JPH09291893A - 揚水用ｄｃ駆動ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイルの発熱を水冷によって発散することが
でき、さらに水量を容易に調整できるとともに分解掃除
も容易に行うことができる小形で低価格な揚水用ポンプ
を提供する。 【解決手段】 ポンプケース１０は、隔壁１８を隔てた
上側にコイル１，ヨーク１６，駆動回路を搭載した基板
３が収容されている。隔壁１８を隔てた下側には軸支持
部１７で支持されたシャフト５に複数の羽根で構成され
るファン２が回転自在に取り付けられている。ＤＣによ
って駆動回路を制御しコイル１に電流を流すと、ファン
２が回転し吸水口８より吸引され矢印Ｃ１，Ｃ２および
Ｃ３の経路で揚水口９より排出される。小形、低価格で
製作でき、発熱も水冷によって逃がすことができ、電圧
の低いＤＣ電圧を用いているため、事故等により水が進
入しても危険はなく、分解掃除も容易である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱帯魚，金魚等の
水槽の水を浄化したり、酸素補給したりするために水槽
の水を揚げて循環させる目的等に用いられる揚水用ポン
プに関する。

【０００２】

【従来の技術】水槽などに用いられる揚水用のポンプ
は、種々のものが提案されている。図８はその一例を示
すもので、うず巻ポンプの構成を示す断面図である（特
公平８ー１１９４）。このうず巻ポンプは第１の密閉チ
ャンバー４１に羽根車４２を、第２の密閉チャンバー４
３にロータ４４をそれぞれ収容し、羽根車４２に固定さ
れた円筒状要素４５，突起４６がロータ４４に固定され
た歯４７に係合することにより同軸に回転するようにな
っている。ケース４８の外側に鉄心（図示せず）を設
け、鉄心に巻回したコイル（図示せず）に電流を流すこ
とによりロータ４４に係合している羽根車４２を回転さ
せて取水管４９から水を取り入れ、吐出管５０に送り出
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このうず巻ポンプは、
ロータおよび羽根車が縦続接続されているためケースは
縦長方向にスペースを確保する必要がある。しかもロー
タ部分のケースの外側には鉄心およびコイルを設けてお
り、磁力の授受面を十分に確保するためにロータを縦方
向に長くしなければならず、それに対応して鉄心および
コイルも大きくなるため、外形が一定の大きさより小さ
くならない。水槽は、大きなものから比較的小さなもの
までを対象としており、小さい水槽では、循環水路系も
小さくなるため用いられる揚水ポンプも小型にする必要
がある。

【０００４】また、しばらく使用していると羽根車およ
びロータにゴミや汚れが付着するので、一定期ごとに分
解して清掃をする必要にせまられる。そのためビス止め
されている板状部分を取り外しロータおよび羽根車を外
すことが比較的簡単にできるように構成されているもの
の、取り外しや組み立てが依然として複雑であり、さら
なる分解掃除の簡単化が望まれる。

【０００５】さらにロータのケースの外側に配置される
鉄心，コイルから熱が発せられるが、ポンプの温度上昇
は極力抑えることが望まれる。また、このうず巻ポンプ
は、ＡＣ１００Ｖにより駆動されるものであり、漏電し
ないような対策を施した構成とはなっているが、予期し
ない事故等が発生して例えばコイル部に水が進入した場
合には、ＡＣ１００Ｖが水槽に流れ危険である。

【０００６】図９は、さらに他の一例を示すもので、電
気湯沸かし器の液体ポンプの構造を示す断面図である
（特公平８ー６７１０）。駆動源（モータ）５８の出力
軸にマグネット５５ａが搭載された磁気伝達手段５５が
取り付けられている。隔壁５７を挟んでマグネット５６
ａを搭載したインペラ５６が配置され、インペラ５６に
羽根６１が取り付けられている。駆動源５８を駆動する
ことにより磁気伝達手段５５を回転させ、磁気力により
インペラ５６を結合させて回転させ、羽根６１を回転さ
せる。吸引口５９から湯が吸い込まれ図示しない側面側
の排出口より送り出される。

【０００７】この液体ポンプは、湯の吸入，排出部を構
成するケース６０内の一部には駆動源（モータ）を配置
せずに、外側に駆動源５８を設けている。そのため、縦
方向にポンプの形状が大きくなっている。また、モータ
の出力軸に別の駆動体すなわち磁気伝達手段とインペラ
を設けているので、ポンプ自体の構成が複雑になってい
る。

【０００８】本発明の課題は、上述した諸問題をすべて
解決するもので、コイルの発熱を水冷によって発散する
ことができ、さらに水量を容易に調整できるとともに分
解掃除も容易に行うことができる小形で低価格な揚水用
ＤＣ駆動ポンプを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明による揚水用ＤＣ駆動ポンプは、ポンプケース
を隔壁によって流水路側セルと空間側セルに分け、前記
隔壁の中央部付近の流水路側面に軸支持部を有し、前記
隔壁の前記空間側面に密着してコイルを配置し、さらに
前記コイルの上に駆動回路を搭載した基板を設け、複数
枚の羽根で構成されるファンの一面側にマグネットを配
置し、前記軸支持部に支持されたシャフトに前記ファン
を挿通することにより前記隔壁を介して前記マグネット
が前記コイルに対面するように前記ファンを流水路側に
回転可能に支持し、前記駆動回路によってコイルに電流
を流すことにより電磁誘導作用によって前記ファンを回
転させ吸水口から水を吸入して揚水口より排出するよう
に構成してある。また、本発明における前記隔壁の軸支
持部には前記シャフトを圧入固定するように構成してあ
る。さらに本発明において、前記ファンの一面側とは反
対面側に第２の軸支持部を設け、前記第２の軸支持部に
前記シャフトを圧入固定し、前記シャフトに回転可能に
ファンを挿通して前記シャフトの他端を前記隔壁の軸支
持部で支持するように構成してある。さらに、前記ファ
ンの形状は、シャフトを中心に非対称に構成してある。

【００１０】上記構成によれば、流水路側の水に接する
隔壁の反対側面にコイルが密着して配置されているの
で、流水を利用して効率的に放熱することができる。ま
た、ＤＣ駆動のため駆動電圧を調整することにより容易
に揚水量を調整できるとともに事故等で駆動回路等に水
が進入した場合でもＡＣ１００Ｖ電源でないため危険性
を回避することができる。さらに、流水路側蓋をポンプ
ケースから外し、軸支持部に支持されたシャフトからキ
ャップを抜き取りファンを引き抜くことにより簡単に分
解掃除ができる。また、本発明の構成により従来の揚水
用ポンプに比較し小形化および低価格化を実現できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態をさらに詳しく説明する。図１は、本発明によ
る揚水用ポンプの実施の形態を示す正面断面図および底
面図である。なお底面図は流水路側蓋を省略して示した
ものである。ポンプケース１０は薄い隔壁１８により空
間側セルＡと流水路側セルＢに分けられている。隔壁１
８の中央部には流水路側セルＢ側に軸支持部１７が設け
られている。隔壁１８の空間側セルＡ面に密着してコイ
ル１が配置され、さらにその上にヨーク１６が載せられ
ている。ヨーク１６の上に駆動回路４を搭載した基板３
が載せられている。上記コイル１，ヨーク１６，基板３
および駆動回路４を収容した空間側セルＡは蓋１１によ
って密閉されている。なお、空間側セルＡ内を樹脂等で
充填し、一層の防水処理を施すことができる。

【００１２】一方、ファン２は６枚の羽根２ａで形成さ
れており、一面側にマグネット６が埋め込まれている。
ファン２は一端が軸支持部１７に圧入されているシャフ
ト５に回転可能に挿通され、シャフト５の他端はファン
２の抜け防止のためプラスチィック性のキャップ７が圧
入されている。これにより隔壁１８を介してコイル１と
マグネット６が対面する。このようにファン２を軸支持
部１７に取り付けた後、流水路側蓋１２が被せられる。

【００１３】ファン２の６枚の羽根２ａはシャフト５に
対し非対称の形をしており、ファン２は底面から見て反
時計方向に回転する。本発明はＤＣ駆動で回転方向を必
ず一方向に回転できるため、ファン２の形状を反時計方
向に回転する場合に効率的に水を送り出せるような形状
にしてある。さらに羽根の先端部を２ｂに示すように曲
げた形状にすることもできる。図２は、ファンの他の実
施の形態を示すポンプの底面図である。この実施の形態
のファン１３は、シャフトに対し対称になっている。図
１（ｂ）に比較し効率的な形状ではないが、本発明の目
的を達成できるものである。

【００１４】図３は、図１の空間側セルの蓋および駆動
回路を省略した平面図である。コイル１５を図３に示す
ように４個配置してある。コイル１５はこの他に６個，
８個というように配置することができる。図１におい
て、駆動回路４によってコイル１に流す電流を制御す
る。これによって隔壁１８を介し電磁誘導によってファ
ン２は反時計方向に回転力が与えられ、吸水口８から水
が入り矢印Ｃ１，Ｃ２およびＣ３の経路で揚水口９に排
出される。

【００１５】図４は、本発明の他の実施の形態を示す正
面断面図および底面図である。この実施の形態のファン
２２の各羽根２２ａは、底面から見るとシャフトを中心
に対称になっているが、側面から見たときの形状が図１
（ａ）と異なっている。図１（ａ）では各羽根２ａを繋
ぐ部分は水平であるが、各羽根２２ａを繋ぐ部分２２ｂ
は傾斜した形状になっている。さらにファン２２とマグ
ネット２６とは分離されており、回転伝達機構によって
マグネット２６の回転がファン２２に伝達するようにな
っている。他の部分の形状は同じである。

【００１６】図５（ａ）に図４のマグネットと軸受部材
よりなるマグネット組体の側面断面図と平面図を、図５
（ｂ）にファンの側面断面図と軸穴部分の平面図をそれ
ぞれ示してある。プラスチック等よりなり、中央部に軸
穴３３ｂを有する軸受部材３３がマグネット２６に接着
剤または圧入によって固定されマグネット組体が形成さ
れている。軸受部材３３の下面には突起３３ａが設けら
れている。ファン２２は中央部に軸穴２２ｃを有し、上
記突起３３ａに係合するための半円環状の溝２２ｂが設
けられている。上記突起３３ａおよび半円環状の溝２２
ｂによって回転伝達機構が構成される。図４（ａ）にお
いて、軸支持部３１に圧入によって固定されたシャフト
２５の他端にマグネット組体の軸穴３３ｂを、さらにフ
ァン２２の軸穴２２ｃを挿通し、抜け防止のためのキャ
ップ２７を圧入して組み込む。

【００１７】突起３３ａは半円環状の溝２２ｂに図５
（ｂ）に示すように緩く嵌入している。そのためマグネ
ット組体が回転を開始しても、突起３３ａがある角度回
転するまではファン２２は回転をせず、突起３３ａが溝
２２ｂの壁２２ｄに突き当たってからファン２２が回転
し始める。回転開始の当初には負荷がかからず、すこし
回ってから負荷がかかるため回転初期にモータに余分な
負荷がかかならいという特徴がある。以上、本発明の実
施の形態において、シャフトを軸支持部に圧入し、ファ
ンをシャフトに対し回転自在の例について説明したが、
シャフトをファンに固定し、シャフトを軸支持部に対し
回転自在にしても同様に実施できるものである。

【００１８】図６は、本発明のさらに他の実施の形態を
示す正面断面図および底面図である。この実施の形態は
ファン３７を回転自在に支持するシャフト３５が両端で
支持されている点に特徴がある。ポンプケース４０の隔
壁の中央部に軸支持部３６が、流水路側蓋３４の吸水部
分の中央部に軸支持部（第２の軸支持部）３４ａがそれ
ぞれ設けられている。シャフト３５は軸支持部３４ａに
圧入固定され、シャフト３５にファン３７を回転自在に
挿通しておいてシャフト３５の他端を軸支持部３６に挿
入して組み込む。流水路側蓋３４を取り外すと、同時に
ファンも外れるため分解掃除は一層簡単になる。

【００１９】図７は、揚水用ポンプの揚水能力特性を示
すグラフである。白丸でプロットしたグラフは入力対最
大流量（リットル／min ）を、黒丸でプロットしたグラ
フは入力対最大揚程（ｃｍ）をそれぞれ示している。入
力電圧を３．５Ｖ〜５Ｖに変化させると、最大流量，最
大揚程が増加することが判る。

【００２０】

【発明の効果】以上、説明したように本発明は、ポンプ
ケースを隔壁によって流水路側セルと空間側セルに分
け、隔壁の中央部付近の流水路側面に軸支持部を有し、
隔壁の空間側面に密着してコイルを配置し、さらにコイ
ルの上に駆動回路を搭載した基板を設け、複数枚の羽根
で構成されるファンの一面側にマグネットを配置し、軸
支持部に支持されたシャフトにファンを挿通することに
より隔壁を介してマグネットがコイルに対面するように
ファンを流水路側に回転可能に支持させたものである。

【００２１】したがって、縦方向の形状を小さくするこ
とができ、小形の水槽等に適用できる揚水用ポンプを製
作することができる。また、ＤＣ駆動でステータを隔壁
の外側に設け、隔壁に対面した位置の流水路側にマグネ
ットを取り付けたファンを設ける構成であるので、駆動
電圧を調整することにより容易に揚水量を調整できると
ともに事故等で駆動回路等に水が進入した場合でもＡＣ
１００Ｖ電源でないため危険性を回避することができる
低価格化の揚水用ポンプを実現できる。流水路側の水に
接する隔壁の反対側面にコイルが密着して配置されてい
るので、流水を利用して効率的に放熱することができ
る。また、流水路側蓋をポンプケースから外し、ファン
を軸支持部から抜くことにより容易に分解掃除ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による揚水用ポンプの実施の形態を示す
正面断面図および底面図である。

【図２】ファンの他の実施の形態を示す底面図である。

【図３】図１の平面図である。

【図４】本発明の他の実施の形態を示す正面断面図およ
び底面図である。

【図５】図４のマグネットと軸受部材よりなる組部材と
ファンの詳細を示す側面断面図および平面図である。

【図６】本発明のさらに他の実施の形態を示す正面断面
図および底面図である。

【図７】揚水用ポンプの揚水能力特性を示すグラフであ
る。

【図８】従来のうず巻ポンプの一例を示す断面図であ
る。

【図９】従来の他のポンプの一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１…コイル ２，１３，２２，３７…ファン ３…基板 ４…駆動回路 ５，２５，３５…シャフト ６，２６，３８…マグネット ７，２７…キャップ ８，２８…吸水口 ９，２９…揚水口 １０，１４，３０，４０…ポンプケース １１…蓋 １２，３２，３４…流水路側蓋 １５，２１，３９…コイル １６…ヨーク １７，３１，３６…軸支持部 ３３…軸受部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプケースを隔壁によって流水路側セ
   ルと空間側セルに分け、 前記隔壁の中央部付近の流水路側面に軸支持部を有し、
   前記隔壁の前記空間側面に密着してコイルを配置し、さ
   らに前記コイルの上に駆動回路を搭載した基板を設け、 複数枚の羽根で構成されるファンの一面側にマグネット
   を配置し、前記軸支持部に支持されたシャフトに前記フ
   ァンを挿通することにより前記隔壁を介して前記マグネ
   ットが前記コイルに対面するように前記ファンを流水路
   側に回転可能に支持し、 前記駆動回路によってコイルに電流を流すことにより電
   磁誘導作用によって前記ファンを回転させ吸水口から水
   を吸入して揚水口より排出することを特徴とする揚水用
   ＤＣ駆動ポンプ。
2. 【請求項２】 前記隔壁の軸支持部には前記シャフトを
   圧入固定することを特徴とする請求項１記載の揚水用Ｄ
   Ｃ駆動ポンプ。
3. 【請求項３】 前記ファンの一面側とは反対面側に第２
   の軸支持部を設け、前記第２の軸支持部に前記シャフト
   を圧入固定し、前記シャフトに回転可能にファンを挿通
   して前記シャフトの他端を前記隔壁の軸支持部で支持す
   ることを特徴とする請求項１記載の揚水用ＤＣ駆動ポン
   プ。
4. 【請求項４】 前記ファンの形状は、シャフトを中心に
   非対称に構成したことを特徴とする請求項１または３記
   載の揚水用ＤＣ駆動ポンプ。