JP2007146686A - ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 ケーシング内に空気が混入しても性能を速く回復することができる、新しい型のポンプを提供すること。
【解決手段】 中心軸Ｏの回りに回転可能に配置されたロータ１５Ａは、中心軸に対して偏心した略環状部材１５８を備える。ロータを収納する上ケース２５Ａは、中心軸と同心で、略環状部材の外周壁１５８ｂと摺接する筒状内周壁２５３ｂを持つ。上ケースの筒状内周壁と略環状部材の外周壁との間に液体の流路Ｐ１，Ｐ２を構成する。上ケースの筒状内周壁２５３ｂは、互いに近接して設けられた吸込口２５６ａと吐出口２５７ａとを持つ。吸込口から吸い込まれた液体は、流路を介して吐出口より吐き出される。
【選択図】 図１６

Description

本発明は、ポンプに関し、特に、ケーシング内に混入した空気を容易に排出可能なポンプに関する。

ポンプは、水などの液体を圧送する機械であって、液体を吸込口（流入口）から吸い込んで吐出口（流出口）から吐き出す機械である。ポンプには種々の種類があるが、その１つの種類として、遠心式ポンプが知られている。遠心式ポンプは、水などの液体をインペラーにより外周部の渦巻室へ急速に加速して送り出す機械である。換言すれば、遠心式ポンプは、羽根車を回転させることによって得られる遠心力で液体を圧送する機械である。このような遠心式ポンプは、高流量かつ高揚程を得ることが出来、効率も良いことから、ポンプの形式として広く採用されている。

一方、周知のように、種々のパーソナルコンピュータが発売されているが、パーソナルコンピュータは、ＣＰＵや、メモリ等を内蔵している。ＣＰＵはクロック周波数が高くなるに伴い、動作中に発生する熱が高くなる傾向にある。従って、ＣＰＵで発生した熱を外部へ排出する必要がある。

従来一般的にＣＰＵの排熱機構としては、ヒートシンクと空冷ファンとを組み合わせた空冷システムを採用している。しかしながら、この空冷システムを採用したパーソナルコンピュータでは、騒音の主な原因である「風切り音」が発生するという問題がある。このような「風切り音」を極力低減するために、ＣＰＵの冷却に水冷システムを採用したパーソナルコンピュータが開発され、注目されている。

上述した遠心式ポンプは、このような水冷システムにおいて、水を圧送するために使用される。このような遠心式ポンプは、筐体（ケーシング）の中央部に設けられた吸込口（流入口）から供給される水（液体）を、回転する羽根車の遠心力を利用して圧送し、筐体（ケーシング）の外周部に設けられた吐出口（流出口）から吐き出すような構成を持つ。その結果、何らかの原因で遠心式ポンプのケース内に空気が混入すると、その空気は遠心力のために筐体（ケーシング）の中央部に滞留してしまう。このような滞留した空気の量が大きくなると、遠心式ポンプの効率（性能）が著しく低下（劣化）するという欠点がある。そこで従来から、何らかの手段を用いて、筐体内に滞留した空気を外部へ放出することが行われている。

例えば、ロータの羽根入口径より内側の後面シュラウドに還流穴を設けて、ロータ内部に滞留した空気を確実に放出できるようにしたポンプが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、吸込口（流入口）から羽根車への流路における、急激な管路拡大による圧力損失を避けるため、筐体の中央部で円筒管を羽根車の方向へ向けて延在した構造を持つ遠心式ポンプが知られている。

以下、図１及び図２を参照して、このような構造を持つ遠心式ポンプについて説明する。図示の遠心式ポンプ１０では、後述する羽根車を回転駆動するモータとしてＤＣブラシレスモータを採用している。

図示の遠心式ポンプ１０は、筐体（後述する）の中心で、所定の中心軸Ｏ方向（図示の例では上下方向）に延在する固定軸１１を備え、この固定軸１１には軸受け１３を介してロータ１５が回転自在に取り付けられている。ロータ１５は、軸受け１３に回転自在に取り付けられた、中心軸Ｏ方向に延在する円筒部１５１と、この円筒部１５１の上端で、中心軸Ｏ方向と直交する方向（半径方向外側）に延在する円環部１５３と、この円環部１５３の下面の外周端に固定された、固定軸１１と同心の円環状の永久磁石１５５とを有する。この永久磁石１５５は周方向に着磁されている。

固定軸１１の下端は、後述する下ケースの支持部を介して、中心軸Ｏ方向と直交する方向（半径方向外側）へ延在する略円形平板状の基板１７に固定されている。この基板１７の主面（上面）１７ａ上に、ＤＣブラシレスモータのステータ１９が固定して取り付けられている。ステータ１９は、固定軸１１を中心として放射状に延びる複数の固定子コア１９１と、複数の固定子コア１９１のそれぞれに巻回した固定子コイル１９３と有する。

ステータ１９とロータ１５との間に下ケース２１が配置されている。詳述すると、下ケース２１は、固定軸１１の下端部を固定して支持する略円柱状の下支持部２１１と、ロータ１５の円筒部１５１の下面と所定の空間を空けて対向するように、下支持部２１１の上端部側から半径方向外側へ延在する第１の円環部２１２と、ロータ１５の円筒部１５１の外周面と所定の空間を空けて対向するように、第１の円環部２１２の外周端から上方へ延在する第１の円筒部２１３と、ロータ１５の円板部１５３の下面と所定の空間を空けて対向するように、第１の円筒部２１３の上端から半径方向外側へ延在する第２の円環部２１４と、ロータ１５の永久磁石１５５の内周面と所定の空間を空けて対向するように、第２の円環部２１４の外周端から下方へ延在する第２の円筒部２１５と、ロータ１５の永久磁石１５５の下面と所定の空間を空けて対向するように、第２の円筒部２１５の外周下端から半径方向外側へ延在する第３の円環部２１６と、ロータ１５の永久磁石１５５の外周面と所定の空間を空けて対向するように、第３の円環部２１６の外周端から上方へ延在する第３の円筒部２１７と、この第３の円筒部２１７の上周端から半径方向外側へ延在する延在する第４の円環部２１８とを有する。

ステータ１９は、下ケース２１の第１の円筒部２１３と、第２の円環部２１４と、第２の円筒部２１５との間に形成された空間内に配置される。一方、ロータ１５の永久磁石１５５は、下ケース２１の第２の円筒部２１５と、第３の円環部２１６と、第３の円筒部２１７との間に形成された空間内に配置される。したがって、ロータ１５の永久磁石１５５とステータ１９とは、下ケース２１の第２の円筒部２１５を間に挟んで、互いに対向して配置される。

下ケース２１は、第４の円環部２１３の上面の内周縁近傍から上方へ、固定軸１１と同心に、突出する円環状突出部２１９を備えている。この円環状突出部２１９の外周壁にはリング状のシールゴム２３が配置されている。

ロータ１５の円環部１５３の上面には、固定軸１１を中心として、半径方向へ放射状に延在する複数枚の羽根１５７が固定されている。これら複数枚の羽根１５７と上記円環部１５３と上記円筒部１５１とによって、羽根車が構成されている。換言すれば、ロータ１５は、羽根車と永久磁石１５５とによって構成されている。

ロータ１５は、上述した下ケース２１と後述する上ケース２５との間に形成される空間内に配置される。

図１及び図２に加えて図３乃至図５をも参照して、上ケース２５の構造について詳細に説明する。上ケース２５は、固定軸１１の上端部を固定して支持する円筒状の上支持部２５１と、この上支持部２５１から所定距離だけ離れて、上支持部２５１との間で流路用の空間を形成する円筒管２５２と、上記複数枚の羽根１５７を覆うように、円筒管２５２から半径方向外側へ延在するカップ状部２５３と、下ケース２１の第４の円環部２１８の上面と対向するように、カップ状部２５３の外周下端から半径方向外側へ延在する円環部２５４とを備えている。

上ケース２５は、水などの液体を吸い込む（流入する）ための吸込管（流入管）２５６と、液体を吐き出す（流出する）ための吐出管（流出管）２５７とを更に備える。

吸込管（流入管）２５６は、カップ状部２５３の上面上に中心軸Ｏ方向と直交する方向（半径方向又は水平方向）に延在して配置されており、吸込口（流入口）２５６ａを介して上ケース２５の中央部で上記円筒管２５２と連結されている。従って、液体は、吸込管２５６中を半径方向に沿って外側から内側へ流れ、吸込口２５６ａで直角に中心軸Ｏ方向に曲げられて、円筒管２５２を通り、羽根車へ導出される。

吐出管（流出管）２５７は、円環部２５４の上面上に中心軸Ｏ方向と直交する面（水平面）内で延在して配置されており、吐出口（流出口）２５７ａを介して上ケース２５のカップ状部２５３と外周部で連結されている。従って、回転する羽根車によって圧送された液体は、カップ状部２５３の外周部から吐出口（流出口）２５７ａを介して、吐出管２５７中を流れて水平方向に沿って吐き出される。

尚、円筒管２５２の上端は、円板状のキャップ２５８によって閉じられている。また、円環部２５４は、その下面側に円環状の凹部２５４ａを有する。この円環状の凹部２５４ａに、下ケース２１の円環状突出部２１９とリング状のシールゴム２３とが挿入され、下ケース２１と上ケース２５との間に挟まれた空間を密閉している。とにかく、下ケース２１と上ケース２５との組み合わせによって、遠心式ポンプ１０のケーシング（筐体）が構成されている。

図６に上ケース２５とロータ１５とを組み合わせた組み立て体の断面図を示す。図７に上ケース２５の円管２５２とロータ１５の複数枚の羽根１５７との間の配置関係を示す。上ケース２５での吸込管（流入管）２５６から羽根車までの流路に関して、急激な管路拡大による圧力損失を避けるために、円筒管２５２を羽根車に近接する位置まで延在させている。

特開２００１−１５３０８３号公報

このような構造を有する従来の遠心式ポンプ１０においては、液体は吸込管（流入管）２５６中を、図８の矢印Ａで示されるように、半径方向（水平方向）に沿って外側から内側へ向けて流れ、吸込口（流入口）２５６ａを介して円筒管２５２中に入り、この円筒管２５２中を、図８の矢印Ｂで示されるように、中心軸Ｏ方向に沿って下方へ流れる。

これに対して、従来の遠心式ポンプ１０内に混入した空気は、その遠心式ポンプ１０の動作中においては、液体の遠心力により、中心軸Ｏ方向に集中する。しかしながら、円筒管２５２があるために、この混入した空気は、図８のＣの点線円で示される位置で、円筒管２５２の外周部に泡として滞留することになる。換言すれば、この滞留した空気（泡）は、液体の流路内に入ることがないので、遠心式ポンプ１０が動作している間、長時間にわたり、円筒管２５２の外周部に泡として滞留することなる。

そのため、従来の遠心式ポンプ１０では、性能が著しく劣化してしまうという問題がある。

したがって、本発明の課題は、ケーシング内に空気が混入しても性能を速く回復することができる、新しい型のポンプを提供することにある。

本発明によれば、中心軸（Ｏ）の回りに回転可能に配置されたロータ（１５Ａ；１５Ｂ）であって、上面（１５３ａ）に前記中心軸に対して偏心した略環状部材（１５８；１５８Ａ）を備えた前記ロータと、該ロータを収納するケーシング（２１、２５Ａ；２５Ｂ）であって、前記中心軸と同心で、前記略環状部材の外周壁（１５８ｂ）と摺接する筒状内周壁（２５３ｂ）を持つ前記ケーシングとを有し、前記ケーシングの筒状内周壁（２５３ｂ）と前記略環状部材の外周壁（１５８ｂ）との間に液体の流路（Ｐ１，Ｐ２）を構成したことを特徴とする、ポンプが得られる。

上記ポンプにおいて、前記ケーシングの筒状内周壁（２５３ｂ）は、互いに近接して設けられた吸込口（２５６ａ）と吐出口（２５７ａ）とを持ち、前記吸込口から吸い込まれた液体は、前記流路を介して前記吐出口より吐き出されるように構成して良い。

前記略環状部材（１５８）は、前記ロータに固定して取り付けられて良い。この場合、前記ポンプ（１５Ａ）は、前記吸込口と前記吐出口と間の前記ケーシングの筒状内周壁から前記流路中に摺動自在に突出するスライダ（２７）と、該スライダの先端部を前記略環状部材の外周壁に接触させるように、前記スライダを付勢する付勢部材（２８）とを更に備えることが好ましい。前記付勢部材は、たとえば、バネから構成されて良い。

前記ロータ（１０Ｂ）は、上面に前記中心軸（Ｏ）に対して偏心して設けられ、かつ前記略環状部材（１５８Ａ）の内周壁（１５８ｃ）と摺接する筒状外壁（１５９ｃ）を持つ筒状部材（１５９）を更に備えて良い。この場合、前記略環状部材（１５８Ａ）は前記ロータの上面（１５３ａ）上で摺動自在に設けられている。前記ポンプ（１０Ｂ）は、前記吸込口と前記吐出口と間の前記ケーシングの筒状内周壁から前記流路中に突出する略三角形状の突起（２９）を更に備え、前記略環状部材（１５８Ａ）は、前記突起と摺接する略三角形状の窪み（１５８ｄ）を持つものであって良い。

なお、前記ロータ（１５Ａ；１５Ｂ）は、前記中心軸（Ｏ）と同心の円環状の永久磁石（１５５）を持って良い。この場合、前記ポンプは、前記ケーシングを介して前記永久磁石の対向面に配置されたステータ（１９）を備える。

尚、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。

本発明では、ロータの上面に中心軸に対して偏心した略環状部材を備え、このロータを収納するケーシングが、中心軸と同心で、略環状部材の外周壁と摺接する筒状内周壁を持っているので、ケーシング内に空気が混入しても性能を速く回復することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

本発明が適用されるポンプの基本的な構成は、図１及び図２を参照して説明した従来の遠心式ポンプ１０と同じであり、異なる点はロータと上ケースの構成にある。従って、図１及び図２に示されたものと同様の機能を有するものには同一の参照符号を付して、以下においては、説明を簡略するために、従来の遠心式ポンプ１０と異なる点についてのみ説明する。

図９乃至図１１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るポンプ１０Ａにについて説明する。図９はポンプ１０Ａの外観構成を示す分解斜視図である。図１０は図９の線Ｘ−Ｘについての分解断面図である。図１１は図１０に示すポンプ１０Ａの組立て断面図である。

上述したように、ポンプ１０Ａは、ロータと上ケースとが後述するように変更されている点を除いて、図１及び図２に示した従来の遠心式ポンプ１０と同様の構成を有する。したがって、ロータ及び上ケースに、それぞれ、１５Ａ及び２５Ａの参照符号を付してある。

図示のロータ１５Ａは、複数枚の羽根１５７の代わりに、略環状部材１５８を備えている点を除いて、従来のロータ１５と同様の構成を有する。略環状部材１５８は、ロータ１５Ａの円環部１５３の上面１５３ａ上に中心軸Ｏから、後述するように、偏心して設けられている。

一方、上ケース２５Ａは、円筒管２５２がなくなると共に、カップ状部が後述するように変更されている点を除いて、従来の上ケース２５と同様の構成を有する。したがって、カップ状部に２５３Ａの参照符号を付してある。

従来のカップ状部２５３は、複数枚の羽根１５７を覆っているのに対して、カップ状部２５３Ａは、上記環状部材１５８の上面１５８ａと摺接する上側内壁２５３ａを持つ。また、カップ状部２５３Ａは、中心軸Ｏと同心で、後述するように、略環状部材１５８の外周壁１５８ｂと摺接する筒状内周壁２５３ｂを持つ。これにより、ケーシングの一部であるカップ状部２５３Ａの筒状内周壁２５３ｂと略環状部材１５８の外周壁１５８ｂとの間の空間に液体の流路を構成している。

従来の上ケース２５においては、吸込管（流入管）２５６は、カップ状部２５３の上面上に中心軸Ｏ方向と直交する方向（半径方向又は水平方向）に延在して配置されているのに対して、本実施の形態に係る上ケース２５Ａにおいては、吸込管（流入管）２５６は、円環部２５４の上面上に中心軸Ｏと直交する面（水平面）内で延在して配置されている。なお、吐出管（流出管）２４７は、従来の上ケース２５のそれと同様に、円環部２５４の上面上に中心軸Ｏと直交する面（水平面）内で延在して配置されている。とにかく、吸込管（流入管）２５６と吐出管（流出管）２４７とは、水平面内で互いに近接して平行に配列されている。

また、吸込管（流入管）２５６は、後述する吸込口（流入口）を介して上ケース２５Ａのカップ状部２５３Ａと連結されており、吐出管（流出管）２５７も、後述する吐出口（流出口）を介して上ケース２５Ａのカップ状部２５３Ａと連結されている。換言すれば、吸込口（流入口）と吐出口（流出口）とは、カップ状部２５３Ａの筒状内周壁２５３ｂで、互いに近接して設けられている。これにより、吸込口（流入口）から吸い込まれた（流入した）液体は、上記流路を介して吐出口（流出口）より吐き出される（流出される）。

図示のポンプ１０Ａにおいては、略環状部材１５８は、ロータ１５Ａ（円環部１５３）に固定して取り付けられている。ポンプ１０Ａは、スライダ２７とバネ２８とを更に備えている。スライダ２７は、吸込口（流入口）と吐出口（流出口）との間のカップ状部２５３Ａの筒状内周壁２５３ｂから上記流路中に摺動自在に突出する。バネ２８は、スライダ２７の先端部を略環状部材１５８の外周壁１５８ｂに接触させるように、スライダ２７を付勢する。とにかく、バネ２８はスライダ２７を付勢する付勢部材として働く。

なお、上ケース２５Ａは、吸込管（流入管）２５６と吐出管（流出管）２４７との間の円環部２５４の上面に、バネ２８とスライダ２７とを摺動自在に収容する収容部２５９を備えている。

図１２乃至図１５に、本実施の形態に係るロータ１５Ａを軸受け１３と共に示す。図１２はロータ１５Ａの斜視図である。図１３はロータ１５Ａの平面図である。図１４は図１３の線ＸＩＶ−ＸＩＶについて断面図である。図１５はロータ１５Ａの正面図である。

図１２乃至図１５に示されるように、略環状部材１５８は、ロータ１５Ａの円環部１５３の上面１５３ａの上面に、中心軸Ｏに対して偏心して設けられていることが分かる。このように、ロータ１５Ａの略環状部材１５８は、中心軸Ｏに対して偏心しているが、ロータ１５Ａの重心が中心軸Ｏと一致するように、略環状部材１５８を肉盛りすることが好ましい。これにより、振動の少ないポンプ１０Ａを実現することができる。

また、ポンプ１０Ａは従来の遠心式ポンプ１０の構造を利用しているので、部品を共通化でき、開発期間を短縮することができる。これにより、ラインナップを充実させて、コストを削減することが可能となる。

このような構造のポンプ１０Ａは、自給式ポンプであるので、空気がケーシング内に混入しても、すぐに性能を回復することができる。それにより、ポンプ１０Ａの信頼性を向上させることができる。

次に、図１６を参照して、本実施の形態に係るポンプ１０Ａの動作について説明する。図１６において、吸込管（流入管）２５６と吐出管（流出管）２５７がポンプ１０Ａの左側に配置されている。したがって、吸込口（流入口）２５６ａと吐出口（流出口）２５７ａも、上ケース２５Ａのカップ状部２５３Ａの筒状内周壁２５３ｂの左側壁に、互いに近接して設けられている。上述したように、カップ状部２５３Ａの筒状内周壁２５３ｂと略環状部材１５８の外周壁１５８ｂとの間に液体の流路が構成される。この流路は、カップ状部２５３Ａの筒状内周壁２５３ｂからこの流路中に突出するスライダ２７によって、後述するように、２つの空間（パケット）に分割され得る。

図１６（Ａ）は、略環状部材１５８の外周壁１５８ｂが、上ケース２５Ａのカップ状部２５３Ａの筒状内周壁２５３ｂと左側壁で摺接し、すなわち、スライダ２７の先端部でのみ摺接した状態を示している。ここでは、便宜上、この図１６（Ａ）におけるロータ１５Ａの回転角を０°とする。図１６（Ｂ）、（Ｃ）、および（Ｄ）は、それぞれ、ロータ１５Ａが中心軸Ｏの回りを、図１６（Ａ）の状態から矢印Ｄで示される時計回りに、９０°、１８０°、および２７０°回転した状態を示している。

図１６（Ａ）に示されるように、ロータ１５Ａの回転角が０°の状態では、上記流路として１つのパケットＰ１のみが存在する。以下では、このパケットＰ１を第１のパケットと名付ける。この第１のパケットＰ１は、吸込口（流入口）２５６ａと吐出口（流出口）２５７ａと通じている。第１のパケットＰ１はその容積が最大の状態である。

この状態において、ロータ１５Ａが時計回りＤに回転すると、第１のパケットＰ１内の液体は矢印Ｅで示されるように、吸込口（流入口）２５６ａから吐出口（流出口）２５７ａに向かって流れる。

図１６（Ｂ）に示されるように、ロータ１５Ａが９０°時計回りに回転すると、略環状部材１５８の外周壁１５８ｂが上ケース２５Ａのカップ状部２５３Ａの筒状内周壁２５３ｂと奥側壁で摺接する。この結果、第１のパケットＰ１の容積が減少するので、その内部の液体は矢印Ｅで示されるように、吐出口（流出口）２５７ａを介して吐出管（流出管）２５７から吐き出される（流出する）。と同時に、上記流路として、吸込口（流入口）２５６ａと通じる第２のパケットＰ２が新たに形成される。この結果、矢印Ｆで示されるように、吸込管（流入管）２５６から吸込口（流入口）２５６ａを介して液体が第２のパケットＰ２内に吸い込まれる（流入する）。

図１６（Ｃ）に示されるように、ロータ１５Ａが１８０°時計回りに回転すると、略環状部材１５８の外周壁１５８ｂが上ケース２５Ａのカップ状部２５３Ａの筒状内周壁２５３ｂと右側壁で摺接する。この結果、第１のパケットＰ１の容積がさらに減少するので、その内部の液体は矢印Ｅで示されるように、吐出口（流出口）２５７ａを介して吐出管（流出管）２５７から吐き出される（流出する）。一方、第２のパケットＰ２はその容積が増大するので、矢印Ｆで示されるように、吸込管（流入管）２５６から吸込口（流入口）２５６ａを介して液体が第２のパケットＰ２内に吸い込まれる（流入する）。

図１６（Ｄ）に示されるように、ロータ１５Ａが２７０°時計回りに回転すると、略環状部材１５８の外周壁１５８ｂが上ケース２５Ａのカップ状部２５３Ａの筒状内周壁２５３ｂと手前側壁で摺接する。この結果、第１のパケットＰ１の容積がもっとさらに減少するので、その内部の液体は矢印Ｅで示されるように、吐出口（流出口）２５７ａを介して吐出管（流出管）２５７から吐き出される（流出する）。一方、第２のパケットＰ２はその容積がさらに増大するので、矢印Ｆで示されるように、吸込管（流入管）２５６から吸込口（流入口）２５６ａを介して液体が第２のパケットＰ２内に吸い込まれる（流入する）。

図１６（Ｄ）の状態から、さらにロータ１５Ａが時計回りに９０°回転すると、図１６（Ａ）の状態に戻る。以下、同様の動作を繰り返す。

このように、ポンプ１０Ａでは、偏心した略環状部材１５８は、上ケース２５Ａ及びスライダ２７と協働して、膨張室Ｐ２および圧縮室Ｐ１を形成する。そして、ロータ１５Ａの回転により膨張室Ｐ２の体積が増加して圧縮室Ｐ１の体積が減少し、液体を吸込口（流入口）２５６ａから吸い込んで、吐出口（流出口）２５７ａから吐き出す。ポンプ１０Ａは自給式ポンプであるので、たとえ空気がケーシング内に混入しても、すぐにポンプ１０Ａの性能を回復できる。その結果、ポンプ１０Ａの信頼性を向上させることができる。

なお、ロータ１５Ａの円環部１５３は、永久磁石１５５上に直接貼り付けても良いし、永久磁石１５５と一体成型しても良い。これにより、ロータ１５Ａの小型化を実現することができる。また、下ケース２１を間に挟んで、モータのステータ１９と永久磁石１５５とを配置しているので、ポンプ流路と電気系統とを完全に分離できる。このため、ポンプ１０Ａの耐久性を向上させることができる。

図１７及び図１８を参照して、本発明の第２の実施の形態に係るポンプ１０Ｂに使用されるロータ１５Ｂについて説明する。図１７は、ロータ１５Ｂを軸受け１３と共に示す分解斜視図である。図１８は、ロータ１５Ｂの組立て斜視図である。

ポンプ１０Ｂの基本的な構成は、図９乃至図１１を参照して説明したポンプ１０Ａと同様であり、ロータ１５Ｂの構成が、図１２に示したロータ１５Ａとは異なる。したがって、ロータ１５Ａと同様の機能を有するものには同一の参照符号を付し、以下では異なる点について説明する。

ロータ１５Ｂは、ロータ１５Ａの略環状部材１５８が後述するように変更された略環状部材１５８Ａを備える。ロータ１５Ｂは、円環部１５３の上面１５３ａ上に中心軸Ｏに対して偏心し、かつ略環状部材１５８Ａの内周壁１５８ｃと摺接する筒状外壁１５９ａを持つ筒状部材１５９を更に備える。この筒状部材１５９は、円環部１５３の上面１５３ａ上に固定して取り付けられている。

図１２に示すロータ１５Ａの略環状部材１５８は、円環部１５３の上面１５３ａ上に固定して取り付けられているが、本実施の形態に係るロータ１５Ｂの略環状部材１５８Ａは、ロータ１５Ｂの円環部１５３の上面１５３ａ上で摺動自在に設けられている。

また、ポンプ１０Ｂでは、その上ケースの構成が、ポンプ１５Ａの上ケース２５Ａから若干変更されている。したがって、上ケースに２５Ｂの参照符号を付してある。上ケース２５Ｂには、上ケース２５Ａと異なり、収容部２５９がない。

ポンプ１０Ｂは、スライダ２７およびバネ２８の代わりに、後述する略三角形状の突起２９を備えている。この突起２９は、吸込口（流入口）２５６ａと吐出口（流出口）２４７ａとの間の上ケース２５Ｂのカップ状部２３５Ａの筒状内周壁２３５ｂから上記流路中に突出する。略環状部材１５８Ａは、この突起２９と摺接する略三角形状の窪み１５８ｄを持つ。

このような構成のポンプ１０Ｂは従来の遠心式ポンプ１０の構造を利用しているので、部品を共通化でき、開発期間を短縮することができる。これにより、ラインナップを充実させて、コストを削減することが可能となる。

このような構造のポンプ１０Ｂは、自給式ポンプであるので、空気がケーシング内に混入しても、すぐに性能を回復することができる。それにより、ポンプ１０Ｂの信頼性を向上させることができる。

次に、図１９を参照して、本実施の形態に係るポンプ１０Ｂの動作について説明する。図１９において、吸込管（流入管）２５６と吐出管（流出管）２５７がポンプ１０Ｂの左側に配置されている。したがって、吸込口（流入口）２５６ａと吐出口（流出口）２５７ａも、上ケース２５Ｂのカップ状部２３５Ａの筒状内周壁２３５ｂの左側壁に、互いに近接して設けられている。上述したように、上ケース２５Ｂのカップ状部２５３Ａの筒状内周壁２５３ｂと略環状部材１５８Ａの外周壁１５８ｂとの間に液体の流路が構成される。この流路は、カップ状部２５３Ａの筒状内周壁２５３ｂからこの流路中に突出する突起２９によって、後述するように、２つの空間（パケット）に分割され得る。

図１９（Ａ）は、略環状部材１５８Ａの外周壁１５８ｂが、上ケース２５Ｂのカップ状部２５３Ａの筒状内周壁２５３ｂと左側壁で摺接し、すなわち、突起２９がほぼ略環状部材１５８Ａの窪み１５８ｄ内に収容された状態を示している。ここでは、便宜上、この図１９（Ａ）におけるロータ１５Ｂの回転角を０°とする。図１９（Ｂ）、（Ｃ）、および（Ｄ）は、それぞれ、ロータ１５Ｂが中心軸Ｏの回りを、図１９（Ａ）の状態から矢印Ｄで示される時計回りに、９０°、１８０°、および２７０°回転した状態を示している。

図１９（Ａ）に示されるように、ロータ１５Ｂの回転角が０°の状態では、上記流路として１つのパケットＰ１のみが存在する。以下では、このパケットＰ１を第１のパケットと名付ける。この第１のパケットＰ１は、吸込口（流入口）２５６ａと吐出口（流出口）２５７ａと通じている。第１のパケットＰ１はその容積が最大の状態である。

この状態において、ロータ１５Ｂが時計回りＤに回転すると、第１のパケットＰ１内の液体は矢印Ｅで示されるように、吸込口（流入口）２５６ａから吐出口（流出口）２５７ａに向かって流れる。

図１９（Ｂ）に示されるように、ロータ１５Ｂが９０°時計回りに回転すると、略環状部材１５８Ａの外周壁１５８ｂが上ケース２５Ｂのカップ状部２５３Ａの筒状内周壁２５３ｂと奥側壁で摺接する。この結果、第１のパケットＰ１の容積が減少するので、その内部の液体は矢印Ｅで示されるように、吐出口（流出口）２５７ａを介して吐出管（流出管）２５７から吐き出される（流出する）。と同時に、上記流路として、吸込口（流入口）２５６ａと通じる第２のパケットＰ２が新たに形成される。この結果、矢印Ｆで示されるように、吸込管（流入管）２５６から吸込口（流入口）２５６ａを介して液体が第２のパケットＰ２内に吸い込まれる（流入する）。

図１９（Ｃ）に示されるように、ロータ１５Ｂが１８０°時計回りに回転すると、略環状部材１５８Ａの外周壁１５８ｂが上ケース２５Ｂのカップ状部２５３Ａの筒状内周壁２５３ｂと右側壁で摺接する。この結果、第１のパケットＰ１の容積がさらに減少するので、その内部の液体は矢印Ｅで示されるように、吐出口（流出口）２５７ａを介して吐出管（流出管）２５７から吐き出される（流出する）。一方、第２のパケットＰ２はその容積が増大するので、矢印Ｆで示されるように、吸込管（流入管）２５６から吸込口（流入口）２５６ａを介して液体が第２のパケットＰ２内に吸い込まれる（流入する）。

図１９（Ｄ）に示されるように、ロータ１５Ｂが２７０°時計回りに回転すると、略環状部材１５８Ａの外周壁１５８ｂが上ケース２５Ｂのカップ状部２５３Ａの筒状内周壁２５３ｂと手前側壁で摺接する。この結果、第１のパケットＰ１の容積がもっとさらに減少するので、その内部の液体は矢印Ｅで示されるように、吐出口（流出口）２５７ａを介して吐出管（流出管）２５７から吐き出される（流出する）。一方、第２のパケットＰ２はその容積がさらに増大するので、矢印Ｆで示されるように、吸込管（流入管）２５６から吸込口（流入口）２５６ａを介して液体が第２のパケットＰ２内に吸い込まれる（流入する）。

図１９（Ｄ）の状態から、さらにロータ１５Ｂが時計回りに９０°回転すると、図１９（Ａ）の状態に戻る。以下、同様の動作を繰り返す。

このように、ポンプ１０Ｂでは、偏心した略環状部材１５８Ａは、上ケース２５Ｂ及び突起２９と協働して、膨張室Ｐ２および圧縮室Ｐ１を形成する。そして、ロータ１５Ｂの回転により膨張室Ｐ２の体積が増加して圧縮室Ｐ１の体積が減少し、液体を吸込口（流入口）２５６ａから吸い込んで、吐出口（流出口）２５７ａから吐き出す。ポンプ１０Ｂは自給式ポンプであるので、たとえ空気がケーシング内に混入しても、すぐにポンプ１０Ｂの性能を回復できる。その結果、ポンプ１０Ｂの信頼性を向上させることができる。

以上、本発明について好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。例えば、上述した第１の実施の形態では、付勢部材としてバネを用いているが、バネ以外の付勢部材を用いても良いのは勿論である。

従来の遠心式ポンプの外観構成を示す分解斜視図である。 図１の線II−IIについての断面図である。 図１に示した遠心式ポンプに使用される上ケースを、底面側の一方向から見た斜視図である。 図１に示した遠心式ポンプに使用される上ケースを、底面側の別方向から見た斜視図である。 図１に示した遠心式ポンプに使用される、上ケースの線Ｖ−Ｖについての断面図である。 図１に示した遠心式ポンプに使用される、上ケースとロータとを組み合わせた組立て体の拡大断面図である。 図１に示した遠心式ポンプに使用される、上ケースの円管とロータの複数枚の羽根との間の配置関係を示す平面図である。 図１に示した従来の遠心式ポンプの動作を説明するための上ケースの断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るポンプの外観構成を示す分解斜視図である。 図９の線Ｘ−Ｘについて分解断面図である。 図１０に示すポンプの組立て断面図である。 図９に示したポンプに使用されるロータの斜視図である。 図１２に示したロータの平面図である。 図１３の線ＸＩＶ−ＸＩＶについて断面図である。 図１２に示したロータの正面図である。 図９に示したポンプの動作を説明するための断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るポンプに使用されるロータを軸受けと共に示す分解斜視図である。 図１７に示すロータの組立て斜視図である。 図１７に示したロータを備えたポンプの動作を説明するための断面図である。

符号の説明

１０Ａ、１０Ｂ ポンプ
１１ 固定軸
１３ 軸受け
１５Ａ、１５Ｂ ロータ
１５３ 円環部
１５３ａ 上面
１５８、１５８Ａ 略環状部材
１５８ａ 上面
１５８ｂ 外周壁
１５８ｃ 内周壁
１５８ｄ 窪み
１７ 基板
１９ ステータ
２１ 下ケース
２５Ａ、２５Ｂ 上ケース
２５３Ａ カップ状部
２５３ａ 上側内壁
２５３ｂ 筒状内周壁
２５４ 円環部
２５６ 吸込管（流入管）
２５６ａ 吸込口（流入口）
２５７ 吐出管（流出管）
２５７ａ 吐出口（流出口）
２７ スライダ
２８ バネ（付勢部材）
２９ 突起
Ｏ 中心軸

Claims (6)

1. 中心軸の回りに回転可能に配置されたロータであって、上面に前記中心軸に対して偏心した略環状部材を備えた前記ロータと、
   該ロータを収納するケーシングであって、前記中心軸と同心で、前記略環状部材の外周壁と摺接する筒状内周壁を持つ前記ケーシングとを有し、
   前記ケーシングの筒状内周壁と前記略環状部材の外周壁との間に液体の流路を構成したことを特徴とする、ポンプ。
2. 前記ケーシングの筒状内周壁は、互いに近接して設けられた吸込口と吐出口とを持ち、前記吸込口から吸い込まれた液体は、前記流路を介して前記吐出口より吐き出される、請求項１に記載のポンプ。
3. 前記略環状部材は、前記ロータに固定して取り付けられており、前記ポンプは、
   前記吸込口と前記吐出口と間の前記ケーシングの筒状内周壁から前記流路中に摺動自在に突出するスライダと、
   該スライダの先端部を前記略環状部材の外周壁に接触させるように、前記スライダを付勢する付勢部材と
   を更に備えた、請求項２に記載のポンプ。
4. 前記付勢部材がバネから構成される、請求項３に記載のポンプ。
5. 前記ロータは、上面に前記中心軸に対して偏心して設けられ、かつ前記略環状部材の内周壁と摺接する筒状外壁を持つ筒状部材を更に備え、前記略環状部材は前記ロータの上面上で摺動自在に設けられており、
   前記ポンプは、前記吸込口と前記吐出口と間の前記ケーシングの筒状内周壁から前記流路中に突出する略三角形状の突起を更に備え、
   前記略環状部材は、前記突起と摺接する略三角形状の窪みを持つ、請求項３に記載のポンプ。
6. 前記ロータは、前記中心軸と同心の円環状の永久磁石を持ち、前記ポンプは、前記ケーシングを介して前記永久磁石の対向面に配置されたステータを備える、請求項１乃至５のいずれか１つに記載のポンプ。
   

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