(57)【要約】【課題】流動体の混入異物を効率よく除去可能な流体ポンプを提供する。【解決手段】流体ポンプ１００は、回転伝達軸２７の両端にロータ４２及びインペラ２３を設けた回転部材と、当該回転部材を内包すると共に、ロータ４２を駆動するステータ４３を設けたハウジング１０と、インペラ２３によって流動される流動体の一部を、ハウジング１０の内壁部と回転伝達軸２７との間の隙間ａ、及び、内壁部とロータ４２との間の隙間ｂに流通させる給水路５０とを備え、回転伝達軸２７に、当該回転伝達軸２７の径方向に突出して、給水路５０の側に異物が流入するのを抑止する突出部６０を備える。【選択図】図１
2009150223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転伝達軸の両端にロータ及びインペラを設けた回転部材と、
当該回転部材を内包すると共に、前記ロータを駆動するステータを設けたハウジングと、
前記インペラによって流動される流動体の一部を、前記ハウジングの内壁部と前記回転伝達軸との間の隙間、及び、前記内壁部と前記ロータとの間の隙間に流通させる給水路とを備え、
前記回転伝達軸に、当該回転伝達軸の径方向に突出して、前記給水路の側に異物が流入するのを抑止する突出部を備える流体ポンプ。
【請求項２】
前記突出部を円盤状に形成してある請求項１に記載の流体ポンプ。
【請求項３】
前記ハウジングが前記インペラを収容するインペラ室を備え、
当該インペラ室を形成する内面のうち前記インペラの後面に対向する内面に対して、前記突出部に形成した前記インペラの側に対抗する面が、前記インペラとは反対側にオフセットしてある請求項１又は２に記載の流体ポンプ。
【請求項４】
前記インペラの内周側の部位に、前記インペラの前面側と後面側とに連通する孔部を備えると共に、前記突出部の基端部に、前記突出部に形成した前記インペラの側に対向する面に沿って流動する流動体を前記孔部の側に導く変向面を設けてある請求項１から３のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータ及びステータを備えたモータと、ロータの先端に回転伝達軸を介して接続されたインペラと、を備えた流体ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばモータ等から出力される回転駆動力によりインペラ室に回転自在に支持されたインペラを駆動することで、流動体を移送することが可能な流体ポンプが広く利用されている。このような流体ポンプには、当該流体ポンプが備えるモータの回転子軸を冷却したり潤滑したりするために前記流動体の一部をモータの回転子軸支部に導入しているものがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載のウォータポンプは、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。当該モータ部は、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。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する。そして、前記水は、この注入孔から主軸の一端側の軸受の隙間に導入され、更に、この隙間からモータ内室を介して主軸の他端側の軸受の隙間に導入される。また、このウォータポンプは、外部配管にフィルタを設けるように構成される。
【０００４】
また、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する。そして、前記水は、このモータ内室から主軸の両端側の軸受の隙間に導入される。また、このウォータポンプは、内部流路の入口部にフィルタを設けるように構成される。
【０００５】
【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】
【０００６】
上述のように、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することで回転子軸支部の冷却や潤滑を図ることができる。また、外部配管や内部流路にフィルタが設けられるため、ポンプ部によって流動される水に混入異物があっても当該フィルタで異物を捕集することができる。そのため、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、フィルタに捕集異物による目詰まりが発生すると、回転子軸支部の水の流入が不十分となることがあった。そのため、このような場合には、回転子軸支持部の磨耗や焼き付きが発生しやすくなるといった問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、流動体に混入異物があっても、簡単な構造で効率よく除去することが可能な流体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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る流体ポンプの特徴構成は、回転伝達軸の両端にロータ及びインペラを設けた回転部材と、当該回転部材を内包すると共に、前記ロータを駆動するステータを設けたハウジングと、前記インペラによって流動される流動体の一部を、前記ハウジングの内壁部と前記回転伝達軸との間の隙間、及び、前記内壁部と前記ロータとの間の隙間に流通させる給水路とを備え、前記回転伝達軸に、当該回転伝達軸の径方向に突出して、前記給水路の側に異物が流入するのを抑止する突出部を備える点にある。
【０００９】
このような特徴構成であるため、インペラによって流動される流動体に異物が混入されていても、流動体がハウジングの内壁部と回転伝達軸との間の隙間を介して、ハウジングの内壁部とロータとの間の隙間に到達するまでに、異物の動きを突出部により妨げて、異物が流入することを抑止することができる。したがって、例えば流体ポンプを駆動するモータ部には、異物を含まない流動体を流通させることができるため、異物が噛み込むことに起因する回転部材の磨耗や焼き付きを防止することができる。
【００１０】
例えば、前記突出部を円盤状に形成することは、好適な実施形態の一つである。
【００１１】
このように円盤状で形成すれば、当該突出部の形成や加工が容易となる。
【００１２】
また、前記ハウジングが前記インペラを収容するインペラ室を備え、
当該インペラ室を形成する内面のうち前記インペラの後面に対向する内面に対して、前記突出部に形成した前記インペラの側に対抗する面が、前記インペラとは反対側にオフセットしてあると好適である。
【００１３】
このような構成であれば、インペラ後面側に流通された流動体の流動方向の制御が容易になる。このため、インペラ後面と突出部との間に形成される空間に、異物を滞留させ易くすることができる。したがって、異物をより確実に回転部材の隙間に流通させないようにすることができる。
【００１４】
また、前記インペラの内周側の部位に、前記インペラの前面側と後面側とに連通する孔部を備えると共に、前記突出部の基端部に、前記突出部に形成した前記インペラの側に対向する面に沿って流動する流動体を前記孔部の側に導く変向面を設けてあると好適である。
【００１５】
このような構成であれば、インペラ後面と異物抑止部との間で形成される空間の流動体をインペラに設けられた孔部に流通しやすくすることができる。このため、インペラ後面側からインペラ前面側に向かう流動形成ができ、流動体をインペラ前面側に流通させやすくなる。したがって、当該流動体と共に、インペラ後面と突出部との間で形成される空間に滞留された異物をインペラ前面側に流通させやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施例に係る流体ポンプ１００の断面図である。本実施例に係る流体ポンプ１００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、冷媒とする）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、本実施例に係る流体ポンプ１００は、筒形の吸い込み口１１を有したハウジング１０と、当該ハウジング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、当該モータケーシング３０に収容された電動型のモータ部４０とを備えている。なお、上記冷媒は、本発明における流動体に対応するものである。
【００１７】
ハウジング１０は、吸い込み口１１が連設されたハウジング本体１２と、当該ハウジング本体１２の一側部に当て付けられた側壁部１３とを備えて構成される。また、ハウジング１０は、回転伝達軸２７の両端にロータ４２及びインペラ２３を設けた回転部材を内包すると共に、ロータ４２を駆動するステータ４３が設けられる。側壁部１３は、モータケーシング３０の一部によって構成される。ハウジング１０は、吸い込み口１１を備える他、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及びモータケーシング３０は、樹脂材の成形によって作製される。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、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。
【００１８】
遠心ポンプ部２０は、ハウジング本体１２と側壁部１３とによって形成されたインペラ室２１と、当該インペラ室２１の外周側にハウジング本体１２と側壁部１３とによって形成された渦室２２と、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、当該ディスク部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のディスク部２４と羽根２５とは、樹脂材により一体成形される。
【００１９】
インペラ２３は、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２９に支持される。当該支軸２９の遠心ポンプ部２０側の端部は、ハウジング本体１２の内部に設けた樹脂製のホルダー２８に支持される。また、支軸２９のモータ部４０側の端部は、モータケーシング３０の内部に設けた支持部３３に支持される。ホルダー２８は、当該ホルダー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る。
【００２０】
図１及び図２に示されるように、インペラ室２１は、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、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、ホルダー２８の複数の取り付け脚部２８ａ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。渦室２２は、これの内周側の全体にわたってインペラ室２１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きくなった構造になっている。渦室２２は、吐出口１４を渦室２２の最下流部に連通させて備えている。
【００２１】
モータ部４０は、モータケーシング３０によって形成されたロータ室４１と、当該ロータ室４１に回転自在に位置したロータ４２と、モータケーシング３０に固定されたステータ４３とを備えている。ステータ４３は、ロータ４２の周囲に磁界を発生させるようコイル４４を備えるとともにロータ４２の外周側を包囲している。
【００２２】
ロータ４２は、樹脂製のロータ本体４５と、このロータ本体４５に支持されてロータ本体４５と一体回転する永久磁石４６とを備えている。ロータ４２は、ロータ本体４５の中心部と回転伝達軸２７の軸方向中心部とが合致するように回転伝達軸２７に一体成形される。そして、当該回転伝達軸２７は、支軸２９に相対回転自在に支持される。また、ロータ本体４５とインペラ２３とは、ロータ４２とインペラ２３とが一体回転自在に連結するように、回転伝達軸２７に一体成形される。
【００２３】
図１及び図３に示すように、遠心ポンプ部２０による冷媒をモータ部４０のロータ軸支部としての回転伝達軸２７に供給する給水路５０が、遠心ポンプ部２０とモータ部４０とにわたって設けられる。当該給水路５０は、インペラ後面２３ｃ側に設けた導入水路５１と、ハウジング１０の内壁部と回転伝達軸２７との間の隙間ａと、ハウジング１０の内壁部とロータ４２との間の隙間ｂと、回転伝達軸２７と支軸２９との間の隙間ｃと、回転伝達軸２７と軸受け２６との間の隙間ｄと、ホルダー２８に回転伝達軸２７の周方向に並べて設けた複数の排水孔５２とを備えて構成される。
【００２４】
図１、図２、及び図３に示されるように、導入水路５１は、ハウジング１０における側壁部１３と、インペラ後面２３ｃとによって形成される。そして、側壁部１３には、ロータ室４１のインペラ回転軸芯Ｐを中心とした円形の開口４１ａが形成される。また、側壁部１３には、図３に示されるように側壁部１３が有する面のうち、回転伝達軸２７の径方向に沿った面１３ａと、回転伝達軸２７の軸心方向に沿った面１３ｂとで形成される角において冷媒の流動抵抗を低減するように面取り部１３ｃが形成される。そして、開口４１ａは、インペラ室２１に連通している。したがって、導入水路５１は、渦室２２の冷媒を渦室２２の内方側からロータ室４１に流入させるよう、渦室２２の内方側とロータ室４１の開口４１ａとをこの開口４１ａ及び渦室２２の全周にわたって連通させている。
【００２５】
ここで、インペラ２３の中心部における冷媒の圧力は、渦室２２に発生する冷媒の圧力よりも低い。給水路５０は、渦室２２と排水孔５２との圧力差を利用し、渦室２２の冷媒を導入水路５１とロータ室４１とによってロータ４２と支持部３３との間に導入し、この間から回転伝達軸２７と支軸２９との隙間ｃに冷媒を供給する。また、給水路５０は、この隙間ｃに流入した冷媒を回転伝達軸２７と軸受け２６との隙間ｄ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の中心部に冷媒を戻す。
【００２６】
図３は、インペラ室２１と異物抑止部６０との部分断面図である。図３に示されるように、本流体ポンプ１００は、回転伝達軸２７に、回転伝達軸２７の径方向に突出して、上述の各隙間ａ〜ｄに冷媒に混入する異物が流入するのを抑止する異物抑止部６０が設けられている。当該異物抑止部６０は、回転伝達軸２７の軸芯に対して円盤状に突出して形成され、本発明における突出部に相当する。この図に示されるように異物抑止部６０は、インペラ室２１とロータ４２との間に位置するように設けられる。また、異物抑止部６０は、図３に示されるように、インペラ室２１を形成する内面のうち、インペラ２３の後面に対向する内面１３ａに対して、異物抑止部６０に形成したインペラ２３の側に対向する面６０ａが、インペラ２３と反対側に所定量ｘだけオフセットするように設けられる。また、インペラ２３の内周側の部位に、インペラ前面２３ｂ側とインペラ後面２３ｂ側とに連通する孔部を備えると共に、異物抑止部６０の基端部に、異物抑止部６０に形成したインペラ２３の側に対向する面６０ａに沿って流動する流動体を孔部の側に導く変向面が設けられている。ここで、上記孔部は、インペラ後面２３ｃ側に流通された冷媒がインペラ２３の回転に応じた圧力差に基づいて、インペラ前面２３ｂ側に流通可能とする圧力調整孔６１として機能する。また、変向面として、図３において破線矢印で示すように、冷媒の流動方向をインペラ２３の方向に偏向するように湾曲成形された偏向部６０ｂが形成される。
【００２７】
上述のように、本流体ポンプ１００は、モータ部４０から出力される回転駆動力に応じて回転伝達軸２７を介してインペラ２３を回転させることにより、吸い込み口１１から吸い込まれた冷媒を吐出口１４に流通させる。また、吸い込み口１１から吸い込まれた冷媒の一部は、モータ部４０の各部を冷却及び潤滑をするためにモータ部４０にも供給される。このとき供給される冷媒は、モータ部４０に導入される前に、インペラ２３の外周端部２３ａを通って、側壁部１３とインペラ後面２３ｃと異物抑制板６０（インペラ２３側の面６０ａ）とにより形成された空間１５に流通される。
【００２８】
そして、当該空間１５は、上述のように側壁部１３の面１３ａと異物抑制板６０の面６０ａとの間で回転伝達軸２７の軸芯方向に沿って所定量ｘのオフセットが設けられて形成される。このため、この空間１５で導入水路５１から流入する冷媒、即ち混入異物を含む冷媒を滞留させることができると共に、異物の動きを異物抑止部６０により妨げて、インペラ後面１３ｃと異物抑止部６０との間に異物を滞留させることができる。したがって、異物を含まない冷媒のみを側壁部１３の面１３ｂ（内壁部）と異物抑制板６０との間の隙間を介してモータ部４０に導入することができる。このようにモータ部４０に導入される冷媒には異物が含まれないため、ロータ４２等のモータ部４０が有する回転部材により異物が噛み込まれることがないため、磨耗や焼き付きを防止することができる。
【００２９】
また、上述の空間１５に滞留された異物は、インペラ２３に圧力調整孔６１が設けられるため、インペラ２３の回転に応じた圧力差に基づいて、冷媒と共にインペラ前面２３ｂ側に排出される。つまり、滞留された異物を含む冷媒がインペラ前面２３ｂ側に排出される。このようにして、冷媒に異物が混入している場合であっても、異物抑止部６０が備えられているため、モータ部４０に導入される前に異物を除去することができる。
【００３０】
本流体ポンプ１００は、以下のように動作する。まず、モータ部４０が駆動されると、当該モータ部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に流出した冷媒を吸い込み口１１からインペラ室２１に吸い込み、インペラ室２１に流入した冷媒をインペラ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、ハウジング１０の内壁部と回転伝達軸２７との間の隙間ａと、ハウジング１０の内壁部とロータ４２との間の隙間ｂと、回転伝達軸２７と支軸２９との間の隙間ｃと、回転伝達軸２７と軸受け２６との間の隙間ｄと、ホルダー２８に回転伝達軸２７の周方向に並べて設けた複数の排水孔５２と、に流通させることにより回転伝達軸２７及びロータ４２の潤滑と冷却とを行う。
【００３１】
また、エンジン１とラジエータ２との間を循環する冷媒に異物が混入した場合には、ロータ室４１への異物の流入を異物抑止部６０によって防止する。すなわち、異物抑止部６０により異物の動きを妨げて空間１５に異物を滞留させ、インペラ２３の回転により生じる圧力差に応じて圧力調整孔６１からインペラ前面２３ｂ側に排出する。したがって、ロータ室４１への異物の流入を防止することが可能となる。
【００３２】
〔その他の実施形態〕
〔１〕上記実施形態では、異物抑止部６０が、回転伝達軸２７の軸芯に対して円盤状に形成されているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。例えば、異物抑止部６０は、櫛歯状に形成することも可能であるし、その他の形状で形成することも当然に可能である。また、異物抑止部６０は、１つからなることに限定されない。例えば、回転伝達軸２７方向に所定の間隔を有するように複数の異物抑止部６０を設けることも当然に可能である。
【００３３】
〔２〕上記実施形態では、異物抑止部６０が有する面のうち、回転伝達軸２７の径方向に沿ったインペラ２３側の面６０ａが、当該インペラ２３を備えるインペラ室２２からモータ部４０の方向に所定量ｘだけオフセットするように形成されるとして説明した。この所定量ｘは、導入水路５１を介して空間１５に流入する冷媒が直接ロータ室４１に流通しないように、即ち、空間１５に流入する冷媒が一旦、異物抑止部６０の面６０ａにあたるように定めると好適である。
【００３４】
〔３〕また、本発明の適用範囲としては、前記オフセットを有さずに異物抑止部６０を配設してもよい。このようにオフセットを有さずに本流体ポンプ１００を形成しても、異物抑止部６０により異物の動きを妨げて、当該異物を空間１５に滞留させることは当然に可能である。
【００３５】
〔４〕上記実施形態では、異物抑止部６０が有する面のうち、回転伝達軸２７の径方向に沿ったインペラ２３側の面が、冷媒の流動方向をインペラ２３の方向に偏向するように偏向部６０ｂを備えているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。異物抑止部６０に偏向部６０ｂを形成しない場合であっても、異物を含む冷媒を圧力調整孔６１に導入させることは当然に可能である。
【００３６】
〔５〕上記実施形態では、インペラ２３に圧力調整孔６１が設けられるとして説明した。そして、当該圧力調整孔６１は、図３において所定の間隔で４個設けられるように図示した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものでない。例えば、当該圧力調整孔６１の数量は、４個より増やして設けても良いし、或いは４個より減らして設けても良い。また、圧力調整孔６１は、インペラ回転軸芯Ｐに沿う方向に対して同心円状に設けても良いし、不規則な並びで設けても良い。更には、圧力調整孔６１は、図３においてインペラ回転軸芯Ｐに沿う方向視で円形として図示したが、これに限定されるものではない。円形以外の形であっても、インペラ後面２３ｃ側からインペラ前面２３ｂ側に連通させることは、当然に可能である。
【００３７】
〔６〕上記実施形態における図１及び図３において、異物抑止部６０とロータ本体４５との間は、給水路５０がハウジング１０の側壁部１３と回転伝達軸２７との間で所定の空間を有するように図示した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。例えば、回転伝達軸２７の軸芯方向の異物抑止部６０の幅を広げることにより、異物抑止部６０とロータ本体４５との間を埋めるように形成することも当然に可能である。
【００３８】
〔７〕上記実施形態では、流体ポンプ１００がエンジン１を冷却する冷媒を循環させる場合の例として説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。例えば、エンジン１以外の用途に用いることも当然に可能であるし、冷却用途に用いない流体ポンプであっても、本発明を適用することは、当然に可能である。したがって、上記実施形態において、流体ポンプ１００にて移動される流動体を冷媒として説明したが、冷媒に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る流体ポンプの断面図
【図２】図１のII−II矢視断面図
【図３】インペラ室と異物抑止部との部分断面図
【符号の説明】
【００４０】
１０：ハウジング
２３：インペラ
２７：回転伝達軸
４２：ロータ
４３：ステータ
５０：給水路
６０：異物抑止部
６１：圧力調整孔（突出部）
１００：流体ポンプ
ａ：隙間
ｂ：隙間
【図１】
2009150223.tif 000003
【図２】
2009150223.tif 000004
【図３】
2009150223.tif 000005