JP3562763B2 - インライン型ポンプ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステータとロータとを主要な構成とするモータの内部に流路を形成してなるインライン型ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のインライン型ポンプとしては、例えば特開平１０−２４６１９３号公報、或いは特開平１−２３００８８号公報に記載されているように、ステータの内側に設けられたロータは、外周に突部と凹部とを形成することにより軸流羽根の機能を備え、このロータを回転させることにより、ロータの一端側の吸入口から吸入される流体をロータの他端側の排出口から排出する構造となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなインライン型ポンプは、軸流羽根により流体に回転運動エネルギーを付与され、その運動エネルギーが静圧エネルギーに変換されない状態のまま内周の壁や排出口での摩擦損失や乱流による渦損失となって失われた後に送られるため、ポンプとしての効率が悪い。
【０００４】
また、流体が常にロータの軸方向の一方にのみ流れるため、ロータには流体の反作用圧力がスラスト荷重として作用し、軸受の寿命が短くなる問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、構造の小型化を満足させた上で流体の供給効率を高め得るインライン型ポンプを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、筒状のステータの内側に、吸入口から吸入される流体を排出口に向けて軸方向に送り出す軸流羽根を有するロータを回転自在に設けたインライン型ポンプにおいて、前記ロータは、外径に複数個の突極を備え、外周に軸方向に連通した凹部が形成されることで前記軸流羽根を構成し、前記ロータの流体排出側の端部と前記排出口との間に前記ロータの外径より大きな内径の外周部を有する圧力室を設け、この圧力室の外周部に前記排出口を配置し、前記軸流羽根により前記排出口に向けて送られる前記流体を前記圧力室で旋回させて前記圧力室の外周部に向け拡散させることによって、前記圧力室によって前記軸流羽根により前記排出口に向けて送られる前記流体の回転運動エネルギーを静圧エネルギーに変換するようにした。
【０００７】
したがって、ロータを回転させると、吸入口から吸入された流体は軸流羽根により圧力室に送られてこの圧力室で回転運動エネルギーが静圧エネルギーに変換されて排出口から排出される。
【０００８】
ここで、前記圧力室は、一例として、前記ロータの回転軸と直交する方向側に少なくとも前記排出口の内径よりも大きな内径を有する空間である（請求項２）。この場合、前記排出口は、前記空間の内径から外部に連絡していても良い。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のインライン型ポンプにおいて、前記ロータの一部は前記圧力室にまで突出して配置されている。
【００１０】
したがって、ロータから送り出される流体の進行方向がロータの回転軸と直交する方向に向かい易くなり、ロータから送り出される流体が圧力室の底部等に衝突することによる乱流の発生が防止される。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載のインライン型ポンプにおいて、前記ロータの前記軸流羽根により前記排出口に向けて送られる前記流体の進行方向を前記ロータの回転軸と直交する方向に変換する整流部を設けた。
【００１２】
したがって、ロータから送り出される流体の進行方向がロータの回転軸と直交する方向に向かい易くなり、ロータから送り出される流体が圧力室の底部等に衝突することによる乱流の発生が防止される。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１、２、３又は４記載のインライン型ポンプにおいて、前記圧力室に配置され、前記ロータと一体に回転することで流体の回転半径を前記ロータの外周方向に拡大させる遠心羽根を設けた。
【００１４】
したがって、ロータから送り出される流体の進行方向がロータの回転軸と直交する方向に向かい易くなり、ロータから送り出される流体が圧力室の底部等に衝突することによる乱流の発生が防止される。この場合、流体に遠心エネルギーを付与するブレードを前記遠心羽根に設けた場合には（請求項６）、ロータから送り出される流体の進行方向がロータの回転軸と直交する方向により一層向かい易くなる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００３１】
図１から図５に示すように、インライン型ポンプ１は、モータ２の主要部を構成するステータ３とこのステータ３の内径にロータ４を回転可能にし支持するフレーム５、６と圧力室７とから構成されている。
【００３２】
ステータ３は、内周に６極の同形状の磁極８を６０°のピッチで配置するステータコア９、およびこのステータコア９の各磁極８にコイル１０等から構成されている。ステータコア９は、円筒状で、軸方向に複数の珪素鋼板を積層して形成されている。コイル１０は、ステータコア９の各磁極８に順に、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相として反時計回り方向に巻装されている。そして、各相をＹ結線またはΔ結線にて配線処理し、外部に３本のリード線を引き出し、その各リード線に位相が１２０°の異なる３相交流を印加し、その周波数を変えることによって回転速度を可変できるようになっている。
【００３３】
ステータ３のステータコア９の内周面全体とコイル１０を含む内部をポリエステル等の絶縁性樹脂１１でモールドにより防水処理をしている。
【００３４】
図３に示すように、ロータ４は、ロータコア１２、およびこのロータコア１２を保持する回転軸１３等から構成されている。回転軸１３は、ベアリング１４，１４を介してフレーム５，６のベアリング支持体１５，１５に回転可能に支持されている。
【００３５】
ロータコア１２は、円周方向に交互に異極になるように磁化された４極の突極１６をモールドにより円筒状とし、その外周部に、螺旋状の凹部１７を形成している。ステータ３の内径とこの凹部１７とで軸方向の流体の流路を形成している。この螺旋状の凹部１７が軸流羽根の機能を果たすものである。この凹部１７の幅・深さ・傾斜角・螺旋ピッチ等はポンプの所望する性能によって選択される。すなわち、性能によっては、螺旋ピッチは１条からＮ条の間で選択できる。なお、凹部の形状は、Ｖ溝、Ｕ溝等あらゆる形状に対応できる。
【００３６】
一方フレーム５には、ロータ４の一端部１８の間に流体を吸入する吸入口１９を形成するとともに、他方フレーム６はロータ４の他端部２０の間に圧力室７を介して流体を吐出する排出口２１を形成する。吸入口１９はフレーム５とベアリング支持体１５とを架橋する固定案内羽根２２によって４分割している。圧力室７は、回転流体の流速を滑らかにし減速する働きを有する。この圧力室７は、ロータ４の他端側に配置されている。そして、ベアリング支持体１５，１５はロータ４の凹部１７の底部直径より内周になるように設けている。
【００３７】
次に、このインライン型ポンプの動作原理について図４および図５を用いて説明する。まず、ステータコア９のＡ相コイルを励磁すると、このＡ相の磁極８がＳ極となり、図４の（ａ）に示すように、ロータコア１２のＮ極の突極がＡ磁極の位置にきて安定する。次に、Ｂ相コイルを励磁すると、このＢ相の磁極８がＳ極となり、図４の（ｂ）に示すように、ロータコア１２はＮ極の突極がＢ相の磁極８の位置にきて安定する。次にＣ相コイルを励磁すると、このＣ相の磁極８がＳ極となり、図４の（ｃ）に示すように、ロータコア１２のＮ極の突極がＣ相の磁極８の位置にきて安定する。
【００３８】
次に、再びＡ相コイルを励磁すると、このＡ相の磁極８がＳ極となり、図５の（ａ）に示すように、ロータコア１２はＮ極の突極がＡ相の磁極８の位置にきて安定する。次に、Ｂ相コイルを励磁すると、このＢ相の磁極８がＳ極となり、図５の（ｂ）に示すように、ロータコア１２はＮ極の突極がＢ相の磁極８の位置にきて安定する。次に、Ｃ相コイルを励磁すると、このＣ相の磁極８がＳ極となり、図５の（ｃ）に示すように、ロータコア１２はＮ極の突極がＣ相の磁極８の位置にきて安定する。そして再度Ａ相コイルを励磁すると、このＡ相の磁極８がＳ極となり、図４の（ａ）の状態に戻りロータはちょうど１回転することになる。このようにして励磁相を順次切り替えていることによりロータコア１２は回転し、その切替速度を可変することでモータの速度が変化する。
【００３９】
図１の構成において、ロータ４が回転すると、このロータ４の外周部の螺旋状の凹部からなる軸流羽根が回転し、流体が図中矢印で示すように、吸込部から流体が流入し、ステータ３とロータ４の螺旋状の凹部１７を通り、さらに、圧力室７を通って流体が排出口２１から流出することになる。
【００４０】
このように、ロータ４の外周部に回転軸１３の軸方向に連通した螺旋状の凹部１７を形成し、軸流羽根を形成するようにしているので、ロータ４の螺旋状の凹部１７による軸流羽根で加速される流体は旋回される。この運動エネルギーを圧力に変換するための圧力室７をロータ４の吐出側に設けてある。ロータ４の軸流羽根から吐出された流体は圧力室７内で旋回し、外周に拡散される。その吐出流は外周ほど流速が減少し、圧力は増える。この圧力室７を設けたことによる軸流羽根の負荷はほとんど無視できるが、羽根の軸方向に対する傾斜角を４５〜７０°とした。その結果、いずれの軸流羽根においても圧力室７の無いものに比べ５０％ほどの吐出圧および流量の向上が図れた。
【００４１】
さらに、ステータ３を絶縁性樹脂１１でモールドして防水処理をしているので、このインライン型ポンプを水中で使用することもできる。これによって冷却効果を高めることができるので、小形化しても十分な放熱ができる。
【００４２】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、前述した第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号をつけて、異なる部分について説明する。
【００４３】
図６に示すように、ロータ４の他端部２０を圧力室７内部まで延長して配置している。そして、ロータ４の螺旋状の凹部１７の底を次第に浅くすることで、軸流成分を外周方向に向けるようにしている。さらにロータ４に対向する圧力室７に整流部としての傾斜部２３を設けることで、軸流羽根からの吐出流が圧力室７底面との直角方向の衝突による乱流の発生を防止し、外周方向への圧力を高めることができる。
【００４４】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、前述した各実施の形態と同一の部分には同一の符号をつけて、異なる部分について説明する。
【００４５】
図７〜８図に示すように、遠心羽根２４は、回転方向に傾斜したブレード２５を有する。この遠心羽根２４のブレード２５側とロータ４の他端部２０に対向して回転軸１３に取付け、圧力室７内に配置している。同一サイズのポンプにあって流体の旋回速度が向上するため、ポンプ出力の増大および最大吐出圧力の向上に有効なものとなる。
【００４６】
なお、各実施の形態では４極突極構造のロータを用いたものについて述べたが、必ずしもこれに限定するものではないのは勿論である。
【００４７】
（第１の参考例）
第１の参考例を図９ないし図１１に基いて説明する。図９はインライン型ポンプＰ１の縦断側面図、図１０は図９における矢視Ａ−Ａ線部の断面図、図１１はロータの一部を示す縦断側面図である。
【００４８】
図９において、１０１はモータである。モータ１０１は筒状のステータ１０２とロータ１０３とにより構成されている。ステータ１０２は、環状の鉄心を積層することにより形成されたステータコア１０４と、このステータコア１０４に巻回されたコイル１０５と、このコイル１０５をステータコア１０４の端面とともに覆う樹脂層１０６とを有する。
【００４９】
ロータ１０３は、中心に回転軸１０７を固定的に備えた軸流羽根１０８と、この軸流羽根１０８の外周の一部に設けられた磁極１０９とを有する。本参考例における軸流羽根１０８は、円柱体１１０の外周に螺旋溝１１１を形成してなり、図１１に示すように、螺旋溝１１１の幅ｗと深さｈとは略等しい値に定められている。
【００５０】
ステータ１０２の一端にはフランジ１１２が固定されている。このフランジ１１２は、ベアリング１１３を支持するドーム状の支持部１１４とこの支持部１１４の周囲を開口する開口部１１５とを有し、この開口部１１５には複数の整流板１１６が放射状に形成されている。
【００５１】
また、フランジ１１２の表面には流体を吸入する吸入口１１７を有する吸入口体１１８が固定されている。ステータ１０２の他端の周縁には、排出口１１９を有するカップ状の排出口体１２０の周縁が固定的に接合され、この排出口体１２０の内方には仕切壁１２１が設けられている。この仕切壁１２１は排出口体１２０と一体に形成されているが、別部材により形成して排出口体１２０に固定してもよい。この仕切壁１２１とステータ１０２及びロータ１０３の端部との間には圧力室１２２が形成され、仕切壁１２１と排出口１１９との間には第二の圧力室１２３が形成され、これらの圧力室１２２，１２３は仕切壁１２１の外周部に形成された複数の案内孔１２４により接続されている。これらの案内孔１２４の中心には、図１０に示すように、排出口体１２０の内周面と仕切壁１２１の外周縁とを結ぶリブ１２５が設けられている。これらのリブ１２５は、流体の旋回方向の流れを軸流方向に修正し得るように軸流羽根１０８の回転軸１０７に対する傾斜角が定められている。
【００５２】
さらに、図９に示すように、仕切壁１２１の中央部には滑り軸受１２６の外周を支持する支持部１２７と、第二の圧力室１２３と滑り軸受１２６の内周面とを連通するリーク流路１２８とが形成されている。
【００５３】
そして、ロータ１０３の回転軸１０７はベアリング１１３と滑り軸受１２６とにより回転自在に支承されている。さらに、ロータ１０３の軸線（回転中心）を中心とする半径が最小となる軸流羽根１０８の凹部（この例では螺旋溝１１１の底部）の径は支持部１２７の径より大きな径に定められている。
【００５４】
このような構成において、吸入口１１７を流体供給元に接続し、排出口１１９を流体供給先に接続し、コイル１０５に電流を流すとモータ１０１が駆動される。すなわち軸流羽根１０８を有するロータ１０３が回転する。これにより、流体は吸入口１１７から吸入され、フランジ１１２の開口部１１５に形成された整流板１１６により整流され、軸流羽根１０８によって圧力室１２２に圧送され、さらに案内孔１２４から第二の圧力室１２３を経由して排出口１１９から排出される。この場合、軸流羽根１０８の回転により流体は旋回しながら送られるが、圧力室１２２で回転運動エネルギーが静圧エネルギーに変換されるため、流体を効率よく排出口１１９から送り出すことができる。
【００５５】
すなわち、螺旋溝１１１から吐出される流体の回転速度は、その回転の半径が外周方向になるにつれて低速度となり、その運動エネルギーの速度の差分が圧力に変換されるこことなる。
【００５６】
また、本参考例では、仕切壁１２１の中心にはロータ１０３の回転軸１０７を所定のクリアランスをもって回転自在に支承する滑り軸受１２６が設けられ、仕切壁１２１には第二の圧力室１２３と滑り軸受１２６の内周面とを連通するリーク流路１２８が形成されているため、ロータ１０３の回転軸１０７と滑り軸受１２６との間には第二の圧力室１２３内の流体が均一な圧力分布をもって介在する。したがって、回転軸１０７の潤滑を長期にわたり良好に維持できる。
【００５７】
さらに、本参考例では、ロータ１０３の軸線を中心とする半径が最小となる軸流羽根１０８の凹部（この例では螺旋溝１１１の底部）の径は支持部１２７の径より大きな径に定められているので、流体を案内孔１２４が形成されている圧力室１２２の外側に向けて導き易くすることができ、軸流羽根１０８により送られた流体と滑り軸受１２６を支持する支持部１２７との衝突による損失を低減できる。
【００５８】
なお、支持部１２７の径より大きくする軸流羽根の凹部とは上記の例に限定されるものではない。例えば、特開平１０−２４６１９３号公報に記載されているように、多数のコア片を積層することにより、突極と凹部とを有する軸流羽根における凹部も含む。また、傾斜した複数枚の羽根を有するスクリュウ或いはインペラと称する軸流羽根を用いた場合には、回転軸に対する羽根の付け根を凹部とする。
【００５９】
すなわち、支持部１２７の径より軸流羽根の凹部の径を大きくすることとは、換言すれば、支持部１２７の半径方向外側に向けて流体を流し易くするように軸流羽根の寸法形状を定めるということである。この条件を満たしているのが上記の軸流羽根１０８で、この軸流羽根１０８を用いることにより、送られた流体と滑り軸受１２６を支持する支持部１２７との衝突による損失を低減できる。
【００６０】
図１０に示すように、軸流羽根１０８は円柱体１１０の外周に螺旋溝１１１を形成してなる。この場合、ｗとｈとは可能な限り大きくすればする程、流路抵抗が減少し効率は向上する。しかし、ｈを一定にしたとき、ｗ＞ｈとなるようにｗを大きくすればする程、層流常態がくずれて螺旋溝１１１の回転方向後方部の吸入側に戻される乱流が発生し、効率が低下する。また、ｗ＜ｈでは、上記の乱流の発生はないが流路抵抗が増加して効率を低下させてしまう。しかし、本参考例では、螺旋溝１１１の幅ｗと深さｈとは略等しい値に定められているので、流体をさらに効率よく送ることができる。
【００６１】
（第２の参考例）
次に、第２の参考例を図１２に基いて説明する。第１の参考例と同一部分は同一符号を用い説明も省略する。図１２はインライン型ポンプＰ２の縦断側面図である。
【００６２】
本参考例におけるインライン型ポンプＰ２は、ロータ１０３の回転軸１０７が第二の圧力室１２３まで延出され、その延出部分に第二の軸流羽根１２９が固定的に設けられている。この第二の軸流羽根１２９は複数の羽根を有する軸流インペラを用いている。
【００６３】
このような構成において、ステータ１０２の内側に設けられた軸流羽根１０８と、第二の圧力室１２３に設けられた第二の軸流羽根１２９とにより圧力を分散して流体を送ることができる。また、モータ１０１の動力も分散できる。このようにすることで、ロータ１０３を小型化したときに、軸流羽根１０８の流体送り性能の低下分を第二の軸流羽根１２９により補うことができる。これにより、モータ１０１の小型化を図ることを満足しつつ、流体を効率よく送ることができる。
【００６４】
（第３の参考例）
次に、第３の参考例を図１３ないし図１５に基いて説明する。第１の参考例と同一部分は同一符号を用い説明も省略する。図１３はインライン型ポンプＰ３の縦断側面図、図１４は図１３に示すインライン型ポンプＰ３を９０度異なる方向から見た縦断側面図である。
【００６５】
本参考例におけるモータ１０１はステータ１０２の外周を覆う円筒１３０を備えている。このモータ１０１の一端（図１３及び図１４において下端）には接続口体１３１が固定されている。この接続口体１３１は、ロータ１０３が有する軸流羽根１０８により吸入される流体の回転運動エネルギーを静圧エネルギーに変換する圧力室１３２と、この圧力室１３２の外周部において１８０度の間隔を隔てた位置から下方に突出するパイプ状の二本の案内流路１３３とを有する。これらの案内流路１３３はロータ１０３の中心の延長線上において合流され、この合流点の先には排出口１３４が形成されている。そして、圧力室１３２にはロータ１０３の回転軸１０７の下端に固定された遠心羽根１３５が設けられている。遠心羽根１３５を貫通する回転軸１０７の一端は接続口体１３１の中心に設けた
【００６６】
１３８は容器状に形成された吸入ケースである。この吸入ケース１３８の開口面は、中央部に吸入口１３９が形成された吸込口体１４０により覆われている。モータ１０１と接続口体１３１の一部は吸入ケース１３８に収納されている。
【００６７】
図１５は図１３における矢視Ｂ方向から見たインライン型ポンプＰ３の底面図である。図中、１３２ａは圧力室１３２の底面で、この底面１３２ａは円筒形状のモータ１０１の底面に合わせて円板形状に定められているが、案内流路１３３のみは吸入ケース１３８の下方において露出するような寸法形状に形成されている。
【００６８】
そして、モータ１０１の外周及び接続口体１３１の外周と吸入ケース１３８の内面との間に流体を吸い込む吸入流路１４１が形成されている。この吸入流路１４１は、図１３及び図１４に矢印をもって示すように、吸入口１３９から吸入される流体をステータ１０２の外周部を経由して圧力室１３２に導き、遠心羽根１３５の軸流羽根１０８とは反対側の面に向けて送り込むように経路が定められている。すなわち、この吸入流路１４１は、図１３に示すように、回転軸１０７の中心を間にして接続口体１３１の圧力室１３２の底部の対称位置に形成された二つの接続孔１４２に接続された接続部１４１ａを備えている。この接続部１４１ａは、図１３で明らかなように、接続口体１３１の圧力室１３２の底面１３２ａと案内流路１３３との間を潜り抜けるように配置されている。
【００６９】
このような構成において、ロータ１０３を回転させると、吸入口１３９から吸入された流体は、フランジ１１２の開口部１１５に形成された整流板１１６により整流され、軸流羽根１０８によって圧力室１３２に圧送されてこの圧力室１３２で回転運動エネルギーが静圧エネルギーに変換されるとともに、別系統の吸入流路１４１を経由して圧力室１３２に導かれる。この二系統の経路を経由して圧力室１３２に導かれた流体は遠心羽根１３５の回転により案内流路１３３を経由して排出口１３４から排出される。これにより、流体を効率よく送ることができる。
【００７０】
この場合、軸流羽根１０８と一体に回転する遠心羽根１３５は、軸流羽根１０８により送られる流体の圧力を図１３及び図１４において上面で受け、吸入流路１４１の接続部１４１ａを通して送られる流体の圧力を下面で受ける。すなわち、双方向の圧力が互いに相殺する方向に作用するため、流体がロータ１０３に与えるスラスト荷重を軽減することができる。
【００７１】
さらに、モータ１０１及び圧力室１３２の外周との間で形成される吸入流路１４１の大部分は円環状の形状をもって均等の流路断面積をもち、さらに、吸入流路１４１の一部をなす接続部１４１ａ及び接続口体１３１の案内流路１３３はロータ１０３の回転軸１０７の軸線を中心として対称位置に対称的な形状寸法をもって形成されている。すなわち、吸入流路１４１と案内流路１３３とは、流す流体のエネルギーがロータ１０３の軸線を中心とする対称位置で略等しくなるように定められていることになる。したがって、ロータ１０３にかかるラジアル方向の負荷を軽減することができる。これにより、ベアリング１１３及び軸受１３７並びに回転軸１０７の寿命を増し、長期にわたりモータ１０１を円滑に回転させることができる。
【００７２】
本発明は、各実施の形態に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変形が可能であることは明らかである。
【００７３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、筒状のステータの内側に、吸入口から吸入される流体を排出口に向けて軸方向に送り出す軸流羽根を有するロータを回転自在に設けたインライン型ポンプにおいて、前記ロータは、外径に複数個の突極を備え、外周に軸方向に連通した凹部が形成されることで前記軸流羽根を構成し、前記ロータの流体排出側の端部と前記排出口との間に前記ロータの外径より大きな内径の外周部を有する圧力室を設け、この圧力室の外周部に前記排出口を配置し、前記軸流羽根により前記排出口に向けて送られる前記流体を前記圧力室で旋回させて前記圧力室の外周部に向け拡散させることによって、前記圧力室によって前記軸流羽根により前記排出口に向けて送られる前記流体の回転運動エネルギーを静圧エネルギーに変換するようにしたので、流体を効率よく送ることができ、したがって、ポンプ効率の向上を図ることができる。
【００７４】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載のインライン型ポンプにおいて、前記ロータの一部は前記圧力室にまで突出して配置されているので、ロータから送り出される流体の進行方向をロータの回転軸と直交する方向に向かい易くすることができ、ロータから送り出される流体が圧力室の底部等に衝突することによる乱流の発生を防止することができる。
【００７５】
請求項４記載の発明によれば、請求項１、２又は３記載のインライン型ポンプにおいて、前記ロータの前記軸流羽根により前記排出口に向けて送られる前記流体の進行方向を前記ロータの回転軸と直交する方向に変換する整流部を設けたので、ロータから送り出される流体の進行方向をロータの回転軸と直交する方向に向かい易くすることができ、ロータから送り出される流体が圧力室の底部等に衝突することによる乱流の発生を防止することができる。
【００７６】
請求項５記載の発明によれば、請求項１、２、３又は４記載のインライン型ポンプにおいて、前記圧力室に配置され、前記ロータと一体に回転することで流体の回転半径を前記ロータの外周方向に拡大させる遠心羽根を設けたので、ロータから送り出される流体の進行方向をロータの回転軸と直交する方向に向かい易くすることができ、ロータから送り出される流体が圧力室の底部等に衝突することによる乱流の発生を防止することができる。
【００７７】
請求項６記載の発明によれば、請求項５記載のインライン型ポンプにおいて、流体に遠心エネルギーを付与するブレードを前記遠心羽根に設けたので、ロータから送り出される流体の進行方向をロータの回転軸と直交する方向により一層向かい易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明での第１の実施の形態を示すインライン型ポンプ全体の断面図である。
【図２】同実施の形態の上面図である。
【図３】同実施の形態のロータの正面図である。
【図４】同実施の形態のロータの回転動作を説明するための模式図である。
【図５】同実施の形態のロータの回転動作を説明するための模式図である。
【図６】第２の実施の形態を示すインライン型ポンプの全体の断面図である
【図７】第３の実施の形態を示すインライン型ポンプの全体の正面図である。
【図８】同実施の形態の遠心羽根の一部断面図である。
【図９】第１の参考例におけるインライン型ポンプの縦断側面図である。
【図１０】図９における矢視Ａ−Ａ線部の断面図である。
【図１１】ロータの一部を示す縦断側面図である。
【図１２】第２の参考例におけるインライン型ポンプの縦断側面図である。
【図１３】第３の参考例におけるインライン型ポンプの縦断側面図である。
【図１４】図１３に示すインライン型ポンプを９０度異なる方向から見た縦断側面図である。
【図１５】図１３における矢視Ｂ方向から見たインライン型ポンプの底面図である。
【符号の説明】
３、１０２ ステータ
４、１０３ ロータ
７、１２２、１３２ 圧力室
１６ ロータの突極
１７ 凹部
１９、１１７、１３９ 吸入口
２１、１１９、１３４ 排出口
２３ 整流部（傾斜部）
２４、１３５ 遠心羽根
２５ ブレード
１０８ 軸流羽根
１１０ 円柱体
１１１ 螺旋溝
１２１ 仕切壁
１２３ 第二の圧力室
１２４ 案内孔
１２６ 滑り軸受
１２７ 支持部
１２８ リーク流路
１２９ 第二の軸流羽根
１３３ 案内流路
１４１ 吸入流路
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステータとロータとを主要な構成とするモータの内部に流路を形成してなるインライン型ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のインライン型ポンプとしては、例えば特開平１０−２４６１９３号公報、或いは特開平１−２３００８８号公報に記載されているように、ステータの内側に設けられたロータは、外周に突部と凹部とを形成することにより軸流羽根の機能を備え、このロータを回転させることにより、ロータの一端側の吸入口から吸入される流体をロータの他端側の排出口から排出する構造となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなインライン型ポンプは、軸流羽根により流体に回転運動エネルギーを付与され、その運動エネルギーが静圧エネルギーに変換されない状態のまま内周の壁や排出口での摩擦損失や乱流による渦損失となって失われた後に送られるため、ポンプとしての効率が悪い。
【０００４】
また、流体が常にロータの軸方向の一方にのみ流れるため、ロータには流体の反作用圧力がスラスト荷重として作用し、軸受の寿命が短くなる問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、構造の小型化を満足させた上で流体の供給効率を高め得るインライン型ポンプを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、筒状のステータの内側に、吸入口から吸入される流体を排出口に向けて軸方向に送り出す軸流羽根を有するロータを回転自在に設けたインライン型ポンプにおいて、前記ロータは、外径に複数個の突極を備え、外周に軸方向に連通した凹部が形成されることで前記軸流羽根を構成し、前記ロータの流体排出側の端部と前記排出口との間に前記ロータの外径より大きな内径の外周部を有する圧力室を設け、この圧力室の外周部に前記排出口を配置し、前記軸流羽根により前記排出口に向けて送られる前記流体を前記圧力室で旋回させて前記圧力室の外周部に向け拡散させることによって、前記圧力室によって前記軸流羽根により前記排出口に向けて送られる前記流体の回転運動エネルギーを静圧エネルギーに変換するようにした。
【０００７】
したがって、ロータを回転させると、吸入口から吸入された流体は軸流羽根により圧力室に送られてこの圧力室で回転運動エネルギーが静圧エネルギーに変換されて排出口から排出される。
【０００８】
ここで、前記圧力室は、一例として、前記ロータの回転軸と直交する方向側に少なくとも前記排出口の内径よりも大きな内径を有する空間である（請求項２）。この場合、前記排出口は、前記空間の内径から外部に連絡していても良い。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のインライン型ポンプにおいて、前記ロータの一部は前記圧力室にまで突出して配置されている。
【００１０】
したがって、ロータから送り出される流体の進行方向がロータの回転軸と直交する方向に向かい易くなり、ロータから送り出される流体が圧力室の底部等に衝突することによる乱流の発生が防止される。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載のインライン型ポンプにおいて、前記ロータの前記軸流羽根により前記排出口に向けて送られる前記流体の進行方向を前記ロータの回転軸と直交する方向に変換する整流部を設けた。
【００１２】
したがって、ロータから送り出される流体の進行方向がロータの回転軸と直交する方向に向かい易くなり、ロータから送り出される流体が圧力室の底部等に衝突することによる乱流の発生が防止される。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１、２、３又は４記載のインライン型ポンプにおいて、前記圧力室に配置され、前記ロータと一体に回転することで流体の回転半径を前記ロータの外周方向に拡大させる遠心羽根を設けた。
【００１４】
したがって、ロータから送り出される流体の進行方向がロータの回転軸と直交する方向に向かい易くなり、ロータから送り出される流体が圧力室の底部等に衝突することによる乱流の発生が防止される。この場合、流体に遠心エネルギーを付与するブレードを前記遠心羽根に設けた場合には（請求項６）、ロータから送り出される流体の進行方向がロータの回転軸と直交する方向により一層向かい易くなる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００３１】
図１から図５に示すように、インライン型ポンプ１は、モータ２の主要部を構成するステータ３とこのステータ３の内径にロータ４を回転可能にし支持するフレーム５、６と圧力室７とから構成されている。
【００３２】
ステータ３は、内周に６極の同形状の磁極８を６０°のピッチで配置するステータコア９、およびこのステータコア９の各磁極８にコイル１０等から構成されている。ステータコア９は、円筒状で、軸方向に複数の珪素鋼板を積層して形成されている。コイル１０は、ステータコア９の各磁極８に順に、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相として反時計回り方向に巻装されている。そして、各相をＹ結線またはΔ結線にて配線処理し、外部に３本のリード線を引き出し、その各リード線に位相が１２０°の異なる３相交流を印加し、その周波数を変えることによって回転速度を可変できるようになっている。
【００３３】
ステータ３のステータコア９の内周面全体とコイル１０を含む内部をポリエステル等の絶縁性樹脂１１でモールドにより防水処理をしている。
【００３４】
図３に示すように、ロータ４は、ロータコア１２、およびこのロータコア１２を保持する回転軸１３等から構成されている。回転軸１３は、ベアリング１４，１４を介してフレーム５，６のベアリング支持体１５，１５に回転可能に支持されている。
【００３５】
ロータコア１２は、円周方向に交互に異極になるように磁化された４極の突極１６をモールドにより円筒状とし、その外周部に、螺旋状の凹部１７を形成している。ステータ３の内径とこの凹部１７とで軸方向の流体の流路を形成している。この螺旋状の凹部１７が軸流羽根の機能を果たすものである。この凹部１７の幅・深さ・傾斜角・螺旋ピッチ等はポンプの所望する性能によって選択される。すなわち、性能によっては、螺旋ピッチは１条からＮ条の間で選択できる。なお、凹部の形状は、Ｖ溝、Ｕ溝等あらゆる形状に対応できる。
【００３６】
一方フレーム５には、ロータ４の一端部１８の間に流体を吸入する吸入口１９を形成するとともに、他方フレーム６はロータ４の他端部２０の間に圧力室７を介して流体を吐出する排出口２１を形成する。吸入口１９はフレーム５とベアリング支持体１５とを架橋する固定案内羽根２２によって４分割している。圧力室７は、回転流体の流速を滑らかにし減速する働きを有する。この圧力室７は、ロータ４の他端側に配置されている。そして、ベアリング支持体１５，１５はロータ４の凹部１７の底部直径より内周になるように設けている。
【００３７】
次に、このインライン型ポンプの動作原理について図４および図５を用いて説明する。まず、ステータコア９のＡ相コイルを励磁すると、このＡ相の磁極８がＳ極となり、図４の（ａ）に示すように、ロータコア１２のＮ極の突極がＡ磁極の位置にきて安定する。次に、Ｂ相コイルを励磁すると、このＢ相の磁極８がＳ極となり、図４の（ｂ）に示すように、ロータコア１２はＮ極の突極がＢ相の磁極８の位置にきて安定する。次にＣ相コイルを励磁すると、このＣ相の磁極８がＳ極となり、図４の（ｃ）に示すように、ロータコア１２のＮ極の突極がＣ相の磁極８の位置にきて安定する。
【００３８】
次に、再びＡ相コイルを励磁すると、このＡ相の磁極８がＳ極となり、図５の（ａ）に示すように、ロータコア１２はＮ極の突極がＡ相の磁極８の位置にきて安定する。次に、Ｂ相コイルを励磁すると、このＢ相の磁極８がＳ極となり、図５の（ｂ）に示すように、ロータコア１２はＮ極の突極がＢ相の磁極８の位置にきて安定する。次に、Ｃ相コイルを励磁すると、このＣ相の磁極８がＳ極となり、図５の（ｃ）に示すように、ロータコア１２はＮ極の突極がＣ相の磁極８の位置にきて安定する。そして再度Ａ相コイルを励磁すると、このＡ相の磁極８がＳ極となり、図４の（ａ）の状態に戻りロータはちょうど１回転することになる。このようにして励磁相を順次切り替えていることによりロータコア１２は回転し、その切替速度を可変することでモータの速度が変化する。
【００３９】
図１の構成において、ロータ４が回転すると、このロータ４の外周部の螺旋状の凹部からなる軸流羽根が回転し、流体が図中矢印で示すように、吸込部から流体が流入し、ステータ３とロータ４の螺旋状の凹部１７を通り、さらに、圧力室７を通って流体が排出口２１から流出することになる。
【００４０】
このように、ロータ４の外周部に回転軸１３の軸方向に連通した螺旋状の凹部１７を形成し、軸流羽根を形成するようにしているので、ロータ４の螺旋状の凹部１７による軸流羽根で加速される流体は旋回される。この運動エネルギーを圧力に変換するための圧力室７をロータ４の吐出側に設けてある。ロータ４の軸流羽根から吐出された流体は圧力室７内で旋回し、外周に拡散される。その吐出流は外周ほど流速が減少し、圧力は増える。この圧力室７を設けたことによる軸流羽根の負荷はほとんど無視できるが、羽根の軸方向に対する傾斜角を４５〜７０°とした。その結果、いずれの軸流羽根においても圧力室７の無いものに比べ５０％ほどの吐出圧および流量の向上が図れた。
【００４１】
さらに、ステータ３を絶縁性樹脂１１でモールドして防水処理をしているので、このインライン型ポンプを水中で使用することもできる。これによって冷却効果を高めることができるので、小形化しても十分な放熱ができる。
【００４２】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、前述した第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号をつけて、異なる部分について説明する。
【００４３】
図６に示すように、ロータ４の他端部２０を圧力室７内部まで延長して配置している。そして、ロータ４の螺旋状の凹部１７の底を次第に浅くすることで、軸流成分を外周方向に向けるようにしている。さらにロータ４に対向する圧力室７に整流部としての傾斜部２３を設けることで、軸流羽根からの吐出流が圧力室７底面との直角方向の衝突による乱流の発生を防止し、外周方向への圧力を高めることができる。
【００４４】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、前述した各実施の形態と同一の部分には同一の符号をつけて、異なる部分について説明する。
【００４５】
図７〜８図に示すように、遠心羽根２４は、回転方向に傾斜したブレード２５を有する。この遠心羽根２４のブレード２５側とロータ４の他端部２０に対向して回転軸１３に取付け、圧力室７内に配置している。同一サイズのポンプにあって流体の旋回速度が向上するため、ポンプ出力の増大および最大吐出圧力の向上に有効なものとなる。
【００４６】
なお、各実施の形態では４極突極構造のロータを用いたものについて述べたが、必ずしもこれに限定するものではないのは勿論である。
【００４７】
（第１の参考例）
第１の参考例を図９ないし図１１に基いて説明する。図９はインライン型ポンプＰ１の縦断側面図、図１０は図９における矢視Ａ−Ａ線部の断面図、図１１はロータの一部を示す縦断側面図である。
【００４８】
図９において、１０１はモータである。モータ１０１は筒状のステータ１０２とロータ１０３とにより構成されている。ステータ１０２は、環状の鉄心を積層することにより形成されたステータコア１０４と、このステータコア１０４に巻回されたコイル１０５と、このコイル１０５をステータコア１０４の端面とともに覆う樹脂層１０６とを有する。
【００４９】
ロータ１０３は、中心に回転軸１０７を固定的に備えた軸流羽根１０８と、この軸流羽根１０８の外周の一部に設けられた磁極１０９とを有する。本参考例における軸流羽根１０８は、円柱体１１０の外周に螺旋溝１１１を形成してなり、図１１に示すように、螺旋溝１１１の幅ｗと深さｈとは略等しい値に定められている。
【００５０】
ステータ１０２の一端にはフランジ１１２が固定されている。このフランジ１１２は、ベアリング１１３を支持するドーム状の支持部１１４とこの支持部１１４の周囲を開口する開口部１１５とを有し、この開口部１１５には複数の整流板１１６が放射状に形成されている。
【００５１】
また、フランジ１１２の表面には流体を吸入する吸入口１１７を有する吸入口体１１８が固定されている。ステータ１０２の他端の周縁には、排出口１１９を有するカップ状の排出口体１２０の周縁が固定的に接合され、この排出口体１２０の内方には仕切壁１２１が設けられている。この仕切壁１２１は排出口体１２０と一体に形成されているが、別部材により形成して排出口体１２０に固定してもよい。この仕切壁１２１とステータ１０２及びロータ１０３の端部との間には圧力室１２２が形成され、仕切壁１２１と排出口１１９との間には第二の圧力室１２３が形成され、これらの圧力室１２２，１２３は仕切壁１２１の外周部に形成された複数の案内孔１２４により接続されている。これらの案内孔１２４の中心には、図１０に示すように、排出口体１２０の内周面と仕切壁１２１の外周縁とを結ぶリブ１２５が設けられている。これらのリブ１２５は、流体の旋回方向の流れを軸流方向に修正し得るように軸流羽根１０８の回転軸１０７に対する傾斜角が定められている。
【００５２】
さらに、図９に示すように、仕切壁１２１の中央部には滑り軸受１２６の外周を支持する支持部１２７と、第二の圧力室１２３と滑り軸受１２６の内周面とを連通するリーク流路１２８とが形成されている。
【００５３】
そして、ロータ１０３の回転軸１０７はベアリング１１３と滑り軸受１２６とにより回転自在に支承されている。さらに、ロータ１０３の軸線（回転中心）を中心とする半径が最小となる軸流羽根１０８の凹部（この例では螺旋溝１１１の底部）の径は支持部１２７の径より大きな径に定められている。
【００５４】
このような構成において、吸入口１１７を流体供給元に接続し、排出口１１９を流体供給先に接続し、コイル１０５に電流を流すとモータ１０１が駆動される。すなわち軸流羽根１０８を有するロータ１０３が回転する。これにより、流体は吸入口１１７から吸入され、フランジ１１２の開口部１１５に形成された整流板１１６により整流され、軸流羽根１０８によって圧力室１２２に圧送され、さらに案内孔１２４から第二の圧力室１２３を経由して排出口１１９から排出される。この場合、軸流羽根１０８の回転により流体は旋回しながら送られるが、圧力室１２２で回転運動エネルギーが静圧エネルギーに変換されるため、流体を効率よく排出口１１９から送り出すことができる。
【００５５】
すなわち、螺旋溝１１１から吐出される流体の回転速度は、その回転の半径が外周方向になるにつれて低速度となり、その運動エネルギーの速度の差分が圧力に変換されるこことなる。
【００５６】
また、本参考例では、仕切壁１２１の中心にはロータ１０３の回転軸１０７を所定のクリアランスをもって回転自在に支承する滑り軸受１２６が設けられ、仕切壁１２１には第二の圧力室１２３と滑り軸受１２６の内周面とを連通するリーク流路１２８が形成されているため、ロータ１０３の回転軸１０７と滑り軸受１２６との間には第二の圧力室１２３内の流体が均一な圧力分布をもって介在する。したがって、回転軸１０７の潤滑を長期にわたり良好に維持できる。
【００５７】
さらに、本参考例では、ロータ１０３の軸線を中心とする半径が最小となる軸流羽根１０８の凹部（この例では螺旋溝１１１の底部）の径は支持部１２７の径より大きな径に定められているので、流体を案内孔１２４が形成されている圧力室１２２の外側に向けて導き易くすることができ、軸流羽根１０８により送られた流体と滑り軸受１２６を支持する支持部１２７との衝突による損失を低減できる。
【００５８】
なお、支持部１２７の径より大きくする軸流羽根の凹部とは上記の例に限定されるものではない。例えば、特開平１０−２４６１９３号公報に記載されているように、多数のコア片を積層することにより、突極と凹部とを有する軸流羽根における凹部も含む。また、傾斜した複数枚の羽根を有するスクリュウ或いはインペラと称する軸流羽根を用いた場合には、回転軸に対する羽根の付け根を凹部とする。
【００５９】
すなわち、支持部１２７の径より軸流羽根の凹部の径を大きくすることとは、換言すれば、支持部１２７の半径方向外側に向けて流体を流し易くするように軸流羽根の寸法形状を定めるということである。この条件を満たしているのが上記の軸流羽根１０８で、この軸流羽根１０８を用いることにより、送られた流体と滑り軸受１２６を支持する支持部１２７との衝突による損失を低減できる。
【００６０】
図１０に示すように、軸流羽根１０８は円柱体１１０の外周に螺旋溝１１１を形成してなる。この場合、ｗとｈとは可能な限り大きくすればする程、流路抵抗が減少し効率は向上する。しかし、ｈを一定にしたとき、ｗ＞ｈとなるようにｗを大きくすればする程、層流常態がくずれて螺旋溝１１１の回転方向後方部の吸入側に戻される乱流が発生し、効率が低下する。また、ｗ＜ｈでは、上記の乱流の発生はないが流路抵抗が増加して効率を低下させてしまう。しかし、本参考例では、螺旋溝１１１の幅ｗと深さｈとは略等しい値に定められているので、流体をさらに効率よく送ることができる。
【００６１】
（第２の参考例）
次に、第２の参考例を図１２に基いて説明する。第１の参考例と同一部分は同一符号を用い説明も省略する。図１２はインライン型ポンプＰ２の縦断側面図である。
【００６２】
本参考例におけるインライン型ポンプＰ２は、ロータ１０３の回転軸１０７が第二の圧力室１２３まで延出され、その延出部分に第二の軸流羽根１２９が固定的に設けられている。この第二の軸流羽根１２９は複数の羽根を有する軸流インペラを用いている。
【００６３】
このような構成において、ステータ１０２の内側に設けられた軸流羽根１０８と、第二の圧力室１２３に設けられた第二の軸流羽根１２９とにより圧力を分散して流体を送ることができる。また、モータ１０１の動力も分散できる。このようにすることで、ロータ１０３を小型化したときに、軸流羽根１０８の流体送り性能の低下分を第二の軸流羽根１２９により補うことができる。これにより、モータ１０１の小型化を図ることを満足しつつ、流体を効率よく送ることができる。
【００６４】
（第３の参考例）
次に、第３の参考例を図１３ないし図１５に基いて説明する。第１の参考例と同一部分は同一符号を用い説明も省略する。図１３はインライン型ポンプＰ３の縦断側面図、図１４は図１３に示すインライン型ポンプＰ３を９０度異なる方向から見た縦断側面図である。
【００６５】
本参考例におけるモータ１０１はステータ１０２の外周を覆う円筒１３０を備えている。このモータ１０１の一端（図１３及び図１４において下端）には接続口体１３１が固定されている。この接続口体１３１は、ロータ１０３が有する軸流羽根１０８により吸入される流体の回転運動エネルギーを静圧エネルギーに変換する圧力室１３２と、この圧力室１３２の外周部において１８０度の間隔を隔てた位置から下方に突出するパイプ状の二本の案内流路１３３とを有する。これらの案内流路１３３はロータ１０３の中心の延長線上において合流され、この合流点の先には排出口１３４が形成されている。そして、圧力室１３２にはロータ１０３の回転軸１０７の下端に固定された遠心羽根１３５が設けられている。遠心羽根１３５を貫通する回転軸１０７の一端は接続口体１３１の中心に設けた
【００６６】
１３８は容器状に形成された吸入ケースである。この吸入ケース１３８の開口面は、中央部に吸入口１３９が形成された吸込口体１４０により覆われている。モータ１０１と接続口体１３１の一部は吸入ケース１３８に収納されている。
【００６７】
図１５は図１３における矢視Ｂ方向から見たインライン型ポンプＰ３の底面図である。図中、１３２ａは圧力室１３２の底面で、この底面１３２ａは円筒形状のモータ１０１の底面に合わせて円板形状に定められているが、案内流路１３３のみは吸入ケース１３８の下方において露出するような寸法形状に形成されている。
【００６８】
そして、モータ１０１の外周及び接続口体１３１の外周と吸入ケース１３８の内面との間に流体を吸い込む吸入流路１４１が形成されている。この吸入流路１４１は、図１３及び図１４に矢印をもって示すように、吸入口１３９から吸入される流体をステータ１０２の外周部を経由して圧力室１３２に導き、遠心羽根１３５の軸流羽根１０８とは反対側の面に向けて送り込むように経路が定められている。すなわち、この吸入流路１４１は、図１３に示すように、回転軸１０７の中心を間にして接続口体１３１の圧力室１３２の底部の対称位置に形成された二つの接続孔１４２に接続された接続部１４１ａを備えている。この接続部１４１ａは、図１３で明らかなように、接続口体１３１の圧力室１３２の底面１３２ａと案内流路１３３との間を潜り抜けるように配置されている。
【００６９】
このような構成において、ロータ１０３を回転させると、吸入口１３９から吸入された流体は、フランジ１１２の開口部１１５に形成された整流板１１６により整流され、軸流羽根１０８によって圧力室１３２に圧送されてこの圧力室１３２で回転運動エネルギーが静圧エネルギーに変換されるとともに、別系統の吸入流路１４１を経由して圧力室１３２に導かれる。この二系統の経路を経由して圧力室１３２に導かれた流体は遠心羽根１３５の回転により案内流路１３３を経由して排出口１３４から排出される。これにより、流体を効率よく送ることができる。
【００７０】
この場合、軸流羽根１０８と一体に回転する遠心羽根１３５は、軸流羽根１０８により送られる流体の圧力を図１３及び図１４において上面で受け、吸入流路１４１の接続部１４１ａを通して送られる流体の圧力を下面で受ける。すなわち、双方向の圧力が互いに相殺する方向に作用するため、流体がロータ１０３に与えるスラスト荷重を軽減することができる。
【００７１】
さらに、モータ１０１及び圧力室１３２の外周との間で形成される吸入流路１４１の大部分は円環状の形状をもって均等の流路断面積をもち、さらに、吸入流路１４１の一部をなす接続部１４１ａ及び接続口体１３１の案内流路１３３はロータ１０３の回転軸１０７の軸線を中心として対称位置に対称的な形状寸法をもって形成されている。すなわち、吸入流路１４１と案内流路１３３とは、流す流体のエネルギーがロータ１０３の軸線を中心とする対称位置で略等しくなるように定められていることになる。したがって、ロータ１０３にかかるラジアル方向の負荷を軽減することができる。これにより、ベアリング１１３及び軸受１３７並びに回転軸１０７の寿命を増し、長期にわたりモータ１０１を円滑に回転させることができる。
【００７２】
本発明は、各実施の形態に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変形が可能であることは明らかである。
【００７３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、筒状のステータの内側に、吸入口から吸入される流体を排出口に向けて軸方向に送り出す軸流羽根を有するロータを回転自在に設けたインライン型ポンプにおいて、前記ロータは、外径に複数個の突極を備え、外周に軸方向に連通した凹部が形成されることで前記軸流羽根を構成し、前記ロータの流体排出側の端部と前記排出口との間に前記ロータの外径より大きな内径の外周部を有する圧力室を設け、この圧力室の外周部に前記排出口を配置し、前記軸流羽根により前記排出口に向けて送られる前記流体を前記圧力室で旋回させて前記圧力室の外周部に向け拡散させることによって、前記圧力室によって前記軸流羽根により前記排出口に向けて送られる前記流体の回転運動エネルギーを静圧エネルギーに変換するようにしたので、流体を効率よく送ることができ、したがって、ポンプ効率の向上を図ることができる。
【００７４】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載のインライン型ポンプにおいて、前記ロータの一部は前記圧力室にまで突出して配置されているので、ロータから送り出される流体の進行方向をロータの回転軸と直交する方向に向かい易くすることができ、ロータから送り出される流体が圧力室の底部等に衝突することによる乱流の発生を防止することができる。
【００７５】
請求項４記載の発明によれば、請求項１、２又は３記載のインライン型ポンプにおいて、前記ロータの前記軸流羽根により前記排出口に向けて送られる前記流体の進行方向を前記ロータの回転軸と直交する方向に変換する整流部を設けたので、ロータから送り出される流体の進行方向をロータの回転軸と直交する方向に向かい易くすることができ、ロータから送り出される流体が圧力室の底部等に衝突することによる乱流の発生を防止することができる。
【００７６】
請求項５記載の発明によれば、請求項１、２、３又は４記載のインライン型ポンプにおいて、前記圧力室に配置され、前記ロータと一体に回転することで流体の回転半径を前記ロータの外周方向に拡大させる遠心羽根を設けたので、ロータから送り出される流体の進行方向をロータの回転軸と直交する方向に向かい易くすることができ、ロータから送り出される流体が圧力室の底部等に衝突することによる乱流の発生を防止することができる。
【００７７】
請求項６記載の発明によれば、請求項５記載のインライン型ポンプにおいて、流体に遠心エネルギーを付与するブレードを前記遠心羽根に設けたので、ロータから送り出される流体の進行方向をロータの回転軸と直交する方向により一層向かい易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明での第１の実施の形態を示すインライン型ポンプ全体の断面図である。
【図２】同実施の形態の上面図である。
【図３】同実施の形態のロータの正面図である。
【図４】同実施の形態のロータの回転動作を説明するための模式図である。
【図５】同実施の形態のロータの回転動作を説明するための模式図である。
【図６】第２の実施の形態を示すインライン型ポンプの全体の断面図である
【図７】第３の実施の形態を示すインライン型ポンプの全体の正面図である。
【図８】同実施の形態の遠心羽根の一部断面図である。
【図９】第１の参考例におけるインライン型ポンプの縦断側面図である。
【図１０】図９における矢視Ａ−Ａ線部の断面図である。
【図１１】ロータの一部を示す縦断側面図である。
【図１２】第２の参考例におけるインライン型ポンプの縦断側面図である。
【図１３】第３の参考例におけるインライン型ポンプの縦断側面図である。
【図１４】図１３に示すインライン型ポンプを９０度異なる方向から見た縦断側面図である。
【図１５】図１３における矢視Ｂ方向から見たインライン型ポンプの底面図である。
【符号の説明】
３、１０２ ステータ
４、１０３ ロータ
７、１２２、１３２ 圧力室
１６ ロータの突極
１７ 凹部
１９、１１７、１３９ 吸入口
２１、１１９、１３４ 排出口
２３ 整流部（傾斜部）
２４、１３５ 遠心羽根
２５ ブレード
１０８ 軸流羽根
１１０ 円柱体
１１１ 螺旋溝
１２１ 仕切壁
１２３ 第二の圧力室
１２４ 案内孔
１２６ 滑り軸受
１２７ 支持部
１２８ リーク流路
１２９ 第二の軸流羽根
１３３ 案内流路
１４１ 吸入流路
Claims (6)
- 筒状のステータの内側に、吸入口から吸入される流体を排出口に向けて軸方向に送り出す軸流羽根を有するロータを回転自在に設けたインライン型ポンプにおいて、
前記ロータは、外径に複数個の突極を備え、外周に軸方向に連通した凹部が形成されることで前記軸流羽根を構成し、
前記ロータの流体排出側の端部と前記排出口との間に前記ロータの外径より大きな内径の外周部を有する圧力室を設け、この圧力室の外周部に前記排出口を配置し、
前記軸流羽根により前記排出口に向けて送られる前記流体を前記圧力室で旋回させて前記圧力室の外周部に向け拡散させることによって、前記圧力室によって前記軸流羽根により前記排出口に向けて送られる前記流体の回転運動エネルギーを静圧エネルギーに変換するようにしたことを特徴とするインライン型ポンプ。 - 前記圧力室は、前記ロータの回転軸と直交する方向側に少なくとも前記排出口の内径よりも大きな内径を有する空間であることを特徴とする請求項１記載のインライン型ポンプ。
- 前記ロータの一部は前記圧力室にまで突出して配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のインライン型ポンプ。
- 前記ロータの前記軸流羽根により前記排出口に向けて送られる前記流体の進行方向を前記ロータの回転軸と直交する方向側に変換する整流部を設けたことを特徴とする請求項１、２又は３記載のインライン型ポンプ。
- 前記圧力室に配置され、前記ロータと一体に回転することで流体の回転半径を前記ロータの外周方向に拡大させる遠心羽根を設けたことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のインライン型ポンプ。
- 流体に遠心エネルギーを付与するブレードを前記遠心羽根に設けたことを特徴とする請求項５記載のインライン型ポンプ。
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