(57)【要約】【課題】動圧軸受ポンプの検査方法において、動圧軸受ポンプを作動させた状態で動圧軸受ポンプの回転体の挙動を判別する。【解決手段】ケーシング６０と、ケーシング６０の内面に回転自在に支持され、外部の磁界の変化によってケーシング６０と非接触状態で回転する回転体１０と、回転体１０に設けられた羽根車１８と、を有する動圧軸受ポンプ１の検査方法であって、回転体１０とケーシング６０との接触を検出する接触検出工程を有する動圧軸受ポンプの検査方法。【選択図】図１
2015078610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、該ケーシング内に回転自在に配置され外部の磁界の変化によって前記ケーシングと非接触状態で回転する回転体と、該回転体に設けられた羽根車と、を有する動圧軸受ポンプの検査方法であって、
前記回転体を所定の回転数で回転させる回転体作動工程と、
前記回転体と前記ケーシングとの接触を検出する接触検出工程を有することを特徴とする動圧軸受ポンプの検査方法。
【請求項２】
前記接触検出工程では、
前記回転体へレーザ光を照射し、該レーザ光の反射により検出される前記ケーシングに対する前記回転体の相対変位から前記回転体と前記ケーシングとの接触の有無を判別することを特徴とする請求項１に記載の動圧軸受ポンプの検査方法。
【請求項３】
前記ケーシングの少なくとも一部は透明性を有する材料から形成されており、前記レーザ光は、前記ケーシングの透明性を有する部位を介して前記回転体に照射されることを特徴とする請求項２に記載の動圧軸受ポンプの検査方法。
【請求項４】
前記接触検出工程では、
前記回転体から検出される振動の周期から前記ケーシングとの接触の有無を判別することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の動圧軸受ポンプの検査方法。
【請求項５】
前記接触は、前記回転軸と前記ケーシングとの接触により生じる分数調波共振の有無によって判別されることを特徴とする請求項４に記載の動圧軸受ポンプの検査方法。
【請求項６】
ケーシングと、該ケーシング内に回転自在に配置され外部の磁界の変化によって前記ケーシングと非接触状態で回転する回転体と、該回転体に設けられた羽根車と、を有する動圧軸受ポンプの検査装置であって、
前記回転体にレーザ光を照射し該レーザ光の反射により前記ケーシングに対する前記回転体の相対変位を検出するレーザ変位計と、
前記レーザ変位計により検出された前記回転体の変位から前記回転体と前記ケーシングとの接触を検出する接触検出手段と、を有することを特徴とする動圧軸受ポンプの検査装置。
【請求項７】
前記レーザ変位計は、前記回転体の回転軸線に対して垂直な方向からレーザ光を照射する第一レーザ変位計と、前記回転軸線に対して垂直であって前記第一レーザと異なる方向からレーザ光を照射する第二レーザ変位計と、を有し、
前記第一レーザ変位計からの出力と前記第二レーザ変位計からの出力を用いて前記回転体と前記ケーシングとの相対変位を検出することを特徴とする請求項６に記載の動圧軸受ポンプの検査装置。
【請求項８】
前記接触検出手段は、前記回転体から検出される振動の周期から前記ケーシングとの接触の有無を判別することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の動圧軸受ポンプの検査装置。
【請求項９】
請求項６から請求項８の何れか一項に記載の検査装置により、前記回転体と前記ケーシングとの接触を検出する動圧軸受ポンプ。
【請求項１０】
前記ケーシングの少なくとも一部は透明性を有する材料から形成されることを特徴とする請求項９に記載の動圧軸受ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシングと、このケーシングと非接触状態で回転する回転体と、羽根車と、を有する動圧軸受ポンプの検査方法、検査装置及び動圧軸受ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
動圧軸受ポンプとしては、例えば、以下の特許文献１に開示されているものがある。
この動圧軸受ポンプは、羽根車を有する密閉型の回転体と、この回転体を回転軸線回りに回転可能で且つ軸線方向に移動可能に覆うケーシングと、を備えている。回転体は、回転軸線を中心とした円柱状の軸部を有し、この軸部内には永久磁石で形成された従動磁石が設けられている。回転体は、ケーシング外に従動磁石と対向配置されて磁気結合（マグネットカップリング）する駆動磁石の回転により、内部の従動磁石と一体回転する。
【０００３】
ケーシングの内面の一部は、回転軸線を中心として円筒状に形成された内周面を成し、回転体の外面の一部は、ケーシングの内周面に対向し、回転軸線を中心として円筒状に形成された外周面を成している。ケーシングの内周面と羽根車の外周面との間には隙間があり、それぞれの周面が動圧軸受面を成している。
【０００４】
また、ケーシングの内面の他の一部は、回転軸線に対して垂直な径方向に広がる垂直内面を成している。羽根車の外面の他の一部は、ケーシングの垂直内面に軸線方向に間隔をあけて平行に対向する垂直外面を成している。
【０００５】
すなわち、この動圧軸受ポンプは、ケーシング内面と回転体外面とが非接触状態でケーシング内を回転体が回転する構成であり、吸い込んだ溶液を外部へ送り出すことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１９７７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、開発段階における流量−揚程特性曲線上での回転体の非接触領域及び接触領域の確認や、粘度の異なる溶液による回転体の接触の確認等の動圧軸受ポンプの評価を行う必要がある。また、動圧軸受ポンプを製品として出荷する際は、ケーシングに対して回転体がスムーズに回転できるか否かを確認する必要がある。
【０００８】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、動圧軸受ポンプを作動させた状態において動圧軸受ポンプの回転体の挙動を判別することができる動圧軸受ポンプの検査方法、検査装置及び回転体の挙動検査が可能な動圧軸受ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明は、ケーシングと、該ケーシング内に回転自在に配置され外部の磁界の変化によって前記ケーシングと非接触状態で回転する回転体と、該回転体に設けられた羽根車と、を有する動圧軸受ポンプの検査方法であって、前記回転体を所定の回転数で回転させる回転体作動工程と、前記回転体と前記ケーシングとの接触を検出する接触検出工程を有することを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、動圧軸受ポンプを作動させた状態において動圧軸受ポンプの不良品を判別することができる。
【００１１】
上記動圧軸受ポンプの検査方法において、前記接触検出工程では、前記回転体へレーザ光を照射し、該レーザ光の反射により検出される前記ケーシングに対する前記回転体の相対変位から前記回転体と前記ケーシングとの接触の有無を判別することが好ましい。
上記構成によれば、より正確に回転体とケーシングとの接触を検知することができる。
【００１２】
上記動圧軸受ポンプの検査方法において、前記ケーシングの少なくとも一部は透明性を有する材料から形成されており、前記レーザ光は、前記ケーシングの透明性を有する部位を介して前記回転体に照射されることが好ましい。
【００１３】
上記動圧軸受ポンプの検査方法において、前記接触検出工程では、前記回転体から検出される振動の周期から前記ケーシングとの接触の有無を判別する構成としてもよい。
上記構成によれば、回転体の変位によって接触が判定できない場合においても、接触の有無を判断することができる。
【００１４】
上記動圧軸受ポンプの検査方法において、前記接触は、前記回転軸と前記ケーシングとの接触により生じる分数調波共振の有無によって判断されることが好ましい。
上記構成によれば、分析によって検出される分数調波共振によって、接触の有無を明確に判断することができる。
【００１５】
また、本発明は、ケーシングと、該ケーシング内に回転自在に配置され外部の磁界の変化によって前記ケーシングと非接触状態で回転する回転体と、該回転体に設けられた羽根車と、を有する動圧軸受ポンプの検査装置であって、前記回転体にレーザ光を照射し、該レーザ光の反射により前記ケーシングに対する前記回転体の相対変位を検出するレーザ変位計と、前記レーザ変位計により検出された前記回転体の変位から前記回転体と前記ケーシングとの接触を検出する接触検出手段と、を有する動圧軸受ポンプの検査装置を提供する。
【００１６】
上記動圧軸受ポンプの検査装置において、前記レーザ変位計は、前記回転体の回転軸線に対して垂直な方向からレーザ光を照射する第一レーザ変位計と、前記回転軸線に対して垂直であって前記第一レーザと異なる方向からレーザ光を照射する第二レーザ変位計と、を有し、前記第一レーザ変位計からの出力と前記第二レーザ変位計からの出力を用いて前記回転体と前記ケーシングとの相対変位を検出することが好ましい。
【００１７】
上記動圧軸受ポンプの検査装置において、前記接触検出手段は、前記回転体から検出される振動の周期から前記ケーシングとの接触の有無を判別することが好ましい。
【００１８】
また、本発明は、上記いずれかの検査装置により前記回転体と前記ケーシングとの接触を検出する動圧軸受ポンプを提供する。
【００１９】
上記動圧軸受ポンプにおいて、前記ケーシングの少なくとも一部は透明性を有する材料から形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、動圧軸受ポンプを作動させた状態においてケーシングと回転体の接触を判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態の動圧軸受ポンプの検査装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態の動圧軸受ポンプの断面図である。
【図３】本発明の実施形態のポンプユニットの断面図である。
【図４】動圧軸受ポンプと変位測定装置の位置関係を示す平面図である。
【図５】動圧軸受ポンプと変位測定装置の位置関係を示す側面図である。
【図６】変位測定装置のレーザ変位計が複数の層を検出する原理を説明するグラフである。
【図７】試験液体をグリセリン水溶液とした場合の回転体の変位を示すグラフである。
【図８】試験液体をグリセリン水溶液とした場合の周波数分析結果を示すグラフである。
【図９】判定結果をプロットした流量−揚程特性曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
まず、本実施形態で検査対象となる動圧軸受ポンプ１の詳細について説明する。
本実施形態の動圧軸受ポンプ１は、図２に示すように、密閉型の回転体１０及びこの回転体１０を軸線Ａ回りに回転可能に覆うポンプケーシング６０を有するポンプユニット１００と、このポンプユニット１００を駆動させるポンプ駆動装置２００と、を備えている。さらに、動圧軸受ポンプ１は、図１に示すように、ポンプ駆動装置２００による動圧軸受ポンプ１の駆動を制御する駆動制御装置３００を備えている。
【００２３】
まず、図３を参照して、ポンプユニット１００について説明する。
ポンプケーシング６０には、軸線Ａの延長線上に液体を吸い込むための吸込口６が形成されていると共に、液体を吐出するための吐出口７が形成されている。なお、以下では、軸線Ａが延びている軸線方向Ｄａで、ポンプケーシング６０の吸込口６側を前側、その反対側を後側とする。また、軸線Ａに垂直な径方向Ｄｒで、軸線Ａに近づく向き側を内側、軸線Ａから遠ざかる向き側を外側とする。
【００２４】
回転体１０は、軸線Ａを中心として設けられた複数の羽根１１と、複数の羽根１１の前側を覆う前シュラウド２０と、複数の羽根１１の後側を覆う後シュラウド４０と、を有する密閉型の羽根車１８を有している。羽根車１８の複数の羽根１１、前シュラウド２０、後シュラウド４０は、それぞれ、樹脂による一体成形品で、これらは、互いに接着剤により接合されている。
【００２５】
前シュラウド２０は、軸線Ａを中心として円筒状を成し、軸線方向Ｄａの前側の開口がポンプケーシング６０の吸込口６と対向する羽根車入口１２を成す入口筒部２１と、入口筒部２１の後端に設けられ、複数の羽根１１の前側を覆う前側板部３１と、を有している。また、後シュラウド４０は、複数の羽根１１の後側を覆う後側板部４１と、後側板部４１に後端に設けられ、軸線Ａを中心として円柱状の軸部５１と、を有している。
【００２６】
前シュラウド２０の前側板部３１及び後シュラウド４０の後側板部４１は、軸線方向Ｄａから見た形状がいずれも軸線Ａを中心とした円形である。前側板部３１と後側板部４１とは、軸線方向Ｄａに離れており、これら前側板部３１と後側板部４１との間に複数の羽根１１が固定されている。前側板部３１と後側板部４１との間であって径方向Ｄｒの外縁は、羽根車出口１３を成している。入口筒部２１内、及び前側板部３１と後側板部４１との間であって複数の羽根１１の相互間は、羽根車内流路Ｐｒを形成している。
【００２７】
後シュラウド４０の軸部５１には、軸線方向Ｄａに軸線Ａ上を貫通し、軸部５１の後端面５３とポンプケーシング６０の間と羽根車内流路Ｐｒとを連通させる貫通孔５６が形成されている。この軸部５１には、その外周面５２と貫通孔５６の内周面の間の位置に、永久磁石で形成された複数の従動磁石１９とヨーク２３とが、ヨーク２３が内側に配置されるように埋め込まれている。
【００２８】
ポンプケーシング６０は、羽根車１０の前シュラウド２０を覆うポンプ前ケーシング６１と、羽根車１０の後シュラウド４０を覆うポンプ後ケーシング８１とを有している。
【００２９】
ポンプ前ケーシング６１は、後述する図１に示す第一循環ライン４ａが接続される略円筒状の吸込ホース接続管部６２と、吸込ホース接続管部６２の後端から後側に向って次第に内径が拡径されている拡径管部６５と、拡径管部６５の後端に設けられ前シュラウド２０の入口筒部２１の外周面２２と間隔を開けて対向する内周面６８が形成されている前軸受形成部６７と、前軸受形成部６７の後端に設けられ前シュラウド２０の前側板部３１を覆う前ケーシング本体部７１と、を有している。
【００３０】
吸込ホース接続管部６２の前端は開口しており、この開口がポンプケーシング６０の吸込口６を成している。この吸込口６の内径ｄｉは、羽根車１０の目玉径ｄｅと同じである。なお、羽根車１０の目玉径ｄｅとは、本実施形態において、軸線方向Ｄａに内径が変化している羽根車１０の入口筒部２１の内径のうちで最も小さい内径である。このように、本実施形態では、ポンプケーシング６０の吸込口６の径ｄｉと羽根車１０の目玉径ｄｅとを同じにするため、ポンプケーシング６０で羽根車１０の入口筒部２１よりも前側の位置に拡径管部６５を設けて、軸線方向Ｄａで羽根車１０の入口筒部２１と同じ位置のポンプケーシング６０の前軸受形成部６７の内径を吸込口６の径ｄｉよりも大きくしている。
【００３１】
前ケーシング本体部７１は、前軸受形成部６７の後端から外側に広がり、前シュラウド２０の前側板部３１と軸線方向Ｄａに間隔をあけて対向する平板リング状の前面対向部７２と、軸線Ａを中心として略円筒状を成し、前面対向部７２の外周縁から後側に延びる前本体筒部７５と、を有している。この前本体筒部７５は、前シュラウド２０の前側板部３１の外周縁と間隔をあけて対向している。
【００３２】
ポンプ後ケーシング８１は、前ケーシング本体部７１の後端に設けられ後シュラウド４０の後側板部４１を覆う後ケーシング本体部９１と、後ケーシング本体部９１に設けられ後シュラウド４０の軸部５１の外周面５２と間隔をあけて対向する内周面を有する後軸受形成部８２と、後軸受形成部８２の後端に設けられ後シュラウド４０の軸部５１と軸線方向Ｄａに間隔をあけて対向する平板円形の後壁板部８５と、を有している。
【００３３】
後ケーシング本体部９１は、軸線Ａを中心として略円筒状を成し、前ケーシング本体部７１の後端から後側に延びる後本体筒部９２と、後本体筒部９２の後端から内側に広がり、後シュラウド４０の後側板部４１と軸線方向Ｄａに間隔をあけて対向する平板リング状の後面対向部９５と、を有している。この後面対向部９５の内縁に、ここから後方に延在するよう後軸受形成部８２が設けられている。
【００３４】
ポンプケーシング６０は、後述する図１に示す第二循環ライン４ｂが接続される略円筒状の吐出ホース接続管部９を有している。略円筒状の吐出ホース接続管部９の軸線は、軸線Ａに対して垂直な面に平行である。この吐出ホース接続管部９の外側端は開口しており、この開口がポンプケーシング６０の吐出口７を成している。
【００３５】
ポンプ前ケーシング６１及びポンプ後ケーシング８１は、それぞれ、透明性を有する樹脂（例えばアクリル樹脂）による一体成形品である。ポンプ前ケーシング６１とポンプ後ケーシング８１とは、接着剤により接合されている。
【００３６】
図２に戻り、ポンプ駆動装置２００は、回転する出力軸２１１を有するモータ２１０と、有底円筒状を成すカップ２２０と、カップ２２０の内周側に固定されている複数の駆動磁石２１９と、モータ２１０及びカップ２２０を覆う駆動装置ケーシング２３０と、を備えている。
【００３７】
カップ２２０は、例えば、強磁性材であるＳＳ４００等の炭素鋼で形成され、複数の駆動磁石２１９のヨークとしての役目を担っている。このカップ２２０は、円筒状のカップ円筒部２２１と、このカップ円筒部２２１の一方の開口を塞ぐ平板円形のモータ接続部２２５とを有している。モータ接続部２２５上であって、カップ円筒部２２１の軸の延長線上には、モータ２１０の出力軸２１１が固定されている。カップ円筒部２２１の内周側には、前述したように複数の駆動磁石２１９が固定されている。この駆動磁石２１９は、永久磁石であり、例えば、Ｎｄ（ネオジム）磁石である。
【００３８】
カップ円筒部２２１の内径は、ポンプ後ケーシング８１の後軸受形成部８２の外径よりも大きい。また、カップ円筒部２２１の軸から各駆動磁石２１９の内面までの半径方向の距離の２倍の長さ（以下、磁石配列径とする）は、ポンプ後ケーシング８１の後軸受形成部８２の外径よりも大きい。
【００３９】
駆動装置ケーシング２３０は、有底円筒状のケーシング本体２３１と、ケーシング本体２３１の開口を塞ぐキャップ２４１と、を有している。
【００４０】
ケーシング本体２３１は、例えば、常磁性材であるＡｌ（アルミニウム）合金で形成されている。ケーシング本体２３１は、内径がカップ２２０の外径及びモータ２１０の外径よりも大きい円筒状のケーシング円筒部２３２と、ケーシング円筒部２３２の一方の開口を塞ぐ平板円形のケーシング底部２３５と、を有している。
【００４１】
キャップ２４１は、例えば、ＰＥＥＫ（Poly Ether Ether Ketone）樹脂等の樹脂で形成されている。このキャップ２４１は、有底円筒状を成しポンプ後ケーシング８１の後軸受形成部８２及び後壁板部８５が内側に嵌まり込むポンプ嵌合部２４２と、有底円筒状のポンプ嵌合部２４２の開口縁から外側に広がり平板リング状を成すポンプ受け部２４４と、ポンプ受け部２４４の外周縁に形成されケーシング本体２３１の開口縁部と係合する係合部２４６と、を有している。
【００４２】
有底円筒状のポンプ嵌合部２４２の内径は、ポンプケーシング６０の後軸受形成部８２の外径と実質的に同じである。よって、キャップ２４１のポンプ嵌合部２４２内に、ポンプケーシング６０の後軸受形成部８２を嵌めることができる。また、このポンプ嵌合部２４２は、その外径がカップ円筒部２２１の内径及び前述の磁石配列径よりも小さく、有底円筒状のカップ２２０内に、このカップ２２０に固定されている駆動磁石２１９と非接触状態で入り込んでいる。
【００４３】
ポンプユニット１００は、ポンプケーシング６０の後軸受形成部８２を駆動装置ケーシング２３０のキャップ２４１のポンプ嵌合部２４２内に嵌め込むことによりポンプ駆動装置２００に取り付けられる。このとき、ポンプユニット１００とポンプ駆動装置２００は、ポンプユニット１００の軸部５１内に埋め込まれている従動磁石１９と、ポンプ駆動装置２００のカップ２２０に固定されている駆動磁石２１９とが、径方向Ｄｒにおいて非接触で対向し、両磁石が磁気結合した状態になる。
この状態でモータ２１０が駆動して、その出力軸２１１と共に駆動磁石２１９が回転すると、この駆動磁石２１９と磁気結合している動圧軸受ポンプ１００の従動磁石１９は、駆動磁石２１９の回転に伴って軸線Ａ回りに回転する。このため、ポンプ駆動装置２００の駆動磁石２１９が回転すると、従動磁石１９と共にこの従動磁石１９が内部に埋め込まれている回転体１０も、駆動磁石２１９の回転に同期して軸線Ａ回りに回転する。
【００４４】
図１に示す駆動制御装置３００は、ポンプ駆動装置２００によるポンプユニット１００の駆動を制御するものであり、回転体１０の回転数を変えるための回転数ボリュームなどを有している。モータ回転数制御の方法としては、直流モータでは、例えば、直流電力の電圧を制御する方法、交流モータでは、例えば、交流電力の電圧を制御する方法、交流電力の周波数を制御する方法等、モータの種類に応じて各種方法がある。
【００４５】
次に、本発明の実施形態の動圧軸受ポンプの検査装置２の構成を説明する。
図１に示すように、本実施形態の動圧軸受ポンプの検査装置２は、動圧軸受ポンプ１の作動時において、動圧軸受ポンプ１のポンプユニット１００を構成するポンプケーシング６０と、このポンプケーシング６０と非接触状態で回転する回転体１０との接触を検出することができる装置である。
【００４６】
本実施形態の動圧軸受ポンプの検査装置２は、試験液体Ｌが貯留されたリザーバ３と、リザーバ３と検査対象である動圧軸受ポンプ１とを接続する循環ライン４と、動圧軸受ポンプ１を構成する回転体１０の変位を測定する変位測定装置５と、変位測定装置５により検出された値から回転体１０とポンプケーシング６０との接触を検出する接触検出装置１５と、循環ライン４を流れる試験液体Ｌの流量を計測する流量計８と、循環ライン４を流れる試験液体Ｌの流量を調整するバルブ１４と、を主な構成要素として有している。
【００４７】
循環ライン４は、動圧軸受ポンプ１に試験液体Ｌを供給する第一循環ライン４ａと、リザーバ３に試験液体Ｌを戻す第二循環ライン４ｂと、からなる。即ち、リザーバ３に貯留された試験液体Ｌは、第一循環ライン４ａを介して動圧軸受ポンプ１に供給され、動圧軸受ポンプ１によって吐出された試験液体Ｌは、第二循環ライン４ｂを介してリザーバ３に戻される。
【００４８】
次に、動圧軸受ポンプ１以外の構成要素について説明する。
リザーバ３は、水や、グリセリン溶液などの試験液体Ｌを貯留可能な容器であり、試験液体Ｌの温度を例えば２５℃に保持するための保温装置（図示せず）を有している。
【００４９】
図４に示すように、変位測定装置５は、レーザを使用した反射型センサであって、二つのレーザ変位計、即ち、第一レーザ変位計４５と、第二レーザ変位計４６とから構成されている。本実施形態のレーザ変位計４５，４６は、発光素子である半導体レーザ１６と、受光素子である光位置検出素子１７を有しており、半導体レーザ１６から出射され、測定対象物である回転体１０から反射されたレーザが光位置検出素子１７によって受光される。
【００５０】
変位測定装置５は駆動回路２４によって駆動される。また、レーザは、投光レンズ２５によって集光され、測定対象物から拡散反射された光線の一部は、受光レンズ２６を通して光位置検出素子１７上にスポットを結ぶ。
光位置検出素子１７は、回転体１０の位置が変動すると、光位置検出素子１７上の受光位置が移動を検出可能な受光素子（ＣＭＯＳ）である。光位置検出素子１７にて検出された信号は、回転体１０の変位として信号増幅回路２７を介して接触検出装置１５に送信される。
【００５１】
レーザ変位計４５，４６は、光位置検出素子１７が検出する受光位置によって回転体１０の変位量を三角測量の測量方法を応用して測定する。
また、本実施形態のレーザ変位計４５，４６は、透明な測定対象物であれば、レーザ光の照射方向に配置される複数の層（例えば四層）の面を検出することが可能である。
具体的には、図６（ａ）に示すような波形が返ってきた場合、まず、図６（ｂ）に示すように、第一の面からの反射光Ｒ１に合わせて光量を最適化する。次いで、図６（ｃ）に示すように、第二の面からの反射光Ｒ２に合わせて光量を最適化する。同様に、図６（ｄ）に示すように、第三の面からの反射光Ｒ３に合わせて光量を最適化する。最後に、図６（ｅ）に示すように、それぞれの面に最適化された波形を合成する。これにより、反射率の影響を受けることなく、全ての面で安定した測定が可能となる。
【００５２】
なお、レーザ変位計は、これに限らず、透過型のレーザ変位計の採用も可能である。
本実施形態で使用されるレーザ変位計４５，４６としては、透明・鏡面測定タイプであり、透明な測定対象物に限り、４点まで面を検出可能なレーザ変位計が好ましい。
【００５３】
図４及び図５に示すように、変位測定装置５を構成する二つのレーザ変位計４５，４６は、前シュラウド２０の入口筒部２１の側方に配置されている。具体的には、第一レーザ変位計４５と第二レーザ変位計４６とは、それぞれ水平方向から入口筒部２１にレーザ光を照射するように配置されている。さらに、第一レーザ変位計４５と第二レーザ変位計４６とは、それぞれのレーザ変位計４５，４６から照射されるレーザ光が、回転体１０の回転中心において、直交するように配置されている。即ち、第一レーザ変位計４５がＸ方向からレーザ光を照射する場合、第二レーザ変位計４６は、Ｘ方向と直交するＹ方向からレーザ光を照射する。
レーザ変位計４５，４６と回転中心との距離は、レーザ変位計の仕様に応じて適宜調整されている。
以上の構成より、変位測定装置５を構成するレーザ変位計４５，４６は、回転体１０のＸ方向の変位Ｄｘ及びＹ方向の変位Ｄｙを測定可能である。
【００５４】
次に、接触検出装置１５について説明する。接触検出装置１５は、レーザ変位計５にて計測された回転体１０の変位に基づいて回転体１０とポンプケーシング６０との接触の有無を検出する手段である。
図１に示すように、接触検出装置１５は、変位測定装置５を構成する２つのレーザ変位計４５，４６から出力される回転体１０のＸ方向の変位Ｄｘ及びＹ方向の変位Ｄｙ、を記憶する変位記憶部３３と、変位Ｄｘ及び変位Ｄｙから回転体１０の中心軸からの変位Ｄを算出する変位算出部３４と、算出された変位Ｄより回転体１０とポンプケーシング６０との接触を判定する分析部３５と、を有している。
また、接触検出装置１５は、分析部３５によって判定された結果、即ち、回転体１０とポンプケーシング６０との接触の有無を表示する表示部３６と、を有している。表示部３６には、接触の有無の他、回転体１０の位置や、回転体１０の変位の振動の周波数分析結果などを表示させることもできる。
【００５５】
変位記憶部３３は、不揮発性のメモリ等からなる記憶装置であって、変位測定装置５にて計測された回転軸のＸ方向の変位Ｄｘ及びＹ方向の変位Ｄｙが記憶される。また、流量計８によって、その際の試験液体Ｌの流量も記憶される。
【００５６】
変位算出部３４は、変位記憶部３３に記憶された回転軸のＸ方向の変位Ｄｘ及びＹ方向の変位Ｄｙに基づいて、回転軸の変位Ｄを算出する。具体的には、変位Ｄは、以下の計算式で算出される。
Ｄ＝√（Ｄｘ２＋Ｄｙ２）
【００５７】
分析部３５は、変位分析部３７と周波数分析部３８とを有している。
変位分析部３７は、変位算出部３４により算出された変位Ｄに基づいて回転体１０の位置をプロットし、回転体１０とポンプケーシング６０との接触を判定する。
【００５８】
周波数分析部３８は、回転体１０の変位Ｄの振動を周波数分析することによって、回転体１０とポンプケーシング６０との接触の有無を判定する。
周波数分析部３８は、連続的に記憶された変位Ｄの振動を周波数分析する。ここで、回転体１０とポンプケーシング６０とが非接触のときは、回転体１０の変位Ｄの振動は線形振動系となり、周波数分析を行った場合、単一の回転周波数が検出される。
【００５９】
一方、回転体１０とポンプケーシング６０とが接触すると、接触点において接触ばね要素が新たに生まれ、回転体１０の変位Ｄの振動は非線形の振動系となる。この非線形の振動系では、変位Ｄの振動を周波数分析すると分数調和共振が検出される。
分数調和共振とは、回転周波数の他に発生する１／ｎ次（ｎは正整数：２，３…）の固有振動数である。本実施形態では、回転周波数の１／２付近の周波数の固有振動数（１／２成分）が検出される。
周波数分析部３８は、周波数分析の結果、この１／２付近の周波数の固有振動数が検出された場合に、回転体１０とポンプケーシング６０とが接触したと判断する。
【００６０】
流量計８は、例えば、電極非接液型の電磁式流量センサを採用することができる。流量計８はこれに限らず、浮き子式や、羽根車式などの流量センサを採用することができる。
【００６１】
次に、本実施形態の動圧軸受ポンプの検査装置２を用いた検査方法について説明する。
まず、オペレータは、駆動制御装置３００を起動させてモータ２１０に電力を供給して、このモータ２１０を駆動させる。
ポンプ駆動装置２００のモータ２１０が駆動し、このモータ２１０の出力軸２１１が回転すると、この出力軸２１１に固定されているカップ２２０及びカップ２２０に固定されている複数の駆動磁石２１９が動圧軸受ポンプ１００の軸線Ａ回りに回転する。ポンプ駆動装置２００の駆動磁石２１９が回転すると、前述したように、この駆動磁石２１９と磁気結合している動圧軸受ポンプ１００の従動磁石１９も、駆動磁石２１９の回転に伴って、軸線Ａ回りに回転する。動圧軸受ポンプ１００の従動磁石１９は、羽根車１０の軸部５１内に埋め込まれている。このため、ポンプ駆動装置２００の駆動磁石２１９が回転すると、この従動磁石１９と共に回転体１０は、ポンプケーシング６０内で軸線Ａ回りに回転する。
【００６２】
ポンプケーシング６０内で回転体１０が回転し始めると、ポンプケーシング６０の吸込口６からポンプケーシング６０内に試験液体Ｌが吸い込まれる。ポンプケーシング６０内に吸い込まれた試験液体Ｌは、羽根車入口１２から羽根車１０内の羽根車内流路Ｐｒに入る。
【００６３】
羽根車流路Ｐｒ内に入った試験液体Ｌは、回転する複数の羽根１１から遠心力を受けて、羽根車出口１３から流出した後、ポンプケーシング６０の吐出口７から吐出されて第二循環ライン４ｂに流れる。そして、流量計８にて試験液体Ｌの流量が計測された後、リザーバ３に戻される。
ここで、オペレータは、バルブ１４を調整することにより、試験液体Ｌの流量を調整することができる。流量は流量計８により確認することができる。また、オペレータは、駆動制御装置３００の回転数ボリュームを操作することによって、回転体１０の回転数を調整することができる。そして、オペレータは、粘度の異なる試験液体Ｌによる同様の検査を行う。
【００６４】
開発段階において、オペレータは、接触検出工程として、本実施形態の検査装置２を用いて開発途中の動圧軸受ポンプを検査する。そして、分析部３５の結果を参照することにより、オペレータは、流量−揚程特性曲線上での回転体の非接触領域及び接触領域の確認や、粘度の異なる溶液による回転体の接触の確認等の動圧軸受ポンプの評価を行うことができる。
動圧軸受ポンプの出荷段階では、オペレータは、接触検出工程として、本実施形態の検査装置２を用いて出荷前の動圧軸受ポンプを検査する。オペレータは、所望の回転体１０の回転数及び試験液体Ｌの流量における、回転体１０とポンプケーシング６０との接触を確認し、接触が確認された場合は、当該動圧軸受ポンプ１を不良品と認定する。
【００６５】
上記実施形態によれば、分析部３５の結果を参照することによって、動圧軸受ポンプ１を作動させた状態において動圧軸受ポンプ１の不良品を判別することができる。
また、変位測定装置５としてレーザ変位計４５，４６を用いて、回転体１０の変位を測定することによって、より正確に回転体１０とポンプケーシング６０との接触を検知することができる。
【００６６】
また、分析部３５の周波数分析部３８を用いて接触を判定することによって、回転体１０の変位によって接触が判定できない場合においても、接触の有無を判断することができる。
さらに、周波数分析部３８が、回転体１０の振動周波数を分析することによって検出される分数調波共振を参照することによって、接触の有無を明確に判断することができる。
【００６７】
（実施例）
試験液体Ｌとしてグリセリン水溶液を用いて、動圧軸受ポンプ１の検査を行った。回転体１０の回転数は、一定の回転数ｎ１（ｒｐｍ）として、試験液体Ｌの流量（Ｑ１＜Ｑ２＜Ｑ３）を変化させた。
【００６８】
図７は、横軸にＸ方向の変位Ｄｘ、縦軸にＹ方向の変位Ｄｙをとり、回転体１０の位置をプロットした図である。
図７に示す外円部は、回転体１０が接触する動圧軸受（ポンプケーシング６０）となる。この図において、（１）プロット点が外円部に接する状態では回転体１０が動圧軸受に接触することを示し、（２）プロット点の範囲が大きい状態では回転体１０の挙動が大きいことを示し、（３）プロット点の範囲が更に大きい状態では回転体１０の挙動が不安定なことを示す。本実施例では、プロット点がこの３つの状態にあるとき、回転体１０とポンプケーシング６０とが接触していると判断する。なお、上述した（１）の状態のみの場合では、回転体１０が非接触と接触の境界領域の状態と判断する。
【００６９】
変位分析部３７によれば、図７（ａ）に示すように、流量がＱ１（Ｌ／ｍｉｎ）の場合、回転体１０が動圧軸受の内側で回転しており、非接触の回転となる。同様に、図７（ｂ）に示すように、Ｑ２（Ｌ／ｍｉｎ）の場合も、回転体１０は動圧軸受の内側で回転しており、非接触の回転となる。
一方、図７（ｃ）に示すように、流量をＱ３（Ｌ／ｍｉｎ）に上げると、回転体１０は動圧軸受に接していることが確認でき、回転体１０は接触回転となる。
【００７０】
図８は、横軸に変位Ｄの振動数（Ｈｚ）、縦軸に振幅（ｍｍ）をとった、試験液体Ｌとしてグリセリン水溶液を用いた場合の周波数分析を示すグラフである。周波数分析部３８によれば、図８（ａ）に示すように、流量がＱ１（Ｌ／ｍｉｎ）の場合、１／２成分も無く、回転体１０は非接触回転となる。
一方、図８（ｂ）に示すように、流量がＱ２（Ｌ／ｍｉｎ）の場合、１／２成分が若干ではあるが確認された。即ち、上述の非線形の振動系の要素があり、回転体１０は非接触回転と接触回転の境界領域となる。
図８（ｃ）に示すように、流量をＱ３（Ｌ／ｍｉｎ）に上げると、明らかに１／２成分が確認でき、回転体１０は接触回転となる。
【００７１】
このようにして得られた判定結果を流量−揚程特性曲線上に適宜プロットすることで、動圧軸受ポンプ１の性能の傾向を知ることができる。図９は、横軸に流量（Ｌ／ｍｉｎ）、縦軸に揚程（ｋＰａ）をとった流量−揚程特性曲線の一例である。
この結果によれば、回転数ｎ１（ｒｐｍ）では、Ｑ１（Ｌ／ｍｉｎ）以下の流量では、接触は確認されなかったことがわかる。また、回転数ｎ１（ｒｐｍ）以下の回転数ｎ２（ｒｐｍ）においては、流量がＱ１（Ｌ／ｍｉｎ）でも接触が認められた。回転数ｎ１（ｒｐｍ）以上の回転数ｎ３（ｒｐｍ）では、接触が認められない。
【００７２】
以上のことから、開発段階においては、本実施形態の検査装置２を用いて開発途中の動圧軸受ポンプを検査することにより、流量−揚程特性曲線上での回転体の非接触領域及び接触領域の確認や、粘度の異なる溶液による回転体の接触の確認等の動圧軸受ポンプの評価を行うことができる。
また、動圧軸受ポンプの出荷段階においては、検査装置２を用いて出荷前の動圧軸受ポンプを検査することにより、動圧軸受ポンプ１の回転体１０とポンプケーシング６０との接触又は非接触を確認することができる。
【００７３】
なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。また、上記複数の実施形態で説明した特徴を任意に組み合わせた構成であってもよい。
検査対象としては、ケーシングと、ケーシングの内面に回転自在に支持され、外部の磁界の変化によってケーシングと非接触状態で回転する回転体と、を有する装置であればよい。
また、上記実施形態では、２つのレーザ変位計を用いて変位を測定する構成を示したが、レーザ変位計の数は２つに限らない。動圧軸受の構成によっては、単一のレーザ変位計のみを用いてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１  動圧軸受ポンプ
２  検査装置
３  リザーバ
４  循環ライン
５  変位測定装置
６  吸込口
７  吐出口
８  流量計
１０  回転体
１１  羽根
１４  バルブ
１５  接触検出装置（接触検出手段）
１６  半導体レーザ
１７  光位置検出素子
１８  羽根車
１９  従動磁石
２０  前シュラウド
２１  入口筒部
２３  ヨーク
２４  駆動回路
３１  前側板部
３３  変位記憶部
３４  変位算出部
３５  分析部
３６  表示部
３７  変位分析部
３８  周波数分析部
４０  後シュラウド
４５  第一レーザ変位計
４６  第二レーザ変位計
５１  軸部
６０  ポンプケーシング（ケーシング）
６１  ポンプ前ケーシング
７１  前ケーシング本体部
８１  ポンプ後ケーシング
９１  後ケーシング本体部
１００  ポンプユニット
２００  ポンプ駆動装置
２１０  モータ
２１９  駆動磁石
２２０  カップ
２２１  カップ円筒部
２２５  モータ接続部
２３１  ケーシング本体
３００  駆動制御装置
Ｌ  試験液体
【図１】
2015078610.tif 000003
【図２】
2015078610.tif 000004
【図３】
2015078610.tif 000005
【図４】
2015078610.tif 000006
【図５】
2015078610.tif 000007
【図６】
2015078610.tif 000008
【図７】
2015078610.tif 000009
【図８】
2015078610.tif 000010
【図９】
2015078610.tif 000011