JP5268700B2

JP5268700B2 - ポンプ及びこれを用いた洋風大便器

Info

Publication number: JP5268700B2
Application number: JP2009036917A
Authority: JP
Inventors: 亜矢子原田; 義和牛島; 洋式山▲崎▼; 竜美川瀬; 忠明岩田
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2029-02-19
Also published as: JP2010190154A

Description

本発明は、水洗便器や食器洗浄器などの給水手段に好適なポンプ及びこれを用いた洋風大便器に関する。

洋風大便器の洗浄水をポンプで供給する場合、低揚程(数ｍ)かつ大流量(１００Ｌ／分)の性能が必要であるが、一般的な低揚程かつ大流量に適する軸流ポンプでは、サイズ的にレイアウトが難しいので、例えば、サイズのコンパクトな遠心タイプのポンプが採用されることが多い。一方、本発明に関連する先行技術として、例えば、特許文献１記載の洗濯機用風呂水自吸式ポンプがある。

特許３６１８０７７号公報

ポンプに求められる各種性能のうち、特に流量性能を高めたい場合、例えば、回転数を上げるという方法があるが、回転数を上げると騒音が増大するので、騒音低減のためには回転数を抑制しなければならないという状況がある。そこで、これらの相反する要請を満たすために、さらに高い送給効率のインペラが求められている。

一方、大流量を得るためのその他の手段として、インペラを大きくしたり、インペラの羽根幅を大きくしたりするという方法もあるが、この方法を採用するとポンプ全体のサイズが増大するので、設置スペースの狭い場所には使用できないなどの別の問題が生じる。

図６に示すように、特許文献１などに記載された従来の自吸式ポンプ６０は、吐水量の増大を解決課題の１つに挙げ、ケーシング６３の吸込口６１側にシュラウド６２が設けられた合成樹脂製のセミオープン型インペラ６４を有するものである。このインペラ６４を構成する羽根６５の電動機６６側部分（後縁部６５ａ）は、側面から見て略平坦な形状であり、且つ、後縁部６５ａと対峙するケーシング６３の背壁部６３ａも平坦面で構成されている。また、シュラウド６２の前面とケーシングとの間に広い隙間が存在している。

前面にシュラウド６２が形成されたインペラ６４は、給水側への戻り水が少なく、送給効率が高いという点においては優れているが、シュラウド６２が無い側に位置する羽根６５の後縁部６５ａ付近に乱流６８が発生し易いので、送給効率が下がってしまうことがある。

本発明が解決しようとする第１の課題は、短時間で大流量の液体を送給することができ、静粛性にも優れたポンプを提供することにあり、第２の課題は洗浄機能に優れた洋風大便器を提供することにある。

本発明のポンプは、駆動源の回転力を伝達する回転軸と、前記回転軸に嵌入され液体の吸込側に開口が設けられたシュラウドを有するインペラと、前記インペラを収納するとともに前記開口の前面に位置する吸込口と前記インペラの外周と対向して位置する吐出口とを有するケーシングと、を備えたポンプにおいて、
前記インペラを構成する羽根に、前記回転軸の軸心から外周に向かうにつれて前記軸心方向に拡がる拡幅部を設け、前記拡幅部と前記軸心方向に対向する前記ケーシングに、前記拡幅部に沿って傾斜した斜壁部を設け、前記羽根と前記ケーシングとが対面する箇所は所定間隔の隙間を有していることを特徴とする。ここで、前記インペラの羽根と前記ケーシングが対面する箇所の所定間隔の隙間とは前記インペラに略抵抗を与えない程の極小な隙間をいう。

このような構成とすれば、インペラの羽根に設けられた拡幅部と対向するケーシングに当該拡幅部に沿って傾斜した斜壁部が存在することにより、インペラの駆動源側の回転軸近傍のエリア（空洞部）を無くすことができるため、ポンプの送給効率が向上する。また、インペラの拡幅部に沿って傾斜した斜壁部を設けたことにより、羽根とケーシングとの隙間を極小化することができるため、気体に比べ粘性係数の高い液体中であっても抵抗の少ない状態でインペラが回転する。さらに、インペラの羽根を外周に向かうにつれて拡幅した形状としたことにより、送給する液体量を増加させることができるため、インペラの回転数を上げることなくポンプの送給効率を高めることができ、静粛性も高まる。

ここで、前記インペラの前記吐出口側端の翼厚をＬｏとし、前記インペラの外径をＤとし、前記シュラウドの前記開口から前記吸込口側に向かって突設されたベルリングの厚さをＬ₁としたとき、
０＜Ｌ₁＜３０×Ｌｏ／Ｄの範囲とするとともに、前記ベルリングと前記ケーシングとの隙間を０．５〜１．５ｍｍの範囲とすることが望ましい。

このような構成とすれば、ポンプの送給効率をさらに高めることができる。また、ベルリングとケーシングとの隙間を０．５〜１．５ｍｍの範囲としたことにより、当該隙間から逆流する水を低減することができ、且つケーシングに対するインペラの組み付けを容易にすることもできる。

次に、本発明の洋風大便器は、洗浄水の供給手段として前述したポンプを用いたことを特徴とする。

このような構成とすれば、前記ポンプが小揚程かつ大流量の特性を発揮するため、用便後の排水・洗浄機能に優れた洋風大便器を得ることができる。

本発明により、短時間で大流量の液体を送給することができ、静粛性にも優れたポンプ及び洗浄機能に優れた洋風大便器を提供することができる。

本発明の実施形態であるポンプの回転軸心を含む面における断面図である。図１に示すポンプを構成するインペラの正面図である。図２におけるＡ−Ａ線断面図である。図２に示すインペラの背面図である。本発明の実施形態である洋風便器を示す概略構成図である。従来のポンプを示す断面図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態であるポンプについて説明する。図１に示すように、本実施形態のポンプ１０は、駆動源であるモータ１１の回転力を伝達する回転軸１２と、回転軸１２に嵌入され液体の吸込側に開口１３が設けられたシュラウド１４を有するインペラ１５と、インペラ１５を収納するとともに開口１３の前面に位置する吸込口１６とインペラ１５の外周と対向して位置する吐出口１７とを有するケーシング１８と、を備えている。

図１〜図４に示すように、インペラ１５を構成する複数の羽根１９には、回転軸１２の軸心１２ｃから外周に向かうにつれて軸心１２ｃ方向に拡がる拡幅部２０がそれぞれ設けられ、拡幅部２０と軸心１２ｃ方向に対向するケーシング１８に、拡幅部２０に沿って傾斜した斜壁部２１が設けられている。インペラ１５のシュラウド１４の開口１３には、当該開口１３から吸込口１６側に向かって短円筒状のベルリング２５が設けられている。

また、ケーシング１８に設けられた回転軸１２の軸受け部２３の水密性を保つためのメカニカルシール２２がケーシング１８内のモータ１１側の後壁部２４に配置されている。メカニカルシール２２は、ケーシング１８内の後壁部２４にバネ２８及び複数のパッキン２９などを介して係止された略リング状のカーボンシール３０と、カーボンシール３０に回転自在に密着した状態でインペラ１５の背面側に配置されたリング状のセラミックシール３１とを備えている。ポンプ１０稼働中は、インペラ１５とともに回転するセラミックシール３１がカーボンシール３０に密着したまま摺動回転することにより、水密性が保たれる。

ポンプ１０においては、インペラ１５の羽根１９に設けられた拡幅部２０と対向するケーシング１８に当該拡幅部２０に沿って傾斜した斜壁部２１が存在することにより、インペラ１５の駆動源側（モータ１１側）の回転軸１２近傍のエリア（空洞部）を無くすことができるため、乱流が発生せず、ポンプ１０の送給効率が高まる。

また、図１に示すように、インペラ１５の羽根１９の拡幅部２０に沿って傾斜した斜壁部２１をケーシング１８に設けることにより、羽根１９とケーシング１８との隙間２６を極小化しているため、気体に比べ粘性係数の高い液体中（水中）であっても抵抗の少ない状態でインペラ１５が回転する。さらに、図３に示すように、インペラ１５の羽根１９を外周に向かうにつれて拡幅した形状としたことにより、送給する液体量（水量）を増加させることができるため、インペラ１５の回転数を上げることなくポンプ１０の送給効率を高めることができ、静粛性も優れている。

一方、ポンプ１０においては、図１に示すように、インペラ１５の吐出口１７側の端縁部１９ａの翼厚をＬｏとし、インペラ１５の外径をＤとし、シュラウド１４の開口１３からケーシング１８の吸込口１６に向かって突設されたベルリング２５の厚さをＬ₁としたとき、０＜Ｌ₁＜３０×Ｌｏ／Ｄの範囲とするとともに、ベルリング２５とケーシング１８との隙間２７を０．５〜１．５ｍｍの範囲としている。

このように、翼厚Ｌｏ、インペラの外径Ｄ及びベルリング２５の厚さＬ₁が前記関係式０＜Ｌ₁＜３０×Ｌｏ／Ｄを満たすように設定したことにより、圧力の高いポンプ室から圧力の低い吸込口１６へ逆流する水に対して抵抗となり、逆流する水を低減できるので、ポンプ１０の送給効率がさらに高まる。

また、ベルリング２５とケーシング１８との隙間２７を０．５〜１．５ｍｍの範囲としたことにより、当該隙間２７から浸入する水を低減することができるため、送給効率の向上に有効である。さらに、隙間２７を前記範囲としたことにより、ケーシング１８に対するインペラ１５の組み付けが容易となる。

次に、図５に基づいて、本発明の実施形態である洋風大便器４０について説明する。図５に示すように、洋風大便器４０は、便器本体４１、水タンク４２、ポンプ１０及び制御部４３などで構成されている。図５に示すポンプ１０は図１などに基づいて説明したポンプ１０と同じものである。

使用者が便器洗浄スイッチ（図示せず）を操作すると、ポンプ１０が稼働し、水タンク４２内の水Ｗが便器本体４１に向かって送給される。便器本体４１へ送給された水はリム流路４４とゼット流路４５とに分岐され、それぞれリム吐水及びゼット吐水として便器本体４１内へ送り込まれる。リム吐水は便器本体４１のボール部４１ａ内を洗浄し、ゼット吐水はボール部４１ａ内の汚物を排出する。

このように、洋風大便器４０は、リム吐水及びゼット吐水が同時に行われるため、瞬間的に大量の水を便器本体４１へ送給する必要があるが、ポンプ１０は小揚程かつ大流量の特性を発揮するため、短時間で大流量の水を送給することができる。このため、用便後のボール部４１ａ内の汚物の排出及びボール部４１ａの洗浄がスムーズかつ的確に行われ、洋風大便器４０は優れた排水・洗浄機能を発揮する。また、ポンプ１０は比較的少ない回転で大流量の水を送給することができるため、静粛性にも優れている。

本発明のポンプは、水洗便器や食器洗浄器などの給水手段として広く利用することができるほか、液体の送給手段として他の分野においても使用可能である。

１０ポンプ
１１モータ
１２回転軸
１２ｃ軸心
１３開口
１４シュラウド
１５インペラ
１６吸込口
１７吐出口
１８ケーシング
１９羽根
１９ａ端縁部
２０拡幅部
２１斜壁部
２２メカニカルシール
２３軸受け部
２４後壁部
２５ベルリング
２６，２７隙間
２８バネ
２９パッキン
３０カーボンシール
３１セラミックシール
４０洋風大便器
４１便器本体
４１ａボール部
４２水タンク
４３制御部
４４リム流路
４５ゼット流路
Ｄインペラの外径
Ｌｏ翼厚
Ｌ₁ ベルリングの厚さ
Ｗ水

Claims

駆動源の回転力を伝達する回転軸と、前記回転軸に嵌入され液体の吸込側に開口が設けられたシュラウドを有するインペラと、前記インペラを収納するとともに前記開口の前面に位置する吸込口と前記インペラの外周と対向して位置する吐出口とを有するケーシングと、を備えたポンプにおいて、
前記インペラを構成する羽根に、前記回転軸の軸心から外周に向かうにつれて前記軸心方向に拡がる拡幅部を設け、前記拡幅部と前記軸心方向に対向する前記ケーシングに、前記拡幅部に沿って傾斜した斜壁部を設け、前記羽根と前記ケーシングとが対面する箇所は所定間隔の隙間を有していることを特徴とするポンプ。
前記インペラの前記吐出口側端の翼厚をＬｏとし、前記インペラの外径をＤとし、前記シュラウドの前記開口から前記吸込口側に向かって突設されたベルリングの厚さをＬ₁としたとき、
０＜Ｌ₁＜３０×Ｌｏ／Ｄの範囲とするとともに、前記ベルリングと前記ケーシングとの隙間を０．５〜１．５ｍｍの範囲としたことを特徴とする請求項１記載のポンプ。
洗浄水の供給手段として請求項１または２記載のポンプを用いたことを特徴とする洋風大便器。