JPH086716B2 - 高速ポンプ - Google Patents

高速ポンプ

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JPH086716B2
JPH086716B2 JP3284690A JP28469091A JPH086716B2 JP H086716 B2 JPH086716 B2 JP H086716B2 JP 3284690 A JP3284690 A JP 3284690A JP 28469091 A JP28469091 A JP 28469091A JP H086716 B2 JPH086716 B2 JP H086716B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高速ポンプに関し、特に
渦流浴および温泉に使用される高速ポンプに関する。他
の同様な装置は主として次の五つの種類に属する： ａ．単速度交流誘導モータを使用する直動端部吸込み
（非−自動水切り）低速ポンプ。 ｂ．単速度交流誘導モータを使用する直動端部吸込み、
自動水切り、低速ポンプ。 ｃ．２速度交流誘導モータを使用する直動端部吸込み
（非−自動水切り）低速ポンプ。 ｄ．可変速、可変周波数誘導モータを使用する直動端部
吸込み、自動水切り、低速ポンプ。 ｅ．高速直巻交直両用モータによって付勢されるベルト
駆動、低速水中ポンプ（可搬式渦流浴ユニットの時だ
け）。
【０００２】
【従来の技術】前記の種類に入るすべての渦流浴ポンプ
は常態では、循環せしむべき液体に流動および圧力を発
生せしめるようになっており、何れも放射羽根を有する
密閉羽根車構造の単段、遠心力カイネチックポンプであ
る。実質的にすべての渦流浴ポンプは多くのモータ駆動
遠心ポンプの場合と同様に、種々の型の誘導モータによ
って駆動される。
【０００３】前記の如き従来の装置の最大の欠点は、モ
ータの価格が比較的高いということである。モータの寸
法、したがってその価格はモータ速度に逆比例する。速
度が大であれば大である程、寸法は小となりかつ価格は
安くなる。米国における普通の家庭用交流の場合、モー
タ極数が最小（２）で、電流周波数が毎秒６０サイクル
である交流誘導モータについて考えれば、最高モータ速
度は３６００ＲＰＭである。サイクル周波数（したがっ
てモータ速度）を増減せしめ得る誘導型の交流モータに
対しては種々の装置が開発されているが、これはモータ
および制御ユニットの複雑性および価格を低下させるも
のではなく、むしろこれを増加させる。
【０００４】モータ速度（したがってポンプ速度）を、
可変周波数装置によって増加せしめる場合においても、
羽根車の羽根の入口に生じるキャビテーションによっ
て、渦流浴または温泉に使用される普通の遠心ポンプの
速度には制限がある。これが今日高速交直両用モータに
よって付勢されるベルト駆動水中ポンプの速度を、ほぼ
３６００ＲＰＭまで低下させる理由である。さらに普通
の交直両用モータは本質的に騒音を発生し、かつ普通は
非常に高い速度で（１０，０００ＲＰＭ以上）作動せし
め、定置渦流浴ポンプにおいて必要とされる出力レベル
に対して、十分な冷却効果が得られるようにせねばなら
ぬ。
【０００５】なお次に掲げる特許は本発明の種々の特色
を検討するために示したものである。 特許番号 発明者 ４，６６１，０４１ Ｈｅｓｓｌｅｒ ３，３８４，０２２ Ｏｓｈｉｍａ ４，０１９，８２９ Ｋｎｏｐｆｅｒ ｅｔ ａｌ． ４，４４９，８８９ Ｂａｌｊｅ ４，５２３，９００ Ｆｒｅｙ ４，６４２，０２３ Ｄｕｎｎ ４，２１３，７４２ Ｈｅｎｓｈａｗ ４，３８９，１５９ Ｓａｒｖａｎｎｅ ４，５１８，３１１ Ｄｅｒｎｅｄｄｏ ｅｔ ａｌ． ３，５１６，７５７ Ｂａｕｍａｎｎ ４，１２６，３６０ Ｍｉｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ． ４，２８６，９１９ Ｙａｍａｇｕｔｉ ２，９９１，９２７ Ｑｕｉｃｋ ４，８４２，４８１ Ｃｏｌｌｉｎｓ ３，２８６，６３９ Ｈｕｔｔｏｎ 渦流浴および温泉に使用される本発明の高速ポンプによ
れば、在来のポンプが有する制限を取除くことができ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主目的は高速
運転可能で駆動モータの冷却ファンが発生する騒音レベ
ルを大巾に低下させることのできる渦流浴および温泉に
使用するためのポンプを提供することである。本発明の
他の目的はモータハウジング内にモータ制御回路盤を装
架する区画を設けコンパクトな構造の上記ポンプを提供
することである。本発明の更に他の目的はモータハウジ
ング内に他のモータ制御回路盤を装架する他の区画を設
けると共に該区画を有するハウジングの部分の外側に冷
却フィンを設けコンパクトな構造で冷却効果のすぐれた
上記ポンプを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の主なる特色によ
れば、渦流浴および温泉に対し、高速遠心羽根車ポンプ
を直接駆動（直結）により、４０００乃至９０００ＲＰ
Ｍの速度で作動せしめるために直巻交直両用モータが使
用される。交直両用モータは、その速度が大なること
と、寸法が小なることとによって、単速度、２速度また
は可変速誘導モータに比して安価である。なお交直両用
モータにおいては、モータに対する電圧を変えるだけで
容易に速度を変えることができ、この可変速性を利用す
ることは渦流浴および温泉の分野においては望ましい選
択である。
【０００８】本発明の一つの特色は羽根車の羽根の先導
縁が前方囲い板の軸線方向部分に沿って、前方の流入流
体（羽根車の目）の方に延び、雌の“誘導羽根車”を形
成するようになっていることである。羽根車の羽根の雌
誘導羽根車部分は流入流動に対しほぼ５ないし１５度の
広い後退角を有している。インヂューサ（雄および雌）
がポンプの吸込み性能を改良し、かつ過大なキャビテー
ション（騒音および／または損傷）を発生せしめること
なく、高速度で作動せしめ得ることは知られている。さ
らに羽根車の羽根の全長に亙り軸線方向に向って、羽根
車の目の方に延び、雄の“誘導羽根車”を形成し、羽根
車を備えた独立のインヂューサと同様な改良吸込み性能
を有する羽根車がある。本発明の誘導羽根車は、前方囲
い板に装着された羽根の部分だけが羽根車の目の中に延
び、雌の“誘導羽根車”を形成するようになっている。
キャビテーションは普通は、羽根車の羽根の先導縁が前
方囲い板と出会う点に発生する。これによって独立のイ
ンヂューサの場合のように、ポンプの価格または寸法を
増加させることなく、所要の改良吸込み性能（高速交直
両用モータ直接駆動の場合は４０００乃至９０００ＲＰ
Ｍ）を得ることができ、またはポンプを低速度で作動さ
せることができる。雌の誘導羽根車の羽根を延長させる
ことはポンプ工業においては周知であるが、本発明の特
色はこれを、渦流浴および温泉に使用される交直両用モ
ータによって直接駆動されるポンプ、特に塑造プラスチ
ックの羽根車に使用することである。
【０００９】本発明の他の特色には、モータの騒音レベ
ルを減少せしめ、かつモータの冷却を増加せしめるよう
に、モータファンに独特の変型を加えることが含まれ
る。モータ冷却ファンの基本的機能は固定子積層部分を
通し、かつ磁界コイル、電気子、整流子およびブラシを
通して周囲空気をモータハウジング内に引込むと共に、
空気を十分に流動せしめ、モータ軸受を冷却することで
ある。この型のファンはモータ工業においては周知であ
り、冷却および騒音防止を好適にするために、普通はフ
ァンの羽根の数を、それ以上の全長羽根を設ければファ
ンの吸込み部分を通る空気の流動を阻止するようになる
点まで増加する。本発明によるファンは普通の全長ファ
ンブレードの間に均等に隔置された渦流防止（短い）羽
根を設けることと、後方ファン囲い板の直径をブレード
の最大外径より小となすことによってさらに効果的とな
る（騒音が減少し、具合よく冷却される）。渦流防止羽
根を設けることによって、ファンに入る空気を阻止する
ことなく、ファンに対しさらに多くのブレード／羽根を
使用し得るようになる。ブレード／羽根の数が大となれ
ば、ファンの各ブレード／羽根に対する圧力負荷は減少
し、これは騒音レベルを低下させると共に、モータ騒音
の周波数を増加せしめ、騒音を防止し易くする。後方囲
い板を小さくすれば、ファンの吐出し側における流動空
気の軸線方向成分の阻止される傾向は少なくなる。これ
はモータハウジングの通気孔を通る空気の抵抗が減少す
るからである。このファンの冷却効果が優れているため
にファン直径を小さくすることができ、これはまた騒音
レベルを低下させる。
【００１０】本発明の他の特色には、ファンブレード／
羽根の外径に近接するモータハウジングの固定“剥離
器”舌片を変型することが含まれる。剥離器舌片はファ
ンのブレードに対して斜めに配置され、さらにモータフ
ァンの騒音を減少させるようになっている。このように
斜めに配置しなければ、各ファンの羽根の高圧側および
低圧側の弁様効果が剥離器舌片近くにおよび、強い圧力
振動、すなわち騒音を発生させるようになる。剥離器の
舌片を斜めにすることにより、ファンのブレードが舌片
に近づく箇所におけるファン吐出し圧力の変動はさらに
緩やかとなる。
【００１１】本発明の他の特色には、モータを支持しか
つポンプを間接的に支持する多目的モータ装架足が、電
気制御盤を装架するためにモータの底部の設けられた空
洞を包囲すると共に、二重絶縁一体性が維持され、かつ
モータとモータ基礎との間の音響が阻止されるようにな
ることが含まれる。前記機能はエラストマ材料よりなる
装架足を使用することによって得られる。多くのモータ
においては機能が一つだけの金属または硬いプラスチッ
クよりなる装架足が設けられている。
【００１２】本発明のなお他の特色は２段前方羽根車密
封摩擦リング（表面）構造が使用され、ポンプ吸込み側
における再循環漏洩流動を阻止するようになっているこ
とである。これはポンプ効率を高めるばかりでなく、ポ
ンプの吸込み性能をも改良する。これは前述の誘導羽根
車の使用によるもので、ポンプの高速作動を可能にす
る。２段前方羽根車密封摩擦リング（表面）構造を工業
用ポンプに使用することは周知であるが、本発明の特色
はこの構造を、渦流浴および温泉用の、交直両用モータ
によって駆動されるポンプに対し、特に前述の雌誘導羽
根車の羽根に対して使用することである。
【００１３】本発明のなお他の特色は、１８，０００Ｒ
ＰＭに達する、機械的密封部材の乾式運転を可能にする
機械的密封部材との独特の組合わせである。この特性は
プラスチック羽根車の裏側に、セラミック回転部材を設
けることによって得られ、該回転部材はその外周が金属
帯によって包囲される。この金属帯は十分な量の熱を放
散せしめ、前記のように高速度で乾式運転を行う時にお
いても、密封部材および羽根車を数時間に亙って使用す
ることができる。交直両用モータは無負荷時においては
速度が上昇するから、これは重要な問題である。
【００１４】なお本発明の特色によれば、種々の速度制
御部材が独特の方法によって収納され、これら速度制御
部材に対して別々の囲いを必要としないようになる。し
たがって設計費用も低減する。渦流浴および温泉に使用
される他の速度制御装置は別々の囲いを必要とする。本
発明の特色はモータの腹部に電気区画を追加し、これを
制御ＰＣ盤装架用のモータ装架足によって被覆すること
によって得られる。他の制御ＰＣ盤は、放熱用後方モー
タ区画カバー上において、該モータの後部に装架するこ
とができる。
【００１５】本発明の他の目的、特色および利点は次に
添付図面を参照して説明する好適な実施例によりさらに
明らかとなる。
【００１６】
【実施例】本発明のポンプ装置は図１を参照することに
よって良く理解することができる。図示の如く本装置は
吸込みカバー１１、吸込み口１２、挿入部材１３および
自己水切り管路１４を有している。Ｏ−リング１６はカ
バー１１と、吐出し口１９を有するケーシング１８との
間に位置している。カバー１１およびケーシング１８は
標準の方法で自動タッピングねじにより交直両用モータ
ハウジング２０に装架されている。交直両用モータは
固定子２２および電機子２４を有している。この電機子
は整流子２５と、ねじ端部２７およびスプライン端部２
８を有する軸２６とを備えている。交直両用モータに対
する整流子ブラシは断面図に垂直な面内において、ハウ
ジング２０の中に位置している。
【００１７】軸の端部２７には誘導羽根車３０が螺着さ
れ、この誘導羽根車の上にはゴムブーツ３０、セラミッ
クリング３２および金属保持リング３３が装架され、こ
れらは機械的密封部材の部分を形成している。機械的密
封部材の他の部分は炭素密封リング３５、ゴムブーツ３
６、ばね３７および保持キャップ３８を含んでいる。Ｏ
−リング３９はキャップ３８およびケーシング１８の間
に位置している。誘導羽根車３０は２段の前面４０，４
１を有し、これら前面は挿入部材１３の補合内面１３
ａ，１３ｂの間に間隙を残すように延び、羽根車密封摩
耗リング面を形成し、ポンプ吸込み側に漏洩流体が流入
するのを阻止するようになっている。誘導羽根車は部分
４２ａを有する羽根４２を備え、該羽根部分は前方囲い
板４０ａの軸線方向部分に沿って前方に延び、かつ羽根
車の軸線に対しほぼ５°から１５°の角度で後退し、吸
込み性能を改良するようになっている。
【００１８】油切り４４はハウジング２０の軸受ハブ４
６に近接して、軸２６に装架されている。軸受け４８は
軸２６をハブ４６内に回転自在に装架し、軸受け５０は
スプライン端部２８をハウジング軸受面５２に回転自在
に装架し、かつ軸受け５０は帯片５３によってハウジン
グ軸受面５２上に保持されている。ファン５５はスプラ
インによって軸２６のスプライン端部に装架されてい
る。
【００１９】弾性モータ装架足６０は区画６１を包囲
し、該区画の中にはモータ速度を制御するための電気部
材６２ａ，ｂを装架するための回路盤６２を装架するこ
とができる。後板６５は他の区画６６を包囲し、該区画
の中にはモータ速度を制御するための他の電気部材６７
ａ，ｂに対する他の回路盤６７を装架することができ
る。端子７０，７１，７２は回路盤および電力源に対す
る導線を接続するために使用される。送電線（図示せ
ず）は周知の態様で、ハウジング２１内の孔２１を通し
て接続される。後板６５は金属によって形成され、フイ
ン６５ａは、熱の消散を最も必要とする高電力制御回路
盤６７からの熱伝導を容易にするようになっている。
【００２０】好適な実施例においてはカバー１１、挿入
部材１３、ケーシング１８、ハウジング２０、誘導羽根
車３０、ファン５５および装架足６０は射出成形に適す
るプラスチックによって形成される。
【００２１】図２は部分的拡大断面図で、図１の誘導羽
根車３０を示す。羽根車３０のハブ３０ａにはゴムブー
ツ３１、セラミックリング密封部材３２および金属密封
帯３３が装架されている。金属帯は十分に熱を消散し、
密封部材および誘導羽根車の長時間に亙る高速乾燥運転
を可能にする。前方囲い板３０ｂは段付き前面に摩擦リ
ング面４０，４１を有している。羽根４２は先導縁部分
（ハッチで示された）４２ａを有し、この部分は軸線方
向羽根車の目部分３０ｃに緩やかに移行し、かつ誘導羽
根車の軸線に対して５°−１５°の角度をなして後退し
ている。先導縁部分は矢印４３−４３ａによって示され
るごとく流体の移動を円滑にする。
【００２２】図３の（Ａ）および（Ｂ）はさらに本発明
によるモータファンを示す。ファン５５は１３個の全長
ブレート５５ａ、１３個の短い（渦流防止）羽根５５
ｂ、スプライン軸に圧入するためのハブ５５ｃおよび後
方ファン囲い板５５ｄを有している。後方ファン囲い板
５５ｄは直径５５ｆより小さな直径５５ｅを有してい
る。本発明の要約に記載されているように、全長ブレー
トの間に均等に隔置された渦流防止羽根は効果的に冷却
を改良し、かつ囲い板の小さな直径は空気がモータハウ
ジングから出る時に、ファンの吐出し口における該空気
の流動を改良する。
【００２３】ファンの特色は図４の（Ａ）を参照するこ
とによって良く理解することができる。この図は図１の
線４−４に沿って取られた部分的断面図で、ファンおよ
び通気孔を通る空気の効果を示す。モータハウジング２
０はファンから空気を排出するためのハウジング通気孔
２０ａ，２０ｂを有している。後方ファン囲い板５５ｄ
は外径５５ｆより小さな直径５５ｅを有し、ファン区画
２０ｃを通って排気口に至る、矢印８０，８１によって
示されような空気の流動を容易にするようになってい
る。図４の（Ｂ）においてはファンブレート／羽根の外
径に近接して、羽根２０ａ内に剥離器舌片２０ｄが設け
られ、かつ図４の（Ｃ）に示される如く、モータハウジ
ング２０の剥離器舌片２０ｄは、ファンブレート５５ａ
に対し、ほぼ１５度なる角度８４をなすように斜めに配
置され、モータ／ファンの騒音をさらに減少させるよう
になっている。このように斜めに配置しなければ、ブレ
ート／羽根の高圧側および低圧側に高圧の振動が発生
し、または騒音を増加させる。
【００２４】次に図５は直巻直交両用モータＵＶを示す
もので、このモータは常態では電圧制御装置９０によっ
て制御され、該制御装置は例えば１１５ボルト、６０サ
イクルの電圧源と、モータリード線との間に接続されて
いる。制御装置の特定の型は本発明の主題ではないが、
周知の如くこの制御装置はオン−オフスイッチ９１と、
電圧調節装置９２とによって作動させることができ、こ
の調節装置は入力電圧、したがってモータの速度を変え
る。本発明の好適な実施例においては、直巻交直両用モ
ータは固定子および電機子を有し、渦流浴および温泉に
使用するに適した４０００乃至９０００ＲＰＭの範囲で
作動させることができる。
【００２５】以上本発明の好適な実施例について説明し
たが、本発明は特許請求の範囲から離れることなく種々
の変型を行い得るものと解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるポンプの断面図。
【図２】本発明の誘導羽根車の部分的拡大断面図。
【図３】（Ａ）は本発明によるファンの正面図。 （Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿って取られた断面図。
【図４】（Ａ）は図１の線４−４に沿って取られたファ
ンおよびハウジング通気孔の部分的断面図。 （Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿って取られたモータハ
ウジング通気孔、剥離器舌片およびファンの断面図。 （Ｃ）は（Ａ）の線Ｃ−Ｃに沿って取られたファンおよ
び剥離器舌片の部分図。
【図５】交直両用モータに対する電圧制御装置の１例を
示す図。
【符号の説明】
１１ カバー １２ 吸込み口 １３ 挿入部材 １９ 吐出し口 ２０ ハウジング ２２ 固定子 ２４ 電機子 ２６ 軸 ３０ 誘導羽根車 ３０ｂ 囲い板 ３０ｃ 目部分 ４２ 羽根 ４８，５０ 軸受 ５５ ファン ５５ａ ブレード ６０ 装架足 ６２ 回路盤 ６５ 後板 ９０ 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラメッシュ マガン パテル アメリカ合衆国ニュージャージー州リング ウッド，スカイライン ドライブ 512 (72)発明者 シュマリアフ イエディディア アメリカ合衆国ニュージャージー州ウエス ト オレンジ，オウクリッジ ロード 89 (56)参考文献 特開 平２−153299（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−244893（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−76799（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−186097（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−2294（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−122198（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−114493（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ４０００から９０００ＲＰＭの範囲で作
    動する誘導羽根車を有する渦流浴および温泉に使用する
    ためのポンプにおいて、 モータハウジングと、該ハウジングの一端から軸線方向
    に延びる端部をもったモータ軸とを有する直巻交直両用
    モータと、 前記モータハウジングの一端に装着され一室を形成する
    自己水切りポンプハウジングと、 前記一室内で回転するために前記モータ軸の一端に装着
    され前記誘導羽根車の目の軸線方向部分に対し前方に延
    びる羽根を有する前記誘導羽根車と、 前記モータハウジング内において前記モータ軸の他端に
    装着され交互に等しい間隔をおいて配されたファンブレ
    ードと渦流防止羽根とを有するファンとを有し、 前記ファンは前記ファンブレードおよび過流防止羽根の
    外径より小さな外径を有する後方ファン囲い板を有し、 前記モータハウジングは前記ファンブレードおよび渦流
    防止羽根の外径に近接して剥離器舌片をもった通孔を有
    し、 前記剥離器舌片は前記ファンブレードの一つの軸線に対
    して約１５°の角度に形成されていることを特徴とする
    ポンプ。
  2. 【請求項２】 エラストマのモータハウジング足装架装
    置を有し、該装架装置が前記モータハウジング内に、モ
    ータ制御回路盤を装架するための区画を包囲している請
    求項１記載のポンプ。
  3. 【請求項３】 前記モータハウジング内に他の区画を包
    囲する後板を有し、該区画の中に他のモータ制御回路盤
    を装架するようになっており、かつ前記後板が熱を消散
    されるための冷却フインを有している請求項１記載のポ
    ンプ。
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