JP2007247489A - 電動ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ効率を向上させることが可能な電動ポンプを提供する。
【解決手段】流体を通過させる連通路Ａが形成されたポンプケーシング１０と、連通路Ａ内に固定されたシャフト５６と、シャフト５６に回転可能に軸支されたロータ５０と、ロータ５０に固定され羽根５２ｂを有するインペラ５２と、ロータ５０の径方向外側に配設されロータ５０を回転駆動するステータ６０と、を備えた電動ポンプ１であって、連通路Ａを形成する内壁面１３ａの一部には、羽根５２ｂの端面５２ｃとの摩擦抵抗の低い低摩擦材料で形成された低摩擦プレート１５が配設され、インペラ５２は、その端面５２ｃが低摩擦プレート１５と当接した状態で回転可能となっている。インペラ５２の端面５２ｃとポンプケーシング１０の内壁面１３ａとの間に隙間Ｄが生じないため、インペラ５２から流体に与えられる圧力エネルギーのロスを低減して、ポンプ効率を向上できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動ポンプに係り、特に、モータの駆動でインペラが回転することにより、ポンプケーシングの吸込口から排出口へ流体を移送する電動ポンプに関する。

ポンプケーシング内に設けられた電動モータにより、ポンプケーシングの吸込口から流体を吸い込み、排出口から排出する電動ポンプが知られている。このような電動ポンプでは、電動モータのロータにインペラが固定され、ロータの回転によりインペラが回転することで、流体に圧力エネルギーを与えて排出口側へ移送する。

従来から、インペラとポンプケーシングが接触しないように構成して、ポンプ効率や吸込み性能を向上させた遠心ポンプが知られている(例えば、特許文献１)。
特許文献１の遠心ポンプは、羽根車（すなわち、インペラ）やモータロータキャンの壁面に動圧を発生させる凹溝を形成することで、羽根車を非接触状態で運転可能にしている。これにより、羽根車に生じる摩擦損失を低減し、高効率かつ高寿命の遠心ポンプを実現することが可能となる。

特開２００３−１８４７８７（第２−６頁、図２、図３、図４）

しかしながら、上記特許文献１の遠心ポンプでは、羽根車とポンプケーシングとの間に所定の隙間が生じるため、この隙間を流れる流体にはインペラの回転による圧力エネルギーが付与されにくい。このため、インペラから流体に与えられる圧力エネルギーにロスが生じ、これによってポンプ効率が低下するという不都合があった。
また、インペラの回転により移送される流体と隙間に滞留する流体との間の移動速度の違いにより、流体に乱流が発生することがあった。このため、流体のスムーズな流れが妨げられ、これによってポンプ効率が低下するという不都合もあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ポンプ効率を向上させることが可能な電動ポンプを提供することにある。

前記課題は、本発明によれば、吸込口と排出口と両者を連通する連通路とが形成された筒状のポンプケーシングと、該ポンプケーシング内に固定されたシャフトと、該シャフトに回転可能に軸支されたロータと、該ロータに固定され羽根を有するインペラと、前記ロータの径方向外側に配設され前記ロータを回転駆動するステータと、を備え、前記ロータの回転により前記インペラが回転することで、前記吸込口から吸い込まれた流体が前記排出口へ移送される電動ポンプであって、前記連通路を形成する内壁面の一部には、前記羽根の端面との摩擦抵抗が低くなるように形成された低摩擦部材が配設され、前記インペラは、前記端面が前記低摩擦部材と当接した状態で回転可能であることにより解決される。

このように本発明では、ポンプケーシング内の連通路を形成する内壁面には、低摩擦部材が配設され、インペラは、端面が低摩擦部材と当接した状態で回転可能となっている。このように、内壁面とインペラの端面とが当接しているため、この間に隙間が生じず、連通路内を流れる流体に与えられる圧力エネルギーのロスを低減することが可能となる。
また、低摩擦部材は、インペラの羽根の端面との摩擦抵抗が低くなるように形成されている。このため、羽根と内壁面との間の接触摩擦による機械損失が少なくなり、インペラをスムーズに回転させ、これにより水動力を増加させることが可能となる。
従って、本発明の電動ポンプは、ポンプ効率を向上させることが可能となる。

また、前記低摩擦部材は、前記内壁面に低摩擦材料がコーティングされたコーティング層であることが好ましい。
あるいは、前記内壁面には凹状に窪んだ凹部が形成され、前記低摩擦部材は、低摩擦材料で形成されたプレート状の低摩擦プレートであり、該低摩擦プレートは、前記凹部に嵌着されてもよい。
この場合、前記低摩擦プレートは、前記凹部に対して着脱可能に嵌着されていると更に好ましい。

このように、内壁面に低摩擦材料をコーティングしたり、低摩擦材料で形成された低摩擦プレートを内壁面の凹部に嵌着するといった簡単な構成により、インペラの羽根の端面との間で生じる摩擦抵抗を低減させて、ポンプ効率を向上させることが可能となる。
また、低摩擦プレートが凹部に対して着脱可能に嵌着されることで、長期間の使用により低摩擦プレートが磨耗した場合であっても、これを取り外して新たなものに交換することで、継続して電動ポンプを使用することが可能となる。従って、電動ポンプの長寿命化を図ることが可能となる。

また、前記内壁面には、前記インペラに向けて突出した凸部が形成され、該凸部の表面には、前記低摩擦部材が配設され、前記端面は、前記低摩擦部材と当接すると共に、前記凸部を除く前記内壁面とは当接しないことが好ましい。

このように、内壁面にはインペラに向けて突出した凸部が形成され、この凸部に低摩擦部材が配設される。そして、インペラの羽根の端面は、凸部に配設された低摩擦部材とのみ当接して、この凸部を除く内壁面とは当接しない。このように、突出した凸部を設けることで、インペラの羽根の端面が低摩擦部材と確実に当接することができると共に、内壁面のうち低摩擦部材が配設されていない他の領域には当接しないようにすることができる。このため、低摩擦部材が配設された凸部以外の内壁面が羽根の端面と当接することにより接触抵抗が生じることを防止でき、ポンプ効率を向上させることが可能となる。

また、前記インペラは、前記ロータの非回転時には、前記端面と前記低摩擦部材とが当接しない第一の位置にあり、前記ロータの回転時には、前記第一の位置から前記端面と前記低摩擦部材とが当接する第二の位置へ前記シャフトに沿って摺動可能であると好適である。

このように、ロータの非回転時には、ロータはインペラの羽根の端面と低摩擦部材とが当接しない位置にあるが、ロータの回転時には当接する位置へ摺動する。ロータの非回転時には、羽根の端面と低摩擦部材との間に接触摩擦が生じないため、ロータが空転することによって羽根の端面と低摩擦部材との間に接触摩擦が生じて、羽根や低摩擦部材が磨耗することを防止できる。従って、電動ポンプの長寿命化を図ることが可能となる。

さらに、前記内壁面は、前記排出口へ向かうにつれて拡径したテーパ形状に形成され、
前記端面は、前記内壁面の前記テーパ形状に沿うようにテーパ形状に形成されると好ましい。

内壁面がテーパ形状に形成されると共に、羽根の端面もこのテーパ形状に沿うようにテーパ形状に形成されているため、電動ポンプの動作時にロータが吸込口側へ摺動する際に、ロータ自身には、軸中心方向に向けて分力が作用する。このため、ロータの回転によってロータ自身に働く遠心力によりロータが軸中心からぶれることを、この分力により規制することができる。従って、ロータのぶれによる騒音や振動の発生や、取扱液に与えられる圧力エネルギーのロスが少なく、安定した回転動作を行うことが可能となる。

なお、前記低摩擦部材は、具体的には、フッ素系樹脂，ダイヤモンドライクカーボン，および親水性ポリマーからなる群から選択される１または２種類以上の材料である。

本発明によれば、ポンプケーシング内の連通路を形成する内壁面には、低摩擦部材が配設され、インペラは、その端面がこの低摩擦部材と当接した状態で回転可能となっているため、内壁面とインペラの端面との間に隙間が生じず、これにより連通路内を流れる流体に圧力エネルギーのロスを低減させて、ポンプ効率を向上させることが可能となる。
さらに、低摩擦部材は、インペラの羽根の端面との摩擦抵抗の低い低摩擦材料で形成されているため、羽根と内壁面との間の接触摩擦による機械損失が少なくなり、ポンプ効率を向上させることが可能となる。

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。
図１〜図３は本発明の第一の実施形態を示すものであり、図１は本発明の第一の実施形態に係る電動ポンプの縦断面形状を示す説明図、図２は図１の傾斜部１３周辺を拡大して示す説明図、図３は電動ポンプ動作時の傾斜部１３周辺を拡大して示す説明図である。

本実施形態に係る電動ポンプは、吸込口と排出口が同一線上に配置され、筒状のポンプケーシングの外周面に流体の連通路が形成された全周流インライン型のポンプである。また、本実施形態の電動ポンプは、インペラから吐き出される取扱液がシャフトの中心軸線（図１のＸ−Ｘ'）を軸とする円錐面内を流れる斜流ポンプでもある。
この電動ポンプは、例えば、車両に設けられたラジエータの冷却液を循環させるためのウォータポンプとして好適に用いられる。

本例の電動ポンプ１は、ポンプケーシング１０と、ポンプケーシング１０内に固定されたシャフト５６と、シャフト５６に回転可能に軸支されたロータ５０と、ロータ５０を回転駆動するステータ６０と、を主要構成要素としている。
ポンプケーシング１０は、吸込側ケーシング１１と、中間ケーシング２１と、排出側ケーシング３１が、吸込口１２ａ側（上流側）から排出口３２ａ側（下流側）へ向けてこの順に連結されて形成されている。

吸込側ケーシング１１は、取扱液（流体）を吸い込むための吸込口１２ａが形成された円筒形の吸込ノズル１２と、吸込ノズル１２の基部から軸方向下流側へ向かうにつれて拡径するように形成された椀状の傾斜部１３と、後述するシャフト５６を支持するためのシャフト支持部１４と、を備えている。
傾斜部１３の内壁面１３ａは、下流側に向かうほど拡径するテーパ面を形成しており、吸込ノズル１２の基端部から斜め外側方向に延出し、端部側（下流側）で軸方向に沿うように形成されている。この内壁面１３ａにより、連通路Ａの外側面の一部が形成される。取扱液は、連通路Ａを通過して下流側へ移送される。

図２に示すように、後述するインペラ５２の羽根５２ｂと対向する内壁面１３ａには、外周方向へ窪んだ凹部１３ｂが形成されており、この凹部１３ｂには低摩擦材料からなる低摩擦プレート１５が嵌着されている。この低摩擦プレート１５は、内壁面１３ａの一部を形成している。この低摩擦プレート１５は、本発明の低摩擦部材に相当する。
低摩擦プレート１５は、インペラ５２の羽根５２ｂの端面５２ｃとの摩擦抵抗が小さい材料で構成された平板状の部材である。低摩擦材料としては、内壁面１３ａを構成する材料よりも羽根５２ｂの端面５２ｃとの摩擦抵抗が小さい材料であればよく、このような低摩擦材料の例として、フッ素系樹脂，ダイヤモンドライクカーボン，親水性ポリマーなどが挙げられる。また、低摩擦部材としては、このような低摩擦材料を使用するものに限定されず、例えば、内壁面１３ａと同一の材料であっても、研磨処理などによって表面の摩擦抵抗を低下させたものであってもよい。

図１に示すように、傾斜部１３のうち鉛直下方側（図１の下側）の端部には、周方向に沿ってフランジが径方向外側に延出するように形成されている。また、鉛直上方側（図１の上側）の端部にも、ネジ孔が形成された連結部が径方向外側に延出するように形成されている。
シャフト支持部１４は、シャフト５６の上流側端部を支持する嵌合部１４ａと、嵌合部１４ａから径方向外側に放射状に延出する複数（例えば４枚）の薄板状の連結片１４ｂと、により構成されている。シャフト５６の端部は、嵌合部１４ａに形成された嵌合孔２７ｂに嵌合した状態で固定される。連結片１４ｂの外側端部は、吸込ノズル１２の内周面に連結されている。

中間ケーシング２１は、円筒状の外筒部２２と、外筒部２２と平行となるように外筒部２２の径方向内側に形成されたインライン部２４と、を有している。
外筒部２２の上流側端部と下流側端部には、それぞれ径方向外側に延出するように連結部が形成されている。連結部にはそれぞれネジ孔が形成されている。

インライン部２４は、円筒状のモータ周壁２５と、モータ周壁２５の上流側端部から所定寸法だけ径方向内側へ延出する円環部２６と、円環部２６の径方向内側端部から軸方向に沿って下流側へ突出するように形成された有底円筒状の凹部壁２７と、を有している。モータ周壁２５の排出側は開放され開口が形成される。
モータ周壁２５の外周面と外筒部２２の内周面は、それぞれ径寸法が異なる円周面となるように形成されており、これらの間には環状の連通路Ａが形成されている。

モータ周壁２５の外周面と外筒部２２の内周面２２ａとは、複数の案内板２８によって連結されている。これにより、インライン部２４は、外筒部２２内に同軸状に支持される。
電動ポンプ１の鉛直下方に位置する複数の案内板２８のうちのひとつには、複数の給電用ワイヤ７１を配設するための貫通孔が径方向に形成されている。この貫通孔は外筒部２２の径方向外側とモータ周壁２５の径方向内側とを連通している。給電用ワイヤ７１は、この貫通孔を通じてポンプケーシング１０の外部へ引き出され、ハーネス用チューブ７２で束ねられた状態で収容されている。給電用ワイヤ７１は、図示しない電源装置と電気的に接続されている。

モータ周壁２５の内周面と凹部壁２７との間には、ステータ６０および図示しない駆動回路基板を取付けるための環状空間が形成されている。また、凹部壁２７によって、ロータ５０を回動可能に保持するための凹部空間が形成されている。

凹部壁２７の底面（下流側の面）の中央部には、下流側に膨出する円筒部２７ａが形成されている。この円筒部２７ａは、シャフト５６の下流側の端部を支持する嵌合孔２７ｂが形成されており、端部がローレット形状に加工されたシャフト端部５６ａがこの嵌合孔２７ｂに回り止め状態で嵌めこまれている。このように、シャフト端部５６ａがカバーケーシング４１に回り止め状態で固定されており、カバーケーシング４１は中間ケーシング２１のインライン部２４に固定されている。中間ケーシング２１はポンプケーシング１０を構成しているため、シャフト５６は、シャフト端部５６ａを介してポンプケーシング１０の内部に固定されている。
なお、本例では、シャフト５６の下流側端部がローレット形状となっているが、これに限らず、上流側端部をローレット形状としてもよい。

排出側ケーシング３１は、排出口３２ａが形成された円筒状の排出ノズル３２と、排出ノズル３２の基部から軸方向上流側へ向かうにつれて拡径するように形成された椀状の傾斜部３３と、を備えている。
傾斜部３３のうち鉛直下方側（図１の下側）の端部には、周方向に沿ってフランジが径方向外側に延出するように形成されている。また、鉛直上方側（図１の上側）の端部にも、ネジ孔が形成された連結部が径方向外側に延出するように形成されている。

カバーケーシング４１は、中間ケーシング２１の開口を塞ぐためのものである。
カバーケーシング４１は、下流側に突出するような碗状に形成されており、上流側に向けて拡径するように形成された支持部４２と、支持部４２と連続して形成され軸方向に対して上流側へ斜めに延出する流路形成部４３と、流路形成部４３から下流側へ突出するように形成された案内板４４を有している。

流路形成部４３は、支持部４２から上流側へ斜め方向に延出した後、軸方向上流側へ延出方向を変え、端部に円筒状の凹部が形成されている。この円筒状の凹部がＯリングを介してモータ周壁２５の内側に挿入されることにより、中間ケーシング２１の開口が液密的に塞がれている。

排出側ケーシング３１の傾斜部３３の内側面３３ａとカバーケーシング４１の流路形成部４３の間には、連通路Ａが形成されており、本例ではこの連通路Ａに配設された案内板４４は、中間ケーシング２１に形成された案内板２８の下流側端部と連続する位置に形成されている。

本例では、吸込側ケーシング１１，中間ケーシング２１，排出側ケーシング３１およびカバーケーシング４１を連結してポンプケーシング１０を組み付けたときに、内部には、吸込ノズル１２，内壁面１３ａ，内周面２２ａ，内側面３３ａ，排出ノズル３２によって連通路Ａが形成される。そして、この連通路Ａ内に、ステータ６０等を液密的に収容するインライン部２４，カバーケーシング４１からなるモータケースが同軸状に配設されている。

本例のロータ５０は、円筒状のロータ本体５１と、ロータ本体５１の上流側側面に一体に形成されたインペラ５２と、ロータ本体５１内に埋設されたロータマグネット５３およびバックヨーク５４と、ロータ本体５１の貫通孔に取付けられた軸受５５ａ，５５ｂと、軸受５５ａ，５５ｂに挿入されたシャフト５６と、ロータ本体５１の開口を塞ぐキャップ５７と、を主要な構成要素として備えている。

ロータ本体５１は、内部にロータマグネット５３、バックヨーク５４を収容する空間を備え、下流側が開口した円筒状部材である。ロータ本体５１の内部には、ロータマグネット５３と、バックヨーク５４が収容されている。ロータ本体５１の開口は、キャップ５７によって塞がれている。

本例のインペラ５２は、ロータ本体５１の上流側端部から径方向外側へ延出するインペラハブ５２ａと、インペラハブ５２ａの上流側側面に形成された羽根（斜流羽根）５２ｂとから構成されている。本例のインペラ５２は、斜流形インペラである。このインペラ５２が回転することにより、吸込口１２ａから吸い込まれた取扱液は、吸込口１２ａからロータ５０に向かう連通路Ａを通って、軸方向に対して斜め方向に形成された連通路Ａに沿って押し出される。

インペラ５２の羽根５２ｂは、鋳鉄，青銅鋳物，ステンレス鋼板などの金属製材料や、ウレタン樹脂，ポリアセタール樹脂，ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂などの樹脂材料や、これらの樹脂にガラス繊維などを添加した強化樹脂などを用いて形成される。
シャフト５６は、上述のように吸込側ケーシング１１のシャフト支持部１４および中間ケーシング２１の円筒部２７ａに両端部を支持固定されている。
シャフト５６の外周面には、軸受５５ａが軸着されている。また、軸受５５ａよりも上流側のシャフト５６の外周面にも、軸受５５ｂが軸着されている。ロータ本体５１は、軸受５５ａ，５５ｂを介してシャフト５６に軸支されている。軸受５５ａ，５５ｂの種類としては、すべり軸受、転がり軸受など公知の軸受を採用することができる。軸受５５ｂの上流側には、スラスト調整ワッシャ５８が配設されている。スラスト調整ワッシャ５８は、シャフト５６の軸方向でのガタつきを防止するための部材である。

次に、本実施形態のステータ６０について説明する。ステータ６０は、ステータコア６１と、ステータコイル６２と、ボビン６３と、を有して構成されている。本例では、ロータ５０およびステータ６０によってブラシレスモータが構成されている。

ステータ６０には、図示しない駆動回路基板から電力が供給される。駆動回路基板には、車両本体側から導かれた給電用ワイヤ７１が接続されており、ステータ６０への通電を制御している。なお、本例では駆動回路基板がポンプケーシング１０の内部に配設されているが、これに限らず、ポンプケーシング１０の外部に配設する構成としてもよい。
ステータ６０および駆動回路基板は、インライン部２４内に下流側から挿入することによりインライン部２４の環状空間に取付けられている。

本例の電動ポンプ１を組み付けるには、シャフト５６を上流側から中間ケーシング２１に圧入して嵌合させると共に、下流側から中間ケーシング２１内にステータ６０および駆動回路基板を配設した後、Ｏリングを配置してカバーケーシング４１を組み付け、ネジ１２ｂで中間ケーシング２１とカバーケーシング４１をネジ留めする。

さらに、シャフト５６にロータ本体５１を挿入した後、Ｏリングを配置した吸込側ケーシング１１を上流側から中間ケーシング２１に組み付けて、シャフト５６の上流側端部をシャフト支持部１４に嵌合させ、吸込側ケーシング１１の連結部と中間ケーシング２１の上流側の連結部をネジ１０ａで止着する。また、Ｏリングを配置した排出側ケーシング３１を下流側から中間ケーシング２１に組み付けて、中間ケーシング２１の下流側の連結部と排出側ケーシング３１の連結部をネジ１０ｂで止着する。

このようにして電動ポンプ１が組み付けられるとロータ５０は、中間ケーシング２１の凹部壁２７で形成される凹部空間に回転可能に収容される。このとき、キャップ５７と凹部壁２７とが径方向に僅かな間隔を空けて対向する。そして、ステータコア６１とロータマグネット５３とが径方向に対向した状態となる。
また、インペラ５２を構成するインペラハブ５２ａの下流側側面が、インライン部２４の円環部２６の上流側側面と軸方向に僅かな間隔を空けて対向した状態となる。羽根５２ｂは、インペラハブ５２ａと内壁面１３ａの間に連通路Ａの方向に沿って配設される。
そして、電動ポンプ１内には、ポンプケーシング１０と、ロータ５０およびステータ６０との間に形成された連通路Ａが形成される。この連通路Ａは、吸込ノズル１２および排出ノズル３２を除いて環状に形成されている。

次に、電動ポンプ１の動作について説明する。
図１では不図示の外部電源から電力が供給されずにロータ５０が回転していない状態では、図２に示すように、インペラ５２の羽根５２ｂと吸込側ケーシング１１の内壁面１３ａとの間は、所定の隙間Ｄで離間した状態となっている。
図１に戻って、この状態で、図示しない外部電源より給電用ワイヤ７１を介して駆動回路基板に電源が供給されると、転流信号が生成され、この転流信号がステータコイル６２に出力される。ステータコイル６２に転流信号が出力されると、ステータ６０に駆動磁界が生じ、この駆動磁界に対してロータマグネット５３が吸引・反発することによりロータ５０が回転する。

ロータ５０の回転によってインペラ５２が回転すると、吸込口１２ａから取扱液が吸い込まれる。吸込口１２ａから吸い込まれた取扱液は、シャフト支持部１４を通過すると傾斜部１３の内壁面１３ａとロータ５０のインペラハブ５２ａとの間に形成された連通路Ａによって径方向外側へと向きを変える。中間ケーシング２１の外筒部２２とモータ周壁２５との間に形成された連通路Ａに達すると、取扱液は再び軸方向へと向きを変え、さらに排出側ケーシング３１の流路形成部４３と傾斜部３３の内側面３３ａとの間に形成された連通路Ａに達すると径方向内側へ向きを変える。そして、取扱液は最終的に排出ノズル３２で合流し、排出口３２ａから排出される。この取扱液の流れを、図１および図３では実線矢印で示している。

ロータ５０が回転すると、吸込口１２ａから吸い込まれる取扱液が下流側へインペラ５２を押圧する圧力と、下流側から上流側へロータ５０を押圧する圧力の両方の圧力がかかるようになる。ロータ５０の回転速度が増加して取扱液の流速が増加するに従って、吸込口１２ａから吸い込まれる取扱液がインペラ５２を押圧する圧力よりも、下流側から上流側へロータ５０を押圧する圧力の両方の圧力の方が大きくなる。このため、ロータ５０には軸方向に沿って上流側へ移動しようとする推力が働く。ロータ５０には、シャフト５６の軸方向に沿って上流側へ移動しようするスラスト力がかかる。このスラスト力を、図３では点線矢印で示している。

ロータ５０は、シャフト５６に沿って上流側へ移動して、羽根５２ｂの端面５２ｃが傾斜部１３の内壁面１３ａに配設された低摩擦プレート１５に当接する。羽根５２ｂと対向する傾斜部１３には、低摩擦材料からなる低摩擦プレート１５が嵌着されているため、羽根５２ｂの端面５２ｃが低摩擦プレート１５と当接する。この低摩擦プレート１５は、羽根５２ｂの端面５２ｃとの摩擦抵抗が少ないため、ロータ５０はスムーズに回転できる。

このように、本発明の電動ポンプ１は、インペラ５２の羽根５２ｂと低摩擦プレート１５とが当接した状態で回転するため、羽根５２ｂと内壁面１３ａとの間の隙間（図３の隙間Ｄ）が無くなる。このため、インペラ５２から取扱液に与えられる圧力エネルギーのロスを減少させて、水動力を増加させることが可能となる。
また、インペラ５２の羽根５２ｂは、摩擦抵抗の少ない低摩擦プレート１５と当接した状態で回転する。このため、羽根５２ｂの接触摩擦による機械損失が減少して、水動力を増加させることが可能となる。
このように、本発明の電動ポンプ１では、水動力を増加させることでポンプ効率を向上させることが可能となる。

本実施形態の電動ポンプ１は、内壁面１３ａが下流側へ向かうにつれて拡径したテーパ面となっており、羽根５２ｂの端面５２ｃもこのテーパ面に沿うようにテーパ形状に形成されている。このため、電動ポンプ１の動作時にロータ５０が上流側へ摺動した場合に、羽根５２ｂの端面５２ｃには、軸方向と平行に作用する軸推力Ｆ１（上記スラスト力と同じ）が働く（図３参照）。この軸推力Ｆ１は、低摩擦プレート１５に対して垂直方向に働く分力Ｆ２と、低摩擦プレート１５の斜面に沿って軸中心方向に向かって働く分力Ｆ３に分解することができる。この軸中心方向へ向かう分力Ｆ３により、ロータ５０の回転による遠心力でロータ５０が軸中心からぶれることを規制することができる。このため、本実施形態の電動ポンプ１では、ロータ５０のぶれによる騒音や振動の発生を低減すると共に、取扱液に与えられる圧力エネルギーのロスを低下させて安定した回転動作を行うことが可能となる。

さらに、本発明の電動ポンプ１は、外部電源から給電が行われずにロータが回転していない非作動時にあっては、インペラ５２の羽根５２ｂと吸込側ケーシング１１の低摩擦プレート１５とが所定の隙間Ｄで離間した状態となっている。このため、非作動時にロータ５０が空転することにより、羽根５２ｂと低摩擦プレート１５が接触して、両部材が磨耗することを効率的に防止することができる。

また、低摩擦プレート１５は、傾斜部１３の凹部１３ｂに着脱可能に嵌着されることが好ましい。このように着脱可能とすることで、長期間の使用により低摩擦プレート１５が磨耗した場合であっても、低摩擦プレート１５のみを新品に交換することで、さらに継続して電動ポンプ１を使用することが可能となる。同様の理由で、ロータ５０のうちのインペラ５２が着脱可能とされることが好ましい。

上記実施形態では、吸込側ケーシング１１の傾斜部１３に凹部１３ｂを形成して、これに低摩擦プレート１５を嵌着しているが、傾斜部１３の表面に低摩擦材料からなるコーティング層を形成してもよい。
図４は本発明の第二の実施形態に係る電動ポンプの縦断面形状を示す説明図である。この図では、電動ポンプ１のうち傾斜部１３周辺を拡大して示している。
本実施形態の電動ポンプ１では、第一の実施形態とは異なり、低摩擦材料からなるコーティング層１６を傾斜部１３の内壁面１３ａにコーティングしている。低摩擦材料としては、第一の実施形態で述べたような材料が選択される。コーティング層１６は、内壁面１３ａに低摩擦材料を塗布や噴霧することにより形成することができる。なお、このコーティング層１６は、本発明の低摩擦部材に相当する。

また、吸込側ケーシング１１は低摩擦材料で形成されているわけではないため、インペラ５２の羽根５２ｂと吸込側ケーシング１１の傾斜部１３とが直接接触することにより、大きな摩擦抵抗が発生する。この摩擦抵抗により、機械損失が増加して水動力の低下を招き、これによりポンプ効率が低下することになる。
そこで、第三の実施形態の電動ポンプ１では、吸込側ケーシング１１の傾斜部１３にインペラ５２に向けて突出した凸部１３ｃを形成して、羽根５２ｂの端面５２ｃがこの凸部１３ｃとのみ当接するようにする。以下、この第三の実施形態について説明する。

図５は本発明の第三の実施形態に係る電動ポンプの縦断面形状を示す説明図である。この図では、電動ポンプ１のうち傾斜部１３周辺を拡大して示している。
内壁面１３ａのうちインペラ５２の羽根５２ｂと当接する領域には、インペラ５２に向けて突出した凸部１３ｃが形成されている。この凸部１３ｃの壁面には、上記第二の実施形態と同様に低摩擦材料からなるコーティング層１６が形成されている。このように、内壁面１３ａに突出して凸部１３ｃが形成されているため、電動ポンプ１の動作時には、羽根５２ｂの端面５２ｃはコーティング層１６を介して凸部１３ｃと当接するが、凸部１３ｃを除く他の内壁面１３ａとは当接しない。

なお、このコーティング層１６に替えて、第一の実施形態のように低摩擦プレートを設けるようにしてもよい。このように構成することで、低摩擦ではない他の内壁面１３ａと羽根５２ｂとが当接することによるポンプ効率の低下を防止することが可能となる。

本発明の第一の実施形態に係る電動ポンプの縦断面形状を示す説明図である。 図１の傾斜部１３周辺を拡大して示す説明図である。 電動ポンプ動作時の傾斜部１３周辺を拡大して示す説明図である。 本発明の第二の実施形態に係る電動ポンプの縦断面形状を示す説明図である。 本発明の第三の実施形態に係る電動ポンプの縦断面形状を示す説明図である。

符号の説明

１‥電動ポンプ、１０‥ポンプケーシング、１０ａ，１０ｂ‥ネジ、１１‥吸込側ケーシング、１２‥吸込ノズル、１２ａ‥吸込口、１２ｂ‥ネジ、１３‥傾斜部、１３ａ‥内壁面、１３ｂ‥凹部、１３ｃ‥凸部、１４‥シャフト支持部、１４ａ‥嵌合部、１４ｂ‥連結片、１５‥低摩擦プレート（低摩擦部材）、１６‥コーティング層（低摩擦部材）、２１‥中間ケーシング、２２‥外筒部、２２ａ‥内周面、２４‥インライン部、２５‥モータ周壁、２６‥円環部、２７‥凹部壁、２７ａ‥円筒部、２７ｂ‥嵌合孔、２８‥案内板、３１‥排出側ケーシング、３２‥排出ノズル、３２ａ‥排出口、３３‥傾斜部、３３ａ‥内側面、４１‥カバーケーシング、４２‥支持部、４３‥流路形成部、４４‥案内板、５０‥ロータ、５１‥ロータ本体、５２‥インペラ、５２ａ‥インペラハブ、５２ｂ‥羽根、５２ｃ‥端面、５３‥ロータマグネット、５４‥バックヨーク、５５ａ，５５ｂ‥軸受、５６‥シャフト、５６ａ‥シャフト端部、５７‥キャップ、５８‥スラスト調整ワッシャ、６０‥ステータ、６１‥ステータコア、６２‥ステータコイル、６３‥ボビン、７１‥給電用ワイヤ、７２‥ハーネス用チューブ、Ａ‥連通路、Ｄ‥隙間、Ｆ１‥軸推力、Ｆ２‥分力、Ｆ３‥分力

Claims (8)

1. 吸込口と排出口と両者を連通する連通路とが形成された筒状のポンプケーシングと、
   該ポンプケーシング内に固定されたシャフトと、
   該シャフトに回転可能に軸支されたロータと、
   該ロータに固定され羽根を有するインペラと、
   前記ロータの径方向外側に配設され前記ロータを回転駆動するステータと、を備え、前記ロータの回転により前記インペラが回転することで、前記吸込口から吸い込まれた流体が前記排出口へ移送される電動ポンプであって、
   前記連通路を形成する内壁面の一部には、前記羽根の端面との摩擦抵抗が低くなるように形成された低摩擦部材が配設され、
   前記インペラは、前記端面が前記低摩擦部材と当接した状態で回転可能であることを特徴とする電動ポンプ。
2. 前記低摩擦部材は、前記内壁面に低摩擦材料がコーティングされたコーティング層であることを特徴とする請求項１に記載の電動ポンプ。
3. 前記内壁面には凹状に窪んだ凹部が形成され、
   前記低摩擦部材は、低摩擦材料で形成されたプレート状の低摩擦プレートであり、
   該低摩擦プレートは、前記凹部に嵌着されたことを特徴とする請求項１に記載の電動ポンプ。
4. 前記低摩擦プレートは、前記凹部に対して着脱可能に嵌着されていることを特徴とする請求項３に記載の電動ポンプ。
5. 前記内壁面には、前記インペラに向けて突出した凸部が形成され、
   該凸部の表面には、前記低摩擦部材が配設され、
   前記端面は、前記低摩擦部材と当接すると共に、前記凸部を除く前記内壁面とは当接しないことを特徴とする請求項１に記載の電動ポンプ。
6. 前記インペラは、前記ロータの非回転時には、前記端面と前記低摩擦部材とが当接しない第一の位置にあり、前記ロータの回転時には、前記第一の位置から前記端面と前記低摩擦部材とが当接する第二の位置へ前記シャフトに沿って摺動可能であることを特徴とする請求項１に記載の電動ポンプ。
7. 前記内壁面は、前記排出口へ向かうにつれて拡径したテーパ形状に形成され、
   前記端面は、前記内壁面の前記テーパ形状に沿うようにテーパ形状に形成されたことを特徴とする請求項６に記載の電動ポンプ。
8. 前記低摩擦材料は、フッ素系樹脂，ダイヤモンドライクカーボン，および親水性ポリマーからなる群から選択される１または２種類以上の材料であることを特徴とする請求項２または３に記載の電動ポンプ。

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