるセパレータ１４は、ポンプ室５内を２つのポンプ室５Ａ、５Ｂに区画している。この例では、一方のポンプ室５Ａは内部に上流側の羽根車１３を配置した上流側のポンプ室５Ａであり、他方のポンプ室５Ｂは内部に下流側の羽根車１９を配置した下流側のポンプ室５Ｂとなっている。なお、上流側のポンプ室５Ａには前記吸入口９が連通し、下流側のポンプ室５Ｂには前記吐出口１１が連通している。

図１に示すように、このようなセパレータ１４を構成する案内板１５および仕切板１７には、それぞれ中央部に中央貫通口１５ａ、１７ａが形成されており、この中央貫通口１５ａ、１７ａを通じて両羽根車１３、１９の前記連結部１３ｆ、１９ｆが貫通している。

案内板１５は、図１に示すように、中央部に中央貫通口１５ａを有する円板状の本体部１５ｂと、当該本体部１５ｂの表面側から突設され内周側に上流側羽根車を収容する円筒部１５ｃと、当該円筒部１５ｃに切欠形成された切欠口１５ｄと、円筒部１５ｃの外周側で前記切欠口１５ｄに近接する位置において本体部１５ｂを表裏に貫通する連通口１５ｅと、本体部１５ｂの裏面側に溝状に形成された案内通路１５ｆ（図６ｃ参照）と、備えて構成されている。一方、仕切板１７は、案内板１５の裏面に密着するように積層されこれにより案内板１５の裏面の溝状の案内通路１５ｆを塞いでいる。

このようなセパレータ１４（１５、１７）の構成により、上流側羽根車１３の吐出部１３ｅから吐出された流体が、下流側羽根車１９の吸込部１９ｄに向けてガイドされるようになっている（図２、９参照）。

つまり、上流側羽根車１３の外周側の吐出部１３ｅから排出された液体は、まず案内板１５の円筒部１５ｃの内周側から切欠口１５ｄを通じて円筒部１５ｃの外周側へ流れていき（図６ａ参照）、連通口１５ｅを通じて案内板１５の表面側から裏面側に流れていく（図６ａ、図６ｃ参照）。次に、案内板１５の裏面の案内通路１５ｆを通じて、案内板１５の外周側から中央部へ流れていく（図６ｃ参照）。そして、最終的に仕切板１７の中央の中央貫通口１７ａを通じて、下流側羽根車１９の吸込部１９ｄへ流れ込むようになっている。

（モータ）
次に、モータ２１について説明する。

モータ２１は、磁界を発生させる円筒状のステータ２３と、そのステータ２３を制御する駆動回路２５と、ステータ２３によって発生される磁界により回転する円筒形のロータ２７と、備えて構成されている。このうちステータ２３および駆動回路２５はモータ室７内でポンプケース３に固定されているが、ロータ２７は下流側羽根車１９と一体に形成され、前記ポンプ室５内で羽根車１３と一体に回転する。

（作用）
以上のように構成されたポンプ１において、モータ２１を駆動すると、ロータ２７と一体に設けられた下流側羽根車１９が回転し、これに連結された上流側羽根車１３も同期して回転する。これにより、ポンプケース３の吸入口９から吸収された液体が、ポンプ室５内で昇圧されて、ポンプケース３の吐出口１１から吐出される。

より具体的に説明すると、モータ２１が駆動して羽根車１３、１９が回転すると、図９に示すように、ポンプケース３の吸入口９を通じて、上流側ポンプ室５Ａ内の上流側羽根車１３内に液体が吸い込まれる。上流側羽根車１３内に吸い込まれた液体は、両シュラウド１３ａ、１３ｂ間のブレード１３ｃによって外周側に向けて加圧されつつ押し出され、隣り合うブレード１３ｃの間（吐出部１３ｅ）から羽根車１３の外周側に吐出される。上流側羽根車１３の外周側に吐出された液体は、案内板１５および仕切板１７からなるセパレータ１４により、下流側ポンプ室５Ｂ内の下流側羽根車１９の吸込部１９ｄに案内される。次に、下流側羽根車１９内に液体が吸い込まれ液体は、両シュラウド１９ａ、１９ｂ間のブレード１９ｃによって外周側に向けて加圧されつつ押し出され、隣り合うブレード１９ｃの間（吐出部１９ｅ）から下流側羽根車１９の外周側に吐出される。そして、最終的に、下流側ポンプ室５Ｂからポンプケース３の吐出口１１から吐出される。

（効果）
ここで、本実施形態では、図６に示すようにセパレータ１４の案内通路１５ｆが一本で形成され、この案内通路１５ｆの通路断面積がポンプケース３の吸入口９の通路断面積と略同一に形成されている。なお、本実施形態では、ポンプケース３の吸入口９の通路断面積が９．６２ｍｍ^２であり、案内通路１５ｆの通路断面積が１０．５ｍｍ^２である。

そのため、例えば特許文献１のポンプのように、案内通路が放射状に複数形成されて当該案内通路の通路断面積の総和が、ポンプケースの吸込口および各羽根車の吸込部の通路断面積よりもかなり大きくなった構造に比べ、当該案内通路１５ｆにおける急激な通路断面積の増大がないため、流速が急激に低下して圧力損失の増大をもたらすことがない。

そのため、本実施形態では、圧力損失が小さくなり、ポンプ１の吐出性能が向上することとなる。特に、小型の高揚程低流量のポンプ１に好適となる。

なお、実験の結果、案内通路１５ｆの通路断面積は、ポンプケース３の吸入口９の通路断面積の１．０倍以上、１．５倍以下であると、顕著なポンプの吐出性能の改善が見られた。また、ポンプケース３の吐出口１１の通路断面積が１０ｍｍ^２以下の小型のポンプで特に、効果が顕著であった。

以上、本発明を上述の実施形態を例にとって説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されることはない。例えば、上述の実施形態では、羽根車が２つの２段ポンプを例に説明したが、本発明は羽根車が３つ以上の多段ポンプにも適用できる。また、その他、上記実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

図１は第１実施形態のポンプの斜視図。 図２は同ポンプの断面図。 図３は同ポンプの上部ケーシングを示す図。 図４は同ポンプの下部ケーシングを示す図。 図５は同ポンプの上流側の羽根車を示す図。 図６は同ポンプのセパレータの案内板を示す図。 図７は同ポンプのセパレータの仕切板を示す図。 図８は同ポンプの下流側の羽根車を示す図。 図９は同ポンプの一部の拡大断面図。

符号の説明

１…ポンプ
３…ポンプケース
５…ポンプ室
５Ａ…ポンプ室
５Ｂ…ポンプ室
７…モータ室
９…吸入口
１１…吐出口
１３…上流側羽根車
１３ｃ…ブレード
１３ｄ…吸込部
１３ｅ…吐出部
１４…セパレータ
１５ｆ…案内通路
１９…下流側羽根車
１９ｃ…ブレード
１９ｄ…吸込部
１９ｅ…吐出部

Claims (1)

1. ポンプ室を内部に有するとともに前記ポンプ室に連通する吸入口および吐出口が開口するポンプケースと、
   前記ポンプ室内に同軸上に複数多段に配置された羽根車であって、径方向中央側に吸込部が形成されるとともに径方向外側に吐出部が形成されるように放射状に配置された複数のブレードを有する羽根車と、
   軸方向に隣り合う羽根車同士の間に配置されて前記ポンプ室を区画するセパレータであって、前記上流側のポンプ室の径方向外側と前記下流側のポンプ室の径方向中央側と連通することで上流側の羽根車の吐出部から吐出された流体を下流側の羽根車の吸込部に案内する案内通路を内部に形成するセパレータと、
   を備えたポンプであって、
   前記セパレータの案内通路は、通路断面積が前記ポンプケースの吸入口の通路断面積と略同一に設定された一本の通路で構成されていることを特徴とするポンプ。

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