JP2008163858A - Pump unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポンプユニットに関し、空気が溶解した液体を比較的高圧で吐出することができるように構成されたものに関する。 The present invention relates to a pump unit, and more particularly to a pump unit configured to discharge a liquid in which air is dissolved at a relatively high pressure.
水中に微細な気泡を大量に発生させると、この気泡が汚れ等、周囲のものを吸着しながらゆっくりと浮上するという、洗浄作用を発揮することが知られている。また、温湯中にこのような、微細な気泡を発生させると、温浴作用を発揮することも知られている。このような作用を効果的に発揮させるためには、発生させる気泡の大きさを、１０〜５０μｍ径、あるいはそれ以下の微細なものとする必要がある。このような微細な気泡を、特にマイクロバブルと呼ぶことがある。 It is known that when a large amount of fine bubbles are generated in water, the bubbles slowly float while adsorbing surroundings such as dirt. It is also known that when such fine bubbles are generated in hot water, a hot bath action is exhibited. In order to exhibit such an action effectively, it is necessary to make the size of bubbles to be generated as fine as 10 to 50 μm in diameter or less. Such fine bubbles are sometimes called microbubbles.
たとえば、犬等のペットをマイクロバブルを発生させた水中に浸漬すると、体毛や皮膚の洗浄のほか、アトピー性皮膚炎の治癒に効果があることが知られている。この場合、マイクロバブルであるが故に効果があるのは、１０〜５０μｍの微細な気泡があるからこそ、この気泡が水に混じって皮膚に到達することができるからである。 For example, it is known that when a pet such as a dog is immersed in water in which microbubbles are generated, it has an effect on healing of atopic dermatitis in addition to cleaning of hair and skin. In this case, the microbubbles are effective because there are fine bubbles of 10 to 50 μm because these bubbles can be mixed with water and reach the skin.
上記のようなマイクロバブルを発生する装置自体は、たとえば、特許文献１に開示されているが、今後、このようなマイクロバブル発生装置を家庭用として用いることが期待されている。すなわち、家庭での効果的な温浴、美容、健康促進、あるいはペット等の洗浄に供することが期待される。
The device itself that generates microbubbles as described above is disclosed in, for example,
ところで、マイクロバブル発生装置を構成するためには、空気が溶解した液体を、たとえば、４ｋｇ／ｃｍ2以上の比較的高圧で吐出することができるポンプユニットが必要である。また、このような装置を家庭用に構成するためには、水漏れ等に対する安全性や小型化が求められる。しかしながら、従来、このような要件を満足することができる適当なポンプユニットは存在しなかった。 By the way, in order to configure a microbubble generator, a pump unit capable of discharging a liquid in which air is dissolved at a relatively high pressure of, for example, 4 kg / cm 2 or more is required. In addition, in order to configure such a device for home use, safety against water leakage and the like and a reduction in size are required. However, conventionally, there has been no suitable pump unit that can satisfy such requirements.
本発明は上記の事情によって考え出されたものであり、空気が溶解した液体を比較的高圧で吐出することかでき、しかも安全性にも優れたマイクロバブル発生装置用のポンプユニットを提供することをその課題とする。 The present invention has been conceived under the circumstances described above, and provides a pump unit for a microbubble generator that can discharge a liquid in which air is dissolved at a relatively high pressure and is excellent in safety. Is the subject.
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following technical means.
本発明によって提供されるポンプユニットは、外部に開放する吸込流路および吐出流路を有するベース体と、このベース体に設けられ、上記吸込流路からの流体を導入するとともに当該流体を所定の高圧状態で吐出する循環ポンプと、上記ベース体に設けられ、上記循環ポンプから吐出された流体を通流させることにより、当該流体に混合する非溶解性の空気を分離して空気抜き弁から排出しつつ空気が溶解した液体を上記吐出流路を介して上記ベース体の外部に排出するように構成された気液分離タンクと、上記循環ポンプおよび上記気液分離タンクを覆うように上記ベース体に取付けられたカバーと、を備えた、ポンプユニットであって、上記吸込流路には空気取り入れ弁が接続されており、この空気取り入れ弁およびこれにつながる第１の空気流路を介して、上記ベース体と上記カバーとで囲まれた収容空間の外部から上記吸込流路に空気が導入されるように構成されているとともに、上記空気抜き弁から排出された空気が当該空気抜き弁につながる第２の空気流路を介して上記収容空間の外部に排出されるように構成されており、上記循環ポンプは、モータ部とポンプ部が一体化され、上記モータ部は、モータケースと、このモータケースの内側に配置されたステータと、このステータの内側に配置された筒状のキャンと、このキャンの内側において回転可能に支持され、シャフトを備えた回転子と、を備えたキャンド型に構成されており、上記ポンプ部は、上記キャンの一端側に配置された隔壁に隣接して形成されたポンプ室と、このポンプ室内において、上記シャフトの一端に支持されたカスケードインペラとを備えて構成されていることを特徴としている。好ましくは、上記回転子には、マグネットを支持させることにより、この回転子とステータとを協働させて、ブラシレスＤＣモータを構成することができる。 A pump unit provided by the present invention includes a base body having a suction flow path and a discharge flow path that are open to the outside, and is provided in the base body, introduces fluid from the suction flow path, A circulation pump that discharges in a high-pressure state and a fluid that is provided in the base body and allows the fluid discharged from the circulation pump to flow, so that insoluble air mixed with the fluid is separated and discharged from the air vent valve. While the air-dissolved liquid is discharged to the outside of the base body through the discharge channel, the base body is covered so as to cover the circulation pump and the gas-liquid separation tank. An air intake valve is connected to the suction flow path, and the air intake valve and the first connected to the air intake valve. Air is introduced into the suction flow path from the outside of the housing space surrounded by the base body and the cover, and the air discharged from the air vent valve Is discharged to the outside of the accommodation space through a second air flow path connected to the air vent valve, and the circulation pump has a motor part and a pump part integrated, and the motor part is A motor case, a stator disposed inside the motor case, a cylindrical can disposed inside the stator, a rotor supported rotatably inside the can, and having a shaft; A pump chamber formed adjacent to a partition wall disposed on one end side of the can, and the shaft in the pump chamber. It is characterized by comprising a cascade impeller supported at one end is constituted. Preferably, a brushless DC motor can be configured by supporting the magnet on the rotor so that the rotor and the stator cooperate with each other.
このような構成のポンプユニットによれば、循環ポンプは、モータ部がキャンド型であるが故に、キャンの内部で水中に浸漬された状態で回転する回転子に電流を供給する必要がなく、水濡れに対して安全性が高い。また、ポンプ部は、カスケードインペラを回転させて吐出圧を得るものであることから、気液混相流体を比較的高圧で吐出することができる。そして、循環ポンプから吐出された気液混相流体は、気液分離タンクを経由することにより、液体に溶けきれない余分な気体が空気抜き弁から排出されつつ、空気が溶解した液体のみが高圧状態を維持したまま吐出流路を介して本ポンプユニットの外部に排出される。加えて、循環ポンプおよび気液分離タンクは、カバーによって覆われているので、大略防水性に優れており家庭の浴室等に設置する場合でも、水濡れに対して安全性が高い。 According to the pump unit having such a configuration, the circulation pump does not need to supply current to the rotor that rotates while being immersed in water inside the can because the motor unit is a can type, High safety against wetting. Moreover, since the pump unit is configured to obtain a discharge pressure by rotating the cascade impeller, the gas-liquid mixed phase fluid can be discharged at a relatively high pressure. The gas-liquid mixed phase fluid discharged from the circulation pump passes through the gas-liquid separation tank, so that excess gas that cannot be dissolved in the liquid is discharged from the air vent valve, while only the liquid in which the air is dissolved is in a high pressure state. It is discharged to the outside of the pump unit through the discharge channel while being maintained. In addition, since the circulation pump and the gas-liquid separation tank are covered with a cover, the circulation pump and the gas-liquid separation tank are generally excellent in waterproofness and are highly safe against water wetting even when installed in a home bathroom or the like.
また、上記構成によれば、気液混相流体を形成するべく循環ポンプに導入される空気については、ベース体とカバーとで囲まれた収容空間の外部から第１の空気流路を介して循環ポンプに導入され、余分な空気が気液分離タンクから空気抜き弁および第２の空気流路を介して上記収容空間の外部に排出されることになる。したがって、上記収容空間が気密状態となるようにカバーがベース体に取り付けられている場合でも、循環ポンプへ送るための空気の採取や気液分離タンクからの空気の放出が収容空間の外部において行われるので、上記収容空間の圧力を略一定に保つことができる。 Moreover, according to the said structure, about the air introduce | transduced into a circulation pump in order to form a gas-liquid mixed phase fluid, it circulates through the 1st air flow path from the exterior of the storage space enclosed with the base body and the cover. The air is introduced into the pump, and excess air is discharged from the gas-liquid separation tank to the outside of the accommodation space via the air vent valve and the second air flow path. Therefore, even when the cover is attached to the base body so that the accommodation space is in an airtight state, collection of air to be sent to the circulation pump and release of air from the gas-liquid separation tank are performed outside the accommodation space. Therefore, the pressure in the accommodation space can be kept substantially constant.
好ましい実施の形態では、上記カスケードインペラは、これを厚み方向に挟む上記ポンプ室の内壁によって軸方向の移動が規制されているとともに、上記シャフトに対し、その軸方向に相対移動可能かつ相対回転不能に支持されている。 In a preferred embodiment, the cascade impeller is restricted in movement in the axial direction by the inner wall of the pump chamber sandwiching the cascade impeller in the thickness direction, and is relatively movable in the axial direction with respect to the shaft and is not relatively rotatable. It is supported by.
このような構成によれば、循環ポンプのポンプ室の内壁は、回転するカスケードインペラのみの軸方向の規制をし、シャフトないしこれに支持さるマグネットの回転による軸方向の振動の影響を受けないので、結果的にカスケードインペラの高速回転を達成することができる。その結果、ポンプ部は、比較的高圧の気液混相流体を吐出することができ、また、異音や騒音の発生が少なくなる。 According to such a configuration, the inner wall of the pump chamber of the circulation pump restricts only the rotating cascade impeller in the axial direction and is not affected by the vibration in the axial direction due to the rotation of the shaft or the magnet supported by the shaft. As a result, high-speed rotation of the cascade impeller can be achieved. As a result, the pump unit can discharge a relatively high-pressure gas-liquid mixed phase fluid, and noise and noise are reduced.
好ましい実施の形態においては、上記循環ポンプと上記気液分離タンクとの間に圧力センサが接続されており、この圧力センサによる検出値が設定された所定の値となるように、上記回転子の回転数を制御する回転数制御手段をさらに備えている。 In a preferred embodiment, a pressure sensor is connected between the circulation pump and the gas-liquid separation tank, and the rotor is adjusted so that a detection value by the pressure sensor becomes a predetermined value. A rotation speed control means for controlling the rotation speed is further provided.
このような構成によれば、循環ポンプの運転において、回転子を一定回転数で回転させる通常運転では、循環ポンプの吸込側あるいは吐出側の流路において部分的に異物が詰まるなどして多少の圧力変動が生じても、循環ポンプから吐出される気液混相流体の圧力は、回転数制御手段の作用によって略一定に保たれる。したがって、循環ポンプを含めた本ポンプユニットにおいて、安定した運転状態を維持することができる。 According to such a configuration, in the operation of the circulation pump, in the normal operation in which the rotor is rotated at a constant rotational speed, foreign matter is partially clogged in the flow path on the suction side or the discharge side of the circulation pump. Even if pressure fluctuation occurs, the pressure of the gas-liquid mixed phase fluid discharged from the circulation pump is kept substantially constant by the action of the rotation speed control means. Accordingly, a stable operation state can be maintained in the present pump unit including the circulation pump.
好ましい実施の形態においては、上記収容空間には温度センサが設けられており、この温度センサによる検出値が設定値以上となった場合に上記循環ポンプの運転を停止する運転停止手段をさらに備えている。 In a preferred embodiment, the accommodation space is provided with a temperature sensor, and further provided with an operation stop means for stopping the operation of the circulation pump when a detected value by the temperature sensor becomes a set value or more. Yes.
このような構成によれば、循環ポンプにおいて水の吸込み不良（空運転）などによりモータ部が冷却されずに過熱状態になってカバー内の温度が上昇した場合には、運転停止手段によって循環ポンプが停止する。したがって、上記のような吸込み不良などの異常が生じても、ポンプの過熱状態が継続することはなく、当該異常に起因して循環ポンプが破損するといった不具合を回避することができる。 According to such a configuration, when the motor part is not cooled due to poor water suction (idle operation) in the circulation pump and the temperature inside the cover rises due to overheating, the circulation stop pump is operated by the operation stop means. Stops. Therefore, even if an abnormality such as the above-described suction failure occurs, the overheated state of the pump does not continue, and the problem that the circulating pump is damaged due to the abnormality can be avoided.
好ましい実施の形態においては、上記循環ポンプの運転状態を表示する表示手段をさらに備え、この表示手段は、上記循環ポンプの運転状態が異常であることを検出した場合に、その異常状態に応じて異なった表示を行うように構成されている。 In a preferred embodiment, the display device further includes display means for displaying the operating state of the circulating pump, and when the operating state of the circulating pump is detected to be abnormal, the displaying means responds to the abnormal state. It is configured to display differently.
このような構成によれば、循環ポンプの運転状態に異常が生じた場合には、ユーザは、異常の原因を表示手段によっていち早く知ることができるので、異常状態を解消するための対策を速やかに講じることができる。 According to such a configuration, when an abnormality occurs in the operation state of the circulation pump, the user can quickly know the cause of the abnormality by the display means, so that measures for eliminating the abnormal state can be promptly taken. Can be taken.
本発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the drawings.
以下、本発明の好ましい実施形態につき、図面を参照して具体的に説明する。図１〜図６は、本発明に係るポンプユニットの一例を表す。図１は、ポンプユニットＸの正面図であり、図２は、ポンプユニットＸの平面図である。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. 1 to 6 show an example of a pump unit according to the present invention. FIG. 1 is a front view of the pump unit X, and FIG. 2 is a plan view of the pump unit X.
図１、図２および図６に示すように、ポンプユニットＸは、ベース体１と、循環ポンプ２と、気液分離タンク３と、カバー４と、制御電源部５とを備え、例えば家庭の浴室などに設置するのに適したマイクロバブル発生装置を構成するものである。なお、ポンプユニットＸの内部構造を示すために、図１においてはカバー４を仮想線で表し、図２においてはカバー４の記載を省略している。また、図１および図２において、制御電源部５の記載を省略している。
As shown in FIGS. 1, 2, and 6, the pump unit X includes a
ベース体１は、ポンプユニットＸの他の構成部材を載置するための土台となる部材であり、たとえばＡＢＳ樹脂の金型成形により形成されたものである。ベース体１には、吸込流路および吐出流路としての配管Ｌ１，Ｌ２が取り付けられている。配管Ｌ１は、その一端Ｌ１ａがベース体１の外部に開放するとともに他端が循環ポンプ２の流入ポート２２６に接続されており、風呂水などを循環ポンプ２に導くためのものである。配管Ｌ２は、図５によく表れているように、その一端Ｌ２ａがベース体１の外部に開放しており、他端が気液分離タンク３に接続されている。
The
循環ポンプ２は、たとえば防振性能を有する支持部材１１を介して、ベース体１上に固定状態で設けられている。循環ポンプ２は、図３によく表れているように、モータ部２１と、ポンプ部２２とを一体に備える。モータ部２１は、キャンド型に形成されており、モータケース２１１と、このモータケース２１１の内側に配置されたステータ２１２と、このステータ２１２の内側に配置されたキャン２１３と、このキャン２１３の内側において、回転可能に支持された回転子２１４とを有する。
The
モータケース２１１は、有底円筒状に形成されており、たとえば、アルミニウム等の金属製である。キャン２１３は、筒部２１３Ａと、この筒部２１３Ａの一端を塞ぐように形成された底部２１３Ｂと、筒部２１３Ａの他端に形成された外向フランジ部２１３Ｃとを備えて大略構成されており、外向フランジ部２１３Ｃの外周部をモータケース２１１の開口部に芯合わせ嵌合させられて、モータケース２１１に組み付けられる。ステータ２１２は、モータケース２１１の内壁と、キャン２１３の筒部２１３Ａとの間の空間に配置された電磁コイルからなる。回転子２１４は、シャフト２１４Ａと、このシャフト２１４Ａに対してブラケット２１４Ｂを介して支持されたマグネット２１４Ｃとを備える。これにより、モータ部２１には、ブラシレスＤＣモータが形成される。マグネット２１４Ｃは、プラスチックマグネットを採用することがモータ部の軽量化に寄与するために好適であり、図に示す実施形態では、シャフト２１４Ａを取り囲む環状に配置されている。ポンプの運転時においては、ステータ２１２には、制御電源部５から駆動電力が供給される。この駆動電力は、たとえば回転子２１４の回転位置を検出可能なホールＩＣなどのセンサ（図示略）からの出力信号に応じて、制御電源部５の駆動制御回路により向きおよび強さが制御される。これにより、ステータ２１２においては、回転子２１４を回転駆動するための磁界を発生させることが可能となっている。
The
キャン２１３の筒部２１３Ａの他端には、隔壁部材２２２が芯合わせ状に嵌合させられている。シャフト２１４Ａは、その一端部がキャン２１３の底部２１３Ｂに支持された第１のベアリング２３１により、他端部が隔壁部材２２２に設けた第２のベアリング２３２により、それぞれ回転可能に支持されている。なお、このシャフト２１４Ａの一端部の端面には、たとえばマイナスドライバ等の工具と係合する工具係合手段２１４ｇが形成されている。
A
第１のベアリング２３１は、シャフトの軸方向の相対移動を許容するすべり軸受によって構成されており、キャン２１３の底部２１３Ｂにねじ手段によって取り付けられた筒状支持部材２１５の内面に嵌合保持されている。また、この筒状支持部材２１５ないし第１のベアリング２３１は、シャフト２１４Ａと環状に配置されたマグネット２１４Ｃとの間の空間に配置されている。これにより、モータ部２１の軸方向のコンパクト化を図ることができる。また、第２のベアリング２３２は、第１のベアリング２３１と同じく、シャフト２１４Ａの軸方向の相対移動を許容するすべり軸受によって構成されており、隔壁部材２２２に貫通状に形成された筒状ホルダ２２２Ａの内面に嵌合保持されている。このような構成により、回転子２１４は、そのシャフト２１４Ａが第１および第２のベアリング２３１，２３２により、回転可能かつ軸方向移動可能に支持される。なお、第１のベアリング２３１を支持する筒状支持部材２１５には、直径方向に貫通する複数の流通孔２１５ａが形成されているとともに、回転子２１４におけるマグネット２１４Ｃの一端部には、攪拌羽根２１４Ｄが設けられている。これら、流通孔２１５ａと攪拌羽根２１４Ｄの意義については、後述する。
The
筒状支持部材２１５は、キャン２１３の底部２１３Ｂを貫通するようにしてねじ手段によって取り付けられているとともに、軸方向の貫通孔２１５ｂを備える。この軸方向貫通孔２１５ｂはまた、着脱可能なプラグ２１６によって封鎖されている。これにより、たとえば、カスケードインペラ２２４がポンプ室２２１内でロック状態となったとしても、ポンプ部２２やモータ部２１を分解するまでもなく、プラグ２１６を外し、筒状支持部材２１５の軸方向貫通孔２１５ｂから挿入したマイナスドライバ等の工具をシャフト２１４Ａの一端に形成した工具係合手段２１４ｇに係合してシャフト２１４Ａを強制的に回転させることにより、上記のロック状態を容易に解除することができる。
The
ポンプ室２２１は、隔壁部材２２２と、この隔壁部材２２２に対して芯合わせ嵌合されたポンプ室カバー２２３とによって囲まれた空間によって形成されている。このポンプ室２２１には、回転子２１４のシャフト２１４Ａの他端部が延入させられている。シャフト２１４Ａの延入部２１４ｅには、カスケードインペラ２２４が相対回転不能かつ軸方向相対移動可能に支持されている。すなわち、シャフト２１４Ａの延入部２１４ｅは、先端部にわたって一定の外径を有しているとともに、カスケードインペラ２２４の中心ボス部２２４Ａの中心孔２２４ｄもまた、シャフト２１４Ａの延入部２１４ｅの外径に対してわずかに大きい、軸方向について一定内径を有している。そうして、シャフト２１４Ａの外周には、軸方向の端壁を有するキー溝２１４ｆが形成されているとともに、カスケードインペラ２２４のボス部２２４Ａの中心孔２２４ｄには、その軸方向の端部に開放するキー溝２２４ｅが形成されており、これらのキー溝２１４ｆ，２２４ｅの双方に嵌合するキー２２５が装着されている。ただし、このキー２２５の軸方向長さは、シャフト２１４Ａに設けたキー溝２１４ｆよりも短くなっている。これにより、カスケードインペラ２２４は、シャフト２１４Ａに対して相対回転不能であり、かつ、シャフト２１４Ａに設けたキー溝２１４ｆの長さとキー２２５の長さの差が許容する範囲内で、シャフト２１４Ａに対して軸方向に相対移動可能となる。
The
カスケードインペラ２２４は、中心ボス部２２４Ａと、この中心ボス部２２４Ａから半径方向外方に延出するディスク部２２４Ｂと、このディスク部２２４Ｂの外周に形成されたインペラ部２２４Ｃとを備えている。一方、ポンプ室２２１は、カスケードインペラ２２４における中心ボス部２２４Ａを収容する中心部空間２２１Ａと、インペラ部２２４Ｃを収容する周辺部環状空間２２１Ｂとを備える。カスケードインペラ２２４におけるディスク部２２４Ｂは、隔壁部材２２２とポンプ室カバー２２３とに形成された規制壁２２２ｂ，２２３ａによって僅かなかなすきまを介して挟まれている。上記したように、このカスケードインペラ２２４は、シャフト２１４Ａに対して軸方向に相対移動可能であるが、上記の規制壁２２２ｂ，２２３ａによって、シャフト２１４Ａの軸方向への絶対的な移動が規制される。
The
カスケードインペラ２２４をポンプ室２２１に内蔵するポンプの構成自体は、公知のものであり、図４に表れているように、周辺部環状空間２２１Ｂには、流入ポート２２６と、吐出ポート２２７とが連通させられている。流入ポート２２６には、上記した配管Ｌ１の端部が接続されており、この配管Ｌ１には、分岐部を介して、第１の空気流路としての配管Ｌ３と空気取り入れ弁６とが接続されている。配管Ｌ３は、空気を循環ポンプ２に導入するためのものであり、その端部はベース体１の下方において外部に開放している。空気取り入れ弁６は、配管Ｌ３の途中に設けられ、ポンプの運転時に外部の空気を調整可能に設定された所定の流量で配管Ｌ１側に取り入れる一方、その逆流を防止するように構成されている。このような空気取り入れ弁６は、たとえば吸気バルブと逆止弁とを組み合わせて構成することができる。このような構成により、ポンプの運転時には、流入ポート２２６に水と空気とが適切な割合で混じり合った気液混相流体が流入させられる。流入ポート２２６からポンプ室２２１内に導入された気液混相流体は、インペラ部２２４Ｃの回転にともなって周辺部環状空間２２１Ｂを移動する間に圧力を付与され、吐出ポート２２７から、所定の圧力で吐出させられる。
The structure of the pump that incorporates the
ポンプ室２２１における中心部空間２２１Ａと、周辺部環状空間２２１Ｂとは、カスケードインペラ２２４のディスク部２２４Ｂとこれを挟む規制壁２２２ｂ，２２３ａとの間のすきまを介して連通させられている。また、カスケードインペラ２２４のディスク部２２４Ｂには、これを厚み方向に貫通する循環孔２２４ｆが形成されている。隔壁部材２２２には、キャン２１３の内部空間とポンプ室２２１とを連通させる貫通孔２２２ｃが形成されている。
The
上記したように、キャン２１３は、モータケース２１１に対して芯合わせ状態に嵌合させられ、隔壁部材２２２は、キャン２１３に対して芯合わせ状態に嵌合させられ、ポンプ室カバー２２３は、隔壁部材２２２に対し芯合わせ状態に嵌合させられている。これらモータケース２１１、キャン２１３、隔壁部材２２２およびポンプ室カバー２２３の相互の固定は、樹脂製の連結部材２４１を介して行われている。すなわち、図３に表れているように、連結部材２４１は、概して筒状をしており、その適部をボルト２５１によってモータケース２１１の端部に固定される一方、その適部をボルト２５２によってポンプ室カバー２２３に連結されている。この連結部材２４１とキャン２１３との間、この連結部材２４１と隔壁部材２２２との間、およびこの連結部材２４１とポンプ室カバー２２３との間には、それぞれ、Ｏリングが介装され、ポンプ室２２１ないしキャン２１３の内部空間と外部との間の水密シールがなされている。このような構成により、モータケース２１１に対して連結された連結部材２４１に重ねるようにして、隔壁部材２２２を嵌め込み、シャフト２１４Ａの延入部２１４ｅにカスケードインペラ２２４を取り付け、最後にポンプ室カバー２２３をはめ込んだ後、このポンプ室カバー２２３と連結部材２４１とを連結することにより、簡便に組み付けることができる。また、連結部材２４１は樹脂製であることから、循環ポンプ２全体の軽量化にも大きく寄与する。
As described above, the
気液分離タンク３は、ベース体１上に固定状態で設けられており、より具体的には、図１および図５に表れているように、ベース体１のうち循環ポンプ２が載せられた面１ａよりも低位にある面１ｂ上に設けられている。気液分離タンク３は、大略円筒形の密閉容器状とされており、その円筒形の軸心が上下方向に沿う姿勢（いわゆる縦置き）で配置されている。気液分離タンク３において、上部側面には配管Ｌ４が接続され、下部側面には配管Ｌ２が接続され、上端面には空気抜き弁７が接続されている。配管Ｌ４の端部は、循環ポンプ２の吐出ポート２２７に接続されている。また、配管Ｌ４には、この配管Ｌ４内を通過する流体の圧力を検出しこれを電気信号として取り出す圧力センサ８が接続されている。圧力センサ８としては、たとえば機械式や薄膜式のものを採用することができる。圧力センサ８からの出力信号は、制御ケーブル（図示略）を介して制御電源部５に伝送されるように構成されている。空気抜き弁７には、第２の空気流路としての配管Ｌ５が接続されており、この配管Ｌ５の端部は、ベース体１の下方において外部に開放している。
The gas-
循環ポンプ２から気液混相流体が吐出されると、当該流体は、配管Ｌ４を介して気液分離タンク３に導入される。この気液混相流体は、圧力が高められているため、その圧力下で空気が飽和状態に溶解した液体（たとえば風呂水）と、この液体に溶けきれない非溶解性の空気とが混ざり合うものとなっている。気液分離タンク３においては、流入した気液混相流体は下降するが、その過程で非溶解性の空気が気液分離タンク３内の上部に溜まり、空気が溶解した液体のみが配管Ｌ２に導出される。そして、当該液体は、高圧状態を維持したままポンプユニットＸの外部に排出される。一方、気液分離タンク３の上部に溜まる空気は、一定量に達すると空気抜き弁７が開き、配管Ｌ５を介してポンプユニットＸの外部に放出される。
When the gas-liquid mixed phase fluid is discharged from the
カバー４は、循環ポンプ２、気液分離タンク３、およびこれらにつながる配管類を覆うようにして、ベース体１に取り付けられている。具体的には、カバー４とベース体１との間には、図示しないシール機構が介装され、また、ベース体１とベース体１の外部において開放される配管類との間はポティング処理により封止されている。これにより、ベース体１とカバー４とによって囲まれた収容空間は気密状態とされている。
The
上記ベース体１とカバー４とで囲まれた収容空間の適所には、図示しない温度センサが設けられている。温度センサとしては、たとえばサーミスタを採用することができる。温度センサからの出力信号は、図示しない制御ケーブルを介して制御電源部５に伝送される。
A temperature sensor (not shown) is provided at an appropriate position in the accommodation space surrounded by the
制御電源部５は、循環ポンプ２に駆動電力を供給するためのものであり、センサ類からの電気信号に応じて駆動電力を制御する駆動制御回路を備える。制御電源部５と循環ポンプ２ないしセンサ類とは、キャブタイヤケーブル９を介して接続されており（図６参照）、このキャブタイヤケーブル９は、循環ポンプ２への電力供給用の給電ケーブル、およびセンサ類との電気信号伝送用の制御ケーブルを内装している。駆動制御回路は、本発明でいう回転数制御手段や運転停止手段を含む駆動制御全般を担うものである。回転数制御手段は、たとえば、圧力センサ８での検出値に応じて、当該検出値が所定範囲内に納まるように循環ポンプ２の回転子２１４の回転数を制御する構成とされている。また、回転数制御手段は、圧力センサ８での検出値が所定範囲内となるべく回転子２１４の回転数を変化させた結果、当該回転数が所定範囲から外れた場合には、何らかの異常が生じたものとして循環ポンプ２への給電を停止するように構成されている。運転停止手段は、たとえば、温度センサによる検出値が所定範囲から外れた場合に、循環ポンプ２へ給電を停止する構成とされている。
The control power supply unit 5 is for supplying drive power to the
また、ポンプユニットＸには、転倒スイッチやフロートスイッチを適宜設けてもよい。転倒スイッチは、たとえば、ポンプユニットＸが所定の角度傾いた場合に、上記収容空間に設けられたポテンショメータなどの位置センサ（図示略）の検知により循環ポンプ２への給電を停止するように構成される。フロートスイッチは、たとえば、ポンプユニットＸが水没するなどして上記収容空間に水が浸入して所定の水位に達した場合に、上記収容空間に設けられたフロート機構（図示略）の検知により循環ポンプ２への給電を停止するように構成される。
Further, the pump unit X may be provided with a fall switch or a float switch as appropriate. For example, when the pump unit X is inclined at a predetermined angle, the overturn switch is configured to stop power supply to the
ベース体１の下部側面には、ポンプの運転のＯＮ−ＯＦＦを切り替えるための運転スイッチ１２と、ポンプの運転状態を表示するための表示ランプ１３とが設けられている。表示ランプ１３は、本発明でいう表示手段を構成するものであり、表示手段は、たとえば正常運転時には表示ランプ１３を点灯させる一方、運転状態が異常であることを検出した場合には、その異常状態に応じて、表示ランプ１３を異なった回数で間欠的に点滅させるなどして異なった表示を行うように構成されている。
On the lower side surface of the
次に、上記構成のポンプユニットＸの作用について、説明する。 Next, the operation of the pump unit X configured as described above will be described.
ポンプユニットＸは、家庭用のマイクロバブル発生装置として使用するに際し、たとえば、配管Ｌ１には風呂水などを取り込むための図示しない取水ホースが接続され、配管Ｌ２には高圧状態の液体を浴槽内に導くための図示しない導出ホースが接続される。また、概して、上記取水ホースないし配管Ｌ１には循環ポンプ２内への異物の混入を防止するためのフィルターが設けられ、上記導出ホースの先端にはノズルが設けられる。ポンプユニットＸは、浴室内の浴槽近傍に設置されるが、制御電源部５については、安全面から浴室外に設置される。
When the pump unit X is used as a household microbubble generator, for example, an intake hose (not shown) for taking bath water or the like is connected to the pipe L1, and a high-pressure liquid is put into the bathtub in the pipe L2. A lead-out hose (not shown) for guiding is connected. In general, the intake hose or pipe L1 is provided with a filter for preventing foreign matter from entering the
ポンプユニットＸの運転時には、運転スイッチ１２をＯＮにすると、循環ポンプ２においては、ステータ２１２にＤＣ電流が流れ、これによって生じる電磁力により回転子２１４が回転させられ、カスケードインペラ２２４が回転させられる。回転子２１４のシャフト２１４Ａは、上記したように、第１および第２のベアリング２３１，２３２に対し、軸方向相対移動可能であるが、ステータ２１２とマグネット２１４Ｃとの間に作用する電磁力により、常に、軸方向の定位置をとろうとする。また、シャフト２１４Ａが軸方向に移動できることにより、回転子２１４におけるマグネット２１４Ｃやその他の部材の質量偏りに起因して、回転子２１４の回転中に軸方向の振動が生じても、この振動がなんらキャン２１３や隔壁部材２２２に作用することがない。したがって、モータ部２１の動作中、不要な振動が発生したり、また、これに起因して回転子２１４の回転を阻害する抵抗が発生することもなく、回転子２１４のスムーズな回転を維持することができる。
When the
また、シャフト２１４Ａに対し、カスケードインペラ２２４が軸方向相対移動可能となっているので、回転中、かりにシャフト２１４Ａに軸方向の振動が生じたとしても、この振動がカスケードインペラ２２４に伝達されることもない。したがって、シャフト２１４Ａの軸方向の振動に起因して、カスケードインペラ２２４のディスク部２２４Ｂがこれを挟む規制壁２２２ｂ，２２３ａにスラスト力を作用させることもない。したがって、カスケードインペラ２２４の回転を阻害する抵抗が発生することもない。
Further, since the
このようなことから、上記構成の循環ポンプ２においては、ポンプ部２２におけるカスケードインペラ２２４の高速かつ円滑な回転が実現され、その結果、吐出ポート２２７から、気液混相流体を比較的高圧で吐出させることができる。このようなカスケードインペラ２２４の高速かつ円滑な回転が可能な構成によれば、循環ポンプ２の小型化を図ることができ、延いてはこの循環ポンプ２を備えるポンプユニットＸの小型化が達成される。
For this reason, in the circulating
加えて、カスケードインペラ２２４のディスク部２２４Ｂに循環孔２２４ｆが形成され、かつ、隔壁部材２２２に貫通孔２２２ｃが形成されて、ポンプ室２２１とキャン２１３の内部空間が連通させられているので、つねにポンプ室２２１の流体がキャン２１３の内部を循環させられる。これにより、動作中、モータケース２１１内が適度に冷却させられ、長時間の連続運転が可能となる。なお、このような冷却作用は、上記したように、回転子２１４のマグネット２１４Ｃの端部に攪拌羽根２１４Ｄが設けられており、かつ、第１のベアリング２３１を保持するための筒状支持部材２１５にも直径方向に貫通する流通孔２１５ａが形成されていることにより、キャン２１３の内部の流体が強制循環させられることから、より効率的に行われる。
In addition, a
もとより、循環ポンプ２のモータ部２１は、キャンド型となっているので、水濡れに対して安全である。
Of course, since the
循環ポンプ２の吐出ポート２２７から高圧で吐出された気液混相流体は、配管Ｌ４を介して気液分離タンク３を通過することにより、非溶解性の空気が除去され、空気が飽和状態に溶解した液体のみが、高圧状態を維持したまま配管Ｌ２を介してポンプユニットＸの外部に吐出される。ここで、上記空気が飽和状態に溶解した液体の最終的な圧力は、たとえば４ｋｇ／ｃｍ2程度である。この場合、循環ポンプ２における回転子２１４の回転数は、たとえば３，２００〜３，３００ｒｐｍとされ、配管Ｌ２からの上記液体の吐出量（流量）は８．５ｌ／ｍｉｎ、配管Ｌ３を介して循環ポンプ２に吸入される空気の量は０．５ｌ／ｍｉｎである。
The gas-liquid mixed phase fluid discharged at high pressure from the
ポンプユニットＸの外部に吐出された上記液体は、上記導出ホースおよびノズルを介して浴槽の風呂水中に放出される。この放出の際に上記液体は急激に減圧し、この液体に溶け込んでいた空気が一気に乳白色のマイクロバブル（平均径１０〜５０μｍまたはそれ以下の微細な気泡）となって出現する。 The liquid discharged to the outside of the pump unit X is discharged into the bath water of the bathtub through the outlet hose and the nozzle. During the discharge, the liquid is rapidly depressurized, and the air dissolved in the liquid appears as milky white microbubbles (fine bubbles having an average diameter of 10 to 50 μm or less).
また、ポンプユニットＸにおいて、気液混相流体を形成するべく循環ポンプ２に導入される空気については、ベース体１とカバー４とで囲まれた収容空間の外部から配管Ｌ３を介して循環ポンプ２に導入され、余分な空気が気液分離タンク３から空気抜き弁７および配管Ｌ５を介して上記収容空間の外部に排出される。したがって、上記収容空間が気密状態とされていても、循環ポンプ２へ送るための空気の採取や気液分離タンク３からの空気の放出が上記収容空間の外部において行われるので、上記収容空間の圧力を略一定に保つことができる。
Further, in the pump unit X, the air introduced into the
ポンプユニットＸを含むマイクロバブル発生装置の使用にともなって、循環ポンプ２の吸込側（たとえば上記取水ホースないし配管Ｌ１に設けられたフィルター）あるいは吐出側（たとえば上記導出ホースに設けられたノズル）にゴミ等の異物が詰まる場合がある。循環ポンプ２の吸込側において流路の一部が詰まった場合には、上記した回転子２１４の回転数が標準の３，２００〜３，３００ｒｐｍでは吐出側の圧力センサ８での検出値が所定の圧力（４ｋｇ／ｃｍ2）に到達しなくなる。この場合、回転数制御手段により、圧力センサ８での検出値が約４ｋｇ／ｃｍ2となるように回転子２１４の回転数を大きくする。一方、循環ポンプ２の吐出側において流路の一部が詰まった場合には、回転子２１４の回転数が標準の３，２００〜３，３００ｒｐｍでは吐出側の圧力センサ８での検出値が４ｋｇ／ｃｍ2を超える。この場合、回転数制御手段により、圧力センサ８での検出値が約４ｋｇ／ｃｍ2となるように回転子２１４の回転数を小さくする。
With the use of the microbubble generator including the pump unit X, on the suction side (for example, the filter provided in the intake hose or pipe L1) or the discharge side (for example, the nozzle provided in the outlet hose) of the
このようにして、循環ポンプ２の吸込側あるいは吐出側において部分的に異物が詰まるなどして多少の圧力変動が生じても、循環ポンプ２から吐出される気液混相流体の圧力は、回転数制御手段の作用によって略一定に保たれる。したがって、循環ポンプ２を含めたポンプユニットＸにおいて、安定した運転状態を維持することができる。
In this way, even if some pressure fluctuation occurs due to partial clogging of foreign matter on the suction side or the discharge side of the
一方、上記フィルターに毛髪が詰まるなどして吸込側の流路が極端に狭まった場合には、回転子２１４の回転数を大きくても、吐出側の流体の圧力はなかなか上がらない。このような場合には、たとえば回転子２１４の回転数が所定以上（たとえば３，６００ｒｐｍ以上）になっても圧力センサ８による検出圧力が４ｋｇｃｍ2に達しないときは、異常が生じたものとして循環ポンプ２への給電が停止される。したがって、循環ポンプ２の空運転が防止される。
On the other hand, when the flow path on the suction side is extremely narrow due to clogging of the filter or the like, the pressure of the fluid on the discharge side does not increase easily even if the number of rotations of the
また、ポンプユニットＸにおいては、運転停止手段により、上記温度センサの検出値が設定値以上（たとえば７０℃以上）となった場合には循環ポンプ２の運転が停止される。したがって、循環ポンプ２において空運転などによりモータ部２１が過熱状態になってカバー４内の温度が上昇した場合には、循環ポンプ２が停止する。したがって、空運転などの異常が生じても、循環ポンプ２の過熱状態が継続することはなく、当該異常に起因して循環ポンプ２が破損するといった不具合を回避することができる。
In the pump unit X, the operation of the circulating
加えて、ポンプユニットＸにおいては、循環ポンプ２の運転状態に異常が生じた場合、ユーザは、異常の原因を表示手段（表示ランプ１３）によっていち早く知ることできるので、異常状態を解消するための対策を速やかに講じることができる。
In addition, in the pump unit X, when an abnormality occurs in the operation state of the
もちろん、この発明の範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本発明の範囲に包摂される。 Of course, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and all modifications within the scope of the matters described in the claims are all included in the scope of the present invention.
Ｘ ポンプユニット
１ ベース体
２ 循環ポンプ
３ 気液分離タンク
４ カバー
６ 空気取り入れ弁
７ 空気抜き弁
２１ モータ部
２２ ポンプ部
２１１ モータケース
２１２ ステータ
２１３ キャン
２１４ 回転子
２１４Ａ シャフト
２２１ ポンプ室
２２２ 隔壁部材（隔壁）
２２４ カスケードインペラ
Ｌ１ 配管（吸込流路）
Ｌ２ 配管（吐出流路）
Ｌ３ 配管（第１の空気流路）
Ｌ５ 配管（第２の空気流路）
224 Cascade impeller L1 piping (suction flow path)
L2 piping (discharge flow path)
L3 piping (first air flow path)
L5 piping (second air flow path)
Claims (6)
このベース体に設けられ、上記吸込流路からの流体を導入するとともに当該流体を所定の高圧状態で吐出する循環ポンプと、
上記ベース体に設けられ、上記循環ポンプから吐出された流体を通流させることにより、当該流体に混合する非溶解性の空気を分離して空気抜き弁から排出しつつ空気が溶解した液体を上記吐出流路を介して上記ベース体の外部に排出するように構成された気液分離タンクと、
上記循環ポンプおよび上記気液分離タンクを覆うように上記ベース体に取付けられたカバーと、を備えた、ポンプユニットであって、
上記吸込流路には空気取り入れ弁が接続されており、この空気取り入れ弁およびこれにつながる第１の空気流路を介して、上記ベース体と上記カバーとで囲まれた収容空間の外部から上記吸込流路に空気が導入されるように構成されているとともに、
上記空気抜き弁から排出された空気が当該空気抜き弁につながる第２の空気流路を介して上記収容空間の外部に排出されるように構成されており、
上記循環ポンプは、モータ部とポンプ部が一体化され、上記モータ部は、モータケースと、このモータケースの内側に配置されたステータと、このステータの内側に配置された筒状のキャンと、このキャンの内側において回転可能に支持され、シャフトを備えた回転子と、を備えたキャンド型に構成されており、
上記ポンプ部は、上記キャンの一端側に配置された隔壁に隣接して形成されたポンプ室と、このポンプ室内において、上記シャフトの一端に支持されたカスケードインペラとを備えて構成されていることを特徴とする、ポンプユニット。 A base body having a suction flow path and a discharge flow path opened to the outside;
A circulation pump that is provided in the base body and introduces the fluid from the suction flow path and discharges the fluid in a predetermined high-pressure state;
By passing the fluid discharged from the circulation pump, which is provided in the base body, the insoluble air mixed with the fluid is separated and discharged from the air vent valve while discharging the dissolved liquid. A gas-liquid separation tank configured to be discharged to the outside of the base body through a flow path;
A pump unit comprising: a cover attached to the base body so as to cover the circulation pump and the gas-liquid separation tank;
An air intake valve is connected to the suction flow path, and the air intake valve and the first air flow path connected thereto are connected to the suction passage from outside the housing space surrounded by the base body and the cover. While being configured to introduce air into the suction channel,
The air exhausted from the air vent valve is configured to be exhausted to the outside of the accommodation space via a second air flow path connected to the air vent valve,
In the circulation pump, a motor unit and a pump unit are integrated, and the motor unit includes a motor case, a stator disposed inside the motor case, a cylindrical can disposed inside the stator, The can is rotatably supported inside the can, and is configured as a can type having a rotor with a shaft.
The pump unit includes a pump chamber formed adjacent to a partition wall disposed on one end side of the can, and a cascade impeller supported on one end of the shaft in the pump chamber. Features a pump unit.
この表示手段は、上記循環ポンプの運転状態が異常であることを検出した場合に、その異常状態に応じて異なった表示を行うように構成されている、請求項１ないし５のいずれかに記載のポンプユニット。 It further comprises display means for displaying the operating state of the circulating pump,
6. The display unit according to claim 1, wherein when the operation state of the circulation pump is detected to be abnormal, the display unit is configured to perform a different display according to the abnormal state. Pump unit.
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|---|---|---|---|---|
| JP2009299629A (en) * | 2008-06-16 | 2009-12-24 | Kps Kogyo Kk | Pump unit |
| WO2011049215A1 (en) * | 2009-10-22 | 2011-04-28 | エウレカ・ラボ株式会社 | Treatment device for dispersing, dissolving, compatibilizing, or emusifying gas/liquid or liquid/liquid |
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