(57)【要約】【課題】低コストであってかつ構造が簡素な遠心ポンプでありながら、その寿命を延ばすことを目的とする。【解決手段】第１磁石１を埋設したインペラ３と、モータ駆動軸４に設けた第２磁石２とを、隔壁５を介して対向させて、モータＭの回転を電磁結合によりインペラ３に動力伝達する。複数の小球体をリテーナ部材にて保持して成る一対のスラスト軸受体８，８を介して、インペラ３を受持する。【選択図】  図３
2004239110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１磁石（１）を埋設したインペラ（３）とモータ駆動軸（４）に設けた第２磁石（２）とを隔壁（５）を介して対向させて、モータ（Ｍ）の回転を磁気結合により上記インペラ（３）に動力伝達するように構成された遠心ポンプに於て、複数の小球体（６）をリテーナ部材（７）にて保持して成るスラスト軸受体（８）を介して上記インペラ（３）の軸心方向の力（Ｆ）を受持するように構成したことを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項２】
第１磁石（１）を埋設したインペラ（３）とモータ駆動軸（４）に設けた第２磁石（２）とを隔壁（５）を介して対向させて、モータ（Ｍ）の回転を磁気結合により上記インペラ（３）に動力伝達するように構成された遠心ポンプに於て、複数の小球体（６）をリテーナ部材（７）にて保持して成る一対の第１・第２スラスト軸受体（８）（８）を介して上記インペラ（３）の軸心両方向の力（Ｆ１  ）（Ｆ２  ）を受持するように構成したことを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項３】
第１磁石（１）を埋設したインペラ（３）とモータ駆動軸（４）に設けた第２磁石（２）とを隔壁（５）を介して対向させて、モータ（Ｍ）の回転を磁気結合により上記インペラ（３）に動力伝達するように構成された遠心ポンプに於て、上記隔壁（５）に固定軸（９）を立設し、回転用摺り軸受（１８）を有する上記インペラ（３）の該回転用摺り軸受（１８）の軸心方向両側に、上記インペラ（３）の軸心両方向の力（Ｆ１  ）（Ｆ２  ）を受持するように、複数の小球体（６）をリテーナ部材（７）にて保持して成る一対の第１・第２スラスト軸受体（８）（８）を配設して、上記第１スラスト軸受体（８）と回転用摺り軸受（１８）と第２スラスト軸受体（８）に対して順次串挿状に上記固定軸（９）を挿入し、さらに、該固定軸（９）の先端を、ポンプケーシング（２１）の吸込口（２２）の内部に一体形成した保持リブ（１９）の受持孔（２０）に挿入保持し、上記第２スラスト軸受体（８）を該保持リブ（１９）に当接状として軸心一方向の力（Ｆ２  ）を受持するように構成したことを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項４】
上記固定軸（９）を、上記第１スラスト軸受体（８）と回転用摺り軸受（１８）と第２スラスト軸受体（８）と上記受持孔（２０）への挿入は、抜き差し自在状態であると共に、ポンプ空室（２６）を形成するために上記隔壁（５）を上記ポンプケーシング（２１）に固着一体化した組立状態では、抜き差し不可状態であるように構成されている請求項３記載の遠心ポンプ。
【請求項５】
第１磁石（１）を埋設したインペラ（３）とモータ駆動軸（４）に設けた第２磁石（２）とを隔壁（５）を介して対向させて、モータ（Ｍ）の回転を磁気結合により上記インペラ（３）に動力伝達するように構成された遠心ポンプに於て、上記隔壁（５）に固定軸（９）を立設し、回転用摺り軸受（１８）を有する上記インペラ（３）と上記隔壁（５）との間に、該インペラ（３）の軸心一方向の力（Ｆ１  ）を受持するように、複数の小球体（６）をリテーナ部材（７）にて保持して成る第１スラスト軸受体（８）を配設して、該第１スラスト軸受体（８）と上記回転用摺り軸受（１８）に対して順次串挿状に上記固定軸（９）を挿入し、該固定軸（９）の最先端をフリー状態とし、さらに、ポンプケーシング（２１）の吸込口（２２）の内部に一体形成した保持リブ（１９）の当接面（１９ａ）に対し、上記インペラ（３）の回転軸心（Ｌ０  ）上の一部を、微小間隙（Ｇ）をもって、対向させたことを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項６】
上記固定軸（９）を、上記第１スラスト軸受体（８）と回転用摺り軸受（１８）への挿入は抜き差し自在状態であると共に、ポンプ空室（２６）を形成するために上記隔壁（５）を上記ポンプケーシング（２１）に固着一体化した組立状態では、抜き差し不可状態であるように構成されている請求項５記載の遠心ポンプ。
【請求項７】
スラスト軸受体（８）の両面側に、該スラスト軸受体（８）の上記小球体（６）が転動自在に接触する平板円環体（１２）（１２）を、付設した請求項１，２，３，４，５又は６記載の遠心ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は遠心ポンプに係り、特に水や湯や飲料等の液体を送るための小型の遠心ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の遠心ポンプに於て、図５に示すような構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。即ち、第１磁石４１を埋設したインペラ（羽根車）４２と、モータＭの駆動軸４３に固着した第２磁石４４とを、隔壁４５を介して対向させ、さらに、インペラ４２は、ポンプケーシング４６内に収容されると共に、隔壁４５に立設された固定軸４７に、回転自在に外嵌状に保持されている。
【０００３】
具体的には、インペラ４２の回転軸心に沿って、プラスチック製の有底円筒状ブッシュ４８が一体状に埋設（又は圧入）され、隔壁４５から立設された固定軸４７を、この有底円筒状ブッシュ４８の孔部へ挿入し、しかも、固定軸４７の先端面４７ａを、ブッシュ４８の孔部の奥面４９に（回転自在に）当接して、固定軸４７外周面をブッシュ４８の孔部内周面で摺接させつつ、インペラ４２を、回転軸４７の廻りに回転させる構造であった。
液体は矢印Ａ方向（アキシャル方向）に吸込まれ、インペラ４２にて約９０°方向変換して、ラジアル方向へ吐出する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２９３４８３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、マグネット結合力により、インペラ４２が矢印Ａと同じ方向へ押圧される力（軸心方向の力）は、プラスチック製の上記ブッシュ４８の奥面４９と、回転軸４７の先端面４７ａとの摺接によって、受止められている。
このようにインペラ４２に作用する軸心方向の力は、細径の固定軸４７の小さな先端面４７ａにて受持されるので、奥面４９と先端面４７ａの接触面圧は極めて高く、早期に摩耗するという問題があった。
【０００６】
家庭用ジャーポット等では、十分な時間的間隔を空けて、数秒間の繰返し使用であり、耐用時間（寿命）が余り問題とはならない。しかしながら、営業用（業務用）に、湯や水、あるいはコーヒー等の飲料を、送るためのポンプとしては、図５のような構造のものでは、上記摩耗及び（それに伴う）焼付き等の問題があって、寿命が短く、使用に適さない。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決し、構造が簡素かつコンパクトなままで、営業用（業務用）にも適用できる程度に十分に耐久性に優れた（長寿命の）遠心ポンプを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、第１磁石を埋設したインペラとモータ駆動軸に設けた第２磁石とを隔壁を介して対向させて、モータの回転を磁気結合により上記インペラに動力伝達するように構成された遠心ポンプに於て、複数の小球体をリテーナ部材にて保持して成るスラスト軸受体を介して上記インペラの軸心方向の力を受持するように構成した。
また、第１磁石を埋設したインペラとモータ駆動軸に設けた第２磁石とを隔壁を介して対向させて、モータの回転を磁気結合により上記インペラに動力伝達するように構成された遠心ポンプに於て、複数の小球体をリテーナ部材にて保持して成る一対の第１・第２スラスト軸受体を介して上記インペラの軸心両方向の力を受持するように構成した。
【０００９】
また、上記隔壁に固定軸を立設し、回転用摺り軸受を有する上記インペラの該回転用摺り軸受の軸心方向両側に、上記インペラの軸心両方向の力を受持するように、複数の小球体をリテーナ部材にて保持して成る一対の第１・第２スラスト軸受体を配設して、上記第１スラスト軸受体と回転用摺り軸受と第２スラスト軸受体に対して順次串挿状に上記固定軸を挿入し、さらに、該固定軸の先端を、ポンプケーシングの吸込口の内部に一体形成した保持リブの受持孔に挿入保持し、上記第２スラスト軸受体を該保持リブに当接状として軸心一方向の力を受持するように構成した。
また、上記固定軸を、上記第１スラスト軸受体と回転用摺り軸受と第２スラスト軸受体と上記受持孔への挿入は、抜き差し自在状態であると共に、ポンプ空室を形成するために上記隔壁を上記ポンプケーシングに固着一体化した組立状態では、抜き差し不可状態であるように構成されている。
【００１０】
また、上記隔壁に固定軸を立設し、回転用摺り軸受を有する上記インペラと上記隔壁との間に、該インペラの軸心一方向の力を受持するように、複数の小球体をリテーナ部材にて保持して成る第１スラスト軸受体を配設して、該第１スラスト軸受体と上記回転用摺り軸受に対して順次串挿状に上記固定軸を挿入し、該固定軸の最先端をフリー状態とし、さらに、ポンプケーシングの吸込口の内部に一体形成した保持リブの当接面に対し、上記インペラの回転軸心上の一部を、微小間隙をもって、対向させた。
また、上記固定軸を、上記第１スラスト軸受体と回転用摺り軸受への挿入は抜き差し自在状態であると共に、ポンプ空室を形成するために上記隔壁を上記ポンプケーシングに固着一体化した組立状態では、抜き差し不可状態であるように構成されている。
また、スラスト軸受体の両面側に、該スラスト軸受体の上記小球体が転動自在に接触する平板円環体を、付設するのが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
図１の分解断面説明図、図２の要部拡大図、及び、図３の一部破断組立図に於て、３はインペラ（羽根車）であり、第１磁石１が埋設されている。２はモータＭの駆動軸４の先端に設けられた第２磁石である。略円板状の隔壁５を介して、上記第１磁石１と第２磁石２を、対向させ、モータＭの回転を磁気結合によりインペラ３に動力伝達して、インペラ３を回転させる。
【００１２】
図２に於て、複数個（好ましくは４個以上）の金属製小球体６を、金属製リテーナ部材７にて転動自在に保持して成る一対の第１・第２スラスト軸受体８，８を介して、インペラ３の軸心両方向の力をＦ（Ｆ１  ，Ｆ２  ）を受持する。
【００１３】
隔壁５はプラスチック製として、その中央に金属製の固定軸（シャフト）９が立設されている。リテーナ部材７にはこの固定軸９が挿入される孔部１０が貫設され、かつ、円周等間隔に例えば６個の小孔１１が配設され、この小孔１１内に小球体６が離脱しないようにして転動自在に嵌着保持されている。そして、このスラスト軸受体８の両面側に夫々小球体６が部分的に突出しているが、この両面側に、小球体６が転動自在に接触する金属製又はプラスチック製の（平ワッシャ状の）平板円環体１２，１２を、付設し、図１と図３に示したように、２枚の平板円環体１２，  １２の間にスラスト軸受体８をサンドウィッチ状に挟んで、スラスト力受持ユニット１３を構成し、このユニット１３，  １３によって、インペラ３の軸心方向両側を、保持する。固定軸９は、平板円環体１２の孔部と、スラスト軸受体８の孔部１０へ、串挿状に挿通される。隔壁５は、プラスチック製であって、例えば固定軸９を成型金型内へ設置してインサート成型するか、又は、プラスチック成型後の隔壁５に固定軸９を圧入等することによって、固定軸９を隔壁５に一体的に立設する。
【００１４】
インペラ３は、平板状第１磁石１と共にヨーク片１４が埋設された円盤部３ａと、この円盤部３ａの一方の平面から突設された羽根部３ｂと、円盤部３ａの上記一方の平面の中央から突設されたボス部３ｃとを、備えている。また、円盤部３ａの他方の平面側から、一方のスラスト軸受体８及び平板円環体１２，  １２から成るスラスト力受持ユニット１３が収納される（短円柱状の）凹窪部１５が凹設される。この円盤部３ａからボス部３ｃにわたって、軸心孔１６が貫設され、凹窪部１５と同軸心上に軸心孔１６が段差部１７を介して連結されている。また、円筒状の回転用摺り軸受（ブッシュ）１８が軸心孔１６に挿入状に固着されている。この摺り軸受１８はラジアル摺り軸受であり、インペラ３のプラスチック成型時にインサート成型するか、又は、その後に圧入等にて、挿入状に固着する。
【００１５】
図１と図３からも明らかなように、インペラ３の回転用摺り軸受１８の軸心方向両側に、インペラ３の軸心両方向の力Ｆ１  ，Ｆ２  を受持する第１・第２スラスト軸受体８，８を配設する。具体的には（前述の）スラスト力受持ユニット１３，  １３を、配設している。そして、固定軸９を、第１スラスト軸受体８（ユニット１３）と、回転用摺り軸受１８（インペラ３）と、第２スラスト軸受体８（ユニット１３）に対して、串挿状に挿入して組立てられる。
【００１６】
さらに、固定軸９の先端を、保持リブ１９の受持孔２０に挿入保持し、両持梁状に固定軸９は保持される。この保持リブ１９は、インペラ３を収容したプラスチック製ポンプケーシング２１の吸込口２２の内部に一体形成されている。なお、図１と図３では、エルボ状の吸込管部２３が、ポンプケーシング２１の吸込口２２に、一体に形成されている場合を例示するが、この吸込管部２３をストレート状としても自由であり、若しくは、吸込管部２３を省略しても良い。
【００１７】
上述のように固定軸９の先端を、吸込口２２の内部の保持リブ１９にて保持し、さらに、その際、第２スラスト軸受体８を保持リブ１９（のモータＭ側の端面）に当接状として、軸心一方向の力Ｆ２  を、この保持リブ１９によって受持するように構成する。なお、本発明に於て、第２スラスト軸受体８を保持リブ１９に当接状とは、直接的に当接する場合（図示省略）の他に、図３のように、平板円環体１２等を介して、間接的に当接する場合も、含むものと定義する。
【００１８】
２４はＯリング等のシール材を示し、ポンプケーシング２１のモータＭ側開口端縁に、このシール材２４が（組立状態で）当接するように、隔壁５のシール用凹溝２５に嵌着して、隔壁５とポンプケーシング２１の当接部位の密封性を確保する。なお、隔壁５とポンプケーシング２１との当接部位にて、高周波溶着（融着）や溶剤によって固着一体化を図り、又は、図示省略のネジ等の連続具によって相互に連結して、固着一体化する。このようにして、密封状にインペラ３を収容するポンプ空室２６を形成する。
【００１９】
また、図３と図１とを比較すれば分るように、固定軸９を、第１スラスト軸受体８と摺り軸受１８と第２スラスト軸受体８と受持孔２０、さらには、全ての平板円環体１２への挿入は、前述の隔壁５のポンプケーシング２１への固着一体化の前の状態（未組立状態）では、抜き差し自在状態であって、他方、ポンプ空室２６を形成するために隔壁５をポンプケーシング２１に固着一体化した組立状態では、抜き差し不可能となる。
【００２０】
従って、部品の組付作業が極めて容易であると共に、組立状態では、確実にインペラ３がポンプ空室２６内に回転自在に保持（枢着）される。
なお、吸入管部２３の開口端は、図示省略の吸入管に連結される。また、２７は吐出口であり、ポンプケーシング２１の周壁部に開設される。
【００２１】
次に、図４に示す他の実施の形態の一部破断組立図に於て、インペラ３の第１磁石１とモータ駆動軸４の第２磁石２とを、隔壁５を介して対向させて、モータＭの回転を磁気結合によってインペラ３に動力伝達する点は、図１・図３と同様であり、その他の構成に於ても、同一の符号は同様の構成であるので、重複説明は省略する。
【００２２】
主として図１・図３と相違する構成につき以下説明する。隔壁５に立設した固定軸９は、片持梁状に支持され、固定軸９の最先端をフリー状態として、インペラ３の回転用摺り軸受１８に固定軸９は挿入されている。
回転用摺り軸受（ラジアルブッシュ）１８は、先端が閉じた鍔付き円筒形であり、軸心孔１６はモータＭ側へのみ開口し、奥部間隙２８を介して、固定軸９の最先端はフリー状態───本発明ではスラスト力Ｆ１  を受持しない状態をいう───である。インペラ３の（主として）ボス部３ｃの孔部に、回転用摺り軸受１８が挿入されて固着されている。インペラ３のボス部３ｃの先端は、小孔付きの閉塞壁を有し、そして、回転用摺り軸受１８の先端から一体に突出形成された小突出軸部２９が、上記閉塞壁の小孔に挿入して、先端側へ突出し、ポンプケーシング２１の吸込口２２の内部に一体形成した保持リブ１９の当接面１９ａに対し、微小間隙Ｇをもって、接近状に対向させている。
【００２３】
言い換えると、保持リブ１９の当接面１９ａに対し、インペラ３の回転軸心Ｌ０  上の一部───小突出軸部２９───を、微小間隙Ｇをもって対向させている。
そして、インペラ３（の回転用摺り軸受１８）と隔壁５との間に、インペラ３の軸心一方向の力Ｆ１  を受持するように、前述の第１スラスト軸受体８及びその両面側の平板円環体１２，  １２を、配設する。さらに具体的には、インペラ３の凹窪部１５内に、平板円環体１２と第１スラスト軸受体８と平板円環体１２から成るスラスト力受持ユニット１３を、収納している。
【００２４】
また、組立状態では図４のように、第１スラスト軸受体８（ユニット１３）と回転用摺り軸受１８に対して、固定軸９を順次串挿状に挿入して組付けられている。図５と比較すれば明らかなように、図５に示した固定軸４７の先端面４７ａがブッシュ４８の奥面４９に対して当接することなく、本発明の図４では、小ギャップ（奥部間隙２８）をもって、回転用摺り軸受１８の奥面に対しており、この部位では、スラスト力Ｆ１  を受持しない状態───フリー状態───を保っている。
【００２５】
また、図４では隔壁５をポンプケーシング２１の（モータＭ側の）開口端に、高周波溶着、又はネジ止め等の固着手段によって固着一体化した組立状態を示すが、固定軸９はスラスト軸受体８（スラスト力受持ユニット１３と回転用摺り軸受（ラジアルブッシュ）１８への挿入状態は維持されており、抜き差し不可状態である。これに対し、図示省略の未組立状態では、固定軸９を、スラスト軸受体８（スラスト力受持ユニット１３）と回転用摺り軸受１８への挿入は抜き差し自在状態である。
【００２６】
図３と図４のいずれに於ても、軸心方向の力Ｆ１  を第１スラスト軸受体８及びその両面の平板円環体１２にて受けているので、回転抵抗は小さくスムースに回転すると共に、摩耗も軽減できて、著しく寿命が延びる。即ち、耐久性が著しく向上する。また、図４の場合、矢印Ｆ１  と逆の方向の力がほとんど作用しないときや、僅かな大きさである場合に、好適な構造であって、矢印Ｆ１  と逆の方向の力が作用したときには、保持リブ１９の当接面１９ａに、小突出軸部２９の先端が当接して、それ以上の軸心方向への位置ずれや振動を、防止できる。図３の場合、軸心両方向の力Ｆ１  ，Ｆ２  を、第１・第２スラスト軸受体８，８（ユニット１３，  １３）によって受持するので、矢印Ｆ１  ，Ｆ２  方向への振動が発生せず静粛回転を実現でき、しかも、何れの方向への大きなスラスト力にも十分に耐えることができる。従って、低速から高速の広い範囲の回転数にも対応可能であり、また、送られる液体の流れに伴なって、矢印Ｆ１  とＦ２  のいずれの力が発生しても何ら支障がない。かつ、固定軸９は、両持梁状として、その両端が固定支持されており、細形でも十分な剛性と強度を確保できて、振動や振れも発生しにくいという利点がある。
【００２７】
図２に示したスラスト軸受体８は、小球体６がリテーナ部材７の小孔１１から離脱しないように保持されているので、図１のように、組付作業時に小球体６を紛失したり、流路等に落としてしまうようなことを有効に防止でき、しかも、取扱が容易であって組付作業に熟練を要さず、迅速な作業が可能である。なお、平板円環体１２の材質は耐摩耗性樹脂又はＳＵＳ等の金属とする。
なお、図３と図４と図５に図示した（モータＭ側の）第２磁石２は、バックヨーク（板）を示しているが、バックヨークを使用しないプラスチックマグネットとすることも自由である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は上述の構成により次のような著大な効果を奏する。
（各請求項共に、）遠心ポンプとして耐久性が著しく改善され、特に、業務用（営業用）の湯や水や薬液や飲料を送るポンプとして、安価かつコンパクトかつ簡単構造でありながら、長寿命で、好適なものである。
【００２９】
（請求項２，３によれば、）使用条件・使用箇所によってはインペラ３が軸心両方向の振動を生じようとするが、有効に一対のスラスト軸受体８，８がこの振動を抑制し、長寿命で静粛な運転を実現できる。
（請求項３によれば）さらに組立容易でありながら、回転軸９の両端を確実に支持して、固定軸９の剛性と強度を高めることができ、一層の静粛運転、及び、軸受体８，８及び軸受１８の寿命も一層延長される。さらに、組付作業が容易である。
（請求項４によれば、）隔壁５をポンプケーシング２１に固着一体化するだけで、ポンプ空室２６内で、インペラ３と固定軸９と各軸受の組立てが完了し、組立・組付作業が容易である。そして、内部の構造が簡素であり、安価な製造を実現できる。
【００３０】
（請求項５によれば、）固定軸９の最先端の対応部位での発熱や焼付きがなくなって、ラジアル軸受部位（回転用摺り軸受１８）の寿命が延びる。また、微小間隙Ｇを有するので、各部品の軸心方向寸法公差を気にせずに、製作及び組立ができる利点もある。
（請求項６によれば、）各部品相互の組立は極めて容易であって、最後に、隔壁５とポンプケーシング２１の固着によって、組立作業が完了できる。
（請求項７によれば、）平板円環体１２，  １２の存在によって、小球体６の寿命も延びて、ポンプ全体の耐久性もさらに改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す分解状態の断面図である。
【図２】要部を示す図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は一部断面側面図である。
【図３】組立状態を示す一部破断正面図である。
【図４】他の実施の形態を示す一部破断正面図である。
【図５】従来例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１  第１磁石
２  第２磁石
３  インペラ
４  駆動軸
５  隔壁
６  小球体
７  リテーナ部材
８  スラスト軸受体
９  固定軸
１２  平板円環体
１８  回転用摺り軸受
１９  保持リブ
１９ａ  当接面
２０  受持孔
２１  ポンプケーシング
２２  吸込口
２６  ポンプ空室
Ｆ，Ｆ１  ，Ｆ２    軸心方向の力（矢印）
Ｇ  微小間隙
Ｌ０    回転軸心
Ｍ  モータ
【図１】
2004239110.tif 000003
【図２】
2004239110.tif 000004
【図３】
2004239110.tif 000005
【図４】
2004239110.tif 000006
【図５】
2004239110.tif 000007