(57)【要約】【課題】簡単な構造で、流体を羽根の中央部分に集めることができ、乱流の発生を抑制して流体圧力を効率よく高めること。【解決手段】羽根１３の回転方向Ｅ前方に臨んだ前端面１３ａの側面視形状を、該前端面１３ａの中央部から両端部１３ｂ，１３ｃ側にいくほど回転方向Ｅ前方に向けて滑らかに突曲する形状としたポンプの羽根車構造である。【選択図】図１
2008240658.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、上記羽根の回転方向前方に臨んだ前端面の側面視形状を、該前端面の中央部からその両端部側にいくほど回転方向前方に向けて滑らかに突曲する形状としたことを特徴とするポンプの羽根車構造。
【請求項２】
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、上記羽根の回転方向前方に臨んだ前端面の側面視形状を、該前端面の中央部からその両端部側にいくほど回転方向前方に向けて開口した横Ｖ字形状に形成したことを特徴とするポンプの羽根車構造。
【請求項３】
上記羽根が、前面シュラウドに設けた一方の羽根部分と、後面シュラウドに設けた他方の羽根部分とを互いに溶着して形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の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、詳しくは羽根車の羽根の形状に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、遠心送風機や遠心ポンプ等に用いられて流体を圧送するための羽根車として、円盤状の前面シュラウドと後面シュラウドとの間に、中心側から外周方向に向けて放射状に延設された複数の羽根を設けた羽根車が一般に知られている。
【０００３】
その一例として、例えば特許文献１においては、図６（ａ）に示すように、羽根１３，１３……の全体形状を、その中心側から外周方向に向かうほど回転方向Ｅに対して後傾するような弧状に折り曲げ形成しており、さらに各羽根１３，１３……の端部に回転方向Ｅとは逆向き方向に対して窪んだ凹部Ｒを形成している。これにより、流体が凹部Ｒの近傍に一瞬留まった状態で外周方向の向きに加圧されるため、流体の静圧が高められ、流体の流量増大化が図られている。
【０００４】
ところが上記特許文献１に示された従来の羽根１３，１３……にあっては、図６（ｂ）に示すように、羽根の回転方向前方に臨んだ前端面１３ａが、羽根車の径方向から見て、上下両端部１３ｂ´，１３ｃ´を含めて全体が垂直面であるため、羽根１３，１３……の回転によって流体を圧送する過程で、流体の圧力が羽根１３，１３……の高さ方向、つまり図６（ｂ）の矢印イ，ロ方向にそれぞれ分散してしまい、これにより羽根１３，１３……の回転による乱流が発生しやすくなり、結果、流体圧力を効率よく高めることが困難になるという問題があった。
【特許文献１】特開２００１−８２３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、流体を羽根の中央部分に集めることができ、乱流の発生を抑制して流体圧力を効率よく高め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】
【０００６】
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の回転方向Ｅ前方に臨んだ前端面１３ａの側面視形状を、該前端面１３ａの中央部から両端部１３ｂ，１３ｃ側にいくほど回転方向Ｅ前方に向けて滑らかに突曲する形状としたことを特徴としている。
【０００７】
このような構成とすることで、羽根１３，１３……の回転によって流体が圧送される過程で、羽根１３，１３……の回転方向Ｅ前方に臨んだ前端面１３ａの両端部１３ｂ，１３ｃ側に流体が分散することがなくなり、流体が羽根１３，１３……の中央部側に集められて円滑に圧送されるようになる。従って、羽根１３，１３……による乱流の発生を抑制でき、流体圧力を効率よく高めることができる結果、ポンプ性能を向上させることができる。また、ポンプを小型化して羽根１３，１３……の形状を小さくした場合でも、流体の圧送能力を維持しつつポンプ性能を向上させることができる。
【０００８】
また、本発明は、上記羽根１３の回転方向Ｅ前方に臨んだ前端面１３ａ´の側面視形状を、該前端面１３ａ´の中央部から両端部１３ｂ´，１３ｃ´側にいくほど回転方向Ｅ前方に向けて開口した横Ｖ字形状に形成したことを特徴としている。
【０００９】
このような構成とすることで、羽根１３，１３……の回転によって流体が圧送される過程で、羽根１３，１３……の回転方向Ｅ前方に臨んだ前端面１３ａ´が横Ｖ字形状に形成されているので、羽根１３，１３……の両端部１３ｂ´，１３ｃ´側に流体が分散することがなく、流体が羽根１３，１３……の中央部側に集められて円滑に圧送されるようになる。従って、羽根１３，１３……による乱流の発生を抑制でき、流体圧力を効率よく高めることができる結果、ポンプ性能を向上させることができる。また、ポンプを小型化して羽根１３，１３……の形状を小さくした場合でも、流体の圧送能力を維持しつつポンプ性能を向上させることができる。
【００１０】
また、上記羽根１３が、前面シュラウド２０に設けた一方の羽根部分１３Ａと、後面シュラウド２１に設けた他方の羽根部分１３Ｂとを互いに溶着して形成されているのが好ましく、この場合、各羽根部分１３Ａ（１３Ｂ）の前端面１３ａ（前端面１３ａ´）に対する曲面加工（Ｖ字加工）が容易となり、その後、溶着作業で前面シュラウド２０と後面シュラウド２１との組み立ても容易に行なえるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、羽根車の羽根の回転方向前方に臨んだ前端面の側面視形状を、中央部よりも両端部側が回転方向前方に突曲した形状或いは、回転方向前方に開口した横Ｖ字形状に形成することにより、流体が羽根の前端面の中央部に集まり、従来のように羽根の両端部側に分散することがなくなる結果、羽根による乱流の発生を抑制でき、流体圧力を効率よく高めることができる結果、揚水性能及びポンプ効率の向上が図られると共に、ポンプを小型化する場合でもポンプ性能を容易に向上させることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図５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。
【００１４】
図２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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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１４の回転方向Ｅに対して後傾するように湾曲している。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
ここで本発明においては、上記羽根車１４の各羽根１３，１３……の回転方向Ｅ前方に臨んだ前端面１３ａの側面視形状が、それぞれ、該前端面１３ａの中央部から両端部１３ｂ，１３ｃ側にいくほど回転方向Ｅ前方に向けて滑らかに突曲した形状となっている。一端部１３ｂは前面シュラウド２０に連結され、他端部１３ｃは後面シュラウド２１に連通されている。なお、羽根１３の前端面１３ａの側面視形状とは、羽根車１４の径方向Ｄから見た形状をいう。この羽根１３，１３……の前端面１３ａは、流体を前端面１３ａの中央部分に集めることで、羽根１３，１３……による乱流の発生を抑制する働きをする。本例では、前端面１３ａの中央部分を平坦面とし、両端部１３ｂ，１３ｃ側に丸みを持たせた形状としているが、必ずしもこの形状に限らず、例えば、前端面１３ａ全体が回転方向Ｅ前方に開口した横Ｕ字状に湾曲形成してもよいものである。
【００２５】
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。
【００２６】
しかして、図１（ｂ）に示す矢印Ｅの向きで羽根車１４を回転させると、羽根車１４内の流体は、羽根１３，１３……の回転に伴って生じる遠心力によって所定の静圧に加圧されつつ、外周方向Ａに送られてポンプケース６の吐出口４から排出されるが、このとき、羽根１３，１３……の回転方向Ｅ前方に臨んだ前端面１３ａの形状が垂直面である場合は、従来のような乱流が生じやすくなるが、本発明では、各羽根１３，１３……の回転方向Ｅ前方に臨んだ前端面１３ａの側面視形状をそれぞれ、該前端面１３ａの中央部から両端部１３ｂ，１３ｃ側にいくほど回転方向Ｅ前方に向けて滑らかに突曲させているので、羽根１３，１３……によって圧送される流体が、羽根１３，１３……の中央部分に集められて円滑に圧送されるようになる。従って、羽根１３，１３……の両端部１３ｂ，１３ｃ側に流体が分散することがなくなるので、羽根１３，１３……による乱流の発生が抑制され、流体圧力を効率よく高めることができる結果、ポンプ性能を向上させることができる。また、ポンプを小型化して羽根１３，１３……の形状を小さくした場合でも、流体の圧送能力（流体の圧送に必要とされる静圧及び風量等）を維持しつつポンプ性能を向上させることができるものである。
【００２７】
図３は、他の実施形態であり、羽根車１４の羽根１３の回転方向Ｅ前方に臨んだ前端面１３ａ´の側面視形状を、該前端面１３ａ´の中央部から両端部１３ｂ´，１３ｃ´側にいくほど回転方向Ｅ前方に向けて開口した横Ｖ字形状に形成している。他の構成は図２と同様である。本例では、羽根１３，１３……の回転によって流体が圧送される過程で、羽根１３，１３……の回転方向Ｅ前方に臨んだ前端面１３ａ´が横Ｖ字形状に形成されているので、流体が羽根１３，１３……の中央部側に確実に集められるようになり、羽根１３，１３……の両端部１３ｂ´，１３ｃ´側に流体が分散することを確実に防止できる。これにより、羽根１３，１３……により流体が円滑に圧送されるようになるので、乱流の発生をより効果的に抑制できるものである。
【００２８】
図４は、図２に示した前端面１３ａが湾曲した羽根１３，１３……を製造する方法の一例を示している。本例では、前面シュラウド２０に設けられる一方の羽根部１３Ａと、後面シュラウド２１に設けられる他方の羽根部１３Ｂのそれぞれの前端面１３ａに予め、曲面加工を施し、その後、溶着作業で両羽根部１３Ａ，１３Ｂを互いに溶着するものである。また本例では、羽根部１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの溶着面１３ｄに溶着リブ４０をそれぞれ突設して、溶着リブ４０を超音波溶着によって互いに溶着することで、前面シュラウド２０と後面シュラウド２１とを組み立てるものである。なお、溶着方法として溶着リブ４０を超音波溶着する方法に限らず、例えば、溶着面１３ｄに凹凸嵌合部を設け、凹凸嵌合によって位置決めした状態で溶着する方法も可能であり、この場合、溶着時の寸法誤差を防止でき、溶着作業が容易となる。また、羽根１３，１３……の材料として溶着の相性のよい熱可塑性の樹脂成形品が好ましい。しかして、羽根１３，１３……を予め分割することで、各羽根部分１３Ａ（１３Ｂ）の前端面１３ａ（前端面１３ａ´）の曲面加工（Ｖ字加工）が容易となり、その後、溶着作業で容易に組み立て可能となり、これにより、羽根１３の回転方向Ｅ前方に臨んだ前端面１３ａの側面視形状を、図２に示す滑らかな突曲形状に容易に形成することができると共に、羽根車１４の金型製作も容易となり、コストを低減できる利点がある。
【００２９】
なお、図４では図２の湾曲形状にする場合の製造方法を説明したが、図３のように羽根１３の前端面１３ａ´の側面視形状が横Ｖ字形状をしている場合も、同様にして容易に製造できるものである。
【００３０】
また、前記実施形態では、回転方向Ｅに対して後傾するように全体が弧状に折り曲げ形成された羽根１３を例示したが、勿論これに限らず、中心側から外周側にストレート状に突出する羽根にも本発明の前端面１３ａを曲成した構造を適用できるものである。
【００３１】
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】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に用いる羽根車の側面断面図であり、（ｂ）は（ａ）の前面シュラウドを省略した後面シュラウドとこれに設けた羽根の平面図である。
【図２】同上の羽根車を備えた遠心ポンプの断面図である。
【図３】（ａ）は同上の羽根車の他例の側面断面図であり、（ｂ）は（ａ）の前面シュラウドを省略した後面シュラウドとこれに設けた羽根の平面図である。
【図４】（ａ）は同上の羽根車の更に他例の側面断面図であり、（ｂ）は（ａ）の前面シュラウドを省略した後面シュラウドとこれに設けた羽根の平面図である。
【図５】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。
【図６】（ａ）は従来の羽根の形状を説明する平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＭ−Ｍ線から見た断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
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
１３，１３´  羽根
１３ａ，１３ａ´  前端面
１３ｂ，１３ｃ，１３ｂ´，１３ｃ´  両端部
１３Ａ  一方の羽根部
１３Ｂ  他方の羽根部
１４  羽根車
２０  前面シュラウド
２１  後面シュラウド
Ｅ  回転方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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