(57)【要約】【課題】  性能低下の少ない小型流体ポンプを提供する。【解決手段】  ハウジング１の内部に、吸入口と吐出口とに連通する流体室４が設けられ、この流体室４内に回転軸５により回転可能に支持されたインペラ６が配置され、インペラ６は、回転軸５により流体室４の背面壁に沿って回転可能に支持された支持板１０と、この支持板１０の背面壁に対向する面と反対側の面に立設され、支持板１０の径方向に延びる複数の羽根部１１とを有し、支持板１０は、支持板１０の径方向外縁部から径方向内側に切り欠かれ、その径方向内側端部１２ａが羽根部１１の径方向内側端部１１ａよりも径方向外側に位置するように形成された切欠部１２を、少なくとも各羽根部１１の回転方向前方側に有している。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングの内部に、吸入口と吐出口とに連通する流体室が設けられ、この流体室内に回転軸により回転可能に支持されたインペラが配置され、このインペラの回転により前記インペラの径方向外側に設けられた前記吐出口から流体を吐出する流体ポンプであって、
前記インペラは、前記回転軸により前記流体室の背面壁に沿って回転可能に支持された支持板と、この支持板の前記背面壁に対向する面と反対側の面に立設され、前記支持板の径方向に延びる複数の羽根部とを有し、
前記支持板は、前記支持板の径方向外縁部から径方向内側に切り欠かれ、その径方向内側端部が前記羽根部の径方向内側端部よりも径方向外側に位置するように形成された切欠部を、少なくとも前記各羽根部の回転方向前方側に有している流体ポンプ。
【請求項２】
前記切欠部は、前記各羽根部の回転方向前方側において、前記各羽根部に隣接する領域に形成されている請求項１に記載の流体ポンプ。
【請求項３】
前記切欠部は、前記インペラの周方向に沿った長さが、前記インペラの径方向外側ほど長くなるように形成されている請求項１または２に記載の流体ポンプ。
【請求項４】
前記切欠部は、その径方向内側端部が、前記羽根部の径方向中央部よりも径方向内側に位置するように形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングの内部に、吸入口と吐出口とに連通する流体室が設けられ、この流体室内に回転軸により回転可能に支持されたインペラが配置され、このインペラの回転により前記インペラの径方向外側に設けられた前記吐出口から流体を吐出する流体ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような流体ポンプは、自動車の冷却水を循環させるためなどに用いられ、回転軸の軸心方向に設けられた吸入口から冷却水などの流体を流体室内に吸入し、インペラの回転によって、その吸入した流体をインペラの遠心力により径方向外側に設けられた吐出口から吐出するものである。
【０００３】
このような流体ポンプとして、従来、ハウジングの内部に形成された円筒状の流体室と、回転軸により流体室の背面壁に沿って回転可能に支持された支持板と、この支持板の背面壁と対向する面と反対側の面に立設され支持板の径方向に延びる複数の羽根部とを有したインペラとで構成したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
この特許文献１の流体ポンプでは、インペラの回転によって羽根部が流体に遠心力を付与し、支持板がインペラの径方向外側へ流体を案内流動させる。そして、流体室内のインペラの径方向外縁部と流体室の周側壁との間に流体が流動可能な間隙空間が形成されている。流体は、インペラの遠心力により径方向外側へ向けて流動しながら、間隙空間内を流動し吐出口へ向けて圧送される。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１０４５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような流体ポンプでは、小型化を図る際、インペラの径方向外縁部と流体室の周側壁との間の距離を極力短くして、流体室を小さくする。
しかしながら、このように小型化を図ると、インペラの径方向外縁部と流体室の周側壁との間の間隙空間の容積が小さくなるので、圧送される流体の圧力が増大する。その結果、流体の圧力がインペラの羽根部による遠心力よりも過大となり、流体がインペラの径方向内側に逆流する虞がある。このような逆流が発生すると、流体ポンプの性能（全揚程および効率）の低下を招くことになる。
【０００６】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、性能低下の少ない小型流体ポンプを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために、本発明にかかる流体ポンプの第１特徴構成は、ハウジングの内部に、吸入口と吐出口とに連通する流体室が設けられ、この流体室内に回転軸により回転可能に支持されたインペラが配置され、このインペラの回転により前記インペラの径方向外側に設けられた前記吐出口から流体を吐出する流体ポンプにおいて、前記インペラは、前記回転軸により前記流体室の背面壁に沿って回転可能に支持された支持板と、この支持板の前記背面壁に対向する面と反対側の面に立設され、前記支持板の径方向に延びる複数の羽根部とを有し、前記支持板は、前記支持板の径方向外縁部から径方向内側に切り欠かれ、その径方向内側端部が前記羽根部の径方向内側端部よりも径方向外側に位置するように形成された切欠部を、少なくとも前記各羽根部の回転方向前方側に有している点にある。
【０００８】
すなわち、支持板が、その径方向外縁部よりも径方向内側に切り欠いた切欠部を有することにより、インペラの径方向外側へ向けて流動した流体は、インペラの径方向外縁部と流体室の周側壁との間の間隙空間に加え、その間隙空間に連続する切欠部が存在する空間にも流動しながら吐出口へ向けて圧送される。
このように、流体が吐出口へ向けて圧送される際の空間を間隙空間とそれに連続する空間として、その容積を大きくできるので、小型化を図るためにインペラの径方向外縁部と流体室の周側壁との間の距離を極力小さくしても、流体の圧力が過大とならない為、流体がインペラの径方向内側に逆流するのを防止でき、性能低下を防止できる。
【０００９】
しかしながら、切欠部を形成することにより、その切欠部が存在する箇所では、支持板によって流体をインペラの径方向外側へ案内流動させるという効果が低下する。したがって、切欠部の形状によっては、流体が流体室の背面壁側へ流動するなどして、流体をインペラの径方向外側へ適正に流動させることができず、流体ポンプの全揚程および効率の低下を招く虞がある。
【００１０】
そこで、本発明では、切欠部の径方向内側端部が羽根部の径方向内側端部よりも径方向外側に位置するように形成し、羽根部の径方向内側端部やそれよりも内径側に支持板を存在させる。この支持板の存在により、流体をインペラの径方向外側へ案内流動させるという効果を確保できる。
このようにして、流体が流体室の背面壁側へ流動することを防止し、切欠部を形成することによる性能低下を防止できる。
【００１１】
以上のことから、本発明によれば、性能低下の少ない小型流体ポンプを提供できるに至った。
【００１２】
ここで、前記切欠部は、前記各羽根部の回転方向前方側において、前記各羽根部に隣接する領域に形成すると好適である。
このように切欠部を形成すると、各羽根部の回転方向後方側には支持板を存在させることができ、その支持板の存在によって流体が流体室の背面壁側に流動することが防止できるとともに、切欠部を形成することによるインペラの強度低下を防止できる。
【００１３】
また、前記切欠部は、前記インペラの周方向に沿った長さが、前記インペラの径方向外側ほど長くなるように形成すると好適である。
【００１４】
このように切欠部を形成すると、流体が高圧となるインペラの径方向外側の領域ほど、間隙空間に連続する切欠の面積を大きくすることができるので、流体の圧力が過大となるのを効果的に防止でき、流体がインペラの径方向内径側に逆流するのを防止できる。
【００１５】
また、前記切欠部は、その径方向内側端部を、前記羽根部の径方向中央部よりもさらに内側に位置させるように形成すると好適である。
【００１６】
すなわち、羽根部の径方向中央部と径方向内側端部との間に切欠部の径方向内側端部が位置するように、切欠部を形成することにより、流体が流体室の背面壁側に流動することを抑制しながら流体の圧力が過大となるのを防止でき、性能低下を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明にかかる流体ポンプの実施形態について図面に基づいて説明する。
この流体ポンプは、図１に示すように、ハウジング１の内部に吸入口２と吐出口３とに連通する流体室４が設けられている。
そして、流体室４の内部には、回転軸５により回転可能に支持されたインペラ６が配置され、このインペラ６の回転によって吸入口２から流体室４に吸入した流体を吐出口３から吐出するように構成されている。
【００１８】
前記ハウジング１は、吸入口２と吐出口３とが形成された樹脂製の第１ハウジング１ａと、樹脂製の第２ハウジング１ｂとから構成されている。この第１ハウジング１ａと第２ハウジング１ｂとをボルトなどの締め付け具７により締結することにより、その内部に、幅狭円筒空間とその幅狭円筒空間よりも直径が大きな幅広円筒空間とを連通した段付き円筒状の流体室４を形成している。
前記回転軸５は、流体室４の内部において、その両端部が軸受け部Ｐによりハウジング１に対して回転可能に支持されている。この回転軸５の軸心方向には吸入口２が設けられ、回転軸５の径方向外側すなわちインペラ６の径方向外側には吐出口３が設けられている。
【００１９】
前記回転軸５には、その軸心方向に沿った吸入口２の側の端部にインペラ６が設けられ、そのインペラ６よりも吸入口２から離れる側の外周部に磁石８が設けられている。
前記第２ハウジング１ｂの磁石８に対向する位置には、磁界を発生させて回転軸５を回転させる駆動コイル９が設けられている。
前記駆動コイル９は、図示は省略するが、インペラ６の回転方向に設定角度（例えば、１２０度）を隔てて複数配置されている。
そして、複数の駆動コイル９を順次ＯＮ／OＦＦ制御することにより、回転軸５を回転させてインペラ６を回転させるように構成されている。
【００２０】
前記インペラ６は、回転軸５により流体室４の背面壁としての段部４ａに沿って回転可能に支持された支持板１０と、この支持板１０の面のうち前記段部４ａに対向しない面に立設され、支持板１０の径方向に延びる複数の羽根部１１とを有している。
この支持板１０と羽根部１１とは樹脂製であり、一体的に形成している。
【００２１】
図２に示すように、前記支持板１０は回転軸５から径方向外側に延びる円形状に形成されている。流体室４の内部において、支持板１０の径方向外縁部１０ａと流体室４の周側壁４ｂとの間に流体が流動可能な間隙空間Ｋが形成されている。この間隙空間Ｋは、インペラ６の回転方向Ｗにおいて吐出口３の配置位置に近づくほど大きな空間となる渦巻き状に形成されている。
前記羽根部１１は、回転軸５よりも径方向外側に離れた箇所から支持板１０の径方向外縁端部１０ａまで延び、径方向外側ほどインペラ６の回転方向Ｗの後方側に位置するように設けられている。
【００２２】
前記支持板１０には、径方向外縁部１０ａから径方向内側に切り欠いた切欠部１２を形成している。
この切欠部１２は、その径方向内側端部１２ａが羽根部１１の径方向内側端部１１ａよりも径方向外側に位置するように形成され、インペラ６の回転方向Ｗにおいて、各羽根部１１の回転方向前方側の一定領域に設けられている。また、インペラ６の周方向に沿った切欠部１２の長さＨは、インペラ６の径方向外側ほど長くなるように形成されている。
【００２３】
このように支持板１０に切欠部１２を形成すると、流体を吐出口３へ向けて圧送させる際の空間として間隙空間Ｋに加え、その間隙空間Ｋに連続する切欠部１２が存在する空間をも利用でき、その容積を大きくできる。したがって、小型化を図るために間隙空間Ｋの容積を小さくしても流体の圧力が過大となるのを防止でき、流体がインペラ６の径方向内側に逆流するのを防止できる。
そして、羽根部１１の径方向内側端部やそれよりも内径側、および、各羽根部１１の回転方向後方側には支持板１０を存在させることによって流体が流体室４の背面壁４ａ側に流動することが防止できる。
このようにして、ポンプの性能低下を抑えつつ流体ポンプの小型化が可能となる。
【００２４】
以下、切欠部１２の径方向内側端部１２ａの位置を羽根部１１に対して変更し、流体ポンプの全揚程および効率を計測することにより最適位置を検証した。
【００２５】
この実験では、図３に示すように、切欠部１２を全く形成していないものをＫ１とし、切欠部１２の径方向内側端部１２ａを羽根部１１の径方向外側から内側に順に変更させたものをK２〜Ｋ５とし、切欠部１２を羽根部１１の径方向内側端部よりも内側まで切り込んだものをＫ６としている。
Ｋ２では、切欠部１２の径方向内側端部１２ａを羽根部１１の径方向中央部よりも径方向外側に位置させている。Ｋ３では、切欠部１２の径方向内側端部１２ａを羽根部１１の径方向中央部に位置させている。Ｋ４では、切欠部１２の径方向内側端部１２ａを羽根部１１の径方向中央部よりも径方向内側に位置させている。Ｋ５では、切欠部１２の径方向内側端部１２ａを羽根部１１の径方向内側端部１１ａの近傍に位置させている。
【００２６】
図４は、切欠部１２の径方向内側端部１２ａの位置をＫ１〜K６まで変更したときの流体ポンプの全揚程計測結果を示している。図５は、切欠部１２を同様に変更したときの流体ポンプの効率計測結果を示している。
【００２７】
図４および図５に示すように、切欠部１２の径方向内側端部１２ａの位置を、羽根部１１の径方向内側に位置させるほど全揚程および効率とも向上する。しかしながら、Ｋ５およびＫ６の位置、すなわち、切欠部１２の径方向内側端部１２ａを羽根部１１の径方向内側端部１１ａの近傍や羽根部１１の径方向内側端部１１ａに位置させると、全揚程および効率とも低下する。
このように、Ｋ４の位置、すなわち切欠部１２の径方向内側端部１２ａが羽根部１１の径方向中央部よりも径方向内側に位置する場合が、全揚程および効率とも一番良いものとなる。
そこで、切欠部１２は、径方向内側端部１２ａが、羽根部１１の径方向中央部よりも径方向内側に位置するように形成し、かつ、径方向内側端部１２ａが羽根部１１の径方向内側端部１１ａよりも径方向外側に位置するように形成して、流体ポンプの性能向上を図っている。
【００２８】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、図２に示すように、切欠部１２を各羽根部１１の回転方向前方側において各羽根部１１に隣接する一定領域に形成しているが、各羽根部１１の回転方向において、隣接する羽根部１１どうしの間の全体にわたって切欠部１２を形成してもよい。
【００２９】
（２）上記実施形態では、図２に示すように、切欠部１２を、支持板１０の周方向に沿った長さＨが支持板１０の径方向外側ほど長くなるように形成しているが、支持板１０の周方向に沿った長さＨが、支持板１０の径方向において同一になるように切欠部１２を形成することもでき、切欠部１２における支持板１０の周方向に沿った長さは適宜変更が可能である。
【００３０】
（３）上記実施形態では、図２に示すように、切欠部１２を、径方向内側端部１２ａが羽根部１１の径方向中央部よりも径方向内側に位置するように形成しているが、切欠部１２の径方向内側端部１２ａが羽根部１１の径方向内側端部１１ａよりも径方向外側に位置すれば、切欠部１２の径方向内側端部１２ａを羽根部１１に対して径方向のどのような位置に位置させるかは適宜変更が可能である。
【００３１】
（４）上記実施形態では、図２に示すように、羽根部１１を七枚設け、各羽根部１１を、径方向外側ほどインペラ６の回転方向Ｗの後方側に位置するように設けているが、羽根部１１の数や羽根部１１の形状は適宜変更が可能である。
【００３２】
本発明は、自動車の冷却水を循環させるための流体ポンプに限らず、ハウジングの内部に吸入口と吐出口とに連通する流体室が設けられ、この流体室内に回転軸により回転可能に支持されたインペラが配置された各種の流体ポンプに適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】流体ポンプの断面図
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図
【図３】実験による切欠部の径方向内側端部の変更位置を示す図
【図４】実験により得られた流体ポンプの全揚程計測結果を示すグラフ
【図５】実験により得られた流体ポンプの効率計測結果を示すグラフ
【符号の説明】
【００３４】
１          ハウジング
２          吸入口
３          吐出口
４          流体室
４ａ        背面壁（段部）
５          回転軸
６          インペラ
１０        支持板
１１        羽根部
１１ａ      羽根部の径方向内側端部
１２        切欠部
１２ａ      切欠部の径方向内側端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006257978.tif 000006
【図５】
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