ポンプ
【課題】組立てが容易で長寿命の多段ヒューガル型のポンプを提供する。
【解決手段】２枚の羽根車１６、１７が直列に内蔵されたポンプ部と、液体の吸込口と吐出口が配置されたポンプケースと、ポンプ部を駆動するモータ部と、羽根車の互いに対向する側の一方の中心部に所定の内径と長さをもつ中空状の吐出側突起部２４及び吸込側突起部２６と、この吐出側突起部及び吸込側突起部と羽根車を貫通して前記羽根車を回転自在に支持する軸と、前記軸との間に液体を導入して摺動抵抗を低くするすべり軸受と、吐出側突起部及び吸込側突起部の表面に設けられた所定の幅と長さをもつ凸型嵌合部２４ａ、２６ａと、凸型嵌合部と嵌合する凹型嵌合部２５ａ、２５ｂを形成し、これら凸型嵌合部と凹型嵌合部を嵌合させて２枚の羽根車を一体に回転させる接続管２０と、前記接続管に形成され、この接続管の内部と連通する少なくとも一つの還流穴２８と、を備える。
【解決手段】２枚の羽根車１６、１７が直列に内蔵されたポンプ部と、液体の吸込口と吐出口が配置されたポンプケースと、ポンプ部を駆動するモータ部と、羽根車の互いに対向する側の一方の中心部に所定の内径と長さをもつ中空状の吐出側突起部２４及び吸込側突起部２６と、この吐出側突起部及び吸込側突起部と羽根車を貫通して前記羽根車を回転自在に支持する軸と、前記軸との間に液体を導入して摺動抵抗を低くするすべり軸受と、吐出側突起部及び吸込側突起部の表面に設けられた所定の幅と長さをもつ凸型嵌合部２４ａ、２６ａと、凸型嵌合部と嵌合する凹型嵌合部２５ａ、２５ｂを形成し、これら凸型嵌合部と凹型嵌合部を嵌合させて２枚の羽根車を一体に回転させる接続管２０と、前記接続管に形成され、この接続管の内部と連通する少なくとも一つの還流穴２８と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーターにより駆動され、液体を吸入して吐出する多段ヒューガル型のポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
常時満水状態を維持し循環して使用されることが多いポンプでは、軸シール部分から液漏れが発生する場合があり、このため羽根車が存在する通水部分とモーターが存在する駆動機構部分とを分離して、軸シール構造が設けられていない例えばキャンドモーターポンプが使用されている。
【０００３】
キャンドモーターポンプにおいては、隔壁内に羽根車と一体となったロータを収納し、これを軸シールせずに隔壁で密閉し、外部に設けたステータで発生する回転磁力を隔壁を介してロータのマグネットに作用させて駆動する構造となっている。
【０００４】
この他にも、モーターで円盤状や筒状のマグネットを回転させ、隔壁を介して内部のロータのマグネットと磁気結合させて回転駆動するマグネットカップリング式の電磁駆動ポンプが利用されている。
【０００５】
これらのキャンドモーターポンプやマグネットカップリング式の電磁駆動ポンプは、ポンプケース内の羽根車に対して電磁力で動力伝達して軸シール構造を有しないことからシールレスポンプと呼ばれている。
【０００６】
このようなシールレスポンプのなかで、近年、市場からは、高揚程、長寿命の小型ポンプが要望されている。
【０００７】
これを実現するためのポンプとして、軸が隔壁に固定され、その回りを永久磁石を配したロータと一体に形成された羽根車が回転する構造となっている軸が回転しない多段シールレスポンプが考えられるが、軸が回転しないために吐出側の羽根車の動力を吸込口側の羽根車に伝え、一体に回転するような構造にする必要が生じていた。
【０００８】
しかしながら、軸の構造により組立性、加工性等を考慮した様々な構造が採用されており、羽根車の伝達が軸によって行われるような軸回転タイプのマグネット駆動ポンプの場合は、羽根車の中心穴に平坦部を形成し、軸の外周面にはこの平坦部に沿った面取り部を設けており、羽根車の中心穴に３分割した軸を差込んで一体に回転するようになっている（例えば特許文献１参照）。
【０００９】
これにより比較的短い軸を直列に連結することにより長尺状の軸を形成でき、ひいてはポンプ自体のコストダウンを図ることができる。
【００１０】
また、２つの羽根車同士を固定する方法として、ネジ付キャップにより２つの羽根車を中間部で嵌脱自在に結合するポンプが提案されている（例えば特許文献２参照）。
【００１１】
これにより、解体をし易くし、保守点検時の利便性を向上させることができる。
【特許文献１】特開平１０−２３１７９３号公報
【特許文献２】特開昭５２−１４９６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、前記従来技術の特許文献１に記載のケースでは、軸に直接負荷がかかり、かつ回転トルクを必要とするため、振動や騒音が大きくなることがあった。
【００１３】
また、前記従来技術の特許文献２に記載のケースでは、比較的大型のポンプのみに適用される場合が多く、小型ポンプに採用するには、構造が複雑になってしまいコストアップにつながっていた。
【００１４】
そこで本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、組立てが容易で長寿命の多段ヒューガル型のポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るポンプは、上記目的を達成するために、液体を吸排する少なくとも２枚の羽根車がポンプ室を隔てる仕切板により挟まれて直列に内蔵されたポンプ部と、ポンプ部を収納し液体の吸込口と吐出口が配置されたポンプケースと、ポンプ部を駆動するモータ部と、前記羽根車の互いに対向する側の少なくとも一方の中心部に所定の内径と長さをもつ中空状の突起と、該突起と羽根車を貫通して前記羽根車を回転自在に支持する軸と、前記羽根車に固定され前記軸との間に液体を導入して摺動抵抗を低くするすべり軸受と、前記突起の表面に設けられた所定の幅と長さをもつ凸型の嵌合部と、前記凸型の嵌合部と嵌合する凹型の嵌合部を形成し、これら凸型の嵌合部と凹型の嵌合部を嵌合させて２枚の羽根車を一体に回転させる接続管と、前記接続管に形成され、この接続管の内部と連通する少なくとも一つの還流穴と、を備えたことを特徴としている。
【００１６】
この構成により、接続管で連結されることでポンプ部に内蔵された少なくとも２枚の羽根車が一体に回転するために、吐出口側の羽根車の動力を吸込口側の羽根車に確実に伝えることができ、また、還流穴によりすべり軸受と軸との間に液体を潤滑させてすべり軸受の磨耗を減らし、長寿命にできるという作用が達成できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、組立てが容易で長寿命の多段ヒューガル型のポンプを提供す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】
【００１８】
本実施の形態のポンプは、液体を吸排する少なくとも２枚の羽根車がポンプ室を隔てる仕切板により挟まれて直列に内蔵されたポンプ部と、ポンプ部を収納し液体の吸込口と吐出口が配置されたポンプケースと、ポンプ部を駆動するモータ部と、前記羽根車の互いに対向する側の少なくとも一方の中心部に所定の内径と長さをもつ中空状の突起と、該突起と羽根車を貫通して前記羽根車を回転自在に支持する軸と、前記羽根車に固定され前記軸との間に液体を導入して摺動抵抗を低くするすべり軸受と、前記突起の表面に設けられた所定の幅と長さをもつ凸型の嵌合部と、前記凸型の嵌合部と嵌合する凹型の嵌合部を形成し、これら凸型の嵌合部と凹型の嵌合部を嵌合させて２枚の羽根車を一体に回転させる接続管と、前記接続管に形成され、この接続管の内部と連通する少なくとも一つの還流穴と、を備えている。
【００１９】
これにより、ポンプ部に内蔵された少なくとも２枚の羽根車が一体に回転するために、ロータと一体に構成された吐出口側の羽根車の動力を吸込口側の羽根車に確実に伝えることができ、また、還流穴により各羽根車のすべり軸受と軸との間に液体を潤滑させてすべり軸受の磨耗を減らし組立てが容易で長寿命の多段ヒューガル型のポンプを提供できる。
【００２０】
また、前記還流穴は、軸と垂直方向に複数配置してもよい。これにより、すべり軸受と軸間の液体の潤滑流量が増え、高速回転時でもすべり軸受の磨耗を減らし長寿命にすることができる。
【００２１】
また、前記還流穴は、軸から均等な角度で配置してもよい。これにより、還流穴出口による圧力の不均一がもたらす羽根車の振動を抑制することができる。
【００２２】
また、前記還流穴は、仕切板の下流側に配置してもよい。これにより、すべり軸受と軸との隙間及び接続管内に滞留し還流穴から排出される気体を、前記羽根車に誘導して吐出側から排出することができる。
【００２３】
そして、前記接続管の内部には、下流側の羽根車側から還流穴に向かって前記滑り軸受に滞留した気体を排出するガイドリブを配置してもよい。これにより、すべり軸受と軸との隙間及び接続管内に滞留した気体を還流穴へ導き、さらに効率よく気体を排出することができる。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明を適用した具体的な実施例について図面を用いて詳細に説明する。
【００２５】
（実施例１）
図１および図２に示すように、ポンプ１の上側には液体の吸込口２と吐出口３が設けられ液体を吸排するポンプ部４を内蔵した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からなるポンプケース５が配置されている。
【００２６】
下側にはポンプ１の駆動源となるモータ部６を収納し、モータ部６とポンプ部４を隔離してポンプ部４からモータ部６への液体の浸入を防止するためのアルミ等の金属や耐熱性プラスチック等からなる防水隔壁７が配置されている。
【００２７】
モータ部６は、磁界を発生させる円筒形状のステータ８と、そのステータ８を制御する制御基板９と、ステータ８および制御基板９を保護するために注入され硬化した樹脂１０と、樹脂１０の露出を防ぐ蓋１１とから構成されていて、ステータ８は防水隔壁７の凹状部７Ａの内側に取り付けられている。
【００２８】
ステータ８の下側には、例えばホールセンサやトランジスタ等の電子部品１２、１３を備えた制御基板９が取り付けられている。
【００２９】
一方、ポンプ部４は、ポンプ室１Ａ内に設けられ、ステータ８が発生させた磁界により回転駆動され永久磁石等からなる円筒形状のロータ１４があり、そのロータ１４と一体に表面に取り付けられた複数の羽根１５が形成されている。
【００３０】
また、ポンプ部４は、図３に示すように、その複数の羽根１５により液体を吸排するＰＰＳ等のプラスチック等からなる同じく円筒形状の吐出側羽根車１６と、同じくＰＰＳ等のプラスチック等からなる円筒形状の吸込側羽根車１７と、を有している。吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７には、互いに対向する側の中心部に所定の内径と長さを持つ中空状（円筒形状）の突起である吐出側突起部２４と吸込側突起部２６とが設けられている。この吐出側突起部２４の外周壁には、後述する接続管２０に形成された凹型嵌合部２５ａと嵌合する凸型嵌合部２４ａが設けられている。同じく吸込側突起部２６の外周壁には、接続管２０に形成された凹型嵌合部２５ｂと嵌合する凸型嵌合部２６ａが設けられている。
【００３１】
吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７を仕切る円盤形状の仕切板１８があり、吸込側羽根車１７から円周方向に排出された水を吐出側羽根車１６の中央吸込み口へ導水するガイド羽根１９ａ、外周切欠き口１９ｂを備えたＰＰＳ等のプラスチック等からなる案内羽根１９が配置されている。
【００３２】
吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７の間には、その吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７を連結するＰＰＳ等のプラスチック等からなる円筒形状の接続管２０が配置されている。接続管２０には、後述するすべり軸受２１と軸２２との隙間に液体を潤滑させてすべり軸受２１の摩耗を減らす環流穴２８と、上下の羽根車１６、１７を連結する凹型嵌合部２５ａ、２５ｂと、すべり軸受２１に滞留した気体を環流穴２８へ導いて排出するガイドリブ２７とが設けられている。
【００３３】
吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７の回転方向中心部には、焼成カーボン或いはモールドカーボンなど摺動性の良い材料からなるすべり軸受２１が一体に構成されていて、ロータ１４と、吐出側羽根車１６および吸込側羽根車１７を回転自在に支持するステンレスやセラミック等の高硬度材料からなる円柱形状の軸２２が配置されている。
【００３４】
そして、軸２２の両側には、すべり軸受２１と摺接するセラミック等からなる中空円板形状の軸受板２３が取り付けられている。
【００３５】
さらに、ロータ１４は、防水隔壁７を介してステータ８と対向するように設置されている。
【００３６】
ここで、図３に示すように、吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７との接続（連結）方法について説明する。
【００３７】
吐出側羽根車１６の仕切板１８より下流側に配置した吐出側突起部２４には均等な角度で配置された凸型嵌合部２４ａと、吸込側羽根車１７の吸込側突起部２６には均等な角度で配置された凸型嵌合部２６ａとが設けられている。一方、接続管２０には、一端部を前記凸型嵌合部２４ａの形状に合わせて且つ凹部の深さを凸型嵌合部２４ａよりも浅くした溝形状の凹型嵌合部２５ａと、他端部を凸型嵌合部２６ａの形状に合わせた凹型嵌合部２５ｂとが設けられている。また、この接続管２０の管内壁には、凹型嵌合部２５ｂから内部中心方向へ頂点部分の内径が軸２２よりも大きくなるようにしたすり鉢状のガイドリブ２７を一体に構成している。本実施例では、ガイドリブ２７を各凹型嵌合部２５ｂと同じく４つ形成している。
【００３８】
吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７とを連結させるには、まず吐出側羽根車１６の凸型嵌合部２４ａに接続管２０の凹型嵌合部２５ａを挿入する。次に、仕切板１８と案内羽根１９を防水隔壁７へ固定した後、接続管２０の凹型嵌合部２５ｂに吸込側羽根車１７の凸型嵌合部２６ａを挿入する。
【００３９】
これにより、吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７とが接続管２０によって連結され、ロータ１４と一体に構成された吐出側羽根車１６の動力を吸込側羽根車１７に伝えて一体に回転させることができる。
【００４０】
以上の構成において、本実施例１におけるポンプの動作を、図１及び図４を用いて説明する。
【００４１】
ポンプ１において制御基板９により制御されたステータ８が回転磁界を発生させると、その回転磁界によりロータ１４が回転駆動される。
【００４２】
ロータ１４が回転駆動されると、ロータ１４と一体に形成された吐出側羽根車１６が同じく回転駆動され、接続管２０により連結された吸込側羽根車１７が回転駆動されることでポンプ１が駆動される。
【００４３】
ポンプ１が駆動されると、液体はポンプ１の上部側面に設置された吸込口２よりポンプ部４内の吸込側羽根車１７に吸込まれる。
【００４４】
吸込まれた液体は、回転する吸込側羽根車１７の表面に形成された複数の羽根１５により円周方向へ増圧され、案内羽根１９の周囲に設けられたガイド羽根１９ａにより外周切欠き口１９ｂに導水される。外周切欠き口１９ｂに導水された液体は、案内羽根１９と仕切り板１８により区切られた空間内を増圧されたまま吐出側羽根車１６の中心部である吸込み側へ導水される。
【００４５】
吐出側羽根車１６に吸込まれた液体は、吐出側羽根車１６の表面に形成された複数の羽根１５により円周方向へさらに増圧され、側面に配置された吐出口３よりポンプ１外へ吐出される。
【００４６】
このとき、すべり軸受２１底部すなわち吐出側羽根車１６の裏側の圧力Ｐ３より吐出側羽根車１６の中心部の圧力Ｐ１が低いために、図４に示すように、吐出側羽根車１６の裏側、すべり軸受２１、接続管２０、還流穴２８を通る液体の流れが発生する。また、還流穴２８から出てくる流体の圧力Ｐ２は吐出側羽根車１６の裏側の圧力Ｐ３よりも還流穴２８までの流路による圧力損失分だけ低下したものであり、Ｐ１≠Ｐ２である。したがって、図４（ｂ）に示すように、回転方向に対して均等に還流穴２８を配置することで図４（ｃ）に示したような不均一に配置したものより回転方向における圧力のバランスをとることができ、羽根車の振動を抑制できる。また、吐出側羽根車１６のすべり軸受２１及び接続管２０に溜まっている気体Ｋは、ガイドリブ２７により還流穴２８へ誘導され還流穴２８より排出されるので、すべり軸受２１内には常に液体で潤滑させることができる。
【００４７】
以上のように本実施例１によれば、ポンプ部４に内蔵された少なくとも２枚の羽根車１６、１７が一体に回転するために、ロータ１４と一体に構成された吐出側羽根車１６の動力を吸込側羽根車１７に確実に伝えることができ、還流穴２８により各羽根車１６、１７のすべり軸受２１と軸２２との間に液体を潤滑させてすべり軸受２１の磨耗を減らし組立てが容易で長寿命の多段ヒューガルポンプを提供することができる。
【００４８】
また、還流穴２８は、仕切板１８の下流側に配置し、接続管２０には内部に吸込側羽根車１７から還流穴２８に向かってすべり軸受２１に滞留した気体Ｋを排出するガイドリブ２７を配置したので、すべり軸受２１と軸２２との隙間及び接続管２０内に滞留した気体を還流穴２８へ導き、還流穴２８から排出される気体Ｋを吐出側羽根車１６に誘導して吐出口３から効率よく排出することができる。
【００４９】
なお、以上の実施例において、接続管２０と吐出側羽根車１６及び吸込側羽根車１７とはそれぞれ別体としたが、接続管２０と吐出側羽根車１６または吸込側羽根車１７のどちらかと一体に構成すればさらに組立て性が向上する。
【００５０】
また、ガイドリブ２７の形状は、軸受２１及び接続管２０内の気体Ｋを排出しやすい構造であればどのような形状でもよく図示した形状には限らない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明のポンプは、例えば燃料電池装置や冷却装置等に使用される様々なポンプへの態用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施例１に示すポンプの断面図である。
【図２】実施例１に示すポンプの分解斜視図である。
【図３】実施例１に示す羽根車と接続管の分解斜視図である。
【図４】（ａ）は実施例１に示す接続管の軸方向断面図、（ｂ）は同回転方向断面図、（ｃ）は還流穴を不均一に配置した接続管の回転方向断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ ポンプ
２ 吸込口
３ 吐出口
４ ポンプ部
５ ポンプケース
６ モータ部
７ 防水隔壁
８ ステータ
９ 制御基板
１０ 樹脂
１１ 蓋
１２、１３ 電子部品
１４ ロータ
１５ 羽根
１６ 吐出側羽根車
１７ 吸込側羽根車
１８ 仕切板
１９ 案内羽根
１９ａ ガイド羽根
１９ｂ 外周切欠き口
２０ 接続管
２１ すべり軸受
２２ 軸
２３ 軸受け板
２４ 吐出側突起部
２４ａ、２６ａ 凸型嵌合部
２５ａ、２５ｂ 凹型嵌合部
２６ 吸込側突起部
２７ ガイドリブ
２８ 還流穴
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーターにより駆動され、液体を吸入して吐出する多段ヒューガル型のポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
常時満水状態を維持し循環して使用されることが多いポンプでは、軸シール部分から液漏れが発生する場合があり、このため羽根車が存在する通水部分とモーターが存在する駆動機構部分とを分離して、軸シール構造が設けられていない例えばキャンドモーターポンプが使用されている。
【０００３】
キャンドモーターポンプにおいては、隔壁内に羽根車と一体となったロータを収納し、これを軸シールせずに隔壁で密閉し、外部に設けたステータで発生する回転磁力を隔壁を介してロータのマグネットに作用させて駆動する構造となっている。
【０００４】
この他にも、モーターで円盤状や筒状のマグネットを回転させ、隔壁を介して内部のロータのマグネットと磁気結合させて回転駆動するマグネットカップリング式の電磁駆動ポンプが利用されている。
【０００５】
これらのキャンドモーターポンプやマグネットカップリング式の電磁駆動ポンプは、ポンプケース内の羽根車に対して電磁力で動力伝達して軸シール構造を有しないことからシールレスポンプと呼ばれている。
【０００６】
このようなシールレスポンプのなかで、近年、市場からは、高揚程、長寿命の小型ポンプが要望されている。
【０００７】
これを実現するためのポンプとして、軸が隔壁に固定され、その回りを永久磁石を配したロータと一体に形成された羽根車が回転する構造となっている軸が回転しない多段シールレスポンプが考えられるが、軸が回転しないために吐出側の羽根車の動力を吸込口側の羽根車に伝え、一体に回転するような構造にする必要が生じていた。
【０００８】
しかしながら、軸の構造により組立性、加工性等を考慮した様々な構造が採用されており、羽根車の伝達が軸によって行われるような軸回転タイプのマグネット駆動ポンプの場合は、羽根車の中心穴に平坦部を形成し、軸の外周面にはこの平坦部に沿った面取り部を設けており、羽根車の中心穴に３分割した軸を差込んで一体に回転するようになっている（例えば特許文献１参照）。
【０００９】
これにより比較的短い軸を直列に連結することにより長尺状の軸を形成でき、ひいてはポンプ自体のコストダウンを図ることができる。
【００１０】
また、２つの羽根車同士を固定する方法として、ネジ付キャップにより２つの羽根車を中間部で嵌脱自在に結合するポンプが提案されている（例えば特許文献２参照）。
【００１１】
これにより、解体をし易くし、保守点検時の利便性を向上させることができる。
【特許文献１】特開平１０−２３１７９３号公報
【特許文献２】特開昭５２−１４９６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、前記従来技術の特許文献１に記載のケースでは、軸に直接負荷がかかり、かつ回転トルクを必要とするため、振動や騒音が大きくなることがあった。
【００１３】
また、前記従来技術の特許文献２に記載のケースでは、比較的大型のポンプのみに適用される場合が多く、小型ポンプに採用するには、構造が複雑になってしまいコストアップにつながっていた。
【００１４】
そこで本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、組立てが容易で長寿命の多段ヒューガル型のポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るポンプは、上記目的を達成するために、液体を吸排する少なくとも２枚の羽根車がポンプ室を隔てる仕切板により挟まれて直列に内蔵されたポンプ部と、ポンプ部を収納し液体の吸込口と吐出口が配置されたポンプケースと、ポンプ部を駆動するモータ部と、前記羽根車の互いに対向する側の少なくとも一方の中心部に所定の内径と長さをもつ中空状の突起と、該突起と羽根車を貫通して前記羽根車を回転自在に支持する軸と、前記羽根車に固定され前記軸との間に液体を導入して摺動抵抗を低くするすべり軸受と、前記突起の表面に設けられた所定の幅と長さをもつ凸型の嵌合部と、前記凸型の嵌合部と嵌合する凹型の嵌合部を形成し、これら凸型の嵌合部と凹型の嵌合部を嵌合させて２枚の羽根車を一体に回転させる接続管と、前記接続管に形成され、この接続管の内部と連通する少なくとも一つの還流穴と、を備えたことを特徴としている。
【００１６】
この構成により、接続管で連結されることでポンプ部に内蔵された少なくとも２枚の羽根車が一体に回転するために、吐出口側の羽根車の動力を吸込口側の羽根車に確実に伝えることができ、また、還流穴によりすべり軸受と軸との間に液体を潤滑させてすべり軸受の磨耗を減らし、長寿命にできるという作用が達成できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、組立てが容易で長寿命の多段ヒューガル型のポンプを提供す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】
【００１８】
本実施の形態のポンプは、液体を吸排する少なくとも２枚の羽根車がポンプ室を隔てる仕切板により挟まれて直列に内蔵されたポンプ部と、ポンプ部を収納し液体の吸込口と吐出口が配置されたポンプケースと、ポンプ部を駆動するモータ部と、前記羽根車の互いに対向する側の少なくとも一方の中心部に所定の内径と長さをもつ中空状の突起と、該突起と羽根車を貫通して前記羽根車を回転自在に支持する軸と、前記羽根車に固定され前記軸との間に液体を導入して摺動抵抗を低くするすべり軸受と、前記突起の表面に設けられた所定の幅と長さをもつ凸型の嵌合部と、前記凸型の嵌合部と嵌合する凹型の嵌合部を形成し、これら凸型の嵌合部と凹型の嵌合部を嵌合させて２枚の羽根車を一体に回転させる接続管と、前記接続管に形成され、この接続管の内部と連通する少なくとも一つの還流穴と、を備えている。
【００１９】
これにより、ポンプ部に内蔵された少なくとも２枚の羽根車が一体に回転するために、ロータと一体に構成された吐出口側の羽根車の動力を吸込口側の羽根車に確実に伝えることができ、また、還流穴により各羽根車のすべり軸受と軸との間に液体を潤滑させてすべり軸受の磨耗を減らし組立てが容易で長寿命の多段ヒューガル型のポンプを提供できる。
【００２０】
また、前記還流穴は、軸と垂直方向に複数配置してもよい。これにより、すべり軸受と軸間の液体の潤滑流量が増え、高速回転時でもすべり軸受の磨耗を減らし長寿命にすることができる。
【００２１】
また、前記還流穴は、軸から均等な角度で配置してもよい。これにより、還流穴出口による圧力の不均一がもたらす羽根車の振動を抑制することができる。
【００２２】
また、前記還流穴は、仕切板の下流側に配置してもよい。これにより、すべり軸受と軸との隙間及び接続管内に滞留し還流穴から排出される気体を、前記羽根車に誘導して吐出側から排出することができる。
【００２３】
そして、前記接続管の内部には、下流側の羽根車側から還流穴に向かって前記滑り軸受に滞留した気体を排出するガイドリブを配置してもよい。これにより、すべり軸受と軸との隙間及び接続管内に滞留した気体を還流穴へ導き、さらに効率よく気体を排出することができる。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明を適用した具体的な実施例について図面を用いて詳細に説明する。
【００２５】
（実施例１）
図１および図２に示すように、ポンプ１の上側には液体の吸込口２と吐出口３が設けられ液体を吸排するポンプ部４を内蔵した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からなるポンプケース５が配置されている。
【００２６】
下側にはポンプ１の駆動源となるモータ部６を収納し、モータ部６とポンプ部４を隔離してポンプ部４からモータ部６への液体の浸入を防止するためのアルミ等の金属や耐熱性プラスチック等からなる防水隔壁７が配置されている。
【００２７】
モータ部６は、磁界を発生させる円筒形状のステータ８と、そのステータ８を制御する制御基板９と、ステータ８および制御基板９を保護するために注入され硬化した樹脂１０と、樹脂１０の露出を防ぐ蓋１１とから構成されていて、ステータ８は防水隔壁７の凹状部７Ａの内側に取り付けられている。
【００２８】
ステータ８の下側には、例えばホールセンサやトランジスタ等の電子部品１２、１３を備えた制御基板９が取り付けられている。
【００２９】
一方、ポンプ部４は、ポンプ室１Ａ内に設けられ、ステータ８が発生させた磁界により回転駆動され永久磁石等からなる円筒形状のロータ１４があり、そのロータ１４と一体に表面に取り付けられた複数の羽根１５が形成されている。
【００３０】
また、ポンプ部４は、図３に示すように、その複数の羽根１５により液体を吸排するＰＰＳ等のプラスチック等からなる同じく円筒形状の吐出側羽根車１６と、同じくＰＰＳ等のプラスチック等からなる円筒形状の吸込側羽根車１７と、を有している。吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７には、互いに対向する側の中心部に所定の内径と長さを持つ中空状（円筒形状）の突起である吐出側突起部２４と吸込側突起部２６とが設けられている。この吐出側突起部２４の外周壁には、後述する接続管２０に形成された凹型嵌合部２５ａと嵌合する凸型嵌合部２４ａが設けられている。同じく吸込側突起部２６の外周壁には、接続管２０に形成された凹型嵌合部２５ｂと嵌合する凸型嵌合部２６ａが設けられている。
【００３１】
吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７を仕切る円盤形状の仕切板１８があり、吸込側羽根車１７から円周方向に排出された水を吐出側羽根車１６の中央吸込み口へ導水するガイド羽根１９ａ、外周切欠き口１９ｂを備えたＰＰＳ等のプラスチック等からなる案内羽根１９が配置されている。
【００３２】
吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７の間には、その吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７を連結するＰＰＳ等のプラスチック等からなる円筒形状の接続管２０が配置されている。接続管２０には、後述するすべり軸受２１と軸２２との隙間に液体を潤滑させてすべり軸受２１の摩耗を減らす環流穴２８と、上下の羽根車１６、１７を連結する凹型嵌合部２５ａ、２５ｂと、すべり軸受２１に滞留した気体を環流穴２８へ導いて排出するガイドリブ２７とが設けられている。
【００３３】
吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７の回転方向中心部には、焼成カーボン或いはモールドカーボンなど摺動性の良い材料からなるすべり軸受２１が一体に構成されていて、ロータ１４と、吐出側羽根車１６および吸込側羽根車１７を回転自在に支持するステンレスやセラミック等の高硬度材料からなる円柱形状の軸２２が配置されている。
【００３４】
そして、軸２２の両側には、すべり軸受２１と摺接するセラミック等からなる中空円板形状の軸受板２３が取り付けられている。
【００３５】
さらに、ロータ１４は、防水隔壁７を介してステータ８と対向するように設置されている。
【００３６】
ここで、図３に示すように、吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７との接続（連結）方法について説明する。
【００３７】
吐出側羽根車１６の仕切板１８より下流側に配置した吐出側突起部２４には均等な角度で配置された凸型嵌合部２４ａと、吸込側羽根車１７の吸込側突起部２６には均等な角度で配置された凸型嵌合部２６ａとが設けられている。一方、接続管２０には、一端部を前記凸型嵌合部２４ａの形状に合わせて且つ凹部の深さを凸型嵌合部２４ａよりも浅くした溝形状の凹型嵌合部２５ａと、他端部を凸型嵌合部２６ａの形状に合わせた凹型嵌合部２５ｂとが設けられている。また、この接続管２０の管内壁には、凹型嵌合部２５ｂから内部中心方向へ頂点部分の内径が軸２２よりも大きくなるようにしたすり鉢状のガイドリブ２７を一体に構成している。本実施例では、ガイドリブ２７を各凹型嵌合部２５ｂと同じく４つ形成している。
【００３８】
吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７とを連結させるには、まず吐出側羽根車１６の凸型嵌合部２４ａに接続管２０の凹型嵌合部２５ａを挿入する。次に、仕切板１８と案内羽根１９を防水隔壁７へ固定した後、接続管２０の凹型嵌合部２５ｂに吸込側羽根車１７の凸型嵌合部２６ａを挿入する。
【００３９】
これにより、吐出側羽根車１６と吸込側羽根車１７とが接続管２０によって連結され、ロータ１４と一体に構成された吐出側羽根車１６の動力を吸込側羽根車１７に伝えて一体に回転させることができる。
【００４０】
以上の構成において、本実施例１におけるポンプの動作を、図１及び図４を用いて説明する。
【００４１】
ポンプ１において制御基板９により制御されたステータ８が回転磁界を発生させると、その回転磁界によりロータ１４が回転駆動される。
【００４２】
ロータ１４が回転駆動されると、ロータ１４と一体に形成された吐出側羽根車１６が同じく回転駆動され、接続管２０により連結された吸込側羽根車１７が回転駆動されることでポンプ１が駆動される。
【００４３】
ポンプ１が駆動されると、液体はポンプ１の上部側面に設置された吸込口２よりポンプ部４内の吸込側羽根車１７に吸込まれる。
【００４４】
吸込まれた液体は、回転する吸込側羽根車１７の表面に形成された複数の羽根１５により円周方向へ増圧され、案内羽根１９の周囲に設けられたガイド羽根１９ａにより外周切欠き口１９ｂに導水される。外周切欠き口１９ｂに導水された液体は、案内羽根１９と仕切り板１８により区切られた空間内を増圧されたまま吐出側羽根車１６の中心部である吸込み側へ導水される。
【００４５】
吐出側羽根車１６に吸込まれた液体は、吐出側羽根車１６の表面に形成された複数の羽根１５により円周方向へさらに増圧され、側面に配置された吐出口３よりポンプ１外へ吐出される。
【００４６】
このとき、すべり軸受２１底部すなわち吐出側羽根車１６の裏側の圧力Ｐ３より吐出側羽根車１６の中心部の圧力Ｐ１が低いために、図４に示すように、吐出側羽根車１６の裏側、すべり軸受２１、接続管２０、還流穴２８を通る液体の流れが発生する。また、還流穴２８から出てくる流体の圧力Ｐ２は吐出側羽根車１６の裏側の圧力Ｐ３よりも還流穴２８までの流路による圧力損失分だけ低下したものであり、Ｐ１≠Ｐ２である。したがって、図４（ｂ）に示すように、回転方向に対して均等に還流穴２８を配置することで図４（ｃ）に示したような不均一に配置したものより回転方向における圧力のバランスをとることができ、羽根車の振動を抑制できる。また、吐出側羽根車１６のすべり軸受２１及び接続管２０に溜まっている気体Ｋは、ガイドリブ２７により還流穴２８へ誘導され還流穴２８より排出されるので、すべり軸受２１内には常に液体で潤滑させることができる。
【００４７】
以上のように本実施例１によれば、ポンプ部４に内蔵された少なくとも２枚の羽根車１６、１７が一体に回転するために、ロータ１４と一体に構成された吐出側羽根車１６の動力を吸込側羽根車１７に確実に伝えることができ、還流穴２８により各羽根車１６、１７のすべり軸受２１と軸２２との間に液体を潤滑させてすべり軸受２１の磨耗を減らし組立てが容易で長寿命の多段ヒューガルポンプを提供することができる。
【００４８】
また、還流穴２８は、仕切板１８の下流側に配置し、接続管２０には内部に吸込側羽根車１７から還流穴２８に向かってすべり軸受２１に滞留した気体Ｋを排出するガイドリブ２７を配置したので、すべり軸受２１と軸２２との隙間及び接続管２０内に滞留した気体を還流穴２８へ導き、還流穴２８から排出される気体Ｋを吐出側羽根車１６に誘導して吐出口３から効率よく排出することができる。
【００４９】
なお、以上の実施例において、接続管２０と吐出側羽根車１６及び吸込側羽根車１７とはそれぞれ別体としたが、接続管２０と吐出側羽根車１６または吸込側羽根車１７のどちらかと一体に構成すればさらに組立て性が向上する。
【００５０】
また、ガイドリブ２７の形状は、軸受２１及び接続管２０内の気体Ｋを排出しやすい構造であればどのような形状でもよく図示した形状には限らない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明のポンプは、例えば燃料電池装置や冷却装置等に使用される様々なポンプへの態用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施例１に示すポンプの断面図である。
【図２】実施例１に示すポンプの分解斜視図である。
【図３】実施例１に示す羽根車と接続管の分解斜視図である。
【図４】（ａ）は実施例１に示す接続管の軸方向断面図、（ｂ）は同回転方向断面図、（ｃ）は還流穴を不均一に配置した接続管の回転方向断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ ポンプ
２ 吸込口
３ 吐出口
４ ポンプ部
５ ポンプケース
６ モータ部
７ 防水隔壁
８ ステータ
９ 制御基板
１０ 樹脂
１１ 蓋
１２、１３ 電子部品
１４ ロータ
１５ 羽根
１６ 吐出側羽根車
１７ 吸込側羽根車
１８ 仕切板
１９ 案内羽根
１９ａ ガイド羽根
１９ｂ 外周切欠き口
２０ 接続管
２１ すべり軸受
２２ 軸
２３ 軸受け板
２４ 吐出側突起部
２４ａ、２６ａ 凸型嵌合部
２５ａ、２５ｂ 凹型嵌合部
２６ 吸込側突起部
２７ ガイドリブ
２８ 還流穴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吸排する少なくとも２枚の羽根車がポンプ室を隔てる仕切板により挟まれて直列に内蔵されたポンプ部と、ポンプ部を収納し液体の吸込口と吐出口が配置されたポンプケースと、ポンプ部を駆動するモータ部と、前記羽根車の互いに対向する側の少なくとも一方の中心部に所定の内径と長さをもつ中空状の突起と、該突起と羽根車を貫通して前記羽根車を回転自在に支持する軸と、前記羽根車に固定され前記軸との間に液体を導入して摺動抵抗を低くするすべり軸受と、前記突起の表面に設けられた所定の幅と長さをもつ凸型の嵌合部と、前記凸型の嵌合部と嵌合する凹型の嵌合部を形成し、これら凸型の嵌合部と凹型の嵌合部を嵌合させて２枚の羽根車を一体に回転させる接続管と、前記接続管に形成され、この接続管の内部と連通する少なくとも一つの還流穴と、を備えたことを特徴とするポンプ。
【請求項２】
請求項１記載のポンプであって、
前記還流穴は、前記軸と垂直方向に複数配置した
ことを特徴とするポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載のポンプであって、
前記還流穴は、前記軸から均等な角度で配置された
ことを特徴とするポンプ。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一つに記載のポンプであって、
前記還流穴は、前記仕切板の下流側に配置された
ことを特徴とするポンプ。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか一つに記載のポンプであって、
前記接続管の内部には、下流側の羽根車側から前記還流穴に向かって前記すべり軸受に滞留した気体を排出するガイドリブが配置された
ことを特徴とするポンプ。
【請求項１】
液体を吸排する少なくとも２枚の羽根車がポンプ室を隔てる仕切板により挟まれて直列に内蔵されたポンプ部と、ポンプ部を収納し液体の吸込口と吐出口が配置されたポンプケースと、ポンプ部を駆動するモータ部と、前記羽根車の互いに対向する側の少なくとも一方の中心部に所定の内径と長さをもつ中空状の突起と、該突起と羽根車を貫通して前記羽根車を回転自在に支持する軸と、前記羽根車に固定され前記軸との間に液体を導入して摺動抵抗を低くするすべり軸受と、前記突起の表面に設けられた所定の幅と長さをもつ凸型の嵌合部と、前記凸型の嵌合部と嵌合する凹型の嵌合部を形成し、これら凸型の嵌合部と凹型の嵌合部を嵌合させて２枚の羽根車を一体に回転させる接続管と、前記接続管に形成され、この接続管の内部と連通する少なくとも一つの還流穴と、を備えたことを特徴とするポンプ。
【請求項２】
請求項１記載のポンプであって、
前記還流穴は、前記軸と垂直方向に複数配置した
ことを特徴とするポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載のポンプであって、
前記還流穴は、前記軸から均等な角度で配置された
ことを特徴とするポンプ。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一つに記載のポンプであって、
前記還流穴は、前記仕切板の下流側に配置された
ことを特徴とするポンプ。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか一つに記載のポンプであって、
前記接続管の内部には、下流側の羽根車側から前記還流穴に向かって前記すべり軸受に滞留した気体を排出するガイドリブが配置された
ことを特徴とするポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−７５５１２（Ｐ２００８−７５５１２Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５４３９５（Ｐ２００６−２５４３９５）
【出願日】平成１８年９月２０日（２００６．９．２０）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２０日（２００６．９．２０）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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