JP2014118949A - 自吸式遠心ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ボリュート内におけるポンプ効率の低下を抑制する。
【解決手段】内部にボリュート２０が形成されたポンプケース２と、ボリュート２０内で回転駆動される羽根車３と、ボリュート２０内に液体を導く吸入路４１とボリュートから吐出される液体が通過する吐出路４２とを有してポンプケース２側面に配されるカバー４とを備える。ポンプケース２はボリュート２０内の空間のカバー４側の側面を閉じる壁面２１を一体に備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸入された液体を加圧して吐出する遠心ポンプ、殊に自吸式遠心ポンプに関するものである。

内部にボリュートが形成されたポンプケース内に回転駆動される羽根車を配して、羽根車の回転により液体を吸入するとともに加圧して吐出する遠心ポンプがある。この遠心ポンプにおいて、非自吸式のものであれば、ポンプケースに吸入口や吐出口を一体に形成することができる。

しかし、自吸式のものであると、気液分離室や吐出した液体の一部を上記ボリュートに戻す環流孔を設けなくてはならない関係で、吸入口及び吸入路と、吐出路及び吐出口を備えたカバーを別途設けている。

そして、ポンプケースは特許文献１などに示されているように、そのボリュート側面を開放したものとして形成し、ポンプケースとカバーとの間に隔壁板を介在させることで、ボリュート側面を閉じていた。

特開２０１０−６５５２８号公報

この場合、ポンプの製造に際してポンプケースと隔壁板とカバーとを組み立てた際、各部材の寸法や形状のばらつき及び組立時のばらつきにより、ポンプケースのボリュートと隔壁板との間に隙間が生じることがある。

このような隙間の存在は、羽根車の回転でボリュート内において加圧される液体がカバー側に漏出してしまう原因となる上に、隙間の存在そのものがボリュート内を流れる液体の抵抗となることから、ポンプ効率を低下させてしまう。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、部材の寸法や形状のばらつき等にかかわらず、ポンプ効率を常に高く維持することができる自吸式遠心ポンプを提供することを課題とする。

本発明にかかる自吸式遠心ポンプは、内部にボリュートが形成されたポンプケースと、前記ボリュート内で回転駆動される羽根車と、上記ボリュート内に液体を導く吸入路と上記ボリュートから吐出される液体が通過する吐出路とを有して上記ポンプケース側面に配されるカバーとを備えるとともに、上記ポンプケースは上記ボリュート内の空間のカバー側の側面を閉じる壁面を一体に備えていることに特徴を有している。

本発明によれば、ボリュートを備えるポンプケースがボリュート側面を閉じる壁面を一体に備えていることから、部材の寸法や形状のばらつき等にかかわらず、ボリュートと壁面との間に隙間が生じたりすることがないものであり、これ故にポンプ効率を常に高く保つことができる。

本発明においては、部材の寸法や形状のばらつき、組立時のばらつき等にかかわらず、液体の漏出や無駄な乱流が発生することがなくて、高いポンプ効率を維持することができる。

本発明の実施の形態の一例の縦断面図である。 同上の分解斜視図である。 同上のポンプケースの斜視図である。 同上のポンプケースの他面側を示す斜視図である。 同上のポンプケースの水平断面図である。 同上のポンプケースの縦断面図である。

第１の発明は、内部にボリュートが形成されたポンプケースと、前記ボリュート内で回転駆動される羽根車と、上記ボリュート内に液体を導く吸入路と上記ボリュートから吐出される液体が通過する吐出路とを有して上記ポンプケース側面に配されるカバーとを備えるとともに、上記ポンプケースは上記ボリュート内の空間のカバー側の側面を閉じる壁面を一体に備えている。

これにより、ボリュートと壁面との間に隙間が生じることがなくなり、この結果、羽根車で加圧された液体が、ボリュートからカバー側に漏れることがなく、また、ボリュートにおける液体の流れをスムースにすることができる。

よって、部材の組み立て時や部材間の寸法や形状のばらつきにかかわらず、ポンプ効率を常に高いものとすることができる。

第２の発明は上記第１の発明におけるボリュートと前記壁面とが曲面を介して連続している。

これにより、ボリュートと壁面との境界部分における抵抗が減少して乱流等が発生することがなくなるとともにボリュート内の液体の流れがスムーズなものとなり、ポンプ効率の低下を抑制することができる。

第３の発明は、上記第２の発明におけるボリュートと壁面とをつなぐ前記曲面の曲率半径が、前記ボリュートの上流側から下流側に向けて徐々に大きくなっている。

これにより、ボリュートの断面積の変化を穏やかなものとすることができ、ボリュート内の液体をスムーズに加圧して送り出せるために、ポンプ効率の低下をより抑制することができる。

第４の発明は、上記第１〜第３の発明のいずれかにおいて、前記壁面はカバー側の吐出路とボリュート内とを連通させる環流孔を備え、上記環流孔のボリュート側の開口縁が曲面で面取りされている。

これにより、自吸のための環流孔が、ボリュート内を流れる液体に対して抵抗として働いてしまうことを抑制することができ、還流孔が存在することによるポンプ効率の低下を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態の一例について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

ポンプケース２が備えるボリュート２０内で羽根車３が回転する図示例の自吸式遠心ポンプは、羽根車３の駆動用のモータが一体に形成されたもので、ステータブロック１と、上記ポンプケース２と、上記羽根車３と、カバー４とを備えている。

ステータブロック１は、積層したステータコア１１を覆う絶縁板１２にコイル１３を巻線したステータ１０を備える。このステータ１０は、コイル１３に流す電流を制御する制御回路が実装された制御回路基板１４と共にモールド樹脂１５でモールドされている。図中６は上記ステータブロック１の内面に配されている有底円筒状の仕切板である。

羽根車３は上記ステータ１０の内周に位置するとともに複数の永久磁石３１が外周部に配されているロータ３０を一体に備えたもので、セラミック製の軸５に軸受５０を介して支持されて、軸５の回りに回転自在となっている。

羽根車３の外周を囲むボリュート２０を備えたポンプケース２は、上記仕切板６の開口縁にＯリング１９を介して接合されるもので、気液分離室２２を備えている。この気液分離室２２は、ボリュート２０の吐出側開口部２２（図３参照）を通じてボリュート２０内と連通する。また気液分離室２２の下部は、図４に示す環流孔２５を通じてボリュート２０内の加圧開始端（ボリュート２０の上流端）の付近と連通する。

カバー４は、吸入口４０と吸入路４１並びに吐出路４２と吐出口４３とを備え、ポンプケース２におけるステータブロック１に連結される側と反対側の面にパッキン７を介在させた状態で連結される。なお、これらステータブロック１とポンプケース２とカバー４の連結はビスによって行われる。

ここにおいて、このポンプでは、ポンプケース２におけるボリュート２０のカバー４側の側面を閉じる壁面２１をポンプケース２が一体に備えている。そして上記壁面２１に前記軸５の一端を支持するボス部２５を備えている。

また、上記壁面２１には、吐出路４２とボリュート２０内とを連通させることになる環流孔２３，２４を設けている。環流孔２３は設置状態でのポンプの下端側で羽根車３の外周端の位置にある。

なお、ポンプケース２における気液分離室２２の部分のカバー４側の面には、ポンプケース２の成型上の都合で別途設けた仕切部材８を配している。

次に動作について説明する。水槽（図示せず）とカバー４の吸入口４０とを配管して、ボリュート２０内に注水し、ステータ１０において回転磁界を発生させれば、ロータ３０を一体に備えた羽根車３が回転する。

この回転でボリュート２０内の水は遠心力によって加圧されてボリュート２０に沿って吐出側開口部２２を経て気液分離室２２に入り、さらに仕切部材８の通孔８０を経て吐出路４２から吐出口４３へと送り出される。

また、水が吐出されることで負圧となるボリュート２０内には、吸入路４１から壁面２１に設けたボス部２５周囲の開口部を経て水が吸入される。

ボリュート２０内に気体が存在している状態では、羽根車３の回転で水と気体とがかき回されて両者が共に気液分離室２２に送られる。そして気液分離室２２では水が環流孔２５を通じてボリュート２０内に戻ることから気体のみが吐出路４２側へと送られる。

また、吐出路４２まで送り出された水は、その一部が環流孔２３，２４を通じてボリュート２０内に戻る。このために、ボリュート２０内に残っていた気体は漸次排出されてボリュート２０内は満水状態となり、以降は水のみが吐出される。

ここで、ボリュート２０で囲まれた空間のカバー４側の面は、ボリュート２０を備えるポンプケース２の壁面２１によって閉じられていることから、ボリュート２０と壁面２１との間に隙間が生じたりすることはない。

従ってボリュート２０内において加圧された液体（水）はカバー４側に漏出したりすることなく気液分離室２７を経て吐出路４２へと送り出される。

しかも、ボリュート２０と壁面２１とは図５に示すように曲面Ｒで連続させていることから、乱流の発生を抑えることができて、スムーズに液体を移送することができる。

また、図５に示すように、上記の曲面Ｒの曲率半径は、ボリュート２０の上流側（図中左側）から下流側（図中右側）に向けて徐々に大きくなるようにしている。これによって、ボリュート２０の流路断面積が徐々に変化するものであり、液体をスムーズに昇圧することができて効率の良いポンプとなる。

加えるに、ボリュート２０と壁面２１との境界付近に開口している環流孔２３の開口縁にも図３及び図６に示すように曲面の面取りを施すことで、環流孔２３付近での液体の流れをスムーズなものとして、環流孔２３の存在によるポンプ効率の低下を抑えている。

このほか、図示例のポンプでは、羽根車３とポンプケース２の壁面２１との距離を一定とすることで、羽根車１１からの液体の戻りを少なくしており、これにより、効率の良いポンプを提供することができる。

また、壁面２１がボリュート２０を備えるポンプケース２と一体のために、別途隔壁板を設けていた従来例よりも壁面２１の強度を軽減することができ、安価な材料、例えば、ポリプロピレンやステンレス板にすることができる。

以上のように、本発明にかかる自吸式遠心ポンプは、高いポンプ効率を常に維持することが可能となるので、例えば、給湯機器や暖房機器の循環用ポンプや、食器洗浄機や洗濯機用のポンプ、または、薬液等の化学物質を含んだ液体用のポンプ等の用途にも適用できる。

１ ステータブロック
２ ポンプケース
３ 羽根車
４ カバー
５ 軸
８ 仕切部材
１０ ステータ
２０ ボリュート
２１ 壁面
２２ 気液分離室
２３ 環流孔
３０ ロータ
４０ 吸入口
４１ 吸入路
４２ 吐出路
４３ 吐出口

Claims (4)

1. 内部にボリュートが形成されたポンプケースと、前記ボリュート内で回転駆動される羽根車と、上記ボリュート内に液体を導く吸入路と上記ボリュートから吐出される液体が通過する吐出路とを有して上記ポンプケース側面に配されるカバーとを備えるとともに、上記ポンプケースは上記ボリュート内の空間のカバー側の側面を閉じる壁面を一体に備えていることを特徴とする自吸式遠心ポンプ。
2. 前記ボリュートと前記壁面とは曲面を介して連続していることを特徴とする請求項１記載の自吸式遠心ポンプ。
3. 前記ボリュートと前記壁面とをつなぐ前記曲面は、その曲率半径が前記ボリュートの上流側から下流側に向けて徐々に大きくなっていることを特徴とする請求項２記載の自吸式遠心ポンプ。
4. 前記壁面はカバー側の吐出路とボリュート内とを連通させる環流孔を備えるとともに、上記環流孔のボリュート側の開口縁が曲面で面取りされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自吸式遠心ポンプ。

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