特開 2023-164566 自吸式ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023164566

(43)【公開日】2023-11-10

(54)【発明の名称】自吸式ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 9/02 20060101AFI20231102BHJP

   F04D 29/60 20060101ALI20231102BHJP

【ＦＩ】

F04D9/02 101H

F04D9/02 101K

F04D29/60 E

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023149366

(22)【出願日】2023-09-14

(62)【分割の表示】P 2019171438の分割

【原出願日】2019-09-20

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100170575

【弁理士】

【氏名又は名称】森 太士

(74)【代理人】

【識別番号】100141449

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 隆芳

(74)【代理人】

【識別番号】100142446

【弁理士】

【氏名又は名称】細川 覚

(72)【発明者】

【氏名】内山 裕章

(72)【発明者】

【氏名】松山 直樹

(57)【要約】

【課題】組立性を向上させることができる自吸式ポンプを提供する。
【解決手段】自吸式ポンプ１は、羽根車２と、羽根車２を駆動する電動機３と、羽根車を収容するケーシング４と、を備える。電動機３は、ステータ５と、ステータ５をモールド樹脂部７によって被覆するステータモールド８と、羽根車２と一体に形成されるロータ１０と、ロータ１０を支持する軸１１とを有する。ケーシング４は、羽根車２の外周を囲むボリュート３１を備えるケーシング本体３２と、ケーシング本体３２に対して接合され、吸込室４５及び吐出室４６を備えるケーシングカバー３６とを有する。電動機３のステータモールド８に、軸１１の一端側を支持する第一軸支持部１６が配設され、ケーシング４のケーシングカバー３６には、軸１１の他端側を支持する第二軸支持部４７が配設される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

羽根車と、
前記羽根車を駆動する電動機と、
前記羽根車を収容するケーシングと、を備え、
前記電動機は、
ステータと、
前記ステータをモールド樹脂部によって被覆するステータモールドと、
前記羽根車と一体に形成されるロータと、
前記ロータを支持する軸とを有し、
前記ケーシングは、
前記羽根車の外周を囲むボリュートを備えるケーシング本体と、
前記ケーシング本体に対して接合され、吸込室及び吐出室を備えるケーシングカバーとを有し、
前記ケーシングカバーは、
前記吸込室と前記吐出室とを区画形成する壁部と、
前記吐出室と前記吸込室とを連通する還流通路とを有し、
前記還流通路は、前記壁部に設けられる、
自吸式ポンプ。

【請求項2】

前記電動機の前記ステータモールドには、前記軸の一端側を支持する第一軸支持部が配設され、
前記ケーシングの前記ケーシングカバーには、前記軸の他端側を支持する第二軸支持部が配設され、
前記還流通路は、前記還流通路から前記吸込室へ流入する水の流れの延長線が前記第二軸支持部に重ならない位置に形成される、
請求項１に記載の自吸式ポンプ。

【請求項3】

前記還流通路は、前記羽根車への水の流れに沿う向きに形成される、請求項２に記載の自吸式ポンプ。

【請求項4】

前記還流通路は、前記ケーシングカバーにおける吐出口のある端部に対して最も遠い位置に形成される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自吸式ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自吸式ポンプに関するものである。

【背景技術】

【0002】

この種の自吸式ポンプは、羽根車と、羽根車を駆動する電動機と、羽根車を収容するケーシングとを備える。電動機は、ステータと、ステータをモールド樹脂部によって被覆するステータモールドと、羽根車と一体に形成されるロータと、ロータを支持する軸とを有する。ケーシングは、羽根車の外周を囲むボリュートを備えるポンプケースと、ポンプケースに対して接合され、吸込室及び吐出室を備えるカバーとを有する（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－１１８９４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前述の構成では、ステータブロックと、ポンプケースの側面を閉じる壁面部材とにそれぞれ、軸支持部が配設されており、ステータブロックとケースと壁面部材との間で軸の位置決めを精度よく行う必要があるため、組立性に難があるという課題を有していた。

【0005】

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、組立性を向上させることができる自吸式ポンプを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の態様に係る自吸式ポンプは、羽根車と、羽根車を駆動する電動機と、羽根車を収容するケーシングと、を備え、電動機は、ステータと、ステータをモールド樹脂部によって被覆するステータモールドと、羽根車と一体に形成されるロータと、ロータを支持する軸とを有し、ケーシングは、羽根車の外周を囲むボリュートを備えるケーシング本体と、ケーシング本体に対して接合され、吸込室及び吐出室を備えるケーシングカバーとを有し、ケーシングカバーは、吸込室と吐出室とを区画形成する壁部と、吐出室と吸込室とを連通する還流通路とを有し、還流通路は、壁部に設けられる。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、組立性を向上させることができる自吸式ポンプを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る自吸式ポンプの側断面図である。

【図2】実施形態に係る自吸式ポンプの分解斜視図である。

【図3】ケーシングカバーの斜視図である。

【図4】ケーシングカバーの背面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本実施形態を図面と共に詳述する。

【0010】

本実施形態に係る自吸式ポンプは、給湯機器及び暖房機器の循環用ポンプ、食器洗浄機及び洗濯機の給水ポンプ等の用途に適用することができる。

【0011】

図１及び図２に示すように、自吸式ポンプ１は、羽根車２と、羽根車２を駆動する電動機３と、羽根車２を収容するケーシング４とを備える。なお、本実施形態では、図１中の左側を「正面」又は「前面」と称し、図１中の右側を「背面」又は「後面」と称する。

【0012】

羽根車２は、羽根車２の周方向に間隔をおいて複数配置される羽根（ブレード）２ａと、羽根２ａの一端側（前端側）を覆う前面シュラウド２ｂと、羽根２ａの他端側（後端側）を覆う後面シュラウド２ｃとを有する。

【0013】

電動機３は、羽根車２を回転駆動するためのステータ５と、ステータ５及び制御基板６をモールド樹脂部７によって被覆するステータモールド８とを有する。また、電動機３は、羽根車２と一体に形成されるロータ１０と、ロータ１０を支持する軸１１とを有する。

【0014】

ステータモールド８は、複数の金属板が積層されて形成されるステータコア１２と、ステータコア１２を覆う絶縁板１３と、絶縁板１３にコイル１４が巻き回されて形成されるステータ５と、コイル１４に流れる電流を制御する制御基板６とを有する。

【0015】

また、ステータモールド８には、羽根車２の軸１１の一端側（後端側）を支持する円筒状の第一軸支持部（ボス）１６が配設される。本実施形態では、モールド樹脂部７の内面に、分離板１５が配置され、この分離板１５に、第一軸支持部１６が一体で成形される。なお、分離板１５及び第一軸支持部１６は、モールド樹脂部７とは別体で成形されているが、少なくとも第一軸支持部１６は、モールド樹脂部７と一体で樹脂成形されていてもよい。

【0016】

ロータ１０は、ステータ５の内周側に配置される円筒状のマグネット１７と、マグネット１７の外周側を覆うマグネットカバー１８と、マグネット１７の内周側を被覆するモールド樹脂部２０とを有する。マグネットカバー１８は、モールド樹脂部２０とは別体で樹脂成形される。ロータ１０（モールド樹脂部２０）は、首部（接続部）９を介して羽根車２（後面シュラウド２ｃ）に接続されている。ロータ１０は、軸受２１を介して軸１１に支持されており、ロータ１０及び羽根車２が、軸１１を回転中心として回転できるようになっている。

【0017】

図１から図３に示すように、ケーシング４は、羽根車２の外周を囲むボリュート３１を備えるケーシング本体３２を有する。ケーシング本体３２の後面（図１中の右側）に、Ｏリング３３を介在させてステータモールド８の分離板１５が接合される。

【0018】

その一方で、ケーシング本体３２におけるステータモールド８とは反対側の前面（図１中の左側）には、仕切板３４及びパッキン（板状のシール材）３５を介在させてケーシングカバー３６が接合される。すなわち、ケーシング本体３２とケーシングカバー３６との間には、仕切板３４及びパッキン３５が介在されている。

【0019】

図３に示すように、ケーシングカバー３６は、吸込口４１と、吐出口４２と、排水口４３と、後述する吐出室４６から吸込室４５への還流通路４４とを有する。ケーシング本体３２におけるステータモールド８側とは反対側の前面に、ケーシングカバー３６が仕切板３４及びパッキン３５を介在させて接合されることにより、ケーシングカバー３６と仕切板３４との間に、吸込室４５及び吐出室４６が形成される。

【0020】

また、ケーシングカバー３６には、羽根車２の軸１１の他端側（前端側）を支持する円筒状の第二軸支持部（ボス）４７が配設される。この第二軸支持部４７は、設置状態で後述する吸込穴５３を貫通して、さらに、第一軸支持部１６に向かって延在している。

【0021】

ケーシングカバー３６には、吸込室４５と吐出室４６とを区画形成するための直線状壁部４８及び曲線状壁部４９が配設される。この曲線状壁部４９は、第二軸支持部４７の外周側に、第二軸支持部４７と同心円状に形成されている。

【0022】

ところで、第二軸支持部４７をケーシングカバー３６に設けた場合、還流通路４４から吸込室４５内に流入する水の流れＦａが第二軸支持部４７に衝突して騒音が発生する可能性がある。そこで、図４に示すように、還流通路４４は、還流通路４４から吸込室４５へ流入する水の流れＦａの延長線が第二軸支持部４７に重ならない位置に形成される。すなわち、還流通路４４は、還流通路４４の周縁部からの延長線が第二軸支持部４７に重ならないように、曲線状壁部４９に形成される。

【0023】

また、還流通路４４は、吸込室４５内における羽根車２への水の流れＦｂに沿う向きに形成される。すなわち、還流通路４４は、吸込室４５内の水の流れＦｂにおける上流側から下流側に向かって傾斜するように、曲線状壁部４９に形成される。

【0024】

さらに、還流通路４４は、ケーシングカバー３６における吐出口４２のある端部に対して最も遠い位置に形成される。すなわち、還流通路４４は、第二軸支持部４７を間に挟んで吐出口４２と対向するように、曲線状壁部４９に形成される。

【0025】

図２に示すように、ケーシングカバー３６に、ステータモールド８の分離板１５と係合するための複数本（本実施形態では、四本）のボス５１が配設され、ケーシング本体３２には、ケーシングカバー３６のボス５１が挿通される挿通部５２が配設される。

【0026】

これらのステータモールド８（電動機３）と、ケーシング本体３２と、ケーシングカバー３６とは、ビス（図示せず）を用いて固定される。

【0027】

図１及び図２に示すように、仕切板３４及びパッキン３５は、重ね合わせて一体とされて、ケーシング本体３２におけるケーシングカバー３６側の前面を閉塞する。仕切板３４には、吸込穴５３と、吐出穴５４と、自吸用の還流穴５５とが形成される。

【0028】

仕切板３４の吸込穴５３は、設置状態での仕切板３４の中央部分に形成される。吸込穴５３は、ケーシングカバー３６と仕切板３４との間に形成される吸込室４５と、ケーシング本体３２内に配置される羽根車２の入口とを連通する。

【0029】

仕切板３４の吐出穴５４は、設置状態での仕切板３４の上端側部分に形成される。吐出穴５４は、ケーシング本体３２に形成されるボリュート３１の出口と、ケーシングカバー３６と仕切板３４との間に形成される吐出室４６とを連通する。

【0030】

仕切板３４の還流穴５５は、設置状態での仕切板３４の下端側部分に形成される。還流穴５５は、ケーシングカバー３６と仕切板３４との間に形成される吐出室４６と、ケーシング本体３２に形成されるボリュート３１内とを連通する。

【0031】

以下、以上のように構成された自吸式ポンプ１の動作を説明する。

【0032】

自吸式ポンプ１の動作には、ボリュート３１及び配管内に気体がある状態で水を外部の水槽（図示せず）から吸い上げる自吸モードと、ボリュート３１内及び配管内が満水（水のみで気体がない）の状態で水を外部に吐き出す通常動作モードとがある。

【0033】

先ず、水槽と自吸式ポンプ１の吸込口４１とを配管（吸込配管）により接続し、自吸式ポンプ１の吐出口４２に配管（吐出配管）を接続し、さらに、自吸式ポンプ１の排水口４３に配管（排水配管）を接続する。

【0034】

次いで、自吸式ポンプ１の内部（ボリュート３１内）に注水した後に、制御基板６に通電し、ステータ５から回転磁界を発生させることにより、ロータ１０及び羽根車２を回転させる。

【0035】

水が羽根車２の回転による遠心力によって加圧されて、ボリュート３１に沿って仕切板３４の吐出穴５４を通過し、ケーシングカバー３６側の吐出室４６に送られる。

【0036】

ボリュート３１内の水が吐出室４６に送り出されることにより、羽根車２の内側において負圧となり、水及び気体が、吸込口４１、吸込室４５、吸込穴５３を通過して、ボリュート３１内に送られる。

【0037】

自吸モードにおいては、ボリュート３１から吐出室４６に送られた水は、設置状態で自吸式ポンプ１の下端側にある還流穴５５又は還流通路４４を通過してボリュート３１内に戻るため、気体のみが吐出室４６から吐出口４２に送られる。

【0038】

このため、ボリュート３１内に残っている気体のみが吐出口４２から配管へ徐々に吐き出されることにより、水槽内の水が自吸式ポンプ１により吸い上げられ、ボリュート３１内及び配管内が満水の状態となる。

【0039】

ボリュート３１内及び配管内が満水の状態となった以降は、自吸モードから、水のみが吐出口４２から配管へ吐き出される通常動作モードとなる。

【0040】

通常動作モードにおいては、吐出室４６に送られた水は、吐出口４２から配管へ吐き出される水と、還流穴５５を通過してボリュート３１へと戻され、又は還流通路４４を通過して吸込室４５からボリュート３１へと戻される水とに別れて流れる。

【0041】

なお、自吸式ポンプ１の内部の水の排水時には、ボリュート３１内の水が、設置状態での自吸式ポンプ１の下端側にある還流穴５５を通過して、排水口４３から排出される。

【0042】

以下に、本実施形態による作用効果を説明する。

【0043】

（１）自吸式ポンプ１は、羽根車２と、羽根車２を駆動する電動機３と、羽根車２を収容するケーシング４と、を備える。電動機３は、ステータ５と、ステータ５をモールド樹脂部７によって被覆するステータモールド８と、羽根車２と一体に形成されるロータ１０と、ロータ１０を支持する軸１１とを有する。ケーシング４は、羽根車２の外周を囲むボリュート３１を備えるケーシング本体３２と、ケーシング本体３２に対して接合され、吸込室４５及び吐出室４６を備えるケーシングカバー３６とを有する。電動機３のステータモールド８に、軸１１の一端側を支持する第一軸支持部１６が配設され、ケーシング４のケーシングカバー３６には、軸１１の他端側を支持する第二軸支持部４７が配設される。

【0044】

このような自吸式ポンプ１によれば、電動機３のステータモールド８とケーシング４のケーシングカバー３６との間で軸１１の位置決めを行うため、自吸式ポンプ１の組立性を向上させることが可能になる。

【0045】

また、自吸式ポンプ１によれば、電動機３のステータモールド８とケーシング本体３２と仕切板３４との間で軸１１の位置決めを相互に行う場合と比較して、軸１１の位置の篏合ばらつきを低減することが可能になる。

【0046】

（２）ケーシングカバー３６は、吐出室４６と吸込室４５とを連通する還流通路４４を有する。還流通路４４は、還流通路４４から吸込室４５へ流入する水の流れＦａの延長線が第二軸支持部４７に重ならない位置に形成される。

【0047】

このように還流通路４４を構成することにより、還流通路４４から吸込室４５内に流入する水の流れＦａが第二軸支持部４７へ衝突することを避けて、ケーシングカバー３６内における騒音の発生を抑制することが可能になる。

【0048】

（３）還流通路４４は、羽根車２への水の流れＦｂに沿う向きに形成される。

【0049】

このように還流通路４４を構成することにより、還流通路４４から吸込室４５内に流入する水の流れＦａと吸込室４５内における羽根車２へ向かう水の流れＦｂとの衝突（干渉）を避けて、騒音の発生を抑制することが可能になる。

【0050】

（４）還流通路４４は、ケーシングカバー３６における吐出口４２のある端部に対して最も遠い位置に形成される。

【0051】

このように還流通路４４を構成することにより、吐出口４２の近傍を流れる水の流れへの影響を抑えて、吸込室４５への還流通路４４の配設による流量－揚程特性（性能曲線）の低下を抑制することが可能になる。

【0052】

実験において測定を行った結果として、本実施形態のように還流通路４４を設けた場合には、還流通路４４を吸込室４５へ流入する水の流れＦａの延長線が第二軸支持部４７に重なる従来位置に設けた場合と比較して、騒音が５．８ｄＢ（Ａ）低減された。

【0053】

なお、上述の実施形態は本開示の一例である。このため、本開示は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0054】

１ 自吸式ポンプ
２ 羽根車
３ 電動機
４ ケーシング
５ ステータ
７ モールド樹脂部
８ ステータモールド
１０ ロータ
１１ 軸
１６ 第一軸支持部
３１ ボリュート
３２ ケーシング本体
３６ ケーシングカバー
４２ 吐出口
４４ 還流通路
４５ 吸込室
４６ 吐出室
４７ 第二軸支持部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】