(57)【要約】【課題】簡単な構造で、羽根車内部での気液分離を防止すること。【解決手段】羽根１３，１３……の内部にエア通路部４０を設け、羽根１３，１３……の内周側における羽根車１４の回転方向前方に向いた前端面にエア通路部４０の吸気口を開設すると共に、羽根１３の外周側における羽根車１４の回転方向後方に向いた後端面にエア通路部４０の排気口を開設したポンプの羽根車構造まである。【選択図】図１
2008240661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を吸排する羽根車を内蔵したポンプ部と、ポンプ部を収納すると共に流体の吸込口と吐出口とを備えたポンプケースと、羽根車を回転駆動するモータ部とを備え、上記羽根車は、前面シュラウドと、前面シュラウドに対向する後面シュラウドと、両シュラウド間の流体通路に設けられてその中心側から外周側に向けて放射状に延設された複数の羽根とを具備したポンプの羽根車構造であって、上記羽根の内部にエア通路部を設け、羽根の内周側における羽根車の回転方向前方に向いた前端面にエア通路部の吸気口を開設すると共に、羽根の外周側における羽根車の回転方向後方に向いた後端面にエア通路部の排気口を開設してなることを特徴とするポンプの羽根車構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプの羽根車構造に関し、詳しくは例えば液体を圧送する遠心ポンプに用いられる羽根車の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、流体の吸込口と吐出口が形成されたポンプケースと、ポンプケース内に収納される羽根車とを備え、流体と共に吸い込んだエアを粉砕して排出することで内部におけるエアの滞留を防止するようにしたポンプ装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）
ところで一般のポンプにおいて、羽根車が駆動されて回転すると、羽根車の羽根の前後、つまり流体の導入側と送出側とに圧力差が生じ、満たされていた流体が吐出口の方向へ送られると共に圧力差により羽根車の内部に滞留したエアが放出されるようになっている。しかしながら、羽根車の内部に滞留したエアを放出しても、吸込口から流体とともにエアを吸い込むと羽根の導入側にエアが滞留することとなり、このため滞留したエアにより流体の流路が狭くなったり遮断されたりし、性能低下を招くという問題を有している。
【０００３】
そこで、従来から、ポンプケース６に羽根とは別体のガイド部材を設け、このガイド部材にてエアを粉砕して吐出口から排出することにより、流体とともに吸入されたエアが羽根車１４の中心部に滞留するのを防止できるようにしたポンプ構造が提案されている（特許文献１）
ところがこの特許文献１に見られる従来では、ポンプケース側に羽根とのクリアランスが全域において均等に突出形成されるようにしてガイド部材を設ける必要があり、そのためポンプケースの構造が複雑となり、しかも羽根車とは別部材のガイド部材を必要とするため、ポンプの小型化も困難になるという問題を有していた。
【特許文献１】特開２００１−２３４８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、簡単な構造で、羽根車内部での気液分離を防止でき、これにより、揚水性能及びポンプ効率の向上が図られると共に、ポンプの小型化も容易に図ることができるポンプの羽根車構造を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために本発明は、流体を吸排する羽根車１４を内蔵したポンプ部５と、ポンプ部５を収納すると共に流体の吸込口３と吐出口４とを備えたポンプケース６と、羽根車１４を回転駆動するモータ部７とを備え、上記羽根車１４は、前面シュラウド２０と、前面シュラウド２０に対向する後面シュラウド２１と、両シュラウド２０，２１間の流体通路７０に設けられてその中心側から外周側に向けて放射状に延設された複数の羽根１３，１３……とを具備したポンプの羽根車構造であって、上記羽根１３，１３……の内部にエア通路部４０を設け、羽根１３，１３……の内周側における羽根車１４の回転方向Ｅ前方に向いた前端面１３ａにエア通路部４０の吸気口４０ａを開設すると共に、羽根１３の外周側における羽根車１４の回転方向Ｅ後方に向いた後端面１３ｂにエア通路部４０の排気口４０ｂを開設してなることを特徴としている。
【０００６】
このような構成とすることで、羽根１３，１３……の回転によって、羽根１３，１３……の後方側（回転方向Ｅと反対方向）が負圧となり、これにより羽根車１４の中心部に溜まったエアａは、羽根１３，１３……の内周側の前端面１３ａに開口した吸気口４０ａからエア通路部４０内に吸い込まれて、外周側の後端面１３ｂに開口した排気口４０ｂから吸い出される。これにより、羽根車１４の中心側に溜まるエアａを羽根１３，１３……の外周側に送って水の流れに混合させることができるので、エアａによるポンプの吐出圧力の低下を防止できるようになる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、羽根の内部に設けたエア通路部により、羽根車の中心部に溜まったエアを外周側に吸い出して水の流れに混合させることができるので、羽根車内部での気液分離が起こりにくくなり、揚水性能及びポンプ効率の向上が図られ、ポンプ性能が向上する。しかも、羽根内部を空洞化するだけでよいので、従来のようなガイド部材をポンプケースに別途設ける場合と比較して、構造を簡易化でき、ポンプの小型化にも十分に対応可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。
【０００９】
図３は、遠心ポンプ１を利用した冷却循環装置の一例であり、リザーブタンク５０内の流体（冷媒）は遠心ポンプ１によって冷却器５２へ送られて、発熱部品５３の熱を奪うことで温度が上昇し、その後、放熱器５４へ送られて冷やされ、温度が低下した状態で配管５１を通ってリザーブタンク５０へ戻される。このような冷却循環装置は遠心ポンプ１により流体を循環させて発熱部品５３を冷却するものである。
【００１０】
図１は本実施形態の遠心ポンプ１の一例を示しており、本体ケース２の上端には、流体を吸排するポンプ部５を内蔵するポンプケース６が配置されている。ポンプケース６には、吸込口３と吐出口４とが設けられ、吸込口３は図５のリザーブタンク５０の出側に配管接続され、吐出口４は図５の冷却器５２の入側に配管接続されている。ポンプケース６は例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等のプラスチックやステンレス等の金属で構成されている。
【００１１】
本体ケース２内には、ポンプ部５の駆動源となるモータ部７が収納されている。本体ケース２内には防水隔壁８が設けられ、例えばアルミニウム等の金属や耐熱性プラスチック等で構成される。
【００１２】
上記モータ部７は、磁界を発生させる円筒形状のステータ１０と、そのステータ１０を制御する制御部１１と、ステータ１０及び制御部１１の露出を防ぐ蓋１２とを備えている。ステータ１０及び制御部１１は防水隔壁８の外側に配置されており、制御部１１は例えばトランスやトランジスタ等の電子部品を備えている。
【００１３】
一方、ポンプ部５には、流体を吸排するための羽根車１４が内蔵されている。
【００１４】
羽根車１４は、例えばＰＰＳ等のプラスチック等で構成され、円板状の前面シュラウド２０と後面シュラウド２１とが複数の羽根（インペラ）１３，１３……を介して溶着されたものであり、羽根１３，１３……間の空間が流体通路７０となっている。
【００１５】
上記複数の羽根１３，１３……は、後面シュラウド２１の中心側から外周側に向けて放射状に延設されている。本例の各羽根１３，１３……は、中心側から外周側に向かうほど羽根車の回転方向Ｅに対して後傾するように湾曲している。
【００１６】
後面シュラウド２１の中心側には小径筒部２１ｂが突設され、この小径筒部２１ｂの内側に焼成カーボン或いはモールドカーボンからなる円筒状の軸受１５が嵌入されており、軸受１５の内側に円柱形状の軸１６が挿入されている。この軸１６は例えばステンレス等の金属で構成され、軸１６の先端部がポンプケース６の軸支持部６ｂに回動自在に遊挿され、軸１６の後端部が防水隔壁８の底部中央側に嵌着されており、この軸１６が羽根車１４が回転中心となっている。
【００１７】
上記羽根車１４の軸受１５の両端には、セラミック等からなる中空円板形状の軸受板１７，１８が摺接しており、羽根車１４の回転により生じるスラスト荷重を軸受板１７，１８にて受け止めるようにしている。
【００１８】
上記後面シュラウド２１の外周側には、羽根車１４の中心と同心円状の大径筒部２１ａが突設され、大径筒部２１ａの外周側に円筒形状のロータ９が一体に取り付けられている。このロータ９は防水隔壁８を挟んでモータ部７のステータ１０と対向配置されている。ロータ９の外面には永久磁石が固定されており、上記ステータ１０が発生させた磁界によりロータ９が回転駆動され、ロータ９と一体の後面シュラウド２１が回転することで、羽根車１４全体が回転駆動する仕組みとなっている。なお図中の６１は後面シュラウド２１の内周側に設けた通水口であり、羽根車１４と防水隔壁８間の水路部６０の水を羽根車１４の流体通路７０に戻すようにしている。
【００１９】
上記羽根車１４の前面シュラウド２０の中心側には、ポンプケース６の吸込口３側に向けて突出する円筒状の吸入口マウス部２２が設けられている。この吸入口マウス部２２はポンプケース６に設けた環状凹部２３内に遊嵌自在に嵌入されている。
【００２０】
ところで、吸込口３から流体とともにエアａを吸い込むと羽根１３，１３……の内周側（流体導入側）にエアａが滞留する。この滞留したエアａにより流体の流路が狭くなったり遮断されたりしてポンプ性能の低下を招く。
【００２１】
そこで本発明においては、上記羽根１３，１３……の内部を空洞にしてエア通路部４０が形成されており、羽根１３，１３……の内周側における羽根車１４の回転方向Ｅ前方に向いた前端面１３ａに、エア通路部４０の吸気口４０ａが開設されており、羽根１３の外周側における羽根車１４の回転方向Ｅ後方に向いた後端面１３ｂにエア通路部４０の排気口４０ｂが開設されている。このエア通路部４０は、羽根１３の内周側に存在するエアａを羽根１３の外周方向Ａに導いて羽根車１４内にエアａが溜まるのを防止する働きをする。なお図２では、すべての羽根１３，１３……内部にエア通路部４０を設けているが、勿論これに限らず、任意の羽根１３のみにエア通路部４０を設けることも可能である。
【００２２】
次に動作を説明する。制御部１１によりステータ１０に制御電流が印加されると、ステータ１０が磁界を発生させ、この磁界によりロータ９が回転駆動する。ロータ９が回転駆動すると、ロータ９と一体化された羽根車１４が回転駆動する。これにより吸込口３から流体が吸い込まれて、吸入口マウス部２２を通って羽根車１４内の流体通路７０に吸入されると共に回転する複数の羽根１３，１３……により外周方向Ａに向かう遠心力が付与されて、吐出口４から吐出される。
【００２３】
しかして、羽根車１４の回転時に、羽根１３，１３……の遠心力によって比重の大きな水が外周側に移動し、一方、比重の小さいエアａは内周側に移動する。このとき、羽根１３，１３……の回転によって、羽根１３，１３……の前方側が正圧となり、一方、羽根１３，１３……の後方側（回転方向Ｅと反対方向）は負圧となる。これにより、エア通路部４０内部には吸気口４０ａから排気口４０ｂに向かう吸引力が作用する。従って、羽根車１４の中心部に溜まったエアａが、図２（ｂ）の矢印イ、ロ、ハで示すように、羽根１３，１３……の内周側の前端面１３ａに開口した吸気口４０ａからエア通路部４０内に吸い込まれ、さらに外周側の後端面１３ｂに開口した排気口４０ｂから吸い出されるようになる。これにより、羽根車１４の中心側に溜まるエアａを羽根１３，１３……の外周側に送って水の流れに混合されることにより、エアａによるポンプの吐出圧力の低下を防止できる。従って、羽根車１４内部での気液分離が起こりにくくなり、揚水性能及びポンプ効率の向上が図られ、ポンプ性能を向上させることができる。
【００２４】
しかも、羽根１３，１３……内部を空洞化するだけでよいので、従来のようなガイド部材をポンプケースに別途設ける場合と比較して、構造を簡易化でき、ポンプの小型化も容易になる利点もある。
【００２５】
本発明の羽根車は、遠心ポンプに限らず、遠心送風機の分野にも広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に用いる遠心ポンプの吸入口マウス部内面に螺旋形状部を設けた場合の断面図である。
【図２】同上の螺旋形状部が形成された吸入口マウス部付近の拡大断面図である。
【図３】同上の遠心ポンプを利用した冷却循環装置の説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  遠心ポンプ
３  吸込口
４  吐出口
５  ポンプ部
６  ポンプケース
７  モータ部
１３  羽根
１３ａ  前端面
１３ｂ  後端面
１４  羽根車
２０  前面シュラウド
２１  後面シュラウド
４０  エア通路部
４０ａ  吸気口
４０ｂ  排気口
【図１】
2008240661.tif 000003
【図２】
2008240661.tif 000004
【図３】
2008240661.tif 000005