JP2018129918A

JP2018129918A - 液体用ポンプ

Info

Publication number: JP2018129918A
Application number: JP2017020597A
Authority: JP
Inventors: 典禎西山; Norisada Nishiyama; 長生木戸; Osao Kido; 引地　巧; Takumi Hikichi; 巧引地
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2017-02-07
Filing date: 2017-02-07
Publication date: 2018-08-16

Abstract

【課題】モータにおける漏れ電流を低減するのに有利な液体用ポンプを提供する。
【解決手段】液体用ポンプ（１）は、容器（２）と、回転軸（３）と、ポンプ機構（７）と、モータ（５）とを備える。ポンプ機構（７）は回転軸（３）の回転により液体を圧送する。モータ（５）は、回転軸（２）の軸線方向にポンプ機構（７）から離れて配置され、回転軸（３）を回転させるトルクを発生させる。モータ（５）は筒状のロータ（２１ａ）を備える。ロータ（２１ａ）は第一端面（２３）から第二端面（２５）まで延びている貫通孔（２２）を有する。貫通孔（２２）の第一開口（２４）が回転軸（３）の半径方向において貫通孔（２２）の第二開口（２６）よりも回転軸（３）に近い位置に配置され、かつ、第二開口（２６）が第一開口（２４）よりもロータ（２１ａ）の回転方向側に配置されている。
【選択図】図１

Description

本開示は、液体用ポンプに関する。

従来、モータを備えた液体用ポンプが知られている。例えば、特許文献１には、容器の内部の貯留空間に配置され、シャフトに固定されたモータを備えた液体用ポンプが記載されている。

また、液体用ポンプに関する技術ではないが、特許文献２には、図１０に示す通り、モータ１００が記載されている。モータ１００は、フレーム１０１と、ステータ１０２と、ロータ１０３と、シャフト１０４と、ブラケット１０６（ブラケット１０６ａ及びブラケット１０６ｂ）とを備えている。フレーム１０１は円筒形状かつ中空である。ステータ１０２は、フレーム１０１の内周に沿って設けられている。ロータ１０３は、フレーム１０１内で回転軸となるシャフト１０４に取り付けられ、ステータ１０２に対向配置されている。ブラケット１０６ａは、フレーム１０１の回転軸方向の一端に配置され、フレーム１０１の一端を覆うとともにシャフト１０４を支持する。ブラケット１０６ｂは、フレーム１０１の回転軸方向の他端に配置され、フレーム１０１の他端を覆うとともにシャフト１０４を支持する。

ロータ１０３には、複数のロータ通風穴１３１が周方向に沿って並んでいる。ロータ通風穴１３１は、ロータ１０３を回転軸方向に貫通している。ロータ通風穴１３１は、回転軸に対し傾斜（ロータ１０３の径方向に傾斜）し、かつ、回転軸と直交する面でロータ１０３の径方向に長径を持つ断面形状を有する。ロータ１０３の回転に伴う遠心力による圧力上昇でロータ通風穴１３１を通る気流の循環が発生する。これにより、冷却性能が向上している。

特開２０１６−１２５４８３号公報特開２０１５−５６９３６号公報

特許文献１に記載の技術は、モータにおける漏れ電流を低減する観点から改良の余地を有する。また、特許文献２によれば、モータ１００が液体用ポンプに適用されることは想定されていない。そこで、本開示は、モータにおける漏れ電流を低減するのに有利な液体用ポンプを提供する。

本開示は、
容器と、
前記容器の内部に配置された回転軸と、
前記容器の内部に配置され、前記回転軸の回転により液体を圧送するポンプ機構と、
前記容器の内部において前記回転軸の軸線方向に前記ポンプ機構から離れて配置され、前記回転軸を回転させるトルクを発生させるモータと、を備え、
前記モータは、
前記回転軸の軸線周りに配置されたステータと、
前記回転軸の半径方向における前記回転軸と前記ステータとの間で前記ステータとギャップをなして配置され、前記回転軸の軸線方向において前記ポンプ機構から離れて定められている第一端面及び前記回転軸の軸線方向において前記第一端面よりも前記ポンプ機構から遠い位置に定められている第二端面を有する筒状のロータと、を備え、
前記ロータは、前記第一端面から前記第二端面まで延びている貫通孔であって、当該貫通孔の前記第一端面に接する開口である第一開口が前記回転軸の半径方向において当該貫通孔の前記第二端面に接する開口である第二開口よりも回転軸に近い位置に配置され、かつ、前記第二開口が前記第一開口よりも当該ロータの回転方向側に配置されている、貫通孔を有する、
液体用ポンプを提供する。

上記の液体用ポンプは、モータにおける漏れ電流を有利に低減できる。

図１は、本開示の一実施形態に係る液体用ポンプの縦断面図である。図２Ａは、図１に示す液体用ポンプのロータを斜め上から見た図である。図２Ｂは、図１に示す液体用ポンプのロータを上から見た図である。図３Ａは、図２Ａに示すロータの変形例を斜め上から見た図である。図３Ｂは、図３Ａに示すロータを上から見た図である。図４Ａは、図２Ａに示すロータの別の変形例を斜め上から見た図である。図４Ｂは、図４Ａに示すロータを上から見た図である。図５Ａは、別の実施形態に係るロータを下から見た図である。図５Ｂは、図５Ａに示すロータのＡ−Ａ線に沿った断面図である。図５Ｃは、図５Ａに示すロータの一部を拡大した図である。図５Ｄは、図５Ａに示すロータの変形例を示す図である。図５Ｅは、図５Ａに示すロータの別の変形例を示す図である。図５Ｆは、図５Ａに示すロータのさらに別の変形例を示す図である。図６Ａは、図５Ａに示すロータのさらに別の変形例を下から見た図である。図６Ｂは、図６Ａに示すロータのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図６Ｃは、図６Ａに示すロータの一部を拡大した図である。図６Ｄは、図６Ａに示すロータの変形例を示す図である。図６Ｅは、図６Ａに示すロータの別の変形例を示す図である。図７Ａは、さらに別の実施形態に係るロータを斜め下から見た図である。図７Ｂは、図７Ａに示すロータを下から見た図である。図８Ａは、図７Ａに示すロータの変形例を斜め下から見た図である。図８Ｂは、図８Ａに示すロータを下から見た図である。図９は、図８Ａに示すロータの変形例を斜め下から見た図である。図１０は、従来のモータを示す断面図である。

（本発明者らの検討に基づく知見）
本発明者らは、ランキンサイクル装置に用いられる液体用ポンプについてモータにおける漏れ電流を低減するための検討を行った。その検討の結果、本開示の液体用ポンプを案出した。なお、本開示の液体用ポンプはランキンサイクル装置以外の用途でも使用可能である。

ランキンサイクルを有するシステムは、太陽光などの自然エネルギー又は各種排熱を利用するエネルギーシステムの一つとして注目されている。ランキンサイクルを有するシステムは、典型的には、高温高圧の作動流体を膨張させることにより取り出される動力によって発電を行う。高温高圧の作動流体は液体用ポンプ及び熱源（例えば、太陽熱、地熱、及び自動車の排熱）によって生成される。液体用ポンプがランキンサイクル装置に適用される場合、モータが配置されている空間が気相の作動流体で満たされることがある。この場合に、本発明者らは、モータが配置されている空間において気相の作動流体を大きな流量で循環させることができれば、モータの周囲の空間の誘電率が低減されてモータにおける漏れ電流を大幅に低減できると考えた。なぜなら、作動流体の凝縮によりステータに付着した液相の作動流体を大きな流量で循環している気相の作動流体によって容易に除去できるからである。そこで、本発明者らは、液体用ポンプのモータが配置されている空間において気体を大きな流量で循環させることができる技術について日夜検討を重ね、本開示の液体用ポンプを案出した。なお、上記の知見は、本発明者らの検討に基づく知見であり、先行技術として自認するものではない。

本開示の第１態様は、
容器と、
前記容器の内部に配置された回転軸と、
前記容器の内部に配置され、前記回転軸の回転により液体を圧送するポンプ機構と、
前記容器の内部において前記回転軸の軸線方向に前記ポンプ機構から離れて配置され、前記回転軸を回転させるトルクを発生させるモータと、を備え、
前記モータは、
前記回転軸の軸線周りに配置されたステータと、
前記回転軸の半径方向における前記回転軸と前記ステータとの間で前記ステータとギャップをなして配置され、前記回転軸の軸線方向において前記ポンプ機構から離れて定められている第一端面及び前記回転軸の軸線方向において前記第一端面よりも前記ポンプ機構から遠い位置に定められている第二端面を有する筒状のロータと、を備え、
前記ロータは、前記第一端面から前記第二端面まで延びている貫通孔であって、当該貫通孔の前記第一端面に接する開口である第一開口が前記回転軸の半径方向において当該貫通孔の前記第二端面に接する開口である第二開口よりも前記回転軸に近い位置に配置され、かつ、前記第二開口が前記第一開口よりも当該ロータの回転方向側に配置されている、貫通孔を有する、液体用ポンプを提供する。

第１態様によれば、貫通孔の第一開口が回転軸の半径方向において貫通孔の第二開口よりも回転軸に近い位置に配置されているので、貫通孔が回転軸の半径方向外側に向かって傾斜している。これにより、ロータの回転に伴い発生する遠心力により回転軸の軸線方向に第一開口から第二開口に向かう向きに貫通孔内で気体の流れを生じさせることができる。加えて、貫通孔の第二開口が貫通孔の第一開口よりもロータの回転方向側に配置されているので、貫通孔は回転方向にも傾斜している。これにより、ロータの回転に伴い発生する回転加速の反作用力によっても回転軸の軸線方向に第一開口から第二開口に向かう向きに貫通孔内で気体の流れを生じさせることができる。このように、ロータの回転に伴い発生する遠心力に加えて回転加速の反作用力によっても、第一開口から第二開口に向かう向きに貫通孔内で気体の流れを生じさせることができるので、貫通孔における気体の流量が大きい。このため、モータが配置された空間を循環する気体の流量が大きくなり、ステータに液体が付着していても容易に除去されやすい。その結果、モータの周囲の空間の誘電率が低減されてモータにおける漏れ電流を有利に低減できる。

特許文献２に記載の技術によれば、ロータ通風穴１３１はロータ１０３の回転方向には傾斜していない。特許文献２によれば、ロータ通風穴１３１をロータ１０３の径方向に傾斜させることにより冷却性能を向上できると考えられているものの、特許文献２ではステータに液体が付着することは想定されておらず、漏れ電流を低減する必要があることも示唆されていない。このため、特許文献２に基づいて、本開示の第１態様に係る液体用ポンプを案出することはできない。

本開示の第２態様は、第１態様に加えて、
前記第一開口は、前記第二開口の面積よりも大きい面積を有し、
前記第一開口における前記回転軸の軸線に最も近い点、前記第一開口における前記回転軸の軸線に最も近い弧の前記ロータの回転方向の上流に位置する端点、又は前記第一開口における前記回転軸の軸線に最も近い端点を含み前記ロータの回転方向に沿って延びている線分の前記ロータの回転方向の上流に位置する端点を通り、前記回転軸の軸線に垂直な直線を第一基準直線と定義したとき、前記第一基準直線よりも前記ロータの回転方向の下流における前記第一開口の面積が前記第一基準直線よりも前記ロータの回転方向の上流における前記第一開口の面積よりも大きい、液体用ポンプを提供する。

第２態様によれば、第一開口の面積がロータの回転方向の下流において大きく、第一端面近傍の気体が第一開口から貫通孔に吸い込まれやすい。その結果、ロータの回転速度が低い場合でも、貫通孔における気体の流量を増加させやすく、モータが配置された空間を循環する気体の流量が大きくなりやすい。その結果、モータの周囲の空間の誘電率が低減されてモータにおける漏れ電流を有利に低減できる。

本開示の第３態様は、第１態様又は第２態様に加えて、前記ロータは、前記第一開口の縁の少なくとも一点を含む位置で前記第一端面から前記ポンプ機構に向かって突出している突出部であって、前記第一開口において前記回転軸の軸線に最も近い点を通り前記回転軸の軸線に垂直な第二基準直線に対し、当該ロータの回転方向の上流に配置されている突出部をさらに有する、液体用ポンプを提供する。第３態様によれば、突出部によって第一端面近傍の気体を貫通孔に効率良く導くことができる。このため、ロータの回転開始直後から貫通孔における気体の流量を増加させやすく、モータが配置された空間を循環する気体の流量が大きくなりやすい。その結果、モータの周囲の空間の誘電率が低減されてモータにおける漏れ電流を有利に低減できる。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本開示の液体用ポンプは、以下の実施形態に限定されない。

＜第１実施形態＞
図１に示す通り、液体用ポンプ１は、容器２と、回転軸３と、ポンプ機構７と、モータ５とを備えている。回転軸３は、容器２の内部に配置されている。ポンプ機構７は、容器２の内部に配置されており、回転軸３の回転により液体を圧送する。モータ５は、容器２の内部において回転軸２の軸線方向にポンプ機構７から離れて配置され、回転軸３を回転させるトルクを発生させる。モータ５は、ステータ１２と、筒状のロータ２１ａとを備えている。ステータ１２は、回転軸３の軸線周りに配置されている。ロータ２１ａは、回転軸３の半径方向における回転軸３とステータ１２との間でステータ１２とギャップをなして配置されている。ロータ２１ａは、第一端面２３及び第二端面２５を有する。第一端面２３は、軸線方向におけるロータ２１ａの端面であり、回転軸３の軸線方向においてポンプ機構７から離れて定められている。第二端面２５は、軸線方向におけるロータ２１ａの端面であり、回転軸３の軸線方向において第一端面２３よりもポンプ機構７から遠い位置に定められている。ロータ２１ａは、貫通孔２２を有する。貫通孔２２は、第一端面２３から第二端面２５まで延びている。図２Ａ及び図２Ｂに示す通り、貫通孔２２の第一端面２３に接する開口である第一開口２４は、回転軸３の半径方向において、貫通孔２２の第二端面２５に接する開口である第二開口２６よりも回転軸３に近い位置に配置されている。加えて、第二開口２６が第一開口２４よりもロータ２１ａの回転方向（α）側に配置されている。

本明細書において、「筒状」とは、柱体状に延びる貫通穴を中央に有する立体的形状を意味する。例えば、筒状には、円筒状、又は、凹凸のある花弁状の外形を有する形状を含む。

容器２の内部におけるモータ５が配置された空間は、典型的には気体で満たされている。貫通孔２２の第一開口２４は、回転軸３の半径方向において貫通孔２２の第二開口２６よりも回転軸３に近い位置に配置されているので、貫通孔２２は回転軸３の半径方向外側に向かって傾斜している。加えて、貫通孔２２の第二開口２６が貫通孔２２の第一開口２４よりもロータ２１ａの回転方向（α）側に配置されているので、貫通孔２２は回転方向（α）にも傾斜している。このため、ロータ２１ａの回転に伴い発生する遠心力に加えてロータ２１ａの回転に伴い発生する回転加速の反作用力によっても、回転軸３の軸線方向に第一開口２４から第二開口２６に向かう向きに貫通孔２２内で気体の流れを生じさせることができる。このため、貫通孔２２における気体の流量が大きくなりやすく、ひいてはモータ５が配置された空間を循環する気体の流量が大きくなりやすい。これにより、ステータ１２に液体が付着していても容易に除去されやすい。その結果、モータ５の周囲の空間の誘電率が低減されてモータ５における漏れ電流を有利に低減できる。

図１に示す通り、ステータ１２は、例えば、ステータコア１２ａ及びモータ巻線１２ｂを備えている。

液体用ポンプ１において、回転軸３は、例えば水平面と垂直な方向に延びている。ただし、液体用ポンプ１において回転軸３は水平に延びていてもよい。

図１に示す通り、液体用ポンプ１は、例えば、仕切り部材４及び軸シール部１０をさらに備える。容器２は例えば金属製の密閉容器であり、容器２は、例えば圧送されるべき液体の入口及び出口を除いて容器２の内部空間が容器２の外部空間に対して閉ざされている。仕切り部材４は中央に貫通穴を有する板状の部材である。例えば、仕切り部材４の周縁部は容器２の内面に溶接されている。仕切り部材４は、容器２の内部空間をモータ室６とポンプ室８とに仕切っている。モータ５はモータ室６に配置され、ポンプ機構７はポンプ室８に配置されている。軸シール部１０は、環状の部材であり、仕切り部材４の中央の貫通穴の内部において回転軸３に嵌っている。軸シール部１０は、仕切り部材４と回転軸３の外面との間をシールする。

液体用ポンプ１は、例えば、ランキンサイクル装置において用いられ、ランキンサイクルの作動流体を加圧する。この場合、液相の作動流体がポンプ機構７を通過する。モータ室６は、例えば気相の作動流体によって満たされている。モータ室６の温度が低下すると、気相の作動流体が凝縮する可能性がある。また、ポンプ機構７を通過すべき液相の作動流体が軸シール部１０と回転軸３の外面との隙間を通ってモータ室６に漏出する可能性もある。液相の作動流体の誘電率は気相の作動流体の誘電率よりも１０倍程度高い。このため、モータ巻線１２ｂと、容器２の内面又はステータコア１２ａとの隙間に液相の作動流体が存在すると、その隙間の誘電率が高まり、モータにおける漏れ電流が大きくなりやすい。しかし、ロータ２１ａが上記のような貫通孔２２を有するので、ロータ２１ａの回転によりモータに付着した液相の作動流体が除去されやすい。その結果、モータ巻線１２ｂと、容器２の内面又はステータコア１２ａとの隙間の誘電率が低く保たれ、モータ５における漏れ電流を低減できる。

図２Ａ及び図２Ｂに示す通り、ロータ２１ａは、例えば、ロータ２１ａの回転方向（α）に並んだ複数（例えば８つ）の貫通孔２２を有する。この場合、複数の貫通孔２２に対応する複数の第一開口２４は、ロータ２１ａの回転方向（α）に均等に離れて配置されている。また、複数の貫通孔２２に対応する複数の第二開口２６も、ロータ２１ａの回転方向（α）に均等に離れて配置されている。これにより、ロータ２１ａの重心が回転軸３の軸線上に存在しやすい。ロータ２１ａの数は特に制限されず、望ましくは２以上である。

図２Ａ及び図２Ｂに示す通り、第一開口２４及び第二開口２６は、例えば円状である。貫通孔２２は、例えば第一開口２４から第二開口２６まで斜円柱状に延びている。貫通孔２２は、例えばストレートに延びている。貫通孔２２の内径は貫通孔２２の延びる方向において変化してもよく、例えば、貫通孔２２は第二開口２６に向かって窄んでいてもよい。これにより、貫通孔２２を流れる気体にノズル効果を生じさせることができ、貫通孔２２から高速の気体の流れを噴射できる。

ロータ２１ａは、複数の薄板が積層された構成を有していてもよく、この場合、貫通孔２２を定める面は、貫通孔２２に沿って階段状に延びている。場合によっては、同一形状の複数の薄板が部分的に連続して積層されて貫通孔２２が部分的に回転軸３の軸線に平行に延びていてもよい。

モータ５は、例えば永久磁石同期モータである。この場合、ロータ２１ａにおいて、例えば、永久磁石（図示省略）が貫通孔２２と干渉しないように配置されている。この場合、例えば、ロータコアの外周表面に永久磁石が配置され、貫通孔２２が永久磁石に対し半径方向内側で延びている。また、永久磁石がロータコアの内部に組み込まれて配置され、貫通孔２２が永久磁石に対し半径方向外側で延びていてもよい。モータ５は、永久磁石同期モータ以外のリラクタンスモータ又はインダクションモータであってもよい。

（変形例）
ロータ２１ａは、様々な観点から変更可能である。例えば、第一開口２４及び第二開口２６の形状は、円に限定されず、適宜変更可能である。また、貫通孔２２の形状は、斜円柱に限定されず、適宜変更可能である。複数の貫通孔２２の配置は特定の配置に制限されず、複数の貫通孔２２の傾斜角度は特定の角度に制限されない。また、貫通孔２２の少なくとも一部はストレートに延びていなくてもよい。また、貫通孔２２は、磁気回路の緩衝緩和又は貫通孔２２における気体の流量の調整の観点から、途中で分岐して延びていてもよいし、２つの貫通孔が途中で集合して延びていてもよい。

ロータ２１ａは、例えば、図３Ａ及び図３Ｂに示すロータ２１ｂのように変更されてもよい。ロータ２１ｂは、特に説明する場合を除きロータ２１ａと同様に構成されている。ロータ２１ａの構成要素と同一又は対応するロータ２１ｂの構成要素には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。

ロータ２１ｂにおいて、第一開口２４及び第二開口２６は、例えば外側に向かって丸く湾曲した角を有する正方形状である。貫通孔２２は、例えば、斜四角柱状に延びている。正方形状の第一開口２４は、正方形の一辺の長さと同一の直径を有する円状の第一開口と比べて、回転方向の下流において大きな面積を有する。このため、第一端面２３近傍の気体が第一開口２４から貫通孔２２に吸い込まれやすい。その結果、貫通孔２２における気体の流量を大きくしやすい。

ロータ２１ａは、例えば、図４Ａ及び図４Ｂに示すロータ２１ｃのように変更されてもよい。ロータ２１ｃは、特に説明する場合を除きロータ２１ａと同様に構成されている。ロータ２１ａの構成要素と同一又は対応するロータ２１ｃの構成要素には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。

ロータ２１ｃには永久磁石３０が組み込まれている。貫通孔２２は永久磁石３０と交わることなく延びている。換言すると、貫通孔２２は永久磁石３０を貫通することなく延びている。この場合、ロータ２１ａと同様に、貫通孔２２における気体の流量が大きくなりやすく、ひいてはモータ５が配置された空間を循環する気体の流量が大きくなりやすい。

図４Ａ及び図４Ｂでは、４つの永久磁石３０がロータ２１ｃに組み込まれ、ロータ２１ｃが４つの貫通孔２２を有するが、永久磁石３０の数及び貫通孔２２の数は４つに制限されない。

＜第２実施形態＞
液体用ポンプ１は、ロータ２１ａに代えて、第２実施形態に係るロータ２１ｄを備えていてもよい。ロータ２１ｄは、特に説明する場合を除き、ロータ２１ａと同様に構成されている。ロータ２１ａと同一又は対応するロータ２１ｄの構成要素には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。第１実施形態に関する説明（変形例に関する説明を含む）は、技術的に矛盾しない限り、第２実施形態にもあてはまる。

ロータ２１ｄにおいて、第一開口２４は、第二開口２６よりも大きい面積を有する。また、図５Ｃに示す通り、ロータ２１ｄにおいて、第一基準直線Ｌ１よりもロータ２１ｄの回転方向の下流における第一開口２４の面積が第一基準直線Ｌ１よりもロータ２１ｄの回転方向の上流における第一開口２４の面積よりも大きい。ここで、第一基準直線Ｌ１は、第一開口２４における回転軸３の軸線Ａに最も近い点Ｅ１を通り、回転軸３の軸線Ａに垂直な直線と定義される。この場合、第一開口２４の面積がロータ２１ｄの回転方向（α）の下流において大きく、第一端面２３近傍の気体が第一開口２４から貫通孔２２に吸い込まれやすい。その結果、ロータ２１ｄの回転速度が低い場合でも、貫通孔２２における気体の流量を増加させやすく、モータ５が配置された空間を循環する気体の流量が大きくなりやすい。その結果、モータ５の周囲の空間の誘電率が低減されてモータ５における漏れ電流を有利に低減できる。本明細書において、「回転方向の上流」とは、ロータにおける特定の位置に対しロータの回転方向の逆方向（負方向）側に隣接する領域を意味し、「回転方向の下流」とは、ロータにおける特定の位置に対しロータの回転方向側に隣接する領域を意味する。

図５Ａ及び図５Ｂに示す通り、貫通孔２２は、第一開口２４の近傍に拡大部２７を含む。拡大部２７によって第一開口２４の一部が定められており、拡大部２７は、第一開口２４の近傍においてロータ２１ｄの回転方向（α）側に貫通孔２２を広げている。図５Ｃに示す通り、第一開口２４の半径方向内側の縁は、軸線Ａと第一基準直線Ｌ１との交点及び点Ｅ１によって定まる線分を半径とする円の点Ｅ１における接線方向に点Ｅ１からロータ２１ｄの回転方向（α）の下流に延びている。第一開口２４の縁は、例えば、両端に離れて配置された半円弧とその半円弧の端点同士を接続する一対の平行な線分によって定められている。

（変形例）
ロータ２１ｄの第一開口２４は、例えば図５Ｄに示す通りに変更されてもよい。この場合も、第一基準直線Ｌ１よりもロータ２１ｄの回転方向の下流における第一開口２４の面積が第一基準直線Ｌ１よりもロータ２１ｄの回転方向の上流における第一開口２４の面積よりも大きい。ただし、図５Ｄに示す通り、第一開口２４の縁には、第一開口２４における回転軸３の軸線Ａに最も近い弧Ｒが現れている。この場合、第一基準直線Ｌ１は、弧Ｒのロータ２１ｄの回転方向の上流に位置する端点Ｅ２を通り、回転軸３の軸線Ａに垂直な直線と定義される。

図５Ｄに示す通り、第一開口２４の半径方向内側の縁は、軸線Ａと第一基準直線Ｌ１との交点及び点Ｅ２によって定まる線分を半径とする円の弧に沿って点Ｅ２からロータ２１ｄの回転方向（α）の下流に延びている。第一開口２４の縁は、例えば、両端に離れて配置された半円弧とその半円弧の端点同士を接続する一対の円弧によって定められている。軸線Ａと第一基準直線Ｌ１との交点を中心とする円弧である。

ロータ２１ｄの第一開口２４は、例えば図５Ｅに示す通りに変更されてもよい。この場合、第一基準直線Ｌ１の定義は図５Ｃに示す場合と同じである。第一開口２４の半径方向内側の縁は、軸線Ａと第一基準直線Ｌ１との交点及び点Ｅ１によって定まる線分を半径とする円の点Ｅ１における接線方向に点Ｅ１からロータ２１ｄの回転方向（α）の下流に延びている。加えて、第一開口２４の縁は、半円弧と、一対の線分と、一対の線分の端点同士を接続する線分とによって定められている。半円弧は、ロータ２１ｄの回転方向（α）の上流に位置する。一対の線分は、この半円弧の端点から平行に延びており、等しい長さを有する。

ロータ２１ｄの第一開口２４は、例えば図５Ｆに示す通りに変更されてもよい。この場合、第一基準直線Ｌ１の定義は図５Ｄに示す場合と同じである。第一開口２４の半径方向内側の縁は、軸線Ａと第一基準直線Ｌ１との交点及び点Ｅ２によって定まる線分を半径とする円弧に沿って点Ｅ１からロータ２１ｄの回転方向（α）の下流に延びている。加えて、第一開口２４の縁は、半円弧と、一対の円弧と、一対の円弧の端点同士を接続する線分とによって定められている。半円弧は、ロータ２１ｄの回転方向（α）の上流に位置する。一対の円弧は、軸線Ａと第一基準直線Ｌ１との交点を中心とする円弧である。

ロータ２１ｄは、例えば、図６Ａに示すロータ２１ｅのように変更されてもよい。ロータ２１ｅは、特に説明する場合を除きロータ２１ｄと同様に構成されている。ロータ２１ｄの構成要素と同一又は対応するロータ２１ｅには同一の符号を付し詳細な説明を省略する。

ロータ２１ｅは、第一開口２４が、例えば外側に向かって丸く湾曲した角を有する長方形状である。ロータ２１ｅにおいて、第一開口２４は、第二開口２６よりも大きい面積を有する。また、図６Ｃに示す通り、ロータ２１ｅにおいて、第一基準直線Ｌ１よりもロータ２１ｅの回転方向の下流における第一開口２４の面積が第一基準直線Ｌ１よりもロータ２１ｄの回転方向の上流における第一開口２４の面積よりも大きい。ここで、第一基準直線Ｌ１は、第一開口２４における回転軸３の軸線Ａに最も近い点Ｅ１を通り、回転軸３の軸線Ａに垂直な直線と定義される。図６Ａ及び図６Ｂに示す通り、貫通孔２２は、第一開口２４の近傍に拡大部２７を含む。拡大部２７によって第一開口２４の一部が定められており、拡大部２７は、第一開口２４の近傍においてロータ２１ｄの回転方向（α）側に貫通孔２２を広げている。

ロータ２１ｅの第一開口２４は、例えば、図６Ｄに示すように変更されてもよい。この場合も、第一基準直線Ｌ１よりもロータ２１ｅの回転方向の下流における第一開口２４の面積が第一基準直線Ｌ１よりもロータ２１ｄの回転方向の上流における第一開口２４の面積よりも大きい。第一開口２４の縁には線分Ｓが現れている。線分Ｓは、第一開口２４における回転軸３の軸線Ａに最も近い端点を含みロータ２１ｅの回転方向に沿って延びている。この場合、第一基準直線Ｌ１は、線分Ｓのロータ２１ｅの回転方向の上流に位置する端点Ｅ３を通り、回転軸３の軸線Ａに垂直な直線である。第一基準直線Ｌ１よりもロータ２１ｅの回転方向の下流における第一開口２４の縁は、第一開口２４の縁における第一基準直線Ｌ１との交点によって定まる線分の中点を通り、第一基準直線Ｌ１に垂直な直線に対し、対称な台形状を有する。

ロータ２１ｅの第一開口２４は、図６Ｅに示すように変更されてもよい。この場合も、第一基準直線Ｌ１よりもロータ２１ｅの回転方向の下流における第一開口２４の面積が第一基準直線Ｌ１よりもロータ２１ｄの回転方向の上流における第一開口２４の面積よりも大きい。第一基準直線Ｌ１の定義は図６Ｄに示す場合と同じである。この場合、第一基準直線Ｌ１よりもロータ２１ｅの回転方向の下流における第一開口２４の縁は、第一開口２４の縁における第一基準直線Ｌ１との交点によって定まる線分の中点と回転軸３の軸線Ａとの距離と等しい距離を有する中点を含み、回転軸３の半径方向に延びている線分を有する。この線分は、第一開口２４の縁において最も長い線分である。また、この線分の回転軸３の半径方向内側の端点は、点Ｅ３とは異なる線分Ｓの端点と一致している。

＜第３実施形態＞
液体用ポンプ１は、ロータ２１ａ又ロータ２１ｄに代えて、第３実施形態に係るロータ２１ｆを備えていてもよい。ロータ２１ｆは、特に説明する場合を除き、ロータ２１ａと同様に構成されている。ロータ２１ａと同一又は対応するロータ２１ｆの構成要素には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。第１実施形態及び第２実施形態に関する説明（変形例に関する説明を含む）は、技術的に矛盾しない限り第３実施形態にもあてはまる。

図７Ａ及び図７Ｂに示す通り、ロータ２１ｆは、突出部２８を備えている。突出部２８は、第一開口２４の縁の少なくとも一点を含む位置で第一端面２３からポンプ機構７に向かって突出している。第一開口２４において回転軸３の軸線Ａに最も近い点Ｎを通り回転軸３の軸線Ａに垂直な直線を第二基準直線Ｌ２と定義する。突出部２８は、第二基準直線Ｌ２に対し、ロータ２１ｆの回転方向の上流に配置されている。この場合、ロータ２１ｆが回転すると、突出部２８によって第一端面２３の近傍の気体を貫通孔２２に効率良く導くことができる。このため、ロータ２１ｆの回転開始直後から貫通孔２２における気体の流量を増加させやすく、モータ５が配置された空間を循環する気体の流量が大きくなりやすい。その結果、モータ５の周囲の空間の誘電率が低減されてモータ５における漏れ電流を有利に低減できる。

突出部２８は、例えば、第一開口２４の縁に接して第一開口２４の外側で突出している。ロータ２１ｆにおいて、第一開口２４の形状は円である。突出部２８は、回転軸３の軸線方向に延びている。

（変形例）
ロータ２１ｆは、例えば、図８Ａ及び図８Ｂに示すロータ２１ｇのように変更されてもよい。ロータ２１ｇは、特に説明する場合を除き、ロータ２１ｆと同様に構成されている。ロータ２１ｆと同一又は対応するロータ２１ｇの構成要素には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。ロータ２１ｇにおいて、第一開口２４は、外側に向かって丸く湾曲した角を有する正方形状である。ロータ２１ｇにおいて、突出部２８は、例えば、ロータ２１ｇの回転方向上流に位置する第一開口２４の縁の１辺に接して配置されている。また、突出部２８は回転軸３の軸線方向に延びている。

ロータ２１ｇは、例えば、図９に示すロータ２１ｈのように変更されてもよい。ロータ２１ｈは、特に説明する場合を除き、ロータ２１ｇと同様に構成されている。ロータ２１ｇと同一又は対応するロータ２１ｈの構成要素には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。ロータ２１ｈにおいて、突出部２８は、ロータ２１ｈの回転方向（α）に傾斜して斜め下方に延びている。例えば、薄板を積層してロータ２１ｈを製造する場合、突出部２８は、最下層の薄板の一部を切って折り曲げることによって容易に製造できる。

本開示の液体用ポンプは、漏れ電流を低減でき、誘電率の高い液体の圧送に有用である。

１液体用ポンプ
２容器
３回転軸
５モータ
７ポンプ機構
１２ステータ
２１ａ〜２１ｈロータ
２２貫通孔
２３第一端面
２４第一開口
２５第二端面
２６第二開口
２８突出部

Claims

容器と、
前記容器の内部に配置された回転軸と、
前記容器の内部に配置され、前記回転軸の回転により液体を圧送するポンプ機構と、
前記容器の内部において前記回転軸の軸線方向に前記ポンプ機構から離れて配置され、前記回転軸を回転させるトルクを発生させるモータと、を備え、
前記モータは、
前記回転軸の軸線周りに配置されたステータと、
前記回転軸の半径方向における前記回転軸と前記ステータとの間で前記ステータとギャップをなして配置され、前記回転軸の軸線方向において前記ポンプ機構から離れて定められている第一端面及び前記回転軸の軸線方向において前記第一端面よりも前記ポンプ機構から遠い位置に定められている第二端面を有する筒状のロータと、を備え、
前記ロータは、前記第一端面から前記第二端面まで延びている貫通孔であって、当該貫通孔の前記第一端面に接する開口である第一開口が前記回転軸の半径方向において当該貫通孔の前記第二端面に接する開口である第二開口よりも前記回転軸に近い位置に配置され、かつ、前記第二開口が前記第一開口よりも当該ロータの回転方向側に配置されている、貫通孔を有する、
液体用ポンプ。
前記第一開口は、前記第二開口の面積よりも大きい面積を有し、
前記第一開口における前記回転軸の軸線に最も近い点、前記第一開口における前記回転軸の軸線に最も近い弧の前記ロータの回転方向の上流に位置する端点、又は前記第一開口における前記回転軸の軸線に最も近い端点を含み前記ロータの回転方向に沿って延びている線分の前記ロータの回転方向の上流に位置する端点を通り、前記回転軸の軸線に垂直な直線を第一基準直線と定義したとき、前記第一基準直線よりも前記ロータの回転方向の下流における前記第一開口の面積が前記第一基準直線よりも前記ロータの回転方向の上流における前記第一開口の面積よりも大きい、請求項１に記載の液体用ポンプ。
前記ロータは、前記第一開口の縁の少なくとも一点を含む位置で前記第一端面から前記ポンプ機構に向かって突出している突出部であって、前記第一開口において前記回転軸の軸線に最も近い点を通り前記回転軸の軸線に垂直な第二基準直線に対し、当該ロータの回転方向の上流に配置されている突出部をさらに有する、請求項１又は２に記載の液体用ポンプ。