JP2009074468A - ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】モータのエネルギー効率を向上させることができるポンプの提供を図る。
【解決手段】ポンプ１は、モータ室７およびポンプ室５を内部に有するとともに前記ポンプ室５に連通する吸入口９および吐出口１１が開口するポンプケース３と、前記ポンプ室５内に回転自在に配置された羽根車１３と、羽根車１３を回転させるモータ２１と、を備える。モータ２１は、ポンプ室５内に配置され且つ羽根車１３と一体に設けられた円筒状のロータ２７と、モータ室７に配置されモータ室７とポンプ室５とを隔てる円筒状の隔壁部２８を介してロータ２７の外周側を周回するように設けられた円筒状のステータ２３と、を有する。そして、ロータ２７の外周面に複数のディンプル２７ｄが凹設されている。
【選択図】図２

Description

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。

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を有するポンプケースと、モータによって回転し、吸込口から吸入した流体を昇圧して吐出口から吐き出させる羽根車と、を備えて構成されるものがある。モータのロータは羽根車に取り付けられて羽根車と一体に回転するようになっており、このロータの外周側には円筒状の隔壁を隔ててステータが配置されている。
特開平６−１７８８２号公報

このような前記従来技術では、ロータとステータとの間に隔壁が設けられるため、ロータとステータとの間の距離はどうしても大きくなってしまう。そこで、ロータとステータとの間の距離を小さくして、モータ効率を高めようとすると、どうしても回転するロータの外周面と隔壁の内周面との距離が極めて狭くなる。

このような構造では、ロータが回転した際に、ロータの外周面の表面近傍にできる層流と、隔壁の内周面の表面近傍にできる層流と、が互いに干渉しあうことによる摩擦抵抗が生じてしまう。特許文献１では、これに類似する構造において、摩擦抵抗を増大される一因である渦を防止する構造を提案しているが、本願発明者は、ロータの外周面と隔壁の内周面とが近接する構造では、層流同士の干渉による摩擦抵抗が大きいことを見出した。

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、モータのエネルギー効率を向上させることができるポンプの提供を目的とする。

本発明は、モータ室および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、モータと、を備えたポンプであって、モータは、前記ポンプ室内に配置され且つ前記羽根車と一体に設けられた円筒状のロータと、前記モータ室に配置され前記モータ室と前記ポンプ室とを隔てる円筒状の隔壁部を介して前記ロータ部の外周側を周回するように設けられた円筒状のステータと、を有し、前記ロータの外周面に複数のディンプルが凹設されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、ロータが回転した際に、ロータの外周面の表面近傍にできる層流を乱流に変えることができる。これにより、従来のようにロータの外周面の近傍にできる層流と隔壁部の内周面の近傍にできる層流同士がぶつかり摩擦抵抗となることが防止され、層流が剥離するので、ロータと隔壁部との間の回転摩擦抵抗が小さくなり、モータのエネルギー効率が向上する。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。

（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。

（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。

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。

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）。

（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。

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１３ｂ、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）。

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。

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）。

（セパレータ）
次に、セパレータ１４について説明する。

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。

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。

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。

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）。

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。

（モータ）
次に、モータ２１について説明する。

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。

（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。

（ディンプル）
ここで本実施形態では、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１、２に示すように、ロータ２７の外周面に複数のディンプル２７ｄが凹設されている。そのため、ロータ２７が回転した際に、ロータ２７の外周面の近傍に生じる層流を乱流にかえて剥離させることで、ロータ２７の外周面と隔壁部２８の内周面との間に生じる流体を介した摩擦抵抗を低減でき、モータ２１のエネルギー効率が向上する。

（効果）
以上のように第１実施形態によれば、ロータ２７の外周面に複数のディンプル２７ｄが凹設されているため、モータ２１のエネルギー効率が向上することとなる。

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。例えば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、ディンプルの形状、個数、配置レイアウトなどは上述の実施形態にのみに限定される変形可能である。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１は第１実施形態のポンプの斜視図。 図２は同ポンプの断面図。 図３は同ポンプの上部ケーシングを示す図。 図４は同ポンプの下部ケーシングを示す図。 図５は同ポンプの上流側の羽根車を示す図。 図６は同ポンプのセパレータの案内板を示す図。 図７は同ポンプのセパレータの仕切板を示す図。 図８は同ポンプの下流側の羽根車を示す図。 図９は同ポンプの一部の拡大断面図。

符号の説明

１…ポンプ
３…ポンプケース
５…ポンプ室
７…モータ室
９…吸入口
１１…吐出口
１３…上流側羽根車
１９…下流側羽根車
２１…モータ
２３…ステータ
２７…ロータ
２７ｄ…ディンプル
２８…隔壁部

Claims (1)

1. モータ室および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、
   前記ポンプ室内に配置され且つ前記羽根車と一体に設けられた円筒状のロータと、前記モータ室に配置され前記モータ室と前記ポンプ室とを隔てる円筒状の隔壁部を介して前記ロータ部の外周側を周回するように設けられた円筒状のステータと、を有するモータと、
   を備えたポンプであって、
   前記ロータの外周面に複数のディンプルが凹設されていることを特徴とするポンプ。

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