(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車を形成する主羽根を前面シュラウドあるいは後面シュラウドの一方と一体で成形し、前記主羽根と一体で成形したシュラウドの表面に主羽根と同じ中心線上に裏羽根となる溝を形成したことを特徴とするポンプ。
【請求項２】
前記シュラウドに形成された溝の吐出角が主羽根の吐出角と同じであることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
前記溝は、羽根車の主羽根と一方のシュラウドを一体で成形した時に、主羽根とシュラウドの交点の前記一方のシュラウド側に発生させたヒケであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、騒音や振動を軽減でき、またポンプ効率を向上できるポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のポンプにおいて羽根車の後面シュラウド表面に主羽根に対して裏羽根を溝の形で形成したものがある。これにより、羽根車が回転すると羽根車の主羽根とともに溝の形で形成した裏羽根も作用してポンプの自吸性能を改善するものである。また、前面シュラウドに溝を設けたものもある。
【０００３】
以下に、従来のポンプの羽根車について説明する。図４は、従来の前面シュラウド表面に溝を形成した羽根車を持つポンプの構造図である。図４において、１は羽根車、２は羽根車１に一体成形され羽根車１を回転させるための被駆動用磁石、３は羽根車１に同心にて圧入された軸受、４は軸受３を支承するための軸、５はポンプの外観を形成するモータフレーム、６はモータフレーム５に同心にて圧入されたステータで、駆動する電圧・電流に応じて必要な巻数・線径の巻線が巻かれている。７はポンプを制御するための制御基板である。
【０００４】
８ａ、８ｂは羽根車１が軸方向に移動した時に羽根車１に圧入された軸受３と接触してスラスト方向の荷重を支えるための軸受板である。９はポンプの外観を形成するとともに、羽根車１を覆いポンプ部を形成するケーシング、１０は水漏れを防ぐためのＯリングである。１１は羽根車１、披駆動用磁石２、軸受３等から構成されるポンプ部と、ステータ６、制御基板７等からなるモータ部を分離する隔壁である。
【０００５】
図５（ａ）は、従来のポンプに配設された羽根車の詳細図、図５（ｂ）は同Ｚ−Ｚ断面図である。図５（ａ）において、１０１は前面シュラウド、１０２は後面シュラウド、１０３はマウス部で、後面シュラウド１０２を形成する部品には被駆動用磁石２が一体成形されている。前面シュラウド１０１の表面には主羽根に対して裏羽根を溝１０５（図５（ｂ））の形で形成してある。前面シュラウド１０１と後面シュラウド１０２は、溶着により固定されている。
【０００６】
以上のように構成された従来の前面シュラウド表面に溝を形成した羽根車を持つポンプについて、その動作を説明する。まず、ステータ６に駆動のための制御電流が印加されると被駆動用磁石２がそれに反応してさらに被駆動用磁石２を配設した羽根車１が回転する。羽根車１が回転すると、その揚水作用により水にエネルギが与えられ、吸水及び吐水が始まる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４からもわかるように、羽根車１の前面シュラウド１０１とケーシング９の間には隙間があり、羽根車１の吸込み側は負圧、吐出側は正圧が発生している。そのため羽根車１を出た水が再び吸込み側に戻り、すなわち漏れが発生してポンプの効率が悪くなるという現象が生じる。
【０００８】
そこで、前面シュラウド１０１の表面に溝を設け羽根の役目をさせて、漏れを防ぎ効率を上げようとするポンプが提案されている。しかしながら、前面シュラウド１０１に溝１０５を形成する場合、溝１０５の深さはそれほど大きくとることができない。特に、羽根車１が板金等でできている場合、溝１０５の加工は不可能に近い。また、溝１０５の部分は厚みが薄くなり、例えば羽根車１を樹脂成形により形成する場合でも、肉厚に不均一な箇所が発生し、強度的に弱くなるという課題を有していた。
【０００９】
また、ポンプの小型化のために高速化が望まれているが、羽根の枚数に比例して脈動が発生する。その波形は、羽根の位置を境としており、それが騒音・振動の原因となっている。
【００１０】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、羽根車の強度を低下させることなくポンプの効率を上昇させ、また運転時に騒音・振動が少ないポンプを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のポンプは、羽根車を形成する主羽根を前面シュラウドと一体で成形したものであり、これにより、羽根車の強度を低下させることなくポンプの効率を上昇させ、また運転時に騒音・振動が少ないポンプを実現できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、羽根車を形成する主羽根を前面シュラウドあるいは後面シュラウドの一方と一体で成形し、前記主羽根と一体で成形したシュラウドの表面に主羽根と同じ中心線上に裏羽根となる溝を形成したポンプであり、これにより、羽根車のシュラウド表面に裏羽根となる溝が形成できるとともに、肉厚を均一とできるので羽根車の強度が向上する。
【００１３】
そして、シュラウド表面に主羽根と同じ中心線上に裏羽根となる溝を形成したためその溝を深く形成することができ、裏羽根としての作用を向上させる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記シュラウドに形成された溝の吐出角が主羽根の吐出角と同じであるポンプであり、シュラウド表面に形成された裏羽根となる溝の吐出角を主羽根の吐出角に合わせているので、主羽根の位置に発生する波形の落ち込みをカバーして騒音・振動を改善する。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、前記溝は、羽根車の主羽根と一方のシュラウドを一体で成形した時に、主羽根とシュラウドの交点の前記一方のシュラウド側に発生させたヒケである請求項１または請求項２に記載のポンプであり、羽根車の設計時に前面シュラウドと主羽根の肉厚を考慮することにより、成形時にシュラウドに裏羽根となる溝を形成することができる。
【００２２】
以下、本発明の一実施の形態について説明する。
【００２３】
図１は本発明の一実施の形態における前面シュラウド表面に前面シュラウドと一体成形にて形成された溝を有する羽根車を持つポンプの構造図、図２（ａ）は本発明の一実施の形態における前面シュラウド表面に前面シュラウドと一体成形にて形成された溝を有する羽根車の詳細図、図２（ｂ）は同羽根車のＸ−Ｘ断面図、図３（ａ）は本発明の一実施の形態における後面シュラウド表面に後面シュラウドと一体成形にて形成された溝を有する羽根車の詳細図、図３（ｂ）は同羽根車のＹ−Ｙ断面図である。
【００２４】
図１において、１は羽根車、２は羽根車１に一体成形され羽根車１を回転させるための被駆動用磁石、３は羽根車１に同心にて一体成形された軸受、４は軸受３を支承するための軸、５はポンプの外観を形成するモータフレーム、６はモータフレーム５に同心にて圧入されたステータで、駆動する電圧・電流に応じて必要な巻数・線径の巻線が巻かれている。７はポンプを制御するための制御基板である。８ａ、８ｂは羽根車１が軸方向に移動した時に羽根車１に圧入された軸受３と接触してスラスト方向の荷重を支えるための軸受板である。９はポンプの外観を形成するとともに、羽根車１を覆いポンプ部を形成するケーシング、１０は水漏れを防ぐためのＯリングである。１１は羽根車１、披駆動用磁石２、軸受３等から構成されるポンプ部と、ステータ６、制御基板７等からなるモータ部を分離する隔壁である。
【００２５】
図２（ａ）において、１０１は前面シュラウド、１０２は後面シュラウド、１０３はマウス部、１０４は主羽根で、これらは一体で形成されている。また後面シュラウド１０２を形成する部品には被駆動用磁石２および同心にて配設された軸受３が一体成形されている。図２（ｂ）において、１０５は前面シュラウド１０１の表面に形成された溝で、主羽根１０４に対して裏羽根の作用を有する。溝１０５の吐出角は、主羽根１０４の吐出角と同じである。また、前面シュラウド１０１と後面シュラウド１０２は、溶着により固定されている。
【００２６】
図３（ａ）において、１０１は前面シュラウド、１０２は後面シュラウド、１０３はマウス部、１０４は主羽根で、後面シュラウド１０２を形成する部品には被駆動用磁石２および同心にて配設された軸受３が一体成形されている。図３（ｂ）において、１０６は後面シュラウド１０２の表面に主羽根１０４と同じ中心線上に形成された溝で、主羽根に対して裏羽根の作用を有する。溝１０６の吐出角は、主羽根１０４の吐出角と同じである。また、前面シュラウド１０１と後面シュラウド１０２は、溶着により固定されている。
【００２７】
以上のように構成されたポンプの動作を説明する。まず、ステータ６に駆動のための制御電流が印加されると被駆動用磁石２がそれに反応してさらに被駆動用磁石２を配設した羽根車１が回転する。羽根車１が回転すると、その揚水作用により水にエネルギが与えられ、吸水及び吐水が始まる。
【００２８】
しかしながら、図１からもわかるように、羽根車１の前面シュラウド１０１とケーシング９の間には隙間があり、羽根車１の吸込み側は負圧、吐出側は正圧が発生している。そのため羽根車１を出た水が再び吸込み側に戻り、すなわち漏れ（還流）が発生してポンプの効率が悪くなるという現象が生じる。
【００２９】
そこで、このポンプの羽根車１は羽根車１を形成する前面シュラウド１０１と主羽根１０４を一体成形にて製作し、成形時に前面シュラウドと主羽根との交点のヒケが発生する箇所に肉盗みを施し、肉盗み形状が溝１０５となるようにした。これにより、簡単に溝１０５が形成できるとともに肉厚を均一にできるので羽根車１の強度が向上する。
【００３０】
本実施の形態においては、溝の形状をＶ字とし、羽根車１の材料としてＰＰＥを用い、前面シュラウド１０１および主羽根１０４の肉厚は基本的に２ｍｍとした。また、主羽根１０４の枚数は２２枚としたが、この場合羽根車１回転あたり２２回の脈動が生じる。本実施の形態では、前面シュラウド１０１表面に設けた溝１０５を主羽根１０４の中心線上に一致させるように構成してその本数を２２本とした。これにより、主羽根１０４が生じさせる脈動の波形の落ち込んだ位置に、溝１０５が作り出す波形の頂点付近が重なるため脈動の高低差が緩和される。すなわち、騒音・振動の要因の一つが軽減されることになる。
【００３１】
さらに、前面シュラウド１０１に形成された溝１０５は裏羽根の効果を有して、まわりの流体を外側へ押出す、あるいはケーシングとの間に安定した液輪を形成する。これにより、吸込口側への還流量が減少し、ポンプの効率が上昇する。
【００３２】
正圧となった吐出側の流体が負圧の吸込み側へ戻る通路は前記の前面シュラウド１０１とケーシング９の間だけではない。羽根車１の裏側すなわち後面シュラウド１０２側を通って吸込み側へ戻るものもある。羽根車１に一体成形された軸受３とそれを支承する軸４との間にも隙間はあり、その還流もポンプ効率低下の原因となる。こちらからの還流の影響が大きい場合には、前面シュラウド１０１に溝１０５を設けたのと同様に、後面シュラウド１０２に溝１０６を設けるのがよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明のポンプは、主羽根を前面シュラウドあるいは後面シュラウドと一体で成形したため、羽根車の肉厚を均一にできるので羽根車の強度を向上させることができ、また肉厚を均一にすることにより主羽根が生じさせる脈動の波形の落ち込んだ位置に裏羽根となる溝が形成できる。そして、シュラウドに形成された裏羽根がまわりの流体を外側へ押し出す、あるいはケーシングとの間に安定した液輪を形成することにより、吸込口への還流量が減少し、ポンプ効率が上昇すると共に騒音・振動の要因の一つを軽減することができる。また、シュラウド表面に形成された溝の吐出角を主羽根の吐出角に合わせているので、主羽根の位置に発生する波形の落ち込みをカバーして騒音・振動を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における前面シュラウド表面に前面シュラウドと一体成形にて形成された溝を有する羽根車を持つポンプの構造図
【図２】（ａ）本発明の一実施の形態における前面シュラウド表面に前面シュラウドと一体成形にて形成された溝を有する羽根車の詳細図
（ｂ）本発明の一実施の形態における羽根車のＸ−Ｘ断面図
【図３】（ａ）本発明の一実施の形態における後面シュラウド表面に後面シュラウドと一体成形にて形成された溝を有する羽根車の詳細図
（ｂ）本発明の一実施の形態における羽根車のＹ−Ｙ断面図
【図４】従来の前面シュラウド表面に溝を形成した羽根車を持つポンプの構造図
【図５】（ａ）従来のポンプに配設された羽根車の詳細図
（ｂ）従来のポンプに配設された羽根車のＺ−Ｚ断面図
【符号の説明】
１  羽根車
２  被駆動用磁石
１０１  前面シュラウド
１０２  後面シュラウド
１０４  主羽根
１０５  溝（前面シュラウド側）
１０６  溝（後面シュラウド側）
【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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