特許 6823914 渦流れ形ポンプ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6823914

(24)【登録日】2021年1月14日

(45)【発行日】2021年2月3日

(54)【発明の名称】渦流れ形ポンプ装置

(51)【国際特許分類】

   F04D 5/00 20060101AFI20210121BHJP

   F04D 9/02 20060101ALI20210121BHJP

【ＦＩ】

   F04D5/00 H

   F04D5/00 G

   F04D9/02 101E

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2015-130559(P2015-130559)

(22)【出願日】2015年6月30日

(65)【公開番号】特開2016-27262(P2016-27262A)

(43)【公開日】2016年2月18日

【審査請求日】2017年8月28日

【審判番号】不服2019-4604(P2019-4604/J1)

【審判請求日】2019年4月8日

(31)【優先権主張番号】特願2014-133503(P2014-133503)

(32)【優先日】2014年6月30日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】399048917

【氏名又は名称】日立グローバルライフソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098660

【弁理士】

【氏名又は名称】戸田 裕二

(72)【発明者】

【氏名】小林 孝弘

(72)【発明者】

【氏名】田辺 正敏

(72)【発明者】

【氏名】野村 哲也

【合議体】

【審判長】 窪田 治彦

【審判官】 長馬 望

【審判官】 鶴江 陽介

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６３−５１１９０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１０−７７９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−３３２５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭３８−１７５７０（ＪＰ，Ｙ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

F04D 5/00

F04D 9/02

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動機と、
水通路が形成されるケーシングと、
前記電動機によって回転する羽根車と、
前記羽根車と対向するインナーリングと、を備え、
前記インナーリングのうち、少なくとも、前記羽根車と前記羽根車の回転軸方向に対向するライナー面が、弾力性を有する熱可塑性エラストマーで構成されていることを特徴とする渦流れポンプ装置。

【請求項2】

電動機と、
水通路が形成されるケーシングと、
前記電動機によって回転する羽根車と、
前記羽根車と対向するライナー面を有するインナーリングと、を備え、
前記水通路の一部を吸い込み側と吐き出し側とに分ける隔壁部、及び、前記ライナー面が、弾力性を有する熱可塑性エラストマーで構成されていることを特徴とする渦流れポンプ装置。

【請求項3】

前記ケーシングは、合成樹脂製であり、
前記インナーリングは、弾力性を有する熱可塑性エラストマーによって構成されることを特徴とする、請求項２に記載の渦流れポンプ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はポンプ装置に係り、特に渦流れ形ポンプ装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来の渦流れ形ポンプ装置として特許文献１に示すものがある。特許文献１の段落（００１６）では、「水通路１３の一部を吸い込み側１４と吐き出し側１５に分ける隔壁部５２と、水通路１３より小径のライナー面５１とを有する、耐食性材料である青銅製のインナーリング５０が複数個のタッピングねじ１６で合成樹脂製ケーシング７０に固着されている。」と説明されており、また段落（００１９）では、「隔壁部５２の両側では大きな圧力差が生じるため、ライナー面５１を設けて摩擦力を得て損失を防いでいる。つまり、羽根車５とライナー面５１の隙間が大きければ効率が大幅に落ちることになるし、摩擦力を得るためにそれなりの面積も必要となることから、樹脂面そのままでは、樹脂特有のひけ等によって、効率が大幅に落ちるからである。本発明の実施例では、固定物である合成樹脂製ケーシング７０と回転物である羽根車５との間に、青銅製のインナーリング５０を設けることによって、これらを防止している。」という効果を得ることができると記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−８７６５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、渦流れ形ポンプ装置は、円周上に多数の短い扇形の溝をもった円板状の羽根車を回すと、羽根車の溝と合成樹脂ケーシングの水通路で渦が発生し、運動エネルギーを増しながらほぼ一回転して高圧となる。

【0005】

特許文献１では、インナーリングを高剛性材料である青銅製としているため、上述の運動エネルギーが青銅製のインナーリングの隔壁部やライナー面に衝突することで振動が発生し、騒音原因となる恐れがある。

【0006】

運動エネルギーは圧力に比例して増すため、さらに圧力がポンプ停止の圧力付近まで高くなると、金属性の耳障りな音がより顕著となり、市場クレームとなる恐れがある。

【0007】

本発明は、安価で耐久性に優れ、かつ低騒音の渦流れ形ポンプ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】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明では、電動機と、水通路が形成されるケーシングと、前記電動機によって回転する羽根車と、前記羽根車と対向するインナーリングと、を備え、前記インナーリングのうち、少なくとも、前記羽根車と前記羽根車の回転軸方向に対向するライナー面が、弾力性を有する熱可塑性エラストマーで構成されていることを特徴とする。

【0009】

また、本発明では、電動機の回転軸が合成樹脂製ケーシングを貫通し、軸封装置、羽根車の順で固着され、羽根車を覆うようにケーシングカバーがＯリングを介して水密に固着されて、回転軸の回転により渦流れポンプ作用を行う渦流れ形ポンプ装置において、前記合成樹脂製ケーシングの吸い込み側と吐き出し側を分離する隔壁体と、ライナー面を備えるライナー体と、少なくとも１つを有するインナーリングを有し、該インナーリングは、弾力性を有する材料からなり、前記インナーリングを、前記合成樹脂製ケーシングに固着したことを特徴とする。

【0010】

また、本発明では、電動機の回転軸が合成樹脂製ケーシングを貫通し、軸封装置、周辺に多数の溝を持つ羽根車の順で固着され、羽根車を覆うようにケーシングカバーがＯリングを介して水密に固着されて、回転軸の回転により渦流れポンプ作用を行う渦流れ形ポンプ装置において、前記合成樹脂製ケーシングの吸い込み側と吐き出し側を分離する隔壁体と、ライナー面を備えるライナー体と、を一体に有するインナーリングを有し、前記羽根車、前記溝、前記ケーシングカバー、前記ライナー面のうち少なくとも１つは、弾力性を有する材料からなることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によると、インナーリングを弾力性を有する材料で形成し、合成樹脂製ケーシングに固着することで、安価で耐久性に優れかつ、低騒音の渦流れ形ポンプ装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明に係わる渦流れ形ポンプ装置の縦断面図である。

【図2】本発明に係わるポンプヘッド部の斜視図である。

【図3】本発明に係わる合成樹脂製ケーシングに合成ゴム製インナーリングを固着した斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の実施例は、合成樹脂製ケーシング７０にインナーリング５０を弾力性を有する材料で形成し、合成樹脂製ケーシング７０にインナーリング５０を固着したことを特徴とする。

【0014】

以下、本発明の一実施例について、図面に沿って説明する。

【0015】

図１は、本発明に係わる渦流れ形ポンプ装置の縦断面図である。図２は、本発明に係わるポンプヘッド部の斜視分解図である。図３は、本発明に係わる合成樹脂製ケーシングに合成ゴム製インナーリングを固着した斜視図である。

【0016】

本発明の一実施例の渦流れ形ポンプ装置１００は、電動機１と、ケーシングカバー３と、羽根車５と、逆止弁９と、分離室１０と、パッキング１１と、溝１２と、タッピングねじ１７、１８と、隔離部５３と、ケーシング７０と、を有する。

【0017】

本発明の渦流れ形ポンプ装置１００では、電動機１の回転軸２が、合成樹脂製ケーシング７０を貫通し軸封装置４を介して、周辺に多数の溝１２（羽根）を持つ円板状の羽根車５が固着される。軸封装置４は円筒形状を有し、回転軸２の外周と合成樹脂製ケーシング７０の貫通孔の間に挿入され、軸封装置４は回転軸２に対しても合成樹脂製ケーシング７０の貫通孔に対しても相対的に摺動可能である。多数の溝１２と同心円になるように合成
樹脂製ケーシング７０の内側には円環状の水通路１３が形成される。インナーリング５０は、水通路１３の一部を吸い込み側１４と吐き出し側１５に分ける隔壁体５３と、水通路１３より小径のライナー面５２を備えるライナー体と一体に有する。インナーリング５０は、弾力性を有する合成ゴム製である。インナーリング５０は、合成樹脂製ケーシング７０に固着されている。

【0018】

図３に本発明の合成樹脂製ケーシング７０にインナーリング５０を固着した図を示す。ケーシングカバー３は、羽根車５を覆う。羽根車５に対しほぼ対称となるように水通路１３、隔壁体５３、ライナー面５２を有したインナーリング５０が設けられる。インナーリング５０は、ケーシングカバー３とケーシング７０の間で、ケーシングカバー３にＯリング７を付けてタッピングねじ１７でケーシングカバー３を締め付けることでケーシング７０に固着される。これによって、ポンプヘッド部が構成されている。Ｏリング７は、ケーシング７０の水通路１３の外周とケーシングカバー３の水通路の外周との間に挿入される。

【0019】

インナーリング５０の合成樹脂製ケーシング７０への固着は、インサート成形または、２重成形により形成するとよい。インサート成形とすることで、加工レスで高精度のライナー面５２を形成可能という効果を奏する。２重成形とすることで、合成樹脂に対する高い融着性、加工レスで高精度のライナー面５２を形成可能という効果を奏する、
隔壁体５３で分けられた吸い込み側１４、つまり羽根車５の上流側には逆流を防止する逆止弁９が設けられている。隔壁体５３で分けられた吐き出し側１５、つまり、羽根車５の下流側には、自給作用を促進する分離室１０を兼ねた水通路が構成されて、パッキング１１を介して合成樹脂製ケーシング７０にタッピングねじ１８で固着され、蛇口等へとつながるものである。

【0020】

揚水される水は、電動機１の回転軸２の回転により、羽根車５が回転すると、羽根車５の溝１２と合成樹脂製ケーシング７０の水通路１３で渦が発生し、運動エネルギーを増しながらほぼ一回転して高圧となり、隔壁体５３にて切り分けられて、分離室１０へと誘導されていくものである。隔壁体５３の両側では大きな圧力差が生じるため、ライナー面５２を設けて摩擦力を得ることで損失を防いでいる。

【0021】

しかしながら前述のとおり従来例では、インナーリング５０を高剛性材料の青銅製で形成しているため、羽根車５の回転により多数の溝１２から発生する渦の運動エネルギーが、ライナー面５２や隔壁体５３に衝突し、振動エネルギーへと変換され合成樹脂製ケーシング７０やケーシングカバー３へ伝搬し、騒音原因となる恐れがある。

【0022】

さらに圧力がポンプ停止圧力付近まで高くなると、運動エネルギーが圧力に比例して増すため、金属性の耳障りな音がより顕著となり、市場クレームとなる恐れがあった。

【0023】

本発明の実施例では、インナーリング５０を、弾力性を有する材料である合成ゴムで形成している。弾力性を有する材料で形成することにより、渦の運動エネルギーがインナーリング５０のライナー面５２や隔壁体５３へ衝突することで生じる恐れのある振動エネルギーを減衰させることができる。振動エネルギーを減衰させ、ケーシング７０への振動を低減することで耳障りな音を抑制し、低騒音とすることができる。

【0024】

さらに隔壁体５３の吐き出し側側面５３ａを合成樹脂製ケーシング７０の一部であるインナーリング用ガイド７１で覆わずに露出させ、合成ゴム表面を接水面とすることで、矢印Ｘで示す渦流れの衝突により発生する振動エネルギーの減衰効果を更に向上させることができる。

【0025】

合成樹脂製ケーシング７０の吸い込み側と吐き出し側を分離する隔壁体５３とライナー面５２を備えるライナー体との少なくとも１つを備え弾力性を有する材料からなるインナーリング５０を、合成樹脂製ケーシング７０に固着した。

【0026】

ポンプの性能低下の主要因であるポンプヘッド部の摩耗に対しても優位性がある。従来例の青銅製インナーリングでは、砂等の異物が混入した場合、ライナー面や隔壁体の表面が硬質であるため傷が付きやすく長期使用により摩耗が進み性能低下に至る恐れがある。

【0027】

一方、本発明の実施例では、インナーリング５０の表面が弾力性を有しているため、ある程度の変形が許容され異物を噛み込んだ際にも傷付きが少なく摩耗による性能低下を抑制することができる。つまり、インナーリング５０を、弾力性を有する材料である合成ゴムで形成しているため、耐久性に優れたものとすることができる。

【0028】

インナーリング５０は材質、硬度ともにポンプ性能に大きな影響を与える。

【0029】

材質に関しては、弾力性を有さなければならない。但し、吸水性のスポンジ等ではライナー面５２や隔壁体５３からの内部漏水により高圧を保持することができないという恐れがある。

【0030】

硬度に関しては、軟質すぎると高圧時にライナー面５２が変形し羽根車５との間隙が大きくなり摩擦力を保持できず、逆に硬質すぎると振動エネルギーの減衰が不十分となり騒音低減にならない。

【0031】

よって、インナーリング５０は、吸水性が無くスキン層を有したものが望ましい。例えば、硬度を合成ゴム製においては50度〜70度、熱可塑性エラストマー製においては50度〜90度の範囲で弾力性を有する材料を用いることで性能、低騒音化共に確保することができる。

【0032】

上記のように、インナーリング５０は、隔壁体５３とライナー面５２を備えるライナー体とを一体とし弾力性を有する材料で形成した構成が望ましいが、より簡易に構成するため、隔壁体５３とライナー面５２を備えるライナー体とを別体として、そのいずれかを弾力性を有する材料で形成した場合においても青銅製のインナーリングよりも騒音低減の効果を得られる。

【0033】

本発明の実施例においては、インナーリング５０の材質は上記を満足するため合成ゴムを選択しているが、同様の性質を有する熱可塑性エラストマーを用いてもよい。各々以下の点に優れる。

【0034】

インナーリング５０を合成ゴム製としたものであれば、耐加水分解性能に優れ、圧縮永久歪が少ないインナーリングとなる。

【0035】

インナーリング５０を熱可塑性エラストマー製としたものであれば、２重成形とすることで、合成樹脂に対する高い融着性、加工レスで高精度のライナー面５２を形成可能なインナーリングとなる。

【0036】

さらに本発明によるとポンプヘッドの材料に機械加工金属部品を用いないため、原材料費や加工費を抑制することができるため、より安価に製造することができ、廃棄する場合にも分別が不要となる。つまり、つまり、インナーリング５０を、弾力性を有する材料である合成ゴムで形成しているため、青銅製のインナーリングに比べ、安価に製造することができる。

【0037】

尚、ケーシングカバー７０を同様に弾力性を有する材料で構成することにより、更に、安価、耐久性、低騒音の効果は向上する。

【0038】

尚、本実施例においては、インナーリング５０を弾力性を有する材料としているが、摩耗が進行することにより、性能低下や騒音増加に影響を及ぼす部位、即ち水通路１３、羽根車５、溝１２、ケーシングカバー３のライナー面についても、弾力性を有する材料で形成することにより、安価で耐久性に優れかつ、低騒音の効果を奏する。

【符号の説明】

【0039】

１ 電動機
２ 回転軸
３ ケーシングカバー
４ 軸封装置
５ 羽根車
７ Ｏリング
９ 逆止弁
１０ 分離室
１１ パッキング
１２ 溝
１３ 水通路
１４ 吸い込み側
１５ 吐き出し側
１７、１８ タッピングねじ
５０ インナーリング
５２ ライナー面
５３ 隔壁体
５３a 吐き出し側側面
７０ 合成樹脂製ケーシング
７１ インナーリング用ガイド
１００ 渦流れ形ポンプ装置

【図1】

【図2】

【図3】