(57)【要約】【課題】ポンプ機構から発生する高い熱量がハウジングを介して電動機及び回転軸に伝達することを抑える冷却機構をハウジングに備えた電動ポンプを提供する。【解決手段】電動ポンプ１００は、ポンプ機構１０１ａと、電動機回転シャフト２２を介してポンプ機構１０１ａを駆動する電動機１０２ａとを備える。ポンプ機構１０１ａを収容するポンプハウジング２と電動機１０２ａを収容する電動機ハウジング２１とは、熱伝達可能に配置される。さらに、電動機１０２ａを囲むようにして電動機ハウジング２１の周壁２１ａ内に電動機回転シャフト２２の軸方向に亘って設けられ且つ電動ポンプ１００の冷却水回路の一部を構成する冷却管１０３が形成され、冷却管１０３は、ポンプハウジング２近傍において、他よりも冷却促進するように構成されている。【選択図】図１
2014193021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動ポンプにおいて、
吸入した流体を圧送するポンプ機構と、
回転軸を介して前記ポンプ機構を駆動する電動機と
を備え、
前記ポンプ機構を収容するポンプハウジングと前記電動機を収容する電動機ハウジングとは、熱伝達可能に配置され、
前記電動機を囲むようにして前記電動機ハウジングの壁部内に前記回転軸方向に亘って設けられ且つ冷却水回路の一部を構成する冷却手段が形成され、
前記冷却手段は、前記ポンプハウジング近傍において、他よりも冷却促進するように構成されている電動ポンプ。
【請求項２】
前記冷却手段は、前記電動機の周囲に沿って螺旋状に延在する請求項１に記載の電動ポンプ。
【請求項３】
前記冷却手段は、前記ポンプハウジングに近い側が前記ポンプハウジングに遠い側よりも螺旋のピッチが狭くなる請求項２に記載の電動ポンプ。
【請求項４】
前記冷却手段は、前記電動機の周囲を囲むように延在する筒状の形状を有する請求項１に記載の電動ポンプ。
【請求項５】
前記冷却手段は、前記電動機の周囲を囲み且つ前記回転軸方向に沿って延在する二重管の間に形成される請求項４に記載の電動ポンプ。
【請求項６】
前記冷却手段は、前記電動機ハウジングとの接触面に溝部又は畝部を有し、
前記溝部又は前記畝部は、前記ポンプハウジングに近い側が前記ポンプハウジングに遠い側よりも密度が高くなる請求項４または５に記載の電動ポンプ。
【請求項７】
前記冷却手段は、前記電動機ハウジングとの接触面に凹部又は突部を有し、
前記凹部又は前記突部は、前記ポンプハウジングに近い側が前記ポンプハウジングに遠い側よりも密度が高くなる請求項４〜６のいずれか一項に記載の電動ポンプ。
【請求項８】
前記冷却手段は、低イオン溶出性の金属材料によって形成され、
前記金属材料によって形成される前記冷却手段は、前記電動機ハウジングに鋳込まれて配置される請求項１〜７のいずれか一項に記載の電動ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動ポンプ（電動圧縮機を含む）は、流体を圧送するポンプ機構と、ポンプ機構を駆動する電動機とを有している。電動機は、回転軸と共に回転するロータ（回転子）と、ロータの周りを囲むように配置されたステータ（固定子）とを備えている。ロータには永久磁石が配置され、ステータには巻線が配置されている。ステータの巻線に三相交流電流が流されると、巻線は回転磁界を形成し、この回転磁界と永久磁石とが作用し合うことによって、ロータが回転駆動される。このとき、電流が流れるステータの巻線が発熱するが、この発熱がロータを介して伝達して回転軸が過度に昇温すると、回転軸の軸受の耐久性を低下させる。このため、電動機におけるロータ及びステータを収容するハウジング内に冷却水を流通させ、ステータの巻線から発生する熱を冷却水に吸熱させる構造が取られるものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、モータフレーム（ハウジング）の内部に水冷パイプを設けた密閉型電動機が記載されている。この電動機では、アルミニウムからなるモータフレーム内に、ステンレス鋼製のパイプが鋳込まれている。そして、パイプは、ロータ及びステータを囲むモータフレームの壁部内で、ステータの周りを囲むように周方向に延在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２３４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電動ポンプでは、ポンプ機構のハウジングと電動機のハウジングとは、隣接して、又は、ギヤ機構を間に挟んで隣り合って配置される。なお、ギヤ機構は、電動機の回転軸の回転駆動力を分配等してポンプ機構に伝達する。そして、ポンプ機構では、流体を圧送する際に高い熱量を発生するが、この高い熱量が各ハウジングを介して電動機及び回転軸に伝達し、これらを過度に昇温すると、回転軸の軸受の耐久性が低下するという問題が発生する。
【０００６】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、ポンプ機構から発生する高い熱量がハウジングを介して電動機及び回転軸に伝達することを抑える冷却機構をハウジングに備えた電動ポンプ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】
上記の課題を解決するために、この発明に係る電動ポンプは、吸入した流体を圧送するポンプ機構と、回転軸を介してポンプ機構を駆動する電動機とを備え、ポンプ機構を収容するポンプハウジングと電動機を収容する電動機ハウジングとは、熱伝達可能に配置され、電動機を囲むようにして電動機ハウジングの壁部内に回転軸方向に亘って設けられ且つ冷却水回路の一部を構成する冷却手段が形成され、冷却手段は、ポンプハウジング近傍において、他よりも冷却促進するように構成されている。
【０００８】
冷却手段は、電動機の周囲に沿って螺旋状に延在してもよい。さらに、冷却手段は、ポンプハウジングに近い側がポンプハウジングに遠い側よりも螺旋のピッチが狭くなってもよい。
又は、冷却手段は、電動機の周囲を囲むように延在する筒状の形状を有してもよい。さらに、冷却手段は、電動機の周囲を囲み且つ回転軸方向に沿って延在する二重管の間に形成されてもよい。
冷却手段は、電動機ハウジングとの接触面に溝部又は畝部を有し、溝部又は畝部は、ポンプハウジングに近い側がポンプハウジングに遠い側よりも密度が高くなってもよい。
冷却手段は、電動機ハウジングとの接触面に凹部又は突部を有し、凹部又は突部は、ポンプハウジングに近い側がポンプハウジングに遠い側よりも密度が高くなってもよい。
冷却手段は、低イオン溶出性の金属材料によって形成され、金属材料によって形成される冷却手段は、電動機ハウジングに鋳込まれて配置されてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る電動ポンプによれば、ポンプ機構から発生する高い熱量がハウジングを介して電動機及び回転軸に伝達することを抑えるための冷却機構をハウジングに備えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電動ポンプの構成を示す模式的な断面側面図である。
【図２】図１の電動ポンプの冷却用螺旋パイプの斜視図である。
【図３】図２の冷却用螺旋パイプの変形例を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る電動ポンプの構成を示す模式的な断面側面図である。
【図５】図４の電動ポンプの冷却用二重管を径方向に二分割したものの一方を示す斜視図である。
【図６】図５の冷却用二重管の変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
まず、この発明の実施の形態１に係る電動ポンプ１００の構成を説明する。なお、以下の実施の形態において、電動ポンプ１００として、気体又は液体からなる流体として空気を圧送するルーツ式のポンプ機構を備える電動ポンプを使用した場合の例について説明する。
【００１２】
図１を参照すると、電動ポンプ１００は、一対のルーツ式ロータ１ａ及び１ｂを含むポンプ機構１０１ａを備えるポンプ機構部１０１と、ロータ１ａ及び１ｂを回転駆動する電動機１０２ａを備える電動機部１０２とによって構成されている。
ポンプ機構部１０１は、一対のロータ１ａ及び１ｂを収容するロータ室２ａを内部に有する有底筒状のポンプハウジング２と、ポンプハウジング２の両端部に接合される２つのエンドプレート３及び４とを備えている。さらに、ポンプ機構部１０１は、エンドプレート４におけるポンプハウジング２と反対側に接合され且つ複数のギヤ１２を内部に含むギヤハウジング１１を備えている。ギヤハウジング１１におけるエンドプレート４と反対側には、内部に電動機１０２ａを含む電動機ハウジング２１が取り付け、固定されている。なお、電動機部１０２は、電動機ハウジング２１を備えている。そして、ポンプハウジング２、エンドプレート３及び４、ギヤハウジング１１、並びに電動機ハウジング２１は、アルミニウム合金等の金属から形成されている。
【００１３】
ポンプハウジング２において、ロータ室２ａは、ギヤハウジング１１側に向かって開口し、このロータ室２ａの開口は、エンドプレート４によって塞がれている。エンドプレート４によって塞がれたロータ室２ａ内では、一方のロータ１ａに対して、他方のロータ１ｂが紙面上で奥行き方向側に並べて配置されている。２つのロータ１ａ及び１ｂはいずれも、回転中心軸から放射状に突出する３つの突出部をもつ三葉式のロータであり、互いに同形状をしている。そして、２つのロータ１ａ及び１ｂは互いに、一方のロータの突出部同士の間に他方のロータの１つの突出部がはまり込むようにして係合している。さらに、２つのロータ１ａ及び１ｂは、それぞれの回転中心軸を、ポンプハウジング２におけるエンドプレート４に対向する端壁２ｂからエンドプレート４に向かう方向に沿わせるようにして、端壁２ｂからエンドプレート４にわたって延在している。
【００１４】
ここで、２つのロータ１ａ及び１ｂが並ぶ方向である紙面上の奥行き方向に対して垂直であり且つ紙面上で下方から上方に向かう方向を上方と呼び、２つのロータ１ａ及び１ｂが並ぶ方向に対して垂直であり且つ紙面上で上方から下方に向かう方向を下方と呼ぶ。
【００１５】
ポンプハウジング２における２つのロータ１ａ及び１ｂの周囲を囲む周壁２ｃの下部２ｃ１には、２つのロータ１ａ及び１ｂが噛み合う部分に対向する中央位置に、ポンプハウジング２の外部をロータ室２ａに連通する吸入ポート２ｄが形成されている。さらに、周壁２ｃの上部２ｃ２には、２つのロータ１ａ及び１ｂが噛み合う部分に対向する中央位置に、ロータ室２ａをポンプハウジング２の外部に連通する吐出ポート２ｅが形成されている。
【００１６】
また、ロータ１ａには、その回転中心軸を通ってロータ１ａを貫通する主回転シャフト５が挿入されている。主回転シャフト５は、ロータ１ａと一体回転可能であるように嵌合している。主回転シャフト５は、一方の端部５ａをポンプハウジング２の端壁２ｂに形成された貫通穴２ｂ１内に挿入させ、他方の端部５ｂにエンドプレート４を貫通させてギヤハウジング１１の内部に延在させている。さらに、主回転シャフト５の端部５ｂには、電動機ハウジング２１を貫通してギヤハウジング１１内に延びる電動機１０２ａの電動機回転シャフト２２が、ギヤ１２を介して主回転シャフト５と軸心を同一にして連結されている。一体となった主回転シャフト５及び電動機回転シャフト２２は、端壁２ｂの貫通穴２ｂ１に設けられて主回転シャフト５を支持する軸受６、エンドプレート４に設けられて主回転シャフト５を支持する軸受７、及び電動機ハウジング２１内に固定して設けられて電動機回転シャフト２２を支持する軸受８によって、回転自在に支持されている。ここで、電動機回転シャフト２２は、回転軸を構成している。
【００１７】
電動機ハウジング２１内において、電動機回転シャフト２２の外周面上には、内部に永久磁石を含む回転子２３が一体に回転するように取り付けられている。さらに、電動機ハウジング２１の内表面には、回転子２３を外周方向に沿って囲むようにして円筒状の固定子２４が取り付け、固定されている。固定子２４は、回転子２３の外周を囲むようにして周方向に延在する巻線を含んでいる。そして、固定子２４の巻線に交流電力が印加されると、巻線が発生する回転磁界の作用によって回転子２３が電動機回転シャフト２２と共に回転する。ここで、回転子２３、固定子２４及び電動機回転シャフト２２は、電動機１０２ａを構成している。
【００１８】
また、紙面上で奥行き側に位置するロータ１ｂには、このロータ１ｂを軸方向に沿って貫通する図示しない従回転シャフトが挿入されている。従回転シャフトは、主回転シャフト５と平行に延在してロータ１ｂに一体に回転するように嵌合している。さらに、従回転シャフトは、ポンプハウジング２の端壁２ｂからエンドプレート４を貫通してギヤハウジング１１内に延び、端壁２ｂ及びエンドプレート４内に設けられた図示しない軸受によって回転自在に支持されている。そして、従回転シャフトは、ギヤハウジング１１内において、複数のギヤ１２を介して、主回転シャフト５とギヤ係合している。よって、電動機１０２ａによって電動機回転シャフト２２と共に主回転シャフト５が回転駆動されると、主回転シャフト５の回転がギヤ１２を介して従回転シャフトに伝達され、従回転シャフトが主回転シャフト５と反対方向に同一の回転速度で従動回転する。これにより、２つのロータ１ａ及び１ｂは互いに逆方向に同一の回転速度で回転する。
【００１９】
２つのロータ１ａ及び１ｂが互いに逆方向に回転することによって、吸入ポート２ｄからロータ室２ａ内に空気が吸入され、吸入された空気は、ポンプハウジング２の周壁２ｃとロータ１ａ及び１ｂの２つの突出部とによって囲まれて形成されるポンプ空間に閉じ込められる。ポンプ空間内の空気はそれぞれ、ロータ１ａ及び１ｂの突出部と共に周壁２ｃの周方向に沿って移動して、吐出ポート２ｅの近傍で合流し、それにより昇圧されて吐出ポート２ｅから吐出される。
ここで、ロータ１ａ及び１ｂ、主回転シャフト５並びに従回転シャフトは、ポンプ機構１０１ａを構成している。
【００２０】
また、電動機ハウジング２１において、回転子２３及び固定子２４の外周を囲む筒状の周壁２１ａの内部には、周壁２１ａの周方向に沿って螺旋状に延びる冷却管１０３が埋め込まれている。冷却管１０３内には、電動機ハウジング２１を冷却するために、冷却水等の冷却用流体（以下の実施の形態では、冷却水とする）が流通するようになっている。そして、冷却管１０３は、電動機ハウジング２１における周壁２１ａに隣接して位置し且つギヤハウジング１１が取り付けられる端壁２１ｂから、周壁２１ａに隣接して位置し且つ端壁２１ｂに対向する端壁２１ｃにわたるようにして、延在している。さらに、冷却管１０３は、端壁２１ｂ側で流入管部１０５を周壁２１ａから外部に突出させ、端壁２１ｃ側で流出管部１０６を周壁２１ａから外部に突出させている。流入管部１０５及び流出管部１０６は、電動ポンプ１００外部の図示しない冷却水回路に連通しており、冷却管１０３は、冷却水回路と共に循環回路を形成している。そして、流入管部１０５には、冷却水回路で外部に放熱を行うことで冷却された冷却水がポンプによって圧送され、流出管部１０６から流出した冷却水は冷却水回路に戻されて再び冷却される。つまり、冷却管１０３は、電動ポンプ１００を冷却する冷却水回路の一部を構成している。また、冷却管１０３は、冷却手段を構成している。
【００２１】
なお、冷却管１０３は、強度及び剛性があり且つイオン溶出率が低い低導電率で電気的な絶縁性を有する材料から形成され、例えば、ステンレス鋼から形成される。そして、冷却管１０３は、電動機ハウジング２１をアルミニウム鋳造する際に、螺旋状に加工済みの状態で電動機ハウジング２１内に鋳込まれることによって、電動機ハウジング２１と密に接触し且つ一体となって、電動機ハウジング２１内に設けられることができる。
【００２２】
図２をあわせて参照すると、冷却管１０３における流入管部１０５及び流出管部１０６の間の螺旋部１０４では、電動機回転シャフト２２の軸方向における回転子２３の中央付近に位置し且つ電動機回転シャフト２２に垂直な平面内にある境界Ａを境に、軸方向の螺旋ピッチが変わっている。つまり、境界Ａよりもポンプハウジング２側の第一螺旋部１０４ａのピッチｐ１が、境界Ａよりも端壁２１ｃ側の第二螺旋部１０４ｂのピッチｐ２よりも狭くなっている。なお、冷却管１０３では、第一螺旋部１０４ａにおける螺旋のピッチｐ１は実質的に等ピッチであり、第二螺旋部１０４ｂにおける螺旋のピッチｐ２は実質的に等ピッチとなっている。さらに、冷却管１０３では、第一螺旋部１０４ａの管径が、第二螺旋部１０４ｂの管径よりも小さくなっている。そして、第一螺旋部１０４ａによって形成される流路の密度は、第二螺旋部１０４ｂによって形成される流路の密度よりも高くなっている。即ち、ポンプハウジング２に近い側の第一螺旋部１０４ａがポンプハウジング２に遠い側の第二螺旋部１０４ｂよりも、単位体積当たりの電動機ハウジング２１に対する表面積（接触面積）を増大させている。
【００２３】
次に、この発明の実施の形態１に係る電動ポンプ１００の動作を説明する。
図１を参照すると、電動ポンプ１００において、電動機１０２ａは、固定子２４に交流電力が印加されると、電動機回転シャフト２２と共に主回転シャフト５を回転駆動させ、この回転駆動力がギヤハウジング１１内のギヤ１２を介して図示しない従回転シャフトを回転駆動させる。これに伴い、ポンプ機構１０１ａでは、ロータ１ａ及び１ｂが互いに反対方向に回転駆動される。
【００２４】
ロータ１ａ及び１ｂが回転することによって、吸入側となるロータ室２ａ内における吸入ポート２ｄ付近に負圧が発生し、吸入ポート２ｄを介して、ポンプハウジング２の外部からロータ室２ａ内に空気が吸入される。吸入された空気は、ロータ１ａ及び１ｂそれぞれの２つの突出部とポンプハウジング２の周壁２ｃ及び端壁２ｂとエンドプレート４とで囲まれるポンプ空間内に閉じ込められる。ロータ１ａ及び１ｂにおけるポンプ空間内に閉じ込められた空気はそれぞれ、ロータ１ａ及び１ｂによって周壁２ｃの周方向に沿って吐出ポート２ｅに向かって運ばれた後、吐出ポート２ｅの近傍でポンプ空間から開放されて合流し、さらに逆方向に回転することで互いに接近するロータ１ａ及び１ｂの突出部の間で圧縮され、吐出ポート２ｅから圧送される。
空気は、圧縮を受ける際にその温度を上昇させ、それにより、ロータ１ａ及び１ｂ、ポンプハウジング２、エンドプレート４、並びに主回転シャフト５の温度を上昇させる。
【００２５】
また、交流電力が印加されて電動機１０２ａが稼動すると、図示しない冷却水回路のポンプによって、冷却後の冷却水が冷却管１０３の流入管部１０５に圧送される。
なお、電力が印加された固定子２４は発熱し、発生した熱は、電動機ハウジング２１、並びに回転子２３及び電動機回転シャフト２２の温度を上昇させる。
流入管部１０５に流入した冷却水は冷却管１０３の螺旋部１０４を流通したのち、流出管部１０６から流出するが、冷却水は、螺旋部１０４を流通する過程で電動機ハウジング２１から吸熱する。これにより、固定子２４が発生する熱が電動機ハウジング２１を介して冷却水に吸熱され、電動機１０２ａの各要素の温度上昇が抑制される。
【００２６】
そして、冷却管１０３の螺旋部１０４では、第一螺旋部１０４ａにおける螺旋のピッチが第二螺旋部１０４ｂよりも狭く、第一螺旋部１０４ａによって形成される流路の密度が第二螺旋部１０４ｂによって形成される流路の密度より高くなっている。このため、単位体積当たりの電動機ハウジング２１に対する第一螺旋部１０４ａの表面積は、第二螺旋部１０４ｂよりも大きくなっている。よって、電動機ハウジング２１の周壁２１ａにおける第一螺旋部１０４ａが埋め込まれた部位では、第二螺旋部１０４ｂが埋め込まれた部位よりも冷却水による吸熱能力が高くなっている。
【００２７】
さらに、第一螺旋部１０４ａの管径が第二螺旋部１０４ｂの管径よりも小さくなっているため、第一螺旋部１０４ａにおける冷却水の流速は、第二螺旋部１０４ｂよりも高くなっている。このため、周壁２１ａおける第一螺旋部１０４ａが埋め込まれた部位では、第二螺旋部１０４ｂが埋め込まれた部位よりも冷却水による吸熱能力が高くなっている。
またさらに、第一螺旋部１０４ａに流入管部１０５が設けられており、第一螺旋部１０４ａには第二螺旋部１０４ｂよりも低温の冷却水が流通するため、周壁２１ａおける第一螺旋部１０４ａが埋め込まれた部位における冷却水による吸熱能力が、第二螺旋部１０４ｂが埋め込まれた部位よりも高くなっている。
【００２８】
上述のような高い冷却能力を有する第一螺旋部１０４ａを流通する冷却水は、固定子２４が発生する熱を吸熱するだけでなく、ポンプ機構１０１ａで圧縮された空気から発生する熱がポンプハウジング２、エンドプレート４、ギヤハウジング１１などを介して電動機ハウジング２１に伝達しても、この熱を吸熱することができる。これにより、電動機ハウジング２１、固定子２４、回転子２３及び電動機回転シャフト２２が、それぞれにおいて全体にわたりほぼ均等な所望の温度となるように冷却される。例えば、ポンプ機構１０１ａでの圧送後の空気は約１８０℃〜１９０℃になるが、電動機ハウジング２１では全体にわたり、約１２０℃〜１３０℃でほぼ均等に維持される。なお、上述のように電動機回転シャフト２２の温度上昇が抑えられることによって、主回転シャフト５の温度上昇も抑えられる。
【００２９】
また、冷却管１０３は、アルミニウムとは異なり、冷却水へのイオン溶出率が低いステンレス鋼等の材料から形成されているため、電動ポンプ１００が燃料電池システムに使用されて冷却管１０３用の冷却水と燃料電池用の冷却水とが兼用される場合でも、溶出イオンを含まない冷却水は燃料電池の高電圧部等に悪影響を与えない。
【００３０】
このように、この発明の実施の形態１に係る電動ポンプ１００は、吸入した空気を圧送するポンプ機構１０１ａと、回転子２３を含む電動機回転シャフト２２を介してポンプ機構１０１ａを駆動する電動機１０２ａとを備える。ポンプ機構１０１ａを収容するポンプハウジング２と電動機１０２ａを収容する電動機ハウジング２１とは、熱伝達可能に配置される。さらに、電動機１０２ａを囲むようにして電動機ハウジング２１の壁部（周壁２１ａ）内に電動機回転シャフト２２の軸方向に亘って設けられ且つ電動ポンプ１００の冷却水回路の一部を構成する冷却管１０３が形成され、冷却管１０３は、ポンプハウジング２近傍において、他よりも冷却促進するように構成されている。
【００３１】
このとき、電動機１０２ａを囲むようにして電動機ハウジング２１の周壁２１ａ内に配置される冷却管１０３は、内部を流通する冷却水と電動機ハウジング２１とを熱交換させることによって、電動機ハウジング２１と共に電動機１０２ａを冷却し、これにより、電動機１０２ａの固定子２４、回転子２３及び電動機回転シャフト２２等の温度上昇も抑えることができる。さらに、冷却管１０３は、ポンプハウジング２近傍において他よりも冷却水による電動機ハウジング２１に対する吸熱能力を向上させている。従って、ポンプ機構１０１ａから電動機ハウジング２１に熱が伝達してもこの熱は冷却水によって効果的に吸熱されることができる。よって、電動機１０２ａ全体において昇温が抑制される。
【００３２】
また、電動ポンプ１００において、冷却管１０３は、低イオン溶出性の金属材料によって形成され、このような金属材料によって形成される冷却管１０３は、電動機ハウジング２１に鋳込まれて配置される。冷却管１０３が電動機ハウジング２１に鋳込まれることによって、冷却管１０３の電動機ハウジング２１の周壁２１ａ内への埋め込みが容易になり、冷却管１０３の周辺での電動機ハウジング２１の鋳巣の発生が抑えられて電動機ハウジング２１の気密性が向上する。また、ステンレスのような電動機ハウジング２１よりも強度が高い材料で製造した冷却管１０３を電動機ハウジング２１に鋳込むことによって、電動機ハウジング２１の剛性が向上する。また、電動ポンプ１００が燃料電池システムの空気ポンプとして使用される場合に、冷却管１０３を流通する冷却水として燃料電池用の冷却水が用いられても、冷却管１０３から冷却水へのイオン溶出を抑えることができ、燃料電池システムへの悪影響を防ぐことができる。
【００３３】
また、電動ポンプ１００において、冷却管１０３は、固定子２４の周囲に沿って螺旋状に延在し、さらに、ポンプハウジング２に近い側がポンプハウジング２に遠い側よりも螺旋のピッチが狭くなっている。これにより、冷却管１０３を、ポンプハウジング２に近い側がポンプハウジング２に遠い側よりも、単位体積当たりの電動機ハウジング２１に対する表面積を増加させる構成とすることが容易になる。さらに、冷却管１０３の電動機ハウジング２１への鋳込みが容易になる。
また、電動ポンプ１００において、螺旋状の冷却管１０３は、ポンプ機構１０１ａに近い側で管断面（管径）が小さくなっている。このとき、冷却管１０３では、ポンプ機構１０１ａに近い側で冷却水の流速が増加するため、ポンプ機構１０１ａに近い側での冷却水による電動機ハウジング２１の冷却能力が向上する。
【００３４】
また、実施の形態１の電動ポンプ１００では、冷却管１０３は、境界Ａを境として異なる２種類の一定ピッチｐ１及びｐ２で延在する螺旋形状を有していたが、図３に示すように、境界Ａからポンプ機構１０１ａ側の部位（第一螺旋部１０４ａ）において、ポンプ機構１０１ａに近づくに従い螺旋のピッチが次第に狭くなる形状（ピッチ：ｐ１ａ＜ｐ１ｂ＜ｐ１ｃ＜ｐ１ｄ）を有していてもよい。又は、冷却管１０３は、電動機ハウジング２１の端壁２１ｃからポンプ機構１０１ａに向かうに従い螺旋のピッチが次第に狭くなる形状を有していてもよい。
【００３５】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る電動ポンプ２００は、実施の形態１の電動ポンプ１００における電動機１０２ａの周囲に沿って螺旋状に延在する冷却管１０３を、電動機１０２ａを内側に含む二重管による構造としたものである。
なお、以下の実施の形態において、前出した図における参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
図４を参照すると、電動ポンプ２００は、冷却管２０３を除き、実施の形態１の電動ポンプ１００と同様の構成を有している。
図５をあわせて参照すると、冷却管２０３は、電動機１０２ａつまり固定子２４の外周を囲むようにして電動機ハウジング２１の周壁２１ａ内に埋め込まれた円筒状の内側管２０３ａと、内側管２０３ａの外周を囲むようにし且つ内側管２０３ａから間隔をあけて電動機ハウジング２１の周壁２１ａ内に埋め込まれた円筒状の外側管２０３ｂとを有している。さらに、冷却管２０３は、内側管２０３ａ及び外側管２０３ｂの一方の端部に一体に設けられてこの端部における内側管２０３ａ及び外側管２０３ｂの間隙を閉鎖する第一端壁部分２０３ｃを有している。さらにまた、冷却管２０３は、内側管２０３ａ及び外側管２０３ｂの他方の端部に一体に設けられてこの端部における内側管２０３ａ及び外側管２０３ｂの間隙を閉鎖する第二端壁部分２０３ｄを有している。
【００３７】
よって、冷却管２０３は、内側管２０３ａ及び外側管２０３ｂによる二重管構造であり、二重管の間に、内側管２０３ａ、外側管２０３ｂ、第一端壁部分２０３ｃ及び第二端壁部分２０３ｄによって囲まれる、閉鎖された円筒状の空間を冷却水流路２０３ｅとして有している。
さらに、冷却管２０３は、電動機ハウジング２１の端壁２１ｂ側、つまり第一端壁部分２０３ｃ側で外側管２０３ｂから延びる流入管部２０４と、端壁２１ｃ側、つまり第二端壁部分２０３ｄ側で外側管２０３ｂから延びる流出管部２０５とを有している。流入管部２０４及び流出管部２０５はそれぞれ、その内部を冷却水流路２０３ｅと連通させ、電動機ハウジング２１の周壁２１ａから外部に突出している。
【００３８】
また、冷却管２０３の内側管２０３ａにおいて、電動機回転シャフト２２の軸方向における回転子２３の中央付近に位置し且つ電動機回転シャフト２２に垂直な平面内にある境界Ａからポンプハウジング２側の部位には、周方向に沿って延在する複数の環状溝２０６が一定の間隔をあけて形成されている。同様に、冷却管２０３の外側管２０３ｂにおいて、境界Ａからポンプハウジング２側の部位には、周方向に沿って延在する複数の環状溝２０７が一定の間隔をあけて形成されている。よって、冷却管２０３の内側管２０３ａ及び外側管２０３ｂはそれぞれ、環状溝２０６及び２０７が形成された部位２０３ａ１及び２０３ｂ１と、環状溝２０６及び２０７が形成されていない部位２０３ａ２及び２０３ｂ２とに区画される。そして、単位体積当たりの電動機ハウジング２１に対する部位２０３ａ１及び２０３ｂ１の表面積はそれぞれ、部位２０３ａ２及び２０３ｂ２よりも大きくなっている。よって、冷却管２０３の部位２０３ａ１及び２０３ｂ１では、部位２０３ａ２及び２０３ｂ２よりも、電動機ハウジング２１の周壁２１ａに対する冷却水による吸熱能力が高くなっている。
【００３９】
なお、冷却管２０３は、電動機ハウジング２１内に鋳込むことによって、電動機ハウジング２１と密に接触し且つ一体となって、電動機ハウジング２１内に設けられることができる。
また、この発明の実施の形態２に係る電動ポンプ２００のその他の構成及び動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
そして、実施の形態２における電動ポンプ２００によれば、上記実施の形態１の電動ポンプ１００と同様な効果が得られる。
【００４０】
また、電動ポンプ２００において、電動機１０２ａの周囲を囲むように延在する筒状の形状をした冷却管２０３によって、筒状の冷却水流路２０３ｅが形成され、この冷却水流路２０３ｅは、電動機１０２ａの周囲を囲み且つ電動機回転シャフト２２の軸方向に沿って延在する二重管の間に形成される。このとき、二重管である冷却管２０３の内側面及び外側面の全体が電動機ハウジング２１に接触し、表面積を大きくとることができるため、冷却管２０３内の冷却水による電動機ハウジング２１の冷却能力が高くなる。さらに、冷却管２０３における電動機ハウジング２１との接触面には、ポンプハウジング２に近い側がポンプハウジング２に遠い側よりも密度が高くなった環状溝２０６及び２０７が形成されており、ポンプハウジング２に近い側がポンプハウジング２に遠い側よりも冷却管２０３の表面積が増加している。これにより、ポンプハウジング２に近い側における冷却管２０３内の冷却水による電動機ハウジング２１の冷却能力が向上する。
【００４１】
また、実施の形態２の電動ポンプ２００の冷却管２０３において、環状溝２０６及び２０７はそれぞれ、電動機回転シャフト２２の軸方向に等間隔で配置されていたが、これに限定されるものでなく、ポンプ機構１０１ａに向かうに従って間隔が狭くなるように設けられてもよい。
また、実施の形態２の電動ポンプ２００の冷却管２０３において、環状溝２０６及び２０７はそれぞれ、内側管２０３ａ及び外側管２０３ｂの一部分にのみ設けられていたが、これに限定されるものでなく、全体に設けられてもよい。この場合、環状溝２０６及び２０７は、ポンプハウジング２に近い側がポンプハウジング２に遠い側よりも冷却管２０３の表面積が増加していればどのようなものでもよく、例えば、ポンプハウジング２側で互いの間隔を狭くするように配置されてもよく、ポンプハウジング２に向かうに従って間隔が狭くなるように配置されてもよい。
【００４２】
また、実施の形態２の電動ポンプ２００の冷却管２０３において、内側管２０３ａ及び外側管２０３ｂにそれぞれ環状溝２０６及び２０７が形成されていたが、これに限定されるものでなく、環状の畝が形成されてもよい。さらに、環状溝及び環状畝は、周方向に連続せずに途切れていてもよく、又は、冷却管２０３の周方向でなく軸方向に延在してもよい。
また、実施の形態２の電動ポンプ２００の冷却管２０３において、内側管２０３ａ及び外側管２０３ｂにそれぞれ環状溝２０６及び２０７が形成されていたが、図６に示すように内側管２０３ａの部位２０３ａ１及び外側管２０３ｂの部位２０３ｂ１にそれぞれ、複数の凹部２０８及び２０９が形成されていてもよい。図６の冷却管２０３では、複数の凹部２０８及び２０９が等間隔に配置されている。しかしながら、凹部２０８及び２０９は、ポンプハウジング２に向かうに従って間隔が狭くなるように配置されてもよい。
【００４３】
また、図６の冷却管２０３において、凹部２０８及び２０９は、内側管２０３ａ及び外側管２０３ｂの一部分でなく、全体に設けられてもよい。この場合、凹部２０８及び２０９はポンプハウジング２に近い側がポンプハウジング２に遠い側よりも冷却管２０３の表面積が増加していればどのようなものでもよく、例えば、ポンプハウジング２側で互いの間隔を狭くするように配置されてもよく、ポンプハウジング２に向かうに従って間隔が狭くなるように配置されてもよい。
また、図６の冷却管２０３において、内側管２０３ａ及び外側管２０３ｂにそれぞれ凹部２０８及び２０９が形成されていたが、突部が形成されてもよい。なお、図６に記載の凹部２０８及び２０９、並びに上記突部は、図５に記載の環状溝２０６及び２０７、並びに上記環状畝と組み合わせて設けられてもよい。
さらに、溝、畝、凹部、突部等を、実施の形態１の電動ポンプ１００の冷却管１０３の管壁に形成して、冷却管１０３の表面積を変化させてもよい。
【００４４】
また、実施の形態１及び２の電動ポンプ１００及び２００の電動機ハウジング２１において、流入管部１０５及び２０４はポンプ機構１０１ａ側に配置され、流出管部１０６及び２０５は、ポンプ機構１０１ａと反対側に配置されていたが、逆であってもよい。又は、流入管部１０５及び２０４、並びに、流出管部１０６及び２０５は、電動機ハウジング２１の軸方向中央付近に配置されてもよい。
また、実施の形態１及び２において、空気圧送用のルーツ式の電動ポンプ１００及び２００が記載されていたが、これに限定されるものでなく、流体を圧縮する圧縮機構と電動機とを備え且つ圧縮機構が発生する熱が電動機に伝達し得る構成を有するものであればいかなるものにも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
２  ポンプハウジング、２１  電動機ハウジング、２１ａ  周壁（電動機ハウジングの壁部）、２２  電動機回転シャフト（回転軸）、２３  回転子、２４  固定子、１００，２００  電動ポンプ、１０１  ポンプ機構部、１０１ａ  ポンプ機構、１０２  電動機部、１０２ａ  電動機、１０３，２０３  冷却管（冷却手段）、２０６，２０７  環状溝（溝部）、２０８，２０９  凹部。
【図１】
2014193021.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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