(57)【要約】【課題】小型化が可能なポンプケーシング、ポンプ装置及び金型を提供すること。【解決手段】ポンプケーシング２３は、羽根車２２を収容するポンプ室３３の一部を構成するとともに、モータ１１に接続されるケーシングカバー２４が固定される第１部材２７と、ケーシングカバー２４を固定する締結部材２５が挿通される貫通孔４１、貫通孔４１の中途部に配置された中空部４２、中空部４２に配置され締結部材２５と締結する被締結部材２６、及び、貫通孔４１及び中空部４２に連続する肉盗み部４３を有する締結部３６と、を備える。【選択図】      図２
2019070339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車を収容するポンプ室の一部を構成するとともに、モータに接続されるケーシングカバーが固定される第１部材と、
前記ポンプ室の他部を構成する第２部材と、
前記ケーシングカバーを固定する締結部材が挿通される貫通孔、前記貫通孔の中途部に配置された中空部、前記中空部に配置され前記締結部材と締結する被締結部材、及び、前記貫通孔及び前記中空部に連続する肉盗み部を有し、前記第１部材及び前記第２部材に設けられた締結部と、
を備えることを特徴とするポンプケーシング。
【請求項２】
前記第１部材及び前記第２部材は、樹脂材料により成形され、
前記第１部材及び前記第２部材は溶着可能に構成されることを特徴とする請求項１に記載のポンプケーシング。
【請求項３】
前記肉盗み部は、前記貫通孔の一部と前記貫通孔の径方向で連続し、且つ、前記中空部と前記中空部の軸方向で連続することを特徴とする請求項１に記載のポンプケーシング。
【請求項４】
前記締結部材はボルトであり、
前記被締結部材はナットであり、
前記第１部材は、前記ボルトを挿入され、前記貫通孔の一部を構成する第１孔部、及び、前記中空部の一部を構成する凹部を有し、
前記凹部は、前記ナットの回転方向の移動を規制する少なくとも一対の平面を有することを特徴とする請求項１に記載のポンプケーシング。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のポンプケーシングを有するポンプ装置。
【請求項６】
羽根車を収容するポンプ室の一部を構成するとともに、モータに接続されるケーシングカバーが固定される第１部材の外面、前記ケーシングカバーを固定する締結部材が挿通される貫通孔の一部、及び、前記貫通孔の一部に連続する肉盗み部の形状のキャビティを有する上型と、
前記第１部材の内面、前記貫通孔の一部及び前記肉盗み部と連続し、前記締結部材と締結する被締結部材が配置される中空部の形状のキャビティを有する下型と、
を備えることを特徴とする金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂材料により成形されるポンプケーシング、当該ポンプケーシングを用いたポンプ装置及び当該ポンプケーシングの金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液体を圧送する手段として、ポンプ装置が知られている。このようなポンプ装置は、ポンプ室を有するポンプケーシング内に羽根車が収容されたポンプと、羽根車を回転させるモータを有する。ポンプ装置は、モータにより羽根車を駆動することで、ポンプ室内で羽根車が回転し、ポンプ室内に吸い込んだ液体を増圧して二次側に吐出する。
【０００３】
ポンプに用いられるポンプケーシングは、例えば樹脂材料で成形され、ポンプケーシングの軸心方向で二つに分割された部材を溶着させることで、一体に組み立てられる（例えば、特許文献１参照）。また、ポンプケーシングは、ボリュート形状を有し、ボリュート形状を有する部分の外周面に、ポンプケーシングを覆うケーシングカバーを固定するためのナットが配置される締結部を備える。例えば、図７（Ａ）に示すように、軸心方向で分割されたポンプケーシングのモータ側を構成するモータ側部材２７０の締結部３６０は、ナットを配置するとともに、ナットと螺合するボルトを挿入する貫通孔４１０と、貫通孔４１０に隣接し、且つ、離間して設けられた肉盗み部４３０と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６６１８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したポンプ装置では、以下の問題があった。即ち、ポンプケーシングは、ボリュート形状を有する部分の外周面から締結部３６０が突出する構成であり、また、締結部３６０は貫通孔４１０に隣接して肉盗み部４３０を設ける必要があり、ポンプケーシングの外形状が大きくなる、という問題がある。ポンプケーシングの外形状が大きくなると、ポンプ装置を設置するために必要な設置領域が大きくなる。このため、締結部を小さくすることで、ポンプケーシングを小型化することが求められている。
【０００６】
締結部３６０を小型化する方法として、例えば、図６及び図７（Ｂ）に示すように、締結部３６０の貫通孔４１０と肉盗み部４３０を図７（Ａ）よりも近接させる方法が考えられる。これにより締結部３６０は、外周面からの突出をＨ１分小さくすることができるが、貫通孔４１０と肉盗み部４３０の間の壁の厚みが図７（Ａ）に示すＨ２から図７（Ｂ）のＨ３のように薄くなるという問題が生じる。また、上述したポンプ装置では、図７に示すように、肉盗み部４３０は、底が塞がれていることから、肉盗み部４３０に水が浸入すると肉盗み部４３０の内部に水が溜まるという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、肉盗み部４３０に水が溜まらず小型化が可能なポンプケーシング、ポンプ装置及び金型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のポンプケーシング、ポンプ装置及び金型は次のように構成されている。
【０００９】
本発明の一態様として、ポンプケーシングは、羽根車を収容するポンプ室の一部を構成するとともに、モータに接続されるケーシングカバーが固定される第１部材と、前記ポンプ室の他部を構成する第２部材と、前記ケーシングカバーを固定する締結部材が挿通される貫通孔、前記貫通孔の中途部に配置された中空部、前記中空部に配置され前記締結部材と締結する被締結部材、及び、前記貫通孔及び前記中空部に連続する肉盗み部を有し、前記第１部材及び前記第２部材に設けられた締結部と、を備える。
【００１０】
本発明の一態様として、ポンプ装置は、上記のポンプケーシングを有する。
【００１１】
本発明の一態様として、金型は、羽根車を収容するポンプ室の一部を構成するとともに、モータに接続されるケーシングカバーが固定される第１部材の外面、前記ケーシングカバーを固定する締結部材が挿通される貫通孔の一部、及び、前記貫通孔の一部に連続する肉盗み部の形状のキャビティを有する上型と、前記第１部材の内面、前記貫通孔の一部及び前記肉盗み部と連続し、前記締結部材と締結する被締結部材が配置される中空部の形状のキャビティを有する下型と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、肉盗み部４３０に水が溜まらず小型化が可能なポンプケーシング、ポンプ装置及び金型を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るポンプ装置の構成を示す断面図。
【図２】同ポンプ装置のポンプケーシングに用いられる第１部材の構成を示す上面図。
【図３】同第１部材の構成を示す下面図。
【図４】同第１部材の成型に用いられる金型を部分的に示す断面図。
【図５】同金型を用いた第１部材の成型方法について示す説明図。
【図６】従来のポンプケーシングの一部の構成を示す上面図。
【図７】同ポンプケーシングの一部の構成を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係るポンプ装置１を、図１乃至図５を用いて説明する。  
図１は本発明の一実施形態に係るポンプ装置１の構成を示す断面図、図２はポンプ装置１のポンプケーシング２３に用いられる第１部材２７の構成を示す上面図、図３は第１部材２７の構成を示す下面図、図４は、第１部材２７の成型に用いられる金型１００を部分的に示す断面図、図５は金型１００を用いた第１部材２７の成型の一例について示す断面図である。
【００１５】
図１に示すように、ポンプ装置１は、モータ１１と、ポンプ１２と、電装部１３と、を備えている。また、ポンプ装置１は、モータ１１及びポンプ１２の間に設けられたメカニカルシール等のシール部材１４を備えている。このようなポンプ装置１は、例えば、汚水槽及び下水道等に設置され、異物（汚物等）を含む汚水を送水する所謂水中汚水ポンプである。
【００１６】
モータ１１は、モータケーシング１１ａと、モータケーシング内に固定された固定子１１ｂと、固定子１１ｂにより回転する回転子１１ｃと、を備えている。モータ１１は、例えば永久磁石モータである。モータケーシング１１ａは、一方の端面がポンプ１２に固定される。
【００１７】
ポンプ１２は、回転軸２１と、回転軸２１に固定される羽根車２２と、羽根車２２を収納するポンプケーシング２３と、ポンプケーシング２３を覆うケーシングカバー２４と、を備えている。また、ポンプ１２は、ポンプケーシング２３及びケーシングカバー２４を固定する締結部材２５及び被締結部材２６を備えている。例えば、締結部材２５は、頭部及び雄螺子部を有する六角ボルトであり、被締結部材２６は、締結部材２５の雄螺子部と螺合可能な雌螺子部を有する六角ナットである。
【００１８】
回転軸２１は、モータ１１の回転子１１ｃと直接的又は間接的に接続され、回転子の回転に追従して回転可能に形成されている。回転軸２１は、例えば、モータケーシング１１ａにベアリング等の軸受１１ｄを介して回転自在に支持されている。
【００１９】
羽根車２２は、例えば、ポンプケーシング２３内に挿入可能に形成されている。羽根車２２は、ポンプケーシング２３内で回転することで、水を圧送可能に形成されている。羽根車２２は、例えば、一枚の円板状のシュラウドに羽根が複数設けられたセミオープンタイプのインペラである。
【００２０】
図１に示すように、ポンプケーシング２３は、ポンプ装置１を設置面に設置した状態で下方に配置される吸込口３１と、外周面の一部に形成された吐出口３２と、吸込口３１及び吐出口３２と接続されるポンプ室３３と、モータケーシングと対向する位置に設けられ、ポンプ室３３と連続する開口部３４と、を備えている。
【００２１】
ポンプケーシング２３は、開口部３４の周囲に設けられたケーシングカバー２４と当接する取付面３５と、ケーシングカバー２４を固定する締結部材２５及び被締結部材２６が配置される締結部３６と、を備えている。また、ポンプケーシング２３は、その下面に、ポンプ装置１を設置させるための複数の脚部３７を備えている。
【００２２】
ポンプケーシング２３は、軸心方向に分割された２つの部材により一体に組み立てられることで構成される。具体的には、ポンプケーシング２３は、軸心方向でモータ１１側の第１部材２７と、ポンプ装置１の設置面側の第２部材２８と、を一体に組み立てることにより構成される。
【００２３】
吸込口３１は、脚部３７によって、ポンプ装置１の設置面から所定の間隙を有して配置される。吐出口３２は、例えば、ポンプ室３３の径方向の一部に流体的に接続される。吐出口３２は、開口端の軸心方向が上方に向って開口する。吐出口３２には配管が接続される。
【００２４】
ポンプ室３３は、羽根車２２を収納可能に形成されている。また、ポンプ室３３は、羽根車２２によって増圧された液体を吐出口３２に案内可能な、ボリュート形状の流路を形成可能な内周面を有している。ポンプ室３３の最大径となる部位は、開口部３４の内径よりも大径に形成されている。換言すると、ポンプ室３３の内部形状は、開口部３４よりも拡径する、所謂アンダーカット形状に形成されている。
【００２５】
開口部３４は、羽根車２２をポンプ室３３に挿入可能な内径を有している。取付面３５は、ケーシングカバー２４の端面と当接可能に形成されている。
【００２６】
締結部３６は、ポンプケーシング２３のボリュート形状のポンプ室３３を構成する部位の外周面から突出して設けられる。締結部３６は、軸心方向に沿って延びる貫通孔４１と、当該貫通孔４１の中途部に設けられた少なくとも対向する二面を有する中空部４２と、中空部４２と貫通孔４１の一部と一体に設けられた肉盗み部４３と、中空部４２に配置された被締結部材２６と、を備えている。換言すると、締結部３６は、中空部４２に被締結部材２６が配置される。
【００２７】
貫通孔４１は、締結部材２５の雄螺子部よりも大径であって、締結部材２５の頭部の外接円よりも小径の内径を有する。中空部４２は、被締結部材２６の外面の少なくとも対向する２面と対向する平面状の一対の対向面を有し、被締結部材２６を配置可能な空間を構成する。中空部４２は、締結部３６の内部に設けられる。例えば、中空部４２は、六角柱状又は対向する一対の平面を有する略円柱状の空間である。
【００２８】
肉盗み部４３は、締結部３６の上面から貫通孔４１の中空部４２までの範囲に設けられ、貫通孔４１の内周面の一部及び中空部４２の上端部の一部と連続して設けられた窪みである。肉盗み部４３により構成される空間は、貫通孔４１及び中空部４２と連続する。図１及び図２に示すように、肉盗み部４３は、貫通孔４１とポンプ室３３との間の締結部３６に設けられ、締結部３６の外形状に沿った形状の窪みを構成する。また、肉盗み部４３は、その中心を通るリブ４３ａを有する。
【００２９】
脚部３７は、吸込口３１の周囲に等間隔に複数配置されている。脚部３７は、ポンプ装置１を設置面に設置した状態で、吸込口３１をポンプ装置１の設置面から所定の高さに配置可能な長さに構成される。
【００３０】
第１部材２７は、樹脂材料を用いた射出成型により形成される。第１部材２７は、吐出口３２の一部、ポンプ室３３の一部、開口部３４、取付面３５及び締結部３６の一部を構成する形状に形成されている。第１部材２７の第２部材２８と対向する端面は、平面に構成されるか、又は、吐出口３２の一部及びポンプ室３３の一部の周囲を囲う位置に環状に連続する突起を有する。
【００３１】
第１部材２７に設けられる吐出口３２の一部は、配管に接続される開口を形成する。第１部材２７に設けられるポンプ室３３の一部は、離型可能に、アンダーカット部が発生しない形状である。第１部材２７に設けられる締結部３６の一部は、貫通孔４１の一部である第１孔部４１ａと、第１孔部４１ａの端部に設けられ、被締結部材２６を収容可能な中空部４２の一端が開口した形状である凹部４２ａと、を有する。凹部４２ａは、第１部材２７の端面に開口する。凹部４２ａは、挿入された被締結部材２６の軸心方向の回動を規制可能な形状に形成されている。
【００３２】
第２部材２８は、吸込口３１、吐出口３２の他部、ポンプ室３３の他部、締結部３６の他部及び脚部３７を構成する形状に形成されている。第２部材２８の第１部材２７と対向する端面は、例えば、平面に構成される。なお、第１部材２７の端面に、環状に連続する突起が設けられる場合には、第２部材２８の第１部材２７と対向する端面は、当該突起と係合する、連続する環状の溝を有する。なお、第１部材２７の端面に溝が、第２部材の端面に突起が設けられる構成であってもよい。
【００３３】
第２部材２８に設けられる吐出口３２の他部は、ポンプ室３３から吐出口３２の開口までの流路の一部を形成する。第２部材２８に設けられるポンプ室３３の他部は、離型が可能に、アンダーカット部が発生しない形状である。即ち、第１部材２７及び第２部材２８は、ポンプ室３３の内面形状のうち、最も中心からの距離が大きい箇所、換言すると、ポンプ室３３の最大内径となる部位においてポンプケーシング２３を二つに分割した形状に形成される。
【００３４】
第２部材２８に設けられる締結部３６の他部は、貫通孔４１の他部である第２孔部４１ｂを有する。第２部材２８の締結部３６の他部を構成する第２孔部４１ｂの端面は、凹部４２ａを覆い、凹部４２ａに配置された被締結部材２６を支持可能に構成される。第２孔部４１ｂは、第１部材２７の第１孔部４１ａとともに、締結部３６の貫通孔４１を構成する。
【００３５】
このような第１部材２７及び第２部材２８は、互いに対向する端面を当接させた状態で当該端面を溶着することで、一体のポンプケーシング２３を構成する。
【００３６】
ケーシングカバー２４は、ポンプケーシング２３に接続され、ポンプケーシング２３の開口部３４を覆う。ケーシングカバー２４は、モータケーシング１１ａに接続される。ケーシングカバー２４は、モータケーシング１１ａとともに、シール室１４ａを構成する。
【００３７】
シール部材１４は、モータケーシング１１ａ及びケーシングカバー２４の間に設けられ、回転軸２１とケーシングカバー２４の間を軸封可能に構成される。シール部材１４は、メカニカルシールである。シール部材１４は、モータケーシング１１ａ及びケーシングカバー２４により構成されるシール室１４ａに収容される。シール室１４ａは、例えば、潤滑剤が充填される。
【００３８】
次に、このようなポンプケーシング２３の第１部材２７を成型する金型１００について説明する。  
金型１００は、分割金型であって、ポンプ室３３の軸心に沿って２つに分割された上型１０１及び下型１０２を備えている。上型１０１及び下型１０２は、例えば、一方が固定型であり、他方が可動型を構成する。
【００３９】
上型１０１は、例えば、第１部材２７の外面、開口部３４の内周面の形状、並びに、第１孔部４１ａ及び肉盗み部４３の内面形状に構成されたキャビティ１１０を有し、上型１０１のキャビティ１０１ａ側の端面は平面に構成される。キャビティ１１０の第１孔部４１ａ及び肉盗み部４３の内面形状に構成された第１部位１１１は、突起状に構成される。
【００４０】
下型１０２は、例えば、開口部３４の内周面並びに第１孔部４１ａ及び肉盗み部４３の内面の形状を除く、第１部材２７の内面形状に構成されたキャビティ１２０を有し、下型１０２のキャビティ１２０側の端面は平面に構成される。キャビティ１２０の凹部４２ａの内面形状に構成された第２部位１２１は、突起状に構成され、第２部位１２１の端面に上型１０１の第１部位１１１の端面が当接することで、貫通孔４１、中空部４２及び肉盗み部４３を含む締結部３６の形状の空間が構成される。
【００４１】
次に、このようなポンプケーシング２３の製造方法について説明する。  
先ず、第１部材２７の金型１００及び第２部材２８の金型を用いて、樹脂成形、例えば射出成形により第１部材２７及び第２部材２８を成形する。次いで、成形した第１部材２７の凹部４２ａに被締結部材２６を挿入する。次いで、第１部材２７の端面及び第２部材２８の端面を当接させた状態で、第１部材２７の端面及び第２部材２８の端面を溶着する。例えば、当該端面の溶着は、振動溶着又は超音波溶着により行う。
【００４２】
これにより、第１部材２７及び第２部材２８が一体に固定され、中空部４２に被締結部材２６が配置された締結部３６を有するポンプケーシング２３が製造される。
【００４３】
なお、ポンプ装置１の製造方法について説明すると、先ず、回転子１１ｃに回転軸２１が固定されたモータ１１にケーシングカバー２４を固定し、回転軸２１に羽根車２２を固定し、ケーシングカバー２４をポンプケーシング２３に一体に組み立てる。その後、締結部材２５を締結部３６の貫通孔４１に挿入し、中空部４２の被締結部材２６と螺合させる。これらの工程により、ポンプ装置１が製造される。
【００４４】
このように構成されたポンプ装置１によれば、従来の図６及び図７に示すポンプケーシングと異なり、ポンプケーシング２３が有する締結部３６が貫通孔４１の一部と連続して肉盗み部４３を設ける構成である。このように、貫通孔４１及び肉盗み部４３を一体に設ける構成とすることで、貫通孔４１及び肉盗み部４３が連続することから、貫通孔４１及び肉盗み部４３の間に部材が配置されることを要しない。
【００４５】
このため、締結部３６のポンプケーシング２３の所定の部位から突出する長さ、換言すると、ポンプケーシング２３のポンプ室３３が構成される部位の外周面から締結部３６の先端までの長さが短くてよい。これにより、締結部３６を小さくすることが可能となり、ポンプケーシング２３の小型化が可能となる。また、ポンプケーシング２３の成形に要する樹脂材料を低減することが可能となり、材料コストを低減することが可能となり、ポンプ装置１の製造コストを低減することが可能となる。
【００４６】
また、締結部３６は、肉盗み部４３を上面側から窪む形状とし、貫通孔４１の一部及び中空部４２の一部と連続する構成とすることで、肉盗み部４３に水が浸入しても、貫通孔４１及び中空部４２を介して、排水することが可能となる。
【００４７】
また、締結部３６は、肉盗み部４３は、貫通孔４１の内周面の一部及び中空部４２の上端面の一部と連続する構成である。このため、ポンプケーシング２３を成形するための金型１００は、上型１０１の第１部位１１１及び下型１０２の第２部位１２１は、貫通孔４１の軸心方向、換言すると、上型１０１及び下型１０２の移動方向に直交するそれぞれの端面で当接する。これにより、上型１０１の第１部位１１１及び下型１０２の第２部位１２１は、型締め時に端面同士が当接するだけで、こすれることが無く、繰り返しポンプケーシング２３を成形した場合に、当該端面が摩耗することを極力防止できる。これにより、バリなどが生じることを防止し、安定した成形品である第１部材２７を提供することができる。
【００４８】
また、ポンプケーシング２３は、凹部４２ａに被締結部材２６を配置した後に、第１部材２７及び第２部材２８を組み立てて溶着することで一体形状とする構成である。この構成により、ポンプケーシング２３の樹脂成形時に樹脂成形品内に被締結部材２６をインサートする必要がない。
【００４９】
このため、金型に被締結部材２６を配置する工程を必要とせず、また、被締結部材２６内に溶融した樹脂材料が浸入することもない。また、凹部４２ａに挿入可能であり、且つ、挿入することで回転が規制される被締結部材２６であれば、被締結部材２６の構成は限定されない。上述のように締結部材２５にボルトを用いる場合には、被締結部材２６に安価なナットを用いることができる。
【００５０】
このようなことから、ポンプケーシング２３の製造工程及び被締結部材２６の材料コストを低減することが可能となり、また、締結部材２５及び被締結部材２６を確実に螺合させることが可能となる。
【００５１】
上述したように本実施形態に係るポンプ装置１に用いられるポンプケーシング２３によれば、ポンプケーシング２３に用いられる締結部３６の肉盗み部４３を貫通孔４１と連続させることで、締結部３６のポンプケーシング２３から突出する高さが小さくなり、ポンプケーシング２３の小型化が可能となる。
【００５２】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、被締結部材２６にナットを用いる構成を説明したがこれに限定されず、被締結部材２６は、締結部材２５と締結可能であれば適宜設定可能である。例えば、被締結部材２６は、ナットでなく、袋ナットを用いる構成であってもよい。
【００５３】
同様に、締結部材２５及び被締結部材２６は、ボルト及びナットの組み合わせでなくても、同様の効果が得られれば、他の組み合わせであってもよい。また、締結部材２５をポンプケーシング２３に配置する構成であってもよい。この場合には、中空部４２に締結部材２５の頭部を配置し、貫通孔４１に雄螺子部を配置し、雄螺子部を締結部３６の上面から突出させる構成とすればよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１…ポンプ装置、１１…モータ、１１ａ…モータケーシング、１１ｂ…固定子、１１ｃ…回転子、１１ｄ…軸受、１２…ポンプ、１３…電装部、１４…シール部材、１４ａ…シール室、２１…回転軸、２２…羽根車、２３…ポンプケーシング、２４…ケーシングカバー、２５…締結部材、２６…被締結部材、２７…第１部材、２８…第２部材、３１…吸込口、３２…吐出口、３３…ポンプ室、３４…開口部、３５…取付面、３６…締結部、３７…脚部、４１…貫通孔、４１ａ…第１孔部、４１ｂ…第２孔部、４２…中空部、４２ａ…凹部、４３…肉盗み部、４３ａ…リブ、１００…金型、１０１…上型、１０２…下型、１１０…キャビティ、１１１…第１部位、１２０…キャビティ、１２１…第２部位、２７０…モータ側部材、３６０…締結部、４１０…貫通孔、４３０…肉盗み部。
【図１】
2019070339.tif 000003
【図２】
2019070339.tif 000004
【図３】
2019070339.tif 000005
【図４】
2019070339.tif 000006
【図５】
2019070339.tif 000007
【図６】
2019070339.tif 000008
【図７】
2019070339.tif 000009