(57)【要約】【課題】羽根車を高速で回転させなくともポンプの揚程を高くするとともに、低振動および低騒音かつ小型のポンプを提供する。【解決手段】液体を吸排し直列に配置された複数の羽根車２を備えたポンプ部３と、ポンプ部３の外郭を構成するポンプケース４と、複数の羽根車２を駆動するモータ部５と、を有し、前記ポンプケース４の外側にポンプ部３に液体を吸込する吸込口７およびポンプ部３から液体を吐出する吐出口８と、ポンプケース４の内側であって複数の羽根車２の間の場所に少なくともポンプ部３の外周部を複数の区分ポンプ部に区切る区切板９と、を備え、前段の区分ポンプ部１０から排出された液体を後段の区分ポンプ部１１へ導入する導入路１２を設けるようになした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吸排し同軸に配置された複数の羽根車を備えたポンプ部と、ポンプ部の外郭を構成するポンプケースと、複数の羽根車を駆動するモータ部と、を有し、前記ポンプケースは、ポンプ部に液体を吸込する吸込口およびポンプ部から液体を吐出する吐出口と、ポンプケースの内側であって複数の羽根車の間の場所に少なくともポンプ部の外周部を複数の区分ポンプ部に区切る区切板と、を備え、前段の区分ポンプ部から排出された液体を後段の区分ポンプ部へ導入する導入路を設けたことを特徴とするポンプ。
【請求項２】
前記導入路への入口は、出口に対して複数の羽根車の回転方向の反対側に配置されたことを特徴とする請求項１記載のポンプ。
【請求項３】
前記導入路は、区切板に設けられた貫通穴により構成されたことを特徴とする請求項１記載のポンプ。
【請求項４】
前記区切板には、前段の区分ポンプ部より排出された液体を導入路に流出させる流出ガイド部と、導入路を通過した液体を後段の区分ポンプ部へ流入させる流入ガイド部と、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】
前記流出ガイド部および流入ガイド部の導入路側は、複数の羽根車の回転方向に対して所定の角度に傾斜して設けられたことを特徴とする請求項４記載のポンプ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のポンプを備えたことを特徴とする液体循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、モータにより駆動され、液体を吸込して吐出するポンプおよび同ポンプを備えた液体循環装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポンプにおいては、液体を吸排する羽根車を備えたポンプ部と、そのポンプ部の外郭を構成するポンプケースと、上記羽根車を駆動するための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から構成されている。
【０００３】
さらに上記ポンプケースには、ポンプ部に液体を吸込する吸込口およびポンプ部から液体を吐出する吐出口が設けられている。
【０００４】
この中でも特にポンプ部においては、ポンプ部に吸込された液体の圧力を回転する羽根車によって高めた上で吐出している。
【０００５】
上記の構成において、羽根車の周囲には半径方向に溝が設けられており、羽根車が回転することで上記溝と吸込口よりポンプ部に吸込された液体との間に摩擦が発生し、その結果、ポンプ部内の液体の圧力が高められることにより、液体が吐出口より吐出されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１６１２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記背景技術のポンプにおいては、液体を循環させる配管の抵抗が大きい場合はポンプの揚程を高める必要があり、そのためには羽根車を高速で回転させて対応しなければならず、その結果として振動や騒音が大きくなってしまうという課題があった。
【０００７】
また、振動や騒音を抑えるために、羽根車の回転数を上げることができない場合は、複数のポンプを直列に接続すれば揚程を高めることはできるものの、全体としてポンプのサイズが大きくなってしまうという問題があった。
【０００８】
本願発明は上記背景技術の課題を解決するものであり、羽根車が低速回転であっても高揚程であり、低振動、低騒音かつ小型のポンプ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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本願請求項１記載の発明は、液体を吸排し同軸に配置された複数の羽根車を備えたポンプ部と、ポンプ部の外郭を構成するポンプケースと、複数の羽根車を駆動するモータ部と、を有し、前記ポンプケースは、ポンプ部に液体を吸込する吸込口およびポンプ部から液体を吐出する吐出口と、ポンプケースの内側であって複数の羽根車の間の場所に少なくともポンプ部の外周部を複数の区分ポンプ部に区切る区切板と、を備え、前段の区分ポンプ部から排出された液体を後段の区分ポンプ部へ導入する導入路を設けている。
【００１０】
本願請求項２記載の発明は、上記請求項１記載のポンプにおいて、導入路への入口は、出口に対して複数の羽根車の回転方向の反対側に配置されたことを特徴としている。
【００１１】
本願請求項３記載の発明は、上記請求項1記載のポンプにおいて、導入路は、区切板に設けられた貫通穴により構成されたことを特徴としている。
【００１２】
本願請求項４記載の発明は、上記請求項１から３のいずれか１項に記載のポンプにおいて、区切板には、前段の区分ポンプ部より排出された液体を導入路に流出させる流出ガイド部と、導入路を通過した液体を後段の区分ポンプ部へ流入させる流入ガイド部と、を設けたことを特徴としている。
【００１３】
本願請求項５記載の発明は、上記請求項４記載のポンプにおいて、流出ガイド部および流入ガイド部の導入路側は、複数の羽根車の回転方向に対して所定の角度に傾斜して設けられたことを特徴としている。
【００１４】
本願請求項６記載の発明は、上記請求項１から５のいずれか１項に記載のポンプを備えたことを特徴とする液体循環装置としている。
【発明の効果】
【００１５】
本願請求項１記載の発明のポンプにおいては、前段の区分ポンプ部から排出された液体の圧力を後段の区分ポンプ部において高めることができるために、複数の羽根車を高速で回転させたり、また複数のポンプを直列に接続しなくてもポンプの揚程を高くすることが可能となるため、低振動、低騒音かつ小型のポンプを提供できる。
【００１６】
本願請求項２記載の発明のポンプにおいては、特に、導入路における液体の流れをスムースにできるために、導入路の抵抗を低減することができる。
【００１７】
本願請求項３記載の発明のポンプにおいては、特に、区切板に設けられた貫通穴を導入路とすることで、別途導入路を設ける必要がなくなるために、ポンプをさらに小型化できる。
【００１８】
本願請求項４記載の発明のポンプにおいては、特に、前段の区分ポンプ部より排出された液体を効率よく導入路へ流出させるとともに、同じく導入路を通過した液体を後段の区分ポンプ部へ効率よく流入させることができる
本願請求項５記載の発明のポンプにおいては、特に、流出ガイド部および流入ガイド部における液体の流れをスムースにすることにより、各々のガイドが設けられている部分の抵抗を下げることができる。
【００１９】
本願請求項６記載の発明の液体循環装置においては、特に、上記ポンプを液体循環装置に組み込むことで、液体循環装置の使い勝手を大いに高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１、２、３は、本願発明の第１の実施形態であるポンプを示している。このポンプは図１に示すように、冷却システムの循環路１に設けられている。
【００２１】
また図２および３に示すように、液体を吸排し直列に配置された複数の羽根車２を備えたポンプ部３と、ポンプ部３外郭を構成するポンプケース４と、複数の羽根車２を駆動するモータ部５と、を有し、前記ポンプケース４は、ポンプ部３に液体を吸込する吸込口７およびポンプ部３から液体を吐出する吐出口８と、ポンプケース４の内側であって複数の複数の羽根車２の間の場所に少なくともポンプ部３の外周部を前段の区分ポンプ部１０および後段の区分ポンプ部１１に区切る区切板９と、を備え、前段の区分ポンプ部１０から排出された液体を後段の区分ポンプ部１１へ導入する導入路１２を設けている。
【００２２】
さらに図２および３に示すように、導入路１２の入口は、出口に対して複数の羽根車２の回転方向の反対側に配置されている。
【００２３】
そして図２および３に示すように、区切板９には前段の区分ポンプ部１０より排出された液体を導入路１２に流出させる流出ガイド部９ａと、導入路１２を通過した液体を後段の区分ポンプ部１１へ流入させる流入ガイド部９ｂとが設けられている。
【００２４】
以下、この実施形態のポンプを、より具体的詳細に説明する。図１に示すように、冷却システムにおいては冷媒としての液体を循環する循環路1があり、その循環路1には液体を吸排するポンプ１３と、冷却対象を熱交換により冷却する冷却器１４と、液体から熱を取り除く放熱器１５と、液体を一時貯留するためのリザーブタンク１６と、が設けられている。
【００２５】
冷却対象である、例えばＣＰＵ等の発熱部品１７は基板１８に実装されており、上記冷却器１４に接する状態で配置されている。
【００２６】
リザーブタンク１６に一時貯留されている液体は、循環路1よりポンプ１３に吸込された後吐出され、再び循環路１を通って冷却器１４に供給される。冷却器１４では、基板１８に実装されたＣＰＵ等の発熱部品１７の熱を液体が奪う、いわゆる熱交換により発熱部品１７が冷却される。
【００２７】
一方、熱交換により温度が上昇した液体は循環路1により放熱器１５に送られ、放熱器１５において冷却されて後、再度循環路１を流れてリザーブタンク１６に戻る。
【００２８】
このようにして、ポンプ１３により液体を冷媒として循環させ、発熱部品１７を冷却するものである。
【００２９】
次に図２および３に示すように、ポンプ１３には液体を吸排する複数の羽根車２を内蔵したポンプ部３と、複数の羽根車２を駆動し磁界を発生させるステータやステータを制御する制御部（いずれも図示せず）を有するモータ部５が設けられていて、上記ポンプ部３とモータ部５の間には、ポンプ部３とモータ部５を仕切るための仕切板６を備えている。
【００３０】
ポンプ部３の外郭はポンプケース４により構成されていて、そのポンプケース４には、液体をポンプ部３へ吸込む吸込口７と、およびポンプ部３から液体を吐出する吐出口８が設けられている。
【００３１】
ポンプ部３に内蔵されている複数の羽根車２は、複数の羽根車２の中心部を貫通して設けられた回転軸１９に固定されていて、複数の羽根車２の外周部の上面側および下面側には各々液体との摩擦により液体の圧力を高めるための複数の溝２０が形成されている。
【００３２】
よって複数の羽根車２は回転軸１９方向に第１の羽根車２１と第２の羽根車２２が同軸に配置された構成となっている。
【００３３】
また、ポンプケース４の内側の側部には第１の羽根車２１と第２の羽根車２２に対応してポンプ部３を前段の区分ポンプ部１０と後段の区分ポンプ部１１に区切る区切板９が設けられている。
【００３４】
上記区切板９は、第１の羽根車２１と第２の羽根車２２の中間部分に配置されており、区切板９の先端は第１の羽根車２１と第２の羽根車２２の間の外周近くに設けられている。よって第１の羽根車２１は前段の区分ポンプ部１０に内蔵され、第２の羽根車２２は後段の区分ポンプ部１１に内蔵された構成となっている。
【００３５】
上記吸込口７は前段の区分ポンプ部１０が収納されたポンプケース４の側部の上側に設けられていて、同じくポンプケース４の側部の上側には、前段の区分ポンプ部１０から液体が排出される排出口２３が設けられている。
【００３６】
排出口２３には、排出口２３から排出された液体を後段の区分ポンプ部１１に導入する導入路１２の一方が接続されており、その導入路１２のもう一方は後段の区分ポンプ部１１が収納されたポンプケース４の側部の下側に設けられ、後段の区分ポンプ部１１に液体を流入させる流入口２４に接続されている。
【００３７】
また、ポンプケース４の周部の下側には、後段の区分ポンプ部１１から液体が吐出される吐出口８が設けられている。
【００３８】
ここで図２、３に示すように、排出口２３は流入口２４に対して複数の羽根車２の回転方向の反対側に位置しており、排出口２３から排出された液体を導入路１２を介して流入口２４にスムースに流入させることができる。
【００３９】
さらに、上記吸込口７と排出口２３の間であって区切板９上には、前段の区分ポンプ部１０内で圧力が高められた液体をせき止めて、導入路１２へ流出させるための流出ガイド９ａが設けられており、一方上記流入口２４と吐出口８の間であって同じく区切板９上には、導入路１２に流出された液体を流入口２４に流入させる流入ガイド９ｂが設けられている。
【００４０】
以上の構成において、本願発明の第１の実施形態におけるポンプの動作を図１から３を用いて説明する。
【００４１】
ポンプ１３のモータ部５が、複数の羽根車２を駆動し複数の羽根車２が回転を始めると、リザーブタンク１６内に貯留されている液体（冷媒）が、循環路１を流れてポンプケース４に設けられた吸込口７より、まず前段の区分ポンプ部１０に吸込される。
【００４２】
前段の区分ポンプ部１０内では、回転する複数の羽根車２のうち、第１の羽根車２１に形成された複数の溝２０と吸込された液体の間に発生した摩擦により、液体の圧力が高められる。
【００４３】
圧力が高められた液体は、ポンプケース４の内側の外周部に形成され、前段の区分ポンプ部１０と前段の区分ポンプ部１０に隣接して配置された後段の区分ポンプ部１１を区切る区切板９上において、前段の区分ポンプ部１０側に設けられた流出ガイド部９ａにより、ポンプケース４に設けられた排出口２３に導かれ、排出口２３より排出された後、その排出口２３に接続された導入路１２へ流出する。
【００４４】
次に液体は導入路１２を流れて、ポンプケース４に設けられるとともに、導入路１２のもう一方が接続された流入口２４に供給され、流出ガイド部９ａと同様に区切板９上において後段の区分ポンプ部１１側に設けられた流入ガイド部９ｂにより、後段の区分ポンプ部１１に流入する。
【００４５】
後段の区分ポンプ部１１内では、前段の区分ポンプ部１０と同様に回転する複数の羽根車２のうち、第２の羽根車２２に形成された溝２０と後段の区分ポンプ部１１に流入した液体との間に発生した摩擦により、液体の圧力がさらに高められる。
【００４６】
前段の区分ポンプ部１０および後段の区分ポンプ部１１において、圧力が十分に高められた液体は、ポンプケース４に設けられた吐出口８よりポンプ１３外に吐出され、循環路１を流れて冷却器１４に供給される。
【００４７】
冷却器１４においては、基板１８に実装されたＣＰＵ等の発熱部品１７の熱を冷却器１４に供給された液体が奪う、いわゆる熱交換により発熱部品１７が冷却される。
【００４８】
一方、熱交換により発熱部品１７の熱を奪ってその温度が上昇した液体は、循環路1を流れて放熱器１５に送られ、放熱器１５において冷却された後、再び循環路１を流れてリザーブタンク１６に循環される。
【００４９】
以上のように本願発明の第１の実施形態によれば、循環路1を流れて吸込口７より吸込された液体の圧力を、ポンプ部３においてまず前段の区分ポンプ部１０内の第１の羽根車２１により高め、圧力が高められた液体を導入路１２により後段の区分ポンプ部１１に流出させ、後段の区分ポンプ部１１内の第２の羽根車２２により圧力をさらに高めることで、ポンプ１３の揚程を高くすることができる。
【００５０】
よって例えば、循環路１が長いときや、循環路１の形状が複雑であるために循環路１の抵抗が高い場合でも、液体を確実に循環させることができるとともに、液体の圧力を高めるために第１の羽根車２１および第２の羽根車２２からなる複数の羽根車２を高速で回転させたり、また複数のポンプを直列に接続する必要もないため、低振動、低騒音かつ小型のポンプを提供することができる。
【００５１】
また、ポンプケース４に設けられた前段の区分ポンプ部１０の排出口２３を、後段の区分ポンプ部１１の流入口２４に対して複数の羽根車２の回転方向の反対側に配置しているために、導入路１２の入口が出口に対して上記と同様の配置となる。
【００５２】
このため、導入路１２内における液体の流れをスムースにすることができるために、導入路１２の抵抗を低減することができる。
【００５３】
さらに、前段の区分ポンプ部１０より排出される液体を、流出ガイド部９ａにより排出口２３から導入路１２へ流出させ、導入路１２から流入口２４に供給された液体を、流入ガイド部９ｂにより後段の区分ポンプ部１１に流入させることで、液体を前段の区分ポンプ部１０から効率よく流出できるとともに、同様に液体を後段の区分ポンプ部１１へ効率よく流入させることができる。
【００５４】
図１、４、５は、本願発明の第２の実施形態であるポンプを示している。ここでは、上記第１の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、同様の構成や作用効果等を有するものについては上記第１の実施形態の説明を援用する。
【００５５】
本願発明の第２の実施形態が上記第１の実施形態と異なる部分は、図４および５に示すように、ポンプケース４に前段の区分ポンプ部１０の排出口２３、および後段の区分ポンプ部１１の流入口２４が設けられておらず、しかも導入路２５は区切板９において吸込口７と吐出口８の間の場所に区切板９を貫通した穴によって構成されているところである。
【００５６】
またその他の異なる部分は、前段の区分ポンプ部１０において、区切板９上に設けられた流出ガイド部２６ａは吸込口７と導入路２５の間に配置されており、かつ後段の区分ポンプ部１１において、区切板９上に設けられた流入ガイド部２６ｂは吐出口８と導入路２５の間に配置されているところである。
【００５７】
上記差異をふまえて、本願発明の第２の実施形態におけるポンプの動作を図１、４、５を用いて説明する。
【００５８】
ポンプ１３のモータ部５が、複数の羽根車２を駆動し複数の羽根車２が回転を始めてから、前段の区分ポンプ部１０内において、第１の羽根車２１に形成された複数の溝２０と吸込された液体の間に発生した摩擦により、液体の圧力が高められるところまでは上記第１の実施形態と同様である。
【００５９】
圧力が高められた液体は、ポンプケース４の内側の外周部に形成され、前段の区分ポンプ部１０と前段の区分ポンプ部１０に隣接して配置された後段の区分ポンプ部１１を区切る区切板９上において、前段の区分ポンプ部１０側に設けられた流出ガイド部２６ａにより、区切板９を貫通した導入路２５に流出する。
【００６０】
導入路２５を通過した液体は、流出ガイド部２６ａと同様に区切板９上において後段の区分ポンプ部１１側に設けられた流入ガイド部２６ｂにより、後段の区分ポンプ部１１に流入する。
【００６１】
液体が後段の区分ポンプ部１１に流入してからの動作は、上記第１の実施形態の動作と同様である。
【００６２】
以上のように、本願発明の第２の実施形態によれば、区切板９を貫通した穴を導入路２５とすることで、導入路２５をポンプケース４外に別途設ける必要がなくなるとともに、同様に排出口２３や流入口２４についても設ける必要がなくなるため、さらに小型のポンプを提供することができる。
【００６３】
また、導入路２５の長さを著しく短くすることができるために、導入路２５の抵抗を極めて低減することができる。
【００６４】
図１、６、７は、本願発明の第３の実施形態であるポンプを示している。ここでは、上記第２の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、同様の構成や作用効果等を有するものについては上記第２の実施形態の説明を援用する。
【００６５】
本願発明の第３の実施形態が上記第２の実施形態と異なる部分は、図６および７に示すように、区切板９上に設けられた流出ガイド部２７ａおよび流入ガイド部２７ｂにおいて、各々の導入路２５側が複数の羽根車２の回転方向に対して所定の角度に傾斜して設けられているところである。
【００６６】
上記差異をふまえて、本願発明の第３の実施形態におけるポンプの動作を図１、６、７を用いて説明する。
【００６７】
ポンプ１３のモータ部５が、複数の羽根車２を駆動し複数の羽根車２が回転を始めてから、前段の区分ポンプ部１０内において、第１の羽根車２１に形成された複数の溝２０と吸込された液体の間に発生した摩擦により、液体の圧力が高められるところまでは上記第２の実施形態と同様である。
【００６８】
圧力が高められた液体は、ポンプケース４の内側の外周部に形成され、前段の区分ポンプ部１０と前段の区分ポンプ部１０に隣接して配置された後段の区分ポンプ部１１を区切る区切板９上において、前段の区分ポンプ部１０側に設けられた流出ガイド部２７ａにより、区切板９を貫通した導入路２５に流出する。
【００６９】
ここで、流出ガイド部２７ａの導入路２５側は、複数の羽根車２の回転方向に対して所定の角度に傾斜して設けられているために、液体は前段の区分ポンプ部１０よりスムースに導入路２５に流出することができる。
【００７０】
導入路２５を通過した液体は、流出ガイド部２７ａと同様に区切板９上において後段の区分ポンプ部１１側に設けられた流入ガイド部２７ｂにより、後段の区分ポンプ部１１に流入する。
【００７１】
ここで、流入ガイド部２７ｂの導入路２５側は、流出ガイド部２７ａと同様に複数の羽根車２の回転方向に対して所定の角度に傾斜して設けられているために、液体は導入路２５より後段の区分ポンプ部１１へスムースに流入することができる。
【００７２】
液体が後段の区分ポンプ部１１に流入してからの動作は、上記第２の実施形態の動作と同様である。
【００７３】
以上のように、本願発明の第３の実施形態によれば、流出ガイド部２７ａおよび流入ガイド部２７ｂの導入路２５側が、複数の羽根車２の回転方向に対して所定の角度に傾斜して設けられているために、液体を前段の区分ポンプ部１０よりスムースに導入路２５に流出させることができるとともに、導入路２５より後段の区分ポンプ部１１へもスムースに流入させることができる。
【００７４】
よって、流出ガイド部２７ａおよび流入ガイド部２７ｂ付近の抵抗を著しく低減することができるために、さらに高揚程のポンプを提供できるとともに、ポンプの揚程が同様のレベルである場合は複数の羽根車２をさらに低速で回転できるため、より低騒音かつ低振動のポンプを提供できる。
【００７５】
なお、上記本願発明の第３の実施形態においては、いずれも複数の羽根車２を用いているが、例えば一つの羽根車構造のものにおいて、その上面側と下面側に溝を形成することで、複数の羽根車２を一体化してもよい。
【００７６】
また、本願発明の第３の実施形態においては、流出ガイド部２７ａおよび流入ガイド部２７ｂにおいて、各々の導入路２５側に複数の羽根車２の回転方向に対して傾斜して設けられた角度については特に示していないが、４０度から６０度程度、好ましくは４５度から５０度程度とすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本願発明の第１、２、３の実施形態であるポンプを備えた液体循環装置の全体構成を示す概略図。
【図２】本願発明の第１の実施形態であるポンプの内部構造を示す平面図。
【図３】（ａ）同ポンプの内部構造を示す正面図。（ｂ）同ポンプの内部構造を示す側面図。
【図４】本願発明の第２の実施形態であるポンプの内部構造を示す平面図。
【図５】（ａ）同ポンプの内部構造を示す正面図。（ｂ）同ポンプの内部構造を示す側面図。
【図６】本願発明の第３の実施形態であるポンプの内部構造を示す平面図。
【図７】（ａ）同ポンプの内部構造を示す正面図。（ｂ）同ポンプの内部構造を示す側面図。
【符号の説明】
【００７８】
２  複数の羽根車
３  ポンプ部
４  ポンプケース
５  モータ部
６  仕切板
７  吸込口
８  吐出口
９  区切板
９ａ、２６ａ、２７ａ  流出ガイド部
９ｂ、２６ｂ、２７ｂ  流入ガイド部
１０  前段の区分ポンプ部
１１  後段の区分ポンプ部
１２、２５  導入路
【図１】
2007138867.tif 000003
【図２】
2007138867.tif 000004
【図３】
2007138867.tif 000005
【図４】
2007138867.tif 000006
【図５】
2007138867.tif 000007
【図６】
2007138867.tif 000008
【図７】
2007138867.tif 000009