(57)【要約】【課題】軸受の端面とポンプ収納部の内底面との間での異音の発生や偏磨耗の発生を効果的に防止し、ポンプを長寿命化することができる遠心ポンプを提供する。【解決手段】ポンプケース１に、ポンプ収納部７と、該ポンプ収納部７に連通する吸込口９及び吐出口１１を形成し、該ポンプ収納部７内に、中央に軸受２２を有する羽根車６を収納し、羽根車６の軸受２２をポンプ収納部７に設けたシャフト２３により軸支するとともに、シャフト２３を中心として羽根車６を回転駆動させる駆動手段を備えて成る遠心ポンプにおいて、上記軸受２２の吸込口９側に位置する端面２２ａと該端面２２ａに対向するポンプ収納部７の内底面７ｃとの間に介在するスラスト軸受部３２を、シャフト２３から一体に突設させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプケースに、ポンプ収納部と、該ポンプ収納部に連通する吸込口及び吐出口を形成し、該ポンプ収納部内に、中央に軸受を有する羽根車を収納し、羽根車の軸受をポンプ収納部に設けたシャフトにより軸支するとともに、シャフトを中心として羽根車を回転駆動させる駆動手段を備えて成る遠心ポンプにおいて、上記軸受の吸込口側に位置する端面と該端面に対向するポンプ収納部の内底面との間に介在するスラスト軸受部を、シャフトから一体に突設させたことを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項２】
スラスト軸受部が一体となったシャフトの吸込口側の端部を、ポンプ収納部の内底面に対してシャフトが垂直となるように該内底面に固着することを特徴とする請求項１に記載の遠心ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、羽根車のスラスト荷重を受ける軸受板を有する遠心ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ポンプケースに、ポンプ収納部と、該ポンプ収納部に連通する吸込口及び吐出口を形成し、該ポンプ収納部内に、中央に軸受を有する羽根車を収納し、羽根車の軸受をポンプ収納部に設けたシャフトにより軸支するとともに、シャフトを中心として羽根車を回転駆動させるステータ等の駆動手段を備えて成る遠心ポンプが知られている。
【０００３】
この種の遠心ポンプにおいては、駆動時に羽根車の中心から外周側に向けて流体が送り出されるため、ポンプ収納部の吸込口近傍が負圧となり、羽根車の軸受の一端側が吸込口側に吸引される。したがって、該羽根車の軸受の端面がこれと対向するポンプ収納部の内底面に摺動し、軸受の端面やポンプ収納部の内底面が磨耗するといった問題がある。
【０００４】
これに対して、例えば特許文献１には、羽根車の軸受の端面とポンプ収納部の内底面との間に、リング状の軸受板を介在させ、該軸受板を介して羽根車の軸受を受けるようにしたものが開示されている。しかし、上記軸受板はシャフトに回転不能に嵌合させただけの構成であるから、軸体の端面とポンプ収納部の内底面との間で、やはり軸受板にはがたつきを生じる恐れがあり、これによって異音が発生するという問題や、軸受の端面と軸受板との間に偏磨耗が生じるという問題がある。また、軸受板とシャフトの二部材が必要になるとともに、軸受板をシャフトに回転不能に嵌合させるために両者の嵌合部分をＤカット等に形成する必要があり、コストが高くつくという問題もある。
【特許文献１】特開平７−１０３１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、安価な構成により、軸受の端面とポンプ収納部の内底面との間での異音の発生や偏磨耗の発生を効果的に防止し、ポンプを長寿命化することができる遠心ポンプを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明の遠心ポンプは、ポンプケース１に、ポンプ収納部７と、該ポンプ収納部７に連通する吸込口９及び吐出口１１を形成し、該ポンプ収納部７内に、中央に軸受２２を有する羽根車６を収納し、羽根車６の軸受２２をポンプ収納部７に設けたシャフト２３により軸支するとともに、シャフト２３を中心として羽根車６を回転駆動させる駆動手段を備えて成る遠心ポンプにおいて、上記軸受２２の吸込口９側に位置する端面２２ａと該端面２２ａに対向するポンプ収納部７の内底面７ｃとの間に介在するスラスト軸受部３２を、シャフト２３から一体に突設させたものとする。
【０００７】
上記構成の遠心ポンプとすることで、ポンプ運転時にポンプ収納部７の吸込口９側が負圧となり、羽根車６が吸込口９側に移動した際には、シャフト２３と一体に形成されるスラスト軸受部３２が、羽根車６の中央の軸受２２の端面２２ａとポンプ収納部７の内底面７ｃとの間に介在し、軸受２２の端面２２ａとポンプ収納部７の内底面７ｃとの間で磨耗が生じることを防止する。
【０００８】
そして、このスラスト軸受部３２はシャフト２３と一体に設けてあるから、運転中にスラスト軸受部３２にがたつきを生じることがない。したがって、運転中に異音が発生するという問題や、スラスト軸受部３２と軸受２２との間で偏磨耗が生じるといった問題がない。また、特許文献１に記載の軸受板のような別部材を設ける必要もなく、また軸受板のような別部材を回転不能に嵌合させるために嵌合部分をＤカット等に形成する必要もないので、低コストで提供することができる。
【０００９】
更に、上記構成の遠心ポンプにあっては、スラスト軸受部３２が一体となったシャフト２３の吸込口９側の端部を、ポンプ収納部７の内底面７ｃに対してシャフト２３が垂直となるように該内底面７ｃに固着することが好適である。このようにすることで、羽根車６の吸込口９側の端面とポンプ収納部７の内底面７ｃとの間に形成される隙間３３の幅を、運転中において一定に保つことができる。運転時に吸込口９近傍が負圧となることで、上記隙間３３を通じて冷媒の一部は戻されることになるのだが、これにより上記隙間３３を通じて戻る冷媒の量が大きく変動することを防止し、ポンプ性能を安定化することができる。加えて、羽根車６はポンプ収納部７の内底面７ｃに対して垂直に固定されるシャフト２３を中心として安定的に回転するので、上記隙間３３の幅を極力狭くして吸込口９側に戻る冷媒の量を抑制し、ポンプ性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明では、軸受の吸込口側に位置する端面と該端面に対向するポンプ収納部の内底面との間に介在するスラスト軸受部を、シャフトから一体に突設させたことで、この安価で提供可能な構成により、軸受の端面とポンプ収納部の内底面との間での異音の発生や偏磨耗の発生を効果的に防止することができ、したがってポンプを長寿命化することができるという効果を奏する。
【００１１】
また請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明の効果に加えて、スラスト軸受部が一体となったシャフトの吸込口側の端部を、ポンプ収納部の内底面に対してシャフトが垂直となるように該内底面に固着したことで、羽根車とポンプ収納部の内底面との隙間の幅を一定に保ち、該隙間を通じて吸込口側に戻る冷媒の量の変動を抑えることでポンプ性能を安定化させることができるという効果や、該隙間を極力狭くして吸込口側に戻る冷媒の量を抑制し、ポンプ性能を向上させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。図１には、本発明の実施形態における一例の遠心ポンプを示している。この遠心ポンプは、例えばコンピュータ等に内蔵される発熱部品を液体で冷却するための冷却循環装置のポンプとして利用され、水や不凍液等の冷媒を循環するために用いられる。以下の説明では、遠心ポンプの回転軸となるシャフト２３の軸方向の一方を上方とし、反対側の他方を下方として説明する。
【００１３】
本例の遠心ポンポンプの外殻を成すポンプケース１は、上方に開口する円形の凹部４を形成したケース本体２と、ケース本体２の上端部にパッキン５を介して取り付けられて凹部４の上開口を水密に閉塞する蓋体３とで構成してあり、凹部４の内面と蓋体３とで囲まれた空間に羽根車６が収納される。
【００１４】
本例のポンプ収納部７は、ケース本体２と蓋体３で構成されている。ポンプ収納部７の内周面７ａ及び一方の内底面７ｂは、凹部４の内周面及び底面で構成され、ポンプ収納部７の他方の内底面７ｃは、蓋体３の下面で構成されている。
【００１５】
ポンプケース１の蓋体３には吸込流路８を形成してあり、吸込流路８の一端は外部に連通している。吸込流路８の他端は、ポンプ収納部７の内底面７ｃの中央部に開口してポンプ収納部７と連通しており、この吸込流路８の他端開口により吸込口９を構成している。なお、吸込流路８の吸込口９と反対側の端部には、外部配管（図示せず）を接続させる。
【００１６】
ポンプケース１のケース本体２には吐出流路１０を形成してあり、該吐出流路１０の一端は外部に連通している。吐出流路１０の他端は、ポンプ収納部７の内周面７ａの上端部に開口してポンプ収納部７と連通し、この吐出流路１０の他端開口により吐出口１１を構成している。なお、吐出流路１０の吐出口１１と反対側の端部には、外部配管（図示せず）を接続させる。
【００１７】
ケース本体２の下面には、凹部４を囲むように環状に形成される収納凹部１４を設けてあり、収納凹部１４には、駆動手段として磁界を発生させる円筒形状のステータ１３を収納している。収納凹部１４の下方にはステータ１３を制御する制御部１５を設けてあり、ステータ１３及び制御部１５は蓋１６によって閉塞されている。
【００１８】
ポンプ収納部７に収納した流体を吸排するための羽根車６は、例えばＰＰＳ等のプラスチックを用いて形成され、吸込口９側の円板状の前面シュラウド１７と、吸込口９とは反対側の後面シュラウド１８とが、複数の羽根１９（インペラ）を介して溶着されている。そして、両シュラウド１７，１８に挟まれる羽根１９、１９間の空間が、流体通路２０となっている。
【００１９】
上記複数の羽根１９は、後面シュラウド１８の中心側から外周側に向けて略放射状に延設させたものである。各羽根１９は、中心側から外周側に向かうほど羽根車６の回転方向に対して後傾するように湾曲させている。
【００２０】
後面シュラウド１８の中心部には、軸受嵌入孔３８を貫通形成している。軸受嵌入孔３８は後面シュラウド１８の中心部から下方に突出した小径筒部２１で構成してあり、該軸受嵌入孔３８には、焼成カーボン或いはモールドカーボンからなる円筒状の軸受２２を嵌入している。軸受２２の内側には、羽根車６の回転中心となるシャフト２３を回転自在に挿入してあり、軸受２２は羽根車６が軸方向に移動するすべり軸受となっている。なお、軸受２２の吸込口９側の端部は後面シュラウド１８の上面よりもわずかに突出している。
【００２１】
シャフト２３は、ステンレス等の金属を用いて円柱形状に形成される。シャフト２３の下端部はポンプ収納部７の内底面７ｂの中央部に形成した嵌着穴２４に嵌着して固定してある。また、吸込口９の中央に位置してポンプ収納部７の内底面７ｃを構成する部分には、下方に開口する穴からなる軸支持部２５を形成している。軸支持部２５には、シャフト２３の吸込口９側の端部である上端部を圧入固定してあり、この状態でシャフト２３はポンプケース１に支持されている。
【００２２】
羽根車６の軸受２２の下端面とこれに対向するポンプ収納部７の内底面７ｂとの間には、セラミック等から成るリング状の軸受板２６を配置している。軸受板２６の中央孔には上記シャフト２３の下端部を回転自在に挿通してあり、軸受板２６で羽根車６の下方へのスラスト荷重を受けるようになっている。
【００２３】
また、羽根車６の軸受２２の上端面とこれに対向するポンプ収納部７の内底面７ｃとの間には、シャフト２３と一体に形成されるスラスト軸受部３２を介在させている。このスラスト軸受部３２については後述するが、該スラスト軸受部３２により羽根車６の上方へのスラスト荷重を受けるようになっている。
【００２４】
上記後面シュラウド１８の外周側には、羽根車６の中心と同心円筒状の大径筒部２７が下方に突設され、大径筒部２７の外周側には円筒形状のロータ２８が一体に取り付けられている。ロータ２８は周方向に交互に磁極を形成した永久磁石で構成され、凹部４を形成する周壁を挟んでステータ１３と対向配置されている。なお、図中２９は後面シュラウド１８の内周側に設けた通水口であり、羽根車６と凹部４の底面との間にある流体を羽根車６の流体通路２０に戻すようにしている。
【００２５】
上記羽根車６の前面シュラウド１７の中心側には、ポンプケース１の吸込口９側に向けて突出する円筒状の吸入口マウス部３０を設けている。吸入口マウス部３０の口径は吸込口９よりも大きく形成され、吸入口マウス部３０の先端部はポンプ収納部７の内底面７ｃに吸込口９を囲むように形成した環状凹所３１に挿入している。
【００２６】
しかして、上記構成から成る本例の遠心ポンプにおいては、制御部１５によりステータ１３に制御電流が印加されると、ステータ１３が磁界を発生させ、この磁界によりロータ２８が回転駆動する。ロータ２８が回転駆動すると、ロータ２８と一体化された羽根車６が回転駆動する。これにより吸込流路８の吸込口９から流体が吸い込まれて、吸入口マウス部３０を通って羽根車６内の流体通路２０に吸入されると共に、回転する複数の羽根１９により外周方向に向かう遠心力が付与されて、吐出流路１０の吐出口１１から吐出される。
【００２７】
ここで、本例の遠心ポンプにあっては図２に拡大して示すように、羽根車６の軸受２２が回転自在に嵌合するシャフト２３の吸込口９側の端部である上端部には、この上端部の一部を大径に形成することで、凸状のスラスト軸受部３２が全周に亘って設けてある。このスラスト軸受部３２はシャフト２３と一体に形成されるものであり、そのリング状を成す一端面３２ａがポンプ収納部７の内底面７ｃと対向し、同じくリング状を成す他端面３２ｂが軸受２２の吸込口９側の端面２２ａと対向するように設けてある。
【００２８】
シャフト２３の上端部をポンプ収納部７の軸支持部２５に圧入固定する際に、スラスト軸受部３２の一端面３２ａ側がポンプ収納部７の内底面７ｃの軸支持部２５を囲む領域に対して全面に亘り当接して、シャフト２３をポンプ収納部７の内底面７ｃに対して垂直に支持するように設けている。この状態で、スラスト軸受部３２の他端面３２ｂ側は、羽根車６が回転駆動される際に軸受２２の端面２２ａと互いの全面に亘って摺接する。
【００２９】
即ち、上記遠心ポンプを駆動すると、ポンプ収納部７の吸込口９近傍が負圧となって、回転駆動される羽根車６がシャフト２３の軸方向における吸込口９側に移動するが、このとき羽根車６と一体に回転する軸受２２の吸込口９側の端面２２ａと、ポンプ収納部７の内底面７ｃとの間には、シャフト２３と一体に形成されたスラスト軸受部３２が介在し、これにより軸受２２の端面２２ａやポンプ収納部７の内底面７ｃの磨耗が防止される。
【００３０】
しかも、上記スラスト軸受部３２はシャフト２３と一体であって、スラスト軸受部３２の端面３２ａがポンプ収納部７の内底面７ｃと全面に亘り当接する状態でシャフト２３の上端部を軸支持部２５に固定させてあるので、運転中にスラスト軸受部３２にがたつきを生じることがない。したがって、運転中に異音が発生するという問題や、スラスト軸受部３２と軸受２２との間で偏磨耗が生じるといった問題もない。
【００３１】
また、スラスト軸受部３２はシャフト２３と一体に形成されるので、軸受板２６のような別部材を設ける必要もなく、また軸受板２６のような別部材を回転不能に嵌合させるために嵌合部分をＤカット等に形成する必要もないので、低コストで提供できるという利点もある。
【００３２】
ところで、羽根車６の前面シュラウド１７とポンプ収納部７の内底面７ｃとの間には、羽根車６が回転できるだけの僅かな隙間３３を空けておく必要があるのだが、運転時に羽根車６の吸込口９近傍が負圧となることから、外周側に送り出される冷媒の一部はこの隙間３３を通じて吸入口マウス部３０側に戻される（図中の矢印参照）。つまり、上記隙間３３が帰還流路となって機能するものであり、該帰還流路を通じて戻る冷媒の量が運転中に大きく変動する場合には、ポンプ性能が不安定化するという問題がある。
【００３３】
これに対して、本例の遠心ポンプは上記の通り、スラスト軸受部３２の端面３２ａの全面がポンプ収納部７の内底面７ｃに当接し、ポンプ収納部７の内底面７ｃに対してシャフト２３が垂直の姿勢となるように、シャフト２３の吸込口９側の端部をポンプ収納部７の内底面７ｃに固着させてあることで、帰還流路を成す上記隙間３３の幅を運転中において一定に保つことができる。これにより、帰還流路を通じて戻る冷媒の量は運転中に大きく変動することがなく、ポンプ性能が安定化する。また、羽根車６はポンプ収納部７の内底面７ｃに対して垂直に固定されるシャフト２３を中心として安定的に回転するので、上記隙間３３の幅を極力狭くして吸入口マウス部３０側に戻る冷媒の量を抑制し、ポンプ性能を向上させることができる。
【００３４】
なお、シャフト２３の吸込口９側の端部を、ポンプ収納部７の内底面７ｃに固着させるに際し、上記のような軸支持部２５への圧入という手段に拠らず、図３の変形例に示すように、このシャフト２３の吸込口９側の端部を、インサート成形によりポンプ収納部７の内底面７ｃ側に一体化させる構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の遠心ポンプの基本的構成を示す断面図である。
【図２】同上の要部拡大図である。
【図３】同上の変形例の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ポンプケース
６  羽根車
７  ポンプ収納部
７ｃ  内底面
９  吸込口
１１  吐出口
２２  軸受
２２ａ  端面
２３  シャフト
３２  スラスト軸受部
【図１】
2009007960.tif 000003
【図２】
2009007960.tif 000004
【図３】
2009007960.tif 000005