JP2017048767A - 遠心ポンプ及び遠心ポンプの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バランスウェイト部材が飛散する虞がなく、容易に羽根車を含む回転体のバランスを調整することができる遠心ポンプを提供すること。【解決手段】遠心ポンプは、羽根車３がポンプケース２の内部に配置され、羽根車３は、軸方向に突出して削除可能なバランス調整突起３１，３２を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、遠心ポンプ及び遠心ポンプの製造方法に関するものである。

従来、遠心ポンプとしては、羽根車がポンプケースの内部に配置され、羽根車を回転させることで流体を流すものがある（例えば、特許文献１参照）。この遠心ポンプの羽根車には、バランスウェイト取り付け用孔が周方向に複数設けられ、その少なくとも１箇所にバランスウェイト部材を固定することで羽根車を含む回転体のバランスを調整することが可能とされている。

特開２０１２−１３７０７１号公報

しかしながら、上記のような羽根車や製造方法（バランス調整方法）では、バランスウェイト部材が固定される構成であるため、羽根車の回転時にバランスウェイト部材の固定が解除されてバランスウェイト部材が飛散してしまう虞がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、バランスウェイト部材が飛散する虞がなく、容易に羽根車を含む回転体のバランスを調整することができる遠心ポンプ及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決する遠心ポンプは、羽根車がポンプケースの内部に配置された遠心ポンプであって、前記羽根車は、軸方向に突出して削除可能なバランス調整突起を有する。
同構成によれば、羽根車は、軸方向に突出して削除可能なバランス調整突起を有するため、そのバランス調整突起の一部を削除することで容易に羽根車を含む回転体のバランスを調整することができる。しかも、バランスウェイト部材を固定しないため、羽根車の回転時にもバランスウェイト部材が飛散するといった虞がない。

上記遠心ポンプにおいて、前記バランス調整突起は、前記羽根車の軸方向の両端に設けられることが好ましい。
同構成によれば、バランス調整突起は、前記羽根車の軸方向の両端に設けられるため、羽根車を含む回転体の動バランスを調整することができる。

上記遠心ポンプにおいて、前記バランス調整突起は、前記羽根車の外周縁に設けられることが好ましい。
同構成によれば、バランス調整突起は、羽根車の外周縁に設けられるため、バランスを調整する際に削除する量を最小とすることができる。

上記遠心ポンプにおいて、前記バランス調整突起は、前記羽根車の回転中心を中心として環状に設けられることが好ましい。
同構成によれば、バランス調整突起は、羽根車の回転中心を中心として環状に設けられるため、バランスを調整する際にその削除する位置と量を容易に推定することができ、ひいては容易にバランスを調整することができる。

上記遠心ポンプにおいて、前記バランス調整突起の一部には、バランス調整用凹部が形成されることが好ましい。
同構成によれば、バランス調整突起の一部には、バランス調整用凹部が形成されるため、該バランス調整用凹部にて羽根車を含む回転体のバランスが調整されたものとすることができる。

上記課題を解決する遠心ポンプの製造方法は、羽根車がポンプケースの内部に配置される遠心ポンプの製造方法であって、前記羽根車に、軸方向に突出して削除可能なバランス調整突起を成形する成形工程と、前記バランス調整突起の一部を削除して羽根車を含む回転体のバランスを調整するバランス調整工程とを備える。

同方法によれば、成形工程では、羽根車に軸方向に突出して削除可能なバランス調整突起が成形され、バランス調整工程では、バランス調整突起の一部が削除されて羽根車を含む回転体のバランスが調整されるため、容易に羽根車を含む回転体のバランスを調整することができる。しかも、バランスウェイト部材を固定しないため、羽根車の回転時にもバランスウェイト部材が飛散するといった虞がない。

上記遠心ポンプの製造方法において、前記成形工程では、前記バランス調整突起を前記羽根車の外周縁の全周に成形し、前記バランス調整工程では、前記バランス調整突起の外周縁を残しつつ一部を削除して前記羽根車を含む回転体のバランスを調整することが好ましい。

同方法によれば、成形工程では、羽根車の外周縁の全周にバランス調整突起が成形され、バランス調整工程では、バランス調整突起の外周縁が残されつつ一部が削除されて羽根車を含む回転体のバランスが調整されるため、羽根車の外周面の形状を一定に保ったままバランスを調整することができる。これにより、駆動時の流体の流れに乱れが生じることを抑えつつ、バランスを調整することができる。即ち、羽根車の外周面の一部が切り欠かれたような構成では、駆動時にその切り欠きによって流体の流れに乱れが生じる虞があるが、バランス調整工程ではバランス調整突起の外周縁が残されるために羽根車の外周面に切り欠きが形成されず、駆動時の流体の流れに乱れが生じることを抑えることができる。

本発明の遠心ポンプ及びその製造方法では、バランスウェイト部材が飛散する虞がなく、容易に羽根車を含む回転体のバランスを調整することができる。

一実施形態における遠心ポンプの一部断面図。 （ａ）は一実施形態における第１羽根車部材の平面図。（ｂ）は同じく第１羽根車部材の底面図。 一実施形態における第１羽根車部材の一部断面斜視図。 （ａ）は一実施形態における傘部材の平面図。（ｂ）は同じく傘部材の底面図。 （ａ）は一実施形態におけるバランス調整工程及びバランス調整用凹部を説明するための一部斜視図。（ｂ）は同じくバランス調整工程及びバランス調整用凹部を説明するための断面図。 別例における傘部材の平面図。 別例における傘部材の平面図。 別例における第１羽根車部材の平面図。 （ａ）は別例におけるバランス調整工程及びバランス調整用凹部を説明するための一部斜視図。（ｂ）は同じくバランス調整工程及びバランス調整用凹部を説明するための断面図。

以下、遠心ポンプの一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の遠心ポンプは、エアポンプであって、モータ１と、ポンプケース２と、羽根車３とを備えている。

本実施形態のモータ１は、ブラシレスモータであって、略有底筒状のヨーク４の内周面に固定されたステータ５ａと、該ステータ５ａの内側で回転可能に支持されたロータ５ｂとを有する。

ポンプケース２は、ヨーク４の開口端を略閉塞するように固定される第１ケース６と、該第１ケース６のモータ１（ヨーク４）とは反対側に固定される第２ケース７とを有する。

第１ケース６の中心には中心孔６ａが形成され、その中心孔６ａの内周面に軸受８を介してロータ５ｂの回転シャフト９の一端側が支持されている。また、第１ケース６の第２ケース７側の端面には、回転シャフト９の軸方向から見て円形の凹部６ｂが形成されている。

第２ケース７の中心には空気導入孔７ａが形成されている。また、第２ケース７の第１ケース６側の端面には、回転シャフト９の軸方向から見て円形の凹部７ｂが形成され、その凹部７ｂは第１ケース６の凹部６ｂと共に羽根車収容部１０を構成している。また、第２ケース７の周方向の一部には、前記羽根車収容部１０と連通した空気排出筒部７ｃが形成されている。

羽根車３は、羽根車収容部１０内に突出した前記回転シャフト９の一端と一体回転可能に固定されて羽根車収容部１０内に配置される。羽根車３は、その軸中心の内部空間と径方向外側の外部空間とを連通する複数の流通路１１を有し、回転されることで内部空間側から流通路１１を介して外部空間側に流体としての空気を導出させ、ひいては空気排出筒部７ｃから空気を噴射させる。また、本実施形態の羽根車３は、該羽根車３の直径がロータ５ｂの直径よりも大きくなるように設定し、慣性モーメントがロータ５ｂよりも大きくなるように設定されている。

詳しくは、図１〜図３に示すように、羽根車３は、その軸中心に回転シャフト９が固定される取付孔１２ａを有する略円盤状の床部１２と、その床部１２から軸方向に延びて設けられた周方向に複数の流路構成部１３とを有する第１羽根車部材１４を備える。

また、図１及び図４に示すように、羽根車３は、その軸中心に流体導入孔１５ａが設けられ、前記床部１２と軸方向に対向するように設けられる略円盤状の傘部としての傘部材１５を備える。この傘部材１５は、床部１２から軸方向に延びる流路構成部１３の先端に固定されている。言い換えると、前記流路構成部１３は、床部１２から傘部材１５まで軸方向に延びて設けられている。そして、周方向に複数の流路構成部１３は、床部１２及び傘部材１５と共に周方向に複数の前記流通路１１を構成する。

ここで、図２（ａ）及び図３に示すように、本実施形態の流路構成部１３は、前記流通路１１における回転方向側の第１側壁１３ａと、前記流通路１１における反回転方向側の第２側壁１３ｂと、それら第１側壁１３ａと第２側壁１３ｂとの径方向外側同士を連結する外周壁１３ｃとを有することで、それらに囲われた中空部２１を備えている。詳説すると、中空部２１は、第１側壁１３ａの径方向内側（先端部）と第２側壁１３ｂの径方向内側（先端部）とが連結され、第１側壁１３ａと第２側壁１３ｂとの径方向外側（基端部）同士が外周壁１３ｃによって連結されることで形成されている。

そして、中空部２１内における前記床部１２には補強リブ２２が設けられている。本実施形態の補強リブ２２は、前記取付孔１２ａを中心として径方向外側に放射状に延び、前記外周壁１３ｃと繋がるよう一体に設けられている。また、本実施形態の補強リブ２２は、径方向外側で径方向外側に向かうほど軸方向の高さが高くされて外周壁１３ｃの頂部まで繋がるよう一体に形成されている。また、本実施形態の補強リブ２２は、各々の中空部２１において、回転方向側に向かうほど径方向の長さが長くなるように形成されている。

また、図２（ａ）に示すように、軸方向から見て、本実施形態の前記第１側壁１３ａ及び第２側壁１３ｂは、全体的に径方向外側ほど回転方向（図２中、反時計回り方向）の反対側（図２中、時計回り方向）に湾曲したような形状に形成されている。詳しくは、本実施形態の前記第１側壁１３ａは、軸方向から見て、径方向内側にインボリュート曲線形状のインボリュート部１３ｄを有し、径方向外側に円弧形状の円弧部１３ｅを有する形状とされている。また、周方向に隣り合う流路構成部１３における対向する第１側壁１３ａと第２側壁１３ｂとの間隔、即ち、前記流通路１１の幅（流体が流れる方向と直交する方向の幅）は、径方向外側が軸中心側よりも広く設定されている。また、流路構成部１３の軸方向高さ（図１及び図３参照）、即ち、流通路１１の軸方向高さは、径方向外側が軸中心側よりも低く設定されている。尚、勿論、これによって前記傘部材１５は、径方向外側が床部１２側に近づく形状の円盤状に形成されている。また、図２（ａ）及び図３に示すように、前記第１側壁１３ａの頂部の一部には、嵌合凸部１３ｆが形成されている。本実施形態の嵌合凸部１３ｆは、軸中心から等距離間隔かつ、軸を中心として等角度間隔（本実施形態では、９０°間隔）に設けられている。

また、図４（ｂ）に示すように、傘部材１５には、前記流路構成部１３（第１側壁１３ａ、第２側壁１３ｂ及び外周壁１３ｃ）の先端が嵌るように嵌合溝１５ｂが形成され、その嵌合溝１５ｂの一部には前記嵌合凸部１３ｆが嵌合する嵌合凹部１５ｃが形成されている。本実施形態の嵌合凹部１５ｃは、軸中心から等距離間隔かつ、軸を中心として等角度間隔（本実施形態では、９０°間隔）に設けられている。尚、嵌合凹部１５ｃは、凹形状に限定されることはなく、嵌合凸部１３ｆと嵌合するように軸方向に貫通した孔形状でもよい。

また、図１及び図３に示すように、本実施形態の床部１２の軸中心側には、軸方向に肉厚の肉厚部１２ｂが設けられている。
また、図１、図２（ｂ）、図３、及び図４（ａ）に示すように、本実施形態の羽根車３は、軸方向に突出して削除可能なバランス調整突起３１，３２を有している。

詳しくは、図１に示すように、バランス調整突起３１，３２は、羽根車３の軸方向の両端、即ち、前記床部１２（第１羽根車部材１４）と前記傘部材１５とにそれぞれ設けられている。また、バランス調整突起３１，３２は、前記床部１２（第１羽根車部材１４）と前記傘部材１５とにおいて、流通路１１とは反対側に突出してそれぞれ設けられている。また、バランス調整突起３１，３２は、羽根車３の外周縁に設けられている。また、バランス調整突起３１，３２は、羽根車３の回転中心を中心として環状に設けられている。そして、羽根車３及びロータ５ｂを含む回転体は、バランス調整突起３１，３２の一部を切削等により削除することでバランスを調整することが可能とされている。

即ち、本実施形態の遠心ポンプの製造方法は、羽根車３に、軸方向に突出して削除可能なバランス調整突起３１，３２を成形する「成形工程」と、前記バランス調整突起３１，３２の一部を削除して羽根車３を含む回転体のバランスを調整する「バランス調整工程」とを備えている。

また、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、本実施形態の「バランス調整工程」では、バランス調整突起３２（３１）の外周縁を残しつつ一部を削除して、言い換えるとバランス調整突起３２（３１）の径方向内側にバランス調整用凹部３２ａを形成することで羽根車３を含む回転体のバランスを調整するようにしている。

次に、上記のように構成された遠心ポンプの作用について説明する。
モータ１に電源が供給されると、ロータ５ｂが回転駆動され、ロータ５ｂ（回転シャフト９）と共に羽根車３が一体回転される。すると、ポンプケース２の空気導入孔７ａを介して羽根車３の軸中心の内部空間に空気が導入されるとともにその内部空間側から流通路１１を介して羽根車３の径方向外側の外部空間側に空気が導出される。すると、羽根車３の径方向外側において空気の圧力が高まり、ポンプケース２の空気排出筒部７ｃから空気が噴射される。

次に、上記実施形態の特徴的な効果を以下に記載する。
（１）羽根車３は、軸方向に突出して削除可能なバランス調整突起３１，３２を有するため、バランス調整工程にて、そのバランス調整突起３１，３２の一部を削除することで（バランス調整用凹部３２ａを形成することで）容易に羽根車３を含む回転体のバランスを調整することができる。しかも、バランスウェイト部材を固定しないため、羽根車３の回転時にもバランスウェイト部材が飛散するといった虞がない。

（２）バランス調整突起３１，３２は、羽根車３の軸方向の両端に設けられるため、羽根車３を含む回転体の動バランスを調整することができる。
（３）バランス調整突起３１，３２は、羽根車３の外周縁に設けられるため、バランスを調整する際に削除する量を最小とすることができる。

（４）バランス調整突起３１，３２は、羽根車３の回転中心を中心として環状に設けられるため、バランスを調整する際にその削除する位置と量を容易に推定することができ、ひいては容易にバランスを調整することができる。

（５）バランス調整工程では、バランス調整突起３１，３２の外周縁が残されつつ一部が削除されて羽根車３を含む回転体のバランスが調整されるため、羽根車３の外周面の形状を一定に保ったままバランスを調整することができる。これにより、駆動時の空気の流れに乱れが生じることを抑えつつ、バランスを調整することができる。即ち、羽根車３の外周面の一部が切り欠かれたような構成では、駆動時にその切り欠きによって空気の流れに乱れが生じる虞があるが、バランス調整工程ではバランス調整突起３１，３２の外周縁が残されるために羽根車３の外周面に切り欠きが形成されず、駆動時の空気の流れに乱れが生じることを抑えることができる。よって、効率の低下を抑えることができる。

（６）バランス調整用凹部３２ａは、羽根車３の外周縁から軸方向に突出するバランス調整突起３２（３１）に形成されるため、軸方向において羽根車３を貫通することなく、駆動時の空気の流れに乱れが生じることを抑制することができる。よって、効率の低下を抑えることができる。

（７）ロータ５ｂの直径に比べ羽根車３の直径を大きく設定し、羽根車３に掛かる慣性モーメントをロータ５ｂに掛かる慣性モーメントより大きくすることで、羽根車３にて、少しの削除量で容易に回転体（羽根車やロータを含む）のバランスを調整することができる。

上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、バランス調整突起３１，３２は、羽根車３の外周縁に環状に設けられるとしたが、これに限定されず、他の構成に変更してもよい。

例えば、図６に示すように、傘部材１５における上記実施形態のバランス調整突起３２（図４（ａ）参照）を、外周縁よりも内側に形成されたバランス調整突起４１に変更してもよい。

また、例えば、図７に示すように、傘部材１５における上記実施形態のバランス調整突起３２（図４（ａ）参照）を、周方向に離間した複数個のバランス調整突起４２に変更してもよい。

・上記実施形態では、羽根車３は、第１羽根車部材１４（床部１２と流路構成部１３）と傘部材１５とを備え、流路構成部１３は、第１側壁１３ａと第２側壁１３ｂと外周壁１３ｃとを有することでそれらに囲われた中空部２１を備えたものとしたが、これに限定されず、他の構成の羽根車に変更してもよい。

例えば、図８に示すように、上記実施形態の中空部２１（図２（ａ）参照）が形成されていない流路構成部４３を備えた第１羽根車部材４４に変更してもよい。この例の流路構成部４３は、略一定の幅で（中空部２１を有さずに）径方向に延びて形成されている。

また、例えば、傘部（傘部材１５）を備えていないタイプの羽根車に変更してもよい。またこのような場合等、バランス調整突起を羽根車の軸方向の一方の端部のみに設けてもよい。このようにしても、静バランスを調整することができる。

・上記実施形態のバランス調整工程では、バランス調整突起３１，３２の外周縁を残しつつ一部を削除して羽根車３を含む回転体のバランスを調整するとしたが、これに限定されず、どのように削除してもよい。例えば、バランス調整突起３１，３２の外周縁及び内周縁を共に残しつつ一部を削除して羽根車３を含む回転体のバランスを調整するようにしてもよい。具体的には、例えば、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、バランス調整突起３２（３１）における径方向幅内の中間部に円形のバランス調整用凹部（ザグリ）３２ｂを形成することで羽根車３を含む回転体のバランスを調整するようにしてもよい。また例えば、バランス調整突起３１，３２の外周縁から内周縁まで貫通するように一部を削除して羽根車３を含む回転体のバランスを調整するようにしてもよい。

・上記実施形態では、遠心ポンプを、エアポンプとしたが、これに限定されず、液体用等の他の流体用の遠心ポンプとして具体化してもよい。

２…ポンプケース、３…羽根車、３１，３２，４１，４２…バランス調整突起、３２ａ，３２ｂ…バランス調整用凹部。

Claims (7)

1. 羽根車がポンプケースの内部に配置された遠心ポンプであって、
   前記羽根車は、軸方向に突出して削除可能なバランス調整突起を有したことを特徴とする遠心ポンプ。
2. 請求項１に記載の遠心ポンプにおいて、
   前記バランス調整突起は、前記羽根車の軸方向の両端に設けられたことを特徴とする遠心ポンプ。
3. 請求項１又は２に記載の遠心ポンプにおいて、
   前記バランス調整突起は、前記羽根車の外周縁に設けられたことを特徴とする遠心ポンプ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の遠心ポンプにおいて、
   前記バランス調整突起は、前記羽根車の回転中心を中心として環状に設けられたことを特徴とする遠心ポンプ。
5. 請求項４に記載の遠心ポンプにおいて、
   前記バランス調整突起の一部には、バランス調整用凹部が形成されたことを特徴とする遠心ポンプ。
6. 羽根車がポンプケースの内部に配置される遠心ポンプの製造方法であって、
   前記羽根車に、軸方向に突出して削除可能なバランス調整突起を成形する成形工程と、
   前記バランス調整突起の一部を削除して羽根車を含む回転体のバランスを調整するバランス調整工程と
   を備えたことを特徴とする遠心ポンプの製造方法。
7. 請求項６に記載の遠心ポンプの製造方法において、
   前記成形工程では、前記バランス調整突起を前記羽根車の外周縁の全周に成形し、
   前記バランス調整工程では、前記バランス調整突起の外周縁を残しつつ一部を削除して前記羽根車を含む回転体のバランスを調整することを特徴とする遠心ポンプの製造方法。

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