JP3993730B2

JP3993730B2 - Impeller for pump device and pump device

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Publication number: JP3993730B2
Application number: JP2000056596A
Authority: JP
Inventors: 行宣弓田
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2020-03-02
Also published as: JP2001248592A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗濯機用のバスポンプ等のポンプ装置に用いられるインペラ及びポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の洗濯機、たとえば全自動洗濯機において、洗濯部位に洗浄用の流体を汲み上げる流体ポンプとして、たとえばお風呂の湯水を汲み上げて洗濯機の槽内に供給するバスポンプを備えたものがある。このようなバスポンプは、従来、ＤＣモータにポンプ部品を組み付けることによってポンプ装置を構成している。
【０００３】
なお、このタイプのポンプは、洗濯機と浴槽とをつなぐホース内に溜まった空気を吸い出した後に風呂水を吸い上げる必要があり、通常、この動作（自吸過程）が可能な自吸式ポンプとなっている。このような従来構造のポンプ装置は、たとえば、特開平８−１３５５９０号、特開平８−３０３３７９号、特開平１０−１９６５８２号公報等に開示されている。
【０００４】
上述したようなポンプ装置は、ケースに設けられた吐出口及び吸引口に連通されたインペラ室内でインペラを回転させることにより液体を吸引口から吸い上げ、吸い上げた液体を吐出口から吐出させるように構成されている。図６（Ａ）及び（Ｂ）は、このようなポンプ装置に用いられるインペラの一例を示したものである。
【０００５】
インペラ１０１は、円板形状の平面部１０２ａを有する保持部材１０２と、保持部材１０２の一側の面に中心部を空けて放射状に立設された複数の羽根部材１０３から主に構成されている。保持部材１０２は、羽根部材１０３が立設された側とは反対側の面に筒状部１０２ｂを備えており、この筒状部１０２ｂがモータ駆動により回転する回転軸（図示省略）にはめ込まれるようになっている。これにより、インペラ１０１がモータ駆動によりインペラ室（図示省略）内で回転するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
なお、上述したように構成されたポンプ装置においては、インペラ１０１が回転すると羽根部材１０３が設けられた側の中心部から気体及び液体が取り込まれ、その液体等が遠心力によってインペラ１０１の外側へ飛ばされる。この動作が行われる際、すなわち自吸動作及び吸水動作が行われる際、その回転中心には負圧が発生する。そして、この負圧の発生によりインペラ室内で回転するインペラ１０１及びインペラ１０１を支持している軸（図示省略）に対して軸方向への推力がかかる。より具体的には、インペラ１０１がモータの駆動部から離れる方向（図６において矢示Ｘ方向）に推力が働く。
【０００７】
加えて、遠心力によりインペラ１０１の外側へ飛ばされた液体等が回転により吸い込まれた気体や液体が保持部材１０２の裏側、すなわち平面部１０２ａのモータ駆動部側へ入り込む、この入り込んだ液体等の圧力を保持部材１０２の平面部１０２ａが受けるため、上述した推力がより強力なものとなる（図６の１点鎖線参照）。このため、回転軸を支持する軸受け、特にスラスト軸受けに多大な荷重がかかり軸受けを破損するおそれがある。また、多大な荷重を受けながら回転軸が回転するため、軸受け部分に発生する熱が異常に高くなり、軸受けを格納している軸受けホルダーがその摩擦熱によって溶けてしまうという問題が生じる。
【０００８】
本発明の目的は、上述した問題点に鑑みて、吸水時や自吸過程時における回転駆動軸のスラスト方向への荷重を軽減することが可能なポンプ装置用のインペラ及びポンプ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的に鑑みて、本発明は、回転中心に配置される保持部材と、その保持部材の平面部に保持された羽根部材とを有し、駆動源によりインペラ室内で回転し、その回転の遠心力によりその外側へ飛ばされた液体等が平面部の裏側へ入り込み、平面部の裏から羽根部材が設置されている面側に向かって推力が働くポンプ装置用インペラにおいて、回転中心に配置される保持部材と、この保持部材の回転中心部から半径方向に所定寸法離れた位置において保持部材の半径方向外側及び軸方向に突出するように保持部材に保持された複数の羽根部材を設け、羽根部材の外径より平面部の外径を小さくし、保持部材が受ける上記推力を小さくすると共に、これら複数の羽根部材の軸方向に突出した側の端部の外周側部分を連結し当該外周側部分を軸方向において閉塞する連結部を設け、上記推力とは逆方向の推力を得、保持部材の外径寸法を連結部の内径寸法より小さく設定し、保持部材と連結部とが軸方向において重ならないように構成し、かつ、保持部材と複数の羽根部材と連結部とを樹脂で一体成形したものとしている。
【００１０】
上述したインペラは、保持部材の半径方向外側へ各羽根部材が突出するように構成されている。すなわち、吸水動作や自吸動作のためにインペラが回転した際にインペラの裏側へ回り込む液体等の圧力を受ける保持部材が羽根部材の外径より小さく形成されている。このため、本発明のインペラは、従来のインペラに比して、保持部材の面積が小さいものとなっており、インペラの回転を支持する軸の自吸動作時等におけるスラスト荷重を軽減することが可能となる。
【００１１】
加えて、各羽根部材を連結するように形成された連結部がインペラの一部として回転することによって、インペラに逆方向への推力を与える。この逆方向への推力の発生により、上述した軸の自吸動作時等におけるスラスト荷重を相殺し、スラスト荷重による軸受け等への負担をさらに軽減することができる。また、保持部材の外径寸法を連結部の内径寸法より小さく設定し、保持部材と連結部とが軸方向において重ならないように構成すると共に保持部材と複数の羽根部材と連結部とを樹脂で一体成形している。そのため、各部材を別々に成型して超音波溶着等を用いた後加工により一体化させる等、複雑な工法を用いることなく、軸方向の上下にストレートに抜く簡単な金型構成により、上述した保持部材、複数の羽根部材及び連結部を一体成型することが可能となる。この結果、インペラの製造が容易となる。
【００１２】
また、他の発明は、上述したポンプ装置用のインペラに加えて、保持部材と複数の羽根部材と連結部とを、保持部材の回転中心部に立設された筒状部から平面部まで伸びる金属製の枠を骨部として樹脂で一体成形している。そのため、各部材を別々に成型して超音波溶着等を用いた後加工により一体化させる等、複雑な工法を用いることなく、保持部材、複数の羽根部材及び連結部を一体成型することが可能となる。この結果、インペラの製造が容易となる。
【００１４】
また、本発明のポンプ装置は、上述のポンプ装置用のインペラと、インペラの上部に配置されたモータと、インペラと液体を収容するケースとを有し、モータの下部に配置されたインペラ室内で回転するインペラの回転水平面が、モータの非駆動時におけるケース内の液面に対して平行になるように設けられている。
【００１５】
このため、インペラの回転によって形成される流体の流れが、ケース内を旋回しながら上昇するいわゆる「縦渦」となり、流体が気液分離室内でゆっくりと上昇することとなる。この結果、気液分離室内で十分に気液が分離され呼び水のみが効率よくインペラの回転中心に戻る。また、流体の流れの勢いが強くなり過ぎないため、流体の水位が必要以上に高くならず、吐出口を上部に設けておけば液体が吐出口から吐出されにくい。このことから、高い自吸性能を発揮することができる。
【００１６】
このような要素に加え、このポンプ装置では自吸動作や吸水動作時において、インペラのスラスト方向への推力が弱いものとなる。すなわち、インペラは、保持部材の半径方向外側へ各羽根部材が突出するように構成されており、保持部材が羽根部材の外径に対して小さく形成されている。このため、保持部材は、自吸動作時等にインペラの裏側へ回り込む液体の圧力をそれ程強く受けず、軸の自吸動作時等におけるスラスト荷重が軽減される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のポンプ装置用のインペラの実施の形態について図１から図３を参照しながら説明する。なお、図１は、本発明のポンプ装置用のインペラの縦断面図、図２は平面図、図３は底面図である。
【００１８】
インペラ１は、後述する自吸式ポンプ装置３の一部品として駆動モータ４の駆動力によりインペラ室６内で回転する。このインペラ１は、回転中心に配置される保持部材１１と、この保持部材１１に保持された複数の羽根部材１４と、各羽根部材１４を連結する連結部１７から主に構成されている。
【００１９】
保持部材１１は、各羽根部材１４を保持すると共に後述する回転軸４１ａへの取付部となっている。保持部材１１は、円板形状の平面部１１ａと、この平面部１１ａの一側の面の回転中心部に立設された筒状部１１ｂとを備えている。また、保持部材１１は、筒状部１１ｂが備えられた側と反対側の回転中心部に円錐形状に突出された凸部１１ｃを有している。円板形状の平面部１１ａは、複数の羽根部材１４を保持するための部位となっている。筒状部１１ｂの内側の穴は、インペラ１を後述する回転軸４１ａにはめ込むためのものとなっており、筒状部１１ｂを回転軸４１ａにはめ込むことによりインペラ１は回転軸４１ａと一体的に回転するようになっている。
【００２０】
なお、インペラ１を構成する各部材、すなわち保持部材１１、複数の羽根部材１４及び連結部１７は、金属製の枠１８を骨部とし樹脂で一体成形されたものとなっている。枠１８は、筒状部１１ｂの外周面を覆い外面に露出される露出部１８ａと、平面部１１ａ内に埋め込まれた埋設部１８ｂとからなり、露出部１８ａの端部に爪部１８ｃが形成されこの爪部１８ｃが筒状部１１ｂの外周面に形成された段部１１ｄに食い込むようになっている。枠１８の露出部１８ａは、後述するオイルシール１５に滑らかに摺動するための部位となっている。なお、保持部材１１の筒状部１１ｂが形成された面と反対側の面に形成された凸部１１ｃは、インペラ１内部に取り込んだ流体をインペラ１の外側へ拡散させるための部位となっている。
【００２１】
各羽根部材１４は、流体を攪拌するための部材となっており、保持部材１１の平面部１１ａの筒状部１１ｂが形成された面とは反対側の面の外周端縁に保持されている。各羽根部材１４は、所定の肉厚を備えた平板状部材（多少湾曲されていても良い）で構成されており、各平面が保持部材１１の平面部１１ａに対して垂直で筒状部１１ｂ及び回転軸４１ａに対して平行となるように取り付けられている。これらの羽根部材１４は、保持部材１１の回転中心から半径方向に所定寸法Ｌ１（図２参照）離れた位置において保持部材１１の半径方向（図１において矢示Ｒ１）及び軸方向（図１において矢示Ｒ２）に突出するように保持されている。
【００２２】
本発明のインペラ１は、このように各羽根部材１４の外周径に比して保持部材１１の平面部１１ａの面積が小さいものとなっている。このため、ポンプ動作時においてインペラ１の平面部１１ａの裏側（図１において平面部１１ａの上側）に入り込む流体の圧力が平面部１１ａにかかりにくくなり、ポンプ駆動時にインペラ１にかかる推力（図１において矢示Ｘ２参照）を軽減するものとなっている。
【００２３】
なお、各羽根部材１４と保持部材１１との関係をさらに詳述すると、各羽根部材１４は保持部材１１に取り付けられた根本部分から外周端側にかけて半径方向に延びるようには取り付けられておらず、外周端側が回転軸４１ａ側（図２で示した方向）から見て周方向左周り側へいくように延設されている。また、各羽根部材１４の軸方向における保持部材１１側の端部（平面部１１ａから半径方向外側に突出している部分）には、段部１４ａがそれぞれ形成されている。この段部１４は、上述した矢示Ｘ２方向への推力をさらに弱めるものとなっている。なお、本実施の形態では、羽根部材１４は８枚で構成されているが、枚数に関しては特にこれに限定されるものではない。また、上述のような段部１４ａを形成せず、この羽根部材１４の保持部材１１側の端部を平坦な面としても良い。
【００２４】
連結部１７は、各羽根部材１４の剛性を保つと共にポンプ駆動時にインペラ１にかかる推力（図１において矢示Ｘ２参照）を相殺するための推力（駆動モータ４から離れる方向へかかる推力に抗して逆方向に発生する推力＝図１において矢示Ｘ１参照）を起こすための部材となっている。連結部１７は、ドーナツ形状の円板部材で形成されている。この連結部材１７は、各羽根部材１４の軸方向に突出した側の端部（保持部材１１に保持されている側とは反対側の端部）の外周側部分を連結し、この外周側部分を軸方向において閉塞するように配置されている。
【００２６】
なお、本実施の形態のインペラ１は、上述したように保持部材１１、各羽根部材１４及び連結部材１７を枠１８を骨部として樹脂で一体成形したものとしているが、各部材は別体で形成された後、超音波溶着等で一体化させても良い。また、保持部材１１と各羽根部材１４のみ、あるいは保持部材１１と８枚の羽根部材１４のうちの一部、各羽根部材１４と連結部１７、８枚の羽根部材１４のうちの一部と連結部１７等を一体成形とし、残りの部材を超音波溶着等で一体化させるようにしても良い。
【００２７】
なお、上述したように構成されたインペラ１は、保持部材１１の平面部１１ａの外径寸法Ｗ１が、ドーナツ形状の連結部１７の内径寸法Ｗ２より小さく設定されている。このため、保持部材１１の平面部１１ａと連結部１７とは、軸方向において重ならないものとなる。この結果、本実施の形態のインペラ１は、軸方向（図１において上下方向）に分割された２つの金型の隙間に枠１８となる金属材料と樹脂とを充填し、２つの金型をストレートに上下に抜くことにより、インサート成型による一体成形で形成される。なお、図１の矢示Ｃ１は上側の金型、矢示Ｃ２は下側の金型のそれぞれの進入位置を示している。
【００２８】
次に、上述したインペラ１を用いた自吸式のポンプ装置３の実施の形態について図４及び図５を参照しながら説明する。なお、図４は、自吸式ポンプ装置の平面図、図５は図４のＶ−Ｏ−Ｖ断面図である。
【００２９】
本発明の自吸式ポンプ装置３は、図４及び図５に示すように、内部に流体を吸引するための吸込口２ａと吸引した流体を外部に吐出するための吐出口２ｂとを有するケース２と、ケース２内部に回転自在に配置されたインペラ１を回転駆動する駆動モータ４とを有している。インペラ１の構成は、上述したとおりである。
【００３０】
ケース２は、上下方向の上側略半分でかつ図５において左右方向左側半分を占める駆動モータ４を配置させるための駆動モータ取り付け用凹部５を有し、この凹部５内の空間と壁によって空間的に隔てられた内部空間をこの凹部５の右隣り及び下部に備えた本体部２１と、この本体部２１の最下部に形成された開放部分を塞いで内部空間を封止する底蓋部２２から構成されている。すなわち、底蓋部２２は、このケース２全体の底面を形成するものとなっており、本体部２１の開放端に形成された段部２１ａ内にＯリング２３を嵌め込んだ状態で本体部２１にボルト２４によって固定される。これによって、ケース２内部の流体が、本体部２１と底蓋部２２の合わせ面から外部に漏れ出るのを防止するようになっている。
【００３１】
駆動モータ取り付け用凹部５は、駆動モータ４を取り付けるための凹部となっている。また、この駆動モータ取り付け用凹部５の上端には、駆動モータ４の上面側を覆う駆動モータ収納用蓋５ａが被せられている。なお、駆動モータ取り付け用凹部５は、中心部には駆動モータ４のアウターロータ部４１の回転軸４１ａを回転自在に挿通支持すると共に、駆動モータ４のステータ部４２を支持固定する支持筒部５１が形成されている。この支持筒部５１は、駆動モータ取り付け用凹部５の底面の中心位置に形成された円形の凸面部５２の中心部分に立設されたものとなっている。そして、この支持筒部５１の孔内両端には、回転軸４１ａを回転自在に支承する軸受け５１ａ，５１ｂが嵌め込まれている。また、軸受け５１ａの上部にはスラスト受け用ワッシャー５１ｄが、軸受け５１ｂの下部にはスラスト受け用ワッシャー５１ｅがそれぞれ配置されている。また、支持筒部５１の外周部分には、ステータ部４２を載置固定するための段部５１ｃが形成されている。
【００３２】
また、上述したように構成されたケース２の内部空間は、上述した吸込口２ａ及び吐出口２ｂと、さらに呼び水供給口２ｃとによって外部と連通するようになっている。ケース２内部には、インペラ１を回転自在に配置したインペラ室６と、自吸過程時にインペラ１の回転により気液混合させた流体を気液分離するための気液分離室７とが備えられている。
【００３３】
インペラ室６は、駆動モータ４の下部となるスペースの一部に形成されている。また、気液分離室７は、ケース２の内部空間のうちのインペラ室６以外の大部分のスペースを占めている。具体的には、気液分離室７は、駆動モータ取り付け用凹部５の下部のスペースのインペラ室６以外の部分（以下、（気液分離室７の）狭いスペース７ａという）とケース２の左側半分のうちの後述する中継パイプ８等によって仕切られた空間以外の部分（以下、（気液分離室７の）広いスペース７ｂという）とからなり、これらの両スペース７ａ，７ｂは一連のものとなっている。
【００３４】
インペラ室６は、駆動モータ４の取り付けられる駆動モータ取り付け用凹部５の下部のスペースの一部に形成されており、内部にはインペラ１が回転自在に配置されている。このインペラ室６は、インペラ１の周囲を囲繞するボリュート部９と、インペラ１の軸方向（図５において上下方向）両側に配置される上面部１０ａ及び下面部１０ｂとによって画成された内部空間となっている。
【００３５】
インペラ１の上方に位置する上面部１０ａは、インペラ室６と駆動モータ４との間に配置された壁となっており、このインペラ室６の上方部分の密封をオイルシール１５と協働して行うようになっている。この上面部１０ａは、ケース２の壁、すなわち駆動モータ取り付け凹部５の底面を利用したものとなっている。したがって、インペラ１のケース２を隔てた上部は、駆動モータ取り付け用凹部５となっており、ここに駆動モータ４が装填されている。なお、この上面部１０ａは、インペラ１の上面と近接するようになっている。
【００３６】
上面部１０ａには、上述した凸面部５２が設けられており、この凸面部５２の内部（ケース２側から見て内部）は空洞となっており、この空洞部分にインペラ室６内の流体の駆動モータ４側への侵入を防止するためのオイルシール１５が嵌め込まれている。この構成により、ステータ部４２へ液体が浸入するのを防止する。
【００３７】
なお、インペラ室６を画成する下面部１０ｂの中央部分には、インペラ室６内へ流体を取り込むための取り込み口１６が設けられている。この取り込み口１６は、後述する中継パイプ８を介して吸込口２ａと連結されている。下面部１０ｂは、中継パイプ８の構成部品となる第２パイプ部材８２の平坦面８２ａを利用したものとなっており、この平坦面をボリュート部９の先端部分に当接させることにより、上述した上面部１０ａとボリュート部９と協働してインペラ室６を形成するものとなっている。
【００３８】
なお、本実施の形態では、ボリュート部９は、この上面部１０ａから下方に延設されたものとなっており、上面部１０ａと共にケース２の本体部２１に一体的に形成したものとなっている。さらに、本実施の形態では、第２パイプ部材８２の平坦面８２ａに立設されたカバー部８２ｄが、本体部２１側に形成されたボリュート部９の周囲を囲むようになっている。なお、このカバー部８２ｄは、第２パイプ部材８２のボリュート部９に対する位置決めとしての要素が強い部材であり、特に無くても支障はないものとなっている。
【００３９】
ボリュート部９は、インペラ１の回転遠心力によりインペラ１外方へ押しやられる流体をインペラ室６から気液分離室７側へ排出させる２つの出口部（図示省略）及び、自吸過程時に気体と分離された液体を気液分離室７からインペラ室６内へ戻すための戻し孔（図示省略）を備えている。
【００４０】
吸込口２ａは、駆動モータ取り付け用凹部５の右隣となるケース２の上面の略中央に設けられている。この部分は、気液分離室７の広いスペース７ｂの上面７ｃとなっており、吸込口２ａは気液分離室７の上面７ｃの中央位置に形成されていることとなる。
【００４１】
この吸込口２ａは、ケース２の内外にそれぞれ突出された筒形状で形成されており、外側に突出された部分は風呂等の貯水源に一端を浸したホースの他端の接続部となっている。この吸込口２ａは、ケース２の本体部２１と一体的に形成されている。このように形成された吸込口２ａのケース２の内部に突出された部分は、気液分離室７内を貫く中継パイプ８を介してインペラ室６に連結されており、吸込口２ａから侵入してくる流体がインペラ室６へ入るようになっている。
【００４２】
吐出口２ｂは、ケース２の右側のスペース、すなわち広いスペース７ｂを形成する側面上部に形成されている。本実施の形態では、自吸過程時にインペラ１の回転によってインペラ室６から吐き出される気液混合体が、中継パイプ８のストレート部分（吸込口２ａから真っ直ぐに下方に延出されている部分）の周囲を回転しながら上昇していく。吐出口２ｂは、自吸過程時においてこのように上昇する気液混合体が吐出しない位置に設けられている。
【００４３】
なお、吐出口２ｂは、ケース２の側面に形成された挿通孔と、この挿通孔の縁から外部側に突出する筒状部とから構成されている。また、呼び水供給口２ｃは、自吸過程時に予めケース２の内部空間内に水を供給するためのものとなっており、吐出口２ｂのと並列的に設けられている。この呼び水供給口２ｃも、吐出口２ｂと同様、ケース２の側面に形成された挿通孔と、この挿通孔の縁から外部側に突出する筒状部とから構成されているが、この筒状部の径は吐出口２ｂの筒状部よりも細いものとなっている。
【００４４】
中継パイプ８は、吸込口２ａの下端に接続された第１パイプ部材８１と、この第１パイプ部材８１に連結されると共に上述したインペラ室６の下面部１０ｂを構成している第２パイプ部材８２から構成されている。
【００４５】
第１パイプ部材８１は、気液分離室７の上面７ｃに形成された吸込口２ａに連続するストレート部８１ａとこのストレート部８１ａの下端部分から直角に湾曲した湾曲部８１ｂとを有するＬ字状パイプ部８１ｃと、このＬ字状パイプ部８１ｃの湾曲部８１ｂの開放部分を取り囲むように形成された逆流防止部８１ｄとから構成される。なお、逆流防止部８１ｄは、Ｌ字状パイプ部８１ｃの径より大きな内径を有する空洞部となっている。この逆流防止部８１ｄは、第２パイプ部材８２を接続する際に、逆止弁８３を第２パイプ部材８２と協働して挟持するものとなっている。
【００４６】
逆止弁８３は、ゴム製の部材で形成されており、吸込口２ａ側から流体が吸い込まれてくると、その流体の勢いで図５に示すような状態にＬ字状パイプ部８１ｃの端部を開放するものとなっている。また、逆止弁８３は、それ以外の場合、すなわちポンプ動作をしていない場合や万が一液体が逆流するような場合は、Ｌ字状パイプ部８１ｃの端部を閉塞するものとなっている。
【００４７】
第２パイプ部材８２は、上述したようにインペラ室６の下面部１０ｂを構成する平坦面８２ａと、この平坦面８２のごく一部を利用して形成したＬ字状パイプ部８２ｂと、第１パイプ部材８１との接続部８２ｃとから構成されている。Ｌ字状パイプ部８２ｂは、第１パイプ部８１の形状に合わせて形成される液体の流れ、すなわち上から下、そして約９０度湾曲して横方向へ流れる流体の流れ（図５において矢示Ｂ１）を、上方向へ持っていき、インペラ室６の下面部１０ｂの中央に形成された取り込み口１６から流体をインペラ室６内へ送り込むためのものとなっている。
【００４８】
また、上述したように構成されたインペラ１は、駆動モータ４の回転軸４１ａの下端部分に回転中心軸となる保持部材１１の筒状部１１ｂが挿入固定され、回転水平面Ｙが自吸過程時にケース２内に予め溜められる呼び水の液面Ｙ１に対して平行となるようにインペラ室６内に配置されている。インペラ１の回転中心は、上述した取り込み口１６と重なる位置に配置される。インペラ１が駆動モータ４によって回転すると、インペラ１の回転中心部分付近に負圧が発生し吸込口２ａ側の流体がインペラ室６内に取り込まれ、インペラ１によって攪拌されながら、インペラ１の外周側に押しやられることとなる。
【００４９】
駆動モータ４は、ステータ部４２の外周部分に対向するマグネット４１ｂを備えたアウターロータ部４１と、通電部となるステータ部４２とから構成されており、ステータ部４２に電力が入力されると、マグネット４１ｂとステータ部４２との間に磁界が発生し、アウターロータ部４１が回転軸４１ａを回転中心としてインペラ１と共に回転するようになっている。この駆動モータ４は、インペラ室６の上部にいわゆる「縦置き」に設けられており、液体がステータ部４２に浸入しにくいという効果を有している。
【００５０】
このように構成された駆動モータ４のマグネット４１ｂを固定したアウターロータ部４１は、駆動モータ取り付け用凹部５の内壁から所定距離の隙間を持たせて回転自在なものとなっており、マグネット４１ｂが駆動モータ取り付け用凹部５の内壁にぶつからないような配置となっている。
【００５１】
なお、駆動モータ４をインペラ１の上部に「縦置き」に配置すると、アウターロータ部４１のスラスト荷重及びインペラ１の裏側（図５において上側）に入り込む流体の圧力により、スラスト方向下側への荷重が相当大きくなるが、本実施の形態では、上述したようにインペラ１がスラスト方向下側への推力をうち消すように作用するためそれ程スラスト荷重が大きくないものとなっている。このため、荷重を受けながら回転することによる軸受け５１ａ，５１ｂ及びスラスト受け用ワッシャー５１ｄ，５１ｅの損傷や異常に高い摩擦熱の発生による焼損等の不具合が生じない。そのため、軸受け５１ａ，５１ｂ及びスラスト受け用ワッシャー５１ｄ，５１ｅを、それ程耐熱性の高くない部材で構成することも可能となり、材料コストを低減することができる。
【００５２】
上述したように構成された本実施の形態の自吸式ポンプ装置３の動作について説明する。
【００５３】
ケース２の内部空間には、予め少なくともインペラ１が浸かる程度の呼び水が溜められる。この呼び水の液面Ｙ１は、回転軸４１ａに対して垂直な面、すなわち、インペラ１の回転水平面Ｙと平行な面となる。この程度の量の呼び水がケース２内に供給された後、駆動モータ４のステータ部４２に電力を供給する。すると、アウターロータ部４１が、回転軸４１を回転中心として回転し、これによってインペラ１がに回転する。
【００５４】
インペラ１の回転により、インペラ室６内は負圧になり、逆止弁８３が開いて吸込口２ａに接続されているホース（図示しない）よりまず空気が吸い込まれる。続いて混合した空気と水、または空気が取り込み口１６からインペラ室６に吸い込まれ、インペラ１の回転によって攪拌されながら混合し、インペラ室６のボリュート部９に形成された２つの出口部から気液分離室７側へ吐き出される。このときの気液分離室７の広いスペース７ｂ内での流路は、気液分離室７内を貫く中継パイプ８のストレート部分を周回しながら「縦渦」状態で上昇するものとなる。
【００５５】
このため、流体の流れによって形成された「縦渦」の中心位置が真空となり、呼び水がその真空部分に引き寄せられる。この結果、気液分離室７内で形成される「縦渦」では、空気と水とが容易に分離される。すなわち、この自吸動作中、気液分離室７内では、激しく気液混合体がかき回された状態で移動するが、液体の流れが「縦渦」を形成しているため、「横渦」と比べると気液混合体が上部に達するまでに時間がかかる。この結果、気液混合体が気液分離室７の上部に達するまでに空気と水とが確実に分離され、液体が上部に形成された吐出口２ｂから吐出されにくい。このようにして気液分離されると、質量の軽い空気は気液分離室７の上部へ溜まり、その後吐出口２ｂから排出され、質量の重い水は気液分離室７の下部へ落ちてきて、主に広いスペース７ｂ側に形成された戻し孔からインペラ室６内に戻り、再び空気とかき混ぜられた後、気液分離室７側に吐き出される。
【００５６】
この動作を繰り返すことにより、インペラ１によって気液分離室７へ吐き出された呼び水と空気のうち、空気のみが吐出口２ｂから排出されていく。空気が排出されると、徐々に水がホース内を上昇してくる。
【００５７】
なお、上述のような動作を継続し、ホース内の空気が全て排出され、ホース内が水で満たされると、自吸運転状態から定常の給水運転状態になり、吸込口２ａからの水が連続的に吐出口２ｂから排出される。
【００５８】
上述のように、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず種々の変形、応用が可能である。例えば、上述の実施の形態では、自吸式ポンプ装置の例を説明したが、上述したインペラ１は自吸式ではない種々のポンプ装置にも適用可能である。加えて、上述の実施の形態では、駆動モータ４がインペラ１の上部に配置され、回転軸４１ａがケース２内の液面に対して垂直となる「縦置き」型のポンプ装置の例を説明したが、インペラ１は「横置き」のポンプ装置にも適用可能である。
【００５９】
また、上述の実施の形態では、インペラ１の保持部材１１の平面部１１ａの外径寸法１を連結部１７の内径寸法Ｗ２より小さい寸法としたが、外径寸法Ｗ１＝内径寸法Ｗ２としても良い。この場合は、上述した外径寸法Ｗ１＜内径寸法Ｗ２の場合と同様、軸方向に２分割された金型を軸方向上下にストレートに抜く単純な工法により、インペラ１を構成する各部材を一体成形することができる。なお、このようなストレート抜きによる一体成形としない場合は、上述の寸法に拘らず、外径寸法１＞内径寸法Ｗ２としてもよい。
【００６０】
【発明の効果】
本発明のインペラは、羽根部材を保持部材の回転中心部から半径方向に所定寸法離れた位置において保持部材の半径方向外側及び軸方向に突出するように保持部材に保持させることにより、羽根部材の外径に対して保持部材の外径を小さいものとし、さらに羽根部材の軸方向端部（保持部材側とは逆側の端部）に羽根部材の外周側を軸方向において塞ぐ連結部を設けている。このため、吸水動作や自吸動作のためにインペラが回転した際にインペラの裏側へ回り込む液体等の圧力を保持部材が受けにくくなると共に、連結部の回転によってインペラに逆方向への推力を与える。この結果、上述のインペラをポンプ装置に取り付けた場合、従来に比してインペラの回転を支持する軸の自吸動作時等におけるスラスト荷重を軽減することが可能となり、スラスト荷重による軸受け等の摩耗や摩擦熱の発生による部材の焼損等の不具合を解消することができる。
【００６１】
また、保持部材の外径寸法を連結部の内径寸法より小さくし、保持部材と連結部とが軸方向において重ならないように構成しているので、各部材を別々に成型して超音波溶着等を用いた後加工により一体化させる等、複雑な工法を用いることなく、軸方向にストレートに抜く簡単な金型構成により、上述した保持部材、複数の羽根部材及び連結部を一体成型することが可能となる。この結果、製造コストを低減することができる。
【００６２】
また、本発明のポンプ装置は、羽根部材を保持部材の回転中心部から半径方向に所定寸法離れた位置において保持部材の半径方向外側及び軸方向に突出するように保持部材に保持し、モータの下部に配置されるインペラの回転水平面が液面に対して平行に配置されている。すなわち、モータを上部、インペラを下部に配置したいわゆる「縦置き」配置となっている。このため、従来の「横置き」のものに比して自吸効率が向上する。加えて、「縦置き」配置とすると、スラスト荷重が多大となりがちであるが、本発明はインペラの裏側に入り込む液体を逃がす構成となっており（従来に比して羽根部材を保持する保持部材の面積が小さいため）、このスラスト荷重を軽減することが可能となる。この結果、多大なスラスト荷重による不具合、具体的には、軸受け等の摩耗や摩擦熱の発生による部材の焼損等を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のインペラを示す縦断面図である。
【図２】図１のインペラを矢示ＩＩ方向から見た平面図である。
【図３】図１のインペラを矢示ＩＩＩ方向から見た底面図である。
【図４】本発明の実施の形態のインペラを用いた自吸式ポンプ装置を示す平面図である。
【図５】図４の自吸式ポンプ装置のＶ−Ｏ−Ｖ断面図である。
【図６】従来技術のインペラを示す図で、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）を矢示ＶＩ方向から見た底面図である。
【符号の説明】
１インペラ
２ケース
３ポンプ装置
４駆動モータ
６インペラ室
１１保持部材
１４羽根部材
１７連結部
Ｙ（インペラの）回転水平面
Ｙ１（非駆動時のおけるケース内の）液面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an impeller and a pump device used for a pump device such as a bus pump for a washing machine.
[0002]
[Prior art]
In a conventional washing machine, for example, a fully automatic washing machine, as a fluid pump that draws up a washing fluid into a washing part, for example, there is provided a bath pump that draws up hot water from a bath and supplies it into a washing machine tub. Conventionally, such a bus pump constitutes a pump device by assembling pump parts to a DC motor.
[0003]
In addition, this type of pump needs to suck up the bath water after sucking out the air accumulated in the hose connecting the washing machine and the bathtub. Normally, this type of pump (self-priming process) It has become. Such a pump device having a conventional structure is disclosed in, for example, JP-A-8-135590, JP-A-8-303379, JP-A-10-196582, and the like.
[0004]
The pump device as described above is configured to suck up the liquid from the suction port by rotating the impeller in the impeller chamber communicated with the discharge port and the suction port provided in the case, and to discharge the sucked liquid from the discharge port. Has been. FIGS. 6A and 6B show an example of an impeller used in such a pump device.
[0005]
The impeller 101 is mainly composed of a holding member 102 having a disk-shaped flat surface portion 102a and a plurality of blade members 103 erected in a radial manner with a central portion on a surface of one side of the holding member 102. . The holding member 102 includes a cylindrical portion 102b on the surface opposite to the side where the blade member 103 is erected, and the cylindrical portion 102b is fitted into a rotating shaft (not shown) that rotates by motor driving. It is like that. As a result, the impeller 101 is rotated in an impeller chamber (not shown) by driving the motor.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the pump device configured as described above, when the impeller 101 rotates, gas and liquid are taken in from the central portion on the side where the blade member 103 is provided, and the liquid or the like is moved outside the impeller 101 by centrifugal force. To be skipped. When this operation is performed, that is, when a self-priming operation and a water absorption operation are performed, a negative pressure is generated at the center of rotation. Then, due to the generation of the negative pressure, a thrust in the axial direction is applied to the impeller 101 rotating in the impeller chamber and a shaft (not shown) supporting the impeller 101. More specifically, the thrust acts in the direction in which the impeller 101 moves away from the motor drive unit (the arrow X direction in FIG. 6).
[0007]
In addition, the liquid or the like that has been blown to the outside of the impeller 101 due to the centrifugal force is sucked by rotation, and the gas or liquid enters the back side of the holding member 102, that is, the motor drive unit side of the flat surface portion 102a. Since the flat surface portion 102a of the holding member 102 receives the pressure, the above-described thrust becomes stronger (see the one-dot chain line in FIG. 6). For this reason, there is a possibility that a great load is applied to the bearing that supports the rotating shaft, particularly the thrust bearing, and the bearing is damaged. Further, since the rotating shaft rotates while receiving a great load, the heat generated in the bearing portion becomes abnormally high, and there arises a problem that the bearing holder storing the bearing is melted by the frictional heat.
[0008]
In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide an impeller for a pump device and a pump device that can reduce a load in a thrust direction of a rotary drive shaft during water absorption or during a self-priming process. It is in.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above-described object, the present invention has a holding member arranged at the center of rotation and a blade member held on a flat surface portion of the holding member, and is rotated in an impeller chamber by a driving source . In the impeller for a pump device in which liquid or the like that has been blown to the outside by centrifugal force enters the back side of the flat part, and thrust is applied from the back of the flat part toward the surface side where the blade member is installed, it is arranged at the center of rotation. a holding member, a plurality of blade members held by the holding member so as to protrude radially outward and axial direction of the holding member at a position separated by a predetermined dimension in a radial direction from the rotation center of the holding member is provided that, the blade The outer diameter of the planar portion is made smaller than the outer diameter of the member, the thrust received by the holding member is reduced, and the outer peripheral side portion of the end portion of the plurality of blade members protruding in the axial direction is connected to the outer peripheral side. portion A connecting portion for closing in the axial direction is provided, to give a thrust in the opposite direction to the above thrust, the outer diameter of the holding member is set smaller than the inner diameter of the connecting portion, the holding member and the connecting portion does not overlap in the axial direction In addition, the holding member, the plurality of blade members, and the connecting portion are integrally formed of resin.
[0010]
The impeller described above is configured such that each blade member protrudes outward in the radial direction of the holding member. That is, the holding member that receives pressure such as liquid that goes around to the back side of the impeller when the impeller rotates for water absorption operation or self-priming operation is formed smaller than the outer diameter of the blade member. For this reason, the impeller of the present invention has a smaller area of the holding member than the conventional impeller, and can reduce the thrust load during the self-priming operation of the shaft that supports the rotation of the impeller. It becomes possible.
[0011]
In addition, a connecting portion formed so as to connect the blade members rotates as a part of the impeller, thereby giving a thrust in the reverse direction to the impeller. By generating the thrust in the reverse direction, it is possible to cancel the thrust load during the above-described self-priming operation of the shaft, and further reduce the burden on the bearing and the like due to the thrust load. In addition, the holding member is configured so that the outer diameter dimension of the holding member is smaller than the inner diameter dimension of the connecting portion so that the holding member and the connecting portion do not overlap in the axial direction, and the holding member, the plurality of blade members, and the connecting portion are made of resin. It is integrally molded. Therefore, as described above, a simple mold configuration is used to remove each member separately and integrate them by post-processing using ultrasonic welding, etc. It becomes possible to integrally mold the holding member, the plurality of blade members, and the connecting portion. As a result, the impeller can be easily manufactured.
[0012]
According to another invention, in addition to the impeller for the pump device described above, the holding member, the plurality of blade members, and the connecting portion extend from the cylindrical portion standing at the rotation center portion of the holding member to the plane portion. A metal frame is integrally formed of resin with a bone portion . Therefore, it is possible to integrally mold the holding member, multiple blade members and connecting parts without using complicated methods such as molding each member separately and integrating them by post processing using ultrasonic welding etc. It becomes. As a result, the impeller can be easily manufactured.
[0014]
The pump device according to the present invention includes an impeller for the above-described pump device, a motor disposed on the top of the impeller, and a case for housing the impeller and liquid, and is provided in an impeller chamber disposed on the bottom of the motor. The rotating horizontal surface of the rotating impeller is provided so as to be parallel to the liquid level in the case when the motor is not driven.
[0015]
For this reason, the flow of the fluid formed by the rotation of the impeller becomes a so-called “vertical vortex” that rises while turning in the case, and the fluid slowly rises in the gas-liquid separation chamber. As a result, the gas-liquid is sufficiently separated in the gas-liquid separation chamber, and only the priming water efficiently returns to the center of rotation of the impeller. In addition, since the fluid flow does not become too strong, the fluid water level does not become higher than necessary, and if the discharge port is provided at the top, the liquid is difficult to be discharged from the discharge port. From this, high self-priming performance can be exhibited.
[0016]
In addition to such elements, this pump device has a weak thrust in the thrust direction of the impeller during the self-priming operation or the water absorption operation. That is, the impeller is configured such that each blade member protrudes outward in the radial direction of the holding member, and the holding member is formed smaller than the outer diameter of the blade member. For this reason, the holding member does not receive the pressure of the liquid that goes around to the back side of the impeller so much during the self-priming operation, and the thrust load during the self-priming operation of the shaft is reduced.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an impeller for a pump device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. 1 is a longitudinal sectional view of an impeller for a pump device according to the present invention, FIG. 2 is a plan view, and FIG. 3 is a bottom view.
[0018]
The impeller 1 rotates in the impeller chamber 6 by a driving force of a driving motor 4 as a component of a self-priming pump device 3 described later. The impeller 1 mainly includes a holding member 11 disposed at the center of rotation, a plurality of blade members 14 held by the holding member 11, and a connecting portion 17 that connects the blade members 14.
[0019]
The holding member 11 holds each blade member 14 and is an attachment portion to a rotating shaft 41a described later. The holding member 11 includes a disk-shaped flat surface portion 11a and a cylindrical portion 11b provided upright at the rotation center of one surface of the flat surface portion 11a. In addition, the holding member 11 has a convex portion 11c that protrudes in a conical shape at the rotation center portion on the opposite side to the side where the cylindrical portion 11b is provided. The disk-shaped flat portion 11 a is a part for holding the plurality of blade members 14. The inner hole of the cylindrical portion 11b is for fitting the impeller 1 to a rotating shaft 41a, which will be described later, and the impeller 1 is integrated with the rotating shaft 41a by fitting the cylindrical portion 11b to the rotating shaft 41a. It is designed to rotate.
[0020]
Each member constituting the impeller 1, that is, the holding member 11, the plurality of blade members 14, and the connecting portion 17 are integrally formed of resin with a metal frame 18 as a bone portion. The frame 18 includes an exposed portion 18a that covers the outer peripheral surface of the cylindrical portion 11b and is exposed to the outer surface, and an embedded portion 18b that is embedded in the flat surface portion 11a. A claw portion 18c is formed at the end of the exposed portion 18a. And this claw part 18c bites into the step part 11d formed in the outer peripheral surface of the cylindrical part 11b. The exposed portion 18a of the frame 18 is a part for smoothly sliding on an oil seal 15 described later. In addition, the convex part 11c formed in the surface on the opposite side to the surface in which the cylindrical part 11b of the holding member 11 was formed becomes a site | part for diffusing the fluid taken in inside the impeller 1 to the outer side of the impeller 1. FIG. Yes.
[0021]
Each blade member 14 is a member for stirring the fluid, and is held by the outer peripheral edge of the surface opposite to the surface on which the cylindrical portion 11b of the flat portion 11a of the holding member 11 is formed. . Each blade member 14 is configured by a flat plate member (which may be slightly curved) having a predetermined thickness, and each plane is perpendicular to the plane portion 11 a of the holding member 11 and the cylindrical portion 11 b. And it is attached so that it may become parallel with respect to the rotating shaft 41a. These blade members 14 are arranged in a radial direction (indicated by an arrow R1 in FIG. 1) and an axial direction (in FIG. 1) at positions separated from the rotation center of the holding member 11 by a predetermined dimension L1 (see FIG. 2). It is held so as to protrude in the direction of arrow R2).
[0022]
Thus, the impeller 1 of the present invention has a smaller area of the flat surface portion 11a of the holding member 11 than the outer peripheral diameter of each blade member 14. Therefore, the pressure of the fluid entering the back side of the flat part 11a of the impeller 1 (upper side of the flat part 11a in FIG. 1) during the pump operation is less likely to be applied to the flat part 11a, and the thrust applied to the impeller 1 when the pump is driven (FIG. 1). (See arrow X2).
[0023]
The relationship between each blade member 14 and the holding member 11 will be described in more detail. Each blade member 14 is not attached so as to extend in the radial direction from the root portion attached to the holding member 11 to the outer peripheral end side. The outer peripheral end side is extended so as to go to the left side in the circumferential direction when viewed from the rotating shaft 41a side (direction shown in FIG. 2). Further, step portions 14a are respectively formed at the end portions of the blade members 14 on the holding member 11 side in the axial direction (portions protruding radially outward from the flat surface portion 11a). This step 14 further weakens the thrust in the arrow X2 direction described above. In the present embodiment, the number of blade members 14 is eight, but the number of blade members is not particularly limited to this. In addition, the end portion on the holding member 11 side of the blade member 14 may be a flat surface without forming the stepped portion 14a as described above.
[0024]
The connecting portion 17 maintains the rigidity of each blade member 14 and resists the thrust applied in the direction away from the drive motor 4 to cancel the thrust applied to the impeller 1 (see arrow X2 in FIG. 1) when the pump is driven. Thus, this is a member for generating thrust generated in the opposite direction = see arrow X1 in FIG. The connecting portion 17 is formed of a donut-shaped disk member. The connecting member 17 connects the outer peripheral side portion of the end portion of each blade member 14 protruding in the axial direction (the end portion opposite to the side held by the holding member 11). Are arranged so as to be closed in the axial direction.
[0026]
In the impeller 1 of the present embodiment, as described above, the holding member 11, each blade member 14, and the connecting member 17 are integrally formed of resin with the frame 18 as a bone portion, but each member is a separate body. After the formation, they may be integrated by ultrasonic welding or the like. Further, only the holding member 11 and each blade member 14, or a part of the holding member 11 and the eight blade members 14, each blade member 14 and the connecting portion 17, and a part of the eight blade members 14 The connecting portion 17 and the like may be integrally formed, and the remaining members may be integrated by ultrasonic welding or the like.
[0027]
In the impeller 1 configured as described above, the outer diameter dimension W1 of the flat surface portion 11a of the holding member 11 is set to be smaller than the inner diameter dimension W2 of the donut-shaped connecting portion 17. For this reason, the plane part 11a and the connection part 17 of the holding member 11 do not overlap in the axial direction. As a result, the impeller 1 according to the present embodiment fills the gap between the two molds divided in the axial direction (vertical direction in FIG. 1) with the metal material and the resin that will become the frame 18 and replaces the two molds. It is formed by integral molding by insert molding by pulling straight up and down. In addition, the arrow C1 of FIG. 1 has shown the approach position of each upper mold, and arrow C2 has each entered the lower mold.
[0028]
Next, an embodiment of the self-priming pump device 3 using the impeller 1 described above will be described with reference to FIGS. 4 is a plan view of the self-priming pump device, and FIG. 5 is a VOV cross-sectional view of FIG.
[0029]
As shown in FIGS. 4 and 5, the self-priming pump device 3 of the present invention includes a suction port 2 a for sucking fluid inside and a discharge port 2 b for discharging sucked fluid to the outside. 2 and a drive motor 4 that rotationally drives the impeller 1 that is rotatably disposed inside the case 2. The configuration of the impeller 1 is as described above.
[0030]
The case 2 has a drive motor mounting recess 5 for disposing the drive motor 4 that occupies the upper half in the vertical direction and occupies the left half in the left-right direction in FIG. 5. A main body 21 provided with an internal space separated by a right side and a lower part of the recess 5, and a bottom lid part 22 that seals the internal space by closing an open portion formed at the lowermost part of the main body 21. It is configured. That is, the bottom cover portion 22 forms the bottom surface of the entire case 2, and the main body portion 21 with the O-ring 23 fitted in the stepped portion 21 a formed at the open end of the main body portion 21. Are fixed by bolts 24. As a result, the fluid inside the case 2 is prevented from leaking outside from the mating surface of the main body portion 21 and the bottom lid portion 22.
[0031]
The drive motor mounting recess 5 is a recess for mounting the drive motor 4. The upper end of the drive motor mounting recess 5 is covered with a drive motor storage lid 5 a that covers the upper surface side of the drive motor 4. The drive motor mounting recess 5 is inserted into and supported by the rotation shaft 41a of the outer rotor portion 41 of the drive motor 4 at the center, and a support tube portion 51 that supports and fixes the stator portion 42 of the drive motor 4. Is formed. The support cylinder 51 is erected at the center of a circular convex surface 52 formed at the center of the bottom surface of the drive motor mounting recess 5. And the bearings 51a and 51b which rotatably support the rotating shaft 41a are engage | inserted by the both ends in the hole of this support cylinder part 51. As shown in FIG. A thrust receiving washer 51d is disposed above the bearing 51a, and a thrust receiving washer 51e is disposed below the bearing 51b. Further, a step portion 51 c for mounting and fixing the stator portion 42 is formed on the outer peripheral portion of the support cylinder portion 51.
[0032]
Further, the internal space of the case 2 configured as described above communicates with the outside through the suction port 2a and the discharge port 2b described above and the priming water supply port 2c. Inside the case 2 are provided an impeller chamber 6 in which the impeller 1 is rotatably arranged and a gas-liquid separation chamber 7 for gas-liquid separation of the fluid that has been gas-liquid mixed by the rotation of the impeller 1 during the self-priming process. ing.
[0033]
The impeller chamber 6 is formed in a part of a space that is a lower portion of the drive motor 4. The gas-liquid separation chamber 7 occupies most of the internal space of the case 2 other than the impeller chamber 6. Specifically, the gas-liquid separation chamber 7 includes a portion other than the impeller chamber 6 below the drive motor mounting recess 5 (hereinafter referred to as a narrow space 7a (of the gas-liquid separation chamber 7)) and the left side of the case 2. It consists of a portion other than a space partitioned by a relay pipe 8 or the like to be described later (hereinafter referred to as a wide space 7b (in the gas-liquid separation chamber 7)), and these both spaces 7a and 7b are a series of parts. It has become.
[0034]
The impeller chamber 6 is formed in a part of the space below the drive motor mounting recess 5 to which the drive motor 4 is mounted, and the impeller 1 is rotatably disposed therein. The impeller chamber 6 is an internal space defined by a volute portion 9 that surrounds the periphery of the impeller 1, and an upper surface portion 10a and a lower surface portion 10b that are disposed on both sides of the impeller 1 in the axial direction (vertical direction in FIG. 5). It has become.
[0035]
The upper surface portion 10 a located above the impeller 1 is a wall disposed between the impeller chamber 6 and the drive motor 4, and cooperates with the oil seal 15 to seal the upper portion of the impeller chamber 6. To do. The upper surface portion 10a uses the wall of the case 2, that is, the bottom surface of the drive motor mounting recess 5. Accordingly, the upper part of the impeller 1 that separates the case 2 is a drive motor mounting recess 5 in which the drive motor 4 is loaded. The upper surface portion 10a is close to the upper surface of the impeller 1.
[0036]
The upper surface portion 10a is provided with the convex surface portion 52 described above, and the inside of the convex surface portion 52 (inside as viewed from the case 2 side) is a cavity, and the fluid in the impeller chamber 6 is contained in the hollow portion. An oil seal 15 for preventing entry into the drive motor 4 is fitted. With this configuration, the liquid is prevented from entering the stator portion 42.
[0037]
An intake port 16 for taking in fluid into the impeller chamber 6 is provided in the central portion of the lower surface portion 10 b that defines the impeller chamber 6. The intake port 16 is connected to the intake port 2a via a relay pipe 8 described later. The lower surface portion 10b uses the flat surface 82a of the second pipe member 82 that is a component part of the relay pipe 8, and the flat surface is brought into contact with the tip portion of the volute portion 9 as described above. The impeller chamber 6 is formed in cooperation with the upper surface portion 10 a and the volute portion 9.
[0038]
In the present embodiment, the volute portion 9 extends downward from the upper surface portion 10a, and is integrally formed with the main body portion 21 of the case 2 together with the upper surface portion 10a. Yes. Furthermore, in the present embodiment, a cover portion 82d erected on the flat surface 82a of the second pipe member 82 surrounds the periphery of the volute portion 9 formed on the main body portion 21 side. The cover portion 82d is a member having a strong element as a positioning of the second pipe member 82 with respect to the volute portion 9, and there is no problem even if it is not particularly provided.
[0039]
The volute part 9 includes two outlet parts (not shown) for discharging the fluid pushed outward of the impeller 1 by the rotational centrifugal force of the impeller 1 from the impeller chamber 6 to the gas-liquid separation chamber 7 side. A return hole (not shown) is provided for returning the separated liquid from the gas-liquid separation chamber 7 into the impeller chamber 6.
[0040]
The suction port 2a is provided at substantially the center of the upper surface of the case 2 that is adjacent to the right of the recess 5 for mounting the drive motor. This portion is the upper surface 7c of the wide space 7b of the gas-liquid separation chamber 7, and the suction port 2a is formed at the center position of the upper surface 7c of the gas-liquid separation chamber 7.
[0041]
The suction port 2a is formed in a cylindrical shape that protrudes into and out of the case 2, and the portion that protrudes outward serves as a connection portion of the other end of the hose that has one end immersed in a water storage source such as a bath. Yes. The suction port 2 a is formed integrally with the main body portion 21 of the case 2. The portion of the suction port 2a that is formed in this way and protrudes into the case 2 is connected to the impeller chamber 6 via a relay pipe 8 that penetrates the gas-liquid separation chamber 7, and enters from the suction port 2a. The incoming fluid enters the impeller chamber 6.
[0042]
The discharge port 2b is formed on the right side of the case 2, that is, the upper part of the side surface forming the wide space 7b. In the present embodiment, the gas-liquid mixture discharged from the impeller chamber 6 by the rotation of the impeller 1 during the self-priming process is a straight portion of the relay pipe 8 (a portion extending straight downward from the suction port 2a). Ascending while rotating around. The discharge port 2b is provided at a position where the gas-liquid mixture that rises in this way during the self-priming process is not discharged.
[0043]
The discharge port 2b is composed of an insertion hole formed in the side surface of the case 2 and a cylindrical portion protruding outward from the edge of the insertion hole. Further, the priming water supply port 2c is for supplying water into the internal space of the case 2 in advance during the self-priming process, and is provided in parallel with the discharge port 2b. Similarly to the discharge port 2b, the priming water supply port 2c is composed of an insertion hole formed in the side surface of the case 2 and a cylindrical portion protruding outward from the edge of the insertion hole. The diameter of the part is narrower than the cylindrical part of the discharge port 2b.
[0044]
The relay pipe 8 includes a first pipe member 81 connected to the lower end of the suction port 2a, and a second pipe member connected to the first pipe member 81 and constituting the lower surface portion 10b of the impeller chamber 6 described above. 82.
[0045]
The first pipe member 81 has an L-shape having a straight portion 81a continuous to the suction port 2a formed in the upper surface 7c of the gas-liquid separation chamber 7 and a curved portion 81b that is bent at a right angle from the lower end portion of the straight portion 81a. The pipe portion 81c and a backflow prevention portion 81d formed so as to surround the open portion of the curved portion 81b of the L-shaped pipe portion 81c. The backflow prevention portion 81d is a hollow portion having an inner diameter larger than the diameter of the L-shaped pipe portion 81c. When the second pipe member 82 is connected, the backflow prevention portion 81d clamps the check valve 83 in cooperation with the second pipe member 82.
[0046]
The check valve 83 is formed of a rubber member, and when fluid is sucked in from the suction port 2a side, the end of the L-shaped pipe portion 81c is brought into a state as shown in FIG. The part is to be opened. In addition, the check valve 83 closes the end of the L-shaped pipe portion 81c in other cases, that is, when the pump is not operating or when the liquid flows back.
[0047]
As described above, the second pipe member 82 includes the flat surface 82a constituting the lower surface portion 10b of the impeller chamber 6, the L-shaped pipe portion 82b formed by using a small part of the flat surface 82, and the first pipe member 82. It is comprised from the connection part 82c with the pipe member 81. FIG. The L-shaped pipe portion 82b has a flow of liquid formed in accordance with the shape of the first pipe portion 81, that is, a flow of fluid flowing from the top to the bottom and flowing in the lateral direction by bending about 90 degrees (indicated by arrows in FIG. 5). B1) is taken upward, and fluid is fed into the impeller chamber 6 from the intake port 16 formed at the center of the lower surface portion 10b of the impeller chamber 6.
[0048]
Further, in the impeller 1 configured as described above, the cylindrical portion 11b of the holding member 11 serving as the rotation center axis is inserted and fixed at the lower end portion of the rotation shaft 41a of the drive motor 4, and the rotating horizontal plane Y is in the self-priming process. It is arranged in the impeller chamber 6 so as to be parallel to the surface Y1 of the priming water stored in the case 2 in advance. The rotation center of the impeller 1 is disposed at a position overlapping the intake port 16 described above. When the impeller 1 is rotated by the drive motor 4, a negative pressure is generated near the rotation center portion of the impeller 1, and the fluid on the suction port 2 a side is taken into the impeller chamber 6 and stirred by the impeller 1, while the outer periphery side of the impeller 1. Will be pushed.
[0049]
The drive motor 4 is composed of an outer rotor portion 41 having a magnet 41b facing the outer peripheral portion of the stator portion 42, and a stator portion 42 serving as a current-carrying portion, and when electric power is input to the stator portion 42, A magnetic field is generated between the magnet 41b and the stator portion 42, and the outer rotor portion 41 rotates with the impeller 1 about the rotation shaft 41a. The drive motor 4 is provided in a so-called “longitudinal position” above the impeller chamber 6, and has an effect that liquid does not easily enter the stator portion 42.
[0050]
The outer rotor portion 41 to which the magnet 41b of the drive motor 4 configured as described above is fixed is rotatable with a gap of a predetermined distance from the inner wall of the recess 5 for attaching the drive motor. The arrangement is such that it does not hit the inner wall of the drive motor mounting recess 5.
[0051]
When the drive motor 4 is arranged “vertically” on the top of the impeller 1, the thrust load is lowered downward in the thrust direction due to the thrust load of the outer rotor portion 41 and the pressure of the fluid entering the back side (upper side in FIG. 5) of the impeller 1. Although the load becomes considerably large, in the present embodiment, the impeller 1 acts so as to eliminate the thrust downward in the thrust direction as described above, so that the thrust load is not so large. For this reason, problems such as damage to the bearings 51a and 51b and the thrust receiving washers 51d and 51e due to rotation while receiving a load and burning due to generation of abnormally high frictional heat do not occur. Therefore, it is possible to configure the bearings 51a and 51b and the thrust receiving washers 51d and 51e with members not so high in heat resistance, thereby reducing the material cost.
[0052]
The operation of the self-priming pump device 3 of the present embodiment configured as described above will be described.
[0053]
In the internal space of the case 2, priming water at least enough to immerse the impeller 1 is stored in advance. The surface Y1 of the priming water is a surface perpendicular to the rotation shaft 41a, that is, a surface parallel to the rotation horizontal plane Y of the impeller 1. After this amount of priming water is supplied into the case 2, electric power is supplied to the stator portion 42 of the drive motor 4. Then, the outer rotor portion 41 rotates about the rotation shaft 41 as a center of rotation, whereby the impeller 1 rotates.
[0054]
Due to the rotation of the impeller 1, the pressure in the impeller chamber 6 becomes negative, and the check valve 83 is opened and air is first sucked from a hose (not shown) connected to the suction port 2 a. Subsequently, the mixed air and water or air is sucked into the impeller chamber 6 from the intake port 16 and mixed while being stirred by the rotation of the impeller 1, and the air is discharged from two outlet portions formed in the volute portion 9 of the impeller chamber 6. It is discharged to the liquid separation chamber 7 side. At this time, the flow path in the wide space 7 b of the gas-liquid separation chamber 7 rises in a “vertical vortex” state while circling the straight portion of the relay pipe 8 that penetrates the gas-liquid separation chamber 7.
[0055]
For this reason, the center position of the “longitudinal vortex” formed by the fluid flow becomes a vacuum, and priming water is drawn to the vacuum portion. As a result, air and water are easily separated in the “longitudinal vortex” formed in the gas-liquid separation chamber 7. That is, during this self-priming operation, the gas-liquid mixture moves in the gas-liquid separation chamber 7 while being vigorously stirred, but the liquid flow forms a “vertical vortex”. It takes time for the gas-liquid mixture to reach the top. As a result, air and water are reliably separated before the gas-liquid mixture reaches the upper part of the gas-liquid separation chamber 7, and the liquid is difficult to be discharged from the discharge port 2b formed at the upper part. When gas-liquid separation is performed in this way, light air of mass is accumulated in the upper part of the gas-liquid separation chamber 7 and then discharged from the discharge port 2b, and water of heavy mass falls to the lower part of the gas-liquid separation chamber 7. After returning to the impeller chamber 6 mainly from the return hole formed on the wide space 7b side, the air is stirred again and then discharged to the gas-liquid separation chamber 7 side.
[0056]
By repeating this operation, only the air out of the priming water and the air discharged to the gas-liquid separation chamber 7 by the impeller 1 is discharged from the discharge port 2b. When air is exhausted, water gradually rises in the hose.
[0057]
When the above operation is continued and all the air in the hose is discharged and the hose is filled with water, the self-priming operation state is changed to a steady water supply operation state, and water from the suction port 2a is continuously supplied. Thus, the ink is discharged from the discharge port 2b.
[0058]
As described above, the embodiment of the present invention has been described, but the present invention is not limited to this, and various modifications and applications are possible. For example, in the above-described embodiment, an example of a self-priming pump device has been described. However, the impeller 1 described above can also be applied to various pump devices that are not self-priming. In addition, in the above-described embodiment, an example of a “vertically placed” type pump device in which the drive motor 4 is disposed on the impeller 1 and the rotation shaft 41a is perpendicular to the liquid level in the case 2 will be described. However, the impeller 1 can also be applied to a “horizontal installation” pump device.
[0059]
In the above-described embodiment, the outer diameter dimension 1 of the flat portion 11a of the holding member 11 of the impeller 1 is smaller than the inner diameter dimension W2 of the connecting portion 17. However, the outer diameter dimension W1 may be equal to the inner diameter dimension W2. . In this case, as in the case of the outer diameter dimension W1 <the inner diameter dimension W2, the members constituting the impeller 1 are integrated by a simple construction method in which a die divided into two in the axial direction is pulled straight up and down in the axial direction. Can be molded. In addition, when it does not carry out integral molding by such straight drawing, it is good also as outer diameter dimension 1> inner diameter dimension W2 irrespective of the above-mentioned dimension.
[0060]
【The invention's effect】
In the impeller of the present invention, the blade member is held by the holding member so as to protrude radially outward and axially of the holding member at a position radially away from the center of rotation of the holding member. The outer diameter of the holding member is made smaller than the outer diameter, and a connecting portion for closing the outer peripheral side of the blade member in the axial direction is provided at the axial end of the blade member (the end opposite to the holding member). ing. For this reason, when the impeller rotates due to the water absorption operation or the self-priming operation, the holding member is difficult to receive the pressure of liquid or the like that goes around to the back side of the impeller, and the impeller is thrust in the reverse direction by the rotation of the connecting portion. . As a result, when the above-described impeller is attached to the pump device, it is possible to reduce the thrust load during the self-priming operation of the shaft that supports the rotation of the impeller compared to the conventional case, and wear of the bearing due to the thrust load. And troubles such as burning of members due to generation of frictional heat can be solved.
[0061]
Further, the outer diameter of the holding member smaller than the inner diameter of the connecting portion, since the holding member and the connecting portion is configured so as not to overlap in the axial direction, and molded each member separately ultrasonic welding or the like The holding member, the plurality of blade members, and the connecting portion can be integrally molded with a simple mold configuration that is straightly drawn in the axial direction without using a complicated method such as integration by post-processing using It becomes possible. As a result, the manufacturing cost can be reduced.
[0062]
Further, the pump device of the present invention holds the blade member on the holding member so as to protrude radially outward of the holding member and in the axial direction at a position radially away from the rotation center of the holding member. The rotating horizontal surface of the impeller disposed in the lower part is disposed in parallel to the liquid surface. In other words, a so-called “vertical installation” configuration in which the motor is disposed at the top and the impeller is disposed at the bottom. For this reason, the self-priming efficiency is improved as compared with the conventional “horizontal installation”. In addition, when the “vertically placed” arrangement is used, the thrust load tends to be large, but the present invention is configured to release the liquid that enters the back side of the impeller (the holding member that holds the blade member as compared with the prior art) This thrust load can be reduced. As a result, it is possible to eliminate problems caused by a great thrust load, specifically, wear of bearings and the like, and burning of members due to generation of frictional heat.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an impeller according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the impeller of FIG. 1 as viewed from the direction of arrow II.
FIG. 3 is a bottom view of the impeller of FIG. 1 as viewed from the direction of arrow III.
FIG. 4 is a plan view showing a self-priming pump device using an impeller according to an embodiment of the present invention.
5 is a VOV cross-sectional view of the self-priming pump device of FIG. 4;
6A and 6B are diagrams showing a conventional impeller, in which FIG. 6A is a longitudinal sectional view, and FIG. 6B is a bottom view of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Impeller 2 Case 3 Pump apparatus 4 Drive motor 6 Impeller chamber 11 Holding member 14 Blade member 17 Connection part Y (impeller) rotating horizontal surface Y1 (in the case where it is not driven) Liquid surface

Claims

A liquid having a holding member arranged at the center of rotation and a blade member held on the flat surface of the holding member, rotated in the impeller chamber by a driving source, and blown to the outside by the centrifugal force of the rotation In the impeller for a pump device in which the thrust enters the back side of the flat part and the thrust works from the back side of the flat part toward the surface side where the blade member is installed,
A plurality of blade members held by the holding member are provided so as to protrude radially outward and axially of the holding member at positions spaced apart from the center of rotation of the holding member in a radial direction, and the blade members The outer diameter of the planar portion is made smaller than the outer diameter of the blade, the thrust received by the holding member is reduced, and the outer peripheral side portions of the end portions of the plurality of blade members protruding in the axial direction are connected to each other. A connecting portion that closes the side portion in the axial direction is provided, a thrust in a direction opposite to the thrust is obtained, an outer diameter of the holding member is set smaller than an inner diameter of the connecting portion, and the holding member and the connecting portion And an impeller for a pump device, wherein the holding member, the plurality of blade members, and the connecting portion are integrally formed of resin.

The holding member, the plurality of blade members, and the connecting portion are integrally formed of resin using a metal frame extending from a cylindrical portion standing at a rotation center portion of the holding member to the flat portion as a bone portion. The impeller for a pump device according to claim 1.

3. An impeller for a pump device according to claim 1; a motor disposed on an upper portion of the impeller; and a case for containing the impeller and a liquid, and rotating in an impeller chamber disposed on a lower portion of the motor. The pump device is characterized in that a rotating horizontal surface of the impeller is provided so as to be parallel to a liquid surface in the case when the motor is not driven.