(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水が導入される吸込口と水を排出する吐出口とを備えるポンプ室が形成されたポンプ本体と、ポンプ室内に配置されたインペラと、インペラを回転駆動する駆動源とを備え、吸込口よりインペラの回転軸方向に導入される水をインペラに設けた羽根により加圧し吐出口を通してインペラの周方向に排出する電動ポンプであって、吐出口はインペラの羽根に対応する部位に開口し、インペラは、回転軸方向において吐出口に対して吸込口とは反対側であって羽根を設けていない部位の周面に突起を備えることを特徴とする電動ポンプ。
【請求項２】
駆動源はモータと、モータにより回転駆動される第１の磁石と、インペラに結合されていて第１の磁石に磁気結合される第２の磁石とからなることを特徴とする請求項１記載の電動ポンプ。
【請求項３】
インペラは３枚の羽根を有し、前記突起は各羽根にそれぞれ連続する形で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電動ポンプ。
【請求項４】
インペラの回転軸上にインペラの重心が位置するようにインペラの周方向における各突起の幅寸法が設定されていることを特徴とする請求項３記載の電動ポンプ。
【請求項５】
回転駆動されるインペラの回転軸方向に沿って吸込口からポンプ室に導入される水をインペラに設けた羽根により加圧し、羽根に対応する部位に開口した排出口を通してポンプ室からインペラの周方向に排出するとともに、インペラの回転軸方向において吐出口に対して吸込口とは反対側であってインペラにおける羽根を設けていない部位の周面に形成した突起によりポンプ室に導入された気泡を粉砕することを特徴とする電動ポンプの空転防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として湯沸かしポットに用いられる電動ポンプおよび電動ポンプの空転防止方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ポット内に溜めた水をヒータにより加熱して湯を沸かすようにした湯沸かしポットが提供されている。この種の湯沸かしポットには、湯を汲み出すための電動ポンプを内蔵したものがある。電動ポンプとしては遠心ポンプを用いたものが多く、たとえば、図２いし図４ような構成のものが提供されている。この電動ポンプは、ポンプ本体１０の内部に設けたポンプ室１１の中にインペラ１２を配置し、インペラ１２を駆動源としてのモータ２０により回転駆動するものであって、ポンプ本体１０に設けた吸込口１３からインペラ１２の回転軸方向に沿って水を導入し、ポンプ本体１０に設けた吐出口１４からインペラ１２の周方向に水を排出するように構成されている。インペラ１２には３枚の羽根１２ａが取り付けられ、各羽根１２ａは螺旋の一部をなすように湾曲した形状に形成されている。インペラ１２には第１の磁石２１が内蔵され、モータ２０の出力軸には第１の磁石２１に磁気結合される第２の磁石２２が取り付けられる。
【０００３】
したがって、モータ２０の出力軸が回転すれば、第２の磁石２２の回転に伴って第１の磁石２１が回転し、モータ２０の回転力をインペラ１２に伝達することができる。インペラ１２が回転すると、吸込口１３からポンプ室１３に導入された水はインペラ１２の羽根１２ａにより加圧されて吐出口１４から排出されることになる。ここで、図５に示すように、インペラ１２において第１の磁石２１を内蔵している部位には羽根１２ａは設けられておらず、吐出口１４は羽根１２ａに対応する部位で吸込口１３から離れた部位に開口する（図２参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した電動ポンプを湯沸かしポットに用いる場合に、湯が沸騰すると多数の気泡が発生し、気泡がポンプ室１１内に入ることになる。この場合、インペラ１２の回転によってポンプ室１１内の湯を加圧しても加圧力の一部が気泡の圧縮に用いられることになり、吐出口１４から吐出される単位時間当たりの湯量が少なくなる可能性がある。このようにポンプ室１１に気泡が入ってインペラ１２による加圧力が十分に作用せずインペラ１２が空転する現象を泡がみ現象と呼ぶ。とくに、湯沸かしポットが古くなりタンク内周にカルシウム等の異物が付着するようになると、異物を核として気泡が発生しやすくなるから、泡がみ現象が著しくなる。
【０００５】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、気泡をポンプ室から外部にすみやかに排出して泡がみ現象を生じにくくし、インペラの空転を少なくした電動ポンプおよび電動ポンプの空転防止方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、水が導入される吸込口と水を排出する吐出口とを備えるポンプ室が形成されたポンプ本体と、ポンプ室内に配置されたインペラと、インペラを回転駆動する駆動源とを備え、吸込口よりインペラの回転軸方向に導入される水をインペラに設けた羽根により加圧し吐出口を通してインペラの周方向に排出する電動ポンプであって、吐出口がインペラの羽根に対応する部位に開口し、インペラが、回転軸方向において吐出口に対して吸込口とは反対側であって羽根を設けていない部位の周面に突起を備えるものである。この構成によれば、インペラにおいて吐出口に対して吸込口とは反対側であって羽根を設けていない部位の周面に突起を形成しているから、ポンプ室内に気泡が入っても突起により気泡を粉砕してすみやかに排出することができ、結果的にポンプ室内に気泡が溜まってインペラが空転するのを防止することができる。すなわち、湯沸かしポットにおいて湯を汲み出すために用いると、駆動源を始動してから湯が吐出されるまでの時間が、突起を設けていない場合よりも短縮される。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、駆動源がモータと、モータにより回転駆動される第１の磁石と、インペラに結合されていて第１の磁石に磁気結合される第２の磁石とからなるものである。この構成によれば、インペラが収納されている空間とモータを配置する空間とを水密的に分離することができ、インペラの回転軸付近から水が外部に漏れるのを防止することが可能になる。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、インペラが３枚の羽根を有し、前記突起が各羽根にそれぞれ連続する形で形成されているものである。この構成は望ましい実施態様である。ここに、インペラの羽根と突起とを連続する形で形成しているから、突起によってポンプ室内の圧力を高める効果も得られる。つまり、水の排出量を大きくすることができる。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、インペラの回転軸上にインペラの重心が位置するようにインペラの周方向における各突起の幅寸法が設定されているものである。この構成によれば、インペラの回転軸上に重心を位置させることにより、インペラの回転の軸ぶれをなくし、インペラの回転に伴う騒音や振動の発生を抑制することができる。
【００１０】
請求項５の発明は、回転駆動されるインペラの回転軸方向に沿って吸込口からポンプ室に導入される水をインペラに設けた羽根により加圧し、羽根に対応する部位に開口した排出口を通してポンプ室からインペラの周方向に排出するとともに、インペラの回転軸方向において吐出口に対して吸込口とは反対側であってインペラにおける羽根を設けていない部位の周面に形成した突起によりポンプ室に導入された気泡を粉砕する方法である。この方法によれば、インペラを回転させると吐出口に対して吸込口とは反対側であってインペラにおける羽根を設けていない部位に形成された突起によりポンプ室の中の気泡が粉砕され、ポンプ室から気泡がすみやかに排出される。また、ポンプ室から気泡がすみやかに排出されるから泡がみ現象が発生しにくく、結果的にポンプ室内に気泡が溜まってインペラが空転するのを防止することができる。すなわち、湯沸かしポットにおいて湯を汲み出すために用いると、駆動源を始動してから湯が吐出されるまでの時間が、突起を設けていない場合よりも短縮される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明における電動ポンプは、図２ないし図５に示すように、従来構成と同様の構成を有しているが、インペラ１２として図１に示す構成のものを用いている点が従来構成と異なる。まず、従来構成と共通する部分について説明する。なお、以下では図２における上下方向を上下という。
【００１２】
ポンプ本体１０の内部に設けたポンプ室１１の中にインペラ１２が配置され、ポンプ室１１の上端に形成された吸込口１３からポンプ室１１に導入された水はポンプ室１１の下部側面に形成された吐出口１４から外部に排出される。吸込口１３および吐出口１４には、それぞれ吸込管１３ａと吐出管１４ａとが接続されている。
【００１３】
ポンプ本体１０の下端には取付板３０が結合される。取付板３０はポンプ本体１０の下面の周部に重複するリング状の結合片３１と、結合片３１の外周縁の一部から連続一体に垂下する取付片３２と、結合片３１の内周縁から下方に突出するとともに上面が開放されたボックス部３３とを備える。結合片３１の３箇所にはねじ孔が形成され、ポンプ本体１０の周部に形成された透孔を通して挿通された結合ねじ３４がねじ孔に螺合することによってポンプ本体１０と結合片３１とが結合される。
【００１４】
ポンプ本体１０の下面は開放されており、ポンプ本体１０の内部空間とボックス部３３の内部空間とを仕切るために仕切板３５が配設される。この仕切板３５の周部にはＯリング３６が取り付けられ、ポンプ本体１０と取付板３０との間で仕切板３５の周部とともにＯリング３６を挟持するようになっている。この構成によって、ポンプ本体１０の内部空間とボックス本体３３の内部空間とは水密的に仕切られることになる。
【００１５】
取付板３０に設けた取付片３２には円形の取付孔３２ａと長円形の長孔３２ｂとが設けられ、取付孔３２ａ，３２ｂを通して他部材にねじを螺合させた状態で取付孔３２ｂの範囲において取付板３０の取付位置を調節することができるようにしてある。
ボックス部３３の外底面には固定ねじ３７によってモータ２０が固定される。モータ２０の出力軸２０ａはボックス部３３の中に突出し、この出力軸２０ａには磁石ホルダ２３が結合される。磁石ホルダ２３には出力軸２０ａが圧入される筒部２３ｂが形成され、また、磁石ホルダ２３の上部には第２の磁石２２と磁性体よりなるバックプレート２４とが固着（接着による）されている。ここに、第２の磁石２２は上下方向に着磁され磁石ホルダ２３の回転方向において４極（極数はとくに制限しない）を等間隔に備えている。バックプレート２４は各極間の磁路を形成し、磁力を向上させる。磁石ホルダ２３の上面中心部には略球状の軸突起２３ａが突設され、軸突起２３ａの先端は仕切板３５の中央部と所定の空隙を形成している。
【００１６】
一方、インペラ１２の周面には螺旋の一部をなすように湾曲した３枚の羽根１２ａが連続一体に設けられている。インペラ１２の下部には円筒状の磁石ホルダ２５が連続一体に設けられ、磁石ホルダ２５には磁性体よりなるバックプレート２６と第２の磁石２２に対向する第１の磁石２１とが固着される。インペラ１２は合成樹脂製であって、上端部に軸受２７が圧入され、軸受２７には金属の回転軸１２ｂが挿通される。回転軸１２ｂの各端部はそれぞれポンプ本体１０に設けた筒部１０ａと、仕切板３５の中央部に設けた凹所３５ａとに挿入される。この回転軸１２ｂに対してインペラ１２が回転可能となる。
【００１７】
ところで、第１の磁石２１は第２の磁石２２と同様に上下方向に着磁され、かつインペラ１２の回転方向において４極（極数はとくに限定しない）を等間隔に備えている。したがって、第１の磁石２１と第２の磁石２２とが対向することによって、第１の磁石２１と第２の磁石２２とは磁気結合され、第２の磁石２２がモータ２０により回転すると、第１の磁石２１も第２の磁石２２の回転に伴って回転するようになっている。つまり、インペラ１２が回転し吸込口１３からポンプ室１２に導入した水を吐出口１４から排出するのである。
【００１８】
ところで、本実施形態において用いるインペラ１２は、図１に示す形状に形成されている。すなわち、図５に示した従来構成のインペラ１２に対して、磁石ホルダ２５に対応する部位の外周面に突起２８を設けている。つまり、インペラ１２をポンプ室１１に収納したときに吐出口１４よりも下側になる部位に突起２８を設けている。各突起２８はインペラ１２の各羽根１２ａにそれぞれ連続一体に設けられ、磁石ホルダ２５の外周面からの突出寸法は略０．５ｍｍに設定されている。さらに、突起２８の幅寸法Ｗはインペラ１２の重量バランスを考慮して設定される。つまり、インペラ１２の重心が回転軸１２ｂを通るように各突起２８の幅寸法Ｗが適宜に調整される。このような調整によって、インペラ１２の回転時における振動や騒音の発生の防止に効果が得られる。なお、幅寸法Ｗを変化させる部位は磁石ホルダ２５に対応する部位の範囲内（羽根１２ａを設けていない部位）のみである。インペラ１２の回転のバランスはインペラ１２を成形する金型上で取るのが望ましく、上述のようにインペラの回転時の振動や騒音の発生を防止するのはもちろんのこと、成形後の加工が不要であるから製造が容易になるという一石二鳥の効果が得られる。
【００１９】
上述したように、インペラ１２に突起２８を設けたことにより、ポンプ室１１の内部圧力を突起２８がない場合よりも高めることが可能になり、しかも気泡が集まって大きな気泡にならないように突起２８で気泡を粉砕するから、気泡を吐出口１４からすみやかに排出することができ、インペラ１２の空転を防止することができる。この構成を採用することにより、モータ２０を始動した後に吐出口１４から湯が吐出されるまでの時間は、突起２８を設けていない場合に比較すると１／１．７倍になった。つまり、湯が吐出されるまでの時間が短縮されるようになった。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１の発明の構成によれば、インペラは、回転軸方向において吐出口に対して吸込口とは反対側であって羽根を設けていない部位の周面に突起を備えているから、ポンプ室内に気泡が入っても突起により気泡を粉砕してすみやかに排出することができ、結果的にポンプ室内に気泡が溜まってインペラが空転するのを防止することができるという利点がある。すなわち、湯沸かしポットにおいて湯を汲み出すために用いると、駆動源を始動してから湯が吐出されるまでの時間が、突起を設けていない場合よりも短縮されるという利点がある。
【００２１】
請求項２の発明のように、駆動源がモータと、モータにより回転駆動される第１の磁石と、インペラに結合されていて第１の磁石に磁気結合される第２の磁石とからなるものでは、インペラが収納されている空間とモータを配置する空間とを分離することができ、インペラの回転軸付近から水が外部に漏れるのを防止することが可能になるという利点がある。
【００２２】
請求項３の発明のように、インペラが３枚の羽根を有し、前記突起が各羽根にそれぞれ連続する形で形成されているものでは、インペラの羽根と突起とが連続する形で形成されているから、突起によってポンプ室内の圧力を高める効果が得られ、水の排出量を大きくすることができる。
請求項４の発明のように、インペラの回転軸上にインペラの重心が位置するようにインペラの周方向における各突起の幅寸法が設定されているものでは、インペラの回転軸上に重心を位置させることにより、インペラの回転の軸ぶれをなくし、インペラの回転に伴う騒音や振動の発生を抑制することができるという利点を有する。
【００２３】
請求項５の発明の構成によれば、インペラの回転軸方向において吐出口に対して吸込口とは反対側であってインペラにおける羽根を設けていない部位の周面に形成した突起によりポンプ室に導入された気泡を粉砕するので、インペラを回転させると吐出口に対して吸込口とは反対側であってインペラにおける羽根を設けていない部位に形成された突起によりポンプ室の中の気泡が粉砕され、ポンプ室から気泡がすみやかに排出されるという利点がある。また、ポンプ室から気泡がすみやかに排出されるから泡がみ現象が発生しにくく、結果的にポンプ室内に気泡が溜まってインペラが空転するのを防止することができるという利点がある。すなわち、湯沸かしポットにおいて湯を汲み出すために用いると、駆動源を始動してから湯が吐出されるまでの時間が、突起を設けていない場合よりも短縮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に用いるインペラを示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は下面図である。
【図２】同上の断面図である。
【図３】同上の側面図である。
【図４】同上の平面図である。
【図５】従来のインペラを示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は下面図である。
【符号の説明】
１０  ポンプ本体
１１  ポンプ室
１２  インペラ
１２ａ  羽根
１３  吸込口
１４  吐出口
２０  モータ
２１  第１の磁石
２２  第２の磁石
２８  突起
【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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