特許 7588293 ポンプ

(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】2024-11-14

(45)【発行日】2024-11-22

(54)【発明の名称】ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/44 20060101AFI20241115BHJP

   F04D 5/00 20060101ALI20241115BHJP

【ＦＩ】

F04D29/44 C

F04D5/00 G

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020053512

(22)【出願日】2020-03-25

(65)【公開番号】P2021152356

(43)【公開日】2021-09-30

【審査請求日】2023-01-24

【前置審査】

(73)【特許権者】

【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】100151378

【弁理士】

【氏名又は名称】宮村 憲浩

(74)【代理人】

【識別番号】100157484

【弁理士】

【氏名又は名称】廣田 智之

(72)【発明者】

【氏名】窪田 章宏

【審査官】岸 智章

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１８３６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１０１２６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ ２９／４４

Ｆ０４Ｄ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外周部分にインペラブレードを備えたインペラと、
前記インペラの周囲にインペラ流路を形成するケーシングと、
前記ケーシングに備えられ、前記インペラ流路に連通する吸込側流路、吐出側流路を有し、
前記吸込側流路の前記インペラ流路に接続する壁面のうち、前記インペラの回転方向上流側の壁面は、前記吸込側流路の曲がり部における曲がりの外側であり、前記インペラの回転方向上流側の壁面の延長線が前記インペラブレードの内周が形成する円周に接し、
前記吸込側流路の前記インペラの回転方向上流側の壁面に沿って前記インペラブレードの外周側から前記インペラブレードに流入した水が、前記インペラの回転とともに前記インペラ流路で昇圧され、前記吐出側流路へと流出するポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水のくみ上げに使用されるポンプの構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のポンプは、モータの回転軸に接続されたインペラを回転させて、ケーシングの吸込口から水を吸込み吐出口から吐出させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

以下、そのポンプについて図７を参照しながら説明する。

【0004】

図７に示すように、従来のポンプは、モータ１０１により駆動される羽根車１０２を有するポンプ部１０３と、該ポンプ部１０３に固定されると共に吐出口１０５を有するケーシング１０４と、該ケーシング１０４には前記羽根車１０２の回転により水を加圧するケーシング流路部１０６を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

そして、この目的を達成するために、本発明の一態様に係るポンプは、外周部分にインペラブレードを備えたインペラと、前記インペラの周囲にインペラ流路を形成するケーシングと、前記ケーシングに備えられ、前記インペラ流路に連通する吸込側流路、吐出側流路を有し、前記吸込側流路の前記インペラ流路に接続する壁面のうち、前記インペラの回転方向上流側の壁面は、前記吸込側流路の曲がり部における曲がりの外側であり、前記インペラの回転方向上流側の壁面の延長線が前記インペラブレードの内周が形成する円周に接し、前記吸込側流路の前記インペラの回転方向上流側の壁面に沿って前記インペラブレードの外周側から前記インペラブレードに流入した水が、前記インペラの回転とともに前記インペラ流路で昇圧され、前記吐出側流路へと流出する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。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来、ポンプ内の流路は、流路とインペラの回転部分（以後、昇圧部）とのつなぎ目において、滑らかに繋がれていないがために、損失を生み、インペラに負荷を与えている場合があった。上記の損失は、ポンプが機能を果たすうえで不必要であり、ポンプの仕事効率を低下させてしまうという課題を有していた。

【0007】

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、ポンプ流路と昇圧部のつなぎ目において、不必要な損失を低減させ、仕事効率を良化させた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】

【0008】

そして、この目的を達成するために、本発明の一態様に係るポンプは、外周部分にインペラブレードを備えたインペラと、前記インペラの周囲にインペラ流路を形成するケーシングと、前記ケーシングに備えられ、前記流路に連通する吸込側流路、吐出側流路を有し、前記吸込側流路の前記インペラ流路に接続する壁面のうち、前記インペラの回転方向上流側の壁面の延長線が前記インペラブレードの内周が形成する円周に接する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】

【0009】

本発明によれば、吸込口がインペラブレード部に接線方向に備えられるため、水が流路内にスムーズに運ばれ、水の流れにかかる不必要な負荷を軽減させることが出来、仕事効率を良化させたポンプを提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態１のポンプを示す斜視図

【図2】同ポンプの斜視分解図

【図3】同ケーシング正面断面図

【図4】本発明の実施の形態２のポンプを示す斜視図

【図5】同ケーシング正面断面図

【図6】本発明の実施の形態１及び２のインペラを示す斜視図

【図7】従来のポンプを示す概略図

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の一態様に係るは、外周部分にインペラブレードを備えたインペラと、前記インペラの周囲にインペラ流路を形成するケーシングと、前記ケーシングに備えられ、前記インペラ流路に連通する吸込側流路、吐出側流路を有し、前記吸込側流路の前記インペラ流路に接続する壁面のうち、前記インペラの回転方向上流側の壁面は、前記吸込側流路の曲がり部における曲がりの外側であり、前記インペラの回転方向上流側の壁面の延長線が前記インペラブレードの内周が形成する円周に接し、前記吸込側流路の前記インペラの回転方向上流側の壁面に沿って前記インペラブレードの外周側から前記インペラブレードに流入した水が、前記インペラの回転とともに前記インペラ流路で昇圧され、前記吐出側流路へと流出することを特徴とする。

【0012】

この構成によれば、吸込口がインペラブレード部に接線方向に備えられるため、水が流路内にスムーズに運ばれ、水の流れにかかる不必要な負荷を軽減させることが出来る。この結果、仕事効率を良化させたポンプを提供することが出来る。

【0013】

また、前記吐出側流路の前記インペラ流路に接続する壁面のうち、前記インペラの回転方向下流側の壁面の延長線が前記インペラブレードの内周が形成する円周に接するという構成にしてもよい。

【0014】

この構成によれば、吐出口はインペラブレード部の接線方向に備えられているため、昇圧された水が吐出口にスムーズに運ばれ、インペラにかかる不必要な負荷を軽減させることが出来る。このため、モータへの負荷軽減し、仕事効率を良化させたポンプを提供することが出来る。

【0015】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

【0016】

（実施の形態１）
図１、図２、図３及び図６に、本発明の実施の形態１の電動ポンプを示す。

【0017】

図１および図２に示すように、ポンプ１は、モータ４を有するモータ部と、インペラ５を内包するケーシング７と、ケーシングカバー８で構成されている。モータ４は、モータフレーム２及び回転軸３を有する。モータ４の回転軸３には、インペラ５が回転軸３の回転により回転可能に接続されている。ケーシング７は、吸込口９および吐出口１２を備えており、流量スイッチ１５は、ケーシング７の吐出口１２側に取付けられている。ポンプ１はモータ４を冷却する冷却ファン３１を有していても良い。

【0018】

図３に示すように、ケーシング７は、上流側にインペラ流路６に連通する吸込口９を備え、吸込口９からインペラ流路６に至る吸込口側流路１０を備えている。ケーシング７は、下流側にインペラ流路６に連通する吐出口１２を備え、インペラ流路６から吐出口１２に至る吐出口側流路１３を備えている。

【0019】

図６に示すように、インペラ５は、インペラブレード部１１とインペラ内周部１６とを有している。インペラブレード部１１は、インペラ内周部１６の外周側に周方向に複数のブレード（羽根）を設けた部分である。そして、インペラブレード部１１は、ブレードの外周側となるブレード外周部１９と、ブレードの内周側となるブレード内周部２０を有している。

【0020】

本実施の形態における吸込口側流路１０は、インペラ５の外周側に位置した吸込口から流入し、インペラの回転方向に流路が曲がる形状を有している。図３に示すように、インペラ５の回転軸に直交し、インペラ５を含んだ面で切断した断面図において、吸込口側流路１０は、インペラ５の回転方向上流側に接続する面（吐出口側壁面２２と呼ぶ）と、インペラ５の回転方向下流側に接続する面を有している。この吐出口側壁面２２は、吸込口側流路１０の曲がり部における曲がりの外側となっている。そして、吐出口側壁面２２のインペラ５側に延ばした延長線は、ブレード内周部２０に接している。

【0021】

このような構成により、インペラ５が回転軸３によって回転すると、ケーシング７内に水１４が供給される。供給された水１４がインペラ流路６を通過する時、インペラブレード部１１によって水流が発生する。水流となった水１４は、吸込口９、吸込口側流路１０、吸込口側インペラ部１７、インペラ流路６、吐出口側インペラ部１８、吐出口側流路１３、吐出口１２の順に流れる。そして、最後に吐出口１２から水１４が排出される。

【0022】

ここで、図７に示す従来の吸込口側流路１０７と吸込口側インペラ部１０８の接続部分は、インペラブレード部１０９及び、インペラ内周部１１０に水が流れ込みやすい構造となっていた。すなわち、インペラブレード部１０９に対し、吸込口１１１からの水は径方向に近い角度で流入するので、インペラブレード部１０９からの力を受けにくく、その結果、中心部、すなわちインペラ内周部１１０まで流れ込む水が多くなる。そして、インペラ内周部１１０に水が入り込むと、本来、仕事をするはずのインペラブレード部１０９に運ばれる水が減少してしまい、ポンプ１１３の仕事量減少につながってしまう。

【0023】

また、インペラ内周部１１０に流れ込む水が多量となると、インペラ流路１１２を通過せずに吸込口側インペラ部１０８から吐出口側インペラ部１１５に流れてしまう水が生まれる可能性がある。そうすると、本来、インペラ流路１１２において昇圧されるはずの水が昇圧されずに吐出口側インペラ部１１５に運ばれてしまい、ポンプ１１３本来の機能を果たしにくくなる。さらに、昇圧されずに吐出口側インペラ部１１５に運ばれてしまう水は、インペラ流路１１２にて昇圧された水と衝突し損失を生む可能性もある。

【0024】

一方、前述したように、本発明の第１の実施の形態となるポンプ１においては、吸込口側流路１０の吐出口側壁面２２がインペラブレード部１１のブレード内周部２０に対して、接線方向に接続されている。この構造によって、水１４が吸込口側流路１０からインペラブレード部１１にスムーズに運ばれ、インペラ内周部１６に水１４が運ばれにくくなっている。すなわち、吸込口側流路１０を吐出口側壁面２２に沿って吸込口側インペラ部１７に流入した水は、インペラ５の回転に乗るようにしてブレードからの力を受ける。そして、インペラ５の回転とともにインペラ流路６で昇圧されて吐出口側インペラ部１８、吐出口側流路１３へと流出する。

【0025】

このような構成によれば、吸込口側流路１０の出口方向と、インペラブレード部１１の回転方向とが一致し、流れ込んだ水が効率よくインペラブレード部１１に昇圧されていくことになる。このようにして、水１４の流れにかかる損失を軽減させることが出来、仕事効率を良化させたポンプを提供することが出来る。

【0026】

（実施の形態２）
本発明第２の実施の形態として、ケーシング７における吐出口側流路１３の構成について図４、図５を用いて説明する。図４、図５において、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、その詳細な説明は省略する。

【0027】

本実施の形態における吐出口側流路１３は、吐出口側インペラ部１８から吐出口１２に連通している。図５に示すように、インペラ５の回転軸に直交し、インペラ５を含んだ面で切断した断面図において、吐出口側流路１３は、インペラ５の回転方向上流側に接続する面と、インペラ５の回転方向下流側に接続する面（吸込口側壁面２３と呼ぶ）を有している。そして、この吐出口側流路１３の吸込口側壁面２３をインペラ５側に延ばした延長線は、ブレード内周部２０に接している。

【0028】

ここで、従来の吐出口側流路１１６と吐出口側インペラ部１１５の接続部分では、インペラ流路１１２にて昇圧された水が吐出口側インペラ部１１５から吐出口側流路１１６に運ばれるのではなく、吸込口側流路１０７に運ばれやすい構造となっていた。すなわち、図７に示すように、従来の吐出口側流路１１６の吸込口側壁面１１７の延長線は、インペラ内周部１１０に交わるように配置されているので、インペラ流路１１２から流出する水が吸込口側壁面１１７に衝突し、吐出口側流路１１６へ流れにくくなる。そして、吐出口側流路１１６の入口で吐出口側流路１１６へのスムーズな流れが妨げられる。結果として昇圧された水が吸込口側流路１０７に運ばれることになる。このように、昇圧された水が吐出されにくくなり、ポンプ１の仕事量の減少につながる。

【0029】

一方、本発明のポンプ１は、吐出口側流路１３の吸込口側壁面２３はブレード内周部２０に対して、接線方向に接続されている。この構造によれば、インペラ流路６から流出する水は吸込口側壁面２３に衝突せず、スムーズに吐出口側流路１３に流入する。従って、水１４がインペラブレード部１１から吐出口側流路１３にスムーズに運ばれ、水１４の流れにかかる損失を軽減させることが出来る。水の流れにかかる損失を軽減させることにより、仕事効率を良化させたポンプを提供することが出来る。

【0030】

なお、本実施の形態に加えて、第１の実施の形態における吸込側流路の構造を備えてもよい。

【0031】

以上、本発明に係るポンプについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、実施の形態に限定されるものではない。本発明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、本発明の範囲内に含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0032】

本発明に係るポンプは、水の損失を減少させ、軸及びモータにかかる負荷を減少させることが可能となるため、仕事効率の良いポンプとして有効である。

【符号の説明】

【0033】

１ ポンプ
２ モータフレーム
３ 回転軸
４ モータ
５ インペラ
６ インペラ流路
７ ケーシング
８ ケーシングカバー
９ 吸込口
１０ 吸込口側流路
１１ インペラブレード部
１２ 吐出口
１３ 吐出口側流路
１４ 水
１５ 流量スイッチ
１６ インペラ内周部
１７ 吸込口側インペラ部
１８ 吐出口側インペラ部
１９ ブレード外周部
２０ ブレード内周部
２２ 吐出口側壁面
２３ 吸込口側壁面
３１ 冷却ファン
１０１ モータ
１０２ 羽根車
１０３ ポンプ部
１０４ ケーシング
１０５ 吐出口
１０６ ケーシング流路部
１０７ 吸込口側流路
１０８ 吸込口側インペラ部
１０９ インペラブレード部
１１０ インペラ内周部
１１１ 吸込口
１１２ インペラ流路
１１３ ポンプ
１１５ 吐出口側インペラ部
１１６ 吐出口側流路
１１７ 吸込口側壁面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】