特開 2023-48219 渦流ポンプ

(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】P2023048219

(43)【公開日】2023-04-07

(54)【発明の名称】渦流ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 5/00 20060101AFI20230331BHJP

   F04D 29/58 20060101ALI20230331BHJP

   H02K 9/04 20060101ALI20230331BHJP

   H02K 7/14 20060101ALI20230331BHJP

【ＦＩ】

F04D5/00 L

F04D5/00 G

F04D29/58 D

F04D29/58 F

H02K9/04 A

H02K7/14 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021157397

(22)【出願日】2021-09-28

(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】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100131495

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健児

(72)【発明者】

【氏名】田中 佑樹

【テーマコード（参考）】

3H130

5H607

5H609

【Ｆターム（参考）】

3H130AA03

3H130AB25

3H130AB55

3H130AC30

3H130BA32J

3H130BA33A

3H130BA33G

3H130CA21

3H130DA02X

3H130DD01X

3H130DG01X

3H130DJ01X

5H607AA02

5H607BB01

5H607DD03

5H607DD08

5H607FF06

5H609PP02

5H609PP16

5H609QQ02

5H609RR12

5H609RR27

5H609RR31

5H609RR42

(57)【要約】

【課題】モータの冷却性能が向上した渦流ポンプを提供することを目的とする。
【解決手段】両軸のモータ２と、モータ２の一方側の回転軸１０に設けられたインペラ５と、インペラ５の回転によって吸い込まれた液体を吐出するポンプケーシング３と、モータ２の他方側の回転軸１０に設けられた冷却ファン６と、冷却ファン６を回転自在に収容し、冷却ファン６の回転によって空気を吸い込む吸気口２０が形成された冷却ファンケーシング７と、を備えている。モータ２は、モータ２の外部とモータ２の内部とを連通する第１開口２３と第２開口２４とを有し、第１開口２３は、冷却ファンケーシング７における吸気口２０に対向し、第２開口２４は、モータ２におけるポンプケーシング３側に配置されているという構成を有する。この構成によれば、モータ２の冷却性能が向上するという効果を奏する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

両軸のモータと、
前記モータの一方側の回転軸に設けられたインペラと、
前記インペラを回転自在に収容し、前記インペラの回転によって吸い込まれた液体を吐出する吐出口が形成されたポンプケーシングと、
前記モータの他方側の前記回転軸に設けられた冷却ファンと、
前記冷却ファンを回転自在に収容し、前記冷却ファンの回転によって空気を吸い込む吸気口が形成された冷却ファンケーシングと、を備え、
前記モータは、前記モータの外部と前記モータの内部とを連通する第１開口と第２開口とを有し、
前記第１開口は、前記冷却ファンケーシングにおける前記吸気口に対向し、
前記第２開口は、前記モータにおける前記ポンプケーシング側に配置されたことを特徴とする渦流ポンプ。

【請求項2】

前記第２開口は、前記モータの前記回転軸より下方に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の渦流ポンプ。

【請求項3】

前記第２開口は、前記ポンプケーシングに対向するように配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の渦流ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、渦流ポンプの冷却機構に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、井戸などの深い位置にある水を吸い上げるために用いられる自吸式の渦流ポンプが知られている特許文献１に係る自吸式の渦流ポンプ１０１について、図を用いて説明する。図１２は、渦流ポンプ１０１の構成を示す概略図である。

【0003】

図１２に示すように、渦流ポンプ１０１は、外周部に複数の羽根を有するインペラと、インペラを回転自在に収容し、液体を吸い込む吸込口１０４および液体を吐き出す吐出口１０５が形成されたポンプケーシング１０３とを備えている。ポンプケーシング１０３は、液体と空気などの気体を分離するための気液分離室１０７を備えている。そして、ポンプケーシング１０３内を液体で充満させた状態でモータ１０６によりインペラを回転駆動させることにより、渦流ポンプ１０１は、吸込口１０４から吸い込んだ液体を吐出口１０５から吐出している。このとき、モータ１０６の発熱を抑制するために、冷却ファン１０８がモータ１０６のインペラとは反対側の面に備えられており、冷却ファンケーシング１０９が冷却ファン１０８を内包するようにモータ１０６に固定されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９―１６３７１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような従来の冷却ファンにおいては、冷却ファンはラジアルファンであり、冷却ファンは冷却ファンケーシング側から吸込んだ空気をモータ側に押し出す構成となっていたので、モータの外殻を主に冷却することでモータの発熱を抑制しており、モータ内部が十分に冷却されないという課題を有していた。

【0006】

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、モータの内部の空気を吸い出すことで、モータの冷却性能が向上した渦流ポンプ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】

そして、この目的を達成するために、本発明に係る渦流ポンプは、両軸のモータと、前記モータの一方側の回転軸に設けられたインペラと、前記インペラを回転自在に収容し、前記インペラの回転によって吸い込まれた液体を吐出する吐出口が形成されたポンプケーシングと、前記モータの他方側の前記回転軸に設けられた冷却ファンと、前記冷却ファンを回転自在に収容し、前記冷却ファンの回転によって空気を吸い込む吸込口が形成された冷却ファンケーシングと、を備え、前記モータは、前記モータの外部と前記モータの内部とを連通する第１開口と第２開口とを有し、前記第１開口は、前記冷却ファンケーシングにおける前記吸込口に対向し、前記第２開口は、前記モータにおける前記ポンプケーシング側に配置されたことを特徴としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、冷却ファンによりモータ内部の空気を吸い出すという構成にしたことにより、モータ内部を冷却するだけでなく、ポンプケーシングも冷却することができるので、モータの高い冷却性能効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態１の渦流ポンプの斜視図

【図2】同渦流ポンプの構成を示す分解斜視図

【図3】同渦流ポンプのモータの側半断面の概略図

【図4】同渦流ポンプのポンプケーシングの側半断面の概略図

【図5】同渦流ポンプの冷却ファンと冷却ファンケーシングの斜視図

【図6】同渦流ポンプのモータの背面図

【図7】同渦流ポンプの側半断面図

【図8】本発明の実施の形態２の渦流ポンプの斜視図

【図9】同渦流ポンプにおける駆動部の正面図

【図10】同渦流ポンプにおける側半断面図

【図11】本発明の実施の形態３に係る渦流ポンプにおける斜視図

【図12】同渦流ポンプの構成を示す概略図

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の一態様に係る渦流ポンプは、両軸のモータと、モータの一方側の回転軸に設けられたインペラと、インペラを回転自在に収容し、インペラの回転によって吸い込まれた液体を吐出する吐出口が形成されたポンプケーシングと、モータの他方側の回転軸に設けられた冷却ファンと、冷却ファンを回転自在に収容し、冷却ファンの回転によって空気を吸い込む吸気口が形成された冷却ファンケーシングと、を備え、モータは、モータの外部とモータの内部とを連通する第１開口と第２開口とを有し、第１開口は、冷却ファンケーシングにおける吸込口に対向し、第２開口は、モータにおけるポンプケーシング側に配置されているという構成を有する。

【0011】

この構成によれば、モータ内部を冷却するだけでなく、ポンプケーシングも冷却することができるので、モータの冷却性能が向上するという効果を奏する。

【0012】

また、第２開口は、モータの回転軸より下方に設けるという構成にしてもよい。これにより、モータ内部に空気が流入しやすくなるので、冷却ファンによるモータの冷却効果がさらに高めることができる。また、これにより、モータ内部に浸水した水を効率よく排水することでモータの故障を抑制するという効果を奏する。

【0013】

また、第２開口は、ポンプケーシングに対向するように配置された構成にしてもよい。これにより、空気がモータ内部へ流入する第１開口と、モータ外部へ排出する第１開口の両方を備えることとなるので、モータ内部の空気の流入量が増え、冷却ファンによるモータの冷却効果がさらに高めることができる。

【0014】

以下、本開示の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

【0015】

（実施の形態１）
以下では、本開示の実施の形態１に係る渦流ポンプ１について、図１～図４を用いて説明する。図１は、渦流ポンプ１の構成を示す斜視図である。図２は、渦流ポンプ１の構成を示す分解斜視図である。図３は、渦流ポンプ１のモータ部の側半断面の概略図である。図４は、渦流ポンプ１のポンプ部の断面の概略図である。なお、以下では、図１に示すように渦流ポンプ１が設置された状態（本開示に係る設置状態に相当）での鉛直方向を上下方向として記載する場合がある。また、図１に示す渦流ポンプ１の冷却ファン６側を「背面」、背面に対向する側を「前面」として記載する場合がある。これらのことは他の実施の形態に係る渦流ポンプ１Ａ、１Ｂにおいても同様である。

【0016】

図１、図２に示すように、渦流ポンプ１は、モータ２と、ポンプケーシング３と、ポンプケーシングカバー４と、インペラ５と、冷却ファン６と、冷却ファンケーシング７と、冷却ファンケーシングカバー２２と、を備えている。モータ２の回転軸方向における一方側には、ポンプケーシング３と、ポンプケーシングカバー４と、インペラ５とが配置され、モータ２の回転軸方向における他方側には、冷却ファン６と、冷却ファンケーシング７と、冷却ファンケーシングカバー２２とが配置されている。モータ２の回転軸方向における一方側の面には、ポンプケーシング３が固定され、モータ２の回転軸方向における他方側の面には、冷却ファンケーシング７が固定されている。

【0017】

図３に示すように、モータ２は、外殻であるモータフレーム８と、頂部に端子カバー９と、を備えている。モータフレーム８内部には、両軸の回転軸１０を備えているロータ１１と、ステータ１２と、を備えていてトルクを発生させる。端子カバー９はモータ２に固定されている。

【0018】

図２、図３に示すように、モータ２は、両軸モータであり、回転軸１０の一方側の突出部分にはインペラ５が固定され、回転軸１０の他方側の突出部分には冷却ファン６が固定され、モータ２の出力トルクをインペラ５と冷却ファン６の両方に伝えることができる。

【0019】

この構成によれば、駆動部はポンプ部への動力源となると同時に、冷却ファン６の動力源ともなり、冷却ファン６を回転させることによる空冷によりモータ２自身の発熱を抑制することができる。

【0020】

図４に示すように、ポンプケーシング３は、ポンプケーシング３における上部には、吸込口１３および吐出口１４を備えており、それぞれに図示しない配管が取り付けられる。ポンプケーシング３の内部には、吸込口１３と吐出口１４とを連通する流路を有し、流路には、吸込流路１５と、渦室１６と、気液分離室１７と、を備えている。渦室１６内には、インペラ５が回転自在に設けられている。インペラ５が回転すると、吸込口１３から液体が吸い込まれ、吸込口１３から吸い込まれた液体は、吸込流路１５、渦室１６と、気液分離室１７とを順次介して、吐出口１４へ送水される。

【0021】

渦室１６は、ポンプケーシング３における下部に形成されており、具体的には、吸込口１３、吐出口１４よりも下方に配置されている。すなわち、ポンプケーシング３は、インペラ５が収容される渦室１６であって、設置状態において、吐出口１４よりも下方に設置された渦室１６を備えている。渦室１６には、インペラ５の外周部に対応する部分に円弧状に形成された渦室流路１８が形成されている。渦室流路１８は、吸込み側を一端部、吐出側を他端部とし、インペラ５の外周を略一周して形成される。なお、渦室１６は開放されており、インペラ５が渦室１６内に収容されると、インペラ５の一方の主面が露出した状態となる。このため、図１に示すように、ポンプケーシング３における一方側には、インペラ５を覆うようにポンプケーシングカバー４が取り付けられている。

【0022】

図４に示すように、インペラ５は、回転することにより、液体にエネルギーを与えるための羽根１９を有する回転体である。また、図２では図示していないが、上記のようにインペラ５は、モータ２の回転軸１０に連結されている。つまりインペラ５は、モータ２を駆動源として回転するようになっている。インペラ５が回転することによって、インペラ５の複数の羽根１９で渦室１６内の液体を気液分離室１７に吐出する。

【0023】

図２、図５に示すように、冷却ファンケーシング７は冷却ファン６を回転自在に内包し、吸気口２０と、排出口２１と、を備えている。冷却ファン６は、モータ２から突出した回転軸１０に固定され、冷却ファンケーシング７は、冷却ファン６を覆うようにモータ２に固定され、冷却ファン６の風路を形成している。冷却ファンケーシング７は、冷却ファンケーシング７の内周面とシロッコファンである冷却ファン６の外周端縁とで形成される通風路の広さが、上流側から下流側に向かって順次拡大するスクロール形状を備える遠心ファンのケーシングである。冷却ファンケーシング７は、スクロール状に形成された略平面状の第１面部７ａと、スクロール状に形成された略平面状の第２面部７ｂと、および第１面部と第２面部のスクロール形状に沿って湾曲した側面部７ｃとを有している。第１面部７ａと側面部７ｃと第２面部７ｂとは、一体に形成されている。第１面部７ａには円形状の吸気口２０を有し、側面部７ｃには筒形状の排出口２１を有している。第２面部７ｂには、冷却ファン６を出し入れできる開口（図示せず）と、開口を塞ぐ冷却ファンケーシングカバー２２を有している。冷却ファンケーシングカバー２２は、第２面部７ｂに着脱可能な構成である。

【0024】

次に、本実施の形態における特徴的な部分について図１～７に基づいて説明する。

【0025】

本実施の形態の渦流ポンプ１は、冷却ファン６としてのシロッコファンと、冷却ファンケーシング７とを備えている。このとき、図１に示すように、モータフレーム８は、モータ２におけるポンプケーシング３側に第２開口２４を有している。具体的には、モータ２におけるポンプケーシング３に対向した面の回転軸より下方には第２開口２４を備えている。

【0026】

図６は渦流ポンプ１の冷却ファン６と、冷却ファンケーシング７と、冷却ファンケーシングカバー２２と、を図示しない背面図である。図６に示すように、モータ２の背面（モータ２における冷却ファンケーシング７に対向した面）は第１開口２３を備えている。第１開口２３は、冷却ファンケーシング７における吸気口２０に対向している。

【0027】

このように渦流ポンプ１はモータ２の前面（モータ２におけるポンプケーシング３に対向した面）と背面（モータ２における冷却ファンケーシング７に対向した面）の両方に開口が設けられている構成をしている。このような構成にすることにより、冷却ファン６によって生み出される気流の流れは、渦流ポンプ１の前面からモータ２内部に入り、モータ２の背面から外部に排出流れを形成する。詳細は図７を用いて説明する。

【0028】

図７は渦流ポンプ１の側半断面図である。渦流ポンプ１を運転した際に冷却ファン６はモータ２の内部の空気を吸い出す気流を生み出す。このとき吸い込まれる気体の流れを図７中に矢印で示した。初めに、ポンプケーシング３周囲の気体はモータ２の前面に備えた第２開口２４に吸い込まれる（矢印Ｙ１）。吸い込まれた気体はモータ２の内部を通過する（矢印Ｙ２）。その後、モータ２の背面に備えた第１開口２３からモータ外部に排出される（矢印Ｙ３）。モータ２の外部に排出された気体は、冷却ファン６により冷却ファンケーシング７の排出口２１より渦流ポンプ１から遠方に排出される（矢印Ｙ４）。

【0029】

このような気流の流れにより、冷却ファン６はポンプケーシング３の表面から、モータ２の内部へと流れる気流を生み出すことができる。このとき、モータ２の内部を直接冷却する気流の流れの他、モータ２からポンプケーシング３へ熱伝導により伝わった熱を冷却することができる。そのため、モータ２の冷却効率が向上する。

【0030】

（実施の形態２）
図８は本実施の形態２における渦流ポンプ１Ａの斜視図である。図９は渦流ポンプ１Ａのポンプ部を図示しない正面図を示している。実施の形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その詳細の説明を省略する。渦流ポンプ１Ａはモータ２前面の回転軸１０より上方には第２開口２４Ａを備えており、モータ２背面の回転軸１０よりも下方にも第１開口２３を備えている（図６を参照）。

【0031】

図１０は渦流ポンプ１Ａの側半断面図である。渦流ポンプ１Ａを運転した際の気体の流れを矢印で示している。初めに、ポンプケーシング３の周囲の気体はモータ２前面の回転軸より上部に備えた第２開口２４Ａに吸い込まれる（矢印Ｙ５）。吸い込まれた気体はモータ２の内部を通過する（矢印Ｙ６）。その後、モータ２の背面に備えた第１開口２３からモータ２の外部に排出される（矢印Ｙ７）。モータ２外部に排出された気体は、冷却ファン６により冷却ファンケーシング７の排出口２１より渦流ポンプ１Ａから遠方に排出される（矢印Ｙ８）。

【0032】

このような気流の流れにより、本実施の形態では、モータ２の内部に吸入される気体の入り口がモータ２の上部に備えられており、モータ２の内部を通過した後に、モータ２の下部から排出される。その結果、モータ２全体を冷却するような気流の流れが発生し、モータ２の冷却性能を向上させることができる。

【0033】

（実施の形態３）
図１１は、本実施の形態３における渦流ポンプ１Ｂの斜視図である。渦流ポンプ１Ｂはモータ２の底面に第２開口２４Ｂを備えており、モータ２の背面にも第１開口２３を備えている（図６を参照）。実施の形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その詳細の説明を省略する。

【0034】

このように、本実施の形態では、渦流ポンプ１Ｂはモータ２の底面に第２開口２４Ｂを備えているので、冷却ファン６によるモータ２の冷却機能に加え、渦流ポンプ１Ｂが水害などで水没した際に浸水した水の排水能力を向上させ、モータ２故障の原因となる長時間の浸水を抑制することができる。

【0035】

以上、本開示に係る渦流ポンプについて、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0036】

本開示に係る渦流ポンプは、例えば、井戸水を吸い上げるために用いられる渦流ポンプとして有用である。

【符号の説明】

【0037】

１ 渦流ポンプ
１Ａ 渦流ポンプ
１Ｂ 渦流ポンプ
２ モータ
３ ポンプケーシング
４ ポンプケーシングカバー
５ インペラ
６ 冷却ファン
７ 冷却ファンケーシング
７ａ 第１面部
７ｂ 第２面部
７ｃ 側面部
８ モータフレーム
９ 端子カバー
１０ 回転軸
１１ ロータ
１２ ステータ
１３ 吸込口
１４ 吐出口
１５ 吸込流路
１６ 渦室
１７ 気液分離室
１８ 渦室流路
１９ 羽根
２０ 吸気口
２１ 排出口
２２ 冷却ファンケーシングカバー
２３ 第１開口
２４ 第２開口
２４Ａ 第２開口
２４Ｂ 第２開口
１０１ 渦流ポンプ
１０３ ポンプケーシング
１０４ 吸込口
１０５ 吐出口
１０６ モータ
１０７ 気液分離室
１０８ 冷却ファン
１０９ 冷却ファンケーシング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】