(57)【要約】【課題】  ロータに汚染物が堆積しないウェットロータ型サーキュレータを提供する。【解決手段】  一定量の制御流体がロータチャンバ内にシールされており、ロータチャンバは、循環するシステム流体が流入しないようにシールされている。【選択図】      図２
2006052736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環水式の加熱又は冷却システム内で流体を循環させるためのサーキュレータであって、
（ａ）ウェットロータ型サーキュレータのモータを備え、前記モータが、
モータハウジングと、
モータハウジング内に配置され、且つ循環流体からシールされたステータと、
ステータ内に配置されたロータチャンバであって、循環流体がロータチャンバ内に入らないように循環流体からシールされたロータチャンバと、
ロータチャンバ内に密閉された制御流体と、
ロータチャンバ内に配置され、且つ制御流体と接触するロータと、
ロータの一端に取り付けられたインペラとを含み、前記ステータと前記ロータが、互いに対して、ステータが励起されるとロータが回転されるように構成されており、
前記サーキュレータが、さらに、
（ｂ）モータハウジングに固定されたポンプケーシングを備え、前記ポンプケーシングが、
ポンプケーシングに流入する循環流体を受け入れるための、循環水式加熱システムのパイプに取り付けられるように構成された入口端と、
インペラがモータからその内部に延在するケーシングボリュートであって、ポンプケーシングの入口と流体連通しているケーシングボリュートと、
ポンプケーシングから流れる循環流体を排出させるための、循環水式加熱システムのパイプに取り付けられるように構成された出口端とを含むサーキュレータ。
【請求項２】
ロータチャンバが、均圧化シールにより循環流体からシールされている請求項１に記載のサーキュレータ。
【請求項３】
均圧化シールがダイヤフラムシールを含む請求項２に記載のサーキュレータ。
【請求項４】
均圧化シールが、ベローズシール又は動的ピストンシールを含む請求項２に記載のサーキュレータ。
【請求項５】
ロータチャンバが、循環流体から、リップシール及びＶリングシールから成る群から選択される動的シールによりシールされる請求項１又は２に記載のサーキュレータ。
【請求項６】
動的シールが、ばね付勢式の、単一のリップシール、２重リップシール及び３重リップシールから群から選択される請求項５に記載のサーキュレータ。
【請求項７】
ロータチャンバが、循環流体から、回転要素及び静止要素を含む機械的シールによりシールされる請求項１又は２に記載のサーキュレータ。
【請求項８】
回転要素が、ロータのシャフト部の周囲にプレス嵌めされるように構成されている請求項７に記載のサーキュレータ。
【請求項９】
静止要素が、モータハウジングの受け入れ部にプレス嵌めされるように構成されている請求項８に記載のサーキュレータ。
【請求項１０】
前記機械的シールが、スラストベアリングとして作用するように構成され、ロータがインペラに向かって軸方向移動することを防止する請求項７に記載のサーキュレータ。
【請求項１１】
さらに、ロータブッシュ／スラストワッシャ組立体が、ロータの、インペラが取り付けられた端部に対して反対側の端部に、ロータを支持するように配置及び構成されている請求
項１に記載のサーキュレータ。
【請求項１２】
ロータブッシュが、加工されたポリマーを含む請求項１１に記載のサーキュレータ。
【請求項１３】
ウェットロータ型サーキュレータのモータであって、
モータハウジングと、
モータハウジング内に配置され、且つ循環流体からシールされたステータと、
ステータ内に配置されたロータチャンバであって、循環流体がロータチャンバ内に入らないように循環流体からシールされたロータチャンバと、
ロータチャンバ内に密閉された制御流体と、
ロータチャンバ内に配置され、且つ制御流体と接触するロータと、
ロータの一端に取り付けられたインペラとを含み、前記ステータと前記ロータが、互いに対して、ステータが励起されるとロータが回転されるように構成されているモータ。
【請求項１４】
循環水式の加熱又は冷却システム内で流体を循環させるためのサーキュレータであって、
（ａ）ウェットロータ型サーキュレータのモータを備え、前記モータが、
モータハウジングと、
モータハウジング内に配置され、且つ循環流体からシールされたステータと、
ステータ内に配置されたロータチャンバと、
ロータチャンバ内に配置され、且つロータシャフトを含むロータと、
ロータシャフトを、ロータの第１の側にてシールするために配置された動的シールであって、ロータが第１の方向に軸方向移動することを防止するように構成された動的シールと、
ロータの第２の側にてロータシャフトの周囲に配置されたロータブッシュ／スラストワッシャ組立体であって、ロータが第２の方向に軸方向移動することを防止するように構成されたロータブッシュ／スラストワッシャ組立体と、
ロータシャフトの一端に取り付けられたインペラとを含み、前記ステータと前記ロータが、互いに対して、ステータが励起されるとロータが回転されるように構成されており、前記サーキュレータが、さらに、
（ｂ）モータハウジングに固定されたポンプケーシングを備え、前記ポンプケーシングが、
ポンプケーシングに流入する循環流体を受け入れるための、循環水式加熱システムのパイプに取り付けられるように構成された入口端と、
インペラがモータからその内部に延在するケーシングボリュートであって、ポンプケーシングの入口と流体連通しているケーシングボリュートと、
ポンプケーシングから流れる循環流体を排出させるための、循環水式加熱システムのパイプに取り付けられるように構成された出口端とを含むサーキュレータ。
【請求項１５】
循環水式の加熱又は冷却システム内で流体を循環させるためのサーキュレータであって、
（ａ）ウェットロータ型サーキュレータのモータを備え、前記モータが、
モータハウジングと、
モータハウジング内に配置されたステータと、
ステータ内に配置されたロータチャンバと、
ロータチャンバ内に配置されたロータと、
ロータの一端に取り付けられたインペラとを含み、
ステータとロータが、互いに対して、ステータが励起されるとロータが回転されるように構成されており、
前記サーキュレータが、さらに、
（ｂ）モータハウジングに固定されたポンプケーシングを備え、前記ポンプケーシングが、
ポンプケーシングに流入する循環流体を受け入れるための、循環水式加熱システムのパイプに取り付けられるように構成された入口端と、
インペラがモータからその内部に延在するケーシングボリュートであって、ポンプケーシングの入口と流体連通しているケーシングボリュートと、
ポンプケーシングから流れる循環流体を排出させるための、循環水式加熱システムのパイプに取り付けられるように構成された出口端とを含み、
モータハウジングとポンプケーシングが、ポンプケーシングをモータハウジングに対して回転させることによりポンプケーシングがモータハウジングに固定され得るように構成されているサーキュレータ。
【請求項１６】
モータハウジングとポンプケーシングが、直角回転により連結され得るように構成されている請求項１５に記載のサーキュレータ。
【請求項１７】
モータハウジングとポンプケーシングが、ピンと溝との取り付けシステムを含む請求項１５に記載のサーキュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば循環水式の加熱（暖房）システムに用いるためのウェットロータ型サーキュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーキュレータは、温水又はエチレングリコール溶液を、循環水式の加熱システム内で循環させるために一般に用いられている。このようなサーキュレータは、概して、ロータから成るモータにより駆動されるインペラを含み、ロータは、ロータを取り囲むステータにより発生される磁界に応答して回転する。サーキュレータのタイプの１つに、いわゆる「ウェットロータ型サーキュレータ」(wet rotor circulator)があり、このサーキュレータにおいて、ロータがロータチャンバ内に支持され、ロータチャンバ内に、循環している流体（「システム流体」(都ystem fluid煤j)が入ることが許容されている。ロータチャンバは、周囲のステータ内に支持されたロータスリーブを含む。ステータは、ロータチャンバ内を循環するシステム流体からシールされている。典型的に、ロータシャフトは１対のロータベアリングにより支持され、ロータベアリングの一方はロータより上に配置され、他方はロータより下に配置されている。
【特許文献１】米国特許第３７１６３０９号明細書
【特許文献２】米国特許第３８５０５５０号明細書
【特許文献３】米国特許第３９６９０４０号明細書
【特許文献４】米国特許第４４０４４８３号明細書
【特許文献５】米国特許第４５１６９１５号明細書
【特許文献６】米国特許第４５４９８４９号明細書
【特許文献７】米国特許第４７７３８２２号明細書
【特許文献８】米国特許第５０２８２１８号明細書
【特許文献９】米国特許第５３３２３６９号明細書
【特許文献１０】米国特許第５３５６２６６号明細書
【特許文献１１】米国特許第５４０７３３１号明細書
【特許文献１２】米国特許第５６１３８４５号明細書
【特許文献１３】米国特許第５６２４２４４号明細書
【特許文献１４】米国特許第５９４１６９５号明細書
【特許文献１５】米国特許第６０２２１９６号明細書
【特許文献１６】米国特許第６１４０７２５号明細書
【特許文献１７】米国特許第６５７７０３５  Ｂ２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
システム流体は、ロータベアリングの潤滑化に役立ち、また、モータにより発生される騒音を減衰させる。しかし、システム流体は、石灰及び他の鉱物、例えば酸化鉄などの汚染物をしばしば運び、これらの汚染物は、熱いロータシャフト及びロータベアリングレースの上に堆積し易い。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、ロータチャンバがシステム流体からシールされたウェットロータ型サーキュレータであって、ロータチャンバが或る量の密閉された制御液体を収容しているサーキュレータを特徴とする。概して、制御液体は、ロータシャフト上に堆積するであろう汚染物質を実質的に含まない。従って、潤滑化と騒音減衰が、ロータ又はモータの他の部品を腐食及び損傷せずに行われる。
【０００５】
本発明は、一態様において、流体を循環水式の加熱又は冷却システム内で循環させるための、ウェットロータ型サーキュレータモータを備えたサーキュレータであって、前記モータが、（ａ）モータハウジングと、（ｂ）モータハウジング内に配置され、且つ循環流体からシールされたステータと、（ｃ）ステータ内に配置されたロータチャンバであって、循環流体がロータチャンバに入らないように循環流体からシールされたロータチャンバと、（ｄ）ロータチャンバ内に密閉された制御流体と、（ｅ）ロータチャンバ内に配置され、且つ制御流体と接触するロータと、（ｆ）ロータの一端に取り付けられたインペラとを含み、前記ステータと前記ロータが、互いに対して、ステータが励起されるとロータが回転されるように構成されたサーキュレータを特徴とする。サーキュレータは、また、モータハウジングに固定されたポンプケーシングを備え、ポンプケーシングは、ポンプケーシングに流入する循環流体を受け入れるための、循環水式加熱システムのパイプに取り付けられるように構成された入口端と、インペラがモータからその内部に延在するケーシングボリュートであって、ポンプケーシングの入口と流体連通しているケーシングボリュートと、ポンプケーシングから流れる循環流体を排出させるための、循環水式加熱システムのパイプに取り付けられるように構成された出口端とを含む。
【０００６】
幾つかの実施形態が以下の特徴の１以上を含む。ロータチャンバは、均圧化シールにより循環流体からシールされ得る。均圧化シールはダイヤフラムシールを含み得る。或いは、均圧化シールは、ベローズシール又は動的ピストンシールを含み得る。ロータチャンバは、また、循環流体から、回転部品及び静止部品を含む機械的シールによりシールされ得る。この場合、回転部品は、ロータのシャフト部周囲にプレス嵌めされるように構成されることができ、静止部品は、モータハウジングの受け入れ部にプレス嵌めされるように構成され得る。機械的シールは、スラストベアリングとして作用するように構成されることができ、ロータがインペラに向かって軸方向移動することを防止する。別の実施形態において、ロータチャンバは、循環流体から、Ｖ字状シール及びリップシールから成る群から選択される動的シールによりシールされ得る。サーキュレータは、さらに、ロータブッシュ／スラストワッシャ組立体を含み、この組立体は、ロータを、ロータの、インペラが取り付けられた端部に対して反対側の端部にて支持するように配置及び構成されている。ロータブッシュは、例えば、加工されたポリマーから形成され得る。
【０００７】
別の態様において、本発明は、上記の特徴のいずれかを有するウェットロータ型サーキュレータのモータを特徴とする。
本発明は、また、ウェットロータ型サーキュレータのモータであって、（ａ）モータハウジングと、（ｂ）モータハウジング内に配置され、且つ循環流体からシールされたステータと、（ｃ）ステータ内に配置されたロータチャンバと、（ｄ）ロータチャンバ内に配置されたロータと、（ｅ）ロータシャフトをロータの第１の側にてシールするために配置された動的シールであって、ロータが第１の方向に軸方向移動することを防止するように構成された動的シールと、（ｆ）ロータシャフトの周囲に、ロータの第２の側にて配置されたロータブッシュ／スラストワッシャ組立体であって、ロータが第２の方向に軸方向移動することを防止するように構成されたロータブッシュ／スラストワッシャ組立体と、（ｇ）ロータシャフトの一端に取り付けられたインペラとを含み、ステータとロータが、互いに対して、ステータが励起されるとロータが回転されるように構成されているウェットロータ型サーキュレータのモータを特徴とする。本発明は、また、このようなモータを含むサーキュレータを特徴とする。
【０００８】
さらに別の態様において、本発明は、循環水式の加熱又は冷却システム内で流体を循環させるためのサーキュレータであって、ウェットロータ型サーキュレータのモータとポンプケーシングとを備えるサーキュレータを特徴とする。ウェットロータ型サーキュレータのモータは、モータハウジングと、モータハウジング内に配置されたステータと、ステー
タ内に配置されたロータチャンバと、ロータチャンバ内に配置されたロータと、ロータの一端に取り付けられたインペラとを含み、ステータとロータが、互いに対して、ステータが励起されるとロータが回転されるように構成されている。ポンプケーシングはモータハウジングに固定されており、ポンプケーシングに流入する循環流体を受け入れるための、循環水式加熱システムのパイプに取り付けられるように構成された入口端と、インペラがモータからその内部に延在するケーシングボリュートであって、ポンプケーシングの入口と流体連通しているケーシングボリュートと、ポンプケーシングから流れる循環流体を排出させるための、循環水式加熱システムのパイプに取り付けられるように構成された出口端とを含む。モータハウジングとポンプケーシングは、ポンプケーシグをモータハウジングに対して回転させることによりポンプケーシングがモータハウジングに固定され得るように構成されている。
【０００９】
例えば、モータハウジングとポンプケーシングとは、直角回転により連結され得るように構成され得る。ピンと溝との取り付けシステム、例えば、モータハウジング上のピンと、ポンプケーシング上の対応する溝、又は、モータハウジング上の溝と、ポンプケーシング上の対応するピンを、モータハウジングとポンプケーシングを連結するために用い得る。モータハウジングとポンプケーシングを回転係合により連結することにより、これらの部品を、ボルト又は他の固定具を必要とせずに容易に組み立て、また、サーキュレータの整備のために容易に分解することが可能となる。
【００１０】
本発明の１以上の実施形態を添付図面に記載し、且つ下に説明する。本発明の他の特徴及び利点が、詳細な説明及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１を参照すると、ウェットロータ型サーキュレータ１００が、モータ（図２に示し、以下に説明する）を収容しているモータハウジング１０１と、ポンプケーシング３００（ボリュートととも称する）とを含む。ポンプケーシング３００は、入口３１０、インペラ１２８（図２）を収容しているケーシングボリュート３２０、及び、出口３３０を画成している。モータが作動されると、流体が入口端３１０に流入し、ケーシングボリュート３２０を通過する。流体はインペラ１２８の中央に流入し、回転して外側に吐出され、ポンプケーシングから、出口端３３０を通って出る。サーキュレータは、コントローラ（図示せず）を含み得る。適切なコントローラは、例えば、米国特許第５，４４３，２０７号に記載されており、この特許の完全な開示を援用して本文の記載の一部とする。動作において、サーモスタット（図示せず）が、サーキュレータが備えられているビルディングの領域の温度変化により閉じるとき、コントローラは、線間電圧をサーキュレータ１００に流してポンプを作動させ、これにより、流体が、循環水式の加熱又は冷却システム内で循環される。
【００１２】
図２を参照すると、サーキュレータ１００は、ロータチャンバ１３２を画成するロータスリーブ１２２を含み、ロータスリーブ内に、ロータ１０２、ロータシャフト１２０、及び、ロータを支持するベアリングとして共に作用するスラスト減衰ワッシャ１１８とロータブッシュ１２１から成るロータ組立体が収容されている。ロータスリーブ１２２は、モータハウジング１０１内に収容されたステータ１２４の中央に配置されている。インペラ１２８はロータシャフトの一端１３０に取り付けられ、ポンプケーシング３００内に突出し、ポンプ作用を行う。ステータの巻線が電気的に励起すると、発生した磁界がロータの巻線と相互作用し、ロータ１０２及びシャフト１２０を回転させる。この回転がインペラ１２８を回転させ、循環流体、すなわちシステム流体を、ケーシングボリュート３２０内に流通させる。
【００１３】
発明の背景にて先に論じたように、システム流体の一部がロータチャンバを通過し、ロ
ータ及びロータチャンバ内の他の部品を汚染物質に露出させ、こうして、腐食及び損傷が生じる可能性がある。ロータをシステム流体中の汚染物質から保護するために、ウェットロータ型サーキュレータ１０において、ロータチャンバ１３２はシステム流体からシールされている。制御流体がこのチャンバ内に密閉されている。制御流体は、以下の目的を含む幾つかの目的を満たす。すなわち、（ａ）ロータを支持するベアリング（すなわち、ロータブッシュ及びスラスト減衰ワッシャ）を潤滑化し、これにより、過剰な磨耗を防止する；（ｂ）ロータを冷却し；（ｃ）騒音を減衰させる。ロータスリーブ１２２の外面と、ステータを収容しているモータハウジング１０１の内面と、上側キャップ１３６との間に画成されたステータチャンバ１３３が、全ての流体、すなわち、システム流体及び制御流体の両方からシールされて、ステータを保護する。
【００１４】
ロータチャンバ１３２は、システム流体から、２つのシールによりシールされる。シールの１つは、２部品から成る、ばね付勢リップシール１３４である。リップシール１３４は、ロータシャフトが上側キャップ１３６を通って上方に延在しているロータシャフト上端の周囲をシールする。もう１つは、温度の変動中にロータチャンバ１３２とケーシングボリュート３２０間の圧力を均等化するように働くダイヤフラムシール１４０である。ダイヤフラムシール１４０はプレスリング１４２により所定位置に保持される。これらのシールの両方に関し、以下により詳細に説明する。リップシールが、システム流体をロータチャンバ内に、ほとんど又は全く漏出させないことが概して重要である。システム流体がロータチャンバに侵入することにより、ダイヤフラムシールが、ダイヤフラムシールの設計限界を超えて膨張し、且つ／又は、制御流体の不都合な汚染を生じることがあるからである。
【００１５】
制御流体はロータチャンバ１３２内に、これらのシールにより密閉され、そしてまた、ロータスリーブ１２２の上側周囲及び下側周囲をシールする１対の固定用シールによりシールされている。この１対のシールは、上側周囲におけるスリーブシール１４４と、下側周囲にて下側キャップ６０１に取り付けられたＯリング１４６とである。
【００１６】
ステータチャンバ１３３は、先に論じたシールにより制御流体に対してシールされ、システム流体に対して、液圧ケーシングＯリング１４８によりシールされる。Ｏリング１４８は、ポンプケーシング３００と上側キャップ１３６の間にシールをもたらす。
【００１７】
ダイヤフラムシール１４０が、図３〜図３Ｃに詳細に示されている。ダイヤフラムシール１４０は、システム流体とロータチャンバ間の圧力を均一化するように設計され、好ましくは、極く僅かの圧力差（例えば、２ｐｓｉ未満、好ましくは０．５ｐｓｉ未満、より好ましくは０）を、温度が約１４９℃（３００°Ｆ）まで変化する間、例えば、約−１２℃〜１４９℃（約１０°Ｆ〜３００°Ｆ）の温度循環の間維持する。このような温度循環は、典型的に、モータが始動又は停止されるときに生じ、システム流体を熱膨張させる。わずかな（好ましくは０）圧力差を維持することが、リップシールの寿命を延ばすことに役立ち、また、リップシールを回転させるために必要な回転力を低くすることにより、概して動力消費量を低減する。ダイヤフラムは、室温より低温（例えば、約２１℃〜−１２℃（約７０°Ｆ〜１０°Ｆ））への冷却に適応するように設計された第１の部分１４１、及び、室温より高温（例えば、約２１℃〜１４９℃（約７０°Ｆ〜３００°Ｆ））への加熱に適応するように設計された、より大きい部分１４３を含む。ダイヤフラムシール１４０が所定位置に、例えば、図２に示した位置にあるとき、室温状態で、第１部分１４１が上方に膨らみ、第２部分１４３が下方に膨らむ。ダイヤフラムシールの第１部分及び第２部分の壁厚及び柔軟性は、予測される温度循環状態にて低い又はゼロの望ましい圧力差をもたらすように選択される。壁厚は、例えば、約０．３８１ｍｍ〜０．７６２ｍｍ（約０．０１５インチ〜０．０３０インチ）である。ダイヤフラムシールに用いるのに適した材料の例は、過酸化物加硫エチレン・プロピレン・ジエン・ターポリマー（ＥＰＤＭ）ゴム
である。他の適切な材料は、望ましい時効硬化特性を有する（すなわち、製品の予測寿命中(７年〜１０年程度の間)に、脆化又はひび割れによりシール特性を失なわない）他のエラストマを含む。適切な材料は、柔軟で弾性であり、且つ、約５０〜７０のショアＡ硬度を有し得る。
【００１８】
ダイヤフラムを所定位置にシールし且つ保持するプレスリング１４２が図４〜図４Ａに示されている。プレスリングは、ダイヤフラムシールを所定位置に締り嵌めにより保持する寸法につくられる。ダイヤフラムシールのリム１４５（図３Ｃ）をプレスリングの周囲で伸張させ、次いでプレスリングを上側キャップ１３６の受け入れ部に押し込む。このようにプレスリングを上側キャップに押し込むことが、ゴム弾性のダイヤフラムシールを圧縮し、システム流体と制御流体の間に静的シールをもたらす。概して、プレスリングは、腐食しない材料から、例えば、ステンレス鋼などの非鉄材料から形成される。
【００１９】
ばね荷重式リップシール１３４が図５に詳細に示されている。リップシール１３４はエラストマ製本体６１０を含み、本体６１０は、ほぼ円筒状の外壁６１４を画成する外側スカート６１２を含み、また、リム部６１６、及び、リム部６１６より大きい壁厚を有するベース部６１８を含む。外側スカート６１２は、上側キャップ１３６の受け入れ穴にプレス嵌めされて（図２）、固定用シールをもたらす。支持部材６２０（例えばステンレス鋼からつくられた）がベース部６１８に埋め込まれて、外側スカートに寸法安定性をもたらし、リップシールが穴から外されることを防止する。支持部材６２０は、図示されているように、断面がほぼＬ字状である。外側スカート６１２は、支持部材６２０の一部が埋め込まれているウェブ６２４により、内側の動的（運動用）シール部６２２に接続されている。ウェブ６２４及び支持部材６２０が、外側スカートと内側の運動用シール部とを、所望の間隔を有する関係に維持する。内側の動的シール部６２２は、サーキュレータ使用中の回転ロータシャフト１２０（図２）に対する動的シールを形成する内側壁６２６を画成している。円筒壁６２６の内径は、ロータシャフトの直径よりもわずかに（例えば０．６〜０．７ｍｍ）小さく、こうして水密シールが形成される。このシールは、コイルばね６２８（例えばステンレス鋼ばね）により加えられる圧力により増強される。コイルばね６２８は、圧縮圧力を、内壁６２６に隣接したシール部６２２の外面６３０に加える。これが、動的シールを、長期間にわたって、例えば、エラストマ材料が伸張及び／又は時効硬化しても維持することを補助する。
【００２０】
本発明にて用いられるロータブッシュ／ワッシャ組立体及びスラスト減衰ワッシャが、それぞれ図６及び図６Ａに詳細に示されている。図６Ａを参照すると、スラスト減衰ワッシャ１１８はエラストマ部１１７を含み、エラストマ部１１７は、剛性ワッシャ１１９、例えば打抜きステンレス鋼ワッシャ上にオーバーモールドされている。エラストマ部は、ＥＰＤＭ又は他の適切な弾性材料から形成されることができ、好ましくは、騒音および振動を減衰させるための十分な厚さ、例えば約１ｍｍ〜２ｍｍを有する。良好な減衰のためには、比較的柔軟なエラストマ、例えば、７０ショアＡより小さい硬度、より好ましくは、約４０ショアＡ〜６０ショアＡ硬度を有するエラストマが選択される。
【００２１】
ロータ１０２は、ロータブッシュ１２１及びスラスト減衰ワッシャ１１８により下から支持される。リップシール１３４は、スラストベアリングとして作用するように構成されず、従って、スラストベアリング６０６及びスラスト減衰ワッシャ１１８Ａが、図２に示されているように、概してロータより上に設けられる。スラスト減衰ワッシャ１１８Ａの構造は、スラスト減衰ワッシャ１１８の構造とほぼ類似である。スラストベアリング６０６は、概して、低摩擦加工ポリマー、又は、良好な耐久性及び潤滑性を有する他の材料から形成され、これらの材料は、スラストベアリングが、スラスト減衰ワッシャ１１８Ａのステンレス鋼部とリップシール１３４との間に潤滑な境界面をもたらすことを可能にする。この潤滑な境界面は、リップシールへの損傷を防止し、騒音を最小限にする。スラスト
ベアリング６０６、スラスト減衰ワッシャ１１８Ａ、及び、ロータブッシュ／ワッシャ組立体１２１／１１８を、上側スリーブベアリング及び下側スリーブベアリングの代わりに用いることにより、サーキュレータの組立が容易になり、また、位置合わせの問題を最小化し得る。
【００２２】
図６を参照すると、剛性ワッシャ１１９はロータブッシュ１２１と接触し、摩擦係数の低い動的スラストベアリングをもたらしてトルクを最小化し、それにより動力消費量を最小化し、良好なポンプ効率をもたらす。ロータブッシュ１２１は、好ましくは、単一の一体的部品であり、スリーブ部１２３及びスラスト部１２５を含む。ロータブッシュは、例えば、湿潤環境にて良好に機能する低摩擦加工ポリマーから形成され得る。ブッシュは、また、アルミナセラミック又はカーボンから形成され得る。ロータブッシュが形成される材料は、スラスト部が過度に摩耗せずに予測荷重に耐えることを可能にするように、概して、十分に高い圧力速度基準を有する。幾つかの用途に関し、ロータブッシュは、約１２．２ｋｇ（２７ポンド）までの軸方向荷重に、製品寿命を通じて、例えば、少なくとも７年間の断続使用（すなわち、７年間で平均２５，０００時間／年動作し、７年間で始動及び停止を８５，０００回〜９０，０００回行う）にて耐えられるべきである。幾つかの好ましいサーキュレータは、このような荷重に、１０年間の断続使用を通じて耐えられるロータブッシュを含む。
【００２３】
適切な制御流体は、サーキュレータの予測使用環境、例えば、サーキュレータが露出されることが予測される温度及び圧力範囲に耐えることができる。好ましい制御流体は、ロータ及び／又はベアリング面の腐食又は損傷を生じ得る汚染物質、例えば石灰及び酸化鉄を、実質的に含まない。適切な制御流体は、脱イオン水、誘電流体、グリコール（例えば、エチレン及び／又はプロピレングリコール）、脱イオン水溶液及びグリコール溶液を含む。制御流体は、１以上の添加剤、例えば腐食防止剤を含み得る。システム流体が、入浴及び／又は飲用に用いられることがあるならば、制御流体がロータチャンバから万一漏出した場合のことを考慮して、制御流体が食品グレードの流体であることが望ましいであろう。概して、制御流体が、制御流体と接触するであろう部品に用いられている材料に適合していることが必要である。多くの用途に関し、制御流体が、約−３．９℃〜１４９℃（約２５°Ｆ〜３００°Ｆ）の範囲の温度で動作可能であることが好ましい。
【００２４】
サーキュレータを組み立てるためのプロセスが、図７〜図７Ｈに図式的に示されている。最初に、ロータスリーブの下方周囲をシールする下側キャップ６０１及びＯリング１４６をモータハウジング１０１内に配置し（図７）、次いで、ステータ１２４、ロータスリーブ１２２、及びロータブッシュ１２１を配置する（図７Ａ）。次に、ロータ１０２、ロータシャフト１２０、スラストベアリング６０６、並びにスラスト減衰ワッシャ１１８及び１１８Ａを、部分組立品（サブアセンブリ）として組み立て（図７Ｂ）、それをモータハウジング１０１内に配置する（図７Ｃ）。これと同じステップにて、上側スリーブシール１４４をロータスリーブ１２２に取り付ける（図７Ｃ）。上側キャップ１３６、ダイヤフラムシール１４０、プレスリング１４２及びリップシール１３４を部分組立品として組み立て（図７Ｄ）、モータハウジング内に配置する（図７Ｅ）。次いで、インペラ１２８をロータシャフト１２０の端部１３０に取り付け（図７Ｆ）、Ｏリング１４８をポンプケーシング３００内に取り付け（図７Ｇ）、ポンプケーシング３００をモータハウジング１０１に固定する（図７Ｈ）。ポンプケーシング３００はモータハウジングに、モータハウジングのフランジ６４２上のピン６４０（図７Ｆ）を、ポンプケーシング３００上の対応するロック溝６４４（図７Ｇ）に係合させることにより、直角回転により、容易に且つ迅速に固定され得る。
【００２５】
ロータチャンバ１３２に、十分な量の制御流体を、ロータ及び他の部品を挿入したときにロータチャンバが完全に流体で満たされるように充填する。制御流体は、ロータの挿入
前、挿入中、及び／又は挿入後に、一度に、又は幾つかの段階に分けて加えられ得る。残存空気は全てロータチャンバから排出され、従って、サーキュレータが動作中に加圧されるときに、圧縮される空気は存在しないことになる。制御流体は、概して周囲の製造温度（典型的に、約１５．６℃〜３２．２℃（６０°Ｆ〜９０°Ｆ））にて加えられる。
【００２６】
本発明の多くの実施形態を記載してきた。しかし、様々な変更が、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに成され得ることが理解されるであろう。
例えば、先に述べたようにサーキュレータが単一のベアリングを含むことが概して好ましいが、必要であれば、２つのベアリングを用い得る。図８を参照すると、サーキュレータ５００が、ロータ５０６を支持する１対の上側スリーブベアリング５０２及び下側スリーブベアリング５０４とを含む。
【００２７】
また、先に論じたダイヤフラムシールの代わりに、他のタイプの均圧化シールを用い得る。例えば、均圧化シールはベローズシールであってよく、このシールは、例えば、予測される熱サイクル状態下で材料疲労による故障なしに機能できるエラストマ材料又は非鉄金属から形成され得る。適切な均圧化シールの別の例は、熱膨張に適応するために軸方向に移動するように構成された動的ピストンシールである。
【００２８】
さらに、図２及び図５に示したリップシールを、類似の動的シール機能をもたらす他のタイプのシールに替えてもよい。例えば、シールは、図８に示されているようなｖリングシール５０８であってよい。他の適切な動的シールは、ばね荷重式及び非ばね荷重式の、単一、２重、及び３重のリップシールを含む。
【００２９】
また、リップシールを、図９に示されているような、２部品構成の機械的シールに代えることもできる。２部品構成の適切な機械的シール３３４が図１０に詳細に示されている。図１０に示されているように、機械的シール３３４は、静止部品１５０及び回転部品１５２を含む。静止部品は、エラストマブート１５４（例えば、ＥＰＤＭゴム、又は、時効硬化に耐える他の弾性材料から形成される）、及び、剛性の静的シール１５６を含む。好ましくは、剛性シールは、磨耗環境にて良好に機能する材料、例えば、炭化ケイ素から形成される。静止部品１５０は、上側キャップ１３６の受け入れ部にプレス嵌めされ、エラストマブートを圧縮して静的シールを形成する。回転部品１５２は金属カラー１５８を含み、カラー１５８内に、圧縮ばね１６０、回転する主要シャフトシール１６２、及び、エラストマ製の第２シャフトシール１６４を含む。主要シャフトシール１６２は静的剛性シール１５６に対して回転し、それにより、これらの２つの剛性部品の間に動的な回転境界面をもたらす。第２シャフトシール１６４はロータシャフト上にプレス嵌めされ、シャフトに対する固定シールをもたらす。圧縮ばね１６０は、回転部品１５２を静止部品１５０に対して付勢し、且つ、この機械的シールがロータの軸方向上方への移動を防止する振動緩衝体（動的スラストベアリング）として作用することを可能にする。好ましくは、カラー及びばねは、腐食防止のためにステンレス鋼から形成され、主要シャフトシールは、磨耗環境にて良好に機能する材料、例えば、炭化ケイ素から形成される。第２シャフトシールは、ＥＰＤＭ又は他の適切なエラストマ材料から形成され得る。
【００３０】
また、本発明のサーキュレータが異なるタイプのモータを含んでもよい。例えば、モータは、永久磁石又はかご形ロータを有するＡＣモータ又はＤＣモータのいずれのタイプであってもよく、巻線要素、積層ロータ又は鉄芯を有するモータ；隈取モータ；スイッチリラクタンスモータ及びステッパモータを含むが、これらに限定されない。モータは、同期モータであっても非同期モータであってもよい。
【００３１】
他の実施形態は特許請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ウェットロータ型サーキュレータの斜視図。
【図２】図１に示したウェットロータ型サーキュレータの断面斜視図。
【図３】図１のサーキュレータに用いられるダイヤフラムの上面図。
【図３Ａ】図３のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図３Ｂ】図１のサーキュレータに用いられるダイヤフラムの底面図。
【図３Ｃ】図１のサーキュレータに用いられるダイヤフラムの斜視図。
【図４】図３〜図３Ｃのダイヤフラムに固定されるために用いられるプレスリングの上面図。
【図４Ａ】図３〜図３Ｃのダイヤフラムに固定されるために用いられるプレスリングの斜視図。
【図５】図１のサーキュレータに用いられるばね荷重式リップシールの拡大断面斜視図。
【図６】図１のサーキュレータに用いられるロータブッシュ／スラスト減衰ワッシャ組立体、ロータ及びロータシャフトの拡大断面斜視図。
【図６Ａ】図６に示した組立体に用いられるスラスト減衰ワッシャを高倍率で拡大した断面図。
【図７】図１に示したサーキュレータを組み立てるためのプロセスのステップを示す斜視図。
【図７Ａ】図１に示したサーキュレータを組み立てるためのプロセスのステップを示す斜視図。
【図７Ｂ】図１に示したサーキュレータを組み立てるためのプロセスのステップを示す斜視図。
【図７Ｃ】図１に示したサーキュレータを組み立てるためのプロセスのステップを示す斜視図。
【図７Ｄ】図１に示したサーキュレータを組み立てるためのプロセスのステップを示す斜視図。
【図７Ｅ】図１に示したサーキュレータを組み立てるためのプロセスのステップを示す斜視図。
【図７Ｆ】図１に示したサーキュレータを組み立てるためのプロセスのステップを示す斜視図。
【図７Ｇ】図１に示したサーキュレータを組み立てるためのプロセスのステップを示す斜視図。
【図７Ｈ】図１に示したサーキュレータを組み立てるためのプロセスのステップを示す斜視図。
【図８】本発明の別の実施形態に従うサーキュレータの断面斜視図。
【図９】本発明のさらに別の実施形態に従うサーキュレータの断面斜視図。
【図１０】図９のサーキュレータに用いられ得る機械的シールの分解断面斜視図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図７Ｈ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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