JP2010007642A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受部分の摺動面での磨耗を防止することのできるポンプ装置を提供すること。
【解決手段】ポンプ装置１００において、スラスト軸受部材３８の固定側摺動面３８１では、ポンプ室６内の流体通路５７に接続する溝や貫通穴からなる連通路が開口しているため、流体通路５７を通る液体が連通路を通って、固定側摺動面３８１とスリーブ４１の回転側摺動面４１７との間に引き込まれる。このため、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間には、流体通路５７を通る液体が常に介在することになるため、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間の摺動性が高い。また、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間に発生した磨耗粉を流体通路５７を介して排出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体の吸入および吐出が行なわれるポンプ室内に、インペラおよび回転側軸受部材を備えたロータが回転可能に支持したポンプ装置に関するものである。

ポンプ装置において、液体の吸入および吐出が行なわれるポンプ室内に、インペラを備えたロータをポンプ室内で支持するにあたっては、ロータにスリーブを設ける一方、ポンプ室内に円盤状のスラスト軸受部材を設けた構造が採用されることがある（特許文献１参照）。

このような軸受構造を採用する場合、通常は、スリーブおよびスラスト軸受部材として硬度の異なる材質のものを用い、摺動性を高めるのが一般的である。例えば、スリーブにカーボン材を用い、スラスト軸受部材にセラミックス材を用いる。
特開２００８−８２２２号公報

しかしながら、硬度の異なる部材で軸受を構成した場合、硬度の低い方が磨耗し、ポンプ性能が低下するという問題点がある。特に、スラスト軸受部分は、スラスト方向に大きな力を受けるため、かかる磨耗が顕著となる。また、ロータにインペラが保持されている場合、磨耗によってインペラの位置がずれると、その分、吐出性能が低下するという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、軸受部分の摺動面での磨耗を防止することのできるポンプ装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、液体の吸入および吐出が行なわれるポンプ室内に、インペラおよび回転側軸受部材を備えたロータと、前記回転側軸受部材の軸線方向の一方側端面を回転可能に支持する固定側スラスト軸受部材と、を有するポンプ装置において、前記固定側スラスト軸受部材において前記回転側軸受部材と接する固定側摺動面、および前記回転側軸受部材において前記固定側摺動面と接する回転側摺動面のうちのいずれか一方では、前記ポンプ室内の流体通路に接続する連通路が開口していることを特徴とする。

本発明において、固定側スラスト軸受部材の固定側摺動面、および回転側軸受部材の回転側摺動面のうちのいずれか一方では、ポンプ室内の流体通路に接続する連通路が開口しているため、流体通路を通る液体が連通路を通って、固定側摺動面と回転側摺動面との間に引き込まれる。このため、固定側摺動面と回転側摺動面との間には、流体通路を通る液体が常に介在し、かかる液体は潤滑剤として機能するため、固定側摺動面と回転側摺動面との間の摺動性が高い。それ故、固定側摺動面および回転側摺動面での磨耗を防止することができる。また、スラスト軸受部分では、固定側摺動面と回転側摺動面との間にスラスト方向の力が作用するため、特に磨耗が発生しやすいので、かかるスラスト軸受部分に本発明を適用すれば、固定側摺動面および回転側摺動面の磨耗を効果的に防止することができる。

また、本発明は、前記固定側スラスト軸受部材は、前記回転側軸受部材の軸線方向の両端面のうち、前記インペラが位置する側の端面を支持している場合に適用すると特に効果的である。ロータにインペラが保持されている場合、ロータが回転した際、ロータは、負圧によってインペラが配置されている側に付勢され、スラスト軸受部分では、固定側摺動面と回転側摺動面との間に大きなスラスト方向の力が作用するため、特に磨耗が発生しやすいので、かかるスラスト軸受部分に本発明を適用すれば、固定側摺動面および回転側摺動面の磨耗を効果的に防止することができる。

本発明において、前記固定側摺動面と前記回転側摺動面は、同一のセラミックス材料からなることが好ましい。固定側摺動面と回転側摺動面が同一の材料からなる場合には特に摺動性が低くなりがちであるが、本発明では、流体通路を通る液体が連通路を通って、固定側摺動面と回転側摺動面との間に引き込まれ、固定側摺動面と回転側摺動面との間には常に液体が介在するため、固定側摺動面と回転側摺動面が同一の材料からなる場合でも固定側摺動面と回転側摺動面との間の摺動性が高く、固定側摺動面および回転側摺動面での磨耗を防止することができる。また、固定側摺動面と回転側摺動面がセラミックス材料からなる場合、磨耗粉が発生すると、研磨剤として作用してしまうが、本発明によれば、磨耗粉の発生が少ないとともに、磨耗粉が発生しても連通路を介して排出されるので、固定側摺動面および回転側摺動面の磨耗を効果的に防止することができる。

本発明において、前記連通路は、前記固定側摺動面および前記回転側摺動面のうちの一方の摺動面に形成された溝であることが好ましい。この場合、前記連通路は、前記一方の摺動面に形成された固定軸挿入穴と、当該一方の摺動面の外周縁とを繋ぐように形成された溝であることが特に好ましい。かかる構成であれば、連通路を容易に形成することができる。また、固定側摺動面と回転側摺動面の隅々まで液体を引き込むことができるとともに、固定側摺動面と回転側摺動面の間に発生した異物を効率よく排出することができる。

本発明において、前記連通路が、前記固定側軸受部材を貫通して前記固定側摺動面で開口する貫通穴である構成を採用することができる。かかる構成であれば、連通路を流体通路に容易に接続することができる。

本発明において、前記連通路が、前記固定側摺動面に形成された溝と、前記固定側スラスト軸受部材を貫通して前記溝に接続する貫通穴と、を備えている構成を採用ことができる。かかる構成であれば、溝によって、固定側摺動面と回転側摺動面の隅々まで液体を引き込むことができるとともに、固定側摺動面と回転側摺動面の間に発生した異物を効率よく排出することができる。また、貫通穴によって、連通路を流体通路に容易に接続することができる。

本発明において、固定側スラスト軸受部材の固定側摺動面、および回転側軸受部材の回転側摺動面のうちのいずれか一方では、ポンプ室内の流体通路に接続する連通路が開口しているため、流体通路を通る液体が連通路を通って、固定側摺動面と回転側摺動面との間に引き込まれる。このため、固定側摺動面と回転側摺動面との間には、流体通路を通る液体が常に介在し、かかる液体は潤滑剤として機能するため、固定側摺動面と回転側摺動面との間の摺動性が高い。それ故、固定側摺動面および回転側摺動面での磨耗を防止することができる。また、スラスト軸受部分では、固定側摺動面と回転側摺動面との間にスラスト方向の力が作用するため、特に磨耗が発生しやすいので、かかるスラスト軸受部分に本発明を適用すれば、固定側摺動面および回転側摺動面の磨耗を効果的に防止することができる。

以下、本発明の実施の形態として、本発明に係るポンプ装置を説明する。

［実施の形態１］
（ポンプ装置の全体構成）
図１および図２は各々、本発明の実施の形態１に係るポンプ装置（モータ装置）の断面構成を示す説明図、およびその分解図である。

図１および図２に示すポンプ装置１００は、一般にキャンドポンプと呼ばれるタイプのポンプ装置であり、給電用基板内蔵型ブラシレスモータ（以降、モータ１という）を備えている。本形態に係るポンプ装置１００の外郭は、後述するステータ３を覆うカップ状のハウジング５１と、ハウジング５１の上部を覆うケース５３とによって形成されている。ハウジング５１は、樹脂ケース５１ａと、この樹脂ケース５１ａにモールドされたモールド樹脂体５１ｂとから構成されている。ハウジング５１およびケース５３には各々、穴５１１、５３１が形成されており、これらの穴５１１、５３１を利用して共通のボルト１５を止めることにより、ハウジング５１およびケース５３が一体化されている。

ハウジング５１とケース５３との間には、液体が通るポンプ室６が区画形成されている。すなわち、本形態では、ハウジング５１に用いた樹脂ケース５１ａの壁面自身が、ケース５３との間にポンプ室６を区画形成する隔壁面５２を構成している。ハウジング５１には、その隔壁面５２の中央部に、ポンプ室６とは反対側に凹む凹部５２ｅが形成されており、ハウジング５１において凹部５２ｅを囲む上端面５２ｇには、凹部５２ｅに対して同心状に溝部５２ｈが形成されている。溝部５２ｈの内部にはＯリング１２が配置されており、このＯリング１２によって、ケース５３とハウジング５１との間の密閉性、すなわちポンプ室６の密閉性が確保されている。

ケース５３は、下面が開口するカップ状であり、上方に開口する導入口部５５、および側方に開口する排出口部５６が形成されている。従って、ポンプ室６内には、熱水などの液体が導入口部５５から排出口部５６へと到る流体通路５７が形成されており、流体通路５７には、樹脂製の羽根部４８ａが配置されている。この羽根部４８ａを高速回転させることによりポンプ室６内は負圧となり、これにより、導入口部５５からポンプ室６内へと温水などの液体を吸引し、その液体を流体通路５７を介して排出口部５６から吐出することができる。

（モータの構成）
本形態のモータ１は、ステータ３とロータ４と給電用基板２ａ、２ｂとを備えている。このモータ１では、ハウジング５１の凹部５２ｅの底面５２ａに形成された第１の軸穴５２ｂと、ケース５３において第１の軸穴５２ｂに対向する支持部分５３ｓに形成された第２の軸穴５３ａとによって固定軸３５の両軸端が支持され、固定軸３５は、導入口部５５に対して同軸状に配置されている。ロータ４は、固定軸３５に対して回転可能に支持されており、固定軸３５の一方側端部には、ロータ４に対するスラスト軸受部材３７が固定され、他方側端部にスラスト軸受部材３８が保持されている。

ここで、スラスト軸受部材３７はＳＵＳ製であり、スラスト軸受部材３８は、セラミックス製である。かかるスラスト軸受部材３７、３８の中央部分には、固定軸３５において横断面Ｄ字形状の加工された軸端部が嵌る固定軸挿入穴３７０、３８０が形成されており、スラスト軸受部材３７、３８は回転が阻止された状態にある。但し、スラスト軸受部材３７、３８は固定軸３５上を軸線方向に移動可能であり、スラスト軸受部材３８とロータ４との間にはクリアランスが存在する。

かかるスラスト軸受部材３７、３８のうち、スラスト軸受部材３８は本発明が適用される固定側スラスト軸受部材であり、その詳細な構成については、図４を参照して後述する。

ステータ３は、環状の積層コアからなるステータコア３０と、ステータコア３０に巻回された駆動コイル３３とを備えている。駆動コイル３３は、コイル巻線３１を樹脂製のコイルボビン３２に巻回することにより構成されている。コイルボビン３２からモータ軸線方向Ｌに向けては複数本の端子ピン３４が突出しており、駆動コイル３３の巻始めおよび巻き終わりの各巻線端部（コイル巻線３１の端部）が接続されている。なお、ステータ３の近傍には、駆動コイル３３の内側に複数の磁気検出素子９５が３０°間隔で配置され、これらの磁気検出素子９５は、駆動マグネット４２の回転位置を検知する。

給電用基板２ａには、端子ピン３４を貫通させる穴あるいはスリットからなる貫通部が形成されているとともに、複数の配線パターンおよびランド部が形成されている。従って、給電用基板２ａをコイルボビン３２に対向配置した際、端子ピン３４は、給電用基板２ａを貫通するので、端子ピン３４とランド部とを接続することができる。また、給電用基板２ａには、磁気検出素子９５から延びたリード線２ｃを通すための貫通穴や、リード線２ｃに対するランド部や配線パターンが形成されている。さらに、給電用基板２ａ上には、ステータ３を駆動制御する駆動回路（図示せず）が実装されているとともに、電源（図示せず）からの電力を受ける電源コネクタ７２が実装されている。

このように構成したステータ３および給電用基板２ａ、２ｂは、インサート成形により樹脂モールドされてモールド樹脂体５１ｂの内部に封止されており、この状態で、ステータ３は、ハウジング５１の凹部５２ｅの周りを囲むように配置される。ここで、ステータ３の内周側には、凹部５２ｅの側面壁５２ｆが位置しているが、かかる側面壁５２ｆは極めて薄い。

ロータ４は、ポンプ室６内に配置されており、固定軸３５に対して回転可能に支持された円筒状のスリーブ４１と、ステータコア３０と対向配置された円筒状の駆動マグネット４２とを有しており、スリーブ４１および駆動マグネット４２は、ガラス繊維入りの変性ポリフェニレンエーテルなどといった熱可塑性樹脂からなるロータ部材４０に保持されている。

スリーブ４１は回転側ラジアル軸受部材として機能するとともに、その両端面がスラスト軸受部材３７、３８に支持され、回転側スラスト軸受部材としても機能する。ここで、ロータ４は、回転していない時は浮上せず、スリーブ４１は固定軸３５に固定されたスラスト軸受部材３７と接触している。これに対して、ロータ４が回転するとロータ自体が浮上するため、スリーブ４１はスラスト軸受部材３７に非接触状態となる。また、ロータ４が回転して浮上すると、スラスト軸受部材３８も浮上し、スラスト軸受部材３８と支持部分５３ｓとが接触するとともに、スリーブ４１はスラスト軸受部材３８に接しながら回転することになる。

駆動マグネット４２は、Ｎ極およびＳ極が円周方向で交互に着磁された円筒状の永久磁石であり、ハウジング５１の凹部５２ｅの内側において、ステータ３に対して半径方向内側でハウジング５１の側面壁５２ｆを介して対向している。駆動マグネット４２としては、圧縮成形、樹脂成形、焼結により形成されたマグネットを用いることができ、本形態では、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂ベースの樹脂成形マグネットが用いられている。

ロータ部材４０において、スリーブ４１および駆動マグネット４２が位置する側とは反対側には羽根部４８ａが構成されている。本形態において、羽根部４８ａは円盤状のインペラ体４８に形成されており、インペラ体４８がロータ部材４０に連結されることにより、ロータ４において、羽根部４８ａはロータ部材４０と一体に回転する。

（ロータ４の構成）
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は各々、本発明の実施の形態１に係るポンプ装置に用いたロータからインペラ体を取り外した状態の底面図、平面図、Ｅ１−Ｅ１′断面図、およびＥ２−Ｅ２′断面図である。なお、図３では、各部材の上下位置が図１および図２とは反対になっている。すなわち、図１および図２では、インペラ体４８を上に表してあったが、図３では、インペラ体４８が下方に位置するように表してある。

図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、本発明を適用したポンプ装置１００に用いたロータ４では、円筒状の駆動マグネット４２が、円筒状のロータ部材４０に固定された構造になっており、ロータ部材４０上端部には、図１および図２に示すインペラ体４８が連結される大径のインペラ連結部４７が円盤状に形成されている。インペラ連結部４７の上端面には、インペラ体４８に形成された小突起が嵌る小穴４７ｂが形成されている。図３（ｂ）には、羽根部４８ａが位置する部分を一点鎖線で示してあり、小穴４７ｂは、羽根部４８ａと重なる位置に形成されている。

ロータ部材４０において、インペラ連結部４７に対して下側で隣接する円筒状胴部４６には、相対向する２箇所に空気抜き用の穴４６ａが形成されている。

ロータ部材４０において、円筒状胴部４６に対して下側で隣接する位置には、円盤状の座部４５が形成されている。座部４５において対向する２箇所には半径方向に延びた凸部（図示せず）が形成されており、かかる２つの凸部は、駆動マグネット４２の一方の上端面４２１に形成された４つの凹部（図示せず）のうちのいずれかに嵌って駆動マグネット４２が、軸線周りに回転することを防止する。

ロータ部材４０において、座部４５からは他方側に向けて円筒状のマグネット装着部４４が起立しており、その内側にスリーブ４１が一体成形されている。マグネット装着部４４においてスリーブ４１を保持している部分は肉厚になっている。また、ロータ部材４０において、スリーブ４１の両端側では、マグネット装着部４４の内周面から半径方向内側に環状の突部４４８、４４９が形成されており、かかる突起は、スリーブ４１の両端面に形成された段部４１１、４１２に被さった状態にある。従って、スリーブ４１は、ロータ部材４０に強固に固定されている。なお、マグネット装着部４４の長さ寸法は、スリーブ４１の長さ寸法よりも大きいため、マグネット装着部４４の下端部の内側にはスリーブ４１が存在していない。

マグネット装着部４４は、駆動マグネット４２をロータ部材４０上に固定する際に外周側に駆動マグネット４２が挿着される箇所であり、マグネット装着部４４に駆動マグネット４２を挿入すると、駆動マグネット４２の上端面４２１が座部４５で受けられる。この状態で、マグネット装着部４４の外周面と駆動マグネット４２の内周面とは隙間なく接することになるとともに、マグネット装着部４４の端部４４０は、駆動マグネット４２よりわずかに突出した状態になる。従って、マグネット装着部４４の端部４４０に対して加熱および加圧を行なう、あるいは、超音波振動を与えながら加圧すれば、マグネット装着部４４の端部４４０には、駆動マグネット４２の下端面４２２に被さるように変形した係合部４４５が形成され、かかる係合部４４５は、駆動マグネット４２を座部４５との間で保持する。

なお、ロータ部材４０では、互いに対向する２箇所においてマグネット装着部４４の先端部４４０の内周縁から、マグネット装着部４４の内周面に沿って軸線方向に空気抜きの溝４４ｅが延びており、かかる溝４４ｅは、座部４５の内径側に形成されているテーパ面４６５で開口している。

（軸受構造）
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は各々、本発明の実施の形態１に係るポンプ装置に用いたスラスト軸受部材３８の底面図、側面図、Ａ１−Ａ１′断面図、およびＢ１−Ｂ１′断面図である。

本形態では、ロータ４の軸線方向のうち、インペラ体４８が配置されている側をスラスト方向で支持するにあたって、スリーブ４１の両端面のうち、インペラ体４８が配置されている側の端面をスラスト軸受部材３８で支持する。このため、図１および図２において、スリーブ４１の上端面が回転側摺動面４１７として機能し、スラスト軸受部材３８の下端面が固定側摺動面３８１として機能する。

ここで、スリーブ４１およびスラスト軸受部材３８はいずれも同一材料からなる。本形態において、スリーブ４１およびスラスト軸受部材３８はいずれもセラミックス材料からなる。このため、回転側摺動面４１７および固定側摺動面３８１は同一材料（セラミックス材料）からなる。このような構成の軸受部分において、スリーブ４１の両端面は平坦面であり、回転側摺動面４１７は平坦面である。

スラスト軸受部材３８は、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、下端面（固定側摺動面３８１）は、回転側摺動面４１７と同様、平坦面であるが、固定側摺動面３８１には、中央のＤ字形状の固定軸挿入穴３８０から外周縁３８８に届くように溝３８２が形成されている。本形態において、溝３８２は、固定軸挿入穴３８０を通る直線上に２本形成されており、２本の溝３８２は、固定軸挿入穴３８０を中心に対称に形成されている。ここで、スラスト軸受部材３８は、スリーブ４１よりも外径寸法が大きいため、２本の溝３８２は、スリーブ４１の外周縁より外周側まで延びている。

かかるスラスト軸受部材３８を用いて図１に示すポンプ装置１００を構成すると、溝３８２は、ポンプ室６内の流体通路５７に接続する連通路５７０を構成し、かかる連通路５７０は、固定軸挿入穴３８０と回転側摺動面４１７との間において固定側摺動面３８１で開口している構造となる。

（本形態の主な効果）
このように構成したポンプ装置１００では、スラスト軸受部材３８の固定側摺動面３８１では、ポンプ室６内の流体通路５７に接続する連通路５７０が開口しているため、流体通路５７を通る液体が連通路５７０を通って、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間に引き込まれる。このため、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間には、流体通路５７を通る液体が常に介在し、かかる液体は潤滑剤として機能することになるため、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間の摺動性が高い。それ故、固定側摺動面３８１および回転側摺動面４１７での磨耗を防止することができる。

また、本形態において、上記構造のスラスト軸受部材３８は、スリーブ４１の軸線方向の両端面のうち、インペラ体４８が位置する側の端面を支持している。このため、ロータ４が回転した際、ロータ４は、負圧によってインペラ体４８が配置されている側に付勢され、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間に大きなスラスト方向の力が作用するが、本形態によれば、かかるスラスト軸受部分においても固定側摺動面３８１および回転側摺動面４１７の磨耗を効果的に防止することができる。

また、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７は、同一のセラミックス材料からなるため、耐摩耗性に優れている。ここで、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７を同一材料で構成すると、一般的には摺動性が低くなりがちであるが、本形態では、流体通路５７を通る液体が連通路５７０を通って、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間に引き込まれ、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間には常に液体が介在するため、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７が同一の材料からなる場合でも固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間の摺動性が高く、固定側摺動面３８１および回転側摺動面４１７での磨耗を防止することができる。

また、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７がセラミックス材料からなるため、磨耗粉が発生すると、研磨剤として作用してしまうが、本形態によれば、磨耗粉の発生が少ないとともに、磨耗粉が発生しても連通路５７０を介して排出されるので、固定側摺動面３８１および回転側摺動面４１７の磨耗を効果的に防止することができる。

さらに、連通路５７０は、固定側摺動面３８１で開口しているため、ロータ４が回転した際の遠心力が連通路５７０内の液体や異物に効果的に作用するため、連通路５７０が回転側摺動面４１７で開口している場合と比較して、連通路５７０での液体の出入りや異物の排出が効果的に行なわれる。

さらにまた、本形態において、連通路５７０は、固定側摺動面３８１に形成された溝３８２からなるため、連通路５７０を容易に形成することができる。また、連通路５７０は、固定側摺動面３８１において固定軸挿入穴３８０と外周縁３８８とを繋ぐように形成された溝３８２からなるため、回転側摺動面４１７が回転した際、回転側摺動面４１７の全体が、溝３８２（連通路５７０）が形成されている領域を通る。従って、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７の隅々まで液体を引き込むことができるとともに、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７の間に発生した異物を効率よく排出することができる。

［実施の形態１の変形例］
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明の実施の形態１の変形例に係るポンプ装置に用いたスラスト軸受部材３８の底面図、側面図およびＡ２−Ａ２′断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

本形態でも、実施の形態１と同様、図１および図２に示すスリーブ４１の上端面が回転側摺動面４１７として機能し、スラスト軸受部材３８の下端面が固定側摺動面３８１として機能する。ここで、スリーブ４１およびスラスト軸受部材３８はいずれもセラミックス製である。このような構成の軸受部分において、スリーブ４１の両端面は平坦面であり、回転側摺動面４１７は平坦面である。

スラスト軸受部材３８は、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、下端面（固定側摺動面３８１）は、回転側摺動面４１７と同様、平坦面であるが、固定側摺動面３８１には、中央のＤ字形状の固定軸挿入穴３８０から四方に向かって外周縁３８８に届くように４本の溝３８２が形成されている。本形態において、４本の溝３８２は、９０°間隔で形成されている。

このように構成したスラスト軸受部材３８を用いて図１に示すポンプ装置１００を構成すると、４本の溝３８２は、ポンプ室内の流体通路５７に接続する連通路５７０を構成し、かかる連通路５７０は、固定軸挿入穴３８０と回転側摺動面４１７との間において固定側摺動面３８１で開口している構造となる。従って、流体通路５７を通る液体が連通路５７０を通って、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間に引き込まれる。このため、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間には、流体通路５７を通る液体が常に介在することになるため、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間の摺動性が高く、かつ、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間から磨耗粉を排出することができるなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。

ここで、溝３８２の数は多い方が固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間への液体の引き込み、および固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間からの磨耗粉の排出をスムーズに行なえる一方、接触面積が相対的に減少するので、単位面積あたりのスラスト荷重が増えて摩耗しやすくなる。従って、溝３８２の数は、１本から５本程度、好ましくは２本から４本程度が好ましい。また、溝３８２の形成位置については、周方向での負荷のバランスを良好に保つという観点からすると、全周を等分割するように複数、配置することが好ましい。

［実施の形態２］
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明の実施の形態２に係るポンプ装置に用いたスラスト軸受部材３８の底面図、側面図およびＡ３−Ａ３′断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

本形態でも、実施の形態１と同様、図１および図２に示すスリーブ４１の上端面が回転側摺動面４１７として機能し、スラスト軸受部材３８の下端面が固定側摺動面３８１として機能する。ここで、スリーブ４１およびスラスト軸受部材３８はいずれもセラミックス製である。このような構成の軸受部分において、スリーブ４１の両端面は平坦面であり、回転側摺動面４１７は平坦面である。

スラスト軸受部材３８は、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、下端面（固定側摺動面３８１）は、回転側摺動面４１７と同様、平坦面であるが、スラスト軸受部材３８には、スラスト軸受部材３８を貫通するように２つの貫通穴３８４が形成されている。本形態において、２本の貫通穴３８４は、固定軸挿入穴３８０を挟む対称位置に形成されている。ここで、図６（ａ）には、スラスト軸受部材３８に対してケース５３の支持部分５３ｓが当接する部分の外周縁を一点鎖線で示し、スラスト軸受部材３８に対してスリーブ４１が当接する部分の外周縁を二点鎖線で示すように、２つの貫通穴３８４は、スラスト軸受部材３８の固定側摺動面３８１ではスリーブ４１が当接する領域内で開口し、スラスト軸受部材３８の裏面側３８９（固定側摺動面３８１とは反対側の面）では、ケース５３の支持部分５３ｓが当接する領域より外側で開口している。

このように構成したスラスト軸受部材３８を用いて図１に示すポンプ装置１００を構成すると、２つの貫通穴３８４は、ポンプ室６内の流体通路５７に接続する連通路５７０を構成し、かかる連通路５７０は、固定軸挿入穴３８０と回転側摺動面４１７との間において固定側摺動面３８１で開口している構造となる。

従って、流体通路５７を通る液体が連通路５７０を通って、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間に引き込まれるため、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間には、流体通路５７を通る液体が常に介在することになる。従って、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間の摺動性が高く、かつ、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間から磨耗紛などを排出できるなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。

［実施の形態３］
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は各々、本発明の実施の形態３に係るポンプ装置に用いたスラスト軸受部材３８の底面図、側面図、Ａ４−Ａ４′断面図、およびＣ４−Ｃ４′断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

本形態でも、実施の形態１と同様、図１および図２に示すスリーブ４１の上端面が回転側摺動面４１７として機能し、スラスト軸受部材３８の下端面が固定側摺動面３８１として機能する。ここで、スリーブ４１およびスラスト軸受部材３８はいずれもセラミックス製である。このような構成の軸受部分において、スリーブ４１の両端面は平坦面であり、回転側摺動面４１７は平坦面である。

スラスト軸受部材３８は、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、下端面（固定側摺動面３８１）は、回転側摺動面４１７と同様、平坦面であるが、固定側摺動面３８１には、中央のＤ字形状の固定軸挿入穴３８０から半径方向の途中位置まで２本の溝３８２が形成されている。

また、スラスト軸受部材３８には、固定側摺動面３８１において溝３８２の外側端部から、スラスト軸受部材３８の裏面側３８９（固定側摺動面３８１とは反対側の面）に届く２つの貫通穴３８４が形成されている。本形態において、２本の貫通穴３８４および２本の溝３８２は、固定軸挿入穴３８０を挟む対称位置に形成されている。ここで、図７（ａ）には、スラスト軸受部材３８に対してケース５３の支持部分５３ｓが当接する部分の外周縁を一点鎖線で示し、スラスト軸受部材３８に対してスリーブ４１が当接する部分の外周縁を二点鎖線で示すように、２つの貫通穴３８４および２本の溝３８２はいずれも、スラスト軸受部材３８の固定側摺動面３８１においてスリーブ４１が当接する領域内に形成されている。また、２つの貫通穴３８４は、スラスト軸受部材３８の裏面側３８９においてはケース５３の支持部分５３ｓが当接する領域より外側で開口している。

このように構成したスラスト軸受部材３８を用いて図１に示すポンプ装置１００を構成すると、貫通穴３８４および溝３８２は、ポンプ室６内の流体通路５７に接続する連通路５７０を構成し、かかる連通路５７０は、固定軸挿入穴３８０と回転側摺動面４１７との間において固定側摺動面３８１で開口している構造となる。

従って、流体通路５７を通る液体が連通路５７０を通って、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間に引き込まれるため、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間には、流体通路５７を通る液体が常に介在することになる。従って、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間の摺動性が高く、かつ、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間から磨耗紛などを排出できるなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。

［実施の形態３の変形例］
図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は各々、本発明の実施の形態３の変形例に係るポンプ装置に用いたスラスト軸受部材３８の底面図、側面図、Ａ５−Ａ５′断面図、およびＣ５−Ｃ５′断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

本形態でも、実施の形態１と同様、図１および図２に示すスリーブ４１の上端面が回転側摺動面４１７として機能し、スラスト軸受部材３８の下端面が固定側摺動面３８１として機能する。ここで、スリーブ４１およびスラスト軸受部材３８はいずれもセラミックス製である。このような構成の軸受部分において、スリーブ４１の両端面は平坦面であり、回転側摺動面４１７は平坦面である。

スラスト軸受部材３８は、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、下端面（固定側摺動面３８１）は、回転側摺動面４１７と同様、平坦面であるが、固定側摺動面３８１には、中央のＤ字形状の固定軸挿入穴３８０から外周縁３８９まで届く２本の溝３８２が形成されている。

また、スラスト軸受部材３８には、固定側摺動面３８１において溝３８２の長手方向の途中位置からスラスト軸受部材３８の裏面側３８９に届く２つの貫通穴３８４が形成されている。本形態において、２本の貫通穴３８４および２本の溝３８２は、固定軸挿入穴３８０を挟む対称位置に形成されている。ここで、図８（ａ）には、スラスト軸受部材３８に対してケース５３の支持部分５３ｓが当接する部分の外周縁を一点鎖線で示し、スラスト軸受部材３８に対してスリーブ４１が当接する部分の外周縁を二点鎖線で示すように、２本の溝３８２は、中央のＤ字形状の固定軸挿入穴３８０から外周縁３８８に届くように溝３８２が形成されており、貫通穴３８４は、スラスト軸受部材３８の固定側摺動面３８１に対してスリーブ４１が当接する領域内で開口している。また、２つの貫通穴３８４は、スラスト軸受部材３８の裏面側３８９ではケース５３の支持部分５３ｓが当接する領域より外側で開口している。

このように構成したスラスト軸受部材３８を用いて図１に示すポンプ装置１００を構成すると、貫通穴３８４および溝３８２は、ポンプ室６内の流体通路５７に接続する連通路５７０を構成し、かかる連通路５７０は、固定軸挿入穴３８０と回転側摺動面４１７との間において固定側摺動面３８１で開口している構造となる。

従って、流体通路５７を通る液体が連通路５７０を通って、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間に引き込まれるため、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間には、流体通路５７を通る液体が常に介在することになる。従って、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間の摺動性が高く、かつ、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７との間から磨耗紛などを排出できるなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。

また、本形態において、連通路５７０は、固定側摺動面３８１において固定軸挿入穴３８０と外周縁３８９とを繋ぐように形成された溝３８２を備えているため、連通路５７０を容易に形成することができる。また、回転側摺動面４１７が回転した際、回転側摺動面４１７の全体が、溝３８２（連通路５７０）が形成されている領域を通るので、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７の隅々まで液体を引き込むことができるとともに、固定側摺動面３８１と回転側摺動面４１７の間に発生した異物を効率よく排出することができる。

［その他の実施の形態］
上記実施の形態では、連通路５７０が固定側摺動面３８１で開口する構成を採用したが、スリーブ４１の固定側摺動面３８１で開口する構成を採用してもよい。

上記実施の形態では、スリーブ４１およびスラスト軸受部材３８はともにセラミックス製であったが、スリーブ４１およびスラスト軸受部材３８については金属製や樹脂製であってもよく、スリーブ４１とスラスト軸受部材３８が各々、異なる材料からなる構成であってもよい。

上記実施の形態では、ロータ４においてインペラ体４８が配置されている側のスラスト軸受部分に本発明を適用したが、ロータ４においてインペラ体４８が配置されている側とは反対側のスラスト軸受部分に本発明を適用してもよい。

上記実施の形態では、スラスト軸受部分に本発明を適用したが、スラスト軸受とラジアル軸受とを兼用している部分に本発明を適用してもよい。

上記実施の形態では、ステータに対して駆動マグネット４２が半径方向内側にあるインナーロータ型のモータ装置に本発明を適用した例を説明したが、ステータに対して駆動マグネット４２が半径方向外側にあるアウターロータ型のモータ装置に本発明を適用してもよい。

本発明の実施の形態１に係るポンプ装置の断面構成を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係るポンプ装置の断面構成を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は各々、発明の実施の形態１に係るポンプ装置に用いたロータからインペラ体を取り外した状態の底面図、平面図、Ｅ１−Ｅ１′断面図、Ｅ２−Ｅ２′断面図および駆動マグネットの端部付近の拡大断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は各々、本発明の実施の形態１に係るポンプ装置に用いたスラスト軸受部材の底面図、側面図、Ａ１−Ａ１′断面図、およびＢ１−Ｂ１′断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明の実施の形態１の変形例に係るポンプ装置に用いたスラスト軸受部材の底面図、側面図およびＡ２−Ａ２′断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明の実施の形態２に係るポンプ装置に用いたスラスト軸受部材の底面図、側面図およびＡ３−Ａ３′断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は各々、本発明の実施の形態３に係るポンプ装置に用いたスラスト軸受部材の底面図、側面図、Ａ４−Ａ４′断面図、およびＣ４−Ｃ４′断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は各々、本発明の実施の形態３の変形例に係るポンプ装置に用いたスラスト軸受部材の底面図、側面図、Ａ５−Ａ５′断面図、およびＣ５−Ｃ５′断面図である。

符号の説明

１ モータ
３ ステータ
４ ロータ
６ ポンプ室
１００ ポンプ装置
３５ 固定軸
３８ スラスト軸受部材（固定側軸受部材）
４０ ロータ部材
４１ スリーブ（回転側軸受部材）
４２ 駆動マグネット
５７ 流体通路
３８１ 固定側摺動面
３８２ 溝
３８４ 貫通穴
４１７ 回転側摺動面
５７０ 連通路

Claims (7)

1. 液体の吸入および吐出が行なわれるポンプ室内に、インペラおよび回転側軸受部材を備えたロータと、前記回転側軸受部材の軸線方向の一方側端面を回転可能に支持する固定側スラスト軸受部材と、を有するポンプ装置において、
   前記固定側スラスト軸受部材において前記回転側軸受部材と接する固定側摺動面、および前記回転側軸受部材において前記固定側摺動面と接する回転側摺動面のうちのいずれか一方では、前記ポンプ室内の流体通路に接続する連通路が開口していることを特徴とするポンプ装置。
2. 前記固定側スラスト軸受部材は、前記回転側軸受部材の軸線方向の両端面のうち、前記インペラが位置する側の端面を支持していることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
3. 前記固定側摺動面と前記回転側摺動面は、同一のセラミックス材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ装置。
4. 前記連通路は、前記固定側摺動面および前記回転側摺動面のうちの一方の摺動面に形成された溝であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のポンプ装置。
5. 前記連通路は、前記一方の摺動面に形成された固定軸挿入穴と、当該一方の摺動面の外周縁とを繋ぐように形成された溝であることを特徴とする請求項４に記載のポンプ装置。
6. 前記連通路は、前記固定側軸受部材を貫通して前記固定側摺動面で開口する貫通穴であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のポンプ装置。
7. 前記連通路は、前記固定側摺動面に形成された溝と、前記固定側軸受部材を貫通して前記溝に接続する貫通穴と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のポンプ装置。

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