(57)【要約】【課題】小型で圧力損失の少ない高圧力の液体の吐出を得ることができ、しかも長寿命のポンプ及びそれを備えた液体供給装置を提供することを目的とする。【解決手段】液体を吸排する羽根車１４を内蔵したポンプ部と、ポンプ部２０を収納するポンプケース１１と、羽根車１４を駆動するモータ部２１とを有し、羽根車１４の中心より所定の距離から所定の長さと高さをもつ弧状の第１の羽根１４ａを備え、第１の羽根１４ａは外周部が内周部より羽根車１４の回転方向と反対側に配置され第１の羽根１４ａの外周部に所定の長さと高さをもった羽根車１４の中心線と同じ向きの第２の羽根１４ｂを接続して設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吸排する羽根車を内蔵したポンプ部と、ポンプ部を収納するポンプケースと、羽根車を駆動するモータ部とを有し、前記羽根車の中心より所定の距離から所定の長さと高さをもつ弧状の第１の羽根を備え、前記第１の羽根は外周部が内周部より前記羽根車の回転方向と反対側に配置され第１の羽根の外周部に所定の長さと高さをもった羽根車の中心線と同じ向きの第２の羽根を接続して設けたことを特徴とするポンプ。
【請求項２】
前記羽根車は、外周部の羽根が配置されている側の角部に所定の幅と所定の深さをもった段差を設けたことを特徴とする請求項１記載のポンプ。
【請求項３】
前記第１の羽根の上面に第１の羽根を覆うシュラウドを配置したことを特徴とする請求項１または２記載のポンプ。
【請求項４】
前記羽根車は、ポンプ部に吸入された液体を潤滑して回転するすべり軸受けを設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項５】
前記羽根車は、ポンプ部に吸入された液体を潤滑して動圧に変換し羽根車を支持する軸に接触せずに回転する動圧軸受けを設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項６】
前記ポンプケースは、側面部の所定の場所に羽根車の回転方向へ所定の角度で傾斜した吐出口を配置したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のポンプ。
【請求項７】
前記ポンプケースは、内側面部と羽根車の間隙を前記吐出口の羽根車の回転方向側が最も短い所定の距離に形成したことを特徴とする請求項６記載のポンプ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のポンプを備えた液体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
モータにより駆動され、液体を吸入して吐出するポンプ及びそれを備えた液体供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポンプにおいては、主として磁界を発生させるステータやそのステータを制御する制御部からなるモータ部と、ステータで発生された磁界により駆動され水等の液体を吸排する羽根車からなるポンプ部と、モータ部とポンプ部を隔離する仕切板とから構成される。
【０００３】
この中でポンプ部は羽根車によって吸入した液体の圧力を高めて吐出する。例えば、遠心ポンプでは羽根車は複数の羽根が羽根への負荷を減らすため回転方向に対して後傾するように全体に湾曲した状態で固定されている。また、渦流ポンプでは複数の羽根と各羽根によって仕切られた溝が羽根車外縁部に設けられている。
【０００４】
しかしながら、遠心ポンプの羽根形状では遠心力によって圧力を高めるので、より高圧力の液体を吐出するには回転数を上げるか羽根車外形を大きくする必要があった。
【０００５】
また、渦流ポンプの羽根形状ではポンプケースと羽根車の摩擦流で圧力を高めるので遠心ポンプより高圧力の液体を吐出させることが出来るが軸近傍の液体循環がないため、軸と羽根車を固定して軸を回転させてボールベアリング等の軸受を用いるので軸受磨耗によるポンプ寿命が問題となっていた。
【０００６】
このため遠心ポンプの羽根形状において羽根が外縁部端部で羽根車の回転方向とは逆向き方向に窪んだ凹部が形成されたポンプが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
上記の羽根車を用いると、軸受の長寿命化が比較的簡単な遠心ポンプでありながらより高圧力の液体を吐出することが出来る。
【特許文献１】特開２００１−８２３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら前記従来の技術の（特許文献１）に記載のポンプでは、羽根の窪んだ凹部に圧力の集中が起こってしまい、特に大流量のポンプ出力が不要な低流量ポンプにおいては通常羽根車最外周部の接線上にある吐出口へは効率良く圧力の伝達が出来ずに羽根車内の高圧力を吐出させることが困難な場合があった。
【０００９】
また、羽根車への負荷が大きくなってしまい、より高圧力の液体を吐出するには羽根車の回転数を上げる必要があり消費電力の増加にもつながっていた。
【００１０】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、小型で圧力損失の少ない高圧力の液体の吐出を得ることができ、かつ長寿命のポンプ及びそれを備えた液体供給装置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】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために、液体を吸排する羽根車を内蔵したポンプ部と、ポンプ部を収納するポンプケースと、羽根車を駆動するモータ部とを有し、前記羽根車の中心より所定の距離から所定の長さと高さをもつ弧状の第１の羽根を備え、前記第１の羽根は外周部が内周部より前記羽根車の回転方向と反対側に配置され第１の羽根の外周部に所定の長さと高さをもった羽根車の中心線と同じ向きの第２の羽根を接続して設けたことを特徴としている。
【００１２】
この構成により、羽根車中心部から吸入した液体を第１の羽根による遠心力で圧力を高めながら第２の羽根まで導き、第２の羽根とポンプケースとの摩擦流によりさらに圧力を高めるので羽根車内の高圧力の液体を羽根車外周部にある吐出口から効率良く吐出させることができ、しかも羽根車中心部から吸入するので軸受と軸との間に液体による潤滑作用で摺動性を高めることができて長寿命化が図れるという作用が達成できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、小型で圧力損失の少ない高圧力の液体の吐出を得ることができ、かつ長寿命のポンプ及びそれを備えた液体供給装置を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態は、液体を吸排する羽根車を内蔵したポンプ部と、ポンプ部を収納するポンプケースと、羽根車を駆動するモータ部とを有し、前記羽根車の中心より所定の距離から所定の長さと高さをもつ弧状の第１の羽根を備え、前記第１の羽根は外周部が内周部より前記羽根車の回転方向と反対側に配置され第１の羽根の外周部に所定の長さと高さをもった羽根車の中心線と同じ向きの第２の羽根を接続して設けたものである。
【００１５】
これにより、羽根車中心部から吸入した液体を第１の羽根による遠心力で圧力を高めながら第２の羽根まで導き、第２の羽根とポンプケースとの摩擦流によりさらに圧力を高めるので羽根車内の高圧力の液体を羽根車外周部にある吐出口から効率良く吐出させることができるポンプを提供することができる。
【００１６】
また前記羽根車は、外周部の羽根が配置されている側の角部に所定の幅と所定の深さをもった段差を設けた構造にしてもよい。
【００１７】
これにより、第２の羽根とポンプケースとの摩擦流による渦の流路抵抗を下げて渦の回転を高めることができ、さらに高圧力の液体を吐出させることができる。
【００１８】
また前記第１の羽根の上面に第１の羽根を覆うシュラウドを配置した構成にしてもよい。
【００１９】
これにより、第１の羽根上面からの液体の漏れによる圧力損失を防ぎ第２の羽根に導かれる液体の圧力を高めることができる。
【００２０】
また前記羽根車は、ポンプ部に吸入された液体を潤滑して回転するすべり軸受けを設けた構成にしてもよい。
【００２１】
この構成により、軸と軸受の間において液体が潤滑剤の働きをするので摺動性が高まり軸受の磨耗が抑制されて長寿命にすることができる。
【００２２】
また前記羽根車は、ポンプ部に吸入された液体を潤滑して動圧に変換し羽根車を支持する軸に接触せずに回転する動圧軸受けを設けた構成にすれば、軸と軸受は液体に生じる動圧により非接触となり軸部分の摩擦損失が低減するのでポンプ効率が良くなり、さらに長寿命とすることができる。
【００２３】
また前記ポンプケースは、側面部の所定の場所に羽根車の回転方向へ所定の角度で傾斜した吐出口を配置した構成にすれば、吐出口での圧力損失を低減して高い圧力を維持したまま吐出させることができる。
【００２４】
さらに前記ポンプケースは、内側面部と羽根車の間隙を前記吐出口の羽根車の回転方向側が最も短い所定の距離に形成すれば、羽根車に生成された高圧力の液体を吐出口へ効率良く導くことができる。
【００２５】
そして上記ポンプを電子部品の冷却装置等の液体供給装置に組み込むようにすれば、液体供給装置の使い勝手を大いに高めることができる。
【実施例】
【００２６】
以下本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２７】
（実施例１）
図１の実施例１に示す電子部品の冷却装置の全体概要図に示すように、発熱部品１が基板２に実装されており、発熱部品１と冷媒とで熱交換を行ない発熱部品１を冷却する冷却器３が配置されている。
【００２８】
また、冷媒から熱を取り除く放熱器４と、冷媒を貯めておくリザーブタンク５と、さらに冷媒を循環させるポンプ６が配置されていて、前記冷却器３と放熱器４とリザーブタンク５、及びポンプ６を接続する配管７が取りつけられている。
【００２９】
リザーブタンク５内の冷媒は、ポンプ６から吐出され、配管７を通って冷却器３に送られ、発熱部品１の熱を奪うことでその温度が上昇して放熱器４に送られ、放熱器４で冷されてその温度が降下してリザーブタンク５へ戻る。このように、ポンプ６で冷媒を循環させて発熱部品１を冷却するものである。
【００３０】
図２の実施例１に示すポンプの断面図、図３の実施例１に示すポンプの羽根車の構造図、図４の実施例１に示すポンプの羽根車の断面拡大図に示すように、吸込口１２及び吐出口１３を備えたポンプケース１１と仕切板１６により密閉された内部に、流体を加圧するために複数の第１の羽根１４ａ及び第１の羽根１４ａに連続して設けられた第２の羽根１４ｂが回転中心部から外縁部へ放射状に設けられた羽根車１４が配置されている。
【００３１】
羽根車１４に一体成型されたロータ１５がポンプケース１１と仕切板１６により固定され支柱された軸１７と、軸１７を中心にカーボン入りＰＰＳ樹脂などの摺動性樹脂で作られ羽根車１４に固定され回転自在に設けられている軸受１８と、ポンプケース１１に固定された軸受板１９とでポンプ部２０を構成している。
【００３２】
モータ部２１に収納されたステータ２１ａは仕切板１６の環状凹部に固定され、ステータ２１ａを駆動するための駆動回路２１ｂはステータ２１ａに固定されるよう構成している。
【００３３】
また、羽根車１４の中心より所定の距離から所定の長さと高さをもつ弧状の第１の羽根１４ａは負荷を減らすため外周部が内周部より羽根車１４の回転方向と反対側に配置され固定されている。
【００３４】
そして、第１の羽根１４ａ上面には第１の羽根を覆うシュラウド２２が固定されている。
【００３５】
さらに、羽根車１４の外周部においては所定の長さと高さをもった羽根車１４の中心線と同じ向きの第２の羽根１４ｂが接続されており、外周部の第２の羽根１４ｂと隣接した第２の羽根１４ｂとの間の羽根車１４の角部に所定の幅と所定の深さをもった段差１４ｃを設けた構造となっている。
【００３６】
以上の構成において、本実施例１におけるポンプ及びそのポンプを備えた冷却装置の動作を図１から図４を用いて説明する。
【００３７】
ポンプ６においてモータ部２１の駆動回路２１ｂにより制御されたステータ２１ａが回転磁界を発生させると、その磁界によりロータ１５が回転駆動される。
【００３８】
ロータ１５が回転駆動されると、ロータ１５と一体に形成された羽根車１４が同じく回転駆動されることでポンプ６が駆動される。
【００３９】
ポンプ６が駆動されると、羽根車１４の回転により羽根車１４の中心部は負圧となり、リザーブタンク５内の冷媒は吸込口１２から羽根車１４の中心部に導入される。
【００４０】
導入された冷媒は、羽根車１４の遠心力により第１の羽根１４ａに沿って加圧されながら外周部の第２の羽根１４ｂへ導かれ、段差１４ｃからさらに遠心力でポンプケース１１内壁へと加圧された流れが生じる。
【００４１】
ポンプケース１１内壁へ当たった流れは、加圧されたまま摩擦流として再度第２の羽根１４ｂへ戻り、第１の羽根１４ａの加圧された流れと合流することで段差１４ｃにおいて渦となり吐出口１３に到達するまで繰返し加圧されて高圧の冷媒となる。
【００４２】
段差１４ｃで高圧の渦となった冷媒は、吐出口１３で羽根車１４の回転方向側でポンプケース１１との距離が最も短くなっているので、羽根車１４から剥離して吐出口に誘導される。
【００４３】
ポンプ６が駆動され吐出口１３から高圧の冷媒が吐出されると、リザーブタンク５内の冷媒は、配管７を通って冷却器３に送られ、発熱部品１の熱を奪うことでその温度が上昇して放熱器４に送られ、放熱器４で冷されてその温度が降下してリザーブタンク５へ戻る。
【００４４】
このように、ポンプ６で冷媒を循環させて発熱部品１を冷却するものである。冷却器３やリザーブタンク５内の流路は冷却器３においては受熱性能を高めるため、リザーブタンク５においては冷媒中の気泡を分離するための気液分離を行うために特に配管抵抗が高くなっている。
【００４５】
以上のように本実施例１によれば、羽根車１４の中心部から吸入した冷媒を第１の羽根１４ａによる遠心力で圧力を高めながら第２の羽根１４ｂまで導き、第２の羽根１４ｂとポンプケース１１との摩擦流によりさらに圧力を高めるので羽根車１４内の高圧力の冷媒を羽根車１４の外周部にある吐出口１３から効率良く吐出させることができる。
【００４６】
また、冷媒が羽根車１４中心部から吸入するので軸受１８と軸１７との間に液体による潤滑作用で摺動性を高めることができて長寿命化が図れるので長寿命で高揚程出力のポンプを提供することができる。
【００４７】
なお、本実施例においては、軸１７及び軸１７に対向する羽根車１４の面に回転による動圧が発生するような溝を設けて、所定の距離で回転させるような構成にすることにより液体に生じる動圧により非接触となり動圧軸受を構成することができる。
【００４８】
また、吐出口１３の位置はポンプケース１１側面部において羽根車１４の中心線上からの角度が、第１の羽根１４ａの遠心力による作用と第２の羽根１４ｂによる摩擦流による作用の合成ベクトル方向に配置した方が圧力損失が少なくてすむために、０〜６０°の範囲、また好ましくは１０〜５０°であり、さらに好ましくは３０〜４５°の範囲が良い。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明のポンプは、例えば燃料電池装置や冷却装置等に使用される様々なポンプへの応用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施例１に示す電子部品の冷却装置の全体概要図
【図２】実施例１に示すポンプの断面図
【図３】実施例１に示すポンプの羽根車の構造図
【図４】実施例１に示すポンプの羽根車の断面拡大図
【符号の説明】
【００５１】
１    発熱部品
２    基板
３    冷却器
４    放熱器
５    リザーブタンク
６    ポンプ
７    配管
１１    ポンプケース
１２    吸込口
１３    吐出口
１４    羽根車
１４ａ    第１の羽根
１４ｂ    第２の羽根
１４ｃ    段差
１５    ロータ
１６    仕切板
１７    軸
１８    軸受
１９    軸受板
２０    ポンプ部
２１    モータ部
２１ａ    ステータ
２１ｂ    駆動回路
２２    シュラウド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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