JP2015143476A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
揚水性能、自吸性能が向上し、かつ低騒音化と、小型化を実現したポンプ装置の提供を目的とする。
【解決手段】
電動機と、該電動機で回転駆動される羽根車と、該羽根車の外周を覆うように位置すると共に外郭でポンプ室を形成するケーシングと、該ケーシングのポンプ室側に固定されたガイドベーンと、該ガイドベーンを覆うように固定されるケーシングカバーと、を有し、前記回転軸の回転により渦巻きポンプ作用を行うポンプ装置において、前記電動機は、前記ケーシングに対してポンプ室側とは反対側の背面側に位置し、前記ケーシングは、当該ケーシングの上部に前記ポンプ室側から背面側に貫通したケーシング吐出口を備え、前記ケーシング吐出口のポンプ室側に上面に開口を有した蓄水壁を形成し、前記蓄水壁の開口は前記ケーシング吐出口の下端よりも上に位置する。
【選択図】 図３

Description

本発明はポンプ装置に関するものである。

近年、都市部での住環境の過密化により、ポンプ装置の小形化が望まれる一方で、生活環境の向上や水周り機器の普及により揚水性能や吐出圧力の向上した高性能なポンプ装置が望まれている。

特許文献１にはポンプケーシングの上部壁には吐出口が開口されており、この吐出口には吸込管が連結されるポンプが記載されている。

特許文献２には、水通路および水通路に連通したハウジング受け部を有する樹脂製ベースに、前記ポンプ部が搭載されてケーシングを樹脂製ベースに固定して一体化するポンプ装置が記載されている。

特開平７−２４３３９８号公報 特開平１１−２６４３９７号公報

特許文献１に記載のポンプ装置では、ケーシング吐出口が吐出フランジ部を兼ねているため、どちらもケーシングの上部に配置される。構造は単純であるが、吐出管が上方向となるため、ポンプカバーで吐出管の周辺を覆うことが困難であり、その分ポンプカバーの開口面積が大きくなるため低騒音化が困難となる恐れがある。

特許文献２に記載のポンプ装置では、ケーシング吐出口をケーシングの側面上部に、吐出フランジ部がベース側面に備えられ、ケーシング吐出口から吐出フランジ部の水通路を繋ぐための吐出側水通路がベースに内蔵されている。本構造では、ポンプカバーの開口面積が小さいため、低騒音化を図ることができるが、ケーシングの側面に吐出側水通路を配しているため、吐出側水通路分の設置面積が余分に必要となる。また、ベース内部に吐出側水通路を内蔵しているため、ベース５の全高は吐出側水通路管径分の高さが増すため、小型化が困難となる恐れがある。

一般的にポンプカバーは、ポンプ装置の上方向より挿入する構造であるため、設置の際には本体の全高にポンプカバーの全高を加えた寸法を着脱スペースとして確保しなければならない。ゆえに、小型化を目的とする際には、本体の全高を安易に増加させることは、避けなければならない。

本発明は、揚水性能、自吸性能が向上し、かつ低騒音化と、小型化を実現したポンプ装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、電動機と、該電動機で回転駆動される羽根車と、該羽根車の外周を覆うように位置すると共に外郭でポンプ室を形成するケーシングと、該ケーシングのポンプ室側に固定されたガイドベーンと、該ガイドベーンを覆うように固定されるケーシングカバーと、を有し、前記回転軸の回転により渦巻きポンプ作用を行うポンプ装置において、前記電動機は、前記ケーシングに対してポンプ室側とは反対側の背面側に位置し、前記ケーシングは、当該ケーシングの上部に前記ポンプ室側から背面側に貫通したケーシング吐出口を備え、前記ケーシング吐出口のポンプ室側に上面に開口を有した蓄水壁を形成し、前記蓄水壁の開口は前記ケーシング吐出口の下端よりも上に位置することを特徴とする。

本発明によると、揚水性能、自吸性能が向上し、かつ低騒音化と、小型化を実現したポンプ装置を提供することができる。

本発明に係るポンプ装置１００からポンプカバー１１を取り外した状態の斜視図である。 本発明に係るポンプ装置１００の縦断面図である。 本発明に係る蓄水壁と吐出側水通路の構成を示した部分断面図である。 本発明に係るケーシング３のケーシングカバー側の図である。 本発明に係るケーシング３の電動機側の図である。 本発明に係るケーシングカバー４の電動機側の図である。 本発明に係るポンプ装置１００にポンプカバー１１を装着した図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照し説明する。以下、図に示すように、ポンプ装置１００におけるベース５側を下方向として上下方向を規定して説明する。

図１は、本発明に係るポンプ装置１００からポンプカバー１１を取り外した状態の斜視図である。図２は、本発明に係るポンプ装置１００の縦断面図である。図３は、本発明に係る蓄水壁２５と吐出側水通路２２の構成を示した部分断面図である。図７は、本発明に係るポンプ装置１００の斜視図である。

ポンプ装置１００は、ベース５と、ポンプ部１０１と、圧力タンク６と、圧力スイッチ７と、ポンプカバー１１と、から構成されている。

ベース５は、略直方体形状の部材である。ベース５の上面には、圧力タンク６と、圧力スイッチ７と、ポンプ部１０１と、が並べて配置され、ベース５の上面に固定されている。

圧力タンク６は、ポンプ部１０１で加圧した水を蓄水するものである。

圧力スイッチ７は、圧力値に応じてポンプ部１０１の起動・停止を制御するものである。

ポンプカバー１１は、下面と、側面の一部と、が開口した略直方体凹形状の部材である。ポンプカバー１１はベース５に対し着脱自在である。これは、ポンプ部１０１や圧力タンク６や圧力スイッチ７を操作可能とするためである。

ポンプカバー１１は、ベース５に固定することで、ポンプカバー１１とベース５との間で、ポンプ部１０１の大部分と、圧力タンク６と圧力スイッチ７の全部と、を覆うものである。ポンプカバー１１により、ポンプ部１０１等から発生する音がポンプ装置１００の外に伝わる恐れを低減することができる。ポンプカバー１１の側面の開口は、ポンプカバー１１の側面下部に設けられる。これは、図１に示すように、ポンプ部１０１の吸込フランジ９と、吐出フランジ１０と、がベース５の上面端部に設けられているために実現することができる。これにより、ポンプカバー１１の開口面積をあまり大きくすることがなくなり、低騒音化を実現したポンプ装置１００を提供することができる。

ポンプ部１０１は、電動機１と、ケーシング３と、ケーシングカバー４と、から構成されている。

電動機１は、回転軸２と、羽根車１４と、を有している。羽根車１４は、回転軸２におけるケーシング３のポンプ室側に螺着される。

羽根車１４は、電動機１によって回転駆動し、遠心力によって揚水に速度と圧力を与える。ガイドベーン１５は羽根車１４から出た揚水を効率良くポンプ室を兼ねたケーシング３に導くものであり、揚水の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する。

羽根車１４の外周では、ガイドベーン１５がネジ等でケーシング３に固定される。

図４は、本発明に係る合成樹脂製のケーシング３のケーシングカバー側の図である。図５は、本発明に係る合成樹脂製のケーシング３の電動機側の図である。

ケーシング３は、一面に開口部を有する略直方体形状の部材である。

ケーシング３の上面には、ねじ込み式の呼び水給水用栓８を有する。呼び水給水用栓８を外して呼び水を行う。

ケーシング３の後面における上部には、ケーシング吐出口２０が備えられている。ケーシング吐出口２０は、ポンプ室側から、ポンプ室とは反対側の背面側に貫通した開口である。

ケーシング３の背面には、ケーシング吐出口２０と連通する吐出側水通路２２が設けられている。ケーシング吐出口２０と吐出側水通路２２の一端とは、ケーシング吐出口フランジ部２１により、水密に固着可能となっている。言い換えると、ケーシング吐出口２０をポンプ室から背面に貫通した上部に設け、吐出フランジ部２３はベース５の上端に固着され、ケーシング３の背面側にケーシング吐出口２０と連通する吐出側水通路２２を水密に固着可能としたケーシング吐出口フランジ部２１から吐出フランジ部２３までの水通路を構成するための吐出側水通路２２が接続されている。本構造では、ポンプカバー１１の開口面積が小さく低騒音化を図ることができる。更に、吐出側水通路２２が電動機１の取付面と同方向であるケーシング３の背面側に構成されるため、高さ方向の増加がなく、更に吐出側水通路分２２の幅寸法の増加もないため小型化を図ることができる。更に、ケーシング吐出口２０を背面側に構成することで、ケーシング３の材質を合成樹脂製とした場合においても、金型にスライド構造が不要で単純となるため、安価に製作できる。

ポンプ装置１００の更なる小形化を図るため、ケーシング吐出口２０のポンプ室側に、上面のみ開放した（上面に開口を有した）椀形状の蓄水壁２５を形成している。蓄水壁上端（蓄水壁の開口）２５aは、ケーシング吐出口下端２０aよりも上方に構成しており、これにより呼び水水位は蓄水壁上端２５aが上限となり、それ以上の注水は吐出管へ流れる。従来の仕切壁２５を形成しない構造では、呼び水水位はケーシング吐出口下端２０aとなる。つまり、仕切壁２５を形成することで、ケーシング吐出口下端２０aより上方に呼び水水位を保持することができ、図２に示すＬ分のケーシング全高を低くすることが可能となる（図２に示すＬは羽根車上端１４ａから逆止弁水封面１２ａまでの高さ）。

呼び水水位は自吸性能に大きな影響を及ぼす。自吸中は羽根車１４の入口に負圧が発生するため、呼び水が漸減しながら、吸込配管に逆流する。そして羽根車上端１４a付近まで水位が低下すると、自吸作用しなくなるため、ケーシング３には先の逆流による減少分の蓄水が必要となり、安易にケーシング３を小形にできない。

本実施形態によると、蓄水壁２５により、呼び水水位を確保しつつ、ケーシング３全高を図３に示すＬ分だけ低くできる。また、蓄水壁２５はケーシング吐出口２０の背面にあり、材料が合成樹脂製であれば、金型のスライド機構も不要となり容易に形成することが可能である。

尚、強度を確保し、圧力印加時の変形が比較的少なく済むように、ケーシング３の材料に合成樹脂を用いる場合は、１０〜３０％のガラス含有材料を用いると、より機能を確保できる。

ケーシングカバー４は、吸込フランジ９と、ケーシングカバー主部４ａと、ケーシングカバー管部４ｂと、を備えている。ケーシングカバー４を合成樹脂で製作することにより安価となる。

ケーシングカバー主部４ａは、一面に開口部を有する略直方体形状の部材である。ケーシングカバー主部４ａは、ケーシングカバー主部４ａの開口部と後述するケーシング３の開口部とが固定されることで、ケーシング３との間にポンプ室を形成するものである。

ケーシングカバー管部４ｂは、管状の部材であり、ケーシングカバー主部４ａのポンプ室側とは反対側の前面に設けられている。ケーシングカバー管部４ｂの一端は、吸込フランジ９と連通し、他端はポンプ室と連通する。

ケーシングカバー管部４ｂは、吸込側水通路１３の一部である。ケーシングカバー管部４ｂには、リフト逆止弁１２を収納するリフト逆止弁収納部２９が設けられる。リフト逆止弁収納部２９は逆止弁水封面１２ａを有する。逆止弁水封面１２ａは、リフト逆止弁１２と接触する部分であり、接触することで水封性を得ることができる。リフト逆止弁収納部２９には、逆止弁キャップ２６が取り付けられる。

逆止弁水封面１２ａが羽根車１４の上端である羽根車上端１４ａよりも上方に位置するよう構成することで、リフト逆止弁１２からの漏水時においても再度呼び水をすることなく、自吸可能な呼び水水位を確保することができる。つまり、図２に示すように Ｌ＞０となるよう構成することで、自吸可能な呼び水水位を確保することができる。

ケーシングカバー４の前面下部に、吸込フランジ部２８を設けている。吸込フランジ部２８には、吸込フランジ９を取付けることができる。吸込フランジ部２８の直下がベース５の上端となることで、ポンプカバー１１の開口面積を最小限に留めることができ、ポンプ運転音の抑制が可能となる。

リフト逆止弁１２構造を採用した理由は以下の通りである。前述の通り、低揚程環境での使用が中心のタービンポンプ装置においては吸込管に十分な負圧が得られないことも多く、さらにスイング逆止弁では長期間の使用によるスケール付着等に対して、弁座面の密着が不足し、安定した水封が難しいのに対し、リフト逆止弁１２は流体の逆流によって生じる弁座面の圧着に加え、リフト逆止弁１２の駒の自重でさらに高い水封性が得られるためである。

なお、ケーシングカバー４を合成樹脂製作することにより安価となるが、以下のような問題が生じる恐れがある。ケーシングカバー４において、吸込フランジ部２８からリフト逆止弁収納部２９を経て羽根車入口１４ｂまでの吸込側水通路１３はヘアピン形状である必要があるが、このヘアピン形状は、金型構成上ケーシングカバー４を一体で形成することが困難である。

本実施形態では、吸込側水通路１３とケーシング３内のポンプ室とを分離するための仕切りを形成し、且つ、リフト逆止弁収納部２９の下流から羽根車入口１４ｂまでの吸込側水通路１３を形成するための仕切板１７をケーシングカバー４の裏面に螺着した。仕切板１７を別体で設け、螺着することにより、ヘアピン形状を形づくることができる。

また、合成樹脂製ケーシングカバー４は、ポンプ室の昇圧によって、変形が発生する恐れがあるが、Ｏリング１６の締め代を確保しなければならないため、箱形状とすることで強度を増し、さらに変形を抑制するため内部に複数の補強リブ１８を形成している。しかしながら、補強リブ１８の配置は、羽根車１４が回転し発生する渦巻方向に対して直角方向であるため、抵抗となり揚水性能低下や流水の乱れにより騒音源となる恐れがある。

図６は、本発明に係るケーシングカバー４の電動機側の図である。本実施形態では、ケーシングカバー４の裏面に設けた補強リブ１８の全面を覆うように仕切板１７に平面を形成している。また、仕切板１７は、羽根車１４が回転し発生する渦巻き方向に対して平行となる様にケーシングカバー４の裏面にねじ１９で螺着している。仕切板１７が、羽根車１４が発生する渦巻き方向に対して平面かつ平行になるよう構成されていることで、整流作用を得ることができる。更に、仕切板１７には上述の整流作用による性能向上に加え、仕切板１７自身が遮音の効果を持つため、騒音源となる流水音や電動機１の駆動音低減にも効果がある。

つまり、仕切板１７は、吸込側水通路１３とケーシング３内のポンプ室とを分離するための仕切りの効果、羽根車１４が発生する渦巻き方向に対して平面かつ平行に構成し、整流作用を得る効果、自身の遮音板による効果という、３つの効果を奏する。

吸込フランジ９は、揚水の吸込口となる部分であり、ベース５の上面端部に位置する。

また、図２に示すが、ケーシングカバー管部４ｂの中には、揚水した水の逆流を防止するリフト逆止弁１２が収納される。吸込フランジ９は、ケーシングカバー４の下部に備わる。

次に、リフト逆止弁１２の収納について説明する。

ケーシングカバー４のリフト逆止弁収納部２９にリフト逆止弁１２を収納する。リフト逆止弁１２の収納後、逆止弁キャップ２６をＯリングを介してリフト逆止弁収納部２９及び上面に直接取り付ける。逆止弁キャップ２６は、リフト逆止弁１２を高さ方向に摺動自在となるガイドを兼ねた逆止弁キャップガイド部２７を有する。逆止弁キャップ２６には、ケーシングカバー４と接続可能な接続ねじを設ける。接続ネジを設けることで、複雑な金型構造が不要で安価に製作できるという効果と、逆止弁１２の異物噛み込み等の不具合時のメンテナンスにおいてもケーシングカバー４等を着脱することなく逆止弁キャップ２６の着脱のみで対処可能であるという効果を奏する。

また、逆止弁水封面１２ａを羽根車上端１４ａよりも上方に、すなわちＬ＞０として構成しているため、メンテナンス後の呼び水も不要である。
電源が入り、ポンプ装置１００が運転すると、揚水が吐出フランジ１０を介して吐出管（図示なし）から送り出される。吐出管（図示なし）につながる流路が閉じられると、吐出管（図示なし）から下流側の圧力が上がる。通常は、圧力スイッチ７等が作動して電動機１が止まる。

なお、ケーシング３、ケーシングカバー４材料に合成樹脂を用いる場合は、１０〜３０％のガラス含有材料を用いると、強度を確保し、圧力印加時の変形が比較的少なく済むという効果を奏する。

１ 電動機
２ 回転軸
３ ケーシング
４ ケーシングカバー
４a ケーシングカバー主部
４b ケーシングカバー管部
５ ベース
６ 圧力タンク
７ 圧力スイッチ
８ 呼び水給水用栓
９ 吸込フランジ
１０ 吐出フランジ
１１ ポンプカバー
１２ リフト逆止弁
１２ａ リフト逆止弁水封面
１３ 吸込側水通路
１４ 羽根車
１４ａ 羽根車上端
１４ｂ 羽根車入口
１５ ガイドベーン
１６ Ｏリング
１７ 仕切板
１８ 補強リブ
１９ ねじ
２０ ケーシング吐出口
２０ａ ケーシング吐出口下端
２１ ケーシング吐出口フランジ部
２２ 吐出側水通路
２３ 吐出フランジ部
２５ 蓄水壁
２５ａ 蓄水壁上端
２６ 逆止弁キャップ
２７ 逆止弁キャップガイド部
２８ 吸込フランジ部
２９ 逆止弁収納部
１００ ポンプ装置
１０１ ポンプ部

Claims (4)

1. 電動機と、該電動機で回転駆動される羽根車と、該羽根車の外周を覆うように位置すると共に外郭でポンプ室を形成するケーシングと、該ケーシングのポンプ室側に固定されたガイドベーンと、該ガイドベーンを覆うように固定されるケーシングカバーと、を有し、前記回転軸の回転により渦巻きポンプ作用を行うポンプ装置において、
   前記電動機は、前記ケーシングに対してポンプ室側とは反対側の背面側に位置し、
   前記ケーシングは、当該ケーシングの上部に前記ポンプ室側から背面側に貫通したケーシング吐出口を備え、前記ケーシング吐出口のポンプ室側に上面に開口を有した蓄水壁を形成し、前記蓄水壁の開口は前記ケーシング吐出口の下端よりも上に位置することを特徴とするポンプ装置。
2. 請求項１のポンプ装置において、
   前記ケーシングの背面側に前記ケーシング吐出口と連通する吐出側水通路を水密に固着可能なケーシング吐出フランジ部を設けたことを特徴とするポンプ装置。
3. 請求項１又は請求項２のポンプ装置において、
   前記ケーシングを合成樹脂製としたことを特徴とするポンプ装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載のポンプ装置において、
   ベースを有し、該ベースの上端には、前記ケーシング吐出口から連通する吐出フランジが位置することを特徴とするポンプ装置。