JP2009127571A - ウォータポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】
【技術分野】ポンプハウジング内に溜まった凝縮水を排水する排水孔において、ポンプハウジング外部から飛散する水が入り込まないようにするための構造を極めて簡易且つコンパクトな構造にできるウォータポンプとすること。
【解決手段】ポンプハウジング１の下面側に形成された第１排水孔２と、該第１排水孔２の周囲に形成される排水筐体３と、該排水筐体３の略下部位置に設けられ且つ第２排水孔４３が形成された底部４と、水よりも比重の小さい材質にて形成されると共に前記第１排水孔２の周縁に当接して閉鎖する浮弁６とからなること。前記底部４又は浮弁６には、前記底部４に前記浮弁６が載置された状態で排水可能状態にする排水手段７が具備されること。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプハウジング内に溜まった凝縮水を排水する排水孔において、ポンプハウジング外部から飛散する水が入り込まないようにするための構造を極めて簡易且つコンパクトな構造にできるウォータポンプに関する。

一般に、電動ウォータポンプにおいて、ポンプハウジングのモータ部箇所には凝縮水が溜まるものである。この凝縮水は、いわゆる結露等であり、気温が下がることによって生じる水滴等である。この凝縮水は排水しないとモータ内部に錆が発生してしまうため、モータ部分には水抜き孔と呼ばれる小さな孔が必要となる。排水孔自体は貫通孔であるため外部からの水の飛散により水がモータ内に入ってしまい、モータ内部に錆が発生してしまうという課題（問題点）があった。この課題（問題点）を解決する方法として、特許文献１が開示されている。
特開２００４−１６２６０９

上記特許文献１では、水抜き穴にホースを介して逆止弁を連結している。この逆止弁の構造として、常時は弁自体の自重により開弁しており、弁の脚部の隙間より凝縮水を排水可能としたものである。そして、外部から水が浸入しようとする水に対しては、水の水圧により弁が浮き上がり、逆止弁上部の穴を塞ぐことによって、外部からの水の浸入を阻止しようとするものである。

ところが、特許文献１には、下に述べるような課題が存在する。まず、逆止弁部分には脚部に相当する高さ部分が追加部として必要になるため、特許文献１の逆止弁は高さ方向にある程度（具体的に脚部分）の高さが余計に必要となり、省スペース化には限界がある。その脚部により常時、弁は開放されており、外部からの少々の水の飛散では水圧は発生しないため、弁は塞がらずに水の浸入を許してしまう。

上記のように水の浸入を若干許してしまうため、逆止弁はモータ部と直接連結できず、逆止弁とモータの間にはホースを設けて水の浸入を完全に防ぐ必要があるため、ますますスペースが増大してしまう。逆に浸入ではなく排水を考えても、上記特許文献１の逆止弁は車両の前方に向いているため、車両進行による風圧で逆止弁が上昇し、逆止弁が閉じてしまい、モータ内の凝縮水が十分に排水されないものである。

さらに、水滴状態にまで成長する前の段階の水蒸気状態でモータ内に存在している凝縮水についても、特許文献１ではモータ外に排水されないため、モータ内の水分（水蒸気）を完全に排除することは不可能である。本発明の目的（技術的課題）は、モータ内の凝縮水は排水可能でありながらも、外部からの水の浸入をより効果的に防止すると共に、省スペース化を図ることにある。

そこで、発明者は、上記課題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、ポンプハウジングの下面側に形成された第１排水孔と、該第１排水孔の周囲に形成される排水筐体と、該排水筐体の略下部位置に設けられ且つ前記第２排水孔が形成された底部と、水よりも比重の小さい材質にて形成されると共に前記第１排水孔の周縁に当接して閉鎖する浮弁とからなり、前記底部又は浮弁には、前記底部に前記浮弁が載置された状態で排水可能状態にする排水手段が具備されてなるウォータポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項２の発明を、前述の構成において、前記浮弁は略円錐形状に形成されると共に、前記第１排水孔に前記浮弁の上部箇所が挿入してなるウォータポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項３の発明を、前述の構成において、前記排水手段は、前記底部の上面側に前記第２排水孔を中心にして直径方向に形成された溝条としてなるウォータポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項４の発明を、前述の構成において、前記排水手段は、前記底部の上面側に第２排水孔を中心にして直径方向に形成された膨出条としてなるウォータポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項５の発明を、前述の構成において、前記排水手段は、前記浮弁を前記底部の上面から離間させる突起部としてなるウォータポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項６の発明を、前述の構成において、前記排水手段は、前記浮弁の下端面側に略直径方向に形成された溝条としてなるウォータポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項７の発明を、前述の構成において、前記排水手段は、前記浮弁の下端面側に略直径方向に形成された膨出条としてなるウォータポンプとしたことにより、上記課題を解決した。請求項８の発明を、前述の構成において、前記排水手段は、前記浮弁の下端面に前記底部の上面側から離間させる突起部としてなるウォータポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項１の発明によって、底部又は浮弁には、前記底部に前記浮弁が載置された状態で排水可能状態にすることができる排水手段を具備している。そして、浮弁が前記底部に載置された状態で排水することができる。よって、特に浮弁には脚部材等の部材を形成する必要がなく、浮弁自体が大型化することがなく、排水構造をコンパクトにすることができる。

また、浮弁は、水よりも比重を小さくしたものであり、浮弁は浮力によって上下動するものとなり、水の量によって第１排水孔を閉鎖することができるものである。これによって、浮弁は、第１排水孔を閉鎖するための動作が水圧によって上下するだけでなく、迅速に反応して第１排水孔を閉鎖又は開放することができ、被水や水没時のモータ室内への水の浸入を確実に防止できる。また、浸入した水をモータへ到達させないためのホースを設ける必要が無く、さらなる省スペース化及び部品点数削減が図れる。このようにモータ室内で発生した凝縮水を極めて円滑に排水し、外部からの水の浸入を防止する機能を有することにより、信頼性の高い電動ウォータポンプを提供できる。

請求項２の発明によって、浮弁は円錐形状としたことで、その浮弁の上部が第１排水孔に挿入し易くなり、第１排水孔の閉鎖を確実且つ迅速に行うことができる。また、浮弁には水より比重の小さい材料を使用することにより、浮弁は即座に浮上し第１排水孔を塞ぐものであり、水没や被水時に確実に外部の水の浸入を防止出来る。

請求項３の発明によって、前記排水手段は、前記底部の上面側に前記第２排水孔を中心にして直径方向に形成された溝条としたことにより、底部には突起状の部位が存在しないものであり省スペース化を実現することができる。請求項４の発明によって、前記排水手段は、前記底部の上面側に第２排水孔を中心にして直径方向に形成された膨出条としたことにより、浮弁と底部との間の空隙を大きくすることができ、排水効率を向上させることができる。請求項５の発明によって、前記排水手段は、前記浮弁を前記底部の上面から離間させる突起部としたことにより、前記効果と同様に広い空隙を形成することができ、良好な排水性を得ることができる。請求項６，請求項７及び請求項８の発明は、前記排水手段が前記浮弁に形成されており、請求項１及び２と略同等の効果を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明のウォータポンプは、図１（Ａ）に示すように、主にポンプハウジングＡと、ロータ構成部８と、モータ部９及び排水筐体３から構成されている。ポンプハウジングＡは、ハウジング本体１にロータ室１１及びモータ室１２が存在する。前記ハウジング本体１の下部には、第１排水孔２が穿孔されている。該第１排水孔２は、前記ロータ室１１及びモータ室１２の中間に形成されており、前記ハウジング本体１の内部に溜まった凝縮水を排出する。

前記第１排水孔２の周囲を包囲するようにして前記ハウジング本体１の下部には、排水筐体３が形成されている〔図１（Ａ）,（Ｂ）参照〕。ハウジング本体１の下部とは、ポンプハウジングＡが所定箇所に適正に装着された状態において、前記ハウジング本体１の下方となる部分（領域）のことである〔図１（Ａ）参照〕。前記排水筐体３は、図１（Ｃ）及び図２（Ａ），（Ｄ）に示すように、略円筒管形状で、極めて長さが短いもので良い。排水筐体３の下部には、底部４が設けられている。該底部４は、円板形状の底主板部４１の周囲に円筒形状の側部４２が形成されている。

前記底部４は、図１（Ｃ）及び図２（Ｃ）,（Ｄ）に示すように、前記排水筐体３の下部に前記側部４２が圧入状態で装着固定される。或いは前記排水筐体３の内周側に内螺子が形成され、前記底部４の側部４２に外螺子が形成され、前記内螺子と外螺子同士により螺合されて、排水筐体３に底部４が固着されることもある。排水筐体３に底部４が装着されることによって、前記ハウジング本体１と排水筐体３と底部４により、浮弁室Ｓが構成される〔図１（Ｂ）参照〕。該浮弁室Ｓには、浮弁６が配置される。該浮弁６は、平面より見て円形状に形成されている。

該浮弁６は、略円錐形状に形成されており、その側面形状は略三角形状である。そして、浮弁６の上部６１は、円錐形状の先端付近であり、該上部６１が前記第１排水孔２に挿入し、該第１排水孔２を閉鎖することができるものである。前記浮弁６の下部６２の最大直径Ｄｏは、前記排水筐体３の内径Ｄｉよりも適宜の隙間ｄが生じる程度に小さく形成され、前記排水筐体３の内部を円滑に上下移動することができるようになっている〔図１（Ｂ）及び図２（Ａ）,（Ｂ）参照〕。また、前記浮弁６の別の形状としては、略半球形のカップ形状或いは先端が扁平円錐として形成された円筒形状としたものが存在する。前記略半球形のカップ形状とした浮弁６では、半球形状の球面頂部が前記第１排水孔２を閉鎖するものであり、先端が扁平円錐として形成された円筒形状の浮弁６では、円錐頂部が前記第１排水孔２を閉鎖するものである。

前記下部６２の下端面６２ａは、前記底部４の底主板部４１に載置されたときに、その上面４１ａに対向する部位である。さらに、前記浮弁６は、水よりも比重の小さい材質にて形成されており、排水筐体３内に水が溜まると浮弁６が浮くようになっている〔図４（Ｂ）参照〕。また、前記浮弁６の比重は、極めて小さくし、排水筐体３内部に水が溜まった場合に、即座に溜り水の水面に浮き上がるようにすることが好ましい。このような浮弁６の具体的な材質としては独立発泡ラバー等が挙げられる。

前記底部４又は浮弁６には、排水手段７が具備されている。排水手段７は、前記底部４に前記浮弁６が載置された状態で排水筐体３内に溜まった水を排水することができる手段（構造）である。前記排水手段７の第１実施形態は、図１（Ｂ）,（Ｃ），図２（Ｃ），（Ｄ）等に示すように、前記底部４の底主板部４１の上面４１ａに前記第２排水孔４３を中心にして、直径方向に溝条７１が形成されたものである。

該溝条７１は、前記底主板部４１の上面４１ａから凹む溝として形成されたものであり、前記浮弁６の下端面６２ａが底部４に載置された状態で、水が流れる通路状の空隙ｊを形成する〔図１（Ｂ），図４（Ａ）等参照〕。そして、前記溝条７１は、第２排水孔４３を中心にして複数本が放射状となるようにして形成されている〔図１（Ｃ）参照〕。溝条７１の幅及び深さ寸法は水が第２排水孔４３に向かって円滑に流れるように設定される。その溝条７１は、通常４本であるが、３本が形成されることもある（図３参照）。

次に、前記排水手段７の第２実施形態は、図５に示すように、前記底部４の底主板部４１の上面４１ａに前記第２排水孔４３を中心にして、直径方向に膨出条７２が形成されたものである〔図５（Ａ），（Ｂ）参照〕。該膨出条７２は、前記浮弁６の下端面６２ａが底主板部４１の上面４１ａに載置された状態で、下端面６２ａと底主板部４１との間に空隙ｊが生じるようにしたものである〔図５（Ａ），（Ｂ）参照〕。該膨出条７２は、前記第２排水孔４３を中心にとして複数本が放射状となるようにして形成されている。排水筐体３内に溜まった水は、隣接する膨出条７２，７２の間に形成される空隙ｊから第２排水孔４３に向かって排出されるものである。前記膨出条７２は、幅の小さい略線形状の小立上り部分であり、隣接する膨出条７２，７２の間に形成される空隙ｊは幅広く形成されることになる。

前記排水手段７の第３実施形態としては、図６に示すように、前記浮弁６を前記底部４の上面側から離間させる突起部７３として形成されたものである。該突起部７３は、極めて小さい突起であり、このような突起部７３が複数形成される。このとき突起部７３は、前記浮弁６の下端面６２ａが前記底主板部４１から略均一の間隔となる空隙ｊが形成されるように設定される。該突起部７３は、具体的には、前記第２排水孔４３の周囲を略円弧状とした複数の立上り片７３ａとして形成されたものである〔図６（Ａ）参照〕。或いは、ドット形状の点状突起７３ｂとし、これを前記底主板部４１の上面４１ａに略均一に形成したものである〔図６（Ｂ）参照〕。排水筐体３内に溜まった水は、前記立上り片７３ａの間、又は点突起７３ｂの間を通過して第２排水孔４３より排出される。

前記排水手段７の第４実施形態は、図７に示すように、前記浮弁６側に前記第１実施形態の溝条７１が形成されるものであり、該溝条７１が前記浮弁６の下端面６２ａに形成される。具体的には、図７（Ｂ），（Ｃ）に示すように、該下端面６２ａの略中心位置から複数本の溝条７１，７１，…が形成されるものである。この実施形態において、前記底部４には排水手段７は具備されなくても良い〔図７（Ｄ）参照〕。前記浮弁６に形成された溝条７１は、前記底部４の底主板部４１との間に水の流れる流路を形成する。

排水手段７の第５実施形態は、前記浮弁６の下端面６２ａに前記第２実施形態の膨出条７２が形成されるものである〔図８（Ａ）参照〕。また排水手段７の第６実施形態は、前記浮弁６の下端面６２ａに第３実施形態の突起部７３が形成されるものであり、該突起部７３においても略円弧状とした複数の立上り片７３ａとして形成されたもの〔図８（Ｂ）参照〕や、ドット形状の点状突起７３ｂとして、これらが多数形成されたものが存在する〔図８（Ｃ）参照〕。

前記ロータ室１１には、図１（Ａ）に示すように、ポンプ構成部８が設けられており、該ポンプ構成部８はインナーロータ８１とアウターロータ８２とから構成されている。前記インナーロータ８１はインナーマグネット部８１ａとインペラ部８１ｂとから構成されている。前記インナーロータ８１と前記アウターロータ８２とは、ハウジング本体１内部に装着された隔壁部１５によって水密的に仕切られている。

前記アウターロータ８２は、カップ状に形成されたプラスチックマグネットにより製造され、モータ室１２に装着されたモータ部９のモータ軸９１によって回転伝達されて、前記アウターロータ８２が周方向に回転し、該アウターロータ８２の回転によって磁気結合されたインナーロータ８１が回転するものである。また、水滴状態にまで成長する前段階の状態でポンプハウジングＡのモータ室１２内に存在している水蒸気は、ハウジング本体１の上方に設けた透湿膜装着部１６によりポンプハウジングＡの外部に排出される。

本発明の動作は、ポンプハウジングＡの内部に凝縮水が溜まると、まず第１排水孔２から排水筐体３に排出される。排水筐体３内に排出された凝縮水は、前記浮弁６と排水筐体３との間の隙間ｄを通過して底部４に流れる。該底部４に流れ出た凝縮水は、前記排水手段７が底部４又は浮弁６に形成された溝条７１であれば、該溝条７１を流れて第２排水孔４３からポンプハウジングＡの外部に排出される。排水手段７が膨出条７２又は突起部７３の場合においても、前記凝縮水は、同様にして第２排水孔４３から排出される。また排水手段７が浮弁６側に具備された場合においても、同様に第２排水孔４３から排出される〔図４（Ａ）参照〕。

次に、ポンプハウジングＡの外部の水が第２排水孔４３から万が一浸入した場合について、浮弁６の動作を説明する。ポンプハウジングＡの外部の水が第２排水孔４３から浸入して排水筐体３内に溜まり始めると、前記浮弁６は比重が水より小さくなっているので、溜まりつつある水と共に浮力によって浮上し、その浮弁６の上部６１が前記第１排水孔２に挿入することになる。これによって、第１排水孔２は閉鎖され、水が第２排水孔４３からポンプハウジングＡ内に浸入することを防止できるものである〔図４（Ｂ）参照〕。

（Ａ）は本発明におけるウォータポンプの縦断側面略示図、（Ｂ）は（Ａ）の（ア）部拡大図、（Ｃ）は（Ｂ）のＸａ−Ｘａ矢視断面図である。 （Ａ）は排水筐体の縦断側面図、（Ｂ）は浮弁の縦断側面図、（Ｃ）は底部の縦断側面図、（Ｄ）は排水筐体，底部及び浮弁の一部切除した斜視図である。 排水手段の溝条を３本形成した底部の平面図及び排水筐体の断面図である。 （Ａ）はポンプハウジング内の凝縮水が排出される行程の作用図、（Ｂ）はポンプハウジングの第１排水孔を浮弁が閉鎖する行程を示す作用図である。 （Ａ）は膨出条とした排水手段が具備された底部からなる本発明の要部縦断側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸｂ−Ｘｂ矢視拡大断面図、（Ｃ）は排水筐体及び底部の一部切除した斜視図である。 （Ａ）は立上り片が形成された底部と排水筐体の一部切除した斜視図、（Ｂ）は点状突起が形成された底部と排水筐体の一部切除した斜視図である。 （Ａ）は溝条とした排水手段が具備された浮弁からなる本発明の要部縦断側面図、（Ｂ）は溝条とした排水手段が具備された浮弁の斜視図、（Ｃ）は浮弁の下端面の平面図、（Ｄ）排水筐体と底部の一部切除した斜視図である。 （Ａ）は膨出条が下端面に形成された浮弁の斜視図、（Ｂ）は立上り片が下端面に形成された浮弁の斜視図、（Ｃ）は点状突起が下端面に形成された浮弁の斜視図である。

符号の説明

１…ポンプハウジング、２…第１排水孔、３…排水筐体、４３…第２排水孔、
４…底部、４１ａ…上面、６…浮弁、６１…上部、６２ａ…下端面、７…排水手段、
７１…溝条、７２…膨出条、７３…突起部。

Claims (8)

1. ポンプハウジングの下面側に形成された第１排水孔と、該第１排水孔の周囲に形成される排水筐体と、該排水筐体の略下部位置に設けられ且つ第２排水孔が形成された底部と、水よりも比重の小さい材質にて形成されると共に前記第１排水孔の周縁に当接して閉鎖する浮弁とからなり、前記底部又は浮弁には、前記底部に前記浮弁が載置された状態で排水可能状態にする排水手段が具備されてなることを特徴とするウォータポンプ。
2. 請求項１において、前記浮弁は略円錐形状に形成されると共に、前記第１排水孔に前記浮弁の上部箇所が挿入してなることを特徴とするウォータポンプ。
3. 請求項１又は２において、前記排水手段は、前記底部の上面側に前記第２排水孔を中心にして直径方向に形成された溝条としてなることを特徴とするウォータポンプ。
4. 請求項１又は２において、前記排水手段は、前記底部の上面側に第２排水孔を中心にして直径方向に形成された膨出条としてなることを特徴とするウォータポンプ。
5. 請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記排水手段は、前記浮弁を前記底部の上面から離間させる突起部としてなることを特徴とするウォータポンプ。
6. 請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記排水手段は、前記浮弁の下端面側に略直径方向に形成された溝条としてなることを特徴とするウォータポンプ。
7. 請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記排水手段は、前記浮弁の下端面側に略直径方向に形成された膨出条としてなることを特徴とするウォータポンプ。
8. 請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記排水手段は、前記浮弁の下端面に前記底部の上面側から離間させる突起部としてなることを特徴とするウォータポンプ。

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