JP2001073984A - ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 滑り軸受とスラスト軸受の衝突や異物の噛み
込みを無くして破損や異常摩耗を防ぎ、低騒音で長寿命
の運転ができ、しかも制御性も良好に保てるポンプの提
供を目的とする。 【解決手段】 流体の吸込口２と吐出口６とを備えると
ともに内部に固定軸７を配置したケーシング１と、固定
軸７に外挿されてスラスト方向に摺動可能な滑り軸受９
を一体に備えたロータ４と、ケーシング１に拘束され滑
り軸受９のスラスト方向の端面に隣接対峙して配置され
たスラスト軸受８と、ケーシング１の外周に配置されロ
ータ４を回転駆動するステータ１１とを備え、更に滑り
軸受９をスラスト軸受８側に向けて付勢して接触させる
ためのスラスト方向加圧手段を備え、滑り軸受９とスラ
スト軸受８とを常に接触する状態に保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機器組み込み用の
ポンプに係り、とくに軸受の破損や異物の噛み込みによ
る軸受の摩耗を防いで、長寿命でしかも高性能の運転が
可能なポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、機器組込み用のポンプは、機器本
体の長寿命化や高性能化の流れの中で、ポンプ自体も数
万時間の寿命の必要性が叫ばれている。このような長寿
命化のための手段の一つとして、ポンプ構成部品の中で
特にポンプの寿命を決定する部品の一つである軸受の改
良が有効であることが従来から指摘されていた。図５に
従来のポンプの典型的な例を示す。

【０００３】図５の（ａ）は従来のポンプの平面図、
（ｂ）一部切欠正面図である。

【０００４】図５において、吸込口１０１と整流板１０
２を上端側に備えるとともに、外郭の接線方向に突き出
る吐出口１０５を形成したボリュートケーシング１０４
の中に、固定軸１０６が回転しないように配置されてい
る。この固定軸１０６には、滑り軸受１０８を介してロ
ータ１０３を回転自在に取り付けるとともに、ボリュー
トケーシング１０４に固定された滑り軸受１０８のスラ
ストを受けるスラスト軸受１０７がボリュートケーシン
グ１０４に固定されている。また、ロータ１０３は従動
側永久磁石１０９を備え、モータ部１１１によって駆動
される駆動側永久磁石１１０の従動側永久磁石１０９に
対する磁気的作用力によりロータ１０３が回転駆動され
る。そして、ロータ１０３は流体を遠心方向に吐出して
遠心作用を与え、水に与えられた回転方向の流れのエネ
ルギーがボリュートケーシング１０４によって圧力エネ
ルギーに変換される。

【０００５】

【本発明が解決しようとする課題】ところが、このよう
な構成のポンプでは、現場納入のための搬送や現場据え
付けの際に受ける衝撃荷重によりスラスト軸受１０７が
破損してしまうことがある。また、ポンプが高速回転で
しかも高揚程であると、ポンプ運転時の吸込み圧と吐出
圧の差圧により発生するスラスト荷重が急激に滑り軸受
１０８に加わり、スラスト軸受１０７との衝突が生じて
スラスト軸受１０７の寿命も短くなる。

【０００６】一方、滑り軸受１０８とスラスト軸受１０
７との間に隙間があるので、この隙間に異物が入り込み
やすく、異常摩耗の発生も避けられない。また、このよ
うな隙間があると、ポンプ運転時の吸込み圧と吐出圧と
の差圧より発生するスラスト荷重が運転開始直後に急速
な回転数の増加に伴って増加する。そして、このスラス
ト荷重がスラスト軸受１０７に加わると、滑り軸受１０
８とスラスト軸受１０７が接触していない状態から瞬時
に接触するため、モータ部１１１にかかる負荷が急激に
増加して瞬時電流が大きくなり制御性も低下する。

【０００７】このように、従来のポンプでは滑り軸受と
スラスト軸受の衝突による破損や制御不良などを伴うほ
か、軸受どうしの間への異物噛み込みによる異常摩耗ま
たはロータのロック等を発生しやすいという問題があ
る。

【０００８】本発明は、滑り軸受とスラスト軸受の衝突
や異物の噛み込みを無くして破損や異常摩耗を防いで低
騒音で長寿命の運転ができ、しかも制御性も良好に保て
るポンプを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、流体の吸込口
と吐出口とを備えるとともに内部に固定軸を配置したケ
ーシングと、前記固定軸に外挿されてスラスト方向に摺
動可能な滑り軸受を一体に備えたロータと、前記ケーシ
ングに拘束され前記滑り軸受のスラスト方向の端面に隣
接して配置されたスラスト軸受と、前記ケーシングの外
周に配置され前記ロータを回転駆動するステータとを備
え、更に前記滑り軸受を前記スラスト軸受側に向けて付
勢して接触させるためのスラスト方向加圧手段を有する
ことを特徴とする。

【００１０】また、流体の吸込口と吐出口とを備えたた
ケーシングと、前記ケーシング内で回転軸により支承さ
れるとともに前記回転軸に加わるスラスト荷重を受ける
スラスト軸受を一体に備えたロータと、前記ケーシング
に拘束され前記スラスト軸受のスラスト方向の端面に隣
接して配置された滑り軸受と、前記ケーシングの外周に
配置され前記ロータを回転駆動するステータとを備え、
更に前記スラスト軸受を前記滑り軸受側に向けて付勢し
て接触させるためのスラスト方向加圧手段を有する構成
とすることもできる。

【００１１】このような構成では、常に、滑り軸受とス
ラスト軸受を接触させることが可能となり、ポンプ運転
時の吸込み圧と吐出し圧との差圧より発生するスラスト
荷重が羽根車に加わった場合及びポンプに外部衝撃力が
加わった時に生じる衝撃荷重が羽根車に加わった場合で
も、その衝撃によって生じる滑り軸受とスラスト軸受の
衝突を回避でき、衝突音の発生や軸受の破損は全く発生
しない。

【００１２】また、滑り軸受とスラスト軸受間には隙間
がないので異物の侵入がなく、異物噛み込みによる異常
摩耗も防止され、負荷の急激な変化を防ぐことができ制
御性が良好となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】請求項１に記載された発明は、流
体の吸込口と吐出口とを備えるとともに内部に固定軸を
配置したケーシングと、前記固定軸に外挿されてスラス
ト方向に摺動可能な滑り軸受を一体に備えたロータと、
前記ケーシングに拘束され前記滑り軸受のスラスト方向
の端面に隣接して配置されたスラスト軸受と、前記ケー
シングの外周に配置され前記ロータを回転駆動するステ
ータとを備え、更に前記滑り軸受を前記スラスト軸受側
に向けて付勢して接触させるためのスラスト方向加圧手
段を有する特徴とするポンプであり、滑り軸受とスラス
ト軸受の衝突を回避できるので衝突音の発生や軸受の破
損がなく、異物噛み込みによる異常摩耗も完全に回避で
き、また負荷の急激な変化を防ぐことができるという作
用を有する。

【００１４】請求項２に記載された発明は、流体の吸込
口と吐出口とを備えたたケーシングと、前記ケーシング
内で回転軸により支承されるとともに前記回転軸に加わ
るスラスト荷重を受けるスラスト軸受を一体に備えたロ
ータと、前記ケーシングに拘束され前記スラスト軸受の
スラスト方向の端面に隣接して配置された滑り軸受と、
前記ケーシングの外周に配置され前記ロータを回転駆動
するステータとを備え、更に前記スラスト軸受を前記滑
り軸受側に向けて付勢して接触させるためのスラスト方
向加圧手段を有することを特徴とするポンプであり、滑
り軸受とスラスト軸受の衝突を回避できるので衝突音の
発生や軸受の破損がなく、異物噛み込みによる異常摩耗
も完全に回避でき、また負荷の急激な変化を防ぐことが
できるという作用を有する。

【００１５】請求項３に記載された発明は、前記スラス
ト方向加圧手段は、前記ステータのスラスト方向の位置
を前記ロータとの磁気的釣合の位置から前記ケーシング
のポンプ吸込口側にずらした構成からなることを特徴と
する請求項１または２に記載のポンプであり、ステータ
とロータの永久磁石との位置関係の設定だけで、安定し
たポンプの運転ができるという作用を有する。

【００１６】請求項４に記載された発明は、前記スラス
ト方向加圧手段は、一対または複数対の永久磁石の同極
どうしまたは異極どうしを対向させてそれぞれ前記ケー
シングと前記ローラに配置し、前記永久磁石の斥力をス
ラスト方向に負荷可能な構成からなることを特徴とする
請求項１または２記載のポンプであり、永久磁石の配置
関係の設定だけで安定したポンプの運転ができるという
作用を有する。

【００１７】以下、本発明の一実施の形態について図１
〜図４を用いて説明する。

【００１８】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１におけるポンプの内部構造を示す縦断面図である。

【００１９】図１において、吸込口２と吐出口６とを備
えたケーシング１の内部に、流体を整流する整流板３
と、吸い込み側に軸流羽根が設けられこの軸流羽根が斜
流方向または遠心方向に向けられて遠心作用を与えるよ
うに構成されたロータ４と、このロータ４により水に与
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
に変換するボリュート５がそれぞれ配置されている。ロ
ータ４はケーシング１の内部に回転しないように配置さ
れた固定軸７周りに配置され、ロータ４自身に固定した
滑り軸受９を介して固定軸７に対して回転自在に取り付
けられている。そして、ケーシング１にはスラスト軸受
８を固定し、このスラスト軸受８によって滑り軸受９の
一端を受けている。

【００２０】更に、ロータ４には永久磁石１０を固定
し、その周りにはステータ１１を配置するとともに、こ
のステータ１１への通電電流を制御するための制御部１
２を備える。ステータ１１に通電すると永久磁石１０へ
の磁気的作用力によってロータ４が回転駆動される。

【００２１】ここで、ロータ４に固定された滑り軸受９
は、ケーシング１とボリュート５で固定された固定軸７
に対して回転自在である。そして、永久磁石１０の磁気
中心に対しステータ１１の中心を一致させるか、または
永久磁石１０の磁気中心に対しステータ１１の中心を吸
込側にａ（ａ＞０）だけずらした構造とする。このよう
なステータ１１とロータ４の永久磁石１０との間の位置
関係により、永久磁石１０を吸込側に付勢することがで
きる。したがって、ロータ４に固定された滑り軸受９の
吸込側の端面は常にスラスト軸受８に突き当たって接触
し、ステータ１１に通電される運転時では常にこの接触
状態に保たれる。

【００２２】以上の構成において、制御部１２よりステ
ータ１１に通電されるとステータ１１に回転磁界が発生
しロータ４が回転する。このロータ４の回転により、そ
の内部に内蔵された羽根によって流体に回転エネルギー
が与えられ、軸方向に対し螺旋状の軌跡を描きながらロ
ータ４を流れ出ていく。そして、流体の回転方向の運動
エネルギーはボリュート５により圧力エネルギーに変換
された後、吐出口６から吐出される。

【００２３】ここでケーシング１内で流体を加圧する
と、ロータ４の前後で圧力差が生じ、ロータ４にスラス
ト荷重がかかる。このスラスト荷重を受けるため、ロー
タ４に固定された滑り軸受９とケーシング１の吸込側に
スラスト軸受８を設け、滑り軸受９を介してロータ４を
固定軸７に対して摺動させる。そして、滑り軸受９とス
ラスト軸受８はポンプ停止時とポンプ運転時を通じて、
接触状態にある。すなわち、永久磁石１０の磁気中心に
対しステータ１１の中心を吸込側にａ（ａ＞０）だけず
らしているので、永久磁石１０は吸込側に付勢され、こ
れによって滑り軸受９とスラスト軸受８は接触状態に保
たれる。

【００２４】このようにスラスト軸受８と滑り軸受９と
を常に接触状態に保てるので、これらの軸受８，９どう
しの衝突を避けることができ、衝突音の発生がなく破損
も免れるとともに、異物の噛み込みによる異常摩耗防止
できる。また、負荷の急激な変化も抑えられるので、低
騒音の運転が可能となるとともに長寿命で制御性も良好
に維持できる。

【００２５】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形
態２におけるポンプの内部構造を示す縦断面図である。
なお、図２の例のものと同じ構成部材については共通の
符号で指示し、その詳細な説明は省略する。このことは
後述する図３及び図４の例についても同様である。

【００２６】図２において、ロータ４の吐出側に永久磁
石３３を取り付け、この永久磁石３３に対応させてボリ
ュート５側に永久磁石３４が配置されている。そして、
これらの永久磁石３３，３４同じ極どうしを対向させ、
その斥力をスラスト方向に付勢可能とする。すなわち、
永久磁石３３，３４どうしが反発し合う力を滑り軸受９
とスラスト軸受８とを常時接触させておくための加圧手
段とする。これにより、先の例と同様に、滑り軸受９と
スラスト軸受８とを接触させた関係に維持でき、低騒音
で長寿命しかも制御性が良好なポンプの運転が可能とな
る。

【００２７】（実施の形態３）図３は本発明の実施の形
態３におけるポンプの内部構造を示す縦断面図である。

【００２８】図３において、４７はロータ４に対して同
軸上に圧入または一体成形された回転軸、４８は回転し
ないようにケーシング１とボリュート５のそれぞれに固
定された滑り軸受、４９はロータ４が軸方向に移動した
時に滑り軸受４８と接触してスラスト方向の荷重を支え
るために回転軸４７に固定されたスラスト軸受である。

【００２９】図３の構成においても、ケーシング１に固
定された滑り軸受４８と回転軸４７に固定されたスラス
ト軸受４９とが常に接触状態に保たれるので、低騒音で
長寿命しかも制御性が良好なポンプの運転が可能とな
る。

【００３０】（実施の形態４）図４は本発明の実施の形
態４におけるポンプの内部構造を示す縦断面図である。

【００３１】図４において、６７はロータ４に対して同
軸上に圧入または一体成形された回転軸、６８は回転し
ないようにケーシング１とボリュート５のそれぞれに固
定された滑り軸受、６９はロータ６４が軸方向に移動し
た時に滑り軸受６８と接触してスラスト方向の荷重を支
えるために回転軸６７に固定されたスラスト軸受であ
り、これらの回転軸６７，滑り軸受６８及びスラスト軸
受６９の配置構成は図３に示した例と同様である。そし
て、本実施の形態では、ロータ４の吐出側に永久磁石７
２を設け、ボリュート５側には永久磁石７３をそれぞれ
設けたものである。これらの永久磁石７２，７３は図２
の例と同様に、それぞれの同じ極どうしを対向配置し、
その斥力をスラスト方向の滑り軸受６８とスラスト軸受
６９を常時接触させておくための加圧手段としている。
このような永久磁石７２，７３どうしの斥力により、滑
り軸受６８とスラスト軸受６９とを常に接触させておく
ことができ、低騒音で長寿命でしかも制御性が良好なポ
ンプの運転が可能となる。

【００３２】

【発明の効果】本発明では、ロータに加わるスラスト方
向荷重を受けるスラスト軸受と、ロータを支持する滑り
軸受との間を常に接触させた状態に維持するので、滑り
軸受とスラスト軸受との間に隙間が介在せずスラスト方
向の負荷が作用しても軸受どうしの衝突は起きない。し
たがって、衝突音の発生や軸受の破損がなく、異物噛み
込みによる異常摩耗またはロータのロック現象も完全に
回避でき、さらに負荷の急激な変化を防ぐことができ
る。その結果、低騒音で長寿命でしかも制御性が良好な
ポンプを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるポンプの内部構
造を示す縦断面図

【図２】本発明の実施の形態２におけるポンプの内部構
造を示す縦断面図

【図３】本発明の実施の形態３におけるポンプの内部構
造を示す縦断面図

【図４】本発明の実施の形態４におけるポンプの内部構
造を示す縦断面図

【図５】従来のポンプの典型的な例であって、（ａ）は
従来のポンプの平面図 （ｂ）一部切欠正面図

【符号の説明】

１ ケーシング ２ 吸込口 ３ 整流板 ４ ロータ ５ ボリュート ６ 吐出口 ７ 固定軸 ８ スラスト軸受 ９ 滑り軸受 １０ 永久磁石 １１ ステータ １２ 制御部 ３３ 永久磁石 ３４ 永久磁石 ４７ 回転軸 ４８ 滑り軸受 ４９ スラスト軸受 ６７ 回転軸 ６８ 滑り軸受 ６９ スラスト軸受 ７２ 永久磁石 ７３ 永久磁石

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体の吸込口と吐出口とを備えるとともに
   内部に固定軸を配置したケーシングと、前記固定軸に外
   挿されてスラスト方向に摺動可能な滑り軸受を一体に備
   えたロータと、前記ケーシングに拘束され前記滑り軸受
   のスラスト方向の端面に隣接して配置されたスラスト軸
   受と、前記ケーシングの外周に配置され前記ロータを回
   転駆動するステータとを備え、更に前記滑り軸受を前記
   スラスト軸受側に向けて付勢して接触させるためのスラ
   スト方向加圧手段を有することを特徴とするポンプ。
2. 【請求項２】流体の吸込口と吐出口とを備えたたケーシ
   ングと、前記ケーシング内で回転軸により支承されると
   ともに前記回転軸に加わるスラスト荷重を受けるスラス
   ト軸受を一体に備えたロータと、前記ケーシングに拘束
   され前記スラスト軸受のスラスト方向の端面に隣接して
   配置された滑り軸受と、前記ケーシングの外周に配置さ
   れ前記ロータを回転駆動するステータとを備え、更に前
   記スラスト軸受を前記滑り軸受側に向けて付勢して接触
   させるためのスラスト方向加圧手段を有することを特徴
   とするポンプ。
3. 【請求項３】前記スラスト方向加圧手段は、前記ステー
   タのスラスト方向の位置を前記ロータとの磁気的釣合の
   位置から前記ケーシングのポンプ吸込口側にずらした構
   成からなることを特徴とする請求項１または２に記載の
   ポンプ。
4. 【請求項４】前記スラスト方向加圧手段は、一対または
   複数対の永久磁石の同極どうしまたは異極どうしを対向
   させてそれぞれ前記ケーシングと前記ローラに配置し、
   前記永久磁石の斥力をスラスト方向に負荷可能な構成か
   らなることを特徴とする請求項１または２記載のポン
   プ。