(57)【要約】【課題】インペラからの回転軸の突出を許容しながら、吐出流量を増加させることができる遠心ポンプ装置を提供する。【解決手段】遠心ポンプ装置は、モータ４の回転軸１１が嵌挿されて該回転軸１１と一体回転可能とされたインペラ５をポンプ室１４で回転させることで、流入口１５から回転軸１１の基端側周りの流入部１６を介してポンプ室１４に液体を吸入するとともに、ポンプ室１４の周壁に形成された吐出口から液体を吐出する。ポンプ室１４は、インペラ５から突出する回転軸１１の先端部を収容可能な凹設部３ａを有する。インペラ５は、回転軸１１が嵌挿されるボス部５ａと、該ボス部５ａから径方向に延出した周方向に複数の羽根５ｂと、凹設部３ａを略閉塞すべく凹設部３ａに対向してボス部５ａから径方向に鍔状に延出した鍔状部５ｃとを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転軸が嵌挿されて該回転軸と一体回転可能とされたインペラをポンプ室で回転させることで、流入口から前記回転軸の基端側周りの流入部を介して前記ポンプ室に液体を吸入するとともに、前記ポンプ室の周壁に形成された吐出口から液体を吐出する遠心ポンプ装置において、
前記ポンプ室は、前記インペラから突出する前記回転軸の先端部を収容可能な凹設部を有するものであって、
前記インペラは、前記回転軸が嵌挿されるボス部と、該ボス部から径方向に延出した周方向に複数の羽根と、前記凹設部を略閉塞すべく前記凹設部に対向して前記ボス部から径方向に鍔状に延出した鍔状部とを有することを特徴とする遠心ポンプ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の遠心ポンプ装置において、
前記鍔状部は、前記回転軸の軸方向から見て前記凹設部の内径と略同じ大きさに形成されたことを特徴とする遠心ポンプ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の遠心ポンプ装置において、
前記鍔状部は、その基端側から先端側に向かうほど前記流入部からの距離が遠くなる湾曲部又は傾斜部を有することを特徴とする遠心ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両ヘッドランプにウォッシャ液を吐出するヘッドランプクリーナ用の遠心ポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両としては、車両ヘッドランプにウォッシャ液を吐出するヘッドランプクリーナ用等の遠心ポンプ装置を備えたものがある。このような遠心ポンプ装置は、モータの回転軸がボス部に嵌挿されて該回転軸と一体回転可能とされたインペラをポンプ室で回転させることで、（タンクに連通された）流入口から回転軸の基端側周りの流入部を介してポンプ室の前記ボス部周りに液体（ウォッシャ液）を吸入するとともに、その液体を高圧とし、ポンプ室の周壁に形成され（ノズルに連通され）た吐出口から液体を吐出する構成となっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭５８−１２８５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ポンプ室としては、インペラの中央のボス部（回転軸が嵌挿されるＤカット形状等の嵌挿孔）から突出する回転軸の先端部を収容可能な凹設部を有するものがある。このような凹設部を有するものでは、インペラから回転軸の先端部が突出することが許容され、例えば、モータの駆動時と非駆動時とでポンプ室及びインペラに対して回転軸がその軸線方向に相対移動するものでも、回転軸とボス部との軸方向の嵌挿代を常に確保することができる。詳しくは、例えば、非駆動時に回転軸が基端側にあり、駆動時には回転軸が先端側に僅かに移動するモータ（例えば一般的な直流モータ）を用いた場合、凹設部が無いものでは、インペラからの回転軸の突出が許容されないため、非駆動時の（基端側にある状態の）回転軸とボス部との軸方向の嵌挿代が確保できない虞があるが、凹設部が有るものでは、これを回避して嵌挿代を常に容易に十分確保することができる。尚、前記嵌挿代の確保は、インペラと回転軸との正常な一体回転の維持や、耐久性の向上等に寄与する。
【０００４】
しかしながら、このような遠心ポンプ装置では、駆動時に、凹設部内の圧力が低くなるとともに、流入部内とポンプ室内の周壁側（吐出口が形成される径方向外側）との圧力差が小さくなり（図３（ｂ）の解析結果参照）、凹設部が無いものに比べて吐出流量が低下してしまうという問題があることがわかった。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、インペラからの回転軸の突出を許容しながら、吐出流量を増加させることができる遠心ポンプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、モータの回転軸が嵌挿されて該回転軸と一体回転可能とされたインペラをポンプ室で回転させることで、流入口から前記回転軸の基端側周りの流入部を介して前記ポンプ室に液体を吸入するとともに、前記ポンプ室の周壁に形成された吐出口から液体を吐出する遠心ポンプ装置において、前記ポンプ室は、前記インペラから突出する前記回転軸の先端部を収容可能な凹設部を有するものであって、前記インペラは、前記回転軸が嵌挿されるボス部と、該ボス部から径方向に延出した周方向に複数の羽根と、前記凹設部を略閉塞すべく前記凹設部に対向して前記ボス部から径方向に鍔状に延出した鍔状部とを有する。
【０００７】
同構成によれば、ポンプ室は、インペラのボス部から突出する回転軸の先端部を収容可能な凹設部を有するものであるため、インペラから回転軸の先端部が突出することを許容する。これにより、例えば、モータの駆動時と非駆動時とでポンプ室及びインペラに対して回転軸がその軸線方向に相対移動するものでも、回転軸とボス部との軸方向の嵌挿代を常に容易に確保することができる。
【０００８】
しかも、インペラは、凹設部を略閉塞すべく凹設部に対向してボス部から径方向に鍔状に延出した鍔状部を有するため、鍔状部が無いもの（図３（ｂ）の解析結果参照）に比べて、流入部内とポンプ室内の周壁側（吐出口が形成される径方向外側）との圧力差が大きくなり（図３（ａ）の解析結果参照）、吐出流量を増加させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の遠心ポンプ装置において、前記鍔状部は、前記回転軸の軸方向から見て前記凹設部の内径と略同じ大きさに形成された。
同構成によれば、鍔状部は、回転軸の軸方向から見て凹設部の内径と略同じ大きさに形成されるため、必要最小限の大きさとなり、鍔状部による回転損失を抑えることができる。即ち、鍔状部を、凹設部の内径より大幅に大きく形成すると、鍔状部による回転損失が大きくなってしまうが、これを回避することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の遠心ポンプ装置において、前記鍔状部は、その基端側から先端側に向かうほど前記流入部からの距離が遠くなる湾曲部又は傾斜部を有する。
【００１１】
同構成によれば、鍔状部は、その基端側から先端側に向かうほど前記流入部からの距離が遠くなる湾曲部又は傾斜部を有するため、流入部から回転軸の軸方向に沿って流入した液体をスムーズに効率良く径方向外側、即ち吐出口が形成されたポンプ室の周壁側に流すことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、インペラからの回転軸の突出を許容しながら、吐出流量を増加させることができる遠心ポンプ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を車両ヘッドランプにウォッシャ液を吐出するヘッドランプクリーナ用の遠心ポンプ装置に具体化した一実施の形態を図１〜３に従って説明する。図１に示すように、遠心ポンプ装置は、略筒状のケース１と、ケース１の一方側（図１中、右側）の開口部を閉塞するコネクタカバー２と、ケース１の他方側（図１中、左側）の開口部を閉塞するポンプ室カバー３とを備え、更に、それらの内部に収容されるモータ４とインペラ５とを備える。
【００１４】
ケース１は、その一方側（図１中、右側）にコネクタカバー２と共にモータ４を収容するためのモータ収容部６を形成すべく、その中央に径方向内側に延びるモータ仕切り部１ａを有し、該モータ仕切り部１ａの内縁には環状の軸受７とシールゴム８とが保持されている。そして、モータ収容部６におけるケース１の内周面にはモータ４のステータマグネット９が保持され、該ステータマグネット９の内側には、モータ４のロータ１０が設けられている。ロータ１０は、回転軸１１に巻線１２が巻装されたロータコア１３及び図示しないコンミテータが固定されたものであって、その回転軸１１が前記軸受７とコネクタカバー２に保持された図示しない軸受とで回転可能に支持されている。この回転軸１１は、前記軸受７及びシールゴム８を貫通し、その先端部（図１中、左側端部）は前記ポンプ室カバー３近傍まで延びるように長さが設定されている。尚、コネクタカバー２には、外部電源に接続された図示しない外部コネクタを嵌着可能なコネクタ部２ａが形成されるとともに、前記外部電源からの電流をコンミテータに供給するための図示しない給電用ブラシが保持されている。
【００１５】
又、ケース１は、その他方側（図１中、左側）にポンプ室カバー３と共にポンプ室１４を形成すべく、その中央のポンプ室カバー３寄りに径方向内側に延びるポンプ室仕切り部１ｂを有する。このポンプ室仕切り部１ｂの内径は、前記回転軸１１の外径より大きく形成されている。
【００１６】
又、ケース１において、前記モータ仕切り部１ａと前記ポンプ室仕切り部１ｂ間の周方向の一部（図１中、上部）には、径方向外側及び径方向内側に略筒状に延びて径方向内外を連通するインレット１ｃが形成されている。尚、前記モータ仕切り部１ａの一部分及び前記ポンプ室仕切り部１ｂの一部分は、インレット１ｃの一部分を構成する共用部分とされている。又、本実施の形態では、インレット１ｃの径方向内側端部が流入口１５を構成し、該流入口１５より径方向内側の回転軸１１周りのスペースがポンプ室１４に繋がる流入部１６を構成している。
【００１７】
又、ケース１において、ポンプ室１４と対応した位置の周方向の一部（図１中、下側）には、径方向外側に略筒状に延びて径方向内外を連通するアウトレット１ｄが形成されている。尚、本実施の形態では、図２に示すように、アウトレット１ｄの貫通方向から見た内部形状は円形（図２中、円形の半分のみ図示）に形成されている。又、本実施の形態では、アウトレット１ｄの径方向内側端部が前記ポンプ室１４の周壁に形成された吐出口１７を構成している。
【００１８】
又、ポンプ室１４の一部を構成するポンプ室カバー３は、図１に示すように、インペラ５から突出する回転軸１１の先端部を収容可能な凹設部３ａを有する。
詳しくは、インペラ５は、図１及び図２に示すように、回転軸１１が嵌挿されるボス部５ａと、該ボス部５ａから径方向に延出した周方向に複数の羽根５ｂとを有する。ボス部５ａと回転軸１１の先端側は、互いに、例えば、周方向に係合可能なＤカット形状（図示略）に形成され、インペラ５はボス部５ａに嵌挿された回転軸１１と一体回転可能且つ軸方向（嵌挿方向）に移動可能とされている。そして、ポンプ室カバー３には、インペラ５のボス部５ａから突出した状態の回転軸１１の先端部を収容可能な凹設部３ａが形成されている。この凹設部３ａは、回転軸１１の軸方向から見た内径が回転軸１１の外径より大きく形成されている。尚、本実施の形態の羽根５ｂは、軸方向から見て径方向外側が回転方向後方に湾曲した形状とされている。
【００１９】
そして、インペラ５は、図１、図２、及び図３（ａ）に示すように、前記凹設部３ａを略閉塞すべく凹設部３ａに対向してボス部５ａの凹設部３ａ側端部から径方向に鍔状に延出した鍔状部５ｃを有する。詳しくは、本実施の形態の鍔状部５ｃは、周方向に隣り合う羽根５ｂ間において該羽根５ｂ同士を連結するように形成されている。又、本実施の形態の鍔状部５ｃは、回転軸１１の軸方向から見て凹設部３ａの内径と略同じ大きさであって、若干だけ大きく形成されている。又、本実施の形態の鍔状部５ｃは、その基端側（径方向内側）から先端側（径方向外側）に向かうほど前記流入部１６からの距離が遠くなる湾曲部５ｄを有する。言い換えれば、ボス部５ａから鍔状部５ｃに向けて径方向外方にいくに従い鍔状部５ｃの肉厚が漸次小さくなるよう流入部１６側に湾曲面を有した湾曲部５ｄを有している。
【００２０】
上記のように構成された遠心ポンプ装置は、そのインレット１ｃが不図示のグロメットを介してウォッシャタンク側壁に形成された開口に挿通固定されて連通し、アウトレット１ｄが噴射用ノズルと連通したパイプに連結される。そして、モータ４の駆動によって回転軸１１と共にインペラ５がポンプ室１４で回転されることで、インレット１ｃの流入口１５から流入部１６を介してポンプ室１４に液体としてのウォッシャ液が吸入されるとともに、羽根５ｂによって圧力が高められたウォッシャ液がポンプ室１４の吐出口１７から吐出され、更に噴射用ノズルからヘッドライトにウォッシャ液が吐出（噴射）される。
【００２１】
次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）ポンプ室１４は、インペラ５のボス部５ａから突出する回転軸１１の先端部を収容可能な凹設部３ａを有するものであるため、インペラ５から回転軸１１の先端部が突出することが許容される。これにより、例えば、モータ４の駆動時と非駆動時とでポンプ室１４及びインペラ５に対して回転軸１１がその軸線方向に相対移動する（駆動時に巻線１２が巻装されたロータコア１３がステータマグネット９により軸線方向に吸引されることにより軸線方向に相対移動する）ものでも、回転軸１１とボス部５ａとの（Ｄカット形状の）軸方向の嵌挿代を常に容易に確保することができる。詳しくは、例えば、非駆動時に回転軸１１が基端側（図１中、右側）にあり、駆動時には回転軸１１が先端側（図１中、左側）に僅かに移動するようなモータ４を用いた場合、凹設部３ａが無いものでは、インペラ５からの回転軸１１の突出が許容されないため、非駆動時の（基端側にある状態の）回転軸１１とボス部５ａとの軸方向の嵌挿代が確保できない虞があるが、凹設部３ａが有るものでは、これを回避して嵌挿代を常に容易に十分確保することができる。尚、前記嵌挿代の確保は、インペラ５と回転軸１１との正常な一体回転の維持や、耐久性の向上等に寄与する。
【００２２】
しかも、インペラ５は、凹設部３ａを略閉塞すべく凹設部３ａに対向してボス部５ａから径方向に鍔状に延出した鍔状部５ｃを有するため、鍔状部５ｃが無いもの（図３（ｂ）の解析結果参照）に比べて、流入部１６内とポンプ室１４内の周壁側（吐出口１７が形成される径方向外側）との圧力差が大きくなり（図３（ａ）の解析結果参照）、吐出流量を増加させることができる。詳しくは、図３（ａ）に示す解析結果は、本実施の形態におけるポンプ室１４内及び流入部１６内の圧力分布を示し、図３（ｂ）に示す解析結果は、鍔状部５ｃが形成されていないものにおけるポンプ室１４内及び流入部１６内の圧力分布を示す。図３（ａ）（ｂ）において、範囲Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、その順で圧力が高くなる範囲を示している（即ち各範囲の圧力はＡ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ＜Ｅ）。図３（ａ）（ｂ）に示すように、鍔状部５ｃが無いもの（図３（ｂ）参照）では、流入部１６内とポンプ室１４内の周壁側（吐出口１７が形成される径方向外側）との圧力差がＥ−Ｄであるのに対して、本実施の形態（図３（ａ）参照）では、流入部１６内とポンプ室１４内の周壁側（吐出口１７が形成される径方向外側）との圧力差がＥ−Ｃであり大きいことが分かる。よって、吐出流量を増加させることができる。
【００２３】
（２）鍔状部５ｃは、回転軸１１の軸方向から見て凹設部３ａの内径と略同じ大きさに形成されるため、必要最小限の大きさとなり、鍔状部５ｃによる回転損失を抑えることができる。即ち、鍔状部５ｃを、凹設部３ａの内径より大幅に大きく形成すると、鍔状部５ｃによる回転損失が大きくなってしまうが、これを回避することができる。
【００２４】
（３）鍔状部５ｃは、その基端側（径方向内側）から先端側（径方向外側）に向かうほど流入部１６からの距離が遠くなる湾曲部５ｄを有するため、流入部１６から回転軸１１の軸方向に沿って流入した液体（ウォッシャ液）をスムーズに効率良く径方向外側、即ち吐出口１７が形成されたポンプ室１４の周壁側に流すことができる。
【００２５】
（４）鍔状部５ｃは、周方向に隣り合う羽根５ｂ間において該羽根５ｂ同士を連結するように形成されるため、自身と羽根５ｂの剛性を互いに高めることができる。
（５）鍔状部５ｃは、回転軸１１の軸方向から見て凹設部３ａの内径より若干でも大きく形成されるため、流入部１６内とポンプ室１４内の周壁側（吐出口１７が形成される径方向外側）との圧力差が、凹設部３ａが形成されないものと同等に（大きく）なり、吐出流量を増加させることができる。
【００２６】
上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、鍔状部５ｃは、回転軸１１の軸方向から見て凹設部３ａの内径と略同じ大きさに形成されるとしたが、前記圧力差を大きくできれば、大きさ（径）を変更してもよい。例えば、凹設部３ａの内径と完全に同じ大きさとしてもよいし、若干だけ小さい大きさにしてもよい。
【００２７】
・上記実施の形態では、鍔状部５ｃは、その基端側（径方向内側）から先端側（径方向外側）に向かうほど流入部１６からの距離が遠くなる湾曲部５ｄを有するとしたが、これに限定されず、基端側（径方向内側）から先端側（径方向外側）に向かうほど流入部１６からの距離が遠くなる傾斜部を有するように変更してもよい。又、湾曲部５ｄや傾斜部を有さない形状（例えば、軸方向厚さが一定の板状等）に変更してもよい。
【００２８】
・上記実施の形態では、鍔状部５ｃは、周方向に隣り合う羽根５ｂ間において該羽根５ｂ同士を連結するように形成されるとしたが、これに限定されず、例えば、羽根５ｂ間に形成されず、該羽根５ｂより凹設部３ａ側において単独で円盤状に形成されたものとしてもよい。
【００２９】
・上記実施の形態では、車両ヘッドランプにウォッシャ液を吐出するヘッドランプクリーナ用の遠心ポンプ装置に具体化したが、これに限定されず、車両ウィンドウガラスにウォッシャ液を吐出するための遠心ポンプ装置に具体化してもよい。
【００３０】
・上記実施の形態では、非駆動時に回転軸１１が基端側（図１中、右側）にあり、駆動時には回転軸１１が先端側（図１中、左側）に僅かに移動するようなモータ４を用いたが、モータ４を非駆動時に回転軸１１が先端側（ポンプ室カバー３側）にあり、駆動時には回転軸１１が基端側（コネクタカバー２側）に僅かに移動するようにすることが好ましい。すなわち、駆動時に回転軸１１が先端側（ポンプ室カバー３側）にあるとインペラ５が回転軸１１のＤカット形状端の段面（Ｄカット形状と円形状との境界部に出きる段面）によってポンプ室カバー３側に押し付けられる虞があり、その場合には回転損失となる。しかし、駆動時に回転軸１１が基端側（コネクタカバー２側）にあるのでインペラ５はポンプ室カバー３側に押し付けられることなく損失の少ない回転となる。しかも、非駆動時に回転軸１１がインペラ５を貫通して凹設部３ａ内に突出して許容可能であるので、駆動時に回転軸１１が基端側（コネクタカバー２側）に移動しても回転軸１１とボス部５ａとの軸方向の嵌挿代を確保することができる。
【００３１】
上記各実施の形態から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
（イ）請求項１乃至３のいずれか１項に記載の遠心ポンプ装置において、前記鍔状部は、周方向に隣り合う前記羽根間において該羽根同士を連結するように形成されたことを特徴とする遠心ポンプ装置。
【００３２】
同構成によれば、鍔状部は、周方向に隣り合う羽根間において該羽根同士を連結するように形成されるため、自身と羽根の剛性を互いに高めることができる。
（ロ）請求項１に記載の遠心ポンプ装置において、前記鍔状部は、前記回転軸の軸方向から見て前記凹設部の内径より大きく形成されたことを特徴とする遠心ポンプ装置。
【００３３】
同構成によれば、鍔状部は、回転軸の軸方向から見て凹設部の内径より若干でも大きく形成されるため、流入部内とポンプ室内の周壁側（吐出口が形成される径方向外側）との圧力差が、凹設部が形成されないものと同等に（大きく）なり、吐出流量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施の形態における遠心ポンプ装置の一部断面図。
【図２】本実施の形態におけるポンプ室周辺の一部断面斜視図。
【図３】（ａ）本実施の形態における圧力の解析結果を説明するための説明図。（ｂ）鍔状部がないものにおける圧力の解析結果を説明するための説明図。
【符号の説明】
【００３５】
３ａ…凹設部、４…モータ、５…インペラ、５ａ…ボス部、５ｂ…羽根、５ｃ…鍔状部、５ｄ…湾曲部、１１…回転軸、１４…ポンプ室、１５…流入口、１６…流入部、１７…吐出口。
【図１】
2010038043.tif 000003
【図２】
2010038043.tif 000004
【図３】
2010038043.tif 000005