JP2964218B2

JP2964218B2 - 給水ポンプ

Info

Publication number: JP2964218B2
Application number: JP19401395A
Authority: JP
Inventors: 秀雄佐々木; 秀明伊藤
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1994-07-08
Filing date: 1995-07-07
Publication date: 1999-10-18
Anticipated expiration: 2015-07-07
Also published as: JPH0874779A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湯水の吐出を行う
給水ポンプの構造に関するものであり、更に詳しく述べ
ると、インペラを駆動するモータの出力軸に設ける付加
部材の構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】モータの出力軸にインペラを直結して高
速に回転し、給水ポンプケース上方向の吸込口部より流
入した湯水をケース横方向に開口した吐出口より吐出す
る給水ポンプが知られている。

【０００３】これとは別に、図６に示す特開平５−３１
０３１号に示されている給水ポンプ１がある。この給水
ポンプ１において、駆動室２とポンプ室３は、同心円上
に係合する駆動室ケース１４とポンプ室ケース１３を分
ける隔壁板４を介して一体に形成されている。駆動室２
には、モータ５の出力軸７に取付けられた回転可能な磁
石６があり、ポンプ室３には、放射状に複数枚の羽根９
を設けると共に、羽根９の下方部に磁石１１を設けたイ
ンペラ８が隔壁板４方向先端が球面形状をした軸受１２
に固着してスラスト方向に移動可能で、且つ回転可能に
構成される一方、吸込口部内面１７に設けたリブ１６を
もって固定された固定軸１０によって上記軸受１２がス
ラスト方向摺動自在に支持されている。モータ５の出力
軸７に取付けられた回転可能な磁石６と隔壁板４を介し
てスラスト方向に対向させたポンプ室の磁石１１は、上
記隔壁板４を介して磁気結合され、モータ５の出力軸７
に固着された磁石６が回転すると、対向するポンプ室３
の磁石１１が回転し、この回転に伴ってインペラ８に動
力が伝達される仕組みになっている。

【０００４】この構成で、モータ５が回転すると、モー
タ５に接続した磁石６は隔壁板４の間にスラスト方向に
対向して位置する磁石１１と磁気結合して遠心形のイン
ペラ８を回転する。ポンプ室ケース１３の吸込口部１５
より吸い込まれた容器内部の湯水は、インペラ８の遠心
力で図示しないポンプ室ケース１３の横方向に開口した
吐出口へ送出される。

【０００５】また、球面形状をした軸受１２の先端は、
通常、インペラ８内の磁石１１と駆動室２の磁石６とが
磁気結合しているため隔壁板４に当接していて、この状
態からインペラ８が回転する。吐出量を増やすためイン
ペラ８の回転数を高くすると、ポンプ室３の内圧が高く
なり、インペラ８を隔壁板４から離反する方向に浮き上
がる。それに従って、インペラ８は隔壁板４からもち上
がった状態で回転して湯水を吐出する。上記のように湯
水の吐出時にはポンプ１内の圧力が高くなり、インペラ
８がポンプ室３の隔壁板４から離れる方向に移動する
が、モータ５の駆動を止めると、ポンプ１内の圧力が低
くなると共に、インペラ８の磁石１１と駆動室２の磁石
６とが吸引しているので、インペラ８の軸受１２先端
は、ポンプ１内の隔壁板４に接触することになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】モータ出力軸にインペ
ラを直結した構成の給水ホンプ構造においては、インペ
ラが回転すると、回転によって生じる遠心力の結果、湯
水の流れによってそれぞれの羽根が受ける力が微妙に異
なるため、モータの出力軸がモータの軸受に不規則に当
たる場合がある。

【０００７】また、第５図に示すような隔壁板４を介し
てモータ５の出力軸７の磁石６がインペラ８に付設した
磁石１１と磁気結合してインペラ８を回転するものにあ
っては、インペラ８の回転と共に生じるラジアル方向へ
の移動に伴なってインペラ８の磁石１１と駆動室２の磁
石６との磁気結合の変化がモータ出力軸７に伝達され、
モータ出力軸７が軸受２１に不規則に当たる運動が起こ
る。この運動によって、機械ノイズを発生するばかりで
なく装置の寿命を短くする虞れがある。

【０００８】そこで本発明は、上記実状に鑑み、モータ
出力軸端部にインペラが直結した構成の給水ポンプ構造
であっても、また、隔壁を介してモータ出力軸の磁石が
インペラに付設した磁石と磁気結合してインペラを回転
するものにあっても、インペラの回転による流体の変化
によって生じるモータの出力軸が軸受に不規則に当たる
運動をしようとする力に対して、モータの出力軸に側圧
を付与する付加部材を構成する弾性部材の弾発力により
モータの出力軸を一定方向に偏倚させ、軸受に不規則に
当たる運動を解消させ、併せて、ノイズを発生させる虞
れがない給水ポンプを提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を
達成するため、モータと、該モータの出力軸によって回
転駆動するインペラと、該インペラを囲繞するポンプ室
を有する給水ポンプにおいて、上記インペラ側に配置さ
れ上記出力軸を軸支する軸受と、上記出力軸に側圧を付
与し上記軸受の内面に該出力軸を押圧するため上記軸受
の近傍に配置される弾性部材とを設けている。

【００１０】また、モータと、該モータの出力軸に固
定された一方の磁石と、該一方の磁石と対向し磁気結合
した他方の磁石を有するインペラと、上記一方の磁石と
他方の磁石との間に配置され、かつ上記一方の磁石を駆
動する駆動室と上記インペラを駆動させるポンプ室とを
分離する隔壁とを有する給水ポンプにおいて、上記イン
ペラ側に配置され上記出力軸を軸支する軸受と、上記出
力軸に側圧を付与し上記軸受の内面に該出力軸を押圧す
るため上記軸受の近傍に配置される弾性部材とを設けて
いる。

【００１１】本発明では、モータのインペラ側の出力
軸に付加部材として側圧を付与する弾性部材を具備させ
たのでインペラの回転変動によって出力軸端部を偏芯さ
せる力が働いたとしても、出力軸は一方に偏倚し軸受の
内面に押圧されるので、簡単な構成によって軸受に不規
則に当たる運動をなくすことができ、この運動によって
発生する機械ノイズを抑制し、装置の長寿命化を図るこ
とができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態の一
例である給水ポンプの側断面図で、図３は、その給水ポ
ンプに設けられる付加部材配置付近を示す平断面図で、
それぞれ図６で示した従来例と対照されるものである。
また、図４は付加部材近傍の要部斜視図である。各図に
おいて、図６と同じ機能、作用を示すものには同じ符号
をつけて説明する。尚、モータ出力軸端部にインペラが
直結した構成の給水ポンプ構造であってもその作用・効
果は同じである。

【００１３】図１から図４において、給水ポンプ１の駆
動室２とポンプ室３は、中心に円筒状の突起部４ａを形
成した隔壁となる隔壁板４を境として分離される一方、
駆動室ケース１４とポンプ室ケース１３がねじ等で結合
されることにより、一体的に形成されている。ここで、
円筒状の突起部４ａは、絞り加工などで形成されてい
る。隔壁板４と駆動室ケース１４とにより形成される駆
動室２には、モータ５を構成する一部材であるモータ５
の出力軸７に固定された回転板２２に組み込められた回
転自在な磁石６がある。また、ポンプ室ケース１３と隔
壁板４とにより形成されるポンプ室３には、中心に回転
軸１８を持ち放射状に複数枚の羽根９が設けられ、か
つ、羽根９の下方部に磁石６と対向する磁石１１を有
し、固定板をもってそれらを一体に形成し固定するイン
ペラ８が配置される。そして、磁石６と磁石１１との磁
気吸引力によって、インペラ８が回転可能となってい
る。インペラ８の回転軸１８の上端面１８ａは、吸込口
部１５に固設されたスラスト受け１９の中心部１９ａと
僅かの距離をもって対向している。

【００１４】ここで、回転軸１８は、その下端（図１参
照）に凹部１８ｂを有し、その凹部１８ｂに先の突起部
４ａが嵌入している。この突起部４ａが、回転軸１８の
回転中心となる。なお、回転軸１８は、図１に示すよう
に、この突起部４ａと下端の一部のみで係合しているた
め、いわゆるスリコギ運動と呼ばれている動きを生じや
すくなっている。しかし、回転軸１８の上端面１８ａ
は、平坦面に形成され、またスラスト受け１９の中心部
１９ａも平坦面に形成されているので、回転軸１８は、
平坦面の中心部１９ａによって支持され、スリコギ運動
が防止されるようになっている。なお、磁石６と磁石１
１は、共に周方向にＮ極Ｓ極交互に着磁されており、磁
石６が回転すると、その磁気作用により磁石１１も回転
するようになっている。

【００１５】モータ５の出力軸７は、モータ側の含油合
金から成る軸受２１で支軸されている。そして、隔壁板
４の中心部方向に延びたその出力軸７の端部には、回転
板２２が固着している。上記軸受２１と回転板２２との
略中間に、出力軸７に側圧を付与するために設けられた
付加部材２０が配置されている。この付加部材２０を構
成する水平方向に弾発する弾性部材たる板バネ２３の一
端が、駆動室ケース１４にモータ５を固定するネジ３８
と共締で螺合し、固定されている。また、螺合部分の近
傍には、板バネ２３の位置決めを行う位置決めの突状部
２９と嵌合用孔２８がある。このように固定された板バ
ネ２３の他端には、開口部２４が形成され、その開口部
２４に、モータ５の出力軸７が軸通するカラー２５の円
周部を環状に取り巻くリブ２６が係合され、カラー２５
を一定方向に偏倚するように弾発する結果、モータ５の
出力軸７に側圧が印加される。この例では、図３の矢示
Ａの方向に、板バネ２３の付勢力が働き、カラー２５と
出力軸７に対し、その矢示Ａ方向に側圧が働くことにな
る。カラー２５は、樹脂などの部材で円盤状に成型さ
れ、中央部に出力軸７を回転自在に軸通させる孔２７が
穿設され、その孔２７の内周面には、グリスが塗布して
ある。

【００１６】なお、カラー２５に設けた孔２７は、出力
軸７の外径より大きくされ、板バネ２３の付勢により、
孔２７の内面の一部が出力軸７の外面の一部に当接する
構成となっている。また、カラー２５は、板バネ２３の
バネ圧により、その当接位置が保持される。ここで、開
口部２４は、ポンプ１の駆動時にカラー２５が軸方向に
移動しないように、すなわち、カラー２５から板バネ２
３が外れないようにするためのもので、リブ２６がこの
開口部２４内に入り込む形でこのリブ２６と係合してい
る。

【００１７】付加部材２０は、モータ５の出力軸７の端
部に回転板２２を固定するのに先立ち、カラー２５の孔
２７に出力軸７を軸通させ、同時に板バネ２３の他端の
開口部２４をカラー２５のリブ２６に係合することによ
って組立てられる。ここで、板バネ２３によって、カラ
ー２５と出力軸７にかける側圧の方向は、給水ポンプ１
が使用される機器、例えばポットへ組み込んだ状態の時
の重力方向を考慮して設定するのが良いが、バネ圧を適
正に設定すればどの方向であっても良い。

【００１８】この構成で、モータ５が回転すると、モー
タ５に接続した磁石６は隔壁板４の間にスラスト方向に
対向して位置する磁石１１と磁気結合して遠心形のイン
ペラ８を回転する。ポンプ室ケース１３の吸込口部１５
より吸い込まれた容器内部の湯水は、インペラ８の遠心
力でポンプ室ケース１３の横方向に開口した吐出口１３
ａへ送出され、図３の矢示Ｂで示す方向に湯水が吐出さ
れる。この時、湯水を吸入する反力により、両磁石６，
１１の磁気結合に抗してインペラ８は、図１で上方に動
く場合があるが、スラスト受け１９の中心部１９ａによ
りスラスト受けされて安定した回転をする。そして、湯
水が吐出される際、モータ５の出力軸７は、板バネ２３
の弾発力によりカラー２５の孔２７が一定方向に偏倚す
る適度の側圧を受ける。その結果、モータ５の出力軸７
はカラー２５の孔の内面と摺動し、磁石６を保持する回
転板２２も一定方向に偏倚する力を受けながら回転す
る。この結果、インペラ８が回転する際、磁気作用によ
り回転板２２がスリコギ運動を起こす方向に磁力を受け
たとしても、モ−タ５の出力軸７が軸受２１に不規則に
当る動作は阻止されるので、モータ５の異常な電流増加
やモータ側の軸受２１から発するタタキ音は殆ど解消さ
れる。なお、バネ圧は、インペラ８が回転する際にイン
ペラ８が受ける圧力変動を考慮し、適切に定められる。

【００１９】また、この実施例においては、モータ５の
始動時におこりがちな脱調の問題も解消される。すなわ
ち、この例のような、いわゆる磁気カップリング式の給
水ポンプ１にあっては、磁石６と磁石１１による磁気カ
ップリング部分に働くトルクＴは、図７の実線に示され
るように、安定状態時のトルクＴ１より起動時の最高ト
ルクＴ２が高くなる。そして、この最高トルクＴ２が、
磁石６と磁石１１の間の結合力（＝伝達可能トルク）を
越えると、モータ５の回転が、インペラ８側の磁石１１
に伝わらず、空回り状態（＝脱調）となってしまう。こ
のため、従来は、磁石６と磁石１１の間の距離や各磁石
６，１１の慣性、磁束量をそれぞれ精度高く設定し、調
整している。

【００２０】これに対し、この実施例では、モータ５の
出力軸７は板バネ２３の弾発力によりカラー２５の孔２
７が一定方向に偏倚する適度の側圧を受ける。その結
果、モータ５の出力軸７は、その回転に対し、ブレーキ
力を受けることとなる。加えて、カラー２５の孔の内周
面に塗布してあるグリスが回転起動時の粘性負荷とな
り、この負荷もブレーキ力となる。そして、安定した回
転になると、その部分の温度が上昇し、グリスの粘性負
荷は下がり、モータ５は、所定のトルクで安定する。こ
のような作用により、磁石６と磁石１１による磁気カッ
プリング部分に働くトルクＴは、図７の点線で示した形
となる。すなわち、トルクＴは、従来に比べなだらかに
上昇し、起動時の最高トルクＴ３となるが、その値は、
従来の最高トルクＴ２に比べ低くなる。そして、従来に
比べ、なだらかに下降し、安定状態時のトルクＴ１とな
る。

【００２１】このように最高トルクが抑えられる結果、
脱調が生じにくくなる。また、磁石６と磁石１１の間の
距離や各磁石６，１１の慣性、磁束量をそれぞれ精度高
く設定し、調整する必要がなくなり、生産性が大幅に向
上する。さらに、脱調に対し設計上余裕がとれるため、
磁石６と磁石１１のサイズをコンパクト化でき、給水ポ
ンプ１を小型化することができる。さらには、磁石６と
磁石１１の材料を安くて生産しやすいものを採用するこ
とができ、低価格化と生産性アップを図ることができ
る。

【００２２】図５は、この偏倚力を与える付加部材の別
な実施例の斜視図である。この付加部材３０において、
カラー３３は例えばテフロン（フッ素樹脂）などの摩擦
係数の小さな樹脂部材をもって成形され、中央部に穿設
された孔３５にモータの出力軸７を軸通する。そして、
図示しない駆動ケースの一端に形成したフックにひっか
けられ、矢示方向に収縮する弦巻バネ３１の係合部３２
が、カラー３３の一端係止部３４に係止される。モータ
の出力軸７を中心として、バネ３１と相体する方向にカ
ラー３３の高さ位置を規定する位置調整板３６があり、
カラー３３の他端は、その開口部３７に摺動自在に係合
している。従って、この付加部材３０は、図４に示した
付加部材２０と同様にバネ３１の収縮力によって、モー
タの出力軸７に側圧が付与される。

【００２３】なお、この給水ポンプは、水や湯の他に、
他の流体、例えば、油、化学薬品、空気等にも当然のこ
とではあるが、使用できるものである。

【００２４】

【発明の効果】以上に述べたように本発明では、イン
ペラ側のモータの出力軸に側圧を付与する弾性部材を設
けたので、湯水の流れの変化や、磁気結合の変化等によ
って、出力軸端部に偏芯力が働いたとしても偏芯を抑え
ることができる。この結果、機械ノイズ発生を抑止で
き、しかもポンプの他の部分への影響、例えばモータの
電流を大幅に増加させるなどの影響を与えることなく静
音化と長寿命化が図られる。しかも簡単な構成であるの
で経済性が高くなり、さらに、インペラの偏芯が防止さ
れるのでポンプ効率も高くなる。また、インペラがモー
タのステータ部から離れることとなるので、モータの発
熱の影響を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の給水ポンプの側断面図であ
る。

【図２】図１の実施例に使用されるスラスト受けの平面
図である。

【図３】図１の平断面図である。

【図４】本発明の付加部材近傍の要部斜視図である。

【図５】本発明の別な付加部材近傍の斜視図である。

【図６】従来の給水ポンプの側断面図である。

【図７】磁気カップリング部分に働くトルクを説明する
ためのグラフである。

【符号の説明】

１給水ポンプ２駆動室３ポンプ室４隔壁板（隔壁）５モータ６磁石７モータの出力軸８インペラ１１磁石２０付加部材２１軸受２２回転板２３板バネ（弾性部材）２４開口部２５カラー２６リブ２７孔

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04D 13/02 F04D 29/04 F04D 29/66

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】モータと、該モータの出力軸によって回
転駆動するインペラと、該インペラを囲繞するポンプ室
を有する給水ポンプにおいて、上記インペラ側に配置さ
れ上記出力軸を軸支する軸受と、上記出力軸に側圧を付
与し上記軸受の内面に該出力軸を押圧するため上記軸受
の近傍に配置される弾性部材とを設けたことを特徴とす
る給水ポンプ。
【請求項２】モータと、該モータの出力軸に固定され
た一方の磁石と、該一方の磁石と対向し磁気結合した他
方の磁石を有するインペラと、上記一方の磁石と上記他
方の磁石との間に配置され、かつ上記一方の磁石を駆動
する駆動室と上記インペラを駆動させるポンプ室とを分
離する隔壁とを有する給水ポンプにおいて、上記インペ
ラ側に配置され上記出力軸を軸支する軸受と、上記出力
軸に側圧を付与し上記軸受の内面に該出力軸を押圧する
ため上記軸受の近傍に配置される弾性部材とを設けたこ
とを特徴とする給水ポンプ。