JP3942771B2

JP3942771B2 - Electric kettle pot

Info

Publication number: JP3942771B2
Application number: JP27572399A
Authority: JP
Inventors: 浩志熊谷; 博志山根; 伸一吉川; 毅中曽根
Original assignee: Nidec Sankyo Corp; Zojirushi Corp
Current assignee: Zojirushi Corp; Nidec Instruments Corp
Priority date: 1998-12-08
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: JP2000230491A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体を揚水機構で導入し吐出する小型ポンプ装置を有する電気湯沸かしポットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、モータ駆動源を利用した電動式の揚水機構を有するものであって、電気湯沸かしポット等の給湯装置に組込まれる小型ポンプ装置が種々提案されている。この小型ポンプ装置は、インペラ（羽根状部材）を高速で回転させることにより、液体に回転運動を与え遠心作用で液体を吸引し、ポットの上部より吐出させる、いわゆる遠心ポンプ式が採用されている。この小型ポンプ装置では、タンク内で沸騰した液体を揚水する際に、キャビテーション現象が発生するという問題がしばしば生じる。
【０００３】
なお、キャビテーション現象とは、沸点近傍まで温度が上昇している液体をインペラ周辺まで汲み上げる際に、インペラ周辺の負圧のため液体の沸点が低くなり、液体がインペラ周辺で一気に気化し、空気が充満してしまったり、液体が沸騰した際に発生する気泡が、インペラ周辺で一気に膨張し空気等の気体でインペラの配置されている室が充満されてしまうという現象のことをいう。沸騰させた湯を汲み上げる際に、このようなキャビテーション現象が発生してインペラの回転中心に気体が集中すると、インペラが空回りしてしまい湯を汲み上げられない。
【０００４】
このキャビテーション現象を防止するポンプ装置として、例えば、特開平７−２１７６００号公報に記載されたような構造を有するポンプ機構７０が提案されている。このポンプ機構７０は、図２０に示すように、モータ７１の駆動力によって、ポンプケース７２内で回転するインペラ７３の先端部分に、複数の羽根部７４を有するスクリュー７５が形成されている。このような構成となっているため、ポンプ機構７０は、インペラ７３とスクリュー７５とが一体的に回転し、インペラ７３の回転中心付近の負圧が発生している部分にスクリュー７５によって液体を積極的に供給することとなり、インペラ７３の空転を防止しキャビテーション現象が起こりにくいようになっている。
【０００５】
このポンプ機構７０は、上述したような螺旋形状のスクリュー７５を有している。このようなスクリュー７５を射出成形で製造する場合、通常、単純に金型を２方向に分割して外す方法が用いられるが、羽根部７４にテーパーを十分に付けないと、スクリュー７５を構成する各羽根部７４の表面にアンダーカット部が生じる。
【０００６】
このようなアンダーカット部が生じると、各羽根部７４の表面に、段差部が発生することとなる。このように各羽根部７４の表面に段差部が形成されると、ポンプケース７２内の液体の流れが滑らかでなくなり、スクリュー７５部分のポンプ効率（液体を送る効率）が低下する。このため、特に、沸騰直後の給湯等の初期動作に、インペラ７３に十分な液体を送り込むことができず、上述したキャビテーション現象が発生する危険性を有することとなる。
【０００７】
そのため、スクリューポンプで使用される従来のスクリューは、図２１に示すように、スクリュー８０の各羽根部８１が、圧力角Ｍ（Ｍ＞０°）を有する形状、すなわちテーパー形状に形成されている。この構成とすると、スクリュー８０の成形時に、アンダーカット部は生じず、液体の流れが滑らかとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スクリュー８０を、圧力角Ｍ（Ｍ＞０°）を有する形状とすると、ポンプ動作時、汲み上げる湯や水が各羽根部８１の外周へ逃げ易くなる。そのため、外周に設けられたポンプケースと各羽根部８１との隙間（ギャップ）から液体が吸引口側に逆戻りしてしまい、ポンプ効率が悪くなるという問題が生じる。
【０００９】
また、金型を２方向へ分割する方法で製造すると、スクリューの真円度が出難くなり、スクリューとポンプケースとの隙間（ギャップ）を大きくとる必要が生じる。このようにギャップが大きくなると、吐出口側へ汲み上げた湯や水等の液体がギャップ部分から吸引口側へ逆戻りし易くなり、やはり、ポンプ効率が低下するという問題が生じる。
【００１０】
本発明は、上述した問題に鑑みて、高効率のスクリューポンプを少なくとも揚水機構の一つとした小型ポンプ装置を有する電機湯沸かしポットを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、請求項１の電気湯沸かしポットは、貯水タンク内の液体を導入する導入部と、この導入部から導入された液体を導入部より上側の位置から吐出させる注ぎ口と、導入部と注ぎ口とを連結した液体通路とを設け、この液体通路内に揚水機構を備える小型ポンプ装置を有する電気湯沸かしポットにおいて、揚水機構は、導入部近傍に配設される、スクリュー羽根が螺旋状に形成されたリードスクリューを有するスクリューポンプと、注ぎ口近傍であってスクリューポンプより上側に配設される遠心ポンプとで構成し、スクリュー羽根を、圧力角のほとんどない直線状の構造または圧力角を負とする逆テーパー構造とし、その表面に段差部を有しないものとしている。
【００１２】
このため、スクリュー羽根によって液体が外周方向へ押し出される現象が生じにくくなり、液体が軸方向に効率よく汲み上げられる。また、段差部を有しないため、液体が滑らかに送り出され、沸騰直後のキャビテーションも防止される。さらに、スクリューポンプを逆転させることによって、液体通路内の液体を貯水タンク内にすばやく戻すことができる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の電気湯沸かしポットにおいて、スクリュー羽根を、圧力角を負とする逆テーパー構造としている。このため、液体は、リードスクリューの外側への流れが防止され、確実に軸方向に効率的に伝達される。
【００１４】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の電気湯沸かしポットにおいて、リードスクリューは、圧力角を零または負とした１条巻きのスクリュー羽根を有すると共に成型用のスクリュー型との相対回転によってそのスクリュー型から抜くことにより形成されたものとしている。この結果、リードスクリューが切削加工等の追加工を必要としないものとなる。また、スクリュー羽根は、２方向への割り型で形成されるものではないので、製造時、真円度を出し易いものとなり、ポンプケースとスクリュー羽根との隙間を従来のものに比べ小さなものとすることができる。これによって、ポンプ効率が向上する。
【００１５】
また、請求項４記載の発明は、請求項１，２または３記載の電気湯沸かしポットにおいて、リードスクリュー外周端と液体通路の内壁とのギャップを、０．１〜０．３５ｍｍとしている。このように、ギャップ部分が狭くなっており、液体の逆戻りが防止される。しかも、部品の精度誤差や組み立て誤差をカバーする程度のギャップを設けているので、スクリュー羽根が回転時に液体通路の内壁と衝突して音を発生したり、ポンプ能力が落ちてしまうのを防止することができる。
【００１６】
また、請求項５記載の電気湯沸かしポットは、請求項１，２，３または４記載の電気湯沸かしポットの導入部を貯水タンクの下部に設け、液体通路を貯水タンクの外側に配置し、スクリューポンプを貯水タンクの底部近傍に設けている。そのため、キャビテーションの全く生じないか、生じるとしてもその確率は極めて低く、また、給湯時のポンプ効率の高い電気湯沸かしポットとすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態における小型ポンプ装置１を、図１から図１９に基づき説明する。なお、本実施の形態では、小型ポンプ装置１を、電気湯沸かしポット２に組込まれたものとして説明する。
【００１９】
電気湯沸かしポット２は、図１に示すように、主に、外装ケースとなる外枠体３と、外枠体３の内部に配置され、水や湯等の液体を溜めておくための貯水タンク４と、貯水タンク４内の液体を外部に汲み上げて吐出させるための小型ポンプ装置１から構成されている。
【００２０】
外枠体３は、底部３ａを有する略円筒形状で形成されたもので、内部に貯水タンク４を収納し、その貯水タンク４上に形成された開口部に蒸気孔５ａを有する蓋５を開閉自在に取り付けている。また、貯水タンク４の上端周縁には、外側に折れ曲がる形状の折曲部４ａが形成されており、この折曲部４ａが外枠体３の内側に形成された肩部６の段部６ａに係合することによって、貯水タンク４が外枠体３の内側に支持されている。
【００２１】
外枠体３の前面上部中央部分には、外側に突出するように形成されたくちばし部７が設けられている。このくちばし部７の下側面には、貯水タンク４から送られてくる液体をカップ等に注ぐための注ぎ口８がその下側面に設けられた水や湯等の出口のための開口に面して設けられている。また、外枠体３の外周面でくちばし部７の下側には、貯水タンク４内の液体の量の目安を知るための水位表示窓９が設けられている。
【００２２】
貯水タンク４は、底部４ｂを有する略カップ形状を有するもので形成されており、液体を入れておくためのものである。この貯水タンク４の外側には、液体を外部に汲み上げるための小型ポンプ装置１が配置されている。また、貯水タンク４の底部４ｂには、小型ポンプ装置１と連通する連通孔４ｃが形成されている。
【００２３】
小型ポンプ装置１は、貯水タンク４の底部４ｂより液体を導入する導入部１０と、導入された液体を吐出させるための注ぎ口８に連結される吐出部１１と、導入部１０と注ぎ口８とを吐出部１１を介して連結した液体通路１２と、液体通路１２内に配置された電動式の揚水機構としてのスクリューポンプ１３及び遠心ポンプ１４と、駆動源としてのモータ１５と、から主に構成されている。なお、モータ１５は、制御回路基板（図示省略）の駆動切り換えにより双方向回転可能なＤＣモータで構成されており、スクリューポンプ１３及び遠心ポンプ１４を一体的に駆動する共通の駆動源となっている。
【００２４】
スクリューポンプ１３は、液体通路１２内の下端部分で導入部１０近傍、すなわち、貯水タンク４の底部４ｂ近傍に配置されている。すなわち、スクリューポンプ１３は、図２に示すように、円筒状のケース体で形成され導入部１０に連通すると共に液体通路１２の一部となっているポンプ室１６と、ポンプ室１６内に回転自在に格納されたリードスクリュー１７から主に構成されている。なお、リードスクリュー１７の構成については、後で詳述する。
【００２５】
一方、遠心ポンプ１４は、液体通路１２内の上端部分で吐出部１１近傍に配置されている。すなわち、遠心ポンプ１４は、ケース体１８の一部で構成され液体通路１２の一部となっている渦室１９と、渦室１９内に回転自在に格納されたインペラ２０と、から主に構成されている。インペラ２０の回転中心には、断面６角形状のステンレス鋼製のプロセスシャフト２１ａの一端側が圧縮バネ２１ｃと共に挿入されている。また、このプロセスシャフト２１ａの他端は、液体通路１２内を通ってポンプ室１６内に進出し、リードスクリュー１７の回転中心に嵌合固定されている。
【００２６】
なお、リードスクリュー１７の回転中心となる貫通孔１７ａには、このプロセスシャフト２１ａが３／４程度の深さまで挿入されており、残りの１／４程度の部分には反対側から断面円形のステンレス鋼製のシャフト２１ｂが挿入固定されている。そして、この円形のシャフト２１ｂが、ポンプ室１６内の下端に配置されたＰＰＳ樹脂製のスライドベアリング５９に突き当たり回転自在に支承されている。この構成によって、プロセスシャフト２１ａ及びシャフト２１ｂとは、一体的に回転するものとなっており、ストレートパイプ２３内で回転自在に支承される。このため、インペラ２０とリードスクリュー１７とは、一体的に回転するようになっている。
【００２７】
また、ケース体１８内の上半分程のスペースは、モータ１５を格納するためのモータ収納部２２となっており、渦室１９はケース体１８内の下半分程のスペースで構成されている。また、この遠心ポンプ１４の渦室１９は、吐出部１１に連通している。
【００２８】
導入部１０は、Ｕ字状のパイプで形成されており、貯水タンク４の下側に配置されている。導入部１０の一端は、貯水タンク４の底部４ｂに形成された連通孔４ｃと連結されており、これによって導入部１０は貯水タンク４と連通されている。導入部１０の他端は、液体通路１２の下端に設けられたスクリューポンプ１３のポンプ室１６に連結されている。
【００２９】
液体通路１２は、貯水タンク４の外側に縦置きに配置されたガラス製のストレートパイプ２３と、ストレートパイプ２３の上端にチューブ２６によって連結された渦室１９と、ストレートパイプ２３の下端にチューブ２８によって連結されリードスクリュー１７を囲むポンプ室１６から構成されている。すなわち、液体通路１２の下端部分には、リードスクリュー１７を有するスクリューポンプ１３が設けられている。また、液体通路１２の上端部分には、インペラ２０を有する遠心ポンプ１４が設けられている。
【００３０】
また、液体通路１２と平行な位置には、液体通路１２の強度を補強すると共に、両ポンプ１３，１４及び流体通路１２を外枠体３の内側へ取り付けるための取り付け板２４が配置されている。この取り付け板２４は、図２，図３，図４及び図５に示すように、平板状部材で形成されている。そして、一端側２４ａの２つのねじ孔２４ｂが渦室１９の外側の固定部１９ａに形成された２つのねじ孔１９ｂに合わされた後ねじで固定され、他端側２４ｃの２つのねじ孔２４ｄがポンプ室１６の外側の固定部１６ａに形成された２つのねじ孔１６ｂに合わされた後ねじで固定される。なお、取り付け板２４及び渦室１９は、上述のねじ固定以外に２つの位置決め用孔及び突起で位置決めされている（図示省略）。
【００３１】
なお、一端側２４ａの２つのねじ孔２４ｂ，１９ｂと、他端側２４ｃの２つのねじ孔２４ｄ，１６ｂの計４箇所には、セルフタッピンネジ２５がそれぞれ嵌め込まれ、小型ポンプ装置１を貯水タンク４の底部４ｂに固定された遮熱板（図示省略）へ固定するものとして働くようになっている。また、取り付け板２４は、本実施の形態では、亜鉛メッキ鋼板で構成されているが、その他の金属部材やまた非金属部材で構成されてもよい。
【００３２】
また、液体通路１２のストレートパイプ２３は、円筒形状でかつ透明なガラス製の部材で形成されており、水位表示窓９よりストレートパイプ２３内の水位が視認できるようになっている。そして、このストレートパイプ２３内の水位を見ることにより貯水タンク４内の液体の残量を推定できるものとなっている。なお、ストレートパイプ２３と渦室１９との連結部分には、防水キャップとしてのチューブ２６が嵌め込まれている。このチューブ２６は、食品衛生法及び食品添加物用の規格基準に適合したシリコンゴム製の器具で形成されており、ストレートパイプ２３と渦室１９との連結を強固なものとして連結部分からの漏水を防止している。
【００３３】
スクリューポンプ１３のポンプ室１６は、図６に示すように、導入部１０と液体通路１２とを直角に連結するものとなっており、略円筒形状のケース体で形成されている。スクリューポンプ１３の下端部には、導入部１０と連結された引込み口２７が設けられている。また、ポンプ室１６の外側には、図５に示すように、取り付け板２４の一端側を固定するための固定部１６ａが形成されている。また、ポンプ室１６の上端縁部分には、防水キャップとしてのチューブ２８が嵌め込まれている。このチューブ２８は、チューブ２６と同様に、食品衛生法及び食品添加物用の規格基準に適合したシリコンゴム製の器具で形成されており、ストレートパイプ２３とスクリューポンプ１３との連結を強固なものとして連結部分からの漏水を防止している。
【００３４】
吐出部１１は、図１に示すように、渦室１９に連結され水平方向に延出された送水管２９と、送水管２９より送られてきた液体を外枠体３の外部に吐出させるための吐出管３０と、送水管２９と吐出管３０との間に設けられた安全弁装置３１とから形成されている。なお、この吐出部１１は、導入部１０から小型ポンプ装置１に導入された液体を導入部１０より上側の位置から吐出させる注ぎ口８に接続されるものとなっており、くちばし部７と肩部６との間に収まるように配置されている。すなわち、吐出管３０の先端部分は注ぎ口８と連結されており、この注ぎ口８が、図６に示すように、くちばし部７に形成されたアンダーカバー３２に設けられた吐出開口３３に臨んでいる。
【００３５】
安全弁装置３１は、安全弁ケース３４内に収納された転倒時安全弁３５と、傾斜時安全弁３６から構成されている。転倒時安全弁３５は、電気湯沸かしポット２が転倒した際に、送水管２９を閉塞するものとなっている。また、傾斜時安全弁３６は、電気湯沸かしポット２を前方向に傾斜させた際に吐出管３０を閉塞するものとなっている。
【００３６】
貯水タンク４の下側には、図６に示すように、電熱装置３７が設けられている。この電熱装置３７を稼動させることによって、貯水タンク４内の液体が加熱されることとなる。また、貯水タンク４の底部４ｂの周縁部分には、導入部１０と連通する連通孔４ｃが設けられている。このように、貯水タンク４は、導入部１０、液体通路１２及び吐出部１１を介して外枠体３の外部と連通している。
【００３７】
なお、液体通路１２のストレートパイプ２３の上方に配置されたケース体１８は、モータ収納部２２と渦室１９とに分離されている。すなわち、ケース体１８は、図７に示すように、略円筒形状のポリプロピレン製のカップ状部材で形成されており、上端縁には係合部３８が形成されている。この係合部３８は、図８に示すように、カップ状に形成されたポリプロピレン製の中ケース３９を係合するものとなっている。そして、ケース体１８の上側から中ケース３９を挿入し、係合部３８に、中ケース３９の上端部分に形成された突起部４０を係合させることにより、ケース体１８の略上半分の部分には、中ケース３９が嵌合配置される。これにより、ケース体１８は、上側の部屋、すなわちモータ１５を支持するモータ収納部２２と、下側の部屋、すなわちインペラ２０を格納する渦室１９とに分離されることとなる。
【００３８】
中ケース３９の内側には、モータ１５の平面部に固定されたポリアセタール等の樹脂で形成されたプレート４１と係合してモータ１５を支承する段部４２が形成されている。モータ１５は、中ケース３９に入れる際に、段部４２にプレート４１が当接するため、中ケース３９の途中部分までのみ進入するようになっており、略半分は中ケース３９の上側に突出した状態で嵌まっている。
【００３９】
さらに、モータ１５のケース体１８より突出した部分を覆うように形成されたポリプロピレン製のキャップ部材４３の複数の取り付け部４３ａが、それぞれケース体１８の係合部３８の外側部分に形成された複数の突起３８ａへ嵌まり込むことによって、モータ１５は、ケース体１８に固定されている。このキャップ部材４３には、リード線４６を介してコネクター４４（図３参照）が接続されており、このコネクター４４が制御回路基板（図示省略）に接続されている。
【００４０】
また、モータ１５の上方の外枠体３には、図８に示すように、閉塞蓋４５が設けられており、閉塞蓋４５に可動接点４７が取り付けられている。そして、可動接点４７は、閉塞蓋４５を閉じた際に、モータ１５の上端面に形成されたスイッチ部材（図示省略）をオンにするようになっている。このとき、外部から吐出ボタンが操作されると、制御回路基板からの信号によりモータ１５が駆動されるようになっている。
【００４１】
また、モータ１５のプレート４１が固定されている側の面の中央からは、モータ出力軸４８が回転自在に延出している。このモータ出力軸４８の先端部分は、中ケース３９内に進入している。また、モータ出力軸４８の途中部分には、インペラ２０を誘導するためのドーナツ形の９０°毎の４極面着磁がなされた誘導マグネット４９が、亜鉛メッキ鋼板製のマグネット保持部材４９ａを介して固定されている。この誘導マグネット４９は、この実施の形態では、乾式軸方向異方性フェライト磁石を使用しているが、希土類マグネット等他のマグネットとしても良い。
【００４２】
なお、中ケース３９の底部分には、この底部分よりさらに下側、すなわち渦室１９へ突出するように形成された軸固定部５０が形成されている。この軸固定部５０には、渦室１９に格納されるインペラ２０を回転自在に支承するステンレス鋼製の固定軸５１が嵌合固定されている。
【００４３】
渦室１９は、インペラ２０を回転自在に格納する空間となっており、図９に示すように、液体を貯水タンク４側から吸引する吸込部５２と、吐出部１１の送水管２９と連結されて吸引した液体を注ぎ口８側へ排出する排出部５３とを有している。吸込部５２は、図９に示すように、渦室１９の底部分でインペラ２０の回転中心からずれた位置に形成されている。
【００４４】
さらに、吸込部５２の近傍には、図１０に示すように、渦室１９の底部分の一部より吸込部５２に向かって徐々に深くなる凹部から形成される斜面部５４が設けられている。また、この斜面部５４と吸込部５２を挟んで反対側には、渦室１９の内周壁より内側に突出するように形成された突起部１８ｂが形成されている。
【００４５】
このような渦室１９の構成は、モータ１５の正回転時にポンプ能力を高く、逆回転時にポンプ能力を低くするためである。このため、本実施の形態の小型ポンプ装置１は、モータ１５の逆回転時、遠心ポンプ１４がポンプ能力を発揮せず、スクリューポンプ１３のみによって容易に流体通路１２内の液体を貯水タンク４へ戻すことができるようになっている。
【００４６】
インペラ２０は、ＰＰＳ等の樹脂磁性材で形成されており、軸部２０ａ及び複数枚の羽根部２０ｂとから構成されている。そして、軸部２０ａには、固定軸５１に遊嵌されるＰＰＳ樹脂製のスライドベアリング５５を、上下方向にスライド移動可能で、かつ、回転方向に対してプロセスシャフト２１ａに連結固定するための６角形の嵌合孔５６が設けられている。このスライドベアリング５５は、固定軸５１を遊嵌する孔部５５ａと、その底部に設けられた半球状の突起５５ｂとを有している。そして、インペラ２０は、スライドベアリング５５の孔部５５ａ内の突起５５ｂを固定軸５１の端部に突き当てながら、スライドベアリング５５と一体的に、固定軸５１に回転自在に支承されている。また、スライドベアリング５５の下面には、プロセスシャフト２１ａを嵌合固定するための嵌合孔５８が設けられている。
【００４７】
また、複数枚の羽根部２０ｂは、プラスティックマグネットで構成されており、中ケース３９内に配置されている誘導マグネット４９に磁気誘導されるための９０°毎の４極面着磁がなされている。すなわち、モータ１５が駆動しモータ出力軸４８が回転すると、誘導マグネット４９に羽根部２０ｂが磁気誘導されて、インペラ２０が渦室１９内で回転するようになっている。なお、インペラ２０が回転すると、インペラ２０の回転中心には負圧が発生し、ストレートパイプ２３内の空気や液体等を回転中心に吸引する作用が働くこととなる。
【００４８】
また、リードスクリュー１７は、ＰＰＳ等の樹脂材で形成されている。このリードスクリュー１７は、図１１から図１４に示すように、回転中心に貫通孔１７ａを有する軸部１７ｂと、軸部１７ｂの外周に固定されたスクリュー羽根１７ｃから構成されている。スクリュー羽根１７ｃの開始部１７ｄは、平端面となっており、開始部１７ｄに隣接してスクリュー羽根１７ｃが鋭角となる鋭角部１７ｈが設けられている。そして、リードスクリュー１７は、流体通路１２の一部となっているポンプ部１６内に配置されている。
【００４９】
このリードスクリュー１７の貫通孔１７ａには、断面６角形のプロセスシャフト２１ａ及び断面円形のシャフト２１ｂが、それぞれ互いに反対方向から圧入されており、プロセスシャフト２１ａおよびシャフト２１ｂを回転中心としてポンプ部１６内で回転するようになっている。なお、このリードスクリュー１７は、一方向に回転することによって液体を吸い込む方向に、他方向に回転することによって液体を貯水タンク４側に戻す方向に働くものとなっている。
【００５０】
軸部１７ｂに形成された貫通孔１７ａは、図１３及び図１４に示すように、プロセスシャフト２１ａを圧入固定するための６角形状の６角孔部１７ｅと、シャフト２１ｂを圧入固定するための円形状の丸孔部１７ｆとを有している。これらの６角孔部１７ｅと丸孔部１７ｆとは、貫通孔１７ａ内部で連通している。
【００５１】
そして、６角孔部１７ｅには、丸孔部１７ｆとの境部分から６角孔部１７ｅ側の出口に向かっての軸方向の所定の距離にかけて、僅かに貫通孔１７ａの中心側に突出する突堤１７ｇが６箇所設けられている。この６つの突堤１７ｇは、６角形の６角孔部１７ｅの外周の辺１つおきに２つずつ形成されている。これらの突堤１７ｇは、プロセスシャフト２１ａが圧入されるときに、このプロセスシャフト２１ａの外周によって僅かに弾力を持ちながらつぶされることによって、プロセスシャフト２１ａをリードスクリュー１７に強固に固定するものとなっている。一方、丸孔部１７ｆは、シャフト２１ｂの外径より僅かに小さい内径を有するものとなっている。
【００５２】
また、スクリュー羽根１７ｃは、複数ピッチ、具体的には５ピッチのスクリューから構成されている。これら各ピッチのスクリューは、内周部分が軸部１７ｂの外周に一体的に固定されていると共に、螺旋状に連結されており、結果としてスクリュー羽根１７ｃは、いわゆる１条巻きとなっている。なお、このように構成されたスクリュー羽根１７ｃは、図１５に示すように、進み角α＝７．４３３°、圧力角β＝０°となっている。この圧力角β＝０°とは、スクリュー羽根１７ｃが軸部１７ｂに対して垂直となっている状態、すなわちスクリュー羽根１７ｃが９０°となっている状態を意味する。この構成により、軸部１７ｂと直交する方向に延接された各スクリューは、その厚みＨが延接方向に一定となっている。すなわち、ポンプの吸い込み効率の低下の原因となる圧力角（テーパー）を有しない直線状の構造とされている。
【００５３】
また、このように構成されたスクリュー羽根１７ｃは、軸部１７ｂと共に、リードスクリュー１７として射出成形により一体成形されたものとなっている。なお、この射出成形時は、成形用のリードスクリュー型（図示省略）にリードスクリュー１７の材料となる樹脂を投入後、完成品としてのリードスクリュー１７をスクリュー型から回し抜きすることにより形成される。そのため、リードスクリュー１７は、テーパーを設けないようにしても、スクリュー羽根１７ｃの表面部分にアンダーカット部（金型を材料から抜く際に金型が材料に引っ掛かる）が生じず、段差が生じないものとして製造することが可能となる。なお、リードスクリュー１７を回すのではなく、スクリュー型を回転させるようにしたり、両者を同時に反対方向に回転させるようにしてもよい。
【００５４】
なお、このようにして形成されたリードスクリュー１７の外径は、リードスクリュー１７を所定の位置に配置した際、その外周端が流体通路１２の一部となっているポンプ室１６の内壁に対して、０．３５ｍｍ以下のギャップとなるように形成される。ここでは、スクリュー羽根１７ｃの外径Ｌを１７．４ｍｍとしているので、スクリュー羽根１７ｃの外径に対し２％以下のギャップとなる。これは、本実施の形態のリードスクリュー１７が、上述したように回し抜きすることにより形成されるため、従来の２方向への割り型に比して真円度が出易く、径方向において精度良く製造できることにより可能となる。そのため、ポンプ性能としては、従来のスクリューポンプより高い能力を発揮することとなる。
【００５５】
このように構成されたスクリューポンプ１３は、モータ１５の駆動により、遠心ポンプ１４と共に効率よく液体を汲み上げ排出することとなる。なお、０．１ｍｍ以上のギャップとすることによって部品精度誤差や組み立て誤差によって生ずる、スクリュー羽根１７ｃとポンプ室１６の内壁との衝突を防止することができる。この結果、衝突音の発生やポンプ機能の低下を防止できる。
【００５６】
なお、図１６を用いて、上述した本実施の形態の小型ポンプ装置１に、上述のリードスクリュー１７を用いた場合と、その他の形状の３種類のリードスクリューをそれぞれ用いた場合の性能比較について、以下に具体的に説明する。
【００５７】
図１６の表においてサンプルＡとなっているリードスクリュー（以下、リードスクリューＡとする）は、射出成形時にスクリュー型として割り型タイプのものを用いたもので、２方向に割り型を分割することによって取り出した成形品である。なお、このリードスクリューＡは、スクリュー羽根部分に、圧力角（テーパー角）が３°設けられていると共に、パーティング部に段差がついている。なお、割り型により形成したため、リードスクリューＡの外周端とポンプ室１６の内壁とのギャップをそれ程狭めることができず、そのギャップは、０．４ｍｍとなっている。このように構成されたリードスクリューＡは、小型ポンプ装置１に用いられた場合、沸騰直後のキャビテーションの発生し易い状況においては、湯の吐出量があまり確保できないという評価（×）となる。
【００５８】
また、図１６の表におけるサンプルＢとなっているリードスクリュー（以下、リードスクリューＢとする）は、サンプルＡ同様、射出成形時にスクリュー型として割り型タイプのものを用いており、２方向に割り型を分割することによって取り出した成形品である。また、このリードスクリューＢは、スクリュー羽根部分に、圧力角（テーパー角）が３°設けられている。しかしながら、リードスクリューＢは、パーティング部に形成された段差を切削加工により滑らかにしたものとなっている。なお、割り型により形成したため、リードスクリューＢの外周端とポンプ室１６の内壁とのギャップをそれ程狭めることができないのは、上述したサンプルＡと同様で、そのギャップは、０．４ｍｍとなっている。このように構成されたリードスクリューＢが小型ポンプ装置１に用いられた場合、沸騰直後のキャビテーションの発生し易い状況においては、段差を削った分、液体の流れが滑らかになるという効果があるものの、湯の吐出量が多少確保できないという評価（△）となる。
【００５９】
また、図１６の表におけるサンプルＣとなっているリードスクリュー（以下、リードスクリューＣとする）は、射出成形時にスクリュー型として回し抜きしたタイプのものを用いており、リードスクリューを回し抜くことによって取り出した成形品である。そのため、リードスクリューＣは、スクリュー羽根の表面部分に段差のないものとなっている。また、このリードスクリューＣは、スクリュー羽根部分の圧力角（テーパー角）が０°となっている。なお、このリードスクリューＣは、外周端とポンプ室１６の内壁とのギャップが０．４ｍｍとなっている。このように構成されたリードスクリューＣが小型ポンプ装置１に用いられた場合、段差がなくさらに圧力角が０°となっているため、沸騰直後のキャビテーションの発生し易い状況においては、液体の流れが非常に滑らかになりポンプ性能もある程度確保している。しかし、ギャップが大きい分、やや吐出量が少ないという評価（○）となる。
【００６０】
なお、図１６の表におけるサンプルＤは、本実施の形態のリードスクリュー１７であって、サンプルＣとギャップのみ異なる構成となっている。すなわち、上述したようにリードスクリュー１７の外周端とポンプ室１６の内壁とのギャップは、０．３ｍｍとなっている。このように、サンプルＣよりギャップをさらに狭めると、ポンプ性能が十分となり沸騰直後の湯の吐出量が多いという評価（◎）となる。
【００６１】
なお、リードスクリュー１７は、１ピッチの長さ約５．０ｍｍ，圧力角０°，進み角７．４３３°等としているが、他の数値のものでもよい。特に、圧力角に関しては、上述の実施の形態のように完全な０°（スクリュー羽根１７ｃが軸部１７ｂに対して完全に垂直な状態）としなくとも、図１７に示すように、垂直状態（９０°＝圧力角β’が０°）を１００％とした場合、その傾きを３％（圧力角β’＝２．７°に相当）以内、好ましくは１％（圧力角β＝０．９°に相当）以内とした、若干テーパー面のある形状としてもよい。このように傾きが３％以内（圧力角β’≦２．７°）に抑えられていれば、軸部１７ｂ側の根元が太く外周側が細い形状としても、液体がそれ程スクリュー羽根１７ｃの外周方向に押されることがないので、吐出機能を従来に比べ向上させることができる。そのため、本発明において「圧力角のほとんどない直線状の構造」の範囲には、このように圧力角が３％以内のものを含むものとする。
【００６２】
一方、本発明の小型ポンプ装置１は、図１８に示すように、リードスクリューを「圧力角を負とする逆テーパー構造」としても、上述の実施の形態の「圧力角のほとんどない直線状の構造」と同様の効果、すなわち液体をリードスクリューの外側に移動させず軸方向に効率よく送る効果を有するものとなる。以下、その例について説明する。リードスクリュー６１のスクリュー羽根６１ｃは、上述のリードスクリュー１７と同様、複数ピッチ、具体的には５ピッチのスクリューから構成されている。また、これら各ピッチのスクリューは、内周部分が軸部６１ｂの外周に一体的に固定されていると共に、螺旋状に連結されており、結果としてスクリュー羽根６１ｃは、いわゆる１条巻きとなっている。
【００６３】
このように構成されたスクリュー羽根６１ｃは、進み角α”＝７．４３３°、圧力角β”＝−３°（負の値）となっており、各スクリューは、液体の送り方向（図１８において左側＝インペラ２０側）に倒れる傾きを有している。すなわち、このスクリュー羽根６１ｃの液体の送り側の表面は、逆テーパー構造となっている。そのため、正方向のテーパー形状で構成した場合のように、液体がリードスクリュー１７の外側に逃げてポンプの吸い込み効率の低下の原因となるということがなく、液体が軸方向に効率的に伝達されるものとなっている。
【００６４】
また、さらに、上述した「圧力角を負とする逆テーパー構造」は、図１９に示すような形状、すなわち、リードスクリュー６２のスクリュー羽根６２ｃの両面を、圧力角β”＝−３°の逆テーパー面とした構造をも含むようになっている。このように構成すると、各スクリューにおける導入部１０側の面が、導入部１０側に位置する他のスクリューの対向する面と協働して、液体を外側へ送らないように働き、液体のリードスクリュー６２の外側への流れを防止し、確実に軸方向に効率的に伝達される。
【００６５】
さらに、リードスクリュー１７のピッチ数は、数を少なくして１ピッチや３ピッチ等としても良い。このようにピッチ数を少なくしても、遠心ポンプ１４による吸引力が十分あるため、総合的には十分汲み上げ力が確保できる。しかし、ピッチ数は、多くしすぎると、装置全体を大きなものとするか、あるいはリードスクリュー１７の進み角を小さくする必要が生じる。そのようにすると、ポンプ性能の低下が生じる可能性が高くなること等を考慮し、本実施の形態ではスクリュー羽根１７ｃを５ピッチとした。
【００６６】
なお、スクリューポンプ１３は、遠心ポンプ１４と比してポンプ性能が低いものとなるので、その役割としては、▲１▼正回転時、少なくともインペラ２０の部分まで液体を供給する▲２▼逆回転時、液体を逆流させるという２つの働きを有することとなる。一方、遠心ポンプ１４は、ポンプ性能が高いものとなっており、一旦液体が渦室１９内に供給されると、確実に大量に液体を吐出できるものとなっている。しかしながら、渦室１９の回転中心は負圧となっており、沸騰した湯を汲み上げる際には、沸点に近い温度となっている湯が気化したり、湯が気化する際に発生する泡が膨張したりして、キャビテーション現象が生じる。
【００６７】
すなわち、正回転時、仮に遠心ポンプ１４にキャビテーションが発生しても、リードスクリュー１７がキャビテーションを防止するようにインペラ２０の回転中心に湯を確実に供給する。また、逆転時、リードスクリュー１７は、渦室１９や液体通路１２内の液体を逆流させ貯水タンク４へ戻す。特に、逆回転時、遠心ポンプ１４の吐出作用が弱くなるため、その戻り量は多くなる。
【００６８】
次に、上述したように構成された小型ポンプ装置１を組込んだ電気湯沸かしポット２の動作について説明する。
【００６９】
まず、湯沸かしの準備動作として、蓋５を開けて貯水タンク４に水を投入する。すると、貯水タンク４内に投入した水の一部は、連通孔４ｃから導入部１０に導入され、液体通路１２内へ進出する。このとき、水は、貯水タンク４内へ投入した水の容量に応じた位置で止まる。液体通路１２のストレートパイプ２３の水面の位置は、水位表示窓９から見ることが可能で、これにより貯水タンク４内の内容量の推定が可能となる。すなわち、この状態では、導入部１０及びスクリューポンプ１３内へは完全に水が浸入し、貯水タンク４及びストレートパイプ２３の途中部分まで水が入っていることとなる。
【００７０】
このような状態で電熱装置３７に通電して貯水タンク４内の水を加熱する。水が沸騰すると、このとき発生する蒸気は、蓋５に設けた蒸気孔５ａから外部に排出され、モータ１５や可動接点４７、キャップ部材４３への侵入は肩部６によって遮断される。また、沸騰時に飛び跳ねる湯も、同様に肩部６によって遮断される。
【００７１】
湯を吐出させるときは、閉塞蓋４５を閉めて可動接点４７によりスイッチ（図示省略）がオンの状態として吐出ボタン（図示省略）を操作することにより、電動式の揚水機構の駆動源となるモータ１５を正回転方向に駆動させる。すると、誘導マグネット４９を固定したモータ出力軸４８が、中ケース３９内で正方向に回転する。
【００７２】
このように誘導マグネット４９が正方向に回転すると、羽根部２０ｂに着磁を施されたインペラ２０が両シャフト２１ａ，２１ｂ及びリードスクリュー１７と共に一体的に正方向に回転する。まず、リードスクリュー１７の回転により貯水タンク４の湯がストレートパイプ２３内を上昇する。このため、ストレートパイプ２３内の加熱されていない水が遠心ポンプ１４側に押し上げられ入っていく。一方、この後、遠心ポンプ１４に水が供給されると、インペラ２０の回転中心には、負圧が発生し、渦室１９内にはストレートパイプ２３内の水を吸引する吸引力が発生する。そして、渦室１９内に侵入してきた水は、排出部５３より送水管２９及び吐出管３０を経由して注ぎ口８より外枠体３の外部に供給される。
【００７３】
このようにして、インペラ２０の回転によりストレートパイプ２３から吸引し注ぎ口８より吐出させた水は、貯水タンク４内で加熱されたものではないので冷たいままである。この冷たいままの水に続き、貯水タンク４内で加熱された湯が、リードスクリュー１７の回転によりストレートパイプ２３からインペラ２０側に供給されると、インペラ２０の回転により、湯は注ぎ口８方向に供給される。
【００７４】
このとき、インペラ２０の回転中心は負圧になっており、沸点に近い温度となっている湯が気化したり、または泡が膨張したりして、インペラ２０の回転中心が空気が充満するキャビテーション現象を起こす恐れがある。しかしながら、本発明の実施の形態においては、リードスクリュー１７によってインペラ２０の回転中心に湯を連続的に供給するためキャビテーション現象が起こりにくくなっている。
【００７５】
なお、最初に吐出する水が冷たいという状態を嫌う場合、すなわち最初の１杯から熱い湯が必要な場合は、次のようなモード設定ができるようにして対応する。すなわち、所定のボタンを操作することにより、モータ１５が逆方向に駆動されるようにする。すると、インペラ２０が逆回転時には、遠心ポンプ１４のポンプ能力が低くなるのを利用して、リードスクリュー１７は、ストレートパイプ２３内の水をすばやく貯水タンク４側へ戻す。
【００７６】
これによって、貯水タンク４の外にあって加熱されなかった水が、貯水タンク４内で沸騰した湯に混ざり加熱された状態となる。その後、モータ１５は自動的に正方向に駆動され、熱い湯が最初から吐出される。なお、このようなモード設定機能ではなく、戻しボタン（図示省略）のようなものを配置し、その動作によって逆方向駆動させ、その後、吐出ボタンを押すようにしても良い。
【００７７】
また、電気湯沸かしポット２を洗浄する場合は、以下のようにする。まず、蓋５を開けて貯水タンク４に適量の水を投入する。すると、貯水タンク４内に投入した水の一部は、連通孔４ｃから導入部１０に導入され、スクリューポンプ１３を通りストレートパイプ２３を上っていく。
【００７８】
このような状態で貯水タンク４内に洗浄剤を投入し、例えば、湯あか洗浄ボタン（図示省略）を操作する。すると、電熱装置３７が通電されて貯水タンク４内の水を加熱する。その加熱と同時または沸騰後に、モータ１５が逆回転に駆動される。これにより、ストレートパイプ２３内の水は貯水タンク４内に戻される。そして、水が貯水タンク４内に戻る程度のタイミングまたは一定時間後に、モータ１５を停止する。すると、貯水タンク４内の洗浄剤が投入された湯は、小型ポンプ装置１内での水位を貯水タンク４内の水の水位と同じに保とうとする作用の発生によって、ストレートパイプ２３および渦室１９内に戻る。このような動作を繰り返すことによって、電気湯沸かしポット２の液体通路１２の主要な部分の内部、すなわちインペラ２０周辺及びスクリューポンプ１３の周辺や、導入部１０等が洗浄されることとなる。
【００７９】
なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述した小型ポンプ装置１は、電気湯沸かしポット２に組込んだものとして構成したが、他の液体吐出装置、例えば給湯器、浄水機等に採用するようにしても良い。なお、本発明の小型ポンプ装置１は、インペラ２０の回転中心にリードスクリュー１７で液体を供給してキャビテーション現象を防止する構成を有しているため、沸騰させた液体を汲み上げるタイプの液体吐出装置に最適なものとなっている。
【００８０】
また、上述の実施の形態では、揚水機構として、遠心ポンプ１４とスクリューポンプ１３の２つを流体通路１２内に配置したが、少なくともスクリューポンプ１３の一つがあれば、上述したキャビテーション現象の防止、及び液体の逆流による再加熱の効果を有する装置とすることができる。その場合、流体通路１２を短いもので構成するか、あるいはスクリューポンプ１３のリードスクリュー１７をさらに多ピッチとすると、ポンプ能力の低下も防止することが可能となる。また、さらには、上述の実施の形態のように上部に遠心ポンプ１４を、下部にスクリューポンプ１３を設けたりする以外に、その配置を反対としてもよい。
【００８１】
また、本実施の形態の小型ポンプ装置１は、ストレートパイプ２３と渦室１９とを連通する吸込部５２が、インペラ２０の回転中心からずれた位置に設けられているが、吸込部は渦室１９内のインペラ２０の回転中心に形成されても良い。しかしながら、本実施の形態は、上述した構成をとることにより、モータを逆回転させて、液体通路１２内の液体を貯水タンク４側へスムーズに逆流させることが可能となり、これにより、▲１▼液体通路１２内の加熱されていない液体を貯水タンク４内に戻して温めることができる▲２▼液体通路１２内の洗浄を行うことができる、という効果を有することとなる。
【００８２】
さらに、上述の実施の形態では、リードスクリュー１７を回しながら型抜きする方法で形成したが、例えば、６方向以上の多方向の割り型で型抜きすることによってアンダーカット部の生成を防止するものとしても良い。この場合は、その方向の数にもよるが、若干、圧力角（テーパー角）が必要となるケースも考えられる。
【００８３】
さらに、本実施の形態の小型ポンプ装置１は、図１６に示すリードスクリューＣ，Ｄの試験結果から、両者の中間値以上が好ましいものと判断され、リードスクリュー１７の外径寸法を、ポンプ室１６の内壁に対して０．３５ｍｍ以下のギャップとなるように構成している。別の観点から言えば、ギャップをリードスクリュー１７の外径の２％以内としているが、リードスクリュー１７の外周端とポンプ室１６の内周壁との隙間寸法は、多少緩いもの、例えば、リードスクリューＣのように、０．４ｍｍ（この場合、リードスクリュー１７の外径は１７．２ｍｍ）とし、割合を２．３％以下としても良い。このようにすると、部品組立及び部品加工が容易となり、製造効率が良くなる。また、電気湯沸かしポット以外に適用する場合は、その製品の性能要求に合わせ他のギャップ値をとるようにしてもよい。ただし、ギャップの割合は、２．５％以下が好ましく、２％以下が最も好ましい。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電気湯沸かしポットによれば、圧力角のほとんど直線状の構造または圧力角を負とする逆テーパー構造とし、表面に段差部を設けないスクリュー羽根を有するスクリューポンプが配置されるため、スクリュー羽根によって液体が外周方向へ押し出される現象が生じにくくなる。また、スクリュー羽根の表面の段差部で流れが阻害されることがないので、液体は効率よく汲み上げられたり、またはその方向と逆方向に送出されることが可能となる。さらに、沸騰直後のキャビテーションも防止される。加えて、スクリューポンプを逆転させることによって、液体通路内の液体を貯水タンク内にすばやく戻すことができる。
【００８５】
また、他の発明の電気湯沸かしポットによれば、小型ポンプ装置の導入部を貯水タンクの下部に、流体通路を貯水タンクの外側に、スクリューポンプを貯水タンクの底部近傍にそれぞれ設けているので、沸騰直後の給湯時に、キャビテーションの生じにくい、高効率で信頼性の高い電機湯沸かしポットとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における小型ポンプ装置を組込んだ電気湯沸かしポットの全体を示した一部断面斜視図である。
【図２】図１に示した小型ポンプ装置の縦断面図である。
【図３】図２の小型ポンプ装置を矢示ＩＩＩ方向から見た平面図である。
【図４】図３の小型ポンプ装置の補強板を矢示ＩＶ方向から見た側面図である。
【図５】図３の小型ポンプ装置において、補強板を外した状態で矢示ＩＶ方向から見た側面図である。
【図６】図１に示した電気湯沸かしポットの小型ポンプ装置付近を示した一部断面図である。
【図７】図３の小型ポンプ装置のケース体部分を示した縦断面図である。
【図８】図１に示した電気湯沸かしポットに組込まれた小型ポンプ装置のモータ周辺部を拡大して示した一部断面図である。
【図９】図７のケース体を矢示ＩＸ方向から見た図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】図２の小型ポンプ装置に使用されるリードスクリューを示した平面図で、鋭角部を斜線で示した図である。
【図１２】図１１のリードスクリューを矢示ＸＩＩ方向から見た図で、スクリュー羽根の一部のみを示した図である。
【図１３】図１１のリードスクリューの側断面図で、スクリュー羽根部分のみを省略し外形のみを示した図である。
【図１４】図１３を矢示ＸＩＶ方向から見た図で、貫通孔部分を拡大して示す図である。
【図１５】本実施の形態の小型ポンプ装置に使用されているリードスクリューの半端面図である。
【図１６】本実施の形態の小型ポンプ装置に、種々のリードスクリューを配置した場合の沸騰直後における湯等の吐出量の優劣を比較した表である。
【図１７】本実施の形態の小型ポンプ装置に使用されているリードスクリューの変形例の半端面図である。
【図１８】本実施の形態の小型ポンプ装置に使用されているリードスクリューの他の変形例の半端面図である。
【図１９】本実施の形態の小型ポンプ装置に使用されているリードスクリューのさらに他の変形例の半端面図である。
【図２０】従来の小型ポンプ装置を示した縦断面図である。
【図２１】従来のリードスクリューを示した側面図である。
【符号の説明】
１小型ポンプ装置
２電気湯沸かしポット
４貯水タンク
４ｂ底部
８注ぎ口
１０導入部
１１吐出部
１２液体通路
１３スクリューポンプ（揚水機構）
１４遠心ポンプ（揚水機構）
１５モータ
１７リードスクリュー
１７ａ貫通孔
１７ｂ軸部
１７ｃスクリュー羽根[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a small pump device for introducing and discharging liquid by a pumping mechanism.HaveElectric kettle potToRelated.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, various small pump devices that have an electric pumping mechanism using a motor drive source and are incorporated in a hot water supply apparatus such as an electric kettle pot have been proposed. This small pump device employs a so-called centrifugal pump type in which an impeller (blade-shaped member) is rotated at a high speed, thereby rotating the liquid, sucking the liquid by centrifugal action, and discharging the liquid from the upper part of the pot. . In this small pump device, there is often a problem that a cavitation phenomenon occurs when the liquid boiled in the tank is pumped.
[0003]
The cavitation phenomenon means that when the liquid whose temperature has risen to the vicinity of the boiling point is pumped up to the periphery of the impeller, the liquid has a low boiling point due to the negative pressure around the impeller, and the liquid is vaporized around the impeller at once. It is a phenomenon in which bubbles that are generated when a liquid is boiled are expanded at once around the impeller and the chamber in which the impeller is disposed is filled with a gas such as air. When pumping boiled hot water, if such a cavitation phenomenon occurs and gas concentrates at the center of rotation of the impeller, the impeller will run idle and hot water cannot be pumped up.
[0004]
As a pump device for preventing this cavitation phenomenon, for example, a pump mechanism 70 having a structure as described in JP-A-7-217600 has been proposed. In the pump mechanism 70, as shown in FIG. 20, a screw 75 having a plurality of blade portions 74 is formed at a tip portion of an impeller 73 that rotates in a pump case 72 by a driving force of a motor 71. Due to such a configuration, the pump mechanism 70 positively supplies liquid to the portion where the impeller 73 and the screw 75 rotate together and a negative pressure is generated near the rotation center of the impeller 73. Therefore, the impeller 73 is prevented from idling and the cavitation phenomenon is unlikely to occur.
[0005]
The pump mechanism 70 has a screw 75 having a spiral shape as described above. When such a screw 75 is manufactured by injection molding, a method of simply dividing the mold in two directions and removing it is usually used. However, if the blade portion 74 is not sufficiently tapered, the screw 75 is configured. An undercut portion is generated on the surface of each blade portion 74.
[0006]
When such an undercut portion is generated, a step portion is generated on the surface of each blade portion 74. Thus, when the level | step-difference part is formed in the surface of each blade | wing part 74, the flow of the liquid in the pump case 72 will become smooth, and the pump efficiency (efficiency which sends a liquid) of the screw 75 part will fall. For this reason, in particular, sufficient liquid cannot be fed into the impeller 73 in the initial operation such as hot water supply immediately after boiling, and the above-described cavitation phenomenon may occur.
[0007]
Therefore, as shown in FIG. 21, in the conventional screw used in the screw pump, each blade portion 81 of the screw 80 is formed in a shape having a pressure angle M (M> 0 °), that is, a tapered shape. . With this configuration, when the screw 80 is formed, an undercut portion does not occur, and the liquid flow becomes smooth.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the screw 80 has a shape having a pressure angle M (M> 0 °), hot water or water to be pumped easily escapes to the outer periphery of each blade portion 81 during the pump operation. Therefore, the liquid returns to the suction port side from the gap (gap) between the pump case provided on the outer periphery and each blade portion 81, resulting in a problem that the pump efficiency is deteriorated.
[0009]
Further, when the mold is manufactured by dividing the mold in two directions, the roundness of the screw is difficult to be obtained, and a gap (gap) between the screw and the pump case needs to be increased. When the gap becomes large in this way, liquid such as hot water or water pumped up to the discharge port side is easily returned from the gap portion to the suction port side, which also causes a problem that the pump efficiency is lowered.
[0010]
  In view of the above-described problems, the present invention is a small pump device in which a high-efficiency screw pump is at least one of the pumping mechanisms.HaveElectric kettle potTheThe purpose is to provide.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve this object, the electric kettle according to claim 1 includes an introduction part for introducing the liquid in the water storage tank, a spout for discharging the liquid introduced from the introduction part from a position above the introduction part, In the electric kettle having a small pump device provided with a liquid passage connecting the introduction portion and the spout and having a pumping mechanism in the liquid passage, the pumping mechanism is connected to the introduction portion.NeighborhoodA screw pump having a lead screw spirally formed with screw blades, and a spoutNeighborhoodAnd a centrifugal pump disposed above the screw pump, and the screw blade has a linear structure with almost no pressure angle or a reverse taper structure with a negative pressure angle, and a step portion on the surface thereof. We do not have.
[0012]
  For this reason, the phenomenon that the liquid is pushed out in the outer peripheral direction by the screw blade is less likely to occur, and the liquid is efficiently pumped up in the axial direction. Moreover, since it does not have a level | step-difference part, a liquid is sent out smoothly and the cavitation immediately after boiling is also prevented.Furthermore, by reversing the screw pump, the liquid in the liquid passage can be quickly returned to the water storage tank.
[0013]
  Further, the invention described in claim 2 is described in claim 1.Electric kettle potInScrew blades with reverse taper structure with negative pressure angleis doing. For this reason,The liquid is prevented from flowing outside the lead screw and is reliably transmitted efficiently in the axial direction.
[0014]
  Further, the invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2.Electric kettle potThe lead screw has a single-threaded screw blade with a pressure angle of zero or negative and is formed by being removed from the screw die by relative rotation with the molding screw die. As a result, the lead screw does not require additional processing such as cutting. Also, since the screw blade is not formed by split molds in two directions, it becomes easy to produce roundness at the time of manufacture, and the gap between the pump case and the screw blade is smaller than the conventional one. can do. This improves pump efficiency.
[0015]
  Further, the invention according to claim 4 is the invention according to claim 1, 2 or 3.Electric kettle potThe gap between the outer periphery of the lead screw and the inner wall of the liquid passage is 0.1 to 0.35 mm. In this way, the gap portion is narrowed and liquid reversion is prevented. In addition, since there is a gap that covers the accuracy error and assembly error of the parts, it prevents the screw blades from colliding with the inner wall of the liquid passage during rotation and generating sound and pumping capacity falling. be able to.
[0016]
  Moreover, the electric kettle according to claim 5 is:The electric kettle according to claim 1, 2, 3 or 4.Is provided in the lower part of the water storage tank, the liquid passage is disposed outside the water storage tank, and the screw pump is provided in the vicinity of the bottom of the water storage tank. Therefore, even if cavitation does not occur at all or even if it occurs, the probability is very low, and an electric kettle pot with high pump efficiency at the time of hot water supply can be obtained.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Below, the small pump apparatus 1 in embodiment of this invention is demonstrated based on FIGS. 1-19. In the present embodiment, the small pump device 1 is described as being incorporated in an electric kettle pot 2.
[0019]
As shown in FIG. 1, the electric kettle pot 2 is mainly composed of an outer frame body 3 serving as an outer case, and a water storage tank for storing liquid such as water and hot water disposed inside the outer frame body 3. 4 and a small pump device 1 for pumping and discharging the liquid in the water storage tank 4 to the outside.
[0020]
The outer frame body 3 is formed in a substantially cylindrical shape having a bottom portion 3a, and stores a water storage tank 4 therein, and opens and closes a lid 5 having a steam hole 5a in an opening formed on the water storage tank 4. It is attached freely. In addition, a bent portion 4 a that bends outward is formed at the periphery of the upper end of the water storage tank 4, and the bent portion 4 a is formed on the step portion 6 a of the shoulder portion 6 formed inside the outer frame body 3. By engaging, the water storage tank 4 is supported inside the outer frame body 3.
[0021]
A beak portion 7 formed so as to protrude outward is provided at the front upper center portion of the outer frame body 3. On the lower side of the beak 7, a spout 8 for pouring the liquid sent from the water storage tank 4 into a cup or the like faces the opening for the outlet of water or hot water provided on the lower side. Is provided. In addition, a water level display window 9 is provided on the outer peripheral surface of the outer frame 3 below the beak portion 7 so as to know an indication of the amount of liquid in the water storage tank 4.
[0022]
The water storage tank 4 is formed in a substantially cup shape having a bottom portion 4b, and is used for storing a liquid. A small pump device 1 for pumping liquid to the outside is disposed outside the water storage tank 4. A communication hole 4 c communicating with the small pump device 1 is formed in the bottom 4 b of the water storage tank 4.
[0023]
The small pump device 1 includes an introduction part 10 for introducing liquid from the bottom part 4b of the water storage tank 4, a discharge part 11 connected to a spout 8 for discharging the introduced liquid, an introduction part 10 and a spout 8 Are mainly composed of a liquid passage 12 connected through a discharge section 11, a screw pump 13 and a centrifugal pump 14 as electric pumping mechanisms disposed in the liquid passage 12, and a motor 15 as a drive source. It is configured. The motor 15 is a DC motor that can rotate in both directions by switching the drive of a control circuit board (not shown), and serves as a common drive source that integrally drives the screw pump 13 and the centrifugal pump 14. Yes.
[0024]
The screw pump 13 is disposed in the vicinity of the introduction portion 10 at the lower end portion in the liquid passage 12, that is, in the vicinity of the bottom portion 4 b of the water storage tank 4. That is, as shown in FIG. 2, the screw pump 13 is formed in a cylindrical case body, communicates with the introduction portion 10 and is part of the liquid passage 12, and rotates into the pump chamber 16. It is mainly composed of a lead screw 17 stored freely. The configuration of the lead screw 17 will be described in detail later.
[0025]
On the other hand, the centrifugal pump 14 is disposed in the vicinity of the discharge portion 11 at the upper end portion in the liquid passage 12. That is, the centrifugal pump 14 is mainly configured by a vortex chamber 19 that is configured by a part of the case body 18 and is a part of the liquid passage 12, and an impeller 20 that is rotatably stored in the vortex chamber 19. Has been. One end side of a stainless steel process shaft 21a having a hexagonal cross section is inserted into the rotation center of the impeller 20 together with a compression spring 21c. The other end of the process shaft 21 a extends into the pump chamber 16 through the liquid passage 12 and is fitted and fixed to the rotation center of the lead screw 17.
[0026]
In addition, the process shaft 21a is inserted to a depth of about 3/4 in the through hole 17a serving as the rotation center of the lead screw 17, and the remaining 1/4 portion of the stainless steel has a circular cross section from the opposite side. A steel shaft 21b is inserted and fixed. The circular shaft 21b is supported by a slide bearing 59 made of PPS resin disposed at the lower end in the pump chamber 16 so as to be freely rotatable. With this configuration, the process shaft 21a and the shaft 21b rotate integrally, and are rotatably supported in the straight pipe 23. For this reason, the impeller 20 and the lead screw 17 rotate integrally.
[0027]
The space in the upper half of the case body 18 serves as a motor storage portion 22 for storing the motor 15, and the vortex chamber 19 is configured as a space in the lower half of the case body 18. Further, the vortex chamber 19 of the centrifugal pump 14 communicates with the discharge unit 11.
[0028]
The introduction part 10 is formed of a U-shaped pipe and is arranged below the water storage tank 4. One end of the introduction part 10 is connected to a communication hole 4 c formed in the bottom part 4 b of the water storage tank 4, whereby the introduction part 10 is connected to the water storage tank 4. The other end of the introduction part 10 is connected to a pump chamber 16 of a screw pump 13 provided at the lower end of the liquid passage 12.
[0029]
The liquid passage 12 includes a straight pipe 23 made of glass arranged vertically outside the water storage tank 4, a vortex chamber 19 connected to the upper end of the straight pipe 23 by a tube 26, and a tube 28 at the lower end of the straight pipe 23. And a pump chamber 16 that surrounds the lead screw 17. That is, a screw pump 13 having a lead screw 17 is provided at the lower end portion of the liquid passage 12. A centrifugal pump 14 having an impeller 20 is provided at the upper end portion of the liquid passage 12.
[0030]
A mounting plate 24 for reinforcing the strength of the liquid passage 12 and attaching the pumps 13 and 14 and the fluid passage 12 to the inner side of the outer frame 3 is disposed at a position parallel to the liquid passage 12. . The mounting plate 24 is formed of a flat plate member as shown in FIGS. Then, the two screw holes 24b on the one end side 24a are fixed by the rear screws fitted to the two screw holes 19b formed in the fixing portion 19a outside the vortex chamber 19, and the two screw holes 24d on the other end side 24c are fixed. The two screw holes 16b formed in the fixing portion 16a outside the pump chamber 16 are fixed with a rear screw. The mounting plate 24 and the vortex chamber 19 are positioned by two positioning holes and protrusions (not shown) in addition to the screw fixing described above.
[0031]
The self-tapping screw 25 is fitted into four screw holes 24b and 19b on the one end side 24a and two screw holes 24d and 16b on the other end side 24c, respectively, so that the small pump device 1 is connected to the water storage tank 4 It works to be fixed to a heat shield (not shown) fixed to the bottom 4b. Moreover, although the attachment plate 24 is comprised with the galvanized steel plate in this Embodiment, you may comprise with another metal member and a nonmetallic member.
[0032]
The straight pipe 23 of the liquid passage 12 is formed of a cylindrical and transparent glass member so that the water level in the straight pipe 23 can be visually recognized from the water level display window 9. The remaining amount of liquid in the water storage tank 4 can be estimated by looking at the water level in the straight pipe 23. A tube 26 as a waterproof cap is fitted into the connecting portion between the straight pipe 23 and the vortex chamber 19. The tube 26 is formed of a silicon rubber device that complies with the food hygiene law and standards for food additives, and the straight pipe 23 and the vortex chamber 19 are firmly connected to each other to leak water from the connection portion. Is preventing.
[0033]
As shown in FIG. 6, the pump chamber 16 of the screw pump 13 connects the introduction portion 10 and the liquid passage 12 at a right angle, and is formed of a substantially cylindrical case body. A pull-in port 27 connected to the introduction unit 10 is provided at the lower end of the screw pump 13. Further, as shown in FIG. 5, a fixing portion 16 a for fixing one end side of the mounting plate 24 is formed outside the pump chamber 16. Further, a tube 28 as a waterproof cap is fitted into the upper end edge portion of the pump chamber 16. Like the tube 26, the tube 28 is formed of a silicon rubber device that conforms to the Food Sanitation Law and the standard for food additives, and has a strong connection between the straight pipe 23 and the screw pump 13. As a result, water leakage from the connecting part is prevented.
[0034]
As shown in FIG. 1, the discharge unit 11 is connected to the vortex chamber 19 and extends in the horizontal direction, and the liquid sent from the water supply pipe 29 is discharged outside the outer frame 3. The discharge pipe 30 and the safety valve device 31 provided between the water supply pipe 29 and the discharge pipe 30 are formed. In addition, this discharge part 11 is connected to the spout 8 which discharges the liquid introduced into the small pump device 1 from the introduction part 10 from a position above the introduction part 10, and is connected to the beak part 7 and the shoulder. It arrange | positions so that it may fit between the parts 6. FIG. That is, the front end portion of the discharge pipe 30 is connected to the spout 8, and this spout 8 faces the discharge opening 33 provided in the under cover 32 formed in the beak portion 7 as shown in FIG. 6. It is out.
[0035]
The safety valve device 31 includes a fall safety valve 35 and a tilt safety valve 36 housed in a safety valve case 34. The safety valve 35 at the time of overturning closes the water supply pipe 29 when the electric kettle pot 2 falls down. In addition, the safety valve 36 at the time of tilting closes the discharge pipe 30 when the electric kettle pot 2 is tilted forward.
[0036]
As shown in FIG. 6, an electric heating device 37 is provided below the water storage tank 4. By operating the electric heating device 37, the liquid in the water storage tank 4 is heated. In addition, a communication hole 4 c that communicates with the introduction portion 10 is provided in the peripheral portion of the bottom portion 4 b of the water storage tank 4. As described above, the water storage tank 4 communicates with the outside of the outer frame body 3 through the introduction portion 10, the liquid passage 12, and the discharge portion 11.
[0037]
The case body 18 disposed above the straight pipe 23 of the liquid passage 12 is separated into a motor housing portion 22 and a vortex chamber 19. That is, as shown in FIG. 7, the case body 18 is formed by a substantially cylindrical cup-shaped member made of polypropylene, and an engaging portion 38 is formed at the upper end edge. As shown in FIG. 8, the engaging portion 38 engages a middle case 39 made of polypropylene formed in a cup shape. Then, the middle case 39 is inserted from the upper side of the case body 18, and the projecting portion 40 formed on the upper end portion of the middle case 39 is engaged with the engaging portion 38, thereby substantially the upper half portion of the case body 18. The middle case 39 is fitted and arranged. As a result, the case body 18 is separated into an upper chamber, that is, a motor housing portion 22 that supports the motor 15, and a lower chamber, that is, the vortex chamber 19 that stores the impeller 20.
[0038]
On the inner side of the middle case 39, a step portion 42 is formed that supports the motor 15 by engaging with a plate 41 made of resin such as polyacetal that is fixed to the flat portion of the motor 15. When the motor 15 is put into the middle case 39, the plate 41 contacts the stepped portion 42, so that the motor 15 enters only to the middle part of the middle case 39, and almost half protrudes above the middle case 39. It is fitted in the state.
[0039]
Further, a plurality of attachment portions 43 a of a cap member 43 made of polypropylene formed so as to cover a portion protruding from the case body 18 of the motor 15 are formed on the outer portion of the engaging portion 38 of the case body 18. The motor 15 is fixed to the case body 18 by being fitted into the projection 38a. A connector 44 (see FIG. 3) is connected to the cap member 43 via a lead wire 46, and the connector 44 is connected to a control circuit board (not shown).
[0040]
Further, as shown in FIG. 8, the outer frame body 3 above the motor 15 is provided with a closing lid 45, and a movable contact 47 is attached to the closing lid 45. The movable contact 47 turns on a switch member (not shown) formed on the upper end surface of the motor 15 when the closing lid 45 is closed. At this time, when the discharge button is operated from the outside, the motor 15 is driven by a signal from the control circuit board.
[0041]
A motor output shaft 48 extends rotatably from the center of the surface of the motor 15 where the plate 41 is fixed. The front end portion of the motor output shaft 48 enters the middle case 39. In addition, a donut-shaped induction magnet 49 with 90 ° quadrupole surface magnetization for guiding the impeller 20 is provided in the middle of the motor output shaft 48 via a galvanized steel plate magnet holding member 49a. Is fixed. In this embodiment, the induction magnet 49 uses a dry axial anisotropic ferrite magnet, but may be other magnets such as a rare earth magnet.
[0042]
A shaft fixing portion 50 is formed on the bottom portion of the middle case 39 so as to protrude further below the bottom portion, that is, to the vortex chamber 19. A fixed shaft 51 made of stainless steel that rotatably supports the impeller 20 stored in the vortex chamber 19 is fitted and fixed to the shaft fixing portion 50.
[0043]
The vortex chamber 19 is a space in which the impeller 20 is rotatably stored. As shown in FIG. 9, the vortex chamber 19 is connected to a suction portion 52 that sucks liquid from the water storage tank 4 side and a water supply pipe 29 of the discharge portion 11. And a discharge part 53 for discharging the sucked liquid to the spout 8 side. As shown in FIG. 9, the suction portion 52 is formed at a position shifted from the rotation center of the impeller 20 at the bottom portion of the vortex chamber 19.
[0044]
Further, in the vicinity of the suction portion 52, as shown in FIG. 10, a slope portion 54 formed from a concave portion that gradually becomes deeper toward the suction portion 52 than a part of the bottom portion of the vortex chamber 19 is provided. . Further, on the opposite side across the slope portion 54 and the suction portion 52, a projection portion 18b formed so as to protrude inward from the inner peripheral wall of the vortex chamber 19 is formed.
[0045]
Such a configuration of the vortex chamber 19 is for increasing the pumping capacity when the motor 15 rotates forward and decreasing the pumping capacity during reverse rotation. For this reason, in the small pump device 1 of the present embodiment, when the motor 15 rotates in the reverse direction, the centrifugal pump 14 does not exhibit the pumping capacity, and the liquid in the fluid passage 12 is easily transferred to the water storage tank 4 only by the screw pump 13. It can be returned.
[0046]
The impeller 20 is formed of a resin magnetic material such as PPS, and includes a shaft portion 20a and a plurality of blade portions 20b. A slide bearing 55 made of PPS resin that is loosely fitted to the fixed shaft 51 is slidable in the vertical direction on the shaft portion 20a, and is connected and fixed to the process shaft 21a in the rotational direction. A square fitting hole 56 is provided. The slide bearing 55 has a hole 55a for loosely fitting the fixed shaft 51, and a hemispherical protrusion 55b provided on the bottom thereof. The impeller 20 is rotatably supported on the fixed shaft 51 integrally with the slide bearing 55 while the projection 55b in the hole 55a of the slide bearing 55 is abutted against the end of the fixed shaft 51. A fitting hole 58 for fitting and fixing the process shaft 21a is provided on the lower surface of the slide bearing 55.
[0047]
Further, the plurality of blade portions 20b are made of plastic magnets, and are subjected to 90 ° quadrupole surface magnetization for magnetic induction by the induction magnet 49 disposed in the middle case 39. . That is, when the motor 15 is driven and the motor output shaft 48 rotates, the blade portion 20 b is magnetically guided to the induction magnet 49, and the impeller 20 rotates in the vortex chamber 19. When the impeller 20 rotates, a negative pressure is generated at the rotation center of the impeller 20, and an action of sucking air, liquid, or the like in the straight pipe 23 to the rotation center is performed.
[0048]
The lead screw 17 is formed of a resin material such as PPS. As shown in FIGS. 11 to 14, the lead screw 17 includes a shaft portion 17b having a through hole 17a at the center of rotation, and a screw blade 17c fixed to the outer periphery of the shaft portion 17b. The start portion 17d of the screw blade 17c is a flat end surface, and an acute angle portion 17h where the screw blade 17c has an acute angle is provided adjacent to the start portion 17d. The lead screw 17 is disposed in the pump unit 16 that is a part of the fluid passage 12.
[0049]
A process shaft 21a having a hexagonal cross section and a shaft 21b having a circular cross section are press-fitted in opposite directions to the through hole 17a of the lead screw 17, and the process shaft 21a and the shaft 21b are centered on the inside of the pump unit 16. It is designed to rotate at. The lead screw 17 works in the direction of sucking the liquid by rotating in one direction and returning the liquid to the water storage tank 4 side by rotating in the other direction.
[0050]
As shown in FIGS. 13 and 14, the through hole 17a formed in the shaft portion 17b has a hexagonal hexagonal hole portion 17e for press-fitting and fixing the process shaft 21a, and a shaft 21b for press-fitting and fixing the shaft 21b. It has a circular round hole 17f. The hexagonal hole portion 17e and the round hole portion 17f communicate with each other inside the through hole 17a.
[0051]
The hexagonal hole portion 17e slightly protrudes toward the center of the through hole 17a over a predetermined distance in the axial direction from the boundary with the round hole portion 17f toward the outlet on the hexagonal hole portion 17e side. There are 6 jetty 17g. The six jetty 17g are formed in every two sides of the outer periphery of the hexagonal hexagonal hole portion 17e. When the process shaft 21a is press-fitted, the jetty 17g is crushed with a slight elasticity by the outer periphery of the process shaft 21a, thereby firmly fixing the process shaft 21a to the lead screw 17. Yes. On the other hand, the round hole portion 17f has an inner diameter slightly smaller than the outer diameter of the shaft 21b.
[0052]
Further, the screw blade 17c is constituted by a screw having a plurality of pitches, specifically, 5 pitches. The screw of each pitch has an inner peripheral portion that is integrally fixed to the outer periphery of the shaft portion 17b and is spirally connected. As a result, the screw blade 17c has a so-called single winding. As shown in FIG. 15, the screw blade 17c configured in this way has an advance angle α = 7.433 ° and a pressure angle β = 0 °. The pressure angle β = 0 ° means that the screw blade 17c is perpendicular to the shaft portion 17b, that is, the screw blade 17c is 90 °. With this configuration, each screw extended in the direction orthogonal to the shaft portion 17b has a constant thickness H in the extending direction. That is, the linear structure does not have a pressure angle (taper) that causes a reduction in pump suction efficiency.
[0053]
Further, the screw blade 17c configured in this way is integrally formed by injection molding as the lead screw 17 together with the shaft portion 17b. At the time of this injection molding, the resin as the material of the lead screw 17 is introduced into a molding lead screw die (not shown), and then the lead screw 17 as a finished product is unscrewed from the screw die. . Therefore, even if the lead screw 17 is not provided with a taper, an undercut portion (the mold is caught by the material when the mold is removed from the material) does not occur on the surface portion of the screw blade 17c, and no step is generated. It can be manufactured as a product. Instead of rotating the lead screw 17, the screw mold may be rotated, or both may be simultaneously rotated in opposite directions.
[0054]
The outer diameter of the lead screw 17 formed in this manner is set so that the outer peripheral end of the lead screw 17 is a part of the fluid passage 12 when the lead screw 17 is disposed at a predetermined position. And a gap of 0.35 mm or less. Here, since the outer diameter L of the screw blade 17c is 17.4 mm, the gap is 2% or less with respect to the outer diameter of the screw blade 17c. This is because the lead screw 17 of the present embodiment is formed by rotating as described above, and thus roundness is more likely to occur than in the conventional split mold in two directions, and accuracy in the radial direction is increased. This is possible because it can be manufactured well. Therefore, the pump performance will be higher than that of the conventional screw pump.
[0055]
The screw pump 13 configured in this manner efficiently pumps and discharges the liquid together with the centrifugal pump 14 by driving the motor 15. By setting the gap to 0.1 mm or more, it is possible to prevent the collision between the screw blade 17c and the inner wall of the pump chamber 16, which is caused by component accuracy error or assembly error. As a result, it is possible to prevent the occurrence of collision noise and the pump function.
[0056]
In addition, about the performance comparison at the time of using the above-mentioned lead screw 17 for the small pump apparatus 1 of this Embodiment mentioned above using FIG. 16, and the case where three types of lead screws of another shape are each used. This will be specifically described below.
[0057]
The lead screw which is sample A in the table of FIG. 16 (hereinafter referred to as lead screw A) uses a split mold type as a screw mold at the time of injection molding, and divides the split mold in two directions. The molded product taken out by In the lead screw A, the screw blade portion is provided with a pressure angle (taper angle) of 3 °, and the parting portion has a step. Since the split mold is used, the gap between the outer peripheral end of the lead screw A and the inner wall of the pump chamber 16 cannot be reduced so much, and the gap is 0.4 mm. When the lead screw A configured in this manner is used in the small pump device 1, it is evaluated that the amount of hot water discharged cannot be secured in a situation where cavitation occurs immediately after boiling (x).
[0058]
In addition, the lead screw (hereinafter referred to as lead screw B) in the table of FIG. 16 uses a split type as a screw type at the time of injection molding, as in sample A, and splits in two directions. This is a molded product taken out by dividing the mold. Further, the lead screw B is provided with a pressure angle (taper angle) of 3 ° at the screw blade portion. However, the lead screw B is formed by smoothing the step formed in the parting part by cutting. Since the gap between the outer peripheral end of the lead screw B and the inner wall of the pump chamber 16 cannot be reduced so much as in the case of the sample A described above, the gap is 0.4 mm. Yes. When the lead screw B configured in this way is used in the small pump device 1, in a situation where cavitation is likely to occur immediately after boiling, there is an effect that the flow of the liquid becomes smooth as much as the step is cut. It is evaluated that the amount of hot water discharged cannot be secured to some extent (Δ).
[0059]
In addition, the lead screw which is sample C in the table of FIG. 16 (hereinafter referred to as “lead screw C”) is a type that is unscrewed as a screw mold at the time of injection molding. It is the molded product taken out. Therefore, the lead screw C has no step on the surface portion of the screw blade. Moreover, this lead screw C has a pressure angle (taper angle) of the screw blade portion of 0 °. The lead screw C has a gap of 0.4 mm between the outer peripheral end and the inner wall of the pump chamber 16. When the lead screw C configured as described above is used in the small pump device 1, there is no step and the pressure angle is 0 °. Therefore, in a situation where cavitation is likely to occur immediately after boiling, the liquid flow It is very smooth and the pump performance is secured to some extent. However, since the gap is large, the evaluation is (◯) that the discharge amount is slightly small.
[0060]
Note that the sample D in the table of FIG. 16 is the lead screw 17 of the present embodiment, and differs from the sample C only in the gap. That is, as described above, the gap between the outer peripheral end of the lead screw 17 and the inner wall of the pump chamber 16 is 0.3 mm. As described above, when the gap is further narrower than that of the sample C, the pump performance is sufficient and the evaluation is (という) that the discharge amount of hot water immediately after boiling is large.
[0061]
The lead screw 17 has a pitch of about 5.0 mm, a pressure angle of 0 °, a lead angle of 7.433 °, etc., but other numerical values may be used. In particular, with respect to the pressure angle, as shown in FIG. 17, even if the pressure angle is not completely 0 ° (the screw blade 17 c is completely perpendicular to the shaft portion 17 b) as in the above-described embodiment, If 90 ° = pressure angle β ′ is 0 °) is 100%, the inclination is within 3% (corresponding to pressure angle β ′ = 2.7 °), preferably 1% (pressure angle β = 0.9). It may be a shape with a slightly tapered surface within (corresponding to °). Thus, if the inclination is suppressed within 3% (pressure angle β ′ ≦ 2.7 °), even if the root on the shaft portion 17b side is thick and the outer peripheral side is thin, the liquid is so much in the outer peripheral direction of the screw blade 17c. Therefore, the discharge function can be improved as compared with the prior art. Therefore, in the present invention, the range of the “linear structure having almost no pressure angle” includes the pressure angle within 3%.
[0062]
On the other hand, as shown in FIG. 18, in the small pump device 1 of the present invention, even if the lead screw has a “reverse taper structure in which the pressure angle is negative”, The same effect as the “structure”, that is, the effect of efficiently feeding the liquid in the axial direction without moving the liquid outside the lead screw. Examples thereof will be described below. The screw blade 61c of the lead screw 61 is composed of a plurality of pitches, specifically, a 5 pitch screw, like the lead screw 17 described above. In addition, the screw of each pitch has an inner peripheral portion integrally fixed to the outer periphery of the shaft portion 61b and is spirally connected. As a result, the screw blade 61c is a so-called single winding. Yes.
[0063]
The screw blade 61c configured in this way has an advance angle α ″ = 7.433 ° and a pressure angle β ″ = − 3 ° (negative value), and each screw has a liquid feed direction (FIG. 18). In the left side = impeller 20 side). That is, the surface of the screw blade 61c on the liquid feeding side has a reverse taper structure. Therefore, unlike the case of a taper shape in the positive direction, the liquid does not escape to the outside of the lead screw 17 and causes a reduction in the suction efficiency of the pump, and the liquid is efficiently transmitted in the axial direction. Has become.
[0064]
Furthermore, the “reverse taper structure with negative pressure angle” described above has a shape as shown in FIG. 19, that is, the both sides of the screw blades 62 c of the lead screw 62 are reversed with a pressure angle β ″ = − 3 °. In this configuration, the surface on the introduction portion 10 side of each screw cooperates with the opposing surface of another screw located on the introduction portion 10 side. This prevents the liquid from being sent to the outside, prevents the liquid from flowing to the outside of the lead screw 62, and reliably transmits it efficiently in the axial direction.
[0065]
Further, the number of pitches of the lead screw 17 may be reduced to 1 pitch, 3 pitch, or the like. Thus, even if the number of pitches is reduced, the suction force by the centrifugal pump 14 is sufficient, so that a sufficient pumping force can be ensured comprehensively. However, if the number of pitches is too large, it is necessary to make the entire apparatus large or to make the lead angle of the lead screw 17 small. In such a case, the screw blades 17c are set to 5 pitches in the present embodiment, considering that the possibility of a decrease in pump performance is increased.
[0066]
The screw pump 13 has a lower pumping performance than the centrifugal pump 14, and its role is as follows: (1) Supplying liquid at least to the impeller 20 during forward rotation (2) Reverse rotation Sometimes, it has two functions of flowing the liquid back. On the other hand, the centrifugal pump 14 has high pump performance, and once the liquid is supplied into the vortex chamber 19, it can reliably discharge a large amount of liquid. However, the center of rotation of the vortex chamber 19 has a negative pressure. When boiling hot water is pumped up, hot water having a temperature close to the boiling point is vaporized, or bubbles generated when the hot water is vaporized are expanded. As a result, a cavitation phenomenon occurs.
[0067]
That is, even when cavitation occurs in the centrifugal pump 14 during normal rotation, the lead screw 17 reliably supplies hot water to the rotation center of the impeller 20 so as to prevent cavitation. At the time of reverse rotation, the lead screw 17 causes the liquid in the vortex chamber 19 and the liquid passage 12 to flow backward and return to the water storage tank 4. In particular, at the time of reverse rotation, the discharge action of the centrifugal pump 14 becomes weak, and the return amount increases.
[0068]
Next, the operation of the electric kettle pot 2 incorporating the small pump device 1 configured as described above will be described.
[0069]
First, as a preparatory operation for boiling water, the lid 5 is opened and water is poured into the water storage tank 4. Then, a part of the water introduced into the water storage tank 4 is introduced into the introduction part 10 through the communication hole 4 c and advances into the liquid passage 12. At this time, the water stops at a position corresponding to the volume of water introduced into the water storage tank 4. The position of the water surface of the straight pipe 23 in the liquid passage 12 can be viewed from the water level display window 9, and thus the internal volume in the water storage tank 4 can be estimated. That is, in this state, water completely enters the introduction portion 10 and the screw pump 13, and the water is in the middle of the water storage tank 4 and the straight pipe 23.
[0070]
In such a state, the electric heating device 37 is energized to heat the water in the water storage tank 4. When water boils, the steam generated at this time is discharged to the outside through a steam hole 5 a provided in the lid 5, and entry into the motor 15, the movable contact 47 and the cap member 43 is blocked by the shoulder 6. Further, the hot water jumping at the time of boiling is similarly blocked by the shoulder 6.
[0071]
When discharging hot water, the closing lid 45 is closed and the switch (not shown) is turned on by the movable contact 47 and the discharge button (not shown) is operated, so that the motor serving as the drive source for the electric pumping mechanism 15 is driven in the forward rotation direction. Then, the motor output shaft 48 to which the induction magnet 49 is fixed rotates in the forward direction within the middle case 39.
[0072]
Thus, when the induction magnet 49 rotates in the forward direction, the impeller 20 magnetized on the blade portion 20b rotates integrally with the shafts 21a and 21b and the lead screw 17 in the forward direction. First, the hot water in the water storage tank 4 rises in the straight pipe 23 by the rotation of the lead screw 17. For this reason, unheated water in the straight pipe 23 is pushed up and enters the centrifugal pump 14 side. On the other hand, thereafter, when water is supplied to the centrifugal pump 14, a negative pressure is generated at the rotation center of the impeller 20, and a suction force for sucking water in the straight pipe 23 is generated in the vortex chamber 19. . The water that has entered the vortex chamber 19 is supplied to the outside of the outer frame 3 from the spout 8 via the water supply pipe 29 and the discharge pipe 30 from the discharge portion 53.
[0073]
In this way, the water sucked from the straight pipe 23 and discharged from the spout 8 by the rotation of the impeller 20 is not heated in the water storage tank 4 and thus remains cold. If the hot water heated in the water storage tank 4 is supplied from the straight pipe 23 to the impeller 20 side by the rotation of the lead screw 17 following the cold water, the hot water is directed toward the spout 8 by the rotation of the impeller 20. To be supplied.
[0074]
At this time, the rotation center of the impeller 20 has a negative pressure, and hot water having a temperature close to the boiling point is vaporized or bubbles are expanded, so that the rotation center of the impeller 20 is filled with air. There is a risk of causing the phenomenon. However, in the embodiment of the present invention, since the hot water is continuously supplied to the rotation center of the impeller 20 by the lead screw 17, the cavitation phenomenon is less likely to occur.
[0075]
In the case where the user does not like the condition that the water discharged first is cold, that is, when hot water is required from the first cup, the following mode setting can be made. That is, by operating a predetermined button, the motor 15 is driven in the reverse direction. Then, when the impeller 20 rotates in the reverse direction, the lead screw 17 quickly returns the water in the straight pipe 23 to the water storage tank 4 side by utilizing the lower pumping capacity of the centrifugal pump 14.
[0076]
As a result, the water that is outside the water storage tank 4 and has not been heated is mixed with the boiling water in the water storage tank 4 and heated. Thereafter, the motor 15 is automatically driven in the forward direction, and hot water is discharged from the beginning. Instead of such a mode setting function, a return button (not shown) may be arranged, driven in the reverse direction by the operation, and then the discharge button may be pressed.
[0077]
Moreover, when washing the electric kettle pot 2, it is as follows. First, the lid 5 is opened and an appropriate amount of water is poured into the water storage tank 4. Then, a part of the water introduced into the water storage tank 4 is introduced into the introduction part 10 through the communication hole 4 c and goes up the straight pipe 23 through the screw pump 13.
[0078]
In such a state, a cleaning agent is put into the water storage tank 4 and, for example, a hot water washing button (not shown) is operated. Then, the electric heating device 37 is energized to heat the water in the water storage tank 4. Simultaneously with the heating or after boiling, the motor 15 is driven in the reverse rotation. As a result, the water in the straight pipe 23 is returned to the water storage tank 4. Then, the motor 15 is stopped after a timing at which water returns to the water storage tank 4 or after a certain time. Then, the hot water in which the cleaning agent in the water storage tank 4 is put is generated by the action of keeping the water level in the small pump device 1 to be the same as the water level in the water storage tank 4, thereby causing the straight pipe 23 and the vortex chamber. Return to 19. By repeating such an operation, the inside of the main portion of the liquid passage 12 of the electric kettle pot 2, that is, the periphery of the impeller 20, the periphery of the screw pump 13, the introduction portion 10 and the like are cleaned.
[0079]
The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, although the above-described small pump device 1 is configured to be incorporated in the electric kettle pot 2, it may be adopted in other liquid discharge devices such as a water heater and a water purifier. The small pump device 1 according to the present invention has a configuration in which a liquid is supplied to the rotation center of the impeller 20 by the lead screw 17 to prevent a cavitation phenomenon. It is the best one.
[0080]
In the above-described embodiment, the centrifugal pump 14 and the screw pump 13 are disposed in the fluid passage 12 as the pumping mechanism. However, if at least one of the screw pumps 13 is present, the above-described cavitation phenomenon is prevented. And it can be set as the apparatus which has the effect of the reheating by the backflow of a liquid. In that case, if the fluid passage 12 is configured to be short, or the lead screw 17 of the screw pump 13 is further increased in pitch, it is possible to prevent the pump capacity from being lowered. Furthermore, the arrangement may be reversed except that the centrifugal pump 14 is provided in the upper part and the screw pump 13 is provided in the lower part as in the above-described embodiment.
[0081]
Further, in the small pump device 1 of the present embodiment, the suction portion 52 that communicates the straight pipe 23 and the vortex chamber 19 is provided at a position that is shifted from the rotation center of the impeller 20. 19 may be formed at the center of rotation of the impeller 20 in 19. However, in the present embodiment, by adopting the above-described configuration, it is possible to reversely rotate the motor and to smoothly flow the liquid in the liquid passage 12 back to the water storage tank 4 side. The liquid that has not been heated in the liquid passage 12 can be returned to the water storage tank 4 and heated. (2) The liquid passage 12 can be cleaned.
[0082]
Furthermore, in the above-described embodiment, the lead screw 17 is formed by the method of punching while rotating, but for example, the generation of an undercut portion is prevented by punching with a multi-directional split mold of six or more directions. It is also good. In this case, depending on the number of directions, there may be a case where a pressure angle (taper angle) is required.
[0083]
Furthermore, in the small pump device 1 of the present embodiment, it is determined from the test results of the lead screws C and D shown in FIG. It is configured to have a gap of 0.35 mm or less with respect to 16 inner walls. From another viewpoint, the gap is within 2% of the outer diameter of the lead screw 17, but the gap between the outer peripheral end of the lead screw 17 and the inner peripheral wall of the pump chamber 16 is somewhat loose, for example, a lead screw. Like C, it is 0.4 mm (in this case, the outer diameter of the lead screw 17 is 17.2 mm), and the ratio may be 2.3% or less. If it does in this way, parts assembly and parts processing will become easy, and manufacturing efficiency will become good. Moreover, when applying to other than the electric kettle pot, you may make it take another gap value according to the performance requirement of the product. However, the gap ratio is preferably 2.5% or less, and most preferably 2% or less.
[0084]
【The invention's effect】
  As explained above, the present inventionElectric kettle potAccording to the present invention, a screw pump having a screw blade having an almost linear structure of the pressure angle or a reverse taper structure in which the pressure angle is negative and having no stepped portion on the surface is disposed. The phenomenon of being pushed out is less likely to occur. Further, since the flow is not hindered by the stepped portion on the surface of the screw blade, the liquid can be efficiently pumped up or sent out in the opposite direction.Furthermore, cavitation immediately after boiling is prevented. In addition, the liquid in the liquid passage can be quickly returned to the water storage tank by reversing the screw pump.
[0085]
  Also,otherAccording to the electric hot water pot of the invention, the introduction part of the small pump device is provided in the lower part of the water storage tank, the fluid passage is provided outside the water storage tank, and the screw pump is provided in the vicinity of the bottom part of the water storage tank. Occasionally, a highly efficient and reliable electric water heater pot that is less prone to cavitation can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view showing an entire electric kettle incorporating a small pump device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the small pump device shown in FIG.
FIG. 3 is a plan view of the small pump device of FIG. 2 as viewed from the direction of arrow III.
4 is a side view of the reinforcing plate of the small pump device of FIG. 3 as viewed from the direction of arrow IV.
5 is a side view of the small pump device of FIG. 3 as viewed from the direction of arrow IV with the reinforcing plate removed. FIG.
6 is a partial sectional view showing the vicinity of a small pump device of the electric kettle shown in FIG.
7 is a longitudinal sectional view showing a case body portion of the small pump device of FIG. 3; FIG.
FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing, in an enlarged manner, a motor peripheral portion of the small pump device incorporated in the electric kettle shown in FIG. 1;
9 is a view of the case body of FIG. 7 as viewed from the direction of arrow IX.
10 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG.
11 is a plan view showing a lead screw used in the small pump device of FIG. 2, with acute angles shown by hatching. FIG.
12 is a view of the lead screw of FIG. 11 as viewed from the direction of arrow XII, showing only a part of the screw blades.
13 is a side cross-sectional view of the lead screw of FIG. 11, showing only the outer shape with only the screw blade portion omitted.
14 is a view of FIG. 13 as viewed from the direction of arrow XIV, showing an enlarged through-hole portion. FIG.
FIG. 15 is a half end view of a lead screw used in the small pump device of the present embodiment.
FIG. 16 is a table comparing the superiority and inferiority of the discharge amount of hot water immediately after boiling when various lead screws are arranged in the small pump device of the present embodiment.
FIG. 17 is a half end view of a modified example of the lead screw used in the small pump device of the present embodiment.
FIG. 18 is a half end view of another modified example of the lead screw used in the small pump device of the present embodiment.
FIG. 19 is a half end view of still another modified example of the lead screw used in the small pump device of the present embodiment.
FIG. 20 is a longitudinal sectional view showing a conventional small pump device.
FIG. 21 is a side view showing a conventional lead screw.
[Explanation of symbols]
1 Small pump device
2 Electric kettle pot
4 Water storage tank
4b bottom
8 Spout
10 Introduction
11 Discharge part
12 Liquid passage
13 Screw pump (pumping mechanism)
14 Centrifugal pump (pumping mechanism)
15 motor
17 Lead screw
17a Through hole
17b Shaft
17c Screw blade

Claims

An introduction part for introducing the liquid in the water storage tank, a spout for discharging the liquid introduced from the introduction part from a position above the introduction part, and a liquid passage connecting the introduction part and the spout. In the electric kettle having a small pump device provided with a pumping mechanism in the liquid passage, the pumping mechanism is disposed in the vicinity of the introduction part, and has a screw having a lead screw in which a screw blade is formed in a spiral shape. A pump and a centrifugal pump disposed near the spout and above the screw pump, and the screw blade is a linear structure with almost no pressure angle or a reverse taper with a negative pressure angle An electric kettle having a structure and having no stepped portion on the surface thereof.

The electric kettle according to claim 1, wherein the screw blade has an inverse taper structure with a negative pressure angle.

The lead screw has a single-winding screw blade with the pressure angle set to zero or negative and is formed by being pulled out of the screw die by relative rotation with a molding screw die. The electric kettle pot according to claim 1 or 2.

The electric kettle according to claim 1, 2 or 3, wherein a gap between the outer peripheral end of the lead screw and the inner wall of the liquid passage is 0.1 to 0.35 mm.

The said introduction part is provided in the lower part of the said water storage tank, the said liquid channel | path is arrange | positioned on the outer side of the said water storage tank, and the said screw pump is provided in the bottom part vicinity of the said water storage tank. Or the electric kettle pot of 4 description.