(57)【要約】【課題】ラジアル軸受とスラスト軸受間に液体による潤滑膜を確実に形成でき、冷却及び潤滑を良好に持続させること。【解決手段】軸体１６の内部に、一端が羽根車１４の吸込口３ａ側に臨んで開放され、他端が上記ラジアル軸受１５と上記スラスト軸受１７との摺接面４１に臨んで開放されたスリット状流路４０を形成したポンプ装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を給排する羽根車を内蔵したポンプ部と、ポンプ部が収納され上記流体を吸排する吸込口と吐出口とを備えたポンプケースと、上記羽根車を回転駆動するモータ部とを備え、羽根車の中心部に羽根車のラジアル荷重を受ける円筒状のラジアル軸受を取り付け、ラジアル軸受をポンプ部内に支持される軸体の外周面に回転自在に嵌め込みむと共に、ラジアル軸受に面して羽根車のスラスト荷重を受けるスラスト軸受を配置したポンプ装置であって、上記軸体の内部に、一端が羽根車の吸込口側に臨んで開放され、他端が上記ラジアル軸受と上記スラスト軸受との摺接面に臨んで開放されたスリット状流路を形成したことを特徴とするポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ装置に関し、詳しくはラジアル軸受とスラスト軸受間に液体による潤滑膜を確実に形成するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種のポンプ装置として、図３に示すように、流体を吸排する羽根車１４を内蔵したポンプ部５と、ポンプ部５を収納すると共に流体の吸込口３と吐出口４とを備えたポンプケース６と、羽根車１４を回転駆動するモータ部７（ロータ９、ステータ１０）とを備え、羽根車１４の中心部に羽根車１４のラジアル荷重を受ける円筒状のラジアル軸受１５を取り付け、ラジアル軸受１５をポンプ部５内に支持される軸体１６の外周面に回転自在に嵌め込んだ構造が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ところが上記特許文献１に見られる従来例では、吸込口３ａからの液体は回転する羽根車１４に設けた複数の羽根１３，１３…によって外周方向Ａへ圧送され、ポンプケース６の側面に設けた吐出口４からポンプ装置外部に吐出されるものであるが、このとき、羽根車１４の吸込口３ａ付近では負圧になるため、羽根車１４は軸体１６のスラスト方向（図３の上方）へ引っ張り荷重が加わる。そこでポンプケース６と羽根車１４との間に、スラスト荷重を受けるスラスト軸受１７を配置して、ラジアル軸受１５及びポンプケース６の磨耗を抑えるようにしている。
【０００４】
しかしながら、上記ラジアル軸受１５とスラスト軸受１７との摺接面４１に液体が潤滑膜を形成している間は磨耗が低減されるが、摩擦熱によって液体がなくなると磨耗を起こし、発熱によりポンプ寿命が低下する要因となる。
【０００５】
他の従来例として、ラジアル軸受を液体潤滑させて冷却及び潤滑させる流れの一部として、スラスト軸受も冷却及び潤滑する構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
ところがこの従来例では、高揚程・低流量の小型ポンプの場合、内部循環水の流れも遅く、しかも高揚程であるので、軸受の発熱や磨耗が生じやすく、ポンプ寿命を短くするという問題がある。
【特許文献１】特開２００５−４８６７５号公報
【特許文献２】特開平８−３０３３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、ラジアル軸受とスラスト軸受間に液体による潤滑膜を確実に形成でき、冷却及び潤滑を良好に持続させることができる長寿命のポンプ装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために本発明は、液体を給排する羽根車１４を内蔵したポンプ部５と、ポンプ部５が収納され上記流体を吸排する吸込口３と吐出口４とを備えたポンプケース６と、上記羽根車１４を回転駆動するモータ部７とを備え、羽根車１４の中心部に羽根車１４のラジアル荷重を受ける円筒状のラジアル軸受１５を取り付け、ラジアル軸受１５をポンプ部５内に支持される軸体１６の外周面に回転自在に嵌め込むと共に、ラジアル軸受１５に面して羽根車１４のスラスト荷重を受けるスラスト軸受１７を配置したポンプ装置であって、上記軸体１６の内部に、一端が羽根車１４の吸込口３ａ側に臨んで開放され、他端が上記ラジアル軸受１５と上記スラスト軸受１７との摺接面４１に臨んで開放されたスリット状流路４０を形成したことを特徴としている。
【０００９】
このような構成とすることで、羽根車１４の回転により吸込口３ａから吸い込まれた流体が外周方向Ａへ圧送される際に、その液体の一部が軸体１６の端部に開放されたスリット状流路４０内に、毛細管現象及び羽根車１４の回転による遠心力によって吸引され、さらにスリット状流路４０の他端からラジアル軸受１５とスラスト軸受１７との摺接面４１に向けて吐出される。これにより摺接面４１にはスリット状流路４０から吐出する液体による潤滑膜が常に形成されるようになるので、軸受１５，１７間の冷却及び潤滑が良好に行なわれ、発熱及び磨耗を確実に抑制できるようになる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、軸体の内部に形成したスリット状流路の他端をラジアル軸受とスラスト軸受との摺接面に臨んで開放したことにより、摺接面には液体による潤滑膜が常に形成されることとなり、発熱及び磨耗を確実に抑制できる結果、ポンプ寿命を長く延ばすことができるものである。
【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いて説明する。
【００１２】
図２は、遠心ポンプ１を利用した冷却循環装置の一例であり、リザーブタンク５０内の流体（冷媒、水又は不凍液）は遠心ポンプ１によって冷却器５２へ送られて、発熱部品５３の熱を奪うことで温度が上昇し、その後、放熱器５４へ送られて冷やされ、温度が低下した状態で配管５１を通ってリザーブタンク５０へ戻される。このような冷却循環装置は遠心ポンプ１により流体を循環させて発熱部品５３を冷却するものである。
【００１３】
図１（ａ）は本実施形態の遠心ポンプからなるポンプ装置１の一例を示しており、本体ケース２の上端には、流体を吸排するポンプ部５を内蔵するポンプケース６が配置されている。ポンプケース６には、吸込口３と吐出口４とが設けられ、吸込口３は図２のリザーブタンク５０の出側に配管接続され、吐出口４は図２の冷却器５２の入側に配管接続されている。ポンプケース６は例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等のプラスチックやステンレス等の金属で構成されている。
【００１４】
本体ケース２内には、ポンプ部５の駆動源となるモータ部７が収納されている。本体ケース２内には防水隔壁８が設けられ、例えばアルミニウム等の金属や耐熱性プラスチック等で構成される。
【００１５】
上記モータ部７は、磁界を発生させる円筒形状のステータ１０と、そのステータ１０を制御する制御部と、ステータ１０及び制御部の露出を防ぐ蓋１２とを備えている。ステータ１０及び制御部は防水隔壁８の外側に配置されている。
【００１６】
一方、ポンプ部５には、流体を吸排するための羽根車１４が内蔵されている。
【００１７】
羽根車１４は、例えばＰＰＳ等のプラスチック等で構成され、円板状の前面シュラウド２０と後面シュラウド２１とが複数の羽根（インペラ）１３，１３……を介して溶着されたものであり、羽根１３，１３……間の空間が流体通路７０となっている。
【００１８】
後面シュラウド２１の中心側には小径筒部２１ｂが突設され、この小径筒部２１ｂの内側に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ラジアル軸受１５が嵌入されており、ラジアル軸受１５の内側に円柱形状の軸体１６が挿入されている。この軸体１６は例えばステンレス等の金属で構成され、軸体１６の上端部がポンプケース６の軸支持部６ｂに回動自在に遊挿され、軸体１６の下端部が防水隔壁８の底部中央側の台座部２７の凹部２７ａに嵌着されて固定されている。
【００１９】
上記羽根車１４のラジアル軸受１５の軸方向の両端側にはそれぞれ、セラミック等からなる中空円板形状のスラスト軸受１７が摺接しており、羽根車１４の回転により生じるスラスト荷重をスラスト軸受１７にて受け止めるようにしている。
【００２０】
上記後面シュラウド２１の外周側には、羽根車１４の中心と同心円状の大径筒部２１ａが突設され、大径筒部２１ａの外周側に円筒形状のロータ９が一体に取り付けられている。このロータ９は防水隔壁８を挟んでモータ部７のステータ１０と対向配置されている。ロータ９の外面には永久磁石が固定されており、上記ステータ１０が発生させた磁界によりロータ９が回転駆動され、ロータ９と一体の後面シュラウド２１が回転することで、羽根車１４全体が回転駆動する仕組みとなっている。
【００２１】
上記羽根車１４の前面シュラウド２０の中心側には、ポンプケース６の吸込口３側に向けて突出する円筒状の吸入口マウス部２２が設けられている。吸入口マウス部２２の口径は、吸込口３の出口部よりも大きく形成されている。
【００２２】
ここで、本発明においては、羽根車１４のラジアル軸受１５が嵌め込まれる軸体１６の内部に、一端が羽根車１４の吸込口３ａ側に臨んで開放され、他端が上記ラジアル軸受１５と上記スラスト軸受１７との摺接面４１に臨んで開放されたスリット状流路４０が形成されている。このスリット状流路４０は、図１（ｂ）に示すように、軸体１６の軸方向から見て十字状に形成されている。これにより、スリット状流路４０の他端が周方向に９０°の間隔をおいて4箇所で開放され、ラジアル軸受１５とスラスト軸受１７間の摺接面４１に向かって均等に液体を吐出させるようにしている。
【００２３】
次に動作を説明する。ステータ１０に制御電流が印加されると、ステータ１０が磁界を発生させ、この磁界によりロータ９が回転駆動する。ロータ９が回転駆動すると、ロータ９と一体化された羽根車１４が回転駆動する。これにより吸込口３ａから流体が吸い込まれて、吸入口マウス部２２を通って羽根車１４内の流体通路７０に吸入されると共に回転する複数の羽根１３，１３……により外周方向Ａに向かう遠心力が付与されて、吐出口４から吐出される。
【００２４】
しかして、羽根１３，１３……の回転によって流体が外周方向Ａへ圧送される際に、吸込口３ａ側からの液体の一部が、毛細管現象及び羽根車１４の回転による遠心力によって、軸体１６の端部に設けたスリット状流路４０の一端から吸引されて、スリット状流路４０の他端からラジアル軸受１５とスラスト軸受１７との摺接面４１に向けて吐出される。これにより摺接面４１には液体による潤滑膜が常に形成されるようになるので、軸受１５，１７間の冷却及び潤滑が良好に行なわれ、ポンプの発熱及び磨耗を確実に抑制できるようになる。しかも羽根車１４の回転の増加に応じて遠心力が高くなるので、羽根車１４が高速回転するほど、スリット状流路４０からの液体の吐出流を早めることができるので発熱や磨耗を効率よく低減できるようになる。結果、ポンプ寿命を長く延ばすことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に用いる遠心ポンプの軸体の端部にスリット状流路を形成した場合の断面図、（ｂ）はスリット状流路を軸体の軸方向から見た図である。
【図２】遠心ポンプを利用した冷却循環装置の一例の説明図である。
【図３】従来例の説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
３  吸込口
３ａ  羽根車の吸込口
４  吐出口
５  ポンプ部
６  ポンプケース
７  モータ部
１４  羽根車
１５  ラジアル軸受
１７  スラスト軸受
４０  スリット状流路
４１  摺接面
【図１】
2009007961.tif 000003
【図２】
2009007961.tif 000004
【図３】
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