JP7373731B2

JP7373731B2 - 自吸式ポンプ

Info

Publication number: JP7373731B2
Application number: JP2019171417A
Authority: JP
Inventors: 裕章内山
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2023-11-06
Anticipated expiration: 2039-09-20
Also published as: JP2021046847A

Description

本発明は、自吸式ポンプに関するものである。

この種の自吸式ポンプは、羽根車と、羽根車を駆動する電動機と、羽根車を収容するケーシングとを備える。ケーシングは、羽根車の外周を囲むボリュートを備えるケーシング本体と、ケーシング本体に対して接合されるケーシングカバーと、ケーシング本体とケーシングカバーとの間に介在される仕切板とを有する。仕切り板には、ケーシング本体の内部とケーシングカバーの内部とを連通して、自吸モード時に水をボリュート内に戻すための還流穴が配設される（特許文献１参照）。

特開２００７－１８７０６３号公報

前述の構成では、還流穴を流れてボリュート内に戻される水が乱流となり得るため、羽根車の羽根（ブレード）が還流穴の近傍を通過する際に比較的大きな振動が発生するという課題を有していた。

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、羽根車の羽根が還流穴の近傍を通過する際に生じ得る振動を低減することができる自吸式ポンプを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の態様に係る自吸式ポンプは、羽根車と、羽根車を駆動する電動機と、羽根車を収容するケーシングと、を備え、ケーシングは、羽根車の外周を囲むボリュートを備えるケーシング本体と、ケーシング本体に対して接合されるケーシングカバーと、ケーシング本体とケーシングカバーとの間に介在され、ケーシング本体の内部とケーシングカバーの内部とを連通する還流穴を備える仕切板とを有し、還流穴は、設置状態での仕切板の下端側部分を切り欠いて形成されて下向きに開口する切欠きと、切欠きの周縁部からケーシングカバー側へと延在する逆Ｕ字状の突起部とを有する。

本開示によれば、羽根車の羽根が還流穴の近傍を通過する際に生じ得る振動を低減することができる自吸式ポンプを提供することができる。

実施形態に係る自吸式ポンプの側断面図である。実施形態に係る自吸式ポンプの分解斜視図である。ケーシングカバーの斜視図である。仕切板の正面図である。図４のＡ－Ａ線による断面図である。

以下、本実施形態を図面と共に詳述する。

本実施形態に係る自吸式ポンプは、給湯機器及び暖房機器の循環用ポンプ、食器洗浄機及び洗濯機の給水ポンプ等の用途に適用することができる。

図１及び図２に示すように、自吸式ポンプ１は、羽根車２と、羽根車２を駆動する電動機３と、羽根車２を収容するケーシング４とを備える。なお、本実施形態では、図１中の左側を「正面」又は「前面」と称し、図１中の右側を「背面」又は「後面」と称する。

羽根車２は、羽根車２の周方向に間隔をおいて複数配置される羽根（ブレード）２ａと、羽根２ａの一端側（前端側）を覆う前面シュラウド２ｂと、羽根２ａの他端側（後端側）を覆う後面シュラウド２ｃとを有する。

電動機３は、羽根車２を回転駆動するためのステータ５と、ステータ５及び制御基板６をモールド樹脂部７によって被覆するステータモールド８とを有する。また、電動機３は、羽根車２と一体に形成されるロータ１０と、ロータ１０を支持する軸１１とを有する。

ステータモールド８は、複数の金属板が積層されて形成されるステータコア１２と、ステータコア１２を覆う絶縁板１３と、絶縁板１３にコイル１４が巻き回されて形成されるステータ５と、コイル１４に流れる電流を制御する制御基板６とを有する。

また、ステータモールド８の前面（図１中の左側）に、分離板１５が配置され、分離板１５には、羽根車２の軸１１の一端側（後端側）を支持する円筒状の第一軸支持部（ボス）１６が配設される。

ロータ１０は、ステータ５の内周側に配置される円筒状のマグネット１７と、マグネット１７の外周側を覆うマグネットカバー１８と、マグネット１７の内周側を被覆するモールド樹脂部２０とを有する。マグネットカバー１８は、モールド樹脂部２０とは別体で樹脂成形される。ロータ１０（モールド樹脂部２０）は、首部（接続部）９を介して羽根車２（後面シュラウド２ｃ）に接続されている。ロータ１０は、軸受２１を介して軸１１に支持されており、ロータ１０及び羽根車２が、軸１１を回転中心として回転できるようになっている。

図１から図３に示すように、ケーシング４は、羽根車２の外周を囲むボリュート３１を備えるケーシング本体３２を有する。ケーシング本体３２の後面（図１中の右側）に、Ｏリング３３を介在させてステータモールド８の分離板１５が接合される。

その一方で、ケーシング本体３２におけるステータモールド８とは反対側の前面（図１中の左側）には、仕切板３４及びパッキン（板状のシール材）３５を介在させてケーシングカバー３６が接合される。すなわち、ケーシング本体３２とケーシングカバー３６との間には、仕切板３４及びパッキン３５が介在されている。

図３に示すように、ケーシングカバー３６は、吸込口４１と、吐出口４２と、排水口４３と、後述する吐出室４６から吸込室４５への還流通路４４とを有する。ケーシング本体３２におけるステータモールド８側とは反対側の前面に、ケーシングカバー３６が仕切板３４及びパッキン３５を介在させて接合されることにより、ケーシングカバー３６と仕切板３４との間に、吸込室４５及び吐出室４６が形成される。

また、ケーシングカバー３６には、羽根車２の軸１１の他端側（前端側）を支持する円筒状の第二軸支持部（ボス）４７が配設される。この第二軸支持部４７は、設置状態で後述する吸込穴５３を貫通して、さらに、第一軸支持部１６に向かって延在している。

ケーシングカバー３６には、吸込室４５と吐出室４６とを区画形成するための直線状壁部４８及び曲線状壁部４９が配設される。この曲線状壁部４９は、第二軸支持部４７の外周側に、第二軸支持部４７と同心円状に形成されている。

図２に示すように、ケーシングカバー３６に、ステータモールド８の分離板１５と係合するための複数本（本実施形態では、四本）のボス５１が配設され、ケーシング本体３２には、ケーシングカバー３６のボス５１が挿通される挿通部５２が配設される。

これらのステータモールド８（電動機３）と、ケーシング本体３２と、ケーシングカバー３６とは、ビス（図示せず）を用いて固定される。

図１及び図２に示すように、仕切板３４及びパッキン３５は、重ね合わせて一体とされて、ケーシング本体３２におけるケーシングカバー３６側の前面を閉塞する。仕切板３４には、吸込穴５３と、吐出穴５４と、自吸用の還流穴５５とが形成される。

仕切板３４の吸込穴５３は、設置状態での仕切板３４の中央部分に形成される。吸込穴５３は、ケーシングカバー３６と仕切板３４との間に形成される吸込室４５と、ケーシング本体３２内に配置される羽根車２の入口とを連通する。

仕切板３４の吐出穴５４は、設置状態での仕切板３４の上端側部分に形成される。吐出穴５４は、ケーシング本体３２に形成されるボリュート３１の出口と、ケーシングカバー３６と仕切板３４との間に形成される吐出室４６とを連通する。

仕切板３４の還流穴５５は、設置状態での仕切板３４の下端側部分に形成される。還流穴５５は、ケーシングカバー３６と仕切板３４との間に形成される吐出室４６と、ケーシング本体３２に形成されるボリュート３１内とを連通する。

図４及び図５に示すように、還流穴５５は、設置状態での仕切板３４の下端側部分を切り欠いて形成されて下向きに開口する切欠き５６と、切欠き５６の周縁部からケーシングカバー３６側へと延在する逆Ｕ字状の突起部５７とを有する。特に、逆Ｕ字状の突起部５７が、吐出室４６からボリュート３１内へと戻される水の流れを整流する整流部として機能する。

また、図１に示すように、排水口４３の上端（入口部分）は、設置状態での吐出室４６の最下方位置である底面部に開口しており、自吸式ポンプ１の内部の水の排水時に、ケーシングカバー３６が吐出室４６内の水を塞き止めない構造となっている。

以下、以上のように構成された自吸式ポンプ１の動作を説明する。

自吸式ポンプ１の動作には、ボリュート３１及び配管内に気体がある状態で水を外部の水槽（図示せず）から吸い上げる自吸モードと、ボリュート３１内及び配管内が満水（水のみで気体がない）の状態で水を外部に吐き出す通常動作モードとがある。

先ず、水槽と自吸式ポンプ１の吸込口４１とを配管（吸込配管）により接続し、自吸式ポンプ１の吐出口４２に配管（吐出配管）を接続し、さらに、自吸式ポンプ１の排水口４３に配管（排水配管）を接続する。

次いで、自吸式ポンプ１の内部（ボリュート３１内）に注水した後に、制御基板６に通電し、ステータ５から回転磁界を発生させることにより、ロータ１０及び羽根車２を回転させる。

水が羽根車２の回転による遠心力によって加圧されて、ボリュート３１に沿って仕切板３４の吐出穴５４を通過し、ケーシングカバー３６側の吐出室４６に送られる。

ボリュート３１内の水が吐出室４６に送り出されることにより、羽根車２の内側において負圧となり、水及び気体が、吸込口４１、吸込室４５、吸込穴５３を通過して、ボリュート３１内に送られる。

自吸モードにおいては、ボリュート３１から吐出室４６に送られた水は、設置状態で自吸式ポンプ１の下端側にある還流穴５５又は還流通路４４を通過してボリュート３１内に戻るため、気体のみが吐出室４６から吐出口４２に送られる。

このため、ボリュート３１内に残っている気体のみが吐出口４２から配管へ徐々に吐き出されることにより、水槽内の水が自吸式ポンプ１により吸い上げられ、ボリュート３１内及び配管内が満水の状態となる。

ボリュート３１内及び配管内が満水の状態となった以降は、自吸モードから、水のみが吐出口４２から配管へ吐き出される通常動作モードとなる。

通常動作モードにおいては、吐出室４６に送られた水は、吐出口４２から配管へ吐き出される水と、還流穴５５を通過してボリュート３１へと戻され、又は還流通路４４を通過して吸込室４５からボリュート３１へと戻される水とに別れて流れる。

なお、自吸式ポンプ１の内部の水の排水時には、ボリュート３１内の水が、設置状態での自吸式ポンプ１の下端側にある還流穴５５を通過して、排水口４３から排出される。

以下に、本実施形態による作用効果を説明する。

（１）自吸式ポンプ１は、羽根車２と、羽根車２を駆動する電動機３と、羽根車２を収容するケーシング４と、を備える。ケーシング４は、羽根車２の外周を囲むボリュート３１を備えるケーシング本体３２と、ケーシング本体３２に対して接合されるケーシングカバー３６とを有する。また、自吸式ポンプ１は、ケーシング本体３２とケーシングカバー３６との間に介在され、ケーシング本体３２の内部とケーシングカバー３６の内部とを連通する還流穴５５を備える仕切板３４を有する。還流穴５５は、設置状態での仕切板３４の下端側部分を切り欠いて形成されて下向きに開口する切欠き５６と、切欠き５６の周縁部からケーシングカバー３６側へと延在する逆Ｕ字状の突起部５７とを有する。

このような自吸式ポンプ１によれば、還流穴５５を流れてボリュート３１内に戻される水は突起部５７によって整流されるため、羽根車２の羽根が還流穴５５の近傍を通過する際に生じ得る振動を低減することが可能になる。

実験において測定を行った結果として、還流穴５５に突起部５７を設けた場合には、還流穴５５に突起部５７を設けない場合と比較して、羽根車２の羽根が還流穴５５の近傍を通過する際に生じる振動（振動加速度）が０．７８ｍ／ｓｅｃ^２低減された。

また、自吸式ポンプ１によれば、排水時にはボリュート３１内の水を仕切板３４によって塞き止めることなく排水することができるため、自吸式ポンプ１の内部（ボリュート３１内）に水を残さずに放置することが可能になる。

なお、上述の実施形態は本開示の一例である。このため、本開示は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

１自吸式ポンプ
２羽根車
３電動機
４ケーシング
３１ボリュート
３２ケーシング本体
３４仕切板
３６ケーシングカバー
５５還流穴
５６切欠き
５７突起部

Claims

羽根車と、
前記羽根車を駆動する電動機と、
前記羽根車を収容するケーシングと、を備え、
前記ケーシングは、
前記羽根車の外周を囲むボリュートを備えるケーシング本体と、
前記ケーシング本体に対して接合されるケーシングカバーと、
前記ケーシング本体と前記ケーシングカバーとの間に介在され、前記ケーシング本体の内部と前記ケーシングカバーの内部とを連通する還流穴を備える仕切板とを有し、
前記還流穴は、設置状態での前記仕切板の下端側部分を切り欠いて形成されて下向きに開口する切欠きと、前記切欠きの周縁部から前記ケーシングカバーの内部へと延在する逆Ｕ字状の突起部とを有する、自吸式ポンプ。
前記ケーシング本体と前記ケーシングカバーとの間には、前記ケーシング本体側から順に、前記仕切板と、パッキンとが介在され、
前記突起部は、前記パッキンの前記ケーシングカバー側の表面を越えて前記ケーシングカバーの内部に形成された吐出室内に突出している、
請求項１に記載の自吸式ポンプ。
前記ケーシングカバーには、前記ケーシングカバーの内部に形成された前記吐出室から水を排水するための排水口が形成され、
前記排水口の上端は、前記吐出室の内部の水の排水時に前記ケーシングカバーが前記吐出室内の水を塞き止めないようにするために、前記吐出室の最下方位置である前記ケーシングカバーの内部の底面部に開口している、
請求項２に記載の自吸式ポンプ。