JP2003343480A - Pump - Google Patents

Pump

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JP2003343480A
JP2003343480A JP2002147800A JP2002147800A JP2003343480A JP 2003343480 A JP2003343480 A JP 2003343480A JP 2002147800 A JP2002147800 A JP 2002147800A JP 2002147800 A JP2002147800 A JP 2002147800A JP 2003343480 A JP2003343480 A JP 2003343480A
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bearing
dynamic pressure
pump
rotating body
sintered material
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康裕 小林
Kazunori Hayashida
一徳 林田
Masayoshi Onishi
政良 大西
Yuichi Takii
裕一 瀧井
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Koyo Seiko Co Ltd
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Koyo Seiko Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pump with improved corrosion resistance, wear resistance or the like of the bearing supporting the rotary body, thereby extending a service life. <P>SOLUTION: A dynamic bearing 8 is made up of a sintered material containing nickel, boron nitride and graphite, and a porosity of 10% or less. The rotary body 3 forcibly sending the liquid containing water is rotatably supported by the dynamic bearing 8. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却水などの液体
を圧送するポンプに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pump for pumping a liquid such as cooling water under pressure.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】液体を
循環させるポンプには、その循環液の循環流路上に配置
されたハウジング内に、回転軸とこれに取り付けられた
インペラ(回転翼)とを備えた回転体を配置し、この回
転体を電動モータ等により回転させることでハウジング
内から上記循環流路内へ循環液を流すものがある。とこ
ろで、上記のようなポンプでは、その回転体の回転軸を
支持する軸受をハウジング内で液中に没した状態で使用
する必要がある。このような軸受には、従来、転がり軸
受やすべり軸受が用いられているが、それらの軸受構成
部材に、上記循環液が水を含む場合には当該液による腐
食が生じることがあり、軸受寿命、ひいてはポンプ寿命
が短くなることがあった。また、セラミックス材料を用
いて軸受構成部材を形成した軸受を使用することも提案
されているが、上記水を含む循環液に対する耐食性や液
中使用での耐摩耗性や摺動特性が十分でなく、ポンプ寿
命を向上することは難しいものであった。
2. Description of the Related Art In a pump for circulating a liquid, a rotary shaft and an impeller (rotary vane) attached to the rotary shaft are provided in a housing arranged on a circulating flow path of the circulating liquid. There is a type in which a rotator provided with is disposed and the circulated liquid is caused to flow from the inside of the housing into the circulation flow path by rotating the rotator by an electric motor or the like. By the way, in the pump as described above, it is necessary to use the bearing that supports the rotating shaft of the rotating body in a state of being immersed in the liquid in the housing. Conventionally, rolling bearings and slide bearings have been used for such bearings, but when the circulating fluid contains water, corrosion of the bearing fluid may occur if the circulating fluid contains water. As a result, the pump life could be shortened. It has also been proposed to use a bearing in which a bearing component is formed of a ceramic material, but the corrosion resistance to the circulating liquid containing water, the wear resistance in liquid use, and the sliding property are not sufficient. It was difficult to improve the pump life.

【0003】上記のような従来の問題点に鑑み、本発明
は、回転体を支持する軸受の耐食性や耐摩耗性などを向
上することができ、よって長寿命化を図ることができる
ポンプを提供することを目的とする。
In view of the above-mentioned conventional problems, the present invention provides a pump which can improve the corrosion resistance and wear resistance of a bearing that supports a rotating body and thus can prolong the service life. The purpose is to do.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明のポンプは、水を
含んだ液体を圧送する回転体と、前記液体を潤滑流体と
して前記回転体を回転自在に支持する動圧軸受とを備え
たポンプであって、前記動圧軸受の少なくとも軸受面
を、ニッケル、窒化ホウ素、及び黒鉛を含むとともに、
気孔率が10%以下である焼結材により構成したことを
特徴とするものである(請求項1)。
A pump of the present invention is provided with a rotary body for pumping a liquid containing water, and a dynamic pressure bearing for rotatably supporting the rotary body using the liquid as a lubricating fluid. At least the bearing surface of the dynamic pressure bearing, while containing nickel, boron nitride, and graphite,
It is characterized by being made of a sintered material having a porosity of 10% or less (claim 1).

【0005】上記のように構成されたポンプでは、上記
動圧軸受の少なくとも軸受面を構成する焼結材として、
ニッケル、窒化ホウ素、及び黒鉛を含有させることによ
り、本発明の発明者等は当該軸受の耐食性、及び回転開
始時などでの回転体に対する耐摩耗性や摺動特性を向上
することができることを見出した。さらに、本発明の発
明者等は上記焼結材の気孔率を10%以下とすることに
より、動圧軸受と回転体との間で発生させる動圧に圧力
抜けが生じるのを確実に防ぐことができることを見出し
た。
In the pump constructed as described above, as the sintered material constituting at least the bearing surface of the dynamic pressure bearing,
By including nickel, boron nitride, and graphite, the inventors of the present invention have found that the corrosion resistance of the bearing, and the wear resistance and sliding characteristics of the rotating body at the start of rotation can be improved. It was Further, the inventors of the present invention reliably prevent the pressure loss from occurring in the dynamic pressure generated between the dynamic pressure bearing and the rotating body by setting the porosity of the sintered material to 10% or less. I found that I can do it.

【0006】また、上記ポンプ(請求項1)において、
前記焼結材が、前記ニッケルを40〜60重量%を含
み、残りの組成物として前記窒化ホウ素及び前記黒鉛を
含むことが好ましい(請求項2)。この場合、ニッケル
の含有割合を上記範囲内の値とすることにより、上記動
圧軸受の耐食性を効果的に向上することができるととも
に、窒化ホウ素及び黒鉛を残りの含有割合で含ませるこ
とにより、当該軸受の強度(耐摩耗性)及び潤滑性(摺
動特性)を確実に向上することができる。
Further, in the above pump (claim 1),
It is preferable that the sintered material contains 40 to 60% by weight of the nickel and the remaining composition contains the boron nitride and the graphite (claim 2). In this case, by setting the content ratio of nickel to a value within the above range, it is possible to effectively improve the corrosion resistance of the dynamic pressure bearing, and by including boron nitride and graphite in the remaining content ratio, The strength (wear resistance) and lubricity (sliding characteristics) of the bearing can be reliably improved.

【0007】また、上記ポンプ(請求項1または2)に
おいて、前記動圧軸受と同軸上で前記回転体を回転支持
するタッチダウン軸受を備えてもよい(請求項3)。こ
の場合、ポンプ起動または停止時に、上記タッチダウン
軸受が回転体を支持することにより、上記動圧軸受の回
転体との接触を防ぐことができる。
Further, the pump (claim 1 or 2) may be provided with a touch-down bearing which rotatably supports the rotating body coaxially with the dynamic pressure bearing (claim 3). In this case, when the pump is started or stopped, the touchdown bearing supports the rotating body, so that the contact of the dynamic pressure bearing with the rotating body can be prevented.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明のポンプの好ましい
実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、
以下の説明では、水を含む液体として、水とエチレング
リコールとの混合液からなる冷却水(不凍液)を流路内
で循環させる軸流式のポンプを構成した場合を例示して
説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るポンプの
構成を示す断面図である。図において、本実施形態のポ
ンプ1は、筒状のハウジング2と、このハウジング2の
吸入口2a側から吐出口2b側に上記冷却水を圧送する
回転体3とを備えている。ハウジング2は上記流路の途
中に配置されたものであり、その吸入口2a及び吐出口
2bが流路を構成する配管(図示せず)に接続されてい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the pump of the present invention will be described below with reference to the drawings. still,
In the following description, a case where an axial flow type pump that circulates cooling water (antifreeze liquid) composed of a mixed liquid of water and ethylene glycol as a liquid containing water in a flow path is exemplified. FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a pump according to an embodiment of the present invention. In the figure, a pump 1 of the present embodiment includes a cylindrical housing 2 and a rotating body 3 that pumps the cooling water from the suction port 2a side of the housing 2 to the discharge port 2b side. The housing 2 is arranged in the middle of the flow path, and its suction port 2a and discharge port 2b are connected to a pipe (not shown) forming the flow path.

【0009】上記回転体3は、軸長の回転軸4と、この
回転軸4の一端部側の外周面4aに一体回転可能に取り
付けられたインペラ5とを備えており、上記回転軸4が
電動モータ7により図のR方向に回転駆動されたとき
に、回転体3は上記吸入口2aから冷却水をハウジング
2内に導入し、その冷却水を図の矢印Fにて示すように
ハウジング2内を流して、上記吐出口2bから冷却水を
送り出す。上記回転軸4及びインペラ5は、冷却水に対
する耐食性に優れた金属、例えばステンレス鋼により構
成されたものであり、回転体3として必要な強度を有し
ている。また、回転軸4の一端部側の先端部には球状部
4bが形成されており、この球状部4bがハウジング2
内に固定された円盤状のピボット板6の球面座6aに接
した状態で、回転体3が回転するようになっている。こ
のピボット板6は、例えば上記ステンレス鋼により構成
されたものであり、回転体3が冷却水を圧送したときに
当該回転体3が図の左側に移動するのを規制している。
また、このピボット板6には、冷却水を流すための複数
の開口6bが周方向に沿って適宜設けられており、ポン
プ効率の低下を極力抑えるようになっている。
The rotating body 3 has a rotating shaft 4 having an axial length and an impeller 5 integrally rotatably mounted on an outer peripheral surface 4a of the rotating shaft 4 on one end side thereof. When rotated by the electric motor 7 in the R direction in the drawing, the rotating body 3 introduces the cooling water into the housing 2 through the suction port 2a, and the cooling water is supplied to the housing 2 as shown by an arrow F in the drawing. After flowing through the inside, the cooling water is sent out from the discharge port 2b. The rotating shaft 4 and the impeller 5 are made of a metal having excellent corrosion resistance against cooling water, for example, stainless steel, and have the strength required for the rotating body 3. In addition, a spherical portion 4b is formed at the tip end on the one end side of the rotary shaft 4, and the spherical portion 4b is formed in the housing 2
The rotating body 3 is adapted to rotate in a state of being in contact with the spherical seat 6a of the disk-shaped pivot plate 6 fixed inside. The pivot plate 6 is made of, for example, the above-mentioned stainless steel, and restricts the rotary body 3 from moving to the left side in the drawing when the rotary body 3 pumps cooling water.
Further, the pivot plate 6 is appropriately provided with a plurality of openings 6b for flowing the cooling water along the circumferential direction so as to suppress the decrease in pump efficiency as much as possible.

【0010】上記電動モータ7は、例えばハウジング2
の外部に配置されたステータ巻線7aと、ハウジング2
の内部に配置され、上記回転軸4に固定された筒状のモ
ータロータ7bとを備えている。詳細には、モータロー
タ7bは、回転軸4が圧入された円筒部7cと、この円
筒部7cとの間で周方向に所定間隔をおいて等配された
複数のリブ7dとにより、回転軸4の軸方向中央部分に
一体回転可能に取り付けられており、当該ロータ7bの
一端開口部7b1から流入した冷却水が複数のリブ7d
の各間を通って他端開口部7b2から流出するようにな
っている。また、これらのモータロータ7b、円筒部7
c、及びリブ7dは、防錆塗料などによる防食処理が施
された鉄等の磁性体により構成されたものであり、必要
な強度及び上記冷却水に対する防水性、耐食性が確保さ
れている。そして、この電動モータ7は、そのステータ
巻線7aに通電することによって回転磁界を発生させ、
その回転磁界と磁性体からなるモータロータ7bとの間
の磁界作用により、回転体3を所望の回転速度で回転さ
せる。尚、上記の説明以外に、モータロータ7bの外周
側に樹脂モールドされた永久磁石を設けて、この永久磁
石の磁界と上記ステータ巻線7aからの回転磁界との相
互作用により回転体3を回転させる構成でもよい。
The electric motor 7 is, for example, a housing 2.
The stator winding 7a arranged outside the housing and the housing 2
And a cylindrical motor rotor 7b fixed inside the rotary shaft 4. More specifically, the motor rotor 7b includes a cylindrical portion 7c into which the rotating shaft 4 is press-fitted, and a plurality of ribs 7d that are equidistantly arranged at predetermined intervals in the circumferential direction between the cylindrical portion 7c. Is attached to the central portion in the axial direction of the rotor 7b so that the cooling water flowing from the one end opening 7b1 of the rotor 7b can have a plurality of ribs 7d.
It is configured to flow out from the other end opening portion 7b2 through each of the above. Also, these motor rotor 7b and cylindrical portion 7
The c and the rib 7d are made of a magnetic material such as iron that has been subjected to anticorrosion treatment with an anticorrosive paint or the like, and ensure the required strength, waterproofness against the cooling water, and corrosion resistance. Then, the electric motor 7 generates a rotating magnetic field by energizing the stator winding 7a,
The rotating body 3 is rotated at a desired rotation speed by the magnetic field action between the rotating magnetic field and the motor rotor 7b made of a magnetic body. In addition to the above description, a resin-molded permanent magnet is provided on the outer peripheral side of the motor rotor 7b, and the rotor 3 is rotated by the interaction between the magnetic field of the permanent magnet and the rotating magnetic field from the stator winding 7a. It may be configured.

【0011】また、上記回転体3は、モータロータ7b
を左右方向で挟むように設けられた一対の動圧軸受8に
より、上記ハウジング2内で回転自在に支持されてい
る。上記動圧軸受8は、ニッケル、窒化ホウ素、及び黒
鉛を含む焼結材により構成されたものであり、冷却水に
対する耐食性、並びに回転体3の回転開始時や停止時等
での当該回転体3の回転軸4との接触に対する耐摩耗性
及び摺動特性が向上するよう構成されたものである。ま
た、上記焼結材は、焼結処理後における当該焼結材の理
論上の密度に対する実際の密度で得られる気孔率が10
%以下に調整されたものであり、後述の動圧発生用溝で
発生させる動圧に圧力抜けが生じるのを確実に防ぐこと
ができるよう構成されている。
The rotating body 3 is composed of a motor rotor 7b.
Is rotatably supported in the housing 2 by a pair of dynamic pressure bearings 8 which are provided so as to sandwich in the left-right direction. The dynamic pressure bearing 8 is made of a sintered material containing nickel, boron nitride, and graphite, has corrosion resistance to cooling water, and the rotating body 3 when the rotating body 3 starts or stops rotating. It is configured to improve wear resistance and sliding characteristics against contact with the rotating shaft 4. In addition, the above-mentioned sintered material has a porosity of 10 after the sintering treatment, which is obtained by the actual density relative to the theoretical density of the sintered material.
% Or less, and is configured to reliably prevent pressure loss from occurring in the dynamic pressure generated in the dynamic pressure generating groove described later.

【0012】具体的にいえば、上記動圧軸受8は、40
〜60重量%のニッケルと、60〜40重量%の窒化ホ
ウ素及び黒鉛の混合物とを所定温度で焼結処理し、さら
にこの焼結処理の後にサイジング処理を実施することに
より、20%程度の気孔率を上記10%以下に制限した
ものであり、ハウジング2に固定された円環状の固定部
8aと、この固定部8aと同芯円上に設けられ、内周面
8b1にスパイラルパターンやへリングボーンパターン
等の帯状の上記動圧発生用溝(図示せず)が形成された
円環状の動圧発生部8bとを備えている。また、動圧軸
受8は、図の矢印F1にて示すように、ハウジング2内
を流れる冷却水を潤滑流体として、その動圧発生部8b
の動圧発生用溝とこれに対向する回転軸外周面4aとの
間に、回転体3の回転に応じた動圧を発生させることに
より、回転体3をラジアル方向に支承する。尚、図1に
おいては、動圧発生部8bと回転軸4との隙間を誇張し
て図示しているが、実際の隙間の寸法は数十μm程度に
設定されており、動圧発生部8bが回転軸4の外周面4
aとの間でキャビテーションとこれに起因する異常音及
び異常振動等を生じることなく、上記動圧を適切に発生
させて回転体3を安定して支持するようになっている。
また、この動圧軸受8では、上記固定部8aと動圧発生
部8bとの間で周方向に沿って等間隔に複数の開口8c
が設けられており、これらの開口8cに冷却水を通して
ポンプ効率の低下を極力抑えるようになっている。
Concretely speaking, the dynamic pressure bearing 8 comprises 40
-60% by weight of nickel and 60-40% by weight of a mixture of boron nitride and graphite are sintered at a predetermined temperature, and a sizing treatment is performed after this sintering treatment to obtain about 20% of pores. The rate is limited to 10% or less, and the annular fixing portion 8a fixed to the housing 2 is provided concentrically with the fixing portion 8a, and the inner peripheral surface 8b1 has a spiral pattern or a herring. And a ring-shaped dynamic pressure generating portion 8b in which the above-mentioned band-shaped dynamic pressure generating groove (not shown) such as a bone pattern is formed. Further, the dynamic pressure bearing 8 uses the cooling water flowing in the housing 2 as a lubricating fluid, as shown by an arrow F1 in the figure, and the dynamic pressure generating portion 8b.
The rotating body 3 is supported in the radial direction by generating a dynamic pressure according to the rotation of the rotating body 3 between the dynamic pressure generating groove and the rotating shaft outer peripheral surface 4a facing the groove. Although the gap between the dynamic pressure generating portion 8b and the rotary shaft 4 is exaggerated in FIG. 1, the actual size of the gap is set to about several tens of μm, and the dynamic pressure generating portion 8b is shown. Is the outer peripheral surface 4 of the rotating shaft 4.
The above-mentioned dynamic pressure is appropriately generated and the rotating body 3 is stably supported without causing cavitation and abnormal sound and vibration due to the cavitation.
Further, in this dynamic pressure bearing 8, a plurality of openings 8c are equally spaced along the circumferential direction between the fixed portion 8a and the dynamic pressure generating portion 8b.
Are provided, and cooling water is passed through these openings 8c so as to suppress the decrease in pump efficiency as much as possible.

【0013】また、上記焼結材において、ニッケルの含
有割合を上記範囲の値とすることにより、動圧軸受8の
冷却水に対する耐食性を効果的に向上することができ
る。また、窒化ホウ素及び黒鉛を残りの含有割合で含ま
せることにより、当該軸受8の強度(耐摩耗性)及び潤
滑性(摺動特性)を確実に向上することができる。尚、
上記ニッケルの含有割合を40重量%未満または60重
量%を超過させた場合、動圧軸受8の冷却水に対する耐
食性が低下する。一方、残りの組成物に窒化ホウ素を添
加しない場合は、ボロンナイトライドが焼結材に形成さ
れずに強度低下を生じて動圧軸受8の耐摩耗性が下が
る。また、残りの組成物に黒鉛を添加しない場合は、焼
結材に自己潤滑性を効果的に付与することができずに動
圧軸受8の摺動特性の低下を招く。さらに、上記気孔率
が10%を超過する場合は、動圧軸受8は密度が疎な構
造体となり、所望の動圧の発生及び維持を行うことがで
きずに、回転体3の支持精度が低下する。
Further, by setting the nickel content in the above sintered material to a value within the above range, the corrosion resistance of the dynamic pressure bearing 8 to cooling water can be effectively improved. Further, by including boron nitride and graphite in the remaining content ratio, the strength (wear resistance) and lubricity (sliding characteristics) of the bearing 8 can be surely improved. still,
If the content of nickel is less than 40% by weight or more than 60% by weight, the corrosion resistance of the dynamic pressure bearing 8 to cooling water decreases. On the other hand, when boron nitride is not added to the rest of the composition, boron nitride is not formed in the sintered material and strength is reduced, so that the wear resistance of the dynamic pressure bearing 8 is reduced. If graphite is not added to the remaining composition, the self-lubricating property cannot be effectively imparted to the sintered material, and the sliding characteristics of the dynamic pressure bearing 8 are deteriorated. Further, when the porosity exceeds 10%, the dynamic pressure bearing 8 has a sparse density structure, and it is not possible to generate and maintain a desired dynamic pressure, and the supporting accuracy of the rotating body 3 is low. descend.

【0014】以上のように、本実施形態のポンプ1で
は、ニッケル、窒化ホウ素、及び黒鉛を含み、気孔率を
10%以下に制限した焼結材により、動圧軸受8を構成
しているので、耐食性、及び回転開始時などでの耐摩耗
性及び摺動特性に優れた軸受を構成することができる。
また、上記気孔率が10%以下であることから、回転体
3の回転に伴って発生する動圧に圧力抜けが生じるのを
確実に防いで、回転体3を安定した状態で支持すること
ができる。この結果、動圧軸受8の寿命、ひいてはポン
プ1の寿命を長寿命なものとすることができる。さら
に、ポンプ1の循環水である冷却水を潤滑流体として用
いた動圧軸受8によって回転体3を支持させているの
で、グリースが封入された転がり軸受を用いた場合と異
なり、軸受内部への循環水の浸入に起因するグリースの
流出やその粘度低下、劣化等が発生することがなく、循
環水の汚染及び軸受性能の低下などの発生を防いだ高性
能で環境性に優れ、かつ長期間にわたって回転体3の回
転精度を維持することができるエンジン冷却用等のポン
プを容易に構成することができる。
As described above, in the pump 1 of this embodiment, the dynamic pressure bearing 8 is made of a sintered material containing nickel, boron nitride and graphite and having a porosity of 10% or less. It is possible to configure a bearing having excellent corrosion resistance, wear resistance at the start of rotation, and sliding characteristics.
Further, since the porosity is 10% or less, it is possible to reliably prevent pressure loss from occurring in the dynamic pressure generated by the rotation of the rotating body 3, and to support the rotating body 3 in a stable state. it can. As a result, the life of the dynamic pressure bearing 8 and thus the life of the pump 1 can be extended. Further, since the rotating body 3 is supported by the dynamic pressure bearing 8 using the cooling water which is the circulating water of the pump 1 as the lubricating fluid, unlike the case where the rolling bearing in which the grease is filled is used, Grease does not flow out due to infiltration of circulating water, its viscosity does not decrease, and deterioration does not occur, and it prevents contamination of circulating water and deterioration of bearing performance, and is highly environmentally friendly and long-lasting. It is possible to easily configure a pump for cooling the engine or the like that can maintain the rotation accuracy of the rotating body 3 throughout.

【0015】尚、本発明の発明者等による検証試験によ
れば、回転体3を10000rpmで回転させて、60
℃の水を循環供給するポンプで6ヶ月以上連続運転させ
ても、動圧軸受8及びポンプ1に不具合発生の兆候は全
く現れておらず、ポンプ寿命を格段に延ばせることが実
証されている。
According to a verification test conducted by the inventors of the present invention, the rotating body 3 was rotated at 10,000 rpm to obtain 60
Even if a pump that circulates water at a temperature of 0 ° C. is continuously operated for 6 months or longer, no signs of failure have appeared in the dynamic pressure bearing 8 and the pump 1, and it has been proved that the pump life can be significantly extended.

【0016】また、上記の説明では、モータロータ7b
を左右方向で挟むように、一対の動圧軸受8を設けた構
成について説明したが、本発明は上記焼結材により構成
した動圧軸受8を用いて、水を含む液体を圧送する回転
体3を回転自在に支持するものであれば、動圧軸受8の
形状、設置数や設置箇所、あるいはインペラ5の形状や
個数などの回転体3の構成は上記のものに何等限定され
ない。
Further, in the above description, the motor rotor 7b
Although the configuration in which the pair of dynamic pressure bearings 8 are provided so as to sandwich in the left and right direction has been described, the present invention uses the dynamic pressure bearings 8 made of the above-mentioned sintered material to pressure-feed a liquid containing water. The configuration of the rotating body 3 such as the shape of the dynamic pressure bearing 8, the number and location of installation, or the shape and number of the impeller 5 is not limited to the above, as long as it rotatably supports 3.

【0017】具体的にいえば、上記一対の動圧軸受8に
代えて、図2に示すように、モータロータ7bの外周面
に対向するようハウジング2の内周面に固定された筒状
のスリーブ部材18aによって動圧軸受18を構成し
て、回転体3を回転自在に支持する構成でもよい。上記
スリーブ部材18aは、動圧軸受8と同様に、ニッケ
ル、窒化ホウ素、及び黒鉛を含有し、10%以下の気孔
率とした上記焼結材によって構成されたものであり、当
該スリーブ部材18aには、モータロータ7bの対向す
る外周面7b3との間に回転体3の回転に応じた所望の
動圧を発生させる動圧発生用溝(図示せず)が内周面1
8a1に形成されている。尚、図2においてはスリーブ
部材18aと上記外周面7b3との隙間を誇張して図示
しており、この隙間は数十μm程度であり、図1に示し
た場合と同様に、スリーブ部材18aが外周面7b3と
の間でキャビテーションとこれに起因する異常音及び異
常振動等を生じることなく、上記動圧を適切に発生させ
て回転体3を安定して支持するようになっている。ま
た、上記焼結材によりスリーブ部材18aを構成したこ
とから、動圧軸受18は図1に示した動圧軸受8と同様
な効果を得ることができる。
Specifically, instead of the pair of dynamic pressure bearings 8, as shown in FIG. 2, a cylindrical sleeve fixed to the inner peripheral surface of the housing 2 so as to face the outer peripheral surface of the motor rotor 7b. The dynamic pressure bearing 18 may be configured by the member 18a to rotatably support the rotating body 3. Similar to the dynamic pressure bearing 8, the sleeve member 18a is made of the above sintered material containing nickel, boron nitride, and graphite and having a porosity of 10% or less. Has a dynamic pressure generating groove (not shown) for generating a desired dynamic pressure according to the rotation of the rotating body 3 between the opposing outer peripheral surface 7b3 of the motor rotor 7b.
8a1. Note that, in FIG. 2, the gap between the sleeve member 18a and the outer peripheral surface 7b3 is exaggerated and shown, and this gap is about several tens of μm, and the sleeve member 18a is similar to the case shown in FIG. The rotator 3 is stably supported by appropriately generating the dynamic pressure without causing cavitation and abnormal noise and vibration due to the cavitation with the outer peripheral surface 7b3. Further, since the sleeve member 18a is made of the above-mentioned sintered material, the dynamic pressure bearing 18 can obtain the same effect as that of the dynamic pressure bearing 8 shown in FIG.

【0018】また、この実施形態では、図2に示すよう
に、モータロータ7bの内部に一対のインペラ5を設
け、これらのインペラ5を介してモータロータ7bと回
転軸4とを一体回転可能に連結するとともに、上記動圧
軸受18と同軸上で回転体3を回転支持する一対のタッ
チダウン軸受11をハウジング2内に設けている。詳細
には、インペラ5の一端(外周)側がモータロータ7b
の内周面側に固定され、他端(内周)が回転軸4の外周
面側に一体回転可能に取り付けられている。これによ
り、図1に示した円筒部7c及びリブ7dを割愛するこ
とができるとともに、インペラ5をモータロータの7b
の内部に設けたことから、回転体3、ひいてはポンプ1
の軸方向長さを容易に短くすることができる。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 2, a pair of impellers 5 are provided inside the motor rotor 7b, and the motor rotor 7b and the rotary shaft 4 are integrally rotatably connected to each other via the impellers 5. In addition, a pair of touchdown bearings 11 that rotatably support the rotating body 3 coaxially with the dynamic pressure bearing 18 are provided in the housing 2. Specifically, one end (outer periphery) side of the impeller 5 is the motor rotor 7b.
Is fixed to the inner peripheral surface side and the other end (inner circumference) is integrally rotatably attached to the outer peripheral surface side of the rotating shaft 4. As a result, the cylindrical portion 7c and the rib 7d shown in FIG. 1 can be omitted, and the impeller 5 can be attached to the motor rotor 7b.
Since it is provided inside the rotor, the rotating body 3, and thus the pump 1
The axial length of can be easily shortened.

【0019】また、上記タッチダウン軸受11は、上記
焼結材からなる円筒状の部材により構成されたものであ
り、同焼結材により構成されたドーナツ状の取付部材1
0を介してハウジング2内に配置されている。上記取付
部材10は、ハウジング2に固定された円環状の固定部
10aと、タッチダウン軸受11が圧入固定されたリン
グ状部10bと、これら固定部10aとリング状部10
bとの間で周方向に沿って等間隔に形成された複数の開
口10cとを備えており、上記の開口10cに冷却水を
通してポンプ効率の低下を極力抑えるようになってい
る。また、上記タッチダウン軸受11の内周面11aと
回転軸4の外周面4aとの離間寸法は、動圧軸受18の
内周面18a1とモータロータ7bの外周面7b3との
間の間隔寸法より、数μm〜数十μm程度小さい値に設
定されており、タッチダウン軸受11は回転体3のラジ
アル方向の可動範囲を規制するとともに、ポンプ1の起
動時及び停止時などで回転軸4の外周面4aと当接する
ことによって、動圧軸受18のモータロータ7bとの接
触を防止する。
The touchdown bearing 11 is made of a cylindrical member made of the sintered material, and the donut-shaped mounting member 1 is made of the sintered material.
It is arranged in the housing 2 via 0. The mounting member 10 includes an annular fixing portion 10a fixed to the housing 2, a ring-shaped portion 10b into which the touchdown bearing 11 is press-fitted and fixed, and the fixing portion 10a and the ring-shaped portion 10.
It is provided with a plurality of openings 10c formed at equal intervals along the circumferential direction with b, and cooling water is passed through the openings 10c to suppress deterioration of pump efficiency as much as possible. Further, the distance between the inner peripheral surface 11a of the touchdown bearing 11 and the outer peripheral surface 4a of the rotary shaft 4 is determined from the distance between the inner peripheral surface 18a1 of the dynamic pressure bearing 18 and the outer peripheral surface 7b3 of the motor rotor 7b. It is set to a small value of about several μm to several tens of μm, and the touchdown bearing 11 regulates the movable range of the rotating body 3 in the radial direction, and at the same time, when the pump 1 is started and stopped, the outer peripheral surface of the rotating shaft 4 is stopped. The contact with the motor bearing 7b of the dynamic pressure bearing 18 is prevented by abutting against the motor rotor 7b.

【0020】以上のように、この実施形態では、タッチ
ダウン軸受11を設けて動圧軸受18のモータロータ7
bとの接触を防止するので、この接触による摩耗や損傷
が動圧軸受18及びモータロータ7bに発生するのを確
実に防止することができる。また、タッチダウン軸受1
1が動圧軸受18とモータロータ7bとの接触を防止す
ることから、たとえ冷却水漏れ等により動圧軸受18が
動圧を発生させることができないポンプ緊急停止時など
でも、当該軸受18とロータ7bとの衝突を防ぐことが
でき、上記動圧発生用溝などに変形や破損を生じること
を防止することができる。また、上記取付部材10及び
タッチダウン軸受11を、動圧軸受8,18と同様に焼
結材により構成したことから冷却水に対する耐食性を向
上することができるとともに、タッチダウン軸受11の
回転軸4に対する耐摩耗性及び摺動特性を向上すること
ができ、タッチダウン軸受11の寿命、ひいてはポンプ
寿命を長寿命化することができる。また、ポンプ1の起
動停止を頻繁に行う用途でタッチダウン軸受11が損傷
した場合でも、当該ダッチダウン軸受11のみ交換すれ
ばポンプ1の継続使用が可能となる。また、モータロー
タ7bの外周面7b3に対向する動圧軸受18によって
回転体3を回転自在に支持することから、一対の動圧軸
受8を用いたものに比べて、ポンプ1の軸方向長さを長
くすることなくタッチダウン軸受11を容易にハウジン
グ2内に設けることができる。
As described above, in this embodiment, the touchdown bearing 11 is provided and the motor rotor 7 of the dynamic pressure bearing 18 is provided.
Since contact with b is prevented, it is possible to reliably prevent wear and damage due to this contact from occurring in the dynamic pressure bearing 18 and the motor rotor 7b. Also, touchdown bearing 1
1 prevents the contact between the dynamic pressure bearing 18 and the motor rotor 7b. Therefore, even when the dynamic pressure bearing 18 cannot generate a dynamic pressure due to a coolant leak or the like, the bearing 18 and the rotor 7b are stopped. It is possible to prevent the collision with the above, and it is possible to prevent the dynamic pressure generating groove or the like from being deformed or damaged. Further, since the mounting member 10 and the touchdown bearing 11 are made of a sintered material like the dynamic pressure bearings 8 and 18, the corrosion resistance to cooling water can be improved and the rotary shaft 4 of the touchdown bearing 11 can be improved. Wear resistance and sliding characteristics can be improved, and the life of the touchdown bearing 11 and thus the pump life can be extended. Further, even when the touchdown bearing 11 is damaged for the purpose of frequently starting and stopping the pump 1, the pump 1 can be continuously used if only the touchdown bearing 11 is replaced. Further, since the rotary body 3 is rotatably supported by the dynamic pressure bearing 18 that faces the outer peripheral surface 7b3 of the motor rotor 7b, the axial length of the pump 1 can be made smaller than that using the pair of dynamic pressure bearings 8. The touchdown bearing 11 can be easily provided in the housing 2 without lengthening.

【0021】尚、上記の説明では、冷却水を循環させる
軸流式のポンプに適用した場合について説明したが、本
発明は、蒸留水などのピュアな水や化学物質を含んだ水
溶液などの液体を圧送する回転体と、この液体を潤滑流
体として用いて回転体を回転自在に支持する動圧軸受と
を有する、電動ウォータポンプ等の各種ポンプに好適に
用いることができる。また、本発明における動圧軸受に
は、動圧溝を有さないものや、すべり軸受、ステップ軸
受をも含んでいる。
In the above description, the case where the present invention is applied to the axial flow type pump for circulating the cooling water has been described. However, the present invention is pure water such as distilled water or liquid such as aqueous solution containing chemical substances. It can be suitably used for various pumps such as an electric water pump having a rotating body that pumps the liquid and a dynamic pressure bearing that rotatably supports the rotating body by using this liquid as a lubricating fluid. Further, the dynamic pressure bearing in the present invention includes a bearing having no dynamic pressure groove, a slide bearing and a step bearing.

【0022】また、上記の説明では、回転軸4の一端部
側の先端部に球状部4bを設け、この球状部4bをピボ
ット板6の球面座6aに接した状態で回転体3を回転さ
せる構成について説明したが、本発明はこれに限定され
るものではない。例えば上記球状部4bを設けることな
く回転軸4の上記先端部を断面円形状とし、さらに上記
球面座6aの代わりに、ピボット板6の回転軸先端部に
対向する軸方向端面にヘリングボーン状等の動圧発生用
溝を形成して、この溝により発生させた動圧によって回
転体3が冷却水を圧送したときに当該回転体3が図1,
2の左側に移動するのを規制しつつ、軸方向に回転体3
を支承する構成でもよい。このようにピボット板6で回
転体3を軸方向に支承する場合、動圧軸受8,18と同
様に、このピボット板6あるいは球状部4bを上記焼結
材によって構成することにより、当該ピボット板6の寿
命、ひいてはポンプ寿命を容易に向上することができ
る。尚、上記各実施形態では、動圧軸受8,18やピボ
ット板6等の全体を上記焼結材によって形成する場合を
示したが、上記動圧軸受の8,18の少なくとも軸受
面、ピボット板6等の少なくとも軸方向端面を上記焼結
材で構成すれば所望の効果を発揮できる。すなわち、上
記軸受面等以外の部分を他の材料からなる部材で構成
し、当該部材に上記焼結材よりなる軸受面を固定、係合
する等の形態でもよい。
Further, in the above description, the spherical portion 4b is provided at the tip end on the one end side of the rotating shaft 4, and the rotating body 3 is rotated with the spherical portion 4b being in contact with the spherical seat 6a of the pivot plate 6. Although the configuration has been described, the present invention is not limited to this. For example, the tip portion of the rotating shaft 4 is formed into a circular cross section without providing the spherical portion 4b, and instead of the spherical seat 6a, a herringbone shape or the like is formed on the axial end surface of the pivot plate 6 facing the rotating shaft tip portion. When a groove for dynamic pressure generation is formed and the rotor 3 pumps cooling water by the dynamic pressure generated by the groove,
2, while restricting the movement to the left side of the rotary body 3 in the axial direction.
It may be configured to support. When the rotating body 3 is axially supported by the pivot plate 6 as described above, the pivot plate 6 or the spherical portion 4b is made of the above-mentioned sintered material like the dynamic pressure bearings 8 and 18, so that the pivot plate 3 is supported. 6, the pump life can be easily extended. In each of the above-mentioned embodiments, the case where the dynamic pressure bearings 8 and 18, the pivot plate 6 and the like are entirely formed of the sintered material has been described. However, at least the bearing surfaces of the dynamic pressure bearings 8 and 18 and the pivot plate are shown. If at least the end face in the axial direction such as 6 is made of the above-mentioned sintered material, a desired effect can be exhibited. That is, a configuration may be adopted in which the parts other than the bearing surface and the like are made of a member made of another material, and the bearing surface made of the sintered material is fixed and engaged with the member.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上のように構成された本発明は以下の
効果を奏する。請求項1のポンプによれば、ニッケル、
窒化ホウ素、及び黒鉛を含有した上記焼結材により、回
転体を回転自在に支持する動圧軸受の少なくとも軸受面
を構成しているので、当該軸受の耐食性、及び回転開始
時などでの回転体に対する耐摩耗性や摺動特性を向上す
ることができる。しかも、上記焼結材の気孔率を10%
以下としているので、動圧軸受と回転体との間に所望の
動圧を常に発生・維持することができ、当該軸受の耐食
性などを向上することができる点とも相まって、長期間
にわたって回転体を高精度に支持することができ、軸受
寿命、ひいてはポンプ寿命の長寿命化を図ることができ
る。
The present invention constructed as described above has the following effects. According to the pump of claim 1, nickel,
Since the sintered material containing boron nitride and graphite constitutes at least the bearing surface of the dynamic pressure bearing that rotatably supports the rotating body, the corrosion resistance of the bearing and the rotating body at the start of rotation, etc. It is possible to improve wear resistance and sliding characteristics. Moreover, the porosity of the sintered material is 10%.
Since the following is set, it is possible to constantly generate and maintain a desired dynamic pressure between the dynamic pressure bearing and the rotating body, and to improve the corrosion resistance of the bearing, etc. The bearing can be supported with high precision, and the life of the bearing and eventually the life of the pump can be extended.

【0024】請求項2のポンプによれば、40〜60重
量%のニッケルが上記焼結材に含まれているので、上記
動圧軸受の耐食性を効果的に向上することができるとと
もに、残りの60〜40重量%は窒化ホウ素及び黒鉛の
混合物からなるので、当該軸受の耐摩耗性及び摺動特性
を確実に向上することができる。
According to the pump of claim 2, since 40 to 60% by weight of nickel is contained in the sintered material, the corrosion resistance of the dynamic pressure bearing can be effectively improved and the remaining Since 60 to 40% by weight is composed of a mixture of boron nitride and graphite, the wear resistance and sliding characteristics of the bearing can be reliably improved.

【0025】請求項3のポンプによれば、上記タッチダ
ウン軸受がポンプ起動または停止時に回転体を支持して
上記動圧軸受の回転体との接触を防ぐことができるの
で、その接触による摩耗などが動圧軸受等に発生するの
を確実に防止することができ、軸受及びポンプの寿命を
延ばすことができる。
According to the pump of claim 3, the touchdown bearing can support the rotating body at the time of starting or stopping the pump to prevent the contact of the dynamic pressure bearing with the rotating body. Can be reliably prevented from occurring in the dynamic pressure bearing and the like, and the life of the bearing and the pump can be extended.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係るポンプの構成を示す
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a pump according to an embodiment of the present invention.

【図2】別の実施形態に係るポンプの構成を示す断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a pump according to another embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ポンプ 3 回転体 8,18 動圧軸受 11 タッチダウン軸受 1 pump 3 rotating bodies 8,18 Dynamic bearing 11 Touchdown bearing

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 政良 大阪市中央区南船場三丁目5番8号 光洋 精工株式会社内 (72)発明者 瀧井 裕一 大阪市中央区南船場三丁目5番8号 光洋 精工株式会社内 Fターム(参考) 3H022 AA01 BA06 CA11 CA51 DA13 3J011 AA11 BA02 DA02 SB15 SE05   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Masayoshi Onishi             3-5-8 Minamisenba, Chuo-ku, Osaka Koyo             Within Seiko Co., Ltd. (72) Inventor Yuichi Takii             3-5-8 Minamisenba, Chuo-ku, Osaka Koyo             Within Seiko Co., Ltd. F term (reference) 3H022 AA01 BA06 CA11 CA51 DA13                 3J011 AA11 BA02 DA02 SB15 SE05

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】水を含んだ液体を圧送する回転体と、前記
液体を潤滑流体として前記回転体を回転自在に支持する
動圧軸受とを備えたポンプであって、 前記動圧軸受の少なくとも軸受面を、ニッケル、窒化ホ
ウ素、及び黒鉛を含むとともに、気孔率が10%以下で
ある焼結材により構成したことを特徴とするポンプ。
1. A pump provided with a rotary body that pumps a liquid containing water under pressure, and a dynamic pressure bearing that rotatably supports the rotary body using the liquid as a lubricating fluid, at least the dynamic pressure bearing. A pump characterized in that the bearing surface is made of a sintered material containing nickel, boron nitride, and graphite and having a porosity of 10% or less.
【請求項2】前記焼結材が、前記ニッケルを40〜60
重量%を含み、残りの組成物として前記窒化ホウ素及び
前記黒鉛を含んだことを特徴とする請求項1記載のポン
プ。
2. The sintered material contains 40 to 60 of the nickel.
The pump according to claim 1, wherein the pump contains the weight% and the boron nitride and the graphite are included as the rest of the composition.
【請求項3】前記動圧軸受と同軸上で前記回転体を回転
支持するタッチダウン軸受を備えたことを特徴とする請
求項1または2記載のポンプ。
3. The pump according to claim 1, further comprising a touchdown bearing that rotatably supports the rotating body coaxially with the dynamic pressure bearing.
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