JP2020186668A

JP2020186668A - 遠心ポンプ

Info

Publication number: JP2020186668A
Application number: JP2019090856A
Authority: JP
Inventors: 一史雨宮; Kazunori Amamiya
Original assignee: OGIHARA Manufacturing CO Ltd
Current assignee: OGIHARA Manufacturing CO Ltd
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2019-05-13
Publication date: 2020-11-19
Anticipated expiration: 2039-05-13
Also published as: JP7317349B2

Abstract

【課題】コストダウン及び軽量化を図りつつ、ハウジングと仕切板とをシャフト軸方向で締結することで、ハウジング並びに仕切板の変形を防止して耐圧性能を飛躍的に向上させた構造の遠心ポンプを提供する。【解決手段】遠心ポンプ１は、駆動軸２１によって回転する駆動用マグネット２５を有するモータ部２と、シャフト３１に軸受３２を介して接続されるインペラ３４と、インペラ３４に配設されて駆動用マグネット２５に従動して回転する従動用マグネット３５と、流入管３７ｂ及び流出管３７ｃが形成された樹脂製のハウジング３７と、仕切板４と、金属製の押え部３８と、第１支持部材５と、第２支持部材７とを有するポンプ部とを備え、第１支持部材５は押え部３８の外側から取り付けられてシャフト３１の第１端部３１ａを軸支しており、第２支持部材７は仕切板４の外側から取り付けられてシャフト３１の第２端部３１ｂを軸支する構成である。【選択図】図１

Description

本発明は、遠心ポンプに関する。

交流モータと組み合わさった構成の遠心ポンプが普及している。一例として、給湯器用の遠心ポンプは、高圧の湯水を送出できる堅牢な構造が求められている。

従来、モータの駆動軸とインペラのシャフトとが同一軸線上に離間して配設された構造のポンプが知られている（特許文献１：特開平５−０４４６８４号公報、特許文献２：特開２００６−２７４９１５号公報参照）。特許文献１記載のポンプは流入管がシャフトの軸線方向に対して交差方向に形成された樹脂製のハウジング構造となっており、また、特許文献２記載のポンプは流入管がシャフトの軸線方向に形成された樹脂製のハウジング構造となっている。樹脂製のハウジングは、金属製のハウジングと比較して成形し易くて安価で軽量となる。

特開平５−０４４６８４号公報特開２００６−２７４９１５号公報

しかし、特許文献１や特許文献２記載の従来技術は、コストダウン及び軽量化のため、単に金属製のハウジングを樹脂製のハウジングに置き換えたに過ぎない。従来技術は、構造上、ハウジングにおけるシャフト軸方向が水圧によって大きく変形するとともに、仕切り板が水圧によって変形するため、水圧条件によっては破損に至る。また、破損に至らない水圧条件であっても、ハウジングや仕切板の変形によってポンプ動作が不安定になってポンプ性能が低下するという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、コストダウン及び軽量化を図りつつ、ハウジングと仕切板とをシャフト軸方向で締結することで、ハウジング並びに仕切板の変形を防止して耐圧性能を飛躍的に向上させた構造の遠心ポンプを提供することを目的とする。

一実施形態として、以下に開示するような解決手段により、前記課題を解決する。

本発明の遠心ポンプは、駆動軸を有するロータと、ステータと、前記駆動軸によって回転する駆動用マグネットと、前記駆動用マグネットが収納される第１室が形成されたシャーシとを有するモータ部と、前記駆動軸と軸線方向が一致するように離間して配設されるシャフトと、前記シャフトに軸受を介して接続されるインペラと、前記インペラに配設されて前記駆動用マグネットに従動して回転する従動用マグネットと、前記インペラが収納される第２室が形成されるとともに前記第２室と連通する流入管及び流出管が形成された樹脂製のハウジングと、前記第１室と前記第２室とを区画する仕切板と、前記ハウジングに当接する金属製の押え部と、第１支持部材と、第２支持部材とを有するポンプ部とを備え、前記第１支持部材は前記押え部の外側から取り付けられて前記シャフトの第１端部を軸支しており、前記第２支持部材は前記仕切板の外側から取り付けられて前記シャフトの第２端部を軸支する構成であることを特徴とする。

この構成によれば金属製の押え部を樹脂製のハウジングの外側に重ね合わせた構成によって水圧によるハウジングの変形を防止するとともに、押え部の外側から取り付けられる第１支持部材と、仕切板の外側から取り付けられる第２支持部材とによってシャフトを両側から軸支する構造としたので、ハウジング並びに仕切板の変形が防止できて、耐圧性能を飛躍的に向上させた堅牢な構造となる。

本発明によれば、樹脂製のハウジングと金属製の押え部とを組み合わせたことで、金属製のハウジングに比べて材料費や加工費を大幅にコストダウンできて軽量化が図れるとともに、ハウジングの補強ができる。さらに、金属製の押え部を樹脂製のハウジングに重ね合わせた構成によって水圧によるハウジングの変形を防止するとともに、シャフトを両側から軸支する構造によって、ハウジング並びに仕切板の変形が防止できて、耐圧性能を飛躍的に向上させた堅牢な構造の遠心ポンプが実現できる。

図１は本発明の実施形態の遠心ポンプの例を示す概略の斜視図である。図２は図１の構成を側面側から視た概略の断面図である。図３は図１の構成を正面側から視た概略の断面図である。図４は図１の構成の概略の構造展開図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。本実施形態の遠心ポンプ１は、一例として、交流モータで作動する給湯器用のポンプである。図１〜図４に示すように、遠心ポンプ１は、モータ部２とポンプ部３とを組み合わせた構成となっている。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

ここで、遠心ポンプ１の各部の位置関係を説明し易くするため、図中にＸ，Ｙ，Ｚの矢印で向きを示している。遠心ポンプ１は、軸線Ｐ１が垂直方向となるように配置して使用される場合があり、また、軸線Ｐ１が水平方向となるように配置して使用される場合がある。

モータ部２は、駆動軸２１を有するロータ２２と、ステータ２３と、駆動軸２１に接続されるカップリング２４と、カップリング２４に配設される駆動用マグネット２５と、カップリング２４が収納される第１室２７ａが形成されたシャーシ２７とを有する。なお、カップリング２４及び駆動用マグネット２５に代えて、駆動軸２１との接続機能及び磁石機能を有する一体構造部材を用いる場合があり、一例として、プラスチックマグネット成形部品が適用できる。

ポンプ部３は、シャフト３１と、シャフト３１に軸受３２を介して接続されるインペラ３４と、インペラ３４に配設されて駆動用マグネット２５に従動する従動用マグネット３５と、インペラ３４が収納される第２室３７ａが形成されるとともに第２室３７ａと連通する流入管３７ｂ、流出管３７ｃ及びドレン管３７ｄが形成された樹脂製のハウジング３７と、第１室２７ａと第２室３７ａとを区画する金属製の仕切板４と、ハウジング３７に当接する金属製の押え部３８と、第１支持部材５と、第２支持部材７とを有する。

シャフト３１は、駆動軸２１と軸線Ｐ１方向が一致するように離間して配設される。シャフト３１と駆動軸２１と仕切板４とは、一例として、鋼材からなる。カップリング２４とインペラ３４とは、一例として、プレス成形した鋼板からなる。駆動用マグネット２５と従動用マグネット３５とは互いに磁力が引き合うように配置されており、一例として、円環形状の永久磁石である。

ハウジング３７は、一例として、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）、その他既知の耐熱性樹脂からなる。ハウジング３７は、一例として、樹脂成型金型によって製造される。

押え部３８は、一例として、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレス、その他既知の硬質金属からなる。押え部３８は、一例として、鍛造、鋳造、プレス成形、その他既知の加工方法にて製造される。第１支持部材５と第２支持部材７とは、一例として、鉄、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、その他既知の硬質金属からなる。

本実施形態によれば、樹脂製のハウジング３７を用いたことで、金属製のハウジングに比べて材料費や加工費を大幅にコストダウンできる。尚且つ、樹脂製のハウジング３７と押え部３８とを組み合わせた構造としたので、金属製のハウジングと比較して成形し易くて軽量となるので、給湯器用のポンプとして必要な強度を確保できる。

シャーシ２７、ハウジング３７及び押え部３８は、第１室２７ａ及び第２室３７ａの径方向の外側で複数の固定部材３９ａによって連結固定されている。固定部材３９ａは、一例として、ネジまたはボルトであり、ハウジング３７と押え部３８とにそれぞれ形成された貫通穴を通してシャーシ２７に形成されたネジ穴に螺合することで、シャーシ２７、ハウジング３７及び押え部３８を連結固定する。この構成によれば、モータ部２とポンプ部３との組み合わせが容易となり、また、給湯器用のポンプとして必要な強度を確保できる。

本実施形態は、モータ部２を起動するコンデンサ部８が配設される。コンデンサ部８は樹脂製の筐体を有しており、固定部材３９ｂによって押え部３８に連結固定されている。固定部材３９ｂは、一例として、ネジまたはボルトであり、前記筐体の一部が突出した係合部に形成された貫通穴を通して押え部３８に形成されたネジ穴に螺合することで、コンデンサ部８と押え部３８とを連結固定する。この構成によれば、交流電源と電気接続することで、遠心ポンプ１を容易に作動させることができる。

インペラ３４は軸受３２が軸方向の中央に付設されており、軸受３２にシャフト３１が挿通されている。そして、インペラ３４の両側にスラストワッシャ４１がそれぞれ配されており、スラストワッシャ４１及び軸受３２が摺動する構成である。軸受３２は、一例として、スラスト軸受である。

第１支持部材５は、第１柱部５ａと第１フランジ５ｂとが一体構造となっており、押え部３８に第１フランジ５ｂが当接している。第１フランジ５ｂは、六角ボルトのようなヘッド形状を呈しており、六角ボルトのヘッドに相当する機能を有している。また、第２支持部材７は、第２柱部７ａと第２フランジ７ｂとが一体構造となっており、仕切板４に第２フランジ７ｂが当接している。第２フランジ７ｂは、六角ボルトのようなヘッド形状を呈しており、六角ボルトのヘッドに相当する機能を有している。そして、第１支持部材５は、押え部３８の外側から取り付けられてシャフト３１の第１端部３１ａを軸支しており、且つ、第２支持部材７は、仕切板４の外側から取り付けられてシャフト３１の第２端部３１ｂを軸支する構成である。この構成によれば、一般的な工具を用いて第１支持部材５、シャフト３１及び第２支持部材７を締結できるので、ポンプ部３を容易に組立できるとともに、軸線Ｐ１が第１支持部材５、シャフト３１及び第２支持部材７のそれぞれの軸線上になるように組立できる。

仕切板４は第１貫通穴４ｃが中央に形成されており、第１貫通穴４ｃは第１主面４ａと第２主面４ｂとを貫通している。ハウジング３７における流入管３７ｂと流出管３７ｃとは、軸線Ｐ１に対して交差する方向に段違いで配設されており、押え部３８はハウジング３７の形状に合わせて膨出部３８ｃが形成されている。膨出部３８ｃはドーム形状となっており、第２貫通穴３８ａが中央に形成されている。そして、第１フランジ５ｂが膨出部３８ｃに当接する構成である。この構成によれば、ハウジング３７と押え部３８とを組み合わせたことで、コストダウン及び軽量化を図りつつ、ハウジング３７に加わる水圧によって変形が最も大きくなる軸線Ｐ１方向に、押え部の外側から金属製の第１支持部材５を取付けるとともに、仕切板４の外側から金属製の第２支持部材７を取付けて、ハウジング３７と仕切板４とをシャフト軸方向（軸線Ｐ１方向）で締結することで、ハウジング３７並びに仕切板４の変形を防止して耐圧性能を飛躍的に向上させた構造となる。そして、シャフト３１を軸線Ｐ１方向に安定して軸支するので静音かつ動作耐久性の高い構造となる。

本実施形態は、ハウジング３７における第２室３７ａの径方向の外側に形成された周回溝に第１パッキン４ｄが付設されているとともに、仕切板４の第１主面４ａに第１パッキン４ｄが当接している。また、第１支持部材５における第１柱部５ａの側面中央付近に形成された周回溝に第２パッキン５ｄが付設されているとともに、ハウジング３７における筒部３７ｅの壁面３７ｆに第２パッキン５ｄが当接している。そして、第２支持部材７における第２フランジ７ｂに第２凹部７ｃを囲むように形成された周回溝に第３パッキン７ｄが付設されているとともに、仕切板４の第２主面４ｂに第３パッキン７ｄが当接している。この構成によれば、ドレン管３７ｄを除いて、ポンプ部３を水密構造にできる。第１パッキン４ｄ、第２パッキン５ｄ、並びに第３パッキン７ｄは、Ｏリングなど既知のシール部材が適用できる。

ここでは、ドレン管３７ｄは軸線Ｐ１方向と同じ方向に、軸線Ｐ１と略平行に立設しており、押え部３８はドレン管３７ｄを挿通させる第３貫通穴３８ｂが形成されている。なお、ドレン管３７ｄを有しないハウジング３７とする場合がある。

ハウジング３７は、軸線Ｐ１方向で第２室３７ａに突出する筒部３７ｅが形成されている。第１支持部材５の第１柱部５ａは押え部３８に形成された第２貫通穴３８ａと筒部３７ｅとに挿通しているとともに、第１柱部５ａに形成された第１凹部５ｃとシャフト３１の第１端部３１ａとは嵌合している。一例として、第１端部３１ａに形成された雄ネジと第１凹部５ｃに形成された雌ネジとが螺合して締結する。この構成により、第１支持部材５の軸線とシャフト３１の軸線とを軸線Ｐ１方向で一致させることができる。なお、第１柱部５ａとシャフト３１の第１端部３１ａとは嵌合していればよいので、ネジ締結以外に、圧入、嵌入、溶接、その他既知の接合構造が適用可能である。

また、シャフト３１の第２端部３１ｂは仕切板４に形成された第１貫通穴４ｃに挿通しているとともに、第２柱部７ａに形成された第２凹部７ｃとシャフト３１の第２端部３１ｂとは嵌合している。一例として、第２端部３１ｂに形成された雄ネジと第２凹部７ｃに形成された雌ネジとが螺合して締結する。この構成により、第２支持部材７の軸線とシャフト３１の軸線とを軸線Ｐ１方向で一致させることができる。なお、第２柱部７ａとシャフト３１の第２端部３１ｂとは嵌合していればよいので、ネジ締結以外に、圧入、嵌入、溶接、その他既知の接合構造が適用可能である。また、第２柱部７ａを凸形状としてシャフト３１の第２端部３１ｂを凹形状として嵌合させることが可能である。

上述の実施形態では、流入管３７ｂと流出管３７ｃとは、軸線Ｐ１に対して交差する方向に段違いで配設されている構成を例示したが、この例に限定されず、例えば、流入管３７ｂと流出管３７ｃとは、軸線Ｐ１に対して交差する方向に同じ高さ位置で配設されている構成とする場合があり、流入管３７ｂと流出管３７ｃとを軸線Ｐ１に対して平行な方向に配設することも可能である。また、上述の実施形態では、押え部３８は膨出部３８ｃが形成されている構成を例示したが、この例に限定されず、ハウジング３７の形状によっては、押え部３８は平板状となっている場合がある。

上述の遠心ポンプ１は、仕様等に合わせて適宜仕様変更する場合がある。本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更が可能である。

１遠心ポンプ
２モータ部
３ポンプ部
４仕切板
４ａ第１主面
４ｂ第２主面
４ｃ第１貫通穴
４ｄ第１パッキン
５第１支持部材
５ａ第１柱部
５ｂ第１フランジ
５ｃ第１凹部
５ｄ第２パッキン
７第２支持部材
７ａ第２柱部
７ｂ第２フランジ
７ｃ第２凹部
７ｄ第３パッキン
８コンデンサ部
２１駆動軸
２２ロータ
２３ステータ
２４カップリング
２５駆動用マグネット
２７シャーシ
２７ａ第１室
３１シャフト
３１ａ第１端部
３１ｂ第２端部
３２軸受
３４インペラ
３５従動用マグネット
３７ハウジング
３７ａ第２室
３７ｂ流入管
３７ｃ流出管
３７ｄドレン管
３７ｅ筒部
３７ｆ壁面
３８押え部
３８ａ第２貫通穴
３８ｂ第３貫通穴
３８ｃ膨出部
３９ａ固定部材（ネジ）
３９ｂ固定部材（ネジ）
４１スラストワッシャ
Ｐ１軸線

Claims

駆動軸を有するロータと、ステータと、前記駆動軸によって回転する駆動用マグネットと、前記駆動用マグネットが収納される第１室が形成されたシャーシとを有するモータ部と、
前記駆動軸と軸線方向が一致するように離間して配設されるシャフトと、前記シャフトに軸受を介して接続されるインペラと、前記インペラに配設されて前記駆動用マグネットに従動して回転する従動用マグネットと、前記インペラが収納される第２室が形成されるとともに前記第２室と連通する流入管及び流出管が形成された樹脂製のハウジングと、前記第１室と前記第２室とを区画する仕切板と、前記ハウジングに当接する金属製の押え部と、第１支持部材と、第２支持部材とを有するポンプ部とを備え、
前記第１支持部材は前記押え部の外側から取り付けられて前記シャフトの第１端部を軸支しており、前記第２支持部材は前記仕切板の外側から取り付けられて前記シャフトの第２端部を軸支する構成であること
を特徴とする遠心ポンプ。
前記第１支持部材は第１フランジと第１柱部とを有しており、前記押え部に前記第１フランジが当接していること
を特徴とする請求項１記載の遠心ポンプ。
前記ハウジングは前記軸線方向で前記第２室に突出する筒部が形成されており、前記第１柱部は前記押え部に形成された第２貫通穴と前記筒部とに挿通していること
を特徴とする請求項２記載の遠心ポンプ。
前記押え部は前記ハウジングの形状に合わせて膨出部が形成されており、前記膨出部に前記第１フランジが当接しているとともに、前記第１柱部に形成された第１凹部と前記シャフトの第１端部とは嵌合していること
を特徴とする請求項２または３記載の遠心ポンプ。
前記第２支持部材は第２柱部と第２フランジとを有しており、前記シャフトの第２端部は前記仕切板に形成された第１貫通穴に挿通しているとともに、前記第２柱部に形成された第２凹部と前記シャフトの第２端部とは嵌合していること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の遠心ポンプ。
前記ハウジングに第１パッキンが付設されているとともに、前記仕切板の第１主面に前記第１パッキンが当接しており、
前記第１支持部材は第２パッキンが付設されているとともに、前記ハウジングの壁面に前記第２パッキンが当接しており、
前記第２支持部材は第３パッキンが付設されているとともに、前記仕切板の第２主面に前記第３パッキンが当接していること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の遠心ポンプ。
前記ハウジングは前記第２室と連通するとともに前記軸線方向と同じ方向に立設するドレン管を有しており、前記流入管と前記流出管とは前記軸線方向に対して交差する方向に段違いで配設されており、前記押え部に前記ドレン管を挿通させる第３貫通穴が形成されていること
を特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の遠心ポンプ。
前記シャーシ、前記ハウジング及び前記押え部は、前記第１室及び前記第２室の径方向の外側で複数の固定部材によって連結固定されていること
を特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の遠心ポンプ。
前記モータ部を起動するコンデンサ部をさらに備え、前記コンデンサ部は前記押え部に連結固定されていること
を特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の遠心ポンプ。