(57)【要約】【課題】高効率で、耐久性が高く、構造が簡単で、小型・コンパクトであり、且つ生産性の良好なモータポンプを提供する。【解決手段】モータ固定子５と、モータ固定子５の内周側に設けられる筒体と、筒体の内周側に設けられるスリーブ７と、スリーブ７の外周面に設けられる螺旋溝７ｓと、スリーブ７の内周側に設けられスリーブ７と一体に回転するモータ回転子８とを備えた。モータ固定子５が発生する回転磁界によってモータ回転子８が回転し、モータ回転子８と一体にスリーブ７が回転する。スリーブ７の外周面には螺旋溝７ｓが形成されており、かつスリーブ７は筒体にわずかな間隙をもって嵌合されているため、スリーブ７の回転により、螺旋溝７ｓのねじ作用によりポンプ作用が生じ、取扱液は、昇圧されつつ螺旋溝７ｓの始端側から終端側に向かって送り出される。【選択図】    図１
2004336914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ固定子と、モータ固定子の内周側に設けられる筒体と、前記筒体の内周側に設けられるスリーブと、前記スリーブの外周面に設けられる螺旋溝と、前記スリーブの内周側に設けられ前記スリーブと一体に回転するモータ回転子とを備えたことを特徴とするモータポンプ。
【請求項２】
前記筒体はセラミック製のパイプからなることを特徴とする請求項１記載のモータポンプ。
【請求項３】
前記スリーブはセラミック製のスリーブからなることを特徴とする請求項１または２記載のモータポンプ。
【請求項４】
前記モータ回転子の一端側に、スラスト軸受部を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモータポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプとモータが一体に構成されるモータポンプに係り、特にモータ固定子の回転磁界に対応して液中で回転するモータ回転子を備え、極小水量での使用に適したモータポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、毎分数ミリリットルから数十ミリリットルの極小流量で圧力が１００ｋＰａ程度の比較的高揚程の領域のポンプには、ダイアフラムポンプなどの容積式ポンプが主に使用されている。しかしながら、ダイアフラムポンプは、極小流量で比較的高揚程の領域で効率の良いポンプではあるが、非金属性のフレキシブルなダイアフラムを繰返し変形させて送液する構成になっているので、圧力脈動を生じることや、ダイアフラムの耐久性が比較的短いためにメンテナンス頻度が高いなどの弱点を有する。他方、前記のような極小流量で比較的高揚程の領域で遠心式ポンプを運転すると、一般に効率面で著しく不利になることが知られている。この主たる要因は、羽根車の本来の仕事量に比較して、羽根車の主板及び側板の回転に伴って生じる円板摩擦損失の値が著しく大きくなることによるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、極小流量で一般に用いられる容積式ポンプは圧力脈動が生ずるという機能面における欠点と耐久性に劣るという欠点があり、また遠心式ポンプを極小流量で用いると効率が著しく低下するという欠点があり、極小水量で比較的高揚程の領域で用いられる従来のポンプは、いずれの形式のものも満足がいくものではなかった。このため、極小流量で比較的高揚程の領域での使用に適した新たなポンプの開発が強く求められていた。
【０００４】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、高効率で、耐久性が高く、構造が簡単で、小型・コンパクトであり、且つ生産性の良好なモータポンプを提供することを技術的課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明は、モータ固定子と、モータ固定子の内周側に設けられる筒体と、前記筒体の内周側に設けられるスリーブと、前記スリーブの外周面に設けられる螺旋溝と、前記スリーブの内周側に設けられ前記スリーブと一体に回転するモータ回転子とを備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
本発明によれば、モータ固定子が発生する回転磁界によってモータ回転子が回転し、モータ回転子と一体にスリーブが回転する。スリーブの外周面には螺旋溝が形成されており、かつスリーブは筒体にわずかな間隙をもって嵌合されているため、スリーブの回転により、螺旋溝のねじ作用によりポンプ作用が生じ、取扱液は、昇圧されつつ螺旋溝の始端側から終端側に向かって送り出される。
【０００７】
本発明の１態様によれば、前記筒体はセラミック製のパイプからなることを特徴とする。
本発明の１態様によれば、前記スリーブはセラミック製のスリーブからなることを特徴とする。
本発明の１態様によれば、前記モータ回転子の一端側に、スラスト軸受部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
前記筒体やスリーブに用いられるセラミック材料には、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）や、窒化珪素、あるいはジルコニアやアルミナなどが使用される。セラミック材料は加工によって寸法精度を出し易く、また線膨張係数が小さいこともあって、筒体とスリーブとからなる摺動部のクリアランスを微小に抑えることが可能である。また、液中軸受としても耐久性に優れている。加えて、モータ固定子とモータ回転子の間に金属材料を存在させた場合には、該当部に渦電流損が発生してモータ効率が低下するが、セラミックの場合にはそのような不都合がない。
本発明は、モータ固定子とモータ回転子の間にセラミック製の液中軸受を構成すると共に、モータ回転子側の摺動面に螺旋溝を設けることでポンプ作用を生ぜしめ、高効率で、構造が簡単で、小型・コンパクトであり、且つ生産性の良好なモータポンプとするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るモータポンプの一実施形態を図１および図２を参照して説明する。図１は本発明のモータポンプの全体構成を示す縦断面図であり、図２は図１のＩＩ―ＩＩ線断面図である。
図１に示すように、本発明のモータポンプは、ステンレス合金等の円筒状の金属フレームからなるケーシング１と、ケーシング１の一端に設けられた吸込ブラケット２と、ケーシング１の他端に設けられた吐出ブラケット３とを備えている。吸込ブラケット２と吐出ブラケット３との間には複数のボルト４が架け渡されており、ボルト４を締め付けることによりケーシング１、吸込ブラケット２および吐出ブラケット３が一体に連結されている。吸込ブラケット２には、流体をケーシング内に吸込む吸込口２ａが形成され、吐出ブラケット３には流体をケーシングから吐き出す吐出口３ａが形成されている。
【００１０】
図１および図２に示すように、ケーシング１の内周側には、モータ固定子５が配置されており、モータ固定子５の内周側には、筒体を構成するセラミック製のパイプ６が設けられている。また、セラミック製のパイプ６の内周側にはセラミック製のスリーブ７が設けられており、このセラミック製のスリーブ７の内周側にはモータ回転子８が配置されている。セラミック製のパイプ６とセラミック製のスリーブ７との間の間隙はきわめて小さく、例えば、５０μｍ以下に設定されている。セラミック製のスリーブ７の外周面には螺旋溝７ｓが設けられ、セラミック製のスリーブ７は、その内周側に設けられる永久磁石製のモータ回転子８と共に回転することで、ポンプ作用を生じる。セラミック製のパイプ６とセラミック製のスリーブ７との摺接面はラジアル軸受部を構成している。
【００１１】
前記モータ回転子８はモータ固定子５が発生する回転磁界によって回転する。モータ固定子５と永久磁石製のモータ回転子８はＤＣブラシレスモータを構成しており、またこのモータは、モータ固定子５の回転磁界に対応してモータ回転子８が液中で回転する所謂キャンドモータの形式になっている。ここでセラミック製のパイプ６はキャンドモータのステータキャンを兼ねている。即ち、セラミック製のパイプ６の両軸端部と、吸込ブラケット２および吐出ブラケット３との間にはＯリング１１，１２が設けられ、取扱液がモータ固定子５の巻線部５ａに漏れないように配慮されている。
【００１２】
モータ回転子８は、金属製の磁性体ヨーク９の外周にネオジウム製の永久磁石１０が設けられて構成されており、永久磁石１０を取り囲むように前記セラミック製のスリーブ７が設けられている。そして、永久磁石１０とセラミック製のスリーブ７とは接着剤等により固定されており、セラミック製のスリーブ７はモータ回転子８とともに一体に回転するようになっている。モータ回転子８の軸方向の両側には、セラミック製のスリーブ７の両端に挿入された円柱状の回転子カバー１３，１４が設けられ、セラミック製のスリーブ７と回転子カバー１３，１４との間にはＯリング１５，１６が設けられている。このように、セラミック製のスリーブ７と回転子カバー１３，１４との間にＯリングなどのシール部品を使用することで、永久磁石１０及び磁性体ヨーク９は取扱液と完全に遮断され、錆びを発生するようなことがない。
【００１３】
回転子カバー１３，１４の少なくとも一方には、モータ回転子８と一体に回転するセラミック製のスリーブ７がポンプ作用を生じることによって発生するアキシャルスラスト荷重を支えるスラスト軸受部が設けられている。すなわち、図１に示す実施形態においては、回転子カバー１３に隣接して円板状のスラストディスク１７が回転子カバー１３に摺接するように配設されており、スラストディスク１７と回転子カバー１３との摺接部がスラスト軸受部を構成している。なお、スラストディスク１７と吸込ブラケット２との間にもＯリング１８が設けられている。また、符号２０は、モータポンプを各種の小型装置に取り付けるための取付け用ブラケットである。
【００１４】
図３は図１に示すモータポンプに設置されたスラストディスク１７の斜視図である。図３に示すように、スラストディスク１７の外周側の箇所には、複数の貫通孔１７ａが円周方向に等間隔で形成されており、吸込ブラケット２の吸込口２ａから吸込まれた取扱液が貫通孔１７ａを通過してセラミック製のスリーブ７の螺旋溝７ｓの始端に供給されるようになっている。
【００１５】
次に、図１乃至図３に示すように構成されたモータポンプの作用について説明する。吸込ブラケット２の吸込口２ａから吸込まれた取扱液は、スラストディスク１７の貫通孔１７ａを通過してセラミック製のスリーブ７の螺旋溝７ｓの始端部に供給される。セラミック製のスリーブ７の螺旋溝７ｓは右ねじになっており、セラミック製のスリーブ７は、吸込口側からみて反時計方向に回転するように設定されている。セラミック製のスリーブ７はスラストディスク１７に当接していて前進することが妨げられているため、セラミック製のスリーブ７の回転によって取扱液が螺旋溝７ｓの始端側から終端側に向かって送り出されることになる。すなわち、セラミック製のスリーブ７の回転によって螺旋溝７ｓのねじ作用によりポンプ作用が生じ、吸込口２ａから吸込まれた取扱液は所定の圧力に昇圧され、吐出ブラケット３の吐出口３ａから吐出される。取扱液は、セラミック製のパイプ６とセラミック製のスリーブ７によって構成されるラジアル軸受部と、回転子カバー１３とスラストディスク１７によって構成されるスラスト軸受部の潤滑を行なうとともに、モータの冷却にも使用される。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、モータ固定子とモータ回転子の間に、モータ回転子と一体に回転する螺旋溝を有したスリーブを設け、該螺旋溝によりポンプ作用を生じさせるように構成したため、高効率で、耐久性が高く、構造が簡単で、小型・コンパクトであり、且つ生産性の良好なモータポンプとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモータポンプの全体構成を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ―ＩＩ線断面図である。
【図３】図１に示すモータポンプに設置されたスラストディスクの斜視図である。
【符号の説明】
１    ケーシング
２    吸込ブラケット
２ａ    吸込口
３    吐出ブラケット
３ａ    吐出口
４    ボルト
５    モータ固定子
５ａ    巻線部
６    パイプ
７    スリーブ
７ｓ    螺旋溝
８    モータ回転子
９    磁性体ヨーク
１０    永久磁石
１１，１２，１５，１６，１８    Ｏリング
１３，１４    回転子カバー
１７    スラストディスク
１７ａ    貫通孔
２０    取付け用ブラケット
【図１】
2004336914.tif 000003
【図２】
2004336914.tif 000004
【図３】
2004336914.tif 000005