JP2003336592A - 電動水中ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポンプのインペラ側とロータ側との間にシー
ルを必要とせず、水流体が自由に通れ、しかも消費電力
を節減できて、水冷式エンジンの冷却水の循環が効率的
に行えるエネルギーロスの少ない電動水中ポンプを提供
する。 【解決手段】 ステータを鍔付ハウジングと鍔付キャン
シールとの外周空間に収納し、ローター、回転軸、スリ
ーブ軸受をキャンシールの内部空間に収納し、スリーブ
軸受をポンプケーシングの基板の中心穴に取り付け、当
該基板と各鍔部を密封し固定すると共に、回転軸の先端
部に取り付けたインペラをポンプケーシングの内部に取
り付けた構造を有する水中ポンプにおいて、該スリーブ
軸受が軸とスリーブから基本的に構成され、スリーブ又
は軸が、ＲＢＣ又はＣＲＢＣの微粉末を合成樹脂中に均
一に分散した合成樹脂組成物若しくは当該合成樹脂組成
物に無機繊維及び／又は有機繊維を配合した繊維強化合
成樹脂組成物で作られているスリーブ軸受を用いた電動
水中ポンプ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、水冷式エンジンの
冷却水を循環させる電動水中ポンプに関し、さらに詳し
くは、水中での摩擦係数が小さいスリーブ軸受を用いた
電動水中ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、エンジンのウオータジャケット
およびラジエータを接続する閉じた冷却水回路に冷却水
を循環させる水中ポンプは、エンジンのクランクシャフ
トに接続されて駆動されるようになっている。かかる従
来の水中ポンプは、水中ポンプの回転数がエンジン回転
数によって一義的に決定されてしまい、水中ポンプの回
転数をきめ細かく制御することができなかった。さら
に、エンジンが停止すると直ちにポンプが停止してしま
いトラブルを起こすことがあった。それに対して、水中
ポンプを電気モータで駆動すると、回転数を任意に制御
することを可能にし、かつエンジンが停止しても、サー
モスタットの開度を電気的に変化させてラジエータを通
過する冷却水の流量を任意に制御することが可能であ
り、このようなエンジンの冷却制御装置は、すでにより
すでに知られている。（特許文献１参照） また、従来の電動水中ポンプは、ポンプのインペラ側と
ロータ側をシールして水を通さない構造にしていた。そ
のため、ゴム製のＯリングをインペラ側とロータ側の間
に挟んだり、回転軸にシール材を密着させたりしてい
た。高回転でロータを長時間使用すると、ゴム製のＯリ
ングが劣化したり、シール材を密着させる結果、回転軸
に負担がかかり、エネルギーをロスしていた。

【０００３】一方、米ぬかを利用した多孔質炭素材料
は、本件の第一発明者である堀切川一男の研究により知
られている。（非特許文献１参照）ここには、米ぬかか
ら得られる脱脂ぬかと、熱硬化性樹脂を混合して混錬
し、加圧成型した成型体を乾燥させた後、乾燥成型体を
不活性ガス雰囲気中で焼成した炭素材料であるＲＢセラ
ミックス（以下ＲＢＣという）及びその製造方法が示さ
れている。熱硬化性樹脂は、熱硬化しさえすればどのよ
うなものでも良く、代表的にはフェノール系樹脂、ジア
リールフタレート系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、
エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、トリアジン系樹脂
が挙げられる。とくにフェノール系樹脂が好適に用いら
れる。 脱脂ぬかと熱硬化性樹脂の混合割合は、質量比
で、５０〜９０：５０〜１０であるが、好適には７５：
２５ が用いられる。焼成温度は、７００℃〜１０００
℃であり、通常はロータリーキルンが用いられ、焼成時
間は約４０分から１２０分である。ＲＢセラミックスを
さらに改良した炭素材料であるＣＲＢセラミックス（以
下ＣＲＢＣという）は、米ぬかから得られる脱脂ぬか
と、熱硬化性樹脂とから得られるＲＢセラミックスの改
良材であって、米ぬかから得られる脱脂ぬかと、熱硬化
性樹脂を混合して混錬し、不活性ガス中７００℃〜１０
００℃で一次焼成した後、１００メッシュ程度以下に粉
砕して炭化粉末とし、該炭化粉末と熱硬化性樹脂を混合
して混錬し、圧力２０ＭＰａ〜３０ＭＰａで加圧成型し
た後、成型体を不活性ガス雰囲気中で再び５００℃〜１
１００℃で熱処理して得られる黒色樹脂ないし多孔質セ
ラミックスである。

【０００４】ＲＢＣ及びＣＲＢＣは、次のような優れた
特徴を持っている。 ・硬度が高い。 ・粒子にしても形状がいびつ。 ・膨張係数が非常に小さい。 ・組織構造がポーラスである。 ・電気伝導性を有する。 ・比重が小さく軽い。 ・摩擦係数が非常に小さい。 ・耐摩耗性に優れる。 ・材料が米ぬかで地球環境への悪影響が少なく、省資源
に繋がる。 本発明者は、ＲＢＣ及びＣＲＢＣを平均粒子径３００μ
ｍ以下、好ましくは１０〜１００μｍとくに好ましく
は、１０〜５０μｍに微粉末化して用い、合成樹脂と混
合することにより得られる合成樹脂組成物が水中では、
特異的な摺動特性を発揮することを見出した。

【特許文献１】特開平５−２３１１４８号公報

【非特許文献１】機能材料 １９９７年 ５月号 Ｖｏ
ｌ．１７ Ｎｏ．５ ｐ２４〜２８

【０００５】

【本発明の課題】従来の水中用スリーブ軸受の材料とし
て用いられている窒化珪素、アルミナ等のセラミックス
やＰＰＳ等のスーパーエンプラは、電動水中ポンプの軸
受に要求される機械的性質、化学的性質、物理的性質を
兼ね備えているが、摩擦特性、生産効率、コストの点で
改善の余地が残されていた。本発明は、摩擦特性、生産
効率、コストを改善した電動水中ポンプの軸受を提供す
ることを課題とする。さらに、機械的性質を同時に向上
させた水中用スリーブ軸受を提供することを課題とす
る。また、シールドを施さずそのまま液体中、たとえば
水―エチレングリコール混合物である水冷式エンジンの
冷却水中で用いたとき優れた防錆性および摩擦特性を発
揮する水中用スリーブ軸受を提供することを目的として
いる。さらに、本発明は、ポンプのインペラ側とロータ
側との間にシールを必要とせず、水流体が自由に通れ、
しかも消費電力を節減できて、水冷式エンジンの冷却水
の循環が効率的におこなえる電動水中ポンプを提供す
る。また、本発明は、水中において、特異的な摺動特性
を発揮する材料を用いて、エネルギーのロスが少ない防
錆性かつ低摩擦特性の材料で作られたスリーブ軸受を用
いた電動水中ポンプを提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、ＲＢＣ（Ｒ
Ｂセラミックス）又はＣＲＢＣ（ＣＲＢセラミックス）
の優れた摩擦特性及び摩耗特性、また多孔質構造に起因
する潤滑油保持特性に着目し、鋭意研究した結果、以下
の手段により課題が解決されることを見出した。すなわ
ち、合成樹脂にＲＢＣ又はＣＲＢＣの微粉末を加えて混
錬した樹脂組成物を成型することにより、摩擦特性、摩
耗特性、生産効率、及びコストが改善された電動水中ポ
ンプを得た。さらに、本発明者は、合成樹脂に繊維材料
を加えた繊維強化合成樹脂に、ＲＢＣ又はＣＲＢＣの微
粉末を混錬した樹脂組成物を成型することにより、摩擦
特性、摩耗特性、及び潤滑油保持特性が維持され、か
つ、機械的性質が改善された電動水中ポンプを得た。さ
らに詳しくは、ＲＢＣ又はＣＲＢＣの微粉末を均一に分
散し、とくに、ＲＢＣ又はＣＲＢＣの微粉末：合成樹脂
の質量比が、１０〜７０：９０〜３０とした樹脂組成物
が、水、アルコール、エチレングリコール及びこれらの
混合物の液体中において、優れた摩擦特性を発揮する樹
脂成型物となることを見いだすに至った。すなわち本発
明は、ステータを鍔付ハウジングと鍔付キャンシールと
の外周空間に収納し、ローター、回転軸、スリーブ軸
受、をキャンシールの内部空間に収納し、スリーブ軸受
をポンプケーシングの基板の中心穴に取り付け、当該基
板とハウジング及びキャンシールの各鍔部を固定すると
共に、回転軸の先端部に取り付けたインペラをポンプケ
ーシングの内部に取り付けた構造を有する水中ポンプに
おいて、該スリーブ軸受が軸とスリーブから基本的に構
成され、スリーブ又は軸が、ＲＢＣ又はＣＲＢＣの微粉
末を合成樹脂中に均一に分散した合成樹脂組成物で作ら
れている水中摺動用スリーブ軸受を用いたエネルギーロ
スの少ない水中ポンプを提供するものである。本発明の
水中ポンプに用いる水中摺動用スリーブ軸受を作る樹脂
組成物の典型的な製造方法は、ＲＢＣ又はＣＲＢＣの微
粉末を合成樹脂の融点付近の温度で混錬することによ
り、ＲＢＣ又はＣＲＢＣの微粉末を均一に分散すること
により簡単に得られる。

【０００７】

【本発明の実施の形態】本発明の典型的な例を図１に示
す。ロータアッシー１からの回転軸１−１に、スリーブ
軸受２、２’を取り付け、Ｏリングを介したポンプケー
シングＢ３の中心部から突き出た回転軸１−１の先端部
にインペラ４を装着する。一方、ロータを回転させるス
テータ組立８は、水が進入しないように、ホールセンサ
組立７を介して鍔付ハウジング６と鍔付キャンシール９
で作られる外周水密空間に密閉される。鍔付キャンシー
ル９の内部空間には、ロータアッシー１が収納さる。そ
して、鍔付ハウジング６とポンプケーシングＢ４と鍔付
ポンプケーシングＡ５をＯリングを介して、鍔付キャン
シール９を挟む形で各鍔部ポンプケーシングＢ３と鍔付
ハウジング６をビスやボルトナット等の固着手段で取り
付けて、水中ポンプを組み立てることができる。図２に
水中ポンプの断面図を示す。ステータに通電すると、ロ
ータが回転し回転軸１−１を回転させ、インペラ４を回
転させることにより、水を取り込みエンジンの冷却部に
送り込む。スリーブ軸受２は、軸１−１とスリーブ２−
２からなる。ＲＢＣ又はＣＲＢＣの微粉末を合成樹脂中
に均一に分散した合成樹脂組成物を成型して、軸または
スリーブを作製する。スリーブ軸受２の形状は、図３及
び図４に示したもののほか、鍔付きスリーブなど周知の
形状のスリーブであっても良い。

【０００８】本発明においては通常、軸にはステンレス
鋼系の合金が用いられる。硬い軸を必要とするときは、
焼入れを行う。図４に示すように、必要により、軸の一
部に硬質の防錆合金１−２を圧入して用いても良い。さ
らに、前記の合成樹脂組成物で軸を作製しても良い。本
発明において用いるＲＢＣ又はＣＲＢＣの微粉末は、平
均粒子径３００μｍ以下のものが用いられる。特に平均
粒子径１０〜１００μｍより好ましくは１０〜５０μｍ
のものが、摩擦係数の良い表面状態を作り出し、水中摺
動用スリーブ軸受の材料として適している。

【０００９】本発明において用いることが出来る合成樹
脂としては、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィ
ン等の熱可塑性樹脂が挙げられる。具体的には、ナイロ
ン６６（ポリヘキサメチレンアジポアミド）、ナイロン
６（ポリカプラミド）、ナイロン１１（ポリウンデカン
アミド）、ナイロン１２、ポリフタールアミドなど芳香
族ナイロン、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレ
ート、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、
ポリエチレン、ポリフェニレンスルファイド等の熱可塑
性樹脂が挙げられる。とくに、ナイロン６６が好ましく
用いられる。これら熱可塑性樹脂は、１種でも２種以上
を混合して用いても良い。さらに、本発明の水中用軸受
に用いる合成樹脂組成物中に、硝子繊維、ロックウー
ル、炭素繊維等の無機質繊維、ポリエステル、レーヨ
ン、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリオレフイ
ン、アクリル、アラミド等の合成繊維又は木材パルプ、
マニラ麻等の天然パルプ繊維を添加して、成型物の強度
を高めることが出来る。また、繊維は市販のもので、長
繊維でも短繊維でも同様に用いることができる。これら
の繊維の配合量は、組成物全体の０．１〜１００質量％
配合することができるが、強度及び摩擦特性から１〜３
０質量％であることが好ましい。

【００１０】さらに、本発明の趣旨を逸脱しない範囲に
おいて、熱硬化性樹脂を併用することも出来る。このよ
うな熱硬化性樹脂としては、フェノール系樹脂、ジアリ
ールフタレート系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、エ
ポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、トリアジン系樹脂な
どが挙げられる。本発明において、合成樹脂の添加割合
は、ＲＢＣ又はＣＲＢＣの微粉末：合成樹脂の質量比
が、１０〜７０：９０〜３０であることが望ましい。合
成樹脂の添加割合が９０質量％を超えると、目的とする
低摩擦特性にならず、３０質量％以下では、成型が難し
くなる。

【００１１】成型は、通常、押出成型または射出成型で
行われる。また、金型の温度をやや低めに設定すると良
いことが判っている。基本的には合成樹脂のガラス転移
点ないし融点の範囲の温度が良い。さらに、金型は、急
冷するよりも徐冷する方が、良い摩擦特性の成型物が得
られることがわかっている。本発明において、軸ないし
スリーブ軸受として用いるスチール系金属としては、主
として鉄とニッケル、クロム、モリブデン等のステンレ
ス系合金であり、硬くて錆びにくい合金ならどのような
ものでも良い。

【００１２】本発明の実施の形態をまとめると、以下の
とおりである。 （１） ステータを鍔付ハウジングと鍔付キャンシール
との外周空間に収納し、ローター、回転軸、スリーブ軸
受、をキャンシールの内部空間に収納し、スリーブ軸受
をポンプケーシングの基板の中心穴に取り付け、当該基
板と各鍔部を密封し固定すると共に、回転軸の先端部に
取り付けたインペラをポンプケーシングの内部に取り付
けた構造を有する水中ポンプにおいて、該スリーブ軸受
が軸とスリーブから基本的に構成され、スリーブ又は軸
が、ＲＢＣ又はＣＲＢＣの微粉末を合成樹脂中に均一に
分散した合成樹脂組成物で作られているスリーブ軸受を
用いた電動水中ポンプ。 （２）インペラ側とロータ側に連通した空間を有し、水
流体が自由に通れる上記１に記載した電動水中ポンプ。 （３） 合成樹脂組成物が、ＲＢＣ又はＣＲＢＣの微粉
末：合成樹脂の質量比が、１０〜７０：９０〜３０であ
る上記１又は上記２に記載した水中摺動用スリーブ軸受
を用いた電動水中ポンプ。 （４） 合成樹脂が、ナイロン６６、ナイロン６、ナイ
ロン１１、ナイロン１２、ポリフタールアミド、ポリア
セタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン
テレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ
フェニレンスルファイドから選ばれる樹脂の１種又は２
種以上である上記１ないし上記３のいずれかひとつに記
載した水中摺動用スリーブ軸受を用いた電動水中ポン
プ。 （５） 合成樹脂組成物に、さらに、無機繊維及び／又
は有機繊維を配合した合成樹脂組成物でスリーブ軸受が
作られている上記１ないし上記４のいずれかひとつに記
載した電動水中ポンプ。 （６） 無機繊維及び／又は有機繊維が、短繊維であ
り、配合量が組成物全体の１〜３０質量％である上記５
に記載した電動水中ポンプ。 （７） 無機繊維が硝子繊維である上記５又は上記６に
記載した電動水中ポンプ。 （８） ＲＢＣ又はＣＲＢＣの微粉末の平均径が、３０
０μｍ以下である上記１ないし上記７のいずれかひとつ
に記載したスリーブ軸受を用いた電動水中ポンプ。 （９）ＲＢＣ又はＣＲＢＣの微粉末の平均径が、１０〜
５０μｍである上記８に記載したスリーブ軸受を用いた
電動水中ポンプ。 （１０） 軸が防錆スチール系金属である上記１ないし
上記９のいずれかひとつに記載したスリーブ軸受を用い
た電動水中ポンプ。 （１１） 軸が上記３ないし上記９のいずれかひとつに
記載された合成樹脂組成物で作られている上記１記載の
軸受装置を用いた電動水中ポンプ。 （１２） 軸またはスリーブ内面に、螺旋状の溝を設け
た上記１ないし上記１０のいずれかひとつに記載したス
リーブ軸受を用いた電動水中ポンプ。

【００１３】（実施例）本発明を実施例に基づいてさら
に詳細に説明する。 実施例１ （ＲＢＣ微粉末の製造例１）米ぬかから得られる脱脂ぬ
か７５０ｇと液体状のフェノール樹脂（レゾール）２５
０ｇを、５０℃〜６０℃に加熱しながら、混合して混錬
した。可塑性を有する均質な混合物が得られた。混合物
を、ロータリーキルンを使って窒素雰囲気中９００℃で
１００分焼き上げ、得られた炭化焼成物を、さらに粉砕
機を用いて粉砕し、ついで１５０メッシュの篩にかけ
て、平均粒径が１４０〜１６０μｍであるＲＢＣ微粉末
を得た。 （ＲＢＣ微粉末と合成樹脂の組成物の作製例１）得られ
たＲＢＣ微粉末５００ｇ、ナイロン６６粉末５００ｇを
２４０℃〜２９０℃に加熱しながら、混合して混錬し
た。可塑性を有する均質な混合物が得られた。ＲＢＣ微
粉末の含有量は５０質量％であった。 （スリーブ軸受の作製と水中ポンプへの適用）ＲＢＣ微
粉末とナイロン６６を溶融混合して得られた樹脂組成物
を、射出成形して、外径が２２ｍｍ内径８ｍｍ長さ２０
ｍｍのスリーブを作製し、一方、ＳＵＳ３０３ステンレ
ス合金製の外径７．９５ｍｍ長さ２００ｍｍの軸を挿入
し、図３に示すようなスリーブ軸受を作製した。図１、
図２に示すように、ロータアッシーのスリーブ軸受２、
２’として用いた。

【００１４】実施例２ 実施例１に記載した方法を用いて、平均粒径が１４０〜
１６０μｍであるＲＢＣ微粉末を得た。 （ＲＢＣ微粉末と合成樹脂の組成物の作製例２）得られ
たＲＢＣ微粉末７００ｇ、ナイロン６６粉末３００ｇを
２４０℃〜２９０℃に加熱しながら、混合して混錬し
た。可塑性を有する均質な混合物が得られた。ＲＢＣ微
粉末の含有量は７０質量％であった。 （スリーブ軸受の作製と水中ポンプへの適用）ＲＢＣ微
粉末とナイロン６６を溶融混合して得られた樹脂組成物
を、射出成形して、外径が２２ｍｍ内径８ｍｍ長さ２０
ｍｍのスリーブを作製し、一方、ＳＵＳ３０４ステンレ
ス合金製の外径７．９５ｍｍ長さ２００ｍｍの軸を挿入
し、図３に示すようなスリーブ軸受を作製した。図１、
図２に示すように、ロータアッシーのスリーブ軸受２、
２’として用いた。

【００１５】実施例３ （ＲＢＣ微粉末の製造例３）米ぬかから得られる脱脂ぬ
か７５０ｇと液体状のフェノール樹脂（レゾール）２５
０ｇを、５０℃〜６０℃に加熱しながら、混合して混錬
した。可塑性を有する均質な混合物が得られた。混合物
を、ロータリーキルンを使って窒素雰囲気中１０００℃
で１００分焼き上げ、得られた炭化焼成物を、さらに粉
砕機を用いて粉砕し、ついで４００メッシュの篩にかけ
て、平均粒径が３０〜５０μｍであるＲＢＣ微粉末を得
た。 （ＲＢＣ微粉末と合成樹脂の組成物の作製例３）得られ
たＲＢＣ微粉末７００ｇ、ナイロン６６粉末３００ｇを
２４０℃〜２９０℃に加熱しながら、混合して混錬し
た。可塑性を有する均質な混合物が得られた。ＲＢＣ微
粉末の含有量は７０質量％であった。 （スリーブ軸受の作製と水中ポンプへの適用）ＲＢＣ微
粉末とナイロン６６を溶融混合して得られた樹脂組成物
を、射出成形して、外径が２２ｍｍ内径８ｍｍ長さ２０
ｍｍのスリーブを作製し、一方、ＳＵＳベアリング鋼製
の外径７．９５ｍｍ長さ２００ｍｍの軸を挿入し、図３
に示すようなスリーブ軸受を作製した。そして、図１、
図２に示すように、ロータアッシーのスリーブ軸受２、
２’として用いた。

【００１６】実施例４ （ＣＲＢＣ微粉末の製造例）米ぬかから得られる脱脂ぬ
か７５０ｇと液体状のフェノール樹脂（レゾール）２５
０ｇを、５０℃〜６０℃に加熱しながら、混合して混錬
した。可塑性を有する均質な混合物が得られた。混合物
を、ロータリーキルンを使って窒素雰囲気中で９００℃
で６０分焼き上げた。得られた炭化焼成物を、粉砕機を
用いて粉砕し、ついで２００メッシュの篩にかけて、平
均粒径が１００〜１２０μｍであるＲＢＣ微粉末を得
た。得られたＲＢＣ微粉末７５０ｇと固体状のフェノー
ル樹脂（レゾール）５００ｇを１００℃〜１５０℃に加
熱しながら、混合して混錬した。可塑性を有する均質な
混合物が得られた。次いで、可塑物を圧力２２ＭＰａで
直径約１ｃｍの球形に加圧成型した。金型の温度は１５
０℃であった。金型から成型体を取り出し、窒素雰囲気
中で５００℃までは１℃／分の昇温速度で温度を上げ、
５００℃で６０分間保持し、９００℃で約１２０分焼結
した。次いで５００℃までは２〜３℃／分の冷却速度
で、温度を下げ、５００℃以下になると自然放冷した。
得られたＣＲＢＣ成型物を、粉砕機を用いて粉砕し、つ
いで５００メッシュの篩にかけて、平均粒径が２０〜３
０μｍであるＣＲＢＣ微粉末を得た。 （ＣＲＢＣ微粉末と合成樹脂の組成物の作製例）得られ
たＣＲＢＣ微粉末５００ｇ、ナイロン６６粉末５００ｇ
を２４０℃〜２９０℃に加熱しながら、混合して混錬し
た。可塑性を有する均質な混合物が得られた。ＣＲＢＣ
微粉末の含有量は５０質量％であった。 （スリーブ軸受の作製と水中ポンプへの適用）ＲＢＣ微
粉末とナイロン６６を溶融混合して得られた樹脂組成物
を、射出成形して、外径が２２ｍｍ内径８ｍｍ長さ２０
ｍｍのスリーブを作製し、一方、ＳＵＳ３０４ステンレ
ス合金製の外径７．９５ｍｍ内径５．００ｍｍ長さ２０
ｍｍの円筒形部品を長さ２００ｍｍのスチール製軸の両
端に圧入した軸を挿入し、図４に示すような、スリーブ
軸受を作製し、図１、図２に示すローターアッシーのス
リーブ軸受２，２’に用いた。

【００１７】実施例５〜１０の水中ポンプで用いたＲＢ
ＣまたはＣＲＢＣ微粉末と合成樹脂の組成物を、実施例
１〜４で製造したと同じ、ＲＢＣまたはＣＲＢＣ微粉末
を用いて、表１に示すような条件でＲＢＣ又はＣＲＢＣ
の微粉末を合成樹脂中に均一に分散して作製した。ま
た、比較のために、市販の水中ポンプ用ＰＰＳ樹脂（出
光石油化学株式会社製）および窒化珪素を用いた。

【表１】

【００１８】実施例１〜10の水中ポンプに用いたスリー
ブ軸受を作製したＲＢＣまたはＣＲＢＣ微粉末と合成樹
脂の組成物及びＰＰＳ樹脂、窒化珪素の特性を表２にま
とめる。

【表２】

【００１９】実施例５ 表１の組成物５を用いて、射出成形により、スリーブの
内側に深さ０．１ｍｍの螺旋溝を有する外径が２２ｍｍ
内径８ｍｍ長さ２０ｍｍのスリーブを作製し、一方、Ｓ
ＵＳベアリング鋼製の外径７．９５ｍｍ長さ２００ｍｍ
の軸を挿入し、図３に示すスリーブ軸受を作製し、図
１、図２に示すローターアッシーのスリーブ軸受２、
２’に用いた。

【００２０】実施例６ 表１の組成物６を用いて、射出成形により、外径７．９
５ｍｍ長さ２００ｍｍの軸を作製した。一方、ＳＵＳベ
アリング鋼製の外径が２２ｍｍ内径８ｍｍ長さ１２０ｍ
ｍのスリーブを作製し、両者を組み合わせて、図３に示
すようなスリーブ軸受を作製し、図１、図２に示すロー
ターアッシーのスリーブ軸受２、２’に用いた。

【００２１】実施例７ 表１の組成物７を用いて、射出成形により、深さ０．１
ｍｍの螺旋溝を有する外径７．９５ｍｍ長さ２００ｍｍ
の軸を作製した。一方、ＳＵＳベアリング鋼製の外径が
２２ｍｍ内径８ｍｍ長さ２０ｍｍのスリーブを作製し、
両者を組み合わせて、図３に示すようなスリーブ軸受を
作製し、図１、図２に示すローターアッシーのスリーブ
軸受２、２’に用いた。

【００２２】実施例８ 表１の組成物８を用いて、射出成形により、外径が２２
ｍｍ内径８ｍｍ長さ２０ｍｍのスリーブを作製し、一
方、深さ０．１ｍｍの螺旋溝を有するＳＵＳベアリング
鋼製の外径７．９５ｍｍ長さ２００ｍｍの軸を挿入し、
スリーブ軸受を作製し、図１、図２に示すローターアッ
シーのスリーブ軸受２、２’に用いた。

【００２３】実施例９ 表１の組成物９を用いて、射出成形により、深さ０．１
ｍｍの螺旋溝を有する外径７．９５ｍｍ長さ２００ｍｍ
の軸を作製した。一方、ＳＵＳベアリング鋼製の外径が
２２ｍｍ内径８ｍｍ長さ２０ｍｍのスリーブを作製し、
両者を組み合わせて、図３に示すようなスリーブ軸受を
作製し、図１、図２に示すローターアッシーのスリーブ
軸受２、２’に用いた。

【００２４】実施例１０ （スリーブ軸受の作製と水中ポンプへの適用）平均粒径
が１５０μｍＲＢＣ微粉末１０ｇと市販の短繊維硝子繊
維２３ｇ及びナイロン６６ペレット７７ｇを均一に溶融
混合して樹脂組成物９０ｇを溶融混合して得られた樹脂
組成物が表１の組成物１０である。この組成物１０を原
料樹脂とし射出成型して、外径が２２ｍｍ内径８ｍｍ長
さ１２０ｍｍのスリーブを作製し、一方、ＳＵＳ３０３
ステンレス合金製の外径７．９５ｍｍ長さ２００ｍｍの
軸を挿入し、図３に示すようなスリーブ軸受を作製し
た。図１、図２に示すように、ロータアッシーのスリー
ブ軸受２、２’として用いた。 比較例 市販の水中ポンプ用ＰＰＳ樹脂（出光石油化学株式会社
製）を用いて、射出成形により、外径が２２ｍｍ内径８
ｍｍ長さ２０ｍｍのスリーブを作製し、一方、ＳＵＳ３
０３ステンレス合金製の外径７．９５ｍｍ長さ２００ｍ
ｍの軸を挿入し、図３に示すようなスリーブ軸受を作製
し、図１、図２に示すローターアッシーのスリーブ軸受
２、２’に用いた。 比較例２ 外径が２２ｍｍ内径８ｍｍ長さ１２０ｍｍのスリーブを
作製し、一方、ＳＵＳ３０３ステンレス合金製の外径
７．９５ｍｍ長さ２００ｍｍの軸を挿入し、図１に示す
ような窒化珪素製スリーブ軸受を作製した。

【００２５】実施例１〜１０及び比較例1〜2で得られた
水中摺動用スリーブ軸受の水中での摩擦特性を表３にま
とめる。

【表３】 表中A〜Fの数値は以下の条件で測定した。 Ａ：すべり速度0.001（m/s）の条件下で測定 Ｂ：すべり速度0.005（m/s）の条件下で測定 Ｃ：すべり速度0.01（m/s）の条件下で測定 Ｄ：すべり速度0.1（m/s）の条件下で測定 Ｅ：すべり速度0.5（m/s）の条件下で測定 Ｆ：すべり速度1.0（m/s）の条件下で測定

【００２６】実施例１で得られた平均粒子径１５０μｍ
ＲＢＣ微粉末及び実施例３で得られた平均粒径が３０μ
ｍのＣＲＢＣ微粉末を用いて、ナイロン６、ナイロン１
１、ナイロン１２、ポリフタールアミド、ポリブチレン
テレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリプ
ロピレン、ポリエチレン、ポリアセタール（ＰＯＭ）と
配合して合成樹脂組成物を製造し、試験片を作製して同
様の実験を行った。表３の結果とほぼ同様の傾向が見ら
れた。

【００２７】

【本発明の効果】表３の結果からも明らかなように、本
発明のＲＢＣ又はＣＲＢＣの微粉末及び合成樹脂又は繊
維強化合成樹脂で作られた電動水中ポンプは、以下の効
果を奏することが判明した。 １．摩擦係数を低下させることができる。 ２．低すべり速度域と高すべり速度域での摩擦係数の差
を、小さくすることができる。 ３．繊維強化合成樹脂を用いた場合、前記１．〜２．に
加えて、機械的性質も同時に向上させることが出来る。 ４．射出成形できるので、生産効率に優れる。 ５．低コストである。 また、本発明のＲＢＣ又はＣＲＢＣの微粉末及び合成樹
脂からなるスリーブ軸受を用いた水中ポンプは、水中で
の摩擦特性が際立って優れており、加えて、ポンプのイ
ンペラ側とロータ側との間にシールを必要とせず、水流
体が自由に通れ、しかも消費電力を節減できて、水冷式
エンジンの冷却水の循環が効率的におこなえるエネルギ
ーロスの少ない電動水中ポンプが得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水中ポンプの組み付けの概略図

【図２】本発明に係る水中ポンプの断面図

【図３】スリーブ軸受の軸の一例

【図４】スリーブ軸受の軸の一例

【符号の説明】

１ ローターアッシー １−１ 回転軸 硬質の防錆合金 １−２ 硬質の防錆合金 ２ スリーブ軸受 ２’スリーブ軸受 ２−２スリーブ ３ ポンプケーシングＢ ４ インペラ ５ ポンプケーシングＡ ６ 鍔付ハウジング ７ ホールセンサ組立 ８ ステータ組立 ９ 鍔付キャンシール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｃ 33/20 Ｆ１６Ｃ 33/20 (72)発明者 河村 名展 長野県北佐久郡御代田町大字御代田4106− 73 ミネベア株式会社軽井沢製作所内 Ｆターム(参考） 3H022 AA00 BA06 CA01 CA13 CA17 CA54 CA57 DA13 DA19 3J011 BA02 CA01 DA01 KA01 SA06 SB02 SC01 SC12 SC13

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータを鍔付ハウジングと鍔付キャン
   シールとの外周空間に収納し、ローター、回転軸、スリ
   ーブ軸受、をキャンシールの内部空間に収納し、スリー
   ブ軸受をポンプケーシングの基板の中心穴に取り付け、
   当該基板とハウジング及びキャンシールの各鍔部を固定
   すると共に、回転軸の先端部に取り付けたインペラをポ
   ンプケーシングの内部に取り付けた構造を有する水中ポ
   ンプにおいて、該スリーブ軸受が軸とスリーブから基本
   的に構成され、スリーブ又は軸が、ＲＢＣ又はＣＲＢＣ
   の微粉末を合成樹脂中に均一に分散した合成樹脂組成物
   で作られているスリーブ軸受を用いた電動水中ポンプ。
2. 【請求項２】 インペラ側とロータ側に連通した空間を
   有し、水流体が自由に通れる請求項１に記載した電動水
   中ポンプ。
3. 【請求項３】 合成樹脂組成物が、ＲＢＣ又はＣＲＢＣ
   の微粉末：合成樹脂の質量比が、１０〜７０：９０〜３
   ０である請求項１又は請求項２に記載したスリーブ軸受
   を用いた電動水中ポンプ。
4. 【請求項４】 合成樹脂が、ナイロン６６、ナイロン
   ６、ナイロン１１、ナイロン１２、ポリフタールアミ
   ド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポ
   リエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチ
   レン、ポリフェニレンスルファイドから選ばれる樹脂の
   １種又は２種以上である請求項１ないし請求項３のいず
   れかひとつに記載したスリーブ軸受を用いた電動水中ポ
   ンプ。
5. 【請求項５】 合成樹脂組成物に、さらに、無機繊維及
   び／又は有機繊維を配合した請求項１ないし請求項４の
   いずれかひとつに記載した電動水中ポンプ。
6. 【請求項６】 無機繊維及び／又は有機繊維が、短繊維
   であり、配合量が組成物全体の１〜３０質量％である請
   求項５に記載した電動水中ポンプ。
7. 【請求項７】 無機繊維が硝子繊維である請求項５又は
   請求項６に記載した電動水中ポンプ。
8. 【請求項８】 ＲＢＣ又はＣＲＢＣの微粉末の平均径
   が、３００μｍ以下である請求項１ないし請求項７のい
   ずれかひとつに記載したスリーブ軸受を用いた電動水中
   ポンプ。
9. 【請求項９】 ＲＢＣ又はＣＲＢＣの微粉末の平均径
   が、１０〜５０μｍである請求項８に記載したスリーブ
   軸受を用いた電動水中ポンプ。
10. 【請求項１０】 軸が防錆スチール系金属である請求項
    １ないし請求項９のいずれかひとつに記載したスリーブ
    軸受を用いた電動水中ポンプ。
11. 【請求項１１】 軸が請求項３ないし請求項９のいずれ
    かひとつに記載された合成樹脂組成物で作られている請
    求項１記載の軸受装置を用いた電動水中ポンプ。
12. 【請求項１２】 軸またはスリーブ内面に、螺旋状の溝
    を設けた請求項１ないし請求項１０のいずれかひとつに
    記載したスリーブ軸受を用いた電動水中ポンプ。