軸受部材及びポンプ
【課題】軸受の脱離を確実に防止できる軸受部材及びポンプを提供すること。
【解決手段】ポンプ装置１に用いられるポンプ５は、回転軸６及び軸受部材５０が貫通する貫通孔３７に形成された固定溝（溝部）３８と、回転軸６に固定されるスリーブ５１、固定溝３８に係合する軸受部（軸受）５２、及び、固定溝３８の内径としめしろを有し、ポンプケース３０と同一材料で形成された止め輪５３を有する軸受部材５０と、を備え、固定溝３８に軸受部５２を係合後、固定溝３８に止め輪５３をしまりばめで嵌合することで形成されている。
【解決手段】ポンプ装置１に用いられるポンプ５は、回転軸６及び軸受部材５０が貫通する貫通孔３７に形成された固定溝（溝部）３８と、回転軸６に固定されるスリーブ５１、固定溝３８に係合する軸受部（軸受）５２、及び、固定溝３８の内径としめしろを有し、ポンプケース３０と同一材料で形成された止め輪５３を有する軸受部材５０と、を備え、固定溝３８に軸受部５２を係合後、固定溝３８に止め輪５３をしまりばめで嵌合することで形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受部材及びポンプに関し、特に軸受の固定に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液体を供給するポンプには、回転軸とポンプケースとの摺動により発生する磨耗や齧り付き等を防止、及び、回転軸の回転ブレを防止するために、軸受部材を用いて、ポンプケースに回転軸を摺動可能に支持する方法がられている。このような軸受部材は、ポンプケースに固定され、ＳｉＣ、樹脂及びセラミック等により形成された軸受と、回転軸に固定されたスリーブとにより構成されている。このような軸受部材をポンプに用い、回転軸のスリーブとポンプケースの軸受とを摺動させることで、回転軸をポンプケースに軸支（支持）することが可能となる。
【０００３】
このような軸受をポンプケースへ固定する方法は、軸受を接着剤や充填剤を用いてポンプケースに密着固定する方法や、ゴム剤等の樹脂（合成樹脂を含む）等によりモールドして固定する方法が知られている。これらのような軸受の一例として、摺動面をセラミックにより形成されたセラミック軸受が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
このように軸受部材は、軸受を接着剤や充填剤等でポンプケースに密着固定することで、軸受の脱離及び回転軸との供回りを防止する。
【特許文献１】特開平０５−０６５９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したような軸受部材では、次のような問題があった。即ち、接着剤や充填剤を用いてポンプケースに軸受を固定する方法では、接着剤や充填剤の塗布が不十分であると、軸受は、ポンプケースから脱離する虞や回転軸と供回りする虞がある。このような軸受の脱離は軸心方向に軸受が移動しておこるため、軸受とスリーブとは離間することとなる。このため、スリーブとポンプケースとの間に隙間が発生し、回転軸の軸支機能の損失に陥る虞がある。また、軸受の供回りが発生すると、スリーブ、軸受及びポンプケース等の構成品が互いに摺動し、偏摩耗（摩耗）する虞がある。これらの軸支機能の損失や摩耗が発生すると、回転軸が芯ブレを伴って回転することがある。このような芯ブレを伴った回転軸の回転や軸支機能の損失は、回転軸及び軸受部材を含む各構成品に通常使用では印加されない異常な負荷が加わり、ポンプの破損となるおそれがある。
【０００６】
接着剤を用いて軸受をポンプケースに固定する方法では、使用目的、液質及び液温等のポンプの使用条件及び使用環境によっては、使用可能な接着剤が限定される。さらに、異種材料を接着剤にて固定するのは困難であることもある。また、軸受の交換やポンプケースの破棄時等に、ポンプケースと軸受との分別が困難であり、作業性が悪い。
【０００７】
ゴム等により軸受の表面をモールドしてポンプケースに固定する方法では、軸受をポンプケースに固定するためのゴムの成型が困難であり、また、経年変化によるゴムの劣化により、ポンプケースから脱離する虞もある。
【０００８】
また、接着剤、充填剤及びゴムのモールドにより軸受をポンプケースに固定する方法は、組立時の作業性が悪く、組立工程の増加や組立時間の増大にもなる。
【０００９】
そこで本発明は、軸受部材及びポンプに関し、特に軸受の脱離を確実に防止できるものを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の軸受部材及びポンプは次のように構成されている。
【００１１】
回転体を挿入させる挿入孔、及び、この挿入孔の前記回転体に対向する内周縁部に設けられた底部を有する円環状の溝部を有するケーシングに組み込まれた軸受部材において、前記回転体の外周に嵌合されたスリーブと、一方の端面が前記底部に対向して前記溝部に係合され、その内周面が前記スリーブの外周面と摺接する円筒状の軸受と、前記溝部の前記軸受の他方の端部側に嵌合される止め輪と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
モータにより回転駆動可能に接続された回転軸と、この回転軸の回転に追従して回転可能に固定されたインペラと、このインペラを収納するとともに、前記回転軸を貫通させる貫通孔、及び、この貫通孔の前記回転軸に対向する内周縁部に設けられた底部を有する円環状の溝部を有するポンプケースと、前記回転軸の外周に嵌合されたスリーブ、その一方の端面が前記底部に対向して前記溝部に係合され、その内周面が前記スリーブの外周面と摺接する円筒状の軸受、及び、前記溝部の前記軸受の他方の端部側に嵌合される止め輪を具備する軸受部材と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、軸受の脱離を確実に防止することが可能な軸受部材及びポンプを提供するが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態に関わる軸受部材５０を用いたポンプ装置１の一部切欠を示す側面図、図２は同軸受部材５０を用いたポンプ５の構成を示す拡大断面図、図３は同軸受部材５０の構成を示す断面図、図４は同軸受部材５０の構成を示す上面図である。なお、図１中Ｆは水の流れを、Ｊはポンプケース３０の収納部を、Ｋはポンプケース３０の流水路を、それぞれ示している。
【００１５】
図１に示すようにポンプ装置１は、例えば、縦型の多段ポンプであり、使用流体は水等が用いられる。このような、ポンプ装置１は、モータ２と、このモータ２に接続された第１連結部材３と、第１連結部材３に接続された第２連結部材４と、この第２連結部材４に接続されたポンプ５と、モータ２に第１連結部材３及び第２連結部材４を介して接続され、ポンプ５の一部を構成する回転軸（回転体）６と、を備えている。
【００１６】
モータ２は、モータの回転力を外部に伝達可能な回転軸であるモータ軸２ａを有するＤＣモータが用いられる。
【００１７】
第１連結部材３は、円筒状の軸受ケース１１と、この軸受ケース１１内に設けられた第１継手１２と、この第１継手１２を軸支する複数（図１中３つ）の軸受１３と、軸受１３を軸受ケース１１に固定させる固定具１４と、を備えている。
【００１８】
第１継手１２は、２つの異なる外径を有する円筒体に形成されており、モータ２側に大径部が、ポンプ５側に小径部が配置されるよう、軸受ケース１１内に収納されている。第１継手１２は、その大径部側でモータ軸２ａを少なくとも回転方向に固定可能に形成されている。第１継手１２は、第１継手１２の回転を駆動体、ここでは後述する第２連結部材４の第２継手１６に伝達可能な伝達部１５を小径部側に有している。
【００１９】
第２連結部材４は、第２継手１６と、この第２継手１６をその内部に収納する継手ケース１７と、を備えている。
第２継手１６は、例えば、ボルト等により一対の半円筒部材を一体に結合することで円筒状に組立可能に形成されている。また、第２継手１６は、円筒状に組立てることで、伝達部１５及び回転軸６を固定可能に形成されている。なお、ここで、第２継手１６による伝達部１５及び回転軸６の固定方法は、例えば、伝達部１５にキーを、第２継手１６の一方にキー溝を設け、キーにより固定するとともに、第２継手１６の他方及び回転軸６にそれぞれ孔部を設けてピンにより固定する方法等でよい。なお、このような固定方法は適宜設定可能である。
【００２０】
継手ケース１７は、モータ２に軸受ケース１１を介してボルトＢにより固定可能に形成されている。また、継手ケース１７は、回転軸６が貫通するとともに、継手ケース１７と回転軸６との間には、回転軸６が回転摺動可能なメカニカルシールが設けられている。
【００２１】
ポンプ５は、回転軸６と、この回転軸６に固定された複数のインペラ２０と、インペラ２０をそれぞれ覆う（収納する）とともに、互いに積層された複数のポンプケース（ケーシング）３０と、インペラ２０及びポンプケース３０の間に設けられたライナリング４０と、回転軸６及びポンプケース３０の間に設けられた軸受部材５０とを備えている。
【００２２】
また、ポンプ５は、最下段のポンプケース３０に接続され、吸込口６１及び吐出口６２を形成する流路カバー６０と、複数のポンプケース３０の外周を覆うとともに、ポンプケース３０の最上段から吐出口６２まで流路を形成する円筒状の吐出流路部６４とを備えている。なお、流路カバー６０の吸込口６１は、ポンプケース３０への流路を形成しており、吐出口６２は、最下段のポンプケース３０とは、流路が遮断されている。
【００２３】
インペラ２０は、例えばステンレスや樹脂等で形成され、インペラ２０の外周側に設けられた吐出口２１と、インペラ２０の一方の主面側（図１中下方）に設けられた吸込口２２と、を有している。
【００２４】
ポンプケース３０は、例えばステンレスで形成され、上側底部３０ａ及び下側底部３０ｂを有する二重底の椀状、且つ、その中心側が後述する貫通口３５及び貫通孔３７により開口して形成されている。ポンプケース３０は、ポンプケース３０の側面及び上側底部３０ａにより形成され、その内部がインペラ２０を収納する収納部Ｊと、上側底部３０ａ下面及び下側底部３０ｂ上面との間に設けられた隙間であって、且つ、収納部の中心側からポンプケース３０の外周方向へ開口して形成される流水路Ｋと、を備えている。また、ポンプケース３０は、流水路Ｋのポンプケース３０の外周側から内周側へ延設され、上側底部３０ａ及び下側底部３０ｂを連続させることで、水の流れを案内する複数の仕切壁３０ｃを備えている。
【００２５】
このようなポンプケース３０は、ポンプケース３０を積層し接続させた際に、ポンプケース３０の収納部Ｊから、次段のポンプケース３０の流水路Ｋの仕切壁３０ｃ間を介して次段のポンプケース３０の収納部Ｊへと連続する水の流れＦを形成する。
【００２６】
また、ポンプケース３０は、ポンプケース３０の上面に設けられた凸状接続部３２と下面側外周部に設けられた凹状接続部３３とを備えている。ポンプケース３０は、上下に隣り合う凸状接続部３２と凹状接続部３３とを接続させることでポンプケース３０を複数段接続可能に形成されている。また、ポンプケース３０の凸状接続部３２の内周部には、シール溝３４が設けられており、このシール溝３４に樹脂製のＯリングＳが装着されている。
【００２７】
ポンプケース３０は、収納部Ｊと流水路Ｋとの間の上側底部３０ａに設けられ、収納部Ｊに配置されたインペラ２０の吸込口２２の外周面と所定の隙間により離間する貫通口３５と、貫通口３５の内周縁部に設けられ、ライナリング４０が設けられる円環状の嵌合溝３６とを備えている。また、ポンプケース３０は、回転軸６及び軸受部材５０を貫通（挿入）する貫通孔（挿入孔）３７と、貫通孔３７の内周縁部に形成され、後述する軸受部５２が固定される固定溝（溝部）３８が設けられている。なお、固定溝３８は、例えば、貫通孔３７を収納部Ｊ側から切削加工することで、底部３８ａを有する円筒状の溝に形成されている。即ち、貫通孔３７の内周面は、底部３８ａの内周面となる。
【００２８】
下側底部３０ｂは、その中心側であって、貫通孔３７の周囲に設けられ、収納部Ｊ側（上方）に突出することで、固定溝３８の内周面を構成する突出部３０ｄを有している。この突出部３０ｄは、その上端が後述する軸受け５２及び止め輪５３を組み合わせた高さと略同一の高さに形成されるとともに、下側底部３０ｂから突出部３０ｄ上端まで滑らかな曲線で連続して形成されている。
【００２９】
ライナリング４０は、嵌合溝３６に配置され、樹脂やＣＡＣ系の銅合金等により形成された円環状のライナリング本体４１と、このライナリング本体４１を覆うとともに、嵌合溝３６に圧入可能に形成されたカバー４２とを備えている。
【００３０】
ライナリング本体４１は、嵌合溝３６にカバー４２を圧入した際に、カバー４２の内周面に略同一となる外周径であって、インペラ２０の吸込口２２側の外周面と所定の微小隙間を形成する内周径を有している。
【００３１】
カバー４２は、その側断面（側面）形状が円弧状に形成されたＬ字状の断面形状に形成されている。また、カバー４２の外周径は、嵌合溝３６の内径よりも少し大きな径に形成されている。圧入したカバー４２の側面は、カバー４２の外径が嵌合溝３６の内径より少し大きな径のため、嵌合溝３６側面をその復元力により押圧し、カバー４２が固着される。
【００３２】
軸受部材５０は、スリーブ５１と、軸受部（軸受）５２と、止め輪５３と、を備えている。
スリーブ５１は、例えばＳｉＣ（炭化珪素）系のセラミックにより円筒状に成型されており、回転軸６に嵌合することで固定されている。スリーブ５１は、その内径が、回転軸６に嵌合可能に、回転軸６の外径と略同一に形成されている。また、スリーブ５１は、貫通孔３７の内径よりその外径が小さく形成されている。
【００３３】
軸受部５２は、例えばＳｉＣ系のセラミックによりその内径が貫通孔３７の内径より小径の円筒状に形成され、その内周面がスリーブ５１と摺接可能に形成されている。軸受部５２は、その内周径が、スリーブ５１の外周面と接触可能、且つ、摺動可能に形成され、スリーブ５１が軸受部５２の内周面を滑らかに回転可能に形成されることで、回転軸６を軸支可能に形成されている。即ち、軸受部５２は、スリーブ５１及び軸受部５２との隙間（寸法公差）が、スリーブ５１の回転時に摺動可能であって、齧り付きが防止可能、且つ、回転軸６の回転時に偏心やぶれが生じない所定の隙間に形成されている。また、軸受部５２は、その一方の端面が底部３８ａに対向して固定溝３８に係合される。
【００３４】
なお、軸受部５２には回転軸６との供回りを防止する防止手段が設けられている。例えば、軸受部５２の底部３８ａと接する端面に凸部を設け、底部３８ａに切欠き部を設け、凸部と切欠き部とを係合させることで供回りを防止してもよい。
【００３５】
止め輪５３は、ポンプケース３０と熱膨張率（熱膨張係数）が略同一となるように、同一材料のステンレス材で形成され、その断面が方形のリング状に形成されている。止め輪５３は、軸受部５２の底部３８ａに対向する端面とは他方の端面側に対向して固定溝３８に嵌合される。なお、止め輪５３とポンプケース３０とは、同一材料を用いることで、熱膨張率が同一となるが、同一材料でなくとも、熱膨張率が略同等の性質であれば適用できる。
【００３６】
詳しく述べると、止め輪５３は、その内径が軸受部５２の内径より大径に形成されている。また、止め輪５３は、その外径が固定溝３８の内径と略同一径に形成されるとともに、その外径と固定溝３８の内径との寸法公差にしめしろを有する寸法公差で形成されている。
【００３７】
このような止め輪５３は、その一端面が軸受部５２の端面と当接させて固定溝３８に挿入する。この際、止め輪５３外径と固定溝３８内径とは、その寸法公差にしめしろを有する寸法公差で形成しているため、しまりばめ、例えば冷しばめにより嵌合させる。
【００３８】
このような冷しばめによる止め輪５３と固定溝３８との組立について説明する。
先ず、止め輪５３を冷却させ、止め輪５３を収縮させる。ここで、止め輪５３の冷却は、止め輪５３を低温環境に設定した恒温槽に所定の時間曝すことで冷却してもよく、また、ドライアイス等により冷却してもよい。即ち、止め輪５３が収縮すれば、どのような手法による冷しばめであってもよい。
【００３９】
次に、冷却した止め輪５３を、軸受部５２が挿入（係合）された固定溝３８へ挿入（嵌入）させる。このとき、止め輪５３の端面を軸受部５２の端面へ当接させながら係合させる。なお、固定溝３８（ポンプケース３０）の材料と止め輪５３の材料とは、同一の熱膨張率を有しているため、同一温度で止め輪５３と固定溝３８がしめしろを有していても、冷却された止め輪５３が収縮していることから、固定溝３８へ止め輪５３を挿入することが可能となる。この止め輪５３の端面を軸受部５２の端面へ押圧させる際に、所定の圧力とし、圧力を印加させながら止め輪５３の温度を常温まで上昇させることで、止め輪５３を軸受部５２に干渉させて止め輪５３により軸受部５２の供回り防止をしてもよい。
【００４０】
しめしろが大きい場合であって、止め輪５３を固定溝３８へ挿入する際に、互いに干渉する場合には、固定溝３８を熱するか、又は、止め輪５３を固定溝３８へ圧入してもよい。
【００４１】
固定溝３８へ止め輪５３を係合させたら、常温に曝すことで、止め輪５３が膨張する（冷却前の常温の寸法に戻る）。固定溝３８と止め輪５３とは、しめしろを有する寸法公差で形成されているため、止め輪５３が固定溝３８に嵌合し、固定されることとなる。
【００４２】
このように構成された軸受部材５０を有するポンプ装置１では、モータ２によりモータ軸２ａが回転すると、モータ軸２ａから、第１連結部材３及び第２連結部材４を介して回転軸６が回転（駆動）することとなる。回転軸６が駆動することで、回転軸６に固定されているインペラ２０も追従して回転する。このような回転軸６の回転により、インペラ２０の吸込口２２から水が吸込まれ、増圧されるとともに、インペラ２０の吐出口２１から水が吐出される。このように、インペラ２０の吸込口２２から吸い込まれた水は、インペラ２０内部を介することで、増圧しながら順次インペラ２０内を通過し、水の流れＦに示すように揚水されることとなる。
【００４３】
このとき、インペラ２０により水が増圧されるため、最下段のポンプケース３０内と最上段のポンプケース３０内とでは、その圧力に差が発生する。即ち、流路カバー６０の吸込口６１から吸い込まれた水は、最下段のポンプケース３０のインペラ２０により増圧されて２段目のポンプケース３０内へと移動する。次に、この増圧された水が、２段目のポンプケース３０内でさらに増圧され、次のポンプケース３０内へと移動する。
【００４４】
このように、水は、増圧が繰り返されながら次のポンプケース３０への移動を繰返し、最上段のポンプケース３０で増圧された水が、吐出流路部６４を介して流路カバー６０の吐出口６２へと移動する。
【００４５】
このようなポンプ装置１の作動時においては、回転軸６の回転力や水圧が軸受部５２に印加されるが、軸受部５２にこれらの外力が印加されて軸受部５２が脱離方向に移動しても、止め輪５３に当接することとなる。このような、ポンプ装置１に用いる軸受部材５０は、止め輪５３をしまりばめにより固定溝３８に固定することで、止め輪５３は固定溝に嵌合しているため、軸受部５２の脱離を防止することが可能となる。
【００４６】
また、ポンプ装置１の使用によるポンプ５の温度の上昇、又は、使用流体が高温流体であるときには、ポンプ５の各構成品は熱膨張する。このような場合であっても、ポンプケース３０と止め輪５３とは、同一材料に形成することで、熱膨張率が同一となり、ポンプケース３０の固定溝３８及び止め輪５３が共に熱膨張するため、熱膨張による止め輪５３のポンプケース３０からの脱離を防止することができる。即ち、ポンプケース３０だけが膨張し止め輪５３が脱離することが防止される。
【００４７】
例えば、従来の技術のように、止め輪５３を用いずに、接着剤だけで軸受部を固定した場合を説明する。ポンプ装置の運転時に、回転軸は、モータにより常時回転し、回転軸に設けられたスリーブの外周面と軸受部の内周面とは摺動する。
【００４８】
しかし、スリーブの外径と軸受部の内径とは、齧り付きが防止され、且つ、回転軸の回転時に偏心やぶれが生じないような所定の隙間が設けられている。このため、スリーブと軸受部との摺動時に、軸受部には回転方向の回転モーメントが発生する、即ち、軸受部にスリーブと供回りする回転力が加わることとなる。
【００４９】
このような回転力が印加する状態で、さらに、ポンプ装置の使用環境及び経年期間、及び、軸受部及びポンプケースの材質による接着機能の低下や損失により、軸受部が固定溝から固定解除する虞がある。また、ポンプケースが熱膨張することで、軸受部と固定溝との間隔が広がり、接着剤が剥離する虞もある。
【００５０】
しかし、止め輪５３を用いることで、たとえ固定溝３８に軸受部５２が固定されていない状態となった場合であっても、止め輪５３は固定溝３８に嵌合されており、止め輪５３により、軸受部５２が固定溝３８から脱離することを確実に防止することが可能となる。
【００５１】
このように軸受部５２の脱離を確実に防止することで、回転軸６を確実に軸支可能となり、回転軸６の芯ブレ等を防止することが可能となる。これにより、ポンプ装置１の信頼性の向上にもなる。特に、ポンプ装置１として複数のインペラ２０及びポンプケース３０を有する多段ポンプを用いる場合、回転軸６の長さが長くなり、モータ２から離間するにしたがい、回転軸６の回転時に芯ブレが発生しやすくなる。このような状態で、軸受５２が脱離すると、異常回転が発生し、ポンプ装置１の機能低下や機能停止となり、ポンプ装置１の破損となる虞もある。しかし、軸受部５２の脱離を防止し、確実に回転軸６を軸支可能とすることで、ポンプ装置１の機能低下を防止し、ポンプ装置１の信頼性を向上させることにもなる。
【００５２】
また、ポンプ装置１のメンテナンス等において、軸受部５２の交換の際には、止め輪５３を脱離すれば固定溝３８から軸受部５２を脱離可能となる。このような止め輪５３の脱離は、軸受部５２の内径が止め輪５３の内径より大径であるため、軸受部５２を押圧して脱離させても良い。また、止め輪５３のみを部分的に冷却し、収縮させることで、固定溝３８から脱離させても良い。このように、止め輪５３を脱離させることで軸受部５２の交換等の脱離が容易に行なうことが可能となる。
【００５３】
このような軸受部５２の脱離は、従来の技術のように接着剤を用いた場合であって接着剤が完全に軸受部５２と固定溝３８とを固定している場合、固定溝３８から軸受部５２を脱離することができない虞もある。また、軸受部５２の脱離ができても、接着剤が固定溝３８に付着している虞や、軸受部５２の脱離作業が困難を極めることもある。このような場合、軸受部５２だけでなく、ポンプケース３０も交換する必要があり、メンテナンス性が悪くなる。
【００５４】
しかし、止め輪５３を用いた軸受部材５０とすることで、軸受部５２の脱離が容易となり、メンテナンス性を向上することが可能となる。即ち、ポンプ装置１の組立及び分解が容易となり、製造及びメンテナンス時の作業性の向上となる。
【００５５】
また、ポンプ装置１の使用に関しても、軸受部５２を止め輪５３で固定する構造のため、使用流体や使用温度に制限も発生せず、また、ポンプケース３０と同一材料を用いることで、使用条件を制限することもない。例えば、化学液等に用いる場合には、ポンプケース３０が化学液に耐性を有する材料で形成するため、ポンプケース３０と同一材料を用いる止め輪５３は、当然用いることが可能となる。同様に、飲料水に用いるポンプ装置１の場合も、ポンプケース３０と同一材料により止め輪３０を形成するため、軸受部５２を固定可能となる。
【００５６】
このような使用流体によっては、接着剤は用いることができない場合や、接着能力の低下が発生する場合があるが、止め輪５３は、使用に制限がないため、ポンプ装置１の汎用性を向上することにもなる。また、使用流体毎に、接着剤を変更する必要もなく、製造・管理コストの低減にもなる。
【００５７】
上述したように、本実施の形態に係る軸受部材５０を用いたポンプ装置１によれば、ポンプ装置１の使用流体に係らず止め輪５３を確実に固定溝３８に固定することで、確実に軸受部５２の脱離を防止することが可能となる。また、止め輪５３とポンプケース３０とを同一材料で形成し、止め輪５３を固定溝３８にしまりばめにより固定することで、止め輪５３を確実に固定するとともに、止め輪５３の脱離を容易とすることが可能となる。これにより、ポンプ装置１の組立・分解等の作業性を向上することにもなる。
【００５８】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述したポンプ装置１は、縦置きの多段ポンプとしたが、横置きでも良く、また、多段ポンプでなくともよく、単段ポンプであってもよい。横置きや単段ポンプであっても、ポンプ装置１と同様に、止め輪５３により、軸受部５２の脱離を防止することが可能となる。また、上述した止め輪５３は断面が方形のリング状としたが、止め輪５３の軸受部５２と当接する面に凸部を有する構成としてもよい。凸部を有する止め輪５３とした場合には、軸受部５２の止め輪５３と当接する端面に凹部を設け、この凸部と凹部とを干渉させて、軸受部５２の供回り防止手段としてもよい。
【００５９】
また、上述したポンプケース３０と止め輪５３との材料は、同一の熱膨張率を有する材料（同一材料）としたが、これに限定されるわけではない。例えば、ポンプ装置１の使用流体の温度が高い場合には、止め輪５３の材料は、ポンプケース３０の材料より熱膨張率が高い材料であってもよい。これは、止め輪５３に熱膨張率が高い材料を用いることで、ポンプ装置１使用時に、止め輪５３は、ポンプケース３０より熱膨張をおこすため、止め輪５３が脱離することがない。即ち、止め輪５３がポンプケース３０から熱膨張により脱離しない材料であればよい。但し、このように止め輪５３の熱膨張率がポンプケース３０より大きい場合であって、使用流体又はポンプ装置１が低温となる場合には、止め輪５３の脱離の虞がある。このため、たとえ使用流体の温度が高くとも、使用上、低温となる可能性がある使用流体及び使用環境の場合には、止め輪５３及びポンプケース３０は略同一の熱膨張率を有する材料がよい。
【００６０】
また、上述した固定溝３８と止め輪５３との嵌合は、冷しばめを用いるとしたが、別のしまりばめであってもよい。例えば、焼きばめでもよく、また、圧入しまりばめでも良い。
【００６１】
さらに、上述した例では、ポンプ装置１に止め輪５３を用いるとしたが、ポンプに限定されるわけではない。例えば、ポンプ以外の回転体を軸支する軸受部材であってもよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施の形態に関わる軸受部材を用いたポンプ装置の一部切欠を示す側面図。
【図２】同軸受部材を用いたポンプの構成を示す拡大断面図。
【図３】同軸受部材の構成を示す断面図。
【図４】同軸受部材の構成を示す上面図。
【符号の説明】
【００６３】
１…ポンプ装置、２…モータ、２ａ…モータ軸、３…第１連結部材、４…第２連結部材、５…ポンプ、６…回転軸、１１…軸受ケース、１２…第１継手、１３…軸受、１４…固定具、１５…伝達部、１６…第２継手、１７…継手ケース、２０…インペラ、２１…吐出口、２２…吸込口、３０…ポンプケース（ケーシング）、３０ａ…上側底部、３０ｂ…下側底部、３０ｃ…仕切壁、３０ｄ…突出部、３２…凸状接続部、３３…凹状接続部、３４…シール溝、３５…貫通口、３６…嵌合溝、３７…貫通孔（挿入孔）、３８…固定溝（溝部）、３８ａ…底部、４０…ライナリング、４１…ライナリング本体、４２…カバー、５０…軸受部材、５１…スリーブ、５２…軸受部（軸受）、５３…止め輪、６０…流路カバー、６１…吸込口、６２…吐出口、６４…吐出流路部、Ｂ…ボルト、Ｊ…収納部、Ｋ…流水路、Ｓ…Ｏリング。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受部材及びポンプに関し、特に軸受の固定に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液体を供給するポンプには、回転軸とポンプケースとの摺動により発生する磨耗や齧り付き等を防止、及び、回転軸の回転ブレを防止するために、軸受部材を用いて、ポンプケースに回転軸を摺動可能に支持する方法がられている。このような軸受部材は、ポンプケースに固定され、ＳｉＣ、樹脂及びセラミック等により形成された軸受と、回転軸に固定されたスリーブとにより構成されている。このような軸受部材をポンプに用い、回転軸のスリーブとポンプケースの軸受とを摺動させることで、回転軸をポンプケースに軸支（支持）することが可能となる。
【０００３】
このような軸受をポンプケースへ固定する方法は、軸受を接着剤や充填剤を用いてポンプケースに密着固定する方法や、ゴム剤等の樹脂（合成樹脂を含む）等によりモールドして固定する方法が知られている。これらのような軸受の一例として、摺動面をセラミックにより形成されたセラミック軸受が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
このように軸受部材は、軸受を接着剤や充填剤等でポンプケースに密着固定することで、軸受の脱離及び回転軸との供回りを防止する。
【特許文献１】特開平０５−０６５９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したような軸受部材では、次のような問題があった。即ち、接着剤や充填剤を用いてポンプケースに軸受を固定する方法では、接着剤や充填剤の塗布が不十分であると、軸受は、ポンプケースから脱離する虞や回転軸と供回りする虞がある。このような軸受の脱離は軸心方向に軸受が移動しておこるため、軸受とスリーブとは離間することとなる。このため、スリーブとポンプケースとの間に隙間が発生し、回転軸の軸支機能の損失に陥る虞がある。また、軸受の供回りが発生すると、スリーブ、軸受及びポンプケース等の構成品が互いに摺動し、偏摩耗（摩耗）する虞がある。これらの軸支機能の損失や摩耗が発生すると、回転軸が芯ブレを伴って回転することがある。このような芯ブレを伴った回転軸の回転や軸支機能の損失は、回転軸及び軸受部材を含む各構成品に通常使用では印加されない異常な負荷が加わり、ポンプの破損となるおそれがある。
【０００６】
接着剤を用いて軸受をポンプケースに固定する方法では、使用目的、液質及び液温等のポンプの使用条件及び使用環境によっては、使用可能な接着剤が限定される。さらに、異種材料を接着剤にて固定するのは困難であることもある。また、軸受の交換やポンプケースの破棄時等に、ポンプケースと軸受との分別が困難であり、作業性が悪い。
【０００７】
ゴム等により軸受の表面をモールドしてポンプケースに固定する方法では、軸受をポンプケースに固定するためのゴムの成型が困難であり、また、経年変化によるゴムの劣化により、ポンプケースから脱離する虞もある。
【０００８】
また、接着剤、充填剤及びゴムのモールドにより軸受をポンプケースに固定する方法は、組立時の作業性が悪く、組立工程の増加や組立時間の増大にもなる。
【０００９】
そこで本発明は、軸受部材及びポンプに関し、特に軸受の脱離を確実に防止できるものを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の軸受部材及びポンプは次のように構成されている。
【００１１】
回転体を挿入させる挿入孔、及び、この挿入孔の前記回転体に対向する内周縁部に設けられた底部を有する円環状の溝部を有するケーシングに組み込まれた軸受部材において、前記回転体の外周に嵌合されたスリーブと、一方の端面が前記底部に対向して前記溝部に係合され、その内周面が前記スリーブの外周面と摺接する円筒状の軸受と、前記溝部の前記軸受の他方の端部側に嵌合される止め輪と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
モータにより回転駆動可能に接続された回転軸と、この回転軸の回転に追従して回転可能に固定されたインペラと、このインペラを収納するとともに、前記回転軸を貫通させる貫通孔、及び、この貫通孔の前記回転軸に対向する内周縁部に設けられた底部を有する円環状の溝部を有するポンプケースと、前記回転軸の外周に嵌合されたスリーブ、その一方の端面が前記底部に対向して前記溝部に係合され、その内周面が前記スリーブの外周面と摺接する円筒状の軸受、及び、前記溝部の前記軸受の他方の端部側に嵌合される止め輪を具備する軸受部材と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、軸受の脱離を確実に防止することが可能な軸受部材及びポンプを提供するが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態に関わる軸受部材５０を用いたポンプ装置１の一部切欠を示す側面図、図２は同軸受部材５０を用いたポンプ５の構成を示す拡大断面図、図３は同軸受部材５０の構成を示す断面図、図４は同軸受部材５０の構成を示す上面図である。なお、図１中Ｆは水の流れを、Ｊはポンプケース３０の収納部を、Ｋはポンプケース３０の流水路を、それぞれ示している。
【００１５】
図１に示すようにポンプ装置１は、例えば、縦型の多段ポンプであり、使用流体は水等が用いられる。このような、ポンプ装置１は、モータ２と、このモータ２に接続された第１連結部材３と、第１連結部材３に接続された第２連結部材４と、この第２連結部材４に接続されたポンプ５と、モータ２に第１連結部材３及び第２連結部材４を介して接続され、ポンプ５の一部を構成する回転軸（回転体）６と、を備えている。
【００１６】
モータ２は、モータの回転力を外部に伝達可能な回転軸であるモータ軸２ａを有するＤＣモータが用いられる。
【００１７】
第１連結部材３は、円筒状の軸受ケース１１と、この軸受ケース１１内に設けられた第１継手１２と、この第１継手１２を軸支する複数（図１中３つ）の軸受１３と、軸受１３を軸受ケース１１に固定させる固定具１４と、を備えている。
【００１８】
第１継手１２は、２つの異なる外径を有する円筒体に形成されており、モータ２側に大径部が、ポンプ５側に小径部が配置されるよう、軸受ケース１１内に収納されている。第１継手１２は、その大径部側でモータ軸２ａを少なくとも回転方向に固定可能に形成されている。第１継手１２は、第１継手１２の回転を駆動体、ここでは後述する第２連結部材４の第２継手１６に伝達可能な伝達部１５を小径部側に有している。
【００１９】
第２連結部材４は、第２継手１６と、この第２継手１６をその内部に収納する継手ケース１７と、を備えている。
第２継手１６は、例えば、ボルト等により一対の半円筒部材を一体に結合することで円筒状に組立可能に形成されている。また、第２継手１６は、円筒状に組立てることで、伝達部１５及び回転軸６を固定可能に形成されている。なお、ここで、第２継手１６による伝達部１５及び回転軸６の固定方法は、例えば、伝達部１５にキーを、第２継手１６の一方にキー溝を設け、キーにより固定するとともに、第２継手１６の他方及び回転軸６にそれぞれ孔部を設けてピンにより固定する方法等でよい。なお、このような固定方法は適宜設定可能である。
【００２０】
継手ケース１７は、モータ２に軸受ケース１１を介してボルトＢにより固定可能に形成されている。また、継手ケース１７は、回転軸６が貫通するとともに、継手ケース１７と回転軸６との間には、回転軸６が回転摺動可能なメカニカルシールが設けられている。
【００２１】
ポンプ５は、回転軸６と、この回転軸６に固定された複数のインペラ２０と、インペラ２０をそれぞれ覆う（収納する）とともに、互いに積層された複数のポンプケース（ケーシング）３０と、インペラ２０及びポンプケース３０の間に設けられたライナリング４０と、回転軸６及びポンプケース３０の間に設けられた軸受部材５０とを備えている。
【００２２】
また、ポンプ５は、最下段のポンプケース３０に接続され、吸込口６１及び吐出口６２を形成する流路カバー６０と、複数のポンプケース３０の外周を覆うとともに、ポンプケース３０の最上段から吐出口６２まで流路を形成する円筒状の吐出流路部６４とを備えている。なお、流路カバー６０の吸込口６１は、ポンプケース３０への流路を形成しており、吐出口６２は、最下段のポンプケース３０とは、流路が遮断されている。
【００２３】
インペラ２０は、例えばステンレスや樹脂等で形成され、インペラ２０の外周側に設けられた吐出口２１と、インペラ２０の一方の主面側（図１中下方）に設けられた吸込口２２と、を有している。
【００２４】
ポンプケース３０は、例えばステンレスで形成され、上側底部３０ａ及び下側底部３０ｂを有する二重底の椀状、且つ、その中心側が後述する貫通口３５及び貫通孔３７により開口して形成されている。ポンプケース３０は、ポンプケース３０の側面及び上側底部３０ａにより形成され、その内部がインペラ２０を収納する収納部Ｊと、上側底部３０ａ下面及び下側底部３０ｂ上面との間に設けられた隙間であって、且つ、収納部の中心側からポンプケース３０の外周方向へ開口して形成される流水路Ｋと、を備えている。また、ポンプケース３０は、流水路Ｋのポンプケース３０の外周側から内周側へ延設され、上側底部３０ａ及び下側底部３０ｂを連続させることで、水の流れを案内する複数の仕切壁３０ｃを備えている。
【００２５】
このようなポンプケース３０は、ポンプケース３０を積層し接続させた際に、ポンプケース３０の収納部Ｊから、次段のポンプケース３０の流水路Ｋの仕切壁３０ｃ間を介して次段のポンプケース３０の収納部Ｊへと連続する水の流れＦを形成する。
【００２６】
また、ポンプケース３０は、ポンプケース３０の上面に設けられた凸状接続部３２と下面側外周部に設けられた凹状接続部３３とを備えている。ポンプケース３０は、上下に隣り合う凸状接続部３２と凹状接続部３３とを接続させることでポンプケース３０を複数段接続可能に形成されている。また、ポンプケース３０の凸状接続部３２の内周部には、シール溝３４が設けられており、このシール溝３４に樹脂製のＯリングＳが装着されている。
【００２７】
ポンプケース３０は、収納部Ｊと流水路Ｋとの間の上側底部３０ａに設けられ、収納部Ｊに配置されたインペラ２０の吸込口２２の外周面と所定の隙間により離間する貫通口３５と、貫通口３５の内周縁部に設けられ、ライナリング４０が設けられる円環状の嵌合溝３６とを備えている。また、ポンプケース３０は、回転軸６及び軸受部材５０を貫通（挿入）する貫通孔（挿入孔）３７と、貫通孔３７の内周縁部に形成され、後述する軸受部５２が固定される固定溝（溝部）３８が設けられている。なお、固定溝３８は、例えば、貫通孔３７を収納部Ｊ側から切削加工することで、底部３８ａを有する円筒状の溝に形成されている。即ち、貫通孔３７の内周面は、底部３８ａの内周面となる。
【００２８】
下側底部３０ｂは、その中心側であって、貫通孔３７の周囲に設けられ、収納部Ｊ側（上方）に突出することで、固定溝３８の内周面を構成する突出部３０ｄを有している。この突出部３０ｄは、その上端が後述する軸受け５２及び止め輪５３を組み合わせた高さと略同一の高さに形成されるとともに、下側底部３０ｂから突出部３０ｄ上端まで滑らかな曲線で連続して形成されている。
【００２９】
ライナリング４０は、嵌合溝３６に配置され、樹脂やＣＡＣ系の銅合金等により形成された円環状のライナリング本体４１と、このライナリング本体４１を覆うとともに、嵌合溝３６に圧入可能に形成されたカバー４２とを備えている。
【００３０】
ライナリング本体４１は、嵌合溝３６にカバー４２を圧入した際に、カバー４２の内周面に略同一となる外周径であって、インペラ２０の吸込口２２側の外周面と所定の微小隙間を形成する内周径を有している。
【００３１】
カバー４２は、その側断面（側面）形状が円弧状に形成されたＬ字状の断面形状に形成されている。また、カバー４２の外周径は、嵌合溝３６の内径よりも少し大きな径に形成されている。圧入したカバー４２の側面は、カバー４２の外径が嵌合溝３６の内径より少し大きな径のため、嵌合溝３６側面をその復元力により押圧し、カバー４２が固着される。
【００３２】
軸受部材５０は、スリーブ５１と、軸受部（軸受）５２と、止め輪５３と、を備えている。
スリーブ５１は、例えばＳｉＣ（炭化珪素）系のセラミックにより円筒状に成型されており、回転軸６に嵌合することで固定されている。スリーブ５１は、その内径が、回転軸６に嵌合可能に、回転軸６の外径と略同一に形成されている。また、スリーブ５１は、貫通孔３７の内径よりその外径が小さく形成されている。
【００３３】
軸受部５２は、例えばＳｉＣ系のセラミックによりその内径が貫通孔３７の内径より小径の円筒状に形成され、その内周面がスリーブ５１と摺接可能に形成されている。軸受部５２は、その内周径が、スリーブ５１の外周面と接触可能、且つ、摺動可能に形成され、スリーブ５１が軸受部５２の内周面を滑らかに回転可能に形成されることで、回転軸６を軸支可能に形成されている。即ち、軸受部５２は、スリーブ５１及び軸受部５２との隙間（寸法公差）が、スリーブ５１の回転時に摺動可能であって、齧り付きが防止可能、且つ、回転軸６の回転時に偏心やぶれが生じない所定の隙間に形成されている。また、軸受部５２は、その一方の端面が底部３８ａに対向して固定溝３８に係合される。
【００３４】
なお、軸受部５２には回転軸６との供回りを防止する防止手段が設けられている。例えば、軸受部５２の底部３８ａと接する端面に凸部を設け、底部３８ａに切欠き部を設け、凸部と切欠き部とを係合させることで供回りを防止してもよい。
【００３５】
止め輪５３は、ポンプケース３０と熱膨張率（熱膨張係数）が略同一となるように、同一材料のステンレス材で形成され、その断面が方形のリング状に形成されている。止め輪５３は、軸受部５２の底部３８ａに対向する端面とは他方の端面側に対向して固定溝３８に嵌合される。なお、止め輪５３とポンプケース３０とは、同一材料を用いることで、熱膨張率が同一となるが、同一材料でなくとも、熱膨張率が略同等の性質であれば適用できる。
【００３６】
詳しく述べると、止め輪５３は、その内径が軸受部５２の内径より大径に形成されている。また、止め輪５３は、その外径が固定溝３８の内径と略同一径に形成されるとともに、その外径と固定溝３８の内径との寸法公差にしめしろを有する寸法公差で形成されている。
【００３７】
このような止め輪５３は、その一端面が軸受部５２の端面と当接させて固定溝３８に挿入する。この際、止め輪５３外径と固定溝３８内径とは、その寸法公差にしめしろを有する寸法公差で形成しているため、しまりばめ、例えば冷しばめにより嵌合させる。
【００３８】
このような冷しばめによる止め輪５３と固定溝３８との組立について説明する。
先ず、止め輪５３を冷却させ、止め輪５３を収縮させる。ここで、止め輪５３の冷却は、止め輪５３を低温環境に設定した恒温槽に所定の時間曝すことで冷却してもよく、また、ドライアイス等により冷却してもよい。即ち、止め輪５３が収縮すれば、どのような手法による冷しばめであってもよい。
【００３９】
次に、冷却した止め輪５３を、軸受部５２が挿入（係合）された固定溝３８へ挿入（嵌入）させる。このとき、止め輪５３の端面を軸受部５２の端面へ当接させながら係合させる。なお、固定溝３８（ポンプケース３０）の材料と止め輪５３の材料とは、同一の熱膨張率を有しているため、同一温度で止め輪５３と固定溝３８がしめしろを有していても、冷却された止め輪５３が収縮していることから、固定溝３８へ止め輪５３を挿入することが可能となる。この止め輪５３の端面を軸受部５２の端面へ押圧させる際に、所定の圧力とし、圧力を印加させながら止め輪５３の温度を常温まで上昇させることで、止め輪５３を軸受部５２に干渉させて止め輪５３により軸受部５２の供回り防止をしてもよい。
【００４０】
しめしろが大きい場合であって、止め輪５３を固定溝３８へ挿入する際に、互いに干渉する場合には、固定溝３８を熱するか、又は、止め輪５３を固定溝３８へ圧入してもよい。
【００４１】
固定溝３８へ止め輪５３を係合させたら、常温に曝すことで、止め輪５３が膨張する（冷却前の常温の寸法に戻る）。固定溝３８と止め輪５３とは、しめしろを有する寸法公差で形成されているため、止め輪５３が固定溝３８に嵌合し、固定されることとなる。
【００４２】
このように構成された軸受部材５０を有するポンプ装置１では、モータ２によりモータ軸２ａが回転すると、モータ軸２ａから、第１連結部材３及び第２連結部材４を介して回転軸６が回転（駆動）することとなる。回転軸６が駆動することで、回転軸６に固定されているインペラ２０も追従して回転する。このような回転軸６の回転により、インペラ２０の吸込口２２から水が吸込まれ、増圧されるとともに、インペラ２０の吐出口２１から水が吐出される。このように、インペラ２０の吸込口２２から吸い込まれた水は、インペラ２０内部を介することで、増圧しながら順次インペラ２０内を通過し、水の流れＦに示すように揚水されることとなる。
【００４３】
このとき、インペラ２０により水が増圧されるため、最下段のポンプケース３０内と最上段のポンプケース３０内とでは、その圧力に差が発生する。即ち、流路カバー６０の吸込口６１から吸い込まれた水は、最下段のポンプケース３０のインペラ２０により増圧されて２段目のポンプケース３０内へと移動する。次に、この増圧された水が、２段目のポンプケース３０内でさらに増圧され、次のポンプケース３０内へと移動する。
【００４４】
このように、水は、増圧が繰り返されながら次のポンプケース３０への移動を繰返し、最上段のポンプケース３０で増圧された水が、吐出流路部６４を介して流路カバー６０の吐出口６２へと移動する。
【００４５】
このようなポンプ装置１の作動時においては、回転軸６の回転力や水圧が軸受部５２に印加されるが、軸受部５２にこれらの外力が印加されて軸受部５２が脱離方向に移動しても、止め輪５３に当接することとなる。このような、ポンプ装置１に用いる軸受部材５０は、止め輪５３をしまりばめにより固定溝３８に固定することで、止め輪５３は固定溝に嵌合しているため、軸受部５２の脱離を防止することが可能となる。
【００４６】
また、ポンプ装置１の使用によるポンプ５の温度の上昇、又は、使用流体が高温流体であるときには、ポンプ５の各構成品は熱膨張する。このような場合であっても、ポンプケース３０と止め輪５３とは、同一材料に形成することで、熱膨張率が同一となり、ポンプケース３０の固定溝３８及び止め輪５３が共に熱膨張するため、熱膨張による止め輪５３のポンプケース３０からの脱離を防止することができる。即ち、ポンプケース３０だけが膨張し止め輪５３が脱離することが防止される。
【００４７】
例えば、従来の技術のように、止め輪５３を用いずに、接着剤だけで軸受部を固定した場合を説明する。ポンプ装置の運転時に、回転軸は、モータにより常時回転し、回転軸に設けられたスリーブの外周面と軸受部の内周面とは摺動する。
【００４８】
しかし、スリーブの外径と軸受部の内径とは、齧り付きが防止され、且つ、回転軸の回転時に偏心やぶれが生じないような所定の隙間が設けられている。このため、スリーブと軸受部との摺動時に、軸受部には回転方向の回転モーメントが発生する、即ち、軸受部にスリーブと供回りする回転力が加わることとなる。
【００４９】
このような回転力が印加する状態で、さらに、ポンプ装置の使用環境及び経年期間、及び、軸受部及びポンプケースの材質による接着機能の低下や損失により、軸受部が固定溝から固定解除する虞がある。また、ポンプケースが熱膨張することで、軸受部と固定溝との間隔が広がり、接着剤が剥離する虞もある。
【００５０】
しかし、止め輪５３を用いることで、たとえ固定溝３８に軸受部５２が固定されていない状態となった場合であっても、止め輪５３は固定溝３８に嵌合されており、止め輪５３により、軸受部５２が固定溝３８から脱離することを確実に防止することが可能となる。
【００５１】
このように軸受部５２の脱離を確実に防止することで、回転軸６を確実に軸支可能となり、回転軸６の芯ブレ等を防止することが可能となる。これにより、ポンプ装置１の信頼性の向上にもなる。特に、ポンプ装置１として複数のインペラ２０及びポンプケース３０を有する多段ポンプを用いる場合、回転軸６の長さが長くなり、モータ２から離間するにしたがい、回転軸６の回転時に芯ブレが発生しやすくなる。このような状態で、軸受５２が脱離すると、異常回転が発生し、ポンプ装置１の機能低下や機能停止となり、ポンプ装置１の破損となる虞もある。しかし、軸受部５２の脱離を防止し、確実に回転軸６を軸支可能とすることで、ポンプ装置１の機能低下を防止し、ポンプ装置１の信頼性を向上させることにもなる。
【００５２】
また、ポンプ装置１のメンテナンス等において、軸受部５２の交換の際には、止め輪５３を脱離すれば固定溝３８から軸受部５２を脱離可能となる。このような止め輪５３の脱離は、軸受部５２の内径が止め輪５３の内径より大径であるため、軸受部５２を押圧して脱離させても良い。また、止め輪５３のみを部分的に冷却し、収縮させることで、固定溝３８から脱離させても良い。このように、止め輪５３を脱離させることで軸受部５２の交換等の脱離が容易に行なうことが可能となる。
【００５３】
このような軸受部５２の脱離は、従来の技術のように接着剤を用いた場合であって接着剤が完全に軸受部５２と固定溝３８とを固定している場合、固定溝３８から軸受部５２を脱離することができない虞もある。また、軸受部５２の脱離ができても、接着剤が固定溝３８に付着している虞や、軸受部５２の脱離作業が困難を極めることもある。このような場合、軸受部５２だけでなく、ポンプケース３０も交換する必要があり、メンテナンス性が悪くなる。
【００５４】
しかし、止め輪５３を用いた軸受部材５０とすることで、軸受部５２の脱離が容易となり、メンテナンス性を向上することが可能となる。即ち、ポンプ装置１の組立及び分解が容易となり、製造及びメンテナンス時の作業性の向上となる。
【００５５】
また、ポンプ装置１の使用に関しても、軸受部５２を止め輪５３で固定する構造のため、使用流体や使用温度に制限も発生せず、また、ポンプケース３０と同一材料を用いることで、使用条件を制限することもない。例えば、化学液等に用いる場合には、ポンプケース３０が化学液に耐性を有する材料で形成するため、ポンプケース３０と同一材料を用いる止め輪５３は、当然用いることが可能となる。同様に、飲料水に用いるポンプ装置１の場合も、ポンプケース３０と同一材料により止め輪３０を形成するため、軸受部５２を固定可能となる。
【００５６】
このような使用流体によっては、接着剤は用いることができない場合や、接着能力の低下が発生する場合があるが、止め輪５３は、使用に制限がないため、ポンプ装置１の汎用性を向上することにもなる。また、使用流体毎に、接着剤を変更する必要もなく、製造・管理コストの低減にもなる。
【００５７】
上述したように、本実施の形態に係る軸受部材５０を用いたポンプ装置１によれば、ポンプ装置１の使用流体に係らず止め輪５３を確実に固定溝３８に固定することで、確実に軸受部５２の脱離を防止することが可能となる。また、止め輪５３とポンプケース３０とを同一材料で形成し、止め輪５３を固定溝３８にしまりばめにより固定することで、止め輪５３を確実に固定するとともに、止め輪５３の脱離を容易とすることが可能となる。これにより、ポンプ装置１の組立・分解等の作業性を向上することにもなる。
【００５８】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述したポンプ装置１は、縦置きの多段ポンプとしたが、横置きでも良く、また、多段ポンプでなくともよく、単段ポンプであってもよい。横置きや単段ポンプであっても、ポンプ装置１と同様に、止め輪５３により、軸受部５２の脱離を防止することが可能となる。また、上述した止め輪５３は断面が方形のリング状としたが、止め輪５３の軸受部５２と当接する面に凸部を有する構成としてもよい。凸部を有する止め輪５３とした場合には、軸受部５２の止め輪５３と当接する端面に凹部を設け、この凸部と凹部とを干渉させて、軸受部５２の供回り防止手段としてもよい。
【００５９】
また、上述したポンプケース３０と止め輪５３との材料は、同一の熱膨張率を有する材料（同一材料）としたが、これに限定されるわけではない。例えば、ポンプ装置１の使用流体の温度が高い場合には、止め輪５３の材料は、ポンプケース３０の材料より熱膨張率が高い材料であってもよい。これは、止め輪５３に熱膨張率が高い材料を用いることで、ポンプ装置１使用時に、止め輪５３は、ポンプケース３０より熱膨張をおこすため、止め輪５３が脱離することがない。即ち、止め輪５３がポンプケース３０から熱膨張により脱離しない材料であればよい。但し、このように止め輪５３の熱膨張率がポンプケース３０より大きい場合であって、使用流体又はポンプ装置１が低温となる場合には、止め輪５３の脱離の虞がある。このため、たとえ使用流体の温度が高くとも、使用上、低温となる可能性がある使用流体及び使用環境の場合には、止め輪５３及びポンプケース３０は略同一の熱膨張率を有する材料がよい。
【００６０】
また、上述した固定溝３８と止め輪５３との嵌合は、冷しばめを用いるとしたが、別のしまりばめであってもよい。例えば、焼きばめでもよく、また、圧入しまりばめでも良い。
【００６１】
さらに、上述した例では、ポンプ装置１に止め輪５３を用いるとしたが、ポンプに限定されるわけではない。例えば、ポンプ以外の回転体を軸支する軸受部材であってもよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施の形態に関わる軸受部材を用いたポンプ装置の一部切欠を示す側面図。
【図２】同軸受部材を用いたポンプの構成を示す拡大断面図。
【図３】同軸受部材の構成を示す断面図。
【図４】同軸受部材の構成を示す上面図。
【符号の説明】
【００６３】
１…ポンプ装置、２…モータ、２ａ…モータ軸、３…第１連結部材、４…第２連結部材、５…ポンプ、６…回転軸、１１…軸受ケース、１２…第１継手、１３…軸受、１４…固定具、１５…伝達部、１６…第２継手、１７…継手ケース、２０…インペラ、２１…吐出口、２２…吸込口、３０…ポンプケース（ケーシング）、３０ａ…上側底部、３０ｂ…下側底部、３０ｃ…仕切壁、３０ｄ…突出部、３２…凸状接続部、３３…凹状接続部、３４…シール溝、３５…貫通口、３６…嵌合溝、３７…貫通孔（挿入孔）、３８…固定溝（溝部）、３８ａ…底部、４０…ライナリング、４１…ライナリング本体、４２…カバー、５０…軸受部材、５１…スリーブ、５２…軸受部（軸受）、５３…止め輪、６０…流路カバー、６１…吸込口、６２…吐出口、６４…吐出流路部、Ｂ…ボルト、Ｊ…収納部、Ｋ…流水路、Ｓ…Ｏリング。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体を挿入させる挿入孔、及び、この挿入孔の前記回転体に対向する内周縁部に設けられた底部を有する円環状の溝部を有するケーシングに組み込まれた軸受部材において、
前記回転体の外周に嵌合されたスリーブと、
一方の端面が前記底部に対向して前記溝部に係合され、その内周面が前記スリーブの外周面と摺接する円筒状の軸受と、
前記溝部の前記軸受の他方の端部側に嵌合される止め輪と、
を備えることを特徴とする軸受部材。
【請求項２】
前記ケーシングと前記止め輪とは熱膨張率が同一の金属材料で形成され、
前記溝部と前記止め輪とは、前記溝部の内径及び前記止め輪の外径の寸法公差にしめしろを有し、
前記止め輪は、しまりばめにより前記溝部に嵌合することを特徴とする請求項１に記載の軸受部材。
【請求項３】
前記しまりばめは、冷やしばめであることを特徴とする請求項２に記載の軸受部材。
【請求項４】
モータにより回転駆動可能に接続された回転軸と、
この回転軸の回転に追従して回転可能に固定されたインペラと、
このインペラを収納するとともに、前記回転軸を貫通させる貫通孔、及び、この貫通孔の前記回転軸に対向する内周縁部に設けられた底部を有する円環状の溝部を有するポンプケースと、
前記回転軸の外周に嵌合されたスリーブ、その一方の端面が前記底部に対向して前記溝部に係合され、その内周面が前記スリーブの外周面と摺接する円筒状の軸受、及び、前記溝部の前記軸受の他方の端部側に嵌合される止め輪を具備する軸受部材と、
を備えることを特徴とするポンプ。
【請求項５】
前記ポンプケースと前記止め輪とは熱膨張率が同一の金属材料で形成され、
前記溝部と前記止め輪とは、前記溝部の内径及び前記止め輪の外径の寸法公差にしめしろを有し、
前記止め輪は、しまりばめにより前記溝部に嵌合することを特徴とする請求項４に記載のポンプ。
【請求項１】
回転体を挿入させる挿入孔、及び、この挿入孔の前記回転体に対向する内周縁部に設けられた底部を有する円環状の溝部を有するケーシングに組み込まれた軸受部材において、
前記回転体の外周に嵌合されたスリーブと、
一方の端面が前記底部に対向して前記溝部に係合され、その内周面が前記スリーブの外周面と摺接する円筒状の軸受と、
前記溝部の前記軸受の他方の端部側に嵌合される止め輪と、
を備えることを特徴とする軸受部材。
【請求項２】
前記ケーシングと前記止め輪とは熱膨張率が同一の金属材料で形成され、
前記溝部と前記止め輪とは、前記溝部の内径及び前記止め輪の外径の寸法公差にしめしろを有し、
前記止め輪は、しまりばめにより前記溝部に嵌合することを特徴とする請求項１に記載の軸受部材。
【請求項３】
前記しまりばめは、冷やしばめであることを特徴とする請求項２に記載の軸受部材。
【請求項４】
モータにより回転駆動可能に接続された回転軸と、
この回転軸の回転に追従して回転可能に固定されたインペラと、
このインペラを収納するとともに、前記回転軸を貫通させる貫通孔、及び、この貫通孔の前記回転軸に対向する内周縁部に設けられた底部を有する円環状の溝部を有するポンプケースと、
前記回転軸の外周に嵌合されたスリーブ、その一方の端面が前記底部に対向して前記溝部に係合され、その内周面が前記スリーブの外周面と摺接する円筒状の軸受、及び、前記溝部の前記軸受の他方の端部側に嵌合される止め輪を具備する軸受部材と、
を備えることを特徴とするポンプ。
【請求項５】
前記ポンプケースと前記止め輪とは熱膨張率が同一の金属材料で形成され、
前記溝部と前記止め輪とは、前記溝部の内径及び前記止め輪の外径の寸法公差にしめしろを有し、
前記止め輪は、しまりばめにより前記溝部に嵌合することを特徴とする請求項４に記載のポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−９６１２４（Ｐ２０１０−９６１２４Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６８８８９（Ｐ２００８−２６８８８９）
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【出願人】（０００１４８２０９）株式会社川本製作所 (161)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【出願人】（０００１４８２０９）株式会社川本製作所 (161)
【Ｆターム（参考）】
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