JP2017048779A - Centrifugal Pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、遠心ポンプに関するものである。 The present invention relates to a centrifugal pump.
従来、遠心ポンプとしては、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を有した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内部空間側から流通路を介して外部空間側に流体を導出させるものがある(例えば、特許文献1参照)。この遠心ポンプの羽根車では、径方向外側ほど周方向幅が広くなる略扇形状の流路構成部が周方向に複数形成され、それら同士の対向する壁面によって一定の幅の流通路が構成されている。 Conventionally, as a centrifugal pump, an impeller having a plurality of flow passages that communicate an inner space at the center of the shaft and an outer space radially outside is disposed inside the pump case, and the impeller is rotated by rotating the impeller. There is one that allows a fluid to be led from the space side to the external space side through a flow passage (for example, see Patent Document 1). In the impeller of this centrifugal pump, a plurality of substantially fan-shaped flow path constituting portions whose circumferential width becomes wider toward the outer side in the radial direction are formed in the circumferential direction, and a flow passage having a constant width is constituted by the opposing wall surfaces. ing.
しかしながら、上記のような遠心ポンプの羽根車は、流路構成部が略扇形状の充実体であって、羽根車の重量が大きいという問題がある。このことは、羽根車を含む回転体の回転時に共振を発生させる原因となる。 However, the impeller of the centrifugal pump as described above has a problem that the flow path component is a substantial fan-shaped solid body and the weight of the impeller is large. This causes a resonance when the rotating body including the impeller rotates.
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、羽根車の強度を保ちつつ軽量化を図ることができる遠心ポンプを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a centrifugal pump capable of reducing the weight while maintaining the strength of the impeller.
上記課題を解決する遠心ポンプは、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を有した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、その軸中心に回転シャフトが固定される取付孔を有する床部と、その軸中心に流体導入孔が設けられ前記床部と軸方向に対向するように設けられる傘部と、前記床部と前記傘部との間に配置され前記床部及び前記傘部と共に前記流通路を構成する周方向に複数の流路構成部とを備えており、前記流路構成部は、前記流通路における回転方向側の第1側壁と、前記流通路における反回転方向側の第2側壁と、前記第1側壁と前記第2側壁との径方向外側同士を連結する外周壁とを有することで、それらに囲われた中空部を備え、前記中空部内における前記床部には補強リブが設けられる。 A centrifugal pump that solves the above problem is a centrifugal pump in which an impeller having a plurality of flow passages that communicates an internal space at the center of the shaft and an external space radially outside is disposed inside a pump case, The impeller has a floor portion having an attachment hole in which a rotation shaft is fixed at the center of the shaft, and an umbrella portion provided with a fluid introduction hole at the center of the shaft so as to face the floor portion in the axial direction; A plurality of flow path components in the circumferential direction that are arranged between the floor portion and the umbrella portion and constitute the flow path together with the floor portion and the umbrella portion; and A first side wall on the rotational direction side in the flow path, a second side wall on the counter-rotation direction side in the flow path, and an outer peripheral wall connecting the radially outer sides of the first side wall and the second side wall. A hollow portion surrounded by them, and inside the hollow portion That the reinforcing ribs are provided on the floor.
同構成によれば、流路構成部は、中空部を備え、中空部内には補強リブが設けられるため、羽根車の強度を保ちつつ軽量化を図ることができる。その結果、例えば、羽根車を含む回転体の回転時の共振を抑制することができる。 According to this configuration, since the flow path component includes the hollow portion and the reinforcing rib is provided in the hollow portion, the weight can be reduced while maintaining the strength of the impeller. As a result, for example, resonance at the time of rotation of the rotating body including the impeller can be suppressed.
上記遠心ポンプにおいて、前記補強リブは、前記外周壁と繋がるように設けられることが好ましい。
同構成によれば、補強リブは、外周壁と繋がるように設けられるため、軸中心から最も離れて大きな遠心力が掛かる外周壁が径方向外側に倒れてしまうことを抑えることができる。
In the centrifugal pump, it is preferable that the reinforcing rib is provided so as to be connected to the outer peripheral wall.
According to this configuration, since the reinforcing rib is provided so as to be connected to the outer peripheral wall, it is possible to prevent the outer peripheral wall that is farthest away from the center of the shaft and is subjected to a large centrifugal force from falling down radially outward.
上記遠心ポンプにおいて、前記補強リブは、前記取付孔を中心として放射状に延びることが好ましい。
同構成によれば、外周壁と繋がるように設けられる補強リブは、取付孔(即ち回転軸中心)を中心として放射状に延びるため、外周壁が径方向外側に倒れてしまうことをより抑えることができる。
In the centrifugal pump, it is preferable that the reinforcing ribs extend radially around the mounting hole.
According to this configuration, since the reinforcing ribs provided so as to be connected to the outer peripheral wall extend radially around the mounting hole (that is, the rotation axis center), it is possible to further suppress the outer peripheral wall from falling down radially outward. it can.
上記遠心ポンプにおいて、前記床部の軸中心側には、軸方向に肉厚の肉厚部が設けられることが好ましい。
同構成によれば、床部の軸中心側には、軸方向に肉厚の肉厚部が設けられるため、大きな遠心力の掛かる径方向外側の軽量化を図りながら、回転シャフトに対する付け根側の強度を向上させることができ、更に回転シャフトと軸方向に長い範囲で固定することができる。これにより、羽根車を含む回転体の回転時の共振をより抑制することができる。
In the centrifugal pump, it is preferable that a thick wall portion in the axial direction is provided on the axial center side of the floor portion.
According to this configuration, since the thick wall portion in the axial direction is provided on the axial center side of the floor portion, it is possible to reduce the weight on the outer side in the radial direction where a large centrifugal force is applied, and on the base side with respect to the rotating shaft. The strength can be improved, and further, the shaft can be fixed to the rotating shaft in a long range in the axial direction. Thereby, the resonance at the time of rotation of the rotary body containing an impeller can be suppressed more.
上記遠心ポンプにおいて、前記流通路の軸方向高さは、径方向外側が軸中心側よりも低く設定されることが好ましい。
同構成によれば、前記流通路の軸方向高さは、径方向外側が軸中心側よりも低く設定されるため、前記外周壁の軸方向高さ(軸方向幅)を小さくすることができ、該外周壁と流体との摩擦を小さくすることができ、効率を向上させることができる。
In the centrifugal pump, it is preferable that the axial height of the flow passage is set lower on the radial outer side than on the axial center side.
According to this configuration, the axial height of the flow passage is set lower on the radially outer side than on the axial center side, so that the axial height (axial width) of the outer peripheral wall can be reduced. The friction between the outer peripheral wall and the fluid can be reduced, and the efficiency can be improved.
上記遠心ポンプにおいて、前記流通路の幅は、径方向外側が軸中心側よりも広く設定されることが好ましい。
同構成によれば、流通路の軸方向高さは、径方向外側が軸中心側よりも低く設定され、流通路の幅は、径方向外側が軸中心側よりも広く設定されるため、流通路の通路面積(流体の流れの直交方向の面積)を略一定とすることができる。よって、流通路を通る流体の流速の変化を小さくすることができ、流速の変化が大きいものに比べて、損失を小さくすることができ、高効率化を図ることができる。
In the centrifugal pump, it is preferable that the width of the flow passage is set wider on the radially outer side than on the axial center side.
According to this configuration, the axial height of the flow passage is set lower on the radially outer side than the axial center side, and the width of the flow passage is set wider on the radially outer side than the axial center side. The passage area of the passage (area in the direction perpendicular to the fluid flow) can be made substantially constant. Therefore, the change in the flow velocity of the fluid passing through the flow passage can be reduced, and the loss can be reduced and the efficiency can be increased as compared with the case where the change in the flow velocity is large.
上記遠心ポンプにおいて、前記流路構成部は、前記第1側壁及び前記第2側壁の共通の径方向内側端部から径方向内側に延びて前記流通路の回転方向側壁面の一部を構成しつつ反回転方向側側面の一部をも構成する共通壁を有することが好ましい。 In the centrifugal pump, the flow path component extends radially inward from a common radial inner end of the first side wall and the second side wall and forms a part of the rotational side wall surface of the flow passage. However, it is preferable to have a common wall that also constitutes a part of the side surface in the counter-rotating direction.
同構成によれば、スペースの狭い径方向内側で流通路を大きく確保することができる。よって、例えば、流通路の数を多くすることができる。また、例えば、外周壁の面積を小さくすることができるので、外周壁と流体との摩擦(損失)を小さくすることができ、効率を向上させることができる。また、例えば、第1側壁と第2側壁の径方向の長さを短くできるとともに周方向の間隔を狭くして外周壁の周方向の長さも短くすることができるので、流路構成部が撓み(倒れ)難くなり、より強度を確保することが可能となる。 According to this configuration, a large flow path can be secured on the radially inner side where the space is narrow. Therefore, for example, the number of flow paths can be increased. Further, for example, since the area of the outer peripheral wall can be reduced, the friction (loss) between the outer peripheral wall and the fluid can be reduced, and the efficiency can be improved. In addition, for example, the radial length of the first side wall and the second side wall can be shortened, and the circumferential distance of the outer peripheral wall can be shortened by narrowing the circumferential interval, so that the flow path component is bent. (Falling) becomes difficult, and it becomes possible to secure more strength.
本発明の遠心ポンプでは、羽根車の強度を保ちつつ軽量化を図ることができる。 In the centrifugal pump of the present invention, it is possible to reduce the weight while maintaining the strength of the impeller.
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。
Hereinafter, an embodiment of a centrifugal pump will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the centrifugal pump according to the present embodiment is an air pump, and includes a
本実施形態のモータ1は、ブラシレスモータであって、略有底筒状のモータケース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。なお、本実施形態のモータ1は、ロータ5bの磁極数が4極で、ステータ5aのティース間のスロット数が6スロットのモータとされている。
The
ポンプケース2は、モータケース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(モータケース4)とは反対側に固定される第2ケース7とを有する。
The
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。また、第1ケース6の第2ケース7側の端面における凹部6bの外周側には、渦巻き室構成溝6cが形成されている。渦巻き室構成溝6cの底面は断面が湾曲形状の断面湾曲部6dとされ、渦巻き室構成溝6cの側面は断面が(回転シャフト9の)軸方向に沿った直線形状の断面直線部6eとされている。
A
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。この空気導入孔7aは、前記回転シャフト9の軸方向に沿って貫通し、その径がモータ1側(第1ケース6側)に向かうほど小さくなるように形成されている。また、第2ケース7における空気導入孔7aよりもモータ1側(第1ケース6側)には、空気導入孔7aのモータ1側端部の直径A1よりも大きな直径A2とされて第1ケース6側に開口した連通孔7dが形成されている。連通孔7dは、その直径A2が回転シャフト9の軸方向に一定とされている。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の第1ケース6側の端面における凹部7bの外周側には、渦巻き室構成溝7eが形成され、その渦巻き室構成溝7eは第1ケース6の渦巻き室構成溝6cと共に渦巻き室Uを構成している。渦巻き室構成溝7eの底面は断面が湾曲形状の断面湾曲部7fとされ、渦巻き室構成溝7eの側面は断面が(回転シャフト9の)軸方向に沿った直線形状の断面直線部7gとされている。即ち、本実施形態では、渦巻き室Uを構成する側面は、第1ケース6側の断面直線部6eと第2ケース7側の断面直線部7gとが回転シャフト9の軸方向に沿って並んだ一直線の形状を有している。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の径方向外側にある前記渦巻き室Uと連通した空気排出筒部7cが形成されている。
An
なお、前記渦巻き室Uよりも径方向外側の位置において第1ケース6の第2ケース7との合わせ面には環状のシール溝6fが形成され、該シール溝6fには第2ケース7の合わせ面によって潰されつつ挟持されるシールリングS1が収容されている。これにより、渦巻き室Uを通る流体の合わせ面からの漏れが防止されている。
An
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(渦巻き室U)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されている。
The
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。
Specifically, as shown in FIGS. 1 to 3, the
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、床部12と傘部材15との間に配置されている。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(本実施形態では4つ)の前記流通路11を構成する。また、前記流体導入孔15aは、傘部材15の軸中心において回転シャフト9の軸方向に沿って延び前記第2ケース7の連通孔7dに収容される導入筒部15dの内周面であって、その直径(内径)A3が、前記空気導入孔7aのモータ1側端部の直径A1と同じに設定されている。なお、導入筒部15dは、その外径が軸方向に一定であって前記連通孔7dの直径A2よりも僅かに小さく設定され、連通孔7dの内側に僅かな隙間を有して収容されている。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
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。
Here, as shown in FIGS. 2A and 3, the
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。
A reinforcing
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。
Further, as shown in FIG. 2A, when viewed from the axial direction, the
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。
As shown in FIG. 4B, the
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。
Moreover, as shown in FIG.1 and FIG.3, the
In addition, as shown in FIGS. 1, 2B, 3 and 4A, the
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。
Specifically, as shown in FIG. 1, the
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。
That is, the centrifugal pump manufacturing method according to the present embodiment includes a “forming step” for forming the
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。
Further, as shown in FIGS. 5A and 5B, in the “balance adjustment step” of the present embodiment, a part of the balance adjustment protrusion 32 (31) is deleted while leaving the outer peripheral edge. The
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であって渦巻き室Uに空気が導出される。すると、羽根車3の径方向外側の渦巻き室U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。
Next, the operation of the centrifugal pump configured as described above will be described.
When power is supplied to the
次に、上記実施形態の特徴的な効果を以下に記載する。
(1)流路構成部13は、中空部21を備え、中空部21内における床部12には補強リブ22が設けられるため、羽根車3の強度を保ちつつ軽量化を図ることができる。その結果、例えば、羽根車3を含む回転体の回転時の共振を抑制することができる。
Next, the characteristic effects of the above embodiment will be described below.
(1) Since the
(2)補強リブ22は、外周壁13cと繋がるように設けられるため、軸中心から最も離れて大きな遠心力が掛かる外周壁13cが径方向外側に倒れてしまうことを抑えることができる。
(2) Since the reinforcing
(3)外周壁13cと繋がるように設けられる補強リブ22は、取付孔12a(即ち回転軸中心)を中心として放射状に延びるため、外周壁13cが径方向外側に倒れてしまうことをより抑えることができる。
(3) Since the reinforcing
(4)床部12の軸中心側には、軸方向に肉厚の肉厚部12bが設けられるため、大きな遠心力の掛かる径方向外側の軽量化を図りながら、回転シャフト9に対する付け根側(取付孔12a周り)の強度を向上させることができ、更に回転シャフト9と軸方向に長い範囲で固定することができる。これにより、例えば、羽根車3を含む回転体の回転時の共振をより抑制することができる。
(4) Since the
(5)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るため、外周壁13cの軸方向高さ(軸方向幅)を小さくすることができ、該外周壁13cと流体との摩擦を小さくすることができ、効率を向上させることができる。
(5) Since the axial height of the
(6)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、流通路11の幅は、径方向外側が軸中心側よりも広く設定されるため、流通路11の通路面積(流体の流れの直交方向の面積)を略一定とすることができる。よって、流通路11を通る空気の流速の変化を小さくすることができ、流速の変化が大きいものに比べて、損失を小さくすることができ、高効率化を図ることができる。
(6) The axial height of the
(7)流通路11における回転方向側の第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。このようにすると、空気の流れの剥離を抑えて損失を小さくすることができ、高効率化を図ることができる。
(7) The
(8)嵌合凸部13f及び嵌合凹部15cが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)に設けられているため、床部12(第1羽根車部材14)と傘部材15とを容易に嵌合することができる。例えば、本実施形態においては、傘部材15を周方向に90°×n(nは自然数)回転させても、床部12(第1羽根車部材14)と嵌合させることができる。
(8) Since the fitting
(9)渦巻き室Uを構成する側面は、第1ケース6側の断面直線部6eと第2ケース7側の断面直線部7gとが回転シャフト9の軸方向(第1及び第2ケース6,7の組み付け方向)に沿って並んだ一直線の形状を有している。このような構成とすると、合わせられる断面直線部6e,7gを容易に高精度に成形することができ、第1及び第2ケース6,7の合わせ面でのずれを小さく抑えることができ、ひいては流体の流れへの悪影響を小さくすることができる。
(9) As for the side surface constituting the spiral chamber U, the cross-sectional straight portion 6e on the
(10)羽根車3の流体導入孔15aの直径(内径)A3は、第2ケース7の空気導入孔7aのモータ1側端部の直径A1と同じに設定されているため、流体の流れに渦が発生してしまうといったことを抑えることができる。また、空気導入孔7aは、その径がモータ1側(第1ケース6側)に向かうほど小さくなるように形成されているため、例えば、流体導入孔15aの直径A3より僅かに小さい場合等、切削などによってモータ1側端部の直径A1を容易に(流体導入孔15aの直径A3と同じに)調整することができる。
(10) Since the diameter (inner diameter) A3 of the
(11)導入筒部15dの外径は軸方向に一定であって、導入筒部15dが収容される連通孔7dの直径(内径)A2も軸方向に一定であるため、例えば軸方向に一定でない場合に比べて、それぞれ容易に高精度に成形することができ、それらの隙間を小さく設定することができる。よって、例えば、それらの隙間からの流体の逆流を抑えることができる。
(11) The outer diameter of the
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、特に言及していないが、第1ケース6の中心孔6aを介してモータケース4の外部に空気が自由に漏れてしまうことを防止する構成を備えたものとしてもよい。
The above embodiment may be modified as follows.
In the above embodiment, although not particularly mentioned, a configuration may be provided that prevents air from freely leaking outside the
例えば、図6に示すように変更してもよい。この例では、回転シャフト9は、第1ケース6の中心孔6aに軸受8を介して支持されるとともに、モータケース4の中心孔4aに軸受41を介して支持されている。尚、軸受8,41はボールベアリングである。また、モータケース4の外部に突出した回転シャフト9の他端部(図6中、上端部)には、樹脂製の固定リング42を介して環状のセンサマグネット43が外嵌固定されている。また、モータケース4における第1ケース6とは反対側の軸方向端部には、固定部材44を介して回路基板45が固定されている。回路基板45には、前記センサマグネット43と対向して回転シャフト9の回転(回転角度、回転速度等)を検出する回転センサ46等の種々の素子が実装されている。
For example, you may change as shown in FIG. In this example, the
そして、第1ケース6には、モータ1全体を覆う略有底筒状の密閉ケース47が固定されている。密閉ケース47は、その開口端部に径方向外側に延びるフランジ部47aを有し、該フランジ部47aの複数箇所(図6中、一箇所のみ図示)がフランジ部47aを貫通して第1ケース6に螺合されるねじ48によって固定されている。また、第1ケース6におけるフランジ部47aとの合わせ面には環状のシール溝6gが形成され、該シール溝6gにはフランジ部47aの合わせ面によって潰されつつ挟持されるシールリングS2が収容されている。これにより、第1ケース6とフランジ部47aとの合わせ面からの空気の漏れが防止されている。また、密閉ケース47の底部47bには、配線用孔47cが形成されている。配線用孔47cには、配線49を通しつつ配線用孔47cからの空気の漏れを防止するシールゴム部材50が嵌着されている。なお、配線49は、外部の制御装置や電源装置と回路基板45やステータ5aの巻線51とを電気的に接続するものである。
A substantially bottomed
このようにすると、密閉されることで、羽根車収容部10側の空気が第1ケース6の中心孔6a等を介してモータケース4の外部に自由に漏れてしまうことを防止することができる。詳しくは、密閉ケース47が設けられていない構成では、第1ケース6の中心孔6aに設けられた軸受8の隙間やモータケース4に設けられた軸受41の隙間等を介して羽根車収容部10側の空気が外部に自由に漏れてしまう虞があるが、これを抑えることができる。また、空気の流れによって軸受8,41のグリスが流出してしまうことを抑えることができる。
If it does in this way, it can prevent that the air by the side of the
また、この例(図6参照)では、永久磁石よりなるロータ5bの軸方向の磁気中心位置B1がステータ5aの軸方向の磁気中心位置B2よりも羽根車3側に僅かな長さCだけずれるように設定されている。これにより、ロータ5b、回転シャフト9及び羽根車3には、回転シャフト9の他端側(図6中、上側)に向かう力が掛かることになる。よって、駆動時に羽根車3が空気導入孔7a側から空気を吸い込むことで羽根車3に空気導入孔7a側(図6中、下側)に向かう力が掛かっても、その力を相殺することができる。その結果、例えば、軸受8,41に掛かる軸方向の荷重を小さくすることができ、軸受8,41の長寿命化を図ることができる。なお、この例では、ロータ5bの磁気中心位置B1をステータ5aの磁気中心位置B2に対してずらすことで、回転シャフト9の他端側(図6中、上側)に向かう力を発生させる構成としたが、これに限定されず、ロータ5bを構成する永久磁石の磁化方向(配向方向)を斜め軸方向とすることで、同様の力を発生させてもよい。例えば、この永久磁石は、径方向外側(ステータ5a側)に行くにつれ軸方向上側(反羽根車3側)に向かう磁化方向と径方向内側(回転シャフト9側)に行くにつれ軸方向下側(羽根車3側)に向かう磁化方向とが周方向に交互に配置されるように磁化方向が設定されている。
In this example (see FIG. 6), the magnetic center position B1 in the axial direction of the
また、例えば、図7に示すように、変更してもよい。この例では、モータケース4の底部(図7中、上端部)に、モータケース4の中心孔4aや回路基板45等を覆う略有底筒状の密閉ケース52が固定されている。また、第1ケース6におけるモータケース4のフランジ部4bとの合わせ面には環状のシール溝6hが形成され、該シール溝6hにはフランジ部4bの合わせ面によって潰されつつ挟持されるシールリングS3が収容されている。
For example, as shown in FIG. 7, you may change. In this example, a substantially bottomed
このようにしても、上記別例(図6参照)と同様に、密閉されることで、羽根車収容部10側の空気が第1ケース6の中心孔6a等を介してモータケース4の外部に自由に漏れてしまうことを防止することができる。
Even in this case, similarly to the above-described another example (see FIG. 6), the air on the
・上記実施形態及び別例では、特に言及していないが、前記モータケース4や前記第1ケース6や前記第2ケース7や前記密閉ケース47,52は、アルミ製とすることが好ましい。また、羽根車3についてもアルミ製としてもよい。また、モータケース4と第1ケース6との間や、第1ケース6と第2ケース7との間に熱伝導性シリコンゴムを介在させてもよい。これらのようにすると、モータ1で発生した熱が伝導し易くなり、良好に放熱することができる。なお、勿論、モータケース4、第1ケース6、第2ケース7、密閉ケース47,52、及び羽根車3等は、樹脂材等、他の材料より構成してもよい。
In the above embodiment and other examples, the
また、例えば、図8、図9(a)及び図9(b)に示すように、流体(空気)の流路(渦巻き室Uや空気排出筒部7c内)にフィン61を設けてもよい。この例のフィン61は、渦巻き室Uから空気排出筒部7c内に繋がる直線流路62内に設けられている。また、この例のフィン61は、流体(空気)の流れる方向(図9(a)の矢印W参照)に沿って長く形成されている。また、この例のフィン61は、長手方向の中間部ほど幅が広く(図9(a)参照)、長手方向の中間部ほど高さが高く(図9(b)参照)形成されている。また、この例のフィン61は、流体(空気)の流れる方向(図9(a)の矢印W参照)と直交する方向に3つ並設されている。このようにすると、モータ1で発生した熱を更に良好に放熱することができる。また、フィン61は、流体(空気)の流れる方向(図9(a)の矢印W参照)に沿って形成されるため、流体の整流効果も得ることができる。なお、勿論、フィン61は、流体(空気)の流路における異なる位置であって、例えば渦巻き室Uに設けてもよいし、空気排出筒部7c内に設けてもよい。また、フィン61の個数は3つに限定されることはない。
Further, for example, as shown in FIGS. 8, 9A and 9B,
・上記実施形態では、流路構成部13は、第1羽根車部材14の床部12から傘部材15まで軸方向に延びて設けられて、床部12と傘部材15との間に配置されるとしたが、床部12と傘部材15との間に配置されれば、傘部材15から軸方向に延びるように設けてもよい。
In the above embodiment, the
例えば、図10及び図11に示すように変更してもよい。即ち、図10に示すように、この例の第1羽根車部材71の床部12には、前記流路構成部13が180°間隔で2つ設けられるとともに、それらの周方向の間には上記実施形態の傘部材15の嵌合溝15bと同様の嵌合溝72が設けられている。また、図11に示すように、この例の傘部材73には、前記嵌合溝15bが180°間隔で2つ設けられるとともに、それらの周方向の間には上記実施形態の流路構成部13と同様の流路構成部74が設けられている。このようにすると、第1羽根車部材71と傘部材73の強度(剛性)を共に高くすることができる。
For example, you may change as shown in FIG.10 and FIG.11. That is, as shown in FIG. 10, the
また、例えば、図12に示すように変更してもよい。この例では、第1羽根車部材75の床部12には、前記流路構成部13が設けられず、傘部材76のみに上記実施形態の流路構成部13と同様の流路構成部77が設けられている。そして、この例では、流路構成部77の先端面(図12中、上端面)が回転シャフト9の軸方向と直交する一平面上に形成されている。このようにすると、流路構成部77の先端面を容易に高精度に成形することができ、該先端面と第1羽根車部材75(床部12)との合わせ面でのずれを小さく抑えることができ、ひいては流体の流れへの悪影響を小さくすることができる。なお、この例では、傘部材76のみに流路構成部77が設けられたが、これに限定されることはない。
Further, for example, it may be changed as shown in FIG. In this example, the
・上記実施形態では、流路構成部13は、流通路11における回転方向側の第1側壁13aと、流通路11における反回転方向側の第2側壁13bと、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とを有するとしたが、他の壁を有する構成としてもよい。
In the above embodiment, the
例えば、図13に示すように、流路構成部81は、第1及び第2側壁82,83の共通の(接続された)径方向内側端部から径方向内側に延びて流通路11の回転方向側壁面の一部を構成しつつ(周方向に隣り合う流通路11の)反回転方向側壁面の一部をも構成する(前記中空部84を構成しない)共通壁85を有する構成としてもよい。なお、この例の共通壁85は、径方向内側に径方向内側ほど(軸方向から見て)幅が狭くなる縮幅部85aを有し、径方向中間部に幅が一定の一定幅部85bを有し、径方向外側に径方向外側ほど幅が広くなる拡幅部85cを有している。また、この例(図13参照)では、中空部84内における前記床部12には1つの補強リブ86が設けられている。また、この補強リブ86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、第1側壁82及び第2側壁83と繋がるように設けられている。
For example, as shown in FIG. 13, the
このようにすると、例えば、スペースの狭い径方向内側で流通路11を大きく確保することができる。よって、例えば、流通路11の数を多くすることができる。また、例えば、外周壁88の(全体の)面積を小さくすることができるので、流体との摩擦(損失)を小さくすることができ、効率を向上させることができる。また、例えば、第1側壁82と第2側壁83の径方向の長さを短くできるとともに周方向の間隔を狭くして外周壁88の周方向の長さも短くすることができるので、流路構成部81が撓み(倒れ)難くなり、より強度を確保することが可能となる。また、この例では、流路構成部81(流通路11)を11個としている。これにより、例えば、上記実施形態のように流路構成部13を4個とした場合のようにモータ1の回転次数と重なって大きな振動が発生してしまうということを回避することができる。
In this way, for example, a
また、例えば、図14に示す参考例のように、上記別例(図13参照)の共通壁85を有しつつ、補強リブ86を備えていない構成としてもよい。即ち、この例では、第1側壁82と第2側壁83の径方向の長さを短くできるとともに周方向の間隔を狭くして外周壁88の周方向の長さも短くすることができるので、流路構成部81が撓み(倒れ)難くなり、補強リブ86を備えていない構成としても強度を確保することが可能となる。
Further, for example, as in the reference example illustrated in FIG. 14, the
・上記実施形態では、補強リブ22は、外周壁13cと繋がるよう一体に設けられるとしたが、これに限定されず、外周壁13cと繋がっていない形状に変更してもよい。
・上記実施形態では、外周壁13cと繋がるよう一体に設けられる補強リブ22は、取付孔12a(即ち回転軸中心)を中心として径方向外側に放射状に延びるとしたが、これに限定されず、放射状以外の形状、即ち径方向に対して傾斜した形状に変更してもよい。
In the above embodiment, the reinforcing
In the above embodiment, the reinforcing
・上記実施形態では、床部12の軸中心側には、軸方向に肉厚の肉厚部12bが設けられるとしたが、これに限定されず、例えば、床部12の軸方向の肉厚は径方向外側と軸中心側(径方向内側)とで同じとしてもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、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るとしたが、これに限定されず、例えば、径方向外側と軸中心側(径方向内側)とで同じとしてもよい。また、上記実施形態では、流通路11の幅は、径方向外側が軸中心側よりも広く設定されるとしたが、これに限定されず、例えば、径方向外側と軸中心側(径方向内側)とで同じとしてもよい。
In the above embodiment, the axial height of the
・上記実施形態では、流通路11における回転方向側の第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を有するとしたが、これに限定されず、他の湾曲した形状や直線的な形状やそれらを組み合わせた形状に変更してもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、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を有するとしたが、これに限定されず、バランス調整突起31,32を有していないものとしてもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、モータ1は、4極6スロットのモータであるとしたが、これに限定されず、例えば、8極12スロット等、異なる磁極数やスロット数のモータとしてもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、流路構成部13(流通路11)を4個としたが、これに限定されず、他の数に変更してもよい。
・上記実施形態では、渦巻き室構成溝6c,7eの側面は断面が(回転シャフト9の)軸方向に沿った直線形状の断面直線部6e,7gであるとしたが、これに限定されず、湾曲形状としてもよい。
-In the above-mentioned embodiment, although four flow path composition parts 13 (flow passage 11) were used, it is not limited to this and may change into other numbers.
In the above embodiment, the side surfaces of the spiral
・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。
上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
In the above embodiment, the centrifugal pump is an air pump, but is not limited thereto, and may be embodied as a centrifugal pump for other fluids such as liquid.
The technical idea that can be grasped from the above embodiment and other examples will be described below together with the effects thereof.
(イ)請求項1乃至6のいずれか1項に記載の遠心ポンプにおいて、前記第1側壁は、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を有し、径方向外側に円弧形状の円弧部を有することを特徴とする遠心ポンプ。
(A) In the centrifugal pump according to any one of
同構成によれば、第1側壁は、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を有し、径方向外側に円弧形状の円弧部を有するため、流体の流れの剥離を抑えて損失を小さくすることができ、高効率化を図ることができる。 According to this configuration, the first side wall has an involute curve-shaped involute portion on the radially inner side and an arc-shaped arc portion on the radially outer side when viewed from the axial direction. The loss can be suppressed and the efficiency can be increased.
(ロ)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を有した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、その軸中心に回転シャフトが固定される取付孔を有する床部と、その軸中心に流体導入孔が設けられ前記床部と軸方向に対向するように設けられる傘部と、前記床部と前記傘部との間に配置され前記床部及び前記傘部と共に前記流通路を構成する周方向に複数の流路構成部とを備えており、前記流路構成部は、前記流通路における回転方向側の第1側壁と、前記流通路における反回転方向側の第2側壁と、前記第1側壁と前記第2側壁との径方向外側同士を連結する外周壁と、前記第1側壁及び前記第2側壁の共通の径方向内側端部から径方向内側に延びて前記流通路の回転方向側壁面の一部を構成しつつ反回転方向側側面の一部をも構成する共通壁とを有することを特徴とする遠心ポンプ。 (B) a centrifugal pump in which an impeller having a plurality of flow passages communicating an inner space at the center of the shaft and an outer space radially outside is disposed inside a pump case, the impeller A floor portion having an attachment hole to which the rotation shaft is fixed at the axial center; an umbrella portion provided with a fluid introduction hole at the axial center thereof so as to face the floor portion in the axial direction; the floor portion and the umbrella And a plurality of flow path components in the circumferential direction that constitute the flow passage together with the floor portion and the umbrella portion, and the flow path configuration portion is on the rotational direction side in the flow passage The first side wall, the second side wall on the counter-rotation direction side in the flow passage, the outer peripheral wall connecting the radially outer sides of the first side wall and the second side wall, the first side wall, and the second side wall. Extending radially inward from a common radially inner end of the side wall, Centrifugal pump characterized by having a common wall also constitutes a part of the counter-rotating direction side surface while constituting a part of the direction-side wall.
同構成によれば、流路構成部は、第1側壁、第2側壁及び外周壁に囲われた中空部を備えるため、軽量化を図ることができる。また、流路構成部は、径方向内側に共通壁を有するため、スペースの狭い径方向内側で流通路を大きく確保することができる。よって、例えば、流通路の数を多くすることができる。また、例えば、外周壁の面積を小さくすることができるので、外周壁と流体との摩擦(損失)を小さくすることができ、効率を向上させることができる。また、例えば、第1側壁と第2側壁の径方向の長さを短くできるとともに周方向の間隔を狭くして外周壁の周方向の長さも短くすることができるので、流路構成部が撓み(倒れ)難くなり、(補強リブを備えていない構成としても)強度を確保することが可能となる。 According to this configuration, the flow path component includes the hollow portion surrounded by the first side wall, the second side wall, and the outer peripheral wall, so that the weight can be reduced. Moreover, since the flow path component has a common wall on the radially inner side, a large flow path can be secured on the radially inner side where the space is narrow. Therefore, for example, the number of flow paths can be increased. Further, for example, since the area of the outer peripheral wall can be reduced, the friction (loss) between the outer peripheral wall and the fluid can be reduced, and the efficiency can be improved. In addition, for example, the radial length of the first side wall and the second side wall can be shortened, and the circumferential distance of the outer peripheral wall can be shortened by narrowing the circumferential interval, so that the flow path component is bent. It becomes difficult to (fall down), and it is possible to ensure strength (even if the structure does not include a reinforcing rib).
2…ポンプケース、3…羽根車、9…回転シャフト、11…流通路、12…床部、12a…取付孔、12b…肉厚部、13,74,77,81…流路構成部、13a,82…第1側壁、13b,83…第2側壁、13c,88…外周壁、15,73,76…傘部材(傘部)、15a…流体導入孔、21,84…中空部、22,86…補強リブ、85…共通壁。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記羽根車は、その軸中心に回転シャフトが固定される取付孔を有する床部と、その軸中心に流体導入孔が設けられ前記床部と軸方向に対向するように設けられる傘部と、前記床部と前記傘部との間に配置され前記床部及び前記傘部と共に前記流通路を構成する周方向に複数の流路構成部とを備えており、
前記流路構成部は、前記流通路における回転方向側の第1側壁と、前記流通路における反回転方向側の第2側壁と、前記第1側壁と前記第2側壁との径方向外側同士を連結する外周壁とを有することで、それらに囲われた中空部を備え、
前記中空部内には補強リブが設けられたことを特徴とする遠心ポンプ。 A centrifugal pump in which an impeller having a plurality of flow passages communicating the inner space at the center of the shaft and the outer space radially outside is disposed inside the pump case,
The impeller has a floor portion having an attachment hole in which a rotation shaft is fixed at the center of the shaft, and an umbrella portion provided with a fluid introduction hole at the center of the shaft so as to face the floor portion in the axial direction; A plurality of flow path components in the circumferential direction that are arranged between the floor portion and the umbrella portion and constitute the flow passage together with the floor portion and the umbrella portion;
The flow path component includes a first side wall on the rotational direction side in the flow path, a second side wall on the counter-rotation direction side in the flow path, and radially outer sides of the first side wall and the second side wall. By having an outer peripheral wall to be connected, it has a hollow portion surrounded by them,
A centrifugal pump characterized in that a reinforcing rib is provided in the hollow portion.
前記補強リブは、前記外周壁と繋がるように設けられたことを特徴とする遠心ポンプ。 The centrifugal pump according to claim 1,
The centrifugal pump, wherein the reinforcing rib is provided so as to be connected to the outer peripheral wall.
前記補強リブは、前記取付孔を中心として放射状に延びたことを特徴とする遠心ポンプ。 The centrifugal pump according to claim 2,
The centrifugal pump is characterized in that the reinforcing ribs extend radially around the mounting hole.
前記床部の軸中心側には、軸方向に肉厚の肉厚部が設けられたことを特徴とする遠心ポンプ。 The centrifugal pump according to any one of claims 1 to 3,
A centrifugal pump characterized in that a thick wall portion is provided in the axial direction on the axial center side of the floor portion.
前記流通路の軸方向高さは、径方向外側が軸中心側よりも低く設定されたことを特徴とする遠心ポンプ。 The centrifugal pump according to any one of claims 1 to 4,
The centrifugal pump according to claim 1, wherein the axial height of the flow passage is set lower on the radially outer side than on the axial center side.
前記流通路の幅は、径方向外側が軸中心側よりも広く設定されたことを特徴とする遠心ポンプ。 The centrifugal pump according to claim 5,
The centrifugal pump is characterized in that the width of the flow passage is set wider on the radially outer side than on the axial center side.
前記流路構成部は、前記第1側壁及び前記第2側壁の共通の径方向内側端部から径方向内側に延びて前記流通路の回転方向側壁面の一部を構成しつつ反回転方向側側面の一部をも構成する共通壁を有することを特徴とする遠心ポンプ。 The centrifugal pump according to any one of claims 1 to 6,
The flow path component extends radially inward from a common radial inner end of the first side wall and the second side wall to form a part of the rotational side wall surface of the flow passage, while facing the counter-rotating direction. A centrifugal pump having a common wall that also constitutes a part of a side surface.
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