JP2006299898A - 流体ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 流体の乱れを抑制することによりポンプ効率の低下を防止することが可能な流体ポンプを提供する。
【解決手段】 ウォータポンプ１０では、ロータ１４の外径がインペラ２２の外径よりも大きく構成されて、ロータ１４のインペラ側端面１４Ａにおけるインペラ２２よりも径方向外側がポンプ室４２における流体の回転軸周りの流れＦに接するように構成されている。そして、このポンプ室４２における流体の回転軸周りの流れＦにロータ１４のインペラ側端面１４Ａにおけるインペラ２２よりも径方向外側が接する位置には、流体の回転軸周りの流れＦの速度とロータ１４の回転速度との差を緩和する仕切り板状の流速度差緩和部材５２が備えられている。従って、この流速度差緩和部材５２により、両速度差に起因して生じる流体の乱れを抑制することができるので、これにより、ポンプ効率の低下を防止することが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流体ポンプに係り、特に、ロータの外径がインペラの外径よりも大きく構成されて、ロータのインペラ側端面におけるインペラよりも径方向外側がポンプ室における流体の回転軸周りの流れに接するように構成された流体ポンプの改良に関する。

従来から、例えば、車両に用いられる電動ウォータポンプとしては、ロータが流体中に配置され、ステータが密閉容器内に配置される構造を備えたいわゆるキャンドポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、この種の電動ウォータポンプとしては、ポンプ室を渦巻き状に構成し、インペラの回転により、ポンプ室に流体の回転軸周りの流れが形成されて流体が吐出口より外部に吐出されるようにした遠心ポンプが知られている（例えば、特許文献２参照）。

ところで、電動ウォータポンプにおいて、モータ出力を確保するためには、ロータを径方向に大きくする必要があり、また、回転軸方向の長さを短くするためには、ポンプ室にロータを近づけて配置する必要がある。

このとき、ロータを径方向に大きくすると、インペラの外径よりもロータの外径の方が大きくなり、これに加えて、ポンプ室にロータを近づけて配置すると、ロータのインペラ側端面におけるインペラよりも径方向外側がポンプ室における流体の回転軸周りの流れに接するようになる。
実用新案登録第２５４２９９５号公報 特開２００２−１８０９９８公報

しかしながら、上述の如く、ロータのインペラ側端面におけるインペラよりも径方向外側がポンプ室における流体の回転軸周りの流れに接するように構成された電動ウォータポンプにおいて、ロータの回転速度が流体の回転軸周りの流れの速度を上回った場合には、ロータのインペラ側端面におけるインペラよりも径方向外側の部分に流体の乱れ（渦）が発生し、これにより、ポンプ効率が低下する虞がある。

従って、ポンプ効率の低下を防止するためには、上記構成の電動ウォータポンプにおいて、ロータのインペラ側端面におけるインペラよりも径方向外側の部分に発生する流体の乱れを抑制する必要がある。

なお、ロータのインペラ側端面のインペラよりも径方向外側の部分に発生する流体の乱れを抑制するための構造を追加する際には、電動ウォータポンプの組立性が損なわれること無く、また、部品点数が極力増加しないことが要求される。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、流体ポンプの組立性が損なわれることを防ぐと共に部品点数の増加を極力抑えつつ、流体の乱れを抑制することによりポンプ効率の低下を防止することが可能な流体ポンプを提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の流体ポンプは、回転軸上にインペラを備えると共に回転軸周りにマグネットを有して構成されたロータと、前記ロータのマグネットに対して磁界を形成するステータと、前記インペラが回転可能に収納され前記インペラの回転によって回転軸周りに流体の流れが形成されるポンプ室を有すると共に、前記ロータ及び前記ステータを収容するケーシングと、を備え、前記ロータの外径が前記インペラの外径よりも大きく構成されて、前記ロータのインペラ側端面における前記インペラよりも径方向外側が前記ポンプ室における前記流体の回転軸周りの流れに接するように構成された流体ポンプであって、前記ポンプ室における前記流体の回転軸周りの流れに前記ロータのインペラ側端面における前記インペラよりも径方向外側が接する位置に、前記流体の回転軸周りの流れの速度と前記ロータの回転速度との差を緩和する流速度差緩和部を備えたことを特徴とする。

このように、請求項１に記載の流体ポンプによれば、ポンプ室における流体の回転軸周りの流れにロータのインペラ側端面におけるインペラよりも径方向外側が接する位置に、流体の回転軸周りの流れの速度とロータの回転速度との差を緩和する流速度差緩和部が備えられているので、両速度差に起因して生じる流体の乱れを抑制することができる。これにより、ポンプ効率の低下を防止することが可能となる。

このとき、請求項２に記載のように、流速度差緩和部が、ポンプ室に対して固定されていると、流体の乱れを抑制するための流速度差緩和部が回転することが無いので、軸受部材等の新たな回転部材を追加する必要が無く、部品点数の増加を極力抑えることが可能となる。

また、請求項３に記載のように、流速度差緩和部が、流体の回転軸周りの流れと、ロータのインペラ側端面におけるインペラよりも径方向外側とを仕切るように構成されていると、ポンプ室における流体の回転軸周りの流れにロータのインペラ側端面におけるインペラよりも径方向外側が接することがないので、両者が接することによって生じる流体の乱れを確実に抑制することができる。

さらに、請求項４に記載のように、インペラに、径方向に延び複数の羽根の各ロータ側を連結する連結部が設けられ、この連結部の羽根側端面と、流速度差緩和部のロータと反対側の端面とが、略同一平面上に形成されていると、連結部の羽根側端面と流速度差緩和部のロータと反対側の端面との間に段差が生じないので、インペラ側（径方向内側）から流速度差緩和部へ搬送された流体が流速度差緩和部の内径部に衝突すること無く円滑に流速度差緩和部の径方向外側へ搬送される。これにより、流速度差緩和部を追加したことによる新たな乱流発生等の不具合を防止することができる。

また、請求項５に記載のように、流速度差緩和部が、回転軸周りに環状に構成され、この流速度差緩和部の内径が、インペラの外径よりも大きく構成されていると、インペラがロータに一体に形成された場合でも、流速度差緩和部を流体ポンプに組み付ける際には、流速度差緩和部の内側にインペラを挿通するようにして流速度差緩和部をロータの回転軸方向インペラ側に配置することが可能となる。これにより、流速度差緩和部を追加したことにより流体ポンプの組立性が損なわれることを防止することができる。

また、請求項６に記載のように、ロータとステータとが、回転軸方向に対向するように配置されていると、所謂アキシャルギャップタイプの流体ポンプが構成されて、流体ポンプの回転軸方向の長さをより短くすることができるので好適である。

さらに、請求項７に記載のように、ケーシングが、少なくとも回転軸方向に二分割され、流速度差緩和部が、この二分割されたケーシング間に挟持固定されるように構成されていると、流速度差緩和部を流体ポンプに組み付けるには、二分割されたケーシングを互いに組み付ける際に、このケーシング間で流速度差緩和部を挟持固定するだけで良いので、流速度差緩和部を追加したことにより流体ポンプの組立性が損なわれることを防止することができる。

なお、請求項８に記載のように、ステータが、少なくともステータコイル及びステータコアをモールド成形することにより樹脂部材と一体化され、ケーシングが、回転軸方向に少なくとも二分割されることによって形成されたポンプハウジングとエンドハウジングとを有して構成され、ポンプハウジングに、ポンプ室内を回転軸方向に沿ってエンドハウジング側へ延びロータが回転自在に支持されるシャフトと、ポンプハウジングの内周部に沿って形成され流速度差緩和部の外周部を保持する流速度差緩和部保持部と、ポンプハウジングの内周部に沿って形成されステータの外周部を保持するステータ保持部と、が設けられていても良い。

このように構成されていると、エンドハウジング側からポンプハウジングの流速度差緩和部保持部に流速度差緩和部を保持させた後に、エンドハウジング側からポンプハウジングのシャフトにロータを支持させて、さらに、エンドハウジング側からポンプハウジングのステータ保持部にステータを保持させた後に、ポンプハウジングにエンドハウジングを組み付けることが可能となる。このように、ポンプハウジングに対して、流速度差緩和部、ロータ、ステータ、エンドハウジングを全て一方向から組み付けることができるので、双方向に組み付け作業を行う場合に比して組立性を向上させることができる。

以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
［第一実施形態］
はじめに、図１、図２を参照しながら、本発明の第一実施形態に係る流体ポンプとしてのウォータポンプ１０の構成について説明する。

本発明の第一実施形態に係るウォータポンプ１０は、例えば、自動車のエンジン冷却システムに好適に用いられるものである。ウォータポンプ１０には、ロータ１４とステータ１６とが回転軸方向に対向するように配置されたアキシャルギャップタイプのモータ１２が用いられている。

ロータ１４は、ステータハウジング３６に設けられたシャフト５０に軸受部材１５を介して回転自在に軸支されている。ロータ１４の回転軸周りには、マグネット１８とロータヨーク２０とが設けられており、ロータ１４の回転軸上には、インペラ２２が一体に形成されている。本実施形態では、モータ高出力化のためにロータ１４の大径化が図られており、これにより、ロータ１４の外径がインペラ２２の外径よりも大きくなっている。

インペラ２２は、複数の羽根２４を有して構成されており、この複数の羽根２４の各ロータ１４側は、径方向に延びる連結部２５によって連結されている。そして、インペラ２２は、ロータ１４と共に回転することにより、ポンプ室４２内の流体に径方向外側に遠心力を与えてこの流体をポンプ室４２の径方向外側に搬送するように構成されている。

ステータ１６は、ステータコア２６及びステータコイル２８を有して構成されている。ステータコア２６には、回転軸周り複数の突極３０が形成されており、この各突極３０には、ステータコイル２８が巻装されている。本実施形態のステータ１６は、ステータコア２６、複数のステータコイル２８及び不図示のターミナルをモールド成形することによりステータハウジング３６と一体化された構成となっている。また、ステータ１６は、モールド成形されることにより、モールド樹脂で覆われたキャンド構造となっている。

ケーシング３２は、ポンプハウジング３４と、ステータハウジング３６と、エンドハウジング３８で構成されている。エンドハウジング３８は、後述する第二水路５８に接し径方向に沿って延びる隔壁３８Ａを備え、この隔壁３８Ａの第二水路５８と軸方向反対側には、外部制御装置からの制御信号に基づいてステータコイル２８を順次通電するスイッチング素子４１等が実装された回路ユニット４０が装着される。

ポンプハウジング３４とステータハウジング３６の接合する部分には、後述する流速度差緩和部材５２を挟持固定するための挟持固定部４８が形成されている。また、ステータハウジング３６には、シャフト支持部３７が形成されており、このシャフト支持部３７には、シャフト５０が固定されている。

ポンプハウジング３４には、渦巻状のポンプ室４２が構成されており、このポンプ室４２の内側には、インペラ２２が回転可能に収容されている。また、ポンプハウジング３４の回転軸上には、ポンプ室４２内に流体を吸入するための流体吸入口４４が設けられており、ポンプハウジング３４の接線方向には、ポンプ室４２内の流体を吐出するための流体吐出口４６が設けられている。

そして、本実施形態では、モータ１２の回転に伴ってインペラ２２が回転すると、流体吸入口４４からポンプ室４２に流体が吸入され、この吸入された流体は、インペラ２２による遠心力でポンプ室４２の径方向外側に搬送される。また、インペラ２２による遠心力でポンプ室４２の径方向外側に搬送された流体は、図２に示されるように、ポンプ室４２の渦巻状の壁面に沿って回転軸周りに搬送されて、流体吐出口４６から外部へ接線方向に向けて吐出される。

なお、本実施形態では、ロータ１４の回転速度は、２０［ｍ／ｓ］に設定されており、ポンプ室４２内における流体の回転軸周りの流れＦの速度は、３〜５［ｍ／ｓ］に設定されている。

ここで、本実施形態では、上述の如く、ロータ１４の外径がインペラ２２の外径よりも大きく構成されている。このため、ロータ１４のインペラ側端面１４Ａにおけるインペラ２２よりも径方向外側がポンプ室４２における流体の回転軸周りの流れＦに接し、両者の速度差に起因した乱流の発生が問題となる。

そこで、本実施形態では、ポンプ室４２における流体の回転軸周りの流れＦにロータ１４のインペラ側端面１４Ａにおけるインペラ２２よりも径方向外側が接する位置に、流体の回転軸周りの流れＦの速度とロータ１４の回転速度との差を緩和する流速度差緩和部材５２が設けられている。

この流速度差緩和部材５２は、より具体的には、インペラ２２の外径よりも僅かに大きな中心孔５４を有する環状の円盤体で構成されており、この中心孔５４内には、インペラ２２が位置している。また、流速度差緩和部材５２は、円盤体で構成されることにより、流体の回転軸周りの流れＦと、ロータ１４のインペラ側端面１４Ａにおけるインペラ２２よりも径方向外側とを仕切るように構成されている。

このとき、インペラ２２に形成された連結部２５の羽根側端面２５Ａと、流速度差緩和部材５２のロータ１４と反対側の端面５２Ａとは、略同一平面上に形成されている。また、流速度差緩和部材５２のロータ１４と反対側の端面５２Ａは、平滑面で構成されている。さらに、流速度差緩和部材５２は、ポンプハウジング３４とステータハウジング３６との接合部分に形成された挟持固定部４８にてポンプハウジング３４とステータハウジング３６との間に挟持固定されており、これにより、ポンプ室４２に対して固定されている。

なお、本実施形態のウォータポンプ１０では、ステータ１６とロータ１４との間に、径方向に沿って延びる第一水路５６が形成されており、ステータ１６のロータ１４と反対側には、ステータハウジング３６とエンドハウジング３８の間に同じく径方向に沿って延びる第二水路５８が形成されている。この構成により、ステータ１６のロータ１４側の端面１６Ａには、第一水路５６が接し、ステータ１６のロータ１４と軸方向反対側の端面１６Ｂには、第二水路５８が接するようになっている。

この第一水路５６及び第二水路５８は、ステータ１６よりも径方向外側で軸方向に沿って延びる環状の連通路６０及び流速度差緩和部材５２の中心孔５４を介してポンプ室４２と連通されている。そして、本実施形態では、これらの複数の水路によりステータ１６及び回路ユニット４０の冷却を行うようにしている。

次に、本発明の第一実施形態に係るウォータポンプ１０の作用及び効果について説明する。

本実施形態に係るウォータポンプ１０によれば、ポンプ室４２における流体の回転軸周りの流れＦにロータ１４のインペラ側端面１４Ａにおけるインペラ２２よりも径方向外側が接する位置に、流体の回転軸周りの流れＦの速度とロータ１４の回転速度との差を緩和する流速度差緩和部材５２が備えられている。従って、この流速度差緩和部材５２により、両速度差に起因して生じる流体の乱れを抑制することができるので、これにより、ポンプ効率の低下を防止することが可能となる。

また、本実施形態では、流速度差緩和部材５２がポンプ室４２に対して固定されている。従って、流体の乱れを抑制するための流速度差緩和部材５２が回転することが無いので、軸受部材等の新たな回転部材を追加する必要が無く、部品点数の増加を極力抑えることが可能となる。

なお、流速度差緩和部材５２が、仮にポンプ室４２に対して回転可能に構成された場合には、ポンプ室４２における流体の回転軸周りの流れＦのエネルギによって流速度差緩和部材５２が回転してしまう。このため、ポンプ室４２における流体の回転軸周りの流れＦのエネルギが流速度差緩和部材５２の回転によって消費されてしまいポンプ効率が低下する虞がある。

しかしながら、本実施形態では、上述の如く流速度差緩和部材５２がポンプ室４２に対して固定されている。従って、ポンプ室４２における流体の回転軸周りの流れＦのエネルギが流速度差緩和部材５２の回転によって消費されることがないので、ポンプ効率が低下することも防止できる。

また、本実施形態では、流速度差緩和部材５２が、流体の回転軸周りの流れＦと、ロータ１４のインペラ側端面１４Ａにおけるインペラ２２よりも径方向外側とを仕切るように構成されている。従って、ポンプ室４２における流体の回転軸周りの流れＦにロータ１４のインペラ側端面１４Ａにおけるインペラ２２よりも径方向外側が接することがないので、両者が接することによって生じる流体の乱れを確実に抑制することができる。

さらに、本実施形態では、インペラ２２に形成された連結部２５の羽根側端面２５Ａと、流速度差緩和部材５２のロータ１４と反対側の端面５２Ａとが、略同一平面上に形成されている。従って、連結部２５の羽根側端面２５Ａと流速度差緩和部材５２のロータ１４と反対側の端面５２Ａとの間に段差が生じないので、インペラ２２側（径方向内側）から流速度差緩和部材５２へ搬送された流体が流速度差緩和部材５２の内径部に衝突すること無く円滑に流速度差緩和部材５２の径方向外側へ搬送される。これにより、流速度差緩和部材５２を追加したことによる新たな乱流発生等の不具合を防止することができる。

また、本実施形態では、流速度差緩和部材５２が回転軸周りに環状に構成され、この流速度差緩和部材５２の内径は、インペラ２２の外径よりも大きく構成されている。従って、本実施形態のように、インペラ２２がロータ１４に一体に形成された場合でも、流速度差緩和部材５２をウォータポンプ１０に組み付ける際には、流速度差緩和部材５２の内側にインペラ２２を挿通するようにして流速度差緩和部材５２をロータ１４の回転軸方向インペラ側に配置することが可能となる。これにより、流速度差緩和部材５２を追加したことによりウォータポンプ１０の組立性が損なわれることを防止することができる。

さらに、本実施形態のように、ロータ１４とステータ１６とが、回転軸方向に対向するように配置されていると、所謂アキシャルギャップタイプの流体ポンプが構成されて、ウォータポンプ１０の回転軸方向の長さをより短くすることができる。

また、本実施形態のように、インペラ２２がロータ１４に一体に形成されていると、別体に形成した場合に比して、コストを低く抑えることができ、また、組立性も向上させることができる。

さらに、本実施形態では、ケーシング３２が、ポンプハウジング３４及びステータハウジング３６を有する分割構造となっており、流速度差緩和部材５２が、この分割構造からなるポンプハウジング３４及びステータハウジング３６間に挟持固定されるように構成されている。従って、流速度差緩和部材５２をウォータポンプ１０に組み付けるには、分割されたポンプハウジング３４及びステータハウジング３６を互いに組み付ける際に、このポンプハウジング３４及びステータハウジング３６間で流速度差緩和部材５２を挟持固定するだけで良い。これにより、流速度差緩和部材５２を追加したことによりウォータポンプ１０の組立性が損なわれることを防止することができる。

次に、本発明の第一実施形態に係るウォータポンプ１０に対して行った乱流発生の性能評価について説明する。

図４、図５には、比較例に係るウォータポンプ７０の構成が示されている。このウォータポンプ７０は、本実施形態に係るウォータポンプ１０から流速度差緩和部材５２を省いた構成となっている。なお、流速度差緩和部材５２を省いたことに伴い、比較例に係るウォータポンプ７０には、本実施形態の挟持固定部４８を備えていないポンプハウジング７４及びステータハウジング７６が設けられている。

なお、この比較例に係るウォータポンプ７０において、図４では、図１と一部形状が異なる箇所があるが、便宜上、同一機能の構成については、同一符号を用いることとしてその説明を省略こととする。

そして、比較例に係るウォータポンプ７０について行った性能評価では、本実施形態と同様に、ロータ１４の外径がインペラ２２の外径よりも大きく構成されているため、ロータ１４のインペラ側端面１４Ａにおけるインペラ２２よりも径方向外側がポンプ室４２における流体の回転軸周りの流れＦに接し、図６に示されるように、両者の速度差に起因して乱流Ｒが発生した。

一方、本実施形態に係るウォータポンプ１０について行った性能評価では、ポンプ室４２における流体の回転軸周りの流れＦにロータ１４のインペラ側端面１４Ａにおけるインペラ２２よりも径方向外側が接する位置に、流体の回転軸周りの流れＦの速度とロータ１４の回転速度との差を緩和する流速度差緩和部材５２が備えられているので、図３に示されるように、この流速度差緩和部材５２により、両速度差に起因して生じる流体の乱れを抑制することを確認できた。

次に、本発明の第一実施形態に係るウォータポンプ１０の変形例について説明する。

上記実施形態では、流速度差緩和部材５２のロータ１４と反対側の端面５２Ａが、平滑面で構成されるように説明したが、乱流を抑制する効果が認められる場合には、流体の流れＦに合わせて、流速度差緩和部材５２のロータ１４と反対側の端面５２Ａに筋や微細溝等が形成されていても良い。

また、上記実施形態では、流速度差緩和部材５２がケーシング３２と別体で構成されていたが、流速度差緩和部材５２がポンプハウジング３４やステータハウジング３６等と一体に形成されていても良い。

さらに、上記実施形態では、ウォータポンプ１０がアキシャルギャップタイプのモータ１２を備える構成となっていたが、ウォータポンプ１０は、インナーロータタイプのモータを備える構成であっても良い。

また、上記実施形態では、インペラ２２がロータ１４に一体に形成されていたが、インペラ２２をロータ１４と別体に形成しても良い。また、インペラ２２をロータ１４と別体に形成した場合に、流速度差緩和部材５２の内径をインペラ２２の外径よりも小さくしても良い。このようにすると、流速度差緩和部材５２による乱流抑制効果を高めることができる。

なお、インペラ２２をロータ１４と別体に形成し、流速度差緩和部材５２の内径をインペラ２２の外径よりも小さくした場合には、ロータ１４のインペラ側端面１４Ａ側に流速度差緩和部材５２を配置してから流速度差緩和部材５２の中心孔５４を介してインペラ２２とロータ１４とを接続するようにすれば良い。
［第二実施形態］
次に、図７、図８を参照しながら、本発明の第二実施形態に係る流体ポンプとしてのウォータポンプ１１０の構成について説明する。

本発明の第二実施形態に係るウォータポンプ１１０には、上記第一実施形態と同様に、ロータ１１４とステータ１１６とが回転軸方向に対向するように配置されたアキシャルギャップタイプのモータ１１２が用いられている。

ロータ１１４は、ポンプハウジング１３４に設けられたシャフト１５０に軸受部材１１５を介して回転自在に軸支されている。ロータ１１４の回転軸周りには、マグネット１１８とロータヨーク１２０とが設けられており、ロータ１１４の回転軸上には、インペラ１２２が形成されている。そして、本実施形態においても、ロータ１１４の外径はインペラ１２２の外径よりも大きく構成されている。

ステータ１１６は、ステータコア１２６及びステータコイル１２８を有して構成されている。本実施形態のステータ１１６は、ステータコア１２６、複数のステータコイル１２８及びターミナル１２９をモールド成形することによりステータハウジング１３６と一体化された構成となっている。また、ステータ１１６は、モールド成形されることにより、モールド樹脂で覆われたキャンド構造となっている。

ケーシング１３２は、ポンプハウジング１３４と、ステータハウジング１３６と、エンドハウジング１３８で構成されている。エンドハウジング１３８の中央に形成された中央孔１３９からは、ステータハウジング１３６に形成された筒状の接続部１３５が突出している。この接続部１３５の内側には、ステータコイル１２８に接続されたターミナル１２９の端子が位置している。

そして、エンドハウジング１３８のステータ１１６と反対側には、外部制御装置からの制御信号に基づいてステータコイル１２８を順次通電するスイッチング素子等が実装された回路ユニット１４０が装着される。この回路ユニット１４０には、ターミナル１２９の端子が接続される。

ポンプハウジング１３４には、渦巻状のポンプ室１４２が構成されており、このポンプ室１４２の内側には、インペラ１２２が回転可能に収容されている。また、ポンプハウジング１３４の回転軸上には、ポンプ室１４２内に流体を吸入するための流体吸入口１４４が設けられており、ポンプハウジング１３４の接線方向には、ポンプ室１４２内の流体を吐出するための流体吐出口１４６が設けられている。

また、ポンプハウジング１３４の流体吸入口１４４の内側には、径方向に延びる連結部１４５が形成されており、この連結部１４５の先端には、シャフト支持部１３７が形成されている。そして、このシャフト支持部１３７には、シャフト１５０が支持されている。このシャフト１５０は、ポンプ室１４２内を回転軸方向に沿ってエンドハウジング１３８側へ延びている。また、シャフト１５０には、周方向に沿って周溝１５０Ａが形成されており、この周溝１５０Ａには、Ｅリング１５３Ｂが係合されている。なお、軸受部材１１５とＥリング１５３Ｂとの間には、ワッシャ１５３Ａが挿入されている。

また、本実施形態のポンプハウジング１３４には、ポンプ室１４２に隣接して流速度差緩和部材保持部１４７とステータ保持部１４９が形成されている。流速度差緩和部材保持部１４７とステータ保持部１４９は、ポンプハウジング１３４の内周部に沿って形成されており、流速度差緩和部材保持部１４７には、流速度差緩和部材１５２の外周部が嵌合されることにより保持され、ステータ保持部１４９には、ステータハウジング１３６の外周部が嵌合されることにより保持されている。なお、ステータハウジング１３６の外周部とステータ保持部１４９との間には、Ｏリング１５１が設けられている。

そして、本実施形態では、モータ１１２の回転に伴ってインペラ１２２が回転すると、流体吸入口１４４からポンプ室１４２に流体が吸入され、この吸入された流体は、インペラ１２２による遠心力でポンプ室１４２の径方向外側に搬送される。また、インペラ１２２による遠心力でポンプ室１４２の径方向外側に搬送された流体は、ポンプ室１４２の渦巻状の壁面に沿って回転軸周りに搬送されて、流体吐出口１４６から外部へ接線方向に向けて吐出される。

流速度差緩和部材１５２は、ポンプハウジング１３４の流速度差緩和部材保持部１４７に保持されることにより、ポンプ室１４２における流体の回転軸周りの流れＦにロータ１１４のインペラ側端面１１４Ａにおけるインペラ１２２よりも径方向外側が接する位置に配置されている。この流速度差緩和部材１５２は、流体の回転軸周りの流れＦの速度とロータ１１４の回転速度との差を緩和するためのものである。

この流速度差緩和部材１５２は、より具体的には、インペラ１２２の外径よりも僅かに大きな中心孔１５４を有する環状の円盤体で構成されており、この中心孔１５４には、インペラ１２２が位置している。また、流速度差緩和部材１５２は、円盤体で構成されることにより、流体の回転軸周りの流れＦと、ロータ１１４のインペラ側端面１１４Ａにおけるインペラ１２２よりも径方向外側とを仕切るように構成されている。

このとき、インペラ１２２に形成された連結部１２５の羽根側端面１２５Ａと、流速度差緩和部材１５２のロータ１１４と反対側の端面１５２Ａとは、略同一平面上に形成されている。また、流速度差緩和部材１５２のロータ１１４と反対側の端面１５２Ａは、平滑面で構成されている。さらに、流速度差緩和部材１５２は、ポンプハウジング１３４の流速度差緩和部材保持部１４７に保持されることにより、ポンプ室１４２に対して固定されている。

なお、本実施形態のウォータポンプ１１０では、ステータ１１６とロータ１１４との間に、径方向に沿って延びる第一水路１５６が形成されており、この第一水路１５６の外径は、ポンプ室１４２の外径と略同一とされている。また、この第一水路１５６は、ステータ１１６よりも径方向外側でポンプ室１４２の径方向外側位置から軸方向に沿って延びる環状の連通路１６０及び流速度差緩和部材１５２の中心孔１５４を介してポンプ室１４２と連通されている。そして、本実施形態では、これらの複数の水路によりステータ１１６の冷却を行うようにしている。

次に、本発明の第二実施形態に係るウォータポンプ１１０の作用及び効果について説明する。

本実施形態では、上述の如く、ステータ１１６がステータハウジング１３６と一体化され、ポンプハウジング１３４に、ポンプ室１４２内を回転軸方向に沿ってエンドハウジング１３８側へ延びるシャフト１５０と、流速度差緩和部材保持部１４７及びステータ保持部１４９が設けられている。

この構成により、本実施形態のウォータポンプ１１０を組み立てるには、図９（Ａ），（Ｂ）に示されるように、エンドハウジング１３８側からポンプハウジング１３４の流速度差緩和部材保持部１４７に流速度差緩和部材１５２を嵌合して保持させた後に、エンドハウジング１３８側からポンプハウジング１３４のシャフト１５０に軸受部材１１５を介してロータ１１４を支持させて、シャフト１５０にワッシャ１５３Ａを装着した後に、シャフト１５０の周溝１５０ＡにＥリング１５３Ｂを係合する。

これからさらに、図９（Ｂ），（Ｃ）に示されるように、エンドハウジング１３８側からポンプハウジング１３４のステータ保持部１４９にステータハウジング１３６を保持させた後に、図９（Ｃ），（Ｄ）に示されるように、ポンプハウジング１３４に固着具１３３を用いてエンドハウジング１３８を組み付ければ良い。

このように、本実施形態では、ポンプハウジング１３４に対して、流速度差緩和部材１５２、ロータ１１４、ステータ１１６を含むステータハウジング１３６、エンドハウジング１３８を全て一方向から（ポンプハウジング側へ向けてエンドハウジング側から）組み付けることができるので、双方向に組み付け作業を行う場合に比して組立性を向上させることができる。

また、本実施形態では、流速度差緩和部材１５２が、回転軸周りに環状に構成され、この流速度差緩和部材１５２の内径が、インペラ１２２の外径よりも大きく構成されている。従って、本実施形態のように、インペラ１２２がロータ１１４に一体に形成された場合でも、図９（Ａ），（Ｂ）に示されるように、流速度差緩和部材１５２をポンプハウジング１３４に組み付けた後にロータ１１４をポンプハウジング１３４に組み付ける際には、流速度差緩和部材１５２の内側にインペラ１２２を挿通するようにしてインペラ１２２を流速度差緩和部材１５２の反対側に配置することが可能となる（図７，図８参照）。これにより、流速度差緩和部材１５２を追加したことによりウォータポンプ１１０の組立性が損なわれることを防止することができる。

なお、本発明の第二実施形態に係るウォータポンプ１１０において、流速度差緩和部材１５２を設けたことによる作用及び効果については、上記第一実施形態に係るウォータポンプ１０における作用及び効果と同一であるので、その説明を省略する。また、本発明の第二実施形態に係るウォータポンプ１１０においては、上記第一実施形態に係るウォータポンプ１０と同様に変形することができることは勿論である。

本発明の第一実施形態に係るウォータポンプの構成を示す断面図である。 本発明の第一実施形態に係るウォータポンプの構成を示す一部断面を含む平面図である。 本発明の第一実施形態に係る流速度差緩和部材により流体の乱れが抑制される様子を示す説明図である。 比較例に係るウォータポンプの構成を示す断面図である。 比較例に係るウォータポンプの構成を示す一部断面を含む平面図である。 比較例に係るウォータポンプにおいて流体の乱れが生じる様子を示す説明図である。 本発明の第二実施形態に係るウォータポンプの構成を示す断面図である。 本発明の第二実施形態に係るウォータポンプの構成を示す分解斜視図である。 本発明の第二実施形態に係るウォータポンプの組立手順を示す説明図である。

符号の説明

１０，１１０…ウォータポンプ（流体ポンプ）、１２，１１２…モータ、１４，１１４…ロータ、１４Ａ，１１４Ａ…インペラ側端面、１５，１１５…軸受部材、１６，１１６…ステータ、１６Ａ，１６Ｂ…端面、１８，１１８…マグネット、２０，１２０…ロータヨーク、２２，１２２…インペラ、２４…羽根、２５，１２５…連結部、２５Ａ，１２５Ａ…羽根側端面、２６，１２６…ステータコア、２８，１２８…ステータコイル、３０…突極、３２，１３２…ケーシング、３４，１３４…ポンプハウジング、３６，１３６…ステータハウジング、３７，１３７…シャフト支持部、３８，１３８…エンドハウジング、３８Ａ…隔壁、４０，１４０…回路ユニット、４１…スイッチング素子、４２，１４２…ポンプ室、４４，１４４…流体吸入口、４６，１４６…流体吐出口、４８…挟持固定部、５０，１５０…シャフト、５２，１５２…流速度差緩和部材（流速度差緩和部）、５２Ａ，１５２Ａ…端面、５４，１５４…中心孔、５６，１５６…第一水路、５８…第二水路、６０，１６０…連通路、１２９…ターミナル、１３３…固着具、１３５…接続部、１３９…中央孔、１４５…連結部、１４７…流速度差緩和部材保持部、１４９…ステータ保持部、１５０Ａ…周溝、１５１…Ｏリング、１５３Ａ…ワッシャ、１５３Ｂ…Ｅリング、Ｆ…流れ

Claims (8)

1. 回転軸上にインペラを備えると共に回転軸周りにマグネットを有して構成されたロータと、
   前記ロータのマグネットに対して磁界を形成するステータと、
   前記インペラが回転可能に収納され前記インペラの回転によって回転軸周りに流体の流れが形成されるポンプ室を有すると共に、前記ロータ及び前記ステータを収容するケーシングと、を備え、
   前記ロータの外径が前記インペラの外径よりも大きく構成されて、前記ロータのインペラ側端面における前記インペラよりも径方向外側が前記ポンプ室における前記流体の回転軸周りの流れに接するように構成された流体ポンプであって、
   前記ポンプ室における前記流体の回転軸周りの流れに前記ロータのインペラ側端面における前記インペラよりも径方向外側が接する位置に、前記流体の回転軸周りの流れの速度と前記ロータの回転速度との差を緩和する流速度差緩和部を備えたことを特徴とする流体ポンプ。
2. 前記流速度差緩和部は、前記ポンプ室に対して固定されていることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ。
3. 前記流速度差緩和部は、前記流体の回転軸周りの流れと、前記ロータのインペラ側端面における前記インペラよりも径方向外側とを仕切るように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体ポンプ。
4. 前記インペラには、径方向に延び複数の羽根の各ロータ側を連結する連結部が設けられ、
   前記連結部の羽根側端面と、前記流速度差緩和部の前記ロータと反対側の端面とは、略同一平面上に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
5. 前記流速度差緩和部は、回転軸周りに環状に構成され、
   前記流速度差緩和部の内径は、前記インペラの外径よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
6. 前記ロータと前記ステータとは、回転軸方向に対向するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
7. 前記ケーシングは、少なくとも回転軸方向に二分割され、
   前記流速度差緩和部は、前記二分割されたケーシング間に挟持固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
8. 前記ステータは、少なくともステータコイル及びステータコアをモールド成形することにより樹脂部材と一体化され、
   前記ケーシングは、回転軸方向に少なくとも二分割されることによって形成されたポンプハウジングとエンドハウジングとを有して構成され、
   前記ポンプハウジングには、前記ポンプ室内を回転軸方向に沿ってエンドハウジング側へ延び前記ロータが回転自在に支持されるシャフトと、
   前記ポンプハウジングの内周部に沿って形成され前記流速度差緩和部の外周部を保持する流速度差緩和部保持部と、
   前記ポンプハウジングの内周部に沿って形成され前記ステータの外周部を保持するステータ保持部と、が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の流体ポンプ。

Images