JP2008240659A - Impeller structure of pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポンプの羽根車構造に関し、詳しくは羽根車と流体間の摩擦を低減させるための技術に関するものである。 The present invention relates to an impeller structure of a pump, and more particularly to a technique for reducing friction between an impeller and a fluid.
従来から、水を吸い込むための吸込口と、水を排出する吐出口とを有するポンプケースと、本体ケースと、ポンプケースと本体ケースとの間に設けられた防水隔壁とを有し、羽根車から突出する吸入口マウス部をポンプケースの吸込口側に遊嵌状態で嵌入し、モータによって羽根車を回転させて、吸入口マウス部から羽根車内部に水を吸い込み、羽根車の外周方向に設けた吐出口から排出するようにした遠心ポンプが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, an impeller has a pump case having a suction port for sucking water and a discharge port for discharging water, a main body case, and a waterproof partition provided between the pump case and the main body case. The suction mouth mouth part protruding from the suction mouth side of the pump case is inserted in a loosely fitted state, the impeller is rotated by a motor, and water is sucked into the impeller from the suction mouth mouth part, in the outer peripheral direction of the impeller. A centrifugal pump that discharges from a provided discharge port is known (see, for example, Patent Document 1).
ところが上記特許文献1に見られる遠心ポンプでは、羽根車と防水隔壁との間の水路部や、前面シュラウドとケーシング壁面との間の水路部に存在する水は、本来のポンプ作用には関係しないが、羽根車が高速で回転するため水の摩擦抵抗となり、羽根車の回転を妨げる要因となっている。
However, in the centrifugal pump found in
そこで、従来より、流体に対する摩擦抵抗が小さいフッ素樹脂などの樹脂層をシュラウド表面にコーティングすることにより、流体に対する羽根車の摩擦抵抗(回転抵抗)を小さくして、ポンプ効率を高めることが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, conventionally, it has been known that the shroud surface is coated with a resin layer such as a fluororesin having a low frictional resistance against the fluid to reduce the frictional resistance (rotational resistance) of the impeller against the fluid and increase the pump efficiency. (For example, refer to Patent Document 1).
ところが特許文献2の従来例では、シュラウド表面にフッ素樹脂などの樹脂層をコーティングする必要があるため、コストが高くつくという問題がある。
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、低コストでしかも簡単なシュラウド粗面加工によって、流体に対する羽根車の回転抵抗を低減でき、羽根車の回転数を大幅に増加してポンプ効率を良好にできるポンプの羽根車構造を提供することを課題とするものである。 The present invention was invented in view of the above-mentioned conventional problems, and the rotational resistance of the impeller to the fluid can be reduced by rough surface processing at low cost and simple, and the rotational speed of the impeller is greatly increased. It is an object of the present invention to provide a pump impeller structure that can be increased to improve pump efficiency.
前記課題を解決するために本発明は、流体を吸排する羽根車14を内蔵したポンプ部5と、ポンプ部5を収納すると共に流体の吸込口3と吐出口4とを備えたポンプケース6と、羽根車14を回転駆動するモータ部7とを備え、上記羽根車14は、前面シュラウド20と、前面シュラウド20に対向する後面シュラウド21と、両シュラウド20,21間に設けられてその中心側から外周側に向けて放射状に延設された複数の羽根13,13……とを具備したポンプの羽根車構造であって、上記前面シュラウド20又は後面シュラウド21の少なくとも一方の羽根13,13……が設けられる面とは反対側のシュラウド表面に、多数の小さな凸凹からなる粗面形状部40を設けたことを特徴としている。
In order to solve the above-described problems, the present invention includes a
このような構成とすることで、羽根車14の回転時にシュラウド表面の粗面形状部40が回転することにより、粗面形状部40を構成する多数の小さな凸凹によってシュラウド表面を過ぎる流体の流れに小さな乱れを導入し、シュラウド表面との境界層が層流から乱流に変えられて剥離層が生起される結果、流体に対するシュラウド表面の摩擦抵抗が低減する。このような粗面による乱流の発生は、流体に対する羽根車14の回転抵抗の低減に極めて有効となる。
With such a configuration, when the
また、上記シュラウド表面に複数個のディンプル41を分散して凹設するのが好ましく、この場合、シュラウド表面に凹設したディンプル41によって乱流が発生することで流体に対する羽根車14の回転抵抗の低減に有効となり、粗面形状部40による摩擦低減効果とあいまって、羽根車14の回転数を大幅に増加可能となる。
In addition, it is preferable that a plurality of
また、上記複数個のディンプル41を異なる大きさに形成すると共に、シュラウド表面の中心側から外周側にいくほどディンプル41の大きさが大きくなるように配列するのが好ましく、この場合、周速度の大きいシュラウド外周側でディンプル41の大きさが大きくなっているので、シュラウド外周側で効率よく乱流を発生させることができるものであり、その一方で、周速度の小さいシュラウド内周側ではディンプル41を小さくしているので、この小さなディンプル41が回転抵抗となりにくくなる。従って、流体に対する羽根車14の回転抵抗の低減効果をより高めることができるものである。
The plurality of
本発明は、シュラウド表面に小さな凹凸からなる粗面形状部を形成することにより、シュラウド表面との境界層に乱流が発生して剥離層が形成され、流体に対するシュラウド表面の摩擦抵抗が低減する結果、流体に対する羽根車の回転抵抗の低減効果による羽根車の回転数が大幅に増加可能となり、ポンプ効率が良くなる。しかも従来のように高価な樹脂層によるコーティングを行なう必要がなく、簡易なシュラウド粗面加工で済むので、コスト低減を図ると共に生産性能を高めることができ、そのうえ羽根車に乱流発生のための専用の部品を追加する必要もないため、単一樹脂部材で構成できて、安価でポンプ効率の向上を図ることができるものである。 In the present invention, by forming a rough surface shape portion having small irregularities on the surface of the shroud, a turbulent flow is generated in the boundary layer with the shroud surface, a peeling layer is formed, and the frictional resistance of the shroud surface against the fluid is reduced. As a result, the rotational speed of the impeller due to the effect of reducing the rotational resistance of the impeller with respect to the fluid can be significantly increased, and the pump efficiency is improved. In addition, since it is not necessary to perform coating with an expensive resin layer as in the prior art, a simple shroud roughing process can be used, so that cost can be reduced and production performance can be improved. Since it is not necessary to add a dedicated part, it can be constituted by a single resin member, and the pump efficiency can be improved at low cost.
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the accompanying drawings.
図4は、遠心ポンプ1を利用した冷却循環装置の一例であり、リザーブタンク50内の流体(冷媒)は遠心ポンプ1によって冷却器52へ送られて、発熱部品53の熱を奪うことで温度が上昇し、その後、放熱器54へ送られて冷やされ、温度が低下した状態で配管51を通ってリザーブタンク50へ戻される。このような冷却循環装置は遠心ポンプ1により流体を循環させて発熱部品53を冷却するものである。
FIG. 4 is an example of a cooling circulation device using the
図1は本実施形態の遠心ポンプ1の一例を示しており、本体ケース2の上端には、流体を吸排するポンプ部5を内蔵するポンプケース6が配置されている。ポンプケース6には、吸込口3と吐出口4とが設けられ、吸込口3は図5のリザーブタンク50の出側に配管接続され、吐出口4は図5の冷却器52の入側に配管接続されている。ポンプケース6は例えばポリフェニレンサルファイド(PPS)等のプラスチックやステンレス等の金属で構成されている。
FIG. 1 shows an example of a
本体ケース2内には、ポンプ部5の駆動源となるモータ部7が収納されている。本体ケース2内には防水隔壁8が設けられ、例えばアルミニウム等の金属や耐熱性プラスチック等で構成される。
A
上記モータ部7は、磁界を発生させる円筒形状のステータ10と、そのステータ10を制御する制御部11と、ステータ10及び制御部11の露出を防ぐ蓋12とを備えている。ステータ10及び制御部11は防水隔壁8の外側に配置されており、制御部11は例えばトランスやトランジスタ等の電子部品を備えている。
The
一方、ポンプ部5には、流体を吸排するための羽根車14が内蔵されている。
On the other hand, the
羽根車14は、例えばPPS等のプラスチック等で構成され、円板状の前面シュラウド20と後面シュラウド21とが複数の羽根(インペラ)13,13……を介して溶着されたものであり、羽根13,13……間の空間が流体通路70となっている。
The
上記複数の羽根13,13……は、後面シュラウド21の中心側から外周側に向けて放射状に延設されている。本例の各羽根13,13……は、中心側から外周側に向かうほど羽根車14の回転方向Eに対して後傾するように湾曲している。
The plurality of
後面シュラウド21の中心側には小径筒部21bが突設され、この小径筒部21bの内側に焼成カーボン或いはモールドカーボンからなる円筒状の軸受15が嵌入されており、軸受15の内側に円柱形状の軸16が挿入されている。この軸16は例えばステンレス等の金属で構成され、軸16の先端部がポンプケース6の軸支持部6bに回動自在に遊挿され、軸16の後端部が防水隔壁8の底部中央側に嵌着されており、この軸16が羽根車14が回転中心となっている。
A small-diameter
上記羽根車14の軸受15の両端には、セラミック等からなる中空円板形状の軸受板17,18が摺接しており、羽根車14の回転により生じるスラスト荷重を軸受板17,18にて受け止めるようにしている。
Both ends of the bearing 15 of the
上記後面シュラウド21の外周側には、羽根車14の中心と同心円状の大径筒部21aが突設され、大径筒部21aの外周側に円筒形状のロータ9が一体に取り付けられている。このロータ9は防水隔壁8を挟んでモータ部7のステータ10と対向配置されている。ロータ9の外面には永久磁石が固定されており、上記ステータ10が発生させた磁界によりロータ9が回転駆動され、ロータ9と一体の後面シュラウド21が回転することで、羽根車14全体が回転駆動する仕組みとなっている。なお図中の61は後面シュラウド21の内周側に設けた通水口であり、羽根車14と防水隔壁8間の水路部60の水を羽根車14の流体通路70に戻すようにしている。
A large-diameter
上記羽根車14の前面シュラウド20の中心側には、ポンプケース6の吸込口3側に向けて突出する円筒状の吸入口マウス部22が設けられている。この吸入口マウス部22はポンプケース6に設けた環状凹部23内に遊嵌自在に嵌入されている。
At the center side of the
ここで、本発明においては、図1に示すように、前面シュラウド20及び後面シュラウド21における羽根13,13……が設けられる面とは反対側のシュラウド表面に、それぞれ、多数の小さな凸凹からなる粗面形状部40が形成されている。この粗面形状部40は、シュラウド表面を過ぎる流体の流れに小さな乱れを導入して、シュラウド表面との境界層を層流から乱流に変えることで剥離層を生起させる機能を有する。なお図1の例では、前面シュラウド20と後面シュラウド21の両方のシュラウド表面に粗面形状部40を形成しているが、前面シュラウド20と後面シュラウド21のいずれか一方のシュラウド表面のみに粗面形状部40を形成してもよいものである。このことは後述する図3の実施形態においても同様である。
Here, in the present invention, as shown in FIG. 1, each of the
また、粗面形状部40の形成方法として、粗面形成用の粒子をシュラウド表面に吹き付け処理する方法が挙げられる。なお粗面の具体的な形状は適宜設計変更自在であり、例えば図2に示す凹凸形状に限らず、例えば、鋸刃状突起を有する鮫肌形状などが考えられる。要は、乱流を発生させて境界に剥離層を生じさせることができる形状であればよい。
Moreover, as a formation method of the rough
次に動作を説明する。制御部11によりステータ10に制御電流が印加されると、ステータ10が磁界を発生させ、この磁界によりロータ9が回転駆動する。ロータ9が回転駆動すると、ロータ9と一体化された羽根車14が回転駆動する。これにより吸込口3から流体が吸い込まれて、吸入口マウス部22を通って羽根車14内の流体通路70に吸入されると共に回転する複数の羽根13,13……により外周方向Aに向かう遠心力が付与されて、吐出口4から吐出される。
Next, the operation will be described. When a control current is applied to the
しかして、羽根車14の回転時に、シュラウド表面に形成した小さな凹凸からなる粗面形状部40が回転することにより、粗面形状部40を構成する多数の小さな凸凹によってシュラウド表面を過ぎる流体の流れに小さな乱れを導入し、シュラウド表面との境界層が層流から乱流に変えられて、剥離層が生起される結果、流体に対するシュラウド表面の摩擦抵抗が低減する。このような粗面による乱流の発生は、流体に対する羽根車14の回転抵抗の低減に極めて有効となり、羽根車14の回転数を大幅に増加可能となる。これにより、ポンプ効率が良くなるとともに、剥離層の形成によってシュラウド表面への水の不純物の付着等も少なくなり、羽根車14の回転抵抗の低減効果をより高めることができる。
Thus, when the
しかも従来のように高価な樹脂層によるコーティングを行なう必要がなく、簡易なシュラウド表面を粗面加工するだけで済むので、コスト低減を図ると共に生産性能を高めることができると共に、羽根車14に乱流発生のための専用の部品を追加する必要もないため、単一樹脂部材で羽根車を構成できるので、安価でポンプ効率の向上を図ることができる利点もある。 Moreover, it is not necessary to perform coating with an expensive resin layer as in the prior art, and it is only necessary to roughen the surface of the shroud, so that the cost can be reduced and the production performance can be improved. Since it is not necessary to add a dedicated part for generating a flow, the impeller can be configured with a single resin member, and there is an advantage that the pump efficiency can be improved at low cost.
図3は、他の実施形態であり、粗面形状部40が形成されたシュラウド表面に、複数個のディンプル41を分散して凹設したものである。本例では、複数個のディンプル41が異なる大きさを有しており、シュラウド表面の中心側から外周側に向かうほどディンプル41の大きさが大きくなるように配列してある。なお、粗面形状部40については図2と同様である。本例のディンプル41は、乱流を発生させてシュラウド表面の境界に剥離層を生起しやすくすることで、流体に対するシュラウド表面の摩擦抵抗を低減する機能を有している。これにより、粗面形状部40とあいまって、流体に対するシュラウド表面の摩擦低減効果がより高められ、結果、羽根車14の回転数を大幅に増加可能となる。さらに図3(b)の例では、大きさの異なる5種類のディンプル41をシュラウド表面の中心側から外周側にいくほどディンプル41の大きさが大きくなるように配列している。しかして、周速度の大きいシュラウド外周側に向かってディンプル41の大きさが大きくなっているので、シュラウド外周側で効率よく乱流を発生させることができるものであり、その一方で、周速度の小さいシュラウド内周側ではディンプル41を小さくしているので、この小さなディンプル41が回転抵抗となりにくくなる。従って、流体に対する羽根車14の回転抵抗の低減効果をより一層高めることができるものである。なお、図3(b)の例では、5種類の異なる大きさのディンプル41を例示しているが、大きさの種類は勿論これに限らない。またディンプル41は同じ大きさに揃えることも可能である。
FIG. 3 shows another embodiment, in which a plurality of
本発明の羽根車は、遠心ポンプに限らず、遠心送風機の分野にも広く適用可能である。 The impeller of the present invention is not limited to the centrifugal pump and can be widely applied to the field of centrifugal blowers.
1 遠心ポンプ
3 吸込口
4 吐出口
5 ポンプ部
6 ポンプケース
7 モータ部
13 羽根
14 羽根車
20 前面シュラウド
21 後面シュラウド
40 粗面形状部
41 ディンプル
DESCRIPTION OF
Claims (3)
3. The impeller for a pump according to claim 2, wherein the plurality of dimples are formed to have different sizes and are arranged so that the size of the dimples increases from the center side to the outer periphery side of the shroud surface. Construction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007083035A JP2008240659A (en) | 2007-03-27 | 2007-03-27 | Impeller structure of pump |
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JP2007083035A JP2008240659A (en) | 2007-03-27 | 2007-03-27 | Impeller structure of pump |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2008240659A true JP2008240659A (en) | 2008-10-09 |
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Country Status (1)
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JP (1) | JP2008240659A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013047502A (en) * | 2011-08-29 | 2013-03-07 | Panasonic Corp | Pump |
JP2017048703A (en) * | 2015-08-31 | 2017-03-09 | 株式会社荏原製作所 | Centrifugal Pump |
-
2007
- 2007-03-27 JP JP2007083035A patent/JP2008240659A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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