(57)【要約】【課題】  ポンプの出力および効率を向上させる。【解決手段】  筒状のステータ１０２の内側に、吸入口１１７から吸入される流体を排出口１１９に向けて軸方向に送り出す軸流羽根１０８を有するロータ１０３を回転自在に設け、軸流羽根１０８により排出口１１９に向けて送られる流体の回転運動エネルギーを静圧エネルギーに変換する圧力室１２２を設け、圧力室１２２と排出口１１９との間に配置され圧力室１２２とは仕切壁１２１により区画された第二の圧力室１２３を設け、仕切壁１２１の外周部に配置されて圧力室１２２と第二の圧力室１２３との間を接続する案内孔１２４を設けた。【選択図】    図９
2004251286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のステータの内側に、吸入口から吸入される流体を排出口に向けて軸方向に送り出す軸流羽根を有するロータを回転自在に設けたインライン型ポンプにおいて、
前記ロータの前記軸流羽根により前記排出口に向けて送られる前記流体の回転運動エネルギーを静圧エネルギーに変換する圧力室と、
前記圧力室と前記排出口との間に配置され前記圧力室とは仕切壁により区画された第二の圧力室と、
前記仕切壁の外周部に配置されて前記圧力室と前記第二の圧力室との間を接続する案内孔と、
を備えることを特徴とするインライン型ポンプ。
【請求項２】
前記仕切壁の中心には前記ロータの回転軸を所定のクリアランスをもって回転自在に支承する滑り軸受が設けられ、前記仕切壁には前記第二の圧力室と前記滑り軸受の内周面とを連通するリーク流路が形成されていることを特徴とする請求項１記載のインライン型ポンプ。
【請求項３】
前記第二の圧力室には前記ロータと一体に回転する第二の軸流羽根が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のインライン型ポンプ。
【請求項４】
前記ロータは、外径に複数個の磁極を備え、外周に軸方向に連通した螺旋溝が形成されることで前記軸流羽根を構成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載のインライン型ポンプ。
【請求項５】
前記ロータの軸線を中心とする半径が最小となる前記螺旋溝の凹部の径は前記滑り軸受を支持するために前記仕切壁に形成された支持部の径より大きな径に定められていることを特徴とする請求項４記載のインライン型ポンプ。
【請求項６】
前記螺旋溝の幅と深さとは略等しい値に定められていることを特徴とする請求項４又は５記載のインライン型ポンプ。
【請求項７】
筒状のステータの内側に、吸入口から吸入される流体を排出口に向けて軸方向に送り出す軸流羽根を有するロータを回転自在に設けたインライン型ポンプにおいて、
前記ロータの前記軸流羽根により前記排出口に向けて送られる前記流体の回転運動エネルギーを静圧エネルギーに変換する圧力室と、
前記圧力室に配置され前記ロータと一体に回転する遠心羽根と、
前記吸入口から吸入される前記流体を前記ステータの外周部を経由して前記圧力室に導き前記遠心羽根の前記軸流羽根とは反対側の面に向けて送り込むように経路が定められた吸入流路と、
前記遠心羽根の回転により前記圧力室内の流体を前記圧力室の外周部から排出口に導く案内流路と、
を備えることを特徴とするインライン型ポンプ。
【請求項８】
前記案内流路における前記圧力室との接続部は、流す流体のエネルギーが前記ロータの軸線を中心とする対称位置で略等しくなるように定められていることを特徴とする請求項７記載のインライン型ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータとロータとを主要な構成とするモータの内部に流路を形成してなるインライン型ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のインライン型ポンプとしては、例えば特許文献１、或いは特許文献２に記載されているように、ステータの内側に設けられたロータは、外周に突部と凹部とを形成することにより軸流羽根の機能を備え、このロータを回転させることにより、ロータの一端側の吸入口から吸入される流体をロータの他端側の排出口から排出する構造となっている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２４６１９３号公報
【特許文献２】特開平１−２３００８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなインライン型ポンプは、軸流羽根により流体に回転運動エネルギーを付与され、その運動エネルギーが静圧エネルギーに変換されない状態のまま内周の壁や排出口での摩擦損失や乱流による渦損失となって失われた後に送られるため、ポンプとしての効率が悪い。
【０００５】
また、流体が常にロータの軸方向の一方にのみ流れるため、ロータには流体の反作用圧力がスラスト荷重として作用し、軸受の寿命が短くなる問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、構造の小型化を満足させた上で流体の供給効率を高め得るインライン型ポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、筒状のステータの内側に、吸入口から吸入される流体を排出口に向けて軸方向に送り出す軸流羽根を有するロータを回転自在に設けたインライン型ポンプにおいて、前記ロータの前記軸流羽根により前記排出口に向けて送られる前記流体の回転運動エネルギーを静圧エネルギーに変換する圧力室と、前記圧力室と前記排出口との間に配置され前記圧力室とは仕切壁により区画された第二の圧力室と、前記仕切壁の外周部に配置されて前記圧力室と前記第二の圧力室との間を接続する案内孔と、備える。
【０００８】
したがって、ロータを回転させると、吸入口から吸入された流体は軸流羽根により圧力室に送られてこの圧力室で回転運動エネルギーが静圧エネルギーに変換され、さらに案内孔から第二の圧力室を経由して排出口から排出される。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のインライン型ポンプにおいて、前記仕切壁の中心には前記ロータの回転軸を所定のクリアランスをもって回転自在に支承する滑り軸受が設けられ、前記仕切壁には前記第二の圧力室と前記滑り軸受の内周面とを連通するリーク流路が形成されている。
【００１０】
したがって、ロータの回転軸と滑り軸受との間には第二の圧力室内の流体が均一な圧力分布をもって介在するため、回転軸の潤滑を長期にわたり良好に維持できる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のインライン型ポンプにおいて、前記第二の圧力室には前記ロータと一体に回転する第二の軸流羽根が設けられている。
【００１２】
したがって、ステータの内側に設けられた軸流羽根と、第二の圧力室に設けられた第二の軸流羽根とにより圧力を分散して流体を送ることができる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか一記載のインライン型ポンプにおいて、前記ロータは、外径に複数個の磁極を備え、外周に軸方向に連通した螺旋溝が形成されることで前記軸流羽根を構成する。
【００１４】
請求項５記載発明は、請求項４記載のインライン型ポンプにおいて、前記ロータの軸線を中心とする半径が最小となる前記螺旋溝の凹部の径は前記滑り軸受を支持するために前記仕切壁に形成された支持部の径より大きな径に定められている。
【００１５】
したがって、軸流羽根により送られた流体と滑り軸受を支持する支持部との衝突による渦損失を低減でき、また、キャビティションの発生を防止できる。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載のインライン型ポンプにおいて、前記螺旋溝の幅と深さとは略等しい値に定められている。
【００１７】
したがって、螺旋溝の幅と深さと関係を適正に設定することにより、流路抵抗を小さくし渦の発生を抑制できる。これにより、流体をさらに効率よく送ることができる。
【００１８】
請求項７記載の発明は、筒状のステータの内側に、吸入口から吸入される流体を排出口に向けて軸方向に送り出す軸流羽根を有するロータを回転自在に設けたインライン型ポンプにおいて、前記ロータの前記軸流羽根により前記排出口に向けて送られる前記流体の回転運動エネルギーを静圧エネルギーに変換する圧力室と、前記圧力室に配置され前記ロータと一体に回転する遠心羽根と、前記吸入口から吸入される前記流体を前記ステータの外周部を経由して前記圧力室に導き前記遠心羽根の前記軸流羽根とは反対側の面に向けて送り込むように経路が定められた吸入流路と、前記遠心羽根の回転により前記圧力室内の流体を前記圧力室の外周部から排出口に導く案内流路と、を備える。
【００１９】
したがって、ロータを回転させると、吸入口から吸入された流体は、軸流羽根により圧力室に送られてこの圧力室で回転運動エネルギーが静圧エネルギーに変換されるとともに、別系統の吸入流路を経由して圧力室に導かれる。この二系統の経路を経由して圧力室に導かれた流体は遠心羽根の回転により案内流路を経由して排出口から排出される。これにより、流体を効率よく送ることができる。この場合、軸流羽根と一体に回転する遠心羽根は、軸流羽根により送られる流体の圧力と吸入流路から吸入される流体の圧力とを受けるが、双方向の圧力が互いに相殺する方向に作用するため、流体がロータに与えるスラスト荷重を軽減し、その損失を少なくすることができる。
【００２０】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記案内流路における前記圧力室との接続部は、流す流体のエネルギーが前記ロータの軸線を中心とする対称位置で略等しくなるように定められている。
【００２１】
したがって、ロータにかかるラジアル方向の負荷を軽減することができる。なお、流体エネルギーとは、流体の流速と圧力との積により表わすことができるエネルギーである。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１記載の発明によれば、軸流羽根により排出口に向けて送られる流体の回転運動エネルギーを圧力室により静圧エネルギーに変換した後に第二の圧力室を経由して排出口から排出するように構成したので、流体を効率よく送ることができ、したがって、ポンプ効率の向上を図ることができる。
【００２３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載のインライン型ポンプにおいて、第一、第二の圧力室を区画する仕切壁の中心にはロータの回転軸を所定のクリアランスをもって回転自在に支承する滑り軸受が設けられ、また、仕切壁には第二の圧力室と回転軸を支承するための滑り軸受の内周面とを連通するリーク流路が形成されているので、ロータの回転軸と滑り軸受との間に第二の圧力室内の流体を均一な圧力分布をもって介在させることができ、したがって、回転軸の潤滑を長期にわたり良好に維持できる。
【００２４】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載のインライン型ポンプにおいて、第二の圧力室にはロータと一体に回転する第二の軸流羽根が設けられているので、ステータの内側に設けられた軸流羽根と、第二の圧力室に設けられた第二の軸流羽根とにより圧力を分散して流体を送ることができる。したがって、ロータを小型化したときに、軸流羽根の流体送り性能の低下分を第二の軸流羽根により補うことができる。これにより、さらなる小型化を図ることを満足しつつ、流体を効率よく送ることができる。
【００２５】
請求項５記載発明によれば、請求項４記載のインライン型ポンプにおいて、ロータの軸線を中心とする半径が最小となる軸流羽根の凹部の径はロータの回転軸を支承する滑り軸受を支持するために仕切壁に形成された支持部の径より大きな径に定められているので、軸流羽根により送られた流体と滑り軸受を支持する支持部との衝突による損失を低減できる。
【００２６】
請求項６記載の発明によれば、請求項４又は５記載のインライン型ポンプにおいて、軸流羽根は円柱体の外周に螺旋溝を形成してなり、その螺旋溝の幅と深さとは略等しい値に定められているので、流路抵抗を小さくし渦の発生を抑制できる。これにより、流体をさらに効率よく送ることができる。
【００２７】
請求項７記載の発明によれば、軸流羽根により排出口に向けて送られる流体の回転運動エネルギーを圧力室に導いて静圧エネルギーに変換するとともに、別系統の吸入流路を経由して圧力室に導き、この二系統の経路を経由して圧力室に導いた流体を遠心羽根の回転により案内流路を経由して排出口から排出するように構成したので、流体を効率よく送ることができ、したがって、ポンプ効率の向上を図ることができる。さらに、軸流羽根により送られる流体から遠心羽根に作用する圧力と、吸入流路を経由する流体から遠心羽根に作用する圧力とが相殺するように構成したので、流体がロータに与えるスラスト荷重を軽減することができる。
【００２８】
請求項８記載の発明によれば、請求項７記載のインライン型ポンプにおいて、案内流路における圧力室との接続部は、流す流体のエネルギーがロータの軸線を中心とする対称位置で略等しくなるように定められているので、ロータにかかるラジアル方向の負荷を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（第１の参考例）
まず、第１の参考例について説明する。
【００３０】
図１から図５に示すように、インライン型ポンプ１は、モータ２の主要部を構成するステータ３とこのステータ３の内径にロータ４を回転可能にし支持するフレーム５、６と圧力室７とから構成されている。
【００３１】
ステータ３は、内周に６極の同形状の磁極８を６０°のピッチで配置するステータコア９、およびこのステータコア９の各磁極８にコイル１０等から構成されている。ステータコア９は、円筒状で、軸方向に複数の珪素鋼板を積層して形成されている。コイル１０は、ステータコア９の各磁極８に順に、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相として反時計回り方向に巻装されている。そして、各相をＹ結線またはΔ結線にて配線処理し、外部に３本のリード線を引き出し、その各リード線に位相が１２０°の異なる３相交流を印加し、その周波数を変えることによって回転速度を可変できるようになっている。
【００３２】
ステータ３のステータコア９の内周面全体とコイル１０を含む内部をポリエステル等の絶縁性樹脂１１でモールドにより防水処理をしている。
【００３３】
図３に示すように、ロータ４は、ロータコア１２、およびこのロータコア１２を保持する回転軸１３等から構成されている。回転軸１３は、ベアリング１４，１４を介してフレーム５，６のベアリング支持体１５，１５に回転可能に支持されている。
【００３４】
ロータコア１２は、円周方向に交互に異極になるように磁化された４極の突極１６をモールドにより円筒状とし、その外周部に、螺旋状の凹部１７を形成している。ステータ３の内径とこの凹部１７とで軸方向の流体の流路を形成している。この螺旋状の凹部１７が軸流羽根の機能を果たすものである。この凹部１７の幅・深さ・傾斜角・螺旋ピッチ等はポンプの所望する性能によって選択される。すなわち、性能によっては、螺旋ピッチは１条からＮ条の間で選択できる。なお、凹部の形状は、Ｖ溝、Ｕ溝等あらゆる形状に対応できる。
【００３５】
一方フレーム５には、ロータ４の一端部１８の間に流体を吸入する吸入口１９を形成するとともに、他方フレーム６はロータ４の他端部２０の間に圧力室７を介して流体を吐出する排出口２１を形成する。吸入口１９はフレーム５とベアリング支持体１５とを架橋する固定案内羽根２２によって４分割している。圧力室７は、回転流体の流速を滑らかにし減速する働きを有する。この圧力室７は、ロータ４の他端側に配置されている。そして、ベアリング支持体１５，１５はロータ４の凹部１７の底部直径より内周になるように設けている。
【００３６】
次に、このインライン型ポンプの動作原理について図４および図５を用いて説明する。まず、ステータコア９のＡ相コイルを励磁すると、このＡ相の磁極８がＳ極となり、図４の（ａ）に示すように、ロータコア１２のＮ極の突極がＡ磁極の位置にきて安定する。次に、Ｂ相コイルを励磁すると、このＢ相の磁極８がＳ極となり、図４の（ｂ）に示すように、ロータコア１２はＮ極の突極がＢ相の磁極８の位置にきて安定する。次にＣ相コイルを励磁すると、このＣ相の磁極８がＳ極となり、図４の（ｃ）に示すように、ロータコア１２のＮ極の突極がＣ相の磁極８の位置にきて安定する。
【００３７】
次に、再びＡ相コイルを励磁すると、このＡ相の磁極８がＳ極となり、図５の（ａ）に示すように、ロータコア１２はＮ極の突極がＡ相の磁極８の位置にきて安定する。次に、Ｂ相コイルを励磁すると、このＢ相の磁極８がＳ極となり、図５の（ｂ）に示すように、ロータコア１２はＮ極の突極がＢ相の磁極８の位置にきて安定する。次に、Ｃ相コイルを励磁すると、このＣ相の磁極８がＳ極となり、図５の（ｃ）に示すように、ロータコア１２はＮ極の突極がＣ相の磁極８の位置にきて安定する。そして再度Ａ相コイルを励磁すると、このＡ相の磁極８がＳ極となり、図４の（ａ）の状態に戻りロータはちょうど１回転することになる。このようにして励磁相を順次切り替えていることによりロータコア１２は回転し、その切替速度を可変することでモータの速度が変化する。
【００３８】
図１の構成において、ロータ４が回転すると、このロータ４の外周部の螺旋状の凹部からなる軸流羽根が回転し、流体が図中矢印で示すように、吸込部から流体が流入し、ステータ３とロータ４の螺旋状の凹部１７を通り、さらに、圧力室７を通って流体が排出口２１から流出することになる。
【００３９】
このように、ロータ４の外周部に回転軸１３の軸方向に連通した螺旋状の凹部１７を形成し、軸流羽根を形成するようにしているので、ロータ４の螺旋状の凹部１７による軸流羽根で加速される流体は旋回される。この運動エネルギーを圧力に変換するための圧力室７をロータ４の吐出側に設けてある。ロータ４の軸流羽根から吐出された流体は圧力室７内で旋回し、外周に拡散される。その吐出流は外周ほど流速が減少し、圧力は増える。この圧力室７を設けたことによる軸流羽根の負荷はほとんど無視できるが、羽根の軸方向に対する傾斜角を４５〜７０°とした。その結果、いずれの軸流羽根においても圧力室７の無いものに比べ５０％ほどの吐出圧および流量の向上が図れた。
【００４０】
さらに、ステータ３を絶縁性樹脂１１でモールドして防水処理をしているので、このインライン型ポンプを水中で使用することもできる。これによって冷却効果を高めることができるので、小形化しても十分な放熱ができる。
【００４１】
（第２の参考例）
次に第２の参考例について説明する。なお、前述した第１の参考例と同一の部分には同一の符号をつけて、異なる部分について説明する。
【００４２】
図６に示すように、ロータ４の他端部２０を圧力室７内部まで延長して配置している。そして、ロータ４の螺旋状の凹部１７の底を次第に浅くすることで、軸流成分を外周方向に向けるようにしている。さらにロータ４に対向する圧力室７に整流部としての傾斜部２３を設けることで、軸流羽根からの吐出流が圧力室７底面との直角方向の衝突による乱流の発生を防止し、外周方向への圧力を高めることができる。
【００４３】
（第３の参考例）
次に第３の参考例について説明する。なお、前述した各参考例と同一の部分には同一の符号をつけて、異なる部分について説明する。
【００４４】
図７〜８図に示すように、遠心羽根２４は、回転方向に傾斜したブレード２５を有する。この遠心羽根２４のブレード２５側とロータ４の他端部２０に対向して回転軸１３に取付け、圧力室７内に配置している。同一サイズのポンプにあって流体の旋回速度が向上するため、ポンプ出力の増大および最大吐出圧力の向上に有効なものとなる。
【００４５】
なお、各参考例では４極突極構造のロータを用いたものについて述べたが、必ずしもこれに限定するものではないのは勿論である。
【００４６】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図９ないし図１１に基いて説明する。図９はインライン型ポンプＰ１の縦断側面図、図１０は図９における矢視Ａ−Ａ線部の断面図、図１１はロータの一部を示す縦断側面図である。
【００４７】
図９において、１０１はモータである。モータ１０１は筒状のステータ１０２とロータ１０３とにより構成されている。ステータ１０２は、環状の鉄心を積層することにより形成されたステータコア１０４と、このステータコア１０４に巻回されたコイル１０５と、このコイル１０５をステータコア１０４の端面とともに覆う樹脂層１０６とを有する。
【００４８】
ロータ１０３は、中心に回転軸１０７を固定的に備えた軸流羽根１０８と、この軸流羽根１０８の外周の一部に設けられた磁極１０９とを有する。本実施の形態における軸流羽根１０８は、円柱体１１０の外周に螺旋溝１１１を形成してなり、図１１に示すように、螺旋溝１１１の幅ｗと深さｈとは略等しい値に定められている。
【００４９】
ステータ１０２の一端にはフランジ１１２が固定されている。このフランジ１１２は、ベアリング１１３を支持するドーム状の支持部１１４とこの支持部１１４の周囲を開口する開口部１１５とを有し、この開口部１１５には複数の整流板１１６が放射状に形成されている。
【００５０】
また、フランジ１１２の表面には流体を吸入する吸入口１１７を有する吸入口体１１８が固定されている。ステータ１０２の他端の周縁には、排出口１１９を有するカップ状の排出口体１２０の周縁が固定的に接合され、この排出口体１２０の内方には仕切壁１２１が設けられている。この仕切壁１２１は排出口体１２０と一体に形成されているが、別部材により形成して排出口体１２０に固定してもよい。この仕切壁１２１とステータ１０２及びロータ１０３の端部との間には圧力室１２２が形成され、仕切壁１２１と排出口１１９との間には第二の圧力室１２３が形成され、これらの圧力室１２２，１２３は仕切壁１２１の外周部に形成された複数の案内孔１２４により接続されている。これらの案内孔１２４の中心には、図１０に示すように、排出口体１２０の内周面と仕切壁１２１の外周縁とを結ぶリブ１２５が設けられている。これらのリブ１２５は、流体の旋回方向の流れを軸流方向に修正し得るように軸流羽根１０８の回転軸１０７に対する傾斜角が定められている。
【００５１】
さらに、図９に示すように、仕切壁１２１の中央部には滑り軸受１２６の外周を支持する支持部１２７と、第二の圧力室１２３と滑り軸受１２６の内周面とを連通するリーク流路１２８とが形成されている。
【００５２】
そして、ロータ１０３の回転軸１０７はベアリング１１３と滑り軸受１２６とにより回転自在に支承されている。さらに、ロータ１０３の軸線（回転中心）を中心とする半径が最小となる軸流羽根１０８の凹部（この例では螺旋溝１１１の底部）の径は支持部１２７の径より大きな径に定められている。
【００５３】
このような構成において、吸入口１１７を流体供給元に接続し、排出口１１９を流体供給先に接続し、コイル１０５に電流を流すとモータ１０１が駆動される。すなわち軸流羽根１０８を有するロータ１０３が回転する。これにより、流体は吸入口１１７から吸入され、フランジ１１２の開口部１１５に形成された整流板１１６により整流され、軸流羽根１０８によって圧力室１２２に圧送され、さらに案内孔１２４から第二の圧力室１２３を経由して排出口１１９から排出される。この場合、軸流羽根１０８の回転により流体は旋回しながら送られるが、圧力室１２２で回転運動エネルギーが静圧エネルギーに変換されるため、流体を効率よく排出口１１９から送り出すことができる。
【００５４】
すなわち、螺旋溝１１１から吐出される流体の回転速度は、その回転の半径が外周方向になるにつれて低速度となり、その運動エネルギーの速度の差分が圧力に変換されるこことなる。
【００５５】
また、本実施の形態では、仕切壁１２１の中心にはロータ１０３の回転軸１０７を所定のクリアランスをもって回転自在に支承する滑り軸受１２６が設けられ、仕切壁１２１には第二の圧力室１２３と滑り軸受１２６の内周面とを連通するリーク流路１２８が形成されているため、ロータ１０３の回転軸１０７と滑り軸受１２６との間には第二の圧力室１２３内の流体が均一な圧力分布をもって介在する。したがって、回転軸１０７の潤滑を長期にわたり良好に維持できる。
【００５６】
さらに、本実施の形態では、ロータ１０３の軸線を中心とする半径が最小となる軸流羽根１０８の凹部（この例では螺旋溝１１１の底部）の径は支持部１２７の径より大きな径に定められているので、流体を案内孔１２４が形成されている圧力室１２２の外側に向けて導き易くすることができ、軸流羽根１０８により送られた流体と滑り軸受１２６を支持する支持部１２７との衝突による損失を低減できる。
【００５７】
なお、支持部１２７の径より大きくする軸流羽根の凹部とは上記の例に限定されるものではない。例えば、特許文献１に記載されているように、多数のコア片を積層することにより、突極と凹部とを有する軸流羽根における凹部も含む。また、傾斜した複数枚の羽根を有するスクリュウ或いはインペラと称する軸流羽根を用いた場合には、回転軸に対する羽根の付け根を凹部とする。
【００５８】
すなわち、支持部１２７の径より軸流羽根の凹部の径を大きくすることとは、換言すれば、支持部１２７の半径方向外側に向けて流体を流し易くするように軸流羽根の寸法形状を定めるということである。この条件を満たしているのが上記の軸流羽根１０８で、この軸流羽根１０８を用いることにより、送られた流体と滑り軸受１２６を支持する支持部１２７との衝突による損失を低減できる。
【００５９】
図１０に示すように、軸流羽根１０８は円柱体１１０の外周に螺旋溝１１１を形成してなる。この場合、ｗとｈとは可能な限り大きくすればする程、流路抵抗が減少し効率は向上する。しかし、ｈを一定にしたとき、ｗ＞ｈとなるようにｗを大きくすればする程、層流常態がくずれて螺旋溝１１１の回転方向後方部の吸入側に戻される乱流が発生し、効率が低下する。また、ｗ＜ｈでは、上記の乱流の発生はないが流路抵抗が増加して効率を低下させてしまう。しかし、本実施の形態では、螺旋溝１１１の幅ｗと深さｈとは略等しい値に定められているので、流体をさらに効率よく送ることができる。
【００６０】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を図１２に基いて説明する。第１の実施の形態と同一部分は同一符号を用い説明も省略する。図１２はインライン型ポンプＰ２の縦断側面図である。
【００６１】
本実施の形態におけるインライン型ポンプＰ２は、ロータ１０３の回転軸１０７が第二の圧力室１２３まで延出され、その延出部分に第二の軸流羽根１２９が固定的に設けられている。この第二の軸流羽根１２９は複数の羽根を有する軸流インペラを用いている。
【００６２】
このような構成において、ステータ１０２の内側に設けられた軸流羽根１０８と、第二の圧力室１２３に設けられた第二の軸流羽根１２９とにより圧力を分散して流体を送ることができる。また、モータ１０１の動力も分散できる。このようにすることで、ロータ１０３を小型化したときに、軸流羽根１０８の流体送り性能の低下分を第二の軸流羽根１２９により補うことができる。これにより、モータ１０１の小型化を図ることを満足しつつ、流体を効率よく送ることができる。
【００６３】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を図１３ないし図１５に基いて説明する。第１の実施の形態と同一部分は同一符号を用い説明も省略する。図１３はインライン型ポンプＰ３の縦断側面図、図１４は図１３に示すインライン型ポンプＰ３を９０度異なる方向から見た縦断側面図である。
【００６４】
本実施の形態におけるモータ１０１はステータ１０２の外周を覆う円筒１３０を備えている。このモータ１０１の一端（図１３及び図１４において下端）には接続口体１３１が固定されている。この接続口体１３１は、ロータ１０３が有する軸流羽根１０８により吸入される流体の回転運動エネルギーを静圧エネルギーに変換する圧力室１３２と、この圧力室１３２の外周部において１８０度の間隔を隔てた位置から下方に突出するパイプ状の二本の案内流路１３３とを有する。これらの案内流路１３３はロータ１０３の中心の延長線上において合流され、この合流点の先には排出口１３４が形成されている。そして、圧力室１３２にはロータ１０３の回転軸１０７の下端に固定された遠心羽根１３５が設けられている。遠心羽根１３５を貫通する回転軸１０７の一端は接続口体１３１の中心に設けた支持部１３６によって支持された軸受１３７により回転自在に支承されている。
【００６５】
１３８は容器状に形成された吸入ケースである。この吸入ケース１３８の開口面は、中央部に吸入口１３９が形成された吸込口体１４０により覆われている。モータ１０１と接続口体１３１の一部は吸入ケース１３８に収納されている。
【００６６】
図１５は図１３における矢視Ｂ方向から見たインライン型ポンプＰ３の底面図である。図中、１３２ａは圧力室１３２の底面で、この底面１３２ａは円筒形状のモータ１０１の底面に合わせて円板形状に定められているが、案内流路１３３のみは吸入ケース１３８の下方において露出するような寸法形状に形成されている。
【００６７】
そして、モータ１０１の外周及び接続口体１３１の外周と吸入ケース１３８の内面との間に流体を吸い込む吸入流路１４１が形成されている。この吸入流路１４１は、図１３及び図１４に矢印をもって示すように、吸入口１３９から吸入される流体をステータ１０２の外周部を経由して圧力室１３２に導き、遠心羽根１３５の軸流羽根１０８とは反対側の面に向けて送り込むように経路が定められている。すなわち、この吸入流路１４１は、図１３に示すように、回転軸１０７の中心を間にして接続口体１３１の圧力室１３２の底部の対称位置に形成された二つの接続孔１４２に接続された接続部１４１ａを備えている。この接続部１４１ａは、図１３で明らかなように、接続口体１３１の圧力室１３２の底面１３２ａと案内流路１３３との間を潜り抜けるように配置されている。
【００６８】
このような構成において、ロータ１０３を回転させると、吸入口１３９から吸入された流体は、フランジ１１２の開口部１１５に形成された整流板１１６により整流され、軸流羽根１０８によって圧力室１３２に圧送されてこの圧力室１３２で回転運動エネルギーが静圧エネルギーに変換されるとともに、別系統の吸入流路１４１を経由して圧力室１３２に導かれる。この二系統の経路を経由して圧力室１３２に導かれた流体は遠心羽根１３５の回転により案内流路１３３を経由して排出口１３４から排出される。これにより、流体を効率よく送ることができる。
【００６９】
この場合、軸流羽根１０８と一体に回転する遠心羽根１３５は、軸流羽根１０８により送られる流体の圧力を図１３及び図１４において上面で受け、吸入流路１４１の接続部１４１ａを通して送られる流体の圧力を下面で受ける。すなわち、双方向の圧力が互いに相殺する方向に作用するため、流体がロータ１０３に与えるスラスト荷重を軽減することができる。
【００７０】
さらに、モータ１０１及び圧力室１３２の外周との間で形成される吸入流路１４１の大部分は円環状の形状をもって均等の流路断面積をもち、さらに、吸入流路１４１の一部をなす接続部１４１ａ及び接続口体１３１の案内流路１３３はロータ１０３の回転軸１０７の軸線を中心として対称位置に対称的な形状寸法をもって形成されている。すなわち、吸入流路１４１と案内流路１３３とは、流す流体のエネルギーがロータ１０３の軸線を中心とする対称位置で略等しくなるように定められていることになる。したがって、ロータ１０３にかかるラジアル方向の負荷を軽減することができる。これにより、ベアリング１１３及び軸受１３７並びに回転軸１０７の寿命を増し、長期にわたりモータ１０１を円滑に回転させることができる。
【００７１】
本発明は、各実施の形態に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変形が可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】第１の参考例を示すインライン型ポンプ全体の断面図である。
【図２】同参考例の上面図である。
【図３】同参考例のロータの正面図である。
【図４】同参考例のロータの回転動作を説明するための模式図である。
【図５】同参考例のロータの回転動作を説明するための模式図である。
【図６】第２の参考例を示すインライン型ポンプの全体の断面図である
【図７】第３の参考例を示すインライン型ポンプの全体の正面図である。
【図８】同参考例の遠心羽根の一部断面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態におけるインライン型ポンプの縦断側面図である。
【図１０】図９における矢視Ａ−Ａ線部の断面図である。
【図１１】ロータの一部を示す縦断側面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態におけるインライン型ポンプの縦断側面図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態におけるインライン型ポンプの縦断側面図である。
【図１４】図１３に示すインライン型ポンプを９０度異なる方向から見た縦断側面図である。
【図１５】図１３における矢視Ｂ方向から見たインライン型ポンプの底面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０２    ステータ
１０３    ロータ
１２２、１３２    圧力室
１１７、１３９    吸入口
１１９、１３４    排出口
１３５    遠心羽根
１０８    軸流羽根
１１０    円柱体
１１１    螺旋溝
１２１    仕切壁
１２３    第二の圧力室
１２４    案内孔
１２６    滑り軸受
１２７    支持部
１２８    リーク流路
１２９    第二の軸流羽根
１３３    案内流路
１４１    吸入流路
【図１】
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【図２】
2004251286.tif 000004
【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】
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【図１４】
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【図１５】
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