JP2020070764A - ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】軸封部に向かう流体の流れを抑制できるポンプを、提供する。【解決手段】本発明のポンプ１は、回転軸１１と、回転軸に固定された、１つ又は複数の羽根車３２と、吸込口及び吐出口を有し、吸込口から吐出口までの流路を区画し、流路内に１つ又は複数の羽根車を収容する、ポンプケーシング３１と、を備えた、ポンプであって、ポンプケーシングは、外周壁部と、外周壁部よりも内周側において、回転軸の周りに配置された、環状の内周壁部と回転軸との間には、隙間を有する非接触型の軸封部が形成されており、内周壁部の外周面のうち、周回流路を区画する部分は、略円錐形状に沿って、軸線方向第２側に向かうにつれて徐々に内周側へ延在している。【選択図】図２

Description

本発明は、ポンプに関する。

従来のポンプにおいては、ポンプの回転軸とポンプケーシングとの間に、隙間を有する非接触型の軸封部（軸封装置）が形成されているものがある（例えば、特許文献１）。

特開平２−１３０２９７号公報

上述のようなポンプの内部には、流路内の流体がポンプの吐出口へ向かって流れて吐出口から吐出される流れと、流路内の流体が軸封部に向かって流れて軸封部を介して流路の外部へ漏れ出る流れとが、生じる。従来のポンプでは、この軸封部に向かう流体の流れが多く、そのため、抵抗が多く、ポンプの効率や吐出量が低下する要因となっていた。

本発明は、軸封部に向かう流体の流れを抑制できるポンプを、提供することを目的とする。

本発明のポンプは、
回転軸と、
前記回転軸に固定された、１つ又は複数の羽根車と、
吸込口及び吐出口を有し、前記吸込口から前記吐出口までの流路を区画し、前記流路内に前記１つ又は複数の羽根車を収容する、ポンプケーシングと、
を備えた、ポンプであって、
前記ポンプケーシングは、
外周壁部と、
前記外周壁部よりも内周側において、前記回転軸の周りに配置された、環状の内周壁部と、
前記回転軸から前記ポンプの軸直方向に離間した位置に配置された、管状の吐出管部と、
前記内周壁部と前記外周壁部との間を、前記吐出管部の周方向一方側の端部から前記吐出管部の周方向他方側の端部までにわたって、周方向に延在する、仕切壁と、
を有しており、
前記１つ又は複数の羽根車は、前記内周壁部よりも前記ポンプの軸線方向第１側に配置されており、
前記外周壁部の内周面と前記内周壁部の外周面と前記仕切壁の前記軸線方向第１側の面との間で、周方向に延在するとともに、前記軸線方向第１側が開放された、周回流路が区画されており、
前記吐出管部は、前記周回流路における周方向の一部から、前記ポンプの軸線方向第２側へ連続し、前記吐出口までに至る、吐出流路を区画しており、
前記内周壁部と前記回転軸との間には、隙間を有する非接触型の軸封部が形成されており、
前記内周壁部の外周面のうち、前記周回流路を区画する部分は、略円錐形状に沿って、前記軸線方向第２側に向かうにつれて徐々に内周側へ延在している。

本発明のポンプにおいて、
前記内周壁部の前記軸線方向第１側の端と、前記１つ又は複数の羽根車のうち最も前記軸線方向第２側に位置する羽根車の外周端の前記軸線方向第２側の端との間の、前記軸線方向の距離ｄ１が、５ｍｍ以下であると、好適である。

本発明のポンプにおいて、
前記内周壁部の前記軸線方向第１側かつ外周側の端と、前記１つ又は複数の羽根車のうち最も前記軸線方向第２側に位置する羽根車の外周端との間の、前記軸直方向の距離ｄ２が、前記内周壁部の前記軸線方向第１側の端面の外縁の直径Ｄの６％以下であると、好適である。

本発明のポンプにおいて、
前記軸封部の前記隙間の前記軸線方向の長さＬが、５０ｍｍ以下であると、好適である。

本発明のポンプにおいて、
前記ポンプケーシングは、前記回転軸の周りに、前記軸封部の前記隙間から前記軸線方向第２側に連続し、かつ、前記流路の外部に配置された、空間を区画しており、
前記ポンプケーシングの前記外周壁部のうち、前記空間を区画する部分は、前記軸直方向に貫通する窓を有しており、
前記空間内には、前記回転軸に固定されているとともに、前記軸直方向に延在する、つばが設けられており、
前記つばは、前記窓の前記軸線方向第１側の端よりも、前記軸線方向第１側に位置していると、好適である。

本発明のポンプにおいて、
前記仕切壁は、前記吐出管部の前記周方向一方側の端部から前記吐出管部の前記周方向他方側の端部に向かって周方向に延在するにつれて、徐々に前記軸線方向第２側へ向かって延在していると、好適である。

本発明によれば、軸封部に向かう流体の流れを抑制できるポンプを、提供できる。

本発明の一実施形態に係るポンプを示す、斜視図である。 図１のポンプを、一部側面により示す、軸線方向断面図である。 図２のポンプの一部を拡大して示す、軸線方向断面図である。 図３のポンプの一部をさらに拡大して示す、軸線方向断面図である。 図１のポンプの吐出ケーシングを示す、斜視図である。 図５の吐出ケーシングを別の角度から示す、斜視図である。 図５の吐出ケーシングをさらに別の角度から示す、斜視図である。 図５の吐出ケーシングを、軸直方向の断面とともに示す、斜視図である。

本発明のポンプは、隙間を有する非接触型の軸封部を備えた任意の種類のポンプに適用できるものであり、特に、クーラントポンプに好適に適用できるものである。

以下、本発明に係るポンプの実施形態について、図面を参照しながら例示説明する。
各図において共通する構成要素には同一の符号を付している。

図１〜図８は、本発明の一実施形態に係るポンプ１を示している。図１は、本実施形態に係るポンプ１を示す、斜視図である。図２は、図１のポンプを、一部側面により示す、軸線方向断面図である。図２では、ポンプ１を、使用時の状態で示している。図３は、図２の一部分を拡大して示しており、図４は、図３の一部分を拡大して示している。
図１〜図４において、本実施形態のポンプ１は、クーラントポンプとして構成されている。図２に示すように、ポンプ１は、使用時において、流体Ｆとしての液体（より具体的には、クーラント液）Ｆを貯留するタンクＴに固定され、その状態で、タンクＴ内の液体Ｆを昇圧して外部に吐出するように構成されている。ポンプ１から吐出された液体Ｆは、図示しない配管を介して、加工装置等に供給され、その後、図示しない配管を介して、再びタンクＴに戻るようにされる。
図１及び図２に示すように、本実施形態のポンプ１は、モータ２と、モータ２により駆動されるポンプ本体３と、を備えている。
図の例において、モータ２のモータケーシング２１とポンプ本体３のポンプケーシング３１とは、板状の連結部材４を介してボルト締結されている。ただし、モータケーシング２１とポンプケーシング３１とは、連結部材４を介さずに、直接、ボルト締結等により連結されてもよい。

図１〜図４において、モータ２は、モータケーシング２１と、モータケーシング２１の内部から外側へと延出するモータ軸（出力軸）２２と、を有している。図示は省略するが、モータケーシング２１の内部には、モータケーシング２１に固定された固定子と、この固定子により回転される回転子とが、収容されており、モータ軸２２は、この回転子に固定されている。
モータ軸２２は、ポンプ１の回転軸１１を構成している。本実施形態において、ポンプ１の回転軸１１は、モータ軸２２のみからなる。
ただし、ポンプ１の回転軸１１は、図示は省略するが、モータ軸２２と、モータ軸２２よりも軸線方向第１側Ｏ１に配置されたポンプ軸（図示せず）と、から構成されてもよい。この場合、モータ軸２２とポンプ軸とは、カップリングによって連結され、それにより、ポンプ軸がモータ軸２２の回転によって回転されるように構成されるとよい。

以下では、ポンプ１の中心軸線Ｏを、回転軸１１の中心軸線（ひいては、回転軸線）とする。また、ポンプ１の中心軸線Ｏに平行な方向を、「ポンプ（１）の軸線方向」、あるいは、単に「軸線方向」という。また、軸線方向における一方側を「軸線方向第１側（Ｏ１）」といい、軸線方向における他方側を「軸線方向第２側（Ｏ２）」という。また、軸線方向に対し垂直な方向を、「軸直方向」という。図２に示すように、本実施形態のポンプ１の使用時において、軸線方向は鉛直方向となり、軸線方向第１側Ｏ１は鉛直方向の下側となり、軸線方向第２側Ｏ２は鉛直方向の上側となり、軸直方向は水平方向となる。
また、本明細書において、特に断りが無い限り、「周方向」とは、ポンプ１の中心軸線Ｏを中心とする周方向を指し、「内周側」とは、ポンプ１の中心軸線Ｏに近い側を指し、「外周側」とは、ポンプ１の中心軸線Ｏから遠い側を指す。

モータ軸２２は、モータケーシング２１の内部から、軸線方向第１側Ｏ１へと延出している。よって、モータ２の軸線方向第１側Ｏ１がモータ２の負荷側となり、モータ２の軸線方向第２側Ｏ２側がモータ２の反負荷側となる。

図２に示すように、ポンプ本体３は、モータ２よりも軸線方向第１側Ｏ１に位置している。そして、ポンプ本体３は、回転軸１１に固定され、回転軸１１の回転によって回転される、１つ又は複数の羽根車３２と、吸込口３１ｉ及び吐出口３１ｏを有し、吸込口３１ｉから吐出口３１ｏまでの流路Ｐを区画し、流路Ｐ内に前記１つ又は複数の羽根車３２を収容する、ポンプケーシング３１と、を有している。
図の例では、流路Ｐ内において、複数（より具体的に４つ）の羽根車３２が、軸線方向に配列されている。また、吸込口３１ｉの中心軸線Ｃ３１ｉは、軸線方向に延在しており、また、ポンプ１の中心軸線Ｏと一致している。吐出口３１ｏの中心軸線Ｃ３１ｏは、軸直方向に延在している。
回転軸１１は、最も軸線方向第１側Ｏ１の羽根車３２まで延びており、この最も軸線方向第１側Ｏ１の羽根車３２における、軸線方向第１側Ｏ１の端部に、ナットＮ及び座金Ｗにより固定されている。

図の例において、ポンプケーシング３１は、軸線方向に積層された複数（図の例では、５つ）の部分ケーシング３１１〜３１３からなる。これらの部分ケーシング３１１〜３１３は、具体的に、吸込口３１ｉを有するとともに最も軸線方向第１側Ｏ１に配置された吸込ケーシング３１１と、吐出口３１ｏを有するとともに最も軸線方向第２側Ｏ２に配置された吐出ケーシング３１２と、吸込ケーシング３１１と吐出ケーシング３１２との間に配置された１つ又は複数（図の例では、３つ）の中間ケーシング３１３と、である。各部分ケーシング３１１〜３１３は、それぞれ１つの部品からなる。

図の例では、吸込ケーシング３１１と各中間ケーシング３１３とのそれぞれに、羽根車３２が１つずつ収容されている。図３に拡大して示すように、各羽根車３２は、それぞれ、回転軸１１に固定された管状のボス３２ｂと、ボス３２ｂよりも外周側に位置するとともに、軸線方向第２側Ｏ２へ延在した後に外周側へ延在する、第１シュラウド３２３１と、第１シュラウド３２３１よりも軸線方向第２側Ｏ２に位置するとともに、ボス３２ｂから外周側へ延在する、第２シュラウド３２３２と、第１シュラウド３２３１及び第２シュラウド３２３２どうしの間において略放射状に配置された、複数の羽根３２３３と、を有している。各羽根車３２のボス３２ｂどうしは、軸線方向に積層されている。各羽根車３２の入口３２ｉは、ボス３２ｂ及び第１シュラウド３２３１のそれぞれの軸線方向第１側Ｏ１の端によって区画されており、軸線方向第１側Ｏ１を向いている。各羽根車３２の出口３２ｏは、第１シュラウド３２３１及び第２シュラウド３２３２のそれぞれの外周端によって区画されており、外周側を向いているとともに、羽根車３２の入口３２ｉよりも外周側に位置している。
また、これらの羽根車３２のうち、吐出ケーシング３１２に最も隣接する中間ケーシング３１３よりも軸線方向第１側Ｏ１に位置する羽根車３２は、それぞれのボス３２ｂが、それぞれの出口３２ｏよりも軸線方向第２側へ延出する延出部３２ｓを、有している。吐出ケーシング３１２に最も隣接する中間ケーシング３１３に配置された羽根車３２のボス３２ｂは、延出部３２ｓを有していない。
吸込ケーシング３１２には、タンクＴ内の液体Ｆ内の異物（屑等）が流路Ｐ内に入るのを抑制するためのストレーナ３３が設けられている。

吸込ケーシング３１１と各中間ケーシング３１３とは、それぞれ、ポンプケーシング３１の外周壁部３１ｗｏの一部を構成する外周壁部３１１ｗｏ、３１３ｗｏを、有している。吸込ケーシング３１１及び各中間ケーシング３１３のそれぞれの外周壁部３１１ｗｏ、３１３ｗｏどうしは、軸線方向に積層されている。
また、各中間ケーシング３１３は、それぞれ、互いに隣接する一対の羽根車３２どうしの間で流体を案内するように構成された案内部３１３ｇを有している。各案内部３１３ｇは、それぞれ、略軸直方向に延在する第１シュラウド３１３１と、第１シュラウド３１３１よりも軸線方向第２側Ｏ２に位置するとともに略軸直方向に延在する第２シュラウド３１３２と、第１シュラウド３１３１及び第２シュラウド３１３２どうしの間において略放射状に配置された複数の案内羽根３１３３と、を有している。第１シュラウド３１３１及び案内羽根３１３３は、これらを有する中間ケーシング３１３に対し軸線方向第１側Ｏ１に隣接する部分ケーシング３１３、３１１（中間ケーシング３１３又は吸込ケーシング３１１）内に位置している。第１シュラウド３１３１の内周端は、当該第１シュラウド３１３１に対し軸線方向第１側Ｏ１に隣接する羽根車３２の延出部３２ｓの外周面に対して近接対向（接触又は非接触のいずれも可）しており、第１シュラウド３１３１の外周端は、当該第１シュラウド３１３１を有する中間ケーシング３１３に対し軸線方向第１側Ｏ１に隣接する部分ケーシング３１３、３１１の外周壁部３１３ｗｏ、３１１ｗｏに対し、軸直方向に離間対向している。第２シュラウド３１３２の内周端は、当該第２シュラウド３１３２を有する中間ケーシング３１３に収容された羽根車３２の第１シュラウド３２３１の軸線方向第１側Ｏ１の端部の外周面との間で、ライナリング５３を挟持しており、第２シュラウド３１３２の外周端は、当該第２シュラウド３１３２を有する中間ケーシング３１３の外周壁部３１３ｗｏの軸線方向第１側Ｏ１の端部と連結している。
各案内部３１３ｇの入口３１３ｇｉは、第１シュラウド３１３１の外周端と、これに対し離間対向する部分ケーシング３１３、３１１の外周壁部３１３ｗｏ、３１１ｗｏとによって、区画されており、軸線方向第１側Ｏ１を向いている。各案内部３１３ｇの出口３１３ｇｏは、第１シュラウド３１３１及び第２シュラウド３１３２のそれぞれの内周端によって区画されており、内周側を向くとともに、案内部３１３ｇの入口３１３ｇｉよりも内周側に位置している。

図５〜図７は、吐出ケーシング３１２をそれぞれ別々の角度から示している。図８は、吐出ケーシング３１２を、後述の窓５９を通る軸線方向位置において、軸直方向に切ったときの断面を、軸線方向第２側Ｏ２から観た様子を示している。
図３〜図８に示すように、吐出ケーシング３１２は、ポンプケーシング３１の外周壁部３１ｗｏの一部を構成する外周壁部３１２ｗｏと、この外周壁部３１２ｗｏよりも内周側において回転軸１１の周りに配置された、環状の内周壁部３１２ｗｉと、回転軸１１から軸直方向に離間した位置に配置された、管状の吐出管部３１２ｄと、第１仕切壁３１２ａと、第２仕切壁３１２ｂと、を有している。ここで、吐出管部３１２ｄにおいて、「回転軸１１から軸直方向に離間した位置に配置された」とは、吐出管部３１２ｄの内周側（ポンプ１の中心軸線Ｏに近い側）の壁部が、回転軸１１から軸直方向に離間していることを差す。これに伴い、吐出管部３１２ｄによって区画される吐出流路ＤＰは、ポンプ１の回転軸１１から軸直方向に離間した位置にある。
吐出管部３１２ｄは、軸線方向第２側Ｏ２へ延在し、その後、外周側へと曲がってから吐出口３１ｏに至る、吐出流路ＤＰを区画する。吐出管部３１２ｄのうち、吐出口３１ｏを区画するほうの端部は、タンクＴの外部において、タンクＴの軸線方向第２側Ｏ２の壁面上に位置している。吐出管部３１２ｄのうち、外周側（ポンプ１の中心軸線Ｏから遠い側）の壁部は、吐出ケーシング３１２の外周壁部３１２ｗｏの一部を構成している。吐出管部３１２ｄのうち、内周側（ポンプ１の中心軸線Ｏに近い側）の壁部は、吐出ケーシング３１２の内周壁部３１２ｗｉから軸線方向第２側Ｏ２へ連続している。

内周壁部３１２ｗｉは、最も軸線方向第２側Ｏ２の羽根車３２に対し、軸線方向第２側Ｏ２に位置している。言い換えれば、ポンプ１の流路Ｐ内に設けられた１つ又は複数の羽根車３２は、内周壁部３１２ｗｉよりも軸線方向第１側に配置されている。
吐出ケーシング３１２は、吐出管部３１２ｄ（ひいては吐出流路ＤＰ）よりも軸線方向第１側Ｏ１において、外周壁部３１２ｗｏと内周壁部３１２ｗｉとの間で周方向に延在する、周回流路ＣＰを、区画している。周回流路ＣＰは、その軸線方向第１側Ｏ１が開放されており、それにより、最も軸線方向第２側Ｏ２の羽根車３２の出口３２ｏから出た液体が、任意の周方向位置から周回流路ＣＰに流れ込むことができるようにされている。吐出流路ＤＰは、周回流路ＣＰにおける周方向の一部から、軸線方向第２側Ｏ２へと連続している。図の例において、内周壁部３１２ｗｉの一部は、外周壁部３１２ｗｏの軸線方向第１側Ｏ１の端よりも軸線方向第１側Ｏ１に位置しているとともに、吐出ケーシング３１２に隣接する中間ケーシング３１３の外周壁部３１３ｗｏと、軸直方向に離間対向している。これにより、周回流路ＣＰの一部は、吐出ケーシング３１２に隣接する中間ケーシング３１３の外周壁部３１３ｗｏによっても区画されている。よって、具体的に、周回流路ＣＰは、ポンプケーシング３１の外周壁部３１ｗｏ（図の例では、吐出ケーシング３１２の外周壁部３１２ｗｏ及びこれに隣接する中間ケーシング３１３の外周壁部３１３ｗｏ）の内周面と、内周壁部３１２ｗｉの外周面と、後述の第１仕切壁（仕切壁）３１２ａの軸線方向第１側Ｏ１の面との間で、周方向に延在している。
内周壁部３１２ｗｉは、概略、略円すい形状をなしている。具体的に、内周壁部３１２ｗｉの外周面のうち、周回流路ＣＰを区画する部分は、略円錐形状に沿って、軸線方向第２側に向かうにつれて徐々に内周側へ延在している。ここで、「略円錐形状に沿って、軸線方向第２側に向かうにつれて徐々に内周側へ延在している」とは、図の例のように、軸線方向の断面（図３）において、直線状に延在している場合に限られず、軸線方向の断面において、内周側又は外周側へ向かって突出した湾曲線状に延在している場合も含む。また、図５〜図７に示すように、内周壁部３１２ｗｉの外周面のうち、周回流路ＣＰを区画する部分は、軸直方向の断面において、円形をなしている。これにより、仮に、内周壁部３１２ｗｉの外周面のうち、周回流路ＣＰを区画する部分が、多角形状をなしている場合に比べて、周回流路ＣＰ内を周方向に流れる液体の流れを、よりスムーズにすることができる。図３及び図４に示すように、内周壁部３１２ｗｉの軸線方向第１側Ｏ１の面は、軸直方向に垂直に延在している。

特に図８に示すように、吐出ケーシング３１２は、内周壁部３１２ｗｉと外周壁部３１２ｗｏとの間を、吐出管部３１２ｄの周方向一方側の端部３１２ｄａから吐出管部３１２ｄの周方向他方側の端部３１２ｄｂまでにわたって、周方向に延在する、第１仕切壁３１２ａを、有している。また、図３に示すように、吐出ケーシング３１２は、第１仕切壁３１２ａよりも軸線方向第２側Ｏ２、かつ、吐出管部３１２ｄと軸直方向に重複する位置において、回転軸１１の周りに、空間Ｃを区画している。空間Ｃは、流路Ｐの外部に配置されている。第１仕切壁３１２ａは、その軸線方向第１側Ｏ１の面により、周回流路ＣＰを区画しており、その軸線方向第２側の面により、吐出ケーシング３１２内の空間Ｃを区画している。
図８に示すように、第１仕切壁３１２ａは、吐出管部３１２ｄの周方向一方側の端部３１２ｄａから吐出管部３１２ｄの周方向他方側の端部３１２ｄｂに向かって周方向に延在するにつれて、徐々に軸線方向第２側Ｏ２へ向かって延在している。ポンプ１の回転軸１１は、周回流路ＣＰ内の液体が、第１仕切壁３１２ａに沿って吐出管部３１２ｄの周方向一方側の端部３１２ｄａから吐出管部３１２ｄの周方向他方側の端部３１２ｄｂに向かうような向きに、回転される。これにより、吐出流路ＤＰとは異なる周方向位置から周回流路ＣＰに入った液体が、第１仕切壁３１２ａに沿って徐々に軸線方向第２側Ｏ２へ向かいながらスムーズに吐出流路ＤＰへと流れ込むようにされている。図５に示すように、本例において、第１仕切壁３１２ａにおける、吐出管部３１２ｄの周方向一方側の端部３１２ｄａと連結されたほうの端部は、内周壁部３１２ｗｉの軸線方向第１側Ｏ１の端面と同じ軸線方向位置に位置している。

空間Ｃは、第１仕切壁３１２ａよりも軸線方向第２側Ｏ２において、外周壁部３１２ｗｏのうち、吐出管部３１２ｄを構成する部分以外の部分と、吐出管部３１２ｄのうち内周側の壁部との間で、区画されている。この空間Ｃ内には、回転軸１１が位置している。また、この空間Ｃは、第１仕切壁３１２ａよりも軸線方向第２側Ｏ２に位置する第２仕切壁３１２ｂによって、軸線方向に分割されており、空間Ｃのうち、第２仕切壁３１２ｂよりも軸線方向第１側Ｏ１の部分は、第１空間Ｃ１であり、空間Ｃのうち、第２仕切壁３１２ｂよりも軸線方向第２側Ｏ２の部分は、第２空間Ｃ２である。第１空間Ｃ１は、軸線方向における第１仕切壁３１２ａと第２仕切壁３１２ｂとの間において、外周壁部３１２ｗｏのうち、吐出管部３１２ｄを構成する部分以外の部分と、吐出管部３１２ｄのうち内周側の壁部との間で、区画されている。第２空間Ｃ２は、第２仕切壁３１２ｂよりも軸線方向第２側Ｏ２において、外周壁部３１２ｗｏのうち、吐出管部３１２ｄを構成する部分以外の部分と、吐出管部３１２ｄのうち内周側の壁部との間で、区画されている。吐出ケーシング３１２のうち、第２空間Ｃ２を区画する部分（第２仕切壁３１２ｂ、第２仕切壁３１２ｂよりも軸線方向第２側Ｏ２において、外周壁部３１２ｗｏのうち、吐出管部３１２ｄを構成する部分以外の部分、及び、第２仕切壁３１２ｂよりも軸線方向第２側Ｏ２において、吐出管部３１２ｄのうち内周側の壁部）は、軸線方向第２側Ｏ２の端面が開放されたカップ型に構成されており、ひいては、第２空間Ｃ２は、軸線方向第２側Ｏ２が開放されている。

第２仕切壁３１２ｂは、環状に構成されており、その中央孔に、回転軸１１が挿通されている。第２仕切壁３１２ｂは、吐出ケーシング３１２の外周壁部３１２ｗｏよりも外周側へと延出しており、使用時においては、その延出した部分が、タンクＴの外部において、タンクＴの軸線方向第２側Ｏ２の壁面上に配置される。これにより、使用時において、第１空間Ｃ１は、タンクＴの内部に配置され、第２空間Ｃ２は、タンクＴの外部に配置されることとなる。吐出ケーシング３１２の外周壁部３１２ｗｏは、第１空間Ｃ１を区画する部分において、軸直方向に貫通する窓５９を有している。使用時において、タンクＴ内の液体Ｆの液面は、窓５９の軸線方向第１側Ｏ１の端５９ａよりも軸線方向第１側Ｏ１に位置するようにされる。

図３及び図４に示すように、内周壁部３１２ｗｉと回転軸１１との間には、内周壁部３１２ｗｉに固定されているとともに軸線方向に延在する、管状の吐出ブッシュ５５が設けられている。吐出ブッシュ５５の内周側には、回転軸１１に固定されているとともに軸線方向に延在する、管状の軸スリーブ５４が設けられている。吐出ブッシュ５５は、回転軸１１の回転によって回転されない、固定部分であるのに対し、軸スリーブ５４は、回転軸１１の回転によって回転される、回転部分である。本実施形態において、内周壁部３１２ｗｉと回転軸１１との間には、流路Ｐ内の液体が第１空間Ｃ１側へ漏れ出るのを抑制するための非接触型の軸封部６０が形成されている。より具体的には、図の例において、吐出ブッシュ５５と、軸スリーブ５４とが、軸封部６０を構成している。軸封部６０は、吐出ブッシュ５５と軸スリーブ５４との間に、僅かな隙間Ｇを有している。隙間Ｇは、例えば、１ｍｍ以下の幅を持つ、微小な隙間である。第１空間Ｃ１は、この隙間Ｇから軸線方向第２側Ｏ２へ連続している。そして、軸封部６０は、この隙間Ｇを介して、流路Ｐ内の液体が第１空間Ｃ１側へ漏れ出るのを僅かに許容するように構成されている。第１空間Ｃ１内に漏れた液体は、窓５９から、タンクＴ内へ戻ることができるようにされている。
このように、軸封部６０を、隙間Ｇを有する非接触型に構成することは、本例のようにポンプ１がクーラントポンプである場合に、特に好適である。ポンプ１がクーラントポンプである場合、タンクＴ内の液体Ｆには切り屑等の異物が含まれることが多い。そのため、仮に、軸封部６０を、メカニカルシールなどの接触型に構成すると、異物が軸封部６０内に入ることで軸封機能を失い、軸封部６０の交換頻度が多くなるおそれや、ポンプ１が空気を吸い込んだ場合に、羽根車３２の出口３２ｏ付近や軸封部６０に空気が溜まって、吐出性能や軸封機能が低下するおそれがある。したがって、軸封部６０を本例のように隙間Ｇを有する非接触型に構成することで、これらの問題を回避できる。また、仮に流路Ｐから空気や液体が軸封部６０に入っても、軸封部６０の隙間Ｇを介して、この空気や液体が第１空間Ｃ１側へと抜けることができるので、軸封機能が低下するおそれはない。
なお、吐出ブッシュ５５は、吐出ケーシング３１２の内周壁部３１２ｗｉと一体に構成されてもよく、言い換えれば、吐出ケーシング３１２の内周壁部３１２ｗｉの一部を構成してもよい。その場合、軸封部６０は、内周壁部３１２ｗｉと軸スリーブ５４とから構成され、内周壁部３１２ｗｉと軸スリーブ５４との間に、隙間Ｇを有することとなる。また、軸スリーブ５４は無くてもよい。この場合、軸封部６０は、内周壁部３１２ｗｉ及び／又は吐出ブッシュ５５と、回転軸１１と、から構成され、内周壁部３１２ｗｉ及び／又は吐出ブッシュ５５と、回転軸１１との間に、隙間Ｇを有することとなる。
なお、図４の例において、吐出ブッシュ５５の軸線方向第２側Ｏ２では、内周壁部３１２ｗｉが、内周側へ突出する環状突起部３１２ｗｉｐを有しており、この環状突起部３１２ｗｉｐと軸スリーブ５４とが、近接対向している。環状突起部３１２ｗｉｐと軸スリーブ５４との間の隙間は、軸封部６０の隙間Ｇよりも幅が大きく、軸封機能を有していない。環状突起部３１２ｗｉｐがあることにより、ポンプ１の組み立ての際に、回転軸１１が環状突起部３１２ｗｉｐの中央穴に通されることで、回転軸１１と吐出ケーシング３１２との組み付けがし易くなるようにされている。

図の例において、第１空間Ｃ１内には、それぞれ回転軸１１に固定されているとともに軸直方向に延在する、環状の第１水切りつば（つば）５７及び第２水切りつば５８が、設けられている。第２水切りつば５８は、第１水切りつば５７に対し、軸線方向第２側Ｏ２に離間している。第１水切りつば５７と、最も軸線方向第２側Ｏ２の羽根車３２との間には、軸スリーブ５４が設けられており、軸スリーブ５４によって両者間の距離が維持されている。第１水切りつば５７と第２水切りつば５８との間には、回転軸１１に固定されているとともに軸線方向に延在する、管状のカラー５６が設けられており、カラー５６によって両者間の距離が維持されている。第１水切りつば５７があることにより、軸封部６０を通って軸線方向第２側Ｏ２へ吹き出た液体が、第１水切りつば５７に衝突することより、第１水切りつば５７よりも軸線方向第２側Ｏ２へ移動するのを抑制できるようにされている。また、第２水切りつば５８があることにより、第１空間Ｃ１内で跳ね返った液体が、第２水切りつば５８に衝突することより、第２水切りつば５８よりも軸線方向第２側Ｏ２へ移動するのを抑制できるようにされている。ただし、第２水切りつば５８は無くてもよい。

吐出ケーシング３１２は、空間Ｃ（より具体的には、第２空間Ｃ２）を区画する部分における、軸線方向第２側Ｏ２の端面が開放されている。言い換えれば、空間Ｃ（より具体的には、第２空間Ｃ２）は、その軸線方向第２側Ｏ２が、開放されている。

このように構成されたポンプ１においては、回転軸１１の回転によって各羽根車３２が回転されると、図３及び図４に矢印で示すように、タンクＴ内の液体Ｆが、吸込口３１ｉからポンプ１の流路Ｐ内へ吸い込まれ、この液体Ｆは、最も軸線方向第１側Ｏ１の羽根車３２の入口３２ｉに流れ込み、羽根車３２の内部を外周側へ移動しながら遠心力の作用により昇圧される。その後、液体は、羽根車３２の出口３２ｏから出て、ポンプケーシング３１の外周壁部３１ｗｏによって案内されることによって軸線方向第２側Ｏ２へと方向転換された後、その軸線方向第２側Ｏ２にある案内部３１３ｇの入口３１３ｇｉに流れ込む。その後、液体は、案内部３１３ｇによって内周側へと案内された後に、案内部３１３ｇの出口３１３ｇｏから出て、これに対向する羽根車３２の延出部３２ｓによって軸線方向第２側Ｏ２へと方向転換された後、軸線方向第２側Ｏ２に隣接する羽根車３２の入口３２ｉへと流れ込み、再び昇圧される。この昇圧動作は、最も軸線方向第２側Ｏ２の羽根車３２まで繰り返し行われる。そして、最も軸線方向第２側Ｏ２の羽根車３２の出口３２ｏから出た液体の大部分は、その軸線方向第２側Ｏ２に位置する周回流路ＣＰを介して、吐出流路ＤＰを通って、吐出口３１ｏから外部へと吐出される。
一方、最も軸線方向第２側Ｏ２の羽根車３２の出口３２ｏから出た液体の一部は、当該羽根車３２の軸線方向第２側Ｏ２の面と内周壁部３１２ｗｉの軸線方向第１側Ｏ１の面との間の隙間を、内周側へ向かって流れた後、軸封部６０の隙間Ｇを通って軸線方向第２側Ｏ２へ流れて、第１空間Ｃ１へ漏れ出る。第１空間Ｃ１内の液体の液面が、窓５９の軸線方向第１側Ｏ１の端５９ａに達すると、液体は、窓５９からポンプ１の外部へと流れ出て、タンクＴ内に戻る。

本実施形態では、上述のように、内周壁部３１２ｗｉの外周面のうち、周回流路ＣＰを区画する部分は、略円錐形状に沿って、軸線方向第２側Ｏ２に向かうにつれて徐々に内周側へ延在している。このように、内周壁部３１２ｗｉの外周面が、軸線方向第２側Ｏ２に向かって先細りとなるテーパ状であるので、最も軸線方向第２側Ｏ２の羽根車３２の出口３２ｏから出た液体が、内周壁部３１２ｗｉと外周壁部３１ｗｏとの間の周回流路ＣＰを通って吐出流路ＤＰへと流れるような、流れが促進される。その結果、最も軸線方向第２側Ｏ２の羽根車３２の出口３２ｏから出た液体が、当該羽根車３２と内周壁部３１２ｗｉとの間を内周側へ流れた後、軸封部６０の隙間Ｇを流れるような、流れが抑制される。このように、軸封部６０に向かう流体の流れを抑制できるので、抵抗を低減でき、ポンプ１の効率や吐出量を向上できる。
また、本実施形態によれば、軸封部６０の隙間Ｇを流れる液体の流量を低減できるので、軸封部６０の隙間Ｇに異物が侵入するおそれを低減でき、ひいては、軸封部６０の摩耗を抑制できる。よって、ポンプ１の耐久性を向上できる。

本実施形態において、内周壁部３１２ｗｉの軸線方向第１側Ｏ１の端と、流路Ｐ内の１つ又は複数の羽根車３２のうち最も軸線方向第２側Ｏ２に位置する羽根車３２の外周端の軸線方向第２側Ｏ２の端との間の、軸線方向の距離ｄ１（図４）は、５ｍｍ以下であると好適であり、３ｍｍ以下であるとより好適であり、２ｍｍ以下であるとさらに好適である。
このように、内周壁部３１２ｗｉと当該羽根車３２との間の隙間を狭くすることで、当該羽根車３２の出口３２ｏから出た液体が、当該羽根車３２と内周壁部３１２ｗｉとの間を内周側へ流れて軸封部６０に向かうような、流れを、より効果的に抑制できる。

本実施形態において、内周壁部３１２ｗｉの軸線方向第１側Ｏ１かつ外周側の端と、１つ又は複数の羽根車３２のうち最も軸線方向第２側Ｏ２に位置する羽根車３２の外周端との間の、軸直方向の距離ｄ２（図４）は、内周壁部３１２ｗｉの軸線方向第１側Ｏ１の端面の外縁の直径（すなわち、内周壁部３１２ｗｉのなす略円錐形状の底面の直径）Ｄ（図４）の６％以下であると、好適であり、５％以下であるとより好適であり、４％以下であるとさらに好適である。ここで、内周壁部３１２ｗｉの軸線方向第１側Ｏ１かつ外周側の端は、最も軸線方向第２側Ｏ２に位置する羽根車３２の外周端に対し、図４の例のように内周側に位置していてもよいし、同じ軸直方向位置に位置していてもよい（その場合、距離ｄ２＝０ｍｍとなる）し、あるいは、外周側に位置していてもよい。
このように、内周壁部３１２ｗｉの軸線方向第１側Ｏ１かつ外周側の端を、最も軸線方向第２側Ｏ２の羽根車３２の出口３２ｏに近接させることにより、最も軸線方向第２側Ｏ２の羽根車３２の出口３２ｏから出た液体が、内周壁部３１２ｗｉと外周壁部３１ｗｏとの間の周回流路ＣＰを通って吐出流路ＤＰへと流れるような、流れを、より効果的に促進でき、軸封部６０に向かう流体の流れをより効果的に抑制できる。

軸封部６０は、隙間Ｇを通る液体が、軸線方向第２側Ｏ２へ向かうにつれて、圧力が低下するように構成されている。軸封部６０を通る液体の圧力を低下させることにより、軸封部６０を通った液体が勢いよく第１空間Ｃ１内へ吹き出るのを抑制したり、第１空間Ｃ１に至る液体の量を低減したりすることができる。軸封部６０は、隙間Ｇの長さが長いほど、軸封部６０を通る液体の圧力を低下させる効果が高くなる。一方、本実施形態では、上述のように、軸封部６０に向かう液体の流れを抑制できるので、仮に一般的な非接触型の軸封部よりも、軸線部６０の隙間Ｇの軸線方向の長さＬを短くしても、軸封部６０を通る液体の圧力を低下させる効果を、十分に得ることができる。例えば、本実施形態において、軸封部６０の隙間Ｇの軸線方向の長さＬ（図４）は、５０ｍｍ以下、より好適には４５ｍｍ以下、さらに好適には４０ｍｍ以下とすることができる。このように、軸封部６０の隙間Ｇの軸線方向の長さＬを短くすることにより、例えば、ポンプ１の軸線方向の高さを低減することが可能となり、また、後述するように、第１水切りつば５７の位置を軸線方向第１側Ｏ１に変位させることが可能となる。一方、軸封部６０を通る液体の圧力を低下させる効果を十分に得る観点から、軸封部６０の隙間Ｇの軸線方向の長さＬは、２０ｍｍ以上であると好適であり、２５ｍｍ以上であると、より好適である。

図４に示すように、本実施形態においては、第１水切りつば（つば）５７が、窓５９の軸線方向第１側Ｏ１の端５９ａよりも、軸線方向第１側Ｏ１に位置している。この構成は、上述のように、本実施形態において、軸封部６０の隙間Ｇの軸線方向の長さＬを短くできることから、実現しやすいものである。
仮に、第１水切りつば（つば）５７が、窓５９の軸線方向第１側Ｏ１の端５９ａと同じ軸線方向位置又はそれよりも軸線方向第２側Ｏ２に位置している場合、軸封部６０の隙間Ｇを通って第１空間Ｃ１側へ吹き出た液体が、第１水切りつば５７に衝突した後、窓５９からポンプ１の外へ飛散し、タンクＴ内の液体Ｆの液面に向かって勢いよく落下するおそれがある。その場合、タンクＴ内の液体Ｆが泡立ってポンプ１が空気を吸い込んだり、泡立ちによりタンクＴ内の液位が上昇したり、液面が波打って、静かに浮遊する異物や沈殿していた異物が液内で舞い動くこととなり、ポンプ１が異物を吸い込み易くなる。それにより、吸込能力が低下したり、ポンプ１の各部品に摩耗が生じたりするおそれがある。
これに対し、本例においては、第１水切りつば（つば）５７が、窓５９の軸線方向第１側Ｏ１の端５９ａよりも、軸線方向第１側Ｏ１に位置しているので、軸封部６０の隙間Ｇを通って第１空間Ｃ１内に漏れ出た液体は、第１水切りつば５７に衝突しても、窓５９には至らず、第１空間Ｃ１内に溜まっていく。そして、第１空間Ｃ１内の液位が第１水切りつば５７に到達すると、軸封部６０を通った液体が第１水切りつば５７に衝突して飛散することはなくなり、その後、液位が窓５９の軸線方向第１側Ｏ１の端５９ａに到達すると、軸封部６０を通った液体は、ポンプケーシング３１の窓５９を通って外周壁部３１ｗｏの外周面を静かに流れ落ちるため、タンクＴ内の液体Ｆに対する影響が低減される。

以上、本発明の一実施形態に係るポンプ１について説明したが、本発明の実施形態に係るポンプ１は、上述の構成とは異なる様々な構成を有することができる。
例えば、吸込ケーシング３１１と各中間ケーシング３１３とのそれぞれに、羽根車３２が１つずつ収容されていることは、必須ではない。
例えば、吸込ケーシング３１１のみに羽根車３２が収容され、中間ケーシング３１３には羽根車３２が収容されないようにしてもよい。この場合、ポンプ１は、羽根車３２を１つのみ有することとなる。この場合、吸込ケーシング３１１に隣接する中間ケーシング３１３は、この羽根車３２に対し軸線方向第２側Ｏ２に隣接する位置に、案内部３１３ｇを有していると、ポンプ１の効率向上の観点から、好適である。また、この場合、吸込ケーシング３１１に隣接する中間ケーシング３１３と、吐出ケーシング３１２との間に、他の中間ケーシング３１３を設ける場合は、この他の中間ケーシング３１３が、案内部３１３ｇを有していない（周壁部３１３ｗｏのみを有する）と、ポンプ１の効率向上の観点から、好適である。
あるいは、吸込ケーシング３１１と、複数の中間ケーシング３１３のうち最も軸線方向第１側Ｏ１に位置する一部（１つ又は複数）の中間ケーシング３１３との、それぞれのみに、羽根車３２が収容されるようにしてもよい。この場合、中間ケーシング３１３は、少なくとも羽根車３２どうしの間に、案内部３１３ｇを有していると、ポンプ１の効率向上の観点から、好適である。

また、羽根車３２の構成や、ポンプケーシング３１の構成は、上述したものや図示するものとは異なるものでもよい。

また、ポンプ１は、流体Ｆとして、クーラント液以外の任意の液体や、任意の気体を、昇圧及び吐出するように構成されてよい。ただし、流体Ｆとして、気体よりも、液体が使用されるほうが、好適である。
また、ポンプ１は、使用時において、軸線方向が、鉛直方向以外の方向（例えば、水平方向）となるように、指向されてもよい。ただし、使用時において、軸線方向が鉛直方向となるように指向されるほうが、好適である。
また、ポンプケーシング３１における吸込口の中心軸線Ｃ３１ｉと吐出口の中心軸線Ｃ３１ｏとは、それぞれ任意の方向に延在してよい。

本発明のポンプは、隙間を有する非接触型の軸封部を備えた任意の種類のポンプに適用できるものであり、特に、クーラントポンプに好適に適用できるものである。

１ ポンプ
１１ 回転軸
２ モータ
２１ モータケーシング
２２ モータ軸（回転軸）
３ ポンプ本体
３１ ポンプケーシング
３１ｉ 吸込口
３１ｏ 吐出口
３１ｗｏ 外周壁部
３１１ 部分ケーシング（吸込ケーシング）
３１１ｗｏ 外周壁部
３１２ 部分ケーシング（吐出ケーシング）
３１２ａ 第１仕切壁（仕切壁）
３１２ｂ 第２仕切壁
３１２ｄ 吐出管部
３１２ｗｏ 外周壁部
３１２ｗｉ 内周壁部
３１２ｗｉｐ 環状突起部
３１３ 部分ケーシング（中間ケーシング）
３１３ｇ 案内部
３１３ｇｉ 入口
３１３ｇｏ 出口
３１３１ 第１シュラウド
３１３２ 第２シュラウド
３１３３ 案内羽根
３１３ｗｏ 外周壁部
３２ 羽根車
３２ｉ 入口
３２ｏ 出口
３２ｓ 延出部
３３ ストレーナ
４ 連結部材
５３ ライナリング
５４ 軸スリーブ
５５ 吐出ブッシュ
５６ カラー
５７、５８ 水切りつば（つば）
５９ 窓
５９ａ 軸線方向第１側Ｏ１の端
６０ 軸封部
Ｏ ポンプの中心軸線
Ｏ１ 軸線方向第１側
Ｏ２ 軸線方向第２側
Ｃ３１ｉ 吸込口の中心軸線
Ｃ３１ｏ 吐出口の中心軸線
Ｃ 空間
Ｃ１ 第１空間
Ｃ２ 第２空間
Ｆ 流体（液体）
Ｐ 流路
ＤＰ 吐出流路
ＣＰ 周回流路
Ｇ 隙間
Ｔ タンク
Ｎ ナット
Ｗ 座金

Claims (6)

1. 回転軸と、
   前記回転軸に固定された、１つ又は複数の羽根車と、
   吸込口及び吐出口を有し、前記吸込口から前記吐出口までの流路を区画し、前記流路内に前記１つ又は複数の羽根車を収容する、ポンプケーシングと、
   を備えた、ポンプであって、
   前記ポンプケーシングは、
   外周壁部と、
   前記外周壁部よりも内周側において、前記回転軸の周りに配置された、環状の内周壁部と、
   前記回転軸から前記ポンプの軸直方向に離間した位置に配置された、管状の吐出管部と、
   前記内周壁部と前記外周壁部との間を、前記吐出管部の周方向一方側の端部から前記吐出管部の周方向他方側の端部までにわたって、周方向に延在する、仕切壁と、
   を有しており、
   前記１つ又は複数の羽根車は、前記内周壁部よりも前記ポンプの軸線方向第１側に配置されており、
   前記外周壁部の内周面と前記内周壁部の外周面と前記仕切壁の前記軸線方向第１側の面との間で、周方向に延在するとともに、前記軸線方向第１側が開放された、周回流路が区画されており、
   前記吐出管部は、前記周回流路における周方向の一部から、前記ポンプの軸線方向第２側へ連続し、前記吐出口までに至る、吐出流路を区画しており、
   前記内周壁部と前記回転軸との間には、隙間を有する非接触型の軸封部が形成されており、
   前記内周壁部の外周面のうち、前記周回流路を区画する部分は、略円錐形状に沿って、前記軸線方向第２側に向かうにつれて徐々に内周側へ延在している、ポンプ。
2. 前記内周壁部の前記軸線方向第１側の端と、前記１つ又は複数の羽根車のうち最も前記軸線方向第２側に位置する羽根車の外周端の前記軸線方向第２側の端との間の、前記軸線方向の距離ｄ１が、５ｍｍ以下である、請求項１に記載のポンプ。
3. 前記内周壁部の前記軸線方向第１側かつ外周側の端と、前記１つ又は複数の羽根車のうち最も前記軸線方向第２側に位置する羽根車の外周端との間の、前記軸直方向の距離ｄ２が、前記内周壁部の前記軸線方向第１側の端面の外縁の直径Ｄの６％以下である、請求項１又は２に記載のポンプ。
4. 前記軸封部の前記隙間の前記軸線方向の長さＬが、５０ｍｍ以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のポンプ。
5. 前記ポンプケーシングは、前記回転軸の周りに、前記軸封部の前記隙間から前記軸線方向第２側に連続し、かつ、前記流路の外部に配置された、空間を区画しており、
   前記ポンプケーシングの前記外周壁部のうち、前記空間を区画する部分は、前記軸直方向に貫通する窓を有しており、
   前記空間内には、前記回転軸に固定されているとともに、前記軸直方向に延在する、つばが設けられており、
   前記つばは、前記窓の前記軸線方向第１側の端よりも、前記軸線方向第１側に位置している、請求項１〜４のいずれか一項に記載のポンプ。
6. 前記仕切壁は、前記吐出管部の前記周方向一方側の端部から前記吐出管部の前記周方向他方側の端部に向かって周方向に延在するにつれて、徐々に前記軸線方向第２側へ向かって延在している、請求項１〜５のいずれか一項に記載のポンプ。