JP5961418B2 - モータおよびポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体を吸入し、加圧して吐出するポンプ装置、ならびに、ポンプ装置を駆動するためのモータに関するものである。

従来から、ポンプケース内に設けた円弧状の流体通路にインペラの羽根を配置して、インペラを回転させることによって流体通路に流体を吸引し、加圧して吐出するポンプ装置が用いられている。特許文献１には、この種のポンプ装置が開示されている。

特許文献１に記載のポンプ装置（電動ポンプ）は、モータ軸と一体回転するように構成されたロータと、その外周側に設置されたステータを備えており、モータ軸の端部にインペラを設けて回転させている。ポンプ装置のケーシング内には２つの軸受が固定されており、これらの軸受によってモータ軸の中間部分および一端が回転自在に支持されている。

特開２００８−１７５０９０号公報

特許文献１では、モータ軸は、２つの軸受の間に延びている部分が最も太く、その両側に段部が形成されており、段部によって一回り細くなった部分に軸受が装着されている。この段部の軸線方向を向いた段面に軸受が当接することにより、モータ軸の軸線方向の位置決めがなされている。しかしながら、２つの軸受の軸線方向間隔と、モータ軸に形成した２つの段部の軸線方向間隔とを完全に一致させるように加工および組立を行うことは困難であるため、このようなモータ軸の保持構造ではモータ軸に軸線方向のガタが生じてしまう。従って、モータ軸の軸線方向の位置精度が低いという問題点がある。

ポンプ装置のインペラをモータ軸の端部に設けて回転させる場合、モータ軸の軸線方向の位置精度が低い構造では、ポンプ室の内周面とインペラとの隙間を精度良く管理することができない。従って、ポンプ室のシール性を高めることができないという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、モータ軸を軸線方向に正確に位置決めできるモータおよびこのようなモータを有するポンプ装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のモータは、モータ軸と、当該モータ軸を回転させるためのロータおよびステータと、前記モータ軸を回転可能に支持している固定軸受と、当該固定軸受が固定されている基準部材と、前記モータ軸を前記固定軸受とは異なる位置で回転可能に支持しており前記固定軸受に対して前記モータ軸の軸線方向に相対移動可能な可動軸受と、当該可動軸受を前記固定軸受から離れる側に付勢する付勢部材と、前記可動軸受における前記固定軸受と逆の側を向いた端面に対向する第１回転部材と、前記固定軸受における前記可動軸受と逆の側を向いた端面に対向する第２回転部材とを有し、前記第１回転部材および前記第２回転部材は、前記モータ軸に対して相対回転不能に取り付けられており、前記モータ軸には、前記第１回転部材に前記可動軸受と同じ側から当接する第１位置決め部、および、前記第２回転部材に前記固定軸受と同じ側から当接する第２位置決め部が設けられ、前記固定軸受に前記第２回転部材が当接すると共に、当該第２回転部材に前記第２位置決め部が当接することにより、前記モータ軸が前記基準部材に対して前記軸線方向に位置決めされており、前記第１位置決め部に当接する前記第１回転部材に対して、前記付勢部材の付勢力によって前記可動軸受が押し付けられていることを特徴とする。

本発明では、このように、モータ軸に形成した第２位置決め部に対して第２回転部材を位置決めすると共に、固定軸受を第２回転部材に当接させている。これにより、第２回転部材および固定軸受を介して、モータ軸を基準部材に対して軸線方向に位置決めできる。一方、可動軸受は、第１位置決め部を介してモータ軸に位置決めされている第１回転部材に対し、付勢部材の付勢力によって押し付けられて位置決めされている。このような構成により、モータ軸の軸線方向のガタつきを低減させることができ、基準部材に対するモータ軸の位置精度を向上させることができる。

本発明において、前記第１位置決め部および前記第２位置決め部は、前記モータ軸に形成された段部であることが望ましい。段部は軸線方向を向いた面を備えているため、この面に第１、第２回転部材を軸線方向に当接させて位置決めすることができる。

本発明において、前記固定軸受および前記可動軸受のそれぞれは、同軸に配置された内側筒部および外側筒部を備え、各内側筒部は、前記モータ軸を相対回転不能に保持しており、前記付勢部材は、前記可動軸受における前記外側筒部に付勢力を加えており、前記第１回転部材には、前記可動軸受における前記内側筒部の前記軸線方向の端面が前記付勢部材の付勢力によって押し付けられ、前記第２回転部材は、前記固定軸受における前記内側筒部の前記軸線方向の端面に当接することが望ましい。このようにすると、モータ軸と一体に回転する部材同士（第１、第２回転部材と軸受の内側筒部）を軸線方向に当接させた構造になるため、モータ軸の回転時に第１、第２回転部材とこれに当接している軸受の部分が回転方向に摺動するのを抑制できる。よって、部材同士の摩擦によるトルクロスを抑制できる。また、モータ軸を軸線方向に位置決めするための位置決め部の磨耗を抑制できる。よって、磨耗によるモータ軸の位置精度の低下を抑制できる。

この場合に、前記基準部材には、前記固定軸受の前記外側筒部に当接する度当たり部が設けられていることが望ましい。このように、度当たり部に固定軸受を当接させて位置決めすることにより、筒状部分の内壁面との摩擦のみによって固定する固定方法に比べて、固定軸受を正確な位置に取り付けることができる。

本発明において、前記可動軸受は、前記基準部材によって前記軸線方向に移動可能に保持されていることが望ましい。このように、固定軸受と同一部材によって可動軸受を保持することにより、両軸受の同軸度を高めることができる。これにより、基準部材に対するモータ軸の傾き（倒れ）を小さくできる。

本発明において、前記付勢部材は、前記軸線方向に離して配置された前記固定軸受と前記可動軸受の間に配置されていることが望ましい。このようにすると、両軸受の間のスペースを有効活用できる。また、両軸受間の距離が大きくなるため、軸受の内周面とモータ軸の外周面とのクリアランスに起因するモータ軸の傾き（倒れ）を小さくできる。よって、モータ軸が倒れようとする力に抗してモータ軸を支持する力を小さくすることができ、軸受に加わる力を小さくすることができる。

本発明において、前記ロータおよび前記ステータは、前記軸線方向に離して配置された前記第１回転部材と前記第２回転部材の間に配置されていることが望ましい。このようにすると、前記第１回転部材と前記第２回転部材との間のスペースを有効活用でき、小型化に有利である。

また、この場合に、前記ロータおよび前記ステータは、前記付勢部材と軸線方向に重なるように配置されていることが望ましい。このようにすると、付勢部材の外周側のスペースを有効活用できるため、更にスペースを有効活用できる。

本発明において、前記ステータは、前記基準部材に固定されていることが望ましい。このようにすると、ステータの軸線方向の位置が正確に定まるため、ロータおよびステータの磁気中心を合わせやすいという利点がある。

また、上記課題を解決するために、本発明のポンプ装置は、上記のモータと、当該モータにおける前記モータ軸と一体回転するインペラと、当該インペラを配置するためのポンプ室が設けられたポンプケースとを有し、前記基準部材は、前記ポンプケースを構成するケース部材であり、前記ポンプ室の外周部には円弧状の渦流室が設けられ、前記ポンプ室の内周部には、当該ポンプ室を流れる流体をシールするためのシール部が前記ポンプ室の内周面と前記インペラによって形成されていることを特徴とする。

本発明は、このように、ポンプケースを構成するケース部材（基準部材）に対してモータ軸を軸線方向に正確に位置決めできるため、ポンプケースに対するインペラの軸線方向の位置精度を高めることができる。よって、ポンプ室におけるシール部のシール性を高めることができる。

本発明において、前記インペラが前記モータ軸の両端に設けられ、前記ポンプケースには、各インペラを配置するための２つのポンプ室が前記軸線方向に離間した位置に設けられていることが望ましい。このようにすると、２組のインペラの軸線方向の位置精度を高めることができる。また、２組のポンプ室およびインペラを軸線方向に離して配置できるため、各ポンプ室に接続する配管を軸線方向に離して配置できる。よって、配管同士の干渉を回避できると共に、配管の接続が容易である。

この場合に、前記２つのポンプ室の一方における流体の流入口および流出口と、他方における流体の流入口および流出口が、前記軸線方向に重なる位置に設けられていることが望ましい。流入口（低圧側）と流出口（高圧側）との間には流体の圧力差によって力が発生するが、このような構成では、この圧力差による力が２つのポンプ室において同じ向きに発生する。従って、モータ軸の一端と他端に設けられた各インペラに対して同じ向きの力が加わることとなり、上下のポンプ室の流体からモータ軸に加わる力がモータ軸が倒れる方向に働くことがない。よって、流体からの力によってインペラが傾くことを抑制できる。

また、前記２つのポンプ室の一方における流体の流出口に接続されている流路と、他方における流体の流出口に接続されている流路が互いに独立していることが望ましい。このようにすると、一方のポンプ室に接続された流路に不具合が生じた場合においても、他方のポンプ室から流体を送り出すことができる。従って、不具合発生時に流体の供給が完全に停止するリスクを低減できる。

本発明において、前記モータ軸における前記インペラが設けられる側の端部にはネジ部が形成され、当該ネジ部には、前記インペラを前記第１回転部材あるいは前記第２回転部材の前記軸線方向の端面との間に挟み込んで前記インペラを介して、前記第１回転部材を前記第１位置決め部に押し付けた状態で保持するか、あるいは、前記インペラを介して前記第２回転部材を前記第２位置決め部に押し付けた状態で保持するように構成することが望ましい。このようにすると、インペラのガタつきを抑制できる。また、軸受に近い位置（第１、第２回転部材を介して軸受に押し付けられている位置）にインペラを配置できるため、インペラのラジアル方向の位置精度を高めることができる。

また、前記ネジ部のネジ締め時の回転方向と、前記モータ軸の正回転時の回転方向とが一致していることが望ましい。このようにすると、モータ駆動時の固定部材の緩みを抑制できる。

本発明において、前記第１回転部材あるいは前記第２回転部材と前記固定部材は、前記インペラを前記モータ軸の外周面よりも前記シール部の内周縁に近い位置で前記軸線方向に挟み込んで保持していることが望ましい。このようにすると、シール部の近くでインペラを軸線方向に位置決めできる。よって、シール部におけるインペラの位置精度を高めることができる。また、インペラの撓みを抑制できる。

本発明において、前記第１回転部材あるいは前記第２回転部材、および、前記固定部材の少なくとも一方は、前記インペラと前記軸線方向に当接している部位よりも内周側に位置する部位が、前記インペラから前記軸線方向に離間していることが望ましい。このようにすると、モータ軸から離れた位置でインペラを軸線方向に位置決めすることになるため、インペラの傾きを少なくすることができる。

本発明において、前記ポンプケースは、前記基準部材を含み、前記軸線方向に積層されている複数のケース部材と、当該複数のケース部材を前記軸線方向に貫通する貫通部材とを備え、各ケース部材における前記貫通部材による貫通箇所は、隣接して積層されている他のケース部材に当接しており、前記貫通部材により、前記複数のケース部材が前記軸線方向に締め付けられて相互に位置決めされていることが望ましい。このようにすると、ケース部材同士が軸線方向に当接している部分を締め付けて固定する構造になるため、締め付けによるケース部材および貫通部材（ネジなど）の撓みが発生しにくい。よって、ポンプケースの軸線方向の精度を高めることができる。

本発明によれば、モータ軸の軸線方向のガタつきを低減させることができ、基準部材に対するモータ軸の位置精度を向上させることができる。

本発明を適用したポンプ装置の斜視図である。 本発明を適用したポンプ装置の平面図および正面図である。 本発明を適用したポンプ装置の断面図（図２（ａ）のＸ−Ｘ断面図）である。 本発明を適用したポンプ装置の分解斜視図である。 本発明を適用したポンプ装置を用いた燃料電池の起電部および空気供給系を示す説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態のポンプ装置を説明する。なお、以下の説明において、説明の便宜上、図の上下に従ってポンプ装置の上下を説明する。

（全体構成）
図１は本発明を適用したポンプ装置を前方の斜め上から見た斜視図であり、図２（ａ）はポンプ装置の平面図、図２（ｂ）はポンプ装置の正面図である。本例のポンプ装置１は空気等の流体を圧送する渦流ポンプである。このポンプ装置１は、燃料電池に設けられた起電用のセルのカソード電極に空気を供給するための空気供給ポンプなどの用途に用いられる。この場合の構成例については後述する。

図１、図２に示すように、ポンプ装置１は、全体として略四角柱形状をしたポンプケース２を備えている。ポンプケース２は、ポンプ装置１の軸線方向Ｌ（図１、図２の上下方向）に積層した上ケース３、中間ケース４、基準ケース５、下ケース６の４つのケース部材を備えている。上ケース３、中間ケース４、基準ケース５、下ケース６は、各ケース部材の四隅に形成された固定孔７にネジ等の貫通部材８を貫通させ、その先端をケース部材あるいはナット等に螺合することにより、ポンプケース２の形状に組み立てられている。各ケース部材における固定孔７の形成部位は、上側および下側に配置された隣接するケース部材と当接している。このため、貫通部材８で締め付けることにより、上ケース３、中間ケース４、基準ケース５、下ケース６のそれぞれは、上下方向に隣接しているケース部材に対し、相互に当接して位置決めされている。このように、貫通部材８による締め付け位置においてケース部材同士を当接させる構造では、ケース部材および貫通部材８の撓みが発生しにくい。従って、ポンプケース２を精度良く形成できる。

上ケース３および中間ケース４の前面からは、上流入管９および上流出管１０が前方に向って平行に突出している。また、基準ケース５および下ケース６の前面からは、下流入管１１および下流出管１２が前方に向って平行に突出している。これらの２組の流入管および流出管は、上下方向（すなわち、ポンプ室の軸線方向Ｌ）に重なるように配置されている。ポンプ装置１は、上流入管９の先端の開口から吸い込んだ流体を上流出管１０の先端の開口から吐出すると共に、下流入管１１の先端の開口から吸い込んだ流体を下流出管１２の先端の開口から吐出している。

図３はポンプ装置１の断面図（図２（ａ）のＸ−Ｘ断面図）であり、図４はポンプ装置の分解斜視図である。ポンプケース２の上部には、上ケース３と中間ケース４の間に上区画室１３が設けられている。中間ケース４の下側、すなわち、上区画室１３の反対側には、中間ケース４と基準ケース５との間にモータ室１４が設けられている。モータ室１４と上区画室１３はその中央部分において上下方向に連通している。基準ケース５の下側、すなわち、モータ室１４とは反対側には、基準ケース５と下ケース６の間に下区画室１５が設けられている。下区画室１５は、ポンプケース２の下部に設けられており、モータ室１４と区画されている。上区画室１３および下区画室１５は、ポンプケース２の上部および下部において上下対称に形成されている。

基準ケース５の上面中央には、筒状の中央突出部５１が上向きに突出している。中央突出部５１の外周側には円環状のモータ室底面５２が形成されており、モータ室底面５２の外周に沿って、一定高さで上向きに突出する周壁部５３が中央突出部５１と同軸に形成されている。周壁部５３におけるポンプケース２の背面側の部位には、周壁部５３を一部切り欠いた切り欠き部５３ａが設けられている。また、周壁部５３の外周側には略矩形状のフランジ部５４が形成されている。

中間ケース４には、中間ケース４の下側端面４１に開口する円形のモータ収納凹部４２が設けられている。モータ収納凹部４２は、基準ケース５の中央突出部５１および周壁部５３と同軸に形成されている。中間ケース４と基準ケース５を組み立てると、モータ収納凹部４２の開口縁の内側に周壁部５３が内接すると共に、フランジ部５４に下側端面４１が当接して、両ケースの間にモータ室１４が構成される。中間ケース４の背面側には、下側端面４１における切り欠き部５３ａに対向する部位を上向きに切り欠いた切り欠き部４１ａが形成されている。切り欠き部５３ａおよび切り欠き部４１ａにより、ポンプケース２の背面に開口する配線取出し部４３が形成されている。

モータ収納凹部４２の内周面は、モータ収納凹部４２の開口縁から上向きに延びる下側円筒面４２ａと、下側円筒面４２ａの上端縁に接続された円環面４２ｂによって構成されている。円環面４２ｂの中央には、円形開口部４４が形成されている。円形開口部４４は中央突出部５１と同軸に形成された貫通孔であり、その上端は上区画室１３の底面に開口している。円形開口部４４は中央突出部５１と同軸であり、中央突出部５１の上端部分は円形開口部４４内まで延びている。

（モータ）
図３に示すように、ポンプケース２内には、ポンプ装置１の駆動源であるモータ１Ａが配置されている。モータ１Ａは、モータ軸１６と、モータ軸１６を回転可能に支持している固定軸受１７および可動軸受１８と、固定軸受１７が固定されると共に可動軸受１８を軸線方向Ｌに移動可能に保持している基準ケース５と、可動軸受１８を固定軸受１７から離れる側に付勢している付勢部材１９を備えている。本例では、付勢部材１９として圧縮コイルバネを用いている。なお、付勢部材１９として他の弾性部材（例えば、板ばね）を用いることもできる。また、モータ１Ａは、モータ軸１６を回転させるためのロータ７０およびステータ６０と、モータ軸１６の可動軸受１８側の端部に取り付けられた第１回転部材２０Ａと、モータ軸１６の固定軸受１７側の端部に取り付けられた第２回転部材２０Ｂを備えている。

基準ケース５の中央突出部５１には、ポンプ装置１の軸線方向Ｌ（図３、４の上下方向）に延びるモータ軸装着孔５５が形成されている。モータ軸装着孔５５にはモータ軸１６が配置されている。モータ軸１６の上端部分は、モータ軸装着孔５５の先端から上向きに突出し、円形開口部４４を通ってその上部に配置された上区画室１３内まで延びている。一方、モータ軸１６の下端部分は、モータ軸装着孔５５の下端からその下側に配置された下区画室１５内に延びている。

モータ軸装着孔５５の下端には固定軸受１７が配置され、上端には可動軸受１８が配置されている。固定軸受１７および可動軸受１８は、モータ軸１６を軸線方向Ｌに離れた２箇所の位置で回転可能に支持している。固定軸受１７は、同軸に配置した内側筒部１７ａおよび外側筒部１７ｂと、両筒部の間に保持されたボールあるいはころ等の転動体１７ｃを備えている。また、可動軸受１８は、同軸に配置した内側筒部１８ａおよび外側筒部１８ｂと、両筒部の間に保持された転動体１８ｃを備えている。モータ軸１６は、両軸受の内側筒部１７ａ、１８ａに相対回転不能に保持されている。

固定軸受１７は、モータ軸装着孔５５の下端部分に装着されている。モータ軸装着孔５５の内周面には、内側に突出する円環状の度当たり部５６が形成されている。固定軸受１７は、度当たり部５６に外側筒部１７ｂが下側から当接しているため、モータ軸装着孔５５の下端部分に位置決めされている。このような位置決め方法により、モータ軸装着孔５５の内周面との摩擦などによって位置決めする場合と比較して、固定軸受１７を正確に位置決めできる。度当たり部５６は、軸線方向Ｌの長さ（厚さ）が外側筒部１７ｂの軸線方向長さよりも小さい。

度当たり部５６と可動軸受１８との間には、圧縮状態の付勢部材１９（圧縮コイルバネ）が配置されている。付勢部材１９は、その下端が度当たり部５６に当接し、且つ、上端が可動軸受１８の外側筒部１８ｂに下側から当接している。このように、モータ軸装着孔５５の内部には、固定軸受１７の外側筒部１７ｂ、度当たり部５６、付勢部材１９、可動軸受１８の外側筒部１８ｂがこの順に上下方向（すなわち、軸線方向Ｌ）に重なって配置されている。可動軸受１８は、モータ軸装着孔５５内に上下方向に移動可能に装着されている。可動軸受１８の外周面とモータ軸装着孔５５の内周面との間には、可動軸受１８の上下動が可能であって、且つ、モータ軸装着孔５５内において可動軸受１８を径方向にがたつくことのないように位置決めできる程度のクリアランスが設けられている。可動軸受１８は、付勢部材１９によって上向き（すなわち、固定軸受１７から離れる側）に付勢されている。

ここで、本例では、付勢部材１９（圧縮コイルバネ）の寸法を以下のように設定している。まず、付勢部材１９の軸線方向Ｌの長さをＨ１とし、モータ軸装着孔５５の軸線方向Ｌの長さ（本例では、固定軸受１７の下側端面１７ｄから可動軸受１８の上側端面１８ｄまでの寸法とほぼ一致するように設定されている寸法）をＨ２としたとき、Ｈ１≧Ｈ２／２となっている。また、付勢部材１９の外径をＤとしたとき、Ｄ＜Ｈ１となっている。更に、付勢部材１９は、上述したようにその上端が可動軸受１８の外側筒部１８ｂに当接するように構成されており、その外径Ｄは、モータ軸装着孔５５の内周面との間の隙間が小さく、且つ、モータ軸１６の外周面との隙間が大きくなるように設定されている。つまり、付勢部材１９は、圧縮時に大きく座屈しにくく、仮に座屈して変形することがあっても回転するモータ軸１６には接触しにくいように構成されている。

モータ室１４には、ステータ６０およびロータ７０が配置されている。ステータ６０は、モータ室１４の中央に設けられた中央突出部５１の外周側に固定されている。ステータ６０は、駆動コイル６１と、駆動コイル６１を搭載するステータコア６２を備えている。ステータコア６２は、半径方向内側に突出する複数の突極を等角度間隔に備える環状の部材であり、各突極に絶縁部材を介して駆動コイル６１が巻回されている。ステータ６０の駆動コイル６１から引き出される配線（図示省略）は、配線取出し部４３を介して、ポンプケース２の外側に引き出されている。ロータ７０は、ステータ６０の外周側に配置されたロータマグネット７１と、ロータマグネット７１を保持する保持部材７２を備えている。ロータマグネット７１と駆動コイル６１はモータ軸１６を回転駆動するための磁気駆動機構を構成している。

保持部材７２は、下向きに開口する円筒状のマグネット保持部７２ａを備えており、マグネット保持部７２ａの内周面にロータマグネット７１が固定されている。また、保持部材７２は、マグネット保持部７２ａの上端から内周側に延びる円環状の基板保持部７２ｂを備えており、基板保持部７２ｂの下面に基板７３が固定されている。保持部材７２の上部には、基板保持部７２ｂの内周縁から上方に延びる上側筒状部７２ｃおよびその上端から内側に屈曲して延びる円形板部７２ｄが設けられている。円形板部７２ｄの中央には、円形の嵌合孔７２ｅが開口している。保持部材７２は中央突出部５１と同軸に配置されている。ステータ６０は、中央突出部５１における軸線方向Ｌのほぼ中央の位置に固定されており、中央突出部５１内の付勢部材１９と軸線方向Ｌに重なって配置されている。保持部材７２は、ステータ６０と軸線方向Ｌに重なる位置にロータマグネット７１を保持している。

保持部材７２は、モータ軸１６の上端側に取り付けられた第１回転部材２０Ａに固定されている。第１回転部材２０Ａは、モータ軸１６に対して相対回転不能となっている。第１回転部材２０Ａは、その中央に設けられた円筒状のモータ軸装着部２１Ａと、モータ軸装着部２１Ａの外周の下端寄りの位置に設けられた円板部２２Ａと、円板部２２Ａの外周縁に沿って一定高さで上向きに突出する円環状突出部２３Ａと、円板部２２Ａの下面から下向きに円環状に突出する嵌合突部２４Ａを備えている。保持部材７２は、その上端面である円形板部７２ｄの上面が円板部２２Ａの下面に当接するように配置されており、嵌合孔７２ｅの内側に嵌合突部２４Ａが圧入固定されている。これにより、ロータ７０、第１回転部材２０Ａ、およびモータ軸１６が一体回転するようになっている。

第１回転部材２０Ａのモータ軸装着部２１Ａには、可動軸受１８から上方に突出しているモータ軸１６の上部が挿入されている。モータ軸装着部２１Ａの内周面の下端部分には段部２５Ａが形成されている。モータ軸装着部２１Ａの内周面は、段部２５Ａよりも上側の部位が一定の内径の円筒部２６Ａ１であり、段部２５Ａから下側の部位は円筒部２６Ａ１よりも一回り径寸法の大きい大径部２６Ａ２である。段部２５Ａは、軸線方向Ｌに対して垂直な下向きの円環状面であり、その内周縁は円筒部２６Ａ１の下端に接続され、外周縁は大径部２６Ａ２の上端に接続されている。一方、モータ軸１６には、モータ軸装着部２１Ａに挿入される部分の外周面に上端側段部１６ａが形成されている。モータ軸１６の上端部分には、モータ軸１６の中央部分１６ｂよりも一回り径の小さい小径部１６ｃが形成されている。上端側段部１６ａは、軸線方向Ｌに対して垂直な上向きの円環状面であり、その内周縁は小径部１６ｃの外周面の下端に接続され、外周縁はモータ軸１６の中央部分１６ｂの外周面の上端に接続されている。第１回転部材２０Ａの段部２５Ａとモータ軸１６の上端側段部１６ａは軸線方向Ｌに対向しており、両段部が当接することによって第１回転部材２０Ａとモータ軸１６の軸線方向Ｌの相対位置が決まる。つまり、上端側段部１６ａは、第１回転部材２０Ａをモータ軸１６に対して軸線方向Ｌに位置決めするための位置決め部（第１位置決め部）として機能する。

ここで、モータ軸装着部２１Ａの下端部分は円板部２２Ａの内周縁から下向きに突出しており、その下側端面２７Ａは、可動軸受１８の内側筒部１８ａにおける上側端面１８ｄに対向している。上述したように、可動軸受１８は付勢部材１９によって上向きに付勢されているため、上側端面１８ｄが下側端面２７Ａに押し付けられる位置まで可動軸受１８が移動している。可動軸受１８は、付勢部材１９の付勢力により、第１回転部材２０Ａとの当接位置に位置決めされている。

モータ軸１６の下端側には、第２回転部材２０Ｂが取り付けられている。第２回転部材２０Ｂは、モータ軸１６に対して相対回転不能となっている。第２回転部材２０Ｂは、第１回転部材２０Ａと同一形状であり、第１回転部材２０Ａとは上下逆向きに配置されている。以下に、第２回転部材２０Ｂの形状および取り付け状態を図３、４の上下に従って説明する。第２回転部材２０Ｂは、その中央に設けられた円筒状のモータ軸装着部２１Ｂと、モータ軸装着部２１Ｂの外周の上端寄りの位置に設けられた円板部２２Ｂと、円板部２２Ｂの外周縁に沿って一定高さで下向きに突出する円環状突出部２３Ｂを備えている。円板部２２Ｂの上面には、第１回転部材２０Ａの嵌合突部２４Ａと同形状の円環状の突出部が設けられている。

第２回転部材２０Ｂのモータ軸装着部２１Ｂには、固定軸受１７から下方に突出しているモータ軸１６の下部が挿入されている。モータ軸装着部２１Ｂの内周面の上端部分には段部２５Ｂが形成されている。モータ軸装着部２１Ｂの内周面は、段部２５Ｂの下側の部位が一定の内径の円筒部２６Ｂ１であり、段部２５Ｂよりも上側の部位は円筒部２６Ｂ１よりも一回り径寸法の大きい大径部２６Ｂ２である。段部２５Ｂは、軸線方向Ｌに対して垂直な上向きの円環状面であり、その内周縁は円筒部２６Ｂ１の上端に接続され、外周縁は大径部２６Ｂ２の下端に接続されている。一方、モータ軸１６には、モータ軸装着部２１Ｂに挿入される部分の外周面に下端側段部１６ｄが形成されている。モータ軸１６の下端部分には、モータ軸１６の軸線方向の中央部分１６ｂよりも一回り径の小さい小径部１６ｅが形成されている。下端側段部１６ｄは、軸線方向Ｌに対して垂直な下向きの円環状面であり、その内周縁は小径部１６ｅの外周面の上端に接続され、外周縁は中央部分１６ｂの外周面の下端に接続されている。第２回転部材２０Ｂの段部２５Ｂとモータ軸１６の下端側段部１６ｄは軸線方向Ｌに対向しており、両段部が当接することによって第２回転部材２０Ｂとモータ軸１６の軸線方向Ｌの相対位置が決まる。つまり、下端側段部１６ｄは、第２回転部材２０Ｂをモータ軸１６に対して軸線方向Ｌに位置決めするための位置決め部（第２位置決め部）として機能する。

第２回転部材２０Ｂにおけるモータ軸装着部２１Ｂの上端部分は、円板部２２Ｂの内周縁から上向きに突出しており、その上側端面２７Ｂは、固定軸受１７の内側筒部１７ａにおける下側端面１７ｄに当接している。モータ軸１６と固定軸受１７は、モータ軸１６の下端側段部１６ｄが段部２５Ｂに当接し、且つ、固定軸受１７の下側端面１７ｄに上側端面２７Ｂが当接するように位置決めされている。つまり、モータ軸１６の下端側では、基準ケース５に対して度当たり部５６によって位置決めされた固定軸受１７に対して、モータ軸１６および第２回転部材２０Ｂが軸線方向Ｌに位置決めされている。

以上のような構造により、モータ軸１６およびその下端を支持する固定軸受１７は、基準ケース５に対して軸線方向Ｌに位置決めされると共に、モータ軸１６の下端には、下端側段部１６ｄに当接した第２回転部材２０Ｂが位置決めされている。一方、モータ軸１６の上端を支持する可動軸受１８は、付勢部材１９の付勢力により、上端側段部１６ａに当接した第１回転部材２０Ａに押し付けられている。従って、モータ軸１６は、基準ケース５に対して軸線方向Ｌにがたつくことのないように取り付けられ、且つ、第１回転部材２０Ａと第２回転部材２０Ｂが、その軸線方向Ｌの間隔が上端側段部１６ａと下端側段部１６ｄの間隔と一致するような配置で位置決めされている。

（インペラ）
モータ軸１６の上端には、第１回転部材２０Ａの上側に配置された上部インペラ８０Ａと、上部インペラ８０Ａを第１回転部材２０Ａとの間に挟み込んで保持するための固定部材９０Ａが取り付けられている。上部インペラ８０Ａは、円板部８１と、円板部８１の外周側に設けられた羽根車８２を備えている。羽根車８２の外周部分には、上下２段形成された上側凹部８３ａおよび下側凹部８３ｂが周方向に等角度間隔で形成されている。周方向で隣接する上側凹部８３ａの間は半径方向に延びる羽根８４ａとなっており、周方向で隣接する下側凹部８３ｂの間は半径方向に延びる羽根８４ｂとなっている。上下方向で隣接する上側凹部８３ａと下側凹部８３ｂの間は、周方向に延びて各羽根８４ａ、８４ｂの間を上下に区画するリブ８５となっている。上側凹部８３ａと下側凹部８３ｂは同一形状の凹部であり、リブ８５の上側と下側にそれぞれ同数ずつ設けられている。このため、上部インペラ８０Ａは、流体から上側凹部８３ａが受ける力と下側凹部８３ｂが受ける力が同じであり、流体からの力が上部インペラ８０Ａに対して軸線方向Ｌの力として作用することがない形状である。また、円板部８１の中央には貫通孔８６が形成されている。上部インペラ８０Ａを第１回転部材２０Ａの上部に配置するとき、貫通孔８６に第１回転部材２０Ａのモータ軸装着部２１Ａが挿入され、貫通孔８６の内周面にモータ軸装着部２１Ａの外周面が内接する。

固定部材９０Ａは円板状であり、その中央を軸線方向Ｌに延びるネジ孔９１が貫通している。固定部材９０Ａの下面９２には、ネジ孔９１を囲むように一定深さの円形凹部９３が形成されている。固定部材９０Ａの下面９２は、円形凹部９３の形成部位を除き、平坦な面となっている。モータ軸１６の上端には固定部材９０Ａを螺合させるための雄ネジ部９４Ａが形成されている。雄ネジ部９４Ａを固定部材９０Ａのネジ孔９１に螺合させ、固定部材９０Ａを締め込むことにより、第１回転部材２０Ａの外周縁に形成された円環状突出部２３Ａの上端の円環状端面２８Ａと、固定部材９０Ａの下面９２との間に上部インペラ８０Ａの円板部８１が挟み込まれ、モータ軸１６に対して上部インペラ８０Ａが固定される。雄ネジ部９４Ａおよびネジ孔９１には、モータ軸１６が正回転するときに、雄ネジ部９４Ａが固定部材９０Ａに対してネジ締め方向に回転するようなネジ溝が形成されている。

上部インペラ８０Ａを固定部材９０Ａと第１回転部材２０Ａとの間に挟み込んだとき、モータ軸装着部２１Ａの上側端面２９Ａは、固定部材９０Ａの円形凹部９３の底面９３ａに対向している。本例では、上側端面２９Ａと底面９３ａとの間に隙間が形成されるように円形凹部９３の深さが設定されている。従って、第１回転部材２０Ａと上部インペラ８０Ａとの軸線方向Ｌの当接部位は、モータ軸１６から離れた外周部分である円環状突出部２３Ａの円環状端面２８Ａのみとなっており、円環状突出部２３Ａの内周側の部位は、上部インペラ８０Ａから軸線方向Ｌに離間している。一方、固定部材９０Ａは、円形凹部９３を除く下面９２全体が上部インペラ８０Ａとの当接面になっている。

一方、モータ軸１６の下端には、第２回転部材２０Ｂの下側に配置された下部インペラ８０Ｂと、下部インペラ８０Ｂを第２回転部材２０Ｂとの間に挟み込んで保持するための固定部材９０Ｂが取り付けられている。モータ軸１６の下端には、固定部材９０Ｂを螺合するための雄ネジ部９４Ｂが形成されている。ここで、下部インペラ８０Ｂおよび固定部材９０Ｂは、上部インペラ８０Ａおよび固定部材９０Ａとそれぞれ同一構成であって上下を逆にして配置されている。下部インペラ８０Ｂのモータ軸１６の下端への取付構造は、上部インペラ８０Ａのモータ軸１６の上端への取付構造と同一になっているため、説明を省略する。

（ポンプ室）
上ケース３には、上ケース３の下面に開口する凹部３１が設けられている。凹部３１は、その中央部分に設けられた円形底面３１ａと、円形底面３１ａの外周縁から下向きに延びる内側内周面３１ｂと、内側内周面３１ｂの下端縁に接続されたシール面３１ｃと、シール面３１ｃの外周縁から上向きに延びる内側円筒面３１ｄと、内側円筒面３１ｄの上端縁に接続された円環状底面３１ｅと、円環状底面３１ｅの外周縁から下向きに延びる外側円筒面３１ｆを備えている。内側内周面３１ｂ、内側円筒面３１ｄ、外側円筒面３１ｆは同軸に形成されている。凹部３１の外周部分は、内側円筒面３１ｄ、円環状底面３１ｅ、外側円筒面３１ｆによって規定される一定幅の溝形状になっており、溝底面である円環状底面３１ｅの外周部分には半円形断面の円弧溝３２が形成されている。

一方、上ケース３に対向している中間ケース４の上面には、凹部３１に対向する凹部４５が形成されている。凹部４５の底面中央には、モータ室１４に連通する円形開口部４４が開口している。凹部４５は、円形開口部４４の上端縁に接続された円形底面４５ａと、円形底面４５ａの外周縁から上向きに延びる内側内周面４５ｂと、内側内周面４５ｂの下端縁に接続されたシール面４５ｃと、シール面４５ｃの外周縁から上向きに延びる内側円筒面４５ｄと、内側円筒面４５ｄの上端縁に接続された円環状底面４５ｅと、円環状底面４５ｅの外周縁から下向きに延びる外側円筒面４５ｆを備えている。円形開口部４４、内側内周面４５ｂ、内側円筒面４５ｄ、外側円筒面４５ｆは同軸に形成されている。凹部４５の外周部分は、内側円筒面４５ｄ、円環状底面４５ｅ、外側円筒面４５ｆによって規定される一定幅の溝形状になっている。溝底面である円環状底面４５ｅの外周部分には、半円形断面の円弧溝４６が上ケース３側の円弧溝３２と上下対称に形成されている。

図４に示すように、中間ケース４の上面において、円弧溝４６の一端および他端は中間ケース４の前面側に延びており、円弧溝４６の一端および他端が位置する中間ケース４の前面側の部位には、上流入管９および上流出管１０の先端開口に連通する各流路を構成するための流路溝４７ａ、４７ｂが平行に形成されている。また、中間ケース４の上面における凹部４５の外周側には、流路溝４７ａ、４７ｂが形成されている前面側の部分を除いた範囲に、円弧状の嵌合溝４８が形成されている。上ケース３の下面においても同様に、円弧溝３２の一端および他端が位置する上ケース３の前面側の部位に流路溝（図示省略）が平行に形成されると共に、上ケース３における凹部３１の外周側には、円弧状のリブ３３（図３参照）が下向きに突出するように形成されている。上ケース３と中間ケース４を組み立てると、両ケースの外周部分が当接すると共に、リブ３３が嵌合溝４８に嵌合して両部材が位置決めされる。これにより、両ケースの間に上区画室１３が構成されると共に、上流入管９および上流出管１０を通る流路が構成される。

上区画室１３には、モータ軸１６の上端に取り付けた上部インペラ８０Ａが配置されている。凹部３１のシール面３１ｃおよび凹部４５のシール面４５ｃは、上部インペラ８０Ａにおける円板部８１の上下面との間に微小なギャップを隔てて対向しており、この部分にシール部１３ｃが形成されている。固定部材９０Ａおよび第１回転部材２０Ａは、シール部１３ｃとモータ軸１６の間の位置で上部インペラ８０Ａの円板部８１を上下に挟んでいる。上区画室１３において、上述した第１回転部材２０Ａの円環状突出部２３Ａは、モータ軸１６の外周面よりもシール部１３ｃの内周縁に近い位置に配置されている。従って、第１回転部材２０Ａと固定部材９０Ａによる上部インペラ８０Ａの挟み込み位置は、モータ軸の外周面よりもシール部１３ｃの内周縁に近い位置となっている。上区画室１３の外周部分は、シール部１３ｃによって内周側をシールされた円環状のポンプ室１３ａを構成している。ポンプ室１３ａの外周部分には、円弧溝３２、４６が形成された角度範囲に円弧状の渦流室１３ｂが形成されている。上部インペラ８０Ａの羽根車８２はポンプ室１３ａおよび渦流室１３ｂと同軸に配置され、渦流室１３ｂに挿入されている。

上述したように、下区画室１５は、基準ケース５と下ケース６の間に構成され、ポンプケース２の下部において上区画室１３と上下対称に形成されている。すなわち、基準ケース５には、基準ケース５の下面に開口する凹部５７が設けられ、この凹部５７は、中間ケース４の凹部４５を上下反転させた形状に形成されている。また、基準ケース５に対向している下ケース６の上面には、上ケース３の凹部３１の反転形状である凹部６３が凹部５７に対向して形成されている。基準ケース５と下ケース６を組み立てると、両ケースの外周部分が当接すると共に、基準ケース５に形成された嵌合溝５８に、下ケース６に形成されたリブ６４が嵌合して両部材が位置決めされる。これにより、両ケースの間に下区画室１５が構成されると共に、下流入管１１および下流出管１２を通る流路が構成される。

下区画室１５には、モータ軸１６の下端に取り付けた下部インペラ８０Ｂが配置されている。下区画室１５は、上区画室１３と同様に、その外周部分が円環状のポンプ室１５ａを構成しており、ポンプ室１５ａの外周部分には、円弧状の渦流室１５ｂが形成されている。また、ポンプ室１５ａの内周部分には、凹部５７の内周面に設けられたシール面５７ａと、凹部６３の内周面に設けられたシール面６３ａが下部インペラ８０Ｂとの間に微小なギャップを隔てて対向するシール部１５ｃが形成されている。下区画室１５内における下部インペラ８０Ｂの配置は、上区画室１３内における上部インペラ８０Ａの配置と同様になっている。また、下区画室１５において、第２回転部材２０Ｂの円環状突出部２３Ｂは、モータ軸１６の外周面よりもシール部１５ｃの内周縁に近い位置に配置されている。従って、第２回転部材２０Ｂと固定部材９０Ｂによる下部インペラ８０Ｂの挟み込み位置は、モータ軸１６の外周面よりもシール部１５ｃの内周縁に近い位置となっている。

ここで、ポンプ室１３ａは、上流入管９および上流出管１０を通る流路に接続されている。上流入管９とポンプ室１３ａとの接続部は、ポンプ室１３ａへの流体の流入口９ａ（図２（ａ）参照）となっている。また、上流出管１０とポンプ室１３ａとの接続部は、ポンプ室１３ａからの流体の流出口１０ａ（図２（ａ）参照）となっている。同様に、ポンプ室１５ａは、下流入管１１および下流出管１２を通る流路に接続されており、下流入管１１との接続部である流入口１１ａ（図２（ａ）参照）、および、下流出管１２との接続部である流出口１２ａ（図２（ａ）参照）が設けられている。このように、ポンプ室１３ａとポンプ室１５ａは互いに連通しておらず、それぞれ異なる流入管および流出管を通る流路に接続されており、互いに独立した流路に接続されている。上述したように、上流入管９と上流出管１０、ならびに、下流入管１１と下流出管１２の２組の流路は、上下方向すなわち軸線方向Ｌに重なって配置されているため、上下の両ポンプ室１３ａ、１５ａにおける両流入口９ａ、１１ａは軸線方向Ｌに重なって配置されている。また、両流出口１０ａ、１２ａも軸線方向Ｌに重なって配置されている。

ポンプ室１３ａ、１５ａでは、流入口（低圧側）と流出口（高圧側）との間に流体の圧力差によって力が発生する。このため、上記のように、配管との接続部（ポンプ室１３ａにおける流入口９ａと流出口１０ａ、ポンプ室１５ａにおける流入口１１ａと流出口１２ａ）を軸線方向Ｌに重なるように配置したことにより、流体の圧力差による力がポンプ室１３ａ、１５ａにおいて同じ向きに発生する。従って、モータ軸１６の一端と他端に設けられた上部インペラ８０Ａ、下部インペラ８０Ｂに対して同じ向きの力が加わることとなり、この力がモータ軸１６が倒れる方向に働くことがない。よって、流体からの力によって上部インペラ８０Ａおよび下部インペラ８０Ｂが傾くことを防止できる。また、２組のポンプ室１３ａ、１５ａは軸線方向に離れて配置されているため、ポンプ室１３ａに接続する配管（上流入管９、上流出管１０）と、ポンプ室１５ａに接続する配管（下流入管１１、下流出管１２）を軸線方向Ｌに離すことができる。従って、配管同士の干渉を回避できると共に、配管の接続が容易である。

（ポンプ装置の組立方法）
ポンプ装置１を組み立てる際には、基準ケース５のモータ軸装着孔５５に固定軸受１７および可動軸受１８を配置する。固定軸受１７および可動軸受１８の内側筒部１７ａ、１８ａにモータ軸１６を挿入した後、中央突出部５１の外周にステータ６０を固定し、モータ軸１６の上端からロータ７０および第１回転部材２０Ａを取り付けて、ステータ６０の外周側にロータ７０を同軸に位置決めする。その一方で、モータ軸１６の下端からは第２回転部材２０Ｂを取り付ける。基準ケース５の上に中間ケース４を重ねた後、モータ軸１６の上端から第１回転部材２０Ａの上に上部インペラ８０Ａを取り付け、固定部材９０Ａをモータ軸１６の上端の雄ネジ部９４Ａに締め込む。同様に、モータ軸１６の下端から第２回転部材２０Ｂの上に下部インペラ８０Ｂを取り付け、固定部材９０Ｂをモータ軸１６の下端の雄ネジ部９４Ｂに締め込む。そして、上ケース３を中間ケース４の上側に配置すると共に、下ケース６を基準ケース５の下側に配置し、４つのケース部材を貫通部材８によって締め付けて固定する。

これにより、モータ軸１６の両端にインペラ部（上部インペラ８０Ａ、下部インペラ８０Ｂ）が構成され、その中間部にロータ７０が配置されて、これらが一体回転するように構成される。また、このとき、両インペラ部の軸線方向Ｌの間隔が、モータ軸１６に形成した２つの段部（上端側段部１６ａ、下端側段部１６ｄ）間の距離に応じた間隔となる。更に、可動軸受１８と固定軸受１７の間隔が、付勢部材１９の付勢力によって、両インペラ部の間隔に対応する間隔に調整される。これにより、両インペラ部を上区画室１３および下区画室１５内に精度良く位置決めしたポンプ装置１が構成される。

（作用効果）
以上のように、本例のポンプ装置１はモータ１Ａを備えており、このモータ１Ａは、第２回転部材２０Ｂおよび固定軸受１７を介して、モータ軸１６を基準ケース５に対して軸線方向Ｌに位置決めできる。一方、可動軸受１８は、上端側段部１６ａ（第１位置決め部）を介してモータ軸１６に位置決めされている第１回転部材２０Ａに対し、付勢部材１９の付勢力によって押し付けられて位置決めされている。このような構成により、モータ軸１６の軸線方向Ｌのガタつきを低減させることができ、基準ケース５に対するモータ軸１６の位置精度を向上させることができる。

また、本例のモータ１Ａでは、モータ軸１６に位置決め部として段部（上端側段部１６ａ、下端側段部１６ｄ）を形成することにより、軸線方向Ｌに対して垂直な面である両段部に第１、第２回転部材２０Ａ、２０Ｂを当接させて位置決めできる。このような位置決め方法では、第１、第２回転部材２０Ａ、２０Ｂ間の位置精度をモータ軸１６の加工精度程度にすることができるため、両回転部材を精度良く位置決めできる。

更に、本例のモータ１Ａでは、第１回転部材２０Ａと可動軸受１８の内側筒部１８ａを軸線方向Ｌに当接させ、第２回転部材２０Ｂと固定軸受１７の内側筒部１７ａを軸線方向Ｌに当接させている。このように、モータ軸１６と共に回転する部材同士を当接させて位置決めすることにより、モータ軸の回転時に当接している部材同士が回転方向に摺動するのを抑制できる。よって、部材同士の摩擦によるトルクロスを抑制できる。また、モータ軸１６を軸線方向Ｌに位置決めするための当接部の磨耗を抑制できる。よって、磨耗によるモータ軸１６の位置精度の低下を抑制できる。

加えて、本例のモータ１Ａでは、固定軸受１７だけでなく、可動軸受１８についても基準ケース５のモータ軸装着孔５５内に保持されており、同一部材によって両軸受が保持されている。このため、両軸受の同軸度を高めることができ、基準ケース５に対するモータ軸１６の傾き（倒れ）を小さくできる。

また、本例のモータ１Ａでは、付勢部材１９を固定軸受１７と可動軸受１８によって挟まれるスペースに配置したため、両軸受の間のスペースを有効活用できる。また、両軸受間の距離を大きくできるため、各軸受における内側筒部１７ａ、１８ａの内周面とモータ軸１６の外周面とのクリアランスに起因するモータ軸１６の傾き（倒れ）を小さくできる。よって、モータ軸１６が倒れようとする力に抗してモータ軸１６を支持する力を小さくすることができ、軸受に加わる力を小さくすることができる。

更に、本例のモータ１Ａでは、ロータ７０およびステータ６０を第１、第２回転部材２０Ａ、２０Ｂによって軸線方向に挟まれる空間に配置し、付勢部材１９と軸線方向Ｌに重なるように配置している。従って、モータ軸１６および軸受の外周側のスペースを有効活用でき、小型化に有利である。また、ステータ６０は、基準ケース５の中央突出部５１をステータコア６２に圧入することによって中央突出部５１の外周側に固定されると共に、中央突出部５１の外周面に設けられた段部５１ａにステータコア６２の段部６２ａを当接させることによって軸線方向Ｌの位置決めがなされている。このような構成により、ステータ６０の軸線方向Ｌの位置が正確に定まり、ロータ７０およびステータ６０の磁気中心を合わせやすいという利点がある。

そして、本例のポンプ装置１は、上部インペラ８０Ａ、下部インペラ８０Ｂを両端に構成したモータ軸１６を軸線方向Ｌに正確に位置決めできるため、ポンプケース２に対する上部インペラ８０Ａ、下部インペラ８０Ｂの軸線方向Ｌの位置精度を高めることができる。また、各インペラの軸線方向Ｌの位置精度が高まることにより、各インペラのモータ軸１６に対する傾きを少なくすることができる。よって、ポンプ室１３ａにおいて、ポンプ室内周面（シール面３１ｃ、４５ｃ）と上部インペラ８０Ａによって構成されるシール部１３ｃのシール性を高めることができると共に、ポンプ室１５ａにおいても同様に、ポンプ室内周面（シール面５７ａ、６３ａ）と下部インペラ８０Ｂによって構成されるシール部１５ｃのシール性を高めることができる。

また、本例のポンプ装置１は、モータ軸１６の先端に螺合させた固定部材９０Ａ、９０Ｂと第１、第２回転部材２０Ａ、２０Ｂとの間に上部インペラ８０Ａ、下部インペラ８０Ｂを挟み込んで保持しているため、各インペラをガタつきなく取り付けることができる。また、固定軸受１７および可動軸受１８に近い位置に各インペラを配置できるため、各インペラのラジアル方向の位置精度を高めることができる。更に、各インペラを挟み込んでいる部材の一方（第１、第２回転部材２０Ａ、２０Ｂ）は、その外周部分のみインペラに当接するように構成されている。このように、ポンプ室１３ａ、１５ａにおけるモータ軸１６の外周面よりもシール部１３ｃ、１５ｃの内周縁に近い位置において各インペラを挟み込むことにより、シール部１３ｃ、１５ｃに近い位置で各インペラを軸線方向Ｌに位置決めできる。よって、シール部１３ｃ、１５ｃにおける各インペラの位置精度を高めることができると共に、インペラの撓みを抑制できる。また、インペラの傾きを抑制できる。

なお、モータ軸１６よりもシール部１３ｃ、１５ｃに近い位置において各インペラを挟んで位置決めし、挟み込み位置の内周側では各インペラを挟んでいる部材（第１、第２回転部材２０Ａ、２０Ｂあるいは固定部材９０Ａ、９０Ｂ）をインペラから離して配置する構造を上記実施形態とは異なる構成で実現してもよい。例えば、固定部材９０Ａ、９０Ｂにおける各インペラに対向する面の外周部分に上記の円環状突出部２３Ａと同様の凸部を形成して、固定部材９０Ａ、９０Ｂの外周部分のみを各インペラに当接させるように構成してもよい。この場合には、第１、第２回転部材２０Ａ、２０Ｂにおける各インペラに対向する面を平坦面にしてもよいし、上記実施形態と同様に第１、第２回転部材２０Ａ、２０Ｂの側にも円環状突出部を形成しておいてもよい。また、第１、第２回転部材２０Ａ、２０Ｂあるいは固定部材９０Ａ、９０Ｂの側には円環状突出部を形成せず、各インペラの表面あるいは裏面に円環状突出部を形成して、この円環状突出部の端面を第１、第２回転部材２０Ａ、２０Ｂあるいは固定部材９０Ａ、９０Ｂに当接させるように構成してもよい。

更に、本例のポンプ装置１は、第１回転部材２０Ａに上部インペラ８０Ａを貫通して延びるモータ軸装着部２１Ａを形成しているため、第１回転部材２０Ａとモータ軸１６との接触長さ（すなわち、モータ軸装着部２１Ａの軸線方向Ｌの長さ）が長い。このようにすると、第１回転部材２０Ａのモータ軸１６に対する傾きを抑制できるため、上部インペラ８０Ａの軸線方向Ｌに対する傾きをより効果的に抑制できる。また、第２回転部材２０Ｂとモータ軸１６に対する傾きも同様の構成によって抑制できるため、下部インペラ８０Ｂの軸線方向Ｌに対する傾きをより効果的に抑制できる。

なお、本例の構成は、以下のように変更可能である。
（１）本例では、モータ軸１６に位置決め部として段部（上端側段部１６ａ、下端側段部１６ｄ）を形成して、各段部に第１、第２回転部材２０Ａ、２０Ｂを当接させて位置決めしているが、段部ではなくメネジ部をモータ軸１６の両端に形成して、各メネジ部に第１、第２回転部材２０Ａ、２０Ｂをネジ締め固定する構成としてもよい。
（２）可動軸受１８および固定軸受１７として、本例のような転がり軸受ではなく、すべり軸受を用いることができる。例えば、内側筒部の外周面と外側筒部の内周面をすべり面とした軸受を用いることができる。
（３）本例では、モータ軸装着孔５５の内周面に形成した度当たり部５６に固定軸受１７の外側筒部１７ｂを当接させて位置決めしているが、度当たり部５６を形成せず、外側筒部１７ｂをモータ軸装着孔５５の内周面に接着固定してもよい。
（４）本例のポンプ装置１を、ポンプ室１３ａ、１５ａに流体を供給する各流入管（上流入管９、下流入管１１）をポンプ室１３ａ、１５ａに対して軸線方向Ｌに接続した遠心ポンプとしてもよい。

（ポンプ装置の燃料電池への適用例）
図５は、本例のポンプ装置１を用いた燃料電池の起電部および空気供給系を示す説明図である。燃料電池１００は、メタノール水溶液を液体燃料として用い、酸素を含んだ空気を反応用の酸化剤として用いるダイレクトメタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）である。燃料電池１００は、メタノール水溶液（燃料用流体）が供給されるアノード極１０１と、空気（酸素を含む反応用気体）が供給されるカソード極１０２との間に電解質膜１０３を設けた起電用の単セル１０４を複数配列したＤＭＦＣスタック１０５を備えている。また、燃料電池１００は、ＤＭＦＣスタック１０５の各アノード極１０１に燃料を供給するための燃料供給系（図示省略）と、各アノード極１０１から未反応の燃料用流体および反応生成物を排出するための燃料排出系（図示省略）と、各カソード極１０２に空気を供給するための空気供給系１０６と、ＤＭＦＣスタック１０５の各カソード極１０２から反応済みの気体を排出するための排気系１０７を備えている。

空気供給系１０６は、ポンプ装置１と、ポンプ装置１に供給用の空気を取り込む吸気流路１０８と、ポンプ装置１からＤＭＦＣスタック１０５内の各カソード極１０２に空気を送り出す供給流路１０９を備えている。吸気流路１０８は、第１吸気流路１０８Ａおよび第２吸気流路１０８Ｂの２系統の流路を備えている。第１吸気流路１０８Ａは上流入管９に接続されており、第２吸気流路１０８Ｂは下流入管１１に接続されている。また、供給流路１０９は、第１供給流路１０９Ａおよび第２供給流路１０９Ｂの２系統の流路を備えている。第１供給流路１０９Ａは上流出管１０に接続されており、第２供給流路１０９Ｂは下流出管１２に接続されている。

第１吸気流路１０８Ａおよび第２吸気流路１０８Ｂは、吸気口１０８Ｃに接続されている。ポンプ装置１は、吸気口１０８Ｃから流入する空気を第１吸気流路１０８Ａおよび上流入管９を経由してポンプ室１３ａの流入口９ａに吸い込み、流出口１０ａから上流出管１０を経由して第１供給流路１０９Ａへ送り出す。また、第２吸気流路１０８Ｂおよび下流入管１１を経由してポンプ室１５ａの流入口１１ａに空気を吸い込み、流出口１２ａから下流出管１２を経由して第２供給流路１０９Ｂへ送り出す。

第１供給流路１０９Ａおよび第２供給流路１０９Ｂは互いに独立した配管によって構成されている。第１供給流路１０９Ａおよび第２供給流路１０９Ｂの各下流端は、接続すべき単セル１０４の数に応じた数の流路に分岐しており、各分岐流路の先端にＤＭＦＣスタック１０５の単セル１０４が接続されている。各単セル１０４は、第１供給流路１０９Ａあるいは第２供給流路１０９Ｂのいずれか一方からの分岐流路にのみ接続されている。従って、各カソード極１０２には、第１供給流路１０９Ａと第２供給流路１０９Ｂのいずれか一方のみから空気が供給されるようになっている。一方、排気系１０７は、排気口１０７Ａに接続された複数の排気流路１０７Ｂを備えている。排気流路１０７Ｂは単セル１０４の数と同数設けられており、各単セル１０４に排気流路１０７Ｂが接続されている。

ＤＭＦＣスタック１０５への空気供給系１０６および排気系１０７においては、流路を構成している配管が外れるなどして配管からの空気の漏れが発生したり、何らかの原因で配管が詰まるなどのトラブルが発生するおそれがあった。また、各カソード極１０２で反応生成物として水が発生するため、発生した水が各単セル１０４内の空気流路あるいは排気流路１０７Ｂに詰まるおそれもあった。本例では、燃料電池１００の空気供給ポンプとして、互いに連通していない２つのポンプ室１３ａ、１５ａを備えたポンプ装置１を用いており、各ポンプ室からの流出口（流出口１０ａおよび流出口１２ａ）にそれぞれ独立した配管（第１供給流路１０９Ａおよび第２供給流路１０９Ｂ）を接続して、独立した２系統の空気供給路を構成している。そして、各単セル１０４には一方の系統の空気供給路のみを接続すると共に、各単セル１０４からの排気流路１０７Ｂを互いに独立にしている。

このような構成では、一方の空気供給路あるいはこの空気供給路に接続された流路に詰まりや空気の漏れなどの不具合が発生した場合においても、他方の空気供給路に接続された単セル１０４への空気供給に対する影響が少ない。加えて、本例のポンプ装置１は、上記のようにモータ軸１６のガタつきが低減された構成であるため、一方のポンプ室に接続された流路の不具合がもう一方のポンプ室からの流体の送出に及ぼす影響が少ない。従って、不具合のない空気供給路に接続された単セル１０４を稼動させることができ、不具合発生時においても単セル１０４の稼働率を高めることができる。よって、燃料電池１００が完全に停止するリスクを低減できる。

なお、燃料電池１００以外の装置への空気供給ポンプとして用いる場合も同様の作用効果が得られる。例えば、ポンプ室１３ａ、１５ａからの流出口（流出口１０ａおよび流出口１２ａ）にそれぞれ異なる相手側装置への供給流路を接続し、これらの供給流路を互いに独立の流路にした場合には、一方の相手側装置の不具合発生時において、もう一方の相手側装置を稼動させ続けることができる構成が得られる。よって、不具合発生時に流体の供給が完全に停止して装置が完全に機能停止するリスクを低減できる。

１・・・ポンプ装置
１Ａ・・モータ
２・・・ポンプケース
３・・・上ケース
４・・・中間ケース
５・・・基準ケース（基準部材）
６・・・下ケース
７・・・固定孔
８・・・貫通部材
９・・・上流入管
９ａ・・流入口
１０・・上流出管
１０ａ・流出口
１１・・下流入管
１１ａ・流入口
１２・・下流出管
１２ａ・流出口
１３・・上区画室
１３ａ・ポンプ室
１３ｂ・渦流室
１３ｃ・シール部
１４・・モータ室
１５・・下区画室
１５ａ・ポンプ室
１５ｂ・渦流室
１５ｃ・シール部
１６・・モータ軸
１６ａ・上端側段部（第１位置決め部）
１６ｂ・中央部分
１６ｃ・小径部
１６ｄ・下端側段部（第２位置決め部）
１６ｅ・小径部
１７・・固定軸受
１７ａ・内側筒部
１７ｂ・外側筒部
１７ｃ・転動体
１７ｄ・下側端面
１８・・可動軸受
１８ａ・内側筒部
１８ｂ・外側筒部
１８ｃ・転動体
１８ｄ・上側端面
１９・・付勢部材
２０Ａ・第１回転部材
２１Ａ・モータ軸装着部
２２Ａ・円板部
２３Ａ・円環状突出部
２４Ａ・嵌合突部
２５Ａ・段部
２６Ａ１・円筒部
２６Ａ２・大径部
２７Ａ・下側端面
２８Ａ・円環状端面
２９Ａ・上側端面
２０Ｂ・第２回転部材
２１Ｂ・モータ軸装着部
２２Ｂ・円板部
２３Ｂ・円環状突出部
２５Ｂ・段部
２６Ｂ・円環状段面
２６Ｂ１・円筒部
２６Ｂ２・大径部
２７Ｂ・上側端面
３１・・凹部
３１ａ・円形底面
３１ｂ・内側内周面
３１ｃ・シール面
３１ｄ・内側円筒面
３１ｅ・円環状底面
３１ｆ・外側円筒面
３２・・円弧溝
３３・・リブ
４１・・下側端面
４１ａ・切り欠き部
４２・・モータ収納凹部
４２ａ・下側円筒面
４２ｂ・円環面
４３・・配線取出し部
４４・・円形開口部
４５・・凹部
４５ａ・円形底面
４５ｂ・内側内周面
４５ｃ・シール面
４５ｄ・内側円筒面
４５ｅ・円環状底面
４５ｆ・外側円筒面
４６・・円弧溝
４７ａ・流路溝
４７ｂ・流路溝
４８・・嵌合溝
５１・・中央突出部
５１ａ・段部
５２・・モータ室底面
５３・・周壁部
５３ａ・切り欠き部
５４・・フランジ部
５５・・モータ軸装着孔
５６・・度当たり部
５７・・凹部
５７ａ・シール面
５８・・嵌合溝
６０・・ステータ
６１・・駆動コイル
６２・・ステータコア
６２ａ・段部
６３・・凹部
６３ａ・シール面
６４・・リブ
７０・・ロータ
７１・・ロータマグネット
７２・・保持部材
７２ａ・マグネット保持部
７２ｂ・基板保持部
７２ｃ・上側筒状部
７２ｄ・円形板部
７２ｅ・嵌合孔
７３・・基板
８０Ａ・上部インペラ
８０Ｂ・下部インペラ
８１・・円板部
８２・・羽根車
８３ａ・上側凹部
８３ｂ・下側凹部
８４ａ・羽根
８４ｂ・羽根
８５・・リブ
８６・・貫通孔
９０Ａ・固定部材
９０Ｂ・固定部材
９１・・ネジ孔
９２・・下面
９３・・円形凹部
９３ａ・底面
９４Ａ・雄ネジ部
９４Ｂ・雄ネジ部
１００・燃料電池
１０１・アノード極
１０２・カソード極
１０３・電解質膜
１０４・単セル
１０５・ＤＭＦＣスタック
１０６・空気供給系
１０７・排気系
１０７Ａ・排気口
１０７Ｂ・排気流路
１０８・吸気流路
１０８Ａ・第１吸気流路
１０８Ｂ・第２吸気流路
１０８Ｃ・吸気口
１０９Ａ・第１供給流路
１０９Ｂ・第２供給流路
Ｌ・・・軸線方向

Claims (18)

1. モータ軸と、
   当該モータ軸を回転させるためのロータおよびステータと、
   前記モータ軸を回転可能に支持している固定軸受と、
   当該固定軸受が固定されている基準部材と、
   前記モータ軸を前記固定軸受とは異なる位置で回転可能に支持しており前記固定軸受に対して前記モータ軸の軸線方向に相対移動可能な可動軸受と、
   当該可動軸受を前記固定軸受から離れる側に付勢する付勢部材と、
   前記可動軸受における前記固定軸受と逆の側を向いた端面に対向する第１回転部材と、
   前記固定軸受における前記可動軸受と逆の側を向いた端面に対向する第２回転部材とを有し、
   前記第１回転部材および前記第２回転部材は、前記モータ軸に対して相対回転不能に取り付けられており、
   前記モータ軸には、前記第１回転部材に前記可動軸受と同じ側から当接する第１位置決め部、および、前記第２回転部材に前記固定軸受と同じ側から当接する第２位置決め部が設けられ、
   前記固定軸受に前記第２回転部材が当接すると共に、当該第２回転部材に前記第２位置決め部が当接することにより、前記モータ軸が前記基準部材に対して前記軸線方向に位置決めされており、
   前記第１位置決め部に当接する前記第１回転部材に対して、前記付勢部材の付勢力によって前記可動軸受が押し付けられていることを特徴とするモータ。
2. 請求項１において、
   前記第１位置決め部および前記第２位置決め部は、前記モータ軸に形成された段部であることを特徴とするモータ。
3. 請求項１または２において、
   前記固定軸受および前記可動軸受のそれぞれは、同軸に配置された内側筒部および外側筒部を備え、各内側筒部は、前記モータ軸を相対回転不能に保持しており、
   前記付勢部材は、前記可動軸受における前記外側筒部に付勢力を加えており、
   前記第１回転部材には、前記可動軸受における前記内側筒部の前記軸線方向の端面が前記付勢部材の付勢力によって押し付けられ、
   前記第２回転部材は、前記固定軸受における前記内側筒部の前記軸線方向の端面に当接することを特徴とするモータ。
4. 請求項３において、
   前記基準部材には、前記固定軸受の前記外側筒部に当接する度当たり部が設けられていることを特徴とするモータ。
5. 請求項１ないし４のいずれかの項において、
   前記可動軸受は、前記基準部材によって前記軸線方向に移動可能に保持されていることを特徴とするモータ。
6. 請求項１ないし５のいずれかの項において、
   前記付勢部材は、前記軸線方向に離して配置された前記固定軸受と前記可動軸受の間に配置されていることを特徴とするモータ。
7. 請求項６において、
   前記ロータおよび前記ステータは、前記軸線方向に離して配置された前記第１回転部材と前記第２回転部材の間に配置されていることを特徴とするモータ。
8. 請求項７において、
   前記ロータおよび前記ステータは、前記付勢部材と前記軸線方向に重なるように配置されていることを特徴とするモータ。
9. 請求項１ないし８のいずれかの項において、
   前記ステータは、前記基準部材に固定されていることを特徴とするモータ。
10. 請求項１ないし９のいずれかの項に記載のモータと、
    当該モータにおける前記モータ軸と一体回転するインペラと、
    当該インペラを配置するためのポンプ室が設けられたポンプケースとを有し、
    前記基準部材は、前記ポンプケースを構成するケース部材であり、
    前記ポンプ室の外周部には円弧状の渦流室が設けられ、
    前記ポンプ室の内周部には、当該ポンプ室を流れる流体をシールするためのシール部が前記ポンプ室の内周面と前記インペラによって形成されていることを特徴とするポンプ装置。
11. 請求項１０において、
    前記インペラが前記モータ軸の両端に設けられ、
    前記ポンプケースには、各インペラを配置するための２つのポンプ室が前記軸線方向に離間した位置に設けられていることを特徴とするポンプ装置。
12. 請求項１１において、
    前記２つのポンプ室の一方における流体の流入口および流出口と、他方における流体の流入口および流出口が、前記軸線方向に重なる位置に設けられていることを特徴とするポンプ装置。
13. 請求項１１または１２において、
    前記２つのポンプ室の一方における流体の流出口と他方における流体の流出口は、互いに独立した流路に接続されることを特徴とするポンプ装置。
14. 請求項１０ないし１３のいずれかの項において、
    前記モータ軸における前記インペラが設けられる側の端部にはネジ部が形成され、
    当該ネジ部には、前記インペラを前記第１回転部材あるいは前記第２回転部材の前記軸線方向の端面との間に挟み込んで前記インペラを介して前記第１回転部材を前記第１位置決め部に押し付けた状態で保持する、あるいは、前記第２回転部材を前記第２位置決め部に押し付けた状態で保持する固定部材が螺合されていることを特徴とするポンプ装置。
15. 請求項１４において、
    前記ネジ部のネジ締め時の回転方向と、前記モータ軸の正回転時の回転方向とが一致していることを特徴とするポンプ装置。
16. 請求項１４または１５において、
    前記第１回転部材あるいは前記第２回転部材と前記固定部材は、前記インペラを前記モータ軸の外周面よりも前記シール部の内周縁に近い位置で前記軸線方向に挟み込んで保持していることを特徴とするポンプ装置。
17. 請求項１４ないし１６のいずれかの項において、
    前記第１回転部材あるいは前記第２回転部材、および、前記固定部材の少なくとも一方は、前記インペラと前記軸線方向に当接している部位よりも内周側に位置する部位が、前記インペラから前記軸線方向に離間していることを特徴とするポンプ装置。
18. 請求項１０ないし１７のいずれかの項において、
    前記ポンプケースは、
    前記基準部材を含み、前記軸線方向に積層されている複数のケース部材と、
    当該複数のケース部材を前記軸線方向に貫通する貫通部材とを備え、
    各ケース部材における前記貫通部材による貫通箇所は、隣接して積層されている他のケース部材に当接しており、
    当該貫通部材により、前記複数のケース部材が前記軸線方向に締め付けられて相互に位置決めされていることを特徴とするポンプ装置。
    

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