(57)【要約】【課題】  外部雰囲気の状態に影響を受け難くし、駆動コイルの制御部から発生する熱を効率よく除去することができ、簡易な構成で小型化が可能なポンプ装置を提供する。【解決手段】  内部空間を有するハウジング１０と、内部空間を、流体が動通可能な流体室３０と制御室４０とに隔てる隔壁２０と、流体室３０内に配置された、磁石３１を有するロータ３２と、制御室４０内に配置された、磁界を発生させてロータ３２を回転駆動する駆動コイル４１およびこの駆動コイル４１を制御する制御部４２とを備え、制御部４２は、隔壁２０に直接的に、または熱伝導部材７０を介して間接的に接触するように配置されている。【選択図】  図２
2006257912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を有するハウジングと、
前記内部空間を、流体が動通可能な流体室と制御室とに隔てる隔壁と、
前記流体室内に配置されて磁石を有するロータと、
前記制御室内に配置されて磁界を発生させて前記ロータを回転駆動する駆動コイルおよびこの駆動コイルを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記隔壁に対して直接的に、または熱伝導部材を介して間接的に接触するように配置されているポンプ装置。
【請求項２】
前記制御部は基板上に実装され、この基板の前記制御部が実装されている面と反対側の面が前記隔壁に対して前記熱伝導部材を介して間接的に接触するよう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】
前記隔壁は、非磁性ステンレス鋼により構成している請求項１または２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、流体を循環させるポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体を循環させるポンプ装置として電動式ポンプがある。このような電動式ポンプは、パワートランジスタ等の電子部品からなる制御部を有している。電動式ポンプにおいて、制御部によるポンプの駆動制御が頻繁に行われたり、駆動時間が長くなったりすると、制御部からの発熱量が大きくなる。従って、電動式ポンプにおいては、熱によるトラブルを未然に防止するために、制御部を冷却する必要が生じる。
【０００３】
このような制御部を冷却するための構成を備えた電動式ポンプとして、以下に説明するような空冷式ウォーターポンプや、水冷式ウォーターポンプがあった（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
特許文献１の図１に示されている空冷式ウォーターポンプは、発熱源である電子部品の表面を、ポンプのハウジングに内部から接触させ、これによってポンプが置かれた外部の雰囲気（空気）中に熱を放射している。また、前記ハウジングには、熱の放射効率を高めるため、表面処理が施されている。
【０００５】
また、特許文献１の図２に示されている水冷式ウォーターポンプは、電子部品の表面と密接するように水冷ジャケットを設け、ポンプが圧送する水を迂回させてこの水冷ジャケットを通すことにより、電子部品から発生する熱を水に吸収させて冷却を行っている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１２３９９６号公報（第１図、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１の図１に示される空冷式ウォーターポンプは、熱を外部雰囲気に放射することで冷却を行う方式であるため、外気温等によって熱の放射量が変動し易いという問題がある。空冷式ウォーターポンプを、特に自動車のエンジンのウォーターポンプとして使用する場合、例えば、夏期の日中などではエンジンルーム内の温度は非常に高くなるため、ウォーターポンプの冷却効率は悪くなる。このため、空冷式ウォーターポンプを使用する場合は、一定以上の冷却効率を維持するべく、特別な放熱部材を取付ける等の対策が必要であった。
【０００８】
また、特許文献１の図２に示される水冷式ウォーターポンプは、発熱源である電子部品を冷却するための水冷ジャケットと、それに付随する配管を別途設ける必要がある。ところが、このような配管類を設けると、ポンプの構造が複雑化あるいは大型化するという問題が発生する。そして、このようなポンプの複雑化・大型化は、点検やメンテナンス等の負担を増大させることにもなる。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外部雰囲気の状態による影響を受け難くし、駆動コイルの制御部から発生する熱を効率よく除去することができ、簡易な構成で小型の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】
【００１０】
本発明に係るポンプ装置の特徴構成は、内部空間を有するハウジングと、前記内部空間を、流体が動通可能な流体室と制御室とに隔てる隔壁と、前記流体室内に配置されて磁石を有するロータと、前記制御室内に配置されて磁界を発生させて前記ロータを回転駆動する駆動コイルおよびこの駆動コイルを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記隔壁に対して直接的に、または熱伝導部材を介して間接的に接触するように配置されている点にある。
【００１１】
本構成のポンプ装置では、駆動コイルを制御する制御部が、流体室と制御室とを隔てる隔壁に直接的に、または熱伝導部材を介して間接的に接触するように配置されているので、制御部で発生した熱は、前記隔壁を介して流体室内を流動する流体に伝達される。すなわち、流体との熱交換によって制御部の冷却が行われる。このような冷媒（冷却水）との熱交換方式のポンプ装置は、従来の空冷式ポンプ装置と比較して冷却効率が高いことに加えて、外部雰囲気の状態に影響され難く、その信頼性を向上させることができる。
【００１２】
また、ポンプ装置の制御部から発生する熱を、ポンプ装置が循環させている流体室内の流体に伝達することができるため、制御部を冷却するための新たな冷却用配管類や、放熱部材等を設ける必要がない。このため、ポンプの構成を簡略化することができる。
【００１３】
本発明のポンプ装置においては、前記制御部は基板上に実装され、この基板の前記制御部が実装されている面と反対側の面が前記隔壁に対して前記熱伝導部材を介して間接的に接触するように配置すると好適である。
【００１４】
本構成のポンプ装置では、基板の制御部が実装されている面と反対側の面が隔壁側に向くことになるので、制御部内部で発生した熱が最も良く伝達される部位である制御部の配線部分（例えば、パワートランジスタの端子部分）を隔壁に対して熱伝達可能に接触させることができる。従って、制御部と冷却水との間でより効率的な熱交換を行うことができる。
【００１５】
本発明のポンプ装置においては、前記隔壁を、非磁性ステンレス鋼により構成すると好適である。
【００１６】
本構成のポンプ装置では、従来は樹脂材料で形成されることが多かった隔壁を非磁性ステンレス鋼により構成しているので、必要な強度を確保しつつ隔壁を薄くすることができる。したがって、隔壁を挟んで対向して配置されているロータの磁石と駆動コイルとの距離を短くすることができ、駆動コイルで発生した駆動力をロータに効率的に伝達することが可能となる。また、隔壁を非磁性ステンレス鋼で構成したことにより、上記のように隔壁を薄くすることができるとともに、樹脂材料で構成する場合に比べて熱伝導性も高くすることができるので、制御部で発生した熱を流体室内の流体に効率的に伝達することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、本発明をエンジンの冷却水循環ポンプに適用した場合について説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態のポンプ装置１００による冷却水の循環経路を示す概略図である。ポンプ装置１００は、自動車等に搭載される水冷式エンジン６０とラジエータ５０との間の冷却水循環経路中に配置される。ポンプ装置１００から吐出された冷却水は、水冷式エンジン６０に送られてエンジン燃焼により発生した熱を吸収し、次いでラジエータ５０に送られてその吸収した熱を放射することで冷却され、その後ポンプ装置１００に戻る。このようにして、冷却水の循環が行われる。
【００１９】
図２は、本実施形態のポンプ装置１００の内部構成図である。ポンプ装置１００は、ハウジング１０内の内部空間が隔壁２０によって流体室３０と制御室４０とに分離されている。本実施形態では、ハウジング１０は、ロータハウジング１０ａと、中間ハウジング１０ｂと、駆動コイルハウジング１０ｃと、制御部ハウジング１０ｄとから構成されている。
【００２０】
隔壁２０は、例えば、非磁性ステンレス鋼板を深絞り成形して、軸方向一端側に開口を有する円筒形状にしたものである。隔壁２０の開口部の周囲にはフランジ部２０ａが形成されており、このフランジ部２０ａは、ロータハウジング１０ａと、中間ハウジング１０ｂとの間で締結部材１によって挟持固定されている。また、隔壁２０の軸方向他端側には、後述するロータ３２を保持するための保持部２０ｂが形成されている。
【００２１】
この隔壁２０の厚さは、必要な強度を確保できる範囲内で可能な限り薄くするのが好適である。すなわち、隔壁２０を薄くすることにより、ロータ３２の磁石３１と駆動コイル４１との距離を短くすることができる。したがって、駆動コイル４１で発生した駆動力のロータ３２の磁石３１への伝達効率を高めることができる。なお、適切な隔壁２０の厚さはポンプ装置１００の大きさによって異なるが、本例に示すような冷却水循環用のポンプの場合であれば、例えば、０．３〜１ｍｍ程度とすることができる。
【００２２】
流体室３０は、ロータハウジング１０ａと隔壁２０とで囲まれた空間で規定される。従って、図２に示すように、冷却水の吸入部３３及び吐出部３４に連通するとともにロータ３２のインペラ３２ｃが配置されるポンプ室３０ａと、このポンプ室３０ａに連通して形成される円筒形の空間であってロータ３２の磁石３１を備えた円筒部３２ａが配置される回転子室３０ｂとを有している。また、制御室４０は、駆動コイルハウジング１０ｃと、制御部ハウジング１０ｄと、隔壁２０とで囲まれた空間で規定される。従って、図２に示すように、駆動コイルハウジング１０ｃ内に形成されて駆動コイル４１が配置される駆動コイル室４０ａと、隔壁２０の保持部２０ｂよりも軸方向他端側において制御部ハウジング１０ｄに囲まれて形成され、制御部４２が配置されるドライバ室４０ｂとを有している。ハウジング同士の各接続部分はシール部材３を介して水密的に固定されている。
【００２３】
流体室３０には、冷却水を流動させるための磁石３１を有するロータ３２が配置されている。ロータ３２は、円筒部３２ａと、この円筒部３２ａに内接して固定されたシャフト３２ｂと、シャフト３２ｂの先端側（吸入部３３側）に取付けられたインペラ３２ｃとから構成されている。本実施形態では、図２に示すように、インペラ３２ｃはポンプ室３０ａに配置され、円筒部３２ａ及びシャフト３２ｂは回転子室３０ｂに配置されている。
【００２４】
また、ロータ３２は、円筒部３２ａの壁部を部分的に厚肉化し、この厚肉化した部分の中に磁石３１を収容している。従って、磁石３１とロータ３２とは一体的に回転することが可能である。ロータ３２が回転すると、ラジエータ５０において冷却された冷却水が、流体室３０に接続された吸入部３３から流体室３０内に流入する。この冷却水はロータ３２のインペラ３２ｃの回転円接線方向に開口部を有する吐出部３４から吐出され、水冷式エンジン６０のエンジンブロック６１（図１参照）へ送られる。
【００２５】
制御室４０には、流体室３０側のロータ３２を回転駆動させるための駆動コイル４１と、この駆動コイル４１を制御する制御部４２とが収容されている。本実施形態では、駆動コイル４１は駆動コイル室４０ａに配設され、制御部４２はドライバ室４０ｂに配設されている。この制御部４２には、例えば、パワートランジスタ４２ａが使用される。駆動コイル４１およびパワートランジスタ４２ａには、ハウジング１０から基板４３にかけて設けたコネクタ２に、図示しないハーネスを接続して電力を供給する。駆動コイル４１に電流が流れると磁界が発生し、この磁界は隔壁２０を透過してロータ３２の磁石３１に作用する。
【００２６】
駆動コイル４１は、ロータ３２の回転軸周りに、所定の角度毎に複数個（例えば、１２０°毎に３個）配置することができる。パワートランジスタ４２ａは、この複数個の駆動コイル４１を順次ＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、ロータ３２を連続回転させることができる。
【００２７】
パワートランジスタ４２ａは、隔壁２０に向けて配置される。その配置方法の一つとして、例えば、熱伝導部材７０を介して間接的にパワートランジスタ４２ａを隔壁２０に接触させる方法がある。ここで、隔壁２０は、金属材料である非磁性ステンレス鋼により構成されている。したがって、隔壁２０を薄くできるとともに従来の樹脂材料に比べて熱伝導性も高くなるので、パワートランジスタ４２ａで発生した熱を効率的に流体室３０内の冷却水に伝達することができる。また、非磁性ステンレス鋼は、冷却水と接触しても錆がほとんど発生しないので、冷却水の流路で錆の影響による不具合が発生することを防止できる。このような隔壁２０を構成する非磁性ステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ３０４ＬやＳＵＳ３１６Ｌ等を用いることができる。
【００２８】
パワートランジスタ４２ａと隔壁２０との間に介在させる熱伝導部材７０は、公知の熱伝導性樹脂であって柔軟性を有するものを使用することができる。このような熱伝導性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フッ素ゴム、シリコーンゴム等を用いることができる。
【００２９】
ところで、パワートランジスタ４２ａは、通常は周囲を封止材で覆われており、端子４２ｂだけが外部に露出した構成となっている。このため、パワートランジスタ４２ａの内部で発生した熱は、端子４２ｂの部分に最も良く伝達されることになる。従って、基板４３のパワートランジスタ４２ａが実装されている面と反対側の面（すなわち、パワートランジスタ４２ａの端子４２ｂが露出している方の面Ｐ）を隔壁側に向け、この面Ｐが熱伝導部材７０を介して間接的に隔壁２０に接触するように配置すれば、パワートランジスタ４２ａで発生した熱の隔壁２０への伝達を効率的に行うことができる。
【００３０】
このように、ポンプ装置１００の制御部４２から発生する熱を、隔壁２０を介して流体室３０内を流動する冷却水に伝達することにより、従来の空冷式ポンプ装置と比較して冷却効率を高めることができるとともに、外部雰囲気の状態に影響され難い構成とすることができる。
【００３１】
また、本発明では、ポンプ装置１００の制御部４２を冷却する冷媒として、ポンプ装置１００が循環させている水冷式エンジン６０の冷却水を利用できるため、制御部４２を冷却するための新たな冷却用配管類を設ける必要がない。このため、ポンプの構成を簡略化・小型化することができ、ポンプに特別な放熱部材を取付けたりする等の対策も必要がなくなる。
【００３２】
＜別実施形態＞
（１）上記実施形態では、ハウジング１０を、ロータハウジング１０ａと、中間ハウジング１０ｂと、駆動コイルハウジング１０ｃと、制御部ハウジング１０ｄとから構成される４ピース構造とした。しかし、本発明はこれに限定されず、例えば、ロータハウジング１０ａと、中間ハウジング１０ｂとを一体化して、３ピース構造とすることも可能である。
【００３３】
（２）上記実施形態では、熱伝導部材７０を介して、パワートランジスタ４２ａを隔壁２０に間接的に接触させる場合について説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば図３に示すように、パワートランジスタ４２ａを隔壁２０に直接的に接触させる構成とすることも可能である。この場合、パワートランジスタ４２ａが隔壁２０を若干付勢するように、基板４３を隔壁２０に近接する位置に固定すると好適である。これにより、パワートランジスタ４２ａと隔壁２０との確実な接触が得られる。また、図３に示す例では、パワートランジスタ４２ａと隔壁２０との接触面積を広げるために、パワートランジスタ４２ａの周囲に熱伝導部材７０を配置しているが、このような熱伝導部材７０を全く設けない構成とすることも当然に可能である。
【００３４】
（３）本発明のポンプ装置１００は、自動車等のエンジンにおいて使用するウォーターポンプの他にも種々の応用が可能である。例えば、自動車用エンジンの各種オイルポンプ、産業用エンジンにおいて使用する各種ポンプ、空調機器の冷媒搬送用ポンプ等に使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るポンプ装置による冷却水の循環経路を示す概略図
【図２】本発明の第一の実施形態に係るポンプ装置の内部構成図
【図３】本発明の別実施形態に係るポンプ装置の内部構成図
【符号の説明】
【００３６】
１０    ハウジング
２０    隔壁
３０    流体室
３１    磁石
３２    ロータ
４０    制御室
４１    駆動コイル
４２    制御部
４３    基板
７０    熱伝導部材
１００  ポンプ装置
【図１】
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【図２】
2006257912.tif 000004
【図３】
2006257912.tif 000005