JP2923740B2 - 給水ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湯水の吐出を行う
給水ポンプの構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は、特開平５−３１０３１号の公報
に示される従来の遠心ポンプ１であって、駆動室２とポ
ンプ室３が隔壁板４を介して組立てられている。そし
て、この駆動室２とポンプ室３は、同心円上に係合する
駆動室ケース１４とポンプ室ケース１３から一体に形成
されている。そして、駆動室２には、出力軸７に取付け
られた回転可能な磁石６があり、ポンプ室３には、放射
状に複数枚の羽根９を設けると共に、羽根９の下方部に
磁石１１を設けたインペラ８が隔壁板４方向先端が球面
形状をした軸受１２に固着してスラスト方向に移動可能
で、かつ回転可能に構成される一方、吸込口部１５に設
けたリブ１６をもって固定された固定軸１０によって上
記軸受１２がスラスト方向摺動自在に支持されている。
また、磁石６と隔壁板４を介してスラスト方向に対向さ
せたポンプ室３の磁石１１は、上記隔壁板４を介して磁
気結合され、モータ５の軸７に固着された磁石６が回転
すると対向するポンプ室３の磁石１１が回転し、この回
転に伴ってインペラ８に動力が伝達される仕組みとなっ
ている。

【０００３】この構成は、モータ５が回転すると、モー
タ５に接続した磁石６が、隔壁板４を介してスラスト方
向に対向して位置する磁石１１と磁気結合して遠心形の
インペラ８を回転するようになっている。ポンプ室ケー
ス１３の吸込口部１５より吸い込まれた容器内部の湯水
は、インペラ８の遠心力で図示しないポンプ室ケース１
３の横方向に開口した吐出口へ送出される。この技術
は、磁気結合による回転伝達であるため、モータ５への
熱伝達が少なく、また、磁気結合がスラスト方向で行わ
れるため、磁石も小さくてよく給湯容器に多用される。

【０００４】しかしながら、上記構成ではポンプ室ケー
ス１３の吸込口部１５にインペラ８の固定軸１０を支持
するための強さを持ったリブ１６が必要になり、ポンプ
室ケース１３の吸込口部１５の流路断面積が減少し、ポ
ンプ１の効率が悪くなってしまう。このため、同じポン
プ能率を得ようとすれば吸込口部１５の直径を太くしな
ければならず、ポンプ１の配置設計に制約を受けるばか
りでなく、経済的にも不利となる。また、リブ１６を設
けないとインペラ８の横揺れがひどくなり安定な回転が
得られなくなる。また、固定軸１０を設ける支持機構
は、固定軸を支持するためにある程度の強度が必要とな
り、軸方向の厚みが増すものとなる。このため、インペ
ラ８と流体との接触面積が増大し、流体の抵抗が増大
し、ポンプ１の効率が落ちる。

【０００５】そこで、出願人は、上記実状に鑑み、固定
軸方式ではなく、回転軸方式とした給水ポンプを創作
し、インペラの横揺れがなく安定な回転が得られ、同時
に吸込口流路断面積が減少せず、しかも軸方向の厚みを
小さくできるポンプ効率のよい給水ポンプを得た。この
給水ポンプは、回転軸上に湯水の吸込口部を設け、該吸
込口部へ回転軸のスラスト受けを僅かな隙間をもたせ、
配置させるもので、その概要は、図７に示す構成となっ
ている。

【０００６】このような構成の給水ポンプ１では、イン
ペラ８の回転軸１６の下端部は、ポンプ室３内の磁石と
駆動室２の磁石とが磁気結合しているため、静止状態で
は隔壁板４に当接していて、この状態からインペラ８が
回転する。インペラ８の回転数を高くし吐出量を増やす
と、ポンプ室３の内圧が高くなり、インペラ８が隔壁板
４から離反する方向に浮き上がる。従って、インペラ８
は、隔壁板４からもち上がった状態で回転して湯水を吐
出する。モータ５の駆動を止めると、ポンプ１内の圧力
が低くなり、インペラ８の磁石と駆動室２の磁石とが吸
引しているので、インペラ８の回転軸１６の下端部は、
ポンプ１内の隔壁板４に当接することになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが湯水を吐出す
る際、上述の作用以外に、インペラ８の回転による遠心
力によって吐出口２０に湯水を送り出す仕事の反作用と
して、インペラ８は、吐出口２０と離反する方向への圧
力変化を受ける。この結果、インペラ８は、吐出口２０
側の反対方向に吸い寄せられ、もしくは傾き、ポンプ室
３内の壁と接触することがあるだけでなく、ポンプ効率
を悪くする。

【０００８】この作用を図７で説明する。図において、
駆動室２にモータ５の出力軸７に磁石を包設する回転板
１０が固着している。隔壁板４を介して形成されたポン
プ室３には、羽根下方部に磁石を包設したインペラ８の
回転軸１６の下端部２２が隔壁板４の突出部２１を拘持
するように当接し、回転軸１６の上端面１７は、ポンプ
室ケース１３の上方向の吸込口部１５に設けた受け部材
１９にわずかの距離、公差をもって回転自在に対向して
いる。回転板１０に包設された磁石と隔壁板４を介して
対向させたインペラ８に包設された磁石は、隔壁板４を
介して磁気結合され、回転板１０に包設された磁石が回
転すると、対向するインペラ８に包設された磁石が回転
し、この回転に伴ってインペラ８に動力が伝達され、ポ
ンプ室３の上方向の吸込口部１５より流入した湯水は、
ポンプ室３の横方向に開口した吐出口２０より吐水す
る。

【０００９】静止しているときは、モータ５の出力軸７
と同じ垂線上にあったインペラ８の吸込口１５側の上記
回転軸１６の上端面１７は、上記の吐出口２０と離反す
る方向への圧力変化によって、受け部材１９の対向面上
をスライドするため、インペラ８の回転軸１６は、図示
θだけ傾くものである。

【００１０】なお、特公平３−４５６４２号の公報に示
される給水ポンプにおいては、モータに直結して駆動さ
れるインペラと、このインペラの外周に沿ってその同心
円上に連続して略一定幅の隙間を設けたポンプ室よりな
る給水ポンプが開示されている。これは、モータ駆動軸
にインペラが直結されているため、上記の吐出口と離反
する方向への作用を受けたとしてもインペラの回転軸は
容易に傾くことはない。これに反して、図７に示すよう
な隔壁板４を介してインペラ８が間接的に駆動するもの
でかつ、回転軸１６のスラスト受けを僅かな隙間をもた
せ、配置させるものにあっては上記の反作用がインペラ
８に作用しても強く軸支する部材はなく、上述のような
吐出口と離反する方向への圧力変化を受ける。

【００１１】そこで本発明は、上記実状に鑑み、隔壁板
を介してインペラが間接的に駆動するものにあっても、
インペラの外周に沿って設けられる隙間を、湯水の吐出
口側は狭く、湯水の吐出口側に対向する方向に行くにし
たがって逐次広くなるようにインペラとポンプ室内の壁
とを配置させることにより、湯水を吐出する際、ポンプ
室の圧力変化によって、インペラが吐出口へ湯水を送り
出す仕事の反作用として吐出口側の反対方向にインペラ
の羽根が吸い寄せられ、インペラが傾き、ポンプ室内壁
と接触することがない構造の給水ポンプを提供しようと
するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、その目的を達
成するため、モータと、このモータにより駆動されるイ
ンペラを囲繞するポンプ室とを有する給水ポンプにおい
て、この給水ポンプの側壁にインペラの外周に対向する
水の吐出口を形成し、この吐出口の反対側の方向に向か
ってインペラとポンプ室の隙間の幅を逐次広く形成して
いる。

【００１３】このように、インペラの外周に沿って設け
られる隙間を湯水の吐出口側は狭く、湯水の吐出口側の
反対側の方向に行くにしたがって逐次広くなるようにイ
ンペラとポンプ室内の壁とを配置させているので、イン
ペラが高速に回転して吐出口へ湯水を送り出す仕事の反
作用として吐出口側の反対方向にインペラの回転軸他端
面が受け部材をスライドしてインペラの羽根が吐出口に
対向する方向に吸い寄せられても、ポンプ室内壁と接触
してポンプ効率を悪化させることがない。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明の給水
ポンプ１の断面図およびインペラ８の配置を示す平面図
である。また、図３にインペラ８の回転軸１６の上端面
１７をスラスト受けする受け部材１９の斜視図を示す。
図７と同じ機能・作用を示すものには同じ符号をつけて
説明する。

【００１５】給水ポンプ１の駆動室２とポンプ室３は、
中心に円筒状の突出部２１を形成した隔壁となる隔壁板
４を境として分離される一方、駆動室ケース１４とポン
プ室ケース１３がねじ等で結合されることにより、一体
的に形成されている。ここで、円筒状の突出部２１は、
絞り加工などで形成されている。隔壁板４と駆動室ケー
ス１４とにより形成される駆動室２には、モータ５を構
成する一部材であるモータ５の出力軸７に固定された回
転板１０に組み込められた回転自在な磁石６がある。ま
た、ポンプ室ケース１３と隔壁板４とにより形成される
ポンプ室３には、中心に回転軸１６を持ち放射状に複数
枚の羽根９が設けられ、かつ、羽根９の下方部に磁石６
と対向する磁石１１を有し、固定板をもってそれらを一
体に形成し固定するインペラ８が配置される。インペラ
８とポンプ室ケース１３との間の隙間は、吐出口２０で
狭く、吐出口側と反対するポンプ室３の内面方向に向か
うに従い次第に広くなり、吐出口２０の反対方向で最大
の隙間間隔ｔとなる。そして、この最大の隙間間隔ｔ
は、最小間隔の１０倍以内で、好ましくは３倍程度とす
るのが良い。なお、この実施例では、吐出口２０と反対
側に形成される最大の隙間間隔ｔを１．５ｍｍとし、吐
出口２０側に形成される最小間隔を０．５ｍｍとしてあ
る。

【００１６】そして、磁石６と磁石１１との磁気吸引力
によって、インペラ８が回転可能となっている。インペ
ラ８の回転軸１６の一端面１７は、吸込口部１５に固設
された受け部材１９の中心面２３と僅かの距離をもって
対向している。すなわち、ステンレスなどの金属などで
造られる受け部材１９は、その周縁部２６が吸込口部１
５に固設されるように円設されており、湯水を吸い込む
開口部２４と中心面２３を結ぶ連架部２５がある。開口
部２４は、吸込口部１５から流入する湯水が連架部２５
および中心面２３で湯水量が減少しないように吸込口部
１５に至る流入管の断面積とおなじ面積で開口してい
る。そして、このステンレスなどの板材から成る受け部
材１９の中心面２３は、必要最小限の間隙を置いて一端
面１７と面どうしで摺動するスラスト受け構造となって
いる。

【００１７】ここで、回転軸１６は、その一端（図１に
おいて下端部２２）に凹部を有し、その凹部に先の突出
部２１が嵌入している。この突出部２１が、回転軸１６
の回転中心となる。なお、回転軸１６は、図１に示すよ
うに、この突出部２１と一端の一部のみで係合している
ため、いわゆるスリコギ運動と呼ばれている動きを生じ
やすくなっている。なお、磁石６と磁石１１は、図６に
示すように、共に周方向にＮ極Ｓ極交互に、４極の面着
磁がされており、磁石６が回転すると、その磁気作用に
より磁石１１も回転するようになっている。

【００１８】モータ５の出力軸７は、モータ側の含油合
金から成る軸受２７で支軸されている。そして、隔壁板
４の中心部方向に延びたその出力軸７の端部には、回転
板１０が固着している。上記軸受２７と回転板１０との
略中間に、出力軸７に側圧を付与するために設けられた
付加部材２８が配置されている。この付加部材２８は、
水平方向に弾発する弾性部材たる板バネ２９とモータ５
の出力軸７が軸通するカラー３２とで構成されている。
そして、板バネ２９が、カラー３２を一定方向に偏倚す
るように弾発する結果、モータ５の出力軸７に側圧が印
加される。この例では、図１の紙面表から裏に向かう方
向に、板バネ２９の付勢力が働き、カラー３２と出力軸
７に対し、その方向に側圧が働くことになる。なお、カ
ラー３２は、樹脂などの部材で円盤状に成型され、中央
部に出力軸７を回転自在に軸通させる孔が穿設され、そ
の孔の内周面には、グリスが塗布してある。

【００１９】インペラが静止状態にあるときは、回転軸
１６の下端部２２と突出部２１とは深く係合される一
方、受け部材１９の上端面１７は、中心面２３から僅か
の距離、公差を隔てて対向している。

【００２０】この構成で、モータ５が回転すると、モー
タ５に接続した磁石６は隔壁板４を介し、スラスト方向
に対向して位置する磁石１１と磁気結合して遠心形のイ
ンペラ８を回転する。ポンプ室ケース１３の吸込口部１
５より吸い込まれた容器内部の湯水は、インペラ８の遠
心力でポンプ室ケース１３の横方向に開口した吐出口２
０へ送出され、図２の矢示で示す方向に湯水が吐出され
る。この際、インペラと一体に回転する回転軸１６は、
ポンプ室３の内圧上昇に従い、インペラ８が隔壁板４か
ら離反する方向に背圧がかかり、その力が両磁石６，１
１の間の磁気吸引力を超えると、浮き上がっていく。

【００２１】そして、回転軸１６が浮き上がった場合で
も、回転軸１６の他端面もしくは他端部１７は、受け部
材１９の中心面２３およびその近傍に、面接触しながら
回転しようとするので、回転は安定し、インペラ８は、
傾きを生じにくい。しかも、回転軸１６の他端面１７と
受け部材１９との面接触によって、回転軸１６の傾きを
補正するので、インペラ８の横揺れは抑えられ、安定し
た回転が得られる。しかも、受け部材１９は、その中心
面２３を除いて開口されており、湯水の吸い込みを効率
よく行うことができる。

【００２２】しかし、このような構造であっても、回転
時、図７のように、回転軸１６の下端部２２と突出部２
１は、吐出口２０に湯水を送り出す仕事の反作用として
の力を受けるため、受け部材１９の中心面２３と回転軸
の上端面１７の隙間が僅かであったとしても、インペラ
８の傾きは比較的大きくなる。このようにして湯水を吐
出すると、インペラ８が吐出口２０へ湯水を送り出す仕
事の反作用として吐出口２０側の反対方向にインペラ８
の羽根９が寄せられ、インペラ８と吐出側と反対方向の
ポンプ室ケース１３との隙間は次第に狭くなるが、本発
明では、静止状態で、吐出口２０側より広くした最大間
隔ｔをとっているので、ポンプ室３の内壁と接触するこ
とはない。

【００２３】図４および図５は、本発明の別な給水ポン
プの断面図およびインペラを軸支する受け部材の斜視図
を示す。図１、図２および図３と同じ機能・作用を示す
ものの説明は省く。

【００２４】図４において、回転軸１６の上端部１８
は、ポンプ室３の上方の吸込口部１５に固設された受け
部材３０の軸受３１で回転自在に軸支されている。そし
てポンプ室３の吸込口部１５より流入した湯水は、羽根
９によって回転されると同時に加圧され、ポンプ室３の
側壁に開口した図示しない吐出口から吐水される構造に
なっている。

【００２５】図５は、図４の給水ポンプに使われる受け
部材の斜視図である。図において、受け部材３０には、
吸込口部１５に固設される周縁部２６があり、その中心
部には回転軸１６の上端部１８が挿入される軸受３１が
穿設されている。軸受３１はバーリング加工され、回転
軸１６の上端部１８の挿入を容易にすると共に、矢示方
向に軸通される。また、受け部材３０の外周方向に向か
って中央部を支える連架部２５と開口部２４があり、容
易に湯水を吸込むことを可能にしている。この構造によ
り、回転軸１６の上端部１８と軸受３１の隙間のバラツ
キに関係なくインペラ８の揺れを防止できる。尚、図に
おいて、軸受３１はバーリングをもって形成されている
が、単に穿設した孔をもって軸受としてもよい。

【００２６】この例では、先の例と同様に、長期使用に
より回転軸１６の上端部１８と軸受３１との間の隙間が
大きくなつた場合でも、インペラ８の回転により、吐出
口へ湯を送り出す仕事の反作用を受けて回転軸１６が吐
出口２０の反対側に移動したとしてもインペラ８の外周
に沿って設けられる隙間を、湯水の吐出口２０側は狭
く、湯水の吐出口２０側に対向する方向に行くにしたが
って逐次広くなるようにインペラ８とポンプ室３内の壁
とを配置しているので、インペラ８とポンプ室３の内壁
と接触することはない。

【００２７】なお、各実施例で示した給水ポンプは、水
や湯の他に、他の流体、例えば、油、化学薬品、空気等
にも当然のことではあるが、使用できるものである。

【００２８】

【発明の効果】以上に述べたように本発明ではインペラ
の外周に沿って設けられる隙間を湯水の吐出口側は狭
く、湯水の吐出口側に対向する方向に行くにしたがって
逐次広くなるようにしたので、吐出時にインペラがポン
プ室内壁と接触せずに安定した吐出が可能となり、ま
た、寿命も向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の給水ポンプの断面図である。

【図２】本発明の給水ポンプのインペラの配置を示す平
面図である。

【図３】インペラをスラスト受けする受け部材の斜視図
である。

【図４】本発明の給水ポンプの別な実施例の断面図であ
る。

【図５】図４の給水ポンプに使われる受け部材の斜視図
である。

【図６】図１および図４の各給水ポンプに使われる磁石
の平面図である。

【図７】インペラの傾きを説明する図である。

【図８】従来の遠心ポンプを説明する図である。

【符号の説明】

１ 給水ポンプ ２ 駆動室 ３ ポンプ室 ４ 隔壁板 ５ モータ ８ インペラ ９ 羽根 １３ ポンプ室ケース １４ 駆動室ケース １５ 吸込口部 １６ 回転軸 １７ 上端面 １８ 回転軸上端部 １９ 受け部材 ２０ 吐出口 ２１ 突出部 ２２ 回転軸下端部 ２３ 中心面 ３０ 受け部材 ３１ 軸受

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 平６−26743（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭31−1292（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04D 13/02 F04D 5/00 F04D 29/42 F04D 29/44

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータと、該モータにより駆動されるイ
   ンペラを囲繞するポンプ室とを有する給水ポンプにおい
   て、この給水ポンプの側壁に上記インペラの外周に対向
   する水の吐出口を形成し、この吐出口の反対側の方向に
   向かって上記インペラと上記ポンプ室の隙間の幅を逐次
   広く形成したことを特徴とする給水ポンプ。