(57)【要約】【課題】ポンプ部による流動水に混入異物があっても、特別な除去手間を掛けなくとも、混入異物による回転不良などを回避することが可能なウォータポンプを提供する。【解決手段】遠心ポンプ部２０と、遠心ポンプ部２０を収容するハウジング１０と、遠心ポンプ部２０を駆動するモータ部４０とを備えている。遠心ポンプ部２０の渦室２２とインペラ室２１との境界領域に磁石６０を設けてある。磁石６０の磁極配列を、流水中の導電性異物に渦室２２の外方側に向かう力を発生させるよう設定してある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心ポンプ部と、前記遠心ポンプ部を収容するハウジングと、前記遠心ポンプ部を駆動するモータ部とを備えたウォータポンプであって、
前記遠心ポンプ部の渦室とインペラ室との境界領域に磁石を設け、
前記磁石の磁極配列を、流水中の導電性異物に前記渦室の外方側に向かう力を発生させるよう設定してあるウォータポンプ。
【請求項２】
前記遠心ポンプ部のインペラの外周端部と、前記ハウジングのうちの前記インペラの外周端部に対してインペラ回転軸芯に沿う方向に対向した部位とにより、前記渦室から前記モータ部の回転子軸支部に水を導入する導入水路が形成され、
前記磁石を前記導入水路に臨ませてある請求項１記載のウォータポンプ。
【請求項３】
前記磁石が前記ハウジングに支持されている請求項１又は２記載のウォータポンプ。
【請求項４】
前記磁石が前記インペラに支持されている請求項１又は２記載のウォータポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心ポンプ部と、前記遠心ポンプ部を収容するハウジングと、前記遠心ポンプ部を駆動するモータ部とを備えたウォータポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウォータポンプとして、従来、たとえば特許文献１に示されるものがあった。
特許文献１に示されたウォータポンプは、ポンプケーシングと、このポンプケーシングに収容されたポンプ部と、モータケーシングに収容されたモータ部とを備えている。モータ部は、ポンプ部の羽根車に主軸を介して連動した回転子を備えており、ポンプ部を駆動する。
この特許文献１に示された第１の実施例のウォータポンプは、ポンプケーシングが有する吐出口に設けた抽出孔と、この抽出孔に一端側が連通した外部配管とを備えている。前記抽出孔と外部配管とは、ポンプ部によって流動される水をモータケーシングの注入孔に導入し、この注入孔から前記主軸の一端側の軸受の隙間に、この隙間からモータ内室を介して前記主軸の他端側の軸受の隙間にそれぞれ導入する。このウォータポンプは、前記外部配管に設けたフィルタを備えている。
この特許文献１に示された第２の実施例のウォータポンプは、ポンプケーシングに連結しているポンプカバーに設けた内部流路を備えている。この内部流路は、ポンプ部によって流動される水をモータ内室に導入し、このモータ内室から前記主軸の両端側の軸受の隙間に導入する。このウォータポンプは、内部流路の入口部に設けたフィルタを備えている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３２４９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
遠心ポンプ部駆動用のモータ部を備えたウォータポンプにおいて、上記した従来技術を採用すると、ポンプ部によって流動される水をモータ部の回転子軸支部に導入し、回転子軸支部の冷却や潤滑を図ることができる。そして、ポンプ部によって流動される水に混入異物があっても、異物が回転子軸支部に流入し、磨耗や回転不良が発生することを回避しやすくなる。ところが、上記した従来技術を採用した場合、フィルタに捕集異物による目詰まりが発生することがあると、回転子軸支部の水の流入が不十分や不能になることがあった。この場合、回転子軸支持部の磨耗や焼き付きが発生しやすくなっていた。
【０００５】
本発明の目的は、ポンプ部による流動水に混入異物があっても、特別な除去手間を掛けなくとも、混入異物による問題発生を回避することが可能なウォータポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本第１発明は、遠心ポンプ部と、前記遠心ポンプ部を収容するハウジングと、前記遠心ポンプ部を駆動するモータ部とを備えたウォータポンプにおいて、前記遠心ポンプ部の渦室とインペラ室との境界領域に磁石を設け、前記磁石の磁極配列を、流水中の導電性異物に前記渦室の外方側に向かう力を発生させるよう設定してある。
【０００７】
本第1発明の構成によると、遠心ポンプ部による流動水に混入異物があっても、回転子の軸支部への異物流入を防止することができる。すなわち、遠心ポンプ部によって流動される水に異物が混入していても、渦室に流入した際、鉄など磁性体である異物は、磁石に吸着されて捕集される。アルミなど導電性の異物は、磁石の磁界に反発して渦室の外方側に向かって移動する。このため、流動水中の異物が回転子軸支部の側に流入しにくくて回転子の回転が円滑に保持され、異物除去の特別な手間を掛けなくとも回転子の軸支部の磨耗や焼き付きが発生しにくくて長期使用が可能なウォータポンプを得ることができる。
【０００８】
本第２発明は、前記遠心ポンプ部のインペラの外周端部と、前記ハウジングのうちの前記インペラの外周端部に対してインペラ回転軸芯に沿う方向に対向した部位とにより、前記渦室から前記モータ部の回転子軸支部に水を導入する導入水路が形成され、前記磁石を前記導入水路に臨ませてある。
【０００９】
本第２発明の構成によると、回転子軸支部に渦室から水を導入し、回転子軸支部の冷却、潤滑を図ることができ、しかも、回転子軸支部の異物流入および水切れを効果的に防止することができる。
すなわち、インペラの外周端部は、これに対向したハウジング部位の比較的近くを通る状態で回動して渦室に高圧を発生させるよう、インペラの外周端部と、これに対向したハウジング部位との間隔は、比較的狭い間隔に設定される。つまり、インペラの外周端部と、これに対向したハウジング部位とによって形成された導入水路は、インペラ回転軸芯方向での幅が比較的狭い水路になる。このため、渦室から導入水路に流入した流水中の異物は、磁界による影響を受けやすく、磁石に吸着されたり、あるいは反発して排除されたりする。
【００１０】
本第３発明では、前記磁石が前記ハウジングに支持されている。
【００１１】
本第３発明のように、磁石をハウジングの側に固定することで、磁石による磁界を前記インペラの外周端部とこれに対向したハウジング部位とで形成された導入水路のうち適切な範囲に安定的に作用させることができる。これにより、磁石の吸着や反発による異物の捕集や排除を確実に行わせ、回転子軸支部の異物流入や水切れによる磨耗や焼き付きが発生しにくい高品質のウォータポンプを得ることができる。
【００１２】
本第４発明では、前記磁石が前記インペラに支持されている。
【００１３】
本第４発明の構成によると、磁石による磁界を、渦室のインペラの一方の側面がわに位置する部位と、インペラの他方の側面がわに位置する部位とにわたって発生させやすく、渦室の広範囲において磁石の吸着と反発とによる異物の捕集や排除を行わせることができる。これにより、回転子軸支部の異物流入や水切れによる磨耗や焼き付きがより発生しにくい高品質のウォータポンプを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第一実施例に係るウォータポンプの断面図である。本第一実施例に係るウォータポンプは、車両用エンジン１とエンジン冷却用ラジエータ２との間でエンジン冷却水（以下、単に水と称する。）を循環させる循環水路３に介装されている。この図に示すように、本第一実施例に係るウォータポンプは、筒形の吸い込み口１１を有したハウジング１０と、このハウジング１０に収容された遠心ポンプ部２０と、前記ハウジング１０に連設されたモータケーシング３０と、このモータケーシング３０に収容された電動型のモータ部４０とを備えている。
【００１５】
前記ハウジング１０は、前記吸い込み口１１が連設されたハウジング本体１２と、このハウジング本体１２の一側部に当て付けられた側壁部１３とを備えて構成してある。側壁部１３は、前記モータケーシング３０の一部によって構成してある。ハウジング１０は、前記吸い込み口１１を備える他、前記ハウジング本体１２に連設された筒形の吐出口１４を備えている。ハウジング本体１２およびモータケーシング３０は、樹脂材の成形によって作製してある。吸い込み口１１および吐出口１４を形成している筒体は、ハウジング本体１２に一体成形した樹脂製である。モータケーシング３０は、これの前記ハウジング本体１２に連結している側とは反対側の端部に設けたドライバケース３１と、このドライバケース３１に収容されたモータドライバ３２とを備えている。
【００１６】
前記遠心ポンプ部２０は、前記ハウジング本体１２と前記側壁部１３とによって形成されたインペラ室２１と、このインペラ室２１の外周側に前記ハウジング本体１２と前記側壁部１３とによって形成された渦室２２と、前記インペラ室２１に軸芯Ｐまわりに回転自在に位置するインペラ２３とを備えている。インペラ２３は、ディスク部２４と、このディスク部２４の一側面にインペラ２３の回転方向に並べて突設した複数枚の羽根２５（図２参照）とを備えている。インペラ２３の前記ディスク部２４と前記羽根２５とは、樹脂材の一体成形によって作製してある。インペラ２３は、前記ディスク部２４の中央部に一体成形した筒形の軸受け２６を相対回転自在に挿通した支軸２７に支持されている。支軸２７のポンプ部側の端部は、前記ハウジング本体１２の内部に設けた樹脂製のホルダー２８に支持されている。支軸２７のモータ部側の端部は、前記モータケーシング３０の内部に設けた支持部３３に支持されている。ホルダー２８は、このホルダー２８の一端側にインペラ２３の回転方向に並べて設けた複数の取り付け脚部２８ａによって吸い込み口１１の内周面に嵌着されている。
【００１７】
図１，２に示すように、前記インペラ室２１は、前記インペラ回転軸芯Ｐに沿う方向視でインペラ回転軸芯Ｐを中心とした円形になっている。インペラ室２１は、前記吸い込み口１１をインペラ室２１の中心部に連通させて備えている。この吸い込み口１１は、前記ホルダー２８の前記取り付け脚部２８ａどうしの間に設けた連通路を介してインペラ室２１に連通している。前記渦室２２は、これの内周側の全体にわたって前記インペラ室２３の外周側に開口し、渦室２２のインペラ回転軸芯Ｐと直交する方向での幅が流水方向下手側ほど大になった構造になっている。渦室２２は、前記吐出口１４を渦室２２の最下流部に連通させて備えている。
【００１８】
前記モータ部４０は、前記モータケーシング３０によって形成された回転子室４１と、この回転子室４１に回転自在に位置した回転子４２と、モータケーシング３０に固定された固定子４３とを備えている。固定子４３は、回転子４２の周囲に磁界を発生させるようコイル４４を備えるとともに回転子４２の外周側を包囲している。
【００１９】
回転子４２は、樹脂製の回転子本体４５と、この回転子本体４５に一体回転自在に支持させた永久磁石４６とを備えている。回転子４２は、回転子本体４２の中心部を貫通した前記支軸２７に相対回転自在に支持されている。回転子４２とインペラ２３とが一体回転自在に連結するよう、回転子本体４５とインペラ２３とを一体成形してある。
【００２０】
図１，３に示すように、前記遠心ポンプ部２０による流動水を前記モータ部４０の回転子軸支部としての前記支軸２７に供給する給水路５０を遠心ポンプ部２０とモータ部４０とにわたって設けてある。給水路５０は、前記インペラ２３の外周端部２３ａの背後側に設けた導入水路５１と、前記回転子室４１と、前記支軸２７と前記回転子本体４５との間の隙間ａと、前記支軸２７と前記軸受け２６との間の隙間ｂと、前記ホルダー２８に支軸２７の周方向に並べて設けた複数の排水孔５２とを備えて構成してある。
【００２１】
図１，２，３に示すように、前記導入水路５１は、前記ハウジング１０における前記側壁部１３に支持させた磁石６０と、前記インペラ２３の前記外周端部２３ａとによって形成してある。すなわち、磁石６０は、インペラ回転軸芯Ｐを中心とした環状の形状を備え、磁石６０の内周面により、前記回転子室４１のインペラ回転軸芯Ｐを中心とした円形の開口４１ａを形成している。この開口４１ａは、インペラ室２１に連通している。前記磁石６０は、ハウジング１０における前記側壁部１３のうちのインペラ２３の前記外周端部２３ａに対してインペラ回転軸芯Ｐに沿う方向に対向した部位１３ａを形成している。つまり、導入水路５１は、渦室２２の水が渦室２２の内方側から回転子室４１に流入させるよう、渦室２２の内方側と回転子室４１の前記開口４１ａとをこの開口４１ａおよび渦室２２の全周にわたって連通させている。
【００２２】
つまり、インペラ２３の中心部における水圧は、渦室２２に発生する水圧よりも低い。給水路５０は、渦室２２と前記排水孔５２との水圧差を利用し、渦室２２の水を導入水路５１と回転子室４１とによって回転子４２と前記支持部３３との間に導入し、この間から支軸２７と回転子本体４５との隙間ａに供給する。この隙間ａに流入した水を支軸２７と軸受け２６との隙間ｂを通して各排水孔５２に導入し、この排水孔５２からインペラ室２１の中心部に戻す。回転子室４１に流入した水は、回転子室４１の内壁面と回転子４２の外周部との間を通って支持部３３が位置する側に流動する。
【００２３】
図３は、遠心ポンプ部２０の磁石配設部での断面図である。この図に示すように前記磁石６０は、渦室２２とインペラ室２１との境界領域に位置するよう、かつ、前記導入水路５１に臨むよう配置してある。前記磁石６０は、永久磁石である。図３では、磁石６０の右側をＮ極とし、左側をＳ極としてある。図３に示す一点鎖線６１は、前記磁石６０によって発生する磁束を示す。図２に破線で示す矢印Ａは、渦室２２における流水中の導電性異物が前記給水路５０の吸引作用によって導入水路５１に向かって流動する方向を示す。図２，３に破線で示す矢印Ｂは、導入水路５１に向かって移動した導電性異物が磁石６０によって発生した磁界による反発によって移動する方向を示す。
【００２４】
これらの図に示すように、前記磁石６０のＳ極６２とＮ極６３との配列は、次の如き磁界を発生させるよう設定してある。
すなわち、図３に示すように、磁石６０による磁束６１は、前記導入水路５１を横断する向きに発生する。このような磁束６１が渦室２２に沿って環状に形成される。流水中に存在する導電性の異物は渦室２２の周方向に流動する。ただし、異物の中には、図２の破線Ａで示すように渦室２２の中心側に近付くものが存在する。本構成のポンプは、このような異物を渦室２２の外方に付勢する効果を発揮する。
即ち、図３に示すように、磁石６０のＮ極６３から発生し、磁石６０の側方に回り込んだ磁束６１は、図３上において右から左に通過する。この部分の磁束６１に対し、異物は図２の破線Ａに示すように渦室２２の外方から中心側に近付きながら流通する。この異物の流れる方向を電流の方向とみなすと、フレミングの左手の法則によって、異物には、図２中の破線Ｂの方向に移動力（電磁力）が作用することになる。
【００２５】
以上の如く、渦室２２および導入水路５１の流水中の異物がアルミなど導電体であると、磁石６０は、磁界によって異物を反発させ、異物に渦室２２の外方側に向かう力としての前記電磁力を発生させる。一方、渦室２２の流水中の異物が鉄など磁性体であると、磁石６０はこの異物を吸着して捕集する。
【００２６】
このウォータポンプは、次の如く動作する。
すなわち、モータ部４０が駆動されると、このモータ部４０によって遠心ポンプ部２０のインペラ２３を軸芯Ｐまわりに回転方向Ｆ（図２参照）に回転するよう駆動する。すると、遠心ポンプ部２０は、ラジエータ２から循環水路３に流出した水を吸い込み口１１からインペラ室２１に吸い込み、インペラ室２１に流入した水をインペラ２３によって渦室２２に送り込んで圧力水にし、吐出口１４から循環水路３に吐出してエンジン１に供給する。渦室２２の圧力水の一部を導入水路５１と回転子室４１とによって支軸２７と回転子４２との隙間ａに導入し、支軸２７および回転子４２の潤滑と冷却とを行う。エンジン１とラジエータ２との間を循環する水に異物混入があった場合、異物の支軸２７への流入を磁石６０によって防止する。すなわち、磁石６０は、磁性体である異物を吸着して捕集し、導電体である異物を磁石６０による磁界によって反発させて渦室２２の外方側に向けて排除し、導入水路５１への異物の流入を防止する。
【００２７】
図４は、第二実施例に係るウォータポンプにおける遠心ポンプ部の磁石配設部の断面図である。この図に示すように、第二実施例に係るウォータポンプと、第一実施例に係るウォータポンプとを比較すると、磁石６０を渦室２２とインペラ室２１との境界領域に配置する点と、インペラ２３の外周端部２３ａとこれに対向したハウジング部位１３ａとが導入水路５１を形成している点とにおいて同一の構成を備えている。磁石６０を支持する点において、第二実施例に係るウォータポンプは、第一実施例に係るウォータポンプと相違した構成を備えている。
【００２８】
すなわち、第二実施例に係るウォータポンプは、磁石６０をインペラ２３の外周端部２３ａに支持させている。
この場合、磁石６０は、磁束６１が導入水路５１に作用する他、渦室２２のインペラ２３のディスク部２４に対して導入水路５１が位置する側とは反対側に位置する部位にも磁束６１が効果的に作用する状態で磁界を発生させる。
【００２９】
図４に示すように、磁石６０のＮ極６３から一旦、右向きに発生した磁束６１は、磁石６０の周方向に回り込んだ後、左方向に偏向する。インペラ２３の羽根２５によって外方に押し出された流水中に存在する異物は、まず、前記左向きの磁束６１によって電磁力を受ける。当該電磁力の方向は、図４の紙面に対して垂直方向手前側である。
尚、図４の例でも、渦室２２の流水方向は、図４の紙面に垂直な方向に沿って奥側とする。よって、異物に対しては、まず、前記羽根２５の面に向かう電磁力が付与される。しかし、前記羽根２５の存在により、異物は電磁力による変位を受けることなく渦室２２の側に流出する。
【００３０】
このように、電磁力を受けた異物は、まずインペラ２３の羽根２５に向けて電磁力を受けるものの、流水によってそのまま渦室２２の外方側に押し出される。異物は、次に、磁石６０のＮ極６３から発生した図４中の右向きの磁束６１の領域に移動する。このため、異物には先ほどと反対にインペラ２３の羽根２５の面に対して垂直方向外方に電磁力が作用する。図２を参照すると、このような電磁力は、渦室２２の外方に向かう力となる。このように先ほどとは逆方向の電磁力を受けた異物は渦室２２の外方に向かって勢い良く排出されることとなる。
【００３１】
尚、本実施形態においても、上記図３の場合と同様に、渦室２２から導入水路５１に流入しようとする異物に対して渦室２２の外方への電磁力が作用する。このように、インペラ２３の外周端部２３ａに磁石６０を設けた場合には、インペラ２３の表側で異物を渦室２２の外方に排出する効果を奏すると共に、渦室２２から導入水路５１に流入しようとする異物をインペラ２３の裏側で阻止する効果を奏することとなる。
【００３２】
〔別実施例〕
上記した実施例の如く、Ｎ極６３がポンプ部側に、Ｓ極６２がモータ部側にそれぞれ位置した磁極配列に替え、インペラ２３による流水方向が異なった場合、Ｎ極６３がモータ部側に、Ｓ極６２がポンプ部側にそれぞれ位置した磁極配列を採用してもよい。Ｎ極６３とＳ極６２とがインペラ回転軸芯Ｐに沿った方向に並ぶ磁極配列に替え、インペラ回転軸芯Ｐに対して平行に近い方向に並ぶ磁極配列を採用してもよい。ハウジング１０のインペラ２３に対して導入水路５１が位置する側とは反対側に位置する部位に磁石を支持させた構成を採用してもよい。いずれの場合も、流水中の磁性異物を吸着によって捕集し、渦室２２の導電性の異物を磁界での反発によって渦室２２の外方側に移動させるのであり、本発明の目的を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第一実施例のウォータポンプの断面図
【図２】図１のII−II断面矢視図
【図３】遠心ポンプ部の磁石配設部での断面図
【図４】第二実施例の遠心ポンプ部における磁石配設部での断面図
【符号の説明】
【００３４】
１０        ハウジング
１３ａ    ハウジングの部位
２０      遠心ポンプ部
２１      インペラ室
２２      渦室
２３      インペラ
２３ａ    インペラの外周端部
２７      回転子軸支部
４０      モータ部
５１      導入水路
６０      磁石
Ｐ        インペラ回転軸芯
【図１】
2008121431.tif 000003
【図２】
2008121431.tif 000004
【図３】
2008121431.tif 000005
【図４】
2008121431.tif 000006