(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-01
(45)【発行日】2023-12-11
(54)【発明の名称】ポンプ装置
(51)【国際特許分類】
F04D 29/046 20060101AFI20231204BHJP
F04D 29/047 20060101ALI20231204BHJP
F04D 13/06 20060101ALI20231204BHJP
【ＦＩ】
F04D29/046 A
F04D29/047 A
F04D13/06 C
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020059967
(22)【出願日】2020-03-30
(65)【公開番号】P2021156257
(43)【公開日】2021-10-07
【審査請求日】2022-11-02
(73)【特許権者】
【識別番号】000000239
【氏名又は名称】株式会社荏原製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100118500
【弁理士】
【氏名又は名称】廣澤 哲也
(74)【代理人】
【識別番号】100091498
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邉 勇
(74)【代理人】
【識別番号】100174089
【弁理士】
【氏名又は名称】郷戸 学
(74)【代理人】
【識別番号】100186749
【弁理士】
【氏名又は名称】金沢 充博
(72)【発明者】
【氏名】小西 康貴
(72)【発明者】
【氏名】川▲崎▼ 裕之
【審査官】所村 陽一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－０１３０４０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０４Ｄ ２９／０４６
Ｆ０４Ｄ ２９／０４７
Ｆ０４Ｄ １３／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポンプ装置であって、
永久磁石が埋設された羽根車と、
前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
複数の固定子コイルを有するモータ固定子と、
前記モータ固定子を収容するモータケーシングと、
固定側軸受と、前記固定側軸受に隣接して配置され、かつ前記羽根車に固定された回転側軸受と、を備える軸受組立体と、
前記羽根車の回転によって昇圧された液体を前記回転側軸受に噴射する液体噴射装置と、を備え、
前記液体噴射装置は、
前記回転側軸受の回転側アキシャル面に隣接して配置された液体噴射部と、
一端が前記ポンプケーシングの吐出ポートに接続され、他端が前記液体噴射部に接続された液体移送ラインと、
前記液体移送ラインに接続され、前記昇圧された液体の圧力を保持する圧力タンクと、
前記液体移送ラインを開閉する開閉弁と、を備えており、
前記ポンプ装置は、前記液体噴射部の動作を制御する制御部を備えており、
前記制御部は、
前記開閉弁を開いて、前記液体噴射部を通じて、前記回転側軸受と前記固定側軸受との間に静圧を発生させ、その後、
前記モータ固定子に電流を供給して、前記回転側軸受と前記固定側軸受との間に動圧を発生させる、ポンプ装置。
【請求項2】
前記開閉弁は、前記圧力タンクと前記液体噴射部との間における前記液体移送ラインに接続されている、請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項3】
前記液体噴射部は、前記回転側軸受と同心状に配置された多孔質部材を備えている、請求項１または請求項２に記載のポンプ装置。
【請求項4】
前記液体噴射部は、環状の多孔質リングを備えている、請求項３に記載のポンプ装置。
【請求項5】
前記液体噴射部は、前記回転側軸受の周方向に沿って配置された複数の液体噴射ノズルを備えている、請求項１～請求項４のいずれか一項に記載のポンプ装置。
【請求項6】
前記制御部は、前記回転側軸受と前記固定側軸受との間に動圧を発生させた後、前記開閉弁を閉じる、請求項１～請求項５のいずれか一項に記載のポンプ装置。
【請求項7】
前記制御部は、電流の前記モータ固定子への供給を停止するための停止指令を出した後、前記開閉弁を開いて、前記液体噴射部を通じて、前記回転側軸受と前記固定側軸受との間に静圧を発生させ、
電流の前記モータ固定子への供給を停止した後、前記開閉弁を閉じる、請求項６に記載のポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポンプ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
モータとポンプとが一体的に構成されたキャンドモータポンプは、回転軸とポンプケーシングとの間の隙間を封止するための軸封装置を必要としないため、液体の漏洩は起こらない。したがって、キャンドモータポンプは、液体の漏洩を嫌う分野において広く使用されている。さらに、半導体製造装置など、装置全体を小型化する現場では、場所を取らないアキシャルギャップ型ＰＭモータを搭載したキャンドモータポンプが好ましく使用される（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
アキシャルギャップ型ＰＭモータを搭載したキャンドモータポンプは、単一の軸受組立体によって回転自在に支持された羽根車を備えている。この軸受組立体は、互いに緩やかに係合する回転側軸受と固定側軸受との組み合わせから構成されている。回転側軸受が羽根車の回転とともに回転すると、回転側軸受と固定側軸受との間に液体の動圧が発生し、結果として、羽根車が軸受組立体によって非接触に支持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１８－０１３０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、このような軸受組立体の非接触状態は、モータポンプの運転中における回転側軸受の動作により発生したくさび効果に起因するものであり、モータポンプの停止中では、このような効果は発生しない。したがって、モータポンプの停止中では、固定側軸受および回転側軸受は、接触状態となる。結果として、モータポンプの停止状態から運転を開始する場合には、回転側軸受が固定側軸受に摺動してしまい、軸受組立体は、摩耗してしまう。
【0006】
そこで、本発明は、モータポンプの運転開始時であっても、軸受組立体の摩耗を防止することができるポンプ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
一態様では、永久磁石が埋設された羽根車と、前記羽根車を収容するポンプケーシングと、複数の固定子コイルを有するモータ固定子と、前記モータ固定子を収容するモータケーシングと、固定側軸受と、前記固定側軸受に隣接して配置され、かつ前記羽根車に固定された回転側軸受と、を備える軸受組立体と、前記羽根車の回転によって昇圧された液体を前記回転側軸受に噴射する液体噴射装置と、を備えるポンプ装置が提供される。前記液体噴射装置は、前記回転側軸受の回転側アキシャル面に隣接して配置された液体噴射部と、一端が前記ポンプケーシングの吐出ポートに接続され、他端が前記液体噴射部に接続された液体移送ラインと、前記液体移送ラインに接続され、前記昇圧された液体の圧力を保持する圧力タンクと、前記液体移送ラインを開閉する開閉弁と、を備えている。
【0008】
一態様では、前記開閉弁は、前記圧力タンクと前記液体噴射部との間における前記液体移送ラインに接続されている。
一態様では、前記液体噴射部は、前記回転側軸受と同心状に配置された多孔質部材を備えている。
一態様では、前記液体噴射部は、環状の多孔質リングを備えている。
一態様では、前記液体噴射部は、前記回転側軸受の周方向に沿って配置された複数の液体噴射ノズルを備えている。
一態様では、前記液体噴射部は、前記回転側軸受と同心状に配置された多孔質部材を備えている。
一態様では、前記液体噴射部は、環状の多孔質リングを備えている。
一態様では、前記液体噴射部は、前記回転側軸受の周方向に沿って配置された複数の液体噴射ノズルを備えている。
【0009】
一態様では、前記ポンプ装置は、前記液体噴射部の動作を制御する制御部を備えており、前記制御部は、前記開閉弁を開いて、前記液体噴射部を通じて、前記回転側軸受と前記固定側軸受との間に静圧を発生させ、その後、前記モータ固定子に電流を供給して、前記回転側軸受と前記固定側軸受との間に動圧を発生させる。
一態様では、前記制御部は、前記回転側軸受と前記固定側軸受との間に動圧を発生させた後、前記開閉弁を閉じる。
一態様では、前記制御部は、電流の前記モータ固定子への供給を停止するための停止指令を出した後、前記開閉弁を開いて、前記液体噴射部を通じて、前記回転側軸受と前記固定側軸受との間に静圧を発生させ、電流の前記モータ固定子への供給を停止した後、前記開閉弁を閉じる。
一態様では、前記制御部は、前記回転側軸受と前記固定側軸受との間に動圧を発生させた後、前記開閉弁を閉じる。
一態様では、前記制御部は、電流の前記モータ固定子への供給を停止するための停止指令を出した後、前記開閉弁を開いて、前記液体噴射部を通じて、前記回転側軸受と前記固定側軸受との間に静圧を発生させ、電流の前記モータ固定子への供給を停止した後、前記開閉弁を閉じる。
【発明の効果】
【0010】
液体噴射装置は、回転側軸受と固定側軸受との間に静圧を発生させるように構成されている。したがって、ポンプ装置は、回転側軸受と固定側軸受との間に静圧を発生させた状態で、羽根車を回転させることができる。結果として、モータポンプの運転開始時において、回転側軸受は固定側軸受に摺動することなく、ポンプ装置は、軸受組立体の摩耗を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】ポンプ装置の一実施形態を示す断面図である。
【図2】軸受組立体の一実施形態を示す図である。
【図3】液体噴射部を通じて液体移送ラインから回転側軸受に供給される液体の流れを示す図である。
【図4】複数の液体噴射ノズルを備えた液体噴射部を示す図である。
【図7】回転側軸受の回転側アキシャル面と固定側軸受の固定側アキシャル面との間に形成された隙間を示す図である。
【図8】モータポンプの運転開始から運転停止までの、ポンプ装置の構成要素の動作の時間経過を示す図である。
【図9】インバータ装置の動作のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、ポンプ装置の一実施形態を示す断面図である。このポンプ装置は、モータとポンプとが一体的に構成されたモータポンプを備えている。図１に示すモータポンプはアキシャルギャップ型ＰＭモータを搭載したキャンドモータポンプである。
【0013】
図１に示すように、モータポンプは、複数の永久磁石５が埋設された羽根車１と、これらの永久磁石５に作用する磁力を発生するモータ固定子６と、羽根車１を収容するポンプケーシング２と、モータ固定子６を収容するモータケーシング３と、羽根車１のラジアル荷重およびアキシャル荷重を支持する軸受組立体１０と、を備えている。
【0014】
モータ固定子６および軸受組立体１０は、羽根車１の吸込側に配置されている。本実施形態では、複数の永久磁石５が設けられているが、本発明は本実施形態に限定されず、複数の磁極が着磁された１つの永久磁石を用いてもよい。具体的には、Ｓ極とＮ極とが交互に着磁された、複数の磁極を有する１つの環状の永久磁石を用いてもよい。
【0015】
ポンプケーシング２とモータケーシング３との間にはシール部材としてのＯリング９が設けられている。Ｏリング９を設けることにより、ポンプケーシング２とモータケーシング３との間から液体が漏洩することを防止することができる。
【0016】
モータケーシング３には、吸込口１５ａを有する吸込ポート１５が連結されている。この吸込ポート１５は、図示しない吸込ラインに接続される。吸込ポート１５とモータケーシング３との間には、シール部材としてのＯリング１３が設けられている。Ｏリング１３を設けることにより、モータケーシング３と吸込ポート１５との間から液体が漏洩することを防止することができる。
【0017】
吸込ポート１５、モータケーシング３、および軸受組立体１０の中心部には、それぞれ液体流路１５ｂ，３ａ，１０ａが形成されている。これら液体流路１５ｂ，３ａ，１０ａは一列に連結され、吸込口１５ａから羽根車１の液体入口まで延びる１つの液体流路を構成する。液体流路１５ｂ，３ａ，１０ａは、羽根車１の液体入口に連通している。
【0018】
本実施形態に係るモータポンプは、永久磁石５およびモータ固定子６がこれら液体流路１５ｂ，３ａ，１０ａに沿って配置されるアキシャルギャップ型ＰＭモータを搭載したキャンドモータポンプである。
【0019】
ポンプケーシング２の側面には、吐出口１６ａを有する吐出ポート１６が設けられており、回転する羽根車１によって昇圧された液体は、吐出口１６ａを通って吐き出される。なお、本実施形態に係るモータポンプは、吸込口１５ａと吐出口１６ａが直交する、いわゆるエンドトップ型モータポンプである。
【0020】
羽根車１は、滑りやすく、かつ摩耗しにくい非磁性材料から形成されている。例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）などの樹脂や、セラミックが好適に使用される。ポンプケーシング２およびモータケーシング３も羽根車１と同じ材料から形成することができる。
【0021】
図２は、軸受組立体１０の一実施形態を示す図である。羽根車１は単一の軸受組立体１０によって回転自在に支持されている。この軸受組立体１０は液体の動圧を利用したすべり軸受（動圧軸受）である。この軸受組立体１０は、固定側軸受１２と、固定側軸受１２の周囲に配置される回転側軸受１１と、を備えている。
【0022】
固定側軸受１２は、円筒状の固定側ラジアル面１２ａと、固定側ラジアル面１２ａの半径方向外側に位置する固定側アキシャル面１２ｂと、を有している。回転側軸受１１は、固定側ラジアル面１２ａを囲む円筒状の回転側ラジアル面１１ａと、回転側ラジアル面１１ａの半径方向外側に位置する回転側アキシャル面１１ｂと、を有している。回転側軸受１１は固定側軸受１２を取り囲むように配置されている。
【0023】
回転側軸受１１は、羽根車１に固定されており、羽根車１の液体入口を囲むように配置されている。固定側軸受１２は、モータケーシング３に固定されており、回転側軸受１１の吸込側に配置されている。図１および図２に示すように、モータケーシング３と固定側軸受１２との間には、シール部材としてのＯリング１４が設けられている。Ｏリング１４を設けることにより、モータケーシング３と固定側軸受１２との間から液体が漏洩することを防止することができる。
【0024】
回転側ラジアル面１１ａおよび固定側ラジアル面１２ａは羽根車１のラジアル荷重（ラジアルスラスト）を支持するラジアル面であり、回転側アキシャル面１１ｂおよび固定側アキシャル面１２ｂは羽根車１のアキシャル荷重（アキシャルスラスト）を支持するアキシャル面である。ここで、ラジアル面は、羽根車１のラジアル方向（すなわち、半径方向）に作用する荷重を受ける面（すなわち、ラジアルスラスト発生面）であり、アキシャル面は、羽根車１のアキシャル方向（すなわち、軸方向）に作用する荷重を受ける面（すなわち、アキシャルスラスト発生面）である。
【0025】
回転側ラジアル面１１ａおよび固定側ラジアル面１２ａは羽根車１の軸心と平行であり、回転側アキシャル面１１ｂおよび固定側アキシャル面１２ｂは羽根車１の軸心に対して垂直である。回転側ラジアル面１１ａおよび回転側アキシャル面１１ｂは互いに垂直であり、固定側ラジアル面１２ａおよび固定側アキシャル面１２ｂは互いに垂直である。
【0026】
図１に示すように、ポンプ装置は、モータ固定子６に電流を供給するインバータ装置２６をさらに備えている。モータ固定子６は、固定子コア６Ａと、複数の固定子コイル６Ｂと、を有している。これら複数の固定子コイル６Ｂは環状に配列されている。羽根車１およびモータ固定子６は、軸受組立体１０および吸込口１５ａと同心状に配列されている。
【0027】
回転側軸受１１の回転側アキシャル面１１ｂと固定側軸受１２の固定側アキシャル面１２ｂとの間には、微小な隙間が形成されている。回転側軸受１１の側面には、動圧を発生させるためのスパイラル溝１７（図１参照）が形成されている。
【0028】
固定子コイル６Ｂは、リード線２５を介してインバータ装置２６に接続されている。このインバータ装置２６は、電流をモータ固定子６の固定子コイル６Ｂに供給して、モータ固定子６に回転磁界を発生させる。この回転磁界は羽根車１に埋設されている永久磁石５に作用し、羽根車１を回転駆動する。羽根車１のトルクはモータ固定子６に供給される電流の大きさに依存する。羽根車１にかかる負荷が一定である限り、羽根車１が予め定められた速度で回転している間は、モータ固定子６に供給される電流は概ね一定である。
【0029】
羽根車１が回転すると、液体は吸込口１５ａから羽根車１の液体入口に導入される。液体は羽根車１の回転によって昇圧され、吐出口１６ａから吐き出される。羽根車１が液体を移送している間、羽根車１の背面は昇圧された液体によって吸込側に（すなわち吸込口１５ａに向かって）押圧される。
【0030】
羽根車１から吐き出された液体の一部は、羽根車１とモータケーシング３との間の微小な隙間を通って軸受組立体１０に導かれる。回転側軸受１１が羽根車１とともに回転すると、回転側軸受１１と固定側軸受１２との間に液体の動圧が発生し、これにより羽根車１が軸受組立体１０によって支持される。軸受組立体１０は、羽根車１の吸込側に配置されているので、羽根車１のアキシャル荷重を吸込側から支持する。
【0031】
モータポンプの運転中、回転側軸受１１と固定側軸受１２との間に発生する液体の動圧によって、回転側軸受１１は固定側軸受１２に対して非接触である。しかしながら、モータポンプの停止中では、液体の動圧は発生しないため、回転側軸受１１は固定側軸受１２に接触する。特に、羽根車１に埋設された永久磁石５とモータ固定子６との間には、強力な引力が発生するため、回転側軸受１１は固定側軸受１２に密着する。したがって、モータポンプの運転開始時では、回転側軸受１１が固定側軸受１２に摺動してしまい、軸受組立体１０は、摩耗してしまう。結果として、軸受組立体１０から摩耗粉が発生してしまい、摩耗粉がモータポンプによって搬送される液体に混入するおそれがある。
【0032】
【0033】
ポンプ装置は、モータポンプの運転開始の直前において、回転側軸受１１と固定側軸受１２との間に静圧を発生させて、回転側軸受１１および固定側軸受１２を非接触状態にする構成を有している。より具体的には、ポンプ装置は、羽根車１の回転によって昇圧された液体を回転側軸受１１に噴射する液体噴射装置５０を備えている。
【0034】
図１および図２に示すように、液体噴射装置５０は、回転側軸受１１の回転側アキシャル面１１ｂに隣接して配置された液体噴射部５１と、一端５２ａがポンプケーシング２の吐出ポート１６に接続され、他端５２ｂが液体噴射部５１に接続された液体移送ライン５２と、液体移送ライン５２に接続され、昇圧された液体の圧力を保持する圧力タンク５３と、液体移送ライン５２を開閉する開閉弁（本実施形態では、電磁弁）５４と、を備えている。
【0035】
図１に示す実施形態では、インバータ装置２６は、その内部に開閉弁５４の開閉動作を制御する制御部２７を備えている。一実施形態では、制御部２７は、インバータ装置２６の外部に配置されてもよい。制御部２７は、液体噴射部５１、より具体的には、開閉弁５４の動作を制御するように構成されている。制御部２７は、開閉弁５４に電気的に接続されており、開閉弁５４を動作させて、液体移送ライン５２を開閉する。
【0036】
開閉弁５４を閉じた状態で、インバータ装置２６がモータポンプを運転すると、液体は羽根車１の回転によって昇圧され、吐出口１６ａから吐き出される。液体移送ライン５２の一端５２ａは、吐出ポート１６に接続されているため、液体の一部は、液体移送ライン５２を通じて、圧力タンク５３に供給される。液体の逆流を防止するために、液体移送ライン５２には、逆止弁５６が取り付けられている。逆止弁５６は、液体の移送方向において、圧力タンク５３の上流側に配置されている。
【0037】
圧力タンク５３は、耐圧容器内に内蔵されたゴム製のブラダを備えており、モータポンプの吐出圧力が上昇すると、ブラダの外側の空気を圧縮し、液体が加圧状態で貯留される。一実施形態では、液体をより加圧状態で貯留するために、圧力タンク５３は、耐圧容器の表面に取り付けられたヒーター（図示しない）を備えてもよい。ヒーターを設けることにより、圧力タンク５３内の空気は加熱されるため、圧力タンク５３に貯留された液体の圧力を上昇させることができる。一実施形態では、圧力タンク５３を加熱するために、モータ固定子６、インバータ装置２６のスイッチング素子などの発熱源を使用してもよい。
【0038】
図３は、液体噴射部５１を通じて液体移送ライン５２から回転側軸受１１に供給される液体の流れを示す図である。なお、図面を見やすくするために、液体噴射部５１および回転側軸受１１は互いに離間して配置されているが、これら液体噴射部５１および回転側軸受１１は互いに接触してもよい。
【0039】
圧力タンク５３内に液体を貯留した後、制御部２７が開閉弁５４を開くと、圧力タンク５３に貯留された液体は液体移送ライン５２を通じて液体噴射部５１に供給される。一実施形態では、圧力タンク５３内で液体を冷却することにより、冷却された液体を回転側軸受１１に供給することができる。したがって、軸受組立体１０の温度を測定する温度測定器（図示しない）を軸受組立体１０に隣接して配置し、この温度測定器を制御部２７に電気的に接続してもよい。このような構成により、制御部２７は、温度測定器を通じて、軸受組立体１０の温度を監視し、必要に応じて、開閉弁５４を開いて、冷却された液体を軸受組立体１０に供給してもよい。軸受組立体１０は、冷却された液体によって、冷却される。
【0040】
図１に示す実施形態では、液体噴射部５１は、回転側軸受１１と同心状に配置された多孔質部材、より具体的には、環状の多孔質リングを備えている。液体噴射部５１を多孔性（ポーラス）の部材から構成することにより、液体噴射部５１に供給された液体（すなわち、加圧液体）は、液体噴射部５１の円周方向において均一に流れ（図３参照）、加圧液体は、液体噴射部５１から回転側軸受１１の回転側アキシャル面１１ｂに均一に噴射される。
【0041】
図４は、複数の液体噴射ノズル５１ａを備えた液体噴射部５１を示す図である。図５は、図４のＡ－Ａ線断面図である。図６は、図４に示す液体噴射部５１を通じて液体移送ライン５２から回転側軸受１１に供給される液体の流れを示す図である。図４乃至図６に示すように、液体噴射部５１は、回転側軸受１１の周方向に沿って等間隔に配置された複数の液体噴射ノズル５１ａを備えてもよい。図５に示す実施形態では、８つの液体噴射ノズル５１ａが設けられているが、液体噴射ノズル５１ａの数は本実施形態には限定されない。２つ以上の液体噴射ノズル５１ａが設けられてもよい。このような構成によっても、液体噴射部５１から供給された加圧液体は、液体噴射部５１から回転側軸受１１の回転側アキシャル面１１ｂに均一に噴射される。
【0042】
【0043】
液体噴射部５１は、回転側軸受１１の回転側アキシャル面１１ｂに隣接して配置されているため、液体噴射部５１から噴射された液体は、回転側軸受１１を固定側軸受１２から離間する方向に押し出し、回転側軸受１１と固定側軸受１２との間に静圧を発生させる。結果として、回転側軸受１１の回転側アキシャル面１１ｂと固定側軸受１２の固定側アキシャル面１２ｂとの間には隙間が形成される（図７参照）。このようにして、液体噴射装置５０は、回転側軸受１１を浮上させる。なお、図７は、回転側軸受１１の回転側アキシャル面１１ｂと固定側軸受１２の固定側アキシャル面１２ｂとの間に形成された隙間を示す図である。
【0044】
インバータ装置２６は、液体噴射装置５０が回転側軸受１１を固定側軸受１２から離間させている状態で、電流をモータ固定子６の固定子コイル６Ｂに供給して、羽根車１を回転駆動する。このような構成により、ポンプ装置は、回転側軸受１１と固定側軸受１２との間に静圧を発生させた状態で、回転側軸受１１と固定側軸受１２との間に動圧を発生させることができる。したがって、モータポンプの運転開始時において、回転側軸受１１は固定側軸受１２に摺動することなく、結果として、軸受組立体１０の摩耗を防止することができる。
【0045】
以下、モータポンプの運転開始から運転停止までのインバータ装置２６の動作について、図面を参照して、説明する。なお、以下、本明細書中において、モータ固定子６および永久磁石５の組み合わせを「モータ」と定義する。したがって、「モータが回転する」との表現は、電流のモータ固定子６への供給によって、永久磁石５が埋設された羽根車１が回転していることを意味する。
【0046】
図８は、モータポンプの運転開始から運転停止までの、ポンプ装置の構成要素の動作の時間経過を示す図である。図９は、インバータ装置２６の動作のフローチャートである。図８に示すように、圧力タンク５３に加圧液体が貯留された状態（すなわち、蓄圧状態）で、ポンプ装置が始動される。より具体的には、作業者は、ポンプ装置を始動および停止させるためのＯＮ／ＯＦＦスイッチ（図示しない）を押下する（図９のステップＳ１０１参照）。ＯＮ／ＯＦＦスイッチの押下を契機として、インバータ装置２６（より具体的には、制御部２７）は、モータが回転しているか否かを判断する（ステップＳ１０２参照）。
【0047】
モータポンプの運転が開始されていない場合、すなわち、モータが回転していない場合には（ステップＳ１０２の「Ｎｏ」参照）、制御部２７は、開閉弁５４を開き（ステップＳ１０３参照）、圧力タンク５３内に貯留された加圧液体を、液体噴射部５１を通じて、回転側軸受１１に噴射する。結果として、回転側軸受１１の回転側アキシャル面１１ｂと固定側軸受１２の固定側アキシャル面１２ｂとの間に静圧が発生して、回転側軸受１１が浮上する。圧力タンク５３の容量は、羽根車１の回転速度が所定の回転速度に達するまでの時間、回転側軸受１１を浮上させることが可能な容量に決定される。
【0048】
制御部２７は、開閉弁５４を開いてから所定時間が経過した後、モータの始動指令を出し（ステップＳ１０４参照）、電流をモータ固定子６に供給して、モータを駆動する。より具体的には、インバータ装置２６は、電流をモータ固定子６に供給することにより、羽根車１を回転させる。一実施形態では、インバータ装置２６は、モータの回転速度が所定の回転速度に達するまで、電流のモータ固定子６への供給量を徐々に増加させてもよい。羽根車１が回転すると、回転側軸受１１の回転側アキシャル面１１ｂと固定側軸受１２の固定側アキシャル面１２ｂとの間に動圧が発生し、羽根車１は、軸受組立体１０によって支持される。
【0049】
図９のステップＳ１０４の後、制御部２７は、モータ固定子６に供給される電流の大きさ（および／または電流の周波数）に基づいて、モータの回転速度が所定の回転速度に達しているか否かを判断し（ステップＳ１０５参照）、モータの回転速度が所定の回転速度に達していない場合（ステップＳ１０５の「Ｎｏ」参照）、開閉弁５４の開動作を継続する（ステップＳ１０３参照）。モータの回転速度が所定の回転速度に達している場合（ステップＳ１０５の「Ｙｅｓ」参照）、制御部２７は、開閉弁５４を閉じる（ステップＳ１０６参照）。
【0050】
図８に示すように、開閉弁５４を閉じることにより、圧力タンク５３に貯留された液体の圧力は上昇する。開閉弁５４を閉じることにより、回転側軸受１１の回転側アキシャル面１１ｂと固定側軸受１２の固定側アキシャル面１２ｂとの間に発生する静圧は消滅する。その一方で、モータポンプの運転中において、回転側軸受１１の回転側アキシャル面１１ｂと固定側軸受１２の固定側アキシャル面１２ｂとの間の動圧の発生は継続される。したがって、回転側軸受１１は浮上し続ける。
【0051】
モータポンプの運転を停止する場合、作業者は、ＯＮ／ＯＦＦスイッチを押し（ステップＳ１０１参照）、制御部２７は、モータが回転しているか否かを判断する（ステップＳ１０２参照）。モータが回転している場合（ステップＳ１０２の「Ｙｅｓ」参照）、制御部２７は、モータの停止指令を出し（ステップＳ１０７参照）、電流のモータ固定子６への供給を停止する前に、開閉弁５４を開く（ステップＳ１０８参照）。
【0052】
一実施形態では、制御部２７は、モータ固定子６に供給する電流を徐々に低減させて、電流の値が所定の値に達したときに、開閉弁５４を開いてもよい（図８参照）。一実施形態では、制御部２７は、モータの回転速度が所定の回転速度に達したときに、開閉弁５４を開いてもよい。開閉弁５４を開くことにより、圧力タンク５３内に貯留された加圧液体は、液体噴射部５１を通じて、回転側軸受１１に噴射され、結果として、回転側軸受１１の回転側アキシャル面１１ｂと固定側軸受１２の固定側アキシャル面１２ｂとの間に静圧が発生する。
【0053】
ステップＳ１０８の後、制御部２７は、モータが回転しているか否かを判断する（ステップＳ１０９参照）。モータが回転している場合（ステップＳ１０９の「Ｙｅｓ」参照）、すなわち、羽根車１が回転している場合、開閉弁５４の開動作を継続する（ステップＳ１０８参照）。モータが回転していない場合（ステップＳ１０９の「Ｎｏ」参照）、すなわち、羽根車１が回転していない場合、開閉弁５４を閉じて（ステップＳ１０６参照）、回転側軸受１１の回転側アキシャル面１１ｂと固定側軸受１２の固定側アキシャル面１２ｂとの間に発生する静圧を消滅させる。
【0054】
このように、制御部２７は、羽根車１の回転が停止した後、開閉弁５４を閉じるように構成されている。このような構成により、回転側軸受１１の回転側アキシャル面１１ｂと固定側軸受１２の固定側アキシャル面１２ｂとの間に発生する静圧は、これらの間に発生する動圧が消滅した後に消滅する。したがって、モータポンプの運転停止によって、動圧が消滅した後においても、静圧は発生しているため、永久磁石５とモータ固定子６との間に発生する引力に起因して、回転側軸受１１が固定側軸受１２に衝突することはない。結果として、回転側軸受１１の固定側軸受１２への衝突に起因する軸受組立体１０の摩耗を防止することができる。
【0055】
上述した実施形態では、制御部２７は、モータ固定子６に供給される電流の大きさや電流の周波数に基づいて、モータの回転速度が所定の回転速度に達しているか否かを判断する。一実施形態では、制御部２７は、電流の大きさまたはモータの回転速度のみに基づいて、判断してもよい。
【0056】
液体噴射装置５０は、様々な要素（例えば、液体噴射部５１を通じて、回転側軸受１１の回転側アキシャル面１１ｂに接触する液体の受圧面積、圧力タンク５３に貯留される液体の圧力の大きさ、液体噴射部５１が多孔質リングである場合におけるポーラスの孔の密度（気孔率）、回転側軸受１１の浮上時間）に基づいて設計される。
【0057】
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
【符号の説明】
【0058】
１ 羽根車
２ ポンプケーシング
３ モータケーシング
３ａ 液体流路
５ 永久磁石
６ モータ固定子
６Ａ 固定子コア
６Ｂ 固定子コイル
９ Ｏリング
１０ 軸受組立体
１０ａ 液体流路
１１ 回転側軸受
１１ａ 回転側ラジアル面
１１ｂ 回転側アキシャル面
１２ 固定側軸受
１２ａ 固定側ラジアル面
１２ｂ 固定側アキシャル面
１３ Ｏリング
１４ Ｏリング
１５ 吸込ポート
１５ａ 吸込口
１５ｂ 液体流路
１６ 吐出ポート
１６ａ 吐出口
２５ リード線
２６ インバータ装置
２７ 制御部
５０ 液体噴射装置
５１ 液体噴射部
５１ａ 液体噴射ノズル
５２ 液体移送ライン
５２ａ 一端
５２ｂ 他端
５３ 圧力タンク
５４ 開閉弁
５６ 逆止弁
２ ポンプケーシング
３ モータケーシング
３ａ 液体流路
５ 永久磁石
６ モータ固定子
６Ａ 固定子コア
６Ｂ 固定子コイル
９ Ｏリング
１０ 軸受組立体
１０ａ 液体流路
１１ 回転側軸受
１１ａ 回転側ラジアル面
１１ｂ 回転側アキシャル面
１２ 固定側軸受
１２ａ 固定側ラジアル面
１２ｂ 固定側アキシャル面
１３ Ｏリング
１４ Ｏリング
１５ 吸込ポート
１５ａ 吸込口
１５ｂ 液体流路
１６ 吐出ポート
１６ａ 吐出口
２５ リード線
２６ インバータ装置
２７ 制御部
５０ 液体噴射装置
５１ 液体噴射部
５１ａ 液体噴射ノズル
５２ 液体移送ライン
５２ａ 一端
５２ｂ 他端
５３ 圧力タンク
５４ 開閉弁
５６ 逆止弁
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】