(57)【要約】  【課題】  コンパクトかつ高効率で、小径の配管へのインライン組み込みに適した軸流ポンプを提供する。  【解決手段】  ハウジング２０内に配置された円筒形モータロータ１の周方向回転を、ハウジング２０の内周面２０ｂとこのモータロータ１の外周面１ａで構成されたすべり軸受によって支持するとともに、モータロータ１の上流側端面１ｃおよび下流側端面１ｄの近傍に、スラスト支持部材３Ａおよび３Ｂを配置する。この構成により、流体の流れの中心となるインペラ１３の回転軸心上に、流体の流れを阻害する部材を配置することなく、モータロータ１の周方向の回転と、流体送出の反力によるスラスト方向の荷重とを支持することができる。また、この軸流ポンプは、流体を押し出すインペラ１３がモータロータ１の内側に一体に形成されており、装置全体を軽量・コンパクトに構成することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直管状のハウジングと、このハウジングの内周にすきまを開けて配置された円筒形のモータロータと、このモータロータの内側に一体に形成された軸流回転翼と、前記モータロータと相対するハウジングの外周に配置されたモータステータとを備え、
前記モータロータは、このモータロータの両端面近傍にそれぞれ配置されたスラスト支持部材により、ハウジング長手方向の移動が規制されているとともに、その周方向の回転が、互いに対向する前記ハウジングの内周面とこのモータロータの外周面で構成されたすべり軸受によって支持されていることを特徴とする軸流ポンプ。
【請求項２】
前記モータロータおよび軸流回転翼の回転により、前記ハウジング内に満たされた流体を所定の方向に送出する軸流ポンプにおいて、
前記すべり軸受を構成するハウジングの内周面とモータロータの外周面の少なくとも一方に、前記モータロータの回転に伴って、これらの間に存在する流体を前記流体の送出方向と逆方向に向かって流動させる溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸流ポンプ。
【請求項３】
前記スラスト支持部材が、前記モータロータの内径よりも大きく、かつ、このモータロータの外径よりも小さな直径の穴を中心部に有する円板状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸流ポンプ。
【請求項４】
前記モータロータおよび軸流回転翼の回転により、前記ハウジング内に満たされた流体を所定の方向に送出する軸流ポンプにおいて、
前記流体の送出方向の下流側に位置する前記モータロータの端面と、このモータロータの端面と対向する前記円板状スラスト支持部材の端面の少なくとも一方に、前記モータロータの回転に伴って、これらの間に存在する流体を径方向外側に向かって流動させる溝が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の軸流ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の通路を構成する配管中に直線的に取り付けることのできるインライン形の軸流ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
軸流ポンプは、流体の通路となる管路の中にプロペラ型の羽根車（インペラ）を配置したもので、うず巻殻がなく、比較的高い回転速度で流体を軸方向に送り出すことができる。また、うず巻ポンプに比べると、その容積は１／２程度ですむうえ、構造が簡単かつ高効率であるという特徴を有する。
【０００３】
しかしながら、従来の軸流ポンプは、インペラを備える主軸を駆動するために、この主軸をポンプハウジングとなる管体の外まで延出せねばならず、この延出部のシール構造が複雑化してしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、この主軸をすべてハウジング内に納める手段として、モータのロータ部を主軸と一体に形成し、管体の外側に配置されたモータのステータ部によって、この主軸を駆動する方法が提案されている（例えば、特許文献１等を参照。）。
【０００５】
また、主軸と一体に回転するインナーマグネットと、管体の外側で回転するアウターマグネットとのカップリングによって、この主軸を正逆両方向に回転させる方法も提案されている（特許文献２を参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３７０７９号公報
【特許文献２】特開平６−３０７３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、以上のように主軸をすべてハウジング内に納めた構造の軸流ポンプは、モータロータとそれに繋がる主軸の周方向回転を支持するとともに、これらロータと主軸のスラスト方向（ハウジングの長手方向）の荷重を負荷する支持部材を、この主軸の軸方向両端部近傍にそれぞれ配設する必要がある。
【０００８】
しかしながら、この従来の主軸支持部材は、ハウジングの径方向略中央部（すなわち流体の流れの中心部）に比較的大きな構成物を配置しなければならないことから、流体の流れを阻害してしまい、ポンプ効率を低下させる要因となっていた。
【０００９】
また、軸流ポンプを構成する直管状ハウジングの内径が小さなポンプほど、この主軸支持部材によるロスが増大する傾向にあり、インライン化および更なる小型・軽量化が求められている車両用機器やパソコン関連機器等に用いられるポンプにおいては、このポンプ効率の低下が大きな問題となってくる。
【００１０】
本発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、コンパクトかつ高効率で、小径の配管へのインライン組み込みに適した軸流ポンプを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、直管状のハウジングと、このハウジングの内周にすきまを開けて配置された円筒形のモータロータと、このモータロータの内側に一体に形成された軸流回転翼と、前記モータロータと相対するハウジングの外周に配置されたモータステータとを備え、前記モータロータは、このモータロータの両端面近傍にそれぞれ配置されたスラスト支持部材により、ハウジング長手方向の移動が規制されているとともに、その周方向の回転が、互いに対向する前記ハウジングの内周面とこのモータロータの外周面で構成されたすべり軸受によって支持されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、配管中に直線的に取り付けることのできるインライン形の軸流ポンプにおいて、ハウジング内に配置された円筒形モータロータの周方向回転を、このハウジングの内周面との間のすべりで支持することにより、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１３】
すなわち、請求項１に記載の発明によれば、ハウジング内に配置された円筒形モータロータの周方向回転を、ハウジングの内周面とこのモータロータの外周面で構成されたすべり軸受によって支持することにより、従来の構成で必須であった主軸を省略することが可能になる。また、この主軸を省略できることから、主軸を軸支持するために配置されていた主軸支持部材を設ける必要がない。従って、本発明の軸流ポンプは、ハウジングの径方向略中央部、すなわち流体の流れの中心となる軸流回転翼の回転軸心上に、流体の流れを阻害する部材が配置されず、ポンプ効率の低下がない。
【００１４】
また、本発明の軸流ポンプは、流体を押し出す軸流回転翼が前記モータロータの内側に一体に形成されており、ポンプの長手方向寸法を短縮することができるとともに、前述の主軸および主軸支持部材を用いないことと相俟って、装置全体を軽量・コンパクトに構成することが可能になる。
【００１５】
なお、本発明による軸流ポンプの構成には、部品点数の削減によるコスト低減、ロータおよび回転翼を含む回転体の慣性（イナーシャ）の低下によるレスポンス向上、といったメリットもある。
【００１６】
ここで、前記モータロータおよび軸流回転翼の回転により、前記ハウジング内に満たされた流体を所定の方向に送出する軸流ポンプにおいては、前記すべり軸受を構成するハウジングの内周面とモータロータの外周面の少なくとも一方に、前記モータロータの回転に伴って、これらの間に存在する流体を前記流体の送出方向と逆方向に向かって流動させる溝が形成されている構成を、好適に採用することができる（請求項２）。
【００１７】
この発明は、モータロータの回転によって貧潤滑となるハウジングの内周面とモータロータの外周面との間に、ハウジング内の流体を強制循環させて、これらの面で構成されたすべり軸受の潤滑を良好に保とうとするものである。また、この構成によって、軸流回転翼の回転による流体送出の反力によって接触する、流体送出方向上流側のモータロータ端面と該上流側スラスト支持部材との間にも、潤滑作用を与える流体が送り込まれる。従って、本発明の軸流ポンプは、モータロータとハウジングの間およびモータロータと支持部材の間の潤滑が良好に維持され、その寿命が向上する。
【００１８】
次に、請求項３に記載の発明は、前記スラスト支持部材が、前記モータロータの内径よりも大きく、かつ、このモータロータの外径よりも小さな直径の穴を中心部に有する円板状に形成されていることを特徴とする。
【００１９】
モータロータの両端面近傍にそれぞれ配置されたスラスト支持部材は、流体の送出に起因するスラスト方向の力を受け止めることは勿論、前述のように流体の流れを阻害しないことが求められる。従って、モータロータのハウジング長手方向の移動を確実に規制しつつ、流体の流れを阻害しない形状としては、モータロータの内径よりも大きく、かつ、このモータロータの外径よりも小さな直径の穴を中心部に有する円板状が好ましい。また、この円板状スラスト支持部材は、加工が容易で低コストであるとともに、従来の複雑な形状の主軸支持部材に比べ、装置全体の長手方向寸法を短縮できるというメリットもある。
【００２０】
また、前記モータロータおよび軸流回転翼の回転により、前記ハウジング内に満たされた流体を所定の方向に送出する軸流ポンプにおいては、前記流体の送出方向の下流側に位置する前記モータロータの端面と、このモータロータの端面と対向する前記円板状スラスト支持部材の端面の少なくとも一方に、前記モータロータの回転に伴って、これらの間に存在する流体を径方向外側に向かって流動させる溝が形成されている構成を、好適に採用することができる（請求項４）。
【００２１】
この構成によって、請求項２に記載の発明と同様、モータロータの回転によって貧潤滑となるハウジングの内周面とモータロータの外周面との間に、ハウジング内の流体が循環するとともに、軸流回転翼の回転による流体送出の反力によって接触する、流体送出方向上流側のモータロータ端面と上流側円板状スラスト支持部材との間にも、潤滑作用を与える流体が送り込まれる。従って、本発明の軸流ポンプも、モータロータとハウジングの間およびモータロータと支持部材の間の潤滑が良好に維持されるとともに、その寿命が向上する。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明の軸流ポンプによれば、流体の流れの中心となる軸流回転翼の回転軸心上に、流体の流れを阻害する部材が配置されず、ポンプ効率の低下がない。また、流体を押し出す軸流回転翼がモータロータの内側に一体に形成されており、ポンプの長手方向寸法が短縮されるとともに、従来の軸流ポンプで用いられていた主軸および主軸支持部材を必要としないことと相俟って、装置全体を軽量・コンパクトに構成することが可能になる。従って、本発明の軸流ポンプは、コンパクトかつ高効率で、小径の配管へのインライン組み込みに適した軸流ポンプとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつこの発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態における軸流ポンプの構成を示す軸方向断面図であり、図２は図１のＡ矢視端面図である。なお、この軸流ポンプのモータロータ１の回転（矢印Ｂ方向）による流体の流れ方向を矢印Ｃ方向であるとした場合、図示左方（スラスト支持部材３Ａ側）を上流側、図示右方（スラスト支持部材３Ｂ側）を下流側、と表現する。
【００２４】
この実施形態における軸流ポンプは、例えば水やクーラント等を圧送するために用いられるものであり、流体の配管２１の途中にインラインで組み込まれている。この軸流ポンプのハウジング２０は、配管とほぼ同径の直管状であり、その外周面２０ａには、後述するモータロータ１を駆動するモータステータ２が配置されている。
【００２５】
モータロータ１は略円筒形であり、金属性の筒状体１２と、その外周に嵌合されたマグネット１１と、この筒状体１２の内周に嵌合固定された軸流回転翼（インペラ１３）とから構成されている。また、このモータロータ１の外周面１ａは、ハウジング内周面２０ｂの直径より若干小さな径に形成されており、このハウジング内周面２０ｂとモータロータ外周面１ａとの間には、すきまＳ１が形成されている。
【００２６】
本実施形態における軸流ポンプの特徴は、ハウジング２０内に配置された円筒形モータロータ１の周方向回転が、ハウジング内周面２０ｂと、このモータロータ１の外周面１ａとで構成されたすべり軸受によって支持されている点である。
【００２７】
また、モータロータ１の上流側端面１ｃおよび下流側端面１ｄの近傍には、モータロータ１の内径（１ｂ）よりも大きく、かつ、このモータロータ１の外径（１ａ）よりも小さな直径の穴を中心部に有する円板状のスラスト支持部材３Ａおよび３Ｂが配置されており、その下流側のスラスト支持部材３Ｂのモータロータ１に対向する端面３ｙには、図２のように、モータロータ１の回転（矢印Ｄ方向）に伴って流体を径方向外側に向かって流動させる溝３ｚが形成されている。
【００２８】
以上の構成によって、この軸流ポンプは、ハウジング２０の径方向略中央部、すなわち流体の流れの中心となるインペラ１３の回転軸心上に、流体の流れを阻害する部材を配置することなく、モータロータ１の周方向の回転と、流体送出の反力によるスラスト方向の荷重とを支持することができる。従って、本実施形態における軸流ポンプは、ハウジングの径方向略中央部に主軸や軸支持部材等を配設した従来の軸流ポンプに比べ、そのポンプ効率を向上させることができる。
【００２９】
また、下流側のスラスト支持部材３Ｂのモータロータ１に対向する端面３ｙに形成された溝３ｚ（ポンプアウト溝）の作用によって、ハウジング内周面２０ｂとモータロータ外周面１ａの間のすきまＳ１と、上流側のモータロータ端面１ｃとこれに対向する上流側円板状スラスト支持部材の端面３ｘの間のすきまＳ２にも、潤滑作用を与える流体が送り込まれる。従って、本実施形態における軸流ポンプは、モータロータ１とハウジング２０の間の摩擦、およびモータロータ１とスラスト支持部材３Ａ，３Ｂの間の摩擦・摩耗が低減され、その寿命およびポンプ効率が向上する。
【００３０】
なお、本実施形態においては、下流側のスラスト支持部材３Ｂの一方の端面３ｙに、ポンプアウト作用を有する溝３ｚを形成したが、本発明におけるこの溝の形状は、前記例に限定されるものではない。また、この溝は、スラスト支持部材の端面３ｙに対向するモータロータ１の下流側端面１ｄに形成してもよく、あるいはこれら両方の面に形成しても良い。
【００３１】
また、モータロータ１の端面１ｄに対向するスラスト支持部材３Ｂの端面３ｙにポンプアウト作用を有する溝３ｙを形成する代わりに、図３のように、ハウジング２０の内周面２０ｂに、このハウジング内周面２０ｂとモータロータ外周面１ａの間のすきまＳ１に存在する流体を上流方向に向かって流動させる溝２０ｖを形成しても良い。この溝２０ｖも、前記の溝３ｚと同様、ハウジング内周面２０ｂと対向するモータロータ１の外周面１ａに形成しても良く、またその溝形状も限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態における軸流ポンプの構成を示す軸方向断面図である。
【図２】図１のＡ矢視端面図である。
【図３】本発明の実施形態における軸流ポンプの別の構成を示す軸方向断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    モータロータ
１ａ  外周面
１ｂ  内周面
１ｃ  端面（上流側）
１ｄ  端面（下流側）
２    モータステータ
３Ａ  スラスト支持部材（上流側）
３ｘ  端面
３Ｂ  スラスト支持部材（下流側）
３ｙ  端面
３ｚ  溝
１１  マグネット
１２  筒状体
１３  インペラ
２０  ハウジング
２０ａ  外周面
２０ｂ  内周面
２０ｖ  溝
２１  配管
【図１】
2006037918.tif 000003
【図２】
2006037918.tif 000004
【図３】
2006037918.tif 000005