特許 7194705 多段渦巻きポンプ装置

(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】

(24)【登録日】2022-12-14

(45)【発行日】2022-12-22

(54)【発明の名称】多段渦巻きポンプ装置

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/44 20060101AFI20221215BHJP

   F04D 1/08 20060101ALI20221215BHJP

【ＦＩ】

F04D29/44 D

F04D1/08 C

F04D29/44 E

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020032580

(22)【出願日】2020-02-28

(65)【公開番号】P2021134739

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2021-10-26

(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】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】笹山 大寛

(72)【発明者】

【氏名】本多 武史

(72)【発明者】

【氏名】塚本 和寛

(72)【発明者】

【氏名】大和田 道夫

【審査官】大瀬 円

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１７６４２６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００１／００３６４０４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１４３４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－０３６７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－１２２８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第５３２０４８９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ ２９／４４

Ｆ０４Ｄ １／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動機と、該電動機で回転駆動される羽根車を備える羽根車部と、該羽根車部の外周を覆うように位置すると共に外郭でポンプ室を形成するケーシングと、を有し、前記羽根車の回転により渦巻きポンプ作用を行う多段渦巻きポンプ装置において、
前記電動機は、前記ケーシングに対してポンプ室側とは反対側の背面側に位置し、
前記羽根車部は、ガイドカバーと、第１の羽根車と、クロスオーバーリターンと、シャフトスペーサと、リターンガイドと、第２の羽根車と、を有し、
前記クロスオーバーリターンは、リターンディフューザと、タンデムディフューザを備え、
前記リターンディフューザと前記タンデムディフューザの間に開口部を有し、
前記ケーシングは、前記第２の羽根車から吐出された加圧水を整流する静翼部を有し、この静翼部には凹部を備え、
前記リターンガイドは、背面側に前記凹部と嵌合する凸部を有することを特徴とする多段渦巻きポンプ装置。

【請求項2】

請求項１に記載の多段渦巻きポンプ装置において、
前記シャフトスペーサは、
前記第１の羽根車の後端と、前記第２の羽根車の前端とに接触することを特徴とする多段渦巻きポンプ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多段渦巻きポンプ装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

渦巻きポンプ装置としては特許文献１に示すような、多段渦巻きポンプ装置がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許６１５８１０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、ポンプ効率が優れる多段渦巻きポンプ装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、部品間の水密性を向上させることで、ポンプ効率が優れる多段渦巻きポンプ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の多段渦巻きポンプ装置は、電動機と、該電動機で回転駆動される羽根車と、該羽根車の外周を覆うように位置すると共に外郭でポンプ室を形成するケーシングと、を有し、前記羽根車の回転により渦巻きポンプ作用を行う多段渦巻きポンプ装置において、前記電動機は、前記ケーシングに対してポンプ室側とは反対側の背面側に位置し、前記羽根車部は、ガイドカバーと、第１の羽根車と、クロスオーバーリターンと、シャフトスペーサと、リターンガイドと、第２の羽根車と、を有し、前記クロスオーバーリターンは、リターンディフューザと、タンデムディフューザを備え、前記リターンディフューザと前記タンデムディフューザの間に開口部を有する。
また、本発明は、部品間の水密性を向上させる手段として、リターンガイドの背面側に、ケーシングの静翼に設けられた凹部に嵌合する複数の凸部を設けた。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、リターンディフューザとタンデムディフューザを備えたクロスオーバーリターンを搭載することで、周方向に均一な流れを形成でき、ポンプ効率に優れる多段渦巻きポンプ装置を提供することができる。

【0007】

また、本発明によれば、凸部と凹部を嵌合させることで、ラビリンス効果が生まれ水密性が向上することで、ポンプ効率に優れる多段渦巻きポンプ装置を提供することができる。
また、凸部と凹部を嵌合させることで、部品組立時の位置決めが容易になり組立作業性の向上も図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施例に係り、多段渦巻きポンプ装置の斜視図である。

【図2】本発明の一実施例に係り、外かくカバーを外した多段渦巻きポンプ装置の上面図である。

【図3】本発明の一実施例に係り、外かくカバーを外した多段渦巻きポンプ装置の右側面図である。

【図4】本発明の一実施例に係り、外かくカバーを外した多段渦巻きポンプ装置の左側面図である。

【図5】本発明の一実施例に係り、外かくカバーを外した多段渦巻きポンプ装置の上面図である。

【図6】本発明の一実施例に係り、外かくカバーを外した多段渦巻きポンプ部の縦断面図である。

【図7】本発明の一実施例に係り、外かくカバーを外した多段渦巻きポンプ部の縦断面図であって、クロスオーバーリターンおよびシャフトスペーサ部を拡大した図である。

【図8】本発明の一実施例に係り、ガイドカバーをケーシングカバー側から見た斜視図である。

【図9】本発明の一実施例に係り、第１の羽根車をケーシング側から見た斜視図である。

【図10】本発明の一実施例に係り、第２の羽根車をケーシングカバー側から見た斜視図である。

【図11】本発明の一実施例に係り、クロスオーバーリターンをケーシングカバー側から見た斜視図である。

【図12】本発明の一実施例に掛かり、クロスオーバーリターンをケーシング側から見た斜視図である。

【図13】本発明の一実施例に係り、タンデムディフューザに開口部を持つクロスオーバリターンをケーシング側から見た平面図である。

【図14】本発明の一実施例に係り、シャフトスペーサをケーシング側から見た斜視図である。

【図15】本発明の一実施例に係り、リターンガイドをケーシングカバー側から見た斜視図である。

【図16】本発明の一実施例に係り、リターンガイドをケーシング側から見た斜視図である。

【図17】本発明の一実施例に係り、ケーシングをケーシングカバー側から見た斜視図である。

【図18】本発明の一実施例に係り、リターンガイドをケーシングに組み込んだ断面斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態を本発明の実施例の図面に沿って説明する。

【0010】

まず、本発明の多段渦巻きポンプ装置の概要について図１～図５を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例に係り、多段渦巻きポンプ装置の斜視図である。図２は、本発明の一実施例に係り、外かくカバーを外した多段渦巻きポンプ装置の上面図である。図３は、本発明の一実施例に係り、外かくカバーを外した多段渦巻きポンプ装置の右側面図である。図４は、本発明の一実施例に係り、外かくカバーを外した多段渦巻きポンプ装置の左側面図である。図５は、本発明の一実施例に係り、外かくカバーを外した多段渦巻きポンプ装置の上面図である。

【0011】

多段渦巻きポンプ装置１００は、ベース５と、ポンプ部１０１と、圧力タンク６と、圧力スイッチ７と、外郭カバー１１と、から構成されている。ベース５は、略直方体形状の部材である。ベース５の上面には、圧力タンク６と、圧力スイッチ７と、ポンプ部１０１と、が連通して配置されている。

【0012】

圧力タンク６は、ポンプ部１０１で加圧した水を蓄水するものである。

【0013】

圧力スイッチ７は、圧力値に応じてポンプ部１０１の起動・停止を制御するものである。
外郭カバー１１はベース５に対し着脱自在である。これは、ポンプ部１０１や圧力タンク６や圧力スイッチ７を操作可能とするためである。
次に、ポンプ部１０１について図６～図１８を用いて説明する。図６は、本発明の一実施例に係り、外かくカバーを外した多段渦巻きポンプ部の縦断面図である。図７は、本発明の一実施例に係り、外かくカバーを外した多段渦巻きポンプ部の縦断面図であって、クロスオーバーリターンおよびシャフトスペーサ部を拡大した図である。図８は、本発明の一実施例に係り、ガイドカバーをケーシングカバー側から見た斜視図 である。図９は、本発明の一実施例に係り、第１の羽根車をケーシング側から見た斜視図である。図１０は、本発明の一実施例に係り、第２の羽根車をケーシングカバー側から見た斜視図である。図１１は、本発明の一実施例に係り、クロスオーバーリターンをケーシングカバー側から見た斜視図である。図１２は、本発明の一実施例に掛かり、クロスオーバーリターンをケーシング側から見た斜視図である。図１３は、本発明の一実施例に係り、タンデムディフューザに開口部を持つクロスオーバリターンをケーシング側から見た平面図である。図１４は、本発明の一実施例に係り、シャフトスペーサをケーシング側から見た斜視図 である。図１５は、本発明の一実施例に係り、リターンガイドをケーシングカバー側から見た斜視図である。図１６は、本発明の一実施例に係り、ケーシングをケーシングカバー側から見た斜視図である。図１７は、本発明の一実施例に係り、ケーシングをケーシングカバー側から見た斜視図である。図１８は、本発明の一実施例に係り、リターンガイドをケーシングに組み込んだ断面斜視図である。

【0014】

ポンプ部１０１は、電動機１と、ケーシング３と、ケーシングカバー４と、羽根車部を備える。羽根車部はケーシング３の内部に位置し、ガイドカバー２１と、第１の羽根車１４と、クロスオーバーリターン２２と、シャフトスペーサ２３と、リターンガイド２４と、第２の羽根車１５とから構成される。第１の羽根車１４と、第２の羽根車１５と、シャフトスペーサ２３のボス内径形状は、電動機１の回転軸２の形状に合わせＨカット形状２ａにすることで、廻り止め機能を有している。

【0015】

ポンプ装置１００は、電動機１で回転駆動される羽根車（第１の羽根車１４や第２の羽根車１５）の回転により、渦巻きポンプ作用を行う。

【0016】

電動機１は、ケーシング３に対し、ケーシングカバー４側とは反対側（背面側）に位置する。

【0017】

ガイドカバー２１は、ケーシングカバー４に形成された吸込口４ａからの流入水４ｂを第１の羽根車１４に導く入口通路２１ａを持つとともに、第１の羽根車１４から吐出された加圧水１４ｂがケーシング３内に漏れないように、リターンガイド２４のケーシングカバー４側の開口部２４ａを塞ぐためのカバーとしての役割も持っており、水密性を高めるためリターンガイド２４の外周にパッキン装着用の溝２４ｃを設けパッキン２５を装着し、ガイドカバー２１の内壁とで水封する構造にしている。また、第１の羽根車１４から吐出された加圧水１４ｂの一部は圧力差により戻り水１４ｃとなってガイドカバー２１の入口通路２１ａ側へ漏れてしまうが、第１の羽根車１４の入口外周部１４ａとガイドカバー２１の内周部２１ｂとのギャップ隙間寸法を０．２ｍｍ程度に狭めることで漏れ量を極力減らす構造にもなっている。

【0018】

クロスオーバーリターン２２は、リターンディフューザ２２ａと、タンデムディフューザ２２ｂとを備える。

【0019】

クロスオーバーリターン２２は、第１の羽根車１４から吐出した加圧水１４ｂの流れをスムーズ流れに変更し、リターンガイド２４の流入口２４ａに導く役割を持っている。

【0020】

図１１ならびに図１２に示すとおり、クロスオーバーリターン２２の形状は、第１の羽根車１４側からリターンガイド２４側にかけて連なる複数枚の翼で形成されたリターンディフューザ２２ａと、リターンディフューザ２２ａを通過した水２２ａ１を清流するタンデムディフューザ２２ｂを備えており、リターンディフューザ２２ａとタンデムディフューザ２２ｂの間に開口部２２ｃを設けている。この開口部２２ｃを設けて加圧水１４ｂを交差させてエネルギーを与える水の流れ２２ｄ（２２ｄ：図１０の破線矢印）により、図１０に示すような複数枚で形成される翼形状２２ｅに沿った流れとなり、剥離を生じない周方向に均一な流れ２２ｆを形成できポンプ効率の向上に繋げることが可能である。つまり、電動機と、電動機で回転駆動される羽根車と、羽根車の外周を覆うように位置すると共に外郭でポンプ室を形成するケーシングと、を有し、羽根車の回転により渦巻きポンプ作用を行うポンプ装置において、電動機は、ケーシングに対してポンプ室側とは反対側の背面側に位置し、羽根車部は、ガイドカバーと、第１の羽根車と、クロスオーバーリターンと、シャフトスペーサと、リターンガイドと、第２の羽根車と、を有し、クロスオーバーリターンは、リターンディフューザと、タンデムディフューザを備えることにより、周方向に均一な流れを形成でき、ポンプ効率に優れる多段渦巻きポンプ装置を提供することができる。

【0021】

なお、リターンディフューザ２２ａは、クロスオーバーリターン２２における外周側に位置する。タンデムディフューザ２２ｂはクロスオーバーリターン２２における内周側に位置する。径方向に見て、リターンディフューザ２２ａはタンデムディフューザ２２ｂよりも、大半が外周側に位置し、一部が開口部２２ｃを挟み重なる。言い換えると、タンデムディフューザ２２の中心からある径の位置において、リターンディフューザ２２ａと開口部２２ｃとタンデムディフューザ２２ｂは周方向に存在する。隣り合う２つのリターンディフューザ２２ａ間に設けられるリターンディフューザ間流路の外周側の一端部側から入ってきた流体は、大半が、隣り合う２つのタンデムディフューザ２２ｂ間に設けられるタンデムディフューザ間流路の内周側の他端部側へと至る。ただし、リターンディフューザ間流路を通る流体の一部は、１つのリターンディフューザ２２ａの他端部と１つのタンデムディフューザ２２ｂの一端部との間に位置する開口部２２ｃから、隣のタンデムディフューザ間流路（リターンディフューザ間流路）へと入る。これにより、翼形状に沿った流れとなり、剥離を生じない周方向に均一な流れ２２ｆを形成でき、ポンプ効率に優れる多段渦巻きポンプ装置を提供することができる。

【0022】

シャフトスペーサ２３は、第１の羽根車１４のボス後端１４ｄと、第２の羽根車１５のボス前端１５ｄとに接触し、第１の羽根車１４と第２の羽根車１５の距離を保つ効果を奏する。更に、クロスオーバーリターン２２に設けられたリターンディフューザ２２ａとタンデムディフューザ２２ｂの間の開口部２２ｃと、リターンガイド２４の入口通路２４ａを連通するように設けられ、リターンガイド２４の入口通路２４ａの流路壁２４ｂの一部として滑らかな流れになる効果をそうする。

【0023】

リターンガイド２４は、クロスオーバーリターン２２からの吐出を第２の羽根車１５に導く。また、第２の羽根車１５の入口外周部１５ａとリターンガイド２４の内周部２４ｃとの隙間寸法δ２を０．２ｍｍ程度に狭めることで、第２の羽根車１５から吐出された加圧水１５ｂが圧力差によってクロスオーバーリターン２２側への戻り水１５ｃを極力減らす構造にもなっており、ネジ穴２４ｄにてケーシング３にで固定される。

【0024】

第２の羽根車１５で再加圧された加圧水１５ｂは、ケーシング３に複数枚の翼で形成された静翼３ａにより清流されケーシング３のケース内に排出され、吐出口３ｂを経由して給水されるが、リターンガイド２４のケーシング３側の面と、ケーシング３に複数枚の翼で形成された静翼３aとの、水密性が得られるように組付けされるのが望ましい。

【0025】

そこで、本発明の多段ポンプ装置では、リターンガイド２４の背面側に、ケーシング３の静翼３aの凹部３ｃに嵌合する凸部２４eを設けて両者を嵌合させることでラビリンス効果が生まれ水密性向上の効果をそうする。

【0026】

また、凸部２４eと凹部３ｃを嵌合させることで、部品組立時の位置決めが容易になり組立作業の向上の効果もそうする。

【符号の説明】

【0027】

１・・・電動機、２・・・回転軸、２ａ・・・Ｈカット形状、３・・・ケーシング、３ａ・・・静翼、３ｂ・・・吐出口、３ｃ・・・凹部、４・・・ケーシングカバー、４ａ・・・吸込口、４ｂ・・・流入水、５・・・ベース、６・・・圧力タンク、7・・・圧力スイッチ、１１・・・外郭カバー、１４・・・第１の羽根車、１４ａ・・・入口外周部、１４ｂ・・・加圧水、１４ｃ・・・加圧水の戻り、１４ｄ・・・ボス後端、１５・・・第２の羽根車、１５ａ・・・入口外周部、１５ｂ・・・加圧水、１５ｃ・・・加圧水の戻り、１５ｄ・・・ボス前端、２１・・・ガイドカバー、２１ａ・・・入口通路、２２・・・クロスオーバーリターン、２２ａ・・・リターンディフューザ、２２ａ１・・・リターンディフューザを通過した水、２２ｂ・・・タンデムディフューザ、２２ｃ・・・開口部、２２ｄ・・・交差させてエネルギーを与える水の流れ、２２ｅ・・・翼形状、２２ｆ・・・周方向に均一な流れ、２３・・・シャフトスペーサ、２４・・・リターンガイド、２４ａ・・・入口通路、２４ｂ・・・流路壁、２４ｃ・・・内周部、２４ｄ・・・ネジ穴、２４e・・・凸部、２５・・・パッキン、４０・・・ネジ、１００・・・多段渦巻きポンプ装置、１０１・・・ポンプ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】