(57)【要約】      （修正有）【課題】ポンプ効率を向上させつつも製造コストの高騰を防止する。【解決手段】ポンプは、ポンプ室を内部に有するとともにポンプ室に連通する吸入口９および吐出口が開口するポンプケースと、ポンプ室内に回転自在に配置された羽根車１３とを備える。羽根車１３は、中央部に吸込部１３ｄが開口する略円板状の前面シュラウド１３ａと、前面シュラウド１３ａに対面する略円板状の後面シュラウド１３ｂと、両シュラウド１３ａ、１３ｂ間に設けられ且つ径方向中央側から径方向外側に向けて放射状に延在する複数のブレード１３ｃと、隣り合うブレード１３ｃの外周端同士の間に形成される吹出部１３ｅと、を備えて構成されている。前面シュラウド１３ａに対面する前面シュラウド対向面４１に、環状溝４３が凹設されている。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ室を内部に有するとともに前記ポンプ室に連通する吸入口および吐出口が開口するポンプケースと、前記ポンプ室内に回転自在に配置された羽根車と、
を備え、
前記羽根車は、中央部に吸込部が開口する略円板状の前面シュラウドと、前記前面シュラウドに対面する略円板状の後面シュラウドと、前記両シュラウド間に設けられ且つ径方向中央側から径方向外側に向けて放射状に延在する複数のブレードと、隣り合うブレードの外周端同士の間に形成される吹出部と、を備えて構成され、
前記前面シュラウドと前面シュラウドに対向する前面シュラウド対向面との少なくとも一方に、環状溝が凹設されていることを特徴とするポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプであって、
前記ポンプ室を複数のポンプ室に区画するセパレータを備えるとともに各ポンプ室毎に前記羽根車が配置された多段ポンプとして構成され、
前記少なくとも１つの羽根車の前面シュラウドと、当該前面シュラウドに対面する前面シュラウド対向面と、の少なくとも一方に、前記環状溝が設けられていることを特徴とするポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載のポンプであって、
前記環状溝は、前記セパレータに設けられていることを特徴とするポンプ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載のポンプであって、
前記環状溝は、径方向外側から径方向内周側に向けて深くなるように底面が傾斜していることを特徴とするポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプに関し、特にパソコンなどの電子部品用の小型冷却用ポンプに好適なポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のポンプとしては、内部にポンプ室を有するとともに当該ポンプ室に連通する吸込口および吐出口が開口するポンプケースと、前記ポンプケースのポンプ室内で回転する羽根車と、を備えて構成されるものがある。
【０００３】
この種のポンプでは、ポンプ室の壁面と羽根車との対向面間の微少な隙間を介して、ポンプ室内の流体の一部が高圧側から低圧側へ還流して（漏れて）しまうため、このような対向面間を介して還流する流体量を減らすことでポンプ効率を向上させることが望まれる。
【０００４】
例えば特許文献１のポンプでは、ポンプ室の壁面と羽根車のとの対向面間を、所定の極小隙間（１０〜１５μｍ）に形成することで動圧軸受として構成し、これにより、対向面間を還流してしまう流体量を少なくし、ポンプ効率を向上させることを提案している。
【特許文献１】特開２００１−２７１７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら前記従来技術では、ポンプ室の壁面と羽根車との対向面間を極小とするため、これら対向面を精密に加工する必要があり、組立も精度を必要となるため、製造コストが高くついてしまう。また、温度によってはポンプケースおよび羽根車の熱膨張により、対向面間の隙間が小さくなりすぎたり大きくなりすぎたりして、動作が不安定になってしまう虞がある。
【０００６】
本発明は、このような課題を背景に為されたものであって、ポンプ効率を向上させつつも製造コストの高騰を防止できるポンプの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、ポンプ室を内部に有するとともに前記ポンプ室に連通する吸入口および吐出口が開口するポンプケースと、前記ポンプ室内に回転自在に配置された羽根車と、を備え、前記羽根車は、中央部に吸込部が開口する略円板状の前面シュラウドと、前記前面シュラウドに対面する略円板状の後面シュラウドと、前記両シュラウド間に設けられ且つ径方向中央側から径方向外側に向けて放射状に延在する複数のブレードと、隣り合うブレードの外周端同士の間に形成される吹出部と、を備えて構成されたポンプであって、前記前面シュラウドおよび前面シュラウドに対向する前面シュラウド対向面の少なくとも一方に、羽根車の軸を中心とする環状溝が凹設されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のポンプであって、前記ポンプ室を複数のポンプ室に区画するセパレータを備えるとともに各ポンプ室毎に前記羽根車が配置された多段ポンプとして構成され、前記少なくとも１つの羽根車の前面シュラウドと、当該前面シュラウドに対面する前面シュラウド対向面と、の少なくとも一方に、前記環状溝が設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のポンプであって、前記環状溝は、前記セパレータに設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載のポンプであって、前記環状溝は、径方向外側から径方向内周側に向けて深くなるように底面が傾斜していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、環状溝によって、前面シュラウドと前面シュラウド対向面との間の通路断面積が、環状溝の部分で急激に変化するため、この環状溝の部分で、前面シュラウドと前面シュラウド対向面との間に隙間を通じて還流してしまう流体に乱流を発生させることができる。これにより、通路抵抗が増して、還流する流体量を低減できる。結果、ポンプの吐出性能を高めるこができる。
【００１２】
ここで例えば特許文献１（特開２００１−２７１７８９号公報）に開示される従来技術では、羽根車と当該羽根車に対向する面との隙間を限りな小さく（例えば１０〜１５μｍ）して、還流する流体量を低減しているが、この場合、精密加工が必要になって製造コストが嵩んでしまう。一方、本発明では前面シュラウドおよび前面シュラウド対向面の隙間を極小とするまでもなく、これら対向面の少なくとも一方に環状溝を設けた構造であるため、精密加工が不要となって、製造コストが低減される。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、多段ポンプにおいて、請求項１と同様の効果が得られる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、セパレータを設計変更するのみでその他の部品の設計変更をすることなく、請求項２と同様の効果が得られる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、前記環状溝が径方向外側から径方向内周側に向けて深くなるように底面が傾斜しているため、還流する流体量がさらに低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１〜９は第１実施形態のポンプ１を示す。第１実施形態のポンプ１は、ポンプケース３内に収めた羽根車１３、１７をモータ２１で回転されることで、液体を吸入して昇圧して吐出するものである。以下、詳しく説明する。
【００１８】
（ポンプケース）
図１、２に示すように、第１実施形態のポンプ１は、内部にポンプ室５およびモータ室７を有するポンプケース３を備えて構成されている。このポンプケース３は、上部ケーシング３Ａと、下部ケーシング３Ｂと、カバー３Ｃと、を組み合わせて構成されている。上部ケーシング３Ａと下部ケーシング３Ｂとの間にポンプ室５が画成され、下部ケーシング３Ｂとカバー３Ｃとの間にモータ室７が画成されている。上部ケーシング３Ａには、ポンプ室５に連通する吸入口９が開口し、下部ケーシング３Ｂには、同じくポンプ室５に連通する吐出口１１が開口している。
【００１９】
ポンプケース３内のポンプ室５には、図１、２に示すように、上流側の羽根車１３と、案内板１５および仕切板１７からなるセパレータ１４と、下流側の羽根車１９と、が収容されている。
【００２０】
一方、ポンプケース３内のモータ室７には、モータ２１のステータ２３およびステータ２３の駆動回路２５が配置され（図２参照）、モータ２１の一部つまりロータ２７は羽根車１９と一体に形成されてポンプ室５内に配置されている（図２参照）。
【００２１】
（羽根車）
次に、ポンプ室５内に配置された羽根車１３、１９について説明する。
【００２２】
各羽根車１３、１９は、図１、２に示すように、中央部に吸込部１３ｄが開口する略円板状の前面シュラウド１３ａ、１９ａと、この前面シュラウド１３ａ、１９ａに対面する略円板状の後面シュラウド１９ｂ、１９ｂと、これら両シュラウド間に設けられ且つ径方向中央側から径方向外側に向けて放射状に延在する複数のブレード１３ｃ、１９ｃと、隣り合うブレードの外周端同士の間に形成される吹出部１９ｅと、を備えて構成されている（図５、８参照）。
【００２３】
これら両羽根車１３、１９は、図１、２に示すように、同軸上に配置されており、両羽根車１３、１９からはその中央部から相手側に向けて突設された円筒状の連結部１３ｆ、１９ｆが設けられて、羽根車１３、１９同士がこの連結部１３ｆ、１９ｆを介して互いに相対的に回転しないよう係止されている。連結部１３ｆ、１９ｆ内の中空部には、ポンプケース３に固定された軸２９がラジアル軸受３１を介して嵌合されており、これにより、当該軸２９を中心にして両羽根車１３、１９が一体的に回転するようになっている。なお、軸２９の軸方向両端側には、ラジアル軸受３１と摺接する中空円板形状のスラスト軸受３３が設けられている。
【００２４】
羽根車１３、１９が回転すると、羽根車１３、１９の前面シュラウド１３ａ、１９ａの中央部の吸込部１３ｄ、１９ｄから液体が吸い込まれ、この吸い込まれた液体が両シュラウド間のブレード１３ｃ、１９ｃによって外周側に向けて加圧されつつ押し出され、隣り合うブレードの間（吐出部１３ｅ、１９ｅ）から吐出されることとなる（図２および図９中の矢印参照）。
【００２５】
（セパレータ）
次に、セパレータ１４について説明する。
【００２６】
図１、２に示すように、案内板１５および仕切板１７を互いに組み合わされて構成されるセパレータ１４は、ポンプ室５内を２つのポンプ室５Ａ、５Ｂに区画している。この例では、一方のポンプ室５Ａは内部に上流側の羽根車１３を配置した上流側のポンプ室５Ａであり、他方のポンプ室５Ｂは内部に下流側の羽根車１９を配置した下流側のポンプ室５Ｂとなっている。なお、上流側のポンプ室５Ａには前記吸入口９が連通し、下流側のポンプ室５Ｂには前記吐出口１１が連通している。
【００２７】
図１に示すように、このようなセパレータ１４を構成する案内板１５および仕切板１７には、それぞれ中央部に中央貫通口１５ａ、１７ａが形成されており、この中央貫通口１５ａ、１７ａを通じて両羽根車１３、１９の前記連結部１３ｆ、１９ｆが貫通している。
【００２８】
案内板１５は、図１に示すように、中央部に中央貫通口１５ａを有する円板状の本体部１５ｂと、当該本体部１５ｂの表面側から突設され内周側に上流側羽根車を収容する円筒部１５ｃと、当該円筒部１５ｃに切欠形成された切欠口１５ｄと、円筒部１５ｃの外周側で前記切欠口１５ｄに近接する位置において本体部１５ｂを表裏に貫通する連通口１５ｅと、本体部１５ｂの裏面側に溝状に形成された案内通路１５ｆ（図６ｃ参照）と、備えて構成されている。一方、仕切板１７は、案内板１５の裏面に密着するように積層されこれにより案内板１５の裏面の溝状の案内通路１５ｆを塞いでいる。
【００２９】
このようなセパレータ１４（１５、１７）の構成により、上流側羽根車１３の吐出部１３ｅから吐出された流体が、下流側羽根車１９の吸込部１９ｄに向けてガイドされるようになっている（図２、９参照）。
【００３０】
つまり、上流側羽根車１３の外周側の吐出部１３ｅから排出された液体は、まず案内板１５の円筒部１５ｃの内周側から切欠口１５ｄを通じて円筒部１５ｃの外周側へ流れていき（図６ａ参照）、連通口１５ｅを通じて案内板１５の表面側から裏面側に流れていく（図６ａ、図６ｃ参照）。次に、案内板１５の裏面の案内通路１５ｆを通じて、案内板１５の外周側から中央部へ流れていく（図６ｃ参照）。そして、最終的に仕切板１７の中央の中央貫通口１７ａを通じて、下流側羽根車１９の吸込部１９ｄへ流れ込むようになっている。
【００３１】
（モータ）
次に、モータ２１について説明する。
【００３２】
モータ２１は、磁界を発生させる円筒状のステータ２３と、そのステータ２３を制御する駆動回路２５と、ステータ２３によって発生される磁界により回転する円筒形のロータ２７と、備えて構成されている。ロータ２７は下流側羽根車１９と一体に形成され、前記ポンプ室５内で羽根車１３と一体に回転するようになっており、このロータ２７の外周側にポンプ室５とモータ室７とを隔てる円筒状の隔壁２８を隔ててステータ２３が配置されている。ステータ２３は、モータ室７内で、隔壁２８の外周に嵌合した状態でポンプケース３に固定されている。
【００３３】
（作用）
以上のように構成されたポンプ１において、モータ２１を駆動すると、ロータ２７と一体に設けられた下流側羽根車１９が回転し、これに連結された上流側羽根車１３も同期して回転する。これにより、ポンプケース３の吸入口９から吸収された液体が、ポンプ室５内で昇圧されて、ポンプケース３の吐出口１１から吐出される。
【００３４】
このとき、図９に示すように、上流側羽根車１３の外周側の圧力Ｐ２よりも、上流側羽根車１３の内周側の圧力Ｐ１が低いため、上流側羽根車１３の前面シュラウド１３ａと、当該前面シュラウド１３ａに対面する前面シュラウド対向面４１と、との間の隙間Ｓ１を通じて、液体が還流（逆流）してしまう（図９中仮想線で示す）。
【００３５】
また、下流側羽根車１９においても同様のことが発生する。つまり、図９に示すように、下流側羽根車１９の外周側の圧力Ｐ４よりも、下流側羽根車１９の内周側の圧力Ｐ３が低いため、前面シュラウド１９ａと、当該前面シュラウド１９ａに対面する前面シュラウド対向面４１と、との間の隙間Ｓ２を通じて、液体が還流してしまう（図９中仮想線で示す）。これにより、環流する液体の分だけ、ポンプ１の吐出量が低下することになる。
【００３６】
（環状溝）
本実施形態では、このような還流によるポンプ１の吐出性能の低下を低減するため、以下のような工夫が為されている。つまり、図９に示すように、上流側羽根車１３の前面シュラウド１３ａに対面する前面シュラウド対向面４１（この例ではポンプ室の内壁面）に、回転軸２９を中心とする同心円状の環状溝４３が多段に形成されている。
【００３７】
そのため、このような環状溝４３によって、前面シュラウド１３ａと前面シュラウド対向面４１との間の隙間Ｓ１の通路断面積が、環状溝４３の部分で急激に変化することとなる。そのため、この環状溝４３の部分で前記隙間Ｓ１を通じて還流してしまう流体に乱流を発生させることができ、これにより、還流する流体に対する通路抵抗を増大させて当該還流量を低減させることで、ポンプ１の吐出性能を高めるこができる。
【００３８】
（効果）
次に第１実施形態の効果を説明する。
【００３９】
第１実施形態によれば、前面シュラウド１３ａと前面シュラウド対向面４１との少なくとも一方（この例では前面シュラウド対向面４１としてのポンプ室５の内壁面）に、環状溝４３が凹設されている。
【００４０】
そのため、前面シュラウド１３ａと前面シュラウド対向面４１との間の隙間Ｓ１の通路断面積が、環状溝４３の部分で急激に変化するため、前記隙間Ｓ１を流れる流体に環状溝４３の部分で渦流を発生させることができ、これにより、通路抵抗が増し、還流する流体量を低減できる。結果、ポンプ１の吐出性能を高めるこができる。
【００４１】
ここで例えば特許文献１（特開２００１−２７１７８９号公報）に開示される従来技術では、羽根車と当該羽根車に対向する面との隙間を限りな小さく（例えば１０〜１５μｍ）して動圧軸受とし、還流する流体量を低減しているが、この場合、精密加工が必要になって製造コストが嵩んでしまう。一方、本実施形態では、前面シュラウド１３ａおよび前面シュラウド対向面４１の隙間Ｓ１を極小とするまでもなく、これら対向面の少なくとも一方（この例では前面シュラウド対向面４１）に環状溝４３を設けた構造であるため、隙間Ｓ１を精密加工する必要がなく、そのため、製造コストが低減されることとなる。
【００４２】
以下、その他の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態において、第１実施形態と同様に構造については同一符号をつけて、構造ならびにその作用効果の重複する説明を省略する。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００４４】
図９は第２実施形態のポンプの要部断面図である。第１実施形態では、上流側羽根車１３の前面シュラウド１３ａに対応させて環状溝４３が形成されていたが、第２実施形態では、下流側羽根車１９の前面シュラウド１９ａに対応させて環状溝４７が形成されている点で、第１実施形態と異なっている。具体的には、下流側羽根車１９の前面シュラウド１９ａに対面する前面シュラウド対向面４５（この例ではセパレータ１４の仕切板１７の下面）に、回転軸２９を中心とする同心円状の環状溝４７が多段に形成されている。そのため、第２実施形態によれば第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００４５】
また、セパレータ１４の仕切板１７を設計変更するのみでその他の部品の設計変更をする必要がなくなる。
【００４６】
（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態について説明する。
【００４７】
図１０は第３実施形態のポンプの要部断面図である。第３実施形態によれば、前記環状溝４３の底面が径方向外側から径方向内周側に向けて深くなるように傾斜している点で、第１実施形態と異なっている。
【００４８】
このような実施形態によれば、前面シュラウド１３ａの表面に沿って外周側から内周側に還流してくる液体が、環状溝４３に入り込みやすく、これにより、さらに環状溝４３の部分における流通抵抗が高くなり、さらにポンプ１の吐出性能が高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上、本発明を上述の実施形態を例にとって説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されることはない。
【００５０】
例えば上述の実施形態では、２つの羽根車のうち一方のみに対応させて環状溝を形成したが、各羽根車に対応してそれぞれ環状溝を形成してもよい。また、上述の実施形態では、羽根車が２つの２段ポンプを例に説明したが、本発明は、羽根車が３つ以上の多段ポンプにも適用できるし、また羽根車が１つの一段ポンプにも適用できる。また、その他、上記実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は第１実施形態のポンプの斜視図。
【図２】図２は同ポンプの断面図。
【図３】図３は同ポンプの上部ケーシングを示す図。
【図４】図４は同ポンプの下部ケーシングを示す図。
【図５】図５は同ポンプの上流側の羽根車を示す図。
【図６】図６は同ポンプのセパレータの案内板を示す図。
【図７】図７は同ポンプのセパレータの仕切板を示す図。
【図８】図８は同ポンプの下流側の羽根車を示す図。
【図９】図９は同ポンプの一部の拡大断面図。
【図１０】図１０は第２実施形態のポンプの一部の拡大断面図。
【図１１】図１１は第３実施形態のポンプの一部の拡大断面図。
【符号の説明】
【００５２】
１…ポンプ
３…ポンプケース
５…ポンプ室
５Ａ…ポンプ室
５Ｂ…ポンプ室
９…吸入口
１１…吐出口
１３…上流側羽根車
１３ａ…前面シュラウド
１３ｂ…後面シュラウド
１３ｃ…ブレード
１３ｄ…吸込部
１３ｅ…吐出部
１４…セパレータ
１５…案内板
１５ｆ…案内通路
１７…仕切板
１９…下流側羽根車
１９ａ…前面シュラウド
１９ｂ…後面シュラウド
１９ｃ…ブレード
１９ｄ…吸込部
１９ｅ…吐出部
４１  前面シュラウド対向面（ポンプケースのポンプ室の内壁面）
４３  還流溝
４５  前面シュラウド対向面（仕切板）
４７  還流溝
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2009074467.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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