特許 7536552 ポンプ装置

(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】2024-08-09

(45)【発行日】2024-08-20

(54)【発明の名称】ポンプ装置

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/58 20060101AFI20240813BHJP

   F04D 13/06 20060101ALI20240813BHJP

   F04D 29/08 20060101ALI20240813BHJP

   F04D 29/041 20060101ALI20240813BHJP

   H02K 7/14 20060101ALI20240813BHJP

【ＦＩ】

F04D29/58 D

F04D13/06 J

F04D29/08 B

F04D29/041

H02K7/14 B

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020139862

(22)【出願日】2020-08-21

(65)【公開番号】P2022035496

(43)【公開日】2022-03-04

【審査請求日】2023-03-14

(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】

【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】川上 祐輝

(72)【発明者】

【氏名】川▲崎▼ 裕之

【審査官】岸 智章

(56)【参考文献】

【文献】実開平０７－０４３２２１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５９－０４３６９５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０６－２４９１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３２３８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１５４７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－１０４１９７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１７－１８０７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０６１９４７６９（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開平０８－０２８４８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ ２９／５８

Ｆ０４Ｄ １３／０６

Ｆ０４Ｄ ２９／０８

Ｆ０４Ｄ ２９／０４１

Ｈ０２Ｋ ７／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を移送するための羽根車と、
前記羽根車を固定する回転軸と、
前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
前記回転軸に固定されたモータロータおよび前記モータロータの周囲に配置されたモータステータから構成された、前記回転軸を回転するモータと、
前記モータを収容するモータケーシングと、
前記モータケーシングに形成された、液体を通過させる流通孔と、
前記回転軸に固定され、かつ液体を前記流通孔に導く循環羽根と、
前記循環羽根の回転によって昇圧された液体が流れる循環流路を前記モータケーシングとの間に形成する循環カバーと、を備えており、
前記モータケーシングは、
前記ポンプケーシングに固定されたケーシングカバーと、
前記モータを挟んで、前記ケーシングカバーの反対側に配置されたエンドカバーと、を備えており、
前記流通孔は、前記ケーシングカバーおよび前記エンドカバーのそれぞれに形成されており、
前記循環カバーは、
前記エンドカバーに隣接して配置されたカバー部と、
前記カバー部に接続され、前記モータケーシングのモータフレームを取り囲むフレーム部と、を備えており、
前記循環流路は、前記モータロータと前記モータステータとの間の第１空間と、前記フレーム部と前記モータフレームとの間の第２空間と、の間で循環する液体の流路であり、
前記循環羽根は、前記第１空間と、前記エンドカバーの中央に形成された前記流通孔と、を通じて、前記モータケーシングの外部に流出した液体を前記カバー部に衝突させて、放射状に流出する液体を前記第２空間に流入させる、ポンプ装置。

【請求項2】

前記循環羽根は、前記モータを挟んで前記羽根車とは反対側の反負荷側に配置されている、請求項１に記載のポンプ装置。

【請求項3】

前記循環羽根は、前記羽根車に隣接する負荷側に配置されており、
前記ポンプ装置は、前記回転軸に固定され、かつ前記羽根車に作用する軸方向推力を打ち消すバランスディスクを備えている、請求項１に記載のポンプ装置。

【請求項4】

前記バランスディスクは、前記バランスディスクに衝突する液体に含まれる空気を通過させる空気抜き孔を有している、請求項３に記載のポンプ装置。

【請求項5】

前記バランスディスクは、前記バランスディスクに衝突する液体の力が作用する方向に傾斜するテーパー形状を有している、請求項３または請求項４に記載のポンプ装置。

【請求項6】

前記バランスディスクの直径は、前記循環羽根の直径よりも大きい、請求項３～請求項５のいずれか一項に記載のポンプ装置。

【請求項7】

前記ポンプ装置は、
前記バランスディスクの軸線方向への移動距離を検出する距離センサと、
前記距離センサに接続された摩耗監視装置と、を備えており、
前記摩耗監視装置は、前記距離センサによって検出された前記バランスディスクの移動距離に基づいて、前記回転軸を支持する軸受の摩耗を監視する、請求項３～請求項６のいずれか一項に記載のポンプ装置。

【請求項8】

前記循環羽根は、カスケード羽根である、請求項１～請求項７のいずれか一項に記載のポンプ装置。

【請求項9】

前記カスケード羽根は、それ自身に軸方向推力を発生させずに、前記循環流路を形成する、請求項８に記載のポンプ装置。

【請求項10】

前記羽根車は、複数の羽根車である、請求項１～請求項９のいずれか一項に記載のポンプ装置。

【請求項11】

前記循環カバーは、前記循環流路を通過する液体を再び、前記循環羽根によって前記流通孔に導く、請求項１～請求項１０のいずれか一項に記載のポンプ装置。

【請求項12】

前記ケーシングカバーは、前記循環羽根を収容するケーシング部を有しており、
前記ケーシング部は、
前記循環羽根の回転によって、前記液体を前記ケーシング部の内部に流入させる吸込孔と、
前記循環羽根の回転によって昇圧された前記液体を、前記回転軸を支持する軸受に導くための吐出孔と、を有している、請求項１～請求項１１のいずれか一項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】

近年、取扱液の多様化（高価な液、反応性／腐食性液）、設置場所（室内、装置内）の制約等が存在する条件下で使用可能なポンプが要求されている。しかしながら、通常のメカニカルシールでは、液体の漏洩を完全に防止することができないため、このような液体の漏洩への対策が求められている。

【0003】

また、多段ポンプにおいては、さらなる高圧化の要求が進む中、通常のメカニカルシールとは異なる高価な部材で構成したものを使用することでの対応が求められている。さらに、省エネ化によるポンプの小型化による高速化に伴うメカニカルシールの負荷も増加傾向にあり、メカニカルシールでの軸封対応にも限界が見えつつある。このような状況の中、メカニカルシールを必要としないキャンドモータを使用したポンプが求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００５－３４４６９６号公報

【文献】特開２００８－１２１４２４号公報

【文献】特開２０１１－４７３０１号公報

【文献】特公昭４９－３７９２２号公報

【文献】特公昭５０－６０４２号公報

【文献】特公昭５５－５１４６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

キャンドモータポンプでは、その内部に取扱液を循環させるために、主に外部配管流路による外部循環方式と、内部循環流路による内部循環方式と、が採用される。外部循環方式では、外部に別途配管を施工する必要があり、組立性と設置スペースの課題がある。内部循環方式では、主軸に貫通孔（軸通孔）を形成する必要がある。しかしながら、このような貫通孔を形成することは技術的に難易度が高く、特に、多段ポンプにおいては、主軸の長さが長いため、貫通孔を形成することは、より一層困難である。

【0006】

そこで、本発明は、簡単な構造で取扱液を循環させ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、液体を移送するための羽根車と、前記羽根車を固定する回転軸と、前記羽根車を収容するポンプケーシングと、前記回転軸に固定されたモータロータおよび前記モータロータの周囲に配置されたモータステータから構成された、前記回転軸を回転するモータと、前記モータを収容するモータケーシングと、前記モータケーシングに形成された、液体を通過させる流通孔と、前記回転軸に固定され、かつ液体を前記流通孔に導く循環羽根と、前記循環羽根の回転によって昇圧された液体が流れる循環流路を前記モータケーシングとの間に形成する循環カバーと、を備えている、ポンプ装置が提供される。

【0008】

一態様では、前記モータケーシングは、前記ポンプケーシングに固定されたケーシングカバーと、前記モータを挟んで、前記ケーシングカバーの反対側に配置されたエンドカバーと、を備えており、前記流通孔は、前記ケーシングカバーおよび前記エンドカバーのそれぞれに形成されている。
一態様では、前記循環羽根は、前記モータを挟んで前記羽根車とは反対側の反負荷側に配置されている。
一態様では、前記循環羽根は、前記羽根車に隣接する負荷側に配置されており、前記ポンプ装置は、前記回転軸に固定され、かつ前記羽根車に作用する軸方向推力を打ち消すバランスディスクを備えている。

【0009】

一態様では、前記バランスディスクは、前記バランスディスクに衝突する液体に含まれる空気を通過させる空気抜き孔を有している。
一態様では、前記バランスディスクは、前記バランスディスクに衝突する液体の力が作用する方向に傾斜するテーパー形状を有している。
一態様では、前記バランスディスクの直径は、前記循環羽根の直径よりも大きい。

【0010】

一態様では、前記ポンプ装置は、前記バランスディスクの軸線方向への移動距離を検出する距離センサと、前記距離センサに接続された摩耗監視装置と、を備えており、前記摩耗監視装置は、前記距離センサによって検出された前記バランスディスクの移動距離に基づいて、前記回転軸を支持する軸受の摩耗を監視する。
一態様では、前記循環羽根は、カスケード羽根である。
一態様では、前記羽根車は、複数の羽根車である。

【発明の効果】

【0011】

モータケーシングに形成された流通孔と、循環羽根と、モータケーシングを覆う循環カバーと、を設けるだけの簡単な構造で液体の循環流路を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】ポンプ装置の断面図である。

【図2】ポンプ装置の運転時におけるポンプ装置内の液体の流れを示す図である。

【図3】回転軸に固定されたバランスディスクを示す図である。

【図4】摩耗監視装置によるすべり軸受の摩耗を決定するフローを示す図である。

【図5】バランスディスクの他の実施形態を示す図である。

【図6】カスケード羽根としての循環羽根を備えたポンプ装置を示す図である。

【図7】ケーシング部に収容された循環羽根を示す図である。

【図8】ポンプ装置の他の実施形態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、ポンプ装置の断面図である。図１に示すように、ポンプ装置２は、キャンドモータポンプである。しかしながら、ポンプ装置２は、防水処理が施されていれば、必ずしも、キャンドモータポンプに限定されない。キャンドモータポンプは、液体がその内部を通過する構造を有している。ポンプ装置２は、ポンプＰと、このポンプＰを駆動するためのモータ部Ｍと、から構成されている。ポンプＰは、液体を移送するための羽根車２０と、羽根車２０が固定された回転軸（主軸）２２と、羽根車２０を収容するポンプケーシング２４と、を備えている。

【0014】

図１に示す実施形態では、ポンプＰは、複数（より具体的には、６つ）の羽根車２０を備えた多段ポンプである。一実施形態では、ポンプＰは、単数の羽根車２０を備えた単段ポンプであってもよい。ポンプ装置２は、直立姿勢で配置された立軸ポンプ装置であるが（図１の上下左右方向参照）、一実施形態では、ポンプ装置２は、横向き姿勢で配置された横軸ポンプ装置であってもよい。

【0015】

ポンプケーシング２４の高圧側の開口部にはケーシングカバー２５が固定されている。回転軸２２はケーシングカバー２５を貫通して延びている。ケーシングカバー２５には、ポンプケーシング２４内に吸い込まれた液体の一部をモータ部Ｍとの間で通過させる流通孔２６が形成されている。後述するように、羽根車２０の回転によって昇圧された液体の一部は、これら複数の流入孔２６を通ってモータ部Ｍに導かれる。

【0016】

ポンプ装置２は、回転軸２２を回転させるモータ３０と、回転軸２２を回転可能に支持するすべり軸受３１，３２と、モータ３０を収容するモータケーシング３５と、を備えている。ケーシングカバー２５は、モータケーシング３５の構成要素の一部である。

【0017】

モータ３０は、回転軸２２に固定されたモータロータ３６と、モータロータ３６の周囲に配置されたモータステータ３７と、を備えている。モータステータ３７は、ステータコア３７ａと、ステータコア３７ａに巻かれた複数のコイル３７ｂと、を備えている。複数のコイル３７ｂはモータロータ３６を囲むように配置されている。

【0018】

回転軸２２は、モータ３０の両側に配置されたすべり軸受３１，３２によって回転可能に支持されている。図１に示す実施形態では、すべり軸受３１は、モータ３０の下方に配置されており、すべり軸受３２は、モータ３０の上方に配置されている。すべり軸受３１は、回転軸２２のラジアル荷重およびアキシャル荷重を支持する軸受である。すべり軸受３２は、ラジアル荷重を受けるが、アキシャル荷重を積極的には受けない。なお、ポンプ装置２の始動時には、すべり軸受３２は、エンドカバー３８（後述する）に押し付けられる場合がある。すべり軸受３１とモータロータ３６との間には、スラスト板３３が配置されており、すべり軸受３２とモータロータ３６との間には、スラスト板３４が配置されている。

【0019】

モータケーシング３５は、すべり軸受３１を支持するケーシングカバー２５と、すべり軸受３２を支持するエンドカバー３８と、ケーシングカバー２５とエンドカバー３８との間に配置されたモータフレーム３９と、を備えている。

【0020】

モータフレーム３９は、ケーシングカバー２５およびエンドカバー３８の両方に接続されている。ケーシングカバー２５は、モータフレーム３９の一方の開口端を閉じており、エンドカバー３８は、モータフレーム３９の他方の開口端を閉じている。エンドカバー３８は、モータ３０の反負荷側（本実施形態では、上方）に配置されており、ケーシングカバー２５は、モータ３０の負荷側（本実施形態では、下方）に配置されている。モータフレーム３９の内周面には、モータステータ３７が固定されている。

【0021】

図１に示すように、モータロータ３６とモータステータ３７との間には、円筒状のキャン（ステータキャン）４０がモータロータ３６を取り囲むように配置されている。モータステータ３７は、モータフレーム３９とキャン４０との間に配置されており、キャン４０の外周面に固定されている。モータロータ３６、モータステータ３７、およびキャン４０は同心状に配置されている。モータステータ３７は、モータフレーム３９、ケーシングカバー２５、エンドカバー３８、およびキャン４０により形成されたステータ室ＳＣ内に配置されている。

【0022】

モータロータ３６には、円筒状のキャン（ロータキャン）４１が配置されている。キャン４１は、モータロータ３６を覆っており、キャン４０に対向して配置されている。

【0023】

モータステータ３７のコイル３７ｂに電流を流すと、モータステータ３７に磁界が形成され、この磁界により、モータロータ３６が回転する。モータロータ３６は、回転軸２２を通じて羽根車２０を回転させる。羽根車２０が回転軸２２とともに回転すると、液体は吸込口８からポンプケーシング２４内に吸い込まれ、羽根車２０の回転により昇圧された後、吐出口９から吐き出される。

【0024】

図２は、ポンプ装置２の運転時におけるポンプ装置２内の液体の流れを示す図である。図１および図２に示すように、ポンプ装置２は、回転軸２２に固定され、かつ液体を流通孔２６に導く循環羽根１００と、循環羽根１００の回転によって昇圧された液体が流れる循環流路をモータケーシング３５との間に形成する循環カバー１０１と、を備えている。

【0025】

図１および図２に示す実施形態では、循環羽根１００は、クローズド羽根であり、羽根車２０に隣接する負荷側に配置されている。循環羽根１００が回転軸２２とともに回転すると、ポンプケーシング２４内に吸い込まれた液体の一部は、ケーシングカバー２５に形成された流通孔２６を通ってモータ部Ｍに導かれる（図２の矢印参照）。ケーシングカバー２５は、循環羽根１００を収容するケーシング部１０２を有しており、循環羽根１００は、羽根車２０の回転によって昇圧された液体をさらに昇圧する。昇圧された液体の一部は、すべり軸受３１と回転軸２２との間の僅かな隙間を通過して、すべり軸受３１を冷却および潤滑する。

【0026】

すべり軸受３１とスラスト板３３との間には、軸受１０５が配置されている。この軸受１０５は、液体の動圧を利用したすべり軸受（より具体的には、動圧軸受）である。軸受１０５は、互いに隣接して配置された回転側軸受体１０５ａおよび固定側軸受体１０５ｂの組み合わせから構成される。回転側軸受体１０５ａはスラスト板３３に固定されており、固定側軸受体１０５ｂはケーシングカバー２５に固定されている。回転側軸受体１０５ａには、動圧を発生させるためのスパイラル溝（図示しない）が形成されている。

【0027】

流入孔２６を通過した液体は、キャン４０に囲まれた空間Ｃ１を流れる。このように、空間Ｃ１を流れる液体は、モータ３０を冷却する。空間Ｃ１を流れる液体の一部は、軸受１０５に導かれる。回転側軸受体１０５ａが回転軸２２とともに回転すると、回転側軸受体１０５ａと固定側軸受体１０５ｂとの間に液体の動圧が発生する。軸受１０５は、この液体の動圧によって、ケーシングカバー２５およびスラスト板３３を非接触に支持する。

【0028】

エンドカバー３８は、キャン４０の内部を流れる液体をモータケーシング３５の外部に通過させる流通孔４６を有している。本実施形態では、流通孔４６は、エンドカバー３８の中央に形成されている。キャン４０の内部を流れる液体は、流通孔４６を通じて、モータケーシング３５の外部に流出する。このようにして、流通孔２６，４６を有するモータケーシング３５は、液体の通過を許容する。液体の一部は、すべり軸受３２と回転軸２２との間の僅かな隙間を流れて、すべり軸受３２を冷却および潤滑する。

【0029】

循環カバー１０１は、モータケーシング３５の全体を覆うカップ形状を有している。より具体的には、循環カバー１０１は、エンドカバー３８に隣接して配置されたカバー部１０１ａと、カバー部１０１ａに接続され、モータフレーム３９を取り囲むフレーム部１０１ｂと、を備えている。フレーム部１０１ｂは、ケーシングカバー２５に接続されている。

【0030】

カバー部１０１ａとフレーム部１０１ｂとの間には、Ｏリングなどのシール部材１１０が配置されており、フレーム部１０１ｂとケーシングカバー２５との間には、Ｏリングなどのシール部材１１１が配置されている。これらシール部材１１０，１１１は、循環流路を流れる液体の漏洩を防止する。循環流路は、空間Ｃ１と、モータフレーム３９とフレーム部１０１ｂとの間の空間Ｃ２と、の間で循環する液体の流路である。

【0031】

流通孔４６を通じて循環カバー１０１内に流入した液体は、エンドカバー３８とカバー部１０１ａとの間の隙間を通過し、モータフレーム３９とフレーム部１０１ｂとの間の隙間（すなわち、空間Ｃ２）を通過する。空間Ｃ２を流れる液体は、モータ３０を冷却する。ケーシングカバー２５は、流通孔２６の外側に配置された流通孔５６を備えており、流通孔５６は空間Ｃ２に連通している。したがって、空間Ｃ２を流れる液体は、流通孔５６を通じてポンプ部Ｐに戻され、循環羽根１００の回転によって、再び、流通孔２６を通じて空間Ｃ１に流入する。

【0032】

このように、本実施形態では、ポンプ装置２は、空間Ｃ１と空間Ｃ２との間で液体を循環させる構造を有しているため、モータ３０の、液体との接触面積を増加させることができる。結果として、モータ３０の冷却効果は向上する。さらに、本実施形態によれば、回転軸２２の軸線ＣＬ方向に沿った貫通孔を回転軸２２に形成する必要はない。さらに、本実施形態によれば、ポンプ装置２は、液体をポンプ部Ｐの吐出側に戻し、ポンプ部Ｐの吸込側に戻す構成を有していない。したがって、本来のポンプ性能は、戻された液体による影響を受けない。

【0033】

本実施形態によれば、モータケーシング３５に形成された流通孔２６，４６，５６と、循環羽根１００と、モータケーシング３５を覆う循環カバー１０１と、を設けるだけの簡単な構造で液体の循環流路を形成することができる。

【0034】

図３は、回転軸２２に固定されたバランスディスクを示す図である。図３に示すように、ポンプ装置２は、回転軸２２に固定され、かつ羽根車２０に作用する軸方向推力を打ち消すバランスディスク１２０を備えてもよい。

【0035】

回転軸２２には、回転する羽根車２０の吸込み側と吐出し側との圧力差に起因して、吐出し側から吸込み側へ軸方向推力が作用する。バランスディスク１２０は、軸方向推力に対して反対方向のバランス推力を発生させることによって軸方向推力とバランス推力とを釣り合わせる。図３に示すように、バランスディスク１２０は、モータ３０を挟んで羽根車２０とは反対側の反負荷側に配置されており、回転軸２２の端部に固定されている。図３に示す実施形態では、バランスディスク１２０は、受け皿形状を有している。

【0036】

バランスディスク１２０は、空間Ｃ１を流れる液体の流れ方向において、流通孔４６の下流側に配置されている。したがって、流通孔４６を通過する液体は、バランスディスク１２０に衝突し、バランスディスク１２０に作用する液体の力によってバランスディスク１２０は、バランス推力を発生させる。

【0037】

流通孔４６を通過した液体の一部は、バランスディスク１２０とエンドカバー３８との間の隙間を通過して、カバー部１０１ａとエンドカバー３８との間の循環流路を流れる。大きなバランス推力を発生させるために、バランスディスク１２０とエンドカバー３８との間の隙間は小さい。より具体的には、この隙間は、軸方向推力とバランス推力とを釣り合わせることが可能な程度の大きさを有している。

【0038】

大きなバランス推力を発生させるために、バランスディスク１２０の直径は循環羽根１００の直径よりも大きいことが好ましい。このような構成により、バランスディスク１２０の受圧面積は循環羽根１００の受圧面積よりも大きくなるため、バランスディスク１２０は循環羽根１００に作用する圧力差に起因して発生する軸方向推力を打ち消すことができる。

【0039】

図３に示すように、ポンプ装置２は、バランスディスク１２０の軸線ＣＬ方向への移動距離を検出する距離センサ１３０と、距離センサ１３０に接続された摩耗監視装置１３５と、を備えている。

【0040】

距離センサ１３０は、検出素子（より具体的には、ホール素子）１３０ａ，１３０ｂを備えている。検出素子１３０ａ，１３０ｂは対向して配置されており、検出素子１３０ａは循環カバー１０１のカバー部１０１ａに取り付けられており、検出素子１３０ｂはバランスディスク１２０に取り付けられている。一実施形態では、検出素子１３０ａはエンドカバー３８に取り付けられてもよい。

【0041】

距離センサ１３０は、バランスディスク１２０とカバー部１０１ａとの間の距離の変化を検出する。言い換えれば、距離センサ１３０は、バランスディスク１２０の軸線ＣＬ方向の移動距離を検出する。

【0042】

摩耗監視装置１３５は、少なくとも１台のコンピュータから構成される。摩耗監視装置１３５は、プログラムが格納された記憶装置１３５ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する演算装置１３５ｂと、を備えている。演算装置１３５ｂは、記憶装置１３５ａに格納されているプログラムに含まれている命令に従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）またはＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）などを含む。記憶装置１３５ａは、演算装置１３５ｂがアクセス可能な主記憶装置（例えばランダムアクセスメモリ）と、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置（例えば、ハードディスクドライブまたはソリッドステートドライブ）を備えている。

【0043】

図４は、摩耗監視装置１３５によるすべり軸受３１，３２の摩耗を決定するフローを示す図である。摩耗監視装置１３５は、距離センサ１３０によって検出されたバランスディスク１２０の移動距離に基づいて、回転軸２２を回転自在に支持するすべり軸受３１，３２の摩耗を監視する。

【0044】

図４のステップＳ１０１に示すように、摩耗監視装置１３５は、距離センサ１３０の検出値を常時監視する。記憶装置１３５ａは、すべり軸受３１，３２の摩耗量に相当するしきい値を記憶している。演算装置１３５ｂは、距離センサ１３０の検出値と記憶装置１３５ａに記憶されたしきい値とを比較して（図４のステップＳ１０２参照）、検出値がしきい値よりも大きい場合（図４のステップＳ１０２の「ＹＥＳ」参照）、すべり軸受３１，３２の摩耗を決定する（図４のステップＳ１０３参照）。この場合、摩耗監視装置１３５は、アラームを発報してもよい。検出値がしきい値よりも小さい場合（図４のステップＳ１０２の「ＮＯ」参照）、摩耗監視装置１３５は、距離センサ１３０の検出値の監視を継続する。

【0045】

上述したように、検出素子１３０ａはエンドカバー３８に取り付けられてもよい。この場合、演算装置１３５ｂは、距離センサ１３０の検出値と記憶装置１３５ａに記憶されたしきい値とを比較して、検出値がしきい値よりも小さい場合に、すべり軸受３１，３２の摩耗を決定する。このしきい値は、上記しきい値と同一であってもよく、異なってもよい。

【0046】

図３に示すように、バランスディスク１２０は、バランスディスク１２０に衝突する液体に含まれる空気を通過させる空気抜き孔１２１を有してもよい。図３に示す実施形態では、複数（図３では、２つ）の空気抜き孔１２１が設けられているが、単一の空気抜き孔１２１が設けられてもよい。

【0047】

空気抜き孔１２１は、流通孔４６を通過する液体に含まれる空気がモータケーシング３５の内部に溜まることを防止する。比重の小さな空気は、バランスディスク１２０の回転によって、バランスディスク１２０の中心側（すなわち、回転軸２２の近傍）に移動する。したがって、空気抜き孔１２１は、バランスディスク１２０の中心側に配置されていることが好ましい。

【0048】

図５は、バランスディスク１２０の他の実施形態を示す図である。図５に示すように、バランスディスク１２０は、バランスディスク１２０に衝突する液体の力が作用する方向に傾斜するテーパー形状を有してもよい。言い換えれば、バランスディスク１２０は、回転軸２２から離間する方向に傾斜するテーパー形状を有している。

【0049】

このように、バランスディスク１２０はテーパー形状を有しているため、流通孔４６を通過する液体に含まれる空気は、バランスディスク１２０に沿って外側に移動し、カバー部１０１ａとエンドカバー３８との間の循環流路に流れる。結果として、バランスディスク１２０は、空気がモータケーシング３５の内部に溜まることを防止する。このような構造により、空気抜き孔１２１を設ける必要はなく、バランスディスク１２０に作用する圧力の損失を抑制することができる。結果として、バランスディスク１２０は、より大きなバランス推力を発生させることができる。

【0050】

上述した実施形態では、循環羽根１００は、クローズド羽根であるが、循環羽根１００は、クローズド羽根に限定されず、他の羽根形状を有してもよい。以下、循環羽根１００がカスケード羽根である実施形態について説明する。

【0051】

図６は、カスケード羽根としての循環羽根を備えたポンプ装置を示す図である。図７は、ケーシング部に収容された循環羽根を示す図である。図６および図７に示すように、循環羽根１００は、小流量でかつ高揚程を実現可能なカスケード羽根である。循環羽根１００は、回転軸２２の周方向に沿って等間隔に配置された複数の溝部１５０を備えている。これら複数の溝部１５０は、循環羽根１００の両面に形成されている。

【0052】

ケーシング部１０２は、吸込孔１５１および吐出孔１５２を有している。循環羽根１００が回転軸２２とともに回転すると、液体が吸込孔１５１を通じてケーシング部１０２内に流入し、循環羽根１００の回転によって昇圧される。その後、昇圧された液体は吐出孔１５２を通じて回転軸２２側に流れ（図６の矢印参照）、スムーズにすべり軸受３１に導かれる。結果として、すべり軸受３１を効果的に潤滑することができる。

【0053】

このように、カスケード羽根としての循環羽根１００を設けることにより、循環羽根１００のサイズを小さくすることができ、かつ、より液体を昇圧することができる。さらに、循環羽根１００自体はバランスしており、循環羽根１００には、軸方向推力は発生しない。したがって、バランスディスク１２０は、自身に発生するバランス推力と軸方向推力を効果的に打ち消すことができる。

【0054】

図８は、ポンプ装置２の他の実施形態を示す図である。以下に示す実施形態において、上述した実施形態と同一の構成については、その説明を省略する。図８に示すように、循環羽根１００は、モータ３０を挟んで羽根車２０とは反対側の反負荷側に配置されている。図８に示す実施形態では、循環羽根１００は、クローズド羽根であり、モータ３０に関して、羽根車２０とは対称的に（すなわち、逆向き）配置されている（図１参照）。ポンプ装置２は、バランスディスク１２０を備えておらず、循環羽根１００は、回転軸２２の端部に固定されている。一実施形態では、循環羽根１００は、カスケード羽根であってもよい。

【0055】

循環羽根１００は、羽根車２０とは逆向きに配置されているため、バランスディスク１２０と同様に、バランス推力を発生させることができ、軸方向推力を軽減することができる。図８に示すように、羽根車２０によって昇圧された液体は、循環羽根１００の回転によって、流通孔５６を通じて空間Ｃ２に流入する。その後、液体は、空間Ｃ２を通過し、流通孔４６を通じてモータケーシング３５内に流入する。図８に示す実施形態では、エンドカバー３８には、ライナーリング１６０が固定されており、流通孔４６はライナーリング１６０に形成されている。ライナーリング１６０は、外れないように、カバー部１０１ａによって支持されている。

【0056】

モータケーシング３５内に流入した液体は、循環羽根１００によって再度昇圧され、空間Ｃ１を通過する。その後、液体は、流通孔２６を通過して、ポンプ部Ｐに戻される。本実施形態においても、モータケーシング３５に形成された流通孔２６，４６，５６と、循環羽根１００と、モータケーシング３５を覆う循環カバー１０１と、を設けるだけの簡単な構造で液体の循環流路を形成することができる。

【0057】

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

【符号の説明】

【0058】

２ ポンプ装置
８ 吸込口
９ 吐出口
２０ 羽根車
２２ 回転軸
２４ ポンプケーシング
２５ ケーシングカバー
２６ 流通孔
３０ モータ
３１，３２ すべり軸受
３３，３４ スラスト板
３５ モータケーシング
３６ モータロータ
３７ モータステータ
３７ａ ステータコア
３７ｂ コイル
３８ エンドカバー
３９ モータフレーム
４０，４１ キャン
４６ 流通孔
５６ 流通孔
１００ 循環羽根
１０１ 循環カバー
１０１ａ カバー部
１０１ｂ フレーム部
１０２ ケーシング部
１０５ 軸受
１０５ａ 回転側軸受体
１０５ｂ 固定側軸受体
１１０ シール部材
１１１ シール部材
１２０ バランスディスク
１２１ 空気抜き孔
１３０ 距離センサ
１３０ａ，１３０ｂ 検出素子
１３５ 摩耗監視装置
１３５ａ 記憶装置
１３５ｂ 演算装置
１５０ 溝部
１５１ 吸込孔
１５２ 吐出孔
１６０ ライナーリング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】