JP4720535B2 - ポンプおよびそれを備えた液体循環装置 - Google Patents

Description

本願発明は、モータにより駆動され、液体を吸入して吐出するポンプおよび同ポンプを備えた液体循環装置に関するものである。

液体を吸排する羽根車と羽根車を駆動するモータとが、モータの回転軸によって直接接続された、いわゆる機械式ポンプにおいては、上記羽根車を内蔵したケーシングと、ケーシングに側設されたモータとを有しており、このモータは、板状のブラケットに取りつけられた後、ケーシングの側部に立設されたブラケット固定用のリブに固定されている。

次に、ケーシングの側部には、モータ側へ凹設されるとともに、底部の中心に回転軸の貫通穴が配置された軸受部が設けられており、モータの回転軸は、モータ側より上記貫通穴を貫通して、ケーシング内の羽根車に接続されている。

また、ケーシング内において回転軸の外周には、ケーシング内の液体がモータ側へ漏れることを防止するためのメカニカルシールが取りつけられていて、上記軸受部には、軸受部とメカニカルシールとの間の液漏れを防止するために、メカニカルシールの一端が収納される凹所が形成された環状のパッキンが設けられている。

ここで、上記メカニカルシールがパッキンに押しつけられることにより、メカニカルシールとパッキンとの間のシール性を確保するとともに、パッキンと軸受部との間における液漏れを防止している。

上記の構成において、モータにより羽根車が駆動され、ケーシング内に液体が流入した際に、回転軸の外周に取りつけられたメカニカルシールと、軸受部に配置されたパッキンによって、ケーシングからモータ側への液漏れを防止することができるポンプが提案されている（特許文献１）。
特開平７−２８６５９３号公報

しかしながら、前記背景技術の特許文献１に記載のポンプにおいては、回転軸の外周に取りつけられたメカニカルシールが、軸受部に配置されたパッキンに押しつけられた際に、この押しつける力が強い場合は、パッキンが強く圧縮されることによりパッキン全体の形状が変形する可能性があった。

そして、上記変形が起こった場合は、パッキンと軸受部との間のシール性が損なわれることにより、ケーシング内の液体がモータ側へ漏れてしまうという問題点があった。

本願発明はこのような上記背景技術の課題を解決するものであり、パッキンの変形を抑えて、常時パッキンと軸受部との間のシール性を確保することにより、メカニカルシールがパッキンに強く押しつけられた場合でも、ケーシングからモータ側への液漏れを防止できるポンプを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願請求項１記載の発明は、液体を吸排する羽根車を内蔵したケーシングと、ケーシングに側設され、羽根車に接続された回転軸により羽根車を駆動するモータと、回転軸の外周に取りつけられたメカニカルシールと、を有し、ケーシングの側部には、モータ側へ凹設され中心に回転軸の貫通穴が配置された軸受部と、軸受部には、軸受部とメカニカルシールとの間の液漏れを防止するために、メカニカルシールの一端が収納される凹所が形成された環状のパッキンと、を備え、パッキンの外底面の外周に沿ってモータ側へ突出された環状の突起を設けて、軸受部の内底面の外周に沿って、環状の突起が余裕を持って納められる環状の溝を形成している。

本願請求項２記載の発明は、上記請求項1記載のポンプにおいて、パッキンの外側面には、軸受部の内側面に当接してパッキンの位置ずれを防止する、複数の環状の凸部を設けたことを特徴としている。

本願請求項３記載の発明は、上記請求項1または２記載のポンプにおいて、ケーシングの側部には、モータを取りつけるブラケットを備え、軸受部の外底面のモータ側に立設されて、ブラケットに当接することにより軸受部を支持する凸起を設けたことを特徴としている。

本願請求項４記載の発明は、上記請求項１から３のいずれか１項に記載のポンプにおいて、ケーシングの側部に立設されるとともに、軸受部の外周より放射状に形成された複数のリブを備え、リブの高さは、軸受部の外周側を最も高くしたことを特徴としている。

本願請求項５記載の発明は、上記請求項１から４のいずれか１項に記載のポンプを備えた液体循環装置としたことを特徴としている。

本願請求項１記載の発明のポンプにおいては、メカニカルシールがパッキンに強く押しつけられた場合に、パッキンの外底面の外周に沿ってモータ側へ突出された環状の突起が変形し、この変形が、軸受部の内底面の外周に沿って形成された環状の溝の中で許容される、すなわち変形が逃がされることにより、パッキン全体の変形を抑えることができることから、常時パッキンと軸受部との間のシール性を確保して液漏れを防止するポンプを提供できる。

本願請求項２記載の発明のポンプにおいては、特に、パッキンの外側面に設けられた複数の環状の凸部を、軸受部の内側面に当設させることにより、軸受部に配置されたパッキンの位置ずれを防止できるために、パッキンと軸受部との間のシール性を、より高めることができる。

本願請求項３記載の発明のポンプにおいては、特に、軸受部の外底面に設けられた凸起を、ブラケットに当設することによって、軸受部をブラケットで支持できるために、軸受部の変形を防止して、パッキンと軸受部との間のシール性を、さらに高めることができる。

本願請求項４記載の発明のポンプにおいては、特に、ケーシングの側部に複数のリブを立設し、これらのリブを、軸受部の外周より放射状に形成するとともに、各々のリブの高さを、軸受部の外周において最も高くすることにより、軸受部の強度を確保することで軸受部の変形を確実に防止できるために、パッキンと軸受部との間のシール性を、きわめて高めることができる。

本願請求項５記載の発明の液体循環装置においては、特に、上記ポンプを液体循環装置に組み込むことで、液体循環装置の使い勝手を大いに高めることができる。

図１から６は、本願発明の実施形態であるポンプ１８を示している。このポンプ１８は図１に示すように、浴槽水循環装置の循環往路１に設けられている。

また、このポンプ１８は図２、３に示すように、液体を吸排する羽根車２を内蔵したケーシング３と、ケーシング３に側設され、羽根車２に接続された回転軸４により羽根車２を駆動するモータ５と、回転軸４の外周に取りつけられたメカニカルシール６と、を有し、ケーシング３の側部には、モータ５側へ凹設され中心に回転軸４の貫通穴７が配置された軸受部８と、軸受部８には、軸受部８とメカニカルシール６との間の液漏れを防止するために、メカニカルシール６の一端が収納される凹所が形成された環状のパッキン９と、を備え、パッキン９の外底面の外周に沿ってモータ５側へ突出された環状の突起１０を設けて、軸受部８の内底面の外周に沿って、環状の突起１０が余裕を持って納められる環状の溝１１を形成している。

次に、パッキン９の外側面には、軸受部８の内側面に当接してパッキン９の位置ずれを防止する、複数の環状の凸部１２を設けている。

また、ケーシング３の側部には、モータ５を取りつけるブラケット１３を備え、軸受部８の外底面のモータ５側に立設されて、ブラケット１３に当接することにより軸受部８を支持する凸起１４を設けている。

さらに、ケーシング３の側部に立設されるとともに、軸受部８の外周より放射状に形成された複数のリブ１５を備え、リブ１５の高さは軸受部８の外周側を最も高くしている。

以下、この実施形態のポンプ１８を、より具体的詳細に説明する。図１に示すように、人工大理石やステンレスまたはＦＲＰ（繊維強化プラスチック）等からなる浴槽１６があり、その浴槽１６の外側には浴槽１６内の浴槽水１７を吸入して吐出するためのポンプ１８と、浴槽水１７を加熱するための、ガスや電気または灯油等を用いた加熱部１９が設置されている。

浴槽１６の下部の側面には、浴槽水１７の流出口２０が取りつけられていて、その流出口２０には、耐熱塩ビ（塩化ビニル）やステンレス等からなる循環往路１が接続されている。循環往路１の途中には、ポンプ１８が取りつけられていて、さらに循環往路１は加熱部１９に接続されている。

そして加熱部１９には、同じく耐熱塩ビ（塩化ビニル）やステンレス等からなる循環復路２１が接続されていて、その循環復路２１は、浴槽１６の側面であって流出口２０の上方に取りつけられた流入口２２に接続されている。

図２から６に示すように、ポンプ１８は、浴槽水１７を吸排する羽根車２を内蔵し、一方の側部に側板２３が設けられ、他方の側部が開口しているケーシング３と、このケーシング３の側板２３側に設けられたモータ５と、ケーシング３が開口している側に取りつけられたケーシングカバー２４とから構成されている。

上記ケーシング３内は、下側に羽根車２が収納される羽根車室２７が設けられており、上側に羽根車２より吐出された浴槽水１７を送水するための、送水室２８が設けられている。羽根車室２７と送水室２８とは、ケーシング３内の側方に配置された送水路２９により接続されており、羽根車室２７と送水室２８との間には、送水室２８に接続されて、浴槽水１７中の気泡と水とを分離する気水分離室３０が設けられている。

また、ケーシング３の側板２３には、モータ５側へ凹設されるとともに底面の中心に、モータ５の回転軸４の貫通穴７が形成された軸受部８が設けられており、上記回転軸４は、貫通穴７よりケーシング３内に挿入されて、羽根車２に接続されている。

上記軸受部８には、ＮＢＲやシリコンゴム等からなり、環状のパッキン９が配置されていて、このパッキン９の羽根車２側は、中心を貫通する回転軸４の周辺が環状の凹形に形成されている。パッキン９の外側面、すなわちパッキン９が軸受部８の内側面と対向するところには、複数の環状の凸部１２が設けられており、この凸部１２により、軸受部８に配置されたパッキン９の位置ずれが防止されている。

上記パッキン９の軸受部８側、すなわちパッキン９の外底面の外周に沿って、環状の突起１０が設けられており、この突起１０と対向する軸受部８の内底面の外周に沿って、突起１０が挿入される溝１１が設けられている。ここで、溝１１の幅は、突起１０の幅より広くなるように形成されている。

また、パッキン９の羽根車２側であって回転軸４の外周には、メカニカルシール６が設けられており、このメカニカルシール６は、パッキン９の上記凹形に形成されたところに固定される、セラミック等からなるリング形の固定部材３１と、固定部材３１の羽根車２側に配置されるとともに、回転軸４の外周に固定されて回転軸４とともに回転する、カーボン等からなる回転部材３２より構成されている。

上記回転部材３２の固定部材３１側には、環状のシール部３２ａが設けられていて、このシール部３２ａが、回転軸４とともに回転しながら固定部材３１に押しつけられることにより、回転軸４からモータ５側への浴槽水１７の漏れを防止している。

さらに、回転部材３２のシール部３２ａが固定部材３１に押しつけられることにより、固定部材３１がパッキン９に押しつけられてパッキン９に固定され、かつパッキン９が軸受部８に押しつけられるために、固定部材３１とパッキン９との間、およびパッキン９と軸受部８との間からにおいても、浴槽水１７の漏れを防止している。

このとき、固定部材３１がパッキン９に強く押しつけられた場合は、上記パッキン９の突起１０が側方向に変形するが、この突起１０と対向する軸受部８に設けられた溝１１の幅が、突起１０より広く形成されているために、突起１０の変形を溝１１内で許容する、すなわち逃がすことができ、その結果、パッキン９全体の変形を抑えることで、例えば、パッキン９の側部や底部の変形による、パッキン９と軸受部８との間からの浴槽水１７の漏れを防止することができる。

次に、モータ５は、板状のブラケット１３にビス２５により固定されており、そのブラケット１３は、ケーシング３の側板２３に立設された複数の取りつけリブ２６に取りつけられている。

上記軸受部８のブラケット１３側、すなわち軸受部８の底部には、外周側に環状の凸起１４が突設されており、この凸起１４がブラケット１３に当設されることにより、軸受部８がブラケット１３によって支持されるように構成されている。

また、上記側板２３のブラケット１３側には、軸受部８の変形を防止するための複数のリブ１５が立設されるとともに、軸受部８の外周より放射状に形成されていて、そのリブ１５の高さは、軸受部８の外周では、凸起１４と同じ高さに設定され、凸起１４と同様にブラケット１３に当設している。リブ１５の高さは、軸受部８の外周から離れるに従い減少するように形成されている。

このように、軸受部８においては、凸起１４をブラケット１３に当設させて支持するとともに、軸受部８の外周に、側板２３より立設されたリブ１５を放射状に配置し、かつ軸受部８の外周におけるリブ１５の高さを最も高く形成して、さらに、この最も高さが高いリブ１５の部分を、凸起１４と同様にブラケット１３に当設させることにより、軸受部８の変形を防止している。

次に、ケーシングカバー２４は、ケーシング３が開口している側に、ビス２５により固定されており、ケーシング３とケーシングカバー２４との間には、仕切板３３が介設されていて、この仕切板３３の側部には、ケーシングパッキン３４が配置されている。

ケーシングカバー２４の上部には、浴槽水１７を吸入する吸入口３５と、浴槽水１７が吐出される吐出口３６とが設けられている。ケーシングカバー２４内には、吸入口３５に接続されている吸入路３７と、吐出口３６に接続されている貯水室３８と、貯水室３８に接続されている循環室３９とが設けられている。

また、上記仕切板３３には、ケーシング３内の送水室２８とケーシングカバー２４内の貯水室３８とを連通する送水口４０と、同様に羽根車室２７と吸入路３７とを連通する給水口４１と、さらに、羽根車室２７と循環室３９とを連通する循環口４２とが設けられている。

そして、ケーシングパッキン３４は仕切板３３と略同一の形状に形成されており、仕切板３３の送水口４０と給水口４１、および循環口４２と各々対応する開口が設けられている。

以上の構成において、本願発明の実施形態におけるポンプ１８および、このポンプ１８を備えた浴槽水循環装置の動作を図１から６を用いて説明する。

ポンプ１８において、ケーシングカバー２４の吸入口３５より、呼び水としての浴槽水１７を、吸入路３７から給水口４１を介して羽根車室２７まで導入してモータ５を駆動すると、モータ５の回転軸４が回転するとともに、回転軸４に接続され、ケーシング３内の羽根車室２７に収納された羽根車２が回転する。

羽根車２が回転すると、吸入路３７内に滞留していた空気が、仕切板３３の給水口４１より羽根車室２７へ吸入される。吸入された空気は、回転する羽根車２によって羽根車室２７内の浴槽水１７と混合され、空気が混入された浴槽水１７が、羽根車２により送水路２９より送水室２８に送水される。

次に、送水室２８に送水された浴槽水１７は、気水分離室３０に導入されて浴槽水１７に混入された空気が分離され、この分離された空気は仕切板３３の送水口４０を通って、ケーシングカバー２４の吐出口３６より吐出される。

一方、空気とともに送水口４０を通った浴槽水１７は貯水室３８に流入し、この貯水室３８に接続された循環室３９より、仕切板３３の循環口４２を介して羽根車室２７に循環される。

羽根車室２７に循環された浴槽水１７は、再び給水口４１より流入した空気と混合され、その後、気水分離室３０において分離された空気は吐出口３６より吐出されて、浴槽水１７は羽根車室２７に循環される。

上記の繰り返しにより、吸入路３７内に滞留していた空気が、吐出口３６より吐出されることにより、吸入路３７内の圧力が減少する。この圧力減少により、吸入路３７と吸入口３５が接続された循環往路１との間に圧力差が生じ、上記圧力差によって、浴槽１６内の浴槽水１７が循環往路１を介して吸入口３５より吸入されることで、浴槽水１７の循環が開始され、すべての空気が吐出口３６より吐出されることで、いわゆる自吸が完了する。

上記自吸が完了した後は、吸入口３５より吸入された浴槽水１７は、吸入路３７より給水口４１を介して羽根車室２７に給水され、回転する羽根車２によって、送水路２９より送水室２８へ送水された後、送水口４０を介して吐出口３６より吐出される。

このとき、ケーシング３内において、モータ５の回転軸４の外周に設けられたメカニカルシール６により、ケーシング３からモータ５への浴槽水１７の漏れを防止することができ、ケーシング３の側板２３に設けられた軸受部８に配置されたパッキン９に、メカニカルシール６の固定部材３１が押しつけられることによって、メカニカルシール６と軸受部８との間からの浴槽水１７の漏れも防止することができる。

また、パッキン９に固定部材３１が強く押しつけられた場合は、パッキン９の外底面の外周側に設けられた突起１０を変形させ、この突起１０の変形を、軸受部８の底面の外周側に突起１０が挿入されるように配置され、突起１０の幅より広く形成された溝１１内で許容する、すなわち逃がすことにより、パッキン９全体の変形を防止することで、パッキン９と軸受部８との間からの浴槽水１７の漏れについても防止することができる。

さらに、軸受部８の外底面の外周側に環状の凸起１４を突設し、この凸起１４がブラケット１３に当設されることにより、軸受部８がブラケット１３によって支持され、かつ側板２３のブラケット１３側には、軸受部８の変形を防止するための複数のリブ１５が立設されるとともに、軸受部８の外周より放射状に形成されていて、そのリブ１５の高さが、軸受部８の外周では凸起１４と同じ高さに設定され、上記凸起１４と同様にブラケット１３に当設している。

このようにして、軸受部８の変形を防止することにより、パッキン９と軸受部８との間からの浴槽水１７の漏れを、より確実に防止することができる。

吐出口３６より吐出された浴槽水１７は、吐出口３６に接続された循環往路１を通って、ガスや電気または灯油等を用いた加熱部１９に導入され、所定の温度まで加熱された後、その加熱部１９に接続された循環復路２１を流れて、浴槽１６の側面の流出口２０の上側に取りつけられた流入口２２より、浴槽１６内へ流入する。

このように浴槽水１７を、ポンプ１８を用いることにより循環し、加熱部１９において所定の温度まで加熱することで、浴槽１６内の浴槽水１７を所定の温度まで加熱し、かつ加熱後も浴槽水１７の循環を継続することで、浴槽水１７の温度を常時所定温度に保つことができる。

以上のように本願発明の実施形態によれば、メカニカルシール６の固定部材３１が、軸受部８に配置されたパッキン９に強く押しつけられた場合は、パッキン９の外底面の外周側に沿って設けられた突起１０を側方向に変形させ、この突起１０と対向する軸受部８の溝１１の幅が突起１０より広く形成されているために、突起１０の変形を溝１１内で逃がすことができる。

よって、パッキン９全体の変形を抑えることで、例えば、パッキン９の側部や底部の変形による、パッキン９と軸受部８との間からの浴槽水１７の漏れを防止することができる。

また、軸受部８のブラケット１３側、すなわち軸受部８の外底面のモータ側には環状の凸起１４が立設されており、この凸起１４がブラケット１３に当設されることにより、軸受部８がブラケット１３によって支持される。

さらに、ケーシング３の側板２３のブラケット１３側には、軸受部８の変形を防止するための複数のリブ１５が立設されるとともに、軸受部８の外周より放射状に形成されていて、そのリブ１５の高さは、軸受部８の外周では、凸起１４と同じ高さに設定され、凸起１４と同様にブラケット１３に当設している。

このように、凸起１４により軸受部８を支持するとともに、軸受部８を補強するリブ１５をケーシング３の側板２３に立設し、かつ軸受部８の外周より放射状に形成し、そのリブ１５の高さを、軸受部８の外周では凸起１４と同じ高さに設定して、凸起１４と同様にブラケット１３に当設させることにより、軸受部８の変形を防止することで、パッキン９と軸受部８との間からの浴槽水１７の漏れを、より確実に防止することができる。

なお、上記本願発明の実施形態においては、浴槽水１７の循環に用いられるポンプ１８を示しているが、例えば、給湯機器に使用されるポンプや井戸用ポンプ、さらには給水用ポンプ等に用いられる機械式ポンプであってもよい。

また、ケーシング３およびケーシングカバー２４の材質については特に示していないが、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等のプラスチックやステンレス等の金属により構成されているものである。

本願発明の実施形態であるポンプを備えた浴槽水の循環装置の構成を示す側面図。 同ポンプの正面図（一部断面図）。 同ポンプの軸受部の拡大図。 同ポンプのケーシングの内部構造図。 同ポンプのケーシングカバーの内部構造図。 同ポンプの仕切板の正面図。

符号の説明

１ 循環往路
２ 羽根車
３ ケーシング
４ 回転軸
５ モータ
６ メカニカルシール
７ 貫通穴
８ 軸受部
９ パッキン
１０ 突起
１１ 溝
１２ 凸部
１４ 凸起
１５ リブ
２１ 循環復路

Claims (5)

1. 液体を吸排する羽根車を内蔵したケーシングと、ケーシングに側設され、羽根車に接続された回転軸により羽根車を駆動するモータと、回転軸の外周に取りつけられたメカニカルシールと、を有し、ケーシングの側部には、モータ側へ凹設され中心に回転軸の貫通穴が配置された軸受部と、軸受部には、軸受部とメカニカルシールとの間の液漏れを防止するために、メカニカルシールの一端が収納される凹所が形成された環状のパッキンと、を備え、パッキンの外底面の外周に沿ってモータ側へ突出された環状の突起を設けて、軸受部の内底面の外周に沿って、環状の突起が余裕を持って納められる環状の溝を形成したことを特徴とするポンプ。
2. パッキンの外側面には、軸受部の内側面に当接してパッキンの位置ずれを防止する、複数の環状の凸部を設けたことを特徴とする請求項１記載のポンプ。
3. ケーシングの側部には、モータを取りつけるブラケットを備え、軸受部の外底面のモータ側に立設されて、ブラケットに当接することにより軸受部を支持する凸起を設けたことを特徴とする請求項１または２記載のポンプ。
4. ケーシングの側部に立設されるとともに、軸受部の外周より放射状に形成された複数のリブを備え、リブの高さは、軸受部の外周側が最も高くなるようになしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のポンプ。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のポンプを備えたことを特徴とする液体循環装置。

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