(57)【要約】【課題】インペラの軸受内に流体内の異物が混入することを防止し、またさらに微小な異物が一旦，混入してもこれを排出することができ、インペラの軸受の冷却、潤滑を良好にすることができ、長期に亘ってインペラの回転摺動を安定させるマグネットポンプを提供すること。【解決手段】ポンプハウジングＡと、該ポンプハウジングＡに接続する隔壁体５と、大径軸部６ａと小径軸部６ｂとからなり前記隔壁体５と前記ポンプハウジングＡとで支持されるインペラ軸６と、大内径部９ａと小内径部９ｂとを有し前記インペラ軸６に回動且つ摺動自在に軸支される軸受孔９とインペラ羽根部１１とからなるインペラ回転体Ｂとからなること。前記インペラ軸６の小径軸部６ｂと、インペラ回転体Ｂの軸受孔９の大内径部９ａとからなる空隙の流体溜り部ｓが形成されてなること。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプハウジングと、該ポンプハウジングに接続する隔壁体と、大径軸部と小径軸部とからなり前記隔壁体と前記ポンプハウジングとで支持されるインペラ軸と、大内径部と小内径部とを有し前記インペラ軸に回動且つ摺動自在に軸支される軸受孔とインペラ羽根部とからなるインペラ回転体とからなり、前記インペラ軸の小径軸部と、インペラ回転体の軸受孔の大内径部とからなる空隙の流体溜り部が形成されてなることを特徴とするマグネットポンプ。
【請求項２】
請求項１において、前記インペラ軸には、インペラ回転体が当接するストッパー部が形成され、軸受孔の端部とストッパー部との距離は、最大容積状態における前記流体溜り部の軸方向長さより小さくしてなることを特徴とするマグネットポンプ。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記インペラ羽根部の先端には環状部が形成され、該環状部の内周縁から前記吸入路側に向かって円筒状部が形成され、該円筒状部は前記ポンプハウジングの吸入路内に遊挿されてなることを特徴とするマグネットポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インペラの軸受内に流体内の異物が混入することを防止し、またさらに微小な異物が一旦，混入してもこれを排出することができ、インペラの軸受の冷却、潤滑を良好にすることができ、長期に亘ってインペラの回転摺動を安定させることができるマグネットポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
マグネットポンプの従動回転体にベアリングを装着して、前記従動回転体を支持するシャフトの軸方向に移動自在としたマグネットポンプが特許文献１（特開２００１−１６５０８５）に開示されている。これは、インペラから吐出される圧力液が、従動回転体とリアケーシングとの間隙に導入され、シャフトとベアリングの間隙を通過して、インペラの中央部まで循環して、ベアリングとシャフトの摺動摩擦熱の冷却と潤滑を行っている。このベアリングの内面には、螺旋状あるいはスプライン状の流通溝が形成されていて、適当な量の圧力液を流通するようにしている。
【０００３】
【特許請求文献１】
特開２００１−１６５０８５
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
内燃機関の冷却装置としてマグネットポンプを使用する場合、冷却流路内には冷却液が充填されているので、従来技術のマグネットポンプとして挙げた空運転若しくは空気混入運転という問題は解消されている。しかし、冷却流路内を循環する冷却液には、長期に亘って使用していると次第に異物が混入してくるものであり、この異物がインペラとシャフト間に設けた軸受に侵入した場合、シャフトと軸受との摺動面が異物により磨耗し易くなり、円滑な回転作動が困難となるおそれがある。
【０００５】
また、特許文献１は、ベアリングの内面の流通溝が形成され、シャフトとベアリングの間に圧力液を循環させる構造なので、ベアリング摺動箇所に圧力液内の異物も圧力液と共に容易に入ってくる。インペラから吐出される圧力液を、シャフトとベアリングの間に設けられたベアリングの内面の流通溝に通して循環させるので、ベアリング内に混入する異物も圧力液と共に容易に入ってくる。このとき、流通溝には、微小な異物のみならず、比較的大きな異物も入り込み易くなっており、そのためにベアリング内に異物が溜りやすくなる。
【０００６】
このようなことからシャフトとベアリングとの回転や軸方向の摺動に支障をきたし、シャフトやベアリングが磨耗し易くなり円滑な回転作動が難しくなり、ポンプ耐久性を低下させるおそれがある。特に大きな異物によって生じる磨耗は、ポンプの寿命を極端に短くすることになる。本発明の目的は、上記のようにインペラを支持するインペラ軸とインペラ軸受部との間に異物が入り込むことを防止するとともに、たとえ小さな混入異物が入り込んでも、これらを迅速に排出し、且つその構造を極めて簡単にすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、本発明を、ポンプハウジングと、隔壁体と、該隔壁体と前記ポンプハウジングとで支持され，且つ大径部と小径部とからなるインペラシャフトと、該インペラシャフトに回動且つ摺動自在に軸支され且つ大内径部と小内径部とを有する軸受部と羽根部とからなるインペラとからなり、前記インペラシャフトの小径部と、インペラの軸受部の大内径部とからなる空隙部が形成されてなるマグネットポンプとしたことにより、インペラを支持するインペラ軸とインペラ軸受部との間に異物が入り込むことを防止するとともに、たとえ小さな混入異物が入り込んでも、これらを迅速に排出し、且つその構造を極めて簡単にすることにより、上記課題を解決したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、本発明の構成は、図１（Ａ）に示すように、ポンプハウジングＡと隔壁体５と、マグネットカップ体収納部１６とから構成される。そのポンプハウジングＡとマグネットカップ体収納部１６とがボルト，ナット等の固着具にて接合され、さらに前記ポンプハウジングＡとマグネットカップ体収納部１６とにより構成される内室は、隔壁体５により仕切られる。
【０００９】
そのポンプハウジングＡは、図２に示すように、インペラ収納部１と吸入路２及び吐出路３とから構成されている。そのインペラ収納部１に前記隔壁体５が水密的に接合され、これらによって、インペラ回転体Ｂを収容することができる空隙が形成され、これがインペラ回転体Ｂのインナーマグネット部７が収容されるインペラ室となる。このインペラ室には、インペラ軸６を介してインペラ回転体Ｂが回動自在に収納される。
【００１０】
その隔壁体５は、図２に示すように、カップ状部５ａの隔壁底面部５ａ１  に隔壁側軸支部５ｂが形成されたものである。該隔壁側軸支部５ｂは、前記隔壁底面部５ａ１  に円周状の立上り部が形成されており、この隔壁側軸支部５ｂにインペラ軸６の軸方向の一端が軸支されている。なお、特に図示しないが、前記隔壁側軸支部５ｂは隔壁底面部５ａ１  の中心位置に凹み穴状として形成されるものであってもよい。
【００１１】
ポンプハウジングＡの吸入路２には、本体側軸支部４が形成されている。この本体側軸支部４は、前記隔壁体５がポンプハウジングＡに接合されることにより、本体側軸支部４と，隔壁体５の隔壁側軸支部５ｂとがポンプハウジングＡの内部において、共に同一の軸心となるように設定され、その軸心に対してインペラ軸６の軸心が一致するように軸方向両端が支持される。前記吸入路２は、前記インペラ軸６の適正設置状態における軸線すなわち、本体側軸支部４と隔壁側軸支部５ｂとのなす軸線に対して適宜の傾斜角度を有しており、約３０°乃至約７５°程度の傾斜となっている。
【００１２】
インペラ軸６は、図２に示すように、大径軸部６ａ及び小径軸部６ｂとからなり、その大径軸部６ａと小径軸部６ｂとの間には段部６ｃが形成される。該段部６ｃはインペラ軸６の軸方向に直交（ほぼ直交も含まれる）するほぼ平坦な面である。そのインペラ回転体Ｂは、図１（Ａ），図２に示すように、インナーマグネット部７とインペラ羽根部１１とから構成されており、インナーマグネット部７の回動中心箇所には、軸受部８が形成されている。
【００１３】
該軸受部８は、図２に示すように、軸受孔９が形成され、該軸受孔９は、図２に示すように、大内径部９ａと小内径部９ｂが形成されている。そして、前記インペラ回転体Ｂの軸受孔９がインペラ軸６に支持されるものであり、軸受孔９の大内径部９ａが前記インペラ軸６の大径軸部６ａにより軸支され、小内径部９ｂが前記小径軸部６ｂにより軸支される。前記軸受孔９において、大内径部９ａと小内径部９ｂとの段差箇所を内径段差部９ｃと称する。
【００１４】
そのインペラ回転体Ｂがインペラ軸６に軸支された状態では、前記大内径部９ａ，小径軸部６ｂ，段部６ｃ及び内径段差部９ｃにより囲まれた空隙部が生じるもので、この空隙部が流体溜り部ｓとなる。この流体溜り部ｓは、インペラ回転体Ｂがインペラ軸６の軸方向に沿って移動するときに、容積が増減する。すなわち、図５（Ａ）に示すように、前記段部６ｃと内径段差部９ｃとが相互に離間するようにして、インペラ回転体Ｂがアウターマグネット１５側に軸方向に移動すると、流体溜り部ｓの容積は増加する。また、図５（Ｂ）に示すように、インペラ回転体Ｂが吸入路２側に軸方向に沿って移動すると、その反対に段部６ｃと内径段差部９ｃとが相互に近接する方向にインペラ回転体Ｂが軸方向に移動すると、流体溜り部ｓの容積は減少する。
【００１５】
また、インナーマグネット部７はインナーマグネット７ａがインナーマグネットカバー部７ｂに装着されたものである。該インナーマグネットカバー部７ｂには、軸方向に隣接するようにしてインペラ羽根部１１が連続形成されており、インナーマグネット部７の回動とともにインペラ羽根部１１が回動する。該インペラ羽根部１１は、複数の羽根片１１ａ，１１ａ，…を有し、さらに、この複数の羽根片１１ａ，１１ａ，…の先端に環状部１２が形成され、該環状部１２の先端に円筒状部１３が連続的に形成されている。その円筒状部１３が前記吸入路２のインペラ収納部１側端部に遊挿状態となって装着される。
【００１６】
前記流体溜り部ｓは、インペラ回転体Ｂの停止時には、アウターマグネット１５により隔壁体５側に位置しており、適宜の大きさの容積を有するものである。そのインペラ回転体Ｂの回転作動時に、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、インペラ回転体Ｂは、吸入負圧によって吸入路２側へ移動して縮小する。ポンプ作動時又は回転数の変化などでポンプ圧力が変化するたびにインペラ回転体Ｂは、インペラ軸６の軸方向に移動するので、流体溜り部ｓは容積が減少したり又は容積が増加して大きさが変わる。なお、ポンプ作動停止時は、アウターマグネット１５の磁力により初期位置に復帰し、その流体溜り部ｓの容積は増加する。この流体溜り部ｓには、インペラ回転体Ｂの軸受孔９とインペラ軸６との軸隙間から流体が導入されるものである。
【００１７】
その流体溜り部ｓの流体は、インペラ回転体Ｂの軸受部８の軸受孔９とインペラ軸６との回転摺動部の摩擦熱の冷却と潤滑を行う。前記インペラ回転体Ｂが、ポンプ作動時や回転数の変化などのポンプ圧力変化に対して軸方向へ移動することから、前記軸受孔９とインペラ軸６からなる流体溜り部ｓの容積を縮小、拡大させ、その作動によって流体溜り部ｓの流体を積極に排出，吸入することができる。インペラ回転体Ｂには、吸入負圧とアウターマグネット１５の磁力による作用力がかかり、その力の大きさにより変化して往復動させる力がかかるものである。このようにして、１回の起動，停止毎に流体溜り部ｓにその体積変化分の水を入れ替えることができる。また運転時にもポンプの回転速度に応じてスラスト方向の変位が起こり、軸受の潤滑を良好に保つことができる。
【００１８】
その流体溜り部ｓへの流体が前記軸受孔９とインペラ軸６との間隙から導入される場合は、大きな異物の侵入は防止され、仮に微小な異物が侵入する場合でも、流体溜り部ｓの容積が変化する際に、流体溜り部ｓの外部に追い出される。このように、流体溜り部ｓ内の流体は、インペラ回転体Ｂの軸方向移動によって、排出、吸入により入れ替えが行われるもので、その間隙に入り込んだ微小な異物が排出され、これらが堆積することはなく、ひいては異物が溜りやすくならないような構造となっている。
【００１９】
そのインペラ軸６には、図２等に示すように、ストッパー部６ｄが形成されている。該ストッパー部６ｄは、前記インペラ回転体Ｂの軸受部８の軸方向端部と当接する部位である。このストッパー部６ｄと初期状態にあるインペラ回転体Ｂの軸端部との距離ｋは、前記流体溜り部ｓの最大容積時における最大長さｓ１  よりも小さく設定され、ｓ１  ＞ｋとなる。
【００２０】
そして、インペラ回転体Ｂが軸方向に移動してストッパー部６ｄと当接することで、流体溜り部ｓは段部６ｃと内径段差部９ｃとが、常時，最小間隔を維持し、最小隙間を確保することができる。また、アウターマグネット１５位置に対してインペラ回転体Ｂ側のインナーマグネット部７の位置ズレが大きくなることを防止し、インナーマグネット部７がアウターマグネット１５と相互に磁力が及ぶ範囲内に保持することができ、インペラ回転体Ｂがアウターマグネット１５からの磁力回転伝達を良好に受けることができる。
【００２１】
次に、インペラ回転体Ｂのインペラ羽根部１１の先端を覆う環状部１２が設けられている。該環状部１２は、各羽根片１１ａ，１１ａ，…の先端に形成されたものであり、薄板の環状としたものである。さらに、その環状部１２の内周端縁より円筒状部１３が形成されている。円筒状部１３は、前記吸入路２から流体をインペラへ導入する部位であり、吸入路２のインペラ収納部１側開口から突出して設けられている。その開口部は、フレアー状に形成されている。
【００２２】
そのポンプハウジングＡの吸入路２の開口周辺と前記環状部１２及び、吸入路２の開口内周縁の外周との間には、小隙間が形成される。そして、前記円筒状部１３から流体を効率良くインペラ収納部１に向かって導入し、その流体の一部は、インナーマグネット部７の後方から軸受孔９とインペラ軸６との隙間に入り込むようになっている。前記円筒状部１３と吸入路２との隙間は、インペラの軸方向に対して一定となるように、円筒状部１３の外径が設定されることで、正圧のインペラ収納部１から負圧の吸入路２への流体の還流を抑止し、性能低下を防ぐことができる。
【００２３】
次に、前記マグネットカップ体収納部１６は、ポンプハウジングＡにボルト，ナット等の固着具にて接続してポンプハウジングＡとともにポンプを構成するものである。マグネットカップ体収納部１６の内部には、アウターマグネット１５が回動自在に装着されている。具体的には、図１（Ａ）に示すように、前記マグネットカップ体収納部１６には、駆動軸１７がベアリングを介してマグネットカップ体収納部１６の内部と外部とに貫通するように装着され、その駆動軸１７のマグネットカップ体収納部１６の内部側でアウターマグネット１５に連結されている。また前記駆動軸１７のマグネットカップ体収納部１６の外部側には、プーリ或いは図示しないチェーンスプロケット等を介して回転運動が伝達されるものである。
【００２４】
次に本発明の実施形態における動作について説明する。まず、停止状態においては、図３（Ａ），（Ｂ）及び図５（Ａ）に示すように、インペラ回転体Ｂは、初期位置として隔壁体５側寄りにある。そのインペラ回転体Ｂがアウターマグネット１５の回転伝達により回転を開始すると、まず、吸入負圧が発生して、図４（Ａ），（Ｂ）及び図５（Ｂ）に示すように、インペラ回転体Ｂがインペラ軸６に沿って吸入路２側へ移動させられ、該インペラ回転体Ｂが前記ストッパー部６ｄ側に移動する。
【００２５】
そして、インペラ回転体Ｂの軸受部８の吸入路２側寄りの端部が前記ストッパー部６ｄに当接して流体溜り部ｓが最小容積の状態となりながら、最大容積時の流体溜り部ｓに貯留されていた流体は排出される。ここで、流体溜り部ｓは最小限の容積を有しており、この内部には流体が存在するので、インペラ回転体Ｂとインペラ軸６との間における軸受箇所の潤滑及び冷却が行われる。また、停止状態になるとインペラ回転体Ｂは、アウターマグネット１５の磁力により元のアウターマグネット１５側（初期位置）に移動し、流体溜り部ｓの容積は最大となり、流体溜り部ｓに流体が導入される。これは、運転時ポンプ突出圧の反力としてインペラ回転体Ｂに加わる推進力とアウターマグネット１５の磁力による復元力のつり合いにより回転変化に応じて常時移動する。
【００２６】
なお、前記アウターマグネット１５の軸方向長さに対してインナーマグネット部７の軸方向長さを大きくすることによって、前記インペラ回転体Ｂが軸方向移動によって動いてもインナーマグネット部７が軸方向に固定状態にあるアウターマグネット１５から大きく外れることはなく、相互に十分な磁力を及ぼし合い、常時，十分な磁力回転伝達を行うことができる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１の発明は、ポンプハウジングＡと、該ポンプハウジングＡに接続する隔壁体５と、大径軸部６ａと小径軸部６ｂとからなり前記隔壁体５と前記ポンプハウジングＡとで支持されるインペラ軸６と、大内径部９ａと小内径部９ｂとを有し前記インペラ軸６に回動且つ摺動自在に軸支される軸受孔９とインペラ羽根部１１とからなるインペラ回転体Ｂとからなり、前記インペラ軸６の小径軸部６ｂと、インペラ回転体Ｂの軸受孔９の大内径部９ａとからなる空隙の流体溜り部ｓが形成されてなるマグネットポンプとしたことにより、インペラ回転体Ｂとインペラ軸６との間に流体を導入しながら、インペラの軸受の冷却、潤滑を行い、且つ微小な異物が混入してもこれを排出することができ、長期に亘ってインペラの回転摺動を安定させることができる。
【００２８】
上記効果を詳述すると、インペラ軸６は、大径軸部６ａと小径軸部６ｂとからなり、インペラ回転体Ｂの軸受部９は、大内径部９ａと小内径部９ｂとを有している。その軸受部９がインペラ軸６に軸支されるときには、前記小径軸部６ｂと大内径部９ａとからなる空隙の流体溜り部ｓを形成する。この流体溜り部ｓは、インペラ回転体Ｂがインペラ軸６の軸方向に沿って両方向に移動自在である。そしてインペラ回転体Ｂが軸方向に移動するたびに、流体溜り部ｓの容積が増減するものである。
【００２９】
これによって、ポンプが始動すると、ポンプ吸入負圧によりインペラ回転体Ｂは吸入路２側に移動し、流体溜り部ｓの容積が減少し、内部に溜まっている流体は、流体溜り部ｓからインペラ軸６の外部に排出される。またポンプが停止すると、アウターマグネット１５の磁力によって、インペラ回転体Ｂが初期位置，すなわち隔壁体５内に戻ることになる。この際に流体溜り部ｓの容積が増加し流体が流体溜り部ｓ内に吸い込まれるものであり、次の始動時には流体溜り部ｓに流体が十分溜まっている状態にできる。
【００３０】
請求項２の発明は、請求項１において、前記インペラ軸６には、インペラ回転体Ｂが当接するストッパー部６ｄが形成され、軸受孔９の端部とストッパー部６ｄとの距離ｋは、最大容積状態における前記流体溜り部ｓの軸方向長さより小さくしてなるマグネットポンプとしたことにより、流体溜り部ｓは、常時，最小隙間を確保することができ、稼動時において流体溜り部ｓには流体が溜まっている状態にすることができる。
【００３１】
すなわち、軸受孔９の端部とストッパー部６ｄとの距離ｋは、最大容積状態における前記流体溜り部ｓの軸方向長さより小さくしているので、軸受孔９の端部とストッパー部６ｄとが当接しても、流体溜り部ｓには、小さな容積でありながらも、流体を溜めておくおこができ、インペラ回転体Ｂが回転しているときに、流体による潤滑，冷却が行われるものである。また、アウターマグネット１５位置に対して、インペラ回転体Ｂ側のインナーマグネット部７が大きく位置ズレすることがなく、相互に磁力が及ぶ範囲内に保持することができ、マグネットカップリングの磁力回転伝達を良好に保つことができる。
【００３２】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記インペラの羽根部の先端に形成された環状部１２と、該環状部１２内周から円筒状部１３とが形成され、該円筒状部１３は前記ポンプハウジングＡの吸入路２に遊挿されてなるマグネットポンプとしたことにより、環状部１２と円筒状部１３を有するインペラが軸方向に移動し、且つ前記吸入路２の開口内周に対して円筒状部１３が遊挿状態となり、これは吸入路２の開口内周と円筒状部１３の外周とが連結状態となる。このため、円筒状部１３は、吸入路２からの流体をインペラ羽根部１１に導入する吸入導入路としての役目をなすこととなる。よって効率良くインペラへ流体を導入することができ、ひいては、ポンプ性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の縦断側面図
（Ｂ）は本発明の要部縦断側面図
【図２】本発明の主要部材の分解断面図
【図３】（Ａ）は本発明においてポンプが停止状態にある縦断側面図
（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大図
【図４】（Ａ）は本発明においてポンプが稼動状態にある縦断側面図
（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大図
【図５】（Ａ）は停止状態の要部拡大縦断側面図
（Ｂ）は稼動状態の要部拡大縦断側面図
【符号の説明】
Ａ…ポンプハウジング
Ｂ…インペラ回転体
５…隔壁体
６…インペラ軸
６ａ…大径軸部
６ｂ…小径軸部
６ｄ…ストッパー部
９ａ…大内径部
９ｂ…小内径部
ｓ…流体溜り部
１１…インペラ羽根部
１２…環状部
１３…円筒状部
【図１】
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【図２】
2004332567.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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