(57)【要約】【課題】ウォータポンプ内を流体が流れる際に大きな抵抗とならず、異物の除去ができる構成とすること、及び、大型化せず簡単な構成により異物を除去することが可能な、且つポンプ効率を低下させることがないウォータポンプを提供すること。【解決手段】吸入口１ａと吐出口１ｂを有するハウジング２、３に対して軸受２１、２２により支持されるシャフト２０と、シャフト２０に固着され、回転自在なインペラ１４と、シャフト１４に固着された永久磁石３２と、永久磁石３２に径方向に重合して配設され永久磁石３２と共に磁気回路を構成可能な固定子６０とを備え、インペラ１４の回転により流体を吸入口１ａから吸入し、吐出口１ｂより吐出するウォータポンプ１において、吸入口１ａから軸受２１、２２を介して吐出口１ｂに流体が流動する連通路４０が設けられると共に、連通路４０の軸受２１、２２より吸入口１ａ側には異物除去用のフィルタ６を配設したこと。【選択図】　図１
2004144013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入口と吐出口を有するハウジングと、
該ハウジングに対して軸受により支持されるシャフトと、
該シャフトに固着され、回転自在なインペラと、
前記シャフトに固着された永久磁石と、
該永久磁石に径方向に重合して配設され前記永久磁石と共に磁気回路を構成可能な固定子とを備え、前記インペラの回転により流体を前記吸入口から吸入し、前記吐出口より吐出するウォータポンプにおいて、
前記吸入口から前記軸受を介して前記吐出口に前記流体が流動する連通路が設けられると共に、該連通路の前記軸受より前記吸入口側に異物除去用のフィルタを配設することを特徴とするウォータポンプ。
【請求項２】
前記連通路は前記シャフトの内部に軸方向に貫通する貫通孔により構成されると共に、前記フィルタは前記貫通孔に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のウォータポンプ。
【請求項３】
前記インペラは、前記シャフトに垂直な略円板状の基部と該基部の吸入口側の面に設けられた羽根と、更に前記基部の吸入口側と反対側の面に設けられた裏羽根とから構成されると共に、前記裏羽根は前記連通路に配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のウォータポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウォータポンプの構造に関するものであり、特に、ウォータポンプ内に異物を除去する機構を設けたウォータポンプの構造に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来のウォータポンプは、冷却水中に異物の混入があるとメカニカルシールの異物の噛み込みや磨耗等が発生し、水漏れ等の機能上の不具合が生じる為、ウォータポンプのハウジングにインペラの背面に向けて延在する筒状フィルタを取り付けることにより、ウォータポンプ内部の流体に含まれる異物を除去する異物防止機構を備えたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、ウォータポンプのポンプ室の高圧部（吐出部）から冷却水を取り出し、トラップ室に導くことにより、トラップ室で異物を沈殿させ、冷却水を低圧部（インペラの背面部）に循環させる異物除去装置を備えたものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−７９１８２号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平９−８８８９８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に示される構成においては、フィルタがインペラの回転によって高圧になるインペラの外径近傍（インペラの背面とハウジングとの間）にフィルタが配設されるために、インペラの背面からバランス孔を通してインペラの吸入部へ流体が流れる際に大きな抵抗となってしまい、効率良く流体を循環させることができない。また、この構成ではインペラの背面に形成された溝と、その溝に延在するフィルタとのクリアランスが小さいとインペラが回転する際にフィルタとの摺動抵抗が大きくなる。また、クリアランスが大きいと異物が通ってしまうため異物を除去することができない、このためクリアランスの設定が難しい。
【０００７】
特許文献２に示される構成では、異物を沈殿させるトラップ室が必要となり、構造が複雑なものとなり、大型化してしまう。
【０００８】
また、これら従来技術では、異物除去にはインペラにより吐出された流体の一部を吸入側に戻して（ポンプ室内を還流させ）利用する場合が多く、ポンプ効率の低下を招いてしまう。
【０００９】
よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ウォータポンプ内を流体が流れる際に大きな抵抗とならず、異物の除去ができる構成とすること、及び、大型化せず簡単な構成により異物を除去することが可能な、且つポンプ効率を低下させることがないウォータポンプを提供することを技術的課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために講じた第１の技術的手段は、吸入口と吐出口を有するハウジングと、該ハウジングに対して軸受により支持されるシャフトと、該シャフトに固着され、回転自在なインペラと、前記シャフトに固着された永久磁石と、該永久磁石に径方向に重合して配設され前記永久磁石と共に磁気回路を構成可能な固定子とを備え、前記インペラの回転により流体を前記吸入口から吸入し、前記吐出口より吐出するウォータポンプにおいて、前記吸入口から前記軸受を介して前記吐出口に前記流体が流動する連通路が設けられると共に、該連通路の前記軸受より前記吸入口側に異物除去用のフィルタを配設したことである。
【００１１】
上記した手段によれば、インペラが回転する際にフィルタとの摺動抵抗がなく異物を除去できる。また、吸入口から軸受を介して吐出口に至る連通路にフィルタが設けられることにより、完全に異物を除去することができる。更に、流体の流れをポンプの吐出作用を行う流体回路中に形成するので、吐出された流体の一部を吸入側に戻す場合と比べ、ポンプ効率を低下させることなく異物を除去する流体回路を形成することができる。
【００１２】
上記の課題を解決するために講じた第２の技術的手段は、前記連通路は前記シャフトの内部に軸方向に貫通する貫通孔により構成されると共に、前記フィルタは前記貫通孔に配設されていることである。
【００１３】
上記した手段によれば、シャフトの内部の軸方向に貫通する貫通孔にフィルタを設けるのみで、異物が簡単で小型の構造によって除去される。また、フィルタは回転中心のシャフトの貫通孔に配設されるため、インペラの回転を妨げる抵抗とならない。
【００１４】
上記の課題を解決するために講じた第３の技術的手段は、前記インペラは、前記シャフトに垂直な略円板状の基部と該基部の吸入口側の面に設けられた羽根と、更に前記基部の吸入口側と反対側の面に設けられた裏羽根とから構成されると共に、前記裏羽根は前記連通路に配設されていることである。
【００１５】
上記した手段によれば、連通路に配設される軸受に流体の流れが発生するため、異物の軸受への進入を防止できる。また、流体の流れにより、軸受の冷却と潤滑を行い、軸受の長寿命化を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は第１実施形態を示し、ウォータポンプ１は、例えば、車両のエンジン内部で発生した発熱を冷却水（流体）の循環により、冷却水によりエンジンの発熱が吸熱され、吸熱されて温められた冷却水をラジエータにより冷やす様にした冷却水循環経路の一部に設けられている。このウォータポンプ１は、エンジンとラジエータとの間にゴムから成る図示しないパイプにより接続される。ウォータポンプ１は、ラジエータ側に接続されて冷却水の吸入を行う吸入口１ａと、エンジン側に接続されて冷却水をエンジンへと供給する吐出口１ｂとを備える。また、ウォータポンプ１は、２つのハウジング２，３により水室が形成され、吸入口１ａおよび吐出口１ｂは共にハウジング２に設けられている。ハウジング３は略段付円筒形状を呈し、大径部の端面３ａと小径部の外周３ｂとを基準として固定子６０が組み付けられている。ハウジング２、３及び固定子６０は、周状に複数の位置でボルト５により一体的に締結されている。
【００１８】
固定子６０は、永久磁石３２に径方向に重合して配設され永久磁石３２と共に磁気回路を構成する。固定子６０は、永久磁石３２に向けて突出する突出部を有するコア６１とコア６１に巻回されるコイル６２等から構成され、樹脂成形により一体に形成されている。また、固定子６０は、回転子２５を回転自在に収容する段付凹部６０ａが形成されている。尚、固定子６０は、コイル６２への通電を制御する通電制御手段６３を備えている。つまり、固定子６０は電動モータを構成している。
【００１９】
シャフト２０の一端には、インペラ１４が固着され、他端側には磁性部材３０が一体に固着され、磁性部材３０の外周には周状に複数（例えば、Ｎ極とＳ極とが交互になった８極）の極性をもつ永久磁石３２が固着されている。磁性部材３０は、永久磁石３２の磁束を効率的に伝える。また、永久磁石３２の軸方向両端には、シャフト軸受部材３１、３３が固着されている。なお、シャフト２０、インペラ１４、永久磁石３２、磁性部材３０、及びシャフト軸受部材３１、３３により回転子２５を構成している。
【００２０】
回転子２５は、ハウジング３の小径部の内周３ｃに嵌入される第１軸受２１と固定子６０の段付凹部６０ａの小径部６０ｃに嵌入される第２軸受２２とにより回転自在に支持されている。
【００２１】
シャフト２０の内部には軸方向に貫通する貫通孔２０ａが形成されると共に、貫通孔２０ａのインペラ１４側端部にはフィルタ６が嵌入されている。冷却水は貫通孔２０ａ内をインペラ１４側から永久磁石３２側へ流れる。インペラ１４は、シャフト２０に嵌入され固着され、シャフト２０に対して垂直となる略円板の基部１４ａと基部１４ａの吸入口１ａ側に設けられた羽根１４ｂと吸入口１ａ側と反対側に設けられた裏羽根１４ｃとから構成される。羽根１４ｂは、インペラ１４の回転により冷却水を吸入口１ａから吸入し、吐出口１ｂより吐出する。また、羽根１４ｃは、インペラ２０の回転により冷却水をフィルタ６から吸入し、貫通孔２０ａ、段付凹部６０ａの小径部６０ｃ、シャフト軸受部材３１と第２軸受２２との隙間、段付凹部６０ａの大径部６０ｂと磁性部材３０との隙間、及びシャフト軸受部材３３と第１軸受２１との隙間とから構成される連絡通路４０を介して吐出口１ｂより吐出する。これにより、連絡通路４０に配設される第１軸受２１、第２軸受２２に冷却水の流れが発生するため、異物の第１軸受２１、第２軸受２２への進入を防止できる。また、冷却水の流れにより、第１軸受２１、第２軸受２２の冷却と潤滑を行い、第１軸受２１、第２軸受２２の長寿命化を図ることができる。また、シャフト２０の内部の軸方向に貫通する貫通孔２０ａにフィルタ６を設けるのみで、異物が簡単で小型の構造によって除去される。また、フィルタ６は回転中心のシャフト２０の貫通孔２０ａに配設されているため、インペラ１４の回転を妨げる抵抗とならない。また、インペラ１４の回転により裏羽根１４ｃによる軸方向の推力が羽根１４ｂによる軸方向の推力を低減し、第１軸受２１、第２軸受２２の摩耗を低減する。
【００２２】
次に、ウォータポンプ１の動作について説明する。固定子６０が通電を制御する通電制御手段６３を介して、外部からの信号により通電されると、周方向に複数の磁極を有する永久磁石３２が回転を行う。永久磁石３２が固着されたシャフト２０が回転することによって、シャフト２０に固着されたインペラ１４が回転し、羽根１４ｂにより冷却水を吸入口１ａから吸入し、吐出口１ｂより吐出する。また、羽根１４ｃにより冷却水をフィルタ６から吸入し、連絡通路４０を介して吐出口１ｂより吐出する。これにより、連絡通路４０に配設される第１軸受２１、第２軸受２２に冷却水の流れが発生するため、異物の第１軸受２１、第２軸受２２への進入を防止できる。また、冷却水の流れにより、第１軸受２１、第２軸受２２の冷却と潤滑を行い、第１軸受２１、第２軸受２２の長寿命化を図ることができる。
【００２３】
以下、本発明の第２実施形態のウォータポンプ２００を図２に基づき説明する。
【００２４】
尚、第２実施形態は、連絡通路２４０及びシャフト２２０が異なるだけであるので、第１実施形態と同一の構成については同一の番号符号を付し、説明を省略する。
【００２５】
ハウジング２０２の吸入口２０１ａの側部から固定子２６０の段付凹部６０ｃに連絡路２４０が設けられている。連絡路２４０の途中にフィルタ６が設けられている。シャフト２２０は、軸方向に貫通する貫通孔は設けられてなく中実であるため、冷却水が流れることはない。つまり、連絡路２４０を流れる冷却水はフィルタ６により異物を除去される。
【００２６】
これによりインペラ１４が回転する際にフィルタ６との摺動抵抗がなく異物を除去できる。また、吸入口２０１ａから第１軸受２１、第２軸受２２を介して吐出口２０１ｂに至る連通路２４０にフィルタ６が設けられることにより、完全に異物を除去することができる。更に、流体の流れをポンプの吐出作用を行う流体回路中に形成するので、吐出された流体の一部を吸入側に戻す場合と比べ、ポンプ効率を低下させることなく異物を除去する流体回路を形成することができる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１の発明にて講じた技術的手段によれば、インペラが回転する際にフィルタとの摺動抵抗がなく異物を除去できる。また、吸入口から軸受を介して吐出口に至る連通路にフィルタが設けられることにより、完全に異物を除去することができる。更に、流体の流れをポンプの吐出作用を行う流体回路中に形成するので、吐出された流体の一部を吸入側に戻す場合と比べ、ポンプ効率を低下させることなく異物を除去する流体回路を形成することができる。
【００２８】
請求項２の発明にて講じた技術的手段によれば、シャフトの内部の軸方向に貫通する貫通孔にフィルタを設けるのみで、異物が簡単で小型の構造によって除去される。また、フィルタは回転中心のシャフトの貫通孔に配設されるため、インペラの回転を妨げる抵抗とならない。
【００２９】
請求項３の発明にて講じた技術的手段によれば、連通路に配設される軸受に流体の流れが発生するため、異物の軸受への進入を防止できる。また、流体の流れにより、軸受の冷却と潤滑を行い、軸受の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における、ウォータポンプの断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態における、ウォータポンプの断面図である。
【符号の説明】
１、２００・・・ウォータポンプ
１ａ、２０１ａ・・・吸入口
１ｂ、２０１ｂ・・・吐出口
２，３，２０２・・・ハウジング
６・・・フィルタ
１４・・・インペラ
１４ａ・・・基部
１４ｂ・・・羽根
１４ｃ・・・裏羽根
２０、２２０・・・シャフト
２０ａ・・・貫通孔
２１、２２・・・軸受
３２・・・永久磁石
４０、２４０・・・連絡路
６０、２６０・・・固定子
【図１】
2004144013.tif 000003
【図２】
2004144013.tif 000004