JP6080720B2 - ポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体を吸入して吐出するポンプに関し、より詳細には異物が混入した作動流体（例えば、洗浄水や工作機械のクーラント等の液体）から異物（例えば、切り粉）を分離する機能を有するポンプ装置に関するものである。

係るポンプ装置として、定期的なメンテナンスが不要で、軽量、小型なポンプ装置であって、容積型ポンプと、非容積型ポンプと、一次サイクロン及び二次サイクロンを設け、一次サイクロン及び二次サイクロンは分離された異物（切り粉等）を排出する機構（排出口）を設けており、非容積型ポンプの吐出流量は前記容積型ポンプの吐出流量よりも大きくなる様に設定されており、前記容積型ポンプと前記サイクロンフィルターと前記非容積型ポンプとは垂直方向に直線状に連結して配置されているポンプ装置が提案されている（特許文献１参照）。

係るポンプ装置（特許文献１）は有用なものである。
しかし、昨今、工作機械のクーラント処理の大流量化の要請が存在する。それに対して、上述のポンプ装置では、いわゆる「トロコイドポンプ」（ギヤポンプ）の様な容積型ポンプにより作動流体を処理しているため、その処理流量が少なく、クーラント処理の大流量化の要請に応えることは困難であった。

国際公開第２０１２／０５３２３１号

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、異物が混入した作動流体（例えば、洗浄水や工作機械のクーラント等の液体）から異物（例えば、切り粉、ゴミ等）を分離する機能を有し、且つ、作動流体の大流量化に対応出来るポンプ装置の提供を目的としている。

本発明のポンプ装置は、作動流体（例えばクーラント）貯溜部（例えばクーラントタンク）よりも上方に設けられた第１のポンプ（５：例えば、羽根車を有する遠心ポンプ）と、
第１のポンプ（５）の回転軸（８）と同心の回転軸を有し且つ第１のポンプ（５）の吸込口（５ｉ）よりも下方（上流側）に設けられた第２のポンプ（例えば、インペラーのような遠心ポンプ：底部吸入インペラー１）を含み、
第２のポンプ（１）よりも上方で且つ第１のポンプ（５）の吸込口（５ｉ）よりも下方の領域に、作動流体から異物を分離する機能を有する遠心分離濾過装置（サイクロン３）が設けられており、
当該遠心分離濾過装置（３）は、第２のポンプ（１）側（下方）の内径（Ｄ３）が大きく第１のポンプ（５）側（上方）の内径（ｄ３）が小さくなる様に配置されており、且つ、前記遠心分離濾過装置（３）は第２のポンプ（１）から吐出された作動流体が当該遠心分離濾過装置（３の内径が大きい側の領域、あるいは、第２のポンプ１側の領域）内に直接流入する位置に設けられており、
遠心分離濾過装置（３）の中心軸に沿って（上下方向に）第１のポンプ（５）の吸入用配管（清浄液吸入管３１）が第２のポンプ（１）近傍まで延在しており、当該（第１のポンプ５の）吸入用配管（３１）は第１のポンプ（５）の吸込口（５ｉ）に連通しており、前記遠心分離濾過装置（３）の第１のポンプ（５）側（上方）端部近傍に異物を包含する流体の排出口（３ｏ）が設けられていることを特徴としている。

本発明において、遠心分離濾過装置（サイクロン３）は、第２のポンプ（１）よりも上方で且つ第１のポンプ（５）の吸込口（５ｉ）よりも下方の領域に１個のみ設けられている。
そして本発明において、前記遠心分離濾過装置（３）の第１のポンプ（５）側（上方）端部近傍に設けられた異物を包含する流体の排出口（３ｏ）は、異物を包含する流体の流路（９）を介して異物排出口（６８Ｈ）に連通しているのが好ましい。

また本発明において、第１のポンプ（５）の吸入用配管（清浄液吸入管３１）には中心軸線方向（上下方向）に案内部材（３１Ｂ）が延在しており、当該案内部材（３１Ｂ）は第２のポンプ側（下方）の領域（Ｌ１）は螺旋形に延在しており、第１のポンプ側（上方）の領域（Ｌ２）は直線に延在しているのが好ましい。

さらに本発明において、遠心分離濾過装置（サイクロン３）の第１のポンプ（５）側（上方）の端部には円錐台形部材（コーン部材３２）が円錐形の頂点が第２のポンプ側（下方）に向くように配置されているのが好ましい。

本発明の実施に際して、第１のポンプ（遠心ポンプ５）の吸入用配管（清浄液吸入管３１）の口径（Ｄ３１）は、第１のポンプ（５）の吸入口（５ｉ）の口径（Ｄ５１ｉ）の９５％〜１０５％であるのが好ましい。

また本発明の実施に際して、第２のポンプ（底部吸入インペラー1）の口径（Ｄ１２）は、第１のポンプ（遠心ポンプ５）の口径（Ｄ５１）の１００％〜１１０％であるのが好ましい。

上述する構成を具備する本発明によれば、第２のポンプ（１）側（下方）の内径（Ｄ３）が大きく第１のポンプ（５）側（上方）の内径（ｄ３）が小さくなる様に遠心分離濾過装置（サイクロン３）が配置されており、第２のポンプ（１）から吐出された作動流体が当該遠心分離濾過装置（３の内径が大きい側の領域、あるいは、第２のポンプ１側の領域）内に直接流入する様に構成されているので、第２のポンプ（１）で作動流体に付加されたエネルギー（ヘッド）により、遠心分離濾過装置（サイクロン３）内に直接流入した作動流体は旋回して、遠心分離濾過装置（サイクロン３）内を第１のポンプ（５）側（上方）に移動する。
その際（旋回して遠心分離濾過装置３内を第１のポンプ５側すなわち上方へ移動する際に、遠心力により異物と作動流体とに適切に分離される。

比重の大きな金属切粉等の異物には大きな遠心力が作動するので、遠心分離濾過装置（サイクロン３）の内周部（３０ｉ）近傍に移動する。一方、異物を連行していない清浄な作動流体に作用する遠心力は比較的小さいので、清浄な作動流体は半径方向内方の領域を移動し、やがて第２のポンプ（１）側（下方）に方向転換する。
第２のポンプ（１）側（下方）に方向転換した清浄な作動流体は、第２のポンプ（１）近傍の領域で吸入用配管（清浄液吸入管３１）内に流入し、第１のポンプ（５）の吸込口（５ｉ）に流入する。
そして、作動流体の吐出口（６６）から清浄な作動流体の流れとして吐出される。

上述した従来技術（特許文献１）では、非容積型ポンプから吐出された作動流体が一次サイクロンの半径方向外方の領域を上昇してから一次サイクロン内に流入しているが、本発明によれば、第２のポンプ（１）から流出した作動流体は、遠心分離濾過装置（３の内径が大きい側の領域、あるいは、第２のポンプ１側の領域）内に直接流入するので、第２のポンプ（１）の吐出流れ（吐出旋回流）を遠心分離濾過装置（サイクロン３）内の旋回流として利用することが出来、効率的である。そして第２のポンプ（１）により付加されたエネルギー（ヘッド）により、遠心分離濾過装置（サイクロン３）内には作動流体の旋回流が生成されるので、旋回流の流速が早く、遠心分離効率が向上する。
また、遠心分離濾過装置（サイクロン３）の旋回流の流速が速く、且つ、大流量の作動流体が遠心分離濾過装置（サイクロン３）内に流入するので、作動流体に包含されている比重の大きい異物も、作動流体に連行されて、容易に第１のポンプ（５）側（上方）に移動して、第１のポンプ（５）側（上方）端部近傍に設けられた（異物を包含する流体の）排出口（３ｏ）から、異物を包含する流体の流路（９）を介して、遠心分離濾過装置（サイクロン３）外部に排出される。

本発明において、第１のポンプ（５）の吸入用配管（清浄液吸入管３１）の中心軸線方向（上下方向）に案内部材（３１Ｂ）を延在させれば、遠心分離濾過装置（サイクロン３）の流速が速い旋回流を誘導して、作動流体を効率的に第１のポンプ（遠心ポンプ５）側の吸入口（５ｉ）へ誘導することが出来る。
そのため、吸入管内径寸法（Ｄ３１）を小さくしても作動流体が第１のポンプ（５）に吸入される量は減少せず、ポンプ吐出量を減少させてしまうことはない。それと共に、吸入管内径寸法（Ｄ３１）を小さくすることにより、異物を包含する作動流体が第１のポンプ（５）の吸入用配管（清浄液吸入管３１）に吸い込まれる可能性が減少して、濾過率が向上する。

当該案内部材（３１Ｂ）の第２のポンプ（８）側（下方）の領域（Ｌ１）は螺旋形に延在しているので、遠心分離濾過装置（サイクロン３）の旋回流の向きを、（遠心ポンプの）吸入用配管（清浄液吸入管３１）の軸線方向であって第１のポンプ（５）側（上方）に変更させることが出来る。
ここで、第１のポンプ（遠心ポンプ５）の第１段（吸入側の第１段５１）に向う作動流体の流れは、旋回流ではない（周方向成分を有していない）流れであることが好ましい。前記案内部材（３１Ｂ）の第１のポンプ（５）側（上方）の領域（Ｌ２）を直線に延在する様に構成すれば、当該直線に延在する領域により、吸入用配管（清浄液吸入管３１）を第１のポンプ（５）側（上方）に流れる作動流体の周方向成分が打ち消されて旋回流ではなくなる。

また本発明において、遠心分離濾過装置（サイクロン３）の第１のポンプ側（上方）の端部に円錐台形部材（コーン部材３２）を円錐形の頂点が第２のポンプ（１）側（下方）に向くように配置すれば、第１のポンプ（５）側（上方）端部近傍に設けられた（異物を包含する流体の）排出口（３ｏ）の半径方向内方の領域が円錐台形部材（コーン部材３２）に占有されるので、その分だけ排出口（３ｏ）の断面積（環状の流路面積）が小さくなり、異物を包含する作動流体が排出口（３ｏ）から排出される流量を減少して、第１のポンプ（３）の吐出口（６６）から吐出される作動流体における必要な流量を確保することが出来る。
また、円錐台形部材（コーン部材３２）を円錐形の頂点が第２のポンプ（１）側（下方）に向くように配置することにより、異物を包含する作動流体が排出口（３ｏ）から排出される流量を確保して、異物がポンプ装置内から排出され易くなり、濾過率を向上することが出来る。

本発明のポンプ装置において、異物排出口（６８Ｈ）に排出管路（図示せず）を接続して、当該排出管路の出口を作動流体貯溜部（例えばクーラントタンク）の外部に連通させれば、遠心分離濾過装置（サイクロン３）で分離された異物を作動流体貯溜部の外部に容易に排出することが出来る。

本発明の第１実施形態を示す断面図である。 第１実施形態におけるインペラー及び遠心分離濾過装置の詳細を示す部分拡大断面図である。 第１実施形態における清浄液吸入管内部に設けられた螺旋案内羽根を示す斜視図である。 図３の清浄液吸入管及びその内部の螺旋案内羽根を別の角度から視た斜視図である。 本発明の第２実施形態を示す断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
最初に図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。
図１において、第１実施形態に係るポンプ装置は、全体を符号１００で示されている。
図１において、ポンプ装置１００は、底部吸入インペラー（第２のポンプ）１と、サイクロン（遠心分離装置）３と、下方のハウジング（第２のハウジング）４と、多段式遠心ポンプ（第１のポンプ）５と、上方のハウジング」（第１のハウジング）６と、電動モーター７を備えている。

ポンプ装置１００の底部吸入インペラー１と、サイクロン３と、下方のハウジング４と、多段式遠心ポンプ５は図２において詳細に示されている。図２において、底部吸入インペラー１は、インペラーハウジング１１と、吸入インペラー本体１２を有している。
インペラーハウジング１１は、上縁フランジ部１１ａと、円筒部１１ｂと、底部１１ｃを有し、底部１１ｃの中央には貫通孔１１ｄが形成されている。貫通孔１１ｄの下端隅部には面取り１１ｅが施されている。
インペラーハウジング１１の外周は、所定の隙間を隔ててカバー部材２で覆われている。カバー部材２は、例えば、多数の小径の貫通孔を形成したパンチングメタルで構成されているのが好ましい。パンチングメタルの貫通孔が小径であれば、粒径の大きな異物が底部吸入インペラー１内に侵入することが防止できる。

インペラー本体１２は、中央に貫通孔を有する上部円板１２ａと、複数のブレード１２ｂと、中央の下方に突出する円筒部を有する下部円板１２ｃとを有している。
複数のブレード１２ｂは、上部円板１２ａと下部円板１２ｃに挟持され、均等ピッチで配置されており、各々の上縁部及び下縁部は上部円板１２ａと下部円板１２ｃに固着している。

図２において、サイクロン３はケーシング３０を有しており、サイクロン３の半径方向中央には垂直方向に延在する清浄液吸入管３１が配置されており、サイクロン３の上端部にはコーン部材（円錐台部材）３２が設けられている。
図１で示すように、サイクロン３のケーシング３０の内周面３０ｉがテーパー状に形成されており、下端の内径Ｄ３が上端の内径ｄ３よりも大きい（図１参照）。そして、図２で示すように、底部吸入インペラー１から吐出された作動流体がサイクロン内に直接流入するように構成されている。
図２において、サイクロン３のケーシング３０の上端近傍には、段状の切欠き３０ｃが設けられている。そして、段状の切欠き３０ｃと下方のハウジング４の内周４１ｉにより、サイクロン３のケーシング３０の上端近傍に概略円環状の空間が形成される。

サイクロン３における清浄液吸入管３１の下端３１ｉは、底部吸入インペラー１における吸入インペラー本体１２の上面近くに位置している。
また清浄液吸入管３１の上端３１ｏは、多段式遠心ポンプ５の吸込み口５ｉに連通している。

清浄液吸入管３１の上端３１ｏ近傍の周囲は、部分円錐状のコーン部材３２に包囲されている。
ケーシング３０上端の内周面３０ｉとコーン部材３２の外周面３２ｏにより環状流路３ｏが構成されており、当該環状流路３ｏは異物を包含する流体の排出口として機能する。

環状流路３ｏの半径方向の幅寸法δ（図１参照）は、環状流路３ｏから排出される作動流体が異物を連行するのに必要な流量を確保することが出来ると共に、多段式遠心ポンプ５の必要吐出量を確保することが出来る様にするべく、所定値に設定されている。
また、サイクロン上端３０ａと多段式遠心ポンプ５の下方仕切り部材５０の下面５０ｂとの上下方向隙間λ（図１参照）も、環状流路３ｏから排出される作動流体が異物を連行するのに必要な流量を確保することが出来ると共に、多段式遠心ポンプ５の必要吐出量を確保することが出来る様にするべく、所定値に設定されている。

図２において、下方のハウジング４は、円筒状のハウジング本体４１と流路接続コネクタ４２を有している。
流路接続コネクタ４２の流路４２ｃは接続パイプ９を介して、後述する上方のハウジング６における異物排出口６８Ｈにおける垂直部６８Ｖと接続されている。ここで接続パイプ９は、異物を連行（包含）する作動流体の流路を構成している。
下方のハウジング４は、サイクロン３におけるケーシング３０と、多段式遠心ポンプ５の下方仕切り部材５０に、図示の例ではインロー構造によって液密に接続されている。

図示の実施形態では、多段式遠心ポンプ５は５段のポンプユニットを有している。
図２において、多段式遠心ポンプ５は、下方仕切り部材５０と、一段目のポンプユニット５１と、二段目のポンプユニット５２と、三段目のポンプユニット５３と、四段目のポンプユニット５４と、五段目のポンプユニット５５が上下方向で液密に積層して組み上げられている。

一段目〜五段目のポンプユニット５１〜５５は、前述の底部吸入インペラー１における吸入インペラー本体１２と同様な構造を具備しており、円筒状のハウジングと、上部円板と、複数のブレードと、中央の下方に突出する円筒部を有する下部円板を有している。それに加えて、複数の案内板を有する円盤状のガイドプレートを有している。

図２において、清浄液吸入管３１の口径Ｄ３１は、多段式遠心ポンプ５の吸込み口の口径Ｄ５１ｉの９５％〜１０５％に設定されている。
清浄液吸入管３１の口径Ｄ３１が小さいと濾過率は向上するが、清浄液吸入管３内の負圧が大きくなって遠心ポンプ５で作動流体を吸い込めなくなり、遠心ポンプ５の吐出流量が減少してしまう。一方、清浄液吸入管３の口径Ｄ３１が大きいと、清浄液吸入管３内の負圧が小さくなるため遠心ポンプ５の吐出流量は増加するが、濾過率は低下してしまう。
濾過率と遠心ポンプ５の吐出流量のバランスを取るためには、清浄液吸入管３１の口径Ｄ３１と多段式遠心ポンプ５の吸込み口の口径Ｄ５１ｉが概略等しいことが好ましい。そして発明者の実験によれば、清浄液吸入管３１の口径Ｄ３１と多段式遠心ポンプ５の吸込み口の口径Ｄ５１ｉの際は±５％の範囲内であれば、濾過率と遠心ポンプ５の吐出流量のバランスを取ることが分かった。そのため、上述した様に、清浄液吸入管３１の口径Ｄ３１は、多段式遠心ポンプ５の吸込み口の口径Ｄ５１ｉの９５％〜１０５％に設定されている。

また、図２において、底部吸入インペラー１の口径Ｄ１２は、多段式遠心ポンプ５のインペラーの口径Ｄ５１の１００％〜１１０％であるのが好ましい。
遠心ポンプ５に要求される吐出流量を確保し、且つ、底部吸入インペラー１から吐出された作動流体によりサイクロン３内の旋回流を強くして濾過率を向上するためには、底部吸入インペラー１の口径Ｄ１２は、多段式遠心ポンプ５のインペラーの口径Ｄ５１よりも若干大きくする必要がある。発明者の実験によれば、底部吸入インペラー１の口径Ｄ１２が多段式遠心ポンプ５のインペラーの口径Ｄ５１の１００％〜１１０％であれば、遠心ポンプ５の必要な吐出流量を確保し、且つ、濾過率を向上することが出来ることが分かった。

図１において、上方のハウジング６は円筒状中空部６１を有し、円筒状中空部６１は図１の上方に開口している。円筒状中空部６１にはカップリングＣＰが収容されており、カップリングＣＰは電動モーター７の出力軸（図示せず）とポンプ軸８を接続している。
ポンプ軸８には、公知の手段（例えば、ロックナットＬＮ、第１の押圧部材１４、第２の押圧部材１５、埋め込みボルト１６）により、多段式遠心ポンプ５と底部吸入インペラー１が取り付けられている。

図２において、上方のハウジング６の円筒状中空部６１の下方には、シール部材格納用中空部６３を形成している。明示されてはいないが、シール部材格納用中空部６３には、例えばメカニカルシール、オイルシール、スラストベアリングが格納されている。
上方のハウジング６におけるシール部材格納用中空部６３の半径方向外方の領域には作動流体吐出流路６４が形成され、作動流体吐出流路６４は作動流体吐出口６６に連通している。ここで作動流体吐出口６６は、ハウジング６の半径方向外方に突出する突出部６５に設けられている。

上方のハウジング６において、作動流体吐出口６６の反対側（図２では左側）にも半径方向外方に突出した部分が形成されており、当該突出部には排出口（異物排出口）６８Ｈが（半径方向外方に向けて）開口している。
異物排出口６８Ｈを経由して、異物を連行する作動流体がポンプ装置１００外に排出される。前述した通り、異物排出口６８Ｈは垂直部６８Ｖと連通し、垂直部６８Ｖは接続パイプ９に連通している。

図１において、上方のハウジング６の上端フランジ６ｆは、ボルトＢ１、ナットＮ１によって電動モーター７のフランジ７ｆと接続されている。
また、多段式遠心ポンプ５、下方のハウジング４、サイクロン３、底部吸入インペラー１は、複数本の通しボルト（植え込みボルト）Ｂ２及びナットＮ２によって、上方のハウジング６に固定されている。

清浄液吸入管３１の詳細を示す図３、図４において、清浄液吸入管３１には、吸入管本体３１Ａと案内部材（以下、「ガイドプレート」と言う）３１Ｂが設けられている。ここでガイドプレート３１Ｂは、図示の例では、吸入管本体３１Ａの内部に固着するように２枚設けられている。
図３において、ガイドプレート３１Ｂは、底部吸入インペラー１側（図３の下側：図３において符号Ｌ１で示す領域）が螺旋状に捻られた形状であり、多段式遠心ポンプ５側（図３の上側：図３において符号Ｌ２で示す領域）が直線的（ストレート）に構成されている。

ガイドプレート３１Ｂの底部吸入インペラー１側（符号Ｌ１で示す領域）を螺旋状に捻られた形状にせしめ、多段式遠心ポンプ５側（符号Ｌ２で示す領域）を直線的（ストレート）に構成することにより、サイクロン３の旋回流Ｆ４が多段式遠心ポンプ５に効率良く進入する。
サイクロン３の旋回流Ｆ４はサイクロン３内を旋回する成分を有しており、係る成分を利用して旋回流Ｆ４を構成する作動流体を吸入管本体３１Ａに流入するために、ガイドプレート３１Ｂは螺旋状に捻られた形状であることが好ましい。
一方、多段式遠心ポンプ５の第１段（図２における最下段５１：吸入側の第１段５１）に吸い込まれる作動流体は周方向成分を有さない（旋回流ではない）ことが好ましい。ガイドプレート３１Ｂの多段式遠心ポンプ５側の領域Ｌ２を直線的に延在する様に構成すれば、ガイドプレート３１Ｂの直線に延在する領域により作動流体の周方向成分を打ち消して、清浄液吸入管３１から多段式遠心ポンプ５内に吸い込まれる作動流体から周方向成分を消去することができる。

次に、主として図２に基づき、図１をも参照して、第１実施形態における作動流体の流れを説明する。
以下の説明において、作動流体として、工作機械における冷却液であるクーラントを例示する。当該クーラントは、工作機械による切削後の切り粉等の異物を含んでいる。
電動モーター７を起動し、ポンプ装置１００の回転数が所定値に達すると、多数の小径の貫通孔を形成したカバー部材２を経由して、底部吸入インペラー１が、クーラントを吸い込む（図２の流線Ｆ１）。底部吸入インペラー１に吸い込まれたクーラントは、底部吸入インペラー１の回転によりサイクロン３の底部内周に螺旋状に吐出され、螺旋状の流線Ｆ２に沿ってサイクロン３内を上昇する。

螺旋状にサイクロン３内を上昇するクーラント（流線Ｆ２）において、切り粉等の異物を含まず清浄なクーラントは比重が比較的小さいため、流線Ｆ２に沿って流れる際に作用する遠心力の影響は少ない。
サイクロン３のケーシング３０における内周面３０ｉはテーパー状に構成されているので、サイクロン３の内部空間及び出口（異物を包含する流体の排出口）３ｏの断面積は減少する。そのため、ケーシング内周面３０ｉを螺旋状に上昇する作動流体において、サイクロンの特性として旋回中心に近い清浄なクーラントは、サイクロン３内で反転し（流線Ｆ３）、清浄液吸入管３１下降して（流線Ｆ４）、清浄液吸入管３１の周囲を旋回しつつ、清浄液吸入管３１の下端３１ｉから清浄液吸入管３１内に浸入する（流線Ｆ５）。

清浄液吸入管３１内に浸入した清浄なクーラントは清浄液吸入管３１のガイドプレート３１Ｂの領域Ｌ１（図３参照）により旋回流の円周方向成分が垂直方向成分に変換され、ガイドプレート３１Ｂ内を螺旋状に上昇する（流線Ｆ６１）。そして、ガイドプレート３１Ｂの領域Ｌ２（図３参照）により多段式遠心ポンプ５の吸込み口５ｉ近傍で上方へ直進し（流線Ｆ６２）、多段式遠心ポンプ５の吸込み口５ｉから一段目のポンプユニット５１のインペラーに進入する（流線Ｆ７）。
多段式遠心ポンプ５内に進入したクーラントは各段で昇圧され（流線Ｆ８）、５段目のポンプユニット５５の吐出口から上方のハウジング６の作動流体吐出流路６４に流入し（流線Ｆ９）、ハウジング６の吐出口６６からポンプ装置１００外に吐出される（流線Ｆ１０）。

一方、サイクロン３内において、クーラント中の切り粉等の比重の大きな異物は、流線Ｆ２で示すクーラントの旋回流に連行され、遠心力によってサイクロン３のケーシング内周面３０ｉに押し付けられ、上方に向かう強い流れによってケーシング内周面３０ｉに沿って上昇する（流線Ｆｃ１１）。
流線Ｆｃ１１で示すようにケーシング３０の内周面３０ｉに沿って上昇したクーラント（異物を連行しているクーラント）は、ケーシング３０上端の異物排出口３ｏからサイクロン３外に流出する（流線Ｆｃ１２）。

ここで、ケーシング３０上端の異物排出口３ｏからサイクロン３外に流出するクーラントは（流線Ｆｃ１２）、下方のハウジング４の円環状の空間（切欠き）３０ｃを経由して接続パイプ９内を流過する（流線Ｆｃ１３）。
その際に、円環状の空間（切欠き）３０ｃはケーシング３０上端の異物排出口３ｏよりも下方に位置しているので、比重の大きい異物が流線Ｆｃ１２で示すクーラントの流れに逆らって、サイクロン３内に逆流してしまう恐れはない。
そして、異物を連行したクーラント上方のハウジング６の異物排出口６８Ｈからポンプ装置１００外に排出される（流線Ｆｃ１４）。
ここで、底部吸入インペラー１の吐出流が直接サイクロン３に流入し、底部吸入インペラー１により付加されたエネルギー（ヘッド）によりサイクロン３内の旋回流を生成しているので、比重の大きい異物が円環状の空間（切欠き）３０ｃに沈殿すること無く、接続パイプ９内を経由して異物排出口６８Ｈから確実に排出される流量のクーラントを確保することが出来る。

図示の第１実施形態によれば、サイクロン３の底部吸入インペラー１側の内径Ｄ３（図１参照）が大きく、多段式遠心ポンプ５側の内径ｄ３（図１参照）が小さくなる様にサイクロン３が配置されており、底部吸入インペラー１から吐出されたクーラントがサイクロン３の底部吸入インペラー１側（図１、図２の下方）の領域内に直接流入する様に構成されている。そのため、底部吸入インペラー１でエネルギー（ヘッド）が付加されたクーラントがサイクロン３内に直接流入し、底部吸入インペラー１で付加されたエネルギー（ヘッド）によりクーラントがサイクロン３内で旋回する（流線Ｆ２）。
底部吸入インペラー１により、クーラントに対してサイクロン３内を上昇するのに必要且つ十分なエネルギー（ヘッド）が直接付加されるので、クーラントは多段式遠心ポンプ５側へ容易且つ確実に移動する。そして、サイクロン３内を上昇するのに必要且つ十分なエネルギー（ヘッド）が直接付加されて旋回するクーラントは、サイクロン３内を多段式遠心ポンプ５側へ移動（上昇）する際に、その遠心力により異物と清浄なクーラントが確実に分離される。そのため、サイクロン３における濾過効率が向上する。

サイクロン３内を回転しつつ上昇するクーラント旋回流において、比重の大きな金属切粉等の異物（あるいは、当該異物を連行するクーラント）には大きな遠心力が作動するので、サイクロン３のケーシング内周面３０ｉ近傍に移動する。
一方、異物を分離したクーラントと清浄なクーラントはサイクロン３内の半径方向内方の領域を移動し、流線Ｆ３で示すように底部吸入インペラー１側（下方）に方向転換する。
底部吸入インペラー１側（下方）に方向転換した清浄な作動流体は流線Ｆ４で示すように下降し、底部吸入インペラー１近傍の領域で流線Ｆ５で示すように清浄液吸入管３１内に流入する。そして、多段式遠心ポンプ５の吸込口５ｉに流入する（流線Ｆ６１、Ｆ６２、Ｆ７）。
そして、多段式遠心ポンプ５の吐出口６６から清浄な作動流体の流れとして吐出される（流線Ｆ８、Ｆ９、Ｆ１０）。

図示の第１実施形態によれば、底部吸入インペラー１から流出したクーラントがサイクロン３内に直接流入し、且つ、底部吸入インペラー１の吐出流れ（吐出旋回流）が直接サイクロン３内の旋回流となる。そして底部吸入インペラー１により付加されたエネルギー（ヘッド）により、サイクロン３内にはクーラントの旋回流が生成されるので、旋回流の流速が早く、遠心分離効率が向上する。
従って図示の第１実施形態は、上述した従来技術（特許文献１）、すなわち非容積型ポンプから吐出された作動流体が一次サイクロンの半径方向外方の領域を上昇してから一次サイクロン内に流入するポンプ装置に比較して、底部吸入インペラー１により付加されたエネルギー（ヘッド）の損失が少なく、効率的である。

また図示の第１実施形態によれば、サイクロン３の旋回流の流速が速く、且つ、大流量のクーラントがサイクロン３内に流入するので、比重の大きい異物もクーラントに連行されて、容易に多段式遠心ポンプ５側（上方）に移動する。そして、多段式遠心ポンプ５側（上方）端部の近傍に設けられた排出口３ｏ（異物を包含する流体の排出口）から、接続パイプ９を介して、サイクロン３の外部に排出される。

図示の第１実施形態において、多段式遠心ポンプ５の清浄液吸入管３１の中心軸線方向（上下方向）にガイドプレート３１Ｂを延在させているので、クーラントを効率的にサイクロン３内の旋回流を清浄液吸入管３１内に誘導して、ポンプ多段式遠心ポンプ５の吸入口５ｉへ誘導することが出来る。
そのため、清浄液吸入管３１の口径Ｄ３１が、多段式遠心ポンプ５の吸込み口の口径Ｄ５１ｉの９５％〜１０５％であれば、当該口径Ｄ３１を大きくしなくとも、クーラントが遠心ポンプ５に吸入される量は減少せず、遠心ポンプ５の吐出量を減少させてしまうことはない。
そして、清浄液吸入管３１の口径Ｄ３１が多段式遠心ポンプ５の吸込み口の口径Ｄ５１ｉの９５％〜１０５％であれば、異物を包含するクーラントが清浄液吸入管３１あるいは多段式遠心ポンプ５に吸い込まれる可能性が減少し、濾過率が向上する。

これに加えて、図示の第１実施形態によれば、清浄液吸入管３１内に設けたガイドプレート３１Ｂの底部吸入インペラー１側（下方）の領域Ｌ１により、サイクロン３内のクーラント旋回流を清浄液吸入管３１内に誘導して、多段式遠心ポンプ５側（上方）に進行させることが出来る。
そしてガイドプレート３１Ｂの多段式遠心ポンプ５側（上方）の領域Ｌ２により、清浄液吸入管３１内を遠心ポンプ５側に移動するクーラントの流れにおける周方向成分を打ち消すことが出来る。

図示の第１実施形態では、サイクロン３の多段式遠心ポンプ５側（上方）の端部にコーン部材３２を配置しており、コーン部材３２の円錐形の頂点が底部吸入インペラー１側（下方）に向くように配置しているので、多段式遠心ポンプ５側（上方）端部近傍に設けられた異物排出口３ｏの半径方向内方の領域がコーン部材３２に占有され、その分だけ排出口３ｏの断面積（環状の流路面積）が小さくなる。その結果、異物を包含する作動流体が排出口３ｏから排出される流量を減少して、多段式遠心ポンプ５の吐出口６６から吐出される作動流体における必要な流量を確保することが出来る。
また、コーン部材３２を円錐形の頂点が底部吸入インペラー１側（下方）に向くように配置しているので、異物を包含する作動流体が排出口３ｏから排出される流量を確保することが出来る。そのため、異物がポンプ装置１００内から排出され易くなり、濾過率を向上することが出来る。

図示の第１実施形態において、異物排出口６８Ｈに排出管路（図示せず）を接続して、当該図示しない排出管路の出口を作動流体貯溜部（例えばクーラントタンク：図示せず）の外部に連通させれば、サイクロン３で分離された異物を作動流体貯溜部（図示せず）の外部へ容易に排出することが出来る。

次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
第１実施形態では、底部吸入インペラー１は１段のみであり、多段式遠心ポンプ５が５段となっているのに対して、図５の第２実施形態では底部吸入インペラーが２段になり、多段式遠心ポンプ５Ａが４段となっている。図示はされていないが、底部吸入インペラーは３段以上であっても良い。
以下、図５に基づいて第２実施形態を説明する。

図５において、装置全体を符号１００Ａで示す第２実施形態のポンプ装置は、図１〜図４の第１実施形態のポンプ装置１００に対して、第１のハウジング６と電動モーター７が共通（同一のユニット）である。
第１実施形態のポンプ装置のサイクロン３の外周が円筒状であったのに対して、第２実施形態のサイクロン３Ａの外周面３０Ａｏは、内周面３０Ａｉと平行として肉厚を削減しており、以って、軽量化を図っている。
第２実施形態のサイクロン３Ａのコーン部材３２Ａは、概略第１実施形態のサイクロン３のコーン部材３２と同様である。
第２実施形態における下方のハウジング４Ａは、下端の形状が第１実施形態における下方のハウジング４とは異なっているが、全体的に同様である。そして第２実施形態における下方のハウジング４Ａを、第１実施形態の下方のハウジング４と同様にすることが可能である。

図５において、底部吸入インペラー１Ａは、インペラーハウジング１１Ａと、２つの吸入インペラー本体１２を有している。インペラーハウジング１１Ａは、上縁フランジ部１１Ａａと、円筒部１１Ａｂと、テーパーコーナー部１１Ａｆと、底部１１Ａｃを有し、底部１１ｃの中央には貫通孔１１Ａｄが形成されている。
２つの吸入インペラー本体１２の間には、スリーブ１７とガイド部材１９が設けられている。スリーブ１７は２つの吸入インペラー本体１２同士の間隔を一定距離に保つ作用を奏する部材である。ガイド部材１９はインペラーハウジング１１Ａ側に固定されている。

多段式遠心ポンプ５Ａは、第１実施形態の多段式遠心ポンプ５とは段数が異なっている。第１実施形態とは段数が異なっているため、多段式遠心ポンプ５Ａの高さ寸法も第１実施形態とは異なっており、異物を含むクーラントが流過する接続パイプ９Ａの長さも、第１実施形態における接続パイプ９よりも短く構成されている。
そして、ポンプ軸８Ａの各部の長さ方向寸法も、第１実施形態におけるポンプ軸とは異なっている。

第２実施形態のポンプ装置１００Ａによれば、底部吸入インペラーを２段またはそれ以上の多段にすることにより、第１実施形態に比較してクーラントの流量を増加することが出来て、異物排出口６８Ｈの流量を調整することにより、清浄液吸入管３１の吸入負圧を軽減することが出来る。
図５の第２実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図４の第１実施形態と同様である。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
例えば、図示の実施形態では、第１のポンプは非容積型ポンプ（例えば、羽根車を有する遠心ポンプ）であるが、第１のポンプを容積型ポンプ（例えば、ギヤポンプ、或いは、いわゆる「トロコイドポンプ」）で構成することも可能である。
また、図示の実施形態ではクーラントを汲み上げる場合について説明されているが、それ以外の用途について本発明を適用することも可能である。
さらに、図１〜図５では底部吸入インペラーが単段の場合と２段の場合が図示されているが、底部吸入インペラーを３段以上設けることも可能である。

１・・・底部吸入インペラー
２・・・カバー部材
３・・・サイクロン
４・・・下方のハウジング
５・・・多段式遠心ポンプ
６・・・上方のハウジング
７・・・電動モーター
８・・・ポンプ軸
９・・・接続パイプ
１１・・・インペラーハウジング
１２・・・吸入インペラー本体
３０・・・ケーシング
３１・・・清浄液吸入管
３２・・・コーン部材
５１・・・一段目のポンプユニット
６６・・・作動流体吐出口
６８Ｈ・・・異物を含む流体の排出口

Claims (4)

1. 作動流体貯溜部よりも上方に設けられた第１のポンプと、
   第１のポンプの回転軸と同心の回転軸を有し且つ第１のポンプの吸込口よりも下方に設けられた第２のポンプを含み、
   第２のポンプよりも上方で且つ第１のポンプの吸込口よりも下方の領域に、作動流体から異物を分離する機能を有する遠心分離濾過装置が設けられており、
   当該遠心分離濾過装置は、第２のポンプ側の内径が大きく第１のポンプ側の内径が小さくなる様に配置されており、且つ、前記遠心分離濾過装置は第２のポンプから吐出された作動流体が当該遠心分離濾過装置内に直接流入する位置に設けられており、
   遠心分離濾過装置の中心軸に沿って第１のポンプの吸入用配管が第２のポンプ近傍まで延在しており、当該吸入用配管は第１のポンプの吸込口に連通しており、前記遠心分離濾過装置の第１のポンプ側端部近傍に異物を包含する流体の排出口が設けられていることを特徴とするポンプ装置。
2. 前記遠心分離濾過装置の第１のポンプ側端部近傍に設けられた異物を包含する流体の排出口は、異物を包含する流体の流路を介して異物排出口に連通している請求項１のポンプ装置。
3. 第１のポンプの吸入用配管には中心軸線方向に案内部材が延在しており、当該案内部材は第２のポンプ側の領域は螺旋形に延在しており、第１のポンプ側の領域は直線に延在している請求項１、２の何れかのポンプ装置。
4. 遠心分離濾過装置の第１のポンプ側の端部には円錐台形部材が円錐形の頂点が第２のポンプ側に向くように配置されている請求項１〜３の何れか１項のポンプ装置。

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