JP2019083614A

JP2019083614A - 遠心ポンプ

Info

Publication number: JP2019083614A
Application number: JP2017209248A
Authority: JP
Inventors: 亮都築; Akira Tsuzuki; 政光森岡; Masamitsu Morioka
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2019-05-30

Abstract

【課題】モータの発熱を効率よく放熱することで、モータが高温になることを抑制できる遠心ポンプを提供する。【解決手段】モータフレーム４および回転軸５を有するモータ２と、モータフレーム４の外側表面に設けられた複数のフィン１５と、モータフレーム４の後方に設けられた第１冷却ファン１２と、回転軸５に固定されたインペラ９と、インペラ９を収納したケーシング３とを備えた遠心ポンプ１であって、モータフレーム４の前方において、モータフレーム４とケーシング３との間に第２冷却ファン１４を有し、第１冷却ファン１２および第２冷却ファン１４は回転軸５に固定されたことを特徴とする遠心ポンプ。【選択図】図１

Description

本発明は、遠心ポンプに関するものである。

従来、この種の電動ポンプは、モータの後方に冷却ファンが設けられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、そのポンプについて図９を参照しながら説明する。

図９に示すように、ポンプ１０１は、電動機１０２、ケーシング１０３、回転軸１０４、インペラ１０５、冷却ファン１０６等で構成されている。電動機１０２を動作させ、インペラ１０５を回転させ、水を供給する。この際、外郭にフィン１０７を設け、冷却ファン１０６の風をフィン１０７に当てることで、電動機１０２の動作時に発生する熱を放熱している。

特開平５−６５８９６号公報

このような従来のポンプにおいては、モータの後方にのみ冷却ファンを設けているため、ポンプケーシングに近いフィンにおける放熱効果が小さいという課題を有している。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、モータによる発熱を抑制するポンプを提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明の一態様に係る遠心ポンプは、モータフレームおよび回転軸を有するモータと、前記モータフレームの外側表面に設けられた複数のフィンと、前記モータフレームの後方に設けられた第１冷却ファンと、前記回転軸に固定されたインペラと、前記インペラを収納したケーシングとを備えた遠心ポンプであって、前記モータフレームの前方において、前記モータフレームと前記ケーシングとの間に第２冷却ファンを有し、前記第１冷却ファンおよび前記第２冷却ファンは前記回転軸に固定されたことを特徴としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、モータが高温になることを抑制することで、品質の良いポンプを提供することができる。

本発明の実施の形態１の遠心ポンプを示す側半断面の概略図（ａ）同ケーシング部側断面の概略図、（ｂ）Ａ−Ａ断面の概略図本発明の実施の形態２の遠心ポンプを示す（ａ）側半断面の概略図、（ｂ）第１冷却ファンの斜視図、（ｃ）第２冷却ファンの斜視図同遠心ポンプの分解斜視図本発明の実施の形態３の遠心ポンプを示す側判断面の概略図本発明の実施の形態４の遠心ポンプを示す（ａ）側判断面の概略図、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面の概略図同ケーシング部側断面の概略図同遠心ポンプの分解斜視図（ａ）従来のポンプを示す斜視分解図、（ｂ）断面図

本発明の一態様に係る遠心ポンプは、モータフレームおよび回転軸を有するモータと、前記モータフレームの外側表面に設けられた複数のフィンと、前記モータフレームの後方に設けられた第１冷却ファンと、前記回転軸に固定されたインペラと、前記インペラを収納したケーシングとを備えた遠心ポンプであって、前記モータフレームの前方において、前記モータフレームと前記ケーシングとの間に第２冷却ファンを有し、前記第１冷却ファンおよび前記第２冷却ファンは前記回転軸に固定されるという構成を有する。

この構成によれば、モータを挟むように冷却ファンを設けることにより、フィンの両方向から風が流れるため、モータによる発熱を効率よく放熱することができる。このため、モータが高温になることを抑制することができ、品質の良いポンプを提供することができる。

また、前記第１冷却ファンは第１ブレードを含み、前記第２冷却ファンは第２ブレードを含み、前記第２ブレードは、前記後方から前記前方に向かうにつれて前記回転軸の回転方向に曲がるように傾斜する形状であるという構成にしてもよい。

この構成によれば、第２冷却ファンのブレードを傾けたことで、強制的に風路を作り、第２冷却ファンによる風量を大きくすることができる。このため、第１冷却ファンと第２冷却ファンにおける風量の差が小さくなり、フィン全体でより均等に放熱されるため、モータによる発熱をさらに効率よく放熱することができる。

また、前記第１ブレードは、前記前方から前記後方に向かうにつれて、前記回転軸の回転方向に曲がるように傾斜する形状であるか、或いは、前記回転軸の回転方向には曲がらずにまっすぐな形状であり、前記第２ブレードの前記形状の傾斜度は、前記第１ブレードの前記形状の傾斜度よりも大きいという構成にしてもよい。

この構成によれば、第２ブレードの傾斜度を第１ブレードの傾斜度よりも大きくすることで第２冷却ファンにおける風量を大きくすることができる。このため、第１冷却ファンと第２冷却ファンにおける風量の差がさらに小さくなり、フィン全体でより均等に放熱されるため、モータによる発熱をさらに効率よく放熱することができる。

また、前記第２冷却ファンの外径が、前記第１冷却ファンの外径よりも大きいという構成にしてもよい。

この構成によれば、第２冷却ファンの外径を大きくすることで第２冷却ファン周辺構造による風量低下を抑制し、第１冷却ファンと第２冷却ファンにおける風量の差がさらに小さくなり、フィン全体でより均等に放熱されるため、モータによる発熱をさらに効率よく放熱することができる。

また、前記第２冷却ファンの周囲に筒状のガイドを有し、前記ガイドと前記モータフレームの一部との間に風路を形成する構成にしてもよい。

この構成によれば、第２冷却ファンの周囲にガイドを設けたことで、第２冷却ファンによって発生する風が風路に沿ってスムーズに流れるため、第１冷却ファンと第２冷却ファンにおける風量の差が小さくなり、フィン全体でより均等に放熱されるため、モータによる発熱をさらに効率よく放熱することができる。

また、前記風路の下流端において、前記ガイドの内壁の位置と前記フィンの先端の位置を合わせる構成にしてもよい。

この構成によれば、ガイドの内壁の位置とフィンの先端の位置を合わせることで、風路から吹き出る風を効率よくフィンに当てることができる。このため、モータによる発熱をさらに効率よく放熱することができる。

また、前記風路の上流側における幅は、下流に向かうにつれて小さくなり、前記風路の下流側における幅は、下流に向かうにつれて、同じか、或いは小さくなるという構成にしてもよい。

この構成によれば、風路の下流に向かうにつれて風路の幅が小さくなるため風速が大きくなり、第２冷却ファンによって流される風がよりスムーズにフィンとフィンの間を通ることができる。このため、第１冷却ファンと第２冷却ファンにおける風量の差が小さくなり、フィン全体でより均等に放熱されるため、モータによる発熱をさらに効率よく放熱することができる。

また、前記風路の上流側における幅が下流に向かうにつれて小さくなる割合は、前記風路の下流側における幅が下流に向かうにつれて小さくなる割合よりも大きいという構成にしてもよい。

この構成によれば、風路の上流側における幅が下流に向かうにつれて小さくなる割合が大きいため、風路の下流に向かうにつれて風速がさらに大きくなり、第２冷却ファンによって流される風がよりスムーズにフィンとフィンの間を通ることができる。このため、第１冷却ファンと第２冷却ファンにおける風量の差が小さくなり、フィン全体でより均等に放熱されるため、モータによる発熱をさらに効率よく放熱することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の遠心ポンプを示す側半断面の概略図である。図１は、側半断面となっているため、上半分が側断面図、下半分が側面図を表している。

図１に示すように、遠心ポンプ１はモータ２とケーシング３を備えている。

モータ２はモータフレーム４と回転軸５と第１ベアリング６を備えている。第１ベアリング６はモータフレーム４に固定される。

回転軸５は第１ベアリング６および第２ベアリング７に固定される。第２ベアリング７はブラケット８に固定される。

回転軸５の両端はモータ２およびブラケット８から突出している。

ブラケット８側において回転軸５の一端の突出部分にインペラ９が固定される。インペラ９はケーシング３に内包されるよう配置される。

ケーシング３は吸込口１０および吐出口１１を備え、インペラ９周囲に水路を形成する。

インペラ９が固定されている回転軸５の一端とは反対側において、回転軸５の他端の突出部分に第１冷却ファン１２を備えている。第１冷却ファン１２はモータフレーム４の後方に設けられている。ファンカバー１３は、モータフレーム４に固定され、第１冷却ファン１２を覆う。

モータフレーム４の前方において、モータフレーム４とケーシング３との間に第２冷却ファン１４を備えている。

第１冷却ファン１２および第２冷却ファン１４は、回転軸５に固定されている。

モータフレーム４は外側表面に複数のフィン１５を備えている。また、モータフレーム４頂部に端子カバー１６を備えている。端子カバー１６はモータフレーム４に固定されている。

上記構成において、通電することにより回転軸５が回転し、同時にインペラ９、第１冷却ファン１２および第２冷却ファン１４が回転する。

この時、図２に示すように、インペラ９周囲であるケーシング３内を水で満たしておくことで、インペラ９の回転によりケーシング３内に水流１７が発生し、水流１７は吸込口１０から進入し、ケーシング３内を通り吐出口１１へ吐き出され、水を供給する。

さらに、図１に示す第１冷却ファン１２および第２冷却ファン１４の回転により、フィン１５周辺において、第１冷却ファン１２からはモータフレーム４の前方へ向けて風が発生し、第２冷却ファン１４からはモータフレーム４の後方へ向けて風が発生する。モータ２の通電時はモータ２の各部位が発熱するが、フィン１５周囲に風を通すことで放熱させながら遠心ポンプ１を動作させる。

上記構成において、モータ２を挟むように第１冷却ファン１２および第２冷却ファン１４を設置するため、フィン１５に対して前後両方向から風が流れる。フィン１５の両方向から風が流れるためモータ２による発熱を効率よく放熱することができる。このため、モータ２が高温になることを抑制でき、品質の良い遠心ポンプ１を提供することができる。

（実施の形態２）
図３において、図１および図２と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図３（ａ）は実施の形態２の遠心ポンプを示す側半断面図の概略図、図３（ｂ）は第１冷却ファンを示す斜視図、図３（ｃ）は第２冷却ファンを示す斜視図である。

なお、図３（ｂ）は第１冷却ファン１２を後方側から前方側に向かって見た斜視図であり、図３（ｃ）は第２冷却ファン１４を前方側から後方側に向かって見た斜視図である。

第１冷却ファン１２は第１ブレード１８を含み、第２冷却ファン１４は第２ブレード１９を含む。

図３（ｃ）に示すように、第２ブレード１９は、後方から前方に向かうにつれて回転軸５の回転方向３０に曲がるように傾斜する形状１９ａである。

上記構成において、第２冷却ファン１４の第２ブレード１９を傾けたことで、第２冷却ファン１４が回転することにより、強制的に風路が作られる。このため、第２冷却ファン１４による風量を大きくすることができる。

第２冷却ファン１４はモータフレーム４とケーシング３との間に設けられているため、通常の場合、第１冷却ファン１２の風量の方が第２冷却ファン１４の風量よりも大きい。

第２冷却ファン１４による風量を大きくすることにより、第１冷却ファン１２と第２冷却ファン１４における風量の差を小さくすることができる。

この結果、フィン１５全体でより均等に放熱されるため、モータ２による発熱をさらに効率よく放熱することができる。このため、モータ２が高温になることを抑制することができ、品質の良い遠心ポンプ１を提供することができる。

なお、フィン１５全体とは、必ずしもフィン１５のすべての部分を指すものではなく、フィン１５の大半の部分を意味するものとする。フィン１５全体という記載について、他の記載も同様の意味である。

また、第１ブレード１８は、前方から後方に向かうにつれて、回転軸５の回転方向３０に曲がるように傾斜する形状（不図示）であるか、或いは、回転軸５の回転方向３０には曲がらずにまっすぐな形状１８ａであり、第２ブレード１９の形状の傾斜度は、第１ブレード１８の形状の傾斜度よりも大きいことが好ましい。なお、図３（ｂ）に示すように、第１ブレード１８は、前方から後方に向かうにつれて、回転軸５の回転方向３０には曲がらずにまっすぐな形状１８ａの場合もあり得るため、第１ブレード１８の形状の傾斜度は０の場合もあり得る。

この構成によれば、第２ブレード１９の上記形状の傾斜度を第１ブレード１８の上記形状の傾斜度よりも大きくすることで第２冷却ファン１４における風量が大きくなる。このため、第１冷却ファン１２と第２冷却ファン１４における風量の差がさらに小さくなり、フィン１５全体でより均等に放熱されるため、モータ２による発熱をさらに効率よく放熱することができる。

なお、図４に本実施形態の遠心ポンプ１の分解斜視図を示しておく。

（実施の形態３）
図５において、図１〜図３と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図５は実施の形態３の遠心ポンプを示す側半断面図である。

図５において、第２ブレード１９が第１ブレード１８よりも大きいため、第２冷却ファン１４の外径が、第１冷却ファン１２の外径よりも大きい。

上記構成において、第２冷却ファン１４の外径を大きくすることで第２冷却ファン１４周辺構造による風量低下が抑制される。このため、第１冷却ファン１２と第２冷却ファン１４における風量の差がさらに小さくなり、フィン１５全体でより均等に放熱されるため、モータ２による発熱をさらに効率よく放熱することができる。

（実施の形態４）
図６において、図１〜図５と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図６（ａ）は実施の形態４の遠心ポンプを示す側半断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

図６において、第２冷却ファン１４の周囲に筒状のガイド２０を有し、ガイド２０とモータフレーム４の一部との間に風路２１を形成する。

上記構成において、第２冷却ファン１４の周囲にガイド２０を設けたことで、第２冷却ファン１４によって発生する風が風路２１に沿ってスムーズに流れる。このため、第１冷却ファン１２と第２冷却ファン１４における風量の差が小さくなり、フィン１５全体でより均等に放熱されるため、モータ２による発熱をさらに効率よく放熱することができる。

また、図７に示すように、風路２１の下流端２２において、ガイド２０の内壁であるガイド内壁２０ａの位置とフィン１５の先端であるフィン先端１５ａの位置を合わせることが好ましい。この構成によれば、ガイド内壁２０ａの位置とフィン先端１５ａの位置を合わせることで、風路２１から吹き出る風を効率よくフィン１５に当てることができる。このため、モータ２による発熱をさらに効率よく放熱することができる。

ここで、風路２１の幅を幅Ｄとし、風路２１の上流端における幅を幅Ｄ１、風路２１の上流側と下流側との境目における幅を幅Ｄ２、風路２１の下流端における幅を幅Ｄ３とする。

風路２１の上流側２１ａにおける幅Ｄは、幅Ｄ１から幅Ｄ２へと下流に向かうにつれて小さくなり（Ｄ１＞Ｄ２）、風路２１の下流側２１ｂにおける幅Ｄは、幅Ｄ２から幅Ｄ３へと下流に向かうにつれて、同じ（Ｄ２＝Ｄ３）か、或いは小さくなる（Ｄ２＞Ｄ３）ことが好ましい。この構成によれば、風路２１の下流に向かうにつれて風路２１の幅Ｄが小さくなるため風速が大きくなり、第２冷却ファン１４によって発生する風がよりスムーズに流れる。このため、第１冷却ファン１２と第２冷却ファン１４における風量の差が小さくなり、フィン１５全体でより均等に放熱されるため、モータ２による発熱をさらに効率よく放熱することができる。

また、風路２１の上流側２１ａにおける幅Ｄが幅Ｄ１から幅Ｄ２へと下流に向かうにつれて小さくなる割合は、風路２１の下流側２１ｂにおける幅Ｄが幅Ｄ２から幅Ｄ３へと下流に向かうにつれて小さくなる割合よりも大きいことが好ましい。この構成によれば、風路２１の上流側２１ａにおける幅Ｄが下流に向かうにつれて小さくなる割合が大きいため、風路２１の下流に向かうにつれて風速がさらに大きくなり、第２冷却ファン１４によって流される風がよりスムーズに流れる。このため、第１冷却ファン１２と第２冷却ファン１４における風量の差がさらに小さくなり、フィン１５全体でより均等に放熱されるため、モータ２による発熱をさらに効率よく放熱することができる。

なお、図８に本実施形態の遠心ポンプ１の分解斜視図を示しておく。

以上、本発明に係る遠心ポンプについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

本発明に係る遠心ポンプは、モータの発熱を効率よく放熱することで、モータが高温になることを抑制できる遠心ポンプ等として有用である。

１遠心ポンプ
２モータ
３ケーシング
４モータフレーム
５回転軸
６第１ベアリング
７第２ベアリング
８ブラケット
９インペラ
１０吸込口
１１吐出口
１２第１冷却ファン
１３ファンカバー
１４第２冷却ファン
１５フィン
１５ａフィン先端
１６端子カバー
１７水流
１８第１ブレード
１８ａまっすぐな形状
１９第２ブレード
１９ａ傾斜する形状
２０ガイド
２０ａガイド内壁
２１風路
２１ａ上流側
２１ｂ下流側
２２下流端
３０回転方向
Ｄ幅
Ｄ１幅
Ｄ２幅
Ｄ３幅

Claims

モータフレームおよび回転軸を有するモータと、
前記モータフレームの外側表面に設けられた複数のフィンと、
前記モータフレームの後方に設けられた第１冷却ファンと、
前記回転軸に固定されたインペラと、
前記インペラを収納したケーシングとを備えた遠心ポンプであって、
前記モータフレームの前方において、前記モータフレームと前記ケーシングとの間に第２冷却ファンを有し、
前記第１冷却ファンおよび前記第２冷却ファンは前記回転軸に固定されたことを特徴とする遠心ポンプ。
前記第１冷却ファンは第１ブレードを含み、
前記第２冷却ファンは第２ブレードを含み、
前記第２ブレードは、前記後方から前記前方に向かうにつれて前記回転軸の回転方向に曲がるように傾斜する形状であることを特徴とする請求項１に記載の遠心ポンプ。
前記第１ブレードは、前記前方から前記後方に向かうにつれて、前記回転軸の回転方向に曲がるように傾斜する形状であるか、或いは、前記回転軸の回転方向には曲がらずにまっすぐな形状であり、
前記第２ブレードの前記形状の傾斜度は、前記第１ブレードの前記形状の傾斜度よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の遠心ポンプ。
前記第２冷却ファンの外径が、前記第１冷却ファンの外径よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の遠心ポンプ。
前記第２冷却ファンの周囲に筒状のガイドを有し、
前記ガイドと前記モータフレームの一部との間に風路を形成することを特徴とする請求項１〜４の何れかの１項に記載の遠心ポンプ。
前記風路の下流端において、前記ガイドの内壁の位置と前記フィンの先端の位置を合わせることを特徴とする請求項５に記載の遠心ポンプ。
前記風路の上流側における幅は、下流に向かうにつれて小さくなり、
前記風路の下流側における幅は、下流に向かうにつれて、同じか、或いは小さくなることを特徴とする請求項５または６に記載の遠心ポンプ。
前記風路の上流側における幅が下流に向かうにつれて小さくなる割合は、前記風路の下流側における幅が下流に向かうにつれて小さくなる割合よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の遠心ポンプ。