(57)【要約】【課題】軸受とポンプ収納部の内底面との間で磨耗が生じることを防止でき、簡単な構造でポンプの小型化及び低コスト化を実現でき、流体の粘度変化の影響を受けることなく、軸受の端面とポンプ収納部の内底面の間の軸受板が傾いて軸受に偏磨耗が生じたり、軸受板ががたついて軸受が磨耗することを確実に防止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とポンプ収納部７の内底面７ｃとの間に緩衝材３２を介在させる。【選択図】図１
2009007958.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、該軸受板とポンプ収納部の内底面との間に緩衝材を介在させて成ることを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項２】
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、該軸受板とポンプ収納部の内底面との間に軸受板に対して吸込口側と反対側にばね力を付与するためのばねを介在させて成ることを特徴とする遠心ポンプ。
【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、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。なお、図１は本発明の遠心ポンプであって軸受２２と軸受板２６ｂの間には緩衝材３２を設けているが、従来の遠心ポンプにあってはこの緩衝材３２は設けていない。
【０００４】
ところで、従来の遠心ポンプのように軸受板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の端面とポンプ収納部７の内底面７ｃの間の軸受板２６ｂが傾いて軸受２２に偏磨耗が生じたり、軸受板２６ｂががたついて軸受２２が磨耗する恐れがあり、この軸受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てある。しかし、この特許文献１に示す遠心ポンプは、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、構造が複雑となってポンプが大型化し、またコストも増す。
【０００６】
また特許文献１の回転軸受と固定軸受との対向面には動圧発生用溝を形成し、ポンプ駆動時において動圧発生用溝で発生する流体の動圧により羽根車のスラスト荷重が回転軸受を介してポンプ収納部の内面側に加わり難くなるが、このように流体の動圧を利用した場合には流体が温度変化して流体の粘度が変わった場合に動圧が不安定となり、回転軸受と固定軸受の間に生じる磨耗を確実に防止できない恐れがある。
【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】
【０００７】
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、軸受とポンプ収納部の内底面との間で磨耗が生じることを防止でき、簡単な構造でポンプの小型化及び低コスト化を実現でき、流体の粘度変化の影響を受けることなく、軸受の端面とポンプ収納部の内底面の間の軸受板が傾いて軸受に偏磨耗が生じたり、軸受板ががたついて軸受が磨耗することを確実に防止できる遠心ポンプを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明の請求項１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１０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、該軸受板２６ｂとポンプ収納部７の内底面７ｃとの間に緩衝材３２を介在させ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とポンプ収納部７の内底面７ｃとの間に緩衝材３２を介在させることで、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とが接触して吸込口９側に押圧された時に、軸受板２６ｂとこれに対向するポンプ収納部７の内底面７ｃとで緩衝材３２が圧縮されることとなり、この場合、緩衝材３２の弾性復帰力により軸受板２６ｂを軸受２２の端面に押圧して面接触で密着させることができる。
【０００９】
また、本発明の請求項２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、該軸受板２６ｂとポンプ収納部７の内底面７ｃとの間に軸受板２６ｂに対して吸込口９側と反対側にばね力を付与するためのばね３３を介在させ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とポンプ収納部７の内底面７ｃとの間に軸受板２６ｂに対して吸込口９側と反対側にばね力を付与するためのばね３３を介在させることで、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とが接触して吸込口９側に押圧された時に、軸受板２６ｂにはばね３３の弾性復帰力が働いて吸込口９と反対側へのばね力が付与され、これにより軸受板２６を軸受２２の端面に押圧して面接触で密着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することで、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、これにより軸受とポンプ収納部の内底面との間で磨耗が生じ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、簡単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、軸受板とポンプ収納部の内底面との間に緩衝材を介在させることで、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触して吸込口側に押圧された時に、軸受板とこれに対向するポンプ収納部の内底面とで緩衝材が圧縮されることとなり、この場合、緩衝材の弾性復帰力により軸受板が軸受の端面に押圧されて面接触で密着することとなり、この結果、軸受の端面とポンプ収納部の内底面の間の軸受板が傾いて軸受に偏磨耗が生じたり、軸受板ががたついて軸受が磨耗することを防止できる。また、このように緩衝材を用いることで、流体の粘度変化の影響を受けることなく、安定して軸受の磨耗を防止できる。
【００１１】
また請求項２に係る発明では、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することで、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、これにより軸受とポンプ収納部の内底面との間で磨耗が生じ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、簡単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、軸受板とポンプ収納部の内底面との間に軸受板に対して吸込口側と反対側にばね力を付与するためのばねを介在させることで、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触して吸込口側に押圧された時に、軸受板にはばねの弾性復帰力が働いて吸込口と反対側へのばね力が付与され、これにより軸受板が軸受の端面に押圧して面接触で密着することとなり、この結果、軸受の端面とポンプ収納部の内底面の間の軸受板が傾いて軸受に偏磨耗が生じたり、軸受板ががたついて軸受が磨耗することを防止できる。また、このようにばねを用いることで、流体の粘度変化の影響を受けることなく、安定して軸受の磨耗を防止できる。
【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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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の回転方向に対して後傾するように湾曲している。
【００１９】
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。
【００２０】
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２５ａ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。
【００２１】
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、簡単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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
ここで、本発明の遠心ポンプにあっては、図２に示すように軸受板２６ｂとポンプ収納部７の内底面７ｃとの間にゴム等の弾性を有する材質で形成された緩衝材３２を介在させている。緩衝材３２は軸受板２６ｂと同様に板状且つ円環状に形成され、中央の孔には軸受板２６ｂを挿通した軸体２３の上端部が挿通されている。なお、緩衝材３２は軸体２３が挿通するだけで他部材に固着していないものとするが、後述のように羽根車６が吸込口９側に移動した場合には一方の面である上面が軸支持部２５を構成する穴２５ａの周縁部と面接触し、且つ他方の面である下面が軸受板２６ｂの吸込口９側の面と面接触するように設定されているものとする。なお、緩衝材３２の上面や下面を軸支持部２５を構成する穴２５ａの周縁部又は軸受２２の端面に固着しても良いものとする。
【００２６】
軸受板２６ｂとポンプ収納部７の内底面７ｃとの間に緩衝材３２を介在させることで、以下の利点を有している。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とが接触して吸込口９側に押圧され、この時、軸受板２６ｂとこれに対向するポンプ収納部７の内底面７ｃとで緩衝材３２が圧縮されることとなる。そして、この場合、緩衝材３２の弾性復帰力により軸受板２６ｂが軸受２２の端面に押圧されて面接触で密着することとなり、これによりポンプ収納部７の内底面７ｃにかかる羽根車６のスラスト荷重を低減できると共に、軸受２２の端面とポンプ収納部７の内底面７ｃの間の軸受板２６ｂが傾いて軸受２２に偏磨耗が生じたり、軸受板２６ｂががたついて軸受２２が磨耗することを防止できる。また、このように緩衝材３２を用いることで、流体の粘度変化の影響を受けることなく、安定して軸受２２の磨耗を防止できる。また、この緩衝材３２は軸受板２６ｂに面で接触させて羽根車６のスラスト荷重を均一に受けることができ、後述のばね３３を設けた場合と比較して、軸受板２６ｂのがたつきを一層防止でき、また軸受板２６ｂが傾くことによる軸受２２の偏磨耗も一層防止できる。
【００２７】
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２の例では軸受２２の磨耗を防止する手段として緩衝材３２を用いたが、本例では図３に示すように緩衝材３２に代えてばね３３を利用している。
【００２８】
図３に示すようにポンプ収納部７の内底面７ｃの中央には軸支持部２５に代えて下方に開口する穴３４ａからなるばね収納部３４を形成している。ばね収納部３４にはコイルばね３３を収納してあり、該ばね３３にはばね収納部３４に挿入した軸体２３の上端部を挿入している。ばね３３は軸受板２６ｂに下方（吸込口９と反対側）に向けてばね力を付与するものである。なお、ばね３３はばね収納部３４の底面と軸受板２６ｂとの間に圧縮状態で配設されるものとするが、羽根車６が吸込口９側に移動した場合にのみ上記下方へのばね力が軸受板２６ｂに付与されるものであっても良い。
【００２９】
即ち本例の遠心ポンプにおいては、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とが接触して吸込口９側に押圧され、この時、軸受板２６ｂとばね収納部３４の底面との間でばね３３が圧縮される。そして、この時、軸受板２６ｂにはばね３３の弾性復帰力が働いて下方（吸込口９と反対側）へのばね力が付与され、これによりポンプ収納部７の内底面７ｃにかかる羽根車６のスラスト荷重を低減できると共に、軸受板２６ｂが軸受２２の端面に押圧して面接触で密着することとなり、これにより軸受２２の端面とポンプ収納部７の内底面７ｃの間の軸受板２６ｂが傾いて軸受２２に偏磨耗が生じたり、軸受板２６ｂががたついて軸受２２が磨耗することを防止できる。また、このようにばね３３を用いることで、流体の粘度変化の影響を受けることなく、安定して軸受２２の磨耗を防止できる。
【００３０】
なお、上記図２及び図３に示す各例では羽根車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ものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【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】他例の遠心ポンプの吸込口近傍の拡大図である。
【符号の説明】
【００３２】
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
２３  軸体
２６ｂ  軸受板
３２  緩衝材
３３  ばね
【図１】
2009007958.tif 000003
【図２】
2009007958.tif 000004
【図３】
2009007958.tif 000005