JP4883093B2 - 遠心ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、遠心ポンプに関するものである。

図８に示すように、日本公開特許第２００６−２００４２７号公報は、遠心ポンプを開示している。この遠心ポンプは、ステータブロック１を備え、ステータブロック１は、コア及びコイルからなるステータ２、制御回路３、仕切板４がインサート成形されたモールド樹脂からなる。仕切板４はステータ２の内周側に位置し、またその中央部に凹部４０を備え、軸５の一端が凹部４０で支持される。軸５の外周にはロータ６が取り付けられている。ロータ６は、内周部の軸受６０と外周側の永久磁石６１とが一体に形成されるとともに、軸方向の一端側に羽根車７が一体に形成されている。

この遠心ポンプは、さらにケーシング８を備える。ケーシング８は、ステータブロック１にビス止め固定され、ケーシング８と仕切板４との間に羽根車７を収容するポンプ室が形成される。ケーシング８は、外周側に吐出口８１を、中央に吸い込み口８０を備える。またケーシング８は、軸５の他端を支持する軸支持部１００を備え、軸支持部１００は、吸い込み口８０の周囲のケーシング８からケーシング８の内部に向けて延設された支持リブ１０１によって支持される。軸支持部１００の吸い込み口８０側の面には、水流を羽根車７側に導くコーン状の突出部１００ａが形成されている。

この遠心ポンプでは、ケーシング８に、軸５の他端を支持する軸支持部１００を一体に形成しているため、部品点数が少なくてすむという利点がある。しかしながら、軸支持部１００の外周面と羽根車７の内周面との間に大きな隙間があり、この部分に空気が溜まり、空気を排出しにくいという問題があった。

本発明は上記の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的は、ケーシング内に空気がたまりにくく、かつ、気泡混じりの液体を効率よく排出することができる遠心ポンプを提供することにある。

本発明の遠心ポンプは、吸い込み口を有するケーシングと、前記ケーシングの内側に固定された軸支持部と、前記軸支持部によって支持された軸と、前記軸に回転自在に支持され、その内周面から外周面へ貫通した流路を備え、前記吸い込み口から前記ケーシング内に流入した液体を前記流路を介して外部に排出する羽根車と、前記羽根車を回転させるための駆動部とを備える。本発明の特徴とするところは、前記軸支持部は、前記吸い込み口側の面に形成され前記吸い込み口に向かって突出するコーン状の突出部と、前記突出部の底部の周囲に設けられた周縁部とを備え、前記周縁部の前記吸い込み口側の面は、前記突出部の底部から前記流路の内周面側の開口に向かって延び、外径が前記吸い込み口の内径よりも大きい点にある。

本発明の遠心ポンプは、従来、軸支持部の外面と羽根車の内周面との間にあった隙間を周縁部で埋めることができ、ケーシング内に空気がたまりにくくなる。そして、吸い込み口から羽根車の流路に向かう液体は、コーン状の突出部と周縁部の吸い込み口側の面とによって羽根車の流路の入口（流路の内周面側の開口）付近までガイドされ、その結果、気泡混じりの液体を効率よく排出することができる。

好ましくは、前記軸支持部は、前記ケーシングと一体に形成され前記コーン状の突出部を備えた軸支持部本体と、軸支持部本体の外周に装着され、前記周縁部を構成するリングとからなる。

この場合、軸支持部本体の外周にリングを装着することで、容易に前記周縁部を形成できる。

あるいは、前記軸支持部は、前記ケーシングと別体に形成され、前記ケーシングの内面で前記吸い込み口の端部周縁に固定されてもよい。上述のように、ケーシングと軸支持部本体を一体に形成する場合、ケーシングの成形時の型抜きの都合上、吸い込み口の口径（内径）を軸支持部本体の外径よりも小さくするのは難しい。そこで、軸支持部とケーシングとを別体に形成することで、吸い込み口の口径を、軸支持部の大きさに関係なく、自由に小さくすることができる。これにより、例えば、軸支持部の強度を保ったまま吸い込み口の口径を小さくし、低流量に対応した遠心ポンプを提供することができる。

好ましくは、前記周縁部の前記吸い込み口側の面は、前記羽根車の流路を羽根車の中心側に延長した領域内に位置する。

この場合、軸受けの摩耗などで羽根車の位置がケーシング側にずれてきたとしても、吸い込み口からの水流を羽根車の流入口にスムーズに導くことができる。

好ましくは、前記コーン状の突出部の外面に螺旋状の段部を形成する。

この場合、吸い込み口から流入する水に回転を与えることができ、液体をさらに効率よく排出することができる。

本発明の第１実施形態にかかる遠心ポンプの断面図である。 図１の遠心ポンプのケーシングとリングの一部破断正面図である。 図２Ａのケーシングにリングを装着した状態を示す一部破断正面図である。 図１の要部拡大図である。 図１の突出部に螺旋状の段部を形成した一例を示す部分正面図である。 本発明の第２実施形態にかかる遠心ポンプの断面図である。 図５の遠心ポンプのケーシングと軸支持部の段面図である。 図５の遠心ポンプで、吸い込み口の口径を小さくした変形例を示す断面図である。 従来例の遠心ポンプの断面図である。

以下、本発明を添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
（第１実施形態）
本実施形態の遠心ポンプの基本構造は、図８に示した従来例と同じであり、図１に示すように、ステータブロック１と、吸い込み口８０を有するケーシング８と、ケーシング８の内側に固定された軸支持部８４と、軸支持部８４によって一端が支持され他端がステータブロック１の凹部４０に支持された軸５と、ロータ６を介して軸５に回転自在に支持された羽根車７とを備える。

ステータブロック１は、コア及びコイルからなるステータ２、制御回路３、仕切板４がインサート成形されたモールド樹脂からなる。ステータ２、制御回路３は、羽根車７を回転させるための駆動部を構成する。仕切板４はステータ２の内周側に位置し、底面の中央部に、上述した、軸５の他端を支えるための凹部４０が形成されている。軸５の外周にはロータ６が取り付けられている。ロータ６は、内周部の軸受６０と外周側の永久磁石６１とが一体に形成されるとともに、軸方向のケーシング８側に羽根車７が一体に形成されている。

ケーシング８は、ステータブロック１にビス止め固定され、ケーシング８と仕切板４との間に羽根車７を収容するポンプ室が形成される。ケーシング８は、外周側に吐出口８１（図２Ａ参照）を備え、中央に吸い込み口８０を備える。

軸支持部８４は、ポンプ室の内部で吸い込み口８０と対向する位置に配置されている。軸支持部８４の構成については、詳しくは後述する。

羽根車７は、駆動部によって駆動され、ロータ６と共に軸５の周囲を回転する。羽根車７は、その内周面から外周面へ貫通した流路７０を備え、吸い込み口８０からケーシング内に流入した水を、流路７０を介して吐出口８１から外部に排出する。

以下、軸支持部８４について詳細に説明する。

本実施形態の軸支持部８４は、図２Ａ、２Ｂに示すように、軸支持部本体８４０と、軸支持部８４０の外周に装着されるリング８４１とからなる。

軸支持部本体８４０は、吸い込み口８０の端部周縁のケーシング８からケーシング８の内部に向けて延設された複数（図示例では３本）の支持リブ８３を介して、ケーシング８と一体に形成されている。軸支持部本体８４０は、吸い込み口８０側の面に、吸い込み口８０に向かって突出するコーン状の突出部８４０ａを有し、吸い込み口８０と反対側の面に、軸５の一端を支持する軸受け部８５０を有する。

リング８４１は、軸支持部本体８４０の外径を拡張し、突出部８４０ａの底部の周囲に広がる周縁部を構成するためのものである。リング８４１は、支持リブ８３に対応した複数の溝８４２を有し、溝８４２の中に支持リブ８３が嵌合されるように、軸支持部本体８４０の周囲に装着される。リング８４１は、支持リブ８３と溝８４２との係合によって回転が防止され、また、軸支持部本体８４０の端部に設けられた段部８５とリング８４１の底面に設けた段部（図示せず）とが係合することで、軸方向の位置決めがなされる。リング８４１は、例えば超音波溶着により、軸支持部本体８４０の周囲に固定される。

リング８４１が軸支持部本体８４０の周囲に装着されると、リング８４１の吸い込み口側の一面８４１ａは、突出部８４０ａの底部から羽根車７の流路７０の内周面側の開口７１に向かってなだらかに延び、その面８４１ａの外径（すなわち、リング８４１の外径）は、吸い込み口８０の内径よりも大きい。リング８４１の外周面は羽根車７の内周面に微小隙間を介して対向する。

本実施形態の遠心ポンプは、軸支持部本体８４０の周囲にリング８４１を装着しているので、軸支持部本体８４０の外面と羽根車７の内周面との間の隙間をリング８４１で埋めることができ、ケーシング内に空気がたまりにくくなる。そして、吸い込み口８０から羽根車の流路７０に向かう水は、コーン状の突出部８４０ａとリング８４１の吸い込み口側の面８４１ａとによって流路７０の開口７１付近までスムーズにガイドされ、その結果、気泡混じりの液体を効率よく排出することができる。

なお、ケーシング８と軸支持部８４とを一体に成形する場合、型抜きの都合上、軸支持部８４の外径を吸い込み口８０の内径より大きくすることが難しい（換言すれば、吸い込み口８０の内径を、軸支持部８４の外径より小さくすることが難しい。）。そこで、本実施形態のように、軸支持部８４を、軸支持部本体８４０と、軸支持部本体８４０の周囲に装着するリング８４１とで構成することで、吸い込み口８０の内径が小さくても、軸支持部８４の外径を容易に拡張することができる。

なお、図３に示すように、リング（すなわち、周縁部）８４１の吸い込み口側の面８４１ａは、羽根車の流路７０を羽根車の中心側に延長した領域Ｓ内に位置するのが好ましい。換言すれば、リングの吸い込み口側の面８４１ａは、流路７０の底面７０ａよりも、若干ケーシング８側に位置するのが好ましい。この場合、軸受け６０の摩耗などで羽根車の位置がケーシング側にずれてきたとしても、吸い込み口８０から流入した水を羽根車の流路７０にスムーズに導くことができる。

また、図４に示すように、コーン状の突出部８４０ａの外面に螺旋状の段部８８を形成するのも好ましい。段部８８は、羽根車７の回転方向Ｘに合わせて螺旋を描くように形成される。この場合、吸い込み口８０から流入する水にコーン状の突出部８４０ａで回転を与えて羽根車７側に送ることができ、気泡混じりの水をより効率良く羽根車７に導くことができる。

（第２実施形態）
本実施形態の遠心ポンプの基本構造は、軸支持部８４を除いて、第１実施形態と同じであり、同じ部分には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。

図５、６に示すように、本実施形態の軸支持部８４’は、ケーシング８と別体に形成され、ケーシング８の内面で吸い込み口８０の端部周縁に固定される。

より詳細には、軸支持部８４’は一つのブロック状に形成され、コーン状の突出部８４０ａ’と、突出部８４０ａ’の底部の周囲に設けられた周縁部８４１’と、軸５の一端を支持する軸受け部８５０’とを備える。軸支持部８４’は、周縁部８４１’の外径Ｄ１が吸い込み口８０の内径Ｄ２よりも大きくなるように形成されている。軸支持部８４’は、ケーシング８の内面で吸い込み口８０の端部周縁に、軸方向に沿って取り付けられ、超音波溶接等で固定される。

軸支持部８４’がケーシング８に固定されると、周縁部８４１’の吸い込み口側の面８４１ａ’は、突出部８４０ａ’の底部から流路７０の内周面側の開口７１に向かってなだらかに延び、周縁部８４１’の外周面は羽根車７の内周面に微小隙間を介して対向する。

本実施形態の遠心ポンプは、軸支持部８４’の外面と羽根車７の内周面との間の隙間を周縁部８４１’で埋めることができ、ケーシング内に空気がたまりにくくなる。そして、吸い込み口８０から羽根車の流路７０に向かう水は、コーン状の突出部８４０ａ’と周縁部８４１’の吸い込み口側の面８４１ａ’とによって流路７０の開口７１付近までスムーズにガイドされ、その結果、気泡混じりの液体を効率よく排出することができる。

実施形態１で述べたように、ケーシング８と軸支持部とを一体に成形する場合、型抜きの都合上、吸い込み口８０の内径を、軸支持部の外径より小さくすることが難しい。しかし、本実施形態の遠心ポンプは、軸支持部８４’とケーシング８とが別々に形成されているので、吸い込み口８０の口径Ｄ２を、軸支持部８４の大きさに関係なく、自由に小さくすることができる。例えば、図７に示すように、軸支持部８４の軸受け部８５０’の内径Ｄ３を図５と同じ大きさに保ったまま、吸い込み口８０の内径Ｄ２を小さくすることで、軸強度を保ったまま、より低流量に対応したポンプを提供することができる。

なお、本実施形態でも、第１実施形態と同様に、周縁部８４１’の吸い込み口側の面８４１ａ’は、羽根車の流路７０を羽根車の中心側に延長した領域内に位置するのが好ましい。

また、コーン状の突出部８４０ａ’の外面に螺旋状の段部を形成するのも好ましい。

Claims (5)

1. 以下の構成を備えた遠心ポンプ：
   吸い込み口を有するケーシング、
   前記ケーシングの内側に固定された軸支持部、
   前記軸支持部によって支持された軸、
   前記軸に回転自在に支持され、その内周面から外周面へ貫通した流路を備え、前記吸い込み口から前記ケーシング内に流入した液体を前記流路を介して外部に排出する羽根車、
   前記羽根車を回転させるための駆動部、
   上記において、
   前記軸支持部は、前記吸い込み口側の面に形成され前記吸い込み口に向かって突出するコーン状の突出部と、前記突出部の底部の周囲に設けられた周縁部とを備え、
   前記周縁部の前記吸い込み口側の面は、前記突出部の底部から前記羽根車の流路の内周面側の開口に向かって延び、外径が前記吸い込み口の内径よりも大きいことを特徴とする。
2. 請求項１に記載の遠心ポンプにおいて、
   前記軸支持部は、
   前記ケーシングと一体に形成され、前記コーン状の突出部を備えた軸支持部本体と、
   前記軸支持部本体の外周に装着され、前記周縁部を構成するリングとからなることを特徴とする。
3. 請求項１に記載の遠心ポンプにおいて、
   前記軸支持部は、前記ケーシングと別体に形成され、前記ケーシングの内面で前記吸い込み口の端部周縁に固定されることを特徴とする。
4. 請求項１に記載の遠心ポンプにおいて、
   前記周縁部の前記吸い込み口側の面は、前記羽根車の流路を羽根車の中心側に延長した領域内に位置することを特徴とする。
5. 請求項１に記載の遠心ポンプにおいて、
   前記コーン状の突出部の外面に螺旋状の段部を形成したことを特徴とする。

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