(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプケースの一部にスクリュー収納部を設け、そのスクリュー収納部に吸込口を設けると共に、上記ポンプケースの一部に排出口を設け、上記ポンプケースの外部に取付けたモーターの駆動軸に連結したポンプ軸を上記ポンプケース内に挿通し、上記スクリュー収納部の内部において軸受により回転自在に支持したスクリューに上記ポンプ軸を連結してなるスクリューポンプにおいて、上記スクリューとスクリュー収納部との径方向のギャップの大きさが該スクリューの一部分において他の大部分におけるよりも小さくなるように、上記ギャップの大きさに差を設けたことを特徴とする電気ポットの給湯用などに用いられるスクリューポンプ。
【請求項２】
上記ギャップの大きさの相対的に小さい部分を上記吸込み口側に片寄らせて設けたことを特徴とする請求項１に記載の電気ポットの給湯用などに用いられるスクリューポンプ。
【請求項３】
上記ギャップの大きさの相対的に小さい部分を上記軸受側に片寄らせて設けたことを特徴とする請求項１に記載の電気ポットの給湯用などに用いられるスクリューポンプ。
【請求項４】
上記スクリューの外径又はスクリュー収納部の内径のいずれか一方又は双方を軸方向にテーパーを付けて形成することにより、上記ギャップの大きさに差を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電気ポットの給湯用などに用いられるスクリューポンプ。
【請求項５】
上記スクリューの一部分の外径を他の部分の外径より大きく形成することにより、上記ギャップの大きさに差を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電気ポットの給湯用などに用いられるスクリューポンプ。
【請求項６】
上記スクリュー収納部の一部分の内径を他の部分の内径より小さく形成することにより、上記ギャップの大きさに差を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電気ポットの給湯用などに用いられるスクリューポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気ポットの給湯用などに用いられるスクリューポンプ及びそのスクリューに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動ポンプにおいては、給湯用の電動ポンプには遠心ポンプが一般に用いられていた。また最近では電動ポンプとしてスクリューポンプが用いられることもある。
【０００３】
図１は縦型のスクリューポンプ１を用いた電動ポットの一例を示している（図１は、従来例の説明と、後述する実施形態の説明の両方に用いられる。）。
【０００４】
上記のスクリューポンプ１は、容器２の下端に連通された給液通路３の立上がり部に介在され、その排出側は吐出口４に連通されている。
【０００５】
上記のスクリューポンプ１の従来例は図５に示すように、ストレートパイプ１１の上端に設けられた駆動部ケース１２と、下端に継手７を介して接続されたスクリュー収納部としてのスクリューケース５とによりポンプケース６が形成される。上記スクリューケース５の下端の軸受８のまわりに吸込み口９が設けられ、またストレートパイプ１１は水位管を兼ねる。上記の駆動部ケース１２に排出口１３が設けられ、その排出口１３が安全弁装置１４を介して前記の吐出口４に連通される。
【０００６】
駆動部ケース１２に遠心ポンプを設ける場合と設けない場合とがあり、いずれの場合も駆動モーター１５がその上端外部に設けられ、その駆動モーター１５に直接又は上記の遠心ポンプを介して間接的にポンプ軸１６が連結される。ポンプ軸１６はストレートパイプ１１内に挿通され、スクリューケース５内に収納されたスクリュー１７に同芯状態に連結される。
【０００７】
スクリュー１７は、そのボス軸１８の下端が前記の軸受８に回転自在に支持される。このスクリュー１７はボス軸１８のまわりに一定のリードをもったスクリュー羽根１９を設けたものである。
【０００８】
上記スクリュー羽根１９の外径はその全長にわたり一定であり、かつスクリューケース５の内径も一定であるから、スクリュー１７とスクリューケース５との間の径方向のギャップ２１はスクリュー１７の全長にわたり略一定である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなスクリューポンプ１を用いた電動ポットにおいては、湯を沸騰させた直後に該スクリューポンプ１を駆動して湯を吐出させると、スクリュー１７の部分でキャビテーション現象が発生し、スクリュー１７に泡を巻き込み、またスクリュー１７の吐出側端部付近で発生した泡が気泡となって溜まり、ついには吐出ができなくなる問題が生じる。
【００１０】
また、スクリューポンプ１においては、スクリュー１７とスクリューケース５との間のギャップ２１が小さければ小さいほど吐出量および吐出圧（又は揚程）が大きくなるが（後述の実施例参照）、ギャップ２１が小さくなると、スクリュー１７とスクリューケース５の製作と組立てに高い寸法精度が要求されるので、あまりに小さいギャップ２１は実現困難であるか、仮りに実現できたとしてもコストアップの要因となる問題があった。
【００１１】
また、ギャップ２１が小さいと、芯振れによる干渉が生じ騒音発生の原因となると共に、異物による目詰りの原因となる問題もある。このため、ギャップ２１はある程度以上大きく設定する必要があった。
【００１２】
また、従来のスクリュー１７は合成樹脂の成形条件に起因して、抜きテーパーとして、３度を越える大きさが必要であったことから、スクリュー羽根１９の圧力角も３度を越える大きさとなり、このことがポンプ能力を一定以上に向上させることができない一つの原因となっていた。
【００１３】
そこで、この発明の第１の課題は、スクリューとスクリューケースとの間の径方向のギャップを小さくすることによりポンプ能力を高める一方、干渉や目詰りの生じ難いスクリューポンプを提供することである。また、第２の課題は、成形方法を改善して圧力角の小さいスクリュー羽根をもったスクリューポンプのスクリューを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の第１の課題を径決するために、この発明はポンプケースの一部にスクリュー収納部を設け、そのスクリュー収納部に吸込口を設けると共に、上記ポンプケースの一部に排出口を設け、上記ポンプケースの外部に取付けたモーターの駆動軸に連結したポンプ軸を上記ポンプケース内に挿通し、上記スクリュー収納部の内部において軸受により回転自在に支持したスクリューに上記ポンプ軸を連結してなるスクリューポンプにおいて、上記スクリューとスクリュー収納部との径方向のギャップの大きさが該スクリューの一部分において他の大部分におけるよりも小さくなるように、上記ギャップの大きさに差を設けた構成とした。
【００１５】
なお、上記ギャップの大きさの相対的に小さい部分を上記吸込み口側に片寄らせて設けた構成、上記ギャップの大きさの相対的に小さい部分を上記軸受側に片寄らせて設けた構成、上記スクリューの外径又はスクリュー収納部の内径のいずれか一方又は双方を軸方向にテーパーを付けて形成することにより、上記ギャップの大きさに差を設けた構成、上記スクリューの一部分の外径を他の部分の外径より大きく形成することにより、上記ギャップの大きさに差を設けた構成、上記スクリュー収納部の一部分の内径を他の部分の内径より小さく形成することにより、上記ギャップの大きさに差を設けた構成をとることができる。
【００１６】
また、上記の第２の課題を解決するために、この発明はボス軸のまわりに、一定のリードをもってスクリュー羽根を形成してなるスクリューポンプのスクリューにおいて、上記ボス軸の中心線を含む１つの面で２分割された割型により成形し、上記スクリュー羽根を３度以下の正の圧力角をもつテーパー状に形成したものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明のスクリューポンプに係る実施の形態を図２（ａ）から図２（ｅ）に基づいて説明する。これらの実施形態に係るスクリューポンプを用いた電動ポットの構成及びスクリューポンプの基本的構造は前述した従来の場合（図１及び図５参照）と同様であるので、ここでは従来の場合と相違する点、即ちスクリューポンプ１におけるスクリュー１７とスクリュー収納部としてのスクリューケース５との間の径方向のギャップ２１の大きさに差を設ける構造について説明する。
【００１８】
図２（ａ）から図２（ｅ）に示すように、この発明においては、スクリュー１７の一部分におけるギャップ２１の大きさａが、他の大部分におけるギャップ２１の大きさｂよりも小さくなるよう、即ち、ａ＜ｂとなるようにギャップ２１の大きさに差を設けている。
【００１９】
大きさａをもつギャップ２１、即ち相対的に小さいギャップ２１の部分を吸込み口９側に片寄って設けることにより、スクリュー１７の全長にわたりギャップ２１を小さくすることなくポンプ能力を高めることができ、また、上記の相対的に小さいギャップ２１を軸受８側に片寄って設けることにより、スクリュー１７の芯振れによる騒音の発生や、目詰りの生じにくい構造とすることができる。以下、更に具体的に説明する。
【００２０】
図２（ａ）の場合は、スクリュー１７の外径が吸込み側端部において最も大きく、吐出側端部に至るに従い、次第に小さくなるようにテーパーが付けられている。スクリューケース５の内径は一定であるので、スクリュー１７の吸込み側端部におけるギャップ２１の大きさａが最小であり、それ以外の部分のギャップ２１の大きさｂはａより大であり、排出側端部において最大となる。この場合、大きさａは０．３ｍｍ〜０．２５ｍｍ程度である。また、大きさｂは最大値で０．５ｍｍ〜０．４ｍｍ程度である。これらのギャップ２１の大きさａ、ｂは以下の場合も同様である。
【００２１】
図２（ｂ）は前記とは逆にスクリュー１７の外径が一定であり、スクリューケース５の内径が吸込み側が最も小さく、排出側が大きくなるようにテーパーが付けられたものである。この場合もスクリュー１７の吸込み側端部のギャップ２１の大きさａが最小であり、他はこれより大きいｂであり、排出側端部において最大となる。
【００２２】
なお、スクリュー１７の外径とスクリューケース５の内径の両方にテーパーを付けて、ａ＜ｂの関係を実現することもできる。
【００２３】
図２（ｃ）は、スクリュー１７の吸込み側端部の１段分又は複数段分の外径が、他の段部の外径より大きく形成されると共に、他の段部の外径を一定の大きさに形成したものである。スクリューケース５の内径は一定である。従って、スクリュー１７の吸込み側端部のギャップ２１の大きさａが最小となり、それ以外のギャップ２１の大きさｂはａよりも大きい一定の大きさとなる。
【００２４】
図２（ｄ）はスクリュー１７の外径が一定であり、スクリューケース５の内径面において、吸込み側に片寄った部分に突条２２を全周にわたり設けたものである。その突条２２以外の部分のスクリューケース５の内径は同一である。従って、突条２２の部分のギャップ２１の大きさａが最小となり、それ以外のギャップ２１の大きさｂは、ａよりも大きい一定の大きさとなる。
【００２５】
図２（ｅ）の場合も、スクリュー１７の外径が一定であるが、スクリューケース５の内径面において吸込み側に片寄った部分の肉厚が最大となった頂部２３が存在し、その頂部２３から吸込み側及び排出側に至るに従い次第に内径が増大するテーパーが付いている。従って、頂部２３の部分のギャップ２１の大きさａが最小となり、それ以外の部分のギャップ２１の大きさｂがａより次第に大きくなり、吸込み側端部及び排出側端部において最大となる。
【００２６】
次に、図３は前述した第２の課題を解決するためのスクリュー１７の実施形態である。このスクリュー１７は、ボス軸１８のまわりに複数のスクリュー羽根１９を一体に設けたものであり、ＰＰＳ等の合成樹脂により一体成形される。この場合の成形金型はボス軸１８の中心を通る一つの面２４で両側に分割された分割型を用いる。このような分割型を用いると、その抜きテーパーは３度以下の正のテーパーがあれば型抜きが出来る。このため、スクリュー羽根１９の圧力角θを３°≧θ＞０°に設定することができる。これにより、従来に比較して圧力角の小さいスクリュー１７を製作することができる。
【００２７】
【実施例】
まず、スクリュー１７とスクリューケース５との間の径方向のギャップ２１の大きさがポンプの吐出能力に与える影響を調べるために、図４（ａ）に示すごとき外径が一定のスクリュー１７を内径が一定のスクリューケース５内に収納し、両者間のギャップ２１の大きさを片側で０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲で変えた場合の吐出能力を測定した。測定対象となったスクリューポンプの大きさはφ１８×Ｌ３０であり、駆動電圧は１１Ｖであった。
【００２８】
なお、この場合の吐出能力は、ギャップ２１よりの水落ちがないと仮定した場合の計算上の吐出量（有効羽根面積×移動量）に対する実吐出量の割合、即ち実吐出割合で示した測定結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
0004036948.tif 000002
【００３０】
ギャップ２１の大きさは、小さければ小さい程ポンプ能力が大きいことがわかる。
【００３１】
次に前記の実施形態の図２（ｃ）に示したもの（但し、スクリュー羽根９の全５ピッチのうち、下側の３ピッチのギャップ２１の大きさを０．２５ｍｍ、上側の２ピッチを０．４ｍｍとしたもの。図４（ｂ）参照）を実施例とし、５ピッチ全部が０．４ｍｍ一定としたものを比較例として、満水量５ｌの電気ポンプに組込んで比較試験した結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
0004036948.tif 000003
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、スクリューとスクリュー収納部との間の径方向のギャップの一部を他の部分のギャップよりも小さく形成することにより、騒音の発生や目詰りの可能性が小さくなり、かつポンプ能力の高いスクリューポンプを実現することができる。また、ギャップを小さくする箇所をポンプの吸込み側に片寄った位置とすることにより、一部分のギャップ変更のみでありながら、より能力の高いスクリューポンプを実現することができる。
【００３４】
また、ギャップを小さくする箇所をスクリューの軸受に片寄った位置とすることにより、スクリューの芯振れの影響が少なくなり、騒音や目詰りの発生の生じにくいスクリューポンプを実現することができる。
【００３５】
なお、上記のスクリューに係る発明においては、スクリューの樹脂成形の際の抜きテーパーを小さくすることにより、スクリュー羽根の圧力角が小さくなり、結果的に能力が高いスクリューポンプを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例及び実施形態の電動ポットの概略図
【図２】（ａ）〜（ｅ）  スクリューポンプの実施形態の一部拡大断面図
【図３】スクリューの実施形態の拡大断面図
【図４】（ａ）  実験に用いたスクリューポンプの拡大断面図
（ｂ）  実験に用いた実施例のスクリューポンプの拡大断面図
【図５】従来例のスクリューポンプの一部拡大断面図
【符号の説明】
１  スクリューポンプ
２  容器
３  給液通路
４  吐出口
５  スクリューケース
６  ポンプケース
７  継手
８  軸受
９  吸込み口
１１  ストレートパイプ
１２  駆動部ケース
１３  排出口
１４  安全弁装置
１５  駆動モータ
１６  ポンプ軸
１７  スクリュー
１８  ボス軸
１９  スクリュー羽根
２１  ギャップ
２２  突条
２３  頂部
【図１】
0004036948.tif 000004
【図２】
0004036948.tif 000005
【図３】
0004036948.tif 000006
【図４】
0004036948.tif 000007
【図５】
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