(57)【要約】【課題】軸受板により軸受及びポンプ収納部の内底面を防止でき、また単純な構造となってポンプの小型化及び低コスト化を実現でき、しかも軸受と軸受板の対向面間で磨耗が生じることを防止でき、ポンプの長寿命化を実現できる遠心ポンプを提供することを課題とする。【解決手段】ポンプケース１にポンプ収納部７とポンプ収納部７に開口する吸込口９及び吐出口１１を形成する。ポンプ収納部７に羽根車６を収納する。羽根車６の中心に設けた軸受２２をポンプ収納部７に設けた軸体２３により回転自在に軸支する。羽根車６を軸体２３を中心に回転駆動する駆動手段を設ける。軸受２２の吸込口９側の端面とこれに対向するポンプ収納部７の内底面７ｃとの間に軸受板２６ｂを配置する。軸受板２６ｂと軸受２２の互いの対向面のうち少なくともいずれか一方の面に羽根車６の回転方向ａと交差する方向に伸びる動圧発生用溝３２を形成する。【選択図】図１
2009007957.tif 000002
【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ポンプ収納部に開口する吸込口及び吐出口を形成し、ポンプ収納部に羽根車を収納し、羽根車の中心に設けた軸受をポンプ収納部に設けた軸体により回転自在に軸支し、羽根車を軸体を中心に回転駆動する駆動手段を設け、前記軸受の吸込口側の端面とこれに対向するポンプ収納部の内底面との間に軸受板を配置し、軸受板と軸受の互いの対向面のうち少なくともいずれか一方の面に動圧発生用溝を形成して成ることを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項２】
前記動圧発生用溝を軸受板又は軸受の外周部にのみ形成して成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ポンプ収納部に開口する吸込口及び吐出口を形成し、ポンプ収納部に羽根車を収納し、駆動手段により羽根車を回転することで、吸込口から流体を吸い込むと共にこの流体を吐出口から吐出する遠心ポンプが知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
この種の遠心ポンプには、例えば図１に示すように羽根車６の中心に設けた軸受２２をポンプ収納部７に設けた軸体２３により回転自在に軸支し、ステータ１３により羽根車６を回転駆動するものがある。このポンプは、駆動時に羽根車６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７の吸込口９の近傍部分が負圧となり、軸体２３に対して軸方向に支持されていない羽根車６が吸込口９側に移動し、これにより軸受２２の端面が対向するポンプ収納部７の内底面７ｃに摺動して軸受２２やポンプ収納部７の内底面７ｃが磨耗する恐れがある。このため従来では図１のように軸受２２の端面とポンプ収納部７の内底面７ｃとの間に軸受板２６ｂを配置し、該軸受板２６ｂで羽根車６の軸受２２を受けるようにしている。
【０００４】
しかし、上記軸受板２６ｂを設けたとしても、ポンプの出力を大きくした場合や流体の温度変化により流体の粘度が低下する等した場合には、軸受２２の端面と軸受板２６ｂの間で磨耗が生じ、特に軸受２２の磨耗はポンプ寿命を低下させる大きな要因となる。
【０００５】
また特許文献１は、駆動手段により回転駆動する回転軸と共に回転し且つ回転軸の軸方向に移動自在となった多段の羽根車を備え、各羽根車の軸方向の軸受として、各羽根車に設けた回転軸受と、該回転軸受を受けるポンプ収納部の内面に設けた固定軸受を設け、回転軸受と固定軸受の対向面には動圧発生用溝を形成している。しかし、このものは羽根車をポンプ収納部に設けた軸体に対して回転自在に設けたものではなく、また、羽根車に別途回転軸受を設ける必要があり、構造が複雑でポンプが大型化し、またコストも増す。
【特許文献１】特開平０７−１０３１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、軸受板により軸受及びポンプ収納部の内底面の磨耗を防止でき、また単純な構造でポンプの小型化及び低コスト化を実現でき、しかも軸受と軸受板の対向面間で磨耗が生じることを防止でき、ポンプの長寿命化を実現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】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明に係る遠心ポンプは、ポンプケース１にポンプ収納部７とポンプ収納部７に開口する吸込口９及び吐出口１１を形成し、ポンプ収納部７に羽根車６を収納し、羽根車６の中心に設けた軸受２２をポンプ収納部７に設けた軸体２３により回転自在に軸支し、羽根車６を軸体２３を中心に回転駆動する駆動手段を設け、前記軸受２２の吸込口９側の端面とこれに対向するポンプ収納部７の内底面７ｃとの間に軸受板２６ｂを配置し、軸受板２６ｂと軸受２２の互いの対向面のうち少なくともいずれか一方の面に動圧発生用溝３２を形成して成ることを特徴とする。このように、軸受２２の吸込口９側の端面とこれに対向するポンプ収納部７の内底面７ｃとの間に軸受板２６ｂを配置することで、ポンプ駆動時においてポンプ収納部７の吸込口９近傍が負圧となって、羽根車６が軸方向における吸込口９側に移動した場合に、軸受板２６ｂにより羽根車６の軸受２２を受けて羽根車６を軸方向において支持でき、これにより軸受２２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できる。しかも、軸受板２６ｂと軸受２２の互いの対向面３３、３４のうち少なくともいずれか一方の面に動圧発生用溝３２を形成しているので、上記のように吸込口９付近の負圧により羽根車６が吸込口９側へ移動して、回転する羽根車６に設けた軸受２２とこれに対向する軸受板２６ｂとが接近した場合には、回転する軸受２２と軸受板２６ｂの対向面３３、３４間に動圧発生用溝３２の作用により動圧を発生させ、これにより羽根車６の回転により生じるスラスト荷重を軽減できて、軸受２２と軸受板２６ａの対向面３３、３４間で磨耗が生じることを防止できる。
【０００８】
また、前記動圧発生用溝３２を軸受板２６ｂ又は軸受２２の外周部にのみ形成することが好ましい。動圧発生用溝３２を形成していない軸受板２６ｂ又は軸受２２の内周部（即ち平坦面３６部分）を対向する軸受２２又は軸受板２６ｂの内周部に接触させて確実に支持できる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明では、ポンプ駆動時においてポンプ収納部の吸込口近傍が負圧となって、羽根車が軸体の軸方向における吸込口側に移動した場合に、軸受板により羽根車の軸受を受けて羽根車を軸方向において支持でき、これにより軸受及びポンプ収納部の内底面が磨耗することを防止できる。また、この場合、羽根車の軸受板によって受け止められる部分を羽根車をラジアル方向に支持する軸受で兼用することができ、羽根車に別途スラスト荷重を受けるための受部を設ける必要がなく、単純な構造となってポンプの小型化及び低コスト化を実現できる。しかも、軸受板と軸受の互いの対向面のうち少なくともいずれか一方の面に動圧発生用溝を形成しているので、上記のように吸込口付近の負圧により羽根車が吸込口側へ移動して回転する羽根車に設けた軸受とこれに対向する軸受板とが接近した場合には、回転する軸受と軸受板の対向面間に動圧発生用溝の作用により動圧を発生させ、これにより羽根車の回転により生じるスラスト荷重を軽減して、軸受と軸受板の対向面間で磨耗が生じることを防止でき、ポンプを長寿命化できる。
【００１０】
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、動圧発生用溝を形成していない軸受板又は軸受の内周部を対向する軸受又は軸受板の内周部に接触させて確実に支持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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に本実施形態の遠心ポンプの一例を示す。この遠心ポンプは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におけるポンプとして利用され、水や不凍液等の冷媒液を循環するために用いられる。なお、以下の説明では遠心ポンプの羽根車６の軸方向（即ち軸体２３の軸方向）の一方を上方、反対側の他方を下方として説明する。
【００１２】
外郭を構成するポンプケース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の上開口を水密的に閉塞する蓋体３とで構成してあり、凹部４の内面と蓋体３とで囲まれた空間であるポンプ収納部７に羽根車６が収納される。即ち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、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の下面で構成される。
【００１３】
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の中央部から開口してポンプ収納部７に連通し、この吸込流路８の他端開口で吸込口９を構成している。なお、吸込流路８の吸込口９と反対側の端部は外部配管に接続される接続口を構成する。
【００１４】
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の上端部の周方向の一部から開口してポンプ収納部７に連通し、この吐出流路１０の他端開口で吐出口１１を構成している。なお、吐出流路１０の吐出口１１と反対側の端部は外部配管に接続される接続口を構成する。
【００１５】
ケース本体２の下面には収納凹所１２を形成している。収納凹所１２の上部には内周が凹部４の周壁で構成される環状のステータ用凹部１４を形成してあり、ステータ用凹部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。収納凹所１２の下部にはステータ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は収納凹所１２の下開口に設けた蓋１６によって閉塞されている。制御部１５は例えばトランスやトランジスタ等の電子部品を備えている。
【００１６】
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等のプラスチックで構成され、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、羽根１９、１９間の空間が流体通路２０となっている。
【００１７】
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放射状に延設され、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ａに対して後傾するように湾曲している。
【００１８】
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の回転中心となる軸体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。
【００１９】
軸体２３は円柱形状で例えばステンレス等の金属で形成される。軸体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、図２に示すように蓋体３の吸込口９の中央に形成されてポンプ収納部７の内底面７ｃを構成する部分（蓋体３から突設したボスの端面部）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には軸体２３の吸込口９側の端部である上端部をわずかな隙間を介して挿入してあり、この状態で軸体２３はポンプケース１に支持されている。
【００２０】
羽根車６の軸受２２の両端面とこれに対向するポンプ収納部７の内底面７ｂ、７ｃとの間には、セラミック等からなる円環状の軸受板２６ａ、２６ｂを配置している。各軸受板２６ａ、２６ｂの中央孔には前記軸体２３の上端部及び下端部を回転自在に挿通してあり、各軸受板２６ａ、２６ｂで羽根車６の回転により生じるスラスト荷重（軸方向の荷重）を受けて、ポンプ収納部７の内底面７ｂと軸受２２の間、及び内底面７ｃ（詳しくは軸支持部２５の周縁部）と軸受２２の間で磨耗が生じることを防止する。また、羽根車６の軸受板２６ａ、２６ｂによって受けられる部分は羽根車６をラジアル方向において支持する軸受２２で構成されるため、羽根車６に別途スラスト荷重を受けるための受部を設ける必要がなく、単純な構造となってポンプの小型化及び低コスト化を実現できる。
【００２１】
上記後面シュラウド１８の外周側には、羽根車６の中心と同心円状の大径筒部２７が突設され、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の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に戻して吸込口９側と反対側の圧力バランスを調節する。
【００２２】
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側に向けて突出して吸込口９に対向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。
【００２３】
次に動作を説明する。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。
【００２４】
ここで、本発明の遠心ポンプにあっては、図３に示すように軸受板２６ｂと軸受２２の互いの対向面３３、３４のうち少なくともいずれか一方の面３３（又は３４）に羽根車６の回転方向ａと交差する方向に伸びる動圧発生用溝３２を形成している。
【００２５】
図３では軸受板２６ｂ又は軸受２２の円環状の対向面３３又は３４に中心側から外周側に向けて放射状に伸びる羽根部３５を複数一体に突設し、隣り合う羽根部３５間に形成された溝で動圧発生用溝３２を構成している。この動圧発生用溝３２は軸受板２６ｂ又は軸受２２の周方向に複数設けてあり、各動圧発生用溝３２は軸受板２６ｂ又は軸受２２の中心側から外周側に向かうほど羽根車６の回転方向ａに対して前側に位置するように湾曲している。また、各動圧発生用溝３２はその一端が軸受板２６ｂ又は軸受２２の外周側に開口し、また軸受板２６ｂ又は軸受２２の中心側に行く程徐々に溝幅が狭くなっている。
【００２６】
上記のように、軸受板２６ｂと軸受２２の互いの対向面３３、３４のうち少なくともいずれか一方の面３３（又は３４）に羽根車６の回転方向ａと交差する方向に伸びる動圧発生用溝３２を形成することで、以下の利点を有している。
【００２７】
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、羽根車６が軸方向における吸込口９側に移動し、回転する羽根車６に設けた軸受２２とこれに対向する軸受板２６ｂとが接近するが、この時、回転する軸受２２と軸受板２６ｂの対向面３３、３４間には動圧発生用溝３２の作用により流体の動圧が発生し、これにより軸受２２には軸方向の吸込口９と反対側に向かう力が付与される。これにより羽根車６の回転により生じるスラスト荷重が軽減され、しかして軸受板２６ｂと軸受２２が対向面３３、３４同士が非接触の状態で回転することとなる。従って、ポンプの出力を大きくした時にも軸受２２と軸受板２６ｂの対向面３３、３４間で磨耗が生じることを防止でき、ポンプの長寿命化を実現できるものである。
【００２８】
次に上記とは異なる他例の遠心ポンプについて説明する。なお上記一例と同一の構成については同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。図３の例では各動圧発生用溝３２を中央の孔から外周部に至るまで形成したが、本例では図４に示すように動圧発生用溝３２を軸受板２６ｂ又は軸受２２の外周部にのみ形成している。
【００２９】
図４では軸受板２６ｂの対向面３３又は軸受２２の対向面３４の内周部を軸体２３に対して垂直な平坦面３６を形成すると共に、外周部分が平坦面３６よりも一段低くなっている。この外周部分には軸受板２６ｂ又は軸受２２の中心側から外周側に向けて放射状に伸びる羽根部３５を複数一体に突設し、隣り合う羽根部３５間に形成された溝で動圧発生用溝３２を構成している。動圧発生用溝３２は軸受板２６ｂ又は軸受２２の周方向に複数設けてあり、各動圧発生用溝３２は、例えば軸受板２６ｂに設ける場合は中心側から外周側に向かうほど羽根車６の回転方向ａに対して後側に、軸受２２に設ける場合は中心側から外周側に向かうほど羽根車６の回転方向ａに対して前側に位置するように湾曲している。各動圧発生用溝３２はその一端が軸受板２６ｂ又は軸受２２の外周側に開口すると共に他端が閉塞され、また軸受板２６ｂ又は軸受２２の中心側に行く程徐々に溝幅が狭くなっている。なお、動圧発生用溝３２を構成する各羽根部３５は羽根車６の軸方向において平坦面３６よりも一段低くなっている。
【００３０】
このように本例の遠心ポンプにあっては、軸受板２６又は軸受２２の外周部に動圧発生用溝３２を形成することで、動圧発生用溝３２の作用により軸受２２と軸受板２６ｂの対向面３３、３４間に磨耗が生じることを防止できる。また、流体の温度変化により流体の粘度が低下する等して、動圧発生用溝３２により生じる流体の動圧が不安定になっても、動圧発生用溝３２を形成していない軸受板２６ｂ又は軸受２２の内周部（即ち平坦面３６部分）を対向する軸受２２又は軸受板２６ｂの内周部に接触させて確実に支持できる。
【００３１】
なお、図示は省略するが、上記図３及び図４の各例における動圧発生用溝３２は軸受板２６ｂと軸受２２の互いの対向面３３、３４のうち、軸受板２６ｂの対向面３３にのみ設けても良いし、軸受２２の対向面３４にのみ設けても良いし、両対向面３３、３４に設けても良い。また、各例における動圧発生用溝３２は軸受板２６ｂ又は軸受２２の中心側から外周側に向かうほど羽根車６の回転方向ａに対して前側に位置するように湾曲させたが、これに限定されるものではなく、動圧発生用溝３２は既述の動圧が発生するように羽根車６の回転方向ａと交差する方向に伸びてあれば良い。また、上記各例では羽根車６を一段だけ設けたが、特許文献１のように羽根車を多段に設けた遠心ポンプにも適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【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】同上の吸込口近傍の拡大図である。
【図３】同上の動圧発生用溝を形成した軸受板又は軸受の平面図である。
【図４】他例の動圧発生用溝を形成した軸受板又は軸受を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  ポンプケース
６  羽根車
７  ポンプ収納部
９  吸込口
１１  吐出口
２２  軸受
２３  軸体
２６ｂ  軸受板
３２  動圧発生用溝
【図１】
2009007957.tif 000003
【図２】
2009007957.tif 000004
【図３】
2009007957.tif 000005
【図４】
2009007957.tif 000006