JP2006037918A - Axial-flow pump - Google Patents
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本発明は、流体の通路を構成する配管中に直線的に取り付けることのできるインライン形の軸流ポンプに関する。 The present invention relates to an in-line axial flow pump that can be mounted linearly in piping constituting a fluid passage.
軸流ポンプは、流体の通路となる管路の中にプロペラ型の羽根車(インペラ)を配置したもので、うず巻殻がなく、比較的高い回転速度で流体を軸方向に送り出すことができる。また、うず巻ポンプに比べると、その容積は1/2程度ですむうえ、構造が簡単かつ高効率であるという特徴を有する。 An axial-flow pump has a propeller-type impeller disposed in a pipe line serving as a fluid passage, and does not have a spiral shell, and can send fluid in the axial direction at a relatively high rotational speed. . Further, compared with the spiral pump, the volume is about ½, and the structure is simple and highly efficient.
しかしながら、従来の軸流ポンプは、インペラを備える主軸を駆動するために、この主軸をポンプハウジングとなる管体の外まで延出せねばならず、この延出部のシール構造が複雑化してしまうという問題があった。 However, in order to drive the main shaft provided with the impeller, the conventional axial flow pump has to extend the main shaft to the outside of the pipe body serving as the pump housing, and the seal structure of the extension portion becomes complicated. There was a problem.
そこで、この主軸をすべてハウジング内に納める手段として、モータのロータ部を主軸と一体に形成し、管体の外側に配置されたモータのステータ部によって、この主軸を駆動する方法が提案されている(例えば、特許文献1等を参照。)。 Therefore, as a means for accommodating all the main shafts in the housing, there has been proposed a method in which the rotor portion of the motor is formed integrally with the main shaft, and the main shaft is driven by the stator portion of the motor disposed outside the tubular body. (See, for example, Patent Document 1).
また、主軸と一体に回転するインナーマグネットと、管体の外側で回転するアウターマグネットとのカップリングによって、この主軸を正逆両方向に回転させる方法も提案されている(特許文献2を参照)。 In addition, a method has been proposed in which the main shaft is rotated in both forward and reverse directions by coupling an inner magnet that rotates integrally with the main shaft and an outer magnet that rotates outside the tube (see Patent Document 2).
ところで、以上のように主軸をすべてハウジング内に納めた構造の軸流ポンプは、モータロータとそれに繋がる主軸の周方向回転を支持するとともに、これらロータと主軸のスラスト方向(ハウジングの長手方向)の荷重を負荷する支持部材を、この主軸の軸方向両端部近傍にそれぞれ配設する必要がある。 By the way, the axial flow pump having the structure in which the main shaft is housed in the housing as described above supports the circumferential rotation of the motor rotor and the main shaft connected to the motor rotor, and loads in the thrust direction of the rotor and the main shaft (longitudinal direction of the housing). It is necessary to dispose support members that load the shaft in the vicinity of both ends in the axial direction of the main shaft.
しかしながら、この従来の主軸支持部材は、ハウジングの径方向略中央部(すなわち流体の流れの中心部)に比較的大きな構成物を配置しなければならないことから、流体の流れを阻害してしまい、ポンプ効率を低下させる要因となっていた。 However, this conventional main shaft support member obstructs the flow of fluid because a relatively large component must be disposed at the substantially central portion in the radial direction of the housing (i.e., the central portion of the fluid flow). This was a factor that reduced pump efficiency.
また、軸流ポンプを構成する直管状ハウジングの内径が小さなポンプほど、この主軸支持部材によるロスが増大する傾向にあり、インライン化および更なる小型・軽量化が求められている車両用機器やパソコン関連機器等に用いられるポンプにおいては、このポンプ効率の低下が大きな問題となってくる。 In addition, the smaller the inner diameter of the straight tube housing that constitutes the axial flow pump, the more the loss due to the main shaft support member tends to increase, and there is a need for in-line and further miniaturization and weight reduction. In pumps used in related equipment and the like, this reduction in pump efficiency becomes a serious problem.
本発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、コンパクトかつ高効率で、小径の配管へのインライン組み込みに適した軸流ポンプを提供することを目的としている。 The present invention has been made to address the above-described problems, and has an object to provide an axial flow pump that is compact and highly efficient and suitable for in-line incorporation into a small-diameter pipe.
前記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、直管状のハウジングと、このハウジングの内周にすきまを開けて配置された円筒形のモータロータと、このモータロータの内側に一体に形成された軸流回転翼と、前記モータロータと相対するハウジングの外周に配置されたモータステータとを備え、前記モータロータは、このモータロータの両端面近傍にそれぞれ配置されたスラスト支持部材により、ハウジング長手方向の移動が規制されているとともに、その周方向の回転が、互いに対向する前記ハウジングの内周面とこのモータロータの外周面で構成されたすべり軸受によって支持されていることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to
本発明は、配管中に直線的に取り付けることのできるインライン形の軸流ポンプにおいて、ハウジング内に配置された円筒形モータロータの周方向回転を、このハウジングの内周面との間のすべりで支持することにより、所期の目的を達成しようとするものである。 The present invention supports an in-line axial flow pump that can be mounted linearly in a pipe, and supports the circumferential rotation of a cylindrical motor rotor disposed in the housing by a slip between the inner peripheral surface of the housing. By doing so, it is intended to achieve the intended purpose.
すなわち、請求項1に記載の発明によれば、ハウジング内に配置された円筒形モータロータの周方向回転を、ハウジングの内周面とこのモータロータの外周面で構成されたすべり軸受によって支持することにより、従来の構成で必須であった主軸を省略することが可能になる。また、この主軸を省略できることから、主軸を軸支持するために配置されていた主軸支持部材を設ける必要がない。従って、本発明の軸流ポンプは、ハウジングの径方向略中央部、すなわち流体の流れの中心となる軸流回転翼の回転軸心上に、流体の流れを阻害する部材が配置されず、ポンプ効率の低下がない。 In other words, according to the first aspect of the present invention, the circumferential rotation of the cylindrical motor rotor disposed in the housing is supported by the slide bearing configured by the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the motor rotor. Thus, it becomes possible to omit the main shaft, which is essential in the conventional configuration. In addition, since the main shaft can be omitted, there is no need to provide a main shaft support member that is arranged to support the main shaft. Therefore, in the axial flow pump of the present invention, the member that obstructs the flow of the fluid is not disposed on the substantially central portion in the radial direction of the housing, that is, on the rotational axis of the axial flow rotary blade that is the center of the fluid flow. There is no reduction in efficiency.
また、本発明の軸流ポンプは、流体を押し出す軸流回転翼が前記モータロータの内側に一体に形成されており、ポンプの長手方向寸法を短縮することができるとともに、前述の主軸および主軸支持部材を用いないことと相俟って、装置全体を軽量・コンパクトに構成することが可能になる。 Further, in the axial flow pump of the present invention, the axial flow rotor blade for extruding the fluid is integrally formed inside the motor rotor, and the longitudinal dimension of the pump can be shortened. Combined with the fact that the device is not used, the entire apparatus can be configured to be lightweight and compact.
なお、本発明による軸流ポンプの構成には、部品点数の削減によるコスト低減、ロータおよび回転翼を含む回転体の慣性(イナーシャ)の低下によるレスポンス向上、といったメリットもある。 Note that the configuration of the axial flow pump according to the present invention also has advantages such as cost reduction by reducing the number of parts and response improvement by lowering inertia of the rotating body including the rotor and the rotor blades.
ここで、前記モータロータおよび軸流回転翼の回転により、前記ハウジング内に満たされた流体を所定の方向に送出する軸流ポンプにおいては、前記すべり軸受を構成するハウジングの内周面とモータロータの外周面の少なくとも一方に、前記モータロータの回転に伴って、これらの間に存在する流体を前記流体の送出方向と逆方向に向かって流動させる溝が形成されている構成を、好適に採用することができる(請求項2)。 Here, in the axial flow pump for sending the fluid filled in the housing in a predetermined direction by the rotation of the motor rotor and the axial flow rotor blade, the inner peripheral surface of the housing constituting the slide bearing and the outer periphery of the motor rotor It is preferable to adopt a configuration in which a groove is formed on at least one of the surfaces so that the fluid existing between the two surfaces of the motor rotor flows in the direction opposite to the fluid delivery direction as the motor rotor rotates. (Claim 2).
この発明は、モータロータの回転によって貧潤滑となるハウジングの内周面とモータロータの外周面との間に、ハウジング内の流体を強制循環させて、これらの面で構成されたすべり軸受の潤滑を良好に保とうとするものである。また、この構成によって、軸流回転翼の回転による流体送出の反力によって接触する、流体送出方向上流側のモータロータ端面と該上流側スラスト支持部材との間にも、潤滑作用を与える流体が送り込まれる。従って、本発明の軸流ポンプは、モータロータとハウジングの間およびモータロータと支持部材の間の潤滑が良好に維持され、その寿命が向上する。 According to the present invention, the fluid in the housing is forcibly circulated between the inner peripheral surface of the housing, which is poorly lubricated by the rotation of the motor rotor, and the outer peripheral surface of the motor rotor, and the lubrication of the slide bearing constituted by these surfaces is excellent. I want to keep it. Also, with this configuration, a fluid that provides a lubricating action is also fed between the motor rotor end surface on the upstream side in the fluid delivery direction and the upstream thrust support member, which are in contact with each other by the reaction force of fluid delivery caused by the rotation of the axial flow rotor blades. It is. Therefore, in the axial flow pump of the present invention, the lubrication between the motor rotor and the housing and between the motor rotor and the support member is well maintained, and the life thereof is improved.
次に、請求項3に記載の発明は、前記スラスト支持部材が、前記モータロータの内径よりも大きく、かつ、このモータロータの外径よりも小さな直径の穴を中心部に有する円板状に形成されていることを特徴とする。 Next, according to a third aspect of the present invention, the thrust support member is formed in a disc shape having a hole having a diameter larger than the inner diameter of the motor rotor and smaller than the outer diameter of the motor rotor at the center. It is characterized by.
モータロータの両端面近傍にそれぞれ配置されたスラスト支持部材は、流体の送出に起因するスラスト方向の力を受け止めることは勿論、前述のように流体の流れを阻害しないことが求められる。従って、モータロータのハウジング長手方向の移動を確実に規制しつつ、流体の流れを阻害しない形状としては、モータロータの内径よりも大きく、かつ、このモータロータの外径よりも小さな直径の穴を中心部に有する円板状が好ましい。また、この円板状スラスト支持部材は、加工が容易で低コストであるとともに、従来の複雑な形状の主軸支持部材に比べ、装置全体の長手方向寸法を短縮できるというメリットもある。 The thrust support members respectively disposed in the vicinity of both end faces of the motor rotor are required not only to receive the force in the thrust direction caused by the delivery of the fluid but also to not disturb the flow of the fluid as described above. Therefore, the shape that does not hinder the flow of fluid while reliably restricting the movement of the motor rotor in the longitudinal direction of the housing is centered on a hole having a diameter larger than the inner diameter of the motor rotor and smaller than the outer diameter of the motor rotor. A disk shape is preferable. Further, the disk-like thrust support member is easy to process and low in cost, and has an advantage that the longitudinal dimension of the entire apparatus can be shortened as compared with the conventional spindle support member having a complicated shape.
また、前記モータロータおよび軸流回転翼の回転により、前記ハウジング内に満たされた流体を所定の方向に送出する軸流ポンプにおいては、前記流体の送出方向の下流側に位置する前記モータロータの端面と、このモータロータの端面と対向する前記円板状スラスト支持部材の端面の少なくとも一方に、前記モータロータの回転に伴って、これらの間に存在する流体を径方向外側に向かって流動させる溝が形成されている構成を、好適に採用することができる(請求項4)。 Further, in the axial flow pump that sends the fluid filled in the housing in a predetermined direction by the rotation of the motor rotor and the axial flow rotor blade, the end face of the motor rotor located downstream in the fluid delivery direction; A groove is formed in at least one of the end faces of the disk-like thrust support member facing the end face of the motor rotor to allow fluid existing therebetween to flow radially outward as the motor rotor rotates. This configuration can be suitably employed (claim 4).
この構成によって、請求項2に記載の発明と同様、モータロータの回転によって貧潤滑となるハウジングの内周面とモータロータの外周面との間に、ハウジング内の流体が循環するとともに、軸流回転翼の回転による流体送出の反力によって接触する、流体送出方向上流側のモータロータ端面と上流側円板状スラスト支持部材との間にも、潤滑作用を与える流体が送り込まれる。従って、本発明の軸流ポンプも、モータロータとハウジングの間およびモータロータと支持部材の間の潤滑が良好に維持されるとともに、その寿命が向上する。
With this configuration, the fluid in the housing circulates between the inner peripheral surface of the housing that becomes poorly lubricated by the rotation of the motor rotor and the outer peripheral surface of the motor rotor, as in the invention described in
以上のように、本発明の軸流ポンプによれば、流体の流れの中心となる軸流回転翼の回転軸心上に、流体の流れを阻害する部材が配置されず、ポンプ効率の低下がない。また、流体を押し出す軸流回転翼がモータロータの内側に一体に形成されており、ポンプの長手方向寸法が短縮されるとともに、従来の軸流ポンプで用いられていた主軸および主軸支持部材を必要としないことと相俟って、装置全体を軽量・コンパクトに構成することが可能になる。従って、本発明の軸流ポンプは、コンパクトかつ高効率で、小径の配管へのインライン組み込みに適した軸流ポンプとすることができる。 As described above, according to the axial flow pump of the present invention, no member that obstructs the flow of the fluid is disposed on the rotation axis of the axial flow rotor that is the center of the flow of the fluid, and the pump efficiency is reduced. Absent. In addition, the axial rotor blade for extruding the fluid is integrally formed on the inner side of the motor rotor, the longitudinal dimension of the pump is shortened, and the main shaft and the main shaft support member used in the conventional axial flow pump are required. In combination with this, the entire apparatus can be configured to be lightweight and compact. Therefore, the axial flow pump of the present invention can be a compact and highly efficient axial flow pump suitable for in-line incorporation into a small-diameter pipe.
以下、図面を参照しつつこの発明を実施するための形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態における軸流ポンプの構成を示す軸方向断面図であり、図2は図1のA矢視端面図である。なお、この軸流ポンプのモータロータ1の回転(矢印B方向)による流体の流れ方向を矢印C方向であるとした場合、図示左方(スラスト支持部材3A側)を上流側、図示右方(スラスト支持部材3B側)を下流側、と表現する。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an axial sectional view showing a configuration of an axial flow pump according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an end view taken along arrow A in FIG. When the direction of fluid flow by the rotation of the
この実施形態における軸流ポンプは、例えば水やクーラント等を圧送するために用いられるものであり、流体の配管21の途中にインラインで組み込まれている。この軸流ポンプのハウジング20は、配管とほぼ同径の直管状であり、その外周面20aには、後述するモータロータ1を駆動するモータステータ2が配置されている。
The axial flow pump in this embodiment is used, for example, to pump water, coolant or the like, and is incorporated in-line in the
モータロータ1は略円筒形であり、金属性の筒状体12と、その外周に嵌合されたマグネット11と、この筒状体12の内周に嵌合固定された軸流回転翼(インペラ13)とから構成されている。また、このモータロータ1の外周面1aは、ハウジング内周面20bの直径より若干小さな径に形成されており、このハウジング内周面20bとモータロータ外周面1aとの間には、すきまS1が形成されている。
The
本実施形態における軸流ポンプの特徴は、ハウジング20内に配置された円筒形モータロータ1の周方向回転が、ハウジング内周面20bと、このモータロータ1の外周面1aとで構成されたすべり軸受によって支持されている点である。
A feature of the axial flow pump in the present embodiment is that the circumferential rotation of the
また、モータロータ1の上流側端面1cおよび下流側端面1dの近傍には、モータロータ1の内径(1b)よりも大きく、かつ、このモータロータ1の外径(1a)よりも小さな直径の穴を中心部に有する円板状のスラスト支持部材3Aおよび3Bが配置されており、その下流側のスラスト支持部材3Bのモータロータ1に対向する端面3yには、図2のように、モータロータ1の回転(矢印D方向)に伴って流体を径方向外側に向かって流動させる溝3zが形成されている。
Further, a hole having a diameter larger than the inner diameter (1b) of the
以上の構成によって、この軸流ポンプは、ハウジング20の径方向略中央部、すなわち流体の流れの中心となるインペラ13の回転軸心上に、流体の流れを阻害する部材を配置することなく、モータロータ1の周方向の回転と、流体送出の反力によるスラスト方向の荷重とを支持することができる。従って、本実施形態における軸流ポンプは、ハウジングの径方向略中央部に主軸や軸支持部材等を配設した従来の軸流ポンプに比べ、そのポンプ効率を向上させることができる。
With the above configuration, this axial flow pump can be arranged in a substantially central portion in the radial direction of the
また、下流側のスラスト支持部材3Bのモータロータ1に対向する端面3yに形成された溝3z(ポンプアウト溝)の作用によって、ハウジング内周面20bとモータロータ外周面1aの間のすきまS1と、上流側のモータロータ端面1cとこれに対向する上流側円板状スラスト支持部材の端面3xの間のすきまS2にも、潤滑作用を与える流体が送り込まれる。従って、本実施形態における軸流ポンプは、モータロータ1とハウジング20の間の摩擦、およびモータロータ1とスラスト支持部材3A,3Bの間の摩擦・摩耗が低減され、その寿命およびポンプ効率が向上する。
Further, due to the action of the
なお、本実施形態においては、下流側のスラスト支持部材3Bの一方の端面3yに、ポンプアウト作用を有する溝3zを形成したが、本発明におけるこの溝の形状は、前記例に限定されるものではない。また、この溝は、スラスト支持部材の端面3yに対向するモータロータ1の下流側端面1dに形成してもよく、あるいはこれら両方の面に形成しても良い。
In the present embodiment, the
また、モータロータ1の端面1dに対向するスラスト支持部材3Bの端面3yにポンプアウト作用を有する溝3yを形成する代わりに、図3のように、ハウジング20の内周面20bに、このハウジング内周面20bとモータロータ外周面1aの間のすきまS1に存在する流体を上流方向に向かって流動させる溝20vを形成しても良い。この溝20vも、前記の溝3zと同様、ハウジング内周面20bと対向するモータロータ1の外周面1aに形成しても良く、またその溝形状も限定されるものではない。
Further, instead of forming a
1 モータロータ
1a 外周面
1b 内周面
1c 端面(上流側)
1d 端面(下流側)
2 モータステータ
3A スラスト支持部材(上流側)
3x 端面
3B スラスト支持部材(下流側)
3y 端面
3z 溝
11 マグネット
12 筒状体
13 インペラ
20 ハウジング
20a 外周面
20b 内周面
20v 溝
21 配管
1
1d End face (downstream side)
2
3y end face
Claims (4)
前記モータロータは、このモータロータの両端面近傍にそれぞれ配置されたスラスト支持部材により、ハウジング長手方向の移動が規制されているとともに、その周方向の回転が、互いに対向する前記ハウジングの内周面とこのモータロータの外周面で構成されたすべり軸受によって支持されていることを特徴とする軸流ポンプ。 A straight tubular housing, a cylindrical motor rotor disposed with a gap in the inner periphery of the housing, an axial flow rotor integrally formed on the inner side of the motor rotor, and an outer periphery of the housing facing the motor rotor A motor stator arranged,
The motor rotor is restricted in movement in the longitudinal direction of the housing by thrust support members disposed in the vicinity of both end faces of the motor rotor, and the circumferential rotation of the motor rotor and the inner peripheral surface of the housing facing each other. An axial pump characterized in that it is supported by a plain bearing formed on the outer peripheral surface of a motor rotor.
前記すべり軸受を構成するハウジングの内周面とモータロータの外周面の少なくとも一方に、前記モータロータの回転に伴って、これらの間に存在する流体を前記流体の送出方向と逆方向に向かって流動させる溝が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の軸流ポンプ。 In the axial flow pump that sends out the fluid filled in the housing in a predetermined direction by the rotation of the motor rotor and the axial flow rotor blades,
The fluid existing between at least one of the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the motor rotor constituting the slide bearing flows in the direction opposite to the fluid delivery direction as the motor rotor rotates. The axial flow pump according to claim 1, wherein a groove is formed.
前記流体の送出方向の下流側に位置する前記モータロータの端面と、このモータロータの端面と対向する前記円板状スラスト支持部材の端面の少なくとも一方に、前記モータロータの回転に伴って、これらの間に存在する流体を径方向外側に向かって流動させる溝が形成されていることを特徴とする請求項3に記載の軸流ポンプ。
In the axial flow pump that sends out the fluid filled in the housing in a predetermined direction by the rotation of the motor rotor and the axial flow rotor blades,
At least one of the end face of the motor rotor positioned downstream in the fluid delivery direction and the end face of the disc-like thrust support member facing the end face of the motor rotor, with the rotation of the motor rotor, between them The axial flow pump according to claim 3, wherein a groove for flowing an existing fluid radially outward is formed.
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