説明

ポンプ及びこれを用いた洋風大便器

【課題】短時間で大流量の液体を送給することができ、静粛性にも優れたポンプ及び洗浄機能に優れた洋風大便器を提供する。
【解決手段】ポンプ10は、駆動源であるモータ11の回転力を伝達する回転軸12と、回転軸12に嵌入され液体の吸込側に開口13が設けられたシュラウド14を有するインペラ15と、インペラ15を収納するとともに開口13の前面に位置する吸込口16とインペラ15の外周と対向して位置する吐出口17とを有するケーシング18と、を備えている。インペラ15を構成する複数の羽根19には、回転軸12の軸心12cから外周に向かうにつれて軸心12c方向に拡がる拡幅部20がそれぞれ設けられ、拡幅部20と軸心12c方向に対向するケーシング18に、拡幅部20に沿って傾斜した斜壁部21が設けられている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水洗便器や食器洗浄器などの給水手段に好適なポンプ及びこれを用いた洋風大便器に関する。
【背景技術】
【0002】
洋風大便器の洗浄水をポンプで供給する場合、低揚程(数m)かつ大流量(100L/分)の性能が必要であるが、一般的な低揚程かつ大流量に適する軸流ポンプでは、サイズ的にレイアウトが難しいので、例えば、サイズのコンパクトな遠心タイプのポンプが採用されることが多い。一方、本発明に関連する先行技術として、例えば、特許文献1記載の洗濯機用風呂水自吸式ポンプがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許3618077号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ポンプに求められる各種性能のうち、特に流量性能を高めたい場合、例えば、回転数を上げるという方法があるが、回転数を上げると騒音が増大するので、騒音低減のためには回転数を抑制しなければならないという状況がある。そこで、これらの相反する要請を満たすために、さらに高い送給効率のインペラが求められている。
【0005】
一方、大流量を得るためのその他の手段として、インペラを大きくしたり、インペラの羽根幅を大きくしたりするという方法もあるが、この方法を採用するとポンプ全体のサイズが増大するので、設置スペースの狭い場所には使用できないなどの別の問題が生じる。
【0006】
図6に示すように、特許文献1などに記載された従来の自吸式ポンプ60は、吐水量の増大を解決課題の1つに挙げ、ケーシング63の吸込口61側にシュラウド62が設けられた合成樹脂製のセミオープン型インペラ64を有するものである。このインペラ64を構成する羽根65の電動機66側部分(後縁部65a)は、側面から見て略平坦な形状であり、且つ、後縁部65aと対峙するケーシング63の背壁部63aも平坦面で構成されている。また、シュラウド62の前面とケーシングとの間に広い隙間が存在している。
【0007】
前面にシュラウド62が形成されたインペラ64は、給水側への戻り水が少なく、送給効率が高いという点においては優れているが、シュラウド62が無い側に位置する羽根65の後縁部65a付近に乱流68が発生し易いので、送給効率が下がってしまうことがある。
【0008】
本発明が解決しようとする第1の課題は、短時間で大流量の液体を送給することができ、静粛性にも優れたポンプを提供することにあり、第2の課題は洗浄機能に優れた洋風大便器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明のポンプは、駆動源の回転力を伝達する回転軸と、前記回転軸に嵌入され液体の吸込側に開口が設けられたシュラウドを有するインペラと、前記インペラを収納するとともに前記開口の前面に位置する吸込口と前記インペラの外周と対向して位置する吐出口とを有するケーシングと、を備えたポンプにおいて、
前記インペラを構成する羽根に、前記回転軸の軸心から外周に向かうにつれて前記軸心方向に拡がる拡幅部を設け、前記拡幅部と前記軸心方向に対向する前記ケーシングに、前記拡幅部に沿って傾斜した斜壁部を設け、前記羽根と前記ケーシングとが対面する箇所は所定間隔の隙間を有していることを特徴とする。ここで、前記インペラの羽根と前記ケーシングが対面する箇所の所定間隔の隙間とは前記インペラに略抵抗を与えない程の極小な隙間をいう。
【0010】
このような構成とすれば、インペラの羽根に設けられた拡幅部と対向するケーシングに当該拡幅部に沿って傾斜した斜壁部が存在することにより、インペラの駆動源側の回転軸近傍のエリア(空洞部)を無くすことができるため、ポンプの送給効率が向上する。また、インペラの拡幅部に沿って傾斜した斜壁部を設けたことにより、羽根とケーシングとの隙間を極小化することができるため、気体に比べ粘性係数の高い液体中であっても抵抗の少ない状態でインペラが回転する。さらに、インペラの羽根を外周に向かうにつれて拡幅した形状としたことにより、送給する液体量を増加させることができるため、インペラの回転数を上げることなくポンプの送給効率を高めることができ、静粛性も高まる。
【0011】
ここで、前記インペラの前記吐出口側端の翼厚をLoとし、前記インペラの外径をDとし、前記シュラウドの前記開口から前記吸込口側に向かって突設されたベルリングの厚さをL1としたとき、
0<L1<30×Lo/Dの範囲とするとともに、前記ベルリングと前記ケーシングとの隙間を0.5〜1.5mmの範囲とすることが望ましい。
【0012】
このような構成とすれば、ポンプの送給効率をさらに高めることができる。また、ベルリングとケーシングとの隙間を0.5〜1.5mmの範囲としたことにより、当該隙間から逆流する水を低減することができ、且つケーシングに対するインペラの組み付けを容易にすることもできる。
【0013】
次に、本発明の洋風大便器は、洗浄水の供給手段として前述したポンプを用いたことを特徴とする。
【0014】
このような構成とすれば、前記ポンプが小揚程かつ大流量の特性を発揮するため、用便後の排水・洗浄機能に優れた洋風大便器を得ることができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明により、短時間で大流量の液体を送給することができ、静粛性にも優れたポンプ及び洗浄機能に優れた洋風大便器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の実施形態であるポンプの回転軸心を含む面における断面図である。
【図2】図1に示すポンプを構成するインペラの正面図である。
【図3】図2におけるA−A線断面図である。
【図4】図2に示すインペラの背面図である。
【図5】本発明の実施形態である洋風便器を示す概略構成図である。
【図6】従来のポンプを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態であるポンプについて説明する。図1に示すように、本実施形態のポンプ10は、駆動源であるモータ11の回転力を伝達する回転軸12と、回転軸12に嵌入され液体の吸込側に開口13が設けられたシュラウド14を有するインペラ15と、インペラ15を収納するとともに開口13の前面に位置する吸込口16とインペラ15の外周と対向して位置する吐出口17とを有するケーシング18と、を備えている。
【0018】
図1〜図4に示すように、インペラ15を構成する複数の羽根19には、回転軸12の軸心12cから外周に向かうにつれて軸心12c方向に拡がる拡幅部20がそれぞれ設けられ、拡幅部20と軸心12c方向に対向するケーシング18に、拡幅部20に沿って傾斜した斜壁部21が設けられている。インペラ15のシュラウド14の開口13には、当該開口13から吸込口16側に向かって短円筒状のベルリング25が設けられている。
【0019】
また、ケーシング18に設けられた回転軸12の軸受け部23の水密性を保つためのメカニカルシール22がケーシング18内のモータ11側の後壁部24に配置されている。メカニカルシール22は、ケーシング18内の後壁部24にバネ28及び複数のパッキン29などを介して係止された略リング状のカーボンシール30と、カーボンシール30に回転自在に密着した状態でインペラ15の背面側に配置されたリング状のセラミックシール31とを備えている。ポンプ10稼働中は、インペラ15とともに回転するセラミックシール31がカーボンシール30に密着したまま摺動回転することにより、水密性が保たれる。
【0020】
ポンプ10においては、インペラ15の羽根19に設けられた拡幅部20と対向するケーシング18に当該拡幅部20に沿って傾斜した斜壁部21が存在することにより、インペラ15の駆動源側(モータ11側)の回転軸12近傍のエリア(空洞部)を無くすことができるため、乱流が発生せず、ポンプ10の送給効率が高まる。
【0021】
また、図1に示すように、インペラ15の羽根19の拡幅部20に沿って傾斜した斜壁部21をケーシング18に設けることにより、羽根19とケーシング18との隙間26を極小化しているため、気体に比べ粘性係数の高い液体中(水中)であっても抵抗の少ない状態でインペラ15が回転する。さらに、図3に示すように、インペラ15の羽根19を外周に向かうにつれて拡幅した形状としたことにより、送給する液体量(水量)を増加させることができるため、インペラ15の回転数を上げることなくポンプ10の送給効率を高めることができ、静粛性も優れている。
【0022】
一方、ポンプ10においては、図1に示すように、インペラ15の吐出口17側の端縁部19aの翼厚をLoとし、インペラ15の外径をDとし、シュラウド14の開口13からケーシング18の吸込口16に向かって突設されたベルリング25の厚さをL1としたとき、0<L1<30×Lo/Dの範囲とするとともに、ベルリング25とケーシング18との隙間27を0.5〜1.5mmの範囲としている。
【0023】
このように、翼厚Lo、インペラの外径D及びベルリング25の厚さL1が前記関係式0<L1<30×Lo/Dを満たすように設定したことにより、圧力の高いポンプ室から圧力の低い吸込口16へ逆流する水に対して抵抗となり、逆流する水を低減できるので、ポンプ10の送給効率がさらに高まる。
【0024】
また、ベルリング25とケーシング18との隙間27を0.5〜1.5mmの範囲としたことにより、当該隙間27から浸入する水を低減することができるため、送給効率の向上に有効である。さらに、隙間27を前記範囲としたことにより、ケーシング18に対するインペラ15の組み付けが容易となる。
【0025】
次に、図5に基づいて、本発明の実施形態である洋風大便器40について説明する。図5に示すように、洋風大便器40は、便器本体41、水タンク42、ポンプ10及び制御部43などで構成されている。図5に示すポンプ10は図1などに基づいて説明したポンプ10と同じものである。
【0026】
使用者が便器洗浄スイッチ(図示せず)を操作すると、ポンプ10が稼働し、水タンク42内の水Wが便器本体41に向かって送給される。便器本体41へ送給された水はリム流路44とゼット流路45とに分岐され、それぞれリム吐水及びゼット吐水として便器本体41内へ送り込まれる。リム吐水は便器本体41のボール部41a内を洗浄し、ゼット吐水はボール部41a内の汚物を排出する。
【0027】
このように、洋風大便器40は、リム吐水及びゼット吐水が同時に行われるため、瞬間的に大量の水を便器本体41へ送給する必要があるが、ポンプ10は小揚程かつ大流量の特性を発揮するため、短時間で大流量の水を送給することができる。このため、用便後のボール部41a内の汚物の排出及びボール部41aの洗浄がスムーズかつ的確に行われ、洋風大便器40は優れた排水・洗浄機能を発揮する。また、ポンプ10は比較的少ない回転で大流量の水を送給することができるため、静粛性にも優れている。
【産業上の利用可能性】
【0028】
本発明のポンプは、水洗便器や食器洗浄器などの給水手段として広く利用することができるほか、液体の送給手段として他の分野においても使用可能である。
【符号の説明】
【0029】
10 ポンプ
11 モータ
12 回転軸
12c 軸心
13 開口
14 シュラウド
15 インペラ
16 吸込口
17 吐出口
18 ケーシング
19 羽根
19a 端縁部
20 拡幅部
21 斜壁部
22 メカニカルシール
23 軸受け部
24 後壁部
25 ベルリング
26,27 隙間
28 バネ
29 パッキン
30 カーボンシール
31 セラミックシール
40 洋風大便器
41 便器本体
41a ボール部
42 水タンク
43 制御部
44 リム流路
45 ゼット流路
D インペラの外径
Lo 翼厚
1 ベルリングの厚さ
W 水

【特許請求の範囲】
【請求項1】
駆動源の回転力を伝達する回転軸と、前記回転軸に嵌入され液体の吸込側に開口が設けられたシュラウドを有するインペラと、前記インペラを収納するとともに前記開口の前面に位置する吸込口と前記インペラの外周と対向して位置する吐出口とを有するケーシングと、を備えたポンプにおいて、
前記インペラを構成する羽根に、前記回転軸の軸心から外周に向かうにつれて前記軸心方向に拡がる拡幅部を設け、前記拡幅部と前記軸心方向に対向する前記ケーシングに、前記拡幅部に沿って傾斜した斜壁部を設け、前記羽根と前記ケーシングとが対面する箇所は所定間隔の隙間を有していることを特徴とするポンプ。
【請求項2】
前記インペラの前記吐出口側端の翼厚をLoとし、前記インペラの外径をDとし、前記シュラウドの前記開口から前記吸込口側に向かって突設されたベルリングの厚さをL1としたとき、
0<L1<30×Lo/Dの範囲とするとともに、前記ベルリングと前記ケーシングとの隙間を0.5〜1.5mmの範囲としたことを特徴とする請求項1記載のポンプ。
【請求項3】
洗浄水の供給手段として請求項1または2記載のポンプを用いたことを特徴とする洋風大便器。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2010−190154(P2010−190154A)
【公開日】平成22年9月2日(2010.9.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−36917(P2009−36917)
【出願日】平成21年2月19日(2009.2.19)
【出願人】(000010087)TOTO株式会社 (3,889)
【出願人】(000213862)朝日興業株式会社 (11)
【Fターム(参考)】