(57)【要約】【課題】モータ室での流体の気化を防止することが可能な電動ポンプを提供する。【解決手段】電動ポンプ２は、燃料としてのジメチルエーテルをエンジンに対して供給する燃料供給装置に用いられている。電動ポンプ２は、ポンプ部２２を収容するハウジング内にモータ室１６が区画形成され、該モータ室１６にはポンプ部２２を駆動するための電動モータ１５が収容されている。モータ室１６は、ポンプ部２２から外部へのＤＭＥの吐出経路を構成する。従って、モータ室１６は、ポンプ部２２の吐出圧力雰囲気となっている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ部を収容するハウジング内にモータ室が区画形成され、該モータ室に前記ポンプ部を駆動するための電動モータが収容されてなり、前記ポンプ部が吸入して昇圧しそして吐出する流体は、前記モータ室での加熱により飽和蒸気圧が前記ポンプ部の吸入圧力を上回ることがあり、かつ、前記モータ室での加熱によっても飽和蒸気圧は前記ポンプ部の吐出圧力を下回る特性を有する電動ポンプにおいて、
前記モータ室を前記ポンプ部の吐出圧力雰囲気としたことを特徴とする電動ポンプ。
【請求項２】
前記ハウジングには、前記ポンプ部の吐出側を前記モータ室に連通する導入通路と、前記モータ室を外部に接続する導出通路とが設けられ、前記導入通路及び前記モータ室並びに前記導出通路は、前記ポンプ部から外部への流体の吐出経路を構成する請求項１に記載の電動ポンプ。
【請求項３】
前記ハウジングは前記流体を貯留するタンクに収容されており、前記モータ室は前記タンクの壁側に配置されているとともに、前記ポンプ部は前記モータ室に対し前記壁側とは反対側に配置されている請求項２に記載の電動ポンプ。
【請求項４】
前記ハウジング内には、前記電動モータのモータ軸を回転可能に支持するベアリングが配設されており、前記吐出経路は前記ベアリングを経由する構成である請求項２又は３に記載の電動ポンプ。
【請求項５】
内燃機関に対して、燃料としてのジメチルエーテルを供給するために用いられる電動ポンプであって、ポンプ部を収容するハウジング内にモータ室が区画形成され、該モータ室に前記ポンプ部を駆動するための電動モータが収容されてなる電動ポンプにおいて、
前記モータ室を前記ポンプ部の吐出圧力雰囲気としたことを特徴とする電動ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプ部を収容するハウジング内にモータ室が区画形成され、該モータ室にポンプ部を駆動するための電動モータが収容されてなる電動ポンプに関する。特に、ポンプ部が吸入して昇圧しそして吐出する流体が、モータ室での加熱により飽和蒸気圧がポンプ部の吸入圧力を上回ることがあり、かつ、モータ室での加熱によっても飽和蒸気圧はポンプ部の吐出圧力を下回る特性を有する電動ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電動ポンプとしては、例えば、ジメチルエーテル（以下、ＤＭＥと記す）を燃料とする内燃機関の燃料供給装置に用いられるものが存在する（例えば特許文献１参照）。そして、特許文献１においては、電動ポンプを燃料タンク内に収容する所謂インタンクポンプが例示されており、該電動ポンプにおいては、モータ室を燃料タンク内に開放することで、比較的低温なＤＭＥによって電動モータの冷却が行われるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−８３１８８（第３−８頁、第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記モータ室を燃料タンク内に開放することは、該モータ室をポンプ部の吸入圧力雰囲気とすることであり、ＤＭＥはその特性（モータ室での加熱により飽和蒸気圧がポンプ部の吸入圧力を上回る）によって、モータ室で多量に気化されることとなっていた。モータ室に多量の気化ＤＭＥが存在すると、ＤＭＥと電動モータの発熱部分との間での熱交換効率が悪化し、該電動モータの冷却が不十分となってしまう。
【０００５】
従って、電動ポンプのハウジングには、気化ＤＭＥをモータ室から燃料タンクへ排出する抜き通路が必要となる。抜き通路をハウジングに設ける場合、モータ室から気化ＤＭＥを効果的に排出するためには、モータ室において気化ＤＭＥが溜まる部位よりも上方に位置するように、抜き通路を配置する必要がある。よって、ハウジングに設けられた抜き通路の位置に応じて、燃料タンクに対する電動ポンプの取付位置及び取付姿勢が制限され、電動ポンプの汎用性が劣る問題を生じていた。
【０００６】
本発明の目的は、モータ室での流体の気化を防止することが可能な電動ポンプを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明の電動ポンプは、電動モータを収容するモータ室を、ポンプ部の吐出圧力雰囲気としている。従って、流体は、その特性（モータ室での加熱により飽和蒸気圧がポンプ部の吸入圧力を上回ることがあり、かつ、モータ室での加熱によっても飽和蒸気圧はポンプ部の吐出圧力を下回る）から、モータ室で気化されなくなる。よって、気化流体をモータ室から抜くための専用の抜き通路が不要で、該抜き通路によって電動ポンプの取付位置及び取付姿勢が制限されることがない。
【０００８】
請求項２の発明は請求項１において、前記電動ポンプのハウジングには、前記ポンプ部の吐出側を前記モータ室に連通する導入通路と、前記モータ室を外部に接続する導出通路とが設けられている。前記導入通路及び前記モータ室並びに前記導出通路は、前記ポンプ部から外部への流体の吐出経路を構成している。従って、モータ室には、ポンプ部から外部へと向かう流体の流れが形成され、該流体による電動モータの冷却効果が高められる。
【０００９】
請求項３の発明は請求項２において、前記ハウジングは前記流体を貯留するタンクに収容されている。前記モータ室は、前記タンクの壁側に配置されている。前記ポンプ部は、前記モータ室に対し壁側とは反対側に配置されている。このように、モータ室をタンクの壁側に寄せて配置することで、該モータ室からタンク外への導出通路を短くかつ簡単に構成できる。言い換えれば、請求項２の発明を採用した場合に、本発明のようなレイアウトも、導出通路の取り回しの複雑化なしに採用することができる。
【００１０】
請求項４の発明は請求項２又は３において、前記ハウジング内には、前記電動モータのモータ軸を回転可能に支持するベアリングが配設されており、前記吐出経路は前記ベアリングを経由する構成である。従って、流体の流れに曝されることとなるベアリングは、該流体によって効果的に冷却される。
【００１１】
上記目的を達成するために請求項５の発明は、内燃機関に対して、燃料としてのジメチルエーテルを供給するために用いられる電動ポンプにおいて、電動モータを収容するモータ室を、ポンプ部の吐出圧力雰囲気としている。このような電動ポンプで取り扱われるジメチルエーテルは、モータ室での加熱により飽和蒸気圧がポンプ部の吸入圧力を上回ることがあり、かつ、モータ室での加熱によっても飽和蒸気圧はポンプ部の吐出圧力を下回る特性を有している。従って、吐出圧力雰囲気とされたモータ室では、ジメチルエーテルが気化されなくなる。よって、気化したジメチルエーテルをモータ室から抜くための専用の抜き通路が不要で、該抜き通路によって電動ポンプの取付位置及び取付姿勢が制限されることがない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、車両の走行駆動源たるディーゼルタイプの内燃機関（エンジン）の燃料供給装置に用いられる電動ポンプにおいて具体化した一実施形態について、図１〜図４に従って説明する。
【００１３】
図３は、電動ポンプ２を備えた燃料供給装置を示す概略構成図である。電動ポンプ２は、流体（燃料）としてのＤＭＥが貯留されたタンク１の底部にほぼ全体が収容された、所謂インタンクポンプである。電動ポンプ２は、吸入側がタンク１内に開放されているとともに、吐出側が吐出配管３を介して燃料噴射ポンプ４に接続されている。燃料噴射ポンプ４の吐出側にはエンジン５が接続されている。燃料噴射ポンプ４は、電動ポンプ２から圧送されたＤＭＥを高圧状態でエンジン５に供給する。また、燃料噴射ポンプ４内に余った余剰ＤＭＥは戻し通路４ａを介してタンク１に戻される。
【００１４】
図１は、電動ポンプ２の模式断面図である。電動ポンプ２は、該電動ポンプ２のタンク１への取付状態で該タンク１の外部に露出した蓋体６と、蓋体６においてタンク１の内側に向かう内面に、複数のボルト（図示省略）によって固定された収容ケース８とを備えている。タンク１の側壁（壁）１ａには、電動ポンプ２を固定するための取付フランジ９が形成されている。電動ポンプ２は、蓋体６の径方向端部をボルト１０によって取付フランジ９に固定することで、収容ケース８がタンク１の内側に位置した状態で該タンク１に取り付けられている。
【００１５】
収容ケース８は、蓋体６側から順に、軸支フレーム１１、モータハウジング１２及びポンプハウジング１３を備え、これら部材１１〜１３と蓋体６とが電動ポンプ２のハウジングを構成する。モータハウジング１２は、その基端（図１では左端）と蓋体６との間に軸支フレーム１１を挟み込んだ状態で、ボルト（図示省略）により蓋体６に固定されている。ポンプハウジング１３は、複数の位置決めピン１４で位置決めされた状態で、複数のボルト（図示省略）によって、モータハウジング１２の先端（図１では右端）に固定されている。
【００１６】
モータハウジング１２の内側にはモータ室１６が区画形成され、該モータ室１６には、電動モータ１５が収容されている。電動モータ１５は、巻線を有するとともにモータハウジング１２の内面に固着された固定子１５ａと、鉄心からなり固定子１５ａに対して相対回転可能な回転子１５ｂとを備えている。固定子１５ａと回転子１５ｂとの間には、隙間（ギャップ）１７が設けられている。固定子１５ａには、モータハウジング１２側の面に凹部１８が周方向に沿って複数形成されている。
【００１７】
回転子１５ｂには、軸支フレーム１１とポンプハウジング１３との間で延びるモータ軸としてのドライブシャフト１９が、一体回動可能に固着されている。ドライブシャフト１９は、基端が軸支フレーム１１の中央部に配設されたベアリング２０に支持され、先端がポンプハウジング１３に収容されたベアリング２１に支持されている。固定子１５ａの巻線には蓋体６に設けた端子１５ｃが接続され（配線省略）、端子１５ｃを介して巻線に電流が流れると、巻線と鉄心との間の電磁誘導作用によってドライブシャフト１９が回動する。
【００１８】
モータハウジング１２とポンプハウジング１３との接合部分の内部には、ギヤポンプよりなるポンプ部２２が収容されている。ポンプ部２２は、ドライブシャフト１９の回動時に回転するギヤ列２３を備え、このギヤ列２３はドライブシャフト１９の先端に固定されたギヤ２４と、そのギヤ２４に噛合可能でありドリブンシャフト２５に一体形成されたギヤ２６とからなっている。図１及び図２に示すように、ドライブシャフト１９の先端外周面には軸方向に沿って延びるキー２７が取り付けられ、このキー２７にギヤ２４が係止されている。
【００１９】
電動ポンプ２において先端側の内部には、ポンプハウジング１３の上側内周面とギヤ２４の歯との間、ポンプハウジング１３の下側内周面とギヤ２６の歯との間にＤＭＥの昇圧通路となるポンプ室２８，２９が各々形成されている。また、電動ポンプ２の先端側内部にはドライブシャフト１９の先端を収容するためのシャフト室３０がモータハウジング１２とポンプハウジング１３とに亘って形成されている。
【００２０】
ドリブンシャフト２５はドライブシャフト１９と平行状態に配置され、その基端がベアリング３１を介してモータハウジング１２に、先端がベアリング３２を介してポンプハウジング１３にそれぞれ支持されている。ドリブンシャフト２５は、ギヤ２６がドライブシャフト１９のギヤ２４と噛み合っており、ドライブシャフト１９が回動するとギヤ２４，２６を介して連れ回りする。
【００２１】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。ポンプハウジング１３にはギヤ２４，２６が噛合う前後に空間領域を設けることで、ＤＭＥの通路となる吸入室３４と吐出室（ポンプ部の吐出側）３５とが形成されている。ポンプハウジング１３には、吸入室３４とポンプ外部とを連通する吸入ポート３６が形成されている。ポンプハウジング１３と接触するモータハウジング１２の壁部１２ａには、吐出室３５とモータ室１６とを連通する導入通路３７が形成されている。
【００２２】
ドライブシャフト１９が図２に示す矢印方向（時計回り方向）に回動すると、ドリブンシャフト２５はドライブシャフト１９に連れ回りして同図の白抜き矢印方向に回動する。このとき、タンク１内のＤＭＥは、吸入ポート３６から吸入室３４に流れ込み、ポンプ室２８，２９を各々流れて昇圧される。ＤＭＥは吐出室３５に至った後、導入通路３７を通ってモータ室１６に流れ出る。
【００２３】
図１に示すように、軸支フレーム１１には、ベアリング２０に対してモータ室１６側に、環状の隙間３８が形成されている。また、軸支フレーム１１には、ベアリング２０に対して蓋体６側に、隙間３８と連通しかつ蓋体６側に開口した凹部３９が形成されている。蓋体６には、燃料噴射ポンプ４から延びる吐出配管３を接続するための配管接続部４０が設けられ、蓋体６及び配管接続部４０の内部には、凹部３９と外部とを連通する吐出ポート４１が形成されている。本実施形態においては、隙間３８、凹部３９及び吐出ポート４１が、モータ室１６を外部に接続する導出通路をなしている。また、導入通路３７、隙間３８、凹部３９及び吐出ポート４１が吐出経路を構成する。
【００２４】
モータ室１６では、固定子１５ａと回転子１５ｂとの間の隙間１７、及び固定子１５ａの凹部１８が、ポンプ部２２からモータ室１６へ送られたＤＭＥの吐出流路となる。また、軸支フレーム１１の隙間３８、ベアリング２０の隙間及び軸支フレーム１１の凹部３９は、隙間１７及び凹部１８から流れ出たＤＭＥが吐出ポート４１に至るときの吐出流路となる。そして、モータ室１６内のＤＭＥは、吐出ポート４１及び吐出配管３を介して燃料噴射ポンプ４に送られる。このように、モータ室１６は、ＤＭＥの吐出経路の一部を構成することで、吐出圧力雰囲気となっている。
【００２５】
さて、図４は、ＤＭＥの飽和蒸気圧特性を示すグラフである。ＤＭＥは横軸を温度（℃）、縦軸を圧力（ＭＰａ）とした場合、飽和蒸気圧が２次曲線をとる特性を有している。そして、ＤＭＥは、圧力と温度とで決まる点が同図の２次曲線の上側領域に位置したとき液体、下側領域に位置したとき気体となる。図４のグラフにおいて「Ｐｉｎ」は、電動ポンプ２（ポンプ部２２）の吸入圧力であり、本実施形態においては１ＭＰａとなっている。また、「Ｐｏｕｔ」は、電動ポンプ２（ポンプ部２２）の吐出圧力であり、本実施形態においては３ＭＰａとなっている。
【００２６】
ここで、電動ポンプ２は、車両の低中速走行等に応じた通常の運転状態では、モータ室１６のＤＭＥの温度が最大でも４０℃〜５０℃程度となる。この温度でのＤＭＥの飽和蒸気圧は、図４のグラフに示すように０．８ＭＰａ程度から１ＭＰａを若干超えるまでの範囲となる。また、電動ポンプ２は車両の高速走行や急加速等に応じた過酷な運転状態となると、モータ室１６のＤＭＥの温度は最大で８０℃程度にまで上昇する。８０℃程度にまで温度が上昇したモータ室１６のＤＭＥは、飽和蒸気圧が吸入圧力Ｐｉｎを上回ることとなるが、図４のグラフからも明らかなように、ＤＭＥが８０℃程度にまで上昇したとしても、その飽和蒸気圧は吐出圧力Ｐｏｕｔ以上となることはない。
【００２７】
つまり、本実施形態の電動ポンプ２が取り扱うＤＭＥは、モータ室１６での加熱により飽和蒸気圧がポンプ部２２の吸入圧力Ｐｉｎを上回ることがあり、かつ、モータ室１６での加熱によっても飽和蒸気圧はポンプ部２２の吐出圧力Ｐｏｕｔを下回る特性を有していると言える。従って、温度上昇によりＤＭＥの飽和蒸気圧が高まっても、モータ室１６を吐出圧力雰囲気とした本実施形態においては、モータ室１６内の圧力が飽和蒸気圧を下回らず、該モータ室１６においてＤＭＥが気化されることはない。
【００２８】
よって、例えば特許文献１のような、モータ室の気化ＤＭＥをタンクへ逃がすための抜き通路を必要とせず、該抜き通路によって、タンク１に対する電動ポンプ２の取付位置及び取付姿勢が制限されることがない。その結果、汎用性に優れる電動ポンプ２となる（効果（１））。
【００２９】
上記構成の本実施形態においては、効果（１）の他に次の効果も奏する。
（２）モータ室１６は、ポンプ部２２から外部へのＤＭＥの吐出経路を構成している。従って、モータ室１６には、ポンプ部２２から外部へと向かうＤＭＥの流れが形成され、該ＤＭＥによる電動モータ１５の冷却効果が高められる。
【００３０】
（３）電動ポンプ２はインタンクタイプであり、モータ室１６がタンク１の壁側に配置され、ポンプ部２２がモータ室１６に対し壁側とは反対側に配置されている。このように、モータ室１６をタンク１の壁側に寄せて配置することで、該モータ室１６からタンク１外への吐出通路を短くかつ簡単に構成できる。言い換えれば、モータ室１６を、ポンプ部２２から外部へのＤＭＥの吐出経路とすることで、本実施形態のようなレイアウトも、吐出通路の取り回しの複雑化なしに採用することができる。
【００３１】
（４）ポンプ部２２から外部へのＤＭＥの吐出経路は、ドライブシャフト１９を回転可能に支持するベアリング２０を経由する構成である。従って、ＤＭＥの流れに曝されることとなるベアリング２０は、該ＤＭＥによって効果的に冷却される。
【００３２】
（５）モータ室１６内で電動モータ１５を通過するときのＤＭＥの通路は、固定子１５ａ及び回転子１５ｂの隙間１７に加えて、固定子１５ａの外周面の凹部１８を用いているので、例えば隙間１７だけの場合と比較してＤＭＥの吐出経路を広く確保することができる。
【００３３】
（６）シャフト室３０が吐出圧となるので、ＤＭＥをポンプ室２８，２９からシャフト室３０へ漏れ難くすることができる。
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で例えば以下の態様でも実施できる。
【００３４】
○  上記実施形態において電動ポンプ２は、単段式のポンプ部２２を備えていた。しかし、本発明は、単段式のポンプ部を備える電動ポンプに具体化することに限定されるものではなく、例えば図５に示すような２段式等、多段式のポンプ部を備えた電動ポンプにおいて具体化してもよい。
【００３５】
○  上記実施形態においては、ＤＭＥを取り扱う電動ポンプ２に具体化されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。つまり、上述した特性（モータ室での加熱により飽和蒸気圧が前記ポンプ部の吸入圧力を上回ることがあり、かつ、前記モータ室での加熱によっても飽和蒸気圧は前記ポンプ部の吐出圧力を下回る）を有する流体を取り扱うものであれば、ＤＭＥ以外の流体を取り扱う電動ポンプに具体化してもよい。
【００３６】
○  上記実施形態において、電動ポンプ２はインタンク式に限らず、タンク１外に配置されるタイプでもよい。
○  上記実施形態において、モータ室１６をＤＭＥの吐出経路とする構成に限定されない。即ち、ポンプハウジング１３に吐出ポートを設けてモータ室１６を吐出経路として用いない構成とし、その吐出ポートを通路３７によりモータ室１６に連通してモータ室１６を吐出圧雰囲気としてもよい。
【００３７】
○  上記実施形態においてポンプ部はギヤポンプであった。しかし、ポンプ部はギヤポンプに限定されるものではなく、例えばスクリューポンプやピストンポンプ等であってもよい。
【００３８】
【発明の効果】
上記構成の本発明によれば、モータ室での流体の気化を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に示す電動ポンプの模式断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線模式断面図。
【図３】燃料供給装置の概略構成図。
【図４】ＤＭＥの飽和蒸気圧特性を示すグラフ。
【図５】別例の電動ポンプの模式断面図。
【符号の説明】
１…タンク、１ａ…壁としての側壁、２…電動ポンプ、５…エンジン、６…ハウジングを構成する蓋体、８…同じく収容ケース、１５…電動モータ、１６…モータ室、１９…モータ軸としてのドライブシャフト、２０…ベアリング、２２…ポンプ部、３７…吐出経路を構成する導入通路、３８…吐出経路及び導出通路を構成する隙間、３９…同じく凹部、４１…同じく吐出ポート、Ｐｉｎ…吸入圧力、Ｐｏｕｔ  …吐出圧力。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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