(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に複数の羽根を有する円盤形状の羽根車と、
前記羽根車を収容すると共に、流体を吸い込む吸込口、前記羽根車の回転により渦流となった前記流体を移送する流体通路、及び当該流体を排出する排出口を有するケース部材と、
前記羽根車をスラスト方向に移動可能に支承する軸と、を有する渦流ポンプであって、
前記羽根車の両面、又は、前記羽根車の両面それぞれに対向する前記ケース部材の面には、前記羽根の内側にあたる位置に前記羽根車の回転に基づいて動圧を発生させる動圧溝が形成されており、
前記動圧溝は、前記軸の側から前記羽根車の外周側に向かって前記羽根車の回転方向と逆向きの螺旋状に形成されたポンプアウト型の動圧溝であり、
前記羽根と前記動圧溝との間であって前記羽根車と前記ケース部材とが対向する位置には、前記流体が前記流体通路から前記軸方向に漏れるのを防ぐシール部が形成されていることを特徴とする渦流ポンプ。
【請求項２】
前記軸が、前記羽根車をスラスト方向に移動可能にするスライド構造を有することを特徴とする請求項１に記載の渦流ポンプ。
【請求項３】
前記スライド構造は、スラスト方向に平行に延びるピンを前記軸の側面に設けた構造からなることを特徴とする請求項２に記載の渦流ポンプ。
【請求項４】
前記シール部を構成する位置にあたる前記羽根車の両面には、当該羽根車の円周方向に沿った壁が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の渦流ポンプ。
【請求項５】
前記壁の内側には、流体の圧力を一定に保つポケット部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の渦流ポンプ。
【請求項６】
前記シール部を構成する位置にあたる前記羽根車の両面、又は当該羽根車の両面それぞれに対向する前記ケース部材の面には、ラビリンス部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の渦流ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、羽根車の回転により、吸込口から吸い込まれた流体が流体通路を経て排出口から送り出される渦流ポンプに関し、更に詳しくは、流体通路内の流体が羽根車の軸方向に漏れるのを防ぐ構造を有した渦流ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＣＰＵ等の電子部品を効率よく冷却する冷却システムが望まれており、これに対応する冷却方法として冷媒を循環させて冷却する冷媒式冷却システムが注目されてきている。このような冷却システムの冷媒循環用のポンプは、搭載スペースに制約が多いことから小型、薄型化に対する要求が高まりつつある。従来の小型ポンプとして、下記特許文献１，２等に記載の渦流ポンプが提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１に記載の渦流ポンプは、外周に多数の羽根が形成され、内周にローターマグネットが設けられた羽根車と、その羽根車が回転するための軸と、ローターマグネットの内周側に設けられたモーターステーターと、羽根車とモーターステーターとを気密に仕切ると共に、吸込口と吐出口とを有するポンプケーシングとから構成されている。この渦流ポンプは、羽根車とモーターステーターとを一体にし且つ気密に仕切ることによって、小型化と薄型化を実現している。
【０００４】
また、特許文献２に記載の渦流ポンプは、円盤の両側面の外周部に複数の第１の溝と、放射状又は螺旋状又は斜状に形成すると共に、前記円盤の片面側の複数の第１の溝内周側に、螺旋状の複数の第２の溝を形成した羽根車と、その羽根車を回転させるための回転軸と、羽根車を収容するポンプケースと、そのポンプケースの内壁と前記羽根車とにより形成された第１、第２の流体通路と、各流体通路の一部を仕切る壁と、第１の流体通路の始端に連結された吸込口と、第１の流体通路の終端と第２の流体通路始端とを連結する連結通路と、第２の流体通路の終端に連結された吐出口とから構成されている。この渦流ポンプは、羽根車の軸方向の上下で圧力を変化させることにより、流量が少ない状態でのポンプ効率を向上させている。
【特許文献１】特開２００３−１６１２８４号公報
【特許文献２】特開昭５８−２４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１，２に記載のような従来の渦流ポンプにおいて、ポンプ効率や吐出圧力（揚程）を向上させるためには、渦流ポンプ内の羽根車を高速回転させることが有効である。羽根車を高回転させたとき、吐出する流体の圧力比は、羽根車の回転数の二乗に比例し、流量比は羽根車の回転数に比例するので、吐出圧力（揚程）を向上させることができる。
【０００６】
しかしながら、従来の渦流ポンプには、渦流ポンプの吐出圧力が向上すると、流体が流体通路から軸方向に漏れ、ロータ付近から渦流ポンプ外に漏れてしまうという不具合が生じるものがある。こうした不具合に対し、羽根車とケース部材との隙間を狭く設定することにより、流体が流体通路から軸方向に漏れるのを防ぐ方法も考えられるが、従来の渦流ポンプでは、羽根車のスラスト方向の位置決め精度や羽根車の傾き誤差を厳しく管理する必要があり、渦流ポンプの価格が上昇してしまうという不具合を生じていた。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、流体が流体通路から軸方向に漏れるのを防ぐことができる、ポンプ効率が高く揚程が高い渦流ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の渦流ポンプは、外周に複数の羽根を有する円盤形状の羽根車と、前記羽根車を収容すると共に、流体を吸い込む吸込口、前記羽根車の回転により渦流となった前記流体を移送する流体通路、及び当該流体を排出する排出口を有するケース部材と、前記羽根車をスラスト方向に移動可能に支承する軸と、を有する渦流ポンプであって、前記羽根車の両面、又は、前記羽根車の両面それぞれに対向する前記ケース部材の面には、前記羽根の内側にあたる位置に前記羽根車の回転に基づいて動圧を発生させる動圧溝が形成されており、前記羽根と前記動圧溝との間であって前記羽根車と前記ケース部材とが対向する位置には、前記流体が前記流体通路から前記軸方向に漏れるのを防ぐシール部が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、羽根車の回転により動圧溝が形成された位置で動圧が発生し、その動圧により羽根車がスラスト方向に変位してケース部材内のスラスト方向の中心に移動する。こうした羽根車の変位により、羽根と動圧溝との間であって羽根車とケース部材との対向空間は何れも同一の狭空間となり、その狭空間は、流体が流体通路から軸方向に漏れるのを防ぐシール部をなす。その結果、そのシール部が、流体通路から漏れ出す流体の量を減少させるので、ポンプ効率を向上させ、揚程を向上させることができる。
【００１０】
上記本発明の渦流ポンプにおいて、前記軸が、前記羽根車をスラスト方向に移動可能にするスライド構造を有するように構成できる。この発明によれば、軸が羽根車をスラスト方向に移動可能にするスライド構造を有するので、羽根車の回転により動圧が発生した際に、羽根車がスラスト方向に変位してケース部材の中央に自動調心される。
【００１１】
上記本発明の渦流ポンプにおいて、前記スライド構造は、スラスト方向に平行に延びるピンを前記軸の側面に設けた構造からなるように構成できる。この発明によれば、スライド構造がスラスト方向に平行に延びるピンを軸の側面に設けたスライド構造としたので、羽根車はピンに沿って摺動し、スラスト方向に変位する。
【００１２】
上記本発明の渦流ポンプにおいて、前記シール部を構成する位置にあたる前記羽根車の両面には、当該羽根車の円周方向に沿った壁が形成されるように構成できる。この発明によれば、シール部を構成する位置にあたる前記羽根車の両面には、当該羽根車の円周方向に沿った壁が形成されているので、シール部として作用する壁面の有効長を長くすることができる。その結果、羽根車の外径を大きくすることなく、流体が流体通路から軸方向に漏れるのを効果的に防ぐことができる。
【００１３】
上記本発明の渦流ポンプにおいて、前記壁の内側には、流体の圧力を一定に保つポケット部が形成されているように構成できる。この発明によれば、壁の内側には流体の圧力を一定に保つポケット部が形成されているので、そのポケット部での圧力をさらに増すことができる。その結果、シール部としてより効果的に作用させることができ、流体が流体通路から軸方向に漏れるのを効果的に防ぐことができる。
【００１４】
上記本発明の渦流ポンプにおいて、前記シール部を構成する位置にあたる前記羽根車の両面、又は当該羽根車の両面それぞれに対向する前記ケース部材の面には、ラビリンス部が形成されているように構成できる。この発明によれば、当該各面にラビリンス部を形成したので、シール部としてより効果的に作用させることができ、流体が流体通路から軸方向に漏れるのを効果的に防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の渦流ポンプによれば、動圧溝を形成した部分で動圧が発生し、その動圧により羽根車をケース部材内のスラスト方向の中心に移動させることができるので、羽根車と動圧溝との間の狭空間が、シール部として効果的に作用する。その結果、流体が流体通路から軸方向に漏れるのを効果的に防ぐことができ、ポンプ効率を向上させ、揚程を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、本発明に係る渦流ポンプの第１実施形態を示す分解斜視図である。図２は、図１に示す渦流ポンプ１０の正面断面図であり、図３は、図２に示す渦流ポンプのＡ−Ａ’断面図であり、図４は、羽根車の一例を示す拡大図である。
【００１８】
本発明の第１実施形態に係る渦流ポンプ１０は、図１〜図３に示すように、外周に複数の羽根２１を有する円盤形状の羽根車２０と、その羽根車２０を収容すると共に、流体を吸い込む吸込口１２、羽根車２０の回転により渦流となった流体を移送する流体通路４１、及び流体を排出する排出口１４を有するケース部材と、羽根車２０をスラスト方向に移動可能に支承する軸６４とを有している。そして、羽根車２０の両面７ａ，７ｂには、羽根２１の内側にあたる位置に羽根車２０の回転に基づいて動圧を発生させる動圧溝２２が形成されており、羽根２１と動圧溝２２との間であって羽根車２０とケース部材とが対向する位置には、流体が流体通路４１から軸方向に漏れるのを防ぐシール部４ａ，４ｂが形成されている。
【００１９】
渦流ポンプ１０は、図１及び図２に示すように、気体や液体の流体を吸込口１２から導入して、排出口１４から排出するポンプであり、その全体構成としては、円盤形状をした回転体である羽根車２０と、その羽根車２０を収容するケース部材（上ケース部材３０及び下ケース部材４０）と、ケース部材を構成する上ケース部材３０及び下ケース部材４０の間を密閉するＯリング５０と、上ケース部材３０、下ケース部材４０及びモータ組６０を支持するベース部材５２と、上ケース部材３０及び下ケース部材４０を結合するボルト５４（図２参照）とから構成されている。なお、ケース部材は、上ケース部材３０と下ケース部材４０とから構成されており、モータ組６０は、羽根車２０を回転駆動する動力源である。
【００２０】
羽根車２０は、図１〜図４に示すように、外周に流体の渦流を発生させる複数の羽根２１を有する円盤形状の回転体である。羽根２１は、羽根車２０の外周に円周方向に沿って複数の溝８が形成された形態を成している。その溝８は、羽根車２０の側面と外周面とが交わる両角部に対して形成されており、羽根車２０の角部を扇状に切り欠くようにして形成されている。羽根２１の数は特に限定されず、通常、羽根車２０の大きさに応じ、任意のピッチで設けられている。羽根２１の内側（内周側）にあたる位置には、羽根車２０の回転に基づいて動圧を発生させる動圧溝２２が形成されている。また、羽根車２０の中心部分は、モータ組６０のロータ６２に連結した羽根取付軸６４を挿入する軸穴２３と、ロータ６２からの駆動力をピン６６を介して伝達するピン穴２４とを有している。
【００２１】
ケース部材は、上ケース部材３０と下ケース部材４０とで構成され、上ケース部材３０と下ケース部材４０とで形成された空間内には、羽根車２０が収容されている。こうして構成されたケース部材は、流体を吸い込む吸込口１２と、羽根車２０の回転により渦流となった流体を移送する流体通路４１と、流体を排出する排出口１４とを有している。流体通路４１は、溝８が形成された形態からなる羽根２１の周辺を囲むように広い幅で形成されており、その流体通路４１の断面は、その羽根２１の外方を広く囲む大きさで形成されている。その大きさは、図２に示すように、羽根車２０の厚さ方向においてはほぼ同じ寸法で形成され、羽根車２０の外方に広くなる寸法で形成されている。この流体通路４１は、羽根車２１の外周の７〜８割程度の範囲で設けられており、その流体通路４１の両端には、吸込口１２と排出口１４とが設けられている。
【００２２】
本発明において、羽根車２０を回転させると、羽根２１の溝８部に存在する流体は遠心力により流体通路４１内に押し出されるように流れ、逆に、流体通路４１内に存在する流体は羽根２１内に吸い込まれるように流れ、渦を形成しながら吸込口１２から排出口１４に向かって移送される。
【００２３】
この第１実施形態においては、羽根車２０の両面７ａ，７ｂには、羽根２１の内側にあたる位置に、羽根車２０の回転に基づいて動圧を発生させる動圧溝２２が形成されている。この動圧溝２２は、図４に示すように、軸側から外周側に向かって形成された螺旋状の溝であり、通常、同じ形状からなる溝が羽根車の両面７ａ，７ｂで対称になるように形成されている。この動圧溝２２は、羽根車２０が回転することにより動圧を発生させ、その動圧により羽根車２０が変位してケース部材内のスラスト方向の中心に移動する。
【００２４】
図５は、シール部４ａ，４ｂを説明するための渦流ポンプの部分拡大図である。図５に示すように、羽根２１と動圧溝２２との間であって羽根車２０とケース部材とが対向する位置には、流体が流体通路４１から軸方向に漏れるのを防ぐシール部４ａ，４ｂが形成されている。このシール部４ａ，４ｂは、羽根車の２つの側面近傍にそれぞれに存在する。羽根車２０の一側面近傍に形成されるシール部４ａは、図５に示すように、ケース部材のシール面５ａと、羽根車のシール面６ａとで挟まれた狭空間９ａ空間であり、一方、羽根車２０の他の一側面近傍に形成されるシール部４ｂは、ケース部材のシール面５ｂと、羽根車のシール面６ｂとで挟まれた狭空間９ｂである。
【００２５】
本発明においては、動圧により羽根車２０がケース部材内のスラスト方向の中心に移動することにより、前記シール部４ａ，４ｂは同一の狭空間９ａ，９ｂになり、流体が流体通路４１から軸方向に漏れるのを防ぐことができる。このシール部４ａ，４ｂが、ケース部材のシール面５ａ，５ｂと羽根車のシール面６ａ，６ｂとの距離が約３μｍ以上３０μｍ以下の隙間で構成されることにより、そのシール部４ａ，４ｂに存在する流体圧力を昇圧させることができるので、流体が流体通路４１から軸方向に漏れるのを防ぐことができる。その結果、ポンプ効率を向上させ、揚程を向上させることができる。
【００２６】
モータ組６０は特に限定されないが、例えば図１〜図３に示すように、モータ部の外周部分が回転するアウターロータ型のモータを用いることが好ましい。モータ組６０のロータ６２には、羽根車２０を取り付ける羽根車取付軸６４と、羽根車２０をスラスト方向に移動可能にするスライド構造とを備えている。そうしたスライド構造としては、スラスト方向に平行に延びるピン６６を前記羽根車取付軸６４の側面に設けた構造とすることができる。こうした構造を備えることによって、羽根車２０をスラスト方向に移動可能とし、羽根車２０の回転により動圧が発生した際に、羽根車２０がスラスト方向に変位してケース部材の中央に自動調心される。
【００２７】
このように、本発明の渦流ポンプ１０は、羽根車２０をスラスト方向に変位させてケース部材の中央に自動調心させることができるので、羽根車２０のスラスト方向の取付誤差や傾きについて考慮する必要が無くなり、上ケース部材３０及び下ケース部材４０と、羽根車２０との隙間９０の寸法を、３μｍ〜３０μｍ程度に狭く設定することができる。その結果、ロータ６２の位置決め精度等に依存しない、安価で組立が容易で、且つポンプ効率が高く揚程が高い渦流ポンプを提供することができる。
【００２８】
図６は、渦流ポンプ１０のロータ６２周辺における流体の流れを示す拡大断面図である。図６では、羽根車２０の回転中心よりも左側についての記載を省略している。
【００２９】
従来の渦流ポンプでは、流体が渦流ポンプの流体通路から羽根車と下ケース部材との隙間９０、ロータと下ケース部材との隙間９２等を経由して、羽根車の外方に漏れ出すという不具合を生じていた。しかしながら、本発明の渦流ポンプ１０では、図６に示すように、流体通路４１の内周側に、羽根車２０の回転（図３に示す例では右回転）に基づき流体に動圧を発生させるポンプアウト型の動圧溝２２を設けているので、羽根車２０と下ケース部材４０との隙間９０の部分に動圧が発生して、隙間９０の部分の圧力が高まる。その結果、流体通路４１と隙間９０との間の圧力差が減少するので、流体通路４１から隙間９０側に漏れ出す流体が減少して、ポンプ効率及び揚程を向上させることができる。
【００３０】
また、本発明の渦流ポンプにおいて、羽根車２０の回転数が更に高回転になると、隙間９０の部分の動圧が流体通路４１の圧力よりも高圧になる。その結果、隙間９０から流体通路４１側に流体が流れるようになる。この場合には、図６中の矢印で示すように、渦流ポンプ１０の外部から流体がロータ６２に沿って流れ込み、隙間９２、隙間９０を経由して流体通路４１に流れ込むようになるので、ポンプ効率及び揚程を更に向上させることができる。
【００３１】
（第２実施形態）
図７は、本発明に係る渦流ポンプの第２実施形態を示す断面図である。図７に示す渦流ポンプ１１０では、羽根車１２０の回転中心よりも左側についての記載を省略している。なお、図１〜図４に示した渦流ポンプ１０と同一の構成部材には同一の符番を付して説明を省略する。また、異なる符番を付した同一の構成部材については、機能が共通する場合にはその説明を省略する。
【００３２】
この第２実施形態の渦流ポンプ１１０において、羽根車１２０の両面それぞれに対向するケース部材１３０，１４０の面であって羽根２１の内側にあたる位置には、羽根車１２０の回転に基づいて動圧を発生させる動圧溝３２，３２が形成されている。第２実施形態において、この動圧溝３２，３２は、羽根車１２０には形成されておらず、上ケース部材１３０と下ケース部材１４０とに形成されている。
【００３３】
動圧溝３２，３２に対向する羽根車２０の側面は、平担面からなる昇圧面２６，２６となっている。その昇圧面２６は、ケース部材との隙間９０を約３０μｍ以下に狭く設定し、その隙間９０に存在する流体を昇圧させるための面である。
【００３４】
こうした渦流ポンプ１１０を構成することによって、動圧溝３２、３２の形成領域と、昇圧面２６との隙間９０は、羽根車１２０の回転によって発生した動圧により、流体の圧力が昇圧する。その結果、流体通路４１側から羽根車１２０の軸受側に漏れ出す流体の量を減少させることができ、ポンプ効率及び揚程を向上させることができる。
【００３５】
羽根車１２０の回転数が高回転になると、隙間９０の部分の動圧が流体通路４１の圧力よりも高圧になるために、隙間９０から流体通路４１側に流体が流れるようになる。この場合には、図７に示すように、流体が渦流ポンプ１１０の外部からロータ６２に沿って流れ込み、隙間９２、隙間９０を経由して流体通路４１に流れ込むようになるので、ポンプ効率及び揚程を更に向上させることができる。
【００３６】
（第３実施形態）
図８は、本発明に係る渦流ポンプの第３実施形態を示す断面図である。図８に示す渦流ポンプ２１０は、上ケース部材２３０の中央部付近に通気孔３９を設けた他は、第１実施形態と同じ形態からなるものである。こうした形態からなる渦流ポンプ２１０は、上ケース部材２３０と羽根車２２０との隙間９０に流体の経路が確保されているので、羽根車２２０の両方の側面で流体の状態をより等しくすることができる。その結果、羽根車２２０の回転により動圧が発生した際に、羽根車２２０がスラスト方向に容易に変位してケース部材の中央に自動調心させることができる。
【００３７】
図９は、羽根車３２０の表面の圧力分布を説明する図である。本発明の渦流ポンプ３１０は、羽根２１と動圧溝２２との間であって羽根車３２０とケース本体３３０，３４０との対向位置が、シール部４ａ，４ｂを構成している。このシール部４ａ，４ｂは、図５で説明したように、ケース部材のシール面５ａ，５ｂと、羽根車のシール面６ａ，６ｂとで挟まれた狭空間９ａ，９ｂである。このように構成した羽根車３２０の表面の圧力分布は、動圧溝２２より内側（半径ｒ１の位置よりも左側）では渦流ポンプ３１０の外部と同じＰ０の圧力となり、動圧溝２２の範囲内（半径ｒ１と半径ｒ２の間）で加圧されてＰ２まで昇圧する。
【００３８】
半径ｒ２と半径ｒ５の間のシール部４ａ，４ｂでは、Ｐ２−Ｐ１の圧力差によって狭い隙間９０を流れる流体の粘性と、ｒ２とｒ５間の距離に応じた抵抗が働き、半径ｒ２と半径ｒ５の間に流れる流体の流量が制限される。渦流ポンプ３１０の吐出圧力の一例として、吐出する流体が気体の場合には、Ｐ１−Ｐ０＝５ｋＰａ程である。
【００３９】
シール部４ａ，４ｂにて制限される流体の流量は、隙間９０の寸法の３乗に比例するために、隙間９０が広がると半径ｒ２における圧力Ｐ２が低下し、他方の反対側の隙間９０は狭くなって半径ｒ２における圧力Ｐ２が上昇する。このとき発生している圧力は、羽根車３２０の面積に比例して羽根車３２０を調心させる力として働くので、羽根車３２０の両面に流体によるスラスト軸受を形成することとなる。
【００４０】
したがって、羽根車３２０を、上ケース部材３３０と下ケース部材３４０との間で高い剛性で自動調心することが可能となり、羽根車３２０をスラスト方向に移動自在にすることによって、羽根車３２０と上ケース部材３３０及び下ケース部材３４０との隙間を狭く設定することができる。その結果、ロータ６２の位置決め精度等に依存せず、安価で組立が容易で、且つポンプ効率が高く揚程が高い渦流ポンプを提供することができる。
【００４１】
図９に示す圧力分布図では、Ｐ２＞Ｐ１の状態を示しているが、Ｐ２の値は羽根車３２０の回転数に応じて変化するので、Ｐ２＜Ｐ１となる状態も存在する。いずれの状態であっても、Ｐ２＞Ｐ０となっていれば、流体通路４１側から羽根車３２０の軸受側に漏れ出す流体の量が減少、又は羽根車３２０の軸受側から流体通路４１側へ流体が流れる状態になるので、ポンプ効率及び揚程を向上させることができる。また、シール部４ａ，４ｂを設けることによって、更に流体通路４１側から羽根車３２０の軸受側に漏れ出す流体の量を著しく減少させることができる。なお、図９に示す渦流ポンプ３１０は羽根車３２０側に動圧溝２２を設けた例であるが、図７に示す渦流ポンプ１１０のように、上ケース部材と下ケース部材の側に動圧溝を設けたものであってもよい。
【００４２】
（第４実施形態）
図１０は、本発明に係る渦流ポンプの第４実施形態を示す断面図である。図１０に示す渦流ポンプ４１０は、シール部４ａ，４ｂを構成する位置にあたる羽根車４２０の両面には、羽根車４２０の円周方向に沿った壁２８が形成されている点に特徴がある。こうした構成により、上ケース部材４３０の壁３８（上ケース部材のシール面）と下ケース部材４４０の壁３８（下ケース部材のシール面）との間で隙間を形成してシール部４ａ，４ｂとして作用する壁面の有効長を長くすることができるので、羽根車４２０の外径を大きくすることなく、流体が流体通路４１から軸方向に漏れるのを効果的に防ぐことができる。
【００４３】
（第５実施形態）
図１１は、本発明に係る渦流ポンプの第５実施形態を示す断面図と、羽根車５２０の表面の圧力分布を示す図である。図１１に示す渦流ポンプ５１０は、壁の内側に、流体の圧力を一定に保つポケット部２９が形成されている点に特徴がある。こうした構成により、そのポケット部２９での圧力をさらに増すことができる。その結果、シール部４ａ，４ｂとしてより効果的に作用させることができ、流体が流体通路４１から軸方向に漏れるのを効果的に防ぐことができる。
【００４４】
このように構成した羽根車５２０の表面の圧力分布は、動圧溝２２より内側（半径ｒ１の位置よりも左側）では渦流ポンプ５１０の外部と同じＰ０の圧力となり、動圧溝２２の範囲内（半径ｒ１と半径ｒ２の間）で加圧されてＰ３まで昇圧する。半径ｒ２と半径ｒ３の間のシール部では、Ｐ３−Ｐ１の圧力差によって狭い隙間９０を流れる流体の粘性と、ｒ２とｒ３間の距離に応じた抵抗が働くので若干圧力は低下するが、半径ｒ３と半径ｒ４の間ではポケット部２９の存在により圧力の降下が無いので、圧力の高い範囲が増大する。したがって、圧力分布図の受圧面積が増大し、スラスト軸受としての負荷容量及び剛性が向上する。また、半径ｒ４と半径ｒ５の間のシール部では、Ｐ３−Ｐ１の圧力差によって狭い隙間９０を流れる流体の粘性と、ｒ４とｒ５間の距離に応じた抵抗が働き、ここを流れる流体の流量が制限される。
【００４５】
前述のように、シール部にて制限される流体の流量は、隙間９０の３乗に比例するために、隙間９０が広がると半径ｒ２〜ｒ４における圧力Ｐ３が低下し、他方の反対側の隙間９０は狭くなって半径ｒ２〜ｒ４における圧力Ｐ３が上昇する。このとき発生している圧力は、羽根車５２０の受圧面積に比例して羽根車５２０を調心させる力として働くので、羽根車５２０の両面に剛性の高い流体によるスラスト軸受を形成することができる。
【００４６】
（第６実施形態）
図１２は、本発明に係る渦流ポンプの第６実施形態を示す断面図である。図１２に示す渦流ポンプ６１０は、狭空間を構成する位置にあたる羽根車６２０の両面、又は羽根車６２０の両面それぞれに対向するケース部材の面に、ラビリンス部７９を形成した点に特徴がある。ラビリンス部７９の凹部では、流体の渦が発生して抵抗となり、隙間９０を流れる流体の流量を制限することができる。こうした構成により、シール部としてより効果的に作用させることができ、流体が流体通路から軸方向に漏れるのを効果的に防ぐことができ、ポンプ効率及び揚程を向上させることができる。このラビリンス部７９は、図１０に示した羽根車４１０の回転軸と平行な壁面に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る渦流ポンプの第１実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す渦流ポンプの正面断面図である。
【図３】図２に示す渦流ポンプのＡ−Ａ’断面図である。
【図４】羽根車の一例を示す拡大図である。
【図５】シール部を説明するための渦流ポンプの部分拡大図である。
【図６】渦流ポンプのロータ周辺における流体の流れを示す拡大断面図である。
【図７】本発明に係る渦流ポンプの第２実施形態を示す断面図である。
【図８】本発明に係る渦流ポンプの第３実施形態を示す断面図である。
【図９】羽根車の表面の圧力分布を説明する図である。
【図１０】本発明に係る渦流ポンプの第４実施形態を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る渦流ポンプの第５実施形態を示す断面図と、羽根車の表面の圧力分布を示す図である。
【図１２】本発明に係る渦流ポンプの第６実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
４ａ，４ｂ  シール部
５ａ，５ｂ  ケース部材のシール面
６ａ，６ｂ  羽根車のシール面
７ａ，７ｂ  羽根車の両面（対向面）
８  溝
９ａ，９ｂ  狭空間
１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０  渦流ポンプ
１２  吸込口
１４  排出口
２０，１２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０  羽根車
２１  羽根
２２  動圧溝
２３  軸穴
２４  ピン穴
２６  昇圧面
２８  壁
２９  ポケット部
３０，１３０，２３０，３３０，４３０，５３０，６３０  上ケース部材
３２  動圧溝
３９  通気孔
４０，１４０，４４０，５４０，６４０  下ケース部材
４１  流体通路
５０  Ｏリング
５２  ベース部材
５４  ボルト
６０  モータ組
６２  ロータ
６４  羽根車取付軸
６６  ピン
７１  シール部
７９  ラビリンス部
９０，９２  隙間
【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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