JP2022145151A - Pump, pump design method, and pump manufacturing method - Google Patents

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Abstract

To attain an effect for reducing a friction loss over a long time.SOLUTION: A pump includes: an impeller 12 rotatably provided; and a pump case having an inflow part in which the impeller 12 is housed and where a liquid flows into the pump case toward the impeller 12 side, and an outflow part from which the liquid that has passed through the impeller 12 flows. At a portion, which faces the pump case in a rotation axis direction, of the impeller 12, a groove 32 is formed along a rotation diameter direction.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本開示は、ポンプ、ポンプの設計方法及びポンプの製造方法に関する。 The present disclosure relates to pumps, methods of designing pumps, and methods of manufacturing pumps.

下記特許文献1には、羽根車の主板に皮膜を形成することによって羽根車の回転時の摩擦損失を低減したポンプが開示されている。この文献に記載された構成では、羽根車の主板に水との接触角が120°以上の撥水性皮膜を形成することで、羽根車の回転時の摩擦損失を低減している。 Patent Literature 1 listed below discloses a pump in which a film is formed on the main plate of the impeller to reduce friction loss during rotation of the impeller. In the configuration described in this document, a water-repellent film having a contact angle with water of 120° or more is formed on the main plate of the impeller to reduce friction loss during rotation of the impeller.

特開平9-195983号公報JP-A-9-195983

しかしながら、上記特許文献1に記載された構成では、撥水性皮膜の劣化により、当該撥水性皮膜が羽根車の主板からはがれることが考えられる。これにより、羽根車の回転時の摩擦損失を低減する効果が長期間にわたって得られないことが考えられる。 However, in the configuration described in Patent Document 1, it is conceivable that the water-repellent coating may be detached from the main plate of the impeller due to deterioration of the water-repellent coating. As a result, it is conceivable that the effect of reducing friction loss during rotation of the impeller cannot be obtained over a long period of time.

本開示は上記事実を考慮し、摩擦損失を低減する効果を長期間にわたって得ることができるポンプ、ポンプの設計方法及びポンプの製造方法を得ることが目的である。 In view of the above facts, an object of the present disclosure is to obtain a pump, a method for designing a pump, and a method for manufacturing a pump that can obtain the effect of reducing friction loss over a long period of time.

上記課題を解決するポンプ(10)は、回転可能に設けられたインペラ(12)と、前記インペラが内部に収容されていると共に、液体が前記インペラ側へ向けて流入する流入部(40)と、前記インペラを通過した液体が流出する流出部(54)と、を有するポンプケース(16)と、前記インペラにおいて前記ポンプケースと回転軸方向に対向する部分及び前記ポンプケースにおいて前記インペラと回転軸方向に対向する部分の少なくとも一方に形成され、回転径方向に沿って形成された溝(32、36)と、を備えている。 A pump (10) for solving the above problems comprises a rotatably provided impeller (12) and an inflow part (40) in which the impeller is accommodated and liquid flows in toward the impeller. a pump case (16) having an outflow portion (54) from which the liquid that has passed through the impeller flows out; and grooves (32, 36) formed in at least one of the portions facing each other in the direction and formed along the radial direction of rotation.

この様に構成することで、摩擦損失を低減する効果を長期間にわたって得ることができる。 By configuring in this way, the effect of reducing friction loss can be obtained over a long period of time.

本実施形態のポンプを模式的に示す側断面図である。It is a sectional side view which shows typically the pump of this embodiment. インペラを示す側面図である。It is a side view which shows an impeller. インペラを軸方向他方側から見た底面図である。It is the bottom view which looked at the impeller from the axial direction other side. インペラを軸方向一方側から見た平面図である。It is the top view which looked at the impeller from one axial direction side. 図3に示された5-5線に沿って切断した第1円板部の断面を拡大して示す拡大断面図である。4 is an enlarged cross-sectional view showing an enlarged cross-section of the first disk portion cut along line 5-5 shown in FIG. 3; FIG. 図5に対応する断面図であり、溝の周りの液体の流れを模式的に示している。FIG. 6 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 5 and schematically showing the flow of liquid around the groove; 数値流体力学によってシミュレーションされた溝の周りの液体の流れを示す図である。FIG. 10 illustrates liquid flow around a groove simulated by computational fluid dynamics; 第1傾斜面及び第2傾斜面の傾斜角度とポンプ効率比との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the inclination-angle of a 1st inclined surface and a 2nd inclined surface, and pump efficiency ratio. 他の形態の溝を示す図5に対応する断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 5 showing another form of groove; 他の形態の溝を示す図5に対応する断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 5 showing another form of groove;

図1~図8を用いて本開示の実施形態に係るポンプ10について説明する。なお、図中に適宜示す矢印Z方向、矢印R方向及び矢印C方向は、後述するインペラ12の回転軸方向一方側、回転径方向外側及び回転周方向一方側をそれぞれ示すものとする。また以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、インペラ12の回転軸方向、回転径方向、回転周方向を示すものとする。 A pump 10 according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 8. FIG. The arrow Z direction, arrow R direction, and arrow C direction appropriately shown in the drawings indicate one side in the rotation axis direction, the outside in the rotation radial direction, and the one side in the rotation circumferential direction of the impeller 12, which will be described later. Further, hereinafter, when simply indicating an axial direction, a radial direction, and a circumferential direction, unless otherwise specified, it indicates a rotating shaft direction, a rotating radial direction, and a rotating circumferential direction of the impeller 12 .

図1に示されるように、本実施形態のポンプ10は、一例として車両のウォータポンプとして用いられる。このポンプ10は、図示しない制御部によって回転が制御されるモータ部14と、モータ部14によって回転されるインペラ12と、インペラ12が内部に配置されたポンプケース16と、を含んで構成されている。 As shown in FIG. 1, the pump 10 of this embodiment is used as a vehicle water pump as an example. The pump 10 includes a motor section 14 whose rotation is controlled by a control section (not shown), an impeller 12 rotated by the motor section 14, and a pump case 16 in which the impeller 12 is arranged. there is

モータ部14は、図示しない制御部によって通電が制御されることで回転磁界を発生させるステータ18と、ステータ18が回転磁界を発生させることで回転するロータ20と、を備えている。ロータ20の回転軸22の軸方向一方側の端部には、後述するインペラ12が固定されている。 The motor unit 14 includes a stator 18 that generates a rotating magnetic field when energization is controlled by a control unit (not shown), and a rotor 20 that rotates when the stator 18 generates the rotating magnetic field. An impeller 12 , which will be described later, is fixed to one axial end of the rotating shaft 22 of the rotor 20 .

図2に示されるように、インペラ12は、軸方向を厚み方向とする円板状に形成された円板部としての第1円板部24と、第1円板部24に対して軸方向一方側に配置されていると共に円板状に形成された円板部としての第2円板部26と、を備えている。また、インペラ12は、第1円板部24と第2円板部26との間に配置されていると共に第1円板部24と第2円板部26とを軸方向につなぐ複数の羽根28を備えている。なお、本実施形態のインペラ12は、回転周方向一方側が回転方向となっている。 As shown in FIG. 2 , the impeller 12 includes a first disk portion 24 as a disk portion having a thickness direction in the axial direction, and a first disk portion 24 with a thickness direction extending in the axial direction. A second disk portion 26 as a disk portion arranged on one side and formed in a disk shape is provided. The impeller 12 is arranged between the first disc portion 24 and the second disc portion 26 and has a plurality of blades that axially connect the first disc portion 24 and the second disc portion 26 . 28. Note that the impeller 12 of this embodiment rotates on one side in the rotational circumferential direction.

図2及び図3に示されるように、第1円板部24の軸方向他方側の面30は、径方向及び周方向とほぼ平行に設定された平面状に形成されている。また、第1円板部24の軸方向他方側の面30側には、軸方向他方側が開放された複数の溝32が径方向に沿って形成されている。本実施形態では、16本の溝32が、第1円板部24の軸方向他方側の面30側に形成されている。また、複数の溝32は、軸方向他方側から見て放射状に配置されていると共に周方向に沿って等間隔に配置されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the surface 30 on the other side in the axial direction of the first disc portion 24 is formed in a planar shape substantially parallel to the radial direction and the circumferential direction. In addition, a plurality of grooves 32 that are open on the other axial side are formed along the radial direction on the side of the surface 30 on the other axial side of the first disc portion 24 . In this embodiment, 16 grooves 32 are formed on the side of the surface 30 on the other side in the axial direction of the first disc portion 24 . In addition, the plurality of grooves 32 are radially arranged when viewed from the other side in the axial direction and are arranged at regular intervals along the circumferential direction.

図2及び図4に示されるように、第2円板部26の軸方向一方側の面34は、径方向外側へ向かうにつれて軸方向他方側に傾斜していると共に周方向に沿って平面状に形成されている。また、第2円板部26の軸方向一方側の面34側には、軸方向一方側が開放された複数の溝36が径方向に沿って形成されている。本実施形態では、16本の溝36が、第2円板部26の軸方向一方側の面34側に形成されている。また、複数の溝36は、軸方向一方側から見て放射状に配置されていると共に周方向に沿って等間隔に配置されている。なお、第2円板部26の軸方向一方側の面34側に形成された溝36の基本的な構成は、第1円板部24の軸方向他方側の面30側に形成された溝32とほぼ同一の構成となっている。そのため、以下の説明においては、第1円板部24の軸方向他方側の面30側に形成された溝32について説明し、第2円板部26の軸方向一方側の面34側に形成された溝36についての説明は省略する。なお、第2円板部26の径方向内側の端部には、軸方向一方側へ向けて折り曲げられたフランジ部38が形成されている。 As shown in FIGS. 2 and 4, the surface 34 on one side in the axial direction of the second disk portion 26 is inclined toward the other side in the axial direction toward the radially outer side and is planar along the circumferential direction. is formed in A plurality of grooves 36 that are open on one axial side are formed along the radial direction on the side of the surface 34 on the one axial side of the second disc portion 26 . In this embodiment, 16 grooves 36 are formed on the surface 34 side of the second disk portion 26 on one side in the axial direction. In addition, the plurality of grooves 36 are radially arranged when viewed from one side in the axial direction and are arranged at regular intervals along the circumferential direction. The basic configuration of the groove 36 formed on the surface 34 on one axial side of the second disk portion 26 is similar to the groove formed on the surface 30 on the other axial side of the first disk portion 24. 32 has almost the same configuration. Therefore, in the following description, the groove 32 formed on the surface 30 on the other axial side of the first disc portion 24 will be described, and the groove 32 formed on the surface 34 on the one axial side of the second disc portion 26 will be described. A description of the grooves 36 that are formed is omitted. A flange portion 38 that is bent toward one side in the axial direction is formed at the radially inner end portion of the second disk portion 26 .

図1に示されるように、ポンプケース16は、インペラ12の軸方向一方側において当該インペラ12と軸方向に対向して配置された筒状の流入部40を備えている。この流入部40からポンプケース16の内部に液体が流入するようになっている。また、ポンプケース16は、流入部40の軸方向他方側の端から径方向外側へ向けて延びる第2対向部42を備えている。この第2対向部42におけるインペラ12側の面44は、インペラ12の第2円板部26における軸方向一方側の面34とほぼ平行な平面状となっている。さらに、ポンプケース16は、第2対向部42に対して軸方向他方側において径方向に延びる第1対向部46を備えている。この第1対向部46におけるインペラ12側の面48は、インペラ12の第1円板部24における軸方向他方側の面30とほぼ平行な平面状となっている。また、ポンプケース16は、インペラ12に対して径方向外側に配置されていると共に第1対向部46の径方向外側の端と第2対向部42の径方向外側の端とをつなぐ外側環状部50を備えている。外側環状部50の内側の空間は、周方向一方側へ向かうにつれて流路が次第に大きくなる渦巻室52となっている。また、ポンプケース16は、外側環状部50とつながっていると共に筒状に形成された流出部54を備えている。そして、流入部40からポンプケース16の内部に流入した液体は、インペラ12及び渦巻室52を通過して流出部54から流出するようになっている。 As shown in FIG. 1 , the pump case 16 includes a tubular inflow portion 40 arranged axially facing the impeller 12 on one axial side of the impeller 12 . Liquid flows into the pump case 16 from the inflow portion 40 . The pump case 16 also includes a second facing portion 42 extending radially outward from the other axial end of the inflow portion 40 . A surface 44 of the second opposing portion 42 on the impeller 12 side is substantially parallel to a surface 34 of the second disk portion 26 of the impeller 12 on the one side in the axial direction. Further, the pump case 16 has a first facing portion 46 extending radially on the other side in the axial direction with respect to the second facing portion 42 . A surface 48 of the first facing portion 46 on the impeller 12 side is substantially parallel to the surface 30 of the first disk portion 24 of the impeller 12 on the other side in the axial direction. The pump case 16 is arranged radially outwardly of the impeller 12 and is an outer annular portion connecting the radially outer end of the first facing portion 46 and the radially outer end of the second facing portion 42 . It has 50. A space inside the outer annular portion 50 forms a spiral chamber 52 in which the flow path gradually increases toward one side in the circumferential direction. The pump case 16 also includes an outflow portion 54 that is connected to the outer annular portion 50 and formed in a cylindrical shape. The liquid that has flowed into the pump case 16 from the inflow portion 40 passes through the impeller 12 and the spiral chamber 52 and flows out from the outflow portion 54 .

次に、本実施形態の要部の構成である溝32、36の構成について説明する。 Next, the configuration of the grooves 32 and 36, which is the configuration of the main part of this embodiment, will be described.

図5には、インペラ12の第1円板部24において溝32が形成された部分を周方向及び軸方向に沿って切断した断面が示されている。この断面視における溝32の底面の形状は、当該溝32の幅方向である周方向の中心位置において最も窪んだV字形状となっている。ここで、溝32の底面において溝32の周方向の中心位置に対して周方向一方側の部分を第1傾斜面32Aと呼ぶ。また、溝32の底面において溝32の周方向の中心位置に対して周方向他方側の部分を第2傾斜面32Bと呼ぶ。 FIG. 5 shows a cross section obtained by cutting the portion of the first disk portion 24 of the impeller 12 in which the grooves 32 are formed along the circumferential direction and the axial direction. The shape of the bottom surface of the groove 32 in this cross-sectional view is a V-shape that is most recessed at the center position in the circumferential direction, which is the width direction of the groove 32 . Here, a portion of the bottom surface of the groove 32 on one side in the circumferential direction with respect to the center position of the groove 32 in the circumferential direction is referred to as a first inclined surface 32A. A portion of the bottom surface of the groove 32 on the other side in the circumferential direction with respect to the center position of the groove 32 in the circumferential direction is referred to as a second inclined surface 32B.

第1傾斜面32Aは、周方向一方側へ向かうにつれて軸方向他方側へ傾斜している平面状に形成されている。これにより、第1傾斜面32Aと対応する部分における溝32の深さ寸法dが、溝32の周方向の中心位置から周方向一方側へ向かうにつれて次第に小さくなっている。また、この深さ寸法dは、溝32の周方向一方側の端32Cにおいて0となっている。 32 A of 1st inclined surfaces are formed in planar shape which inclines to the axial direction other side as it goes to the circumferential direction one side. Accordingly, the depth dimension d of the groove 32 at the portion corresponding to the first inclined surface 32A gradually decreases from the center position of the groove 32 in the circumferential direction toward one side in the circumferential direction. Further, the depth dimension d is 0 at one end 32C of the groove 32 in the circumferential direction.

第2傾斜面32Bは、周方向他方側へ向かうにつれて軸方向他方側へ傾斜している平面状に形成されている。これにより、第2傾斜面32Bと対応する部分における溝32の深さ寸法dが、溝32の周方向の中心位置から周方向他方側へ向かうにつれて次第に小さくなっている。また、この深さ寸法dは、溝32の周方向他方側の端32Dにおいて0となっている。 The second inclined surface 32B is formed in a planar shape that is inclined toward the other side in the axial direction toward the other side in the circumferential direction. As a result, the depth dimension d of the groove 32 at the portion corresponding to the second inclined surface 32B gradually decreases from the center position of the groove 32 in the circumferential direction toward the other side in the circumferential direction. Further, the depth dimension d is 0 at the end 32D of the groove 32 on the other side in the circumferential direction.

図6に示されるように、本実施形態では、インペラ12が一定回転で回転している際に、溝32の内部において回転径方向まわりの渦Yが生じるように、溝32の形状及び寸法が設定されている。具体的には、この渦Yが生じるように、溝32の幅寸法W、深さ寸法d、長さ寸法L(図3参照)、第1傾斜面32A及び第2傾斜面32Bの第1円板部24の軸方向他方側の面30に対する傾斜角度θ等が設定されている。インペラ12が一定回転で回転している際に、溝32の内部において回転径方向まわりの渦Yが生じるようにすることで、第1円板部24の軸方向他方側の面30とポンプケース16の第1対向部46におけるインペラ12側の面48との間の液体の流速の速度勾配を緩やかにすることができる。なお、図6においては、軸方向の各位置における液体の流れの向き及び流速を矢印Vの向き及び長さで示している。 As shown in FIG. 6, in this embodiment, the grooves 32 are shaped and dimensioned so that a vortex Y around the radial direction of rotation is generated inside the grooves 32 when the impeller 12 rotates at a constant speed. is set. Specifically, the width dimension W, depth dimension d, and length dimension L (see FIG. 3) of the groove 32, and the first circles of the first inclined surface 32A and the second inclined surface 32B are arranged so that the vortex Y is generated. An inclination angle θ and the like with respect to the surface 30 on the other side in the axial direction of the plate portion 24 are set. When the impeller 12 rotates at a constant speed, a vortex Y is generated inside the groove 32 in the radial direction of rotation, so that the surface 30 on the other side in the axial direction of the first disc portion 24 and the pump case The velocity gradient of the flow velocity of the liquid between the impeller 12 side surface 48 and the first facing portion 46 of 16 can be moderated. In FIG. 6, the direction and length of the arrow V indicate the direction and flow velocity of the liquid at each position in the axial direction.

上記渦Yが生じるか否か、及び、この渦Yが生じることによってどの程度のポンプ効率の向上を図れるかについては、ポンプケース16内の液体の流れを数値流体力学によってシミュレーションすることができるコンピュータを用いて解析される。図7には、一の条件下における当該解析の結果が示されている。図7においては、第1円板部24の軸方向他方側の面30とポンプケース16の第1対向部46におけるインペラ12側の面48との間の各位置における液体の流れの向き及び流速を矢印Vの向き及び長さで示している。 Whether or not the vortex Y is generated and how much the pump efficiency can be improved by generating this vortex Y are determined by a computer capable of simulating the flow of liquid in the pump case 16 by computational fluid dynamics. is parsed using FIG. 7 shows the results of this analysis under one condition. In FIG. 7, the direction and flow velocity of the liquid at each position between the surface 30 of the first disk portion 24 on the other axial side and the surface 48 of the first facing portion 46 of the pump case 16 on the impeller 12 side. is indicated by the direction and length of arrow V.

ここで、発明者は、上記の解析を行う過程において、第1傾斜面32A及び第2傾斜面32Bの第1円板部24の軸方向他方側の面30に対する傾斜角度θがポンプ効率に大きく影響することを発見した。 Here, in the process of performing the above analysis, the inventors found that the inclination angle θ of the first inclined surface 32A and the second inclined surface 32B with respect to the surface 30 on the other side in the axial direction of the first disk portion 24 is large for the pump efficiency. found to affect.

図8のグラフには、第1傾斜面32A及び第2傾斜面32Bの傾斜角度θとポンプ効率比Pとの関係が示されている。ここで、ポンプ効率比Pとは、本実施形態のポンプ10のポンプ効率をη1とし、溝32、36が形成されていないことを除いては本実施形態のポンプ10と同様に構成された比較例に係るポンプのポンプ効率をη2とした場合において、(η1/η2)で算出される値のことである。このポンプ効率比が1を超えるということは、本実施形態のポンプ10のポンプ効率η1が比較例に係るポンプのポンプ効率η2を上回っていることを意味する。そして、図8に示されるように、発明者は、第1傾斜面32A及び第2傾斜面32Bの傾斜角度θを10°~50°の間の角度に設定することで、ポンプ10のポンプ効率η1を比較例に係るポンプのポンプ効率η2に対して大きく向上できることを発見した。そして、ポンプの製造工程の一工程であるインペラ12の形成工程において、上記設定の溝32、36をインペラ12の第1円板部24及び第2円板部24に形成した。 The graph of FIG. 8 shows the relationship between the inclination angle θ of the first inclined surface 32A and the second inclined surface 32B and the pump efficiency ratio P. As shown in FIG. Here, the pump efficiency ratio P is defined as the pump efficiency of the pump 10 of the present embodiment, where η1 is the pump efficiency. It is a value calculated by (η1/η2), where η2 is the pump efficiency of the pump according to the example. The fact that this pump efficiency ratio exceeds 1 means that the pump efficiency η1 of the pump 10 of this embodiment exceeds the pump efficiency η2 of the pump according to the comparative example. Then, as shown in FIG. 8, the inventors set the inclination angle θ of the first inclined surface 32A and the second inclined surface 32B to an angle between 10° and 50°, thereby improving the pump efficiency of the pump 10. It was found that η1 can be greatly improved with respect to the pump efficiency η2 of the pump according to the comparative example. Then, in the step of forming the impeller 12 , which is one step of the manufacturing process of the pump, the grooves 32 and 36 set as described above are formed in the first disk portion 24 and the second disk portion 24 of the impeller 12 .

(本実施形態の作用並びに効果)
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
(Action and effect of this embodiment)
Next, the operation and effects of this embodiment will be described.

図1、図3、図4及び図5に示されるように、以上説明した本実施形態のポンプ10では、インペラ12に溝32、36を設けることにより、第1円板部24の軸方向他方側の面30とポンプケース16の第1対向部46におけるインペラ12側の面48との間の液体の流速の速度勾配を緩やかにすることができると共に、第2円板部26の軸方向一方側の面34とポンプケース16の第2対向部42におけるインペラ12側の面44との間の液体の流速の速度勾配を緩やかにすることができる。これにより、インペラ12と流体間の摩擦損失を溝32、36を設けない場合と比べて低減することができ、ポンプ10のポンプ効率η1を溝32、36を設けない場合と比べて向上させることができる。また、本実施形態のポンプ10では、溝32、36を設けるという単純な構成により、上記の摩擦損失を低減する効果を長期間にわたって得ることができる。 As shown in FIGS. 1, 3, 4, and 5, in the pump 10 of the present embodiment described above, the impeller 12 is provided with the grooves 32 and 36 so that the first disk portion 24 is moved in the other axial direction. The velocity gradient of the flow velocity of the liquid between the side surface 30 and the impeller 12 side surface 48 of the first facing portion 46 of the pump case 16 can be moderated, The velocity gradient of the liquid flow velocity between the side surface 34 and the impeller 12 side surface 44 of the second facing portion 42 of the pump case 16 can be made gentle. As a result, the friction loss between the impeller 12 and the fluid can be reduced compared to the case where the grooves 32 and 36 are not provided, and the pump efficiency η1 of the pump 10 can be improved compared to the case where the grooves 32 and 36 are not provided. can be done. In addition, in the pump 10 of the present embodiment, the effect of reducing the friction loss can be obtained over a long period of time due to the simple configuration in which the grooves 32 and 36 are provided.

また、本実施形態では、第1傾斜面32A及び第2傾斜面32Bの傾斜角度θを10°~50°の間の角度に設定することで、ポンプ10のポンプ効率η1を大きく向上させることができる。 Further, in this embodiment, by setting the inclination angle θ of the first inclined surface 32A and the second inclined surface 32B to an angle between 10° and 50°, the pump efficiency η1 of the pump 10 can be greatly improved. can.

なお、本実施形態のポンプ10では、インペラ12の第1円板部24及び第2円板部26の両方に溝32、36を形成した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、インペラ12の第1円板部24のみに溝32を形成してもよいし、インペラ12の第2円板部26のみに溝36を形成してもよい。また、溝32、36の数や配置は、ポンプ10の効率η1やインペラ12の回転時におけるポンプ10のノイズのレベル等を考慮して適宜設定すればよい。 In the pump 10 of the present embodiment, an example in which the grooves 32 and 36 are formed in both the first disc portion 24 and the second disc portion 26 of the impeller 12 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the grooves 32 may be formed only in the first disk portion 24 of the impeller 12 or the grooves 36 may be formed only in the second disk portion 26 of the impeller 12 . Also, the number and arrangement of the grooves 32 and 36 may be appropriately set in consideration of the efficiency η1 of the pump 10, the noise level of the pump 10 during rotation of the impeller 12, and the like.

また、本実施形態のポンプ10では、溝32の第1傾斜面32A及び第2傾斜面32Bの傾斜角度θを同じ角度に設定した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第1傾斜面32Aの傾斜角度θと第2傾斜面32Bの傾斜角度θとを互いに異なる角度に設定してもよい。また、図9に示されるように、第2傾斜面32Bと対応する面のみを底面とした溝32の構成としてもよい。このように、溝32の深さdが、インペラ12の回転方向とは反対側へ向かうにつれて次第に浅くなっている構成とすることで、ポンプ10の効率η1を優位に向上させることができる。さらに、図10に示されるように、溝32の底面を湾曲させた構成としてもよい。 Also, in the pump 10 of the present embodiment, an example in which the inclination angles θ of the first inclined surface 32A and the second inclined surface 32B of the groove 32 are set to the same angle has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the inclination angle θ of the first inclined surface 32A and the inclination angle θ of the second inclined surface 32B may be set to different angles. Alternatively, as shown in FIG. 9, the groove 32 may be configured such that only the surface corresponding to the second inclined surface 32B is the bottom surface. In this manner, the depth d of the groove 32 gradually decreases toward the side opposite to the rotational direction of the impeller 12, whereby the efficiency η1 of the pump 10 can be significantly improved. Furthermore, as shown in FIG. 10, the bottom surface of the groove 32 may be curved.

さらに、インペラ12の第1円板部24に形成された溝32と同様の溝をポンプケース16の第1対向部46におけるインペラ12側の面48側に形成すると共に、インペラ12の第2円板部26に形成された溝36と同様の溝をポンプケース16の第2対向部42におけるインペラ12側の面44側に形成してもよい。当該構成によっても、ポンプ10の効率η1を向上させることができる。また、インペラ12及びポンプケース16の両方に溝を設けた構成としてもよい。 Further, grooves similar to the grooves 32 formed in the first disk portion 24 of the impeller 12 are formed on the surface 48 side of the impeller 12 side of the first facing portion 46 of the pump case 16, and the second circular portion of the impeller 12 is formed. A groove similar to the groove 36 formed in the plate portion 26 may be formed on the impeller 12 side surface 44 side of the second facing portion 42 of the pump case 16 . With this configuration as well, the efficiency η1 of the pump 10 can be improved. Also, a configuration in which grooves are provided in both the impeller 12 and the pump case 16 may be adopted.

以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。 An embodiment of the present disclosure has been described above, but the present disclosure is not limited to the above, and can be implemented in various modifications other than the above without departing from the scope of the present disclosure. is of course.

10 ポンプ、12 インペラ、16 ポンプケース、24 第1円板部(円板部)、26 第2円板部(円板部)、28 羽根、32 溝、32B 第2傾斜面(傾斜面)、36 溝、40 流入部、54 流出部、d 溝の深さ
10 pump, 12 impeller, 16 pump case, 24 first disc portion (disc portion), 26 second disc portion (disc portion), 28 blades, 32 groove, 32B second inclined surface (inclined surface), 36 groove, 40 inlet, 54 outlet, d depth of groove

Claims (7)

回転可能に設けられたインペラ(12)と、
前記インペラが内部に収容されていると共に、液体が前記インペラ側へ向けて流入する流入部(40)と、前記インペラを通過した液体が流出する流出部(54)と、を有するポンプケース(16)と、
前記インペラにおいて前記ポンプケースと回転軸方向に対向する部分及び前記ポンプケースにおいて前記インペラと回転軸方向に対向する部分の少なくとも一方に形成され、回転径方向に沿って形成された溝(32、36)と、
を備えたポンプ(10)。
a rotatably mounted impeller (12);
A pump case (16) in which the impeller is accommodated and which has an inflow portion (40) into which liquid flows toward the impeller side and an outflow portion (54) into which the liquid that has passed through the impeller flows out. )When,
Grooves (32, 36) formed in at least one of a portion of the impeller facing the pump case in the direction of the rotation axis and a portion of the pump case facing the impeller in the direction of the rotation axis, and formed along the radial direction of rotation. )When,
A pump (10) comprising:
前記インペラにおいて前記ポンプケースと回転軸方向に対向する部分及び前記ポンプケースにおいて前記インペラと回転軸方向に対向する部分の少なくとも一方には、複数の前記溝が形成され、
複数の前記溝が、回転周方向に間隔をあけて配置されている請求項1に記載のポンプ。
A plurality of grooves are formed in at least one of a portion of the impeller facing the pump case in the direction of the rotation axis and a portion of the pump case facing the impeller in the direction of the rotation axis,
2. The pump of claim 1, wherein a plurality of said grooves are spaced apart in the circumferential direction of rotation.
前記インペラは、円板状に形成された円板部(24、26)と、円板部と一体に設けられていると共に回転周方向に間隔をあけて配置された複数の羽根(28)と、を含んで構成され、
前記溝が、前記円板部において複数の羽根が設けられた側とは反対側に形成されている請求項1又は請求項2に記載のポンプ。
The impeller includes disc portions (24, 26) formed in a disc shape, and a plurality of blades (28) integrally provided with the disc portion and arranged at intervals in the circumferential direction of rotation. , consisting of
3. The pump according to claim 1, wherein the groove is formed on a side of the disk portion opposite to the side on which the plurality of blades are provided.
前記溝の深さ(d)が、前記インペラの回転方向とは反対側へ向かうにつれて次第に浅くなっている請求項3に記載のポンプ。 4. A pump according to claim 3, wherein the depth (d) of said grooves becomes shallower toward the side opposite to the direction of rotation of said impeller. 回転周方向及び回転軸方向に沿って切断した断面視で、前記溝は、前記インペラの回転方向とは反対側へ向かうにつれて前記溝の開放方向側へ向けて傾斜している傾斜面(32B)を有し、
前記傾斜面と回転周方向とのなす角度が10°~50°の間の角度に設定されている請求項4に記載のポンプ。
In a cross-sectional view cut along the rotation circumferential direction and the rotation axis direction, the groove is an inclined surface (32B) that is inclined toward the opening direction side of the groove toward the side opposite to the rotation direction of the impeller. has
5. The pump according to claim 4, wherein the angle formed by said inclined surface and the rotation circumferential direction is set to an angle between 10° and 50°.
請求項1~請求項5のいずれか1項に記載のポンプの設計方法であって、
前記ポンプケース内の液体の流れを数値流体力学によってシミュレーションすることができるコンピュータを用い、
前記インペラが回転している状態で、前記溝の内部において回転径方向まわりの渦が生じるように、前記溝の形状及び寸法を設定するポンプの設計方法。
A pump design method according to any one of claims 1 to 5,
Using a computer capable of simulating the flow of liquid in the pump case by computational fluid dynamics,
A method of designing a pump in which the shape and dimensions of the groove are set so that a vortex around the radial direction of rotation is generated inside the groove while the impeller is rotating.
請求項1~請求項5のいずれか1項に記載のポンプの製造方法であって、
前記ポンプケース内の液体の流れを数値流体力学によってシミュレーションすることができるコンピュータを用い、前記インペラが回転している状態で、前記溝の内部において回転径方向まわりの渦が生じるように、前記溝の形状及び寸法を設定し、この設定の前記溝を前記インペラに形成する工程を有するポンプの製造方法。
A method for manufacturing a pump according to any one of claims 1 to 5,
Using a computer capable of simulating the flow of liquid in the pump case by means of numerical fluid dynamics, the groove is adjusted so that a vortex is generated inside the groove in the radial direction of rotation while the impeller is rotating. and forming said grooves of this setting in said impeller.
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