(57)【要約】【課題】一体型モータポンプにおいて、モータ効率を向上させる。【解決手段】内筒３６，外筒３８，端板４２，４４によって形成された密封容器３７の内部に固定子１０が設けられ、内筒３６の内周側に磁石６２を有する回転子１２が同心に配設され、回転子１２の内周面には回転羽根１８が保持される。内筒３６は、磁石６２を有する回転子１２と固定子１０との間に位置することになるため、磁束の変化に起因してうず電流が発生する。また、コイル３４と永久磁石６２との間の距離が大きいと、磁石６２に作用する力が小さくなるため、肉厚は薄い方が望ましい。これらの事情から、内筒３６を合成樹脂によって形成し、肉厚を１mmとした。その結果、うず電流の発生を抑制し、モータ効率の向上させることができる。【選択図】図１
2008215307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心にコイルが巻かれて成り、中空円筒状をなす固定子と、
中空円筒状をなし、前記固定子の内側に同心かつ相対回転可能に配設され、固定子との間の磁気的相互作用により回転する回転子と、
その回転子の内側に、回転子と一体的に回転可能に設けられた回転羽根と、
前記固定子と前記回転子との間を液密に仕切る仕切り壁と
を含み、その仕切り壁が、合成樹脂により形成された一体型モータポンプ。
【請求項２】
前記仕切り壁の肉厚が、０．５mm以上２．０mm以下とされた請求項１に記載の一体型モータポンプ。
【請求項３】
前記仕切り壁が中空円筒状の内筒の少なくとも一部を成し、その円筒の外周側に同心に中空円筒状の外筒が設けられ、それら仕切り壁と前記外筒との間に前記固定子が設けられるとともに、その固定子と前記仕切り壁および外筒との隙間に合成樹脂が充填された請求項２に記載の一体型モータポンプ。
【請求項４】
前記仕切り壁が、中空円筒部と、その中空円筒部から半径方向外向きに突出し、軸方向成分を有する方向に延びるリブとを有する請求項３に記載の一体型モータポンプ。
【請求項５】
前記回転羽根が、それの外周面に設けられた弾性的に変形可能な少なくとも１つの第１係合爪を有し、前記回転子が、それの内周面の対応する位置に設けられた少なくとも１つの第１係合凹部を有し、それら第１係合爪と第１係合凹部との係合により、前記回転子が前記回転羽根と一体的に回転可能とされた請求項１ないし４のいずれか１つに記載の一体型モータポンプ。
【請求項６】
前記回転羽根が前記回転子の内側に複数段設けられ、当該一体型モータポンプが、(i)前記回転子の中心部に、その回転子と同心に設けられた固定軸と、(ii)その固定軸の外周側に、前記複数段の回転羽根の各々と交互に配設された複数段の案内羽根とを含み、前記案内羽根の各々が、それの内周面に設けられた弾性的に変形可能な少なくとも１つの第２係合爪を有し、前記固定軸が、それの外周面の、前記複数の案内羽根の各々の前記第２係合爪に対応する位置に設けられた複数の第２係合凹部を有し、前記案内羽根の各々における前記第２係合爪と第２係合凹部との係合により、前記固定子に前記複数の案内羽根が固定的に保持された請求項５に記載の一体型モータポンプ。
【請求項７】
前記複数段の回転羽根の各々に対応する少なくとも１つずつの第１係合凹部が、前記回転子に、軸方向および周方向において互いに異なる位置に設けられるとともに、前記複数段の案内羽根の各々に対応する少なくとも１つずつの第２係合凹部が、前記固定軸に、軸方向および周方向において互いに異なる位置に設けられた請求項６に記載の一体型モータポンプ。
【請求項８】
前記仕切り壁を含み、前記固定子を保持する本体と前記回転子との間に設けられ、前記本体に前記回転子を相対回転可能に支持させる軸受であって、前記回転子に一体的に回転可能に設けられた回転側軸受部材と前記本体に設けられた固定側軸受部材とを有し、それら回転側軸受部材と固定側軸受部材とのいずれか一方の部材が中空円筒状をなし、他方の部材が、(i)前記一方の部材の軸方向と平行に延びた外周面と内周面とのいずれか一方に対向する周面を有する中空円筒状の第１部材と、(ii)前記一方の部材の軸方向と直交する第１端面に対向する第２端面を有する中空円筒状の第２部材とを含む請求項１ないし７のいずれか１つに記載の一体型モータポンプ。
【請求項９】
前記回転側軸受部材と前記固定側軸受部材との少なくとも一方が、セラミックスから成るものである請求項８に記載の一体型モータポンプ。
【請求項１０】
前記回転側軸受部材の、前記固定側軸受部材と軸方向において対向する面に複数の渦巻き状の溝が形成された請求項８または９に記載の一体型モータポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータにより駆動されるポンプの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、(a)固定子鉄心にコイルが巻かれて成り、中空円筒状をなす固定子と、(b)中空円筒状をなし、前記固定子の内側に同心かつ相対回転可能に配設され、固定子との間の磁気的相互作用により回転する回転子と、(c)その回転子の内側に、回転子と一体的に回転可能に設けられた回転羽根と、(d)前記固定子を液密に保持する内筒とを含む一体型モータポンプが記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１１２６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記一体型モータポンプにおいては、ポンプが電動モータの内部に構成されるため、小形化を図ることができる。また、回転子の内周側にポンプの回転羽根が設けられるため、ポンプにより圧送される液体が電動モータの中心を貫通して流れることとなり、この液体により電動モータの温度上昇を低く抑えることができる。
一方、モータ効率の向上を図る等、一体型モータポンプのさらなる改良が望まれている。例えば、固定子と回転子との間の部材には、この部材を通る磁束の変化に起因してうず電流が発生させられるが、このうず電流による電力の損失がモータ効率に大きな影響を及ぼす。そこで、本発明の課題は、一体型モータポンプにおいて、固定子と回転子との間の部材において発生させられるうず電流の低減を図り、モータ効率の向上を図ることである。
【課題を解決するための手段および効果】
【０００４】
請求項１の発明に係る一体型モータポンプは、(a)固定子鉄心にコイルが巻かれて成り、中空円筒状をなす固定子と、(b)中空円筒状をなし、前記固定子の内側に同心かつ相対回転可能に配設され、固定子との間の磁気的相互作用により回転する回転子と、(c)その回転子の内側に、回転子と一体的に回転可能に設けられた回転羽根と、(d)前記固定子と前記回転子との間を液密に仕切る仕切り壁とを含み、その仕切り壁が、合成樹脂により形成されたものである。
一体型モータポンプにおいては、回転子の回転に伴って回転羽根が回転させられ、それによって、流体としての液体が圧送される。この場合に、回転子と固定子との間を流体が流れるようにすることが望ましいが、固定子が液体に接触することは望ましくない。特に、液体が水である場合には、鉄心が錆びる等の問題がある。そこで、回転子と固定子との間に、これらを液密に仕切る仕切り壁が設けられるのであるが、この仕切り壁は内部の液圧に耐え得る強度を必要とするため、従来は金属製とされていた。
一方、固定子は固定子鉄心にコイルが巻かれて成るものであり、ＤＣブラシレスモータである場合に、回転子は磁石を有するものであり、コイルと磁石との間の磁気的な相互作用によって回転子が回転させられる。そのため、固定子と回転子との間に設けられた仕切り壁には、その仕切り壁を通る磁束の変化によってうず電流が発生し、電力の損失が生じる。仕切り壁に発生するうず電流は、仕切り壁の肉厚が薄い場合は厚い場合より小さくなり、抵抗が小さい場合は抵抗が大きい場合より小さくなる。
それに対して、本一体型モータポンプにおいては、仕切り壁が、合成樹脂によって形成される。したがって、うず電流の発生を良好に回避することができ、電力の損失を小さくし、モータ効率を向上させることができる。また、仕切り壁は、回転子と固定子とを液密に仕切る（固定子を液体から遮断する）ものであるため、液体に接する。それに対して、仕切り壁が合成樹脂によって形成された場合には、液体が水である場合に、錆びることはない。この場合、合成樹脂は、液体に接しても化学反応が起き難い（耐液性が優れた）ものとされることが望ましい。また、形成された仕切り壁において液体を通す孔が全くないもの、あるいは、液体を通す孔が非常に少ないものとすることも望まれる。さらに、ポンプによって圧送される液体中に、異物（鉱物片、金属片等）が混じっている場合には、それら異物等によって摩耗され難いもの（耐摩耗性が優れたもの）とすることが望ましい。また、仕切り壁はコイルの近傍に配設されるため、耐熱性が優れたものとすることが望ましい。勿論、内部の液体の圧力に対抗し得ることが必要であるため、高強度を有する合成樹脂製であることが望ましい。
これらを考慮して仕切り壁を形成する合成樹脂が選択されるのであり、例えば、ポリフェニレンオキサイト樹脂（ＰＰＯ樹脂）、ガラス繊維を含むポリフェニレンオキサイト樹脂（ガラス繊維を２５％以上含む）、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の合成樹脂から形成されるようにすることができる。また、１種類の合成樹脂から形成されるようにしても、複数種類の合成樹脂から形成されるようにしてもよい。さらに、セラミックスや金属等が含まれる合成樹脂から形成されるようにしてもよい。金属等が含まれている場合であっても、金属材料のみから形成される場合より、うず電流を小さくすることができる。いずれにしても、「合成樹脂から形成される」とは、主とする材料が合成樹脂であるという意味であり、セラミックス材料、金属材料を全く含まないという意味ではない。また、導電性を有する合成樹脂から形成された場合であっても、金属材料から形成された場合と比較すれば、充分に、うず電流の発生を抑制することができる。
回転羽根は、いかなる形態のものでもよく、回転羽根の形態によって、本一体型モータポンプは、渦巻ポンプ（半径流形，フランシス形，斜流形），軸流ポンプ等となる。また、電動モータも、ＤＣブラシレスモータ，無整流子モータ，かご型誘導モータ等種々のものを採用可能である。
【特許請求可能な発明】
【０００５】
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組を、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
【０００６】
(１)固定子鉄心にコイルが巻かれて成り、中空円筒状をなす固定子と、
中空円筒状をなし、前記固定子の内側に同心かつ相対回転可能に配設され、固定子との間の磁気的相互作用により回転する回転子と、
その回転子の内側に、回転子と一体的に回転可能に設けられた回転羽根と、
前記固定子と前記回転子との間を液密に仕切る仕切り壁と
を含み、その仕切り壁が、合成樹脂により形成された一体型モータポンプ（請求項１）。
(２)前記仕切り壁の肉厚が、０．５mm以上２．０mm以下とされた(1)項に記載の一体型モータポンプ（請求項２）。
固定子と回転子との間の仕切り壁が合成樹脂で形成されたものである場合には、うず電流が発生し難いため、肉厚を厚しても差し支えない。しかし、固定子と回転子との間の距離が大きい場合には、磁石に作用する力が弱くなり、かえって、モータ効率が低くなる。それに対して、仕切り壁の肉厚を薄くすると、強度が小さくなり、望ましくない。以上の事情から、仕切り壁の肉厚を、０．５mm以上２．０mm以下とすることが望ましい。肉厚は、１．６mm以下とすれば一層望ましく、１．２mm以下とすればさらに望ましい。
(３)前記仕切り壁が中空円筒状の内筒の少なくとも一部を成し、その円筒の外周側に同心に中空円筒状の外筒が設けられ、それら仕切り壁と前記外筒との間に前記固定子が設けられるとともに、その固定子と前記仕切り壁および外筒との隙間に合成樹脂が充填された(1)項または(2)項に記載の一体型モータポンプ（請求項３）。
固定子は、中空円筒状の内筒と外筒との間に設けられ、これらの間に合成樹脂が充填される。合成樹脂が充填されて合成樹脂層が形成されれば、それによって、仕切り壁の強度を補ったり、固定子を液体から保護したりすることができる。また、熱伝導性がよくなり、コイルの冷却効果が得られるという利点もある。
内筒と外筒との間に固定子が設けられるが、固定子の軸方向の長さが、内筒の軸方向の長さとほぼ同じである場合には、内筒全体が仕切り壁であると考えることができる。それに対して、固定子の軸方向の長さが内筒の軸方向の長さに対して短い場合には、内筒の一部（固定子に対向する部分）が仕切り壁であると考えることができる。内筒の仕切り壁でない部分については、合成樹脂によって形成されることは不可欠ではない。また、内筒と外筒との間が合成樹脂によって充填されなくてもよい。
充填される合成樹脂は、熱硬化性の樹脂が望ましく、充填時に流れ易い（充填温度において粘度が小さい）樹脂とすることが望ましい。例えば、エポキシ樹脂とすることができる。
なお、外筒によって固定子が外部から液密に仕切られるようにすれば、一体型モータポンプ全体を液体中に設置することが可能となる。
(４)前記仕切り壁が、前記充填された合成樹脂とは異なる種類の樹脂によって形成された(3)項に記載の一体型モータポンプ。
本一体型モータポンプにおいて、充填される合成樹脂と仕切り壁を形成する合成樹脂とでは種類が異なる。例えば、充填される合成樹脂をＡＢＳ樹脂として、仕切り壁を形成する合成樹脂を、ＰＰＯ樹脂、ＰＰＯ樹脂（ガラス繊維入り）とすることができる。
なお、充填される合成樹脂と仕切り壁を形成する合成樹脂とで、種類を同じにすることもできる。その場合には、充填によって形成された合成樹脂層の一部によって仕切り壁が構成されると考えることも可能である。
(５)前記仕切り壁が、金属層を有する(1)項ないし(4)項のいずれか１つに記載の一体型モータポンプ。
仕切り壁において、厚み方向に樹脂層と金属層とを重ねて設ければ、仕切り壁の強度を強くし、液体を通過させ難くすることができる。金属層は、蒸着メッキによって形成されても、金属箔を入れて樹脂成形（インサート成形）して形成されても、貼り合わせによって形成されてもよい。また、金属層を設ければ、合成樹脂の肉厚を薄くできるという利点もある。
なお、金属層は、仕切り壁の回転子側に設けること、すなわち、仕切り壁の固定子側を合成樹脂層とし回転子側を金属層とすることが望ましい。金属層を回転子側に設ければ、液圧中に異物が含まれていても、それによって、合成樹脂層が摩耗させられることを回避することができる。また、合成樹脂層が液体を浸透させるおそれがあっても、液体が浸透することを回避することができる。
(６)前記仕切り壁が、中空円筒部と、その中空円筒部から半径方向外向きに突出し、軸方向成分を有する方向に延びるリブとを有する(1)項ないし(5)項のいずれか１つに記載の一体型モータポンプ（請求項４）。
リブを設ければ、仕切り壁の強度を強くすることができる。また、リブが軸方向成分を有する方向に延びるため、仕切り壁の成形時に材料が流れ易くすることができ、成形性を向上させることができる。リブは、中空円筒部から半径方向外向きに、等しい間隔で（同じ中心角で）、複数設けられるようにすることが望ましい。
(７)前記固定子が、中空円筒状の内筒と、その内筒の外周側に同心に中空円筒状の外筒との間に設けられ、前記内筒が、小径部と大径部とを有し、小径部によって前記仕切り壁が構成され、大径部が位置決め機能を有する(1)項ないし(6)項のいずれか１つに記載の一体型モータポンプ。
固定子は、内筒の小径部である仕切り壁と外筒との間に設けられる。それに対して、内筒の固定子が設けられていない部分は大径部とされ、リブの半径方向の長さが、外筒の内周面に至る長さとされる。リブの先端が外筒の内周面に当接することによって内筒の外筒に対する相対位置が決まる。また、外筒にリブが当接することによって、外筒に内筒がリブを介して支持されることになる。
(８)固定子鉄心にコイルが巻かれて成り、中空円筒状をなす固定子と、
(a)その固定子の内周側に設けられた中空円筒状の内筒と、(b)その内筒の外側に同心に設けられた中空円筒状の外筒とを含み、これらの間に前記固定子を液密に保持する密封容器と、
中空円筒状をなし、前記固定子の内側に同心かつ相対回転可能に配設され、固定子との間の磁気的相互作用により回転する回転子と、
その回転子の内側に、回転子と一体的に回転可能に設けられた回転羽根と
を含み、前記内筒と外筒との間に合成樹脂を充填するとともに、前記内筒の肉厚を、０．９mm以下の金属材料で形成されたものとした一体型モータポンプ。
内筒が金属材料で形成されたものである場合には、うず電流が発生するが、肉厚を薄くするとうず電流が小さくなる。しかし、肉厚を薄くすると、強度が弱くなり望ましくない。それに対して、内筒の肉厚を薄くしても、内筒と外筒との間に合成樹脂が充填されて合成樹脂層が形成されれば、仕切り壁の強度不足を補うことができる。
内筒の肉厚は、０．９mm以下であり、０．７mm以下とすることが望ましく、さらに、０．２mm以下とすることが望ましい。
また、内筒は、液体が水である場合に錆びにくいステンレス鋼によって形成されるようにすることが望ましい。
本一体型モータポンプには、(1)項ないし(7)項のいずれかに記載の技術的特徴を採用することができる。
【０００７】
(９)前記回転羽根が、それの外周面に設けられた弾性的に変形可能な少なくとも１つの第１係合爪を有し、前記回転子が、それの内周面の対応する位置に設けられた少なくとも１つの第１係合凹部を有し、それら第１係合爪と第１係合凹部との係合により、前記回転子が前記回転羽根と一体的に回転可能とされた(1)項ないし(8)項のいずれか１つに記載の一体型モータポンプ（請求項５）。
回転羽根が第１係合爪を有し、回転子が第１係合凹部を有する。第１係合爪が第１係合凹部に係合させられることにより、回転子と回転羽根とが一体的に回転可能とされる。回転子の回転に伴って回転羽根が回転させられ、それによって、ポンプとして作動する。
回転羽根に設けられる第１係合爪は、１つでも２つ以上でもよく、例えば、直径方向に隔たった２箇所に第１係合爪を設けることができる。第１係合爪を２つ以上設ければ、回転羽根の傾きを抑制して、良好に回転子に保持させることができる。
このように、回転羽根が第１係合爪と第１係合凹部との係合によって固定されるようにすれば、キー、ピン等によって固定される場合に比較して、部品点数を少なくし、作業工数を少なくすることができ、加工コストを低減させることができる。
「回転羽根が回転子に一体的に回転可能である」ということは、回転子が回転すると回転羽根も回転するということであり、回転子が回転しても、回転羽根が回転しなかったり、回転子の回転とは逆方向に回転したりすることがないということである。回転羽根の回転子に対する多少の相対回転は許容され、回転羽根の回転子に対するわずかな相対回転が阻止されるということではない。
(１０)前記第１係合爪が、アームと、そのアームの先端に設けられ、外周側へ突出する突部とを含み、前記回転羽根の前記第１係合爪の周りの部分に、前記アームに沿って延びた割り溝が形成された(9)項に記載の一体型モータポンプ。
アームの突部に、回転子の内周面から内方（内周側）に向かう力が加えられるとアームが撓められる。突部に加えられる内方への力が除かれると、弾性力により戻され、突部が外方へ突出し、係合凹部に係合させられる。割り溝によってアームが形成され、また、アームの撓みが許容される。
(１１)前記回転羽根が前記回転子の内側に複数段設けられ、当該一体型モータポンプが、(i)前記回転子の中心部に、その回転子と同心に設けられた固定軸と、(ii)その固定軸の外周側に、前記複数段の回転羽根の各々と交互に配設された複数段の案内羽根とを含み、前記案内羽根の各々が、それの内周面に設けられた弾性的に変形可能な少なくとも１つの第２係合爪を有し、前記固定軸が、それの外周面の、前記複数の案内羽根の各々の前記第２係合爪に対応する位置に設けられた複数の第２係合凹部を有し、前記案内羽根の各々における前記第２係合爪と第２係合凹部との係合により、前記固定軸に前記複数の案内羽根が固定的に保持された(9)項または(10)項に記載の一体型モータポンプ（請求項６）。
案内羽根の各々が第２係合爪を有し、固定軸が第２係合凹部を有する。第２係合爪が第２係合凹部に係合させられることにより、固定軸に案内羽根が固定的に保持される。案内羽根は複数設けられるため、固定軸において、第２係合凹部が、案内羽根各々の第２係合爪に対応して複数設けられる。案内羽根の各々に設けられる第２係合爪は１つであっても２つ以上であってもよい。
本一体型モータポンプは多段渦巻きポンプと称することができる。
第２係合爪についても同様に、第２係合爪を、アームと、そのアームの先端に設けられ、内周側へ突出する突部とを含むものとすることができる。
(１２)前記回転羽根の各々についての少なくとも１つずつの第１係合凹部が、前記回転子に、軸方向および周方向において互いに異なる位置に設けられるとともに、前記案内羽根の各々についての少なくとも１つずつの第２係合凹部が、前記固定軸に、軸方向および周方向において互いに異なる位置に設けられた(11)項に記載の一体型モータポンプ（請求項７）。
複数の回転羽根は回転子に、軸方向に並んで保持されるのであり、第１係合凹部は、回転羽根の各々の第１係合爪に対応して、軸方向に隔たって、互いに異なる位置に設けられる。同様に、複数の案内羽根は固定軸に、軸方向に並んで保持されるが、固定軸の第２係合凹部は、軸方向に隔たって、案内羽根各々の第２係合爪に対応する位置に設けられる。換言すれば、回転子の第１係合凹部の位置によって回転羽根の軸方向の位置が決まり、固定軸の第２係合凹部の位置によって案内羽根の軸方向の位置が決まる。なお、１つの回転羽根や案内羽根に２つ以上の係合爪が設けられる場合には、それらに対応する２つ以上の係合凹部は、軸方向の同じ位置に設けられる。
また、実施例において詳述するが、複数の第１係合凹部の各々は、回転子の、周方向の同じ位置（同じ位相の位置）に設けるより、周方向に隔たった位置（異なる位相の位置、軸方向から見て、重ならない位置）に設けることが望ましい。同様に、複数の第２係合凹部の各々は、固定軸の、周方向に隔たった位置に設けることが望ましい。これら第１係合凹部、第２係合凹部を、周方向の同じ位置に設けた場合には、回転羽根、案内羽根を組み付ける場合に、回転羽根、案内羽根を回転子、固定軸に対して軸方向に相対移動させるとともに相対回転させる必要がある。回転羽根、案内羽根の係合爪がそれに対応しない係合凹部に係合させられてしまうことを回避するためである。それに対して、第１係合凹部、第２係合凹部が、周方向の互いに異なる位置に設けられれば、予め、係合爪とそれに対応する係合凹部との位相を合わせておけば、回転羽根、案内羽根を回転子、固定軸に対して軸方向に相対移動させることによって（相対回転させなくても）、係合爪をそれに対応する係合凹部に必ず係合させることができる。
(１３)前記回転羽根が前記回転子の内側にｎ段設けられ、前記第１係合爪が、前記回転羽根の外周面の直径方向に隔たった位置にそれぞれ設けられ、前記第１係合凹部が、前記回転子の内周面の、軸方向に隔たって、中心角がπ／ｎだけ隔たった位置に設けられた(9)項ないし(12)項のいずれか１つに記載の一体型モータポンプ。
第１係合爪がｋ個設けられる場合には、第１係合凹部が、回転子の内周面に、中心角が２π／ｋｎだけ隔たった間隔で形成されることになる。
(１４)前記案内羽根が前記回転軸の外側に、前記回転羽根と交互にｎ段設けられ、前記第２係合爪が、前記案内羽根の内周面に１つ設けられ、前記第２係合凹部が、前記固定軸の外周面の、軸方向に隔たって、中心角が２π／ｎ隔たった位置に設けられた(11)項ないし(13)項のいずれか１つに記載の一体型モータポンプ。
(１５)前記回転羽根が、合成樹脂によって形成されたものである(1)項ないし(14)項のいずれか１つに記載の一体型モータポンプ。
回転羽根は、液体に接しても反応し難く（防錆性が優れた）、異物等が混入していても摩耗し難い（耐摩耗性が優れた）ものとすることが望ましい。また、重量が軽いものとすることが望ましい。回転羽根の重量が軽くされれば、軸受が受ける荷重を小さくすることが可能となり、一体型モータポンプの軽量化を図ることができ、モータ効率ないしポンプ効率を向上させることができる。さらに、弾性変形可能な第１係合爪が設けられる場合には、適度に弾性変形し易いものとすることが望ましい。
以上の事情から、回転羽根を合成樹脂によって形成されたものとすることができ、例えば、前述のＰＰＯ樹脂（ガラス繊維入り）で形成することができる。
なお、回転羽根の形状によっては、複数の部分に分割してそれぞれ成形し、成形された複数の部分を合わせて（例えば、接着剤で接着し、高周波溶着によって固着したりすることができる）回転羽根が形成されるようにすることもできる。
また、案内羽根および返し通路（案内羽根および返し通路は、一体的に設けられることがある。例えば、複数に分割し、それぞれ、別々に成形した後、接着等により１つの部材とされることがあるのである。）も合成樹脂によって形成されたものとすることができる。
回転羽根や案内羽根を熱硬化性の比較的硬い合成樹脂によって形成されたものとした場合には、圧入によって回転子や固定軸に保持させることが困難である。合成樹脂によって形成された羽根は金属材料で形成された羽根と比較すると、強度が小さいため、大きなしめしろで圧入させると壊れるおそれがある。また、ピン、キー等を利用することも可能であるが、その場合には、部品点数が増えて、作業（加工、組立、部品管理等）工数が増えるため、望ましくない。それに対して、係合爪と係合凹部との係合によれば、回転羽根を回転子に、案内羽根を固定軸に、それぞれ、少ない作業工数で良好に保持させることが可能となる。
(１６)前記回転羽根が、金属材料によって形成されたものである(1)項ないし(14)項のいずれか１つに記載の一体型モータポンプ。
回転羽根は、金属材料、例えば、防錆性が優れたステンレス鋼等によって形成されるようにすることができる。また、案内羽根および返し通路（案内羽根および返し通路は、一体的に設けられることがある。例えば、複数に分割し、それぞれ、別々に成形した後、接着等により１つの部材とされることがあるのである）も金属材料によって形成されたものとすることができる。
【０００８】
(１７)前記仕切り壁を含み、前記固定子を保持する本体と前記回転子との間に設けられ、前記本体に前記回転子を相対回転可能に支持させる軸受であって、前記回転子に一体的に回転可能に設けられた回転側軸受部材と前記本体に設けられた固定側軸受部材とを有し、前記回転側軸受部材と前記固定側軸受部材とのいずれか一方が中空円筒状をなし、他方が、(i)前記一方の部材の軸方向と平行に延びた外周面と内周面とのいずれか一方に対向する周面を有する中空円筒状の第１軸受部材と、(ii)前記一方の部材の軸方向と直交する第１端面に対向する第２端面を有する中空円筒状の第２軸受部材とを含む(1)項ないし(16)項のいずれか１つに記載の一体型モータポンプ（請求項８）。
例えば、回転側軸受部材と固定側軸受部材との両方を断面がＬ字形の円環状の部材として、それら回転側軸受部材と固定側軸受部材とを、回転側軸受部材の軸方向と直交する端面が固定側軸受部材の軸方向と直交する端面と接触し、回転側軸受部材の周面が固定側軸受部材の周面と接触する状態で設ければ、回転側軸受部材のスラスト方向の力とラジアル方向の力との両方が固定側軸受部材によって受けられるようにすることができる。一方、断面がＬ字形を成した円環状の部材については加工が困難であるため、加工コストが高くなる。特に、回転側軸受部材と固定側軸受部材とが互い接触する面においては、高い精度の研磨加工が要求されるが、断面がＬ字形を成す円環状部材を高精度で研磨加工することは困難である。それに対して、中空円筒状（断面形状が四角形である）の部材については、加工し易いため、同じ精度で加工が行われる場合において、加工コストを安くすることができる。
そこで、本一体型モータポンプにおいては、回転側軸受部材と固定側軸受部材とのいずれか一方を１つの中空円筒状の部材とし、他方を２つの中空円筒状（断面形状が四角形である）の第１軸受部材、第２軸受部材から成るものとした。第１軸受部材は、一方の部材の軸方向と平行に延びた外周面と内周面とのいずれか一方に対向する周面を有し、第２軸受部材は、一方の部材の軸方向と直交する第１端面に対向する第２端面を有する。そのため、一方の軸受部材と第１軸受部材とによってラジアル軸受が構成され、一方の軸受部材と第２軸受部材とによってスラスト軸受が構成されることになる。
(１８)前記軸受がすべり軸受である(17)項に記載の一体型モータポンプ。
本一体型モータポンプに用いられる軸受は、圧送される液体を潤滑剤とするすべり軸受である。この場合、液体がすべり軸受を通して漏れるようにすることができる。軸受の内側の空間は勿論、外側の空間もポンプ本体の内部であり、漏れた液体がポンプ本体の外部へ流出するわけではない。このようにすべり軸受とすれば、メカニカルシール等の軸封装置が不要となり、騒音を小さくすることができる。さらに、原子力施設用のように、液漏れを極端にきらう用途や、クリーンルーム用のように、メカニカルシール等の軸封装置から漏れた液体が気化して周囲に拡散することすら許されない用途にも使用が可能になるのである。なお、軸封装置は省略可能であっても、軸受内へ異物が侵入することを防止するために、フィルタ等の異物除去部材や、実施例において詳述する異物除去装置等を設けることが望ましい場合もある。
なお、軸受がすべり軸受であり、回転子の内周側から外周側に液体が漏れる場合には、回転側軸受部材を一方の中空円筒状の部材とし、固定側軸受部材を第１軸受部材と第２軸受部材とを含むものとすることが望ましい。
(１９)(i)前記回転側軸受部材と前記固定側軸受部材とのいずれか一方と、その一方が保持される前記回転子と前記本体とのいずれか一方との間と、(ii)前記第１軸受部材と、前記回転子と前記本体との他方との間と、(iii)前記第２軸受部材と、前記他方との間とのうちの少なくとも１つにトレランスリング（Tolerance  ring）が設けられた(17)項または(18)項に記載の一体型モータポンプ。
トレランスリングは、半径方向の力によって半径方向の寸法が容易に変わる円環状の部材であり、周方向に並んだ凹凸を有する円形あるいは楕円形の環状部材（周の一部を欠く場合もある）である。
軸受を構成する軸受部材がトレランスリングを介して保持されるようにすれば、このトレランスリングの変形により、トレランスリングが設けられない場合に比較して、軸受部材に加わる力を軽減することができる。
また、軸受がすべり軸受である場合には、トレランスリングにより寸法誤差が吸収され、回転子の回転に伴って発生する調心力による軸受部材の移動が許容されるため、ポンプの作動中において、それら軸受部材がほぼ同心となる位置まで移動し（調心されて）、その位置で相対回転させられるようにすることができる。
なお、軸受がすべり軸受である場合には、複数の軸受部材が、小さい隙間が残るように組み付けられるのが普通であり、ポンプの停止状態において、複数の軸受部材が同心に位置しないこともある。しかし、ポンプの作動時には、相対回転する軸受部材間に存在する液体に発生する圧力に基づく調心力が発生するため、複数の軸受部材がトレランスリングを介して保持されるようにすれば、その調心力により複数の軸受け部材が調心され、軸受部材間の液体の流れを適度に許容しつつ、静粛に相対回転し、回転子を良好に回転させる。
その結果、軸受部材の加工精度を高くする必要性が低くなる。例えば、軸受部材の各々において、軸受部材同士が対向する面について高い精度で研磨加工が施されれば、それ以外の面については高い精度で研磨加工を施す必要性はないのである。
なお、トレランスリングは、ステンレス鋼によって形成されたものとすることができる。
(２０)前記回転側軸受部材と前記固定側軸受部材との少なくとも一方が、セラミックスによって形成されたものである(17)項ないし(19)項のいずれか１つに記載の一体型モータポンプ（請求項９）。
ポンプによって圧送される液体に異物が含まれている場合には、それによって軸受部材（回転側軸受部材や固定側軸受部材）が摩耗するおそれがある。それに対して、軸受部材が耐摩耗性が優れたセラミックスで形成されたものとすれば、異物等によって摩耗させられ、液体に混入することを回避することができる。
軸受がすべり軸受である場合でも、回転側軸受部材と固定側軸受部材とが直接接触して摺動することが殆どないため、軸受を構成する部材が摩耗して、ポンプによって圧送される液体に混入することは殆どない。また、回転側軸受部材と固定側軸受部材とが直接接触して摺動することがあっても、軸受部材が耐摩耗性が優れたセラミックスで形成されていれば、摩耗が良好に回避される。
また、回転側軸受部材と固定側軸受部材とが直接接触して摺動する場合には、過熱や焼き付きのおそれがある。それに対して、回転側軸受部材や固定側軸受部材が耐熱性に優れたセラミックス材料で形成されるようにすれば、過熱を抑制することができる。
これらの事情から、回転側軸受部材と固定側軸受部材との少なくとも一方が、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ジルコニア（主成分がＺｒＯ2であり、ＣａＯ，Ｙ2Ｏ3等が添加されることもある）等によって形成されることが望ましい。
回転側軸受部材と固定側軸受部材との両方をセラミックス材料によって形成されたものとすることも可能である。
また、金属材料で形成された部材にチタンコーティングを施した部材を回転側軸受部材と固定側軸受部材との少なくとも一方として使用しても同様の効果が得られる。
なお、セラミックス材料は金属材料に比較して脆いため、軸受部材がセラミックス材料で形成される場合には、研磨加工が困難である。その結果、高い精度が要求される場合には加工コストが高くなる。加工コストは、軸受部材が断面形状がＬ字形の円環状部材である場合には、より一層高くなる。それに対して、軸受部材が複数の中空円筒状（断面が四角形）の部材から成るものとすれば、高い精度が要求される場合であっても、加工コストを低くすることが可能となる。
(２１)前記回転側軸受部材と前記固定側軸受部材との一方が、アルミナセラミックスによって形成されたものであり、他方がカーボン（カーボンブラック：微粉炭素）によって形成されたものである(17)項ないし(20)項のいずれか１つに記載の一体型モータポンプ。
回転側軸受部材や固定側軸受部材が、カーボンで形成されるようにすれば、セラミックスで形成される場合より、材料費を低減させ、加工コストを低減させることができる。カーボンとして、モールドカーボン（含浸カーボンと称することがある）、焼成カーボン（不含浸カーボンと称することがある）等が知られている。モールドカーボンとは、カーボングラファイトのことで、カーボンをバインダによって固めたもので、カーボンを８０％以上含むものをいい、焼成カーボンとは、バインダを含まないで焼成して得られるカーボンをいう。軸受部材としては、焼成カーボンを用いることが望ましい。また、すべり軸受において、カーボンで形成された部材を用いても、カーボンが摩耗することは殆どないが、摩耗して、微少量流体に混ざるおそれはある。そのため、カーボンで形成された軸受は、ポンプによって圧送される液体について高い純度が要求されない場合に適している。
また、実験等により、一対の軸受部材のうちの一方をカーボン製の部材として他方をアルミナセラミックス製の部材とした軸受（カーボン・アルミナセラミックス）、一方を炭化ケイ素製の部材として他方を炭化ケイ素以外のセラミックス製の部材とした軸受（炭化ケイ素・炭化ケイ素以外のセラミックス）、両方を炭化ケイ素とした軸受（炭化ケイ素・炭化ケイ素）等が望ましいことが知られている。炭化ケイ素製の部材とする場合には、多孔性のものとすることが望ましい。多孔性の部材とすれば、液体の潤滑性を向上させることができるからである。それに対して、両方をアルミナセラミック製の部材とした軸受、一方を炭化ケイ素製の部材として他方をカーボン製の部材とした軸受、両方をカーボン製の部材とした軸受等は適していないことが知られている。
(２２)前記回転側軸受部材の、前記固定側軸受部材と軸方向において対向する面に複数の渦巻き状の溝が形成された(17)項ないし(21)項に記載の一体型モータポンプ（請求項１０）。
回転側軸受部材に渦巻き状の溝部を形成すれば、軸受部材に回転羽根に類似の機能を与えることができ、また、液体による膜が形成され易くすることができて、すべり軸受として良好に機能させることが可能となる。また、軸受を介して液体をより確実に流れさせ、水膜を形成させることができるため、軸受部材間の隙間を小さくできるという利点もある。
【０００９】
(２３)前記回転子が、軸方向に延びる磁石を複数含む(1)項ないし(22)項のいずれか１つに記載の一体型モータポンプ。
磁石は、回転子の外周面に貼り付けても、回転子に埋め込んでもよい。また、外周面に貼り付けた場合には、磁石を外側から耐液性が優れた磁性材料で覆うことができる。
磁石が耐液性（防錆性）が優れたものである場合には、磁石を覆う必要性は低いが、耐液性が劣るものである場合には、液体との接触を防止するために覆うことが望ましい。
このように、磁石を回転子の外周面に貼り付けて覆う場合、あるいは、回転子の内部に埋め込む場合には、防錆性が劣るが磁力が強い磁石を使用することが可能となる。例えば、希土類磁石としてのネオジウム磁石（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）等がある。
なお、回転子は、磁性材料であり、かつ、防錆性、耐摩耗性を有する材料で形成されたものとすることが望ましく、例えば、ステンレス・ニッケル合金等が該当する。
【００１０】
(２４)固定子鉄心にコイルが巻かれて成り、中空円筒状をなす固定子と、
中空円筒状をなし、前記固定子の内側に同心かつ相対回転可能に配設され、固定子との間の磁気的相互作用により回転する回転子と、
その回転子の内側に、回転子と一体的に回転可能に設けられた回転羽根と
を含み、前記回転羽根が、それの外周面に設けられた弾性的に変形可能な少なくとも１つの第１係合爪を有し、前記回転子が、それの内周面の対応する位置に設けられた少なくとも１つの第１係合凹部を有し、それら第１係合爪と第１係合凹部との係合により、前記回転子が前記回転羽根と一体的に回転可能とされた一体型モータポンプ。
本発明の課題は、回転羽根を良好に回転子に保持させることであり、回転羽根が合成樹脂によって形成されたものである場合に特に有効である。また、部品点数を増加させることなく、回転羽根を容易に組み付け可能とすることもできる。
本一体型モータポンプには、(1)項ないし(23)項のいずれかに記載の技術的特徴を採用することができる。
(２５)固定子鉄心にコイルが巻かれて成り、中空円筒状をなす固定子と、
中空円筒状をなし、前記固定子の内側に同心かつ相対回転可能に配設され、固定子との間の磁気的相互作用により回転する回転子と、
その回転子の内側に、回転子と一体的に回転可能に設けられた回転羽根と、
前記固定子を保持する本体と前記回転子との間に設けられ、前記本体に前記回転子を相対回転可能に支持させる軸受と
を含み、前記回転子に一体的に回転可能に設けられた回転側軸受部材と前記本体に設けられた固定側軸受部材とを有し、前記回転側軸受部材と前記固定側軸受部材とのいずれか一方が中空円筒状をなし、他方が、(i)前記一方の部材の軸方向と平行に延びた外周面と内周面とのいずれか一方に対向する周面を有する中空円筒状の第１部材と、(ii)前記一方の部材の軸方向と直交する第１端面に対向する第２端面を有する中空円筒状の第２部材とを含む一体型モータポンプ。
本発明の課題は、軸受の加工コストを低減させることであり、特に、軸受を構成する軸受部材がセラミックス材料で形成される場合に有効である。
本一体型モータポンプには、(1)項ないし(24)項のいずれかに記載の技術的特徴を採用することができる。
(２６)固定子鉄心にコイルが巻かれて成り、中空円筒状をなす固定子と、
中空円筒状をなし、前記固定子の内側に同心かつ相対回転可能に配設され、固定子との間の磁気的相互作用により回転し、それの内周面に設けられ、軸方向および周方向に隔たった複数の第１係合凹部を有する回転子と、
その回転子と一体的に回転可能に設けられ、外周面に設けられた少なくとも１つの弾性的に変形可能な第１係合爪を有する複数段の回転羽根と、
前記回転子の中心部に、その回転子と同心に設けられ、外周面に設けられ、軸方向および周方向に隔たった複数の第２係合凹部を有する固定軸と、
その固定軸の外周側に前記複数段の回転羽根の各々と交互に配設され、それの内周面に設けられた少なくとも１つの弾性的に変形可能な第２係合爪を有する複数の案内羽根と
を含む一体型モータポンプの組立方法であって、
前記回転羽根の第１係合爪の位相と、前記回転子の、その回転羽根に対応する第１係合凹部の位相とが一致する姿勢で、前記回転子の内部において、それら回転羽根と回転子とを軸方向に直線的に相対移動させて、前記第１係合爪を前記第１係合凹部に係合させることにより、前記回転羽根を前記回転子に一体的に回転可能に設けるとともに、前記案内羽根の第２係合爪の位相と前記固定軸の、その案内羽根に対応する第２係合凹部の位相とが一致する姿勢で、前記固定軸に沿って、それら案内羽根と固定軸とを軸方向に直線的に相対移動させて、前記第２係合爪を前記第２係合凹部に係合させることにより、前記案内羽根を前記回転子に固定させる一体型モータポンプの組立方法。
本発明の課題は、回転羽根と回転子との間、案内羽根と固定軸との間の摺動を可及的に少なくしつつ、組み立て作業を行い得るようにすることである。
組み立てる際には、回転羽根や案内羽根を固定して回転子や固定軸を移動させても、回転子や固定軸を固定して回転羽根や案内羽根を移動させても、これらの両方を移動させてもよい。
本組立方法によって組み立てられる一体型モータポンプには、(1)項ないし(25)項のいずれかに記載の技術的特徴を有するものとすることができる。
(２７)固定子鉄心にコイルが巻かれて成り、中空円筒状をなす固定子と、
中空円筒状をなし、前記固定子の内側に同心かつ相対回転可能に配設され、固定子との間の磁気的相互作用により回転し、それの内周面に設けられ、軸方向および周方向に隔たった複数の第１係合凹部を有する回転子と、
その回転子と一体的に回転可能に設けられ、外周面に設けられた少なくとも１つの弾性的に変形可能な第１係合爪を有する複数段の回転羽根と、
前記回転子の中心部に、その回転子と同心に設けられ、外周面に設けられ、軸方向および周方向に隔たった複数の第２係合凹部を有する固定軸と、
その固定軸の外周側に前記複数段の回転羽根の各々と交互に配設され、それの内周面に設けられた少なくとも１つの弾性的に変形可能な第２係合爪を有する複数の案内羽根と
を含む一体型モータポンプを組み立てる組立装置であって、
前記回転子と前記固定軸とを含む半組立品を予め定められた姿勢で保持する半組立品保持部と、
その半組立品保持部に保持された前記半組立品の前記回転子と前記固定軸との間に、前記回転羽根と前記案内羽根とを、それぞれ、軸方向に直線的に交互に押し込む押込部と、
その押込部による押込位置を規定する位置決め部と、
前記押込部の作動を制御する押込制御装置と
を含む組立装置。
組立装置は、例えば、プレス加工装置を利用することができる。
本項の組立装置によって組み立てられる一体型モータポンプは、(1)項ないし(25)項のいずれかに記載の技術的特徴を有するものとすることができる。
(２８)前記半組立品保持部と、前記押込部と、前記位置決め部とを備えた複数の組付ステーションと、
前記半組立品について、前記複数の組付ステーションのうちの一のステーションにおいて、前記回転羽根と前記案内羽根とのいずれか一方の１つが組み付けられた後、他方の１つを組み付けるために別の組付ステーションへを移動させるトランスファフィーダと
を含む組立装置であって、前記位置決め部の各々が、それぞれ、規定する押込位置が異なるものである(27)項に記載の組立装置。
複数の回転羽根と案内羽根とを、交互に連続的に組み付ける場合には、トランスファプレス装置を利用することができる。
【実施例】
【００１１】
図１に本発明の一実施例である一体型モータポンプを示す。
本一体型モータポンプは、ハウジング８と、固定子１０および回転子１２を備えた電動モータ１４と、回転羽根１８，案内羽根２０および返し通路２２を備えた多段渦巻ポンプ２４とを含み、電動モータ１４と多段渦巻きポンプ２４とが一体化されて、ハウジング８内に設けられる。本一体型モータポンプは液体、特に水を圧送するに適したものとして設計されている。以下、水を圧送するポンプとして使用される場合について説明する。
【００１２】
固定子１０は、固定子鉄心３２にコイル３４が巻かれて成り、ハウジング８および内筒３６により構成される密封容器３７により、液密に密封されている。ハウジング８は、外筒３８および外筒３８の両端部に設けられた吸入側端板４２、吐出側端板４４（以下、単に、端板と称することがある）等を含む。
外筒３８および内筒３６は共に中空円筒状をなし、端板４２，４４に、同心かつ液密に、それぞれ、Ｏリング４６を介して固定される。その結果、内筒３６、外筒３６、端板４２，４４により固定子１０が配設される空間が液密に閉塞されることになる。
吸入側端板４２には軸方向に貫通する複数個の吸入口５０が形成され、吐出側端板４４には軸方向に貫通する複数個の吐出口５２が形成される。また、端板４２，４４の端面の一部には接続部５４が設けられる。接続部５４において、凹部５６に被接続部が嵌め込まれ、ピン５８によって固定される。接続部５４は、全周に渡って設けられるのではない。図１において、吸入側端板４２については接続部５４が設けられている部分を記載し、吐出側端板４４については接続部５４が設けられていない部分を記載した。本実施例においては、端板４２，４４の一部がフランジとしての機能を有する。
【００１３】
前記回転子１２は、磁性材料製（防錆上、磁性を有するステンレス鋼が望ましい）の中空円筒である回転子本体としてのヨーク６０の外周面に、複数の永久磁石６２が等角度間隔に固定されて成る。
永久磁石６２は、ヨーク６０の外周面に貼り付けられて、カバー部材（磁石バンド）６４によって覆われる。本実施例においては、永久磁石６２は、ネオジウム磁石（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）とされ、カバー部材６４は、ステンレス鋼とされる。
例えば、永久磁石６２が接着剤（例えば、エポキシ樹脂を含む２液タイプの接着剤）によって貼り付けられ、カバー部材６４が永久磁石６２を覆う状態で接着剤で貼り付けられ、カバー部材６４の両側部がへら絞り加工（スピニング加工）によって絞られる。それによって、永久磁石全体がステンレス鋼の板材で覆われることになる。
このように、永久磁石６２がカバー部材６４によって覆われて、水と接触することがないため、ネオジウム磁石のように、強い磁性を有するが、錆びやすい磁石を使用することも可能となる。
【００１４】
ヨーク６０は、それの両端部において、一対の軸受（吸入側軸受６８、吐出側軸受６９）によってハウジング８に相対回転可能に支持される。軸受６８、６９は、それぞれ、ヨーク６０と一体的に回転可能な回転側軸受部材７０と、ハウジング８に固定の固定側軸受部材７２とを含む。
本実施例においては、これら軸受部材７０，７２は、それぞれ、炭化ケイ素によって形成されたものである。炭化ケイ素は、耐摩耗性、耐熱性に優れたものであるため、仮に、ポンプによって圧送される水に異物が含まれていても、その異物等によって摩耗することがない。
また、軸受部材７０，７２は、それぞれ、断面がＬ字形を成した円環状部材であり、回転側軸受部材７０の軸方向に直交する端面７０ａと固定側軸受部材７２の軸方向に直交する端面７２ａとが接触し、回転側軸受部材７０の円筒面７０bと固定側軸受部材７２の円筒面７２ｂとが接触する状態で設けられる。固定側軸受部材７２は、回転側軸受部材７０の軸方向の力と、回転方向の力との両方を受けるのであり、軸受６８、６９は、ラジアル・スラスト軸受として機能する。
【００１５】
さらに、軸受６８、６９はすべり軸受であり、本一体型モータポンプは軸封装置を備えていない。したがって、本一体型モータポンプにより圧送される水が、各々の軸受部材７０，７２の摺動面間に水膜を形成し、潤滑剤として機能する。
また、吸入側軸受６８の回転側軸受部材７０の端面７０ａには、図２に示すように、複数の溝７４が形成され、これら溝７４の間がそれぞれ羽根７５とされる。複数の溝７４および羽根７５は、途中で鋭角で曲げられた形状で形成されている。溝７４（羽根７５）は、外周側の羽根７５oが、回転子１２の矢印Ｐ方向の回転に伴って、外周側の水を掻き込み、内周側の羽根７５iが溝７４にある水を押し出す向きに傾斜して設けられる。また、内周面７０ｂには、軸方向に沿った複数の溝７６が形成される。
吐出側軸受６９の回転側軸受部材７０の端面７０ａには、図３に示すように、複数の溝７８が形成され、これらの間が羽根７９とされる。溝７８（羽根７９）は、回転子１２の矢印Ｑ方向の回転に伴って、通常の回転羽根のように内周側の水を吸い込み、外周側に吐き出す向きに傾斜して設けられる。また、内周面７０ｂには、軸方向に沿った複数の溝８０が形成される。
このように吸入側軸受６８の回転側軸受け部材７０の端面７０ａ，吐出側軸受６９の回転側軸受部材７０の端面７０ａに形成された溝７４（羽根８５），溝７８（羽根７９）は、ポンプとしての機能することになる。
なお、回転側軸受部材７０とヨーク６０との間、固定側軸受部材７２とハウジング８との間には、それぞれ、図６に示すトレランスリング８２が配設される。トレランスリング８２は、板状部材が周方向に並んで凹凸を有する状態で変形させられて成る円環状（一部を欠く）の部材であり、トレランスリング８２により、公差が吸収され、回転子１２の回転時に、調心力に起因する軸受部材７０，７２の移動が許容される。また、半径方向の力が過大となることを回避する機能も有する。
【００１６】
図１に示すように、ハウジング８の端板４２，４４には、固定軸８４が、外筒３８，内筒３６と同心に、相対回転不能に支持されている。この固定軸８４とヨーク６０との間に前記回転羽根１８，案内羽根２０および返し通路２２が複数段ずつ、軸方向に対して交互に配置されている。図示の例ではそれぞれ３個ずつ、すなわち、３段設けられている。案内羽根２０および返し通路２２は、固定軸８４に固定的に保持され、回転羽根１８が回転子１２のヨーク６０と一体的に回転可能に保持される。
それら回転羽根１８、案内羽根２０および返し通路２２（以下、案内羽根２０と称する）は、本実施例においては、耐摩耗性が優れた合成樹脂（例えば、ガラス繊維入りポリフェニレンオキサイト樹脂）によって形成される。回転羽根１８，案内羽根２０は、一体的に形成しても、複数に分割してそれぞれ形成した後、１つの部材としてもよい。本実施例においては、複数の部分に分割してそれぞれ成形した後、例えば、高周波溶着等により固着されて１つの部材とされる。
【００１７】
図４(a)、(b)に示すように、回転羽根１８の外周面には、一対の第１係合爪１００が直径方向に隔てて設けられる。一対の第１係合爪１００は、それぞれ、アーム１０１とその先端に外周側に突出して設けられた先端突部１０２とを含む。また、回転羽根１８の第１係合爪１００の周辺には、割溝１０３がアーム１０１に沿って形成される。割溝１０３によってアーム１０１が形成されるのであり、割溝１３０によってアーム１０１の撓みが許容される。
それに対して、回転子１２の内周面の軸方向に隔たった位置には、第１係合凹部１０４が設けられる。第１係合凹部１０４は、図４(b)に示すように、予め定められた点（例えば、固定軸８４の外周面付近の点）を中心とした半径Ｒの溝であり、軸方向の同じ位置において、互いに直径方向に隔たった位置に設けられる。一対の第１係合爪１００が一対の第１係合凹部１０４に係合させられることにより、回転羽根１８が回転子１２に一体的に回転可能に保持される。
本実施例においては、第１係合凹部１０４は、軸方向の同じ位置に２つずつ、軸方向の異なる位置に、一対の係合凹部１０４を通る直線Ｋi（ｉ＝１，２，３）が中心角１２０°（ｎ段のポンプにおいて、２π／ｎ）ずつ隔たった位置に、それぞれ、設けられる。また、軸方向に隣接する１つずつの第１係合凹部１０４が、互いに中心角６０°（２π／ｋｎ：ｋは１つの回転羽根１８に設けられる第１係合爪１００の個数）だけ隔たって設けられる。その結果、第１係合凹部１０４は、それぞれ、異なる位相で設けられることになり、同じ位相上に位置することはない。なお、第１係合凹部１０４が設けられる軸方向の位置は、回転羽根１８が保持される位置である。
【００１８】
図５(a)、(b)に示すように、案内羽根２０の内周側には１つの第２係合爪１０６が設けられる。第２係合爪１０６は、アーム１０８とアーム１０８の先端に設けられ、内方へ突出する先端突部１０９とを含み、案内羽根２０には、割溝１１０が形成されている。
また、固定軸８４の外周面には、第２係合爪１０６に対応して軸方向に隔てて第２係合凹部１１２が形成されており、これら第２係合爪１０６と第２係合凹部１１２とが係合させられることにより、固定軸８４に案内羽根２０が固定的に保持される。第２係合凹部１１２は、軸方向の異なる位置に、１つずつ、中心角が１２０°（２π／ｎ：ｎ段のポンプ）隔たった位置に設けられる。軸方向に隔てて設けられた第２係合凹部１１２は、互いに異なる位相に形成されるのであり、同じ位相の位置に形成されることはない。第２係合凹部１１２の軸方向の位置は、案内羽根２０等が設けられる位置である。
回転羽根１８および案内羽根２０の形状等については、通常の渦巻ポンプのそれらと同じであるため、詳細な説明は省略する。
【００１９】
回転羽根１８，案内羽根２０が金属材料で形成された場合には、圧入によって回転子１２，固定軸８４に容易に固定することができる。しかし、合成樹脂は金属材料より強度が小さく、圧入する場合に、しめしろを大きくすることができない。また、ピン、キー等を利用して固定する場合には、部品点数が増え、作業（加工、組立、部品管理等）工数が増えるため、望ましくない。それに対して、係合爪１００，１０６と係合凹部１０４，１１２との係合で固定されるようにすれば、合成樹脂で形成されても、回転子１２，固定軸８４に良好に、少ない作業工数で固定することが可能となる。
【００２０】
図１に示すように、固定子１０は、内筒３６と外筒３８との間に配設され、固定子１０の周辺には合成樹脂が充填されて、合成樹脂層１１６が形成される。
内筒３６は、図７(a)、(b)に示すように、大径部１２０と小径部１２２とを含む段付きの中空円筒状を成した部材であり、大径部１２０においても小径部１２２においても、それぞれ、中空円筒部１２４（大径円筒部），１２６（小径円筒部）と、円筒部１２４，１２６から半径方向外方へ突出する複数のリブ１２８（大径リブ），１３０（小径リブ）とから成る。大径円筒部１２４は、小径円筒部１２６より肉厚が厚く、大径リブ１２８は小径リブ１３０より半径方向への突出量が大きい。また、リブ１２８，１３０は、それぞれ、等間隔で（中心角が同じで）複数個ずつ、軸方向に延びて形成される。大径リブ１２８は、外筒３８の内周面に至る長さ（内筒と外筒との間の長さ）とされ、小径リブ１３０は、図８に示すように、鉄心３２の凹部１３１の内側（コイル３４の間）に入り込む長さとされる。本実施例においては、固定子１０が内筒３６の小径部１２２と外筒３８との間に設けられるのであり、小径部１２２によって仕切り壁が構成される。
大径リブ１２８が外筒３８の内周面に当接することによって内筒３６の外筒３８に対する相対位置が決まる。また、外筒３８に大径リブ１２８が当接することによって内筒３６が外筒３８に支持されるのであり、内筒３６の強度を大きくすることができる。さらに、リブ１２８，１３０によって内筒３６の成形性を向上させることもできる。
【００２１】
内筒３６は、本実施例においては、耐熱性、耐摩耗性が優れた合成樹脂（例えば、ガラス繊維入りポリフェニレンオキサイト樹脂）によって形成される。仮に、内筒３６が金属材料によって製造されたものである場合には、コイル３４に流れる電流が変化したり、電流が流れるコイル３４が変化したりして、磁束の向きが変化すると、それに伴って、内筒３６を通る磁束が変化して、うず電流が生じる。うず電流が生じると、電力が損失し、モータ効率が悪くなる。それに対して、内筒３６を合成樹脂によって製造されたものとすれば、うず電流の発生を良好に回避することができる。
また、内筒３６の肉厚が厚くされると、コイル３４と永久磁石６２との間の距離が大きくなり、磁力が弱くなり、望ましくない。
そこで、本実施例において、大径円筒部１２４の肉厚が２〜３mmとされるのに対して、小径円筒部１２６の肉厚が１mmと薄くされるのである。
【００２２】
さらに、コイル３４に電流を供給するための電源ケーブルが接続されたコネクタ１４０が、ハウジング８の吐出側端板４４に設けられるのであるが、そのコネクタ１４０が接続される予定の穴から合成樹脂（例えば、ウレタン系の樹脂、ＡＢＳ樹脂とすることができる）が流し込まれて合成樹脂層１１６が形成される。その場合に、合成樹脂層１１６は、内筒３６の小径部１２２に対応する部分等に形成され、大径部１２０に対応する部分には形成されない。合成樹脂層１１６によって、コイル３４が液密に保持され、内筒３６の強度が補われる。また、放熱性を向上させることもできる。
【００２３】
次に、本一体型モータポンプの組み立て方法について説明する。一体型モータポンプは、図９、１０に示すトランスファプレス装置２００を利用して組み立てられる。トランスファプレス装置２００は、本体２０２（本体の一部であるベッドを示す）と、その本体２０２に対して昇降可能に保持されたスライダ２０４とを含み、スライダ２０４に押込みロッド２０５が保持される。スライダ２０４は、油圧シリンダや電動モータ等の駆動装置により昇降させられる。
本体２０２には位置決め装置２０６が取り付けられる。位置決め装置２０６は、ワーク（半組付品）の位置を決めるワーク保持部２０８とスライダ２０４の下降端位置を決める一対の位置決めロッド２１０とを含む。図示は省略するが、スライダ２０４，位置決め装置２０６等は、複数個、本体２０２に、水平方向に並んで予め取り付けられている。複数個の位置決め装置２０６の各々について、位置決めロッド２１０の長さ（ベッド２０２からの高さ）Ｈiは、組立て工程が進むにつれて高くされるのであり、最初の工程に使用される位置決めロッド２１０が最も低い。位置決めロッド２１０の高さＨiは、次に組み付けられる部材（回転羽根１８、案内羽根２０）に対応する回転子１２，固定軸８４の係合凹部の軸方向の位置が変化すると（高くなると）それに応じて高くされる。
図示を省略するが、トランスファフィーダの一対のフレーム２１４は、複数の位置決め装置２０６と平行に延ばされるのであり、本実施例においては、一対の位置決めロッド２１０の内側で、ワーク保持部２０８の両側に位置する。フレーム２１４には、複数対のグリップ２１６が保持される。複数対のグリップ２１６の各々は、ワークに対して接近・離間可能（グリップ位置と非グリップ位置とに移動可能）、かつ、垂直方向および水平方向に移動可能とされる。複数対のグリップ２１６は、図示しない駆動装置により一体的に移動させられる。ワークは、一対のグリップ２１６に把持されて、次の加工（組立）位置（組立ステーション）まで運搬されて、ワーク保持部２０８に保持される。
【００２４】
予め、固定軸８４と回転子１２（ヨーク６０には、予め永久磁石６２が固定されている）とを治具２２０に取り付けておく。固定軸８４，回転子１２は、それぞれ、垂直な姿勢で、かつ、予め定められた向きで取り付けられる。例えば、吐出側が下方（治具側）となること、最も下方に位置する係合凹部１０４，１１２が軸方向の基準線上に位置すること（固定軸８４の姿勢については互いに対向する面２２２の向きで決まる）等予め定めて決められているのである。この予め定められた姿勢は、あくまで一例であり、吸入側が下方となる姿勢に決めておくこともできる。また、固定軸８４と回転子１２との相対位置関係は問わない。固定軸８４についての基準線と回転子１２についての基準線とは異なっていても差し支えないのである。回転羽根１８，案内羽根２０のいずれも、固定軸８４と回転子１２との両方に係合させられることがないからである。
【００２５】
このように、治具２２０に保持された固定軸８４および回転子１２（以下、これら全体をワーク２２４と称する。ワークは半組立品である）は、ワーク供給装置により、本体２０２の最も上流側に位置する位置決め装置２０６のワーク保持部２０８に保持される。
案内羽根２０が、図５に示すように、第２係合爪１０６の位相と固定軸８４の最も下方に形成された（最も吐出側に形成された）第２係合凹部１１２の位相とが一致する姿勢で保持されて、押込みロッド２０５によって、スライダ２０４が位置決めロッド２１０に当接するまで軸方向に押し込まれる（下方に直線的に移動させられる）。押し込まれる途中においては、第２係合爪１０６において、先端突部１０９に固定軸８４の外周面から案内羽根２０の内部に向かう力が加えられるため、アーム１０８が撓められる（割溝１１０に向かって撓められている）。第２係合爪１０６が第２係合凹部１１２に達すると、アーム１０８の弾性力によって戻され、アーム１０８の先端突部１０９が第２係合凹部１１２に係合させられる。本実施例においては、複数の第２係合凹部１１２が互いに異なった位相で形成されるため、予め第２係合爪１０６の位相と第２係合凹部１１２の位相とが一致した姿勢で、案内羽根２０が押し込まれるようにすれば、第２係合爪１０６がそれに対応しない第２係合凹部１１２に係合させられることはない。
【００２６】
案内羽根２０が組み付けられたワーク２２４は、トランスファフィーダによって次の加工位置（組立ステーション）まで移動させられて、ワーク保持部２０８に保持される。本実施例においては、一対のグリップ２１６が互いに接近させられ、ワーク２２４を把持し、垂直方向に上昇させられることによって、ワーク２２４がワーク保持部２０８から外される。その後、一対のグリップ２１６が水平方向に移動させられ、所定の位置において下降させられることによって、ワーク２２４が次の組立ステーションへ移動させられ、ワーク保持部２０８に保持される。この組立ステーションにおける位置決め装置２０６の位置決めロッド２１０は、前工程における位置決めロッド２１０より長い。軸方向に隣接する第１係合凹部１０４と第２係合凹部１１２との間の長さ、回転羽根１８の第１係合爪１００が設けられた位置、案内羽根２０の第２係合爪１０６が設けられた位置、組み付け状態における回転羽根１８および案内羽根２０の隙間等によって決まる長さだけ、長くなるのである。
回転羽根１８が、図４に示すように、一対の第１係合爪１００の位相と、回転子１２の最も下方に設けられた一対の第１係合凹部１０４の位相とが一致する姿勢で、押込みロッド２０５によって軸方向に押し込まれる。第１係合爪１００において、先端突部１０２に、ヨーク６０の内周面から力が加えられるため、アーム１０１が内方へ割溝１０３に向かって撓められる。スライダ２０４が位置決めロッド２１０に当接し、回転羽根１８の一対の第１係合爪１００が一対の第１係合凹部１０４に到達すると、アーム１０１の弾性力により、先端突部１０２が第１係合凹部１０４に係合させられる。この場合においても、第１係合凹部１０４が同じ位相に設けられることがないため、第１係合爪１００が対応しない第１係合凹部１０４に係合させられることはない。
以上、案内羽根２０の組付け、回転羽根１８の組付けが交互に３回ずつ繰り返し行われると、案内羽根２０と回転羽根１８とが軸方向に交互に配設されることになり、３段のポンプが組立けられることになる。また、図１に示すように、回転羽根１８と案内羽根２０との間には、隙間が設けられるのであり、回転羽根１８と案内羽根２０とが、相対回転時に干渉することがない。
以下、軸受６８，６９、電動モータ１４等が順次組み立てられて、本一体型モータポンプが組み立てられるのであるが、他の部材の組立方法は、本発明とは関係がないため、説明を省略する。
【００２７】
以上のように製造された一体型モータポンプには、例えば、接続部５４において、吸入管、吐出管等が接続されて使用される。本一体型モータポンプの電動モータ１４にはインバータ２４０を介して電源２４２が接続されるのであるが、コンピュータを主体とする制御装置２４４の指令に基づいてインバータ２４０が制御され、インバータ２４２によって制御された電流が供給される。
一体型モータポンプのコイル３４に電流が供給されれば、固定子１０により回転する磁界が形成され、その磁界と回転子１２の永久磁石６２の磁界との相互作用により、回転子１２が固定子１０の磁界の回転に伴って回転させられる。そのため、回転子１２に固定の回転羽根１８が回転し、水に運動エネルギを与えて内周側から外周側への移動を生じさせる。回転羽根１８の外周側から放出された水は、案内羽根２０の外周部に流入し、返し通路２２により内周側へ案内されるうちに、圧力が高くなる。案内羽根２０の内周部から放出された水は、返し通路２２を経て回転羽根１８の内周部へ流入し、再び運動エネルギを与えられる。以上の繰返しにより、最終段の案内羽根２０の内周部からは水が高い圧力で放出される。
【００２８】
このように、一体型モータポンプの回転により、水が吸込口５０から吸い込まれ、吐出口５２から吐出されるのであるが、吸込側と吐出側との間に圧力差が生じるため、この圧力差がラジアル・スラスト軸受６８，６９にも作用する。ラジアル・スラスト軸受６８，６９には軸封装置は設けられていないため、上記液圧差により、ラジアル・スラスト軸受６８，６９の摺動面間に水が供給され、水膜を形成して潤滑作用をなす。
吐出側において、回転子１２の回転に伴って吐出口側軸受６９の回転側軸受部材７０も回転させられる。図３に示すように、回転側軸受部材７０が矢印Ｑ方向に回転させられると、羽根７９によって内周側から水が掻き込まれて外周側に向かって押し出されるのであり、周面７０bに形成された溝８０を経て水が吸い込まれて、ヨーク６０の外周側に供給される。
また、吸入側において、回転子１２の回転に伴って吸入側軸受６８の回転側軸受部材７０が図２の矢印Ｐの方向に回転させられる。羽根７５によって外周側の水が溝７４に沿って掻き込まれるが、溝７４の折れ曲がった付近において、水圧が高くなり、回転側軸受部材７０が固定側軸受部材７２から離間し易くなる。また、外周側から掻き込まれた水は、内周側に押し出され、溝７６に沿って回転子１２の内周側に供給される。
このように、軸受６８，６９の回転側軸受部材７０の端面７０ａにそれぞれ溝７４，７８を形成すれば、吐出口５２側から吸入口５０側への水の流れが促されるため、軸受部材７０，７２の間に設けられる隙間を小さくすることができる。また、溝７４，７８が形成されることにより、軸受部材７０，７２の間に水膜が良好に形成されて、潤滑溝として機能し、軸受部材７０，７２が直接摺動することをより確実に回避することができる。
【００２９】
また、上述のように、軸受６８，６９がすべり軸受であり、軸受部材７０，７２同士が摺動させられることは殆どないのであるが、仮に、摺動させられたとしても、軸受部材７０，７２が炭化ケイ素によって形成されたものであるため、軸受部材７０，７２が摩耗して、削れることがない。さらに、ポンプによって圧送される水に異物が含まれていても、異物等によって摩耗させられることがなく、ポンプによって圧送された水に摩耗した軸受部材７０，７２の破片が混入することもない。このことから、本一体型モータポンプは、ポンプによって圧送される水の純度が問題となる場合等に適している。なお、フィルタ、異物除去装置等と合わせて本一体型モータポンプを使用すれば、より一層、圧送された水への異物の混入を回避することができる。
【００３０】
さらに、本実施例においては、内筒３６が合成樹脂によって形成されたものであるため、内筒３６においてうず電流が発生しないようにすることができ、電力の損失を少なくして、モータ効率を向上させることができる。従来の内筒３６がステンレス鋼によって形成された一体型モータポンプにおける場合より、２０％程度モータ効率を向上させることができる。
【００３１】
また、回転羽根１８，案内羽根２０，戻り通路２２等が合成樹脂によって形成されたものであるため、金属材料で形成されたものとした場合より軽量化を図ることができ、ポンプ効率を向上させることができる。
さらに、回転羽根１８，案内羽根２０が係合爪と係合凹部との係合によって固定されるようにされているため、キー、ピン等を利用して固定される場合に比較して、部品点数を低減させ、加工コストを低減させることができる。
また、回転子１２の係合凹部１０４は、図４(b)に示すように、半径Ｒの溝とされ、周方向の寸法が係合爪の幅に対応する大きさとされていない。そのため、回転羽根１８の周方向の多少の相対移動は許容されることになる。しかし、回転羽根１８は、周方向に対して自由に相対回転するのではなく、ポンプの作動時に加えられるトルクと係合爪１００と係合凹部１０４との間（回転羽根１８と回転子１２との間）の相対回転阻止力で決まる位置にある。すなわち、係合爪１００が半径Ｒの溝の最も深い部分と係合している状態から回転子１２に対して回転羽根１８が相対的に回転すれば、係合爪１００が溝の浅い部分と係合するようになり、係合爪１００の弾性変形量が増して摩擦力が増大するとともに、係合爪１００が上る斜面の勾配が大きくなって、斜面を上るのに要する力も増大する。これら摩擦力と斜面を上るのに要する力との和が相対回転阻止力であり、この相対回転阻止力がトルクに等しくなれば、回転羽根１８は回転子１２に対して相対回転しなくなるのである。
その結果、係合凹部１０４を、機械加工が容易（すりわりフライス、溝削りバイト等で加工することが可能）な半径Ｒの溝とすることが可能となり、その分、加工コストを低減させることが可能となる。
固定軸８４の係合凹部１１２についても同様であるが、ポンプの作動時に案内羽根２０に加えられるトルクは小さいため、案内羽根２０が周方向に移動することは殆どないと考えられる。
【００３２】
なお、上記実施例においては、回転羽根１８，案内羽根２０が合成樹脂で形成されたものであったが、これら回転羽根１８，案内羽根２０は防錆性が優れたステンレス鋼等の金属材料で形成されたものとすることもできる。本実施例においても、係合爪と係合凹部との係合により、回転羽根１８，案内羽根２０が回転子１２，固定軸８４に保持されるようにすることができる。
また、係合凹部１０４，１１２を同じ中心角だけ隔てて設けることは不可欠ではない。係合凹部の位相が互いに異なればよいのである。
さらに、回転子１２に設けられた第１係合凹部１０４，固定軸８４に設けられた第２係合凹部１１２を、互いに周方向の異なる位置に設けることは不可欠ではなく、同じ位置に（同じ位相で）設けることもできる。その場合には、回転羽根１８、案内羽根２０が押し込まれる場合（軸方向に直線的に移動させられる場合）に、係合爪が、それに対応しない係合凹部に係合しないように、軸線周りに回転させられることになる。
また、上記実施例においては、内筒３６が合成樹脂によって形成されたものであったが金属材料によって形成し、肉厚を薄くすることができる。内筒３６に発生させられるうず電流は、肉厚を薄くすれば、小さくなるからである。この場合において、合成樹脂層１１６によって内筒３６の強度が補われるため、内筒３６の肉厚を０．２mmぐらいにすることも可能である。
さらに、合成樹脂層と金属層との両方を有するものとすることができる。金属層を設ければ、固定子１０への水の浸透を良好に防止することができる。また、金属層が回転子側に設けられれば、水に異物が含まれていても、それによって合成樹脂層が摩耗させられることを防止することができる。
【００３３】
さらに、上記実施例においては、軸受部材７０，７２が炭化ケイ素によって形成されたものであったが、軸受部材７０，７２の一方をカーボンによって形成されたものとし、他方のアルミナセラミックスで形成されたものとすることもできる。カーボンとアルミナとは摺動しても削れ難いため、軸受部材の組み合わせに適している。また、炭化ケイ素によって形成される場合より、加工が容易であるため、加工コストを低減させることができる。軸受部材７０，７２が、カーボン、アルミナで形成される場合には、圧送される水の純度が問題とならない場合（例えば、家庭用）に適している。
また、軸受部材７０の端面７０ａに溝７４，７８を形成することは不可欠ではない。溝７４，７８を形成しなくても、吐出側と吸入側との圧力差によって、軸受６８，６９はすべり軸受として良好に機能する。
【００３４】
さらに、上記実施例においては、軸受６８，６９を構成する軸受部材７０，７２が、それぞれ、断面がＬ字形を成した円環状の部材であったが、中空円筒状の部材とすることができる。その場合の一例を図１１に示す。
本実施例においては、吸入側軸受２５０，吐出側軸受２５２が、それぞれ、回転側軸受部材２５４と、固定側軸受部材２５６とを含み、回転側軸受部材２５４が中空円筒状（断面が四角形）を成した部材であり、固定側軸受部材２５６が２つの中空円筒状（断面が四角形）を成した第１軸受部材２５８，第２軸受部材２６０から成る。
第１軸受部材２５８は、回転側軸受部材２５４と軸方向に並んで、回転側軸受部材２５４の軸方向に直交する端面（第１端面）２６２と、第１軸受部材２５８の端面（第２端面）２６３とが接触する状態で配設され、第２軸受部材２６０は回転側軸受部材２５４と周方向に並んで、回転側軸受部材２５４の内周面２６４と第２部材２６０の外周面２６５とが接触する状態で配設される。本実施例においては、回転側軸受部材２５４と第１軸受部材２５８とによってスラスト軸受が構成され、回転側軸受部材２５４と第２軸受部材２６０とによってラジアル軸受が構成される。
そして、回転側軸受部材２５４と回転子１２との間、第１軸受部材２５８，第２軸受部材２６０とハウジング８との間には、それぞれ、トレランスリング２７０が設けられる。
また、吸入側軸受２５０の回転側軸受部材２５４の端面２６２に図２に示す溝７４が形成されるとともに周面２６４に溝７６が形成され、吐出側軸受２５２の回転側軸受部材２５４の端面２６２に図３に示す溝７８が形成されるとともに周面２６４には溝８０が形成される。
【００３５】
本実施例においては、回転側軸受部材２５４，第１軸受部材２５８，第２軸受部材２６０がいずれも炭化ケイ素によって形成されるが、これら軸受部材２５４，２５８，２６０のいずれもが中空円筒状を成したものである。断面形状がＬ字形の円環状部材でないため、炭化ケイ素によって形成されても、加工がし易くなり、加工コストを低減させることができる。
前述のように、トレランスリング２７０により寸法誤差が吸収され、回転子１２の回転に伴って発生する調心力による移動が許容されるため、ポンプの作動中において、これら軸受部材２５４，２５８，２６０がほぼ同心となる位置まで移動し、その位置で相対回転させられるようにすることができる。軸受部材２５４，２５８，２６０が小さい隙間が残るように組み付けられ、ポンプの停止状態において、これら軸受部材２５４，２５８，２６０が同心に位置しない場合もあるが、トレランスリング２７０によれば、ポンプの作動時に調心され、軸受部材間の水の流れを適度に許容しつつ、静粛に相対回転させることができ、回転子１２を良好に回転させることができる。その結果、それぞれの軸受部材２５４，２５８，２６０の各々について互いに接触する面（端面２６２，２６３および周面２６４，２６５）については高い精度で研磨加工が行われ、それ以外の面については高い精度で研磨加工が行われない（研磨加工が全く行われない場合も含む）ようにすることも可能となるのである。
【００３６】
また、上記実施例においては、電動モータ１４が固定子１０および回転子１２をそれぞれ１個ずつ有するものとされていたが、複数対の固定子１０および回転子１２を電動モータ１４の軸方向に直列に並べて配設することも可能である。このようにすれば、固定子や回転子の半径方向の厚さを小さくしつつ強力な電動モータを構成することが可能になり、電動モータの中心部に配設されるポンプの外径を大きくすることが可能になる。
【００３７】
さらに、上記実施形態においては、回転子１２がヨーク６０に永久磁石６２のみが固定されたものとされ、電動モータ１４の起動時に、インバータ２４０により回転速度を０から徐々に上昇させる制御が行われるようにされていたが、回転子１２に永久磁石６２と共に起動用の電気導体を設けることも可能である。起動時には電気導体に流れる電流による磁界と固定子１０の磁界との相互作用によって、回転子１２が回転させられ、回転子１２が固定子１０の磁界と同期して回転する状態となった後（同期引き入れ後）には、ＤＣブラシレスモータとして作動する。さらに、かご型誘導モータの採用も可能である。これら回転子に電流が流れる形式の電動モータにおいては、回転子自体も発熱するため、前述のように、回転子が内周面と外周面との両方から冷却されることは非常に望ましいことである。
【００３８】
また、本一体型モータポンプは、異物除去装置と組み合わせて使用することができる。異物除去装置を組み合わせて使用すれば、吸入口５０から、異物が除去された水が供給されるため、異物によって軸受部材７０，７２、回転羽根１８，案内羽根２０等が摩耗することが回避される。
異物除去装置については、本出願人によって先に出願されて、未だ公開されていない特願２００６−６１８９０号の明細書および図面等に記載されたものを使用することができる。異物除去装置は、サイクロン型異物除去装置であり、図１２に示す。
図１２に示すように、本サイクロン型異物除去装置２８８の本体部２９０は、横断面形状が円形の筒状を成し、上下方向に延び、円筒部２９２，円錐部２９４および堆積筒２９６を含む。円筒部２９２は、本体部２９０の上部に設けられ、直径が一定のストレート筒であり、円錐部２９４は円筒部２９２の下方に設けられ、円筒部２９２の下端から下に向かうに従って直径が直線状に漸減させられた形状を有する。堆積筒２９６は、円錐部２９４の下方に、円錐部２９４の下端から同軸に延びる状態で設けられ、直径が一定のストレート筒である。
【００３９】
本体部２９０の上端開口は天板３００によって塞がれるとともに、天板３００の中央部を貫通して流出筒３０２が上下方向に延びる状態で設けられている。流出筒３０２は、有底の円筒状を成し、その底部３０４は本体部２９０内に配置され、図１５に示すように、複数の開口３０６が上下方向に貫通し、適宜の間隔を隔てて、本装置では等角度間隔に設けられ、本体部２９０内から流出筒３０２内への水の流入を許容する。流出筒３０２の本体部２９０から上方へ突出させられた上端部には、その開口周縁に半径方向外向きのフランジ３１０が形成され、前記一体型モータポンプ３１１のハウジング８に結合されている。それにより、サイクロン型異物除去装置２８８が一体型モータポンプ３１１の吸込口５０に同軸に接続され、流出筒３０２が吸込口５０に連通させられる。
【００４０】
本体部２９０の周壁３１８には、図１３に示すように、その上端部であって、円筒部２９２の上部の天板３００に隣接する部分に複数の流入口３２０が等角度間隔に形成されている。これら流入口３２０はそれぞれ、周壁３１８を厚み方向に、すなわち外周面から内周面まで貫通するとともに、円筒部２９２の軸線に対して軸対称な渦巻線であって、周壁３１８の外周面から内周面に向かうに従って反時計方向に旋回する向きの渦巻線に沿って形成されている。４つの流入口３２０はそれぞれ、周壁３１８内に形成されるとともに、本体部２９０の半径方向に対して傾斜させられているのである。また、４つの流入口３２０は、図１２に示すように、本体部２９０の軸線に平行な方向において長いが、前記流出筒３０２の底部３０４より上側の位置に形成されている。
【００４１】
本体部２９０の前記堆積筒２９６の下端には、図１２に示すように、異物排除口３３０が形成されている。この異物排除口３３０は、開閉体たる錐体３３２により開閉される。錐体３３２は、横断面形状が円形を成し、その外周面が、上部ほど横断面積が小さい凸錐面３３４とされ、堆積筒２９６の下端部に凸錐面３３４に対応する凹錐面３３６が形成されている。この凹錐面３３６により異物排除口３３０が画定され、錐体３３２の異物排除口３３０への嵌合により異物排除口３３０が閉じられる。なお、錐体３３２には、その下面ないし底面に開口する有底の孔３３９が形成され、重量軽減が図られている。
【００４２】
錐体３３２は、接続軸３３８によって羽根部材３４０に接続されている。羽根部材３４０は、複数の羽根３４２を備え、流出筒３０２の内部において昇降可能に設けられている。これら羽根３４２は、図１４に示すように、羽根部材３４０の直径方向に隔たった位置に設けられ、それぞれ、上端と下端とが直角となるようにねじられて流出筒３０２の軸線に対して傾斜させられ、流出筒３０２内を下方から上方へ、すなわちサイクロン型異物除去装置２８８から一体型モータポンプ３１１側へ流れる水の通過を許容するとともに、その際、羽根３４２の両面（下向きの面と上向きの面）に作用する圧力の差に基づいて水から上昇力を受ける。羽根部材３４０は引上部材でもある。また、２枚の羽根３４２のねじり方向は流出筒３０２内を下方から上方へ流れる水に平面視において反時計方向の旋回を生じさせる向きとされている。
【００４３】
羽根部材３４０と前記錐体３３２とを接続する接続軸３３８は、実質的に剛体であり、本異物除去装置２８８においては、例えば、ステンレス鋼，銅等の錆び難い金属により作られている。接続軸３３８は、流出筒３０２に設けられた第一軸受部材３５０と、円錐部２９４と堆積筒２９６との境界部分に設けられた第二軸受部材３５２とにそれぞれ軸方向に摺動可能に嵌合され、接続軸３３８の上端部に羽根部材３４０の下端が嵌合されて固定され、下端部に錐体３３２の上端が嵌合され、固定されている。流出筒３０２の底部３０４の中央部にすべり軸受用ブッシュ３５４が嵌合され、底部３０４と共に第一軸受部材３５０を構成し、複数の開口３０６が第一軸受部材３５０の上下方向に貫通する開口を構成する。ブッシュ３５４は、錆び難い材料、例えば、ステンレス鋼，銅あるいは合成樹脂により作られ、接続軸３３８が軸方向に摺動可能に嵌合されている。
【００４４】
羽根部材３４０の下降端は、第一軸受部材３５０に当接することにより規定される。第一軸受部材３５０が規定部を構成し、接続軸３３８は、羽根部材３４０と錐体３３２との距離を、羽根部材３４０が第一軸受部材３５０に当接し、下降端位置に位置する状態において錐体３３２が異物排除口３３０から下方へ離間し、異物排除口３３０を開放する開位置に位置し、羽根部材３４０の上昇に伴って凸錐面３３４が凹錐面３３６に嵌合され、錐体３３２が異物排除口３３０を閉塞する距離に規定する長さを有するものとされている。
【００４５】
また、図１５に示すように、第一軸受部材３５０と接続軸３３８との間に、両者の軸方向の相対移動を許容しつつ両者の相対回転を防止する相対回転防止装置３６０が設けられている。本相対回転防止装置３６０は、接続軸３３８に設けられ、軸方向に延びる係合部たる溝３６２と、すべり軸受用ブッシュ３５４に半径方向に嵌合されるとともに、一端部が接続軸３３８側へ突出させられ、溝３６２に軸方向に相対移動可能に嵌合された係合部を構成するキー３６４とを含む。
【００４６】
第二軸受部材３５２の本体３７０は、図１２に示すように、横断面形状が円形の厚い板状を成し、円錐部２９４と堆積筒２９６との境界部分に嵌合され、固定されている。本体３７０には、その中央にすべり軸受用ブッシュ３７２が嵌合され、接続軸３３８が軸方向に摺動可能に嵌合されるとともに、本体３７０を上下方向に貫通する複数の開口３７４が、本体３７０の軸線まわりに等角度間隔に形成されている。これら開口３７４はそれぞれ、横断面形状が、例えば扇形を成し、円錐部２９４により集められた異物の堆積筒２９６内への沈降を許容する。このブッシュ３７２も、前記すべり軸受用ブッシュ３５４と同様に、錆び難い材料により作られている。
【００４７】
本体３７０の開口３７４を画定する外周側の壁は、図１２に示すように、厚さ（本体３７０の半径方向の寸法）が上端において極く薄く、下方ほど厚くされ、内周面が下方ほど第二軸受部材３５２の軸線に接近する向きの傾斜面とされている。また、ブッシュ３７２および本体３７０の中央のブッシュ３７２が嵌合される嵌合部は、厚さが上端においてできるだけ薄くされるとともに下方ほど厚くされ、外面に下方ほど第二軸受部材３５２の軸線から遠ざかる向きの傾斜面が設けられている。さらに、本体３７０のその開口３７４を仕切る仕切部は、本体３７０の半径方向に直角な断面形状がほぼ三角形状を成すものとされ、その開口３７４を画定する２つの側面は、下方ほど互いに離間する向きの傾斜面とされている。
【００４８】
以上のように構成されたポンプ装置においては、非作動時には、図１２に二点鎖線で示すように、羽根部材３４０が下降端位置に位置し、錐体３３２が開位置にあって異物排除口３３０を開いた状態にある。水を汲み上げるために電動モータ１４により多段渦巻ポンプ２４が作動させられれば、本体部２９０内に下方から上方への水の流れが生じ、本体部２９０から開口３０６を通って流出筒３０２内に流入するとともに吸込口５０から多段渦巻ポンプ２４に吸い込まれる。この際、下方から上方へ流れる水の力を２枚の羽根３４２が受けるが、羽根部材３４０の回転は相対回転防止装置３６０によって防止されているため、羽根部材３４０は単純に上方へ引き上げられることとなる。その結果、接続軸３３８により接続された錐体３３２も上方へ移動させられ、凸錐面３３４が凹錐面３３６に嵌合され、それら面３３４，３３６の傾斜による案内作用および楔作用により異物排除口３３０が確実に閉じられる。この位置が錐体３３２の閉位置である。
【００４９】
それにより、水は、本体部２９０に設けられた４つの流入口３２０からそれぞれ本体部２９０内に流入する状態となる。これら流入口３２０は渦巻線に沿って形成されているため、図１２、１３に矢印で示すように流入口３２０を通って本体部２９０内に流入させられた水は、渦巻の向きにより決まる方向、本異物除去装置２１６では底面視（図１２におけるＡ−Ａ断面視）において反時計方向（平面視においては時計方向）に旋回し、渦流が発生する。流入口３２０は、全体が流出筒３０２の底部３０４より上方に設けられ、底部３０４に設けられた開口３０６より上に位置するため、図１２に実線で示すように、渦流は下方に向かう。また、流入口３２０はストレートな円筒部２９２に設けられているが、その下側には円錐部２９４が設けられ、本体部２９０の直径が下方ほど小さくなるため、渦流の流速が下方ほど増大し、遠心力により水中の異物、例えば、砂３８０が分離されるとともに、円錐部２９４の傾斜した内周面に案内されて落下し、第二軸受部材３５２の開口３７４を通って堆積筒２９６内に沈降し、堆積する。
【００５０】
第二軸受部材３５２の開口３７４の側面等の各面はいずれも傾斜面とされ、その外周部，中央の軸嵌合部および開口３７４の仕切部のいずれも上端の厚さが極く薄くされているため、それらの近傍を沈降する砂３８０が第二軸受部材３５２上に載ったままの状態になることがなく、傾斜面に案内され、堆積筒２９６内へ落下する。円錐部２９４内の水の旋回は、第二軸受部材３５２により、堆積筒２９６内の水に伝達されることが抑制され、堆積筒２９６内に沈殿した異物が攪拌され、再び巻き上げられて、円錐部２９４側へ逆移動することが回避される。本サイクロン型異物除去装置２８８においては、第二軸受部材３５２が旋回抑制部材を兼ねているのである。
【００５１】
本体部２９０内の水は、多段渦巻ポンプ２４の吸込作用により流出筒３０２内に流入するが、下方への旋回と同じ方向に旋回したままの状態で開口３０６を通って流出筒３０２内に流入する。羽根３４２は、流出筒３０２内を下方から上方へ流れる水を、平面視において反時計方向に旋回させる向きにねじられており、その旋回方向は流入口３２０の傾斜によって発生させられる渦流の旋回方向とは逆である。そのため、旋回しつつ流出筒３０２内に流入した水は羽根３４２の作用により、その旋回がちょうど停止させられ、水はほぼ上下方向に流れる状態で多段渦巻ポンプ２４に吸い込まれる。羽根３４２は、その寸法およびねじり角度が、流出筒３０２内に流入した水の旋回をちょうど停止させる大きさに設定されている。
【００５２】
一体型モータポンプ３１１が停止させられれば、水の流れがなくなり、羽根３４２に上昇力が作用しなくなって、羽根部材３４０および錐体３３２は自重により下方へ移動し、羽根部材３４０は第一軸受部材３５０に当接して下降端位置に位置し、錐体３３２は開位置に位置し、異物排除口３３０を開く。それにより、堆積筒２９６が開かれ、堆積した砂３８０等の異物が水中に捨てられる。堆積筒２９６内の空間は異物収容スペースであり、本サイクロン型異物除去装置２８８においては、羽根部材３４０および接続軸３３８は、一体型モータポンプの作動，停止に連動して錐体３３２を自動的に開位置と閉位置とに移動させ、異物排除口３３０を開閉させる開閉体開閉装置を構成している。
【００５３】
このように、一体型モータポンプ３１１によって水が汲み上げられるとき、水が旋回させられ、遠心力によって異物が分離され、除去されるため、フィルタを用いることなく、多段渦巻ポンプ２４に侵入する異物を減少させることができる。その結果、より一層、軸受部材７０，７２（２５６，２５８，２６０）や回転羽根１８，案内羽根２０等の摩耗を抑制することが可能となる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これは例示に過ぎず、本発明は、前述に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施例である一体型モータポンプの正面断面図である。
【図２】上記一体型モータポンプに含まれる吸入側軸受を構成する回転側軸受部材の側面図である。
【図３】上記一体型モータポンプに含まれる吐出側軸受を構成する回転側軸受部材の側面図である。
【図４】上記一体型モータポンプの回転羽根の組付け状態を表す図である。(a)は回転羽根の断面図であり、(b)は(a)のＡＡ断面図である。
【図５】上記一体型モータポンプの案内羽根の組付け状態を表す図である。(a)は案内羽根の断面図であり、(b)は(a)のＡＡ断面図である。
【図６】上記一体型モータポンプの軸受に設けられるトレランスリングの正面図である。
【図７】上記一体型モータポンプの内筒を表す図である。
【図８】上記一体型モータポンプの固定子と内筒とを示す側面図である。
【図９】上記一体型モータポンプを組み立てる組立装置の概略図である。
【図１０】上記組立装置の一部を表す概略図である。
【図１１】本発明の別の一実施例である一体型モータポンプの正面断面図である。
【図１２】上記一体型モータポンプに接続された異物除去装置の正面断面図である。
【図１３】上記異物除去装置のＡＡ断面図である。
【図１４】上記異物除去装置の羽根部材を示す平面図である。
【図１５】上記異物除去装置の相対回転防止装置を示す平面断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
８：ハウジング  １０：固定子  １２：回転子  １４：電動モータ  １８：回転羽根  ２０：案内羽根  ２２：返し通路  ３２：固定子鉄心 ３４：コイル  ５０：吸込口  ５２：吐出口  ６０：ヨーク  ６２：永久磁石  ６８：吸入側軸受  ６９：吐出側軸受  ７０：回転側軸受部材  ７２：固定側軸受部材  ７０ａ：端面  ８２：トレランスリング  ８４：固定軸  １００：第１係合爪  １０１：アーム  １０２：突部  １０３：割溝  １０４：第１係合凹部  １０６：第２係合爪  １０７：アーム  １０８：突部  １０９：割溝  １１２：第２係合凹部  １１６：合成樹脂層  １２０：大径部  １２２：小径部  １２４，１２６：円筒部  １２８．１３０：リブ  ２００：トランスファプレス装置  ２１０：位置決めロッド  ２２０：治具  ２５０，２５２：軸受  ２５４：回転側軸受部材  ２５６：固定側軸受部材  ２５８：第１軸受部材  ２６０：第２軸受部材  ２６２，２６３：端面  ２６４，２６５：周面
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2008215307.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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