JP2000274386A - 外部駆動形ラインポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、小型、高揚程、高効率であり、簡
単な構造で寸法精度を確保できる外部駆動形ラインポン
プを提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の外部駆動形ラインポンプは、駆
動マグネット１１が周囲に配設され、内部には昇圧のた
めの羽根部４が設けられたロータ１２と、ロータ１２を
回転させるための回転磁界を形成するステータ１３を備
えた外部駆動形ラインポンプであって、ステータ１３が
周囲に取り付けられるとともに、ロータ１２を回転自在
に支持する固定軸８の保持部が中央部に設けられた隔壁
１を備え、該隔壁１が一体成形され、ステータ１３とロ
ータ１２の間に配設されたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動マグネットを
周囲に配設するとともに、内部には昇圧のための羽根部
が設けられたロータを有する小型、高揚程の外部駆動形
ラインポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、特に機器組込み用のポンプは、機
器の小型・軽量化の流れの中、ポンプ自体も小型軽量化
が望まれている。その手段の１つとして、ステータで駆
動するための駆動マグネットが周囲に配設され、内部に
軸流羽根が設けられた羽根車を有する外部駆動形軸流ポ
ンプは、例えば米国特許２，６９７，９８６号明細書に
よって知られている。

【０００３】以下に、従来の技術についてすでに出願さ
れている特許の記載例を用いて説明する。図２は従来の
技術の外部駆動形軸流ポンプの構造図である。１０１は
隔壁、１０２はポンプの吸込フランジ、１０３は流体を
加圧する軸流羽根、１０４はポンプの吐出フランジ、１
０５は軸流羽根１０３を回転自在に支持する軸、１０６
は軸流羽根１０３のボス部に設けられた軸受、１０７は
軸流羽根１０３が運転時の軸推力で吸込み側に移動した
とき軸受１０６と当接してスラスト荷重を支える軸受
板、１０８は吸込フランジ１０２と吐出フランジ１０４
に設けられた軸１０５を支持する軸ホルダ、１０９は吸
込フランジ１０２及び吐出フランジ１０４と軸ホルダ１
０８を接続するリブ、１１０は軸流羽根１０３の外周に
設けられ外部の磁界によって駆動される駆動マグネッ
ト、１１１は駆動マグネット１１０と軸流羽根１０３を
内蔵したロータ、１１２は駆動マグネット１１０の周囲
に設けられ通電することによりロータ１１１を回転させ
るための回転磁界を形成するステータである。隔壁１０
１はステータ１１２を外部に保持するとともにロータ１
１１を内蔵し、ロータ１１１とステータ１１２の間を仕
切る構造である。軸流ポンプは環状の吸込フランジ１０
２と吐出フランジ１０４で配管（図示しない）に接続さ
れ、配管にライン上で組込む構造となっている。

【０００４】そこで、このように構成された従来の外部
駆動形軸流ポンプの動作について図２に基づき説明す
る。回転磁界を形成するためステータ１１２に制御電流
が通電されると、この回転磁界によって駆動マグネット
１１０が軸１０５まわりのトルクを受け、軸１０５まわ
りにロータ１１１が隔壁１０１内で回転を開始する。こ
のとき隔壁１０１内に水が導かれていると、ロータ１１
１に設けられた軸流羽根１０３の作用でこの水を押し出
し、昇圧する。このとき吐出圧力と流量はロータ１１１
の回転数によって変化するが、このポンプは軸流羽根１
０３の羽根作用だけで昇圧するため、比較的多量の流量
を吐出することはできるものの、吐出圧力はあまり上が
らないという特性を有するものであった。そして、回転
数が低い間は回転数にほぼ比例して圧力と流量が上昇す
るという傾向を有すが、回転数をさらに上げていくとキ
ャビテーションや軸流羽根１０３の設計点から外れて効
率が大きく下がってしまうという問題を有していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の外
部駆動形軸流ポンプは、ライン形のポンプを実現するこ
とができ、駆動モータのロータと羽根車を共用するため
部品点数を削減できるなどの他のポンプにない特徴をも
つものであったが、ライン形のポンプを実現するために
軸流羽根を採用せざるをえず、本質的に高揚程のポンプ
を実現することは困難であった。ここで高揚程とは、４
００Ｗを越えるような当然に高揚程となる一般的なポン
プの揚程ではなく、水道水の供給や、機器に組み込まれ
水を循環するのに必要な揚程のことであり、具体的には
全揚程が４ｍ程度より高い場合である。そこで、回転数
を上げて圧力を上げようとすると、上記した通り効率の
悪いポンプになってしまうという問題があった。また、
回転数を上げて高揚程化すると、羽根前後の差圧による
スラスト荷重が増え、軸受と軸受板の摺動による機械損
失が、回転数の増加とスラスト荷重の増加の両方の影響
により著しく増加し、回転数を上げることでの高揚程化
は著しく効率を悪化させる問題があった。

【０００６】そして、この外部駆動形軸流ポンプを小型
化しようとすると、通常の大きさのポンプ特性をそのま
ま維持しながら小型にスケールダウンできないものであ
った。というのは、ポンプの大きさを相似に小型化して
製作することはできても、損失の大きさは物理的大きさ
に比例してスケールダウンできないからである。例え
ば、機械損失や流体損失、漏れ損失などは相対的に小さ
くすることはできない。しかも、このポンプを小型化し
てさらに高揚程化しようとすると、回転数を上げる必要
があり、こうした各種損失に加え、上記したような高速
化に伴なう効率の低下が起こり、きわめて効率の悪いポ
ンプとなってしまうものであった。ここでの小型化と
は、同じ出力における物理的大きさが小型であること、
並びにポンプとして小出力（例えば家庭用の吸水ポンプ
や機器に組込まれる循環ポンプ等で出力が４００Ｗ以
下）のポンプのことであり、とくに低出力で高揚程（４
ｍ以上）・少流量（２０Ｌ／ｍｉｎ以下）のポンプで効
率の低下が著しい。そして、高速化するとロータの吸込
み側でキャビテーションが発生するし、水との比重差で
発生するエアの滞留量も小型化とは逆に相対的に大きな
影響をもつようになり、効率を損ない、機械の寿命を短
くするものであった。例えば、高速化にともない軸受寿
命は著しく低下する。特に加圧する水が高温（例えば８
５℃）の場合は特に顕著であった。

【０００７】では、高揚程化するために単純に軸流形ポ
ンプという点を放棄して遠心形のポンプにすればよいか
というと、半径方向の大きさが増して大型化してしまう
し、同時にライン形のポンプという点まで放棄しなけれ
ばなくなるものであった。さらに、外部駆動形という点
を維持するためには、駆動系の方から制約があるし、駆
動マグネットの配置や羽根車としての構造にも苦慮しな
ければならないという問題があった。小型のポンプを製
作するため、多くの小さなパーツを用意して組み立てる
のは組立上、製造上難しいという問題もあった。もしこ
れを一体型のポンプで製作すると、駆動マグネットをモ
ールドするためロータの肉厚が不可避的に不均一なもの
となって高品質のものを製造するのは難しいし、小型で
あればあるほど接触防止のため寸法精度が必要なはずで
あるが、精度がでなくなるという問題があった。もし精
度がでない場合には接触したり、漏れが大きくなったり
して損失が増大し、一方を改善すれば他方が悪化すると
いった悪循環が生じることになる。

【０００８】以上説明したように、従来の外部駆動形軸
流ポンプで、小型、高揚程でライン形のポンプを実現し
ようとすれば、多くの矛盾が生じ、事実上この種のポン
プを実現することは困難であった。

【０００９】そこで本発明はこれらの課題を解決するた
めのもので、小型、高揚程、高効率であり、簡単な構造
で寸法精度を確保できる外部駆動形ラインポンプを提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の外部駆動形ラインポンプは、ステータが周囲
に取り付けられるとともに、ロータを回転自在に支持す
る固定軸の保持部が中央部に設けられた隔壁を備え、該
隔壁が一体成形され、前記ステータと前記ロータの間に
配設されたことを特徴とする。

【００１１】以上の構造により、小型、高揚程、高効率
であり、簡単な構造で寸法精度を確保できる外部駆動形
ラインポンプを提供することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載された発
明は、駆動マグネットが周囲に配設され、内部には昇圧
のための羽根部が設けられたロータと、前記ロータを回
転させるための回転磁界を形成するステータを備えた外
部駆動形ラインポンプであって、前記ステータが周囲に
取り付けられるとともに、前記ロータを回転自在に支持
する固定軸の保持部が中央部に設けられた隔壁を備え、
該隔壁が一体成形され、前記ステータと前記ロータの間
に配設されたことを特徴とする外部駆動形ラインポンプ
であるから、一体成形された隔壁を基準にして組み立て
るため固定軸の組立公差を小さくすることでき、ロータ
と隔壁のギャップも狭く設定でき、ロータとステータの
軸ずれによるモータ効率の低下を少なくするとともに、
ロータと隔壁の隙間を通って還流する漏れ損失を低減で
きる。

【００１３】請求項２に記載された発明は、ロータの吐
出側にボリュートが設けられ、ボリュートの中央部には
固定軸の保持部が設けられたことを特徴とする請求項１
記載の外部駆動形ラインポンプであるから、隔壁とボリ
ュートの組み立て公差で固定軸を保持部に固定できるた
め、ロータとステータの中心のずれを少なくすることが
でき、磁気バランスのずれによる振動やそれに伴う軸受
と軸の摺動抵抗の増加を低く押さえ、小型で効率が良
く、また振動騒音の少ない外部駆動形ラインポンプを提
供することができる。

【００１４】請求項３に記載された発明は、隔壁の出口
側に固定軸と同心の円周リブを設けるとともに、ボリュ
ートの外周を前記固定軸と同心の円周とし、前記円周リ
ブとボリュートの外周を嵌合させることを特徴とする請
求項１または２記載の外部駆動形ラインポンプであるか
ら、固定軸の保持部と円周リブ、また固定軸とボリュー
ト外周を同一軸上で同心の円形の金型で成形でき、円形
であるため金型の製造上の加工精度を向上させることが
できるし、成形時においても円形のため精度が出し易
い。

【００１５】請求項４に記載された発明は、ボリュート
を吐出ハウジングと隔壁間に挟んで固定することを特徴
とする、請求項１〜３のいずれかに記載の外部駆動形ラ
インポンプであるから、簡単に組立ることができ、小型
で効率が良く、また振動騒音の少ない外部駆動形ライン
ポンプを提供することができる。

【００１６】請求項５に記載された発明は、ボリュート
が円周方向に周回し、軸方向の張り出し量が徐々に増加
する流路を備え、出口から吐出された流れは前記ボリュ
ートの背面を求心方向に導かれることを特徴とする請求
項1〜４のいずれかに記載の外部駆動形ラインポンプで
あるから、ボリュートの半径を拡大する必要がなく、小
型で、ボリュートより吐出された流体を短い距離で吐出
口に導くことができる。

【００１７】請求項６に記載された発明は、吐出側ハウ
ジングの中央に吐出口を設け、ボリュートより吐出され
た流体を前記吐出口に導く案内リブが前記ボリュートに
向けて吐出ハウジングから突出されていることを特徴と
する請求項1〜５のいずれかに記載の外部駆動形ライン
ポンプであるから、吐出ハウジングの内部に設けた案内
リブで流体を導くことができ、簡単な構成で流路を構成
できるとともに、吐出ハウジングの強度を向上させ、組
立て易く、信頼性の高い外部駆動形ラインポンプを提供
することができる。

【００１８】請求項７に記載された発明は、隔壁の中央
部に設けられた固定軸の保持部が、整流板によって吸込
口内で隔壁に連結されていることを特徴とする請求項１
記載の外部駆動形ラインポンプであるから、吸込口内の
整流板に保持部との支持部材の作用をもたせ、同時に整
流板を一体成形することで保持部に対して精度を出すこ
とができるため、保持部と固定軸、固定軸に対するロー
タ内の羽根部の精度を出すことができ、ロータ内の羽根
部に対して精度の高い整流板とすることができる。

【００１９】請求項８に記載された発明は、保持部と隔
壁を連結する整流板の外周が、前記隔壁の内側円筒部に
接続されたことを特徴とする請求項７記載の外部駆動形
ラインポンプであるから、吸込口を内側円筒部と保持部
と整流板で精度よく成形でき、流れに所定の予旋回を与
えるほか、保持部の強度を向上させることができ、振動
の少ない外部駆動形ラインポンプを提供することができ
る。

【００２０】請求項９に記載された発明は、隔壁の内側
円筒部がロータのマウスリング部内周内に挿入され、前
記内側円筒部とマウスリング部との間隙が一部狭められ
ていることを特徴とする請求項８記載の外部駆動形ライ
ンポンプであるから、ロータの吐出側から還流する流体
を、内側円筒部とマウスリング部との間隙が一部狭めら
れている部分で制限することができ、漏れ損失を低減で
き、隔壁とロータの間隙間に形成される液膜で水中軸受
の作用をもたせることができるため、軸受と軸受板にか
かるスラスト荷重を低減することができ、機械損失を低
減できる。

【００２１】請求項１０に記載された発明は、隔壁の内
側円筒部とマウスリング部との間隙が、前記隔壁の外側
円筒部とマウスリング部との間隙より狭められているこ
とを特徴とする請求項９記載の外部駆動形ラインポンプ
であるから、隔壁とロータの間隙に形成される液膜を広
くとることができ、公差による振れの少ない、また損失
の少ない外部駆動形ラインポンプを提供することができ
る。

【００２２】請求項１１に記載された発明は、羽根部の
内部流路が軸方向から拡開方向に曲げられていることを
特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の外部駆動
形ラインポンプであるから、基本的にライン構造の羽根
部で遠心力も利用することで高揚程とすることができ
る。

【００２３】請求項１２に記載された発明は、羽根部の
内部流路の断面積が入口から吐出口まで一定であること
を特徴とする請求項１１記載の外部駆動形ラインポンプ
であるから、ロータ内では昇圧されず、エアの排出が円
滑になり、内部通路内の流れが減速により複雑な流れに
なって効率を低下させることが少ない。

【００２４】請求項１３に記載された発明は、羽根部の
吐出縁がロータのマウスリング部外周形状と一致してい
ることを特徴とする請求項１記載の外部駆動形ラインポ
ンプであるから、小型化することができる。

【００２５】請求項１４に記載された発明は、羽根部の
後面シュラウドが円錐状の形状をしており、ボリュート
の中央部が円錐状の凸部を備え、所定の間隙をおいて対
向配置されていることを特徴とする請求項１３記載の外
部駆動形ラインポンプであるから、ロータの慣性を小さ
くして応答性が高く軽量化することができ、ボリュート
の軸の保持部の強度を増し、また後面シュラウド背面の
２次的な流れを小さなものにすることで騒音が少なくな
り、またボリュートと後面シュラウドとの流体損失も少
なくなり、ポンプ効率を向上させることができる。

【００２６】請求項１５に記載された発明は、後面シュ
ラウドの軸受端部近傍に還流穴が設けられたことを特徴
とする請求項１１〜１４記載の外部駆動形ラインポンプ
であるから、後面シュラウド中心部分の軸受端部近傍に
溜まるエアを後面シュラウドの還流穴より排出し、軸受
への水潤滑を良好に行い、軸受の寿命の向上と機械損失
の低減を行うことができる。

【００２７】請求項１６に記載された発明は、ボリュー
トには吐出側と固定軸の保持孔近傍を連通する水路が設
けられていることを特徴とする請求項１１〜１５のいず
れかに記載の外部駆動形ラインポンプであるから、後面
シュラウド中心部分に溜まるエアをボリュートの水路を
通って還流する流体で押し流し、軸受の水潤滑を良好に
行い、軸受の寿命の向上と機械損失の低減を行うことが
できる。

【００２８】請求項１７に記載された発明は、羽根部の
吐出縁が隔壁のボリュート当接面よりボリュート側に突
出して配設されることを特徴とする請求項１記載の外部
駆動形ラインポンプであるから、隔壁の外側でボリュー
トを取り付けることができて組立が容易であり、組立て
時にロータを隔壁上に載置してゆっくり取り付けること
ができ、ステータとロータが磁力により引かれて軸受と
軸受板が組立時に衝撃を受けて破損することを防止する
ことができるとともに、メンテナンスにおいても容易に
ロータを交換することができる。

【００２９】（実施の形態）以下、本発明の一実施の形
態について図１を用いて説明する。図１は本発明の一実
施の形態における外部駆動形ラインポンプの構造図であ
る。

【００３０】図１において、１は隔壁、２はポンプの吸
込口、３は流体を整流する整流板、４は詳細は後記する
流体を加圧する羽根部、５は羽根部４より水に与えられ
た回転方向の流れのエネルギーを圧力エネルギーに変換
し、ライン（軸）方向に吐出するボリュート、６はポン
プの吐出口、７はボリュート５を隔壁１と挟んで固定し
内部に吐出口６まで流体を導く案内リブ２６が設けられ
た吐出ハウジング、８は隔壁１とボリュート５に回転し
ないように固定された固定軸、９は隔壁１と固定軸８に
より固定された軸受板、１０は羽根部４の後記するボス
２１に固定され羽根を回転自在に支持する軸受、１１は
駆動マグネット、１２は駆動マグネット１１が周囲に配
置され内部に羽根部４，軸受１０を設けたロータ、１３
は通電することによりロータ１２を回転させる固定子巻
線から構成されたステータ、１４はステータ１３に通電
する電流を制御する制御部、１５は制御部１４に搭載さ
れた発熱部品の放熱とステータ１３の放熱を行う多数の
フィンを備えた放熱板、１６は隔壁１の中心に設けられ
た固定軸８を保持する保持部、１７は入口側ハウジン
グ、１８は駆動マグネット１１が周囲に円筒状に設けら
れるロータ１２のマウスリング部、１９は隔壁１に形成
されたマウスリング部１８を収容する環状マウスリング
収容溝を構成する内周側の溝壁面である内側円筒部、２
０は内側円筒部１９と対になって環状マウスリング収容
溝を構成する外周側の溝壁面である外側円筒部、２１は
羽根部４の羽根等を中央で支持するロータ１２のボス、
２２はボリュート５に設けられる固定軸８を保持する保
持孔、２３はボス２１内に設けられた軸受１０の端部近
傍に設けられた還流穴、２４はボリュート５の吐出側と
保持孔２２近傍を連通する水路、２５は隔壁１の外周か
ら突出し吐出ハウジング７と嵌合してボリュート５の外
周を固定する円周リブ、２６はボリュート５の背面まで
延び流体を吐出口６に導く案内リブである。

【００３１】駆動マグネット１１は羽根部４の側面から
軸方向に延びたロータ１２のマウスリング部１８内に軸
方向に向けて収容されている。また、隔壁１は、このマ
ウスリング部１８を微小な間隙を介して収容できる環状
マウスリング収容溝、またこの環状マウスリング収容溝
の内側円筒内に設けられた整流板３、さらにその内部に
設けられた固定軸８を保持する保持部１６を一体成形さ
れて一体で備えている。そして、隔壁１の外側円筒部２
０の周囲にはステータ１３が設けられ、隔壁１の環状マ
ウスリング収容溝内にマウスリング部１８を挿入したと
き駆動マグネット１１と対向する位置に配設されてい
る。内側円筒と保持部１６と整流板３はポンプの吸込口
を構成している。

【００３２】ロータ１２は、内部に設けられた羽根部４
の中心付近がロータ１２のボス２１となっており、この
ボス２１が内部に軸受１０を保持している。軸受１０は
ロータ１２中央を貫通し、両端が隔壁１とボリュート５
に保持された固定軸８に回転自在に取付けられている。

【００３３】ステータ１３とロータ１２は以上記載した
構成を有しているから、ロータ１２とステータ１３とで
モータを構成している。すなわち、ステータ１３を流れ
る制御電流は、制御基板（図示しない）に設けられたコ
ミュータ素子をスイッチングすることで切換えられ、ロ
ータ１２が回転される。制御部１はマイコン等を用いて
ソフトウェア的に構成しても、ハード的に構成してもよ
い。

【００３４】そして、制御部１４によってステータ１３
に通電されると、ステータ１３に回転磁界が発生し、駆
動マグネット１１がこの磁界による軸まわりのトルクを
受け、ロータ１２が回転する。羽根部４は駆動マグネッ
ト１１を収納したロータ１２内に設けられているため、
ロータ１２が回転すると羽根も回転する。このとき隔壁
１の内部に流体が満たされていると、羽根の作用で流体
がロータ１２から運動量を与えられる。そして、本実施
の形態では整流板３が設けられているから、ロータ１２
内に流れが形成されると、負圧により続いて吸引される
流体は整流板３によって予旋回を与えられ、所定の入射
角で羽根部４内の羽根に流入する。羽根部４通路を通過
しながら、流体は羽根部４により運動エネルギーを与え
られ、ロータ１２の周囲に設けられた羽根部４出口から
吐出される。

【００３５】吐出された流体は、ロータ１２の背後に設
けられたボリュート５によって与えられたばかりの運動
エネルギーを圧力エネルギーに変換され、圧力回復され
る。吐出後の流れはボリュート５出口から流れを求心方
向に向け、戻り流路を通って吐出口６から軸方向に吐出
される。

【００３６】本実施の形態の外部駆動形ラインポンプ
は、基本的に以上のような動作を行うものであるが、以
下各部の詳細について説明する。まず本実施の形態のロ
ータ１２について説明する。ロータ１２内には羽根部４
が設けられている。羽根部４は小型のラインポンプであ
りながら高揚程とするために、入口側に軸流羽根が設け
られいるほか、続けて斜流羽根が形成されている。軸流
羽根はスクリュー形のものでよい。また、斜流羽根に代
えて駆動マグネット１１の厚さより若干高さが高い遠心
羽根でもよい。すなわち、羽根部４は内部流路が軸方向
から拡開方向（斜流方向または遠心方向）に曲げられて
いるものである。これにより羽根部４の羽根作用による
昇圧のほか、ロータ１２が回転することによる遠心作用
でより高い昇圧が可能になる。軸流羽根は流れを円滑に
導入するためのインジューサとなっている。このインジ
ューサの作用で小型、高揚程、高回転という条件で発生
し易いキャビテーションを防止し、長寿命、キャビテー
ション騒音を防いでいる。とくに温水を扱うときのポン
プでこれは発生し易い。また、斜流羽根（拡開方向羽
根）の吐出縁はマウスリング部１８の外周面に一致した
形状となっているから、吐出流の流速分布が後面シュラ
ウド側に少し偏った分布となり、吐出後流れ方向を転換
し易く、ボリュート５に円滑に流れ込ませることができ
る。この羽根部４の吐出縁は隔壁１のボリュート当接面
よりボリュート５側に突出して配設されているため、ボ
リュート５の取り付けが容易であり、メンテナンスが容
易であり、さらにはポンプ組立時にステータとロータ１
２が磁力により引かれて軸受１０と軸受板９が衝撃を受
けて破損することを防止できる。羽根部４はロータ１２
への流路断面積は入口から出口まで一定になるように構
成されており、これにより羽根部４内に流入したエアに
対してもインジューサで予圧すると同時にロータ１２内
では昇圧されずに比較的大きな内部流速で吐き出し、エ
アの排出が円滑になり滞留することが少ない。また、内
部通路内の流れが減速されて複雑な流れとなって効率を
低下させることも少ない。

【００３７】斜流羽根の側方のマウスリング部１８に駆
動マグネット１１が設けられているから、円筒状の空間
を無駄無く利用でき、駆動マグネット１１の装着も容易
である。ロータ１２の後面シュラウド側の側面形状は、
斜流羽根が設けられ均一な肉厚となっているため、円錐
状の窪みとなっている。この窪みが形成されていない
と、慣性が大きくなって応答が悪くなるし、製造上内部
にヒケを生じ易く、できれば窪みを形成するのがよい。
しかしながら、ロータ１２のボス２１内には軸受１０が
設けられているが、円錐状の窪み部分には流体との比重
差でエアが溜まり易く、もしエアが滞留した場合には軸
受１０が水中軸受であるため焼き付き易い。そこで、こ
のエアを排出させるため後面シュラウドの内外を連通す
る還流穴２３を設けている。これにより高圧側から還流
される流れによってエアが排出される。ただ、還流させ
ることでポンプ効率は悪化するから、この面からは還流
穴２３は設けない方がよいため、還流量、穴径は焼き付
き防止とポンプ効率の観点から適宜選択されるべきであ
る。

【００３８】次に、ボリュート５について説明する。ボ
リュート５は、ロータ１２によって与えられた運動エネ
ルギーを圧力エネルギーに変換して圧力回復するもので
ある。圧力回復装置としては通常渦巻きが用いられるこ
とが多いが、本実施の形態では、渦巻きケーシングを用
いるとポンプ外径が拡大するため、ロータ１の出口近傍
に設けられた入口から３６０°周回する円周溝となって
いる。ただ、圧力回復を図れるようにその流路断面積は
溝の軸方向の深さを増すことにより拡大する形状となっ
ている。流れはボリュート５を３６０°周回した後、ボ
リュート５出口から流れを求心方向に向け、吐出ハウジ
ング７からボリュート５背面に向けて突出した案内リブ
２６により形成された戻り流路を通り、吐出口６から軸
方向に吐出される構成となっている。ボリュート５の中
央には固定軸８を保持する保持孔２２が設けられてい
る。上記した後面シュラウドには円筒状の窪みがあるが
それをそのまま残しておくと、シュラウド背面に大きく
循環する２次的な流れが形成されて流体損失が大きくな
るし、エアも滞留し易くなる。そこで、ボリュート５の
中央に円錐状の凸部を形成し、後面シュラウドから所定
間隙をおいて対向配置している。これにより、流体損失
は著しく低減される。さらに、ボリュート５には吐出側
と固定軸８の保持部１６の近傍を連通する水路２４を設
けるのが適当である。この水路２４により、吐出側から
吐出側の流体が還流され、滞留しているエアを押し流す
し、軸受１０への水潤滑の流体の供給を行うことができ
る。

【００３９】続いて、ロータ１２と隔壁１、ボリュート
５、吐出ハウジング７、入口ハウジング１７、さらにこ
れらによる外部駆動形ポンプの組立について説明する。
隔壁１には、マウスリング部１８の入口側を収容する環
状マウスリング収容溝、この環状マウスリング収容溝の
内側円筒内に設けられた整流板３、さらにその内部に設
けられた保持部１６が一体で設けられている。整流板３
は保持部１６と隔壁１の内側円筒を一体で連結する支持
部材としての性格も有している。また、隔壁１の外側円
筒部２０の周囲にはステータ１３が設けられ、隔壁１の
環状マウスリング収容溝内にマウスリング部１８を挿入
したとき駆動マグネット１１と径方向で対向する位置に
なるように配設されている。ステータ１３は隔壁１に吸
込口２を組み込んで入口ハウジングを締め付けることで
固定される。

【００４０】隔壁１中央の保持部１６の孔内には固定軸
８が軸受板９を介して嵌合もしくはモールドされて一体
化される。この固定軸８にロータ１２の軸受１０を圧入
し、マウスリング部１８を隔壁１の環状マウスリング収
容溝内に挿入する。この状態で、固定軸８の他端側をボ
リュート５の中心に設けた保持孔２２に挿し、保持す
る。これと同時に、隔壁１の吐出側端面から突出した固
定軸８と同心の円周リブ２５の内側に、ボリュート５の
固定軸８と同心の円周形状の外周面を嵌合し、隔壁１の
ボリュート当接面に当接するまで押し込んで、外側から
吐出ハウジング７で挟み込んで固定して、外部駆動形ラ
インポンプの組立が終了する。

【００４１】ところで、隔壁１は、マウスリング部１８
を収容する環状マウスリング収容溝、さらにはこの環状
マウスリング収容溝を構成するための内側円筒部１９及
び外側円筒部２０がすべて樹脂で一体成形されている。
このため、ロータ１２とステータ１３を同一部品である
隔壁１を基準にして内外でそれぞれ位置決めすることが
でき、小型化したときの効率悪化の主要原因である間隙
管理を極めて正確にでき、小型でも効率のよいポンプと
することができる。そして、固定軸８を隔壁１と別部品
で作製して後づけして挿入する場合に比べると、組立に
よる軸ずれ（組立公差）がなく、ロータ１２と隔壁１の
位置が一意的に確実に定まるためロータ１２と隔壁１の
ギャップを公差分狭くすることができ、ロータ１２の吐
出側より吸込み側に還流する漏れ量を低減することがで
きる。また同時に、駆動マグネット１１とステータ１３
のギャップも狭くすることができ、モータ効率を向上す
ることができ、小型高効率のポンプを実現できる。さら
に、隔壁１は一体成形されて円周リブ２５も一体である
から、ボリュート５の位置決めも確実なものとなる。こ
れにより駆動マグネット１１とステータ１３の位置、す
べてのギャップも確実にコントロールできる。

【００４２】このように、隔壁１やボリュート５が同一
の金型で成形できるため個々の部分の精度が高い上に、
以上説明した構成により組み立て精度も高くなるから、
ポンプ全体としてきわめて高い間隙管理が実現できる。
さらに、動バランスや磁気バランスの問題がなく、これ
らのずれによる振動や騒音を著しく低減することができ
る。また、ボリュート５を隔壁１と吐出ハウジング７で
挟み込んで固定するため、組立を行う場合、まずロータ
１２を隔壁１内の固定軸８に挿入し、続いてボリュート
５を組み付け、さらに吐出ハウジング７を重ねあわせて
ネジ締めまたはカシメ等で固定すればよい。順に組み付
けるだけであるから組立を簡単に行うことができ、精度
も確保することができる。

【００４３】さらに、ロータ１２のマウスリング部１８
と隔壁１の環状マウスリング収容溝との間隙を以下のよ
うにコントロールすることにより、本実施の形態の外部
駆動形ラインポンプは漏れ損失や機械損失を最小のもの
にし、運転時の安定性を格段に上げている。すなわち、
マウスリング部１８と内側円筒部１９の間に形成される
内側の間隙を、マウスリング部１８と外側円筒部２０の
間に形成される外側の間隙より小さくしているので、間
隙を通しての漏れ損失が内側の間隙で絞られ小さくな
る。さらに、この漏れ流れはロータ１２と隔壁１間に液
膜を形成して一種の水中軸受となるから、ロータ１２の
運転時の安定性を上げることができ、ロータ１２の入口
側と出口側の圧力差がもたらす軸推力が軸受１０に与え
るスラスト荷重を減少させることにより、軸受板９の摺
動による機械損失を低減し、軸受１０からの漏れ損失を
低減することができる。そして軸受１０と軸受板９の摩
擦を低減することから、ロータ１２を高速で回転させる
ことができ、高揚程化、小型化と効率の向上を同時に行
うことができる。なお、マウスリング部１８と内側円筒
部１９の間に形成される内側の間隙を、マウスリング部
１８と外側円筒部２０の間に形成される外側の間隙より
小さくするのに代えて、内側円筒部１９とマウスリング
部１８との間隙を一部狭めるのでもよい。このようにし
ても、ロータ１２の吐出側から還流する流体を一部狭め
られた間隙の部分で制限することができ、漏れ損失を低
減でき、隔壁１とロータ１２の間隙間に形成される液膜
で水中軸受の作用をもたせることができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
記載された発明によれば、一体成形された隔壁を基準に
組み立てられるため固定軸の組立公差を小さくすること
でき、ロータと隔壁のギャップも狭く設定でき、ロータ
とステータの軸ずれによるモータ効率の低下を少なくす
るとともに、ロータと隔壁の隙間を通って還流する漏れ
損失を低減できる。

【００４５】請求項２に記載された発明によれば、隔壁
とボリュートの組み立て公差で固定軸を保持部に固定で
きるため、ロータとステータの中心のずれを少なくする
ことができ、磁気バランスのずれによる振動やそれに伴
う軸受と軸の摺動抵抗の増加を低く押さえ、小型で効率
が良く、また振動騒音の少ない外部駆動形ラインポンプ
を提供することができる。

【００４６】請求項３に記載された発明によれば、固定
軸の保持部と円周リブ、また固定軸とボリュート外周を
同一軸上で同心の円形の金型で成形でき、円形であるた
め金型の製造上の加工精度を向上させることができる
し、成形時においても円形のため精度が出し易い。簡単
な構成で固定軸の精度を出すことができる。

【００４７】請求項４に記載された発明によれば、簡単
に組立ることができ、小型で効率が良く、また振動騒音
の少ない外部駆動形ラインポンプを提供することができ
る。

【００４８】請求項５に記載された発明によれば、ボリ
ュートの半径を拡大する必要がなく、小型で、ボリュー
トより吐出された流体を短い距離で吐出口に導くことが
できる。

【００４９】請求項６に記載された発明によれば、吐出
ハウジングの内部に設けた案内リブで流体を導くことが
でき、簡単な構成で流路を構成できるとともに、吐出ハ
ウジングの強度を向上させ、組立て易く、信頼性の高い
外部駆動形ラインポンプを提供することができる。

【００５０】請求項７に記載された発明によれば、吸込
口内の整流板に保持部との支持部材の作用をもたせ、同
時に整流板を一体成形することで保持部に対して精度を
出すことができるため、保持部と固定軸、固定軸に対す
るロータ内の羽根部の精度を出すことができ、ロータ内
の羽根部に対して精度の高い整流板を配置することがで
きる。また特別な部品を必要とせず、簡単な構成で効率
の良い外部駆動形ラインポンプとすることができる。

【００５１】請求項８に記載された発明によれば、吸込
口を内側円筒部と保持部と整流板で精度よく成形でき、
流れに所定の予旋回を与えるほか、保持部の強度を向上
させることができ、振動の少ない外部駆動形ラインポン
プを提供することができる。

【００５２】請求項９に記載された発明によれば、ロー
タの吐出側から還流する流体を、内側円筒部とマウスリ
ング部１８との間隙が一部狭められている部分で制限す
ることができ、漏れ損失を低減でき、隔壁とロータの間
隙間に形成される液膜で水中軸受の作用をもたせること
ができるため、軸受と軸受板にかかるスラスト荷重を低
減することができ、機械損失を低減できる。

【００５３】請求項１０に記載された発明によれば、隔
壁とロータの間隙に形成される液膜を広くとることがで
き、公差による振れの少ない、また損失の少ない外部駆
動形ラインポンプを提供することができる。

【００５４】請求項１１に記載された発明によれば、基
本的にライン構造の羽根部で遠心力も利用することで高
揚程とすることができる。

【００５５】請求項１２に記載された発明によれば、ロ
ータ内では昇圧されず、エアの排出が円滑になり、内部
通路内の流れが減速により複雑な流れになって効率を低
下させることが少ない。

【００５６】請求項１３に記載された発明によれば、羽
根部の吐出縁がロータのマウスリング部外周形状と一致
しているから、小型化することができる。

【００５７】請求項１４に記載された発明によれば、ロ
ータの慣性を小さくして応答性が高く軽量化することが
でき、ボリュートの軸の保持部の強度を増し、また後面
シュラウド背面の２次的な流れを小さなものにすること
で騒音が少なくなり、またボリュートと後面シュラウド
との流体損失も少なくなり、ポンプ効率を向上させるこ
とができる。

【００５８】請求項１５に記載された発明によれば、後
面シュラウド中心部分の軸受端部近傍に溜まるエアを後
面シュラウドの還流穴より排出し、軸受への水潤滑を良
好に行い、軸受の寿命の向上と機械損失の低減を行うこ
とができる。

【００５９】請求項１６に記載された発明によれば、後
面シュラウド中心部分に溜まるエアをボリュートの水路
を通って還流する流体で押し流し、軸受の水潤滑を良好
に行い、軸受の寿命の向上と機械損失の低減を行うこと
ができる。

【００６０】請求項１７に記載された発明によれば、隔
壁の外側でボリュートを取り付けることができて組立が
容易であり、組立て時にロータを隔壁上に載置してゆっ
くり取り付けることができ、ステータとロータが磁力に
より引かれて軸受と軸受板が組立時に衝撃を受けて破損
することを防止することができるとともに、メンテナン
スにおいても容易にロータを交換することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における外部駆動形ライ
ンポンプの構造図

【図２】従来の技術の外部駆動形軸流ポンプの構造図

【符号の説明】

１，１０１ 隔壁 ２ 吸込口 ３ 整流板 ４ 羽根部 ５ ボリュート ６ 吐出口 ７ 吐出ハウジング ８ 固定軸 ９，１０７ 軸受板 １０，１０６ 軸受 １１，１１０ 駆動マグネット １２，１１１ ロータ １３，１１２ ステータ １４ 制御部 １５ 放熱板 １６ 保持部 １７ 入口側ハウジング １８ マウスリング部 １９ 内側円筒部 ２０ 外側円筒部 ２１ ボス ２２ 保持孔 ２３ 還流穴 ２４ 水路 ２５ 円周リブ ２６ 案内リブ １０２ 吸込フランジ １０３ 軸流羽根 １０４ 吐出フランジ １０５ 軸 １０８ 軸ホルダ １０９ リブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原川 敦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 下村 真介 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 中西 浩一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動マグネットが周囲に配設され、内部に
   は昇圧のための羽根部が設けられたロータと、前記ロー
   タを回転させるための回転磁界を形成するステータを備
   えた外部駆動形ラインポンプであって、前記ステータが
   周囲に取り付けられるとともに、前記ロータを回転自在
   に支持する固定軸の保持部が中央部に設けられた隔壁を
   備え、該隔壁が一体成形され、前記ステータと前記ロー
   タの間に配設されたことを特徴とする外部駆動形ライン
   ポンプ。
2. 【請求項２】ロータの吐出側にボリュートが設けられ、
   ボリュートの中央部には固定軸の保持部が設けられたこ
   とを特徴とする請求項１記載の外部駆動形ラインポン
   プ。
3. 【請求項３】隔壁の出口側に固定軸と同心の円周リブを
   設けるとともに、ボリュートの外周を前記固定軸と同心
   の円周とし、前記円周リブとボリュートの外周を嵌合さ
   せることを特徴とする請求項１または２記載の外部駆動
   形ラインポンプ。
4. 【請求項４】ボリュートを吐出ハウジングと隔壁間に挟
   んで固定することを特徴とする、請求項１〜３のいずれ
   かに記載の外部駆動形ラインポンプ。
5. 【請求項５】ボリュートが円周方向に周回し、軸方向の
   張り出し量が徐々に増加する流路を備え、出口から吐出
   された流れは前記ボリュートの背面を求心方向に導かれ
   ることを特徴とする請求項1〜４のいずれかに記載の外
   部駆動形ラインポンプ。
6. 【請求項６】吐出側ハウジングの中央に吐出口を設け、
   ボリュートより吐出された流体を前記吐出口に導く案内
   リブが前記ボリュートに向けて吐出ハウジングから突出
   されていることを特徴とする請求項1〜５のいずれかに
   記載の外部駆動形ラインポンプ。
7. 【請求項７】隔壁の中央部に設けられた固定軸の保持部
   が、整流板によって吸込口内で隔壁に連結されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の外部駆動形ラインポン
   プ。
8. 【請求項８】保持部と隔壁を連結する整流板の外周が、
   前記隔壁の内側円筒部に接続されたことを特徴とする請
   求項７記載の外部駆動形ラインポンプ。
9. 【請求項９】隔壁の内側円筒部がロータのマウスリング
   部内周内に挿入され、前記内側円筒部とマウスリング部
   との間隙が一部狭められていることを特徴とする請求項
   ８記載の外部駆動形ラインポンプ。
10. 【請求項１０】隔壁の内側円筒部とマウスリング部との
    間隙が、前記隔壁の外側円筒部とマウスリング部との間
    隙より狭められていることを特徴とする請求項９記載の
    外部駆動形ラインポンプ。
11. 【請求項１１】羽根部の内部流路が軸方向から拡開方向
    に曲げられていることを特徴とする請求項１〜１０のい
    ずれかに記載の外部駆動形ラインポンプ。
12. 【請求項１２】羽根部の内部流路の断面積が入口から吐
    出口まで一定であることを特徴とする請求項１１記載の
    外部駆動形ラインポンプ。
13. 【請求項１３】羽根部の吐出縁がロータのマウスリング
    部外周形状と一致していることを特徴とする請求項１記
    載の外部駆動形ラインポンプ。
14. 【請求項１４】羽根部の後面シュラウドが円錐状の形状
    をしており、ボリュートの中央部が円錐状の凸部を備
    え、所定の間隙をおいて対向配置されていることを特徴
    とする請求項１３記載の外部駆動形ラインポンプ。
15. 【請求項１５】後面シュラウドの軸受端部近傍に還流穴
    が設けられたことを特徴とする請求項１１〜１４記載の
    外部駆動形ラインポンプ。
16. 【請求項１６】ボリュートには吐出側と固定軸の保持孔
    近傍を連通する水路が設けられていることを特徴とする
    請求項１１〜１５のいずれかに記載の外部駆動形ライン
    ポンプ。
17. 【請求項１７】羽根部の吐出縁が隔壁のボリュート当接
    面よりボリュート側に突出して配設されることを特徴と
    する請求項１記載の外部駆動形ラインポンプ。