(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外郭部品であるモータカバーと、該モータカバーのポンプ側の端部に保持されるポンプ側ベアリングと、前記ポンプ側ベアリングに回転可能に支持される電動機シャフトと、で構成される電動機と、
前記電動機シャフトの先端部に固定されるハウジングと、前記ハウジングに固定される駆動用マグネットと、前記ハウジングを覆うと共に底部が前記モータカバーと前記ハウジングの間に位置する有底筒状のブラケットと、前記ブラケットに分離板を介して取り付けられるポンプケーシングと、前記ポンプケーシングと前記分離板とで形成されたポンプ室内に設けられる固定軸と、前記固定軸に回転自在に支承される羽根車と、前記羽根車に固定されると共に前記駆動用マグネットと対をなして磁気結合状態となる従動用マグネットと、で構成されるポンプ部と、
を備えたマグネットポンプであって、
前記ハウジングと前記電動機の間の前記電動機シャフトに設けたスペーサに、羽根を設けて冷却ファンを構成し、
前記ブラケットの底部外周部に風穴を設け、前記ブラケットの底部中央部に、前記冷却ファンが回転自在に配置される開口部を設け、
前記ブラケットの底部と前記モータカバーとの間に間隙を設けたことを特徴とするマグネットポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力伝達手段としてマグネットの磁気結合力を利用し、液体を送出させるマグネットポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にマグネットポンプは、給湯暖房用の循環ポンプとして幅広く使用されている。特に長時間運転を必要とする暖房用ポンプとしては、メカニカルシール方式と異なり、ライフエンドとなっても水漏れの発生がないことから必要不可欠のポンプとなっている。
【０００３】
図７は従来のマグネットポンプの横断面図で、従来、マグネットポンプの構成は図７のようになっている。すなわち、電動機１は、巻線２ａを有するステータ２、シャフト３を中心に回転するロータ４、また、シャフト３を支持し、かつ、自在に回転可能にするポンプ側ベアリング５ａ、反ポンプ側ベアリング５ｂ、およびステータ２を介してポンプ側ベアリング５ａと反ポンプ側ベアリング５ｂを保持する外郭部品であるポンプ側モータカバー６ａ、反ポンプ側モータカバー６ｂで構成されている。シャフト３の先端部には、運転に伴って回転するハウジング７がスペーサ８を介して固定されており、ハウジング７の内側には駆動用マグネット７ａが固定されている。スペーサ８は、ハウジング７を深絞りすることで不要な部品となるが、回転体であるハウジング７に、深絞りによる歪みが発生しないようにするため必要な部品となる。
【０００４】
ハウジング７を覆っているブラケット９には、ポンプケーシング１０と分離板１１とがＯリング１２で密閉された状態で取り付けられている。ポンプケーシング１０は、循環水を吸込む吸込側継手１０ａと循環水を吐出す吐出側継手１０ｂを有している。軸１３には、ハウジング７の回転に追従して回転する羽根車１４が軸受１５を介して取り付けている。羽根車１４の中心に固定された軸受１５は、軸１３を中心に回転摺動する。また、羽根車１４の内部には、従動用マグネット１４ａが固定されており、この従動用マグネット１４ａは分離板１１を介し駆動用マグネット７ａと対をなし、両者は磁気結合状態となっている。図中の７ｂはハウジング７の平面部を切り起こして形成した羽根よりなる冷却ファンである。
【０００５】
次に、前記構成のマグネットポンプの動作について説明する。
【０００６】
電動機１のシャフト３の回転に伴ない、ハウジング７を介して駆動側マグネット７ａが回転する。これに伴い、駆動側マグネット７ａと磁気結合状態にある従動用マグネット１４ａを固定した羽根車１４が、軸１３を中心に回転する。これにより、ポンプ室内に満たされた循環水は圧力差を生じ、循環水は吸込側継手１０ａより矢印Ａの方向に吸込まれる。そして吸込まれた循環水は、羽根車の回転に伴い水通路Ｂを通ってポンプケーシング１０内周に向かってかき出され、吐出側継手１０ｂより矢印Ｃ方向へ吐出されることによって、ポンプ作用が生じる。
【０００７】
ポンプの運転に伴い巻線２ａは発熱、温度上昇し、ポンプ側ベアリング５ａ、反ポンプ側ベアリング５ｂの温度も上昇する。連続運転することで、巻線２ａはある一定の温度に飽和し、これに伴い各ベアリングの温度も飽和する。この温度上昇をいかに低減するかで、電動機１の信頼性が決まる。巻線２ａは法規的にある一定の温度以下にする必要があり、また、高温が継続すると絶縁劣化等も発生する。ポンプ側ベアリング５ａ、反ポンプ側ベアリング５ｂは高い温度が継続すると、内部のグリスが早期劣化を起こし、異常音や、ポンプロック等の不具合を発生する。
【０００８】
前記の温度上昇を低減するためには、ポンプ部の効率を改善したり、巻線仕様を改善することで消費電力を低減する方法、あるいは通風効果により強制的に巻線やベアリングを冷却する方法がある。
【０００９】
しかし、ポンプ部の効率改善には限界があり、また巻線仕様を改善すると、銅の量が増加する傾向となるため、巻線加工時の不良率アップとなったり、コストアップとなるため好ましくない。したがって、いかに通風効果を改善して、巻線やベアリングを強制冷却するかにかかってくる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところでハウジング７は、駆動用マグネット７ａを保持回転させる働きと、駆動用マグネット７ａの磁束の漏れを防ぐためのバックヨークの働きを要するため、材質は磁性体である鉄板、あるいはフェライト系等のステンレスを使用し、プレスによる成形を行う。
【００１１】
巻線２ａや、特にポンプ側ベアリング５ａの冷却を行うためには、ハウジング７に冷却ファン７ｂ設けると非常に効果がある。ハウジング７の平面部を切り起こして羽根を形成すれば、冷却ファン７ｂを一体で作ることは可能であるが、切り起こしを設けるとハウジング７の歪が大きくなり、振れ等の精度が低下し、回転体であるハウジング７のアンバランスが大きくなり、結果としてポンプの振動が大きくなるという悪影響が発生するため、ハウジング７に切り起こしを設けることは好ましくない。
【００１２】
本発明は前記従来の問題に留意し、ハウジングに切り起こしによる羽根を設けることなく構成した冷却ファンをもつマグネットポンプを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、ハウジングと電動機の間に介在するスペーサに冷却ファンを構成したマグネットポンプとする。
【００１４】
本発明によれば、ハウジングに切り起こし等を設ける必要がないため、アンバランス量を増大させることなく、大きな冷却効果を得ることができるため、巻線、およびベアリングを効果的に冷却でき、長期信頼性を確保でき、かつ低振動のマグネットポンプを実現することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、外郭部品であるモータカバーと、該モータカバーのポンプ側の端部に保持されるポンプ側ベアリングと、前記ポンプ側ベアリングに回転可能に支持される電動機シャフトと、で構成される電動機と、前記電動機シャフトの先端部に固定されるハウジングと、前記ハウジングに固定される駆動用マグネットと、前記ハウジングを覆うと共に底部が前記モータカバーと前記ハウジングの間に位置する有底筒状のブラケットと、前記ブラケットに分離板を介して取り付けられるポンプケーシングと、前記ポンプケーシングと前記分離板とで形成されたポンプ室内に設けられる固定軸と、前記固定軸に回転自在に支承される羽根車と、前記羽根車に固定されると共に前記駆動用マグネットと対をなして磁気結合状態となる従動用マグネットと、で構成されるポンプ部と、を備えたマグネットポンプであって、前記ハウジングと前記電動機の間の前記電動機シャフトに設けたスペーサに、羽根を設けて冷却ファンを構成し、前記ブラケットの底部外周部に風穴を設け、前記ブラケットの底部中央部に、前記冷却ファンが回転自在に配置される開口部を設け、前記ブラケットの底部と前記モータカバーとの間に間隙を設けたマグネットポンプであり、ハウジングに切り起こし等を設ける必要がないため、ハウジングの歪みを最小限に抑え、大きな冷却効果を得ることができるため、巻線およびベアリングの温度上昇を効果的に低減できるとともに、回転体であるハウジングのアンバランスを抑えることができるマグネットポンプを実現することができるという作用を有する。
【００１６】
また、特にポンプ側ベアリング付近の通風効果を改善できるという作用を有する。
【００１７】
また、ポンプを搭載する機器に共振しやすい周波数域に発生する騒音のピークを低減するという作用を有する。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１のマグネットポンプの横断面図、図２は同マグネットポンプにおける冷却ファンのＦ−Ｆ'矢視図、図３は同マグネットポンプにおけるブラケットの風穴のＧ−Ｇ'矢視図、図４は同冷却ファンの羽根出口角β２と騒音値および巻線温度との関係を示す図、図５は同ブラケットの風穴有無と、巻線およびポンプ側ベアリング温度との関係を示す図、図６は同ブラケットの間隙用の脚有無と騒音周波数分析の関係を示す図である。
【００２０】
本発明の実施の形態１のマグネットポンプは、図１に示すように構成され、すなわち、電動機１部とポンプ部とを結合させるブラケット９と、ポンプ側モータカバー６ａと、ハウジング７と電動機１の間に介在するスペーサ８と、冷却ファン１６を除く他の構成は、前記図７に示す従来のマグネットポンプと同様に構成されており、前記の他の構成については、その説明を省略する。
【００２１】
本実施の形態１のマグネットポンプは、ハウジング７と電動機１の間に介在するスペーサ８に羽根を設けて冷却ファン１６を構成している。
【００２２】
この構成によれば、プレス部品であるハウジング７に切り起こしによる羽根を設けずして冷却ファンを構成するので、巻線やベアリングを効果的に冷却することができ、ポンプの長期信頼性を確保できる。また、ハウジング７の歪みを最小限に抑えてアンバランス量を小さくし、低振動なポンプを実現できる。さらに強制冷却した分、巻線の銅量を削減できるためコストダウンできる。
【００２３】
マグネットポンプにおいては、図２のように冷却ファン１６を形成する羽根の出口角β２は、冷却効果による巻線温度と騒音に影響する。図４に示すように、出口角β２が３０°以上になると冷却効果は増加する反面、風切り音が増加しはじめ、羽根の枚数と回転数に起因する周波数にピークが発生する。この周波数は羽根枚数によるが、一般的には６００Ｈｚ前後となるため、ポンプを搭載する機器本体に一番共振しやすい。
【００２４】
また、出口角β２が１０°より小さくなると、逆に冷却効果が小さくなる。したがって、ファン羽根の出口角β２は、１０°〜３０°に設定するのが望ましい。また、ファンの羽根枚数はポンプ室内の羽根枚数との最小公倍数ができるだけ大きくなるように設定することで、機器に共振しにくい、少なくとも１０００Ｈｚ以上にピーク値を設定すべきである。
【００２５】
図１に示すように、本実施の形態１のマグネットポンプは、ブラケット９とポンプ側モータカバー６ａ間に脚９ｃにより間隙９ａを設けている。
【００２６】
前記の間隙９ａがないと、風が内部に滞留し冷却効果が悪化する。図５に示すように、特にポンプ側ベアリング５ａで著しい温度上昇となる。前記のように間隙９ａを増加させることで、ポンプ側ベアリング５ａの温度上昇は低減できるが、間隙９ａが２ｍｍ以上になると効果に差がなくなり、またポンプ全長にも影響するため、間隙９ａは２ｍｍ程度が望ましい。
【００２７】
また、本実施の形態１のマグネットポンプは、図１に示すようにブラケット９の底部９ｂの一部に風穴９ｄを形成している。
【００２８】
図６にブラケット９に風穴９ｄがある場合とない場合における騒音の周波数分析結果を示す。風穴９ｄがないと、Ａレンジでは大きな差として現れないが、周波数分析で確認すると、ファン１６の羽根枚数に起因する周波数域である６００Ｈｚ前後でブラケット９に共鳴し、大きなピークを生じてしまう。
【００２９】
一方、ポンプを搭載する機器は、８００Ｈｚ以下で非常に共振しやすい構造になっている。このため、ポンプ騒音に６００Ｈｚ前後で大きなピークがあると、機器に共振し、機器全体の騒音値が悪化してしまう結果となる。風穴９ｄを設けると、６００Ｈｚ前後のピーク値が低減されるため、機器全体の騒音も低減可能となる。
【００３０】
図３に示すように、風穴９ｄの幅９ｅは指の侵入ができない幅６ｍｍ程度以下が適当で、ブラケット９を成形する際、別工程で側面に風穴を設けずに済むよう、ブラケット９の底部９ｂにＲ１０程度の曲面を設け、上部から打ち抜くことによって、低コストにて風穴９ｄを設けることができる。または、風穴９ｄの変形が重要視されないならば、風穴９ｄを打ち抜いた後、深絞りすることも可能である。
【００３１】
風穴９ｄは被水時に電動機１内に水が侵入しないよう、中心より下方に設けるべきであり、また、間隙９ａを設けるための脚９ｃにかからないような位置に、片側１〜２個設けるのが望ましい。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明のマグネットポンプは、プレス部品であるハウジングに切り起こしによる羽根を設けずに、スペーサに羽根を設けることで、巻線やベアリングを効果的に冷却することができるため、ポンプの長期信頼性を確保できるとともに、ハウジングの歪みを最小限に抑えることでアンバランス量が小さくなり、低振動なポンプを実現できるという効果を有する。さらに強制冷却した分、巻線の銅量を削減できるため、コストダウンの効果も有する。
【００３３】
また、モータカバーとブラケット間に間隙を設けることで、風の流れを改善し、特にポンプ側ベアリングの温度上昇を効果的に低減できる効果を有する。
【００３４】
さらに、ブラケットの一部に風穴を設けることで、機器に共振しやすい騒音のピーク値を低減できるため、ポンプを搭載する機器全体の騒音を低減できるという効果を有する。また、ブラケットをプレスする際、別工程にて風穴を設けなくて済むようにすることで、コストを抑えることができるという効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のマグネットポンプの横断面図
【図２】同マグネットポンプにおける冷却ファンのＦ−Ｆ'矢視図
【図３】同マグネットポンプにおけるブラケットの風穴のＧ−Ｇ'矢視図
【図４】同冷却ファンの羽根出口角β２と騒音値および巻線温度との関係を示す図
【図５】同ブラケットの風穴有無と、巻線およびポンプ側ベアリング温度との関係を示す図
【図６】同ブラケットの間隙用の脚有無と騒音周波数分析の関係を示す図
【図７】従来のマグネットポンプの横断面図
【符号の説明】
１  電動機
２  ステータ
３  シャフト
４  ロータ
５ａ  ポンプ側ベアリング
５ｂ  反ポンプ側ベアリング
６ａ  ポンプ側モータカバー
６ｂ  反ポンプ側モータカバー
７  ハウジング
７ａ  駆動用マグネット
８  スペーサ
９  ブラケット
９ａ  間隙
９ｂ  底部
９ｃ  脚
９ｄ  風穴
１０  ポンプケーシング
１０ａ  吸込側継手
１０ｂ  吐出側継手
１１  分離板
１２  Ｏリング
１３  軸
１４  羽根車
１４ａ  従動用マグネット
１５  軸受
１６  冷却ファン
【図１】
0004678082.tif 000002
【図２】
0004678082.tif 000003
【図３】
0004678082.tif 000004
【図４】
0004678082.tif 000005
【図５】
0004678082.tif 000006
【図６】
0004678082.tif 000007
【図７】
0004678082.tif 000008