(57)【要約】【課題】比速度の小さなポンプにおいて戻り羽根の上流側から下流側に向かって急激な流路拡大を避け、滑らかに導水することができ、流体損失が少なく、効率的な少水量高揚程のポンプを提供する。【解決手段】流体を吸排する少なくとも２枚の羽根車を直列に内蔵したポンプ部１３と、ポンプ部が収納され液体の吸入口と吐出口が配置されたポンプケース１４と、ポンプ部を駆動するモータ部１０と、を備え、さらに前記羽根車の周りの接線方向へ向かう複数のガイド路を形成する案内羽根２７と、前記羽根車間に放射状に設けられ、前記ガイド路からの圧力水を次段の羽根車の吸入口へ集水する流路を形成する複数の戻り羽根２８とを有するポンプにおいて、前記戻り羽根２８の構成を複数のリブ３２により形成される凹型の流路の入口３２における断面積の和が吸入口１１の断面積以上でかつ前記凹型の流路の体積和が流路を構成する領域の非流路部の体積和よりも小さくした。【選択図】図２
2007315251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を吸排する少なくとも２枚の羽根車を直列に内蔵したポンプ部と、ポンプ部が収納され液体の吸入口と吐出口が配置されたポンプケースと、ポンプ部を駆動するモータ部と、を備え、さらに前記羽根車の周りの接線方向へ向かう複数のガイド路を形成する案内羽根と、前記羽根車間に放射状に設けられ、前記ガイド路からの圧力水を次段の羽根車の吸入口へ集水する流路を形成する複数の戻り羽根と、を有するポンプにおいて、
前記戻り羽根の構成を、複数のリブにより形成される凹型の流路の入口における断面積の和が吸込口の断面積以上でかつ前記凹型の流路の体積和が流路を構成する領域の非流路部の体積和よりも小さくした
ことを特徴とするポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプであって、
前記戻り羽根の中心方向側の先端が次段の羽根車の吸入口に接するよう形成した
ことを特徴とするポンプ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のポンプを備えた
ことを特徴とする流体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータにより駆動され、液体を吸入して吐出するポンプおよび同ポンプを備えた液体供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、市場からは、高揚程、少水量の小型ポンプが要望されている。従来から遠心ポンプの場合には、ポンプ外径を大きくすることなく高揚程を実現するために、羽根車を同一軸上に多段に配置することが行われている。これは１つの羽根車で与えられるエネルギーを持つ液体が多段とされた羽根車に次々と流入して、そのつどエネルギーが与えられ、高揚程を実現できるものである。
【０００３】
縦型の多段遠心ポンプにおいては、外周面に吐出口を有している羽根車を上下方向に沿って複数段配設し、下部に吸込口を設けている。図５には、この種の羽根車の一例を示す。図５に示すように、羽根車の周りには、接線方向へ向かう複数のガイド路を形成する案内羽根２７と、多段配置される羽根車間に放射状に設けられ、前記ガイド路からの圧力水を次段の羽根車の吸入口３７へ集水する戻り流路を形成する複数の戻り羽根２８とが形成されている。
【０００４】
この戻り羽根２８は、複数の薄い（厚みが薄い）リブ３２で形成され、そのリブ３２間に形成される凹型の流路３３の体積和は、流路を構成する領域の非流路部（リブ全体）の体積和よりも大きい（例えば、特許文献１など参照）。すなわち、流路の体積和をＶ１、非流路部の体積和をＶ２とすると、Ｖ１＞Ｖ２となっている。
【特許文献１】特開２００３−１８４７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記した特許文献１に記載の技術では、吸入口と吐出口が比較的大きい大流量ポンプに適用される場合が多く、吸入口と吐出口が小さく高揚程、少流量の小型ポンプすなわち比速度の小さなポンプに採用するには、吸入口の断面積に対し、案内羽根、戻り羽根の流路断面積が大きくなり、流路が急激に拡大され、流体損失が大きくなるという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、比速度の小さなポンプにおいて戻り羽根の上流側から下流側に向かって急激な流路拡大を避け、滑らかに導水することができ、流体損失が少なく、効率的な少水量高揚程のポンプおよび同ポンプを備えた液体供給装置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】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、流体を吸排する少なくとも２枚の羽根車を直列に内蔵したポンプ部と、ポンプ部が収納され液体の吸入口と吐出口が配置されたポンプケースと、ポンプ部を駆動するモータ部と、を備え、さらに前記羽根車の周りの接線方向へ向かう複数のガイド路を形成する案内羽根と、前記羽根車間に放射状に設けられ、前記ガイド路からの圧力水を次段の羽根車の吸入口へ集水する流路を形成する複数の戻り羽根とを有するポンプにおいて、前記戻り羽根の構成を複数のリブにより形成される凹型の流路の入口における断面積の和が吸入口の断面積以上でかつ前記凹型の流路の体積和が流路を構成する領域の非流路部の体積和よりも小さくしたことを特徴としている。
【０００８】
この構成により、比速度の小さなポンプにおいて、戻り羽根の上流側から下流側に向かって急激な流路拡大を避け、滑らかに導水することができるという作用が達成できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、流体損失が少なく、効率的な少水量高揚程のポンプおよび同ポンプを備えた液体供給装置を提供できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態は、流体を吸排する少なくとも２枚の羽根車を直列に内蔵したポンプ部と、ポンプ部が収納され液体の吸入口と吐出口が配置されたポンプケースと、ポンプ部を駆動するモータ部と、を備え、さらに前記羽根車の周りの接線方向へ向かう複数のガイド路を形成する案内羽根と、前記羽根車間に放射状に設けられ、前記ガイド路からの圧力水を次段の羽根車の吸入口へ集水する流路を形成する複数の戻り羽根とを有するポンプにおいて、前記戻り羽根の構成を複数のリブにより形成される凹型の流路の入口における断面積の和が吸入口の断面積以上でかつ前記凹型の流路の体積和が流路を構成する領域の非流路部の体積和よりも小さくなるようにしたものである。すなわち、凹型の流路の入口における断面積の和をＳ１、吸入口断面積をＳ２、凹型の流路の体積和をＶ１、非流路部の体積和をＶ２とすると、Ｓ１≧Ｓ２かつＶ１≦Ｖ２としたものである。
【００１１】
これにより、比速度の小さなポンプにおいて、戻り羽根の上流側から下流側に向かって急激な流路拡大を避け、滑らかに導水することができ、流体損失が少なく、効率的な少水量高揚程のポンプを提供できる。
【００１２】
また、前記戻り羽根の中心方向側の先端が次段の羽根車の吸入口に接するよう形成してもよい。
【００１３】
これにより、次段の羽根車の吸入口への流入時に旋回流れを引き起こし、流れを滑らかにすることができる。
【００１４】
そして、上記ポンプを電子部品の冷却装置等の液体供給装置に組み込むようにすれば、液体供給装置の使い勝手を大いに高めることができる。
【実施例】
【００１５】
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１に示すシステムにおいては、発熱部品１が基板２に実装されており、発熱部品１と冷媒３とで熱交換を行ない発熱部品１を冷却する冷却器４が配置されている。
【００１７】
そして、このシステムでは、冷媒３から熱を取り除く放熱器５と、冷媒３を貯めておくリザーブタンク６と、さらに冷媒３を循環させるポンプ７が配置されていて、前記冷却器４と放熱器５とリザーブタンク６、およびポンプ７を接続する配管８が取りつけられている。
【００１８】
ポンプ７は、図２に示すように、ポンプ本体９の上側には吸入口１１と吐出口１２が設けられ、リザーブタンク６内の冷媒３を吸排するポンプ部１３を内蔵した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からなるポンプケース１４が配置されている。
【００１９】
ポンプケース１４の下側には、ポンプ７の駆動源となるモータ部１０を収納し、モータ部１０とポンプ部１３を隔離してポンプ部１３からモータ部１０へのリザーブタンク６内の冷媒３の浸入を防止するためのアルミ等の金属や耐熱性プラスチック等からなる防水隔壁１５が設置されている。
【００２０】
モータ部１０は、磁界を発生させる円筒形状のステータ１６と、そのステータ１６を制御する制御部１７と、ステータ１６および制御部１７を保護するために注入され硬化した樹脂１８と、樹脂１８の露出を防ぐ蓋１９とから構成されていて、ステータ１６は防水隔壁１５の凹状になった内側に取りつけられている。
【００２１】
ステータ１６の下側には、例えばトランスやトランジスタ等の電子部品２０および２１を備えた制御部１７が設けられている。
【００２２】
一方、ポンプ部１３は、ステータ１６が発生させた磁界により回転駆動され永久磁石等からなる円筒形状のロータ２２を有しており、そのロータ２２と一体に表面に取りつけられた複数の羽根２３を有している。
【００２３】
その複数の羽根２３によりリザーブタンク６内の冷媒３を吸排するＰＰＳ等のプラスチック等からなる同じく円筒形状の吐出口側の羽根車２４と、同じくＰＰＳ等のプラスチック等からなる円筒形状の吸入口側の羽根車２５とが、縦方向に直列に多段配置されている。
【００２４】
吐出側の羽根車２４と吸入口側の羽根車２５との間には、これらを仕切るステンレス等の金属からなる円盤形状の仕切り板２６が設けられている。また、これら吐出側の羽根車２４と吸入口側の羽根車２５との間には、吸入口側の羽根車２５から周囲方向に排出された水を吐出側の羽根車２４の中央吸込み口へと導入させるＰＰＳ等のプラスチック等からなる案内羽根２７と戻り羽根２８とが配置されている。
【００２５】
吐出側の羽根車２４と吸入口側の羽根車２５の回転の中心には、焼成カーボン或いはモールドカーボンからなる軸受２９が取り付けられている。そして、この軸受２９には、ロータ２２と、吐出側の羽根車２４および吸入口側の羽根車２５とを回転自在に支持するステンレス等の金属からなる円柱形状の軸３０が設けられている。軸３０の両側には、軸受２９と摺接するセラミック等からなる中空円板形状の軸受板３１が取りつけられている。
【００２６】
さらに、ロータ２２は、防水隔壁１５を介して前記ステータ１６と対向するように設置されている。
【００２７】
ここで、戻り羽根２８は、図３に示すように吸入口側の羽根車２５と仕切り板２６に挟まれた空間の領域において、従来のような薄いリブではなく肉厚の厚い複数のリブ３２により凹型の流路３３を形成し、この凹型の流路の入り口３４における断面積の和が、ポンプケース１４に形成した吸入口１１の断面積以上でかつ、凹型の流路３３の体積の和が、凸型の非流路部（凹型の流路３３を除く部位）３５の体積和より小さくなるように形成している。
【００２８】
すなわち、凹型の流路の入り口３４における断面積の和をＳ１、吸入口１１の断面積をＳ２、凹型の流路３３の体積の和をＶ１、凸型の非流路部３５の体積の和をＶ２とすると、Ｓ１≧Ｓ２かつＶ１≦Ｖ２としている。
【００２９】
本例では、比速度５０以下の高揚程、少水量の小型ポンプにおいて、案内羽根２７の羽根枚数を４枚、戻り羽根２８の凹型の流路３３を４箇所としてＳ１＝５・Ｓ２＞Ｓ２、Ｖ１＝４／９・Ｖ２＜Ｖ２としている。
【００３０】
よって、比速度の小さなポンプにおいて、戻り羽根２８の上流側から下流側に向かって急激な流路拡大を避け、滑らかに導水することができる。
【００３１】
以上の構成において、本実施例１におけるポンプおよびそのポンプを備えた冷却装置の動作を図１から図３を用いて説明する。
【００３２】
ポンプ７において制御部１７により制御されたステータ１６が磁界を発生させると、その磁界によりロータ２２が回転駆動される。ロータ２２が回転駆動されると、ロータ２２と一体に形成された吐出側の羽根車２４が同じく回転駆動され、そして吸入口側の羽根車２５が回転駆動されることでポンプ７が駆動される。
【００３３】
ポンプ７が駆動されると、冷媒３はリザーブタンク６の下部に取りつけられた流出口より配管８に流入し、配管８を流れてポンプ７の上部側面に設置された吸入口１１よりポンプ７内の吸入口側の羽根車２５に吸入される。
【００３４】
吸入された冷媒３は、回転する吸入口側の羽根車２５の表面に形成された複数の羽根２３により周囲方向へ圧送され、案内羽根２７の周囲に設けられた羽根により周囲切欠き口４０に導水され、この切欠き口４０より案内羽根２７と仕切り板２６により区切られた吐出側の羽根車２４の吸込み室へ導水され、案内羽根２７の吐出口側に設けられた戻り羽根２８により中央吸込み口に導水され、吐出側の羽根車２４に吸入される。
【００３５】
吸入された冷媒３は、回転する吐出側の羽根車２４の表面に形成された複数の羽根２３により周囲方向へ圧送され、側面に配置された吐出口１２よりポンプ７外へ吐出される。
【００３６】
吐出された冷媒３は、吐出口１２に接続された配管８を通って、冷却器４に送られ、発熱部品１の熱を奪うことでその温度が上昇して放熱器５に送られ、放熱器５で冷やされてその温度が降下してリザーブタンク６へ戻る。
【００３７】
このように、本システムでは、冷媒３をポンプ７を用いることにより循環し、発熱部品１を冷却することが可能となる。
【００３８】
以上のように本実施例１によれば、戻り羽根２８は、吸入口側の羽根車２５と仕切り板２６に挟まれた空間の領域において、複数のリブ３２により凹型の流路３３を形成し、この凹型の流路の入り口３４における断面積の和が吸入口１１の断面積以上でかつ、凹型の流路３３の体積の和が凸型の非流路部３５の体積和より小さくなるように形成することで、比速度の小さなポンプにおいて、戻り羽根２８の上流側から下流側に向かって急激な流路拡大を避け、滑らかに導水することができる。よって、本実施例１によれば、戻り羽根２８による流体損失が少なく、効率的な少水量高揚程のポンプを提供できる。
【００３９】
（実施例２）
本実施例２において、実施例１と同じ構成および作用効果を有する部材及び部位については実施例１と同一の符号を付し、その詳細な説明については実施例１の説明を援用する。
【００４０】
本実施例２が実施例１と異なる部分は、戻り羽根２８の中心方向側の先端３６（図３参照）が、次段の羽根車２４の吸入口３７に接するよう形成したところである。
【００４１】
このように構成することで、次段の羽根車２４の吸入口３７への流入時に旋回流れを引き起こすことができる。
【００４２】
上記差異を踏まえて、本実施例２におけるポンプおよびそのポンプを備えた冷却装置の動作を図１から図３を用いて説明する。
【００４３】
ポンプ７において制御部１７により制御されたステータ１６が磁界を発生させると、その磁界によりロータ２２が回転駆動される。ロータ２２が回転駆動されると、ロータ２２と一体に形成された吐出側の羽根車２４が同じく回転駆動され、そして吸入口側の羽根車２５が回転駆動されることでポンプ７が駆動される。
【００４４】
ポンプ７が駆動されると、冷媒３はリザーブタンク６の下部に取りつけられた流出口より配管８に流入し、配管８を流れてポンプ７の上部側面に設置された吸入口１１よりポンプ７内の吸入口側の羽根車２５に吸入される。
【００４５】
吸入された冷媒３は、回転する吸入口側の羽根車２５の表面に形成された複数の羽根２３により周囲方向へ圧送され、案内羽根２７の周囲に設けられた羽根により周囲切欠き口４０に導水され、この切欠き口４０より案内羽根２７と仕切り板２６により区切られた吐出側の羽根車２４の吸込み室へ導水され、案内羽根２７の吐出口側に設けられた戻り羽根２８により中央吸込み口に導水され、吐出側の羽根車２４に吸入される。
【００４６】
吸入された冷媒３は、回転する吐出側の羽根車２４の表面に形成された複数の羽根２３により周囲方向へ圧送され、側面に配置された吐出口１２よりポンプ７外へ吐出される。
【００４７】
吐出された冷媒３は、吐出口１２に接続された配管８を通って、冷却器４に送られ、発熱部品１の熱を奪うことでその温度が上昇して放熱器５に送られ、放熱器５で冷やされてその温度が降下してリザーブタンク６へ戻る。
【００４８】
このように、本システムでは、冷媒３をポンプ７を用いることにより循環し、発熱部品１を冷却することが可能となる。
【００４９】
以上のように本実施例２によれば、戻り羽根２８は、吸入口側の羽根車２５と仕切り板２６に挟まれた空間の領域において、厚みの厚い複数のリブ３２により凹型の流路３３を形成し、この凹型の流路の入り口３４における断面積の和が吸入口１１の断面積以上でかつ、凹型の流路３３の体積の和が凸型の非流路部３５の体積和より小さくなるように形成することで、比速度の小さなポンプにおいて、戻り羽根２８の上流側から下流側に向かって急激な流路拡大を避け、滑らかに導水することができる。
【００５０】
よって、本実施例２によれば、戻り羽根による流体損失が少なく、効率的な少水量高揚程のポンプを提供できる。
【００５１】
また、戻り羽根２８の中心方向側の先端３６が次段の羽根車２４の吸入口３７に接するよう形成することにより、次段の羽根車２４の吸入口３７への流入時に旋回流れを引き起こすことができる。
【００５２】
よって、実施例２によれば、戻り羽根２８による次段の羽根車２４の吸入口３７への流入時の流れを滑らかにすることができ、効率的な少水量高揚程のポンプを提供できる。
【００５３】
なお、以上の実施例１，２において、戻り羽根２８の非流路部の構成を凸型としたが、図４に示すように薄いリブ３２により非流路部を構成しても同様の効果が得られる。
【００５４】
そして本実施例においては、液体供給装置の一実施例として電子部品の冷却装置を示しているが、例えば井戸ポンプ装置や給湯装置または排水供給装置等、どのような液体供給装置であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のポンプは、例えば燃料電池装置やヒートポンプ装置等に使用される様々なポンプへの応用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施例１および２に示す電子部品の冷却装置の全体概要図である。
【図２】実施例１および２に示すポンプの断面図である。
【図３】実施例１および２に示す案内羽根及び戻り羽根を示し、（ａ）は案内羽根の平面図、（ｂ）は案内羽根及び戻り羽根の断面図、（ｃ）は戻り羽根の平面図である。
【図４】実施例１および２に示す戻り羽根を示し、薄いリブにより非流路部を構成した戻り羽根の平面図である。
【図５】従来の案内羽根及び戻り羽根を示し、（ａ）は案内羽根の平面図、（ｂ）は案内羽根及び戻り羽根の断面図、（ｃ）は戻り羽根の平面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    発熱部品
２    基板
３    冷媒
４    冷却器
５    放熱器
６    リザーブタンク
７    ポンプ
８    配管
９    ポンプ本体
１０    モータ部
１３    ポンプ部
１４    ポンプケース
１５    防水隔壁
１６    ステータ
１７    制御部
２２    ロータ
２４    吐出側の羽根車
２５    吸入口側の羽根車
２６    仕切り板
２７    案内羽根
２８    戻り羽根
２９    軸受
３０    軸
３１    軸受板
３２    リブ
３３    凹型の流路
３４    凹型の流路の入り口
３５    凸型の非流路部
３６    中心方向側の先端
３７    次段の羽根車の吸入口
【図１】
2007315251.tif 000003
【図２】
2007315251.tif 000004
【図３】
2007315251.tif 000005
【図４】
2007315251.tif 000006
【図５】
2007315251.tif 000007