JP2008175084A - 再生ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ装置において、コンパクトでありながらポンプ性能が優れるように構成する。
【解決手段】インペラ６の表裏の羽根体６ｃ、６ｄのあいだの外周部に第一仕切り体６ｅを形成し、該第一仕切り体６ｅをケーシング本体部突部３ａに近接対向させて、ポンプ室Ｐを、インペラ６の板厚方向に仕切って、インペラ６の表裏面にそれぞれ対向する第一、第二ポンプ室Ｐ１、Ｐ２に形成する一方、第一、第二ポンプ室Ｐ１、Ｐ２を連通する連通口３ｂを設けて、流体を第一、第二ポンプ室Ｐ１、Ｐ２に順次誘導して二段階の加圧をする構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガソリン等の液体を圧送したり、低分子量気体のガス混合体である空気や窒素や酸素等のガス単体からなる流体（気体）を圧縮すること等に用いられる再生ポンプの技術分野に属するものである。

一般に、ポンプ室に内装されるインペラを、外周部に複数の凹部を形成することにより構成される羽根体が表裏両側面に形成される両羽根構造とした再生式ポンプが知られている。このような再生式ポンプを用いて低粘性の液体や、空気や窒素等の低分子量気体のガス混合体やガス単体からなる流体をポンピングする場合に、特に流体が気体である場合では、ポンプに流入する気体の流量が高流量であれば、ポンプ室に形成される排出口から排出される気体を効率よく加圧（圧縮）することができるが、低流量である場合では充分な加圧ができないという問題がある。

この改善策として、吸入口から排出口に至る気体の流路に設けられるモータ軸に、両羽根構造のインペラを二箇所に設けて、二段階の加圧をするように構成して、気体を効率よく加圧するようにしたものが提唱されている。
実開平４−１２５６９６号公報

ところが、前記従来のものは、モータ軸の軸方向に箇所においてインペラを設ける構成であるが故に、ポンプ装置が軸方向に大型化してしまい、コンパクト化を損ねるという問題があるうえ、ポンプ装置には、インペラが収容されるポンプ室が軸方向に二箇所、それぞれ別個に形成されるため、ポンプ装置を構成するケーシングの形状が複雑になり、それぞれのポンプ室におけるインペラの軸芯合わせが難しく、充分なポンプ性能を発揮できない惧れもあって問題があり、これらに本発明の解決すべき課題がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、円板状の表裏面に複数の凹部を形成し、隣接する凹部間に羽根体が形成されたインペラをポンプ室に内装してなる再生ポンプにおいて、前記表裏の羽根体のあいだの外周部をポンプ室内周面に近接対向させて、ポンプ室を、インペラの板厚方向に仕切ってインペラの表裏面にそれぞれ対向する第一、第二ポンプ室に形成する一方、第一、第二ポンプ室を連通する連通口を設けて、流体を第一、第二ポンプ室に順次誘導して二段階の加圧をするように構成した再生ポンプである。
請求項２の発明は、インペラの少なくとも表裏一方の側面に、径方向を少なくとも二つに仕切るリング状の仕切り体をポンプ室の内側面に近接対向させるとともに、該仕切り体の内径側に複数の凹部を形成して隣接する凹部間に羽根体を形成し、前記一方の側面に対向するポンプ室を径方向複数のポンプ室に仕切る一方、各ポンプ室を任意のポンプ室に連通する連通口を設けて、流体を複数のポンプ室に順次誘導して多段階の加圧をするように構成した請求項１に記載の再生ポンプである。
請求項３の発明は、流体は、側面の内径側のポンプ室から外径側のポンプ室を経由するように構成されている請求項２に記載の再生ポンプである。
請求項４の発明は、流体は、気体であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の再生ポンプである。

請求項１の発明とすることにより、一つのインペラを用いて多段階の圧縮ができて、コンパクトでありながら圧縮性能のよいポンプ装置を提供できる。
請求項２の発明とすることにより、一つのインペラを用いて、さらに多段階の圧縮をすることができて、圧縮性能を一層高められる。
請求項３の発明とすることにより、ポンプ効率を損なうことがなく、圧縮性能を向上できる。
請求項４の発明とすることにより、低流量の気体であっても充分な加圧を実現できる。

つぎに、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図面において、１はポンプモータに連動連結され、空気を圧縮するための再生ポンプ装置であって、該ポンプ装置１のポンプ室Ｐを構成するケーシング２は、リング筒状のケーシング本体部３と、該ケーシング本体部３の筒軸方向一端部（表側）に設けられるモータ側ブラケット４と、ケーシング本体部３の筒軸方向他端部（裏側）に設けられるポンプブラケット５とにより構成されている。前記ケーシング２により構成されたポンプ室Ｐにはインペラ６が回転自在に内装されるが、前記モータ側ブラケット４の軸芯部には貫通孔４ａが開設され、該貫通孔４ａに軸受け４ｂを介してモータ部側のモータ軸７の一端が回転自在に軸承されている。そして、ポンプ室Ｐ（ケーシング２）内に突出するモータ軸７の一端に、前記インペラ６の軸芯部に開設された貫通孔６ａが回り止め状に外嵌するように構成されており、これによって、モータ部の駆動に基づくモータ軸７の回転に伴い、インペラ６が一体回転するように設定されている。

前記インペラ６は、所定の板厚を備えた円板状に形成され、各ブラケット４、５に対向する表裏一対の円板面を備えているが、これら表裏面の各外周部位には、それぞれ複数の凹部６ｂを所定間隙を存して周回り方向に形成することにより、表裏それぞれの隣接する凹部６ｂ間に、第一羽根体６ｃ（表側）、第二羽根体６６ｄ（裏側）がそれぞれ形成されている。そして、インペラ６の板厚方向中間部に位置する外周部であって、表裏の第一、第二羽根体６ｄ、６ｄ間に位置するリング状の外周部の外端面（外周面）は、ポンプ室Ｐを構成するケーシング本体部３内周面の軸方向（筒長方向）中間部に近接対向する第一仕切り体６ｅに形成されている。

一方、ケーシング２は、インペラ６の第一、第二羽根体６ｃ、６ｄに対向する部位であるケーシング本体３とモータ側ブラケット４、そして、ケーシング本体３とポンプブラケット５とにおいて、リング状の第一、第二流路２ａ、２ｂがそれぞれ凹設されており、これら流路２ａ、２ｂに対して相対的に内方に突出する状態で、ケーシング本体部３内周面の軸方向中間部に幅狭なリング状の突部３ａが形成されており、該突部３ａと、インペラ６に形成される前記第一仕切り体６ｅとが近接対向するように設定されている。

ここで、インペラ６の第一仕切り体６ｅの外径寸法は、ケーシング本体部突部３ａの内径寸法よりも僅かに小さく設定されており、これらのあいだには、ケーシング本体部３に対しインペラ６の回転は許容するが、第一、第二羽根体６ｂ、６ｃにより圧送される気体が連通することがないような隙間となるように設定されている。これによって、前記ケーシング２により形成されるポンプ室Ｐは第一仕切り体６ｅにより軸方向（インペラ６の板厚方向）二つに仕切られて、インペラ６の表面（モータ側ブラケット４側の面）に対向し、第一羽根体６ｃと第一流路２ａとにより構成される第一ポンプ室Ｐ１と、インペラ６の裏面（ポンプブラケット５側の面）に対向し、第二羽根体６ｄと第二流路２ｂとにより構成される第二ポンプ室Ｐ２とが形成されるように設定されている。
尚、ケーシング本体部３の突部３ａには、第一、第二ポンプ室Ｐ１、Ｐ２を連通するための連通口３ｂが周回り方向一箇所に位置して切り欠き形成されるが、連通口３ｂの形成位置については後述する。

さらに、インペラ６の表裏面のうち、ポンプブラケット５に対向する側の裏面には、外周側に形成された第二羽根体６ｄを形成するための凹部６ｂの内径側に位置して、複数の凹部６ｆを所定間隙を存して周回り方向に形成することにより、隣接する凹部６ｆ間に第三羽根体６ｇが形成されている。これによって、インペラ６の裏面の第三羽根体６ｇと第二羽根体６ｄとのあいだに位置して、ポンプブラケット５内側面に近接対向するリング状の第二仕切り体６ｈが形成されている。

一方、ケーシング２を構成するポンプブラケット５には、インペラ６の第三羽根体６ｇの対向部位に位置してリング状の第三流路５ａが凹設されている。そして、ポンプブラケット５の第二流路２ｂと第三流路５ａとのあいだには、これら流路２ｂ、５ａに対して相対的に突出する状態で、径方向幅狭なリング状の突部５ｂが形成され、該突部５ｂと、前記インペラ６に形成される第二仕切り体６ｈとが近接対向するように設定されている。

ここで、インペラ６の第二仕切り体６ｈとポンプブラケット突部５ｂとのあいだに形成される隙間は、ポンプブラケット５に対しインペラ６の回転は許容するが、第二、第三羽根体６ｄ、６ｇにより圧送される気体が連通することがないような隙間となるように設定されている。これによって、第二ポンプ室Ｐ２側が第二仕切り体６ｈにより径方向二つに仕切られて、第二ポンプ室Ｐ２の内径側に第三羽根体６ｇと第三流路５ａとにより構成される第三ポンプ室Ｐ３が形成されるように設定されている。
尚、ポンプブラケット５の突部５ｂには、第二、第三ポンプ室Ｐ２、Ｐ３を連通するための連通口５ｃが周回り方向一箇所に位置して切り欠き形成されるが、連通口５ｃの形成位置については後述する。

さらに、ケーシング２のポンプブラケット５には、第三流路５ａ対向部位の周回り方向一箇所に位置して外部に連通する吸入口５ｄが形成されている。また、ケーシング２のケーシング本体部３には、第一流路２ａ対向部位の周回り方向一箇所に位置して、外部に連通する排出口３ｃが形成されている。ここで、吸入口５ｄ、連通口５ｃ、３ｂ、そして、排出口３ｃの周回り方向の形成位置は、インペラ６（モータ軸７）の回転方向（図３、４において矢印Ｘ方向）を基準として、第三流路５ａに形成される連通口５ｃは吸入口５ｄの回転方向後側に位置し、第二流路に形成される連通口３ｂは連通口５ｃの回転方向後側に位置し、排出口３ｃは連通口３ｂの回転方向後側に位置する位置関係に基づいてそれぞれ形成されている。

このように構成されたポンプ装置１において、モータ軸７の回転に伴いインペラ６が回転することにより、吸入口５ｄから吸入された空気は、図３に示すように、まず、第三ポンプ室Ｐ３に誘導され、第三流路５ａを圧送されることで第一段階の加圧がなされ、この状態で第三流路５ａから連通口５ｃを経由して第二ポンプ室Ｐ２に誘導されるように設定されている。そして、第二ポンプ室Ｐ２に誘導された空気は、第二流路２ｂを圧送されることで第二段階の加圧がなされ、この状態で第二流路２ｂから連通口３ｂを経由して第一ポンプ室Ｐ１に誘導され、図４に示すように、第一流路２ａを圧送されることで第三段階の加圧がなされた状態となり、排出口３ｃから排出されるように構成されている。

叙述の如く構成された本形態において、ポンプ装置１を用いて空気を圧縮する場合に、空気は、ケーシング２のポンプブラケット５に形成された吸入口５ｄを介してポンプ室Ｐ内に誘導されるが、ポンプ室Ｐは、第一仕切り体６ｅがケーシング本体部突部３ａに近接対向することで仕切られて、第一、第二ポンプ室Ｐ１、Ｐ２が形成されているため、それぞれの第一、第二ポンプ室Ｐ１、Ｐ２において空気を個別に加圧することができ、多段階の圧縮をすることができる。これによって、ポンプ装置１は、一つのインペラ６を用いて構成されるものでありながら、空気に対して複数段階の（多段階に亘る）加圧工程を実施することができて、圧縮性能に優れたポンプ装置１とすることができる。この結果、モータ軸に二つのインペラを設ける従来のもののように、ポンプ装置が大型化してしまうような不具合を生じることがなく、コンパクトで、かつ、圧縮性能のよいポンプ装置１を提供できる。

そのうえ、本発明が実施されたものにあっては、一つのインペラ６に対し、軸方向に隣接する第一、第二ポンプ室Ｐ１、Ｐ２だけでなく、第二仕切り体６ｈをポンプブラケット突部５ｂに近接対向させることにより、第二ポンプ室Ｐ２を径方向に仕切って第三ポンプ室Ｐ３が形成されているので、さらに多段階の圧縮がなされ、圧縮性能を一層高めることが可能となる。

さらに、このものでは、空気を、内径側の第三ポンプ室Ｐ３により加圧する状態から、外径側に誘導して第二ポンプ室Ｐ２により加圧し、さらに、該第二ポンプ室Ｐ２の軸方向に隣接する第一ポンプ室Ｐ１に誘導して加圧する構成としたので、空気の誘導方向（流れ）が、インペラ６の回転に基づく自然な流れとすることができて、ポンプ効率を損なうことがなく、圧縮性能を向上させることができる。

また、このものでは、ポンプ装置１の気体は空気であるため、一つのインペラに対し一つのポンプ室が形成される汎用の再生ポンプでは、空気が低流量である場合に、充分な加圧を行えないことがあるが、前記ポンプ装置１を用いた場合では、多段階の加圧がなされるので、空気が低流量であっても充分な加圧を実現できる。

尚、本発明は前記実施の形態に限定されないことは勿論であって、図５に示す第二の実施の形態のように構成することもできる。
前記第二の実施の形態のポンプ装置は、第一の実施の形態のケーシングと同様に、ケーシング本体部８、モータ側ブラケット９、ポンプブラケット１０とで構成されるケーシング１１と、該ケーシング１１により形成されるポンプ室ＰＲに収容されるインペラ１２とを備えて構成されている。そして、前記インペラ１２には、外周部の表裏面に第一、第二羽根体１２ａ、１２ｂ、さらに、第一、第二羽根体１２ａ、１２ｂの内径側に第三、第四羽根体１２ｃ、１２ｄが形成されている。そして、インペラ１２の第一、第二羽根体１２ａ、１２ｂ間には第一仕切り体１２ｅが形成され、第一、第三羽根体１２ａ、１２ｃ間には第二仕切り体１２ｆ、第二第四羽根体１２ｂ、１２ｄ間には第三仕切り体１２ｇがそれぞれ形成されている。

一方、ケーシング１１を構成するケーシング本体部８、モータ側ブラケット９、ポンプブラケット１０の各内周には、第一、第二羽根体１２ａ、１２ｂに対向する第一、第二流路１１ａ、１１ｂ、モータ側ブラケット９、ポンプブラケット１０には、第三、第四羽根体１２ｃ、１２ｄに対向する第三、第四流路９ａ、１０ａがそれぞれ形成されている。そして、第一、第二流路１１ａ、１１ｂ間のリング状の突部８ａ、第一、第三流路１１ａ、９ａ間のリング状の突部９ｂ、第二、第四流路１１ｂ、１０ａ間のリング状の突部１０ｂと、前記第一、第二、第三仕切り体１２ｅ、１２ｆ、１２ｇがそれぞれ近接対向することにより、ポンプ室ＰＲを軸方向二つに仕切られた第一、第二ポンプ室ＰＲ１、ＰＲ２が形成され、さらには、前記第一、第二ポンプ室ＰＲ１、ＰＲ２がそれぞれ径方向二つに仕切られて、第三、第四ポンプ室ＰＲ３、ＰＲ４が形成されている。

そして、ポンプブラケット１０には、第四流路１０ａを外部に連通する吸入口１０ｃが形成され、ポンプラケット突部１０ｂには第四流路１０ａと第二流路１１ｂとのあいだを連通する連通口１０ｄが形成され、ケーシング本体部突部８ａには第一、第二流路１１ａ、１１ｂのあいだを連通する連通口８ｂが形成され、モータ側ブラケット突部９ｂには、第一流路１１ｃと第三流路９ａとのあいだを連通する連通口９ｃが形成され、さらに、モータ側ブラケット９には、第三流路９ａを外部に連通する排出口９ｄが形成されている。

この第二の実施の形態のポンプ装置において、吸入口１０ｃから吸入された空気は、第四ポンプ室ＰＲ４に誘導され、第四流路１０ａを圧送することで第一段の加圧がなされ、連通口１０ｄを介して第二ポンプ室ＰＲ２に誘導され、第二流路１１ｂを圧送することで第二段の加圧がなされ、さらに、連通口８ｂを介して第一ポンプ室ＰＲ１に誘導され、第一流路１１ａを圧送することで第三段の加圧がなされ、最後に、連通口９ｃを介して第三ポンプ室ＰＲ３に誘導され、第三流路９ａを圧送することで第四段の加圧がなされるように構成されている。
そして、このものでも、一つのインペラ１２の回転により、四段階の圧送工程が実施されることにより空気を多段階に圧縮することができて、ポンプ装置のコンパクト化を損なうことなく、優れた圧縮を備えたポンプ装置を提供することができる。

ポンプ装置の斜視図である。 ポンプ装置を説明するパターン化された断面図である。 ポンプ装置のポンプブラケットを取り外して内観した正面図である。 ポンプ装置のモータ側ブラケットを取り外して内観した正面図である。 第二の実施の形態におけるポンプ装置を説明するパターン化された断面図である。

符号の説明

１ ポンプ装置
２ ケーシング
２ａ 第一流路
３ ケーシング本体部
３ｂ 連通口
３ｃ 排出口
４ モータ側ブラケット
５ ポンプブラケット
５ａ 第三流路
５ｂ 突部
５ｃ 連通口
５ｄ 吸入口
６ インペラ
６ｃ 第一羽根体
６ｅ 第一仕切り体
６ｇ 第三羽根体
６ｈ 第二仕切り体
７ モータ軸

Claims (4)

1. 円板状の表裏面に複数の凹部を形成し、隣接する凹部間に羽根体が形成されたインペラをポンプ室に内装してなる再生ポンプにおいて、前記表裏の羽根体のあいだの外周部をポンプ室内周面に近接対向させて、ポンプ室を、の板厚方向に仕切ってインペラの表裏面にそれぞれ対向する第一、第二ポンプ室に形成する一方、第一、第二ポンプ室を連通する連通口を設けて、流体を第一、第二ポンプ室に順次誘導して二段階の加圧をするように構成した再生ポンプ。
2. インペラの少なくとも表裏一方の側面に、径方向を少なくとも二つに仕切るリング状の仕切り体をポンプ室の内側面に近接対向させるとともに、該仕切り体の内径側に複数の凹部を形成して隣接する凹部間に羽根体を形成し、前記一方の側面に対向するポンプ室を径方向複数のポンプ室に仕切る一方、各ポンプ室を任意のポンプ室に連通する連通口を設けて、流体を複数のポンプ室に順次誘導して多段階の加圧をするように構成した請求項１に記載の再生ポンプ。
3. 流体は、側面の内径側のポンプ室から外径側のポンプ室を経由するように構成されている請求項２に記載の再生ポンプ。
4. 流体は、気体であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の再生ポンプ。

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