JP2017072116A - 電動ウォータポンプ - Google Patents

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Abstract

【課題】電動バルブ等の駆動部を用いずに電動ウォータポンプの停止時にインレットからアウトレットへの液体の流れを制限する。【解決手段】電動ウォータポンプ10では、ロータ18の軸方向磁気中心線に対してステータ20の軸方向磁気中心線がオフセットされることでステータ20からロータ18に対して軸方向一方側への吸引力が付与されている。また、電動ウォータポンプ10は、バルブ構造部22を備え、バルブ構造部22は、ステータ20の非通電時にステータ20の吸引力によりインペラ16及びロータ18が軸方向一方側に移動した状態では、インペラ16の複数の羽根間に形成された流路40とアウトレット28との連通を遮断する。一方、バルブ構造部22は、ステータ20の通電時にインペラ16の回転に伴いポンプ室24が陰圧になることでインペラ16及びロータ18が軸方向他方側に移動した状態では、流路40とアウトレット28とを連通させる。【選択図】図1

Description

本発明は、電動ウォータポンプに関する。
従来、ポンプ室を有するポンプケースと、ポンプ室に回転可能に収容されたインペラと、インペラと一体回転可能に設けられたロータと、ロータに対して回転磁界を形成するステータとを備える電動ウォータポンプが知られている(例えば、特許文献1参照)。
このような電動ウォータポンプでは、ステータによって回転磁界が形成されると、ロータと共にインペラが回転し、ポンプケースに形成されたインレットからポンプ室に液体が吸入されると共に、この液体がポンプケースに形成されたアウトレットから吐出される。
特許4011654号公報
ところで、このような電動ウォータポンプを用いたシステムにおいては、電動ウォータポンプの停止時に、電動ウォータポンプを通じて電動ウォータポンプの上流側から下流側に液体が流れないようにすることが望まれる場合がある。
このように電動ウォータポンプを通じて電動ウォータポンプの上流側から下流側に液体が流れないようにする技術としては、例えば、電動ウォータポンプの上流側と電動ウォータポンプのインレットとの間に電動バルブ等の駆動部を介在させることが考えられる。
しかしながら、このように電動バルブ等の駆動部を用いた場合には、部品点数が増加し、コストアップになる。したがって、電動バルブ等の駆動部を用いずに電動ウォータポンプの停止時にインレットからアウトレットへの液体の流れを制限できることが望まれる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、電動バルブ等の駆動部を用いずに電動ウォータポンプの停止時にインレットからアウトレットへの液体の流れを制限できるようにすることを目的とする。
請求項1に記載の電動ウォータポンプは、ポンプ室と、前記ポンプ室とそれぞれ連通するインレット及びアウトレットとを有するポンプケースと、放射状に配置された複数の羽根を有すると共に、前記複数の羽根の間に前記インレットから前記アウトレットへ液体を搬送する流路が形成され、前記ポンプ室に回転可能に収容されたインペラと、前記インペラと一体に回転可能かつ軸方向に移動可能とされたロータと、前記ロータの軸方向磁気中心線に対して軸方向にオフセットされた軸方向磁気中心線を有することにより前記ロータに対して軸方向一方側への吸引力を付与すると共に、通電時に前記ロータに回転磁界を形成するステータと、前記ステータの非通電時に前記吸引力が前記ロータに作用することで前記インペラ及び前記ロータが軸方向一方側に移動した状態では、前記流路と前記アウトレットとの連通を遮断し、前記ステータの通電時に前記インペラの回転に伴い前記ポンプ室が陰圧になることで前記インペラ及び前記ロータが軸方向他方側に移動した状態では、前記流路と前記アウトレットとを連通させるバルブ構造部と、を備える。
請求項1に記載の電動ウォータポンプでは、ステータの非通電時にステータの吸引力がロータに作用することでインペラ及びロータが軸方向一方側に移動する。そして、この状態では、インペラに設けられた複数の羽根の間の流路とアウトレットとの連通がバルブ構造部によって遮断される。一方、ステータの通電時には、インペラの回転に伴いポンプ室が陰圧になることでインペラ及びロータが軸方向他方側に移動し、この状態では、バルブ構造部によって複数の羽根の間の流路とアウトレットとが連通される。
ここで、請求項1に記載の電動ウォータポンプによれば、上述のように、ステータの非通電時には、ステータの吸引力がロータに作用することでインペラ及びロータが軸方向一方側に移動し、複数の羽根の間の流路とアウトレットとの連通がバルブ構造部によって遮断される。したがって、電動バルブ等の駆動部を用いずに電動ウォータポンプの停止時にインレットからアウトレットへの液体の流れを制限することができる。
請求項2に記載の電動ウォータポンプは、請求項1に記載の電動ウォータポンプにおいて、前記バルブ構造部が、前記ポンプ室の周壁部に形成され前記ポンプ室と前記アウトレットとを連通する連通孔と、前記連通孔の縁部に形成された閉塞部とを有し、前記インペラ及び前記ロータが軸方向一方側に移動した状態では、前記流路を前記閉塞部が閉塞することで前記流路と前記アウトレットとの連通を遮断し、前記インペラ及び前記ロータが軸方向他方側に移動した状態では、前記連通孔を通じて前記流路と前記アウトレットとを連通させる構成とされている。
請求項2に記載の電動ウォータポンプによれば、バルブ構造部は、ポンプ室の周壁部に形成された連通孔と、連通孔の縁部に形成された閉塞部とを有する簡単な構造であるので、コストアップを抑制することができる。
請求項3に記載の電動ウォータポンプは、請求項1又は請求項2に記載の電動ウォータポンプにおいて、前記バルブ構造部は、前記ポンプ室の周壁部に形成され前記ポンプ室と前記アウトレットとを連通する連通孔と、前記インペラに形成された閉止部とを有し、前記インペラ及び前記ロータが軸方向一方側に移動した状態では、前記連通孔を前記閉止部が閉止することで前記流路と前記アウトレットとの連通を遮断し、前記インペラ及び前記ロータが軸方向他方側に移動した状態では、前記連通孔を通じて前記流路と前記アウトレットとを連通させる構成とされている。
請求項3に記載の電動ウォータポンプによれば、バルブ構造部は、ポンプ室の周壁部に形成された連通孔と、インペラに形成された閉止部とを有する簡単な構造であるので、コストアップを抑制することができる。
請求項4に記載の電動ウォータポンプは、ポンプ室と、前記ポンプ室とそれぞれ連通するインレット及びアウトレットとを有するポンプケースと、放射状に配置された複数の羽根が設けられた第一カバーと、前記第一カバーに対して前記ポンプ室の軸方向に接離可能とされた第二カバーと、前記複数の羽根の間に形成され前記インレットから前記アウトレットへ液体を搬送する流路とを有し、前記ポンプ室に回転可能に収容されたインペラと、前記第一カバーと一体に回転可能とされたロータと、通電時に前記ロータに回転磁界を形成するステータと、前記第二カバーに設けられると共に前記流路の出口に配置され、前記インペラの停止時に前記第二カバーが前記第一カバーに接近した状態では、前記流路の出口を閉止し、前記インペラの回転時に前記流路に流入する液体の圧力により前記第二カバーが前記第一カバーから離間された状態では、前記流路の出口を開放するバルブ構造部と、を備える。
請求項4に記載の電動ウォータポンプでは、ステータが非通電でインペラが停止しているときには、第二カバーが第一カバーに接近した状態とされる。そして、この状態では、流路の出口がバルブ構造部により閉止される。一方、ステータが通電され、インペラが回転しているときには、流路に流入する液体の圧力により第二カバーが第一カバーから離間され、この状態では、流路の出口がバルブ構造部によって開放される。
ここで、請求項4に記載の電動ウォータポンプによれば、上述のように、ステータが非通電でインペラが停止しているときには、第二カバーが第一カバーに接近した状態とされ、流路の出口がバルブ構造部により閉止される。したがって、電動バルブ等の駆動部を用いずに電動ウォータポンプの停止時にインレットからアウトレットへの液体の流れを制限することができる。
本発明の第一実施形態に係る電動ウォータポンプの縦断面図であって、電動ウォータポンプの停止時の状態を示す図である。 図1に示される電動ウォータポンプの作動時の状態を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る電動ウォータポンプの縦断面図であって、電動ウォータポンプの停止時の状態を示す図である。 図3に示される電動ウォータポンプの作動時の状態を示す図である。
[第一実施形態]
はじめに、本発明の第一実施形態について説明する。
図1,図2に示されるように、本発明の第一実施形態に係る電動ウォータポンプ10は、ポンプケース12と、モータハウジング14と、インペラ16と、ロータ18と、ステータ20と、バルブ構造部22とを備える。なお、各図に示される矢印A1,A2は、各部の軸方向一方側及び他方側をそれぞれ示している。
ポンプケース12は、ポンプ室24と、ポンプ室24とそれぞれ連通するインレット26及びアウトレット28とを有する。ポンプ室24は、ポンプケース12の軸方向視にて円形状に形成されており、ポンプケース12の軸方向一方側に開口している。
インレット26は、ポンプ室24の軸方向他方側に配置され、ポンプ室24の軸方向に延びている。インレット26におけるポンプ室24側には、ポンプ室24内に突出する筒状の被接続部30が形成されている。アウトレット28は、ポンプ室24の径方向外側に配置され、ポンプ室24の接線方向に延びている。
モータハウジング14は、ポンプケース12の軸方向一方側に配置されている。このモータハウジング14は、ポンプケース12側に開口する有底筒状に形成されており、ポンプケース12に組み付けられている。
インペラ16は、第一カバー32と、第二カバー34と、複数の羽根36とを有する。第二カバー34は、第一カバー32の軸方向他方側から第一カバー32に組み付けられており、ネジ38によって第一カバー32に固定されている。複数の羽根36は、第一カバー32に設けられており、渦巻き放射状に配置されている。この複数の羽根36の間には、インレット26からアウトレット28へ液体を搬送する流路40が形成されている。
このインペラ16は、ポンプ室24に回転可能かつポンプ室24の軸方向に移動可能に収容されている。図1では、インペラ16がポンプ室24の軸方向一方側に移動されており、図2では、インペラ16がポンプ室24の軸方向他方側に移動されている。第一カバー32には、被接続部30側に突出する筒状の接続部42が形成されている。この接続部42の内側には、被接続部30が挿入されている。インペラ16の内部に形成された流路40は、被接続部30及び接続部42の内側を通じてインレット26と連通される。
ロータ18は、円柱状に形成されており、インペラ16の軸方向一方側にインペラ16と同軸上に配置されている。このロータ18の外周部には、複数の磁極が形成されている。また、ロータ18の軸芯部には、貫通孔44が形成されており、この貫通孔44には、シャフト46が挿入されている。シャフト46が貫通孔44に挿入されることにより、ロータ18は、シャフト46に回転可能に支持されると共に、シャフト46に対して軸方向に移動可能とされている。
このロータ18は、インペラ16と一体化されており、インペラ16と一体に回転可能かつ軸方向に移動可能とされている。図1では、上述のインペラ16と共にロータ18が軸方向一方側に移動されており、図2では、上述のインペラ16と共にロータ18が軸方向他方側に移動されている。シャフト46の軸方向一方側の端部は、モータハウジング14の底部に設けられた固定部48に固定されており、シャフト46の軸方向他方側の端部には、ロータ18の抜け防止のための抜止部50が設けられている。
ステータ20は、円環状に形成されており、ロータ18の周囲に配置されている。ステータ20の軸方向磁気中心線52は、ロータ18の軸方向磁気中心線54に対してインペラ16側と反対側にオフセットされている。ステータ20の軸方向磁気中心線52は、ステータ20の軸方向における磁気バランスの中心を通る線であり、ロータ18の軸方向磁気中心線54は、ロータ18の軸方向における磁気バランスの中心を通る線である。
そして、ステータ20がロータ18の軸方向磁気中心線54に対して軸方向にオフセットされた軸方向磁気中心線52を有することにより、常時、ステータ20からロータ18に対して軸方向一方側への吸引力が付与されるようになっている。また、このステータ20は、通電時にロータ18に回転磁界を形成する。なお、ロータ18とステータ20との間には、図示しないキャン(隔壁)が設けられている。
バルブ構造部22は、連通孔56と、閉塞部58と、閉止部60とを有する。連通孔56は、ポンプ室24の周壁部に形成されており、ポンプ室24とアウトレット28とを連通している。閉塞部58は、連通孔56の縁部(モータハウジング14側の縁部)に形成されており、閉止部60は、第二カバー34の外周部に形成されている。このバルブ構造部22の詳細については、後の電動ウォータポンプ10の動作と併せて説明する。
続いて、本発明の第一実施形態に係る電動ウォータポンプ10の動作について説明する。
図1に示されるように、ステータ20の非通電時には、ステータ20の吸引力がロータ18に作用することでインペラ16及びロータ18が軸方向一方側(矢印A1側)に移動した状態になる。この状態では、複数の羽根36の間の流路40とアウトレット28との連通がバルブ構造部22によって遮断される。
つまり、インペラ16及びロータ18が軸方向一方側に移動した状態では、流路40の出口に閉塞部58が対向することで流路40が閉塞部58によって閉塞されると共に、連通孔56の入口に閉止部60が対向することで連通孔56が閉止部60によって閉止される。そして、これにより、流路40とアウトレット28との連通が遮断される。
一方、図2に示されるように、ステータ20の通電時には、ステータ20によって回転磁界が形成されてロータ18と共にインペラ16が回転する。そして、インペラ16の回転に伴いポンプ室24が陰圧になることでインペラ16及びロータ18が軸方向他方側(矢印A2側)に移動した状態となる。この状態では、バルブ構造部22によって流路40とアウトレット28とが連通する。
つまり、インペラ16及びロータ18が軸方向他方側に移動した状態では、流路40の出口に対して閉塞部58がずれると共に、連通孔56の入口に対して閉止部60がずれた状態となり、かつ、流路40の出口と連通孔56の入口とが対向する。そして、これにより、連通孔56を通じて流路40とアウトレット28とが連通される。
なお、図1,図2では、バルブ構造部22の理解の容易のために、流路40の出口及び閉止部60を有するインペラ16の外周部と、連通孔56及び閉塞部58を有するポンプ室24の周壁部との間隔を誇張して図示してある。
次に、本発明の第一実施形態の作用及び効果について説明する。
以上詳述したように、本発明の第一実施形態に係る電動ウォータポンプ10では、図1に示されるように、ステータ20の非通電時にステータ20の吸引力がロータ18に作用することでインペラ16及びロータ18が軸方向一方側に移動する。そして、この状態では、インペラ16に設けられた複数の羽根36の間の流路40とアウトレット28との連通がバルブ構造部22によって遮断される。一方、図2に示されるように、ステータ20の通電時には、インペラ16の回転に伴いポンプ室24が陰圧になることでインペラ16及びロータ18が軸方向他方側に移動し、この状態では、バルブ構造部22によって流路40とアウトレット28とが連通される。
ここで、本発明の第一実施形態に係る電動ウォータポンプ10によれば、上述のように、ステータ20の非通電時には、ステータ20の吸引力がロータ18に作用することでインペラ16及びロータ18が軸方向一方側に移動し、複数の羽根36の間の流路40とアウトレット28との連通がバルブ構造部22によって遮断される。したがって、電動バルブ等の駆動部を用いずに電動ウォータポンプ10の停止時にインレット26からアウトレット28への液体の流れを制限することができる。これにより、電動ウォータポンプ10の小型化、低コスト化、及び、低消費電力化を図ることができる。
また、本発明の第一実施形態に係る電動ウォータポンプ10によれば、バルブ構造部22は、ポンプ室24の周壁部に形成された連通孔56と、連通孔56の縁部に形成された閉塞部58と、インペラ16に形成された閉止部60とを有する簡単な構造であるので、コストアップを抑制することができる。
次に、本発明の第一実施形態の変形例について説明する。
上述の本発明の第一実施形態において、バルブ構造部22は、ポンプ室24の周壁部に形成された連通孔56と、連通孔56の縁部に形成された閉塞部58と、インペラ16に形成された閉止部60とを有する。しかしながら、バルブ構造部22から閉塞部58及び閉止部60のうちどちらか一方が省かれても良い。
また、上述の本発明の第一実施形態において、閉止部60は、第二カバー34の外周部に形成されているが、インペラ16のうち第二カバー34の外周部以外の場所に形成されても良い。
また、上述の本発明の第一実施形態において、インペラ16は、第一カバー32及び第二カバー34を有するが、第二カバー34が省かれた構造とされても良い。
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
図3,図4に示される本発明の第二実施形態に係る電動ウォータポンプ70は、上述の第一実施形態に係る電動ウォータポンプ10に対して、次のように構造が変更されている。
すなわち、インペラ16の第二カバー34は、第一カバー32に対してポンプ室24の軸方向に接離可能とされている。図3では、第二カバー34が第一カバー32に対して接近した(軸方向一方側に移動した)状態が示されており、図4では、第二カバー34が第一カバー32から離間した(軸方向他方側に移動した)状態が示されている。
第二カバー34は、ネジ38の軸部に沿って第一カバー32に対する離間方向へ移動し、ネジ38の頭部によって第一カバー32に対して抜け止めされる。本発明の第二実施形態において、第二カバー34は、接続部42を有するが、ポンプケース12からは、被接続部30(図1,図2参照)が省かれている。
また、本発明の第二実施形態に係る電動ウォータポンプ70は、第二カバー34の外周部に設けられたバルブ構造部72を有する。このバルブ構造部72は、第二カバー34の外周部から第一カバー32側に延出する壁状に形成されており、流路40の出口に配置されている。このバルブ構造部72の詳細については、後の電動ウォータポンプ70の動作と併せて説明する。
続いて、本発明の第二実施形態に係る電動ウォータポンプ70の動作について説明する。
図3に示されるように、第二実施形態に係る電動ウォータポンプ70は、鉛直方向を軸方向として配置される。そして、ステータ20の非通電時には、インペラ16が停止し、複数の羽根36の間の流路40に液体が流入しないので、流路40に流体の圧力が作用せず、第二カバー34がその自重により第一カバー32に接近した状態となる。この状態では、流路40の出口がバルブ構造部72によって閉止され、流路40とアウトレット28との連通が遮断される。
一方、図4に示されるように、ステータ20の通電時には、ステータ20によって回転磁界が形成されてロータ18と共にインペラ16が回転する。そして、インペラ16の回転に伴いインレット26から流路40に液体が流入し、流路40が陽圧となる。そして、この流路40に流入する液体の圧力により第二カバー34が第一カバー32から離間された状態となる。この状態では、バルブ構造部72によって流路40の出口が開放され、流路40とアウトレット28とが連通する。
なお、図3,図4では、バルブ構造部72の理解の容易のために、流路40の出口及びバルブ構造部72を有するインペラ16の外周部と、連通孔56を有するポンプ室24の周壁部との間隔を誇張して図示してある。
次に、本発明の第二実施形態の作用及び効果について説明する。
以上詳述したように、本発明の第二実施形態に係る電動ウォータポンプ70では、図3に示されるように、ステータ20が非通電でインペラ16が停止しているときには、第二カバー34が第一カバー32に接近した状態とされる。そして、この状態では、流路40の出口がバルブ構造部72により閉止される。一方、図4に示されるように、ステータ20が通電され、インペラ16が回転しているときには、流路40に流入する液体の圧力により第二カバー34が第一カバー32から離間され、この状態では、流路40の出口がバルブ構造部72によって開放される。
ここで、本発明の第二実施形態に係る電動ウォータポンプ70によれば、上述のように、ステータ20が非通電でインペラ16が停止しているときには、第二カバー34が第一カバー32に接近した状態とされ、流路40の出口がバルブ構造部72により閉止される。したがって、電動バルブ等の駆動部を用いずに電動ウォータポンプ70の停止時にインレット26からアウトレット28への液体の流れを制限することができる。これにより、電動ウォータポンプ70の小型化、低コスト化、及び、低消費電力化を図ることができる。
また、本発明の第二実施形態に係る電動ウォータポンプ70によれば、バルブ構造部72は、第二カバー34の外周部から第一カバー32側に延出する壁状の簡単な構造であるので、コストアップを抑制することができる。
次に、本発明の第二実施形態の変形例について説明する。
上述の本発明の第二実施形態において、電動ウォータポンプ70は、鉛直方向を軸方向として配置され、ステータ20の非通電時には、第二カバー34がその自重により第一カバー32に接近する。しかしながら、例えば、第二カバー34は、弾性部材等によって第一カバー32側に付勢されることで、ステータ20の非通電時に第一カバー32に接近しても良い。また、この場合に、電動ウォータポンプ70は、鉛直方向以外の方向を軸方向として配置されても良い。
以上、本発明の第一及び第二実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
10…電動ウォータポンプ、12…ポンプケース、14…モータハウジング、16…インペラ、18…ロータ、20…ステータ、22…バルブ構造部、24…ポンプ室、26…インレット、28…アウトレット、30…被接続部、32…第一カバー、34…第二カバー、36…羽根、38…ネジ、40…流路、42…接続部、44…貫通孔、46…シャフト、48…固定部、50…抜止部、52,54…軸方向磁気中心線、56…連通孔、58…閉塞部、60…閉止部、70…電動ウォータポンプ、72…バルブ構造部

Claims (4)

  1. ポンプ室と、前記ポンプ室とそれぞれ連通するインレット及びアウトレットとを有するポンプケースと、
    放射状に配置された複数の羽根を有すると共に、前記複数の羽根の間に前記インレットから前記アウトレットへ液体を搬送する流路が形成され、前記ポンプ室に回転可能に収容されたインペラと、
    前記インペラと一体に回転可能かつ軸方向に移動可能とされたロータと、
    前記ロータの軸方向磁気中心線に対して軸方向にオフセットされた軸方向磁気中心線を有することにより前記ロータに対して軸方向一方側への吸引力を付与すると共に、通電時に前記ロータに回転磁界を形成するステータと、
    前記ステータの非通電時に前記吸引力が前記ロータに作用することで前記インペラ及び前記ロータが軸方向一方側に移動した状態では、前記流路と前記アウトレットとの連通を遮断し、前記ステータの通電時に前記インペラの回転に伴い前記ポンプ室が陰圧になることで前記インペラ及び前記ロータが軸方向他方側に移動した状態では、前記流路と前記アウトレットとを連通させるバルブ構造部と、
    を備える電動ウォータポンプ。
  2. 前記バルブ構造部は、前記ポンプ室の周壁部に形成され前記ポンプ室と前記アウトレットとを連通する連通孔と、前記連通孔の縁部に形成された閉塞部とを有し、前記インペラ及び前記ロータが軸方向一方側に移動した状態では、前記流路を前記閉塞部が閉塞することで前記流路と前記アウトレットとの連通を遮断し、前記インペラ及び前記ロータが軸方向他方側に移動した状態では、前記連通孔を通じて前記流路と前記アウトレットとを連通させる、
    請求項1に記載の電動ウォータポンプ。
  3. 前記バルブ構造部は、前記ポンプ室の周壁部に形成され前記ポンプ室と前記アウトレットとを連通する連通孔と、前記インペラに形成された閉止部とを有し、前記インペラ及び前記ロータが軸方向一方側に移動した状態では、前記連通孔を前記閉止部が閉止することで前記流路と前記アウトレットとの連通を遮断し、前記インペラ及び前記ロータが軸方向他方側に移動した状態では、前記連通孔を通じて前記流路と前記アウトレットとを連通させる、
    請求項1又は請求項2に記載の電動ウォータポンプ。
  4. ポンプ室と、前記ポンプ室とそれぞれ連通するインレット及びアウトレットとを有するポンプケースと、
    放射状に配置された複数の羽根が設けられた第一カバーと、前記第一カバーに対して前記ポンプ室の軸方向に接離可能とされた第二カバーと、前記複数の羽根の間に形成され前記インレットから前記アウトレットへ液体を搬送する流路とを有し、前記ポンプ室に回転可能に収容されたインペラと、
    前記第一カバーと一体に回転可能とされたロータと、
    通電時に前記ロータに回転磁界を形成するステータと、
    前記第二カバーに設けられると共に前記流路の出口に配置され、前記インペラの停止時に前記第二カバーが前記第一カバーに接近した状態では、前記流路の出口を閉止し、前記インペラの回転時に前記流路に流入する液体の圧力により前記第二カバーが前記第一カバーから離間された状態では、前記流路の出口を開放するバルブ構造部と、
    を備える電動ウォータポンプ。
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