JP2010007563A - ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】羽根車の回転方向が正逆いずれの方向であっても、良好な搬送性能が発揮されるようにポンプ室にボリュートを形成することのできるポンプを提供する。
【解決手段】正逆方向に回転駆動される羽根車１と、羽根車１が収容されるポンプ室２と、ポンプ室２に液体を吸入する吸液路３と、ポンプ室２内から液体を排出する第一排液路および第二排液路５と、第一排液路および第二排液路５のいずれに液体を排出するかを切り替える切替弁６とを具備するポンプである。前記切替弁６は、ポンプ室２内にて軸中心に回動自在に設置される側面視円弧状の部材であり、その内周面によって第一排液路または第二排液路５に向かうポンプ室２内のボリュートを選択的に形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、羽根車を正逆回転させて液体を排出する液路を切り替えることのできるポンプに関する。

従来から、羽根車を正逆回転させることで液体を排出する液路を切り替えることのできるポンプが、例えば食器洗浄機用のポンプとして好適に用いられている（特許文献１、特許文献２参照）。

図７には、特許文献１に記載のポンプを示している。このポンプは、正逆方向に回転駆動される羽根車１と、羽根車１が収容されるポンプ室２と、ポンプ室２に液体を吸入する吸液路（図示せず）と、ポンプ室２内から液体を排出する第一排液路４および第二排液路５と、第一排液路４および第二排液路５のいずれに液体を排出するかを切り替える切替弁６とから形成される。

第一排液路４と第二排液路５とは、ポンプ室２に設けた排液口５０から二手に分岐した形で延設されており、この排液口５０下流側の液路分岐箇所に、切替弁６を回転自在に支持させている。したがって、図７中の時計回り方向に羽根車１を回転させると、ポンプ室２内で生じた液体の流れによって、切替弁６は図７中に示す位置で固定される。この位置にある切替弁６は、第一排液路４を閉塞するとともに、ポンプ室２からの排液の流れを第二排液路５に向けて案内するように機能する。また、羽根車１を反時計回りに回転させれば、切替弁６は第二排液路５を閉塞する位置で固定され、ポンプ室２からの排液の流れを第一排液路４に向けて案内するように機能する。このように、羽根車１の回転方向に応じて、ポンプ室２外に設けた切替弁６が首振り動作し、ポンプ室２から液体を排出する液路を第一排液路４と第二排液路５で切り替える。

ところで、一般的にポンプにおいて効率の良い搬送性能を得るためには、ポンプ室２にボリュートを設け、羽根車１によって掻き出された液体が滑らかに昇圧するようにポンプ室２内の流路を流れ方向に沿って徐々に広げることが好ましい。しかし、上記のようにポンプ室２内にて羽根車１が正逆回転するタイプのポンプにあっては、ポンプ室２のボリュートを、羽根車１の正逆回転のいずれの場合にも適当な形で設けることが困難である。

そのため、図７に記載のポンプでは、ポンプ室２には全くボリュートを設けていない。また、引用文献２に記載のポンプでは、ポンプ室にボリュートを設けているが、このボリュートは羽根車が一方向に回転するときには良好な搬送性能を発揮させるが、羽根車が逆方向に回転するときには搬送性能を著しく低下させるものである。
特開平１０−１４１２８７号公報 特開２００３−３９９５号公報

本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、羽根車の回転方向が正逆いずれの方向であっても、良好な搬送性能が発揮されるようにポンプ室にボリュートを形成することのできる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の本発明は、正逆方向に回転駆動される羽根車１と、羽根車１が収容されるポンプ室２と、ポンプ室２に液体を吸入する吸液路３と、ポンプ室２内から液体を排出する第一排液路４および第二排液路５と、第一排液路４および第二排液路５のいずれに液体を排出するかを切り替える切替弁６とを具備するポンプである。前記切替弁６は、ポンプ室２内にて軸２０中心に回動自在に設置される側面視円弧状の部材であり、且つ、その内周面６ｃによって第一排液路４または第二排液路５に向かうポンプ室２内のボリュートを選択的に形成するものである。

上記構成のポンプとすることで、羽根車１の回転方向が正逆いずれの方向であっても、ポンプ室２内の液圧により回動して位置を切り替える切替弁６によってポンプ室２内のボリュートを適切に形成することができる。したがって、羽根車１の回転方向が正逆いずれの方向であっても、良好な搬送性能を発揮することができる。

また、上記構成のポンプにおいては、ポンプ室２と、ポンプ室２から延設される第一排液路４および第二排液路５とが、羽根車１の回動中心部を通過する対象軸Ａを中心とした略線対称形状であるとともに、第一排液路４に液体を排出する位置にある切替弁６の内周面６ｃが形成するボリュートと、第二排液路５に液体を排出する位置にある切替弁６の内周面６ｃが形成するボリュートとが、前記対象軸Ａを中心とした略線対称形状であることが好ましい。このようにすることで、正逆回転のいずれの場合の搬送性能も、等しく、一方向回転のボリュート付きポンプに比肩する性能を持つポンプとなる。

また、切替弁６の外周面６ｄに、ポンプ室２の内壁との間で空間Ｓを確保するための凹部３０を設けることも好ましい。このようにすることで、切替弁６の外周面６ｄとポンプ室２の内壁との間に異物が侵入しても上記空間Ｓに逃げるようになる。したがって、異物の混入によって切替弁６の切替機能を損なうことが防止される。

また、切替弁６の側面６ｅに、ポンプ室２の内壁に摺接する小突起４０を設けることも好ましい。このようにすることで、切替弁６が回動する際にポンプ室２の内壁との間で生じる摩擦を低減させることができ、スムーズな流路切替が実現される。また、上記小突起４０を設けることで、切替弁６の側面６ｅとポンプ室２の内壁との間に異物が挟まって切替機能を損なうことが防止されるという効果もある。

請求項１に係る発明では、切替弁が、ポンプ室内にて軸中心に回動自在に設置される側面視円弧状の部材であり、且つ、その内周面によって第一排液路または第二排液路に向かうポンプ室内のボリュートを選択的に形成するものである。したがって、請求項１に係る発明は、羽根車の回転方向が正逆いずれの方向であっても、良好な搬送性能を発揮することができるという効果を奏する。

また請求項２に係る発明では、ポンプ室と、ポンプ室から延設される第一排液路および第二排液路とが、羽根車の回動中心部を通過する対象軸を中心とした略線対称形状であるとともに、第一排液路に液体を排出する位置にある切替弁の内周面が形成するボリュートと、第二排液路に液体を排出する位置にある切替弁の内周面が形成するボリュートとが、前記対象軸を中心とした略線対称形状である。したがって、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の効果に加えて、正逆回転のいずれの場合でも、一方向回転のボリュート付きポンプに比肩する搬送性能を等しく発揮することができるという効果を奏する。

また請求項３に係る発明では、切替弁の外周面に、ポンプ室の内壁との間で空間を確保するための凹部を設けている。したがって、請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明の効果に加えて、異物の混入によって切替弁の切替機能を損なうことが防止されるという効果を奏する。

また請求項４に係る発明では、切替弁の側面に、ポンプ室の内壁に摺接する小突起を設けている。したがって、請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項に係る発明の効果に加えて、切替弁が回動する際の摩擦を低減してスムーズな流路切替を実現するという効果や、切替弁の側面とポンプ室の内壁との間に異物が挟まって切替機能を損なうことが防止されるという効果を奏する。

本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。図１〜図３には、本発明の実施形態における一例のポンプの断面を示している。

本例のポンプは、正逆方向に回転駆動される羽根車１と、羽根車１が収容されるポンプ室２と、ポンプ室２に液体（例えば水）を吸入する吸液路３と、ポンプ室２内から液体を排出する第一排液路４および第二排液路５と、第一排液路４および第二排液路５のいずれに液体を排出するかを切り替える切替弁６とを備えている。

図１に示すように、上記ポンプ室２は、正面側（図１中の右側）のケーシング７と背面側（図１中の左側）の分離板８とを嵌め合わせて固定することで、箱型の外郭を形成している。羽根車１は、ポンプ室２内に固定した軸９を中心として、軸受１０を介して回転自在に支持されている。羽根車１の背面側には、永久磁石１１を一体に成形している。

ポンプ室２を形成する分離板８の外周には、コイルを巻線して成る巻線部１３を配置している。ポンプに内蔵した制御部１４からこの巻線部１３に通電することでポンプ室２内に回転磁界を発生させ、この回転磁界に対して永久磁石１１が吸引反発することにより、羽根車１をポンプ室２内にて正逆方向に回転させる。そして、ポンプ室２内での羽根車１の回転に伴ってポンプ作用が発生し、ケーシング７の中央部から正面方向に延設した吸液路３を通じてポンプ室２内に液体が吸い込まれるとともに、ケーシング７から側方に（図１中の上方に）延設した第一および第二排液路４，５のうち一方から液体が排出される。

図２、図３に示すように、ポンプ室２の羽根車１が配置される部分の周方向の外形は、羽根車１の回転中心部から半径ｒａで円弧状に形成される小径円弧部１５と、羽根車１の回転中心部から半径ｒｂ（＞ｒａ）で円弧状に形成される大径円弧部１６とで主体を形成している。小径円弧部１５の周方向の一端部と大径円弧部１６の周方向の一端部、および、小径円弧部１５の周方向の他端部と大径円弧部１６の周方向の他端部は、それぞれ所定の空隙を隔てて対向するように位置している。この小径円弧部１５と大径円弧部１６とによって、ポンプ室２の周方向の外形を、一対の段差を有する略円形状に設けている。

小径円弧部１５の一端部と、これに対向する大径円弧部１６の一端部との間の空隙は、第一排液口１８を形成している。第一排液路４は、この第一排液口１８を介してポンプ室２内と連通するように側方に延設されている。また、小径円弧部１５の他端部と、これに対向する大径円弧部１６の他端部との間の空隙は、第二排液口１９を形成している。第二排液路５は、この第二排液口１９を介してポンプ室２内と連通するように側方に延設されている。第一排液路４と第二排液路５は、ポンプ室２から平行に延設されている。

そして、本例のポンプにあっては、ポンプ室２内の液体を排出する方向を切り替えるための切替弁６を、ポンプ室２内における第一および第二排液口１８，１９を開口させた側とは反対側の、大径円弧部１６と近接した箇所に設けている。切替弁６は、側面視円弧状（図示例では半円状）の部材であり、その周方向中心部に設けた軸２０を中心として、ポンプ室２内にて回動自在となっている。切替弁６の円弧状を成す外周面６ｄと、同じく円弧状を成す大径円弧部１６の内周面１６ａとは、互いの全長に亘って対向している。切替弁６の外周面６ｄの曲率半径は、大径円弧部１６の内周面１６ａの曲率半径よりも小さく設定している。

上記構成から成る本例のポンプにおいて、巻線部１３に通電することでポンプ室２内に回転磁界を発生させ、永久磁石１１を介して羽根車１を時計回りに回転させると（図２中の矢印Ｒ参照）、羽根車１の回転によってポンプ室２内で発生する液圧によって、吸液路３からポンプ室２内に液体が吸入される。このとき、ポンプ室２内に揺動自在に設置される切替弁６は、液圧によって反時計回りに回動する。

軸２０を中心として反時計回りに回動した切替弁６は、その周方向の一端部６ａ（図２中の左端部）を大径円弧部１６の一端部に当てた位置で回り止めされ、この位置で第一排液口１８をポンプ室２内に開放させる。加えて、この位置にある切替弁６の周方向の他端部６ｂ（図２中の右端部）は、小径円弧部１５の他端部に当たり、第二排液口１９をポンプ室２内に対して閉塞させる。つまり、液圧により反時計回りに回動した切替弁６が、ポンプ室２内に吸引された液体を第一排液路４に排出させるように機能する。

羽根車１を反時計回りに回転させたときには（図３中の矢印Ｒ′参照）、ポンプ室２内の液圧によって切替弁６は時計回りに回動する。時計回りに回動した切替弁６は、その周方向の他端部６ｂ（図３中の右端部）を大径円弧部１６の他端部に当てた位置で回り止めされ、この位置で第二排液口１９をポンプ室２内に開放させる。加えて、この位置にある切替弁６の周方向の一端部６ａ（図３中の左端部）は、小径円弧部１５の一端部に当たり、第一排液口１８をポンプ室２内に対して閉塞させる。つまり、液圧により時計回りに回動した切替弁６が、ポンプ室２内に吸引された液体を第二排液路５に排出させるように機能する。

しかも、羽根車１の正逆回転のいずれの場合においても、切替弁６の半円状を成す内周面６ｃは、第一排液路４または第二排液路５に向かうポンプ室２内のボリュートを形成する。つまり、図２のように羽根車１を時計回りに回転させた場合には、反時計回りに回動した切替弁６の内周面６ｃが、ポンプ室２内の流路を流れ方向に沿って徐々に広げながら第一排液路４にまで導くボリュートを形成する。図３のように羽根車１を反時計回りに回転させた場合には、時計回りに回動した切替弁６の内周面６ｃが、ポンプ室２内の流路を流れ方向に沿って徐々に広げながら第二排液路５にまで導くボリュートを形成する。

したがって、上記構成によれば、羽根車１の正逆回転のいずれの場合においても高効率なポンプとなる。特に本例のポンプでは、ポンプ室２の形状が、羽根車１の回動中心部を通過して図中上下方向に伸びる対象軸Ａを中心とした線対称形状であり、ポンプ室２から延設される第一排液路４と第二排液路５についても、対象軸Ａを中心とした線対称の配置および形状となっている。そして、第一排液路４に液体を排出する位置にある切替弁６の内周面６ｃが形成するボリュートと、第二排液路５に液体を排出する位置にある切替弁６の内周面６ｃが形成するボリュートとが、やはり対象軸Ａを中心とした線対称形状になることから、羽根車１の正逆回転のいずれの場合の搬送性能も、一方向回転のボリュート付きポンプに比肩する性能を持つこととなる。

なお、上記したポンプ室２やボリュート等の線対称な構造は、厳密に線対称である必要はなく、対象軸Ａを中心とした略線対称な構造であればよい。

図４には、本発明の実施形態における他例のポンプに装着を示しており、図５にはこのポンプで用いる切替弁６を示している。なお、本例のポンプの構成のうち一例と同様の構成については詳しい説明を省略し、一例とは相違する特徴的な構成についてのみ以下に詳述する。

図５に示すように、本例の切替弁６においては、外周面６ｄに肉盗みを施して凹部３０を設けたことで、ポンプ室２の内壁（即ち、大径円弧部１６の内周面１６ａ）との間で空間Ｓ（図５（ｂ）参照）を確保するようになっている。凹部３０は、切替弁６の正面側と背面側にそれぞれ設けており、正面側の凹部３０と背面側の凹部３０との間には、肉盗みを施していない部分によって薄肉のリブ３１を形成している。

ところで、切替弁６の外周面６ｄと大径円弧部１６の内周面１６ａとの間に異物を挟んだ場合には、切替弁６はその端部６ａ（６ｂ）が小径円弧部１５の端部に当たるまで回動できず、閉塞させたい排液口１８（１９）を完全に閉塞できないために、設計どおりのポンプ効率が得られないという問題や、狙いの流路とは別の流路から液体が漏出するという問題が生じる。

これに対して、本例では上記凹部３０を設けて空間Ｓを確保したので、切替弁６の外周面６ｄと大径円弧部１６の内周面１６ａとの間に侵入した異物を上記空間Ｓに逃がすようになっている。したがって、上記構成によれば、正逆回転のどちらでも高性能を発揮することができ、且つ、異物の混入に対しても切替機能を損なうことのないポンプとなる。

なお、切替弁６の外周面６ｄのリブ３１は、切替弁６の強度を保持するために該切替弁６の周方向の全長に亘って設けたものであるが、強度に問題がなければ、このリブ３１の一部又は全部を設けない形状としてもよい。

図６には、本発明の実施形態における更に他例のポンプに装着する切替弁６を示している。なお、本例のポンプの構成のうち他例と同様の構成については詳しい説明を省略し、他例とは相違する特徴的な構成についてのみ以下に詳述する。

図６に示すように、本例の切替弁６の半円状に形成した正面側および背面側の両側面６ｅであって、ポンプ室２の内壁（即ち、ケーシング７や分離板８の内壁）に近接する部分には、ケーシング７や分離板８の内壁に摺接するための小突起４０を複数設けている。小突起４０は、切替弁６の正面側と背面側の一方にのみ設けてあってもよい。

本例の切替弁６は、ケーシング７や分離板８の内壁に対して上記小突起４０の先端面でのみ摺接するものであり、切替弁６が揺動する際にケーシング７や分離板８との間で生じる摩擦を低減させることで、スムーズな流路切替を実現するようになっている。また、上記小突起４０を介在させることで、切替弁６の側面６ｅとケーシング７や分離板８との間に異物が挟まって切替機能を損なうことが防止されるという効果もある。

本例では、上記小突起４０は、切替弁６の回動中心となる軸２０を中心に描いた円形状又は円弧状の外形を有しているが、小突起４０の形状は他の形状であってもよい。また、小突起４０の摺接部分についても面接触に限らず、点接触するものであってもよい。また、摺接用の小突起４０を切替弁６側に設けるのではなく、ケーシング７や分離板８の内壁側に設けても構わない。

本発明の実施形態における一例のポンプの側面断面図である。 同上のポンプの正回転時の正面断面図である。 同上のポンプの逆回転時の正面断面図である。 本発明の実施形態における他例のポンプの正面断面図である。 同上のポンプに備える切替弁を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。 本発明の実施形態における更に他例のポンプに備える切替弁を示す斜視図である。 従来のポンプの正面断面図である。

符号の説明

１ 羽根車
２ ポンプ室
３ 吸液路
４ 第一排液路
５ 第二排液路
６ 切替弁
６ｃ 内周面
６ｄ 外周面
６ｅ 側面
１５ 小径円弧部
１６ 大径円弧部
２０ 軸
３０ 凹部
４０ 小突起
Ａ 対称軸
Ｓ 空間

Claims (4)

1. 正逆方向に回転駆動される羽根車と、羽根車が収容されるポンプ室と、ポンプ室に液体を吸入する吸液路と、ポンプ室内から液体を排出する第一排液路および第二排液路と、第一排液路および第二排液路のいずれに液体を排出するかを切り替える切替弁とを具備するポンプにおいて、前記切替弁は、ポンプ室内にて軸中心に回動自在に設置される側面視円弧状の部材であり、且つ、その内周面によって第一排液路または第二排液路に向かうポンプ室内のボリュートを選択的に形成するものであることを特徴とするポンプ。
2. ポンプ室と、ポンプ室から延設される第一排液路および第二排液路とが、羽根車の回動中心部を通過する対象軸を中心とした略線対称形状であるとともに、第一排液路に液体を排出する位置にある切替弁の内周面が形成するボリュートと、第二排液路に液体を排出する位置にある切替弁の内周面が形成するボリュートとが、前記対象軸を中心とした略線対称形状であることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
3. 切替弁の外周面に、ポンプ室の内壁との間で空間を確保するための凹部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のポンプ。
4. 切替弁の側面に、ポンプ室の内壁に摺接する小突起を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のポンプ。
   

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