WO2009157350A1 - ポンプ - Google Patents

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WO2009157350A1
WO2009157350A1 PCT/JP2009/060990 JP2009060990W WO2009157350A1 WO 2009157350 A1 WO2009157350 A1 WO 2009157350A1 JP 2009060990 W JP2009060990 W JP 2009060990W WO 2009157350 A1 WO2009157350 A1 WO 2009157350A1
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WO
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switching valve
impeller
pivot
central axis
volute
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Application number
PCT/JP2009/060990
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English (en)
French (fr)
Inventor
亮平 徳永
平田　真宏
植田　英稔
Original Assignee
パナソニック電工株式会社
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/46—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/48—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable for unidirectional fluid flow in reversible pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/46—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/48—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable for unidirectional fluid flow in reversible pumps
    • F04D29/486—Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable for unidirectional fluid flow in reversible pumps especially adapted for liquid pumps

Definitions

  • the present invention relates generally to a pump, and more particularly to a volute pump configured to select one of the first and second outlets and allow fluid (eg, liquid, gas, etc.) to flow through the selected one. Is.
  • fluid eg, liquid, gas, etc.
  • Japanese Patent Application Publication No. H10-141287 published on May 26, 1998 discloses a hot water circulation pump.
  • the pump includes a casing (pump housing), an impeller, and a switching valve (plate).
  • the casing has a circular enclosed space, an inlet, and first and second outlets.
  • the impeller is placed in the casing and is configured to rotate about a central axis in first and second directions.
  • the inlet is formed in the central front of the impeller so that water can enter the enclosed space through the inlet.
  • the casing further includes first and second discharge passages (first and second pipes), which are continuously extended from the first and second discharge ports, respectively.
  • the switching valve is disposed at the first and second outlets in the vicinity of the enclosed space in the casing.
  • the switching valve rotates around the pivot by the force of water generated by the impeller rotating in the first direction, and causes the water in the enclosed space to flow out through the first discharge port and the first discharge path; Further, the water force generated by the impeller rotating in the second direction is rotated about the pivot so that the water in the enclosed space flows out through the second discharge port and the second discharge path. .
  • the switching valve opens and closes the first and second discharge ports in the first and second discharge paths, respectively, by the force of water flowing in the first direction. Rotate the pivot about the axis. Thereby, the water in the enclosed space flows out from the flow path around the central axis of the impeller through the first discharge port and the first discharge path. Similarly, if the impeller rotates in the second direction, the water in the enclosed space flows out from the unchanged flow path around the central axis of the impeller through the second discharge port and the second discharge path.
  • the flow path has a constant width around the central axis, but if two different volutes can be formed around the central axis that are gradually wider towards the first and second outlets, the pump High liquid transfer performance can be achieved. This is because the pressure of the liquid (water) can be increased smoothly. However, with such a configuration, it is difficult to form two such different volutes around the central axis of the impeller.
  • Japanese Patent Application Publication No. 2003-003995 published on January 8, 2003 discloses a pump.
  • the switching valve rotates about the pivot by the force of the liquid generated by the impeller rotating in the first direction, and the first volute is formed around the central axis of the impeller.
  • the first volute gradually becomes wider from the root of the first discharge path to the root side of the second discharge path.
  • a second volute that gradually narrows from the root side of the second discharge path to the root of the first discharge path is formed around the central axis. For this reason, when the impeller rotates in the second direction, the pump cannot have higher liquid transport performance.
  • An object of the present invention is to have higher fluid conveyance performance regardless of whether the impeller rotates in the first or second direction.
  • the pump of the present invention includes a casing, a rotating device, and a switching valve.
  • the casing includes a surrounding space, an inlet, and first and second outlets.
  • the casing is configured such that fluid can enter the enclosed space through the inlet and fluid in the enclosed space can flow out through the first and second outlets.
  • the rotating device includes an impeller having a central axis and placed in the enclosed space.
  • the rotating device is configured to rotate the impeller about the central axis in first and second directions.
  • the switching valve has a pivot and is placed in the casing.
  • the switching valve causes the fluid in the enclosed space to flow out through the first outlet if the rotation direction of the impeller is the first direction; and the rotation direction of the impeller is the second direction It is configured to rotate about the pivot so that it can flow out through the second outlet.
  • the switching valve has an arc shape when viewed from the side of the switching valve.
  • the switching valve closes the second discharge port side and forms a first volute around the central axis of the impeller in the switching valve.
  • the first outlet side is closed and a second volute is formed around the central axis of the impeller in the switching valve: And further configured to rotate about the pivot.
  • the first volute gradually becomes wider from the second outlet to the first outlet.
  • the second volute gradually becomes wider from the first outlet to the second outlet.
  • the present invention even if the impeller rotates in either the first or second direction, a volute that gradually becomes wider can be formed at the opened discharge port. Therefore, the present invention can have higher fluid conveyance performance regardless of whether the impeller rotates in the first or second direction.
  • the pump further includes a suction path extending from the inlet and first and second outlet paths extending from the first and second outlets, respectively.
  • the switching valve is placed in the enclosed space.
  • the switching valve closes the second discharge port side to form the first volute around the central axis of the impeller in the switching valve, and the first volute, the first discharge port, and the first It is configured to rotate about the pivot by the force of the fluid in the enclosed space generated by the impeller rotating in the first direction so that the fluid in the enclosed space flows out through the discharge path.
  • the switching valve closes the first discharge port side and forms the second volute around the central axis of the impeller in the switching valve.
  • the second volute, the second discharge port, and the The pivot force is rotated about the pivot by the force of the fluid in the enclosed space generated by the impeller rotating in the second direction so that the fluid in the enclosed space flows out through the second discharge passage. Composed.
  • the pump is symmetric about one line.
  • the pump has a center on the central axis of the impeller and the pivot of the switching valve disposed on the line; the impeller and the casing are equally divided by the line; the first and second discharge passages Are arranged on both sides of the line; and the first and second volutes are symmetric with respect to the line.
  • the pump can have the same performance as a one-way volute pump.
  • the central axis of the impeller and the pivot of the switching valve are arranged such that the central axis exists between the first and second outlets and the pivot.
  • the switching valve is placed in the casing such that a part of the outer periphery of the switching valve is in contact with the inner surface of the casing.
  • the switching valve further includes a recess formed on the outer periphery of the switching valve.
  • the switching valve further includes a protrusion formed on a side surface of the switching valve, and the protrusion is disposed in the casing so that the protrusion slides on the inner surface of the casing when the pivot is rotated about the pivot. It is burned.
  • the protrusion formed on the side surface of the switching valve slides on the inner surface of the casing. Therefore, dynamic friction between the switching valve and the casing can be reduced, and the switching valve can smoothly rotate about the pivot.
  • the switching valve can smoothly rotate about the pivot.
  • even a foreign object enters into a place between the side surface of the switching valve and the casing the foreign object can escape from that place. Therefore, it is possible to prevent foreign matters from interfering with the operation of the switching valve.
  • FIG. 5A is a perspective view of the switching valve of the pump of FIG. 4, and FIG. 5B is a side view of the switching valve. It is a perspective view of the switching valve of the pump of one embodiment.
  • FIG. 1 to 3 show a pump (volute pump) according to an embodiment of the present invention.
  • This pump comprises a casing 1, a rotating device 4 and a switching valve 6, and is characterized in particular by a switching valve 6.
  • the casing 1 includes an enclosed space 10, an inlet 11, and first and second outlets 12 and 13, and a fluid, for example, a liquid such as water, can enter the enclosed space 10 through the inlet 11. Of the liquid can flow out through the first and second outlets 12 and 13.
  • the casing 1 includes first and second cases 2 and 3. Hereinafter, these are referred to as front and rear cases, for example.
  • the front case 2 includes a convex circular base 20, side portions 21 and 22, a square flange 23, a suction passage 24, first and second discharge passages 25 and 26, a plurality of (for example, three) support pieces 27, and an upper portion.
  • a cap 28 is included.
  • the suction passage 24 and the first and second discharge passages 25 and 26 can be attached to and detached from the casing 1.
  • the base 20 has the inlet 11 at a position corresponding to the center of the square flange 23.
  • Sides 21 and 22 are formed around base 20.
  • the side portion 21 has a semicircular arc shape having a radius “R 1 ”.
  • the center of the circle having the radius “R 1 ” is on the central axis of the impeller 5 included in the rotating device 4.
  • the side portion 22 has a bow shape including a circular arc of a circle having a radius “R 2 ” corresponding to the impeller 5.
  • the first and second discharge ports 12 and 13 are formed at both ends of the side portion 22. Center of a circle having a radius "R 2" is located on the center axis of the impeller 5, the radius "R 2" is the radius "R 1" is smaller than.
  • the flange 23 is an outer flange that protrudes from the periphery of the tip portions of the side portions 21 and 22.
  • the suction path 24 is continuously extended outward from the periphery of the inlet 11.
  • the first and second discharge passages 25 and 26 are continuously extended outward from the periphery of the first and second discharge ports 12 and 13, respectively, and are parallel to each other.
  • the plurality of support pieces 27 are continuously extended inward from the periphery of the inlet 11.
  • the upper cap 28 is fixed to the tips of the plurality of support pieces 25.
  • the rear case 3 includes a circular base 30, a cylindrical side portion 31, a square flange 32, and a lower cap portion 33.
  • the side part 31 is formed around the base 30.
  • the flange 32 is an outer flange protruding from the periphery of the tip portion of the side portion 31.
  • the lower cap portion 33 is formed of a cylindrical partition wall protruding from the inner surface of the base 30 toward the upper cap 28 of the front case 2.
  • the front and rear cases 2 and 3 are connected to each other around the flanges 23 and 32 to form the casing 1, and the space in the front case 2 and the space in the rear case 3 form a surrounding space 10.
  • the rotating device 4 includes an impeller 5 having a central axis (an axis of a shaft 43 described later) and placed in the enclosed space 10, and rotates the impeller 5 around the central axis in first and second directions.
  • the rotating device 4 includes a plurality of permanent magnets 41, a bearing 42, a shaft 43, a plurality of electromagnets 44, a control unit 45, and a housing 40 in addition to the impeller 5.
  • the impeller 5 includes a hollow cylinder 50, a flange 51, and a plurality (11 in the example of FIG. 2) blades 52.
  • the flange 51 is an outer flange protruding from the periphery of the tip of the cylinder 50.
  • the plurality of blades 52 are formed on the end surface of the flange 51 and arranged around the central axis of the impeller 5.
  • the plurality of permanent magnets 41 are fixed to the outer surface of the base of the cylinder 50 and are arranged around the central axis of the impeller 5.
  • the bearing 42 has a hollow cylindrical shape and is fitted inside the base portion of the cylinder 50.
  • the shaft 43 is inserted into the upper cap 28 of the front case 2 and the lower cap portion 33 of the rear case 3 and is fixed between the upper cap 28 and the lower cap portion 33.
  • the impeller 5 is supported by the shaft 43 inserted into the bearing 42 so as to be able to rotate around the shaft 43.
  • the plurality of electromagnets 44 and the control unit 45 are incorporated in a housing 40 attached to the back surface of the rear case 3.
  • the housing 40 includes a square base 400 and four side portions 401.
  • the plurality of electromagnets 44 are incorporated in the housing 40 so as to be arranged around the plurality of permanent magnets 41 via the side portion 31 of the rear case 3.
  • Each electromagnet 44 includes a winding and a core.
  • the control unit 45 is incorporated into the base 400 of the housing 40 by insert molding, and operates the electromagnet 44 according to an input signal from an external device to rotate the impeller 5 around the central axis in the first or second direction. Configured as follows. That is, the plurality of electromagnets 44 generate a rotating magnetic field and attract or repel the plurality of permanent magnets 41. Thereby, the impeller 5 rotates around the central axis.
  • the switching valve 6 has a pivot 60 and is placed in the casing 1.
  • the switching valve 6 causes the liquid in the enclosed space 10 to flow out through the first discharge port 12 and the first discharge path 25 if the rotation direction of the impeller 5 is the first direction (clockwise) as shown in FIG. If the rotation direction of the impeller 5 is the second direction (counterclockwise) as shown in FIG. 3, it will flow out through the second discharge port 13 and the second discharge path 26: Configured to rotate about the axis.
  • the switching valve 6 has a circular arc shape (semi-circular arc in FIG. 2 and the like) when viewed from its side. Further, when the rotation direction of the impeller 5 is the first direction, the switching valve 6 closes the second discharge port 13 and forms the first volute 61 around the central axis of the impeller 5 in the switching valve 6. If the rotation direction of the impeller 5 is the second direction, the first discharge port 12 side is closed and the second volute 62 is formed around the central axis of the impeller 5 in the switching valve 6: Further configured to rotate about the pivot 60 as an axis. The first volute 61 gradually becomes wider from the second outlet 13 to the first outlet 12. The second volute 62 gradually becomes wider from the first outlet 12 to the second outlet 13.
  • the pump is symmetric with respect to one line (see ‘A’ in FIG. 2, etc.).
  • the center of the impeller 5 on the central axis and the pivot 60 of the switching valve 6 are arranged on the line (A).
  • the impeller 5 and the casing 1 are equally divided by a line (A).
  • the first and second discharge paths 25 and 26 are arranged on both sides of the line (A).
  • the first and second volutes 61 and 62 are symmetric with respect to the line (A).
  • the pump is substantially symmetric with respect to one line (A).
  • the central axis of the impeller 5 and the pivot 60 of the switching valve 6 are arranged so that the central axis exists between the first and second discharge ports 12 and 13 and the pivot 60.
  • the pivot 60 is a hole into which a pin (not shown) of the casing 1 is inserted, and is formed in the center of the side portion of the switching valve 6.
  • the pin is formed on the base 20 of the front case 2 or the flange 32 of the rear case 3 so as to be arranged near the center of the side portion 21 of the front case 2.
  • the entire outer periphery of the switching valve 6 faces the inner surface of the casing 1 (that is, the side portion 21 of the front case 2), and a part of the outer periphery contacts the inner surface of the side portion 21. Is placed in the casing 1 (enclosure space 10) so that the force of the liquid generated when the impeller 5 rotates is rotated about the pivot 60.
  • the switching valve of the present invention may be rotated by a motor or the like that is driven based on the rotation direction of the impeller.
  • the radius of curvature of the outer periphery of the switching valve 6 is smaller than that of the inner periphery of the side portion 21.
  • the length between both ends of the switching valve 6 is the distance between the outer end of the first (or second) outlet 12 (or 13) and the inner end of the second (or first) outlet 13 (or 12). It is almost equal to the length between.
  • the outer end 121 and the inner end 122 of the first discharge port 12 exist on the outer side and the inner side, respectively, with respect to the central axis of the impeller 5.
  • the outer end 131 and the inner end 132 of the second discharge port 13 exist on the outer side and the inner side, respectively, with respect to the central axis of the impeller 5.
  • the switching valve 6 closes the second discharge port 13 side to form the first volute 61 around the central axis of the impeller 5 in the switching valve 6, and the first volute 61, the first discharge port 12 and the first volute. It is configured to rotate about the pivot 60 by the force of the liquid in the enclosed space 10 generated by the impeller 5 rotating in the first direction so that the liquid in the enclosed space 10 flows out through the discharge path 25. . Further, the switching valve 6 closes the first discharge port 12 side and forms a second volute 62 around the central axis of the impeller 5 in the switching valve 6, and the second volute 62, the second discharge port 13 and the second volute 62. It is configured to rotate about the pivot 60 by the force of the liquid in the enclosed space 10 generated by the impeller 5 rotating in the second direction so that the liquid in the enclosed space 10 flows out through the discharge path 26. .
  • the control unit 45 operates the electromagnet 44 to rotate the impeller 5 around the central axis in the first direction. .
  • the liquid in the enclosed space 10 is rotated in the first direction by the impeller 5 to generate pressure (force), and the liquid from the outside passes through the suction path 24 and the inlet 11 by the pressure, and the enclosed space 10 It is sucked in.
  • the switching valve 6 rotates counterclockwise around the pivot 60 by the pressure, closes the second discharge port 13 side, and moves the first volute 61 around the central axis of the impeller 5 in the switching valve 6.
  • the first end 6 a side of the switching valve 6 is in contact with the outer end 121 side of the first discharge port 12 on the inner surface of the side portion 21. Further, the second end 6 b of the switching valve 6 is in contact with the inner end 132 of the second discharge port 13. Thereby, the liquid sucked into the enclosed space 10 through the suction passage 24 is discharged through the first volute 61, the first discharge port 12, and the first discharge passage 25.
  • the control unit 45 when receiving the input signal for the second direction (Rs), the control unit 45 operates the electromagnet 44 to rotate the impeller 5 around the central axis in the second direction. .
  • the liquid in the enclosed space 10 is rotated in the second direction by the impeller 5 to generate pressure (force), and the liquid from the outside passes through the suction passage 24 and the inlet 11 by the pressure, and the enclosed space 10 It is sucked in.
  • the switching valve 6 is rotated clockwise around the pivot 60 by the pressure, the first discharge port 12 side is closed, and the second volute 62 is formed around the central axis of the impeller 5 in the switching valve 6. To do.
  • the second end 6 b side of the switching valve 6 is in contact with the outer end 131 side of the second discharge port 13 on the inner surface of the side portion 21. Further, the first end 6 a of the switching valve 6 is in contact with the inner end 122 of the first discharge port 12. Thereby, the liquid sucked into the enclosed space 10 through the suction passage 24 is discharged through the second volute 62, the second discharge port 13, and the second discharge passage 26.
  • the impeller 5 has the first impeller 5. It can have higher fluid (liquid) conveyance performance even if it rotates in any of the first and second directions.
  • the pump is symmetric with respect to line (A), it can have the same performance as a one-way volute pump.
  • the switching valve 6 further includes a recess 64 formed on its outer periphery.
  • a recess 64 formed on its outer periphery.
  • four recesses 64 are formed on both sides of two edges 63 that protrude between the center and both ends of the outer periphery of the switching valve 6 and bisect the outer periphery of the switching valve 6 in the circumferential direction.
  • the switching valve 6 is obstructed by the foreign matter and the first or second discharge port 12 or 13. May close the side incompletely.
  • the switching valve 6 does not have all or part of the two edges 63.
  • the switching valve 6 further includes a protrusion 65 formed on the side surface of the switching valve 6. It is placed in the casing 1 so as to slide on the inner surface of the base 20 of the case 2 and the flange 32) of the rear case 3.
  • the switching valve 6 includes a plurality of protrusions 65 formed on both side surfaces of the switching valve 6.
  • the present invention is not limited to this, and the switching valve of the present invention may have at least one protrusion on only one side surface of the switching valve.
  • the plurality of protrusions 65 include a plurality of raised sections (ridge lines) 66 formed on both side surfaces of the switching valve 6 and two projections 65 formed at the center of both side surfaces of the switching valve 6 and surrounding both ends of the pivot 60.
  • Each raised section 66 is formed along the circumference of a circle whose center is arranged on the central axis of the switching valve 6.
  • the switching valve 6 can smoothly rotate about the pivot 60 by the force of the liquid in the enclosed space 10 generated when the impeller 5 is rotating. Further, even if foreign matter enters a place between the switching valve 6 and the base 20 of the front case 2 or the flange 32 of the rear case 3, the foreign matter can escape from that place. Therefore, it is possible to prevent foreign matter from interfering with the operation of the switching valve 6.
  • At least one protrusion may be formed on the inner surface of the casing 1 (the base 20 of the front case 2 and the flange 32 of the rear case 3).
  • the protrusion may be a point contact protrusion (for example, a nib).

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Abstract

　ポンプは、ケーシング、回転装置及び切替弁を持つ。ケーシングは、囲みスペース、注入口及び第１及び第２排出口を含む。該装置は羽根車を含む。該弁は円弧形状である。該弁は、羽根車の回転方向が第１の方向であれば、第２排出口側を閉じて第１ボリュートを該弁内の羽根車の中心軸周りに形成し；また羽根車の回転方向が第２の方向であれば、第１排出口側を閉じて第２ボリュートを該弁内の該羽根車の中心軸周りに形成する：ようにピボットを軸に回転するように構成される。第１ボリュートは第２排出口から第１排出口へ徐々により広くなる。第２ボリュートは第１排出口から第２排出口へ徐々により広くなる。

Description

ポンプ
　本発明は、一般にポンプ、より詳細には、第１及び第２排出口の一方を選択してその選択したものを通じて流体（例えば、液体、ガス等）を流出させるように構成されるボリュートポンプに関するものである。
　例えば、１９９８年５月２６日に公開された日本国特許出願公開番号Ｈ１０－１４１２８７は、温水循環ポンプを開示する。このポンプは、ケーシング（ポンプハウジング）、羽根車及び切替弁（プレート）を含む。ケーシングは、円形の囲みスペース、注入口及び第１及び第２排出口を有する。羽根車は、ケーシングの中に置かれ、第１及び第２の方向に中心軸周りを回転するように構成される。注入口は、水が注入口を通じて囲みスペースに入ることができるように、羽根車の中央前方に形成される。ケーシングは、第１及び第２排出路（第１及び第２パイプ）を更に含み、これらは、それぞれ第１及び第２排出口から連続的に延長される。切替弁は、ケーシング内の囲みスペース近傍の第１及び第２排出口に配置される。また、切替弁は、第１の方向に回転する羽根車で発生される水の力によって、ピボットを軸に回転して第１排出口及び第１排出路を通じて囲みスペース内の水を流出させ；また第２の方向に回転する羽根車で発生される水の力によって、ピボットを軸に回転して第２排出口及び第２排出路を通じて囲みスペース内の水を流出させる：ように構成される。
　このポンプでは、羽根車が第１の方向に回転すれば、切替弁は、第１の方向に流れる水の力によって、第１及び第２排出路内の第１及び第２排出口をそれぞれ開閉するようにピボットを軸に回転する。これにより、囲みスペース内の水は、羽根車の中心軸周りの流路から第１排出口及び第１排出路を通じて流出する。同様に、羽根車が第２の方向に回転すれば、囲みスペース内の水は、羽根車の中心軸周りのその変わらない流路から第２排出口及び第２排出路を通じて流出する。該流路は中心軸周りで一定の幅を持つが、もし第１及び第２排出口の方に徐々により広くなる２つの異なるボリュートを中心軸周りに形成することができれば、該ポンプは、より高い液体搬送性能を持つことができる。液体（水）の圧力を滑らかに増大することができるからである。しかし、該構成では、そのような２つの異なるボリュートを羽根車の中心軸周りに形成することは困難である。
　２００３年１月８日に公開された日本国特許出願公開番号２００３－００３９９５は、ポンプを開示する。このポンプでは、切替弁が第１の方向に回転する羽根車で発生される液体の力によってピボットを軸に回転して、第１ボリュートが羽根車の中心軸周りに形成される。第１ボリュートは、第１排出路の根本から第２排出路の根本側へ徐々により広くなる。しかし、羽根車が第２の方向に回転しているとき、第２排出路の根本側から第１排出路の根本へ徐々により狭くなる第２ボリュートが、該中心軸周りに形成される。このため、羽根車が第２の方向に回転しているとき、該ポンプは、より高い液体搬送性能を持つことができない。
　本発明の目的は、羽根車が第１及び第２の方向の何れに回転しても、より高い流体搬送性能を持つことにある。
　本発明のポンプは、ケーシング、回転装置及び切替弁を備える。該ケーシングは、囲みスペース、注入口及び第１及び第２排出口を備える。該ケーシングは、流体が該注入口を通じて該囲みスペースに入ることができ、該囲みスペース内の流体が該第１及び第２排出口を通じて流出することができるように構成される。該回転装置は、中心軸を有し該囲みスペースの中に置かれる羽根車を含む。該回転装置は、該羽根車を第１及び第２の方向に該中心軸周りを回転させるように構成される。該切替弁は、ピボットを有し、該ケーシングの中に置かれる。また、該切替弁は、該囲みスペース内の流体が、該羽根車の回転方向が該第１の方向であれば該第１排出口を通じて流出し；また該羽根車の回転方向が該第２の方向であれば該第２排出口を通じて流出する：ことができるように該ピボットを軸に回転するように構成される。本発明の特徴において、該切替弁は、該切替弁の側面から見て円弧形状である。該切替弁は、該羽根車の回転方向が該第１の方向であれば、該第２排出口側を閉じて、第１ボリュートを該切替弁内の該羽根車の中心軸周りに形成し；また、該羽根車の回転方向が該第２の方向であれば、該第１排出口側を閉じて、第２ボリュートを該切替弁内の該羽根車の中心軸周りに形成する：ように該ピボットを軸に回転するように更に構成される。該第１ボリュートは、該第２排出口から該第１排出口へ徐々により広くなる。該第２ボリュートは、該第１排出口から該第２排出口へ徐々により広くなる。
　この発明では、羽根車が第１及び第２の方向の何れに回転しても、開かれた排出口へ徐々により広くなるボリュートを形成することができる。従って、本発明は、羽根車が第１及び第２の方向の何れに回転しても、より高い流体搬送性能を持つことができる。
　望ましくは、該ポンプは、該注入口から延長される吸込み路と、該第１及び第２排出口からそれぞれ延長される第１及び第２排出路とを更に備える。該切替弁は、該囲みスペースの中に置かれる。該切替弁は、該第２排出口側を閉じて、該第１ボリュートを該切替弁内の該羽根車の中心軸周りに形成し、該第１ボリュート、該第１排出口及び該第１排出路を通じて該囲みスペース内の流体を流出させるように、該第１の方向に回転する該羽根車で発生される該囲みスペース内の流体の力によって該ピボットを軸に回転するように構成される。また、該切替弁は、該第１排出口側を閉じて、該第２ボリュートを該切替弁内の該羽根車の中心軸周りに形成し、該第２ボリュート、該第２排出口及び該第２排出路を通じて該囲みスペース内の流体を流出させるように、該第２の方向に回転する該羽根車で発生される該囲みスペース内の流体の力によって該ピボットを軸に回転するように構成される。
　一実施形態において、該ポンプは、一の線に対して対称である。該ポンプは、該羽根車の該中心軸上の中心及び該切替弁の該ピボットは前記線上に配置され；該羽根車及び該ケーシングは前記線で等分され；該第１及び第２排出路は、前記線の両側に配置され；そして、該第１及び第２ボリュートは、前記線に対して対称である：ように構成される。この実施形態では、該ポンプは一方向ボリュートポンプと同等の性能を持つことができる。
　望ましくは、該羽根車の該中心軸及び該切替弁の該ピボットは、該中心軸が該第１及び第２排出口と該ピボットとの間に存在するように配置される。
　一実施形態において、該切替弁は、該切替弁の外周の一部が該ケーシングの内面と接触するように該ケーシングの中に置かれる。また、該切替弁は、該切替弁の外周に形成された凹所を更に備える。この実施形態では、異物が切替弁の外周とケーシングの内面との間に侵入しても、異物を凹所の空間に引き入れることができる。従って、異物が、切替弁の動作を邪魔するのを防止することができる。
　一実施形態において、該切替弁は、該切替弁の側面に形成された突起を更に備え、該ピボットを軸に回転するとき該突起が該ケーシングの内面を摺るように、該ケーシングの中に置かれる。この実施形態では、切替弁がピボットを軸に回転するとき、切替弁の側面に形成された突起がケーシングの内面を摺る。それ故に、切替弁とケーシングとの間の動摩擦を低減することができ、切替弁は、ピボットを軸にスムーズに回転することができる。また、異物が、切替弁の側面とケーシングとの間の場所に侵入しても、異物をその場所から逃がすことができる。従って、異物が切替弁の動作を邪魔するのを防止することができる。
　本発明の好ましい実施形態をさらに詳細に記述する。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記述および添付図面に関連して一層良く理解されるものである。
本発明の一実施形態によるポンプの縦断面図である。 該ポンプの横断面図である。 該ポンプの横断面図である。 一実施形態のポンプの横断面図である。 図５Ａは図４のポンプの切替弁の斜視図であり、図５Ｂは該切替弁の側面図である。 一実施形態のポンプの切替弁の斜視図である。
　図１～３は、本発明の一実施形態によるポンプ（ボリュートポンプ）を示す。このポンプは、ケーシング１、回転装置４及び切替弁６を含み、特に切替弁６によって特徴付けられる。
　ケーシング１は、囲みスペース１０、注入口１１及び第１及び第２排出口１２及び１３を含み、流体、例えば水等の液体が注入口１１を通じて囲みスペース１０に入ることができ、囲みスペース１０内の液体が第１及び第２排出口１２及び１３を通じて流出することができるように構成される。図１の例では、ケーシング１は、第１及び第２ケース２及び３から構成される。以下、これらを例えばそれぞれ前及び後ケースという。
　前ケース２は、凸円形状のベース２０、側部２１及び２２、四角いフランジ２３、吸込み路２４、第１及び第２排出路２５及び２６、複数（例えば３つ）の支持片２７、及び上キャップ２８を含む。一例において、吸込み路２４及び第１及び第２排出路２５及び２６は、ケーシング１に着脱することができる。
　ベース２０は、四角いフランジ２３の中心に対応する位置に該注入口１１を持つ。側部２１及び２２はベース２０の周囲に形成される。側部２１は、半径“Ｒ1”を持つ円の半円弧状である。半径“Ｒ1”を持つ円の中心は、回転装置４に含まれる羽根車５の中心軸上にある。側部２２は、羽根車５に対応する半径“Ｒ2”を持つ円の円弧を含む弓形状である。該第１及び第２排出口１２及び１３は、側部２２の両端に形成されている。半径“Ｒ2”を持つ円の中心は、羽根車５の中心軸上にあり、半径“Ｒ2”は半径“Ｒ1”よりも小さい。フランジ２３は、側部２１及び２２の先端部の周囲から突出される外フランジである。吸込み路２４は、注入口１１の周囲から外側に連続的に延長される。第１及び第２排出路２５及び２６は、第１及び第２排出口１２及び１３の周囲からそれぞれ外側に連続的に延長され、互いに平行である。複数の支持片２７は、注入口１１の周囲から内側に連続的に延長される。上キャップ２８は、複数の支持片２５の先端に固定される。
　後ケース３は、円形のベース３０、円筒の側部３１、四角いフランジ３２及び下キャップ部３３を含む。側部３１は、ベース３０の周囲に形成される。フランジ３２は、側部３１の先端部の周囲から突出される外フランジである。下キャップ部３３は、前ケース２の上キャップ２８に向けてベース３０の内面から突出される円筒状の隔壁から形成される。前及び後ケース２及び３は、フランジ２３及び３２の周囲で互いに結合されることによりケーシング１を構成し、前ケース２内のスペースと後ケース３内のスペースが囲みスペース１０を構成する。
　回転装置４は、中心軸（後述のシャフト４３の軸）を有し囲みスペース１０の中に置かれる羽根車５を含み、羽根車５を第１及び第２の方向に該中心軸周りを回転させるように構成される。図１の例では、回転装置４は、羽根車５に加えて、複数の永久磁石４１、軸受け４２、シャフト４３、複数の電磁石４４、制御部４５及びハウジング４０から構成されている。
　羽根車５は、中空のシリンダー５０、フランジ５１及び複数（図２等の例では１１）の羽根５２を含む。フランジ５１は、シリンダー５０の先端部の周囲から突出される外フランジである。複数の羽根５２は、フランジ５１の端面に形成され、羽根車５の該中心軸周りに配列される。
　複数の永久磁石４１は、シリンダー５０の基部の外面に固定され、羽根車５の該中心軸周りに配列される。軸受け４２は、中空の円筒形状であり、シリンダー５０の基部の内部に嵌合される。シャフト４３は、前ケース２の上キャップ２８及び後ケース３の下キャップ部３３に挿入され、上キャップ２８及び下キャップ部３３間に固定される。要するに、羽根車５は、シャフト４３周りを回転することができるように軸受け４２に挿入されたシャフト４３によって支持される。複数の電磁石４４及び制御部４５は、後ケース３の背面に取り付けられるハウジング４０に組み込まれる。詳しくは、ハウジング４０は、四角いベース４００及び４つの側部４０１を含む。複数の電磁石４４は、後ケース３の側部３１を介して、複数の永久磁石４１の周りに配列されるようにハウジング４０内に組み込まれる。各電磁石４４は、巻線及びコア等から構成される。制御部４５は、ハウジング４０のベース４００にインサート成形によって組み込まれ、外部装置からの入力信号に従って、電磁石４４を作動して羽根車５を第１又は第２の方向に該中心軸周りを回転させるように構成される。即ち、複数の電磁石４４が、回転磁界を発生し、複数の永久磁石４１を引きつけるか又は反発する。これにより、羽根車５が該中心軸周りに回転する。
　切替弁６は、ピボット６０を有し、ケーシング１の中に置かれる。切替弁６は、囲みスペース１０内の液体が、羽根車５の回転方向が図２に示すように第１の方向（時計回り）であれば第１排出口１２及び第１排出路２５を通じて流出し；また羽根車５の回転方向が図３に示すように第２の方向（反時計回り）であれば第２排出口１３及び第２排出路２６を通じて流出する：ことができるようにピボット６０を軸に回転するように構成される。
　本発明の特徴に従って、切替弁６は、自身の側面から見て円弧（図２等では半円弧）形状である。また、切替弁６は、羽根車５の回転方向が第１の方向であれば、第２排出口１３側を閉じて第１ボリュート６１を切替弁６内の羽根車５の中心軸周りに形成し；また羽根車５の回転方向が第２の方向であれば、第１排出口１２側を閉じて第２ボリュート６２を切替弁６内の羽根車５の中心軸周りに形成する：ようにピボット６０を軸に回転するように更に構成される。第１ボリュート６１は、第２排出口１３から第１排出口１２へ徐々により広くなる。第２ボリュート６２は、第１排出口１２から第２排出口１３へ徐々により広くなる。
　詳しくは、ポンプは、一の線（図２等の‘Ａ’参照）に対して対称である。羽根車５の該中心軸上の中心及び切替弁６のピボット６０は線（Ａ）上に配置される。羽根車５及びケーシング１は線（Ａ）で等分される。第１及び第２排出路２５及び２６は、線（Ａ）の両側に配置される。第１及び第２ボリュート６１及び６２は、線（Ａ）に対して対称である。一例において、ポンプは、一の線（Ａ）に対してほぼ対称である。
　羽根車５の中心軸及び切替弁６のピボット６０は、該中心軸が第１及び第２排出口１２及び１３とピボット６０との間に存在するように配置される。ピボット６０は、ケーシング１のピン（図示せず）が挿入される孔であり、切替弁６の側部中央に形成される。該ピンは、前ケース２の側部２１の中央近傍に配置されるように、前ケース２のベース２０又は後ケース３のフランジ３２に形成される。
　切替弁６は、切替弁６の外周の全てがケーシング１（即ち前ケース２の側部２１）の内面に面して、外周の一部が側部２１の内面と接触し、また切替弁６が、羽根車５が回転しているときに発生される液体の力によってピボット６０を軸に回転するように、ケーシング１（囲みスペース１０）の中に置かれる。なお、これに限らず、本発明の切替弁は、羽根車の回転方向に基づいて駆動されるモータ等で回転されてもよい。切替弁６の外周の曲率半径は、側部２１の内周のものより小さい。切替弁６の両端間の長さは、第１（又は第２）排出口１２（又は１３）の外側端部と第２（又は第１）排出口１３（又は１２）の内側端部との間の長さとほぼ等しい。第１排出口１２の外側端部１２１及び内側端部１２２は、それぞれ羽根車５の中心軸に対して外側及び内側に存在する。同様に、第２排出口１３の外側端部１３１及び内側端部１３２は、それぞれ羽根車５の中心軸に対して外側及び内側に存在する。
　要するに、切替弁６は、第２排出口１３側を閉じて第１ボリュート６１を切替弁６内の羽根車５の中心軸周りに形成し、第１ボリュート６１、第１排出口１２及び第１排出路２５を通じて囲みスペース１０内の液体を流出させるように、第１方向に回転する羽根車５で発生される囲みスペース１０内の液体の力によってピボット６０を軸に回転するように構成される。また、切替弁６は、第１排出口１２側を閉じて第２ボリュート６２を切替弁６内の羽根車５の中心軸周りに形成し、第２ボリュート６２、第２排出口１３及び第２排出路２６を通じて囲みスペース１０内の液体を流出させるように、第２方向に回転する羽根車５で発生される囲みスペース１０内の液体の力によってピボット６０を軸に回転するように構成される。
　本実施形態の動作を説明する。図２に示すように、第１の方向（Ｒｆ）用の入力信号を受ければ、制御部４５は、電磁石４４を作動して、羽根車５を第１の方向に該中心軸周りを回転させる。これにより、囲みスペース１０内の液体が羽根車５で第１の方向に回転されて圧力（力）を発生し、外部からの液体が、その圧力によって吸込み路２４及び注入口１１を通じて囲みスペース１０内に吸い込まれる。また、切替弁６が、該圧力によってピボット６０を軸に反時計回りに回転し、第２排出口１３側を閉じて、第１ボリュート６１を切替弁６内の羽根車５の中心軸周りに形成する。この場合、切替弁６の第１端６ａ側は、側部２１の内面における第１排出口１２の外側端部１２１側と接触する。また、切替弁６の第２端６ｂは、第２排出口１３の内側端部１３２と接触する。これにより、吸込み路２４を通じて囲みスペース１０内に吸い込まれた液体が、第１ボリュート６１、第１排出口１２及び第１排出路２５を通じて排出される。
　図３に示すように、第２の方向（Ｒｓ）用の入力信号を受ければ、制御部４５は、電磁石４４を作動して、羽根車５を第２の方向に該中心軸周りを回転させる。これにより、囲みスペース１０内の液体が羽根車５で第２の方向に回転されて圧力（力）を発生し、外部からの液体が、その圧力によって吸込み路２４及び注入口１１を通じて囲みスペース１０内に吸い込まれる。また、切替弁６が、該圧力によってピボット６０を軸に時計回りに回転し、第１排出口１２側を閉じて、第２ボリュート６２を切替弁６内の羽根車５の中心軸周りに形成する。この場合、切替弁６の第２端６ｂ側は、側部２１の内面における第２排出口１３の外側端部１３１側と接触する。また、切替弁６の第１端６ａは、第１排出口１２の内側端部１２２と接触する。これにより、吸込み路２４を通じて囲みスペース１０内に吸い込まれた液体が、第２ボリュート６２、第２排出口１３及び第２排出路２６を通じて排出される。
　このように、囲みスペース１０内の液体が第１又は第２排出口１２又は１３へ徐々により広くなる第１又は第２ボリュート６１又は６２を通じて排出されるので、本ポンプは、羽根車５が第１及び第２の方向の何れに回転しても、より高い流体（液体）搬送性能を持つことができる。特に、ポンプは、線（Ａ）に対して対称であるので、一方向ボリュートポンプと同等の性能を持つことができる。
　一実施形態において、図４、５Ａ及び５Ｂに示すように、切替弁６は、それ自身の外周に形成された凹所６４を更に含む。これらの図の例では、４つの凹所６４が、切替弁６の外周の中央と両端間にそれぞれ突出し切替弁６の外周を周方向において二分する２つのへり６３の両側に形成されている。図１～３の構造では、異物が切替弁６と前ケース２の側部２１との間に侵入すれば、切替弁６が、その異物に邪魔され、第１又は第２排出口１２又は１３側を不完全に閉じることがある。この実施形態では、異物が切替弁６と前ケース２の側部２１との間に侵入しても、異物を４つの凹所６４の何れかの空間（Ｓ）に引き入れることができる。従って、異物が、切替弁６の動作を邪魔するのを防止することができる。一例において、切替弁６は、２つのへり６３の全部又は一部を有しない。
　一実施形態において、図６に示すように、切替弁６は、切替弁６の側面に形成された突起６５を更に含み、ピボット６０を軸に回転するとき、突起６５がケーシング１（詳しくは前ケース２のベース２０及び後ケース３のフランジ３２）の内面を摺るように、ケーシング１の中に置かれる。図６の例では、切替弁６は、切替弁６の両側面に形成された複数の突起６５を含む。なお、これに限らず、本発明の切替弁は、少なくとも一つの突起を切替弁の一つの側面のみに有してもよい。複数の突起６５は、限定されないが、切替弁６の両側面に形成された複数の隆起切片（隆起線）６６と、切替弁６の両側面の中央に形成されピボット６０の両端を囲む２つの円形リム６７とを含む。各隆起切片６６は、切替弁６の中心軸上に中心が配置される円の円周に沿って形成される。この実施形態では、切替弁６がピボット６０を軸に回転するとき、切替弁６の両側面に形成された複数の突起６５がケーシング１の内面を摺る。それ故に、切替弁６とケーシング１との間の動摩擦を低減することができる。切替弁６は、羽根車５が回転しているときに発生される囲みスペース１０内の液体の力によってピボット６０を軸にスムーズに回転することができる。また、異物が、切替弁６と前ケース２のベース２０又は後ケース３のフランジ３２との間の場所に侵入しても、異物をその場所から逃がすことができる。従って、異物が切替弁６の動作を邪魔するのを防止することができる。
　一例において、切替弁６の側面に形成された突起６５に代えて、少なくとも一つの突起が、ケーシング１（前ケース２のベース２０及び後ケース３のフランジ３２）の内面に形成されてもよい。また、該突起は、点接触用の突起（例えばニブ）でもよい。
　本発明を幾つかの好ましい実施形態について記述したが、この発明の本来の精神および範囲を逸脱することなく、当業者によって様々な修正および変形が可能である。

Claims (6)

  1. 　囲みスペース、注入口及び第１及び第２排出口を備え、流体が該注入口を通じて該囲みスペースに入ることができ、該囲みスペース内の流体が該第１及び第２排出口を通じて流出することができるように構成されるケーシングと、
    　中心軸を有し該囲みスペースの中に置かれる羽根車を含み、該羽根車を第１及び第２の方向に該中心軸周りを回転させるように構成される回転装置と、
    　ピボットを有し、該ケーシングの中に置かれる切替弁と
    　を備え、
    　該切替弁は、該囲みスペース内の流体が、該羽根車の回転方向が該第１の方向であれば該第１排出口を通じて流出し；また該羽根車の回転方向が該第２の方向であれば該第２排出口を通じて流出する：ことができるように該ピボットを軸に回転するように構成される
    　ポンプであって、
    　該切替弁は、該切替弁の側面から見て円弧形状であり、
    　該切替弁は、
    　該羽根車の回転方向が該第１の方向であれば、該第２排出口側を閉じて、該第２排出口から該第１排出口へ徐々により広くなる第１ボリュートを該切替弁内の該羽根車の中心軸周りに形成し；また
    　該羽根車の回転方向が該第２の方向であれば、該第１排出口側を閉じて、該第１排出口から該第２排出口へ徐々により広くなる第２ボリュートを該切替弁内の該羽根車の中心軸周りに形成する：
    　ように該ピボットを軸に回転するように更に構成される
    　ポンプ。
  2. 　該注入口から延長される吸込み路と、
    　該第１及び第２排出口からそれぞれ延長される第１及び第２排出路と
    　を更に備え、
    　該切替弁は、該囲みスペースの中に置かれ、
    　該切替弁は、
    　該第２排出口側を閉じて、該第１ボリュートを該切替弁内の該羽根車の中心軸周りに形成し、該第１ボリュート、該第１排出口及び該第１排出路を通じて該囲みスペース内の流体を流出させるように、該第１の方向に回転する該羽根車で発生される該囲みスペース内の流体の力によって該ピボットを軸に回転し；また
    　該第１排出口側を閉じて、該第２ボリュートを該切替弁内の該羽根車の中心軸周りに形成し、該第２ボリュート、該第２排出口及び該第２排出路を通じて該囲みスペース内の流体を流出させるように、該第２の方向に回転する該羽根車で発生される該囲みスペース内の流体の力によって該ピボットを軸に回転する：
    ように構成される
    　請求項１記載のポンプ。
  3. 　該ポンプは、一の線に対して対称であり、
    　該羽根車の該中心軸上の中心及び該切替弁の該ピボットは前記線上に配置され；
    　該羽根車及び該ケーシングは前記線で等分され；
    　該第１及び第２排出路は、前記線の両側に配置され；そして、
    　該第１及び第２ボリュートは、前記線に対して対称である：
    ように構成される
    　請求項２記載のポンプ。
  4. 　該羽根車の該中心軸及び該切替弁の該ピボットは、該中心軸が該第１及び第２排出口と該ピボットとの間に存在するように配置される請求項２記載のポンプ。
  5. 　該切替弁は、該切替弁の外周の一部が該ケーシングの内面と接触するように該ケーシングの中に置かれ、
    　該切替弁は、該切替弁の外周に形成された凹所を更に備える
    　請求項１～４の何れか１項に記載のポンプ。
  6. 　該切替弁は、該切替弁の側面に形成された突起を更に備え、該ピボットを軸に回転するとき該突起が該ケーシングの内面を摺るように、該ケーシングの中に置かれる
    　請求項１～４の何れか１項に記載のポンプ。
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